(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスペンス液を含むディスペンス液供給手段と、前記ディスペンス液供給手段に接続され末端に多孔ノズルを有するディスペンス部と、前記ディスペンス部を少なくとも基材面に対して上下方向に移動可能な上下ディスペンス部可動手段と、を備え、
さらに、前記ディスペンス部が下方移動後に前記多孔ノズルと基材面との間に所定のクリアランスを有する位置で停止し、所定時間保持した後、上方へ移動するように前記上下ディスペンス部可動手段を制御する可動制御手段と、
前記所定時間保持中に所定量のディスペンス液の吐出を行うようにディスペンス液供給手段を制御する吐出制御手段と、を備え、
前記多孔ノズルは、５〜２０個／ｃｍ２の配置密度で吐出孔を有し、
前記ディスペンス液は、微生物培養シートを形成するための培地液であるディスペンス装置。
【請求項２】
前記ディスペンス部がさらに基材面に対して水平方向に移動可能な水平ディスペンス部可動手段を備える請求項１記載のディスペンス装置。
【請求項３】
前記吐出制御手段は、前記ディスペンス液の吐出圧力を制御可能な圧力制御手段を備える請求項１又は２記載のディスペンス装置。
【請求項４】
前記ディスペンス液は、前記基材面上の所定の領域に乾燥した培養層を備える微生物培養シートを形成するための培地液である請求項１から３いずれか記載のディスペンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微生物検査を迅速に且つ正確に行うことができる微生物培養シートの製造に好適に用いられるディスペンス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物の存在を確認したり、微生物数を測定したりする方法としては、寒天平板混釈法がある。この方法では、培地としてあらかじめ滅菌したシャーレに形成した寒天培地を使用するため、寒天培地を高圧蒸気滅菌するためのオートクレーブや、微生物検査を無菌的に行うことができる検査室が必要となる。また、微生物のサンプリングから試料液の調製、分注、培地との混釈、培養、計数に至る微生物検査の操作には熟練を要する。そこで、高度の熟練を必要とすることなく、簡便に微生物検査を行うことができる乾燥した培養層を備える微生物培養シートの開発が進められてきた。
【０００３】
これまで、報告されているシート状の微生物培養器としては、例えば、支持体の上部表面上に形成された水ベース接着剤組成物層と、該接着剤組成物層に付着されたゲル化剤を含む冷水溶解性粉末と、該冷水溶解性粉末を被覆するカバーシートとからなる培養基装置がある（特許文献１参照）。また、方形の粘着シート上に円形の水溶性高分子化合物層と多孔質マトリックス層とを積層し、上部に方形の透明フィルムを配設した微生物培養器がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８３３０４号公報
【特許文献２】国際公開第０１／０４４４３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような微生物培養シートにおける乾燥した培養層の形成方法としては、微生物を適切に発育させるために培養層にある程度の厚みが必要となる点を考慮して、スクリーン印刷等の各種の印刷方式やコーティング方式が用いられている。
【０００６】
しかしながら、塗布する培地液が非相溶の分散系であったり、粘度が高い培地液を塗布する場合等では、印刷方式やコーティング方式が適さない場合があり、塗布領域の平滑性が低下する場合がある。微生物培養シートにおける培養層の厚さや平滑性は検査結果に大きな影響を与えるので、測定精度の低下に繋がる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を備え、正確な微生物検査を行うことが可能な微生物培養シートを、精度良く、且つ、連続的に製造することができる製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、基材シート上の所定の領域に対して、微生物の発育に必要な成分を含む培地液を、多孔ノズルを用いてディスペンス（分注）し、ディスペンスの際に、ノズルと基材とのクリアランスと、培地液の表面張力と、を利用した間接転写方式を用いることで、培地液が非相溶の分散系であったり高粘度であっても、培養層の厚さや平滑性を均一にでき、且つ、塗布領域への同時ディスペンスが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【０００９】
（１）  ディスペンス液供給手段と、前記ディスペンス液供給手段に接続され末端に多孔ノズルを有するディスペンス部と、前記ディスペンス部を少なくとも基材面に対して上下方向に移動可能な上下ディスペンス部可動手段と、を備え、
さらに、前記ディスペンス部が下方移動後に前記多孔ノズルと基材面との間に所定のクリアランスを有する位置で停止し、所定時間保持した後、上方へ移動するように前記上下ディスペンス部可動手段を制御する可動制御手段と、
前記所定時間保持中に所定量のディスペンス液の吐出を行うようにディスペンス液供給手段を制御する吐出制御手段と、を備えるディスペンス装置。
【００１０】
（２）  前記ディスペンス部がさらに基材面に対して水平方向に移動可能な水平ディスペンス部可動手段を備える（１）記載のディスペンス装置。
【００１１】
（３）  前記吐出制御手段は、前記ディスペンス液の吐出圧力を制御可能な圧力制御手段を備える（１）又は（２）記載のディスペンス装置。
【００１２】
（４）  前記ディスペンス液は、前記基材面上の所定の領域に乾燥した培養層を備える微生物培養シートを形成するための培地液である請求項１から３いずれか記載のディスペンス装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のディスペンス装置によれば、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のディスペンス装置を微生物培養シートの製造例に適用した一例を示す全体概略構成図である。
【図２】図１におけるディスペンス部の全体動作を示す概略図である。
【図３】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作を示す概略図である。
【図４】図１における多孔ノズルの吐出孔を示す図である。
【図５】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作の詳細を示す概略図である。
【図６】微生物培養シートの製造方法を順次示す平面図である。
【図７】微生物培養シートの部分透視平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施形態について、本発明におけるディスペンス液の一例である培地液を基材面上の所定の領域に塗布形成して乾燥して得られる微生物培養シートの製造例を一例として挙げて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。具体的には、本発明におけるディスペンス液は、培地液に限定されることはなく、例えば、化粧品の乳化ファンデーション等に適用可能である。
【００１６】
＜ディスペンス装置の構成＞
［ディスペンス装置の全体構成］
図１に示すように、このディスペンス装置１００は、基材シート１０上の所定の領域に、培養層３０を形成するための培地液となるディスペンス液３５を注入するための装置である。このディスペンス装置１００は、ディスペンス液３５を供給するディスペンス液供給手段１１０と、このディスペンス液供給手段１１０に接続され末端に多孔ノズル１２５を有するディスペンス部１２０と、このディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面に対して上下方向（図１におけるＺ方向）に移動可能なＺ方向可動手段１３０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の一方向（図１におけるＸ方向）に移動可能なＸ方向可動手段１４０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の他方向（図１におけるＹ方向）に移動可能なＹ方向可動手段１５０と、を備える。
【００１７】
［ディスペンス液供給手段］
この実施形態におけるディスペンス液供給手段１１０は、ディスペンス液３５を収容可能な中空筒状の容器本体１１１と、吐出圧力制御装置１１７と吐出圧力制御部１１６とからなる吐出制御手段１１８とから主に構成されている。
【００１８】
容器本体１１１内には、容器内部のディスペンス液３５を攪拌するための攪拌羽根１１３が略中央部の底部に配置されており、攪拌羽根１１３を回転させるための回転軸がモーター１１２に接続されている。
【００１９】
容器本体１１１と吐出圧力制御装置１１７とは液送可能な中空のチューブ１１４を介して接続されており、吐出圧力制御装置１１７とディスペンス部１２０とは同じく液送可能な中空のチューブ１１５を介して接続されている。
【００２０】
吐出制御手段１１８を構成する一例である吐出圧力制御装置１１７と吐出圧力制御部１１６とは、いずれも公知のものが使用でき特に限定されない。また、吐出制御手段１１８は必ずしも圧力制御に限定させず、例えば流量計量式の流量制御であってもよく、容量計量式の容量制御であってもよい。
【００２１】
［ディスペンス部］
チューブ１１５の他端が接続されるディスペンス部１２０の先端には、多孔ノズル１２５が配置されている。この多孔ノズル１２５は、図４に示すように吐出面が全体として円形をなしており、吐出面には多数の吐出孔Ｋが形成されている。ノズルの吐出孔は、各々が等間隔で配置されていてもよいし、部分的に密に配置されていてもよい。本実施形態では、多孔ノズルの吐出孔Ｋの配置密度は、培養層３０の外周付近に該当する箇所で部分的に高くなっている。このような態様によれば、培養層３０の外周に枠層２０を形成した場合に、枠層２０と培養層３０との間に隙間なく培地液を拡げることができる。
【００２２】
［Ｘ方向／Ｙ方向／Ｚ方向可動手段］
ディスペンス部１２０は、図１のＸＹＺ直交空間において、Ｚステージ上に配置されるとともに、Ｚ方向可動手段１３０によって、Ｚ方向にスライド可動可能となっており、これが本発明における上下ディスペンス部可動手段に相当する。さらに、この実施形態においては、ディスペンス部１２０を含むＺ方向可動手段１３０自体が、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０によってＸ方向、Ｙ方向にもスライド移動可能となっており、結果としてＸＹＺ空間上の任意の点にディスペンス部１２０が移動可能となっている。この移動制御を行うのが可動制御手段１６０である。この実施態様においては、Ｚ方向のみならず、ＸＹ方向への制御もこの可動制御手段１６０で行うことができる。Ｚ方向可動手段１３０、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０、可動制御手段１６０はそれぞれ従来公知のステージ装置等を用いることができ特に限定されない。
【００２３】
［枠部形成手段］
後述する図２の工程Ｓ１に示すように、基材シート１０上には微生物培養シートの培養層３０の範囲を画定するために、ホットメルト樹脂からなる円周状の枠層２０があらかじめ形成される。このため、このディスペンス装置１００においてはディスペンス部１２０とは別に、ホットメルトガン２００が装着されている。このホットメルトガン２００はディスペンス部１２０と同様にＸ方向／Ｙ方向／Ｚ方向に可動となっており、ホットメルト樹脂（図２におけるＨＭ）が外部から供給可能であるとともに、先端に単独の吐出ノズル２１０を有し、図示しないガン制御部によって任意の箇所、形状にホットメルト樹脂を塗布可能であり、これによって円周状の枠層２０を形成できる。
【００２４】
＜ディスペンス装置の動作＞
［前準備段階］
微生物培養シートの製造を一例として、このディスペンス装置１００の動作について説明する。まず、アルコール系溶媒に、バインダー、ゲル化剤、栄養成分、発色指示薬、選択剤等を溶解又は分散させて、ディスペンス液３５を調製して容器本体１１１内に投入し、攪拌羽根１１３を回転させて沈降を防ぐ。ここまでが前準備段階である。
【００２５】
ディスペンス液３５の粘度としては特に限定されないが、１００〜２０００ｃｐの範囲のものも好適に使用できる。このような高粘度のディスペンス液３５であっても本発明のディスペンス装置１００を用いることで、厚さむらのない平滑な培養層３０を形成できる点に本発明の特徴の一つがある。
【００２６】
［枠層形成］
次に、図２の工程Ｓ１に示すように、本発明における基材に相当する基材シート１０をＸＹ面上に配置する。ここでいう基材シート１０の塗布面が本発明における基材面に相当する。このとき図６を併せて参照すると、微生物培養シートは図６（Ａ）の状態である。なお、図２における各工程の上段はＸ方向から見た正面図であり、下段は基材シート１０をＺ方向から見た平面図である。そして、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段／Ｙ方向稼動手段／Ｚ方向稼動手段（図示せず）の、いずれか又は複数を可動させることで、所望の位置にホットメルトガン２００を配置し、例えばガン制御部からの制御によりホットメルトを吐出しながらノズル２１０を回転移動させることで円周状の枠層２０を形成する。微生物培養シートは図６（Ｂ）の状態である。
【００２７】
なお、図２の工程Ｓ１の下段に示すように、一の枠層２０の形成後に、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段及び／又はＹ方向稼動手段を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０をあらかじめ形成してもよい。
【００２８】
［ディスペンス］
次に、ディスペンス装置１００のＸ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０のいずれか又は双方を可動させることで、所望の枠層２０のＸＹ座標位置と、多孔ノズル１２５のＸＹ座標位置が重なるように調整する。両者のＸＹ座標位置が重なればよく、所望の枠層２０のほうを移動して調整してもよい。このときＺ方向のディスペンス部１２０の位置は充分に基材シート１０から離間している（図３（ａ）の状態）。
【００２９】
このとき、基材シート１０上の枠層２０と、多孔ノズル１２５の吐出面とは互いに対向するように配置されており、図６（Ｃ）に示すように基材シート１０上の枠層２０に囲まれた凹部領域を複数の分割領域Ｐに仮想分画し、それぞれの分割領域Ｐに対応して割り当てられている吐出孔Ｋを有する多孔ノズル１２５、言い換えれば分割領域の数と同数の吐出孔Ｋを有する多孔ノズル１２５が配置される。
【００３０】
多孔ノズル１２５の各吐出孔Ｋの孔径は、０．１〜３．０ｍｍ／個であることが好ましく、０．１〜２．０ｍｍ／個であることがより好ましく、０．５〜２．０ｍｍ／個であることが最も好ましい。上記範囲であれば、培地液の液ダレや詰まりが生じ難い。特に、分散系の培地液の場合には、孔が大きすぎると液ダレや塗布後のムラが生じやすく、孔が小さすぎると分散する栄養成分等の粒径によっては詰まりが生じやすくなる。なお、個々の孔径は、上記範囲内であれば全て同じ大きさでなくてもよい。また、多孔ノズル１２５の吐出孔Ｋの配置密度は、５〜２０個／ｃｍ２であることが好ましく、５〜１６個／ｃｍ２であることがより好ましく、８〜１６個／ｃｍ２であることが最も好ましい。配置密度が５個／ｃｍ２未満であると、培地液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が２０個／ｃｍ２を超えると、孔同士の隙間が狭くなるため、分注の際に培地液同士が接触し、良好に分注することができない場合がある。なお、多孔ノズル１２５としては、例えば、武蔵エンジニアリング社製のマルチノズルＭＮシリーズ等の一般に市販されているものも使用することができる。
【００３１】
この状態で、図３（ｂ）に示すようにＺ方向可動手段１３０を制御してディスペンス部１２０を下方に移動して、図５（ａ）に示すようにノズル先端部と基材シート１０面との距離がｈとなる点で停止させる。この離間距離ｈは本発明におけるクリアランスに相当し、ディスペンス液３５の粘度やノズル径等によってあらかじめ設定される。適宜設定可能であるが、好ましくは０．２〜２．０ｍｍである。
【００３２】
次いで、吐出制御手段１１８を動作させ、多孔ノズル１２５から図５（ｂ）に示すように吐出を開始する。この図５（ｂ）の段階では、吐出孔Ｋからの吐出量は最終吐出量より少ない量であり、その表面張力によってノズル先端から自重で垂れ下がった涙形の滴下体３５ｂの状態となる。その後、吐出を続けることで、図５（ｃ）の状態まで滴下体３５ｃが成長する。この辺りで吐出孔Ｋからの吐出量が最終吐出量に近くなる。さらに吐出を続けると、図５（ｄ）のように基材シート１０上に滴下体３５ｄが接触して、滴下体は基材シート１０との濡れ性の関係で基材シート１０側へ移行し転写されていく。その後、多孔ノズル１２５を上方に離間させてｈより大きくすることで、図５（ｅ）や図６（Ｄ）のような半球状の滴下体３５ｅを瞬間的に経て、拡散し、図５（ｆ）や図６（Ｅ）のようにレベリングして平滑化する。
【００３３】
吐出制御手段１１８の動作開始タイミングとしては、図５（ａ）の離間距離ｈの状態が好ましいが、その若干前の下降段階であってもよい。吐出制御手段１１８の動作終了タイミングとしては、図５（ｄ）の状態が好ましい。なお、離間距離ｈでの保持時間も吐出圧やディスペンス液３５の粘度等の条件に応じて適宜設定可能であるが、その一例を挙げれば０．２〜５．０秒である。
【００３４】
このように吐出制御手段１１８を制御することで、滴下体の表面張力によって滴下体の体積を所定範囲内に維持できるとともに、基材シート１０へのディスペンス液３５の濡れ性を利用することで、基材シート１０への優れた転写性とその後のレベリング性とを発揮できる優れた方式である。
【００３５】
なお、図２の工程Ｓ２の下段に示すように、一の枠層２０へのディスペンス完了後に、Ｘ方向可動手段１４０及び／又はＹ方向可動手段１５０を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０へのディスペンスを連続的に行うことももちろん可能である。そして工程Ｓ１と工程Ｓ２とを組み合わせることで（工程Ｓ３）、基材シート１０上の複数の箇所に培養層３０を形成できる。
【００３６】
［後工程］
その後、図示しない熱風等の乾燥装置によって所定の乾燥工程を経てディスペンス液３５を培養層３０とした後、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等のカバーフィルム４０を、上記培養層３０を形成した基材シート１０上に積層し、一辺の端部を接着し、必要に応じて図示しない裁断装置で個別に裁断することで微生物培養シートを製造することができる。
【００３７】
このようにして製造された微生物培養シートは、図７に示すように、方形の基材シート１０上に培養層３０を備えている。培養層３０の外周には疎水性樹脂からなる円形の枠層２０が形成されており、培養層３０は、枠層２０に囲まれた凹部領域に形成されている。また、枠層２０と培養層３０との間には隙間がなく、両層は接触している。そして、枠層２０と培養層３０とを被覆するように、方形の透明カバーシート４０が設けられている。
【００３８】
この微生物培養シートによれば、培養層３０の外周に円形の枠層２０が形成されているので、被検液を遺漏させることなく、所定の範囲に確実に拡げることができる。また、枠層２０は疎水性樹脂で形成されているので、培養層３０上に被検液を接種した場合でも、枠層２０が被検液によって崩れることがない。さらに、枠層２０と培養層３０とは接触しているので、隙間に被検液が貯留することがなく、培養層３０上に被検液を均一に拡げることができる。そして、本発明のディスペンス装置を用いることで、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    基材シート
２０    枠層
３０    培養層
３５    ディスペンス液
４０    カバーシート
１００  ディスペンス装置
１１０  ディスペンス液供給手段１１０
１１８  吐出制御手段
１２０  ディスペンス部
１３０  Ｚ方向可動手段
１４０  Ｘ方向可動手段
１５０  Ｙ方向可動手段
１６０  可動制御手段
Ｋ    吐出孔
Ｐ    分割領域
【図１】
0005874169.tif 000002
【図２】
0005874169.tif 000003
【図３】
0005874169.tif 000004
【図４】
0005874169.tif 000005
【図５】
0005874169.tif 000006
【図６】
0005874169.tif 000007
【図７】
0005874169.tif 000008