(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場中で微生物を培養する微生物の培養方法であって，
相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，微生物を培養することを特徴とする，微生物培養方法。
【請求項２】
前記磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有することを特徴とする，請求項１に記載の微生物培養方法。
【請求項３】
前記磁石において，ＮおよびＳ磁極が，前記略曲面形状を有する同一の側面に形成されていることを特徴とする，請求項２に記載の微生物培養方法。
【請求項４】
前記磁石塊では，前記相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，前記相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の微生物培養方法。
【請求項５】
磁場中で培養された微生物に物質を生産せしめる，微生物による物質生産方法であって，
相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，培養した微生物により物質を生産することを特徴とする，微生物による物質生産方法。
【請求項６】
前記磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有することを特徴とする，請求項５に記載の微生物による物質生産方法。
【請求項７】
前記磁石において，ＮおよびＳ磁極が，前記略曲面形状を有する同一の側面に形成されていることを特徴とする，請求項６に記載の微生物による物質生産方法。
【請求項８】
前記磁石塊では，前記相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，前記相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されることを特徴とする，請求項５〜７のいずれかに記載の微生物による物質生産方法。
【請求項９】
磁場中で培養された微生物に物質を分解せしめる，微生物による物質分解方法であって，
相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，培養した微生物により物質を分解することを特徴とする，微生物による物質分解方法。
【請求項１０】
前記磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有することを特徴とする，請求項９に記載の微生物による物質分解方法。
【請求項１１】
前記磁石において，ＮおよびＳ磁極が，前記略曲面形状を有する同一の側面に形成されていることを特徴とする，請求項１０に記載の微生物による物質分解方法。
【請求項１２】
前記磁石塊では，前記相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，前記相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されることを特徴とする，請求項９〜１１のいずれかに記載の微生物による物質分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，微生物培養方法，微生物による物質生産方法および物質分解方法にかかり，特に，磁場中で微生物を培養する微生物培養方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，磁場中で微生物を培養すると，微生物が活性化して，増殖が促進されたり，微生物による物質生産能力が向上したりすることが知られている。例えば，特開昭５７−７９８８１号公報には均質磁場における酵母などによる発酵促進方法が記載されている。また，特開平２−２７３１８４号公報，特開平６−２６１７４０号公報，特開平６−７０７４７号公報，特開平１１−２６２３７１号公報では，均質または変動磁場中における微生物の培養方法または麹による醤油の製造方法などが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の微生物培養方法等では，磁場強度が略均質な定常磁場を与える場合や，培地全体に変動磁場を与える場合が多い。そこで，培地に対して磁場をより効率的かつ効果的に作用させて，微生物の増殖をさらに促進させ得る微生物の培養方法や，微生物の生産能を向上させ得る微生物による物質生産方法および物質分解方法が希求されていた。
【０００４】
また，上記従来の微生物培養方法等において，培地全体に変動磁場を与える場合では，磁場を形成するための装置として電磁石等を利用しているので，装置が複雑になり，高価であるという問題もあった。
【０００５】
本発明は，従来の磁場中における微生物の培養方法等が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，磁場中でより効率的に微生物を培養し，微生物の酵素反応量を促進させることが可能な，新規かつ改良された微生物培養方法，微生物による物質生産方法および物質分解方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明者らは鋭意努力の結果，磁気勾配を有する定常磁場を作用させることで，より効果的に微生物を培養可能な本願発明に想到した。即ち，本発明の第１の観点によれば，磁場中で微生物を培養する微生物の培養方法であって，相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，微生物を培養することを特徴とする，微生物培養方法が提供される。
【０００７】
かかる構成により，磁石塊の相隣接した磁石間の間隙に磁気勾配を有する定常磁場（静磁場）が形成されるので，磁気勾配を有する磁場が作用している環境下で微生物を培養することが可能になる。これにより，微生物の細胞内の酵素反応が促進されて微生物が活性化するので，微生物の増殖をより促進できる。
【０００８】
また，磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有する，如く構成すれば，隣接する磁石同士が，略点で接触することができる。このため，相隣接する磁石間には，接触点から離れるに従い両磁石間の距離が増大するような間隙が形成される。従って，磁石塊は，かかる間隙に磁気勾配を有する磁場を形成することができる。
【０００９】
さらに，磁石において，ＮおよびＳ磁極が，略曲面形状を有する同一の側面に形成されている，如く構成すれば，磁石塊は，複数の磁石が比較的ランダムに連結した塊状（例えば団子状の塊状）となり，磁石塊の内部に磁気勾配を有する磁場が形成された間隙を複数形成することができる。従って，磁気勾配を有する磁場が形成されるスペースをより大きく確保できるので，微生物の増殖をより促進することができる。
また、磁石塊では，相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されるようにしてもよい。
【００１０】
また，上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，磁場中で培養された微生物に物質を生産せしめる，微生物による物質生産方法であって，相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，培養した微生物により物質を生産することを特徴とする，微生物による物質生産方法が提供される。
【００１１】
かかる構成により，磁石塊の相隣接した磁石間の間隙に磁気勾配を有する定常磁場が形成される。このため，磁気勾配を有する磁場を微生物に作用させることができるので，微生物の酵素反応量が増大して物質生産能が高まる。従って，微生物による各種物質の生産性を向上させることができる。
【００１２】
また，磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有すること，如く構成すれば，隣接する磁石同士が，略点で接触することができる。このため，相隣接する磁石間には，接触点から離れるに従い両磁石間の距離が増大するような間隙が形成される。従って，磁石塊は，かかる間隙に磁気勾配を有する磁場を形成することができる。
【００１３】
さらに，磁石において，ＮおよびＳ磁極が，略曲面形状を有する同一の側面に形成されている，如く構成すれば，磁石塊は，複数の磁石が比較的ランダムに連結した塊状（例えば団子状の塊状）となり，磁石塊の内部に磁気勾配を有する磁場が形成された間隙を複数形成することができる。従って，磁気勾配を有する磁場が形成されるスペースをより大きく確保できるので，より多くの微生物の生産能が高まり，微生物による各種物質の生産性が一層向上する。
また、磁石塊では，相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されるようにしてもよい。
【００１４】
また，上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，磁場中で培養された微生物に物質を分解せしめる，微生物による物質分解方法であって，相隣接する磁石間の間隙に磁気勾配を有する磁場が形成されるように，複数の磁石が連結した磁石塊を培地中に設置して，培養した微生物により物質を分解することを特徴とする，微生物による物質分解方法が提供される。
【００１５】
かかる構成により，磁石塊の相隣接した磁石間の間隙に磁気勾配を有する定常磁場が形成される。このため，磁気勾配を有する磁場を微生物に作用させることができるので，微生物の酵素反応量が増大して培地中の物質を分解する分解能が高まる。従って，微生物による各種物質の分解効率を向上させることができる。
【００１６】
また，磁石は，少なくとも一側面が略曲面形状を有すること，如く構成すれば，隣接する磁石同士が，略点で接触することができる。このため，相隣接する磁石間には，接触点から離れるに従い両磁石間の距離が増大するような間隙が形成される。従って，磁石塊は，かかる間隙に磁気勾配を有する磁場を形成することができる。
【００１７】
さらに，磁石において，ＮおよびＳ磁極が，略曲面形状を有する同一の側面に形成されている，如く構成すれば，磁石塊は，複数の磁石が比較的ランダムに連結した塊状（例えば団子状の塊状）となり，磁石塊の内部に磁気勾配を有する磁場が形成された間隙を複数形成することができる。従って，磁気勾配を有する磁場が形成されるスペースをより大きく確保できるので，より多くの微生物の分解能が高まり，微生物による各種物質の分解効率が一層高まる。
また、磁石塊では，相隣接する磁石の接触点からの距離に応じて，相隣接する磁石間の隙間の大きさが変化することにより，当該隙間に磁気勾配を有する磁場が形成されるようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下に，本発明の第１の実施形態にかかる微生物の培養方法および微生物による物質生産方法および物質分解方法について説明する。
【００２０】
まず，図１に基づいて，本実施形態にかかる磁石の形状について説明する。なお，図１（ａ）および図１（ｂ）は，本実施形態にかかる磁石１０を示す斜視図および正面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように，磁石１０は，例えば，フェライト磁石，希土類磁石，アルニコ磁石またはプラスチックマグネットなどの小型で粒状の永久磁石であり，全体的には略楕円球形状（略タブレット形状）を有する。より詳細には，磁石１０の上面および下面の外形は，略楕円形状を有し，長手方向の長さが例えば約７ｍｍで短手方向の長さが例えば約５．５ｍｍである。また，図１（ｂ）に示すように，磁石１０は，上面および下面が滑らかな略曲面形状を有するので，周辺部より中央部が厚みを有し，最も厚い部分で例えば約２．５ｍｍである。
【００２２】
次に，図２に基づいて，本実施形態にかかる１つの磁石が形成する定常磁場について説明する。なお，図２（ａ）は，本実施形態にかかる磁石１０の磁極の配置を説明するための磁石１０の断面図であり，図２（ｂ）は，図２（ａ）の磁極配置を実現する磁石１０の構成例を示す断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように，磁石１０は，略曲面形状を有する例えば下半側の側面にのみ磁極を有し，長手方向の一端にはＮ極が，他端にはＳ極が略対称に配されている。従って，１つの磁石１０が存在した場合に，磁力線は，図２の矢印で示すように，主として磁極が配された面の下方をＮ極から出てＳ極に至る曲線として表される。この磁力線の分布は，内側が密になり外側が疎となっている。即ち，磁石１０が形成する磁場の強度は，磁石１０の中央部近傍が大きく，磁石１０から遠ざかるにつれ減少している。
【００２４】
なお，このような両磁極が一側面に配された磁石１０を形成する例として，例えば，図２（ｂ）に示すように，Ｕ字型（馬蹄形）磁石１０ａを非磁性体の殻１０ｂで包むようにして，磁石１０を構成してもよい。また，図示はしないが，例えば，２つの小磁石を非磁性体の殻で包むようにして，双方の小磁石を相異なる磁極が当該殻の同一側面に接するように配することで，上記の磁石１０を構成してもよい。
【００２５】
次に，図３に基づいて，本実施形態にかかる連結した２個の磁石が形成する磁気勾配を有する定常磁場について説明する。なお，図３（ａ）は，連結した２個の磁石１０の態様を示す断面図である。図３（ｂ）は，連結した２個の磁石１０が形成する磁場を示すために図３（ａ）の一部（破線円で示す。）を拡大した拡大断面図である。
【００２６】
上記のような磁石１０を２つ隣接させると，図３（ａ）に示すように，両磁石１０は，互いのＮ極とＳ極が磁力により引き合い，主として互いのＮ極とＳ極が対向するようにして連結する。連結した両磁石１０は，磁極が配された側面（即ち，磁石１０が互いに接触する面）が略曲面形状を有するので，磁極が配された側面の例えば略中央にある接触点Ｐで点接触する。このため，両磁石１０の間には間隙が生じ，かかる間隙は接触点Ｐ付近が極小であり，接触点Ｐから遠ざかるにつれて大きくなる。即ち，両磁石１０のＮ−Ｓ極間の距離Ｌを接触点Ｐからの距離に応じて変化させることができる。
【００２７】
一般にＮ−Ｓ極間の磁力は磁極間の距離の２乗に反比例する。従って，両磁石１０間に生じる定常磁場は，Ｎ−Ｓ極間の距離Ｌに応じて磁場の強度が変化する。かかる磁場強度は，例えば，接触点Ｐの限りなく近傍では計算上無限大となり，接触点Ｐから遠ざかるにつれて徐々に小さくなる。即ち，Ｎ極からＳ極に至る磁力線は，図３（ｂ）に示すように，接触点Ｐから遠ざかるにつれ疎となる。このように，両磁石１０間の間隙に生じる磁場は，接触点Ｐからの距離に応じて磁場強度が変化するような，磁気勾配を有する定常磁場である。
【００２８】
また，２個の磁石１０を隣接させた場合に，図４に示すように，Ｎ極またはＳ極のいずれか一方のみの磁極で連結する場合もある。かかる場合にも，両磁石は点接触し，接触点から遠ざかるにつれ，両磁石１０間の間隙が大きくなる連結態様である，従って，上記図３（ａ）に示した場合と同様に，かかる間隙には，磁気勾配を有する定常磁場が形成される。
【００２９】
次に，図５に基づいて，本実施形態にかかる複数の磁石が相互に連結して塊状となった磁石塊について説明する。なお，図５は，本実施形態にかかる磁石塊２０を示す正面図である。
【００３０】
図５に示すように，例えば８個の磁石１０が，各々の磁力により相互にランダムに連結して例えば略団子状の塊となり，磁石塊２０を形成している。各磁石３０は，図２で示したように磁極が一側面側に偏って形成されているので，相互に規則正しく連結することが困難である。従って，複数の磁石１０は，全体として安定的に連結した状態となるように，上記のようなランダムな塊状（磁石塊２０）を形成する。
【００３１】
このような磁石塊２０は，その内部には，相隣接する磁石１０間に多数の間隙を有する。かかる間隙は各磁石１０の磁極に近いので，当該間隙に強い磁場が形成され，特に，相隣接する磁石１０のＮ極とＳ極が対向して配置されている間隙には，より強力な磁場が生ずる。
【００３２】
さらに，磁石１０の側面が略曲面形状を有するため，かかる間隙の開き，即ち磁石１０間の距離に差がある。このため，図３で示したように，磁石１０間の距離に差に応じて磁場強度が変化している磁気勾配が形成される。このように，磁石塊２０の内部の間隙には，磁気勾配を有する磁場が複数形成される。
【００３３】
一方，磁石塊２０の外部に形成される磁場は，上記内部と比して磁場強度が小さい。これは，複数の磁石１０の磁極が磁石塊２０内部で密接しているので，磁極間を結ぶ磁力線のほとんどが磁石塊２０内部に存在するからである。このように，磁石塊２０による磁場が外部へ与える影響は少ない。
【００３４】
次に，図６に基づいて，本実施形態にかかる磁気勾配を利用した微生物の培養方法，微生物による物質生産方法および物質分解方法について説明する。なお，図６は，本実施形態にかかる微生物の培養装置３０を示す斜視図である。
【００３５】
図６に示すように，培養装置３０は，培養容器３２と培地３４と磁石塊２０とからなり，微生物を培養することができる。なお，かかる培養装置は微生物による物質生産装置及び／又は物質分解装置としての機能も有する。
【００３６】
培養容器３２は，例えばガラスまたはプラスチックなどで形成された試験管，ビーカ，瓶または培養槽などの各種容器であり，蓋３２を有し容器と外部を密閉可能である。なお培養容器３２は，図６に示すような形状に限定されず，また，蓋３２を有さず外部に対して開放されたものであってもよい。
【００３７】
培地３４は，微生物を培養するために必要な栄養成分等を混ぜ合わせて作られた例えば液状，泥状または固形物質であり，例えばＹＰＤ培地等の液体培地やなどである。当該栄養成分は，例えば，微生物にとって，細胞形成に要するアミノ酸等の物質や，エネルギー源となる糖等の物質，生命維持に必要なビタミン等の物質などからなる。例えば，ＹＰＤ培地には，酵母エキス，ペプトンおよびグルコースなどが添加されている。また，培地３４は，微生物により各種物質を生産するために，醤油，味噌，酢，酒，ビール，ヨーグルト等の食品や薬品などを製造するための各種原材料から構成されてもよい。さらに，培地３４は，微生物が分解可能な物質を含む汚水，廃液，汚泥，屎尿，生ゴミ，プラスチック類，一般廃棄物，産業廃棄物，有害物質等の被分解成分であってもよい。この場合には，微生物による各種物質の分解作用が，廃液処理，廃棄物処理などといった各種物質の分解処理に応用されるものである。
【００３８】
培養装置３０は，かかる培地３４を上記培養容器３２に所定量入れて，さらに培地３４内に図５に示したような磁石塊２０を設置して構成される。磁石塊２０は内部に上記間隙を複数有するので，培養装置３０は，かかる間隙に入り込んだ培地３４に磁気勾配を有する磁場を作用させることができる。
【００３９】
かかる培養装置３０を用いて微生物を培養する場合には，微生物を含む例えば菌液を培地３４に添加して，所定の温度，期間等の培養条件で微生物を増殖させる。また，微生物により各種物質を生産または分解する場合には，原材料または被分解成分などを含む培地３４に微生物を添加して，微生物の細胞内の酵素反応により，当該物質を分解，発酵などさせる。これにより，例えば醤油，味噌，酢，酒，ビール，ヨーグルト，抗生物質などの各種物質を生産したり，廃液，汚泥，屎尿，生ゴミ，プラスチック類，一般廃棄物，産業廃棄物，有害物質などの分解処理を行ったりしてもよい。
【００４０】
なお，本実施形態にかかる微生物は，例えば，連鎖球菌，大腸菌などの細菌，酵母や黴（麹黴など）またはキノコなどの真菌，ウイルス，原虫，動物細胞，植物細胞など，全ての微細な生物およびその一部を含む。特に，例えば，体内に酵素を有しブドウ糖などの各種物質を分解可能な微生物や，例えば麹として作用し酒などの食品を生産することが可能な微生物が好ましい。
【００４１】
かかる微生物は，磁場内で培養されると増殖が促進され，また，物質生産能や分解能が向上することが一般的に知られている。この理由の詳細は未だ定かではないが，例えば，磁力線が微生物の体内を通過することで，細胞膜に変化が起きて栄養素を取り込みやすくなり，酵素反応量が増大する等の理由が考えられる。さらに，磁場が磁気勾配を有する場合には，後述する実施例での実験結果に示すように，上記微生物の増殖をより促進させ，また，微生物の生産能および分解能をより向上させることができる。
【００４２】
本実施形態にかかる培養装置３０は，上記のように培地３４に対して磁気勾配を有する磁場を作用させることができるので，培地３４中の微生物を活性化させて増殖を促進することができる。また，微生物の酵素反応量を増大させることにより，微生物による物質の生産能，分解能の向上を図ることができる。さらに，培養装置３０は，上記のように構造が比較的簡単であるので，装置の作成が比較的容易であり，かつ廉価であるという特徴を有する。
【００４３】
【実施例】
次に，第１の実施形態にかかる微生物培養方法および微生物による物質生産方法および物質分解方法にかかる実施例について説明する。なお，本実施例は，上記実施形態にかかる微生物培養方法等の効果を実験的に検証するためのものであり，本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
以下に，上記培養装置３０において，形状，磁石１０数および配列等が異なる複数種の磁石塊２０を用いて微生物を培養し，それぞれの場合における微生物によるブドウ糖の分解量を測定した実験について説明する。
【００４５】
本実施例にかかる培地３４としては，ＹＰＤ培地を使用した。かかるＹＰＤ培地は，酵母エキス１０ｇ，ペプトン２０ｇおよびブドウ糖１００ｇを水（Ｈ２Ｏ）１０００ｍｌに加えたものである。また，本実施例にかかる微生物として，パン酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を採用した。
【００４６】
ここで，かかる微生物を培地３４に添加する方法について説明する。まず，定常期（微生物が増殖して略最大限の存在密度にまで至っている状態：微生物の存在密度が例えば１０８ＣＦＵ／ｍｌ）にある酵母培養液を，例えば１００倍に希釈して１０６ＣＦＵ／ｍｌの菌液を作成する。なお，ＣＦＵ（Ｃｏｌｏｎｙ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）／ｍｌとは，微生物の存在密度を示す単位であり，単位体積当たりの微生物の細胞数を表す。次いで，ＹＰＤ培地の量に対して例えば約１％量の上記菌液を，ＹＰＤ培地に添加する。これにより，微生物の存在密度は結果的に例えば１０４ＣＦＵ／ｍｌとなり，培地３４は，微生物が増殖する余地を十分に有する。
【００４７】
このようにして微生物が添加された培地３４を試験管に入れ，培地３４中に磁場を発生させる手段（以下では，磁場発生手段という。）として各種の磁石塊２０を設置して，培養実験を行った。また，対照実験を行うために，磁場発生手段として，磁石塊２０の代わりに１個の磁石１０を配置した場合や，磁極面が等間隔になるように配列された複数の磁石を配置した場合についても同様の実験を行った。
【００４８】
そこで，以下に，図７および図８に基づいて，本実施例にかかる磁石塊２０等の形状，磁石１０数および配置について説明する。なお，図７は，本実施例にかかる磁石塊２０等の磁場発生手段の磁石１０数および配置を説明する表であり，図８は，本実施例にかかる磁石塊２０等の磁場発生手段が設けられた培養装置３０を示す斜視図である。
【００４９】
図７に分類して示すように，本実施例においては，形状，磁石１０数および配列や配置が異なる４種類の磁場発生手段を用いた。以下に，図７に示す４種類の磁場発生手段について，それぞれ説明する。
【００５０】
まず，図７に示す「１個」とは，磁場発生手段として磁石塊２０の代わりに，図８（ａ）に示すように，磁石１０を１個のみ用いた場合である。かかる磁石１０は，図９に示すように，外形は図１に示した磁石１０と略同一であるが，磁極の配置が異なり，上側面にＮ極，下側面にＳ極が配置されている。この磁石１０は，その周囲に図９の矢印で示す磁力線で表されるような磁場を形成する。
【００５１】
次に，図７に示す「直列５個」とは，図８（ｂ）に示すように，略円柱状の５個の磁石１０を垂直方向に等間隔をおいて，配置した場合である。この磁石１０は，図１０に示すように，高さが例えば約５ｍｍの略円柱状であり，上面と下面にそれぞれＮ極とＳ極が形成されている。５個の磁石１０は，相互のＮ極とＳ極が対向するように例えば約３ｍｍの間隔を空けて垂直方向に一列に配列されている。かかる配置により，隣接する磁石１０間においては，磁力線がＮ極から出て直線的にＳ極に至るような均一な磁場が形成され，磁気勾配は存在しない。なお，５個の磁石を上記のような配置にするために，アクリル板からなる支持体（図示せず）を利用してそれぞれの磁石１０を支持し，上記５つの磁石５が磁力によって相互に連結してしまうことを防止した。なお，アクリル部材は，微生物の増殖や分解に何ら影響を与えない部材である。
【００５２】
さらに，図７に示す「３個塊」とは，図８（ｃ）に示すように，磁場発生手段として３個の略楕円球状の磁石１０がランダムに連結した磁石塊２０を用いた場合である。この場合の磁石１０は，図１に示したようなＮ，Ｓ極がともに同一曲面側に形成されたものを利用している。従って，磁石塊２０は，３個の磁石１０に囲まれて形成された中央の間隙に，磁気勾配を有する磁場を形成する。特に，磁石１０相互の接触点から上記間隙の中央部にかけては，磁極間の距離が急激に増大しているので，顕著な磁気勾配が形成される。このように，３個の磁石１０からなる磁石塊２０は，図３（ａ）に示した２個の磁石１０からなる磁石塊２０より，磁気勾配を有する磁場が形成される領域が広い。
【００５３】
また，図７に示す「８個塊」とは，図８（ｄ）に示すように，磁場発生手段として８個の略楕円球状の磁石１０がランダムに団子状に連結した磁石塊２０を用いた場合である。この場合の磁石１０も，上記「３個塊」の場合と同様に図１に示したようなＮ，Ｓ極がともに同一曲面側に形成されたものを利用している。このように磁石１０の両側面が略曲面形状を有するので，磁石塊２０は，図５に示すように，不規則に重なり合っている８個の磁石１０のそれぞれが，相互に点で接触している。従って，磁石塊２０の内部には，磁石１０間に生じる間隙が多数存在している。かかる多数の間隙により，磁石１０の磁極間の距離が変化する箇所が複数存在し，磁気勾配を有する磁場が多数形成されている。その数は少なくとも上記「３個塊」の場合よりも多く，磁気勾配を有する磁場が形成される領域は，上記磁場発生手段の中では最も広い。
【００５４】
なお，複数の磁石１０を連結させて上記のような磁石塊２０を形成する場合，磁石塊２０が外部に及ぼす磁場の強度をある程度小さくするように，磁石１０の連結の仕方を調整した。これは，磁石塊２０の外部に生じた磁場の影響を低減させて，主に，磁石塊２０内部に形成された磁気勾配を有する磁場が微生物に与える影響について検証するためである。
【００５５】
以上で説明した４種類の磁場発生手段を培地３４中にそれぞれ設置して，図８に示すような４種類の培養装置３０を作成した。かかる各培養装置３０を利用して，培養温度を３７度，培養日数を４日間として，磁場を与えながら微生物を静置培養した。本実施例にかかる微生物（即ち，パン酵母）は，体内に酵素を有し，栄養成分として体内に取り込んだブドウ糖をアルコールや二酸化炭素などに分解することができる。従って，上記のような各培養装置３０内で微生物を培養すると，培地３４中のブドウ糖は分解されて徐々に減少する。本実施例にかかる実験では，かかる培養後に培地３４中に残存しているブドウ糖量を測定して，各培養装置３０における微生物によるブドウ糖の分解能を比較・検討することとした。
【００５６】
かかる微生物の培養実験の結果を図１１に示す。なお，図１１に示す数値は，磁場を与えないで微生物を培養した場合に分解されたブドウ糖量を「１」とした場合における，ブドウ糖分解量の相対値である。また，データの信頼性を高めるために同一条件で複数回（例えば「８個塊」の実験では２４回）にわたり実験を行い，これら複数回の実験結果であるブドウ糖分解量の平均値および標準偏差も示してある。
【００５７】
まず，磁場を与えて培養する場合と，磁場を与えないで培養する場合について比較する。図１１に示すように，上記４種類の磁場発生手段のいずれを用いた場合でも，分解ブドウ糖量の平均値は１より大きい。例えば，磁石塊２０（即ち，「３個塊」または「８個塊」）を用いて磁場を与えた場合には，ブドウ糖分解量の平均値は約２．５であり，磁場を与えない場合と比して約２．５倍もの量のブドウ糖が分解されたことを示す。従って，磁場を与えながら微生物を培養した場合には，微生物によるブドウ糖の分解能が向上することがわかる。
【００５８】
次に，同じ磁場を与える場合であっても，磁石塊２０を用いて磁気勾配を有する磁場を与える場合と，それ以外の場合について比較する。図１１に示すように，磁場発生手段が「１個」または「直列５個」の場合には，ブドウ糖分解量の平均値はそれぞれ「１．４９」または「１．１２」である。これに対し，磁場発生手段が磁石塊２０である場合には，ブドウ糖分解量の平均値は「約２．５」であり，中には，ブドウ糖分解量が「５．０９」（「８個塊」の実験番号▲６▼）と非常に高い数値を示す場合もある。以上の結果から，磁石塊２０を用いて磁気勾配を有する磁場を与えた場合の方が，単独の磁石１０を用いた場合（「１個」の場合）や均等磁場を与えた場合（「直列５個」の場合）より，微生物はブドウ糖をより多く（平均値で例えば約１．７〜２．３倍）分解することができるといえる。従って，磁気勾配を有する磁場を与えた場合には，微生物が，より活性化され物質分解能が向上することが実証された。
【００５９】
さらに，磁石塊２０を構成する磁石１０数について比較する。図１１に示すように，「３個塊」の場合には，ブドウ糖分解量の平均値が「２．４３」であるのに対し，「８個塊」の場合には，ブドウ糖分解量の平均値は「２．５３」である。このように，双方のブドウ糖分解量に大差はないが，磁石１０数が多い「８個塊」の場合の方が，若干ブドウ糖分解量が多い。これは，磁石１０数が多い方が，磁石塊２０の内部に磁気勾配を有する磁場が形成される間隙が多いので，微生物が磁気勾配によって活性化できるスペースがより広いためと考えられる。従って，磁石塊２０を構成する磁石１０数はある程度多い方が，より微生物の物質分解能を高める効果を奏するといえる。
【００６０】
以上のような本実施例にかかる微生物の培養に関する実験結果で実証されたように，本実施形態にかかる微生物の培養方法では，磁気勾配を有する磁場を与えて微生物を培養することで，微生物の増殖を促進させるだけでなく，微生物の物質分解能，生産能をより向上させることができる。従って，微生物による物質の生産方法において，より大量の物質をより短時間で生産することなどが可能となり，生産効率の向上を図ることができる。さらに，磁場を形成するための装置として，従来のような電磁石や超伝導電磁石といった複雑かつ高価な装置ではなく，永久磁石１０を連結させただけの磁石塊２０を用いるだけであるので，培養装置３０の構造が非常に簡単になり，低コストで実現できる。
【００６１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態および実施例について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６２】
例えば，本実施形態にかかる磁石１０は，同一の側面にＮ，Ｓ磁極が形成されていたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，図９に示すような，略曲面形状を有する一側の側面にＮ極を，他側にＳ極を形成した磁石１０を採用し，かかる磁石１０を複数個連結させて，図１２（ａ）または図１２（ｂ）に示すような，略直鎖状または略曲鎖状などの磁石塊２０を形成してもよい。
【００６３】
また，本実施形態にかかる磁石１０は，略楕円球形状であったが，本発明はかかる例に限定されず，相隣接した磁石１０間に磁気勾配を有する磁場を形成可能であれば，任意の形状および任意の磁極の配置であってもよく，例えば以下に示すような各種変更例も可能である。
【００６４】
例えば，磁石１０の形状を略球状とし，図１３（ａ）に示すように磁極を略球の中心に対して対称に形成したり，図１３（ｂ）に示すように磁極を例えば非対称に形成したりしてもよい。かかる略球状の磁石１０を複数連結させて，図１３（ｃ）または図１３（ｄ）に示すような，略直鎖状または略団子状のランダムな塊状などの磁石塊２０を形成してもよい。また，図１４（ａ）に示すように，磁石１０の形状を，例えば略円柱の一側面に突起を有するような形状とし，磁極を突起部と平面にそれぞれ形成することにより，図１４（ｂ）に示すような磁石塊２０を形成してもよい。また，磁石１０の形状を，例えば，面数が非常に多い略正多面体，略金平糖形状，略瓢箪形状など任意の形状として，磁極を好適に配置することにより，相隣接する磁石１０間に磁気勾配を形成するようにしてもよい。
【００６５】
また，本実施形態にかかる培地３４として，例えばＹＰＤ培地の例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，各種の液体培地，半流動培地，寒天培地，材料としての粉末培地若しくは固形培地，またはこれらを併合した培地などや，上記のように各種食品原材料などの発酵材料成分や，廃液，汚泥，屎尿，生ゴミ，プラスチック類，一般廃棄物，産業廃棄物，有害物質等の被分解成分を利用してもよい。さらに，培地３４には，例えばアミノ酸などの各種栄養成分や触媒，薬品などの各種物質を加えてもよい。
【００６６】
また，上記実施例では，微生物を静置培養したが，かかる例に限定されない。例えば，培養装置３０全体に振動を加えたり，培地３４を振盪させながら培養してもよい。この際，培地３４を揺れ動かす方向は，上下，水平左右，水平回転方向，水平８の字方向など任意の方向でもあり，また，培養装置３０を転がしてもよい。また，所定の付属装置等により培地３４を攪拌しながら培養してもよい。また，酸素，二酸化炭素，窒素，空気等を送りながら培養してもよい。また，電磁石などの別途装置を用いて，培養装置３０の外部から別の磁場を与えながら培養してもよい。また，電磁波，熱，光または超音波などを加えながら培養してもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，複数の磁石からなる磁石塊を用いて，培地中に磁気勾配を有する磁場を作用させるので，微生物の細胞内の酵素反応量を増大させることができる。このため，微生物を活性化させて増殖をより促進することができ，また，微生物の物質生産能，分解能も高めることができる。従って，単なる磁場を与える場合と比較して，微生物による物質の生産性や分解効率をより向上させることができる。さらに，磁場を利用した微生物の培養方法及び物質の生産若しくは分解方法に要する装置が，比較的簡単な構造を有し，かつ廉価であるので，当該方法の実現が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は，第１の実施形態にかかる磁石を示す斜視図である。
図１（ｂ）は，第１の実施形態にかかる磁石を示す正面図である。
【図２】図２（ａ）は，第１の実施形態にかかる磁石の磁極の配置を説明するための磁石の断面図である。
図２（ｂ）は，図２（ａ）の磁極配置を実現する磁石の構成例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は，連結した２個の磁石の態様を示す断面図である。
図３（ｂ）は，連結した２個の磁石が形成する磁場を示すために図３（ａ）の一部を拡大した拡大断面図である。
【図４】図４は，連結した２個の磁石の別態様を示す断面図である。
【図５】図５は，第１の実施形態にかかる磁石塊を示す正面図である。
【図６】図６は，第１の実施形態にかかる微生物の培養装置を示す斜視図である。
【図７】図７は，第１の実施例にかかる磁石塊等の磁場発生手段の磁石数および配置を説明する表である。
【図８】図８は，第１の実施例にかかる磁石塊等の磁場発生手段が設けられた培養装置を説明する斜視図である。
【図９】図９は，第１の実施例における磁場発生手段が「１個」の場合の磁石を示す断面図である。
【図１０】図１０は，第１の実施例における磁場発生手段が「直列５個」の場合の磁石の配置を示す断面図である。
【図１１】図１１は，第１の実施例における微生物の培養実験の結果を示す表である。
【図１２】図１２は，図９に示した磁石を利用した磁石塊の態様を示す正面図である。
【図１３】図１３は，略球状の磁石およびかかる磁石を利用した磁石塊の態様を示す正面図である。
【図１４】図１４は，他の形状を有する磁石およびかかる磁石を利用した磁石塊の態様を示す斜視図および正面図である。
【符号の説明】
１０  ：磁石
２０  ：磁石塊
３０  ：培養装置
３２  ：培養容器
３４  ：培地
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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