WO2022071480A1

WO2022071480A1 - ミノムシの行動制御方法及び吐糸位置制御方法

Info

Publication number: WO2022071480A1
Application number: PCT/JP2021/036079
Authority: WO
Inventors: 太陽吉岡; 恒徳亀田; 章宗浅沼; 宣彦福岡
Original assignee: Kowa Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: Kowa Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2023-03-30
Also published as: EP4223913C0; EP4223913A4; US20230287599A1; CN116209797A; JPWO2022071480A1; EP4223913B1; JP7710687B2; EP4223913A1

Abstract

ミノムシを所定の位置に誘導し、所定の位置で足場絹糸を吐糸させるミノムシの移動制御方法及び吐糸位置制御方法を開発し、提供することである。　光をミノムシに照射してその光放射方向にミノムシを誘引する行動制御方法、及び基材表面上の吐糸位置で光をミノムシに照射して、該位置でミノムシの吐糸を誘導する吐糸位置制御方法を提供する。

Description

ミノムシの行動制御方法及び吐糸位置制御方法

　本発明は、ミノムシの行動を制御する方法又は吐糸する位置を制御する方法、及びその方法を用いたミノムシ絹糸採糸装置に関する。

　ミノムシ（bag worm)は、チョウ目（Lepidoptera）ミノガ科（Psychidae）に属する蛾の幼虫の総称である。通常は、自らが吐糸した糸で葉片や枝片を絡めた紡錘形又は円筒形の巣（Bag nest）の中に潜み、摂食の際にも巣ごと移動する等、全幼虫期を巣と共に生活することが知られている。このミノムシが吐糸するミノムシ絹糸が、近年、非常に有用性の高い新規動物性天然繊維として注目を集めている。

　しかしながら、そのようなミノムシ絹糸も実用化までに解決しなければならないいくつかの課題がある。その一つは、長尺のミノムシ絹糸が得られないという点である。ミノムシは、幼虫期に生活していた巣の中で蛹化するため、蛹化前に改めて営繭行動を行わない。また、ミノムシの巣は、原則として初齢時から成長に伴い増設されるため、巣には新旧の絹糸が混在し、それらの絹糸は巣内で断片化され、不連続になっている。つまり、ミノムシの巣自体が、比較的短い絹糸が絡まり合って構成されているため、通常の方法では巣から長尺繊維を得ることができず、それ故に、ミノムシ絹糸を実用化することがこれまで困難であった。

　この課題は、現在、本発明者らが開発したミノムシ絹糸の足場絹糸を長尺状態で採糸する方法によって解決されている（特許文献１）。足場絹糸とは、ミノムシが枝等からの落下防止のため脚掛かりとして進行方向に予め吐糸するミノムシ絹糸である。足場絹糸は、ジグザグ状に吐糸される上に、ミノムシ自体の行動制御が困難で、移動が虫任せであったため、ミノムシの往来によってミノムシ絹糸が複雑に幾重にも重なり合う結果、従来、その回収が困難であった。前記採糸方法では、特定の幅を有する線状路にミノムシを配置することで、ミノムシの行動を制御し、長尺ミノムシ絹糸を安定的に量産すること成功している。しかし、線状路以外の、例えば３次元構造体表面上の所定の位置にミノムシ絹糸を吐糸させる場合、その所定の位置にミノムシを誘導して吐糸させる方法は未だにない。上記理由により、ミノムシ絹糸の実用化において、ミノムシの行動制御方法の確立が急務となっている。

WO2012/165477

大崎茂芳, 2002, 繊維学会誌（繊維と工業）, 58: 74-78 Kuwana Y, et al., 2014, PLoS One, DOI: 10.1371/journal.pone. 0105325

　本発明の目的は、ミノムシの行動を制御する方法を開発し、提供することである。また、ミノムシ絹糸を効率的に得る方法を開発し、提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、ミノムシに対して光を照射したときに、その光が放射される方向にミノムシが移動するという性質、すなわち走光性をミノムシが有することを見出した。光の放射方向を変更すればミノムシは変更後の新たな光放射方向へと方向転換する。そのような走光性は、特定の波長光で強く作用することを明らかにした。一方、ミノムシの吐糸行動は、走光性の高い波長光とは異なる波長光に誘引されるという従来全く知られていなかった特性も見出した。これらの特性を利用することで、これまで困難であったミノムシの行動を自在に制御し、かつ所望の位置で吐糸させることが可能となる。本発明は、当該新たな知見に基づくものであって、以下を提供する。

（１）ミノムシに行動制御光を照射して、その光放射方向にミノムシを誘導する工程を含むミノムシの行動制御方法。
（２）前記行動制御光の波長が405nm±60nmである、（１）に記載の行動制御方法。
（３）前記光放射方向を変えることでミノムシの誘導方向を転換させる工程を含む、（１）又は（２）に記載の行動制御方法。
（４）遮光条件下で行う、（１）～（３）のいずれかに記載の行動制御方法。
（５）基材上の所定の位置からミノムシに対して吐糸位置制御光を照射して、該位置でミノムシに吐糸させる工程を含む、ミノムシの吐糸位置制御方法。
（６）前記吐糸位置制御光の波長が560nm±150nmである、（５）に記載の吐糸位置制御方法。
（７）前記基材上の所定の位置からミノムシに対して波長405nm±60nmの行動制御光を照射し、該位置にミノムシを誘導する工程を含む、（５）又は（６）に記載の吐糸位置制御方法。
（８）遮光条件下で行う、（５）～（７）のいずれかに記載の吐糸位置制御方法。
（９）前記基材が３次元構造体である、（５）～（８）のいずれかに記載の吐糸位置制御方法。
（１０）前記基材が透明基材又は透光性基材である、（５）～（９）のいずれかに記載の吐糸位置制御方法。
（１１）（５）～（１０）のいずれかに記載のミノムシの吐糸位置制御方法を用いて得られるミノムシ絹糸の糸塊生産方法。
（１２）ミノムシに吐糸させるための基材に対して吐糸位置制御光を任意の方向から放射可能な一又は複数の光源を備えたミノムシ絹糸採糸装置。
（１３）前記吐糸位置制御光の波長が560nm±150nmである、（１２）に記載の装置。
（１４）前記基材に対して波長405nm±60nmの行動制御光を任意の方向から放射可能な一又は複数の光源をさらに備えた、（１２）又は（１３）に記載の装置。
（１５）前記光源が可動式である、（１２）～（１４）のいずれかに記載の装置。
（１６）内部に遮光環境を有する筐体を備えた、（１２）～（１５）のいずれかに記載の装置。
（１７）ミノムシの行動を制御するための波長405nm±60nmの範囲の光を放射可能な光源の使用。
（１８）ミノムシの吐糸位置を制御するための波長560nm±150nmの範囲の光を放射可能な光源の使用。
　本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号2020-164314号の開示内容を包含する。

　本発明のミノムシの行動制御方法によれば、ミノムシを所定の位置に誘導することができる。

　本発明のミノムシの吐糸位置制御方法によれば、所定の位置でミノムシに足場絹糸を吐糸させて、ミノムシ絹糸を効率的に得ることができる。

　本発明のミノムシ絹糸採糸装置によれば、本発明のミノムシの吐糸位置制御方法を実現することができる。

実施例１に記載のミノムシの波長選好性を調べるために作製した試験装置を上方から見たときの概念図である。図１の試験装置に用いた各光源の波長及び光強度を示す図である。図１の試験装置を用いた実施例１の実験で、各光源へのミノムシの到達頭数を示す図である。３次元構造体において光照射による吐糸位置制御の可否を検証するために作製した試験装置の概念図である。Aは試験装置全体の概念図を、またBは、Aで示した試験装置において、ミノムシを配置するケージ内部の面を説明するための略図である。図４の試験装置の実際の画像である。Aは試験装置全体像を、またBはミノムシ10頭を底面に配置したケージ内部を示している。実施例２の各光源と光放射面（側面１）の糸塊重量と非放射側面（側面２～４）の平均糸塊重量との比率を示す図である。

１．ミノムシの行動制御方法
１－１．概要
　本発明の第１の態様は、ミノムシの行動制御方法である。本発明の方法によれば、ミノムシに光を照射し、またその光を放射する方向を変えることで、ミノムシの移動やその方向を自在に制御することができ、ひいては、ミノムシ絹糸を効率的に得ることができる。

１－２．用語の定義
　本明細書で頻用する以下の用語について、以下の通り定義する。
　「ミノムシ」とは、前述のようにチョウ目（Lepidoptera）ミノガ科（Psychidae）に属する蛾の幼虫の総称をいう。ミノガ科の蛾は世界中に分布するが、いずれの幼虫（ミノムシ）も全幼虫期を通して、自ら吐糸した絹糸で葉片や枝片等の自然素材を綴り、それらを纏った巣の中で生活している。また、いずれの種も移動に際しては、進行方向先に落下防止の足掛かりとなる足場絹糸を吐糸しながら進む習性を有する。したがって、本明細書で使用するミノムシは、ミノガ科に属する蛾の幼虫であって、前記習性を有する限り、種類、齢及び雌雄は問わない。例えば、ミノガ科には、Acanthopsyche、Anatolopsyche、Bacotia、Bambalina、Canephora、Chalioides、Dahlica、Diplodoma、Eumeta、Eumasia、Kozhantshikovia、Mahasena、Nipponopsyche、Paranarychia、Proutia、Psyche、Pteroma、Siederia、Striglocyrbasia、Taleporia、Theriodopteryx、Trigonodoma等の属が存在するが、本明細書で使用するミノムシは、いずれの属に属する種であってもよい。また、幼虫の齢は、初齢から終齢に至るまで、いずれの齢であってもよい。ただし、ミノムシ絹糸を得ることを目的とする場合には、大型のミノムシである方が好ましい。例えば、同種であれば終齢幼虫ほど好ましく、雌雄であれば大型となる雌の方が好ましい。またミノガ科内では大型種ほど好ましい。例えば、大型種のオオミノガ（Eumeta japonica）やチャミノガ（Eumeta minuscula）は、本発明で用いる種として好適である。ミノムシは、原則として巣を保持したミノムシである。「巣を保持した」とは、ミノムシが巣を携帯した状態をいう。前述のようにミノムシは、通常、自身の巣と共に生活している。摂食時や移動時も、虫体の一部を巣外に露出させるのみで、全幼虫期を通じて巣から全身を露出させることはない。一方、人為的に巣と分離して、外界に全身を露出させた裸状態のミノムシは、巣の再構築を最優先するため、本発明の行動制御方法に必ずしも準じない可能性がある。

　本明細書で「ミノムシ絹糸」とは、ミノムシが吐糸した絹糸をいう。本明細書において、単に「絹糸」と表記した場合には、特段の断りがない限りミノムシ絹糸を指すものとする。ミノムシ絹糸は、単繊維、吐糸繊維及び集合繊維を包含する。「単繊維」とは、繊維成分を構成する最小単位のフィラメントであり、モノフィラメントとも呼ばれる。単繊維は、フィブロインタンパク質を主成分とする。ミノムシ絹糸は、自然状態では2本の単繊維が接着物質のセリシンタンパク質によって結合したジフィラメントの状態で吐糸される。このジフィラメントを「吐糸繊維」という。ミノムシの巣は、吐糸繊維で構成されている。また、吐糸繊維が複数本抱合されて1本の繊維束となったものを「集合繊維（マルチフィラメント）」という。一般に生糸とは、この集合繊維が該当する。

　ミノムシ絹糸には、足場絹糸と巣絹糸の2種類が存在する。「足場絹糸」とは、前述のようにミノムシが移動用に吐糸する絹糸であり、枝や葉等から落下するのを防ぐための足場（足掛かり）としての機能を有する。一方「巣絹糸」とは、巣の構成用として吐糸される絹糸であり、葉片や枝片を綴るためや、居住区である巣内壁を快適な環境にするためのミノムシ絹糸である。本発明におけるミノムシ絹糸は、その目的から足場絹糸が対象となる。したがって、本明細書では特に断りのない限り、「ミノムシ絹糸」と表記した場合、足場絹糸を指すものとする。

　本明細書において「糸塊」とは、ミノムシの足場絹糸のみで構成された糸の集合体をいう。糸塊の状態は限定しない。例えば、1本又は複数本のミノムシ絹糸が複雑に絡み合い、不織布のようにシート状となったものであってもよい。また、前記糸塊は二次元形状のみならず、立体的な構造を有する三次元形状であってもよい。

　本明細書において「基材」とは、ミノムシ絹糸の採糸用基板をいう。この基材上にミノムシを配置して移動させることによって、その表面にミノムシ絹糸が吐糸される。吐糸後、基材表面上のミノムシ絹糸を回収することで、ミノムシの足場絹糸を回収できる。

　本明細書において「誘導」とは、生物の本能的行動等を利用し、その生物を特定の物質や場所に人為的に導くことをいう。

　本明細書において「行動制御」とは、ミノムシの行動、すなわち移動や方向転換等の運動を自在に操作することをいう。

　本明細書において「吐糸位置制御」とは、ミノムシが足場絹糸を吐糸する際に、所定の位置で吐糸するように、吐糸行動を自在に操作することをいう。

　本明細書において「光」とは、主として光源から放射される人工光をいう。本明細書で単に「光」と表記した場合、波長の範囲等を問わず、任意の光を包含し得る。例えば、前述の行動制御光及び吐糸位置制御光のいずれも包含する。

　本明細書において「行動制御光」とは、ミノムシを誘引する作用を有する波長の光をいう。また、本明細書において「吐糸位置制御光」とは、ミノムシの移動を抑制し、特定の位置で足場絹糸の吐糸させる波長の光をいう。

　本明細書において「波長光」とは、所定の波長の光をいう。したがって、波長光の場合、単に光と表記する場合と異なり、光の波長範囲がある程度限定されている。ただし、その範囲は具体的である必要はない。

　本明細書において「波長のピークを有する光」とは、ピーク波長を有する波長光をいう。

　本明細書において「ピーク波長」とは、図２においてａ～ｈで示すように、照射光の波長が山型を示し、その光強度が極大値（ピーク）となるときの波長をいう。また、この時の光、すなわちピーク波長時の波長光を、本明細書ではしばしば「ピーク光」と表記する。

１－３．方法
　本態様の方法は、必須工程である誘導工程と、選択工程である方向制御工程を含む。以下、各工程について具体的に説明をする。

１－３－１．誘導工程
　「誘導工程」とは、行動制御光をミノムシに照射して、その光放射方向にミノムシを誘導する工程である。本工程は、ミノムシが光放射方向に向かって移動する走光性を利用した工程である。

　行動制御光は、ミノムシが正の走光性を示す波長の光であればよく、波長や光強度は特に限定はしない。より効率的に光放射方向にミノムシを誘導する場合には、特定の波長光を行動制御光として照射することが好ましい。

　本工程における「特定の波長光」（本明細書では、しばしば「特定波長光」と表記する）とは、行動制御光の場合、ミノムシに対して誘引作用の高い波長光をいう。具体的には、405nm±60nm（345nm以上465nm以下）、405nm±55nm（350nm以上460nm以下）、又は405nm±50nm（355nm以上455nm以下）の範囲の波長光が該当する。好ましくはその波長範囲内にピーク波長を有する波長光である。後述の実施例１で示すように、この範囲の波長光は、他の波長光と比較してミノムシに対して強い誘引作用を有する。

　特定波長光がピーク波長を有する場合、前記特定波長域内にピーク波長が1つ存在する単色光、又は前記波長域内に複数のピーク波長を有する複合光のいずれであってもよい。好ましくは単色光である。

　「光を（ミノムシに）照射する」とは、任意の波長光、例えば、行動制御光であれば、前記405nm±60nm、405nm±55nm、又は405nm±50nmの範囲の波長光をミノムシに対して照射することをいう。蛍光灯の光のようにピーク波長を有さない光であっても波長選択フィルタを通して前記範囲内の波長光のみを選択的に透過し、その透過した波長光を特定波長光として照射することができる。なお、「ミノムシに照射する」とは、ミノムシが光を受容する眼、又はその眼がある頭部に直接曝光することをいう。

　「光放射方向」とは、光が放射される方向をいう。例えば、後述する直接照射の場合には光源が設置された方向が該当し、また間接照射の場合には反射材の反射面方向が該当する。

　ミノムシへの光の照射は、連続照射が好ましいが、蛍光灯のように極めて短時間に明暗期を繰り返すパルス光や照射期間中に周期的に又は非周期的に肉眼で認識できる暗期（例えば、1秒以上、好ましくは数秒の暗期）が挿入される間断照射であってもよい。

　光を対象に照射する方法は、光を対象のミノムシに照射できる方法であれば特に限定はしない。例えば、直接照射又は間接照射のいずれであってもよい。直接照射とは、光源から放射された光を直接ミノムシに照射することをいう。直接照射では、光源をミノムシに向けて光を照射すればよい。直接照射の場合、ミノムシは、その光源が配置された方向に移動する。また、間接照射とは、光源から放射された光を直接ミノムシに照射せず、反射材等で反射させた後、その反射光をミノムシに照射することをいう。間接照射であれば、光源から放射された光を鏡等の反射材で反射させてミノムシに向けて光を照射すればよい。間接照射は複数の反射材による複数回の反射を介して行ってもよい。間接照射では、ミノムシに照射される反射光が前記特定波長光となるように留意する。間接照射は、光源が固定されている状態で特定の方向からミノムシに光を照射しなければならない場合に特に有用である。

　ミノムシへの照射時間は、特に限定しない。ミノムシを所定の位置に誘導する場合、上記行動制御光をミノムシに照射すればよいが、通常、ミノムシが当該所定の位置に移動し終えた後は、それ以上の行動制御光の照射は不要となる。一方、所定の位置に移動後、その位置周辺にミノムシを留め置き、またその位置でミノムシに積極的に吐糸させる場合には、後述する第２態様に記載のように、引き続きその位置でミノムシに対して吐糸位置制御光の照射を継続すればよい。

　本工程において、一度の光照射で処理するミノムシの数は、特に限定しない。光の照射範囲内であれば配置するミノムシの種類、個体数、及び／又は齢は問わない。複数頭を配置する場合、例えば、全個体が同一種及び／又は同一齢であってもよいし、一部個体群が同一種及び／又は同一齢であってもよい。

　本工程では、ミノムシを所定の方向に誘導することができるため、採糸目的に限らず、例えば、飼育環境下でミノムシに給餌をする際に、古い餌場から新しい餌場に効率よく移動させる際にも活用することができる。

１－３－２．方向制御工程
　「方向制御工程」は、光放射方向を変えることで、ミノムシの進行方向を転換させる工程である。前述のように、ミノムシに光を照射した場合、ミノムシはその光放射方向に向かって移動する。その移動途中であっても、光放射方向が移動すれば、その移動に合わせて進行方向も変化する。それによってミノムシの移動する方向を自在に制御することができる。

　光放射方向を変える手段は、特に限定はしない。直接照射の場合であればミノムシを移動させるべき新たな方向に光源を配置すればよい。光源を移動できない場合であれば、ミノムシが配置された基材が光源に対して所定の方向を向くように基材自体を動かせばよい。また、間接照射の場合であれば、反射材を移動及び／又は回転させて、必要に応じてその枚数を増減して基材上の所定の位置から光をミノムシに照射できるようにすればよい。

　光放射方向は限定しない。ミノムシを誘導すべき所定の方向が光放射方向となる。また、光放射方向の変更は、１度に限らず、必要に応じて複数回行うことができる。

　前記誘導工程と組み合わせることで、飼育容器内又は採糸装置内のミノムシを所定の方向に向けて誘導する等、ミノムシの行動制御を自在に行うことができる。

２．ミノムシの吐糸位置制御方法
２－１．概要
　本発明の第２の態様は、ミノムシの吐糸位置制御方法である。本発明は、行動制御光とは主要な波長域の異なる光を所定の位置からミノムシに照射したときに、その所定の位置でのミノムシの吐糸行動が促進されるという新たな知見に基づく。本態様の方法は、ミノムシ絹糸の採糸方法の一実施形態でもある。

　本発明のミノムシの吐糸位置制御方法によれば、基材上の所定の位置でミノムシに吐糸させることが可能となる。さらに、第１態様のミノムシの移動制御方法と組み合わせることで、ミノムシを所定の位置に誘導し、その位置で吐糸を誘導することもできる。

２－２．方法
　本態様の方法は、必須工程である吐糸工程と、選択工程である誘導工程及び方向制御工程を含む。以下、各工程について具体的に説明をする。

２－２－１．吐糸工程
　「吐糸工程」は、吐糸位置制御光を、所定の位置からミノムシに照射し、該位置でミノムシに吐糸させる工程である。ミノムシは、吐糸位置制御光を照射された場合、その光放射位置での吐糸が促進される。本工程は、この特性を利用している。

　吐糸位置制御光の波長や光強度は特に限定はしない。より効率的にミノムシに吐糸させる場合には、特定の波長光を吐糸位置制御光として照射することが好ましい。ここでいう特定の波長光は、ミノムシに対する吐糸作用の高い波長光をいう。本工程の特定の波長光は、第１態様のミノムシの移動制御方法で用いた特定波長光と同一の波長光であってもよいし、異なる波長光であってもよい。吐糸位置制御光は、吐糸作用の高い波長光が好ましい。具体的には560nm±150nm（410nm以上710nm以下）、560nm±140nm（420nm以上700nm以下）、560nm±130nm（430nm以上690nm以下）、560nm±120nm（440nm以上680nm以下）、又は560nm±110nm（450nm以上670nm以下）の範囲の波長光が該当する。吐糸位置制御光に関する波長以外の基本的な構成は、前記第１態様の誘導工程における特定波長光に準ずる。例えば、照射条件や遮光条件は第１態様の誘導工程に準じて行えばよい。したがって、重複する特徴については、ここでの説明は省略する。

　本工程で「所定の位置」とは、ミノムシに吐糸させるべき位置をいう。通常は、ミノムシに吐糸させるべき基材表面上の目的の位置をいう。本発明のミノムシの吐糸位置制御方法では、所定の位置にミノムシを配置してもよいし、後述する誘導工程及び方向制御工程により他の場所から所定の位置にミノムシを誘導して配置してもよい。ここでいう「ミノムシを配置」とは、ミノムシ絹糸の採糸を目的としてミノムシを所定の位置に位置付けることをいう。

　本工程で配置するミノムシの個体数は問わない。例えば、所定の位置に1頭配置してもよいし、複数頭配置してもよい。また、配置するミノムシの種類や齢も問わない。複数頭配置する場合、各個体は同一種及び／又は同一齢であってもよいし、異なる種類及び／又は異なる齢であってもよい。

　本工程の期間は、特に限定はしない。使用するミノムシの種類、齢、及び個体数によって左右されるが、いずれの場合も必要量が所定の位置上に吐糸されるまで継続すればよい。一例として、オオミノガミノムシの終齢1頭を用いて、直径9cmの円形基材上を所定の位置として吐糸させる場合、1日以上、2日以上、3日以上、4日以上、5日以上、6日以上、7日以上吐糸させることができる。ミノムシの足場絹糸は、前述のように移動に伴い吐糸されるため、得られる絹糸量は原則ミノムシの移動距離に比例する。それ故にミノムシ単独で吐糸させるよりも複数頭で吐糸させた方が、吐糸工程の時間は短くて済む。また、摂食をさせずに吐糸させ続けるため、本工程中、ミノムシはしばしば吐糸を停止することがある。そのような場合、新たなミノムシと交換し、引き続き吐糸工程を継続することもできる。

　ミノムシの単位時間当たりの吐糸量が多くなるように、本工程中の温度及び湿度は一定か、又は変化が少ない方がよい。温度は25℃前後、例えば、20℃～30℃、又は23℃～27℃の範囲内、湿度は50％前後、例えば、40％～65％、又は45％～60％の範囲内にあることが好ましい。本工程中の明暗期は、特に制限はなく、明期のみであってもよいが、周期的な明暗期を付与してもよい。例えば、24時間の中で、明期を6時間～18時間、7時間～17時間、8時間～16時間、9時間～15時間、10時間～14時間、11時間～13時間、又は12時間とし、残りを暗期とする周期であってもよい。

　ミノムシを配置する基材を構成する材質は、ミノムシが移動時にミノムシ絹糸をその表面に固定できる限り、特に限定はしない。例えば、ガラス（ホーローを含む）、金属、合成樹脂（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴムを含む）、セラミックス、又は紙や植物片（例えば、木片を含む）、動物片（例えば、骨片、貝殻、スポンジを含む）が挙げられる。合成樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、酢酸ビニル、酢酸セルロース、アクリル樹脂、及びポリカーボネート等を含む。本発明が光照射によってミノムシの移動や吐糸等の行動を制御する方法であることを鑑みれば、基材は透明基材又は透光性基材であることが好ましい。透明基材とは、光透過率が非常に高く、材質を通して反対側が透けて見える性質を有する基材をいう。例えば、ガラス、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂等が挙げられる。透光性基材とは、材質が光を透過する性質を有するものの、光透過率が低いため、その材質を通して反対側の形状等を明確に認識できない、又はほとんど認識できない性質を有する基材をいう。例えば、ポリプロピレンや擦りガラス等が挙げられる。

　基材の厚さは限定しない。基材の製造コスト、剛性、その後の工程での処理のし易さ等を勘案し、適宜定めればよい。例えば、基材の平均厚が0.5mm以上、0.6mm以上、0.7mm以上、0.8mm以上、0.9mm以上、1.0mm以上、1.2mm以上、又は1.5mm以上あることが好ましく、さらに3.0mm以下、2.8mm以下、2.5mm以下、2.2mm以下、又は2.0mm以下であればよい。基材の平均厚が0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、又は0.5mmを下回るような薄膜で構成される場合、基材自体では一定形状を保持する剛性がないことから、基材を適当な支持体上に配置させてもよい。

　本明細書で「支持体」とは、基材に剛性、及び／又は形状を付与することができる部材である。通常は、その表面に基材を配置する。支持体の材質は、一定の形状を保持できる程度の剛性を有していれば特に限定はしない。例えば、ガラス、金属、プラスチック、合成ゴム、セラミックス、又は紙や植物片、動物片が挙げられる。本発明の特徴を鑑みれば、支持体も基材と同様に透明基材又は透光性基材であることが好ましい。

　本工程で使用する基材の形状及び大きさは限定しない。形状は、例えば、シート状又はプレート状の平面形状、単純又は複雑な３次元形状、又はそれらの組み合わせであってもよい。通常であれば吐糸させ難い３次元形状の基材（３次元構造体）であっても、本発明であれば全表面に吐糸させることも可能となる。基材の大きさも必要に応じた大きさにすればよいが、足場絹糸が移動に伴い吐糸されるミノムシ絹糸であることを鑑みれば、下限はミノムシの体長と同等以上の大きさであることが好ましい。例えば、長軸や長径を1 cm以上、2 cm以上、3 cm以上、4 cm以上、又は5 cm以上とすることができる。一方、基材の大きさの上限は問わないが、長軸や長径が10 cm以上、15 cm以上、20 cm以上、25 cm以上、又は30 cm以上の場合、複数のミノムシに吐糸させる方が好ましい。

２－２－２．誘導工程及び方向制御工程
　本発明の誘導工程及び方向制御工程は、ミノムシの吐糸位置制御方法において選択的工程である。これらの工程の具体的な手順等についての説明は、第１態様のミノムシの移動制御方法における誘導工程及び方向制御工程に準ずる。

　本態様のミノムシの吐糸位置制御方法では、必須工程である吐糸工程により、所定の位置でミノムシに足場絹糸を吐糸させることができる。ただし、吐糸位置制御光を照射した場合、ミノムシの吐糸行動が誘導される結果、ミノムシの移動は抑制される。したがって、所定の位置での吐糸完了後、次の所定の位置で引き続き吐糸させるには、第１態様のミノムシの行動制御方法を本態様の方法に組み入れればよい。すなわち吐糸工程後、照射光を吐糸位置制御光から行動制御光に切り替えて、目的とする新たな所定の位置に光放射方向を制御しながらミノムシに照射すれば、ミノムシをその新たな所定の位置に誘導することができる。新たな所定の位置に到達後は、再び照射光を行動制御光から吐糸位置制御光に切り替えて、その位置で吐糸行動を誘導すればよい。これを繰り返すことで、足場絹糸を吐糸させるべき所定の位置が複数存在する場合であっても、連続的に吐糸を誘導することが可能になる。

　本発明のミノムシの吐糸位置制御方法において、誘導工程及び方向制御工程は、前記吐糸工程よりも先に行われても、又は後に行われてもよく、その順番は問わない。

２－３．効果
　本発明のミノムシの吐糸位置制御方法によれば、平面構造や３次元構造を問わず、あらゆる形状の基材表面上の特定の位置に足場絹糸を吐糸させることができる。また、複雑な形状を有する３次元構造体の全表面上に吐糸させることも可能となる。その結果、所望の立体形状を有する足場絹糸からなるミノムシ絹糸の糸塊を生産することができる。そのような糸塊は、シート状のミノムシ絹糸をプレス加工しても生産することのできない複雑な形状とすることも可能である。また、ミノムシ絹糸の生産方法に使用する基材を、ミノムシ絹糸を物理的又は化学的に損傷しない溶剤に溶解可能な素材にしておくことで、吐糸工程後、基材をその溶剤で溶解処理することによって、ミノムシ絹糸のみで構成された所望の形状を有する糸塊を生産することもできる。そのような糸塊は、例えば、再生医療における足場（scaffold）材料として利用することができる。

３．ミノムシ絹糸採糸装置
３－１．概要
　本発明の第３の態様は、ミノムシ絹糸採糸装置である。本発明のミノムシ絹糸採糸装置は、前記第２態様のミノムシの吐糸位置制御方法を具現化した装置であって、吐糸対象の基材を装置に配置することで基材上の所定の位置でミノムシに足場糸を吐糸させることができる。

３－２．構成
　本発明のミノムシ絹糸採糸装置は、必須の構成要素として第１光源を備え、選択的構成要素として第２光源及び／又は筐体を備える。以下、それぞれの構成要素について具体的に説明をする。

３－２－１．第１光源
　「第１光源」は、第２態様のミノムシの吐糸位置制御方法に記載の吐糸位置制御光、具体的にはミノムシに対する吐糸作用の高い560nm±150nm、560nm±140nm、560nm±130nm、560nm±120nm、又は560nm±110nmの可視光域の範囲の光を放射可能な光源である。本発明の装置において、第１光源は、本装置内に設置される基材に対して任意の方向から放射可能なように構成されている。第１光源をミノムシの吐糸位置を制御するための光源として使用することもできる。

　第１光源は、前記波長範囲の波長光を放射可能なものであれば、特に限定はしない。好ましい光源として、例えば、LEDが挙げられる。LEDの波長スペクトルは、特定波長のピーク光を有する波形を示すことから、本願発明の光源として好ましい。ただし、前述のように、蛍光灯や水銀灯のようなピーク波長を有さない光を放射する光源であっても、波長選択フィルタを通して選択された透過光のみを吐糸位置制御光として照射可能な場合は、その限りではない。

　第１光源は、装置内に少なくとも1個備えられていればよいが、複数個備えられていてもよい。複数個の場合、基材に対して各光源が同方向を向くように設置されていてもよいし、それぞれが基材に対して異なる方向を向くように設置されていてもよい。また、前記波長範囲の波長光を放射可能な光源であれば、各光源は異なる波長光、例えば異なるピーク波長を有する波長光を放射可能な光源であってもよい。

　第１光源が複数備えられる場合、各光源は同時に、又はそれぞれが異なるタイミングで光を放射可能なように構成されていてもよい。

　第１光源は可動式であってもよい。例えば、装置内に設置される基材に対して任意の方向から光を放射可能なように、装置内に設置されたフレキシブルアームに光源を装着する構成や、装置内にレールを設置し、そのレール上を光源が移動可能にする構成等が挙げられる。

　第１光源から放出される吐糸位置制御光は、装置内に配置される基材に直接照射されるような構成であってもよいし、1又は複数の反射材を介して基材に間接照射されるような構成であってもよい。この場合、装置は1又は複数の反射材を備えることができる。各反射材は、光の反射位置を調整するため反射角度を変更可能なように構成されていてもよい。

３－２－２．第２光源
　「第２光源」は、第１態様のミノムシの移動制御方法に記載の行動制御光、具体的には405nm±60nm、405nm±55nm、又は405nm±50nmの範囲の波長光を放射可能な光源である。本発明の装置において、第２光源は、装置内に設置される基材上の任意の位置にミノムシを移動させるために任意の方向から基材に放射可能なように構成されている。第２光源をミノムシの行動を制御するための光源として使用することもできる。

　第１光源と第２光源は、兼用することも可能である。その場合、誘引作用と吐糸作用の双方が最も高くなる波長域の波長光を放射可能なように構成されていればよい。例えば、410nm以上465nm以下の範囲の波長光が挙げられる。

　第２光源の基本構成は、放射する波長光の範囲が異なることを除けば、基本的に第１光源の構成と同一であるので、ここでの説明は省略する。

３－２－３．筐体
　「筐体」は、本発明のミノムシ絹糸採糸装置に遮光環境を提供する構成部材で、本装置の選択的構成要素である。遮光環境は、通常、筐体内部で提供される。したがって、本装置における筐体は、少なくともミノムシ及び吐糸用基材をその内部に配置できるように構成されている。第１光源若しくは第２光源、又はそれらの反射材が筐体内部に配置されていてもよい。

３－２－４．基材
　「基材」は、本発明のミノムシ絹糸採糸装置における構成要素ではなく、当該装置に供される部材である。基材の材質及び形状等については、第２態様のミノムシの吐糸位置制御方法において吐糸工程に記載の基材に準ずる。

３－３．効果
　本発明のミノムシ絹糸採糸装置は、前記第２態様のミノムシの吐糸位置制御方法を装置化した発明である。装置に吐糸対象の基材とミノムシを配置し、実行することで基材上の所定の位置においてミノムシに足場糸を吐糸させることができる。この装置によれば、複雑な３次元構造を有する基材表面の所定の位置での吐糸が可能となる。

＜実施例１：ミノムシを誘導する波長光の検証＞
（目的）
　ミノムシの光誘導性を確認するために、様々な波長ピークを有する波長光を側面から同時照射して、ミノムシがいずれの波長光に誘引されるかを検証する。
（方法）
　ミノムシは、同サイズのチャミノガの終齢幼虫20頭を使用した。

　試験装置は、カメムシの波長選好性を調べる目的で開発された試験装置（荻野拓海ら, 2015, 日本応用動物昆虫学会誌, 59: 10-13）を参考にして、全面が遮光素材で構成された、半径120mm、高さ30mmの円筒容器の側面に45°の角度間隔で、波長の異なる光源を8個配置した装置を作製した（図１）。光源には、（ａ）365 nm（紫外光）、（ｂ）405 nm（紫色光）、（ｃ）450 nm（青色光）、（ｄ）490 nm（青緑色光）、（ｅ）545 nm（緑色光）、（ｆ）590 nm（黄色光）、（ｇ）630 nm（橙色光）及び（ｈ）660 nm（赤色光）にピーク波長を有するLED（図２）を使用した。使用したLEDの光強度は、図２に示すように、いずれもほとんど変わらない。本試験装置の中央部に設けられた直径15 mm、深さ60 mmの窪みに上記ミノムシを1頭配置した後、8個の光源を同時に点灯し、ミノムシが最初に到達する光源を調べた。同じ試験を異なる20頭のミノムシに対して繰り返し、それぞれの波長光への到達頭数を計測した。

（結果）
　図３に各光源波長への到達頭数を示す。図３で示すように、各波長光を同時照射した場合には、ミノムシは長波長光よりも短波長光に多くの個体が誘引された。ただし、波長が短いほど強く誘引されるのではなく、405nmを中心とする前後60nmの波長範囲が最も効果的であることが明らかとなった。この結果は、ミノムシに405nm±60nmの行動制御光を照射することで、ミノムシをその光放射方向に誘導できることを示唆している。

＜実施例２：３次元構造体の所望する面への行動制御と吐糸位置制御＞
（目的）
　実施例１では、行動制御光を照射することでミノムシを効果的に行動制御光の光放射方向に誘導できることを確認した。本実施例では、ミノムシに吐糸位置制御光を照射することで、３次元構造体の所定の位置に効率的に糸塊を生産できることを検証する。
（材料及び方法）
　ミノムシは、同サイズのチャミノガの終齢幼虫を使用した。

　試験には図４で示す装置を用いた。この装置は、Aで示すように、一辺100mmの遮光性非反射性部材で構成される2つの立方体（ケージ；0401、0403）と一辺100mmの遮光性非反射性の方形板（0402）、及び光源（0406）の4つの主要パーツからなる。方形板（0402）は中央部に大きな方形状の窓（0405）を備えており、この窓には後述するナイロン製メッシュが貼付されている。2つの立方体（0401、0403）は、六面のうち一面が開放された箱状を呈し、方形板（0402）を間に挟む形で、互いの開放面を開閉可能なように構成されている。開放面を閉じた場合には、2つの立方体（0401、0403）の内部空間は、方形板（0402）によって隔絶されるため、暗黒状態の2室が形成される。ミノムシは、そのうち一方のケージ（0401）内に配置される。ミノムシを配置するケージ内壁面には、ミノムシの移動を補助するためのナイロン製メッシュ（0404）が六面全てに貼付されている。他方は、開放面の対面に光源（0406）が備えられており、内部空間に光を照射可能なように構成されている。開放面を閉じた状態で光源から発せられた光は、前記窓（0405）を通してケージ（0401）内に届く。これによって、ケージ内部に光が侵入し得る面は光放射面のみであり、それ以外の面は完全遮光され、外部からの光の侵入はない。また、非反射性部材により光放射面から侵入した光が各面で反射することもない。上記操作により、立方体ケージ（0401）の光放射面から100mm離れた距離よりLED光源による光照射が可能な試験系を構築した。光源には、紫外LED（最大波長365nm）、紫色LED（同405nm）、青色LED（同450nm）、青緑色LED（同490nm）、緑色LED（同545nm）、黄色LED（同590nm）、橙色LED（同630nm）、及び赤色LED（同660nm）の8種を用意し、陰性対照用として、光源を設置しない暗状態実験区を加えた計9種の条件で、各面におけるミノムシの糸塊重量を比較した。投入した10頭のミノムシは2～4日ごとに、事前に充分に給餌した新しいミノムシと入れ替え、計13日間実験を継続した。実験中、試験系の温度は26℃に保持した。実験開始13日後に、側面に吐糸されたミノムシの糸塊を回収し、各面ごとに、糸塊重量を測定した。各側面は、図４のBに示すように、光放射面を「側面１」とし、上方から見て時計回りに「側面２～４」とした。

　なお、上面については、陰性対照の暗黒条件下でのみ糸塊重量を測定したが、底面については測定対象外とした。その理由として、上面については、後述する結果からミノムシは高所を好むという本能的性質が暗黒下でも維持され、光誘導とは無関係に吐糸されることが明らかとなったためである。また、底面については、ミノムシを最初に設置する場所であり、各面に移動する際に、やはり光誘導とは無関係に吐糸されるためである。

（結果）
　陰性対照の暗黒条件下では、4側面に対して上面の糸塊重量が最も多い結果となった（データ示さず）。これは、ミノムシが高所へ移動し、その位置に留まろうとする本能的な性質による。そこで、ミノムシの上方移動による影響を排除し、光の波長による吐糸行動への影響のみを比較するため、光放射面（側面１）上の糸塊重量と他の3側面（側面２、３、４）の平均糸塊重量との比を算出して、各波長光の比較を行った。

　図６に結果を示す。光照射条件下では、365nmと405nmの短波長光照射時を除き、光放射面である側面１の糸塊重量が他側面の平均糸塊重量よりも倍以上多くなることが確認された。驚くべきことに、側面１の糸塊重量比は、実施例１でミノムシが最も強く誘引された405nmの波長光を照射したときに、逆に最も低い値となったのに対して、450nmから660nmの波長光を照射したときは高い値を示した。この結果は、誘引作用の高い行動制御光の波長と吐糸作用が高い吐糸位置制御光の波長は、必ずしも一致しないことを示唆している。

　以上の結果から、本発明によれば、行動制御光を３次元構造体の所望の位置から照射することで、その位置にミノムシを誘導し、その後、その位置で吐糸位置制御光に切り替えて照射することで、所望の位置で糸塊を効率的に形成させることが可能となることが示された。
　本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。

Claims

　ミノムシに行動制御光を照射して、その光放射方向にミノムシを誘導する工程を含むミノムシの行動制御方法。
　前記行動制御光の波長が405nm±60nmである、請求項１に記載の行動制御方法。
　前記光放射方向を変えることでミノムシの誘導方向を転換させる工程を含む、請求項１又は２に記載の行動制御方法。
　遮光条件下で行う、請求項１～３のいずれか一項に記載の行動制御方法。
　基材上の所定の位置からミノムシに対して吐糸位置制御光を照射して、該位置でミノムシに吐糸させる工程を含む、ミノムシの吐糸位置制御方法。
　前記吐糸位置制御光の波長が560nm±150nmである、請求項５に記載の吐糸位置制御方法。
　前記基材上の所定の位置からミノムシに対して波長405nm±60nmの行動制御光を照射し、該位置にミノムシを誘導する工程を含む、請求項５又は６に記載の吐糸位置制御方法。
　遮光条件下で行う、請求項５～７のいずれか一項に記載の吐糸位置制御方法。
　前記基材が３次元構造体である、請求項５～８のいずれか一項に記載の吐糸位置制御方法。
　前記基材が透明基材又は透光性基材である、請求項５～９のいずれか一項に記載の吐糸位置制御方法。
　請求項５～１０のいずれか一項に記載のミノムシの吐糸位置制御方法を用いて得られるミノムシ絹糸の糸塊生産方法。
　ミノムシに吐糸させるための基材に対して吐糸位置制御光を任意の方向から放射可能な一又は複数の光源を備えたミノムシ絹糸採糸装置。
　前記吐糸位置制御光の波長が560nm±150nmである、請求項１２に記載の装置。
　前記基材に対して波長405nm±60nmの行動制御光を任意の方向から放射可能な一又は複数の光源をさらに備えた、請求項１２又は１３に記載の装置。
　前記光源が可動式である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の装置。
　内部に遮光環境を有する筐体を備えた、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の装置。
　ミノムシの行動を制御するための波長405nm±60nmの範囲の光を放射可能な光源の使用。
　ミノムシの吐糸位置を制御するための波長560nm±150nmの範囲の光を放射可能な光源の使用。