JP2018504091A - 水中用採取システム - Google Patents

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Abstract

本発明は、動物プランクトン又は中深海の魚を採取するための水中用採取システム(1)に関し、前記水中用採取システムは、海に下ろされ、且つ水上船舶(3)の後方においてけん引されるための水中機(2)を含み、前記水中機は、動物プランクトンを含む液体が流れ得る取り入れ口(22)が設けられているハウジング(21)を含み; 水中用採取システムは、水中機に取り付けられ、且つ取り入れ口と流体連通したホース(4)を含み、前記ホースは、水中機を水上船舶に結び付け、且つ、水中機を水上船舶に流体連通させるように構成され;かつ、水中用採取システムは、水中機中における取り入れ口を通して動物プランクトンを含む液体を吸い込み、且つ動物プランクトンを含む液体を、ホースを通して水上船舶に汲みだすためのポンピング手段を含む。さらに、本発明は、動物プランクトン又は他の海洋生物を採取するための方法に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、動物プランクトンを採取するための水中用採取システムに関し、前記水中用採取システムは、海に下ろされ、且つ水上船舶(surface vessel)の後方においてけん引されるための水中機(underwater vehicle)を含み、前記水中機は、動物プランクトンを含む液体が流れ得る取り入れ口(inlet)が設けられているハウジングを含み、前記水中用採取システムは、ホースを含み、前記ホースは、水中機に取り付けられ且つ取り入れ口と流体連通しており(fluid communication with)、前記ホースは、水中機を水上船舶に結び付け(secure)、且つ水中機を水上船舶に流体連通させるように構成され、且つ、水中機は、動物プランクトンを含む液体を、水中機における取り入れ口を通して吸い込み、且つ動物プランクトンを含む液体を、ホースを通して水上船舶に汲みだすための汲み出し手段を含む。さらに、本発明は、動物プランクトン又は他の海洋生物を採取するための方法に関する。
プランクトンは、主に大洋において生活する様々な微生物(organism)であり、数ある中で、オキアミ(krill)等の動物プランクトンが挙げられる。動物プランクトンは、かなりの人的な可能性(human potential)及び経済性を有する、主要な大洋の頼みの綱(ocean recourse)であるが、動物プランクトンの捕獲(catching)又は採取(harvesting)は、様々な理由のために困難である。
長い間、動物プランクトンを捕獲することは、非常に小さな網目サイズを有する大きな網又はトロール網(trawl)を用いて行われていた。小さな網目サイズを有する網を用いることに関係する問題は、混獲(bycatch)が多量になり、抑制することが困難であり得ることである。稚魚(Fry)又は他の小型種が、非意図的に網に捕獲され得、このことは、海洋資源に対し、重大な結果を与え得る。
それゆえに、従来の漁獲方法を用いる動物プランクトン及びオキアミの漁業(fishery)は、世界的にほとんどの地域において禁止されている。今日、オキアミの商業漁業は、南極区において主に行われており、そこでは、オキアミが比較的大きく(large)且つ水面近くにおいて捕獲され、このことが混獲のリスクを減少させるのに役立つ。
人口増加に対する将来の食料供給を確保するために、海洋資源は、重要であり、且つ栄養面では(nutrition-wise)良好な供給源である。しかしながら、海洋資源は、不足しており、商業漁業は、将来の供給を確保するために規制される必要がある。それゆえ、環境を保護し且つ混獲等の悪影響を減少させることに役立つ漁業技術及び機器に対する要求が存在する。
したがって、動物プランクトン及び他の海洋生物を捕獲するための技術を改善することは、有益であり、特に、混獲を減少させる、より効率が良く且つ信頼性のある漁業機器(fishing instrument)は、有益であるだろう。
全体的に又は部分的に先行技術の上述の不利益及び欠点を克服することが本発明の目的である。より具体的には、従来の大量捕獲(mass-catching)技術と比べて、制御されたやり方で、選択的に特定の種を捕獲するために使用され得る漁業技術及び機器を提供することが目的である。
それゆえに、上述の目的及びいくつかの他の目的は、動物プランクトンを採取するための水中用採取システムを提供することにより、本発明の第１の態様において達成されるように意図され、前記採取システムは、海へ下ろされ且つ水上船舶の後方にけん引されるための水中機を含み、前記水中機は、動物プランクトンを含む液体が流れ得る取り入れ口が設けられているハウジングを含み、水中機に取り付けられ且つ取り入れ口と流体連通しているホースを含み、前記ホースは、水中機を水上船舶に結び付け且つ水中機を水上船舶に流体連通させる(fluidly connect)ように構成されており、前記採取システムは、動物プランクトンを含む液体を、水中機における取り入れ口を通して吸い込み、且つ動物プランクトンを含む液体を、ホースを通して水上船舶に汲みだすためのポンピング手段を含み、水中機は、所定の波長を有する光を規定水域上に放射して、動物プランクトンの群泳を照明された水域中において促進するためのレーザ発光デバイスをさらに含む。
水上船舶は、船(ship)、ボート又はホバークラフト等の異なる水上乗り物(water-borne vehicle)の範囲に及ぶ。
また、本明細書中に記載された水中用採取システムは、岸に向かって(for shore)、又は海面に浮遊し得る浮遊(floating)デバイスから海中に下ろされ、あるいは、海中において所望の深さに配置され得るのに適し得る。
水中用のシステムの特性は、それゆえに採取された生物の特定の容器へ採取された生物を送る(delivery)するために具体的に設計されているわけではない。その点において、採取された生物のための容器が岸にあるか、海中における特定の深さに浮遊しているか、海面に浮遊しているか又は水上船舶にあるかにかかわらず、本発明の水中用採取機(harvesting vehicle)は、生物を含む液体を、ホースを通して容器へ汲みだすための変更をすることなく使用され得る。
また、水中用採取システムは、中深海の(mesopelagic)魚、すなわち、中深海水層に住み、且つ2及び10 cmの間の長さを有する魚を採取するためにも適している。中心海の魚を採取するために、水中用採取システムの特性に対する変更は全く必要でない。
それゆえに、一の態様では、本発明は、動物プランクトン又は中深海の魚を採取するための水中用採取システムに関し、前記システムは:海に下ろされるための水中機を含み、前記水中機は、動物プランクトン又は中深海の魚を含む液体が流れ得る取り入れ口が設けられているハウジングを含み;前記システムは、水中機に取り付けられ且つ取り入れ口に流体連通しているホースを含み、前記ホースは、水中機を、採取された動物プランクトン又は中深海の魚のための水面容器に結び付け且つ流体連通させるように構成され、且つ前記システムは、動物プランクトン又は中深海の魚を含む液体を、水中機における取り入れ口を通して吸い込み、且つ動物プランクトン又は中深海の魚を含む液体を、ホースを通して水上船舶に汲みだすためのポンピング手段を含み、水中機は、所定の波長を有する光を規定水域上に放射して、動物プランクトン又は中深海の魚の群泳を照明された水域において促進するためのレーザ発光デバイス又は発光ダイオード(light emitting diode,LED)をさらに含む。
水中用採取システムは、岸に向かって、又は海面に浮遊し得る浮遊デバイスから海へ下ろされ、あるいは海中において所望の深さに配置され得る(may by)。
いくつかの実施態様では、下ろされた水中用採取システムは、水上船舶の後方においてけん引され得る。
これによって、動物プランクトン及びオキアミ等の特定の種を選択的に捕獲するためのデバイスが得られる。レーザ又はLEDによって放射光の波長を調整することにより、特定の種が、光によって引き付けられ、且つ捕獲され得る。
その点において、レーザ又はLEDによって放射される光の波長のさらなる調整(adjustment)によって、中深海の魚等の他の特定の種が引き付けられ、且つ捕獲され得る。
いくつかの他の実施態様では、レーザ又はLEDとは異なる光源が動物プランクトン又は中深海の魚を引き付けるであろう光を放射するように使用され得る。
さらに、ハウジングにおける取り入れ口は、例えば、異なる大きさを有する動物プランクトン又は中深海の魚を収容する(accommodate)ように、大きさを変えることができる。一の実施態様では、水中機は、取り入れ口の蓋(inlet hatch)を含み得、前記取り入れ口の蓋は、取り入れ口を覆い、且つ取り入れ口が実質的に(substantially)閉じている閉位置と、取り入れ口が完全に(fully)開いている開位置との間において可動である。加えて、取り入れ口の蓋は、水中機のハウジングの下面に回動自在(pivotally)に取り付けられ得、且つ取り入れ口の蓋は、後戻りし且つハウジングの底部側と略面一となる閉位置と、取り入れ口の蓋がハウジングの下に延びる開位置との間において可動である。
取り入れ口の大きさを変えることができることにより、水中機の抵抗(drag)を減少させ、且つ水中機が水の中を通って移動するやり方を改善することができる。このことは、例えば、動物プランクトン又は中深海の魚を探し求めて大洋の至る所で水中機をけん引する場合に好都合であり得る。動物プランクトン又は中深海の魚の群れが確認された場合、取り入れ口は、デバイスの届く範囲(reach)を増大させ、且つ捕獲効果を向上させるために開かれる。
さらに、レーザ発光デバイス又はLED等の別の光源は、400-550nm、好ましくは約470nmの波長を有する光を放射するように構成される。これらの波長は、オキアミ等の動物プランクトン、又は中深海の魚のいくつかの種によって発光される固有波長(natural wavelength)に相当する。
さらに、水中機は、水中機の浮力を制御するための１以上の取り換え可能な(interchangeable)浮力調整エレメントを含み得る。浮力が比較的、単純な手段を用いて制御されるデバイスを有することにより、デバイスは、浮力を制御するための複雑かつ不安定(fragile)なシステムが回避され得るので、よりロバストである。
加えて、水中機は、画像を記録し、且つ水上船舶に送信するためのカメラを含み得る。さらに、カメラは、動物プランクトン又は中深海の魚を確認するために、水中機の周囲のものを監視し得るように、パンチルト(pan tilt)機能を組み込み得る。また、カメラは、低光量条件下で画像を記録するためのシリコン増倍ターゲットカメラ(silicon intensifier target camera)であり得る。
水中機は、例えば、図3に示すように、動物プランクトン、又は中深海の魚を引き付けるための第１光発光デバイス、すなわち、第１光発光デバイス9も含み得る。水中機は、水中機を囲むエリアを照明するための高輝度放電ランプ(high-intensity discharge lamp)等の第２光発光デバイスも含み得る。さらに、水中機は、動物プランクトン、又は中深海の魚の群れを確認するための音響測深機(echo sounder)等の音波装置(sonic device)も含み得る。
さらに、水中機は、水中機を海中で操作するための機内推進(on-board propulsion)システムを含み得る。これによって、水中機は、水上船舶と独立に操作され得る。
いくつかの実施態様では、水中用採取システムは、作業の間の波の影響を減少させるように、動揺補償(heave compensation)のためのシステムを含む。動揺補償システムは、能動的動揺補償(active heave compensation, AHC)又は受動的動揺補償(passive heave compensation, PHC)システムであり得る。
能動的動揺補償システムは、電動又は油圧ウィンチ(hydraulic winch)システムを含み得る。プログラマブルロジックコントローラ(PLC)等の制御システムは、本発明のシステムの能動部品(active part)がどのように波によって誘導される運動に反応する必要があるかを計算し、制御する。
受動的動揺補償システムは、電力を消費せず、波からのエネルギーを蓄え、且つ後の段階でそれを消散(dissipate)させるという特性を有する。
本発明は、上述の水中用採取システムを用いて、動物プランクトン、又は中深海の魚等の他の海洋生物を採取するための方法にさらに関し、前記方法は、水中機を海中に配置する工程、規定水域を照明して、動物プランクトン又は他の海洋生物の群泳を促進するためのレーザ発光デバイスを作動(activate)させる工程、水中用採取システムを海及び照明された水域を通ってけん引する工程、及びポンピング手段を作動させて、取り入れ口を通して動物プランクトンを含む液体を吸い込み、且つ動物プランクトンを含む液体を、ホースを通して汲みだす工程を含む。さらに、前記方法は、動物プランクトンの群れが確認され且つ取り入れ口の所定の距離以内である場合に、取り入れ口の蓋を作動させて閉位置から開位置へ取り入れ口の蓋を移動させる工程を含み得る。
本発明のさらなる態様、利点及び特性は、従属項、明細書及び添付の図面から明白であり、且つ従属項、明細書及び添付の図面を参照して説明されるだろう。
本発明による水中用採取システムは、添付の図面に関してさらに詳細にこれから説明されるだろう。図面は、本発明の実施の一方法を示し、添付されたクレームセットの範囲内に含まれる他のあり得る実施態様を限定するものとして解釈されるべきではない。
図1は、横から見た水中用採取システムを示し、 図2は、取り入れ口の蓋が閉位置にある、正面から見た水中機を示し、 図3は、取り入れ口の蓋が開位置にある、正面から見た水中機を示し、且つ 図4は、水上船舶の後方にけん引されている水中機を示す。
実施態様の詳細な説明
図1は、本発明の一実施態様による水中用採取システム1を示す。採取デバイスは、水中機2を含み、前記水中機2は、図2に示す取り入れ口22を設けたハウジング21を含む。ホース4は、ハウジングから延びる取り入れ口と流体連通されている。ホースにおいてポンピング効果(pumping effect)をもたらすことにより、動物プランクトン又は中深海の魚を含む液体は、ハウジングにおける取り入れ口を通して吸い込まれ得、且つホース4を通して汲みだされ得る。
図3に示すように、水中機2は、海中に配置され、且つ水上船舶3の後方においてけん引されるように構成される。水中機から延びるホースは、水中機を水上船舶に結び付け、且つ水中機を水上船舶に流体連通させるために使用される。これによって、動物プランクトン又は中深海の魚を含む液体は、水中機における取り入れ口22から水上船舶に搭載された容器に汲みだされ得る。ポンピング手段は、当業者にとって既知の多数の方法によってもたらされ得る。液体ポンプは、例えば、水中機2の反対側のホースの末端に結合され得る。これによって、ポンプを稼働する場合、液体はホースを通って汲みだされる。別の方法として、空気揚水ポンプ(airlift pump)が利用され得、前記空気揚水ポンプでは、圧縮空気が、水中機のハウジングにおける取り入れ口に対して閉じている(closed)ホースに導入される。圧縮空気がホースに入り、且つ膨張(expand)するので、ホース中における液体は、膨張する空気によって引き起こされた液体の密度の減少に起因して、水面の方へ持ち上げられる(lift)。圧縮空気は、水面に位置するコンプレッサから供給され得、且つ空気ホースを通って送られ得る。空気ホースは、動物プランクトンを含む液体を輸送するためのホースと一体化され得、又は別個のホースとして提供され得る。別の方法としては、圧縮空気は、水中機のハウジングに配置されたタンクから供給され得る。
水中機2は、所定の波長を有する光を放射するためのレーザ発光デバイス6等の光を放射するためのデバイスをさらに含む。光は、図4に示すように、規定水域7上に放射されて、動物プランクトンの群泳を促進する。400-550nm、好ましくは約470nmの波長は、オキアミ等の動物プランクトンを引き付けるために使用され得る。他の波長は、動物プランクトンに他のやり方で影響を与えるために使用され得る。動物プランクトンの群れが作り出された場合、放射光は、例えば、その後の動物プランクトンの拡散(scattering)を抑制し、それによってできるだけ長い間、群れをまとめておくために使用され得る。これにより、放射光は、動物プランクトンをまとめておく仮想の網(virtual net)とみなされ得る。
いくつかの実施態様では、光を放射するためのデバイスは、LEDであり得る。
図1-3に戻って、水中機のハウジングは、ディビニセル(divinycell)等のポリマー発泡材料(polymer foam material)から作られ得、前記ディビニルセルは、高圧縮強度(high compression strength)及び耐久性を有するクローズドセル(closed cell)の中密度から高密度の発泡体(foam)である。かかる材料からハウジングを作製することにより、水中機は、自然に浮力を有し(naturally buoyant)、且つ非常に耐久性があり且つロバストである。さらに、ハウジングは、取り入れ口22を覆う取り入れ口の蓋23が設けられる。取り入れ口の蓋は、水中機のハウジングの下面において、図2に示す閉位置と、図3に示す開位置との間で回動自在に取り付けられる。取り入れ口の蓋が閉位置にある場合に、取り入れ口は実質的に閉じられ、開位置では、取り入れ口は完全に開かれている。さらに、閉位置では、取り入れ口の蓋は、後戻りし(retraced)、且つハウジングの底部側24と略面一(flushed)となり、且つ開位置では、取り入れ口の蓋は、ハウジングの下に延びる。さらに、ハウジングは、その後部外縁(rear periphery)に沿って裾(skirt)25が設けられる。裾は、水中機の流体力学的性質(hydrodynamic properties)を改善することに役立ち、且つ方向安定性(direction stability)を改善し得る。また、ハウジングは、水中機が水の中を通ってどのように移動するかを制御するための一以上の水平舵(fin)が設けられ得る。
また、水中機は、取り入れ口の蓋等の様々なセンサ及び機能を制御するための制御システムを含む。制御システムは、水面のオペレータから、例えば、ホースに沿って延びる有線接続を経由して、入力を受ける。
水中機の浮力を制御するため、一以上の取り換え可能な浮力調整エレメントが、ハウジングに設けられる。水中機の浮力は、例えば、けん引された場合の深さ及び速度に従って調整され得る。
水中機の重要な特性は、特定の種を選択的に捕獲する能力である。この目的のため、水中機は、例えば、図3に示す一以上のカメラ、すなわち、画像を記録し、且つ画像データを水上船舶又は水中機が制御され得る他の位置へ送信するためのカメラ8を含み得る。画像によりもたらされる情報に基づいて、オペレータは、例えば、ポンピング手段を作動させて、動物プランクトンを含む液体を吸い込むことにより、水中機を制御し得る。オペレータが、水中機を囲む(surround)種を決定できない場合には、ポンピング手段を作動させないことを選択し得る。
水中機の周囲のもののよりよい全体像を得ることが可能となるために、カメラは、カメラを回転させ得るようにパンチルト機能を組み込み(incorporate)得る。さらに、水中機を限られた自然光がある場所で使用する場合には、低光量の条件下に適したシリコン増倍ターゲットカメラ又は他のカメラ等の特殊カメラを使用し得る。
レーザ発光デバイスに補足するものとして又はレーザ発光デバイスの代りのものとして、水中機は、動物プランクトン又は中深海の魚を引き付けるための一以上の光発光デバイスも含み得る。光発光デバイスは、光を放射して、動物プランクトン又は中深海の魚をハウジングにおける取り入れ口の方へ引き付けるためのRGD-LEDを含み得る。水中機は、水中機を囲むエリアを照明するための高輝度放電ランプ等の光発光デバイスが設けられ得る。かかる光は、周囲のものをよりよく把握するために、例えば、近くの種を同定するために、用いられ得る。
使用時には、水中機は、例えば、水上船舶から海に配置される。水中機は、ホースによって船舶(vessel)に結び付けられ、ホースは、けん引する距離、それゆえ、水中機が操作される深さを制御するために使用される。水面では、オペレータが水中機によって集められた様々な種類のデータを受け取り得る。このデータは、一以上のモニタ又は他のインターフェースに提示され得、且つ水中機を操作するために使用され得る。ある時点で、オペレータは、規定水域を照明して、動物プランクトン又は他の海洋生物の群泳を促進させるために、レーザ発光デバイス等の光の放射(light emitting)を作動させた。水中機の機内の様々なセンサによって集められたデータに基づいて、オペレータは、動物プランクトンの群れがいつ作り出されるかを決定し得る。この情報に基づいて、ポンピング手段を作動させ得、且つ取り入れ口が開かれて、動物プランクトンの群れを捕獲し得る。
本発明は、特定の実施態様に関連して説明されているが、提示された例に多少なりとも限定するものとして解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付のクレームセットによって提示される。請求項との関連では、用語「含む(comprising)」又は「含む(comprises)」は、他のあり得るエレメント又は工程を除外しない。また、「a」又は「an」等の参照(reference)の言及は、複数を除外するものとして解釈すべきではない。図中に示すエレメントに関する請求項における引用符号(reference sign)の使用も、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。また、異なる請求項において言及された個々の特徴は、場合により有利に組み合わせられ得、異なるクレームにおけるこれらの特徴の言及は、特徴の組み合わせが可能でないこと及び有利でないことを除外しない。

Claims (15)

  1. 動物プランクトンを採取するための水中用採取システムであって、前記水中用採取システムは:
    - 海に下ろされ、且つ水上船舶の後方でけん引されるための水中機を含み、前記水中機は、動物プランクトンを含む液体が流れ得る取り入れ口が設けられているハウジングを含み、
    - 前記水中用採取システムは、前記水中機に取り付けられ、且つ前記取り入れ口と流体連通しているホースを含み、前記ホースは、前記水中機を前記水上船舶に結び付け且つ前記水中機を前記水上船舶に流体連通させるように構成され、且つ
    - 前記水中用採取システムは、前記水中機中における前記取り入れ口を通して動物プランクトンを含む液体を吸い込み、且つ前記ホースを通して前記水上船舶へ前記動物プランクトンを含む液体を汲みだすためのポンピング手段を含み、
    前記水中機は、所定の波長を有する光を規定水域上に放射して、照明された水域中において動物プランクトンの群泳を促進するためのレーザ発光デバイスをさらに含む、水中用採取システム。
  2. 前記取り入れ口は、大きさを変えることができる、請求項1に記載の水中用採取システム。
  3. 前記水中機は、取り入れ口の蓋を含み、前記取り入れ口の蓋は、前記取り入れ口を覆い、且つ前記取り入れ口が実質的に閉じている閉位置と、前記取り入れ口が完全に開いている開位置との間において可動である、請求項1又は2に記載の水中用採取システム。
  4. 前記取り入れ口の蓋は、前記水中機の前記ハウジングの下面に回動自在に取り付けられ、前記取り入れ口の蓋が後戻りし、且つ前記ハウジングの底部側と略面一となる前記閉位置と、前記取り入れ口の蓋が前記ハウジングの下に延びる前記開位置との間において可動である、請求項3に記載の水中用採取システム。
  5. 前記レーザ発光デバイスは、400-550nm、好ましくは約470nmの波長を有する光を放射するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  6. 前記水中機は、ディビニセル等のポリマー発泡材料で作られており、且つ中立浮力を有するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  7. 前記水中機は、前記水中機の浮力を制御するための1以上の取り換え可能な浮力調整エレメントを含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  8. 前記水中機は、画像を記録し、且つ画像を前記水上船舶に送信するためのカメラを含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  9. 前記カメラ又は／及び追加のカメラは、低光量条件下で画像を記録するためのシリコン増倍ターゲットカメラである、請求項7に記載の水中用採取システム。
  10. 前記水中機は、動物プランクトンを引き付けるための第1光発光デバイスを含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  11. 前記水中機は、前記水中機を囲むエリアを照明するための高輝度放電ランプ等の第2光発光デバイスを含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  12. 前記水中機は、音響測深機等の音波装置を含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  13. 前記水中機は、前記水中機を海中で操作するための機内推進システムを含む、先行する請求項のいずれかに記載の水中用採取システム。
  14. 請求項1-13のいずれかに記載の水中用採取システムを用いて、動物プランクトン又は他の海洋生物を採取する方法であって、前記方法は:
    - 前記水中機を前記海中に配置する工程、
    - 規定水域を照明して、動物プランクトン又は他の海洋生物の群泳を促進するための前記レーザ発光デバイスを作動させる工程、
    - 前記水中用採取システムを前記海及び照明された水域を通ってけん引する工程、及び
    - 前記ポンピング手段を作動させて、前記取り入れ口を通して動物プランクトンを含む液体を吸い込み、且つ前記動物プランクトンを含む液体を前記ホースを通して汲みだす工程、
    を含む、方法。
  15. 動物プランクトンの群れが確認され、且つ前記取り入れ口の所定の距離以内である場合に、取り入れ口の蓋を作動させて閉位置から開位置へ前記取り入れ口の蓋を移動させる工程をさらに含む、請求項14に記載の動物プランクトン又は他の海洋生物を採取するための方法。

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