JP2020022386A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる培養装置を提供する。【解決手段】微細藻類２を培養液３の循環及び光の照射の環境下で培養する培養装置１は、微細藻類２及び培養液３を貯留する箱型の貯留室１１をその内部に画成する培養槽１０と、貯留室１１の第１側面１３に沿って底面１２から水面４へと向かう水流を生起することにより、培養液３を第１側面１３、水面４、第１側面１３の対面である第２側面１４、及び底面１２のそれぞれに沿って順に循環させる循環部２０と、貯留室１１内の循環する培養液３の流れに沿うように配置され、貯留室１１内へ光を照射する照明部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、培養装置に関する。

特許文献１には、培養液を攪拌しつつ光を照射し、培養槽内で藻類を培養する培養装置が記載されている。この培養装置は、藻類を培養する培養器内に挿置された攪拌子を回転させる駆動部と、培養器に向けて光を照射する光照射部とを備える。培養器は、例えばフラスコなどの培養槽である。培養器は、その内部に微細藻類及び培養液を有する。培養器は、光照射部の上面に載置される。駆動部は、培養器内の攪拌子を回転させて培養液を攪拌する。光照射部は、培養器の底面から培養液中の微細藻類に向けて光を照射する。

特開２０１５−００８６８３号公報

特許文献１に記載の培養装置において、より多くの微細藻類を培養するために培養器を大型化させることが考えられる。しかしながら、光照射部から遠い微細藻類に光が届きにくくなるため、微細藻類の受光量に偏りが出るおそれがある。これに対して、光照射部から遠い微細藻類に光を届かせるために光照射部の光量を増大させる対応が考えられる。しかしながら、テトラセルミス、ナンノクロロプシスなどの例外を除く多くの微細藻類は強光に弱いため、単に光量を増大させただけでは、光照射部から近い微細藻類は死滅するおそれがある。

本開示は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる培養装置を提供することを目的とする。

本開示に係る培養装置は、微細藻類を培養液の循環及び光の照射の環境下で培養する培養装置であって、微細藻類及び培養液を貯留する四角柱状の貯留室をその内部に画成する培養槽と、貯留室の第１側面に沿って底面から水面へと向かう水流を生起することにより、培養液を第１側面、水面、第１側面の対面である第２側面、及び底面のそれぞれに沿って順に循環させる循環部と、貯留室内の循環する培養液の流れに沿うように配置され、貯留室内へ光を照射する照明部と、を備える。

本開示に係る培養装置によれば、微細藻類は貯留室内に貯留される培養液中において培養される。貯留室内に配置された循環部によって生起された水流に伴い生起された貯留室内を循環する培養液の流れによって、微細藻類は、貯留室内を第１側面、水面、第１側面の対面である第２側面、及び底面のそれぞれに沿って順に循環する。照明部は、循環する培養液の流れに沿って配置されている。この場合、微細藻類が滞留している状態や照明部が一方側にのみ配置されている状態に比べて、多くの微細藻類は、照明部に近い位置を循環により通過することで、十分な光量を受光する機会を得ることができる。よって、本開示に係る培養装置は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。

一実施形態に係る培養装置では、照明部は、貯留室内において第１側面、水面、第２側面、及び底面から離間して配置されてもよい。この場合、微細藻類は、照明部に妨げられることなく、貯留室内を循環することができる。照明部が水面付近のみ又は底面付近のみに配置されている場合に比べて照明部から水面及び底面までの距離が短くなるので、照明部付近の微細藻類だけでなく水面付近又は底面付近を循環する微細藻類も十分な光量を受光することができる。照明部の周囲には循環する培養液の流れがあるため、照明部の発光面における汚れや微細藻類の付着を抑えることができる。

一実施形態に係る養殖装置では、循環部は、二酸化炭素及び酸素を含む気体を底面から水面へ通気させることによって水流を生起させてもよい。この場合、循環部は、貯留室内における水流の生成機能及び通気機能を有する。循環部は、底面から水面に向かって二酸化炭素及び酸素を含む気体を気泡として上昇させることによって、底面から水面に向かう水流を生起させ、貯留室内に循環する培養液の流れを生起させることができる。また、循環部と別途に通気機能を有した部材を配置させることなく、微細藻類は、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。

本開示は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。

図１は、実施形態に係る培養装置を示す全体斜視図である。 図２は、実施形態に係る培養装置を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る培養装置を示す全体斜視図である。図２は、実施形態に係る培養装置を示す断面図である。図１及び図２に示す培養装置１は、エビやカニなどの甲殻類、アサリやアカガイなどの貝類の種苗の飼料となる微細藻類２を、培養液３を用いて培養する装置である。微細藻類２として、例えば、Pavlova lutheri、Isochrysis galbana、Isochrysis sp.などのハプト藻、Chaetoceros neogracile、Chaetoceros calcitrans、Chaetoceros ceratosporum、Skeretonema costatum、Phaeodactirumtricornutumなどの珪藻類、Eutreptiella eupharyngea、海産ユーグレナ類などのユーグレナ植物類が挙げられる。培養液３は、培養対象である微細藻類２の生育環境に適した水である。微細藻類２は、培養液３中で光合成を行い成長する。

培養装置１は、培養槽１０と、循環部２０と、照明部３０と、を備える。培養槽１０は、微細藻類２及び培養液３を貯留する。培養槽１０は、外部からの光を透過する部材で構成し得る。培養槽１０は、四角柱状の貯留室１１を内部に画成する。貯留室１１は、一方側Ｓが開放された四角柱状又は上面視矩形状の空間である。貯留室１１は、例えば、直四角柱状の空間である。貯留室１１は、その内部において微細藻類２及び培養液３を貯留する。貯留室１１内において、培養液３は、底面１２に対して一方側Ｓに水面４を形成する。貯留室１１は、底面１２、第１側面１３、第２側面１４、第３側面１５及び第４側面１６から構成される。第１側面１３、第２側面１４、第３側面１５及び第４側面１６は、底面１２とそれぞれ接続している。第１側面１３は、第２側面１４の対面である。第３側面１５は、第４側面１６の対面である。培養槽１０は、一方側Ｓにおいて、第１側面１３と、第２側面１４と、第３側面１５と、第４側面１６とのそれぞれに接続する天面を有してもよい。

循環部２０は、第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流を生起する。循環部２０は、気体２１を第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かって通気させることで、水流を生起し得る。気体２１は、二酸化炭素及び酸素を含み得る。循環部２０は、空気ポンプ２２、供給管２３、及び放出管２４を有する。空気ポンプ２２は、気体２１を格納する。供給管２３は、一端が空気ポンプ２２と接続し、他端が放出管２４と接続する。供給管２３は、例えばシリコンチューブである。供給管２３は、空気ポンプ２２から所定の量の気体２１を取得する。供給管２３は、取得した気体２１を放出管２４に供給する。

放出管２４は、底面１２の一方側Ｓにおいて底面１２の一辺に沿って第１側面１３付近に配置される。放出管２４は、長尺状の管部材である。放出管２４は、例えば、塩化ビニル管からなる。放出管２４は、内部に管路２５を画成し、一方側Ｓに所定の間隔で複数の小穴２６を有する。複数の小穴２６は、貯留室１１と管路２５とを連通する。放出管２４において、供給管２３から放出管２４に供給された気体２１は、管路２５を通り、複数の小穴２６から貯留室１１へと放出される。供給管２３が空気ポンプ２２から取得する気体２１の量、放出管２４の大きさ、管路２５及び小穴２６の断面の形状及び大きさ、並びに放出管２４における小穴２６の配置間隔は、気体２１により第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流が生起されるように適宜設定される。

貯留室１１内における培養液３の流れは、以下のようになる。複数の小穴２６から放出された気体２１は、第１矢印４１に示すように第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう。これにより、第１矢印４１に示すように第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流が生起される。水面４に達した培養液３は、第２矢印４２に示すように水面４に沿って、第２側面１４に向かう。次に、第２側面１４に達した培養液３は、第３矢印４３に示すように第２側面１４に沿って、底面１２に向かう。次に、底面１２に達した培養液３は、第４矢印４４に示すように底面１２に沿って、第１側面１３に向かう。このように、貯留室１１内における培養液３の流れは、第３側面１５から見た場合に時計回りの循環流、第４側面から見た場合に反時計回りの循環流となる。

照明部３０は、貯留室１１内の微細藻類２及び培養液３に向けて光を照射する。照明部３０は、貯留室１１内の循環する培養液３の流れに沿うように配置される。照明部３０は、例えば、培養槽１０の外側又は貯留室１１内において、培養液３中、水面４付近、底面１２付近、第１側面１３付近、又は第２側面１４付近の循環する培養液３の流れのある場所周辺に配置される。照明部３０は、第１照明３１、第２照明３２、足場３３及び中央照明３４を有し得る。第１照明３１及び第２照明３２は、例えば、基板上に固定された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）で構成され、片面に発光面を有する面光源である。第１照明３１及び第２照明３２は、例えば、透光性を有する樹脂部材によって被覆される。

第１照明３１は、発光面を貯留室１１内の培養液３に向けて第１側面１３に沿って培養槽１０の外側に配置される。第２照明３２は、発光面を貯留室１１に向けて第２側面１４に沿って培養槽１０の外側に配置される。

足場３３は、長尺状の部材である。足場３３は、例えば、塩化ビニル管である。足場３３の幅、奥行、及び本数は、循環する培養液３の流れを阻害しないように適宜設定される。足場３３は、一端が底面１２と接続し、一方側Ｓに向かって延在する。足場３３は、他端が中央照明３４と接続している。

中央照明３４は、第１側面１３、水面４、第２側面１４、及び底面１２から離間して培養液３中に配置される。中央照明３４は、循環する培養液３の流れを阻害しないよう配置される。中央照明３４は、循環する培養液３の流れの中央に配置され得る。循環する培養液３の流れの中央は、貯留室１１内の培養液３の深さ方向において、水面４と底面１２との中央付近である。中央照明３４は、足場３３によって支持される。中央照明３４は、底面１２に平行な平面に沿って配置される。

中央照明３４は、例えば、基板上に固定された複数個のＬＥＤユニットについて２つのユニットの基板同士を貼り合わせて構成され、両面に発光面を有する面光源である。中央照明３４は、例えば、透光性を有する樹脂部材によって被覆される。中央照明３４は、培養液３内に配置されることから、防水処理が施される。中央照明３４は、両面の発光面を水面４及び底面１２に向けて配置される。照明部３０の電源は、第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４の内部に電源を有している。第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４の電力は、配線などによって外部電源から供給されてもよい。第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４の光量、色及び照射時間は、微細藻類２の光合成の生育に合わせて適宜設定される。

培養装置１における微細藻類２の培養過程について説明する。微細藻類２及び培養液３が、貯留室１１内に貯留される。第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４からの光が、微細藻類２及び培養液３に照射される。空気ポンプ２２より気体２１が供給管２３に供給され、放出管２４の管路２５を通り、複数の小穴２６から貯留室１１内の培養液３に放出される。気体２１により、第１矢印４１に示すように第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流が生起される。貯留室１１内において、生起された水流により、培養液３は、第１矢印４１、第２矢印４２、第３矢印４３、及び第４矢印４４の順に貯留室１１内を循環する。微細藻類２は、循環する培養液３の流れに伴い、貯留室１１内を第１矢印４１、第２矢印４２、第３矢印４３、及び第４矢印４４の順に循環する。貯留室１１内において、微細藻類２は、循環することにより貯留室１１に沈殿、付着又は固結せず、種苗の飼料として適したものとなる。

微細藻類２は、放出管２４から放出され培養液３に溶け出した二酸化炭素及び酸素を含む気体２１を利用して、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。貯留室１１が大型化した場合であっても、微細藻類２は、培養液３の流れに沿って循環することにより、第１側面１３付近において二酸化炭素及び酸素を取得する機会を得ることができる。

微細藻類２は、第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４から照射される光を受光し、光合成をすることができる。循環する培養液３の流れの中央に中央照明３４が配置されるので、循環する培養液３の流れの中央においても水面４側で第２矢印４２方向の流れが維持され、底面１２側で第４矢印４４方向の流れが維持される。これにより、循環する培養液３の流れの中央において、微細藻類２の滞留が緩和される。微細藻類２は、貯留室１１内で滞留することなく循環することにより、多くの微細藻類２が第１照明３１、第２照明３２、及び中央照明３４に近い位置を循環により通過する。微細藻類２は、十分な光量を受光する機会を得ることができ、個体間の受光量の偏りが小さくなる。

以上、本実施形態に係る培養装置１によれば、微細藻類２の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。また、培養装置１において、放出管２４から放出された気体２１が気泡となって底面１２から水面４へ上昇することによって、底面１２から水面４に向かう水流が生起し、貯留室１１内に第１矢印４１、第２矢印４２、第３矢印４３、及び第４矢印４４に示すような循環する培養液３の流れを生起させることができる。貯留室１１内において、微細藻類２は、循環することにより貯留室１１に沈殿、付着又は固結せず、種苗の飼料として適したものとなる。二酸化炭素及び酸素を含む気体２１が底面１２から水面４へ通気することによって、別途に通気機能を有した部材を配置しなくとも、微細藻類２は、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。

また、中央照明３４は、第１側面１３、水面４、第２側面１４、及び底面１２から離間し、循環する培養液３の流れの中央に配置されることで、微細藻類２及び培養液３は貯留室１１内を中央照明３４に妨げられることなく、かつ中央で滞留することなく循環することができる。微細藻類２は、照明部３０に近い位置を循環により通過することで、十分な光量を受光する機会を得ることができる。

また、中央照明３４から最も遠い培養液３中の微細藻類２までの距離は、培養槽１０の外側の水面４付近のみ又は底面１２付近のみに光源が配置された場合の最も遠い培養液３中の微細藻類２までの距離よりも短い。これにより、中央照明３４付近の微細藻類２だけでなく水面４付近又は底面１２付近を流れる微細藻類２も十分な光量を受光することができる。培養液３中の微細藻類２の密度が高い場合や培養液３の量が多い場合においても、中央照明３４では、微細藻類２又は培養液３の吸収、遮蔽、又は散乱による光の減衰を抑えることができる。

また、循環部２０が生起する水流によって培養液３が水面４に対して一方側Ｓに飛散するおそれがあり、培養槽１０の外側の水面４付近に光源が配置された場合、発光面に汚れ又は微細藻類２が付着するおそれがある。それに対して、中央照明３４の周囲には循環する培養液３の流れがあるため、中央照明３４の発光面では汚れ又は微細藻類２の付着を抑えることができる。これにより、中央照明３４における微細藻類２に照射する光の照射量の減衰を抑えることができる。また、照明部３０が、培養槽１０の外側の水面４付近又は底面１２付近に配置されていないことにより、培養装置１を容易に複数積層させて配置することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、放出管２４は、第１側面１３付近になくてもよい。この場合、放出管２４は、貯留室１１内に循環する培養液３の流れを生起できるのであれば、貯留室１１内のいずれに配置されてもよい。

放出管２４は、底面１２に第１側面１３に平行な平面Ｐに沿って配置されてもよい。この場合、気体２１が底面１２から水面４に移動できるように、中央照明３４は、平面Ｐに沿って分割されていてもよい。循環する培養液３の流れは、例えば、平面Ｐと第１側面１３との間、及び平面Ｐと第２側面１４との間で２つ形成される。

放出管２４は、底面１２に第３側面１５に平行な平面Ｑに沿って配置され、気体２１が底面１２から水面４に移動できるように中央照明３４は平面Ｑに沿って分割されていてもよい。この場合、循環する培養液３の流れは、例えば平面Ｑと第３側面１５との間、及び平面Ｑと第４側面１６との間で２つ形成される。

放出管２４により生起される培養液３の流れは、気体２１によって生起されたものでなくてもよい。この場合、循環部２０は、例えば、ポンプ及びエアーストーンの組み合わせであってもよい。ポンプは、第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流を生起し、循環する培養液３の流れを貯留室１１内に生起する。エアーストーンは、二酸化炭素及び酸素を含む気体２１を貯留室１１内に供給する。気体２１は、二酸化炭素又は酸素を含まなくともよい。この場合、循環部２０は、例えば、空気ポンプ２２、供給管２３、及び放出管２４並びにエアーストーンの組み合わせであってもよい。空気ポンプ２２、供給管２３、及び放出管２４は、第１側面１３に沿って底面１２から水面４に向かう水流を二酸化炭素又は酸素を含まない気体２１によって生起し、循環する培養液３の流れを貯留室１１内に生起する。エアーストーンは、放出管２４から貯留室１１内に供給されない二酸化炭素又は酸素を含む気体を貯留室１１内に供給する。

また、照明部３０は、例えば、所定の波長を照射できる液晶ディスプレイであってもよい。照明部３０は、培養槽１０の外側又は貯留室１１内に、少なくとも１つが水面４付近、底面１２付近、第１側面１３付近、第２側面１４付近、第３側面１５付近、又は第４側面１６付近に配置されていればよい。培養液３に光を照射するように培養槽１０の外側に配置される照明部３０は、防水処理を施して貯留室１１内に配置されてもよい。この場合、培養槽１０は、外部からの光を透過する部材で構成されなくてもよい。中央照明３４は、足場３３により支えられなくてもよい。中央照明３４は、例えば、第３側面１５、又は第４側面１６に連結することで循環する培養液３の流れの中央に配置されてもよい。

１…培養装置、２…微細藻類、３…培養液、４…水面、１０…培養槽、１１…貯留室、１２…底面、１３…第１側面、１４…第２側面、１５…第３側面、１６…第４側面、２０…循環部、２１…気体、２２…空気ポンプ、２３…供給管、２４…放出管、２５…管路、２６…小穴、３０…照明部、３１…第１照明、３２…第２照明、３３…足場、３４…中央照明、４１…第１矢印、４２…第２矢印、４３…第３矢印、４４…第４矢印。

Claims (3)

1. 微細藻類を培養液の循環及び光の照射の環境下で培養する培養装置であって、
   前記微細藻類及び前記培養液を貯留する四角柱状の貯留室をその内部に画成する培養槽と、
   前記貯留室の第１側面に沿って底面から水面へと向かう水流を生起することにより、前記培養液を前記第１側面、前記水面、前記第１側面の対面である第２側面、及び前記底面のそれぞれに沿って順に循環させる循環部と、
   前記貯留室内の循環する前記培養液の流れに沿うように配置され、前記貯留室内へ光を照射する照明部と、
   を備える、培養装置。
2. 前記照明部は、前記貯留室内において前記第１側面、前記水面、前記第２側面、及び前記底面から離間して配置される、請求項１に記載の培養装置。
3. 前記循環部は、二酸化炭素及び酸素を含む気体を前記底面から前記水面へ通気させることによって前記水流を生起させる、請求項１又は２に記載の培養装置。

Images