JP5787432B2 - 多数の魚卵を処理する方法 - Google Patents

Description

本発明は、多数の魚卵を処理する方法に関し、特に遺伝子注入などのために多数の受精魚卵をほとんど自動的に処理する方法に関する。本発明は、受精魚卵から遺伝子組換蛋白質などをほとんど自動的に製造するための製造方法に用いられることができる。

受精魚卵に遺伝子材料を注入することにより特定蛋白質を製造する方法が公知となっている。ゼブラフィッシュのような特殊な魚はほぼ毎日産卵するので、この蛋白質製造方法は高い生産性をもつ。

遺伝子材料は、受精魚卵の分裂が開始される前に、各魚卵に注入されねばならない。けれども、遺伝子注入に用いられる非常に多数の魚卵は非常に小さい。たとえば、ゼブラフィッシュ卵は約１ｍｍの直径をもつ。短時間内に、非常に多数の小さい魚卵を処理することは容易ではない。更に、小さい魚卵に遺伝子材料を注入する注入装置は非常に高価である。なぜなら、注入針が非常に小さい魚卵に遺伝子材料を注入するために、正確な制御が要求される。

照明によりゼブラフィッシュが産卵することは知られている。特許文献１は、水平方向において方形の角箱形状をもつ水槽を提案する。水槽の上部に供給される水は、水槽底部に設けられた排水パイプから排出される。水槽の角形の上半部は、4枚の垂直壁板からなる。水槽の逆ピラミッド状の下半部は、４枚の斜行壁板からなる。各斜行壁は、斜めに傾斜している。

けれども、魚卵が水槽の逆ピラミッド状の下半部の間のコーナー部分に捕捉されることがわかった。魚分離用のネットが水槽の上半部と下半部との間に配置されるので、このコーナー部分から捕捉魚卵を分離することは容易ではない。コーナー部分に長期に滞留する魚卵は、水質を悪化させる。

特許文献２は、円筒状の上半部と円錐状の下半部とをもつ水槽を例示している。一対の水供給パイプが円筒状部分に水平に配設されている。一対の排水パイプが円筒状の上部分に配設されている。これらのパイプは水槽内に旋回流を形成する。旋回流は上方へ上昇する。

特許文献３は、円筒状の上部と円錐状の下部とをもつ水槽を例示する。一対の水供給パイプは、円筒状の上部に水平に設けられている。排水パイプは、水槽の円錐状の下部の頂点に設けられた底孔に接続されている。これらのパイプは水槽内に旋回流を形成する。この旋回流は下方へ下降する。けれども、特許文献２、３に記載された大きな水平面積を必要とする。

特開2001-120,110号公報 日本特許3,769,680号公報 U. S. Patent No. 4,798,168

本発明の一つの目的は、合理的な建設費用をもつ簡素なシステムで、非常に多数の受精魚卵から遺伝子組換蛋白質などを製造するための方法を提供することである。本発明の他の目的は、多数の魚卵を連続的に製造可能な水槽装置をもつ上記方法を提供することである。本発明の更に他の目的は、タンクの内部側壁から簡単に魚卵を分離可能な水槽装置をもつ上記方法を提供することである。

本発明の一つの観点において、この方法は、順番に実行される卵生産ステップ、卵収集ステップ、卵配列ステップ及び注入ステップを有する。特に、生産された魚卵を含む排水は水槽装置から排出される。

排水内の魚卵は、排水が通過する卵収集ケースの多孔板の上に収集される。この卵収集ケースは、水槽の排水から魚卵を収集した後、卵収集装置から卵配列装置に移送される。したがって、水槽装置は、排水路を水清浄化装置から卵収集装置へ切り替えるバルブを必要としない。その結果、バルブの清掃を省略される。

好適な態様によれば、複数の水槽グループの各照明期間は互いに異なる開始時点をもつ。

好適な態様によれば、複数の水槽グループの一半が照明され、他半が照明されない。照明される複数の水槽グループの組み合わせは順番に変更される。

好適には、各水槽グループの一つの照明期間は１４時間である。卵収集ケースは、水槽グループが照明された時点から開始される所定の卵収集期間の間、この水槽グループの排水内にセットされる。その結果、照明が開始される一つの水槽グループを除く他の水槽グループからの排水を、水清浄化装置に流すことができる。更に、一定期間当たり生産される多数の魚卵はほぼ一定となる。その結果、遺伝子注入装置は、一日当たり多数の魚卵に遺伝子材料を注入することができる。

好適例において、この注入は、２０分以内、更に好適には１０分以内に実施されねばならない。たとえば、前の水槽グループの照明の開始から１０分後に、新しい水槽グループが照明される。これは、水槽装置が、１４４の水槽グループをもつことを意味する。高価な注入装置の建設費用と運転コストが低減される。

好適な態様によれば、各水槽グループは、遮光部材により個別に囲まれる。その結果、水槽グループは、互いに近接して配置されることができる。

好適な態様によれば、複数の水槽グループの各排水は水槽グループから各排水から魚卵を収集する卵収集ケースを通じて流れる。その結果、魚卵は簡単に回収されることができる。

好適な態様によれば、タンクユニットの底から排出される排水は、水清浄化装置を通じてタンクユニットに戻る。言い換えれば、このタンクユニットは、魚卵を収集するために水流通路を切り替える水バルブをもたない。排水の魚卵は、排水通路に配置される卵収集ケースにより回収される。

好適な態様によれば、卵収集ケースは、所定の卵収集期間の間だけ、照明中の水槽グループの排水路にセットされる。卵収集ケースは、この卵収集期間の後、この排水通路から分離される。その結果、排水内の糞などは、卵収集ケースにより回収されない。

好適な態様によれば、所定数のタンクユニットが書棚形フレームの各棚の上に水平方向へ一列に配列される。各タンクユニットは、所定厚さの本の形をもつ。その結果、水槽装置は、タンクユニットを高密度にもつことができる。

好適な態様によれば、書籍状のタンクユニットは、角形上部と、円錐状下部とをもつ。更に、タンクユニットの円錐状下部は、排水を排出するための排水管に接続された底孔をもつ先端部をもつ。

魚卵の比重は水のそれよりも大きいので、魚卵はタンクユニットの円錐状下部に沿いつつ旋回する。円錐状下部は、コーナー部をもたないので、魚卵は円錐状下部の内面により捕捉されない。更に、円錐状下部の半径は底孔近傍にて底孔に向けて減少するため、水流の旋回角速度は底孔近傍にて増大する。

更に、タンクユニットの上部が角形形状をもつので、タンクユニットは魚のための大きな容積をもつ。更に、書籍状のタンクユニットは、大きな設置密度をもつことができる。

好適な態様によれば、書籍状のタンクユニットは、書籍状のタンクユニット内にて水平に旋回する水流を形成する給水ノズルをもつ。この給水ノズルは、角形状の上部と円錐状下部との境界部に配置される。給水ノズルは、旋回水流を下方に付勢するために水を下方に噴出する。したがって、高速の水流が円錐状下部の内面に沿いつつ旋回する。魚卵は、効率よく円錐状下部の内面から離れる。

好適な態様によれば、給水ノズルは、角形上部の互いに隣接する２つの側壁の間のコーナー部に配置される。好適には、角形上部は、一対の広幅プレートと一対の狭幅プレートとからなる。給水ノズルは、一つの広幅プレートと一つの狭幅プレートとの間のコーナー部に配置される。更に、給水ノズルは、角形上部の水平断面において広幅プレートの中央部に向けて水を噴出する。その結果、水流は効率よく旋回する。
好適な態様によれば、タンクユニットは、魚から魚卵を分離するために、角形上部と円錐状下部との間の境界部に配置された分離ネットを有する。これにより、上部に魚を保持する分離ネットは容易に保持される。

本発明のもう一つの観点において、この方法は、順番に実行される卵生産ステップ、卵収集ステップ、卵配列ステップ及び注入ステップを有する。特に、生産された魚卵を含む排水は水槽装置から排出される。
更に、水槽装置のタンクユニットの水は、水平に旋回する。タンクユニットは、角箱形の上部と円錐形の下部とをもつ。更に、タンクユニット内の水は、タンクユニットの円錐形の下部に設けられた底孔から排出される。発明者は、水の中の魚卵がタンクユニットの円錐形の下部の内面に決して付着しないことを見い出した。その理由については、後述される。

図１は蛋白質生産システムの模式図である。 図２は、蛋白質生産プロセスのフロー図である。 図３は、図１に示される蛋白質生産システムの模式平面図である。 図４は、書棚形フレームの前面図である。 図５は、2台の書棚形フレームに収容される２つの水槽グループの模式平面図である。 図６は、書棚形フレームの一部の模式前面図である。 図７は、書棚形フレームの一部の模式側面図である。 図８は、卵収集部を示す模式断面図である。 図９は、水槽グループの模式前面図である。 図１０は、水槽グループの模式平面図である。 図１１は、照明制御回路を示すブロック図である。 図１２は、図１１に示される照明制御回路のタイミングチャートである。 図１３は、タンクユニットの外面を示す模式斜視図である。 図１４は、タンクユニットの模式側面図である。 図１５は、タンクユニットの模式前面図である。 図１６は、設計されたタンクユニットの斜視図である。 図１７は、設計された分離ネット付きタンクユニットの斜視図である。 図１８は、設計されたタンクユニットの側面図である。 図１９は、設計されたタンクユニットの平面図である。

(生産方法の説明)
受精魚卵から遺伝子組換蛋白質を生産する製造方法が図１及び図２を参照して説明される。図１は蛋白質生産システムの模式図である。図２は蛋白質生産プロセスのフロー図である。

この蛋白質生産装置は、卵生産装置１と、卵収集装置２と、卵配列装置３と、注入装置４とをもつ。卵生産ステージS100を実行するこの卵生産装置1は、所定数のゼブラフィッシュの対を飼育する水槽装置を有する。

卵収集ステージS１０２を実行する卵収集装置2は、水槽装置の排水から魚卵を収集する。排水は、水槽装置に戻る。卵卵配列装ステージS１０４を実行する配列装置3は、魚卵を配列する。遺伝子注入ステージS１０６を実行する注入装置4は、遺伝子材料を魚卵にそれぞれ注入する。

水槽装置の水は、卵収集装置2に排出される。魚卵は、卵収集装置2内の卵収集ケース５上により収集される。卵収集ケース５は、卵収集装置2から卵配列装置3に移送される。魚卵は、卵配列装置3内の卵配列ケース上に配列される。卵配列ケース6は、魚卵配列後、卵配列装置3から遺伝子注入装置４に移送される。

(卵生産装置1の説明)
卵生産装置1が、図３、図４を参照して説明される。図３は、図１に示される蛋白質生産システムの模式平面図である。卵生産装置1は、水槽装置1Aと水循環装置1Bと照明装置1Cとを有する。

けれども、水循環装置1B及び照明装置1Cは、図３では図示されていない。水槽装置1Aは、水平及び垂直に配列された７２個の水槽グループ１０を有する。水槽装置1Aの排水内の魚卵は卵収集装置2により収集される。

魚卵が分離された排水は、排水清浄化後、水槽グループ10に戻される。卵収集装置2に収集された魚卵は、卵配列装置3に移送される。卵配列装置3にて配列された魚卵は、注入装置4に移送される。

水槽装置1Aは、６台の書棚形フレーム７を有する。 各書棚形フレーム7は、水平方向及び垂直方向に配列された１２個の水槽グループ10を収容する。図４は、書棚形フレームの前面図である。

(水槽装置1Aの説明)
図３に示される水槽装置1Aが、図５及び図６を参照して説明される。図５は、2台の書棚形フレーム７に収容される２つの水槽グループの模式平面図である。図６は、書棚形フレーム７の一部の模式前面図である。

７２個の水槽グループ10はそれぞれ５つのタンクユニット１００により構成されている。３つの水槽グループ10がフレーム７の一つの棚板７０上に水平方向へ一列に配列されている。各フレーム7は、４段の棚板70を有する。したがって、各フレーム７は、それぞれ５つのタンクユニット100からなる１２個の水槽グループ10を収容している。その結果、水槽装置1Aは、３６０個のタンクユニット100を有する。各フレーム7は、棚板７０を指示する垂直壁板71-74を有する。垂直壁板71-74は、水槽グループ10の間を垂直に延在している。

(水循環装置1Bの説明)
水循環装置1Bが、図5、図６、図７を参照して説明される。図７は、書棚形フレームの一部の模式側面図である。水循環装置1Bは、排水路81、水清浄化装置82、給水ポンプ83、給水パイプ84及びノズル８５を有している。けれども、図５は、各タンクユニット100に清浄化水を供給するノズル８５を例示していない。

各タンクユニット100の排水は、排水路81を通じて水清浄化装置82に流れる。給水ポンプ83は、水清浄化装置82からノズル８５に清浄化水を送る。各タンクユニット100は、それぞれ一対のノズル８５を有している。

(排水路81の説明)
排水路81は、排水管811、上流樋812、卵収集部813及び下流樋814をもつ。各タンクユニット100は、各排水管811に接続された底孔11をそれぞれ有する。排水管811の出口は、上流樋812の上方に達している。上流樋812の出口は、卵収集部813に達している。

下流樋814は、卵収集部813の下方を延在している。下流樋814の出口は、水清浄化装置82の入口開口の上方に達している。三つの上流樋812が書棚形フレーム7に沿いつつ並列に一方向へ延在している。一つの水槽グループ10の５つの排水管811内の排水は、三つの上流樋812の一つ、三つの卵収集部813の一つ及び三つの下流樋814の一つを経由して水清浄化装置82に達する。各樋812、813は傾斜している。

(卵収集部813の説明)
図８は、卵収集部を示す模式断面図である。卵収集部813は、浅い底と上端開口とをもつ角箱8131を有している。水平に延在している中間板8132は、浅底の上方に配置されている。中間板8132は孔8133、8134を有する。垂直に延在する中間板8135は浅底に設けられている。

中間板813５ 中間板813２に接している。三つの部屋8136, 8137及び8138が、中間板813２、８１３５によって角箱8131内に形成されている。入口の部屋8136は中間板813２の上方空間に形成されている。

中間部屋8137は中間板813２の下方空間に形成されている。中間板813５は出口部屋８１３８と部屋8136、8137との間に立設されている。孔8133は、部屋8136と部屋8137とを接続している。孔8134は部屋8137と部屋8138とを接続している。部屋8138内の排水は角箱８１３１の底板の孔を通じて下方へ排出される。

上端開口と底網５１とをもつ卵収集ケース5は、中間板813２の上にセットされる。したがって、部屋８１３６内の排水は、部屋８１４７内へ流下する。排水は、上流樋812から卵収集ケース5に流下する。排水内の魚卵１00は、底網５１の上に収集される。排水は部屋８１３７を通じて部屋８１３８内へオーバーフローする。排水は、下流樋814を通じて水清浄化装置82に常に排出される。卵収集ケース5は、卵配列装置3に手動によりあるいは自動的に移送される。

(照明装置１Cの説明)
照明装置1Cが図9-図１２を参照して説明される。図９は、水槽グループの模式前面図である。図１０は、水槽グループの模式平面図である。図１１は、照明制御回路を示すブロック図である。図１２は、図１１に示される照明制御回路のタイミングチャートである。図１２は、各排水路81への卵収集ケース5をセットするためのケース配置周期を示すタイミングチャートでもある。

LEDランプ91が棚板70の下面に固定されている。水槽グループ10は、棚板70と垂直壁板72及び73により囲まれている。更に、水槽グループ10の前面は、黒いカーテン９２により遮蔽されている。水槽グループ10の裏面は、黒色板93により遮蔽されている。

フレーム7には黒色塗料が塗られている。その結果、各水槽グループ10は、カーテン９２を閉じることにより、それぞれ独立の暗室に収容されている。各水槽グループ10は、各LED 91により照明される。照明装置1CはLED91、トランジスタ95, 直流電源94及びコントローラ96を有する。直流電源94はLED 91に所定の直流電圧を印加する。

各LED91は、各トランジスタ95と直列に接続されている。トランジスタ95はコントローラ96により制御される。各LED91を制御することにより、各水槽グループ10は、順番に点灯される。第1番目の水槽グループ10は、時点ｔ１から１４時間点灯され、その後１０時間暗黒とされる。第2番目の水槽グループ10は、時点ｔ２から１４時間点灯され、その後１０時間暗黒とされる。第３番目の水槽グループ10は、時点ｔ３から１４時間点灯され、その後１０時間暗黒とされる。同様に、第７１番目の水槽グループ10は、時点ｔ７１から１４時間点灯され、その後１０時間暗黒とされる。第７２番目の水槽グループ10は、時点ｔ７２から１４時間点灯され、その後１０時間暗黒とされる。

隣接する２つの点灯時点間の時間差は２０分である。図８に示される卵収集ケース5は、 照明開始から２０分の間、タンクユニット100に接続される所定の排水路81にセットされる。４つの卵収集期間C1, C2, C71及びC72が図１２に示される。その結果、卵収集装置2、卵配列装置3及び注入装置4は常に運転される。

(タンクユニット100の説明)
タンクユニット100は、図１３乃至図１９を参照して説明される。図１３は、タンクユニットの外面を示す模式斜視図である。図１４は、タンクユニットの模式側面図である。図１５は、タンクユニットの模式前面図である。

タンクユニット100は、4枚の平坦壁101-104と、一つの円錐形底板105とを有する。4枚の平坦壁101-104は角形上部１０６を形成する。円錐形底板105は、円錐形下部107を形成する。円錐形下部107は、排水管811に接続される底孔１１をもつ先端部を有してる。

けれども、２枚の平坦壁101、10２は、２枚の平坦壁10３、１０４よりも広い。したがって、円錐形下部107は、２枚の平坦壁101、10２の一対の下部を含んでいる。言い換えれば、円錐形下部107は、２枚の平坦壁を含んでいる。

図１６は、設計されたタンクユニットの斜視図である。図１７は、設計された分離ネット付きタンクユニットの斜視図である。魚卵は分離ネット89を通過するが、ゼブラフィッシュは分離ネット89を通過できない。

更に、壁104は、オーバーフロー水のための逸流窓１０８を有している。図１６において、２つのノズル85が、角形上部106と円錐形下部107との間の境界部にセットされている。２本のノズル８５はそれぞれ、2枚の広い壁板１０１、１０２の一つと、2枚の狭い壁板１０３、１０４の一つとの間の２つのコーナー部分の各一つにセットされている。

図１８は、設計されたタンクユニットの側面図である。２本のノズル８５はそれぞれ水流８７を噴出する。水流87は、ほぼ円錐形の底板105の内面に沿いつつ流れる。その結果、魚卵は、円錐形底板105の内面から切り離される。水流87と円錐形底板105の内面との間の角度は、１０ー３０度の範囲とされる。

図１９は、設計されたタンクユニットの平面図である。２本のノズル85は、それぞれ水流87を噴出する。水流と平坦壁101-10２の一つとの間の角度は、30-60度の範囲とされる。その結果、旋回水流が、円錐形下部107内に形成される。

上記実施態様では、遺伝子物質の注入が説明された。しかしながら、遺伝子物質に代えて他の物質も魚卵に注入されることができる。

タンクユニット内の旋回水流中の魚卵が決してタンクユニットの円錐形下部の内面に付着しない理由が以下に説明される。魚卵は、水より僅かに大きい比重をもつ。したがって、旋回する魚卵は円錐形下部の内面近傍に移動する。けれども、タンクユニットの円錐形下部の内面に非常に近接する水の境界層は摩擦により低速となる。結局、タンクユニットの円錐形下部の内面近傍の魚卵は、マグナス効果により、径方向における中心部に向けて付勢される。言い換えれば、径方向における中心部に向けての揚力が魚卵に作用する。

もう一つの理由が説明される。魚卵は約１ｍｍの直径をもつ。したがって、魚卵の外表面の２つの部分に接触する旋回水流の２つの部分は、互いに異なる速度をもつ。水流の一つの部分は、水流の他の部分よりも低速となる。言い換えると、水流が水平旋回する時、水流の内側部分は、水流の外側部分よりも小さい速度をもつ。したがって、魚卵は、魚卵の２つの部位に個別に接触する水流の２つの部分の間の速度差に応じて強く自転する。結局、円錐形の下部の内表面に沿いつつ旋回しかつ自転する魚卵はこの内表面に付着することができない。

Claims (5)

1. それぞれ書籍状に形成されて水平方向に一列に配列された複数のタンクユニット（１００）を含み、魚を収容する水槽装置を照明することにより魚卵を生産する卵生産ステップと、
   前記水槽装置から排出される排水から魚卵を収集する卵収集ステップと、
   魚卵に遺伝子材料を注入可能な所定位置に収集魚卵を配列する卵配列ステップと、
   配列魚卵に物質を順番に注入する注入ステップとをもつ多数の魚卵を処理する方法であって、
   タンクユニット（１００）は、上部に形成された角形上部（１０６）と、下部に形成された円錐形下部（１０７）と、角形上部（１０６）と円錐形下部（１０７）との間に配置されて角形上部（１０６）内の魚が降下するのを阻止しかつ円錐形下部（１０７）内への魚卵の降下を許容する分離ネット（８９）と、円錐形下部（１０７）の下端部に形成された底孔（１１）と、角形上部（１０６）と円錐形下部（１０７）との間の境界部に配置されて円錐形下部（１０７）内へ水流を噴射するノズル（８５）とを備え、
   ノズル(85)から噴射された水流は、円錐形下部（１０７）の側壁に沿いつつ水平に回転した後、底孔（１１）から排出されることを特徴とする多数の魚卵を処理する方法。
2. ノズル（８５）は、斜め下向きに水流を噴射する請求項１記載の多数の魚卵を処理する方法。
3. ノズル（８５）は、円錐形下部（１０７）の側壁をなす円錐形底板（１０５）の内面に対して１０-３０度の角度で水流を吹き出す請求項２記載の多数の魚卵を処理する方法。
4. 円錐形下部（１０７）は、互いに平行な２枚の平坦壁（１０１、１０２）を含み、
   ノズル(８５)は、平坦壁（１０１、１０２）に対して３０-６０度の角度で水流を吹き出す請求項２記載の多数の魚卵を処理する方法。
5. ２本のノズル（８５）がタンクユニット（１００）のコーナー部に別々に配置されている請求項４記載の多数の魚卵を処理する方法。

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