JP6895012B2 - 二酸化炭素水中放出デバイス及び補充システム - Google Patents

Description

Ｍｉｓｓｏｕｌａ、Ｍｏｎｔａｎａ在住のアメリカ合衆国民であるＧｌｅｎ Ｂａｂｃｏｃｋ及びＷｅｎｄｙ Ｂａｂｃｏｃｋ Ｇａｒｒｅｔｔは、新規で有用で且つ非自明な二酸化炭素水中放出デバイス及び補充システムを発明した。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１７年４月１４日に出願した「Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国仮特許出願第６２／４８５，７７２号に対して、米国特許法第１１９条（ｅ）及び米国特許法第２１条に基づいて優先権を主張するものである。この特許出願の開示全体が参照により本出願の開示に組み込まれる。

（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
該当なし。

（共同研究契約のある当事者）
該当なし。

（コンパクト・ディスクで提出された資料の参照による援用）
該当なし。

本発明は、水環境での二酸化炭素補充に関する。

蚊などの昆虫は、人間及び動物によって吐き出された二酸化炭素（本明細書ではＣＯ_２と略される）に誘引されることが知られている。蚊及び他の昆虫が動物間で病気を広めることも、よく知られている。近年、懸念される病気には、どちらも蚊によって人間に伝播される、西ナイル・ウイルス及びジカ・ウイルスが含まれる。それらのウイルスの蔓延を制御するために、人々は、昆虫の個体数を制御することを目指してきた。ある場合には、自治体が、蚊の繁殖場所として機能することが知られている過剰な停滞水を全てなくすことを目指してきた。より積極的な手段が使用され始めており、やって来て産卵する昆虫を誘引するために水リザーバ（貯水池又は貯水器）が実際に使用されている。卵が適所に位置付けられると、卵を駆除する形でそれらの領域が処理される。子の撲滅をもたらす所望のリザーバへ昆虫を誘引するために、研究者らは、リザーバを昆虫にとって最も魅力的にする方法を探し求めている。蚊は二酸化炭素に誘引されるので、それらのリザーバでの二酸化炭素の産出量の増大が、蚊を誘引する。問題は、どのようにしてそれらのリザーバからの二酸化炭素産出量を高めるかということである。今日利用可能な唯一の解決策は、ＣＯ_２を生成するためのプロパン燃焼器の使用を含む。酵母によって発酵されたスクロース（純粋な白砂糖）により生成されるＣＯ_２が、蚊をわなの方へ引き付けるために使用される別の誘引物質である。これらの選択肢のどちらにも欠点がある。プロパン燃焼器は、費用がかかり、火災の恐れのために潜在的に危険であり、且つ環境的に理にかなった選択肢ではない。プロパンはまた、蚊の時期を通じて継続的に購入されなければならない。発酵した誘引物質は、小規模でしか威力を発揮せず、蚊の時期を通じて２週間毎に継続的に取り換えられなければならず、且つ現在の疾病管理需要に対処するのに必要とされる規模にはまるで実際的ではない。

水槽内の水生植物にＣＯ_２を提供する主な方法は、調整器（又は調整弁）とシリンダ内の圧縮したＣＯ_２とを使用することであった。これは非常に費用がかかり、且つ調整器が故障した場合に問題をもたらす可能性がある。水槽のための環境条件に関する一般的な情報のために、この背景は、ウェブ・サイト「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｙａｑｕａｒｉｕｍｃｌｕｂ．ｃｏｍ／ｗａｔｅｒ−ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ−ｇｈ−ａｎｄ−ｋｈ−８８１５．ｈｔｍｌ」における情報をこの参照によって組み込む。

米国特許第９，７２０，１９６Ｂ２号

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｙａｑｕａｒｉｕｍｃｌｕｂ．ｃｏｍ／ｗａｔｅｒ−ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ−ｇｈ−ａｎｄ−ｋｈ−８８１５．ｈｔｍｌ

本発明は、電力の必要性又は圧縮したＣＯ_２の使用を伴わずに水中環境においてＣＯ_２を放出するためのデバイス（ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｄｅｖｉｃｅ）である。このデバイスは、呼吸有機体（又は呼吸生物）を食糧源及び成長基質と一緒に保持する容器を有する。例えば、本発明は、米国特許第９，７２０，１９６Ｂ２号を含む本発明者らの特許出願のファミリーで説明されている方法などの方法によって作製された、菌糸体塊、食糧基質を含む菌糸体、又は菌糸体に似た特性を持つ細菌を用いることができる。デバイスは、ＣＯ_２がデバイスから出て水中環境に入るためのポータル（出入り口）をさらに有し、そのようなポータルは、微孔性の通気パッチ（ｂｒｅａｔｈｅｒ ｐａｔｃｈ）を有しているだけでよく、又は特定の実施例では、追加の構成要素を有し得る。１つの実施例では、デバイスは、各バッグライナ上にフィルタを含む、２枚重ねで二重フィルタ付きの１つのバッグから成り、フィルタは、好ましくは反対方向に面する。この実施例を作り出すために２つの独立したバッグが結合される場合、デバイスを密封するために３つのシールが必要とされる。第１のシールは、両方のバッグが相互の底部シールを共有するように、底部において両方のバッグを閉じ、第２のシールは、内側ライナの上部を閉じ、第３のシールは、バッグの外側ライニングの上部を閉じる。デバイスは、選択的な密封を提供するために、また、ＣＯ_２の流れを選択的に遅延させ且つ制御するために、外部の密封クランプなどの分離装置をさらに有する。デバイスはまた、水中環境において二酸化炭素補充システムを所定の位置に保持するために、固定構成要素を有する。デバイスは、単独で、又は容器を収容するための外側シェルと併せて使用され得る。そのような外部シェルは、保護目的及び／又は審美的な目的のために、デバイスを隔離又は隠蔽する。硬質シェル・ケースとも呼ばれる外部シェルを組み込んだ実施例では、水中二酸化炭素補充デバイスは、有機体及び食糧の呼吸塊（ｒｅｓｐｉｒａｔｉｎｇ ｍａｓｓ）を保持するための、内部の軟質シェル・ブラダ（嚢）を含み、外部ケースは、軟質シェル・ブラダを受容し、保護し、且つ覆い隠す硬質シェル容器である。硬質シェル・ケースの変形形態では、軟質ブラダとして単一バッグの又は二重バッグの実施例が利用され得るが、少なくとも、デバイスは、水体と呼吸塊との間に最低限１つの気体交換ポータル（ｇａｓｅｏｕｓ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｐｏｒｔａｌ）をなおも含んで、水が呼吸塊に到達するのを防ぐ。

一般的な言葉で言うと、この水中ＣＯ_２生成デバイスは、水中二酸化炭素レベルを高めるために使用され得る。水中環境でのＣＯ_２の生成は、水生植物の光合成サイクル中に利用される二酸化炭素を生成することにより水中環境に恩恵をもたらすために使用される。水生植物は、陸生植物のように、光合成の過程を使用して炭素を取り込み、葉緑素を生成し、且つ、酸素を放出する。

デバイス及びシステムはまた、飛行する昆虫をそれらが産卵する場所である水域の方へ引き付けるのを支援するのに有用である。この場合、水域は、産み付けられたいかなる卵も駆除されるわなとしての役割を果たしている。卵撲滅の既知の手段は、水の循環を含む。補充される二酸化炭素は、水域内へ移動し、人間の息と同じように周囲大気中に放出されて、昆虫を誘引する。

同様に、デバイスはまた、水中環境において二酸化炭素を作り出し、停滞した水の質を高めて、蚊などの水に産卵する昆虫を誘引するために使用され得る。目的のある誘引活動は、昆虫の卵を捕獲して殺す目的のために人間が昆虫を操り、それにより昆虫の個体数をより良く制御し、ひいては血液感染性の病気の蔓延を阻止することができる手段である。

前文は、本発明の態様を概説しており、また、以下のより完全で詳細な説明のさらなる理解の補助として機能する。前記を参照すると、本発明は本明細書において説明され且つ例示された方法又は構造、製作、材料、若しくは用途の詳細に限定されないことが、はっきりと理解されるであろう。製作、使用、又は適用の任意の他の変形形態は、明らかに本発明の代替実施例と見なされるべきである。

以下の図面は、本発明の利点及び目的を、図解によってさらに説明する。各図面は、以下に続く「発明を実施するための形態」セクション内で、対応する図の参照文字によって参照される。

水中環境の一実例としての水槽内に設置された二酸化炭素放出デバイス及びシステムの二重バッグ実施例の斜視図である。 二重バッグ軟質ブラダが硬質シェル・ケースに挿入されて水中環境内に設置された、本発明の二酸化炭素放出デバイス及びシステムの斜視図である。 水中環境の一実例としての水槽内に設置された二酸化炭素放出デバイス及びシステムの単一バッグ実施例の斜視図である。 その蓋から分離された本発明の硬質シェル・ケースと、この場合ではクリップを含む二重バッグ実施例が示されている、容器として機能する軟質シェル・ブラダとの斜視図である。 図４に示されたもののような硬質シェル内に設置される準備が整った、本発明の単一バッグの密封容器の実例の斜視図である。 クリップが取り付けられており、且つ、図３に示されるような使用のための準備が整った、本発明の単一バッグの密封容器の実例の斜視図である。 クリップが取り付けられており、且つ、図３に示されるような使用のための準備が整った、本発明の単一バッグの密封容器の実例の側面図である。 図２に示されたもののような硬質シェル内に設置される準備が整った、本発明の二重バッグ容器の実例の斜視図である。 図８の側面図である。 図８の正面図である。 図８の背面図である。 クリップが取り付けられており、また、図１に示されるような使用のための準備が整った、本発明の二重バッグ容器の実例の斜視図である。 図１２の正面図である。 図１２の背面図である。 図１２の側面図である。 通気パッチの一部分上に取り付けられたクリップを有する、本発明の二重バッグ容器の実例の正面図である。 通気パッチの下方に取り付けられたクリップを有する、本発明の二重バッグ容器の実例の正面図である。 三重シールを含む二重バッグ実施例を作り出す技法を説明する流れ図である。

図１、図２、及び図３を参照すると、水中二酸化炭素放出デバイス１が示されている。水中デバイス１は、通気パッチ８を備え且つ呼吸塊９を収容する密封容器３で構成され、呼吸塊９は、呼吸有機体と、食糧及び成長基質（ｆｏｏｄ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）との混合物で形成されている。通気パッチ８は、気体交換ポータルであり、この気体交換ポータルは、二酸化炭素分子が密封容器３から離れて酸素分子が密封容器３に入ることを可能にするのに十分な濾過性能を有するのと同時に水分子又は微生物又は他の汚染物質の全てが密封容器３に入るのを防ぐので、本明細書ではフィルタ又は微孔性フィルタとも呼ばれる。最後に、図１〜図３における実例によって示されるように、取付機構が、デバイス１を水中で固定し、本発明によるデバイスの設置により、水中環境において二酸化炭素を補充するためのシステムが作り出される。

図１、図２、及び図３のそれぞれは、水中状況内に設置された本発明によるデバイス１の実施例を示す。水は、タンク・リザーバ７内の灰色の陰影によって表されており、水面１９は、水の高さを示す。図１では、デバイス１の二重バッグ実施例１８が、水中状況内に設置されている。この図では、容器の二重バッグ実施例１８全体が、透明な水槽タンク７内で水中に沈められて示されている。図２は、二重バッグ実施例１８が蓋１１付きの箱１０内に挿入される本発明の硬質シェル変形形態を示す。単独で示されていないが、硬質シェル変形形態はまた、単一バッグ実施例１０７との併用において有用である。図３は、一部の用途にとって、また特に例示された水槽のような管理されて落ち着いた環境において本発明の目的を達成するのに１つの層で十分である容器の、単一バッグ実施例１０７を示す。図１〜図３では、気泡１５が、デバイス１から水面１９に向かう二酸化炭素の動きを表し、二酸化炭素は、水面１９において大気に放出される。水環境内の植物も図１及び図３に描かれており、また、本明細書において論じられるように、水生植物は、それらの環境への二酸化炭素の補充から恩恵を受ける。沈められた容器３のフィルタ８又は複数のフィルタは、酸素が呼吸塊９に到達することを可能にし、この塊は、二酸化炭素を放出する（菌糸体などの）有機体と、滅菌された成長基質とで構成され、この塊において、有機体は、同じく基質内にある食糧を消費するにつれて成長し且つ繁殖する。

引き続き図１〜図３を参照すると、デバイス１を水中に取り付けるための手段の実例が示されている。菌糸体及び基質の塊９は、図１及び図３に示されるように水面に向かって自然に浮く傾向がある。Ｃフック４が完全に伸張して示されているので、組み合わせたものは明らかに水中で浮遊している。同じ呼吸塊９、及び時折捕捉される空気により、本発明のケースに入れられたバージョンもまた、図２に示されるように浮く傾向がある。これらの理由により、容器は、何らかの形で水リザーバ７内に固定されるべきである。用いるのが単一バッグ実施例であろうと二重バッグ実施例であろうと、示された実例において容器３をタンク７の底に固定するのを支援するには、クリップ２が有用である。図１及び図３では、クリップ２は、吸着カップ６から延在するリング５にフック４を介して取り付けられており、この吸着カップは、水槽７の底に取り付けられている。図２では、硬質シェル１０及び蓋１１が示されており、Ｃフック４及び固定具受入部（ｔｉｅ−ｄｏｗｎ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）１３が、吸着カップ６及びそのリング５からデバイスを浮かせて示されている。水槽ではない環境でデバイスが用いられる場合、吸着カップ６が機能しない可能性があり、水中でデバイスを固定する別の方法が用いられなければならない。示された実例では、容器３は、水リザーバの底に又は底の近くに係止されるが、他の適用では、水リザーバの側部を越えて水リザーバ内に延在するアームが、水中取付けの手段としての役割を果たし得る。より大型の水のリザーバでは、錘、アンカ、又はねじが、取付け点として使用され得る。水の表面１９の下方で少なくとも通気パッチ８の高さまでデバイス１を保持するのであれば、どのような手段でも十分である。Ｃフックが示されているが、カラビナ又は類似のデバイスなどの連結器がこの役割を果たすように、Ｓフックもこの役割を果たすことができる。

図４では、有機体の容器３は、それを受容する硬質シェル１０の隣に置かれている。この図では二重バッグ１８が示されているが、硬質ケースが追加の支持及び保護を提供している場合では、単一バッグ１０７が好ましいことがある。この図は、なおもバッグ上にクリップ２を示しているが、この実施例におけるクリップ２は、硬質シェル１０内に挿入されるのに先立ってバッグから取り外される。引き続き図４を参照すると、硬質シェル受容器の下には蓋１１が示されており、この蓋１１は、デバイス１のこの実施例では、容器を封入するために使用される。蓋１１は、任意選択のものである。しかし、蓋１１は、この実施例では封じ込め及び取付けの目的としての役割を果たし、また、特定の用途に対しては美的な目的に役立ち得る。図２及び図４を参照すると、デバイスは、蓋１１付きの外側シェルを有することができ、その場合、蓋１１は、通気穴１２を有さなければならない。

本明細書において論じられるように、一部の用途にとっては、また、一部の環境においては、外部の硬質シェル１０が望ましい。図４に示されるように、二重バッグ実施例を準備し、硬質シェル受容器を確保した後、この実施例を設置するための次のステップは、クランプ２とも呼ばれる外側クリップとして示されている遅発性活性化シールを取り外すことである。クランプ２が取り外されると、容器は、硬質シェル・ケース１０内に配置され、蓋１１は、図２に示されるようにケース１０に固着される。図２では、内部通気パッチ８１及び外部通気パッチ８２は、透明なケースを通して見ることができるが、ケースは不透明であってもよい。ケース内での滑合にもかかわらず、容器及び通気パッチは、ベント形の蓋１１を通じた酸素及び二酸化炭素の自由な交換を可能にするのに十分な余地をなおも維持する。図４は、蓋１１を貫いて開けられた開口部又は空気穴１２を示す。穴以外では、蓋１１は、硬質ケース１０のバッグ受容区画を閉鎖する。固定具受入部１３が、ケースの蓋１１に固着され、この例では、固定具受入部１３は、錆に耐性を持つリングである。あまり洗練されていない実施例では、硬質ケース１０の固定具受入部１３は、蓋を貫いて穿孔された２つの追加の穴と、穴に通されて蓋１１上のスナグ・ループ内に嵌まるように切り取られるケーブル・タイ（ジップ・タイとも呼ばれる）とを有するように単純であり得る。引き続き図４を参照すると、フック４の追加物は、水の表面よりも下の高さにおいてケースと封入された容器とを掛止めする又は取り付けるために固定具受入部１３を組み合わせることができる１つの手段である。

図５には、呼吸塊を保持する最も単純な軟質シェル・ブラダが示されている。図４に示されたような硬質ケース内に設置されている二重バッグの代わりに、この軟質シェル・ブラダは、費用を安く抑えるために、また、単純な態様で本発明の目的を果たすために、導入され得る。単一バッグ容器は、一重の底部シール１０３、及び１つの上部シール１０６を有する。硬質シェル容器は、大抵の水条件において単一バッグの軟質シェル・ブラダさえも受容し且つ保護する。図４と比較すると、水体と呼吸塊との間の単一の気体交換ポータルは、水が呼吸塊に到達するのを防ぐ。呼吸塊９は、汚染及び有機体の死を回避するために、乾燥した状態を維持しなければならない。本発明の通気パッチ８を含む、説明された密封容器のいずれかは、バッグの内容物が濡れるのを可能にしない。水分子は、本発明の微生物フィルタ８を透過するには大き過ぎ、したがって、容器３の内部空間には入れない。大抵の環境では単一バッグ実施例１０７で十分であるが、二重バッグ実施例１８は、不利な水条件におけるバッグの劣化による透水に対するさらなる保護手段を提供する。二重バッグ実施例において用いられるバッグのそれぞれは、それ特有の微生物フィルタ８を有する。二重バッグ実施例を作り出すためにバッグが組み合わせられる場合、フィルタは、それらの位置によって区別され、本明細書においては、内部フィルタ８１及び外部フィルタ８２と呼ばれる（例えば、図９及び図１５参照）。

図８〜図１１を参照すると、二重バッグ実施例１８は、水環境の外側でクリップ２を含まずに示されている。二重バッグ実施例１８は、図１２〜図１５では、クリップ２を含んで、水から出て示されている。クリップ２は、図１６及び図１７における二重バッグ実施例のフィルタの上及びフィルタより下方の様々な位置に設置されたクリップ２の実例によって示されるように、容器３上の様々な位置で使用され得る。本発明の各容器３の通気パッチ８は、酸素がデバイス１に入ることと二酸化炭素がデバイス１から出て行くこととを可能にする、微生物フィルタである。図８〜図１７は、２つのフィルタ８を有する二重壁の透明プラスチックバッグ１８を含む、本発明の実施例を示す。以下で説明される方法に従ってこの実施例が形成された場合、各バッグ上の通気パッチ８は、同じ方向又は反対方向に向けられ得る。二重壁のバッグ実施例（二重バッグ実施例とも呼ばれる）１８のこのバージョンでは、第１のフィルタは、第２のバッグ１０２の中に配置される第１のバッグ１０１上に存在し、第２のバッグは、それ特有のフィルタを有する。その結果、内部通気パッチ８１及び外部通気パッチ８２は、図９及び図１５に最も良く示される。図８〜図１７に示されるように、デバイス１のこのバージョンは、３つのシールを含む、２枚重ねで二重フィルタ付きの１つのバッグから成る。第１のシール１０３は、単一の相互シールにより２つのバッグを底部において互いに固着して、呼吸塊９のための単一の入れ物を作り出す。次のシール１０４は、その中に菌糸体及び食糧源／成長基質が密封された第１の内部ライナバッグ１０１を閉じる。最後のシール１０５は、第１のバッグ１０１を囲むように第２のバッグ１０２を閉じる。

本発明では、二酸化炭素補充のためのシステムとしてデバイスが設置される場合、通気パッチが呼吸塊９の高さよりも下方に配置されることが好ましい。したがって、デバイス１は、沈められたときに浮く傾向があるが、取付機構は、通気パッチ８を水面１９よりも下方に保持する。さらに、パッチ８の高さよりも上方での呼吸塊９の浮遊は、より重い二酸化炭素分子が降下又は沈降して内部通気パッチ８１から漏れ次いで外部通気パッチ８２から漏れる能力を高める。デバイスの便益は、たとえ図５〜図１７によって視覚化され得るように呼吸塊９が容器内で一方又は両方の通気パッチ８よりも下方に位置していても、実現される。

図６及び図７、並びに図１２〜図１７を参照すると、デバイスはクリップ２をさらに有し、このクリップは、フッキング穴２１及び密封滑りクランプ２２（例えば、図１４参照）を含む。クリップ２は、通気パッチ８を通じた有機体への空気流を制限するために、又は、ＣＯ_２の解放を制限するために、選択的に適用され得る。クリップ１はまた、取外し可能であり、且つ、図１７において二重バッグ実施例のために示されるように呼吸塊９と通気パッチ８との間又は図１６に示されるように通気パッチ８の上を含む様々な箇所において適用され得るように、様々な箇所においてバッグ容器３上に嵌まるように形成される。

この水中二酸化炭素放出システムの使用は、菌糸体のための生育環境として気体交換ポータルを有する容器を準備すること、気体交換ポータルは別にして容器を密封すること、及び、デバイスを水中に配置することを含む、ステップを有し得る。

水中環境において二酸化炭素を補充する方法が、呼吸有機体の団体と成長基質内の食糧源の組合せ、及び水を通さない気体アクセスを有する、密封容器を確保することと、密封容器を水中で固定することとを有するステップによって説明される。方法は、蚊又は昆虫に対する水中わなにおける誘引物質としての商業的応用を見出す。方法はまた、水槽などの水中環境における商業的応用を見出す。方法は、密封容器を保護ハウジング内に配置するステップ、及び／又は、呼吸有機体が二酸化炭素の生成を止めたときに密封容器を交換するステップを、さらに有し得る。

要約すると、二酸化炭素を補充する独創的な方法が生み出された。容器の気体交換ポータルが、密封された有機体成長環境内に水の分子が入ることを可能にしない場合に、予想外の有益な結果がもたらされた。同じく予想外であったことは、明らかなガス交換勾配（ｇａｓ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ）が、容器内に酸素が入ることを許容することであり、この容器では、呼吸有機体は、生存のために酸素にアクセスすることができる。有機体の生存は、有機体からの二酸化炭素の吐き出しをもたらし、次いで密封されたバッグの気体交換ポータルからの二酸化炭素の吐き出しをもたらす。二酸化炭素は、密封容器から出て行くにつれて、デバイスを保持している水リザーバに流入し、次いで、大気中に放出される。製品は自然過程を利用しているが、それらの自然過程は、異質な環境に置かれている。好ましい実施例の菌糸体などの呼吸有機体は、典型的には水中では生存しない。それらの有機体のための食糧基質は、水没した場合、当然ながら乾いた状態を維持しない。本発明は、電力の必要性又は圧縮したＣＯ_２の使用を伴わずに水中環境においてＣＯ_２を補充するための放出デバイス及びシステムを提供するために、自然に発生する呼吸過程の商業的な適応及び利用である。好ましい生物有機体は、カワラタケ系統の菌の菌糸体である。気体交換ポータルが水中環境内へのＣＯ_２の退出を可能にすることは、極めて重要である。デバイスはまた、ＣＯ_２の流れを遅延させ且つ制御するために、分離デバイスを組み込むことができる。分離デバイスに関しては、取外し可能な締付けクリップの形態をした外部シールが意図されている。外部シールは、特殊なクリップによって完成されてもよい。

システムは、デバイスが水中環境において固定点を通じて所定の位置に保持されることを必要とする。デバイスに対する最小限の要件が説明されたが、場合によっては、デバイスは、水中でのその配置を保護する又は美的に隠すために、外側シェル・ハウジングとの組合せで使用されることが好ましい。水中で二酸化炭素を補充するための本デバイス及びシステムの使用は、多くの産業及び用途に及ぶ。本デバイス及びシステムは、蚊が卵を産む水に蚊を誘引するのに特に役立ち、その場合、卵を駆除することができる。本発明によって放出される二酸化炭素はまた、植物又は動物を保持する水槽のような水中生育環境においてＣＯ_２を補充し、それらの植物の成長に役立ち、且つ、動物のために環境を安定させるのに役立つことができる。

外部硬質シェル１０が、一部の用途にとって、また、一部の環境において望ましい。図２及び４は、本発明のそのような代替実施例を示す。上述の特徴などの特徴を有するバッグが使用されるが、この代替実施例では、バッグは、硬質ケース１０内に配置される。硬質シェル容器１０実施例の外部容器又はカプセルの態様は、一部の用途にとって最も望ましい。場合により、カプセルは、瓦礫がバッグを破裂させる可能性のある荒れた水域、好奇心の強い動物がバッグに穴を開ける可能性のある居住水域、又はバッグが太陽若しくは風などの要素にさらされ得る戸外リザーバなどの潜在的に不都合な条件においてより長い使用期間にわたってデバイスを保護するために、機能的であり得る。これは、一重の柔軟な側面の容器が菌糸体を封入していてそれが次にケース内に配置される場合に、特に当てはまる。他の例では、装飾的なケースが、魚の水槽などの中で審美的理由のために用いられ得る。大まかに説明すると、本発明は、有機体及び食糧の塊を保持する軟質シェル・ブラダと、軟質シェル・ブラダを受容し且つ保護する硬質シェル容器と、水体と有機体及び食糧の塊との間の最低限１つの気体交換ポータルと、を有し、気体交換ポータルは、水及び汚染物質が有機体及び食糧に到達するのを防ぐ。気体交換ポータルは、軟質シェル・ブラダ上に存在することが好ましい。ブラダが気体交換ポータルを有する場合には、硬質シェル容器は、軟質シェル・ブラダと水体との間での水及び空気の移動を可能にするために、少なくとも１つの穴を有する必要がある。少なくとも気体交換機能を有するデバイスの部分は、水の表面よりも下方に固定されなければならない。最も単純な実施例では、硬質ケースの機能性は、組み合わせたものが水中に配置される前にバッグの上に配置されるバケットによって提供され得る。

二酸化炭素を吐き出し且つ本発明の制約によって課せられる条件において生存することができる任意の有機体が用いられ得る。ＥｘＨａｌｅ（登録商標）銘柄のバッグの中で使用される有機体が、本明細書において説明される環境の制約に適している。したがって、菌糸体、具体的には白色腐朽菌種（ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｖａｒｉｅｔｙ）の菌糸体が好ましい。本発明の目的を達成することができる他の有機体には、菌糸体に似た生活環を有するバクテリアが含まれる。

一般的な言葉で言うと、この水中ＣＯ_２生成デバイスは、水中二酸化炭素レベルを高めるために使用され得る。水中環境でのＣＯ_２の生成は、水生植物の光合成サイクル中に利用される二酸化炭素を補充することにより水中環境に恩恵をもたらすために使用される。水生植物は、陸生植物のように、光合成の過程を使用して炭素を取り込み、葉緑素を生成し、且つ、酸素を放出する。

二重バッグ実施例を作り出すための過程は、図１８の流れ図によって部分的に示されている。準備手順中、ユーザは、
１）２つのバッグを選択し、それらのバッグが既存の底部シールを有するのであれば、各バッグからシールを鋏で切り取ることなどにより底部シールを除去する。
２）外側バッグ１０２の長辺（ｌｏｎｇ ｌｉｎｅ）が内側バッグ１０１の長辺よりも長くなるように、各バッグの寸法を測定し、切って調整する。
３）フィルタ８１及び８２が反対方向を向くように、また、各バッグのひだが互いに円滑に位置することと底端部が互いに同一平面になることとを確実にするように注意して、内側の（より短い）バッグ１０１を他方の（より長い）バッグ１０２内に挿入する。
４）シールされたときに２つのバッグが単一の接合シールによって互いに接続されるように、２つのバッグの底部を熱シール１０３する。
５）内側バッグ１０１を部分的に基質で満たすが、このステップ及び以下のステップ６〜９は、米国特許第９，７５０，１９６Ｂ２号で説明されているものなどの技法に従って作成される。
６）組み合わせられたバッグユニットを１２１．１１℃（華氏２５０度）で少なくとも１時間にわたって蒸気滅菌し、そしてユニットを冷却させる。
７）内側に重ねられたバッグ内の基質に、滅菌した純粋培養の菌糸体又は類似の有機体を接種する。
８）フィルタ８１よりも上方で、内側に重ねられたバッグ１０１の頂部を熱シール１０４する。
９）フィルタ８２よりも上方で、また、内部バッグ１０１上の頂部シール１０４よりも上方で、外側バッグ１０２の頂部を熱シール１０５する。
１０）７２時間にわたって菌糸体を移植から回復させる。
１１）固定デバイス２（クリップ、ハンガ、分離シーム、又は他の固定機構）（図６〜図７及び図１２〜図１７に示される）を取り付ける。
１２）水生植物にＣＯ_２を提供するために、又は、昆虫、具体的には蚊を誘引することなどの他の目的のために、デバイス１８を水中環境内に設置する（図１〜図３に示される）。

上述のものなどの二重バッグ実施例１８は、菌糸体を水中環境から確実に分離し、且つ、以下の試験の結果によって確立されたとおりに二酸化炭素を水中環境に移送するので、本発明の目的を達成する。水面下での二重バッグ実施例１８の配置に先立つ、水域に直接隣接する領域における初期の周囲二酸化炭素レベルは、百万分の（ｐｐｍ）５０３であった。図１に示されるように本発明に従ってバッグが配置された後、水リザーバの周囲の二酸化炭素の測定が、４８時間にわたって行われた。同じ場所における後の測定は、二酸化炭素産出量が、３０時間前後におよそ６６７ｐｐｍのピークに達し、そして４８時間後にはおよそ６４０ｐｐｍで終了したことを示した。

最後に、本発明のためのケース入れの最も基本的なバージョンでは、密封されて通気パッチが備えられた容器内で二酸化炭素を生成する有機体は、水位下に、また、硬質ケース１０（場合により、透明ではなく不透明）として働くバケットが容器の上で逆さにされて水位よりも下方に沈められたときに作り出される空気のドーム内に、配置される。バケットが、図２に示されるようにリザーバ７内へ逆さにされた、密封され通気パッチが備えられた容器３を収容する。いくつかの実施例では、硬質ケースは蓋を有さず、そのため、追加の空気穴は必要とされないが、デバイスを水面下で固定する何らかの方法は必要とされる。

試験は、先行出願で開示されたようなバッグの性能は、ＣＯ_２補充の理想的な範囲に従って菌糸体の寿命が平均６カ月から平均３〜５カ月に短縮され得ることを除いては、水中での配置によって不利に影響を受けることはないことを示した。３〜５カ月の期間にわたる水体又はリザーバへのＣＯ_２の積極的な補充は、ほとんどの気候において蚊の繁殖期全体をカバーする。

本発明の各実施例は、調整器、又は電力の使用を必要としない、全く自然的な解決法を提供する。本発明は、蚊のシーズン全体にわたってＣＯ_２を提供し、混合又は維持管理を必要とせず、火災の危険性をもたらすこともない。

本開示は、このデバイスの水中での使用に焦点をおいてきたが、デバイスは、宇宙を含む任意の人工的な生育環境において実装され得る。地球外の庭園又は水リザーバが二酸化炭素補充を必要とすることになる場合には、本発明が実施されるべきである。

デバイスの試験は、水中濃度、及び水の表面より上方の大気中濃度の両方において、ＣＯ_２レベルの向上を示した。行われた試験では、以下のパラメータが実装された：２０ガロンの入れ物が、内側の１０ガロンの水リザーバと一緒に使用された。ＣＯ_２メータが、水リザーバの外側に、しかし２０ガロンの入れ物の内側に配置された。次いで、バッグによって生成され水の外に放出されたＣＯ_２を測定するために、封止された蓋が２０ガロンの入れ物の上に配置された。初期の周囲大気のＣＯ_２レベルが、デバイスを導入する前に測定され且つ手書きによって文書化され、およそ＋／−２０ｐｐｍの範囲内でかなり堅調に推移した。周囲大気のＣＯ_２レベルは、典型的には４００〜４５０ｐｐｍに及ぶことが知られているが、各試験における処理を始める前の初期読取り値は、百万分の（ｐｐｍ）４６２から４８４ｐｐｍの間であった。水界のＣＯ_２（水の中のＣＯ_２）の初期周囲レベルは、百万分の（ｐｐｍ）３〜５の間であった。水槽においてデバイスを水中に配置した２４時間後の繰り返し試験は、水界のＣＯ_２のレベルが１０〜２０ｐｐｍの間であることを示した。繰り返し試験は、デバイスによって生成されて水から大気中に放出されたＣＯ_２が、大気中のＣＯ_２レベルを５５０〜１０００ｐｐｍに向上させたことを示す。試験は、ＣＯ_２がフィルタから出て行き、溶液に溶け、次いで大気中にもう一度放出されていたことを証明した。

水性植物のための水中生育環境に対して、又は、魚若しくは他の海洋生物をも保持するような環境において本発明を使用する場合、他の化合物のレベル、及びｐＨへの影響は、注意深く監視されなければならない。高いＫＨ（炭酸硬度）を有する水は、ずっと多くの酸を中和することができ、ｐＨの低下に抵抗する。ｐＨは、ＫＨが１６０〜１８０ｐｐｍの範囲内である場合、ｐＨは、より良く制御され続ける。試験は、ＣＯ_２の補充がそれらの注意深くバランスが取られた生活環境に不利な影響を及ぼさないことを確かにするために行われた。それらの試験は、管理された環境においてＣＯ_２を補充することは他の生育因子に不利に作用することなしにシステムにとっての便益を示すという仮説を支持する。

試験の次の段階では、実験の段取りは、同一の水及び植物内容物を含む２つの水槽を配置した。本発明の二酸化炭素水中放出デバイス及び補充システムは、一方のタンク内にのみ設置された。この試験は、水生植物、具体的には水タマネギ（ｗａｔｅｒ ｏｎｉｏｎ）の成長に対するＣＯ_２補充の影響を経時的に測定した。この実験では、水生植物（水タマネギ球根）が、標準的な水中生育培地調合物に植えられて、水中に配置された−水タマネギを保持する一方のタンクには、０．４〜０．７ＢＰＳの標準的な水槽周囲空気補充のみが与えられた。目に見える発芽後に、日々の成長が、写真比較によって追跡された。水タマネギの１日目の成長が比較された。本発明によって処理された水内に植物が配置された場合の水タマネギの成長は、本発明による補充を伴わないタマネギよりも堅調であるように見えた。この試験のための次の測定は、目に見える成長の４日後に行われた。本発明によって処理された水において生育されてきた４日目の水タマネギの成長は、補充のない水における植物の成長に比べて引き続き堅調であった。それぞれの環境での生育７日後のこの試験の結果は、処理された水におけるタマネギ植物の成長が、補充のない水におけるタマネギ植物よりも堅調であったことを示した。

本発明の二重バッグの実施は、図１では水の中に示されている。図３では、クリップ２が、二重バッグ容器１８と同じように可視である。クリップ２の上方の白い正方形は、通気パッチ８である。通気パッチの上方には、塊がある。この塊は、二酸化炭素を吐き出す有機体を有する。図５〜図７に示された遅延活性化を含むＥｘＨａｌｅ（登録商標）銘柄のバッグが本発明に使用されることが、好ましい。ＥｘＨａｌｅ（登録商標）銘柄のバッグは、菌糸体とその菌糸体のための食糧基質の特別な混合物を有する。ＥｘＨａｌｅ（登録商標）銘柄のバッグでは、菌糸体は、給餌に必要とされる食糧の全てを有し、最大６カ月にわたって生き延びる。菌糸体は、食糧に加えて、生存するために酸素を必要とする。このデバイスの効率及び用意を実例説明することにおいて、このデバイスが水面下に配置された場合に菌糸体が本発明の通気パッチを通じて生存に必要な酸素に接することができることが実証された。菌糸体の呼吸は、水が少なくとも１日に１回循環されると助長される。

本発明者らは、水中環境において二酸化炭素を補充する方法を特許請求する。ここで、特許請求される方法は、呼吸有機体と食糧源の組合せ、及び水を通さない気体アクセスを有する密封容器を確保するステップと、次いで密封容器を水中に固定するステップとを有する。水中で固定されると、方法は、蚊のわな又は水槽である水中環境における固定された容器の使用をさらに求める。方法によれば、密封容器は、保護ハウジング内に配置され得る。次いで、呼吸有機体が二酸化炭素の生成を止めたときに、それらを取り換えることができ、容器又はシェルは再使用される。

本発明者らはまた、本発明の目的に整合した水中二酸化炭素放出システム及び補充システムを特許請求する。この新規なシステムは菌糸体のための生育環境としての容器を用意することを有し、容器は、気体交換ポータルを有し、また、その容器は、気体交換ポータルを別にすれば密封される。次いで、その密封容器は、その水中環境に二酸化炭素を供給及び補充する形で水中に設置される。

詳細に書かれた説明又は本明細書に含まれた図の中で具体的に明記されていないが当業者には明白又は明らかであると考えられる、使用若しくは動作の応用又は方法、製造方法、形状、サイズ、又は材料の変更によって生じる本発明の他のいかなる実施例も、本発明の範囲に含まれることが、さらに意図されている。

Claims (10)

1. 水中二酸化炭素放出デバイスであって、
   密封容器と、
   前記密封容器内に配置された有機体と、
   前記密封容器内の前記有機体と混合された、前記有機体に給餌するための食糧基質と、
   前記密封容器上に配置された通気パッチであって、二酸化炭素分子が前記密封容器を離れること、及び酸素分子が前記密封容器に入ることを可能にするのに十分な濾過性能を有し、且つ全水分子が前記密封容器に入るのを防ぐのに十分な濾過性能を有している、通気パッチと、
   取付機構と
   を有し、
   前記取付機構は水中環境に二酸化炭素を補充するように前記デバイスを前記水中環境内で固定し、前記密封容器は硬質シェル・ケースによって取り囲まれ、また前記硬質シェル・ケースは通気穴をさらに有している、水中二酸化炭素放出デバイス。
2. クリップをさらに有する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記クリップが、前記通気パッチを通じた前記有機体への空気流を制限するための、選択的に適用される密封デバイスとして機能する、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記クリップが前記取付機構と協働する、請求項２に記載のデバイス。
5. 前記密封容器が単一バッグを有する、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記密封容器が第１のバッグ層及び第２のバッグ層を有する、請求項１に記載のデバイス。
7. 水中二酸化炭素放出デバイスであって、
   少なくとも２つのシールによって密封される二重バッグ容器であって、第１のライナ及び第２のライナを有する二重バッグ容器と、
   前記二重バッグ容器内に配置された有機体と、
   前記二重バッグ容器内の前記有機体と混合された、前記有機体に給餌するための食糧基質と、
   前記第１のライナ上に配置された第１の通気パッチ及び前記第２のライナ上に配置された第２の通気パッチであって、各通気パッチは、二酸化炭素分子が前記二重バッグ容器を離れること及び酸素分子が前記二重バッグ容器に入ることを可能にするのに十分な濾過性能を有し、且つ全水分子が前記二重バッグ容器に入るのを防ぐのに十分な濾過性能を有している、第１の通気パッチ及び第２の通気パッチと、
   取付機構と
   を有し、
   前記デバイスは、前記取付機構によって水中環境内に設置されたとき、前記水中環境に二酸化炭素を補充する、水中二酸化炭素放出デバイス。
8. ３つのシールが設けられる、請求項７に記載のデバイス。
9. １つのシールが、前記第１のライナと第２のライナとを相互の底部シールにおいて接合するために使用される、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記第１のライナが、前記第２のライナにある上部シールとは別個の上部シールを有する、請求項７に記載のデバイス。

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