JP7642000B2 - 培養装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細藻類を培養するための培養装置に関する。

従来、気候変動の緩和又は影響軽減を目的とした取り組みが継続され、この実現に向けて二酸化炭素の排出量低減に関する研究開発が行われている。この観点から、微細藻類が着目されている。微細藻類は、光合成によって二酸化炭素を消費するからである。従って、微細藻類を培養する培養システムは、気候変動の緩和又は影響軽減に寄与するシステムとして期待されている。

培養システムは、微細藻類を培養するための培養装置を備える。特許文献１及び特許文献２に記載されるように、培養装置は、培養液及び微細藻類を収容した収容部と、培養液内にガスを供給するガス供給部とを有する。多くの場合、ガスとして、二酸化炭素を含むガスが用いられる。微細藻類に二酸化炭素を供給し、該微細藻類に光合成を行わせるためである。

特開平４－３７００８７号公報 特開平８－３８１５６号公報

培養液中に二酸化炭素を万遍なく拡散させるため、培養液を撹拌することが好ましい。そこで、例えば、培養液に対流を生じさせ、この対流によって培養液を撹拌することが考えられる。しかしながら、この場合、培養液中のガス供給部の位置によっては、対流が阻害される場合があり得る。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、培養液中で微細藻類を培養する培養装置であって、前記培養液及び前記微細藻類を収容可能な収容部と、前記収容部の内部に設けられ、前記収容部の深さ方向に沿って延在するガイド部と、前記ガイド部における前記深さ方向の下部でガスを供給するガス供給部と、を備え、前記ガス供給部は、前記ガイド部の前記深さ方向における上部から前記下部まで前記ガイド部に沿って延在する延在管部を有し、前記培養液中に供給された前記ガスによって前記培養液の対流が生じ、前記対流のうち前記収容部における前記深さ方向の前記下部から前記収容部における前記深さ方向の前記上部に向かう上昇流が通過する部分を上昇流領域とするとき、前記ガス供給部の前記延在管部は、前記ガイド部に沿って前記上昇流領域に配置される、培養装置が提供される。

本発明においては、ガス供給部の延在管部が上昇流領域に配置されているため、微細藻類がガイド部に堆積することが回避される。従って、培養液中では、微細藻類が対流に乗じて撹拌される。しかも、対流によってガスが培養液に十分に拡散されて溶解される。以上のような理由から、微細藻類の培養が促進される。

図１は、本発明の実施形態に係る培養装置を水平方向の一方向に沿って見た概略断面図である。 図２は、培養装置を水平方向の別の一方向に沿って見た概略断面図である。 図３は、培養装置を構成するガイド部及び延在管部を示す要部概略斜視図である。 図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図５は、図３中のＶ－Ｖ線断面図である。 図６は、図３中のＶＩ－ＶＩ線断面図である。 図７は、図１～図３に示される末端形状と異なる末端形状を有する延在管部の要部拡大図である。 図８は、変形例に係る培養装置を図２と同一方向から見た概略断面図である。

図１は、本実施形態に係る培養装置１００を矢印Ｘ方向に沿って見た概略断面図である。図２は、培養装置１００を矢印Ｙ方向に沿って見た概略断面図である。ここで、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向は、互いに直交する水平方向である。なお、矢印Ｚ方向は、槽部１０の深さ方向である。図１及び図２に示した態様では、槽部１０の深さ方向（矢印Ｚ方向）は鉛直方向である。従って、この態様では、矢印Ｚ方向は、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に対してそれぞれ直交する。

図１及び図２に示すように、培養装置１００は、槽部１０と、該槽部１０を保持する保持フレーム２０（図２参照）とを備える。先ず、保持フレーム２０について概略説明する。保持フレーム２０の下部は、２個の下梁部２２ａと、２個の下桁部２４ａと、２個の補強用下桁部２６ａとを有する。なお、図２においては、２個の下梁部２２ａのうち１個が示されており、２個の下梁部２２ａのうち残る１個は示されていない。

下梁部２２ａには、２個の柱部２８の下端が接合される。２個の下桁部２４ａは、２個の下梁部２２ａのうち１個に接合された柱部２８の下端と、２個の下梁部２２ａのうち残る１個（不図示）に接合された柱部２８（不図示）の下端との間に介在する。２個の補強用下桁部２６ａは、２個の下桁部２４ａよりも外側に位置する。

保持フレーム２０の上部は、２個の上梁部２２ｂと、２個の上桁部２４ｂと、２個の補強用上桁部２６ｂとを有する。１個の上梁部２２ｂには、２個の柱部２８の上端が接合される。下梁部２２ａと同様に、図２においては、２個の上梁部２２ｂのうち１個が示されており、２個の上梁部２２ｂのうち残る１個は示されていない。

２個の上桁部２４ｂは、２個の上梁部２２ｂのうち１個に接合された柱部２８の上端と、２個の上梁部２２ｂのうち残る１個（不図示）に接合された柱部２８（不図示）の上端との間に介在する。２個の補強用上桁部２６ｂは、２個の上梁部２２ｂよりも外側に位置する。保持フレーム２０の上部は、支持桁部３０をさらに有する。支持桁部３０は、２個の上桁部２４ｂの間に位置し、且つ２個の上梁部２２ｂに連なる。

下梁部２２ａ及び上梁部２２ｂは、矢印Ｙ方向に沿って延在する。下桁部２４ａ、補強用下桁部２６ａ、上桁部２４ｂ、補強用上桁部２６ｂ及び支持桁部３０は、矢印Ｘ方向に沿って延在する。

次に、槽部１０について説明する。上記したように、図１及び図２に示した態様では、槽部１０の深さ方向（矢印Ｚ方向）は鉛直方向である。このため、この態様では、深さ方向における下部（下方）は、鉛直方向における下部（下方）に対応する。同様に、深さ方向における上部（上方）は、鉛直方向における上部（上方）に対応する。

槽部１０は、図２に示す貯水部４０と、収容部４２とを有する。貯水部４０と収容部４２とは、区画部４４を介して区分されている。貯水部４０、収容部４２及び区画部４４は、例えば、可撓性及び透光性を示す素材から形成されている。そのような素材の典型例は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）である。

貯水部４０の内部は、貯留水Ｗを貯留するスペースである。収容部４２の内部は、微細藻類及び培養液Ｌを収容するスペースである。微細藻類の具体例としては、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センターに寄託した「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」が挙げられる。製品評価技術基盤機構特許生物寄託センターの所在地は、千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８ １２２号室である。ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株の受託日は２０１６年４月２２日であり、受託番号はＦＥＲＭ ＢＰ－２２３０６である。この場合、培養液Ｌは、典型的には水である。

槽部１０の底部は、２個の下桁部２４ａによって下方から支持される。また、２個の上桁部２４ｂには、図示しない第１クランプがそれぞれ設けられる。第１クランプは、収容部４２又は貯水部４０の上縁部を把持する。支持桁部３０には、図示しない第２クランプが設けられる。第２クランプは、区画部４４の上縁部を把持する。以上により、槽部１０が保持フレーム２０に支持される。第１クランプ及び第２クランプは、貯水部４０に貯留水Ｗが貯留され且つ収容部４２に培養液Ｌが収容されたとき、槽部１０が垂れ下がることを防止する。

図１及び図２に示すように、収容部４２には、ガイド部５０が挿入される。本実施形態においては、図１に示すように、ガイド部５０が４個である場合を例示する。しかしながら、ガイド部５０の個数は４個に限定されない。ガイド部５０の個数は１～３個であってもよい。又は、ガイド部５０の個数は４個以上であってもよい。

以下では、図１における最左方に位置するガイド部５０を第１ガイド部５０ａと呼ぶことがある。第１ガイド部５０ａの右隣に配置されたガイド部５０を第２ガイド部５０ｂと呼び、第２ガイド部５０ｂの右隣に配置されたガイド部５０を第３ガイド部５０ｃと呼ぶことがある。図１における最右方に位置するガイド部５０を第４ガイド部５０ｄと呼ぶことがある。

第１ガイド部５０ａ～第４ガイド部５０ｄは、収容部４２の水平方向に沿った幅方向（矢印Ｘ方向）において、間隔を置いて並べられている。第１ガイド部５０ａと第２ガイド部５０ｂとの間隔と、第２ガイド部５０ｂと第３ガイド部５０ｃとの間隔と、第３ガイド部５０ｃと第４ガイド部５０ｄとの間隔と、第４ガイド部５０ｄと収容部４２の右内面４２Ｒとの間隔は、互いに略同じである。

ガイド部５０につき、図３～図６も参照して説明する。図３に示すように、ガイド部５０は、ガイド本体５２と、偏向部５４と、略逆Ｕ字形状の被保持部５６と、ガイド本体５２に設けられた支持部６０とを有する。

ガイド本体５２は、保持フレーム２０の柱部２８と同様に、収容部４２の深さ方向（矢印Ｚ方向／鉛直方向）に沿って延在する。本実施形態において、ガイド本体５２は、第１壁部６２、第２壁部６４及び第３壁部６６を有する。第１壁部６２及び第２壁部６４は、互いに向かい合う。第３壁部６６は、第１壁部６２及び第２壁部６４のそれぞれに対し、略直交するように連なる。従って、第１壁部６２と第２壁部６４とは、略平行関係にある。このため、深さ方向に対して直交する方向（矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）に沿って切断された状態のガイド本体５２を深さ方向から見たとき、図４～図６に示すように、第１壁部６２、第２壁部６４及び第３壁部６６によってＵ字形状が形成される。

図３に示すように、ガイド本体５２において、深さ方向の下端と、延在方向の一端とは開口している。この開口により、ガイド本体５２に取込口７０が形成されている。ガイド本体５２の中空内部５３は、取込口７０を介して、収容部４２の内部に向かって開放されている。なお、ガイド本体５２は、深さ方向の下端のみが取込口７０として開口した筒形状体であってもよい。また、ガイド本体５２は、第１壁部６２又は第２壁部６４のいずれか一方と、第３壁部６６とで形成されてもよい。この場合、ガイド本体５２を矢印Ｘ方向に沿って切断したとき、ガイド本体５２を矢印Ｚ方向から見た断面は、略Ｌ字形状となる。

図１～図６に示すように、ガイド本体５２において、中空内部５３を形成する内面には、支持部６０が設けられている。図示例において、支持部６０は、第３壁部６６の内面に設けられている。しかしながら、支持部６０は、第１壁部６２の内面又は第２壁部６４の内面に設けられてもよい。

図１～図３に示すように、支持部６０は、最下支持部６０ａと、中間支持部６０ｂと、最上支持部６０ｃとを有する。すなわち、本実施形態において、支持部６０の個数は３個である。しかしながら、支持部６０の個数は特に限定されない。最下支持部６０ａは、ガイド本体５２の深さ方向において最も下方に位置する。中間支持部６０ｂは、ガイド本体５２の深さ方向において略中間に位置する。最上支持部６０ｃは、ガイド本体５２の深さ方向において最も上方に位置する。

図４～図６に示すように、最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃの各々は、第３壁部６６の内面から、矢印Ｘ方向に沿って取込口７０に向かって突出する突出部６７ａ、突出部６７ｂ及び突出部６７ｃをそれぞれ有する。突出部６７ａ、突出部６７ｂ及び突出部６７ｃの突出量Ｔ１、突出量Ｔ２及び突出量Ｔ３は、それぞれ、ガイド本体５２の中空内部５３に収まる大きさである。換言すれば、最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃが、取込口７０からガイド本体５２の外部に露出することはない。本実施形態において、突出部６７ａ～６７ｃの突出量Ｔ１～Ｔ３は、互いに略同じである。しかしながら、突出量Ｔ１～Ｔ３は互いに相違してもよい。

図４に示すように、突出部６７ａには、深さ方向（矢印Ｚ方向）に沿って延びる第１貫通孔６８ａが形成されている。第１貫通孔６８ａの直径を、Ｄ１とする。図５及び図６に示すように、突出部６７ｂ及び突出部６７ｃには、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃがそれぞれ形成されている。第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃの直径を、それぞれ、Ｄ２及びＤ３とする。直径Ｄ２及び直径Ｄ３は、直径Ｄ１よりも大きい。従って、第１貫通孔６８ａの開口面積は、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃの開口面積よりも小さい。直径Ｄ２及び直径Ｄ３は、例えば、互いに等しい。直径Ｄ２及び直径Ｄ３は、互いに相違してもよい。

偏向部５４は、ガイド本体５２の深さ方向上端において、深さ方向に対して略９０°屈曲する。偏向部５４は、ガイド本体５２の深さ方向上端から、矢印Ｘ方向に向かって突出する。これにより、偏向部５４は、取込口７０の深さ方向上端に位置し、取込口７０の天井壁部を形成している。偏向部５４には、深さ方向に沿って延びる挿通孔７２が形成される。挿通孔７２の直径は、後述する延在管部８４ｐの外径ＤＧＡより若干大きく、例えば、直径Ｄ２及び直径Ｄ３と等しい。挿通孔７２の直径は、直径Ｄ２及び直径Ｄ３より小さくてもよい。

図３に示すように、第１壁部６２及び第２壁部６４の深さ方向に沿った長さは、第３壁部６６の深さ方向に沿った長さよりも大きい。被保持部５６は、第１壁部６２及び第２壁部６４の深さ方向上端に設けられる。図２に示すように、被保持部５６は、保持フレーム２０の２個の上桁部２４ｂに引っ掛けられる。この引っ掛けにより、ガイド部５０が保持フレーム２０に保持される。

培養装置１００は、図１及び図３に示すガス供給装置８０を備える。ガス供給装置８０は、管状のガス供給部８４と、ガス供給部８４の一端に接続されるガス供給源８６とを有する。ガス供給部８４は、ガイド部５０に沿って延びる延在管部８４ｐを有する。延在管部８４ｐの末端部には、ガス吐出口８８が開口する。本態様において、延在管部８４ｐは略直管形状である。従って、ガス吐出口８８は、深さ方向の下方を向く。具体的に、ガス吐出口８８は、収容部４２の底部４２Ｂを向く。

図４～図６に示すように、延在管部８４ｐは外径ＤＧＡを有する。挿通孔７２の直径、第３貫通孔６８ｃの直径Ｄ３及び第２貫通孔６８ｂの直径Ｄ２は、外径ＤＧＡよりも大きい。一方、第１貫通孔６８ａの直径Ｄ１は、外径ＤＧＡと同程度か、それよりも若干小さい程度である。

延在管部８４ｐは、ガイド部５０の中空内部５３中で位置決め固定される。具体的に、ガイド部５０には、図３に示すように、第１壁部６２、第２壁部６４及び被保持部５６によって囲まれる枠内空間６９が形成される。ガス供給部８４は、枠内空間６９と、偏向部５４に形成された挿通孔７２とに挿通される。ガス供給部８４の延在管部８４ｐは、最上支持部６０ｃの第３貫通孔６８ｃと、中間支持部６０ｂの第２貫通孔６８ｂとに挿通される（図４～図６参照）。挿通孔７２（図３参照）の直径、第３貫通孔６８ｃの直径Ｄ３（図６参照）及び第２貫通孔６８ｂの直径Ｄ２（図５参照）が、延在管部８４ｐの外径ＤＧＡよりも大きいので、以上の挿通は容易である。

図４に示すように、第１貫通孔６８ａの直径Ｄ１は、延在管部８４ｐの外径ＤＧＡと同程度か、又は、若干小さい程度である。このため、延在管部８４ｐの第１貫通孔６８ａへの挿通は容易ではない。従って、この挿通は、例えば、軽圧入となる。このため、延在管部８４ｐが第１貫通孔６８ａから離脱することは困難である。また、延在管部８４ｐが第１貫通孔６８ａ内で回転することも困難である。

図１～図３に示した態様では、延在管部８４ｐにおいて、ガス吐出口８８を含む末端部は略直管形状である。しかしながら、延在管部８４ｐの末端部は、図７に示すように、深さ方向上方に向かうように湾曲部８９を有する形状であってもよい。この場合、ガス吐出口８８は、深さ方向の上方を向く。図７では湾曲部８９を誇張しているが、湾曲部８９は、培養液Ｌの対流を阻害しない程度に小さいことが好ましい。

第１ガイド部５０ａ～第４ガイド部５０ｄが収容部４２に挿入されたとき、図１に示すように、第１ガイド部５０ａ～第４ガイド部５０ｄの取込口７０は全て、同一方向を向く。具体的に、第１ガイド部５０ａの取込口７０は、第２ガイド部５０ｂを向く。第２ガイド部５０ｂの取込口７０は、第３ガイド部５０ｃを向く。第３ガイド部５０ｃの取込口７０は、第４ガイド部５０ｄを向く。第４ガイド部５０ｄの取込口７０は、収容部４２の右内面４２Ｒを向く。なお、第１ガイド部５０ａの第３壁部６６は、収容部４２の左内面４２Ｌに近接するように配置される。

第１ガイド部５０ａにおける偏向部５４は、第２ガイド部５０ｂに向かって突出する。第２ガイド部５０ｂにおける偏向部５４は、第３ガイド部５０ｃに向かって突出する。第３ガイド部５０ｃにおける偏向部５４は、第４ガイド部５０ｄに向かって突出する。第４ガイド部５０ｄにおける偏向部５４は、収容部４２の右内面４２Ｒに向かって突出する。

本実施形態に係る培養装置１００は、基本的には以上のように構成される。次に、微細藻類の培養について説明する。

保持フレーム２０及び槽部１０は、例えば、屋外に設置される。この場合、太陽光が収容部４２に入射する。なお、屋内において、人工光を収容部４２に照射してもよい。

この状態で、微細藻類の培養を行う。具体的に、ガス供給源８６（図１参照）から、例えば、二酸化炭素を含むガスが供給される。ガスはガス供給部８４を流通し、第１ガイド部５０ａ～第４ガイド部５０ｄにおけるガイド本体５２の中空内部５３において、ガス吐出口８８から吐出される。

図１に模式的に示すように、ガス供給部８４から導出されたガスは気泡９０となる。気泡９０は、ガイド本体５２の中空内部５３に沿って上昇する。ここで、ガイド本体５２には取込口７０が形成されている。このため、気泡９０が上昇するとき、図１に矢印Ｓで示すように、気泡９０の周囲の培養液Ｌが、取込口７０から取り込まれる。すなわち、気泡９０の周囲の培養液Ｌが気泡９０に巻き込まれる。巻き込まれた培養液Ｌは、ガイド本体５２に沿って上昇する。すなわち、ガイド本体５２の中空内部５３には、上昇流が通過する。

取込口７０の深さ方向上端には、天井壁部として偏向部５４が設けられている。図１における最左方の第１ガイド部５０ａと、該第１ガイド部５０ａに隣接する第２ガイド部５０ｂとを例として説明すると、第１ガイド部５０ａにおける偏向部５４は、第２ガイド部５０ｂに向かって突出している。従って、培養液Ｌは、気泡９０によって第１ガイド部５０ａにおけるガイド本体５２に案内されて上昇した後、偏向部５４により、第２ガイド部５０ｂに向う。すなわち、培養液Ｌは、深さ方向上方に向かって流れた後、水平方向に沿って流れる。このとき、偏向部５４の挿通孔７２の直径が延在管部８４ｐの外径ＤＧＡより若干大きい程度であるので、ほとんどの培養液Ｌは、挿通孔７２から偏向部５４の上方に流れ出ることなく、水平方向に沿って流れる。このように、偏向部５４により、気泡９０及び培養液Ｌの進行方向が変更される。このように、偏向部５４は、気泡９０（ガス）及び培養液Ｌを、ガイド部５０が並ぶ幅方向の一方に向かわせる役割を果たす。以上の結果、収容部４２において、液面に水平流が生じる。

第２ガイド部５０ｂに向かった気泡９０及び培養液Ｌは、第２ガイド部５０ｂにおけるガイド本体５２の第３壁部６６の外面に接触する。培養液Ｌは、第３壁部６６の外面に沿って下降する。すなわち、下降流が生じる。下降した培養液Ｌは、上記したように、第１ガイド部５０ａにおいてガス供給部８４から導出されたガスに巻き込まれる。従って、第２ガイド部５０ｂの第３壁部６６の外面に沿って下降した培養液Ｌは、第１ガイド部５０ａに向かって引き寄せられる。

第１ガイド部５０ａに向かって引き寄せられた培養液Ｌは、第１ガイド部５０ａの中空内部５３を上昇する気泡９０に巻き込まれる。これにより、培養液Ｌが再上昇する。以上の経緯に基づき、図１に矢印Ａで示すように、第１ガイド部５０ａと第２ガイド部５０ｂとの間で小対流が発生する。同様に、第２ガイド部５０ｂと第３ガイド部５０ｃとの間にも小対流が発生する。第３ガイド部５０ｃと第４ガイド部５０ｄとの間にも、小対流が発生する。第４ガイド部５０ｄと収容部４２の右内面４２Ｒとの間にも、小対流が発生する。

４個の小対流が複合することにより、収容部４２内において、矢印Ｂで示すように大対流が発生する。このとき、第１ガイド部５０ａ～第４ガイド部５０ｄがそれぞれ第１壁部６２及び第２壁部６４を有しているので、気泡９０及び培養液Ｌがガイド本体５２から漏れ出すことが回避される。その結果、良好に大対流を発生させることができる。小対流及び大対流により、気泡９０が拡散する。すなわち、ガスに含まれる二酸化炭素が培養液Ｌの全体に拡散し、且つ培養液Ｌに十分に溶解する。また、小対流及び大対流により、微細藻類が撹拌される。このため、微細藻類が沈殿又は凝集することが防止される。

ここで、ガイド本体５２の中空内部５３には、上記から理解されるように、小対流又は大対流のうち上昇流が通る。換言すれば、中空内部５３は上昇流領域ＵＡである。このため、中空内部５３内の延在管部８４ｐ、最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃは、上昇流領域ＵＡに位置している。上昇流領域ＵＡでは、微細藻類は上昇流に乗じて上昇する。従って、延在管部８４ｐ、最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃにおいて、微細藻類が堆積又は凝集することが回避される。

以上のような理由から、微細藻類が収容部４２の全体において良好に培養される。微細藻類は、培養の最中、光合成を活発に行うことに基づいて二酸化炭素を十分に固定する。これにより、二酸化炭素が消費される。以上のような理由から、培養装置１００にて微細藻類を培養することにより、二酸化炭素を低減することができる。その結果として、培養装置１００は、気候変動の緩和又は影響軽減に寄与することができる。

また、上記のようにして微細藻類を撹拌することができるので、本実施形態では、収容部４２に撹拌翼及びモータ等を設ける必要がない。従って、保持フレーム２０の剛性を過度に大きくする必要がない。このため、培養装置１００の小規模化と、設備投資の低廉化とを図ることができる。

延在管部８４ｐは、第１貫通孔６８ａ、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃに通されることに基づいて、最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃに支持されている。特に、延在管部８４ｐは、第１貫通孔６８ａに対し、例えば、軽圧入によって嵌合されている。この嵌合により、延在管部８４ｐの第１貫通孔６８ａからの抜け止めがなされている。以上のように、延在管部８４ｐは、第１貫通孔６８ａ～第３貫通孔６８ｃに挿通されることで位置決め固定されている。このような理由から、中空内部５３内で上昇流に接触する延在管部８４ｐが、ガイド本体５２から離脱することが回避される。

本実施形態は、以下の効果を奏する。

培養液Ｌ中で微細藻類を培養する培養装置１００は、培養液Ｌ及び微細藻類を収容可能な収容部４２と、収容部４２の内部で該収容部４２の深さ方向（矢印Ｚ方向）に沿って延在するガイド部５０と、ガイド部５０における深さ方向の下部でガスを供給するガス供給部８４とを備える。ガス供給部８４は、延在管部８４ｐを有する。延在管部８４ｐは、ガイド部５０の深さ方向における上部から下部までガイド部５０に沿って延在する。

培養液Ｌ中に供給されたガスによって、培養液Ｌに対流（小対流Ａ及び大対流Ｂ）が生じる。この対流のうち、収容部４２における深さ方向の下部から収容部４２における深さ方向の上部に向かう上昇流が通過する部分を、上昇流領域ＵＡとする。ガス供給部８４の延在管部８４ｐは、ガイド部５０に沿って上昇流領域ＵＡに配置される。

対流のうち下降流が通過する部分では、微細藻類が収容部４２の底部に向かう。従って、微細藻類が比較的容易に堆積する。しかしながら、上記から理解されるように、延在管部８４ｐは、下降流が通過する部分に配置されていない。従って、ガイド部５０に微細藻類が堆積することが回避される。

従って、微細藻類が対流に乗じて撹拌される。しかも、対流によってガスが培養液Ｌに十分に拡散されて溶解される。以上のような理由から、微細藻類の培養が促進される。

ガスが二酸化炭素を含有する場合、微細藻類が活発に光合成を行うと、微細藻類が多量の二酸化炭素を固定する。換言すれば、多量の二酸化炭素が消費される。このため、培養装置は、気候変動の緩和又は影響軽減に寄与することができる。

さらに、上記のようにして培養液Ｌが撹拌されるので、収容部４２に撹拌翼及びモータ等を設ける必要がない。従って、保持フレーム２０の剛性を過度に大きくする必要がない。このため、培養装置１００の小規模化と、設備投資の低廉化とを図ることができる。

ガイド部５０は、深さ方向に沿って延びるガイド本体５２を有する。上記したように、本実施形態では、ガイド本体５２は、互いに向かい合う第１壁部６２及び第２壁部６４と、第１壁部６２と第２壁部６４との間に介在する第３壁部６６とを有する。第３壁部６６は、第１壁部６２及び第２壁部６４に対し、略直交するように連なる。このため、ガイド本体５２を深さ方向に対して直交する方向に沿って切断したときの断面に、第１壁部６２、第２壁部６４及び第３壁部６６により、Ｕ字形状が形成される。Ｕ字形状の内部であるガイド本体５２の中空内部５３は、上昇流領域ＵＡの一部である。

この場合、ガイド部５０におけるガイド本体５２の中空内部５３が上昇流領域ＵＡとなる。従って、ガイド部５０が上昇流を遮ることが回避される。

ガイド部５０は、ガス供給部８４の延在管部８４ｐをガイド本体５２に位置決め固定する１以上の支持部６０を有する。１以上の支持部６０は、第３壁部６６の内面に設けられる。代替的に、１以上の支持部６０は、第１壁部６２の内面又は第２壁部６４の内面に設けられてもよい。

支持部６０により、延在管部８４ｐをガイド部５０に支持することが容易である。また、この場合、支持部６０が上昇流領域ＵＡに位置する。上昇流領域ＵＡでは微細藻類が上昇しているので、支持部６０に微細藻類が堆積することを回避することができる。

１以上の支持部６０は、第３壁部６６の内面からガイド本体５２の中空内部５３に向かって突出した突出部６７ａ、突出部６７ｂ及び突出部６７ｃを有する。突出部６７ａ、突出部６７ｂ及び突出部６７ｃには、第１貫通孔６８ａ、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃがそれぞれ形成される。第１貫通孔６８ａ、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃは、延在管部８４ｐを支持する。

第１貫通孔６８ａ、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃに延在管部８４ｐを挿通することにより、ガス供給部８４をガイド部５０に容易に支持することができる。

１以上の支持部６０は、ガイド本体５２の延在方向に沿って並べられた最下支持部６０ａ、中間支持部６０ｂ及び最上支持部６０ｃを有する。深さ方向の最下方に位置する最下支持部６０ａに形成された第１貫通孔６８ａの開口面積は、中間支持部６０ｂに形成された第２貫通孔６８ｂの開口面積よりも小さく、且つ最上支持部６０ｃに形成された第３貫通孔６８ｃの開口面積よりも小さい。

この構成において、第２貫通孔６８ｂ及び第３貫通孔６８ｃの開口面積を、それぞれ、延在管部８４ｐが挿通可能な程度の大きさとする。且つ第１貫通孔６８ａの開口面積を、延在管部８４ｐが軽圧入によって嵌合可能な程度の大きさとする。この場合、延在管部８４ｐが第１貫通孔６８ａから離脱することは容易ではない。これにより、ガス供給部８４をガイド部５０に位置決め固定することが容易である。

ガス供給部８４の延在管部８４ｐは、収容部４２に向けてガスを吐出するガス吐出口８８を有する。ガス吐出口８８は、収容部４２の底部４２Ｂに向かって開口する。

上記の構成によれば、延在管部８４ｐを、直線状に延在する略直管形状とすることができる。すなわち、延在管部８４ｐに折曲部を設ける必要がない。従って、折曲部によって培養液Ｌの対流が阻害される懸念が払拭される。なお、延在管部８４ｐに折曲部を設ける場合、折曲部の大きさは、該折曲部が培養液Ｌの対流を阻害しない程度であればよい。

ガイド部５０は、ガス供給部８４の延在管部８４ｐから供給されたガスを水平方向に向かわせる偏向部５４を有する。偏向部５４は、ガイド部５０における深さ方向の上部に配置される。且つ偏向部５４は、ガス供給部８４が挿通される挿通孔７２を有する。

偏向部５４により、図１に示すように、上昇流の流れ方向が水平方向に変更される。このため、対流を生じさせることが容易である。

図１～図７は、槽部１０の深さ方向（矢印Ｚ方向）が鉛直方向（重力方向）に略一致している態様を示している。これに対し、図８に示す培養装置１１０においては、槽部１０が、傾斜した保持フレーム１２０に支持される。その結果、培養装置１１０では、槽部１０の深さ方向（矢印Ｚ方向）が鉛直方向に対して傾斜している。この態様では、太陽光の受光面積が大きくなる。また、この態様においても、図１～図７に示す態様と同様の効果が得られる。

上述した開示に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
培養液（Ｌ）中で微細藻類を培養する培養装置（１００）は、前記培養液及び前記微細藻類を収容可能な収容部（４２）と、前記収容部の内部に設けられ、前記収容部の深さ方向（Ｚ）に沿って延在するガイド部（５０）と、前記ガイド部における前記深さ方向の下部でガスを供給するガス供給部（８４）と、を備える。前記ガス供給部は、前記ガイド部の前記深さ方向における上部から前記下部まで前記ガイド部に沿って延在する延在管部（８４ｐ）を有する。前記培養液中に供給された前記ガスによって前記培養液の対流（Ａ、Ｂ）が生じる。前記対流のうち前記収容部における前記深さ方向の前記下部から前記収容部における前記深さ方向の前記上部に向かう上昇流が通過する部分を、上昇流領域（ＵＡ）とする。前記ガス供給部の前記延在管部は、前記ガイド部に沿って前記上昇流領域に配置される。

ガス供給部の延在管部が上昇流領域に配置されているので、微細藻類がガイド部に堆積することが回避される。従って、微細藻類が対流に乗じて撹拌される。しかも、対流によってガスが培養液に十分に拡散されて溶解される。以上のような理由から、微細藻類の培養が促進される。

（付記２）
付記１に記載の培養装置において、前記ガイド部は、前記深さ方向に沿って延びるガイド本体（５２）を有し、前記ガイド本体は、互いに向かい合う第１壁部（６２）及び第２壁部（６４）と、前記第１壁部と前記第２壁部との間に介在し且つ前記第１壁部及び前記第２壁部に連なる第３壁部（６６）とを有してもよい。前記第１壁部、前記第２壁部及び前記第３壁部により、前記深さ方向に対して直交する方向に沿って該ガイド本体を切断したときの断面がＵ字形状をなし、前記ガイド本体の中空内部（５３）は、前記上昇流領域の一部であってもよい。

この場合、ガイド部のガイド本体が上昇流領域となる。従って、ガイド部が対流の妨げとなることが回避される。

（付記３）
付記２に記載の培養装置において、前記ガイド部は、前記ガス供給部の前記延在管部を前記ガイド本体に位置決め固定する１以上の支持部（６０）を有し、前記１以上の支持部は、前記第１壁部の内面、前記第２壁部の内面、又は前記第３壁部の内面に設けられてもよい。

支持部により、延在管部をガイド部に容易に支持することができる。また、この場合、支持部が上昇流領域に位置する。従って、支持部に微細藻類が堆積することを回避することもできる。

（付記４）
付記３に記載の培養装置において、前記１以上の支持部は、前記第１壁部の内面、前記第２壁部の内面、又は前記第３壁部の内面から前記ガイド本体の中空内部に向かって突出した突出部（６７ａ～６７ｃ）と、前記突出部に形成されて前記ガイド本体の前記深さ方向に沿って延びる貫通孔（６８ａ～６８ｃ）とを有し、前記貫通孔は前記ガス供給部の前記延在管部を支持してもよい。

貫通孔に延在管部を挿通することにより、ガス供給部をガイド部に容易に支持することができる。

（付記５）
付記３又は付記４に記載の培養装置において、前記１以上の支持部は、前記ガイド本体の延在方向に沿って並べられた複数個の支持部（６０ａ～６０ｃ）を有し、前記複数個の支持部のうち前記深さ方向の最下方に位置する支持部を最下支持部（６０ａ）とするとき、前記最下支持部に形成された貫通孔（６８ａ）の開口面積は、前記最下支持部以外の支持部（６０ｂ、６０ｃ）に形成された貫通孔（６８ｂ、６８ｃ）の開口面積よりも小さくてもよい。

この構成において、例えば、最下支持部以外の支持部に形成された貫通孔の開口面積を、延在管部が挿通可能な程度の大きさとする。且つ最下支持部に形成された貫通孔の開口面積を、例えば、延在管部が軽圧入によって嵌合可能な程度の大きさとする。従って、延在管部が最下支持部の貫通孔から離脱することは容易ではない。

以上から理解されるように、この構成では、最下支持部以外の支持部に形成された貫通孔に延在管部を通すことに基づいて、延在管部が位置決めされる。また、最下支持部に形成された貫通孔に延在管部を嵌合することに基づいて、延在管部の貫通孔からの抜け止めがなされる。以上により、ガス供給部が位置決め固定される。このように、この構成によれば、ガス供給部をガイド部に位置決め固定することが容易である。

（付記６）
付記１～付記５のいずれかに記載の培養装置において、前記ガス供給部の前記延在管部は、前記収容部に向けてガスを吐出するガス吐出口（８８）を有し、前記ガス吐出口は、前記収容部の底部（４２Ｂ）に向かって開口してもよい。

上記の構成によれば、延在管部を略直管形状とすることができる。すなわち、延在管部に折曲部を設ける必要がない。従って、折曲部によって培養液の対流が阻害される懸念が払拭される。

（付記７）
付記１～付記６のいずれかに記載の培養装置において、前記ガイド部は、前記ガス供給部の前記延在管部から供給された前記ガスを水平方向に向かわせる偏向部（５４）を有し、前記偏向部は、前記ガイド部における前記深さ方向の前記上部に配置され、且つ前記偏向部は、前記ガス供給部が挿通される挿通孔（７２）を有してもよい。

偏向部により、上昇流の流れ方向が水平方向に変更される。このため、対流を生じさせることが容易である。

しかも、ガス供給部が挿通孔に通されることで、延在管部が上昇流領域に配置される。これに対し、ガス供給部において、偏向部よりも上方の部分は、挿通孔を介して培養液の外方に露出する。従って、培養液内において、ガス供給部が、上昇流領域以外の領域に位置することが回避される。このため、ガス供給部によって対流が阻害されることが回避される。

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

１０…槽部 ２０、１２０…保持フレーム
４０…貯水部 ４２…収容部
４２Ｂ…底部 ５０、５０ａ～５０ｄ…ガイド部
５２…ガイド本体 ５３…中空内部
５４…偏向部 ５６…被保持部
６０、６０ａ～６０ｃ…支持部 ６２…第１壁部
６４…第２壁部 ６６…第３壁部
６７ａ～…６７ｃ突出部 ６８ａ～６８ｃ…貫通孔
７０…取込口 ７２…挿通孔
８０…ガス供給装置 ８４…ガス供給部
８４ｐ…延在管部 ８６…ガス供給源
８８…ガス吐出口 ９０…気泡
１００、１１０…培養装置 Ｌ…培養液
Ｗ…貯留水 ＵＡ…上昇流領域

Claims (7)

1. 培養液中で微細藻類を培養する培養装置であって、
   前記培養液及び前記微細藻類を収容可能な収容部と、
   前記収容部の内部に設けられ、前記収容部の深さ方向に沿って延在するガイド部と、
   前記ガイド部における前記深さ方向の下部でガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記ガス供給部は、前記ガイド部の前記深さ方向における上部から前記下部まで前記ガイド部に沿って延在する延在管部を有し、
   前記ガイド部は、前記深さ方向に沿って延びるガイド本体と、前記ガイド部における前記深さ方向の前記上部に配置された偏向部と、を有し、
   前記ガイド本体は、少なくとも、互いに折れ曲がるようにして連なる２つの壁部を有し、
   前記偏向部は、少なくとも２つの前記壁部のうち少なくとも１つから水平方向に突出し、
   前記ガイド本体における前記深さ方向の下部から前記培養液中に供給された前記ガスによって前記培養液の対流が生じ、
   前記対流のうち前記収容部における前記深さ方向の前記下部から前記収容部における前記深さ方向の前記上部に向かう上昇流が通過する部分を上昇流領域とするとき、前記ガイド本体の中空内部は前記上昇流領域の一部であり、前記ガス供給部の前記延在管部は、前記ガイド本体に沿って前記上昇流領域に配置される、培養装置。
2. 請求項１記載の培養装置において、前記ガイド本体は、互いに向かい合う第１壁部及び第２壁部と、前記第１壁部と前記第２壁部との間に介在し且つ前記第１壁部及び前記第２壁部に連なる第３壁部とを有し、前記第１壁部、前記第２壁部及び前記第３壁部により、前記深さ方向に対して直交する方向に沿って該ガイド本体を切断したときの断面がＵ字形状をなす、培養装置。
3. 請求項２記載の培養装置において、前記ガイド部は、前記ガス供給部の前記延在管部を前記ガイド本体に位置決め固定する１以上の支持部を有し、
   前記１以上の支持部は、前記第１壁部の内面、前記第２壁部の内面、又は前記第３壁部の内面に設けられる、培養装置。
4. 請求項３記載の培養装置において、前記１以上の支持部は、前記第１壁部の内面、前記第２壁部の内面、又は前記第３壁部の内面から前記ガイド本体の中空内部に向かって突出した突出部と、前記突出部に形成されて前記ガイド本体の前記深さ方向に沿って延びる貫通孔とを有し、前記貫通孔は前記ガス供給部の前記延在管部を支持する、培養装置。
5. 請求項４記載の培養装置において、前記１以上の支持部は、前記ガイド本体の延在方向に沿って並べられた複数個の支持部を有し、前記複数個の支持部のうち前記深さ方向の最下方に位置する支持部を最下支持部とするとき、前記最下支持部に形成された貫通孔の開口面積は、前記最下支持部以外の支持部に形成された貫通孔の開口面積よりも小さい、培養装置。
6. 請求項１記載の培養装置において、前記ガス供給部の前記延在管部は、前記収容部に向けてガスを吐出するガス吐出口を有し、前記ガス吐出口は、前記収容部の底部に向かって開口する、培養装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の培養装置において、前記偏向部は、前記ガス供給部が挿通される挿通孔を有する、培養装置。

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