JPWO2005021703A1 - 微生物の培養装置、培養装置への袋の挿入方法 - Google Patents

Abstract

本発明の培養装置は、雑菌繁殖が起こり難く、同じ培養空間を繰り返し形成することが容易である。培養装置の容器として透明な袋（Ｈ）を用いる。気体導入管（Ｊ）と気体供給管（Ｌ１，Ｌ２）を、袋（Ｈ）の中に配置する。この袋（Ｈ）を箱体内に入れ、この箱体により、培養液を入れた状態で袋（Ｈ）を略直方体の形状に保持する。箱体は、平たい直方体の骨組みを形成する枠体と、その正面および背面に着脱自在に固定される透明な平板とで構成する。

Description

本発明は微生物の培養装置に関する。

微生物の培養装置の従来技術としては、下記の特許文献１〜４に記載されたものが挙げられる。
特許文献１（国際公開第９９／５０３８４号パンフレット）には、培養液を入れる容器を密閉式のドーム形状とし、この容器に炭酸ガスの導入部と培養液の排出部を設けた培養装置が記載されている。

特許文献２（特開平１０−１５０９７４号公報）には、光透過性材料からなる１対の板材（側面材）が２ｃｍ以下の間隔（ライトパス）で配置された平たい箱体を、培養槽として使用することが記載されている。この培養槽の上部は蓋で塞がれて、シールにより密封されている。また、培養槽の下側から供給された気体が上側から排出される構造になっている。

特許文献３（特開２０００−１３９４４４号公報）には、対をなす透明板と枠状の支持部材とからなる培養装置が記載されている。この培養装置は、対をなす透明板を所定間隔で平行に配置し、その周縁部に支持部材を固定することで、両透明板の周縁部が支持部材により密封状態となっている。そして、この支持部材の内部に、培養液の供給流路および排出流路と、温度調整水の供給流路および排出流路が形成され、培養液にガスを供給するガス供給管が、培養液の供給流路内に配置されている。また、透明板の周縁部と支持部材との固定方法として、ねじ止めまたはクランプを用いた方法が記載されている。

さらに、この特許文献３には、培養装置の底面を水平ではなく、幅方向（一対の透明板で形成される間隔）の中央部に向けて下向き傾斜した、一対の斜面状に形成し、この中央部からガスを供給することが記載されている。また、その実施形態として、一対の斜面で形成される底面の下端部に、培養液の供給流路を設け、この供給流路内にガス供給管を配置することが記載されている。これにより、ガスの供給を止めた時に沈降した藻類を、前記中央部に集まり易くして、再びガスの供給を始めた時に藻類が浮上し易いようにしている。

特許文献４（特開平６−２０９７５７号公報）には、ポリエチレン等の材料で作られた透明な可撓性の培養セルが垂直支持部材によって支持され、前記培養セルから回収されたバイオマスを搬送させる搬送手段を備えた微生物成長装置が記載されている。また、この文献に記載された好ましい実施例の培養セルでは、横断面が楕円形状である多数の培養空間が、楕円の長軸方向に沿って配置されている。さらに、この培養セルを、二枚のポリエチレン板を向かい合わせて溶接して形成することが記載されている。

ところで、微生物の培養を効率よく行うためには、培養槽内を定期的に洗浄し、培養槽に付着した微生物や雑菌やゴミ等を除去することにより、光量不足防止や雑菌の繁殖を防止する必要がある。しかしながら、上記従来技術（特許文献１乃至４に記載された培養装置）には、培養槽内の清掃のしやすさという点で改善の余地がある。特に、特許文献３に記載された培養装置は、構造が複雑であるため、そのまま洗浄するのは難しく、分解洗浄するとしても、部材の接合面が多数存在するため煩雑である。

また、特許文献４には、培養セルの洗浄方法についての記載がなく、培養セルを洗浄す
ることは想定されていない。そして、特許文献４の微生物成長装置は、可撓性の培養セルが垂直支持部材によって支持されているため、洗浄毎に分解組み立てを行う場合、均一な培養空間を毎回同一に形成することは難しい。
本発明の課題は、培養液の雑菌繁殖が抑制でき、同じ培養空間を繰り返し形成することができる培養装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、微生物と、前記微生物を培養するための培養液と、前記培養液を入れる容器と、前記容器を収める支持体を備え、前記容器は、前記支持体に支持されて所定の形状に保持されていることを特徴とする培養装置を提供する。
この培養装置によれば、培養液を容器に入れて支持体で支持するようにしたことにより、支持体（例えば箱体）を洗うことなく、容器を交換することによって培養作業の１サイクルを終了できる。すなわち、培養装置の洗浄作業を容器の交換作業に置き換えることができるので省力化できる。また、培養装置の支持体を毎回洗浄する必要はないため、洗浄液を削減することができる。また、培養装置の支持体を水密構造にする必要がなく容器だけを水密構造にすればよいので、培養装置のコストを低減できる。

また、前記容器は、前記支持体に支持されて所定の形状に保持されることにより一定の形状となるため、分解、組立を繰り返しても同じ培養空間で微生物の培養が可能となる。これにより、同じ培養条件で操業できるため、工業生産用の培養装置として好適である。
さらに、容器を袋とすると、袋は不定形な形状であるので、支持体からの出し入れに伴う容器交換作業の省力化が可能である。

本願の請求項２に係る発明は、前記支持体は、前記容器を所定の形状に保持するために底面を形成する底部とその側面を形成する側板を有し、前記側板と前記容器は、透明な部分があり、前記側板の透明な部分と前記容器の透明な部分がそれぞれ重なっていることを特徴とする請求項１記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、側板の透明な部分と容器の透明な部分が重なっている部分から培養液に光が入射するため、光合成により増殖する微生物の培養に使用することができる。また、培養液中の微生物の状態を、前記透明な部分より観察することができる。

本願の請求項３に係る発明は、前記側板は平板で形成され、一対の平板同士が少なくとも一組以上面対向することを特徴とする請求項２記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、側板の平板同士が面対向することによって、ライトパスが一定に保たれ、培養装置内の入光状態が均一となり、より高効率で均一な培養条件にて培養することができる。

本願の請求項４に係る発明は、前記支持体は、その側面を形成する側板と前記側板を支持する枠体を備え、前記側板は、前記側板の端部に前記枠体と係合するための取り付け部を有し、前記枠体に対して脱着可能に固定されていることを特徴とする請求項１記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、枠体と側板が脱着可能に固定されていることにより、側板と枠体の係合を解除すれば容易に側板を外すことができるため、洗浄作業が容易にできる。組み立て作業も同様に容易になる。例えば、培養液の温度を調整する目的で側板に水を掛けることで、側板に水垢が付いたり粉塵等が付着すると、側板の透過率が低下して光量が不足する場合があるが、この場合でも、培養装置すべてを分解しないで十分な洗浄を行うことができる。

本願の請求項５に係る発明は、鉛直方向に配置され前記枠体に両端を固定された支柱と
、前記支柱の外側に前記支柱と平行に配置された押さえ部材とを有し、前記押さえ部材は、前記支柱との間に側板を挟んで前記側板を押さえ、前記押さえ部材を前記支柱に対して固定することを特徴とする請求項４記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、押さえ部材全面で側板の取り付け部を押さえることができるので、より強固に側板を枠体と締結できる。

本願の請求項６に係る発明は、前記側板は前記枠体の長手方向に配置された複数の平板からなり、前記平板が前記長手方向で前記支柱を介して連結され、一つの押さえ部材により隣り合う二枚の平板の端部が一つの支柱に固定されていることを特徴とする請求項５記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、一つの押さえ部材により隣り合う二枚の平板の端部が一つの支柱に固定されるため、押さえ部材および支柱の個数を少なくすることができるとともに、各平板毎に支柱を設けた場合よりも省スペース化が図れる。また、側板が複数の平板からなるため、一枚の重量を軽くできる。よって、培養装置のメンテナンスに必要な分解による清掃作業性や組立性が向上する。さらに、一つの枠体内に複数の培養空間を並列に配置できるため、限られたスペースで大量生産と多品種少量生産の両方を行うことができるようになる。

本願の請求項７に係る発明は、前記容器内に、培養液に気体を導入する気体導入管を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、気体導入管を容器内に設置することによって、溶存ガス量を高くすることができ、高密度かつ高効率な培養ができる。さらに、容器を袋とした場合、培養液を入れた袋が支持体に支持されて所定の形状に保持されることによって、袋内の培養液の気体分散状態が良好になる。

本願の請求項８に係る発明は、前記側板は、前記取り付け部と前記枠体との固定が解除された状態で、底部側における前記側板の端部を支点として回転自在に支持されていることを特徴とする請求項４記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、前記側板の底部側端部を支点として回転自在に支持しされていることにより、枠体と側板との間隔を容易に広げられるため、枠体を分解することなく、側板の洗浄作業が容易にできる。また、枠体の組み立て作業も不要になる。

本願の請求項９に係る発明は、前記側板は、枠体上部側における前記側板の端部と前記枠体上部をワイヤーで繋ぐことを特徴とする請求項８記載の培養装置を提供する。
この培養装置によれば、側板と枠体をワイヤーで繋ぐことによって、開き過ぎや急激な回動によるガラス破損を防止することができる。
本願の請求項１０に係る発明は、底部に前記側板の回動範囲を規制するためのストッパーを備えたことを特徴とする請求項８記載の培養装置を提供する。

この培養装置によれば、ストッパーをつけることによって、開き過ぎや急激な回動によるガラス破損を防止することができる。
本願の請求項１１に係る発明は、前記取り付け部と前記枠体との固定が解除された状態で前記枠体と前記側板は相対移動可能であり、この相対移動により、前記枠体上部と前記枠体上部側における前記側板の端部との間に隙間が生じることを特徴とする請求項４記載の培養装置を提供する。

この培養装置によれば、培養装置の上部で枠体と側板との間に隙間が生じるため、培養装置の上部から清掃用道具を挿入して側板を洗浄する動作が容易にでき、側板の洗浄作業が容易にできる。また、従来の培養装置では、培養装置の上部を大きく開くために枠体を分解する必要があるが、本発明の培養装置ではその必要がない。
本願の請求項１２に係る発明は、微生物を培養液中で培養する培養装置であって、培養空間を形成するための側面を形成する側板と、培養液を入れるため前記培養装置の底を形成する底部を有し、前記底部は、幅方向中央部に向かって鉛直下向きになる凸状に形成され、前記凸状に形成された部分の下端で前記底部の上部に、培養液へ気体を導入する気体導入管を配置することを特徴とする培養装置を提供する。

この培養装置によれば、前記凸状部の下端であって前記底部の上部となる位置に、培養液へ気体を供給する気体導入管を設けたので、凸状部に集まった微生物がその最下部へ集まり、さらに底部全体へ沈降しても、流路全体が微生物で埋まらなければ、培養液へ気体が出る流路が詰まることはない。また、一時的に気体供給を止めたときに沈降した微生物が、再度の気体供給時に、底部と側面との角部に留まらずに浮上し易くなる。

これに対して、前記凸状部の下端であって前記底部の下部となる位置に、培養液へ気体を導入する気体導入管を設けた場合には、底板の傾斜により沈殿して集まってきた微生物が最下部へ集まって層を形成すると、少量であっても培養液へ気体が出る流路が詰まる可能性がある。
本願の請求項１３に係る発明は、前記気体導入管の断面円の全周に渡って孔が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の培養装置を提供する。

この培養装置によれば、前記気体導入管の断面円の全周に渡って孔が形成されているため、前記断面円の周方向の一部に孔が形成されているものと比較して、一つの孔当たりのガス流量が少なくなるため、気泡の再結合が抑制でき微細な気泡が維持できる。また、孔径を小さくすることで気泡粒径を小さくできる。
したがって、微細な気泡が安定して得られ、気体単位体積当たりの気泡表面積が大きくなる。そのため、酸素や二酸化炭素等有用ガス成分が、培養液中へ拡散する速度が向上する。よって、微生物の生育に必要な溶存酸素量や溶存二酸化炭素量を容易に確保できる。

さらに、微生物がより大量に気泡表面に吸着することで、微生物が重力による沈降に抗して培養液上部に運搬されるため、微生物を培養空間に均一に分散させることが低流量で実現できる。また、通気流量を低くすることで製造コストが低減できるため、本発明の培養装置を使用することにより、微生物の培養を高効率且つ低コストで行うことができる。
本願の請求項１４に係る発明は、前記容器は、断面円の全周に渡って微細な孔を有する気体導入管と、この気体導入管に気体を供給するための気体供給管と、を内部に有し、微生物およびその培養液を入れるための開口部を一カ所にだけ有し、前記気体供給管の一端は前記気体導入管に接続され、前記気体供給管の他端は前記開口部から外部に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の培養装置を提供する。

本願の請求項１５に係る発明は、前記容器は、長辺と短辺とからなる長方形の袋であり、前記開口部は、前記長方形の短辺の一端部に配置され、前記気体導入管は、前記長方形の短辺の他端部に、この長方形の長辺に沿って配置され、前記開口部が配置された側の長辺部に沿って、軸を通す通軸部が設けてある請求項１４記載の培養装置を提供する。
上記課題を解決するために、本発明は、微生物およびその培養液を入れる容器と、この容器内の培養液に気体を導入する気体導入管と、を備えた微生物の培養装置において、前記容器は袋であり、前記気体導入管は前記袋の中に配置され、前記袋は支持体に支持されて所定形状に保持されていることを特徴とする培養装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、微生物およびその培養液を入れる容器と、この容器内の培養液に気体を導入する気体導入管と、を備えた微生物の培養装置において、前記容器は透明な袋であり、前記気体導入管は前記袋の中に配置され、前記袋は、培養液を入れた状態で支持体に支持されて略直方体の形状に保持され、前記支持体は、前記直方体
をなす二対の鉛直面を構成する第１および第２の鉛直面部材を有し、前記第１の鉛直面部材間の距離は前記第２の鉛直面部材間の距離より小さく、前記第１の鉛直面部材は透明な部材からなることを特徴とする培養装置を提供する。

本発明の培養装置によれば、容器を袋で構成しているため、容器を使い捨てにすることが可能である。したがって、培養を一回行う毎に培養装置の容器内を洗浄することが省略できる。また、密封された袋を用意することは、密封された箱体を用意することよりも容易で低コストであり、袋を支持する支持体は密封状態にする必要がないため、本発明の培養装置は製造コストを低くできる。また、袋と前記第１の鉛直面部材を透明にしたことにより、光合成により培養される微生物用の培養装置として使用可能になる。

本発明の培養装置において、第１の鉛直面部材は透明な平板からなることが好ましい。これによれば、第１の鉛直面部材が網や格子板からなる場合よりも、ライトパスが一定に保持され易くなる。
本発明の培養装置において、前記支持体は、前記第１の鉛直面部材を構成する透明な平板と、前記直方体の上面を構成し前記第１の鉛直面部材の鉛直面に平行な一対の梁部材と、前記直方体の下面を構成する床部材と、前記第２の鉛直面部材と、で構成された枠体と、この枠体に前記平板を着脱自在に固定する固定部材と、からなる箱体であり、前記梁部材および床部材は、対をなす前記平板を所定間隔で前記枠体に係合させる係合部を有することが好ましい。

これによれば、透明度を高く保持するために洗浄を行う必要がある平板を、枠体から外して容易に洗浄することができる。また、袋を支持する支持体を枠体と平板とからなる箱体としたことにより、袋を確実に支持できるとともに、培養装置の分解および組み立てが容易にできる。
また、前記箱体が、対をなす平板を、所定間隔で枠体の梁部材および床部材に係合させて固定することにより得られるため、複数のライトパスに対応させて、前記係合部を前記梁部材および床部材の短手方向に複数個設けたり、梁部材および床部材に対する取り付け部の寸法が異なる平板を用意したりすることによって、容易にライトパスを変更できるようになる。

本発明の培養装置においては、前記第１の鉛直面部材を、前記梁部材および床部材の長手方向で分割された複数の平板により構成し、両端が前記梁部材および床部材に固定され、且つ前記長手方向で隣り合う前記平板間に配置される支柱と、この支柱に係合され、前記隣り合う平板を外側から押さえる押さえ部材と、この押さえ部材と前記支柱とを着脱自在に固定する固定部材と、により、前記複数の平板が前記長手方向で連結されていることが好ましい。

これによれば、第１の鉛直面が同じ面積である場合、第１の鉛直面に一枚の平板でなく複数の平板を配置することで、一枚の平板の面積が小さくなるため、平板の取り扱いが容易になる。
本発明の培養装置は、前記固定部材による固定を解除した状態で、前記平板の下端を中心として、前記平板が前記床部材に対して回動自在に支持されていることが好ましい。この場合、前記平板と前記梁部材を、前記回動を許容可能に線状材で接続することが好ましい。また、前記床部材に、前記平板の回動範囲を規制するストッパーを設けることが好ましい。

本発明の培養装置において、前記気体導入管は、その断面円の全周に渡って微細な孔を有し、前記対をなす平板間の床部材側の端部に底面部材を設け、この底面部材により、前記箱体の底面を、前記平板間の中央部に向けて鉛直下向きとなる凸状に形成し、この凸状
部の下端より上方に前記気体導入管を設けたことを特徴とすることが好ましい。
これによれば、前記気体導入管から微細な気泡が、上方だけでなく箱体の底面側を含む気体導入管の断面円の全周方向に向かうため、一時的に気体供給を止めた時に沈降した微生物が、再度の気体供給時に、底面と平板との角部に留まらずに浮上し易くなる。

本発明はまた、本発明の培養装置で使用される袋であって、断面円の全周に渡って微細な孔を有する気体導入管と、この気体導入管に気体を供給するための気体供給管と、を内部に有し、微生物およびその培養液を入れるための開口部を一カ所にだけ有し、前記気体供給管の一端は前記気体導入管に接続され、前記気体供給管の他端は前記開口部から外部に延びていることを特徴とする袋を提供する。

本発明の袋は、長辺と短辺とからなる長方形に形成され、前記開口部は、前記長方形の短辺の一端部に配置され、前記気体導入管は、前記長方形の短辺の他端部に、この長方形の長辺に沿って配置され、前記開口部が配置された側の長辺部に沿って、軸を通す通軸部が設けてあることが好ましい。
本発明はまた、本発明の特定の培養装置（前記支持体が、前記平板と前記枠体とで構成された箱体からなるもの）で前記支持体内に袋を入れる方法であって、本発明の袋を使用し、この袋の前記通軸部に、前記長辺より長い軸を通し、前記気体導入管をこの軸と平行に袋内の下部に配置した状態で、この軸を回転させることにより、前記袋をこの軸に、前記気体導入管が入っている部分が最も外側となるように、且つこの軸の両端が露出するように巻き付けた後、この軸と袋とからなる巻き体を、前記枠体の上方に配置し、前記軸から袋を巻き戻すことにより、この袋を前記枠体内に入れることを特徴とする培養装置への袋の挿入方法を提供する。

これによれば、本発明の前記特定の培養装置の支持体内に容易に本発明の袋を入れることができる。
本発明はまた、微生物およびその培養液を入れる容器と、この容器内の培養液に気体を導入する気体導入管と、を備えた微生物の培養装置において、前記気体導入管は、その断面円の全周に渡って微細な孔を有し、前記容器の底面を、幅方向の中央部に向けて鉛直下向きとなる凸状に形成し、この凸状部の下端より上方に前記気体導入管を設けたことを特徴とする培養装置を提供する。

これによれば、前記気体導入管から微細な気泡が、上方だけでなく箱体の底面側を含む気体導入管の断面円の全周方向に向かうため、一時的に気体供給を止めた時に沈降した微生物が、再度の気体供給時に、底面と平板との角部に留まらずに浮上し易くなる。

［図１］第１実施形態の培養装置を構成する箱体を示す正面図である。
［図２］第１実施形態の培養装置を構成する箱体を示す平面図である。
［図３］第１実施形態の培養装置を構成する箱体を示す側面図であって、図１のＡ矢視図に相当する。
［図４］図１のＢ−Ｂ断面図である。
［図５］図１のＣ−Ｃ断面図である。
［図６］図１のＤ−Ｄ断面図である。
［図７］図１の箱体から平板を外した状態を示す正面図である。
［図８］第１実施形態で使用する袋を示す正面図である。
［図９］第１実施形態の培養装置を示す図であって、袋を箱体内に入れ、この袋内に液体を入れた状態を示す、図１のＥ−Ｅ断面に相当する図である。
［図１０］第１実施形態の培養装置を示す図であって、袋を箱体内に入れ、この袋内に液体を入れた状態を示す、図１のＦ−Ｆ断面に相当する図である。
［図１１］図７に示す状態の枠体および支柱に、平板を取り付けた状態を示す正面図である。
［図１２］第２実施形態の培養装置を構成する箱体を示す正面図である。
［図１３］第２実施形態の培養装置を構成する箱体を示す平面図である。
［図１４］図１２のＧ−Ｇ断面図である。
［図１５］図１４の上部の部分拡大図である。
［図１６］図１４の下部の部分拡大図である。
［図１７］図１２の箱体の組み立て途中を示す正面図である。
［図１８］袋の別の実施形態を示す正面図である。
［図１９］袋の挿入方法を説明する斜視図である。
［図２０］両梁部材の間隔を保持する方法が第１および第２実施形態とは異なる例を説明する断面図である。

符号の説明

１，１０ 箱体（支持体）
２ 枠体
２１ 梁部材
２２ 床部材（底部）
２３ 側面部材（第２の鉛直面部材）
３Ａ〜３Ｃ 平板（第１の鉛直面部材）
３１ 強化ガラス板（透明な平板）
３２ 強化ガラス板を外側から保持する枠
４１ 支柱
４２ 押さえ部材
４３ ボルト
９１ ヒンジ
９２ ストッパー
９３ ワイヤー（線状材）
Ｈ，Ｈ２ 袋（容器）
Ｈ２０ 巻き体
Ｋ 開口部
Ｊ 気体導入管
Ｌ１，Ｌ２ 気体供給管

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１〜１１を用いて、本発明の第１実施形態に相当する微生物の培養装置を説明する。
この実施形態の培養装置は、培養液を入れるための容器の例として袋を備え、その袋を支持する支持体の例として箱体を備えている。
図１はこの箱体を示す正面図であり、図２はその平面図である。図３はこの箱体の側面図であって、図１のＡ矢視図に相当する。図４は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図５は図１のＣ−Ｃ断面図であり、図６は図１のＤ−Ｄ断面図である。

図１に示すように、この箱体１は、平たい直方体の骨組みを形成する枠体２と、三対の長方形の平板（第１の鉛直面部材）３Ａ〜３Ｃと、中央の平板３Ａとその左右の平板３Ｂ，３Ｃとの連結部材（支柱４１、押さえ部材４２、およびボルト４３）とで構成されている。この箱体１は屋外の所定位置に設置され、枠体２の下部が地面に形成された水平面１２０上に固定されている。

また、この実施形態の培養装置は、枠体２の上部に、温度調節水を箱体１の正面および
背面に供給する配管５を備えている。この配管５を設置するための鉤部５１ａ，５１ｂが、枠体２の上部に固定されている。また、この配管５から供給されて箱体１を伝って落下した水を受ける樋６が、箱体１の下部に設けてある。また、図２に示すように、この樋６で受けた水を排出する排水管６１も備えている。なお、図１では、樋６の正面側を省略して、箱体１の下部を露出させている。

図１および６に示すように、平板３Ａ〜３Ｃは、長方形の透明な強化ガラス板３１と、その周縁部を保持するアルミ製の枠３２とで構成されている。強化ガラス板３１の表面には、光触媒である酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる薄膜がコーティングされている。このコーティングは、強化ガラス板３１の表面の汚れを分解する目的で設けてある。
各平板３Ａ〜３Ｃの枠３２の上端には、枠体２と係合するための取り付け部に相当する上部接続板３３ａが、下端には枠体２と係合するための取り付け部に相当する下部接続板３３ｂが連続して形成されている。また、左側の平板３Ｂの枠３２の左端には、枠体２と係合するための取り付け部に相当する側部接続板３３ｃが連続して形成されている。右側の平板３Ｃの枠３２の右端には、枠体２と係合するための取り付け部に相当する側部接続板３３ｄが連続して形成されている。

図７は、図１の箱体１から平板３Ａ〜３Ｃを外した状態を示す正面図である。図８は、この実施形態で使用する袋を示す正面図である。図９および１０は、この袋を箱体内に入れ、この袋内に液体を入れた状態を示す図であって、図９は図１のＥ−Ｅ断面図であり、図１０は図１のＦ−Ｆ断面図である。
これらの図に示すように、枠体２は直方体であり、その上面を構成する一対の梁部材２１と、水平面１２０上に配置され、その下面を構成する底部の例として床部材２２と、直方体の左右の側面を構成する一対の側面部材（第２の鉛直面部材）２３とで構成されている。また、図７に示すように、支柱４１の上端および下端が枠体２に固定されている。図４に示すように、この支柱４１の上部は、袋を入れるときに傷がつかないように、角部をなくした形状になっている。なお、「側板」に相当するこの実施形態の部材は、三対の長方形の平板からなる第１の鉛直面部材と、第２の鉛直面部材である。つまり、支持体は、下部を形成する底面に相当する底部と側面を形成する側板によって、培養液が入った容器を所定の形状に保持することができる。

図７および９に示すように、梁部材２１は角パイプからなり、その下端に、平板３Ａ〜３Ｃの上部を接続するための接続板２１ａが固定されている。図９に示すように、この接続板２１ａに、平板３Ａ〜３Ｃの上部接続板３３ａが、ボルト２１３およびナット２１４により固定される。すなわち、この接続板２１ａが、梁部材に設けた係合部（対をなす平板を所定間隔で枠体に係合させる係合部）に相当する。

なお、図９の符号「３４」は、平板３Ａ〜３Ｃの強化ガラス板３１の上側周縁部を、内側から保持する部材であって、袋Ｈに傷をつけないように角部をなくした形状になっている。また、符号「３５」は、枠３２と強化ガラス板３１との隙間を塞ぐシール材である。
床部材２２はレール状の鋼材からなり、その断面形状は、図１０に示すように、幅方向中央の中央水平板２２ａと、これより低い幅方向端部の端部水平板２２ｂと、両者を連結する鉛直板２２ｃとが一体化された形状である。この端部水平板２２ｂに、地面への固定用の貫通孔が形成されている。中央水平板２２ａの上に、平板３Ａ〜３Ｃの枠３２の下端部が配置される。鉛直板２２ｃの外側に、平板３Ａ〜３Ｃの下部接続板３３ｂが、ボルト２２３およびナット２２４により固定される。すなわち、この鉛直板２２ｃが、床部材に設けた係合部（対をなす平板を所定間隔で枠体に係合させる係合部）に相当する。

なお、図１０の符号「３６」は、平板３Ａ〜３Ｃの強化ガラス板３１を下側周縁で、内側から保持する部材であって、シール材３５を介して外側から保持する枠３２と一体に形成されている。また、符号「３７」は底面部材であって、対向配置される平板３Ａ〜３Ｃの一方の保持部材３６に固定されている。
側面部材２３は、図３および図６に示すように、ウエブ３２ａおよびフランジ２３ｂからなるＨ形鋼で構成されている。図６に示すように、フランジ２３ｂのウエブ３２ａより枠体２内側となる部分に、平板３Ｂ，３Ｃの側部接続板３３ｃ，３３ｄが、ボルト２３３およびナット２３４により固定される。また、側面部材２３には、図３に示すように、ウエブ３２ａの長さ方向複数箇所に、長方形の開口部２３１が形成されている。

そして、この枠体２には、図６および７に示すように、平板３Ａ〜３Ｃを接続するボルトを通す貫通孔２１０，２２０，２３０が、梁部材２１の接続板２１ａ、床部材２２の鉛直板２２ｃ、側面部材２３のフランジ部２３ｂにそれぞれ形成されている。また、支柱４１には雌ねじ４１０が形成されている。さらに、図３、図４、図５に示すように、側面部材２３の上方の梁部材２１に鉤部５１ａが固定され、支柱４１の上部に鉤部５１ｂが固定されている。

また、両梁部材２１の対向する位置に、ピン８を通す鍵穴８０が設けてある。この鍵穴８０は、図７に示すように、ピン８の断面円の直径より少し大きな直径の丸穴８１と、その下側に連続する角穴８２とからなる。ピン８には、図９に示すように、角穴８２に嵌まる溝８ａが所定間隔で設けてある。
袋Ｈは、図８に示すように、透明な長方形の袋であって、長方形の短辺の一端部に開口部Ｋが設けてある。この袋Ｈ内に、気体導入管Ｊと、その両端に接続された気体供給管Ｌ１，Ｌ２が入れてある。気体導入管Ｊは断面円の全周に渡って微細な孔を有するものであり、株式会社ユニホース製の多孔質ゴム製ホース「シーパーホース（商品名）」等の市販品が使用できる。また、図１０に示すように、この気体導入管Ｊ内には、棒状の重りＭが挿入されている。そして、この気体導入管Ｊは、袋Ｈに対して一方の長辺側に設けられた開口部Ｋとは反対側の長辺に沿って配置されている。

気体供給管Ｌ１，Ｌ２は、気体導入管Ｊの各端部に気体を供給するものであり、市販の軟質樹脂製のホースが使用できる。気体供給管Ｌ２は、袋Ｈ内の開口部Ｋ付近で気体供給管Ｌ１に接続されていて、気体供給管Ｌ１のみが開口部Ｋから袋Ｈの外部に延びている。
この袋Ｈは、例えば、透明な軟質樹脂（例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂）からなるシートを半分に折り重ねて、シートの開口している三方の縁部ｈ１〜ｈ３を溶着することにより作製できる。この袋Ｈ内に、開口部Ｋから、接続された状態の気体導入管Ｊおよび気体供給管Ｌ１，Ｌ２を、開口部Ｋから気体供給管Ｌ１を外に出した状態となるように入れる。

この箱体１を組み立てる際には、先ず、図７および１０に示すように、枠体２の床部材２２を、ブチルゴム製のシート１２１と樋６を介して水平面（地面）１２０に固定する。この固定は、アンカーボルト７１と袋ナット７２とにより行う。このアンカーボルト７１を通す貫通孔が、床部材２２の端部水平板２２ｂに形成されている。
次に、床部材２２の長手方向両端に側面部材２３を配置して、側面部材２３の下部と床部材２２を図示しないボルトにより固定する。次に、両側面部材２３の上部に一対の梁部材２１を渡して、梁部材２１間が所定間隔となるように配置し、この状態で側面部材２３の上部と梁部材２１を図示しないボルトにより固定する。これにより、枠体２が水平面（地面）１２０に設置されて、図７に示す状態となる。

次に、図７に示す状態の枠体２および支柱４１に平板３Ａ〜３Ｃを取り付けて、図１１に示す状態とする。
すなわち、図９および１１に示すように、平板３Ａ〜３Ｃの上部接続板３３ａを枠体２の上部接続板２１ａに合わせて、両者をボルト２１３およびナット２１４により固定する。また、図１０および１１に示すように、平板３Ａ〜３Ｃの下側接続板３３ｂを枠体２の下側接続板２２ｃに合わせて、両者をボルト２２３およびナット２２４により固定する。また、図１および１１に示すように、平板３Ｂの左側接続板３３ｃを枠体２の左側の側面部材２３に合わせて、両者をボルト２３３およびナット２３４により固定する。また、図１および６および１１に示すように、平板３Ｃの右側接続板３３ｄを枠体２の右側の側面部材２３に合わせて、両者をボルト２３３およびナット２３４により固定する。

また、この状態で、図６に示すように、支柱４１を挟んで隣り合う平板３Ｃの左端と平板３Ｂの右端に押さえ部材４２を係合させて、外側からボルト４３を入れ、支柱４１に設けた雌ねじで側板面に対して法線方向となるように螺合させる。平板３Ｂと平板３Ａも同様にして支柱４１に固定する。
このようにして組み立てられた箱体１は、対向配置された平板３Ａ〜３Ｃと側面部材２３とにより空間が形成され、その空間の底面は、図１０に示すように、底面部材３７によって、平板間の中央部に向けて鉛直下向きとなる凸状に形成されている。

次に、この箱体１内に上方から袋Ｈを入れた後、箱体１の鍵穴８０にピン８を装着する。すなわち、鍵穴８０の丸穴８１にピン８を通して、両梁部材２１を貫通させた後、ピン８の各溝８ａを各梁部材２１の角穴８２に嵌める。このピン８の溝８ａと角穴８２との嵌合により、梁部材２１間の間隔を長手方向の中間部分（両端以外）の３カ所で一定に保持する。

次に、袋Ｈの開口部Ｋから外部に延びている気体供給管Ｌ１を気体供給装置に接続する。
次に、袋Ｈ内に開口部Ｋから、先ず、滅菌された培養液を所定量入れた後、培養する微生物を入れて、図９に示すように、袋Ｈ内を所定の水位となるまで液体Ｗで満たす。この状態で図１０に示すように、気体導入管Ｊは重りＭによって底面部材３７の近傍に配置される。

次に、配管５から温度調節水を箱体１の正面および背面に供給するとともに、気体供給管Ｌ１，Ｌ２に気体を供給して培養を開始する。これに伴って、気体導入管Ｊから液体Ｗ内の全体に微細な気泡Ｖが供給されるとともに、平板３Ａ〜３Ｃの透明な強化ガラス板３１を通った日光が液体Ｗ内に入ることで、微生物の培養が行われる。
この培養時に、袋Ｈ内の液体Ｗの圧力によって、両梁部材２１間および対をなす平板３Ａ〜３Ｃ間を広げる向きの力が作用するが、ピン８の溝８ａと角穴８２との嵌合により長手方向中間部の３カ所で両梁部材２１間の間隔が一定に保持されているため、梁部材２１および平板３Ａ〜３Ｃが外側に湾曲することが防止される。また、液体Ｗ内に供給された気体は上昇して袋Ｈの上部に溜まるが、この気体は開口部Ｋから排出される。なお、緊急時には、側面部材の開口部２３１から袋Ｈに千枚通しなどの工具で孔を開けて、袋Ｈ内の液体を排出することができる。

培養が終了したら、開口部Ｋにポンプを接続して、袋Ｈから液体Ｗを回収した後、ピン８を外して、袋Ｈを箱体１の上部から取り出す。次の培養の際に別の袋Ｈを用いて行えば、容器の洗浄が省略できる。また、平板３Ａ〜３Ｃを洗浄する際には、ボルト２１３，２２３，２３３，４３を外すことにより、枠体２から簡単に取り外すことができる。そのため、平板３Ａ〜３Ｃの洗浄が容易である。

図１２〜１７を用いて、本発明の第２実施形態に相当する微生物の培養装置を説明する。
この実施形態の培養装置は、袋を支持する支持体として箱体１０を備えている。図１２はこの箱体１０を示す正面図であり、図１３はその平面図である。図１４は図１２のＧ−Ｇ断面図である。図１５は図１４の上部の部分拡大図である。図１６は図１４の下部の部分拡大図である。なお、図１２のＢ−Ｂ断面図は図４と同じであり、図１２のＣ−Ｃ断面図は図５と同じであり、図１２のＤ−Ｄ断面図は図６と同じである。

第２実施形態の培養装置は第１実施形態との培養装置と類似のものであるが、以下の点で異なる。
図１２に示すように、箱体１０は平板３Ａ〜３Ｃを六対備えている。そのため、第１実施形態の枠体２のほぼ倍の幅の枠体２０を用いている。また、図１２および１６に示すように、各平板３Ａ〜３Ｃの下部接続板３３ｂと枠体２０の床部材２２の端部水平板２２ｂとが、ヒンジ９１で結合されている。すなわち、ヒンジ９１の一方の板９１ａが端部水平板２２ｂに固定され、他方の板９１ｂが下部接続板３３ｂに固定されている。また、このヒンジ９１を設けたことによる平板３Ａ〜３Ｃの回動範囲を規制するストッパー９２が、ヒンジ９１の一方の板９１ａにボルト９２ａで固定されている。

さらに、図１２および１５に示すように、各平板３Ａ〜３Ｃの上端と枠体２の梁部材２１とが所定長さのワイヤー（線状材）９３で接続されている。図１５に示すように、このワイヤー９３の一端を固定するリング９３ａが、各平板３Ａ〜３Ｃの上部接続板３３ａに固定されている。このワイヤー９３の他端を固定するリング９３ｂが、梁部材２１の対応する各位置に固定されている。

図１７は、この箱体１０の組み立て途中を示す正面図であり、地面に固定した枠体２０に対して、右側の４つの平板３Ａ，３Ｃを取り付けた状態を示す。すなわち、第２実施形態では、枠体２に対して、平板３Ａ〜３Ｃを第１実施形態と同じ方法で取り付けた後に、ヒンジ９１とストッパー９２とワイヤー９３の取り付けを行う。
第２実施形態の培養装置によれば、第１実施形態の培養装置で得られる効果に加えて以下の効果が得られる。

ボルト２１３，２２３，２３３，４３を外すと、平板３Ａ〜３Ｃの下部はヒンジ９１により回動し、上部が開口する。その際に、ストッパー９２により平板３Ａ〜３Ｃの回動範囲は規制され、平板３Ａ〜３Ｃの上部はワイヤー９３により、ワイヤーの長さ分だけ開口する。この状態で平板３Ａ〜３Ｃを洗浄することができるため、第１実施形態の培養装置よりも、平板３Ａ〜３Ｃの洗浄が容易にできる。

また、平板３Ａ〜３Ｃを六対設けたため、培養できる容積が第１実施形態の培養装置の二倍になる。
図１８および１９を用いて、本発明の袋の挿入方法の実施形態を説明する。この実施形態の方法では、図１８に示す形状の袋Ｈ２を使用する。
この袋Ｈ２は、図８の袋Ｈと同様に、透明な長方形の袋であって、長方形の短辺の一端部に開口部Ｋが設けてある。この袋Ｈ２内に、気体導入管Ｊと、その両端に接続された気体供給管Ｌ１，Ｌ２が入れてある。気体導入管Ｊは図８の袋Ｈで使用したものと同じである。気体供給管Ｌ１，Ｌ２は図８の袋Ｈで使用したものより断面が平たいものを使用している。また、開口部Ｋに、気体供給管Ｌ１，Ｌ２への気体導入口Ｌ３を設け、これを開口部Ｋから袋Ｈの外部に延ばした。

また、この袋Ｈ２には、開口部Ｋが配置された側の長辺部に沿って、プラスチックシートを切り出して形成した輪（通軸部）Ｔが設けてある。
図１９に示すように、この輪Ｔに、袋Ｈ２をなす長方形の長辺より長い軸Ｓを通して、この軸Ｓに袋Ｈ２を巻き付けた巻き体Ｈ２０を、箱体１０の上方に配置する。袋Ｈ２の巻き方は、気体導入管Ｊを軸Ｓと平行に袋Ｈ２内の下部に配置した状態で、軸Ｓを回転させることにより行い、気体導入管Ｊが入っている部分が最も外側となるように、且つ軸Ｓの
両端が露出するように行う。

図１９の状態で、軸Ｓを支持し、この軸Ｓから袋Ｈ２を巻き戻すことにより、袋Ｈ２を梁部材２１間から箱体１内に入れる。
なお、上記各実施形態では、強化ガラス板３１をアルミ製の枠３２に取り付けた平板３Ａ〜３Ｃを用いているが、袋Ｈを支持して所定形状に保持できるものであれば、強化ガラス板に限らず、網や格子体等を用いてもよい。また、支持体の下部を形成する底部について、上記各実施形態では、水平面１２０上に配置された底部材２２を用いているが、水平面１２０をそのまま支持体の底部とすることもできる。

また、上記各実施形態では、枠体２の鍵穴８０にピン８を装着する方法で、両梁部材２１の間隔を保持している。これ以外の方法の一例を以下に示す。
この例では、図２０に示すように、ピン８００の長さ方向一端側に雄ネジ８０１を形成し、他端側にハンドル８０２と当て板８０３を形成する。また、枠体２の両梁部材２１にピン８００を通す貫通穴２１１を形成し、一方の梁部材２１には、ピン８００の雄ネジ８０１を螺合させる雌ネジ２１２を形成する。そして、ハンドル８０２を持ってピン８００を梁部材２１の貫通穴２１１に通し、ハンドル８０２を回転して、先端の雄ネジ８０１を梁部材２１の雌ネジ２１２に螺合させ、当て板８０３を梁部材２１に当てることにより、両梁部材２１の間隔を保持する。

さらに、複数のライトパスに対応させて、枠３２の厚さ方向の寸法Ａ（図１０参照）が異なる平板３Ａ〜３Ｃを予め用意しておけば、平板３Ａ〜３Ｃを取り替えるだけでライトパスを変更することができる。
これによれば、例えば、大量生産を目的として、ライトパスを培養条件に応じた最大値に設定し、培養装置一台あたりの培養容量を大きくして行う培養と、強い入光を必要とする微生物を対象として、ライトパスを小さくして行う培養の両方を、同じ培養装置を用いて行うことが可能となる。

また、本発明の培養装置にて培養を行う微生物は、肉眼では観察できない微小な生物である。具体的には、原核生物や、原生動物、酵母、糸状菌、変形菌、担子菌、および微細藻類等の真核生物が挙げられる。
本発明の培養装置は、光合成微生物（太陽光や人工光を培養空間に取り込んで光合成を行う微生物）の培養に好適であり、特に、微細藻類の培養に好適である。

光合成微生物には光合成に赤外光を利用する生物も多いが、微細藻類は光合成のために主に可視光を利用し、赤外光を利用しない。赤外光は熱線であるため、赤外光を除いた光を培養液に入射することによって、培養液の温度上昇を抑えることができる。したがって、容器内に主に可視光が入射され赤外光が入射されないようにして、本発明の培養装置で微細藻類を培養することにより、培養液の温度上昇を抑えながら、効率のよい培養を行うことができる。

本発明の培養装置で容器内に可視光が入射され赤外光が入射されないようにする方法としては、側板または容器を、可視光を透過して赤外光を透過しない材料で形成するか、側板および容器のいずれか一方の外側または内側に、可視光を透過して赤外光を透過しないフィルターを配置する方法、あるいは可視成分を含み赤外成分を含まない光源を用いる方法が挙げられる。

以上説明したように、本発明の培養装置によれば、培養液を入れる容器と容器を収める支持体で構成したため、培養液の雑菌繁殖を抑制することができるとともに、同じ培養空
間を繰り返し形成することができる。
さらに、袋（容器）を使い捨てにすることによって、洗浄を毎回行わなくても雑菌繁殖を起こり難くすることができる。

Claims (16)

1. 微生物と、前記微生物を培養するための培養液と、前記培養液を入れる容器と、前記容器を収める支持体を備え、
   前記容器は、前記支持体に支持されて所定の形状に保持されていることを特徴とする培養装置。
2. 前記支持体は、前記容器を所定の形状に保持するために底面を形成する底部とその側面を形成する側板を有し、
   前記側板と前記容器は、透明な部分があり、
   前記側板の透明な部分と前記容器の透明な部分がそれぞれ重なっていることを特徴とする請求項１記載の培養装置。
3. 前記側板は平板で形成され、一対の平板同士が少なくとも一組以上面対向することを特徴とする請求項２記載の培養装置。
4. 前記支持体は、その側面を形成する側板と前記側板を支持する枠体を備え、
   前記側板は、前記側板の端部に前記枠体と係合するための取り付け部を有し、前記枠体に対して脱着可能に固定されていることを特徴とする請求項１記載の培養装置。
5. 鉛直方向に配置され前記枠体に両端を固定された支柱と、前記支柱の外側に前記支柱と平行に配置された押さえ部材とを有し、
   前記押さえ部材は、前記支柱との間に側板を挟んで前記側板を押さえ、前記押さえ部材を前記支柱に対して固定することを特徴とする請求項４記載の培養装置。
6. 前記側板は前記枠体の長手方向に配置された複数の平板からなり、前記平板が前記長手方向で前記支柱を介して連結され、一つの押さえ部材により隣り合う二枚の平板の端部が一つの支柱に固定されていることを特徴とする請求項５記載の培養装置。
7. 前記容器内に、培養液に気体を導入する気体導入管を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の培養装置。
8. 前記側板は、前記取り付け部と前記枠体との固定が解除された状態で、底部側における前記側板の端部を支点として回転自在に支持されていることを特徴とする請求項４記載の培養装置。
9. 前記側板は、枠体上部側における前記側板の端部と前記枠体上部をワイヤーで繋ぐことを特徴とする請求項８記載の培養装置。
10. 底部に前記側板の回動範囲を規制するためのストッパーを備えたことを特徴とする請求項８記載の培養装置。
11. 前記取り付け部と前記枠体との固定が解除された状態で前記枠体と前記側板は相対移動可能であり、
    この相対移動により、前記枠体上部と前記枠体上部側における前記側板の端部との間に隙間が生じることを特徴とする請求項４記載の培養装置。
12. 微生物を培養液中で培養する培養装置であって、
    培養空間を形成するための側面を形成する側板と、培養液を入れるため前記培養装置の底を形成する底部を有し、
    前記底部は、幅方向中央部に向かって鉛直下向きになる凸状に形成され、
    前記凸状に形成された部分の下端で前記底部の上部に、培養液へ気体を導入する気体導入管を配置することを特徴とする培養装置。
13. 前記気体導入管の断面円の全周に渡って孔が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の培養装置。
14. 前記容器は、
    断面円の全周に渡って微細な孔を有する気体導入管と、この気体導入管に気体を供給するための気体供給管と、を内部に有し、
    微生物およびその培養液を入れるための開口部を一カ所にだけ有し、
    前記気体供給管の一端は前記気体導入管に接続され、前記気体供給管の他端は前記開口部から外部に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の培養装置。
15. 前記容器は、長辺と短辺とからなる長方形の袋であり、
    前記開口部は、前記長方形の短辺の一端部に配置され、
    前記気体導入管は、前記長方形の短辺の他端部に、この長方形の長辺に沿って配置され、
    前記開口部が配置された側の長辺部に沿って、軸を通す通軸部が設けてある請求項１４記載の培養装置。
16. 前記容器は培養液を入れる袋である請求項７に記載の培養装置で前記支持体内に袋を入れる方法であって、
    請求項１５に記載の袋を使用し、
    この袋の前記通軸部に、前記長辺より長い軸を通し、前記気体導入管をこの軸と平行に袋内の下部に配置した状態で、この軸を回転させることにより、前記袋をこの軸に、前記気体導入管が入っている部分が最も外側となるように、且つこの軸の両端が露出するように巻き付けた後、
    この軸と袋とからなる巻き体を、前記枠体の上方に配置し、前記軸から袋を巻き戻すことにより、この袋を前記枠体内に入れることを特徴とする培養装置への袋の挿入方法。

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