TWI669391B - 培養裝置、載體及培養對象回收方法 - Google Patents

培養裝置、載體及培養對象回收方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI669391B
TWI669391B TW107123143A TW107123143A TWI669391B TW I669391 B TWI669391 B TW I669391B TW 107123143 A TW107123143 A TW 107123143A TW 107123143 A TW107123143 A TW 107123143A TW I669391 B TWI669391 B TW I669391B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carrier
culture
microorganisms
culture solution
base body
Prior art date
Application number
TW107123143A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201907001A (zh
Inventor
都筑幹夫
岩越万里
Original Assignee
日商日本曹達股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日本曹達股份有限公司 filed Critical 日商日本曹達股份有限公司
Publication of TW201907001A publication Critical patent/TW201907001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI669391B publication Critical patent/TWI669391B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/02—Membranes; Filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/14—Scaffolds; Matrices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/16—Vibrating; Shaking; Tilting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/10—Perfusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/20—Ribbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

該培養裝置(1)具備：載體部，其具有使培養對象附著之載體(2)；供給部(3)，其對載體(2)供給培養液；及貯存部(5)，其貯存自載體(2)流出之培養液。上述載體(2)具有：基體(21)；及凸部(23)，其於基體(21)之表面形成複數個，且各自之前端(233)相對於基體(21)之相對位置可變化。上述載體部具有擺動機構(27)，該擺動機構(27)伴隨著使載體(2)擺動而使凸部(23)之相對位置變化。

Description

培養裝置、載體及培養對象回收方法
本發明係關於一種用以培養微細藻類等培養對象之培養裝置、載體及培養對象回收方法。
本案基於在2017年7月4日於日本提出申請之日本專利特願2017-131025號、及在2018年5月28日於日本提出申請之日本專利特願2018-101710號而主張優先權，並將其等之內容引用於本文中。
作為應對地球暖化之對策，各國產業界被強烈要求儘可能地抑制溫室氣體之排出之解決方案等。細球藻(chlorella)等微細藻類或光合細菌等微生物作為能夠不排出CO2而生產能源之資源及其他產業上可利用之資源被視為有非常好之前景，且對於商業級上之活用及有效率之製造寄予期待。
為了將細球藻等微細藻類供於能源資源及其他產業上之利用，要求以儘可能低之成本生產，但於在水中大量培養微細藻類之情形時，需要大規模之水池或水槽。因此，存在因用地之取得或設備之大規模化導致之費用增加等問題。
於專利文獻1中提出有一種培養系統，該培養系統為了有效活用土地並以簡易之設備謀求每單位面積之生產量之提昇，使培養液自然流下至鉛垂地立起之載體表面，於該載體表面使微細藻類等微生物繼續增殖，並從自然 流下之培養液中連續地回收微生物。於該系統中，載體表面之薄水膜相當於習知法之水池水面，獲得光(人工光)、二氧化碳、營養素而完成光合作用。於收納有該系統之單元中，利用一片載體可獲得與相同面積之水面同等或以上之培養量，藉由載體之並列多層裝備，每相同地面面積可期待水池等習知法之10倍~20倍之收穫。進而，藉由將上述單元上下積層，每單位地面面積亦可期待確保習知手法之100倍之培養量。根據此種培養系統，亦可克服侷限於太陽光豐富之地域之選址限制，於極地或地下進而於太空空間亦可培養。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-153744號公報
然而，於專利文獻1所記載之培養系統中存在如下問題，即，微生物之培養速度較慢，自培養開始至能夠穩定地生產微生物為止需要近一個月，因此生產效率較差。
本發明之課題在於提供一種能夠於載體表面及內部高效率地生產微生物之培養裝置、載體、及培養對象回收方法。
本發明之第1態樣之培養裝置具備：載體部，其具有使培養對象附著之載體；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液。上述載體具有：基體；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化。上述載體部具有擺動機構，該擺動機構伴隨著使上述載體擺動使上述凸部之上述相對位置變化。
亦可為上述基體以沿著上下方向之方式設置，且上述凸部之上述前端位於較上述凸部之根部更靠下側。
亦可構成為自上述供給部供給至上述載體之培養液自上述凸部之根部側朝向上述前端側流動。
亦可為上述凸部係自上述基體延伸之纖維狀構件。
亦可為上述纖維狀構件具有環狀部。
亦可為上述擺動機構具有：收容部，其收容上述載體；及超音波振動部，其對收容於上述收容部內之上述載體賦予超音波振動。
亦可為上述擺動機構具有：接觸體，其與上述載體之表面接觸而設置；及移動部，其使上述接觸體沿著上述表面移動。
本發明之另一態樣之培養裝置具備：載體，其使培養對象附著；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液；且上述載體之每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上。
本發明之另一態樣係用於培養裝置之載體，該培養裝置具備：載體，其使培養對象附著；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液。該載體具備：基體，其形成為片狀；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化；且上述凸部之上述前端可位於較上述凸部之根部更靠下側。
本發明之另一態樣之培養對象回收方法包括如下步驟：使培養對象附著於載體，該載體具有基體、及於上述基體之表面形成複數個且各個前端相對於上述基體之相對位置可變化之凸部；於上述載體培養培養對象；伴隨著使上述載體擺動，使上述凸部中之上述相對位置變化，從而使培養對象離開上述載體；及回收包含離開上述載體之培養對象之流體。
根據上述各態樣，可於載體表面及內部使微生物增殖，並高效率地生產及回收微生物。
1‧‧‧培養系統
2‧‧‧載體
3‧‧‧培養液供給部
6‧‧‧收穫容器
7‧‧‧循環流路
8‧‧‧殼體
21‧‧‧基體
23‧‧‧突起部
27‧‧‧殼體驅動源
30‧‧‧網體振動機構
31‧‧‧網體
40‧‧‧超音波振動
圖1係示意性地表示本發明之第1實施形態之微生物培養系統之立體圖。
圖2係示意性地表示本發明之第1實施形態之微生物培養系統之側視圖。
圖3A係第2實施形態中之載體之放大剖視圖。
圖3B係上述載體之突起部之說明圖。
圖4係第2實施形態中之吊架之概略構成圖。
圖5係表示第2實施形態中之微生物之培養回收方法之流程圖。
圖6係第3實施形態中之網體振動機構之概略構成圖。
圖7A係網體及載體之放大圖。
圖7B係圖7A中之VIIb-VIIb線視剖視圖。
圖8係第4實施形態中之超音波振動機構之概略構成圖。
圖9係第4實施形態中之振動槽之立體圖。
以下，參照圖式對本發明之微生物培養系統之實施形態進行說明。
[第1實施形態]
如圖1或圖2中示意性地所示般，本實施形態之培養系統1係用以於氣相中培養微生物者，且具備：片狀之載體2，其配置於鉛垂方向；培養液供給部3，其對載體2供給培養液；片體(內側罩蓋構件)4，其覆蓋載體2之表面；流出 液槽5，其貯存自載體2流出之包含微生物之培養液；收穫容器6，其收容自貯存於流出液槽5之培養液分離之微生物；循環流路7，其使自貯存於流出液槽5之培養液分離之培養液循環；殼體(外側罩蓋構件)8，其覆蓋載體2、培養液供給部3、片體4、流出液槽5及循環流路7；及光照射部9，其對載體2照射光。
於以下說明中，將培養系統1之上下方向簡稱為上下方向。將設置於培養系統1之載體2之寬度方向簡稱為寬度方向。將培養系統1中之與上下方向及寬度方向交叉之方向簡稱為深度方向。
載體2係具有固定之寬度之帶狀片材，可供微生物附著，並且能夠使自其上方供給之培養液一面浸透至內部一面流下，且每單位面積之保水量較佳為0.2g/cm2以上。於本說明書中，所謂「保水量」係指利用下述實施例中記載之保水性試驗測定之值(g/cm2)。載體2之每單位面積之保水量較佳為0.25g/cm2以上，更佳為0.3g/cm2以上。載體2之每單位面積之保水量之上限並無特別限定，可選擇10g/cm2以下、8g/cm2以下、5g/cm2以下、3g/cm2以下、1g/cm2以下等。
作為載體2之具體例，可列舉撚紗或無撚紗之起毛(pile)織物等，雖均可使用，但尤其是無撚紗之起毛織物較佳。作為起毛織物之素材並無特別限定，具體而言，可列舉棉、絹、毛、羊毛、及麻等天然纖維(植物質纖維或動物質纖維)、丙烯酸、聚酯、尼龍、維尼綸、聚烯烴、及聚胺酯(polyurethane)等合成纖維。所謂起毛係編織方法之種類，係指環狀之纖維(線圈/loop of thread)於縱橫方向每隔固定間隔自織物之底組織突出而覆蓋底組織之表面之編織方法，且上述線圈具有彈力。所謂起毛織物係指經起毛編織之布料。起毛織物之絨毛之長度並無特別限定，可設為3mm~30mm。若使用起毛織物作為載體2，則可獲得適當之保水性及排水性，可利用線圈適度地保持微生物使之生長，並且可將已生長之微生物之一部分自線圈適度地抖落並排出，從而可構 築高效率之培養系統。
本實施形態之載體2呈長方形之片狀設置有1片。但是，載體2之形態並不限定於平板狀，亦可為將長邊方向或寬度方向之兩端連結而成之圓筒狀或角形筒狀。又，載體2之數量並不限定於1個，亦可設置有2個以上。
載體2呈倒U字狀即以自中央折為2個之狀態掛於吊架H之上端之水平部，或使用夾具或掛鉤等緊固件將載體2之端部固定於吊架H，而垂吊設置。
吊架H係可將載體2垂吊於距其下端所需之高度(例如1m左右)之構件，且具備：棒狀之固定用構件10，其為了懸掛或固定載體2而配置於水平方向；及一對腳構件11，其等支持固定用構件10之兩端。吊架H亦可為具有相互平行之複數個固定用構件10者。
除上述方法以外，載體2亦可藉由安裝於具有剛性之殼體等支持構件使之獨立或於下述培養液供給部3之下方直接設置緊固件等而垂吊於該緊固件之方法等而設置。
於在下述培養液供給部3之下方直接設置緊固件等而將載體2垂吊於該緊固件之情形時，可將緊固件設為對載體2供給培養液之流路，並且可將載體2確實地設置於培養液供給部3之正下方，因此，無需進行培養液供給部3與吊架H之位置對準。
本實施形態之培養液供給部3係用以釋出培養液並供給至載體2之水平配置之管狀構件，其一部分經由循環流路7而連接於未圖示之培養液貯存槽及養分補給槽。於培養液供給部3之與載體2之上端對向之中央部之周壁上沿著軸線方向隔開固定之間隔而形成有複數個用以釋出培養液之供給孔3a。供給孔3a朝向下方配置，並對載體2之上端以遍及載體2之寬度方向整個區域成為大致均等之保水量之方式供給培養液。培養液供給部3亦可根據載體2之數量或配置而配置有複數個。
較理想為培養液供給部3之培養液之供給能力係可將培養液之載體2中之流下速度設為5mL/h/m2以上至30000mL/h/m2者。該變動幅度係與微生物之增殖相應者。例如，就細球藻而言，單一個體成長並分裂為4個，並以16小時分別成長為分裂前之大小。分裂起初，養分少量即已足夠，但於成長期，必須充分地賦予養分。藉此，可使微生物之周圍始終充滿新鮮之培養液而一面維持增殖一面使微生物與培養液一同連續地自然流下。又，若藉由隨時使培養液之流速變化或對載體2賦予振動等衝擊，而強制使附著於載體2之微生物層之表層部落下，則下層部之光合作用變得活躍並增殖從而可使回收量增加。
為了賦予維持微生物之穩定之細胞增殖且使得容易進行氣體(CO2)交換所必需之最小限度之水分及/或養分，亦基於微生物之種植量，但，例如，於載體2係由0.5m2以上之非起毛織物之片體所構成之情形時，必須起初設為1000mL/h/m2以上，其後逐漸增加而以5000mL/h/m2之流速使培養液流動。因此，於培養液之流速達到1500mL/h/m2之前，伴隨著流速之增加，微生物之流出量亦上升，但於6000mL/h/m2以上時流出量之增長減緩。較佳為1500mL/h/m2以上。培養液之流速係於載體2之表面之任意之部位測定之值。
若流速過大，則會產生如下問題：藻類等微生物不易固著於載體2，增殖率降低；培養液相變厚，難以進行CO2之交換；或因物理刺激導致對藻類等微生物施加壓力。
於載體2係由0.5m2以上之撚紗或無撚紗之起毛織物所構成之情形時，流經載體2之表面之培養液之流速設為超過1200mL/h/m2之速度，較佳為5400mL/h/m2以上，更佳為9000mL/h/m2以上。上述流速之上限較佳為30000mL/h/m2以下，更佳為27000mL/h/m2以下，進而較佳為24000mL/h/m2以下。培養液之流速與上述同樣。
作為培養液，只要係可利用通常之方法培養微生物並提高微生 物之濃度之培養基之稀釋液，則並無特別限制。作為培養基，例如可使用CHU培養基、JM培養基、MDM培養基等普通之無機培養基。進而，作為培養基，較佳為Gamborg B5培養基、BG11培養基、HSM培養基之各種培養基之稀釋液。於無機培養基中，作為氮源包含Ca(NO3)2-4H2O或KNO3、NH4Cl，作為其他主要之營養成分包含KH2PO4或MgSO4-7H2O、FeSO4-7H2O等。亦可於培養基中添加不會對微生物之生長造成影響之抗生物質等。培養基之pH值較佳為4~10。於可能之情形時，亦可利用自各種產業排出之廢水等。
片體4係利用乙烯基、聚乙烯、聚酯等合成樹脂形成之具有透光性之片狀之構件。於使用培養系統1培養不進行光合作用便可增殖之微生物之情形時，片體4之材質無需透明。
片體4構成以包入載體2之方式配置之長方體狀之袋狀，且具有：長方形之前面部4a及後面部4b，其等自載體2之前面及後面分別空出固定之間隔而平行地配置；側面部4c、4c，其等將前面部4a與後面部4b之兩側緣彼此連接；及底面部4d，其將前面部4a與後面部4b之下端彼此連接。
前面部4a與後面部4b於上端呈倒U字狀回折而連續，將該回折部分掛於培養液供給部3上，進而藉由未圖示之緊固件而安裝於培養液供給部3。
於前面部4a及後面部4b之回折部分與側面部4c之間形成有用以使培養液供給部3通過之插通孔15、及用以使吊架H之固定用構件10通過之插通孔16。於底面部4d形成有將自載體2流下之包含微生物之培養液引導至流出液槽5之導出孔17。於本實施形態中，導出孔17為細長之大致矩形形狀(狹縫狀)，但導出孔17亦可為圓孔及其他形狀之孔，孔之數量可為單數亦可為複數。將培養液引導至流出液槽5之未圖示之導出噴嘴亦可安裝於導出孔17。
片體4亦可為如下形態，即，包含吊架H等支持載體2之構件之腳構件11之下部以外將載體2自上方及側方呈筒狀覆蓋，僅將下方開口而使腳 構件11突出且使得可導出培養液。就對載體2進行保溫之方面、及於載體2所暴露之環境中保持二氧化碳之方面而言，進而就防止自載體2刮取之收穫物之飛散之方面而言，較佳為片體4之內部密閉或大致密閉。片體4亦可藉由緊固件等而固定於下述殼體8。
片體4較佳為配置於載體2之表面附近。所謂「附近」於本發明中係指片體4與載體2之表面之相隔距離設置為1~10cm之範圍。
藉由於該範圍內設置片體4，可對載體2之表面有效地進行保溫。若片體4與載體2之表面之距離未達1cm，則有因稍微之擺動或振動而導致片體4密接於載體2之表面之情形，而有未對密接部分充分地供給培養液或氣體而微生物之增殖變慢之虞。若片體4與載體2之表面之距離超過10cm，則有無法充分地獲得保溫效果之情形。片體4與載體2之表面之距離更佳為1~5cm之範圍。
於設置有複數個載體2之情形時，能以覆蓋各個載體2之方式設置片體4，亦能以一併覆蓋複數個載體2之方式設置一個較大之片體4。
流出液槽5係自載體2流出之包含微生物之培養液之貯存槽，且為了承接自載體2流下之培養液，而具有上端開口之固定深度之箱形狀。自載體2流出之包含微生物之培養液藉由重力而於流出液槽5內分離為高濃度地包含微生物之沈澱物、及幾乎不包含微生物之上清之培養液。
收穫容器6係自流出液槽5之底部回收並收容於流出液槽5中分離所得之高濃度地包含微生物之沈澱的容器。
循環流路7係用以將於流出液槽5分離所得之培養液(上清液)回收並再次供給至載體2者。於循環流路7設置有泵P，藉此，可將回收之培養液汲取至載體2之上方。所汲取之培養液再次自載體2之上方連續地供給。供給至載體2之培養液係於流出液槽5內分離所得之上清液，但亦可包含微生物。亦可於泵P之近前設置濾器，利用濾器過濾上清液所包含之微生物之至少一部分 並進行回收。
本實施形態之殼體8構成箱形，且覆蓋載體2、培養液供給部3、片體4、流出液槽5、及循環流路7之整體。殼體8只要至少覆蓋載體2及片體4，則無需覆蓋其他構件。藉由利用殼體8覆蓋片體4及載體2，保溫力進一步提高，從而容易將載體2之表面溫度保持為固定。
殼體8之材質並無特別限定，可列舉玻璃、丙烯酸、聚苯乙烯、氯乙烯等透明材質。於使用培養系統1培養不進行光合作用便可增殖之微生物之情形時，殼體8之材質無需透明。於在殼體8內設置複數組片體4及載體2之情形時，流出液槽5、收穫容器6及循環流路7可不裝備於各組，而設為共通之裝備。
光照射部9係自前面對載體2照射光之構件，例如，作為光源具備構成板狀之螢光燈、有機EL或LED等，適當地照射具有適於增殖之波長或光量之光。光照射部9照射之光之波長為380~780nm之範圍即可。對於僅利用紅色光即可增殖之微生物，光照射部9可僅照射適於光合作用之紅色光即可。細球藻等微生物僅利用紅色光即可良好地增殖。利用光照射部9進行之光之照射亦可並非連續照射，亦可為100~10,000Hz之間歇照射光。亦可將培養系統1設置於室外，利用太陽光。直接設置於室內，導入太陽光，與人工光組合亦有效。
於載體2係圓筒狀或四角管狀之情形時，為了對載體2之內周面亦照射光，亦可於載體2中進而配置棒狀等之光照射部9。
於圖1中，示出了於殼體8外設置有光照射部9之態樣，但光照射部9亦可設置於殼體8中。
於圖1所示之例中，於培養系統1中設置一個光照射部9，對載體2之單面整個面大致均等地照射光。亦可根據載體2之數量設置複數個光照射部9。於設置 複數個載體2及光照射部9之情形時，亦可將載體2與光照射部9交互平行地設置。於此情形時，光照射部9若係兩面發光者，則可對兩側之載體2照射光。
於殼體8內填充有含有1~40%左右之CO2之混合空氣，為了進而適當補充CO2，較佳為能夠送入CO2或包含CO2之空氣。於本實施形態中，於片體4之下部設置自外部之二氧化碳源導入CO2之導入噴嘴4e，於片體4之上部設置有用以將內側氣體向外排出之排氣噴嘴4f。若將載體2保持於含有1~10%左右之CO2之混合空氣中，則可使較多之微生物良好地進行光合作用。即便於對片體4之內側通入大氣之情形時，微生物之增殖雖速度會變慢，但亦可增殖。
於圖1所示之培養系統1中，使用片體4及殼體8提高保溫性，但於本發明之微生物培養系統中，若可保持適於生長之範圍之環境溫度及環境氣體，則亦可不使用片體4及殼體8而進行微生物之培養。
於本發明中，設為培養對象之微生物較佳為光合微生物，於此情形時，培養系統1較佳為具備光照射部9。於培養不進行光合作用便可增殖之微生物之情形或於室外培養光合微生物之情形時，亦可無光照射部9。
其次，對培養系統1之使用方法及作用進行說明。
於開始使用培養系統1時，將附著有微生物之脫脂棉等載置於載體2上，將其端部懸掛或垂吊固定於吊架H等。作為微生物之附著方法，亦可將微生物直接滴加或塗佈於載體2。於載體2之周圍，於以1cm以上且10cm以下之範圍離開載體2之表面之位置設置片體4。自導入噴嘴4e導入CO2或包含1~40%左右之CO2之空氣，自下向上流動並自排出噴嘴4f將剩餘氣體排出。
其後，一面自培養液供給部3以培養液以5mL/h/m2以上之速度流下載體2之表面之方式連續地供給培養液，一面照射380~780nm之波長之紅色光。該光照射於微生物之種植之起初設為50μmolm-2s-1左右之較弱之光量，隨著成長增加至400μmolm-2s-1左右。又，光合生物具有於夜間分裂之特性，因 此，於增殖初期亦較佳為設置熄燈時間。此時，載體2之表面之液溫及氣溫較佳為設定為33~37℃。
若經過固定時間，則培養液遍及載體2，自培養液供給部3進而供給培養液，培養液自載體2之下端流下至流出液槽5。若於載體2上逐漸培養微生物，則附著於載體2之微生物或於載體2中培養之微生物藉由培養液之流動而逐漸自載體2流出，並與培養液一同流下至流出液槽5。
自載體2流下之微生物於流出液槽5內之培養液中沈澱，並被引入設置於流出液槽5之下方之收穫容器6。另一方面，蓄積於流出液槽5內之包含微生物之一部分之培養液之上清液藉由泵P而汲取，並經由循環流路7再次輸送至培養液供給部3，而重複供給至載體2上。
根據包含微生物之培養液再次供給至培養液供給部3之量，調整來自未圖示之培養液貯存槽之新的培養液之供給量。又，自未圖示之養分補給槽將必需之養分適當供給至培養液供給部3，並與培養液一同釋出至載體2。
如上所述，微生物之一部分自然地自載體2流下，但於本實施形態中，亦可根據微生物之分裂成長，將固定於載體2上之微生物層之表層刮取。藉此，下層部之微生物之光合作用亦被活性化，開始分裂增殖。
藉由重複以上動作，一面連續地培養微生物，一面收穫所培養之微生物。
根據本實施形態之培養系統1，由於使用每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上之片材、或起毛織物之織物作為載體2，故而與使用相同尺寸之習知之培養系統之情形相比，微生物之生產量增加，且可於短時間內穩定地收穫微生物，從而可提高微生物之生產效率。
再者，本發明並不限於上述實施形態。例如，自貯存於流出液槽5內之培養液之微生物之回收亦可利用過濾、離心處理或自然沈澱之任一者。於收穫微生物排出至細胞外之物質之情形時，應用吸附或濃縮等其他方 法。
於上述實施形態中，設置有縱長之載體，但亦可使用橫長之載體。另外，只要不脫離本發明之主旨，亦可將上述各種構成之一部分或全部適當組合而構成。
[實施例]
以下，列舉實施例對本發明進而詳細地進行說明，但本發明並不受該等實施例任何限定。
[保水性試驗]
於本說明書中，載體之「保水量」係利用下述方法測定。
[1]測定保水量之樣品係以3cm×26cm之大小準備，並測定乾燥重量。
[2]於加入有充分量之室溫(例如23℃)之自來水之容器中加入樣品並放置3分鐘，使樣品充分含水。
[3]使用鑷子捏住樣品之長邊方向之一端，向鉛垂方向伸出而將樣品自容器取出，以自水面拿起之狀態靜置5秒鐘等待水滴落。
[4]測定含水之樣品之重量。即便於該時點水滴落，亦測定包含滴落之水之重量。
[5]自於[4]中測定之重量減去樣品之乾燥重量，而算出每1cm2樣品所含之水之量。
測定係針對各樣品各進行5次，將平均值設為「保水量(g/cm2)」。
[實施例1]
使用如圖1所示之培養系統1培養細球藻(Chlorella kessleri 11h)。作為載體2，使用將寬度50cm×長度120cm之由無撚紗編織成之起毛織物(保水量：0.395g/cm2)對折並垂吊於吊架H之固定用構件10者。
作為覆蓋載體2之片體4，使用寬度80cm×高度90cm×厚度1.2mm之市售之 氯乙烯片材，覆蓋載體2之整體及培養液供給部3之一部分。於循環流路7之下游側設置有泵P(EHEIM公司製商品名「1046」)。作為殼體8，使用市售之玻璃殼體(玻璃之厚度為3mm)。作為光照射部9，使用紅色LED(Effect公司製)。
使用本培養系統1，自下向上將包含10體積%之CO2之空氣以1.0L/分鐘左右之速度導入殼體8內，又，使其在流出液槽5內之培養液內鼓泡。作為培養液，於將植物組織培養培養基Gamborg(甘博格)B5稀釋50倍所得者中以成為150mg/L之濃度之方式添加KNO3而使用。一面以1000mL/h之速度對載體2供給培養液，一面將50μmolm-2s-1之強度之紅色光照射至載體2，一面於33~37℃進行細球藻之培養。於培養開始時，使以乾燥重量計為15g之細球藻附著於載置於載體2上之脫脂棉後開始培養。
於開始培養2小時後，培養基之濃度調整為GamborgB5培養基10倍稀釋。自第二天起，以於將GamborgB5培養基10倍稀釋所得之液體中每1L培養基添加750mg之KNO3、營養補強劑(用以回到GamborgB5培養基10倍稀釋之組成，包含NaH2PO4：17g/l、MgSO4：15g/l、(NH4)2SO4：13g/l，不含葡萄糖)：5ml、及NH4Cl：50μl所得之培養液，每天更換一次流出液槽5之培養基。光量係自開始培養之第二天起設為100μmolm-2s-1。載體2之表面溫度於培養中固定為33~35℃。
自載體2流出之包含細球藻之培養液集中於流出液槽5。為了防止細球藻於流出液槽5內增殖，流出液槽5係用黑色布覆蓋。細球藻之回收係自開始培養第3天起每天1~3次將載體2表面刮落，並對流出液槽5中之培養液進行離心處理而進行。所回收之細球藻再懸浮於培養液中，根據利用分光光度計(貝克曼公司製，DU700)測定之730nm之濁度算出乾燥重量(730nm之濁度0.35=1gDW(乾燥重量)/L)。又，自於80℃使之乾燥2小時以上所得之細球 藻求出乾燥重量而對上述算出值進行校正。培養之結果為於自開始培養第5天可收穫乾燥重量為169.56g/m2之細球藻(以每1m2載體2算出)。
[實施例2]
除使用寬度50cm×長度120cm之利用撚紗編織成之起毛織物(保水量：0.267g/cm2)作為載體2以外，與實施例1同樣地培養細球藻，並算出乾燥重量。培養之結果為，於培養之第5天可收穫乾燥重量為157.07g/m2之細球藻。
[比較例1]
除使用寬度45cm×長度160cm之附有3片紗布之不織布(保水量：0.185g/cm2)作為載體2以外，與實施例1同樣地培養細球藻，並算出乾燥重量。培養之結果為，於培養之第5天可收穫乾燥重量為112.21g/m2之細球藻。
於使用每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上之起毛織物作為載體之實施例1及2中，與將附有3片紗布之不織布用作載體之比較例1相比，細球藻之生產量大幅地增加。
[第2實施形態]
圖3A係第2實施形態中之載體2之放大剖視圖，圖3B係突起部23之說明圖。載體2垂吊於吊架H1(參照圖4)之固定用構件10。
圖4係第2實施形態中之吊架H1之概略構成圖。
圖5係表示第2實施形態中之微生物之培養回收方法之流程圖。
其次，一面參照圖3A、圖3B、圖4、及圖5一面對第2實施形態進行說明。於以下說明中，對與在上述第1實施形態中說明之構成相同之部分附註相同之符號，並省略其詳細之說明。
[載體2]
首先，一面參照圖3A及圖3B一面對第2實施形態中之載體2進行說明。該載體2於第1實施形態或下述其他實施形態中亦可使用。
載體2係由起毛織物形成。圖3A所示之載體2具有：基體21，其係利用纖維形成之平板狀之部分；及多數個突起部23，其等係利用自基體21之表面突出之纖維狀構件、即起毛部形成。圖示之突起部23具有環狀部(線圈部)。該突起部23具有：根部231，其固定於基體21；及前端233，其係突起部23中之最遠離基體21之部分。例如，突起部23之纖維徑為1mm，自基體21之突出量(參照深度方向長度、距離L1)為約20mm。又，如上述第1實施形態中所說明般，作為載體2，每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上。
如圖3B所示，伴隨著突起部23彈性變形，突起部23之前端233可相對於根部231移動。即，前端233能夠以根部231為中心擺動(參照箭頭D1)，且能夠於沿著基體21之方向(圖中上下及左右方向)移動，且亦能夠於相對於基體21進退之方向(圖中深度方向)移動。
如圖3B所示，於載體2被吊起之狀態、即基體21沿著上下方向配置之狀態下，前端233可位於較根部231更靠下側(參照距離L2)。如此，若於前端233配置於較根部231更靠下側之狀態下對載體2供給培養液，則培養液自根部231側朝向前端233側流動(參照箭頭D2)。如此，培養液朝向前端233側流動，因此，抑制培養液及微生物滯留於根部231側。其結果，抑制可能伴隨著培養液及微生物之滯留而產生之培養液及微生物之腐敗等。
於本實施形態中之載體2中，藉由於基體21設置突起部23，載體2之表面積變大。因此，存在於載體2之內部或載體2之表面之培養液中之與氣相相接之區域之面積變大，載體2之受光面積亦變大。藉由該等情況，可促進載體2中之微生物之成長。
為了增加載體2之表面積，代替如本實施形態般將突起部23即凸部設置於載體2之構成，例如亦可假定如多孔體之海綿般設置凹部之構成。然而，於該態樣中，有形成為海綿狀之載體之孔充滿培養液而培養液及微生物於 孔之內部滯留之情況。於未將該孔內部之培養液及微生物排出之情形時，可能會產生如上所述之培養液及微生物之腐敗等。又，如多孔體之海綿般設置凹部之構成無法使充分量之微生物附著。另一方面，於本實施形態中，藉由如上述般形成作為凸部之突起部23，培養液及微生物流經突起部23之表面。其結果，抑制培養液及微生物之腐敗等之產生。
若前端233可相對於根部231(基體21)移動，則突起部23之形狀並無特別限定。例如，突起部23亦可與圖示之例不同而未形成為環狀。例如，突起部23亦可為一端支持於基體21另一端可擺動之大致圓柱狀、大致圓錐狀或大致角柱狀之構件。例如，載體2亦可由碎褶(shirring)布料形成。碎褶布料係將起毛布料之單面之線圈之前端剪掉之布料，代替環狀之線圈而多數個直線纖維自底組織突出。碎褶布料之絨毛之長度並無特別限定，可設為3mm~30mm。
[吊架H1]
其次，一面參照圖4一面對吊架H1進行說明。吊架H1亦可作為第1實施形態或下述其他實施形態中之吊架使用。
如圖4所示，吊架H1具有：棒狀之固定用構件10，其水平地配置；腳構件11，其支持固定用構件10之兩端；緩衝機構25，其設置於固定用構件10與腳構件11之間；及殼體驅動源27，其連結於固定用構件10，用以使固定用構件10振動。吊架H1及載體2係載體部之一例。殼體驅動源27係擺動機構之一例。
緩衝機構25抑制固定用構件10之振動向腳構件11傳遞。圖示之緩衝機構25係由彈簧構件所構成。作為緩衝機構25，亦可使用橡膠等其他彈性體或阻尼器等油壓機構等。
殼體驅動源27使固定用構件10擺動。圖示之殼體驅動源27係由藉由使設置有偏心之振子之旋轉軸旋轉而產生振動之振動馬達所構成。作為殼 體驅動源27，亦可使用空氣振動器、聲音振動器等。振動之週期及強度設定為自載體2適度地將微生物抖落之程度。
[培養回收方法]
其次，一面參照圖3A、圖3B、圖4、及圖5一面對第2實施形態中之微生物之培養回收方法(培養對象回收方法)進行說明。於以下說明中，載體2設為垂吊於吊架H1之固定用構件10者。
首先，如於上述第1實施形態中所說明般，使微生物附著於載體2(步驟501)。一面自培養液供給部3(供給部之一例，參照圖1)對載體2供給培養液一面照射光，於載體2中培養微生物(步驟502)。其次，伴隨著使殼體驅動源27驅動使固定用構件10擺動，而使載體2擺動(步驟503)。詳情將於下文中進行敍述，但伴隨著載體2之擺動，附著於載體2之培養液及微生物離開載體2。使用流出液槽5(貯存部之一例，參照圖1)回收離開載體2之培養液及微生物(步驟504)。
若殼體驅動源27驅動，則對固定用構件10傳遞振動。於圖示之例中，固定用構件10於上下方向振動(參照箭頭D3)。伴隨著該固定用構件10之振動，載體2擺動。認為若使固定用構件10於上下方向振動，則如下述般抖落微生物之效果較高。
若載體2上下擺動，則設置於基體21之突起部23於上下方向擺動。即，突起部23之前端233上下擺動，前端233相對於根部231(基體21)之相對位置變化。藉由突起部23之擺動，自突起部23之前端233將培養液及微生物抖落，附著於載體2之微生物離開載體2。藉此，可抑制載體2上之微生物之過剩之滯留，從而可始終對新的微生物供給營養及光。
於圖示之例中，於固定用構件10與腳構件11之間設置有緩衝機構25。藉此，即便固定用構件10自緩衝機構25受到振動，亦抑制腳構件11等其 他構件擺動。於容許腳構件11等其他構件擺動之情形時，亦可不設置緩衝機構25。
於使殼體驅動源27驅動而使載體2擺動時(步驟503)，可繼續亦可停止培養液之供給。又，於使殼體驅動源27驅動時，亦可於片體4(參照圖1)內部充滿培養液且使載體2浸漬於培養液之狀態下，使載體2擺動而將微生物抖落。又，使殼體驅動源27驅動而使固定用構件10移動之方向並不限定於上下方向。例如，可為寬度方向或深度方向，亦可為上下方向、寬度方向、或深度方向之一部分或全部之組合。
[第3實施形態]
圖6係第3實施形態中之網體振動機構30之概略構成圖。圖7A係網體31及載體2之放大圖，圖7B係圖7A中之VIIb-VIIb線視之剖視圖。
一面參照圖6、圖7A、及圖7B一面對第3實施形態進行說明。於以下說明中，對與上述第1及第2實施形態中說明之構成相同之部分附註相同之符號，並省略其詳細之說明。
[網體振動機構30]
如圖6所示，於第3實施形態中，設置使載體2之表面擺動之網體振動機構30。網體振動機構30具有：網體31，其以覆蓋載體2之表面整個面之方式設置；及網體驅動源39，其連結於網體31，使網體31振動。於圖6中，為了明瞭化，網體31離開載體2，但若網體31搭載於載體2，則網體31與載體2之外周面接觸。
作為接觸體之一例之網體31具有框部33、及由框部33支持之格子部35。
框部33由例如由不鏽鋼(SUS)等所構成之金屬製之棒狀構件形成為矩形狀，且具有沿著懸掛於固定用構件10之載體2之外周之形狀及尺寸。即，框部33形成為較載體2大一圈之長方形，將長邊方向中央部彎折，而 形成為側視大致U字狀。框部33之材質及尺寸只要係具有能夠支持格子部35之剛性者則並無特別限定。
格子部35具有設置於相互正交(交叉)之方向之縱線351及橫線353。圖示之例中之縱線351於上下方向延伸，且以特定之間隔平行地排列有複數個。另一方面，橫線353於寬度方向延伸，且以特定之間隔平行地並排設置有複數個。構成格子部35之縱線351及橫線353係由能夠使自光照射部9(參照圖2)照射之光透過之線狀構件(例如天蠶絲)所構成。例如，格子部35亦可由透明樹脂或玻璃所構成。格子部35具有透光性，藉此，來自光照射部9之光透過構成格子部35之縱線351及橫線353到達至載體2。
作為移動部之一例之網體驅動源39例如由齒條與小齒輪(rack and pinion)、及驅動齒條齒輪之馬達等所構成。於圖示之例中，網體驅動源39之馬達進行驅動，藉此，網體31於上下方向擺動(參照箭頭D3)。伴隨著該情況，網體31使突起部23振動。
[網體31之動作]
其次，一面參照圖6、圖7A、及圖7B一面對網體31之動作進行說明。網體31之橫線353如上述般以特定之間隔(參照圖7A之距離La)設置。又，網體31受到網體驅動源39之驅動力而於上下方向擺動(往返運動，參照箭頭D3)。於是，網體31之橫線353於與橫線353延伸之方向(寬度方向)交叉之方向(上下方向)擺動。此時，於上下方向，1根橫線353通過之區域之長度、即1根橫線353之擺動範圍(圖7A之長度Lb)大於橫線353之間隔(距離La)。即，橫線353於較網體31形成之格子之1格更大之範圍內往返運動。例如，橫線353較佳為以移動橫線353彼此之間隔(參照距離La)之2倍、即格子之2格之方式構成。如此，各橫線353於較格子之1格更大之範圍內於上下方向往返運動，藉此，橫線353可摩擦載體2之表面整體。
如圖7B所示，若網體31搭載於載體2，則網體31之橫線353配置於較突起部23之前端233更靠基體21側(參照距離Lc)。於對載體2供給培養液而突起部23由培養液濡濕之狀態下，網體31之橫線353配置於較突起部23之前端233更靠基體21側。可謂格子部35埋入突起部23之間之配置。格子部35自如此般配置於突起部23之間之位置開始移動，藉此，格子部35可確實地按壓突起部23。其結果，突起部23確實地上下擺動，可使更多之微生物離開載體2。如圖6所示，藉由以網體31覆蓋載體2之外周面之方式構成，格子部35可摩擦載體2之外周面整體。
與於圖5中說明之微生物之培養回收方法同樣地，於第3實施形態中亦執行微生物之培養及回收。但是，與第2實施形態不同，於使載體擺動(圖5之步驟503)時，網體振動機構30使網體31擺動。伴隨著該載體2之擺動，微生物離開載體2。
可於在載體2搭載有網體31之狀態下、即於將格子部35埋入突起部23之間之狀態下於載體2培養微生物，亦可於不搭載網體31而在載體2培養微生物之後，以覆蓋載體2之方式搭載網體31。
於上述實施形態中，說明了格子部35由具有透光性之材質形成，但並不限定於此。例如，作為格子部35，亦可使用由不鏽鋼(SUS)形成之較細之棒狀構件(金屬線)等。又，已說明了格子部35具有設置於相互交叉之方向之縱線351及橫線353，但可僅具有縱線351及橫線353之其中一者，亦可設置有於縱線351及橫線353以外之方向延伸之線狀構件。於僅縱線351及橫線353之其中一者之情形時，較佳為使之於與其長邊方向正交之方向擺動。
作為網體驅動源39，亦可使用電磁圈、振動馬達等其他驅動機構。於使網體驅動源39驅動時，例如，亦可於片體4內部由培養液充滿且將載體2浸漬於培養液之狀態下使網體31擺動。使網體驅動源39驅動而使網體31移 動之方向並不限定於上下方向。例如，可為寬度方向或深度方向，亦可為上下方向、寬度方向或深度方向之一部分或全部之組合。
[第4實施形態]
圖8係第4實施形態中之超音波振動機構40之概略構成圖。圖9係第4實施形態中之振動槽41之立體圖。
其次，一面參照圖8及圖9，一面對第4實施形態進行說明。於以下說明中，對與上述第1至第3實施形態中說明之構成相同之部分附註相同之符號並省略其詳細之說明。
[超音波振動機構40]
如圖8所示，於第4實施形態中，設置使載體2之表面擺動之超音波振動機構40。該超音波振動機構40具有：振動槽41，其將載體2收容於內部；覆蓋構件43，其覆蓋振動槽41之上方；及超音波振動體51，其使振動槽41振動。
於第4實施形態中，代替上述第1實施形態之片體4(參照圖1)而設置作為收容部之一例之振動槽41。如圖9所示，振動槽41係大致長方體之中空構件，且上方形成有開口47(參照圖9)。振動槽41例如由不鏽鋼所構成。振動槽41具有形成有複數個透過窗45之側面48。於振動槽41之底部形成有自振動槽41內部排出培養液及微生物之(參照箭頭D4)排出機構49。各透過窗45設置於與光照射部9具備之各LED91對向之位置。各透過窗45係由使自LED91照射之光透過之樹脂覆蓋。透過窗45使自LED91照射之光透過，且使光到達至配置於振動槽41內部之載體2。
覆蓋構件43設置於振動槽41之上方，且覆蓋開口47。藉此，將振動槽41之內部空間密閉，振動槽41內部之溫度或環境之控制變得容易。該覆蓋構件43例如由不鏽鋼等金屬或樹脂構成。作為超音波振動部之一例之超音波振動體51設置於振動槽41之下方。超音波振動體51產生之超音波之振動數並無 特別限定，例如為10kHz至100kHz。於圖示之例中，超音波振動體51產生20kHz之超音波。
[超音波振動機構40之動作]
其次，對超音波振動機構40之動作進行說明。於以下說明中，設為於將載體2收納於振動槽41之內部之後，藉由覆蓋構件43覆蓋振動槽41之開口47。於第4實施形態中，與在上述圖5中說明之微生物之培養回收方法同樣地執行微生物之培養及回收。
於第4實施形態中，與上述第2實施形態不同，於使載體2擺動(參照圖5之步驟503)時，於振動槽41內填充培養液，將載體2浸漬於培養液。然後，於載體2浸漬於培養液之狀態下超音波振動體51進行驅動，藉此，經由培養液而傳遞之超音波使載體2擺動。伴隨著該情況，附著於載體2之微生物離開載體2。包含微生物之培養液經由排出機構49而自振動槽41內排出，並被回收至流出液槽5(參照圖1)(參照圖5之步驟504)。
超音波振動體51可經由培養液使載體2擺動即可，例如，亦可設置於振動槽41之側方或上方。作為超音波振動體51，亦可使用所謂投入型超音波產生裝置。即，亦可為超音波振動體51設置於振動槽41內之構成。作為超音波振動體51，亦可使用流水式超音波產生裝置。又，並不限定於使用超音波之構成，亦可使用衝擊波等其他波動使載體2擺動。
於上述實施形態中，載體2整體收容於振動槽41之內部，但並不限定於此。例如，亦可為載體2之一部分向振動槽41之外部突出之態樣。亦可為載體2形成為於一方向較長之帶狀，且該帶狀之載體2之一部分配置於振動槽41之內部之構成。於使用形成為帶狀之載體2之情形時，藉由設置搬送載體2之機構，可變更配置於振動槽41之內部之部位，使培養微生物之部位與回收微生物之部位相隔。於如此般使培養微生物之部位與回收微生物之部位相隔之構成 中，無需於回收微生物之振動槽41內部對載體2照射光。因此，於此種構成中，亦可不於振動槽41設置透過窗45。
[培養對象]
如上述般作為培養裝置之一例之培養系統1培養之培養對象不僅包含如細球藻或集胞藻屬(Synechocystis)、螺旋藻之無運動性或缺乏運動性之光合微生物，亦包含利用鞭毛於水中運動之浮游生物性之眼蟲屬或單胞藻屬、顆石藻屬(Pleurochrysis)。成為培養系統1之培養對象之微生物極其多樣。作為成為培養系統1之培養對象之主要之微生物群，例如可列舉以下之A類、B類、C類。
首先，作為A類，可列舉為原核生物之真細菌及古細菌。真細菌中可列舉不產生氧型之光合細菌或進行產生氧型光合作用之藍綠藻(Cyanobacteria)、利用有機物質之兼性厭氧性醱酵性細菌及非醱酵性細菌、及無機營養細菌、放線菌及棒狀桿菌、有孢子細菌。光合細菌中可列舉紅桿菌屬(Rhodobacter)、紅色螺旋細菌屬、綠色硫黃細菌屬、綠彎菌屬(Chloroflexus)。藍綠藻中可列舉聚球藻屬(Synechococcus)、集胞藻屬(Synechocystis)、螺旋藻、節旋藻屬(Arthrospira)、念珠藻屬(Nostoc)、項圈藻屬(Anabaena)、顫藻屬、鞘絲藻屬(Lyngbya)、葛仙米藻(Nostoc commune)、水前寺藍藻(Aphanothece sacrum)。
作為兼性厭氧性醱酵性細菌，可列舉大腸菌、乳酸菌。作為非醱酵性細菌可列舉假單胞菌。作為無機營養細菌可列舉氫細菌。作為放線菌可列舉鏈黴菌，作為有孢子細菌可列舉枯草桿菌。作為古細菌可列舉嗜熱菌或極度嗜鹽菌。作為嗜熱菌可列舉嗜熱球菌(Thermococcus)，作為極度嗜鹽菌可列舉嗜鹽桿菌(Halobacterium)。除此以外，可列舉麩胺酸產生菌、離胺酸產生菌、纖維素產生菌等。
其次，作為B類，可列舉為真核光合微生物之微細藻類。
微細藻類中可列舉綠藻、共球藻(Trebouxiophyceae)、紅藻、矽藻、定鞭藻、真眼點藻(Eustigmatophyceae)、眼蟲屬(Euglena)、蟥藻(Zooxanthella)。
綠藻中可列舉細球藻、月形藻(Scenedesmus)、單胞藻屬、葡萄藻屬(Botryococcus)、紅球藻屬(Haematococcus)、微綠球藻(Nannochloris)、微細綠藻(Pseudochoricystis)，作為共球藻可列舉擬小球藻(Parachlorella)或膠球藻(Coccomyxa)。作為紅藻可列舉原始紅藻(Cyanidioschyzon)、高溫紅藻(Cyanidium)、單細胞紅藻(Galdieria)、血藻屬，作為矽藻可列舉杼形矽藻屬(Nitzschia)、褐指藻屬(Phaeodactylum)、角毛藻屬(Chaetoceros)、海鏈藻屬(Thalassiosira)、骨條藻屬(Skeletonema)、羽狀矽藻(Fistulifera)。作為定鞭藻可列舉顆石藻屬(Pleurochrysis)、橋石藻屬(Gephyrocapsa)、艾密里藻屬(Emiliania)、等鞭金藻(Isochrysis)、巴夫藻(Pavlova)。作為真眼點藻可列舉微擬球藻(Nannochloropsis)，作為眼蟲屬可列舉眼蟲。進而，作為珊瑚之共生藻即蟥藻，可列舉蟲黃藻(Symbiodinium)。
其次，作為C類可列舉為非光合真核生物之菌類。菌類中可列舉酵母菌及麴黴。又，擔子菌類之菌絲培養成為培養對象。
雖並非微生物，但多細胞性海藻中之為綠藻之石蓴或青海菜、為紅藻之甘紫菜(Pyropia tenera)、紫菜、條斑紫菜(Pyropia yezoensis)、岩海苔、及其他食用海苔亦成為培養對象。進而，為綠色植物之苔蘚類亦成為培養對象。又，為共生生物之地衣類亦成為培養對象。微細藻類設為包含藍綠藻者。
[其他]
如上所述，本發明提供一種培養系統，其係於載體表面及內部增殖微生物者，且可高效率地生產微生物。本發明者們對上述課題進行深入研究，結果發現藉由使用每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上者或起毛織物作為載體，可高效率地生產微生物，從而完成了本發明。即，本發明包含以下態樣。
[1]一種微生物培養系統(1)，其具備：載體(2)，其配置於氣相中使微生物附著；培養液供給部(3)，其自上述載體(2)之上供給培養液；及流出液槽(5)，其貯存自上述載體(2)流出之包含上述微生物之培養液；且上述載體(2)之每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上。
[2]一種微生物培養系統(1)，其具備：載體(2)，其配置於氣相中使微生物附著；培養液供給部(3)，其自上述載體(2)之上供給培養液；及流出液槽(5)，其貯存自上述載體(2)流出之包含上述微生物之培養液；且上述載體之每單位面積之保水量為0.25g/cm2以上。
[3]一種微生物培養系統(1)，其具備：載體(2)，其配置於氣相中，使微生物附著；培養液供給部(3)，其自上述載體(2)之上供給培養液；及流出液槽(5)，其貯存自上述載體(2)流出之包含上述微生物之培養液；且上述載體之每單位面積之保水量為0.3g/cm2以上。
[4]如(1)至(3)中任一項之微生物培養系統，其中，上述載體(2)係起毛織物。
[5]如[1]至[3]中任一項之微生物培養系統，其中，上述載體(2)係由無撚紗織成之起毛織物。
[6]一種微生物培養系統(1)，其具備：載體(2)，其配置於氣相中且使微生物附著；培養液供給部(3)，其自上述載體(2)之上供給培養液；及流出液槽(5)，其貯存自上述載體(2)流出之包含上述微生物之培養液；且上述載體(2)係起毛織物。
[7]如[6]之微生物培養系統，其中，上述起毛織物係由無撚紗織成之起毛織物。
[8]如[1]至[7]中任一項之微生物培養系統，其中，微生物係微細藻類。
本發明之微生物培養系統藉由使用每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上者或起毛織物作為載體，與利用習知型之相同尺寸之微生物培養系統生產之情形相比，微生物之生產量飛躍性地增長，能以極短時間穩定地收穫微生物，因此，與習知之方法相比，發揮能夠提高生產效率之效果。
上述中對各種實施形態及變形例進行了說明，但亦可將該等實施形態或變形例彼此組合而構成。又，本揭示並不受上述實施形態任何限定，可於不脫離本揭示之主旨之範圍內以各種形態實施。
[產業上之可利用性]
根據本說明書所揭示之技術，可於載體之表面及內部高效率地生產微生物，且可進行回收，因此能夠於產業上利用。

Claims (10)

  1. 一種培養裝置，其具備：載體部，其具有使培養對象附著之載體；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液；且上述載體具有：基體；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化；且上述載體部具有擺動機構，該擺動機構伴隨著使上述載體擺動而使上述凸部之上述相對位置變化。
  2. 如請求項1所述之培養裝置，其中，上述基體以沿著上下方向之方式設置，上述凸部之上述前端位於較上述凸部之根部更靠下側。
  3. 如請求項2所述之培養裝置，其以下述方式構成：自上述供給部對上述載體供給之培養液自上述凸部之根部側朝向上述前端側流動。
  4. 如請求項1所述之培養裝置，其中，上述凸部係自上述基體延伸之纖維狀構件。
  5. 如請求項4所述之培養裝置，其中，上述纖維狀構件具有環狀部。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之培養裝置，其中，上述擺動機構具有：收容部，其收容上述載體；及超音波振動部，其對收容於上述收容部內之上述載體賦予超音波振動。
  7. 如請求項1至5中任一項所述之培養裝置，其中，上述擺動機構具有：接觸體，其與上述載體之表面接觸而設置；及移動部，其使上述接觸體沿著上述表面移動。
  8. 一種培養裝置，其具備：載體，其使培養對象附著；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液；上述載體具備：基體，其形成為片狀；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化；上述凸部之上述前端可位於較上述凸部之根部更靠下側；且上述載體之每單位面積之保水量為0.2g/cm2以上。
  9. 一種載體，其係用於培養裝置者，該培養裝置具備：載體，其使培養對象附著；供給部，其對上述載體供給培養液；及貯存部，其貯存自上述載體流出之培養液；上述載體具備：基體，其形成為片狀；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化；且上述凸部之上述前端可位於較上述凸部之根部更靠下側。
  10. 一種培養對象回收方法，其包括如下步驟：使培養對象附著於載體，該載體具有：基體；及凸部，其於上述基體之表面形成複數個，且各自之前端相對於上述基體之相對位置可變化；於上述載體培養培養對象；伴隨著使上述載體擺動而使上述凸部中之上述相對位置變化，使培養對象離開上述載體；及回收包含離開上述載體之培養對象之流體。
TW107123143A 2017-07-04 2018-07-04 培養裝置、載體及培養對象回收方法 TWI669391B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-131025 2017-07-04
JP2017131025 2017-07-04
JP2018-101710 2018-05-28
JP2018101710 2018-05-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201907001A TW201907001A (zh) 2019-02-16
TWI669391B true TWI669391B (zh) 2019-08-21

Family

ID=64950958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107123143A TWI669391B (zh) 2017-07-04 2018-07-04 培養裝置、載體及培養對象回收方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210403848A1 (zh)
EP (1) EP3650530A4 (zh)
JP (1) JPWO2019009221A1 (zh)
CN (1) CN110785482A (zh)
TW (1) TWI669391B (zh)
WO (1) WO2019009221A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213632A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日本曹達株式会社 培養装置、担体支持装置、および培養対象の製造方法
WO2020213633A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日本曹達株式会社 培養装置、担体支持装置、および培養対象の製造方法
JP7292246B2 (ja) * 2019-09-13 2023-06-16 冬彦 中嶋 ミズゴケ培養用の培地、ミズゴケの培養方法
JP7440910B2 (ja) 2020-10-30 2024-02-29 株式会社BrainGild 培養装置および培養対象の製造方法
US11981884B2 (en) 2022-10-17 2024-05-14 Upside Foods, Inc. Pipe-based bioreactors for producing comestible meat products and methods of using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089138A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Olympus Corp 培養装置
WO2009089185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-16 Proterro, Inc. Transgenic photosynthetic microorganisms and photobioreactor
JP2013153744A (ja) * 2012-01-06 2013-08-15 Ccs Inc 微生物培養システム及び微生物の培養方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3101438B2 (ja) * 1992-10-27 2000-10-23 日東電工株式会社 気相培養装置
US5585266A (en) * 1995-10-05 1996-12-17 Plitt; Cheryl A. Immobilized cell bioreactor
CN2356041Y (zh) * 1998-12-26 1999-12-29 王朝华 一种可用于微生物及动、植物细胞大规模连续培养装置
JP2003005626A (ja) * 2001-06-20 2003-01-08 Kato Construction Co Ltd 環境学習用ビオトープ装置
JP2004089137A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Olympus Corp 培養装置および培地交換方法
US7731852B2 (en) * 2004-12-13 2010-06-08 Aquarius Technologies Inc. Biomass support members and panels, biological processes and biological wastewater treatment apparatus
CN103289887B (zh) * 2012-03-01 2014-08-27 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种用于微藻工业化生产的半干固态贴壁培养装置
JP2017131025A (ja) 2016-01-20 2017-07-27 株式会社明電舎 盤及び収納機器の固定方法
JP7015633B2 (ja) 2016-12-21 2022-02-03 新電元工業株式会社 電子モジュール及び電子モジュールシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089138A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Olympus Corp 培養装置
WO2009089185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-16 Proterro, Inc. Transgenic photosynthetic microorganisms and photobioreactor
JP2013153744A (ja) * 2012-01-06 2013-08-15 Ccs Inc 微生物培養システム及び微生物の培養方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110785482A (zh) 2020-02-11
US20210403848A1 (en) 2021-12-30
EP3650530A4 (en) 2021-07-07
JPWO2019009221A1 (ja) 2020-06-18
TW201907001A (zh) 2019-02-16
WO2019009221A1 (ja) 2019-01-10
EP3650530A1 (en) 2020-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI669391B (zh) 培養裝置、載體及培養對象回收方法
KR101478143B1 (ko) 미생물들을 배양하고 가스들을 완화시키기 위한 시스템들, 장치들 및 방법들
JP2014516571A (ja) 藻類バイオマスに関する組成物、物品、装置、方法及びシステム
JP5742539B2 (ja) 藻類培養装置及び方法
KR101127694B1 (ko) 해조류 거꾸로 양식방법 및 장치
CN103820318A (zh) 光生物养殖装置
WO2014010314A1 (ja) 再利用可能な繊維を基材として用いた茸栽培方法、及びそれに使用される栽培用培地
TWI674318B (zh) 微生物培養系統
WO2020004388A1 (ja) 培養装置、培養ユニット、および培養対象回収方法
JP2019010037A (ja) 微生物の培養及び回収方法
JP2018525011A (ja) 水生植物を栽培するためのシステムおよび方法
JP2019033682A (ja) 微生物培養システム及び微生物の培養方法
JP6810669B2 (ja) 微生物培養システム
JP2019033678A (ja) 微生物の連続培養方法
JP2019004809A (ja) 微生物の培養方法
JP7345194B2 (ja) 培養装置、培養対象回収方法、および担体押圧ローラ
JP7049647B2 (ja) 藻類の育成方法及び藻類培養装置
TWI558311B (zh) 複合式植栽供水系統及其方法
CN105039164B (zh) 一种微藻固定化培养方法
WO2020213632A1 (ja) 培養装置、担体支持装置、および培養対象の製造方法
WO2020213633A1 (ja) 培養装置、担体支持装置、および培養対象の製造方法
WO2020013221A1 (ja) 培養装置、担体、および培養対象回収方法
CN105993294B (zh) 一种种子处理支架
JP6818081B2 (ja) 培養装置、培養ユニット、および培養対象回収方法
JP2022087852A (ja) 培養装置、担体支持装置、および培養対象の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees