WO2022186001A1 - 培養装置及び培養方法 - Google Patents

培養装置及び培養方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022186001A1
WO2022186001A1 PCT/JP2022/007246 JP2022007246W WO2022186001A1 WO 2022186001 A1 WO2022186001 A1 WO 2022186001A1 JP 2022007246 W JP2022007246 W JP 2022007246W WO 2022186001 A1 WO2022186001 A1 WO 2022186001A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
culture
carrier
microalgae
culture solution
culturing
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/007246
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
塩原のぞみ
木下翔平
後藤稔
町田賢司
土肥瑞穂
塩崎諭
高野文朋
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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 本田技研工業株式会社 filed Critical 本田技研工業株式会社
Priority to CN202280018376.8A priority Critical patent/CN116917455A/zh
Publication of WO2022186001A1 publication Critical patent/WO2022186001A1/ja

Links

Images

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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor

Definitions

  • the present invention relates to a culture apparatus and culture method for culturing microalgae.
  • bacteria different from the microalgae to be cultured may enter the storage unit (contamination). If this bacterium proliferates throughout the container, there is a concern that the culture solution will become turbid and light irradiation to the microalgae will be blocked. As a result, there is a concern that good cultivation of microalgae will be hindered.
  • This culturing apparatus includes a container (container) and external equipment provided outside the container.
  • external equipment are injection pipes, pumps, gas injectors, vertical chambers, collection vessels, return pipes, and the like.
  • the storage unit stores a culture solution containing microalgae.
  • An injection tube connects the housing and the underside of the vertical chamber. When the pump is driven, the culture medium in the container flows into the injection tube.
  • the culture solution that has flowed into the injection pipe is mixed with gas such as ozone by a gas injector, and then supplied to the bottom of the vertical chamber.
  • the gas mixed with the culture solution moves upward as bubbles.
  • a collection container is provided at the top of the vertical chamber.
  • a collection container contains the bacteria along with the air bubbles.
  • the culture solution from which the bacteria are thus separated is returned to the container through a return pipe connected to the bottom of the vertical chamber.
  • this culture apparatus has a UV sterilization device, an activated carbon filter, etc. between the vertical chamber and the container. For this reason, foreign matter mixed in the culture solution is more reliably sterilized and removed by the UV sterilizer, the activated carbon filter, and the like, and then the culture solution is returned to the container.
  • the culture solution mixed with bacteria is temporarily drawn out from the container. After that, the bacteria are sterilized and separated outside the container, and the culture solution is returned to the container again. That is, the culture solution is circulated between the inside and the outside of the container.
  • a culture apparatus it is necessary to provide a plurality of equipment such as a vertical chamber, a gas injector, a collection container, a UV sterilizer, an activated carbon filter, etc. outside the container, and connect these with an injection pipe or a return pipe. . For this reason, the culture apparatus is likely to be enlarged or complicated.
  • it is necessary to drive a pump or the like for circulating the culture solution between the inside and the outside of the container there is a concern that energy consumption for culturing the microalgae will increase.
  • microalgae can be cultivated satisfactorily with a simple configuration that suppresses enlargement or complication, etc., even when bacteria are mixed in the culture solution.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
  • One aspect of the present invention is a culture device that includes a storage portion that stores a culture solution, and that cultures microalgae in the storage portion, wherein the storage portion contains a porous material that absorbs the culture solution.
  • the culturing device is provided with a carrier, and in the pores of the carrier, bacteria that have migrated into the pores in the container can live.
  • Another aspect of the present invention is a culture method for culturing microalgae in a storage unit that stores a culture solution, wherein a porous carrier that absorbs the culture solution is accommodated together with the culture solution.
  • a culturing step of culturing the microalgae inside a storage unit, and a microalgae recovery step of recovering the microalgae cultured in the culturing step from the storage unit, and in the culturing step, in the storage unit This is a culturing method in which the bacteria that have migrated into the pores of the carrier are allowed to live in the pores.
  • a carrier is provided together with a culture solution in a storage section for culturing microalgae.
  • the carrier is porous and has pores that absorb the culture solution. Therefore, when bacteria that are not to be cultured enter the container, these bacteria are more likely to proliferate inside the pores of the carrier than outside the carrier. In other words, the bacteria that have migrated into the pores of the carrier in the container can live mainly in the pores of the carrier. As a result, it is possible to suppress the growth of bacteria on the outside of the carrier in the container. As a result, turbidity of the culture solution in the storage section due to the multiplied bacteria is suppressed, so that blocking of light irradiation to the microalgae can be suppressed.
  • microalgae can be cultivated satisfactorily with a simple configuration in which the carrier is provided in the container. Therefore, for example, there is no need to provide a large-scale structure for sterilizing and removing bacteria outside the container, and to drive a pump or the like to circulate the culture solution between these structures and the container. Therefore, it is possible to avoid an increase in size and complexity of the culture apparatus. Also, it is possible to avoid an increase in energy consumption for culturing microalgae in the culture apparatus.
  • microalgae can be cultivated satisfactorily with a simple configuration that suppresses enlargement and complication even when bacteria are mixed in the culture solution.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a culture apparatus according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic front view of a culture device provided with a carrier according to a modification.
  • FIG. 4 is a schematic front view of a culture device provided with a carrier according to another modification.
  • the culture apparatus 10 supplies light and gas to the microalgae in the culture solution to culture the microalgae. As a result, microalgae grow while performing photosynthesis.
  • Microalgae that can be cultured by the culture apparatus 10 are not particularly limited, but for example, when producing biofuel such as ethanol using cultured microalgae, Chlorophyceae (e.g., Chlamydomonas, Chlorella), Microalgae classified in the Plasinophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyta (eg, Spirulina) are preferred.
  • the culture solution contains water and nutrients (eg, nitrogen, phosphorus, potassium) necessary for culturing microalgae.
  • the gas is carbon dioxide gas or a carbon dioxide-containing gas (eg, air).
  • the gas preferably contains carbon dioxide gas discharged from a factory or the like.
  • the culture apparatus 10 is installed outdoors, for example, in an environment where it is possible to irradiate light with a wavelength (for example, 400 to 700 nm) necessary for the growth of microalgae, where it can be irradiated with sunlight.
  • the culture device 10 may be installed in a room or the like that can be irradiated with sunlight or artificial light.
  • the culture device 10 includes a storage section 12 that can store a culture solution.
  • the housing part 12 is made of a flexible and translucent material such as linear low-density polyethylene (LLDPE).
  • translucency here means being able to permeate the light of a wavelength required for the growth of microalgae.
  • each component of the culture device 10 will be described as shown in FIG. 1, in the vertical direction (arrow X direction in FIG. 1, vertical direction ) and the horizontal direction (direction of arrow Y in FIG. 1).
  • a joint edge portion 14 formed by joining the inner wall surfaces of the housing portion 12 by welding is provided on the outer peripheral edge portion (the side portion and the bottom portion 16) of the housing portion 12 excluding the upper end.
  • An opening 18 is provided at the upper end of the housing 12 where the joint edge 14 is not provided to allow access to the interior of the housing 12 .
  • the configuration of the housing portion 12 is not limited to the above.
  • the joints by welding or the like are indicated by oblique lines.
  • the opening 18 of the housing portion 12 may be always open toward the outside of the housing portion 12, or may be configured to be openable and closable by an opening/closing mechanism (not shown).
  • the opening 18 of the container 12 When the opening 18 of the container 12 is openable and closable, the opening 18 is normally closed, for example, when accessing the inside of the container 12, such as when collecting microalgae from the inside of the container 12. may be released only.
  • a gas discharge port (not shown) may be provided on the upper end side of the housing portion 12 . The gas inside the housing portion 12 can be discharged through this gas discharge port.
  • the gas inside the storage unit 12 As an example of the gas inside the storage unit 12, as described later, among the gases supplied into the storage unit 12 from the gas supply port 28, the remaining gas that has not been consumed for photosynthesis of microalgae.
  • Another example of the gas inside the housing part 12 is oxygen gas generated by photosynthesis of microalgae.
  • bacteria, protists, and the like that are different from the microalgae to be cultured may enter the interior of the housing portion 12 from the outside of the housing portion 12 .
  • bacteria bacteria that grow in the same environment as microalgae (hereinafter simply referred to as bacteria) may grow together with the microalgae in the container 12.
  • the housing portion 12 is provided with a partition portion 20 , a joint portion 22 , a guide portion 24 , a circulation portion 26 and a gas supply port 28 .
  • a partition portion 20 In this embodiment, two partition portions 20, six joint portions 22, three guide portions 24, six circulation portions 26, and three gas supply ports 28 are provided. Part 12 will be described. However, the number of each of the partition portion 20, the joint portion 22, the guide portion 24, the circulation portion 26, and the gas supply port 28 is not particularly limited.
  • each of the partition portion 20, the joint portion 22, the guide portion 24, and the circulation portion 26 extends vertically inside the housing portion 12. It should be noted that the extending direction of each of the partition portion 20, the joint portion 22, the guide portion 24, and the circulation portion 26 is not limited to running parallel to the vertical direction, but may run while being inclined with respect to the vertical direction. may
  • the interior of the housing portion 12 is partitioned into three regions 30 arranged horizontally by the two partition portions 20 .
  • the partition portion 20 is formed by joining the inner wall surfaces of the housing portion 12 by, for example, welding.
  • Each area 30 in the storage section 12 partitioned by the partition section 20 is further partitioned by a joint section 22 formed by joining the inner wall surfaces of the storage section 12 by, for example, welding.
  • a joint section 22 formed by joining the inner wall surfaces of the storage section 12 by, for example, welding.
  • both guide portion 24 and two circulation portions 26 arranged side by side on both sides of the guide portion 24 in the horizontal direction are formed.
  • both end portions in the extending direction of each of the partition portion 20 and the joint portion 22 are preferably formed in an arc shape.
  • each of the guide portion 24 and the circulation portion 26 has a cylindrical or substantially cylindrical cross-sectional shape when viewed in the vertical direction.
  • the inner diameter of each circulating portion 26 as viewed in the vertical direction is set to approximately twice the inner diameter of the guide portion 24, but is not particularly limited to this.
  • the vertical (extending) length of each of the joint portion 22 and the partition portion 20 is shorter than the vertical length of the accommodating portion 12 .
  • the length of the partition portion 20 in the vertical direction is substantially the same as the length of the joint portion 22 in the vertical direction.
  • a guide portion entrance 32 that allows the guide portion 24 and the circulation portion 26 to communicate with each other is formed below the joint portion 22 in the housing portion 12 .
  • a guide portion outlet 34 is formed to allow the guide portion 24 and the circulation portion 26 to communicate with each other.
  • the gas supply port 28 is provided in the bottom portion 16 of the housing portion 12 so as to be arranged below the guide portions 24 provided in each region 30 within the housing portion 12 .
  • the gas supply port 28 is connected to a gas supply mechanism (not shown). Therefore, the gas can be supplied from the gas supply mechanism to the inside of the housing portion 12 through the gas supply port 28 .
  • the gas supply port 28 is provided below the guide portion 24 , the gas supplied into the housing portion 12 flows upward through the guide portion 24 .
  • the culture solution in the circulation portion 26 flows into the guide portion 24 from the guide portion inlet 32, and the culture solution in the guide portion 24 flows from the guide portion outlet 34 to the circulation portion.
  • a culture fluid flow F exiting in 26 is produced.
  • a carrier 36 is detachably fixed inside the housing portion 12 .
  • a carrier 36 extending along the bottom portion 16 of the housing portion 12 along the lower end portion of the circulation portion 26 is detachably fixed in the vicinity of the guide portion inlet 32 .
  • the method for fixing the carrier 36 to the housing portion 12 is not particularly limited.
  • One example of a method for fixing the carrier 36 to the housing portion 12 is to provide an engaging portion (not shown) capable of engaging with and positioning the carrier 36 in the housing portion 12 .
  • the carrier 36 is porous and absorbs the culture solution. Bacteria can also live in the pores 38 of the carrier 36 . Suitable examples of materials for such a carrier 36 include cellulose, urethane, melamine, and the like. Moreover, as described above, when the housing portion 12 is made of a flexible material, the carrier 36 is preferably elastically deformable according to the deformation of the housing portion 12 . In addition, in this embodiment, the outer shape of the carrier 36 is a rectangular parallelepiped. For the outer shape of the carrier 36, various shapes such as a columnar shape other than a rectangular parallelepiped, a spherical shape (including a prolate sphere), a conical shape, and a lattice shape can be adopted.
  • bacteria preferentially enter the pores 38 of the carrier 36 rather than microalgae, and can live there.
  • bacteria adhere to the walls of the holes 38 of the carrier 36 and grow more easily inside the holes 38 than outside the carrier 36 . It should be noted that not only bacteria but also protozoa mixed in the culture medium and having a size equal to or smaller than the size of each hole 38 of the carrier 36 live in the holes 38 of the carrier 36 in the same manner as the bacteria. It is possible.
  • each hole 38 of the carrier 36 is preferably equal to or larger than the size of bacteria and smaller than the size of microalgae in order to make it difficult for microalgae to enter, but this is not necessarily an essential condition. do not have.
  • the housing part 12 may be installed inside a water tank made of a translucent material.
  • translucent water such as water is stored in the water tank.
  • a storage portion 12 is arranged inside the stored water. In this case, for example, by arranging the upper end of the storage portion 12 above the liquid level of the stored water in the water tank, it is possible to prevent the stored water from entering the storage portion 12 .
  • the temperature of the culture solution in the storage unit 12 can be easily maintained at a temperature suitable for culturing microalgae by the stored water. Therefore, microalgae can be cultured even better.
  • the culture apparatus 10 may not include a water tank.
  • the culture device 10 is basically configured as described above. An example of performing the culture method according to the present embodiment using the culture apparatus 10 will be described below.
  • a carrier 36 in which bacteria do not live is detachably fixed inside the container 12 before containing the culture medium through the opening 18 of the container 12 .
  • a culture medium supplied from a culture medium supply mechanism (not shown) is accommodated in the accommodation section 12 while the accommodation section 12 is placed in the water stored in the water tank. In this way, by supplying the culture solution into the containing portion 12 in the stored water, it is possible to suppress damage to the containing portion 12 due to the liquid pressure of the culture solution.
  • a culturing step of culturing microalgae is carried out inside the containing portion 12 containing the carrier 36 together with the culture solution in the above preparation step.
  • gas is supplied from the gas supply mechanism through the gas supply port 28 toward the guide portion 24 of each region 30 of the housing portion 12 .
  • a culture fluid flow F can be generated in each region 30 of the containing portion 12 . Therefore, the microalgae can be well dispersed while circulating the microalgae together with the culture solution in the storage section 12 . This makes it possible to effectively supply gas, light, or the like to the entire microalgae. As a result, microalgae proliferate in the housing part 12 while performing photosynthesis.
  • bacteria and the like that have entered through the opening 18 of the housing portion 12 may also proliferate within the housing portion 12 .
  • the carrier 36 is provided within the housing portion 12 . Therefore, bacteria can live in the pores of the carrier 36 in the culture step.
  • the carrier 36 extends along the bottom portion 16 of the housing portion 12 .
  • bacteria that have collected on the bottom 16 of the container 12 due to gravity can be guided well into the holes 38 of the carrier 36 and adhere to the inner walls of the holes 38 .
  • the carrier 36 is arranged in the vicinity of the guide portion entrance 32 .
  • the guide section inlet 32 is an inlet for the culture solution that flows from the circulation section 26 into the guide section 24 . Therefore, for example, bacteria that move in the containing portion 12 on the culture solution flow F can be well guided into the holes 38 of the carrier 36 and attached to the inner walls of the holes 38 . These allow bacteria in the container 12 to grow mainly in the holes 38 of the carrier 36 .
  • Bacteria adhering to the inner walls of the pores 38 of the carrier 36 generally form biofilms. This prevents bacteria from leaving the hole 38 .
  • the bacteria here take up and metabolize nutrients common to those used in microalgae metabolism. That is, the culture solution in the container 12 contains nutrients (hereinafter simply referred to as nutrients) used for the metabolism of bacteria.
  • a biofilm formed on the carrier 36 is likely to collapse when the concentration of nutrients contained in the culture solution decreases. Disruption of the biofilm facilitates the release of bacteria from within the pores 38 of the carrier 36 .
  • the set value is preferably set, for example, near the lowest value of the concentration of nutrients capable of maintaining a biofilm, and at a concentration higher than the lowest value.
  • Such set values can be obtained in advance from experiments or simulations using bacteria or the like, for example.
  • whether or not the concentration of nutrients contained in the culture solution in the storage unit 12 has decreased to reach the set value may be determined, for example, by directly monitoring the concentration of nutrients in the culture solution.
  • the relationship between the concentration of nutrients in the culture solution and the culture time may be obtained in advance, and the concentration obtained by measuring the culture time may be used for determination. .
  • the carrier 36 can be recovered, for example, through the opening 18 of the container 12 . If the carrier recovery step is carried out during the culturing step, the carrier 36 on which no bacteria live is housed again in the container 12 to continue culturing the microalgae. In this case, instead of the recovered carrier 36, a new carrier 36 not inhabited by bacteria may be accommodated in the accommodation unit 12, or the recovered carrier 36 may be sterilized and treated so as to be inhabited by bacteria. It may be housed in the housing portion 12 again after being in a state in which it is not held.
  • a microalgae collecting process is performed to collect the microalgae together with the culture solution from the inside of the housing part 12 through the opening 18 .
  • the culture apparatus 10 and the culture method according to the present embodiment even if bacteria are mixed in the culture solution, turbidity or the like of the culture solution can be prevented by a simple configuration in which the carrier 36 is provided in the container 12. can be suppressed.
  • Microalgae can be cultivated satisfactorily by this. Therefore, for example, it is not necessary to provide a large-scale structure for sterilizing and removing bacteria outside the container 12 and to drive a pump or the like to circulate the culture solution between these structures and the container 12 . Therefore, it is possible to avoid the culture apparatus 10 from becoming large and complicated. Also, an increase in energy consumption for culturing microalgae in the culture device 10 can be avoided. That is, even when bacteria are mixed in the culture solution, microalgae can be cultivated satisfactorily with a simple configuration that suppresses enlargement and complication.
  • the storage section 12 is made of a flexible material, and the carrier 36 is elastically deformable.
  • the housing portion 12 is formed from a flexible material in this way, it is possible to achieve simplification and weight reduction of the housing portion 12 . Moreover, it becomes possible to improve the handleability of the housing part 12 .
  • Such an accommodating part 12 is likely to be deformed according to, for example, the amount of culture solution accommodated therein. For this reason, the deformed housing portion 12 may be pressed against the carrier 36 . Even in this case, by making the carrier 36 elastically deformable, it is possible to avoid damage to the housing portion 12 .
  • the accommodating part 12 is not limited to being formed from a flexible material.
  • the carrier 36 is made of at least one material selected from cellulose, urethane, and melamine.
  • bacteria can easily settle and live in the pores 38 of the carrier 36 compared to the carrier 36 made of activated carbon, for example.
  • the carrier 36 can be elastically deformable. Therefore, even if the accommodating portion 12 is made of a flexible material, damage to the accommodating portion 12 can be avoided.
  • the guide unit 24 and the circulation unit 26 which respectively extend in the vertical direction when the storage unit 12 is installed at the installation location, extend in the horizontal direction. placed side by side.
  • the guide portion 24 and the circulation portion 26 communicate with each other through a guide portion inlet 32 provided in the lower portion in the vertical direction and a guide portion outlet 34 provided in the upper portion in the vertical direction.
  • the bottom portion 16 of the housing portion 12 is provided with a gas supply port 28 that enables gas to be supplied to the guide portion 24 from the lower portion to the upper portion in the vertical direction.
  • the culture solution in the circulation portion 26 flows into the guide portion 24 from the guide portion inlet 32 , and the culture solution in the guide portion 24 flows through the guide portion outlet 34 .
  • a culture fluid flow F is generated that flows out into the circulation section 26 from the .
  • a culture solution flow F can be generated in the housing section 12 by a simple configuration in which the gas necessary for culturing microalgae is supplied from the gas supply port 28 and circulated through the guide section 24 . Moreover, there is no need to provide and drive a special configuration for generating the culture medium flow F, such as a water pump. Therefore, it is possible to satisfactorily culture microalgae with a simple configuration while suppressing an increase in energy consumption.
  • the carrier 36 extends along the bottom portion 16 of the housing portion 12 and is detachably fixed in the vicinity of the guide portion entrance 32 .
  • the bacteria collected on the bottom 16 of the container 12 by gravity can be guided well into the holes 38 of the carrier 36 and adhere to the inner walls of the holes 38 .
  • bacteria that move in the containing portion 12 on the culture solution flow F can be well guided into the holes 38 of the carrier 36 and attached to the inner walls of the holes 38 .
  • the arrangement or outer shape of the carrier 36 within the housing portion 12 is not particularly limited.
  • a carrier 40 shown in FIG. 3 may be provided inside the housing portion 12 .
  • the carrier 40 extends vertically in the circulation section 26 and may be detachably fixed to a portion of the circulation section 26 opposite to the portion adjacent to the guide section 24 in the horizontal direction.
  • the vertical length of the carrier 40 is not particularly limited, and may be equal to or greater than the vertical length of the joint portion 22 or may be shorter than the vertical length of the joint portion 22 .
  • the carrier 40 extending vertically in the circulation section 26 follows the culture fluid flow F generated in the storage section 12 .
  • the carrier 40 is arranged in a portion opposite to the portion adjacent to the guide section 24 in the horizontal direction.
  • the microalgae can be satisfactorily dispersed within the housing portion 12 .
  • a carrier 42 shown in FIG. 4 may be provided inside the housing portion 12 .
  • the carrier 42 has a funnel-shaped portion 50 .
  • Funnel 50 has a large inner diameter portion 44 , a small inner diameter portion 46 and a tapered portion 48 .
  • the large inner diameter portion 44 is provided in the lower portion in the vertical direction.
  • the inner diameter of the large inner diameter portion 44 is larger than the outer diameter of the upper end of the guide portion 24 .
  • the small inner diameter portion 46 is provided at the upper portion in the vertical direction.
  • the inner diameter of the small inner diameter portion 46 is smaller than the inner diameter of the large inner diameter portion 44 .
  • the tapered portion 48 tapers down from the large inner diameter portion 44 toward the small inner diameter portion 46 .
  • the carrier 42 is detachably fixed inside the housing portion 12 .
  • the fixed position of the carrier 42 is the position where the upper end of the guide portion 24 is inserted into the tapered portion 48 via the large inner diameter portion 44 .
  • the culture solution that has flowed upward through the guide portion 24 flows into the circulation portion 26 through the guide portion outlet 34 and the inside of the funnel-shaped portion 50 of the carrier 42 .
  • a culture fluid flow F is generated which flows into the . This can prevent the carrier 42 from interfering with the generation of the culture fluid flow F.
  • the bacteria that move in the containing portion 12 on the culture solution flow F can be guided well into the holes 38 of the carrier 42 .
  • the microalgae in the housing portion 12 and promote photosynthesis of the microalgae.
  • turbidity of the culture solution due to the multiplied bacteria can be suppressed, and the microalgae can be cultivated satisfactorily.
  • the culture solution in the storage unit 12 contains nutrients used for the metabolism of bacteria, and when the concentration of nutrients in the culture solution is lower than the set value, the carrier 36 is recovered from the housing portion 12.
  • the carrier 36 can be removed from the container 12 before the biofilm formed by the bacteria living on the carrier 36 collapses. Therefore, it is possible to suppress release of bacteria grown on the carrier 36 to the outside of the carrier 36 .
  • the carrier recovering process can be performed in the same manner as the carrier 36 of FIG.
  • all of the carriers 36 , 40 , 42 may be provided inside the housing 12 .
  • a plurality of carriers selected from the carriers 36 , 40 and 42 may be provided in combination inside the housing portion 12 .

Landscapes

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

Abstract

培養装置（１０）は、培養液を収容する収容部（１２）を備え、該収容部内で微細藻を培養する。収容部の内部には、培養液を吸液する多孔質の担持体（３６）が設けられる。担持体の孔（３８）内では、収容部に混入したバクテリアが生息可能である。

Description

培養装置及び培養方法
　本発明は、微細藻を培養する培養装置及び培養方法に関する。
　培養液を収容する収容部内で微細藻を培養する場合、培養対象の微細藻とは異なるバクテリアが収容部内に混入（コンタミネーション）することがある。このバクテリアが収容部内の全体で増殖すると、培養液が混濁して微細藻への光の照射が遮られる懸念がある。ひいては、微細藻の良好な培養が妨げられる懸念がある。
　そこで、例えば、特表２０１５－５０３３２５号公報に示すように、培養液からバクテリアを除去可能な培養装置が提案されている。この培養装置は、収容部（容器）と、該収容部の外部に設けられた外部設備とを備える。外部設備の一例は、注入管、ポンプ、ガス注入器、垂直チャンバ、収集容器、戻り管等である。収容部は、微細藻を含む培養液を収容する。注入管は、収容部と、垂直チャンバの下側とを接続する。ポンプを駆動すると、収容部内の培養液は、注入管に流入する。注入管に流入した培養液は、ガス注入器により、オゾン等のガスが混合された後、垂直チャンバの下部に供給される。
　垂直チャンバでは、培養液に混合されたガスが、気泡として上方に移動する。この気泡と培養液との界面には、バクテリアを引きつける引力が生じている。このため、バクテリアは、気泡とともに垂直チャンバの上部に集合する。垂直チャンバの上部には、収集容器が設けられている。収集容器は、気泡とともにバクテリアを収容する。これによりバクテリアが分離された培養液が、垂直チャンバの下部に接続された戻り管を介して容器に戻される。なお、この培養装置は、垂直チャンバと収容部との間に、ＵＶ殺菌装置、及び活性炭フィルタ等を有している。このため、培養液に混入した異物が、ＵＶ殺菌装置、及び活性炭フィルタ等により、さらに確実に殺菌及び除去された後に、培養液が収容部内に戻される。
　上記の培養装置では、バクテリアが混入した培養液を、一旦、収容部から導出する。その後、収容部の外部でバクテリアを殺菌及び分離し、培養液を再び収容部に戻す。つまり、収容部の内部と外部とで培養液を循環させる。このような培養装置では、収容部の外部に垂直チャンバ、ガス注入器、収集容器、ＵＶ殺菌装置、活性炭フィルタ等の複数の設備を設け、これらを注入管又は戻り管等により連通させる必要がある。このため、培養装置の大型化又は複雑化等が生じ易い。また、収容部の内部と外部とで培養液を循環させるためのポンプ等を駆動する必要があるため、微細藻を培養するためのエネルギ消費量が増大する懸念がある。
　上記に鑑み、培養液にバクテリアが混入した場合であっても、大型化又は複雑化等が抑制された簡単な構成で微細藻を良好に培養することができることが望まれる。
　本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
　本発明の一態様は、培養液を収容する収容部を備え、該収容部内で微細藻を培養する培養装置であって、前記収容部の内部には、前記培養液を吸液する多孔質の担持体が設けられ、前記担持体の孔内では、前記収容部内で該孔内に移動したバクテリアが生息可能である、培養装置である。
　本発明の他の一態様は、培養液を収容する収容部内で微細藻を培養する培養方法であって、前記培養液を吸液する多孔質の担持体が、前記培養液とともに収容された前記収容部の内部で前記微細藻を培養する培養工程と、前記培養工程で培養した前記微細藻を前記収容部から回収する微細藻回収工程と、を有し、前記培養工程では、前記収容部内で前記担持体の孔内に移動したバクテリアを該孔内に生息させる、培養方法である。
　本発明では、微細藻を培養する収容部内に培養液とともに担持体を設ける。担持体は、多孔質であり、培養液を吸液する孔を有する。このため、収容部内に培養対象ではないバクテリアが混入した場合、これらのバクテリアは、担持体の外部よりも、担持体の孔内で増殖し易くなる。つまり、収容部内で担持体の孔内に移動したバクテリアを、主に担持体の孔内に生息させることができる。これによって、収容部内において、担持体の外側でバクテリアが増殖することを抑制できる。その結果、収容部内の培養液が、増殖したバクテリアにより混濁することが抑制されるため、微細藻への光の照射が遮られることを抑制できる。
　このように、本発明では、培養液にバクテリアが混入した場合であっても、収容部内に担持体を設ける簡単な構成によって、微細藻を良好に培養することができる。従って、例えば、収容部の外部にバクテリアを殺菌及び除去するための大掛かりな構成を設けて、これらの構成と収容部とに培養液を循環させるべくポンプ等を駆動する必要がない。このため、培養装置が大型化及び複雑化することを回避できる。また、培養装置において微細藻を培養するためのエネルギ消費量が増大することを回避できる。
　以上から、本発明によれば、培養液にバクテリアが混入した場合であっても、大型化及び複雑化が抑制された簡単な構成で微細藻を良好に培養することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る培養装置の概略正面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。 図３は、変形例に係る担持体を備える培養装置の概略正面図である。 図４は、他の変形例に係る担持体を備える培養装置の概略正面図である。
　以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。
　図１及び図２に示す本実施形態に係る培養装置１０は、培養液中の微細藻に、光と、ガスを供給して、該微細藻を培養する。これにより、微細藻は光合成を行いながら増殖する。培養装置１０により培養可能な微細藻は特に限定されるものではないが、例えば、培養した微細藻を用いてエタノール等のバイオ燃料を製造する場合には、緑藻綱（例えば、クラミドモナス、クロレラ）、プラシノ藻綱、クリプト藻綱、藍藻綱（例えば、スピルリナ）に分類される微細藻類が好ましい。培養液は、水と、微細藻の培養に必要な栄養分（例えば、窒素、リン、カリウム）とを含む。ガスは、二酸化炭素ガス又は二酸化炭素含有ガス（例えば、空気）である。ガスは、工場等から排出される二酸化炭素ガスを含むことが好ましい。
　培養装置１０は、微細藻の成長に必要な波長（例えば、４００～７００ｎｍ）の光を照射可能な環境として、例えば、太陽光を照射可能な屋外に設置される。なお、培養装置１０は、太陽光又は人工光を照射可能な室内等に設置されてもよい。また、培養装置１０は、培養液を収容可能な収容部１２を備える。収容部１２は、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）のような可撓性及び透光性を有する材料から形成されている。なお、ここでの透光性とは、微細藻の成長に必要な波長の光を透過可能であることをいう。
　以下では、培養装置１０の各構成要素の向きについて、図１に示すように、微細藻の培養を行う設置箇所に収容部１２を設置した場合の鉛直方向（図１の矢印Ｘ方向、上下方向）及び水平方向（図１の矢印Ｙ方向）を基準として説明する。本実施形態では、収容部１２の内壁面同士を溶着により接合して形成された接合縁部１４が、収容部１２の上端を除く外周縁部（側部及び底部１６）に設けられている。接合縁部１４が設けられていない収容部１２の上端には、収容部１２の内部へのアクセスを可能とする開口１８が設けられている。しかしながら、収容部１２の構成は、上記に限定されない。なお、図１では、説明の便宜上、溶着等による接合箇所を斜線により示している。
　収容部１２の開口１８は、収容部１２の外部に向かって常に開放されていてもよいし、不図示の開閉機構等によって開閉可能に構成されてもよい。収容部１２の開口１８を開閉可能とする場合、開口１８は、例えば、普段は閉鎖されていて、収容部１２の内部から微細藻を回収する場合のような収容部１２の内部にアクセスするときのみ開放されてもよい。開口１８を閉鎖した状態で微細藻の培養を行う場合、収容部１２の上端側には、不図示のガス排出口が設けられてもよい。このガス排出口を介して収容部１２の内部のガスが排出可能となる。収容部１２の内部のガスの一例としては、後述するように、ガス供給口２８から収容部１２内に供給されたガスのうち、微細藻の光合成に消費されなかった残部のガスが挙げられる。収容部１２の内部のガスの他の例としては、微細藻の光合成により発生した酸素ガスが挙げられる。
　収容部１２の内部には、例えば、開口１８を開放したときに、収容部１２の外部から、培養対象の微細藻とは異なるバクテリア、原生生物等が混入する場合がある。このように、収容部１２内に混入したバクテリア等のうち、微細藻と同様の環境で増殖するバクテリア（以下、単にバクテリアともいう）は、収容部１２内で微細藻とともに増殖することがある。
　収容部１２には、仕切部２０と、接合部２２と、ガイド部２４と、循環部２６と、ガス供給口２８とが設けられている。本実施形態では、２個の仕切部２０と、６個の接合部２２と、３個のガイド部２４と、６個の循環部２６と、３個のガス供給口２８とが設けられた収容部１２について説明する。しかしながら、仕切部２０、接合部２２、ガイド部２４、循環部２６、ガス供給口２８の各々の個数は特に限定されない。
　仕切部２０、接合部２２、ガイド部２４、循環部２６の各々は、収容部１２の内部を鉛直方向に沿って延在する。なお、仕切部２０、接合部２２、ガイド部２４、循環部２６の各々の延在方向は、鉛直方向に平行に沿うことに限定されるものではなく、鉛直方向に対して傾斜しつつ沿っていてもよい。
　本実施形態では、２個の仕切部２０によって、収容部１２の内部が水平方向に並ぶ３個の領域３０に区画されている。仕切部２０は、収容部１２の内壁面同士を例えば溶着により接合して形成される。仕切部２０によって区画された収容部１２内の各領域３０は、収容部１２の内壁面同士を例えば溶着により接合して形成された接合部２２によりさらに区切られている。これによって、各領域３０には、１個のガイド部２４と、該ガイド部２４の水平方向の両側に並んで配置された２個の循環部２６とが形成されている。なお、応力集中等を抑制するべく、仕切部２０及び接合部２２の各々の延在方向の両端部は、円弧状に形成されていることが好ましい。
　図２に示すように、収容部１２に培養液が収容された場合、ガイド部２４及び循環部２６の各々は、鉛直方向視の断面形状が円筒状又は略円筒状になる。本実施形態では、鉛直方向視における各循環部２６の内径は、ガイド部２４の内径の約２倍に設定されているが、特にこれには限定されない。
　図１に示すように、接合部２２及び仕切部２０の各々の上下方向（延在方向）の長さは、収容部１２の上下方向の長さよりも短い。また、仕切部２０の上下方向の長さは、接合部２２の上下方向の長さと略同等である。収容部１２内の接合部２２よりも下方には、ガイド部２４と循環部２６とを連通させるガイド部入口３２が形成される。また、収容部１２内の接合部２２よりも上方には、ガイド部２４と循環部２６とを連通させるガイド部出口３４が形成される。
　ガス供給口２８は、収容部１２内の各領域３０に設けられたガイド部２４の下方に配置されるように、収容部１２の底部１６に設けられている。ガス供給口２８は、不図示のガス供給機構に接続されている。このため、ガス供給機構からガス供給口２８を介して収容部１２の内部にガスを供給可能になっている。このとき、ガス供給口２８がガイド部２４の下方に設けられているため、収容部１２内に供給されたガスは、ガイド部２４を上方に向かって流通する。これにより、収容部１２内の各領域３０では、循環部２６内の培養液がガイド部入口３２からガイド部２４内に流入し、且つガイド部２４内の培養液がガイド部出口３４から循環部２６内に流出する培養液流Ｆが生じる。
　収容部１２の内部には、担持体３６が着脱可能に固定されている。本実施形態では、循環部２６の下端部を収容部１２の底部１６に沿って延在する担持体３６が、ガイド部入口３２の近傍に着脱可能に固定されている。なお、収容部１２に担持体３６を固定する方法は特に限定されない。収容部１２に担持体３６を固定する方法の一例としては、収容部１２内に担持体３６と係合して位置決め可能な係合部（不図示）を設けることが挙げられる。
　担持体３６は、培養液を吸液する多孔質である。また、担持体３６の孔３８内には、バクテリアが生息可能である。このような担持体３６の材料の好適な例としては、セルロース、ウレタン、メラミン等が挙げられる。また、上記のように、収容部１２が可撓性を有する材料から形成される場合、担持体３６は、収容部１２の変形に応じて弾性変形可能であることが好ましい。なお、本実施形態では、担持体３６の外形状は直方体である。担持体３６の外形状は、例えば、直方体以外の柱状、球状（長球を含む）、錐状、格子状等、種々の形状を採用することができる。
　担持体３６の孔３８内では光が当たり難いことから、微細藻は入り込みにくい。このため、担持体３６の孔３８内には、微細藻よりもバクテリアが優先して入り込み、そのまま住み着くことが可能となっている。このような担持体３６が収容部１２内に設けられている場合、バクテリアは、担持体３６の孔３８の壁面に付着して、担持体３６の外部よりも孔３８内で増殖し易くなる。なお、バクテリアのみではなく、培養液に混入した原生生物であってその大きさが、担持体３６の各孔３８の大きさ以下のものは、バクテリアと同様に担持体３６の孔３８内に生息可能である。また、担持体３６の各孔３８の大きさは、微細藻が入り込みにくくするために、バクテリアの大きさ以上であり、微細藻の大きさよりも小さいことが好ましいが、これは必ずしも必須の条件ではない。
　なお、収容部１２は、不図示ではあるが、透光性を有する材料から形成された貯水槽の内部に設置されてもよい。この場合、貯水槽には、水等の透光性を有する貯留水が貯留される。この貯留水の内部に収容部１２が配設される。この場合、例えば、収容部１２の上端を貯水槽内の貯留水の液面よりも上側に配置することで、貯留水が収容部１２の内部に混入することが回避されている。
　貯水槽内に収容部１２を設置することで、貯留水によって、収容部１２内の培養液の温度を、微細藻の培養に適した温度に維持することが容易になる。このため、微細藻を一層良好に培養することができる。なお、培養装置１０は、貯水槽を備えていなくてもよい。
　本実施形態に係る培養装置１０は基本的には上記のように構成される。以下、本実施形態に係る培養方法について、培養装置１０を用いて実施する例を説明する。この培養方法では、準備工程として、例えば、収容部１２の開口１８を介して、培養液を収容する前の収容部１２の内部に、バクテリアが生息していない担持体３６を着脱可能に固定する。この収容部１２を貯水槽の貯留水内に配置した状態で、不図示の培養液供給機構から供給される培養液を収容部１２の内部に収容する。このように、貯留水内で収容部１２内に培養液を供給することで、培養液の液圧が収容部１２を破損させることを抑制できる。
　次に、上記の準備工程により培養液とともに担持体３６を収容した収容部１２の内部で、微細藻を培養する培養工程を行う。培養工程では、ガス供給機構からガス供給口２８を介して収容部１２の各領域３０のガイド部２４に向かってガスを供給する。これによって、収容部１２の各領域３０に培養液流Ｆを生じさせることができる。このため、収容部１２内で培養液とともに微細藻を循環させながら、微細藻を良好に分散させることができる。これによって、微細藻の全体にガス又は光等を効果的に供給することができる。その結果、収容部１２内では、微細藻が光合成を行いながら増殖する。
　上記のようにして収容部１２内で微細藻を培養する場合、例えば、収容部１２の開口１８を介して混入したバクテリア等も収容部１２内で増殖することがある。上記の通り、収容部１２内には、担持体３６が設けられている。このため、培養工程では、バクテリアを担持体３６の孔内に生息させることができる。
　しかも、本実施形態では、担持体３６は、収容部１２の底部１６に沿って延在している。このため、例えば、重力によって収容部１２の底部１６に集まったバクテリアを担持体３６の孔３８内へと良好に誘導して、孔３８の内壁に付着させることができる。また、担持体３６は、ガイド部入口３２の近傍に配置されている。ガイド部入口３２は、循環部２６からガイド部２４に流入する培養液の流入口である。このため、例えば、培養液流Ｆに乗って収容部１２内を移動するバクテリアも担持体３６の孔３８内へと良好に誘導して、孔３８の内壁に付着させることができる。これらによって、収容部１２内のバクテリアを、主に担持体３６の孔３８内で増殖させることができる。
　担持体３６の孔３８の内壁に付着したバクテリアは、一般的に、バイオフィルムを形成する。これにより、バクテリアが孔３８内から脱離することが抑制される。ここでのバクテリアは、微細藻の代謝に用いられる栄養素と共通の栄養素を取り込んで代謝する。すなわち、収容部１２内の培養液には、バクテリアの代謝に用いられる栄養素（以下、単に栄養素ともいう）が含まれる。担持体３６に形成されたバイオフィルムは、培養液に含まれる栄養素の濃度が低下すると崩壊し易くなる。バイオフィルムが崩壊すると、担持体３６の孔３８内からバクテリアが放出し易くなる。
　そこで、収容部１２内の培養液に含まれる栄養素（例えば、アンモニア）の濃度が設定値より低くなったとき、担持体３６を収容部１２から回収する担持体回収工程を行う。設定値は、例えば、バイオフィルムを維持することが可能な栄養素の濃度の最低値の付近で、該最低値より大きい濃度に設定することが好ましい。このような設定値は、例えば、バクテリア等を用いた実験、シミュレーションから予め求めることができる。
　また、収容部１２内の培養液に含まれる栄養素の濃度が設定値に達するまで低下したか否かは、例えば、培養液中の栄養素の濃度を直接モニターすることで判断してもよい。この判断方法に加えて、又はこの判断方法に代えて、培養液中の栄養素の濃度と培養時間との関係を予め求めておき、培養時間を測定することで得られる濃度から判断してもよい。
　担持体３６は、例えば、収容部１２の開口１８を介して回収することができる。培養工程の途中に、担持体回収工程を行った場合、バクテリアが生息していない担持体３６を再び収容部１２に収容して微細藻の培養を継続する。なお、この場合、回収した担持体３６に代えて、バクテリアが生息していない新たな担持体３６を収容部１２に収容してもよいし、回収した担持体３６を滅菌処理し、バクテリアが生息していない状態としてから再び収容部１２に収容してもよい。
　培養工程により、収容部１２内で十分に微細藻を増殖させた後、例えば、開口１８を介して収容部１２の内部から培養液とともに微細藻を回収する微細藻回収工程を行う。このとき、収容部１２からは、担持体３６も併せて回収することが好ましい。回収された微細藻及び培養液を互いに分離することで、培養装置１０にて培養された微細藻が得られる。
　以上から、本実施形態に係る培養装置１０及び培養方法では、培養液にバクテリアが混入した場合であっても、収容部１２内に担持体３６を設ける簡単な構成によって、培養液の混濁等を抑制できる。これによって、微細藻を良好に培養することができる。従って、例えば、収容部１２の外部にバクテリアを殺菌及び除去するための大掛かりな構成を設けて、これらの構成と収容部１２とに培養液を循環させるべくポンプ等を駆動する必要がない。このため、培養装置１０が大型化及び複雑化することを回避できる。また、培養装置１０において微細藻を培養するためのエネルギ消費量が増大することを回避できる。すなわち、培養液にバクテリアが混入した場合であっても、大型化及び複雑化が抑制された簡単な構成で微細藻を良好に培養することができる。
　上記の実施形態に係る培養装置１０では、収容部１２は、可撓性を有する材料から形成され、担持体３６は、弾性変形可能である。このように収容部１２を可撓性を有する材料から形成することで、収容部１２の簡素化及び軽量化を図ることが可能になる。また、収容部１２の取り扱い性を向上させることが可能になる。このような収容部１２は、例えば、内部に収容される培養液の量に応じて変形し易い。このため、変形した収容部１２が担持体３６に向かって押圧されることがある。この場合であっても、担持体３６を弾性変形可能とすることで、収容部１２が損傷することを回避できる。なお、収容部１２は、可撓性を有する材料から形成されることには限定されない。
　上記の実施形態に係る培養装置１０では、担持体３６は、セルロース、ウレタン、メラミンから選択される少なくとも１つの材料から形成される。この場合、例えば、活性炭からなる担持体３６に比して、担持体３６の孔３８内にバクテリアを容易に住み着かせて生息させることができる。また、担持体３６を弾性変形可能とすることができる。このため、収容部１２が可撓性を有する材料から形成される場合であっても、収容部１２が損傷することを回避できる。
　上記の実施形態に係る培養装置１０では、収容部１２の内部には、収容部１２を設置箇所に設置したときの鉛直方向に沿ってそれぞれ延在するガイド部２４及び循環部２６が水平方向に並んで設けられる。ガイド部２４及び循環部２６は、鉛直方向の下部に設けられたガイド部入口３２と、鉛直方向の上部に設けられたガイド部出口３４とを介して互いに連通する。収容部１２の底部１６には、ガイド部２４に鉛直方向の下部から上部に向かってガスを供給可能とするガス供給口２８が設けられる。ガス供給口２８からガイド部２４にガスが供給されると、循環部２６内の培養液がガイド部入口３２からガイド部２４内に流入するとともに、ガイド部２４内の培養液がガイド部出口３４から循環部２６内に流出する培養液流Ｆが生じる。
　この場合、微細藻の培養に必要なガスをガス供給口２８から供給してガイド部２４に流通させる簡単な構成により、収容部１２内に培養液流Ｆを生じさせることができる。しかも、例えば、送水ポンプのような培養液流Ｆを生じさせるための特別な構成を設けて駆動する必要もない。従って、エネルギ消費量が増大することを抑制しつつ、簡単な構成で微細藻を良好に培養することが可能になる。
　上記の実施形態に係る培養装置１０では、担持体３６は、収容部１２の底部１６に沿って延在し、且つガイド部入口３２の近傍に着脱可能に固定されている。この場合、上記の通り、例えば、重力によって収容部１２の底部１６に集まったバクテリアを担持体３６の孔３８内へと良好に誘導し、孔３８の内壁に付着させることができる。また、例えば、培養液流Ｆに乗って収容部１２内を移動するバクテリアを担持体３６の孔３８内へと良好に誘導し、孔３８の内壁に付着させることができる。これらによって、収容部１２内のバクテリアを、主に担持体３６の孔３８内で増殖させることができる。この場合、増殖したバクテリアによって培養液が混濁することを抑制できるため、微細藻を良好に培養することが可能になる。
　しかしながら、収容部１２内における担持体３６の配置又は外形状は特に限定されない。例えば、収容部１２内には、図３に示す担持体４０が設けられていてもよい。担持体４０は、循環部２６内を鉛直方向に沿って延在し、且つ循環部２６内の水平方向でガイド部２４に隣接する部分と反対部分に着脱可能に固定されていてもよい。担持体４０の鉛直方向の長さは、特に限定されず、接合部２２の鉛直方向の長さ以上であってもよいし、接合部２２の鉛直方向の長さより短くてもよい。
　このように、循環部２６内を鉛直方向に沿って延在する担持体４０は、収容部１２内に生じる培養液流Ｆに沿う。この場合、培養液流Ｆに乗って収容部１２内を移動するバクテリアを担持体４０の孔３８内へと良好に誘導することができる。このため、増殖したバクテリアにより培養液が混濁することを抑制して、微細藻を良好に培養することが可能になる。また、循環部２６内において、担持体４０は、水平方向でガイド部２４に隣接する部分と反対部分に配置されるため、担持体４０が培養液流Ｆの発生を妨げることを回避できる。これによって、収容部１２内で良好に微細藻を分散させることができる。ひいては、微細藻の全体にガス又は光等を効果的に供給して光合成を促すことができる。
　また、例えば、収容部１２内には、図４に示す担持体４２が設けられていてもよい。担持体４２は、漏斗状部５０を有する。漏斗状部５０は、大内径部４４と、小内径部４６と、テーパ状部４８とを有する。大内径部４４は、鉛直方向の下部に設けられている。大内径部４４の内径は、ガイド部２４の上端の外径よりも大きい。小内径部４６は、鉛直方向の上部に設けられている。小内径部４６の内径は、大内径部４４の内径よりも小さい。テーパ状部４８は、大内径部４４から小内径部４６に向かってテーパ状に縮径している。
　担持体４２は、収容部１２の内部に着脱可能に固定されている。担持体４２の固定位置は、ガイド部２４の上端部が、大内径部４４を介してテーパ状部４８の内部に挿入される位置である。このため、収容部１２内には、ガイド部２４を下から上に向かって流れた培養液が、ガイド部出口３４と、担持体４２の漏斗状部５０の内側とを介して循環部２６内に流入する培養液流Ｆが生じる。これによって、担持体４２が培養液流Ｆの発生を妨げることを抑制できる。また、培養液流Ｆに乗って収容部１２内を移動するバクテリアを担持体４２の孔３８内へと良好に誘導することができる。このため、収容部１２内で良好に微細藻を分散させて、微細藻の光合成を促すことができる。また、増殖したバクテリアにより培養液が混濁することを抑制して、微細藻を良好に培養することができる。
　上記の実施形態に係る培養方法では、収容部１２内の培養液には、バクテリアの代謝に用いられる栄養素が含まれ、培養液中の栄養素の濃度が設定値より低くなったとき、担持体３６を収容部１２から回収する担持体回収工程を行うこととした。この場合、担持体３６に生息するバクテリアが形成したバイオフィルムが崩壊する前に、収容部１２から担持体３６を取り出すことができる。このため、担持体３６で増殖したバクテリアが担持体３６の外部に放出されることを抑制できる。ひいては、増殖したバクテリアが収容部１２内の培養液を混濁させることを効果的に抑制して、一層良好に微細藻を培養することが可能になる。なお、収容部１２内に、図３の担持体４０又は図４の担持体４２を設けた場合も、図１の担持体３６と同様に担持体回収工程を行うことができる。
　なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。
　例えば、上記の実施形態では、収容部１２の内部に図１の担持体３６、図３の担持体４０、図４の担持体４２の何れか一つのみが設けられる。しかしながら、収容部１２の内部には、担持体３６、４０、４２の全てが設けられていてもよい。収容部１２の内部には、担持体３６、４０、４２から選択された複数が組み合わされて設けられていてもよい。

Claims (9)

  1. 　培養液を収容する収容部（１２）を備え、該収容部内で微細藻を培養する培養装置（１０）であって、
    　前記収容部の内部には、前記培養液を吸液する多孔質の担持体（３６）が設けられ、
    　前記担持体の孔（３８）内では、前記収容部内で該孔内に移動したバクテリアが生息可能である、培養装置。
  2. 　請求項１記載の培養装置において、
    　前記収容部は、可撓性を有する材料から形成され、
    　前記担持体は、弾性変形可能である、培養装置。
  3. 　請求項２記載の培養装置において、
    　前記担持体は、セルロース、ウレタン、メラミンから選択される少なくとも１つの材料から形成される、培養装置。
  4. 　請求項１～３の何れか１項に記載の培養装置において、
    　前記収容部の内部には、該収容部を設置箇所に設置したときの鉛直方向に沿ってそれぞれ延在するガイド部（２４）及び循環部（２６）が水平方向に並んで設けられ、
    　前記ガイド部及び前記循環部は、前記鉛直方向の下部に設けられたガイド部入口（３２）と、前記鉛直方向の上部に設けられたガイド部出口（３４）とを介して互いに連通し、
    　前記収容部の底部（１６）には、前記ガイド部に前記鉛直方向の下部から上部に向かってガスを供給可能とするガス供給口（２８）が設けられ、
    　前記ガス供給口から前記ガイド部に前記ガスが供給されると、前記循環部内の前記培養液が前記ガイド部入口から前記ガイド部内に流入するとともに、前記ガイド部内の前記培養液が前記ガイド部出口から前記循環部内に流出する培養液流が生じる、培養装置。
  5. 　請求項４記載の培養装置において、
    　前記担持体は、前記収容部の底部に沿って延在し、且つ前記ガイド部入口の近傍に着脱可能に固定されている、培養装置。
  6. 　請求項４又は５記載の培養装置において、
    　前記担持体（４０）は、前記循環部内を前記鉛直方向に沿って延在し、且つ前記循環部内の前記水平方向で前記ガイド部に隣接する部分と反対部分に着脱可能に固定されている、培養装置。
  7. 　請求項４～６の何れか１項に記載の培養装置において、
    　前記担持体（４２）は、前記鉛直方向の下部に設けられた大内径部（４４）と、前記鉛直方向の上部に設けられた小内径部（４６）と、前記大内径部から前記小内径部に向かって縮径するテーパ状部（４８）とからなる漏斗状部（５０）とを有し、
    　前記収容部には、前記ガイド部の上端部が、前記大内径部を介して前記テーパ状部の内部に挿入される位置に前記担持体が着脱可能に固定されている、培養装置。
  8. 　培養液を収容する収容部（１２）内で微細藻を培養する培養方法であって、
    　前記培養液を吸液する多孔質の担持体（３６）が、前記培養液とともに収容された前記収容部の内部で前記微細藻を培養する培養工程と、
    　前記培養工程で培養した前記微細藻を前記収容部から回収する微細藻回収工程と、
    　を有し、
    　前記培養工程では、前記収容部内で前記担持体の孔内に移動したバクテリアを該孔内に生息させる、培養方法。
  9. 　請求項８記載の培養方法において、
    　前記収容部内の前記培養液には、前記バクテリアの代謝に用いられる栄養素が含まれ、前記培養液中の前記栄養素の濃度が設定値より低くなったとき、前記担持体を前記収容部から回収する担持体回収工程を行う、培養方法。
PCT/JP2022/007246 2021-03-01 2022-02-22 培養装置及び培養方法 WO2022186001A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280018376.8A CN116917455A (zh) 2021-03-01 2022-02-22 培养装置和培养方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021031542 2021-03-01
JP2021-031542 2021-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022186001A1 true WO2022186001A1 (ja) 2022-09-09

Family

ID=83154377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/007246 WO2022186001A1 (ja) 2021-03-01 2022-02-22 培養装置及び培養方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116917455A (ja)
WO (1) WO2022186001A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000102397A (ja) * 1998-07-28 2000-04-11 Yoshiatsu Miura 微生物による水素の生産方法
JP2000262269A (ja) * 1999-03-16 2000-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 培養装置
JP2002361276A (ja) * 2001-06-04 2002-12-17 Yumemitsuketai Co Ltd 微生物培養担持体
WO2003042352A1 (fr) * 2001-11-16 2003-05-22 Phytoculture Control Co., Ltd. Appareil et procede de culture d'un organisme
JP2012095630A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Hiroki Hachiuma マイクロ・ナノバルブにより活性化された微生物を使った、水生動物と植物の並行栽培システム
JP2019033678A (ja) * 2017-08-10 2019-03-07 日本曹達株式会社 微生物の連続培養方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000102397A (ja) * 1998-07-28 2000-04-11 Yoshiatsu Miura 微生物による水素の生産方法
JP2000262269A (ja) * 1999-03-16 2000-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 培養装置
JP2002361276A (ja) * 2001-06-04 2002-12-17 Yumemitsuketai Co Ltd 微生物培養担持体
WO2003042352A1 (fr) * 2001-11-16 2003-05-22 Phytoculture Control Co., Ltd. Appareil et procede de culture d'un organisme
JP2012095630A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Hiroki Hachiuma マイクロ・ナノバルブにより活性化された微生物を使った、水生動物と植物の並行栽培システム
JP2019033678A (ja) * 2017-08-10 2019-03-07 日本曹達株式会社 微生物の連続培養方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116917455A (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101282625B1 (ko) 중공사막을 이용한 미세조류 배양용 고속 광생물 반응장치
JP7102339B2 (ja) 発光ダイオード光バイオリアクタ及び使用方法
JP3266619B2 (ja) バイオマス生産装置
US20080274494A1 (en) Method and apparatus for co2 sequestration
US8841122B2 (en) Systems and methods for expanding high density non-adherent cells
US20070155006A1 (en) Photobioreactor
JPS6312274A (ja) バイオリアクタ
KR101611275B1 (ko) 생물공학적 수중 삼중수소 제거 방법 및 장치
JP2012517829A (ja) 生体材料を処理するための無菌バイオリアクタ・システム
US20130295659A1 (en) Closed type photo-bio reacting apparatus for microalgae
US9523069B2 (en) Photobioreactor for microalgae cultivation having arc-type partition structure for forming vortices
KR20200046557A (ko) 미세조류 광배양장치
WO2022186001A1 (ja) 培養装置及び培養方法
KR101721448B1 (ko) 미세조류 배양장치
CN108641909A (zh) 一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法
WO2021200449A1 (ja) 培養装置及び培養方法
WO2005021703A1 (ja) 微生物の培養装置、培養装置への袋の挿入方法
JP2012080839A (ja) 工業的に培養可能な藻体の培養システム
JP6810669B2 (ja) 微生物培養システム
WO2021200450A1 (ja) 培養装置及び培養方法
JP2016007170A (ja) 細胞培養容器
KR101916449B1 (ko) 미세조류 배양장치
JP2022141312A (ja) 培養システム
WO2022209467A1 (ja) 培養装置
JP2022132852A (ja) 培養装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22763057

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280018376.8

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22763057

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1