JP7209491B2 - Incubation device - Google Patents
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Description
本開示は、培養装置に関する。 The present disclosure relates to culture devices.
特許文献1には、培養液を攪拌しつつ光を照射し、培養槽内で藻類を培養する培養装置が記載されている。この培養装置は、藻類を培養する培養器内に挿置された攪拌子を回転させる駆動部と、培養器に向けて光を照射する光照射部とを備える。培養器は、例えばフラスコなどの培養槽である。培養器は、その内部に微細藻類及び培養液を有する。培養器は、光照射部の上面に載置される。駆動部は、培養器内の攪拌子を回転させて培養液を攪拌する。光照射部は、培養器の底面から培養液中の微細藻類に向けて光を照射する。
特許文献1に記載の培養装置において、より多くの微細藻類を培養するために培養器を大型化させることが考えられる。しかしながら、光照射部から遠い微細藻類に光が届きにくくなるため、微細藻類の受光量に偏りが出るおそれがある。これに対して、光照射部から遠い微細藻類に光を届かせるために光照射部の光量を増大させる対応が考えられる。しかしながら、テトラセルミス、ナンノクロロプシスなどの例外を除く多くの微細藻類は強光に弱いため、単に光量を増大させただけでは、光照射部から近い微細藻類は死滅するおそれがある。
In the culture apparatus described in
本開示は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる培養装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a culture apparatus capable of suppressing unevenness in the amount of received light among individuals of microalgae.
本開示に係る培養装置は、微細藻類を培養液の循環及び光の照射の環境下で培養する培養装置であって、微細藻類及び培養液を貯留する四角柱状の貯留室をその内部に画成する培養槽と、貯留室の第1側面に沿って底面から水面へと向かう水流を生起することにより、培養液を第1側面、水面、第1側面の対面である第2側面、及び底面のそれぞれに沿って順に循環させる循環部と、貯留室内の循環する培養液の流れに沿うように配置され、貯留室内へ光を照射する照明部と、を備える。 The culture apparatus according to the present disclosure is a culture apparatus for culturing microalgae in an environment of culture solution circulation and light irradiation, and defines a square prism-shaped storage chamber for storing the microalgae and the culture solution therein. By generating a water flow from the bottom to the water surface along the culture tank and the first side of the storage chamber, the culture solution is spread to the first side, the water surface, the second side facing the first side, and the bottom A circulation unit that sequentially circulates along each of the storage chambers, and an illumination unit that is arranged along the flow of the culture solution circulating in the storage chamber and irradiates light into the storage chamber.
本開示に係る培養装置によれば、微細藻類は貯留室内に貯留される培養液中において培養される。貯留室内に配置された循環部によって生起された水流に伴い生起された貯留室内を循環する培養液の流れによって、微細藻類は、貯留室内を第1側面、水面、第1側面の対面である第2側面、及び底面のそれぞれに沿って順に循環する。照明部は、循環する培養液の流れに沿って配置されている。この場合、微細藻類が滞留している状態や照明部が一方側にのみ配置されている状態に比べて、多くの微細藻類は、照明部に近い位置を循環により通過することで、十分な光量を受光する機会を得ることができる。よって、本開示に係る培養装置は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。 According to the culturing device according to the present disclosure, microalgae are cultured in the culture medium stored in the storage chamber. Due to the flow of the culture solution circulating in the storage chamber caused by the water flow caused by the circulation unit arranged in the storage chamber, the microalgae are circulated in the storage chamber on the first side, the water surface, and the second side facing the first side. Cycle along each of the two sides and the bottom in turn. The illumination unit is arranged along the flow of the circulating culture solution. In this case, compared to the state where microalgae are stagnant or the state where the lighting unit is arranged only on one side, many microalgae pass through a position close to the lighting unit by circulation, so that sufficient light intensity is obtained. have the opportunity to receive Therefore, the culture apparatus according to the present disclosure can suppress unevenness in the amount of received light among individuals of microalgae.
一実施形態に係る培養装置では、照明部は、貯留室内において第1側面、水面、第2側面、及び底面から離間して配置されてもよい。この場合、微細藻類は、照明部に妨げられることなく、貯留室内を循環することができる。照明部が水面付近のみ又は底面付近のみに配置されている場合に比べて照明部から水面及び底面までの距離が短くなるので、照明部付近の微細藻類だけでなく水面付近又は底面付近を循環する微細藻類も十分な光量を受光することができる。照明部の周囲には循環する培養液の流れがあるため、照明部の発光面における汚れや微細藻類の付着を抑えることができる。 In the culture device according to one embodiment, the lighting unit may be arranged in the reservoir spaced apart from the first side surface, the water surface, the second side surface, and the bottom surface. In this case, the microalgae can circulate inside the storage chamber without being obstructed by the lighting section. Since the distance from the lighting unit to the water surface and the bottom surface is shorter than when the lighting unit is arranged only near the water surface or only near the bottom surface, not only the microalgae near the lighting unit but also the water surface or near the bottom surface circulate. Microalgae can also receive a sufficient amount of light. Since the circulating culture solution flows around the lighting unit, it is possible to suppress adhesion of dirt and microalgae to the light emitting surface of the lighting unit.
一実施形態に係る養殖装置では、循環部は、二酸化炭素及び酸素を含む気体を底面から水面へ通気させることによって水流を生起させてもよい。この場合、循環部は、貯留室内における水流の生成機能及び通気機能を有する。循環部は、底面から水面に向かって二酸化炭素及び酸素を含む気体を気泡として上昇させることによって、底面から水面に向かう水流を生起させ、貯留室内に循環する培養液の流れを生起させることができる。また、循環部と別途に通気機能を有した部材を配置させることなく、微細藻類は、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。 In the aquaculture apparatus according to one embodiment, the circulation unit may generate a water flow by ventilating a gas containing carbon dioxide and oxygen from the bottom surface to the water surface. In this case, the circulation section has a water flow generating function and a ventilating function in the storage chamber. The circulation unit raises gas containing carbon dioxide and oxygen from the bottom to the surface of the water as bubbles to generate a water flow from the bottom to the surface of the water, thereby generating a flow of the culture solution circulating in the storage chamber. . In addition, microalgae can acquire carbon dioxide required for photosynthesis and oxygen required for respiration without arranging a member having a ventilation function separately from the circulation unit.
本開示は、微細藻類の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can suppress bias in the amount of received light among individuals of microalgae.
以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係る培養装置を示す全体斜視図である。図2は、実施形態に係る培養装置を示す断面図である。図1及び図2に示す培養装置1は、エビやカニなどの甲殻類、アサリやアカガイなどの貝類の種苗の飼料となる微細藻類2を、培養液3を用いて培養する装置である。微細藻類2として、例えば、Pavlova lutheri、Isochrysis galbana、Isochrysis sp.などのハプト藻、Chaetoceros neogracile、Chaetoceros calcitrans、Chaetoceros ceratosporum、Skeretonema costatum、Phaeodactirumtricornutumなどの珪藻類、Eutreptiella eupharyngea、海産ユーグレナ類などのユーグレナ植物類が挙げられる。培養液3は、培養対象である微細藻類2の生育環境に適した水である。微細藻類2は、培養液3中で光合成を行い成長する。
FIG. 1 is an overall perspective view showing a culture device according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the culture device according to the embodiment. A
培養装置1は、培養槽10と、循環部20と、照明部30と、を備える。培養槽10は、微細藻類2及び培養液3を貯留する。培養槽10は、外部からの光を透過する部材で構成し得る。培養槽10は、四角柱状の貯留室11を内部に画成する。貯留室11は、一方側Sが開放された四角柱状又は上面視矩形状の空間である。貯留室11は、例えば、直四角柱状の空間である。貯留室11は、その内部において微細藻類2及び培養液3を貯留する。貯留室11内において、培養液3は、底面12に対して一方側Sに水面4を形成する。貯留室11は、底面12、第1側面13、第2側面14、第3側面15及び第4側面16から構成される。第1側面13、第2側面14、第3側面15及び第4側面16は、底面12とそれぞれ接続している。第1側面13は、第2側面14の対面である。第3側面15は、第4側面16の対面である。培養槽10は、一方側Sにおいて、第1側面13と、第2側面14と、第3側面15と、第4側面16とのそれぞれに接続する天面を有してもよい。
The
循環部20は、第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流を生起する。循環部20は、気体21を第1側面13に沿って底面12から水面4に向かって通気させることで、水流を生起し得る。気体21は、二酸化炭素及び酸素を含み得る。循環部20は、空気ポンプ22、供給管23、及び放出管24を有する。空気ポンプ22は、気体21を格納する。供給管23は、一端が空気ポンプ22と接続し、他端が放出管24と接続する。供給管23は、例えばシリコンチューブである。供給管23は、空気ポンプ22から所定の量の気体21を取得する。供給管23は、取得した気体21を放出管24に供給する。
The
放出管24は、底面12の一方側Sにおいて底面12の一辺に沿って第1側面13付近に配置される。放出管24は、長尺状の管部材である。放出管24は、例えば、塩化ビニル管からなる。放出管24は、内部に管路25を画成し、一方側Sに所定の間隔で複数の***26を有する。複数の***26は、貯留室11と管路25とを連通する。放出管24において、供給管23から放出管24に供給された気体21は、管路25を通り、複数の***26から貯留室11へと放出される。供給管23が空気ポンプ22から取得する気体21の量、放出管24の大きさ、管路25及び***26の断面の形状及び大きさ、並びに放出管24における***26の配置間隔は、気体21により第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流が生起されるように適宜設定される。
The
貯留室11内における培養液3の流れは、以下のようになる。複数の***26から放出された気体21は、第1矢印41に示すように第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう。これにより、第1矢印41に示すように第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流が生起される。水面4に達した培養液3は、第2矢印42に示すように水面4に沿って、第2側面14に向かう。次に、第2側面14に達した培養液3は、第3矢印43に示すように第2側面14に沿って、底面12に向かう。次に、底面12に達した培養液3は、第4矢印44に示すように底面12に沿って、第1側面13に向かう。このように、貯留室11内における培養液3の流れは、第3側面15から見た場合に時計回りの循環流、第4側面から見た場合に反時計回りの循環流となる。
The flow of the
照明部30は、貯留室11内の微細藻類2及び培養液3に向けて光を照射する。照明部30は、貯留室11内の循環する培養液3の流れに沿うように配置される。照明部30は、例えば、培養槽10の外側又は貯留室11内において、培養液3中、水面4付近、底面12付近、第1側面13付近、又は第2側面14付近の循環する培養液3の流れのある場所周辺に配置される。照明部30は、第1照明31、第2照明32、足場33及び中央照明34を有し得る。第1照明31及び第2照明32は、例えば、基板上に固定された複数個のLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)で構成され、片面に発光面を有する面光源である。第1照明31及び第2照明32は、例えば、透光性を有する樹脂部材によって被覆される。
The
第1照明31は、発光面を貯留室11内の培養液3に向けて第1側面13に沿って培養槽10の外側に配置される。第2照明32は、発光面を貯留室11に向けて第2側面14に沿って培養槽10の外側に配置される。
The
足場33は、長尺状の部材である。足場33は、例えば、塩化ビニル管である。足場33の幅、奥行、及び本数は、循環する培養液3の流れを阻害しないように適宜設定される。足場33は、一端が底面12と接続し、一方側Sに向かって延在する。足場33は、他端が中央照明34と接続している。
The
中央照明34は、第1側面13、水面4、第2側面14、及び底面12から離間して培養液3中に配置される。中央照明34は、循環する培養液3の流れを阻害しないよう配置される。中央照明34は、循環する培養液3の流れの中央に配置され得る。循環する培養液3の流れの中央は、貯留室11内の培養液3の深さ方向において、水面4と底面12との中央付近である。中央照明34は、足場33によって支持される。中央照明34は、底面12に平行な平面に沿って配置される。
A
中央照明34は、例えば、基板上に固定された複数個のLEDユニットについて2つのユニットの基板同士を貼り合わせて構成され、両面に発光面を有する面光源である。中央照明34は、例えば、透光性を有する樹脂部材によって被覆される。中央照明34は、培養液3内に配置されることから、防水処理が施される。中央照明34は、両面の発光面を水面4及び底面12に向けて配置される。照明部30の電源は、第1照明31、第2照明32、及び中央照明34の内部に電源を有している。第1照明31、第2照明32、及び中央照明34の電力は、配線などによって外部電源から供給されてもよい。第1照明31、第2照明32、及び中央照明34の光量、色及び照射時間は、微細藻類2の光合成の生育に合わせて適宜設定される。
The
培養装置1における微細藻類2の培養過程について説明する。微細藻類2及び培養液3が、貯留室11内に貯留される。第1照明31、第2照明32、及び中央照明34からの光が、微細藻類2及び培養液3に照射される。空気ポンプ22より気体21が供給管23に供給され、放出管24の管路25を通り、複数の***26から貯留室11内の培養液3に放出される。気体21により、第1矢印41に示すように第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流が生起される。貯留室11内において、生起された水流により、培養液3は、第1矢印41、第2矢印42、第3矢印43、及び第4矢印44の順に貯留室11内を循環する。微細藻類2は、循環する培養液3の流れに伴い、貯留室11内を第1矢印41、第2矢印42、第3矢印43、及び第4矢印44の順に循環する。貯留室11内において、微細藻類2は、循環することにより貯留室11に沈殿、付着又は固結せず、種苗の飼料として適したものとなる。
A process of culturing the
微細藻類2は、放出管24から放出され培養液3に溶け出した二酸化炭素及び酸素を含む気体21を利用して、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。貯留室11が大型化した場合であっても、微細藻類2は、培養液3の流れに沿って循環することにより、第1側面13付近において二酸化炭素及び酸素を取得する機会を得ることができる。
The
微細藻類2は、第1照明31、第2照明32、及び中央照明34から照射される光を受光し、光合成をすることができる。循環する培養液3の流れの中央に中央照明34が配置されるので、循環する培養液3の流れの中央においても水面4側で第2矢印42方向の流れが維持され、底面12側で第4矢印44方向の流れが維持される。これにより、循環する培養液3の流れの中央において、微細藻類2の滞留が緩和される。微細藻類2は、貯留室11内で滞留することなく循環することにより、多くの微細藻類2が第1照明31、第2照明32、及び中央照明34に近い位置を循環により通過する。微細藻類2は、十分な光量を受光する機会を得ることができ、個体間の受光量の偏りが小さくなる。
The
以上、本実施形態に係る培養装置1によれば、微細藻類2の個体間の受光量の偏りを抑えることができる。また、培養装置1において、放出管24から放出された気体21が気泡となって底面12から水面4へ上昇することによって、底面12から水面4に向かう水流が生起し、貯留室11内に第1矢印41、第2矢印42、第3矢印43、及び第4矢印44に示すような循環する培養液3の流れを生起させることができる。貯留室11内において、微細藻類2は、循環することにより貯留室11に沈殿、付着又は固結せず、種苗の飼料として適したものとなる。二酸化炭素及び酸素を含む気体21が底面12から水面4へ通気することによって、別途に通気機能を有した部材を配置しなくとも、微細藻類2は、光合成に必要な二酸化炭素及び呼吸に必要な酸素を取得することができる。
As described above, according to the
また、中央照明34は、第1側面13、水面4、第2側面14、及び底面12から離間し、循環する培養液3の流れの中央に配置されることで、微細藻類2及び培養液3は貯留室11内を中央照明34に妨げられることなく、かつ中央で滞留することなく循環することができる。微細藻類2は、照明部30に近い位置を循環により通過することで、十分な光量を受光する機会を得ることができる。
In addition, the
また、中央照明34から最も遠い培養液3中の微細藻類2までの距離は、培養槽10の外側の水面4付近のみ又は底面12付近のみに光源が配置された場合の最も遠い培養液3中の微細藻類2までの距離よりも短い。これにより、中央照明34付近の微細藻類2だけでなく水面4付近又は底面12付近を流れる微細藻類2も十分な光量を受光することができる。培養液3中の微細藻類2の密度が高い場合や培養液3の量が多い場合においても、中央照明34では、微細藻類2又は培養液3の吸収、遮蔽、又は散乱による光の減衰を抑えることができる。
In addition, the distance from the
また、循環部20が生起する水流によって培養液3が水面4に対して一方側Sに飛散するおそれがあり、培養槽10の外側の水面4付近に光源が配置された場合、発光面に汚れ又は微細藻類2が付着するおそれがある。それに対して、中央照明34の周囲には循環する培養液3の流れがあるため、中央照明34の発光面では汚れ又は微細藻類2の付着を抑えることができる。これにより、中央照明34における微細藻類2に照射する光の照射量の減衰を抑えることができる。また、照明部30が、培養槽10の外側の水面4付近又は底面12付近に配置されていないことにより、培養装置1を容易に複数積層させて配置することができる。
Moreover, the water flow generated by the
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、放出管24は、第1側面13付近になくてもよい。この場合、放出管24は、貯留室11内に循環する培養液3の流れを生起できるのであれば、貯留室11内のいずれに配置されてもよい。
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. For example,
放出管24は、底面12に第1側面13に平行な平面Pに沿って配置されてもよい。この場合、気体21が底面12から水面4に移動できるように、中央照明34は、平面Pに沿って分割されていてもよい。循環する培養液3の流れは、例えば、平面Pと第1側面13との間、及び平面Pと第2側面14との間で2つ形成される。
The
放出管24は、底面12に第3側面15に平行な平面Qに沿って配置され、気体21が底面12から水面4に移動できるように中央照明34は平面Qに沿って分割されていてもよい。この場合、循環する培養液3の流れは、例えば平面Qと第3側面15との間、及び平面Qと第4側面16との間で2つ形成される。
The
放出管24により生起される培養液3の流れは、気体21によって生起されたものでなくてもよい。この場合、循環部20は、例えば、ポンプ及びエアーストーンの組み合わせであってもよい。ポンプは、第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流を生起し、循環する培養液3の流れを貯留室11内に生起する。エアーストーンは、二酸化炭素及び酸素を含む気体21を貯留室11内に供給する。気体21は、二酸化炭素又は酸素を含まなくともよい。この場合、循環部20は、例えば、空気ポンプ22、供給管23、及び放出管24並びにエアーストーンの組み合わせであってもよい。空気ポンプ22、供給管23、及び放出管24は、第1側面13に沿って底面12から水面4に向かう水流を二酸化炭素又は酸素を含まない気体21によって生起し、循環する培養液3の流れを貯留室11内に生起する。エアーストーンは、放出管24から貯留室11内に供給されない二酸化炭素又は酸素を含む気体を貯留室11内に供給する。
The
また、照明部30は、例えば、所定の波長を照射できる液晶ディスプレイであってもよい。照明部30は、培養槽10の外側又は貯留室11内に、少なくとも1つが水面4付近、底面12付近、第1側面13付近、第2側面14付近、第3側面15付近、又は第4側面16付近に配置されていればよい。培養液3に光を照射するように培養槽10の外側に配置される照明部30は、防水処理を施して貯留室11内に配置されてもよい。この場合、培養槽10は、外部からの光を透過する部材で構成されなくてもよい。中央照明34は、足場33により支えられなくてもよい。中央照明34は、例えば、第3側面15、又は第4側面16に連結することで循環する培養液3の流れの中央に配置されてもよい。
Also, the
1…培養装置、2…微細藻類、3…培養液、4…水面、10…培養槽、11…貯留室、12…底面、13…第1側面、14…第2側面、15…第3側面、16…第4側面、20…循環部、21…気体、22…空気ポンプ、23…供給管、24…放出管、25…管路、26…***、30…照明部、31…第1照明、32…第2照明、33…足場、34…中央照明、41…第1矢印、42…第2矢印、43…第3矢印、44…第4矢印。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記微細藻類及び前記培養液を貯留する四角柱状の貯留室をその内部に画成する培養槽と、
前記貯留室の第1側面に沿って底面から水面へと向かう水流を生起することにより、前記微細藻類及び前記培養液を前記第1側面、前記水面、前記第1側面の対面である第2側面、及び前記底面のそれぞれに沿って順に循環させる循環部と、
前記貯留室内へ光を照射する照明部と、
を備え、
前記照明部は、
発光面を前記貯留室に向けて前記第1側面に沿って前記培養槽の外側に配置される第1照明と、
発光面を前記貯留室に向けて前記第2側面に沿って前記培養槽の外側に配置される第2照明と、
前記貯留室内の循環する前記培養液の流れの中央に配置される中央照明と、
を有し、
前記微細藻類及び前記培養液は、前記中央照明の周囲を循環する、
培養装置。 A culture apparatus for culturing microalgae in an environment of culture solution circulation and light irradiation,
A culture tank defining therein a square prism-shaped storage chamber for storing the microalgae and the culture solution;
By generating a water flow from the bottom surface to the water surface along the first side surface of the storage chamber, the microalgae and the culture solution are separated from the first side surface, the water surface, and the second side surface facing the first side surface. , and a circulation unit that sequentially circulates along each of the bottom surfaces;
a lighting unit that irradiates light into the storage chamber;
with
The illumination unit
a first lighting arranged outside the culture tank along the first side surface with a light emitting surface facing the storage chamber;
a second lighting arranged outside the culture tank along the second side with a light emitting surface facing the storage chamber;
a central light positioned in the center of the flow of the circulating medium in the reservoir;
has
the microalgae and the culture medium circulate around the central lighting;
culture equipment.
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