特開 2023-167625 微生物培養装置、培養フィルム、及び微生物培養方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167625

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】微生物培養装置、培養フィルム、及び微生物培養方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20231116BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】26

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078941

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(72)【発明者】

【氏名】横井 肇

(72)【発明者】

【氏名】坂入 幸司

(72)【発明者】

【氏名】木島 匡彦

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB01

4B029CC01

4B029DA04

4B029DG06

4B029DG08

4B029GB05

4B029GB09

(57)【要約】

【課題】装置全体の軽量化を図ると共に、微生物の培養及び回収を容易に行うことの可能な微生物培養装置を提供する。
【解決手段】微生物培養装置１は、開口部を有する培養槽２と、培養槽２内の、開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源からなる光源部３と、培養液ｗと、を備え、培養液ｗは、底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留され、培養槽２内の、少なくとも底部内側は疎水性を有する。培養槽２は疎水性を有するため、微生物は培養槽２に付着しにくく剥がれやすい。そのため、微生物の回収を容易に行うことができる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部を有する培養槽と、
前記培養槽内の、前記開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、
前記培養槽内に貯留された培養液と、を備え、
前記培養液は、前記底部内側の最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留され、
前記培養槽内の、少なくとも前記底部内側は疎水性を有することを特徴とする微生物培養装置。

【請求項2】

前記底部内側は、水の接触角が１０°以上となる特性を有することを特徴とする請求項１に記載の微生物培養装置。

【請求項3】

開口部を有する培養槽と、
前記培養槽内の、前記開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、
前記底部内側に設けられ、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、
を備えることを特徴とする微生物培養装置。

【請求項4】

前記底部内側に設置された培養フィルムを有し、
前記第一凹凸形状は、前記培養フィルムに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の微生物培養装置。

【請求項5】

前記培養槽内には培養液が貯留され、当該培養液は、前記培養フィルムの最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留され、
前記第一凹凸形状は前記培養フィルムの両面に形成され、当該培養フィルムは伸張性を有することを特徴とする請求項４に記載の微生物培養装置。

【請求項6】

開口部を有する培養槽と、
前記培養槽内の前記開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、
前記底部内側に設けられ、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、当該第一凹凸形状に重畳して設けられ、前記第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを前記一方向に繰り返す第二凹凸形状と、
を備えることを特徴とする微生物培養装置。

【請求項7】

前記底部内側に設置された培養フィルムを有し、
前記第一凹凸形状及び前記第二凹凸形状は、前記培養フィルムに形成されていることを特徴とする請求項６に記載の微生物培養装置。

【請求項8】

前記培養槽内には培養液が貯留され、当該培養液は、前記培養フィルムの最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留され、
前記第一凹凸形状及び前記第二凹凸形状は前記培養フィルムの両面に形成され、当該培養フィルムは伸張性を有することを特徴とする請求項７に記載の微生物培養装置。

【請求項9】

前記第一凹凸形状の、隣り合う凸部と凹部とは、
前記凸部の凸方向の最大箇所と前記凹部の凹方向の最大箇所との間の鉛直距離が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項10】

前記第一凹凸形状の、隣り合う凸部と凹部とは、
前記凸部の凸方向の最大箇所と前記凹部の凹方向の最大箇所との間の鉛直距離が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項11】

前記第二凹凸形状の、隣り合う凸部と凹部とは、
前記凸部の凸方向の最大箇所と前記凹部の凹方向の最大箇所との間の鉛直距離が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項12】

前記第一凹凸形状の、隣り合う凸部と凹部とは、
前記凸部の凸方向の最大箇所と前記凹部の凹方向の最大箇所との間の鉛直距離が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の微生物培養装置。

【請求項13】

前記培養槽の深さは３００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項14】

前記底部内側は、水平面に対する角度が０．１°以上１０°以下であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項15】

前記培養槽の前記開口部と対向する底部は光透過性を有し、
前記面光源は、当該面光源の光出射面と、前記底部外側とが対向するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項16】

前記培養槽と前記面光源との対が、上下方向に複数積層されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の微生物培養装置。

【請求項17】

微生物培養用の培養フィルムであって、
凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、
前記第一凹凸形状に重畳して設けられ前記第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを前記一方向に繰り返す第二凹凸形状と、
を備えることを特徴とする培養フィルム。

【請求項18】

開口部を有する培養槽の、少なくとも前記開口部と対向する底部内側が疎水性を有する培養槽を用意し、
当該培養槽に培養液を注入し、前記底部内側の最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで前記培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、
前記底部内側に向けて光照射して前記微生物を培養することを特徴とする微生物培養方法。

【請求項19】

開口部を有する培養槽の前記開口部と対向する底部内側に、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状を有する培養槽を用意し、
当該培養槽に培養液を注入し、前記底部内側の最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで前記培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、
前記底部内側に向けて光照射して前記微生物を培養することを特徴とする微生物培養方法。

【請求項20】

前記第一凹凸形状を有する培養フィルムを前記培養槽の前記底部内側に設置して、当該培養フィルム上で前記微生物を培養し、
前記培養槽から前記培養フィルム全体を取り出し、当該培養フィルムに付着する前記微生物を回収することを特徴とする請求項１９に記載の微生物培養方法。

【請求項21】

開口部を有する培養槽内の前記開口部と対向する底部内側に、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、当該第一凹凸形状に重畳して前記第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを前記一方向に繰り返す第二凹凸形状とを有する培養槽を用意し、
当該培養槽に培養液を注入し、前記底部内側の最も高い箇所から前記培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで前記培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、
前記底部内側に向けて光照射して前記微生物を培養することを特徴とする微生物培養方法。

【請求項22】

前記第一凹凸形状と前記第二凹凸形状とを有する培養フィルムを前記培養槽の前記底部内側に設置して、当該培養フィルム上で前記微生物を培養し、
前記培養槽から前記培養フィルム全体を取り出し、当該培養フィルムに付着する前記微生物を回収することを特徴とする請求項２１に記載の微生物培養方法。

【請求項23】

前記底部内側に向けて前記培養液を吐出する培養液吐出部を有し、
前記培養液吐出部から吐出される前記培養液の液圧を利用して前記底部内側に付着する前記微生物を剥離し、
剥離した前記微生物を回収することを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載の微生物培養方法。

【請求項24】

光照射された照射光の前記底部内側における透過率が、１％以上５０％以下の範囲内の値であるときに、少なくとも種となる微生物を残して、前記培養液吐出部から吐出される前記培養液の液圧を利用して前記微生物を剥離し、
剥離した前記微生物を回収した後、前記種となる微生物を用いて培養を継続することを特徴とする請求項２３に記載の微生物培養方法。

【請求項25】

光照射された照射光の前記底部内側における透過率が、１％以上５０％以下の範囲内の値であるときに、前記培養槽に前記培養液を追加することを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載の微生物培養方法。

【請求項26】

前記培養槽に前記培養液を連続して注入すると共に、前記培養槽に注入される前記培養液と同量の培養液を前記培養槽から排出させることで、光照射された照射光の前記底部内側における透過率を５％以上に維持することを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載の微生物培養方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微生物培養装置、培養フィルム、及び微生物培養方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、微生物の培養方法として、懸濁相中で培養する方法が提案されている。この方法では、水を大量に使用する。また受光面が最表層近辺に限られているため、最表層近辺でしか微生物を培養することができない。

【0003】

これを改良するために、気相中や固相表面で培養する方法も開発されている。

【0004】

気相中や固相表面で培養する方法では、シート上で培養することで、フットプリントを狭くし土地を有効利用することができる。さらに、このシートをスタックすることで、土地の利用効率を飛躍的に向上させることができる。このシート上で培養する方法においては、担体として、微生物や培養液を保持することができるように、多孔質材料が広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６１５２９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

担体として多孔質材料を用いた場合、内部に入り込んだ微生物を効率よく回収することができないという問題がある。また、担体として多孔質材料を用いた場合、水分を含むことから担体が重くなり、その結果、培養装置全体が重くなる。

【0007】

そこで、この発明は、従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、装置全体の軽量化を図ると共に、微生物の培養及び回収を容易に行うことの可能な微生物培養装置、培養フィルム、及び微生物培養方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、開口部を有する培養槽と、培養槽内の、開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、培養槽内に貯留された培養液と、を備え、培養液は、底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留され、培養槽内の、少なくとも底部内側は疎水性を有する微生物培養装置が提供される。

【0009】

本発明の他の態様によれば、開口部を有する培養槽と、培養槽内の、開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、底部内側に設けられ、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、を備える微生物培養装置が提供される。

【0010】

本発明の他の態様によれば、開口部を有する培養槽と、培養槽内の開口部と対向する底部内側に向けて光照射を行う面光源と、底部内側に設けられ、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、第一凹凸形状に重畳して設けられ、第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第二凹凸形状と、を備える微生物培養装置が提供される。

【0011】

本発明の他の態様によれば、微生物培養用の培養フィルムであって、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、第一凹凸形状に重畳して設けられ第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第二凹凸形状と、を備える微生物培養用の培養フィルムが提供される。

【0012】

本発明の他の態様によれば、開口部を有する培養槽の、少なくとも開口部と対向する底部内側が疎水性を有する培養槽を用意し、培養槽に培養液を注入し、底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、底部内側に向けて光照射して微生物を培養する微生物培養方法が提供される。

【0013】

本発明の他の態様によれば、開口部を有する培養槽の開口部と対向する底部内側に、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状を有する培養槽を用意し、培養槽に培養液を注入し、底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、底部内側に向けて光照射して微生物を培養する微生物培養方法が提供される。

【0014】

本発明の他の態様によれば、開口部を有する培養槽内の開口部と対向する底部内側に、凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第一凹凸形状と、第一凹凸形状に重畳して第一凹凸形状よりも短い周期で凸部及び凹部からなる凹凸パターンを一方向に繰り返す第二凹凸形状とを有する培養槽を用意し、培養槽に培養液を注入し、底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるまで培養液を注入すると共に、種となる微生物を配置し、底部内側に向けて光照射して微生物を培養する微生物培養方法が提供される。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、装置全体の軽量化を図ると共に、微生物の培養及び回収を容易に行うことの可能な微生物培養装置、培養フィルム、及び微生物培養方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る微生物培養装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係る微生物培養装置の動作説明に供する説明図である。

【図3】第１実施形態に係る微生物培養装置の変形例を模式的に示す断面図である。

【図4】第１実施形態に係る微生物培養装置の変形例を模式的に示す断面図である。

【図5】第２実施形態に係る微生物培養装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図6】培養フィルムの一例を模式的に示す断面図である。

【図7】培養液の量を説明するための説明図である。

【図8】培養フィルムの凹凸パターンの変形例を模式的に示す図である。

【図9】培養フィルムの凹凸パターンの変形例を模式的に示す図である。

【図10】培養フィルムの凹凸パターンの変形例を模式的に示す図である。

【図11】微生物培養装置の循環系の一例を模式的に示す説明図である。

【図12】微生物培養装置の循環系の変形例を模式的に示す説明図である。

【図13】微生物培養装置の循環系の変形例を模式的に示す説明図である。

【図14】微生物培養装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。

【図15】第５実施形態に係る微生物培養装置の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

【0018】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
〔第１実施形態〕

【0019】

まず、第１実施形態を説明する。
〔微生物培養装置の構成〕

【0020】

図１は、本発明の第１実施形態に係る微生物培養装置１の一例を模式的に示す断面図である。

【0021】

微生物培養装置１は、培養槽２と、光源部（面光源）３と、を備える。

【0022】

培養槽２は、平面視が矩形であり上部が開放した貯留槽からなる。培養槽２の内側の少なくとも底面（以後、底部内側ともいう。）、好ましくは底部内側と壁面、つまり培養槽２の内側の面のうち培養液ｗと接触する部分は疎水性を有する。また、培養槽２の底部内側は平面であり、培養槽２を水平な設置面に載置することで、底部内側は水平面となるようになっている。

【0023】

培養槽２の深さは、微生物を培養するために必要な量の培養液及び微生物を収納可能な深さであればよく、３００ｍｍ以下程度、好ましくは１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。培養槽２の深さがあまり浅すぎると、培養液ｗが培養槽２から溢れてしまう恐れがあり、逆に深すぎると、培養槽２の嵩が増し、その結果、微生物培養装置１全体の嵩が増し、床面積当たりの微生物の培養量の低減につながる可能性がある。

【0024】

培養槽２の底部内側の面積である底面積は、５００ｃｍ^２以上１０,０００ｃｍ^２以下程度であることが好ましい。底面積、つまり、培養面積が小さすぎると、培養槽２の数が増え、管理が煩雑となる恐れがある。底面積が大きすぎると、培養槽２や培養槽２内の培養液ｗの量が増え、培養槽２の重量が増加し、ハンドリングが困難となる。

【0025】

培養液ｗは、培養槽２内に薄い水膜となるように供給され、培養する微生物の種類にもよるが、水深１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように供給される。なお、ここでは、所定の設置面に培養槽２を設置した状態にあるときの、培養槽２の底部内側の最も高い箇所から培養液ｗの液面までの鉛直方向の距離を「水深」という。図１の場合、水平な設置面上に培養槽２を設置し、培養槽２の底部内側は水平面となるため、水平な底面から培養液ｗの液面までの鉛直距離が「水深」となる。

【0026】

光源部３は、矩形状の導光板３ａと、図示しない光源としてのＬＥＤとを含み、例えば導光板３ａの一端にＬＥＤが配置される。導光板３ａの一方の面が、培養槽２と対向するように配置することによって面光源を形成し、培養槽２と対向する面全体から、培養槽２の底部内側に向けて光照射が行われる。なお、図１では、光源部３を導光板３ａとＬＥＤとで構成しているが、これに限るものではなく、培養槽２の底部内側全体に光照射を行うことの可能な面光源であれば、適用することができる。例えば、透明な容器又は樹脂内にＬＥＤをアレイ状に配置したものを面光源として用いてもよい。

【0027】

光源部３は、培養槽２との間に一定の間隔をもって配置され、例えば取り外し可能に設置される。光源部３は、例えば、培養槽２の四隅にアングルを用いることで、培養槽２との間に、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度の隙間が空くように配置される。このように光源部３と培養槽２との間に隙間を設けることで、培養槽２内の二酸化炭素ＣＯ_２を交換することができる。

【0028】

培養槽２内の空気の循環は、自然にまかせるものであってもよく、ファン等で送風してもよい。また、空気に二酸化炭素ＣＯ_２を混合して培養槽２内に循環させてもよい。培養液ｗを循環させる際には、培養液ｗを貯めておくタンクにおいて、二酸化炭素ＣＯ_２や大気の曝気を行ってもよい。

【0029】

光源部３は、培養槽２の底面での照度として、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）が、５０μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以上１００μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以下であることが好ましい。これよりも低いと照度不足により光合成の効率が落ち、高すぎると光阻害が起きてしまう恐れがある。

【0030】

ＬＥＤとしては緑色を除くスペクトルを出射するＬＥＤが好ましく、例えば赤色及び青色のＬＥＤが、電力効率の観点から好ましい。
〔微生物培養装置１の動作〕

【0031】

微生物培養時には、図１（ｂ）に示すように、培養槽２に、水深１０ｍｍ以下となるように培養液ｗを供給して、培養液ｗからなる薄い水膜を形成する。そして、形成した水膜状の培養液ｗに、培養対象の微生物の種を配置した状態で、光源部３により培養槽２の底部内側全体にわたって光照射を行い、微生物を培養する。また、所定のタイミングで培養液ｗを循環させて、培養槽２内の培養液ｗを交換する。

【0032】

培養液ｗは薄い水膜が形成される程度の量であるため、光源部３により照射された光は、培養槽２の底面まで十分に到達する。そのため、光源部３による光照射量が比較的少なくても、微生物の培養に十分な光を照射することができ、光利用効率が高くなる。したがって、光源部３を比較的簡易な構成で実現することができる。

【0033】

微生物回収時には、図２に示すように、微生物培養装置１自体を傾け、培養液ｗと共に微生物を排出する。培養槽２内の培養液ｗは、薄い水膜が形成される程度であるため、液量は少ない。そのため、微生物培養装置１を比較的容易に取り扱うことができる。

【0034】

また、培養槽２の少なくとも底面を含む内面は疎水性を有する。そのため、微生物が培養槽２の少なくとも底面を含む内面に付着することを抑制することができる。さらに、微生物を培養するための基材等を用いていない。そのため、培養槽２から培養液ｗを排出することで、培養した微生物を培養槽２から容易に取り出すことができると共に、培養槽２内に取り残される微生物の量を削減することができ、より多くの微生物を回収することができる。また、培養槽２内に残される微生物の量を低減することができるため、この培養槽２内に残される微生物が原因によるコンタミリスクを低減することができる。
〔第１実施形態の効果〕
（１）培養槽２は、蓋がないため、光源部３を取り外すことによって、培養槽２を容易に清掃することができる。また培養液ｗの回収も比較的容易に行うことができる。
（２）培養槽２の少なくとも底面を含む内面は疎水性を有する。そのため、培養槽２の内側に微生物が付着することを抑制することができる。
（３）培養槽２内の培養液ｗは、薄い水膜を形成する程度の量である。そのため、培養槽２の底面まで、光源部３の照射光が届き易くすることができ、例えば濃い藻を収穫することができる。また、光利用効率を向上させることができる。さらに、培養槽２内の培養液ｗの量が少なくてすむため、培養槽２の軽量化、すなわち微生物培養装置１の軽量化を図ることができる。また、光利用効率が向上するため、その分、微生物培養装置１の小型化を図ることができる。このように微生物培養装置１の小型化を図ることができるため、微生物培養装置１自体を筐体内に収めることも可能である。そのため、培養槽２に蓋を設けなくとも、コンタミリスクを低減することができる。
（４）培養槽２は蓋がなく、また、培養液ｗは薄い水膜であるため、二酸化炭素ＣＯ_２の交換を容易に行うことができる。
〔第１実施形態の変形例〕
（１）上述のように、微生物培養装置１を軽量化することができる。そのため、図３に示すように、微生物培養装置１を複数重ねることができ、狭い土地でも、より多量の微生物を培養することができる。
（２）図２では、微生物培養装置１を傾けることで微生物を回収しているが、回収方法はこれに限るものではない。例えば、培養槽２の底面に排水孔を設け、排水孔から培養液ｗと共に微生物を回収してもよく、ポンプ等によって吸い上げるようにしてもよい。

【0035】

また、微生物回収時に限らず、微生物培養装置１を机や床面等の水平な設置面上に設置する際に、図２に示すように、微生物培養装置１を設置面に対して傾斜した状態で設置し、この状態で培養してもよい。また、微生物培養装置１を図２に示すように傾斜した状態で配置する場合に代えて、図４に示すように、培養槽２の底部内側に、水平面に対して０．１°以上１０°以下程度の傾斜を設けてもよい。つまり、培養槽２の底部内側に傾斜をつけると、培養槽２を水平な設置面上に載置した場合でも、培養槽２の底部内側は傾きを有する斜面となる。すなわち、培養槽２の底部内側は、図２に示すように培養槽２を傾斜した状態で設置した状態と同等となる。

【0036】

培養槽２の底部内側に水平面に対して０．１°以上１０°以下程度の比較的緩い傾斜を設けることで、培養槽２内の培養液ｗの水深が場所によって大きく変わることを抑制しつつほぼ均一条件で光照射ができる。また、培養液ｗを循環させる際には、傾斜によって培養液ｗの流れを誘導することができる。仮に、培養槽２の内側底面の角度を１０°以上とした場合には、光照射時の均一性が損なわれる可能性がある。

【0037】

培養槽２の内側底面が水平面に対して傾斜した状態となるように培養槽２を構成した場合、図４に示すように、培養槽２底部の斜面の高い位置側の端部に、培養槽２に培養液を供給する培養液供給部４を設け、斜面の低い位置側の端部に、培養槽２内の培養液を回収する培養液回収部５を設けてもよい。このような構成とすることで、培養液ｗの流れが作り易いため、培養液循環時に培養液ｗを容易に循環させることができ、培養液の循環作業に伴う処理時間を短縮することができる。

【0038】

なお、このように培養槽２の底部内側に傾斜を設ける場合には、培養液ｗの量は、斜面の最も高い箇所の水深、つまり、図２においては培養槽２の右端の位置、図４においては、斜面の右端の位置における、培養液ｗの液面までの鉛直距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように貯留する。また、培養槽２の深さ、培養液ｗの量、及び傾斜角は、培養液ｗが、水深１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるようにしつつ、培養槽２から溢れないように調整することが好ましい。
（３）培養槽２の底部を、光透過性を有する素材で形成し、光源部３を、この光源部３の光出射面と、培養槽２の底部外側とが対向するように配置してもよい。このように配置することによって、光源部３の光出射面が、培養液ｗの水はね等によって汚れることを防止することができる。また、培養槽２の開口部と光源部３とが対向するように配置する場合のように、培養槽２と光源部３との間に隙間を設ける必要がないため、その分、微生物培養装置１の厚みをより小さくすることができる。そのため、培養槽２と光源部３との対を上下方向に複数積層しやすく、装置床面積あたりの微生物の収穫量を増加させることができる。光透過性を有する素材としては、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル、スチレンのコポリマー）、シリコーン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂や、ガラス等を適用することができる。

【0039】

また、培養槽２の底部を、光透過性を有する素材で形成し、光源部３を、この光源部３の光出射面と培養槽２の底部外側とが対向するように配置し、さらに、別の光源部を、培養槽２の開口部と光出射面とが対向するように設けてもよい。つまり一つの培養槽２に対し、その上面側及び底面側の両方から光照射を行うようにしてもよい。このようにすることによって、光源部３としてより少ない出射光で十分に光照射を行うことができるため、光源部３としてより性能の低いＬＥＤを用いることが可能となり、コスト削減を図ることができる。このように一つの培養槽２の上側及び下側に光源部３をそれぞれ設けた場合も、培養槽２とその上下に設けられた２つの光源部３を１セットとして、複数セットを上下方向に積層することも可能である。
（４）培養槽２を、その内面の培養液ｗの接触角が１０°以上となるように構成してもよい。このように、構成することによって、培養槽２に対し培養液ｗはぬれ性が小さいため、微生物が培養槽２に固着しにくい。そのため、微生物の回収性を向上させることができる。
（５）培養槽２にスキージを設け、培養液ｗの供給側から排出側にスキージを動かすことで培養液ｗを入れ換えてもよく、また、微生物の回収を行ってもよい。
〔第２実施形態〕

【0040】

次に、本発明の第２実施形態を説明する。

【0041】

第２実施形態に係る微生物培養装置１ａは、図５に示すように、第１実施形態に係る微生物培養装置１において、培養槽２の構成が異なること以外は同一であるので、同一部の詳細な説明は省略する。

【0042】

第２実施形態に係る微生物培養装置１ａにおける培養槽２ａは、培養槽２の内面が必ずしも疎水性を有していなくてよい。そして、培養槽２ａ内に培養フィルム６を備え、この培養フィルム６上において微生物を培養させる。
〔培養フィルム６の構成〕

【0043】

培養フィルム６は、非吸液性を有する樹脂シートで形成される。培養フィルム６として、非吸液性を有する樹脂シートを用いることで、培養フィルム６が培養液を吸液することによって培養フィルム６が重くなることを回避している。

【0044】

培養フィルム６は、図６に示すように、表裏面に凹部及び凸部からなる凹凸形状を有する。凹凸形状として、例えば、先端が略尖った周期的な第一の凹凸形状Ｐ１（第一凹凸形状）を有する。この凹凸形状Ｐ１は、山状部と谷状部とからなる凹凸パターンを培養フィルム６の一方向に繰り返す形状である。さらに、図６中の拡大図に示すように、凹凸形状Ｐ１の斜面部６１のそれぞれには、表裏面に周期的な第二の凹凸形状Ｐ２（第二凹凸形状）が重畳されている。

【0045】

第一の凹凸形状Ｐ１は、図６に示すように、一方の面にその幅方向全体にわたって水平且つ直線状に延在する谷状稜線６ａと山状稜線６ｂとを交互に有している。同様に、他方の面にもその幅方向全体にわたって水平且つ直線状に延在する谷状稜線６ｃと山状稜線６ｄとを交互に有している。つまり、培養フィルム６は、幅方向に伸びるストライプ状に配置された谷状稜線６ａ、６ｃ及び山状稜線６ｂ、６ｄを有する。すなわち、培養フィルム６は、図６に示すように蛇腹形状を有し、この蛇腹形状を有することにより、培養フィルム６は伸張する。

【0046】

培養フィルム６において、谷状稜線６ａと山状稜線６ｂのピッチＰは等しくてもよいし、異なっていてもよく、同様に、谷状稜線６ｃと山状稜線６ｄのピッチも等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、山状部と谷状部とからなる凹凸パターンの周期は、全凹凸パターンで同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、図６において、谷状稜線６ａと山状稜線６ｂ、または谷状稜線６ｃと山状稜線６ｄの高さ方向の距離Ｈを、凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈとすると、この凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈは、隣り合う谷状稜線６ａ及び山状稜線６ｂ間の高低差Ｈそれぞれが同一であってもよく異なっていてもよい。隣り合う谷状稜線６ｃと山状稜線６ｄ間の高低差Ｈも同様に、隣り合う谷状稜線６ｃと山状稜線６ｄとの間の高低差Ｈは同一であってもよく、異なっていてもよい。

【0047】

培養フィルム６は、非吸液性及び光透過性を有する樹脂シートを基材としている。培養フィルム６の厚みＴ（図示せず）は、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。培養フィルム６の厚みＴが５μｍよりも薄いと、培養フィルム６が破れたり、培養フィルム６同士を剥離しづらかったりする等、ハンドリングが困難となる。一方、厚みＴが２００μｍよりも厚いと、厚みがある分、培養フィルム６が重くなる上にコスト増加につながる。また、表裏一体の凹凸パターンの場合には、厚みＴが厚すぎると伸ばしづらくなり、表裏一体の凹凸パターンである意味が薄れる。

【0048】

培養フィルム６の厚みＴは、必ずしも均一である必要は無い。例えば稜線付近の培養フィルム６の厚さは、他の部分の厚さと異なっていても良い。また、凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。培養フィルム６に凹凸形状Ｐ１を設けることによって、流速緩和効果を得ることができ、培養液ｗを循環させる際に、培養槽２の底部分における培養液ｗの流速を抑制することができる。そのため、培養液ｗを循環させる際に、微生物が剥がれることを抑制することができる。凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈが０.５ｍｍよりも小さい場合には、凹凸形状Ｐ１を設けることによる培養液ｗの流速緩和効果を期待できない。また、山谷の高低差Ｈが培養液ｗの深さ以上であると、山部が培養液ｗから飛び出した状態となり、その部分に微生物が培養されないため、微生物の培養効率が低下する。

【0049】

一方、凹凸形状Ｐ２は、先端が平らな凸部と凹部とからなる凹凸パターンを、凹凸形状Ｐ１と同一方向に繰り返す形状である。斜面部６１は、一方の面に、その幅方向全体にわたって水平且つ直線状に延在する凹部６１ａと凸部６１ｂとを交互に有している。同様に、他方の面にもその幅方向全体にわたって水平且つ直線状に延在する凹部６１ｃと凸部６１ｄとを交互に有している。つまり、斜面部６１は、幅方向に延びるストライプ状に配置された凹部６１ａ、６１ｃ及び凸部６１ｂ、６１ｄを有し、図６の拡大図に示すように、凹部及び凸部が繰り返す先端が平坦な蛇腹形状を有し、この先端が平坦な蛇腹形状を有することにより、斜面部６１は伸張する。つまり、培養フィルム６は、図６に示すように、周期が長く先端の尖った凹凸形状Ｐ１と、凹凸形状Ｐ１に重畳して設けられ、凹凸形状Ｐ１よりも周期が短く、先端が平坦な凹凸形状Ｐ２と、を備える。

【0050】

斜面部６１において、凹部６１ａと凸部６１ｂとのピッチは等しくしてもよいし、異なっていてもよく、同様に、凹部６１ｃと凸部６１ｄとのピッチは等しくてもよいし異なっていてもよい。また、凸部と凹部とからなる凹凸パターンの周期は、全凹凸パターンで同一であってもよく、異なっていてもよい。図６において、凹部６１ａと凸部６１ｂの水平となる部分どうしの高さ方向の距離を、凹凸形状Ｐ２の高低差ｈという。

【0051】

斜面部６１の凹凸形状Ｐ２の高低差ｈは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。斜面部６１に凹凸形状Ｐ２を重畳させることによって、凹部６１ａの凹状部分に微生物を引っかけることにより微生物の移動を制限し、凹部６１ａ外に微生物が移動することを抑制することができ、すなわち、培養フィルム６上に微生物を保持することができる。そのため、培養液ｗを循環させる際に、微生物が剥がれることを抑制することができる。凹凸形状Ｐ２の高低差ｈが１０μｍよりも小さい場合には、微生物の移動を制限しにくい。また、製造上の観点より、凹凸形状Ｐ２の高低差ｈが１００μｍよりも大きい凹凸形状Ｐ２を凹凸形状Ｐ１に重畳して形成することは困難である。例えば、培養する微生物が藻であり、そのサイズが１０μｍ程度である場合、凹凸形状Ｐ２の高低差ｈが１０μｍ以上１００μｍ以下であれば、斜面部６１の凹凸部に微生物（藻）を十分確保することができる。凹凸形状Ｐ２の高低差ｈは、凹凸パターン毎に異なっていてもよいし、同一であってもよい。

【0052】

凹凸形状Ｐ２の凹部６１ａの水平部分外側の長さａ２及び凸部６１ｂの水平部分外側の長さｂ２は例えば７０μｍ程度に設定され、凹部６１ａの水平部分内側の長さａ１及び凸部６１ｂの水平部分内側の長さｂ１は例えば３０μｍ程度に設定され、凹部６１ａの深さａ３は６０μｍ程度に設定される。

【0053】

培養効率の観点から、培養フィルム６は、培養槽２の内側底面と同等又は多少小さい程度の大きさとなるように形成されることが好ましい。

【0054】

なお、微生物培養装置１ａの場合も、培養槽２の底面での照度は、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）が、５０μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以上１００μｍｏｌ・ｍ^－２・ｓ^－１以下であることが好ましいが、培養フィルム６を用いる場合、培養液ｗの底部が凹凸構造を有し、比表面積が大きいため、より強い光源を用いることも可能である。
〔微生物培養装置１ａの動作〕

【0055】

このような構成を有する培養フィルム６を、培養槽２の底部内側上に載置する。このとき、培養槽２の、培養液ｗの排出側となる辺及び流入側となる辺と、培養フィルム６の谷状稜線６ａ及び山状稜線６ｂの延びる方向とが平行となるように培養フィルム６を載置する。

【0056】

培養槽２内の培養液ｗは、培養槽２の底部内側の、鉛直方向の高さが最も高い箇所から培養液ｗの液面までの距離δ、つまり、培養槽２の底部内側と培養液ｗの液面との間の鉛直距離の最小値が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように注入する。例えば、図７（ａ）に示すように、培養槽２が水平面上に設置されて培養槽２が水平に維持され、培養フィルム６に山状部と谷状部とからなる凹凸パターンを繰り返す凹凸形状Ｐ１が形成されている場合は、培養槽２の底部内側において鉛直方向の高さが最も高い位置は、培養フィルム６の凹凸形状Ｐ１の山状稜線の位置であるため、山状稜線から液面までの距離がδとなる。また、培養槽２が図７（ｂ）に示すように傾斜した面上に設置される場合には、傾斜状態にある培養槽２の底部内側において鉛直方向の高さが最も高い位置は、図７（ｂ）において右端の山状稜線の位置であるため、右端の山状稜線から液面までの距離がδとなる。また、凹凸パターンが図７に示すような繰り返しパターンではなく凹凸パターン毎に周期や凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈが異なる場合には、鉛直方向の高さが最も高い箇所から培養液ｗの液面までの距離がδとなる。

【0057】

微生物は培養フィルム６上で培養され、図６の拡大図に示すように、凹凸形状Ｐ１の凹状部分や凹凸形状Ｐ２の凹状部分に付着する。そのため、何らかによって培養槽２内の培養液ｗが前後左右に揺れたとしても、微生物は凹凸形状Ｐ２の凹状部分によって移動が制限されるため、培養フィルム６から剥がれにくい。また、培養液ｗを循環させるときには、培養槽２内に流入側から培養液ｗを導入した場合、培養槽２内に培養液ｗの流入側から排出側への培養液ｗの流れが生じるが、培養フィルム６は、その谷状稜線６ａ及び山状稜線６ｂの延びる方向と、培養槽２の培養液ｗの流入側の辺とが平行となるように配置されているため、培養フィルム６の凹凸形状Ｐ１によって、培養液ｗの移動が抑制されると共に、凹凸形状Ｐ２の凹部によって、培養液ｗが排出される方向への微生物の移動が制限される。そのため、培養液ｗを循環させる際に微生物が培養フィルム６から剥がれて培養槽２から流れ出てしまうことが抑制される。なお、培養液ｗを循環させる場合等、培養中に培養液ｗを培養槽２に注入する際には、例えば噴霧する等、微生物が培養フィルム６から剥がれないように注入することが好ましい。

【0058】

そして、微生物を回収する場合には、例えば培養フィルム６を培養槽２から取り出してそのままの状態で乾燥させ、十分に乾燥させた後、培養フィルム６の折り目が平らとなるように引き延ばす。培養フィルム６を引き延ばすことにより、乾燥した微生物は培養フィルム６から剥がれ、微生物をはぎ取る操作を行うことによって、さらに微生物は培養フィルム６から剥がれる。この培養フィルム６から剥がれた乾燥した微生物を集めることで、微生物が回収される。
〔第２実施形態の効果〕
（１）上記第１実施形態と同等の作用効果を得ることができると共に、培養フィルム６上に微生物を培養し、培養フィルム６には、周期が長くピッチが大きい凹凸形状Ｐ１を設け、さらに、凹凸形状Ｐ１の斜面部６１に凹凸形状Ｐ１よりも周期が短くピッチが小さい凹凸形状Ｐ２を重畳させている。そのため、マニングの公式から推察されるように、周期の長い凹凸形状Ｐ１により粗度係数が大きくなり培養液ｗの流速が抑えられ、培養フィルム６上の微生物が剥がれにくくなる。また、周期の短い凹凸形状Ｐ２は、その凹部に微生物が入り込むことにより、培養フィルム６上の微生物が剥がれにくくなる。そのため、培養液ｗを循環する際、或いは、何らかによって培養液ｗが前後左右に揺れた場合であっても、意図せず微生物が剥がれることを抑制することができる。

【0059】

また、凹凸形状Ｐ１の山状部の稜線を基準として液面までの距離が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように培養液ｗを注入している。そのため、微生物が培養液ｗ中で浮遊したり揺れたりすることを抑制できるため、微生物が培養フィルム６から剥がれ易くなることを抑制することができる。
（２）培養槽２内に配置される培養フィルム６は、培養槽２の底面上に略水平に維持される。そのため、培養フィルム６が疎水性を有し、培養液ｗが培養フィルム６上にたまりにくい賦形パターンを有していたとしても、例えば培養フィルム６を垂直に維持する場合等に比較して、培養フィルム６の上に培養液ｗの薄膜を形成し易い。そのため、親水性や疎水性、賦形パターン等に制約を設ける必要はなく、培養フィルム６の素材や形状の選択の自由度を高めることができる。
（３）培養フィルム６は、凹凸形状が設けられており、微生物は、培養フィルム６そのものの内部には進入せず、培養フィルム６の表面で培養される。そのため、培養フィルム６を乾燥させ、折り目が平らとなるように引き延ばすことによって、培養フィルム６上で培養された微生物を、培養フィルム６から容易に剥がすことができる。つまり、乾燥してシート状になった藻などの微生物と、培養フィルム６とでは、培養フィルム６を引き延ばしたときの伸び量が異なるため、界面に応力が生じ、界面破壊が生じる。そのため、微生物は培養フィルム６から剥がれやすくなる。したがって微生物の回収を容易に行うことができる。

【0060】

また、乾燥させずに回収する場合でも、微生物は培養フィルム６の表面に存在するため、例えば、培養フィルム６を折り目が平らとなるように引き延ばした状態で、培養液ｗ等の流体をスプレー噴霧したり、スキージ等を利用して微生物をかき集めたりすることで、微生物を容易に回収することができる。また、培養フィルム６自体の内部に微生物が進入することはないため、培養フィルム６に張り付いている微生物であっても、スキージ等を利用することでより確実に回収することができる。
（４）微生物は培養フィルム６上で培養されるため、培養槽２本体に付着する微生物の量を低減することができ、培養槽２自体に微生物を培養させる場合に比較して、培養槽２の洗浄を容易に行うことができる。
（５）培養フィルム６の凹凸形状Ｐ２には、微生物が引っかかるため、培養フィルム６の折り目を平らに引き延ばさなければ微生物は比較的剥がれにくい。そのため、微生物を回収する際に、培養液ｗ中に浮遊している微生物或いは培養フィルム６に弱く接着している微生物などを回収した後、培養フィルム６に比較的十分接着している微生物を、そのまま微生物培養時の種として再利用することができる。
〔第２実施形態の変形例〕
（１）微生物培養装置１ａは、凹凸形状Ｐ１及びＰ２を有する培養フィルム６を培養槽２の底面に載置することで、微生物の剥がれを抑制する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、培養槽２の底部内側自体に凹凸形状Ｐ１及びＰ２を設けてもよい。この場合も、凹凸形状Ｐ１及びＰ２を有するため、培養中微生物が剥がれにくくすることができる。また回収時には、培養液ｗ等の流体をスプレー噴射することで、微生物を容易に回収することができる。
（２）培養フィルム６は、光透過性を有していてもよい。光透過性を有する培養フィルム６である場合には、培養槽２の底部に光透過性を持たせ、培養槽２の底部外側からと培養槽２の開口部側との両方から光照射を行うことができる。
（３）培養フィルム６には、コロナ処理等の表面処理を行ってもよい。コロナ処理を行うことによって、濡れ性が向上し、より少ない培養液ｗで、培養フィルム６全体を濡れた状態とすることができる。また、微生物が付着しやすくなることも期待することができる。

【0061】

また、コロナ処理に限らず、例えばカチオン性材料を培養フィルム６の表面に吸着させる等、表面の自由エネルギを変化させる表面処理を行うことで、微生物が付着しやすくしてもよい。
（４）培養フィルム６の凹凸形状Ｐ１及びＰ２として、山状稜線と谷状稜線とを有する蛇腹形状等、凹部及び凸部を有する略蛇腹形状を適用しているが、これに限るものではない。培養フィルム６は、ストライプ、波、ミウラ折り等のように、折り目を伸ばせば平坦となる形状であっても適用することができる。さらに培養フィルム６としてディンプル状の凹凸を有するシートを適用することも可能であり、ディンプル状の凹凸部分を伸ばしても平坦にはならないが培養フィルム６自体が伸びて平坦となる形状であってもよい。多孔質状のシート等のようにシート自体の内部に微生物が進入し得る形状ではなく、シート自体の表面に微生物が付着する形状であることが好ましい。図８、図９に、凹凸形状Ｐ１の一例を模式的に示し、図１０に凹凸形状Ｐ２の一例を模式的に示す。図８（ａ）は、波状の周期断面形状、図８（ｂ）は、側面視で、山状稜線及び谷状稜線部分が除去された台形となる形状（つまり、凹凸形状Ｐ２）である。図９（ａ）は正弦波形状、（ｂ）は矩形波形状、（ｃ）は三角波形状、（ｄ）はランプ波（のこぎり波）形状、（ｅ）はミウラ折り形状である。図１０は、凹凸形状Ｐ１が山状稜線と谷状稜線とを有する蛇腹形状である場合に、凹凸形状Ｐ２が正弦波形状である場合を示す。凹凸形状Ｐ２も、正弦波形状に限らず、矩形波形状、三角波形状、ランプ波（のこぎり波）形状等を適用することができる。なお、第２実施形態では、蛇腹形状の凹凸形状Ｐ１において、斜面部６１に凹凸形状Ｐ２を形成しているが、凹凸形状Ｐ２は、凹凸形状Ｐ１のいずれの箇所に形成してもよい。例えば、例えば凹凸形状Ｐ１が矩形波形状（図９（ｂ））の場合、凹凸形状Ｐ２は、矩形波の立ち上がり部分、立ち下がり部分、ＨＩＧＨレベル部分、及びＬＯＷレベル部分のいずれに賦形されてもよい。

【0062】

また、凹凸形状Ｐ１及びＰ２を同時に形成した場合に比較して、微生物を補足する効果は薄れるが、凹凸形状Ｐ１のみを培養フィルム６に形成してもよい。凹凸形状Ｐ１のみを培養フィルム６に形成する場合、凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈを０．５ｍｍ以上とすることで、培養液ｗの流速を抑えるようにしてもよく、また、凹凸形状Ｐ１の高低差Ｈを、凹凸形状Ｐ２の高低差ｈと同様に１０μｍ以上１００μｍ以下とすることで、その凹部に微生物を入り込ませるようにしてもよい。
〔第３実施形態〕

【0063】

次に、本発明の第３実施形態を説明する。

【0064】

この第３実施形態は、微生物培養装置１及び微生物培養装置１ａにおいて、培養液を循環させるようにしたものである。培養液の循環系は、微生物培養装置１と微生物培養装置１ａとで同一であるので、ここでは、微生物培養装置１について説明する。

【0065】

図１１は、循環系を備えた微生物培養装置１の一例を示す概略構成図である。多段に積層された複数の培養槽２を備え、各培養槽２の培養液の供給側が排出側よりも高くなるように配置される。これら培養槽２は、筐体１１に収納されている。各培養槽２の培養液の供給側それぞれには培養液タンク１０の排出側が接続され、各培養槽２の培養液の排出側それぞれには培養液タンク１０の流入側が接続されている。

【0066】

培養液タンク１０内の培養液に対し、二酸化炭素ＣＯ_２をバブリングして溶かしてもよいし、筐体１１内に二酸化炭素ＣＯ_２を吹き込み、筐体１１中のガスを、ＣＯ_２リッチな雰囲気とすることによって、二酸化炭素ＣＯ_２が溶け込んだ培養液ｗを得るようにしてもよい。

【0067】

また、培養液タンク１０から排出される培養液ｗに栄養分を追加してもよく、排出された培養液ｗを濾過し、ＵＶ光等により減菌してもよい。排出された培養液ｗの濾過や培養液ｗへの二酸化炭素ＣＯ_２の導入、また、栄養分の追加や減菌処理等は、培養槽２から排出された時点から培養槽２内に流入されるまでの間のいずれかの時点で行えばよい。例えば、培養液ｗの濾過は筐体１１内又は培養液タンク１０内で行うようにしてもよく、また、培養液ｗへの二酸化炭素ＣＯ_２の導入は、筐体１１内又は培養液タンク１０内で行うようにしてもよく、栄養分の追加や減菌処理等は、培養液ｗが培養槽２内に流入されるまでの間に行ってもよい。また、これら処理は、オンライン及びオフラインのいずれで行ってもよい。

【0068】

各培養槽２での培養液ｗの供給は、例えば、培養槽２の培養液ｗの導入側に図示しない導入口（培養液吐出部）を設け、導入口と培養液タンク１０とをホース又は給水パイプで接続することで導入口の位置に培養液を導入するようにしてもよく、スプレー状の導入口を設けることで、培養液ｗを噴霧するようにしてもよい。また、導入口を培養槽２内で前後左右に移動可能に構成し、培養液ｗを吐出する場所を選択可能に構成してもよく、また、培養液ｗの吐出量を選択可能に構成してもよい。

【0069】

また、培養槽２の排出口は、培養槽２の培養液の導入側と対向する側に設けているが、図１２に示すように、培養槽２の排出側の側面の下端寄りに設けてもよく、排出側の側面寄りの底面又は排出側の側面と直交する側面の排出側寄りの位置に設けてもよい。

【0070】

また、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、培養槽２内に、培養液の導入側から排出側まで移動するスキージＳを設け、通常は培養液ｗに浸からない位置に配置しておき、培養槽２内の培養液ｗを排出する場合には、培養槽２内の培養液ｗに浸かる位置にスキージＳの上下方向の位置を調整し、導入側から排出側にスキージＳを移動させることで、培養液ｗを排出側に押し出して排出を行うようにしてもよい。
〔第４実施形態〕

【0071】

次に、本発明の第４実施形態を説明する。

【0072】

この第４実施形態では、微生物培養装置１又は微生物培養装置１ａにおける培養方法を説明する。

【0073】

図１４は、微生物培養時の手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、微生物培養装置１ａを用いて培養する場合について説明するが、微生物培養装置１を用いて培養する場合も培養フィルムを設置する工程を除いて同様の手順で培養することができる。

【0074】

まず、培養槽２内に、培養フィルム６を載置する。培養フィルム６の稜線の延びる方向と、培養槽２の、培養液ｗの流入側と排出側となる対をなす辺の延びる方向とが平行となるように培養フィルム６を配置する（ステップＳ１）。

【0075】

次に、培養槽２内に、培養液ｗを供給する。培養液ｗは、培養槽２底部内側の、微生物が付着可能な最も高い位置を基準とする液面までの高さが１０ｍｍ以下となるように注入する。すなわち、凹凸形状を有する培養フィルム６の山状稜線の位置を基準としてこの位置から液面までの高さが１０ｍｍ以下となるように注入する。なお、液面までの高さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、培養槽２の内側底面に微生物を付着させる微生物培養装置１の場合は、培養槽２の底部内側の最も高い箇所から培養液の液面までの高さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように注入する（ステップＳ２）。

【0076】

そして、種となる微生物を培養フィルム６の上の培養液ｗに接する位置に配置し、光源部３を作動させる。これにより、培養槽２の底部内側全体にわたって光照射が行われ、照射光と、開口部から培養槽２内に導入される二酸化炭素と、培養液ｗとを用いて微生物の培養が行われる（ステップＳ３）。

【0077】

次に、対面する光源部３からの照射光の透過率を、微生物培養前を１００％と定義する、またはいくつかの濃度の標準懸濁液を準備して透過率を校正し、照射光の透過率が１％以上５０％以下であるときに、新たに培養液ｗを注入する（ステップＳ４）。つまり流加培養を行う。透過率が１％以上５０％以下であるときに、例えば微生物培養装置１ａの、培養液ｗの流入口から培養液ｗを注入してもよいし、培養槽２内の培養液ｗを新規培養液と置換してもよい。流加培養を行うことで、微生物（例えば藻）の濃度を適切なレベルに維持することができ、微生物が高密度になったことに起因して栄養分不足や老廃物蓄積による定常期、死滅期を回避することで、培養性を向上させることができる。

【0078】

なお、透過率は、対面する光源部３から最も遠くにある培養液の位置で測定する。光源部３を培養槽２の開口部側に設ける場合には、培養槽２の内側底面や培養槽２に敷設してある培養フィルム６の上面又は裏面における透過率を測定する。光源部３が培養槽２の底部側に配置されている場合には、培養槽２における培養液ｗの液面位置における透過率を測定する。この透過率の測定は、例えば、受光センサを培養槽２内に配置すること等により行う。

【0079】

また、透過率が１％以上５０％以下になったときに培養液ｗを注入する場合に限るものではなく、培養液ｗを導入口から常時追加し、同量の培養液ｗを排出口から常時排出することで、光源部３の出射光が培養フィルム６を透過する透過率が５％以上を維持するように培養液ｗの注入量及び排出量を制御するように構成してもよい。この場合も、微生物（例えば藻）の濃度を適切なレベルに維持することができる。

【0080】

また、培養槽２に追加する培養液ｗは、必ずしも、使用していない新規の培養液である必要はなく、抜き取った培養液をそのまま用いてもよく、又は適宜希釈して用いてもよく、又は抜き取った培養液から微生物を濾過したものを用いてもよい。

【0081】

また、培養槽２に追加する培養液ｗは、培養槽２に最初に供給した培養液と同一の濃度として連続培養を行ってもよいし、高濃度な培養液を少量添加したり栄養組成を変更したりして流加培養を行ってもよい。また、培養槽２から抜き出した培養液をそのまま循環させてもよく、その場合、回収した培養液中の微生物を濾過して回収してもよく、また濾液（培養液）をＵＶ等で減菌した後に戻してもよい。

【0082】

また、培養時には、培養液を静止状態に維持してもよいし、循環させてもよい。また定期的に振動を与えたり、攪拌したりしてもよい。培養液ｗを非静止状態とすることによって、培養液ｗ中の二酸化炭素濃度の低下や培養させる微生物の不均衡を抑制することができる。

【0083】

また、例えば藻等の微生物の場合、微生物の濃度が一定の濃度を超えたときに、光透過性が急激に低下する。このため、受光センサを用い、光透過性が急激に低下したとき、すなわち１％以上５０％以下となったときに、微生物の濃度が一定の濃度を超えたものとみなして、培養液ｗの一部を交換又は循環させて透過性を維持してもよい。これにより、適度なタイミングで透過性を回復することができ、栄養分不足等が生じることを抑制することができる。

【0084】

なお、培養液ｗを注入したり、振動を与えたり攪拌する際には、培養中の微生物が、培養フィルム６から剥がれないように行う。

【0085】

また、培養中に培養液ｗを培養槽２から抜く場面として、上述のように（１）藻等の微生物の濃度が高くなりすぎて面光源の出射光が、極表面の微生物にしかあたらなくなることを防ぐ、（２）栄養素の補給並びに老廃物の除去、（３）攪拌、等の場面が想定される。培養中に、培養液を抜く方法としては、例えば、培養槽から溢れ出させる、培養槽２の側面又は底面に設けたドレン抜き孔より抜き出す、培養槽２にチューブを挿しポンプで抜く、培養槽２を傾けてスキージで掻き出す等の手法をとることができる。

【0086】

そして、微生物が十分に培養されたとき、回収を行う（ステップＳ５）。なお、ステップＳ５にて培養槽中の微生物をすべて回収せず、一部を種として残し、ステップＳ４を再開してもよい。
（回収法１）

【0087】

培養フィルム６を培養槽２から取り出し、乾燥させる。そして、乾燥した後、培養フィルム６が平坦な面となるように折り目を伸ばし、培養フィルム６に付着した微生物を回収する。また、培養槽２内の培養液ｗ中に存在する微生物は、培養槽２内の培養液ｗを全て排出して濾過すること等により回収する。そして必要に応じて培養槽２内の清掃を行う。微生物は主に培養フィルム６上に付着し、培養フィルム６を取り出すことができるため、培養槽２内の清掃を容易に行うことができる。

【0088】

続いて培養を行うときには新たな培養フィルム６を用い、また新たな培養液ｗを用いて行う。
（回収法２）

【0089】

培養槽２に培養液ｗを注入し、注入による培養液ｗの振動或いは攪拌すること等により微生物を培養フィルム６から剥がし、培養フィルム６から剥がれた微生物を大量に含む培養液ｗ全てを培養槽２から排出させて濾過を行い、微生物を回収する。

【0090】

このとき、培養槽２に培養液ｗを注入する際には、培養フィルム６上に付着した微生物が剥がれるように、流加培養のため培養液ｗを交換する場合に比較して、培養液ｗの流量を増大し、吐出圧の高い培養液ｗを培養フィルム６に付着した微生物に吹きつけることで、培養液の吐出圧を利用して、微生物を剥がすようにしてもよい。注入する培養液ｗの液量を増加させることで培養液ｗの液圧を利用して培養フィルム６に付着した微生物を剥離することができるため、必ずしも培養フィルム６を培養槽２から取り出さなくても微生物を回収することができる。

【0091】

そして、必要に応じて培養槽２内の清掃を行う。この場合も培養フィルム６を取り出すことができるため、培養槽２内の清掃を容易に行うことができる。

【0092】

続いて培養を行うときには、培養液の液流によって剥がれずに僅かに微生物が残った培養フィルム６を再度用い、培養フィルム６上に残った藻等の微生物を種として培養を行ってもよい。

【0093】

また、微生物回収時に培養液の吐出圧を利用して、微生物を剥がす場合に、培養槽２に培養液ｗを注入すると共に、例えば、空気及び二酸化炭素の少なくともいずれか一方を培養液に注入するようにすることで、培養液ｗの吐出圧と空気や二酸化炭素の吐出圧とを利用して、微生物を剥がすようにしてもよい。空気や二酸化炭素も同時に培養液に注入することによって、次にこの培養液を利用して培養を行う際に、空気や二酸化炭素を新たに注入する手間を省くことができる。

【0094】

また、培養フィルム６上の微生物を回収する際に、敢えて全ての微生物を回収せずに、種となる量だけ微生物を残すようにしてもよい。このようにすることによって、次にこの培養フィルム６を利用して培養する際に、種となる微生物を培養フィルム６上に設置する手間を省くことができる。
（回収法３）

【0095】

培養フィルム６を用いずに、培養槽２の内側に疎水性を持たせた第一実施形態の微生物培養装置１を用いた場合には、例えば以下の手順で回収する。

【0096】

培養槽２内の培養液ｗを排出し、この培養液ｗを濾過して微生物を回収する。培養槽２内は疎水性を有するため、微生物は培養槽２の内側に付着しにくい。そのため、容易に回収することができる。上記第３実施形態で説明したように、図１１に示す培養液ｗの循環経路の途中で、培養液ｗを濾過して微生物を回収してもよい。

【0097】

図４に示すように、培養液供給部４及び培養液回収部５を備えている場合には、これら培養液供給部４及び培養液回収部５を作動させ、培養液ｗを供給し、培養槽２の許容量を超える培養液ｗを回収して濾過することで、微生物を回収してもよい。

【0098】

そして、次に、微生物の培養を行う場合には、培養槽２に新たな培養液を注入して培養を行う。
〔第５実施形態〕

【0099】

第５実施形態における微生物培養装置１ｂは、図１５に示すように、導光板３ａを垂直に設け、導光板３ａの光の出射面に沿わせて培養フィルム６を配置したものである。図中３ｂは光源である。

【0100】

図１５の微生物培養装置１ｂは、培養フィルム６の、導光板３ａの光の出射面とは逆側の面に培養液を連続して供給することにより、培養フィルム６の、導光板３ａの光の出射面から最も離れた位置と培養フィルム６に沿って流れる培養液の、導光板３ａとは逆側の端部との間の距離が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように培養液を供給する。つまり、培養フィルム６に沿って培養液が流れるように供給する。そのため、上記第２実施形態の微生物培養装置１ａが水平に配置されている培養フィルム６上に薄膜を形成して微生物を培養する場合と同様に、垂直に配置されている培養フィルム６に薄膜を形成した場合と同等の状態となり、微生物培養装置１ａと同様に微生物を培養することができる。

【0101】

なお、この場合も、微生物を回収する際には、培養フィルム６を取り外して、或いは、培養液の供給を停止し、乾燥させた後、培養フィルム６の折り目を平らに延ばすことで培養フィルム６から微生物を剥がして回収してもよく、また、供給する培養液を増量し、培養液の液圧により微生物を剥がす、或いはスキージを利用して剥がす、或いは、培養フィルム６を上下に揺らして伸張させたり伸び縮みさせたりすることで剥がす、等により微生物を回収してもよい。

【0102】

なお、図１５では培養フィルム６を垂直に配置しているが、培養フィルム６が略水平となる角度から略垂直となる角度までの間のいずれの角度に設置してもよい。

【0103】

また、培養フィルム６の表面が培養液で濡れればよいため、培養液ｗは培養フィルム６の上端から供給する場合に限るものではなく、例えば、培養フィルム６の長手方向中央部近傍と対向する位置から培養フィルム６の全体に向けて噴霧すること等により培養液ｗを供給してもよく、また培養フィルム６の幅方向の端部から供給するようにしてもよい。

【0104】

なお、上述した実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0105】

１、１ａ、１ｂ 微生物培養装置
２ 培養槽
３ 光源部
３ａ 導光板
３ｂ 光源
６ 培養フィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】