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(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】P2023172236
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】藻類培養システム
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20231129BHJP
C12M 1/02 20060101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 E
C12M1/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022083894
(22)【出願日】2022-05-23
(71)【出願人】
【識別番号】591016334
【氏名又は名称】大塚テクノ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】515177088
【氏名又は名称】株式会社ＪＥＲＡ
(71)【出願人】
【識別番号】322009088
【氏名又は名称】西尾 幸郎
(71)【出願人】
【識別番号】322009077
【氏名又は名称】西尾 香菜江
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西尾 幸郎
(72)【発明者】
【氏名】平野 篤
(72)【発明者】
【氏名】神末 和哉
【テーマコード（参考）】
4B029
【Ｆターム（参考）】
4B029AA02
4B029BB04
4B029CC01
4B029DA07
4B029DB19
4B029DG06
4B029GB09
(57)【要約】 （修正有）
【課題】培養槽内に汚染細胞等が長期にわたって溜まることを防止する、また培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制する藻類培養システムを提供する。
【解決手段】微細藻類を含有する培養液Ｃが収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽８と、収容室の上端まで収容された培養液Ｃと、培養槽８の下端近傍に配置され、培養槽８の内部に連通する培養液入口１１と、培養液入口１１に連通し、培養槽８の下端から上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液Ｃを培養槽８の内部に運搬する培養液供給管１０と、培養液供給管１０へ流入する培養液Ｃに気体を供給する気体供給口１３と、培養槽８の下端近傍に配置され、培養槽８の内部に連通する培養液出口１２とを含む藻類培養リアクタ２と、培養槽８の上端に接続され、培養槽８の収容量を超えた培養液Ｃをエアリフト方式によって運搬するオーバーフローライン２９とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】微細藻類を含有する培養液Ｃが収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽８と、収容室の上端まで収容された培養液Ｃと、培養槽８の下端近傍に配置され、培養槽８の内部に連通する培養液入口１１と、培養液入口１１に連通し、培養槽８の下端から上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液Ｃを培養槽８の内部に運搬する培養液供給管１０と、培養液供給管１０へ流入する培養液Ｃに気体を供給する気体供給口１３と、培養槽８の下端近傍に配置され、培養槽８の内部に連通する培養液出口１２とを含む藻類培養リアクタ２と、培養槽８の上端に接続され、培養槽８の収容量を超えた培養液Ｃをエアリフト方式によって運搬するオーバーフローライン２９とを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微細藻類を含有する培養液が収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽と、
前記収容室の上端まで収容された培養液と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、
前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、
前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む、藻類培養システム。
前記収容室の上端まで収容された培養液と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、
前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、
前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む、藻類培養システム。
【請求項2】
前記培養槽に培養液を循環させる循環流路を前記培養液出口と前記培養液入口との間に形成する循環ラインと、
前記オーバーフローラインに連通し、前記オーバーフローラインで運搬された培養液を貯留する培養液貯留部と、
前記培養液貯留部と前記循環ラインとを接続する培養液供給ラインとを含む、請求項１に記載の藻類培養システム。
前記オーバーフローラインに連通し、前記オーバーフローラインで運搬された培養液を貯留する培養液貯留部と、
前記培養液貯留部と前記循環ラインとを接続する培養液供給ラインとを含む、請求項１に記載の藻類培養システム。
【請求項3】
前記培養液貯留部は、前記培養液貯留部の内部に溜まった気体を排出する排気バルブを有している、請求項２に記載の藻類培養システム。
【請求項4】
前記培養液供給ラインに接続され、前記循環ラインに培地を供給する培地供給ラインを含む、請求項２又は３に記載の藻類培養システム。
【請求項5】
複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが、前記循環ラインで連結されている、請求項２又は３に記載の藻類培養システム。
【請求項6】
前記オーバーフローラインは、前記第１培養槽に直接的に接続された第１ラインと、前記第２培養槽に直接的に接続された第２ラインと、前記第１ライン及び前記第２ライン内の培養液を集合させて運搬する集合ラインとを含む、請求項５に記載の藻類培養システム。
【請求項7】
前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の藻類培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、藻類培養システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１は、藻類を含有する培養液が収容された培養槽と、上部フレーム及び下部フレームと、培養液入口及び気体入口と、エアリフトポンプ用の管と、培養液出口とを備える、藻類培養リアクタを開示している。培養槽は、ガラス製の外管及び外管に対して着脱可能な樹脂製の内管からなる二重管構造を有している。上部フレーム及び下部フレームは、それぞれ、外管の上部及び下部を支持している。培養液入口及び気体入口は、培養槽の下端近傍に配置されている。エアリフトポンプ用の管は、培養槽の内部に配置され、培養液入口及び気体入口に連通し、かつ培養槽の下端から上端近傍に至っている。培養液出口は、培養槽の下端近傍かつエアリフトポンプ用の管の外側に配置されている。
【0003】
特許文献１の藻類培養リアクタでは、培養液及び気体が培養槽の下端から供給されると、それらはエアリフトポンプ用の管に入りこむ。培養液と気体とが一緒にエアリフトポンプ用の管に入りこむことによって、気泡が上方に浮上し、培養液が気泡によって上方に運搬される。この構成は、一般にエアリフトポンプと称される。気泡によって運搬されることによって、培養液はエアリフトポンプ用の管の上端に達し、当該管の外側に溢れ出る。これにより、内管の内部の培養液の液位が上昇し、培養液は内管内を下方に向かって流動し、培養液出口を通じて内管ひいては培養槽の外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－１８７３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば特許文献１の藻類培養リアクタでは、培養槽に収容された培養液の液面と、培養槽の上端との間に空間が設けられている。これにより、培養槽の内部が培養液からなる液相と空気からなる気相とに分離されている。
【0006】
しかしながら、液相と気相との境界の縁部では培養液の流れが弱いため、微細藻類の汚染（コンタミネーション）の原因となる汚染細胞等が、当該縁部近傍に溜まったり、当該縁部近傍の培養槽の内壁面に固着したりするおそれがある。
【0007】
そこで、本開示の一実施形態は、培養槽内に汚染細胞等が長期にわたって溜まったり固着したりすることを防止することができる藻類培養システムを提供する。
【0008】
また、本開示の一実施形態は、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる藻類培養システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムは、微細藻類を含有する培養液が収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽と、前記収容室の上端まで収容された培養液と、前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜本開示の実施形態＞
まず、本開示の実施形態を列記して説明する。
まず、本開示の実施形態を列記して説明する。
【0012】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムは、微細藻類を含有する培養液が収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽と、前記収容室の上端まで収容された培養液と、前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む。
【0013】
この構成によれば、培養液が培養槽の上端まで収容されることによって、培養槽が液相で満たされている。そのため、エアリフト方式によって上方に向かって運搬された培養液が培養液供給管の上端から培養槽内に供給されると、培養槽内の培養液の容量が増え、培養槽の収容量を超えることとなる。培養槽の上端にオーバーフローラインが接続されているので、収容量を超えた培養液は、気泡によってオーバーフローラインに誘導され、オーバーフローラインを介して培養槽の外側に排出される。これにより、培養槽の上部からオーバーフローラインへ向かう培養液の流れを発生させることができる。その結果、培養槽の上部において、培養液の流れが弱い箇所を減らすことができるので、培養槽内に汚染細胞等が長期にわたって溜まったり固着したりすることを防止することができる。汚染細胞等の滞留・固着の防止によって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる。
【0014】
また、培養槽の上端まで気泡が上昇するので、培養液供給管の上端からの気泡の移動距離を増加させることができる。その結果、培養液に対する二酸化炭素の溶解度を向上できるので、微細藻類の培養効率を向上させることができる。
【0015】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムは、前記培養槽に培養液を循環させる循環流路を前記培養液出口と前記培養液入口との間に形成する循環ラインと、前記オーバーフローラインに連通し、前記オーバーフローラインで運搬された培養液を貯留する培養液貯留部と、前記培養液貯留部と前記循環ラインとを接続する培養液供給ラインとを含んでいてもよい。
【0016】
この構成によれば、培養液供給ラインが循環ラインに接続されているので、オーバーフローラインから一旦排出された培養液を、循環培養システムの培養用の液として再利用することができる。
【0017】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムでは、前記培養液貯留部は、前記培養液貯留部の内部に溜まった気体を排出する排気バルブを有していてもよい。
【0018】
この構成によれば、排気バルブを開けることによって培養液貯留部の内圧を下げることができる。これにより、オーバーフローラインの培養槽側に比べて培養液貯留部側の圧力が下がるので、培養槽から培養液貯留部へ向かって、気泡と共に培養液を効率よく運搬することができる。
【0019】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムは、前記培養液供給ラインに接続され、前記循環ラインに培地を供給する培地供給ラインを含んでいてもよい。
【0020】
この構成によれば、培養液の抽出によって循環中の培養液の量が減っても、培養液供給ラインを介して循環ラインに培地を供給できるので、微細藻類に対して安定した培養環境を提供することができる。
【0021】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムでは、複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが、前記循環ラインで連結されていてもよい。
【0022】
この構成によれば、少なくとも第１培養槽と第２培養槽との間で、培養液を循環させることができる。
【0023】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムでは、前記オーバーフローラインは、前記第１培養槽に直接的に接続された第１ラインと、前記第２培養槽に直接的に接続された第２ラインと、前記第１ライン及び前記第２ライン内の培養液を集合させて運搬する集合ラインとを含んでいてもよい。
【0024】
この構成によれば、複数のオーバーフローライン（第１ライン及び第２ライン）へ排出された培養液が培養液貯留部に集約されるので、排出された培養液を容易に管理することができる。
【0025】
本開示の一実施形態に係る藻類培養システムでは、前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなっていてもよい。
【0026】
この構成によれば、培養槽がガラス製である場合に比べて培養槽（培養バッグ）の破損の確率を低減することができるので、培養リアクタのメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、樹脂製の培養バッグであれば、地震等の自然災害が多い地域においても、安心して利用することができる。
【0027】
＜本開示の実施形態の詳細な説明＞
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
次に、本開示の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0028】
【0029】
藻類培養システム１は、閉鎖系培養システムである。閉鎖系の藻類培養システム１では、開放型とは異なって培養リアクタ２の上面が閉じられており、微細藻類を含む培養液Ｃが複数の培養リアクタ２に連続的に循環する。各培養リアクタ２内では、微細藻類が光合成して培養される。培養液Ｃは、微細藻類の光合成及び増殖のための栄養塩（例えば、窒素、リン等）が溶解した液体培地に微細藻類を含有させた液体であり、この培養液Ｃに光及び二酸化炭素が供給されることによって、微細藻類の光合成が行われる。
【0030】
培養対象となる微細藻類としては、光合成によって増殖する藻類であれば特に制限されず、例えば、藍藻、紅藻、トレボウキシア藻、緑藻、珪藻、ラフィド藻、ユーグレナ類（ミドリムシ類）等が挙げられる。藍藻としては、例えば、スピルリナ、アナベナ、ノストック、シネコキスティス等が挙げられる。紅藻としては、例えば、シアニジウム、シアニディオシゾン等が挙げられる。トレボウキシア藻としては、例えば、クロレラ、ボトリオコッカス等が挙げられる。緑藻としては、例えば、ドナリエラ、クラミドモナス、イカダモ等が挙げられる。珪藻としては、例えば、フェオダクチラム、スケレトネマ等が挙げられる。ラフィド藻としては、例えば、ヘテロシグマ、シャットネラ等が挙げられる。ユーグレナ類（ミドリムシ類）としては、例えば、ユーグレナ等が挙げられる。これらの藻類は、自然界に存在する野生種であってもよいし、人為的に遺伝子操作された変異種であってもよい。液体培地としては、上記の微細藻類を培養できる培地であれば特に制限されず、公知のものを使用することができる。
【0031】
光合成に使用される光は、自然光及び人工光のどちらであってもよい。自然光が使用される場合、藻類培養システム１は、屋外に設置されていてもよい。人工光が使用される場合、藻類培養システム１は、屋内に設置されていてもよい。人工光としては、培養される微細藻類が有する光合成色素によって吸収可能な波長の光を発する光源を使用してもよい。そのような光源としては、例えば、光合成色素としてクロロフィルを有する微細藻類を培養する場合、青色の光（例えば、波長が４００ｎｍ～５００ｎｍ程度）及び赤色の光（例えば、波長が６００ｎｍ～７００ｎｍ程度）を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等が挙げられる。
【0032】
光合成に使用される二酸化炭素は、空気中の二酸化炭素であってもよいし、工場からの排出ガス中の二酸化炭素であってもよい。例えば、火力発電所、製鉄所の自家発電設備等、二酸化炭素の排出量が比較的多い工場を藻類培養システム１の二酸化炭素供給源として採用すれば、社会全体としての二酸化炭素の排出量を減らすことができるので、地球温暖化を軽減することもできる。
【0033】
藻類培養システム１は、培養リアクタ２と、気体ユニット３と、培養液貯留部４と、培地貯留部５と、培養液回収部６と、コントローラ７とを含む。
【0034】
培養リアクタ２は、並んで配置された複数の培養リアクタ２を含む。この実施形態では、４つの培養リアクタ２が、互いに隣り合って配置されている。これら複数の培養リアクタ２を培養液Ｃが順次循環し、例えば、各培養リアクタ２内で微細藻類の光合成が行われる。
【0035】
各培養リアクタ２は、微細藻類の培養スペースとしての培養槽８と、エアリフト方式によって培養液Ｃを培養槽８内に送るエアリフトポンプ９と、エアリフトポンプ９に接続され、培養槽８内に配置された培養液供給管１０とを含む。
【0036】
エアリフトポンプ９には、培養槽８へ培養液Ｃを流入させる培養液入口１１と、培養槽８から流出する培養液Ｃを排出する培養液出口１２と、培養液Ｃに二酸化炭素を含む気体を供給する第１気体供給口１３及び第２気体供給口１４とが形成されている。複数の培養リアクタ２のエアリフトポンプ９は、図１においてグレーで塗られた循環ライン１５によって互いに接続されている。より具体的には、１つの培養リアクタ２の培養液出口１２と、当該培養リアクタ２に隣接する培養リアクタ２の培養液入口１１とが循環ライン１５で接続され、かつ閉鎖系の端同士の培養リアクタ２の培養液入口１１及び培養液出口１２が同様に循環ライン１５で接続されている。
【0037】
例えば、１つの培養リアクタ２の培養液入口１１から流入した培養液Ｃに第１気体供給口１３から気体が供給されると、当該気体の気泡Ａによって培養液Ｃが培養液供給管１０を通って上方に運搬される。その後、培養液Ｃが培養液供給管１０の上端に達すると培養液供給管１０の外側に溢れ出し、培養槽８内を下方に向かって流動し、培養液出口１２から排出される。排出された培養液Ｃは、循環ライン１５を通って、次の培養リアクタ２の培養液入口１１に供給される。これにより、複数の培養リアクタ２に培養液Ｃが連続的に循環することとなる（図１の破線１６参照）。各培養槽８内では、透明な培養槽８を通して光を受けた微細藻類が、気泡Ａ中の二酸化炭素及び培養液Ｃ中の栄養塩を基質として光合成を行うと共に増殖する。
【0038】
気体ユニット３は、導入した二酸化炭素を含む気体を下流側の培養リアクタ２に供給するユニットであり、上流側で気体導入ライン１７に接続され、下流側で気体供給ライン１８，１９に接続されている。気体導入ライン１７は、複数の培養リアクタ２に供給する気体を一括して導入するラインであり、この実施形態では、４つの培養リアクタ２に対して１本の気体導入ライン１７が設けられている。気体供給ライン１８，１９は、各培養リアクタ２に対応して個別に設けられている。これにより、各培養リアクタ２に供給する気体の流量等を個別に管理することができる。
【0039】
気体導入ライン１７において気体ユニット３よりも上流側には、例えば、エアフィルタ２０、ブロワ２１及び気体供給源２２が設けられている。気体供給源２２は、この実施形態では発電所等の工場の排気ガスであるが、空気であってもよい。
【0040】
気体ユニット３は、レギュレータ２３と、気体経路切替バルブ２４（切替手段）と、流量調整装置２５，２６と、逆止弁２７，２８とを含む。
【0041】
レギュレータ２３は、気体導入ライン１７において気体経路切替バルブ２４よりも上流側に配置され、培養リアクタ２に供給する気体の圧力を調節する。レギュレータ２３は、例えば、減圧バルブ、圧力調整バルブと称してもよい。
【0042】
気体経路切替バルブ２４は、例えば、気体供給用の三方電磁バルブであり、レギュレータ２３を介して導入された気体の供給先を、２方向に切り替えることができる。より具体的には、気体経路切替バルブ２４の２つの流体出口には、それぞれ、第１気体大本ライン１３１及び第２気体大本ライン１３２が接続されている。第１気体大本ライン１３１及び第２気体大本ライン１３２の各下流側端部は、それぞれ、第１流量調整装置２５及び第２流量調整装置２６に接続されている。第１流量調整装置２５及び第２流量調整装置２６から、第１気体大本ライン１３１及び第２気体大本ライン１３２がそれぞれ、複数の第１気体供給ライン１８及び複数の第２気体供給ライン１９に分岐している。この実施形態では、４つの培養リアクタ２に対して１本ずつの第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９が設けられている。したがって、第１気体大本ライン１３１は、４つの第１気体供給ライン１８に分岐し、第２気体大本ライン１３２は、４つの第２気体供給ライン１９に分岐している。
【0043】
流量調整装置２５，２６は、第１気体大本ライン１３１及び第２気体大本ライン１３２において、気体経路切替バルブ２４よりも下流側に設けられている。流量調整装置２５，２６は、第１気体大本ライン１３１に設けられた第１流量調整装置２５と、第２気体大本ライン１３２に設けられた第２流量調整装置２６とを含む。流量調整装置２５，２６は、内蔵される構造に応じて、流量調整弁と称してもよい。
【0044】
逆止弁２７，２８は、各第１気体供給ライン１８及び各第２気体供給ライン１９に設けられている。逆止弁２７，２８は、第１気体供給ライン１８に設けられた第１逆止弁２７と、第２気体供給ライン１９に設けられた第２逆止弁２８とを含む。
【0045】
例えば、工場等の気体供給源２２からの排出ガスは、ブロワ２１で吸引加圧されることによって圧縮気体として気体導入ライン１７内に噴出する。そして、この圧縮気体中のゴミや塵等がエアフィルタ２０で捕獲された後、レギュレータ２３で気体圧が調節され、気体経路切替バルブ２４に送られる。気体経路切替バルブ２４では、コントローラ７の制御によって選択された第１気体大本ライン１３１（第１気体供給ライン１８）又は第２気体大本ライン１３２（第２気体供給ライン１９）と気体導入ライン１７との間に流路が形成される。気体の供給先として第１気体大本ライン１３１（第１気体供給ライン１８）が選択された場合、エアリフトポンプ９の第１気体供給口１３に気体が供給され、第２気体大本ライン１３２（第２気体供給ライン１９）が選択された場合、エアリフトポンプ９の第２気体供給口１４に気体が供給される。
【0046】
培養液貯留部４は、培養リアクタ２（培養槽８）の収容量を超えた培養液Ｃを一時的に貯留するスペースである。例えば、培養液貯留部４は、一定の容積を有する貯留タンク、貯留容器等であってもよい。培養液貯留部４と培養槽８とは、オーバーフローライン２９によって、気体及び液体が流通可能に接続されている。
【0047】
培養液貯留部４には、培養液貯留部４に溜まった培養液Ｃの量を測定するための液面計３０が備えられている。液面計３０としては、公知の液面計３０を使用することができる。また、培養液貯留部４には、培養液Ｃに溜まった気体の圧力を測定するための気圧センサ３１が備えられている。気圧センサ３１としては、公知の気圧センサ３１を使用することができる。なお、図面の明瞭化のため、図１では液面計３０及び気圧センサ３１を共通の要素として示しているが、これらは互いに独立して設けられている。
【0048】
オーバーフローライン２９は、各培養槽８に対してそれぞれ独立して接続された複数の独立ライン３２（第１ライン及び第２ライン）と、複数の独立ライン３２をまとめたラインとして培養液貯留部４に連通する集合ライン３３とを含む。この実施形態では、各培養槽８に対応して独立ライン３２が１本ずつ接続されており、合計４本の独立ライン３２が１本の集合ライン３３として培養液供給ライン３５に接続されている。より具体的には、培養液貯留部４の下方において、分岐管３７を介して培養液供給ライン３５に接続されていてもよい。
【0049】
培養槽８の収容量を超えた培養液Ｃは、培養液供給管１０の上端から上方に移動する気泡Ａによって各独立ライン３２に誘導され、独立ライン３２及び集合ライン３３を介して、エアリフト方式によって気泡Ａと共に運搬される。この実施形態では、集合ライン３３が培養液供給ライン３５に接続されているので、培養液Ｃ中の気泡Ａを培養液貯留部４の下部から供給することができる。これにより、培養液貯留部４に貯留された培養液Ｃを気泡Ａによって曝気攪拌することができる。
【0050】
培養液貯留部４には排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４は、例えば電磁バルブである。排気バルブ３４を開けることによって、培養液貯留部４の内部に溜まった気体を排出し、培養液貯留部４の内圧を下げることができる。これにより、オーバーフローライン２９の培養槽８側に比べて培養液貯留部４側の圧力が下がるので、培養槽８から培養液貯留部４へ向かって、気泡Ａと共に培養液Ｃを効率よく運搬することができる。なお、排気バルブ３４が省略されることによって、培養液貯留部４の上部は開放されていてもよい。
【0051】
培養液貯留部４と循環ライン１５とは、培養液供給ライン３５によって、液体が流通可能に接続されている。例えば、循環ライン１５の液の流れ方向途中部に分岐管３６が設けられ、この分岐管３６に対して培養液供給ライン３５が接続されていてもよい。つまり、各培養リアクタ２から排出された培養液Ｃを、オーバーフローライン２９、培養液貯留部４及び培養液供給ライン３５を介して循環ライン１５に戻すことができる。したがって、オーバーフローライン２９及び培養液供給ライン３５は、培養リアクタ２のエアリフトポンプ９を介して形成される循環ライン１５とは異なる第２循環ラインとして利用することができる。
【0052】
培養液供給ライン３５において分岐管３７と分岐管３６との間には、サンプリング部３８が設けられている。サンプリング部３８は、サンプリング部３８を通過する培養液Ｃの物理量を測定する計測機器、及び培養液Ｃを抽出するためのサンプリングポートを含んでいてもよい。計測機器としては、例えば、温度計、濁度計、ｐＨ計、溶存二酸化炭素計、溶存酸素計等が挙げられる（図１９参照）。また、サンプリングポートから培養液Ｃを抽出し、抽出液をセルカウンタで測定することによって、培養液Ｃに含有された細胞の種類や個数、細胞の状態等を確認することができる。
【0053】
培地貯留部５は、循環ライン１５及び培養リアクタ２を循環する培養液Ｃに補充する培地３９を貯留するスペースである。例えば、培地貯留部５は、一定の容積を有する貯留タンク、貯留容器等であってもよい。培地貯留部５に貯留される培地３９としては、例えば、蒸留水等であってもよい。培地貯留部５と培養液供給ライン３５とは、培地供給ライン４０によって、液体が流通可能に接続されている。培養液供給ライン３５と培地供給ライン４０との接続部には、培地供給切替バルブ１３３が設けられている。
【0054】
培地供給切替バルブ１３３は、例えば、培地供給用の三方電磁バルブであり、循環ライン１５への培地の供給元を、２方向に切り替えることができる。この実施形態では、培養液貯留部４から培養液供給ライン３５を通る経路と、培地貯留部５から培地供給ライン４０を通る経路との２経路＠のどちらかを選択することができる。
【0055】
培地供給ライン４０には、ポンプ４１が設けられている。ポンプ４１の駆動によって、培地貯留部５内の培地３９を、培地供給ライン４０を介して培養液供給ライン３５に供給することができる。これにより、培養液Ｃの回収によって循環中の培養液Ｃの量が減っても、培地供給ライン４０を介して循環ライン１５に培地３９を供給できるので、微細藻類に対して安定した培養環境を提供することができる。また、ポンプ４１による圧送によって、培養液貯留部４の下方において培養液供給ライン３５に培地及びエアが供給されるので、培養液供給ライン３５内でエアロック等の詰まりが発生することを抑制することもできる。
【0056】
培養液回収部６は、循環ライン１５から培養液Ｃを回収するスペースである。培養液回収部６と循環ライン１５とは、回収ライン４２によって、液体が流通可能に接続されている。例えば、循環ライン１５の培養液Ｃの流れ方向途中部に回収用切替バルブ４３が設けられている。回収用切替バルブ４３は、例えば、培養液回収用の三方電磁バルブであり、循環ライン１５を流れる培養液Ｃの流路を、２方向に切り替えることができる。より具体的には、回収用切替バルブ４３の２つの流体出口には、それぞれ、循環ライン１５及び回収ライン４２が接続されている。回収用切替バルブ４３を回収ライン４２側に切り替えることによって、循環ライン１５から培養液Ｃを回収することができる。そして、回収された培養液Ｃから微細藻類を抽出することによって、各種製品の原料とすることができる。抽出された微細藻類は、例えば、ジェット燃料、化成品原薬、タンパク質製品、食用油脂、健康補助食品、不飽和脂肪酸オイル、抗酸化物質、医薬品原薬等の原料とすることができる。
【0057】
コントローラ７は、例えば、気体ユニット３、液面計３０、気圧センサ３１、ポンプ４１、排気バルブ３４、サンプリング部３８、及び回収用切替バルブ４３に電気的に接続されている。
【0058】
［培養リアクタ２の具体的な構成］
（１）培養槽８の構造
図２は、培養槽８の模式的な正面図である。図３は、培養槽８の模式的な側面図である。図４は、図２の二点鎖線ＩＶで囲まれた部分の拡大図である。図５は、図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図５の二点鎖線ＶＩで囲まれた部分の拡大図である。図２～図６では、培養液Ｃが収容されていない状態の培養槽８が示されている。
（１）培養槽８の構造
図２は、培養槽８の模式的な正面図である。図３は、培養槽８の模式的な側面図である。図４は、図２の二点鎖線ＩＶで囲まれた部分の拡大図である。図５は、図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図５の二点鎖線ＶＩで囲まれた部分の拡大図である。図２～図６では、培養液Ｃが収容されていない状態の培養槽８が示されている。
【0059】
培養槽８は、この実施形態では、樹脂製の扁平な培養バッグで構成されており、バッグ本体４４と、上部接続ポート４５と、下部接続ポート４６とを含む。
【0060】
主に図２及び図３を参照して、バッグ本体４４は、口部４７が形成された下端４８及びその反対側の上端４９を有し、上下方向に長い形状に形成されている。バッグ本体４４は、バッグ本体４４の長手方向に沿って並んで延び、バッグ本体４４の左右周縁５０Ｌ，５０Ｒを形成する一対の縦周縁部５１と、一対の縦周縁部５１の端部間に形成され、バッグ本体４４の上下端４８，４９を形成する横周縁部５２，５３とを有している。横周縁部５２，５３は、バッグ本体４４の上部に配置された上部周縁部５２と、バッグ本体４４の下部に配置された下部周縁部５３とを含む。一対の縦周縁部５１、上部周縁部５２及び下部周縁部５３で囲まれたバッグ本体４４の内部に、培養液Ｃが収容される収容室５４が区画されている。バッグ本体４４は、バッグ本体４４の下端４８及び上端４９に各端部を有する筒状のインフレーションフィルムで構成されていてもよい。
【0061】
一対の縦周縁部５１は、左右周縁５０Ｌ，５０Ｒを有している。左右周縁５０Ｌ，５０Ｒは、互いに平行な直線状に形成されており、例えば、折り重なった樹脂フィルム７２（図５及び図６参照）の折り目からなる。左右周縁５０Ｌ，５０Ｒは、バッグ本体４４の側縁と称してもよい。左右周縁５０Ｌ，５０Ｒ間の距離であるバッグ本体４４の幅Ｗ１は、例えば、３０ｍｍ～３００ｍｍであってもよい。バッグ本体４４の幅Ｗ１が上記の範囲であれば、攪拌用の気泡Ａによって、培養槽８内の培養液Ｃを効率よく攪拌することができる。これにより、汚染細胞の滞留等を抑制することができる。
【0062】
また、バッグ本体４４の長さＬ１は、例えば、３０ｃｍ～３００ｃｍであってもよい。縦周縁部５１は、左右周縁５０Ｌ，５０Ｒから、例えば、１０ｍｍ程度内側までの直線状の領域であってもよい。図面の明瞭化のため、図２では、縦周縁部５１と定義される領域がハッチングで示されている。この実施形態では、バッグ本体４４が筒状のインフレーションフィルムで構成されているため縦周縁部５１は非ヒートシール部であるが、ハッチングが付された領域をヒートシール部として形成してもよい。例えば、バッグ本体４４は、Ｔダイ－キャスト成形によって形成された２枚のキャストフィルムを重ね合わせ、当該２枚のキャストフィルムの両サイドを溶着することによって筒状に形成されてもよい。この場合、図２のハッチングが付された領域がヒートシール部を提供する。２枚のキャストフィルムは、同種フィルムであってもよいし、互いに異なる素材により形成された異種フィルムであってもよい。また、インフレーションフィルム及びキャストフィルムは、目的に応じて、縦延伸工程、横延伸工程、斜め延伸工程等の工程を経て形成されてもよい。
【0063】
上部周縁部５２は、バッグ本体４４にヒートシールが施されることによって形成された上部シール部５２であってもよい。上部シール部５２においてバッグ本体４４の幅方向中央部には、上部接続ポート４５を取り付けるための上部ポート取付部が形成されている。上部接続ポート４５は、上部ポート取付部においてバッグ本体４４を構成する樹脂フィルム７２が溶着することによって、バッグ本体４４に固定されている。
【0064】
上部シール部５２において、上部接続ポート４５の両側には、一対の引っ掛け穴５５が形成されている。各引っ掛け穴５５は、バッグ本体４４を厚さ方向に貫通して形成されている。引っ掛け穴５５の内周部には、環状の補強部材５６が設けられている。補強部材５６は、培養槽８の引っ掛け時、バッグ本体４４に加わる荷重によってバッグ本体４４が破損することを防止する。補強部材５６としては、例えば、鳩目を使用することができる。補強部材５６は、金属製、プラスチック製のいずれであってもよい。
【0065】
上部シール部５２は、収容室５４の外側に形成された外縁５７と、収容室５４の内側に形成された内縁５８とを有している。上部シール部５２の外縁５７及び内縁５８は、バッグ本体４４の左側周縁５０Ｌ及び右側周縁５０Ｒのそれぞれに端部を有し、バッグ本体４４の幅方向に沿って延びる一対として形成されている。上部シール部５２において、外縁５７と内縁５８との間の領域が、樹脂フィルム７２がヒートシールされた領域である。上部シール部５２の外縁５７は、バッグ本体４４の上端４９を形成し、例えば、左側周縁５０Ｌ及び右側周縁５０Ｒに対して直交する一直線に形成されていてもよい。上部シール部５２の内縁５８は、例えば、上部シール部５２の外縁５７（バッグ本体４４の上端４９）に向かって凸となる弧状に湾曲する湾曲縁部であってもよい。これにより、上部シール部５２の内縁５８によって形成された収容室５４の上端９９まで培養液Ｃが満たされ、上部シール部５２の内縁５８に液圧が加わる状態であっても、この湾曲縁部によって液圧を分散させることができる。その結果、上部シール部５２の内縁５８を起点としてバッグ本体４４が破損することを抑制することができる。
【0066】
主に図２及び図４を参照して、下部周縁部５３は、バッグ本体４４にヒートシールが施されることによって形成された下部シール部５３であってもよい。下部シール部５３は、バッグ本体４４の下端４８に向かって先細りとなる形状で形成されている。下部シール部５３は、接続シール部５９、口部シール部６０及び傾斜シール部６１を含む。
【0067】
接続シール部５９は、バッグ本体４４の口部４７を形成しており、下部接続ポート４６が接続される部分である。図２及び図４では、接続シール部５９が下部接続ポート４６に重なっているため参照符号「５９（４７）」が下部接続ポート４６から引き出されている。下部接続ポート４６に対する接続シール部５９の溶着形態は、例えば図５に示されている。下部接続ポート４６は、接続シール部５９においてバッグ本体４４を構成する樹脂フィルム７２が溶着することによって、バッグ本体４４に固定されている。
【0068】
口部シール部６０は、バッグ本体４４の幅方向における接続シール部５９の両端部からバッグ本体４４の長手方向に沿って並んで延びる一対として形成されている。一対の口部シール部６０は、バッグ本体４４の長手方向に沿って互いに平行な直線状の内縁６２を有している。一対の口部シール部６０の内縁６２で挟まれた領域は、バッグ本体４４の口部流路６３であってもよい。
【0069】
傾斜シール部６１は、口部シール部６０と縦周縁部５１との間に一対として形成されている。より具体的には、一対の傾斜シール部６１は、一対の縦周縁部５１から口部シール部６０へ向かって互いに近づく直線状の内縁６４を形成するシール部である。傾斜シール部６１と縦周縁部５１との間の角度θは、９０°を超え、例えば、１２０°～１５０°であることが好ましい。角度θが上記の範囲であれば、培養槽８の下部にコンタミネーションの原因となる汚染細胞等が溜まったり固着したりすることを抑制でき、かつバッグ本体４４が無駄に長くなってしまうことを防止することができる。
【0070】
一対の傾斜シール部６１によって形成された直線状の内縁６４は、口部シール部６０に向かって互いに近づくテーパ状である。これにより、バッグ本体４４の下部には、バッグ本体４４の幅方向において一対の傾斜シール部６１の内縁６４の間の領域であるテーパ流路６５と、当該テーパ流路６５から下部接続ポート４６に至る一定幅の口部流路６３とが連続的に形成されている。テーパ流路６５の最大幅Ｗ２（縦周縁部５１と傾斜シール部６１との接続部分の幅）に対する口部流路６３の幅Ｗ３の比率（Ｗ３／Ｗ２）は、例えば、０．１～０．９５であることが好ましい。
【0071】
テーパ流路６５を形成する一対の傾斜シール部６１は、この実施形態では、一対の縦周縁部５１から口部シール部６０へ向かって互いに近づくテーパ状の外縁６６を形成しており、内縁６４と外縁６６との間が一定幅の直線状シール部である。これにより、バッグ本体４４の下部は、一対の傾斜シール部６１の外縁６６で区画された略三角形状の第１領域６７と、第１領域６７に対してバッグ本体４４の下端４８側に形成され、一対の口部シール部６０及び接続シール部５９の外縁（バッグ本体４４の下端４８）で区画された略四角形状の第２領域６８とに区別できる。テーパ流路６５を形成できれば、一対の傾斜シール部６１の外縁６６は、例えば図４に破線６９で示すように、口部シール部６０へ向かって一定間隔で延びていてもよい。
【0072】
また、口部シール部６０は、傾斜シール部６１との接続部分に凸部７０を有している。凸部７０は、各口部シール部６０から口部流路６３側に突出する一対の凸部７０を含む。凸部７０は、口部シール部６０と一体的なヒートシール部として形成されている。また、凸部７０は、口部流路６３側に向かって凸状に湾曲して形成された湾曲凸部７０であってもよい。これにより、テーパ流路６５と口部流路６３との境界部には、流路幅が口部流路６３よりも狭い括れ部７１が形成されている。例えば、口部流路６３の幅Ｗ３に対する括れ部７１の幅Ｗ４の比率（Ｗ４／Ｗ３）は、例えば、０．１～０．９５であることが好ましい。
【0073】
主に図５及び図６を参照して、バッグ本体４４を構成する樹脂フィルム７２の層構成について説明する。バッグ本体４４は、例えば、互いに重なる積層フィルムのヒートシールによって構成されている。樹脂フィルム７２は、全体として透明であり、例えば、５０μｍ～４００μｍの厚さを有している。樹脂フィルム７２の厚さが上記の範囲であれば、フィルムの透明度が高くなるので、培養槽８内の培養液Ｃ全体に光を効率よく行き渡らせることができる。また、樹脂フィルム７２の透過率は、青色の光（例えば、波長が４００ｎｍ～５００ｎｍ程度）及び赤色の光（例えば、波長が６００ｎｍ～７００ｎｍ程度）に対して６０％～９９％程度であってもよい。
【0074】
樹脂フィルム７２は、例えば、３層フィルムで構成されている。３層の樹脂フィルム７２は、収容室５４側から順に積層された、内層７３、中間層７４及び外層７５を含む。なお、図６では示されていないが、互いに隣接する樹脂層（例えば、内層７３と中間層７４）が異種原料により形成されている場合は、これらの樹脂層同士の剥離を防止するために接着層が介在されていてもよい。例えば、一方がナイロン系樹脂であり他方がオレフィン系樹脂である場合、接着層としては無水マレイン酸変性ポリプロピレンを使用してもよい。
【0075】
内層７３としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４－メチルペンテン）、ポリテトラフルオロエチレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン－テトラシクロドデセン等のポリ環状オレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等のビニル系重合体樹脂、ナイロン－６、ナイロン－１２、ナイロン－６，６等のポリアミド系樹脂等を使用できる。これらの樹脂は、単独使用又は２種以上混合して使用してもよい。
【0076】
中間層７４は、バリア性を有する層であることが好ましく、例えば、ポリ環状オレフィン系樹脂及びエチレン－ビニルアルコール共重合体の少なくとも一方を使用できる。
【0077】
外層７５は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４－メチルペンテン）、ポリテトラフルオロエチレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン－テトラシクロドデセン等のポリ環状オレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等のビニル系重合体樹脂、ナイロン－６、ナイロン－１２、ナイロン－６，６等のポリアミド系樹脂等を使用できる。これらの樹脂は、単独使用又は２種以上混合して使用してもよい。
【0078】
図７は、接続ポート４５，４６の模式的な平面図である。図８は、接続ポート４５，４６の模式的な正面図である。図９は、接続ポート４５，４６の模式的な側面図である。図１０は、接続ポート４５，４６の模式的な底面図である。図１１は、図７のＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図である。
【0079】
【0080】
上部接続ポート４５及び下部接続ポート４６は、例えば、プラスチック製の一体品からなる。上部接続ポート４５及び下部接続ポート４６の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックを使用できる。上部接続ポート４５及び下部接続ポート４６は、ベース部７６と、接続部７７と、フランジ部７８とを含む。
【0081】
ベース部７６は、バッグ本体４４に対する溶着部分である。ベース部７６は、底面視においてボート形状に形成されている（図１０参照）。ボート形状のベース部７６の中央には、円形の貫通孔７９が形成されている。貫通孔７９は、培養液Ｃの流路を形成する。貫通孔７９の径Ｄ１は、例えば、１０ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。ベース部７６の周面には、複数のリブ８０が周方向に沿って形成されている。複数のリブ８０の形成によってベース部７６と樹脂フィルム７２との接触面積を小さくできるので、ベース部７６にバッグ本体４４を溶着する際、効率よく短時間で溶着することができる。
【0082】
また、図８を参照して、ベース部７６における接続部７７とは反対側の端部１３４（バッグ内部側の端部）は、バッグ本体４４の収容室５４に臨む部分である。この端部１３４には、培養液Ｃを収容しバッグ本体４４を吊り下げた状態（例えば、図１８参照）において、培養液Ｃから比較的大きな圧力が加わる。そのため、バッグ本体４４の口部４７に捻じる力が加わったときに、端部１３４の角部１３５が破損し易い。そこで、この実施形態では、角部１３５が、ラウンド形状に形成されている。角部１３５が鋭利な形状ではなくラウンド形状であれば、角部１３５においてバッグ本体４４を破損し難くすることができる。
【0083】
接続部７７は、エアリフトポンプ９及びオーバーフローライン２９が接続される部分である。接続部７７は、略円筒状に形成されており、その周面には、複数の環状段部８１が周方向全体にわたって形成されている。複数の環状段部８１は、上部接続ポート４５及び下部接続ポート４６からエアリフトポンプ９及びオーバーフローライン２９が外れることを防止するストッパとして機能する。特に、オーバーフローライン２９等の管がシリコーンホース、ウレタンホース等の可撓性ホースである場合には、当該ホースが環状段部８１の形状に沿って変形して環状段部８１に引っ掛かるので、ホース外れを防止することができる。一方、オーバーフローライン２９等の管が金属等の硬質の管である場合には、環状段部８１に沿って変形しないので、Ｏリング等のシール部材を取り付けてもよい。例えば、紙面下側の環状段部８１（環状段部８１Ａ）と、その下方のフランジ部８１Ｂとの間の溝８１Ｃに、Ｏリングが嵌められてもよい。
【0084】
フランジ部７８は、接続部７７の周方向全体にわたって形成されている。フランジ部７８は、複数の環状段部８１に対してベース部７６側に配置されている。フランジ部７８は、この実施形態では、平面視八角形状に形成されている（図７参照）。フランジ部７８は、エアリフトポンプ９（後述する本体部８２）及びオーバーフローライン２９の各端部が当接することによって、エアリフトポンプ９及びオーバーフローライン２９の過挿入を防止する。また、接続部７７とベース部７６との間にフランジ部７８が設けられていれば、ベース部７６にバッグ本体４４が溶着された後も、作業用の把持部としてフランジ部７８を残しておくことができる。例えば、接続部７７への管の接続作業に際して、フランジ部７８を掴んで固定することで、接続作業性を向上することができる。
【0085】
（２）エアリフトポンプ９の構造
図１２は、エアリフトポンプ９の模式的な平面図である。図１３は、エアリフトポンプ９の模式的な正面図である。図１４は、エアリフトポンプ９の模式的な側面図である。図１５は、エアリフトポンプ９の模式的な底面図である。図１６は、図１２のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う断面図である。
図１２は、エアリフトポンプ９の模式的な平面図である。図１３は、エアリフトポンプ９の模式的な正面図である。図１４は、エアリフトポンプ９の模式的な側面図である。図１５は、エアリフトポンプ９の模式的な底面図である。図１６は、図１２のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う断面図である。
【0086】
エアリフトポンプ９は、例えば、金属製又はプラスチック製の一体品からなる。エアリフトポンプ９は、本体部８２と、第１流路管８３と、第２流路管８４と、第１気体供給管８５と、第２気体供給管８６とを含む。エアリフトポンプ９は、例えば、本体部８２、第１流路管８３、第２流路管８４、第１気体供給管８５及び第２気体供給管８６を溶接で互いに接合することによって一体的に形成されていてもよい。また、エアリフトポンプ９は、成形機、３Ｄプリンタ等を用いて一体的に形成されたプラスチック製であってもよい。
【0087】
本体部８２は、内部スペース８７を区画する筒状の側壁８８と、側壁８８の下部に形成された底壁８９とを有し、側壁８８の上部が開放された有底筒状に形成されている。本体部８２の開口径Ｄ２は、下部接続ポート４６の接続部７７に嵌合する程度の大きさであり、例えば、１５ｍｍ～６０ｍｍ程度であってもよい。
【0088】
第１流路管８３は、本体部８２の底壁８９に接続され、本体部８２に連通している。第１流路管８３は、本体部８２の底壁８９を上下に貫通しており、その一部が本体部８２の底壁８９の径方向中央から上方に向かって突出している。第１流路管８３の当該突出部分は、培養液供給管１０が接続される接続部９０である。接続部９０の周囲の環状（ドーナツ状）の空間が、本体部８２の内部スペース８７である。図１６を参照して、接続部９０は、本体部８２の内部において、第２流路管８４及び第２気体供給管８６の各径方向の上端９１，９３よりも上方にまで延びている。したがって、本体部８２の軸方向（上下方向）において、第２流路管８４及び第２気体供給管８６の径方向の下端９２，９４から上端９１，９３まで全体にわたって、第１流路管８３（接続部９０）の側壁９５が横切っている。第１流路管８３の本体部８２側とは反対側の端部開口は、前述の培養液入口１１を形成している。第１流路管８３には、隣り合う培養リアクタ２のエアリフトポンプ９の第２流路管８４に接続された循環ライン１５が接続される。
【0089】
第２流路管８４は、本体部８２の側壁８８に接続されている。第２流路管８４は、本体部８２の側壁８８から横方向に直線状に延びている。第２流路管８４は、本体部８２の側壁８８の下部に接続されており、第２流路管８４の径方向下端９２が本体部８２の底面９６と平坦な面で連続している。例えば、図１６では、第２流路管８４の下端９２と本体部８２の底面９６との間が完全な平坦面で連続している。しかしながら、第２流路管８４を本体部８２に対して溶接等で接合する場合には、第２流路管８４と本体部８２との接合部に溶接ビードのような加工痕が、小さな段差として残る場合がある。このような場合は、加工痕のような小さな段差が存在しているが、第２流路管８４の下端９２と本体部８２の底面９６との間が平坦と定義してもよい。本体部８２の底壁８９に対して第２流路管８４を意図的に上側にずらして接合したことによって生じた段差とは異なるからである。第２流路管８４の本体部８２側とは反対側の端部開口は、前述の培養液出口１２を形成している。第２流路管８４には、循環ライン１５が接続され、当該循環ライン１５は、隣り合う培養リアクタ２のエアリフトポンプ９の第１流路管８３に接続される。
【0090】
第１気体供給管８５は、第１流路管８３の側壁９５に接続されている。第１気体供給管８５は、第１流路管８３の側壁９５から、培養液Ｃの流れ方向に対して交差する方向に直線状に延びている。第１気体供給管８５は、第１流路管８３に連通している。第１気体供給管８５の第１流路管８３側とは反対側の端部開口は、前述の第１気体供給口１３を形成している。
【0091】
第２気体供給管８６は、本体部８２の側壁８８に接続されている。第２気体供給管８６は、本体部８２の側壁８８から横方向に直線状に延びている。この実施形態では、第２気体供給管８６は、第２流路管８４の反対側に接続され、第２流路管８４の延出方向とは反対方向に延びている。また、第２気体供給管８６は、平面視（底面視）において、第１気体供給管８５と同じ方向に延びている。例えば、第２気体供給管８６及び第１気体供給管８５は、互いに平行に延びている。第１気体供給管８５及び第２気体供給管８６が同じ方向に延びているので、これらの気体供給管８５，８６に接続される配管（第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９）のレイアウトを、より良く整えることができる。
【0092】
第２気体供給管８６は、本体部８２の側壁８８の下部に接続されており、第２気体供給管８６の径方向下端９４が本体部８２の底面９６と平坦な面で連続している。この「平坦な面で連続」の定義は、前述の第２流路管８４の下端９２と本体部８２の底面９６との関係と同様である。つまり、第２気体供給管８６の下端９４と本体部８２の底面９６との間に、加工痕のような小さな段差が存在していてもよい。第２気体供給管８６の本体部８２側とは反対側の端部開口は、前述の第２気体供給口１４を形成している。
【0093】
【0094】
図１７を参照して、培養槽８（培養バッグ）とエアリフトポンプ９とを接続するには、例えば、まずエアリフトポンプ９に培養液供給管１０を装着する。ここで、培養液供給管１０の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックを使用できる。この実施形態では、ポリエチレン製の管で構成されている。培養液供給管１０は、硬質の管であってもよいし、可撓性を有する管であってもよい。例えば、培養液供給管１０は、硬質の管として金属製（例えば、ステンレス製）の管であってもよい。培養液供給管１０を、エアリフトポンプ９の第１流路管８３の接続部９０に挿すことによって装着することができる。また、培養液供給管１０の長さＬ２は、３０ｃｍ～３００ｃｍであることが好ましい。培養液供給管１０の内径Ｄ３は、５ｍｍ～３０ｍｍであることが好ましい。培養液供給管１０の長さＬ２が長いほど、かつ内径Ｄ３が大きいほど、複数の培養リアクタ２を連結しても全体の流速が上昇する。したがって、長さＬ２及び内径Ｄ３を上記の範囲にすることによって、複数の培養リアクタ２間に培養液Ｃを効率よく循環させることができる。
【0095】
次に、培養槽８にエアリフトポンプ９を装着する。例えば、エアリフトポンプ９の本体部８２の上端が下部接続ポート４６のフランジ部７８に当接するまで、培養液供給管１０を下部接続ポート４６の貫通孔７９（図７、図１０、図１１参照）を介して培養槽８内に挿入する。これにより、下部接続ポート４６がエアリフトポンプ９の本体部８２内に収容される（他に図２２及び図２４参照）。
【0096】
次に、図１８を参照して、培養リアクタ２の設置方法を説明する。培養リアクタ２は、例えば、地面に固定された架台１０１（支持部材）に設置される。
【0097】
架台１０１は、例えば、複数本の金属製のフレームを縦横に組むことによって構成されており、隣り合う一対の縦フレーム１０２の間の空間部１０６に、複数の培養リアクタ２を横方向に並んで配置することができる。架台１０１は、培養リアクタ２を固定する固定具１０７を備えている。この実施形態では、架台１０１は、隣り合う一対の縦フレーム１０２間に架設された第１横フレーム１０３、第２横フレーム１０４及び第３横フレーム１０５を有しており、第１横フレーム１０３、第２横フレーム１０４及び第３横フレーム１０５のそれぞれに固定具１０７が取り付けられている。第１横フレーム１０３、第２横フレーム１０４及び第３横フレーム１０５は、上下方向において上から下に順に配置されている。第１横フレーム１０３、第２横フレーム１０４及び第３横フレーム１０５は、それぞれの高さ位置に基づいて、上部横フレーム、中部横フレーム及び下部横フレームと称してもよい。
【0098】
固定具１０７は、例えば、各横フレーム１０３～１０５から前方に突出するように形成され、培養リアクタ２を引っ掛け可能な引掛部であってもよいし、培養リアクタ２を周方向に挟み込む環状のバンド部であってもよい。この実施形態の固定具１０７は、引掛部の一例としての一対のボルト１０８と、バンド部の一例としての一対の半円状のバンドプレート１０９，１１０との組み合わせによって構成されている。一対のボルト１０８は、各横フレーム１０３～１０５に対して、互いに離れた位置から前方に突出するように固定されている。一対のバンドプレート１０９，１１０は、上バンドプレート１０９及び下バンドプレート１１０を含み、これらの間に円形の空間が形成されるように一対のボルト１０８に挿通されている。例えば、上バンドプレート１０９及び下バンドプレート１１０は、一対のボルト１０８に螺合するナット１１１で上下方向から挟み込むことによって、一対のボルト１０８に固定されていてもよい。
【0099】
また、オーバーフローライン２９は、架台１０１に対して位置決めされ、架台１０１の上方で固定されている。オーバーフローライン２９としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックからなる硬質の管であってもよいし、可撓性を有する管であってもよい。可撓性を有する管としては、例えば、シリコーンホース、ウレタンホース等が挙げられる。また、硬質の管としては、例えば、ステンレス等の金属製の管が挙げられる。
【0100】
なお、詳細な説明を省略するが、培養液供給ライン３５及び培地供給ライン４０についても、循環ライン１５と同様の配管材料を使用することができる。
【0101】
培養リアクタ２を架台１０１に設置するには、まず、オーバーフローライン２９を培養槽８の上部接続ポート４５に接続すると共に、培養槽８の引っ掛け穴５５を介して第１横フレーム１０３の固定具１０７の一対のボルト１０８に培養槽８を引っ掛ける。これにより、培養槽８が吊り下がった状態で位置決めされる。そして、培養槽８の上部接続ポート４５を一対のバンドプレートで挟み込むことによって、培養リアクタ２の上部を架台１０１に固定する。次に、第２横フレーム１０４の固定具１０７の上バンドプレート１０９と下バンドプレート１１０との間の円形の空間に培養槽８を通す。つまり、第２横フレーム１０４に設けられた上バンドプレート１０９と下バンドプレート１１０とは、ナット１１１で固定されていてもよい。
【0102】
次に、図１７に示したように培養液供給管１０をエアリフトポンプ９に接続した後、架台１０１に固定された培養槽８内に当該培養液供給管１０を挿入することによって、培養槽８とエアリフトポンプ９とを接続して培養リアクタ２を組み立てる。次に、第３横フレーム１０５の固定具１０７の上バンドプレート１０９と下バンドプレート１１０でエアリフトポンプ９を挟み込むことによって、培養リアクタ２の下部を架台１０１に固定する。これにより、樹脂製バッグである培養槽８が単独で上下方向に直立した姿勢で架台１０１に支持される。なお、各固定具１０７と培養槽８との間には、培養槽８に傷がつくことを防止するために、例えばゴム製の緩衝材を介在させてもよい。
【0103】
この状態で、循環ライン１５、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９の配管を行う。例えば、循環ライン１５、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックからなる硬質の管であってもよいし、可撓性を有する管であってもよい。可撓性を有する管としては、例えば、シリコーンホース、ウレタンホース等が挙げられる。また、硬質の管としては、例えば、ステンレス等の金属製の管が挙げられる。この実施形態では、配管設計の自由度が高いという観点から、液体用の管にはシリコーンホースが使用され、気体用の管にはウレタンホースが使用されている。配管に際しては、図示しない継手等を適宜使用してもよい。
【0104】
循環ライン１５、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９をエアリフトポンプ９に接続して配管する。上記の作業を複数の培養リアクタ２について行うことによって、複数の培養リアクタ２を並んで設置することができる。これにより、図１の藻類培養システム１を構築することができる。
【0105】
その後、培養槽８内に培養液Ｃを注入する。培養液Ｃは、例えば培地貯留部５からの供給によって、収容室５４が完全に満たされるように循環ライン１５から注入される。より具体的には、図１を参照して、培地貯留部５から培地供給ライン４０及び培養液供給ライン３５を介して循環ライン１５に供給された培養液Ｃが、図１の紙面右端の培養リアクタ２の下側から注入される。当該培養リアクタ２に注入された培養液Ｃは、培養液出口１２から循環ライン１５を通って、隣の培養リアクタ２に注入される。同様に培養液Ｃが循環ライン１５を流れることによって、全ての培養リアクタ２に培養液Ｃが注入されることとなる。この注入によって、各培養リアクタ２では、扁平な培養槽８（培養バッグ）の収容室５４に培養液Ｃが溜まって培養槽８が膨らむ。これにより、第２横フレーム１０４の高さ位置においても、培養槽８が上バンドプレート１０９と下バンドプレート１１０で挟まれることになる。その結果、上部接続ポート４５及びエアリフトポンプ９に加えて、培養槽８の側部においても固定具１０７で培養槽８を支持することができる。
【0106】
【0107】
図１９を参照して、藻類培養システム１は、電気的構成として、コントローラ７（制御部）と、センサ部１１２と、出力部１１３と、通信Ｉ／Ｆ１１４とを含む。
【0108】
コントローラ７は、マイコン（マイクロコンピュータ）等の半導体チップで構成されていてもよい。コントローラ７は、例えば、プロセッサ１１５と、記憶部１１６と、タイマ１１７とを含んでいてもよい。
【0109】
プロセッサ１１５は、例えば、制御装置、演算装置、レジスタ、記憶部１１６とのインターフェース、ならびに、センサ部１１２、出力部１１３及び通信Ｉ／Ｆ１１４とのインターフェース等を含むＣＰＵで構成されていてもよい。プロセッサ１１５は、前述の気体経路切替バルブ２４、第１流量調整装置２５、第２流量調整装置２６、培地供給切替バルブ１３３、ポンプ４１、排気バルブ３４、回収用切替バルブ４３、センサ部１１２に電気的に接続されている。プロセッサ１１５は、記憶部１１６に格納されているプログラム（ＰＧＭ：Ｐｒｏｇｒａｍ）を実行する。プロセッサ１１５は、演算結果を出力部１１３に出力したり、通信Ｉ／Ｆ１１４を介して外部の機器に出力したりしてもよい。また、プロセッサ１１５は、センサ部１１２、タイマ１１７、第１流量調整装置２５及び第２流量調整装置２６等からの入力値に基づいて、気体経路切替バルブ２４、培地供給切替バルブ１３３、ポンプ４１、排気バルブ３４、回収用切替バルブ４３を制御してもよい。
【0110】
図２０を参照して、記憶部１１６は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでおり、プログラム１２８が格納されている。プログラム１２８は、例えば、気体経路切替プログラム１１８、培地供給プログラム１２０、排気プログラム１２１、培養液回収プログラム１２２等を含んでいてもよい。
【0111】
気体経路切替プログラム１１８は、気体ユニット３の気体経路切替バルブ２４を切り替えることによって、第１気体供給ライン１８側及び第２気体供給ライン１９側のいずれかに気体の流路を形成するプログラムであってもよい。気体経路切替プログラム１１８のフローについては、以下で図２１～図２５を参照して詳細に説明する。
【0112】
培地供給プログラム１２０は、ポンプ４１を駆動させることによって、培地貯留部５から培地供給ライン４０を介して循環ライン１５に培地３９を補充するプログラムであってもよい。例えば、培地供給プログラム１２０は、培養液回収プログラム１２２の実行によって、閉鎖系を循環する培養液Ｃの量が減少した場合に実行されてもよい。
【0113】
排気プログラム１２１は、排気バルブ３４を開けることによって、培養液貯留部４に溜まった気体を排出するプログラムであってもよい。例えば、排気プログラム１２１は、培養液貯留部４の気圧センサ３１の測定値に基づき、培養液貯留部４内の気圧が所定圧力に達したときに実行されてもよい。
【0114】
培養液回収プログラム１２２は、回収用切替バルブ４３を切り替えることによって、循環ライン１５から培養液Ｃを回収するプログラムであってもよい。例えば、培養液回収プログラム１２２は、温度計１２３、濁度計１２４、ｐＨ計１２５、溶存二酸化炭素計１２６及び溶存酸素計１２７等からの入力値から電子的に算出される培養状態（培養の達成度）、サンプリング部３８から抽出し、セルカウンタによって直接的に導かれる微細藻類の細胞の状態等に基づいて、培養が十分進行したと判断される場合に実行されてもよい。
【0115】
タイマ１１７は、例えば、クロックを数えるカウンタ機能を有している。タイマ１１７は、気体経路切替バルブ２４における第１気体供給ライン１８側の流路及び第２気体供給ライン１９側の流路の開通時間をカウントしてもよい。
【0116】
センサ部１１２は、前述の液面計３０、気圧センサ３１、温度計１２３、濁度計１２４、ｐＨ計１２５、溶存二酸化炭素計１２６、溶存酸素計１２７を含んでいてもよい。温度計１２３、濁度計１２４、ｐＨ計１２５、溶存二酸化炭素計１２６および溶存酸素計１２７は、前述のサンプリング部３８であってもよい。
【0117】
出力部１１３は、コントローラ７に電気的に接続されている。出力部１１３は、プロセッサ１１５で実行された処理結果が視覚的に出力される表示部１２９、当該処理結果が聴覚的に出力される音声出力部１３０を含んでいてもよい。この実施形態では、センサ部１１２からの入力値等に基づいて、微細藻類の培養状態が情報として出力されてもよい。表示部１２９は、例えば、モニタを含んでいてもよい。音声出力部１３０は、例えば、スピーカを含んでいてもよい。
【0118】
通信Ｉ／Ｆ１１４は、藻類培養システム１と、外部の電子機器（例えば、遠隔地に設置されたパソコン、スマートフォン、タブレットコンピュータ等の端末）との間のデータ交換を仲介する。そのようなデータ交換は、有線通信、無線通信のいずれで行われてもよい。例えば、通信Ｉ／Ｆ１１４を介して藻類培養システム１と外部の電子機器とを接続することによって、プロセッサ１１５で実行された処理結果を外部の電子機器に出力することができる。これにより、関係者が遠隔地に居る場合でも、藻類培養システム１の稼働状況を知ることができる。
【0119】
なお、図１９では示していないが、藻類培養システム１は、電気的構成として、各種プログラムの実行を指示するための入力部（タッチパネル、キーボード等）を備えていてもよい。
【0120】
［培養リアクタ２における培養液Ｃの流れ及び培養液Ｃ攪拌処理のフロー]
図２１は、培養液Ｃの循環及び攪拌フローの一例を示すフローチャートである。図２２は、培養槽８内における培養液Ｃの循環について説明する図である。図２３は、図２２の一部を拡大して示す図である。図２４は、培養槽８内における培養液Ｃの攪拌について説明する図である。図２５は、図２４の一部を拡大して示す図である。図２２～図２５において、黒塗り矢印は液体の流れを示し、白抜き矢印は気体の流れを示している。
図２１は、培養液Ｃの循環及び攪拌フローの一例を示すフローチャートである。図２２は、培養槽８内における培養液Ｃの循環について説明する図である。図２３は、図２２の一部を拡大して示す図である。図２４は、培養槽８内における培養液Ｃの攪拌について説明する図である。図２５は、図２４の一部を拡大して示す図である。図２２～図２５において、黒塗り矢印は液体の流れを示し、白抜き矢印は気体の流れを示している。
【0121】
この実施形態に係る藻類培養システム１では、エアリフトポンプ９内にコンタミネーションの原因となる汚染細胞等が長期にわたって堆積したり沈着したりすることを防止する培養液Ｃ攪拌処理を実行する。コンタミネーションの原因となる汚染細胞等としては、例えば、前述の培養対象の微細藻類の細胞以外のコンタミネーション生物の細胞（雑菌、雑藻等）、培養対象の微細藻類の細胞及びコンタミネーション生物の死骸、並びに、これらの細胞から排出される分泌物等が挙げられる。
【0122】
図１、図２１～図２３を参照して、藻類培養システム１において微細藻類の培養を開始するには、図１７及び図１８に従って藻類培養システム１を構築した後、培養液Ｃの循環が開始する（ステップＳ１）。例えば、第１気体供給ライン１８が開通するように、気体経路切替バルブ２４が制御される。循環ライン１５によって互いに連結された複数の培養リアクタ２を備えている場合は、各培養リアクタ２に接続された全ての第１気体供給ライン１８を開通させる。これにより、気体供給源２２からの気体が第１気体供給ライン１８を通って、各培養リアクタ２のエアリフトポンプ９の第１気体供給口１３に供給される。
【0123】
図２２及び図２３を参照して、各培養リアクタ２では、第１流路管８３内の第１流路９７の培養液Ｃに第１気体供給口１３から気体（循環用エア）が供給されると、当該気体の気泡Ａによって培養液Ｃが培養液供給管１０の内部を通って上方に運搬される。その後、培養液Ｃが培養液供給管１０の上端に達すると培養液供給管１０の外側に溢れ出し、培養槽８内を下方に向かって流動する。そして、培養液Ｃは、図２３に示すように、下部接続ポート４６の貫通孔７９と培養液供給管１０との間の隙間によって形成された流通路１３６を介してエアリフトポンプ９の内部スペース８７に流入し、第２流路管８４を通って培養液出口１２から排出される。ここで、流通路１３６は、貫通孔７９の径Ｄ１（図１０参照）が培養液供給管１０の外径よりも大きいことに起因して形成されている。この実施形態では、下部接続ポート４６の貫通孔７９に挿入された培養液供給管１０の周囲全体にわたって環状の流通路１３６が形成されている。また、内部スペース８７の上部は、下部接続ポート４６の溝８１Ｃに嵌められたシール部材１３７（例えば、Ｏリング）が本体部８２の側壁８８に密着することによって封止されている。これにより、内部スペース８７に流入した培養液Ｃがエアリフトポンプ９から漏れ出ることを防止することができる。
【0124】
そして、エアリフトポンプ９から排出された培養液Ｃは、循環ライン１５を通って、次の培養リアクタ２の培養液入口１１に供給される。つまり、培養槽８内を循環する培養液Ｃは、互いに連続するエアリフトポンプ９の内部スペース８７及び第２流路管８４の内部によって形成された環状の第２流路９８を通って、培養液出口１２から排出される。これにより、複数の培養リアクタ２に培養液Ｃが連続的に循環することとなる（図１の破線１６参照）。各培養槽８内では、透明な培養槽８を通して光を受けた微細藻類が、気泡Ａ中の二酸化炭素及び培養液Ｃ中の栄養塩を基質として光合成を行うと共に増殖して培養が進行する。
【0125】
一方、この実施形態では、培養液Ｃが収容室５４の上端９９まで充填されることによって、培養槽８が液相で満たされている。そのため、図２２に示すように、エアリフト方式によって上方に向かって運搬された培養液Ｃが培養液供給管１０の上端から培養槽８内に供給されると、培養槽８内の培養液Ｃの容量が増え、培養槽８の収容量を超えることとなる。培養槽８の上端（上部接続ポート４５）にオーバーフローライン２９が接続されているので、収容量を超えた培養液Ｃは、気泡Ａによってオーバーフローライン２９に誘導され、オーバーフローライン２９を介して培養槽８の外側に排出される。
【0126】
これにより、培養槽８の上部からオーバーフローライン２９へ向かう培養液Ｃの流れを発生させることができる。その結果、培養槽８の上部において、培養液Ｃの流れが弱い箇所を減らすことができるので、培養槽８内に汚染細胞が長期にわたって溜まったり固着したりすることを防止することができる。汚染細胞の滞留・固着の防止によって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる。逆に言えば、培養槽８内において培養液Ｃの液面と収容室５４の上端９９との間に空間が設けられ、培養槽８の内部が培養液Ｃからなる液相と空気からなる気相とに分離されていると、汚染細胞が滞留し易い。液相と気相との境界の縁部では培養液Ｃの流れが弱く、汚染細胞が、当該縁部近傍に溜まったり、当該縁部近傍の培養槽８の内壁面に固着したりし易いためである。
【0127】
また、収容室５４の上端９９まで気泡Ａが上昇するので、培養液供給管１０の上端からの気泡Ａの移動距離を増加させることができる。その結果、培養液Ｃに対する二酸化炭素の溶解度を向上できるので、微細藻類の培養効率を向上させることができる。さらに、培養液Ｃが収容室５４の上端９９まで充填されて培養槽８が液相で満たされているので、収容室５４の上部に気相が残っている場合に比べて、収容室５４内の水圧（バッグ内圧）を高くすることができる。バッグ内圧が高まることによって培養液Ｃに対する二酸化炭素の溶解度を向上することもできるので、微細藻類の培養効率を一層向上させることができる。
【0128】
そして、第１気体供給ライン１８から第１流路９７に気体が供給される第１状態は、第１状態の開始後、一定時間（例えば、１０分程度）が経過するまでは保持される（ステップＳ２、ステップＳ３のＮＯ）。その後、一定時間が経過すると（ステップＳ３のＹＥＳ）、第２気体供給ライン１９が開通するように、気体経路切替バルブ２４が制御される（ステップＳ４）。これにより、図２４及び図２５に示すように、気体供給源２２からの気体が第２気体供給ライン１９を通って、各培養リアクタ２のエアリフトポンプ９の第２気体供給口１４に攪拌用エアとして供給される。なお、循環ライン１５によって互いに連結された複数の培養リアクタ２を備えている場合は、各培養リアクタ２に接続された全ての第２気体供給ライン１９を同時に開通させてもよいし、各第２気体供給ライン１９を個別に開通させてもよい。
【0129】
第２気体供給口１４から供給された攪拌用エアは、図２５の白抜き矢印に沿って拡散する。例えば、エアリフトポンプ９の内部スペース８７に噴射されて内部スペース８７内の培養液Ｃを攪拌すると共に、流通路１３６を介して収容室５４に符号Ｄで示すように拡散する。また、内部スペース８７から第２流路管８４を介して循環ライン１５にも拡散する。この際、内部スペース８７の上部がシール部材１３７でシールされているので、攪拌された培養液Ｃがエアリフトポンプ９から漏れ出ることを防止することができる。
【0130】
これにより、例えば、エアリフトポンプ９の内部スペース８７に汚染細胞が堆積したり沈着したりしていても、第２気体供給口１４から供給される気体によって、培養液Ｃと共に堆積物を攪拌することができる。その結果、エアリフトポンプ９内に汚染細胞が長期にわたって堆積したり沈着したりすることを防止することができる。汚染細胞の堆積・沈着の防止によって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる。
【0131】
培養液Ｃの攪拌によって汚染細胞の堆積・沈着を防止できるので、エアリフトポンプ９の形状設計に際して、汚染細胞が堆積し難い形状に制約されない。そのため、エアリフトポンプ９の形状設計の自由度を高めることができる。例えば、前述のバンドプレートのような固定具１０７との適合性を考慮すると、エアリフトポンプ９の本体部８２の形状は、筒状にすることが好ましい。一方、汚染細胞の堆積を防止する観点では、エアリフトポンプ９の本体部８２の形状は、傾斜した側壁を有する錐状等にすることが好ましく、固定具１０７との適合性か汚染細胞の堆積防止のどちらを優先するかによって、エアリフトポンプ９の形状設計が制約を受ける。しかしながら、この実施形態では、エアリフトポンプ９の本体部８２が筒状であっても、第２気体供給口１４からの気体の供給によって堆積物を攪拌して分散させることができるので、固定具１０７との適合性と、汚染細胞の堆積防止とを両立することができる。
【0132】
さらに、培養液供給管１０の周囲に第２流路９８を形成する比較的大きな内部スペース８７が確保されるので、培養液Ｃの排出用に十分な大きさの流路を確保することができる。これにより、汚染細胞の堆積・沈着によって第２流路９８が詰まることを防止することができる。
【0133】
また、この実施形態では、第２気体供給管８６が第２流路管８４の反対側に接続されているので、エアリフトポンプ９の内部スペース８７から第２流路管８４へ向かって流れる培養液Ｃに対して、当該培養液Ｃに流れに沿う方向に、第２気体供給管８６から気体を供給することができる。これにより、気体供給による培養液Ｃの攪拌に際して、培養液Ｃの流れが阻害されることを抑制することができる。また、第２気体供給管８６から供給された気体は、内部スペース８７の中央部に立設された培養液供給管１０（第１流路管８３の接続部９０）に衝突し、ドーナツ状の内部スペース８７に回り込むように分散するので、培養液Ｃの流れを良好に阻害できると共に、培養液Ｃを効率よく攪拌することができる。
【0134】
さらに、培養槽８の収容室５４が全て液相であるため、エアリフトポンプ９の内部スペース８７とオーバーフローライン２９とが連続した液相で繋がっている。そのため、図２４に示すように、エアリフトポンプ９に供給した攪拌用エアによって、収容室５４内の培養液Ｃを攪拌できると共に、オーバーフローライン２９内の培養液Ｃ、さらにはオーバーフローライン２９を介して培養液貯留部４内の培養液Ｃも攪拌することができる。つまり、閉鎖系の藻類培養システム１の全体が連続した液相で繋がっているため、エアリフトポンプ９に供給した攪拌用エアによって流路全体の培養液Ｃを攪拌することができる。その結果、藻類培養システム１の流路全体において汚染細胞の堆積・沈着を防止することができる。
【0135】
また、収容室５４の培養液Ｃに拡散した攪拌用エアに基づく気泡Ｂによっても、培養液Ｃに二酸化炭素を溶解させることができる。図２２の気泡Ａのように培養液供給管１０の上端から局所的に二酸化炭素を供給する場合に比べて、収容室５４の内部全体に拡散する気泡Ｂによって二酸化炭素を供給できるので、二酸化炭素を培養液Ｃの全体に効率よく溶解させることができる。その結果、培養液Ｃに対する二酸化炭素の溶解度を一層向上できるので、微細藻類の培養効率を一層向上させることができる。
【0136】
その後、再度、第１気体供給ライン１８が開通するように、気体経路切替バルブ２４が制御される（ステップＳ５）。以降は、ステップＳ２～Ｓ５の処理が繰り返されることによって、藻類培養システム１における循環培養が進行する。
【0137】
以上、この藻類培養システム１は、第２気体供給管８６からの気体供給による培養液Ｃの攪拌以外にも、汚染細胞の滞留を防止する特徴を有している。
【0138】
例えば、培養槽８に関して、バッグ本体４４の下部に、一対の傾斜シール部６１によってテーパ流路６５が形成されているため、培養液Ｃを培養槽８の口部４７に良好に誘導することができる。これにより、汚染細胞が、培養槽８の下部に留まったり、内壁面に固着したりしないようにすることができる。その結果、この培養槽８を使用することによって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる藻類培養システム１を構築することができる。
【0139】
また、汚染細胞の滞留防止の効果とは異なるが、培養槽８が、樹脂製の培養バッグのみからなるため、培養リアクタ２にガラス製の培養槽８を使用する場合に比べて、地震や台風等の自然災害に対する培養槽８（培養バッグ）の破損の確率を低減することができる。その結果、培養リアクタ２のメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、樹脂製の培養バッグであれば、地震等の自然災害が多い地域においても、安心して利用することができる。
【0140】
また、培養槽８の傾斜シール部６１と口部シール部６０との接続部分に凸部７０が形成されている。これにより、バッグ本体４４の口部４７に捻じる力が加わったときに、凸部７０の形成箇所が優先的に捻じれるようにすることができる。例えば、エアリフトポンプ９を固定具１０７で固定する際に下部接続ポート４６に力が加わり、バッグ本体４４の口部４７に捻じる力が加わる場合がある。このような場合であっても、下部接続ポート４６の溶着部分（接続シール部５９）に加わる力を軽減することができるので、当該溶着部分での破損を抑制することができる。また、凸部７０が湾曲凸部７０であるため、培養槽８内の培養液Ｃの液圧を凸部７０全体で分散することができる。
【0141】
また、凸部７０によって培養槽８の破損を抑制できるので、培養槽８を構成する樹脂フィルム７２を薄くすることについての許容量を大きくすることができる。したがって、培養槽８の樹脂フィルム７２を薄くすることにより、樹脂フィルム７２の光の透過度を向上させることができるので、培養液Ｃ中の微細藻類に対して、より多くの光を与えることができる。その結果、微細藻類の培養効率を向上させることができる。
【0142】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は他の形態で実施することもできる。
【0143】
例えば、前述の実施形態では、培養槽８が樹脂製の培養バッグのみからなる場合のみ例示したが、第２気体供給管８６から気体を供給することによるコンタミネーションの抑制、及びオーバーフローライン２９に培養液Ｃを循環させることによるコンタミネーションの抑制については、培養槽８がガラス製であっても達成することができる。
【0144】
また、前述の実施形態では、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９は、共通の気体供給源２２から気体の供給を受けているが、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９のそれぞれに対して、独立した気体供給源２２を設けてもよい。これにより、第１気体供給ライン１８及び第２気体供給ライン１９のそれぞれの要求に応じた気体の圧力に容易に管理することができる。
【0145】
以上、本開示の実施形態は、すべての点において例示であり限定的に解釈されるべきではなく、すべての点において変更が含まれることが意図される。
【0146】
この明細書及び図面の記載から以下に付記する特徴が抽出され得る。
【0147】
［付記１－１］
微細藻類を含有する培養液が収容される培養槽と、
前記培養槽の下端近傍に配置されたエアリフトポンプであって、前記培養槽へ培養液を流入させる培養液入口を有する第１流路と、前記培養槽から流出する培養液を排出する培養液出口を有する第２流路と、前記第１流路内の培養液に気体を供給する第１気体供給口と、前記第２流路内の培養液に気体を供給する第２気体供給口とを含む、エアリフトポンプと、
前記培養槽の内部に配置されるように前記第１流路から上方に延び、前記培養槽に培養液を供給する培養液供給管とを含む、藻類培養リアクタ。
微細藻類を含有する培養液が収容される培養槽と、
前記培養槽の下端近傍に配置されたエアリフトポンプであって、前記培養槽へ培養液を流入させる培養液入口を有する第１流路と、前記培養槽から流出する培養液を排出する培養液出口を有する第２流路と、前記第１流路内の培養液に気体を供給する第１気体供給口と、前記第２流路内の培養液に気体を供給する第２気体供給口とを含む、エアリフトポンプと、
前記培養槽の内部に配置されるように前記第１流路から上方に延び、前記培養槽に培養液を供給する培養液供給管とを含む、藻類培養リアクタ。
【0148】
この構成によれば、培養液出口を有する第２流路内を流れる培養液には、第２気体供給口を介して気体が供給される。これにより、例えば、汚染細胞等が第２流路内に堆積したり沈着したりしても、第２気体供給口から供給される気体によって、培養液と共に堆積物を攪拌することができる。その結果、エアリフトポンプ内に汚染細胞等が長期にわたって堆積したり沈着したりすることを防止することができる。汚染細胞等の堆積・沈着の防止によって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる。
【0149】
培養液の攪拌によって汚染細胞等の堆積・沈着を防止できるので、エアリフトポンプの形状設計に際して、汚染細胞等が堆積し難い形状に制約されない。そのため、エアリフトポンプの形状設計の自由度を高めることができる。
【0150】
［付記１－２］
前記エアリフトポンプは、前記培養槽から流出する培養液が流れる内部スペースを有する筒状の本体部と、前記本体部に接続された第１流路管と、前記内部スペースに連通するように前記本体部に接続された第２流路管とを含み、
前記第１流路管が前記第１流路を形成し、
前記本体部の前記内部スペース及び前記第２流路管が前記第２流路を形成している、付記１－１に記載の藻類培養リアクタ。
前記エアリフトポンプは、前記培養槽から流出する培養液が流れる内部スペースを有する筒状の本体部と、前記本体部に接続された第１流路管と、前記内部スペースに連通するように前記本体部に接続された第２流路管とを含み、
前記第１流路管が前記第１流路を形成し、
前記本体部の前記内部スペース及び前記第２流路管が前記第２流路を形成している、付記１－１に記載の藻類培養リアクタ。
【0151】
この構成によれば、本体部の内部スペースの底に汚染細胞等が堆積したり沈着したりしても、第２気体供給口から供給される気体によって、培養液と共に堆積物を攪拌することができる。その結果、エアリフトポンプ内に汚染細胞等が長期にわたって堆積したり沈着したりすることを防止することができる。また、本体部が筒状に形成されているので、例えば配管支持具等の固定具を利用して、エアリフトポンプを固定することができる。
【0152】
［付記１－３］
前記本体部は、前記内部スペースを区画する筒状の側壁と、前記側壁の下部に形成された底壁とを有し、前記側壁の上部が開放された有底筒状に形成されており、
前記第１流路管は、前記本体部の前記底壁に接続されており、
前記第２流路管は、前記本体部の前記側壁に接続されており、
前記培養液供給管は、前記第１流路管に接続され、前記本体部の軸方向に沿って前記内部スペースを介して上方に延びている、付記１－２に記載の藻類培養リアクタ。
前記本体部は、前記内部スペースを区画する筒状の側壁と、前記側壁の下部に形成された底壁とを有し、前記側壁の上部が開放された有底筒状に形成されており、
前記第１流路管は、前記本体部の前記底壁に接続されており、
前記第２流路管は、前記本体部の前記側壁に接続されており、
前記培養液供給管は、前記第１流路管に接続され、前記本体部の軸方向に沿って前記内部スペースを介して上方に延びている、付記１－２に記載の藻類培養リアクタ。
【0153】
この構成によれば、培養液供給管の周囲に第２流路を形成する内部スペースが確保されるので、培養液の排出用に十分な大きさの流路を確保することができる。これにより、汚染細胞等の堆積・沈着によって第２流路が詰まることを防止することができる。
【0154】
［付記１－４］
前記本体部の前記側壁は、円筒状に形成されており、
前記第１流路管は、前記底壁の径方向中央から上方に向かって突出し、前記培養液供給管が接続された接続部を有している、付記１－３に記載の藻類培養リアクタ。
前記本体部の前記側壁は、円筒状に形成されており、
前記第１流路管は、前記底壁の径方向中央から上方に向かって突出し、前記培養液供給管が接続された接続部を有している、付記１－３に記載の藻類培養リアクタ。
【0155】
この構成によれば、接続部を介して培養液供給管をエアリフトポンプの本体部に固定でき、かつ培養液供給管の周囲に環状の内部スペースを確保することができる。これにより、培養液供給管が挿入された培養槽の口部を、本体部の内部スペースに嵌めることができる。
【0156】
［付記１－５］
前記本体部の前記側壁における前記第２流路管の反対側に接続され、前記第２気体供給口が形成された第２気体供給管を含む、付記１－３又は付記１－４に記載の藻類培養リアクタ。
前記本体部の前記側壁における前記第２流路管の反対側に接続され、前記第２気体供給口が形成された第２気体供給管を含む、付記１－３又は付記１－４に記載の藻類培養リアクタ。
【0157】
この構成によれば、第２気体供給管が第２流路管の反対側に接続されているので、エアリフトポンプの内部スペースから第２流路管へ向かって流れる培養液に対して、当該培養液に流れに沿う方向に、第２気体供給管から気体を供給することができる。これにより、気体供給による培養液の攪拌に際して、培養液の流れが阻害されることを抑制することができる。
【0158】
［付記１－６］
前記第１流路管に接続され、平面視において前記第２気体供給管と同じ方向に延び、前記第１気体供給口が形成された第１気体供給管を含む、付記１－５に記載の藻類培養リアクタ。
前記第１流路管に接続され、平面視において前記第２気体供給管と同じ方向に延び、前記第１気体供給口が形成された第１気体供給管を含む、付記１－５に記載の藻類培養リアクタ。
【0159】
この構成によれば、第１気体供給管及び第２気体供給管が同じ方向に延びているので、これらの気体供給管に接続される配管のレイアウトを、より良く整えることができる。
【0160】
［付記１－７］
複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが連結されている、付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタ。
複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが連結されている、付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタ。
【0161】
この構成によれば、少なくとも第１培養槽と第２培養槽との間で、培養液を循環させることができる。
【0162】
［付記１－８］
前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなる、付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタ。
前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなる、付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタ。
【0163】
この構成によれば、培養槽がガラス製である場合に比べて培養槽（培養バッグ）の破損の確率を低減することができるので、培養リアクタのメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、樹脂製の培養バッグであれば、地震等の自然災害が多い地域においても、安心して利用することができる。
【0164】
［付記１－９］
付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタと、
前記培養液出口から排出された培養液を前記培養液入口に循環させる循環ラインと、
前記第１気体供給口に気体を供給する第１気体供給ラインと、
前記第２気体供給口に気体を供給する第２気体供給ラインと、
前記第１気体供給ライン及び前記第２気体供給ラインに接続され、前記第１気体供給ラインに気体を流す第１状態と、前記第２気体供給ラインに気体を流す第２状態とを切り替える切替手段とを含む、藻類培養システム。
付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の藻類培養リアクタと、
前記培養液出口から排出された培養液を前記培養液入口に循環させる循環ラインと、
前記第１気体供給口に気体を供給する第１気体供給ラインと、
前記第２気体供給口に気体を供給する第２気体供給ラインと、
前記第１気体供給ライン及び前記第２気体供給ラインに接続され、前記第１気体供給ラインに気体を流す第１状態と、前記第２気体供給ラインに気体を流す第２状態とを切り替える切替手段とを含む、藻類培養システム。
【0165】
この構成によれば、エアリフトポンプ用の気体供給（第１状態）と、培養液攪拌用の気体供給（第２状態）とを切替手段で切り替えることができるので、コンタミネーションを抑制しながら、微細藻類を効率よく培養することができる。
【0166】
［付記１－１０］
前記切替手段に電気的に接続された制御部を含み、
前記制御部は、通常の気体供給状態として前記第１状態を保持し、前記第１状態の一定時間経過ごとに前記第２状態に切り替える、付記１－９に記載の藻類培養システム。
前記切替手段に電気的に接続された制御部を含み、
前記制御部は、通常の気体供給状態として前記第１状態を保持し、前記第１状態の一定時間経過ごとに前記第２状態に切り替える、付記１－９に記載の藻類培養システム。
【0167】
この構成によれば、一定時間経過ごとに、培養液が攪拌されるので、汚染細胞等の堆積 ［付記２－１］
微細藻類を含有する培養液が収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽と、
前記収容室の上端まで収容された培養液と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、
前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、
前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む、藻類培養システム。
微細藻類を含有する培養液が収容される収容室を有する閉鎖型の培養槽と、
前記収容室の上端まで収容された培養液と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液入口と、
前記培養液入口に連通し、前記培養槽の前記下端から前記上端に向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口と、
前記培養槽の下端近傍に配置され、前記培養槽の内部に連通する培養液出口とを含む藻類培養リアクタと、
前記培養槽の前記上端に接続され、前記培養槽の収容量を超えた培養液をエアリフト方式によって運搬するオーバーフローラインとを含む、藻類培養システム。
【0168】
この構成によれば、培養液が培養槽の上端まで収容されることによって、培養槽が液相で満たされている。そのため、エアリフト方式によって上方に向かって運搬された培養液が培養液供給管の上端から培養槽内に供給されると、培養槽内の培養液の容量が増え、培養槽の収容量を超えることとなる。培養槽の上端にオーバーフローラインが接続されているので、収容量を超えた培養液は、気泡によってオーバーフローラインに誘導され、オーバーフローラインを介して培養槽の外側に排出される。これにより、培養槽の上部からオーバーフローラインへ向かう培養液の流れを発生させることができる。その結果、培養槽の上部において、培養液の流れが弱い箇所を減らすことができるので、培養槽内に汚染細胞等が長期にわたって溜まったり固着したりすることを防止することができる。汚染細胞等の滞留・固着の防止によって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる。
【0169】
また、培養槽の上端まで気泡が上昇するので、培養液供給管の上端からの気泡の移動距離を増加させることができる。その結果、培養液に対する二酸化炭素の溶解度を向上できるので、微細藻類の培養効率を向上させることができる。
【0170】
［付記２－２］
前記培養槽に培養液を循環させる循環流路を前記培養液出口と前記培養液入口との間に形成する循環ラインと、
前記オーバーフローラインに連通し、前記オーバーフローラインで運搬された培養液を貯留する培養液貯留部と、
前記培養液貯留部と前記循環ラインとを接続する培養液供給ラインとを含む、付記２－１に記載の藻類培養システム。
前記培養槽に培養液を循環させる循環流路を前記培養液出口と前記培養液入口との間に形成する循環ラインと、
前記オーバーフローラインに連通し、前記オーバーフローラインで運搬された培養液を貯留する培養液貯留部と、
前記培養液貯留部と前記循環ラインとを接続する培養液供給ラインとを含む、付記２－１に記載の藻類培養システム。
【0171】
この構成によれば、培養液供給ラインが循環ラインに接続されているので、オーバーフローラインから一旦排出された培養液を、循環培養システムの培養用の液として再利用することができる。
【0172】
［付記２－３］
前記培養液貯留部は、前記培養液貯留部の内部に溜まった気体を排出する排気バルブを有している、付記２－２に記載の藻類培養システム。
前記培養液貯留部は、前記培養液貯留部の内部に溜まった気体を排出する排気バルブを有している、付記２－２に記載の藻類培養システム。
【0173】
この構成によれば、排気バルブを開けることによって培養液貯留部の内圧を下げることができる。これにより、オーバーフローラインの培養槽側に比べて培養液貯留部側の圧力が下がるので、培養槽から培養液貯留部へ向かって、気泡と共に培養液を効率よく運搬することができる。
【0174】
［付記２－４］
前記培養液供給ラインに接続され、前記循環ラインに培地を供給する培地供給ラインを含む、付記２－２又は付記２－３に記載の藻類培養システム。
前記培養液供給ラインに接続され、前記循環ラインに培地を供給する培地供給ラインを含む、付記２－２又は付記２－３に記載の藻類培養システム。
【0175】
この構成によれば、培養液の抽出によって循環中の培養液の量が減っても、培養液供給ラインを介して循環ラインに培地を供給できるので、微細藻類に対して安定した培養環境を提供することができる。
【0176】
［付記２－５］
複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが、前記循環ラインで連結されている、付記２－２～付記２－４のいずれか一項に記載の藻類培養システム。
複数の前記培養槽が並んで配置され、前記複数の前記培養槽のうちの第１培養槽の前記培養液出口と、前記複数の前記培養槽のうち前記第１培養槽に隣接する第２培養槽の前記培養液入口とが、前記循環ラインで連結されている、付記２－２～付記２－４のいずれか一項に記載の藻類培養システム。
【0177】
この構成によれば、少なくとも第１培養槽と第２培養槽との間で、培養液を循環させることができる。
【0178】
［付記２－６］
前記オーバーフローラインは、前記第１培養槽に直接的に接続された第１ラインと、前記第２培養槽に直接的に接続された第２ラインと、前記第１ライン及び前記第２ライン内の培養液を集合させて運搬する集合ラインとを含む、付記２－５に記載の藻類培養システム。
前記オーバーフローラインは、前記第１培養槽に直接的に接続された第１ラインと、前記第２培養槽に直接的に接続された第２ラインと、前記第１ライン及び前記第２ライン内の培養液を集合させて運搬する集合ラインとを含む、付記２－５に記載の藻類培養システム。
【0179】
この構成によれば、複数のオーバーフローライン（第１ライン及び第２ライン）へ排出された培養液が培養液貯留部に集約されるので、排出された培養液を容易に管理することができる。
【0180】
［付記２－７］
前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなる、付記２－１～付記２－６のいずれか一項に記載の藻類培養システム。
前記培養槽は、樹脂フィルムによって形成された樹脂製の培養バッグからなる、付記２－１～付記２－６のいずれか一項に記載の藻類培養システム。
【0181】
この構成によれば、培養槽がガラス製である場合に比べて培養槽（培養バッグ）の破損の確率を低減することができるので、培養リアクタのメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、樹脂製の培養バッグであれば、地震等の自然災害が多い地域においても、安心して利用することができる。
【0182】
［付記３－１］
閉鎖循環式の藻類培養リアクタに使用され、微細藻類を含有する培養液が収容される樹脂製の培養バッグであって、
樹脂フィルムからなり、口部が形成された下端及びその反対側の上端を有する上下方向に長手なバッグ本体と、
前記バッグ本体の長手方向に沿って並んで延びる一対の縦周縁部と、
前記バッグ本体の下部にヒートシールによって形成され、前記一対の縦周縁部から前記口部へ向かって直線状に傾斜し、前記口部へ向かって培養液を誘導するテーパ状の流路を形成する一対の傾斜シール部を含む下部シール部とを含む、培養バッグ。
閉鎖循環式の藻類培養リアクタに使用され、微細藻類を含有する培養液が収容される樹脂製の培養バッグであって、
樹脂フィルムからなり、口部が形成された下端及びその反対側の上端を有する上下方向に長手なバッグ本体と、
前記バッグ本体の長手方向に沿って並んで延びる一対の縦周縁部と、
前記バッグ本体の下部にヒートシールによって形成され、前記一対の縦周縁部から前記口部へ向かって直線状に傾斜し、前記口部へ向かって培養液を誘導するテーパ状の流路を形成する一対の傾斜シール部を含む下部シール部とを含む、培養バッグ。
【0183】
この構成によれば、培養バッグが樹脂製であるため、培養リアクタにガラス製の培養槽を使用する場合に比べて、培養槽（培養バッグ）の破損の確率を低減することができる。その結果、培養リアクタのメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、樹脂製の培養バッグであれば、地震等の自然災害が多い地域においても、安心して利用することができる。
【0184】
また、バッグ本体の下部に、一対の傾斜シール部によってテーパ状の流路が形成されているため、培養液を培養バッグの口部に良好に誘導することができる。これにより、当該汚染細胞等が、培養バッグの下部に留まったり、内壁面に固着したりしないようにすることができる。その結果、この培養バッグを使用することによって、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる藻類培養システムを構築することができる。
【0185】
［付記３－２］
前記口部にヒートシールによって取り付けられ、培養液の循環用の管が接続されるプラスチック製の接続ポートを含み、
前記下部シール部は、前記接続ポートに溶着した接続シール部と、前記接続ポートの周囲から前記バッグ本体の長手方向に沿って並んで延び、前記接続シール部と前記傾斜シール部とを接続する一対の口部シール部とを含み、
前記口部シール部は、前記傾斜シール部との接続部分において、前記一対の口部シール部で挟まれた培養液の流路側に突出した凸部を有している、付記３－１に記載の培養バッグ。
前記口部にヒートシールによって取り付けられ、培養液の循環用の管が接続されるプラスチック製の接続ポートを含み、
前記下部シール部は、前記接続ポートに溶着した接続シール部と、前記接続ポートの周囲から前記バッグ本体の長手方向に沿って並んで延び、前記接続シール部と前記傾斜シール部とを接続する一対の口部シール部とを含み、
前記口部シール部は、前記傾斜シール部との接続部分において、前記一対の口部シール部で挟まれた培養液の流路側に突出した凸部を有している、付記３－１に記載の培養バッグ。
【0186】
この構成によれば、傾斜シール部と口部シール部との接続部分に凸部が形成されている。これにより、バッグ本体の口部に捻じる力が加わったときに、凸部の形成箇所が優先的に捻じれるようにすることができる。その結果、接続ポートの溶着部分（接続シール部）に加わる力を軽減することができるので、当該溶着部分での破損を抑制することができる。
【0187】
［付記３－３］
前記凸部は、前記培養液の流路側に向かって凸状に湾曲して形成された湾曲凸部を含む、付記３－２に記載の培養バッグ。
前記凸部は、前記培養液の流路側に向かって凸状に湾曲して形成された湾曲凸部を含む、付記３－２に記載の培養バッグ。
【0188】
この構成によれば、凸部が湾曲凸部であるため、培養バッグ内の培養液の液圧を凸部全体で分散することができる。
【0189】
［付記３－４］
前記樹脂フィルムは、ポリオレフィン系樹脂、ポリ環状オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系重合体樹脂又はポリアミド系樹脂を含む内層と、外層とを含む積層フィルムを含む、付記３－２又は付記３－３に記載の培養バッグ。
前記樹脂フィルムは、ポリオレフィン系樹脂、ポリ環状オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系重合体樹脂又はポリアミド系樹脂を含む内層と、外層とを含む積層フィルムを含む、付記３－２又は付記３－３に記載の培養バッグ。
【0190】
［付記３－５］
前記積層フィルムは、前記内層と前記外層との間に、ポリ環状オレフィン系樹脂を含むバリア性を有する層を含む、付記３－４に記載の培養バッグ。
前記積層フィルムは、前記内層と前記外層との間に、ポリ環状オレフィン系樹脂を含むバリア性を有する層を含む、付記３－４に記載の培養バッグ。
【0191】
［付記３－６］
前記樹脂フィルムは、前記バッグ本体の前記下端及び前記上端に各端部を有する筒状のインフレーションフィルムを含む、付記３－１～付記３－５のいずれか一項に記載の培養バッグ。
前記樹脂フィルムは、前記バッグ本体の前記下端及び前記上端に各端部を有する筒状のインフレーションフィルムを含む、付記３－１～付記３－５のいずれか一項に記載の培養バッグ。
【0192】
この構成によれば、バッグ本体の一対の縦周縁部をヒートシールしなくても筒状のバッグ本体を形成できるので、培養バッグを効率よく製造することができる。
【0193】
［付記３－７］
前記バッグ本体の幅は、３０ｍｍ～３００ｍｍである、付記３－１～付記３－６のいずれか一項に記載の培養バッグ。
前記バッグ本体の幅は、３０ｍｍ～３００ｍｍである、付記３－１～付記３－６のいずれか一項に記載の培養バッグ。
【0194】
［付記３－８］
付記３－１～付記３－７のいずれか一項に記載の培養バッグと、
前記バッグ本体を周囲から挟み込むことによって、前記培養バッグを直立させた姿勢で支持する支持部材と、
前記口部から前記バッグ本体の前記上端へ向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口とを含む藻類培養リアクタと、
前記口部に接続され、培養液を前記バッグ本体に循環させる循環ラインとを含む、藻類培養システム。
付記３－１～付記３－７のいずれか一項に記載の培養バッグと、
前記バッグ本体を周囲から挟み込むことによって、前記培養バッグを直立させた姿勢で支持する支持部材と、
前記口部から前記バッグ本体の前記上端へ向かって延び、エアリフト方式によって培養液を前記培養槽の内部に運搬する培養液供給管と、
前記培養液供給管へ流入する培養液に気体を供給する気体供給口とを含む藻類培養リアクタと、
前記口部に接続され、培養液を前記バッグ本体に循環させる循環ラインとを含む、藻類培養システム。
【0195】
この構成によれば、前記樹脂製の培養バッグを含む培養システムであるため、培養過程の微細藻類がコンタミネーションの影響を受けることを抑制することができる藻類培養システムを提供することができる。
【0196】
［付記３－９］
複数の前記培養バッグが並んで配置され、前記複数の前記培養バッグのうちの第１培養バッグの前記口部と、前記複数の前記培養バッグのうち前記第１培養バッグに隣接する第２培養バッグの前記口部とが、前記循環ラインで連結されている、付記３－８に記載の藻類培養システム。
複数の前記培養バッグが並んで配置され、前記複数の前記培養バッグのうちの第１培養バッグの前記口部と、前記複数の前記培養バッグのうち前記第１培養バッグに隣接する第２培養バッグの前記口部とが、前記循環ラインで連結されている、付記３－８に記載の藻類培養システム。
【0197】
この構成によれば、少なくとも第１培養バッグと第２培養バッグとの間で、培養液を循環させることができる。
【符号の説明】
【0198】
１ ：藻類培養システム
２ ：培養リアクタ
３ ：気体ユニット
４ ：培養液貯留部
５ ：培地貯留部
６ ：培養液回収部
７ ：コントローラ
８ ：培養槽
９ ：エアリフトポンプ
１０ ：培養液供給管
１１ ：培養液入口
１２ ：培養液出口
１３ ：第１気体供給口
１４ ：第２気体供給口
１５ ：循環ライン
１６ ：破線
１７ ：気体導入ライン
１８ ：第１気体供給ライン
１９ ：第２気体供給ライン
２０ ：エアフィルタ
２１ ：ブロワ
２２ ：気体供給源
２３ ：レギュレータ
２４ ：気体経路切替バルブ
２５ ：第１流量調整装置
２６ ：第２流量調整装置
２７ ：第１逆止弁
２８ ：第２逆止弁
２９ ：オーバーフローライン
３０ ：液面計
３１ ：気圧センサ
３２ ：独立ライン
３３ ：集合ライン
３４ ：排気バルブ
３５ ：培養液供給ライン
３６ ：分岐管
３７ ：分岐管
３８ ：サンプリング部
３９ ：培地
４０ ：培地供給ライン
４１ ：ポンプ
４２ ：回収ライン
４３ ：回収用切替バルブ
４４ ：バッグ本体
４５ ：上部接続ポート
４６ ：下部接続ポート
４７ ：口部
４８ ：下端
４９ ：上端
５０Ｌ ：左側周縁
５０Ｒ ：右側周縁
５１ ：縦周縁部
５２ ：上部周縁部（上部シール部）
５３ ：下部周縁部（下部シール部）
５４ ：収容室
５５ ：引っ掛け穴
５６ ：補強部材
５７ ：外縁
５８ ：内縁
５９ ：接続シール部
６０ ：口部シール部
６１ ：傾斜シール部
６２ ：内縁
６３ ：口部流路
６４ ：内縁
６５ ：テーパ流路
６６ ：外縁
６７ ：第１領域
６８ ：第２領域
６９ ：破線
７０ ：凸部
７１ ：部
７２ ：樹脂フィルム
７３ ：内層
７４ ：中間層
７５ ：外層
７６ ：ベース部
７７ ：接続部
７８ ：フランジ部
７９ ：貫通孔
８０ ：リブ
８１ ：環状段部
８１Ａ ：環状段部
８１Ｂ ：フランジ部
８１Ｃ ：溝
８２ ：本体部
８３ ：第１流路管
８４ ：第２流路管
８５ ：第１気体供給管
８６ ：第２気体供給管
８７ ：内部スペース
８８ ：側壁
８９ ：底壁
９０ ：接続部
９１ ：上端
９２ ：下端
９３ ：上端
９４ ：下端
９５ ：側壁
９６ ：底面
９７ ：第１流路
９８ ：第２流路
９９ ：上端
１０１ ：架台
１０２ ：縦フレーム
１０３ ：第１横フレーム
１０４ ：第２横フレーム
１０５ ：第３横フレーム
１０６ ：空間部
１０７ ：固定具
１０８ ：ボルト
１０９ ：上バンドプレート
１１０ ：下バンドプレート
１１１ ：ナット
１１２ ：センサ部
１１３ ：出力部
１１４ ：通信Ｉ／Ｆ
１１５ ：プロセッサ
１１６ ：記憶部
１１７ ：タイマ
１１８ ：気体経路切替プログラム
１２０ ：培地供給プログラム
１２１ ：排気プログラム
１２２ ：培養液回収プログラム
１２３ ：温度計
１２４ ：濁度計
１２５ ：ｐＨ計
１２６ ：溶存二酸化炭素計
１２７ ：溶存酸素計
１２８ ：プログラム
１２９ ：表示部
１３０ ：音声出力部
１３１ ：第１気体大本ライン
１３２ ：第２気体大本ライン
１３３ ：培地供給切替バルブ
１３４ ：端部
１３５ ：角部
１３６ ：流通路
１３７ ：シール部材
Ａ ：気泡
Ｃ ：培養液
Ｄ１ ：（貫通孔７９の）径
Ｄ２ ：（本体部８２の）開口径
Ｄ３ ：（培養液供給管１０の）内径
Ｌ１ ：（バッグ本体４４の）長さ
Ｌ２ ：（培養液供給管１０の）長さ
Ｗ１ ：（バッグ本体４４の）幅
Ｗ２ ：（テーパ流路６５の）最大幅
Ｗ３ ：（口部流路６３の）幅
Ｗ４ ：（括れ部７１の）幅
２ ：培養リアクタ
３ ：気体ユニット
４ ：培養液貯留部
５ ：培地貯留部
６ ：培養液回収部
７ ：コントローラ
８ ：培養槽
９ ：エアリフトポンプ
１０ ：培養液供給管
１１ ：培養液入口
１２ ：培養液出口
１３ ：第１気体供給口
１４ ：第２気体供給口
１５ ：循環ライン
１６ ：破線
１７ ：気体導入ライン
１８ ：第１気体供給ライン
１９ ：第２気体供給ライン
２０ ：エアフィルタ
２１ ：ブロワ
２２ ：気体供給源
２３ ：レギュレータ
２４ ：気体経路切替バルブ
２５ ：第１流量調整装置
２６ ：第２流量調整装置
２７ ：第１逆止弁
２８ ：第２逆止弁
２９ ：オーバーフローライン
３０ ：液面計
３１ ：気圧センサ
３２ ：独立ライン
３３ ：集合ライン
３４ ：排気バルブ
３５ ：培養液供給ライン
３６ ：分岐管
３７ ：分岐管
３８ ：サンプリング部
３９ ：培地
４０ ：培地供給ライン
４１ ：ポンプ
４２ ：回収ライン
４３ ：回収用切替バルブ
４４ ：バッグ本体
４５ ：上部接続ポート
４６ ：下部接続ポート
４７ ：口部
４８ ：下端
４９ ：上端
５０Ｌ ：左側周縁
５０Ｒ ：右側周縁
５１ ：縦周縁部
５２ ：上部周縁部（上部シール部）
５３ ：下部周縁部（下部シール部）
５４ ：収容室
５５ ：引っ掛け穴
５６ ：補強部材
５７ ：外縁
５８ ：内縁
５９ ：接続シール部
６０ ：口部シール部
６１ ：傾斜シール部
６２ ：内縁
６３ ：口部流路
６４ ：内縁
６５ ：テーパ流路
６６ ：外縁
６７ ：第１領域
６８ ：第２領域
６９ ：破線
７０ ：凸部
７１ ：部
７２ ：樹脂フィルム
７３ ：内層
７４ ：中間層
７５ ：外層
７６ ：ベース部
７７ ：接続部
７８ ：フランジ部
７９ ：貫通孔
８０ ：リブ
８１ ：環状段部
８１Ａ ：環状段部
８１Ｂ ：フランジ部
８１Ｃ ：溝
８２ ：本体部
８３ ：第１流路管
８４ ：第２流路管
８５ ：第１気体供給管
８６ ：第２気体供給管
８７ ：内部スペース
８８ ：側壁
８９ ：底壁
９０ ：接続部
９１ ：上端
９２ ：下端
９３ ：上端
９４ ：下端
９５ ：側壁
９６ ：底面
９７ ：第１流路
９８ ：第２流路
９９ ：上端
１０１ ：架台
１０２ ：縦フレーム
１０３ ：第１横フレーム
１０４ ：第２横フレーム
１０５ ：第３横フレーム
１０６ ：空間部
１０７ ：固定具
１０８ ：ボルト
１０９ ：上バンドプレート
１１０ ：下バンドプレート
１１１ ：ナット
１１２ ：センサ部
１１３ ：出力部
１１４ ：通信Ｉ／Ｆ
１１５ ：プロセッサ
１１６ ：記憶部
１１７ ：タイマ
１１８ ：気体経路切替プログラム
１２０ ：培地供給プログラム
１２１ ：排気プログラム
１２２ ：培養液回収プログラム
１２３ ：温度計
１２４ ：濁度計
１２５ ：ｐＨ計
１２６ ：溶存二酸化炭素計
１２７ ：溶存酸素計
１２８ ：プログラム
１２９ ：表示部
１３０ ：音声出力部
１３１ ：第１気体大本ライン
１３２ ：第２気体大本ライン
１３３ ：培地供給切替バルブ
１３４ ：端部
１３５ ：角部
１３６ ：流通路
１３７ ：シール部材
Ａ ：気泡
Ｃ ：培養液
Ｄ１ ：（貫通孔７９の）径
Ｄ２ ：（本体部８２の）開口径
Ｄ３ ：（培養液供給管１０の）内径
Ｌ１ ：（バッグ本体４４の）長さ
Ｌ２ ：（培養液供給管１０の）長さ
Ｗ１ ：（バッグ本体４４の）幅
Ｗ２ ：（テーパ流路６５の）最大幅
Ｗ３ ：（口部流路６３の）幅
Ｗ４ ：（括れ部７１の）幅
【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】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】