特開 2024-27974 藻類培養装置

(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】P2024027974

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】藻類培養装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20240222BHJP

   C12M 1/04 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 E

C12M1/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131215

(22)【出願日】2022-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】000151449

【氏名又は名称】株式会社東京久栄

(71)【出願人】

【識別番号】504196300

【氏名又は名称】国立大学法人東京海洋大学

(74)【代理人】

【識別番号】100166073

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 秀治

(72)【発明者】

【氏名】矢代 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】水町 海斗

(72)【発明者】

【氏名】片野 俊也

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB04

4B029CC01

4B029DB11

4B029DF01

4B029DF10

(57)【要約】

【課題】高密度培養に対応した藻類培養装置を提供する。
【解決手段】 正方形型の縦長形状の培養室５０と、該培養室５０の周囲に位置する水温調節室６０と、両側面にＬＥＤパネルによる照明７０とを備え、木製の架台８０に設置されている。培養室５０内には、エアストーン５１が、培養室５０の底面との間に５ミリメートルの隙間が生じるように１個が設置されている。水温調節室６０内の水は、水が一定方向に循環し、例えばキートセロスの場合は２５℃から３０℃程度に温度調節が行われている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

培養室と、水温調節室と、照明とを備え、
培養室の周囲に、水温調節室を密接して設けると共に、
培養室内に、エア供給体を設置し、
水温調節室において、ポンプにより水が一定方向に循環し、水温調節手段により水温調節を行うことを特徴とする、藻類培養装置。

【請求項2】

内部に空間を有するロ型形状の培養室と、水温調節室と、照明とを備え、
培養室の外側４面に、ロ型形状の水温調節室を密接して設けると共に、
培養室内に、エア供給体を設置し、
水温調節室において、ポンプにより水が一定方向に循環し、水温調節手段により水温調節を行うことを特徴とする、藻類培養装置。

【請求項3】

前記エア供給体を、培養室の底面との間に隙間が生じるように設置したことを特徴とする、請求項１または２に記載の藻類培養装置。

【請求項4】

前記照明が、８７０～１０００μｍｏｌ ｐｈｏｔｏｎｓ／ｍ^２・ｓの白色光の光量のものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の藻類培養装置。

【請求項5】

二酸化炭素拡散器を更に備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の藻類培養装置。

【請求項6】

前記水温調節室における水温調節手段が、ヒーターとチラーによることを特徴とする、請求項１または２に記載の藻類培養装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、藻類培養装置に関し、詳細には二枚貝、魚類稚仔等の餌料として需要増大が見込まれている珪藻やハプト藻等の微細藻類を対象とする藻類培養装置に関する。

【背景技術】

【0002】

藻類培養装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。
該特許文献１には、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、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、前記貯留室内の循環する前記培養液の流れに沿うように配置され、前記貯留室内へ光を照射する照明部と、を備える、培養装置が記載されている。

【0003】

該特許文献１に記載の技術によると、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。
ここで、照明部が、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、特許文献１に記載の培養装置は、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ものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２２３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記特許文献１に記載の技術は、高密度培養の際に課題となる培養液の温度調節について全く開示されておらず、高密度培養には対応できないものと推測される。
また、本願発明者らの鋭意研究の結果、高密度培養の際には、気体を放出する放出管を底面との間に隙間が生じることなく設置すると、遊泳能力をもたないキートセロスをはじめとする珪藻類では、底面付近の藻類が沈殿してしまうことが確認されているので、この点においても、珪藻類では高密度培養には対応できないものと推測される。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、高密度培養に対応した、藻類培養装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである。

【0007】

第１に、
培養室と、水温調節室と、照明とを備え、
培養室の周囲に、水温調節室を密接して設けると共に、
培養室内に、エア供給体を設置し、
水温調節室において、水流ポンプにより水が一定方向に循環し、水温調節手段により水温調節を行うことを特徴とする、藻類培養装置。

【0008】

ここで、培養室及び水温調節室の形状は、共に限定されることなく、円形状、正方形や長方形等の箱型形状等、各種形状が採用できる。

【0009】

第２に、
内部に空間を有するロ型形状の培養室と、水温調節室と、照明とを備え、
培養室の外側４面に、ロ型形状の水温調節室を密接して設けると共に、
培養室内に、エア供給体を設置し、
水温調節室の外側に、照明を設置し、
該水温調節室において、水流ポンプにより水が一定方向に循環し、水温調節手段により水温調節を行うことを特徴とする、藻類培養装置。
前記第1または第２に記載の藻類培養装置について、水温調節室を密接して設けるとは、水温調節機能を高めるために、培養室の外側もしくは内側周囲に水温調節室が位置していることである。
すなわち、密接して設けるとは、培養室と水温調節室との境界において、培養室を構成する部材と水温調節室を構成する部材が同一の部材であるか、もしくは各々が別部材の際は両者が面状に接触していることを示している。
ここで、照明の設置箇所は、内部に空間を有するロ型形状の培養室の場合には、水温調節室の外側４面に加え、培養室の内側にも、各々設置することが望ましい。
すなわち、水温調節室の外側４面及び培養室の内側４面に、各々照明を設置することが望ましいが、内側の対向する２面に設置することもできる。

【0010】

第３に、
前記エア供給体を、培養室の底面との間に隙間が生じるように設置したことを特徴とする、前記第１または第２に記載の培養装置。

【0011】

隙間は、１ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）から１０ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）、望ましくは３ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）から８ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）、より望ましくは４ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）から６ミリメートル（プラスマイナス０．５ミリメートル）である。
隙間が全くないと、遊泳能力をもたないキートセロスをはじめとする珪藻類は、底面付近に藻類が沈殿してしまい高密度培養をすることができず、また、隙間が１０ミリメートルより大きいと、やはり底面付近の藻類が沈殿してしまい高密度培養をすることができないことが本願発明者らによって確認されている。

【0012】

また、前記第１または第２に記載の培養装置について、エア供給体とは、エアポンプから供給されるエアを放出できるものであれば良く、エアストーン等を採用することができる。

【0013】

第４に、
前記照明が、強光阻害が起きにくい８７０～１０００μｍｏｌ ｐｈｏｔｏｎｓ／ｍ^２・ｓの白色光の光量のものであることを特徴とする、前記第１または第２に記載の藻類培養装置。
ここで、光量とは、可視光、あるいは光合成有効放射の光量を示している。
第５に、
二酸化炭素拡散器を更に備えたことを特徴とする、前記第１または第２に記載の藻類培養装置。

【0014】

第６に、
前記水温調節室における水温調節手段が、ヒーターとチラーによることを特徴とする、前記第１または第２に記載の藻類培養装置。
該水温調節手段は、ヒーターとチラーを備えることで、温めと冷却を共に行うことができるが、環境によって温めが不要の場合には、チラーだけで水温調節手段を構成することもできる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。

【0016】

本発明に係る藻類培養装置は、培養室の周囲に水温調節室を密接して設け、循環水流によって培養室とは別の水槽室によって間接的に温度調節をするので、冷却・発熱部との接触や周辺の温度むらによる藻類の死滅を防止することができ、高密度培養を行うことができる。
また、本発明に係る藻類培養装置は、培養液を滞留させることなく流れを生じさせ、かつ培養液の流れを乱さないよう、エア供給体を底面との間に隙間が生じるように設置することで、遊泳能力をもたないキートセロスをはじめとする珪藻類を培養する場合であっても、藻類の沈殿が生じることなく、高密度培養を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施例の藻類培養装置の斜視図である。

【図2】図１の藻類培養装置から架台と照明を取り除いた説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。

【図3】図１の藻類培養装置の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。

【図4】本発明の他の実施例の藻類培養装置の斜視図である。

【図5】図４の藻類培養装置から照明を取り除いた説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
ここで、添付図面において同一の部材には同一符号を付しており、また重複した説明は省略されている。
なお、ここでの説明は本発明が実施される一形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

【実施例0019】

本実施例の藻類培養装置は、図１～図３に示すように、内部に空間を有するロ型形状の培養室１０と、水温調節室２０と、照明３０とを備え、鉄製の架台４０に設定されている。
なお、図中４１は、膨らみ防止枠である。
図示は省略するが、ロ型形状の培養室１０の内部空間について、開口部の下方から上向きにファンを設置することで、暖かい空気の滞留を防ぎ、中の空気が温まることを防ぐことができる。
同様に、図示は省略するが、水温調節室１０の外側に向けて送風可能なファンを設置することで、水温の上昇を防ぐこともできる。

【0020】

［培養室］

【0021】

培養室１０は、培養液を溜めて藻類を培養する水槽であり、内寸法が１２３０×６３０×５６２（ミリメートル）、中空部分の寸法が８００×３００×５６２（ミリメートル）の容量２５０リットルのロ型形状のもので、透明なアクリル板によって形成されている。

【0022】

培養室１０内には、直径２５０ミリメートルで長さ５０ｃｍのエアストーン１１が、培養室１０の底面との間に５ミリメートルの隙間が生じるように図２では２個が設置されているが、実際には左側面側に１個、右側側面側に１個、正面側に２個、背面側に２個の合計６個設置されている。
該エアストーン１１は、毎分８０リットルの吐出量のエアポンプＡに通じている。
これらのエアストーン１１の設置及び設置の仕方により、培養室１０内の藻類が十分に撹拌され、藻類の沈殿を防ぐことが可能となる。
なお、本願発明者らは、藻類の沈殿を防ぐため、培養槽１０内にプロペラを設置し、撹拌することを試みたが、プロペラの回転が藻類の細胞を傷付け、藻類の成長に悪影響を与えることを確認した。

【0023】

［水温調節室］

【0024】

水温調節室２０は、培養液の温度調節を行うために培養室１０の隣接部分に位置する水槽であり、内寸法が１４００×８００×５６２（ミリメートル）、中空部分の寸法が１２６０×６６０×５６２（ミリメートル）の容量１６０リットルのロ型形状のもので、透明なアクリル板によって形成されている。
本実施例においては、培養室１０の外側面を構成するアクリル板と、水温調節室２０の内側面を構成するアクリル板とは、同じ部材によって構成されている。
すなわち、培養室１０の外側４面と、ロ型形状の水温調節室２０の内側４面とを、共通の部材で形成することで、両者が４面で面接触することにより、密接して設けられている。

【0025】

該水温調節室２０の両側には、図２中の（ｂ）に示すように、右側に第１吸込管２１が、左側に第２吸込管２３が設置されている。
第１吸込管２１及び第２吸込管２３は、共に、塩ビ製のパイプを立設したもので、上端側の吸込口が、水温調節室２０を満たす水面付近に位置している。
このように、水面付近に吸込口を設けることで、温度が上昇した水を効率よく取り入れることが可能となる。

【0026】

図２中の（ｃ）に示すように、水温調節室２０の右側面には、直立した第１吸込管２１に隣接して、塩ビ製のパイプによるＬ型形状の第１吹出管２２が設置されている。
該第１吹出管２２の先端は、水温調節室２０の中間付近に位置している。
このように、中間付近に吹出口を設けることで、良好な循環水流を作り出すことが可能となる。

【0027】

図２中の（ｂ）に示すように、水温調節室２０の左側面には、直立した第２吸込管２３の前方に、塩ビ製のパイプによるＬ型形状の第２吹出管２４が設置されている。
該第２吹出管２４の先端は、水温調節室２０の中間付近より、やや高く位置している。
このように、右側の第１吹出管２２の位置より、左側の第２吹出管２４の位置を高く形成することで、水温調節室２０全体について、より良好な循環水流を作り出すことが可能となる。
本実施例のロ型形状の水温調節室２０内では、水流が循環することで回廊式に温度調節を行うことができるので、水温調節の効率を高めることが可能である。

【0028】

水温調節室２０内の水は、水が一定方向に循環し、ヒーターＨとチラーＣにより例えばキートセロスの場合には２５℃から３０℃程度に温度調節が行われている。
すなわち、水温調節室２０内の水は、第１吸込管２１及び第２吸込管２３を通じて外部に取り出され、ヒーターＨやチラーＣにより温度調節が行われた後に、水流ポンプＰの揚力により、第１吹出管２２及び第２吹出管２４を通じて内部に戻ることで、一定方向に循環することになる。

【0029】

培養室１０の中に、直接、ヒーターＨやチラーＣを設置すると、冷却・発熱部と藻類が接し、藻類が死滅してしまう。
よって、高密度で藻類を培養するためには、ヒーターやチラーを設置した水温調節室２０を介して間接的に培養室１０の温度を調節することが必要となる。

【0030】

［照明］

【0031】

照明３０は、横長形状のＬＥＤベースライト３１を上下に５本配置することで、パネル面を構成している。
各ＬＥＤベースライト３１は、強光阻害が起きにくい１０００μｍｏｌ ｐｈｏｔｏｎｓ／ｍ^２・ｓの白色光の光量のものである。
本実施例では、照明３０を、水温調節室２０の外側の４面及び培養室１０の内側で対向する２面に各々設置している。
このように、培養室１０の内外から、白色光を照射することで、藻類の培養が進行し、光の減衰が知られている高密度状態になっても、培養室１０全体に強い光が行き渡るので、藻類に充分な光を届けることが可能となる。
このように構成することで、培養に強い光を必要とするキートセロスの培養を可能としている。

【0032】

［二酸化炭素拡散器］

【0033】

本実施例では、図示は省略するが、培養室１０内に、縦１ｃｍ、横１ｃｍ、長さ３．５ｃｍの角型の二酸化炭素拡散器が２つ設置されている。
該二酸化炭素撹拌器は、二酸化炭素ガスボンベに通じており、培養の際に二酸化炭素の添加を可能としている。

【実施例0034】

本実施例の藻類培養装置は、図４～図５に示すように、正方形状の培養室５０と、該培養室５０より大きな形状の水温調節室６０と、照明７０とを備え、木製の架台８０に設置されている。

【0035】

［培養室］

【0036】

培養室５０は、培養液を溜めて藻類を培養する水槽であり、内寸法が幅１３０×奥行１３０×高さ２７０（ミリメートルの容量４．５リットルの正方形型の縦長形状のもので、透明なアクリル板によって形成されている。

【0037】

培養室５０内には、直径２３ミリメートルで長さ１０ｃｍのエアストーン５１が、培養室５０の底面との間に５ミリメートルの隙間が生じるように、１個が設置されている。
該エアストーン５１は、毎分３．５リットルの吐出量のエアポンプＡに通じている。

【0038】

［水温調節室］

【0039】

水温調節室６０は、培養液の温度調節を行うために培養室５０の隣接部分に位置する水槽であり、内寸法が幅２３０×奥行２３０×高さ２７０（ミリメートル）の容量８．２リットルの正方形型の縦長形状のもので、透明なアクリル板によって形成されている。
すなわち、培養室５０の周囲に水温調節室６０が位置することで、培養室５０の外側４面に、水温調節室６０の内側の４面が面接触するように密接して設けることが可能となる。

【0040】

該水温調節室６０の右側面には、塩ビ製のパイプによる吸込管６１が立設されている。
該吸込管６１の上端側の吸込口は、水温調節室６０を満たす水面付近に位置している。
図５中の（ｂ）に示すように、水温調節室６０の左側面には、Ｌ字状の塩ビ製のパイプによる突出管６２が底面付近に設置されている。

【0041】

水温調節室６０内の水は、水が一定方向に循環し、ヒーターＨとチラーＣにより例えばキートセロスの場合は２５℃から３０℃程度に温度調節が行われている。
すなわち、水温調節室６０内の水は、吸込管６１から水槽外部に取り出され、ヒーターＨとチラーＣにより温度調節が行われた後に、吹出管６２から水流ポンプＰの揚力により水槽内部に戻ることで、一定方向に循環することになる。

【0042】

［照明］

【0043】

照明７０は、ＬＥＤパネルで構成されている。
ここで、照明７０は、強光阻害が起きにくい８７０μｍｏｌ ｐｈｏｔｏｎｓ／ｍ^２・ｓの白色光の光量のものである。
本実施例では、照明７０を、水温調節室６０の外側の対向する２面に各々設置している。

【0044】

［二酸化炭素拡散器］

【0045】

本実施例では、培養室５０内に、縦１ｃｍ、横１ｃｍ、長さ３．５ｃｍの角型の二酸化炭素拡散器５２が一つ設置されている（図４参照）。
該二酸化炭素撹拌器５２は、二酸化炭素ガスボンベＧに通じており、培養の際に二酸化炭素の添加を可能としている。

【0046】

［試験例１］（水温と細胞密度の変化確認試験）

【0047】

藻類は、種類や株によって最適な培養水温がある。
例えば、キートセロスの場合、最適な培養水温は２５～３０℃程度であるが、チラーを稼働させずに培養した場合について、水温と細胞密度の変化を確認するために試験を行った。
その結果を表１に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

試験結果によると、水温は時間経過と共にほぼ上昇し、最高３５℃近くまで上昇し、３０℃より高いと細胞の死滅で細胞密度が低下することが確認できた。
従って、培養室内の水温を調節するために、水温調節室の設置が必要であることが確認できた。

【0050】

［試験例２］（二酸化炭素添加試験）

【0051】

二酸化炭素を添加して藻類を培養する場合と、添加しないで培養する場合について、条件の相違が添加の有無だけで、後は同条件により試験を７回行った。
その結果を表２に示す。

【0052】

【表2】

【0053】

試験結果によると、二酸化炭素の添加が効果的であることが確認できた。