2025-20941 培養システム

(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】P2025020941

(43)【公開日】2025-02-13

(54)【発明の名称】培養システム

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20250205BHJP

   C12N 1/12 20060101ALN20250205BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 E

C12N1/12 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 2023124583

(22)【出願日】2023-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(74)【代理人】

【識別番号】100171583

【弁理士】

【氏名又は名称】梅景 篤

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 淳志

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB04

4B029DA05

4B029GB02

4B065AA83X

4B065BC02

4B065BC03

4B065CA41

4B065CA44

4B065CA60

(57)【要約】

【課題】培養効率の低下を抑制することができる培養システムを提供する。
【解決手段】培養システム１は、光合成微生物Ｐを培養するための培養液Ｃを収容する培養槽２４ａと、Ｚ軸方向に延びると共に、Ｚ軸方向に昇降可能に設けられた排出管５１であって、下端部に設けられた開口部５６を有し、開口部５６から培養液Ｃを排出する排出管５１と、培養槽２４ａと排出管５１とを連通し、可撓性を有する連通管５３ａと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光合成微生物を培養するための培養液を収容する第１培養槽と、
上下方向に延びると共に、前記上下方向に昇降可能に設けられた排出管であって、下端部に設けられた第１開口部を有し、前記第１開口部から前記培養液を排出する前記排出管と、
前記第１培養槽と前記排出管とを連通し、可撓性を有する第１連通管と、
を備える、
培養システム。

【請求項2】

前記第１培養槽は、底部を有し、
前記第１連通管は、
前記底部に接続されている第１端と、
前記排出管に接続されている第２端と、を有する、
請求項１に記載の培養システム。

【請求項3】

前記光合成微生物を培養するための前記培養液を収容する第２培養槽と、
前記第２培養槽と前記排出管とを連通し、可撓性を有する第２連通管と、を更に備える、
請求項１に記載の培養システム。

【請求項4】

前記第１培養槽は、第１底部を有し、
前記第１連通管は、
前記第１底部に接続されている第１端と、
前記排出管に接続されている第２端と、を有し、
前記第２培養槽は、第２底部を有し、
前記第２連通管は、
前記第２底部に接続されている第３端と、
前記排出管に接続されている第４端と、を有し、
前記第１培養槽と前記第２培養槽とは、前記上下方向に配列されており、
前記第１端と前記第３端との距離は、前記第２端と前記第４端との距離と等しい、
請求項３に記載の培養システム。

【請求項5】

前記排出管は、
前記第１開口部を含み、前記上下方向に延びると共に前記第１連通管が接続された本体部と、
前記第１開口部とは反対側に設けられた第２開口部を含み、前記本体部の上端から延びる延出部と、を有する、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の培養システム。

【請求項6】

前記第２開口部は、下方を向いている、
請求項５に記載の培養システム。

【請求項7】

前記排出管の前記第１開口部から排出された前記培養液を貯留する受槽と、
前記受槽に貯留されている前記培養液の液量を計測する液量計測部と、
前記受槽に貯留されている前記培養液を前記第１培養槽に供給する供給部と、
前記排出管を昇降させる駆動部と、
前記供給部及び前記駆動部を制御する制御部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記駆動部を制御することで、前記排出管を所定高さに移動させ、
前記排出管が前記所定高さに位置する状態で、前記供給部を制御することで前記培養液の供給を開始し、
前記培養液の供給を開始してから所定時間が経過し、かつ、前記液量が所定液量以下であるという条件が満たされたか否かを判定し、
前記条件が満たされていないと判定された場合、前記培養液の供給を再び開始し、
前記条件が満たされたと判定された場合、前記培養液の供給を停止する、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の培養システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、培養システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光合成によって増殖する光合成微生物が注目されている。光合成微生物の一種である藻類は、栄養素を含む液体中で細胞分裂を繰り返すことで増殖する微細な植物プランクトンである。藻類は、成長が早く、培養しやすいので、様々な産業で利用可能な有機性資源として有効活用が期待されている。例えば、藻類は、食品、薬品、吸着材又は油の原料として利用される。

【0003】

このような光合成微生物を培養する技術として、特許文献１には、微細藻類を培養するための藻類培養システムが記載されている。この藻類培養システムは、微細藻類が懸濁された培養液で満たされた培養槽と、培養液を溶解部に輸送するためのポンプと、培養液に二酸化炭素を供給する溶解部と、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－６５３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の藻類培養システムでは、培養槽内の培養液は、ポンプによって培養槽から溶解部に送られる。このため、ポンプのインペラに藻類が巻き込まれることによって、藻類が切断され、培養効率が低下するおそれがある。

【0006】

本開示は、培養効率の低下を抑制することができる培養システムを説明する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面に係る培養システムは、光合成微生物を培養するための培養液を収容する第１培養槽と、上下方向に延びると共に、上下方向に昇降可能に設けられた排出管であって、下端部に設けられた第１開口部を有し、第１開口部から培養液を排出する排出管と、第１培養槽と排出管とを連通し、可撓性を有する第１連通管と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の各側面及び各実施形態によれば、培養効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る培養システムを概略的に示す図である。

【図2】図２は、図１に示される培養部を概略的に示す図である。

【図3】図３は、図２に示される培養装置を概略的に示す図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る培養システムの動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、図４に示される準備処理を詳細に示すフローチャートである。

【図6】図６は、培養液の排出を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。各図には、ＸＹＺ座標系が示される場合がある。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と交差（例えば、直交）する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と交差（例えば、直交）する方向である。本明細書において、「等しい」とは、必ずしも厳密に等しいことを意味するものでなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、所定の範囲内において互いに異なることを含む。

【0011】

図１は、一実施形態に係る培養システム１を概略的に示す図である。図１に示される培養システム１は、光合成微生物Ｐを培養するためのシステムである。培養システム１は、閉鎖型の培養システムである。培養システム１は、太陽光により光合成微生物Ｐに光合成を行わせて、光合成微生物Ｐを培養する。培養システム１は、培養部２と、排出部３と、循環部４と、制御部５と、を備える。

【0012】

本実施形態では、光合成微生物Ｐは藻類である。藻類は、培養液中で光合成を行って細胞分裂を繰り返すことで増殖する微細な植物プランクトンである。このような藻類としては、緑藻（クロレラ、クラミドモナス、ヘマトコッカス、ボトリオコッカス及びドナリエラ）、トレボキシア藻（パラクロレラ）、プラシノ藻、シアノバクテリア（スピルリナ、アルスロステラ、シネココッカス、シネコキスティス及びノストック）、ハプト藻（プレウロクリシス）、珪藻（キートケロス）、真眼点藻鋼（ナンノクロロプシス）、及びユーグレナが例示される。例えば、スピルリナは、５００μｍ～６００μｍの長さを有する微細藻類であり、豊富な栄養素を含む食品の原料となり得る。光合成微生物Ｐの種類は特に限定されない。

【0013】

図２及び図３を参照して、培養部２を詳細に説明する。図２は、図１に示される培養部２を概略的に示す図である。図３は、図２に示される培養装置２３を概略的に示す図である。培養部２は、光合成微生物Ｐの培養を行う部分である。光合成微生物Ｐに光合成を行わせるべく、培養部２は、屋外に配置されている。図２に示されるように、培養部２は、支柱２１と、ビーム２２と、培養装置２３と、を含む。

【0014】

支柱２１は、Ｚ軸方向（上下方向）に延びている。本実施形態では、培養部２は、一対の支柱２１を含む。一対の支柱２１は、互いにＸ軸方向に離隔している。ビーム２２は、Ｘ軸方向に延びている。ビーム２２は、一対の支柱２１間に架け渡されている。ビーム２２は、培養装置２３を支持するための部材である。本実施形態では、培養部２は、複数（一例として３つ）のビーム２２を含む。ビーム２２は、培養装置２３ごとに設けられている。複数のビーム２２は、互いにＺ軸方向に離隔している。一のビーム２２と、当該一のビーム２２とＺ軸方向に隣り合う他のビーム２２との距離は、培養槽２４（後述）のＺ軸方向における長さよりも長い。支柱２１及びビーム２２の材料の一例として、金属が挙げられる。

【0015】

培養装置２３は、光合成微生物Ｐを培養する装置である。本実施形態では、培養部２は、複数（一例として３つ）の培養装置２３を含む。培養部２は、１つの培養装置２３のみを含んでもよい。各培養装置２３は、当該培養装置２３に対応するビーム２２に取り付けられている。これにより、複数の培養装置２３は、Ｚ軸方向に配列されている。図２に示されるように、培養装置２３は、培養槽２４を含む。

【0016】

培養槽２４は、光合成微生物Ｐを培養するための培養液Ｃを収容する。培養槽２４は、光合成微生物Ｐを含む培養液Ｃを閉鎖的に収容する。培養槽２４は、Ｘ軸方向に延びる袋状の形状を有する。培養槽２４は、例えば光透過性を有する樹脂シートにより構成される。光透過性を有する樹脂シートとしては、例えばポリエチレン、ナイロン又はウレタン等により構成された透明シートが利用される。

【0017】

培養槽２４は、ビーム２２に取り付けられている。培養槽２４は、ビーム２２から吊り下げられている。本実施形態では、培養部２は、Ｚ軸方向に配列された３つの培養槽２４を含む。図３に示されるように、培養槽２４は、培養槽２４をビーム２２に取り付けるための取付部２５と、光合成微生物Ｐを培養するための空間を画成する本体部２６と、Ｘ軸方向に延びると共に取付部２５及び本体部２６をＺ軸方向に仕切る上壁部２７と、を含む。

【0018】

取付部２５は、培養槽２４の上端部に位置し、上壁部２７よりも上方に位置する。本実施形態では、取付部２５は、Ｘ軸方向に延び、Ｘ軸方向における両端が開放された筒状の形状を有する（図２参照）。筒状の取付部２５には、ビーム２２が挿通されている。上壁部２７は、例えば、Ｙ軸方向に向かい合う培養槽２４の壁部同士を互いに溶着することで形成されている。

【0019】

本体部２６は、上壁部２７よりも下方に位置する。本体部２６は、底部２８と、側壁部２９と、仕切壁３０と、隔壁３１と、を含む。底部２８は、本体部２６の下端を構成する壁部である。底部２８には、培養槽２４内の培養液Ｃを排出するための排出口２６ａが設けられている。本実施形態では、排出口２６ａには、バルブが設けられていない。側壁部２９は、上壁部２７と底部２８とをつなぐ壁部である。側壁部２９には、培養槽２４内に培養液Ｃを供給するための供給口２６ｂ（図２参照）が設けられている。

【0020】

仕切壁３０は、培養槽２４における本体部２６内を複数のセルＬに区画する。本実施形態では、本体部２６は、複数の仕切壁３０を含む。各仕切壁３０は、本体部２６の内部においてＺ軸方向に延びている。複数の仕切壁３０は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて設けられている。仕切壁３０は、例えば、Ｙ軸方向に向かい合う側壁部２９同士を溶着することにより形成されている。仕切壁３０は、例えばヒートシールにより形成されてもよい。

【0021】

本実施形態では、各仕切壁３０の上端と上壁部２７との間には、空気抜き用のスリット３０ａが形成されている。各仕切壁３０の下端と底部２８との間には、水抜き用のスリット３０ｂが形成されている。各セルＬは、スリット３０ａ，３０ｂを介して互いに連通している。各セルＬにおける培養液Ｃの液面高さは、互いに等しい。

【0022】

本実施形態では、本体部２６は、複数の隔壁３１を含む。各セルＬ内には、２つの隔壁３１が設けられている。隔壁３１は、本体部２６の内部においてＺ軸方向に延びている。隔壁３１の下端は、底部２８よりも上方に位置している。隔壁３１の下端と底部２８との間には、下部連通口３１ａが設けられている。隔壁３１の上端は、上壁部２７よりも下方に位置している。隔壁３１の上端と上壁部２７との間には、上部連通口３１ｂが設けられている。隔壁３１は、例えば、Ｙ軸方向に向かい合う側壁部２９同士を溶着することにより形成されている。隔壁３１は、例えばヒートシールにより形成されてもよい。

【0023】

各セルＬ内において、２つの隔壁３１は、セルＬ内を散気室３２と一対の培養室３３とに区画する。散気室３２は、セルＬに設けられた２つの隔壁３１の間に設けられている。散気室３２には、底部２８に設けられた散気孔３４を介してガスが供給される。散気孔３４は、散気室３２ごとに設けられている。散気孔３４は、対応する散気室３２の下方に設けられている。各散気孔３４には、ガスを吐出するスパウトが取り付けられている。散気室３２にガスが供給されることで、散気室３２内に培養液Ｃの上昇流が形成される。培養室３３は、光合成微生物Ｐを培養するための部分である。培養室３３は、セルＬを区画する仕切壁３０と隔壁３１との間に形成されている。一対の培養室３３は、Ｘ軸方向において散気室３２を挟んでいる。

【0024】

散気室３２及び培養室３３は、隔壁３１に沿ってＺ軸方向に延びている。散気室３２及び培養室３３は、隔壁３１の下方において下部連通口３１ａを介して互いに連通している。散気室３２及び培養室３３は、隔壁３１の上方において上部連通口３１ｂを介して互いに連通している。散気室３２及び培養室３３は、培養槽２４における本体部２６内で循環する培養液Ｃの流路を提供する。

【0025】

本実施形態では、培養槽２４は、本体部２６の内部から空気を抜くための空気抜き管３５を更に含む。空気抜き管３５は、上壁部２７に挿通されている。空気抜き管３５は、本体部２６の内外を互いに連通している。

【0026】

培養装置２３は、散気装置４１と、温度センサ４２と、を更に含む。散気装置４１は、散気室３２にガスを供給する装置である。散気装置４１は、ブロア４３及び管４４を含む。管４４は、上記のスパウトを介して散気孔３４に接続されている。ブロア４３は、管４４を介して散気室３２にガスを供給する。ブロア４３によって供給されるガスは、例えば空気である。ブロア４３は、散気孔３４から散気室３２にガスを供給する。ブロア４３は、光合成微生物Ｐの光合成を促進するために、二酸化炭素を含む排ガスを散気室３２に供給してもよい。

【0027】

温度センサ４２は、培養槽２４内の培養液Ｃの温度を計測する。本実施形態では、温度センサ４２は、本体部２６の内部に設けられている。温度センサ４２は、有線又は無線により制御部５と通信可能である。温度センサ４２は、培養液Ｃの温度の計測値を制御部５に送信する。

【0028】

培養装置２３を用いて光合成微生物Ｐを培養する場合には、まず培養槽２４の外部から培養槽２４内に培養液Ｃが供給される。このとき、培養室３３内の培養液Ｃの液面が、隔壁３１の上端から所定距離だけ上方となるように培養液Ｃが供給される。培養室３３内の培養液Ｃの液面が、隔壁３１の上端よりも下方となるように培養液Ｃが供給されてもよい。続いて、ブロア４３から複数の散気孔３４を介して複数の散気室３２内の培養液Ｃにガスが供給される。

【0029】

複数の散気孔３４から複数の散気室３２内にガスが供給されると、エアリフト効果により、各セルＬの散気室３２内の培養液Ｃに上昇流が形成され、散気室３２内の培養液Ｃの液面高さが上昇する。隔壁３１の上端の高さを越えた散気室３２内の培養液Ｃは、上部連通口３１ｂを通って一対の培養室３３に流入する。一対の培養室３３に流入した培養液Ｃは、当該一対の培養室３３内の培養液Ｃに底部２８へ向かう下降流を形成する。

【0030】

一対の培養室３３内を下方に移動し、底部２８に達した培養液Ｃは、下部連通口３１ａを通って散気室３２に戻される。このようにして、各セルＬにおいて、培養槽２４内の培養液Ｃが散気室３２と一対の培養室３３との間で循環する。

【0031】

以下、説明の便宜のため、Ｚ軸方向に配列された３つの培養槽２４のうち、最も上方に位置する培養槽２４を培養槽２４ａ（第１培養槽）と称し、培養槽２４ａに含まれる底部２８を底部２８ａ（第１底部）と称することがある。培養槽２４ａとＺ軸方向に隣り合い、培養槽２４ａの下方に位置する培養槽２４を培養槽２４ｂ（第２培養槽）と称し、培養槽２４ｂに含まれる底部２８を底部２８ｂ（第２底部）と称することがある。Ｚ軸方向に配列された３つの培養槽２４のうち、最も下方に位置する培養槽２４を培養槽２４ｃと称し、培養槽２４ｃに含まれる底部２８を底部２８ｃと称することがある。各培養槽２４を区別する必要がないときは、単に培養槽２４と称し、各底部２８を区別する必要がないときは、単に底部２８と称する。

【0032】

本実施形態では、複数の培養槽２４は、Ｚ軸方向に等間隔に配列されている。複数の培養槽２４は、互いに同一の形状を有する。底部２８ａと底部２８ｂとのＺ軸方向における距離は、底部２８ｂと底部２８ｃとのＺ軸方向における距離と等しい。

【0033】

排出部３は、培養部２から培養液Ｃを排出する。図１に示されるように、排出部３は、排出管５１と、駆動部５２と、連通管５３と、を含む。排出管５１は、培養槽２４内の培養液Ｃを排出するための配管である。本実施形態では、排出管５１は、培養液Ｃを受槽６１（後述）に排出する。排出管５１は、Ｚ軸方向に延びている。排出管５１は、複数の培養槽２４からＸ軸方向に離隔して設けられており、各培養槽２４と連通管５３を介して連通している。排出管５１は、Ｚ軸方向に昇降可能に設けられている。排出管５１は、Ｚ軸方向に昇降することで、各培養槽２４に対してＺ軸方向に相対的に移動する。

【0034】

排出管５１は、本体部５４と、延出部５５と、を含む。本体部５４は、Ｚ軸方向に延びる部分である。本体部５４は、本体部５４の下端部に設けられた開口部５６（第１開口部）を含む。本体部５４は、Ｚ軸方向における両端が開放された筒状の形状を有する。本体部５４には、連通管５３が接続されている。本体部５４は、連通管５３を介して培養槽２４から本体部５４に流れ込んだ培養液Ｃを開口部５６から排出管５１の外部に排出する。

【0035】

延出部５５は、本体部５４の上端から延びる部分である。延出部５５は、Ｙ軸方向から見て逆Ｕ字状の形状を有する。延出部５５は、上に凸の弧を描くように湾曲している。延出部５５は、排出管５１において開口部５６とは反対側に設けられた開口部５７（第２開口部）を含む。言い換えると、延出部５５の先端に開口部５６が設けられている。開口部５７は、下方を向いている。排出管５１の外部の空気は、開口部５７を介して排出管５１の内部に流入し得る。

【0036】

駆動部５２は、排出管５１を昇降させる装置（アクチュエータ）である。駆動部５２は、排出管５１を昇降可能に支持する。本実施形態では、駆動部５２は、一対の支柱２１のうち、排出管５１に近い支柱２１に取り付けられている。駆動部５２は、制御部５からの指令に基づいて、排出管５１を昇降させる。駆動部５２は、例えばエアシリンダである。この場合、駆動部５２は、エアシリンダの動力源であるコンプレッサを含んでもよい。駆動部５２は、油圧式のシリンダでもよく、電動式のシリンダでもよい。

【0037】

連通管５３は、培養槽２４と排出管５１とを連通する。連通管５３は、培養槽２４から光合成微生物Ｐを含む培養液Ｃを排出するための管である。連通管５３は、可撓性を有する。連通管５３は、培養槽２４の底部２８に設けられた排出口２６ａに接続されている一端５８と、排出管５１の本体部５４に接続されている他端５９と、を含む。例えば、培養槽２４から培養液Ｃが排出されるとき、培養槽２４内の培養液Ｃが連通管５３を介して排出管５１に流れる。連通管５３には、例えば培養槽２４内の培養液Ｃを培養槽２４の外部に送るためのポンプが設けられていない。

【0038】

本実施形態では、排出部３は、培養装置２３と同数の連通管５３を含む。以下、説明の便宜のため、培養槽２４ａと排出管５１とを連通する連通管５３を連通管５３ａ（第１連通管）と称し、培養槽２４ｂと排出管５１とを連通する連通管５３を連通管５３ｂ（第２連通管）と称し、培養槽２４ｃと排出管５１とを連通する連通管５３を連通管５３ｃと称することがある。連通管５３ａの一端５８を一端５８ａ（第１端）と称し、連通管５３ａの他端５９を他端５９ａ（第２端）と称することがある。連通管５３ｂの一端５８を一端５８ｂ（第３端）と称し、連通管５３ｂの他端５９を他端５９ｂ（第４端）と称することがある。連通管５３ｃの一端５８を一端５８ｃと称し、連通管５３ｃの他端５９を他端５９ｃと称することがある。

【0039】

一端５８ａと一端５８ｂとのＺ軸方向における距離Ｄ１は、他端５９ａと他端５９ｂとのＺ軸方向における距離Ｈ１と等しい。一端５８ｂと一端５８ｃとのＺ軸方向における距離Ｄ２は、他端５９ｂと他端５９ｃとのＺ軸方向における距離Ｈ２と等しい。なお、距離Ｄ１は、底部２８ａと底部２８ｂとのＺ軸方向における距離と同じであり、距離Ｄ２は、底部２８ｂと底部２８ｃとのＺ軸方向における距離と同じである。本実施形態では、距離Ｄ１は距離Ｄ２と等しく、距離Ｈ１は距離Ｈ２と等しいが、距離Ｄ１は距離Ｄ２と異なっていてもよく、距離Ｈ１は距離Ｈ２と異なっていてもよい。

【0040】

循環部４は、排出部３により排出された培養液Ｃを培養部２に供給する。循環部４は、受槽６１と、液面計６２（液量計測部）と、ｐＨ計６３と、濃度計６４と、供給管６５と、ポンプ６６（供給部）と、枝管６７と、分水管６８と、戻り配管６９と、を含む。

【0041】

受槽６１は、排出管５１の開口部５６から排出された培養液Ｃを貯留する。本実施形態では、受槽６１は、排出管５１の下方に設けられている。受槽６１は、例えば配管を介して排出管５１の開口部５６に接続されていてもよい。この場合、受槽６１の配置位置は特に限定されない。受槽６１の容量は、培養部２に含まれる全ての培養槽２４に供給される培養液Ｃの合計よりも大きい。受槽６１は、例えば、直方体の形状を有する。

【0042】

液面計６２は、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液面高さを計測する。液面計６２としては、例えば、ガイドパルス式又は超音波式の液面計が用いられる。液面計６２は、受槽６１内の培養液Ｃの液面高さを計測可能なように受槽６１に設けられている。液面計６２は、有線又は無線により制御部５と通信可能である。液面計６２は、培養液Ｃの液面高さの計測値を制御部５に送信する。

【0043】

ｐＨ計６３は、受槽６１に貯留されている培養液ＣのｐＨ値を計測する。ｐＨ計６３は、受槽６１内の培養液ＣのｐＨ値を計測可能なように受槽６１に設けられている。ｐＨ計６３は、有線又は無線により制御部５と通信可能である。ｐＨ計６３は、培養液ＣのｐＨ値の計測値を制御部５に送信する。

【0044】

濃度計６４は、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの濃度を計測する。濃度計６４は、受槽６１内の培養液Ｃの濃度を計測可能なように受槽６１に設けられている。濃度計６４は、例えば、培養液ＣのＳＳ（Suspended Solids）濃度を培養液Ｃの濃度として計測する。濃度計６４は、有線又は無線により制御部５と通信可能である。濃度計６４は、培養液Ｃの濃度の計測値を制御部５に送信する。

【0045】

供給管６５は、受槽６１に貯留されている培養液Ｃを培養槽２４に供給するための管である。供給管６５の一端は、受槽６１に接続されている。供給管６５の他端は、分水管６８に接続されている。

【0046】

ポンプ６６は、受槽６１に貯留されている培養液Ｃを培養槽２４に供給する。本実施形態では、ポンプ６６は、供給管６５に設けられている。ポンプ６６の駆動により、受槽６１に貯留されている培養液Ｃが供給管６５、分水管６８及び枝管６７を介して培養槽２４に流れる。ポンプ６６は、制御部５からの指令に基づいて、培養液Ｃの供給を開始又は停止する。

【0047】

分水管６８は、受槽６１から供給管６５を介して供給された培養液Ｃを各枝管６７に分岐させる。分水管６８は、培養槽２４ａよりも上方に設けられている。

【0048】

枝管６７は、分水管６８と培養槽２４とを接続する配管である。本実施形態では、循環部４は、培養装置２３と同数の枝管６７を含む。各枝管６７の一端は、分水管６８に接続されている。各枝管６７の他端は、各培養槽２４の供給口２６ｂ（図２参照）に接続されている。枝管６７の直径は、供給管６５の直径よりも小さい。枝管６７の直径は、例えば、１０ｍｍである。

【0049】

複数の枝管６７の長さは、互いに異なる。培養槽２４ａに接続された枝管６７の長さは、培養槽２４ｂに接続された枝管６７の長さよりも短い。培養槽２４ｂに接続された枝管６７の長さは、培養槽２４ｃに接続された枝管６７の長さよりも短い。

【0050】

戻り配管６９は、ポンプ６６により受槽６１から供給された培養液Ｃの一部を再び受槽６１に戻すための配管である。より具体的には、戻り配管６９は、受槽６１から供給管６５を介して供給された培養液Ｃのうち、培養槽２４に供給されなかった培養液Ｃを再び受槽６１に戻す。戻り配管６９の一端は、分水管６８に接続されている。戻り配管６９の他端は、受槽６１に接続されている。

【0051】

本実施形態では、戻り配管６９には、バルブ６９ａが設けられている。バルブ６９ａは、戻り配管６９を介して受槽６１に戻される培養液Ｃの量を調整する。バルブ６９ａを操作することにより、培養槽２４に供給される培養液Ｃの量を調整できる。

【0052】

制御部５は、培養システム１を統括制御するコントローラである。制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリと、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置と、ディスプレイ等の出力装置と、ネットワークカード等の通信装置と、を含むコンピュータとして構成されている。メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、制御部５の機能が実現される。

【0053】

制御部５は、培養システム１の各部を制御する。例えば、制御部５は、駆動部５２を制御する。制御部５は、駆動部５２を駆動させ、駆動部５２に昇降可能に支持された排出管５１を昇降させる。制御部５は、駆動部５２の駆動量を制御することで、排出管５１の高さを調整する。制御部５は、駆動部５２及びポンプ６６を制御することで、各培養槽２４に培養液Ｃを供給し、駆動部５２を制御することで各培養槽２４から培養液Ｃを排出する。培養液Ｃの供給及び排出の詳細は後述する。

【0054】

制御部５は、温度センサ４２、ｐＨ計６３及び濃度計６４から取得した計測値に基づいて、培養液Ｃの状態を確認する。

【0055】

制御部５は、ブロア４３を制御する。制御部５は、ブロア４３を駆動させ、管４４を介して散気室３２にガスを供給する。

【0056】

続いて、図１、図４～図６を用いて、培養システム１の動作を説明する。図４は、一実施形態に係る培養システム１の動作を示すフローチャートである。図５は、図４に示される準備処理を詳細に示すフローチャートである。図６は、培養液Ｃの排出を説明するための図である。培養システム１が稼働する前において、排出管５１は、排出高さに位置する。排出高さは、培養部２に含まれる全ての培養槽２４から培養液Ｃを全て排出するための排出管５１の高さである。本実施形態では、排出高さは、各連通管５３の他端５９が、当該連通管５３が接続されている培養槽２４の底部２８よりも下方に位置するように設定されている。排出高さは、例えば予め設定されている。

【0057】

培養システム１が稼働する前において、各培養槽２４は、培養液Ｃを収容していない。受槽６１は、培養部２に含まれる全ての培養槽２４の所定収容量の合計よりも大きい量の培養液Ｃを貯留している。所定収容量とは、培養システム１により光合成微生物Ｐの培養が開始されるときに、培養槽２４に収容される培養液Ｃの量である。本実施形態では、所定収容量は、培養槽２４内の培養液Ｃの液面が隔壁３１の上端から所定距離だけ上方となる培養液Ｃの量である。所定収容量は、培養槽２４内の培養液Ｃの液面が隔壁３１の上端よりも下方となる培養液Ｃの量であってもよい。

【0058】

図４に示される一連の動作は、開始条件が満たされた場合に開始される。例えば、制御部５が光合成微生物Ｐの培養の開始を指示する指令を受信した場合に開始条件が満たされる。当該指令は、例えば培養システム１のユーザにより、培養システム１の外部に設けられた装置（以下、「外部装置」と称する。）を介して制御部５に送信されてもよい。時刻が予め設定された開始時刻に達した場合に開始条件が満たされてもよい。

【0059】

まず、制御部５は、培養槽２４の準備処理を行う（ステップＳ１）。培養槽２４の準備処理では、図５に示されるように、制御部５が、駆動部５２を制御することで、排出管５１を供給高さ（所定高さ）に移動させる（ステップＳ１１）。供給高さは、培養部２に含まれる全ての培養槽２４に所定収容量の培養液Ｃを収容させるための排出管５１の高さであり、例えば図１に示される排出管５１の高さである。具体的には、各連通管５３の他端５９が、当該連通管５３が接続されている培養槽２４における、光合成微生物Ｐの培養の開始時点での培養液Ｃの液面高さと同じ高さになるように、供給高さが設定されている。本実施形態では、供給高さは、各連通管５３の他端５９が、当該連通管５３が接続されている培養槽２４における隔壁３１の上端から、上述の所定距離だけ上方に位置するように設定されている。供給高さは、例えば予め設定されている。供給高さは、各連通管５３の他端５９が、当該連通管５３が接続されている培養槽２４における隔壁３１の上端よりも下方に位置するように設定されていてもよい。ステップＳ１１では、制御部５は、排出管５１を上昇させ、排出管５１を供給高さに移動させる。

【0060】

続いて、制御部５は、ポンプ６６を駆動させることにより、培養液Ｃの供給を開始する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、制御部５は、ポンプ６６を駆動させ、受槽６１に貯留されている培養液Ｃを、供給管６５、分水管６８及び枝管６７を介して各培養槽２４に供給する。

【0061】

続いて、制御部５は、培養液Ｃの供給を開始してから所定時間が経過し、かつ、受槽６１における液量が所定液量以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。所定液量は、培養部２に含まれる全ての培養槽２４に所定収容量の培養液Ｃが収容されているか否かを判定するための閾値である。所定液量は、例えば、培養システム１の稼働前に受槽６１に貯留されていた培養液Ｃの液量から培養部２に含まれる全ての培養槽２４の所定収容量の合計を減算することによって得られる残量に設定されている。所定液量は、ステップＳ１の培養槽２４の準備処理を終了可能な程度に、上記残量よりもわずかに小さい値に設定されてもよい。所定液量は、培養部２に含まれる全ての培養槽２４の液面が同程度となる範囲で、上記残量よりもわずかに大きい値に設定されてもよい。所定時間は、例えば４分～６分である。所定時間としては、例えば、ポンプ６６により供給される培養液Ｃの量が全ての培養槽２４の所定収容量の合計よりも大きくなる時間が採用されてもよい。

【0062】

ステップＳ１３では、制御部５は、液面計６２により計測された、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液面高さの計測値を取得する。そして、制御部５は、取得した液面高さの計測値に基づいて、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量を算出する。より具体的には、制御部５は、受槽６１の底面積と、取得した液面高さとの積を、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量として算出する。

【0063】

ステップＳ１３において、培養液Ｃの供給を開始してから所定時間が経過していないと判定されるか、又は、受槽６１における液量が所定液量よりも大きいと判定された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、培養部２に含まれる全ての培養槽２４に所定収容量の培養液Ｃが収容されているわけではないと考えられる。この場合、制御部５は、培養液Ｃの供給を再び開始してステップＳ１２及びステップＳ１３を繰り返す。一方、ステップＳ１３において、培養液Ｃの供給を開始してから所定時間が経過し、かつ、受槽６１における液量が所定液量以下であると判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、図１に示されるように、培養部２に含まれる全ての培養槽２４に所定収容量の培養液Ｃが収容されていると考えられる。したがって、制御部５は、ポンプ６６を停止することにより、培養液Ｃの供給を停止し（ステップＳ１４）、ステップＳ１の培養槽２４の準備処理を終了する。

【0064】

なお、培養槽２４の所定収容量を超える量の培養液Ｃが培養槽２４に供給された場合には、水頭圧の作用により、培養槽２４の所定収容量を超える量の培養液Ｃは、連通管５３を介して排出管５１に流れる。排出管５１に流れた培養液Ｃは、排出管５１の開口部５６から受槽６１に排出され、ポンプ６６により培養槽２４に再び供給される。

【0065】

続いて、制御部５は、光合成微生物Ｐの培養を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２では、制御部５は、ブロア４３を駆動することにより、管４４を介して散気室３２にガスを供給する。これにより、各セルＬにおいて培養液Ｃが散気室３２と一対の培養室３３との間で循環するので、培養槽２４内の培養液Ｃが撹拌される。この状態で、培養槽２４が受光することにより、培養液Ｃに含まれる光合成微生物Ｐが光合成を行う。

【0066】

続いて、制御部５は、計測タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３）。計測タイミングは、例えば、培養開始から予め設定されたサイクルタイムだけ経過した時点である。計測タイミングが到来していないと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部５は、計測タイミングが到来するまで、ステップＳ２及びステップＳ３を繰り返す。一方、ステップＳ３において、計測タイミングが到来したと判定された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部５は、培養槽２４内の培養液Ｃの状態を確認する（ステップＳ４）。

【0067】

ステップＳ４では、制御部５は、予め設定された引抜量の培養液Ｃを各培養槽２４から受槽６１に排出させる。具体的には、図６に示されるように、制御部５は、駆動部５２を駆動させて排出管５１を、供給高さから計測高さまで下降させる。計測高さは、上記引抜量に応じて予め設定されている。これにより、各連通管５３の他端５９の高さは、当該連通管５３が接続されている培養槽２４の培養液Ｃの液面高さよりも低くなる。すると、水頭圧の作用により、培養槽２４の培養液Ｃの液面が、当該培養槽２４に接続されている連通管５３の他端５９の高さと等しくなるまで、培養槽２４内の培養液Ｃが連通管５３を介して排出管５１に流れる。排出管５１に流れた培養液Ｃは、重力に従って落下し、排出管５１の開口部５６から受槽６１に排出される。

【0068】

なお、制御部５は、液面計６２により計測された、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液面高さの計測値に基づいて、培養部２に含まれる全ての培養槽２４から引抜量の培養液Ｃが排出されたか否かを判定してもよい。

【0069】

そして、制御部５は、ｐＨ計６３により計測された培養液ＣのｐＨ値の計測値と、濃度計６４により計測された培養液Ｃの濃度の計測値と、を取得する。そして、制御部５は、ｐＨ値の計測値がｐＨ値の許容範囲内であるか否かを判定する。ｐＨ値の許容範囲の下限閾値及び上限閾値は、例えば予め設定されており、適宜変更可能である。ｐＨ値の計測値がｐＨ値の許容範囲外であると判定された場合、制御部５は、培養液Ｃが異常であることを示す異常情報を上述の外部装置に送信する。

【0070】

同様に、制御部５は、濃度の計測値が濃度の許容範囲内であるか否かを判定する。濃度の許容範囲の下限閾値及び上限閾値は、例えば予め設定されており、適宜変更可能である。濃度の計測値が濃度の許容範囲外であると判定された場合、制御部５は、培養液Ｃが異常であることを示す異常情報を上述の外部装置に送信する。そして、外部装置は、異常情報を受信すると、培養液Ｃが異常であることを、培養システム１のユーザに通知する。

【0071】

続いて、制御部５は、終了条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、制御部５は、例えば、光合成微生物Ｐの培養の終了を指示する指令を受信した場合に終了条件が満たされたと判定する。当該指令は、例えば培養システム１のユーザにより、任意のタイミング（例えばメンテナンス時）において外部装置を介して制御部５に送信されてもよい。ステップＳ５において、終了条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御部５は、終了条件が満たされるまでステップＳ１～Ｓ５を繰り返す。なお、２回目以降のステップＳ１においては、所定時間として、ポンプ６６により供給される培養液Ｃの量が、ステップＳ４において全ての培養槽２４から引き抜かれた培養液Ｃの引抜量の合計よりも大きくなる時間が採用されてもよい。

【0072】

一方、ステップＳ５において、終了条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御部５は、各培養槽２４から培養液Ｃを回収する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、制御部５は、各培養槽２４に収容されている培養液Ｃの全量を各培養槽２４から受槽６１に排出させる。具体的には、制御部５は、駆動部５２を駆動させて排出管５１を、排出高さまで下降させる。上述のように、排出高さは、各連通管５３の他端５９が、当該連通管５３が接続されている培養槽２４の底部２８よりも下方に位置するように設定されている。したがって、水頭圧の作用により、培養槽２４の培養液Ｃが全て排出されるまで、培養槽２４内の培養液Ｃが連通管５３を介して排出管５１に流れる。排出管５１に流れた培養液Ｃは、重力に従って落下し、排出管５１の開口部５６から受槽６１に回収される。

【0073】

なお、制御部５は、液面計６２により計測された、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液面高さの計測値に基づいて、培養部２に含まれる全ての培養槽２４から培養液Ｃが全て排出されたか否かを判定してもよい。

【0074】

以上により、図４に示される一連の動作が終了する。

【0075】

ステップＳ４において、制御部５は、温度センサ４２から取得した培養液Ｃの温度の計測値に基づいて、培養液Ｃの状態を確認してもよい。例えば、制御部５は、取得した温度の計測値が温度の許容範囲内であるか否かを判定する。温度の許容範囲の下限閾値及び上限閾値は、例えば予め設定されており、適宜変更可能である。温度の計測値が温度の許容範囲外であると判定された場合、制御部５は、培養液Ｃが異常であることを示す異常情報を上述の外部装置に送信する。培養液Ｃの温度の計測値に基づく培養液Ｃの状態の確認は、ステップＳ４とは異なるタイミングで行われてもよい。

【0076】

図４では、ステップＳ５は、ステップＳ４の後に実施されるが、ステップＳ５は任意のタイミングで実施されてもよい。

【0077】

以上説明した培養システム１では、排出管５１が下方向に移動して連通管５３の他端５９の高さが、当該連通管５３が接続されている培養槽２４における培養液Ｃの液面高さよりも低くなったとき、水頭圧の作用によって、培養液Ｃが連通管５３を介して排出管５１に流れる。排出管５１に流れた培養液Ｃは、排出管５１の下端部に設けられた開口部５６から排出される。したがって、ポンプ等の装置を用いることなく、培養槽２４から培養液Ｃを排出することができるので、培養液Ｃの排出時にポンプのインペラに光合成微生物Ｐが巻き込まれることによって光合成微生物Ｐが切断されることを回避することができる。その結果、光合成微生物Ｐの培養効率の低下を抑制することができる。

【0078】

より具体的には、培養システム１は、複数の培養槽２４と、各培養槽２４と排出管５１とを連通し、可撓性を有する連通管５３と、を含む。この構成によれば、複数の培養槽２４において光合成微生物Ｐが培養されるので、光合成微生物Ｐを効率的に培養することができる。各培養槽２４と排出管５１とが連通管５３を介して互いに連通しているので、排出管５１を下方向に移動させるだけで全ての培養槽２４から培養液Ｃを排出することができる。したがって、ポンプ等の装置を用いることなく、全ての培養槽２４から培養液Ｃを効率的に排出することができる。培養システム１においては、各培養槽２４の排出口２６ａにバルブ等を設ける必要がないので、培養システム１の構成を簡素化することができる。

【0079】

培養システム１においては、各連通管５３の一端５８が、当該連通管５３と対応する培養槽２４の底部２８に接続されている。このため、排出管５１を下方向に移動させることで各培養槽２４の培養液Ｃを全て排出することができる。したがって、供給高さを適宜設定することで、各培養槽２４における培養液Ｃの量を所望の量に調整することができる。

【0080】

培養システム１において、培養槽２４ａ、培養槽２４ｂ、及び培養槽２４ｃは、その順にＺ軸方向に配列されている。排出管５１が下方向に移動したとき、培養槽２４ａの液面は他端５９ａの高さまで下がり、培養槽２４ｂの液面は他端５９ｂの高さまで下がり、培養槽２４ｃの液面は他端５９ｃの高さまで下がる。ここで、距離Ｄ１は距離Ｈ１と等しく、距離Ｄ２は距離Ｈ２と等しいので、３つの培養槽２４の液面高さを互いに等しくすることができる。３つの培養槽２４の形状及び大きさが互いに等しいので、全ての培養槽２４における培養液Ｃの量を互いに等しくすることができる。

【0081】

例えば各培養槽２４から引抜量の培養液Ｃを排出した後に各培養槽２４に培養液Ｃを補充した場合、全ての培養槽２４における培養液Ｃの濃度を互いに等しくすることができる。このため、全ての培養槽２４において受光効率が均一となり、光合成微生物Ｐの生育条件を全ての培養槽２４において互いに等しくすることができる。この結果、光合成微生物Ｐを安定的に培養することができる。

【0082】

例えば、排出管５１の下端部とは反対側の端部が閉塞されている場合には、培養液Ｃが連通管５３から排出管５１に流れ込んだとき、排出管５１内の連通管５３の接続口と当該端部との間の空間に負圧が生じることがある。この場合、排出管５１内を培養液Ｃが流れにくくなり、培養液Ｃの排出効率が低下し得る。一方、培養システム１においては、排出管５１が開口部５６と反対側に設けられた開口部５７を有するので、排出管５１の外部の空気が開口部５７を介して上記空間に入り込むことにより、上記空間に負圧が生じる可能性を低減できる。この結果、培養液Ｃを効率的に排出できる。例えば、サイフォン現象が生じた場合には、一部の培養槽２４において意図しない量の培養液Ｃが排出される可能性がある。一方、培養システム１においては、排出管５１が開口部５７を有するので、サイフォン現象が生じる可能性を低減できる。したがって、一部の培養槽２４において意図しない量の培養液Ｃが排出される可能性を低減できる。

【0083】

培養システム１において、開口部５７は下方を向いているので、排出管５１の内部に開口部５７から、例えば雨滴等の異物が入り込む可能性を低減できる。

【0084】

培養システム１において、制御部５は、培養液Ｃの供給を開始してから所定時間が経過し、かつ、受槽６１における液量が所定液量以下であるという条件が満たされていない場合、培養液Ｃの供給を再び開始する。この構成によれば、各培養槽２４には、排出管５１と当該培養槽２４に接続されている連通管５３との接続位置（他端５９）の高さまで培養液Ｃが収容され得る。例えば、排出管５１が供給高さに位置する状態で、排出管５１と連通管５３との接続位置の高さまで各培養槽２４に培養液Ｃが収容された場合に、受槽６１に残る培養液Ｃの液量を、所定液量として設定することで、各培養槽２４に所定収容量の培養液Ｃを収容することができる。

【0085】

培養システム１において、培養液Ｃの温度の計測値が温度の許容範囲外であると判定された場合、培養液ＣのｐＨ値の計測値がｐＨ値の許容範囲外であると判定された場合、又は培養液Ｃの濃度の計測値が濃度の許容範囲外であると判定された場合、制御部５は、培養液Ｃが異常であることを示す異常情報を上述の外部装置に送信する。この構成によれば、培養システム１のユーザは、上述の外部装置を介して培養システム１の異常を察知することができ、適切な培養管理、及び迅速な異常時対応を実現できる。

【0086】

培養システム１において、循環部４は、培養装置２３と同数の枝管６７を含む。枝管６７は、培養槽２４ａよりも上方に設けられた分水管６８に接続されている。受槽６１内の培養液Ｃを各培養槽２４に供給するとき、培養液Ｃは、培養槽２４ａよりも上方まで持ち上げられてから、各枝管６７を介して各培養槽２４に供給される。枝管６７の直径が小さいほど、培養液Ｃの吐出圧が大きくなる。枝管６７の直径は、サイフォン効果の影響を無視できる程度の吐出圧が得られる程度に設定されている。したがって、複数の枝管６７の長さが互いに異なる場合でも、サイフォン効果の影響をほとんど受けることなく、各培養槽２４へ培養液Ｃを均等に供給することができる。

【0087】

なお、本開示に係る培養システムは、上記実施形態に限定されない。

【0088】

制御部５は、ブロア４３により散気室３２に供給されるガスの種類を変更可能であってもよい。例えば、ブロア４３は、空気又は二酸化炭素を散気室３２に供給可能であってもよい。この場合、ｐＨ計６３から送信されたｐＨ値がｐＨ値の許容範囲の上限閾値よりも大きいと判定された場合、制御部５は、ブロア４３を駆動させ、散気室３２に二酸化炭素を供給してもよい。

【0089】

培養システム１は、受槽６１に貯留された培養液Ｃに含まれる光合成微生物Ｐを回収する構成を備えてもよい。この場合、例えば、培養システム１は、受槽６１に貯留されている培養液Ｃを受槽６１の外部に排出するための管と、管に設けられたポンプと、を更に含む。この構成において、濃度計６４から送信された濃度の計測値が濃度の許容範囲の上限閾値よりも大きいと判定された場合、制御部５は、ポンプを駆動させ、受槽６１に貯留されている培養液Ｃを、管を介して受槽６１の外部に排出させてもよい。さらに、受槽６１の外部に排出された培養液Ｃがろ過されることで、光合成微生物Ｐが回収されてもよい。回収された光合成微生物Ｐは、例えば培養システム１の外部において脱水及び乾燥されてもよい。乾燥された光合成微生物Ｐは、例えば製品として包装されて出荷されてもよい。

【0090】

濃度計６４から送信された濃度の計測値が濃度の許容範囲の上限閾値よりも大きいと判定された場合、制御部５は、濃度の計測値に基づいて算出された量の培養液Ｃを培養槽２４から排出してもよい。この場合、制御部５は、例えば、培養液Ｃの排出後に培養槽２４に残った培養液Ｃに、光合成微生物Ｐを含まない培養液Ｃを培養液Ｃの排出量と同量だけ培養槽２４に供給したと仮定して、培養槽２４内の培養液Ｃの濃度を算出する。そして、制御部５は、算出した培養液Ｃの濃度が濃度の許容範囲内に収まる培養液Ｃの排出量を算出する。そして、制御部５は、算出した排出量だけ培養槽２４から培養液Ｃが排出されるように駆動部５２の駆動量を制御することにより、排出管５１の高さを調整する。

【0091】

培養槽２４から培養液Ｃが連通管５３を介して排出管５１に流れているタイミングにおいて、制御部５は、駆動部５２を駆動させ、排出管５１を上昇させることで培養液Ｃの排出を止めてもよい。制御部５が排出管５１を上昇させると、連通管５３の他端５９の高さは、当該連通管５３が接続された培養槽２４の培養液Ｃの液面高さよりも高くなる。すると、培養槽２４内の培養液Ｃが排出管５１に流れなくなり、培養液Ｃの排出が止められる。

【0092】

上記実施形態では、受槽６１は、十分な量の培養液Ｃを貯留しているが、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量は、適宜変更されてもよい。この場合、制御部５は、ステップＳ１１を実行した後、ステップＳ１２を実行する前に、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量が設定量以上であるか否かを判定してもよい。設定量は、例えば、培養部２に含まれる全ての培養槽２４の所定収容量の合計である。制御部５は、例えば、ステップＳ１３において、受槽６１における培養液Ｃの液量を計測する方法と同様の方法により、受槽６１における培養液Ｃの液量を取得し、取得した液量が設定量以上であるか否かを判定してもよい。

【0093】

この場合、培養システム１は、培養液Ｃを貯留する予備培地槽（不図示）と、予備培地槽から受槽６１に培養液Ｃを供給するためのポンプ（不図示）と、を更に備えてもよい。例えば、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量が設定量以上であると判定された場合、制御部５は、ステップＳ１２を実行する。受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量が設定量より小さいと判定された場合、制御部５は、ポンプを駆動することにより、不足分の培養液Ｃを予備培地槽から受槽６１に供給する。

【0094】

上記実施形態では、連通管５３の一端５８が培養槽２４の底部２８に接続されている。しかし、連通管５３の一端５８は、培養槽２４の側壁部２９に接続されていてもよい。

【0095】

上記実施形態では、複数の培養槽２４は、Ｚ軸方向に配列されているが、Ｚ軸方向と異なる方向に配列されていてもよい。

【0096】

上記実施形態では、距離Ｄ１は距離Ｈ１と等しいが、距離Ｄ１は距離Ｈ１と異なっていてもよい。上記実施形態では、距離Ｄ２は距離Ｈ２と等しいが、距離Ｄ２は距離Ｈ２と異なっていてもよい。

【0097】

例えば、排出管５１の内径が培養槽２４から排出される培養液Ｃの流量に対して十分に大きい場合には、排出管５１の下端部とは反対側の端部が閉塞されていても、排出管５１内の連通管５３の接続口と当該端部との間の空間に負圧が生じにくい。このような場合、排出管５１は、開口部５７を含んでいなくてもよい。

【0098】

開口部５７は、下方を向いていなくてもよく、側方又は上方を向いていてもよい。開口部５７に異物混入を防止するためのフィルタが設けられてもよい。

【0099】

上記実施形態では、制御部５は、液面計６２から取得した液面高さの計測値に基づいて、受槽６１に貯留されている培養液Ｃの液量を算出し、算出した液量が所定液量以下であるか否かを判定する。しかし、制御部５は、液面計６２から取得した液面高さの計測値に基づいて、液面高さの計測値が所定の液面高さ以下であるか否かを判定してもよい。

【0100】

最後に、本開示の実施形態の概要を説明する。

【0101】

（条項１）
光合成微生物を培養するための培養液を収容する第１培養槽と、
上下方向に延びると共に、前記上下方向に昇降可能に設けられた排出管であって、下端部に設けられた第１開口部を有し、前記第１開口部から前記培養液を排出する前記排出管と、
前記第１培養槽と前記排出管とを連通し、可撓性を有する第１連通管と、
を備える、
培養システム。

【0102】

この培養システムでは、排出管が下方向に移動して排出管と第１連通管との接続位置の高さが培養槽における培養液の液面高さよりも低くなったとき、例えば水頭圧の作用によって、培養液が第１連通管を介して排出管に流れる。排出管に流れた培養液は、排出管の下端部に設けられた第１開口部から排出される。したがって、ポンプ等の装置を用いることなく、培養槽から培養液を排出することができるので、光合成微生物の培養効率の低下を抑制することができる。

【0103】

（条項２）
前記第１培養槽は、底部を有し、
前記第１連通管は、
前記底部に接続されている第１端と、
前記排出管に接続されている第２端と、を有する、
条項１に記載の培養システム。

【0104】

この構成によれば、第１連通管の第１端が第１培養槽の底部に接続されているので、排出管を下方向に移動させることで第１培養槽の培養液を全て排出することができる。したがって、培養槽における培養液の量を所望の量に調整することができる。

【0105】

（条項３）
前記光合成微生物を培養するための前記培養液を収容する第２培養槽と、
前記第２培養槽と前記排出管とを連通し、可撓性を有する第２連通管と、を更に備える、
条項１に記載の培養システム。

【0106】

この構成によれば、培養システムが第１培養槽に加えて第２培養槽を備えるので、光合成微生物を効率的に培養することができる。第２培養槽と排出管とが第２連通管を介して互いに連通しているので、排出管を下方向に移動させるだけで第１培養槽及び第２培養槽の双方から培養液を排出することができる。したがって、第１培養槽に加えて第２培養槽を用いて光合成微生物の培養を行う場合でも、ポンプ等の装置を用いることなく、両方の培養槽から培養液を排出することができる。

【0107】

（条項４）
前記第１培養槽は、第１底部を有し、
前記第１連通管は、
前記第１底部に接続されている第１端と、
前記排出管に接続されている第２端と、を有し、
前記第２培養槽は、第２底部を有し、
前記第２連通管は、
前記第２底部に接続されている第３端と、
前記排出管に接続されている第４端と、を有し、
前記第１培養槽と前記第２培養槽とは、前記上下方向に配列されており、
前記第１端と前記第３端との距離は、前記第２端と前記第４端との距離と等しい、
条項３に記載の培養システム。

【0108】

排出管が下方向に移動したとき、第１培養槽の液面は第２端の高さまで下がり、第２培養槽の液面は第４端の高さまで下がる。ここで、第１端と第３端との距離が第２端と第４端との距離と等しいので、第１培養槽及び第２培養槽における液面高さを互いに等しくすることができる。

【0109】

（条項５）
前記排出管は、
前記第１開口部を含み、前記上下方向に延びると共に前記第１連通管が接続された本体部と、
前記第１開口部とは反対側に設けられた第２開口部を含み、前記本体部の上端から延びる延出部と、を有する、
条項１～条項４のいずれか一項に記載の培養システム。

【0110】

例えば、排出管の下端部とは反対側の端部が閉塞されている場合には、培養液が第１連通管から排出管に流れ込んだとき、排出管内の第１連通管の接続口と当該端部との間の空間に負圧が生じることがある。この場合、排出管内を培養液が流れにくくなり、培養液の排出効率が低下し得る。排出管が第１開口部と反対側に設けられた第２開口部を有するので、排出管の外部の空気が第２開口部を介して上記空間に入り込むことにより、上記空間に負圧が生じる可能性を低減できる。この結果、培養液を効率的に排出できる。

【0111】

（条項６）
前記第２開口部は、下方を向いている、
条項５に記載の培養システム。

【0112】

この構成によれば、第２開口部が下方を向いているため、排出管の内部に第２開口部から雨滴等の異物が入り込む可能性を低減できる。

【0113】

（条項７）
前記排出管の前記第１開口部から排出された前記培養液を貯留する受槽と、
前記受槽に貯留されている前記培養液の液量を計測する液量計測部と、
前記受槽に貯留されている前記培養液を前記第１培養槽に供給する供給部と、
前記排出管を昇降させる駆動部と、
前記供給部及び前記駆動部を制御する制御部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記駆動部を制御することで、前記排出管を所定高さに移動させ、
前記排出管が前記所定高さに位置する状態で、前記供給部を制御することで前記培養液の供給を開始し、
前記培養液の供給を開始してから所定時間が経過し、かつ、前記液量が所定液量以下であるという条件が満たされたか否かを判定し、
前記条件が満たされていないと判定された場合、前記培養液の供給を再び開始し、
前記条件が満たされたと判定された場合、前記培養液の供給を停止する、
条項１～条項６のいずれか一項に記載の培養システム。

【0114】

この構成によれば、培養液が第１培養槽に供給され、培養液の供給が開始されてから所定時間が経過し、かつ、液量が所定液量以下であるという条件が満たされたか否かが判定される。そして、上記条件が満たされていないと判定された場合、培養液の供給が再び開始される。第１培養槽には、排出管と第１連通管との接続位置の高さまで培養液が収容され得る。例えば、排出管が所定高さに位置する状態で、排出管と第１連通管との接続位置の高さまで第１培養槽に培養液が収容された場合に受槽に残る培養液の液量を、所定液量として設定することで、第１培養槽に排出管と第１連通管との接続位置の高さまで培養液を収容することができる。

【符号の説明】

【0115】

１…培養システム、５…制御部、２４ａ…培養槽（第１培養槽）、２４ｂ…培養槽（第２培養槽）、２８ａ…底部（第１底部）、２８ｂ…底部（第２底部）、５１…排出管、５２…駆動部、５３ａ…連通管（第１連通管）、５３ｂ…連通管（第２連通管）、５４…本体部、５５…延出部、５６…開口部（第１開口部）、５７…開口部（第２開口部）、５８ａ…一端（第１端）、５８ｂ…一端（第３端）、５９ａ…他端（第２端）、５９ｂ…他端（第４端）、６１…受槽、６２…液面計（液量計測部）、６６…ポンプ（供給部）、Ｃ…培養液、Ｄ１，Ｄ２，Ｈ１，Ｈ２…距離、Ｐ…光合成微生物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】