(57)【要約】【課題】水素ガスを用いて、水産物の施設のほか、水棲生物を飼育している設備や業界にも利用でき、さらに陸上の屋内、屋外の施設のほか、海面でも利用可能であり、さらにまた、植物の水耕栽培にも応用可能な、水棲生物養殖装置および水棲生物養殖方法、ならびに植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法を提供すること。【解決手段】少なくとも、水棲生物を養殖するための養殖用水を蓄える装置と、この養殖用水に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを養殖用水に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる水棲生物養殖装置、およびこの装置を用いた水棲生物養殖方法、ならびに、少なくとも、植物を水耕栽培するための培養液を蓄える装置と、この培養液に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを培養液に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる植物水耕栽培装置、およびこれを用いた植物水耕栽培方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、水棲生物を養殖するための養殖用水を貯える装置と、この養殖用水に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを養殖用水に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる、水棲生物養殖装置。
【請求項２】
請求項１記載の水棲生物養殖装置を用い、養殖用水を貯える装置内で水棲生物を養殖する、水棲生物養殖方法。
【請求項３】
少なくとも、植物を水耕栽培するための培養液を貯える装置と、この培養液に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを培養液に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる、植物水耕栽培装置。
【請求項４】
請求項３記載の植物水耕栽培装置を用い、培養液を貯える装置内で植物を水耕栽培する、植物水耕栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に広く用いられる水素ガスを用いて簡便な方法で、水棲生物を養殖するための装置とこれを用いた水棲生物の養殖方法、ならびに植物を水耕栽培する装置とこれを用いた植物の水耕栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば水産養殖現場では、その対象の魚介類やその餌料となる水棲生物の培養および飼育を行っているが、その際にしばしば魚病対策や出荷量の歩留まりの向上のために動物医薬品などを用いることがある。しかしながら、これが飼育コストの上昇や薬害による食品安全性の面で問題となっている。
【０００３】
一方、健康産業分野では、水素を用いた商品の市場が活況を呈しており、水素水や水素サプリメントがその中心となっている。
水素の効能は、太田らの研究（非特許文献１）によれば、水素はラット中の酸素ラジカルを減らし、治療的抗酸化作用を示すことが判ってきている。そして、現在では細胞や組織を介した抗酸化ストレス効果、抗炎症作用、抗アレルギー作用、エネルギー代謝亢進作用などが確認されてきている。
【０００４】
このような人への水素の効能が明らかになっているが、人の健康分野以外の動植物に関しては、魚類などの水棲生物や植物に適用した例がある（特許文献１）。特許文献１によると、水素の効能は、植物に対しては循環養液の細菌増殖抑制や根腐れ防止など、また水産を対象としては飼育水環境の悪化抑制や魚病予防などとされており、いずれも生産性向上を期待している。
しかしながら、特許文献１は、水素ガスそのものを用いた技術ではなく、水素と酸素とが混合された水素酸素混成ガスを用いるものであり、この混成ガスを製造するための装置が複雑で、かつコストがかかるという問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２２１１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ohta et al.(2007)：Hydrogen acts as atherapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Naturemedicine 13,688-694(1 June 2007)（URL:http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/abs/nm1577.html）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、水素ガスそのものを用いて、水産施設のほか、水棲生物を飼育している設備や業界にも利用でき、さらに陸上の屋内、屋外の施設のほか、海面でも利用可能であり、さらにまた、植物の水耕栽培にも応用可能な、水棲生物養殖装置および水棲生物養殖方法、ならびに植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも、水棲生物を養殖するための養殖用水を貯える装置と、この養殖用水に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを養殖用水に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる、水棲生物養殖装置に関する。
また、本発明は、上記水棲生物養殖装置を用い、養殖用水を貯える装置内で水棲生物を養殖する、水棲生物養殖方法に関する。
次に、本発明は、少なくとも、植物を水耕栽培するための培養液を貯える装置と、この培養液に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを培養液に吹き込むための吹き込み装置を備えてなる、植物水耕栽培装置に関する。
また、本発明は、上記植物水耕栽培装置を用い、培養液を貯える装置内で植物を水耕栽培する、植物水耕栽培方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水素ガスそのものを用いて、プランクトンなどの水棲生物に対して水素自体が飢餓の影響を緩和する、ないしは餓死する時期を遅延させる（延命）効果がある。また、本発明によれば、水産施設のほか、水棲生物を飼育している設備や業界にも利用でき、さらに陸上の屋内、屋外の施設のほか、海面でも利用可能であり、さらにまた、植物の水耕栽培にも応用可能な、水棲生物養殖装置および水棲生物養殖方法、ならびに植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態で、本実施例に用いられる水素ガスを用いた水棲生物養殖装置の概略図である。
【図２】本実施例におけるバッチＮｏ．１の結果を示すグラフで、横軸はアルテミアの幼生ノープリウスの孵化経過日数、縦軸は生存個体数である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜水棲生物養殖装置＞
本発明における水棲生物養殖装置は、少なくとも、水棲生物を養殖するための養殖用水を貯える装置と、この養殖用水に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを養殖用水に吹き込むための吹き込み装置を備えている。
【００１２】
養殖用水を貯える装置：
本発明における養殖用水を貯える装置としては、まず水棲生物養殖用水槽が挙げられる。水棲生物養殖用水槽とは、魚介類などを飼育するための水槽である。この水槽は、特に構造が限定されないが、残餌、魚介類の糞等の沈降性懸濁物質を一箇所に集めて排出する機能を備えたものが好ましい。例えば、平面形状が円形又は多角形で、中心部に円筒状排水部を有し、下方へ流出する水流の負圧を利用して底部の沈降性懸濁物質を中央部に集め、沈降性懸濁物質濃縮水として、上澄み液の水流と分けて、流出される水槽が、特に好ましく用いられる。このような水槽であれば、懸濁物質を含む水槽からの流出水を効率良く排出することができる。
【００１３】
水槽の構成部材についても特に限定されないが、基礎及び支柱をコンクリート、鉄骨等で形成し、基礎上及び支柱内に強化プラスチック製の壁枠を設置し、壁枠内面に防水シートを張設して水槽とし、シート底面と基礎との間に発泡プラスチック製の断熱材を組み込んだ水槽とするものが好ましい。もちろん、一体的に製造された鉄筋コンクリート製の水槽、或いは、中心軸を通る平面で分割した強化プラスチック製又は鉄筋コンクリート製の部材を組み合わせ、接合部を接着剤やシーリング剤で防水した水槽でもかまわない。
本発明における養殖用水を貯える装置としては、上記の養殖用水槽のほか、既製の樹脂製やガラス製の水槽、生けすなどであってもよい。
【００１４】
水素ガス供給装置：
水素ガスの製造方法は、数種類あるが、最も知られている方法は、水の電気分解である。この方法は、古くより工業的に製造する方法としても使われている。すなわち、普通の水を電気分解すると、陽極側（＋：プラス極）から酸素ガスが発生し、陰極側（−：マイナス極）より水素ガスが発生する。水でなく食塩水を分解すると、水素と塩素と苛性ソーダ（水酸化ナトリウム：NaOH）ができる。ただし、水の電気分解には大量の電力を必要とすることや、純度が高いものの割高なため工業的には水蒸気改質法などが利用されている。
例えば、重い油に水素ガスを吹き込むと、重い油が分解して軽質油に変化する。これと同じように、軽質油に水蒸気を吹き込むと、油が分解して水素ガスができる。メタンガスのような炭化水素のガスに水蒸気を吹き込んでも同じように水素ガスを得ることができる。メタンガスの場合、水素と一酸化炭素、水素と炭酸ガスに分解する。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ+３Ｈ２
ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２+４Ｈ２
本発明に用いられる水素ガスは、コスト面より、水棲生物養殖装置の規模によっては、このような炭化水素類の水蒸気改質によって得られるものが好ましい。
かかる水素ガスの供給装置としては、例えば水素ボンベ、水素ガス製造装置などが挙げられる。
この水素ガス供給装置は、例えば図示しない配管によって、水棲生物養殖用水槽内に設置された水素ガス吹き込み装置（散気管）と連結している。
【００１５】
水素ガス吹き込み装置：
水素ガス吹き込み装置としては、特に限定されない。例えば、多数個の微細な通気孔が穿孔された散気管（ディフューザ）を、水槽の中や生けすの中などの養殖水域または取替用養殖用水のストックタンク中に配置し、該管を通して水素ガスを供給し、通気孔から微細な気泡として養殖用水に散気する方法、養殖用水を循環させるポンプ等を利用して水素ガスを巻き込む方法が挙げられる。なお、散気管は通気孔が穿孔されたものであれば特に制限されないが、微細な気泡を散気できるという観点から、通気孔の形成された円筒状の通気管と、この通気管の外周面に沿って、焼結金属、アルミナ、セラミックスなどの粒子を集積形成させた多孔体とから構成されるものが好ましい。
【００１６】
＜水棲生物養殖方法＞
本発明の水棲生物養殖方法では、水素ガスを水棲生物養殖用水に吹き込む。養殖用水は、水棲生物の種類に応じて適宜選択することができ、海水、汽水、淡水などが挙げられる。なお、養殖用水にはミネラル分などが含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい
【００１７】
水素ガスの供給量（ＶＶＨ：1時間当たり槽容量当たりの気体供給量（m3/m3/H））は、水棲生物の種類、水棲生物を生息させるための水槽の形状等によって適宜選択でき、特に制限されないが、通常、0.005〜0.5/Ｈ、好ましくは０．０２〜０．１/Ｈである。0.005/Ｈ未満では、水素の効果が得られ難くなることがあり、一方0.5/Ｈを超えると、効果の程度に変わりがなくなり水素ガスが無駄となることがある。水素ガスの供給は、連続的に行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。水素ガスの供給量は、例えば流量調節弁などで容易にコントロールすることができる。
本発明において、水素ガスを供給する手段は、特に限定されない。一番手短な例は、水素ガスボンベであり、そのほか、水素ガス製造装置から供給する手段であってもよい。
【００１８】
なお、本発明に用いられる水棲生物養殖装置には、ろ過装置、水温計および水温調節器、ｐＨ測定器、照明装置、ポンプ、配管などの水棲生物を飼育するために従来から使われている器具および装置がさらに含まれていてもよい。
【００１９】
本発明の水棲生物養殖装置および養殖方法を適用可能な水棲生物は特に制限されない。例えば、アルテミア、シオミズツボワムシ、クロレラなどのプランクトン類や、イセエビ、クルマエビ、タラバガニ、タカアシガニ、ズワイガニなどの甲殻類；イカ、タコ；マグロ、サケ、タラ、ヒラメ、カレイ、タイ、カツオ、ウナギ、フグ、マスなどの食用魚類；アワビ、サザエ、シジミ、ハマグリ、アサリなどの貝類；エンゼルフィッシュ、ネオンテトラ、鯉、金魚などの観賞用魚類；ディスカス、アロワナ、コリドラスなどの熱帯魚；イルカ、オルカ、トド、アシカ、ラッコなどの水棲哺乳類；マツモ、パールグラス、キクモ、セリ、クロモ、スターレンジなどの水草；ワカメ、コンブ、アサオ、ヒジキ、スギノリ、モズクなどの海藻；アマモ、スガモなどの海草などが挙げられる。
【００２０】
＜植物水耕栽培装置と植物水耕栽培方法＞
本発明では、上記の水棲生物養殖装置（方法）と同様に、水素ガスを植物水耕栽培装置（方法）に応用することができる。
すなわち、本発明の植物水耕栽培装置は、少なくとも、植物を水耕栽培するための培養液を貯える装置と、この培養液に水素ガスを供給する水素ガス供給装置と、この水素ガスを培養液に吹き込むための吹き込み装置を備えており、また、本発明の植物水耕栽培方法は、この植物水耕栽培装置を用い、培養液を貯える装置内で植物を水耕栽培するものである。
【００２１】
本発明に用いられる培養液は、従来の水耕栽培に用いられる培養液の中から、栽培される植物に応じて適宜選択すればよい。培養液には、原料水と、必要に応じて植物の栄養素になる有機肥料や無機肥料などが含まれている。さらに、培養液には、殺菌剤、殺虫剤、発根剤などが必要に応じて含まれていてもよい。培養液に用いる原料水は、植物の生育を害しないものであれば、特に制限されない。なお、本発明においては、培養液中の原料水以外の成分は、水素ガスを吹き込んだ後に、添加してもよい。
【００２２】
なお、本発明に用いられる培養液を貯える装置は、水耕栽培の形態に応じて適宜選択してもよい。例えば、湛液型水耕では、栽培ベッド自身が培養液を貯える手段として用いられる。薄膜水耕では、傾斜面に供給するための培養液を貯留しているタンク等を用いることができる。
【００２３】
水素ガス供給装置、および水素ガス吹き込み装置は、上記水棲生物養殖装置において説明したものと同様のものである。水素ガスの供給量（ＶＶＨ）は、植物の種類、培養液を貯える水槽の形状等によって適宜選択でき、特に制限されない。
【００２４】
本発明の水耕栽培装置では、植物の種類に応じて、土以外の固形培地を備えていてもよい。固形培地としては、ロックウール、バーミキュライトなどの礫、砂などが挙げられる。さらに、本発明の水耕栽培装置には、照明装置、水温計および水温調節器、ｐＨ測定器、寒暖計、湿度計、ポンプ、配管、防霜ファン、温室、ろ過装置などの水耕栽培に従来から用いられている器具または装置を設けることができる。
【００２５】
本発明の水耕栽培装置（および方法）に適用可能な植物は、特に限定されない。例えば、レタス、ルバーブ、水菜、ハーブ、大根菜、わさび菜、べんり菜、青梗菜、パクチョイ、キャベツ、アブラナ、春菊、空芯菜、小松菜、白菜、セルタス、ターサイ、ミツバ、野沢菜、ほうれん草、ネギなどの葉菜類、唐辛子、パプリカ、メロン、ゴーヤ、スイカ、カボチャ、ブルーベリー、イチゴ、ナス、トマト、ブドウなどの果菜類、ブロッコリー、カリフラワー、フキノトウなどの花菜類、モヤシ、枝豆などの豆類、バラなどの花卉類、稲、麦などの穀類、レンコンなどの根菜類、ヒヤシンス、クロカッス、チューリップなどの球根類が挙げられる。
【００２６】
本発明の水耕栽培方法では、前記植物の根を、培養液に溶解してなる液に接触させつつ、当該培養液に水素ガスを吹き込み、植物を育成する。液を根に接触させる方法としては、例えば、根を液に浸漬する方法、根に液を噴霧する方法、固体培地表面や傾斜面に根を張らせ、そこに液を流す方法、ロックウール(岩綿)などの固形培地の毛細管現象を利用して液を根回りに供給する方法などがある。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１（アルテミアの幼生ノープリウスの飼育実験）
＜実験内容＞
アルテミア(Artemia  salina)の幼生ノープリウスを対象に、飼育環境水中への水素ガス供給の効果を検証することを目的に飼育実験を実施した。
孵化したノープリウス（Nauplius）は、第3脱皮を終える約3日後には卵黄を消費し終え捕食を開始するが、ここで無給餌を続けると飢餓になり約1週間ほどで餓死する。
本実験では、飼育環境へ水素ガスを供給した区と供給しない対照区を設定し、両実験区で孵化した幼生の無給餌飼育を行い、主に飢餓に突入し減少していく生存個体数に注目し、水素供給が延命効果もたらすか否かを検証した。飼育はバッチ式とし、無給餌条件で行った。
【００２８】
＜実験方法＞
（１）材料
アルテミア耐久卵：テトラジャパン社  テトラ ブラインシュリンプエッグス
人工海水：ベルテックジャパン社  ベルソルトプレミアム（粉末；水道水で溶解）
（２）装置
飼育水槽：３リットルガラスビーカ
水素供給：水素ガスボンベ／マスフローコントローラ／ディフューザ（焼結金属;SUS製）
水素供給量：VVH（※１）＝0.02,0.1,0.3/H
※１）ＶＶＨ：1時間当たり槽容量当たりの気体供給量（m3/m3/H）
曝気：エアポンプ／ディフューザ（エアストーン）
温度調節器：サーモスタット
実験装置の概略図を図１に示す。
【００２９】
（３）実験手順
（ａ）孵化
20g/L濃度の人工海水5Lに耐久卵1gを接種し、曝気を行いながら水温28℃で1〜2日間培養した後に飼育に供した。
（ｂ）飼育
3Lビーカを飼育水槽として水素供給区および対照区の2区（各1槽）を設定し、水温調節（25〜28℃）、曝気、開放を共通飼育条件とした。
充分に孵化個体が得られた（ａ）を（ｃ）の計数手順により個体数計数した後に初期個体数を設定して2槽に同量とり、適宜人工海水（20g/L濃度）を補充して3Lとした。
初期個体数は、40,000〜60,000個体/槽を目安にした。
水素供給区には、水素ガスをボンベからマスフローコントローラで流量調節して定流量供給した。
飼育中に蒸発していく水分は、その都度蒸発分を水道水で補充した。
飼育中に死滅していく個体は除去せずそのまま飼育を継続し、何れかの実験区で生存個体の目視確認が困難となった時点でバッチ飼育を終了した。
（ｃ）計数
曝気によって幼生が均一に分散浮遊している飼育水の一定量をとり、その中の生存している個体数を目視により計数し、これを複数回行ったその平均値を生存個体数とした。
幼生の生死の判定は、主に遊泳および触角の活動の有無を基準とした。
【００３０】
＜結果＞
結果を表１〜２に示す。
対照区では、全体を通して生存個体数は飼育開始から概ね3日目にかけて70％程度まで低下し、以降飢餓に突入すると30％を下回る程度にまで急激に低下する傾向を示した。
一方、バッチＮｏ．１の水素供給区では、飢餓突入後も生存個体数の減少傾向が緩やかで、9日目までほぼ直線的に推移し、対照区との明瞭な差異が示された（図２）。
そして全てのバッチにおいて、飼育終了時の生存個体数は水素供給区が優勢だった。
【００３１】
【表１】
2014212723.tif 000002
【００３２】
【表２】
2014212723.tif 000003
【００３３】
＜効果＞
本実施例では、アルテミアの幼生ノープリウスに対して水素が飢餓の影響を緩和する、ないしは餓死する時期を遅延させる延命効果があった。
このことから、本発明によれば、水素ガスそのものを用いて、水産施設のほか、水棲生物を飼育している設備や業界にも利用でき、さらに陸上の屋内、屋外の施設のほか、海面でも利用可能であり、さらにまた、植物の水耕栽培にも応用可能な、水棲生物養殖装置および水棲生物養殖方法、ならびに植物水耕栽培装置および植物水耕栽培方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の水棲生物養殖装置を用いて育てた水棲生物は、延命効果があり、また病気に罹りにくく、繁殖力が旺盛であり、健康体を維持でき、水替えの頻度を少なくできることが期待されており、水棲生物の養殖に有用である。また、本発明の水耕栽培装置を用いて栽培される植物は、根腐れなどを起こさず、花や実などの生育に優れており、花の寿命を長くできることが期待されており、植物の水耕栽培にも有用である。
【図１】
2014212723.tif 000004
【図２】
2014212723.tif 000005