(57)【要約】本発明は、閉鎖養殖システム内で消費者向けの水生種を生産する方法およびシステムを提供する。これは、藻類を藻類サブシステム（２００）中で制御された条件下、人工的な海水の中で育て；藻類を、より小さいアルテミアを産む成長したアルテミアに与えるため、アルテミアを含むアルテミアサブシステム（３００）へ流し；そして藻類およびアルテミアを未成熟な水生種を含む水生種サブシステム（４００）へ流すものである。未成熟な水生種は藻類およびアルテミアを消費し、捕獲するための成長した水生種に育つ。本発明はまた、養殖システムを自動制御するためのデータ取得および制御サブシステム（７００）を含む。独特の濾過サブシステム（６００）は水生種サブシステム（４００）から排泄物を受け取り、排泄物を一連のフィルターに通して送り出し、そして濾過された海水を藻類サブシステム（２００）、アルテミアサブシステム（３００）および水生種サブシステム（４００）へ戻す。
2005525801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
養殖システムで成長した水生種を生産する方法であって、
光源によって照らされる海水を含む藻類サブシステム内で藻類を育てること；
藻類を、藻類サブシステムから、いずれも海水を含むアルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムへ流すこと；
アルテミアサブシステム内で、成長したアルテミアによって藻類を消費し、そしてアルテミアを生産すること；
アルテミアを アルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させること；
水生種サブシステム内で、成長した水生種を生産するために、未成熟な水生種によって藻類およびアルテミアを消費すること；並びに
成長した水生種を捕獲すること
を含む方法。
【請求項２】
海水を藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムへ戻すために、濾過サブシステムによって、水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
養殖システムをデータ取得および制御サブシステムで制御することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
蒸発および漏れのために養殖システム中で失われた海水を補充することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
藻類サブシステム内で藻類を育てる工程が、
藻類の選択された系統の種子を、海水を含む藻類サブシステムにまくこと；
藻類の適切な成長のために、藻類サブシステムを光で照らすこと；
藻類および海水の温度をヒータ−手段によって維持すること；
ｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および硝酸塩を測定すること；並びに
ＣＯ2流入流、海水補充流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、およびアルテミアサブシステムへの藻類流出流を制御すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
藻類の選択された系統が、イソクリシス・ガルバナ（isochrysis galbana）、スケレトネマ（skeletonema）、タラシオシラ（thalassiosira）、ファエオダクチラム（phaeodactylum）、カエトセロス（kaetoserosu）、シリンドロテカ（cylindrotheca）、テトラセルミス（tetraselmis）およびスピルリナ（spirulina）よりなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
温度が２７〜３２℃に維持される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ＣＯ2流入流値を制御することが、ｐＨ値を７．５〜８．５に維持する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
海水戻り流入流値が、藻類密度値を１〜１０百万細胞／ｍＬに維持するように選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
海水補充流入流塩分値が、３０〜３５ｐｐｔ（１０００部当たりの部）に維持される、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
アルテミアサブシステム内で、成長したアルテミアによって藻類を消費し、そしてアルテミアを生産する工程が、
藻類を消費しそしてアルテミアを生産するための海水を含むアルテミアサブシステムに、アルテミアを加えること；
アルテミア、藻類および海水の温度をヒーター手段によって維持すること；
排泄物、藻類密度、アルテミア密度、温度、ｐＨ、アンモニア、および溶解酸素を測定すること；並びに
酸素流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、海水補充流入流、および水生種サブシステムへのアルテミア流出流を制御すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
温度が２７〜３２℃に維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
酸素流入流値を制御することが、溶解酸素値を４．５〜９．０ｐｐｍ（百万部当たりの部）に維持する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
海水戻り流入流値を制御することが、水生種サブシステムへのアルテミア流出流値を維持して、アルテミアサブシステムからの排泄物を適切に除去し、かつ十分なアルテミアを水生種サブシステムへ餌にするために提供する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
海水補充流入流塩分値が、３０〜３５ｐｐｔに維持される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
好ましいアルテミア種が米国ユタ州グレート・ソルト・レイク産である、  請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
アルテミアをアルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させる工程が、アルテミアサブシステムからのアルテミア流出流を４００ミクロンスクリーンに通して濾過して、成長したアルテミアがアルテミアサブシステムから離れるのを妨げ、かつアルテミア排泄物およびより小さいアルテミアが水生種サブシステムへ行くのを可能にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
未成熟な水生種によって藻類およびアルテミアを消費する工程が、
成長した水生種の生産のために、藻類およびアルテミアを消費するための水生種サブシステム中に未成熟な水生種を置くこと；
水生種、藻類、アルテミアおよび海水の温度をヒーター手段によって維持すること；
体積、排泄物、藻類密度、アルテミア密度、水生種サイズ、水生種密度、温度、ｐＨ、アンモニア、および溶解酸素を測定すること；並びに
酸素流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、海水補充流入流、アルテミアサブシステムからのアルテミア流入流、および濾過サブシステムへの排泄物流出流を制御すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
濾過サブシステムへの排泄物流出流を制御する工程が、水生種サブシステムからの排泄物流出流を勾配スクリーンに通して濾過して、水生種が水生種サブシステムから離れるのを妨げ、かつ排泄物が濾過サブシステムへ行くのを可能にすることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
水生種がより大きくなるのに応じて海水レベルを高めることによって水生サブシステムの有効体積を増加させるので、勾配フィルタースクリーンが、しだいに大きくなる水生種からの増加排泄物の廃棄を可能にするために４００ミクロン底部区分、８００ミクロン下部中間区分、２０００ミクロン上部中間区分、および５０００ミクロン頂部区分を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
温度が２７〜３２℃に維持される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
酸素流入流値を制御することが、溶解酸素値を４．５〜９．０ｐｐｍに維持する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
海水戻り流入流値を制御することが、体積を制御することによって濾過サブシステムへの排泄物流出流値を維持して、水生種サブシステムからの排泄物を適切に除去する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
海水補充流入流塩分値が、３０〜３５ｐｐｔに維持される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
好ましい水生種が、リトペナエウス・バンナメイ（litopenaeus vannamei）、モノドン（monodon）、インディカス（indicus）、スチリロスティス（stylirostis）、キネンシス（chinensis）、ジャポニカス（japonicus）およびメルグイエンシス（merguiensis）よりなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
水生種サブシステムからの最適な排泄物流出流量が、排泄物を海水１ガロン当たり０．２５〜０．５ポンドの水生種密度で水生種サブシステムから除去するように選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過する工程が、海水を戻すために、排泄物流をポンプで送り出しそして排泄物流を機械フィルターおよびバイオフィルターに通して濾過するための濾過サブシステムを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２８】
養殖システムを制御する工程が、
藻類サブシステム、アルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムからの測定値をインプットマルチプレクサーに接続すること；
インプットマルチプレクサーからのアウトプットをマイクロプロセッサーのインプットに接続すること；
マイクロプロセッサーのアウトプットをコントローラーアウトプットに接続すること；
アウトプットコントローラーからのアウトプットを、藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、水生種サブシステム、および濾過サブシステムのための制御装置に接続すること；並びに
マイクロプロセッサーを、ユーザーインターフェースを提供するためのビデオモニターおよびキーボードに接続すること
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項２９】
養殖システムが閉鎖再循環システムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
捕獲される成長した水生種が小エビである、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
サブシステム中の水生種の数を増加させるために、水生種サブシステム内に生息構造物を置くことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
養殖システム中で成長した水生種を生産する方法が、
藻類を海水中で育てること；
藻類を海水中のアルテミアに供給すること；
アルテミアを海水中のアルテミアによって生産すること；
藻類およびアルテミアを海水中の未成熟な水生種へ供給して成長した水生種を生産すること；並びに
水生種が成熟したとき、成長した水生種を海水から捕獲すること
を含む方法。
【請求項３３】
藻類を育てる工程が、
海水中の藻類を光源によって照らすこと；
海水中の藻類の温度を熱源によって制御すること；
ＣＯ2流入流を調節して海水のｐＨを制御すること；
蒸発および漏れによる海水損失を補充すること；
海水戻り流入流を藻類流出流の制御のために調節すること；並びに
ｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素を測定すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
藻類を海水中のアルテミアに供給する工程が、
藻類および海水の流入流を海水中のアルテミアへ提供すること；
海水中の藻類およびアルテミアの温度を熱源によって制御すること；
酸素流入流を調節して溶解酸素を制御すること；
海水戻り流入流を、アルテミア、藻類、排泄物および海水流出流を制御するために調節すること；並びに
ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度を測定すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
海水中のアルテミアによってアルテミアを生産する工程が、
アルテミアを生み出すアルテミアによって藻類を消費すること；
藻類、アルテミア、排泄物および海水を、より大きいアルテミアを拘束しながら藻類、より小さいアルテミア、排泄物および海水を流出流として通過させるスクリーンに通して濾過すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
藻類およびアルテミアを海水中の未成熟な水生種に供給して、成長した水生種を生産する工程が、
藻類、アルテミア、排泄物および海水の流入流を海水中の未成熟な水生種へ提供すること；
藻類、アルテミア、排泄物および海水の温度を熱源によって制御すること；
酸素流入流を調節して溶解酸素を制御すること；
海水戻り流入流を、アルテミア、藻類、排泄物および海水流出流の制御のために調節すること；
水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、体積およびアルテミア密度を測定すること；
未成熟な水生種によってアルテミアを消費して、成長した水生種を生産すること； 並びに
藻類、水生種、アルテミア、排泄物および海水を、水生種を拘束しながら藻類、より小さいアルテミア、排泄物および海水を濾過手段への流出流として通過させる勾配スクリーンに通して濾過すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
サブシステム中の水生種の数を増加させるために、生息構造物を置くことをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
成長した水生種を生産するための養殖システムであって、
藻類を育てるための光源で照らされる海水を含む藻類サブシステム；
藻類を藻類サブシステムから、いずれも海水を含むアルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムへ流すための手段；
藻類を消費し、そしてアルテミアを生産するための、成長したアルテミアを含むアルテミアサブシステム；
アルテミアをアルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させるための手段；
成長した水生種を生産するために藻類およびアルテミアを消費するための、未成熟な水生種を含む水生種サブシステム；並びに
成長した水生種を捕獲するための手段
を含むシステム。
【請求項３９】
水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過するためのおよび海水を藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムへ戻すための濾過サブシステムをさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
養殖システムを制御するためのデータ取得および制御サブシステムをさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４１】
蒸発および漏れのために養殖システム中で失われた海水を補充するための手段をさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４２】
藻類を育てるために光源によって照らされる海水を含む藻類サブシステムが、
藻類サブシステムの温度を制御するためのヒータ−；
藻類サブシステムのｐＨを制御するためのＣＯ2流入流；
蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；
濾過サブシステムからの海水戻り流入流；
アルテミアサブシステムへの藻類流出流；並びに
藻類サブシステムのｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素を測定するための測定手段
をさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４３】
藻類を消費し、そしてアルテミアを生産するための、成長したアルテミアを含むアルテミアサブシステムが、
アルテミアサブシステムの温度を制御するためのヒータ−；
アルテミアサブシステムの溶解酸素を制御するための酸素流入流；
蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；
濾過サブシステムからの海水戻り流入流；
より小さいアルテミアおよび排泄物を成長したアルテミアから分離するためのフィルタースクリーン；
水生種サブシステムへのアルテミア流出流；並びに
アルテミアサブシステムのｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度を測定するための測定手段
をさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４４】
成長した水生種を生産するために藻類およびアルテミアを消費するための、未成熟な水生種を含む水生種サブシステムが、
水生種サブシステムの温度を制御するためのヒータ−；
水生種サブシステムの溶解酸素を制御するための酸素流入流；
蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；
濾過サブシステムからの海水戻り流入流；
水生種を排泄物、藻類およびより小さいアルテミアから分離するための勾配フィルタースクリーン；
濾過サブシステムへの排泄物流出流；並びに
水生種サブシステムの水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、および体積を測定するための測定手段
をさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４５】
勾配フィルタースクリーンが、平面フィルタースクリーンおよび円筒フィルタースクリーンよりなる群から選択される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
濾過サブシステムが、
ポンプの入り口に接続された水生種サブシステムからの排泄物流入流；
機械フィルターのインプットに接続されたポンプの出口；
バイオフィルターのインプットに接続された機械フィルターのアウトプット；並びに
藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムの海水戻り流入流へ接続されたバイオフィルターのアウトプット
を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４７】
養殖システムを制御するためのデータ取得および制御システムが、
藻類サブシステム、アルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムからの測定インプットを受け取るためのインプットマルチプレクサー；
インプットマルチプレクサー、モニターおよびキーボードユーザーインターフェース、そしてインプット対アウトプットコントローラーに接続されたマイクロプロセッサー；並びに
藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、水生種サブシステム、および濾過サブシステムに接続されたアウトプットコントローラーの制御アウトプット
を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４８】
測定インプットが、
藻類サブシステムからのｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素；
アルテミアサブシステムからのｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度；並びに
水生種サブシステムからの水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、体積、およびアルテミア密度
を含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
制御インプットが、
藻類サブシステムへのヒーター制御、ＣＯ2流入流、海水補充流入流、藻類流出流、海水戻り流入流、および藻類タンクフローバルブ；
アルテミアサブシステムへのヒーター制御、酸素流入流、アルテミア流出流、海水戻り流入流、藻類流入流、および海水補充流入流；
水生種サブシステムへのヒーター制御、酸素流入流、排泄物流出流、海水戻り流入流、アルテミア流入流、および海水戻り流入流；並びに
濾過サブシステムへのポンプ速度制御
を含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
成長した水生種の捕獲を増加させるために、水生種サブシステム内に置かれた生息構造物をさらに含む、請求項３８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
本発明は、一般に養殖分野、より詳しくは、消費者向けの水生種を生産するためのシステムおよび方法に関する。本発明は多くの水生種を生産するための方法およびシステムに関するが、好ましい態様を、小エビを生産するための方法およびシステムについて開示する。
【０００２】
シーフードは常に米国およびその他の国において多くの人々の食事における主要品目であるが、シーフード消費の著しい増加が生じた１９８０年代まではそうではなかった。消費は、主として、シーフードの食事で生じる健康上の利点および長寿を支持する医学的証拠の認識が増した結果である。その結果、シーフード販売業者は、より豊富で精選されたシーフード製品を提供し、消費はさらに増大した。人口の増加による国際的需要の増加と結びついたこの国内需要の増加は、世界の海からの天然魚介類のより効率的な捕獲につながった。ますます効率的になった方法はこれらの天然魚介類の急速な減少を招き、政府が全捕獲高の制限を課して特定の天然種の個体数を保護することが必要になった。より少ない捕獲高は、シーフード産品の価格の上昇を招き、このことは、コントロールされた人工的な環境での魚介類の育て方の研究を刺激した。ナマズ養殖場でのナマズの生産は、増大する大規模養殖産業の有力な例である。養殖産業によって生産される他の種類には、イセエビ、カキ、小エビ、ティラピアおよび縞スズキがある。
【０００３】
米国では、世界で年間消費される約７０億ポンドの小エビのうち、約１０億ポンドが消費される。年間捕獲高の７５％は海でのトローリングによるが、他の２５％は小エビ養殖場の形での養殖による。しかしながら、海でのトローリングは、時期が限られ、捕獲量が減少し、環境問題がある。小エビ養殖場は、開放システムおよび閉鎖システムとして分類しうる。
【０００４】
解放システムの小エビ養殖場は一般に環境に開放されており、例えば、小エビを収容して育てる、海の近くにつくられた野外の池である。これらの解放小エビ養殖場は、捕食者、気候、病気および環境汚染にむらがあって不安定である。海からの海水は、連続循環させて池を通って海に戻し、小エビが育つのに適切な水の化学的性質を維持しなければならない。小エビ養殖場は、小エビが育つにつれて、乾燥フードペレットを毎日与えなければならない。
【０００５】
閉鎖小エビ養殖場は一般に自給式養殖システムである。閉鎖小エビ養殖場には、人工環境を制御する大きな装置が収容されているが、限られた生産量、水の濾過および処理問題、並びに加工飼料のため完全に満足のいくものではなかった。これらの欠点は、水処理設備のような資本の出費を増加させることによって解消することができるが、資本、労働およびエネルギーコストの増加は妨げうる。
【０００６】
従って、季節に限定されず、捕獲高は減少せず、環境問題、捕食者、気候、病気、低い生産量、水処理問題、または加工飼料によって制限されない、水生種、特に小エビを生産するための方法およびシステムが望ましい。システムおよび方法は、輸送設備へアクセスするための特定の場所または海へ近いということに限定されるべきではない。
概要
本発明は、水生種、および季節に限定されない、捕獲高の減少に制限されない、環境問題を示さない、そして捕食者、気候または病気に影響されない水生種および他の水生種を生産するための閉鎖養殖システムおよび方法を提供する。本発明は、高い捕獲高を提供し、水処理または加工飼料問題を示さず、そして輸送設備へアクセスするための特定の場所または海へ近いということに限定されない。自動制御を用いる結果、労働コストは減少し、システム密度は高くなる。
【０００７】
現在のシステムおよび方法とは異なり、本発明は、生きている藻類、生きているアルテミアおよび生きている水生種を制御された環境で組み合わせることによって自然の生物学的サイクルを繰り返す。藻類、アルテミアおよび水生種のこの組み合わせは、重要なシステムパラメーターを安定させる。さらに、システムは、連続的にモニターしそして海水環境を調節する自動制御を用いることによって、現在のシステムよりも藻類、アルテミアおよび水生種密度を高くすることができる。
【０００８】
本発明の特徴を有する方法は、光源によって照らされる海水を含む藻類サブシステム内で藻類を育てること；藻類を、藻類サブシステムから、いずれも海水を含むアルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムへ流すこと；アルテミアサブシステム内で、成長したアルテミアによって藻類を消費し、そしてアルテミアを生産すること；アルテミアを アルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させること；水生種サブシステム内で、成長した水生種を生産するために、未成熟な水生種によって藻類およびアルテミアを消費すること；並びに成長した水生種を捕獲することを含む。本方法は、海水を藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムへ戻すために、濾過サブシステムによって、水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過することをさらに含みうる。本方法は、養殖システムをデータ取得および制御サブシステムで制御することをさらに含む。本方法は、蒸発および漏れのために養殖システム中で失われた海水を補充することをさらに含みうる。
【０００９】
藻類サブシステム内で藻類を育てる工程は、藻類の選択された系統の種子を、海水を含む藻類サブシステムにまくこと；藻類の適切な成長のために、藻類サブシステムを光で照らすこと；藻類および海水の温度をヒータ−手段によって維持すること；ｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および硝酸塩を測定すること；並びにＣＯ2流入流、海水補充流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、およびアルテミアサブシステムへの藻類流出流を制御することを含みうる。藻類の選択された系統は、イソクリシス・ガルバナ（isochrysis galbana）、スケレトネマ（skeletonema）、タラシオシラ（thalassiosira）、ファエオダクチラム（phaeodactylum）、カエトセロス（kaetoserosu）、シリンドロテカ（cylindrotheca）、テトラセルミス（tetraselmis）およびスピルリナ（spirulina）よりなる群から選択しうる。温度は２７〜３２℃に維持しうる。ＣＯ2流入流値を制御することが、ｐＨ値を７．５〜８．５に維持しうる。海水戻り流入流は、藻類密度値を１〜１０百万細胞／ｍＬに維持するように選択しうる。海水補充流入流塩分値は、３０〜３５ｐｐｔに維持しうる。
【００１０】
アルテミアサブシステム内で、成長したアルテミアによって藻類を消費し、そしてアルテミアを生産する工程は、藻類を消費しそしてアルテミアを生産するための海水を含むアルテミアサブシステムに、アルテミアを加えること；アルテミア、藻類および海水の温度をヒーター手段によって維持すること；排泄物、藻類密度、アルテミア密度、温度、ｐＨ、アンモニア、および溶解酸素を測定すること；酸素流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、海水補充流入流、および水生種サブシステムへのアルテミア流出流を制御することを含みうる。温度は２７〜３２℃に維持しうる。酸素流入流値を制御することが、溶解酸素値を４．５〜９．０ｐｐｍに維持しうる。海水戻り流入流値の制御は、水生種サブシステムへのアルテミア流出流値を維持して、アルテミアサブシステムからの排泄物を適切に除去し、かつ十分なアルテミアを水生種サブシステムへ餌にするために提供することになる。海水補充流入流塩分値は、３０〜３５ｐｐｔに維持しうる。好ましいアルテミア種は米国ユタ州グレート・ソルト・レイク産である。アルテミアをアルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させる工程は、アルテミアサブシステムからのアルテミア流出流を４００ミクロンスクリーンに通して濾過して、成長したアルテミアがアルテミアサブシステムから離れるのを妨げ、かつアルテミア排泄物およびより小さいアルテミアが水生種サブシステムへ行くのを可能にすることを含みうる。
【００１１】
未成熟な水生種による藻類およびアルテミアの消費工程は、成長した水生種の生産のために、藻類およびアルテミアを消費するための水生種サブシステム中に未成熟な水生種を置くこと；水生種、藻類、アルテミアおよび海水の温度をヒーター手段によって維持すること；体積、排泄物、藻類密度、アルテミア密度、水生種サイズ、水生種密度、温度、ｐＨ、アンモニア、および溶解酸素を測定すること；並びに酸素流入流、濾過サブシステムからの海水戻り流入流、海水補充流入流、アルテミアサブシステムからのナウプリ（nauplii）流入流、および濾過サブシステムへの排泄物流出流を制御することを含みうる。濾過サブシステムへの排泄物流出流を制御する工程は、水生種サブシステムからの排泄物流出流を勾配スクリーンに通して濾過して、水生種およびアルテミアが水生種サブシステムから離れるのを妨げ、かつ排泄物が濾過サブシステムへ行くのを可能にすることを含みうる。勾配フィルタースクリーンは、水生種のサイズがより大きくなるのに応じて海水レベルを高めることにより水生サブシステムの有効体積を増加させるので、ますます大きくなる水生種からの増加した排泄物の廃棄を可能にするために、４００ミクロン底部区分、８００ミクロン下部中間区分、２０００ミクロン上部中間区分、および５０００ミクロン頂部区分を含みうる。温度は２７〜３２℃に維持しうる。酸素流入流値を制御することが、溶解酸素値を４．５〜９．０ｐｐｍに維持しうる。海水戻り流入流値を制御することが、体積を制御することによって濾過サブシステムへの排泄物流出流値を維持して、水生種サブシステムからの排泄物を適切に除去しうる。海水補充流入流塩分値は３０〜３５ｐｐｔに維持しうる。好ましい水生種は、リトペナエウス・バンナメイ（litopenaeus vannamei）、モノドン（monodon）、インディカス（indicus）、スチリロスティス（stylirostis）、キネンシス（chinensis）、ジャポニカス（japonicus）およびメルグイエンシス（merguiensis）よりなる群から選択しうる。水生種サブシステムからの最適な排泄物流出流量は、排泄物を海水１ガロン当たり０．２５〜０．５ポンドの水生種密度から除去するように選択しうる。
【００１２】
水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過する工程は、海水を戻すために、排泄物流をポンプで送り出しそして排泄物流を機械フィルターおよびバイオフィルターに通して濾過するための濾過サブシステムを含む。養殖システムを制御する工程は、藻類サブシステム、アルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムからの測定値をインプットマルチプレクサーに接続すること；インプットマルチプレクサーからのアウトプットをマイクロプロセッサーのインプットに接続すること；マイクロプロセッサーのアウトプットをコントローラーアウトプットに接続すること；アウトプットコントローラーからのアウトプットを、藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、水生種サブシステム、および濾過サブシステムのための制御装置に接続すること；並びにマイクロプロセッサーを、ユーザーと結びつけるためのビデオモニターおよびキーボードに接続することを含みうる。養殖システムは閉鎖再循環システムを含みうる。捕獲される成長した水生種は小エビでもよい。
【００１３】
本発明の別の態様では、養殖システムで成長した水生種を生産する方法は、藻類を海水中で育てること；藻類を海水中のアルテミアに供給すること；アルテミアを海水中のアルテミアによって生産すること；藻類およびアルテミアを海水中の未成熟な水生種へ供給して成長した水生種を生産すること；並びに水生種が成熟したとき、成長した水生種を海水から捕獲することを含む。藻類を育てる工程は、海水中の藻類を光源によって照らすこと；海水中の藻類の温度を熱源によって制御すること；ＣＯ2流入流を調節して海水のｐＨを制御すること；蒸発および漏れによる海水損失を補充すること；海水戻り流入流を藻類流出流の制御のために調節すること；並びにｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素を測定することを含みうる。藻類を海水中のアルテミアに供給する工程は、藻類および海水の流入流を海水中のアルテミアへ提供すること；海水中の藻類およびアルテミアの温度を熱源によって制御すること；酸素流入流を調節して溶解酸素を制御すること；海水戻り流入流を、アルテミア、藻類、排泄物および海水流出流の制御のために調節すること；並びにｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度を測定することを含みうる。海水中のアルテミアによってアルテミアを生産する工程は、アルテミアを生み出すアルテミアによって藻類を消費すること；藻類、アルテミア、排泄物および海水を、より大きいアルテミアを拘束しながら藻類、より小さいアルテミア、排泄物および海水を流出流として通過させるスクリーンに通して濾過することを含みうる。藻類およびアルテミアを海水中の未成熟な水生種に供給して、成長した水生種を生産する工程は、藻類、アルテミア、排泄物および海水の流入流を海水中の未成熟な水生種へ提供すること；藻類、アルテミア、排泄物および海水の温度を熱源によって制御すること；酸素流入流を調節して溶解酸素を制御すること；海水戻り流入流を、アルテミア、藻類、排泄物および海水流出流の制御のために調節すること；水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、体積およびアルテミア密度を測定すること；未成熟な水生種によってアルテミアを消費して、成長した水生種を生産すること；藻類、水生種、アルテミア、排泄物および海水を、水生種を拘束しながら藻類、より小さいアルテミア、排泄物および海水を濾過手段への流出流として通過させる勾配スクリーンに通して濾過することを含みうる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、成長した水生種を生産するための養殖システムは、藻類を育てるための光源で照らされる海水を含む藻類サブシステム；藻類を藻類サブシステムから、いずれも海水を含むアルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムへ流すための手段；藻類を消費し、そしてアルテミアを生産するための、成長したアルテミアを含むアルテミアサブシステム；アルテミアをアルテミアサブシステムから水生種サブシステムへ通過させるための手段；成長した水生種を生産するために藻類およびアルテミアを消費するための、未成熟な水生種を含む水生種サブシステム；並びに成長した水生種を捕獲するための手段を含む。システムは、水生種サブシステムからの排泄物流出流を濾過するためのおよび海水を藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムへ戻すための濾過サブシステムをさらに含みうる。システムは、養殖システムを制御するためのデータ取得および制御サブシステムをさらに含みうる。システムは、蒸発および漏れのために養殖システム内で失われた海水を補充するための手段をさらに含みうる。藻類を育てるために光源によって照らされる海水を含む藻類サブシステムは、藻類サブシステムの温度を制御するためのヒータ−；藻類サブシステムのｐＨを制御するためのＣＯ2流入流；蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；濾過サブシステムからの海水戻り流入流；アルテミアサブシステムへの藻類流出流；並びに藻類サブシステムのｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素を測定するための測定手段をさらに含みうる。藻類を消費し、そしてアルテミアを生産するための、成長したアルテミアを含むアルテミアサブシステムは、アルテミアサブシステムの温度を制御するためのヒータ−；アルテミアサブシステムの溶解酸素を制御するための酸素流入流；蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；濾過サブシステムからの海水戻り流入流；より小さいアルテミアおよび排泄物を成長したアルテミアから分離するためのフィルタースクリーン；水生種サブシステムへのアルテミア流出流；並びに藻類サブシステムのｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度を測定するための測定手段をさらに含みうる。成長した水生種を生産するために藻類およびアルテミアを消費するための、未成熟な水生種を含む水生種サブシステムは、水生種サブシステムの温度を制御するためのヒータ−；水生種サブシステムの溶解酸素を制御するための酸素流入流；蒸発および漏れで失われた海水に取って代わる海水補充流入流；濾過サブシステムからの海水戻り流入流；水生種を排泄物、藻類およびより小さいアルテミアから分離するための勾配フィルタースクリーン；濾過サブシステムへの排泄物流出流；並びに藻類サブシステムの水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、および体積を測定するための測定手段をさらに含みうる。勾配フィルタースクリーンは、平面フィルタースクリーンおよび円筒フィルタースクリーンよりなる群から選択しうる。濾過サブシステムは、ポンプの入り口に接続された水生種サブシステムからの排��物流入流；機械フィルターのインプットに接続されたポンプの出口；バイオフィルターのインプットに接続された機械フィルターのアウトプット；並びに藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、および水生種サブシステムの海水戻り流入流へ接続されたバイオフィルターのアウトプットを含みうる。養殖システムを制御するためのデータ取得および制御システムは、藻類サブシステム、アルテミアサブシステムおよび水生種サブシステムからの測定インプットを受け取るためのインプットマルチプレクサー；インプットマルチプレクサー、モニターおよびキーボードユーザーインターフェース、そしてアウトプットコントローラーへのインプットに接続されたマイクロプロセッサー；並びに藻類サブシステム、アルテミアサブシステム、水生種サブシステム、および濾過サブシステムに接続されたアウトプットコントローラーの制御アウトプットを含みうる。測定インプットは、藻類サブシステムからのｐＨ、藻類密度、温度、光の出力、溶解酸素および微量栄養素；アルテミアサブシステムからのｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、およびアルテミア密度；並びに水生種サブシステムからの水生種密度、水生種サイズ、ｐＨ、藻類密度、温度、アンモニア、溶解酸素、排泄物、体積、およびアルテミア密度を含みうる。制御インプットは、藻類サブシステムへのヒーター制御、ＣＯ2流入流、海水補充流入流、藻類流出流、海水戻り流入流、および藻類タンクフローバルブ；アルテミアサブシステムへのヒーター制御、酸素流入流、アルテミア流出流、海水戻り流入流、藻類流入流、および海水補充流入流；水生種サブシステムへのヒーター制御、酸素流入流、排泄物流出流、海水戻り流入流、アルテミア流入流、および海水戻り流入流；並びに濾過サブシステムへのポンプ速度制御を含みうる。
図面の詳細な説明
図１は、本発明による同心円状養殖システム１００を示す。同心円状システム１００は、藻類サブシステム２００、アルテミアサブシステム３００、水生種サブシステム４００、濾過サブシステム６００、データ取得および制御サブシステム７００、および海水補充源８０８を含む。藻類は藻類サブシステム２００で育ち、アルテミアサブシステム３００および水生種サブシステム４００へ流れる。アルテミアサブシステム３００中の成長したアルテミアは藻類で育ち、アルテミア幼生（生きているナウプリ（nauplii））を産み、幼生は水生種サブシステム４００へ流れる。システム１００によって生産される水生種は、水生種サブシステム４００に未成熟な段階で導入されて、成長した段階に育てられて捕獲される。これらの未成熟な水生種は水生種サブシステム４００に収容され、水生種サブシステム４００中の藻類およびアルテミアで育つ。藻類は、アルテミアおよび水生種からの排泄物の影響を少なくするが、システム１００は、育てられる水生種が成長する間、システムから廃棄物をさらに除去する、独特の濾過サブシステム６００を用いる。データ取得および制御サブシステム７００は、多くの重要な環境パラメーターの自動モニタリングおよび調節による藻類、アルテミア、および生み出される水生種の適切な環境の維持に重要である。海水補充源８０８は、蒸発および漏れによって失われる海水に代えるために藻類サブシステム２００に提供される。上述のように、本発明の方法およびシステムは様々な水生種を生産するのに用いうるが、好ましい態様として小エビの生産について開示する。
【００１５】
図２は、同心円状養殖システム１００中で用いるための藻類サブシステム２００を示す。藻類サブシステム２００は、好ましくはガラス繊維構造の、海水および藻類２１８を含む囲われたタンク２１０を用いる。海水は３０〜３５ｐｐｔの塩分値を有する。照明２１４は藻類の適した成長のためのエネルギーを提供し、ヒーター２１６は海水および藻類２１８の温度を許容範囲内に維持する。データ取得および制御サブシステム７００に接続されたタンク２１０内のセンサーは、ｐＨ２２６、藻類密度２２８、温度２３０、光の出力２３４、微量栄養素２３６および溶解酸素２３２を連続モニターする。藻類の成長によって藻類サブシステム２００のｐＨは自然に上昇するので、調節された量の二酸化炭素ガス（ＣＯ2）２２４をシステムに導入して、ｐＨ２２６を許容レベル内に維持する。タンク２１０中の海水レベル２１２を制御するための濾過サブシステム６００からの海水戻り流量２２０により、藻類は藻類サブシステム２００からアルテミアサブシステム３００へ重力供給される。３０〜３５ｐｐｔの塩分値を有する海水補充２０８は、蒸発および漏れによるような海水損失に代えて提供される。最適な海水戻り流量２２０は、好ましい藻類の系統（イソクリシス・ガルバナ（isochrysis galbana）のタジチアン（tajitian）系統）の場合、藻類密度２２８を約１〜１０百万細胞／ｍＬに維持する。
【００１６】
図３は、同心円状養殖システム１００で用いるためのアルテミアサブシステム３００を示す。アルテミアサブシステム３００は、好ましくはガラス繊維構造の、藻類３１８、海水およびアルテミア３６０を含む囲われた丸いタンク３１０を用いる。センサーは、アルテミアサブシステム３００内のアルテミア密度３３４、温度３３０、ｐＨ３２６、アンモニア３３８、藻類密度３４０、排泄物３４２および溶解酸素３３２を連続モニターする。藻類サブシステム２００からの照明のオーバーラップにより、アルテミアサブシステム３００中のアルテミア３６０へ供給される藻類３１８の連続成長が可能となる。アルテミア３６０からの排泄物はアルテミアサブシステム３００のｐＨを低下させるが、藻類３１８の存在はｐＨを上昇させて、アルテミアサブシステム３００のｐＨを安定させる。藻類３１８はまた、アルテミア３６０の餌ともなる。データ取得および制御システム７００によって制御されるヒータ３１６は、アルテミアサブシステム３００の温度を許容範囲内に維持する。成長したアルテミア３６０は小さいアルテミアを連続して産む。４００ミクロンスクリーン３１４は成長したアルテミア３６０がアルテミアサブシステム３００を離れるのを妨げるが、アルテミアの排泄物および小さいアルテミアはアルテミアサブシステム３００から水生種サブシステム４００へ重力供給によって行くのを可能にする。水生種サブシステム３２２への流量は、濾過サブシステム６００からの戻り流量３２０および藻類サブシステム２００からの流量２２２によって決まる。水生種サブシステム４００への最適流量３２２は、アルテミアサブシステム３００からの排泄物を十分に除去し、また十分なアルテミア３６０を水生種サブシステム４００へ餌にするために提供する。酸素流３４４は、溶解酸素レベルを制御するためにアルテミアサブシステム３００へ導入される。アルテミアサブシステム３００中の海水レベル３１２は、濾過サブシステム６００および藻類サブシステム２２０からの戻り流量３２０によって決められる。好ましいアルテミア種３６０は米国ユタ州のグレート・ソルト・レイク産である。
【００１７】
図４は、同心円状養殖システム１００で用いるための水生種サブシステム４００を示す。水生種サブシステム４００は、好ましくはガラス繊維構造の、藻類２００およびアルテミアサブシステム３００を含む囲われたタンク４１０を用いる。水生種サブシステム４００はまた、水生種４６８（好ましくは小エビ）、藻類４１８、海水、およびアルテミア４６２を含む。センサーは、アルテミア密度４３４、水生種サイズ４４０、水生種密度４４２、温度４３０、ｐＨ４２６、溶解酸素４３２、藻類密度４４４、排泄物４４６、体積４４８およびアンモニア４３８を連続モニターする。生息構造物４１４は、サブシステム内の水生種の量を増加させるためにより広い生息区域を提供するため水生種サブシステム４００に置かれる。アルテミア４６２は水生種４６８の餌である。ヒーター４１６は、水生種サブシステム４００の温度を許容範囲内に維持する。好ましくはナイロン材料の、勾配スクリーン５００は水生種排泄物の濾過を行い、排泄物流４２２をフィルターサブシステム６００へ送る。水生種サブシステム４００に初めは、商業的に入手しうる生きた後幼生小エビを海水中に低レベルで維持された状態で放つ。小エビが約０．５インチの長さから約５インチの長さに成長するにつれて、システム１００は水生種サブシステム４００へ海水を自動的に加えて、水生種サブシステム４００の海水レベル４１２および有効体積を徐々に増加させる。水生種サブシステム４００の海水レベル４１２が高くなり、そして小エビ４６８が大きく育つにつれて、勾配スクリーン５００のより大きなスクリーン開口は、小エビ４６８が勾配スクリーンを通り抜けるのを妨げながら、より大きな排泄物粒子の通過を可能にする。水生種サブシステム４００の海水レベル４１２および有効体積をゆっくり増加させる方法によって有利な特徴が加わる。小エビ４６８が小さいとき、水生種サブシステム４００の有効体積も小さいことによって、餌をより高度にかつより有利に集中させることが可能となる。小エビがより大きく育つにつれて、有効体積の増加は最適な餌密度および最適な小エビ離隔を維持する。排泄物は勾配スクリーン５００を通り抜け、フィルターサブシステム６００に移る。養殖システム１００は閉鎖システムであるので、濾過サブシステム６００への流量４２２は、濾過サブシステム６００からの戻り流量４２０およびアルテミアサブシステム３００からの流量３２２によって決まる。最適流量は、小エビ０．２５〜０．５ポンド／ガロン海水の密度で水生種サブシステム４００から排泄物を適切にに除去する。好ましい小エビの種類はリトペナエウス・バンナメイ（パシフィック・ホワイト・シュリンプ）である。
【００１８】
図５Ａは、同心円状養殖システム１００の水生種サブシステム４００で用いるための平面勾配フィルタースクリーン５００を示す。図５Ａは、それぞれが異なるメッシュサイズを有する勾配スクリーン５００の１つの態様である。勾配フィルタースクリーン５００の別の態様では、多数の異なるスクリーンメッシュサイズまたはメッシュサイズの連続勾配もある。４つの異なるスクリーンの最も低いのもの５１０は、メッシュサイズが約４００ミクロンのスクリーンからなる。より低いスクリーン５１０の高さは、水生種が水生種サブシステム４００で０〜２週間生息するための海水レベル４１２に相当する。第２スクリーン５２０は、メッシュサイズが約８００ミクロンのスクリーンからなる。第２スクリーン５２０の高さは、水生種が水生種サブシステム４００で２〜４週間生息するための海水レベル４１２に相当する。第３スクリーン５３０は、メッシュサイズが約２０００ミクロンのスクリーンからなる。第３スクリーン５３０の高さは、水生種が水生種サブシステム４００で５〜８週間生息するための海水レベル４１２に相当する。第４または頂部スクリーン５４０は、メッシュサイズが約５０００ミクロンのスクリーンからなる。頂部スクリーン５４０の高さは、水生種が水生種サブシステム４００で９〜１３週間生息するための海水レベル４１２に相当する。
【００１９】
図５Ｂは、分配養殖システム８００の水生種サブシステム５００で用いるための円筒勾配フィルタースクリーン５５０を示す。図５Ｂは、それぞれが異なるメッシュサイズを有する４つの異なるスクリーンを有する勾配スクリーン５５０の１つの態様である。勾配フィルタースクリーン５５０の別の態様では、多数の異なるスクリーンメッシュサイズまたはメッシュサイズの連続勾配がある。４つの異なるスクリーン５６０の最も低いのものは、メッシュサイズが約４００ミクロンのスクリーンからなる。より低いスクリーン５６０の高さは、水生種が水生種サブシステム１１００で０〜２週間生息するための水生種サブシステム１１００中の海水レベルに相当する。第２スクリーン５７０は、メッシュサイズが約８００ミクロンのスクリーンからなる。第２スクリーン５７０の高さは、水生種が水生種サブシステム１１００で２〜４週間生息するための海水レベルに相当する。第３スクリーン５８０は、メッシュサイズが約２０００ミクロンのスクリーンからなる。第３スクリーン５８０の高さは、水生種が水生種サブシステム１１００で５〜８週間生息するための海水レベルに相当する。第４または頂部スクリーン５９０は、メッシュサイズが約５０００ミクロンのスクリーンからなる。頂部スクリーン５９０の高さは、水生種が水生種サブシステム１１００で９〜１３週間生息するための海水レベルに相当する。
【００２０】
図６は、養殖システム１００で用いるための濾過サブシステム６００を示す。濾過サブシステム６００へのインプット流６１０は図１に示され、藻類サブシステム２００、アルテミアサブシステム３００および水生種サブシステム４００へのアウトプット流６１２は図２〜図４で説明されている。濾過サブシステム６００へのインプット流６１０は、勾配フィルタースクリーン５００を通過した後、水生種サブシステム４００からの廃棄物流４２２に接続される。濾過サブシステム６００からのアウトプット流６１２は、藻類サブシステム２００の海水戻り２２０、アルテミアサブシステム３００の海水戻り３２０、水生種サブシステム４００の海水戻り４２０に接続される。上述のように、排泄物は、勾配フィルタースクリーン５００を通過した後、水生種サブシステム４００からの濾過サブシステム６００へのインプット流６１０に入る。システム１００中の藻類は水生種排泄物によって生じたシステムからの微量栄養分を除くが、さらなる濾過はより高い水生種密度を可能にする。海水ポンプ６２０は勾配フィルタースクリーン５００を通過した排泄物流６１０を送り出して機械フィルター６３０を通過させ、粒状物質を除去する。機械フィルター６３０は約１００ミクロンの好ましいフィルターサイズであり、それによって、約１００ミクロンより大きいサイズの粒状物質を捕捉する。次に、排泄物流はバイオフィルター６４０を通過して、アンモニアを藻類用の栄養素として用いるための微量栄養素に変わる。排泄物流の濾過の後、配管およびバルブネットワークは濾過および浄化された海水を、藻類サブシステム２００、アルテミアサブシステム３００、水生種サブシステム４００および濾過サブシステム６００に戻す。データ取得および制御サブシステム７００並びに各戻しバルブによって制御されるこれら各サブシステムの戻り流量は、各サブシステムを通る流量を決定する。データ取得および制御サブシステム７００は、藻類サブシステム２００の戻り流量２２０を変えて、特定の藻類密度２２８を維持する。この流量２２０はまた、アルテミアへの餌の供給量を決定する。データ取得および制御サブシステム７００はまた、アルテミアサブシステム３００の戻り流量３２０を制御して、水生種へのアルテミアの適切な供給を維持する。この流量３２０は水生種が大きくなるにつれて増加し、そしてまた、アルテミアサブシステム３００の濾過速度も決定する。データ取得および制御サブシステム７００はまた、水生種サブシステム４００の戻り流量４２０を制御して、水生種サブシステム４００の適切な濾過を維持する。この流量４２０は水生種が大きくなるにつれて増加し、そしてまた、アルテミアが水生種サブシステム４００に留まる時間に影響を与える。水生種サブシステム４００中の海水レベル４１２が上昇するにつれて、濾過サブシステムポンプ６２０は、ヘッド圧力が低下するので、より大きな流量で操作する。データ取得および制御サブシステム７００は濾過サブシステム戻り流量６１２を制御して、他のサブシステムへの最適流量を維持する。
【００２１】
図７は、養殖システム１００、８００で用いるためのデータ取得および制御サブシステム７００を示す。データ取得および制御サブシステム７００は、養殖システム１００、８００の重要なパラメーターをモニターするセンサーおよび制御する装置を用いて、システムが、水生種のすみやかな成長を促しながら、藻類およびアルテミアの養殖を維持することを可能にする。マイクロプロセッサーに基づくシステムは所定のアルゴリズムを用いて、オペレーターの介入なしにこれらの重要なパラメーターを維持する。データ取得および制御サブシステム７００はまた、オペレーターによる再検討および分析のために、システムの測定値および制御現象をユーザーインターフェースに記録し、伝える。データ取得および制御サブシステム７００は、ユーザーインターフェースを提供するために、インプットマルチプレクサー７１０、マイクロプロセッサー７２０、アウトプットコントローラー７５０並びにビデオモニター７３０およびキーボード７４０を含む。
【００２２】
藻類サブシステム２００、９００からのインプット信号７１２は、インプットマルチプレクサー７１０に接続され、そこでそれらは順次選択され、デジタルフォーマットに変換され、そしてマイクロプロセッサー７２０に送られる。藻類サブシステム２００、９００からのインプット信号７１２には、ｐＨ２２６、９２６、温度２３０、９３０、藻類密度２２８、９２８、光の出力２３４、９３４、微量栄養素２３６、９３６、および溶解酸素２３２、９３２が含まれる。アルテミアサブシステム３００、１０００からのインプット信号７１４もまた、インプットマルチプレクサー７１０に接続され、そこでそれらは順次選択され、デジタルフォーマットに変換され、そしてマイクロプロセッサー７２０に送られる。アルテミアサブシステム３００、１０００からのインプット信号７１４には、ｐＨ３２６、１０２６、温度３３０、１０３０、藻類密度３４０、１０４０、アルテミア密度３３４、１０３４、排泄物３４２、１０４２、アンモニア３３８、１０３８、および溶解酸素３３２、１０３２が含まれる。水生種サブシステム４００、１１００からのインプット信号７１６もまた、インプットマルチプレクサー７１０に接続され、そこでそれらは順次選択され、デジタルフォーマットに変換され、そしてマイクロプロセッサー７２０に送られる。水生種サブシステム４００、１１００からのインプット信号７１６には、ｐＨ４２６、１１２６、温度４３０、１１３０、藻類密度４４４、１１４４、アルテミア密度４３４、１１３４、水生種密度４４０、１１４０、排泄物４４６、１１４６、アンモニア４３８、１１３８、溶解酸素４３２、１１３２、水生種サイズ４４０、１１４０、および体積４４８、１１４８が含まれる。
【００２３】
藻類サブシステム２００、９００へのアウトプット信号７５２は、マイクロプロセッサー７２０によって制御されるデータ取得および制御サブシステム７００のアウトプットコントローラー７５０に接続される。分配養殖システム８００の場合、藻類サブシステム９００へのアウトプット信号７５２には、複数の藻類タンクの１つを選択することが含まれる。藻類サブシステム２００、９００へのアウトプット信号７５２には、ｐＨを制御するためのＣＯ2流制御２２４、９２４、温度を制御するためのヒーター制御２１６、９１６、および藻類密度を制御するための海水戻り流量２２０、９２０が含まれる。分配養殖システム８００では、ＣＯ2流制御９２４にはバルブ９６０を制御することが含まれ、海水戻り流量９２０および藻類流量９２２の制御にはバルブ９６２、９６４および９６６を制御することが含まれ、そして海水補充の制御９０８にはバルブ９６８を制御することが含まれる。アルテミアサブシステム３００、１０００へのアウトプット信号７５４もまた、マイクロプロセッサー７２０による制御のためにアウトプットコントローラー７５０に接続される。アルテミアサブシステム３００、１０００へのアウトプット信号７５４には、ｐＨを制御するための海水戻り流量３２０、１０２０、温度を制御するためのヒーター制御３１６、１０１６、および溶解酸素を制御するための酸素流制御３４４、１０４４が含まれる。分配養殖システム８００では、海水戻り流１０２０の制御にはバルブ１０２１を制御することが含まれ、酸素流１０４４の制御にはバルブ１０４３を制御することが含まれ、海水補充１００８の制御にはバルブ１０６８を制御することが含まれ、そして藻類流１０２４の制御にはバルブ１０２３を制御することが含まれる。アルテミアサブシステム３００中のアルテミアの餌量は、藻類サブシステム２００の海水戻り流量２２０によって制御され、そしてアルテミアの排泄物はアルテミアサブシステム３００の海水戻り流量３２０によって制御されることに注意すべきである。水生種サブシステム４００、１１００へのアウトプット信号７５６もまた、マイクロプロセッサー７２０による制御のためにアウトプットコントローラー７５０に接続される。水生種サブシステム４００、１１００へのアウトプット信号７５６には、温度を制御するためのヒーター制御４１６、１１１６、溶解酸素を制御するための酸素流制御４５０、１１５０、および排泄物除去および体積を制御するための水生種サブシステム４００、１１００への海水戻り流量４２０、１１２０が含まれる。分配養殖システム８００では、水生種サブシステム１１００からの排泄物流１１４２の制御にはバルブ１１４３を制御することが含まれ、海水戻り１１２０の制御にはバルブ１１２１を制御することが含まれ、酸素流１１５０の制御にはバルブ１１５１を制御することが含まれ、そして海水補充１１０８の制御にはバルブ１１６８を制御することが含まれる。水生種サブシステム４００のｐＨは藻類サブシステム２００の海水戻り流量２２０によって制御され、そして水生種供給速度はアルテミアサブシステム３００の海水戻り流量３２０を変えることによって制御されることに注意すべきである。
【００２４】
図８は、本発明による分配養殖システム８００を示す。分配養殖システム８００には、濾過サブシステム６００、藻類サブシステム９００、アルテミアサブシステム１０００、水生種サブシステム１１００、データ取得および制御サブシステム７００、および海水補充源８０８が含まれる。濾過サブシステム６００は図６で説明する。濾過サブシステム６００は水生種サブシステム１１００から排泄物流を受け取り、藻類サブシステム９００、アルテミアサブシステム１０００、水生種サブシステム１１００に海水を戻す。藻類は藻類サブシステム９００で育てられ、アルテミアサブシステム１０００および水生種サブシステム１１００に流れる。アルテミアサブシステム１０００中の成長したアルテミアは藻類で育ち、アルテミア幼生を産み、これらは水生種サブシステム１１００に流れる。流れ８００によって生産された水生種は、未成熟段階で水生種サブシステム１１００に導入されて、成長した段階に育てられて捕獲される。これらの未成熟水生種は水生種サブシステム１１００に収容され、水生種サブシステム１１００中の藻類およびアルテミア幼生で育つ。藻類は、アルテミアおよび水生種からの排泄物の影響を少なくするが、システム８００は、育てられる水生種が成長する間、システムから廃棄物をさらに除去する、独特の濾過サブシステム６００を用いる。データ取得および制御サブシステム７００は、多くの重要な環境パラメーターの自動モニタリングおよび調節による藻類、アルテミア、および生み出される水生種の適切な環境の維持に重要である。海水補充源８０８は、蒸発および漏れによって失われる海水に代えるために藻類サブシステム９００、アルテミアサブシステム１０００、水生種サブシステム１１００に提供される。上述のように、本発明の方法およびシステムは様々な水生種を生産するのに用いうるが、好ましい態様として小エビの生産について開示する。
【００２５】
図９Ａおよび９Ｂは、分配養殖システム８００で用いるための藻類サブシステム９００を示す。藻類サブシステム９００は、好ましくはガラス繊維構造の、海水および藻類９１８を含む複数の囲われたタンク９１０を用いる。図９Ａは、複数のタンク９１０を示し、図９Ｂはタンクの１つをさらに詳しく示すものである。海水の塩分値は３０〜３５ｐｐｔである。照明９１４は藻類の適した成長のためのエネルギーを提供し、ヒーター９１６は海水および藻類９１８の温度を許容レベル内に維持する。データ取得および制御サブシステム７００に接続されたタンク９１０内のセンサーは、ｐＨ９２６、藻類密度９２８、温度９３０、光の出力９３４、微量栄養素９３６および溶解酸素９３２を連続モニターする。藻類の成長によって藻類サブシステム９００のｐＨは自然に上昇するので、調節された量の二酸化炭素ガス（ＣＯ2）９２４をシステムに導入して、ｐＨを許容レベル内に維持する。各タンク９１０へ導入されるＣＯ2の量は、データ取得および制御サブシステム７００により制御される制御バルブ９６０によって決められる。各タンク９１０には、データ取得および制御サブシステム７００により制御される制御バルブ９６２を通して濾過サブシステム６００から海水９２０が戻される。各タンク９１０からアルテミアサブシステム１０００および水生種サブシステム１１００への藻類の流れ９２２は、データ取得および制御サブシステム７００により制御される制御バルブ９６４によって決められる。データ取得および制御サブシステム７００により制御される横断バルブ９６６は、海水戻り流９２０または藻類９２２の流れの各タンク９１０へのバイパスを提供する。藻類の流れ９２２は、藻類サブシステム９００から藻類の流９２２に接続された藻類流出流９７０により、藻類サブシステム９００中の選択されたタンク９１０からアルテミアサブシステム１０００および水生種サブシステム１１００へ供給する。藻類流出流９７０はデータ取得および制御サブシステム７００によって制御される。塩分値が３０〜３５ｐｐｔの海水補充９０８は、データ取得および制御サブシステム７００によって制御される制御バルブ９６８を通して、蒸発および漏れによる海水損失に代えて提供される。各タンク９１０への最適な海水戻り流量９２０は、好ましい藻類の系統（イソクリシス・ガルバナのタジチアン系統）の場合、藻類密度９２８を約１〜１０百万細胞／ｍＬに維持する。
【００２６】
図１０は、分散養殖システム８００で用いるためのアルテミアサブシステム１０００を示す。アルテミアサブシステム１０００は、好ましくはガラス繊維構造の、海水、藻類１０１８およびアルテミア１０６０を含む囲われた丸いタンク１０１０を用いる。センサーは、アルテミアサブシステム１０００内のアルテミア密度１０３４、温度１０３０、ｐＨ１０２６、アンモニア１０３８、藻類密度１０４０、排泄物１０４２および溶解酸素１０３２を連続モニターする。これらのセンサーはデータ取得および制御システム７００に接続される。アルテミア１０６０からの排泄物はアルテミアサブシステム１０００のｐＨを低下させるが、藻類１０１８の存在はｐＨを上昇させて、アルテミアサブシステム１０００のｐＨを安定させる。藻類１０１８はまた、アルテミア１０６０の餌ともなる。データ取得および制御システム７００によって制御されるヒータ１０１６は、アルテミアサブシステム１０００の温度を許容範囲内に維持する。成長したアルテミア１０６０は小さいアルテミアを連続して産む。円形４００ミクロンスクリーン１０１４は成長したアルテミア１０６０が流れ１０２２でアルテミアサブシステム１０００を離れて水生種サブシステム１１００へ行くのを妨げるが、アルテミア排泄物および小さいアルテミアは流れ１０２２でアルテミアサブシステム１０００から水生種サブシステム１１００へ行くことを可能にする。水生種サブシステム１０２２への流量は、濾過サブシステム６００からの戻り流量１０２０および藻類サブシステム９００からの流量９２２によって決まる。藻類サブシステム９００からの藻類の流れ１０２４は、データ取得および制御サブシステム７００により制御されるバルブ１０２３によって制御される。濾過サブシステム１０２０からの海水の戻りは、データ取得および制御サブシステム７００により制御されるバルブによって制御される。水生種サブシステム１０２２への最適流量は、アルテミアサブシステム１０００から排泄物を適切に除去し、また十分なアルテミア１０６０を水生種サブシステム１１００に餌のために提供する。酸素の流れ１０４４は、溶解酸素レベルを制御するためにアルテミアサブシステム１０００へ導入される。酸素の流れは、データ取得および制御サブシステム７００により制御されるバルブ１０４３によって制御される。アルテミアサブシステム１０００への海水補充１００８は、データ取得および制御サブシステム７００により制御されるバルブ１０６８によって制御される。アルテミアサブシステム１０００中の海水レベルは、濾過サブシステム６００および藻類サブシステム１０２４からの戻り流量１０２０によって決められる。好ましいアルテミア種１０６０は米国のグレート・ソルト・レイク産である。
【００２７】
図１１は、分散養殖システム８００で用いるための水生種サブシステム１１００を示す。水生種サブシステム１１００は、好ましくはガラス繊維構造の、囲われた丸いタンク１１１０を用いる。生息構造物１１１４は、サブシステム内の水生種の量を増加させるためにより広い生息区域を提供するため水生種サブシステム１１００に置かれる。水生種サブシステム１１００はまた、水生種１１６８、好ましくは小エビ、藻類１１１８、海水、およびアルテミア１１６２を含む。センサーは、アルテミア密度１１３４、水生種サイズ１１４０、水生種密度１１４２、温度１１３０、ｐＨ１１２６、溶解酸素１１３２、藻類密度１１４４、排泄物１１４６、体積１１４８およびアンモニア１１３８を連続モニターする。水生種サブシステム１１００を覆うカバーは光が水生種サブシステム１１００に入って、水生種の成長および密度が大きくなりすぎるのを防ぐ。アルテミア１１６２は水生種１１６８のための餌である。データ取得および制御サブシステム７００によって制御されるヒーター１１１６は、水生種サブシステム１１００の温度を許容範囲内に維持する。好ましくはナイロン材料の、勾配スクリーン５５０は水生種排泄物の濾過を行い、排泄物流１１４２をフィルターサブシステム６００へ送る。水生種サブシステム１１００では初めは、商業的に入手しうる生きた後幼生小エビを海水中に低レベルで維持する。小エビが約０．５インチの長さから約５インチの長さに成長するにつれて、システム８００は水生種サブシステム１１００へ海水を自動的に加えて、水生種サブシステム１１００の海水レベルおよび有効体積を徐々に増加させる。水生種サブシステム１１００の海水レベルが高くなり、そして小エビ１１６８が大きく育つにつれて、勾配スクリーン５５０のより大きなスクリーン開口は、小エビ１１６８が勾配スクリーンを通り抜けるのを妨げながら、より大きな排泄物粒子の通過を可能にする。水生種サブシステム１１００の海水レベルおよび有効体積をゆっくり増加させる方法によって有利な特徴が加わる。小エビ１１６８が小さいとき、水生種サブシステム１１００の有効体積も小さいことによって、餌をより高度にかつより有利に集中させることが可能となる。排泄物は勾配スクリーン５５０を通り抜け、フィルターサブシステム６００に移る。養殖システム８００は閉鎖システムであるので、濾過サブシステム６００への流量１１４２は、濾過サブシステム６００からの戻り流量１１２０およびアルテミアサブシステム１０００からの流量１１２２によって決まる。データ取得および制御サブシステム７００によって制御される海水戻しバルブ１１２１は、濾過サブシステム６００からの流れ１１２０を制御する。データ取得および制御サブシステム７００によって制御される排泄物流バルブ１１４３は、濾過サブシステム６００からの流れ１１４２を制御する。データ取得および制御サブシステム７００によって制御される酸素制御バルブ１１５１は、水生種サブシステム１１００への空気の流れ１１５０を制御する。データ取得および制御サブシステム７００によって制御される海水補充バルブ１１６８は、蒸発および漏れによる海水補充のための流れ１１０８を制御する。最適流量は、小エビ０．２５〜０．５ポンド／ガロン海水の密度で水生種サブシステム１１００から排泄物を適切に除去する。好ましい小エビの種類はリトペナエウス・バンナメイ（パシフィック・ホワイト・シュリンプ）である。
【００２８】
本発明を特定の好ましい態様で詳しく説明してきたが、本技術分野における当業者が本発明の精神および範囲から逸脱することなく、これらの態様を変更しうることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による同心円状養殖システムを示す。
【図２】同心円状養殖システムで用いるための藻類サブシステムを示す。
【図３】同心円状養殖システムで用いるためのアルテミアサブシステムを示す。
【図４】同心円状養殖システムで用いるための水生種サブシステムを示す。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは養殖システムの水生種サブシステムで用いるための勾配フィルタースクリーンを示す。
【図６】養殖システムで用いるための濾過サブシステムを示す。
【図７】養殖システムで用いるためのデータ取得および制御サブシステムを示す。
【図８】本発明による分配養殖システムを示す。
【図９Ａ】図９Ａおよび図９Ｂは分配養殖システムで用いるための藻類サブシステムを示す。
【図９Ｂ】図９Ａおよび図９Ｂは分配養殖システムで用いるための藻類サブシステムを示す。
【図１０】分配養殖システムで用いるためのアルテミアサブシステムを示す。
【図１１】分配養殖システムで用いるための水生種サブシステムを示す。
【符号の説明】
【００３０】
１００  同心円状養殖システム
２００  藻類サブシステム
３００  アルテミアサブシステム
４００  水生種サブシステム
６００  濾過サブシステム
７００  制御サブシステム
８０８  海水補充源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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