(57)【要約】【課題】  担体表面で微生物を増殖する培養システムにおいて、微生物を効率よく生産できる微生物培養システムを提供する。【解決手段】本発明は、気相中に配置して微生物を付着させるシート状の担体２と、担体２の上から培養液を供給する培養液供給部３と、担体２から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンク５Ａとを備えた微生物培養システム１であって、少なくとも一部が担体２に覆われ、筒状に形成された側面部と、天面部と、底面部とを有した中空の気体放出槽４Ａを有し、前記天面部、前記側面部又は前記底面部の少なくともいずれかに気体の導入口が形成され、前記側面部に前記気体を前記担体に向けて放出する孔が形成され、気体放出槽４Ａが担体２の厚さ方向に気体を放出し、担体２に増殖した微生物を担体２から分離及び流下可能な微生物培養システム１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相中に配置して微生物を付着させるシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備えた微生物培養システムであって、
側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を有し、
前記天面部、前記側面部又は前記底面部の少なくともいずれかに気体及び／又は液体の導入口が形成され、
少なくとも前記側面部に前記気体及び／又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成され、
前記気体／液体放出槽が前記担体の厚さ方向に気体及び／又は液体を放出し、前記担体に増殖した微生物を前記担体から分離及び流下可能とした微生物培養システム。
【請求項２】
前記孔は、前記側面部に複数形成されている請求項１に記載の微生物培養システム。
【請求項３】
前記孔を形成する内面は、前記側面部の内側から外側に向かって拡径するテーパ状に形成されている請求項１又は２に記載の微生物培養システム。
【請求項４】
前記網目は、平板状に配される第１の網部材により形成されている請求項１に記載の微生物培養システム。
【請求項５】
前記担体の表面側に、網目を形成する平板状の第２の網部材が更に配され、前記担体が前記第１の網部材を有する前記側面部及び前記第２の網部材の間に配されている請求項４に記載の微生物培養システム。
【請求項６】
前記担体が前記側面部に密着配置される請求項１から５のいずれか一項に記載の微生物培養システム。
【請求項７】
前記担体は、パイル地を含んで形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の微生物培養システム。
【請求項８】
前記担体及び前記液体放出槽の全体を液体に浸すプールを更に備えている請求項１から７のいずれか一項に記載の微生物培養システム。
【請求項９】
天面部、側面部及び底面部を有して中空の筐体状に形成されるとともに、少なくとも前記側面部に微生物を付着させることのできる孔又は網目が形成され、前記孔と中空部とを連通させている担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備えた微生物培養システムであって、
前記天面部、前記側面部又は前記底面部の少なくともいずれかに気体及び／または液体の中空部への導入口が形成され、
前記導入口から気体及び／又は液体を導入して前記中空部から前記側面部の前記孔を通して気体及び／又は液体を放出し、前記側面部の孔内に増殖した微生物を前記担体から分離及び流下可能とした微生物培養システム。
【請求項１０】
前記孔を形成する内面は、前記側面部の内側から外側に向かって拡径するテーパ状に形成されている請求項９に記載の微生物培養システム。
【請求項１１】
微生物が、微細藻類である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の微生物培養システム。
【請求項１２】
微生物を付着させたシート状の担体を気相中に配置し、前記担体の上から培養液を供給して前記微生物を培養する工程と、増殖した前記微生物を回収する工程とを有する微生物の培養及び回収方法であって、
前記微生物を回収する工程において、前記担体の一方の面から他方の面に向けて気体圧、水圧、気体流又は水流を与え、前記担体に増殖した微生物を前記担体から分離させる微生物の培養及び回収方法。
【請求項１３】
前記担体の一方の面から他方の面に向けて気体圧、または気体流を与えると同時に、または、その後、前記担体の前記他方の面上に、水または培養液を流出させ、または噴霧する請求項１２に記載の微生物の培養及び回収方法。
【請求項１４】
微生物を付着させ気相中に配置するシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備え、側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を備え、前記天面部、前記側面部及び前記底面部の少なくともいずれかに気体の導入口が形成され、前記側面部には、前記気体又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成された微生物培養システムを用いた微生物の培養方法であって、
気体／液体放出層に、二酸化炭素を供給する微生物の培養方法。
【請求項１５】
微生物を付着させ気相中に配置するシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備え、側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を備え、前記天面部、前記側面部及び前記底面部の少なくともいずれかに気体の導入口が形成され、前記側面部には、前記気体又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成された微生物培養システムを用いた微生物の培養方法であって、
前記担体に微生物を坦持すると同時又はその後、気体／液体放出槽内の気体を吸引する微生物の培養方法。
【請求項１６】
担体上に微生物を坦持する方法が、微生物を担体上に噴霧する、又は、培養液中に微生物を懸濁して担体に供給する方法である請求項１５に記載の微生物の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化その他の地球環境保護への対策として、温暖化ガスの排出を可及的に抑える取り組み等が各国の産業界に強く求められている。クロレラ等の微細藻類や光合成細菌などの微生物は、ＣＯ２を排出しないでエネルギー生産が可能な資源その他の産業上利用可能な資源として非常に有望視されており、商業レベルでの活用及び効率的な製造に期待が寄せられている。
【０００３】
クロレラ等の微細藻類をエネルギー資源その他の産業上の利用に供するためには、できるだけ低いコストで生産量を向上することが要求されるが、水中で微細藻類を大量培養する場合、大規模なプールやタンクを必要とする。したがって、用地の取得又は設備の大規模化による費用増大等の課題がある。
【０００４】
そこで、土地を有効活用して簡易な設備で単位面積当たりの生産量の向上を図るために、鉛直に立てた担体表面に培養液を自然流下させ、その担体表面で微細藻類等の微生物を継続して増殖させ、自然流下した培養液中から連続的に微生物を回収する培養システムが提案されている（例えば、特許文献１）。この方式では担体表面の薄い水膜が従来法のプール水面に相当し、光（人工光）・炭酸ガス・栄養素を得て順調に光合成がなされる。この方式を格納したユニットでは、担体一枚が同一面積の水面と同等あるいは以上の培養量を得ることおよび担体の並列多層装備により同一床面積当たりでプールなどの従来法の１０倍２０倍の収穫を期待できる。
さらにこのユニットを上下に積層することで、床面積当たりで従来手法の１００倍の培養量確保も期待できる。
量のみならず、現状では国内外の生産地が太陽光の豊富な地域に限られている立地制約を克服し、極地や地下さらには宇宙空間でも培養可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された培養システムは、微生物を回収する際に担体に付着した微生物を掻き出す等の作業が必要となって不便であり、また掻き出し作業時に微生物の培養を中断する必要が生じるため、生産効率が悪いという問題があった。
そこで、本発明は、微生物を効率よく回収できる微生物培養システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
（１）気相中に配置して微生物を付着させるシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備えた微生物培養システムであって、
側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を有し、
前記天面部、前記側面部又は前記底面部の少なくともいずれかに気体及び／又は液体の導入口が形成され、
少なくとも前記側面部に前記気体及び／又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成され、
前記気体／液体放出槽が前記担体の厚さ方向に気体及び／又は液体を放出し、前記担体に増殖した微生物を前記担体から分離及び流下可能とした微生物培養システムに関し、
（２）前記孔は、前記側面部に複数形成されている（１）に記載の微生物培養システム、
（３）前記孔を形成する内面は、前記側面部の内側から外側に向かって拡径するテーパ状に形成されている（１）又は（２）に記載の微生物培養システム、
（４）前記網目は、平板状に配される第１の網部材により形成されている（１）に記載の微生物培養システム、
（５）前記担体の表面側に、網目を形成する平板状の第２の網部材が更に配され、前記担体が前記第１の網部材を有する前記側面部及び前記第２の網部材の間に配されている（４）に記載の微生物培養システム、
（６）前記担体が前記側面部に密着配置される（１）から（５）のいずれか一項に記載の微生物培養システム、
（７）前記担体は、パイル地を含んで形成されている（１）から（６）のいずれか一項に記載の微生物培養システム、
（８）前記担体及び前記液体放出槽の全体を液体に浸すプールを更に備えている（１）から（７）のいずれか一項に記載の微生物培養システム、
に関する。
本発明は、また、
（９）天面部、側面部及び底面部を有して中空の筐体状に形成されるとともに、少なくとも前記側面部に微生物を付着させることのできる孔又は網目が形成され、前記孔と中空部とを連通させている担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備えた微生物培養システムであって、
前記天面部、前記側面部又は前記底面部の少なくともいずれかに気体及び／または液体の中空部への導入口が形成され、
前記導入口から気体及び／又は液体を導入して前記中空部から前記側面部の前記孔を通して気体及び／又は液体を放出し、前記側面部の孔内に増殖した微生物を前記担体から分離及び流下可能とした微生物培養システムに関し、
（１０）前記孔を形成する内面は、前記側面部の内側から外側に向かって拡径するテーパ状に形成されている（９）に記載の微生物培養システム、
（１１）微生物が、微細藻類である（１）〜（１０）のいずれか一項に記載の微生物培養システム、
に関する。
本発明は、また、
（１２）微生物を付着させたシート状の担体を気相中に配置し、前記担体の上から培養液を供給して前記微生物を培養する工程と、増殖した前記微生物を回収する工程とを有する微生物の培養及び回収方法であって、
前記微生物を回収する工程において、前記担体の一方の面から他方の面に向けて気体圧、水圧、気体流又は水流を与え、前記担体に増殖した微生物を前記担体から分離させる微生物の培養及び回収方法に関し、
（１３）前記担体の一方の面から他方の面に向けて気体圧、または気体流を与えると同時に、または、その後、前記担体の前記他方の面上に、水または培養液を流出させ、または噴霧する（１２）に記載の微生物の培養及び回収方法、
に関する。
本発明は、また、
（１４）微生物を付着させ気相中に配置するシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備え、側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を備え、前記天面部、前記側面部及び前記底面部の少なくともいずれかに気体の導入口が形成され、前記側面部には、前記気体又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成された微生物培養システムを用いた微生物の培養方法であって、
気体／液体放出層に、二酸化炭素を供給する微生物の培養方法
に関する。
本発明は、また、
（１５）微生物を付着させ気相中に配置するシート状の担体と、前記担体の上から培養液を供給する培養液供給部と、前記担体から流出した前記微生物を含む培養液を貯留する流出液タンクとを備え、側面部と、天面部と、底面部とを有して筐体状に形成され、これらのうちの少なくとも一部が前記担体に覆われた中空の気体／液体放出槽を備え、前記天面部、前記側面部及び前記底面部の少なくともいずれかに気体の導入口が形成され、前記側面部には、前記気体又は液体を前記担体に向けて放出する孔又は網目が形成された微生物培養システムを用いた微生物の培養方法であって、
前記担体に微生物を坦持すると同時又はその後、気体／液体放出槽内の気体を吸引する微生物の培養方法に関し、
（１６）担体上に微生物を坦持する方法が、微生物を担体上に噴霧する、又は、培養液中に微生物を懸濁して担体に供給する方法である（１５）に記載の微生物の培養方法、
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の微生物培養システムは、担体の厚さ方向に気体又は液体を送入させることにより、微生物を揺らす等の物理的な変化を与えて増殖した微生物を担体から引き剥がすことができる。したがって、本発明は、微生物の回収に際して、担体に培養液を供給して微生物の培養を継続させつつ、担体に増殖させた微生物を効率よく回収できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る微生物培養システムの気体放出槽の変形例及び光源の設置例を模式的に示した平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態に係る微生物培養システムの気体／液体放出槽を示した分解斜視図である。（ｂ）本発明の第３の実施形態に係る微生物培養システムの気体／液体放出槽の左側面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【図７】（ａ）本発明の第４の実施形態に係る微生物培養システムの気体／液体放出槽を示した分解斜視図である。（ｂ）本発明の第４の実施形態に係る微生物培養システムの気体／液体放出槽の左側面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の微生物培養システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態に係る微生物培養システムは、図１に模式的に示すように、微生物を培養するためのシステム１Ａであって、周方向に延在しかつ鉛直方向に立設するように配置されたシート状の担体２と、担体２に培養液を供給する培養液供給部３と、内部から気体を送出可能な気体放出槽４Ａと、担体２から流出した微生物を含む培養液を貯留する流出液タンク５Ａと、流出液タンク５Ａに貯留された培養液から分離された微生物を収容する収穫容器６と、流出液タンク５Ａに貯留された培養液から分離した培養液を循環させる循環流路７と、全体を覆うケース（カバー部材）８と、担体２に光を照射する不図示の光照射部と、を備えている。
【００１２】
担体２は、微生物が付着できるとともに、上方から供給された培養液を内部に浸透させつつ流下させることが可能なものであれば特に限定されず、例えば、綿ブロード、リント布等からなる薄膜や、多孔質状の薄板等の内部に空隙を有する部材からなるものが挙げられる。微生物の大きさが数ミクロンから１０数ミクロンであることから、これらが付着し増殖しやすい微細な突起または菌体の数倍程度の直径の孔を有する材が望ましい。
【００１３】
微生物の中には光照射部(光源)だけでなく、光量の少ない空間に生息するものもあるので、担体２を二重化して生息領域を確保することが好ましい場合もある。したがって、微生物の特性に応じて、上記の材質を組み合わせたハイブリッド構造の担体２も好ましい。
【００１４】
具体的には、担体２は、単位面積当たりの保水量が０．２ｇ／ｃｍ２以上であるものを好適に用いることができる。本明細書において、「保水量」とは、後述の実施例に記載する保水性試験で測定される値を意味する。本発明では、担体２の単位面積当たりの保水量が０．２５ｇ／ｃｍ２以上であるものが好ましく、０．３ｇ／ｃｍ２以上であるものがより好ましい。
【００１５】
担体２の具体例としては、撚糸又は無撚糸のパイル地等が挙げられ、無撚糸のパイル地が好ましい。パイル地の素材としては特に限定されず、具体的には綿、絹、毛、アクリル、ポリエステル等が挙げられる。
担体２は、シート状に１枚設けられている。担体２の形態は、平板状に限定されるものではなく、円筒状や角筒状であってもよい。
【００１６】
培養液供給部３は、培養液を放出して担体２に供給するための部材である。この培養液供給部３は、管部材３ａと、気体放出槽４Ａに配される担体２の全体に培養液が行き渡るように、担体２及び気体放出槽４Ａの側面部４ａの少なくとも上端縁を覆う平板状又は錐形の培養液吐出部３ｂとを備えている。培養液吐出部３ｂの下面部には、少なくとも担体２の上端部に沿うように形成された不図示の吐出孔が形成されている。また、培養液供給部３は、培養液を連続的に供給することができるように、不図示の培養液貯留タンク及び養分補給タンクに接続されている。不図示の吐出孔は、鉛直下方に向けて設置されている。
【００１７】
培養液供給部３の培養液の供給能力は、培養液の担体２中の流下速度を５ｍＬ／ｈ／ｍ２以上から６０００ｍＬ／ｈ／ｍ２までとし得るものであることが望ましい。この変動幅は微生物の増殖に応じたものである。たとえばクロレラにおいては成長して４分裂し、１６時間でそれぞれが分裂前の大きさに成長する。分裂当初は、養分は少量で足りるが成長期には十分に与えることが必要である。これにより、微生物の周囲を常に新鮮な培養液で満たして増殖を維持しつつ、微生物を培養液とともに連続して流下させることができる。また、随時、培養液の流速を変化させたり、担体２に振動等の衝撃を与えたりすることにより、担体２に付着している微生物の表層部を強制的に落下させると、下層部の光合成が活発になり増殖し回収量を増加させることができる。
【００１８】
気体放出槽４Ａは、側面部４ａと、天面部４ｂと、底面部４ｃとを有し、中空の円柱状に形成されている。
側面部４ａは、図１には円筒形のものを例示しているが、内部空間を形成し得る筒状であれば、断面視矩形、その他の角筒状であってもかまわない。側面部４ａは、外表面積ができるだけ大きく、内部空間の体積ができるだけ小さくなるように形成されていることが好ましく、例えば図２に平面視で示すような形状で設けられていてもよい。
側面部４ａの筒形状をこのように形成することで、担体２を配置させることができる領域を大きくしつつ、側面部４ａ内の空間を出来るだけ小さくすることで気体圧を効率的に高めることができ、消費電力を出来るだけ抑えることが可能となる。なお、このような気体放出槽４Ａの場合、図２に示すように光照射部９を設置するとよい。
【００１９】
側面部４ａは、担体２の全体を配することができる面積を有し、担体２を密着して配することができるように担体２の端部を確実に固定することができるクリップ等の不図示の固定手段を有している。
図１に示すように、側面部４ａには、気体を担体２に向けて放出する孔１２が等間隔で複数形成されている。孔１２の数及び径は、密着させた担体２の厚さ方向に気体を送り込むことによって担体２に培養された微生物の一部を担体２から振動又は分離させることができ、且つ担体２の全体に気体が送入できるように形成されている。
【００２０】
孔１２の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、側面部４ａの厚さ方向に一定の径寸法の円形に形成されている。なお、孔１２は、側面部４ａの内周面から外周面に向けて徐々に拡径するテーパ状に形成されていてもよい。
天面部４ｂ及び底面部４ｃは、側面部４ａの上端開口部及び下端開口部を隙間なく覆って閉塞することができるように形成されている。この構成により、気体放出槽４Ａから気体を吐き出すことができるのは孔１２のみとなっている。
【００２１】
本実施形態において、天面部４ｂは、略平板状に形成されている。天面部４ｂは、培養液供給部３から供給される培養液が効率よく担体２に流れるように、円錐形又は角錐形に形成されていてもよい。
天面部４ｂには、気体の導入口１０が形成されている。導入口１０には、不図示のコンプレッサを介して気体を送入する管１１が取り付けられている。
【００２２】
管１１は、不図示のコンプレッサに接続されており、所望の圧力で気体放出槽４Ａ内に気体を送入できるようになっている。
また、管１１には、不図示の開閉弁が取り付けられており、気体放出槽４Ａ内に気体を送入しない場合には閉弁し、気体を送入する場合にのみ開弁できるようになっている。
【００２３】
底面部４ｃは略平板状に形成されており、担体２から流下する培養液及び微生物が液切れ良く流出液タンク５Ａ内に落とされるように、側面部４ａの下端１４よりもやや上方において側面部４ａの下方側開口部を塞いでいる。
以上のようにして形成された気体放出槽４Ａは、脚部１５に支持されている。
【００２４】
気体放出槽４Ａをから担体２に送り込む気体としては、１〜１０％程度のＣＯ２を含有する混合空気であるとよい。
【００２５】
微細藻類等の微生物の安定した細胞増殖を維持し、ガス（ＣＯ２）交換をしやすくするために必要な最小限の水分及び／又は養分を与えるためには、植え付け量にもよるが、０．５ｍ２以上の担体の場合は、当初は１０００ｍＬ／ｈ／ｍ２以上、その後は徐々に増加させ５０００ｍＬ／ｈ／ｍ2の流速で培養液を流すことが必要である。このため、培養液の流速が１５００ｍＬ／ｈ／ｍ２に至るまでは、流速の増加に伴い微生物の流出量も上昇するが、６０００ｍＬ／ｈ／ｍ２以上では流出量の伸びは鈍化する。好ましくは１５００ｍＬ／ｈ／ｍ２以上である。なお、培養液の流速は、担体２の表面の任意の箇所において測定した値である。
【００２６】
一方、流速が大きすぎると、微細藻類等の微生物が担体２に固着し難くなり、増殖率が低下する、養液相が厚くなりＣＯ２の交換が行い難くなる、又は物理的刺激により微生物等の微生物にストレスがかかる、といった問題が生じる。
なお、担体２が撚糸又は無撚糸のパイル地等が挙げられ、無撚糸のパイル地により形成されている場合には、担体２に微生物が強固に付着しやすく、微生物の育成が促進されるため、上記に示した以上の流速で培養液を供給することができる。
【００２７】
培養液としては、微生物を通常の方法により培養して、微生物の濃度を高めることが可能な培地の希釈液であれば、特に制限されず、培地としては、例えばＣＨＵ培地、ＪＭ培地、ＭＤＭ培地などの一般的な無機培地を用いることが出来る。さらに、培地としては、ガンボーグＢ５培地、ＢＧ１１培地、ＨＳＭ培地の各種培地の希釈液が好ましい。無機培地には、窒素源としてＣａ（ＮＯ３）２・４Ｈ２ＯやＫＮＯ３、ＮＨ４Ｃｌが、その他の主要な栄養成分としてＫＨ２ＰＯ４やＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏなどが含まれる。また、培地には、微生物の生育に影響を与えない抗生物質等を添加してもよい。培地のｐＨは４〜１０が好ましい。また、可能な場合には、各種産業から排出される廃水等も利用してよい。
【００２８】
流出液タンク５Ａは、担体２から流出した微生物を含む培養液の貯留槽であり、担体２から流下する培養液を受けられるように上端が開口している。担体２から流出した微生物を含む培養液は、流出液タンク５Ａ内において微生物を高濃度に含む沈殿と、微生物を殆ど含まない上清である培養液とに分離される。
【００２９】
収穫容器６は、流出液タンク５Ａで分離された微生物を高濃度に含む沈殿を収容する容器である。
【００３０】
循環流路７は、流出液タンク５Ａで分離された培養液（上清液）を回収して再度担体２に供給するためのものである。循環流路７上にはポンプＰが設けてあり、これにより回収された培養液を担体２の上方まで汲み上げることができる。汲み上げられた培養液は再度担体２の上から連続的に供給される。再度担体２に供給される培養液は、流出液タンク５Ａ内で分離された上清であるが、微生物を含んでいてもよい。
【００３１】
ケース８は、担体２、培養液供給部３、気体放出槽４Ａ、流出液タンク５Ａ及び循環流路７の全体を覆う外側カバー部材を構成している。ケース８は、少なくとも担体２及び気体放出槽４Ａを覆っていれば、他の部材を覆っていることは必須ではない。
気体放出槽４Ａ及び担体２をケース８によって覆うことにより、保温力が高まり、担体２の表面温度を一定に保ちやすくなる。
ケース８の材質は特に限定されず、ガラス、アクリル、ポリスチレン、塩化ビニル等の透明なものが挙げられる。なお、微生物培養システム１Ａを用いて光合成を行わずに増殖できる微生物を培養する場合は、ケース８の材質は透明である必要はない。
ケース８内に気体放出槽４Ａ付の担体２が複数設置される場合、流出液タンク５Ａ、収穫容器６および循環流路７は個々に装備せずに共通の装備にすることができる。
【００３２】
不図示の光照射部は、担体２の全面に光を照射する部材であり、例えば、光源として板状をなす蛍光灯、有機ＥＬ又はＬＥＤ等を備えており、適宜、増殖に適した波長や光量を有する光を照射するように構成している。光照射部が照射する光の波長は、３８０〜７８０ｎｍの範囲であればよい。赤色光のみで増殖が可能な微細藻類等の微生物に対しては、光照射部は光合成に適した赤色光のみを照射できるとよい。なお、クロレラ等の微細藻類は赤色光のみで良好に増殖し得る。また、光照射部による光の照射は、連続照射でなくとも、１００〜１０，０００Ｈｚの間欠照射光であってもよい。更に、微生物培養システム１Ａを屋外に設置し、太陽光を利用することも可能である。屋内設置のまま、太陽光を導入し、人工光と組み合わせることも有効である。
【００３３】
担体２が円筒状や四角管状である場合、担体２の内周面側にも光が照射されるように、担体２の中に棒状の光照射部を更に配置してもよい。
図１では、ケース８の外に光照射部を設置した態様であるが、光照射部はケース８の中に設置されていてもよい。
また、光照射部は、担体２の数に応じて複数設けられていてもよい。
【００３４】
ケース８内には、１〜４０％程度のＣＯ２を含有する混合空気が充填しており、更にＣＯ２を適宜補充すべく送入可能になっていることが好ましく、１〜１０％程度のＣＯ２を含有する混合空気中であれば、多くの微細藻類等の微生物に良好に光合成を行わせることができる。なお、大気を通気する場合でも微生物の増殖は、速度は遅くなるが、可能である。
或いは、気体放出槽４内に１〜１００％程度のＣＯ２を含有する混合空気を微加圧状態で定量供給し、担体２を透過させつつ、更に流下している循環培養液にＣＯ２を溶かし込み、又は適宜制御しつつケース８に大気を導入させてもよい。ＣＯ２ボンベと大気若しくは排ガスとを洗浄精製したガスを供給して流す方式により冷却する場合、ＣＯ２ボンベの消費量若しくは精製設備が巨大となってしまう。したがって、流通ガスによらない冷水による循環培養液冷却設備が求められる。この場合、冷却設備は、３５℃以下の循環温度の際に冷水を使用して冷却するものであるため、冷凍機が必要となる。これに対し、担体２内の通過によりＣＯ２を徐々に吸収させつつ供給する場合、ＣＯ２放出は、一旦溶けたＣＯ２が担体２の表面を流下する際に温度制御用に流れている大気に放散される量だけとなるため、非常に少なくなる。またこの際、流下液の温度は、大気の導入による循環液の水の蒸発により制御される。更にまた、この場合は、微生物の酸欠対策にとっても非常に便宜的となる。すなわち、ケース８に大気を導入させる方法の場合、大気の導入だけで運転適切温度に管理することができ、ＣＯ２の排出ロスも抑えることができる。
【００３５】
なお、図１に示す微生物培養システム１Ａではケース８を用いて保温性を高めているが、本発明の微生物培養システムでは、ケース８を用いずに微生物の培養を行うこともできる。
【００３６】
微生物培養システム１Ａで培養対象とする微生物は特に限定されず、例えば、クロレラ（系統学的に分けられたパラクロレラを含む）、セネデスムス、ボトリオコッカス、スティココッカス、ナンノクロリス、デスモデスムス等の微細藻類等が挙げられ、より具体的には、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｓａｃｃｈａｒｏｐｈｉｌａ等のクロレラ；分子系統解析によりトレボキシア藻網として分類されるＰａｒａｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ）；セネデスムス属に属するＳｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ｏｂｌｉｑｕｕｓ；スティココッカス属に属するＳｔｉｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ａｍｐｌｉｆｏｒｍｉｓ、ナンノクロリス属に属するＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｉｓ  ｂａｃｉｌｌａｒｉｓ；デスモデスムス属に属するＤｅｓｍｏｄｅｓｍｕｓ  ｓｕｂｓｐｉｃａｔｕｓ等が挙げられる。その他、付着性の珪藻やシュードコリシスティス、又はシアノバクテリア、更には小型の紅藻や緑藻も可能である。また、この中には、遺伝子組換えしたシアノバクテリアや微細藻類も含まれる。また、微生物培養システム１Ａを用いて、例えば、オーランチオキトリウム等の光合成を行わない卵菌類を、有機廃液を用いて培養することも可能である。
【００３７】
本発明においては、培養対象とする微生物は光合成微生物であることが好ましく、その場合、微生物培養システム１Ａは光照射部が必須である。
なお、微生物培養システム１Ａを用いて光合成を行わずに増殖できる微生物を培養する場合は、光照射部はなくてもよい。
【００３８】
次に、微生物培養システム１Ａの使用方法及び作用について説明する。
本発明の微生物培養システム１Ａの使用を開始するには、担体２の上に載置しておいた脱脂綿等に微生物を付着させておく。微生物の付着方法は担体２に直接滴下あるいは塗布してもよい。微生物を担体２に速やかに又は確実に担持させるために、微生物を噴霧、滴下又は塗布するのと同時又はその後に、気体放出槽４Ａを駆動させて気体放出槽４Ａ内を負圧にし、孔１２を通して担体２内の気体を吸引する方法を更に用いてもよい。気体放出槽４Ａは、このように微生物の担体２への担持のための装置としても使用することができる。
【００３９】
担体２は、気体放出槽４Ａの側面部４ａに密着するように配置する。側面部４ａは筒状に形成されているため、側面部４ａを一周し得る長さの帯状の担体２を用意し、側面部４ａの外表面に密着するように巻き付けて固定しておくことができる。そして、ケース８内に下から上に向けて１〜４０％程度のＣＯ２を含む空気を送入しておく。
【００４０】
その上で、培養液供給部３から担体２中を５ｍＬ／ｈ／ｍ２以上の速度で流下するように培養液を連続的に供給しつつ、３８０〜７８０ｎｍの波長の赤色光を照射する。この光照射は植付当初は１５−４０μｍｏｌｍ−２ｓ−１程度の弱い光量とし、成長に従って１００−１５０μｍｏｌｍ−２ｓ−１程度まで増量する。また、光合成生物の夜間に分裂をするという特性から、増殖初期には消灯時間を設けることも好ましい。この際、担体表面の液温および気温は、３３〜３７℃に設定しておく。
【００４１】
一定時間が経過すると、担体２に培養液が行き渡り、培養液供給部３から更に培養液が供給され、気体放出槽４Ａの側面部４ａの外周面に密接するよう配置された担体２が培養液を介して側面部４ａの外周面にぴったりと密着し、この状態で微生物が培養される。
その後、一定量の微生物が培養されたら、気体放出槽４Ａ内に一定の圧力で気体を送入する。気体の送入は、微生物が振動し得るように小刻みにしてもよい。そうすると、気体放出槽４Ａから担体２の厚さ方向に送入される気体により微生物が振動して、付着している担体２の表面から分離して培養液と共に流下し、担体２の下端から培養液が流出液タンク５Ａに流れ落ちる。
【００４２】
担体２から流下した微生物は流出液タンク５Ａの培養液中に沈殿し、流出液タンク５Ａの下方に設置された収穫容器６に取り込まれる。
一方、流出液タンク５Ａ内に溜められた微生物の一部を含む培養液の上清液は、ポンプＰにより汲み上げられ、循環流路７を経由して培養液供給部３に再供給され、担体２に繰り返し放出される。
【００４３】
微生物を含む培養液が培養液供給部３に再供給されることにより、不図示の培養液貯留タンクからの培養液の供給が調整され、不図示の養分補給タンクから必要な養分が培養液供給部３に適宜供給され、培養液と共に担体２に放出される。
また、分裂成長速度に応じて、定着している微細藻の表層を流下させることで下層部の光合成が活性化され、分裂増殖が始まる。
以上の動作を繰り返すことにより、微生物を連続的に培養しつつ、培養された微生物が収穫される。
【００４４】
このように構成した本実施形態に係る微生物培養システム１Ａによれば、気体放出槽４Ａから担体２に対して送り込まれる気体により、増殖した微生物を担体２から分離させて、効率的に微生物を回収することができる。したがって、本発明の微生物培養システム１Ａによれば、微生物培養システム１Ａの稼働を中断することなく微生物を培養しつつ回収できるため、微生物の生産効率を高めることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について図３を用いて説明する。第２の実施形態について、第１の実施形態の微生物培養システム１Ａと同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、主として微生物培養システム１Ａと異なる点について説明する。
【００４６】
第２の実施形態の微生物培養システム１Ｂは、気体放出槽４Ａに代えて液体放出槽４Ｂを用いる。微生物培養システム１Ｂは、液体放出槽４Ｂの内部空間に管１１から培養液などの液体を送入し、孔１２から担体２に向けて液体を放出して微生物を担体２から分離させる点で微生物培養システム１Ａと異なっている。
【００４７】
液体放出槽４Ｂは、孔１２から円滑かつ所望の圧力で液体を放出することができるように径及び数を設けている点を除いて、気体放出槽４Ａと同じ構成で形成されている。液体放出槽４Ｂの側面部４ａ形状も、気体放出槽４Ａと同様に、筒状で担体２の配置面積ができる限り広く、内部空間の体積ができる限り小さく形成されていればどのような形状であってもよい。
【００４８】
流出液タンク５Ｂは、流下する培養液をほぼ全て受けられるようになっていれば第１の実施形態の流出液タンク５Ａと同様のものを使用してもよいが、側板が底板から培養液供給部３の培養液吐出部３ｂの上方まで立ち上がり、培養液吐出部３ｂの上方を覆って、担体２、培養液吐出部３ｂ及び液体放出槽４Ｂを取り囲んでこれらを液密に封止できるものを用いることがより好ましい。なお、流出液タンク５Ｂは、少なくとも担体２及び液体放出槽４Ｂを培養液で浸すことができるプール状のものであって、微生物の培養に光照射部が必要である場合には透光性の高い材質で形成されていればよい。
【００４９】
このように少なくとも担体２及び液体放出槽４Ｂを取り囲んで封止できる流出液タンク５Ｂを用いた場合には、担体２の微生物がある程度増殖して回収可能になった際に、流出液タンク５Ｂ内を培養液で満たして、液体放出槽４Ｂから放出する培養液の差圧をなくすことが可能となる。
このような流出液タンク５Ｂを用いた場合には、流出液タンク５Ｂを培養液で浸した後は、ポンプＰで流出液タンク５Ｂ内の培養液を流出液タンク５Ｂの外に汲み出しつつ培養を継続する。
【００５０】
なお、第１及び第２の実施形態の微生物培養システム１Ａ,１Ｂの側面部４ａは、複数の孔１２が形成された円筒状の部材を用いた場合を一例として説明したが、側面部４ａは、網部材により形成されたものであってもよい。
この場合、側面部４ａに用いられる網部材としては、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス等の金属により形成された金網、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂等の樹脂；カーボン等からなるネットにより形成されているとよい。また、網目の大きさは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いることができ、１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図４に示すように、本実施形態の微生物培養システム１Ｃは、主に、直方体の筐体状ないし箱状に形成され、側面部４ｍ，４ｍ，４ｎ，４ｎの少なくとも一部に担体２を配する網部材２０を設けた気体／液体放出槽４Ｃを有している点で、微生物培養システム１Ａ，１Ｂと異なっている。
【００５２】
具体的に、気体／液体放出槽４Ｃは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、天面部４ｂ、底面部４ｃ及びこれらの両端部同士を連結する一対の側面部４ｍ，４ｍからなる枠体２１と、枠体２１の開口部２１ｐを覆う網部材２０を具備した一対の側面部４ｎ，４ｎとを備えている。
網部材２０を備えた側面部４ｎ，４ｎの外周部と枠体２１の開口端部とは隙間なく密着し、気体／液体放出槽４Ｃが略網目のみから気体及び／又は液体を放出するようになっている。
網部材２０の表面には、網部材２０全体覆うように担体２が配され固定されている。
【００５３】
枠体２１を形成する底面部４ｃには、棒状の脚部２２が設けられている。なお、気体／液体放出槽４Ｃを確実に支持できるのであれば、脚部２２の形状及び本数は特に限定されない。
図４に示すように、枠体２１の底面部４ｃには気体及び／又は液体を気体／液体放出槽４Ｃの内部空間へ導入するための管１１が備えられている。管１１には、気体及び／又は液体を圧送する不図示のコンプレッサが接続されている。
【００５４】
微生物培養システム１Ｃにおいて、培養液供給部３は管状に形成され、担体２の上方に位置するようにケース８の天板部８ｂの下面に不図示の固定部材等により固定されている。培養液供給部３の供給孔３ｃは、担体２に向けて、すなわち鉛直下方に向けられている。
【００５５】
図５（ａ）に示す網部材２０は、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス等の金属；ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂等の樹脂；カーボン等からなるネットにより形成されている。
網目の大きさは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いることができ、１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
なお、網部材２０は、側面部４ｎの一部に設けられていてもよい。その場合、網部材２０以外の部分は、液密又は気密な部材により形成される。
【００５６】
次に、微生物培養システム１Ｃの使用方法及び作用について、微生物培養システム１Ａと異なる点について説明する。
微生物培養システム１Ｃを稼働する準備として、まず、微生物を担持させた担体２を気体／液体放出槽４Ｃの網部材２０の全体を覆うように配して固定する。この気体／液体放出槽４Ｃをケース８内に設置した上で、培養液供給部３から担体２に培養液を供給して微生物を培養する。なお、微生物の担体２への担持においては、第１の実施形態で示したように、気体／液体放出槽４Ｃ内を負圧にして担体２内の気体を吸引し、微生物を担体２に取り込んでもよい。
【００５７】
担体２に一定量の微生物が培養されたら、管１１を通じて下方から気体／液体放出槽４Ｃ内に一定の圧力で気体を送入する。気体の送入は、微生物が振動し得るように小刻みにしてもよい。そうすると、気体は網部材２０の網目を抜け、更に担体２の厚さ方向に送入され、微生物が振動して、付着している担体２の表面から分離して培養液と共に流下し、担体２の下端から培養液が流出液タンク５Ａに流れ落ちる。
【００５８】
運転時の循環培養液中には微生物が存在しているが、希薄でありほぼ透明な状態になる。一方、剥離液には高濃度な微生物が存在する。その量は一回の剥離操作で担体に存在する微生物量に対し５〜３０％の剥離量になる。この剥離回収液は、流出液タンクを切り替えて受けることにより、高濃度のまま遠心沈降機による濃縮する工程に送る事ができる。
【００５９】
担体２から微生物を分離するには、気体を用いるほか、液体を用いて剥離する方法を採用することもできる。液体で剥離する場合、気体／液体放出槽４Ｃの内側から網部材２０の網目を通して水や培養液等を所定の水圧で送出し、担体２の厚さ方向に流し込む。この際、同時に担体２の表面に噴霧して又は液体を流して担体２に付着した微生物を剥離してもよい。又は、担体２を備えた枠体２１が収まる大きさのプールに水や培養液等の液体を溜めておき、担体２及び網部材２０が固定された枠体２１を液体中に浸漬して徐々に引き上げることにより、流下する液体の自重で微生物を押し流す方法であってもよい。枠体２１を液体中に浸漬して引き上げる場合、例えば３０秒で２５０ｍｍの速さで引き上げる。
担体２から微生物を分離するには、気体を用いる方法、液体で流下させる方法、液体中に浸漬する方法を適宜組み合わせることができる。
【００６０】
このように構成した本実施形態に係る微生物培養システム１Ｃによれば、気体及び／又は液体を用いて増殖した微生物を担体２から分離させて、効率的に微生物を回収することができる。担体２から微生物を分離するために気体及び／又は液体を用いる場合、微生物培養システム１Ｃの稼働を中断することなく微生物を培養しつつ回収できる。
枠体２１を液体中に浸漬する場合は、枠体２１を一旦ケース８から取り出して容器に浸漬する必要があるが、その後、枠体２１を元の位置に戻すだけで、容易に培養を再開することができる。したがって、微生物培養システム１Ｃによれば、微生物の生産効率を高めることができる。
【００６１】
なお、微生物培養システム１Ｃは、枠体２１の互いに対向する開口部、すなわち側面部４ｎ，４ｎに網部材２０を設けた例を示したが、他の側面部４ｍ、天面部４ｂ及び底面部４ｃにも網部材２０が設けられていてもよい。微生物を気体等で流下させやすいことを考えると、少なくとも側面部４ｍ，４ｍに網部材２０が設けられていることが好ましい。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６又は図７（ａ），（ｂ）に示すように、第４の実施形態の微生物培養システム１Ｄは、第３の実施形態の気体／液体放出槽４Ｃを形成する一対の網部材（以下「第１の網部材２０」という）に配された担体２の表面側に、第２の網部材３１を更に配している。
【００６３】
第２の網部材３１の素材及び網目の大きさは、第３の実施形態の微生物培養システム１Ｃにおいて用いられた網部材２０と同様のものを用いることができる。なお、第２の網部材３１は、担体２を保護するとともに、通過した気体又は水流の勢いを抑えつつ微生物の飛散を防止する目的で配されるものであるため、第１の網部材２０よりも網目が大きく形成されていてもよい。
【００６４】
微生物培養システム１Ｄは、第２の網部材３１により、担体２を保護し、かつ、担体２の裏面（一方の面）から表面（他方の面）に向けて気流又は水流等を送出した際に、担体２において培養された微生物が飛散することを抑えることができる。
前記目的に鑑みると、第２の網部材３１は、担体２と隙間を空けて配されていてもよい。
【００６５】
なお、微生物培養システム１Ｄは、枠体２１の互いに対向する両開口部に第１の網部材２０及び第２の網部材３１を設けた例を示したが、他の側面部４ｍ、天面部４ｂ及び底面部４ｃにも第１の網部材２０及び第２の網部材３１が設けられていてもよい。微生物を気体等で流下させやすいことを考えると、少なくとも側面部４ｍ，４ｍに第１の網部材２０及び第２の網部材３１が設けられていることが好ましい。
【００６６】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態について、第１又は第２の実施形態の微生物培養システム１Ａと同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、主として微生物培養システム１Ａと異なる点について説明する。
図８に示すように、第５の実施形態の微生物培養システム１Ｅは、気体／液体放出槽４Ｃを担体２として兼用する点で、気体放出槽４Ａ又は液体放出槽４Ｂにシート状の担体２を配した第１又は第２の実施形態の微生物培養システム１Ａ,１Ｂと相違している。
【００６７】
具体的に、微生物培養システム１Ｅの気体／液体放出槽４Ｅは、側面部４ａ，天面部４ｂ及び底面部４ｃを備え、中空の円筒状の筐体を形成している。そして、気体／液体放出槽４Ｃの側面部４ａには、内部空間Ｓと連通している孔１２が形成されている。なお、この場合に形成される孔１２の内面についても、側面部４ａの内周面から外周面に向かって拡開するテーパ状に形成されたものであってもよい。
【００６８】
気体／液体放出槽４Ｅは、気体放出槽４Ａ及び液体放出槽４Ｂと同様の素材により形成可能である。気体／液体放出槽４Ｅの表面は、微細藻類が付着しやすいように粗面となる加工がされていることが好ましい。
【００６９】
気体／液体放出槽４Ｅが以上のように形成された微生物培養システム１Ｅは、孔１２内等において微生物が増殖可能となり、筐体状に形成された気体／液体放出槽４Ｅの内部空間Ｓに気体を送入することで、孔１２を形成する面に増殖した微生物を気体／液体放出槽４Ｃから分離させ流下可能となる。
本発明の微生物培養システム１Ｅは、このような構成によっても、第１及び第２の実施形態にて例示した作用、機能及び効果を奏する上に、構成がシンプルとなる。
【００７０】
なお、気体／液体放出槽４Ｅの側面部４ａの周りには、側面部４ａの表面との間に隙間を設けて、微生物及び培養液の飛散を防止し、気体／液体放出槽４Ｅの孔１２から放出された微生物及び培養液を流出液タンク５Ａに落とす不図示のカバー体が配されていてもよい。
【００７１】
また、気体／液体放出槽４Ｅとしては、円筒形上のものに限らず、上面視矩形又は多角形の中空の角柱状であってもよい。また、側面部４ａは、網部材を有したものであってもよい。具体的には、例えば、図４に示す担体２を取り外して枠体２１に網部材２０を有した側面部４ｎを配した構成の気体／液体放出槽を用い、網部材２０において微生物を培養してもよい。
この場合も、網部材２０と間隔を空けて網部材２０に平行に前述した第２の網部材３１等と同様のカバーを配してもよい。
【００７２】
以上、本発明の微生物培養システム１Ａ−１Ｅについて説明したが、本発明は前記各実施形態の構成を適宜組み合わせて微生物培養システムを構成してもよい。
【００７３】
また、本発明の微生物培養システムは、例えば、流出液タンク５Ａ，５Ｂ等内に貯留した培養液からの微生物の回収は、ろ過、遠心処理、又は、自然沈降のいずれによってもよい。なお、微生物が細胞外に排出する物質を収穫する場合には、吸着や濃縮等のその他の方法を適用する。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【実施例】
【００７４】
以下に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００７５】
［実施例１］
図６に示すような培養システム１Ｄを用いてクロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ  １１ｈ）を培養した。
担体２としては、幅１５０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの無撚糸で織りあげたパイル地（保水量：０．３９５ｇ/ｃｍ２）を２枚用いた。
【００７６】
担体２の「保水量」は、下記の方法で測定した。
[１]保水量を測定するサンプルは３ｃｍ×２６ｃｍの大きさで用意し、乾燥重量を測定した。
[２]十分量の水道水を入れた容器にサンプルを入れ３分間放置し、サンプルに十分に水を含ませた。
[３]ピンセットを使ってサンプルを容器から取り出し、持ち上げた状態で５秒間水が垂れ落ちるのを待って水を切った。
[４]水を含んだサンプルの重量を測定した。この時点で水が垂れても、垂れた水を含めた重量を測定した。
[５][４]で測定した重量からサンプルの乾燥重量を引き、サンプル１ｃｍ２あたりに含まれる水の量を算出した。
測定は各サンプルにつき５回ずつ行い、平均値を「保水量（ｇ／ｃｍ２）」とした。
【００７７】
枠体２１の開口部及び網部材２１の寸法を共に幅１５０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの矩形とする枠体２１及び側面部４ｎ（枠部材２１の四方に枠縁を有したもの）を用いた。
網部材２１として、素材がステンレス・ＳＵＳ３０４の金網で、網目の大きさが１２メッシュのものを用いた。
この網部材２１を備えた側面部４ｎ，４ｎ（それぞれ、上下左右の枠縁の幅は１０ｍｍであり、全体の寸法が縦２７０ｍｍ×横１７０ｍｍ）を枠体２１（枠体２１の上下左右の開口端面の幅は１０ｍｍであり、縦２７０ｍｍ×横１７０ｍｍ）の両端開口部に配置して枠縁部分において密着固定し、気体／液体放出槽４Ｄとした。
【００７８】
枠体２１の奥行き寸法（すなわち側面部４ｎ，４ｎ間の寸法）は、３ｃｍとした。
側面部４ｎの網部材２０を覆うように上記担体２を配して固定した。
また、担体２の表面に、更に上記と同様の網部材２１を配置して固定した。
なお、気体／液体放出槽４Ｄには減圧弁（図６においては図示せず）を接続しておいた。
【００７９】
循環流路７の下流側には、ポンプＰ（エーハイム社製１０４６）が設けてある。
ケース８としては、市販のガラスケース（ガラスの厚さ３ｍｍ）を用いた。
光照射部９としては、赤色ＬＥＤ（イフェクト社製）を用いた。
【００８０】
本培養システム１Ｄを用いて、管１１からケース８内に下から上に向けて１０％ＣＯ２を含む空気を１．０Ｌ／ｍｉｎ程度の速度で導入し、それらを上から下に向けて循環させ、また流出液タンク５内の培地にバブリングしつつ、培養液として植物組織培養培地ガンボーグＢ５を１０倍希釈したものを使用して、５４００ｍＬ／ｈ／ｍ２の速度で培養液を供給しつつ、８．３Ｗ／ｍ２の強度の赤色光を照射しながら、室温（３３〜３７℃）でクロレラの培養を行った。
【００８１】
担体２の表面温度は、培養中一定して３３〜３５℃であった。
担体２から流出したクロレラを含む培養液は、流出液タンク５に集めた。なお、流出液タンク５内でクロレラが増殖するのを防ぐため、流出液タンク５は黒い布で覆った。
【００８２】
培養開始後、約４から７日間培養を行い、目視による表面状況を確認後、剥離処理を行い、剥離量の測定値＋剥離後の残量測定値から剥離前の付着量を算出し、運転方法の違いによる剥離状況の差を確認した。
枠体２１の正面側に配された担体２の裏面（すなわち網部材２０に対向させた面）に向けて気体を送出し、担体２の表面全体に純水を吹き付けた。この動作を連続して６０秒間行った。この際の減圧弁のセット値は０．０５ＭＰａであった。
この実験では、剥離前に付着していたクロレラの量が５１．７ｇ／ｍ２で、クロレラの剥離量は、１３．６ｇ／ｍ２であり、培養された微生物の回収量は、約２６％であった。
担体２に直接純水を噴霧すると、純水が直接に吹き付けられた箇所が優先的に剥離したため、剥離が斑になった。
【００８３】
［実施例２］
実施例１と同様にして担体２においてクロレラを培養した。
培養を開始し、約４から７日間培養を行い、目視による表面状況を確認後、微生物培養システム１Ｄから気体／液体放出槽４Ｄを取り外した。そして、気体／液体放出槽４Ｄの全体を、容器内に張った純水に浸漬させ、気体／液体放出槽４Ｄの外表面及び内部空間を純水で満たした。その後、気体／液体放出槽４Ｄを引き上げ速度２５０ｍｍ／３０秒で引き上げた。
【００８４】
この実験では、剥離前に付着していたクロレラの量は、２５．３ｇ／ｍ２で、クロレラの剥離量は、８．５ｇ／ｍ２であり、培養された微生物の回収量は、約３４％であった。
なお、剥離の均一性は見られたが、剥離操作に要した純水量が多く得られた剥離液は非常に薄いものであった。
【００８５】
［実施例３］
実施例１と同様にして担体２においてクロレラを培養した。
培養を開始し、約４から７日間培養を行い、目視による表面状況を確認後、気体／液体放出槽４Ｄから前記担体２の裏面（すなわち網部材２０に対向させていた面）に向けて気体を送出し、更に前記担体２の表面全体に純水を噴霧することにより加水した。この動作を連続して４０秒間行った。この際の減圧弁のセット値は０．１ＭＰａであった。
【００８６】
この実験では、剥離前に付着していたクロレラの量は、５６．８ｇ／ｍ２であった。クロレラの剥離量は、１１．７ｇ／ｍ２であり、培養された微生物の回収量は、約２１％であった。担体２に直接液体を噴霧すると剥離が斑になった。
【００８７】
［実施例４］
実施例１と同様にして担体２においてクロレラを培養した。
培養を開始し、約４から７日間培養を行い、目視による表面状況を確認後、気体／液体放出槽４Ｄから前記担体２の裏面（すなわち網部材２０に対向させていた面）に向けて気体を送出し、更に担体２の表面に直接に純水を掛けずに、側面部４ｎの上枠部分（すなわち網部材２０の上部分）に純水を掛け、自然流下により加水した。この動作を連続して４０秒間行った。この際の減圧弁のセット値は０．１５ＭＰａであった。
【００８８】
この実験では、剥離前に付着したクロレラの量は、３６．５ｇ／ｍ２であった。この方法によるクロレラの剥離量は、６．６７ｇ／ｍ２であり、培養された微生物の回収量は、約１８％であった。
実施例１，３と比較して、目視上は、担体２に斑になっている部分が明らかに少なくなっていた。
【符号の説明】
【００８９】
１Ａ−１Ｅ・・・微生物培養システム
２・・・担体
３・・・培養液供給部
４Ａ・・・気体放出槽
４Ｂ・・・液体放出槽
４Ｃ−４Ｅ・・・気体／液体放出槽
６・・・収穫容器
７・・・循環流路     
８・・・ケース
【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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