(57)【要約】      （修正有）【課題】製造が容易かつ安価で、操作性の自由度および生産性が高い藻類培養装置を提供する。【解決手段】透明材料からなる導光板と、導光板上に設けられる第１の部分１２２と第２の部分１２４を有し、表面が弧面状の透光循環パス１２０と、導光板に配置される発光モジュール１３０と、第１の部分の前端部に接続される藻類導入モジュール１４０及びガス収集モジュール１７０と、第１の部分の末端部に接続される藻類収集モジュール１５０及びガス導入モジュール１６０と、透光循環パス１２０へ設けられる培養基導入モジュール１８０、温度制御モジュール１９０及び酸アルカリ性制御モジュール２００を備えることを特徴とする。【選択図】図１
0003151710.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
透明材料からなる導光板と、
前記導光板上に設けられ、前端部および末端部のそれぞれに開口が設けられた連続Ｓ字状の第１の部分と、循環が可能なように前記第１の部分の末端部に接続された第２の部分と、を有し、表面が弧面状に形成された少なくとも１つの透光循環パスと、
前記導光板の少なくとも１つの側面に配置された少なくとも１つの発光モジュールと、
藻類を導入するために前記第１の部分の前端部の開口に接続された藻類導入モジュールと、
前記藻類を収集するために前記第１の部分の末端部の開口に接続された藻類収集モジュールと、
前記透光循環パスへ処理するガスを導入するために前記第１の部分の末端部の開口に接続されたガス導入モジュールと、
前記透光循環パスで発生したガスを収集するために前記第１の部分の前端部の開口に接続されたガス収集モジュールと、
前記透光循環パスへ培養基を導入する培養基導入モジュールと、
前記透光循環パスの温度を制御する温度制御モジュールと、
前記透光循環パスの酸アルカリ性を制御する酸アルカリ性制御モジュールと、を備えることを特徴とする藻類培養装置。
【請求項２】
前記透光循環パスが１つの場合、前記導光板の前記透光循環パスが設けられていない側面に光反射板が設けられることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。
【請求項３】
前記発光モジュールは、ＬＥＤモジュールまたは光ファイバにより太陽光を収集する導光モジュール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４】
前記ＬＥＤモジュールは、波長が６２０ｎｍ〜６８５ｎｍである赤色ＬＥＤモジュールであることを特徴とする請求項３に記載の藻類培養装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤモジュールは、波長が４４０ｎｍ〜４８５ｎｍである青色ＬＥＤモジュールであることを特徴とする請求項３に記載の藻類培養装置。
【請求項６】
前記ガス導入モジュールが導入する前記ガスは二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。
【請求項７】
前記培養基導入モジュールが導入する前記培養基は、窒素塩、ホスホニウム塩またはビタミンであることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、組織培養技術により植物を再生させる装置に関し、特に、藻類培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業革命は人類に急激な科学技術の発展および経済成長をもたらし、人類の生活水準を大幅に向上させたが、それとともに自然界に大きな影響および破壊をもたらした。特に、大気層に存在する温室効果ガスによる温室効果（ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  ｅｆｆｅｃｔ）は、地球の表面温度を次第に上昇させる温暖化現象を発生させた。過去１５０年の間、非常に多くの二酸化炭素が排出されることにより、大気層に存在する二酸化炭素の濃度は約２５％増加し、世界の年平均気温は０．５℃上昇した。大気層に存在する二酸化炭素濃度の大幅な上昇は、継続的な森林伐採（ｄｅｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ）以外に、人類が大量に消費する石化燃料が主な原因と見られている。世界人口の急速な増加および経済の急速な発展により、食料、エネルギ、鉱産、建材などの資源が不足したり生態環境が悪化するといった虞があった。現在、世界各国は、資源の消費ペースを緩やかにするために代替エネルギを積極的に探し、将来資源が枯渇した場合に備えて準備をしている。例えば、水力、潮力、風力、ソーラエネルギ、バイオマスなどの代替エネルギの開発や、菌類、藻類、昆虫などの代替食料の開発が積極的に行われている。
【０００３】
例えば、藻類は様々な光合成により二酸化炭素を吸収し、ビタミン、アミノ酸、色素、蛋白質、多糖類、繊維素、脂肪酸などの様々な有用な成分を生成させることができる。さらに、藻類は、成長速度が速く、ソーラエネルギの利用効率が高く、栄養が豊富などといった長所を有するため、代替資源の重要な研究対象となっている。例えば、藻類を飼料、代替食料などとして利用したり、藻類で過剰な二酸化炭素を処理したり、緑藻から抽出した油脂をバイオディーゼルに変換したりする技術が研究されている。
【０００４】
このように、関連分野の研究者は、迅速かつ大量に藻類を培養することができる方法を研究・開発している。藻類の培養には、十分な光線、二酸化炭素および栄養分が必要であった。また、培養工程では、光エネルギを有効に利用し、培養装置またはシステムにより受光面積を拡大して培養液を十分に攪拌することにより、藻類が光線を効率良く受取り、二酸化炭素および栄養へ均一に藻類を接触させる必要があった。さらに、攪拌を十分に行うと、藻類が発生させる酸素を効率的に排出させ、培養装置の表面に藻類が付着して培養装置の透光率が低下することを防ぐことができる。
【０００５】
過去数十年、様々な藻類培養装置および藻類培養方法が開発されてきた。例えば、初期には池状の光合成反応装置により藻類の培養を行う技術が開発された。その光合成反応装置の構造は、水深がわずか約１５ｃｍ〜２０ｃｍの水池であり、その底部にガスを通して循環および混合を行っていた。この反応装置の構造は簡単であり、製造が容易かつ安価であったが、栄養分の混合が不均一であり、藻類が沈殿し易かった。そのため、この技術は構造が類似したトレンチ型反応装置により代替された。このトレンチ型光合成反応装置では、培養液を流動させることが可能なため、流体とトレンチ壁との間に発生する乱流により培養液自体の混合および細胞の懸濁機能を提供することができた。そのため、一般にトレンチ型光合成反応装置の細胞成長は、池状光合成反応装置よりも優れている。
【０００６】
しかし、上述の光合成反応装置は、屋外用開放型システムであるため、低コスト、大規模培養などの長所を有するが、面積が過大で、他の生物や粉塵による汚染が発生し易く、天候の影響を受け易い上、二酸化炭素が逃げ易いなどの欠点を有した。これに鑑み、密閉式培養システムが開発された。現在の密閉式培養システムは、発酵槽、管状光合成反応装置、プレート状光合成反応装置、螺旋管状光合成反応装置などを含む。そのなかでも螺旋管状光合成反応装置は、管状光合成反応装置を曲げて螺旋状に連結しているため、反応ルートが長い。そのため、ガスと液体との交換距離が長く、藻類が光合成反応装置中の二酸化炭素を十分に利用することができる。さらに、管状光合成反応装置は、同時にバックライト面積が大きいため、光線を十分に利用することができる。密閉型培養システムは、環境因子の制御がし易く、汚染されにくく、培養密度が高いなどの長所を有していたが、コストが高く、地震により管が破壊され易いといった欠点もあった。
【０００７】
そのため、製造が容易かつ安価で、操作性の自由度および生産性が高く、２４時間光源を利用することが可能な上、所望の藻類を迅速かつ大量に培養することが可能な藻類培養装置が求められていた。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案の目的は、製造が容易かつ安価で、操作性の自由度および生産性が高く、２４時間光源を利用することが可能な上、所望の藻類を迅速かつ大量に培養することが可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、透明材料からなる導光板と、前記導光板上に設けられ、前端部および末端部のそれぞれに開口が設けられた連続Ｓ字状の第１の部分と、循環が可能なように前記第１の部分の末端部に接続された第２の部分と、を有し、表面が弧面状に形成された少なくとも１つの透光循環パスと、前記導光板の少なくとも１つの側面に配置された少なくとも１つの発光モジュールと、藻類を導入するために前記第１の部分の前端部の開口に接続された藻類導入モジュールと、前記藻類を収集するために前記第１の部分の末端部の開口に接続された藻類収集モジュールと、前記透光循環パスへ処理するガスを導入するために前記第１の部分の末端部の開口に接続されたガス導入モジュールと、前記透光循環パスで発生したガスを収集するために前記第１の部分の前端部の開口に接続されたガス収集モジュールと、前記透光循環パスへ培養基を導入する培養基導入モジュールと、前記透光循環パスの温度を制御する温度制御モジュールと、前記透光循環パスの酸アルカリ性を制御する酸アルカリ性制御モジュールと、を備えることを特徴とする藻類培養装置が提供される。
【００１０】
また、前記透光循環パスが１つの場合、前記導光板の前記透光循環パスが設けられていない側面に光反射板が設けられることが好ましい。
【００１１】
また、前記発光モジュールは、ＬＥＤモジュールまたは光ファイバにより太陽光を収集する導光モジュールであることが好ましい。
【００１２】
また、前記ＬＥＤモジュールは、波長が６２０ｎｍ〜６８５ｎｍである赤色ＬＥＤモジュールであることが好ましい。
【００１３】
また、前記ＬＥＤモジュールは、波長が４４０ｎｍ〜４８５ｎｍである青色ＬＥＤモジュールであることが好ましい。
【００１４】
また、前記ガス導入モジュールが導入する前記ガスは二酸化炭素であることが好ましい。
【００１５】
また、前記培養基導入モジュールが導入する前記培養基は、窒素塩、ホスホニウム塩またはビタミンであることが好ましい。
【考案の効果】
【００１６】
本考案の藻類培養装置によれば、製造が容易かつ安価で、操作性の自由度および生産性が高く、２４時間光源を利用することが可能な上、所望の藻類を迅速かつ大量に培養することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の一実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。
【図２】本考案の一実施形態による透光循環パスの第１の部分を示す斜視図である。
【図３Ａ】本考案の一実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。
【図３Ｂ】本考案の他の実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。
【００１９】
図１、図２および図３Ａを参照する。図１は、本考案の一実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。図２は、本考案の一実施形態による透光循環パスの第１の部分を示す斜視図である。図３Ａは、本考案の一実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。本考案の一実施形態による藻類培養装置は、導光板１１０、透光循環パス１２０、発光モジュール１３０、藻類導入モジュール１４０、藻類収集モジュール１５０、ガス導入モジュール１６０、ガス収集モジュール１７０、培養基導入モジュール１８０、温度制御モジュール１９０、酸アルカリ性制御モジュール２００および光反射板２１０を含む。
【００２０】
導光板１１０は、光線を案内することが可能な透明材料からなる。透光循環パス１２０は、導光板１１０上に配置された連続Ｓ字状の第１の部分１２２と、第１の部分１２２の前端部および末端部が互いに接続されて循環が形成されている第２の部分１２４と、を有する。透光循環パス１２０の表面は弧面状であり、第１の部分１２２の前端部および末端部にはそれぞれ開口１２２ａ，１２２ｂが設けられている。透光循環パス１２０は、表面が弧面状に形成されているため、その中の藻類が滞留せずに容易に取り出すことができる。発光モジュール１３０は、導光板１１０の少なくとも１つの側面に設けられ、波長６２０ｎｍ〜６８５ｎｍの赤色ＬＥＤモジュールであるか、波長４４０ｎｍ〜４８５ｎｍの青色ＬＥＤモジュールであるか、光ファイバにより太陽光線を収集する導光モジュールでもよい。導光板１１０の透光循環パス１２０が設けられていない方の側面には、発光モジュール１３０から導光板１１０に入射された光線を完全に利用することができるように光反射板２１０が設けられている。
【００２１】
このように、本実施形態では藻類の太陽光が十分であるとき、導光板１１０の少なくとも一方の側面および透光循環パス１２０を太陽光が透過して十分な照射を得ることができるため、夜間または太陽光線が不足する場合でも、発光モジュール１３０を起動させ、導光板１１０および光反射板２１０により十分な照射を得ることができる。そのため、本考案は、光源を２４時間利用することができる。
【００２２】
藻類導入モジュール１４０は、藻類を導入するために、第１の部分１２２の前端部の開口１２２ａに接続してもよい。藻類収集モジュール１５０は、藻類を収集するために、第１の部分１２２の末端部の開口１２２ｂに接続してもよい。本実施形態の藻類培養装置は、重力の作用を利用し、まだ成熟していない藻類を上方に設けられた開口から導入し、成熟した藻類を下方に設けられた開口から排出させることができる。
【００２３】
ガス導入モジュール１６０は、透光循環パス１２０中へ処理するガスを導入するために、第１の部分１２２の末端部の開口１２２ｂに接続させてもよい。処理するガスは二酸化炭素でもよい。ガス収集モジュール１７０は、透光循環パス１２０中で生成されたガスを収集するために用いる第１の部分１２２の前端部の開口１２２ａに接続してもよい。本実施形態では、ガスが液体中で上方に浮き上がる原理を利用し、処理するガスを下方から導入して透光循環パス全体に拡散させ、生成されたガスを上方から排出して収集する。
【００２４】
培養基導入モジュール１８０は、透光循環パス１２０中へ培養基を導入するために用いる。培養基導入モジュールが導入する培養基は、窒素塩、ホスホニウム塩またはビタミンでもよい。温度制御モジュール１９０は、透光循環パス１２０の温度を制御するために用いる。酸アルカリ性制御モジュール２００は、透光循環パス１２０の酸アルカリ性を制御するために用いる。これら三種類のモジュールを利用した場合、藻類の成長速度を有効に制御することができるため、本考案は高い操作性を得て、藻類の生産性を向上させることができる。
【００２５】
続いて図３Ｂを参照する。図３Ｂは、本考案の他の実施形態による藻類培養装置を示す模式図である。この藻類培養装置は、導光板１１０の両側に透光循環パス１２０がそれぞれ配置されているため、コストが高くなるが、生産性が２倍近くに向上する。そのため、ユーザは必要に応じてこの態様を選択することもできる。
【００２６】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２７】
１１０  導光板
１２０  透光循環パス
１２２  第１の部分
１２２ａ  開口
１２２ｂ  開口
１２４  第２の部分
１３０  発光モジュール
１４０  藻類導入モジュール
１５０  藻類収集モジュール
１６０  ガス導入モジュール
１７０  ガス収集モジュール
１８０  培養基導入モジュール
１９０  温度制御モジュール
２００  酸アルカリ性制御モジュール
２１０  光反射板
【図１】
0003151710.tif 000003
【図２】
0003151710.tif 000004
【図３Ａ】
0003151710.tif 000005
【図３Ｂ】
0003151710.tif 000006