(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物及び培養液を貯留する袋状の培養槽と、
前記培養槽で培養した前記微生物を回収する回収ステーションと、を有し、
前記培養槽は、水面に浮かべられており、
前記回収ステーションは、その上部が水位の変化によって露出又は水没するように水中に設置されており、
水位が下がり、前記回収ステーションの上部に載置された前記培養槽が水面から露出した際に、前記微生物を含んだ前記培養液をこの培養液の重力で前記培養槽から排出しつつ、前記微生物の回収を行うことを特徴とする微生物の培養システム。
【請求項２】
前記培養槽は、排水バルブを備え、
前記回収ステーションは、前記排水バルブよりも下に設けられた分離槽を備え、
前記分離槽は、フィルターを備え、
前記排水バルブから排出された微生物を含んだ培養液を前記フィルターに通し、前記フィルターで前記微生物を回収することを特徴とする請求項１に記載の微生物の培養システム。
【請求項３】
前記回収ステーションの上面は、前記分離槽に向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の微生物の培養システム。
【請求項４】
前記分離槽で分離された前記培養液を再利用するための移送手段を備えていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の微生物の培養システム。
【請求項５】
前記微生物を貯留する微生物貯留槽と、
前記回収ステーションで回収された前記微生物を前記微生物貯留槽へ搬送する搬送装置と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の微生物の培養システム。
【請求項６】
前記培養槽は、この培養槽内の気体を調整する気体調整手段と連通していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の微生物の培養システム。
【請求項７】
微生物及び培養液を貯留する袋状の培養槽を水面に浮かべて培養する培養工程と、
水中に設置された回収ステーションの上に前記培養槽を位置させる配置工程と、
水位が下がり、前記回収ステーションの上部に載置された前記培養槽が水面から露出した際に、前記微生物を含んだ前記培養液をこの培養液の重力で前記培養槽から排出しつつ、前記微生物の回収を行う回収工程と、を含むことを特徴とする微生物の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合成によって微生物を培養する微生物の培養システム及び微生物の培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光合成によって微生物を培養して二酸化炭素を固定し、増殖した微生物を工業原料、食品、医薬及び飼料等に利用する技術が知られている。この微生物の培養は、その生産性が低いことが課題となっており、研究開発が進められている。微生物の培養の生産性を上げるためには、微生物を含んだ培養液に光及び二酸化炭素を最適な環境下で、効率的に供給するとともに、イニシャルコスト及びランニングコストの小さい装置が必要となる。
【０００３】
例えば、従来の培養装置は、培養槽に貯留された培養液が大気中に開放された開放系と、閉鎖された閉鎖系とに大きく分類される。開放系の培養装置では、上方が開放した箱状の培養槽が用いられる。このような開放系の培養装置によれば、培養槽を簡素化できるため、初期投資を削減できるというメリットがある。しかし、外部から培養槽内に異物、雑菌等が混入し、培養に悪影響を与えるという問題がある。
【０００４】
一方、閉鎖系の培養装置の一つとして、閉鎖空間を備えたチューブ型の培養槽（以下、チューブ型培養槽とも言う）が用いられる。チューブ型培養槽では、このチューブ型培養槽の内部に培養液を流通させて微生物を培養させる（特許文献１参照）。特許文献１に係る発明によれば、異物の混入や二酸化炭素の放出等を防ぐことができるため、培養効率を高めることができる。
【０００５】
特許文献１に係る発明では、チューブ型培養槽の内径を５ｃｍに設定している。このようにチューブ型培養槽の内径が小さいと、チューブ型培養槽の内部を流通する培養液の温度が上昇しやすい。一般に、培養を行うための最適な温度は、２５〜３５℃と言われている。したがって、チューブ型培養槽を用いた従来の培養装置では、チューブ型培養槽の近くに冷却用のスプリンクラーを設置して培養液の温度上昇を抑制することが行われている。
【０００６】
ここで、チューブ型培養槽の内径を大きくすれば、培養液の温度上昇を抑制することができ、さらには、培養液の容量を大きくできるので微生物の生産性を向上することができるとも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−１２１８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、チューブ型培養槽の内径を大きくすると、チューブ型培養槽の下部に流れる培養液に光が効果的に到達せず、培養効率が低下するという問題があった。この問題を解決するためにチューブ型培養槽の内部に撹拌装置などを設置して培養液を撹拌することが考えられるが、培養液を撹拌するためには大きな動力が必要となり、ランニングコストが大きくなるという問題があった。
【０００９】
また、内径が小さいチューブ型培養槽を用いて培養の大容量化を達成するためには、チューブ型培養槽の全長を長くしなければならなかった。そのため、イニシャルコストが嵩むとともに、広い設備面積を確保しなければならなかった。また、チューブ型培養槽の全長を長くすると、培養された微生物の回収作業が煩雑になるとともに、回収コストも大きくなるという問題があった。
【００１０】
また、前記したようにチューブ型培養槽の内径が小さいと、培養液の温度が上昇しやすいため、培養液の温度管理が困難であった。スプリンクラー等で対処することはできるが、スプリンクラーに対するイニシャルコスト及びランニングコストが嵩むという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、微生物の培養効率の向上を図るとともにコストを削減することができる微生物の培養システム及び培養方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は、微生物及び培養液を貯留する袋状の培養槽と、前記培養槽で培養した前記微生物を回収する回収ステーションと、を有し、前記培養槽は、水面に浮かべられており、前記回収ステーションは、その上部が水位の変化によって露出又は水没するように水中に設置されており、水位が下がり、前記回収ステーションの上部に載置された前記培養槽が水面から露出した際に、前記微生物を含んだ前記培養液をこの培養液の重力で前記培養槽から排出しつつ、前記微生物の回収を行うことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、培養槽は、例えば、海などの水面に浮いているため、波や潮位の変化、風雨によって不規則に揺動する。これにより、培養槽内の培養液を撹拌することができるため、微生物に均一に光を照射することができる。また、培養槽は水面に浮いているため、培養槽内の温度の上昇を抑えることができる。また、水位が下がり、回収ステーションの上部に載置された培養槽が水面から露出した際に、培養液の重力を利用して培養液を排出することにより、培養槽から微生物を回収することができる。
【００１４】
要するに、本発明では自然環境を利用して微生物の培養及び回収を行うことができるため、培養システムのイニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。また、水位の上下動を利用することで、培養槽内の微生物の回収を容易に行うことができる。なお、培養槽を浮かべる場所は、海、川、湖、池など自然環境下であって、水位の変化がある場所が挙げられる。
【００１５】
また、前記培養槽は、排水バルブを備え、前記回収ステーションは、前記排水バルブよりも下に設けられた分離槽を備え、前記分離槽は、フィルターを備え、前記排水バルブから排出された微生物を含んだ培養液を前記フィルターに通し、前記フィルターで前記微生物を回収することが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、フィルターを備えた分離槽が排水バルブよりも下に備えられているため、重力を利用してフィルターで微生物を捕捉することができる。
【００１７】
また、前記回収ステーションの上面は、前記分離槽に向けて下方に傾斜していることが好ましい。
【００１８】
また、前記分離槽で分離された前記培養液を再利用するための移送手段を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、養分や未成長の微生物が残存する培養液を再利用することができるためコストを低減できる。
【００１９】
また、前記微生物を貯留する微生物貯留槽と、前記回収ステーションで回収された前記微生物を前記微生物貯留槽へ搬送する搬送装置と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、微生物の回収効率を高めることができる。
【００２０】
また、前記培養槽は、この培養槽内の気体を調整する気体調整手段と連通していることが好ましい。かかる構成によれば、培養槽内の気体を調整することができる。
【００２１】
また、本発明は、微生物及び培養液を貯留する袋状の培養槽を水面に浮かべて培養する培養工程と、水中に設置された回収ステーションの上に前記培養槽を位置させる配置工程と、水位が下がり、前記回収ステーションの上部に載置された前記培養槽が水面から露出した際に、前記微生物を含んだ前記培養液をこの培養液の重力で前記培養槽から排出しつつ、前記微生物の回収を行う回収工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
かかる方法によれば、培養槽は、例えば、海などの水面に浮いているため、波や潮位の変化、風雨によって不規則に揺動する。これにより、培養槽内の培養液を撹拌することができるため、微生物に均一に光を照射することができる。また、培養槽は水面に浮いているため、培養槽内の温度の上昇を抑えることができる。また、水位が下がり、回収ステーションの上部に載置された培養槽が水面から露出した際に、培養液の重力を利用して培養液を排出することにより、培養槽から微生物を回収することができる。
【００２３】
要するに、本発明では自然環境を利用して微生物の培養及び回収を行うことができるため、培養システムのイニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。また、水位の上下動を利用することで、培養槽内の微生物の回収を容易に行うことができる。なお、培養槽を浮かべる場所は、海、川、湖、池など自然環境下であって、水位の変化がある場所が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る微生物の培養システム及び微生物の培養方法によれば、微生物の培養効率の向上を図るとともにコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第一実施形態に係る微生物の培養システムを示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視側面図である。
【図３】第一実施形態に係る回収ステーションを示す平面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線矢視側断面図である。
【図５】第一実施形態に係る微生物の培養システムの配置工程を示す平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線矢視側断面図である。
【図７】第一実施形態に係る回収工程を示す側断面図である。
【図８】第二実施形態に係る回収工程を示す側断面図である。
【図９】第三実施形態に係る回収工程を示す図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１０】培養槽の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、第一実施形態に係る微生物の培養システム１は、微生物を培養する複数の培養槽２と、培養槽２を係留するとともに微生物の回収を行う回収ステーション３と、培養槽２の気体の調整を行う気体調整手段４と、回収した微生物を収集する微生物収集手段５と、を主に有する。培養槽２は海Ｓに浮かべられており、回収ステーション３は海底に設置されている。
【００２７】
培養槽（バイオリアクター）２は、培養液Ｌ及び微生物を貯留して、微生物を培養する容器である。培養槽２は、本実施形態では回収ステーション３の周囲に放射状に８個設けられている。培養槽２の数は特に制限されるものではない。
【００２８】
培養槽２は、図２に示すように、培養容器１１と、係留タグ１２と、排水バルブ１３と、気体調整管１４とを主に有する。培養容器１１は、円柱形状を呈し、比較的柔らかい樹脂で形成された中空部材である。培養容器１１の中に培養液Ｌと微生物が貯留される。培養容器１１は、貯留する微生物に日光を照射させるために透明であることが好ましい。培養容器１１の大きさは特に制限されないが、本実施形態では、直径１．６ｍ、長さ５０ｍに設定している。培養容器１１の形状は、本実施形態では円柱形状としたが、培養液を貯留できる袋状の容器であれば他の形状であってもよい。
【００２９】
係留タグ１２は、図２に示すように、培養容器１１の両端面に二箇所ずつ設けられている。係留タグ１２は、海底に立設された係留杭Ｋ１，Ｋ２に連結ワイヤＷ１，Ｗ２を介してそれぞれ連結されている。これにより、培養槽２が漂流するのを防ぐことができる。
【００３０】
係留杭は、図１に示すように、培養槽２を浮かばせる位置に対応して立設されている。係留杭は、本実施形態では一の培養槽２に対して二本ずつ設けられており、合計１６本（係留杭Ｋ１〜Ｋ１６）立設されている。角柱を呈する各係留杭Ｋ１〜Ｋ１６の対向する側面には、縦方向にスリット（図示省略）が形成されている。一方、連結ワイヤＷ１，Ｗ２の先端には、弾性変形可能なクリップ（図示省略）が形成されている。連結ワイヤＷ１，Ｗ２は、係留杭Ｋ１〜Ｋ１６に対して着脱自在に形成されているとともに、潮位が変化して培養槽２が上下動する際に、前記したクリップが係留杭Ｋ１〜Ｋ１６の前記スリット内を移動するように形成されている。
【００３１】
排水バルブ１３は、図２に示すように、培養容器１１の中央下部に設けられている。排水バルブ１３は、培養容器１１内の微生物を含んだ培養液Ｌを排出するためのバルブである。排水バルブ１３は、本実施形態では、培養容器１１の中央下部に設けられているが、培養容器１１の下部であれば他の部位であってもよい。培養容器１１の端面に設けられていてもよい。
【００３２】
気体調整管１４は、培養容器１１の端面の上部に連結されている。気体調整管１４は、培養槽２に給気又は排気するための可撓性の管である。気体調整管１４の先端にはプラグ１４ａが形成されている。プラグ１４ａは、気体調整手段４のソケット３６に連結される。
【００３３】
培養槽２の中で培養する微生物の種類は、微細藻など光合成を行う生物であれば特に制限されない。培養液Ｌは、撹拌効率を考慮して、培養槽２の４０％程度の容量で貯留することが好ましい。培養槽２は、本実施形態では前記したように構成したが、これに制限されるものではない。例えば、培養容器１１の外周面に側方に張り出す羽根部材を設けて、波に応じて培養槽２を揺動しやすくしてもよい。
【００３４】
回収ステーション３は、図４に示すように、脚部２１，２２と、テーブル２３と、分離槽２４と、を主に有する。
【００３５】
脚部２１，２２は、海底Ｓ１に立設されており、テーブル２３を支える部位である。テーブル２３は、脚部２１，２２の上に設けられており、平面視円形であって、中央に向けて傾斜するすり鉢状を呈する。テーブル２３の表面は分離槽２４に向けて下方に傾斜している。テーブル２３の直径は、少なくとも培養槽２の長さよりも大きい直径で形成されていることが好ましい。テーブル２３は、微生物を回収する際に、培養槽２が配置される部位である。テーブル２３の表面に、滑り止め層を設けてもよい。
【００３６】
分離槽２４は、図３及び図４に示すように、有底筒状を呈し、テーブル２３の中央に設けられている。分離槽２４は、培養液Ｌと微生物とを分離する部位である。分離槽２４の下端には開閉弁が設けられており、この開閉弁を開けることで分離槽２４内を流下する培養液Ｌを海Ｓへ排出することができる。分離槽２４の内部には、仕切り板２４ａとフィルター２５とが設けられている。
【００３７】
仕切り板２４ａは、分離槽２４に対して傾斜した板状部材である。仕切り板２４ａは、フィルター２５を設置するための部材である。仕切り板２４ａにおいて、フィルター２５を設置する位置には、上下方向に連通する連通孔（図示省略）が形成されている。また、仕切り板２４ａの下端側は、回収管４３に臨んでいる。つまり、仕切り板２４ａの下端と回収管４３は同じ高さ位置になっている。これにより、フィルター２５によって濾し取られた微生物が、自重によって仕切り板２４ａから傾斜方向に流下して回収管４３側に流れやすくなっている。
【００３８】
フィルター２５は、培養液Ｌに含まれる微生物を濾し取る器具である。フィルター２５は、本実施形態では微生物を捕捉可能なカートリッジフィルターを用いている。フィルター２５は円筒状を呈し、その上端も網状体で覆われている。フィルター２５の上から流下した培養液Ｌは、フィルター２５の外側から内側に流れ、フィルター２５の中空部と仕切り板２４ａの前記連通孔を介して海Ｓに排出される。
【００３９】
フィルター２５は、本実施形態では４本設けているが、本数を制限するものではない。また、微生物を濾し取るとともに培養液Ｌを排出可能であれば他の形態のフィルターを用いてもよい。
【００４０】
回収ステーション３の上端は、満潮時には海中に潜り、干潮時には海中から露出するように形成されている。本実施形態では、満潮時において、培養槽２が回収ステーション３の上に位置しても、培養槽２と回収ステーション３とが接触しない高さで回収ステーション３が形成されている（図４参照）。一方、干潮時には海面Ｓ２が分離槽２４の下に位置するように回収ステーション３が形成されている（図７参照）。
【００４１】
気体調整手段４は、図１に示すように、陸地Ｇに設置された気体調整装置３１と、リング状の分配配管３２と、気体調整装置３１と分配配管３２とを連結する気体連結管３３とで主に構成されている。
【００４２】
気体調整装置３１は、培養槽２に二酸化炭素を給気するとともに、培養槽２内で発生した酸素を排気する装置である。気体調整装置３１には、二酸化炭素の給気と酸素の排気を制御する制御手段（図示省略）が設けられている。
【００４３】
分配配管３２は、図３に示すように、回収ステーション３の周囲にリング状に配設される管である。分配配管３２は、気体連結管３３を介して気体調整装置３１に連結されている。また、分配配管３２は、支持部３４を介して回収ステーション３の側面に固定されている。
【００４４】
分配配管３２には、外側に向けて延設された分岐管３５が形成されている。分岐管３５は、培養槽２に対応して所定の間隔をあけて８個形成されている。各分岐管３５の先端にはソケット３６がそれぞれ形成されている。
【００４５】
ソケット３６は、図２に示す気体調整管１４のプラグ１４ａが連結される部位である。ソケット３６には、ストップ弁（図示省略）が形成されている。ソケット３６にプラグ１４ａが連結されると流路が連通して気体が流通し、ソケット３６からプラグ１４ａが引き抜かれるとストップ弁によってソケット３６側の流路が遮断される。
【００４６】
制御手段（図示省略）は、本実施形態では、二酸化炭素の供給と酸素の排気とを交互に又は並行して所定の時間で行うように設定されている。なお、具体的な図示はしないが、培養槽２に培養液のｐＨを計測するｐＨ計、培養槽２内の温度を計測する温度計、光量を計測する光量子計、培養槽２内の酸素濃度を計測する酸素濃度計、培養槽２内の二酸化炭素濃度を計測する二酸化炭素濃度計等の計測器を少なくとも一つ設置して、制御手段は、これらの計測結果に基づいて、二酸化炭素の給気量及び給気のタイミングを制御したり、酸素の排気量及び排気のタイミングを制御したりしてもよい。
【００４７】
微生物収集手段５は、図１に示すように、回収ポンプ４１と、微生物貯留槽４２と、分離槽２４と微生物貯留槽４２とを連結する回収管４３とを有する。微生物収集手段５は、回収ステーション３で回収された微生物を収集する。
【００４８】
回収ポンプ４１は、微生物を圧送する動力源であって、回収管４３に設置されている。回収管４３は、分離槽２４の側部と微生物貯留槽４２とを連結する。なお、仕切り板２４ａ及びフィルター２５により、フィルター２５で微生物を捕捉した後に、微生物が自重により分離槽２４の側部から回収管４３側に流れるようになっている。
【００４９】
本実施形態では、回収ポンプ４１と回収管４３とで特許請求の範囲の「搬送装置」を構成しているが、これに限定されるものではない。搬送装置は、フィルター２５で捕捉された微生物を微生物貯留槽４２に搬送可能であれば他の形態であってもよい。
【００５０】
次に、微生物の培養システム１を用いた微生物の培養方法について説明する。
微生物の培養方法では、微生物を培養する培養工程と、回収ステーション３の上に培養槽２を位置させる配置工程と、水位が下がった際に、培養槽２から微生物の回収を行う回収工程と、を行う。
【００５１】
培養工程では、図１に示すように、微生物及び培養液Ｌが貯留された培養槽２を海Ｓに所定時間浮かべて微生物の培養を行う。培養槽２内の二酸化炭素及び酸素濃度の調整は、気体調整手段４によって行う。
【００５２】
配置工程では、図２に示すように、所定時間培養を行った一つの培養槽２の気体調整管１４をソケット３６から外すとともに、連結ワイヤＷ１，Ｗ２を係留杭Ｋ１，Ｋ２からそれぞれ外す。そして、図５及び図６に示すように、この培養槽２を回収ステーション３のテーブル２３の上方に移動する。より詳しくは、培養槽２の排水バルブ１３が分離槽２４の鉛直方向上方に位置するように移動する。
【００５３】
配置工程は、満潮時など培養槽２を回収ステーション３の上方に移動した際に、培養槽２と回収ステーション３とが接触しない水位の時に移動するのが好ましい。移動した後は、培養槽２が漂流しないように、培養槽２の連結ワイヤＷ１を係留杭Ｋ９へ、連結ワイヤＷ２を係留杭Ｋ１へ係合させる。図６に示すように、培養槽２を移動した後は、回収ステーション３から離間して、テーブル２３の上方で培養槽２が係留される。培養槽２を回収ステーション３の上方で係留したら、潮が引くまで待機する。
【００５４】
回収工程では、培養槽２から培養液Ｌを排出して微生物を回収する。図７に示すように、潮が引いて海面Ｓ２の水位が下がると、培養槽２及び回収ステーション３の上部が海面Ｓ２から露出する。回収工程は、本実施形態では、海面Ｓ２が分離槽２４よりも下に位置する時に行う。この際、培養槽２は、比較的柔らかい樹脂で形成されているため、すり鉢状に形成されたテーブル２３に沿って略Ｖ字状に形状を変える。
【００５５】
そして、培養槽２の排水バルブ１３を開けると、重力によって微生物を含んだ培養液Ｌが分離槽２４内に流下する。培養液Ｌがフィルター２５を通過することにより、微生物はフィルター２５に捕捉され、培養液Ｌはフィルター２５内の中空部及び仕切り板２４ａの連通孔（図示省略）を介して海Ｓに排出される。
【００５６】
また、フィルター２５で捕捉された微生物は、その自重により仕切り板２４ａ上を流下し、分離槽２４の側部から回収管４３側に排出される。そして、回収ポンプ４１によって、陸地Ｇに設置された微生物貯留槽４２に微生物が搬送される。
【００５７】
培養槽２内が空になったら排水バルブ１３を閉じて、新たに培養液Ｌ及び微生物を培養槽２の開口（図示省略）から注入する。そして、例えば満潮時など、培養槽２と回収ステーション３とが接触しない位置まで海面Ｓ２の水位が上昇したら、培養槽２を係留杭Ｋ１，Ｋ９から外し、元の位置に移動して、培養槽２を係留杭Ｋ１，Ｋ２（図１参照）に係留する。そして、新たに注入された培養液Ｌ及び微生物で培養工程を行うとともに、他の培養槽２に対して配置工程及び回収工程を行う。
【００５８】
このように培養工程、配置工程、回収工程を水位の上下動に合わせて培養槽２ごとに順番に行うことで、微生物の培養及び回収を連続的に行うことができる。
【００５９】
以上説明した微生物の培養システム１によれば、培養槽２は海Ｓに浮いているため、波や潮位の変化、風雨によって不規則に揺動する。これにより、培養槽２内の培養液Ｌが撹拌されるため、微生物に日光を均一に照射することができる。培養槽２の内面に微生物が付着すると微生物の培養効率が低下することがあるが、本実施形態では培養槽２が揺動するため、培養槽２の内面に微生物が付着することを防止できる。
【００６０】
また、培養槽２は水面に浮いているため、培養槽２内の温度の上昇を抑えることができる。これにより、培養効率を高めることができる。また、培養槽２内の撹拌や冷却を自然の力を用いて行うため大がかりな動力や装置を必要としない。これにより、イニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。
【００６１】
また、水位が下がり、回収ステーション３の上部に載置された培養槽２が水面から露出した際に、培養液Ｌの重力を利用して培養液Ｌを排出し、培養槽２から微生物を回収することができる。従来、培養槽２から微生物を回収する際は、培養槽２から培養液Ｌを排出するための大型のポンプ等が必要であったが、本実施形態では水位の上下動で発生した落差を利用するため、コストを大幅に削減できる。また、培養槽２を回収ステーション３の上方に移動させた後は海面Ｓ２が下がるのを待つだけであるため、回収作業も容易である。
【００６２】
また、複数の培養槽２を設けることで、培養の大容量化を図ることができるとともに、培養工程と回収工程を各培養槽２ごとに連続的に行うことができるため、生産効率を高めることができる。
【００６３】
また、培養槽２を回収ステーション３に移動する際は、海面Ｓ２上で行うため、小さい力で移動させることができる。また、回収ステーション３は、本実施形態では分離槽２４に向けて下方に傾斜しているため、回収工程の際に培養液Ｌを効率よく排出させることができる。
【００６４】
また、気体調整手段４を備えているため、培養槽２内の気体を培養に適した条件で調整することができる。また、微生物収集手段５を備えているため、回収ステーション３で回収した微生物を容易に収集することができる。
【００６５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る微生物の培養システム１Ａは、図８に示すように、培養槽２から排出した培養液Ｌを、中身が空の培養槽２ａへ搬送して再利用する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る説明では、第一実施形態との相違点を中心に説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６６】
図８は、第二実施形態に係る回収工程を示す側断面図である。図８に示すように、係留杭Ｋ９には、中身が空の培養槽２ａが係留されている。第二実施形態に係る回収ステーション３は、脚部２１，２２と、テーブル２３と、分離槽２４と、移送パイプ５２と、ポンプ５３と、を主に有する。中身が空の培養槽２ａには、連結ホース５４が接続されてる。
【００６７】
テーブル２３は、第一実施形態と同様にすり鉢状に形成されている。テーブル２３の中央には分離槽２４が形成されており、分離槽２４の内部には第一実施形態と同様に、仕切り板２４ａ及びフィルター２５が形成されている。
【００６８】
移送パイプ５２は、分離槽２４の下端に接続されたパイプである。移送パイプ５２の先端にはソケット３６が形成されており、中間部分にはポンプ５３が設置されている。ポンプ５３は、脚部２１に取り付けられている。
【００６９】
連結ホース５４は、中身が空の培養層２ａの上部に接続された可撓性のホースである。連結ホース５４の先端に形成されたプラグ５４ａは、移送パイプ５２のソケット３６に連結されている。移送パイプ５２、ポンプ５３及び連結ホース５４によって、ろ過後の培養液Ｌを中身が空の培養槽２ａへ搬送する。移送パイプ５２、ポンプ５３及び連結ホース５４とで、特許請求の範囲の「移送手段」を構成している。
【００７０】
第二実施形態に係る微生物の培養方法では、微生物を培養する培養工程と、回収ステーション３の上に培養槽２を位置させる配置工程と、水位が下がった際に、培養槽２から微生物の回収を行う回収工程と、培養槽２から排出された培養液Ｌを中身が空の培養槽２ａへ搬送する移送工程と、を行う。培養工程、配置工程、回収工程は第一実施形態と同等であるため説明を省略する。
【００７１】
移送工程では、回収工程で排出された培養液Ｌを中身が空の培養槽２ａに搬送する。具体的には、移送工程では、ポンプ５３を作動させて、移送パイプ５２及び連結ホース５４を介して微生物と分離された培養液Ｌを中身が空の培養槽２ａ内へ搬送する。
【００７２】
第二実施形態では、第一実施形態と同等の効果に加えて、以下の効果を奏する。培養槽２で培養された培養液Ｌには、栄養物質や未成長の微生物が残存している。第二実施形態によれば、排出された培養液Ｌを搬送して新たな培養工程で再利用することができる。このため、栄養物質や未成長の微生物を新たな培養で利用できるため、培養効率を高めることができる。また、培養液Ｌを再利用することでコストを削減できる。なお、移送工程では、培養槽２内の培養液Ｌを全て搬送させることが好ましいが、培養液Ｌの一部を搬送させるだけでもよい。
【００７３】
また、第二実施形態では移送工程でポンプ５３を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、潮位差が大きく、中身が空の培養槽２ａの上部の位置が、分離槽２４の下部よりも低い場合は、培養液Ｌを重力流で搬送してもよい。これにより、生産性をさらに向上させることができる。
【００７４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る微生物の培養システム１Ｂは、図９に示すように、主に回収ステーション３Ｂの構造が第一実施形態と相違する。第三実施形態に係る説明では、第一実施形態との相違点を中心に説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００７５】
図９は、第三実施形態に係る回収工程を示す図であって、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図である。図９の（ａ）に示すように、第三実施形態に係る培養槽２Ｂの排水バルブ１３Ｂは、培養容器１１の端面の下部において、側方に張り出すように設置されている。
【００７６】
回収ステーション３Ｂは、脚部２１，２２と、テーブル２３Ｂと、分離槽２４Ｂと、ストッパー板６１と、を有する。テーブル２３Ｂは、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面視矩形状を呈し、一端側が下方に傾斜している。回収ステーション３の周囲には、培養槽２を係留するための係留杭Ｋ１〜Ｋ８が設置されている。回収ステーション３Ｂでは、例えば７個の培養槽２Ｂを係留できるようになっている。
【００７７】
分離槽２４Ｂは、上方が開放した有底筒状の容器であって、脚部２２の外側に設置されている。分離槽２４Ｂの底部には、開口２６が形成されている。分離槽２４Ｂの内部には、仕切り板２４ａとフィルター２５とが形成されている。
【００７８】
ストッパー板６１は、テーブル２３Ｂの端部に立設する板である。ストッパー板６１は、培養槽２Ｂから微生物を回収する際に、培養槽２がテーブル２３Ｂから落ちないようにするための部材である。ストッパー板６１は、分離槽２４Ｂの位置に対応して、培養槽２の端部を受け止められる程度の大きさで形成されている。ストッパー板６１の下側には、培養槽２の排水バルブ１３Ｂを逃がすための切欠き６１ａが形成されている。
【００７９】
第三実施形態に係る微生物の培養方法では、微生物を培養する培養工程と、回収ステーション３の上に培養槽２を位置させる配置工程と、水位が下がった際に、培養槽２から微生物の回収を行う回収工程と、を行う。培養工程は第一実施形態と同等であるため説明を省略する。
【００８０】
配置工程では、培養槽２Ｂの一つを係留杭Ｋ１から外して、回収ステーション３Ｂの上に移動する。配置工程は、満潮時など培養槽２Ｂを回収ステーション３Ｂの上方に移動した際に、培養槽２Ｂと回収ステーション３Ｂとが接触しない水位の時に移動するのが好ましい。この際、培養槽２Ｂが漂流しないように、培養槽２Ｂの連結ワイヤＷ１を係留杭Ｋ１へ、連結ワイヤＷ２を係留杭Ｋ８へ係合させる。培養槽２Ｂを係留したら、潮が引くまで待機する。
【００８１】
回収工程では、培養槽２Ｂから培養液Ｌを排出して微生物を回収する。図９に示すように、潮が引いて海面Ｓ２の水位が下がると、培養槽２Ｂが海面Ｓ２から露出する。本実施形態では、回収工程は、海面Ｓ２が分離槽２４Ｂよりも下に位置する時に行う。培養槽２Ｂは、ストッパー板６１があるため、テーブル２３Ｂから落下しない。この際、排水バルブ１３Ｂの先端を、ストッパー板６１の切欠き６１ａに挿通させて分離槽２４Ｂの上方に位置させる。
【００８２】
培養槽２Ｂの排水バルブ１３Ｂを開けると、重力によって微生物を含んだ培養液Ｌが分離槽２４Ｂ内に流下する。培養液Ｌがフィルター２５を通過することにより、微生物はフィルター２５に捕捉され、培養液Ｌは開口２６から海Ｓに排出される。
【００８３】
また、捕捉された微生物は、その自重により仕切り板２４ａの上を流下し、分離槽２４Ｂの側部から回収管４３側に排出される。そして、回収ポンプ４１によって、陸地Ｇに設置された微生物貯留槽４２に微生物が搬送される。
【００８４】
培養槽２Ｂ内が空になったら排水バルブ１３Ｂを閉じて、新たに培養液Ｌ及び微生物を培養槽２の開口（図示省略）から注入する。そして、例えば満潮時など、培養槽２Ｂと回収ステーション３Ｂとが接触しない位置まで海面Ｓ２の水位が上昇したら、培養槽２Ｂを係留杭Ｋ１，Ｋ８から外し、元の位置（図９の（ｂ）の点線で示す位置）に移動して、培養槽２Ｂを係留杭Ｋ１に係留する。そして、新たに注入した培養液Ｌ及び微生物に対して培養工程を行う。
【００８５】
以上説明した第三実施形態によっても第一実施形態と同等の効果を奏する。また、回収ステーション３の表面の形状は、第一実施形態ではすり鉢状としたが、本実施形態のように平坦にして傾斜させてもよい。
【００８６】
なお、第三実施形態に、第二実施形態で説明した移送パイプ５２及びポンプ５３を設けて、微生物と分離した培養液Ｌを中身が空の培養槽に搬送して再度利用できるようにしてもよい。
【００８７】
［変形例］
図１０は、培養槽の変形例を示す斜視図である。図１０に示すように、培養槽２Ｃの形状を扁平な直方体としてもよい。培養槽２Ｃは、透明であって、比較的柔らかい樹脂で形成されている。培養槽２Ｃの大きさは特に制限されないが、例えば、縦０．５ｍ、横２．０ｍ、奥行き５０．０ｍで形成されている。培養槽２Ｃは、扁平な形状をしているため海面Ｓ２の動きに追従しやすい。これにより、培養液Ｌの撹拌効率を高めることができる。また、培養槽２Ｃは、扁平な形状をしているため、日光を均一に取り入れやすい。
【００８８】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では培養槽２を海Ｓに浮かべる場合を例示したが、川、湖、池など自然環境下であって、水位の変化がある場所に浮かべてもよい。
【００８９】
また、図１の微生物の培養システム１を複数個設けてもよい。これにより、微生物の収集量を増やすことができる。また、微生物収集手段５を設けずに、フィルター２５で捕捉された微生物を直接回収してもよい。また、培養槽２の培養液の養分を調整する養分の調整装置を設けてもよい。また、培養槽２内に還元剤を入れて、酸素濃度を調整してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１      微生物の培養システム
２      培養槽（バイオリアクター）
２ａ    中身が空の培養槽
３      回収ステーション
４      気体調整手段
５      微生物収集手段
１１    培養容器
１２    係留タグ
１３    排水バルブ
１４    気体調整管
１４ａ  プラグ
２３    テーブル
２４    分離槽
２５    フィルター
３１    気体調整装置
３２    分配配管
３３    気体連結管
３４    支持部
３５    分岐管
３６    ソケット
４１    回収ポンプ
４２    微生物貯留槽
４３    回収管
５２    移送パイプ
５３    ポンプ
５４    連結ホース
Ｇ      陸地
Ｓ      海
【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９】
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【図１０】
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