(57)【要約】【課題】本発明は、被対象物と原料ガスに含まれる二酸化炭素（１３ＣＯ２を含む）とを効率良く反応させることが可能なガス供給方法及びガス供給装置を提供することを課題とする。【解決手段】テイラー渦流が発生し、かつ被対象物である生物が供給された空間（回転可能な内筒１２と静止する外筒１１との間に形成された空間）である環状部１３に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給することにより、二酸化炭素と被対象物とを反応させる。【選択図】図２
2012060957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テイラー渦流が発生し、かつ被対象物が供給された空間に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給し、前記二酸化炭素と前記被対象物とを反応させることを特徴とするガス供給方法。
【請求項２】
前記二酸化炭素は、１３ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項１記載のガス供給方法。
【請求項３】
前記被対象物として生物を用い、前記二酸化炭素を分離回収することを特徴とする請求項１または２記載のガス供給方法。
【請求項４】
前記生物は、微生物、藻類、植物、動物のうち、少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項３項記載のガス供給方法。
【請求項５】
回転可能な内筒、該内筒を囲むように配置された外筒、及び前記内筒と前記外筒との間に形成された空間であり、テイラー渦流が形成される環状部よりなる共軸二重筒型培養器と、
前記環状部に、被対象物を供給する被対象物供給手段と、
前記環状部に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、を含むガス供給装置。
【請求項６】
前記二酸化炭素は、１３ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項５記載のガス供給装置。
【請求項７】
前記被対象物として生物を用い、該生物は、微生物、藻類、植物、動物のうち、少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項６記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記被対象物供給手段は、前記生物を含む培養液を前記環状部に供給することを特徴とする請求項７記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記環状部に、前記生物の栄養源を供給する栄養源供給手段を有することを特徴とする請求項７または８記載のガス供給装置。
【請求項１０】
前記環状部から前記二酸化炭素と反応した前記生物を含む前記培養液を回収する培養液回収手段を有することを特徴とする請求項８または９記載のガス供給装置。
【請求項１１】
前記環状部内のガスを回収し、前記二酸化炭素と他のガスとに分離すると共に、分離した前記二酸化炭素を前記原料ガス供給手段に供給するガス回収分離手段を有することを特徴とする請求項５ないし１０のうち、いずれか１項記載のガス供給装置。
【請求項１２】
前記栄養源供給手段、前記原料ガス供給手段、及び前記環状部と接続され、かつ前記栄養源に前記原料ガスを溶解させてから前記環状部に供給する混合器を有することを特徴とする請求項９ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置。
【請求項１３】
前記環状部のうち、前記原料ガスが供給される部分に金属膜を設けたことを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置。
【請求項１４】
前記共軸二重筒型培養器を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置。
【請求項１５】
前記共軸二重筒型培養器に光を照射する光照射手段を有することを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被対象物と原料ガスに含まれる二酸化炭素とを効率良く反応させることが可能なガス供給方法及びガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体として大気中に放出された二酸化炭素、或いは放出される直前の二酸化炭素を人為的に集め、地中・水中などに封じ込めること（「二酸化炭素の貯留」という）が行なわれている。現在研究が推進されている代表的なものに、二酸化炭素の回収・貯蔵(ＣＣＳ)があり、代名詞的に用いられている。
また、化学・工学的に、二酸化炭素を分離回収し、それを貯蔵・利用する手法。普通、光合成によるものなど、生物による二酸化炭素の吸収と貯留は、炭素固定（以下、これを「二酸化炭素の固定化」という）と呼んで区別されている。
【０００３】
近年、二酸化炭素の排出を抑制することが、産業界では大きな課題とされており、二酸化炭素を削減する技術や、空気中の二酸化炭素を固定化する技術の研究開発が盛んに行なわれている。
例えば、金属微粒子と水と二酸化炭素を反応させて炭酸塩を生成することで、二酸化炭素を工業用原料として固定化する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、藻類培養による二酸化炭素の固定化は、反応が進行するにつれて藻類濃度が高くなり、光が培養液の内部（具体的には、液体表面から１０ｃｍ以下）には到達しにくくなる。
そのため、藻類濃度が高くなるに伴って、光が遮断され、二酸化炭素の固定化速度が低下する。二酸化炭素の固定化には、光照射及び二酸化炭素の供給の効率化が重要である。二酸化炭素の固定化速度の低下を抑制する手段としては、光ファイバーを利用した光照射方法（例えば、特許文献２参照）や藻類の担体固定等の培養装置（反応器）の設計や培養手法等がある。
【０００５】
また、生物培養における二酸化炭素の固定化技術としては、二酸化炭素を栄養源(炭素源)として培養する微生物培養、植物培養、及び動物培養等がある。特に、工場排出ガス中や空気中等に含まれる二酸化炭素の固定化(二酸化炭素の固定化による水素生産も含む)、及び活性汚泥法による排水から発生する二酸化炭素の生物的処理として、藻類培養が注目されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、再生医療分野においては、機能障害や機能不全に陥った生体組織及び臓器に対して、その機能を再生させたり、哺乳動物から健常な細胞を取り出して、該細胞を生体外で培養させた後、再び、生体に戻す技術の研究が行なわれている。哺乳動物の付着細胞や懸濁細胞を生体外で実施する培養は、一般的にシャーレの中で実施されていることが多い。
【０００７】
また、哺乳動物細胞は付着しやすく、また、煎断応力や法線応力等の物理的ストレスに弱い。そのため、大量培養に適する細胞培養容器として、ポリマーシートで成型された培養容器（例えば、特許文献４参照）や、取扱が容易かつ安全な培養容器の開発（例えば、特許文献５参照）がされている。また、担体を使用した高密度細胞培養方法（例えば、特許文献６参照）が開発されている。
【０００８】
また、安定同位体１３ＣＯ２を利用した１３Ｃ標識化合物は、構造生物学の発展や創薬の開発等の治療や診断への応用が検討されている。特に、核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法）への利用やトレーサとしての利用が可能である。
それゆえ、１３Ｃ標識タンパク質、１３Ｃ標識アミノ酸（例えば、特許文献７参照）、１３Ｃ標識ＲＮＡ及びリボヌクレオチド（例えば、特許文献８参照）、１３Ｃ標識ベンゼン及び１３Ｃ標識ベンゼン誘導体、１３Ｃ標識不飽和脂肪酸（例えば、特許文献９参照）、１３Ｃ標識バイオポリマー（例えば、特許文献１０参照）の製造技術が研究されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１２３９２号公報
【特許文献２】特開平６−６２６９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−５７４８５号公報
【特許文献４】特開２００５−２１８４４４号公報
【特許文献５】特開２００４−２４２６１９号公報
【特許文献６】特開２００４−３２９０４５号公報
【特許文献７】特開平７−５９５８３号公報
【特許文献８】特開平７−２２７２９５号公報
【特許文献９】特開平１１−３１８４８４号公報
【特許文献１０】特表２００２−５２３０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、藻類の担体固定等の培養装置（反応器）を用いた場合、システムが複雑化して、設備の大型化するため、二酸化炭素の固定化のコストが上昇してしまう。これにより、効率良く二酸化炭素の固定化を行なうことが困難であった。
【００１１】
また、再生医療分野において、培養容器としてガス透過性の低いシャーレを用いた場合、細胞増殖に必要な酸素や二酸化炭素の交換を振とう培養等により十分実施する必要がある。
そのため、培養液の液厚(液面の高さ)を約３ｍｍ程度とし、容器中に空気層を設けなくては、十分な細胞増殖が得られない（言い換えれば、効率良く細胞を増殖できない）という問題があった。
さらに、特許文献４〜６に記載の細胞培養容器や細胞培養方法を用いた場合、システムが複雑化して、設備の大型化するため、二酸化炭素の固定化のコストが上昇してしまう。よって、効率良く二酸化炭素の固定化を行なうことが困難であった。
【００１２】
ところで、生物種を利用した１３Ｃ標識タンパク質、１３Ｃ標識アミノ酸、１３Ｃ標識ＲＮＡ及びリボヌクレオチド、１３Ｃ標識不飽和脂肪酸、１３Ｃ標識バイオポリマーの製造に使用する炭素源としての安定同位体１３Ｃとしては、１３Ｃグルコースや１３Ｃメタノール等を利用する場合があるが、１３Ｃ標識ベンゼン及び１３Ｃ標識ベンゼン誘導体、１３Ｃ標識炭酸塩を製造する場合も考慮して、安定同位体１３Ｃの中でも安価な１３ＣＯ２を利用することがコスト的に望ましい。
しかしながら、１３ＣＯ２を利用した効率的な反応器・培養装置、及びこれらを用いた培養方法等についての報告はない。
【００１３】
そこで、本発明は、被対象物と原料ガスに含まれる二酸化炭素（１３ＣＯ２を含む）とを効率良く反応させることが可能なガス供給方法及びガス供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、テイラー渦流が発生し、かつ被対象物が供給された空間に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給し、前記二酸化炭素と前記被対象物とを反応させることを特徴とするガス供給方法が提供される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、前記二酸化炭素は、１３ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項１記載のガス供給方法が提供される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、前記被対象物として生物を用い、前記二酸化炭素を分離回収することを特徴とする請求項１または２記載のガス供給方法が提供される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、前記生物は、微生物、藻類、植物、動物のうち、少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項３項記載のガス供給方法が提供される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、回転可能な内筒、該内筒を囲むように配置された外筒、及び前記内筒と前記外筒との間に形成された空間であり、テイラー渦流が形成される環状部よりなる共軸二重筒型培養器と、前記環状部に、被対象物を供給する被対象物供給手段と、前記環状部に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、を含むガス供給装置が提供される。
【００１９】
また、請求項６に係る発明によれば、前記二酸化炭素は、１３ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項５記載のガス供給装置が提供される。
【００２０】
また、請求項７に係る発明によれば、前記被対象物として生物を用い、該生物は、微生物、藻類、植物、動物のうち、少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項６記載のガス供給装置が提供される。
【００２１】
また、請求項８に係る発明によれば、前記被対象物供給手段は、前記生物を含む培養液を前記環状部に供給することを特徴とする請求項７記載のガス供給装置が提供される。
【００２２】
また、請求項９に係る発明によれば、前記環状部に、前記生物の栄養源を供給する栄養源供給手段を有することを特徴とする請求項７または８記載のガス供給装置が提供される。
【００２３】
また、請求項１０に係る発明によれば、前記環状部から前記二酸化炭素と反応した前記生物を含む前記培養液を回収する培養液回収手段を有することを特徴とする請求項８または９記載のガス供給装置が提供される。
【００２４】
また、請求項１１に係る発明によれば、前記環状部内のガスを回収し、前記二酸化炭素と他のガスとに分離すると共に、分離した前記二酸化炭素を前記原料ガス供給手段に供給するガス回収分離手段を有することを特徴とする請求項５ないし１０のうち、いずれか１項記載のガス供給装置が提供される。
【００２５】
また、請求項１２に係る発明によれば、前記栄養源供給手段、前記原料ガス供給手段、及び前記環状部と接続され、かつ前記栄養源に前記原料ガスを溶解させてから前記環状部に供給する混合器を有することを特徴とする請求項９ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置が提供される。
【００２６】
また、請求項１３に係る発明によれば、前記環状部のうち、前記原料ガスが供給される部分に金属膜を設けたことを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置が提供される。
【００２７】
また、請求項１４に係る発明によれば、前記共軸二重筒型培養器を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置が提供される。
【００２８】
また、請求項１５に係る発明によれば、前記共軸二重筒型培養器に光を照射する光照射手段を有することを特徴とする請求項５ないし１１のうち、いずれか１項記載のガス供給装置が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のガス供給方法によれば、テイラー渦流を用いて、被対象物と二酸化炭素を含む原料ガスとを反応させることで、効率良く二酸化炭素の固定化を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】テイラー渦流の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、テイラー渦流の原理を説明するための図である。
ここで、図１を参照して、本発明に適用するテイラー渦流について説明する。
図１に示すように、共軸二重筒型培養器１０は、外筒１１と、内筒１２と、外筒１１と内筒１２との間に形成された空間（間隙）である環状部１３とを有する。
環状部１３を流体で満たし、外筒１１を静止させ、内筒１２を回転させた際、流体は内筒１２の回転による遠心力を受け、テイラー数Ｔａが４１．２を超えると、環状部１３にテイラー渦流１４と呼ばれるドーナツ状の２次渦流が発生する。
【００３２】
テイラー数Ｔａは、Ｔａ＝（ωｒｈ/ν）(ｈ/ｒ)１／２と定義され、ｒは内筒１２の半径（ｃｍ）、ωは内筒１２の回転角速度（ｒａｄ／ｓ）、ｈは環状部１３の間隙（ｃｍ）、νは気体或いは液体の動粘度（ｃｍ２／Ｓ）を示している。  
【００３３】
テイラー数Ｔａの増加によってテイラー渦流１４の状態がどのように変化するかについて、Ｓｃｈｌｉｃｈｔｉｎｇは、「Bｏｕｎｄａｒｙ−Ｌａｙｅｒ Ｔｈｅｏｒｙ」において、Ｔａ＜４１．３：Ｌａｍｉｎａｒ Ｃｏｕｅｔｔｅ ｆｌｏｗ、４１．３＜Ｔａ＜５００：Ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ ｗｉｔｈ Ｔａｙｌｏｒ Ｖｏｒｔｉｃｅｓ、Ｔａ＞４００：Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆｌｏｗと分類している。
【００３４】
一方、水科らは、Ｔａ＜４１．２：Ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ（以下、この状態を（Ａ）という）、４１．２＜Ｔａ＜８００：Ｌａｍｉｎａｒ Ｖｏｒｔｅｘ ｆｌｏｗ（以下、この状態を（Ｂ）という）、Ｔａ〜１０００：Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｌｏｗ（以下、この状態を（Ｃ）という）、２０００＜Ｔａ＜１００００〜１５０００：Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｖｏｒｔｅｘ ｆｌｏｗ（以下、この状態を（Ｄ）という）、Ｔａ＞１５０００: Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆｌｏｗ（以下、この状態を（Ｅ）という）と分類している。
【００３５】
(Ａ)の状態では、テイラー渦流１４は存在せず、完全な層流状態となる。また、(Ｂ)の状態では、テイラー渦流１４は安定かつ静止した状態で存在しており、このような流動状態では、たとえ乱れを与えても、その乱れが層流に減衰するのではなく、また乱流に発散するのでもなく、もう一つの安定な渦領域であると考えられている。
また、(Ｃ)の状態では、狭義の遷移域と言えるもので、ここではテイラー渦流１４は安定した状態で存在しているが、上下に規則正しく振動しているか、或いは振動の上に微小振動が重なった状態となる。
また、(Ｄ)の状態では、テイラー渦流１４は不規則に上下に振動していると考えられるが、カオスでとらわれることが出来るという報告もある。さらに、(Ｅ)の状態になるとテイラー渦流１４は消滅して乱流となる。
【００３６】
また、テイラー渦流１４内の粒子は、別のテイラー渦流１４に移動しないで、比較的同じテイラー渦流１４内に存在するという傾向がある。これにより、1つの反応器内を均一に混合しながら多段状態に保つことが可能となる。
また、内筒１２と外筒１１の半径の比を一定に保つことにより、共軸二重筒型培養器１０をスケールアップした場合でも同じ流動状態を再現できる。
【００３７】
また、円筒(渦管)が細くなれば、渦度は大きくなり、円筒(渦管)中の流体粒子の回転速度は速くなる。逆に、円筒(渦管)を太くすることで渦度は小さくなり、流体の回転は遅くなる。このように、円筒(渦管)の太さを変えることで、反応を制御できる。
【００３８】
本発明では、上記説明したテイラー渦流１４の原理を用いて、テイラー渦流１４が形成された環状部１３に、生物を含む培養液、及び二酸化炭素を含む原料ガスを供給することで、生物と二酸化炭素との反応を促進させることができる。
これにより、例えば、藻類培養により二酸化炭素を固定化することで、藻類濃度が高い場合でも効率的に光照射及び二酸化炭素を供給することが可能となるので、効率良く（連続的に）二酸化炭素を固定化できる。
【００３９】
また、上記説明したテイラー渦流１４を用いて、煎断応力や法線応力等のストレスに弱い哺乳動物培養を行うことで、細胞の付着抑制、細胞への物理的ストレス抑制を実施しながら、細胞増殖に適したガス供給を供給することが可能となり、効率良く培養（言い換えれば、大量培養）を行なうことができる。  
【００４０】
上記のテイラー渦流１４を利用して、１３Ｃ標識タンパク質、１３Ｃ標識アミノ酸、１３Ｃ標識ＲＮＡ及びリボヌクレオチド、１３Ｃ標識ベンゼン及び１３Ｃ標識ベンゼン誘導体、１３Ｃ標識不飽和脂肪酸、１３Ｃ標識バイオポリマー、及び１３Ｃ標識炭酸塩等の１３Ｃ標識化合物の製造工程において、安定同位体１３ＣＯ２をロスすることなく供給することが可能となるので、効率良く反応を行なうことができ、また、安定同位体１３ＣＯ２の製造コストを低減できる。
【００４１】
＜第１の実施の形態＞
始めに、テイラー渦流１４を用いた生物培養による二酸化炭素の固定化において、使用する生物種、栄養源、及び原料ガスについて順次説明する。なお、本発明では、先に説明した炭素固定を「二酸化炭素の固定化」という。また、本発明における二酸化炭素には、１３ＣＯ２が含まれる。
（使用する生物）
被対象物である生物（生物種）としては、二酸化炭素を栄養源（以下、炭素源）として利用できる微生物・藻類・植物・動物等の生物や、該生物から単離された細胞が好ましい。また、二酸化炭素の固定化には生体触媒リブロース−１．５−ビスホセフィートカルボキシラーゼが関与することが多く、この生体触媒を有する生物種、及び該生体触媒自身を利用したものを含むものとする。
生物としては、二酸化炭素を固定化できるものであれば、特に制限されない。生物としては、天然に存在するものでもよいし、遺伝子組換えや変異処理等がされたものであってもよい。
【００４２】
また、生物は、1種類以上（複数種）を使用してもよいが、培養条件や生物の特性を考慮して、1種類を使用することが望ましい。
また、使用する生物は、二酸化炭素の固定化による有用物質の生産を考慮した上で選択することが好ましい。上記有用物質は、細胞内外に生成される。
例えば、二酸化炭素の固定化能力の高い生物としては、光合成生物（具体的には、藻類）を挙げることができる。下記表１に、光合成生物と生産される有用物質の１例を示す。
【００４３】
【表１】
2012060957.tif 000003
【００４４】
また、動物細胞としては、例えば、造血幹細胞、リンパ球細胞、ハイブリドーマ等の浮遊細胞、幹細胞等の肝細胞等の臓器を形成する細胞を用いることが可能である。
また、固定が可能な生物種において、安定同位体１３ＣＯ２を使用する場合、細胞増殖速度が遅くなることや生育が悪くなる(言い換えれば、収量が少なくなる)といった同位体効果があるが、生産される有用物質は１３Ｃ標識されたものとなる。
【００４５】
（栄養源）
上記説明した生物に適する炭素源、窒素源、アミノ酸源、ビタミン源、ミネラル源等の栄養源を選択して培養を行なう。炭素源としては、ＣＯ２や１３ＣＯ２が好ましい。
栄養源は、試薬の調合等による人工的なものであってもよいし、廃棄物や排水を利用してもよい。また、廃棄物や排水を利用する場合、使用する生物の生育を阻害するものが含有された際は、これらを除去するための事前処理を設けるとよい。
【００４６】
クロレラやシアノバクテリアの培養には、ビタミン類を添加しない培地、例えば、ガンボークＢ５培地（日本製薬株式会社製）やＢＧ１１培地（ＳＩＧＭＡ  ＡＬＤＲＩＣＨ社製）等を用いる。
また、造血幹細胞、リンパ球細胞等の動物細胞の培養には、イーグルＭＥＭ培地（日本製薬株式会社製）、ＤＭＥＭ培地（ＧＩＢＣＯ社製）、ＲＰＭＩ１６４０（和光純薬工業社製）、ＨａｍＦ１０培地（ＳＩＧＭＡ  ＡＬＤＲＩＣＨ社製）、ＨａｍＦ１２培地（ＳＩＧＭＡ  ＡＬＤＲＩＣＨ社製）等を用いることが可能である。
【００４７】
また、栄養源は、装置への供給や生物への吸収効率を考慮し、水溶液化させて使用するとよい。水溶液化した栄養源は、雑菌混入によるコンタミネーションを避けるため、ボイラー、オートクレーブ等を使用して高圧蒸気滅菌処理(例えば、温度１２０℃、処理時間２０ｍｉｎ、圧力０．１ＭＰａ)を実施することが好ましい。また、二酸化炭素を炭素源に使用し、Ｎ２ガスを窒素源に使用する場合は、フィルターを使用して滅菌することが好ましい。
【００４８】
（原料ガス）
原料ガスとしては、二酸化炭素（１３ＣＯ２も含む）を含有するガスの圧力が大気圧前後の常圧ガスであって、かつガス温度が常温（２０℃）〜４０℃程度のガスが好ましい。
また、高圧の原料ガスを使用する場合、耐久性を考慮した上で装置全体を高圧仕様にする必要がある。また、ガス圧力が高い場合は、培養する生物に負荷もかかるため、減圧弁を使用して圧力を低くして、該生物に適した圧力に調整するとよい。
【００４９】
上記原料ガスとしては、火力発電所で発生する燃焼排ガス、製鉄所で発生する副生ガス(未燃ガス)、燃焼や化学反応に伴って発生し、かつ二酸化炭素を数％以上含むガス等を例示できる。
製鉄所で発生する副生ガスとしては、例えば、製鉄所の構成によっても異なるが、高炉一貫製鉄所を例に挙げれば、高炉ガス(ＢＦＧ（Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ）)、コークス炉ガス(ＣＯＧ)、転炉ガス(ＬＤＧ（Ｌｉｎｚ−Ｄｏｎａｗｉｔｚ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｇａｓ）)が挙げられ、また、ＣＯＧやＬＤＧ等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程(プロセス)の中で産生させるガス(プロセスガス)も含まれる。これらの副生ガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合した状態で用いてもよい。
【００５０】
また、本実施の形態では、上記副生ガスの燃焼排ガスを原料ガスとして二酸化炭素の分離回収に供しても良い。さらに、Ｈ２とＣＨ４とを含む地中から発生する生物の嫌気性発酵由来により生成した天然ガス、産業用並びに家庭用廃棄物の地中埋蔵により自然と嫌気性発酵し産出する地中発酵ガス、人工的に発生させた嫌気性発酵プロセスから排出される人工発酵ガス等（以下、これらのガスを「バイオガス」という）にも二酸化炭素は含まれるため、これらのガスを原料ガスとして用いてもよい。
【００５１】
上記原料ガスの中でＢＦＧは、二酸化炭素の比率が２０数％と高く、その他に燃料成分であるＨ２が数％、ＣＯが２０数％含まれている。また、上記原料ガスの中でＣＯＧは、ＢＦＧの次に燃料ガスとなるＨ２とＣＨ４とを豊富に含んでおり、燃焼排ガスにおける二酸化炭素の濃度は２０数％となる。
【００５２】
一方、ＬＤＧは、１０数％の二酸化炭素と共に、７０％前後のＣＯを含んでおり、燃焼排ガスにおける二酸化炭素の濃度が３０数％と非常に高い。また、嫌気性ＣＨ４発酵によるバイオガスは、ＣＨ４の比率が約６０％、二酸化炭素の比率が約４０％である。火力発電所の二酸化炭素の濃度は、天然ガス火力発電所で約８％程度、石炭火力発電所で約１２％程度となる。
【００５３】
これらの二酸化炭素の比率が高い原料ガスから生物培養や反応等の手段で二酸化炭素を固定化する場合、原料ガスとして二酸化炭素の濃度の低い火力発電所の燃焼排ガスを使用する場合と比較して、設備規模を大幅に小さくすることができると共に、二酸化炭素の固定化のコストを削減できる。
このため、原料ガス中の二酸化炭素の比率(濃度)は、１５体積％以上、好ましくは２０％体積以上、より好ましくは２５体積％以上にするとよい。
二酸化炭素を含有する原料ガスに、窒素酸化物や硫黄酸化物等の吸収液劣化要因が高濃度で含有される場合、窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去するための事前処理設備を設けることが望ましい。
【００５４】
（ガス供給装置及びガス供給方法）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。図２において、図１に示す共軸二重筒型培養器１０と同一構成部分には同一符号を付す。また、図２は、第１の実施の形態のガス供給装置１５の構成を説明するための模式図であり、実際のガス供給装置１５と対比した場合において、図示される各部の大きさや厚み、寸法等が異なる場合がある。
【００５５】
ここで、二酸化炭素を含む原料ガスが供給されるガス供給装置１５の構成について説明しながら、第１の実施の形態のガス供給方法について説明する。
図２を参照するに、第１の実施の形態のガス供給装置１５は、共軸二重筒型培養器１０と、モーター１６と、原料ガス供給手段１７と、栄養源供給手段１８と、被対象物供給手段である前培養液供給手段２１と、培養液排出路２２と、培養液回収手段２３と、ガス回収分離手段２４と、を有する。
【００５６】
共軸二重筒型培養器１０は、内筒１２（内円筒）と、内筒１２を囲むように配置された外筒１１（外円筒）と、内筒１２と外筒１１との間に形成された空間（間隙）である環状部１３とを有する。内筒１２は、モーター１６により回転可能な構成とされており、外筒１１は、回転しない構成とされている。テイラー渦流は、先に説明したように、環状部１３に流体を充填し、静止した状態の外筒１１に対して内筒１２を回転させることで、環状部１３に発生させることが可能である。
また、テイラー渦流の発生及び調整は、二酸化炭素（１３ＣＯ２も含む）を含む原料ガスが溶解した栄養源、二酸化炭素の固定化が進行した際に生物が産出する物質を含む培養液の動粘度、内筒１２の回転速度、外筒１１と内筒１２の間隙（環状部１３の幅）で行なう。
【００５７】
外筒１１は、流下口３１（一般的には、「種菌口」という）と、ガス排出口３２と、原料ガス供給口３３と、栄養源供給口３４と、培養液回収口３５とを有する。
流下口３１は、外筒１１の上端に形成されている。流下口３１は、前培養液供給手段２１から供給された前培養液（具体的には、二酸化炭素を固定化する際に使用する生物（生物種）を事前に培養 (以下、この培養を「前培養」という)し、生育・成熟させた生物を含む培養液）を環状部１３に導入するための導入口である。
【００５８】
ガス排出口３２は、外筒１１の上端に形成されている。ガス排出口３２は、環状部１３内のガス（具体的には、原料ガス中の二酸化炭素を固定化させた残りのオフガス）を共軸二重筒型培養器１０の外部に排出するための排出口である。
原料ガス供給口３３は、外筒１１の下端に形成されている。原料ガス供給口３３は、原料ガス供給手段１７から供給された原料ガスを環状部１３内に導入するための導入口である。
栄養源供給口３４は、外筒１１の下端に形成されている。栄養源供給口３４は、栄養源供給手段１８から供給された栄養源を環状部１３内に導入するための導入口である。
培養液回収口３５は、外筒１１の下部に形成されている。培養液回収口３５は、環状部１３内の培養液を回収するための回収口である。
【００５９】
上記構成とされた共軸二重筒型培養器１０は、ボイラーやオートクレーブ等を使用して高圧蒸気滅菌処理(処理条件；温度が１２０℃、処理時間２０分、圧力０．１ＭＰａ)に耐えられる必要がある。
また、使用する生物においては嫌気性を好むものが存在する。そこで、酸素が共軸二重筒型培養器１０内に侵入することを防ぐために、共軸二重筒型培養器１０は、酸素等のガス透過率が低い必要がある。
【００６０】
また、生物においては好塩性であるものが存在し、共軸二重筒型培養器１０内に供給される栄養源には高濃度の塩（例えば、海水）が使用されることがあり、かつ、生物によってはＨ２Ｓを発生することがある。また、二酸化炭素（１３ＣＯ２を含む）は、酸性ガスである。そのため、共軸二重筒型培養器１０は、高い耐腐食性を有する必要がある。
上記理由により、共軸二重筒型培養器１０の材質は、アルミニウム、ステンレンス鋼、ハステロイ等の耐酸性金属を用いるとよい。また、共軸二重筒型培養器１０の材質としてステンレンス鋼を用いる場合、安価で、かつ、入手が容易なオーステナイト系ステンレンス鋼（特に、ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４等）を使用することが好ましい。
【００６１】
さらに、共軸二重筒型培養器１０としては、上記材質に樹脂をコーティング又はライニングしたものを用いるとよい。これにより、共軸二重筒型培養器１０の耐腐食性をさらに向上させることができる。上記樹脂としては、炭素と水素のみからなる樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）が挙げられるが、耐熱性の高いフッ素樹脂が好ましい。また、フッ素樹脂の中でも、特に、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリクロロトリフルオロエチレン(ＰＣＴＦＥ)等を用いるとよい。
【００６２】
原料ガス供給手段１７は、二酸化炭素（１３ＣＯ２も含む）を含む原料ガスを共軸二重筒型培養器１０の環状部１４に供給可能な状態で、原料ガス供給口３３と接続されている。
原料ガス供給手段１７は、送風機（図示せず）やポンプ（図示せず）と、マスフローコントローラ（図示せず）とを有する。原料ガス供給手段１７は、送風機（図示せず）やポンプ（図示せず）により、原料ガスをマスフローコントローラ（図示せず）に導く。
【００６３】
マスフローコントローラでは、原料ガスに含まれる二酸化炭素の濃度及び流量を制御して、環状部１３に二酸化炭素の濃度及び流量が調整された原料ガスを供給する。
原料ガスに含まれる二酸化炭素の濃度及び流量の調整には、不活性ガスであるＮ２ガスを使用することが好ましい。また、培養する生物種が好気性のものであれば、Ｏ２ガスを使用してもよい。
【００６４】
二酸化炭素を含む原料ガスは、共軸二重筒型培養器１０の下部から連続的に供給することが好ましい。
このように、共軸二重筒型培養器１０の下部から連続的に二酸化炭素を含む原料ガスを供給することにより、該原料ガスは環状部１３を上昇しながら、多段に発生したテイラー渦流に溶解されていくため、連続的に二酸化炭素の固定化を行なうことが可能となる。例えば、１５℃の水１ｍ３に対しては、約１ｍ３の二酸化炭素が溶解する。
また、使用する生物の生育に影響がない程度に、二酸化炭素を含む原料ガスの供給圧力や培養器内の圧力を上昇させることで、溶解度を大きくできる。
【００６５】
二酸化炭素を含む原料ガスは、環状部１３内の培養液中の二酸化炭素濃度が１０％以下になるように供給することが好ましい。
これにより、培養液中の急激なｐＨ変動（具体的には、酸性側へのシフト）を避けることができ、生物の生育を阻害せずに二酸化炭素の固定化を効率良く行なうことが可能となる。
なお、図２には、図示していないが、共軸二重筒型培養器１０内の培養液中の二酸化炭素濃度を測定する濃度測定部、例えば、ｐＨ電極、二酸化炭素センサー、ガスクロマトグラフ等を設けてもよい。
【００６６】
栄養源供給手段１８は、栄養源供給口３４と接続された供給ポンプ３６を有する。栄養源供給手段１８は、栄養源供給口３４を介して、供給ポンプ３６により、環状部１３に生物の栄養源を供給する。
【００６７】
前培養液供給手段２１は、先に説明した前培養液を環状部１３に供給可能な状態で流下口３１と接続されている。前培養液の供給量は、使用する生物により異なるが、環状部１３の容積に対して３〜１５％程度供給することが好ましい。
また、前培養液は、栄養源を環状部１３に供給して、テイラー渦流を発生させた最初の時期(二酸化炭素の固定化が開始する前の段階)での生物種濃度が３〜１５％程度になるように供給してもよい。
【００６８】
培養液排出路２２は、一方の端部が培養液回収口３５と接続されており、他方の端部が培養液回収手段２３と接続されている。
培養液回収手段２３は、培養液排出路２２を介して、培養液回収口３５と接続されている。培養液回収手段２３は、培養液排出路２２を介して、二酸化炭素の固定化が終了後、二酸化炭素を固定化した生物を含む培養液を回収する。
【００６９】
ガス回収分離手段２４は、ガス排出路３８と、ガス分析路３９と、管路４１と、ガス循環路４２と、ガス分析器４３と、図示していない制御部とを有する。
ガス排出路３８は、ガス排出口３２と接続されていると接続されている。ガス排出路３８は、環状部１３内のガス（具体的には、原料ガス中の二酸化炭素を固定化させた残りのオフガス）を排出するための管路である。
ガス分析路３９は、ガス排出路３８及びガス分析器４３と接続されている。ガス分析路３９は、ガス排出路３８から排出されたガスをガス分析器４３に導くための管路である。
【００７０】
管路４１は、ガス排出路３８にガスを導入可能な状態で、ガス排出路３８と接続されている。ガス循環路４２は、ガス排出路３８と接続されると共に、ガス排出路３８を経由したガスを原料ガス供給手段１７に供給可能な構成とされている。
ガス分析器４３は、ガス分析路３９及び管路４１と接続されている。ガス分析器４３は、ガス排出口３２からガス排出路３８に排出されたガスに含まれる二酸化炭素濃度を測定（例えば、ガスクロマトグラフで測定）すると共に、測定した二酸化炭素濃度に基づいて、二酸化炭素の固定化率を算出する。
また、二酸化炭素の固定化率が７０％以下の場合、図示していない制御部の指令により、ガス排出路３８に排出されたガスをガス循環路２６に導き、再度、原料ガスとして使用する。
【００７１】
このような構成とされたガス回収分離手段２４を設けることにより、ガス排出路３８に排出されたガスに含まれる二酸化炭素の固定化率が低い場合（具体的には、例えば、７０％以下の場合）に、ガス排出路３８に排出されたガスを、原料ガス供給手段１７に供給することで、再度、原料ガスとして有効活用することができる。
【００７２】
なお、使用する生物によっては、Ｈ２とＣＨ４を産出する場合があり、これらのガスは分離・精製後、燃料ガスとして使用することが可能である。
そこで、図２において、その図示を省略しているが、ガス循環路４２の途中に燃料ガスを分離回収する燃料ガス分離回収手段を設けるとよい。
このような燃料ガス分離回収手段（図示せず）を設けることで、高濃度の二酸化炭素を含む排出ガス中に含まれるＨ２やＣＨ４等の燃料ガスを分離回収後、原料ガスとして再利用することができる。
また、回収した燃料ガスは、例えば、燃料電池で発電することで得られる電力をガス供給装置１５の動力源（具体的には、モーター１６の動力源）として利用できる。
【００７３】
また、図２において、その図示を省略しているが、ガス循環路４２の途中には阻害ガスを分離回収する阻害ガス分離回収手段を設けるとよい。
このような阻害ガス分離回収手段を設けることで、高濃度の二酸化炭素を含む排出ガス中にＣＯやＨ２Ｓ等の生物種の生育を阻害する阻害ガスが存在する場合には、これらの阻害ガスを分離回収後、原料ガスとして使用することができる。
【００７４】
第１の実施の形態のガス供給装置によれば、回転可能な内筒１２、内筒１２を囲むように配置された外筒１１、及び内筒１２と外筒１１との間に形成され、テイラー渦流が形成される環状部１４よりなる共軸二重筒型培養器１０と、環状部１４に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段１７と、環状部１４に、生物の栄養源を供給する栄養源供給手段１８と、二酸化炭素を固定化した生物を含む培養液を回収する培養液回収手段２３と、を有することにより、テイラー渦流を用いて、二酸化炭素の固定化を効率良く行なうことができる。
【００７５】
また、環状部１４内のガスを回収し、二酸化炭素と他のガスとに分離し、かつ分離した二酸化炭素を原料ガス供給手段に供給可能なガス回収分離手段２４を有することにより、二酸化炭素の固定化率が低い場合（７０％以下の場合）に、ガス排出路３８から排出されたガスを再度原料ガスとして使用することが可能となるので、二酸化炭素の固定化をさらに効率良く行なうことができる。
【００７６】
また、第１の実施の形態の固定化方法によれば、テイラー渦流が発生し、かつ被対象物である生物が供給された環状部１３（空間）に、二酸化炭素を含む原料ガスを供給し、二酸化炭素と生物とを反応させることにより、二酸化炭素の固定化を効率良く行なうことができる。
【００７７】
図３は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。図３において、図２に示すガス供給装置１５と同一構成部分には同一符号を付す。また、図３は、第１変形例のガス供給装置４５の構成を説明するための模式図であり、実際のガス供給装置４５と対比した場合において、図示される各部の大きさや厚み、寸法等が異なる場合がある。
【００７８】
図３を参照するに、第１変形例のガス供給装置４５は、図２に示すガス供給装置１５に設けられた原料ガス供給口３３及び栄養源供給口３４の替わりに、原料ガス及び栄養源供給口４７を設けると共に、さらに混合器４９を設けた以外は、ガス供給装置１５と同様に構成される。
混合器４９は、原料ガス供給手段１７及び栄養源供給手段１８と接続されており、栄養源に原料ガスを溶解させるためのものである。混合器４９は、原料ガス及び栄養源供給口４７と接続されており、原料ガス及び栄養源供給口４７を介して、栄養源に溶解した原料ガスを環状部１３に供給する。混合器４９としては、例えば、エジェクターを用いることができる。
【００７９】
ここで、エジェクターによる気液混相作用について説明する。エジェクターの内部には急激に絞られたノズルが形成されている。
栄養源が供給ポンプ３６によりエジェクターに供給され、栄養源がノズルより高速で噴射され、その高速流の形成により負圧を原料ガス供給路内に発生させる。前記高速流の流速が大きいほど負圧作用は増大し、大気圧より少し高い供給圧で供給させる原料ガスが吸収液に吸引され、瞬時に微細な気泡状態となるので、気液混合液の生成を簡易に行うことができる。また、無数の微細気泡化により栄養源との気液接触表面積は激増し、微細気泡中の二酸化炭素は栄養源中に急速に溶解する。
【００８０】
図４は、本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。図４において、図２に示すガス供給装置１５と同一構成部分には同一符号を付す。また、図４は、第２変形例のガス供給装置５５の構成を説明するための模式図であり、実際のガス供給装置５５と対比した場合において、図示される各部の大きさや厚み、寸法等が異なる場合がある。
図４を参照するに、第２変形例のガス供給装置５５は、図２に示すガス供給装置１５の構成に、さらに金属膜５６を設けた以外は、ガス供給装置１５と同様に構成される。
金属膜５６は、マスフローコントローラ（図示していない）の後段（環状部１４内）に配置されている。これにより、多段に発生したテイラー渦流に二酸化炭素を含む原料ガスを連続的でかつ効率的に供給して、効率良く二酸化炭素を固定化することができる。
【００８１】
金属膜５６の長さはテイラー渦流への、二酸化炭素を含む原料ガスの効率的な供給の観点から、内筒１２と略同等の長さにすることが好ましい。金属膜５６の形状は円筒が好ましく、1本以上、つまり複数本配置してもよい。
金属膜５６の長さ、直径、及び使用本数は、テイラー渦流の発生を抑制しないように考慮し、決定するとよい。
金属膜５６の細孔径は、使用する生物種が透過しない程度の孔径であって、二酸化炭素を含む原料ガスを微細化して溶解しやすい細孔径であれば良い。例えば、０．０１〜０．１μｍの細孔径の金属膜５６を用いるとよい。なお、金属膜５６の細孔径は、使用する生物種の成熟時の細胞の１／１０程度の大きさにしてもよい。
【００８２】
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。図５において、図２に示す第１の実施の形態のガス供給装置１５と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図５は、第２の実施の形態のガス供給装置６０の構成を説明するための模式図であり、実際のガス供給装置６０と対比した場合において、図示される各部の大きさや厚み、寸法等が異なる場合がある。
【００８３】
ここで、二酸化炭素を含む原料ガスが供給されるガス供給装置６０の構成について説明しながら、第２の実施の形態のガス供給方法について説明する。
図５を参照するに、第２の実施の形態のガス供給装置６０は、光合成生物による二酸化炭素（１３ＣＯ２も含む）の固定化を行なう装置であり、第１の実施の形態のガス供給装置１５の構成に、さらに、光照射手段６１と、水溶液導入口６３と、供給ポンプ６４とを設けた以外は、ガス供給装置１５と同様な構成とされている。
【００８４】
光照射手段６１は、生物種が光合成するための光を照射するためのものであり、例えば、蛍光灯や光ファイバー等の人工光を使用することが好ましい。省エネルギー的には太陽光、自然光の使用がより望ましい。この場合、共軸二重筒型培養器１０の材質としては、光透過率が高いものを用いる必要がある。また共軸二重筒型培養器１０の材質としては、耐腐食性や耐熱性が高い材質である必要があることから、ガラスや樹脂等が好ましい。
【００８５】
共軸二重筒型培養器１０の中心には、内筒１２が配置されているため、光透過が悪い共軸二重筒型培養器１０の中心部に光合成生物が存在することがない。これにより、光の供給が効率的にでき、光合成生物による二酸化炭素の固定化を効率良く行なうことができる。
【００８６】
光合成生物による二酸化炭素の固定化の温度は、常温（２０℃）〜４０℃が好ましい。また、図示していない温度感知機（例えば、温度センサー）や冷却機（例えば、冷却水、エチレングリコール等を使用した低温恒温槽による熱交換）等を設けるとよい。
これにより、光照射時における共軸二重筒型培養器１０（具体的には、環状部１４）の温度が所望の温度となるように制御することができる。
【００８７】
水溶液導入口６３は、外筒１１の上端に形成されている。供給ポンプ６４は、水溶液導入口６３と接続されており、水溶液導入口６３を介して、酸水溶液或いはアルカリ水溶液を環状部１４に導入する。
このように、酸水溶液或いはアルカリ水溶液を環状部１４に供給する供給ポンプ６４を設けることにより、光合成生物による二酸化炭素の固定化が進行し、環状部１４内のｐＨが変動した際、光合成生物種の培養に適したｐＨ（例えば、６．０〜９．０）に制御することができる。
酸水溶液或いはアルカリ水溶液は、共軸二重筒型培養器１０の上部から流下させることが好ましいが、二酸化炭素を含む原料ガスを供給する際に使用した金属膜５６（図４参照）を使用して、酸水溶液或いはアルカリ水溶液を供給してもよい。
【００８８】
＜第３の実施の形態＞
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るガス供給装置の概略構成を示す図である。図６において、図２に示す第１の実施の形態のガス供給装置１５と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図６は、第３の実施の形態のガス供給装置７０の構成を説明するための模式図であり、実際のガス供給装置７０と対比した場合において、図示される各部の大きさや厚み、寸法等が異なる場合がある。
【００８９】
ここで、二酸化炭素（１３ＣＯ２も含む）を含む原料ガスが供給されるガス供給装置７０の構成について説明しながら、第３の実施の形態のガス供給方法について説明する。
図６を参照するに、第３の実施の形態のガス供給装置７０は、光合成生物以外の生物による二酸化炭素の固定化を行なう装置であり、第２の実施の形態のガス供給装置６０に設けられた光照射手段６１の替わりに、加熱手段７１を設けた以外は、ガス供給装置６０と同様な構成とされている。
【００９０】
加熱手段７１は、外筒１１の外側に配置されている。加熱手段７１としては、例えば、シリコンラバーヒーター、マントルヒーター、電気炉等を用いることができる。
また、光合成生物以外の生物種の培養に適する温度に制御するため、図省略の温度感知機（例えば、温度センサー）や冷却機（例えば、冷却水、エチレングリコール等を使用した低温恒温槽による熱交換）を設け、温度制御することが好ましい。
嫌気性超好熱菌、例えば、サーモコッカスコダカレエンシスＫＯＤ1株（寄託機関：独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンター微生物材料開発室（受託番号：ＪＣＭ１２３８０号、又は寄託機関：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｙｐｅ Ｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ(ＡＴＣＣ)(受託番号：ＡＴＣＣ ＢＡＡ−９１８）の培養温度は、６０ 〜１０５℃(最適培養温度８５℃)であり、１０％程度の二酸化炭素を固定化する。
したがって、光合成生物以外の生物による二酸化炭素の固定化の温度制御範囲は、２０〜１０５℃が好ましい。
【００９１】
より効率的に二酸化炭素を固定させるためには、環状部１４内に前培養した生物(前培養液)を注入し、次いで、内筒１２を回転させ、栄養源を供給しながら、テイラー渦流を発生させ、その後、テイラー渦流に原料ガスを供給し、二酸化炭素を固定化するとよい。
上記の固定化方法(制御方法)をシーケンス制御でシステム化すれば、更に効率的なガス供給装置となる。
【００９２】
ある一定のテイラー渦流は、別のテイラー渦流に移動しないため、煎断応力や法線応力等の物理的ストレスに弱く、かつ付着性のある生物培養（例えば、哺乳動物培養）において、細胞の付着抑制、及び細胞への物理的ストレス抑制をしながら、細胞増殖に適したガス供給が可能となるので、大量培養することができる。
【００９３】
以上、テイラー渦流を用いた生物培養による二酸化炭素の固定化の方法、操作条件、及びガス供給装置の構造について、図面を参酌して説明したが、テイラー渦流を用いた二酸化炭素の固定化は、その他分野、例えば、有機合成反応でも使用可能である。具体的には、１３Ｃ標識炭酸塩、１３Ｃ標識ベンゼン、及び１３Ｃ標識ベンゼン誘導体等の製造に適用できる。
この場合、図６と略同じ構成とされたガス供給装置を使用すればよい。有機合成反応として、ガス供給装置７０を使用する場合、高圧蒸気滅菌工程、前培養液供給手段２１は不要である。また、栄養源が反応させる物質、例えば、１３Ｃ標識炭酸塩を製造する場合は、塩化ナトリウム水溶液に変更すればよい。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、被対象物と原料ガスに含まれる二酸化炭素（１３ＣＯ２を含む）とを効率良く反応させることが可能なガス供給方法及びガス供給装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０…共軸二重筒型培養器、１１…外筒、１２…内筒、１３…環状部、１４…テイラー渦流、１５，４５，５５，６０，７０…ガス供給装置、１６…モーター、１７…原料ガス供給手段、１８…栄養源供給手段、２１…前培養液供給手段、２２…培養液排出路、２３…培養液回収手段、２４…ガス回収分離手段、３１…流下口、３２…ガス排出口、３３…原料ガス供給口、３４…栄養源供給口、３５…培養液回収口、３６,６４…供給ポンプ、３８…ガス排出路、３９…ガス分析路、４１…管路、４２…ガス循環路、４３…ガス分析器、４７…原料ガス及び栄養源供給口、４９…混合器、５６…金属膜、６１…光照射手段、６３…水溶液導入口、７１…加熱手段
【図１】
2012060957.tif 000004
【図２】
2012060957.tif 000005
【図３】
2012060957.tif 000006
【図４】
2012060957.tif 000007
【図５】
2012060957.tif 000008
【図６】
2012060957.tif 000009