專利名稱：微細(xì)藻類(lèi)的培養(yǎng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及穹形、圓錐形或圓筒形的用于培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)等光合作用生物的培養(yǎng)設(shè)備，設(shè)有一個(gè)可在培養(yǎng)設(shè)備中運(yùn)動(dòng)、用于供應(yīng)培養(yǎng)成培養(yǎng)溶液所需要的氣體及攪拌培養(yǎng)溶液的氣體排放裝置，或涉及培養(yǎng)設(shè)備和氣體排放裝置相結(jié)合的培養(yǎng)系統(tǒng)。
為了生產(chǎn)有用的物質(zhì)如維生素、氨基酸、顏料、蛋白質(zhì)、多糖類(lèi)、脂肪酸等，或者為了處置被認(rèn)為是全球變暖原因的二氧化碳，迄今已對(duì)微生物的大量培養(yǎng)進(jìn)行了廣泛的研究，這些微生物包括微細(xì)藻類(lèi)如小球藻、螺旋藻等，作為這種研究的結(jié)果的培養(yǎng)產(chǎn)品已經(jīng)面市。
這些微生物中的大多數(shù)藻類(lèi)通過(guò)光合作用吸收二氧化碳，生物合成有用的物質(zhì)。在這種情形中，由于高效地培養(yǎng)藻類(lèi)的重要性，培養(yǎng)設(shè)備必須使藻類(lèi)高效地進(jìn)行光合作用。因此，對(duì)傳統(tǒng)培養(yǎng)設(shè)備的改進(jìn)和新型培養(yǎng)設(shè)備的研制正在進(jìn)行中。
例如，公知的藻類(lèi)培養(yǎng)設(shè)備包括培養(yǎng)塘、水道培養(yǎng)裝置、管狀培養(yǎng)裝置、形成液膜的培養(yǎng)裝置等。在人工培養(yǎng)塘的形式中，例如在戶外構(gòu)筑培養(yǎng)池或培養(yǎng)罐，將培養(yǎng)溶液倒入池中以形成培養(yǎng)塘，利用陽(yáng)光在溶液中培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)如小球藻等。但是，這種系統(tǒng)需要例如3000m2的池面面積，因而通常很龐大。
另外，當(dāng)在這種系統(tǒng)中培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)時(shí)，在培養(yǎng)過(guò)程中在培養(yǎng)溶液中微細(xì)藻類(lèi)的濃度增加，將溶液變成深綠色，從而妨礙陽(yáng)光到達(dá)培養(yǎng)塘的底部。這種現(xiàn)象引起的問(wèn)題是，如果微細(xì)藻類(lèi)的培養(yǎng)濃度不降低就會(huì)降低藻類(lèi)光合作用的總效率。
因此，溶液的深度必須保持低于15cm，為了微細(xì)藻類(lèi)的大量培養(yǎng)必須有大的面積。由于培養(yǎng)溶液的濃度不能很高，所引起的問(wèn)題是，為了從溶液收集培養(yǎng)物，培養(yǎng)物必須從低濃度的大量培養(yǎng)溶液收集。
另一方面，培養(yǎng)塘必須攪拌以利于微細(xì)藻類(lèi)的光合作用，但是，攪拌大量低濃度溶液需要大量的能。另外，由于培養(yǎng)塘設(shè)置在戶外，接通大氣，臟物、灰塵等雜質(zhì)容易混入溶液，漂浮在空氣中的微生物和其它藻類(lèi)混入塘中擴(kuò)散；因而引起不能得到高純度、高品質(zhì)的培養(yǎng)物。
由于培養(yǎng)塘設(shè)置在戶外，溫度隨氣候變化，因而很難保護(hù)塘溫不變。特別是培養(yǎng)塘具有取決于地區(qū)的在冬季溫度變得太低的問(wèn)題。
由于上述原因，利用培養(yǎng)塘的藻類(lèi)培養(yǎng)所具有的缺陷是，不能用于除了那些甚至在高pH值或高含鹽量的特殊條件下也能生長(zhǎng)的小球藻、螺旋藻及杜氏藻類(lèi)以外的藻類(lèi)。
水道培養(yǎng)設(shè)備構(gòu)筑在下述結(jié)構(gòu)中，在培養(yǎng)罐內(nèi)以平板分隔成培養(yǎng)溶液的回路，借助循環(huán)裝置在回路中循環(huán)培養(yǎng)溶液的方法培養(yǎng)藻類(lèi)。這種方法是培養(yǎng)塘方法的改進(jìn)，但是，由于與培養(yǎng)塘培養(yǎng)方法一樣，隨著培養(yǎng)的進(jìn)程藻類(lèi)的光合作用速率下降，因而也不能有效地利用光線。這也引起碳酸氣利用效率低的問(wèn)題。為了實(shí)際光線的有效利用，也有人提出通過(guò)光纖將陽(yáng)光引入溶液(日本實(shí)用新型申請(qǐng)公開(kāi)文本第5-43900號(hào))。
但是，在用這種方法進(jìn)行的藻類(lèi)培養(yǎng)情形中，溶液借助機(jī)械攪拌而循環(huán)，這種方法的不可避免的缺陷是，藻細(xì)胞要承受破壞或剪切應(yīng)力(一種藻類(lèi)被剪切應(yīng)力剪切，從而降低藻的活力，使藻的生長(zhǎng)速率變慢的現(xiàn)象)。
管狀培養(yǎng)設(shè)備是一種使用光線傳遞管構(gòu)制的培養(yǎng)罐來(lái)培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)等的設(shè)備。當(dāng)用這種設(shè)備培養(yǎng)藻類(lèi)時(shí)，不會(huì)有各種細(xì)菌等引起的培養(yǎng)溶液的污染，培養(yǎng)濃度也可以較高；因此，這是一種使藻類(lèi)與培養(yǎng)溶液分離及收集由藻類(lèi)生產(chǎn)的有用物質(zhì)的極為有利的方法。
但是，在長(zhǎng)期培養(yǎng)藻類(lèi)以后，藻類(lèi)會(huì)附著在管的內(nèi)壁上，顯著地降低了管傳遞的光量。這種現(xiàn)象使微細(xì)藻類(lèi)的培養(yǎng)變難，并且不易清除附著在管內(nèi)壁上的藻類(lèi)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，有人提出了一種在管中放置清潔球，使這些球總是隨培養(yǎng)溶液循環(huán)，從而清潔管內(nèi)壁的方法(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第6-90739號(hào))。但是，這種方法有很多問(wèn)題，不能連續(xù)地清除管內(nèi)壁上的臟物和附著的藻類(lèi)，球必須加以收集和清洗，就必須總是在管中循環(huán)等等。按照這種培養(yǎng)藻類(lèi)的方法的另一個(gè)問(wèn)題是，藻類(lèi)光合作用產(chǎn)生的氧氣由于管內(nèi)培養(yǎng)而留在管內(nèi)，這些氧氣會(huì)有害地妨礙藻的光合作用(光合作用的抑制)。因此，還有人提出一種抑制在光合作用中由于氧氣造成的對(duì)培養(yǎng)的負(fù)面作用的裝置的構(gòu)思(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第9-121835號(hào))。
形成液膜的培養(yǎng)設(shè)備構(gòu)制成下述結(jié)構(gòu)，一個(gè)傳遞光線的拱蓋放置在培養(yǎng)罐上，培養(yǎng)溶液從下向著拱蓋頂部?jī)?nèi)表面噴灑；在拱蓋內(nèi)表面上形成培養(yǎng)溶液的液膜，該液膜暴露于光線(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第8-38159號(hào))。
但是，上述方法的問(wèn)題是，為了連續(xù)地形成液膜需要循環(huán)泵，不適于大量培養(yǎng)，不能利用陽(yáng)光等。
由于微細(xì)藻類(lèi)通過(guò)光合作用在其體內(nèi)蓄積有用物質(zhì)，一個(gè)重大的挑戰(zhàn)是使微細(xì)藻類(lèi)盡可能高效地進(jìn)行光合作用。高效進(jìn)行光合作用的可以想到的因素是擴(kuò)大培養(yǎng)設(shè)備采光面積、有效攪拌培養(yǎng)溶液、調(diào)節(jié)培養(yǎng)溶液的厚度或深度、簡(jiǎn)化附著在培養(yǎng)設(shè)備內(nèi)表面上的微細(xì)藻類(lèi)的清除工作、控制溫度、防止外部細(xì)菌、其它微細(xì)藻類(lèi)及雜質(zhì)的混入等。
采光面積的問(wèn)題受到下述兩個(gè)因素的影響多大的面積受到光線或培養(yǎng)溶液暴露于光線的有效性。
例如，在培養(yǎng)罐或培養(yǎng)塘的情形中，表面積是由培養(yǎng)罐或培養(yǎng)塘的面積決定的；因而擴(kuò)大表面積只能通過(guò)增加罐或塘的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有其它手段。
培養(yǎng)溶液的攪拌對(duì)于均勻地向培養(yǎng)溶液進(jìn)行光照是很重要的，所用的普通手段往往是例如借助泵對(duì)溶液進(jìn)行攪拌，即，在罐、塘中進(jìn)行機(jī)械攪拌等。
但是，上述機(jī)械攪拌會(huì)引起微細(xì)藻類(lèi)細(xì)胞的破壞或剪切應(yīng)力，并非完善的手段。
由于光合作用的速率根據(jù)微細(xì)藻類(lèi)的種類(lèi)而不同，對(duì)于低速率藻類(lèi)及高速率藻類(lèi)必須采用不同的培養(yǎng)溶液深度，也必須按照預(yù)期的培養(yǎng)濃度來(lái)改變深度。如上所述，培養(yǎng)溶液的厚度或深度需要按照微細(xì)藻類(lèi)種類(lèi)、預(yù)期的培養(yǎng)濃度等情況自由調(diào)整。
在設(shè)置于戶外的敞開(kāi)式培養(yǎng)塘和培養(yǎng)罐的情形中，清除附著在培養(yǎng)設(shè)備內(nèi)表面上的微細(xì)藻類(lèi)的工作并不那么重要。但是這種清除工作對(duì)于封閉式的培養(yǎng)設(shè)備卻很重要，這是因?yàn)楦街奈⒓?xì)藻類(lèi)會(huì)遮攔光線。另外，設(shè)備需要構(gòu)制成下述結(jié)構(gòu)在培養(yǎng)完成的階段中，設(shè)備的內(nèi)表面可以為下一次培養(yǎng)進(jìn)行清洗，從而容易地除去附著物。
特別是對(duì)于封閉式設(shè)備來(lái)說(shuō)，溫度控制是很重要的，這是由于在夏季溶液溫度會(huì)變得太高而引起培養(yǎng)困難。一種解決方案是采用向培養(yǎng)溶液中混入涼水的方法，但是由于培養(yǎng)溶液的稀釋，這樣被稀釋的大量培養(yǎng)溶液要在下一步收集培養(yǎng)的藻類(lèi)時(shí)加以處理。因此，從產(chǎn)業(yè)方面考慮這種方法是很不利的。
培養(yǎng)裝置通常分為戶外使用和室內(nèi)使用的。因此，如果室內(nèi)使用的裝置用于室內(nèi)，那就會(huì)引起光線利用效率低的問(wèn)題，另一方面，也存在室內(nèi)使用的裝置不能用于戶外的問(wèn)題。因此，日益需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的培養(yǎng)設(shè)備，可在室內(nèi)及戶外兩種普通培養(yǎng)條件下使用。
培養(yǎng)溶液的攪拌是一種對(duì)于均勻培養(yǎng)來(lái)說(shuō)關(guān)鍵的操作，其原因是這種操作是為下述目的進(jìn)行的(1)清除在液體介質(zhì)表層部分和深層部分之間出現(xiàn)的培養(yǎng)差別；(2)在整個(gè)液體介質(zhì)或培養(yǎng)溶液中使氣體如空氣、二氧化碳等均勻分布；(3)使光線在被培養(yǎng)的微細(xì)藻類(lèi)上均勻分布；(4)防止在培養(yǎng)過(guò)程中容易形成集群的微細(xì)藻類(lèi)沉積在液體底部并使其在培養(yǎng)溶液中重新散開(kāi)等。
因此，必須不斷攪拌培養(yǎng)溶液，向培養(yǎng)溶液中供應(yīng)需要的空氣或碳酸氣等。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種封閉式的微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置，它可以克服傳統(tǒng)敞開(kāi)式或封閉式培養(yǎng)裝置的缺陷，其形狀是穹形、圓錐形或圓筒形的，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可防止外界細(xì)菌及雜質(zhì)混入設(shè)備內(nèi)；(2)易于進(jìn)行培養(yǎng)溶液的溫度控制；(3)溶液可被攪拌而不用對(duì)培養(yǎng)溶液的機(jī)械攪拌，因而可防止藻細(xì)胞被破壞并防止出現(xiàn)剪切應(yīng)力；(4)可以設(shè)定高的培養(yǎng)濃度；(5)裝置易于清洗；(6)培養(yǎng)不會(huì)受到產(chǎn)生的氧氣的妨礙；(7)光線利用效率高。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在培養(yǎng)裝置中使用的氣體排放裝置，它有下述優(yōu)點(diǎn)當(dāng)使用這種裝置向培養(yǎng)溶液中供應(yīng)必要的氣體時(shí)，裝置進(jìn)行攪拌溶液的運(yùn)動(dòng)，而且溶液也被排放的氣體攪拌，因而在供應(yīng)的氣體和培養(yǎng)溶液之間的接觸極好，從而提高了培養(yǎng)效率。
另外，本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)設(shè)備，其特征是上述培養(yǎng)裝置和上述氣體排放裝置的組合。
按照本發(fā)明的微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置，其形狀可從穹形、圓錐形和圓筒形中選擇；穹形的培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部半球形穹頂、一個(gè)透明材料的內(nèi)部半球形穹頂和一個(gè)連接兩穹頂下端的底部，其中，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部半球形穹頂?shù)捻敳可希粋€(gè)空氣和/或碳酸氣引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液排放件設(shè)置在底部上，一個(gè)噴水件設(shè)在圓筒形開(kāi)口部分外面，一個(gè)噴出的水的接收器如需要?jiǎng)t圍繞底部的外周設(shè)置；圓錐形的培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部圓錐形周壁、一個(gè)透明材料的內(nèi)部圓錐形周壁和一個(gè)連接兩個(gè)周壁下端的底部，其中，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓錐形周壁的外面，一個(gè)空氣和/或碳酸氣引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液排放件設(shè)置在底部中，一個(gè)噴水件設(shè)置在圓筒形開(kāi)口部分外面，一個(gè)噴出的水的接收器如需要圍繞底部外周設(shè)置；圓筒形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)具有透明材料的上壁的外部圓筒形周壁、一個(gè)具有透明材料的上壁的內(nèi)部圓筒形周壁和一個(gè)連接兩周壁下端的底部，其中，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓筒形周壁的上壁的中央部分，一個(gè)空氣和/或碳酸氣引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液排放件設(shè)置在底部中，一個(gè)噴水件設(shè)置在圓筒形開(kāi)口部分外面，一個(gè)噴出的水的接收器如需要圍繞底部的外周設(shè)置。
用于微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置的氣體排放裝置包括兩個(gè)相對(duì)的矩形底板、一個(gè)開(kāi)口朝下的U形橫截面或倒U形橫截面的氣泡引導(dǎo)件和一個(gè)排放噴嘴，其中，氣泡引導(dǎo)件設(shè)置得傾斜于矩形底板的上表面，作為其上表面斜壁在其上端彎曲以形成一個(gè)基本水平延伸的上壁，氣泡引導(dǎo)件具有從斜壁和上壁兩側(cè)緣向下懸伸的側(cè)壁，兩側(cè)壁的下端連接于矩形底板的上表面，其中，排放噴嘴設(shè)置得穿過(guò)斜壁下部上鉆出的一個(gè)通孔以便可以轉(zhuǎn)動(dòng)，其中相對(duì)矩形底板的至少一個(gè)在前端部分和/或在后端部分根據(jù)需要以相同的方向彎曲，或者，矩形底板中的至少一個(gè)設(shè)有重量調(diào)節(jié)裝置。
另外，本發(fā)明是一種作為上述培養(yǎng)裝置和上述氣體排放裝置的組合的培養(yǎng)設(shè)備。
在培養(yǎng)裝置中使用的透明材料可以是任何透明材料，只要它透光性好、具有足夠耐風(fēng)雨性及耐紫外線性即可；例如，它可以從下述材料選擇丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃等；為了易于工作可適當(dāng)采用合成樹(shù)脂；具體來(lái)說(shuō)，丙烯酸樹(shù)脂是最適用的材料，這是由于它具有上述特性。
此入培養(yǎng)裝置的氣體在其成分中必須含有碳酸氣，可以在空氣中混合碳酸氣以提高碳酸氣濃度；也可以將空氣和碳酸氣分開(kāi)地引入裝置中。
碳酸氣最好以同空氣混合的形式使用。當(dāng)含有碳酸氣的氣泡升向表面，攪拌培養(yǎng)溶液時(shí)，碳酸氣彌散并被吸收在培養(yǎng)溶液中，空氣的作用是從培養(yǎng)溶液清除培養(yǎng)中形成的氧氣。如果將碳酸氣單獨(dú)地引入培養(yǎng)溶液中，碳酸氣的引入速率不高，且碳酸氣在培養(yǎng)溶液中彌散的速率不可避免地傾向于變低。
圓筒形開(kāi)口部分的作用是將引入培養(yǎng)溶液中的空氣、未使用的碳酸氣和形成的氧氣排入大氣；但是，如果開(kāi)口部分通向大氣，灰塵雜質(zhì)等將進(jìn)入裝置。為了防止上述物質(zhì)的混入，最好為開(kāi)口部分設(shè)置一個(gè)過(guò)濾件，或使開(kāi)口部分帶有一個(gè)可以按照與過(guò)濾件類(lèi)似方式起作用的蓋子。
這個(gè)開(kāi)口部分可以同外部半球形穹頂、外部圓錐形周壁或外部圓筒形周壁模制成整體形式，或者可以單獨(dú)模制并固定其上。
穹形、圓錐形或圓筒形培養(yǎng)溶液的培養(yǎng)溶液本體可以按照下述任一種方式構(gòu)制外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件中的每一個(gè)都整體形成；它們中的一個(gè)整體形成，而另一個(gè)則由適當(dāng)分開(kāi)的兩個(gè)或四個(gè)部分組裝而成；兩個(gè)構(gòu)件都由分開(kāi)的部件組裝而成。制造培養(yǎng)裝置的方式可以按照培養(yǎng)裝置的尺寸和形狀確定。
另外，噴出的水的接收器的材料和結(jié)構(gòu)可以任意確定，只要該構(gòu)件可以接收噴出的和在裝置外表面上流下來(lái)的水流即可。材料可以是金屬材料，也可以是塑料。
噴出的水的接收器可采用下述任一種結(jié)構(gòu)它可以模制成與培養(yǎng)裝置本體分開(kāi)的構(gòu)件；通過(guò)圍繞外周水平延伸培養(yǎng)裝置的外部構(gòu)件的下端并向上彎曲端部而構(gòu)成接收器；通過(guò)圍繞外周水平延伸培養(yǎng)裝置的內(nèi)部構(gòu)件的下端并向上彎曲端部而構(gòu)成噴出的水的接收器。
噴出的水的接收器的一種推薦的結(jié)構(gòu)是模制成一個(gè)與培養(yǎng)裝置本體分開(kāi)的構(gòu)件。
設(shè)置在底部的空氣和/或碳酸氣的引入件可以是一個(gè)管狀件，它具有許多氣體排放孔，或者在底部有穿孔而形成氣體排放孔。
由于從這種引入件引入培養(yǎng)溶液中的氣體在培養(yǎng)溶液中上升而攪拌培養(yǎng)溶液，培養(yǎng)溶液不必有意地進(jìn)行機(jī)械攪拌。這種方法可防止由于機(jī)械攪拌而引起的細(xì)胞的破壞及出現(xiàn)剪切應(yīng)力。
在光合作用中形成的氧氣隨著氣體的上升可以迅速?gòu)呐囵B(yǎng)溶液有效排出。
有兩種向培養(yǎng)裝置中供應(yīng)培養(yǎng)溶液的方法。第一種方法是在底部上設(shè)置供應(yīng)件(例如，在底部上鉆出供應(yīng)孔)，并通過(guò)這種供應(yīng)件供應(yīng)培養(yǎng)溶液。
第二種方法是通過(guò)頂部上的圓筒形開(kāi)口部分供應(yīng)培養(yǎng)溶液。
在裝置中設(shè)置各種供應(yīng)和引入件會(huì)使裝置復(fù)雜化，也具有在改變培養(yǎng)的微細(xì)藻類(lèi)種類(lèi)時(shí)產(chǎn)生污染的問(wèn)題。
因此，最好采用第二種方法。
由于培養(yǎng)裝置的外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件都是用透明材料制成的，因而如果在培養(yǎng)裝置的內(nèi)部空間設(shè)置人造光源，在戶外培養(yǎng)的情形中在夜間也可進(jìn)行培養(yǎng)。在室內(nèi)培養(yǎng)的情形中，使用在培養(yǎng)裝置內(nèi)、外設(shè)置的兩個(gè)人造光源可以實(shí)現(xiàn)高效、連續(xù)的培養(yǎng)。
由于穹形培養(yǎng)裝置占用面積小但表面積大，因而其采光面積大。在這種裝置中，培養(yǎng)溶液的攪拌進(jìn)行得極好。當(dāng)裝置是用塑料制成時(shí)，可以容易地通過(guò)真空成形法成形，因而制造成本極低。
由于這些原因，穹形培養(yǎng)裝置最適于用作微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置。
培養(yǎng)裝置最好設(shè)置各種傳感器如溫度傳感器、液面高度傳感器、pH值傳感器、溶氧量傳感器等，以便控制和監(jiān)視培養(yǎng)條件。這些傳感器通過(guò)圓筒形開(kāi)口部分或通過(guò)裝置的外壁設(shè)置。
由于本發(fā)明的氣體排放裝置傾斜向下向著培養(yǎng)裝置的底部排放空氣或類(lèi)似的氣體，它象青蛙那樣在裝置中跳動(dòng)前進(jìn)。這種運(yùn)動(dòng)使培養(yǎng)溶液被有力地?cái)嚢瑁慌欧诺臍怏w在培養(yǎng)溶液中上升的過(guò)程中也攪拌培養(yǎng)溶液。特別是在被培養(yǎng)的微細(xì)藻類(lèi)易形成群落的情形中，從氣體排放裝置排放的氣體打破了這種群落，使微細(xì)藻類(lèi)在培養(yǎng)溶液中彌散，從而提高培養(yǎng)效率。
氣體排放裝置通常用塑料制成，設(shè)有重量調(diào)節(jié)裝置以調(diào)節(jié)裝置的重量。
可以使用本發(fā)明的培養(yǎng)裝置培養(yǎng)的微細(xì)藻類(lèi)除了已在商業(yè)上獲得成功的小球藻、螺旋藻和杜氏藻以外還包括多種微細(xì)藻類(lèi)，例如，那些被添加以生產(chǎn)有用物質(zhì)的微細(xì)藻類(lèi)，例如，生產(chǎn)β-酮基類(lèi)胡蘿卜素(β-ketocarotenoid)(蝦青素)的雨生紅球藻、在養(yǎng)殖海洋魚(yú)類(lèi)或生產(chǎn)高未飽和脂肪酸(DHA)時(shí)用作活餌的綠光等鞭金藻(Isocrysis galvana)、在養(yǎng)殖海洋魚(yú)類(lèi)或生產(chǎn)高未飽和脂肪酸(EPA)時(shí)用作活餌的Nannochloropsis oculata，等等。本發(fā)明的培養(yǎng)設(shè)備可以高濃度地并以高的光線利用效率來(lái)培養(yǎng)上述微細(xì)藻類(lèi)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明如下

圖1是按照本發(fā)明的穹形培養(yǎng)裝置的剖視圖；圖2的局部示意圖表示在圖1所示的穹形培養(yǎng)裝置內(nèi)的培養(yǎng)過(guò)程中的一種狀態(tài)；圖3是圖1所示穹形培養(yǎng)裝置的前視圖；圖4的示意圖表示利用圖1至圖3所示穹形培養(yǎng)裝置的微細(xì)藻類(lèi)批量培養(yǎng)系統(tǒng)；圖5是按照本發(fā)明的圓錐形培養(yǎng)裝置的剖視圖；圖6是圖5所示圓錐形培養(yǎng)裝置的前視圖；圖7是按照本發(fā)明的圓筒形培養(yǎng)裝置的剖視圖；圖8是圖7所示圓筒形培養(yǎng)裝置的前視圖；圖9是氣體排放裝置的立體圖；圖10是圖9的氣體排放裝置的側(cè)視圖；圖11是圖9的氣體排放裝置的平面圖12是圖9的氣體排放裝置的剖視圖；圖13是圖9的氣體排放裝置的排放噴嘴的放大剖視圖；圖14的示意剖視圖表示氣體排放裝置正向培養(yǎng)溶液中排放氣體的狀態(tài)；圖15是穹形培養(yǎng)裝置本身與氣體排放裝置組合的培養(yǎng)設(shè)備的示意剖視圖；圖16是圖15部分剖開(kāi)的頂視平面圖；圖17是圓錐形培養(yǎng)裝置本身與氣體排放裝置組合的培養(yǎng)設(shè)備的示意剖視圖；圖18是圓筒形培養(yǎng)裝置本身與氣體排放裝置組合的培養(yǎng)設(shè)備的示意剖視圖；圖19的立體圖表示本發(fā)明的氣體排放裝置的另一個(gè)實(shí)例；圖20的立體圖表示本發(fā)明的氣體排放裝置的另一個(gè)實(shí)例；圖21的立體圖表示本發(fā)明的氣體排放裝置的另一個(gè)實(shí)例；圖22是沿圖21中X-X′線的剖視圖；為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明，下面對(duì)照附圖描述按照本發(fā)明的培養(yǎng)裝置和氣體排放裝置。
圖1至圖3表示穹形培養(yǎng)裝置1。
圖3是穹形培養(yǎng)裝置1的前視圖，其中，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分4設(shè)置在外部半球形穹頂8的頂部上，一個(gè)用于冷卻穹頂8的噴水件3設(shè)置在圓筒形開(kāi)口部分4外面，一個(gè)用于接收從噴水件3噴出的水的接收器11設(shè)置在穹頂8的下部，培養(yǎng)裝置1由多個(gè)固定件16支承。一個(gè)氣體引入件6和一個(gè)培養(yǎng)溶液排放件7連接于培養(yǎng)裝置的底部14。
圖1是培養(yǎng)裝置1的剖視圖。培養(yǎng)裝置1由外部半球形穹頂8、內(nèi)部半球形穹頂9和用于連接兩穹頂下端的底部14構(gòu)成。圓筒形開(kāi)口部分4作為一個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件設(shè)置在穹頂8的頂部上，噴水件3設(shè)置在圓筒形開(kāi)口部分4外面，因而冷卻水15從噴水件3噴在穹頂8的表面上，并以膜狀覆蓋穹頂8的表面，向下落至噴出水的接收器11。
培養(yǎng)溶液5的溫度由上述冷卻水15控制(見(jiàn)圖2)。
穹頂8、穹頂9、底部14、圓筒形開(kāi)口部分4和噴出的水的接收器11都是由透明材料制成的。這里使用的透明材料是丙烯酸樹(shù)脂。金屬材料如不銹鋼等也可以用作噴出的水的接收器11的材料。冷卻水從噴出的水的接收器11通過(guò)排泄件(未畫(huà)出)排泄。這樣排泄的水被儲(chǔ)存，然后再次用作冷卻水。
用于向培養(yǎng)溶液5中供應(yīng)空氣和/或碳酸氣的氣體引入件6和用于從培養(yǎng)裝置1排放培養(yǎng)溶液5的排放件7連接于底部14。多根氣體進(jìn)口管10具有許多在管的上表面鉆成的進(jìn)口孔，這些氣體進(jìn)口管10設(shè)置在底部14的上表面上，從而包括氣體引入件6部分。從氣體引入件6供應(yīng)的氣體最好是加有碳酸氣的空氣，但它也可以只是空氣。
人造光源2設(shè)置在內(nèi)部穹頂內(nèi)的內(nèi)部空間中。人造光源2使微細(xì)藻類(lèi)甚至在夜間在戶外培養(yǎng)的情形中也可以進(jìn)行光合作用。另外，在室內(nèi)培養(yǎng)的情形中，使用設(shè)置在培養(yǎng)裝置內(nèi)、外的人造光源也可進(jìn)行光合作用，在這種情形中，如必要可以增加培養(yǎng)溶液的深度或厚度。
圖2示意地表示培養(yǎng)過(guò)程中的一種狀態(tài)。從氣體進(jìn)口管10排入培養(yǎng)溶液5的氣泡12在培養(yǎng)溶液5中由于浮力而沿外部半球形穹頂8的內(nèi)壁上升。氣泡12的這種上升運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了培養(yǎng)溶液的向上運(yùn)動(dòng)，氣泡12中的碳酸氣供入培養(yǎng)溶液，光合作用中形成的氧氣進(jìn)入氣泡12。氣泡12在培養(yǎng)溶液的表面放入大氣。沿穹頂8內(nèi)壁上升的培養(yǎng)溶液流17沿內(nèi)部半球形穹頂9的壁下降。
如上所述，從底部附近供入培養(yǎng)溶液的空氣等氣體的作用一方面是向培養(yǎng)溶液中供應(yīng)碳酸氣并將形成的氧氣帶入氣體以便將其排入大氣，另一方面是均勻地?cái)嚢枧囵B(yǎng)溶液。
在夏季中，由于培養(yǎng)溶液的溫度上升而難于進(jìn)行培養(yǎng)，因而將冷卻水15從噴水件3向外部半球形穹頂表面供應(yīng)，以便控制培養(yǎng)溶液的溫度。用于冷卻的水借助噴出的水的接收器11收集，并再次使用。
當(dāng)在戶外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)也在夜間進(jìn)行，借助設(shè)在內(nèi)部穹頂9內(nèi)的內(nèi)部空間中的人造光源2可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)培養(yǎng)。
微細(xì)藻類(lèi)在白天吸收陽(yáng)光，活躍地進(jìn)行光合作用而增加，也產(chǎn)生和儲(chǔ)存有用的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪酸、顏料、維生素等，而在夜間上述光合作用并不進(jìn)行，白天合成的物質(zhì)因微細(xì)藻類(lèi)自身的能耗而用掉；例如，在夏季在極端情形中與白天細(xì)胞重量相比較藻細(xì)胞大約20％的重量損失，因而造成很大損失。
為了避免這種損失，使用人造光源進(jìn)行光合作用以補(bǔ)償損失。因此，為了供應(yīng)最低光合作用所需的足夠光量，可以布置人造光源，但是即使所進(jìn)行的光合作用高于最低光合作用也不會(huì)造成麻煩。例如，人造光源可以從日光燈管、白熾燈、鹵燈等選擇。
在室內(nèi)培養(yǎng)的情形中，人造光源可以在培養(yǎng)裝置1的內(nèi)、外使用。以這種方式使用人造光源2可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)高效連續(xù)培養(yǎng)。
為了監(jiān)測(cè)培養(yǎng)條件，必須總是測(cè)量培養(yǎng)溶液的溫度、液面高度和溶解氧量(DO)，并且將這些因素的數(shù)值分別保持在最佳范圍內(nèi)。因此，需要將這些因素的傳感器安裝在裝置上，這些傳感器最好通過(guò)在頂部的圓筒形開(kāi)口部分4或通過(guò)穹頂8或穹頂9或通過(guò)兩個(gè)穹頂設(shè)置。如果這些傳感器安裝在裝置的穹頂上，那么，裝置就會(huì)變得復(fù)雜起來(lái)，就需要相當(dāng)?shù)膭诹蜁r(shí)間作清潔等工作；因此，這些傳感器最好通過(guò)圓筒形開(kāi)口部分4設(shè)置。
這種穹形培養(yǎng)裝置1可以由半徑彼此不同的兩種半球形穹頂任意組合而構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)可以在兩穹頂間形成的空間容量方面，以及在兩穹頂間距離方面進(jìn)行變化。這就是說(shuō)，培養(yǎng)溶液的量，以及培養(yǎng)溶液的厚度或深度可以自由設(shè)定。
另外，微細(xì)藻類(lèi)附著在裝置表面與培養(yǎng)溶液接觸，因而為了除去和清洗這種附著物，組合的兩種半球形穹頂中的外部半球形穹頂8被拆去以便清洗每個(gè)穹頂；或者在不同的部位上拆去兩個(gè)穹頂以便清洗。
對(duì)于半球形穹頂來(lái)說(shuō)，例如，采用兩件的組件作為半部半球形穹頂是很方便的。在任一種情形中，兩種中的每種穹頂不必為整體的模制件，而可以是多個(gè)模制件的組件。
除了球形外，本發(fā)明也包括變型的球形如蛋形等。
例如，適用的穹頂尺寸是直徑為大約50cm至大約200cm，可以按照被培養(yǎng)的微細(xì)藻類(lèi)種類(lèi)、培養(yǎng)條件及培養(yǎng)目的任意選擇尺寸來(lái)構(gòu)制培養(yǎng)裝置。
兩種穹頂之間的間距可以調(diào)節(jié)以獲得最大的光合作用效率，不過(guò)這要根據(jù)微細(xì)藻類(lèi)種類(lèi)、培養(yǎng)條件及培養(yǎng)目的進(jìn)行。通常間距推薦為2.5cm至10cm，最好為大約5cm。
曾用半徑約為50cm的外部半球形穹頂8和半徑約為45cm的內(nèi)部半球形穹頂構(gòu)制穹頂間距為5cm的穹形培養(yǎng)裝置1，模制成與穹頂分開(kāi)的構(gòu)件且半徑為6cm的圓筒形開(kāi)口部分4設(shè)置在穹頂8的頂部。
曾用上述培養(yǎng)裝置培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)Spriruline Platencis，從而實(shí)現(xiàn)了10至20克/升的培養(yǎng)濃度和2.0至5.0克/升/天的生產(chǎn)率。另一方面，在傳統(tǒng)的培養(yǎng)塘方法的情形中，培養(yǎng)濃度是0.3至0.5克/升，生產(chǎn)率是0.1至0.2克/升/天。因此，證明了生產(chǎn)率增加到傳統(tǒng)培養(yǎng)方法的大約十倍。
在為生產(chǎn)紅顏料蝦青素而培養(yǎng)雨生紅球藻時(shí)也證明，通過(guò)5至10克/升的培養(yǎng)濃度的高濃度培養(yǎng)可以生產(chǎn)4％至8％高含量的蝦青素顏料的藻體(生物質(zhì)量)。生產(chǎn)這種紅顏料的雨生紅球藻用傳統(tǒng)的培養(yǎng)塘法是很難培養(yǎng)的。另外，也能夠以大約5至10克/升的高濃度培養(yǎng)海藻Nannochloropsis 0culata，而傳統(tǒng)方法的最高濃度為0.2至0.4克/升。
圖4表示的傳統(tǒng)中設(shè)置許多按照本發(fā)明的封閉的戶外培養(yǎng)裝置，可同時(shí)、大量培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)。在該系統(tǒng)中，在各個(gè)構(gòu)成的培養(yǎng)裝置中可同時(shí)投入及培養(yǎng)同種微細(xì)藻類(lèi)，在各培養(yǎng)裝置中也可以單獨(dú)地投入及培養(yǎng)不同的微細(xì)藻類(lèi)。每個(gè)裝置設(shè)有各種傳感器以便可以控制培養(yǎng)條件。
由于各培養(yǎng)裝置的各種培養(yǎng)條件即使在各培養(yǎng)裝置中培養(yǎng)不同的微細(xì)藻類(lèi)也可以獨(dú)立地控制，因而這種結(jié)構(gòu)是很有效的。
另外，即使培養(yǎng)裝置以很緊密的關(guān)系布置，單位占地面積的光線利用效率或采光面積很高，因而這種結(jié)構(gòu)很方便，適于大量培養(yǎng)，生產(chǎn)率很高。
圖5和圖6表示圓錐形的培養(yǎng)裝置21。
圖6是圓錐形的培養(yǎng)裝置21的前視圖，其中，圓筒形開(kāi)口部分24設(shè)置在透明材料制成的外部圓錐形周壁28的頂部上，用于冷卻周壁28的噴水件23設(shè)置在上述開(kāi)口部分24外面，用于接收從噴水件23噴出的水的接收器31設(shè)置在周壁28的下部，裝置21由多個(gè)固定件36支承。
另外，氣體引入件26和培養(yǎng)溶液的排放件27連接于裝置21的底部34。
圖5是裝置21的剖視圖。裝置21由透明材料的外部圓錐形周壁28、透明材料的內(nèi)部圓錐形周壁29和用于連接兩周壁下端的底部34構(gòu)成。圓筒形開(kāi)口部分24作為一個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件設(shè)置在外部圓錐形周壁28的頂部，噴水件23設(shè)置在開(kāi)口部分24外面，使冷卻水從噴水件23噴在周壁28的表面上，下落時(shí)以膜狀覆蓋周壁28的表面，流入噴出的水的接收器31。培養(yǎng)溶液25的溫度由冷卻水控制。
周壁28、周壁29、底部34、圓筒形開(kāi)口部分24和噴出的水的接收器31都是由透明材料如丙烯酸樹(shù)脂制成的。
冷卻水從噴出的水的接收器31通過(guò)排泄件(未畫(huà)出)排泄。
用于向培養(yǎng)溶液25中供應(yīng)空氣和/或碳酸氣的氣體引入件26和用于從裝置21排放培養(yǎng)溶液25的排放件27連接于底部34。多根氣體進(jìn)口管30在其上表面具有許多氣體進(jìn)口，這些氣體進(jìn)口管設(shè)置在底部34的上表面上，從而構(gòu)成氣體引入件26的一部分。另外，人造光源22設(shè)置在周壁29內(nèi)的空間中，因而在戶外培養(yǎng)中夜間可連續(xù)進(jìn)行光合作用。
圖7和8表示圓筒形的培養(yǎng)裝置41。
圖8是圓筒形培養(yǎng)裝置41的前視圖，其中，圓筒形開(kāi)口部分44設(shè)置在透明材料制成的、具有上壁57的外部圓筒形周壁48的上壁的中央部分附近，用于冷卻上壁57和周壁48的噴水件43設(shè)置在開(kāi)口部分44外面，用于接收從噴水件43噴出的水的接收器51設(shè)置在周壁28的下部，裝置41由多個(gè)固定件56支承。
另外，氣體引入件46和培養(yǎng)溶液的排放件47連接于裝置41的底部54。
圖7是裝置41的剖視圖。裝置41由具有上壁57的外部圓筒形周壁48、具有上壁58的內(nèi)部圓筒形周壁49和連接兩周壁下端的底部54構(gòu)成。圓筒形開(kāi)口部分44在上壁57的中央部分整體形成，噴水件43設(shè)置在開(kāi)口部分44外面，使從噴水件43噴出的水以膜狀覆蓋周壁48表面向下流入噴出的水的接收器51。
培養(yǎng)溶液45的溫度可以由冷卻水控制。
周壁48、周壁49、上壁57、上壁58、圓筒形開(kāi)口部分44和噴出的水的接收器51都是用透明材料如丙烯酸樹(shù)脂制成的。
冷卻水從噴出的水的接收器51通過(guò)排泄件(未畫(huà)出)排泄。用于向培養(yǎng)溶液中供應(yīng)氣體的氣體引入件46和用于從裝置41排放培養(yǎng)溶液45的排放件47連接于底部54。多根氣體進(jìn)口管在管上表面上具有許多進(jìn)口孔，這些進(jìn)口管設(shè)置在底部54的上表面上，從而構(gòu)成氣體引入件46的一部分。
另外，人造光源42設(shè)置在由上壁58和周壁49形成的內(nèi)部空間中，以便可在夜間進(jìn)行光合作用。
圖9至圖12分別是氣體排放裝置100的立體圖、側(cè)視圖、平面圖和剖視圖，圖13是氣體排放裝置的排放噴嘴的放大剖視圖。
氣體排放裝置100由彼此相對(duì)的矩形底板101，101′、開(kāi)口朝下的∏形橫截面的氣泡引導(dǎo)件102和排放噴嘴103構(gòu)成的，氣泡引導(dǎo)件102傾斜于矩形底板的上表面107，107′并具有一個(gè)作為上表面的斜壁104和一個(gè)在其上端幾乎水平延伸的上壁105，氣體引導(dǎo)件102也具有從斜壁104和上壁105的側(cè)緣向下延伸的側(cè)壁106，106′，兩側(cè)壁106，106′的下端連接于兩矩形底板101，101′的上表面107，107′。兩矩形底部借助固定件108，108′彼此固定。
排放噴嘴103通過(guò)一個(gè)在斜壁104下部上鉆出的通孔109設(shè)置以便可以轉(zhuǎn)動(dòng)。在噴嘴103的外周上，在通孔109的兩側(cè)的相對(duì)位置上設(shè)置止動(dòng)器110，110′，以防止噴嘴103滑離通孔109。
在培養(yǎng)裝置的任一種形式的主體中，即，在穹形、圓錐形或圓筒形主體中，底部的內(nèi)、外緣為同心圓的圓周，因而底部是通過(guò)從一圓盤(pán)切掉中央部分而得到的。為了便于在帶孔圓形的底部上運(yùn)動(dòng)，矩形底板101，101′的前、后部分以相同的方向彎曲，如圖11所示。
斜壁104相對(duì)于矩形底板的上表面的傾角最好設(shè)計(jì)為45°至60°。
圖14的示意圖表示氣體排放裝置正在向培養(yǎng)溶液中排放氣體的狀態(tài)。
空氣或加有碳酸氣的氣體從一個(gè)與培養(yǎng)裝置分開(kāi)設(shè)置的氣體供應(yīng)裝置(未畫(huà)出)通過(guò)一根氣體進(jìn)口管111送至排放噴嘴103，然后從噴嘴的末端排向培養(yǎng)裝置的底部112。排放的氣體觸及底部112，然后以氣泡的形式在氣泡引導(dǎo)件102中，即，沿斜壁104和上壁105上升，從上壁105的端部送入培養(yǎng)溶液115。這樣輸送的氣泡114在溶液中上升，以便在培養(yǎng)溶液的表面排向大氣。當(dāng)氣體接觸培養(yǎng)溶液時(shí)，培養(yǎng)溶液吸收碳酸氣，而氣體則接受藻類(lèi)光合作用形成的氧氣并形成氣泡或溶解在培養(yǎng)溶液中。氣泡114在培養(yǎng)溶液中向上移動(dòng)時(shí)也推動(dòng)溶液，從而形成溶液的對(duì)流。
從排放噴嘴103的末端排出的氣體和氣泡114對(duì)排放裝置本身產(chǎn)生浮力及在箭頭方向上的推力。這使氣體排放裝置100沿箭頭方向以浮動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)。氣體排放裝置反復(fù)進(jìn)行因其重力而接觸底部，然后向前浮起的動(dòng)作；這種動(dòng)作使培養(yǎng)溶液被有力地?cái)嚢琛怏w排放裝置在培養(yǎng)溶液中的上述動(dòng)作類(lèi)似于青蛙的向前跳躍動(dòng)作。
構(gòu)成氣體排放裝置100的構(gòu)件通常是由塑料制成的，但是除在培養(yǎng)溶液中的浮力以外許多塑料本身重量相當(dāng)輕；因此，它們是在塑料中加入大比重的填料以增加一些重量的材料的模制件、使用合成樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂等將石粉或填料粉粘合在矩形底板101，101′上形成的疊層形式的人造石狀構(gòu)件、人造石狀的矩形底板101，101′的下部和塑料的上部形成的構(gòu)件，或者在矩形底板101，101′的相對(duì)表面上的任意位置上可卸式地布置金屬如鉛等的重物而得到的可調(diào)節(jié)氣體排放裝置100的總重量的構(gòu)件，在上述各種構(gòu)件中，最好采用總重量可調(diào)節(jié)的那種構(gòu)件。
圖15是培養(yǎng)設(shè)備150的示意剖視圖，該設(shè)備是穹形培養(yǎng)裝置本體151與氣體排放裝置100′的組合，圖16是上述設(shè)備的部分剖開(kāi)的頂視平面圖。
這里，培養(yǎng)裝置本體151是由外部半球形穹頂153、內(nèi)部半球形穹頂152和一個(gè)連接兩穹頂下端的底部154構(gòu)成的，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分155設(shè)置在穹頂153的頂部，這里不再贅述其它構(gòu)件。
所有上述構(gòu)件是用透明材料如丙烯酸樹(shù)脂制成的。
連接氣體進(jìn)口管157的氣體排放裝置100′是通過(guò)培養(yǎng)裝置本體151的圓筒形開(kāi)口部分155放入并放在底部154上。
氣體進(jìn)口管157是由從聚氨酯、硅氧烷、合成橡膠等選擇的，與內(nèi)部半球形穹頂152的表面接觸。
當(dāng)空氣或類(lèi)似氣體送至氣體排放裝置100′，該裝置100′在培養(yǎng)溶液中沿箭頭方向跳動(dòng)前進(jìn)。此時(shí)，培養(yǎng)溶液借助排放的氣體和氣體排放裝置的運(yùn)動(dòng)被充分?jǐn)嚢琛?br> 由于氣體排放裝置100′在環(huán)形的底部154上前進(jìn)，裝置100′在底部154上作圓形運(yùn)動(dòng)，而與其連接的氣體進(jìn)口管157則摩擦及清潔內(nèi)部半球形穹頂152的表面，如圖16所示。也就是說(shuō)，裝置100′在底部154上進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)，氣體進(jìn)口管157摩擦或清洗穹頂152的表面，也就是說(shuō)，氣體進(jìn)口管157的作用是防止藻類(lèi)附著在該表面上并清潔該表面。
由于氣體排放裝置100′運(yùn)動(dòng)時(shí)攪拌培養(yǎng)溶液156，因而如果存在易于形成群落的藻類(lèi)，將被打散并再次彌散在培養(yǎng)溶液中，因而培養(yǎng)可以高效地進(jìn)行。
此時(shí)，氣體進(jìn)口管被扭絞，但是，排放噴嘴可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖13所示；因此，排放噴嘴在通孔中轉(zhuǎn)動(dòng)而消除扭絞現(xiàn)象。
圖17是培養(yǎng)設(shè)備160的示意剖視圖，該設(shè)備是氣體排放裝置100″與圓錐形培養(yǎng)裝置本體161的組合。
這里，培養(yǎng)裝置本體161由透明材料的外部圓錐形周壁163、透明材料的內(nèi)部圓錐形周壁162和連接兩周壁下端的底部164，一個(gè)透明材料的圓筒形開(kāi)口部分165設(shè)置在周壁163的頂部上。其它構(gòu)件這里不再贅述。
連接氣體進(jìn)口管167的氣體排放裝置100″通過(guò)圓筒形開(kāi)口部分165放入并放置在底部164上。
當(dāng)空氣或類(lèi)似氣體送至氣體排放裝置100″時(shí)，該裝置100″在培養(yǎng)溶液中跳動(dòng)前進(jìn)。這種運(yùn)動(dòng)與圖15和圖16的培養(yǎng)設(shè)備描述的情形一樣。
圖18是培養(yǎng)設(shè)備170的示意剖視圖，該設(shè)備是氣體排放裝置100與圓筒形的培養(yǎng)裝置本體171的組合。
這里，培養(yǎng)裝置本體171由一個(gè)透明材料的具有上壁的外部圓筒形周壁173，一個(gè)透明材料的具有上壁的內(nèi)部圓筒形周壁172和一個(gè)連接兩周壁下端的底部174，一個(gè)透明材料的圓筒形開(kāi)口部分175設(shè)置在外部圓筒形周壁173的上壁上。其它構(gòu)件這里不再贅述。
連接氣體進(jìn)口管177的氣體排放裝置100通過(guò)圓筒形開(kāi)口部分175放入并放置在底部174上。
當(dāng)空氣或類(lèi)似氣體送至氣體排放裝置100時(shí)，該裝置100在培養(yǎng)溶液中不斷跳動(dòng)前進(jìn)。這種運(yùn)動(dòng)與圖15和圖16的培養(yǎng)設(shè)備的情形一樣。
圖19的立體圖表示本發(fā)明氣體排放裝置的另一實(shí)施例。
該氣體排放裝置200與圖9所示的氣體排放裝置100在結(jié)構(gòu)上的不同之處在于，相對(duì)的矩形底板201，201′中的一個(gè)矩形底板201短于另一個(gè)矩形底板201′，并且矩形底板201的前端部和后端部是不彎曲的，但在其它方面是相同的。標(biāo)號(hào)202代表氣泡引導(dǎo)件，203代表排放噴嘴，211代表氣體進(jìn)口管，201和201′代表矩形底板，204代表斜壁，205代表上壁，206代表側(cè)壁，207和207′代表上表面，208和208′代表固定件。
作為重量調(diào)節(jié)裝置的重物(未畫(huà)出)可卸地安裝在矩形底板201，201′上。
圖20的立體圖表示本發(fā)明的氣體排放裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
該氣體排放裝置300與圖9所示氣體排放裝置100在結(jié)構(gòu)上的不同之處在于，兩相對(duì)的矩形底部301，301′的前端部和后端部是不彎曲的，但在其它方面是相同的。標(biāo)號(hào)302代表氣泡引導(dǎo)件，303代表排放噴嘴，311代表氣體進(jìn)口管，301，301′代表矩形底板，304代表斜壁，305代表上壁，306代表側(cè)壁，307，307′代表矩形底板的上表面，308和308′代表固定件。
作為重量調(diào)節(jié)裝置的重物(未畫(huà)出)可卸地安裝在矩形底板301，301′上。
圖21的主體圖表示本發(fā)明氣體排放裝置的另一個(gè)實(shí)施例。圖22是沿圖21中X-X′線的氣體排放裝置的剖視圖。
該氣體排放裝置400包括相對(duì)的矩形底板401，401′、開(kāi)口朝下的倒U形橫截面的狗腿狀輪廓的氣泡引導(dǎo)件402和連接氣體進(jìn)口管411的排放噴嘴403，氣泡引導(dǎo)件402相對(duì)于矩形底板部分的上表面407，407′傾斜設(shè)置并具有倒U形橫截面結(jié)構(gòu)，其中，作為上表面的半圓形斜壁404的上端延伸構(gòu)成上壁405，保持半圓形并幾乎水平彎曲，兩側(cè)壁(包括側(cè)壁406和另一個(gè)沒(méi)有畫(huà)出的側(cè)壁)從半圓形邊緣向下延伸，兩側(cè)壁的下端連接于矩形底板的上表面407，407′。排放噴嘴403通過(guò)倒U形橫截面氣泡引導(dǎo)件402的斜壁404的下部的半圓形頂部上的通孔409可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，兩個(gè)止動(dòng)器410，410′在通孔409兩側(cè)的相對(duì)部分上的排放噴嘴403的外周部分上設(shè)置，以便防止排放噴嘴滑離通孔409。
由上壁405和兩側(cè)壁構(gòu)成的端部是敞口的，矩形底板401，401′通過(guò)固定件408，408′彼此固定。
在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)矩形底板在前、后端部不彎曲，但是，即使在其結(jié)構(gòu)中兩矩形底板的前、后端部同向彎曲，或只有一個(gè)矩形底板在前端部和/或后端部彎曲，它們也可同樣地使用。
作為重量調(diào)節(jié)裝置的重物(未畫(huà)出)可卸地安裝在矩形底板401，401′上。
如上所述，按照本發(fā)明的培養(yǎng)裝置、氣體排放裝置或作為培養(yǎng)裝置與氣體排放裝置的組合的培養(yǎng)設(shè)備適于以高微細(xì)藻類(lèi)濃度進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)溶液不必有意進(jìn)行機(jī)械攪拌。另外，當(dāng)人造光源設(shè)置在裝置的內(nèi)部空間中時(shí)，可以在戶外進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)培養(yǎng)，在室內(nèi)培養(yǎng)中，光線可從裝置內(nèi)部和外部照射，以便實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)。
權(quán)利要求
1.一種微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置，所述裝置可以是從穹形、圓錐形和圓筒形中任選的一種，其中，穹形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部半球形穹頂、一個(gè)透明材料的內(nèi)部半球形穹頂和一個(gè)連接兩穹頂下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部半球形穹頂?shù)捻敳可?，一個(gè)空氣和/或碳酸氣的引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中，其中，圓錐形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部圓錐形周壁、一個(gè)透明的內(nèi)部圓錐形周壁和連接兩周壁下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓錐形周壁的頂部上，一個(gè)空氣和/或碳酸氣的引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中，或者，其中，圓筒形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的具有上壁的外部圓筒形周壁、一個(gè)透明材料的具有上壁的內(nèi)部圓筒形周壁和一個(gè)連接兩周壁下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓筒形周壁的上壁的中央部分上，一個(gè)空氣和/或碳酸氣的引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中。
2.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于培養(yǎng)裝置的形狀是穹形的。
3.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于培養(yǎng)裝置的形狀是圓錐形的。
4.如權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于培養(yǎng)裝置的形狀是圓筒形的。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于所述透明材料是丙烯酸樹(shù)脂。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于一個(gè)噴水件設(shè)置在圓筒形開(kāi)口部分外面，一個(gè)噴出的水的接收器圍繞底部的外周設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)裝置，其特征在于一個(gè)人造光源設(shè)置在內(nèi)部半球形穹頂、內(nèi)部圓錐形周壁或內(nèi)部圓筒形周壁的內(nèi)部空間中。
8.一種在微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)裝置中使用的氣體排放裝置，所述氣體排放裝置包括兩個(gè)相對(duì)的矩形底板、一個(gè)開(kāi)口朝下∏形橫截面的氣泡引導(dǎo)件和一個(gè)排放噴嘴，其中，氣泡引導(dǎo)件相對(duì)于矩形底板的上表面傾斜設(shè)置，一個(gè)作為氣泡引導(dǎo)件上表面的斜壁在其上端彎曲成基本水平延伸的上壁，氣泡引導(dǎo)件具有從斜壁和上壁的兩側(cè)緣向下延伸的側(cè)壁，兩側(cè)壁的下端連接于矩形底板的上表面，排放噴嘴可通過(guò)斜壁下部上鉆出的一個(gè)通孔可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。
9.一種在培養(yǎng)裝置中使用的氣體排放裝置，包括兩個(gè)相對(duì)的矩形底板、一個(gè)開(kāi)口朝下的倒U形橫截面的氣泡引導(dǎo)件和一個(gè)排放噴嘴，其中，氣泡引導(dǎo)件相對(duì)于矩形底板的上表面傾斜設(shè)置，作為氣泡引導(dǎo)件上表面的一個(gè)半圓形斜壁的上端彎成基本水平延伸的上壁并保持半圓形，氣泡引導(dǎo)件具有從斜壁和上部?jī)蓚?cè)緣向下延伸的側(cè)壁，兩側(cè)壁的下端連接于矩形底板的上表面，排放噴嘴通過(guò)斜壁下部上鉆出的一個(gè)通孔可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。
10.如權(quán)利要求8或9所述的氣體排放裝置，其特征在于兩個(gè)相對(duì)的矩形底板中的至少一個(gè)在前端部分和/或在后端部分是同向彎曲的。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的氣體排放裝置，其特征在于兩個(gè)相對(duì)的矩形底板中的至少一個(gè)設(shè)有重量調(diào)節(jié)裝置。
12.一種微細(xì)藻類(lèi)培養(yǎng)設(shè)備，包括一個(gè)培養(yǎng)裝置本體和一個(gè)氣體排放裝置，其中，培養(yǎng)裝置本體是穹形、圓錐形或圓筒形的培養(yǎng)裝置，其中，穹形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部半球形穹頂、一個(gè)透明材料的內(nèi)部半球形穹頂和一個(gè)連接兩穹頂下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部半球形穹頂?shù)捻敳可?，一個(gè)空氣和/或碳酸氣的引入件和一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中，其中，圓錐形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的外部圓錐形周壁、一個(gè)透明的內(nèi)部圓錐形周壁和連接兩周壁下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓錐形周壁的頂部上，一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中，或者，其中，圓筒形培養(yǎng)裝置包括一個(gè)透明材料的具有上壁的外部圓筒形周壁、一個(gè)透明材料的具有上壁的內(nèi)部圓筒形周壁和一個(gè)連接兩周壁下端的底部，一個(gè)圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部圓筒形周壁的上壁的中央部分上，一個(gè)培養(yǎng)溶液的排放件設(shè)置在底部中，其中，所述氣體排放裝置包括兩個(gè)相對(duì)的矩形底板、一個(gè)開(kāi)口朝下∏形橫截面或倒U形橫截面的氣泡引導(dǎo)件和一個(gè)排放噴嘴，氣泡引導(dǎo)件相對(duì)于矩形底板的上表面傾斜設(shè)置，一個(gè)作為氣泡引導(dǎo)件上表面的斜壁在其上端彎曲成基本水平延伸的上壁，氣泡引導(dǎo)件具有從斜壁和上壁的兩側(cè)緣向下延伸的側(cè)壁，兩側(cè)壁的下端分別連接于兩矩形底板的上表面，排放噴嘴可通過(guò)斜壁下部上鉆出的一個(gè)通孔可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。
13.如權(quán)利要求12所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于所述培養(yǎng)裝置本體的透明材料是丙烯酸樹(shù)脂。
14.如權(quán)利要求12或13所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于一個(gè)空氣和/或碳酸氣的引入件設(shè)置在培養(yǎng)裝置本體的底部中。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于培養(yǎng)裝置本體還包括一個(gè)在圓筒形開(kāi)口部分外面的噴水件和一個(gè)圍繞所述底部外周的噴出的水的接收器。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于培養(yǎng)裝置本體還包括一個(gè)在內(nèi)部半球形穹頂、內(nèi)部圓錐形周壁或內(nèi)部圓筒形周壁的內(nèi)部空間中的人造光源。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于氣體排放裝置的至少一個(gè)矩形底部在前端部和/或后端部同向彎曲。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)設(shè)備，其特征在于氣體排放裝置的兩個(gè)矩形排放底板中的至少一個(gè)設(shè)有重量調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及培養(yǎng)微細(xì)藻類(lèi)使用的封閉式穹形、圓錐形或圓筒形培養(yǎng)裝置和在培養(yǎng)裝置中設(shè)置得可以運(yùn)動(dòng)的氣體排放裝置。培養(yǎng)裝置包括透明內(nèi)部構(gòu)件(半球形穹頂、圓錐形周壁或圓筒形周壁)、透明外部構(gòu)件和連接兩構(gòu)件下端的底部,圓筒形開(kāi)口部分設(shè)置在外部構(gòu)件頂部上,氣體引入件和培養(yǎng)溶液排放件設(shè)置在頂部中。氣體排放裝置基本包括兩相對(duì)矩形底板、一個(gè)氣泡引導(dǎo)件和一個(gè)排放噴嘴。培養(yǎng)溶液可無(wú)需機(jī)械攪拌地被攪拌,培養(yǎng)可高濃度地進(jìn)行。
文檔編號(hào)C12M1/00GK1262706SQ99800420
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者平林征四郎, 亞歷山大·普里路特斯基, 貞松久人 申請(qǐng)人:有限公司邁可羅凱雅