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技術 微細藻培養方法および微細藻培養装置

出願人 三菱重工機械システム株式会社公立大学法人兵庫県立大学国立大学法人京都大学
発明者 中嶋祐二上野大司圷武夫菓子野康浩伊福健太郎
出願日 2019年4月5日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-073016
公開日 2020年10月15日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-167984
状態 未査定
技術分野 微生物、その培養処理 微生物・酵素関連装置
主要キーワード 投入光 積算供給量 ビールタンク 質量濃度比 ケイ素濃度 初期投入 栄養塩濃度 レースウエイ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

コンタミネーションによる影響を抑制しつつ微細藻を所定の細胞濃度まで培養することのできる微細藻培養方法および微細藻培養装置を提供する。

解決手段

微細藻を含む培養液における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程(S1)と、培養液を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程(S2)と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽にケイ素を供給する工程(S3)と、を含む。

概要

背景

近年、微細藻は、その高い増殖特性細胞から取り出すことの出来る有用物を利用することについて、食糧エネルギー等の各種の分野において多くの期待が寄せられており、微細藻を培養するための種々の技術が知られている。例えば、特許文献1には、キートセラス等の珪藻を4.0×107cells/ml(4.0×1013cells/m3)以上の高濃度で安定して培養することを目的とし、珪藻を含む液体の成分として、リン窒素およびケイ素を含有し、ケイ素および窒素の質量濃度比を表すケイ素/窒素が0.18を超える値に設定することが開示されている。

概要

コンタミネーションによる影響を抑制しつつ微細藻を所定の細胞濃度まで培養することのできる微細藻培養方法および微細藻培養装置を提供する。微細藻を含む培養液における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程(S1)と、培養液を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程(S2)と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽にケイ素を供給する工程(S3)と、を含む。

目的

本発明は、上述した課題を解決するものであり、コンタミネーションによる影響を抑制しつつ微細藻を所定の細胞濃度まで培養することのできる微細藻培養方法および微細藻培養装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

微細藻を含む培養液における前記微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、前記培養液を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、前記細胞当たりのケイ素濃度および前記目標とする細胞濃度に基づいて前記培養槽にケイ素を供給する工程と、を含む、微細藻培養方法

請求項2

ケイ素を供給する工程は、複数回に分けてケイ素を供給する、請求項1に記載の微細藻培養方法。

請求項3

前記培養液における細胞濃度を計測する工程をさらに含む、請求項1または2に記載の微細藻培養方法。

請求項4

前記培養液におけるケイ素濃度を計測する工程をさらに含む、請求項1または2に記載の微細藻培養方法。

請求項5

前記培養液における細胞濃度を計測する工程と、前記培養液におけるケイ素濃度を計測する工程と、をさらに含む、請求項1または2に記載の微細藻培養方法。

請求項6

前記培養液における細胞濃度が前記目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を停止する工程をさらに含む、請求項3または5に記載の微細藻培養方法。

請求項7

ケイ素の供給を停止する前記工程は、ケイ素の供給を所定時間停止する、請求項6に記載の微細藻培養方法。

請求項8

微細藻を含む培養液を収容する培養槽と、前記培養液にケイ素を供給するケイ素供給部と、微細藻を含む培養液における前記微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、前記培養槽において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、前記細胞当たりのケイ素濃度および前記目標とする細胞濃度に基づいて前記ケイ素供給部を制御する制御部と、を備える、微細藻培養装置

請求項9

前記制御部は、複数回に分けてケイ素を供給するように前記ケイ素供給部を制御する、請求項8に記載の微細藻培養装置。

請求項10

前記培養液における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部をさらに備え、前記制御部は、前記細胞濃度計測部による計測結果を監視する、請求項8または9に記載の微細藻培養装置。

請求項11

前記培養液におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部をさらに備え、前記制御部は、前記ケイ素濃度計測部による計測結果を監視する、請求項8または9に記載の微細藻培養装置。

請求項12

前記培養液における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部と、前記培養液におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部と、をさらに備え、前記制御部は、前記細胞濃度計測部およびケイ素濃度計測部による計測結果を監視する、請求項8または9に記載の微細藻培養装置。

請求項13

前記ケイ素供給部におけるケイ素の供給を停止する停止部をさらに備え、前記制御部は、前記培養液における細胞濃度が前記目標とする細胞濃度となった場合、前記停止部を制御してケイ素の供給を停止する、請求項10または12に記載の微細藻培養装置。

請求項14

前記制御部は、前記停止部を制御してケイ素の供給を停止した状態を所定時間維持する、請求項13に記載の微細藻培養装置。

技術分野

0001

本発明は、微細藻培養方法および微細藻培養装置に関する。

背景技術

0002

近年、微細藻は、その高い増殖特性細胞から取り出すことの出来る有用物を利用することについて、食糧エネルギー等の各種の分野において多くの期待が寄せられており、微細藻を培養するための種々の技術が知られている。例えば、特許文献1には、キートセラス等の珪藻を4.0×107cells/ml(4.0×1013cells/m3)以上の高濃度で安定して培養することを目的とし、珪藻を含む液体の成分として、リン窒素およびケイ素を含有し、ケイ素および窒素の質量濃度比を表すケイ素/窒素が0.18を超える値に設定することが開示されている。

先行技術

0003

特開2004−187675号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1においては、扁平培養瓶を使った試験であり、工業的培養で危惧される微生物コンタミネーションが発生する環境を想定した試験とは考えにくい。従って、工業的培養を想定した場合に、コンタミネーションの発生を考慮しつつ微細藻を所定の細胞濃度に培養する工夫が必要である。

0005

本発明は、上述した課題を解決するものであり、コンタミネーションによる影響を抑制しつつ微細藻を所定の細胞濃度まで培養することのできる微細藻培養方法および微細藻培養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

0006

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る微細藻培養方法は、微細藻を含む培養液における前記微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、前記培養液を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、前記細胞当たりのケイ素濃度および前記目標とする細胞濃度に基づいて前記培養槽にケイ素を供給する工程と、を含む。

0007

本発明の一態様に係る微細藻培養方法では、ケイ素を供給する工程は、複数回に分けてケイ素を供給することが好ましい。

0008

本発明の一態様に係る微細藻培養方法では、前記培養液における細胞濃度を計測する工程をさらに含むことが好ましい。

0009

本発明の一態様に係る微細藻培養方法では、前記培養液におけるケイ素濃度を計測する工程をさらに含むことが好ましい。

0010

本発明の一態様に係る微細藻培養方法では、前記培養液における細胞濃度を計測する工程と、前記培養液におけるケイ素濃度を計測する工程と、をさらに含むことが好ましい。

0011

本発明の一態様に係る微細藻培養方法では、前記培養液における細胞濃度が前記目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を停止する工程をさらに含む、ことが好ましい。

0012

ケイ素の供給を停止する前記工程は、ケイ素の供給を所定時間停止する、ことが好ましい。

0013

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る微細藻培養装置は、微細藻を含む培養液を収容する培養槽と、前記培養液にケイ素を供給するケイ素供給部と、微細藻を含む培養液における前記微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、前記培養槽において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、前記細胞当たりのケイ素濃度および前記目標とする細胞濃度に基づいて前記ケイ素供給部を制御する制御部と、を備える。

0014

本発明の一態様に係る微細藻培養装置では、前記制御部は、複数回に分けてケイ素を供給するように前記ケイ素供給部を制御することが好ましい。

0015

本発明の一態様に係る微細藻培養装置では、前記培養液における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部をさらに備え、前記制御部は、前記細胞濃度計測部による計測結果を監視することが好ましい。

0016

本発明の一態様に係る微細藻培養装置では、前記培養液におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部をさらに備え、前記制御部は、前記ケイ素濃度計測部による計測結果を監視することが好ましい。

0017

本発明の一態様に係る微細藻培養装置では、前記培養液における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部と、前記培養液におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部と、をさらに備え、前記制御部は、前記細胞濃度計測部およびケイ素濃度計測部による計測結果を監視することが好ましい。

0018

本発明の一態様に係る微細藻培養装置では、前記ケイ素供給部におけるケイ素の供給を停止する停止部をさらに備え、前記制御部は、前記培養液における細胞濃度が前記目標とする細胞濃度となった場合、前記停止部を制御してケイ素の供給を停止することが好ましい。

0019

前記制御部は、前記停止部を制御してケイ素の供給を停止した状態を所定時間維持することが好ましい。

発明の効果

0020

本発明によれば、微細藻の開始細胞濃度から目標細胞濃度に至らせるため、培養期間において、所定のケイ素濃度を確保することで、ケイ素欠乏による増殖低下、特にコンタミネーションによる食害の影響を軽減し、微細藻を目標細胞濃度まで培養できる。

図面の簡単な説明

0021

図1は、本発明の実施形態に係る微細藻培養方法の培養時間と細胞濃度の関係を示すグラフである。
図2は、本発明の実施形態に係る微細藻培養方法の培養時間とケイ素濃度の関係を示すグラフである。
図3は、本発明の実施形態1に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。
図4は、本発明の実施形態1に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。
図5は、本発明の実施形態1に係る微細藻培養方法を示すタイムチャートである。
図6は、本発明の実施形態2に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。
図7は、本発明の実施形態2に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。
図8は、本発明の実施形態3に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。
図9は、本発明の実施形態3に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。
図10は、本発明の実施形態4に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。
図11は、本発明の実施形態4に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。

実施例

0022

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

0023

図1は、本実施形態に係る微細藻培養方法の培養時間と細胞濃度の関係を示すグラフである。図2は、本実施形態に係る微細藻培養方法の培養時間とケイ素濃度の関係を示すグラフである。

0024

光合成を行う生物陸上植物や微細藻(珪藻やパルマ藻)等)では、光エネルギー炭素源である二酸化炭素に加え、窒素、リン、微量成分が必要である。特に、高等植物(稲などで)では植物体を維持するためにケイ素(Si)が必要とされており、ケイ素が無い環境では生育が悪い、または生育しないと言われている。

0025

微細藻でも、特に珪藻ではケイ素が必須とされているが、その必要理由に関しては明確でなく、ケイ素が無い培地では生育しない、または生育が悪い、ということが言われている。一方で、ケイ素を利用する珪藻との近縁種であって珪藻と同様に外殻にケイ素の殻を有するパルマ藻は、ケイ素が無くとも生育が可能と報告されている。これらのことから、ケイ素を利用する微細藻では、ケイ素の必要性が必ずしも明確では無く、これまでの培養例からケイ素を培地に供給していると言える。

0026

珪藻(キートセロス等のケイ素の殻を持つ微細藻)は、魚介類餌料として利用されているだけでなく、フィコキサンチンなどの有用物質生産、さらには、燃料生産への活用が期待されており、工業的な大量培養を行うことが望まれている。微細藻の大量培養を行う場合は、培養コスト軽減のため、ビールタンクを改良した大型の光照射方式の培養装置やレースウェイ等の開放系の培養装置で培養を行うことが求められる。しかしながら、これら工業的な培養方法では微生物のコンタミネーションが懸念される。このため、コンタミネーションに対して何らかの方策が必要になる。

0027

発明者等は、微細藻をレースウェイで培養したところ、実験室での試験管および扁平培養瓶での培養とは異なり、培養後期の直線増殖期では、微生物による食害が発生し、これが微細藻の濃度を低下させることを突き止めた。さらに、その食害は、培地中のケイ素濃度と密接な関係があり、培地中にケイ素が欠乏すると微生物による食害が顕著になることを確認した。

0028

図1および図2においては、微細藻をレースウェイで培養した実験結果を示している。培養初期は、ケイ素(メタケイ酸ナトリウム:Na2SiO3)が豊富で、健全な微細藻が大多数である。そして、培養時間の経過と共に微細藻が増殖する一方でケイ素が減少する。ケイ素が欠乏しても、しばらくは微細藻が増殖しているかに見える。しかし、微生物による食害は、ケイ素の欠乏と共に開始され、ケイ素の欠乏後数日後に顕著になっていると考えられる。

0029

培養初期は、健全な微細藻が大多数であるが、ケイ素が無い状況では、微生物による食害にあった微細藻が増える。ケイ素欠乏により、細胞分裂時にケイ素を主体とした外殻の形成が困難となり、健全な外殻を持たない不完全な微細藻が発生する。通常の外殻がある微細藻は、微生物による食害を防げたが、不完全な微細藻は、健全な外殻を持たないために微生物の細胞内への侵入を容易にし、食害を受けやすくなったと考えられる。このことから、細胞を囲む外殻でケイ素を必要とする微細藻の培養において、微生物のコンタミネーションの影響を減らすために、ケイ素濃度を一定量に保つ必要がある。

0030

[実施形態1]
図3は、実施形態1に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。図4は、実施形態1に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。図5は、本発明の実施形態1に係る微細藻培養方法を示すタイムチャートである。

0031

図3に示すように、実施形態1の微細藻培養装置1は、培養槽2と、ケイ素供給部3と、制御部4と、を有する。なお、本実施形態では、微細藻培養装置1の例として、レースウエイ培養を行うものとした。

0032

培養槽2は、微細藻を含む培養液10を収容する。培養槽2は、例えば、金属または樹脂等により形成される。培養槽2は、例えば、矩形槽状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。培養槽2は、チューブ式パネル式の槽であってもよい。培養槽2は、上部が開口されて内部が大気開放された状態であってもよいし、上部が蓋部材により塞がれて密閉された状態であってもよい。ただし、上部を蓋部材で塞ぐ場合、蓋部材は、微細藻が光合成を行う波長の光を透過する素材で形成される。従って、培養槽2の中の培養液10には、太陽光が供給される。培養槽2は、太陽光を取り込みやすくするために、蓋部材に限らず、側面部分が光を透過する素材で形成されてもよい。また、培養槽2は、底面が光を反射させる素材で形成されてもよい。

0033

培養槽2は、図には明示しないが、微細藻を供給する微細藻供給部や、培養液を供給する培養液供給部や、収容する微細藻を含む培養液10に大気を供給するガス供給部を備えてもよい。また、培養槽2は、その他に、培養液10の液面レベルを計測するレベル計や、培養液10の温度を調整する温度調整部や、培養液10の回収部や、培養槽2の洗浄時に培養液10を排出する排出部等を備えてもよい。

0034

ケイ素供給部3は、培養槽2に収容された培養液10にケイ素を供給する。供給するケイ素の形態は、メタケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)やメタケイ酸カリウム(K2SiO3)があり、水に溶かした状態で供給することが好ましい。従って、ケイ素供給部3は、図には明示しないが、ケイ素を貯留する貯留部と、貯留部から培養槽2に至る供給管と、貯留部から供給管をへてケイ素を送るポンプと、を有する。

0035

制御部4は、例えば、コンピュータであり、図には明示しないが、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサを含む演算処理装置などにより実現される。制御部4は、ケイ素供給部3を制御する。

0036

なお、微細藻培養装置1は、光源装置5を備えていてもよい。光源装置5は、培養槽2の中に光を照射する人口照明である。すなわち、光源装置5は、培養槽2に収容された培養液10の中に光を照射する。光源装置5は、制御部4により制御される。

0037

制御部4による制御、即ち、微細藻培養方法について説明する。

0038

図4に示すように、制御部4は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する(ステップS1)。ここで、培養液(培地)10に含まれるケイ素は、例えばメタケイ酸ナトリウムとして供給され、その初期濃度は15mg/Lとする。また、予め行った培養試験では、ケイ素が欠乏状態に無い状況での細胞当たりのケイ素濃度は、1×10−8mg/cellであることを確認している。

0039

また、制御部4は、培養液10を収容した培養槽2において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する(ステップS2)。ここで、予め行った培養試験において、無菌培養では、培養できた微細藻の細胞濃度は107cells/mlまで培養が可能であることを確認したが、レースウエイ培養において培養できた微細藻の細胞濃度は106cells/mlである。従って、本実施形態でのレースウエイ培養において、微細藻の目標とする細胞濃度は、106cells/mlに設定される。なお、一旦、細胞当たりのケイ素濃度が決まれば、対象細胞種が同一の場合そのデータは流用できる。ただし、細胞当りケイ素含有量モニタリングできるものが付いていればデータの正確性を補える。

0040

次に、制御部4は、細胞当たりのケイ素濃度(10−8mg/cell)および目標とする細胞濃度(106cells/ml)に基づいて培養槽2にケイ素を供給するようにケイ素供給部3を制御する(ステップS3)。ケイ素(メタケイ酸ナトリウム)の目標とするケイ素濃度は、10−8mg/cell×106cells/ml=10−2mg/ml=10mg/Lとなる。従って、余裕分を含め、目標とするケイ素濃度を15mg/Lとする。このように、制御部4は、目標とするケイ素濃度となるようにケイ素供給部3を制御し、増殖させる微細藻も細胞量に相当する以上のケイ素を培養槽2に供給する。

0041

なお、上述した微細藻培養方法は、微細藻培養装置1により自動でケイ素の供給を実行するものであるが、微細藻培養装置1を用いない場合、即ち、ケイ素供給部3により手動でケイ素を供給する微細藻培養方法であっても同様にステップS1〜S3を行う。なお、微細藻の目標とする細胞濃度は藻類によっても違いがあり、一般的に工業的培養を行う場合では濃いほうが好ましいが、栄養塩濃度によっても変動する。なお、本実施形態では、ケイ素をメタケイ酸ナトリウムとして供給したが、このメタケイ酸ナトリウムを含有する砂をケイ素として培養槽2に供給することが可能である。

0042

このように、実施形態1の微細藻培養方法は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、培養液10を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽2にケイ素を供給する工程と、を含む。

0043

実施形態1の微細藻培養装置1は、微細藻を含む培養液10を収容する培養槽2と、培養液10にケイ素を供給するケイ素供給部3と、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、培養液10において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいてケイ素供給部3を制御する制御部4と、を備える。

0044

この微細藻培養方法および微細藻培養装置1によれば、図5に示すように、微細藻の開始細胞濃度から目標細胞濃度に至らせるため、培養期間において、所定のケイ素濃度を確保することで、ケイ素欠乏による増殖低下、特にコンタミネーションによる食害の影響を軽減し、微細藻を目標細胞濃度まで培養できる。そして、微細藻培養方法によれば、培地成分栄養塩)であるケイ素を最適な濃度にすることができ、ランニングコストを最小限にした培養が可能になる。

0045

また、実施形態1の微細藻培養方法では、ケイ素を供給する工程は、所定量を1回または連続して供給してもよいが、複数回に分けてケイ素を供給する。

0046

実施形態1の微細藻培養装置1では、制御部4は、複数回に分けてケイ素を供給するようにケイ素供給部3を制御する。

0047

培地成分であるケイ素の沈殿発生他が要因でケイ素濃度を高められない場合、複数回に分けてケイ素を供給する。この場合、目標とする微細藻の細胞濃度に達するまで、細胞濃度を下がらないようにケイ素を供給し、かつ目標とするケイ素濃度となるようにケイ素の積算供給量を設定する。例えば、メタケイ酸ナトリウムを使った場合は、数十mg/Lに分けることが好ましく、メタケイ酸ナトリウムが原因で沈殿物を作るのを防ぐ。

0048

従って、藻類によっては、初期投入のケイ素濃度を高めることができない場合がある。このような場合、複数回に分けてケイ素を供給することによって、必要量のケイ素が培地成分を沈殿させることなく供給できる。

0049

また、他エネルギー源である光源装置5による光の追加で、目標とする細胞濃度以上まで増殖させることができる。なお、微細藻は、投入光エネルギー量によって増殖量推算されることから、積算光エネルギー量を加味して目標とする細胞濃度を推察することでケイ素の必要投入量を算出してもよい。例えば、ケイ素の供給量が5mg/Lを下回ると考えられた場合にケイ素を供給する。この他エネルギー源である光の追加は、以下に説明する各実施形態において適用でき、同様に目標とする細胞濃度以上まで増殖させることができる。

0050

[実施形態2]
図6は、実施形態2に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。図7は、実施形態2に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。

0051

実施形態2の微細藻培養装置11は、図6に示すように、実施形態1の微細藻培養装置1に対し、細胞濃度計測部6をさらに備える。その他の構成は、実施形態1の微細藻培養装置1と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。

0052

細胞濃度計測部6は、培養槽2に収容された培養液10における細胞濃度を計測する。細胞濃度計測部6は、例えば、顕微鏡等を使った計測方法分光光度計/濁度計を使った方法やフローサイトメーターを使った測定方法やMLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)計を使った計測等で細胞濃度を計測する。

0053

制御部4は、細胞濃度計測部6の計測結果を取得する。制御部4は、細胞濃度計測部6による計測結果を監視する。

0054

制御部4による制御、即ち、微細藻培養方法について説明する。

0055

図7に示すように、制御部4は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する(ステップS11)。ここでの微細藻の細胞当たりのケイ素濃度は、実施形態1と同様である。

0056

また、制御部4は、培養液10を収容した培養槽2において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する(ステップS12)。ここでの微細藻の目標とする細胞濃度の設定は、実施形態1と同様である。

0057

次に、制御部4は、細胞当たりのケイ素濃度(10−8mg/cell)および目標とする細胞濃度(106cells/ml)に基づいて培養槽2にケイ素を供給するようにケイ素供給部3を制御する(ステップS13)。ケイ素(メタケイ酸ナトリウム)の目標とするケイ素濃度は、実施形態1と同様である。このように、制御部4は、目標とするケイ素濃度となるようにケイ素供給部3を制御し、増殖させる微細藻も細胞量に相当する以上のケイ素を培養槽2に供給する。

0058

次に、制御部4は、ケイ素を培養槽2に供給した後、細胞濃度計測部6で計測された計測結果を、例えば半日毎に定期的に監視する(ステップS14)。

0059

なお、上述した微細藻培養方法は、微細藻培養装置11により自動でケイ素の供給を実行するものであるが、微細藻培養装置11を用いない場合、即ち、ケイ素供給部3により手動でケイ素を供給する微細藻培養方法であっても同様にステップS11〜S13を行い、ステップS14において、手動で細胞濃度計測部6により計測した計測結果を取得する。

0060

このように、実施形態2の微細藻培養方法は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、培養液10を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽2にケイ素を供給する工程と、培養液10における細胞濃度を計測する工程と、を含む。

0061

実施形態2の微細藻培養装置11は、微細藻を含む培養液10を収容する培養槽2と、培養液10にケイ素を供給するケイ素供給部3と、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、培養液10において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいてケイ素供給部3を制御する制御部4と、を備え、培養液10における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部6をさらに備え、制御部4は、細胞濃度計測部6による計測結果を監視する。

0062

この微細藻培養方法および微細藻培養装置11によれば、ケイ素を供給した後に、培養液10における細胞濃度を計測することで、微細藻の細胞濃度を確認しながらケイ素を1回または連続もしくは複数回に分けて供給できる。このため、計測時点での細胞濃度に見合ったケイ素の積算供給量になるよう、ケイ素を供給できる。特に、実施形態1で説明した、複数回に分けてケイ素を供給する場合に有効である。この結果、ケイ素欠乏による増殖低下、特にコンタミネーションによる食害の影響を軽減し、微細藻を目標細胞濃度まで培養できる。

0063

また、実施形態2の微細藻培養方法では、培養液10における細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を停止する工程をさらに含む。また、ケイ素の供給を停止する前記工程は、ケイ素の供給を所定時間停止することが好ましい。

0064

実施形態2の微細藻培養装置11では、図6に示すように、ケイ素供給部3におけるケイ素の供給を停止する停止部3Aをさらに備え、制御部4は、培養液10における細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、停止部3Aを制御してケイ素の供給を停止する。そして、制御部4は、ケイ素の供給を停止した状態を所定時間維持する。ここで、停止部3Aは、ケイ素供給部3においてケイ素を供給する供給口を閉止するもので、ケイ素供給部3がケイ素を供給していても供給を停止できる。また、停止部3Aは、ケイ素供給部3においてケイ素の供給自体を停止するものであってもよい。

0065

工業的な培養の場合、培養した微細藻を加工するにあたり、外殻が壊れにくいことで作業性が損なわれるおそれがある。従って、細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を停止すると、増殖時にケイ素欠乏により外殻の壊れやすい微細藻となる。この結果、微細藻の加工を容易に行える。なお、停止する所定時間は、ケイ素の細胞濃度が低下しないようにする時間であり、ケイ素の供給を停止した後に、目標とする細胞濃度を超える細胞濃度を細胞濃度計測部6により確認するまでとする。

0066

[実施形態3]
図8は、実施形態3に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。図9は、実施形態3に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。

0067

実施形態3の微細藻培養装置12は、図8に示すように、実施形態1の微細藻培養装置1に対し、ケイ素濃度計測部7をさらに備える。その他の構成は、実施形態1の微細藻培養装置1と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。

0068

ケイ素濃度計測部7は、培養槽2に収容された培養液10におけるケイ素濃度を計測する。微細藻培養装置12でのケイ素濃度計測部7は、自動分析によりケイ素濃度を計測する。

0069

制御部4は、ケイ素濃度計測部7の計測結果を取得する。制御部4は、ケイ素濃度計測部7による計測結果を監視する。

0070

制御部4による制御、即ち、微細藻培養方法について説明する。

0071

図9に示すように、制御部4は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する(ステップS21)。ここでの微細藻の細胞当たりのケイ素濃度は、実施形態1と同様である。

0072

また、制御部4は、培養液10を収容した培養槽2において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する(ステップS22)。ここでの微細藻の目標とする細胞濃度の設定は、実施形態1と同様である。

0073

次に、制御部4は、細胞当たりのケイ素濃度(10−8mg/cell)および目標とする細胞濃度(106cells/ml)に基づいて培養槽2にケイ素を供給するようにケイ素供給部3を制御する(ステップS23)。ケイ素(メタケイ酸ナトリウム)の目標とするケイ素濃度は、実施形態1と同様である。このように、制御部4は、目標とするケイ素濃度となるようにケイ素供給部3を制御し、増殖させる微細藻も細胞量に相当する以上のケイ素を培養槽2に供給する。

0074

次に、制御部4は、ケイ素を培養槽2に供給した後、ケイ素濃度計測部7で計測された計測結果を、例えば半日毎に定期的に監視する(ステップS24)。

0075

なお、上述した微細藻培養方法は、微細藻培養装置12により自動でケイ素の供給を実行するものであるが、微細藻培養装置12を用いない場合、即ち、ケイ素供給部3により手動でケイ素を供給する微細藻培養方法であっても同様にステップS21〜S23を行い、ステップS24において、手動でケイ素濃度計測部7により計測した計測結果を取得する。

0076

このように、実施形態3の微細藻培養方法は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、培養液10を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽2にケイ素を供給する工程と、培養液10におけるケイ素濃度を計測する工程と、を含む。

0077

実施形態3の微細藻培養装置12は、微細藻を含む培養液10を収容する培養槽2と、培養液10にケイ素を供給するケイ素供給部3と、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、培養液10において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいてケイ素供給部3を制御する制御部4と、を備え、培養液10におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部7をさらに備え、制御部4は、ケイ素濃度計測部7による計測結果を監視する。

0078

この微細藻培養方法および微細藻培養装置12によれば、ケイ素を供給した後に、培養液10におけるケイ素濃度を計測することで、ケイ素濃度を確認しながらケイ素を供給できる。このため、所望とするケイ素の積算供給量になるよう、1回または連続もしくは複数回に分けてケイ素を供給できる。特に、実施形態1で説明した、複数回に分けてケイ素を供給する場合に有効である。この結果、ケイ素欠乏による増殖低下、特にコンタミネーションによる食害の影響を軽減し、微細藻を目標細胞濃度まで培養できる。

0079

[実施形態4]
図10は、実施形態4に係る微細藻培養装置を示す概略構成図である。図11は、実施形態4に係る微細藻培養方法を示すフローチャートである。

0080

実施形態4の微細藻培養装置13は、図10に示すように、実施形態1の微細藻培養装置1に対し、細胞濃度計測部6およびケイ素濃度計測部7をさらに備える。その他の構成は、実施形態1の微細藻培養装置1と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。

0081

細胞濃度計測部6は、培養槽2に収容された培養液10における細胞濃度を計測する。細胞濃度計測部6は、顕微鏡等を使った計測方法や分光光度計/濁度計を使った方法で細胞濃度を計測する。

0082

ケイ素濃度計測部7は、培養槽2に収容された培養液10におけるケイ素濃度を計測する。微細藻培養装置13でのケイ素濃度計測部7は、自動分析によりケイ素濃度を計測する。

0083

制御部4は、細胞濃度計測部6の計測結果を取得する。制御部4は、ケイ素濃度計測部7の計測結果を取得する。制御部4は、細胞濃度計測部6による計測結果およびケイ素濃度計測部7による計測結果を監視する。

0084

制御部4による制御、即ち、微細藻培養方法について説明する。

0085

図11に示すように、制御部4は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する(ステップS31)。ここでの微細藻の細胞当たりのケイ素濃度は、実施形態1と同様である。

0086

また、制御部4は、培養液10を収容した培養槽2において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する(ステップS32)。ここでの微細藻の目標とする細胞濃度の設定は、実施形態1と同様である。

0087

次に、制御部4は、細胞当たりのケイ素濃度(10−8mg/cell)および目標とする細胞濃度(106cells/ml)に基づいて培養槽2にケイ素を供給するようにケイ素供給部3を制御する(ステップS33)。ケイ素(メタケイ酸ナトリウム)の目標とするケイ素濃度は、実施形態1と同様である。このように、制御部4は、目標とするケイ素濃度となるようにケイ素供給部3を制御し、増殖させる微細藻も細胞量に相当する以上のケイ素を培養槽2に供給する。

0088

次に、制御部4は、ケイ素を培養槽2に供給した後、細胞濃度計測部6で計測された計測結果、およびケイ素濃度計測部7で計測された計測結果を、例えば半日毎に定期的に監視する(ステップS34)。

0089

なお、上述した微細藻培養方法は、微細藻培養装置13により自動でケイ素の供給を実行するものであるが、微細藻培養装置13を用いない場合、即ち、ケイ素供給部3により手動でケイ素を供給する微細藻培養方法であっても同様にステップS31〜S33を行い、ステップS34において、手動で細胞濃度計測部6により計測した計測結果を取得し、手動でケイ素濃度計測部7により計測した計測結果を取得する。

0090

このように、実施形態4の微細藻培養方法は、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得する工程と、培養液10を収容した培養槽において微細藻の目標とする細胞濃度を設定する工程と、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいて培養槽2にケイ素を供給する工程と、培養液10における細胞濃度を計測する工程と、培養液10におけるケイ素濃度を計測する工程と、を含む。

0091

実施形態4の微細藻培養装置13は、微細藻を含む培養液10を収容する培養槽2と、培養液10にケイ素を供給するケイ素供給部3と、微細藻を含む培養液10における微細藻の細胞当たりのケイ素濃度を取得し、培養液10において目標とする微細藻の細胞濃度を設定して、細胞当たりのケイ素濃度および目標とする細胞濃度に基づいてケイ素供給部3を制御する制御部4と、を備え、培養液10における細胞濃度を計測する細胞濃度計測部6と、培養液10におけるケイ素濃度を計測するケイ素濃度計測部7をさらに備え、制御部4は、細胞濃度計測部6およびケイ素濃度計測部7による計測結果を監視する。

0092

この微細藻培養方法および微細藻培養装置13によれば、ケイ素を供給した後に、培養液10における細胞濃度およびケイ素濃度を計測することで、微細藻の細胞濃度およびケイ素濃度を確認しながらケイ素を供給できる。このため、所望とするケイ素の積算供給量になるよう、1回または連続もしくは複数回に分けてケイ素を供給できる。特に、実施形態1で説明した、複数回に分けてケイ素を供給する場合に有効である。この結果、ケイ素欠乏による増殖低下、特にコンタミネーションによる食害の影響を軽減し、微細藻を目標細胞濃度まで培養できる。

0093

また、実施形態4の微細藻培養方法では、培養液10における細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を停止する工程をさらに含む。また、ケイ素の供給を停止する前記工程は、ケイ素の供給を所定時間停止することが好ましい。

0094

実施形態4の微細藻培養装置13では、図10に示すように、ケイ素供給部3におけるケイ素の供給を停止する停止部3Aをさらに備え、制御部4は、培養液10における細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、停止部3Aを制御してケイ素の供給を停止する。そして、制御部4は、ケイ素の供給を停止した状態を所定時間維持する。停止部3Aについては、実施形態2と同様である。

0095

工業的な培養の場合、培養した微細藻を加工するにあたり、外殻が壊れにくいことで作業性が損なわれるおそれがある。従って、細胞濃度が目標とする細胞濃度となった場合、ケイ素の供給を所定時間停止すると、増殖時にケイ素欠乏により外殻の壊れやすい微細藻となる。この結果、微細藻の加工を容易に行える。なお、停止する所定時間は、ケイ素の細胞濃度が低下しないようにする時間であり、ケイ素の供給を停止した後に、目標とする細胞濃度を超える細胞濃度を細胞濃度計測部6により確認するまでとする。

0096

1,11,12,13微細藻培養装置
2培養槽
3ケイ素供給部
3A 停止部
4 制御部
5光源装置
6細胞濃度計測部
7ケイ素濃度計測部
10 培養液

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