JPH0491781A - 光合成生物の培養方法および培養装置 - Google Patents
光合成生物の培養方法および培養装置Info
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- JPH0491781A JPH0491781A JP2205026A JP20502690A JPH0491781A JP H0491781 A JPH0491781 A JP H0491781A JP 2205026 A JP2205026 A JP 2205026A JP 20502690 A JP20502690 A JP 20502690A JP H0491781 A JPH0491781 A JP H0491781A
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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- C12M41/06—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光合成生物の培養方法および培養装置に係り
、より詳細には、藻類、植物細胞、カルスなどの生体を
光合成反応により培養するための培養方法および培養装
置に関する。
、より詳細には、藻類、植物細胞、カルスなどの生体を
光合成反応により培養するための培養方法および培養装
置に関する。
光合成生物の培養には、適当な濃度の炭酸ガスと無機栄
養塩類の供給、及び光合成に有効な波長領域の可視光を
十分な強さで照射することが必要である。従来、光合成
生物とくにクロレラやスピルリナなどの藻体を食料や飼
料として、またそれらに含まれるある成分を利用するな
どの目的で、大量培養法が検討されたきた。例えば、覆
いの無い浅い溝型の培養槽に培養液を満たし炭酸ガスを
含む空気によって耐えず通気撹拌しながら培養する方法
（開放式通気法）、浅い円形の池の中でポンプと可動性
の水平管を用いて培地の一部を絶えず循環しながら撹拌
と炭酸ガスの供給を行い培養する方法（開放式循環法）
、透明なプラスチック・チューブまたはプラスチック・
シートで覆った培養槽の中を絶えず潅流しながら培養す
る方法（閉鎖式潅流法）、培養タンクの片面を透明なガ
ラス壁にし培地を絶えず撹拌しながら培養する方法（探
検培養法）、などがある。これらの方法は、自然の太陽
光を利用するという点で有効であるが、光の利用効率の
面では必ずしも十分とは言えなかった。特に太陽光を直
接培養槽に照射する方式であるため、光合成生物に有害
な紫外線の影響や赤外線による培養槽の温度上昇などの
問題があった。
養塩類の供給、及び光合成に有効な波長領域の可視光を
十分な強さで照射することが必要である。従来、光合成
生物とくにクロレラやスピルリナなどの藻体を食料や飼
料として、またそれらに含まれるある成分を利用するな
どの目的で、大量培養法が検討されたきた。例えば、覆
いの無い浅い溝型の培養槽に培養液を満たし炭酸ガスを
含む空気によって耐えず通気撹拌しながら培養する方法
（開放式通気法）、浅い円形の池の中でポンプと可動性
の水平管を用いて培地の一部を絶えず循環しながら撹拌
と炭酸ガスの供給を行い培養する方法（開放式循環法）
、透明なプラスチック・チューブまたはプラスチック・
シートで覆った培養槽の中を絶えず潅流しながら培養す
る方法（閉鎖式潅流法）、培養タンクの片面を透明なガ
ラス壁にし培地を絶えず撹拌しながら培養する方法（探
検培養法）、などがある。これらの方法は、自然の太陽
光を利用するという点で有効であるが、光の利用効率の
面では必ずしも十分とは言えなかった。特に太陽光を直
接培養槽に照射する方式であるため、光合成生物に有害
な紫外線の影響や赤外線による培養槽の温度上昇などの
問題があった。
また、光合成生物の濃度を高くすると光が深部にまで到
達しなくなるため、培養槽の深さが浅くならざるを得す
、大量培養を行うには広い敷地面積を必要とした。
達しなくなるため、培養槽の深さが浅くならざるを得す
、大量培養を行うには広い敷地面積を必要とした。
本発明は、上述の如き実情をふまえてなされたもので、
太陽光や人工光源より発する光を利用して、光合成生物
に、その光合成反応に有効な可視光を効率的に照射する
ことによって、該光合成生物を大量に培養する培養方法
および培養装置を提供することを目的とする。
太陽光や人工光源より発する光を利用して、光合成生物
に、その光合成反応に有効な可視光を効率的に照射する
ことによって、該光合成生物を大量に培養する培養方法
および培養装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、光合成生物の光合成反応に有効な光は、
特定波長領域の可視光であり光合成生物が含有する光合
成色素の組成によって異なるという知見に基づき、目的
とする光合成生物の光合成反応に有効な波長分布を有す
る可視光を選択的に照射することによって、光の利用効
率を向上でき、光合成生物を大量に培養できる培養装置
を構成できることを見出し、本発明に至った。すなわち
、本発明は、培養液に懸濁した光合成生物を収容した培
養容器と、上記培養液に炭酸ガスを溶解させる手段を有
する炭酸ガス供給手段と、太陽光または、人工光源より
発する光を上記培養液に照射する手段と、光合成反応に
有効な波長領域の光を発生する発光担体とを備え、上記
培養容器内の光合成生物の光合成反応に有効な波長分布
を有する可視光に変換して光照射することを特徴とする
光合成生物の培養装置及び培養方法である。光合成反応
に有効な波長領域の可視光に変換する方法としては、無
機又は有機蛍光発光体を、光透過性のプラスチックやガ
ラス担体の表面に塗布する方法が挙げられる。蛍光体材
料としては、燐酸塩蛍光体たとえば（Ｓ ｒ、Ｍｇ）３
（ＰＯｄｚ： Ｓｎ”、けい酸塩蛍光体たとえばＣａＳ
ｉＯ３： Ｐ ｂ ２＋、 Ｍ”などの他に、Ｙ２Ｏ３
： Ｅｕ””、Ｙ（Ｐ、Ｖ）○番：Ｅｕ”、Ｃｄ２Ｂ２
０ｒ＋： Ｍｎ”、６Ｍｇｏ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ’＋或
は有機蛍光顔料などを用いることができる。また、Ｍｇ
Ｓ、Ｃａ Ｓ、Ｓ ｒＳ、ＢａＳなどのｌ１ａ−Ｖｌｂ
族化合物は、母体結晶中に、Ｅｕ２＋Ｃｅ””、Ｍｎ２
十などの付活剤を０．０１〜０．５モル％添加すること
により、光合成生物の光合成反応に有効な波長を選択的
に発光させることができるので好ましい。しかしながら
、本発明は、これらに限定されるものではない。
特定波長領域の可視光であり光合成生物が含有する光合
成色素の組成によって異なるという知見に基づき、目的
とする光合成生物の光合成反応に有効な波長分布を有す
る可視光を選択的に照射することによって、光の利用効
率を向上でき、光合成生物を大量に培養できる培養装置
を構成できることを見出し、本発明に至った。すなわち
、本発明は、培養液に懸濁した光合成生物を収容した培
養容器と、上記培養液に炭酸ガスを溶解させる手段を有
する炭酸ガス供給手段と、太陽光または、人工光源より
発する光を上記培養液に照射する手段と、光合成反応に
有効な波長領域の光を発生する発光担体とを備え、上記
培養容器内の光合成生物の光合成反応に有効な波長分布
を有する可視光に変換して光照射することを特徴とする
光合成生物の培養装置及び培養方法である。光合成反応
に有効な波長領域の可視光に変換する方法としては、無
機又は有機蛍光発光体を、光透過性のプラスチックやガ
ラス担体の表面に塗布する方法が挙げられる。蛍光体材
料としては、燐酸塩蛍光体たとえば（Ｓ ｒ、Ｍｇ）３
（ＰＯｄｚ： Ｓｎ”、けい酸塩蛍光体たとえばＣａＳ
ｉＯ３： Ｐ ｂ ２＋、 Ｍ”などの他に、Ｙ２Ｏ３
： Ｅｕ””、Ｙ（Ｐ、Ｖ）○番：Ｅｕ”、Ｃｄ２Ｂ２
０ｒ＋： Ｍｎ”、６Ｍｇｏ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ’＋或
は有機蛍光顔料などを用いることができる。また、Ｍｇ
Ｓ、Ｃａ Ｓ、Ｓ ｒＳ、ＢａＳなどのｌ１ａ−Ｖｌｂ
族化合物は、母体結晶中に、Ｅｕ２＋Ｃｅ””、Ｍｎ２
十などの付活剤を０．０１〜０．５モル％添加すること
により、光合成生物の光合成反応に有効な波長を選択的
に発光させることができるので好ましい。しかしながら
、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、他の手段として、太陽光または人工光源より発す
る光の内、目的とする光合成生物の光合成反応に有効な
波長分布を有する波長領域の可視光のみを選択的に集光
して該光合成生物に照射することによっても、光の利用
効率を向上でき、該光合成生物を大量に培養できる培養
装置を構成できる。すなわち、本発明は、培養液に懸濁
した光合成生物を収容した培養容器と、上記培養液に炭
酸ガスを溶解させる手段を有する炭酸ガス供給手段と、
太陽光または人工光源より発する光のなかから光合成反
応に有効な波長領域の光を集光する集光手段と、該集光
手段により集光された光を培養容器に導入する光導波系
と、該光導波系により供給された光を培養容器内の光合
成生物に照射する発光担体とを具備し、上記培養容器内
の光合成生物の光合成反応に有効な波長分布を有する光
を選別して集光し、該光合成生物に照射することを特徴
とする光合成生物の培養装置及び光照射方法である。目
的とする光合成生物の光合成反応に有効な可視光を選択
的に集光する方法としては、太陽光または人工光源より
発する光を集光した後、回折格子、プリズム、ダイクロ
イックミラー、ダイクロイックフィルターなどを用いて
分光する方法が好適であるが、本発明は、これらに限定
されるものではない。
る光の内、目的とする光合成生物の光合成反応に有効な
波長分布を有する波長領域の可視光のみを選択的に集光
して該光合成生物に照射することによっても、光の利用
効率を向上でき、該光合成生物を大量に培養できる培養
装置を構成できる。すなわち、本発明は、培養液に懸濁
した光合成生物を収容した培養容器と、上記培養液に炭
酸ガスを溶解させる手段を有する炭酸ガス供給手段と、
太陽光または人工光源より発する光のなかから光合成反
応に有効な波長領域の光を集光する集光手段と、該集光
手段により集光された光を培養容器に導入する光導波系
と、該光導波系により供給された光を培養容器内の光合
成生物に照射する発光担体とを具備し、上記培養容器内
の光合成生物の光合成反応に有効な波長分布を有する光
を選別して集光し、該光合成生物に照射することを特徴
とする光合成生物の培養装置及び光照射方法である。目
的とする光合成生物の光合成反応に有効な可視光を選択
的に集光する方法としては、太陽光または人工光源より
発する光を集光した後、回折格子、プリズム、ダイクロ
イックミラー、ダイクロイックフィルターなどを用いて
分光する方法が好適であるが、本発明は、これらに限定
されるものではない。
この場合、先の波長変換手段を有する発行担体と組み合
わせて、光導波系により供給された光の特定波長領域の
一部を、より長波長の可視光に変換する波長変換手段を
有する発光担体を備え、太陽光または人工光源より発す
る光を培養容器内の光合成生物の光合成反応に有効な波
長分布を有する可視光に変換して光照射することも可能
であり、好ましい方法である。
わせて、光導波系により供給された光の特定波長領域の
一部を、より長波長の可視光に変換する波長変換手段を
有する発光担体を備え、太陽光または人工光源より発す
る光を培養容器内の光合成生物の光合成反応に有効な波
長分布を有する可視光に変換して光照射することも可能
であり、好ましい方法である。
培養が進行して培養容器内の光合成生物の細胞密度が大
きくなると、光が十分に透過しなくなり、光合成反応が
光強度によって律速されるため、つまたはそれ以上の発
光担体がら構成された発光担体群を培養容器内の光合成
生物に光が均等に照射されるように配設することが望ま
しい。
きくなると、光が十分に透過しなくなり、光合成反応が
光強度によって律速されるため、つまたはそれ以上の発
光担体がら構成された発光担体群を培養容器内の光合成
生物に光が均等に照射されるように配設することが望ま
しい。
光合成生物の光合成反応は、いわゆる明反応と暗反応と
の二つの部分に大別される。この場合、光照射を必要と
する明反応の方が、酸素による炭酸ガスの固定化を行う
暗反応に比較して早く進行するため、光合成の反応量を
低下させることなく、適当な明期と晴朗を設けることが
できる。すなわち、一つの集光手段と、二つまたはそれ
以上の培養容器内に配設された発光担体群とを順次接続
する光切換器を有する光導入系を具備し、太陽光または
人工光源から得た光を培養容器内の光合成生物に照射す
ることによって、光を有効に活用することができる。
の二つの部分に大別される。この場合、光照射を必要と
する明反応の方が、酸素による炭酸ガスの固定化を行う
暗反応に比較して早く進行するため、光合成の反応量を
低下させることなく、適当な明期と晴朗を設けることが
できる。すなわち、一つの集光手段と、二つまたはそれ
以上の培養容器内に配設された発光担体群とを順次接続
する光切換器を有する光導入系を具備し、太陽光または
人工光源から得た光を培養容器内の光合成生物に照射す
ることによって、光を有効に活用することができる。
光合成生物としては、緑藻やらん藻が用いられる。緑藻
としては、例えば、クロレラ （Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ） 、クラミドモナス（Ｃｈｌａ
ｍｙｄｏｍｏｎａｓ） 。
としては、例えば、クロレラ （Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ） 、クラミドモナス（Ｃｈｌａ
ｍｙｄｏｍｏｎａｓ） 。
セネデスムス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ） ＋ボトリオ
コツカス（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ） 、オオシステ
イス（Ｏａｃｙｓｔｉｓ）、などが挙げられる。らん藻
としては、例えば、シネココツカス（Ｓｙｎｅｅｈｏｃ
ｏｃｃｕｓ） 、シネコシステイス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃ
ｙｓｔｉｓ） ｒスピルリナ（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ）
＋オシラドリア（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ） 、アナ
ベナ（Ａｎａｂａｅｎａ） 、フォルミゾイウム（Ｐｈ
ｏｒｍｉｄｉｕｍ） 。
コツカス（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ） 、オオシステ
イス（Ｏａｃｙｓｔｉｓ）、などが挙げられる。らん藻
としては、例えば、シネココツカス（Ｓｙｎｅｅｈｏｃ
ｏｃｃｕｓ） 、シネコシステイス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃ
ｙｓｔｉｓ） ｒスピルリナ（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ）
＋オシラドリア（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ） 、アナ
ベナ（Ａｎａｂａｅｎａ） 、フォルミゾイウム（Ｐｈ
ｏｒｍｉｄｉｕｍ） 。
ノストック（Ｎｏｓｔｏｃ） 、などが挙げられる。特
に、海洋性の緑藻やらん藻を選択した場合には、培養に
必要な大量の培地として海水をそのまま使用できる点で
好適である。また、好温性のらん藻を用いた場合には、
増殖速度が常温性の物に比較して早く、他のバクテリア
などの繁殖を抑制できる点で好適である。
に、海洋性の緑藻やらん藻を選択した場合には、培養に
必要な大量の培地として海水をそのまま使用できる点で
好適である。また、好温性のらん藻を用いた場合には、
増殖速度が常温性の物に比較して早く、他のバクテリア
などの繁殖を抑制できる点で好適である。
〔作用〕
本発明によると、太陽光または人工光源より発する広範
囲の波長分布を有する光の内、目的とする光合成生物の
光合成反応に利用されていなかった波長領域の光を、波
長変換手段を有する発光担体によって、該光合成生物の
光合成反応に有効な波長分布を有する可視光に変換する
ことができるため、光の利用効率の向上が図られ、光合
成生物を大量に培養することが可能となる。また、適当
な発光担体を選択することにより、光合成生物にとって
有害な紫外光を吸収・除去できると同時に、光合成反応
に効果的な波長領域の可視光に変換して有効に利用する
ことができる。
囲の波長分布を有する光の内、目的とする光合成生物の
光合成反応に利用されていなかった波長領域の光を、波
長変換手段を有する発光担体によって、該光合成生物の
光合成反応に有効な波長分布を有する可視光に変換する
ことができるため、光の利用効率の向上が図られ、光合
成生物を大量に培養することが可能となる。また、適当
な発光担体を選択することにより、光合成生物にとって
有害な紫外光を吸収・除去できると同時に、光合成反応
に効果的な波長領域の可視光に変換して有効に利用する
ことができる。
本発明になる他の手段によれば、太陽光または人工光源
より発する光の内、光合成生物の光合成反応に有効な波
長領域の可視光のみを選別・集光して該光合成生物の培
養に用いることができ、それ以外の波長領域の可視光は
、色素組成の異なる他の光合成生物の培養に用いること
によって、上記と同様に全体の光を効率的に利用できる
。
より発する光の内、光合成生物の光合成反応に有効な波
長領域の可視光のみを選別・集光して該光合成生物の培
養に用いることができ、それ以外の波長領域の可視光は
、色素組成の異なる他の光合成生物の培養に用いること
によって、上記と同様に全体の光を効率的に利用できる
。
［実施例〕
以下、本発明を、実施例により具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
実施例１
第１図において、１は培養容器で、透明なプラスチック
・チューブから成り野外に設置され、２は培養容器に収
容された培養液、３は培養液に懸濁した光合成生物、こ
の場合は緑藻のクロレラであり、培養容器の表面には、
蛍光発光体４、この場合、りん酸塩蛍光発光体Ｓ ｒｚ
Ｐｚ○７：ｓｎ”がコーティングされている。さらに、
火力発電所の排ガスを利用した炭酸ガス供給装置５．冷
却器６、培養液の温度を測定する温度センサー７、温度
センサーの指示値により冷却器を動作して光合成に最適
な温度に制御する温度制御系８、培養液を循環させるポ
ンプ９によって構成される。
・チューブから成り野外に設置され、２は培養容器に収
容された培養液、３は培養液に懸濁した光合成生物、こ
の場合は緑藻のクロレラであり、培養容器の表面には、
蛍光発光体４、この場合、りん酸塩蛍光発光体Ｓ ｒｚ
Ｐｚ○７：ｓｎ”がコーティングされている。さらに、
火力発電所の排ガスを利用した炭酸ガス供給装置５．冷
却器６、培養液の温度を測定する温度センサー７、温度
センサーの指示値により冷却器を動作して光合成に最適
な温度に制御する温度制御系８、培養液を循環させるポ
ンプ９によって構成される。
次にこれらの動作について説明する。太陽光のうち、３
５０ｎｍ以下の波長の紫外光は、培養容器の表面にコー
ティングしたりん酸塩蛍光体により吸収されて、４６０
ｎｍの波長の青色光として発光して、培養容器内の光合
成生物に照射される。
５０ｎｍ以下の波長の紫外光は、培養容器の表面にコー
ティングしたりん酸塩蛍光体により吸収されて、４６０
ｎｍの波長の青色光として発光して、培養容器内の光合
成生物に照射される。
この波長の光は、蛍光発光体を透過して直接光合成生物
に照射される波長３５０ｎｍ以上の可視光と共に、緑藻
の光合成色素によって吸収されて光合成反応を進行させ
る。これによって、光合成生物に有害な紫外光を除ける
と共に、光合成反応に有効な可視光に変換できるため、
光の有効活用ができ、効率的に緑藻を培養できる。また
、赤外線は培養液の温度を上昇させるため、温度センサ
ーにより検呂し、温度制御系によって冷却器を動作させ
て、緑藻の光合成反応に最適な温度に制御される。
に照射される波長３５０ｎｍ以上の可視光と共に、緑藻
の光合成色素によって吸収されて光合成反応を進行させ
る。これによって、光合成生物に有害な紫外光を除ける
と共に、光合成反応に有効な可視光に変換できるため、
光の有効活用ができ、効率的に緑藻を培養できる。また
、赤外線は培養液の温度を上昇させるため、温度センサ
ーにより検呂し、温度制御系によって冷却器を動作させ
て、緑藻の光合成反応に最適な温度に制御される。
実施例２
第３図において、１は培養容器、２は培養容器に収容さ
れた培養液、３は培養液に懸濁した光合成生物、この場
合は好温性らん藻であり、太陽光を集光する集光器１０
、集光した光を培養容器中に導き、培養液中の光合成生
物に供給する光導波系１１、この場合は光ファイバー、
光ファイバーによって導入された光を光合成生物に均一
に照射する光散乱体１２、光散乱体の表面に塗布したＣ
ａＳ：Ｅｕ”＋から成る蛍光発光体４、回転することに
より培養液中の光合成生物を均一に懸濁する撹拌プロペ
ラ１３、プロペラを回転させるモーター１４、培養溶液
に炭酸ガスを溶解させる多孔質パイプ１５．炭酸ガス源
１６、この場合は炭酸ガスボンベ、炭酸ガスの通気量を
コントロールするバルブ］７．溶存炭酸ガス濃度センサ
ー１８゜センサーの値によりバルブを動作して炭酸ガス
通気量を制御する培養液中溶存炭酸ガス濃度制御系１９
、培養液中の溶存酸素ガス濃度を測定して光合成生物の
光合成活性を測定する溶存酸素ガス濃度測定系２０．ヒ
ーター２１．培養液の温度を測定する温度センサー２２
．温度センサーの値によリヒータをコントロールして光
合成を促進する温度制御系２３．光合成生物をろ別して
培養液を排出する手段２４、この場合、多孔質セラミッ
ク、廃液タンク２５、補充用の培養液を収容する培地タ
ンク２６、から構成される。また符号２７゜２８はポン
プである。
れた培養液、３は培養液に懸濁した光合成生物、この場
合は好温性らん藻であり、太陽光を集光する集光器１０
、集光した光を培養容器中に導き、培養液中の光合成生
物に供給する光導波系１１、この場合は光ファイバー、
光ファイバーによって導入された光を光合成生物に均一
に照射する光散乱体１２、光散乱体の表面に塗布したＣ
ａＳ：Ｅｕ”＋から成る蛍光発光体４、回転することに
より培養液中の光合成生物を均一に懸濁する撹拌プロペ
ラ１３、プロペラを回転させるモーター１４、培養溶液
に炭酸ガスを溶解させる多孔質パイプ１５．炭酸ガス源
１６、この場合は炭酸ガスボンベ、炭酸ガスの通気量を
コントロールするバルブ］７．溶存炭酸ガス濃度センサ
ー１８゜センサーの値によりバルブを動作して炭酸ガス
通気量を制御する培養液中溶存炭酸ガス濃度制御系１９
、培養液中の溶存酸素ガス濃度を測定して光合成生物の
光合成活性を測定する溶存酸素ガス濃度測定系２０．ヒ
ーター２１．培養液の温度を測定する温度センサー２２
．温度センサーの値によリヒータをコントロールして光
合成を促進する温度制御系２３．光合成生物をろ別して
培養液を排出する手段２４、この場合、多孔質セラミッ
ク、廃液タンク２５、補充用の培養液を収容する培地タ
ンク２６、から構成される。また符号２７゜２８はポン
プである。
次にこれらの動作について説明する。撹拌プロペラは培
養液中の光合成生物の沈降を防ぎ、分散させることによ
り均一に光照射を行わせる。温度制御系は、光合成生物
、この場合は好温性らん藻の成育及び光合成に適した温
度、この場合は５５℃に培養液温度をコントロールする
。培養液中溶存炭酸ガス濃度制御系は、溶存炭酸ガス濃
度センサーの指示値によりバルブを動作して、光合成生
物の光合成反応に最適な炭酸ガス濃度を制御する。
養液中の光合成生物の沈降を防ぎ、分散させることによ
り均一に光照射を行わせる。温度制御系は、光合成生物
、この場合は好温性らん藻の成育及び光合成に適した温
度、この場合は５５℃に培養液温度をコントロールする
。培養液中溶存炭酸ガス濃度制御系は、溶存炭酸ガス濃
度センサーの指示値によりバルブを動作して、光合成生
物の光合成反応に最適な炭酸ガス濃度を制御する。
溶存酸素ガス濃度測定系は、培養液中の溶存酸素ガス濃
度により光合成生物の光合成活性を測定する。培養液交
換器は、光合成生物をろ別して培養液を廃液タンクに回
収すると共に、培地タンクから新鮮な培養液を補充する
。屋外に設置された集光器によって、太陽光のうち、４
００〜７００ｎｍの可視光のみが集光され、光ファイバ
ーにより培養容器中に導かれて、光散乱体によって培養
器内に放射される。この時４００〜５５０ｎｍの波長の
光は、光散乱体上に塗布された蛍光発光体によって、培
養液中の好温性らん藻の光合成に有効な、６５０ｎｍの
波長の赤色光に変換される。
度により光合成生物の光合成活性を測定する。培養液交
換器は、光合成生物をろ別して培養液を廃液タンクに回
収すると共に、培地タンクから新鮮な培養液を補充する
。屋外に設置された集光器によって、太陽光のうち、４
００〜７００ｎｍの可視光のみが集光され、光ファイバ
ーにより培養容器中に導かれて、光散乱体によって培養
器内に放射される。この時４００〜５５０ｎｍの波長の
光は、光散乱体上に塗布された蛍光発光体によって、培
養液中の好温性らん藻の光合成に有効な、６５０ｎｍの
波長の赤色光に変換される。
一方、５５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光は、同一波長
の光のままで透過する。これによって、光合成生物の成
育に有害な紫外光を除き、光の利用効率を向上できる。
の光のままで透過する。これによって、光合成生物の成
育に有害な紫外光を除き、光の利用効率を向上できる。
実施例３
実施例２と同一の構成の培養容器を第４図に示すように
２つ配置し、光導入系に設けた光切替器２９によって集
光器と連結する。１つの集光器により集光された太陽光
は、光切替器によって、定の時間、この場合２分毎に、
交互に２つの培養容器に配光される。各々の培養容器内
では、実施例２と同様に、波長６５０ｎｍに光強度のピ
ークを有する赤色光に変換されて、好温性らん藻に照射
される。この場合の明暗周期では、各々の培養容器内に
おける光合成の反応量は、連続的に光照射した場合とほ
ぼ同一であった。従って、同一の集光条件下で、約２倍
量の光合成生物を培養できた。
２つ配置し、光導入系に設けた光切替器２９によって集
光器と連結する。１つの集光器により集光された太陽光
は、光切替器によって、定の時間、この場合２分毎に、
交互に２つの培養容器に配光される。各々の培養容器内
では、実施例２と同様に、波長６５０ｎｍに光強度のピ
ークを有する赤色光に変換されて、好温性らん藻に照射
される。この場合の明暗周期では、各々の培養容器内に
おける光合成の反応量は、連続的に光照射した場合とほ
ぼ同一であった。従って、同一の集光条件下で、約２倍
量の光合成生物を培養できた。
以上説明したように、本発明によると、目的とする光合
成生物の光合成反応に有効な波長分布を有する可視光を
選択的に照射することができるため、光の利用効率の向
上が図られ、光合成生物を大量に培養することができる
。
成生物の光合成反応に有効な波長分布を有する可視光を
選択的に照射することができるため、光の利用効率の向
上が図られ、光合成生物を大量に培養することができる
。
第１図は、本発明による光合成生物の培養装置の一実施
例を示す構成図、第２図は、第１図に示した培養容器の
断面図、第３図は、本発明の第２の実施例の詳細図、第
４図は、本発明の第３の実施例を示す構成図である。 １・・・培養容器、２・・・培養液、３・・・光合成生
物、４・・・蛍光発光体、５・・・炭酸ガス供給装置、
６・・・冷却器、７・・・温度センサ、８・・・温度制
御系、９・・・ポンプ、１０・・・集光器、１１・・・
光導波系、１２・・・光散乱体、１３・・・撹拌プロペ
ラ、１４・・・モータ、１５・・・多孔質パイプ、１６
・・・炭酸ガス源、１７・・・バルブ、１８・・・溶存
炭酸ガス濃度センサ、１９・・・溶存炭酸ガス濃度制御
系、２ｏ・・・溶存酸素ガス濃度測定系、２１・・・ヒ
ータ、２２・・・温度センサ、２３・・温度制御系、２
４・・・培養液排出手段、２５・・・廃液タンク、２６
・・・培地タンク、２７．２８・・・ポンプ、第 図
例を示す構成図、第２図は、第１図に示した培養容器の
断面図、第３図は、本発明の第２の実施例の詳細図、第
４図は、本発明の第３の実施例を示す構成図である。 １・・・培養容器、２・・・培養液、３・・・光合成生
物、４・・・蛍光発光体、５・・・炭酸ガス供給装置、
６・・・冷却器、７・・・温度センサ、８・・・温度制
御系、９・・・ポンプ、１０・・・集光器、１１・・・
光導波系、１２・・・光散乱体、１３・・・撹拌プロペ
ラ、１４・・・モータ、１５・・・多孔質パイプ、１６
・・・炭酸ガス源、１７・・・バルブ、１８・・・溶存
炭酸ガス濃度センサ、１９・・・溶存炭酸ガス濃度制御
系、２ｏ・・・溶存酸素ガス濃度測定系、２１・・・ヒ
ータ、２２・・・温度センサ、２３・・温度制御系、２
４・・・培養液排出手段、２５・・・廃液タンク、２６
・・・培地タンク、２７．２８・・・ポンプ、第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光合成生物が懸濁した培養液に対して、太陽光また
は人工光源より発する光を照射し、炭酸ガスを溶解させ
ることによつて光合成反応を生じさせて光合成生物を培
養する方法において、前記光を光合成反応を有効な波長
領域の可視光に変換したのち前記培養液に照射するよう
にしたことを特徴とする光合成生物の培養方法。 ２、光合成生物が懸濁した培養液に対して、太陽光また
は人工光源より発する光を照射し、炭酸ガスを溶解させ
ることによつて光合成反応を生じさせて光合成生物を培
養する方法において、前記光のなかから光合成反応に有
効な波長領域の可視光を集光して前記培養液に照射する
ようにしたことを特徴とする光合成生成物の培養方法。 ３、光合成生物が懸濁した培養液を収容する培養容器と
、該培養容器内の培養液に炭酸ガスを溶解させるための
炭酸ガス供給手段および前記培養容器内の培養液に太陽
光または人工光源より発する光を照射する光照射手段を
備えた光合成生物の培養装置において、 前記光合成生物の光合成反応に有効な波長領域の光を発
光する発光担体を備え、前記光照射手段によつて発せら
れた光が該発光担体を通して前記培養容器内の培養液に
照射されるようにしたことを特徴とする光合成生物の培
養装置。 ４、光合成生物が懸濁した培養液を収容する培養容器と
、該培養容器内の培養液に炭酸ガスを溶解させるための
炭酸ガス供給手段および前記培養容器内の培養液に太陽
光または人工光源より発する光を照射する光照射手段を
備えた光合成生物の培養装置において、 前記光照射手段によつて発せられた光のなかから光合成
反応に有効な波長領域の光を集光する集光手段を備え、
該集光手段によつて集光された光が前記培養容器内の培
養液に照射されるようにしたことを特徴とする光合成生
物の培養装置。 ５、一つまたはそれ以上の発光担体を前記培養容器内の
光合成生物に光が均等に照射されるように配設したこと
を特徴とする請求項第３項記載の光合成生物の培養装置
。 ６、一つの集光手段と、二つまたはそれ以上の培養容器
内に配設された発光担体群とを順次接続する光切換器を
有する光導入系を具備し、太陽光または人工光源から得
た光が該光導入系によつて培養容器内の光合成生物に照
射されるようにしたことを特徴とする請求項第４項記載
の光合成生物の培養装置。 ７、前記培養容器に光合成生物の光合成反応を促進する
温度制御系を具備したことを特徴とする請求項第３項か
ら第６項のいずれかに記載の光合成生物の培養装置。 ８、前記培養容器に光合成生物の光合成反応を促進する
培養液中溶存炭酸ガス濃度制御系を具備したことを特徴
とする請求項第３項から第７項のいずれかに記載の光合
成生物の培養装置。 ９、前記培養容器に光合成生物の光合成活性を測定する
培養液中溶存酸素ガス濃度測定系を具備したことを特徴
とする請求項第３項から第８項のいずれかに記載の光合
成生物の培養装置。 １０、前記培養容器に光合成生物を均一に懸濁する培養
液撹拌装置を具備したことを特徴とする請求項第３項か
ら第９項のいずれかに記載の光合成生物の培養装置。 １１、前記発光担体がIIａ−VIｂ族化合物よりなる蛍光
発光体であることを特徴とする請求項第３項から第６項
のいずれかに記載の光合成生物の培養装置。 １２、前記光合成生物が緑藻またはらん藻であることを
特徴とする請求項第１項または第２項記載の光合成生物
の培養方法。 １３、前記光合成生物が海洋性の緑藻またはらん藻であ
り、前記培養液が海水または希釈海水であることを特徴
とする請求項第１項または第２項記載の光合成生物の培
養方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02205026A JP3085393B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 光合成生物の培養方法および培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02205026A JP3085393B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 光合成生物の培養方法および培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491781A true JPH0491781A (ja) | 1992-03-25 |
| JP3085393B2 JP3085393B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=16500216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02205026A Expired - Fee Related JP3085393B2 (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | 光合成生物の培養方法および培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085393B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916597A1 (de) * | 1999-04-13 | 2000-10-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport |
| WO2010085853A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Zero Discharge Pty Ltd | Method and apparatus for cultivation of algae and cyanobacteria |
| US20110281295A1 (en) * | 2009-01-27 | 2011-11-17 | Photofuel Sas | Method and device for culturing algae |
| JP2012023978A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法 |
| JP2012034609A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Shimizu Corp | チューブ式藻類培養装置 |
| JP2013004757A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Toshiba Corp | 変電システムおよびその変電システムを設置した変電所または開閉所 |
| US8551769B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-10-08 | Zero Discharge Pty Ltd. | Method and apparatus for cultivation of algae and cyanobacteria |
| JP2015198649A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 住友共同電力株式会社 | 藻類の培養システム及び藻類の培養方法 |
| WO2018225403A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社資生堂 | 細胞培養方法、細胞評価方法、および細胞培養装置 |
| JP2018537973A (ja) * | 2015-11-20 | 2018-12-27 | コーニング インコーポレイテッド | 生物学的実在を増殖させるための照明容器 |
| JP2021185874A (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 株式会社あゆち | 稲作用照明及び稲生育システム |
| JP2023068902A (ja) * | 2021-11-04 | 2023-05-18 | 三菱化工機株式会社 | 微細藻類培養装置 |
| JP2023166320A (ja) * | 2022-05-09 | 2023-11-21 | シェルパ スペース インコーポレイテッド | 波長変換を用いた微細藻類反応ユニット及びこれを用いた微細藻類培養システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05105391A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-27 | Murata Mach Ltd | 天井走行車 |
| EP3517601A1 (de) * | 2018-01-29 | 2019-07-31 | Bioprodukte Prof. Steinberg GmbH | Verfahren und anlage zur herstellung von mikroalgen |
-
1990
- 1990-08-03 JP JP02205026A patent/JP3085393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6509188B1 (en) | 1999-04-13 | 2003-01-21 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur | Photobioreactor with improved supply of light by surface enlargement, wavelength shifter bars or light transport |
| DE19916597A1 (de) * | 1999-04-13 | 2000-10-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport |
| US20110281295A1 (en) * | 2009-01-27 | 2011-11-17 | Photofuel Sas | Method and device for culturing algae |
| US8551769B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-10-08 | Zero Discharge Pty Ltd. | Method and apparatus for cultivation of algae and cyanobacteria |
| WO2010085853A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Zero Discharge Pty Ltd | Method and apparatus for cultivation of algae and cyanobacteria |
| EP2391705A4 (en) * | 2009-01-30 | 2014-01-01 | Zero Discharge Pty Ltd | METHOD AND DEVICE FOR CULTURING ALGAE AND CYANOBACTERIA |
| JP2012023978A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法 |
| JP2012034609A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Shimizu Corp | チューブ式藻類培養装置 |
| JP2013004757A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Toshiba Corp | 変電システムおよびその変電システムを設置した変電所または開閉所 |
| JP2015198649A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 住友共同電力株式会社 | 藻類の培養システム及び藻類の培養方法 |
| JP2018537973A (ja) * | 2015-11-20 | 2018-12-27 | コーニング インコーポレイテッド | 生物学的実在を増殖させるための照明容器 |
| WO2018225403A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社資生堂 | 細胞培養方法、細胞評価方法、および細胞培養装置 |
| JPWO2018225403A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2020-04-09 | 株式会社 資生堂 | 細胞培養方法、細胞評価方法、および細胞培養装置 |
| JP2021185874A (ja) * | 2020-06-03 | 2021-12-13 | 株式会社あゆち | 稲作用照明及び稲生育システム |
| JP2023068902A (ja) * | 2021-11-04 | 2023-05-18 | 三菱化工機株式会社 | 微細藻類培養装置 |
| JP2023166320A (ja) * | 2022-05-09 | 2023-11-21 | シェルパ スペース インコーポレイテッド | 波長変換を用いた微細藻類反応ユニット及びこれを用いた微細藻類培養システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3085393B2 (ja) | 2000-09-04 |
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