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JP2753568B2 - Culture device for photosynthetic organisms - Google Patents

Culture device for photosynthetic organisms

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Publication number
JP2753568B2
JP2753568B2 JP2196282A JP19628290A JP2753568B2 JP 2753568 B2 JP2753568 B2 JP 2753568B2 JP 2196282 A JP2196282 A JP 2196282A JP 19628290 A JP19628290 A JP 19628290A JP 2753568 B2 JP2753568 B2 JP 2753568B2
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JP
Japan
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light
culture tank
culture
photosynthetic
movable
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春比古 横井
康彦 清家
秀夫 田中
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光合成細菌、藻類、植物細胞等の光合成生
物の培養装置にかかわるもので、とくにこうした光合成
生物を、太陽光や人工光源の光を照射して培養槽内で培
養する場合に、光を培養槽内に均一にかつ効率よく照射
することができる光合成生物の培養装置に関するもので
ある。
The present invention relates to an apparatus for culturing photosynthetic organisms such as photosynthetic bacteria, algae, and plant cells. In particular, such photosynthetic organisms are illuminated by sunlight or artificial light. The present invention relates to an apparatus for culturing photosynthetic organisms, which can uniformly and efficiently irradiate light into the culture tank when irradiating the culture in the culture tank.

[従来の技術] 光合成生物の培養による有用物質の生産は古くから行
われている。また、光合成反応は炭酸ガスつまり二酸化
炭素(CO2)を必要とするため、地球温暖化の原因のひ
とつと考えられている炭酸ガスの固定化に有効である。
[Prior Art] Production of useful substances by culturing photosynthetic organisms has been performed for a long time. Moreover, the photosynthetic reaction requires carbon dioxide gas, that is, carbon dioxide (CO2), and is therefore effective for fixing carbon dioxide, which is considered to be one of the causes of global warming.

光合成生物の大量培養法としては、太陽光の照射のも
とで、屋外でオープンプール方式で培養するものがすで
に知られている。この場合に太陽光は水深10cm以内しか
到達することができないため、水深を深くとることがで
きず、結果的に光照射率を上げるためには広大な敷地面
積が必要となる。さらに、この方式では外部からの雑菌
混入を避けることができないため、光合成生物の純粋培
養が困難であるという重大な欠点がある。
As a large-scale culture method of photosynthetic organisms, a method of culturing outdoors in the open pool system under sunlight irradiation is already known. In this case, sunlight cannot reach the water depth because it can reach only water depth of less than 10 cm. As a result, a large site area is required to increase the light irradiation rate. Furthermore, this method has a serious drawback that it is difficult to purely culture photosynthetic organisms because contamination of bacteria from the outside cannot be avoided.

したがって、光合成生物および培養液を収容した培養
槽内に光を照射して光合成生物を培養する手段が採られ
ている。
Therefore, a means for culturing the photosynthetic organism by irradiating light to the culture tank containing the photosynthetic organism and the culture solution is employed.

こうした光合成生物を培養する培養槽としては、古く
からガラス等の透明材質からなる培養槽壁外部から光を
照射する方法が知られている。この方法においては、光
は培養槽内の外壁部に近い部分が最も光強度が高く、培
養槽中心部に向かうにしたがって低下することとなり、
極端に不均一な光強度分布が生じる。しかも、光合成生
物の培養過程において生物濃度が増加すると、入射光の
吸収、散乱等により光が外壁から数cm以内までしか到達
することができず、とくに培養槽内部では極度に光強度
が低下し、効率良く光を供給することができなくなる。
As a culture tank for culturing such photosynthetic organisms, a method of irradiating light from outside the culture tank wall made of a transparent material such as glass has been known for a long time. In this method, the light has the highest light intensity near the outer wall in the culture tank, and decreases as it goes toward the center of the culture tank.
An extremely non-uniform light intensity distribution results. Moreover, when the concentration of organisms increases during the cultivation process of photosynthetic organisms, light can only reach within a few cm from the outer wall due to absorption and scattering of incident light. Thus, light cannot be supplied efficiently.

そこで、培養槽内の培養液をかくはん器やポンプ等に
より強力にかくはん、混合することにより、光が透過す
ることができる部分に生物体を循環、移動させて、光の
不均一照射を改善する方法等が採られている。
Therefore, by agitating and mixing the culture solution in the culture tank with a stirrer or a pump, the living organism is circulated and moved to a portion where light can be transmitted, thereby improving the uneven irradiation of light. The method is adopted.

しかしながら、とくに植物細胞等の生物体の場合に
は、かくはん、混合により生ずるせん断力によって生物
体が物理的な損傷を受け易いために、こうした方法は利
用不可能である。
However, especially for organisms such as plant cells, such methods cannot be used because the organisms are susceptible to physical damage due to shearing forces caused by stirring and mixing.

さらに、たとえば特開昭50−157581号のようにガラス
等の材質を外壁に用いた場合には、構造強度上の面か
ら、培養槽の大型化はきわめて困難である。
Further, when a material such as glass is used for the outer wall as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-157581, it is extremely difficult to increase the size of the culture tank in terms of structural strength.

また、たとえば特開昭51−110089号のような、光の照
射率を向上させるために、直径が数cm以内の透明材質
(ガラス等)でできた長い円管を、並列状あるいはスパ
イラル状等の成形して、光を照射する培養装置が知られ
ている。この装置においては、光を有効に照射するため
に広い受光面積を必要とし、とくに培養槽の実容積を大
きくする場合には、かなり長い円管となるとともに、受
光面積も広大となる。さらに、管材の材質の強度および
構造上の問題から大量培養用の大型装置化は困難であ
る。
In order to improve the light irradiation rate, for example, a long circular tube made of a transparent material (glass or the like) having a diameter of several cm or less, as disclosed in JP-A-51-110089, is arranged in a parallel or spiral shape. There is known a culture apparatus for irradiating light after molding. In this device, a large light receiving area is required to effectively irradiate light. In particular, when the actual volume of the culture tank is increased, a considerably long circular tube and a large light receiving area are required. Furthermore, it is difficult to make a large-scale apparatus for large-scale culture due to problems in the strength and structure of the tube material.

また、たとえば特開昭50−142778号、特開昭57−1021
81号、特開昭61−139382号など、内部への光の導入を促
進するために、発光管を培養槽内に浸漬したり、光フア
イバーから導いた光を培養槽内の発光器に接続して直接
に光を内部で照射する方法も知られている。こうした装
置の場合には、光を培養槽内に直接照射することができ
るものの、発光管または発光器の近辺は光強度が高い
が、これから離れた位置においては光強度が低いという
不均一光強度分布が生じる。この光強度分布を改善する
ために、発光管または発光器の数を増加させることも考
えられるが、培養槽の内容液中に発光管や発光器の占め
る割合が高くなり、結果的には光合成生物体を培養する
実容積が極端に小さくなるという問題がある。
Further, for example, JP-A-50-142778, JP-A-57-1021
No. 81, JP-A-61-139382, etc., in order to promote the introduction of light into the inside, immerse the luminous tube in the culture tank, or connect the light guided from the optical fiber to the light emitting device in the culture tank It is also known to directly irradiate light internally. In the case of such an apparatus, although the light can be directly irradiated into the culture tank, the light intensity is high near the arc tube or the luminous device, but the light intensity is low at a position away from the arc tube or the luminous device. Distribution occurs. In order to improve this light intensity distribution, it is conceivable to increase the number of arc tubes or light emitters.However, the ratio of the arc tubes or light emitters to the content of the culture tank increases, resulting in photosynthesis. There is a problem that the actual volume for culturing an organism becomes extremely small.

また、たとえば特開昭58−98081号のように、光強度
を均一にするために多数の発光管や発光器を密に培養槽
内に配置する方法もあるが、この装置でも、培養槽の内
容液中に発光管や発光器の占める割合が高くなり、結果
的には光合成生物体を培養する実容積が極端に小さくな
るという問題がある。さらに、発光管や発光器を培養槽
内部の液中に設置する場合には、発光管や発光器の表面
に光合成生物体がその増殖とともに付着し、光の照射が
遮断されるという重大な欠点がある。
Further, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-98081, there is a method in which a large number of arc tubes and light emitters are densely arranged in a culture tank in order to make the light intensity uniform. There is a problem that the ratio of the luminous tube or luminous device in the content liquid is increased, and as a result, the actual volume for culturing the photosynthetic organism becomes extremely small. Furthermore, when an arc tube or luminous device is installed in a liquid inside a culture tank, a serious drawback occurs in that photosynthetic organisms adhere to the surface of the luminous tube or luminous device as they grow, and light irradiation is blocked. There is.

また、たとえば特開昭53−20481号のように、培養槽
内部に均一に光を散乱させる方法として、培養槽内に透
明材質の導光体を浮遊、分散させ、培養槽内の一部に導
入された光がこの導入体を伝わって透過、散乱、反射、
屈折を繰り返しながら、培養槽内全体に伝達されるとい
う方法もある。ただし、この方法の場合には、導光体を
槽内に浮遊させる分だけ、実際の培養容積は小さくな
り、とくに培養終了後、導光体と培養液を分離させなけ
ればならないという別の問題もある。
In addition, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-20481, as a method of uniformly scattering light inside a culture tank, a light guide made of a transparent material is floated and dispersed in the culture tank, and a part of the inside of the culture tank is dispersed. The introduced light is transmitted, scattered, reflected,
There is also a method in which the light is transmitted throughout the culture tank while repeating refraction. However, in this method, another problem is that the actual culture volume is reduced by the amount by which the light guide is suspended in the tank, and it is necessary to separate the culture medium from the light guide, particularly after culturing. There is also.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は以上のような諸問題にかんがみてなされたも
ので、光合成生物を培養するために必要な光を、光合成
生物の種類に応じて、培養槽内に均一かつ効率良く供給
することを可能とし、光合成生物を最適光条件下で培養
するとともに、大量培養化を可能とすることにより、光
合成による有用物質の低コストでの生産、および炭酸ガ
スの効率的固定化を実現することができる光合成生物の
培養装置を提供することを課題とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides light necessary for culturing a photosynthetic organism in a culture tank according to the type of the photosynthetic organism. It enables uniform and efficient supply, cultivates photosynthetic organisms under optimal light conditions, and enables large-scale cultivation, enabling the production of useful substances at low cost by photosynthesis, and the efficient production of carbon dioxide. It is an object of the present invention to provide a culture apparatus for photosynthetic organisms capable of realizing immobilization.

[課題を解決するための手段] すなわち本発明は、光合成生物および培養液を収容し
た培養槽内に光および炭酸ガスを供給してこの光合成生
物を培養する光合成生物の培養装置であって、上記培養
槽内に平板上の可動式発光体を設けたことを特徴とする
光合成生物の培養装置である。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention relates to a photosynthetic organism culturing apparatus for culturing the photosynthetic organism by supplying light and carbon dioxide gas into a culture tank containing the photosynthetic organism and a culture solution, A photosynthetic organism culturing apparatus, characterized in that a movable light emitter on a flat plate is provided in a culture tank.

なお、この可動式発光体を透明材料から構成するとと
もに、この可動式発光体に上記培養槽外部から光を伝送
する構成とすることができる。
The movable luminous body may be made of a transparent material, and light may be transmitted to the movable luminous body from outside the culture tank.

上記可動式発光体の可動方式としては任意のものを採
用可能であるが、たとえばこれを培養槽内で回転させ
る、あるいは往復動させる等の機構とすることができ
る。
The movable illuminant can be of any type, and for example, a mechanism for rotating the illuminant in a culture tank or reciprocating the illuminant can be used.

[作用] 本発明による光合成生物の培養装置においては、外部
から伝送してきた光を培養槽内部に照射する平板状の透
明な可動式発光体を、培養槽内で動かしながら、光照射
を行うこととしたので、培養液内の光合成生物に対して
光源が接近するものである。したがって所定周期内で可
動式発光体が移動を行うことにより、培養槽内の光合成
生物に均一にかつ効率良く光を供給し、最適光条件下で
光合成生物を培養することができる。
[Action] In the photosynthetic organism culturing apparatus according to the present invention, light irradiation is performed while moving a flat transparent movable illuminant that irradiates light transmitted from the outside into the culture tank inside the culture tank. Therefore, the light source approaches the photosynthetic organism in the culture solution. Therefore, by moving the movable luminous body within a predetermined period, light can be uniformly and efficiently supplied to the photosynthetic organisms in the culture tank, and the photosynthetic organisms can be cultured under optimal light conditions.

しかも、この可動方式は従来のように培養液をかくは
ん、混合することを第一義的な目的で行うものではない
ため、光合成生物の種類に応じて、あるいは単位時間あ
たりの光照射量や培養液の内容に応じて、可動式発光体
の移動速度を適宜設定することにより生物体の損傷を防
止しつつ培養槽内全体に光を照射供給することができ
る。もちろん、可動式発光体が培養槽内を移動すること
により培養液をかくはん、混合することにはなるので、
培養液ないしは光合成生物自体を培養槽内で均一に分布
させる副次的な効果もある。
In addition, since this movable method does not stir and mix the culture solution for the primary purpose as in the prior art, the amount of light irradiation per unit time or culture according to the type of photosynthetic organism, or By appropriately setting the moving speed of the movable luminous body according to the contents of the liquid, it is possible to irradiate and supply light to the entire inside of the culture tank while preventing damage to living organisms. Of course, since the movable luminous body moves in the culture tank to stir and mix the culture solution,
There is also a secondary effect of uniformly distributing the culture solution or the photosynthetic organism in the culture tank.

かくして所定容量の培養槽を用いてもその内部に充分
かつ均一な光を供給可能であり、大量培養による効率的
かつ低コストでの培養が可能となる。
Thus, even if a culture tank having a predetermined capacity is used, sufficient and uniform light can be supplied to the inside thereof, and efficient and low-cost culture by large-scale culture is possible.

[実施例] つぎに本発明の第一実施例による光合成生物の培養装
置1を第1図および第2図にもとづき説明する。
Next, a photosynthetic organism culturing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

第1図は光合成生物の培養装置1の全体を示す一部断
面側面図、第2図は第1図II−II線断面図であって、光
合成生物の培養装置1は所定容量の反応器本体つまり培
養槽2と、集光器3と、波長選択器4と、熱線除去器5
と、光量制御装置6と、光伝送ケーブル7と、かくはん
モータ8と、伝送光接続器9と、光伝送軸10と、可動式
発光体11とを有する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing the entire photosynthetic organism culturing apparatus 1, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. That is, the culture tank 2, the light collector 3, the wavelength selector 4, and the heat ray remover 5
A light control device 6, a light transmission cable 7, a stirring motor 8, a transmission light connector 9, a light transmission shaft 10, and a movable light emitter 11.

集光器3は、太陽光SLないしは人工光源光ALのいずれ
か一方あるいはその両方を適当な時間間隔で集光するた
めのもので、反射ミラー等によりこれを構成する。
The light collector 3 is for collecting one or both of the sunlight SL and the artificial light source AL at appropriate time intervals, and is constituted by a reflection mirror or the like.

波長選択器4は、この集光器3により取り入れた光の
うち、光合成生物の種類に応じて、必要であれば紫外線
等の有害光線を除去するとともに、光合成に最適な波長
の光、たとえば波長400〜700nmの光を供給可能とするも
のである。
The wavelength selector 4 removes, if necessary, harmful light rays such as ultraviolet rays from the light taken in by the light collector 3 according to the kind of the photosynthetic organism, and emits light having a wavelength optimal for photosynthesis, for example, wavelength. It can supply light of 400 to 700 nm.

熱線除去器5は、培養槽2内に光を導入することによ
る培養槽2内の温度上昇をできるだけ防止するために、
赤外線等の熱線をあらかじめ除去するものである。ただ
し、培養槽2を恒温槽12等(第1図の仮想線)の水内に
収容する構成と併用することもできるし、この熱線除去
器5はこれを省略してもよい。
The heat ray remover 5 is provided to prevent a temperature rise in the culture tank 2 caused by introducing light into the culture tank 2 as much as possible.
This removes heat rays such as infrared rays in advance. However, the culture tank 2 can be used in combination with a configuration in which the culture tank 2 is accommodated in the water of the thermostatic bath 12 or the like (the phantom line in FIG. 1), or the heat ray remover 5 may be omitted.

光量制御装置6は、培養槽2内に収容した光合成生物
を含む培養液13に応じて、供給する光量および照射時間
ないしは照射タイミング(連続あるいは間欠照射等)を
制御するもので、培養液13内に設置した光量センサ14に
よる検出信号によりフイードバック制御するようにして
ある。
The light amount control device 6 controls the amount of light to be supplied and the irradiation time or irradiation timing (continuous or intermittent irradiation, etc.) in accordance with the culture solution 13 containing photosynthetic organisms contained in the culture tank 2. The feedback control is performed by a detection signal from the light amount sensor 14 installed in the camera.

光伝送ケーブル7は、上記培養槽2内の培養液13に所
定の光量を伝送供給するためのもので、光フアイバーあ
るいはミラー導管その他の光伝送可能な材料によりこれ
を構成する。
The optical transmission cable 7 is for transmitting and supplying a predetermined amount of light to the culture solution 13 in the culture tank 2 and is made of an optical fiber, a mirror conduit, or another material capable of optical transmission.

なお、この光伝送ケーブル7から培養槽2内に光Lを
供給する光路として三経路、すなわち伝送光接続器9お
よび光伝送軸10を介して可動式発光体11に伝送する第一
の光路7A、培養槽2の側面に伝送する第二の光路7B、お
よび培養槽2の底面に伝送する第三の光路7Cを設けるこ
とによって、より効率的に光を培養槽2内に伝送可能と
してある。培養槽2の上部から伝送される光Lは伝送光
接続器9において光伝送軸10に接続伝送され、光伝送軸
10がかくはんモータ8によって回転されることにより可
動式発光体11も培養槽2内の中心部において回転する。
The optical path for supplying the light L from the optical transmission cable 7 into the culture tank 2 includes three paths, that is, a first optical path 7A for transmitting to the movable luminous body 11 via the transmission optical connector 9 and the optical transmission shaft 10. By providing the second optical path 7B for transmitting the side of the culture tank 2 and the third optical path 7C for transmitting the bottom of the culture tank 2, light can be more efficiently transmitted into the culture tank 2. The light L transmitted from the upper part of the culture tank 2 is connected and transmitted to the optical transmission shaft 10 in the transmission optical connector 9,
When the stirring motor 8 rotates the movable light-emitting body 11, the center of the culture tank 2 also rotates.

可動式発光体11は、第2図に示すように平板状のもの
で、石英、ガラス、アクリル等の透明材料によりこれを
構成する。なお、可動式発光体11の材質としては蒸気滅
菌、滅菌操作に耐えるものを用い、培養槽2内部を滅菌
することにより光合成生物を無菌的に純粋培養すること
が可能である。
As shown in FIG. 2, the movable light emitting body 11 has a flat plate shape and is made of a transparent material such as quartz, glass, or acrylic. The movable luminous body 11 is made of a material that can withstand steam sterilization and sterilization operation. By sterilizing the inside of the culture tank 2, it is possible to aseptically purify the photosynthetic organism aseptically.

なお、たとえば、第1図に仮想線で示すように可動式
発光体11に所定数の長窓11Aを形成することによりかく
はん効率を向上させることもできる。
In addition, for example, by forming a predetermined number of long windows 11A in the movable luminous body 11 as shown by virtual lines in FIG. 1, the stirring efficiency can be improved.

この光合成生物の培養装置1の回転速度は、培養液13
をかくはんするという目的ではなく、可動式発光体11に
よる光Lの供給という主目的に沿って、培養液13内の光
合成生物を損傷しない範囲のもののすることができる。
The rotation speed of the photosynthetic organism culture device 1 is
According to the main purpose of supplying the light L by the movable luminous body 11, not the purpose of stirring, the photosynthetic organisms in the culture solution 13 can be made within a range that does not damage the photosynthetic organism.

なお、可動式発光体11の周囲に位置して培養槽2の内
壁にはバッフル板15を突出するように設ける(第2図も
参照)。このバッフル板15と可動式発光体11との相対関
係によって培養液13をできるだけ均一にかくはん可能で
あるとともに、光Lを培養液13内に均一に供給可能であ
る。さらに、バッフル板15を透明材料から構成し、これ
に光伝送ケーブル7から光Lを供給すればより充分な光
Lを供給することができる。
A baffle plate 15 is provided on the inner wall of the culture tank 2 so as to protrude from the movable luminous body 11 (see also FIG. 2). By the relative relationship between the baffle plate 15 and the movable luminous body 11, the culture solution 13 can be stirred as uniformly as possible, and the light L can be uniformly supplied into the culture solution 13. Further, if the baffle plate 15 is made of a transparent material, and the light L is supplied to the baffle plate 15 from the optical transmission cable 7, more sufficient light L can be supplied.

培養槽2の底部にはガススパージャー16を配置し、こ
のガススパージャー16にガス入口管17、除菌フィルター
18および入口バルブ19を介して炭酸ガスCを供給可能と
する。すなわち、ガススパージャー16の供給穴20から培
養槽2の培養液13に炭酸ガスCを供給する。なお培養槽
2内の発生ガスは、除菌フィルター21および出口バルブ
22を介してガス出口管23からこれを排出する。
A gas sparger 16 is disposed at the bottom of the culture tank 2. The gas sparger 16 has a gas inlet pipe 17 and a sterilizing filter.
Carbon dioxide gas C can be supplied via 18 and the inlet valve 19. That is, carbon dioxide C is supplied to the culture solution 13 in the culture tank 2 from the supply hole 20 of the gas sparger 16. The generated gas in the culture tank 2 is supplied to the sterilization filter 21 and the outlet valve.
This is discharged from the gas outlet tube 23 via 22.

ガス入口管17から供給する炭酸ガスCとしては工場、
製鉄所、火力発電所等からの排気ガスを用いることがで
きるが、炭酸ガスC固定を必要とする任意のガス供給源
をガス入口管17に接続することができる。前処理が必要
であればこれを行う。また培養液13による光合成生物の
生成物が培養目的であれば、純粋な炭酸ガスCを供給す
ることとしてもよい。
The carbon dioxide C supplied from the gas inlet pipe 17 is a factory,
Exhaust gas from a steel mill, thermal power plant, or the like can be used, but any gas supply source that requires carbon dioxide C fixation can be connected to the gas inlet pipe 17. This is done if pre-processing is required. If the product of the photosynthetic organism by the culture solution 13 is for culture, pure carbon dioxide C may be supplied.

こうした構成の光合成生物の培養装置1において、集
光器3を介して取り入れ、波長選択器4、熱線除去器
5、光量制御装置6により前処理した光Lを、伝送光接
続器9および光伝送軸10を介して可動式発光体11に伝送
するとともに、光伝送ケーブル7を介してバッフル板15
およびガススパージャー16部分に伝送する。これと同時
にガス入口管17から炭酸ガスCを培養槽2内の培養液13
に供給する。かくして光Lと炭酸ガスCとの存在下にお
いて、培養液13内の光合成生物により光合成が行われる
とともに、炭酸ガスCの固定化が行われる。
In the photosynthetic organism culturing apparatus 1 having such a configuration, the light L that is taken in via the light collector 3 and pre-processed by the wavelength selector 4, the heat ray remover 5, and the light quantity control device 6 is transmitted to the transmission optical connector 9 and the optical transmission. The light is transmitted to the movable luminous body 11 through the shaft 10 and the baffle plate 15 is transmitted through the optical transmission cable 7.
And transmission to the gas sparger 16 parts. At the same time, the carbon dioxide C is supplied from the gas inlet pipe 17 to the culture solution 13 in the culture tank 2.
To supply. Thus, in the presence of the light L and the carbon dioxide gas C, photosynthesis is performed by the photosynthetic organisms in the culture solution 13, and the carbon dioxide gas C is immobilized.

しかして、可動式発光体11が所定周期で回転するの
で、培養液13内の光合成生物に向かって光源が移動して
行くため、培養槽2内に供給される光Lは浮遊している
光合成生物に均一に供給されることとなり、培養槽2内
において光Lの供給が不十分という部位が生ずることは
ない。すなわち、可動式発光体11が静止状態ではこの可
動式発光体11から遠隔位置にある部分において光強度が
低い部分が存在していても、可動式発光体11の回転によ
りこれが移動してくることにより当該位置においても光
強度が高くなる。こうした可動式発光体11の運動が連続
して行われることにより結果的に相対的な光強度の不均
一分布がなくなるものである。
Since the movable luminous body 11 rotates at a predetermined cycle, the light source moves toward the photosynthetic organism in the culture solution 13, and the light L supplied into the culture tank 2 becomes a floating photosynthesis. It will be supplied uniformly to the living organisms, and there will be no part in the culture tank 2 where the supply of light L is insufficient. In other words, when the movable light-emitting body 11 is stationary, even if there is a part having a low light intensity in a part located at a position remote from the movable light-emitting body 11, it moves due to the rotation of the movable light-emitting body 11. As a result, the light intensity also increases at the position. The continuous movement of the movable luminous body 11 eliminates the uneven distribution of the relative light intensity.

かくして、この培養装置1においては可動式発光体11
が移動することにより光Lを培養槽2内に均一に照射す
るとともに、培養液13と光合成生物とをかくはん、混合
することができるため、培養液13内のすべての光合成生
物が常に一定した均一の光Lを受光することができ、安
定した光環境下で培養を行うことができる。
Thus, in the culture device 1, the movable luminous body 11
Moves, the light L can be uniformly irradiated into the culture tank 2 and the culture solution 13 and the photosynthetic organisms can be stirred and mixed, so that all the photosynthetic organisms in the culture solution 13 are always uniform and uniform. Light L can be received, and the culture can be performed in a stable light environment.

しかも、従来の不動式発光体方式に比較してかくはん
力、混合力はきわめて小さくてすむため、省エネルギー
であるとともに、光合成生物に過剰なせん断力が加わら
ず、その損傷を防ぐことができ、せん断力に非常に弱い
光合成生物の培養にも適している。
In addition, compared to the conventional immobile illuminant method, the stirring and mixing powers are extremely small, which saves energy and prevents the photosynthetic organism from being damaged by excessive shearing force. It is also suitable for culturing photosynthetic organisms that are extremely weak.

さらに、可動式発光体11自体が回転運動を行うため、
その運動王による生じる液流によってその表面が常に洗
浄される付加的効果もあり、不動式発光体のようにその
表面に光合成生物が付着して光照射効率を低減させるこ
ともなく、常に高強度の光を安定して、長期間照射する
ことができる。
Furthermore, since the movable luminous body 11 itself performs a rotational movement,
There is also an additional effect that the surface is always washed by the liquid flow generated by the movement king, and the photosynthetic organisms do not adhere to the surface and reduce the light irradiation efficiency unlike the immobile luminous body, always high intensity Light can be stably emitted for a long period of time.

また、本発明の培養装置1では、培養する光合成生物
の種類、培養時の生物濃度、必要照射光量に合わせて、
可動式発光体11の形状、大きさ等を任意に設定すれば、
所望容量の培養層2にもスケールアップすることができ
るとともに、省スペース等の効率的構造も実現可能であ
る。
In the culture device 1 of the present invention, the type of photosynthetic organism to be cultured, the concentration of the organism at the time of culture,
If the shape, size, etc. of the movable light emitting body 11 are arbitrarily set,
The scale of the culture layer 2 can be increased to a desired volume, and an efficient structure such as space saving can be realized.

なお、伝送ケーブル7の数ないしは培養槽2への接続
位置を適宜選択することにより、光照射効率をさらに向
上させることが可能である。
The light irradiation efficiency can be further improved by appropriately selecting the number of the transmission cables 7 or the connection position to the culture tank 2.

本発明においては、可動式発光体11の可動方式は任意
であり、回転方式に限らず、上下方向や水平方向への往
復移動方式、回転方向逆転方式、その他を採用可能であ
る。要するに、培養槽2内部の培養液13内の光合成生物
に均一に光Lを供給することができるように可動式発光
体11を可動とするものである。
In the present invention, the movable system of the movable light-emitting body 11 is arbitrary, and is not limited to the rotating system, but may be a reciprocating system in the vertical direction or the horizontal direction, a rotating direction reversing system, or the like. In short, the movable luminous body 11 is movable so that the light L can be uniformly supplied to the photosynthetic organism in the culture solution 13 inside the culture tank 2.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、光合成生物を培養し、
また炭酸ガスを固定するにあたり、光を供給する方式と
して平板状の透明な可動式発光体を培養槽内で移動させ
るとともに、この可動式発光体に対向してバッフル板を
設けたので、従来の培養装置に比較してはるかに高濃度
で、かつ高速に、しかも生物体に損傷を与えることな
く、培養液内に必要充分な光を常に均一かつ効率的に供
給することができ、高密度化培養による有用物質の効率
的な大量生産用バイオリアクターおよび効率的炭酸ガス
固定用バイオリアクターを実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a photosynthetic organism is cultured,
Also, in fixing the carbon dioxide gas, a flat transparent movable luminous body was moved in the culture tank as a method of supplying light, and a baffle plate was provided opposite to the movable luminous body, so that the conventional Higher density and higher density can be supplied to the culture medium at a much higher concentration and at a higher speed compared to the culture equipment, and without causing any damage to living organisms. A bioreactor for efficient mass production of useful substances by culturing and a bioreactor for efficient carbon dioxide fixation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例による光合成生物の培養装
置1の全体を示す一部断面側面図、 第2図は、第1図II−II線断面図である。 1……光合成生物の培養装置 2……培養槽(反応器本体) 3……集光器 4……波長選択器 5……熱線除去器 6……光量制御装置 7……光伝送ケーブル 7A……第一の光路 7B……第二の光路 7C……第三の光路 8……かくはんモータ 9……伝送光接続器 10……光伝送軸 11……可動式発光体 11A……長窓 12……恒温槽 13……光合成生物を含む培養液 14……光量センサ 15……バッフル板 16……ガススパージャー 17……ガス入口管 18……除菌フィルター 19……入口バルブ 20……供給穴 21……除菌フィルター 22……出口バルブ 23……ガス出口管 C……炭酸ガス SL……太陽光 AL……人工光源光 L……供給光
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing the entire photosynthetic organism culturing apparatus 1 according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Culture apparatus of photosynthetic organisms 2 ... Culture tank (reactor main body) 3 ... Condenser 4 ... Wavelength selector 5 ... Heat ray remover 6 ... Light amount control device 7 ... Optical transmission cable 7A ... … The first optical path 7B …… the second optical path 7C …… the third optical path 8 …… the stirring motor 9 …… the transmission optical connector 10 …… the optical transmission axis 11 …… the movable luminous body 11A …… the long window 12 …… Chamber 13 …… Culture containing photosynthetic organisms 14 …… Light sensor 15 …… Baffle plate 16 …… Gas sparger 17 …… Gas inlet tube 18 …… Bactericidal filter 19 …… Inlet valve 20 …… Supply Hole 21: Bactericidal filter 22: Outlet valve 23: Gas outlet tube C: Carbon dioxide SL: Sunlight AL: Artificial light source L: Supply light

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光合成生物および培養液を収容した培養槽
内に光および炭酸ガスを供給してこの光合成生物を培養
する光合成生物の培養装置であって、 前記培養槽内の中心部に設けた平板状の透明材料から構
成した可動式発光体と、 この可動式発光体の周囲に位置して前記培養槽の内壁に
突出して設けたバッフル板と、を有するとともに、 前記可動式発光体に前記培養槽外部から光を伝送するこ
とを特徴とする光合成生物の培養装置。
1. A photosynthetic organism culturing apparatus for cultivating a photosynthetic organism by supplying light and carbon dioxide gas into a culture tank containing the photosynthetic organism and a culture solution, the apparatus being provided at a central portion of the culture tank. A movable luminous body composed of a flat transparent material, and a baffle plate provided around the movable luminous body and protruding from the inner wall of the culture tank; and An apparatus for culturing photosynthetic organisms, which transmits light from outside the culture tank.
【請求項2】前記可動式発光体を前記培養槽内で回転さ
せることを特徴とする請求項(1)記載の光合成生物の
培養装置。
2. An apparatus for culturing photosynthetic organisms according to claim 1, wherein said movable luminous body is rotated in said culture tank.
【請求項3】前記可動式発光体を前記培養槽内で往復動
させることを特徴とする請求項(1)記載の光合成生物
の培養装置。
3. An apparatus for culturing photosynthetic organisms according to claim 1, wherein said movable luminous body is reciprocated in said culture tank.
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