CN108700515A - 微藻类的监测装置以及微藻类的监测方法 - Google Patents

微藻类的监测装置以及微藻类的监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明的微藻类的观察装置具备：流动池(40)，其供包含微藻类的流体流动；激发光光源(10)，其对流动池(40)照射激发光；第1荧光检测器(102A)，其检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；散射光检测器(105)，其检测微藻类各自所产生的散射光；以及记录部(301)，其按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。记录部(301)例如包含在中央运算处理装置(CPU)(300)中。微藻类中所含的脂质也被称为油体。微藻类的观察装置也可还具备显示微藻类的脂质所产生的自体荧光的强度的时间变化的显示装置(401)。

Description

微藻类的监测装置以及微藻类的监测方法
技术领域
本发明涉及环境技术，涉及一种微藻类的监测装置以及微藻类的迅速监测方法。
背景技术
将微藻类所生成、积蓄的脂质用作生物燃料这一技术受到业界关注(例如，参考专利文献1及非专利文献1)。在利用微藻类来制造生物燃料时，要培养微藻类并在恰当的时刻结束培养，从微藻类或者包含微藻类的流体中提取出脂质。所谓恰当的时刻，是指在整个培养工艺中脂质的产量达到最大的时候。关于藻类，有叶绿素、藻红素及藻青素发出自体荧光的报道(例如，参考非专利文献2)，但没有脂质发出自体荧光的报道。因此，作为调查微藻类内的脂质的方法，提出有利用荧光色素对微藻类的脂质进行染色并利用荧光显微镜来观察微藻类的方法。此外，还提出有根据含有大量微藻类的悬浊液的色调来判定微藻类的脂质的含量的方法(例如，参考非专利文献3)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利特开2014-174034号公报
【非专利文献】
【非专利文献1】WANG等人，"Characterization of a green microalga UTEX2219-4:Effects of photosynthesis and osmotic stress on oil body formation,"Botanical Studies(2011)53:305-312
【非专利文献2】齐藤等人，“基于双波长的荧光成分同时检测的蓝藻的原位粒径解析测量法的开发(2波長の蛍光成分同時検出による藍藻のin situ粒径解析計測法の開発)”，激光研究，第24卷，第4号，59-66页
【非专利文献3】Su等人，"Simultaneous Estimation of Chlorophyll a and LipidContents in Microalgae by Three-Color Analysis,"Biotechnology andBioengineering,Vol.99,No.4,March 1,2008
发明内容
【发明要解决的问题】
利用荧光色素对微藻类的脂质进行染色的方法需要人的介入，较为费事，从对微藻类进行采样起到测定为止较为耗时。此外，荧光色素在安全上需小心处理，而且价格昂贵。回收微藻类而使用重量法等来测量生物质量、脂质量的方法也需要人的介入，费时费力。基于人的介入的测量方法有可能产生采样方法的偏差、测量本身的偏差。此外，有时也会在沙漠等自然当中制作微藻类的培养槽，人频繁地去往培养现场以进行微藻类的采样、测量可能并不容易。此外，在根据含有微藻类的悬浊液的色调来判断脂质的含量的方法中，无法准确地判断各微藻类的脂质的含量。因此，本发明的目的之一在于提供一种能够简易且迅速、详细地观察微藻类中所含的脂质的微藻类的监测装置以及微藻类的监测方法等。
【解决问题的技术手段】
本发明者经过努力研究，结果发现，当对微藻类照射激发光时，微藻类中所含的脂质会发出自体荧光。
根据本发明的形态，得以提供一种微藻类的监测装置，其具备：(a)流动池，其供包含微藻类的流体流动；(b)激发光光源，其对流动池照射激发光；(c)荧光检测器，其检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)散射光检测器，其检测微藻类各自所产生的散射光；以及(e)处理装置，其按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述微藻类的监测装置中，处理装置可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。处理装置可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。处理装置可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。处理装置可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述微藻类的监测装置中，处理装置可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。处理装置可记录微藻类的量和浓度的时间变化以及脂质的量和浓度的时间变化。
上述微藻类的监测装置可还具备检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光的荧光检测器。在上述微藻类的监测装置中，处理装置可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。处理装置可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。处理装置可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。处理装置可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述微藻类的监测装置中，处理装置可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。处理装置可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述微藻类的监测装置中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述微藻类的监测装置可还具备将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置的输出部。
上述微藻类的监测装置可还具备显示计算结果的显示装置。
此外，根据本发明的形态，得以提供一种微藻类的监测方法，其包含如下步骤：(a)将包含微藻类的流体流至流动池；(b)对流动池照射激发光；(c)检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)检测微藻类各自所产生的散射光；以及(e)按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述微藻类的监测方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述微藻类的监测方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化和脂质的量和浓度的时间变化。
上述微藻类的监测方法可还包含检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光这一步骤。在上述微藻类的监测方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述微藻类的监测方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述微藻类的监测方法中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述微藻类的监测方法可还包含将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置这一步骤。
上述微藻类的监测方法可还包含显示计算结果这一步骤。
此外，根据本发明的形态，得以提供一种微藻类的培养结束的时刻的判别方法，其包含如下步骤：(a)将包含微藻类的流体流至流动池；(b)对流动池照射激发光；(c)检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；(e)根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度；以及(f)在脂质的量和浓度超过规定的判别值时，判别为结束微藻类的培养的时刻。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化以及脂质的量和浓度的时间变化。
上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法可还包含检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光这一步骤。在上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法可还包含将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置这一步骤。
上述微藻类的培养结束的时刻的判别方法可还包含显示计算结果这一步骤。
此外，根据本发明的形态，得以提供一种微藻类的筛选方法，其包含如下步骤：(a)将包含多种微藻类中的各方的各流体流至流动池；(b)对流动池照射激发光；(c)检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)针对微藻类的每一种类而按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；(e)根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，针对微藻类的每一种类而计算脂质的量和浓度；以及(f)分选脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的微藻类。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述微藻类的筛选方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述微藻类的筛选方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化以及脂质的量和浓度的时间变化。
上述微藻类的筛选方法可还包含检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光这一步骤。在上述微藻类的筛选方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述微藻类的筛选方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述微藻类的筛选方法中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述微藻类的筛选方法可还包含将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置这一步骤。
上述微藻类的筛选方法可还包含显示计算结果这一步骤。
此外，根据本发明的形态，得以提供一种微藻类的培养条件的筛选方法，其包含如下步骤：(a)将包含在多种培养条件下培养出的微藻类中的各方的流体流至流动池；(b)对流动池照射激发光；(c)检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)针对微藻类的每一培养条件而按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；(e)根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号数，针对微藻类的每一培养条件而计算脂质的量和浓度；以及(f)分选脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的培养条件。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述微藻类的培养条件的筛选方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述微藻类的培养条件的筛选方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化以及脂质的量和浓度的时间变化。
上述微藻类的培养条件的筛选方法可还包含检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光这一步骤。在上述微藻类的培养条件的筛选方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述微藻类的培养条件的筛选方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述微藻类的培养条件的筛选方法中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述微藻类的培养条件的筛选方法可还包含将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置这一步骤。
上述微藻类的培养条件的筛选方法可还包含显示计算结果这一步骤。
此外，根据本发明的形态，得以提供一种环境的监测方法，其包含如下内容：(a)将包含微藻类的流体流至流动池；(b)对流动池照射激发光；(c)检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；(d)检测受到激发光照射的微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光；(e)检测微藻类各自所产生的散射光；(f)根据所检测的脂质的自体荧光的强度、单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量、所检测的叶绿体的自体荧光的强度、单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量、所检测的散射光的强度以及单位时间内发出的散射光的检测信号的数量来评价微藻类的状态；以及(g)根据微藻类的状态的评价结果来评价包含微藻类的流体的供给源的环境。脂质所产生的自体荧光可能为黄色光。
在上述环境的监测方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及单位时间内测量出的脂质的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小以及脂质的大小的时间变化。
在上述环境的监测方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化以及脂质的量和浓度的时间变化。
上述环境的监测方法可还包含检测微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光这一步骤。在上述环境的监测方法中，可根据散射光的强度来计算微藻类的大小，根据脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。可计算单位时间内测量出的微藻类的大小、单位时间内测量出的脂质的大小以及单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。可使用于计算分布的单位时间在时间序列上移动。可记录微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化。
在上述环境的监测方法中，可根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度，根据单位时间内通过流动池的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。可记录微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化。
在上述环境的监测方法中，流动池可与培养有微藻类的培养槽连接。包含微藻类的流体可在培养槽与流动池之间循环。上述环境的监测方法可还包含将计算结果输出至控制培养槽的培养条件的培养控制装置这一步骤。
上述环境的监测方法可还包含显示计算结果这一步骤。
【发明的效果】
根据本发明，可以提供一种能够简易且迅速、详细地观察微藻类中所含的脂质的微藻类的监测装置以及微藻类的监测方法等。
附图说明
图1为本发明的第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置的示意图。
图2为在内部包含脂质及叶绿体的微藻类的示意图。
图3为表示本发明的第1实施方式所涉及的记录装置中保存的信息的一例的图。
图4为表示本发明的第1实施方式所涉及的记录装置中保存的信息的组的一例的图。
图5为表示本发明的第1实施方式所涉及的记录装置中保存的微藻类所产生的散射光的强度的时间变化、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度的时间变化以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度的时间变化的示意性图表。
图6为在内部包含脂质及叶绿体的微藻类的时间变化的示意图。
图7为本发明的第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置的流动池和微藻类的培养槽的示意图。
图8为本发明的第1实施方式所涉及的散射光强度的分布图的一例。
图9为本发明的第1实施方式所涉及的脂质的自体荧光以及叶绿体的自体荧光的分布图的一例。
图10为本发明的第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置的流动池和微藻类的培养槽的示意图。
图11为本发明的第1实施方式所涉及的散射光强度的分布图的一例。
图12为本发明的第1实施方式所涉及的脂质的自体荧光以及叶绿体的自体荧光的分布图的一例。
图13为本发明的第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置的流动池和微藻类的培养槽的示意图。
图14为本发明的第1实施方式所涉及的散射光强度的分布图的一例。
图15为本发明的第1实施方式所涉及的脂质的自体荧光以及叶绿体的自体荧光的分布图的一例。
图16为本发明的第2实施方式所涉及的微藻类的观察装置的示意图。
图17为在内部包含脂质及叶绿体的微藻类的示意图。
图18为在内部包含脂质及叶绿体的微藻类的示意图。
图19为本发明的参考例1所涉及的未进行荧光染色的小球藻的显微镜影像。
图20为本发明的参考例1所涉及的未进行荧光染色的小球藻的自体荧光的显微镜影像。
图21为本发明的参考例1所涉及的未进行荧光染色的小球藻的自体荧光的显微镜影像和自体荧光的提取影像。
图22为在本发明的参考例1所涉及的未进行荧光染色的小球藻的显微镜影像上重叠自体荧光的提取影像而得的影像。
图23为本发明的参考例2所涉及的进行了荧光染色的小球藻的显微镜影像。
图24为本发明的参考例2所涉及的进行了荧光染色的小球藻的荧光的显微镜影像。
图25为本发明的参考例2所涉及的进行了荧光染色的小球藻的荧光的显微镜影像和自体荧光的提取影像。
图26为在本发明的参考例2所涉及的进行了荧光染色的小球藻的显微镜影像上重叠荧光的提取影像而得的影像。
图27为本发明的参考例3所涉及的未进行荧光染色的小球藻的显微镜影像。
图28为本发明的参考例3所涉及的未进行荧光染色的小球藻的自体荧光的显微镜影像。
图29为本发明的参考例3所涉及的未进行荧光染色的小球藻的自体荧光的显微镜影像和自体荧光的提取影像。
图30为在本发明的参考例3所涉及的未进行荧光染色的小球藻的显微镜影像上重叠自体荧光的提取影像而得的影像。
图31为本发明的参考例4所涉及的进行了荧光染色的小球藻的显微镜影像。
图32为本发明的参考例4所涉及的进行了荧光染色的小球藻的荧光的显微镜影像。
图33为本发明的参考例4所涉及的进行了荧光染色的小球藻的荧光的显微镜影像和荧光的提取影像。
图34为在本发明的参考例4的进行了荧光染色的小球藻的显微镜影像上重叠荧光的提取影像而得的影像。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。但是，构成本揭示的一部分的记述及附图不应理解为对本发明的限定。根据本揭示，本领域技术人员将会明了各种代替技术及运用技术，应理解，本发明包含此处未记载的各种实施方式等。
(第1实施方式)
如图1所示，第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置具备：流动池40，其供包含微藻类的流体流动；激发光光源10，其对流动池40照射激发光；第1荧光检测器102A，其检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；散射光检测器105，其检测微藻类各自所产生的散射光；以及记录部301，其按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。记录部301例如包含在中央运算处理装置(CPU)300中。微藻类中所含的脂质也称为油体。在流动池40内流动的流体可为液体，也可为气体。以下，对流体为液体的例子进行说明。此外，脂质包括分泌至微藻类的体外而包含在流体中的脂质。
激发光光源10向在流动池40中流动的液体照射宽波段波长的激发光。作为激发光光源10，例如可以使用发光二极管(LED)及激光。激发光例如为波长450nm至495nm的蓝色光。但激发光的波长及颜色并不限定于这些。也可像紫色光那样为蓝色光以外的可见光线，也可为紫外线。激发光的波段可通过带通滤光片等滤光片加以设定。激发光例如在流动池40内聚焦。激发光光源10上连接有对激发光光源10供给电力的光源驱动电源11。光源驱动电源11上连接有控制供给至激发光光源10的电力的电源控制装置12。
流动池40相对于激发光而言是透明的，例如由石英等构成。流动池40具有供微藻类大致逐一流过内部的程度的内径。流动池40例如具有圆管形状或方管形状。流动池40例如也可与培养有微藻类的培养槽连接。此外，包含正在培养槽中培养的微藻类的液体可定期流过流动池40。进而，包含微藻类的液体也可在培养槽与流动池40之间循环。或者，也可从培养槽逐次少量地对包含微藻类的流体进行采样并流至流动池40。流过流动池40内部的液体横穿过激发光。
微藻类例如是作为大小为几μm至几十μm的单细胞生物的藻类。微藻类有时也称为浮游植物。此外，例如，微藻类会产生烃。作为微藻类的例子，可列举布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)、裂殖壶藻(Aurantiochytrium)、椭圆假索囊藻(Pseudochoricystis ellipsoidea)、栅藻(Scenedesmus、Desmodesmus)、小球藻(Chlorella)、杜氏藻(Dunaliella)、螺旋藻(Arthrospira、Spirulina)、裸藻(Euglena)、微绿球藻(Nannochloropsis)、红球藻(Haematococcus)及铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)等。
若在流动池40中流动的液体中包含微藻类，则受到激发光照射的微藻类的脂质会发出大致波长540nm至620nm的黄色的自体荧光。脂质的自体荧光的峰值波长大致为570nm至590nm。如图2所示，脂质所发出的自体荧光的强度反映出微藻类中所含的脂质的大小。此外，受到激发光照射的微藻类的叶绿体会发出波长650nm至730nm的红色的自体荧光。叶绿体的自体荧光的峰值波长大致为680nm至700nm。叶绿体所发出的自体荧光的强度反映出微藻类中所含的叶绿体的大小。再者，脂质的自体荧光的激发波长与叶绿体的自体荧光的激发波长也可相同。进而，在受到激发光照射的微藻类中，会因米氏散射而产生散射光。散射光的强度反映出1个微藻类整体的大小。
此处，所谓“大小”，例如为直径、面积或体积。例如，在微藻类、微藻类内的由脂质构成的区域以及叶绿体各自的形状可以近似为粒子的情况下，“大小”可为粒径。
再者，上述自体荧光的波长值是激发光的波段为460nm至495nm而经过吸收波长不到510nm的光且使510nm以上的光透过的吸收滤光片时的值，根据条件的不同，有可能发生变化。但维持脂质的自体荧光的波段比叶绿体的波段短这一关系。
如图1所示，检测微藻类的脂质所产生的自体荧光的第1荧光检测器102A具备接收微藻类的脂质所产生的自体荧光的第1受光元件20A。也可在第1受光元件20A之前配置吸收滤光片等设定第1受光元件20A能够接收的光的波段的滤光片。作为第1受光元件20A，可以使用电荷耦合元件(CCD)影像传感器等固体摄像元件以及光电二极管等内光电效应型(光伏效应)光传感器、光电倍增管等外光电效应型光传感器等，当接收到脂质所产生的自体荧光时，将光能转换为电能。第1受光元件20A上连接有对第1受光元件20A中产生的电流进行放大的放大器21A。放大器21A上连接有对放大器21A供给电力的放大器电源22A。
此外，放大器21A上连接有接收经放大器21A放大后的电流而算出第1受光元件20A所接收到的脂质所产生的自体荧光的强度的光强度算出装置23A。光强度算出装置23A例如根据检测到的自体荧光的光谱的面积来算出脂质所产生的自体荧光的强度。光强度算出装置23A也可通过影像解析软件来算出脂质所产生的自体荧光的强度。再或者，光强度算出装置23A也可根据第1受光元件20A中产生的电信号的大小来算出脂质所产生的自体荧光的强度。光强度算出装置23A上连接有保存光强度算出装置23A所算出的脂质所产生的自体荧光的强度的光强度存储装置24A。
第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置也可还具备检测微藻类的叶绿体所产生的自体荧光的第2荧光检测器102B。第2荧光检测器102B具备接收微藻类的叶绿体所产生的自体荧光的第2受光元件20B。也可在第2受光元件20B之前配置吸收滤光片等设定第2受光元件20B能够接收的光的波段的滤光片。作为第2受光元件20B，可以使用电荷耦合元件(CCD)影像传感器等固体摄像元件以及光电二极管等内光电效应型(光伏效应)光传感器、光电倍增管等外光电效应型光传感器等，当接收到叶绿体所产生的自体荧光时，将光能转换为电能。第2受光元件20B上连接有对第2受光元件20B中产生的电流进行放大的放大器21B。放大器21B上连接有对放大器21B供给电力的放大器电源22B。
此外，放大器21B上连接有接收经放大器21B放大后的电流而算出第2受光元件20B所接收到的叶绿体所产生的自体荧光的强度的光强度算出装置23B。光强度算出装置23B例如根据检测到的自体荧光的光谱的面积来算出叶绿体所产生的自体荧光的强度。光强度算出装置23B也可通过影像解析软件来算出叶绿体所产生的自体荧光的强度。再或者，光强度算出装置23B也可根据第2受光元件20B中产生的电信号的大小来算出叶绿体所产生的自体荧光的强度。光强度算出装置23B上连接有保存光强度算出装置23B所算出的叶绿体所产生的自体荧光的强度的光强度存储装置24B。
散射光检测器105具备接收散射光的散射光受光元件50。作为散射光受光元件50，可以使用电荷耦合元件(CCD)影像传感器等固体摄像元件以及光电二极管等内光电效应(光伏效应)型光传感器、光电倍增管等外光电效应型光传感器等，当接收到光时，将光能转换为电能。散射光受光元件50上连接有对散射光受光元件50中产生的电流进行放大的放大器51。放大器51上连接有对放大器51供给电力的放大器电源52。
此外，放大器51上连接有接收经放大器51放大后的电流而算出散射光受光元件50所接收到的散射光的强度的光强度算出装置53。光强度算出装置53例如根据检测到的散射光的光谱的面积来算出散射光的强度。光强度算出装置53也可通过影像解析软件来算出散射光的强度。再或者，光强度算出装置53也可根据散射光受光元件50中产生的电信号的大小来算出散射光的强度。光强度算出装置53上连接有保存光强度算出装置53所算出的散射光的强度的光强度存储装置54。
当液体在流动池40内流动时，激发光光源10照射激发光，第1荧光检测器102A及第2荧光检测器102B分别测定微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度和微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度，并保存至光强度存储装置24A、24B。此外，散射光检测器105测定微藻类所产生的散射光，并将散射光的光强度保存至光强度存储装置54。同时检测到的2个波段的自体荧光和散射光可认为来源于同一个体的微藻类。进而，在同时检测到至少散射光和叶绿体的自体荧光的情况下，可认为1个微藻类横穿过了激发光。因而，根据同时检测到散射光、脂质的自体荧光以及叶绿体的自体荧光的次数，可以测量通过了流动池40的微藻类的数量。
记录部301从光强度存储装置24A、24B中读出微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度和微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度。此外，记录部301从光强度存储装置54中读出微藻类所产生的散射光的强度。进而，记录部301像图3所示那样对1个微藻类所产生的散射光的强度、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度等信息附加检测日期时间等时间信息，并保存至图1所示的与CPU 300连接的记录装置351。
例如，在一定期间内反复进行微藻类所产生的散射光的强度、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度的测定，由此，在记录装置351中像图4所示那样积累微藻类所产生的散射光的强度、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度等信息，从而记录图5所示那样的微藻类所产生的散射光的强度的时间变化、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度的时间变化以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度的时间变化。
微藻类例如像图6所示那样，在培养初期，细胞分裂较为活跃，微藻类中所占的脂质的大小较小、叶绿体的大小较大。但随着培养时间的经过，当细胞分裂的频度降低时，微藻类内部的脂质的生成向前推进，在微藻类内积蓄脂质。如此，相对于微藻类的大小的脂质及叶绿体的大小根据微藻类的状态而发生变化。
如上所述，微藻类所产生的散射光的强度反映出1个微藻类整体的大小，微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度反映出微藻类内的脂质的大小，微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度反映出微藻类内的叶绿体的大小。因而，通过记录微藻类所产生的散射光的强度的时间变化、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度的时间变化以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度的时间变化，能够掌握微藻类的大小的时间变化、微藻类内的脂质的大小的时间变化以及微藻类内的叶绿体的大小的时间变化。此外，如上所述，相对于微藻类的大小的脂质及叶绿体的大小根据微藻类的状态而发生变化，因此，根据微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小的时间变化，能够掌握微藻类的状态。
CPU 300也可还具备大小计算部302。大小计算部302根据微藻类所产生的散射光的强度来算出微藻类的大小。大小计算部302也可根据预先获取到的散射光的强度与微藻类的大小的关系来算出微藻类的大小。
此外，大小计算部302根据脂质所产生的自体荧光的强度来算出微藻类内的脂质的大小。大小计算部302也可根据预先获取到的脂质的自体荧光的强度与脂质的大小的关系来算出脂质的大小。
进而，大小计算部302根据叶绿体所产生的自体荧光的强度来算出微藻类内的叶绿体的大小。大小计算部302也可根据预先获取到的叶绿体的自体荧光的强度与叶绿体的大小的关系来算出脂质的大小。
记录部301也可将大小计算部302所算出的微藻类的大小的时间变化、脂质的大小的时间变化以及叶绿体的大小的时间变化记录至记录装置351。
CPU 300也可还具备统计部303。统计部303对在规定的单位时间内将微藻类流至流动池40而测量出的微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小进行统计分析。例如，统计部303算出在规定的单位时间内将微藻类流至流动池40而测量出的微藻类的大小的分布、脂质的大小的分布以及叶绿体的大小的分布。统计部303也可制作表示分布的分布图。此处，所谓单位时间，是任意设定的时间的范围，规定用于计算分布的总体。
例如，当像图7所示那样使细胞分裂较为活跃的时期的微藻类在培养槽100与流动池40之间巡回，从而针对每1个微藻类而测定散射光的强度、脂质所发出的自体荧光的强度以及叶绿体所发出的自体荧光的强度时，获得像图8所示那样表示微藻类的大小的散射光的强度的分布由强向弱偏移的分布图。此外，获得像图9所示那样表示脂质的大小的脂质的自体荧光的强度的分布固定但表示叶绿体的大小的叶绿体的自体荧光的强度的分布由弱向强偏移的分布图。因而，根据图8所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类较小。此外，根据图9所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类中叶绿体的含量较多。
此外，例如，当像图10所示那样使脂质的生产量与叶绿体的含量大致相同的时期的微藻类在培养槽100与流动池40之间巡回，从而针对每1个微藻类而测定散射光的强度、脂质所发出的自体荧光的强度以及叶绿体所发出的自体荧光的强度时，获得像图11所示那样表示微藻类的大小的散射光的强度的分布由弱向强偏移的分布图。此外，如图12所示，表示脂质的大小的脂质的自体荧光的强度的分布与表示叶绿体的大小的叶绿体的自体荧光的强度的分布都是固定的。因而，根据图11所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类较大。此外，根据图10所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类中脂质的生产量与叶绿体的含量为相同程度。
进而，例如，当像图13所示那样使脂质的生产量比叶绿体的含量多的时期的微藻类在培养槽100与流动池40之间巡回，从而针对每1个微藻类而测定散射光的强度、脂质所发出的自体荧光的强度以及叶绿体所发出的自体荧光的强度时，获得像图14所示那样表示微藻类的大小的散射光的强度的分布固定的分布图。此外，如图15所示，表示脂质的大小的脂质的自体荧光的强度的分布由弱向强偏移。因而，根据图14所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类的大小的分布是固定的。此外，根据图15所示的分布图，掌握到培养槽100内正在培养的微藻类中脂质的生产量较多。
再有，统计部303也可使单位时间在时间序列上移动而按时间序列制作多个图8、图9、图11、图12、图14及图15所示那样的分布图。统计部303也可将按时间序列制作多个而积累的分布图重叠来解析分散的时间变化。根据分布图的时间序列变化，能够掌握培养槽内正在培养的微藻类的状态。
记录部301也可将统计部303所算出的微藻类的大小的分布的时间变化、脂质的大小的分布的时间变化以及叶绿体的大小的分布的时间变化记录至记录装置351。
图1所示的CPU 300也可还具备定量部304。定量部304根据单位时间内通过流动池40的流体的体积、单位时间内发出的微藻类的散射光的强度以及单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量来计算微藻类的量和浓度。例如，定量部304以单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量为横轴、以各检测信号的强度为纵轴而算出各检测信号的强度与检测信号的数量的关系式的积分值作为微藻类的量。此外，定量部304将微藻类的量除以通过流动池40的流体的体积来计算每单位流体的微藻类的浓度。例如，定量部304将单位时间内发出的微藻类的散射光的检测信号的数量除以单位时间内通过流动池40的流体的体积来计算微藻类的浓度。
此外，定量部304根据单位时间内通过流动池40的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量来计算脂质的量和浓度。例如，定量部304以单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量为横轴、以各检测信号的强度为纵轴而算出各检测信号的强度与检测信号的数量的关系式的积分值作为脂质的量。此外，定量部304将脂质的量除以通过流动池40的流体的体积来计算每单位流体的脂质的浓度。
此外，例如，定量部304将脂质的量除以微藻类的量来算出每单位微藻类量的脂质的量。进而，例如，定量部304将脂质的浓度除以微藻类的浓度来算出每单位微藻类浓度的脂质的浓度。
再有，例如，定量部304也可将单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度在一定以上的检测信号的数量除以单位时间内通过流动池40的流体的体积来计算具有一定以上量的脂质的微藻类的浓度。
此外，定量部304根据单位时间内通过流动池40的流体的体积、单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度以及单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量来计算叶绿体的量和浓度。例如，定量部304以单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量为横轴、以各检测信号的强度为纵轴而算出各检测信号的强度与检测信号的数量的关系式的积分值作为叶绿体的量。此外，定量部304将叶绿体的量除以通过流动池40的流体的体积来计算每单位流体的叶绿体的浓度。
此外，例如，定量部304将叶绿体的量除以微藻类的量来算出每单位微藻类量的叶绿体的量。进而，例如，定量部304将叶绿体的浓度除以微藻类的浓度来算出每单位微藻类浓度的叶绿体的浓度。
再有，例如，定量部304也可将单位时间内检测到的叶绿体的自体荧光的强度在一定以上的检测信号的数量除以单位时间内通过流动池40的流体的体积来计算具有一定以上量的叶绿体的微藻类的浓度。
记录部301也可将定量部304所计算出的微藻类的量和浓度的时间变化、脂质的量和浓度的时间变化以及叶绿体的量和浓度的时间变化保存至记录装置351。
图1所示的CPU 300也可还具备评价部305。评价部305根据微藻类的脂质所产生的自体荧光的强度的分布的时间变化来评价微藻类的状态。例如，在微藻类的脂质所产生的自体荧光的强度的分布超过规定的判别值的情况下，评价部305评价为是结束微藻类的培养的时刻。或者，评价部305也可评价为微藻类是适于提取脂质的状态、是从微藻类提取脂质的时刻。自体荧光的规定的判别值可以根据微藻类的种类、培养条件、所提取的脂质的用途等酌情设定。在脂质所产生的自体荧光的强度超过规定的判别值之后，从培养槽回收微藻类而从微藻类提取脂质即可。
或者，评价部305也可在脂质的量和浓度超过规定的判别值的情况下评价为是结束微藻类的培养的时刻，或者，也可评价为微藻类是适于提取脂质的状态、是从微藻类提取脂质的时刻。
图1所示的CPU 300上连接有显示装置401。显示装置401例如显示记录装置351中保存的微藻类所产生的散射光的强度的时间变化、微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度的时间变化以及微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度的时间变化。此外，显示装置401显示记录装置351中保存的微藻类的大小的时间变化、脂质的大小的时间变化以及叶绿体的大小的时间变化。进而，显示装置401显示记录装置351中保存的微藻类的大小的分布的时间变化、脂质的大小的分布的时间变化以及叶绿体的大小的分布的时间变化。
CPU 300也可还具备输出部306，该输出部306将大小计算部302、统计部303、定量部304及评价部305的计算结果输出至控制与流动池40连接的培养槽的培养条件的培养控制装置。
以上说明过的第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置无须预先进行荧光染色即可观察微藻类中所含的脂质的时间变化。例如，在培养大量微藻类的情况下，对所有微藻类进行荧光染色并不容易。相对于此，若使用第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置，则可以通过将微藻类连续流至流动池而随时间观察微藻类中所含的脂质。
再者，以往在藻类中虽有叶绿素、藻红素及藻青素发出自体荧光的报道，但没有脂质发出自体荧光的报道。认为其原因在于，通过荧光染色来调查脂质已普及开来，脂质的自体荧光在此前并没有受到过关注，脂质会发出自体荧光这一情况在之前是不为人所知的。
近年来，进行有将微藻类中所含的脂质用作生物燃料、医药品、化妆品及营养补充品等的尝试。微藻类中所含的脂质的量根据培养条件、其他环境条件等而变动，脂质的大小在微藻类整体的大小中所占的比例并不固定。对此，在利用培养槽内正在培养的微藻类的脂质的情况下，在各微藻类中，优选脂质的大小在微藻类的大小中所占的比例较大。
对此，根据第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置，通过观察脂质所产生的自体荧光的强度的时间变化，可以掌握微藻类中所占的脂质的大小的时间变化。因此，还可以从多种微藻类中筛选脂质的量较多的微藻类。此处，所谓多种微藻类，也包括即便在学术上认为相同但来源于多种不同株的微藻类、导入有多种不同基因的微藻类。
筛选微藻类的方法例如包含如下步骤：将包含多种微藻类中的各方的各流体流至流动池40；对流动池40照射激发光；检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；记录部301针对微藻类的每一种类将所检测的脂质的自体荧光的强度按时间序列记录至记录装置351；定量部304根据单位时间内通过流动池40的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，针对微藻类的每一种类而计算脂质的量和浓度；以及分选脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的微藻类。规定的判别值酌情加以设定。
此外，根据第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置，还可以筛选脂质的量较多的微藻类容易生长的培养条件和其他环境条件。微藻类的培养条件的筛选方法例如包含如下步骤：将包含在多种培养条件下培养出的微藻类中的各方的流体流至流动池40；对流动池40照射激发光；检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；记录部301针对微藻类的每一培养条件将所检测的脂质的自体荧光的强度和单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量按时间序列记录至记录装置351；定量部304根据单位时间内通过流动池40的流体的体积、单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，针对微藻类的每一培养条件而计算脂质的量和浓度；以及分选脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的培养条件。规定的判别值酌情加以设定。
再者，也可组合微藻类的筛选与培养条件的筛选。
进而，根据第1实施方式所涉及的微藻类的观察装置，还能监测包含微藻类的流体的供给源的环境。作为包含微藻类的流体的供给源的环境，可列举河流、池塘、海洋及净水厂等。环境的监测方法包含如下步骤：将包含微藻类的流体流至流动池40；对流动池40照射激发光；检测受到激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；检测受到激发光照射的微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光；检测微藻类各自所产生的散射光；根据所检测的脂质的自体荧光的强度、单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量、所检测的叶绿体的自体荧光的强度、单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量、所检测的散射光的强度以及单位时间内发出的散射光的检测信号的数量来评价微藻类的状态；以及根据微藻类的状态的评价结果来评价包含微藻类的流体的供给源的环境。
(第2实施方式)
如图16所示，第2实施方式所涉及的微藻类的观察装置的CPU 300还具备对同时检测到的散射光的强度、脂质所产生的自体荧光的强度以及叶绿体所产生的自体荧光的强度进行比较的比较部307。
比较部307例如算出微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度相对于散射光的强度的比。比较部307也可将散射光的强度的值标准化为100等而算出微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度相对于被标准化之后的散射光的强度的比。
此外，比较部307例如算出微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度相对于散射光的强度的比。比较部307也可算出微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度相对于被标准化之后的散射光的强度的比。
比较部307也可对大小计算部302所算出的微藻类的大小、脂质的大小以及叶绿体的大小进行比较。
在第2实施方式中，评价部305也可根据对微藻类所产生的散射光的强度、脂质所产生的自体荧光的强度以及叶绿体所产生的自体荧光的强度进行比较而得的结果来评价微藻类的状态。
例如，在微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度相对于微藻类所产生的散射光的强度的比的分布小于规定的判别值的情况下，如图17所示，评价为该微藻类中的脂质的比例较小。此外，在微藻类的脂质所发出的自体荧光的强度相对于微藻类所产生的散射光的强度的比的分布大于规定的判别值的情况下，如图18所示，评价为该微藻类中的脂质的比例较大。
进而，例如，在微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度相对于微藻类所产生的散射光的强度的比的分布小于规定的判别值的情况下，如图18所示，评价为该微藻类中的叶绿体的比例较小。此外，在微藻类的叶绿体所发出的自体荧光的强度相对于微藻类所产生的散射光的强度的比的分布大于规定的判别值的情况下，如图17所示，评价为该微藻类中的叶绿体的比例较大。
根据第2实施方式所涉及的微藻类的观察装置，通过对散射光的强度与脂质所产生的自体荧光的强度进行比较，能够掌握脂质的大小在微藻类的大小中所占的比例。
例如，在从微藻类提取脂质时，可在微藻类的脂质所产生的自体荧光的强度相对于微藻类所产生的散射光的强度的比的分布超过规定的判别值的情况下，判定为是从微藻类提取脂质的时刻而从微藻类提取脂质。或者，也可在微藻类的脂质所产生的自体荧光的强度相对于微藻类的叶绿体所产生的自体荧光的强度的比的分布超过规定的判别值的情况下，判定为是从微藻类提取脂质的时刻而从微藻类提取脂质。
此外，在筛选微藻类时，可筛选脂质所产生的自体荧光的强度相对于散射光的强度的比超过规定的判别值的种类的微藻类。或者，也可筛选脂质所产生的自体荧光的强度相对于叶绿体所产生的自体荧光的强度的比超过规定的判别值的种类的微藻类。
进而，在筛选微藻类的培养条件时，可筛选脂质所产生的自体荧光的强度相对于散射光的强度的比超过规定的判别值的微藻类的培养条件。或者，也可筛选脂质所产生的自体荧光的强度相对于叶绿体所产生的自体荧光的强度的比超过规定的判别值的微藻类的培养条件。
(参考例1)
从国立研究开发法人国立环境研究所微生物系统保存设施购得小球藻(Chlorellavulgaris Beijerinck，NIES-2170)。其后，在25℃的恒温槽内的液体C培养基中培养小球藻。在培养中，以100rpm摇动装有小球藻和液体C培养基的试管。此外，在培养过程中，在恒温槽内按照分售机构的推荐培养条件使日光色的荧光灯反复进行10小时的亮灯和14小时的灭灯。
将包含所培养出的未进行荧光染色的小球藻的10μL的液体C培养基滴到载玻片上，并盖上盖玻片。接着，利用Olympus株式会社制造的UIS型显微镜拍摄未进行荧光染色的小球藻的图19所示的透射显微镜影像。
其后，在不移动载玻片的情况下利用相同显微镜拍摄未进行荧光染色的小球藻的图20所示的荧光显微镜影像。具体而言，从激发光光源发出宽波段(WIB)激发光，利用带通滤光片(BP 460-495)将激发光的波段设为460nm至495nm，经由物镜对未进行荧光染色的小球藻照射激发光。经由物镜以及吸收波长不到510nm的光且使510nm以上的光透过的吸收滤光片(BA510IF)而利用相机拍摄受到激发光照射的未进行荧光染色的小球藻所产生的自体荧光。激发光的照射时间(小球藻的曝光时间)为1.0秒。再者，对激发光未使用减光(ND)滤光片。
在图21的(a)所示的小球藻的荧光显微镜影像中，在被线围住的部分主要观察到黄色的自体荧光。在其他部分主要观察到红色的自体荧光。如图21的(b)所示，使用影像解析软件(ImagePro)，制作以黑色提取小球藻的荧光显微镜影像中发出黄色的自体荧光的部分并将其他部分设为白色而得的、黄色的自体荧光的提取影像。当在图19所示的透射显微镜影像上重合图21的(b)所示的发出黄色的自体荧光的部分的提取影像时，如图22所示，在透射显微镜影像中观察到的细胞内组织的形状与发出黄色的自体荧光的部分的形状一致。
(参考例2)
准备作为峰值波长为503nm的脂质标识荧光色素的BODIPY(注册商标)493/503并稀释至乙醇中，制备1mg/mL的荧光试剂溶液。接着，在包含以与参考例1相同的方式培养出的小球藻的100μL的液体C培养基中添加0.1μL的荧光试剂溶液，利用BODIPY(注册商标)对小球藻进行染色。
在参考例1的显微镜观察的同一天，将包含经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻的10μL的液体C培养基滴到载玻片上，并盖上盖玻片。接着，利用Olympus株式会社制造的UIS型显微镜拍摄经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻的图23所示的透射显微镜影像。
其后，在不移动载玻片的情况下利用相同显微镜拍摄经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻的图24所示的荧光显微镜影像。具体而言，发出宽波段(WIB)激发光，利用带通滤光片(BP 460-495)将激发光的波段设为460nm至495nm，经由物镜对经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻照射激发光。经由物镜以及吸收波长不到510nm的光且使510nm以上的光透过的吸收滤光片(BA510IF)而利用相机拍摄受到激发光照射的经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻所产生的荧光。激发光的照射时间(小球藻的曝光时间)为0.5秒。再者，对激发光使用了平均透光率(Tav)为25％的ND滤光片。
在图25的(a)所示的小球藻的荧光显微镜影像中，在被线围住的部分主要观察到绿色的荧光。在其他部分主要观察到红色的荧光。如图25的(b)所示，使用影像解析软件(ImagePro)，制作以黑色提取小球藻的荧光显微镜影像中发出绿色的荧光的部分并将其他部分设为白色而得的、绿色的荧光的提取影像。当在图23所示的透射显微镜影像上重合图25的(b)所示的发出绿色的荧光的部分的提取影像时，如图26所示，在透射显微镜影像上观察到的细胞内组织的形状与发出绿色的荧光的部分的形状一致。
此外，已知对脂质进行标识这一情况的经BODIPY(注册商标)染色后的小球藻内的观察到荧光的部分的形状与图22所示的未进行荧光染色的小球藻内的观察到黄色的自体荧光的部分的形状类似。据此，确认到小球藻内的脂质发出在使用带通滤光片(BP 460-495)及吸收滤光片(BA510IF)的情况下以黄色观察到的自体荧光。
(参考例3)
将包含以与参考例1相同的方式培养出的未进行荧光染色的小球藻的10μL的液体C培养基滴到载玻片上，并盖上盖玻片。接着，利用Olympus株式会社制造的UIS型显微镜拍摄未进行荧光染色的小球藻的图27所示的透射显微镜影像。
其后，在不移动载玻片的情况下利用相同显微镜拍摄未进行荧光染色的小球藻的图28所示的荧光显微镜影像。拍摄条件与参考例1的图20相同。
在图29的(a)所示的小球藻的荧光显微镜影像中，在被线围住的部分主要观察到黄色的自体荧光。在其他部分主要观察到红色的自体荧光。如图29的(b)所示，使用影像解析软件(ImagePro)，制作以黑色提取小球藻的荧光显微镜影像中发出黄色的自体荧光的部分并将其他部分设为白色而得的、自体荧光的提取影像。当在图27所示的透射显微镜影像上重合图29的(b)所示的发出黄色的自体荧光的部分的提取影像时，如图30所示，在透射显微镜影像上观察到的细胞内组织的形状与发出黄色的自体荧光的部分的形状一致。
(参考例4)
准备作为峰值波长为637nm的脂质标识荧光色素的尼罗红并稀释至丙酮中，制备1mg/mL的荧光试剂溶液。接着，在包含以与参考例3相同的方式培养出的小球藻的200μL的液体C培养基中添加1.0μL的荧光试剂溶液，利用尼罗红对小球藻进行染色。
在参考例3的显微镜观察的同一天，将包含经尼罗红染色后的小球藻的10μL的液体C培养基滴到载玻片上，并盖上盖玻片。接着，利用Olympus株式会社制造的UIS型显微镜拍摄到经尼罗红染色后的小球藻的图31所示的透射显微镜影像。
其后，在不移动载玻片的情况下利用相同显微镜拍摄经尼罗红染色后的小球藻的图32所示的荧光显微镜影像。具体而言，发出宽波段(WIG)激发光，利用带通滤光片(BP530-550)将激发光的波段设为530nm至550nm，经由物镜对经尼罗红染色后的小球藻照射激发光。经由物镜以及吸收波长不到575nm的光且使波长575nm以上的光透过的吸收滤光片(BA575IF)而利用相机拍摄受到激发光照射的经尼罗红染色后的小球藻所产生的荧光。激发光的照射时间(小球藻的曝光时间)为1.0秒。再者，对激发光使用了平均透光率(Tav)为25％的ND滤光片和平均透光率(Tav)为6％的ND滤光片。
在图33的(a)所示的小球藻的荧光显微镜影像中，主要观察到红色的荧光。如图33的(b)所示，使用影像解析软件(ImagePro)，制作以黑色提取小球藻的荧光显微镜影像中发出红色的荧光的部分并将其他部分设为白色而得的、红色的荧光的提取影像。当在图31所示的透射显微镜影像上重合图33的(b)所示的发出红色的荧光的部分的提取影像时，如图34所示，观察到在透射显微镜影像上观察到的细胞内组织的形状的部分与发出红色的荧光的部分的形状一致。
此外，已知对脂质进行标识这一情况的经尼罗红染色后的小球藻内的观察到荧光的部分的形状与图30所示的未进行荧光染色的小球藻内的在使用带通滤光片(BP 460-495)及吸收滤光片(BA510IF)的情况下以黄色观察到的自体荧光的部分的形状类似。
符号说明
10 激发光光源
11 光源驱动电源
12 电源控制装置
20A 第1受光元件
20B 第2受光元件
21A、21B、51 放大器
22A、22B、52 放大器电源
23A、23B、53 光强度算出装置
24A、24B、54 光强度存储装置
40 流动池
50 散射光受光元件
100 培养槽
102A 第1荧光检测器
102B 第2荧光检测器
105 散射光检测器
301 记录部
302 大小计算部
303 统计部
304 定量部
305 评价部
306 输出部
307 比较部
351 记录装置
401 显示装置。

Claims (20)

1.一种微藻类的监测装置，其特征在于，具备：
流动池，其供包含微藻类的流体流动；
激发光光源，其对所述流动池照射激发光；
荧光检测器，其检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
散射光检测器，其检测所述微藻类各自所产生的散射光；以及
处理装置，其按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。
2.根据权利要求1所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述脂质所产生的自体荧光为黄色光。
3.根据权利要求1或2所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置根据所述散射光的强度来计算微藻类的大小，根据所述脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小。
4.根据权利要求3所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置计算单位时间内测量出的微藻类的大小以及所述单位时间内测量出的脂质的大小的分布。
5.根据权利要求4所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置使用于计算所述分布的所述单位时间在时间序列上移动。
6.根据权利要求3所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置记录所述微藻类的大小以及所述脂质的大小的时间变化。
7.根据权利要求1或2所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置根据单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内发出的所述微藻类的散射光的强度以及所述单位时间内发出的所述微藻类的散射光的检测信号的数量，来计算所述微藻类的量和浓度，
根据所述单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的所述脂质的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的所述脂质的自体荧光的检测信号的数量，来计算所述脂质的量和浓度。
8.根据权利要求7所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置记录所述微藻类的量和浓度的时间变化以及所述脂质的量和浓度的时间变化。
9.根据权利要求1或2所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
还具备检测所述微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光的荧光检测器。
10.根据权利要求9所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置根据所述散射光的强度来计算微藻类的大小，根据所述脂质的自体荧光的强度来计算脂质的大小，根据所述叶绿体的自体荧光的强度来计算叶绿体的大小。
11.根据权利要求10所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置计算单位时间内测量出的微藻类的大小、所述单位时间内测量出的脂质的大小以及所述单位时间内测量出的叶绿体的大小的分布。
12.根据权利要求10所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置记录所述微藻类的大小、所述脂质的大小以及所述叶绿体的大小的时间变化。
13.根据权利要求9所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置根据单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内发出的所述微藻类的散射光的强度以及所述单位时间内发出的所述微藻类的散射光的检测信号的数量，来计算所述微藻类的量和浓度，
所述处理装置根据所述单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的所述脂质的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的所述脂质的自体荧光的检测信号的数量，来计算所述脂质的量和浓度，
所述处理装置根据所述单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的所述叶绿体的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的所述叶绿体的自体荧光的检测信号的数量，来计算所述叶绿体的量和浓度。
14.根据权利要求13所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
所述处理装置记录所述微藻类的量和浓度的时间变化、所述脂质的量和浓度的时间变化以及所述叶绿体的量和浓度的时间变化。
15.根据权利要求3至14中任一项所述的微藻类的监测装置，其特征在于，
还具备显示计算结果的显示装置。
16.一种微藻类的监测方法，其特征在于，包含如下步骤：
将包含微藻类的流体流至流动池；
对所述流动池照射激发光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
检测所述微藻类各自所产生的散射光；以及
按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光和散射光的强度。
17.一种微藻类的培养结束的时刻的判别方法，其特征在于，包含如下步骤：
将包含微藻类的流体流至流动池；
对所述流动池照射激发光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；
根据单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，来计算脂质的量和浓度；以及
在所述脂质的量和浓度超过规定的判别值时，判别为是结束微藻类的培养的时刻。
18.一种微藻类的筛选方法，其特征在于，包含如下步骤：
将包含多种微藻类中的各方的各流体流至流动池；
对所述流动池照射激发光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
针对微藻类的每一种类而按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；
根据单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，针对微藻类的每一种类而计算脂质的量和浓度；以及
分选所述脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的微藻类。
19.一种微藻类的培养条件的筛选方法，其特征在于，包含如下步骤：
将包含在多种培养条件下培养出的微藻类中的各方的流体流至流动池；
对所述流动池照射激发光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
针对微藻类的每一培养条件而按时间序列记录所检测的脂质的自体荧光的强度；
根据单位时间内通过所述流动池的流体的体积、所述单位时间内检测到的脂质的自体荧光的强度以及所述单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量，针对微藻类的每一培养条件而计算脂质的量和浓度；以及
分选所述脂质的量和浓度超过规定的判别值的种类的培养条件。
20.一种环境的监测方法，其特征在于，包含如下步骤：
将包含微藻类的流体流至流动池；
对所述流动池照射激发光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的脂质所产生的自体荧光；
检测受到所述激发光照射的微藻类各自的叶绿体所产生的自体荧光；
检测所述微藻类各自所产生的散射光；
根据所检测的脂质的自体荧光的强度、单位时间内发出的脂质的自体荧光的检测信号的数量、所检测的叶绿体的自体荧光的强度、单位时间内发出的叶绿体的自体荧光的检测信号的数量、所检测的散射光的强度以及单位时间内发出的散射光的检测信号的数量，来评价微藻类的状态；以及
根据所述微藻类的状态的评价结果来评价包含所述微藻类的流体的供给源的环境。
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