JP2014521321A - 独立栄養生物の培養を監視するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

方法は、独立栄養培養物（１０４）の葉緑素濃度測定値（５０４）と前記独立栄養培養物の光学濃度測定値（５０６）を用いて単位光学濃度当たりの葉緑素濃度パラメータ（ＣＣｐＯＤ）値（４０８）を識別するステップ（５０８）を含む。前記方法はまた、前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別するステップ（５１０）も含む。前記独立栄養培養物における変化は、前記ＣＣｐＯＤ値が上側管理限界（４０４）と下側管理限界（４０６）の外にあるか否かを判定することによって識別されることが可能である。前記上側及び下側管理限界は、所定数の既に決定されたＣＣｐＯＤ値を用いて識別されることが可能であり、前記既に決定されたＣＣｐＯＤ値は、前記独立栄養培養物が既知の健康的な状態にある時に計算されることが可能である。複数のＣＣｐＯＤ値が計算されることが可能であり、所定数の（例えば１又は複数の）前記ＣＣｐＯＤ値が前記上側及び下側管理限界の外にある場合に、警報（１２０）が発せられることが可能である。
【選択図】図１

Description

[0001] 本開示は、概してシステムを監視する処理に関する。より具体的には、本開示は、独立栄養生物の培養を監視するための装置及び方法に関する。

[0001] 藻類は、一般的に、光合成を利用して成長する単純な、典型的には独立栄養性の有機体の大規模で多様な集団を含む。光合成は、植物が葉緑素に関係した化学的プロセスを用いて、糖などのより高次の有機化合物を生成するプロセスである。葉緑素は、一般的に、ほとんどの生体植物に見られる緑色色素によって特徴付けられる。

[0002] ある種の藻類は比較的速い速度で成長することから、それらの利用が食料やエネルギーの開拓において探究されてきた。この種類の藻類は、開放池や閉鎖反応槽において培養され、閉鎖反応槽では、藻類は、水溶液中に懸濁されて、成長のための栄養分を定期的に供与される。藻類の培養は様々な目的で実施され、それには、産業廃水や都市下水の浄化、高付加価値食品サプリメント（例えばスピルリナ）の栽培、水産養殖用飼料の栽培、及び藻類の脂質からのバイオ燃料生産が含まれる。

[0003] 本開示は、独立栄養生物の培養を監視するための装置及び方法を提供する。

[0004] 第１の実施態様において、装置は、独立栄養培養物の葉緑素濃度測定値と前記独立栄養培養物の光学濃度測定値を用いて単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）値を決定するように構成された少なくとも１つの処理装置を含む。前記少なくとも１つの処理装置はまた、前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別するようにも構成される。

[0005] 第２の実施態様において、方法は、独立栄養培養物の葉緑素濃度測定値と前記独立栄養培養物の光学濃度測定値を用いてＣＣｐＯＤ値を識別するステップを含む。前記方法はまた、前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別するステップも含む。

[0006] 第３の実施態様において、システムは、独立栄養培養物の葉緑素濃度を測定するように構成された第１測定装置と、前記独立栄養培養物の光学濃度を測定するように構成された第２測定装置を含む。前記システムは、更に、前記第１測定装置から葉緑素濃度測定値を受け取り、前記第２測定装置から光学濃度測定値を受け取るように構成された監視装置を含む。前記監視装置はまた、前記葉緑素濃度測定値と前記光学濃度測定値を用いてＣＣｐＯＤ値を識別し、前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別するようにも構成される。

[0007] 他の技術的特徴は、以下の図、説明、及びクレームから当業者には直ちに明らかとなるだろう。

[0008] 本開示のより完全な理解のために、これより、添付図面と併せて以下の説明に対する参照が行われる。

図１は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的なシステムを示す。 図２は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的な監視装置を示す。 図３Ａは、本開示による独立栄養培養物の例示的な単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）測定値を示す。 図３Ｂは、本開示による独立栄養培養物の例示的な単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）測定値を示す。 図４は、本開示による独立栄養培養物に関する例示的な管理図を示す。 図５は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的な方法を示す。

[0014] 以下に論じられる図１から５、及びこの特許文書において本発明の原理を説明するのに用いられる様々な実施態様は、例示のみのためであり、如何なる方法でも本発明の範囲を限定するように解されるべきではない。当業者は、本発明の原理は適切に構成された任意の種類の装置又はシステムにおいて実施されることができる、ということを理解するだろう。

[0015] 図１は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的なシステム１００を示す。以下の説明では、藻類の培養を監視することに対して言及がなされる。しかしながら、システム１００は、如何なる独立栄養生物の培養を監視するのにも使用されることが可能であろう。独立栄養生物は、光からエネルギーを得る有機体（例えば、微細藻類、大型藻類、植物プランクトン、及び藍藻などの光独立栄養生物）、又は無機化学反応からエネルギーを得る有機体（化学合成独立栄養生物など）を含む。

[0016] 上述されたように、ある藻類種の比較的速い成長速度によって、これらの種は、汚水の浄化、食料の補充、及びバイオ燃料の生産などの数多くの応用に有益なものとなる。大規模な藻類培養における挑戦は、藻類の培養を最適な水準に維持することである。様々な要因が、ある藻類の培養物の培養速度に影響を及ぼし得る。例えば、様々な藻類種の共存は、例えば天候などの同じ環境条件の変化によって時間の経過と共に変化し、優勢な藻類種の変化をもたらすことがある。別の例として、藻類の培養物の培養速度は、他の微生物、例えば細菌、かび、及び他の草食生物又は捕食者との共存によって変化することがある。草食生物は、藻類の培養物のために用意された栄養分を盗み取るあるいはまた食べ尽くす微生物を意味し、一方、捕食者は、藻類の培養物を食べ尽くす微生物を意味する。

[0017] 従来のシステムは、しばしば、葉緑素濃度測定装置及び／又は混濁度測定装置を相互に独立的に使用して、藻類の培養物を監視する。しかしながら、健康な藻類の培養物でさえ、様々な要因、例えば季節変化、日光、温度、及び栄養分の入手可能性によって、異なる速度で成長することがある。それ故に、藻類の培養物が成長するにつれて、特に、藻類自体が懸濁水溶液中に異なる濃度レベルで存在する水中懸濁培養物においては、葉緑素濃度レベルの変化が予想されることになるだろう。葉緑素濃度自体が健康な藻類の培養物において正常に変化し得るため、藻類培養物における正常な変化と有害な変化を区別することは、従来の技術と方法のみを用いる場合、しばしば判断するのが困難である。

[0018] 本開示に従って、独立栄養生物監視システムは、単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）パラメータを測定する。このパラメータの使用は、葉緑素濃度のみが測定される場合には観測するのが困難であろう変化の増強された検出を提供することが可能である。葉緑素濃度は、藻類の生物量の尺度であるのに対し、混濁度は、藻類の生物量と藻類以外の生物量を含んだ総生物量の尺度である。よって、ＣＣｐＯＤ値を用いて独立栄養培養物を監視することによって、独立栄養培養物における有害な変化の増強された検出が実現されることが可能である。これらの有害な変化は、優勢な藻類種の変化、及び、増加した草食生物又は捕食者レベルの変化を含み得る。

[0019] 図１に示されるように、システム１００は、タンク１０２を含み、タンク１０２の中に、独立栄養培養物１０４が保持される。システム１００はまた、ある物質を独立栄養培養物１０４へ供給する構成要素を含む。この特定の例では、ガス供給部１０６が、１又は複数のガス（例えば二酸化炭素及び／又は空気）を独立栄養培養物１０４へ供給する。また、栄養分供給部１０８が、独立栄養培養物の成長のための栄養分を供給する。水供給部１１０は、淡水を独立栄養培養物１０４へ供給する。空気供給部１０６からの空気は、散気管１１１を介してタンク１０２へ供給されることができ、散気管１１１は、タンク１０２内の液体中に空気を拡散させる。任意の他の若しくは付加的な装置又は構成要素が、システム１００において用いられることが可能である。

[0020] システム１００はまた、独立栄養培養物１０４の葉緑素濃度を測定する葉緑素濃度測定装置１１２を含む。システム１００は更に、独立栄養培養物１０４の光学濃度を測定する光学濃度測定装置１１４を含む。測定装置１１２−１１４は、それぞれの測定値を、例えばネットワーク１１８を介して、又は直接接続を通じて、監視装置１１６へ供給する。葉緑素濃度測定装置１１２は、葉緑素濃度を測定するための任意の適切な機構を含む。光学濃度測定装置１１４は、光学濃度を測定するための任意の適切な機構を含む。

[0021] 監視装置１１６は、例えば定期的な時間間隔で、又は任意の他の適切な時間に、測定装置１１２−１１４から測定値を受け取る。監視装置１１６はまた、それらの測定値に基づいて、単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）のパラメータ値を決定する。ＣＣｐＯＤパラメータは、葉緑素濃度と光学濃度の任意の関数に従って計算されることができる。一実施態様では、ＣＣｐＯＤ値は、（Ｃｓｔ_１×葉緑素濃度）−Ｃｓｔ_２×混濁度−Ｃｓｔ_３として計算されることが可能である。ここで、定数Ｃｓｔ_１、Ｃｓｔ_２、及びＣｓｔ_３は、葉緑素センサと混濁度センサを健康な培養物のサンプルを用いた乾燥生物量に対して較正することによって得られる。別の実施態様では、ＣＣｐＯＤ値は、（Ｃｓｔ_１×葉緑素濃度）−混濁度−Ｃｓｔ_２として計算されることが可能である。このＣＣｐＯＤの特定の計算は、葉緑素センサが混濁度に対して較正され、且つ全体的に健康な培養物が想定されて、葉緑素と混濁度の値が直線的に相関している場合に用いられることができる。

[0022] しかしながら、他の実施態様では、葉緑素と混濁度の値は必ずしも直線的に相関せず、葉緑素濃度を混濁度に関係付けるためのより複雑な関数が用いられることができる。その場合は、任意の適切な方法で計算されたＣＣｐＯＤ値が用いられることが可能であろう。例えば、いくつかの実施態様では、監視装置１１６は、定期的にＣＣｐＯＤ値を決定し、もしＣＣｐＯＤ値（例えば単一のＣＣｐＯＤ値又はある数のＣＣｐＯＤ値）が所定の時間期間に対する閾値を超えたら警報１２０を発生することによって、独立栄養培養物１０４を連続的に監視することができる。監視装置１１６は、ＣＣｐＯＤ値を閾値と比較する別の構成要素へＣＣｐＯＤ値を出力することも可能であろう。

[0023] 葉緑素濃度測定装置１１２は、独立栄養培養物１０４の葉緑素濃度を測定するために任意の適切な技術を使用する。いくつかの実施態様では、測定装置１１２は、独立栄養培養物の葉緑素濃度を測定するために抽出分析を使用する。抽出分析法においては、独立栄養培養物からサンプルが採取され、遠心分離又は膜濾過によって培養物の細胞が収集される。次いで、アセトン、メタノール、又はジエチルエーテルなどの１又は複数の溶媒を用いて色素が抽出される。抽出物は、光吸収又は蛍光法を用いて測定される。葉緑素濃度を測定する別の技術は、高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）の使用を伴う。

[0024] 蛍光法のいくつかの実施態様では、葉緑素分子を励起するために青色光が抽出物に照射される。これにより、葉緑素分子は、例えば、典型的にはおよそ６５０ｎｍから７００ｎｍの赤色光領域内の相対的に長波長において、蛍光を発する、即ち光を放射する。具体的な例では、青色励起光はおよそ４７０ｎｍの波長を有するが、葉緑素分子に測定可能な蛍光を発光させ放射させる、任意の適切な波長が用いられることができる。葉緑素濃度は、サンプルから発せられた光のレベルを測定することによって、決定されることができる。

[0025] 直接測定法のいくつかの実施態様では、蛍光法が原位置で適用されることができる。即ち、直接測定法は、独立栄養培養物からサンプルを移動させることなく、葉緑素濃度レベルを直接的に測定することができる。直接測定法は、例えば、独立栄養培養物１０４が遠隔の場所又は近くに行くのが困難な場所にある際のオンライン計測に用いられることが可能であろう。いくつかの場合には、直接測定法を利用する測定装置１１２は、比較的良好な精度を提供するために、定期的な時間間隔で較正されることができる。

[0026] 光学濃度測定装置１１４もまた、独立栄養培養物１０４の光学濃度を測定するための任意の適切な技術を使用する。独立栄養培養物の光学濃度は、様々な形態の有機及び無機物質を含み得る、培養物１０４内に存在している全ての種の結果である。

[0027] いくつかの実施態様では、測定装置１１４は、光学濃度測定の代わりに総懸濁固体量（ＴＳＳ）測定を使用し、それは、典型的には実験室環境において実施される。ＴＳＳ測定は、通常、水性媒質から固体物を分離し、分離された固体物を洗浄及び乾燥し、その結果得られた固体物を計量して独立栄養培養物のＴＳＳのレベルを決定することを伴う。具体的な実施態様では、手作業の介在なく光学濃度測定値がオンラインで得られるように、この手順は、測定装置１１４によって自動化されることができる。

[0028] 他の実施態様では、測定装置１１４は、光散乱法を使用する。この方法においては、一列の光が独立栄養培養物１０４のサンプルに照射され、当該光列からの反射又は散乱光が、入射光列に対して１又は複数の角度で測定される。いくつかの点で、光散乱法は、水性媒質の混濁度測定値又はＴＳＳ測定値を表すこともできる。光源は、例えばおよそ７００ｎｍの波長を有する赤色光源又は赤外光源であり、任意の適切な波長を有することができる。光散乱法は、独立栄養培養物１０４の原位置測定に適している。独立栄養培養物１０４を監視する間、より長い時間期間にわたる定期的な較正を用いて、比較的良好な精度を得ることができる。

[0029] 上述されたように、葉緑素濃度と光学濃度の測定値は、監視装置１１６へ直接的に又はネットワーク１１８を介して伝達されることができる。ネットワーク１１８の利用は、例えば、近くに行くことが比較的困難である遠隔の場所において独立栄養培養物を監視することを容易化するであろう。また、監視装置１１６は、多数の独立栄養培養物のＣＣｐＯＤパラメータを１つの集中化位置において監視するように構成されることができる。ネットワーク１１８は、例えばイーサネット（登録商標）ネットワーク、（HARTネットワーク又はFOUNDATION FIELDBUSネットワークなどの）電気信号ネットワーク、又は任意の他の種類若しくは付加的種類のネットワークのような、任意の適切なネットワーク又はネットワークの組み合わせを表す。

[0030] 監視装置１１６は、１又は複数の独立栄養培養物１０４を監視するための任意の適切な機構を含む。監視装置１１６は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェア／ファームウェア命令の組み合わせを用いて実装されることが可能であろう。監視装置１１６の例示的実施態様が図２に示され、後述される。具体的な実施態様では、監視装置１１６は、HONEYWELL INTERNATIONAL INCからのEXPERION OPCサーバ、EXPERION HSサーバ、EXPERIONサーバペア、又はEXPERION EASサーバを含むことが可能であろう。

[0031] 図１は独立栄養培養物を監視するためのシステム１００の一例を示すが、様々な変更が図１に対してなされることができる。例えば、独立栄養培養物１０４は、任意の他の適切な構造物、例えば、人工貯水池、閉鎖した密閉タンク、又は開放構造物などに収容されることが可能であろう。別の例として、図１に示された機能的部分は、例示のみのためのものである。図１の様々な構成要素が、省略され、組み合わせられ、又は更に細分化されることが可能であり、また、特定の必要性に従って、付加的な構成要素が追加されることが可能であろう。具体的な例として、測定装置１１２−１１４が単一のユニットに組み合わせられることが可能であり、監視装置１１６が測定装置１１２−１１４の１つに統合されることが可能であり、又は、３つの構成要素１１２−１１６全てが単一の機能性ユニットに組み合わせられることが可能であろう。加えて、監視装置１１６の機能性は、任意の他の適切な装置又はシステムにおいて用いられることが可能であろう。

[0032] 図２は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的な監視装置１１６を示す。図２に示されるように、監視装置１１６は、少なくとも１つの処理装置２０２、少なくとも１つのメモリ装置２０４、少なくとも１つのインターフェース２０６、ディスプレイ２０８、及び少なくとも１つの入力装置２１０を含む。

[0033] 処理装置２０２は、任意の適切な処理装置、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又は他の論理回路などを表す。メモリ装置２０４は、任意の適切な揮発性及び／又は不揮発性の記憶及び読み出し装置、例えば、ランダムアクセスメモリ又は読み出し専用メモリなどを表す。インターフェース２０６は、１又は複数のネットワークを介した通信を容易化するための任意の適切なインターフェース、例えば、イーサネット（登録商標）インターフェース、又は、他の電気信号線インターフェース若しくは無線インターフェースなどを表す。インターフェース２０６は、葉緑素濃度と光学濃度の測定値を受け取り、又は、他の装置若しくはシステムへデータを出力するのに使用されることが可能である。ディスプレイ２０８は、ユーザに情報を提示するための任意の適切な表示装置を表す。入力装置２１０は、ユーザから入力を受け取るための任意の適切な装置、例えばキーボード又はマウスなどを表す。

[0034] 図２において、メモリ装置２０４は、少なくとも１つのアプリケーション２１２を含む。アプリケーション２１２は、監視装置１１６がどのようにして独立栄養培養物１０４を監視するかを定義する１又は複数のコンピュータプログラムを表す。例えば、アプリケーション２１２は、ＣＣｐＯＤパラメータ値を計算するための命令と、統計処理モデル化法を用いてＣＣｐＯＤ値を処理する分析ツールを含むことができる。例えば、アプリケーション２１２は、過去のＣＣｐＯＤ測定値のヒストグラムを作成して、（一般に標準偏差値と呼ばれる）上側と下側のプロセス管理点を決定することができる。分析は、定期的な進行方向の時間間隔で行われることが可能であろう。アプリケーション２１２はまた、１又は複数のＣＣｐＯＤ測定値がヒストグラム分布を用いて設定された標準偏差値のいずれかを超えた場合に警報１２０を発生するための命令を含むことも可能であろう。

[0035] 図２は独立栄養生物の培養を監視するための監視装置１１６の一例を示すが、様々な変更が図２に対してなされることができる。例えば、監視装置１１６は、特定の必要性に従って任意の他の又は付加的な構成要素を含むことが可能であろう。また、監視装置１１６は、任意の適切な監視又は管理技術を用いて実装されることが可能であろう。加えて、監視装置１１６は、１又は複数の独立栄養培養物を監視及び／又は管理するのに用いられることが可能であろう。

[0036] 図３Ａ及び３Ｂは、本開示による独立栄養培養物の例示的なＣＣｐＯＤ測定値を示す。具体的には、図３Ａは、（望まれた成長を除いて）何も変化が起きていない独立栄養培養物に対するＣＣｐＯＤ測定値３０２を示し、一方、図３Ｂは、変化が生じた藻類培養物を表しているＣＣｐＯＤ測定値３０４を示す。

[0037] 図３Ａに示されるように、光学濃度（即ち混濁度）センサから計算された乾燥生物量が葉緑素センサから計算された乾燥生物量に等しいため、比較的、ＣＣｐＯＤ測定値３０２は直線的である。これは、例えば、水性媒質が藻類を最近播種されたところであるため比較的低い葉緑素濃度を示すであろう、新しく開始された藻類培養物において起こり得る。この場合、藻類培養物は、比較的低い光学濃度を示すであろう。培養物が成熟し続けるにつれて、光学濃度レベルは、藻類の成長の増進に比例して増大するであろう。この例は、藻類の成長が正常に起きる望ましい健康的な場合を表す。

[0038] いくつかの実施態様では、図３Ａに示されたＣＣｐＯＤ測定値は、培養物が（例えば培養物の一生の初期など）既知の健康な状態で存在している時に実施された較正に基づくことができる。その培養物の一生の間の後になって、当該培養物が何らかの異常に見舞われているかどうかを判定するために、続けて行われる測定値が取得され、較正値と比較されることができる。藻類の異なる種は、互いに対して異なるＣＣｐＯＤ値を示す可能性があることに留意されたい。反対に、似通った種は、異なる培養物から又は異なる時期に測定されることにもかかわらず、比較的似たＣＣｐＯＤ値を示す可能性がある。結果として、ある特定の生育期の間にある既知の健康的な培養物に対して、ＣＣｐＯＤの較正値が生成されることができる。もし同じ種が次の生育期（例えば１年後）に比較的似通った環境条件で成長したなら、前の生育期からのＣＣｐＯＤの較正値が、当該次の生育期に藻類の培養物を監視するのに用いられることが可能であろう。

[0039] 図３Ｂに示されるように、葉緑素の培養物は、図３Ａに示されたような健康な培養物の場合のようには発達しない。混濁度から計算された乾燥生物量は、葉緑素濃度から計算された乾燥生物量に比例していない。培養物は、健康な状態、即ち乾燥生物量に対する混濁度と乾燥生物量に対する葉緑素濃度の較正時に比較して、変化が生じた状態を有する。いくつかの場合において、これは、培養物が不健康になったことを示すかもしれない。他の場合には、これは、何らかの変化が起きたことを示すだけであるかもしれない。例えば、培養物は、初めに、藻類の多数種を包含する藻類有機体のある亜属を播種されることができる。環境条件の変化によって、これらの種のうちの１又は複数がその培養物において優勢となり始め、そしてその結果のＣＣｐＯＤ測定値が、たとえ当該培養物が比較的健康のままであったとしても、変化する場合がある。これは不健康な状況を示さないかもしれないが、人々は、このＣＣｐＯＤ測定値を使用して培養物における変化を検出し、その結果当該培養物が適切に管理されるようにすることができる。

[0040] 図３Ａ及び３Ｂは独立栄養培養物に対するＣＣｐＯＤ測定値の例を示すが、様々な変更が図３Ａ及び３Ｂに対してなされることができる。例えば、図３Ａ及び３Ｂは、特定の独立栄養培養物に対して求められるであろう例示的なＣＣｐＯＤ測定値を示すに過ぎない。独立栄養培養物の内容と構成は大きく異なることがあるので、他の独立栄養培養物は、図３Ａ及び３Ｂに示されたものに対して異なるＣＣｐＯＤの関数を示す場合がある。

[0041] 図４は、本開示による独立栄養培養物に関する例示的な管理図４００を示す。管理図４００は、例えば、図１の監視装置１１６によって生成されることが可能であろう。

[0042] 本例では、管理図４００は、中央線４０２、上側管理限界線４０４、下側管理限界線４０６、及び経時的にプロットされたＣＣｐＯＤパラメータ値４０８を含む、プロセス変動図（Ｒ管理図）を表す。中央線４０２は、所定数の既に受け取られたＣＣｐＯＤ値４０８の平均値を示す。管理限界線４０４−４０６は、任意の適切な統計モデル化処理を用いて決定されることが可能な、上側と下側のプロセス管理点（標準偏差値）を示す。いくつかの実施態様では、管理限界線４０４−４０６は、較正段階４１０の間に決定された所定数のＣＣｐＯＤ値４０８を用いて計算されることが可能である。

[0043] いくつかの実施態様では、ＣＣｐＯＤ値４０８は、所定の時間間隔、例えば１時間の時間間隔で受け取られて処理される。任意の適切な時間間隔、例えば、独立栄養培養物における変化を検出するのに十分な粒度を与える時間間隔が用いられることが可能であろう。その結果、培養物を比較的安定した状態に維持するように、適正な修復作業が行われるようにすることができる。また、本例では、管理限界線４０４−４０６は、既に取得されたＣＣｐＯＤ値４０８の標準偏差の３シグマ点に設定される。しかしながら、管理限界線４０４−４０６は、任意の他の適切な値に設定されることができる。

[0044] また、図４には、上側管理限界線４０４を超えたＣＣｐＯＤパラメータ値４０８’が示されている。これは、混濁度由来の乾燥生物量が、葉緑素由来の乾燥生物量に対してより大きな速度で推移し始めたことを示す。このような場合、監視装置１１６は、培養物における変化を人々に警告するための警報１２０を発生することができる。

[0045] 図４は独立栄養培養物に関する管理図４００の一例を示すが、様々な変更が図４に対してなされることができる。例えば、任意の他の種類の管理図が用いられることが可能であろう。具体的な例として、管理図は、独立栄養培養物におけるＣＣｐＯＤパラメータ値の統計的進展を示す、バーＸ管理図及び／又はＳ管理図を含むことができる。

[0046] 図５は、本開示による独立栄養生物の培養を監視するための例示的な方法５００を示す。図５に示されるように、ステップ５０２において、独立栄養生物監視装置が初期化される。これは、例えば、ある装置設定を監視装置１１６の較正段階４１０の間に設定することを含むことが可能であろう。

[0047] ステップ５０４において、独立栄養培養物に関する葉緑素濃度測定値が受け取られ、ステップ５０６において、独立栄養培養物に関する光学濃度測定値が受け取られる。葉緑素濃度測定値は、抽出分析法又は直接測定法などの任意の適切な技術を用いて決定されることができる。また、光学濃度測定値は、光散乱法などの任意の適切な技術を用いて決定されることができる。

[0048] ステップ５０８において、監視装置は、独立栄養培養物に関するＣＣｐＯＤパラメータ値を決定する。ＣＣｐＯＤパラメータは、図１を参照して上述されたように計算されることができる。次いで、ステップ５１０において、ＣＣｐＯＤパラメータ値が何らかの方法で出力及び／又は使用される。例えば、独立栄養培養物１０４に何か変化が起きたかどうかを判定するために、最新のＣＣｐＯＤパラメータ値が以前に計算されたＣＣｐＯＤパラメータ値と比較されることができる。もし顕著な変化が検出されたなら、監視装置１１６は、警報１２０を発生させる、又は、例えば培養物１０４に物質を供給している構成要素１０６−１１０を自動的に調整するなどの、何らかの他の動作をとることが可能であろう。

[0049] 図５は独立栄養生物の培養を監視するための方法５００の一例を示すが、様々な変更が図５に対してなされることができる。例えば、一連のステップとして示されているが、図５の様々なステップが、重なり合い、並行して行われ、異なる順序で行われ、又は複数回行われることが可能であろう。

[0050] いくつかの実施態様では、上述された様々な機能は、コンピュータ可読プログラムコードから形成されコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラムによって、実装又はサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という表現は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む、任意の種類のコンピュータコードを含む。「コンピュータ可読媒体」という表現は、コンピュータによってアクセスされる能力を有した任意の種類の媒体、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は任意の他の種類のメモリを含む。

[0051] 本特許文書中で用いられているいくつかの語句の定義を明記することは有益であるだろう。「アプリケーション」及び「プログラム」という用語は、（ソースコード、オブジェクトコード、又は実行可能コードを含む）適切なコンピュータコードで実装するのに適合した、１又は複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令群、処理手順、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又はそれらの一部分を意味する。「含む（include）」及び「含む、備える（comprise）」という用語とそれらの派生語は、制限のない包含を意味する。「又は」という用語は包括的であり、及び／又は、を意味する。「〜と関連する（associated with）」という表現及びその派生語は、含む（include）、〜の中に含まれる（included within）、〜と相互接続される（interconnect with）、包含する（contain）、〜の中に包含される（contained within）、〜に又は〜と接続する（connect to or with）、〜に又は〜と結合する（couple to or with）、〜と通信可能である（communicable with）、〜と協力する（cooperate with）、インターリーブする（interleave）、並置する（juxtapose）、〜に近接している（proximate to）、〜に又は〜と結び付けられる（bound to or with）、有する（have）、〜の属性を有する（have a property of）、〜に対して又は〜と関係を有する（have a relationship to or with）、等を意味する。「受け取る」という用語及びその派生語は、外部供給源又は内部供給源から受け取ることを含む。

[0052] 本開示はある実施態様及び一般的に関連した方法を説明したが、これらの実施態様及び方法の改変や変更は、当業者に明らかであるだろう。したがって、例示的な実施態様の上記説明は、本開示の範囲を限定し又は本開示を拘束することはない。以下のクレームによって特徴付けられる本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変更、置き換え、及び改変もまた可能である。

Claims (14)

1. 独立栄養培養物（１０４）の葉緑素濃度測定値（５０４）と前記独立栄養培養物の光学濃度測定値（５０６）の関数である単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）値（４０８）を決定し（５０８）、
   前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別する（５１０）、
   ように構成された少なくとも１つの処理装置（２０２）を備えた装置。
2. 前記少なくとも１つの処理装置は、前記ＣＣｐＯＤ値が上側管理限界（４０４）と下側管理限界（４０６）の外にあるか否かを判定することによって、前記独立栄養培養物における変化を識別するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの処理装置は、所定数の既に決定されたＣＣｐＯＤ値を用いて前記上側及び下側管理限界を識別するように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの処理装置は、更に、
   複数のＣＣｐＯＤ値を計算し、
   所定数の前記ＣＣｐＯＤ値が前記上側及び下側管理限界の外にある場合に警報（１２０）を発生する、
   ように構成される、請求項２に記載の装置。
5. 前記独立栄養培養物は藻類を含む、請求項１に記載の装置。
6. 独立栄養培養物（１０４）の葉緑素濃度測定値（５０４）と前記独立栄養培養物の光学濃度測定値（５０６）の関数である単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）値（４０８）を識別するステップ（５０８）と、
   前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別するステップ（５１０）と、
   を含む方法。
7. 前記ＣＣｐＯＤ値を識別する前記ステップは、
   前記葉緑素濃度測定値を受け取るステップ（５０４）と、
   前記光学濃度測定値を受け取るステップ（５０６）と、
   前記光学濃度当たりの前記葉緑素濃度のパラメータを計算するステップと、
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記独立栄養培養物における変化を識別する前記ステップは、前記ＣＣｐＯＤ値が上側管理限界（４０４）と下側管理限界（４０６）の外にあるか否かを判定するステップを含む、請求項６に記載の方法。
9. 所定数の既に決定されたＣＣｐＯＤ値を用いて前記上側及び下側管理限界を識別するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記既に決定されたＣＣｐＯＤ値は、前記独立栄養培養物が既知の健康的な状態にある時に計算される、請求項９に記載の方法。
11. 複数のＣＣｐＯＤ値を計算するステップと、
    所定数の前記ＣＣｐＯＤ値が前記上側及び下側管理限界の外にある場合に警報（１２０）を発生するステップと、
    を更に含む、請求項９に記載の方法。
12. 独立栄養培養物（１０４）の葉緑素濃度を測定するように構成された第１測定装置（１１２）と、
    前記独立栄養培養物の光学濃度を測定するように構成された第２測定装置（１１４）と、
    前記第１測定装置から葉緑素濃度測定値（５０４）を受け取り（５０４）、
    前記第２測定装置から光学濃度測定値（５０６）を受け取り（５０６）、
    前記葉緑素濃度測定値と前記光学濃度測定値の関数である単位光学濃度当たりの葉緑素濃度（ＣＣｐＯＤ）値（４０８）を識別し（５０８）、
    前記ＣＣｐＯＤ値を用いて前記独立栄養培養物における変化を識別する（５１０）、
    ように構成された監視装置（１１６）と、
    を備えるシステム。
13. 前記監視装置は、前記ＣＣｐＯＤ値が上側管理限界（４０４）と下側管理限界（４０６）の外にあるか否かを判定することによって、前記独立栄養培養物における変化を識別するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記監視装置は、所定数の既に決定されたＣＣｐＯＤ値を用いて前記上側及び下側管理限界を識別するように構成される、請求項１３に記載のシステム。

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