JP2017106831A - 微細藻類のモニタリング装置及び微細藻類のモニタリング方法 - Google Patents

微細藻類のモニタリング装置及び微細藻類のモニタリング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易かつ正確に、微細藻類に含まれる脂質を観察可能な微細藻類の観察装置を提供する。
【解決手段】微細藻類を含む流体が流されるフローセル４０と、フローセル４０に励起光を照射する励起光光源１０と、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出する第１の蛍光検出器１０２Ａと、微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出する散乱光検出器１０５と、検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録する記録部３０１と、を備える微細藻類の観察装置。記録部３０１は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれている。微細藻類に含まれる脂質は、オイルボディとも呼ばれる。微細藻類の観察装置は、微細藻類の脂質で生じた自家蛍光の強さの時間変化を表示する表示装置４０１をさらに備えていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は環境技術に関し、微細藻類のモニタリング装置及び微細藻類の迅速モニタリング方法に関する。
微細藻類が生成し、蓄積する脂質をバイオ燃料として利用することに関心が集まっている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。微細藻類からバイオ燃料を製造する際には、微細藻類を培養し、適切なタイミングで培養を終了し、微細藻類あるいは微細藻類を含む流体から脂質を取り出す。適切なタイミングとは、培養プロセス全体で脂質の収量が最大となるところを指す。藻類においては、葉緑素、フィコエリトリン、及びフィコシアンが自家蛍光を発するとの報告はあるものの（例えば、非特許文献２参照。）、脂質が自家蛍光を発するとの報告はない。そのため、微細藻類内の脂質を調べる方法としては、微細藻類の脂質を蛍光色素で染色して、蛍光顕微鏡で微細藻類を観察する方法が提案されている。また、多数の微細藻類を含有する懸濁液の色合いから、微細藻類の脂質の含有量を判断することも提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。
特開２０１４−１７４０３４号公報
WANG, et al., "Characterization of a green microalga UTEX 2219-4: Effects of photosynthesis and osmotic stress on oil body formation," Botanical Studies (2011) 53: 305-312 斉藤ら、「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」、レーザー研究、第２４巻、第４号、５９−６６ページ Su et al., "Simultaneous Estimation of Chlorophyll a and Lipid Contents in Microalgae by Three-Color Analysis," Biotechnology and Bioengineering, Vol. 99, No. 4, March 1, 2008
微細藻類の脂質を蛍光色素で染色する方法は人の介在が必須で、手間がかかり、微細藻類をサンプリングしてから測定するまでに時間がかかる。また、蛍光色素は、安全面で取扱に注意が必要であり、かつ高価である。微細藻類を回収し、重量法などを用いてバイオマス量、脂質量を測る方法も人の介在が必須で、手間と時間がかかる。人の介在による計測方法ではサンプリング方法のバラつき、計測それ自体のバラつきが生じうる。また、微細藻類の培養槽が砂漠等の自然の中に作られることもあり、人が頻繁に微細藻類のサンプリング、計測をするために培養現場へ行くことが容易でない場合もありうる。また、微細藻類を含有する懸濁液の色合いから脂質の含有量を判断する方法では、個々の微細藻類の脂質の含有量を正確に判断できない。そこで、本発明は、簡易かつ迅速、詳細に、微細藻類に含まれる脂質を観察可能な微細藻類のモニタリング装置及び微細藻類のモニタリング方法等を提供することを目的の一つとする。
本発明者は、鋭意研究の末、微細藻類に励起光を照射すると、微細藻類に含まれる脂質が自家蛍光を発することを見出した。
本発明の態様によれば、（ａ）微細藻類を含む流体が流されるフローセルと、（ｂ）フローセルに励起光を照射する励起光光源と、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出する蛍光検出器と、（ｄ）微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出する散乱光検出器と、（ｅ）検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録する処理装置と、を備える、微細藻類のモニタリング装置が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の微細藻類のモニタリング装置において、処理装置が、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。処理装置が、単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。処理装置が、分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。処理装置が、微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング装置において、処理装置が、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。処理装置が、微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング装置が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出する蛍光検出器をさらに備えていてもよい。上記の微細藻類のモニタリング装置において、処理装置が、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。処理装置が、単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。処理装置が、分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。処理装置が、微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング装置において、処理装置が、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。処理装置が、微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング装置において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の微細藻類のモニタリング装置が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力する出力部をさらに備えていてもよい。
上記の微細藻類のモニタリング装置が、計算結果を表示する表示装置をさらに備えていてもよい。
また、本発明の態様によれば、（ａ）微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、（ｂ）フローセルに励起光を照射することと、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、（ｄ）微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出することと、（ｅ）検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録することと、を備える、微細藻類のモニタリング方法が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の微細藻類のモニタリング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング方法が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することをさらに備えていてもよい。上記の微細藻類のモニタリング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のモニタリング方法において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の微細藻類のモニタリング方法が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力することを更に備えていてもよい。
上記の微細藻類のモニタリング方法が、計算結果を表示することをさらに備えていてもよい。
また、本発明の態様によれば、（ａ）微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、（ｂ）フローセルに励起光を照射することと、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、（ｄ）検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、（ｅ）単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算することと、（ｆ）脂質の量と濃度が所定の判別値を超えたときに、微細藻類の培養を終了するタイミングであると判別することと、を備える、微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することをさらに備えていてもよい。上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力することを更に備えていてもよい。
上記の微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法が、計算結果を表示することをさらに備えていてもよい。
また、本発明の態様によれば、（ａ）複数種類の微細藻類のそれぞれを含む流体のそれぞれをフローセルに流すことと、（ｂ）フローセルに励起光を照射することと、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、（ｄ）微細藻類の種類毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、（ｅ）単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の種類毎に、脂質の量と濃度を計算することと、（ｆ）脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の微細藻類を選別することと、を備える、微細藻類のスクリーニング方法が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の微細藻類のスクリーニング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のスクリーニング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のスクリーニング方法が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することをさらに備えていてもよい。上記の微細藻類のスクリーニング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類のスクリーニング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類のスクリーニング方法において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の微細藻類のスクリーニング方法が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力することを更に備えていてもよい。
上記の微細藻類のスクリーニング方法が、計算結果を表示することをさらに備えていてもよい。
また、本発明の態様によれば、（ａ）複数の培養条件下で培養されている微細藻類のそれぞれを含む流体をフローセルに流すことと、（ｂ）フローセルに励起光を照射することと、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、（ｄ）微細藻類の培養条件毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、（ｅ）単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナル数と、から、微細藻類の培養条件毎に、脂質の量と濃度を計算することと、（ｆ）脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の培養条件を選別することと、を備える、微細藻類の培養条件のスクリーニング方法が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することをさらに備えていてもよい。上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力することを更に備えていてもよい。
上記の微細藻類の培養条件のスクリーニング方法が、計算結果を表示することをさらに備えていてもよい。
また、本発明の態様によれば、（ａ）微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、（ｂ）フローセルに励起光を照射することと、（ｃ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、（ｄ）励起光を照射された微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することと、（ｅ）微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出することと、（ｆ）検出される脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される散乱光の強さと、単位時間内に発せられた散乱光の検出シグナルの数と、から微細藻類の状態を評価することと、（ｇ）微細藻類の状態の評価結果から、微細藻類を含む流体の供給源の環境を評価することと、を備える、環境のモニタリング方法が提供される。脂質で生じた自家蛍光は、黄色光でありうる。
上記の環境のモニタリング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ及び脂質の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の環境のモニタリング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の環境のモニタリング方法が、微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することをさらに備えていてもよい。上記の環境のモニタリング方法において、散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算してもよい。単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算してもよい。分布を計算するための単位時間を時系列上で移動させてもよい。微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化を記録してもよい。
上記の環境のモニタリング方法において、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算し、単位時間内にフローセルを通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算してもよい。微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録してもよい。
上記の環境のモニタリング方法において、フローセルが微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。微細藻類を含む流体が、培養槽とフローセルの間を循環してもよい。上記の環境のモニタリング方法が、計算結果を培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力することを更に備えていてもよい。
上記の環境のモニタリング方法が、計算結果を表示することをさらに備えていてもよい。
本発明によれば、簡易かつ迅速、詳細に、微細藻類に含まれる脂質を観察可能な微細藻類のモニタリング装置及び微細藻類のモニタリング方法等を提供可能である。
本発明の第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置の模式図である。 脂質及び葉緑体を内部に含む微細藻類の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る記録装置に保存される情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る記録装置に保存される情報の群の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る記録装置に保存される、微細藻類で生じた散乱光の強度の時間変化と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の時間変化と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の時間変化と、を示す模式的なグラフである。 脂質及び葉緑体を内部に含む微細藻類の時間変化の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置のフローセルと、微細藻類の培養槽と、の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る散乱光強度のヒストグラムの一例である。 本発明の第１の実施の形態に係る脂質の自家蛍光及び葉緑体の自家蛍光のヒストグラムの一例である。 本発明の第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置のフローセルと、微細藻類の培養槽と、の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る散乱光強度のヒストグラムの一例である。 本発明の第１の実施の形態に係る脂質の自家蛍光及び葉緑体の自家蛍光のヒストグラムの一例である。 本発明の第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置のフローセルと、微細藻類の培養槽と、の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る散乱光強度のヒストグラムの一例である。 本発明の第１の実施の形態に係る脂質の自家蛍光及び葉緑体の自家蛍光のヒストグラムの一例である。 本発明の第２の実施の形態に係る微細藻類の観察装置の模式図である。 脂質及び葉緑体を内部に含む微細藻類の模式図である。 脂質及び葉緑体を内部に含む微細藻類の模式図である。 本発明の参考例１に係る蛍光染色されていないクロレラの顕微鏡画像である。 本発明の参考例１に係る蛍光染色されていないクロレラの自家蛍光の顕微鏡画像である。 本発明の参考例１に係る蛍光染色されていないクロレラの自家蛍光の顕微鏡画像と、自家蛍光の抽出画像である。 本発明の参考例１に係る蛍光染色されていないクロレラの顕微鏡画像に、自家蛍光の抽出画像を重ねた画像である。 本発明の参考例２に係る蛍光染色されたクロレラの顕微鏡画像である。 本発明の参考例２に係る蛍光染色されたクロレラの蛍光の顕微鏡画像である。 本発明の参考例２に係る蛍光染色されたクロレラの蛍光の顕微鏡画像と、自家蛍光の抽出画像である。 本発明の参考例２に係る蛍光染色されたクロレラの顕微鏡画像に、蛍光の抽出画像を重ねた画像である。 本発明の参考例３に係る蛍光染色されていないクロレラの顕微鏡画像である。 本発明の参考例３に係る蛍光染色されていないクロレラの自家蛍光の顕微鏡画像である。 本発明の参考例３に係る蛍光染色されていないクロレラの自家蛍光の顕微鏡画像と、自家蛍光の抽出画像である。 本発明の参考例３に係る蛍光染色されていないクロレラの顕微鏡画像に、自家蛍光の抽出画像を重ねた画像である。 本発明の参考例４に係る蛍光染色されたクロレラの顕微鏡画像である。 本発明の参考例４に係る蛍光染色されたクロレラの蛍光の顕微鏡画像である。 本発明の参考例４に係る蛍光染色されたクロレラの蛍光の顕微鏡画像と、蛍光の抽出画像である。 本発明の参考例４に係る蛍光染色されたクロレラの顕微鏡画像に、蛍光の抽出画像を重ねた画像である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。ただし、本開示の一部をなす記述及び図面は、本発明を限定するものであると理解するべきではない。本開示から当業者には様々な代替技術及び運用技術が明らかになるはずであり、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置は、図１に示すように、微細藻類を含む流体が流されるフローセル４０と、フローセル４０に励起光を照射する励起光光源１０と、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出する第１の蛍光検出器１０２Ａと、微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出する散乱光検出器１０５と、検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録する記録部３０１と、を備える。記録部３０１は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれている。微細藻類に含まれる脂質は、オイルボディとも呼ばれる。フローセル４０内を流れる流体は、液体であっても、気体であってもよい。以下においては、流体が液体である例を説明する。また、脂質は、微細藻類の体外に分泌され、流体に含まれる脂質を含む。
励起光光源１０は、フローセル４０中を流れる液体に向けて、広帯域波長の励起光を照射する。励起光光源１０としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザーが使用可能である。励起光は、例えば、波長が４５０ｎｍから４９５ｎｍの青色光である。ただし、励起光の波長及び色は、これらに限定されない。紫色光のように、青色光以外の可視光線であってもよいし、紫外線であってもよい。励起光の波長帯域は、バンドパスフィルター等のフィルターによって設定されてもよい。励起光は、例えば、フローセル４０内において、焦点を結ぶ。励起光光源１０には、励起光光源１０に電力を供給する光源駆動電源１１が接続されている。光源駆動電源１１には、励起光光源１０に供給される電力を制御する電源制御装置１２が接続されている。
フローセル４０は、励起光に対して透明であり、例えば石英等からなる。フローセル４０は、微細藻類が概ね１個ずつ内部を流れる程度の内径を有する。フローセル４０は、例えば丸管形状、あるいは角管形状を有する。フローセル４０は、例えば、微細藻類が培養されている培養槽に接続されていてもよい。また、培養槽で培養中の微細藻類を含む液体が定期的にフローセル４０を流れてもよい。さらに、微細藻類を含む液体が、培養槽とフローセル４０の間を循環してもよい。あるいは、培養槽から微細藻類を含む流体を少量ずつサンプリングし、フローセル４０に流してもよい。フローセル４０内部を流れる液体は、励起光を横切る。
微細藻類は、例えば大きさが数μｍから数十μｍの単細胞生物である藻類である。微細藻類は、植物プランクトンとも呼ばれることがある。また、例えば、微細藻類は、炭化水素を産生する。微細藻類の例としては、ボトリオコッカス・ブラウニー（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ ｂｒａｕｎｉｉ）、オーランチオキトリウム（Ａｕｒａｎｔｉｏｃｈｙｔｒｉｕｍ）、シュードコリシスティス（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ）、イカダモ（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ，Ｄｅｓｍｏｄｅｓｍｕｓ）、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）、ドナリエラ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ）、スピルリナ（Ａｒｔｈｒｏｓｐｉｒａ，Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ）、ユーグレナ（Ｅｕｇｌｅｎａ）、ナンノクロロプシス（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ）、ヘマトコッカス（Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ）、及びＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ等が挙げられる。
フローセル４０の中を流れる液体に微細藻類が含まれると、励起光を照射された微細藻類の脂質は、概ね、波長５４０ｎｍから６２０ｎｍの黄色光である自家蛍光を発する。脂質の自家蛍光の波長ピークは、概ね、５７０ｎｍから５９０ｎｍである。図２に示すように、脂質が発した自家蛍光の強さは、微細藻類に含まれる脂質の大きさを反映している。また、励起光を照射された微細藻類の葉緑体は、概ね、波長６５０ｎｍから７３０ｎｍの赤色光である自家蛍光を発する。葉緑体の自家蛍光の波長ピークは、概ね、６８０ｎｍから７００ｎｍである。葉緑体が発した自家蛍光の強さは、微細藻類に含まれる葉緑体の大きさを反映している。なお、脂質の自家蛍光の励起波長と、葉緑体の自家蛍光の励起波長と、は同じであってもよい。さらに、励起光を照射された微細藻類において、ミー散乱により、散乱光が生じる。散乱光の強さは、１個の微細藻類全体の大きさを反映している。
ここで、「大きさ」とは、例えば直径、面積、又は体積である。例えば、微細藻類、微細藻類内の脂質からなる領域、及び葉緑体のそれぞれの形状が粒子に近似できる場合は、「大きさ」とは、粒径であってもよい。
なお、上記の自家蛍光の波長は、励起光の波長帯域が４６０ｎｍから４９５ｎｍであり、波長５１０ｎｍ未満の光を吸収し５１０ｎｍ以上の光を透過させる吸収フィルターを介したときの値であり、条件によっては変わりうる。しかし、脂質の自家蛍光の波長帯域は、葉緑体の波長帯域より短いという関係は維持される。
図１に示すように、微細藻類の脂質で生じた自家蛍光を検出する第１の蛍光検出器１０２Ａは、微細藻類の脂質で生じた自家蛍光を受光する第１の受光素子２０Ａを備える。第１の受光素子２０Ａの前には、吸収フィルター等の、第１の受光素子２０Ａで受光可能な光の波長帯域を設定するフィルターを配置してもよい。第１の受光素子２０Ａとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ等の固体撮像素子及びフォトダイオード等の内部光電効果型（光起電力効果）光センサや、光電子増倍管等の外部光電効果型光センサ等が使用可能であり、脂質で生じた自家蛍光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。第１の受光素子２０Ａには、第１の受光素子２０Ａで生じた電流を増幅する増幅器２１Ａが接続されている。増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａに電力を供給する増幅器電源２２Ａが接続されている。
また、増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａで増幅された電流を受け取り、第１の受光素子２０Ａが受光した脂質で生じた自家蛍光の強度を算出する光強度算出装置２３Ａが接続されている。光強度算出装置２３Ａは、例えば、検出した自家蛍光のスペクトルの面積に基づいて、脂質で生じた自家蛍光の強度を算出する。光強度算出装置２３Ａは、画像解析ソフトウェアによって、脂質で生じた自家蛍光の強度を算出してもよい。またあるいは、光強度算出装置２３Ａは、第１の受光素子２０Ａで生じた電気信号の大きさに基づき、脂質で生じた自家蛍光の強度を算出してもよい。光強度算出装置２３Ａには、光強度算出装置２３Ａが算出した脂質で生じた自家蛍光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ａが接続されている。
第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置は、微細藻類の葉緑体で生じた自家蛍光を検出する第２の蛍光検出器１０２Ｂをさらに備えていてもよい。第２の蛍光検出器１０２Ｂは、微細藻類の葉緑体で生じた自家蛍光を受光する第２の受光素子２０Ｂを備える。第２の受光素子２０Ｂの前には、吸収フィルター等の、第２の受光素子２０Ｂで受光可能な光の波長帯域を設定するフィルターを配置してもよい。第２の受光素子２０Ｂとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ等の固体撮像素子及びフォトダイオード等の内部光電効果型（光起電力効果）光センサや、光電子増倍管等の外部光電効果型光センサ等が使用可能であり、葉緑体で生じた自家蛍光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。第２の受光素子２０Ｂには、第２の受光素子２０Ｂで生じた電流を増幅する増幅器２１Ｂが接続されている。増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂに電力を供給する増幅器電源２２Ｂが接続されている。
また、増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂで増幅された電流を受け取り、第２の受光素子２０Ｂが受光した葉緑体で生じた自家蛍光の強度を算出する光強度算出装置２３Ｂが接続されている。光強度算出装置２３Ｂは、例えば、検出した自家蛍光のスペクトルの面積に基づいて、葉緑体で生じた自家蛍光の強度を算出する。光強度算出装置２３Ｂは、画像解析ソフトウェアによって、葉緑体で生じた自家蛍光の強度を算出してもよい。またあるいは、光強度算出装置２３Ｂは、第２の受光素子２０Ｂで生じた電気信号の大きさに基づき、葉緑体で生じた自家蛍光の強度を算出してもよい。光強度算出装置２３Ｂには、光強度算出装置２３Ｂが算出した葉緑体で生じた自家蛍光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ｂが接続されている。
散乱光検出器１０５は、散乱光を受光する散乱光受光素子５０を備える。散乱光受光素子５０としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ等の固体撮像素子及びフォトダイオード等の内部光電効果（光起電力効果）型光センサや、光電子増倍管等の外部光電効果型光センサ等が使用可能であり、光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。散乱光受光素子５０には、散乱光受光素子５０で生じた電流を増幅する増幅器５１が接続されている。増幅器５１には、増幅器５１に電力を供給する増幅器電源５２が接続されている。
また、増幅器５１には、増幅器５１で増幅された電流を受け取り、散乱光受光素子５０が受光した散乱光の強度を算出する光強度算出装置５３が接続されている。光強度算出装置５３は、例えば、検出した散乱光のスペクトルの面積に基づいて、散乱光の強度を算出する。光強度算出装置５３は、画像解析ソフトウェアによって、散乱光の強度を算出してもよい。またあるいは、光強度算出装置５３は、散乱光受光素子５０で生じた電気信号の大きさに基づき、散乱光の強度を算出してもよい。光強度算出装置５３には、光強度算出装置５３が算出した散乱光の強度を保存する光強度記憶装置５４が接続されている。
フローセル４０内を液体が流れると、励起光光源１０が励起光を照射し、第１及び第２の蛍光検出器１０２Ａ、１０２Ｂが、それぞれ、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度と、を測定し、光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。また、散乱光検出器１０５が、微細藻類で生じた散乱光を測定し、散乱光の光強度を光強度記憶装置５４に保存する。同時に検出された２つの波長帯域の自家蛍光と、散乱光と、は、同一個体の微細藻類由来とみなしうる。さらに、少なくとも、散乱光と、葉緑体の自家蛍光と、が同時に検出された場合、１個の微細藻類が励起光を横切ったとみなしうる。したがって、散乱光と、脂質の自家蛍光と、葉緑体の自家蛍光と、が同時に検出された回数から、フローセル４０を通過した微細藻類の数を計測することが可能となる。
記録部３０１は、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出す。また、記録部３０１は、微細藻類で生じた散乱光の強度を、光強度記憶装置５４から読み出す。さらに、記録部３０１は、図３に示すように、１個の微細藻類で生じた散乱光の強度と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度と、の情報に、検出日時等の時間情報を付加し、図１に示すＣＰＵ３００に接続された記録装置３５１に保存する。
例えば、一定の期間、微細藻類で生じた散乱光の強度と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度と、の測定を繰り返すことにより、記録装置３５１に、図４に示すように、微細藻類で生じた散乱光の強度と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度と、の情報が蓄積され、図５に示すような、微細藻類で生じた散乱光の強度の時間変化と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の時間変化と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の時間変化と、が記録される。
微細藻類は、例えば図６に示すように、培養初期においては、細胞分裂が活発であり、微細藻類に占める脂質の大きさが小さく、葉緑体の大きさが大きい。しかし、培養時間が経過するにつれて、細胞分裂の頻度が低下すると、微細藻類内部における脂質の生成がすすみ、微細藻類内に脂質が蓄積される。このように、微細藻類の大きさに対する脂質及び葉緑体の大きさは、微細藻類の状態によって変化する。
上述したように、微細藻類で生じた散乱光の強度は、１個の微細藻類全体の大きさを反映しており、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度は、微細藻類内の脂質の大きさを反映しており、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度は、微細藻類内の葉緑体の大きさを反映している。したがって、微細藻類で生じた散乱光の強度の時間変化と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の時間変化と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の時間変化と、を記録することにより、微細藻類の大きさの時間変化と、微細藻類内の脂質の大きさの時間変化と、微細藻類内の葉緑体の大きさの時間変化と、を把握することが可能となる。また、上述したように、微細藻類の大きさに対する脂質及び葉緑体の大きさは、微細藻類の状態によって変化することから、微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさの時間変化から、微細藻類の状態を把握することが可能となる。
ＣＰＵ３００は、大きさ計算部３０２をさらに備えていてもよい。大きさ計算部３０２は、微細藻類で生じた散乱光の強度に基づき、微細藻類の大きさを算出する。大きさ計算部３０２は、予め取得した、散乱光の強度と、微細藻類の大きさと、の関係に基づき、微細藻類の大きさを算出してもよい。
また、大きさ計算部３０２は、脂質で生じた自家蛍光の強度に基づき、微細藻類内の脂質の大きさを算出する。大きさ計算部３０２は、予め取得した、脂質の自家蛍光の強度と、脂質の大きさと、の関係に基づき、脂質の大きさを算出してもよい。
さらに、大きさ計算部３０２は、葉緑体で生じた自家蛍光の強度に基づき、微細藻類内の葉緑体の大きさを算出する。大きさ計算部３０２は、予め取得した、葉緑体の自家蛍光の強度と、葉緑体の大きさと、の関係に基づき、脂質の大きさを算出してもよい。
記録部３０１が、大きさ計算部３０２が算出した微細藻類の大きさの時間変化と、脂質の大きさの時間変化と、葉緑体の大きさの時間変化と、を、記録装置３５１に記録してもよい。
ＣＰＵ３００は、さらに、統計部３０３を備えていてもよい。統計部３０３は、所定の単位時間内に微細藻類をフローセル４０に流して計測された微細藻類の大きさ、脂質の大きさ、及び葉緑体の大きさを統計分析する。例えば、統計部３０３は、所定の単位時間内に微細藻類をフローセル４０に流して計測された微細藻類の大きさの分布、脂質の大きさの分布、及び葉緑体の大きさの分布を算出する。統計部３０３は、分布を表すヒストグラムを作成してもよい。ここで、単位時間とは、任意に設定される時間の範囲であり、分布を計算するための母集団を規定する。
例えば、図７に示すように、培養槽１００と、フローセル４０と、の間を、細胞分裂が活発な時期の微細藻類を巡回させて、散乱光の強度、脂質が発した自家蛍光の強度、及び葉緑体が発した自家蛍光の強度を、１個の微細藻類毎に測定すると、図８に示すように、微細藻類の大きさを表す散乱光の強度の分布は、弱い方に偏るヒストグラムが得られる。また、図９に示すように、脂質の大きさを表す脂質の自家蛍光の強度の分布は一定であるが、葉緑体の大きさを表す葉緑体の自家蛍光の強度の分布は、強い方に偏るヒストグラムが得られる。したがって、図８に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類は、小さいことが把握される。また、図９に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類においては、葉緑体の含有量が多いことが把握される。
また、例えば、図１０に示すように、培養槽１００と、フローセル４０と、の間を、脂質の生産量と葉緑体の含有量が同じくらいの時期の微細藻類を巡回させて、散乱光の強度、脂質が発した自家蛍光の強度、及び葉緑体が発した自家蛍光の強度を、１個の微細藻類毎に測定すると、図１１に示すように、微細藻類の大きさを表す散乱光の強度の分布は、強い方に偏るヒストグラムが得られる。また、図１２に示すように、脂質の大きさを表す脂質の自家蛍光の強度の分布と、葉緑体の大きさを表す葉緑体の自家蛍光の強度の分布と、が、共に一定となる。したがって、図１１に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類は、大きいことが把握される。また、図１０に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類においては、脂質の生産量と、葉緑体の含有量と、が、同程度であることが把握される。
さらに、例えば、図１３に示すように、培養槽１００と、フローセル４０と、の間を、脂質の生産量が葉緑体の含有量よりも多い時期の微細藻類を巡回させて、散乱光の強度、脂質が発した自家蛍光の強度、及び葉緑体が発した自家蛍光の強度を、１個の微細藻類毎に測定すると、図１４に示すように、微細藻類の大きさを表す散乱光の強度の分布が一定のヒストグラムが得られる。また、図１５に示すように、脂質の大きさを表す脂質の自家蛍光の強度の分布は、強い方に偏る。したがって、図１４に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類の大きさの分布は、一定であることが把握される。また、図１５に示すヒストグラムから、培養槽１００内で培養されている微細藻類においては、脂質の生産量が多いことが把握される。
またさらに、統計部３０３は、単位時間を時系列上で移動させ、図８、図９、図１１、図１２、図１４、及び図１５に示したようなヒストグラムを時系列に従って複数作成してもよい。統計部３０３は、時系列に従って複数作成し、蓄積したヒストグラムを重ねて、分散の時間変化を解析してもよい。ヒストグラムの時系列変化から、培養槽で培養されている微細藻類の状態を把握することが可能となる。
記録部３０１が、統計部３０３が算出した微細藻類の大きさの分布の時間変化と、脂質の大きさの分布の時間変化と、葉緑体の大きさの分布の時間変化と、を、記録装置３５１に記録してもよい。
図１に示すＣＰＵ３００は、定量部３０４をさらに備えていてもよい。定量部３０４は、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積と、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の強さと、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の量と濃度を計算する。例えば、定量部３０４は、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数を横軸にとり、各検出シグナルの強さを縦軸にとって、各検出シグナルの強さと、検出シグナルの数との関係式の積分値を、微細藻類の量として算出する。また、定量部３０４は、微細藻類の量を、フローセル４０を通過した流体の体積で除して、単位流体あたりの微細藻類の濃度を計算する。例えば、定量部３０４は、単位時間内に発せられた微細藻類の散乱光の検出シグナルの数を、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積で除して、微細藻類の濃度を計算する。
また、定量部３０４は、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算する。例えば、定量部３０４は、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数を横軸にとり、各検出シグナルの強さを縦軸にとって、各検出シグナルの強さと、検出シグナルの数との関係式の積分値を、脂質の量として算出する。また、定量部３０４は、脂質の量を、フローセル４０を通過した流体の体積で除して、単位流体あたりの脂質の濃度を計算する。
また、例えば、定量部３０４は、脂質の量を、微細藻類の量で除して、単位微細藻類量あたりの脂質の量を算出する。さらに、例えば、定量部３０４は、脂質の濃度を、微細藻類の濃度で除して、単位微細藻類濃度あたりの脂質の濃度を算出する。
またさらに、例えば、定量部３０４は、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さが一定以上である検出シグナルの数を、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積で除して、ある一定以上量の脂質をもつ微細藻類の濃度を計算してもよい。
また、定量部３０４は、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積と、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、葉緑体の量と濃度を計算する。例えば、定量部３０４は、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数を横軸にとり、各検出シグナルの強さを縦軸にとって、各検出シグナルの強さと、検出シグナルの数との関係式の積分値を、葉緑体の量として算出する。また、定量部３０４は、葉緑体の量を、フローセル４０を通過した流体の体積で除して、単位流体あたりの葉緑体の濃度を計算する。
また、例えば、定量部３０４は、葉緑体の量を、微細藻類の量で除して、単位微細藻類量あたりの葉緑体の量を算出する。さらに、例えば、定量部３０４は、葉緑体の濃度を、微細藻類の濃度で除して、単位微細藻類濃度あたりの葉緑体の濃度を算出する。
またさらに、例えば、定量部３０４は、単位時間内に検出された葉緑体の自家蛍光の強さが一定以上である検出シグナルの数を、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積で除して、ある一定以上量の葉緑体をもつ微細藻類の濃度を計算してもよい。
記録部３０１が、定量部３０４が計算した微細藻類の量と濃度の時間変化と、脂質の量と濃度の時間変化と、葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録装置３５１に保存してもよい。
図１に示すＣＰＵ３００は、評価部３０５をさらに備えていてもよい。評価部３０５は、微細藻類の脂質で生じた自家蛍光の強さの分布の時間変化から、微細藻類の状態を評価する。例えば、微細藻類の脂質で生じた自家蛍光の強さの分布が、所定の判別値を超えた場合、評価部３０５は、微細藻類の培養を終了するタイミングであると評価する。あるいは、評価部３０５は、微細藻類が、脂質を抽出するのに適した状態であり、微細藻類から脂質を抽出するタイミングであると評価してもよい。自家蛍光の所定の判別値は、微細藻類の種類、培養条件、抽出される脂質の用途等に応じて、適宜設定されうる。脂質で生じた自家蛍光の強さが、所定の判別値を超えた後、培養槽から微細藻類を回収し、微細藻類から脂質を抽出するとよい。
あるいは、評価部３０５は、脂質の量と濃度が、所定の判別値を超えた場合に、微細藻類の培養を終了するタイミングであると評価してもよいし、あるいは、微細藻類が、脂質を抽出するのに適した状態であり、微細藻類から脂質を抽出するタイミングであると評価してもよい。
図１に示すＣＰＵ３００には、表示装置４０１が接続されている。表示装置４０１は、例えば、記録装置３５１に保存されている微細藻類で生じた散乱光の強度の時間変化と、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の時間変化と、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の時間変化と、を表示する。また、表示装置４０１は、記録装置３５１に保存されている微細藻類の大きさの時間変化と、脂質の大きさの時間変化と、葉緑体の大きさの時間変化と、を表示する。さらに、表示装置４０１は、記録装置３５１に保存されている微細藻類の大きさの分布の時間変化と、脂質の大きさの分布の時間変化と、葉緑体の大きさの分布の時間変化と、を表示する。
ＣＰＵ３００は、大きさ計算部３０２、統計部３０３、定量部３０４、及び評価部３０５の計算結果を、フローセル４０に接続された培養槽の培養条件を制御する培養制御装置に出力する出力部３０６をさらに備えていてもよい。
以上説明した第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置は、予め蛍光染色をすることなく、微細藻類に含まれる脂質の時間変化を観察することが可能である。例えば、大量の微細藻類を培養している場合、全ての微細藻類を蛍光染色することは容易ではない。これに対し、第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置を用いれば、フローセルに微細藻類を連続的に流すことにより、微細藻類に含まれる脂質を経時的に観察することが可能となる。
なお、従来、藻類においては、葉緑素、フィコエリトリン、及びフィコシアンが自家蛍光を発するとの報告はあるものの、脂質が自家蛍光を発するとの報告はない。これは、脂質は蛍光染色で調べることが一般化しており、脂質の自家蛍光に注目することがこれまではなく、脂質が自家蛍光を発することが知られていなかったためと考えられる。
近年、微細藻類に含まれる脂質をバイオ燃料、医薬品、化粧品、及びサプリメント等として利用する試みがなされている。微細藻類に含まれる脂質の量は、培養条件やその他の環境条件等によって変動し、微細藻類全体の大きさに占める脂質の大きさの割合は、一定ではない。これに対し、培養槽で培養されている微細藻類の脂質を利用する場合は、微細藻類のそれぞれにおいて、微細藻類の大きさに占める脂質の大きさの割合が大きいことが好ましい。
これに対し、第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置によれば、脂質で生じた自家蛍光の強さの時間変化を観察することにより、微細藻類に占める脂質の大きさの時間変化を把握することが可能となる。そのため、複数種類の微細藻類から、脂質の量が多い微細藻類をスクリーニングすることも可能となる。ここで、複数種類の微細藻類とは、学術上同一とみなされても、複数の異なる株由来の微細藻類や、複数の異なる遺伝子を導入された微細藻類も含む。
微細藻類をスクリーニングする方法は、例えば、複数種類の微細藻類のそれぞれを含む流体のそれぞれをフローセル４０に流すことと、フローセル４０に励起光を照射することと、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、記録部３０１が、微細藻類の種類毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さを記録装置３５１に時系列に記録することと、定量部３０４が、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の種類毎に、脂質の量と濃度を計算することと、脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の微細藻類を選別することと、を備える。所定の判別値は、適宜設定される。
また、第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置によれば、脂質の量が多い微細藻類が生じやすい培養条件やその他の環境条件をスクリーニングすることも可能となる。微細藻類の培養条件のスクリーニング方法は、例えば、複数の培養条件下で培養された微細藻類のそれぞれを含む流体をフローセル４０に流すことと、フローセル４０に励起光を照射することと、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、記録部３０１が、微細藻類の培養条件毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さと単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数を記録装置３５１に時系列に記録することと、定量部３０４が、単位時間内にフローセル４０を通過した流体の体積と、単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の培養条件毎に、脂質の量と濃度を計算することと、脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の培養条件を選別することと、を備える。所定の判別値は、適宜設定される。
なお、微細藻類のスクリーニングと、培養条件のスクリーニングと、を組み合わせてもよい。
さらに、第１の実施の形態に係る微細藻類の観察装置によれば、微細藻類を含む流体の供給源の環境をモニタリングすることも可能となる。微細藻類を含む流体の供給源の環境としては、川、池、海、及び浄水場等が挙げられる。環境のモニタリング方法は、微細藻類を含む流体をフローセル４０に流すことと、フローセル４０に励起光を照射することと、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、励起光を照射された微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することと、微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出することと、検出される脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される散乱光の強さと、単位時間内に発せられた散乱光の検出シグナルの数と、から微細藻類の状態を評価することと、微細藻類の状態の評価結果から、微細藻類を含む流体の供給源の環境を評価することと、を備える。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る微細藻類の観察装置のＣＰＵ３００は、図１６に示すように、同時に検出された散乱光の強さと、脂質で生じた自家蛍光の強さと、葉緑体で生じた自家蛍光の強さと、を比較する比較部３０７をさらに備える。
比較部３０７は、例えば、散乱光の強度に対する、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の比を算出する。比較部３０７は、散乱光の強度の値を１００等に正規化し、正規化された散乱光の強度に対する、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の比を算出してもよい。
また、比較部３０７は、例えば、散乱光の強度に対する、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の比を算出する。比較部３０７は、正規化された散乱光の強度に対する、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の比を算出してもよい。
比較部３０７は、大きさ計算部３０２が算出した微細藻類の大きさと、脂質の大きさと、葉緑体の大きさと、を比較してもよい。
第２の実施の形態において、評価部３０５は、微細藻類で生じた散乱光の強さと、脂質で生じた自家蛍光の強さと、葉緑体で生じた自家蛍光の強さと、を比較した結果から、微細藻類の状態を評価してもよい。
例えば、微細藻類で生じた散乱光の強度に対する、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の比の分布が所定の判別値より小さい場合、図１７に示すように、当該微細藻類における脂質の割合が小さいと評価する。また、微細藻類で生じた散乱光の強度に対する、微細藻類の脂質が発した自家蛍光の強度の比の分布が所定の判別値より大きい場合、図１８に示すように、当該微細藻類における脂質の割合が大きいと評価する。
さらに、例えば、微細藻類で生じた散乱光の強度に対する、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の比の分布が所定の判別値より小さい場合、図１８に示すように、当該微細藻類における葉緑体の割合が小さいと評価する。また、微細藻類で生じた散乱光の強度に対する、微細藻類の葉緑体が発した自家蛍光の強度の比の分布が所定の判別値より大きい場合、図１７に示すように、当該微細藻類における葉緑体の割合が大きいと評価する。
第２の実施の形態に係る微細藻類の観察装置によれば、散乱光の強さと、脂質で生じた自家蛍光の強さと、を比較することにより、微細藻類の大きさに占める脂質の大きさの割合を把握することが可能となる。
例えば、微細藻類から脂質を抽出する際に、微細藻類で生じた散乱光の強さに対する微細藻類の脂質で生じた自家蛍光の強さの比の分布が所定の判別値を超えた場合に、微細藻類から脂質を抽出するタイミングであると判定し、微細藻類から脂質を抽出してもよい。あるいは、微細藻類の葉緑体で生じた自家蛍光の強さに対する微細藻類の脂質で生じた自家蛍光の強さの比の分布が所定の判別値を超えた場合に、微細藻類から脂質を抽出するタイミングであると判定し、微細藻類から脂質を抽出してもよい。
また、微細藻類をスクリーニングする際に、散乱光の強さに対する脂質で生じた自家蛍光の強さの比が所定の判別値を超えた種類の微細藻類を選別してもよい。あるいは、葉緑体で生じた自家蛍光の強さに対する脂質で生じた自家蛍光の強さの比が所定の判別値を超えた種類の微細藻類を選別してもよい。
さらに、微細藻類の培養条件をスクリーニングする際に、散乱光の強さに対する脂質で生じた自家蛍光の強さの比が所定の判別値を超えた微細藻類の培養条件を選別してもよい。あるいは、葉緑体で生じた自家蛍光の強さに対する脂質で生じた自家蛍光の強さの比が所定の判別値を超えた微細藻類の培養条件を選別してもよい。
（参考例１）
国立研究開発法人国立環境研究所微生物系統保存施設より、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｖｕｌｇａｒｉｓ Ｂｅｉｊｅｒｉｎｃｋ、ＮＩＥＳ−２１７０）の分譲を受けた。その後、２５℃の恒温槽内の液体Ｃ培地中で、クロレラを培養した。培養中、クロレラと液体Ｃ培地が入れられた試験管は、１００ｒｐｍでシェーカーされていた。また、培養中、恒温槽内においては、分譲機関の推奨培養条件にしたがって、昼色光の蛍光灯の１０時間の点灯と１４時間の消灯が繰り返された。
培養された蛍光染色されていないクロレラを含む１０μＬの液体Ｃ培地をスライドグラスに垂らし、カバーガラスをかけた。次に、オリンパス株式会社製のＵＩＳ搭載顕微鏡によって、蛍光染色していないクロレラの図１９に示す透過顕微鏡画像を撮影した。
その後、スライドグラスを移動することなく、同じ顕微鏡によって、蛍光染色していないクロレラの図２０に示す蛍光顕微鏡画像を撮影した。具体的には、励起光光源から広帯域（ＷＩＢ）励起光を発し、バンドパスフィルター（ＢＰ ４６０−４９５）によって、励起光の波長帯域を４６０ｎｍから４９５ｎｍにし、対物レンズを介して蛍光染色していないクロレラに励起光を照射した。励起光を照射された蛍光染色していないクロレラで生じた自家蛍光を、対物レンズ、及び波長５１０ｎｍ未満の光を吸収し５１０ｎｍ以上の光を透過させる吸収フィルター（ＢＡ５１０ＩＦ）を介して、カメラで撮影した。励起光の照射時間（クロレラの露出時間）は、１．０秒であった。なお、励起光に対して、減光（ＮＤ）フィルターは用いなかった。
図２１（ａ）に示すクロレラの蛍光顕微鏡画像において、線で囲まれた部分では、主に黄色の自家蛍光が観察された。その他の部分では、主に赤色の自家蛍光が観察された。図２１（ｂ）に示すように、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＰｒｏ）を用いて、クロレラの蛍光顕微鏡画像における黄色の自家蛍光が発せられた部分を、黒色で抽出し、その他の部分を白色にした、黄色の自家蛍光の抽出画像を作成した。図１９に示す透過顕微鏡画像に、図２１（ｂ）に示す黄色の自家蛍光が発せられた部分の抽出画像を重ね合わせると、図２２に示すように、透過顕微鏡画像で観察された細胞内組織の形状と、黄色の自家蛍光が発せられた部分の形状と、が一致した。
（参考例２）
ピーク波長が５０３ｎｍの脂質標識蛍光色素であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）４９３／５０３を用意し、エタノール中に希釈して、１ｍｇ／ｍＬの蛍光試薬溶液を調整した。次に、参考例１と同じく培養されたクロレラを含む１００μＬの液体Ｃ培地に、０．１μＬの蛍光試薬溶液を添加して、クロレラをＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色した。
参考例１の顕微鏡観察と同日に、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラを含む１０μＬの液体Ｃ培地をスライドグラスに垂らし、カバーガラスをかけた。次に、オリンパス株式会社製のＵＩＳ搭載顕微鏡によって、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラの図２３に示す透過顕微鏡画像を撮影した。
その後、スライドグラスを移動することなく、同じ顕微鏡によって、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラの図２４に示す蛍光顕微鏡画像を撮影した。具体的には、広帯域（ＷＩＢ）励起光を発し、バンドパスフィルター（ＢＰ ４６０−４９５）によって、励起光の波長帯域を４６０ｎｍから４９５ｎｍにし、対物レンズを介してＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラに励起光を照射した。励起光を照射されたＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラで生じた蛍光を、対物レンズ、及び波長５１０ｎｍ未満の光を吸収し５１０ｎｍ以上の光を透過させる吸収フィルター（ＢＡ５１０ＩＦ）を介して、カメラで撮影した。励起光の照射時間（クロレラの露出時間）は、０．５秒であった。なお、励起光に対して、平均透過率（Ｔａｖ）が２５％のＮＤフィルターを用いた。
図２５（ａ）に示すクロレラの蛍光顕微鏡画像において、線で囲まれた部分では、主に緑色の蛍光が観察された。その他の部分では、主に赤色の蛍光が観察された。図２５（ｂ）に示すように、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＰｒｏ）を用いて、クロレラの蛍光顕微鏡画像における緑色の蛍光が発せられた部分を、黒色で抽出し、その他の部分を白色にした、緑色の蛍光の抽出画像を作成した。図２３に示す透過顕微鏡画像に、図２５（ｂ）に示す緑色の蛍光が発せられた部分の抽出画像を重ね合わせると、図２６に示すように、透過顕微鏡画像で観察された細胞内組織の形状と、緑色の蛍光が発せられた部分の形状と、が一致した。
また、脂質を標識することが既知であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）で染色されたクロレラ内の蛍光が観察された部分の形状と、図２２に示す蛍光染色されていないクロレラ内の黄色の自家蛍光が観察された部分の形状と、は、類似していた。このことから、クロレラ内の脂質が、バンドパスフィルター（ＢＰ ４６０−４９５）及び吸収フィルター（ＢＡ５１０ＩＦ）を用いた場合に黄色で観察される自家蛍光を発することが確認された。
（参考例３）
参考例１と同様に培養された蛍光染色されていないクロレラを含む１０μＬの液体Ｃ培地をスライドグラスに垂らし、カバーガラスをかけた。次に、オリンパス株式会社製のＵＩＳ搭載顕微鏡によって、蛍光染色していないクロレラの図２７に示す透過顕微鏡画像を撮影した。
その後、スライドグラスを移動することなく、同じ顕微鏡によって、蛍光染色していないクロレラの図２８に示す蛍光顕微鏡画像を撮影した。撮影条件は、参考例１の図２０と同じである。
図２９（ａ）に示すクロレラの蛍光顕微鏡画像において、線で囲まれた部分では、主に黄色の自家蛍光が観察された。その他の部分では、主に赤色の自家蛍光が観察された。図２９（ｂ）に示すように、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＰｒｏ）を用いて、クロレラの蛍光顕微鏡画像における黄色の自家蛍光が発せられた部分を、黒色で抽出し、その他の部分を白色にした、自家蛍光の抽出画像を作成した。図２７に示す透過顕微鏡画像に、図２９（ｂ）に示す黄色の自家蛍光が発せられた部分の抽出画像を重ね合わせると、図３０に示すように、透過顕微鏡画像で観察された細胞内組織の形状と、黄色の自家蛍光が発せられた部分の形状と、が一致した。
（参考例４）
ピーク波長が６３７ｎｍの脂質標識蛍光色素であるナイルレッドを用意し、アセトン中に希釈して、１ｍｇ／ｍＬの蛍光試薬溶液を調整した。次に、参考例３と同じく培養されたクロレラを含む２００μＬの液体Ｃ培地に、１．０μＬの蛍光試薬溶液を添加して、クロレラをナイルレッドで染色した。
参考例３の顕微鏡観察と同日に、ナイルレッドで染色されたクロレラを含む１０μＬの液体Ｃ培地をスライドグラスに垂らし、カバーガラスをかけた。次に、オリンパス株式会社製のＵＩＳ搭載顕微鏡によって、ナイルレッドで染色されたクロレラの図３１に示す透過顕微鏡画像を撮影した。
その後、スライドグラスを移動することなく、同じ顕微鏡によって、ナイルレッドで染色されたクロレラの図３２に示す蛍光顕微鏡画像を撮影した。具体的には、広帯域（ＷＩＧ）励起光を発し、バンドパスフィルター（ＢＰ ５３０−５５０）によって、励起光の波長帯域を５３０ｎｍから５５０ｎｍにし、対物レンズを介してナイルレッドで染色されたクロレラに励起光を照射した。励起光を照射されたナイルレッドで染色されたクロレラで生じた蛍光を、対物レンズ、及び波長５７５ｎｍ未満の光を吸収し波長５７５ｎｍ以上の光を透過させる吸収フィルター（ＢＡ５７５ＩＦ）を介して、カメラで撮影した。励起光の照射時間（クロレラの露出時間）は、１．０秒であった。なお、励起光に対して、平均透過率（Ｔａｖ）が２５％のＮＤフィルターと、平均透過率（Ｔａｖ）が６％のＮＤフィルターと、を用いた。
図３３（ａ）に示すクロレラの蛍光顕微鏡画像において、主に赤色の蛍光が観察された。図３３（ｂ）に示すように、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＰｒｏ）を用いて、クロレラの蛍光顕微鏡画像における赤色の蛍光が発せられた部分を、黒色で抽出し、その他の部分を白色にした、赤色の蛍光の抽出画像を作成した。図３１に示す透過顕微鏡画像に、図３３（ｂ）に示す赤色の蛍光が発せられた部分の抽出画像を重ね合わせると、図３４に示すように、透過顕微鏡画像で観察された細胞内組織の形状が観察された部分と、赤色の蛍光が発せられた部分の形状と、が一致した。
また、脂質を標識することが既知であるナイルレッドで染色されたクロレラ内の蛍光が観察された部分の形状と、図３０に示した蛍光染色されていないクロレラ内のバンドパスフィルター（ＢＰ ４６０−４９５）及び吸収フィルター（ＢＡ５１０ＩＦ）を用いた場合に黄色で観察される自家蛍光の部分の形状と、は、類似していた。
１０ 励起光光源
１１ 光源駆動電源
１２ 電源制御装置
２０Ａ 第１の受光素子
２０Ｂ 第２の受光素子
２１Ａ、２１Ｂ、５１ 増幅器
２２Ａ、２２Ｂ、５２ 増幅器電源
２３Ａ、２３Ｂ、５３ 光強度算出装置
２４Ａ、２４Ｂ、５４ 光強度記憶装置
４０ フローセル
５０ 散乱光受光素子
１００ 培養槽
１０２Ａ 第１の蛍光検出器
１０２Ｂ 第２の蛍光検出器
１０５ 散乱光検出器
３０１ 記録部
３０２ 大きさ計算部
３０３ 統計部
３０４ 定量部
３０５ 評価部
３０６ 出力部
３０７ 比較部
３５１ 記録装置
４０１ 表示装置

Claims (20)

  1. 微細藻類を含む流体が流されるフローセルと、
    前記フローセルに励起光を照射する励起光光源と、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出する蛍光検出器と、
    前記微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出する散乱光検出器と、
    検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録する処理装置と、を備える、
    微細藻類のモニタリング装置。
  2. 前記脂質で生じた自家蛍光は、黄色光である、請求項１に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  3. 前記処理装置が、前記散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、前記脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算する、請求項１又は２に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  4. 前記処理装置が、単位時間内に計測した微細藻類の大きさ及び前記単位時間内に計測した脂質の大きさの分布を計算する、請求項３に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  5. 前記処理装置が、前記分布を計算するための前記単位時間を時系列上で移動させる、請求項４に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  6. 前記処理装置が、前記微細藻類の大きさ及び前記脂質の大きさの時間変化を記録する、請求項３に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  7. 前記処理装置が、
    単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に発せられた前記微細藻類の散乱光の強さと、前記単位時間内に発せられた前記微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、前記微細藻類の量と濃度を計算し、
    前記単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された前記脂質の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた前記脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、前記脂質の量と濃度を計算する、
    請求項１又は２に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  8. 前記処理装置が、前記微細藻類の量と濃度の時間変化と、前記脂質の量と濃度の時間変化と、を記録する、請求項７に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  9. 前記微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出する蛍光検出器を更に備える、請求項１又は２に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  10. 前記処理装置が、前記散乱光の強さから微細藻類の大きさを計算し、前記脂質の自家蛍光の強さから脂質の大きさを計算し、前記葉緑体の自家蛍光の強さから葉緑体の大きさを計算する、請求項９に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  11. 前記処理装置が、単位時間内に計測した微細藻類の大きさ、前記単位時間内に計測した脂質の大きさ、及び前記単位時間内に計測した葉緑体の大きさの分布を計算する、請求項１０に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  12. 前記処理装置が、前記微細藻類の大きさ、前記脂質の大きさ、及び前記葉緑体の大きさの時間変化を記録する、請求項１０に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  13. 前記処理装置が、
    単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に発せられた前記微細藻類の散乱光の強さと、前記単位時間内に発せられた前記微細藻類の散乱光の検出シグナルの数と、から、前記微細藻類の量と濃度を計算し、
    前記単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された前記脂質の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた前記脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、前記脂質の量と濃度を計算し、
    前記単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された前記葉緑体の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた前記葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、前記葉緑体の量と濃度を計算する、
    請求項９に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  14. 前記処理装置が、前記微細藻類の量と濃度の時間変化と、前記脂質の量と濃度の時間変化と、前記葉緑体の量と濃度の時間変化と、を記録する、請求項１３に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  15. 計算結果を表示する表示装置を更に備える、請求項３から１４のいずれか１項に記載の微細藻類のモニタリング装置。
  16. 微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、
    前記フローセルに励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、
    前記微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出することと、
    検出される脂質の自家蛍光と散乱光の強さを時系列に記録することと、を備える、
    微細藻類のモニタリング方法。
  17. 微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、
    前記フローセルに励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、
    検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、
    単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、脂質の量と濃度を計算することと、
    前記脂質の量と濃度が所定の判別値を超えたときに、微細藻類の培養を終了するタイミングであると判別することと、
    を備える、微細藻類の培養終了のタイミングの判別方法。
  18. 複数種類の微細藻類のそれぞれを含む流体のそれぞれをフローセルに流すことと、
    前記フローセルに励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、
    微細藻類の種類毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、
    単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の種類毎に、脂質の量と濃度を計算することと、
    前記脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の微細藻類を選別することと、
    を備える、微細藻類のスクリーニング方法。
  19. 複数の培養条件下で培養されている微細藻類のそれぞれを含む流体をフローセルに流すことと、
    前記フローセルに励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、
    微細藻類の培養条件毎に、検出される脂質の自家蛍光の強さを時系列に記録することと、
    単位時間内に前記フローセルを通過した流体の体積と、前記単位時間内に検出された脂質の自家蛍光の強さと、前記単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、から、微細藻類の培養条件毎に、脂質の量と濃度を計算することと、
    前記脂質の量と濃度が所定の判別値を超えた種類の培養条件を選別することと、
    を備える、微細藻類の培養条件のスクリーニング方法。
  20. 微細藻類を含む流体をフローセルに流すことと、
    前記フローセルに励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの脂質で生じた自家蛍光を検出することと、
    前記励起光を照射された微細藻類のそれぞれの葉緑体で生じた自家蛍光を検出することと、
    前記微細藻類のそれぞれで生じた散乱光を検出することと、
    検出される脂質の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた脂質の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される葉緑体の自家蛍光の強さと、単位時間内に発せられた葉緑体の自家蛍光の検出シグナルの数と、検出される散乱光の強さと、単位時間内に発せられた散乱光の検出シグナルの数と、から微細藻類の状態を評価することと、
    前記微細藻類の状態の評価結果から、前記微細藻類を含む流体の供給源の環境を評価することと、
    を備える、環境のモニタリング方法。
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