JP2021065137A - Plant culture apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物培養装置に関する。 The present invention relates to a plant culture apparatus.
下記特許文献1には、細胞培養液が封入された無菌バッグに、光照射部材の突起を当接させることで培養液深部に光を照射する細胞培養装置が記載されている。 Patent Document 1 below describes a cell culture device that irradiates a deep part of the culture solution with light by bringing a protrusion of a light irradiation member into contact with a sterile bag containing the cell culture solution.
上記特許文献1の細胞培養装置においては、細胞の増殖に伴って透過光の強度が減衰した際に、光センサの計測値に応じて光強度を調節している。このため、細胞の培養環境を培養に適した状態に保つためには、計測値を判定し、判定に応じて光強度を調整する煩雑な処理が必要となる。 In the cell culture apparatus of Patent Document 1, when the intensity of transmitted light is attenuated as the cells proliferate, the light intensity is adjusted according to the measured value of the optical sensor. Therefore, in order to keep the cell culture environment in a state suitable for culturing, it is necessary to perform a complicated process of determining the measured value and adjusting the light intensity according to the determination.
本発明は、上記事実を考慮して、植物培養を省人化できる植物培養装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a plant culture apparatus capable of saving manpower in plant culture in consideration of the above facts.
請求項1の植物培養装置は、植物の培養容器が載置される架台と、前記植物の培養時間に応じて前記植物の培養環境を変更可能な培養環境調整機構と、を備えている。 The plant culture apparatus according to claim 1 includes a pedestal on which a plant culture container is placed, and a culture environment adjusting mechanism capable of changing the culture environment of the plant according to the culture time of the plant.
請求項1に記載の植物培養装置は、培養環境調整機構を備えている。培養環境調整機構は、架台に載置された培養容器内の植物の培養環境を、培養時間に応じて変更できる。このため、植物の成長段階毎に適した培養環境を提供することができる。また、植物の成長状況を監視し続ける必要がなく植物培養を省人化できる。 The plant culture apparatus according to claim 1 includes a culture environment adjusting mechanism. The culture environment adjustment mechanism can change the culture environment of the plant in the culture container placed on the gantry according to the culture time. Therefore, it is possible to provide a culture environment suitable for each growth stage of the plant. In addition, it is not necessary to continuously monitor the growth status of plants, and plant culture can be saved.
請求項2の植物培養装置は、請求項1に記載の植物培養装置において、前記培養環境調整機構は、前記架台に複数台隣接して配置されると共にそれぞれ異なる培養環境を形成可能とされ、前記植物の培養時間に応じて前記培養容器を前記架台上で移動させる運搬装置を備えている。 The plant culturing apparatus according to claim 2 is the plant culturing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the culturing environment adjusting mechanisms are arranged adjacent to each other and can form different culturing environments. It is provided with a transport device for moving the culture container on the gantry according to the culture time of the plant.
請求項2に記載の植物培養装置では、複数台の培養環境調整機構がそれぞれ異なる培養環境を形成できる。また、培養時間に応じて、運搬装置が培養容器を架台の上で移動させる。これにより、植物の成長段階毎に適した培養環境を提供することができる。 In the plant culture apparatus according to claim 2, a plurality of culture environment adjusting mechanisms can form different culture environments. In addition, the transport device moves the culture container on the gantry according to the culture time. Thereby, it is possible to provide a culture environment suitable for each growth stage of the plant.
請求項3の植物培養装置は、請求項1又は請求項2に記載の植物培養装置において、前記培養環境調整機構は前記植物に照射する光の波長及び強度を変更する。 The plant culture apparatus according to claim 3 is the plant culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the culture environment adjusting mechanism changes the wavelength and intensity of light irradiating the plant.
請求項3に記載の植物培養装置では、培養環境調整機構が植物に照射する光の波長及び強度を変更する。これにより、成長段階毎に適した光を植物に照射することができる。 In the plant culture apparatus according to claim 3, the culture environment adjusting mechanism changes the wavelength and intensity of the light irradiating the plant. This makes it possible to irradiate the plant with light suitable for each growth stage.
請求項4の植物培養装置は、請求項1〜請求項3の何れか1項の培養装置において、前記培養容器には通気性のあるフィルターが装着され、前記フィルターを介して前記培養容器の内側と外側との間でガスが流通可能とされている。 The plant culture apparatus according to claim 4 is the culture apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a breathable filter is attached to the culture vessel, and the inside of the culture vessel is passed through the filter. Gas can be circulated between the outside and the outside.
請求項4に記載の植物培養装置によると、培養容器に、培養容器の内側と外側との間でガスが流通可能なフィルターが装着されている。このため、培養容器にチューブなどを接続しておかなくても、ガスを供給又は排出できる。これにより、培養容器を架台の上で移動させやすい。 According to the plant culture apparatus according to claim 4, the culture vessel is equipped with a filter capable of flowing gas between the inside and the outside of the culture vessel. Therefore, gas can be supplied or discharged without connecting a tube or the like to the culture vessel. This makes it easy to move the culture vessel on the gantry.
請求項5の植物培養装置は、請求項1〜4の何れか1項に記載の植物培養装置において、前記培養容器は、通気性のある素材で形成されている。 The plant culture apparatus according to claim 5 is the plant culture apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the culture vessel is made of a breathable material.
請求項5に記載の植物培養装置によると、培養容器が通気性のある素材で形成されている。これにより、通気のためのポートが設けられていなくても、培養容器素材表面からガス交換が可能である。 According to the plant culture apparatus according to claim 5, the culture vessel is made of a breathable material. As a result, gas can be exchanged from the surface of the culture vessel material even if a port for ventilation is not provided.
本発明によると、植物培養を省人化できる。 According to the present invention, plant culture can be labor-saving.
以下、本発明の実施形態に係る植物培養装置について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する、又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, the plant culture apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The components shown by using the same reference numerals in each drawing mean that they are the same components. In addition, description of overlapping configurations and symbols in the drawings may be omitted. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be carried out with appropriate modifications such as omitting the configuration or replacing it with a different configuration within the scope of the object of the present invention.
<植物培養装置>
図1(A)には、本発明の実施形態に係る植物培養装置10の基本構成が示されている。植物培養装置10は、植物の培養容器80が設置可能な収納ラックである。植物培養装置10は、架台20、調温機構30、調光機構40、運搬装置50、振とう装置60及び制御装置70を備えて形成されている。
<Plant culture equipment>
FIG. 1A shows the basic configuration of the
(架台)
架台20は、略水平面に沿って配置された上下一対のテーブル22(上テーブル22A、下テーブル22B)と、この一対のテーブル22を連結するジャッキ24と、を備えて形成されている。ジャッキ24は伸縮可能とされ、上テーブル22Aを下テーブル22Bに対して接離可能に保持している。なお、図1(B)には、下テーブル22Bの上面の平面視及び内部構造の平面視が破断線の両側にそれぞれ示されている。
(Mount)
The
(調温機構)
調温機構30は、給水管32と、ファン34と、調温装置36と、ダクト38と、を備えている。
(Temperature control mechanism)
The
給水管32は、上テーブル22A、下テーブル22Bにそれぞれ配管されている。調温装置36が給水管32を流れる流体を調温することにより、上テーブル22A及び下テーブル22Bに挟まれた空間V並びにこの空間Vに設置される培養容器80を、冷却、加熱又は保温する。
The
給水管32の端部には継手32Aが接続可能とされている。この継手32Aは、調温装置36が設置された循環経路(不図示)と接続することができる。調温装置36は、循環経路を流れる流体を加温又は冷却できる熱交換器を備えている。これにより調温装置36は、給水管32を流れる流体温度を調整できる。
A joint 32A can be connected to the end of the
また、継手32Aは、複数の架台20が横方向に隣接して配置された際に、それぞれの給水管32を連結することもできる。なお、複数の架台20を隣接して配置する場合において、それぞれの架台20の給水管32を連結させることは必須ではない。給水管32は、異なる流水経路にそれぞれ接続してもよい。
Further, the
ファン34は、空間Vの空気を吸引可能とされ、主として空間Vの冷却用に用いられる。具体的には、ファン34は給水管32を流れる流体によって加熱された空気を吸引することで空間Vから排熱し、空間Vを冷却する。あるいは、ファン34は、後述する調光機構40から発せられる熱によって加熱された空気を吸引することで空間Vから排熱し、空間Vを冷却する。
The
ファン34によって吸引された空間Vの空気は、ダクト38によって外部(植物培養装置10が設置された室空間の外部)へ排出される。ファン34の駆動は、調温装置36によって調整されている。
The air in the space V sucked by the
(調光機構)
調光機構40は、光の波長及び強度が可変とされた光源を備えた照明装置42と、照明装置42から発せられる光の波長及び強度を調整する調光装置44と、を備えている。
(Dimming mechanism)
The
照明装置42は、例えばLEDを光源として備えており、上テーブル22Aの下面に下向きに、及び、下テーブル22Bの上面に上向きに設置されている。これにより照明装置42は、空間V及びこの空間Vに設置される培養容器80を照射可能とされている。
The
照明装置42に用いられるLEDは、調光装置44によって光の波長及び強度が可変とされている。この光の波長は、紫外線を含む短波長領域、可視光を含む中波長領域及び赤外線を含む長波長領域に亘って調光可能とされていることが好ましい。また、照明装置42には、光源の種類に関わらず、光源から発せられた光を拡散させる拡散板を設けることが好ましい。これにより、光の指向性が強い光源を用いた場合であっても、拡散光を生成できる。
In the LED used in the
(運搬装置)
運搬装置50は、下テーブル22Bの上面に固定され、培養容器80が載置されるボールコンベアである。運搬装置50に載置された培養容器80は、持ち上げずに横方向にスライドさせることにより、下テーブル22Bの上において横移動させることができる。
(Transportation device)
The
なお、運搬装置50としては、ボールコンベアに代えてローラーコンベア又はチェーンコンベア等を用いてもよい。さらに、ローラーコンベア又はチェーンコンベア等をモーターで回転させることにより、培養容器80を横方向にスライドさせる動力を確保してもよい。
As the
(振とう装置)
振とう装置60には、架台20が載置されている。振とう装置60は、架台20を加振して培養容器80内の培養液Lを緩速攪拌し、培養液L内の成分を混合することができる。また、振とう装置60は架台20及びテーブル22を傾斜させて培養容器80内における培養液Lを移動させ、培養容器80内の植物Pと照明装置42との間の培養液の体積を変化させる。これにより植物Pに対する光の照射具合を変更できる。
(Shaking device)
A
また、培養容器80に培養液Lの排出孔を設ければ、架台20及びテーブル22を傾斜させて培養容器80内における培養液を移動させることにより、培養袋82の内部の培養液Lを排出し易くできる。なお、振とう装置60は必要に応じて設ければよく、本発明においては必ずしも必要ではない。
Further, if the
(制御装置)
制御装置70は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、一時記憶領域としてのメモリ、記憶部、入力部等を備え、記憶部には、調温機構30における調温装置36と調光機構40における調光装置44とを制御するプログラムがインプットされている。また、制御装置70には、プログラムを実行するための時間を計測するタイマーが内蔵されている。制御装置70は、植物Pの培養時間に応じて調温装置36及び調光装置44を制御して、植物Pの培養環境を変更することができる。
(Control device)
The
具体的には、制御装置70が植物Pの培養時間に応じて、記憶部にインプットされたプログラムを実行して調温装置36を制御する。これにより給水管32を流れる流体の温度が調整され、ファン34の駆動状態を調整される。この結果、空間Vに任意の「温熱環境」が形成される。
Specifically, the
また、制御装置70は、植物Pの培養時間に応じて、記憶部にインプットされたプログラムを実行して調光装置44を制御する。これにより照明装置42の波長及び光強度が調整される。この結果、空間Vに任意の「光環境」が形成される。
Further, the
なお、本明細書においては、「温熱環境」及び「光環境」を総称して「培養環境」と称す。上記で説明した調温機構30、調光機構40、運搬装置50、振とう装置60及び制御装置70は、本発明における培養環境調整機構の一例である。
In this specification, the "thermal environment" and the "light environment" are collectively referred to as the "culture environment". The
<連結構造>
植物培養装置10は、図1に示すように、1台の架台で形成することができる。また、本発明における植物培養装置は、図2に示すように、複数の架台20を上下方向に連結して配置し、かつ、横方向に隣接して配置して形成することもできる。なお、図2に示す植物培養装置を、以下の説明では植物培養装置12と称す。また、図2においてダクト38の図示は省略されている。
<Connected structure>
As shown in FIG. 1, the
複数の架台20を上下方向に連結する場合において、説明の便宜上、下方に配置される架台20を下架台20Dとし、上方に配置される架台20を上架台20Uとする。このとき、下架台20Dにおける上テーブル22Aと、上架台20Uにおける下テーブル22Bとは、それぞれ別体として形成してもよいが、本実施形態においては、これらを一体的に形成している。
When connecting a plurality of
上下に連結された上架台20U及び下架台20Dにそれぞれ設置された給水管32を流れる流体の温度は、1台の調温装置36によって等しい温度に調整される。同様に、上下に連結された上架台20U及び下架台20Dにそれぞれ設置されたファン34も、同じ調温装置36によって等しい駆動状態に調整される。これにより、上下に連結された上架台20U及び下架台20Dでは、等しい温熱環境が形成される。
The temperature of the fluid flowing through the
また、上下に連結された上架台20U及び下架台20Dにそれぞれ設置された照明装置42は、1台の調光装置44によって等しい波長及び等しい光強度に調整される。これにより、上下に連結された上架台20U及び下架台20Dでは、等しい光環境が形成される。すなわち、上下に連結された上架台20U及び下架台20Dでは、等しい培養環境が形成される。
Further, the
複数の架台20を横方向に隣接して配置する場合において、これらの架台20にそれぞれ設置された給水管32を流れる流体の温度は、異なる調温装置36によって調整される。同様に、横方向に隣接して配置された架台20にそれぞれ設置されたファン34の駆動状態も、異なる調温装置36によって調整される。
When a plurality of
これにより、横方向に隣接して配置された架台20では、異なる温熱環境を形成することができる。また、等しい温熱環境を形成することもできる。
As a result, different thermal environments can be formed in the
また、横方向に隣接して配置された架台20にそれぞれ設置された照明装置42は、異なる調光装置44によって波長及び光強度が調整される。これにより、横方向に隣接して配置された架台20では、異なる光環境を形成できる。また、等しい光環境を形成することもできる。
Further, the wavelength and the light intensity of the
すなわち、横方向に隣接して配置された架台20では、異なる培養環境を形成できるし、等しい培養環境も形成できる。
That is, the
なお、複数の架台20を横方向に隣接して配置する場合、振とう装置60の加振によって隣接する架台同士が干渉しないように、適宜隙間を設けて配置することが好ましい。架台20間に隙間を設けない場合はそれぞれの架台20を連結し、それぞれの架台20が同期して振動するように、複数の振とう装置60における振動周期、振幅を一致させることが好ましい。
When a plurality of
また、架台20を横方向に隣接して配置する場合、運搬装置50には動力装置52を設けることが好ましい。動力装置52は制御装置70によって制御され、人力に拠らず培養容器80を横方向へ移動させ、架台20間を移動させることができる。
Further, when the
動力装置52は、モーターつきのローラーや下テーブル22Bに部分的に設けたベルトコンベア等で形成できる。なお、動力装置52を設けない場合は、人力で培養容器80を移動できる。この場合であっても、運搬装置50がボールコンベアで形成されているため、移動させ易い。
The
また、図2に示した実施形態においては、架台20を上下方向及び横方向の双方に複数台隣接して配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。架台20は、上下方向のみに隣接(連結)して配置し、横方向に隣接させなくてもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 2, a plurality of
この場合、上架台20Uにおける給水管32及びファン34は、下架台20Dにおける給水管32及びファン34と、異なる調温装置36によって調整してもよい。同様に、上架台20Uにおける照明装置42は、下架台20Dにおける照明装置42と、異なる調光装置44によって調整してもよい。
In this case, the
さらに、架台20は、後述する図6に示した構成のように、横方向のみに隣接して配置し、上下方向に隣接(連結)させなくてもよい。
Further, the
また、本実施形態においては、架台20を横方向に隣接して複数配置して、それぞれの架台20に調温機構30及び調光機構40を配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、図2に示した架台20を2台以上連結して形成した1台の架台(架台20より横方向に長い架台)に、複数の調温機構30及び調光機構40を隣接して配置してもよい。
Further, in the present embodiment, a plurality of
すなわち、本発明における「培養環境調整機構が架台に複数台隣接して配置される」とは、「1台の架台」に「調温機構30及び調光機構40が複数台隣接して配置された」実施形態と「複数台隣接して配置された架台」のそれぞれに調温機構30及び調光機構40が一台ずつ配置された」実施形態との双方を含む。
That is, in the present invention, "a plurality of culture environment adjusting mechanisms are arranged adjacent to a gantry" means that "a plurality of
<培養容器>
図1に示すように、培養容器80は、培養袋82と、培養袋82を収容する容器84と、を備えている。
<Culture container>
As shown in FIG. 1, the
(培養袋)
培養袋82には、培養液(液体培地)Lと植物Pが収容可能とされている。培養液L及び植物Pは、図示しない開口部から培養袋82の内部へ投入される。開口部は、適宜密閉及び開放することができる構成とされ、培養液L及び植物Pの取出しや投入(交換)ができる。培養袋82内を無菌状態に保つ必要がある場合は、クリーンブースなどの設備により無菌状態に保たれた環境下で、滅菌された培養液L及び無菌状態の植物Pの取出しや投入を行う。
(Culture bag)
The
培養袋82は、一例として、PET(ポリエチレンテレフタレート)及びCPP(無軸延伸ポリプロピレン)の複合フィルムを用いて形成される。なお、培養袋82を形成する素材はこの複合フィルムに限定されるものではない。但し、植物Pの培養に必要な光の波長域に対して透過性を有するものを選択することが好ましい。また、培養袋82内を無菌状態に保つ必要がある場合は、例えばガンマ線滅菌などを、袋の素材に耐熱性がある場合はオートクレーブ滅菌などを行うことができる。
As an example, the
培養袋82には、培養袋82の内部へガスを導入し又は培養袋82の内部からガスを排出できる開口部であるポート82A、82B、82Cが設けられている。ポートの数や位置は、特に限定されるものではない。なお、培養袋82を通気性(例えば酸素透過性)のある素材で作製する場合は、ポートを設けなくてもよい。培養袋82を用いた場合において、ポートを設ければガス交換効率を高くすることができる。一方、ポートを省略すれば、培養袋82の構成を簡略化できる。なお、酸素透過性のある素材は、培養袋の上部にのみ使用してもよい。
The
ポート82Aには、図示しない通気用のチューブが接続可能とされている。このチューブ及びポート82Aを介して、培養袋82の内部に、必要に応じて強制的に、又は圧力差等に応じて自動的に、空気や二酸化炭素等のガスが供給される。一方、ポート82Bからは、ポート82Aから供給されたガスと引き換えに、培養袋82の内部からガスが排出される。なお、ポート82A及びポート82Bの双方をガスの排出用に用いてもよい。
A ventilation tube (not shown) can be connected to the
なお、ポート82A及びポート82Bには必ずしもチューブを接続する必要はなく、通気性のあるフィルターをポート82A及びポート82Bに装着することで培養容器80(培養袋82)の内側と外側との間でガスの流通を行ってもよい。チューブを接続しない場合、架台20間の培養容器80の移動が容易となる。また、フィルターは除菌性を備えていてもよい。
It is not always necessary to connect a tube to the
ポート82Cには、図示しない通気用のチューブが接続可能とされている。このチューブ及びポート82Cを介して、培養袋82の内部に、必要に応じて強制的に、又は圧力差等に応じて自動的に、空気や二酸化炭素のガスが供給される。なお、培養液中への通気が必要な場合は、ポート82Cから供給されたガスが培養液L中に供給されるように、ポート82Cの位置と培養液Lの量が調整されることが好ましい。培養液中への通気が必要ない場合は、ポート82Cを設けなくてもよい。
A ventilation tube (not shown) can be connected to the
(容器)
容器84は、図3(A)に示すように、上側が開放した立方体形状の箱であり、培養袋82を収容することができる。培養袋82は内部へ投入された培養液Lの圧力により変形した際に、容器84の内壁に押し付けられて形状が保持される。
(container)
As shown in FIG. 3A, the
なお、図3(A)においては、予め培養液Lが投入された培養袋82を容器84へ収容する構成が描かれているが、本発明の実施形態はこれ限らない。つまり、培養袋82を容器84へ収容した後に、培養袋82に培養液Lを投入してもよい。
Although FIG. 3A shows a configuration in which the
容器84は、培養液Lの圧力によって使用上支障がある撓み変形が生じない程度の剛性を有し、かつ、容器84の外側から照射された光を培養袋82へ透過する透過性を有する素材によって形成される。
The
図3(A)には、容器の一例として、有孔のステンレス板で形成した容器84が示されている。ステンレス板は、各種金属材料を用いた金属板や、各種樹脂材料を用いた樹脂板としてもよい。孔の形状及び開口率は、金属板又は樹脂板の剛性と植物Pの育成に必要な光強度とのバランスに応じて、適宜設計される。
FIG. 3A shows a
図3(B)には、容器の別の一例(変形例)として、無孔のアクリル板で形成した容器86が示されている。アクリル板は、光の透過性を備えたものであれば、各種樹脂材料を用いた樹脂板やガラス板としてもよい。なお、光の透過性を備えた材料で容器86を形成する場合、当該材料は、紫外線を含む短波長領域、可視光を含む中波長領域及び赤外線を含む長波長領域に亘って光を透過できることが好ましい。また、透過率は高いほうが好ましい。
FIG. 3B shows a
図3(C)には、容器のさらに別の一例(変形例)として、無孔のアクリル板で形成した載置板88が示されている。また、載置板88には、自立可能な培養袋83が載置される。この図に示すように培養袋83が自立可能な構成の場合、容器は単板によって形成することができる。なお、図3(A)〜(C)に示した培養袋82、83には上述したポート82A、82B、82Cが省略されている。
FIG. 3C shows a mounting
(固定治具)
培養袋82(培養袋83を含む。以下同様。)には、植物Pの成長状況に応じて、図4(A)、(B)に示す固定治具90を封入できる。固定治具90は比重が培養液Lより軽く、かつ、光の透過性を有する材料で形成され、培養液Lに浮かべて使用することができる。
(fixing jig)
The culture bag 82 (including the
固定治具90には、所定の間隔で保持孔90Aが形成されている。保持孔90Aには、植物Pの組織(例えば茎等)が挿通されて、植物Pを所定の位置に保持する。これにより、培養袋82に複数の植物Pが封入された場合において、それぞれの植物Pに照射される光(照明装置42からの光(図1(A)、図2参照))を均質化できる。
Holding
なお、固定治具90は、光の透過性を有する材料で形成されているため、図1(A)に示す下テーブル22Bに設置された照明装置42から照射された光は、培養液L及び固定治具90を透過する。この光は、植物Pにおいて培養液Lの外側にある組織にも照射される。同様に、上テーブル22Aに設置された照明装置42から照射された光は、培養袋82内の気体ガス及び固定治具90を透過する。この光は、植物Pにおいて培養液Lの内部にある組織にも照射される。
Since the fixing
固定治具90には、図4(C)に示すように、凸部90Bを設けてもよい。凸部90Bは、固定治具90の表面形状を平坦面ではなく凹凸面にするための突起である。凸部90Bには様々な形状を適用することができる。凸部90B以外の部分は、相対的に凹部となる。凸部90B及び凹部は、固定治具90の表面及び裏面の双方に設けることが好ましい。
As shown in FIG. 4C, the fixing
固定治具90に凸部90Bを設けることにより、固定治具90に照射された照明装置42からの光のうち、固定治具90を透過する透過光及び固定治具90によって反射される反射光の角度が一様でなくなる。すなわち、透過光及び反射光が様々な角度で植物Pに照射される。
By providing the convex portion 90B on the fixing
なお、固定治具90は、必ずしも光の透過性を有する材料で形成しなくてもよい。例えば光の透過性を有する材料に代えて、光を反射できる材料で形成してもよい。光を反射できる材料としては、ステンレスやアルミなどの金属材料、表面にメッキ処理を施した材料など、各種の材料を用いることができるが、反射率は高いほうが好ましい。
The fixing
固定治具90を光の反射率が高い材料で形成することにより、図1における下テーブル22Bに設置された照明装置42から照射された光は、植物Pにおいて培養液L中の組織に効率よく照射される。同様に、上テーブル22Aに設置された照明装置42から照射された光は、植物Pにおいて培養液Lの外側にある組織に効率よく照射される。
By forming the fixing
また、固定治具90を反射率が高い材料で形成する場合は、表面に凹凸を設けることが好適である。反射率が高い材料の表面に凹凸を設けることで、反射光が乱反射して植物Pに光が照射され易くなる。
Further, when the fixing
なお、培養袋82に封入する固定治具としては、固定治具90に代えて、図5(A)、(B)にそれぞれ示すハニカム形状の固定治具92、94を用いることができる。
As the fixing jig to be sealed in the
図5(A)に示す固定治具92は、培養袋82の内部を四角形(格子状)に仕切る仕切り板であり、固定治具92によって仕切られた領域のそれぞれに、植物Pが配置される。これにより、植物Pが所定の位置に保持される。
The fixing jig 92 shown in FIG. 5A is a partition plate that partitions the inside of the
また、図5(B)に示す固定治具94は、培養袋82の内部を六角形(蜂の巣状)に仕切る仕切り板であり、固定治具94によって仕切られた領域のそれぞれに、植物Pが配置される。これにより、植物Pが所定の位置に保持される。
Further, the fixing jig 94 shown in FIG. 5B is a partition plate for partitioning the inside of the
固定治具92、94は、固定治具90と同様に、光の透過性を有する材料又は光を反射できる材料で形成することができる。光を反射できる材料で形成する場合、表面に凹凸を設けて光を乱反射できる構成とすることが好ましい。固定治具92、94の比重は適宜選択できる。つまり、固定治具92、94は、培養液Lに沈めてもよいし浮かべてもよい。
Like the fixing
なお、培養容器80は培養袋82及び容器84を備えて形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば培養容器は、培養袋82を省略して、培養液Lを保持できる容器のみで形成することができる。
The
<植物>
本発明の実施形態における植物培養装置10及び植物培養装置12では、トマト等ナス科をはじめとした植物の「種子」、種子から成長した「苗」及び苗から成長した植物等の「植物の全体」の他、植物における「茎」、「葉」、「根」、「芽」及び「胚」等の「植物の部分(器官)」を培養できる。さらに、植物培養装置10及び植物培養装置12で培養可能な植物は、種子植物(被子植物及び裸子植物)に限定されず、胞子植物(シダ植物、苔植物、藻類)としてもよい。
<Plants>
In the
また、本発明における「培養」とは、これらの植物自体の全体又は部分の成長や増殖を目的として実施する培養の他、これらの植物内部で生成される物質(有用二次代謝産物)の生産を目的として実施する培養を含む。有用二次代謝産物の生産にあたっては、有用二次代謝産物の種類に応じて適した波長の光(一例として、植物に紫外線を含む短波長領域の光)を照射することが好ましい。 In addition, the term "culture" in the present invention refers to the production of substances (useful secondary metabolites) produced inside these plants, in addition to the culture carried out for the purpose of growing or proliferating all or parts of these plants themselves. Including the culture carried out for the purpose of. In the production of useful secondary metabolites, it is preferable to irradiate plants with light having a wavelength suitable for the type of useful secondary metabolite (for example, light in a short wavelength region including ultraviolet rays).
<作用・効果>
(調温機構及び調光機構を複数台で形成する場合)
図2に示すように、本発明の実施形態に植物培養装置12は、培養環境調整機構として、調温機構30、調光機構40、運搬装置50、振とう装置60及び制御装置70を備えている。培養環境調整機構は、架台20に載置された培養容器80内の植物Pの培養環境を、培養時間に応じて変更できる。
<Action / effect>
(When forming a temperature control mechanism and a dimming mechanism with multiple units)
As shown in FIG. 2, in the embodiment of the present invention, the
図6を用いて具体的に説明する。図6に示した実施形態では、架台20が横方向に5台隣接して配置されている。各架台20には、それぞれ調温機構30(給水管32、ファン34(図示略)及び調温装置36)及び調光機構40(照明装置42及び調光装置44)が設置されている。各架台20におけるそれぞれの調温機構30及び調光機構40は、制御装置70によって個別に制御されている。
This will be specifically described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, five
架台20において運搬装置50に載置された培養容器80は、所定時間毎に隣接する架台20へ運搬される。このとき、制御装置70が、動力装置52(図2参照)を制御して、培養容器80を運搬する。
The
培養容器80で培養される植物Pは、一例として、有用二次代謝産物の生産を目的として培養される。植物Pは、「成長促進培養」期間として、T1(時間)の培養時間を必要とする。成長促進培養期間においては、Q1(℃)の培養温度下において、λ1(nm)の波長の光を、光強度がμ1(molm-2s-1)の光合成光量子束密度となるように植物Pに照射することが好ましい植物である。
The plant P cultured in the
また、植物Pは、「成長促進培養」期間のあと、「有用二次代謝産物生産第一促進培養」期間として、T2(時間)の培養時間を必要とする。有用二次代謝産物生産促進培養期間においては、Q2(℃)の培養温度下において、λ2(nm)の波長の光を、光強度がμ2(molm-2s-1)の光合成光量子束密度となるように植物Pに照射することが好ましい植物である。 In addition, plant P requires a culture time of T2 (hours) as a "useful secondary metabolite production first-promoting culture" period after the "growth-promoting culture" period. During the culture period for promoting the production of useful secondary metabolites, light with a wavelength of λ2 (nm) was used as a photosynthetic photon flux density with a light intensity of μ2 (molm -2 s -1) under a culture temperature of Q2 (° C). It is a preferable plant to irradiate the plant P so as to become.
さらに、植物Pは、「有用二次代謝産物生産第一促進培養」期間のあと、「有用二次代謝産物生産第二促進培養」期間として、T3(時間)の培養時間を必要とする。有用二次代謝産物生産促進培養期間においては、Q3(℃)の培養温度下において、λ3(nm)の波長の光を、光強度がμ3(molm-2s-1)の光合成光量子束密度がとなるように植物Pに照射することが好ましい植物である。 Further, the plant P requires a culture time of T3 (hours) as a "useful secondary metabolite production second accelerated culture" period after the "useful secondary metabolite production first accelerated culture" period. During the culture period for promoting the production of useful secondary metabolites, light with a wavelength of λ3 (nm) and photosynthetic photon flux density with a light intensity of μ3 (molm -2 s -1) under a culture temperature of Q3 (° C) It is a preferable plant to irradiate the plant P so as to be.
なお、光の波長λ1、λ2、λ3は、必ずしも特定の値(例えば550nm)に限定されるものではなく、所定の幅を持たせた値(例えば400nm〜700nm)としてもよい。また、光の強度μ1、μ2、μ3は必ずしも光合成光量子束密度を基に決定する必要はなく、例えば照度(lux)等を基に決定してもよい。 The wavelengths of light λ1, λ2, and λ3 are not necessarily limited to specific values (for example, 550 nm), and may be values having a predetermined width (for example, 400 nm to 700 nm). Further, the light intensities μ1, μ2, and μ3 do not necessarily have to be determined based on the photosynthetic photon flux density, and may be determined based on, for example, the illuminance (lux).
図6に示した植物培養装置12では、互いに隣接する3台の架台20Lにおいて、培養温度がQ1(℃)となるように、調温機構30が制御されている。また、光の波長がλ1(nm)、光合成光量子束密度がμ1(molm-2s-1)となるように、調光機構40が制御されている。培養容器80は、この3台の架台20上に、T1(時間)載置される。そして培養開始からT1(時間)経過後、培養容器80は、運搬装置50によって隣接する架台20Mへ運搬される。
In the
培養開始からT1(時間)経過後に培養容器80が運搬された架台20Mでは、培養温度がQ2(℃)となるように、調温機構30が制御されている。また、光の波長がλ2(nm)、光合成光量子束密度がμ2(molm-2s-1)となるように、調光機構40が制御されている。培養容器80は、この架台20M上に、T2(時間)載置される。そしてT2(時間)経過後、培養容器80は、運搬装置50によって隣接する架台20Rへ運搬される。
The
培養開始からT1+T2(時間)経過後に培養容器80が運搬された架台20Rでは、培養温度がQ3(℃)となるように、調温機構30が制御されている。また、光の波長がλ3(nm)、光合成光量子束密度がμ3(molm-2s-1)となるように、調光機構40が制御されている。培養容器80は、この架台20R上に、T3(時間)載置される。そして培養開始からT3(時間)経過後、培養容器80から植物Pが取出され、有用二次代謝産物が抽出、精製される。
In the
このように、植物培養装置12を用いることで、植物Pの成長段階毎に適した培養環境(温度環境、光環境)を提供することができる。また、培養時間によって培養環境の変更を管理できるため、培養環境を監視し続ける必要がなく、植物培養を省人化できる。
As described above, by using the
また、植物培養装置12では、隣接して配置された複数台の培養環境調整機構(調温機構30及び調光機構40)がそれぞれ異なる培養環境を形成できる。また、運搬装置50によって培養容器80が架台20上を移動する。これにより、植物Pの成長段階毎に適した培養環境を提供し易い。
Further, in the
なお、植物培養装置12においては、互いに隣接する各架台20の調光機構40は、それぞれ調光装置44を備えているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば架台20毎に、所定の波長及び光合成光量子束密度を備えた光を照射可能な照明装置42を設置することで、調光装置44を省略してもよい。
In the
(調温機構及び調光機構を1台で形成する場合)
図1に示すように、本発明の実施形態に植物培養装置10は、培養環境調整機構として、調温機構30、調光機構40、振とう装置60及び制御装置70を備えている。培養環境調整機構は、架台20に載置された培養容器80内の植物Pの培養環境を、培養時間に応じて変更できる。
(When the temperature control mechanism and the dimming mechanism are formed by one unit)
As shown in FIG. 1, in the embodiment of the present invention, the
具体的には、図6を用いて説明した架台20L、架台20M、架台20Rにおけるそれぞれの培養環境を、植物培養装置10においては1台の架台20によって形成し、培養容器80を運搬しない。
Specifically, in the
すなわち、架台20に培養容器80を載置して、培養温度がQ1(℃)となるように、調温機構30を制御する。また、光の波長がλ1(nm)、光合成光量子束密度がμ1(molm-2s-1)となるように、調光機構40を制御する。そして培養開始からT1(時間)経過後、調温機構30及び調光機構40の制御を切替える。
That is, the
すなわち、培養温度がQ2(℃)となるように、調温機構30を制御する。また、光の波長がλ2(nm)、光合成光量子束密度がμ2(molm-2s-1)となるように、調光機構40を制御する。そして培養開始からT2(時間)経過後、調温機構30及び調光機構40の制御を、再度切替える。
That is, the
すなわち、培養温度がQ3(℃)となるように、調温機構30を制御する。また、光の波長がλ3(nm)、光合成光量子束密度がμ3(molm-2s-1)となるように、調光機構40を制御する。そして培養開始からT3(時間)経過後、培養容器80から植物Pを取出して、有用二次代謝産物を抽出、精製する。
That is, the
このように、植物培養装置10を用いることで、植物Pの成長段階毎に適した培養環境(温度環境、光環境)を提供することができる。また、培養時間によって培養環境の変更を管理できるため、培養環境を監視し続ける必要がなく、植物培養を省人化できる。
As described above, by using the
なお、植物培養装置10においては、上述したように、1台の架台20に設置した調温機構30、調光機構40によって培養環境を変更できる。このため、運搬装置50は必ずしも備えていなくてもよい。運搬装置50を省略しても、培養時間に応じて植物Pの培養環境を変更できる。
In the
また、植物培養装置10、12においては、例えば培養開始からT1(時間)経過後、T2(時間)経過後及びT3(時間)経過後に、波長及び光合成光量子束密度が「可変」とされた照明装置42の波長及び光合成光量子束密度を切り替えるものとして説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。
Further, in the
例えば1台の調光機構40に、波長及び光合成光量子束密度が異なる3種類の照明装置42(それぞれ波長及び光合成光量子束密度が略一定の照明装置)を設けてもよい。この場合、培養開始からT1(時間)経過後、T2(時間)経過後及びT3(時間)経過後に、照明装置42の何れかを消灯し、別の何れかを点灯する。調光機構40をこのように形成しても、培養時間に応じて植物Pの培養環境を変更できる。
For example, one
また、植物培養装置10、12においては、調温機構30として給水管32及びファン34を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば給水管32及びファン34の何れか一方を省略してもよい。この構成によっても植物培養装置10、12における温熱環境を調整できる。
Further, in the
また、植物培養装置10、12においては、調温機構30及び調光機構40を設けることで、培養環境としての温熱環境及び光環境の双方を変更できる構成としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば調温機構30及び調光機構40の何れか一方を設けることで温熱環境及び光環境の何れか一方を変更できる構成としてもよい。
Further, the
また、植物培養装置10、12においては、制御装置70が植物Pの培養時間に応じて調温機構30及び調光機構40を制御して培養環境を変更しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、人間が目視や計測で植物Pの育成状況を判断し、判断結果に基づいて調温機構30及び調光機構40を操作してもよい。
Further, in the
すなわち、植物培養装置10、12においては、植物Pの培養時間に応じて調温機構30及び調光機構40を制御「可能な」制御装置70を備えていればよく、必ずしも培養時間に応じて調温機構30及び調光機構40を制御しなければならないわけではない。
That is, the
また、本実施形態における植物培養装置10、12は様々な地域に設置することができる。様々な地域は、一例として、熱帯、温帯、冷帯、寒帯及び乾燥帯等の各種気候区分に属する地域を含む。どのような気候区分の地域においても、植物培養装置10、12を用いることで植物Pの培養環境を変更し、植物培養を省人化できる。
In addition, the
さらに別の一例として、様々な地域は、高地や地下空間、海中施設等、海抜高度の高い地域や低い地域を含む。またさらに別の一例として、様々な地域は、惑星、準惑星及び衛星等の天体や宇宙ステーション等の人工天体を含む。このような地域(又は場所)においても、植物培養装置10、12を用いることで植物Pの培養環境を変更し、植物培養を省人化できる。
As yet another example, various areas include areas with high and low altitudes above sea level, such as highlands, underground spaces, and underwater facilities. As yet another example, various regions include celestial bodies such as planets, dwarf planets and satellites, and artificial celestial bodies such as space stations. Even in such an area (or place), the culture environment of the plant P can be changed by using the
なお、地球表面より重力が小さい地域において植物培養装置10、12を使用する場合を想定して、植物培養装置10、12は重力方向(図1、図2における紙面上下方向)に対して略90度回転させて用いてもよい。すなわち、テーブル22が略鉛直方向に沿うように植物培養装置10、12を配置してもよい。
Assuming that the
この場合、培養容器80及び培養袋82の形状は、底面が鉛直方向下側に配置されるように適宜変更することが好ましい。また、運搬装置50は、培養容器80の横揺れを抑制するために、下テーブル22Bだけでなく上テーブル22Aにも設置して、変形後の培養容器80の側面と当接させることが好ましい。
In this case, it is preferable that the shapes of the
また、本実施形態において架台20の形状は鉛直方向の寸法と比較して水平方向の寸法が大きく形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば上下方向に長く伸長する植物(例えばつる植物や木本類等)を培養する場合は、鉛直方向の寸法を大きく形成してもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。
Further, in the present embodiment, the shape of the
20 架台
20U 上架台(架台)
20D 下架台(架台)
20L 架台
20M 架台
20R 架台
30 調温機構(培養環境調整機構)
40 調光機構(培養環境調整機構)
50 運搬装置(培養環境調整機構)
52 動力装置(培養環境調整機構)
60 振とう装置(培養環境調整機構)
70 制御装置(培養環境調整機構)
80 培養容器
82 培養袋(培養容器)
P 植物
20
20D lower stand (stand)
40 Dimming mechanism (culture environment adjustment mechanism)
50 Transport device (culture environment adjustment mechanism)
52 Power unit (culture environment adjustment mechanism)
60 Shaking device (culture environment adjustment mechanism)
70 Control device (culture environment adjustment mechanism)
80
P plant
Claims (5)
前記植物の培養時間に応じて前記植物の培養環境を変更可能な培養環境調整機構と、
を備えた植物培養装置。 A pedestal on which the plant culture container is placed and
A culture environment adjustment mechanism capable of changing the culture environment of the plant according to the culture time of the plant,
A plant culture device equipped with.
前記植物の培養時間に応じて前記培養容器を前記架台上で移動させる運搬装置を備えている、
請求項1に記載の植物培養装置。 A plurality of the culture environment adjusting mechanisms are arranged adjacent to the gantry and can form different culture environments.
A transport device for moving the culture container on the gantry according to the culture time of the plant is provided.
The plant culture apparatus according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の植物培養装置。 The culture environment adjusting mechanism changes the wavelength and intensity of the light irradiating the plant.
The plant culture apparatus according to claim 1 or 2.
The plant culture apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the culture container is made of a breathable material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019192292A JP2021065137A (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Plant culture apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019192292A JP2021065137A (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Plant culture apparatus |
Publications (1)
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JP2021065137A true JP2021065137A (en) | 2021-04-30 |
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JP2019192292A Pending JP2021065137A (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Plant culture apparatus |
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Country | Link |
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2019
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