JP2022157460A - 培養方法及び培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】培養液へのガス供給量の制御によらずに、培養液の炭酸水素イオン濃度を適切な範囲に維持して、微細藻を良好に培養可能な培養方法及び培養装置を提供する。【解決手段】培養方法では、培養液Ｌに二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、培養液Ｌ中で微細藻を培養する。イオン濃度取得工程では、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の取得値を得る。イオン濃度調整工程では、取得値が、予め設定した設定濃度範囲内にない場合に、培養液Ｌの温度及びｐＨの少なくとも何れか一方を調整して、培養液Ｌの炭酸水素イオンの濃度を設定濃度範囲内へと調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、培養液に二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、培養液中で微細藻を培養する培養方法及び培養装置に関する。

培養液中で培養される微細藻は、光エネルギーと、二酸化炭素と、水とを利用した光合成により生育し増殖する。水を含む培養液に溶解した二酸化炭素（ＣＯ₂）の一部は炭酸（Ｈ₂ＣＯ₃）となり、この炭酸が、炭酸水素イオン（重炭酸イオン、ＨＣＯ₃ ^-）や炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）に段階的に電離する。極微量である炭酸を二酸化炭素とひとまとめにすると、培養液中では、二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオンの平衡状態が、培養液のｐＨに依存して成立する。培養液中の二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオンは溶存無機炭素とも総称される。培養液中で培養される微細藻は、二酸化炭素を主に炭酸水素イオンのかたちで細胞内に取り込んで光合成を行うと考えられている。

ここで、例えば、特許文献１には、培養液のｐＨを連続的に測定し、そのｐＨ測定値に応じて、培養液への二酸化炭素ガス（他のガスを含有しない純粋な二酸化炭素ガス）の供給量を制御する培養装置が提案されている。例えば、微細藻の光合成量が増大して、培養液の炭酸水素イオン等の濃度が低くなると、培養液のｐＨは上がる傾向にある。一方、微細藻の光合成量が低下して、培養液の炭酸水素イオン等の濃度が高くなると、培養液のｐＨは下がる傾向にある。このため、培養液のｐＨ測定値が予め設定された範囲の上限値に達したとき、培養液中の二酸化炭素不足を抑制するべく、培養液に対する二酸化炭素ガスの供給量を増やしている。一方、培養液のｐＨ測定値が予め設定された範囲の下限値に達したとき、二酸化炭素の過剰供給を抑制するべく、培養液に対する二酸化炭素ガスの供給を停止している。

特公昭６０－１９９８９号公報

ところで、微細藻の二酸化炭素固定能力が比較的高いこと等から、例えば、地球温暖化対策として、工場等の排ガスを培養液に供給し、該排ガスに含まれる二酸化炭素を利用して微細藻を培養することが提案されている。この場合、工場等から排出される排ガス量、及び、排ガスに含まれる二酸化炭素の濃度は、工場の稼働状況等に応じて変化する。このような排ガスの利用を上記の培養装置に適用し、培養液のｐＨ測定値に応じて、培養液への排ガスの供給量を制御することは難しく、排ガスの供給量を制御しても、培養液中の二酸化炭素量を精度よく制御することは困難である。ひいては、培養液における二酸化炭素の欠乏及び過剰供給を十分に抑制できず、微細藻を良好に培養することが困難になる懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、培養液へのガス供給量の制御によらずに、培養液の炭酸水素イオン濃度を適切な範囲に維持して、微細藻を良好に培養することが可能な培養方法及び培養装置を提供する。

本発明の一態様は、培養液に二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、前記培養液中で微細藻を培養する培養方法であって、前記培養液の炭酸水素イオン濃度の取得値を得るイオン濃度取得工程と、前記取得値が、予め設定した設定濃度範囲内にない場合に、前記培養液の温度及びｐＨの少なくとも何れか一方を調整して、前記培養液の炭酸水素イオンの濃度を前記設定濃度範囲内へと調整するイオン濃度調整工程と、を有する。

本発明の別の一態様は、培養液に二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、前記培養液中で微細藻を培養する培養装置であって、前記培養液及び前記微細藻を収容し、且つガス供給部から前記ガスが供給される培養槽と、前記培養槽内の前記培養液の炭酸水素イオン濃度の取得値を得るイオン濃度取得部と、前記培養液の温度調整を行う温度調整部と、前記培養液のｐＨ調整を行うｐＨ調整部と、前記取得値と、予め設定した設定濃度範囲とを比較して、前記取得値が前記設定濃度範囲内になかったとき、前記温度調整部による温度調整、及び前記ｐＨ調整部によるｐＨ調整の少なくとも何れか一方を制御して、前記培養槽内の前記培養液の炭酸水素イオン濃度調整を行うイオン濃度調整部と、を備える。

本発明では、二酸化炭素ガスを含むガスを培養液に供給しつつ該培養液中で微細藻を培養する際、培養液の炭酸水素イオン濃度の取得値を得る。この取得値が予め設定した設定濃度範囲内にないとき、培養液の温度及びｐＨの少なくとも一方を調整する。例えば、培養液の温度を調整することで、培養液に対する二酸化炭素の溶解量（溶存無機炭素量）を調整することができる。また、培養液のｐＨを調整することで、溶存無機炭素における炭酸水素イオンのモル分率を調整することができる。

このため、本発明によれば、培養液の温度及びｐＨの少なくとも一方を調整することで、培養液へのガス供給量によらずに、培養液の炭酸水素イオン濃度を予め設定された設定濃度範囲内に調整できる。これにより、培養液の炭酸水素イオン濃度を、微細藻の培養に適した適切な範囲に維持して、微細藻を良好に培養することが可能である。

本発明の実施形態に係る培養装置の概略構成図である。 培養槽の概略正面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る培養方法の一例を説明するフローチャートである。

本発明に係る培養方法及び培養装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す本実施形態に係る培養装置１０では、微細藻が光合成を行いながら増殖するように、水を含む培養液Ｌ中の微細藻に対して、光と、二酸化炭素を含むガスを供給して培養する。なお、培養液Ｌは水の他に、微細藻の培養に必要な栄養分（例えば、窒素、リン、カリウム）等を含むことが好ましい。

培養装置１０により培養可能な微細藻は特に限定されるものではないが、例えば、培養した微細藻を用いてエタノール等のバイオ燃料を製造する場合には、緑藻綱（例えば、クラミドモナス、クロレラ）、プラシノ藻綱、クリプト藻綱、藍藻綱（例えば、スピルリナ）に分類される微細藻類が好ましい。特に、好適な微細藻の例としては、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センター（千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８ １２０号室）に寄託した、「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」（受託日２０１６年４月２２日、受託番号ＦＥＲＭ ＢＰ－２２３０６）が挙げられる。

培養装置１０は、微細藻の成長に必要な波長（例えば、４００～７００ｎｍ）の光を照射可能な環境として、例えば、太陽光を照射可能な屋外に設置される。なお、培養装置１０は、太陽光又は人工光を照射可能な室内等に設置されてもよい。

図１に示すように、培養装置１０は、培養槽１２と、二酸化炭素センサ１４と、槽内温度センサ１６と、槽内ｐＨセンサ１８と、ポンプ２０と、温度調整部２２と、ｐＨ調整部２４と、流路内温度センサ２６と、流路内ｐＨセンサ２８と、制御部３０と、を備えている。

図２に示すように、培養槽１２は、微細藻及び培養液Ｌを収容可能であり、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のような可撓性及び透光性を有する材料から形成されている。なお、ここでの透光性とは、微細藻の成長に必要な波長の光を透過可能であることをいう。本実施形態では、培養槽１２の全体が透光性を有する材料から形成されることとする。しかしながら、培養槽１２は、少なくとも側壁（底壁及び上壁を除く壁部）が透光性を有する材料から形成されていればよい。

以下では、培養槽１２の各構成要素の向きについて、微細藻の培養を行う設置場所に培養槽１２を設置した際の重力方向（図２の矢印Ｘ１、Ｘ２方向、上下方向）と、該重力方向に直交する水平方向とを基準として説明する。また、培養槽１２が設置される向きの好適な例として、水平方向のうち、東西方向に沿う一方向を第１水平方向（図２の矢印Ｙ１、Ｙ２方向）とし、南北方向に沿う一方向を第２水平方向（図２の矢印Ｚ１、Ｚ２方向）として説明する。しかしながら、培養槽１２が設置される向きは、特に上記に制限されるものではない。

本実施形態では、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成された接合縁部３２が、培養槽１２の上端を除く外周縁部（側部及び底部）に設けられている。接合縁部３２が設けられていない培養槽１２の上端には、該培養槽１２の内部へのアクセスを可能とする開口部３４が設けられている。なお、図２では、説明の便宜上、溶着等による接合箇所を斜線により示している。

培養槽１２の開口部３４は、培養槽１２の外部に向かって常に開放されていてもよいし、不図示の開閉部によって開閉可能に構成されてもよい。開口部３４を開放した状態で微細藻の培養を行う場合、開口部３４を介して培養槽１２の内部から外部に排出ガスを排出することが可能となる。排出ガスとしては、後述するように、ガス供給口４４を介して培養槽１２内に供給されたガスのうち、微細藻の光合成に消費されなかった残部のガスや、光合成で発生した酸素ガス等が挙げられる。

一方、培養槽１２の開口部３４を開閉可能とする場合、開口部３４は、例えば、普段は閉鎖されていて、培養槽１２の内部から微細藻を回収する場合等の培養槽１２の内部にアクセスするときのみ開放されてもよい。このように、開口部３４を閉鎖した状態で微細藻の培養を行う場合、培養槽１２の上端側には、開口部３４とは別に、不図示のガス排出口が設けられてもよい。

さらに、培養槽１２は、上端に開口部３４が設けられていなくてもよい。すなわち、不図示ではあるが、接合縁部３２が、培養槽１２の上端を含む外周縁部の全体に設けられていてもよい。この場合、接合縁部３２は、培養槽１２の培養液Ｌを収容する空間を閉鎖して外部と隔離する。このような培養槽１２では、培養槽１２の内部と外部とを連通させる不図示のガス排出口が設けられてもよい。また、何れも不図示ではあるが、培養槽１２に培養液Ｌ及び微細藻を供給するための培養液供給口や、培養槽１２内で培養した微細藻を回収するための微細藻回収口等が設けられてもよい。

培養槽１２には、仕切部３６と、接合部３８と、ガイド部４０と、循環部４２と、ガス供給口４４とが設けられている。本実施形態では、２個の仕切部３６と、６個の接合部３８と、３個のガイド部４０と、６個の循環部４２と、３個のガス供給口４４とが設けられた培養槽１２について説明するが、仕切部３６、接合部３８、ガイド部４０、循環部４２、ガス供給口４４の各々の個数は特に限定されるものではない。

仕切部３６、接合部３８、ガイド部４０、循環部４２のそれぞれは、培養槽１２の内部を上下方向（重力方向）に沿って延在する。なお、仕切部３６、接合部３８、ガイド部４０、循環部４２のそれぞれの延在方向は、上下方向に平行に沿うことには限定されず、上下方向に対して傾斜しつつ沿っていてもよい。

本実施形態では、２個の仕切部３６によって、培養槽１２の内部が第１水平方向（矢印Ｙ１、Ｙ２）に並ぶ３個の領域４３に区画されている。このように領域４３が第１水平方向に並ぶことで、培養槽１２は、第１水平方向の長さが、第２水平方向（矢印Ｚ１、Ｚ２方向）の長さよりも長くなっている。

仕切部３６は、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成される。仕切部３６によって区画された培養槽１２内の各領域４３は、培養槽１２の内壁面同士を溶着等により接合して形成された接合部３８によりさらに区切られている。これによって、各領域４３には、１個のガイド部４０と、該ガイド部４０の水平方向の両側に並んで配置された２個の循環部４２とが形成されている。なお、応力集中等を抑制するべく、仕切部３６及び接合部３８の延在方向の両端部は、それぞれ円弧状に形成されていることが好ましい。

図３に示すように、培養槽１２に培養液Ｌが収容された際、ガイド部４０及び循環部４２のそれぞれは、重力方向視の断面形状が略円筒状となる。本実施形態では、重力方向視における各ガイド部４０の内径は、循環部４２の内径の１／２以下となるように設定されているが、特にこれには限定されない。

図２に示すように、接合部３８及び仕切部３６の上下方向（延在方向）の長さは、培養槽１２の上下方向の長さより短く設定されている。また、仕切部３６の上下方向の長さは、接合部３８の上下方向の長さ以上となるように設定されている。培養槽１２内の接合部３８よりも下方には、ガイド部４０と循環部４２とを連通させるガイド部入口４６が形成される。また、培養槽１２内の接合部３８よりも上方には、ガイド部４０と循環部４２とを連通させるガイド部出口４８が形成される。

ガス供給口４４は、培養槽１２内の各領域４３に設けられたガイド部４０の下側にそれぞれ配置されるように、培養槽１２の底部に設けられている。ガス供給口４４は、ガス供給路５０を介して、図１のガス供給部５２に接続されている。このため、ガス供給路５０及びガス供給口４４を介して培養槽１２の内部にガスを供給可能になっている。なお、ガス供給部５２により供給されるガスは、工場等から排出される二酸化炭素ガスを含むことが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。

ガス供給口４４がガイド部４０の下側に設けられているため、培養槽１２内に供給されたガスは、ガイド部４０を下側から上側に向かって流通する。これにより、培養槽１２内の各領域４３では、循環部４２内の培養液Ｌがガイド部入口４６からガイド部４０内に流入し、且つガイド部４０内の培養液Ｌがガイド部出口４８から循環部４２内に流出する培養液流Ｆが生じる。

培養槽１２は、不図示ではあるが、透光性を有する材料から形成された貯液槽の内部に設置されてもよい。この場合、貯液槽に貯留された水等の透光性を有する貯留液の内部に培養槽１２が配設される。この際、貯液槽の内部では、例えば、培養槽１２の上端の開口部３４が貯液槽内の貯留液の液面よりも上側に配置されること等により、貯留液が培養槽１２内の培養液Ｌに混入することや、培養液Ｌが貯液槽内の貯留液に混入することが回避されている。このように、貯液槽内に培養槽１２を設置することで、貯留液の冷却効果等によって、培養槽１２内の培養液Ｌの温度を、微細藻の培養に適した温度に維持することが容易になる。このため、微細藻を一層良好に培養することが可能になる。

図１に示すように、二酸化炭素センサ１４は、例えば、ガス供給路５０に設けられ、培養槽１２に供給されるガスの二酸化炭素濃度を測定する。二酸化炭素センサ１４により得られる二酸化炭素濃度測定値Ｎ（ＣＯ₂濃度測定値Ｎ）は、制御部３０に送られる。なお、二酸化炭素センサ１４としては、例えば、光学式（非分散型赤外線方式等）、電気化学式、半導体式等の種々の方式のものを用いることができる。

槽内温度センサ１６は、培養槽１２内に収容された培養液Ｌの温度を測定する。槽内温度センサ１６により得られる培養槽１２内の培養液Ｌの温度測定値Ｔ１は、制御部３０に送られる。槽内ｐＨセンサ１８は、培養槽１２内に収容された培養液ＬのｐＨ（水素イオン指数）を測定する。槽内ｐＨセンサ１８により得られる培養槽１２内の培養液ＬのｐＨ測定値Ｈ１は、制御部３０に送られる。

培養槽１２には、該培養槽１２内の培養液Ｌを培養槽１２の外部に導出可能とする培養液導出路５８と、該培養液導出路５８を流通して、後述するように炭酸水素イオン濃度が調整された培養液Ｌを培養槽１２の内部に回収可能とする培養液回収路６０とが設けられている。なお、図２及び図３では、培養液導出路５８及び培養液回収路６０の図示を省略している。

ポンプ２０は、制御部３０の制御に基づいて動作を開始することで、培養液導出路５８及び培養液回収路６０に培養液Ｌを流通させる。また、ポンプ２０は、制御部３０の制御に基づいて動作を停止することで、培養液導出路５８及び培養液回収路６０の培養液Ｌの流通を停止する。すなわち、ポンプ２０をＯＮとすることで、培養槽１２から培養液導出路５８への培養液Ｌの導出が開始される。また、ポンプ２０をＯＦＦとすることで、培養槽１２から培養液導出路５８への培養液Ｌの導出が停止される。

温度調整部２２は、制御部３０の制御に基づいて、培養液導出路５８に導出された培養液Ｌの温度調整を行う。温度調整部２２の近傍には、培養液Ｌの温度を測定する流路内温度センサ２６が設けられている。流路内温度センサ２６により得られる温度測定値Ｔ２が後述する設定温度となるように温度調整部２２によって温度調整が行われる。なお、温度調整部２２としては、例えば、培養液Ｌを加熱又は冷却することが可能な公知の構成を用いることができる。

ｐＨ調整部２４は、制御部３０の制御に基づいて、培養液導出路５８に導出された培養液ＬのｐＨ調整を行う。ｐＨ調整部２４の近傍には、培養液ＬのｐＨを測定する流路内ｐＨセンサ２８設けられている。流路内ｐＨセンサ２８により得られるｐＨ測定値Ｈ２が後述する目標値となるようにｐＨ調整部２４によってｐＨ調整が行われる。本実施形態では、ｐＨ調整部２４は、培養液Ｌに塩酸を加えることで該培養液ＬのｐＨを調整する。

ｐＨ調整部２４でｐＨ調整が行われた培養液Ｌは、培養液回収路６０に流入する。つまり、ポンプ２０の動作下に、培養槽１２内から培養液導出路５８に導出された培養液Ｌは、温度調整部２２で温度調整され、ｐＨ調整部２４でｐＨ調整された後に、培養液回収路６０を介して培養槽１２内に回収される。

制御部３０は、例えば、不図示のＣＰＵ等を備えるマイクロコンピュータとして構成され、制御プログラムに従って所定の演算を実行することで、培養装置１０に関する種々の処理や制御を行う。制御部３０は、イオン濃度取得部５４と、イオン濃度調整部５６とを有している。

イオン濃度取得部５４は、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）濃度の取得値を得る。本実施形態では、イオン濃度取得部５４は、二酸化炭素センサ１４のＣＯ₂濃度測定値Ｎと、槽内温度センサ１６の温度測定値Ｔ１と、槽内ｐＨセンサ１８のｐＨ測定値Ｈ１とに基づいた演算により取得値を得る。

培養液Ｌの温度と、培養液Ｌに対する二酸化炭素の溶解度との関係（溶解度曲線）は既知である。このため、イオン濃度取得部５４は、ＣＯ₂濃度測定値Ｎと、温度測定値Ｔ１とから、培養槽１２内の培養液Ｌの溶存無機炭素濃度を同定することができる。また、培養液Ｌの温度ごとに定まった、ｐＨと、炭酸水素イオンのモル分率との関係は既知である。このため、イオン濃度取得部５４は、ｐＨ測定値Ｈ１から、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオンのモル分率（炭酸の電離度）を同定することができる。上記のようにして同定した培養槽１２内の培養液Ｌの溶存無機炭素濃度と炭酸水素イオンのモル分率とを用いた演算により取得値を得ることができる。

イオン濃度調整部５６は、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度調整を行う。具体的には、イオン濃度調整部５６は、先ず、イオン濃度取得部５４で取得した取得値と、予め設定した設定濃度範囲とを比較する。設定濃度範囲は、微細藻を良好に培養可能である培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の範囲であり、培養する微細藻の種類等に応じて予め設定することができる。例えば、培養する微細藻を、一般的なクラミドモナスや、その変異株である上記の「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」とする場合には、設定濃度範囲を１００×１０^-3～３００×１０^-3ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。

イオン濃度調整部５６は、取得値が設定濃度範囲内になかったとき、温度調整部２２による温度調整、及びｐＨ調整部２４によるｐＨ調整の少なくとも何れか一方を制御して、炭酸水素イオン濃度調整を行う。本実施形態の培養液導出路５８には、温度調整部２２の後段にｐＨ調整部２４が設けられている。このため、イオン濃度調整部５６は、温度調整部２２による温度調整を行った後に、ｐＨ調整部２４によるｐＨ調整を行うこととする。しかしながら、これには制限されず、培養液導出路５８には、温度調整部２２の前段にｐＨ調整部２４が設けられていてもよい。この場合、イオン濃度調整部５６は、ｐＨ調整部２４によるｐＨ調整を行った後に、温度調整部２２による温度調整を行うことになる。

具体的には、イオン濃度調整部５６は、流路内温度センサ２６の温度測定値Ｔ２が予め設定した設定温度となるように温度調整部２２を制御する。ここでの設定温度は、微細藻を良好に培養可能な培養液Ｌの温度範囲から選択された温度であり、培養する微細藻の種類等に応じて予め設定することができる。

本実施形態では、取得値が設定濃度範囲を上回っていた場合、上記の温度範囲の上限値（最高温度）を選択して設定温度Ｔｍａｘとする。一方、取得値が設定濃度範囲を下回っていた場合、上記の温度範囲の下限値（最低温度）を選択して設定温度Ｔｍｉｎとする。なお、設定温度Ｔｍａｘと設定温度Ｔｍｉｎとを総称して設定温度ともいう。

例えば、培養槽１２で培養する微細藻を、上記の「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」とする場合には、設定温度Ｔｍａｘを３７℃とし、設定温度Ｔｍｉｎを１４℃とすることが好ましい。また、例えば、培養槽１２で培養する微細藻を一般的なクラミドモナスとする場合には、設定温度Ｔｍａｘを３５℃とし、設定温度Ｔｍｉｎを１８℃とすることが好ましい。

イオン濃度調整部５６は、流路内ｐＨセンサ２８のｐＨ測定値Ｈ２が予め設定した目標値となるようにｐＨ調整部２４を制御する。ここでの目標値は、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が上記の設定濃度範囲内となるｐＨであり、培養液Ｌが設定温度にあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求めることができる。すなわち、取得値が設定濃度範囲を上回っていた場合のｐＨの目標値Ａ１は、培養液Ｌが設定温度ＴｍａｘにあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求められる。一方、取得値が設定濃度範囲を下回っていた場合のｐＨの目標値Ａ２は、培養液ＬがＴｍｉｎにあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求められ。なお、目標値Ａ１と目標値Ａ２とを総称して目標値ともいう。

上記のようにして、温度調整部２２による温度調整及びｐＨ調整部２４によるｐＨ調整を行うことで、炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内に調整された培養液Ｌが培養液回収路６０を介して培養槽１２に回収される。これにより、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内に調整される。

本実施形態に係る培養装置１０は基本的には上記のように構成される。以下、図４のフローチャートを参照しつつ、本実施形態に係る培養方法の一例を説明する。この培養方法では、準備工程として、図２の培養槽１２を貯液槽の貯留液内に配置した状態で、不図示の培養液供給機構から供給される培養液Ｌを培養槽１２の内部に収容する。このように、貯留液内で培養槽１２内に培養液Ｌを供給することで、培養液Ｌの液圧によって培養槽１２が破損することを抑制できる。また、培養槽１２内には培養液Ｌとともに微細藻が収容される。

次に、図１に示すように、ガス供給部５２からのガスを、ガス供給路５０及びガス供給口４４を介して培養槽１２内の各領域４３のガイド部４０に向かって供給する。これによって、培養槽１２内の培養液Ｌにガスを溶解させることができるとともに、培養槽１２の各領域４３に培養液流Ｆを生じさせることができる。この培養液流Ｆにより、培養液Ｌとともに循環する微細藻を培養槽１２内に良好に分散させることができる。その結果、培養槽１２内では、ガスや光が効率的に供給された微細藻が光合成を行いつつ成長し、増殖する。

なお、培養槽１２の側壁が透光性を有する材料から形成されていることで、該側壁を介して微細藻に太陽光等の光を照射することができる。これにより、いわゆるオープンポンド（レースウェイポンド）での培養に比して、微細藻の培養容積に対して大きな受光面積を確保することができる。その結果、培養槽１２内のより多くの微細藻に対して過不足が抑制された光エネルギーを分配することが可能になる。

上記のようにして微細藻を培養する際、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の取得値を取得するイオン濃度取得工程（図３のステップＳ１～ステップＳ５）を行う。イオン濃度取得工程では、ステップＳ１において、図１の二酸化炭素センサ１４からＣＯ₂濃度測定値Ｎを得る。また、図１の槽内温度センサ１６から温度測定値Ｔ１を得る。次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で得たＣＯ₂濃度測定値Ｎと温度測定値Ｔ１とに基づき、培養槽１２内の培養液Ｌの溶存無機炭素濃度を同定する。

イオン濃度取得工程では、ステップＳ３において、図１の槽内ｐＨセンサ１８からｐＨ測定値Ｈ１を得る。次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で得たｐＨ測定値Ｈ１に基づき、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）のモル分率を同定する。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ２で同定した培養槽１２内の培養液Ｌの溶存無機炭素濃度と、ステップＳ４で同定した培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオンのモル分率とから取得値（培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度）を演算により取得する。

上記のようにしてイオン濃度取得工程を行った後、判定工程（図３のステップＳ６、ステップＳ７）を行う。判定工程では、先ず、ステップＳ６において、イオン濃度取得工程で取得した取得値が、予め設定した設定濃度範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ６では、取得値が、設定濃度範囲の上限値であるＣｍａｘ以下であり、且つ設定濃度範囲の下限値であるＣｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップＳ６で、取得値が設定濃度範囲内にあると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が、微細藻を良好に培養可能な適切な範囲にあると判断することができる。このため、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の調整は行わず、引き続き、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を監視するべく、イオン濃度取得工程に戻る。

一方、ステップＳ６で、取得値が設定濃度範囲内にないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、ステップＳ７に進んで、取得値が設定濃度範囲を上回るか下回るかをさらに判定する。つまり、ステップＳ７では、例えば、取得値がＣｍａｘより大きいか否かを判定する。

ステップＳ７で、取得値がＣｍａｘよりも大きいと判定した場合、すなわち、取得値が設定濃度範囲を上回ると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、例えば、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が過剰となっている傾向にあると判断することができる。このため、図３のステップＳ８～ステップＳ１３に示すように、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を下げる方向に調整するイオン濃度調整工程を行う。

このイオン濃度調整工程では、先ず、ステップＳ８において、図１のポンプ２０をＯＮとする。これにより、培養槽１２内から培養液導出路５８に培養液Ｌが導出されるため、該培養液導出路５８に設けられた温度調整部２２及びｐＨ調整部２４によって、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の調整を行うことが可能になる。

次に、ステップＳ９及びステップＳ１０において、流路内温度センサ２６により得られる培養液Ｌの温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍａｘとなるように培養液Ｌの温度を調整する。上記の通り、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を下げる方向の調整は、二酸化炭素ガスの溶解度を低くする方向、すなわち、培養液Ｌの温度を高くする方向の調整となる。このため、温度測定値Ｔ２を、微細藻を好適に培養可能な設定温度範囲の上限値である設定温度Ｔｍａｘとする。

具体的には、ステップＳ９では、温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍａｘとなっているか否かを判定する。ステップＳ９で温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍａｘとなっていないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）には、ステップＳ１０に進んで温度調整部２２により培養液Ｌの温度調整を行う。ステップＳ１０で温度調整を行った後は、再びステップＳ９に戻る。このようにして、温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍａｘとなるまで、ステップＳ９及びステップＳ１０の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ９で温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍａｘとなっていると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１に進む。このステップＳ１１と、ステップＳ１２及びステップＳ１３とにおいて、流路内ｐＨセンサ２８により得られる培養液ＬのｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ１となるように培養液ＬのｐＨを調整する。

具体的には、ステップＳ１１では、目標値Ａ１を算出する。上記の通り、ｐＨと、炭酸水素イオンのモル分率との関係は、既知である。また、ステップＳ１及びステップＳ２により、培養液Ｌの溶存無機炭素濃度が同定されている。さらに、培養液Ｌは設定温度Ｔｍａｘに調整されている。このため、設定温度Ｔｍａｘの培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内となる炭酸水素イオンのモル分率を演算により算出することができる。そして、算出した炭酸水素イオンのモル分率に対応するｐＨを目標値Ａ１として算出することができる。つまり、目標値Ａ１は、設定温度Ｔｍａｘの培養液Ｌにおいて、炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内となるｐＨである。

ステップＳ１２では、ｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ１となっているか否かを判定する。ステップＳ１２でｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ１となっていないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、ステップＳ１３に進んでｐＨ調整部２４により培養液ＬのｐＨ調整を行う。ステップＳ１３でｐＨ調整を行った後は、再びステップＳ１２に戻る。このようにして、ｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ１となるまで、ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理を繰り返し実行する。 ステップＳ１２でｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ１となっていると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進む。

一方、上記のステップＳ７で、取得値がＣｍａｘより大きくないと判定した場合、すなわち、取得値が設定濃度範囲を下回ると判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、例えば、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が不足している傾向にあると判断することができる。このため、図３のステップＳ１４～ステップＳ１９に示すように、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を上げる方向に調整するイオン濃度調整工程を行う。

このイオン濃度調整工程では、先ず、ステップＳ１４において、図１のポンプ２０をＯＮとする。これにより、培養槽１２内から培養液導出路５８に培養液Ｌが導出されるため、該培養液導出路５８に設けられた温度調整部２２及びｐＨ調整部２４によって、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の調整を行うことが可能になる。

次に、ステップＳ１５及びステップＳ１６において、流路内温度センサ２６により得られる培養液Ｌの温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍｉｎとなるように培養液Ｌの温度を調整する。上記の通り、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を上げる方向の調整は、二酸化炭素ガスの溶解度を高くする方向、すなわち、培養液Ｌの温度を低くする方向の調整となる。このため、温度測定値Ｔ２を、微細藻を好適に培養可能な設定温度範囲の下限値である設定温度Ｔｍｉｎとする。

具体的には、ステップＳ１５では、温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍｉｎとなっているか否かを判定する。ステップＳ１５で温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍｉｎとなっていないと判定した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、ステップＳ１６に進んで温度調整部２２により培養液Ｌの温度調整を行う。ステップＳ１６で温度調整を行った後は、再びステップＳ１５に戻る。このようにして、温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍｉｎとなるまで、ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１５で温度測定値Ｔ２が設定温度Ｔｍｉｎとなっていると判定した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１７に進む。このステップＳ１７と、ステップＳ１８及びステップＳ１９とにおいて、流路内ｐＨセンサ２８により得られる培養液ＬのｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ２となるように培養液ＬのｐＨを調整する。

具体的には、ステップＳ１７では、目標値Ａ２を算出する。この目標値Ａ２は、例えば、上記の目標値Ａ１の算出に用いたパラメータのうち、設定温度Ｔｍａｘに代えて、設定温度Ｔｍｉｎを用いることで、目標値Ａ１と同様にして算出することができる。すなわち、目標値Ａ２は、設定温度Ｔｍｉｎの培養液Ｌにおいて、炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内となるｐＨである。

ステップＳ１８では、ｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ２となっているか否かを判定する。ステップＳ１８でｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ２となっていないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）には、ステップＳ１９に進んでｐＨ調整部２４により培養液ＬのｐＨ調整を行う。ステップＳ１９でｐＨ調整を行った後は、再びステップＳ１８に戻る。このようにして、ｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ２となるまで、ステップＳ１８及びステップＳ１９の処理を繰り返し実行する。ステップＳ１８でｐＨ測定値Ｈ２が目標値Ａ２となっていると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進む。

上記の工程を経て、温度及びｐＨが調整された培養液Ｌは、炭酸水素イオン濃度が設定濃度範囲内となるように調整されている。このため、ステップＳ２０では、図１のポンプ２０をＯＦＦとして、培養槽１２内から培養液導出路５８への培養液Ｌの導出を停止する。このステップＳ２０の処理の後、本実施形態に係るフローチャートは終了する。なお、ステップＳ２０の処理の後、引き続き、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を監視するべく、イオン濃度取得工程に戻ってもよい。

上記の実施形態に係る培養方法及び培養装置１０では、培養液Ｌの温度及びｐＨの両方を調整することで、炭酸水素イオン濃度を調整することとしたが、これに制限されるものではない。例えば、培養液Ｌの温度及びｐＨの少なくとも何れか一方を調整することで、炭酸水素イオン濃度を調整してもよい。

以上から、本実施形態に係る培養方法及び培養装置１０では、二酸化炭素ガスを含むガスを培養液Ｌに供給しつつ該培養液Ｌ中で微細藻を培養する際、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の取得値を得る。この取得値が予め設定した設定濃度範囲内にないとき、培養液Ｌの温度及びｐＨの少なくとも一方を調整する。例えば、培養液Ｌの温度を調整することで、培養液Ｌに対する二酸化炭素の溶解量（溶存無機炭素量）を調整することができる。また、培養液ＬのｐＨを調整することで、溶存無機炭素における炭酸水素イオンのモル分率を調整することができる。

従って、本実施形態に係る培養方法及び培養装置１０によれば、培養液Ｌの温度及びｐＨの少なくとも一方を調整することで、培養液Ｌへのガス供給量によらずに、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を予め設定された設定濃度範囲内に調整できる。これにより、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を、微細藻の培養に適した適切な範囲に維持して、微細藻を良好に培養することが可能である。

また、例えば、工場等の稼働状況に応じて二酸化炭素濃度が変動したり、ガス供給量の調整が困難となったりし易い工場等の排ガスを培養液Ｌに供給して微細藻を培養する場合であっても、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を適切な範囲に維持することができる。

上記の実施形態に係る培養方法におけるイオン濃度調整工程では、培養液ＬのｐＨを調整する場合に、培養液Ｌに塩酸を加えることとした。また、上記の実施形態に係る培養装置１０では、ｐＨ調整部２４は、培養液Ｌに塩酸を加えることで培養液ＬのｐＨを調整することとした。

このように塩酸を培養液Ｌに加えても、微細藻の生育に与える影響が比較的少ないため、微細藻を良好に培養することができる。なお、特に、上記の「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」は、塩素に対する耐性が高いため、塩酸を用いて培養液ＬのｐＨを調整しても、良好に培養することができる。

また、塩酸の取り扱いは、例えば、他の強酸や、強アルカリ等の取り扱いに比べて容易であることから、ｐＨ調整部２４を構成する機器が制約を受け難い。さらに、微細藻の培養では、例えば、培養液Ｌに混入したバクテリアの影響等により、培養液ＬのｐＨが目標値Ａ１、Ａ２よりも高くなり易い傾向にある。このため、ｐＨ調整部２４により培養液Ｌに塩酸を加えることで、ｐＨを目標値Ａ１、Ａ２へと良好に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養方法における培養方法のイオン濃度調整工程では、培養液Ｌの温度を予め設定した設定温度となるように調整し、且つ培養液Ｌが設定温度にあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づき、培養液Ｌの炭酸水素イオンの濃度が設定濃度範囲内となるｐＨの目標値を算出し、培養液ＬのｐＨを目標値へと調整することとした。

この場合、培養液Ｌの温度を、微細藻の培養に適した温度範囲内にある設定温度に調整し、さらに、設定温度に合わせてｐＨを調整することで培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を設定濃度範囲内とすることができる。このように、培養液Ｌの温度を、微細藻の培養に適した温度範囲内で調整することで、微細藻の培養効率を効果的に向上させることができる。

しかしながら、上記のように培養液Ｌの設定温度に合わせてｐＨを調整することに代えて、ｐＨの設定値に合わせて、培養液Ｌの温度を調整してもよい。この場合であっても、培養液Ｌへのガス供給量によらずに、炭酸水素イオン濃度を設定濃度範囲内に調整して、微細藻を良好に培養することが可能である。

なお、上記の「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」は、好適に培養可能な培養液Ｌの温度範囲が他の微細藻に比べて広い。このため、培養液Ｌの設定温度の範囲を広くとることができる分、炭酸水素イオン濃度を一層高精度に調整することが可能になる。

「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」を培養する場合、培養液Ｌの温度を設定温度に調整してから、ｐＨを調整することが好ましい。上記の通り、「ＨｏｎｄａＤＲＥＡＭＯ株」は、培養液Ｌの設定温度の範囲を広くとることができるため、温度を調整することで炭酸水素イオン濃度を良好に調整でき、さらに、必要に応じてｐＨを調整することで、炭酸水素イオン濃度をより一層高精度に調整することが可能になる。

上記の実施形態に係る培養方法では、イオン濃度調整工程の前に、取得値が、設定濃度範囲内にあるか否かを判定する判定工程を有し、判定工程では、取得値が設定濃度範囲内にないと判定した場合、取得値が設定濃度範囲を上回るか下回るかをさらに判定し、イオン濃度調整工程では、判定工程で取得値が設定濃度範囲を上回ると判定した場合、設定温度を、予め設定した設定温度範囲の上限値（Ｔｍａｘ）とし、判定工程で取得値が設定濃度範囲を下回ると判定した場合、設定温度を、設定温度範囲の下限値（Ｔｍｉｎ）とすることとした。

この場合、微細藻の培養に適した温度範囲を有効に利用して設定温度を設定することができる。このため、簡単な制御により、培養液Ｌの温度を微細藻の培養に適した温度範囲に維持しつつ、炭酸水素イオン濃度を高精度に調整することが可能になる。しかしながら、設定温度は、設定温度範囲の上限値又は下限値に設定されることに限定されるものではなく、微細藻の培養に適した温度範囲内で種々に設定可能である。

上記の実施形態に係る培養方法のイオン濃度取得工程では、培養液Ｌに供給するガスの二酸化炭素濃度測定値Ｎ（ＣＯ₂濃度測定値Ｎ）と、培養液ＬのｐＨ測定値Ｈ１と、培養液Ｌの温度測定値Ｔ１と、に基づいた演算により取得値を得ることとした。

また、上記の実施形態に係る培養装置１０では、ガス供給部５２から供給されるガスの二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素センサ１４と、培養槽１２内の培養液Ｌの温度を測定する槽内温度センサ１６と、培養槽１２内の培養液ＬのｐＨを測定する槽内ｐＨセンサ１８と、を備え、イオン濃度取得部５４は、二酸化炭素センサ１４の二酸化炭素濃度測定値Ｎ（ＣＯ₂濃度測定値Ｎ）と、槽内温度センサ１６の温度測定値とＴ１、槽内ｐＨセンサ１８のｐＨ測定値Ｈ１と、に基づいた演算により取得値を得ることとした。

ＣＯ₂濃度測定値Ｎと、ｐＨ測定値Ｈ１と、温度測定値Ｔ１との各々は、比較的簡単な構成により速やかに取得することが可能である。このため、例えば、不図示の測定装置等を用いて、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を直接測定する場合に比して、簡単且つ速やかに取得値を得ることができる。ひいては、本実施形態に係る培養方法及び培養装置１０を微細藻の大量培養に容易に適用することが可能になる。また、培養液Ｌ内の炭酸水素イオン濃度の測定を開始してから取得値が得られるまでの時間差を短縮することができる分、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の調整を高精度に行うことが可能になる。

上記の実施形態に係る培養装置１０では、培養槽１２の内部には、重力方向に沿って延在するガイド部４０が設けられ、ガイド部４０は、下側から上側に向かってガスが供給されることで、該ガイド部４０の下側から培養液Ｌを吸い込み、且つガイド部４０の上側から培養液Ｌを吐出して、培養槽１２内に培養液流Ｆを生じさせることとした。

ところで、不図示ではあるが、例えば、培養槽１２へのガス供給量を調整することにより、培養液Ｌの二酸化炭素量を調整する培養装置１０では、培養液Ｌの二酸化炭素量に合わせてガス供給量を変化させたり、ガスの供給を停止したりする必要がある。このような、培養装置１０を、ガスの流通を利用して培養液流Ｆを生じさせる培養槽１２に適用することは困難である。

しかしながら、本実施形態に係る培養装置１０では、上記の通り、培養液Ｌのガス供給量によらずに、炭酸水素イオン濃度を設定濃度範囲内に調整することができる。このため、ガスの流通を利用して培養液流Ｆを生じさせる培養槽１２に好適に適用することが可能である。この場合、ガイド部４０にガスを供給する簡単な構成により、培養液流Ｆを生じさせて、培養槽１２内の微細藻を良好に分散させることができる。また、培養液流Ｆを生じさせるためだけに設けられた構成を駆動する必要がない。従って、エネルギー消費量が増大することを抑制しつつ、簡単な構成で微細藻を良好に培養することが可能になる。なお、培養槽１２の構成は、特に制限されるものではなく、培養槽１２内にガイド部４０等が設けられていなくてもよい。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０…培養装置 １２…培養槽
１４…二酸化炭素センサ １６…槽内温度センサ
１８…槽内ｐＨセンサ ２２…温度調整部
２４…ｐＨ調整部 ４０…ガイド部
５２…ガス供給部 ５４…イオン濃度取得部
５６…イオン濃度調整部 Ｆ…培養液流
Ｈ１…ｐＨ測定値 Ｌ…培養液
Ｎ…ＣＯ₂濃度測定値 Ｔ１…温度測定値

イオン濃度調整部５６は、流路内ｐＨセンサ２８のｐＨ測定値Ｈ２が予め設定した目標値となるようにｐＨ調整部２４を制御する。ここでの目標値は、培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が上記の設定濃度範囲内となるｐＨであり、培養液Ｌが設定温度にあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求めることができる。すなわち、取得値が設定濃度範囲を上回っていた場合のｐＨの目標値Ａ１は、培養液Ｌが設定温度ＴｍａｘにあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求められる。一方、取得値が設定濃度範囲を下回っていた場合のｐＨの目標値Ａ２は、培養液ＬがＴｍｉｎにあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づいて求められる。なお、目標値Ａ１と目標値Ａ２とを総称して目標値ともいう。

次に、図２に示すように、ガス供給部５２からのガスを、ガス供給路５０及びガス供給口４４を介して培養槽１２内の各領域４３のガイド部４０に向かって供給する。これによって、培養槽１２内の培養液Ｌにガスを溶解させることができるとともに、培養槽１２の各領域４３に培養液流Ｆを生じさせることができる。この培養液流Ｆにより、培養液Ｌとともに循環する微細藻を培養槽１２内に良好に分散させることができる。その結果、培養槽１２内では、ガスや光が効率的に供給された微細藻が光合成を行いつつ成長し、増殖する。

上記のようにして微細藻を培養する際、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度の取得値を取得するイオン濃度取得工程（図４のステップＳ１～ステップＳ５）を行う。イオン濃度取得工程では、ステップＳ１において、図１の二酸化炭素センサ１４からＣＯ₂濃度測定値Ｎを得る。また、図１の槽内温度センサ１６から温度測定値Ｔ１を得る。次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で得たＣＯ₂濃度測定値Ｎと温度測定値Ｔ１とに基づき、培養槽１２内の培養液Ｌの溶存無機炭素濃度を同定する。

上記のようにしてイオン濃度取得工程を行った後、判定工程（図４のステップＳ６、ステップＳ７）を行う。判定工程では、先ず、ステップＳ６において、イオン濃度取得工程で取得した取得値が、予め設定した設定濃度範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ６では、取得値が、設定濃度範囲の上限値であるＣｍａｘ以下であり、且つ設定濃度範囲の下限値であるＣｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップＳ７で、取得値がＣｍａｘよりも大きいと判定した場合、すなわち、取得値が設定濃度範囲を上回ると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、例えば、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が過剰となっている傾向にあると判断することができる。このため、図４のステップＳ８～ステップＳ１３に示すように、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を下げる方向に調整するイオン濃度調整工程を行う。

一方、上記のステップＳ７で、取得値がＣｍａｘより大きくないと判定した場合、すなわち、取得値が設定濃度範囲を下回ると判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、例えば、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度が不足している傾向にあると判断することができる。このため、図４のステップＳ１４～ステップＳ１９に示すように、培養槽１２内の培養液Ｌの炭酸水素イオン濃度を上げる方向に調整するイオン濃度調整工程を行う。

上記の実施形態に係る培養方法におけるイオン濃度調整工程では、培養液Ｌの温度を予め設定した設定温度となるように調整し、且つ培養液Ｌが設定温度にあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づき、培養液Ｌの炭酸水素イオンの濃度が設定濃度範囲内となるｐＨの目標値を算出し、培養液ＬのｐＨを目標値へと調整することとした。

Claims (9)

1. 培養液に二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、前記培養液中で微細藻を培養する培養方法であって、
   前記培養液の炭酸水素イオン濃度の取得値を得るイオン濃度取得工程と、
   前記取得値が、予め設定した設定濃度範囲内にない場合に、前記培養液の温度及びｐＨの少なくとも何れか一方を調整して、前記培養液の炭酸水素イオンの濃度を前記設定濃度範囲内へと調整するイオン濃度調整工程と、
   を有する、培養方法。
2. 請求項１記載の培養方法において、
   前記イオン濃度調整工程では、前記培養液のｐＨを調整する場合に、前記培養液に塩酸を加える、培養方法。
3. 請求項１又は２記載の培養方法において、
   前記イオン濃度調整工程では、前記培養液の温度を予め設定した設定温度となるように調整し、且つ前記培養液が前記設定温度にあるときのｐＨと炭酸水素イオンのモル分率との関係に基づき、前記培養液の炭酸水素イオンの濃度が前記設定濃度範囲内となるｐＨの目標値を算出し、前記培養液のｐＨを前記目標値へと調整する、培養方法。
4. 請求項３記載の培養方法において、
   前記イオン濃度調整工程の前に、前記取得値が、前記設定濃度範囲内にあるか否かを判定する判定工程を有し、
   前記判定工程では、前記取得値が前記設定濃度範囲内にないと判定した場合、前記取得値が前記設定濃度範囲を上回るか下回るかをさらに判定し、
   前記イオン濃度調整工程では、
   前記判定工程で前記取得値が前記設定濃度範囲を上回ると判定した場合、前記設定温度を、予め設定した設定温度範囲の上限値とし、
   前記判定工程で前記取得値が前記設定濃度範囲を下回ると判定した場合、前記設定温度を、前記設定温度範囲の下限値とする、培養方法。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の培養方法において、
   前記イオン濃度取得工程では、前記培養液に供給する前記ガスの二酸化炭素濃度測定値と、前記培養液のｐＨ測定値と、前記培養液の温度測定値と、に基づいた演算により前記取得値を得る、培養方法。
6. 培養液に二酸化炭素を含むガスを供給しつつ、前記培養液中で微細藻を培養する培養装置であって、
   前記培養液及び前記微細藻を収容し、且つガス供給部から前記ガスが供給される培養槽と、
   前記培養槽内の前記培養液の炭酸水素イオン濃度の取得値を得るイオン濃度取得部と、
   前記培養液の温度調整を行う温度調整部と、
   前記培養液のｐＨ調整を行うｐＨ調整部と、
   前記取得値と、予め設定した設定濃度範囲とを比較して、前記取得値が前記設定濃度範囲内になかったとき、前記温度調整部による温度調整、及び前記ｐＨ調整部によるｐＨ調整の少なくとも何れか一方を制御して、前記培養槽内の前記培養液の炭酸水素イオン濃度調整を行うイオン濃度調整部と、を備える培養装置。
7. 請求項６記載の培養装置において、
   前記ｐＨ調整部は、前記培養液に塩酸を加えることで前記培養液のｐＨを調整する、培養装置。
8. 請求項６又は７記載の培養装置において、
   前記ガス供給部から供給される前記ガスの二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素センサと、
   前記培養槽内の前記培養液の温度を測定する槽内温度センサと、
   前記培養槽内の前記培養液のｐＨを測定する槽内ｐＨセンサと、
   を備え、
   前記イオン濃度取得部は、前記二酸化炭素センサの濃度測定値と、前記槽内温度センサの温度測定値と、前記槽内ｐＨセンサのｐＨ測定値と、に基づいた演算により前記取得値を得る、培養装置。
9. 請求項６～８の何れか１項に記載の培養装置において、
   前記培養槽の内部には、重力方向に沿って延在するガイド部が設けられ、
   前記ガイド部は、下側から上側に向かって前記ガスが供給されることで、該ガイド部の下側から前記培養液を吸い込み、且つ該ガイド部の上側から前記培養液を吐出して、前記培養槽内に培養液流を生じさせる、培養装置。

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