特許ウォッチ

公開番号2025133584
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031622
出願日2024-03-01
発明の名称培養システム及び培養システムの制御方法
出願人高砂熱学工業株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250904BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】二酸化炭素を藻類に適切に供給するための技術を提供する。
【解決手段】培養システムは、光を透過可能な透光性の素材を用いて形成されるバイオリアクターを経路上に有し、藻類を含む液体が循環する循環配管経路と、少なくともバイオリアクターにおいて気液二相流となるように循環配管経路内に二酸化炭素を含む気体を供給する供給部と、循環配管経路を流れる液体の状態を測定するセンサ部と、センサ部によって測定された測定値に基づいて、供給部における気体の供給を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光を透過可能な透光性の素材を用いて形成されるバイオリアクターを経路上に有し、藻類を含む液体が循環する循環配管経路と、
少なくとも前記バイオリアクターにおいて気液二相流となるように前記循環配管経路内に二酸化炭素を含む気体を供給する供給部と、
前記循環配管経路を流れる前記液体の状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部によって測定された測定値に基づいて、前記供給部における前記気体の供給を制御する制御部と、
を備える培養システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサを有し、
前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定する、
請求項１に記載の培養システム。
【請求項３】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサと、を有し、
前記下流側センサ及び前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定する、
請求項１に記載の培養システム。
【請求項４】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサと、を有し、
前記下流側センサ及び前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体の溶存酸素量を測定する、
請求項１に記載の培養システム。
【請求項５】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側第１センサ及び上流側第２センサと、を有し、
前記上流側第１センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定し、
前記下流側センサ及び前記上流側第２センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体の溶存酸素量を測定する、
請求項１に記載の培養システム。
【請求項６】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側第１センサ及び下流側第２センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側第１センサ及び上流側第２センサと、を有し、
前記下流側第１センサ及び前記上流側第１センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定し、
前記下流側第２センサ及び前記上流側第２センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体の溶存酸素量を測定する、
請求項１に記載の培養システム。
【請求項７】
建物に前記バイオリアクターが設けられており、
請求項１から６の何れか一項に記載の培養システム。
【請求項８】
光を透過可能な透光性の素材を用いて形成されるバイオリアクターを経路上に有し、藻類を含む液体が循環する循環配管経路を備える培養システムの制御方法であって、
少なくとも前記バイオリアクターにおいて気液二相流となるように前記循環配管経路内に二酸化炭素を含む気体を供給する供給ステップと、
前記循環配管経路を流れる前記液体の状態を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって測定された測定値に基づいて、前記供給ステップにおける前記気体の供給を制御する制御ステップと、
を備える培養システムの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養システム及び培養システムの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
藻類の光合成により空気中の二酸化炭素（ＣＯ
２
）を藻類に固定化することが行われている。特許文献１には、微生物を培養するための方法及びバイオリアクターが開示されている。特許文献２には、二酸化炭素の溶解率を高めるための微細藻類培養装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５９９２４５１号公報
特許第７１０２５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
藻類を培養する培養装置などのバイオリアクターについては、主に薬、食品、化粧品といった比較的に高価値な製品を生産及び販売する目的で設計、製作及び運転が行われてきた。また、研究開発用の実験装置や実証装置で用いられるバイオリアクターについては、燃料やプラスチック等の生産を目的とした設計、製作及び運転も一部で行われてきた。このようなバイオリアクターでは、第一義的に安定培養が求められるため、藻類の生育に必要とされる量よりも過大な量の二酸化炭素が藻類に供給される傾向にある。その結果、未反応の二酸化炭素が大気に過大に放出されてしまうケースが発生している。二酸化炭素が藻類に過大に供給される場合、二酸化炭素を供給するためのポンプ等の駆動エネルギーが無駄に消費される。そのため、消費エネルギーが大きいにも関わらず、未反応の二酸化炭素が大気に過大に放出されている。従来、製品の製造等のために二酸化炭素が藻類に供給されるため、二酸化炭素の供給量や消費エネルギーが増大している。また、従来、二酸化炭素を培養液に十分に溶存させるために、二酸化炭素をコンプレッサ等で高圧縮して、気泡を細分化して培養液に供給しており、多大な動力エネルギーを必要としていた。消費エネルギーを抑えつつ、二酸化炭素を藻類に過不足なく固定化するため、二酸化炭素を藻類に適切に供給することが求められている。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、二酸化炭素を藻類に適切に供給するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点に係る培養システムは、光を透過可能な透光性の素材を用いて形成されるバイオリアクターを経路上に有し、藻類を含む液体が循環する循環配管経路と、少なくとも前記バイオリアクターにおいて気液二相流となるように前記循環配管経路内に二酸化炭素を含む気体を供給する供給部と、前記循環配管経路を流れる前記液体の状態を測定するセンサ部と、前記センサ部によって測定された測定値に基づいて、前記供給部における前記気体の供給を制御する制御部と、を備える。上記培養システムによれば、循環配管経路を流れる液体の状態を測定するセンサ部によって測定された測定値に基づいて、少なくともバイオリアクターにおいて気液二相流となるように循環配管経路内に二酸化炭素を含む気体を供給する供給部における気体の供給を制御する。これにより、供給部付近のみならずバイオリアクターの全長にわたって、循環配管経路を流れる液体と二酸化炭素を含む気体とが接した状態を維持できる。そして、この状態を維持することで、気体中に含まれ
る二酸化炭素を供給部付近のみならずバイオリアクターの全長で徐々に消費するため、二酸化炭素を藻類に適切に供給することが可能となる。この結果、培養システムにおける消費エネルギーを抑えつつ、二酸化炭素を藻類に過不足なく固定化することが可能となる。
【０００７】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサを有し、前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定する。これにより、上流側センサによって測定された液体のｐＨ値に基づいて、供給部における気体の供給を制御することが可能となる。
【０００８】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサと、を有し、前記下流側センサ及び前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定する。これにより、下流側センサ及び上流側センサによって測定されたｐＨ値に基づいて、供給部における気体の供給を制御することが可能となる。
【０００９】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側センサと、を有し、前記下流側センサ及び前記上流側センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体の溶存酸素量を測定する。これにより、下流側センサ及び上流側センサによって測定された溶存酸素量に基づいて、供給部における気体の供給を制御することが可能となる。
【００１０】
前記センサ部は、前記循環配管経路における前記気体の供給位置よりも下流側の位置に設けられた下流側センサと、前記供給位置よりも上流側の位置に設けられた上流側第１センサ及び上流側第２センサと、を有し、前記上流側第１センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体のｐＨ値を測定し、前記下流側センサ及び前記上流側第２センサは、前記循環配管経路を流れる前記液体の溶存酸素量を測定する。これにより、上流側第１センサによって測定されたｐＨ値、下流側センサ及び上流側第２センサによって測定された溶存酸素量に基づいて、供給部における気体の供給を制御することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許