JP2017153446A - Algae culture apparatus - Google Patents

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正嗣 神野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an algae culture apparatus capable of controlling the light quality and light quantity optimal for every algae and of setting the irradiation time, using an artificial light in microgravity environment.SOLUTION: The present invention is characterized by having an actuator, a first rotation axis having an axial center of a first direction, a first rotator mounted on the first rotation axis, a second rotation axis mounted on the first rotator and having the axial center of the second direction which is a different direction to the first direction, an actuator rotating a second rotation axis, a second rotator mounted on the second rotation axis, a rotation transmission mechanism which is arranged in the first rotator and transmits the torque of the actuator, a container housing part provided in a second rotator and housing a culture container for culturing algae, a luminescent means facing the container housing part and mounted on the axial center side of the second direction in parallel with a constant distance D, and a control device which controls the on/off switching the rotation speed and luminescent means between the first rotator and the second rotator as well as the light emitting time adjustment.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微小重力環境下で人工光を使用して微細藻類などの光合成微生物を培養する藻類培養装置に関する。   The present invention relates to an algal culture apparatus for culturing photosynthetic microorganisms such as microalgae using artificial light in a microgravity environment.

近年、バイオ燃料（炭化水素やバイオディーゼル）や、βカロチンやアスタキサンチン等の生理活性物質を産生することができる藻類（特に、微細藻類）が注目されており、このような藻類を大量に且つ効率よく培養し、石油に換わるエネルギーとして利用したり、薬や化粧品、食品等に利用したりすることが様々な角度から研究されている。
培養形態としては、"光合成を利用する培養"と"暗所で有機物を栄養とする培養"とに大別でき、"光合成を利用する培養"では光合成に必要な光を発光ダイオード、蛍光灯、ＥＬなどの人工光を用いての培養が研究されている。
特許文献１は、培養液を攪拌しつつ、人工光を用いて培養器に光を照射する培養装置を開示している。 In recent years, algae (particularly microalgae) that can produce biofuels (hydrocarbons and biodiesel) and physiologically active substances such as β-carotene and astaxanthin have attracted attention. Research is being conducted from various angles to cultivate well and use it as energy to replace petroleum, as well as for medicine, cosmetics, and food.
Culture forms can be broadly divided into “culture using photosynthesis” and “culture using organic matter as nutrients in the dark”. In “culture using photosynthesis”, the light required for photosynthesis is emitted from light-emitting diodes, fluorescent lamps, Culture using artificial light such as EL has been studied.
Patent document 1 is disclosing the culture apparatus which irradiates light to an incubator using artificial light, stirring a culture solution.

また、近年、生物の成長は重力に大きく影響を受けることが知られており、地球上においても宇宙環境に近い微小重力環境下で実験できる装置が開発されている。本出願人は、微小重力生物学の研究手段で用いる培養装置として、多軸回転によって生成した微小重力環境下で培養を行う、三次元クリノスタットを提案している（例えば、特許文献２参照）。   In recent years, it has been known that the growth of living organisms is greatly influenced by gravity, and an apparatus capable of performing experiments in a microgravity environment close to the space environment on the earth has been developed. The present applicant has proposed a three-dimensional clinostat for culturing in a microgravity environment generated by multi-axis rotation as a culture apparatus used in research means for microgravity biology (see, for example, Patent Document 2). .

特開２０１５−００８６８３号公報JP-A-2015-008683 特開２０１６−００１９９７号公報JP, 2006-001997, A

昨今の藻類の培養は未だ研究段階のものが多く、確立された藻類培養装置も存在せず、各研究者が培養条件を試行錯誤し、条件に見合う装置を寄せ集めしている状態である。
また、光合成に必要な光を発光ダイオードなどの人工光を用いて、藻類を培養する研究もなされているが、光合成における光応答に必要な光質と光量子のバランスや、照射時間なども藻類ごとによって違い、藻類に最適なパラメータを研究している段階である。
特許文献１では、光合成に必要な光を藻類に均一に照射するために、培養液を攪拌しているが、培養液内の藻類は攪拌できても、容器に付着した藻類までも完全に剥離して攪拌するには限界があった。また、攪拌中に水流によって、藻類がせん断してしまう懸念もあった。さらに、攪拌用の装置におけるコストアップや装置の大型化の問題もあった。 There are still many algae cultures in the research stage today, and there is no established algae culture device, and each researcher tries and cultivates the culture conditions and gathers devices that meet the conditions.
Research has also been conducted on culturing algae using artificial light such as light-emitting diodes for the light required for photosynthesis, but the balance between light quality and photon required for photoresponse in photosynthesis, irradiation time, etc. It is a stage where the optimum parameters for algae are being studied.
In Patent Document 1, in order to uniformly irradiate the algae with light necessary for photosynthesis, the culture solution is stirred, but even if the algae in the culture solution can be stirred, even the algae attached to the container are completely peeled off. And there was a limit to stirring. There was also a concern that the algae would be sheared by the water flow during stirring. Furthermore, there are problems of cost increase and apparatus enlargement in the stirring apparatus.

従って、本発明は、微小重力環境下に人工光を用いて、藻類ごとに最適な光質と光量子の調整および照射時間の設定が可能な藻類培養装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an algae culture apparatus that can adjust the optimal light quality and photon and set the irradiation time for each algae using artificial light in a microgravity environment.

本発明の藻類培養装置は、駆動部と、この駆動部によって回転し且つ、第１の方向の軸心を有する第１の回転軸と、第１の回転軸に取り付けられた第１の回転体と、第１の回転体に取り付けられ、第１の方向とは異方向の第２の方向の軸心を有する第２の回転軸と、第２の回転軸を回転させる駆動部と、第２の回転軸に取り付けられた第２の回転体と、第１の回転体内に配置され、駆動部の回転力を第２の回転軸に伝達する回転伝達機構と、第２の回転体に備えられ、藻類を培養する培養容器を収容する容器収容部と、容器収容部と対向し第２の方向の軸心側にこの軸心と平行に取り付けられた発光手段と、第１の回転体と第２の回転体との回転速度および発光手段のオン／オフ切替えおよび発光時間調整を制御する制御装置とを有することを特徴とする。
上記構成によれば、回転させながら発光の運転または、発光時間などを任意に変更させることが可能である。また、培養容器と発光手段との間に光を遮る遮蔽物がないため、培養容器内の藻類に常に光を供給することができる。
第二の発明は、請求項１に記載の藻類培養装置において、制御装置によって第１の回転体と第２の回転体との回転速度を制御することで擬似微小重力状態を生成することを特徴とする。
上記構成によれば、擬似微小重力状態での培養度合いを確認することが可能となる。
第三の発明は、請求項１または２に記載の藻類培養装置において、第２の回転体は、外部からの光が侵入しない遮蔽空間を有した筐体であることを特徴とする。
上記構成によれば、直射日光などの外的要因を減らし、発光手段の調整のみによる増殖の度合いを確認することが可能となる。
第四の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の藻類培養装置において、第２の回転体における第２の方向の軸心に対して垂直方向の断面形状が、円形状または正多角形状であることを特徴とする。
上記構成によれば、装置の３次元回転をスムーズに行うことが可能となる。
第五の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の藻類培養装置において、容器収容部および発光手段が夫々等角度間隔を有して備えられていることを特徴とする。
上記構成によれば、藻類培養装置の３次元回転をスムーズに行うことが可能となる。
第六の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の藻類培養装置において、発光手段は、基板とこの基板に設けられた赤色光と青色光を発する発光ダイオードであり、この発光ダイオードは、発する光の光質および光量子を調整可能な発光調整手段によって調整されることを特徴とする。
上記構成によれば、使用者が様々な藻類に応じて、任意に最適な光質または光量子の調整を行うことが可能となる。
第七の発明は、請求項１に記載の藻類培養装置において、培養容器は、０ｍｍより大きく５１ｍｍ以下の厚さを有していることを特徴とする。
上記構成によれば、培養容器内の全ての藻類に光合成に必要な光を供給することができる。
第八の発明は、請求項１に記載の藻類培養装置において、駆動部は、第１の回転体を回転させる第１の駆動部と、第２の回転体を回転させる第２の駆動部と、からなることを特徴とする。
上記構成によれば、１つの軸に対して１つの駆動部を有するため、回転制御が比較的楽になる。 The algae culture apparatus of the present invention includes a driving unit, a first rotating shaft that is rotated by the driving unit and has an axis in the first direction, and a first rotating body that is attached to the first rotating shaft. A second rotating shaft attached to the first rotating body and having an axis in a second direction different from the first direction, a drive unit for rotating the second rotating shaft, and a second A second rotating body attached to the rotating shaft, a rotation transmitting mechanism disposed in the first rotating body and transmitting the rotational force of the drive unit to the second rotating shaft, and the second rotating body. A container housing part for housing a culture container for culturing algae, a light emitting means facing the container housing part and attached to the axial center side in the second direction in parallel with the axial center, a first rotating body and a first rotating body And a control device for controlling on / off switching of the light emitting means and adjustment of the light emission time. And features.
According to the above configuration, it is possible to arbitrarily change the light emission operation or the light emission time while rotating. In addition, since there is no shielding material that blocks light between the culture vessel and the light emitting means, light can always be supplied to the algae in the culture vessel.
According to a second aspect of the present invention, in the algae culture apparatus according to claim 1, a pseudo microgravity state is generated by controlling the rotational speed of the first rotating body and the second rotating body by the control device. And
According to the said structure, it becomes possible to confirm the culture | cultivation degree in a pseudo microgravity state.
According to a third aspect of the present invention, in the algae culture apparatus according to claim 1 or 2, the second rotating body is a housing having a shielding space into which light from the outside does not enter.
According to the above configuration, external factors such as direct sunlight can be reduced, and the degree of proliferation can be confirmed only by adjusting the light emitting means.
According to a fourth aspect of the present invention, in the algae culture device according to any one of claims 1 to 3, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of the second direction in the second rotating body is circular or It is a regular polygon shape.
According to the said structure, it becomes possible to perform three-dimensional rotation of an apparatus smoothly.
A fifth invention is characterized in that in the algae culture apparatus according to any one of claims 1 to 4, the container housing portion and the light emitting means are provided with equiangular intervals.
According to the said structure, it becomes possible to perform three-dimensional rotation of an algae culture apparatus smoothly.
According to a sixth aspect of the present invention, in the algae culture apparatus according to any one of claims 1 to 5, the light emitting means is a substrate and a light emitting diode that emits red light and blue light provided on the substrate. The diode is characterized in that it is adjusted by a light emission adjusting means capable of adjusting the light quality and the photon of the emitted light.
According to the above configuration, the user can arbitrarily adjust the optimal light quality or photon depending on various algae.
According to a seventh aspect of the present invention, in the algae culture apparatus according to claim 1, the culture vessel has a thickness greater than 0 mm and not greater than 51 mm.
According to the said structure, the light required for photosynthesis can be supplied to all the algae in a culture container.
According to an eighth aspect of the present invention, in the algae culture apparatus according to claim 1, the driving unit includes a first driving unit that rotates the first rotating body, and a second driving unit that rotates the second rotating body. It is characterized by comprising.
According to the above configuration, since one drive unit is provided for one shaft, rotation control is relatively easy.

本発明によれば、微小重力環境下に人工光を用いて、藻類ごとに最適な光質と光量子の調整および照射時間の設定が可能な藻類培養装置を提供することができる。また、培養容器と発光手段との間に光を遮る遮蔽物がないため、培養容器内の藻類に常に光を供給することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the algal culture apparatus which can adjust optimal light quality and photon for every algae and can set irradiation time can be provided using artificial light in a microgravity environment. In addition, since there is no shielding material that blocks light between the culture vessel and the light emitting means, light can always be supplied to the algae in the culture vessel.

藻類培養装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an algae culture apparatus. 藻類培養装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an algae culture apparatus. 容器収容部を示しており、図３Ａが正面図、図３Ｂが側面図である。The container accommodating part is shown, FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a side view. 発光手段である基板と発光ダイオードを示しており、図３Ａが正面図、図３Ｂが側面図である。FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a side view showing a substrate and a light emitting diode as light emitting means.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、適宜、図面を参照しながら説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate. It should be noted that the following description of the preferred embodiments is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

（実施形態）
図１は、本発明に係る藻類培養装置の斜視図を示している。
図１において、本実施形態による藻類培養装置１００は、固定フレーム２４、駆動部１１、第１の回転体１、及び培養容器２２を収容する第２の回転体３を有している。培養容器２２には、藻類と培地とが封入されており、側壁１８ｃの第２の回転体３内方面側に固定されている。藻類培養装置１００は、制御装置２３によって制御されている。
駆動部１１は、第１の回転体１と、第２の回転体３とを夫々回転させるステップモータであり、回転速度の制御が制御装置２３により可能である。 (Embodiment)
FIG. 1 shows a perspective view of an algal culture apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, the algal culture apparatus 100 according to the present embodiment includes a fixed frame 24, a drive unit 11, a first rotating body 1, and a second rotating body 3 that accommodates a culture vessel 22. The culture vessel 22 is filled with algae and a culture medium, and is fixed to the inner surface of the second rotating body 3 on the side wall 18c. The algae culture device 100 is controlled by the control device 23.
The drive unit 11 is a step motor that rotates the first rotating body 1 and the second rotating body 3, respectively, and the control device 23 can control the rotation speed.

第１の回転体１は図中Ｘ方向の軸心を有する第１の回転軸２により回転可能であり、第２の回転体３は第１の回転体１内においてＸ方向の軸心と異方向のＹ方向の軸心を有する第２の回転軸４により回転可能である。
第２の回転体３は、Ｙ方向の軸心に対して垂直方向の断面形状が正六角形状である正六角柱形状の筐体であり、外部からの光が侵入しない遮蔽空間を有している。
また、第２の回転体３は、側壁１８ｃに藻類を培養する培養容器２２を収容することが可能な容器収容部２９を備えており、容器収容部２９は、開閉機構であるストッパ２８によって挿脱可能且つ、脱落防止がなされている。 The first rotating body 1 can be rotated by a first rotating shaft 2 having an axis in the X direction in the figure, and the second rotating body 3 is different from the axis in the X direction in the first rotating body 1. It can be rotated by a second rotating shaft 4 having a Y-direction axis.
The second rotator 3 is a regular hexagonal prism-shaped casing having a regular hexagonal cross-sectional shape with respect to the Y-direction axis, and has a shielding space from which light from the outside does not enter. .
The second rotating body 3 includes a container housing portion 29 capable of housing a culture vessel 22 for culturing algae on the side wall 18c. The container housing portion 29 is inserted by a stopper 28 that is an opening / closing mechanism. It can be removed and prevented from falling off.

図２は、藻類培養装置１００の断面図を示している。
図２において、第１の回転体１は、第１の回転軸２に取り付けられており、第１の回転軸２は、軸受２５を介して固定フレーム２４に取り付けられている。第２の回転体３は、第１の回転軸２と平行ではない第２の回転軸４に取り付けられており、第２の回転軸４は、軸受２６を介して第１の回転体１に取り付けられている。本実施形態では、第１の回転軸２と第２の回転軸４とは交差している。
第１の回転軸２は中空となっており、回転主軸１２と同軸である。一方、回転主軸１２は第１の回転軸２内において、軸受２７により支持されており、第１の回転軸２とは独立して回転できるようになっている。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of the algae culture apparatus 100.
In FIG. 2, the first rotating body 1 is attached to a first rotating shaft 2, and the first rotating shaft 2 is attached to a fixed frame 24 via a bearing 25. The second rotating body 3 is attached to a second rotating shaft 4 that is not parallel to the first rotating shaft 2, and the second rotating shaft 4 is attached to the first rotating body 1 via a bearing 26. It is attached. In the present embodiment, the first rotating shaft 2 and the second rotating shaft 4 intersect each other.
The first rotating shaft 2 is hollow and is coaxial with the rotating main shaft 12. On the other hand, the rotation main shaft 12 is supported by a bearing 27 in the first rotation shaft 2, and can rotate independently of the first rotation shaft 2.

駆動部１１は第１の回転体１を回転させる第１の駆動部５と、第２の回転体３を回転させる第２の駆動部８とからなっており、第１の駆動部５から第１の回転軸２までの回転伝達は、プーリー６ａ、６ｂ、タイミングベルト７によりなされる。第１の駆動部５から下流に向けて説明すると、第１の駆動部５には、プーリー６ａが取り付けられている。プーリー６ａとプーリー６ｂとの間には、タイミングベルト７がかけ回されている。プーリー６ｂは、第１の回転軸２に取り付けられている。
同様に、第２の駆動部８から回転主軸１２までの回転伝達は、プーリー９ａ、９ｂ、タイミングベルト１０によりなされる。第２の駆動部８から下流に向けて説明すると、第２の駆動部８には、プーリー９ａが取り付けられている。プーリー９ａとプーリー９ｂとの間には、タイミングベルト１０がかけ回されている。プーリー９ｂは、回転主軸１２の一端に取り付けられている。 The driving unit 11 includes a first driving unit 5 that rotates the first rotating body 1 and a second driving unit 8 that rotates the second rotating body 3. Rotation transmission to one rotating shaft 2 is performed by pulleys 6 a and 6 b and a timing belt 7. If it demonstrates toward the downstream from the 1st drive part 5, the pulley 6a is attached to the 1st drive part 5. FIG. A timing belt 7 is wound around between the pulley 6a and the pulley 6b. The pulley 6 b is attached to the first rotating shaft 2.
Similarly, rotation transmission from the second drive unit 8 to the rotation main shaft 12 is performed by pulleys 9 a and 9 b and a timing belt 10. If it demonstrates toward the downstream from the 2nd drive part 8, the pulley 9a is attached to the 2nd drive part 8. FIG. A timing belt 10 is wound around between the pulley 9a and the pulley 9b. The pulley 9 b is attached to one end of the rotary main shaft 12.

回転主軸１２から第２の回転軸４までの回転伝達は、第１の回転体１内において、傘歯車１７ｂ、１７ａ、伝達軸１６、プーリー１４ｂ、１４ａ、タイミングベルト１５からなる回転伝達機構１３によりなされる。第２の回転軸４から上流に向けて説明すると、第２の回転軸４へは傘歯車１７ｂ、１７ａを介して回転力が伝達されている。傘歯車１７ａは、軸受１６ａに支持された伝達軸１６の一端に取り付けられている。伝達軸１６の他端には、プーリー１４ｂが取り付けられている。プーリー１４ｂとプーリー１４ａとの間には、タイミングベルト１５がかけ回されている。プーリー１４ａは、回転主軸１２の他端に取り付けられている。   The rotation transmission from the rotation main shaft 12 to the second rotation shaft 4 is performed by the rotation transmission mechanism 13 including the bevel gears 17b and 17a, the transmission shaft 16, the pulleys 14b and 14a, and the timing belt 15 in the first rotating body 1. Made. Explaining upstream from the second rotary shaft 4, a rotational force is transmitted to the second rotary shaft 4 via bevel gears 17 b and 17 a. The bevel gear 17a is attached to one end of the transmission shaft 16 supported by the bearing 16a. A pulley 14 b is attached to the other end of the transmission shaft 16. A timing belt 15 is wound around between the pulley 14b and the pulley 14a. The pulley 14 a is attached to the other end of the rotary main shaft 12.

第２の回転体３は、Ｙ方向の軸心に対して垂直方向の断面形状が、正六角形状であり且つ、上板１８ａと下板１８ｂと容器収容部２９とからなる正六角柱形状の筐体である。また、第２の回転体３は、上板１８ａに容器収容部２９を挿脱可能な開閉機構であるストッパ２８を有している。一方、下板１８ｂの下端面には、断面Ｌ字形状の受板１８ｅが取り付けられており、容器収容部２９の下端面を受板１８ｅで受け、後述の容器収容部２９の上端面に取り付けられた支持板１８ｄが、上板１８ａの上端面に係ることで容器収容部２９の挙動を規制している。さらに、ストッパ２８によって拘束することで、脱落防止となり、より安全な開閉機構となっている。   The second rotating body 3 has a regular hexagonal cross-sectional shape in the direction perpendicular to the Y-direction axis, and a regular hexagonal prism-shaped housing composed of an upper plate 18a, a lower plate 18b, and a container housing portion 29. Is the body. Moreover, the 2nd rotary body 3 has the stopper 28 which is an opening / closing mechanism which can insert / remove the container accommodating part 29 in the upper board 18a. On the other hand, a receiving plate 18e having an L-shaped cross section is attached to the lower end surface of the lower plate 18b. The lower end surface of the container accommodating portion 29 is received by the receiving plate 18e and attached to the upper end surface of the container accommodating portion 29 described later. The supported plate 18d is related to the upper end surface of the upper plate 18a, thereby restricting the behavior of the container housing portion 29. Furthermore, by being restrained by the stopper 28, it is prevented from falling off, and a safer opening / closing mechanism is obtained.

図３は、容器収容部２９を示しており、図３Ａが正面図、図３Ｂが側面図である。尚、図３において、図３Ａを正視した際の紙面上右側を右方向、上側を上方向、正視側を前方向と定義する。
図３において、容器収容部２９は、側壁１８ｃと取付台３２、３３と固定台３４と支持板１８ｄとからなっている。
取付台３２、３３と支持板１８ｄは夫々側壁１８ｃにボルトで固定されている。
２つの取付台３２は、培養容器２２の上側の先細り部を挟むように配置している。２つの取付台３３も同様に培養容器２２の下側の底部を挟むように配置している。
また、２つの取付台３２は、側壁１８ｃの軸ｃに対して左右対称に配置されている。同様に、２つの取付台３３も、側壁１８ｃの軸ｃに対して左右対称に配置されている。 3 shows the container accommodating portion 29, FIG. 3A is a front view, and FIG. 3B is a side view. In FIG. 3, the right side on the plane of FIG. 3A when viewed from the front is defined as the right direction, the upper side is defined as the upward direction, and the normal view side is defined as the forward direction.
In FIG. 3, the container accommodating portion 29 includes a side wall 18c, mounting bases 32 and 33, a fixing base 34, and a support plate 18d.
The mounting bases 32 and 33 and the support plate 18d are fixed to the side wall 18c with bolts.
The two mounting bases 32 are arranged so as to sandwich the tapered portion on the upper side of the culture vessel 22. Similarly, the two mounting bases 33 are arranged so as to sandwich the bottom part on the lower side of the culture vessel 22.
The two mounting bases 32 are arranged symmetrically with respect to the axis c of the side wall 18c. Similarly, the two mounting bases 33 are also arranged symmetrically with respect to the axis c of the side wall 18c.

固定台３４は断面Ｌ字形状をなしており、培養容器２２を覆うように２つの取付台３３に跨ってボルトで取り付けられている。
支持板１８ｄは、断面Ｌ字形状をなしており、図３Ａの側壁１８ｃの後端面から上端面に跨うように配置され、さらに、側壁１８ｃの軸ｃと同軸になるように後端面と固定されている。 The fixing base 34 has an L-shaped cross section and is attached with bolts across the two mounting bases 33 so as to cover the culture vessel 22.
The support plate 18d has an L-shaped cross section, is disposed so as to straddle the upper end surface from the rear end surface of the side wall 18c in FIG. 3A, and is fixed to the rear end surface so as to be coaxial with the axis c of the side wall 18c. Has been.

このように、図３Ａにおいて、培養容器２２の上側の先細り部は、側壁１８ｃによって後方向、２つの取付台３２によって左右方向と前方向と上方向を夫々規制され拘束されるようになっている。一方、培養容器２２の下側の底部は、２つの取付台３３によって左右方向、側壁１８ｃによって後方向、固定台３４によって下方向と前方向を夫々規制され拘束されるようになっている。
これにより、培養容器２２は、前後左右上下方向とも拘束されるため、回転中も脱落することなく、後述する光の正確な照射が可能となる。 As described above, in FIG. 3A, the tapered portion on the upper side of the culture vessel 22 is restricted and restrained in the rearward direction by the side wall 18c and in the left-right direction, the forward direction, and the upward direction by the two mounting bases 32, respectively. . On the other hand, the bottom part of the lower side of the culture vessel 22 is restricted and restrained in the left-right direction by the two mounting bases 33, in the rearward direction by the side wall 18c, and in the downward and forward directions by the fixing base 34, respectively.
As a result, since the culture container 22 is restrained in the front / rear, left / right, up / down directions, it is possible to accurately irradiate light, which will be described later, without dropping even during rotation.

また、培養容器２２は、３０ｍｍの厚さＤを有している。本実施形態では、培養容器２２の厚さＤは、藻類培養装置１００の大きさと後述の光量子束密度との兼ね合いで３０ｍｍとしているが、藻類をより多く培養するには厚さＤは大きい方が効率が良い。一方、光合成に有効活用できる光は、水中では深さ５１ｍｍまでしか届かないとされている。すなわち、培養容器の厚さＤを必ずしも大きくすれば良いというわけではなく、培養容器の厚さＤは、０ｍｍより大きく５１ｍｍ以下の範囲であれば培養容器２２内の全ての藻類に光合成に必要な光を供給することができる。つまり、一番効率よく培養する場合は、培養容器の厚さＤを５１ｍｍにし、藻類培養装置１００を大型化すれば良いことになる。   The culture vessel 22 has a thickness D of 30 mm. In this embodiment, the thickness D of the culture vessel 22 is set to 30 mm in consideration of the size of the algae culture apparatus 100 and the photon flux density described later, but in order to culture more algae, the thickness D is larger. Efficiency is good. On the other hand, light that can be effectively used for photosynthesis is said to reach only a depth of 51 mm in water. That is, it is not always necessary to increase the thickness D of the culture vessel. If the thickness D of the culture vessel is in the range of 0 mm to 51 mm, all the algae in the culture vessel 22 are necessary for photosynthesis. Light can be supplied. That is, for the most efficient culture, the thickness D of the culture vessel is set to 51 mm, and the algae culture apparatus 100 is enlarged.

図２に戻り、上板１８ａ、下板１８ｂには、夫々容器収容部２９と対向して固定台１９ａ、１９ｂがＹ方向の軸心側にこの軸心と平行に夫々取り付けられている。
発光手段３０は、容器収容部２９と対向して備えられた固定台１９ａ、１９ｂに取り付けられている。
下板１８ｂの第２の回転体３内側には、発光手段３０の発する光の光質および光量子を調整可能な発光調整手段３１であるディップスイッチが設けられている。 Returning to FIG. 2, fixed bases 19 a and 19 b are respectively attached to the upper plate 18 a and the lower plate 18 b so as to face the container housing portion 29 on the axis side in the Y direction in parallel with the axis.
The light emitting means 30 is attached to fixed bases 19 a and 19 b provided to face the container housing portion 29.
On the inner side of the second rotating body 3 of the lower plate 18b, a dip switch that is a light emission adjusting means 31 capable of adjusting the light quality and light quantum of the light emitted by the light emitting means 30 is provided.

図４は、発光手段３０である基板と発光ダイオードを示しており、図４Ａが正面図、図４Ｂが側面図である。尚、図４Ａにおいて、正視した際の紙面上右側を右方向、上側を上方向と定義する。
図４において、発光手段３０は、基板２０とこの基板２０に設けられた赤色光と青色光を発する発光ダイオードからなっている。赤色光を発する発光ダイオード２１（以下、赤色ＬＥＤという）は、一般的に波長５７０ｎｍ〜７３０ｎｍであり本実施形態では波長のピークが６２５ｎｍのものを選定した。また、青色光を発する発光ダイオード２１（以下、青色ＬＥＤという）は、一般的に波長４００〜５２０ｎｍであり本実施形態では波長のピークが４７０ｎｍのものを選定した。 FIG. 4 shows a substrate and a light emitting diode as the light emitting means 30, FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a side view. In FIG. 4A, the right side on the paper surface when viewed straight is defined as the right direction, and the upper side is defined as the upward direction.
In FIG. 4, the light emitting means 30 includes a substrate 20 and a light emitting diode provided on the substrate 20 that emits red light and blue light. A light emitting diode 21 that emits red light (hereinafter referred to as a red LED) is generally selected to have a wavelength of 570 nm to 730 nm, and in this embodiment, has a wavelength peak of 625 nm. A light emitting diode 21 that emits blue light (hereinafter referred to as a blue LED) is generally selected to have a wavelength of 400 to 520 nm, and in this embodiment, has a wavelength peak of 470 nm.

赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤは夫々、基板２０に１７個取り付けられており、１、３、５列目は夫々３個が列内で等間隔に、２、４列目は夫々４個が列内で等間隔に取り付けられている。尚、３列目の上と下の２個は青色ＬＥＤとなっており、それ以外は全て赤色ＬＥＤとなっている。このように、本実施形態では赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤの割合は１５対２としており、配列は５列としている。
夫々の赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤは、図２の発光調整手段３１であるディップスイッチを経由して配線されており、照射する赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの組み合せをディップスイッチの設定によって、光量子束密度を３０〜１９０μｍｏｌ／ｍ２・ｓの範囲で変更できる。すなわち、ディップスイッチの設定によって発する光の光質および光量子を調整することが可能となっている。 Seventeen red LEDs and blue LEDs are mounted on the substrate 20, respectively, in the first, third and fifth rows, three in each row, and in the second and fourth rows, four in each row. It is attached at equal intervals. The upper and lower two rows in the third row are blue LEDs, and the rest are red LEDs. Thus, in this embodiment, the ratio of red LED and blue LED is 15 to 2, and the arrangement is 5 rows.
Each red LED and blue LED is wired via the dip switch which is the light emission adjusting means 31 of FIG. 2, and the photon flux density is set by setting the dip switch to the combination of the irradiating red LED and the blue LED. It can be changed in the range of 30 to 190 μmol / m 2 · s. That is, it is possible to adjust the light quality and light quantum of the light emitted by setting the dip switch.

図２に戻り、容器収容部２９および発光手段３０はＹ方向の軸心に対して夫々等角度間隔を有して備えられている（本実施形態では６０度間隔）。
制御装置２３は、第１の回転体１と第２の回転体３との回転速度を制御することで擬似微小重力状態を生成することが可能である。また、第１の回転体１の回転を停止させ、第２の回転体３のみを回転させることで、遠心分離機のような使い方も可能である。また、ディップスイッチで設定された赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの照射をオン／オフ切替の制御をするようになされている。さらに、照射時間のタイマー制御や、照射時間と休止時間とを絡ませるステップ照射時間を制御するようにもなされている。 Returning to FIG. 2, the container accommodating portion 29 and the light emitting means 30 are provided with an equal angular interval with respect to the axis in the Y direction (60 ° interval in the present embodiment).
The control device 23 can generate a pseudo microgravity state by controlling the rotation speeds of the first rotating body 1 and the second rotating body 3. Further, by stopping the rotation of the first rotating body 1 and rotating only the second rotating body 3, it can be used like a centrifuge. Further, the irradiation of the red LED and the blue LED set by the dip switch is controlled to be switched on / off. Furthermore, timer control of the irradiation time and step irradiation time that involves the irradiation time and the pause time are also controlled.

以上のように、本実施形態の藻類培養装置によると、微小重力環境下に赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを用いて、藻類ごとに最適な光質と光量子の調整および照射時間の設定が可能な藻類培養装置を提供することができる。
つまり、ディップスイッチで赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤを設定することで様々な光量子束密度に変更することができ、藻類ごとに最適な光質と光量子を照射することができる。
また、照射時間をタイマーやステップなどの変更もでき、藻類に適した照射をすることができる。
さらに、微小重力環境下での藻類の培養研究にも役立てることができる。
また、培養において装置内を遮蔽空間とすることで、外的要因をできるだけ減らし人工光のみによる培養研究にも役立てることができる。
さらに、培養において、培養容器単体のみ取り外すことが可能となっているため、研究段階においては複数の培養を個別に効率よく行うことができる。
また、培養容器とＬＥＤとの間に光を遮る遮蔽物がないため、培養容器内の藻類に常に光を供給することができる。 As described above, according to the algae culture apparatus of the present embodiment, the algae culture capable of adjusting the optimal light quality and photon and setting the irradiation time for each algae using the red LED and the blue LED in a microgravity environment. An apparatus can be provided.
That is, it is possible to change to various photon flux densities by setting the red LED and the blue LED with the dip switch, and it is possible to irradiate the optimal light quality and photon for each algae.
In addition, the irradiation time can be changed such as a timer or a step, and irradiation suitable for algae can be performed.
Furthermore, it can also be used for research on algae culture in a microgravity environment.
Further, by setting the inside of the apparatus as a shielded space in the culture, it is possible to reduce external factors as much as possible and to be useful for culture research using only artificial light.
Furthermore, since it is possible to remove only the culture vessel alone in the culture, a plurality of cultures can be performed individually and efficiently in the research stage.
Moreover, since there is no shielding object which shields light between a culture container and LED, light can always be supplied to the algae in a culture container.

（その他の実施形態）
以上のように、実施形態を説明したが、本発明は、その目的の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更してもよく、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態は、容器収容部２９の開閉機構はストッパ２８で行っているが、これに限らず、開閉部に蝶番を設け、扉機構にしても構わない。
また、第２の回転体３におけるＹ方向の軸心に対して垂直方向の断面形状が、円形状または正多角形状であっても構わない。
また、ＬＥＤは赤色、青色に限らず、白色を使用または組み合わせても構わない。
また、赤色、青色ＬＥＤの割合は１４対３でも良く、配列も５列に限らず多列であっても良い。
さらに、発光手段の発光ダイオードは、蛍光灯、ＥＬなどの人工光であっても構わない。 (Other embodiments)
As described above, the embodiment has been described. However, the present invention may be appropriately changed without departing from the scope of the object, and is not limited to this embodiment.
For example, in this embodiment, the opening / closing mechanism of the container accommodating portion 29 is performed by the stopper 28, but the present invention is not limited thereto, and a hinge may be provided on the opening / closing portion to form a door mechanism.
Further, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the Y-direction axis of the second rotating body 3 may be a circular shape or a regular polygonal shape.
Moreover, LED is not limited to red and blue, and white may be used or combined.
Further, the ratio of the red and blue LEDs may be 14 to 3, and the arrangement is not limited to five rows but may be multi-rows.
Furthermore, the light emitting diode of the light emitting means may be artificial light such as a fluorescent lamp or EL.

以上のように、その他の実施形態によると、藻類培養装置を大きくすることで、ＬＥＤの個数を多くすることもでき、培養容器も６つ以上搭載可能となり、大量の培養研究をすることが可能である。また、開閉機構は蝶番にすることで扉の落下も防ぐことができる。   As described above, according to other embodiments, by increasing the size of the algae culture device, the number of LEDs can be increased, and six or more culture vessels can be mounted, enabling a large amount of culture research. It is. In addition, the door can be prevented from dropping by using a hinge as the opening / closing mechanism.

以上説明したように、本発明にかかる藻類培養装置は、微小重力環境下において藻類に適した培養研究をすることができる。   As described above, the algae culture apparatus according to the present invention can conduct culture studies suitable for algae under a microgravity environment.

１ 第１の回転体
２ 第１の回転軸
３ 第２の回転体
４ 第２の回転軸
５ 第１の駆動部
８ 第２の駆動部
１１ 駆動部
１３ 回転伝達機構
２２ 培養容器
２３ 制御装置
２９ 容器収容部
３０ 発光手段
３１ 発光調整手段
１００ 藻類培養装置
Ｘ方向 第１の方向
Ｙ方向 第２の方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st rotating body 2 1st rotating shaft 3 2nd rotating body 4 2nd rotating shaft 5 1st drive part 8 2nd drive part 11 Drive part 13 Rotation transmission mechanism 22 Culture vessel 23 Control apparatus 29 Container housing unit 30 Light emitting means 31 Light emission adjusting means 100 Algae culture apparatus X direction First direction Y direction Second direction

Claims (8)

駆動部と、
該駆動部によって回転し且つ、第１の方向の軸心を有する第１の回転軸と、
前記第１の回転軸に取り付けられた第１の回転体と、
前記第１の回転体に取り付けられ、前記第１の方向とは異方向の第２の方向の軸心を有する第２の回転軸と、
前記第２の回転軸を回転させる前記駆動部と、
前記第２の回転軸に取り付けられた第２の回転体と、
前記第１の回転体内に配置され、前記駆動部の回転力を前記第２の回転軸に伝達する回転伝達機構と、
前記第２の回転体に備えられ、藻類を培養する培養容器を収容する容器収容部と、
前記容器収容部と対向し前記第２の方向の軸心側に該軸心と平行に取り付けられた発光手段と、
前記第１の回転体と前記第２の回転体との回転速度および前記発光手段のオン／オフ切替えおよび発光時間調整を制御する制御装置とを有することを特徴とする藻類培養装置。 A drive unit;
A first rotating shaft that is rotated by the drive unit and has an axis in a first direction;
A first rotating body attached to the first rotating shaft;
A second rotating shaft attached to the first rotating body and having an axis in a second direction different from the first direction;
The drive unit for rotating the second rotating shaft;
A second rotating body attached to the second rotating shaft;
A rotation transmission mechanism disposed in the first rotating body and transmitting the rotational force of the driving unit to the second rotation shaft;
A container housing section that is provided in the second rotating body and houses a culture container for culturing algae;
A light emitting means that faces the container housing portion and is mounted on the axial center side in the second direction in parallel with the axial center;
An algae culture apparatus comprising: a control device for controlling a rotation speed of the first rotating body and the second rotating body, on / off switching of the light emitting means, and light emission time adjustment. 前記制御装置によって前記第１の回転体と前記第２の回転体との回転速度を制御することで擬似微小重力状態を生成することを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。   The algae culture apparatus according to claim 1, wherein a pseudo microgravity state is generated by controlling a rotation speed of the first rotating body and the second rotating body by the control device. 前記第２の回転体は、外部からの光が侵入しない遮蔽空間を有した筐体であることを特徴とする請求項１または２に記載の藻類培養装置。   The algae culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second rotating body is a casing having a shielding space into which light from the outside does not enter. 前記第２の回転体における前記第２の方向の軸心に対して垂直方向の断面形状が、円形状または正多角形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の藻類培養装置。   4. The cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis of the second direction in the second rotating body is a circular shape or a regular polygonal shape. 5. Algae culture equipment. 前記容器収容部および前記発光手段が夫々等角度間隔を有して備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の藻類培養装置。   The algae culture apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the container housing part and the light emitting means are provided at equal angular intervals. 前記発光手段は、基板と該基板に設けられた赤色光と青色光を発する発光ダイオードであり、該発光ダイオードは、発する光の光質および光量子を調整可能な発光調整手段によって調整されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の藻類培養装置。   The light emitting means is a light emitting diode that emits red light and blue light provided on the substrate and the light emitting diode, and the light emitting diode is adjusted by light emission adjusting means capable of adjusting light quality and photon of the emitted light. The algae culture apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the apparatus is an algal culture apparatus. 前記培養容器は、０ｍｍより大きく５１ｍｍ以下の厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。   The algae culture apparatus according to claim 1, wherein the culture container has a thickness greater than 0 mm and not greater than 51 mm. 前記駆動部は、第１の回転体を回転させる第１の駆動部と、第２の回転体を回転させる第２の駆動部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。   2. The algae culture according to claim 1, wherein the driving unit includes a first driving unit that rotates a first rotating body and a second driving unit that rotates a second rotating body. apparatus.
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