(57)【要約】【課題】植物性タンパク質や動物性タンパク質及び各種栄養素などをバランスよく含んでいるクロレラやミドリムシ等の光合成微生物を体内に放射性炭素同位体１４Ｃが含まれないように培養する光合成微生物の培養方法、該培養された光合成微生物を放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されないように加工した飼料、該飼料を餌として飼育された放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されない実験用動物を提供すること。【解決手段】培養容器内に光合成微生物を培養用で且つ放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液を収容し、該培養液中にガス調整容器から人工大気を供給すると共に、太陽光又は人工太陽光を照射し、且つ培養容器内を大気圧に維持し、光合成により培養容器内で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物を培養する。【選択図】図１
2015015917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器とガス調整容器とを備え、
前記ガス調整容器で大気と同様の成分で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない炭酸ガス濃度を光合成微生物の培養に適した濃度とした人工大気を調整し、
前記培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液を収容し、該培養液中に前記ガス調整容器から人工大気を供給すると共に、太陽光又は人工太陽光を照射し、且つ前記培養容器内を大気圧に維持し、光合成により前記培養容器内で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物を培養することを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法。
【請求項２】
請求項１の放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法において、
前記培養容器内の培養液には光合成微生物の培養に必要な放射性炭素同位体１４Ｃを含まない無機塩類が含まれていることを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法。
【請求項３】
請求項１又は２の光合成微生物の培養方法で培養された光合成微生物をその光合成作用を止めて採取するか又は採取後直ちに光合成作用を止め、該採取した光合成微生物を、飼料内に放射性炭素同位体１４Ｃが含まれないように管理した加工処理環境下で加工処理して製造したことを特徴とする光合成微生物飼料。
【請求項４】
実験用動物に少なくとも請求項３の光合成微生物飼料と、放射性炭素同位体１４Ｃの大部分を除去した空気と水を与え、前記実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理された飼育環境下で飼育されたことを特徴とする実験用動物。
【請求項５】
光合成微生物を培養する培養容器とガス調整容器とを備え、
前記光合成微生物の培養開始前に、前記培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない炭酸ガスを供給し、内部圧を大気圧に維持しながら、余分なガスを前記培養容器外に排出し、該培養容器内の炭酸（ＣＯ２）ガス中の放射性炭素同位体１４Ｃの濃度を該炭酸（ＣＯ２）ガスがデッドカーボンとして取り扱われる濃度にまで希釈した後、前記培養容器内に前記培養液を導入すると共に、該導入された培養液と同じ容量のガスを前記培養容器の外部に排出し、
前記培養容器内の培養液中に光合成微生物の種株を導入し、前記培養液中に前記ガス調整容器内で調整され且つ放射性炭素同位体１４Ｃを含まない適量の炭酸ガスを加えた人工大気を供給すると共に、太陽光又は人工太陽光を照射しながら、光合成微生物を培養することを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法。
【請求項６】
請求項５に記載の放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法において、
前記培養容器内の培養液には光合成微生物の培養に必要な放射性炭素同位体１４Ｃを含まない無機塩類が含まれていることを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法。
【請求項７】
請求項５又は６の光合成微生物の培養方法で培養された光合成微生物をその光合成作用を止めて採取するか又は採取後直ちに光合成作用を止め、該採取した光合成微生物を、飼料内に放射性炭素同位体１４Ｃが含まれないように管理した加工処理環境下で加工処理して製造したことを特徴とする光合成微生物飼料。
【請求項８】
実験用動物に少なくとも請求項７の光合成微生物飼料と、放射性炭素同位体１４Ｃの大部分を除去した空気と水を与え、前記実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理された飼育環境下で飼育されたことを特徴とする実験用動物。
【請求項９】
請求項５に記載の光合成微生物の培養方法において、
前記光合成微生物はクロレラであることを特徴とする光合成微生物の培養方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の光合成微生物の培養方法において、
前記光合成微生物はミドリムシであることを特徴とする光合成微生物の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を構成する主要元素である炭素同位体のうち、放射性炭素同位体１４Ｃを含まないクロレラやミドリムシ等の光合成微生物の培養方法、該培養方法で培養された光合成微生物を加工処理して製造された放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物飼料、該光合成微生物飼料で育成された放射性炭素同位体１４Ｃを含まない実験用動物に関するものである。なお、ここで放射性炭素同位体１４Ｃを含まないとは、安定炭素同位体（１２Ｃ，１３Ｃ）に対する放射性炭素同位体１４Ｃの割合が１４Ｃ／１２Ｃ≪１×１０−１４のものとする。
【背景技術】
【０００２】
医薬品や農薬（以下「医薬品等」という）などの被検体内での動きを調べることにより薬効を調べるなどの研究を行う際に、医薬品等を構成する炭素同位元素の多くを放射性炭素同位体１４Ｃに入れ替えることにより標識化し、このように標識化された医薬品等を実験用動物等の被検体に投与して追跡することで医薬品等の動きを調べるトレーサ実験が行われている。例えば、ラットやマウスなどの実験用動物の生体内に標識化された医薬品等を導入し、一定時間経過後のラット等の臓器や組織中の１４Ｃ濃度を測定することにより、医薬品等の体内での動き（吸収、分布、代謝、排泄の特徴や、薬効・毒性発現の予測などの状況）を追跡するトレーサ実験が医薬品等の薬物動態研究として幅広く行われている。
【０００３】
現在地球上に生存する動植物の生体を構成する主要元素である炭素の安定同位体１２Ｃ，１３Ｃと放射性炭素同位体１４Ｃとの比（現代炭素同位体比）は、１２Ｃ：１３Ｃ：１４Ｃ＝０．９８９：０．０１１：１．２×１０−１２、即ち１４Ｃ／１２Ｃ≒１．２×１０−１２という略一定値に保たれている。そのため、放射性炭素同位体１４Ｃを用いたトレーサ実験において、組織内におけるトレーサ１４Ｃの動き、即ち組織における放射性炭素同位体比の変化を放射能測定法で有効に検出するためには、トレーサである放射性炭素同位体比を少なくとも上記現代炭素同位体比の１０５〜１０６倍にする必要がある。
【０００４】
しかしながら、医薬品等の試験研究において、通常の放射線レベルに対して１０５以上高いレベルの放射性同位体を取り扱うということは、実験用医薬品の製造時のみならず、被検体である実験用動植物の飼育・栽培時の領域整備や被曝線量の管理、実験後の環境への放出や汚染の問題等、全ての面において放射線を取り扱う煩雑さが付随するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９０１５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４４９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで上記課題を解決する方法として、特許文献１に開示するように、被検体である実験用動植物の放射性炭素同位体１４Ｃの濃度を現代炭素同位体比より二桁以下の極度に低いレベルまで低下させることにより、微小な組織における放射性炭素同位体比の変化をＡＭＳ（加速器質量分析法）により有効に検出することができると共に、実験用動植物の飼育・栽培時の領域整備や被曝線量の管理、実験後の環境への放出や汚染等の上記課題は解決できる。しかしながら、マウス等の実験用動物を生育するためには、植物以外に適当な量の動物性タンパク質や各種栄養素などをバランスよく含んだ飼料を作り、生育する実験用動物に摂取させる必要があるが、このように植物以外に適当な量の動物性タンパク質や各種栄養素などをバランスよく含んだ飼料を、その放射性炭素同位体１４Ｃの濃度を現代炭素同位体比より二桁以下と極度に下げることは極めて困難である。
【０００７】
上記問題を解決する方法として、特許文献２に開示された炭素同位体１４Ｃを含まないミドリムシの製造（培養）方法がある。この製造（培養）方法で製造（培養）されたミドリムシは炭素同位体１４Ｃを含まないことから、該ミドリムシを炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理された環境下で乾燥加工処理等して実験用動物の飼料とすることにより、該飼料は炭素同位体１４Ｃを含まない飼料となる。炭素同位体１４Ｃを含まない飼料を実験用動物の餌とし、実験用動物の体内が炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理した飼育環境下で実験用動物を飼育した場合、飼育された実験用動物は、放射性炭素同位体１４Ｃが存在する自然環境に生存する動物の放射性炭素同位体１４Ｃ濃度に対して、放射性炭素同位体１４Ｃ濃度が極めて低レベルとなる。
【０００８】
特許文献２に開示されたミドリムシの製造法は、作業室内にミドリムシを培養するための水槽を配置し、作業室内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない大気（空気）を導入し、更に作業室内の人の出入に伴い、作業室内に放射性炭素同位体１４Ｃを含んだ大気が侵入しないように設備を設ける必要がある。そのため装置が大掛かりとなり、その維持・管理が複雑となるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、クロレラやミドリムシ等の光合成微生物が水中で太陽エネルギーと二酸化炭素（ＣＯ２）により光合成を行いながら、膨大な繁殖力で増殖する性質と、該クロレラやミドリムシには実験用動物を生育するのに必要な植物性タンパク質や動物性タンパク質及び各種栄養素などをバランスよく含んでいることに着目し、簡単な装置構成で効率よく放射性炭素同位体１４Ｃを含まないクロレラやミドリムシ等の光合成微生物を培養できる光合成微生物の培養方法、該培養方法で培養された光合成微生物を加工処理することにより実験用動物の飼料として加工された光合成微生物飼料、該光合成微生物を飼料（餌）として実験用動物の体内が放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されないように管理された飼育環境下で飼育された実験用動物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため本発明は、培養容器とガス調整容器とを備え、ガス調整容器で大気と同様の成分で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない炭酸ガス濃度を光合成微生物の培養に適した濃度とした人工大気を調整し、培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液を収容し、該培養液中にガス調整容器から人工大気を供給すると共に、太陽光又は人工太陽光を照射し、且つ培養容器内を大気圧に維持し、光合成により培養容器内で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物を培養することを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法にある。
【００１１】
また、本発明は、上記放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法において、培養容器内の培養液には光合成微生物の培養に必要な放射性炭素同位体１４Ｃを含まない無機塩類が含まれていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記光合成微生物の培養方法で培養された光合成微生物をその光合成作用を止めて採取するか又は採取後直ちに光合成作用を止め、該採取した光合成微生物を、飼料内に放射性炭素同位体１４Ｃが含まれないように管理した加工処理環境下で加工処理して製造したことを特徴とする光合成微生物飼料にある。
【００１３】
また、本発明は、実験用動物に少なくとも上記光合成微生物飼料と、放射性炭素同位体１４Ｃの大部分を除去した空気と水を与え、実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理された飼育環境下で飼育されたことを特徴とする実験用動物にある。
【００１４】
また、本発明は、光合成微生物を培養する培養容器とガス調整容器とを備え、光合成微生物の培養開始前に、培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない炭酸ガスを供給し、内部圧を大気圧に維持しながら、余分なガスを培養容器外に排出し、該培養容器内の炭酸（ＣＯ２）ガス中の放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がデッドカーボンとして取り扱われる濃度にまで希釈した後、培養容器内に培養液を導入すると共に、該導入された培養液と同じ容量のガスを培養容器の外部に排出し、培養容器内の培養液中に光合成微生物の種株を導入し、培養液中にガス調整容器内で調整され且つ放射性炭素同位体１４Ｃを含まない適量の炭酸ガスを加えた人工大気を供給すると共に、太陽光又は人工太陽光を照射しながら、光合成微生物を培養することを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法にある。
【００１５】
また、本発明は、上記放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法において、培養容器内の培養液には光合成微生物の培養に必要な放射性炭素同位体１４Ｃを含まない無機塩類が含まれていることを特徴とする放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法にある。
【００１６】
また、本発明は、上記光合成微生物の培養方法で培養された光合成微生物をその光合成作用を止めて採取するか又は採取後直ちに光合成作用を止め、該採取した光合成微生物を、飼料内に放射性炭素同位体１４Ｃが含まれないように管理した加工処理環境下で加工処理して製造したことを特徴とする光合成微生物飼料にある。
【００１７】
実験用動物に少なくとも上記光合成微生物飼料と、放射性炭素同位体１４Ｃの大部分を除去した空気と水を与え、前記実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理された飼育環境下で飼育されたことを特徴とする実験用動物にある。
【００１８】
また、本発明は、上記光合成微生物の培養方法において、光合成微生物はクロレラであることを特徴とする光合成微生物の培養方法にある。
【００１９】
また、本発明は、上記光合成微生物の培養方法において、光合成微生物はミドリムシであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液を収容し、該培養液中に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない無機塩類および植物に適する化成肥料を加え、適量の二酸化炭素を供給すると共に、該培養液中に光合成微生物の種株を注入し、太陽光又は人工太陽光を照射することにより、光合成微生物は光合成により無性的に繁殖、即ち分裂、成長、増殖を繰り返して増大する。この分裂、成長、増殖は、培養液中の太陽光又は人工太陽光を葉緑体で十分吸収し、無機塩類を栄養とし、二酸化炭素（ＣＯ２）を取り入れて行われる。この二酸化炭素の炭素Ｃを放射性炭素同位体１４Ｃが含まないものとすることにより、光合成微生物は放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がゼロ又は極度に低下した光合成微生物となる。
【００２１】
また、培養容器内の培養液には光合成微生物の成長に必要な放射性炭素同位体１４Ｃを含まない若干の無機塩類が含まれているので、光合成微生物の生育条件が満たされ、培養した光合成微生物は放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がゼロ又は極度に低下した光合成微生物となる。また、培養された光合成微生物をその光合成作用を止めて採取するか又は採取後直ちに光合成作用を止めるので、培養された光合成微生物の採取から加工処理までの間の放射性炭素同位体１４Ｃの取り込みも防止できる。
【００２２】
また、本発明によれば、上記培養方法で培養された光合成微生物は放射性炭素同位体１４Ｃを含まないか、その濃度レベルが極度に低下した光合成微生物であるだけではなく、クロレラやミドリムシ等の光合成微生物は実験用動物の生存に必要な多くの栄養素を備えている。この光合成微生物を、飼料中に放射性炭素同位体１４Ｃが取り込まれないように管理された処理環境下で乾燥し、適度の固さに圧縮成型することにより、該飼料は放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物飼料となる。また、複数種の乾燥光合成微生物の乾燥粉体を適度の割合で混合し圧縮成型して飼料とし、これに放射性炭素同位体１４Ｃを含まない人工大気中で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない水を使用する等、放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されないように管理された飼育環境下で実験用動物を飼育することにより、実験用動物は、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない栄養のバランスの取れた健康な実験用動物となる。
【００２３】
また、上記実験用動物は栄養のバランスの取れた健康な実験用動物であるから、医薬品等の動きを調べるトレーサ実験用の動物として好適であると共に、放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がゼロ又は極度に低く、医薬品等にトレーサ用として放射性炭素同位体１４Ｃで標識化する必要はなくなるか、或いは標識化してもその濃度は現代炭素同位体比を僅かに上回る程度でよいから、実験用医薬品の製造時のみならず、被検体である実験用動植物の飼育時の領域整備や被曝線量の管理、実験後の環境への放出や汚染の問題の大部分は解消できる。更に、標識化という煩雑な作業とそれに伴う放射線障害の危険性及び莫大な製作経費の大部分を低減できる。
【００２４】
また、本発明によれば、光合成微生物の培養開始前に、内部圧力が大気圧に維持され、二酸化炭素除去装置により大部分の二酸化炭素ガスを除いた大気で満たされている培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素ガスを供給し、培養容器内に残っている大気中の放射性炭素同位体１４Ｃを含む二酸化炭素ガスを供給された放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素ガスで希釈し、放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がデッドカーボンの二酸化炭素ガスとして取り扱うことができる程度の濃度に希釈するので、培養容器内やガス調整容器内をデッドカーボンの状態（即ち、放射性炭素同位体１４Ｃが無い状態又は無いと看做すことのできる状態）とするのに、真空ポンプを備えた真空排気手段を必要とすることなく、培養容器内の大気をデッドカーボンの二酸化炭素ガスで置換するという簡単な操作で実現でき、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養を簡単で安価なシステムで実現できる。また、真空ポンプを備えた真空排気手段を必要としないから、簡単な操作で放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物を培養できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法を実施するための光合成微生物培養システムの概略構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法を実施するための光合成微生物培養システムの他の概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本実施形態では光合成微生物製造（培養）としてクロレラを例に説明するが、本願発明で製造（培養）対象とする光合成微生物はクロレラに限定されるものではなく、ミドリムシ等の他の光合成微生物でもよい。現在の地球上の大気中に存在する二酸化炭素を構成する炭素原子は、安定同位元素である炭素同位体１２Ｃと炭素同位体１３Ｃ以外に放射性同位元素である炭素同位体１４Ｃをごく僅かに含んでいる。地球上に存在する放射性炭素同位体１４Ｃの大部分は、宇宙線が地球上の大気に突入したときに発生する中性子が大気中の窒素に吸収されて核反応により生成されるが、放射性炭素同位体１４Ｃは半減期が５７３０年の放射性元素なので、生成と崩壊が釣り合っているときは、１４Ｃは１２Ｃに対して上記のように１．２×１０−１２、約１兆分の１という平衡状態の割合で存在する。
【００２７】
太古の昔に石油や石炭の元になった動植物等の体を構成した炭素中の放射性炭素同位体１４Ｃは数億年という長い時間の間に崩壊して無くなるので、現在の石油や石炭には放射性炭素同位体１４Ｃを殆ど含んでいない。この状態の炭素をデッドカーボン（ｄｅａｄ  ｃａｒｂｏｎ）という。従って、石油や石炭などの化石燃料を燃焼させた時に発生する炭酸ガス（二酸化炭素（ＣＯ２）ガス）は、デッドカーボンの炭素で構成されている。また、珊瑚などの海洋生物の化石である石灰岩などに酸が反応すると発生する二酸化炭素もデッドカーボンの炭素で構成されている。
【００２８】
クロレラは、水中に含まれる二酸化炭素を使って光合成を行いながら成長し直径数ミクロン近くに成熟するまでに核分裂が２回起こり、引き続き細胞分裂によって親細胞が分裂し、一度に４個の子供ができるという驚異的な増殖力の単細胞植物であり、その構成成分の半分は植物性タンパク質を多く含むタンパク質である。その他に炭水化物を２０％、葉緑素を５％、アミノ酸を始め、ミネラル類、パントテン酸、葉酸、核酸など実験用動物を生育するために必要な動物性タンパク質や各種栄養素を全て備えた完全な栄養素といわれている。放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液にデッドカーボンの二酸化炭素を供給し、さらにクロレラの培養に適切な光量の太陽光や人工太陽光を照射し、光合成によりクロレラを培養することにより、クロレラをデッドカーボン、即ち１４Ｃ／１２Ｃ≪１×１０−１４の炭素で作ることができる。
【００２９】
また、ミドリムシも同様の構成成分を持ち、動物の成育に必要な多くの動物性タンパク質を含む各種タンパク質や各種栄養をすべて備えたほぼ完全な栄養素と言われている。上記のクロレラの培養法と同様な方法でミドリムシを培養することにより、ミドリムシをデッドカーボン、即ち１４Ｃ／１２Ｃ≪１×１０−１４の炭素で作ることができる。
【００３０】
上記デッドカーボンで作られたミドリムシは、マウス等の実験用動物の育成に必要な動物性タンパク質や各種栄養素の多くを蓄えたほぼ完全な栄養素であるから、例えば、このデッドカーボンで作られたミドリムシの乾燥体に、デッドカーボンで作られたクロレラの乾燥体を適度な割合で混合することにより実験用動物の飼育に適した飼料を作ることができる。このように異なる種類の放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の混合で作られた飼料と放射性炭素同位体１４Ｃを含まない水や空気を与え、更に飼育される実験用動物に放射性炭素同位体１４Ｃが取り込まれないように管理された飼育環境下で、マウス等の実験用動物を生育すると、この生育された実験用動物は放射性炭素同位体１４Ｃを含まない、即ち１４Ｃ／１２Ｃ≪１×１０−１４の炭素で作られた実験用動物となる。
【００３１】
以下、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物としてのクロレラの培養方法を具体的に説明する。図１は、本発明に係る放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養方法を実施するための光合成微生物培養システムの概略構成を示す図である。図示するように、本光合成微生物培養システムは、ガス調整容器１と培養容器２を備えている。
【００３２】
ガス調整容器１は窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、及び炭酸（ＣＯ２）ガスを供給し、混合割合が所定割合（例えば大気（空気）と略同じ割合の窒素ガスと酸素ガスと炭酸ガスの混合ガス）の人工大気を造るためのガス調整容器である。該ガス調整容器１を構成する外壁材料は容器内に余分なガス（特に放射性炭素同位体１４Ｃを含むガス）を放出しない材料であればどのような材料でもよい。ここではアクリル材を使用している。ガス調整容器１内にはガスモニター１４が設置されており、後述するようにガスモニター１４から得られる測定データを利用して、供給する窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、及び炭酸（ＣＯ２）ガスの濃度を調節できるようになっている。但し、ここでは該ガスモニターへの電力供給及び制御信号、測定データの入出力システムは図示していない。
【００３３】
培養容器２はその内部でクロレラを培養するための容器であり、外壁材料が太陽光や人工太陽光等の光源３からの光を透過する材料で構成されている。ここでは透明なアクリル材を使用しているが、光を透過する部分（窓）をガラスやアクリル等の光を透過する材料で構成し、他の部分をステンレスなどの金属材料で構成してもよい。培養容器２内には放射性炭素同位体１４Ｃを除去した培養液（例えば淡水）及び放射性炭素同位体１４Ｃを含まない化成肥料や若干の無機塩類を混入して収容し、該培養液中には後述するように、ガス調整容器１から放射性炭素同位体１４Ｃを含まない人工大気をエアーポンプ２６によりバブリング器２９に送り、培養液Ｆ中に人工大気をバブリングにより供給するようになっている。
【００３４】
ガス調整容器１は有底の上部が開口した円筒状の容器本体１３と該容器本体１３の上部開口を閉塞する蓋体１１を具備する構成である。蓋体１１には開閉弁Ｖ１が取付けられた排気口パイプ１２が取付けられ、排気口パイプ１２の端部は真空ポンプＶＰ１に接続されている。該真空ポンプＶＰ１はガス調整容器１内に人工大気を導入する前に内部を真空状態にして大気中に含まれている現代炭素の二酸化炭素を排除するため等に使用され、ガス調整容器１と蓋体１１の間には真空用Ｏ−リング等シール材（図示せず）を介在させ該ガス調整容器１の内部の気密が保てるようになっている。
【００３５】
ガス調整容器１の容器本体１３の外側壁には開閉弁Ｖ２が取付けられたガス導入口パイプ２１と、開閉弁Ｖ１１が取付けられたガス導入口パイプ３８が取り付けられている。ガス導入口パイプ２１の端部にソーダライム等の二酸化炭素吸収剤を備えた炭酸ガス除去器４が接続され、ガス導入口パイプ３８の端部にはガス供給源５が接続されている。ガス導入口パイプ２１の開閉弁Ｖ２を開くことにより、炭酸ガス除去器４で大気から炭酸ガスの大部分を除去した窒素（Ｎ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスの混合ガスをガス調整容器１内に導入できるようになっている。これにガス導入口パイプ３８の開閉弁Ｖ１１を開くことにより、ガス供給源５からデッドカーボンの二酸化炭酸（ＣＯ２）ガスを注入することにより、ガス調整容器１内に大気と略同様な成分比のデッドカーボンの二酸化炭酸（ＣＯ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスの混合ガス（人工大気）が調整できる。なお、炭酸ガス除去器４を設けることなく、ガス供給源５から窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、及びデッドカーボンの二酸化炭素（ＣＯ２）ガス）を導入し大気と略同じ成分に調整して人工大気としてもよい。
【００３６】
培養容器２の上部の蓋体１６には開閉弁Ｖ３が取付けられた排気口パイプ１５が取付けられ、排気口パイプ１５の端部は真空ポンプＶＰ２に接続されている。真空ポンプＶＰ２はガス調整容器１に接続されている真空ポンプＶＰ１と同様の目的で使用される。培養容器２と蓋体１６の間には真空用Ｏ−リング等（図示せず）を介在させ該培養容器２の内部の気密が保てるようになっている。培養容器２の容器本体１７の外壁には開閉弁Ｖ４が取付けられたクロレラ採取パイプ１８が取付けられている。また、ガス調整容器１の蓋体１１には該ガス調整容器１の内部圧力を検出するための圧力計１９が、培養容器２の蓋体１６には該培養容器２の内部圧力を検出するための圧力計２０が設けられている。
【００３７】
ガス調整容器１の容器本体１３の側外壁には開閉弁Ｖ５が取付けられたガス吐出口パイプ２２が取付けられ、培養容器２の容器本体１７の側外壁には開閉弁Ｖ６が取付けられたガス導入口パイプ２３が取付けられている。また、ガス吐出口パイプ２２の端部とガス導入口パイプ２３の端部との間にはエアーポンプ２６がパイプ２５で接続されている。
【００３８】
ガス調整容器１の蓋体１１には開閉弁Ｖ７を取付けたガス吐出口パイプ３２が取付けられ、培養容器２の蓋体１６には開閉弁Ｖ８を取付けたガス導入口パイプ３３が取付けられている。また、ガス吐出口パイプ３２の端部とガス導入口パイプ３３との間には除湿器３６がパイプ３４で接続されている。
【００３９】
上記構成の光合成微生物培養システムにおいて、ガス調整容器１及び培養容器２が空の状態（大気が収容されている状態）で、開閉弁Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８を除く他の全ての開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ９、Ｖ１０を閉じた状態で真空ポンプＶＰ１を起動すると共に、真空ポンプＶＰ２を起動する。その後、開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ３を開いてガス調整容器１と培養容器２の内部、及び両容器を接続するパイプ２５とパイプ３４及びエアーポンプ２６と除湿器３６の内部を排気し真空（所定の真空度）にする。
【００４０】
ガス調整容器１及び培養容器２等の内部が真空になったら、開閉弁Ｖ１と開閉弁Ｖ３を閉じ、真空ポンプＶＰ１と真空ポンプＶＰ２を停止した後、開閉弁Ｖ２を開いてガス導入口パイプ２１を通してソーダライム等の二酸化炭素吸収剤を備えた炭酸ガス除去器４により大気（Ａｉｒ）から炭酸ガス（ＣＯ２）の大部分を除去した窒素（Ｎ２）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスの混合ガスを導入すると共に、ガス供給源５からデッドカーボンの二酸化炭酸（ＣＯ２）ガスを注入することにより、ガス調整容器１内に大気と略同一成分の人工大気を調整する。このときガス調整容器１及び培養容器２の内部圧力が大気圧を超えないように圧力計１９及び圧力計２０で監視する。また、ガス調整容器１内の各ガスの混合割合はガスモニター１４で監視し、その監視データを使ってガス供給源５からデッドカーボンの二酸化炭酸（ＣＯ２）ガスの注入量を自動的に調節する。但し、ここには自動調整システムは開示していない。また、ガス供給源５から直接窒素（Ｎ２）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスとデッドカーボンの二酸化炭酸（ＣＯ２）ガスの人工大気を導入するようにしてもよい。この場合も人工大気の各ガスの混合割合はガスモニター１４で監視し、その監視データを使ってガス供給源５から各ガスの注入量を自動的に調節する。
【００４１】
なお、クロレラ培養が進むに従って光合成により二酸化炭素（ＣＯ２）ガスの濃度が急速に下がり、酸素（Ｏ２）ガス濃度も絶えず変動するので、それぞれのガスの濃度調整は別々に行う必要がある。例えば、ガス供給源５には、放射性炭素同位体１４Ｃを含まないデッドカーボンの二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを封入した炭酸ガスボンベ、放射性炭素同位体１４Ｃを出来る限り除去した純窒素（Ｎ２）ガスを封入した窒素ガスボンベ、放射性炭素同位体１４Ｃを出来る限り除去した純酸素（Ｏ２）ガスを封入した酸素ガスボンベを備え、ガスモニター１４による測定（監視）データに従って、各ガスボンベの流量調整弁を制御して、各ガスボンベからガスを供給し、ガス調整容器１内で所定割合の混合ガスに調整するようにしてもよい。
【００４２】
上記のように、ガス調整容器１内の各ガスの濃度が所定のガス濃度となったら、開閉弁Ｖ７、開閉弁Ｖ８、開閉弁Ｖ９及び開閉弁Ｖ１０を開いて培養容器２内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液（淡水等）Ｆを培養液導入口パイプ３１からその液面ＬＦが所定レベルになるまで導入する。この時、培養容器２内に導入される培養液の量に相当する量のガスが開閉弁Ｖ８、パイプ３４、除湿器３６、及び開閉弁Ｖ７を通って、ガス調整容器１内に流入し、該ガス調整容器１内に流入したと同量のガスが開閉弁Ｖ９を通ってガス排出口パイプ３７から大気に排出される。これにより、培養容器２内の内部圧力が大気圧に維持される。なお、この場合、何らかの原因でガス調整容器１内の圧力が大気圧以下になった場合に、大気がガス調整容器１内に流入するのを防止するため、図示は省略するが、ガス排出口パイプ３７に逆流防止弁あるいは炭酸ガス除去器を設けて、大気中の二酸化炭素の流入を防ぐ。
【００４３】
次に、ガス吐出口パイプ２２の開閉弁Ｖ５とガス導入口パイプ２３の開閉弁Ｖ６を開き、エアーポンプ２６を起動することにより、ガス調整容器１内の混合ガスを培養容器２内の培養液に供給し、バブリング器２９からバブリングすることにより、混合ガス中の放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを培養液中に供給する。また、培養液面上に浮上した混合ガスは、開閉弁Ｖ８、パイプ３４、除湿器３６、及び開閉弁Ｖ７を通ってガス調整容器１内に戻って、混合ガスはエアーポンプ２６により循環する。エアーポンプ２６は培養容器２内の培養液がガス調整容器１内に逆流するのを防ぐため培養容器２内の培養液面ＬＦより高い位置に設置する。
【００４４】
次に、培養容器２の培養液導入口パイプ３１に接続されたクロレラ収納容器（図示せず）からクロレラ種株を注入する。また、培養液導入口パイプ３１は培養液等の補充や培養容器２内の気圧を常圧に保つための与圧袋（図示せず）の接続などにも随時使用する。
【００４５】
この状態で光源３から太陽光又は人工太陽光６を培養容器２の容器本体１７の側外壁に照射することにより、クロレラ種株は、培養液に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を使って光合成を行いながら成長し、増殖する。この光合成に使用する二酸化炭素（ＣＯ２）は、上記のように放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素（ＣＯ２）であり、培養液も放射性炭素同位体１４Ｃを含まないので、増殖したクロレラは放射性炭素同位体１４Ｃを含まないものとなる。
【００４６】
培養容器２に照射される太陽光又は人工太陽光６は容器本体１７の側外壁の全面に照射されるようにすることにより、クロレラの増殖効率を向上させることが可能となる。更に、人工光源を内部に培養液が侵入しない水密構造とし、該人工光源を培養容器２の内部に１個又は複数個設置することも可能である。また、培養容器２内に光を導く光ファイバー等の導光手段を設けて、太陽光を培養容器２内に導くようにしてもよい。また、図示は省略するが、培養容器２内の培養液の温度をクロレラ培養に適する温度に調整するための水温調節装置等を設置する。
【００４７】
培養容器２内の培養液中でクロレラが増殖し、その濃度が濃くなると、照射される太陽光又は人工太陽光６が全てのクロレラに万遍なく照射される率が低下する。そこで培養容器２内の培養液Ｆ中のクロレラ濃度が所定以上となったら、培養容器２内のクロレラを採取する必要がある。この採取に際しては、エアーポンプ２６の動作を停止し、開閉弁Ｖ５、開閉弁Ｖ６を閉じ、一方で開閉弁Ｖ４及び開閉弁Ｖ２を開けることにより、ガス供給源４からガス調整容器１を経由して培養容器２内に供給される混合ガスの量とクロレラ採取パイプ１８から排出されるガスの量とをバランスさせながら、クロレラがクロレラ採取パイプ１８を通して培養液と共に排出され採取される。
【００４８】
ここで図示しないが、２個の開閉弁を具備する採取容器を用意しておき、該採取容器にデッドカーボンの二酸化炭素ガスや窒素ガスを充填しておき、該採取容器をクロレラ採取パイプ１８に接続し、開閉弁Ｖ４を開けると同時に採取容器の開閉弁を開けることにより、該採取容器への現代炭素の二酸化炭素ガスの混入を避けながら培養したクロレラを採取することが可能となる。
【００４９】
クロレラの培養を再開する場合は、開閉弁Ｖ６を閉じ、培養容器２内を純水等で洗浄した後、開閉弁Ｖ４を閉じ、真空ポンプＶＰ２を起動し、開閉弁Ｖ３を開き、培養容器２内を所定の真空度まで排気する。その後、上述したのと同様、培養容器２内に培養液を導入する。
【００５０】
続いて開閉弁Ｖ６、開閉弁Ｖ８を開き、エアーポンプ２６を起動し、ガス調整容器１内の混合ガスを培養容器２内の培養液中にバブリング器２９よりバブリングにより供給し、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを培養液中に溶解させ、更に培養容器２内の培養液中にクロレラ種株を注入する。そして光源３から太陽光又は人工太陽光６を培養容器２内に照射してクロレラの増殖培養を行う。
【００５１】
上記のようにクロレラ採取パイプ１８を通して採取されたクロレラは、マイクロ波加熱等の加熱により、その活動（光合成）を止めることにより、放射性炭素同位体１４Ｃの取り込みを防止する。その後、遠心分離機等により水分を除去し、乾燥して所定形状のクロレラ飼料に加工する。この加工処理は、加工されたクロレラ飼料に放射性炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理した加工処理環境下で行う。これにより加工処理製造されたクロレラ飼料には放射性炭素同位体１４Ｃが混入しない（含まれない）ものとなる。
【００５２】
なお、上記実施形態例では、培養容器２内でクロレラを培養する場合を説明したが、培養容器２と略同じ構成の培養容器を、例えばミドリムシ等の光合成微生物を培養する培養容器とすることも可能である。このようにして培養されたミドリムシ等の光合成微生物も放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物であるから、この培養された光合成微生物から水分を除去し、乾燥して所定形状の光合成微生物飼料に加工する。この加工処理は上記と同様、加工された光合成微生物飼料に放射性炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理した加工処理環境下で行う。
【００５３】
図１に示す構成の光合成微生物培養システムでは、ガス調整容器１や培養容器２内部を真空にするため、真空ポンプＶＰ１、ＶＰ２を備えているので、システム構成が複雑になるばかりではなく、ガス調整容器１や培養容器２はその真空度に耐えうる耐圧構造の容器とする必要があり、システム全体が高価なものとなると同時に、操作も複雑で困難になるという問題がある。そこで図２は真空ポンプを必要とせず、ガス調整容器や培養容器に耐圧構造を必要としない安価で且つ操作が簡単にできる光合成微生物培養システムの構成例を示す図である。
【００５４】
図２に示すように、本光合成微生物培養システムは、ガス調整容器５１と、培養容器５２とを備えている。なお、ここでは光合成微生物としてクロレラを培養する例について説明する。ガス調整容器５１は密閉型の容器（例えば、有底の上部が開口した円筒状の容器本体と、該容器本体の上部開口を密閉する蓋体とを備えた容器）であり、該ガス調整容器５１にはソーダライム等の二酸化炭素吸収剤を備えた炭酸ガス除去器６０が開閉弁Ｖ１２を介して接続されている。また、ガス調整容器５１には放射性炭素同位体１４Ｃが混入していない窒素（Ｎ２）ガスを充填した窒素ボンベ６１、放射性炭素同位体１４Ｃが混入していない酸素（Ｏ２）ガスを充填した酸素ボンベ６２、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない炭酸（ＣＯ２）ガス（デッドカーボンの炭酸ガス）を充填した炭酸ガスボンベ６３がそれぞれ開閉弁Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７を介して接続されている。窒素ボンベ６１、酸素ボンベ６２、及び炭酸ガスボンベ６３はそれぞれ流量調整弁６１ａ、６２ａ、６３ａを備えており、各ボンベからはそれぞれの流量調整弁で調整された流量のガスが供給されるようになっている。
【００５５】
ガス調整容器５１内にはガスモニター６５とエアーポンプ６６が設置されており、開閉弁Ｖ１２を開いて、大気（Ａｉｒ）を炭酸ガス除去器６０を通し、その中の放射性炭素同位体１４Ｃを含む二酸化炭素の大部分を除去した窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）ガスの混合ガスを導入する。更に開閉弁Ｖ１７を開きガスモニター６５により、流量調整弁６３ａの開度を調整しながら炭酸ガスボンベ６３から所定流量のデッドカーボンの炭酸ガスを導入することにより、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない人工大気を調整できるようになっている。なお、人工大気の調整は、炭酸ガス除去器６０を使用することなく、ガスモニター６５により、ガス調整容器５１内の窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、炭酸（ＣＯ２）ガスの濃度を監視しながら窒素ボンベ６１、酸素ボンベ６２、炭酸ガスボンベ６３から流入する各ガスの濃度が所定値になるように、各ボンベの流量調整弁６１ａ、６２ａ、６３ａの開度を調整し、各ボンベから供給されるガス流量を調整するようにしてもよい。
【００５６】
培養容器５２は、上部が開口された有底の円筒状の容器本体７１と、該容器本体７１の上部開口を閉塞する蓋体７２を備え、該容器本体７１の上部開口端部と蓋体７２の間にＯリング等のシール材７４を介在させた密閉構造となっている。蓋体７２には開閉弁Ｖ２１を取付けたガス導入口パイプ７５、開閉弁Ｖ２２を取付けたガス吐出口パイプ７６、開閉弁Ｖ２３を取付けた化成肥料やクロレラ種株を導入する肥料・種株導入口パイプ７８、開閉弁Ｖ２４を取付けた培養液を導入する培養液導入口パイプ７９、及び開閉弁Ｖ２５を取付けた与圧導入口パイプ８１が設けられている。
【００５７】
ガス導入口パイプ７５の端部はパイプ８２でエアーポンプ６６の吐出口に接続されている。また、ガス吐出口パイプ７６の端部はパイプ８４でガス調整容器５１内に接続され、該パイプ８４の途中に除湿器８６が挿入接続されている。また、肥料・種株導入口パイプ７８の端部はパイプ８８を通して図示しない肥料供給源やクロレラ種株を供給するクロレラ供給源等が接続されている。また、培養液導入口パイプ７９の端部はパイプ９０を通して図示しない培養液（淡水等）を供給する培養液供給源に接続されている。
【００５８】
また、与圧導入口パイプ８１の端部はパイプ９１を通し、さらに図示しない逆止弁等を介して与圧袋等の与圧源に接続され、パイプ９１には分岐パイプ９３を介して開閉弁Ｖ２７が接続されている。また、培養容器５２の容器本体７１の下端部近傍には開閉弁Ｖ２８を備えたクロレラ採取パイプ９５が設けられている。また、ガス導入口パイプ７５の吐出端にはパイプ９６を介してバブリング器９８が接続されており、ガス調整容器５１から供給される混合ガス（人工大気）を培養容器５２内の培養液Ｆ中にバブリングできるようになっている。また、容器本体７１の外壁には内部を観測できる観測用窓１０１が設けられている。
【００５９】
なお、図２では、ガス調整容器５１が培養容器５２の培養液面ＬＦより高い位置にあり、培養容器５２内の培養液Ｆがエアーポンプ６６を介してガス調整容器５１内に逆流することがないが、ガス調整容器５１が培養容器５２の培養液面ＬＦより低い位置にある場合は、エアーポンプ６６を培養容器５２の培養液面ＬＦより高い位置に配置し、培養容器５２内の培養液Ｆの逆流を防ぐようにする必要がある。
【００６０】
培養容器５２の蓋体７２には、クロレラが光合成するのに適する波長と光量の光（人工太陽光）を放射する発光体５３を収容する水密構造の発光体収容容器１００が設置されており、発光体５３から放射された光（人工太陽光）が培養液Ｆに均一に照射されるようになっている。発光体５３は、例えばそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、太陽光に近似する波長の光を培養液Ｆ中に照射する。発光体収容容器１００は発光体５３が発する光を効率よく透過する材料、例えば、透明なガラスやアクリル材で構成されている。なお、この発光体５３は放射される光が培養容器５２内の培養液Ｆ中に効率良く照射されるように配置されていればよく、例えば発光体５３自体を水密構造とし、複数の発光体５３を蓋体７２から吊り下げるように構成し、培養容器５２内の培養液Ｆの中に適切に配置するように構成しても良い。この場合発光体収容容器１００は省略できる。
【００６１】
また、培養容器５２内の培養液Ｆ中に照射する光は人工太陽光に限定されるものではなく、例えば導光管や光ファイバー等の導光手段を用いて太陽光を培養液Ｆ中に均一に照射するようにしてもよい。また、培養容器５２の容器本体７１の外壁を太陽光が透過する材料、例えばガラスやアクリル材で構成し、外壁を通して太陽光が培養液Ｆに照射されるようにしても良い。
【００６２】
図２に示す構成の光合成微生物培養システムにおいて、ガス調整容器５１や培養容器５２は、図１のガス調整容器１や培養容器２のように、内部を真空ポンプで排気することがないから、耐圧構造とする必要はない。よってガス調整容器５１や培養容器５２を図１のガス調整容器１や培養容器２に比較して、安価に製造できると共に、材料も放射性炭素同位体１４Ｃを含む不適切な成分やクロレラ自体の培養に不適切な成分を放出する材料でなければ、どのような材料でもよい。例えばＳＵＳ、アクリル、強化プラスチック材等を用いることができる。
【００６３】
次に、図２に示す構成の光合成微生物培養システムにおいて、放射性炭素同位体１４Ｃを含まないクロレラ培養方法を説明する。先ず培養容器５２に培養液Ｆを導入する前は培養容器５２の内部は炭酸ガス濃度約４００ｐｐｍ（１４Ｃ／１２Ｃ＝１．２×１０−１２の割合で放射性炭素同位体１４Ｃを含む炭酸ガス）の大気に満たされている。この状態で培養容器５２の開閉弁Ｖ２１、開閉弁Ｖ２２、開閉弁Ｖ２５及び開閉弁Ｖ２７を開き、開閉弁Ｖ２３、開閉弁Ｖ２４、開閉弁Ｖ２６、及び開閉弁Ｖ２８を閉じて、ガス調整容器５１に炭酸ガスボンベ６３から放射性炭素同位体１４Ｃを含まないデッドカーボンの炭酸ガス（ＣＯ２）を供給し、該ガス調整容器５１を経由してデッドカーボンの炭酸ガスをガス導入口パイプ７５から培養容器５２内に供給する。時々炭酸ガスの導入を止め、エアーポンプ６６を稼動してガス調整容器５１内のガスと培養容器５２内のガスを循環させ、ガスモニター６５による炭酸ガス濃度を測定し、濃度が４０％になるまで炭酸ガスを導入する。これにより、１４ＣＯ２／１２ＣＯ２が４００ｐｐｍ／４×１０５ｐｐｍ＝１０−３になり、１４Ｃ／１２Ｃ＝１．２×１０−１５となる。
【００６４】
その結果、培養容器５２に残る大気中の炭酸ガス４００ｐｐｍ（放射性炭素同位体１４Ｃを含む炭酸ガス）がデッドカーボンの炭酸ガスにより希釈される。この放射性炭素同位体１４Ｃの濃度はデッドカーボンの炭酸ガスとして扱うことができる濃度である。当然これ以上培養容器５２内の大気をデッドカーボンの炭酸ガスで置換すると、炭酸ガス中の放射性炭素同位体１４Ｃの濃度は低くなる。また、別の方法として、培養容器５２に培養液Ｆを導入する前に、培養容器５２の内部を、炭酸ガス除去器６０を通して１０ｐｐｍ程度まで炭酸ガス濃度を下げた大気で満たしてから、デッドカーボンの炭酸ガスにより希釈することも可能であるが、その場合では、培養容器５２内の炭酸ガス濃度が１％になるまでデッドカーボンの炭酸ガスを導入するだけで、同様に希釈される。
【００６５】
なお、上記例では、ガス調整容器５１を経由してデッドカーボンの炭酸ガスを培養容器５２内に供給する例を説明したが、炭酸ガスボンベ６３又は他の炭酸ガスボンベから直接デッドカーボンの炭酸（ＣＯ２）ガスを培養容器５２内に供給するようにしてもよい。
【００６６】
上記のように培養容器５２内の炭酸（ＣＯ２）ガスをデッドカーボンの炭酸ガスとして扱うことができる状態になったら、開閉弁Ｖ２１を閉じて、開閉弁Ｖ２４を開いて培養液源（図示せず）からクロレラを培養するための培養液（淡水等）Ｆを培養容器５２内に導入する。この導入に培養容器５２内の大気及び炭酸（ＣＯ２）ガスは開閉弁Ｖ２５、パイプ９１、分岐パイプ９３及び開閉弁Ｖ２７を通って外部（大気中）に排出される。培養容器５２内の培養液Ｆの液面ＬＦが所定レベル（例えば培養容器５２の半分以上の所定の液面レベル）になったら、培養液Ｆの供給を停止し、開閉弁Ｖ２７を閉じて分岐パイプ９３を閉塞すると共に、開閉弁Ｖ２６を開いて、培養容器５２の圧力を大気圧に保つために与圧袋等の与圧源（図示せず）に接続する。
【００６７】
続いて、開閉弁Ｖ１２を開いて大気（Ａｉｒ）を炭酸ガス除去器６０を通すことにより、大気中の放射性同位体１４Ｃを含む炭酸ガス（二酸化炭素ＣＯ２ガス）がソーダライム等の二酸化炭素吸収剤に吸収されこの炭酸ガスが除去された大気、即ち窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）の混合ガスがガス調整容器５１内に供給される。これにガスモニター６５により炭酸ガスの濃度を監視しながら、流量調整弁６３ａを調整し、炭酸ガスボンベ６３からデッドカーボン炭酸（ＣＯ２）ガスを供給し、人工大気を調整する。なお、人工大気の調整は前述のように炭酸ガス除去器６０を使用することなく、開閉弁Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７を開いて、ガス調整容器５１内に窒素ボンベ６１から窒素（Ｎ２）ガス、酸素ボンベ６２から酸素（Ｏ２）ガス、炭酸ガスボンベ６３からデッドカーボンの炭酸（ＣＯ２）ガスを供給し、各ガスの混合比が大気と同様の成分比の人工大気となるように調整してもよい。このガス調整容器５１内の人工大気の各成分ガスの調整は、ガス調整容器５１の開閉弁Ｖ１８を開いて、余分なガスを大気に放出しながら行う。なお、開閉弁Ｖ１８には直列に逆止弁（図示せず）等を設けガス調整容器５１内に大気が逆流するのを防止する逆流防止手段を設ける。
【００６８】
ガス調整容器５１内の人工大気（混合ガス）の成分比が大気の成分比と同じになったら、開閉弁Ｖ１８を閉じると共に、培養容器５２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２を開き、更にエアーポンプ６６を起動し、ガス調整容器５１内の人工大気を、培養容器５２に供給し、バブリング器９８から培養液Ｆ中にバブリングする。培養液Ｆの液面に浮上した人工大気の気泡は開閉弁Ｖ２２、パイプ８４及び除湿器８６を通って、湿気が除去されてガス調整容器５１に戻り、人工大気はガス調整容器５１と培養容器５２とを循環する。これにより人工大気中のデッドカーボン炭酸ガス（ＣＯ２）は培養液Ｆ中に溶解する。ここで人工大気中のＣＯ２濃度はクロレラの培養に最適な濃度（例えば、２，０００〜３，０００ＰＰｍ位）にする。
【００６９】
また、図示は省略するが、培養容器５２内の培養液Ｆの温度をクロレラの培養に好適な温度に調整する温度調整装置が備えられており、培養液Ｆの温度をクロレラ培養に適する温度に調整する。デッドカーボンの炭酸（ＣＯ２）ガスの培養液Ｆ中への溶解が安定し、且つ培養液温度が適切な温度となったら、培養容器５２の開閉弁Ｖ２３を開いて、クロレラの種株を培養液Ｆ中に導入する。そして発光体５３を起動し、人工太陽光を培養液Ｆ中に照射する。
【００７０】
また、クロレラ培養が進むに従って光合成により二酸化炭素（ＣＯ２）ガスの濃度が急速に下がり、酸素（Ｏ２）ガス濃度も絶えず変動するので、それぞれのガスの濃度調整は別々に行う必要がある。そこでガスモニター６５での測定（監視）データに従って、窒素ガスボンベ６１、酸素ガスボンベ６２、炭酸ガスボンベ６３のそれぞれ流量調整弁６１ａ、６２ａ、６３ａを制御して、各ガスボンベからガスを供給し、ガス調整容器１内で所定割合の混合ガスに調整する。また、窒素（Ｎ２）ガス及び酸素（Ｏ２）ガスは、前述のように炭酸ガス吸収剤を利用する二酸化炭素除去装置により大気中から二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを除いた空気を用いてもよい。
【００７１】
上記のように発光体５３から培養液Ｆ中に人工太陽光５５を照射することにより、クロレラ種株は、培養液に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を使って光合成を行いながら成長し、増殖する。この成長・増殖するクロレラは放射性炭素同位体１４Ｃを含まないことは、図１に示す光合成微生物培養システムと同様である。
【００７２】
培養容器５２内の培養液Ｆ中でクロレラが増殖し、その濃度が濃くなると、発光体５３からの人工太陽光５５が全てのクロレラに万遍なく照射されなくなり、人工太陽光５５が照射される率が低下することは、図１に示す光合成微生物培養システムと同様である。そこで培養容器５２内の培養液中のクロレラ濃度が所定以上となったら、培養容器５２内のクロレラを採取する必要がある。この採取に際しては開閉弁Ｖ２８を開けることにより、培養したクロレラをクロレラ採取パイプ９５を通して培養クロレラを培養液と共に排出させ採取する。このとき開閉弁Ｖ２２を閉じＶ２１を開いた状態でエアーポンプ６６の回転数を制御し、ガス調整容器５１から供給される人工大気の量とバランスさせながら行う。
【００７３】
また、図示しないが、２個の開閉弁を具備する採取容器を用意しておき、該採取容器にデッドカーボンの二酸化炭素ガスや窒素ガスを充填しておき、該採取容器をクロレラ採取パイプ９５に接続し、開閉弁Ｖ２８を開けると同時に採取容器の開閉弁を開けることにより、該採取容器への現代炭素の二酸化炭素ガスの混入を避けながら培養したクロレラを採取することが可能となる。
【００７４】
クロレラの培養を再開する場合で、上記クロレラ採取に伴って培養容器５２内の減少した培養液を補充して、培養容器５２内に残っているクロレラを種株としてクロレラの培養を行う場合がある。この場合は、開閉弁Ｖ２１、開閉弁Ｖ２５、開閉弁Ｖ２６を開き、開閉弁Ｖ２７を閉じ、開閉弁Ｖ２４を開いて、培養液供給源から培養液Ｆを培養容器５２内に培養液Ｆの液面ＬＦが所定レベルになるまで供給した後、発光体５３から培養液Ｆ中に人工太陽光５５を照射することにより、クロレラ種株は前述と同様、培養液に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を使って光合成を行いながら成長し、増殖する。  
【００７５】
培養容器５２からクロレラと培養液を採取した後、培養容器５２の内面や発光体収容容器１００の外側面を洗浄した後に、クロレラの培養を再開する場合がある。この場合は上記のように培養容器５２内の所定量のデッドカーボンの二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを供給し、その分と同容量の大気を外部に放出し、培養容器５２内に残る大気中の炭酸ガス中の放射性炭素同位体１４Ｃをデッドカーボンの炭酸ガスとして扱うことができるような濃度となるまで希釈操作を行った後、上記と同様な方法により、クロレラの培養を行う。
【００７６】
上記のようにクロレラ採取パイプ９５を通して採取されたクロレラは、マイクロ波加熱等の加熱処理によりクロレラの光合成活動を停止（光合成作用を停止）させた後、遠心分離器にかける等の脱水処理を行って水分を除去し、乾燥して所定形状のクロレラ飼料に加工する。この加工処理は、加工されたクロレラ飼料に放射性炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理した加工処理環境下で行う。これにより加工処理製造されたクロレラ飼料には放射性炭素同位体１４Ｃが混入しない（含まれない）ものとなることは、上記と同様である。なお、光合成作用を停止させる方法としては、加熱処理の外に採取されたクロレラに光合成作用を起す光を完全に遮断する方法等もある。また、光を完全に遮断する方法としては、クロレラ採取容器の外壁材を内部に光を透過させない材料で作り、採取工程から加工工程までの光を遮断する。
【００７７】
なお、上記実施形態例では、培養容器５２内でクロレラを培養する場合を説明したが、培養容器５２と略同じ構成の培養容器を、例えばミドリムシ等の光合成微生物を培養する培養容器とすることも可能である。このようにして培養されたミドリムシ等の光合成微生物も放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物であるから、この培養された光合成微生物から水分を除去し、乾燥して所定形状の光合成微生物飼料に加工する。この加工処理は上記と同様、加工された光合成微生物飼料に放射性炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理した加工処理環境下で行う。
【００７８】
上記加工処理されたクロレラ飼料又はミドリムシ飼料と放射性炭素同位体１４Ｃを除いた空気と水を使用し、飼育された実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されないように管理した飼育環境下で、実験用動物を飼育した場合、この飼育された実験用動物は放射性炭素同位体１４Ｃに汚染されない実験用動物となる。即ち体内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない栄養バランスのとれた健康な実験用動物となる。
【００７９】
なお、上記クロレラ飼料で飼育された実験用動物は、健康で放射性炭素同位体１４Ｃの含まれない実験用動物となるが、実験用動物の飼育に用いる飼料としては、上記クロレラ又はミドリムシ等の光合成微生物の一種類に限定されるものではなく、例えば、上記培養したクロレラで製造されたクロレラ飼料又は上記培養されたミドリムシで製造されたミドリムシ飼料、或いは例えば特許文献２に示す放射性炭素同位体１４Ｃを含まないミドリムシで製造されたミドリムシ飼料の２つ以上を混合した飼料を用い、放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されないように管理した飼育環境下で飼育するようにしてもよい。
【００８０】
また、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養システムと放射性炭素同位体１４Ｃが混入しないように管理した加工処理環境下で光合成微生物を加工処理する加工処理システムを一つの作業室に集約することにより、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養とそれを加工処理した光合成微生物飼料の製造を一貫して行うことが可能となる。また、更にこの光合成微生物飼料を餌として使用して、飼育する実験用動物が放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されないように飼育環境を管理した飼育施設もこの作業室に集約することにより、放射性炭素同位体１４Ｃを含まない光合成微生物の培養から、光合成微生物飼料の製造、更には放射性炭素同位体１４Ｃで汚染されない実験用動物の飼育までを一貫して行うことができる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、クロレラやミドリムシ等の光合成微生物が光合成を行うに適する太陽光又は人工太陽光が照射される培養容器内に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない培養液を収容し、該培養液中に放射性炭素同位体１４Ｃを含まない二酸化炭素を供給し、光合成微生物を培養するので、培養した光合成微生物は放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がゼロ又は濃度レベルが極度に低下した光合成微生物となる。また、クロレラ又はミドリムシ等の光合成微生物は一般的に動物の飼育に必要な栄養素を全て備えていることから、この光合成微生物を加工処理して製造された飼料は放射性炭素同位体１４Ｃを含まない実験用動物を飼育するのに栄養バランスの取れた好適な飼料として利用できる。また、本発明に係る実験用動物は、放射性炭素同位体１４Ｃを含まないか又はその濃度レベルが極度に低下した栄養のバランスの取れた健康な実験用動物であるから、投与された医薬品等の体内外での動きを調べる薬物動態研究におけるトレーサ実験用の動物として好適であると共に、放射性炭素同位体１４Ｃの濃度がゼロ又は極度に低く、医薬品等を放射性炭素同位体１４Ｃにより標識化する必要がなく、又標識化しても、その濃度は現代炭素同位体比と同程度であるから、標識化に要する経費を大幅に低減できると共に、実験用医薬品の製造時のみならず、被検体である実験用動植物の飼育・栽培時の領域整備や被曝線量の管理、実験後の環境への放出や汚染の問題も起こらない実験用動物として利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  ガス調整容器
２  培養容器
３  光源
４  炭酸ガス除去器
５  ガス供給源
６  太陽光又は人工太陽光
１１  蓋体
１２  排気口パイプ
１３  容器本体
１４  ガスモニター
１５  排気口パイプ
１６  蓋体
１７  容器本体
１８  クロレラ採取パイプ
１９  圧力計
２０  圧力計
２１  ガス導入口パイプ
２２  ガス吐出口パイプ
２３  ガス導入口パイプ
２５  パイプ
２６  エアーポンプ
２９  バブリング器
３１  培養液導入口パイプ
３２  ガス吐出口パイプ
３３  ガス導入口パイプ
３４  パイプ
３６  除湿器
３７  ガス排出口パイプ
５１  ガス調整容器
５２  培養容器
５３  発光体
５５  人工太陽光
６０  炭酸ガス除去器
６１  窒素ボンベ
６２  酸素ボンベ
６３  炭酸ガスボンベ
６５  ガスモニター
６６  エアーポンプ
７１  容器本体
７２  蓋体
７４  シール材
７５  ガス導入口パイプ
７６  ガス吐出口パイプ
７８  肥料・種株導入口パイプ
７９  培養液導入口パイプ
８１  与圧導入口パイプ
８２  パイプ
８４  パイプ
８６  除湿器
８８  パイプ
９０  パイプ
９１  パイプ
９３  分岐パイプ
９５  クロレラ採取パイプ
９６  パイプ
９８  バブリング器
１００  発光体収容容器
１０１  観測用窓
Ｖ１  開閉弁
Ｖ２  開閉弁
Ｖ３  開閉弁
Ｖ４  開閉弁
Ｖ５  開閉弁
Ｖ６  開閉弁
Ｖ７  開閉弁
Ｖ８  開閉弁
Ｖ９  開閉弁
Ｖ１０  開閉弁
Ｖ１１  開閉弁
Ｖ１２  開閉弁
Ｖ１５  開閉弁
Ｖ１６  開閉弁
Ｖ１７  開閉弁
Ｖ１８  開閉弁
Ｖ２１  開閉弁
Ｖ２２  開閉弁
Ｖ２３  開閉弁
Ｖ２４  開閉弁
Ｖ２５  開閉弁
Ｖ２６  開閉弁
Ｖ２７  開閉弁
ＶＰ１  真空ポンプ
ＶＰ２  真空ポンプ
【図１】
2015015917.tif 000003
【図２】
2015015917.tif 000004