(57)【要約】【課題】強い強度の光が照射されたときに生じうる培養効率の低下を抑制可能な光合成微生物の培養システム及びその培養方法を提供する。【解決手段】培養液Ｍを循環させて光合成微生物を培養するレースウェイ型培養槽１と、前記レースウェイ型培養槽に貯溜された前記培養液Ｍを循環させる培養液循環装置２と、前記培養液Ｍの上方に配置可能に備えられ、前記培養液Ｍの少なくとも一部を遮光する遮光部材５と、を備えることを特徴とする、光合成微生物の培養システム１００とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液を循環させて光合成微生物を培養するレースウェイ型培養槽と、
前記レースウェイ型培養槽に貯溜された前記培養液を循環させる培養液循環装置と、
前記培養液の上方に配置可能に備えられ、前記培養液の少なくとも一部を遮光する遮光部材と、
前記培養液に照射される光の強度を測定する光強度センサと、
前記遮光部材の前記培養液上方への配置を制御する遮光部材配置制御装置と、
前記光強度センサにより測定された光の強度に基づいて、前記遮光部材配置装置の制御を行う演算制御装置と、を備えることを特徴とする、光合成微生物の培養システム。
【請求項２】
前記遮光部材は、前記光合成微生物の光合成可能で光阻害を誘発する波長の光の少なくとも一部を遮光することを特徴とする、請求項１に記載の光合成微生物の培養システム。
【請求項３】
前記培養液循環装置は回転可能なパドルであり、前記パドルの回転により、前記培養液の循環が生じるようになっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光合成微生物の培養システム。
【請求項４】
光強度センサが、培養液循環装置の駆動によってレースウェイ型培養槽内を循環する培養液に照射される光の強度を測定する光強度測定ステップと、
演算制御装置が、前記光強度測定ステップにおいて測定された光の強度が基準値以上であるか否かを判定する光強度判定ステップと、
前記演算制御装置が、前記光強度判定ステップにおける判定の結果、前記光の強度が基準値以上である場合には、前記培養液の少なくとも一部を遮光する遮光部材の前記培養液上方への配置を制御する遮光部材配置装置の制御により前記遮光部材を前記培養液の上方に配置された状態とし、前記光の強度が基準値未満である場合には、前記遮光部材配置装置の制御により前記遮光部材を前記培養液の上方から除去された状態とする遮光部材移動ステップと、を有することを特徴とする、光合成微生物の培養方法。
【請求項５】
前記遮光部材は、前記光合成微生物の光合成可能な波長の光の少なくとも一部を遮光することを特徴とする、請求項４に記載の光合成微生物の培養方法。
【請求項６】
前記培養液循環装置は回転可能なパドルであり、前記パドルの回転により、前記培養液の循環が生じるようになっていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の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、光合成微生物の培養システム及びその培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の懸念から、二酸化炭素の排出の抑制や固定が望まれている。そのため、固定化された二酸化炭素を含む化石燃料をエネルギとして積極的に使用することは、固定化された二酸化炭素を大気に再度放出することになり、地球温暖化が促進されることがある。また、化石燃料は有限な資源であるため、このまま化石燃料を使用し続けると、化石燃料が枯渇する恐れもある。そこで、これらの課題を解決するため、化石燃料に代わる燃料源が求められている。
【０００３】
このような燃料源として、近年、高等植物や、微細藻類等の光合成微生物が注目されている。特に、光合成微生物を原料して生産された燃料は、バイオ燃料と呼ばれることがある。バイオ燃料の原料となる高等植物としては、例えば、大豆、トウモロコシ、パーム等の可食性作物が知られている。しかしながら、可食性作物を原料とする場合、食糧不足への懸念がある。また、高等植物として、ジャトロファ、カメリナ等の非食性植物の利用も検討されているが、これらは、単位面積当りのバイオ燃料の生産量の点で課題がある。
【０００４】
そこで、池や沼に広く生息する光合成微生物の利用が検討されている。これらは高等植物と同様に光合成能を有し、光エネルギと二酸化炭素とから、油脂や炭水化物を生合成することができる。そして、光合成微生物は、自身の細胞の数十質量％に相当する量の油脂や炭水化物を生合成し、細胞内に蓄積する。光合成微生物による生産量は前記の高等植物に比べて多く、具体的には、単位面積あたりで、油脂や炭水化物の生産量が多いといわれるパームの１０倍以上になる。
【０００５】
光合成微生物の培養は、例えば、円形や楕円形のオープンポンド型培養槽やレースウェイ型培養槽、透明プラスチックバッグやプラスチック素材で形成されたパネル型リアクタのような培養槽を用いて行うことができる。光合成微生物は、前記培養槽に貯溜された培養液（無機塩類等を含む）内で、太陽光等の光が照射されることにより、二酸化炭素を酸素に変換し、炭酸固定する能力を有する。そして、これにより、光合成微生物が培養可能になっている。
【０００６】
光合成微生物の培養法として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、光合成微細藻類と培養液の混合液が流動する培養槽において、培養槽の一部を占める領域であって、当該領域以外の他の領域と比べ混合液中の光合成微細藻類が滞留しやすくなるように調整された集中培養領域に光合成微細藻類を滞留させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２５４７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、レースウェイ型培養槽が用いられているため、広範囲の光合成微細藻類に満遍なく太陽光を照射可能である。しかし、当該培養槽において培養される光合成微細藻類は、流路が浅く長いため、パドルから距離離れるほどに培養液の流れに垂直な方向には攪拌されにくい。そのため、液面近傍の光合成微細藻類は液面近傍に滞留したままで、レースウェイ型培養槽を循環する傾向にある。
【０００９】
従って、液面近傍に存在する光合成微細藻類には、太陽光が常に照射される傾向にある。このような場合には、時間帯や季節、培養槽の設置される地域等に関わらず、液面近傍の光合成微細藻類には太陽光が常に照射されることとなるが、光合成微細藻類の生育に影響を及ぼす量の太陽光が光合成微細藻類に照射されることがある。これにより、液面近傍の光合成微細藻類は、照射された強すぎる太陽光（高い光強度）によって死滅することがある（このような現象を光阻害という）。そのため、特許文献１に記載の技術によっては、光合成微細藻類の培養効率が低下することがある。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決すべき課題は、強い強度の光が照射されたときに生じうる培養効率の低下を抑制可能な光合成微生物の培養システム及びその培養方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、培養液の少なくとも一部を遮光する遮光部材を培養液上方に備え、当該遮光部材の配置を光強度に基づいて制御することにより前記課題を解決できることを見出した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強い強度の光が照射されたときに生じうる培養効率の低下を抑制可能な光合成微生物の培養システム及びその培養方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の培養システムの斜視図であり、遮光シートを収容した状態を示す図である。
【図２】本実施形態の培養システムの斜視図であり、遮光シートを半分引き出した状態を示す図である。
【図３】本実施形態の培養システムの斜視図であり、遮光シートを完全に引き出して培養槽を覆った状態を示す図である。
【図４】本実施形態の培養システムに備えられる遮光シートの引き出し及び巻き取りを制御する際のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。
【００１５】
〔構成〕
図１は、本実施形態の培養システム１００の斜視図であり、遮光シート５を収容した状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態の培養システム１００は、レースウェイ式の培養槽１を備えるものである。培養槽１には内部を培養液Ｍが循環するように通流し、この培養液Ｍに太陽光が照射されながら培養液Ｍを循環させることで、ユーグレナ（光合成微生物）が培養されている。光合成微生物としてのユーグレナ及び培養液Ｍの詳細については後記する。そして、培養液Ｍの通流は、回転軸３（図示しないモータに接続されている）に接続された循環装置２（培養液循環装置、パドル）が回転することで生じるようになっている。
【００１６】
また、循環装置２の培養液Ｍの流れ方向上流には、図示しない二酸化炭素供給源（二酸化炭素ボンベや不純物除去後の工場排ガス等）に接続された散気管４が備えられている。散気管４からは二酸化炭素ガスが放出され、循環装置２により、放出された二酸化炭素ガスが培養液Ｍに溶解するようになっている。そして、これにより、ユーグレナは、溶存する二酸化炭素と照射された太陽光により光合成を行いながら、増殖するようになっている。
【００１７】
また、培養システム１００においては、強すぎる太陽光がユーグレナに照射されることを避けるために、培養槽１内の培養液Ｍの少なくとも一部（本実施形態では全体）を遮光する遮光シート５（図２や図３参照、遮光部材）が備えられている。そこで、この制御に関与する各装置が培養システム１００には備えられている。具体的には、培養システム１００は、培養液Ｍに照射される太陽光の強度を測定する光強度センサ６と、遮光シート５及び引き出し紐８の収容及び引き出しを行う巻き取り装置７ａ，７ｂ（遮光部材配置制御装置）とを備えている。さらに培養システム１００は、光強度センサ６により測定された光の強度に基づいて、巻き取り装置７ａ，７ｂの駆動を制御する演算制御装置１０を備えている。
【００１８】
遮光シート５は、培養槽１内の培養液Ｍの上方に配置され、光強度が強いときに、培養液Ｍ中のユーグレナに直射日光が照射されることを防止するものである。このような遮光シートはどのようなものであってもよいが、本実施形態においては、ユーグレナによる光合成時に利用可能な可視光の波長域の光の強度を、低下可能なものが用いられている。即ち、遮光シート５は、ユーグレナの光合成可能な波長の光の少なくとも一部を遮光するものである。具体的には、本実施形態においては、光合成に利用でき、その強度によって光阻害を誘発すると考えられる波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ；可視光領域）の光を３０％遮光可能な遮光シート５が用いられている。また、遮光シート５の形状として、メッシュ状のシートが用いられている。
【００１９】
ここで、ユーグレナの増殖に好適な光強度（光量子束密度）について説明する。本発明者らがこの点について検討したところによると、ユーグレナに対して１００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）〜５００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）の強度の光を照射すると、ユーグレナの増殖速度が直線的に増加することがわかった。また、５００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）〜１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）の強度の光を照射すると、ユーグレナの増殖速度は殆ど変化しないことがわかった。さらには、１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）以上の強度の光を照射すると、ユーグレナの増殖速度は著しく低下し、生育が阻害される傾向にあることがわかった（即ち光阻害が生じる）。これは、強すぎる強度により、ユーグレナの細胞に障害が生じたためであると考えられる。
【００２０】
ところで、屋外の太陽光照射下（即ち、直射日光下）における光強度は、晴天時には２５００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）程度まで上昇することがある。従って、時間帯等によっては、ユーグレナを直射日光に晒すと、ユーグレナの増殖速度は著しく低下し、生育が阻害されることがあると考えられる。そこで、本実施形態の培養システム１００においては、光強度が基準値以上になったときに培養液Ｍに照射される太陽光を遮光し、ユーグレナの生育阻害が抑制されるようになっている。
【００２１】
光強度センサ６は、ユーグレナが含まれる培養液Ｍに照射される光強度を測定するものである。光強度センサ６は、培養液Ｍの上方であって、培養液Ｍの液面近傍に設置されている。従って、光強度センサ６により、培養液Ｍに照射される太陽光の強度が容易に測定可能になっている。
【００２２】
巻き取り装置７ａ，７ｂは、遮光シート５及びそれに接続された引き出し紐８を収容するものである。巻き取り装置７ａには遮光シート５を巻き取る巻き取り部材（図示しない）が内蔵され、当該巻き取り部材には、図示しないモータが接続されている。そして、遮光シート５が外部に露出している（培養液Ｍの上方に配置されている）状態で、モータが回転することで巻き取り部材も回転し、これに伴って遮光シート５が巻き取り部材に巻き取られて、巻き取り装置７ａに収容されるようになっている。
【００２３】
次に、遮光シート５を培養液Ｍの上方に配置する場合に関して、遮光シート５の搬送方向には、平行に二本の引き出し紐８の一端が接続され、二本の引き出し紐８の他端は、巻き取り装置７ｂに内蔵された二つのプーリ（図示しない）にそれぞれ接続されている。これらのプーリには、図示しないモータが接続されている。そして、遮光シート５が巻き取り装置７ａに収容されている（培養液Ｍの上方に配置されていない、即ち除去されている）状態で、モータが回転することでプーリも回転し、これに伴って引き出し紐８がプーリに巻き取られる。そうすると、引き出し紐８に接続された遮光シート５は、巻き取り装置７ａから引き出されるようになっている。そして、遮光シート５は完全に巻き取り装置７ａから引き出され、培養液Ｍの上方に配置されるようになっている。
【００２４】
演算制御装置１０は、光強度センサ６と、巻き取り装置７ａ，７ｂ内のモータとに接続され、測定された光強度に基づき、モータの駆動制御を行うものである。演算制御装置１０によるこれらの制御の詳細は、図４を参照しながら後記する。演算制御装置１０は、いずれも図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）等を備え、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。
【００２５】
ここで、図１〜図３を参照しながら、遮光シート５による遮光の様子を説明する。図２は、本実施形態の培養システム１００の斜視図であり、遮光シート５を半分引き出した状態を示す図である。図３は、本実施形態の培養システム１００の斜視図であり、遮光シート５を完全に引き出して培養槽１を覆った状態を示す図である。
【００２６】
巻き取り装置７ａに遮光シート５が完全に収容されているとき、培養槽１の培養液Ｍは直射日光に晒されている（図１参照）。そして、この状態から、太陽光の強度が強くなる等の理由により遮光シート５が培養液Ｍの上方に配置される場合、巻き取り装置７ｂに備えられたモータが駆動する。これにより、当該モータに接続されたプーリが回転し、引き出し紐８が巻き取り装置７ｂ内に巻き取られる。そうすると、引き出し紐８に接続された遮光シート５は巻き取り装置７ａから徐々に引き出されることになる（図２参照）。そして、引き出し紐８がプーリに完全に巻き取られると、培養液Ｍの全体が遮光シート５の上方に配置されることになる（図３参照）。
【００２７】
ここで、培養液Ｍと、培養液Ｍを用いて培養されるユーグレナについて説明する。
培養槽１内を循環する培養液Ｍは、例えば、窒素源、リン源、ミネラル等の栄養塩類を添加した培地、例えば、改変Cramer-Myers培地（ｐＨ３．５）を用いることができる。改変Cramer-Myers培地の組成としては、（ＮＨ4）2ＨＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＫＨ2ＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．２ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ  ０．０２ｇ/Ｌ、Ｆｅ2（ＳＯ2）3・７Ｈ2Ｏ  ３ｍｇ／Ｌ、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏ  １．８ｍｇ／Ｌ、ＣｏＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  １．５ｍｇ／Ｌ、ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．４ｍｇ／Ｌ、Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ  ０．２ｍｇ／Ｌ、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ  ０．０２ｍｇ／Ｌ、チアミン塩酸塩（ビタミンＢ1）  ０．１ｍｇ／Ｌ、シアノコバラミン（ビタミンＢ12）０．０００５ｍｇ／Ｌである。なお、（ＮＨ4）2ＨＰＯ4に代えて、（ＮＨ4）2ＳＯ4やＮＨ3ａｑを使用することもできる。
【００２８】
また、培養液Ｍにより培養可能なユーグレナは、鞭毛虫の一群であり、運動性のある藻類として有名なミドリムシを含むものである。大部分のユーグレナは、葉緑体を持っており、光合成を行って独立栄養生活を行うが、捕食性のものや吸収栄養性のものもある。
【００２９】
ユーグレナは、動物学と植物学の双方に分類される属である。動物学では、原生動物門（Protozoa）の鞭毛虫綱（Mastigophorea）、植物鞭毛虫亜綱（Phytomastigophorea）に属する目の中にミドリムシ目（Euglenida）があり、これは三つの亜目、Euglenoidina、Peranemoidina、Petalomonadoidinaよりなる。Euglenoidinaには、属としてEuglena（本実施形態のユーグレナ）、Trachelemonas、Strombonas、Phacus、Lepocinelis、Astasia、Colaciumが含まれる。また、植物学では、ミドリムシ植物門（Euglenophyta）があり、その下にミドリムシ藻類綱（Euglenophyceae）、ミドリムシ目（Euglenales）があって、この目に含まれる属としてはEuglenaの他、動物分類表と同様である。
【００３０】
〔作用〕
次に、図４を参照しながら、遮光シート５による培養液Ｍの遮光制御について説明する。図４は、本実施形態の培養システム１００に備えられる遮光シート５の引き出し及び巻き取りを制御する際のフローチャートである。図４に示すフローは、特に指定しない限り、演算制御装置１０によって実行される。
【００３１】
光強度センサ６は、培養液Ｍに照射される太陽光の強度（光強度）を常時測定している（ステップＳ１０１、光強度測定ステップ）。測定された光強度は、演算制御部１０が取得する。そして、演算制御装置１０は、測定された光強度が基準値以上であるか否かを所定時間毎に判定する（ステップＳ１０２、光強度判定ステップ）。ここでいう「基準値」としては、本実施形態では、光阻害が生じうるときの光量子束密度の下限値である「１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）」にしている。従って、演算制御装置１０は、ステップＳ１０２において、培養液Ｍに照射される太陽光の強度が１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）以上であるか否かを判定する。
【００３２】
培養液Ｍに照射される太陽光の強度が１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）以上である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ方向）、次いで、演算制御装置１０は、遮光シート５が巻き取り装置７ａ（図１等参照）から引き出されているかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。そして、遮光シート５が引き出されていない場合（ステップＳ１０３のＮｏ方向）、強すぎる強度の光が培養液Ｍに照射される恐れがあるとして、巻き取り装置７ｂの駆動を開始し、遮光シート５の引き出しが開始される（ステップＳ１０４、遮光部材移動ステップ）。その後、遮光シート５に接続された引き出し紐（図１等参照）が巻き取り装置７ｂ内のプーリに完全に巻き取られ、遮光シート５が完全に引き出されると、遮光シート５の引き出しが完了する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
なお、ステップＳ１０３において、既に遮光シート５が引き出されていると判定された場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ方向）、強すぎる強度の太陽光がユーグレナに照射されることはない。従って、そのまま制御は終了する。
【００３４】
一方で、前記のステップＳ１０２において、測定された光強度が基準値未満であると判定された場合、即ち、培養液Ｍに照射される太陽光の強度が１７００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）未満であると判定された場合、ステップＳ１０３と同様の判定がなされる（ステップＳ１０６）。そして、遮光シート５が引き出されていると判定された場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ方向）、遮光シート５が無くても強すぎる強度の太陽光がユーグレナに照射されることはないと判断し、巻き取り装置７ａの駆動を開始し、遮光シート５の巻き取りが開始される（ステップＳ１０７、遮光部材移動ステップ）。その後、遮光シート５が巻き取り装置７ａ内の巻き取り部材（図示しない）に完全に巻き取られると、遮光シート５の巻き取りが完了する（ステップＳ１０８）。
【００３５】
なお、ステップＳ１０６において、遮光シート５は引き出されておらず、巻き取り装置７ａ内に収容されたままであると判定された場合（ステップＳ１０６のＮｏ方向）、遮光シート５が無くても強すぎる強度の太陽光がユーグレナに照射されることはない。従って、そのまま制御は終了する。
【００３６】
〔効果〕
以上説明した本実施形態の培養システム１００によれば、強い強度の太陽光が照射されたときに生じうる培養効率の低下を抑制可能な光合成微生物の培養システム及びその培養方法を提供することができる。具体的には、光強度センサ６を用い、ユーグレナの生育を阻害するような強い強度の太陽光が培養液Ｍに照射されるときには、遮光シート５により、このような太陽光がユーグレナに照射されることを抑制する。これにより、ユーグレナの生育阻害が抑制され、培養効率の低下を抑制することができる。
【００３７】
特に、本実施形態においては、ユーグレナの培養槽１として、レースウェイ型の培養槽１が用いられている。従って、循環装置２は、培養槽１内で培養液Ｍの循環を生じさせるとともに、循環装置２が回転することで、循環装置２近傍の培養液Ｍは攪拌される。しかし、レースウェイ式の培養槽１では流路が浅く長いため、パドルから距離離れるほどに流れに垂直な方向の攪拌が生じにくく、培養液Ｍの液面近傍に存在するユーグレナは液面近傍に存在したまま循環する傾向にある。そのため、もし強すぎる強度の太陽光が培養液Ｍに照射される場合、このような太陽光は、主として液面近傍のユーグレナに照射され続けることとなり、液面近傍のユーグレナの生育が阻害され易い傾向となる。そこで、照射される太陽光の強度に応じて遮光シート５により遮光することで、液面近傍のユーグレナへの強すぎる太陽光による影響をできるだけ小さくすることができる。これにより、ユーグレナの生育阻害が抑制される。
【００３８】
さらに、本実施形態においては、図４を参照しながら説明したように、太陽光の強度に応じて、遮光シート５を培養液Ｍの上方に配置するか否かが決定されている。即ち、遮光シート５は可動式になっているため、例えば昼間の時間帯で強い強度の時には遮光シート５を用いる一方で、昼間の時間帯であっても弱い強度のときには遮光シート５を収容する等、柔軟に遮光シート５を用いることができる。これにより、太陽光の強度に応じた遮光シート５の使用が可能となり、ユーグレナの光合成及び増殖を促進させることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、遮光シート５として、太陽光を完全に遮光するシートではなく、ユーグレナが光合成可能な波長の光の少なくとも一部を遮光するシートが用いられている。従って、ユーグレナの光合成に必要な太陽光であっても、強すぎる太陽光が遮断されるようにすることで、ユーグレナの死滅を避け、培養効率の大幅な低下を避けることができる。また、一部の光は培養液Ｍに照射されることから、生育阻害を生じうる程度の強度ではないものの、光合成に好適な波長及び強度の光をユーグレナに照射することができる。そのため、遮光シート５により遮光した場合であっても、ユーグレナは光合成して増殖することができる。また、ユーグレナに対して太陽光が照射されていない時間をできるだけ短くすることができ、太陽光が照射されないことによる培養効率の低下をできるだけ抑制することができる。
【００４０】
〔変形例〕
本実施形態は前記の内容に何ら制限されるものではなく、適宜変更して実施可能である。例えば、遮光シート５は培養液Ｍの真上に配置されているが、培養システム１００の設置場所や季節等に応じて、ある程度角度を持たせつつ傾けて、培養液Ｍの上方に設置するようにしてもよい。また、遮光シート５は培養液Ｍの全面を覆うように設けられる必要はなく、適宜、一部のみを覆うように設けられてもよい。
【００４１】
さらに、遮光シート５の設置装置は、図示の巻き取り装置７ａ，７ｂに何ら限られるものではなく、どのような装置を用いてもよく、例えば、可動ルーバ（ルーバシャッタ）等も適用可能である。可変ルーバを用いる場合、シャッタが開いているときは、遮光しないため、培養液Ｍの上方に遮光部材が配置されていない状態に相当し、シャッタが閉じているときは、遮光するため、培養液Ｍの上方に遮光部材が配置されている状態に相当する。設置装置として可動ルーバを用いる場合、各ルーバが回転するため、応答速度が高いという利点がある。また、人手によって遮光シート５の配置や取り外しが行われるようにしてもよい。さらに、培養液Ｍを遮光する遮光部材の形状はシートに限られず、フィルム状、平板状等、どのような形状であってもよい。また、遮光部材の材質も任意である。
【００４２】
また、前記の実施形態では、光合成微生物の一例としてユーグレナを用いたが、本実施形態の培養システム及び培養方法を適用可能な光合成微生物はユーグレナに限定されるものではない。具体的には、本実施形態の培養システム及び培養方法は、例えば、ユーグレナのほか、シアノバクテリア、緑藻及びトレボキシア、プラシノ藻（緑色藻類）、原始紅藻類、珪藻、円石藻、渦べん毛藻、真眼点藻、黄金色藻等に対しても適用できる。ただし、本発明の効果をよりいっそう発揮できるという観点から、光合成微生物の中でも、光合成によりバイオ燃料及びバイオ燃料の原料となりうる成分を生成し、細胞内に蓄積することができ、溶存酸素低減処理により沈降性を向上可能な光合成微生物が好ましい。
【００４３】
シアノバクテリアとしては、例えば、Chroococcacae、Stigonematacae、Mastigocladacae及びOscillatroriacaeを挙げることができる。また、その他にも、Synechococcus lividus及びSynechococcus elongatus等のSynechococcusや、Synechocystis minervae等のSynechocystisや、Mastigocladus laminosus等のMastigocladusや、Phormidium laminosus等のPhormidiumや、Symploca thermalis等のSymplocaや、Aphanocapsa thermalis等のAphanocapsaや、Fisherella等を挙げることができる。
【００４４】
さらには、アナべナ（Anabaena）属に属するアナべナ・バリアビリス（Anabanena variabilis）ＡＴＣＣ ２９４１３、シアノテセ（Cyanothece）属のCyanothece sp. ＡＴＣＣ ５１１４２、シネノコッカス（Synechococcus）属に属するSynechococcus sp. ＰＣＣ ７９４２及びアナシスティス（Anacystis）属に属するアナシスティス・ニデュランス（Anacystis nidulans）及び好熱性シアノバクテリア等を用いることができる。
【００４５】
緑藻及びトレボキシアとしては、例えば、クロレラ（系統学的に分けられたパラクロレラを含む）、クラミドモナス、ドナリエラ、セネデスムス、ボトリオコッカス、スティココッカス、ナンノクロリス、及びデスモデスムス等の気生藻を挙げることができる。具体的には、Chlorella vulgaris及びChlorella saccharophila等のクロレラ（Chlorella）、Dunaliella salina、Dunaliella tertiolecta等のDunaliella、並びに光合成等の基本的な性質は同じであるが、分子系統解析によりトレボキシア藻網として分類されるParachlorella kessleri（Chlorella kessleri）を挙げることができる。また、クラミドモナス（Chlamydomonas）属に属するクラミドモナス・ラインハルディ（Chlamydomonas reinhardtii）、クラミドモナス・モエブシィ（Chlamydomonas moewusii）、クラミドモナス・ユーガメタス（Chlamydomonas eugametos）、クラミドモナス・セグニス（Chlamydomonas segnis）、セネデスムス（Senedesmus）属に属するセネデスムス・オブリクス（Senedesmus obliquus）、スティココッカス（Stichococcus）属に属するスティココッカス・アンプリフォルミス（Stichococcus ampliformis）、ナンノクロリス（Nannochloris）属に属するナンノクロリス・バシラリス（Nannochloris bacillaris）、及びデスモデスムス（Desmodesmus）属に属するデスモデスムス・スブスピカツス（Desmodesmus subspicatus）等を挙げることができる。
【００４６】
また、プラシノ藻（緑色藻類）としては、例えば、テトラセルミス等を挙げることができ、原始紅藻類としては、例えば、シアニディオシゾン、シアニディウム、ガルディエリア、ポルフィリディウム等を挙げることができる。
【００４７】
これらは１種が単独で用いられてもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。
【実施例】
【００４８】
図１に示したレースウェイ型の培養槽１００を屋外に設置してユーグレナを培養した場合に、遮光シート５の有無による、ユーグレナの生育の程度の変化を評価した。ただし、本実施例では、異なる部位における光強度を測定するため、図１に示す光強度センサ６は設けなかった。
【００４９】
レースウェイ型の培養槽１を通流する培養液Ｍとしては、窒素源、リン源、ミネラル等の栄養塩類を添加した改変Cramer-Myers培地（（ＮＨ4）2ＨＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＫＨ2ＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．２ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ  ０．０２ｇ/Ｌ、Ｆｅ2（ＳＯ2）3・７Ｈ2Ｏ  ３ｍｇ／Ｌ、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏ  １．８ｍｇ／Ｌ、ＣｏＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  １．５ｍｇ／Ｌ、ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．４ｍｇ／Ｌ、Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ  ０．２ｍｇ／Ｌ、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ  ０．０２ｍｇ／Ｌ、チアミン塩酸塩（ビタミンＢ1）  ０．１ｍｇ／Ｌ、シアノコバラミン（ビタミンＢ12）０．０００５ｍｇ／Ｌ、（ｐＨ３．５））を用いた。また、培養システム１００に備えられる遮光シート５として、メッシュ状のシート（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製  明涼３０）を用いた。
【００５０】
晴天日における日射量を、小型セル日射センサ（小糸工業社製  ＩＫＳ−３７）を用いて測定したところ、最大日射量は１１３６Ｗ／ｍ２であった。また、これと同時に、ユーグレナの光合成に利用可能な波長域である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域の光強度を、小型光量子センサ（小糸工業社製  ＩＫＳ−２７）を用いて測定したところ、最大光強度は２４００μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）であった。そして、この光強度での直射日光の照射下では、ユーグレナの増殖は確認されなかった。
【００５１】
次いで、図１に示す巻き取り装置７ａから遮光シート５を引き出して、循環装置２の近傍を除いて、培養液Ｍ全体の上方に遮光シート５を配置した。遮光シート５は、培養槽１から約３０ｃｍ離間して配置した。遮光シート５の下方の光強度を前記の測定装置により測定したところ、約２０％〜５０％の遮光率（平均３４％）を示し、光強度は最大でも１６８０μｍｏｌ／（ｍ２・ｓ）であった。このように、遮光シート５を設けることでユーグレナの生育に影響を及ぼさない程度の光強度とすることができ、ユーグレナの効率的な培養が可能にあることがわかった。
【符号の説明】
【００５２】
１  培養槽（レースウェイ型培養槽）
２  循環装置（培養液循環装置）
５  遮光シート（遮光部材）
６  光強度センサ
７ａ，７ｂ  巻き取り装置（遮光部材配置制御装置）
１０  演算制御装置
１００  培養システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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