JPS6312274A - バイオリアクタ - Google Patents
バイオリアクタInfo
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- JPS6312274A JPS6312274A JP61156653A JP15665386A JPS6312274A JP S6312274 A JPS6312274 A JP S6312274A JP 61156653 A JP61156653 A JP 61156653A JP 15665386 A JP15665386 A JP 15665386A JP S6312274 A JPS6312274 A JP S6312274A
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/06—Tubular
-
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- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/24—Gas permeable parts
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-
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- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
反誓分豆
本発明は、バイオリアクタ、より詳細には、クロレラ、
藻類、植物や動物の細胞組織、カルス等の生体(以下、
微生物という)を培養するためのバイオリアクタに関す
る。
藻類、植物や動物の細胞組織、カルス等の生体(以下、
微生物という)を培養するためのバイオリアクタに関す
る。
貨メ弦皿
本出願人は、先に、クロレラ、藻等の微生物の培養につ
いて種々に提案した。而して、これらクロレラ、藻等の
培養には、光合成に必要な光と炭酸ガス(CO、)を必
要とする。光源については、太陽光及び/又は人工光の
可視光成分の光つまり紫外線や赤外線のない光を供給す
ることについて種々に提案し、フエオフオロバイト(ρ
haeophor−bite toxin)の発生しな
いリアクタについて提案した。しかし、炭酸ガスの供給
は、培養液中にCO2ガスをバブリングして吹き込むも
のであったため、細胞をこわしてしまったり、また、ス
ペースクラフト内等の宇宙空間において使用する場合に
は、バブリングすることができず、ミストとなってしま
い、CO2ガスを培養液内へ溶存させることができなか
った。
いて種々に提案した。而して、これらクロレラ、藻等の
培養には、光合成に必要な光と炭酸ガス(CO、)を必
要とする。光源については、太陽光及び/又は人工光の
可視光成分の光つまり紫外線や赤外線のない光を供給す
ることについて種々に提案し、フエオフオロバイト(ρ
haeophor−bite toxin)の発生しな
いリアクタについて提案した。しかし、炭酸ガスの供給
は、培養液中にCO2ガスをバブリングして吹き込むも
のであったため、細胞をこわしてしまったり、また、ス
ペースクラフト内等の宇宙空間において使用する場合に
は、バブリングすることができず、ミストとなってしま
い、CO2ガスを培養液内へ溶存させることができなか
った。
目 的
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、培養液内にCO2ガスを効果的に溶存させること
のできるバイオリアクタを提供することを目的としてな
されたものである。
特に、培養液内にCO2ガスを効果的に溶存させること
のできるバイオリアクタを提供することを目的としてな
されたものである。
構成
第1図は1本発明によるバイオリアクタの一実施例を説
明するための構成図で、図中、1はバイオリアクタタン
ク、2は太陽光収集装置、3は人工光源、4は光ファイ
バー等の光導体、5はガス交換器、6,7はポンプ、8
は濃度分析器、9は酸素分析器兼酸素放出器、10は培
養液検査装置。
明するための構成図で、図中、1はバイオリアクタタン
ク、2は太陽光収集装置、3は人工光源、4は光ファイ
バー等の光導体、5はガス交換器、6,7はポンプ、8
は濃度分析器、9は酸素分析器兼酸素放出器、10は培
養液検査装置。
11はCO2ガス供給装置、12は微生物懸濁液又は培
地帰還流路で1周知のように、バイオリアクタ1に太陽
光収集装置2及び/又は人工光源3から紫外線や赤外線
等を含まない可視光成分の光が光導体4を通して供給さ
れる。該光導体4を通して伝送されてきた光はりアクタ
1内において光ラジェータより放出されるように構成さ
れ、好ましくはりアクタ1内全体に略均等に光を放出す
るように構成されている。また、該リアクタ内は、濃度
分析器8.酸素分析器9.及び、その他の培養液の状態
を検出する培養液検査装置10によって微生物の繁殖に
最適な状態に維持されている。
地帰還流路で1周知のように、バイオリアクタ1に太陽
光収集装置2及び/又は人工光源3から紫外線や赤外線
等を含まない可視光成分の光が光導体4を通して供給さ
れる。該光導体4を通して伝送されてきた光はりアクタ
1内において光ラジェータより放出されるように構成さ
れ、好ましくはりアクタ1内全体に略均等に光を放出す
るように構成されている。また、該リアクタ内は、濃度
分析器8.酸素分析器9.及び、その他の培養液の状態
を検出する培養液検査装置10によって微生物の繁殖に
最適な状態に維持されている。
而して、微生物を効果的に培養するには、前記以外に、
タンク内の微生物に適度のCO2ガスを供給する必要が
あるが、CO2ガスを培養液中に効果的に溶存させるの
は非常に困難であり、前述のように、バブリングによっ
たのでは微生物をこわしてしまい、また、宇宙空間にお
いては、バブリングすることができず、ミストとなって
しまい、この場合にも、微生物をこわしてしまう等の問
題点があった。
タンク内の微生物に適度のCO2ガスを供給する必要が
あるが、CO2ガスを培養液中に効果的に溶存させるの
は非常に困難であり、前述のように、バブリングによっ
たのでは微生物をこわしてしまい、また、宇宙空間にお
いては、バブリングすることができず、ミストとなって
しまい、この場合にも、微生物をこわしてしまう等の問
題点があった。
本発明は、上述のごときCO2ガスを培養液中に効果的
に溶存させることを目的としてなされたものであり、ガ
ス交換器5はそのために設けられたものである。
に溶存させることを目的としてなされたものであり、ガ
ス交換器5はそのために設けられたものである。
第2図は、第1図に示したガス交換器5の詳細図で、該
ガス交換器5は、密封されたタンク5aと、該タンク5
a内を貫通して配設された多数本のシリコンゴム製の中
空パイプ5bとから成り、該中空パイプ5b内に第1図
に示したごとくしてバイオリアクタ1内の微生物懸濁液
又は培地が供給され、該中空パイプ5bを通してバイオ
リアクタ1に帰還されるようになっている。なお、中空
パイプ5bとしてシリコンゴム製のパイプを使用すると
、オートクレーブをかけたり、薬剤にて洗浄することが
可能であり、好適である。また、密封タンク5a内には
、第1図に示したようにCO2ガス供給源11からCO
□ガスが供給されるが、該CO□ガスのガス圧は中空パ
イプ5b内の圧力より高くなっている。而して、この中
空パイプ5bは、多数個の微細孔を有し、該微細孔を通
してCO2ガスがパイプ5b内に浸透し、該パイプ5b
内を流れている培地に溶存される。
ガス交換器5は、密封されたタンク5aと、該タンク5
a内を貫通して配設された多数本のシリコンゴム製の中
空パイプ5bとから成り、該中空パイプ5b内に第1図
に示したごとくしてバイオリアクタ1内の微生物懸濁液
又は培地が供給され、該中空パイプ5bを通してバイオ
リアクタ1に帰還されるようになっている。なお、中空
パイプ5bとしてシリコンゴム製のパイプを使用すると
、オートクレーブをかけたり、薬剤にて洗浄することが
可能であり、好適である。また、密封タンク5a内には
、第1図に示したようにCO2ガス供給源11からCO
□ガスが供給されるが、該CO□ガスのガス圧は中空パ
イプ5b内の圧力より高くなっている。而して、この中
空パイプ5bは、多数個の微細孔を有し、該微細孔を通
してCO2ガスがパイプ5b内に浸透し、該パイプ5b
内を流れている培地に溶存される。
第3図は、第1図に示した太陽光収集装置2の一例を説
明するための詳細図で、図中、20は透明体の保護カプ
セル、21はフレネルレンズ。
明するための詳細図で、図中、20は透明体の保護カプ
セル、21はフレネルレンズ。
22はレンズホルダー、23は太陽光方向センサ。
24はフレネルレンズの焦点位置に受光端が配設された
光ファイバー、25はファイバーホルダー。
光ファイバー、25はファイバーホルダー。
26はアーム、27はパルスモータ、28は該パルスモ
ータ27によって回転される水平回転軸。
ータ27によって回転される水平回転軸。
29は前記保護カプセル2oを搭載するための基台、3
0はパルスモータ、31は該パルスモータ30によって
回転される垂直回転軸である。上記太陽光収集装置は、
本出願人が筬に提案しているように、太陽光方向センサ
23によって太陽の方向を検出し、その検出信号によっ
て該太陽光方向センサ23が太陽の方向を向くように前
記水平回転軸28及び垂直回転軸31のパルスモータ2
7及び30をそれぞれ駆動し、それによって、各レンズ
21によって収束された太陽光がそれぞれのレンズの焦
点位置に受光端が配設された光フアイバー24内に導入
されるようになっている。各しンズ毎に配設された光フ
ァイバー24は一括して束ねられ、第1図に示した光導
体ケーブル4として該太陽光収集装置2より導出され、
バイオリアクタ1に供給される。
0はパルスモータ、31は該パルスモータ30によって
回転される垂直回転軸である。上記太陽光収集装置は、
本出願人が筬に提案しているように、太陽光方向センサ
23によって太陽の方向を検出し、その検出信号によっ
て該太陽光方向センサ23が太陽の方向を向くように前
記水平回転軸28及び垂直回転軸31のパルスモータ2
7及び30をそれぞれ駆動し、それによって、各レンズ
21によって収束された太陽光がそれぞれのレンズの焦
点位置に受光端が配設された光フアイバー24内に導入
されるようになっている。各しンズ毎に配設された光フ
ァイバー24は一括して束ねられ、第1図に示した光導
体ケーブル4として該太陽光収集装置2より導出され、
バイオリアクタ1に供給される。
第4図は、第3図に示したフレネルレンズ21と光ファ
イバー24との関係を説明するための図で、図中のUは
太陽光線中に含まれている紫外線の焦点、■は可視光線
の焦点、工は赤外線の焦点を示し、図示のように、光フ
ァイバー24の受光端24aを可視光線の焦点Vに一致
させると、光フアイバー24内には紫外線や可視光線を
含まない可視光線のみが導入される。第4図において、
35は反射板で、該反射板35は、光ファイバー24の
受光端24aをフレネルレンズ21の可視光成分の焦点
に一致させる作業をする時に、フレネルレンズ21によ
って集束された高エネルギー密度の光が作業員に当らな
いようにするために設けたものである。
イバー24との関係を説明するための図で、図中のUは
太陽光線中に含まれている紫外線の焦点、■は可視光線
の焦点、工は赤外線の焦点を示し、図示のように、光フ
ァイバー24の受光端24aを可視光線の焦点Vに一致
させると、光フアイバー24内には紫外線や可視光線を
含まない可視光線のみが導入される。第4図において、
35は反射板で、該反射板35は、光ファイバー24の
受光端24aをフレネルレンズ21の可視光成分の焦点
に一致させる作業をする時に、フレネルレンズ21によ
って集束された高エネルギー密度の光が作業員に当らな
いようにするために設けたものである。
第5図は、上述のごとくして光ファイバーを通して伝送
されてきた光を第1図に示したバイオリアクタ1内にお
いて放出させるための光ラジェータの一例を説明するた
めの構成図で、(、)図は側断面図、(b)図は平面図
で、図中、41は透明体のチューブ、42は該チューブ
41内に配設された光導体ロンドで、本出願人が既に提
案しているように、これら透明体のチューブ41と光導
体ロッド42とによって光ラジェータ40を構成してお
り、バイオリアクタ1内には、(b)図に示すように、
前述のごとくして構成された光ラジェータ40が多数本
並列に密接して配設されている。43はファイバコネク
タで、該コネクタ43には、第4図に示したファイバコ
ネクタ36が接続されるようになっており、これらコネ
クタ36と43が接続された時に、前述のごとくして光
導体24内に導入された可視光がこれらの接続部を通し
て光導体ロッド42に伝達され、該光導体ロッド42に
設けられた光放出部42aがら該光導体ロッド外に放出
される。上述のごとくして配設された各光ラジェータ間
の空間((a)図のへ領域参照)には、微生物懸濁液5
0が入っており、該微生物懸濁液50に前述のごとくし
て光ラジェータ40から放出された光が供給され、該微
生物の光合成が行われる。而して、本出願人が先に提案
したバイオリアクタにおいては、前記微生物懸濁液50
内に下方よりC○2含有空気を圧入してバブリングする
ものであるが、バブリングによって微生物がこわれてし
まったり、また、CO2ガスを培地内に効果的に溶存さ
せることができなかった。また、上記バイオリアクタを
宇宙空間等の重力のない場所で使用する場合には、バブ
リングすることができず、ミスト化してしまい、やはり
微生物がこわされてしまう等の問題点があった。
されてきた光を第1図に示したバイオリアクタ1内にお
いて放出させるための光ラジェータの一例を説明するた
めの構成図で、(、)図は側断面図、(b)図は平面図
で、図中、41は透明体のチューブ、42は該チューブ
41内に配設された光導体ロンドで、本出願人が既に提
案しているように、これら透明体のチューブ41と光導
体ロッド42とによって光ラジェータ40を構成してお
り、バイオリアクタ1内には、(b)図に示すように、
前述のごとくして構成された光ラジェータ40が多数本
並列に密接して配設されている。43はファイバコネク
タで、該コネクタ43には、第4図に示したファイバコ
ネクタ36が接続されるようになっており、これらコネ
クタ36と43が接続された時に、前述のごとくして光
導体24内に導入された可視光がこれらの接続部を通し
て光導体ロッド42に伝達され、該光導体ロッド42に
設けられた光放出部42aがら該光導体ロッド外に放出
される。上述のごとくして配設された各光ラジェータ間
の空間((a)図のへ領域参照)には、微生物懸濁液5
0が入っており、該微生物懸濁液50に前述のごとくし
て光ラジェータ40から放出された光が供給され、該微
生物の光合成が行われる。而して、本出願人が先に提案
したバイオリアクタにおいては、前記微生物懸濁液50
内に下方よりC○2含有空気を圧入してバブリングする
ものであるが、バブリングによって微生物がこわれてし
まったり、また、CO2ガスを培地内に効果的に溶存さ
せることができなかった。また、上記バイオリアクタを
宇宙空間等の重力のない場所で使用する場合には、バブ
リングすることができず、ミスト化してしまい、やはり
微生物がこわされてしまう等の問題点があった。
然るに、本発明においては、バブリングすることなく微
生物懸濁液中にCO2ガスを効果的に溶存させることが
できるので、微生物の培養を効果的に行うことができ、
また、宇宙空間等においても効果的に微生物の培養を行
うことができる。
生物懸濁液中にCO2ガスを効果的に溶存させることが
できるので、微生物の培養を効果的に行うことができ、
また、宇宙空間等においても効果的に微生物の培養を行
うことができる。
効 果
上述のように、本発明によると、多孔質シリコンパイプ
内を流れる微生物懸濁液又は培地の圧力と該多孔質パイ
プの外側に印加されるCO2ガスの圧力との圧力差によ
って微生物懸濁液又は培地内にC○、ガスを溶存させる
ようにしたので、つまり、バブリングを利用することな
く溶存させるようにしたので、微生物をこわすことなく
、また、宇宙空間等においても効果的に微生物懸濁液又
は培地内にCO2ガスを溶存させることができる。
内を流れる微生物懸濁液又は培地の圧力と該多孔質パイ
プの外側に印加されるCO2ガスの圧力との圧力差によ
って微生物懸濁液又は培地内にC○、ガスを溶存させる
ようにしたので、つまり、バブリングを利用することな
く溶存させるようにしたので、微生物をこわすことなく
、また、宇宙空間等においても効果的に微生物懸濁液又
は培地内にCO2ガスを溶存させることができる。
第1図は、本発明によるバイオリアクタの一実施例を説
明するための全体構成図、第2図は、第1図に示したC
O2ガス交換器の詳細図、第3図は、太陽光収集装置の
一例を示す図、第4図は、可視光成分の光を光導体内に
導入する動作原理を説明するための図、第5図は、バイ
オリアクタ内の光ラジェータの構成を説明するための図
で、(a)図は側断面図、(b)図は平面図である41
・・・バイオリアクタ、2・・・太陽光収集装置、3・
・・人工光源、4・・・光導体、5・・・ガス交換器、
7,8・・・ポンプ、8・・・濃度分析器、9・・・酸
素分析器。 10・・・培地検査装置、11・・・CO□ガス供給装
置。 第3図 第4図 第5図
明するための全体構成図、第2図は、第1図に示したC
O2ガス交換器の詳細図、第3図は、太陽光収集装置の
一例を示す図、第4図は、可視光成分の光を光導体内に
導入する動作原理を説明するための図、第5図は、バイ
オリアクタ内の光ラジェータの構成を説明するための図
で、(a)図は側断面図、(b)図は平面図である41
・・・バイオリアクタ、2・・・太陽光収集装置、3・
・・人工光源、4・・・光導体、5・・・ガス交換器、
7,8・・・ポンプ、8・・・濃度分析器、9・・・酸
素分析器。 10・・・培地検査装置、11・・・CO□ガス供給装
置。 第3図 第4図 第5図
Claims (1)
- バイオリアクタタンクと、該バイオリアクタタンク内に
並設された多数本の光ラジエータ用透明筒体と、各透明
筒体に挿入された多数本の光導体と、該光導体に太陽光
及び/又は人工光の可視光成分を導入するための光源装
置と、前記バイオリアクタ内において、前記透明筒体間
の空間の微生物懸濁液又は培地にCO_2ガスを供給す
るためのガス交換器とを有し、前記バイオリアクタ内の
微生物懸濁液又は培地の一部を前記ガス交換器を通して
再度前記リアクタ内に帰還し、該ガス交換器において前
記微生物懸濁液又は培地にCO_2ガスを供給するバイ
オリアクタにおいて、前記ガス交換器は、前記帰還され
た微生物懸濁液又は培地が通過される微細孔を有するシ
リコンパイプと、該シリコンパイプが挿通される密封タ
ンクとから成り、該密封タンク内に前記シリコンパイプ
内を流れる微生物懸濁液又は培地の圧力よりも高いCO
_2ガスを供給するようにしたことを特徴とするバイオ
リアクタ。
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