発光ダイオードを光源とする携行可能な微細藻類用小型培養装置の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13556029
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 福代 康夫 東京大学, アジア生物資源環境研究センター, 助教授 (10165318)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 児玉 正昭 北里大学, 水産学部, 教授 (40050588)
• Keywords: 発光ダイオード / 微熱藻類 / 小型培養装置 / 携行培養装置 / ペルチェ素子

Research Abstract

携帯型培養装置のための光源と温度調節装置について選定した。まず光源の種類を発光ダイオードとして、藻類の増殖に効率的な照射波長を用いることにより省電力かつ回路が単純な装置の開発をめざした。藻類の光環境について文献調査をもとに、当該波長での照射が技術的に実用可能か検討したが、生理学的には珪藻や渦鞭毛藻の作用スペクトルは、400から520nmの波長域で極大値の5割以上の効率があることを示していた。一方実際の海洋環境中の光波長組成について調査したその結果、外洋では青色光が、沿岸域では緑色光が占めることがわかった。対象生物は沿岸性の種であるので青緑から緑色のダイオードが環境に近いと考えられる。現状では緑色の発光ダイオードは青色より約3倍高効率であり、緑色を用いた光源が理想的であると考えられる。これらの検討をもとに、青色発光ダイオードを360個並べた照射装置を試作し、光量を測定した。その結果光源から1cmの距離で300μmol/m^2/s、5cmの距離で250μmol/m^2/s程度と充分量の光量子を得られた。なお照射時の温度は5cm離せばほとんど温度上昇はなく、さらに近づけた場合でも庫内での温度差は3℃程度に抑えられると考えられた。緑色光を用いるとダイオードを減らすことができ、さらに熱量も減少するという効果があることも考えられた。次に温度調節機構はペルチェ素子をサーモコントローラで制御する方法について試みた。装置を試作した結果、2台のべルチェ素子をサーモコントローラで制御した結果、室温18℃で10℃から30℃まで庫内の温度を制御できた。しかしペルチェ素子の消費電力は40W程度であるために、蓄電池による駆動は難しく、12Vと100-240V電源で利用可能にして、自動車の車内と室内や船舶内で本素子は利用し、その他の場合は蓄冷材によって温度管理するのが理想的であると考えられた。