発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、上述の従来技術では、発酵液中のアンモニア濃度を直接的にコントロールすること、すなわち、培養中において培養槽内のアンモニア濃度を直接的に測定または制御することが困難であるという問題点を有していた。 すなわち、図９（従来のアンモニア濃度制御の処理の一例を示すフローチャート）に示すように、培養液中の総アンモニア濃度（ＮＨ₃とＮＨ₄⁺の合計濃度）を知るためには、培養槽内から培養液をサンプリングし（ステップＳＡ−１）、そのサンプリングした培養液を強アルカリ性の反応液（例えば、ＮａＯＨ）に混合して（ステップＳＡ−２）、存在するアンモニアを非イオン化アンモニア（ＮＨ₃）にした状態で、培養槽外で連続的に測定する（ステップＳＡ−３）という一連の作業が必要となるという問題点がある。すなわち、培養槽外でこのサンプリングした培養液を測定する一連の作業を無菌的に行うことは困難であり、また測定に使用した培養液は強アルカリ性の反応液（例えば、ＮａＯＨ）に混合してあるため培養槽内に戻すことができないので廃棄しなければならず、測定頻度を高めるほど培養液を無駄にすることとなるため、実際に測定できる回数が限られてしまっていた（ステップＳＡ−４）。 また、培養槽内ではアンモニアは連続的に消費されており、またアンモニア消費速度が一定でないため、図９に示すように、上述のサンプリング作業によって間隔を空けてアンモニア濃度を測定しても（ステップＳＡ−５）、短い時間における傾向（トレンド）が分からないため、培養液中のアンモニア濃度を一定にコントロールできない（ステップＳＡ−６）という問題点がある。 さらに、従来の問題点を鑑み、イオン電極により培養液中に一部存在する非イオン化アンモニア（ＮＨ₃）を測定するとしても、培養中に発生する誤差を修正するために校正することが容易ではないという問題がある。これは、校正するために現在の正しいアンモニア濃度を知るためには培養液をサンプリングして強アルカリ性の反応液に混合して、培養液中のアンモニアを非イオン化アンモニア（ＮＨ₃）にした状態で、総アンモニア濃度を測定する必要があるからである。 すなわち、一般的な発酵において、培養液中のｐＨ値は、弱酸性から弱アルカリ性（ｐＨ５〜９程度）であり、培養液中に存在するアンモニアのうち一部またはほぼ全てがイオン化した状態のアンモニウムイオン（ＮＨ₄⁺）として存在しているため、上述のイオン電極による非イオン化アンモニア（ＮＨ₃）の濃度の測定のみでは、培養液中の総アンモニア濃度（ＮＨ₃とＮＨ₄⁺の合計濃度）を求めることが困難であるからである。そのため、総アンモニア濃度を正しく制御することができない。 本発明は、に鑑みてなされたもので、培養液中のアンモニア濃度を連続的に任意にコントロールしながら培養することができるアンモニア制御装置およびアンモニア制御方法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[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、培養槽内の非イオン化アンモニア濃度とアンモニアセンサの信号（例えば電圧）との関係を表す検量線を作成し、アンモニアセンサの信号から検量線に基づいて培養槽内の非イオン化アンモニア濃度を算出し、算出された非イオン化アンモニア濃度が所定の濃度を下回る場合、アンモニア供給器に培養槽内へアンモニアを供給するよう指示するので、培養槽内で一連の測定の作業を無菌的に行うことが可能になり、かつ、培養液を無駄にすることなく、培養液中のアンモニア濃度を連続的に任意にコントロールしながら培養することができるという効果を奏する。 また、本発明の一実施態様によれば、培養槽内の非イオン化アンモニア濃度を算出し、ｐＨセンサにより培養槽内のｐＨ値を測定し、算出された非イオン化アンモニア濃度および測定されたｐＨ値から、記憶部に記憶されたアンモニア解離曲線に基づいて、総アンモニア濃度を算出し、算出された総アンモニア濃度が所定の濃度を下回る場合、アンモニア供給器に培養槽内へアンモニアを供給するよう指示するので、ｐＨ値と非イオン化アンモニア（ＮＨ₃）濃度からアンモニア解離曲線に基づいて、直接培養液中の総アンモニア濃度（ＮＨ₃とＮＨ₄⁺の合計濃度）を測定することができ、これにより、一層正確にアンモニア濃度をコントロールしながら培養することができるという効果を奏する。 また、この発明によれば、培養槽から採取し強アルカリ反応液に懸濁してアンモニウムイオンを非イオン化アンモニアにした培養液の総アンモニア濃度を外部の一般的なアンモニア測定機を用いて調べ、その値をアンモニア解離式に代入し、ｐH値測定ステップにて記憶された培養液中のｐH値を用いて培養液中の非イオン化アンモニア濃度を算出し、それをもって非イオン化アンモニア濃度とセンサ出力（電圧）との関係式を示す検量線を校正することが可能であり、培養中に発生する誤差を修正することが出来る。