JP2015510768A - 光合成生物の培養および／または増殖の方法および材料 - Google Patents

Abstract

本開示は、光合成生物を培養および／または増殖する方法および材料を提供する。そのような方法は、ランプアッセンブリの使用を含み得、該ランプアッセンブリは、それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む、複数の回路基板と、略球形を形成する複数の回路基板を囲むバリアを含む。【選択図】なし

Description

フォトバイオリアクターの藻類培養用途が記述されており、一般的には、１個または複数の外輪で撹拌される浅い潟を利用する。そのようなバイオリアクターは、季節や日々の天候変動および汚染のせいで藻類の生産性が低下するなどの問題を抱えている。そのようなバイオリアクターが一般的には太陽の日中光を受けるように建設されていることを考慮すれば、生産性はとりわけ日照時間と季節に左右される太陽の強度により制限される。

たとえば光合成生物の増殖を含む、培養の方法と材料が提供される。

本明細書に開示の方法は、可視光スペクトルの電磁波源の使用を含むフォトバイオリアクターの使用を含み得る。一実施形態では、電磁波源は複数の回路基板を含む。別の実施形態では、各回路基板は、少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する。別の実施形態では、略球形に構成される複数の回路基板は、ランプアッセンブリ内部容積に接する第１平面と、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む強力なランプを含む反対側の第２平面を含む。別の実施形態では、フォトバイオリアクターは、複数の回路基板を囲むバリアを含み、前記バリアは略球体、卵形（ovoid）、卵形（egg）、筒形、直角プリズム形または他の類似の形状を有する。そのような方法は、たとえば脂肪酸、フィコビリンタンパク質たとえばＣ−フィコシアニン、アロフィコシアニン、フィコエリトリン、バイオ燃料たとえばフィトールおよび他の様々な石油燃料代替物を含む化合物（たとえば生体分子）の生産に用いられ得る。

本開示は、光合成生物を培養および／または増殖するフォトバイオリアクターも提供する。一実施形態では、フォトバイオリアクターは、可視光スペクトルの電磁波源を含む。別の実施形態では、フォトバイオリアクターは、容器内部容積を画定する壁を有する容器を含む。一実施形態では、容器は、略筒状、球体、直角プリズムまたは卵形の形状である。別の実施形態では、フォトバイオリアクターは、容器内部容積内に配置されるランプアッセンブリを含み、該ランプアッセンブリは所望により複数の回路基板を含み、それぞれ所望により少なくとも３つのエッジを含み、略球体または卵形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定している。一実施形態では、複数の回路基板はそれぞれ、ランプアッセンブリ内部容積に接する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む。一実施形態では、フォトバイオリアクターは、複数の回路基板を囲むバリアを含む。一実施形態では、バリアは、略筒状、球体、直角プリズムまたは卵形の形状である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、バリアは筒状であり、筒状壁、上部壁および下部壁を含み、それぞれが槽内部容積を画定する。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、容器は略球体または卵形である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、容器は気体入口の開口部を含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、容器は気体出口の開口部を含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、容器は光源の配線用の開口部を含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、ランプアッセンブリは容器のほぼ中心に配置される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、２つ以上のランプアッセンブリが容器内に配置される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、２つ以上のランプアッセンブリは容器内で異なる高さに配置される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、３つ以上のランプアッセンブリが容器内に配置される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、３つ以上のランプアッセンブリは容器内で異なる高さに配置される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、３つ以上のランプアッセンブリは容器内でらせん配列で配置される。

本開示は、光合成生物の培養および／または増殖に使用される光源も提供する。一実施形態では、光源は、それぞれ少なくとも３つのエッジを含む複数の回路基板を含む。一実施形態では、回路基板は略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定し、ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、略球形を形成する複数の回路基板を囲むバリアを含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、平面回路基板の略球形の構成は、少なくとも１枚の回路基板がない面を有して電気的接続を許容する。あるいは、平面回路基板の略球形の構成は、電気的接続を許容する開口部を有する。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、回路基板は、回路基板の噛合を許容する１つまたは複数の切欠き部を形成する２つ以上のタブをその周囲に含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、回路基板は五角形の形状である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、１１枚の五角形が互いに接合されて１面のない十二面体が形成される。別の実施形態では、１枚または複数が開口部を有する１２枚の五角形が互いに接合されて、十二面体が形成される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、回路基板は三角形の形状である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、２０枚の三角形が互いに接合されて１面のない二十面体が形成される。別の実施形態では、１枚または複数が開口部を有する２１枚の三角形が互いに接合されて、二十面体が形成される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、回路基板は赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤは、反対色のＬＥＤに隣接して配置される。上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、ＬＥＤはパルス幅変調式である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、バリアはプラスチックである。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、バリアは略球体または卵形である。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、プラスチックが光を透過させる。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、バリアは開口部を有して電気的接続を許容する。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、バリアと回路基板の間の空隙が、熱を拡散させる流体を含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、流体は鉱物油である。

本開示は、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）を生産する方法も提供し、該方法は、ＤＨＡを生成する酵素を含む１種類または複数の光合成生物を準備すること、液体増殖培地を含むたとえば本明細書に記載されるバイオリアクターの容器に光合成生物を添加すること、１種類または複数の光合成生物をランプアッセンブリが発する光と接触させることを含む。一実施形態では、ランプアッセンブリは複数の回路基板を含む。別の実施形態では、各回路基板は略球形を構成してランプアッセンブリ内部容積を画定し、複数の回路基板は、ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む。一実施形態では、ランプアッセンブリは、略球形または卵形を形成する複数の回路基板を囲むバリアを含む。他の実施形態では、複数の回路基板は、４面、６面もしくは８面の三角形の平面幾何学的形状、たとえば四面体、二段の四面体、八面体、または２０面の平面幾何学的形状、たとえば二十面体の、任意の形状に構成される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、１種類または複数の光合成生物は、藻類および／または増殖性の藻類培養物を含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、塩度は類似しているが温度が異なる自然環境を有する２種類以上の藻類が準備される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、藻類は、イソクリシス ａｆｆ． ガルバナ（Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ａｆｆ． Ｇａｌｂａｎａ）、パブロバ・ルテリ（ｐａｖｌｏｖａ ｌｕｔｈｅｒｉ）、アルスロスピラ・プラテンシス（ａｒｔｈｒｏｓｐｉｒａ ｐｌａｔｅｎｓｉｓ）、クロレラ・ピレノイドサ（ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）、シネココッカス・エロンガタス（ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ ｅｌｏｎｇａｔｅｓ）からなる群（それらの天然のまたは遺伝子改変／組換株を含む）より選択される。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、方法は、増殖培地からＤＨＡを単離することをさらに含む。

本開示は、光エネルギーを保存する方法も提供し、該方法は、光エネルギーから１種類または複数の化合物を生成する酵素を含む１種類または複数の光合成生物を準備すること、１種類または複数の光合成生物を液体増殖培地を含むバイオリアクターの槽に添加すること、１種類または複数の光合成生物をたとえば本明細書に記載のランプアッセンブリが発する光と接触させること、および１種類または複数の化合物を光エネルギーから生産すること、を含む。一実施形態では、ランプアッセンブリは、それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、略球形を形成する複数の回路基板を囲むバリアを含む。

上記または下記のいずれの実施形態とでも組み合わせ可能ないくつかの実施形態では、その後１種類または複数の化合物からエネルギーが放出される。

上述した概要ならびに以下の本開示の詳細な説明は、添付の図面と合わせて読むとよりよく理解できる。本開示は、ここに示す構成（配列）、例および手段に厳密に制限されないことを理解されたい。

本明細書に記載される例示的な球形フォトバイオリアクターの概略図を示す。

五角形の回路基板で構成される例示的な十二面体形の光源の概略図（Ａ）、三角形の回路基板で構成される例示的な二十面体形の光源の概略図（Ｂ）を示す。

五角形の回路基板で構成される光源を含む例示的なランプアッセンブリの概略図（Ａ）、三角形の回路基板で構成される光源を含む例示的なランプアッセンブリの概略図（Ｂ）を示す。

本明細書に記載される例示的な垂直方向樽形のフォトバイオリアクターの内部の概略図を示す。

本明細書に記載される例示的な垂直方向樽形のフォトバイオリアクターの概略図を示す。

本明細書に記載される水平方向樽形のフォトバイオリアクター内のランプアッセンブリの様々な位置を示す。

本明細書に記載される水平方向樽形のフォトバイオリアクターの例示的なラック構成を示す。

本明細書に記載される水平方向樽形のフォトバイオリアクターＡおよびＢの例示的なラック接続構成を示す。

本発明の一例の実施形態による培養物の増殖を管理する一例の制御システムのブロック図を示す。

本発明の一例の実施形態による培養物の増殖を管理する一例の手順を例示するフロー図を示す。

例示的な容器蓋（Ａ）および例示的なぺブル構成（Ｂ）を示す。

本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。 本明細書に記載されるランプアッセンブリの実施形態を示す図である。

本開示は、フォトバイオリアクターを用いての藻類などの光合成生物の培養および／または増殖の方法および材料を提供する。本明細書で提供されるフォトバイオリアクターは、液体培地と光合成生物を含むフォトバイオリアクターの容器内に配置される略球体の光源を含むランプアッセンブリを含む。そのようなフォトバイオリアクターの使用は、光合成生物の予想外に高い増殖率と密度を許容し、光合成生物からの生物変換効率および産物収量を最大限にする。本明細書で提供される方法は、限定ではないが、光合成生物由来の脂肪酸たとえばドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、ドコサペンタエン酸（ＤＰＡ）、エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）もしくは他の脂肪酸または他の化合物たとえばフィコビリンタンパク質（たとえばＣ−フィコシアニン、アロフィコシアニン、フィコエリトリンなど）ならびにバイオ燃料たとえばフィトールおよび他の様々な石油燃料代替物を含む１または複数の化合物（たとえば生体分子）の生産に使用され得る。加えてまたは代わりに、本明細書で開示されるそのような方法は光エネルギーの保存の提供に使用され得る。

次に図１を参照すると、本発明の一実施形態によるフォトバイオリアクターが示されている。フォトバイオリアクター１０１は、光合成生物の培養および／または増殖のための液体培地１０３を収容する容器１０２（たとえば槽）を含む。

本発明のフォトバイオリアクター１０１は、受光量を有する植物細胞および単細胞または多細胞微生物などあらゆる種類の光合成微生物の培養に適している。本明細書では、「光合成微生物」という用語は、当業者には周知の技法により遺伝子組換えされた生物も含む。

液体培地は、本明細書では「藻類」培養物と呼ばれることもあるが、フォトバイオリアクターはあらゆる種類の光合成微生物の培養に使用され得ることが理解される。

容器１０２は蓋１０４で覆われ得る。一実施形態では、蓋１０４は、たとえば塩化ポリビニル、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのプラスチックを含む不活性材料で作製される。容器１０２の上縁は、蓋１０４が容器１０２上部に固着される（たとえばボルト止めまたは締め付け）ように、リップ部として形成され得る。さらに、容器上縁にガスケット材料を取り付けて蓋１０４と気液密封させてもよい。一実施形態では、蓋１０４は反射性材料で裏張りされ得る。一実施形態では、容器を強固にするため剛性フレーム（たとえば金属フレーム）が加えられ得る。

容器１０２は、気体入口１０５の穴を含み得る。一実施形態では、容器内部の気体入口の一部分にエアストーンまたは金属発泡体１０７が被せられる。さらに、容器１０２は、容器から気体が出るのを許容する気体通気口１０６を含み得る。

容器１０２は、たとえば略球体または筒状など、あらゆる便利な形状であり得る。容器１０２は、吸い付かない耐腐食性のたとえば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのプラスチックを含む食品等級材料または高不活性材料で作製され得る。あるいは、容器１０２は、ステンレス鋼、ガラスなどで作製され得る。容器は耐熱材料および／または耐光圧材料で作製されるのが好ましい。

光源１０９、バリア１１０および電気コネクター１１１を含むランプアッセンブリ１０８（たとえばぺブル）が容器内部容積１１２内に吊るされる。一実施形態では、容器内部にある電気コネクター１１１の一部分は防水性である。一実施形態では、光源は、それぞれ少なくとも３つのエッジ、少なくとも４つのエッジまたは少なくとも５つのエッジを含み、略球形に構成されて光源内部容積１１４を画定する複数の回路基板１１３であって、光源内部容積に接触する第１平面１１５と、光合成生物の増殖に適した発光スペクトルを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）１１７などの強力なランプを含む反対側の第２平面１１６とを含む複数の回路基板１１３と、略球形を形成する複数の回路基板を囲むバリア１１０とを含む。あるいは、単一の回路基板（たとえばフレキシブル基板）を略球形に成形して照明アッセンブリで使用してもよい。

回路基板１１６は、赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含み得る。そのようなＬＥＤは、別色の２つ以上のＬＥＤに隣接して配置した同色の２つ以上のＬＥＤを含む群として配置され得る。あるいは、たとえば赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤまたは青色ＬＥＤを含む１つのＬＥＤを、反対色のＬＥＤに隣接させて配置してもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、単一のＬＥＤが４つか６つのＬＥＤに隣接するように列で配置され得る。各ＬＥＤの発光強度は均一であっても異なってもよい。

平面回路基板の略球形の構成は、電気的接続を許容する開口部かまたは少なくとも１枚回路基板がない面を有し得る。

回路基板は、どの多角形の形状であってもよい。一実施形態では、多角形の形状は、何枚かの回路基板が接合されて内部容積を有する略球形になるのを許容する。いくつかの実施形態では、回路基板は五角形の形状であり得る。さらなる実施形態では、１１枚の五角形が接合されて面が１つない十二面体を形成している（図２Ａ）。あるいは、いくつかの実施形態では、回路基板の形状は三角形であり得る。さらなる実施形態では、２０枚の三角形が接合されて面が１つない二十面体を形成している（図２Ｂ）。別の実施形態では、６枚の三角形が接合されて三角形の基部を有するダブルピラミッドを形成している（図２Ｃ）。別の実施形態では、８枚の三角形が接合されて四角形の基部を有するダブルピラミッドを形成している（図２Ｄ）。

回路基板は、ランプ（たとえばＬＥＤ）からの熱や信号を放散させるため、内部容積に面する銅または他の金属の層も含み得る。

いくつかの実施形態では、回路基板は、回路基板同士の噛合を可能にする１つまたは複数の切欠き部を形成する２つ以上のタブをその周囲に含む。（たとえば図３Ａ（三角形）および図３Ｂ（五角形）参照）。

略球形を形成する複数の回路基板を囲むバリア１１０は、たとえば透明プラスチックおよび／または厳しい温度に耐えられるプラスチックを含む様々なプラスチック材料などの多様な不活性材料で作製され得る。バリアは、複数の回路基板の周りを水密封止し、容器内部容積１１２内の培地が複数の回路基板１１６と接触するのを防止する機能がある。いくつかの実施形態では、複数の回路基板を囲むバリア１１０は、回路基板の周りに略筒形（図３Ａ）または略球形（図３Ｂ）であり得るコンテナー（たとえばジャー）を形成する。いくつかの実施形態では、バリアが形成するコンテナーは、光源の浮力を減ずる１種類または複数の物質（たとえばガラスビーズ１１９などの不活性ビーズ）を収容する。

回路基板は、光合成生物の特定株を最適化したり異常増殖に特異的な特徴を発現させる１つまたは複数の波長の光を発するＬＥＤを実装され得る。いくつかの実施形態では、回路基板は、たとえばＵＶ光および／またはＩＲ光を含む可視スペクトルの外側の電磁放射線を発するランプを実装され得る。そのようなランプは、容器内の液体培地の殺菌（たとえばＵＶ光を発するランプ）および／または容器内の液体培地の加熱（たとえばＩＲ光を発するランプ）に使用され得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤはパルス幅変調され得る。一実施形態では、パルス幅変調は、フォトバイオリアクター内の特定の微生物の増殖を最大限にするように最適化される。別の実施形態では、デューティー周期は少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％または少なくとも９５％である。

回路基板は、容器内部からのデータを回収するセンサーを含み得る。たとえば、センサーは、たとえば光学密度、ｐＨおよび／または導電率を含む培地のデータを回収するように構成され得る。

内部容積を有する略球形を形成する複数の回路基板は、個々のＬＥＤもしくはＬＥＤバンク（たとえば２つ以上のＬＥＤ）の制御用および／またはフィードバックモニタリング用を含む、１つまたは複数のマイクロプロセッサーを内部容積中に含み得る。

容器１０２は、ランプアッセンブリ１０８に電気的接続を提供する１つまたは複数の穴またはアクセスポートを含み得る。

１つまたは複数のランプアッセンブリ１０８が容器内部容積１１２全体に配分され得る。単一の光源を容器内部容積の中心に吊るしてもよい。あるいは、フォトバイオリアクターで２つ以上のランプアッセンブリを使用するときは、ランプアッセンブリは容器内部容積において同じかまたは異なる高さに吊るされ得る（図１と図４参照）。あるいは、３つ以上のランプアッセンブリを使用するときは、ランプアッセンブリは、らせんまたは二重らせん配置などの任意の幾何学的構成で吊るされ得る。

容器の温度を制御するため冷却デバイスが設けられ得る。そのような冷却デバイスは、容器１０２の壁の一部分を囲む冷却ジャケットとしてもよい。そのような冷却ジャケットは、容器１０２の壁全体に循環冷却水または他の流体を提供して熱を吸収し、容器に収容された培地１０３の温度制御を補助する。冷却水は、入口管からジャケットに入って出口管から出得る。冷却ジャケットの寸法は、容器１０２に収容された液体培地にランプアッセンブリ１０８が伝える熱の量、培地の所望の温度、冷却水の温度や流量などの多く要因に依存することになる。あるいは、容器の温度は、たとえばＬＥＤまたはランプアッセンブリが浸かっているオイルの循環および／または温度制御などの、ランプアッセンブリまたはＬＥＤの温度制御により制御され得る。

容器１０２は、一般的には、液体培地表面と蓋の間の頭隙を収容するように設計される。頭隙は、生体培地でしばしば生じる泡沫形成を許容する。

容器１０２は、圧縮気体（たとえば二酸化炭素や二酸化炭素強化空気）を供給されて藻類培養物の光合成要件を補助する気体入口管１０５を取り付けられ得る。管１０５は、容器１０２の壁を貫通する。容器１０２に収容された液体藻類培地を通って気泡が上昇し、消費された気体は、好ましくは培地表面よりも上位で容器の壁または蓋に配置され得る気体通気口１０６から抜ける。

より強力な混合が望ましい場合は、エアポンプ１１８または他のたとえばモータを動力源とする撹拌機構を用いて培地が撹拌され得る。

フォトバイオリアクター１０１は、ランプアッセンブリの外表面を洗浄するため、容器内部容積中に、またはランプアッセンブリ１０８の外表面に取り付けられる洗浄ユニットと、洗浄ユニットを作動する洗浄ユニットアクチュエータとをさらに含み得る。そのような洗浄ユニットは、ランプアッセンブリ外側に付着して光源を遮り得る培養および／または増殖された光合成生物を除去する働きをし得る。いくつかの実施形態では、容器は、超疎水性、疎水性および／または油分をはじく材料で構成されるかまたは被覆されている。

次に図５を参照すると、この図は、本開示が提供する別の実施形態のフォトバイオリアクターを示している。そのようなフォトバイオリアクターは、２つ以上の容器を垂直または水平位置に積み重ねたりラック収容するのを許容する筒形容器５０１（たとえば樽形容器）を含み得る。一般的な入手しやすさ、コストおよび保管しやすさ（たとえば積み重ね可能）から、本明細書に開示の方法では５５ガロンのプラスチックドラムが使用され得る。一実施形態では、容器５０１は、反射性材料で裏張りされ得る。一実施形態では、容器は、排気用継手５０３、ＣＯ_２注入管５０４および電気入口継手５０５を有する蓋５０２を含む。一実施形態では、蓋は、クランプ５０６などの取付機構により容器に取り付けられ得る。電気入口継手５０５は、電源５０８から電源を供給される防水性の電線５０７を受け得る。いくつかの実施形態では、容器は、送気管隔壁継手５０９および送水管隔壁継手５１０を含み得る。

図５に示す実施形態は垂直構成で表されているが、本開示に沿うフォトバイオリアクターは、水平構成に配置されてもよい。そのようなフォトバイオリアクターは、２つ以上の容器を水平位置に積み重ねたりラック収容するのを可能にする筒形容器（たとえば樽形容器）を含み得る。一実施形態では、容器は、培地を導入したり培養物を回収するための蓋と、培地を導入したり培養物を回収するためのドレーンを含む。別の実施形態では、フォトバイオリアクターは、フォトバイオリアクターの底部に位置する気体入口を含む。一実施形態では、この気体入口はＣＯ_２の入口である。別の実施形態では、フォトバイオリアクターは、１つから複数（たとえば１から約５０、２から約３０、３から約２０または約６、８、１０または１２）の底部気体用継手と、１つから複数（たとえば１から約５０、２から約３０、３から約２０または約６、８、１０または１２）の上部気体用継手を含む。一実施形態では、底部にドレーンを有する容器の基端から見ると、底部気体用継手は、約３時と約６時の位置のほぼ間に、たとえば約３時、約３時３０分、約４時、約４時３０分、約５時、約５時３０分または約６時の位置に配置される。一実施形態では、底部にドレーンを有する容器の基端から見ると、上部気体用継手は、約９時と１２時の位置のほぼ間に、たとえば約９時、約９時３０分、約１０時、約１０時３０分、約１１時、約１１時３０分または約１２時の位置に配置される。一実施形態では、空気は底部気体用継手と上部気体用継手を通って容器を出入りし循環される。一実施形態では、気体は、底部気体用継手から容器に入り、気体用継手から容器を出る。一実施形態では、容器は、容量マーカー、たとえばガロンマーカーを含む。

フォトバイオリアクターは、液体培地、栄養分および／または抗菌剤を容器内部容積中に輸送する輸送機構をさらに含み得る。栄養分は、合成および／または有機栄養分を含み得る。いくつかの実施形態では、抗菌剤（たとえば洗剤）が液体培地に添加され、容器内のコンタジェン（contagens）（たとえば意図的に容器に加えられる光合成微生物以外のあらゆる生物）の増殖を鈍化または防止し得る。栄養分および／または抗菌剤は、たとえば自動滴下システム経由など、当業界で既知の任意の方法で容器に添加され得る。一実施形態では、自動滴下システムは、容器内の栄養分レベルを監視するモニタリングシステムに接続（たとえば有線または無線接続）され得る。そのようなモニタリングシステムは、常時または定期的に容器内の栄養分レベルを監視し、栄養分レベルが所定の限界値より下がると自動滴下システムに栄養分を容器内に投入させ得る。逆に、モニタリングシステムは、栄養分レベルが所定の限界値を上回ると自動滴下システムに容器内への栄養分投入を中止させ得る。いくつかの実施形態では、他の微量化学物質（たとえばクエン酸）を容器に添加して光合成微生物の増殖の環境条件を最適化し得る。

図６Ａから図６Ｆは、容器１０２内に含まれるランプアッセンブリ１０８の実施形態を示す。これら各実施形態では、ランプアッセンブリ１０８は、１本または複数の接続管６０２に沿って直列に相互接続されるように構成されている。この接続スキームにより、容器内の２つ以上のランプアッセンブリ１０８への電源供給が可能になる。容器１０２内の照明アッセンブリ１０８の構成は、当該株と目的の産物による。たとえば、容器内に接続管６０２が１本だけ配置されているほうが増殖率がよい株もあれば、容器内に２本以上の接続管６０２が配置されているほうが増殖率がよい株もある。

図６Ａから図６Ｆは直列接続を示すが、ランプアッセンブリ１０８は、１つのランプアッセンブリの故障が相互接続された他のランプアッセンブリの動作に影響しないように、並列電気接続を含み得る。さらに、接続管６０２は容器１０２を通じて略直線状に示されているが、他の実施形態では、接続管６０２は１つまたは複数の角度で形成され得る（たとえばランプアッセンブリ１０８は９０度の角度で接続され得る）。

この例の接続管６０２は、少なくとも電源かイマージョンオイルのうち一方を各ランプアッセンブリ１０８に供給するように構成されている。たとえば図６Ａでは容器１０２ａは、ポート６０４ａとポート６０４ｂを含む接続管６０２ａを含む。イマージョンオイルはポート６０４ａから接続管６０２ａに供給され、ポート６０４ｂから接続管６０２ａを出る。オペレーターはこのようにして接続管６０２ａに接続されたランプアッセンブリ１０８にイマージョンオイルを循環させて温度を制御できる。加えて、ポート６０４ａを通じて電気コネクター１１１が各ランプアッセンブリ１０８に設けられる。ランプアッセンブリ１０８への電源とオイルの制御については図９と図１０との関連で詳述する。

図６Ｃは、接続管６０２が相互接続され得ることを示す。この相互接続により容器１０２を通ってイマージョンオイルが流れやすくなる。加えてまたは代わりに、相互接続は、交差点に配置されたランプアッセンブリ１０８が交差する電気コネクター１１１の制御信号のいずれかにより制御されるのを可能にし得る。たとえば、ランプアッセンブリ１０８ｃは、ポート６０４ｃ、ポート６０４ｄおよびポート６０４ｅそれぞれの中に配置された電気コネクター１１１に接続され得る。結果として、ランプアッセンブリ１０８ｃはどの電気コネクター１１１に供給された制御信号によっても制御され得る。

図６Ｄは、ＬＥＤを有する２０枚の回路基板を含むランプアッセンブリ１０８を有する接続管６０２を示す。この実施形態では、ランプアッセンブリ１０８を通ってイマージョンオイルを循環させて温度を制御する。さらに、２０枚の回路基板の構成により光を容器１０２内のほぼすべての場所に向けることができる。このことは、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｅおよび図６Ｆの比較的少ない回路基板を含む照明アッセンブリ１０８との比較である。したがってこれらの図では、より少数のＬＥＤを有する各照明アッセンブリを補うためより多くの照明アッセンブリを用いる。

本開示では大規模のフォトバイオリアクターも企図される。そのようなバイオリアクターは、１つまたは複数の容器と、２つ以上のランプアッセンブリを含み得る。容器の容積と寸法は均一でも異なっていてもよい。たとえば、５５ガロン以上を収容する容器または３０００ガロン以上を収容する容器が本明細書で開示される大規模フォトバイオリアクターで使用され得る。一実施形態では、容器間に空間を設けて容器を互いに接続可能にし得る。別の実施形態では、容器は照明配分および／または電気的接続用に中心のカラムを有し得る。

なお、本発明のフォトバイオリアクターは、多様なサイズで製造され得ることが理解される。いくつかのフォトバイオリアクターをまとめてグループにして、たとえば図７と図８に示すような大規模フォトバイオリアクターを作ってもよい。図１では簡略化して１つの照明アッセンブリを用いる単一のフォトバイオリアクターを示すが、典型的な工業規模のフォトバイオリアクターでは、１つ以上のランプアッセンブリをそれぞれ含む２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００またはそれ以上のフォトバイオリアクターが使用され得る。

２つ以上の容器を有するフォトバイオリアクターは、ある容器を１つまたは複数の隣接する容器と接続する空気および水の管を含み得る。空気および水の管は、空気および／または水の流れを所定どおりに方向付ける弁を含み得る。所望により、弁は、保守および／または点検時に容器の手早い取外しを許容し得る。図７および図８は、複数の相互接続された容器を含むフォトバイオリアクターの実施形態の図である。より具体的には、図７は、複数段（column）の容器を有するフォトバイオリアクターの実施形態を示し、各段の容器が別の段の容器と相互接続されている。図８は、単一の段の複数の容器が相互接続されているフォトバイオリアクターの実施形態を示す。

図７および図８に示す実施形態では、バレルの７時３０分と４時３０分の位置の１２個の気体入口から空気が入るが、そこで流れは２ミクロンの泡の柱となり、培地と混ざり、循環と必要な気体を追加する。少量の気体を要する株では、気体入口を分割してその何分の一かを気体用に用い、残りの入口は使用しないかまたは水再循環ポンプに接続することができる。この実施形態では、気体が１１時３０分と１２時３０分の位置の気体出口に到達するまで、気泡が下方のバレルの頂部に溜まる。この時点で、気泡の圧力は、気体が段の頂部に到達するまで、その上のバレル内で同じプロセスを生じさせる。なお、各段の一番下のバレルは、より多くの外部気体（つまりＣＯ_２、気体アンモニアなど）を全体的補充に利用できるように０．５ミクロンのディフューザーに接続された２〜４つの追加の気体入口を含むことにも注意されたい。
いくつかの実施形態では、大規模フォトバイオリアクターは、空気および／または栄養分用の単一の注入点を含み得るので、空気（たとえばＣＯ_２）および／または栄養分を他の容器と機能的に接続された第１容器に導入すると、空気および／または栄養分が第１容器から他の容器に移動できる。

大規模フォトバイオリアクターの容器は、制御ユニット（たとえばコントローラーまたはサーバー）および／またはセンサーモニタリングユニットに機能可能に接続され得る。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、オペレーターが各容器のランプアッセンブリを制御（たとえばランプアッセンブリのオンとオフ、またはランプの強度を調節）できるように構成され得る。いくつかの実施形態では、センサーユニットは、容器が汚染されていることを検知すると、その容器をフォトバイオリアクターの他の容器から接続解除するように構成され得る。

一例の制御システム９００の高次ブロック図を図９に示す。この例の制御システム９００は、ワークステーション９０２、コントローラー９０４（たとえば制御ユニット）、容器１０２、ポンプ９０６およびイマージョンオイルコンテナー９０８を含む。図９は容器１０２のみを制御するコントローラー９０４を示すが、他の実施形態ではコントローラー９０４は２つ以上の容器と通信可能に連結され得る。さらに、ワークステーション９０２は、２つ以上のコントローラーと通信可能に連結され得る。

この例のワークステーション９０２は、コントローラー９０４に指令を与え、プロセスを制御し、システムプロセスデータを表示するオペレーターインターフェースを提供するように構成される。この例のコントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８の制御とイマージョンオイルの流れを司る。他の例では、コントローラー９０４は、容器１０２内の液体培地１０３の制御を司るように構成され得る。たとえば、コントローラー９０４は、気体入口弁、気体通気口、流体入口弁および／または追加弁を制御するように構成され得る。

この例のワークステーション９０２は、コントローラー９０４と共働してオペレーターに制御およびシステムフィードバックを提供する。ワークステーション９０２は、たとえばパーソナルコンピューター、ラップトップコンピューター、サーバー、スマートフォン、タブレットコンピューターなどを含むあらゆるタイプのプロセッサーを含む。コントローラー９０４は、センサーからの入力を用い開ループ系もしくは閉ループ系の制御を提供するように構成されたあらゆる種類の制御システム（たとえばＡｒｄｕｉｎｏ（商標）マイクロコントローラーまたは特定用途向け集積回路「ＡＳＩＣ」）を含み、照明およびオイルの流れを制御する。

この例では、コントローラー９０４は、各電気コネクター１１１ａと１１１ｂによりランプアッセンブリ１０８ａ〜１０８ｄに別々に電気的に接続されている。電気コネクター１１１は、各接続管６０２ａと６０２ｂ内に配置される。コントローラー９０４は、別々の接続管６０２を用いて、各接続管６０２内のランプアッセンブリ１０８を別々に制御する。たとえばコントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８ａと１０８ｂに電源を供給しながら、ランプアッセンブリ１０８ｃと１０８ｄをオフ状態にし得る。

この例のコントローラー９０４は、ポンプ９０６に通信可能に連結されている。コントローラー９０６は、デジタル指令またはアナログＰＷＭ電圧を供給してポンプ９０６を運転し得る。この例では、システム９００は各接続管６０２に別々のポンプ９０６を含むので、コントローラー９０４は各ランプアッセンブリ１０８へのイマージョンオイルの流れを互いに独立して制御できる。他の実施形態では、単一のポンプ９０６を使用してオイルを１本または複数の接続管６０２に供給する。

この例のポンプ９０６は、イマージョンオイルを接続管６０２に供給するためのあらゆる種類の構成要素を含む。たとえばポンプ９０６は容積型ポンプ、ギアポンプ、スクリューポンプ、ルーツ型ポンプ、蠕動ポンプ、押上げポンプ、油圧ポンプ、ベロシティポンプなどを含み得る。コントローラー９０４から制御信号（たとえば電圧）を受けるとそれに応答してポンプ９０６はイマージョンオイルをコンテナー９０８から各接続管６０２に移動させる。ポンプ９０６は、可変速度でオイルを押し出すように構成され得る。あるいは、ポンプ９０６は、バイナリ状態（たとえばオン／オフ）で動作するように構成され得る。ポンプ９０６は接続管６０２の入口のところに配置して示されるが、他の実施形態では、ポンプ９０６は接続管６０２の出口のところに配置され得る。これらの他の実施形態では、ポンプ９０６は、接続管６０２を通じてイマージョンオイルを引くように構成される。

この例のイマージョンオイルコンテナー９０８は、イマージョンオイルを保存するどのようなタイプの槽であってもよい。いくつかの例では、コンテナー９０８は、容器１０２の一部分に沿って配置されたジャケットを含み得る。さらに、オイルコンテナー９０８は、能動的な冷却または加熱を提供する構成要素を含み得る。

図９に示す例では、コントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８に供給される電源の電圧、周波数およびＰＷＭ（たとえばデューティー周期）を制御するように構成される。たとえば、コントローラー９０４は、８．８〜１２ボルトの電圧を各ランプアッセンブリ１０８に供給するように構成される。他の例では、コントローラー９０４は、０〜２４ボルトの電圧をランプアッセンブリ１０８に供給するように構成され得る。印加された電圧は、ランプアッセンブリ１０８から発せられる光の強度を制御するのに使用される。印加される電圧に比例してＬＥＤ（または他の光源）が発光する例では、コントローラー９０４は、ＬＥＤが現在の培養物の増殖に最適な光強度で発光するような電圧を提供するように構成される。

ＬＥＤが発する光の周波数は、３９０〜７００ｎｍの範囲であり得る。光の周波数は、光源のタイプによる。いくつかの例では、コントローラー９０４は、所望の光周波数を得るのにどのＬＥＤを作動するかを選択するように構成される。たとえば、各ランプアッセンブリ１０８は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含み得る。ランプアッセンブリ１０８は、ＬＥＤからの発光をまとめるための１つまたは複数のミラーも含み得る。コントローラー９０４は、異なる色のＬＥＤのパルスの時間を計り結果として目的の培養に最適な光周波数が得られるように構成され得る。あるいは、光フィルターをランプアッセンブリ１０８に用いて所望の光周波数を得てもよい。

電圧の大きさの制御に加えて、コントローラー９０４は、電圧を特定のＰＷＭの周期にするようにも構成される。たとえばコントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８を１００ミリ秒（ｍｓ）の周期で運転して、ＬＥＤがその７５％の間（たとえば７５ｍｓ）オンになりその２５％の間はオフになるようにしてもよい。コントローラー９０４は、そのようにデューティー周期と時間をプログラムされる（または指令を与えられる）。例として７５％のデューティー周期と１００ｍｓの時間を用いたが、コントローラー９０４は、あらゆるデューティー周期と時間でランプアッセンブリ１０８を運転するようにプログラムされ得る。

コントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８を通るイマージョンオイルの流れを制御して容器１０２内の温度を調整するようにも構成される。コントローラー９０４は、ワークステーション９０２からの指令を用いて電源とオイルの流れをいかに制御するかを決定する。なお、異なる種類の培養物には最適な増殖環境があるので、コントローラー９０４は容器１０２内で増殖される培養物に基づいてプログラムされ得ることを理解されたい。

この例のコントローラー９０４は、容器１０２内の状態を監視しこれらの状態をワークステーション９０２に報告するようにも構成される。この実施形態では、容器１０２は、コントローラー９０４と通信可能に連結されている温度センサー９１２を含む。コントローラー９０４は、センサー９１２から供給された温度データを記録し、定期的にこの温度データをワークステーション９０２に送信する。コントローラー９０４は、たとえば各ランプアッセンブリに印加される電圧、周波数およびＰＷＭ、運転の持続時間および／またはシステム９００内で検出された診断的故障（たとえばランプアッセンブリの破損や接続管６０２内の障害）、ワークステーション９０２との通信障害などを含む現在の運転状態を報告するようにも構成される。

図１０は、本発明の一例の実施形態による、図９の容器１０２内の培養物の増殖を管理するための、例としての手順１０００および手順１０５０を示すフロー図を示す。この例の手順１０００と手順１０５０は、たとえば図９に関して記載されたワークステーション９０２、コントローラー９０４、ポンプ９０６および／またはランプアッセンブリ１０８により実施され得る。手順１０００と手順１０５０は図１０に示すフロー図を参照して説明されるが、手順１０００と手順１０５０に関連する動作を実行する他の多くの方法が使用され得ることが理解される。たとえば多くのブロックの順序が変更され得、あるブロックは他のブロックと組み合わされ得、記載される多くのブロックは随意であり得る。

本明細書に記載の開示される手順のすべてが１つまたは複数のコンピュータープログラムまたはコンポーネントを用いて実行され得ることが理解される。これらのコンポーネントは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、磁気または光学ディスク、光学メモリ、または他の記憶メディアを含む任意の一般的なコンピューター読出可能媒体上の一連のコンピューターの指令として提供され得る。指令は、一連のコンピューター指令を実行する際に本開示の方法と手順の全部または一部の遂行を実施または促進するプロセッサー（たとえばワークステーション９０２および／またはコントローラー９０４）により実行されるように構成され得る。

この例の手順１０００は、オペレーターがワークステーション９０２を用いて新規の培養物（たとえば光合成する藻類培養物）を増殖するセッションのルーチンをプログラムして開始する（ブロック１００２）。オペレーターは、時間５０ｍｓ、デューティー周期５５％を指定する。オペレーターは、所望の光強度を生成するために、ＬＥＤに印加される電圧を１０．７５ボルトとするようにも指定する。オペレーターは、培養物が２日かけて増殖するように、また、培地１０３の温度が１０５℃を超えないように、さらに指定する。オペレーターはさらに、ランプアッセンブリ１０８のいずれかで何らかの問題が生じた場合のアラートと、容器１０２の経時的な温度をグラフ化したレポートを受信することを選択する。

ルーチンをプログラムした後、オペレーターは、ワークステーション９０２に、指令１００３（たとえばパラメータ）をコントローラー９０４に送信させる（ブロック１００４）。指令１００３は、プログラムされたルーチンを含み、コントローラー９０４と互換性のあるプログラミング言語でフォーマットされ得る。次いでワークステーション９０２はコントローラー９０４からプロセスデータ１００５を受信し記憶を開始する（ブロック１００６）。プロセスデータ１００５は、容器１０２のプロセスを示す運転および診断情報を含む。ワークステーション９０２は、コントローラー９０４によりデータが処理され送信されるにつれ比較的一定のストリームのプロセスデータ１００５を受信し得る。あるいは、ワークステーション９０２は、コントローラー９０４からプロセスデータ１００５を定期的に受信し得る。

ワークステーション９０２は、すべてのアラートについてプロセスデータ１００５を分析する（ブロック１００８）。加えてまたは代わりに、ワークステーション９０２は、アラートメッセージ１００７がコントローラー９０４から受信されたかどうかを決定する。アラートが受信されると、ワークステーション９０２はオペレーターにアラートを通知する（ブロック１０１０）。通知には、アラートの内容を示す、たとえば文字メッセージ、電子メール、音声メッセージなどが含まれ得る。示した例では、アラートは、容器１０２の温度が閾値の１０５℃よりも高いことを示すものを含み得る。あるいは、アラートは、１つまたは複数のランプアッセンブリが運転不能であることを示す情報を含み得る。さらに、アラートは、ポンプ９０６のいずれかが所定どおりに作動していないことを示す情報を含み得る。

図１０に示す例では、ワークステーション９０２は、セッションが、アラートをオペレーターに与えた後で完了したかどうかを決定する（ブロック１０１２）。他の実施形態では、ワークステーション９０２は、コントローラー９０４に、オペレーターがアラートに応答するまで、プロセスを休止するように指示し得る。さらに他の実施形態では、ワークステーション９０２は、コントローラー９０４に、アラートに応答するよう指令を与え得る。たとえば、ランプアッセンブリ１０８ｂが運転不能であることを検出後、ワークステーション９０２は、コントローラー９０４に、他のランプアッセンブリ１０８ａ、１０８ｃおよび１０８ｄのデューティー周期、時間および電圧を変更して光損失を補てんする指令を与える。

アラートを受信しないことに応答して、ワークステーション９０２は、セッション（たとえば運転時間２日でプログラムしたもの）が終了したかどうかを決定する（ブロック１０１２）。セッション終了の決定に応答して、ワークステーション９０２は、２日間にわたり監視された容器１０２の温度を含むレポート１０１３を受信する（ブロック１０１４）。そしてこの例の手順１０００が終了する。あるいは、この例の手順１０００は次のセッションのためブロック１００２に戻る。しかし、ワークステーション９０２が、セッションは未終了であると決定すると（ブロック１０１２）、ワークステーション９０２は、戻ってコントローラーからプロセスデータ１００５を受信する（ブロック１００６）。そしてこの例の手順１０００はセッションが完了するまで継続する。

この例の手順１０５０は、コントローラー９０４がワークステーション９０２から運転指令１００３を受けて開始する（ブロック１０５２）。次いでこの例のコントローラー９０４は、指令１００３に基づきランプアッセンブリ１０８に電源を供給するオペレーションを構成する（ブロック１０５４）。構成は、ランプアッセンブリ１０８が、時間５０ｍｓ、デューティー周期５５％で１０．７５ボルトを受けるような出力ドライブのパラメータ設定を含み得る。この例のコントローラー９０４はポンプ９０６との接続も構成する。この構成は、ランプアッセンブリ１０８内に十分なイマージョンオイルが存在するようにポンプ９０６を運転することを含み得る。

この例のコントローラー９０４は、たとえば容器１０２の許容可能な温度範囲、容器１０２のアラート閾値温度、診断設定などを含む運転条件も構成する（ブロック１０５６）。コントローラー９０４は、どのプロセスデータをワークステーション９０２に送信すべきで、どのデータをレポートに含むべきかも決定する。構成は、温度センサー９１２および／またはランプアッセンブリ１０８の較正も含み得る。

構成後、コントローラー９０４は、指定の電圧とデューティー周期でランプアッセンブリを運転する（ブロック１０５８）。この例のコントローラー９０４は、温度センサー９１２からの出力の受信も開始する。たとえば、温度センサー９１２ａは、液体培地１０３の温度を報告し、温度センサー９１２ｂはランプアッセンブリ１０８ａ内の温度を報告し、温度センサー９１２ｃは接続管６０２ｂの温度を報告する。他の例では温度センサー９１２は１つだけ使用され得ることが理解される。他の例ではコントローラー９０４は他の種類のセンサー（たとえばｐＨセンサー、塩度センサー、光センサー、化学センサーなど）からの出力を受信するように構成され得ることも理解される。

この例では、コントローラー９０４は、温度データをプロセスデータ（たとえば運転データ）１００５として送信する（ブロック１０６０）。プロセスデータ１００５は、容器１０２内および／またはコントローラー９０４内で検出されたあらゆる故障も含み得る。プロセスデータ１００５は、ランプアッセンブリ１０８に印加された電圧とデューティー周期、およびポンプ９０６が運転されているかどうかもさらに含み得る。

次に、この例のコントローラー９０４は、セッションが終了すべきかを決定する（たとえば２日の期間）（ブロック１０６２）。セッションが終了すべきとの決定に応答して、この例のコントローラー９０４は収集データをコンパイルし、レポートを作成し、レポート１０１３をワークステーション９０２に送信する（ブロック１０６４）。他の実施形態では、この例のコントローラー９０４は、セッションを終了し、ワークステーション９０２にセッションの終了を通知するがレポートは提供しない。これらの他の実施形態では、コントローラー９０４はレポートを作成する能力がないかもしれない。代わりに、コントローラー９０４は、セッション終了後、収集データのログまたはデータ構造を供給し得る。セッション終了後、この例の手順１０５０は終了する。あるいは、この例の手順１０５０はブロック１０５２に戻って別の培養のセッションを開始する。

ブロック１０６２に戻ると、セッションが終了していなければ、コントローラー９０４はセンサー９１２からの温度出力を予め指定された温度と比較する（ブロック１０６６）。コントローラー９０４は、この比較を実行して、容器１０２内の温度を能動的に変える対策をとるべきかどうかを決定する。たとえば、温度が指定の許容可能範囲から外れている場合、コントローラー９０４はポンプ９０６を運転して冷却（または加熱）オイルを容器１０２内に循環させる（ブロック１０６８）。コントローラー９０４は、温度が許容可能範囲内になるまでポンプ９０６の運転を続ける。加えてまたは代わりに、コントローラー９０４は、ランプアッセンブリ１０８の強度および／またはデューティー周期も変えて温度を調節し得る。たとえば、ランプアッセンブリ１０８に印加する電圧を下げると容器１０２に伝達される熱量が減少する。さらに、デューティー周期を「オフ」状態がもっと長くなるように変更しても、容器１０２に伝達される熱量が減少する。

この例のコントローラー９０４は、容器１０２の温度が閾値を超過しているかどうかも決定する（ブロック１０７０）。温度の閾値超過の決定に応答して、コントローラー９０４は、アラートメッセージ１００７をワークステーション９０２に送信する（ブロック１０７２）。コントローラー９０４は、ワークステーション１０２から次の指令が与えられるまで、またはセッションが終了するまで、ランプアッセンブリ１０８の運転を続ける。

藻類などの光合成微生物は、本明細書に記載のフォトバイオリアクターを用いて培養および／または増殖され得る。一般に、フォトバイオリアクターの容器の内部容積を培地で満たす前に、フォトバイオリアクターの内部を殺菌ガス、次亜塩素酸溶液などに曝露して消毒する。消毒後、加圧された送水管から容器内に水が導入される。所定深さまで容器を水で満たす。いくつかの実施形態では、容器は、培地の表面が出口ポートの下になるようにファイルされる。栄養分と接種材料（たとえば藻類などの１種類または複数の光合成生物）を、蓋を外して、または容器もしくは蓋のアクセスポートから容器内に導入する。培地のｐＨと温度が、温度プローブとｐＨプローブにより光バイオ反応の間中監視され得る。光バイオ反応は、ランプアッセンブリに電源を供給し、所望により入口管から適切な気体混合物の散布を開始して、開始される。光バイオ反応の進行は、目盛付密度検出器により監視され得る。培地のｐＨや組成の調節は、蓋または容器もしくは蓋のアクセスポートから材料を導入して行う。

いくつかの実施形態では、容器に添加される各光合成微生物のスターター培養物が増殖され得る。スターター培養物が最適密度に達すると、該培養物の一部分が容器に添加され得る。いくつかの実施形態では、２種類以上（たとえば種または株）の微生物が容器に添加される場合、同数の各種類の光合成微生物が容器に添加され得る。あるいは、異なる数の光合成微生物の各株が容器に添加され得る。

光合成微生物が回収できるようになると、光源と随意の散布気体がオフにされ、光合成微生物を含む培地が回収される。一実施形態では、培地と光合成微生物は容器壁に配置された随意の弁開口部から回収され得る。さらなる実施形態では、培地と光合成微生物はポンプを用いて容器から押し出され得る。あるいは、容器が（たとえばＣＯ_２注入用の）気体入口を含む実施形態では、気体入口を逆にして静圧を高め、培地を代替の管から出してもよい。あるいは、光合成微生物は房状になって容器から（たとえば過剰な空気流により）容器外部の離れた表面へと押し出され得る。他の実施形態では、超音波トランスデューサ―を用いて容器内の培地を蒸発させることで光合成微生物をトランスデューサ―の周りに塊状に集合させ、次いでそこから回収し得る。所望により、蒸発させた培地を収集し、再循環させてフォトバイオリアクターで使用してもよい。次いで微生物が当技術分野で既知の何らかの方法により回収および／または脱水され得る。

フォトバイオリアクターは、回収した光合成微生物を含む培地部分を液体相と固体相（微生物を含む）に分離するための分離装置をさらに含み得る。分離装置は好ましくはフィルターであるが、微生物の種類により、当業者には既知の他の分離手段も使用され得る。

例示的な方法では、本明細書に開示のフォトバイオリアクターは、脂肪酸、フィコビリンタンパク質たとえばＣ−フィコシアニン、アロフィコシアニン、フィコエリトリン、バイオ燃料たとえばフィトールおよび他の様々な石油燃料代替物などの生体分子を生産する藻類などの１種類または複数の光合成微生物（たとえばポリカルチャー）を増殖するのに使用され得る。一実施形態では、塩度は類似しているが温度が異なる自然環境を有する２種類以上の藻類、たとえばイソクリシス ａｆｆ． ガルバナ（Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ａｆｆ． Ｇａｌｂａｎａ）、パブロバ・ルテリ（ｐａｖｌｏｖａ ｌｕｔｈｅｒｉ）、アルスロスピラ・プラテンシス（ａｒｔｈｒｏｓｐｉｒａ ｐｌａｔｅｎｓｉｓ）、クロレラ・ピレノイドサ（ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）、シネココッカス・エロンガタス（ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ ｅｌｏｎｇａｔｅｓ）からなる群（それらの天然のまたは遺伝子改変／組換株を含む）より選択される藻類が一緒に増殖され得る。

藻類のそのような組合せは、容器内の液体培地の温度が変化しても、典型的には低温で増殖する少なくとも１種類の藻類と、それよりも高温で増殖する少なくとも１種類の藻類がある、という利点を提供する。次に藻類は本明細書で提供されるフォトバイオリアクターにおいて増殖され、藻類が所望の密度に達すると最終的に増殖培地から分離される。藻類を増殖培地から分離した後、藻類からＤＨＡが採取され所望により精製される。

当業者であれば、これ以上説明しなくても、以上の説明と次の例示的な実施例から本開示の因子を作製し利用し、請求項に記載される方法を実施できるであろう。以下の実施例は本開示の実施を促進するために提供されるものであり、本開示の残りの部分をいかようにも制限するものではない。

実施例１：ぺブルの作製
本明細書で提供される方法を実施するためのぺブル（本明細書ではランプアッセンブリとも呼ばれる）は、当技術分野で既知の任意の方法と材料により作製され得、光源と光源を囲むバリアを含む。

Ａ．ぺブルアッセンブリ
ぺブルは、ＬＥＤアレイ搭載の回路パネル（たとえば五角形のパネル）から作製され得る。ぺブルセクション（たとえば２枚以上を貼り合わせた五角形の回路基板）は、それぞれ内側エッジに沿って液体シアノアクリル酸塩で接着して準備されるが（１つの３パネルセクション、２つの４パネルセクション）、セクション同士は接続しない。シアノアクリル酸塩は約３時間かけて乾燥させる。乾燥後、３つのセクションを互いにプレス嵌めして十二面体の形にし、ただし該十二面体の１面は接続（たとえばワイヤアクセス）用に開けておいて、乾燥させて一晩かけて形状を落ち着かせる。次に、該３つの主要セクションをばらばらにする。２つの４面ぺブルセクションではそれぞれ、無鉛はんだのみを使い２８ゲージワイヤを用いてアース接続を中心パネルにはんだ付けする。これを、アースと同じ中心パネルに１２ボルト接続の接続を、３面部分では３面のいずれかをメイン接続パネルとして、繰り返す。次に、３パネルセクションのメインパネルからのアース接続を、４パネルセクションのうちの１つのメインパネルに２８ゲージワイヤと無鉛はんだを用いて接続する。第２の４パネルセクションのメインパネルを、第１の４パネルセクションのメインパネルに隣接するこのセクションの遠くのパネル（メインパネルと１辺を共有し他の１辺のみパネルに接着）に接続する。こうして一方の回路ではすべてのアース、別の回路ではすべての１２Ｖ接続を接続するこの最後のパネルに、各回路への２２ゲージワイヤをはんだ付けする（長さは、バレル全体でのぺブルの均一な分布により決定される（約１０〜４０インチ）。）次に、ワイヤが内部に配置されるように注意しながらパネルを互いにプレス嵌めする。次いでぺブルに錘として１０〜１２個のガラスビーズを満たす。

Ｂ．ぺブルケースアッセンブリ
ぺブルのケースが、ぺブル周囲が収まる寸法のポリエチレン（Ｎａｌｇｅｎｅ）のジャーを用いて準備され得る。１／４インチの穴をジャーの蓋の中央部に開ける。次に、蓋の壁からシリコーンガスケットを１／４インチ挿入する。次に、雄１／４インチの真鍮壁貫通タケノコ継手を蓋の下側からねじ込み、蓋の頂部から１／４インチのシリコーンガスケットに取り付ける。次に、雌１／４インチの真鍮継手を蓋の頂部から雄継手に螺合させる。次に、１／４インチの内径の可撓性シリコーン管１と１／２インチを、シアノアクリル酸塩を接着剤として用いて蓋のガスケットに取り付ける。次に、外径（ＯＤ）１／４インチの剛性ＬＬＤＰＥ白色管（長さはバレル内の最適なぺブル分布により決定される）を接続管にシアノアクリル酸塩を接着剤として用いて取り付ける。次に、ジャーの底部に錘と光拡散用のある数（たとえば１４）の透明ガラスビーズを満たす。次に、組み立てたぺブルをジャー内でガラスビーズ上に載置させ配置する。次に、２２ゲージワイヤをガスケットと管を縫うように通す。その後、ジャーを白色鉱油で満杯にし、可能な限り空気を抜いてから蓋を回し密封する。ジャーの外側に付着した余剰の油を除去した後、ジャーを逆浸透水で洗浄する。

Ｃ．ぺブルケースの実施形態
図１２から図３５は、ランプアッセンブリの実施形態を示す図である。各実施形態において、ランプアッセンブリ１０８は、互いに接続されて、ケーシングの寸法に基づき独特の幾何学的形状にされた回路基板１１３を含む。各ランプアッセンブリは、イマージョンオイルを流れやすくする入口と出口を含む。入口と出口は、接続管６０２に機械的に接続する寸法になっている。さらに、入口は、電気コネクター１１１（図示せず）を含む。

たとえば図１２と図１３は、互いに接続されてダブルピラミッドを形成する６枚の回路基板１１３を含むランプアッセンブリ１０８を示す。ランプアッセンブリ１０８は、６枚の回路基板を収容する寸法のケーシング１２０２を含む。具体的には、ケーシング１２０２は電球形であり、周囲の液体培地に光を効率よく伝える。ランプアッセンブリ１０８は、入口１２０４からイマージョンオイルを受ける。イマージョンオイルは、出力１２０６からランプアッセンブリ１０８を出る。さらに、電気コネクター１１１が入口から回路基板１１３まで配線される（図示せず）。いくつかの例では、電気コネクター１１１は、第１回路基板に接触する。他の回路基板を第１回路基板に電気的に接続するのに電気トレースが使用される。他の実施例では、各回路基板１１３が電気コネクター１１１に接続される。

図１４から図１６は、図１２と図１３のランプアッセンブリ１０８の概略図を示す。具体的には、図１４は、ランプアッセンブリの上面透視図を示し、図１６は図１５に示すケーシング１５０２のケース接続部１５０４の拡大図を示す。この実施形態では、ケーシング１５０２は２つの別個の片割れが接合部１６００で接合されて形成される。ケーシング１５０２は、２つの別個の片割れとして形成されて、回路基板のケーシング１５０２内部の取付を可能にしている。図１５と図１６に示すように、接合部１６００は、ケーシング１５０２のそれぞれの片割れの寸法決めにより機械的に封止され得る。あるいは、接合部１６００は、（ほぼ透明な）接着剤で化学的に封止され得る。

図１７から図２２は、ランプアッセンブリ１０８の別の実施形態を示す。この実施形態では、ケーシング１７０２はケーシング１５０２よりも球状である。さらに、図１９から図２２は、ケーシング１７０２が、タブ１９０２により互いに接続される２つの片割れで形成されることを示す。具体的には、図２１と図２２は、ケーシング１７０２の片割れが、対応する受け部と接触する各タブによりどのように機械的に接続されるかを示す。

図２３から図２８は、ランプアッセンブリ内の回路基板の異なる実施形態を示す。具体的には、図２３は図２４に示すランプアッセンブリ１０８の上面透視図を示す。ランプアッセンブリ１０８は、互いに接続されて立方体を形成する三角形の母型の回路基板１１３を含む。回路基板１１３の接続により、光がほぼ全方向に透過し最適な培養物増殖が可能になる。

図２５は、三角形の回路基板１１３から形成される８面立方体の図を示す。図２６は、三角形の回路基板１１３から形成される３面立方体の図を示す。図２７は、三角形の回路基板１１３から形成される６面のダブルピラミッドの図を示す。図２８は、三角形の回路基板１１３から形成される６面立方体の図を示す。なお、他の実施形態は、より多くの面を含んで略球体の構造物を形成し得ることを理解されたい。

実施例２：フォトバイオリアクターの作製
本明細書で提供される方法を実施するためのフォトバイオリアクターは、当技術分野で既知の任意の方法と材料により作製され得、バレルと蓋とＣＯ_２ストーンのアッセンブリ（本明細書ではランプアッセンブリとも呼ばれる）により作製される。

Ａ．バレルの組み立て
標準的な６０ガロンのポリプロピレン製バレル（開口するもの）を用いる例示的な方法では、バレルは、８個の１／２インチ穴を等距離でバレル底から４と１／２インチのところに開けて準備する。２つの隣接する穴の間の等距離のところに９番目の１／２インチ穴をバレル底から２と１／２インチのところに開ける。次に、エグザクトブレードで余分なブラスチックを除去してドリル穴エッジを滑らかにする。

バレル内側からレンチを用いて１／４インチのタケノコ雄ナイロン継手を各ドリル穴を通じてねじ込む。次に、バレル外側から１／２インチのシリコーンワッシャー継手をタケノコ雄継手上に取り付けてから１／４インチのタケノコ雌ナイロン継手に螺合させ締め付ける。次いで１と３／４インチの長さの剛性（壁厚）１／４インチのタイゴン管をバレル外側の雄継手に取り付ける。次いで、１／２インチの長さの黒色の１／８インチ黒色シリコーン管を、大きいエアストーンのタケノコ継手上に滑り込ませる。次にエアストーンアッセンブリをタイゴン管に挿入し、このプロセスを４と１／２インチの高さの１／２インチの継手すべてに対し繰り返す。次に３インチの長さの剛性タイゴン管（壁厚）を外部雌タケノコ継手に取り付ける。次いでこのプロセスを９個の継手すべてに対し繰り返す。次に、１３０インチの剛性白色ＬＬＰＤＥ管を４と１／２インチの高さの８個の継手すべてに取り付ける。次に、押込み接続（push-to-connect）アダプター継手^ｉと押込み接続ボール弁を９番目（２と１／２インチの高さ）の継手に取り付ける。次に、２インチの透明な１／４インチタイゴン管（壁薄）を、１３０インチの白色剛性ＬＬＤＰＥ管のそれぞれに取り付ける。次に、８と１／２インチの長さの１／８インチ黒色シリコーン管を８連ポリプロピレンマニホールドのタケノコ継手に取り付ける。各剛性ＬＬＰＤＥ１３０インチ管を２インチの長さの透明のタイゴン管コネクター（壁薄）に接続してからマニホールドに接続する。

Ｂ．蓋の組み立て
例示的な方法では、黒色のポリプロピレン製の蓋に、１／２インチのプラスチックドリルビットを用いて、図１１Ａに示すような構成で７個の穴を開ける。

次に、エクザクトブレードで穴のエッジから余分なプラスチックを取り除き、滑らかにする。蓋の底から１／４インチのナイロン雄タケノコ継手を穴に入れ、蓋の上側から１／４インチのナイロン雌タケノコ継手と螺合させる。シリコーンワッシャーを雌継手と蓋の上側の間に配置してもよい。他の継手を用いての照明の分布は培養目的の株により決定される。次に、２インチの長さの剛性タイゴン管（壁厚）を蓋のナイロン１／４インチ雄継手それぞれに取り付ける。次に、ある長さの剛性ＬＬＰＤＥ管を、図１１Ｂに示すように中心の位置は除き、各接続部に取り付ける（長さはバレル全体のぺブルの均等な分散により決定）。

続いて２インチの剛性タイゴンコネクター管を剛性ＬＬＰＤＥ管の端部に接続する。ぺブルの配線は剛性ＬＬＰＤＥ管内を通り、蓋頂部のタケノコ継手から出る。次に液体シアノアクリル酸を接着剤として用いてコネクター管をぺブルの真鍮継手の底部に取り付ける。このプロセスを所望のぺブル分布に必要なだけ繰り返す。塩汚染から保護するために、可撓性ラテックス管を蓋継手頂部の雌端部と、塩水スプレーの分散に基づき必要なワイヤすべての周りに取り付ける。

Ｃ．ＣＯ _２ ストーンの組み立て
例示的な方法では、３０インチの長さの剛性白色ＬＬＤＰＥ管をコネクター管で中心の継手に取り付ける。次に、２部品構成の１００ｍｍの透明アクリル球体の雌半球上でドーム頂点をマークする。次に、雄半球上で一辺の長さ約２インチの等距離三角形（equidistant triangle）の角をマークし、ドーム頂点を中心に合わせる。次に、１／４インチの回転ツール研削ビットを用いて各マーキングの予備ガイド穴を開ける。次に、１／２インチのゴム引き研削ビットを用いて、ガイド穴を中心として最終穴を開ける。穴開けで出た余分なプラスチックは、クリッパーとエグザクトブレードで穴が滑らかになるまで取り除く。次に、１／２インチのゴム製壁貫通ガスケットを各穴に取り付ける。次に、１／２インチの真鍮壁貫通タケノコ継手をガスケットを用いて雌半球の中心穴に取り付ける。次に雄半球を４５０グラムの透明ガラスビーズで満たす。次に、シアノアクリル酸接着剤を下部の雄半球に塗布し、雄半球と雌半球をプレス嵌めする。約１時間かけてシアノアクリル酸接着剤を乾燥させる。次に、２インチの長さの剛性タイゴンをシアノアクリル酸接着剤で真鍮継手タケノコ部に取り付ける。再度シアノアクリル酸接着剤を約１時間かけて乾燥させる。次に、組み立てた球体とコネクター管を、中心の蓋継手に取り付けた剛性白色管に取り付ける。

実施例３：フォトバイオリアクターによる光合成微生物の増殖
本明細書で提供されるフォトバイオリアクターは、１種類または複数の光合成微生物を増殖させる方法で使用され得る。そのような方法は、以下を含む４ステップのプロセスをとり得る：（１）最適な環境条件（ＯＥＣ）の決定、（２）生産環境のステージングと接種、（３）抽出可能な量（mass）になるまで光合成微生物を増殖、（４）成熟細胞の選択的抽出。

Ａ．最適な環境条件（ＯＥＣ）の決定
新規または未知の株を立ち上げる場合、塩分濃度、栄養分濃度、ＥＭ周波数（frequency）（ＲＷＢ比）、ＥＭ周期および空気流量を含むあらゆる増殖変数の最適値を決定する必要がある。ＯＥＣは、開始点として天然の環境条件（ＮＥＣ）の近似を用いて決定され得る。まずは試験する各変数につき３つのジェネレーション４リアクターチャンバ（容量２リットル）で、選択肢を絞るため消去プロセスを用いる。たとえばチャンバ１は、そのＮＥＣよりも６０％高い濃度の実験変数を含み、チャンバ２は、そのＮＥＣの実験変数を含み、チャンバ３は、そのＮＥＣよりも６０％低い濃度の実験変数を含む。株の増殖速度は、拡散光学密度（ＤＯＤ）の変化速度を観察して決定する。ＤＯＤのＩＦ／ＴＨＥＮは以下の通りである。

Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３ならば、ラウンド２のベースライン＝Ｃ１ 自由度は±１５％

Ｃ２＞Ｃ１＆Ｃ３ならば、ラウンド２のベースライン＝Ｃ２ 自由度は±１５％

Ｃ３＞Ｃ２＞Ｃ１ならば、ラウンド２のベースライン＝Ｃ３ 自由度は±１５％

このプロセスを４ラウンド続け、各実験変数について繰り返し、新規株のＯＥＣ値を決定する。

Ｂ．生産環境のステージングと接種
上で決定したＯＥＣ値を用いてジェネレーション５リアクター（容量３０リットル）を上記Ａで決定したレベルに準備する。塩度レベルを設定し、ポンプを作動させ、所定のレベルどおりにリアクターに栄養分を添加する。栄養分は、光なしで約２時間かけて混合させる。栄養分の混合が終わると、リアクターに少なくとも１０％の生体培養物を播種する。水栄養レベルの連続的な試験に基づき、株の増殖速度により必要に応じてそれから３〜１０日間培養物を補給する。ＤＯＤが個々のＬＥＤが見えなくなるレベルに達すると、ジェネレーション５リアクターの培養物の９０％をジェネレーション７リアクターの接種材料として、ジェネレーション７リアクターを上記と同様の方法で準備する。

Ｃ．抽出可能な量になるまで増殖
ジェネレーション７リアクター内で増殖が安定すると、ｐＨ、アンモニア、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、溶解ＣＯ_２、溶解Ｏ_２、系の空気流、系の圧力および拡散光学密度の各条件を連続的に監視しなければならない。これらの条件が微生物の増殖に応答してＯＥＣから外れると、ＯＥＣを維持するための対策をこれらのパラメータにおいてとらなければならない。たとえば、ジェネレーター（Ｇｅｎ）７の藍藻培養が４８時間で３倍の密度になり（ＤＯＤと濁度の増加から観察できる）アンモニアが０ｐｐｍまで減少すると、濃縮肥料を希釈して添加しアンモニアをＯＥＣまで戻さなければならない。さらに、たとえば、ジェネレーター（Ｇｅｎ）７の培養が３か月継続運転され、複数回の栄養補給と消化排泄物の蓄積に応答してｐＨがＯＥＣを超えて８．４まで上昇した場合、有機酸（つまりクエン酸）を希釈して添加しｐＨをその培養物のＯＥＣのｐＨに戻さなければならない。

光合成微生物の指数的な増殖が続くと、ＤＯＤは培養密度に正比例して増加し続けることになる。培養密度がその１０％接種の時点から３回倍増したときが、他のリアクターに種子接種する理想的な時点である。１０％レベルの接種で、当該培養物は、同等のサイズの他の９つのリアクターの播種に用いることができ、それでも自己再増殖の開始に可能な十分な量が残っている。所与の時点で、培養密度は、リアクター中の一次流体が培養物をそれ以上浮遊させておけないレベルに達する。この時点は、ＯＥＣの存在下でリアクター底部と側部の低流箇所で凝集／集塊のレベルが上昇することで特定される。系がこの状態になる時点を、ピーク浮遊マス（Peak Suspended Mass）（ＰＳＭ）と呼ぶ。ＰＳＭに達すると、培養物は選択的抽出、包括的抽出を受けるかまたは増殖率を維持する場合は他のリアクターへの播種に用いられなければならない。ＰＳＭに達するまでの時間とＰＳＭ時の培養密度は株とＯＥＭにより大きく異なる。

Ｄ．成熟細胞の選択的抽出
ＰＳＭが得られる時点以前に、次の２つの抽出構成のうち１つが成立しなければならない：（１）Ｇｅｎ７出口弁→ポンプ→フィルター→Ｇｅｎ７戻り、または（２）Ｇｅｎ７出口弁→フィルター→ポンプ→Ｇｅｎ７戻り。構成は、濾過される株の特徴により決定される。選択的濾過の効果は、所与の株の成熟細胞と未成熟細胞のサイズ差と、濾過媒体の孔径の適切な選択による。濾過孔径は、好ましいマージン＞２５％で、未成熟細胞の直径よりも大きく、成熟細胞の直径よりも小さくなくてはならない。上記の構成のうちの１つが設定され、ＰＳＭが得られると、以下のステップをとることができる：（ａ）Ｇｅｎ７出口弁を「閉」から「開」にする、（ｂ）ポンプに迎え水が入るとポンプを「オフ」から「オン」にする、（ｃ）フィルターバッグが満杯になり空気圧がフィルターバッグ全体で均等になると、フィルターキャップを「閉」から「開」にしてもよい、（ｄ）随意であるが、フィルターの戻りラインに出口弁が取り付けられている場合、ポンプとフィルターを係合構成にする前に該弁を「閉」から「開」にしておかなければならない。フィルター圧力はどの時点でも１５ｐｓｉを超えてはならず、小径のバッグ（＜５ミクロン）では１０ｐｓｉを超えてはならない。濾過時間は株により大きく異なるので、新規の株の濾過は厳重に監視しなければならない。

特に断らない限り、本明細書と請求項で用いられる、材料の量、分子量などの特性、反応条件などを表す数はすべて「約」という用語により、すべての場合において変更されることが理解される。したがって、特に否定しない限り、本明細書と添付の請求項で記述される数値パラメータは、本開示により得たいと所望される特性により変動し得る大まかな数値である。少なくとも、そして特許請求の範囲の等価物の教示の応用を制限しようというものではなく、各数値パラメータは、少なくとも報告された有効数字の数に照らして、一般的な端数切捨て法を用いて解釈すべきである。

本開示の広い範囲を記述する数値の範囲とパラメータは大まかなものではあるが、具体的な実施例で記述される数値は、できる限り精密に報告されている。しかし、すべての数値には、それぞれの試験測定結果に見出される標準偏差により何らかの誤差がつきものである。

（特に以下の請求項の文脈において）本開示を説明する文脈で使用される「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」および類似の用語は、本明細書内で特に断らない限り、または文脈から明らかに否定されない限り、単数形と複数形の両方を指すものと理解される。本明細書における値の範囲の言及は、その範囲内の個々の値それぞれを参照することの単なる略記的なものとする。本明細書内で特に断らない限り、個々の値はそれらが個別に記載されたのと同じように本明細書に組み込まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書内で特に断らない限り、または文脈から明らかに否定されない限り、任意適当な順で実施され得る。本明細書で提供されるすべての例または例示的な言葉（たとえば「など」）の使用は、単に本開示をわかりやすくするものであり、請求項で他に記載されない限りは、本開示の範囲に限定を設けるものではない。本明細書で使用する言葉は、本開示の実施に不可欠な、請求項に記載されていない要素を表すものと解釈してはならない。

本明細書に開示の代替要素または実施形態のグループ分けは、限定と解釈してはならない。各群のメンバーは、独立して、またはその群の他のメンバーまたは本明細書に見出される他の要素との任意の組合せで、参照されかつ請求項に記載され得る。ある群の１または複数のメンバーは、便宜上および／または特許性の理由により、ある群に含まれ、またはある群から削除され得ることが予想される。そのような包含や削除が生じる場合、本明細書は変更された群を含むとみなされ、したがって添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュ群の表記を満たすことになる。

発明者らが知る本開示を実施するための最高の形態（ベストモード）を含む、本開示の特定の実施形態を本明細書に記載する。当然ながら、これらの記載された実施形態の変形は、上記の説明を読めば当業者には自明であろう。発明者は、当業者がそのような変形を適切に用いることを期待し、発明者らは本開示が本明細書で具体的に説明したものとは違う実施をされることを意図する。したがって、本開示は、法的に認められる添付の請求項に記載の主題の変更形態および等価物をすべて含む。さらに、本明細書内で特に断らない限り、または文脈から明らかに否定されない限り、あらゆる可能な変形の上述の要素のあらゆる組合せが本開示により包含される。

本明細書に開示の具体的な実施形態は、請求項において、からなる、およびまたは、基本的に からなる、という言葉によりさらに限定され得る。請求項で使用される場合、出願時の請求項であれ補正による追加であれ、移行句の「からなる」は、請求項で指定されないあらゆる要素、ステップまたは材料を排除する。移行句「基本的に からなる」は、請求項の範囲を、指定の材料やステップおよび基本的な新規の特徴に実質的に影響しないものに限定する。そのように請求項に記載される本開示の実施形態は、本質的または明示的に本明細書に記載され可能にされている。

本明細書に開示の実施形態は、本開示の原理を説明するものであることが理解される。利用可能な他の変更は、本開示の範囲内である。したがって、例として、ただし限定ではなく、本開示の代替の構成が本明細書の教示にしたがい利用可能である。したがって、本開示は、ここに示され説明されるものに厳密に限定されない。

本明細書では様々な具体的な材料、手順および例を参照して本開示を記載し説明したが、本開示はそのために選択される特定の材料や手順の組合せに束縛されるものではないことが理解される。当業者には理解されようが、そのような詳細の数々の変形が暗示され得る。本明細書および例は単に例示的なものであり、本開示の真の範囲と精神は以下の請求項により示されるものとする。本願で参照されるすべての参照文献、特許文献および特許出願は、その全容が本明細書に参照として組み込まれる。

Claims (34)

1. 光合成生物の培養および／または増殖のためのフォトバイオリアクターであって、
   （ａ）容器内部容積を画定する壁を有する容器と、
   （ｂ）前記容器内部容積内に配置されるランプアッセンブリを含み、
   前記ランプアッセンブリが、それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、前記ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、前記略球形を形成する前記複数の回路基板を囲むバリアを含む、バイオリアクター。
2. 前記容器が筒状であり、筒状壁、上部壁および下部壁を含み、それぞれが前記槽内部容積を画定する、請求項１に記載のバイオリアクター。
3. 前記容器が略球体である、請求項１に記載のバイオリアクター。
4. 前記容器が気体入口の穴を含む、請求項１に記載のバイオリアクター。
5. 前記容器が気体出口の穴を含む、請求項１に記載のバイオリアクター。
6. 前記容器が前記光源の配線の穴を含む、請求項１に記載のバイオリアクター。
7. 前記ランプアッセンブリが前記容器の中心に配置される、請求項１に記載のバイオリアクター。
8. ２つ以上のランプアッセンブリが前記容器内に配置される、請求項１に記載のバイオリアクター。
9. 前記２つ以上のランプアッセンブリが前記容器内で異なる高さに配置される、請求項８に記載のバイオリアクター。
10. ３つ以上のランプアッセンブリが前記容器内に配置される、請求項１に記載のバイオリアクター。
11. 前記３つ以上のランプアッセンブリが前記容器内で異なる高さに配置される、請求項１０に記載のバイオリアクター。
12. 前記３つ以上のランプアッセンブリが前記容器内でらせん配列に配置される、請求項１１に記載のバイオリアクター。
13. 光合成生物の培養および／または増殖に使用されるランプアッセンブリであって、
    それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、前記ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、
    前記略球形を形成する前記複数の回路基板を囲むバリアを含む、ランプアッセンブリ。
14. 前記平面回路基板の前記略球形の構成が、少なくとも１枚の回路基板がない面を有して電気的接続を許容する、請求項１３に記載の光源。
15. 前記回路基板が、前記回路基板の噛合を許容する１つまたは複数の切欠き部を形成する２つ以上のタブをその周囲に含む、請求項１３に記載の光源。
16. 前記回路基板が五角形である、請求項１３に記載の光源。
17. １１枚の五角形が接合されて面が１つない十二面体を形成している、請求項１６に記載の光源。
18. 前記回路基板が三角形である、請求項１３に記載の光源。
19. ２０枚の三角形が接合されて面が１つない二十面体を形成している、請求項１８に記載の光源。
20. 前記回路基板が赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含む、請求項１３に記載の光源。
21. 前記赤色ＬＥＤ、白色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤが反対色のＬＥＤに隣接させて配置される、請求項１３に記載の光源。
22. 前記バリアがプラスチックである、請求項１３に記載の光源。
23. 前記バリアが略球体である、請求項１３に記載の光源。
24. 前記プラスチックが光を透過させる、請求項２２に記載の光源。
25. 前記バリアが電気的接続を許容する開放端を有する、請求項２２に記載の光源。
26. 前記バリアと前記回路基板の間の空隙が、熱を拡散させる流体を含む、請求項２２に記載の光源。
27. 前記流体が鉱物油である、請求項２６に記載の光源。
28. ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）を生産する方法であって、
    （ａ）ＤＨＡを生成する酵素を含む１種類または複数の光合成生物を準備することと、
    （ｂ）前記光合成生物を、液体増殖培地を含むバイオリアクターの容器に添加することと、
    （ｃ）前記１種類または複数の光合成生物をランプアッセンブリが発する光と接触させることであって、
    前記ランプアッセンブリが、
    それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、前記ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、
    前記略球形を形成する前記複数の回路基板を囲むバリアを含む、接触させることと、
    （ｄ）前記１種類または複数の光合成生物からＤＨＡを生産すること、を含む方法。
29. 前記１種類または複数の光合成生物が藻類である、請求項２８に記載の方法。
30. 塩度は類似しているが温度が異なる自然環境を有する２種類以上の藻類が提供される、請求項２９に記載の方法。
31. 前記藻類が、イソクリシス ａｆｆ． ガルバナ（Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ａｆｆ． Ｇａｌｂａｎａ）とパブロバ・ルテリ（ｐａｖｌｏｖａ ｌｕｔｈｅｒｉ）からなる群より選択される、請求項３０に記載の方法。
32. 前記ＤＨＡを前記増殖培地から単離することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
33. 光エネルギーを保存する方法であって、
    （ａ）光エネルギーから１種類または複数の化合物を生成する酵素を含む１種類または複数の光合成生物を準備することと、
    （ｂ）前記１種類または複数の光合成生物を、液体増殖培地を含むバイオリアクターの槽に添加することと、
    （ｃ）前記１種類または複数の光合成生物をランプアッセンブリが発する光と接触させることであって、
    前記ランプアッセンブリが、
    それぞれ少なくとも３つのエッジを含み、略球形に構成されてランプアッセンブリ内部容積を画定する複数の回路基板であって、前記ランプアッセンブリ内部容積と接触する第１平面と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む反対側の第２平面を含む複数の回路基板と、
    前記略球形を形成する前記複数の回路基板を囲むバリアを含む、接触させること
    （ｄ）前記光エネルギーから１種類または複数の化合物を生産すること、を含む方法。
34. 前記１種類または複数の化合物から、その後エネルギーが放出される、請求項３３に記載の方法。

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