JP6461015B2 - モジュール式管状バイオリアクタ - Google Patents
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Description
本願は、Modular Tubular Bioreactorと題された、2013年2月26日に出願された、米国仮出願第61/769,605号の利益を主張するものであり、該仮出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
モジュール式バイオリアクタシステムであって、
a.少なくとも1つの連結部を備え、微生物の水性培養物の循環体積を保持するように構成される、少なくとも1つのバイオリアクタモジュールと、
b.少なくとも1つの連結部を備え、上記微生物の水性培養物の体積を循環させるように構成される、少なくとも1つのポンプおよび制御モジュールと、
を備え、
c.各モジュールは、上記水性培養物の循環のための密閉された流体連通のために、他のバイオリアクタモジュールならびにポンプおよび制御モジュールに連結されるように構成され、かつ他のバイオリアクタモジュールならびにポンプおよび制御モジュールから分断されると、各モジュール内に上記水性培養物の隔離された体積を保持するように構成される、独立型ユニットである、モジュール式バイオリアクタシステム。
(項目2)
a.少なくとも1つの連結部を備え、少なくとも1つのバイオリアクタモジュールならびに少なくとも1つのポンプおよび制御モジュールに連結されるように構成される、少なくとも1つの洗浄モジュールをさらに備える、項目1に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目3)
上記少なくとも1つの洗浄モジュールは、PIG、スワブ、およびビーズから成る群から選択される、少なくとも1つを利用する、システムを備える、項目2に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目4)
上記バイオリアクタモジュールは、支持フレームと、少なくとも1つの培養管とを備える、項目1に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目5)
上記ポンプおよび制御モジュールは、少なくとも1つのポンプと、熱交換器、脱気タンク、センサ、ガス供給デバイス、栄養供給デバイス、有機炭素供給デバイス、およびプログラマブル論理制御システムから成る群から選択される、少なくとも1つとを備える、項目1に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目6)
上記ガス供給デバイスは、上記ポンプおよび制御モジュールの流路内の上記ポンプの吸入口の前に配置される、項目5に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目7)
上記センサは、pHセンサ、溶存酸素センサ、溶存二酸化炭素センサ、温度センサから成る群から選択される、少なくとも1つを備える、項目5に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目8)
上記有機炭素供給デバイスは、酢酸塩、酢酸、リノール酸アンモニウム、アラビノース、アルギニン、アスパラギン酸、酪酸、セルロース、クエン酸、エタノール、果糖、脂肪酸、ガラクトース、グルコース、グリセロール、グリシン、乳酸、乳糖、マイレン酸、麦芽糖、マンノース、メタノール、糖密、ペプトン、植物由来加水分解物、プロリン、プロピオン酸、リボース、サッカロース、デンプンの部分または完全加水分解物、スクロース、酒石酸、TCAサイクル有機酸、蒸留残液、尿素、産業廃棄物溶液、および酵母エキスから成る群から選択される、少なくとも1つを備える、有機炭素源を供給する、項目5に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目9)
上記少なくとも1つの培養管は、直列に接続される複数の管区画を備える、項目4に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目10)
上記直列に接続される複数の管区画は、螺旋流路を形成する、項目9に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目11)
上記少なくとも1つの連結部は、迅速接続連結部である、項目1に記載のモジュール式バイオリアクタシステム。
(項目12)
バイオリアクタモジュールであって、
a.上記管区画の長さに沿った縦軸と、直径Dおよび内部体積の円形断面とを伴う、複数の培養管区画と、
b.支持フレームであって、
i.水平に互い違いにされ、垂直に離間された配列において、上記複数の培養管区画をキャリアの対向する水平側面上に支持するように構成される、少なくとも1つの垂直に配向された培養管キャリアであって、水平平面が、上記培養管区画の縦軸に対して法線方向に、上記複数の培養管区画のうちの少なくとも1つの円形断面に交差し、上記水平平面上に位置する上記複数の管区画のうちの少なくとも1つの内部体積を通して、D以下であって、かつD/2を上回る総距離だけ進行する、培養管キャリア
を備える、支持フレームと、
を備える、バイオリアクタモジュール。
(項目13)
上記複数の培養管区画は、ともに直列に連結され、単一螺旋管状流路を形成し、上記複数の培養管区画は、
a.少なくとも1つのUベンド培養管区画と、
b.複数の直線培養管区画と、
c.直列に流体連通するように、上記少なくとも1つのUベンド培養管区画および上記複数の直線培養管区画の端部をともに連結し、単一螺旋管状流路を形成するように構成される、少なくとも1つのコネクタと、
を備える、項目12に記載のバイオリアクタモジュール。
(項目14)
上記培養管区画は、接続されない別個の流路を備える、項目12に記載のバイオリアクタモジュール。
(項目15)
上記複数の培養管区画に向かって光を放出するように構成される、少なくとも1つの照明デバイスをさらに備える、項目12に記載のバイオリアクタモジュール。
(項目16)
上記培養管区画の縦軸に対して法線方向に、上記複数の直線培養管区画のうちの少なくとも1つの円形断面に交差する水平平面上を進行する、上記少なくとも1つの照明デバイスから放出される光の100%が、上記直線培養管区画の表面に衝打する、項目15に記載のバイオリアクタモジュール。
(項目17)
管状バイオリアクタシステムのための方略的照明システムであって、直接、少なくとも1つの透明管区画の外側表面上に配置される、少なくとも1つの照明デバイスであって、直接、上記透明管区画を通して上記透明管区画の内側体積の中に光を放出するように構成される、少なくとも1つの照明デバイスを備える、方略的照明システム。
(項目18)
上記少なくとも1つの照明デバイスは、上記少なくとも1つの透明管区画に沿って離間される複数の照明デバイスを備える、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目19)
上記少なくとも1つの照明デバイスは、上記透明管区画の内側体積に連続光を印加するように構成される、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目20)
上記少なくとも1つの照明デバイスによって放出される光の99%が、上記透明管区画の内側体積の中に透過される、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目21)
上記少なくとも1つの照明デバイスは、発光ダイオード(LED)のリングを備える、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目22)
上記少なくとも1つの照明デバイスは、LEDを伴うクランプを備える、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目23)
上記複数の照明デバイスは、上記少なくとも1つの透明管区画の長さに沿って等しく離間される、項目18に記載の方略的照明システム。
(項目24)
上記複数の照明デバイスは、上記少なくとも1つの透明管区画の長さに沿って異なる長さで離間される、項目18に記載の方略的照明システム。
(項目25)
上記少なくとも1つの透明管区画は、上記少なくとも1つの照明デバイスの場所において透明であって、全ての他の場所において不透明である、項目17に記載の方略的照明システム。
(項目26)
センサマニホールドであって、
a.湾曲壁プロファイルおよび内部体積を備える、継目のないマニホールドと、
b.直接、上記マニホールドに溶接され、上記マニホールドを通る流体流路に対して途絶を減少させる場所において、少なくとも1つのセンサを上記マニホールドの内部体積内に保持および位置付けるように構成される、上記マニホールド湾曲壁プロファイルのプロファイルを鏡映するベース表面を備える、少なくとも1つの中空栓と、
を備える、センサマニホールド。
(項目27)
上記マニホールドは、ステンレス鋼を備える、項目26に記載のセンサマニホールド。
(項目28)
上記栓はさらに、上記栓のベース表面に配置される、Oリングを備える、項目26に記載のセンサマニホールド。
(項目29)
バイオリアクタシステムであって、
a.少なくともいくつかの光へのアクセスを伴う、微生物の水性培養物を培養するために構成される、バイオリアクタ手段と、
b.微生物の水性培養物を循環させ、かつガス、栄養、および炭素源から成る群から選択される、少なくとも1つを供給するために構成される、ポンプおよび制御手段と、
を備える、バイオリアクタシステム。
(項目30)
上記バイオリアクタシステムの表面を洗浄するために構成される、洗浄手段をさらに備える、項目29に記載のバイオリアクタシステム。
用語「微生物」は、微細藻類および藍色細菌等の微視的生物を指す。微細藻類として、微視的多細胞植物(例えば、アオウキクサ)、光合成微生物、従属栄養性微生物、珪藻、渦鞭毛藻類、および単細胞藻類が挙げられる。
(モジュール式バイオリアクタシステム)
(バイオリアクタモジュール)
(ポンプおよび制御モジュール)
(洗浄モジュール)
(方略的照明実施形態)
(混合栄養性バイオリアクタ実施形態)
(センサマニホールド実施形態)
(カスケード式移送バイオリアクタシステム)
名称リスト
・第DE102005025118A1号
・IGV Biotech. Fotons for Future: Photobioreactor Product Catalog(著作権2012年)。アクセスオンライン(2013年2月20日現在):http://www.igv−biotech.com/photobioreactor−scale−up.html
・第US3,955,318号(Hulls)
・第US8,101,080B2号(Robinson, et al.)
・第US2008/0311649A1号(Cloud, et al.)
・第US2010/0055765A1号(Frank)
・第US2010/0068779A1号(Wells et al.)
・第US2011/0027875A1号(Cathcart)
・第US2011/0092726A1号(Clarke)
・第US2012/0088296A1号(Vargas et al.)
・第US2012/0107919A1号(Broneske et al.)
・第US2012/0122199A1号(Kabakian)
・第US2012/0164712A1号(Ellem et al.)
・第US2012/0202290A1号(Mueller−Rees et al.)
・第US2013/0023043A1号(Hinkens)
・第US2013/0177966A1号(De Poli)
・第WO1994/09112A1号(Muller−Feuga, et al.)
・第WO1995/06111A1号(Tredici, et al.)
・第WO1999/46360A1号(Mortimer, et al.)
・第WO2007/129327A1号(Singh)
・第WO2008/010737A1号(Ferreira)
・第WO2009/051478A2号(Van de Ven, et al.)
・第WO2009/051479A2号(Van de Ven, et al.)
・第WO2009/051480A2号(Van de Ven, et al.)
・第WO2010/014010A2号(Krenbrink et al.)
・第WO2010/115412A2号(Winkel)
・第WO2012/019206A1号(Makonde, et al.)
Claims (13)
- バイオリアクタであって、
a.複数の培養管区画であって、
i.前記管区画の長さに沿った縦軸と、
ii.内部体積と、
iii.直径Dの円形断面と
を含む複数の培養管区画と、
b.水平に互い違いにされ、かつ、垂直に離間された配列において、前記複数の培養管区画をキャリアの対向する水平な第1の側面および水平な第2の側面上に支持するように構成されている少なくとも1つの垂直に配向された培養管キャリアを含む支持フレームであって、
(a)前記第1の側面上の複数の培養管区画の円形断面の少なくとも一部は、前記複数の培養管区画のうちの少なくとも等しい数の培養管区画の円形断面に交差する水平な平面上で重複し、
(b)前記水平な平面は、D/2以下の総距離だけ延びており、
(c)前記第1の側面上の前記複数の培養管区画は、前記縦軸の全体にわたって互いに垂直に重複し、前記第2の側面上の前記複数の培養管区画は、前記縦軸の全体にわたって互いに垂直に重複する、支持フレームと
を備える、バイオリアクタ。 - 前記複数の培養管区画は、ともに直列に結合されることにより、単一螺旋管状流路を形成し、前記複数の培養管区画は、
a.少なくとも1つのUベンド培養管区画と、
b.複数の直線培養管区画と、
c.直列に流体連通するように、前記少なくとも1つのUベンド培養管区画および前記複数の直線培養管区画の端部をともに結合することにより、単一螺旋管状流路を形成するように構成されている少なくとも1つのコネクタと
をさらに備える、請求項1に記載のバイオリアクタ。 - 前記複数の培養管区画は、ともに結合されることにより、複数の流路を形成する、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- 前記複数の培養管区画に向かって光を放出するように構成されている少なくとも1つの照明デバイスをさらに備える、請求項2に記載のバイオリアクタ。
- 前記複数の培養管区画の縦軸に対して法線方向に前記複数の直線培養管区画のうちの少なくとも1つの円形断面に交差する水平な平面上を進行する、前記少なくとも1つの照明デバイスから放出される光の100%が、前記直線培養管区画の外部表面に衝打する、請求項4に記載のバイオリアクタ。
- ポンプをさらに備える、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- ガス供給デバイスをさらに備える、請求項6に記載のバイオリアクタ。
- 前記ガス供給デバイスは、流路内の前記ポンプの吸入口の前に配置されている、請求項7に記載のバイオリアクタ。
- pHセンサ、溶存酸素センサ、溶存二酸化炭素センサ、温度センサから成る群から選択される少なくとも1つのセンサをさらに備える、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- 有機炭素供給デバイスをさらに備える、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- 前記複数の培養管区画は、前記複数の培養管区画の内部表面上に配置されているバッフルをさらに備える、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- 前記水平な平面を除いて、前記第1の側面の前記培養管区画の外部上方または外部下方の領域から、前記第2の側面の外部上方または外部下方の対応する領域まで、直接の光路が存在する、請求項1に記載のバイオリアクタ。
- 前記第1の側面上の複数の培養管区画と前記第2の側面上の複数の培養管区画との間の前記水平な平面内に上部重複領域および底部重複領域の両方が存在し、前記上部重複領域は、D/2以下の距離だけ延びており、前記底部重複領域は、D/2以下の距離だけ延びている、請求項1に記載のバイオリアクタ。
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