KR101803920B1 - 광생물반응기 - Google Patents
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Abstract
제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 연장되고 실질적으로 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 교차(alternating) 및 지지(supporting)수단 내에서, 상기 용기(2)의 제1 및 제2외측면들(20, 20')에 대하여 인접한 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
상기 용기는 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 연장되고 실질적으로 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 교차(alternating) 및 지지(supporting)수단 내에서, 상기 용기(2)의 제1 및 제2외측면들(20, 20')에 대하여 인접한 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
Description
본 발명은 광합성 미생물들(photosynthetic microorganisms)을 배양하기 위한 광생물반응기(photobioreactor)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광합성 미생물들이 배양될 때 대량 수확을 제공하는 큰 반응기 용적(volume)을 짧은 광 경로(light path)와 결합시키는, 광합성 미생물들을 배양하기 위한 광생물반응기에 관한 것이다.
광합성 또는 광영양(phototrophic) 미생물들, 특히 조류(algae)의 수 많은 종(species)은 상업적으로 배양된다. 광합성 미생물들은 다수의 종들을 포함한다. 예를 들어, 스피루리나 종(Spirulina Spp.), 클로렐라 종(Chlorella Spp.), 아르스로스피라 종(Arthrospira Spp.), 두날리엘라 종(Dunaliella Spp.), 및 시아노박테리아(cyanobacteria)다.
미세조류(microalgae)는 긴 사슬(long-chained), 고도 불포화 지방산(polyunsaturated fatty acids), 비타민, 및 산화방지제를 포함하여 제공되는 식품 첨가물(food supplement)로서 사용될 수 있다. 그것들은 또한 스테롤(sterols), 살균 물질(antimicrobial substances), 항 바이러스성 물질(antiviral substances) 및 암-치료 물질(cancer-treating substances)을 포함하는 몇몇 종(species)들이 주어진 제약 산업에서 사용될 수 있다.
광합성 미생물들은 또한 에너지 생산을 위하여 사용될 수 있다. 녹조류(green algae) 및 시아노박테리아는 태양 에너지를 사용함으로써 물을 수소와 산소로 분해할 수 있다. 조류는 바이오디젤(biodiesel)의 원료(source)로 사용될 수 있고, 이러한 용도를 위하여 종래의 연료 식물들, 예를 들어, 연료 종려나무들(oil palms) 보다 더욱 효과적이다.
광합성 미생물들은 그들의 에너지원으로서 빛, 그들의 탄소 소스로서 물에 용해된 이산화탄소, 그리고 주로 질소(nitrogen), 칼륨(potassium), 인(phosphorous) 및 황(sulphur)의 소스로서 물 속의 영양염류(nutrient salts), 그리고, 광합성 미생물들은 또한 예를 들어, 철(iron), 칼슘(calcium) 및 마그네슘(magnesium)과 같은 미량의(trace) 미네랄(minerals)에 의존한다.
광합성 미생물들은 인공광(artificial light)의 사용으로 실내에서 배양될 수 있다. 그러나, 대부분의 일반적인 조류는 야외에서 태양광에 의해 배양된다. 유닛 용적당 생물량(biomass per unit of volume)으로서 측정되는 생산성은, 특히 광(light) 및 광 체계(light regime)의 가능성(availability)에 의존한다. 상기 광 체계는 빛과 어둠 사이의 시간 비율과 관련이 있다
미세조류(microalgae)를 배양하는 다수의 시스템들이 있다. 투자금이 낮은 단순한 배양 방법은 얕은 연못(shallow ponds)을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 연못의 단점은 수주(water column)내의 몇 센티미터 아래쪽에 위치된 셀(cell)들이 적은 빛을 받는데 비하여 표면에 있는 미생물이 더 많은 빛을 받는다는 것이다. 재배(culture)가 밀집되면, 수주아래의 셀들은 매우 적은 빛을 받을 것이다. 따라서, 그것들은 자라지 않을 것이다. 난류(turbulence)가 더 많은 셀들이 태양광에 노출되도록 해주는 한, 이것은 물을 저어줌(stirring)으로써 어느정도 해결될 수 있다.
특허 문서 ITF950093, WO 2008010737, GB 2118572 및 US 3,955,317, 및 이.지. 카롤치 및 토르질로(e.g. Carlozzi and Torzillo)의 1996년도 (강하게 굽은 실외의 관 형상의 광생물반응기 내의 스피루리나의 생산성. 응용 미생물학 및 생물공학, 45:18-23)에 기술된 바와 같이, 미세조류를 배양하기 위한 다른 시스템들은 직선 파이프 또는 곡선 파이프들로부터 형성된 파이프 시스템을 포함한다. 파이프 시스템의 단점은 광생물반응기 내의 용적이 상기 시스템에서, 소위 풋프린트(footprint)라고 하는, 설치를 위하여 요구되는 바닥 면적 또는 영역에 비하여 상대적으로 작다는 것이다. 광원으로부터 가장 멀리 위치한 파이프의 일부분 내의 미생물에 빛이 도달하도록 하기 위하여 상기 파이프의 지름은 상대적으로 작게 유지되어야 한다. 다른 단점은 파이프 시스템 내의 흐름이 층류(laminar)라는 것이다. 이것은 내부의 흐름이 더욱 난류(turbulent)가 될 곡선 파이프를 사용함으로써 어느정도 해결될 수 있다.
특허 문서 US 2008274494는 투명하고, 유연한 폴리머 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌으로 만들어진 광생물반응기를 기술한다. 상기 광생물반응기는 길고, 상대적으로 넓고, 얇은 봉투(bag)의 형태로 래크(rack)으로부터 아래쪽으로 매달려진다(suspended). 또한, 상기 봉투는 조류 배양 배지(algae cultivation medium)가 상기 봉투를 통과하여 아래로 흐를 때 난류를 생성하기 위하여 내측 플로우 디플렉터(internal flow deflectors)를 제공받는다. 상기 내측 플로우 디플렉터는 또한 상기 봉투의 벽(wall)들을 서로 모아둘 수 있다. 따라서, 상기 봉투는 액체로 채워질 때 볼록해지지 않는다. 상기 출원인의 특허 문서 WO 2005121309는 평평한 형태이며, 봉투 내에 형성된 채널들(channels)과 함께 매달려지는 광생물반응기를 기술한다.
특허 문서 US 5,534,417는 래크로부터 아래쪽으로 매달려지는 일련의 파이프들로 구성된 광생물 반응기를 기술한다. 특허 문서 US 5,981,271는 야외에서 조류를 배양하기 위한 장치를 기술한다. 여기에서 상기 조류 반응기는 대략 3%의 방울(drop)을 갖는 평평하게 놓인 챔버(flat-lying chamber)이다. 상기 챔버의 깊이는 대략 5cm 이다.
이하, 배양액은 다음의 그룹으로부터 선택된 구성요소들로 구성된 액체를 의미한다.
신선한 물(freshwater), 소금기가 있는 물(brackish water), 해수(sea water), 소금 용액(salt solution), 광영양 박테리아(phototrophic bacteria), 시아노박테리아, 단세포 진핵 조류(unicellular eukaryotic algae), 다세포 진핵 조류(multicellular eukaryotic algae), 와편모조류(dinoflagellates), 유글레나(euglena), 영양 염류(nutrient salts), 용해된 형태의 가스, 용해되지 않은 형태의 가스, 미네랄, 미량원소(trace elements), 비타민, 산도 조절기(acidity regulators), 킬레이트제(chelators), 계면활성제(surfactants), 항생물질(antibiotics) 및 농축기(thickeners)
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점중 하나 이상을 치료(remedy)하거나 감소시키는 것이다.
상기 목적은 다음의 발명의 상세한 설명과 뒤따르는 청구항에 기술된 특징들의 장점에 의하여 달성된다.
첫번째로, 본 발명은 제1 및 제2 외측면을 갖는 용기를 포함하는 광생물반응기에 관한 것이다. 여기에서 상기 용기는 유연하고, 유체기밀형이며, 투명한 물질로 형성된다. 그리고, 상기 용기는, 연장되고, 실질적으로 수직인 지지요소를 제공받은 래크 내에 배치되며, 상기 지지요소는 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배치된다. 여기에서 상기 지지요소는 교차(alternating) 및 지지(supporting)수단 내에서 상기 용기의 제1 및 제2 외측면에 인접한다. 본 발명의 장점은 상기 용기가 배양 액으로 충전될 때, 액체 압력(liquid pressure)으로 인하여 팽창되고 상기 지지요소에 대하여 힘을 받는다는 것이다. 상기 지지요소는 사용 위치일 때, 상기 용기가 수직 방향으로 상대적으로 평평한 형상을 갖도록 할 수 있고, 수평 방향으로 연장된 형상을 갖도록 할 수 있다. 그렇게 함으로써, 상기 용기가 동시에 상대적으로 큰 용량의 배양액을 수용하는 것을 허용하는 반면, 상기 용기의 제1 및 제2측면 간의 상대적으로 짧은 광 경로를 형성하는 장점으로 인하여 본 발명의 목적은 달성된다.
상기 광생물반응기는 하부 프레임 요소, 상부 프레임 요소, 측면 프레임 요소 및 인장 요소를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있는 프레임을 제공받을 수 있다. 상기 두 연속되는 지지 요소들 사이의 거리는 사용 위치일 때 용기의 수직 크기(extent)보다 실질적으로 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 5cm, 또는 10 cm, 또는 12 cm, 또는 20cm 일 수 있다. 상기 지지 요소는 2열로 배열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1열의 지지 요소는 제2열의 지지요소와 관련하여 수평적으로 중심을 벗어날(offset) 수 있다.
일 실시예에서, 최소한 모든 다른 지지 요소들은 중심선과 수직 방향으로 상기 프레임과 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 최소한 모든 다른 지지 요소들은 상기 지지 요소의 수직 세로 축에 대하여 편심(eccentrically)으로 회전 가능할 수 있다. 이 두 실시예들은 상기 용기의 제1 및 제2측면 사이의 거리를 조정하는 것을 허용한다.
상기 지지 요소는, 그의 하단부에서, 하부 프레임 요소에 고정될 수 있다. 또한, 상기 지지 요소는, 그의 상단부에서, 상부 프레임 요소에 고정될 수 있다.
상기 용기는, 그의 제1 말단부 제2 말단부에서, 최소한 상기 래크의 하부 프레임 요소에 고정되는 각각의 제1 및 제2 인장요소를 제공받을 수 있다. 상기 상부 프레임 요소는 상기 용기를 수직방향으로 위치시키기 위한 수단을 제공받을 수 있다.
상기 상부 프레임 요소는 최소한 둘 이상의 서스펜션 메커니즘을 제공받을 수 있다. 그리고, 각 서스펜션 메커니즘은 최소한 볼을 가지는 둘 이상의 볼 트랜스퍼 유닛(ball transfer units)과 충분한 수직 갭을 형성하는 볼의 자유부(free portion)를 포함할 수 있다. 상기 용기는, 사용 위치일 때 그의 상부 가장자리를 따라, 수직 방향으로 상기 용기를 위치시키기 위한 수단을 제공받을 수 있다. 상기 용기는, 사용 위치일 때 그의 상부 가장자리를 따라, 세로로 두꺼운 부분(thickening)을 제공받을 수 있다. 상기 세로로 두꺼운 부분은 와이어(wire)를 포함할 수 있다. 그 장점은 상기 용기 내에 배양액이 채워지기 전에 상기 용기 전체 길이를 따라 빈 용기가 상기 래크 내의 요구된 수직 위치에 신속하게 위치될 수 있다는 점이다.
도 1은 광생물반응기의 측면을 개략적으로 나타낸다.
도 2a 내지 2d는 상기 도 1의 11-11 섹션을 따라 위에서 보여지는 광생물반응기를 개략적으로 나타낸다. 여기에서 상기 지지 요소의 위치선정은 다른 단면 디자인을 갖는 다른 위치에서 도시된다.
도 3a-b는 광생물반응기의 프레임으로의 편심 마운팅을 갖는 지지 요소의 다른 실시예를 큰 스케일로 나타낸다.
도 4는 용기를 위한 서스펜션 장치와 함께 또 다른 스케일의 단순화된 광생물반응기를 세로로 나타낸다.
도 5는 도 4의 V-V 섹션을 따라 단순화된, 용기를 위한 서스펜션 장치를 갖는 광생물반응기의 단면도를 나타낸다.
도 2a 내지 2d는 상기 도 1의 11-11 섹션을 따라 위에서 보여지는 광생물반응기를 개략적으로 나타낸다. 여기에서 상기 지지 요소의 위치선정은 다른 단면 디자인을 갖는 다른 위치에서 도시된다.
도 3a-b는 광생물반응기의 프레임으로의 편심 마운팅을 갖는 지지 요소의 다른 실시예를 큰 스케일로 나타낸다.
도 4는 용기를 위한 서스펜션 장치와 함께 또 다른 스케일의 단순화된 광생물반응기를 세로로 나타낸다.
도 5는 도 4의 V-V 섹션을 따라 단순화된, 용기를 위한 서스펜션 장치를 갖는 광생물반응기의 단면도를 나타낸다.
이하, 아래의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도면 내에서, 참조번호 1은 광생물반응기를 나타낸다. 상기 광생물반응기(1)는 제1외측면(20)과 제2외측면(20')을 제공받은 용기(2)를 포함한다. 상기 용기(2)는 유연하고, 유체 기밀형(fluid-tight)이며, 투명한 물질, 예를 들어, 플라스틱 물질로 만들어진다. 상기 용기(2)는 소시지(sausage) 처럼 형성되거나, 또는, 제1플라스틱 포일을 제2플라스틱 포일 상에 놓고, 상기 플라스틱 포일들을 그들의 측면 가장자리를 연결한, 예를 들어 용접(welding)에 의한, 형태로 이루어질 수 있다. 상기 용기(2)의 폭은 사용상 적절하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 0.75 m, 1m, 1.5m, 2m 또는 2m 이상이다. 상기 용기(2)의 길이는 요구된 상기 용기(2)의 용적(volume)과 관련하여 선택된다. 그리고, 이 이상으로, 유용한 성질(practical nature)의 한정 이외의 다른 한정은 존재하지 않는다. 예를 들어, 상기 길이는 5 m, 10m, 25m, 50m, 75m, 100m 또는, 100m 이상 일 수 있다.
상기 용기(2)는 래크(3) 내에 배치된다. 도 2d를 제외하고, 도면 내에 2개의 열로 배열된 상기 래크(3)는 연장되고, 실질적으로 수직인 지지 요소(32)를 제공받는다. 다른 실시예에서, 상기 지지 요소(32)는 도 2s에 도시된 바와 같이, 1열로 배열될 수 있다. 상기 지지 요소(32)는, 그 하부(320)에서 하부 프레임 요소(34)에 고정되고, 그 상부(322)에서 상부 프레임 요소(36)에 고정된다. 상기 하부 프레임 요소(34) 및 상기 상부 프레임 요소(36)는 측방 지지를 위한 수단(미도시), 및 상기 상부 프레임 요소(36)을 상기 지지 요소의 상부(322)로 고정시키기 위한 수단(미도시)을 제공받는다. 상기 하부 프레임 요소(34)는 지면(ground), 예를 들어, 플로어, 또는 필드에 놓일(rest) 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 하부 프레임 요소(34)는 플로어 내의 홀(hole)들 또는 지면 내의 홀들을 포함할 수 있다.
상기 용기(2)는, 그의 제1말단부(22)에서, 인장요소(38)를 제공받고, 그의 제2말단부(24)에서 대응하는 인장요소(38)를 제공받는다. 상기 용기(2)는, 그의 말단부(22, 24)에서, 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같이, 상기 용기(2)를 상기 인장 요소(38) 주위에 위치시키는 것에 의하여, 그리고, 용접층(weld seam)(26)을 사용하여, 겹침(overlapping) 수단 내에서 상기 용기(2)를 그 자신에게 부착하는 것에 의하여, 상기 인장 요소(38)에 고정될 수 있다.
상기 용기(2)의 외측면들(20, 20') 간의 수평 거리는 연속되는 두 지지 요소(32)들 사이의 수평 거리; 및 지지 수단 내에서, 상기 용기(2) 그리고, 상기 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같은, 상기 광생물반응기(1)의 중심선(4)에 대하여, 인접하는 상기 지지 요소(32)의 측면들 간의 거리의 두가지 요소에 의존한다. 바람직하게는, 연속하는 지지 요소들(32) 사이의 수평 거리를 나타내는 실용적인 테스트는 5cm 및 20cm 사이일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 지지 요소(32)는 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 또는 도 2d 및 도 3a 내지 3b에 도시된 바와 같이 원형 단면과 함께 도시된 직사각형(oblong)의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 지지 요소(32)의 단면은 상기 용기(2)에 대하여, 지지 수단 내에서, 인접한 측면 상에서 둥글게 이루어질 수 있다. 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 직사각형 단면을 가지고 형성되고, 상기 광생물반응기(1)의 중심선(4)과 수직으로 위치되는 단면의 더 긴 축(longer axis)을 갖는 지지 요소(32)는 상기 용기(2)가 배양액(5)로 채워질 때 상당한 굽힘 강도(flexural rigidity)를 나타낼 수 있다. 도 2a 내지 2d 및 3a 내지 3b에 도시된 바와 같이, 상기 지지 요소(32)는 1열 또는 2열로 배열될 수 있다. 상기 2열은 실질적으로 평행할 수 있다. 상기 지지 요소(32)가 2열로 배열될 때, 지지수단 내에서 상기 용기(2)에 대하여 인접한 상기 지지 요소(32)의 측면들은 도 2b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 중심선(4)상에 위치될 수 있다.
도 2a에 도시된 다른 실시예에서, 지지수단 내의 용기(2)에 대하여 인접한 지지 요소(32)의 측면들은 중심선(4) 바깥쪽으로 이동되었다. 또한, 도 2c에 도시된 다른 실시예에서, 지지수단 내의 용기(2)에 대하여 인접한 지지 요소(32)의 측면들은 중심선(4) 안쪽으로 이동되었다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 지지 요소(32)는 상기 중심선(4)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 배열된다. 제1위치에서, 상기 지지요소(32)는 도 2a에 도시된 바와 같이 위치 측정을 위하여 이동될 수 있다. 제2위치에서, 상기 지지요소(32)는 도 2b에 도시된 바와 같이 위치 측정을 위하여 이동될 수 있다. 제3위치에서, 상기 지지요소(32)는 도 2c에 도시된 바와 같이 위치 측정을 위하여 이동될 수 있다. 제4위치에서, 상기 지지요소(32)는 도 2d에 도시된 위치에 대응하는 위치 측정을 위하여 이동될 수 있다. 상기 지지 요소(32)는 또한 상기와 같이 기술된 위치들 사이로 이동될 수 있다. 상기 지지 요소(32)의 이러한 배열은 상기 래크(3)내에 고정되도록 배열된 모든 다른 지지 요소(32)의 장점, 그리고, 상기 중심선(4)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 대체(complementary) 지지 요소(32)의 장점에 의하여 달성될 수 있다는 것은 자명하다. 이러한 배열의 맥락에서(In context of), 상기 중심선(4)은 대체 지지 요소(32)의 이동을 따라 이동할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 상기 지지 요소(32)는 상기 하부 프레임 요소(34) 내의 축(39)에 대하여, 그리고 상기 상부 프레임 요소(36)에 고정된 마운팅 브라켓(70)에 편심으로 지지될 수 있다. 상기 지지 요소(32)는 마운팅 브라켓(70), 톱니가 제공된 조절 로드(adjustment rod)(72), 및 톱니바퀴(76)등을 포함할 수 있는 공지된 수단을 사용하여 요구된 위치로 순환된다. 상기 톱니바퀴(76)는 상기 톱니바퀴(76)의 중심 상의 마운팅 브라켓(70) 내의 오목부(recess)(미도시)를 통과하여 상기 지지 요소(32)의 편심 세로 축(39)의 연장부(extension)를 따라 상기 지지 요소(32)의 말단부(322)로부터 연장하는 회전축(axle)(미도시)을 통하여(도 1 참조) 상기 지지 요소(32)에 연결될 수 있다. 도 3a는 조절 로드(72)를 사용하여 상기 지지 요소(32)의 일부분 내의 일부분으로 회전하는 상기 지지 요소(32)가 중심선(4) 내로 위치되는 것을 나타낸다. 도 3b는 상기 중심선(4)의 반대를 향하는 지지 요소(32) 내의 일부로 회전되는 상기 지지 요소(32)를 나타낸다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 광생물반응기(1) 내에 위치되는 용기(2)가 상기 도 2a에 도시된 형상과 유사한(approximating) 형상을 가질 수 있는 것에 비하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 광생물반응기(1) 내에 위치되는 용기(2)는 상기 도 2c에 도시된 형상과 유사한 형상을 가질 수 있다. 상기 지지 요소(32)는 원형의 단면과 다른 단면을 가질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 상기 단면은 캠 형상(cam-shaped)일 수 있다. 또한, 대체 지지 요소(32)가 고정되는데 반하여 모든 다른 지지 요소(32)는 축(39)과 관련하여 회전 가능할 수 있다는 것은 자명하다. 또한, 회전 가능한 지지 요소(32)가 상기 중심선(4)과 수직 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 대체 지지요소(32)와 결합될 수 있다는 것은 자명하다. 상기 회전 가능한 지지 요소(32)는 또한 상기 중심선(4)에 수직으로 이동 가능하도록 배열될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 지지 요소(32)는 하부 프레임 요소(34) 및 상부 프레임 요소(36)에 해제가능하도록(releasably) 부착될 수 있다. 이것은 용기(2)를 상기 래크(3) 내에 위치시킬 때 유리하다. 용기(2)의 설치 전, 모든 상기 지지 요소(32)들은 상부 프레임 요소(36)를 통과하여 연장하는 오목부(미도시)를 통하여 상기 하부 프레임 요소(34) 및 상기 상부 프레임 요소(36)의 밖으로 올려진다(lifted out). 상기 용시(2)의 제1말단부(22)의 인장 요소(38)는 상기 래크(3)에 고정된다. 상기 용기(2)는 상기 하부 프레임 요소(34) 및 상부 프레임 요소(36) 사이에 삽입된다. 상기 지지 요소(32)는 상기 상부 프레임 요소(36) 내의 오목부를 통하여 삽입시킴으로써 연속적으로 넣어진다. 그리고, 상기 하부 프레임 요소 내의 대체(complementary) 오목부(미도시)로 내려가며(down), 이러한 방법으로 상기 지지 요소(32)는 상기 용기(2)의 제1 및 제2측면(20, 30')에 대하여 교차(alternating) 및 지지 수단 내에 인접한다.
마지막으로, 상기 용기(2)의 제2말단부(24)는 상기 인장 요소(38)를 사용함으로써, 상기 래크(3)에 고정된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 지지 요소(32)는, 중심으로 회전가능한 수단(미도시)으로, 상기 하부 지지 요소(34) 및 상기 상부 지지 요소(36)으로 지지될 수 있다. 상기 지지 요소(32)를 상기 용기(2)의 제1 및 제2측면(20, 22')에 대하여, 교차 및 지지 수단 내에서, 인접하도록 하기 위하여 상기 용기(2)의 제1말단부(22)는 상기 지지 요소(32)들 사이로 통과된다. 이것은 1열(one row)을 형성할 때, 또는 상기 중심선(4) 내에 위치된 일부를 가질 때, 상기 지지 요소로부터의 실질적인 마찰을 겪지 않으며 상기 용기(2)가 상기 래크(3)를 통과하도록 하는 장점을 제공한다.
또한, 다른 실시예에서, 상기 하부 프레임 요소(34)로 상기 지지 요소(32)를 부착하는 것은 상기 상부 프레임 요소(36)를 불필요하게(superfluous) 하도록 충분히 효과적이다(strong). 상기 용기(2)는 상기 지지 요소(32) 사이로 운반되고(carried forward), 상기 하부 프레임 요소(34)로 부착되는 인장 요소(38)에 의하여 단단히 고정되며, 예를 들어, 로프(미도시) 등을 사용하여 인장 요소(38)의 상부에 고정된다.
상기 용기(2)가 배양액(5)으로 채워지면, 상기 배양액(5)은 상기 용기(2)의 측면들(20, 20')에 대한 압력에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 압력은 상기 지지 요소(32)로부터 상기 용기의 외측면(20, 20')을 향하는 대응하는 카운터-압력(counter-pressure)을 생성할 수 있다. 상기 지지 요소(32)와 상기 용기(2)의 측면들(20, 20') 사이의 마찰은 상기 용기(2)가 그의 수직 위치를 유지하도록 하고 상기 지지 요소(32)를 따라 아래로 처지지 않도록 한다. 수직 위치는 또한, 상기 용기를 예를 들어, 공기 등의 가스를 채우고, 그 후, 배양액(5)으로 상기 용기를 채우는 것에 의하여 유지될 수 있다. 상기 용기(2)를 가스 또는 배양액(5)으로 채우기 전에, 반드시 상기 지지 요소(32)들 사이의 요구된 수직 위치에 위치되어야 하고, 해당 위치가 유지되어야 한다. 일 실시예에서, 이것은 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 이루어진다. 상기 용기(2)는 상기 용기(2)의 세로 가장자리에서 와이어(25) 또는 다른 어떤 두꺼운 부분(thickening)을 제공받을 수 있고, 상기 가장자리는 상기 용기가 그의 사용 위치에 위치될 때 최상단에 위치된다. 상기 래크(3)는 알맞은 간격(intervals)에서 서스펜션 메커니즘(6)을 제공받는다. 상기 서스펜션 메커니즘(6)은 공지된 수단으로 상기 중심선(4)를 따라 상기 상부 프레임 요소(36)에 고정되는 하우징(62)을 포함한다. 상기 하우징(62)은 공지된 타입의 볼(66)을 갖는 최소한 둘 이상의 소위(so-called) 볼 트랜스퍼 유닛(64)을 제공받는다. 상기 볼(66)의 자유부(free portion)은 서로를 향하고, 상기 중심선(4)을 따라 실질적으로 연장하는 수직 갭(68)을 대체로 형성한다. 상기 수직 갭(68)은 상기 용기(2)가 상기 하우징(62) 및 상기 볼(66)들의 자유단(free end)들 사이를 통과하도록 충분히 넓게 이루어진다. 그러나, 상기 수직 갭(68)은 상기 갭(68)을 통과하여 수직으로 아래로 당겨지지 않게 하면서 와이어(25)를 상기 볼(66) 상에 놓이도록 하기 위하여 실질적으로 좁게 이루어진다. 그 결과, 상기 용기(2)가 상기 광생물반응기(1)의 중심선(4)을 따라 즉시 이동될 수 있고, 배양액(5)으로 상기 용기가 채워질 때까지 사용 수직 위치(vertical position of use)가 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 상부 프레임 요소(36)는, 그 저면에서, 글라이드 레일(glide rail)(미도시)를 제공받는다. 예를 들어, 이러한 글라이드 레일은 커튼 레일(curtain rails) 또는 그 레일이 돛을 감아올리거나(hoisting) 또는 내리기(lowering) 쉽게 하기 위하여 마스트(mast)에 부착되는 항해 선박(sailing boats)으로부터 알려진 레일들이다. 이 실시예에서, 상기 용기(2)는, 그 상단 가장자리에서, 상기 레일의 윤곽에 대체하여 맞는(complementarily fitting) 알맞은 간격을 제공받는다.
상술한 바와 같이, 상기 광생물반응기(1)는 다른 모양을 가질 수 있다. 상기 광생물반응기(1)는 상기 광생물반응기(1)의 제1말단부(22) 및 제2말단부(24)가 서로 인접하게 위치되도록 하는, 일반적인 직선, 곡선, 또는 일반적인 U자 형상으로 이루어질 수 있다(미도시). 이것은 액체의 충전 및 액체의 배출(draining)을 위한 선, 공기 및/또는 CO2가스를 공급하기 위한 선, 가스를 배출하기 위한 선, 및 광생물반응기(1)로부터 수확(harvesting)하기 위한 선과 같은 요구된 연결이 유리하게 상기 광생물반응기(1)의 말단들(22, 24)로 연결된다는 사실로 인하여 상기 광생물반응기(1)의 작동(operation) 중 장점을 제공한다. 상기 광생물반응기(1)의 작동을 위한 상기 선들, 그리고, 그것들이 상기 광생물반응기(1)로 연결되는 수단은 당업자에게 자명하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 그것들은 도면상에 표시되지 않는다. 상기 광생물반응기(1)의 말단(22, 24)들을 서로 인접하도록 하는 것은 상기 광생물반응기(1)의 작동을 위한 설비가 작동상(operational) 중심(미도시) 내에 집중되도록 한다. 몇몇 광생물반응기(1)들은 동일한 작동상 중심에 연결될 수 있다.
이러한 타입의 광생물반응기(1)에서, 상기 광생물반응기(1)의 전체길이를 특별히 CO2를 포함하는 가스의 공급이 있는 것은 기본적이다. 그 결과, 상기 용기(2)는 다공성의 호스(perforated hose)를 그 하부에 제공받는다. 상기 호스는 예를 들어, 디퓨저 호스(diffuser hose)(미도시)와 같은 공지의 타입으로 이루어질 수 있다. 상기 디퓨저 호스는 상술한 바와 같이, 그들의 세로 가장자리를 따라 용기(2)에 용접되기 전에 플라스틱 포일의 두 레이어들 사이에 배치될 수 있다. 상기 용기(2)가 파이프 형상으로 이루어지는 경우에, 상기 디퓨저 호스는 몇몇 방법으로 상기 용기를 통과하여 이동될 수 있다. 예를 들어, 철로 만들어진 금속 조각이 상기 디퓨저 호스의 말단에 착탈 가능하도록 부착될 수 있다. 상기 용기(2)의 바깥쪽상의 강력한 자석을 움직임으로써, 상기 디퓨저 호스는 상기 용기(2)를 통과하여 이동될 수 있다. 이에 대응하여, 강력한 자석은 상기 디퓨저 호스에 착탈 가능하게 부착될 수 있다. 그리고, 철로 만들어진 조각은 상기 용기(2)의 바깥쪽 상으로 이동될 수 있다. 특별히 긴 용기(2)를 사용하면, 상기 디퓨저 호스는 상기 방법이 사용되는데 너무 무거워질 수 있다. 다른 방법은 금속 조각 또는 자석을 얇은(thin)선의 말단에 부착하여, 상기 선을 상기 용기(2)를 통과하여 이동하고, 그 후, 상기 선이 상기 디퓨저 호스에 착탈 가능하도록 부착되며, 상기 디퓨저 호스는 상기 선을 사용하여 상기 용기(2)를 통과하여 당겨지도록 이루어질 수 있다.
상기 디퓨저 호스는 상기 디퓨저 호스가 상기 배양액(5)내에서 떠오르는 것을 방지하기 위하여 무거운 물질로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 디퓨저 호스는 부력을 방지하도록 하는 무게를 제공받을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 디퓨저 호스는 상기 용기(2)에 고정될 수 있다.
Claims (24)
- 제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 중심선 방향을 따라 연장된 하나 이상의 열(row) 내에 배열된, 복수의 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되며,
상기 지지 요소들(32) 각각은 상기 중심선 방향을 따라 또 다른 복수의 지지 요소들(32)과 서로 이격되어 설치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 중심선 방향에 따라 상기 용기의 제1 및 제2외측면(20, 20')에 인접하도록 교차(alternating)되고 지지(supporting)되는 방식으로 설치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 용기(2)의 제1외측면들에 인접한 후 제2외측면들(20, 20')에 대하여 인접하는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 용기의 말단부에 위치한 인장요소를 포함하고,
상기 인장요소는 상기 중심선 방향을 따라 상기 용기를 인장하는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
복수의 지지 요소들(32) 중에서 두개의 연속되는 지지 요소들(32) 사이의 거리는 사용 위치일 때, 상기 용기(2)의 수직 크기(extent)보다 작은 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지 요소들(32)은 2열(row)로 배열되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 중심선 방향을 따라 연장된 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 복수의 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 중심선 방향에 따라 상기 용기의 제1 및 제2외측면(20, 20')에 인접하도록 교차(alternating)되고 지지(supporting)되는 방식으로 설치되고,
상기 지지 요소들(32)은 2열(row)로 배열되어 상기 2열 중 제1열 내의 지지 요소(32)는 상기 2열 중 제2열 내의 지지요소(32)와 관련하여 수평적으로 중심을 벗어나는(offset) 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 중심선 방향을 따라 연장된 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 복수의 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 중심선 방향에 따라 상기 용기의 제1 및 제2외측면(20, 20')에 인접하도록 교차(alternating)되고 지지(supporting)되는 방식으로 설치되고,
최소한 모든 다른 지지 요소(32)는 중심선(4)에 수직 방향으로 상기 래크(3)에 따라 이동가능하게 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 중심선 방향을 따라 연장된 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 복수의 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 중심선 방향에 따라 상기 용기의 제1 및 제2외측면(20, 20')에 인접하도록 교차(alternating)되고 지지(supporting)되는 방식으로 설치되고,
최소한 모든 다른 지지 요소(32)는 상기 중심선을 향한 방향에 따라 또는 중심선으로부터 멀어지는 방향에 따라 상기 지지 요소(32)의 수직 세로축(39)에 따라 회전가능한(eccentrically rotatable) 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지 요소들(32)은, 그 하단부(320)에서, 하부 프레임 요소(34)에 고정되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지 요소들(32)은, 그 상단부(322)에서, 상부 프레임 요소(36)에 고정되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 용기(2)는, 그의 제1단부(22) 및 제2단부(24)에서, 상기 래크(3)의 하나 이상의 하부 프레임 요소(34)에 고정된 각각의 제1 및 제2 인장 요소를 제공받는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 9항에 있어서,
상기 상부 프레임 요소(36)는 상기 용기(2)를 수직 방향으로 위치시키기 위한 수단을 제공받는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제1 및 제2외측면(20, 20')을 가지고, 유연하고, 유체기밀이며, 투명한 물질로 형성된 용기(2)를 포함하는 광생물반응기(1)에 있어서,
상기 용기는 중심선 방향을 따라 연장된 하나 이상의 수평 열(row) 내에 배열된, 복수의 수직인 지지 요소들(32)을 제공받은 래크(3) 내에 배치되고,
상기 지지 요소들(32)은 상기 중심선 방향에 따라 상기 용기의 제1 및 제2외측면(20, 20')에 인접하도록 교차(alternating)되고 지지(supporting)되는 방식으로 설치되고,
상부 프레임 요소(36)는 상기 용기(2)를 수직 방향으로 위치시킬 수 있는 수단을 제공받고,
상기 상부 프레임 요소(36)는 두개 이상의 서스펜션 메커니즘(6)을 제공받고,
각 서스펜션 메커니즘(6)은 볼(66)을 갖는 최소한 두개의 볼 트랜스퍼 유닛(64)을 포함하고,
상기 볼(66)의 자유부(free portion)는 수직 간격(68)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 용기(2)는, 사용 위치에 있을 때 그 상부 가장자리를 따라, 상기 용기(2)를 수직 방향으로 위치시키기 위한 수단을 제공받는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 12항에 있어서,
상기 용기(2)는, 사용 위치에 있을 때 그 상부 가장자리를 따라, 길이방향의 두꺼운 부분(thickening)을 제공받는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 14항에 있어서,
상기 길이방향의 두꺼운 부분(thickening)은 와이어(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
복수의 지지 요소들은 1열(single row)로 배열되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
복수의 지지 요소들은 각각 상기 중심선의 반대 방향에 2열로 배열되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 17항에 있어서,
상기 지지 요소들의 측면들은 지지수단 내의 용기(2)에 대하여 중심선 상에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 17항에 있어서,
상기 지지 요소들의 측면들은 지지수단 내의 용기(2)에 대하여 중심선으로부터 멀어지도록 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 19항에 있어서,
상기 지지 요소들은 중심선 상에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 19항에 있어서,
상기 지지 요소들은 중심선으로부터 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 제 1항에 있어서,
상기 중심선은 일직선인 것을 특징으로 하는 광생물반응기.
- 유연하고 투명한 물질로 형성되어 대향하는 제1 및 제2외측면을 갖는 액체수용 용기; 및
상기 액체수용 용기를 지지하는 래크;를 포함하고,
상기 래크는,
중심선을 따라 이격되어 설치되고 상기 중심선을 따라 각각 설치된 용기의 제1 및 제2외측면에 인접되는 수직의 지지 요소들을 구비하고,
상기 지지 요소들은,
상기 중심선의 방향에 따라 용기의 제1 및 제2외측면에 교차적으로 인접하는 것을 특징으로 하는 광생물반응기. - 삭제
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