【手続補正書】
【提出日】平成17年1月26日(2005.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数のサンプル容器を収容するよう構成された容器フレーム、及び
（ｂ）前記複数のサンプル容器が前記容器フレーム内に配置された時、該サンプル容器にガスを供給するように構成されたガス分配装置、
を備えた発酵装置。
【請求項２】
前記ガス分配装置は、複数のカニューレにガスを配送するよう構成されたガス入口を有し、該カニューレは、前記サンプル容器が前記容器フレーム内に配置された時、該サンプル容器にガスを供給するよう構成されている請求項１に記載の発酵装置。
【請求項３】
前記ガス分配装置が、
（ａ）頂部分及び底部分を有すると共に、該底部分と頂部分とは、両者の間に中空の空間を置いて、互いに結合している分配プレート、
（ｂ）前記底部分の底面に配置されたサンプル容器領域の配列であって、各サンプル容器領域は、凹部を有すると共に、サンプル容器の配列に対応して配置されている該サンプル容器領域の配列、
（ｃ）前記中空空間と流動可能に連通すると共に、前記サンプル容器領域を貫通して前記分配プレートの底面から突き出ているカニューレの配列、及び
（ｄ）発酵中、ガスを前記カニューレにより複数のサンプル容器中に配送するため前記中空空間と流動可能に連通するガス入口、
を有する請求項１に記載の発酵装置。
【請求項４】
各カニューレが複数の通路を有する請求項３に記載の発酵装置。
【請求項５】
各カニューレが少なくとも３つの通路を有する請求項４に記載の発酵装置。
【請求項６】
前記ガス分配装置が、前記サンプル容器に１つ以上の試薬を配送するよう構成されている請求項３に記載の発酵装置。
【請求項７】
前記容器フレームが、サンプル容器の配列を収容するよう構成されている請求項１に記載の発酵装置。
【請求項８】
前記容器フレームが、サンプル容器の８×１２配列を収容するよう構成されている請求項７に記載の発酵装置。
【請求項９】
前記容器フレームが、少なくとも９６のサンプル容器を収容するよう構成されている請求項７に記載の発酵装置。
【請求項１０】
前記容器フレームが、９６、３８４又は１５３６のサンプル容器を収容するよう構成されている請求項９に記載の発酵装置。
【請求項１１】
前記容器フレームが輸送可能である請求項１に記載の発酵装置。
【請求項１２】
前記容器フレームが、後発酵処理ステーションに輸送されるよう構成されている請求項１１に記載の発酵装置。
【請求項１３】
前記容器フレームが、温度制御された領域内に配置されるよう構成され、且つ温度コントローラが該容器フレーム及び／又は複数のサンプル容器に結合している請求項１に記載の発酵装置。
【請求項１４】
前記温度制御された領域が、水浴又は温度制御された部屋を有する請求項１３に記載の発酵装置。
【請求項１５】
前記容器フレームが、オートクレーブ殺菌可能である請求項１に記載の発酵装置。
【請求項１６】
前記容器フレーム及びガス分配装置が、オートクレーブ殺菌可能である請求項１に記載の発酵装置。
【請求項１７】
複数のサンプル容器を更に備える請求項１に記載の発酵装置。
【請求項１８】
各サンプル容器の容量が、５０〜１００ｍｌである請求項１７に記載の発酵装置。
【請求項１９】
各サンプル容器が、１つのサンプルを含有する請求項１７に記載の発酵装置。
【請求項２０】
各サンプルが８０ｍｌ以下である請求項１９に記載の発酵装置。
【請求項２１】
各サンプルが、ほぼ同じ組成を有する請求項１９に記載の発酵装置。
【請求項２２】
各サンプルが、異なる組成を有する請求項１９に記載の発酵装置。
【請求項２３】
前記サンプル容器が、ガラス、プラスチック、金属、ポリカーボネート、及び／又はセラミックからなる請求項１７に記載の発酵装置。
【請求項２４】
１つ以上のサンプル容器が、１つの通気口を有する請求項１７に記載の発酵装置。
【請求項２５】
前記複数のサンプル容器中の１つ以上のサンプルと接触するセンサーを更に備える請求項１に記載の発酵装置。
【請求項２６】
前記ガス分配装置が、発酵装置の操作中、各サンプル容器に酸素、又は酸素と他の少なくとも１つのガスとの混合物を供給するガス供給源を有する請求項１に記載の発酵装置。
【請求項２７】
前記ガス分配装置に操作可能に結合したプロセスコントローラを更に備える請求項１に記載の発酵装置。
【請求項２８】
前記複数のサンプル容器中に１つ以上の試薬を分配する分配器を更に備える請求項１に記載の発酵装置。
【請求項２９】
前記分配器が、サンプル容器に対応する複数の開口部から前記複数のサンプル容器中に前記試薬を分配するよう構成されている請求項２８に記載の発酵装置。
【請求項３０】
（ａ）頂部分及び底部分を有すると共に、該底部分と頂部分とは、両者の間に中空の空間を置いて、互いに結合している分配プレート、
（ｂ）前記底部分の底面に配置されたサンプル容器領域の配列であって、各サンプル容器領域は、凹部を有すると共に、サンプル容器の配列に対応して配置されている該サンプル容器領域の配列、
（ｃ）前記中空空間と流動可能に連通すると共に、前記サンプル容器領域を貫通して前記分配プレートの底面から突き出ているカニューレの配列、及び
（ｄ）発酵中、ガスを前記カニューレにより複数のサンプル容器中に配送するため前記中空空間と流動可能に連通するガス入口、
を備えた、多数サンプル発酵用発酵器ヘッド。
【請求項３１】
前記分配プレートが、発酵中、サンプルにアクセスするための開口部の配列を更に有する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３２】
前記カニューレの配列が、８×１２配列を有する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３３】
前記カニューレの配列が、少なくとも９６のカニューレを有する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３４】
前記カニューレの配列が、９６、３８４、又は１５３６のカニューレを有する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３５】
前記カニューレが、第一プレートの底面の下に１５〜１６ｃｍ延びている請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３６】
前記サンプル容器の容量が、５０〜２００ｍｌである請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３７】
前記サンプル容器の容量が、５０〜１００ｍｌである請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３８】
前記カニューレが、サンプル容器の底部分付近にガスを配送する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項３９】
前記ガス入口が、第二プレートの内部空間中に酸素又は窒素を配送し、こうして発酵中、酸素又は窒素をカニューレにより前記サンプル容器に供給する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項４０】
各カニューレが、少なくとも３つの通路を有する請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項４１】
前記カニューレが、発酵中、ガスを配送するか、液体を配送するか、或いはサンプル容器から液体を吸引するよう構成される請求項３０に記載の発酵器ヘッド。
【請求項４２】
（ａ）各サンプル容器が１つのサンプルを含有する複数のサンプル容器を容器フレーム中に供給する工程、
（ｂ）該複数のサンプル容器中で複数のサンプルを発酵させる工程であって、同時にガスを、複数のサンプル容器に関連する複数のカニューレにより各サンプル容器に配送する工程を有する該発酵工程、
を含む複数のサンプルの発酵方法。
【請求項４３】
各サンプルの容量が１００ｍｌ未満である請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記サンプル容器中でサンプルを前処理又は後処理する工程を更に含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記前処理及び／又は後処理工程が、工程（ｂ）とは異なる場所で行なわれる請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記前処理及び／又は後処理工程が、機械的に行なわれる請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記前処理及び／又は後処理工程が、１つ以上の試薬の遠心、吸引、又は分配を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
ガスの配送工程が、前記複数のサンプルに酸素、空気、及び／又は窒素を配送する工程を含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
ガスの配送工程が、所定時間に亘って前記複数のサンプルに空気及び酸素を配送すると共に、該所定時間中、空気と酸素との比が変化する工程を含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
前記比が、経時と共に直線的に変化するか、又は段階的に変化する請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記サンプル容器を容器フレーム内で長方形配列、ハニカム配列、又は直線的配列に構成する工程を更に含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５２】
前記サンプル容器を遠心回転機中に移送する工程を更に含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５３】
１つ以上の発酵条件を、１つ以上のサンプル容器に結合したセンサーで検出し、該サンプル容器中の発酵条件を調節する工程を更に含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５４】
所定の時間間隔で検出し調節する工程を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記発酵条件の調節工程が、前記サンプル容器に供給原料溶液を添加する工程を更に含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記検出工程が、複数サンプルの中の１つのサンプルのｐＨを測定する工程、複数サンプルの中の１つのサンプルの酸化還元電位を測定する工程、複数サンプルの中の１つのサンプルの光学密度を測定する工程、及び／又は複数サンプルの中の１つのサンプルから発光を検出する工程を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記容器フレーム中の複数のサンプル容器をオートクレーブ殺菌する工程を更に含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５８】
前記複数のカニューレを、容器フレーム中の複数のサンプル容器と同時にオートクレーブ殺菌する工程を更に含む請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
（ａ）複数のサンプル容器を配列状態に維持する輸送可能な容器フレーム中に該サンプル容器を配置する工程、
（ｂ）該複数のサンプル容器中に複数のサンプルを入れる工程、
（ｃ）該容器フレームに、カニューレの配列を有する発酵器ヘッドを取付ける工程であって、該カニューレの配列は前記サンプル容器の配列に対応し、該サンプル容器中に挿入される該取付け工程、
（ｄ）該複数のサンプル容器中の複数のサンプルを発酵させる工程であって、同時にガスを該カニューレの配列経由で複数のサンプルに配送する工程を有する該発酵工程、
を含む複数のサンプルの発酵方法。
【請求項６０】
工程（ｃ）が、工程（ｂ）の前に行なわれる請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
工程（ｂ）が、工程（ａ）の前に行なわれる請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
ガスの配送工程が、工程（ｄ）の間中、酸素、窒素、及び／又は空気を前記サンプル容器に配送する工程を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
工程（ｄ）が、サンプル容器中で嫌気条件を維持するために不活性ガスを配送する工程を含む嫌気発酵である請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
各サンプル容器の容量が５０〜２００ｍｌである請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
サンプル容器の容量が８０〜１００ｍｌである請求項５９に記載の方法。
【請求項６６】
各サンプルの容量が２００ｍｌ未満である請求項５９に記載の方法。
【請求項６７】
各サンプルの容量が１００ｍｌ未満である請求項５９に記載の方法。
【請求項６８】
前記容器フレーム中のサンプル容器を機械的に輸送する工程を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６９】
前記容器フレーム中の複数のサンプル容器を処理ステーションに同時に輸送する工程を更に含む請求項５９に記載の方法。
【請求項７０】
前記処理ステーションが、遠心機、吸引器、及び／又は分配器を有する請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記サンプル容器フレームが、遠心機と共用できる請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記複数のサンプル容器が、遠心機と共用できる請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記容器フレームからサンプル容器を取り出して、該サンプル容器を遠心機に導入する工程を更に含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
前記吸引器が、前記容器フレーム内のサンプル容器の配列に対応する吸引ヘッドを有し、該方法がサンプル容器に該吸引ヘッドを操作可能に取付け、同時に複数のサンプル容器内の複数のサンプルを吸引する工程を更に含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７５】
１つ以上の材料を複数のサンプル容器中に分配する工程を更に含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７６】
前記分配器が、前記サンプル容器の配列に対応する分配ヘッドを有し、該方法がサンプル容器に該分配ヘッドを操作可能に取付け、同時に複数のサンプル容器内に１つ以上の材料を分配する工程を更に含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７７】
前記配列が８×１２配列を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項７８】
前記配列が、９６、３８４、又は１５３６のサンプル容器を有する請求項５９に記載の方法。
【請求項７９】
発酵温度を制御するため、発酵工程中、前記容器フレーム中のサンプル容器を水浴中に配置する工程を更に含む請求項５９に記載の方法。
【請求項８０】
（ａ）複数のサンプル容器中で複数の発酵サンプルを発酵させて、複数の発酵したサンプルを得る工程、
（ｂ）該発酵したサンプルを含有する複数のサンプル容器を遠心機ヘッドに機械的に輸送する工程、及び
（ｃ）発酵を行なった同じサンプル容器中の発酵したサンプルを遠心分離する工程、
を含む複数の発酵サンプルの処理方法。
【請求項８１】
前記発酵サンプルを遠心分離した後、前記複数のサンプル容器から上澄液を単離する工程を更に含む請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
少なくとも４つのサンプル容器が、同時に前記遠心機ヘッドに機械的に輸送される請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
少なくとも１０のサンプル容器が、同時に前記遠心機ヘッドに機械的に輸送される請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
各サンプル容器が、１００ｍｌ未満の発酵サンプルを含有する請求項８０に記載の方法。
【請求項８５】
前記複数のサンプル容器が、８×１２配列で保持される請求項８０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】多数サンプルの発酵器及びその使用方法
【技術分野】
【０００１】
著作権通知
３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．  １．７１（ｅ）に従って、この特許文書の一部は著作権の保護を受ける資料（ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む。著作権所有者は、特許庁の特許ファイル又は記録にあるような該特許文書又は特許開示のファクシミリ複写する誰にも反対しないが、さもなければ、全ての著作権の権利を保有する。
関連出願への相互参照
３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．  １２０及びその他の適用可能な法令又は規則に従って、本出願は２００１年２月８日出願の“Ｍｕｌｔｉ−Ｓａｍｐｌｅ  Ｆｅｒｍｅｎｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ”と題する米国特許出願Ｎｏ．０９／７８０，５９１の一部継続出願であって、前記出願による利益及び優先権を主張する。該出願の開示は、あらゆる目的のためその全体をここに援用した。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
発酵は、多くの分野及び産業界で重要な技術であり、量産規模でも実験的な作業台規模でも行なわれている。例えば、抗生物質、ワクチン、合成生重合体、合成アミノ酸、蛋白質等、多数の製品の製造に、発酵システムが使用されている。発酵技術は、Ｅ．ｃｏｌｉのような生体組織、及びその他、多数の細胞培養を用いた組換え蛋白質の製造に不可欠である。例えば組換えインスリン（Ｅｌｉ  Ｌｉｌｌｙ）、エリトロプロテイン（Ａｍｇｅｎ）、インターフェロン（Ｒｏｃｈｅ）等の市販医薬品の製造には、全て発酵を必須工程として含んでいる。
【０００３】
更に最近は、ヒトゲノムを含む数万の遺伝子の同定には、発酵、即ちこれらの遺伝子によってコード化された蛋白質の製造を利用することが重要であることを強調している。各遺伝子の機能の決定は、最も重要であるから、これら遺伝子によってコード化された蛋白質は、例えば発酵法によって作らなければならない。各遺伝子は少なくとも１つの遺伝子をコード化するので、数万の蛋白質を作り、単離しなければならない。しかし得られた蛋白質製品の発酵及び単離には、通常、幾つかの労力及び手間のかかる手順を必要とする。したがって、数万の異なる蛋白質を例えば分析に充分な量で製造できる発酵システムが必要である。他の利点は、高スループット処理や、多くの生物工学的用途に使用されるミクロタイタープレートフォーマットに追従し得る発酵システムである。
【０００４】
生物工学の急速な進歩により、従来の実験室的作業台に対する高スループット代替法が発展できたが、発酵法は、自動化には追従できなかった。例えば、現在の発酵技術での制限が、自動化高スループットシステムの特徴である連続処理を妨げている。現存の発酵システムは通常、バッチ式処理法又は連続式処理法のいずれかによる多数の取扱い工程を持っている。
【０００５】
発酵は通常、バッチ式又は連続式で行なわれる。バッチ式方法は、発酵器に、細胞が増殖する媒体を満たし、下流、即ち後処理のため、発酵器の端部から取り出した全内容物によって発酵を進行させる方法である。次いで発酵器を洗浄し、再び媒体を満たし、更に発酵法を再度行なうため、接種する。例えば、現在の製造規模のバッチ法は、まず大規模な容量の発酵容器中で発酵させ、次いで発酵媒体を処理して所望の発酵製品を単離した後、この製品を次の処理のため製造流中に移送し、最後に次のバッチ処理のため、発酵装置を洗浄するというものである。大規模バッチ式培養では、長時間に亘って細胞の増殖を維持するため、一般に、供給する栄養素の初期濃度を高くする必要がある。その結果、細胞の増殖の初期段階で基質阻害が起こり、次いで発酵の遅い段階で栄養素が不足する恐れがある。これらの欠点により、最適の細胞増殖速度及び発酵収率は得られない。この方法の他の欠点は、次の処理のため、大規模発酵装置から複数の発酵製品をそれぞれ別々のサンプル容器に分配する必要があることである。こうして、発酵製品を大規模に製造することにより、発酵製品は、自動化処理に直ぐには役立たない。更に別の欠点として、この材料を別のサンプル容器に移送したり、更には次のバッチ処理のため、発酵装置を洗浄、殺菌する際の効率低下がある。これらの欠点により、製造コストが増大し、製造時間が非効率的となり、収率も低下する。
【０００６】
連続バッチ法は、大規模発酵容器から発酵製品をサイホンで取り、次いで、計算した指数的増殖曲線に従って、この発酵媒体に連続的に栄養素を添加するというものである。しかし、この曲線は、近似式に過ぎず、大規模な工業的量の発酵媒体中での細胞の増殖を正確に予測するものではない。したがって、大規模発酵環境の予測できない性質のため、経験者は、供給速度を極めて綿密にモニターする必要がある。発酵環境の変化によっては、有毒化した発酵製品をサイホンで取って製造流に入れたり、或いは発酵媒体の不足のため最適な製造収率が低下する恐れがある。更に別の欠点として、予測できない発酵製品の収量は、次の処理工程の正確な実施に影響を与えることである。例えば、発酵収率が低下すると、吸引量、試薬の分配量、又は遠心時間がもはや最適化できないか、或いは予測さえできない。発酵方法を頻繁に又は連続的にモニターすることは、製造規模の方法では実施できないか或いは効率的でないことが多い。
【０００７】
現在の方法は、いずれも効率的な自動化した製造規模の発酵を提供していない。しかし、多くの産業界、特に生物工学工業では発酵は、重要な処理工程を維持し、したがって自動化高スループットシステムには発酵方法を取り入れる必要性が存在する。現代の製造方法に発酵法を融合させるには、人の限定的相互作用又はサンプル容器の移送により汚染されていない発酵製品を正確で既知で且つ繰り返し可能な量製造する方法が必要である。本発明は、これらの必要性を満足すると共に、他の必要性を満足することは、以下の詳細な説明及び図面の説明から明らかとなろう。
【特許文献１】ＵＳＳＮ  ０９／７８０，５８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の概要：
本発明は、複数のサンプル、例えば８×１２配列の小サンプルを同時に発酵させる方法及び装置を提供する。例えば本発明は、複数のサンプル容器を収容するために構成された容器フレーム、及び該サンプル容器に結合したガス分配装置を備えた発酵装置を提供する。この発酵器は、非常に多くのサンプルを発酵させて、例えば非常に多くの蛋白質を製造するために提供する。或いは、本発明の発酵器は、製造規模の発酵に一層効率的な道筋を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一面では本発明は、複数のサンプル容器を、例えば配列状態で収容するために構成された容器フレーム、及び例えば複数のサンプル容器が該容器フレームに配置された時、該サンプル容器にガスを供給するために構成されたガス分配装置を提供する。この容器フレームは通常、サンプル容器の配列、例えば少なくとも約９６、３８４、又は１５３６のサンプルを保持した例えば８×１２配列を収容するために構成されている。ガス分配装置は通常、複数のカニューレにガスを配送するために構成されたガス入口を有し、該カニューレは、サンプル容器にガスを供給するために構成されている。
【００１０】
一実施態様では、容器フレームは、例えば後発酵処理ステーションに輸送するために構成された輸送可能な容器フレームである。更に、この容器フレームは、温度制御された領域内、例えば水浴又は温度制御された部屋での配置用に任意に構成され、ここで温度コントローラが該容器フレーム及び／又は容器フレーム内の１つ以上のサンプル容器に結合している。
他の実施態様では、容器フレームはオートクレーブ殺菌可能である。例えば容器フレームは、それ自体で、又はガス分配装置及び／又はサンプル容器と組合せて、オートクレーブ殺菌可能である。
【００１１】
サンプル容器は通常、ガラス、プラスチック、金属、ポリカーボネート、又はセラミック等からなる。各サンプル容器は、５０〜１００ｍｌの容量を有し、例えば約８０ｍｌ未満、更に例えば約６５ｍｌのサンプルを保持するのに使用される。複数のサンプル容器中の各サンプルは、例えば単一の蛋白質を多量に作るため、或いは同時に多数の蛋白質を作るため、ほぼ同じか又は異なる組成を有する。
他の実施態様では、サンプル容器は、例えば発酵中に生成した圧力を解放するため、任意に通気口を備える。また、例えば温度、ｐＨ等をモニターするため、複数のサンプル容器中の１つ以上のサンプルと接触して、センサーが任意に配置される。
【００１２】
一実施態様では、ガス分配装置は、分配プレート、サンプル容器領域の配列、カニューレの配列、及び１つのガス入口を有する。分配プレートは通常、頂部分と底部分との間に中空の空間が生じるように、互いに結合した頂部分と底部分とを有する。サンプル容器領域の配列は通常、この底部分の底面に配置される。各サンプル容器領域は、凹部を有すると共に、サンプル容器の配列に対応して配置される。カニューレの配列は、例えばサンプル容器にガス流を供給するため、通常、前記中空空間と流動可能に連通すると共に、前記サンプル容器領域を貫通して前記分配プレートの底面から突き出ている。幾つかの実施態様では、カニューレは、複数の通路、例えば少なくとも３つの通路を有する。ガス入口は通常、発酵中、ガスを前記カニューレにより複数のサンプル容器中に配送するため前記中空空間と流動可能に連通している。例えばガス分配装置は、幾つかの実施態様では、装置の操作中、各サンプル容器に酸素、又は酸素と他の少なくとも１つのガスとの混合物を供給するガス供給源を有する。
【００１３】
他の実施態様では、ガス分配装置は、１つ以上の試薬をサンプル容器に配送するために、任意に構成されている。例えば１つ以上の試薬を複数のサンプル容器に分配するため、例えば分配器がガス分配装置に任意に結合している。分配器は通常、例えば複数のサンプル容器に対応する複数の開口部から複数のサンプル容器中に試薬を分配するために構成されている。
更に、例えば発酵中の複数のサンプルへのガス流を制御及び／又はモニターするため、プロセスコントローラがガス分配装置に操作可能に結合している。
【００１４】
他の一面では本発明は、多数サンプルの発酵用発酵器ヘッドを提供する。通常の発酵器ヘッドは、頂部分及び底部分を有する分配プレート、サンプル容器領域の配列、カニューレの配列及びガス入口を備える。分配プレートの底部分と頂部分とは、両者の間に中空の空間が生じるように、互いに結合している。サンプル容器領域の配列は通常、分配プレートの底部分の底面に配置され、各サンプル容器領域は、凹部を有すると共に、サンプル容器の配列に対応して配置されている。カニューレの配列は通常、前記中空空間と流動可能に連通すると共に、サンプル容器領域、例えば１５〜１６cmを貫通して分配プレートの底面から突き出ていて、またガス入口は、発酵中、ガスをカニューレにより複数のサンプル容器中に配送するため前記中空空間と流動可能に連通している。カニューレは通常、サンプル容器の底部分付近にガスを配送する。幾つかの実施態様では分配プレートは、サンプルにアクセスするための開口部の配列を更に有する。或いは、カニューレは、発酵中、サンプル容器からガスを配送するか、液体を配送するか、或いは液体を吸引するために適合される。発酵器ヘッドと一緒に使用したサンプル容器及びサンプルは通常、前述のものと同じである。
【００１５】
他の一面では本発明は、複数サンプルの発酵方法を提供する。この方法は通常、各サンプル容器が１つのサンプルを含有する複数のサンプル容器を容器フレーム中に供給する工程を含む。複数のサンプル容器中の複数のサンプルは通常、発酵させる。この発酵工程は、同時にガス、例えば酸素、空気、及び／又は窒素を、複数のサンプル容器に関連する複数のカニューレにより各サンプル容器に配送する工程を含む。各サンプルは通常、１００ｍｌ未満の容積を有し、例えば前述のようなサンプル容器及び容器フレームを使用する。幾つかの実施態様では、これらサンプルへのガスの配送工程は、空気と酸素との比率が変化する間中、例えば直線的な時間に亘って、或いは段階的な時間に亘って、サンプルにガスを配送する工程を含む。
【００１６】
幾つかの実施態様では、これらの方法は、１つ以上の発酵条件を、１つ以上のサンプル容器に結合したセンサーで検出し、該サンプル容器中の発酵条件を調節する工程を更に含む。例えば、発酵条件の調節工程は任意に、供給原料溶液をサンプル容器に添加する工程を含む。検出工程は任意に、複数サンプルの中の１つのサンプルのｐＨを測定する工程、複数サンプルの中の１つのサンプルの酸化還元電位を測定する工程、複数サンプルの中の１つのサンプルの光学密度を測定する工程、及び／又は複数サンプルの中の１つのサンプルから発光を検出する工程を含む。
【００１７】
幾つかの実施態様では、これらの方法は、例えば、発酵工程と同じか又は異なる場所の同じセットのサンプル容器中のサンプルを前処理又は後処理する工程を更に含む。幾つかの実施態様では、この前処理及び／又は後処理工程は、機械的に行なわれる。前処理及び／又は後処理工程としては、限定されるものではないが、１つ以上の試薬の遠心、吸引、及び／又は分配が挙げられる。例えばこれらの方法は、サンプル容器を発酵後、遠心回転器に移送するか、或いはサンプル容器を例えば発酵前に容器フレーム中でオートクレーブ殺菌する工程を任意に含む。更に、カニューレも任意に容器フレームでオートクレーブ殺菌できる。
【００１８】
他の面では本発明方法は、複数のサンプル容器を配列状態に維持する輸送可能な容器フレーム中に該サンプル容器を配置する工程を含む。これら複数のサンプルは、容器フレーム中に複数のサンプル容器を配置する前又は配置した後、これらのサンプル容器中に任意に入れる。発酵器ヘッドは通常、例えばサンプルを容器に加える前又は加えた後、容器フレームに取付ける。発酵器ヘッドは通常、前述のようにカニューレの配列を有する。カニューレの配列は通常、サンプル容器の配列に対応し、発酵器ヘッドの取付け時にサンプル容器中に挿入される。次いで、サンプル容器中のサンプルを、同時にガス、例えば酸素、窒素、及び／又は空気を該カニューレの配列経由で複数のサンプルに配送することにより、発酵させる。幾つかの実施態様では、この発酵は、サンプル容器中で嫌気条件を維持するために不活性ガスを配送する工程を含む嫌気発酵である。これらの方法は、前述のような機械的工程、前処理工程、及び／又は後処理工程を任意に含む。例えば、これらの方法で使用されるサンプル容器及び／又はサンプル容器フレームは、遠心機と共用可能（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）にするため、任意に構成される。但し、この方法は、容器フレーム及び／又はサンプル容器を遠心分離のため遠心機に輸送する工程を更に含む。
【００１９】
幾つかの実施態様では、これらの方法は、吸引器又は分配器への輸送工程を含む。ここで吸引器は通常、容器フレーム内のサンプル容器の配列に対応する吸引ヘッドを有する。但し、この方法は、複数のサンプル容器に吸引ヘッドを操作可能に取付け、同時にサンプル容器内のサンプルを吸引する工程を更に含む。他の幾つかの実施態様では分配器は、サンプル容器の配列に対応する分配ヘッドを有し、またこの方法は、サンプル容器に分配ヘッドを操作可能に取付け、同時に複数のサンプル容器内に１つ以上の材料を分配する工程を更に含む。
【００２０】
別の一実施態様では、本発明は、複数の発酵サンプルを処理する方法を提供する。この方法は、複数のサンプル容器中で複数の発酵サンプルを発酵させて、複数の発酵したサンプルを得る工程、発酵したサンプルを含有するサンプル容器を遠心機ヘッドに機械的に輸送する工程、及び発酵を行なった同じサンプル容器中の発酵したサンプルをを遠心分離する工程を含む。例えば、約４〜約１０個のサンプル容器を同時に遠心機ヘッドに機械的に任意に輸送する。個の方法は、発酵サンプルを遠心分離後、サンプル容器から上澄液を単離する工程も任意に含む。
【００２１】
発明の詳細な説明：
本発明は、発酵装置及び発酵方法を提供する。ここに提示した発酵器及び発酵方法は、以下に説明するような製造規模の発酵、例えば自動高スループット発酵を提供する。例えば本発明は、輸送可能な容器フレームを備えた多数サンプル発酵器を提供する。この発酵器は、容器フレーム内の整列したサンプル容器中に保持された複数のサンプルを同時に発酵させるために構成されている。これらのサンプル容器は、比較的小容量、例えば各サンプル容器中で約５０〜８０ｍｌ、更に通常は６５ｍｌののバッチ発酵を提供する。更に、輸送可能な容器フレームは、従来の発酵システムにはなかった高スループット性（ａｓｐｅｃｔ）をこのシステムに与える。この容器フレームは、処理、例えば同じサンプル容器内の上流又は下流での処理を行なうのに使用される。
【００２２】
本発明は、複数の小サンプルを用いたバッチ式発酵が可能な新規の発酵器装置を提供する。例えば、小さいサンプルサイズにより、大きなバッチ式プロセスで生じる最適増殖速度及び収率の低下という欠点が除去される。更に、本システムは、後発酵処理のためのサンプルの取扱を必要としない。本発明ではサンプル容器は、いかなる後処理工程においても直接使用され、同様に多くの洗浄及び滅菌工程を省略し、これにより一層安価で効率的で且つ迅速な発酵方法を提供する。
【００２３】
本発明は、例えば小さいサンプルサイズを使用することにより、連続供給システムの欠点を除去する。例えば、大規模連続供給方法で使用される見積りの増殖曲線は、本発明では不要である。したがって、連続供給方法における予想外の結果や頻繁にモニターするという問題は、本発明ではない。
【００２４】
本発明は、例えば小サンプルサイズを用い、多数のサンプルを同時に発酵させることにより、上記課題を解決する発酵装置を提供する。バッチ式で多数発酵、例えば小規模発酵を行なうことにより、最適の混合が達成され、最適温度及びｐＨが維持できると共に、以下の更なる説明により他の多数の利点が明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
Ｉ．多数サンプル発酵装置
本発明は、多数サンプル発酵装置を提供する。通常、本発明の装置は、サンプルホルダー又は容器フレームと、ガス分配システムとを備える。例えば、一実施態様では、容器フレームは、サンプル容器の配列を発酵のため保持及び／又は輸送するのに使用される。例えばサンプル容器の配列に対応するカニューレの配列を有する発酵器ヘッドは、例えば容器フレーム及び／又はサンプル容器に直接結合している。ガスが、多数サンプルの発酵を与えるカニューレ及び発酵器ヘッド経由で多数サンプル容器中に分配される。装置の各種構成成分を以下に詳細に説明し、次いで装置及び具体的な発酵器の使用方法を説明する。
【００２６】
複数のサンプル容器の保持に使用される容器フレーム
ここで用いた“容器フレーム”とは、複数のサンプル容器を所望の配列に保持及び／又は維持する配列を云う。通常、本発明の容器フレームは、輸送可能で且つオートクレーブ殺菌可能である。更に容器フレームは、移動可能な部品を持っている。輸送可能な容器フレームは、サンプル容器を所望の配列に保持しながら、容易に輸送、移動されるものである。例えば本発明の容器フレームは、例えば発酵終了後、処理ステーションに輸送するためのハンドルを任意に有する。オートクレーブ殺菌可能の容器フレームは、例えば所望ならばサンプル容器及びサンプルを含む滅菌用オートクレーブ中に直接置くことができるものである。
【００２７】
輸送可能の容器フレームを用いることにより、サンプル容器の全体の配列は、多数プロセス製造の際、一つの発酵処理ステーションに輸送したり、一つの発酵処理ステーションから他の処理ステーションに輸送するのに任意に使用される。例えば、輸送可能の容器フレームは、サンプル容器の配列を、水浴のような温度制御領域、例えば水浴中に浸漬した温度コントローラ及び温度コイルにより制御された水浴中に輸送するのに任意に使用される。他の形態の温度制御、例えば温度制御された、ゲル浴、オーブン、グローブボックス、又は空気室も任意に使用される。
【００２８】
通常、容器フレームは、複数のサンプル容器を配列状態、例えば長方形配列に維持する。図１に示す実施態様では、個々のサンプル容器１５は、長方形配列で構成されているが、この配列は発酵に対し伝導的（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）か、或いは他の処理工程と共用可能ないかなる物理的構造にも任意に構成される。本発明の他の考えられる利用には、例えばハニカム、円形、三角形、又は直線的な構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が一層効率的であるかも知れない。
【００２９】
本発明の容器フレームは通常、複数のサンプル容器を例えば配列して置くための複数の配置ウエルを有する。例えば配置ウエルは、内部にサンプル管が任意に配置される容器フレームの底部に複数の凹みを任意に含む。容器フレーム底部のこれらの凹み又はウエルの他に、容器フレームは、例えばサンプル管の上部を支持すると共に、これらの位置を維持するため、任意に上部分を有する。容器フレームの例を図１（容器フレーム２５０）及び図１３（容器フレーム１３００）に示す。
【００３０】
例えば各個々のサンプル容器の底部は、通常、配置ウエル、例えば図１の配置ウエル２５７又は図１３の配置ウエル１３５０内に配置される。配置ウエルの配列は、好ましくはサンプル容器配列の構成を反映し、輸送可能の容器フレーム中に埋め込まれる。しかし配置ウエルは、他の構成で配列してよい。例えば配置ウエルは、各々一列のサンプル容器を保持した直線的なトラフとして配列できる。他の実施態様では、配置ウエルは、輸送可能の容器フレームに存在しない。例えば容器フレームは、凹み又はウエルのない堅固な底面を任意に有する。この場合、複数のサンプル容器は、容器フレーム中に例えば配列の構成を維持するため容器フレームの側面に対し堅く詰めて配置される。
【００３１】
本発明のサンプル容器としては、通常、試験管、その他のサンプル管、ジャー、フラスコ又はその他のサンプル保持用容器が挙げられる。通常、サンプル容器の容量は、約５０〜約２００ｍｌ、更に通常は、約８０〜約１００ｍｌである。サンプル容器は通常、例えばオートクレーブ殺菌、処理、発酵等のため、容器フレームの配置ウエル配列中に置かれる。
【００３２】
幾つかの実施態様では、サンプル容器は、パイレックスガラス又はポリカーボネートで作られるが、他の好適な材料が、サンプル容器の製造に任意に使用される。例えば、発酵媒体に不活性であるか、多数プロセス製造において考えられる別の方法、例えば高スループットシステムに含まれるその他の材料に不活性である、プラスチック、セラミック、金属、例えばアルミニウム、その他の材料が任意に使用される。更に、発酵媒体が各個々のサンプル容器中で同じ媒体であってよいこと、或いはサンプル容器の配列が異種の発酵媒体の組合せを任意に含むことは理解されよう。例えば発酵媒体は、各個々のサンプル容器中で同じであってよく、また大量（ｂｕｌｋ）合成法用の同じ発酵液（ｂｒｏｔｈ）培地を含有してよい。或いは、配列中の各サンプル容器は、特定成分の製造収率を最適化するため、僅かに異なる発酵液培地を持っていてよい。
【００３３】
幾つかの実施態様では、グリッパ（掴み部）付きサンプル容器が任意に使用される。この実施態様では、容器フレームは通常、例えば複数の容器を所望の構成に維持するため、又はサンプル容器の配列を発酵ステーション及び／又は処理ステーションに、また発酵ステーション及び／又は処理ステーションから輸送するのを助けるため、対応するグリッパ面を有する。
他の実施態様では、本発明のサンプル容器にセンサーが任意に設けられる。例えば発酵反応をモニターするため、サンプル容器内又は付近にｐＨ又は温度のセンサーが任意に配置される。
【００３４】
発酵サンプルは、サンプル容器を容器フレームに配置する前又は後にサンプル要器中に置かれる。一実施態様では、例えばサンプル容器を容器フレームに収容しながら、細菌の移植、その他の準備工程が実施される。例えば細菌及び初期栄養剤を、前の処理ステーションの各サンプル容器中に分配する。各個々のサンプル容器中で直接、細菌を調製できるので、サンプルを発酵装置に移送する前に、別個の容器中で培養を接種して移植を開始する必要がない。発酵性細菌の移植に本発明の容器フレーム配列を用いると、別個の移植配列をなくすことにより、コストが低下する。いったん細菌を移植すると、サンプル容器は、例えば容器フレーム内で、発酵ステーション、例えば水浴、又はその他、加熱室のような温度制御領域に都合良く輸送される。発酵ステーションで又はその前の時間でも、ガス分配装置は、各サンプル容器中でガスを泡立たせ、発酵させるため、容器フレームに取付ける。ガス分配装置を以下、詳細に説明する。
【００３５】
複数サンプル容器へのガス供給に使用されるガス分配装置
ガス分配装置は、発酵中、サンプル容器にガス流を供給するのに使用される。このガス分配システムは通常、ガス供給源から容器フレームの複数のサンプル容器中にガスを流すために構成される。通常、ガス分配装置は、例えば頂部に置くか、ネジ止めした容器フレームに取付ける。例えば、ガス分配装置は通常、ガスが流れる複数のカニューレを有するか、或いはこれに結合させる。カニューレは、ガス配送のため、各サンプル容器内、例えばサンプル容器の底部まで延びている。このようなカニューレは、サンプル容器内のサンプルの撹拌も任意に与える。
【００３６】
ガス源は通常、１つ以上のガス、例えば空気及び酸素の供給源を有する。例えば一実施態様では、ガス源は、Ｎ2 ガス用入口及びＯ2 ガス用入口を有する。各ガスの比率は、プロセスコントローラを用いて手動で又は遠隔で制御できる。ガス比の調節能力によって、本発明では発酵中、増殖条件が変化した際、必要なガス、例えば酸素の量を最適化できる。例えばプロセスコントローラは、発酵の過程中、空気／酸素比を直線的に変化させるのに使用される。或いはこの比は、発酵の進行に従って段階的に変化させる。いかなる種類、混合物又は数のガスも本発明のガス源に任意に導入、混合され、１つ以上のサンプル容器に含まれる発酵サンプルに、例えば１セットのカニューレを介して供給される。
【００３７】
カニューレは、ダクト又は容器、例えばここで提供したような発酵サンプル容器又は管に挿入するための小管である。本発明ではカニューレは、サンプル容器の内側に配置でき、例えば通常、軟質又は硬質の管で構成され、サンプル容器に各種ガスを配送するため、サンプル容器中に挿入される。一実施態様では、これらカニューレは通常、サンプル容器の配列に対応する配列に並べられる。本発明の一例の配列は、各々関連する硬質カニューレを有するサンプル容器８×１２個の配列を含む。通常、カニューレは、通気及び混合を促進するため、各個々のサンプル容器のほぼ底部まで延びている。例えばカニューレは、ガス分配装置の底面から約１５〜１６ｃｍ任意に延びている。幾つかの実施態様では、各サンプル容器中に２つ以上のカニューレを備える。
【００３８】
図８に示す実施態様では、ガスは、カニューレ２２内の３つの通路内を流れる。通路内のガス流は、任意に個々に又は集団で調整される。カニューレ内の１本の大きい通路よりも多数の小さい通路の方では小さい気泡が得られる。その結果、これらの多数通路で生じた気泡は、１本の通路で生じた気泡よりも表面積が大きい。好ましい実施態様では、各通路内のガス流を更に正確に調節すると共に、１組のサンプル容器に対し（ａｃｒｏｓｓ）確実に均一なガス配送を行なうため、通路は精密に貫通されている。本発明では、更に少ないか多い通路を用いることができる。例えば、カニューレは通常、約１〜約５の通路、更には通常、２又は３の通路を有する。これらの通路は、任意に同じか又は異なるサイズを有し、また円形であっても、或いは長方形、楕円形又は三角形のような他のいかなる非円形であってもよい。
【００３９】
一実施態様では、カニューレは、複数のサンプル容器に対応する個々のカニューレの配列からなるカニューレアッセンブリーに含まれる。各個々のカニューレは、カニューレをガス分配装置に結合させる留め具により任意に接続される。
ガス、例えば酸素又は酸素／空気混合物は、例えばマニホールド又はその他の分配システムからカニューレによりサンプル容器に配送され、こうして、所望ならば、容器フレーム内のサンプル容器の配列全体を酸素化する。例えばガス源は、図６、１２、１４に示すように、マニホールドを使用し又は使用することなく、ガス分配装置に任意に直接結合させる。
【００４０】
このようにして、ガス源から送られたガスの正確な混合物は、各個々のカニューレアッセンブリーに均一に分配される。ガス分配装置としては、ガス源から酸素、酸素含有混合物、又はサンプルを発酵できる他のガス又はガス混合物を、複数のサンプル容器中に配送するものであれば、いかなるものも任意に使用される。ガス分配装置の例を図１、３、１２、１４に示し、以下にこれらの例について更に詳細に説明する。
幾つかの実施態様では、ガス分配装置は、例えばマニホールドを使用したカニューレの配列及びガス入口に１つ以上のプレートを取付けて構成され、酸素、酸素含有ガス混合物、又はサンプルを発酵できる他のガス又はガス混合物をカニューレにより複数のサンプル容器中に配送する
【００４１】
通常、これらのプレートは、例えば気密液密シールを形成するため、一緒に整列してしっかり固定される。通常、プレート間、又は１つのプレート内には、中空の空間又は内部空間が存在し、この空間を通ってガスは、関連するカニューレ配列に均一に分配される。いかなる留め具も使用できる。例えばガイドピン、リベット、釘又は鋲、ナット／ボルトの組合せ、又は磁石が使用できる。好ましい実施態様では、ネジ又はナット／ボルトの組合せのような解放可能の留め具が使用されるが、幾つかの用途には接着剤のような永久型留め具が望ましいかも知れない。ガス分配装置には垂直の支持体が任意に取付けられ、これによりガス分配装置をサンプル容器の配列上に支持する。
【００４２】
これらのプレートは、発酵中、プレートの構造一体性を維持するいずれかの好適な材料で任意に構成される。例えばプレートは、金属、プラスチック、セラミック、又はいずれかの好適な複合物で任意に構成される。一例では、プレートは、テフロン（登録商標）塗被アルミニウムで構成され、これによりプレートは、前述のような容器フレーム及びサンプル容器と一緒にオートクレーブ殺菌処理を受けることができる。
【００４３】
一実施態様では、ガス分配装置は、２つのプレートを有する。第一のプレート、例えば底プレートは通常、底面に複数のサンプル容器領域又は複数の凹みを有する。これらの凹みは、容器フレームに保持されたサンプル容器の配列に対応し、これらのサンプル容器に蓋をするのに役立つ。図９〜１１は、凹み、例えば底部分６４６上のサンプル容器領域又は凹み６２５で囲まれた様相を示す。これらの凹み又は凹部は、例えば容器フレーム内のサンプル容器を固定するためにも使用される。図では凹みは円形で示したが、任意に、例えば各種のサンプル容器に対応するいずれかの形状である。
【００４４】
サンプル容器領域の周囲には通常、ガス及び集結圧力をサンプル容器から逃がすため、１つ以上の通気口が任意に設けられる。図１１は、通気空間の一実施態様を示す。しかし、その他の通気空間及び凹部の構成は、サンプル容器内の集結圧力が他のサンプル容器を汚染することなく逃げられるように、任意に構成される。
【００４５】
サンプル容器の上面がガス分配装置の底面に隣接する場合、ガス、液体、エマルジョン、又はサンプル容器中に集結した過剰圧力は、ガス分配装置に作られた凹部及び／又は通気空間を通って逃げる。これら逃亡用エレメントの相互汚染は、ガス分配装置底面にある垂直端が、隣接するサンプル容器から各サンプル容器を分離するので、著しく減少する。更に、カニュールからのガス流は、特定のサンプル容器外側の汚染物が通気口内に吸引されないように、サンプル容器内で正圧を維持する。
【００４６】
幾つかの実施態様では、第一プレートは、ガスをサンプル容器に配送する複数のカニューレを有する。これらのカニューレは通常、このプレートの上面から該プレートを通って該プレートの底面の下に延びている。カニューレの長さは、一般にサンプル容器の底部から約１〜約０．１ｃｍ以内に届くのに充分な長さである。カニュールは、例えばカニュールを通ってサンプル容器内に分配されるガスのため、プレートの上面まで開いている。これらのカニューレは、例えば容器フレームに保持されたサンプル容器の配列に配置可能に構成される。
【００４７】
カニューレの他、第一プレートは、サンプル容器の配列に対応する複数の開口部を任意に備える。例えばこれらの開口部は、第一プレートを貫通する開口を備え、ガス分配装置を容器フレームに取付けた時、この開口から液体がサンプル容器内に添加される。
第一プレートは通常、例えばネジ又は接着剤で第二プレートに取付けられ、この第二プレートは通常、ガス流を第一プレートのカニューレ中に供給するため、１つ以上のガス入口を備える。このガス入口は、第二プレートと第一プレートとの間に作られた内部空間の中まで開いている。この内部空間は、ガス流をカニューレに供給する。
【００４８】
更に第二プレートも、例えばサンプル容器への液体の通路を与えるため、複数の開口部を有する。第二プレートの開口部は通常、第二プレートと第一プレートとを結合した際、第一プレート上の開口部と整列するか又は合致する。これらの開口部は、ガス分配装置に取付けた容器フレームのサンプル容器中に液体を添加できる開口を有する。また開口部は、液体をサンプル容器中に吸引又は分配するのに使用できる吸引器又は分配器の配列用開口としても役立つ。他の実施態様では、これらの開口部からサンプルを吸引したり、或いは栄養剤、水等を添加するのに、ピペット又は注入器が使用される。ガス分配装置は、密封環境を望む場合、開口部を覆うための蓋も任意に有する。第一プレート及び第二プレートは共同で、ガス又は液体をサンプル容器の配列に配送するための発酵器ヘッド又はマニホールドを有する。更に詳細な例を以下に示す。
【００４９】
本発明の発酵装置には、例えばカニューレへのガス流を制御する；カニューレ内で泡立つ空気対酸素比を変える；温度をモニターし、制御する；各種試薬の添加を支持する等のため、プロセスコントローラが任意に結合される。プロセスコントローラを用いた自動化プロセスを以下の例で更に詳細に説明する。
【００５０】
本発明の発酵器装置には、その他の装置も任意に結合される。例えば分配器（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）、吸引器、遠心機、その他の処理装置が、例えば発酵を行なう同じ容器中でサンプルが処理できるように、任意に発酵器に結合されるか、或いは容器フレームと併用するため任意に構成される。例えば分配器が、液体を例えばガス分配装置中の複数の開口部から、容器フレームに保持された複数のサンプル容器中に分配するため、任意に構成される。同様に吸引器が、本発明の容器フレーム及びガス分配マニホールドと調和（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）させるため、任意に構成される。
【００５１】
遠心機も発酵サンプルの処理に任意に使用される。例えば遠心機は、遠心分離の前にサンプルの移送を防止する遠心管としてサンプル容器を受け取るため、任意に構成される。本発明で使用される遠心分離システムに関する更なる情報は、例えば２００１年８月９日出願のＤｏｗｎｓ等による“Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｕｓｉｎｇ  ｓａｍｅ”と題するＵＳＳＮ  ０９／７８０，５８９参照。
【００５２】
ＩＩ．多数サンプル発酵器によるサンプルの発酵法
前述の多数サンプル発酵器は、例えば処理ステーションに輸送可能な例えば容器フレーム中で、複数のサンプルを同時に発酵させるために使用される。本発明は、例えば１つ以上の処理工程と協力して、このような発酵器を使用する方法も提供する。例えばこれらの方法は、容器フレーム中に通常、各サンプル容器が約５０〜約１００ｍｌ、更に通常６５ｍｌのサンプルを含有する複数のサンプル容器を供給する工程を含む。これらのサンプルは、容器フレーム内のサンプル容器中で発酵させる。
【００５３】
ここで使用される発酵は、一般に細胞を用いて、例えば水、空気、糖類、無機塩、窒素供給源等の原料、又は酵素基質を所望の生成物、例えば蛋白質に転化するいずれかの方法のことを云う。使用される細胞の種類としては、限定されるものではないが、動物細胞、イースト細胞、及び細菌細胞、例えばＥ．ｃｏｌｉ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ等が挙げられる。これらの細胞は通常、増殖媒体中で増殖してから、生成物が得られる。発酵工程は通常、例えば細胞の増殖を促進するため、サンプル容器に関連する複数のカニューレを介して各サンプル容器にガスを同時に配送する工程を含む。例えばこれらの方法は通常、発酵させる複数のサンプルを含有する容器フレームに前述のような発酵器ヘッドを取付ける工程を含む。いったん発酵すると、サンプルは、後処理ステーション、例えば遠心機に移送される。通常、後処理ステーションは、サンプルを発酵させた同じ容器を受け入れるために構成される。更に幾つかの処理ステーションは、サンプル容器含有容器フレームを受け取るために、例えば分配又は吸入ステーションに構成される。具体的な方法は、以下、図４、５で説明する。
【００５４】
図４は、本発明に従って実施される発酵方法３００を説明する。ブロック３１０は、複数のサンプル容器１５を供給する。多数の小容量の発酵容器を供給することにより、大量発酵法で使用される標準製造規模の容量よりも小容量の増殖媒体の方が収量及び栄養剤の必要量をいっそう予測できる点で、本方法は、大きな発酵容器を使用する製造規模の発酵方法よりも有利である。一回で発酵できるサンプル容器の数は、本発明では制限されず、制限されるのは、いずれか一つの発酵装置の構成の実施可能性だけか、或いは製造時、更なる処理工程で取り扱う可能性があるサンプル容器の数だけである。
【００５５】
ブロック３１５は、複数のサンプル容器を配列、例えば８×１２の長方形配列に並べる。しかし、この配列は、発酵装置に実用的ないかなる形状でも任意に構成される。例えばサンプル容器は、長方形配列、ハニカム構造、或いは直線配列で任意に並べられる。
ブロック３２０は、複数のカニューレをサンプル容器に対応する配列に並べる。本発明では、このカニューレ配列中の各カニューレは、ブロック３１５において並べたサンプル容器配列中の個々のサンプル容器に対応する。一実施態様では、複数のカニューレは、ブロック３１５で並べたサンプル容器の数により制限される。
【００５６】
ブロック３２５は、酸素及び／又は１つ以上の他のガスをサンプル容器中の発酵媒体に配送するためのガス分配装置を作る。例えば一実施態様は、マニホールドの接続したガス分配器にカニューレ配列を固定する。カニューレ配列は、液密シールが得られるいかなる手段でも固定してよい。例えばカニューレは、ユニオンコネクターによりガス分配器に任意に接続される。或いはカニューレは、空気圧で分配器に接続するか、カニュール配列及びガス分配装置は、単一のユニットとして任意に成形される。他の実施態様では、分配器は、マニホールドを用いずに、ガス源に直接接続する。ガス分配装置の作製方法は、ガスが、対応するカニューレを通って各個々のサンプル容器に選択的に又は集団で配送されるように、ガス源から酸素及び／又は１つ以上の他のガスをガス分配器に均一に配送するいかなる方法を用いても任意に達成される。
【００５７】
ブロック３３０は、複数のサンプル容器を含有する容器フレームを温度制御領域に輸送する。当業者に公知の他の温度制御法も本発明内で意図するものである。例えば容器フレームは、加熱ゲル浴又は一定温度に維持するのに使用される温度制御室に任意に輸送される。
ブロック３３５は、ブロック３３０で作ったガス分配装置を、例えばネジを用いるか、単に頂部に置いて、図１４に示すような溝アッセンブリーにより所定位置に保持することにより、容器フレームの頂部に置く。このような構成により、サンプル容器の配列は、ブロック３４０において発酵する。
【００５８】
いったん発酵が終わると、ブロック３４５は、容器フレームからガス分配装置を取り除く。サンプル容器は、例えば各サンプル容器に設けた掴み面を巧みに操作することにより、容器フレームからブロック３５０の後発酵処理ステーションに直接、任意に移送される。この後発酵処理ステーションは、サンプル容器から発酵生成物を直接処理できるいずれかの処理工程を含む。例えばサンプル容器は、手動で又は機械的に容器フレームから自動化遠心機に直接移送してよい。或いはサンプル容器は、吸引ステーション又は検出ステーションに移送してよい。他の実施態様では、サンプル容器は、容器フレームから取り除かず、更なる処理、例えば容器フレーム中のサンプル容器の配列と調和させるために構成された分配器又は吸引器を用いて定量分配又は吸引のような更なる処理のためそのまま残す。
【００５９】
ブロック３５０では、サンプル容器中の発酵生成物は、後発酵処理ステーションに直接移送され、ブロック３５５では発酵生成物はサンプル容器自体の中で直接処理される。例えば一実施態様では、サンプル容器は、遠心機ステーションに直接移送され、ここで、サンプル容器が遠心分離管として働くと共に、発酵生成物が従来公知の方法に従って遠心分離されるように、サンプル容器は遠心機内に直接配置される。吸引、試薬分配、又は検出のような更なる処理工程も発酵方法で使用されるサンプル容器中で直接生じる。この方法では、発酵容器は、全製造方法中、サンプルを保持するサンプル容器を供給し、これによりサンプル容器からサンプル容器にサンプル材料を移送する余分の無駄を除去すると共に、製造方法の各工程でのサンプル容器の他、発酵装置の洗浄及び殺菌に要するコストを低下させる。その他の多数プロセス製造又は分析も本発明に従って実施できる。
【００６０】
図５では、ブロックダイアグラム４００は、本発明を１つの多数工程・多数プロセス製造に統合する方法を示す。ブロック４１０は、発酵前の処理ステーションを示す。一実施態様では、発酵液及び発酵栄養剤は、前処理ステーション４１０においてサンプル容器に添加される。多数工程製造又は分析に含まれる他の処理工程も本発明に従って意図するものである。例えば細菌移植は、前処理ステーション４１０においてサンプル容器内で起こる。前処理工程の例としては、限定されるものではないが、例えば溶剤の脱イオン化、材料の低温殺菌、例えば細胞栄養剤液の混合等が挙げられる。これらの工程は通常、水、細胞液、砂糖、窒素供給源等の発酵用原料を処理するのに使用される。輸送手段４２０、例えばロボット、技術者、又はコンベアベルト等は、処理ステーション４１０から発酵装置１００のような発酵装置にサンプル容器を輸送するのに任意に使用される。本発明に従って示した他の実施態様の発酵装置も使用できる。例えば図１４又は図１に示した発酵装置が任意に使用される。
【００６１】
更に、輸送手段４２０が、サンプル容器を個々に、集団で、又は発酵装置用に構成された配列で移送できることは理解されよう。例えば一実施態様では、容器フレームは、サンプル容器配列を発酵装置１００に輸送する。同様に、発酵後、輸送手段４３０は、サンプル容器を発酵装置から後発酵処理ステーション４１０に輸送する。一実施態様では、輸送手段４３０は、サンプル容器の配列を保持した容器フレームを、遠心機処理ステーション４１０に輸送する。後処理ステーション４１０は任意に、吸引工程、分配工程、又は検出工程のような、多数プロセス又は分析において起こる他のいずれかの処理工程である。後処理工程の例としては、限定されるものではないが、脱イオン化、クロマトグラフィー、蒸発、ろ過、遠心分離、結晶化、乾燥等が挙げられる。これらの工程は、一般に発酵で生成した材料の精製、検索、及び濃縮に向けたものである。このようにして、多数処理工程は、同一サンプル容器中に含まれる各サンプルについて行なわれ、その結果、発酵方法を高スループット又はその他の多数プロセスシステムに導入することが可能である。具体的な発酵条件は次のとおりである。
【００６２】
本発明は、好ましくは可溶性蛋白質の高水準の製造が可能な発酵条件を用いる。これらの発酵条件は、高水準のイースト抽出物及びバクトトリプトン（ｂａｃｔｏｔｒｙｐｔｏｎｅ）（豊富な媒体、ひどい液（ｔｅｒｒｉｆｉｃ  ｂｒｏｔｈ）又はＴＢと云う）の使用を含んでよい。第二に、この媒体は、１％グリセリン（追加の炭素供給源）で補強される。最後に、この媒体は、好ましくは通常５０ｍＭ  ＭＯＰＳで緩衝処理される。或いは、アミノ酸、及びＭＯＰＳとは対照的な５０ｍＭホスフェートを含む限定的な（ｄｅｆｉｎｅｄ）媒体が使用される。最初の２つの添加物は、栄養剤を外見上失うことなく、細胞を約１０時間以下の間、増殖させる。高度に緩衝処理された媒体は、発酵中、日常的に起こる、細胞が高水準の酸（低いｐＨ）に曝されるのを防止する。
意外にも、ノーマルＬｕｔｉａ  Ｂｒｏｔｈ又はＬＢ媒体で発現される５％未満のヒト蛋白質が通常、可溶性であることが見い出された。しかし、上記媒体を使用すると、Ｅ．ｃｏｌｉで発現される１５〜２０％のヒト蛋白質は、今や可溶性で現れる。
【００６３】
好ましい実施態様では、発酵媒体は次のようにして調製される。ＴＢ媒体を７Ｌバッチで調製する。発酵ランに使用する日までＴＢ媒体に抗体を加えない。７Ｌバッチを調製するため、以下の工程を行なう。（１）清浄な１０Ｌパイレックス瓶に〜４Ｌ  ＤＩ  Ｈ2 Ｏ又は１８メグオーム水を満たし、大きい撹拌棒を入れる。（２）イースト抽出物１６８ｇを加える。（３）Ｔｒｙｐｔｏｎｅ  ８４ｇを加える。（４）グリセリン７０ｍｌを加える。（５）完全に溶解するまで撹拌プレート上で撹拌する。（６）例えば１８メグオーム水で６．３ＬにＱＳ。（７）最長の液体サイクルでオートクレーブ殺菌する。例えばカーボン源のカラメル化又は燃焼を防止するため及び／又は急速冷却のため、できるだけ速くオートクレーブからＴＢ媒体を取り出す。（８）ＴＢ媒体を室温で保存する。次いで（９）プロセスを記録する。ＴＢ媒体は全発酵器ランについて同じである。しかし、発酵器媒体は全てのランで同じである必要はない。例えば媒体の１つの相違は、発酵直前に加える抗体である。同じ日の発酵ランでは、ＴＢ媒体に以下のものを加えてよい。（１）３５０ｍｌの１Ｍ  ＭＯＰＳ  ｐＨ７．６、（２）消泡剤  ７ｍｌ、（３）２０ｍｇ／ｍｌクロラムフェニコール  ７ｍｌ、（４）１００ｍｇ／ｍｌアンピシリン  ７ｍｌ、（５）７Ｌ以下の容量まで充分１８メグオーム水を添加、（６）ラベルにＴＢ媒体に加えたものを全て記入、（７）きっちり蓋をし、瓶をよく振る、（８）プロセスを記録する。上記媒体は、本発明の発酵器及び方法で任意に使用する当業者に公知の多数の可能な選択の１つにすぎない。発酵終了後、サンプル容器は、例えば容器フレーム中の前述のような後処理ユニットに手動で又は機械的に移送する。例えばロボットが容器フレームからサンプル容器を取り出して、例えば遠心機中に置く。
【００６４】
ＩＩＩ．発酵システム例
発酵器例＃１
本発明による発酵装置の例を図１に示す。発酵装置１０は、一般にサンプルホルダー配列２５５、カニューレアッセンブリー８０及びガス分配装置２７０を備える。図示の発酵装置１０は、前述のような直接、前−及び後−発酵処理と適合し得るサンプル容器中の多数バッチサンプルを別々に同時に発酵させるために構成されている。
【００６５】
サンプルホルダー配列２５５は、掴み面１７、通常、配列１１０のようなサンプル容器の配列を形成する個々のサンプル容器１５、輸送可能な容器フレーム２５０、及び配列１１０に対応する配置ウエルの配列２６０で構成される。掴み面１７は、集団でサンプル容器配列１１０を形成する各個々のサンプル容器１５上に任意に設けられる。掴み面１７は、各サンプル容器の底部にあるのが好ましいが、サンプル容器１５を、容器フレーム２５０又は他の処理ステーションに或いは容器フレーム２５０又は他の処理ステーションから移送できるならば、サンプル容器のいずれの面にも掴み面１７は任意に設けられる。
【００６６】
各個々のサンプルウエル１５の底部は、配置ウエル、例えば配置ウエル２５７内に置かれる。配置ウエルの配列２６０は、好ましくは配列１１０の構成を反映し、輸送可能な容器フレーム２５０中に埋め込まれる。
輸送可能な容器フレーム２５０を用いることにより、サンプル容器の全体の配列１１０は、多数プロセス製造において、１つの発酵処理ステーションに任意に輸送されたり、この発酵ステーションから他の処理ステーションに任意に輸送される。図示の本例では、輸送可能な容器フレーム２５０は、サンプル容器の配列１１０を、水浴のような温度制御された領域２１０に輸送する。この実施態様では、温度制御領域２１０は、水浴容器２１５中の水浴２４０で構成され、容器２１５は、水浴２４０中に浸漬された水浴温度コントローラ２２０及び温度コイル２３０により制御される。
【００６７】
図１〜３にガス分配装置の例を示す。ガス分配装置２７０は、マニホールド７５にガス供給源８５を接続して構成される。導管７０は、マニホールド７５をコネクター６５に接続する。コネクター６５は、マニホールド７５をガス分配器５５に接続する。図１、３の実施態様では、カニューレアッセンブリー８０は、カニューレ配列１２０で構成され、この配列１２０は、サンプル容器配列１１０に対応する個々のカニューレ２２で構成される。各個々のカニューレ２２は、カニューレ２２をガス分配装置２７０に結合させる留め具３５により任意に接続される。カニューレ２２は、好ましくは通気及び混合を促進するため、各個々のサンプル容器１５のはぼ底部まで延びている。
【００６８】
他の実施態様では、各個々のカニューレは、ガス分配装置２７０に気密液密状に直接取付けられる。留め具の必要性をなくす場合、この実施態様は、カニューレ２２を直接ガス分配装置２２に一体的に統合し、これにより細菌汚染の可能性のある表面、溝、及び／又は凹みの数を減らして、発酵損傷の機会を低減させる。同様に、ガス分配装置２７０に統合すると、カニューレ２２は、ガス分配装置２７０と一緒に任意にオートクレーブ殺菌され、これにより各カニューレ２２を清浄化及び滅菌する前に、別々にほどく必要がなくなる。この利便性により、各バッチの均一性に加えて、時間も経費も節約される。例えば各カニューレ２２は、各発酵ランの前に、個々に固定したり、或いは清浄化及び滅菌する前に個々にほどく必要がないので、人による過失の可能性は最小限になる。また、いずれか１つのカニューレ２２中に不均一性があっても、個々のカニューレ２２が各ランにおいて、常に同じサンプル容器と関連しているので、直ぐに明らかになる。図１４に、統合したカニューレを示す。
【００６９】
図３において、ガス、例えば酸素は、マニホールド７５から分配器５５の中空空間６０を通って分配器５５の全ての部分に配送され、こうして所望ならば、サンプル容器１１０の全配列を酸素化する。酸素及び／又は１つ以上の他のガスは、カニューレアッセンブリー８０手段により分配器５５に接続した個々のカニューレ２２を通って分配器５５から配送される。
【００７０】
一実施態様では、カニューレアッセンブリー８０は、分配器５５の内面上のコネクター４５と、分配器５５の外面上のコネクター４０とで構成される。留め具３５は、個々のカニューレ２２を分配器５５上のコネクター４０に取付ける。矢印２５は、酸素及び／又は１つ以上の他のガスの流れを示し、酸素等のガスは、カニューレ２２から発酵媒体２０中に流れて気泡３０を生成する。例えばガス源８５は、図６、１２に示すように、マニホールドを使用することなく、直接、分配プレート６４５に任意に結合させる。同様に、カニューレアッセンブリー８０は、他の方法で作製できる。例えば図１２に示すように、カニューレ２２は、分配プレート６４５に直接取付ける。
【００７１】
この方法では、ガス源８５から配送された正確なガス混合物は、各個々のカニューレアッセンブリー８０に均一に分配される。酸素、酸素含有化合物、又はサンプルを発酵できる他のガス又はガス混合物をガス源８５からサンプル容器１５中に均一に配送するいかなるガス分配装置も任意に使用される。
【００７２】
図６、１２は、ガス分配装置の他の実施態様を示す。ガス分配装置２７０は、マニホールド、マニホールド導管、又はマニホールドコネクターなしで構成されたカニューレ配列１２０に分配プレート６４５を直接取付けて構成される。この実施態様では、分配プレート６４５は、底部分６４６及び頂部分６４７（図示せず）で構成される。入口６３０は、酸素、酸素含有ガス混合物、又はサンプルを発酵できる他のガス又はガス混合物をガス源８５（図示せず）から分配プレート６４５に配送する。
【００７３】
底部分６４６及び頂部分６４７は整列し、例えば気密液密シールを形成するため、開口部６４０を介して互いにしっかり固定される。両部分６４６及び６４７間には中空空間が存在し、この空間を通ってガスは、カニューレ配列１２０に均一に分配される。複数の開口部６３５は、分配プレート６４５に垂直支持体を固定するのに使用され、分配プレート６４５は、サンプル容器配列１１０に隣接して止める（ｒｅｓｔ）。いかなる好適な留め具も使用してよい。図示の例では、上部分６４７と底部分６４６とは、ネジで結合されて、分配プレート６４５を形成している。ネジは、アルミニウム脚を分配プレート６４５に垂直支持体として固定する。
【００７４】
図９〜１１は、ガス分配装置の別の実施態様を示す。この実施態様ではカニューレ２２は、底部分６４６に直接取付ける。開口部６２０は、栄養剤及びその他の溶液をサンプル容器１５中に分配するための分配管７６０（図示せず）を保持する。開口部６２０は、例えばピペット又は注入器を用いてサンプルを吸い取ったり、或いは栄養剤、水等をサンプル容器に加えるため、発酵プロセス中、サンプル用通路に任意に使用される。固定用溝６５０により分配管７６０は、分配プレート６４５に固定できる。凹み６５５及び垂直端６６５で円形凹部を作り、サンプル容器領域６２５内のサンプル容器１５の不動化を助ける。この実施態様では、凹み６５５は円形で、サンプル容器１５の形状に対応しているが、他の好適な形状も使用できる。
【００７５】
サンプル容器領域６２５の周囲上には、通気口６１０が配置され、ガス及び集結圧力をサンプル容器１５に逃がす。図１１において、通気口６１０は、通気用空間６７５を形成する。垂直端６７０は、垂直端６６５よりも大きいので、通気用空間６７５は、凹部６５５よりも深い凹部を占める。垂直端６７０と６６５との高さの差は、垂直端６８０の高さに等しく、通気用空間６７５の深さを決定する。通気用空間６７５及び凹部６５５（したがって垂直端６６５、６７０、６８０も）の他の構成は、サンプル容器１５内の集結圧力が他のサンプル容器を汚染することなく、通気用空間６７５を通って逃げられるように作ってよい。
【００７６】
サンプル容器１５の上面が面６６０に接すると、ガス、液体、エマルジョン、又はサンプル容器１５内に集結した過剰の圧力は、凹部６５５及び通気用空間６７５を通って逃げることができる。これらの脱出用エレメントの相互汚染は、垂直端６７０によりサンプル容器１５と隣接するサンプル容器１５とが分離されるので、著しく減少する。更にカニューレ２２からのガス流は、サンプル容器１５の外側の汚染物が通気用空間６７５を通って凹部６２５、６５５又は６７５によりサンプル容器１５中に引き込まれないように、サンプル容器１５内を正圧に維持する。その他の通気口６１０は、過剰のガス、液体、エマルジョン又は下方の圧力が、他のサンプル容器１５を相互汚染することなく、通気口６１０を通って逃げられるように構成してよい。
【００７７】
図２に示すガス分配装置２７０の他の実施態様では、サンプル容器配列１１０は、ガス分配装置２７０が例えば分配プレート６４５を利用するのとは対照的に各個々のサンプル容器１５を酸素化するように構成される。こうして、サンプル容器の配列１１０は、カニューレアッセンブリー８０をいずれかの個々のサンプル容器１５に調節することにより、集団で又は個々に任意に酸素化される（又は他の適当なガスを供給する）。例えば一利用例では、Ａ部はＢ部よりも２倍長く酸素化できる（又は他の適当なガスを供給できる）。
【００７８】
図示の例では、カニューレ配列１２０は、個々のサンプル容器１５で構成されたサンプル容器配列１１０に対応する。各個々のサンプル容器１５は、分配器５５に接続した個々のカニューレアッセンブリー８０にも対応する。酸素及び／又は１つ以上の他のガスは、マニホールドコネクター６５を通って分配器５５に配送される。酸素及び／又は１つ以上の他のガスは、各カニューレアッセンブリー８０を通るか、或いは選択的に特定のアッセンブリー８０に配送してよい。例えばＡ部及びＢ部のカニューレアッセンブリー８０が利用できるが、Ｃ部及びＤ部にはガスを流さない。
【００７９】
図３、１２において、掴み面１７は、例えば発酵が終ると、発酵装置又は他の処理ステーションに、或いは発酵装置又は他の処理ステーションからサンプル容器１５を自動化又は手動により移送させる。一実施態様では、掴み面１７は、磁石が掴み面１７を引き付けて、サンプル容器を他の処理ステーションに移送させるように、磁石である。他の実施態様では、掴み機構は、サンプル容器の外側を握って移送を行なう。更に他の実施態様では、掴み面１７は、サンプル容器の上部の所でリップである。発酵処理ステーションに又は発酵処理ステーションからサンプル容器を輸送するため掴むことができるその他の面は、本発明の範囲内である。例えば掴み面１７は、サンプル容器１５の内側、外側、上部又は底部上に任意に存在する。他の実施態様では、サンプルは、グリッパ構造の助けで所定位置に保持、輸送される。
【００８０】
図１２は、ガス分配装置の一実施態様を示す。ガス分配装置２７０及びカニューレ２２は、サンプル容器にガスを供給するのに共に使用される。本例では酸素、酸素と他のガスとの混合物、又は他のガス又はガス混合物は、入口６３０を通って分配プレート６４５内に導入される。ネジのような留め具は、開口部６４０を介して上部分６４７を底部分６４６に接続、整列させる。分配管７６０及びカニューレ２２は、分配プレート６４５に直接取付けられ、部分６４６、６４７をほどき、分配管７６０又はカニューレ２２のいずれか一方又は両方を取り替え、次いで再び部分６４６、６４７を固定することにより、取り替えることができる。分配管７６０、カニューレ２２、入口６３０、及び部分６４６、６４７については、これらのエレメントが一ユニットとしてオートクレーブ殺菌されるように、共に固定したままにしておくことが好ましい。これにより各エレメントを別々に殺菌するため、各発酵後、配列２７０を解体する時間及びコストをかけることなく、重要な殺菌が行なえる。
【００８１】
図示の例では、個々のサンプル容器１５の上面は、サンプル容器領域６２５内の面６６０に直接接している。サンプル容器１５の上面は、凹部６５５内に配置される。面６６０は、好ましくはサンプル容器１５の上面の全周とは接触していない。また通気口６１０は、面６６０とサンプル容器１５の垂直端との間に隙間６７２が存在するように、面６６０に隣接して配置することが好ましく、これによりサンプル容器１５から通気用空間６７５を通って逃げる過剰のガス、エマルジョン、又は圧力用の通路を作る。カニュール２２を通るガス流は、汚染物が通気用空間６７５を通ってサンプル容器１５内に引き込まれないように充分な圧力を供給する。
【００８２】
発酵器例＃２
図１３〜２１は本発明発酵装置の他の実施態様を示す。一般にこの装置は、位置ウエルを有する容器フレーム、及びカニュール配列を有するガス分配装置を備える。各部品を以下に図面を参照して更に詳細に説明する。
図１３に示すような容器フレーム１３００は、底部分１３１０及び頂部分１３２０を側部分１３２５、１３３０で結合して構成される。この容器は、例えば側部分１３２５、１３３０に結合した取っ手１３３５、１３４０を握ることにより容易に輸送可能である。各側１３２５及び１３３０は、例えばピン１４８０を用いて、図１６に示すようなガス分配装置を固定するためのピンを受けることができる２つの溝を有する。頂部分１３２０及び底部分１３１０は、共同で配置ウエルの配列１３５０を形成する。容器フレームの底部分１３１０は、サンプル容器が配置される配置ウエルの底部として役立つ複数の凹みを有する。例えば容器フレーム１３００は、８×１２配列の配置ウエルを有する。頂部分１３２０は、合わせ用の孔１３６０配列を有し、これらの孔は、複数のサンプル容器を容器フレーム中に受け入れて、これらを容器フレーム内の所定位置に保持する。容器フレーム１３００の孔１３６０及び凹み１３５５は、共同で複数のサンプル容器、例えば管を保持するための棚を形成する。孔１３６０は、円形で示したが、この形状は、いかなる所望のサンプル容器も受け入れるために任意に構成される。
【００８３】
図１４は、容器フレーム１３００に結合したガス分配装置を示す。ガス分配装置は、ガス分配装置を容器フレーム上の所定位置に保持するため、溝１３４５内を滑動する４つのピン１４８０を有する。図１４に示すように、ガス分配装置は通常、例えばネジ又はピンを用いて共に固定された第一プレート１４６５及び第二プレート１４７０を有する。任意の蓋１４６０も示す。更に、ガス分配装置は、ガス分配装置を簡単に配置し、取り外すため、第二プレート１４７０に取っ手１４１０、１４２０を取付けて構成される。
【００８４】
入口１４３０、１４４０は、ガス分配装置へのガス入口を与える。これらのガス入口は通常、ガス源からガスを受け入れて、これを例えば複数のカニューレに配送する。これ複数のカニューレは通常、ガス分配装置に例えば第一プレートの一部として取付けられる。例えば図示の実施態様では、カニューレ１４５０は、第一プレート１４６５の一部であり、第一プレートの上部から第一プレートを貫通して下方まで延びているので、カニューレは、配置ウエル、例えばウエル１３５０の内部、又は配置ウエル１３５０内に配置されたサンプル容器の内部に配置可能である。
【００８５】
第一プレート１４６５は通常、カニューレ配列及び複数の開口部を有する。第一プレートの開口部は、配置ウエル内のサンプル容器への道（ａｃｃｅｓｓ）を与えるため、第二プレート上の１セットの開口部と整列している。カニューレ配列は、第一プレートの一部として任意に成形するか、別途に成形した後、第一プレートに取付ける。例えば開口部中に受容してから、Ｏ−リングを用いて固定されるカニューレ配列を受けるため、例えば第一プレートには、別のセットの開口部が任意に存在する。
【００８６】
図１８は、第一プレート１４６５の底面を示す。例えば第一プレートの底面上には、サンプル容器を覆って上記例１で説明したような通気空間を付与するため、サンプル容器領域１８１０又は凹みの配列が使用される。各サンプル容器領域は、関連する配置ウエル、ガスを配置ウエル内に置かれた各サンプル容器中にガスを配送するため各配置ウエルに関連するカニューレ、及び発酵中、集結した圧力を解放するための通気口と一緒に配置されたサンプル容器への道を与える開口部を有する。更に図１８は、例えば第一プレートに第二プレートを例えば１セットのネジで取付けるのに使用される開口部１８３０、１８４０を示す。図１９は、開口部１９２０、通気口１９３０、及びカニューレ１９４０を示す図１８の一部の詳細図である。更に図１９は、第一プレートと第二プレート間をシールするのに役立つガスケット又はＯ−リング１９５０を示す。
【００８７】
第二プレート１４７０は通常、プレート１４６５の１セットの開口部と対応する前述のような１セットの開口部を有する。２つのプレートのこれら開口部は、結合して、配置ウエル１３５０への道用両プレートを貫通して延びる通路を形成する。開口部は、シールシステムを望む場合は、図１４に示すように、内部空間から閉じ、蓋を用いて覆うことができる。更に第二プレート１４７０は通常、ガス入口１４３０を有し、ここからガスは内部空間に流れる。図２１は、図１４に示すようなガス分配装置の側面図である。例えば図２１は、第一プレートの下から配置ウエル中に延びるカニューレ１４５０と第一プレート及び第二プレートを貫通して延びる開口部１９２０とを示す。
【００８８】
図２０は、第一プレート及び第二プレーとを有する図１４のガス分配装置の断面図を示す。上プレート１４７０は、例えば開口部１８３０及び１８４０を貫通するネジを用いて、底プレート１４６５に取付ける。底部上にある第一プレートは、開口部２０１０及びカニューレ２０２０を有する。これらの開口部は、第一プレート１４６５中の開孔で、上プレートである第二プレート１４７０中の同様な開口部と整列している。カニューレは、例えば上プレートと底プレート間にシールを形成するため、Ｏ−リングで固定した他の１セットの開口部を通って第一プレート内に挿入される。これらのカニューレは、配置ウエル中に保持されたサンプル容器の配列中に容易に配置されるように、プレート１４７５から配置ウエル１３５０の中まで延びている。カニューレ２０２０は、プレート１４７０の中まで延びていないが、これと接している。カニュール２０２０とプレート１４７０とが接する所に隣接して、通気用空間２０３０があり、この空間によって、カニューレは上プレートの内部空間２０４０に連結している。内部空間２０４０には、ガスが入口、例えば入口１４３０から流入する。
【００８９】
図１５は、液体添加マニホールドアッセンブリーに連結した容器フレームを示す。容器フレーム１３００は、ピン１４８０を用いて上部に配置した第一プレート１４６５と一緒に示した。第一プレート上には第二プレート１４７０が配置され、またこのガス分配システムの第二プレート上には液体添加マニホールド１５１０を示した。液体添加マニホールドは、例えば第一及び第二プレート中の対応するセットの開口部を通って液体をサンプル容器中に加えるにの使用される。図１６は、液体添加マニホールド１５１０を更に詳細に、例えばガス分配装置の第一及び第二プレート上の開口部と整列した開口部１６２０を示す。開口部１６２０は、液体試薬を装置のサンプル容器中に配送するのに使用される。マニホールド１５１０は、例えばピンを用いて、ガス分配システム上に置く。更に、Ａ−Ａ線に沿った液体添加マニホールドの断面図である図１７は、サンプル容器に液体を分配するためのピペット又は添加用（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ）カニューレの使用方法を示す。
【００９０】
システム例３：自動化システム
図７は、自動化発酵装置の一例を示す。プロセスコントローラ７０５は、装置７００の各種構成成分をモニターし、制御するもので、好ましくはオペレーターインターフェース付きのプログラム可能なコンピュータである。或いはプロセスコントローラ７０５は、機構のタイミング、溶液添加、温度調節、ガス流速及びガス混合物の調節、測定の検出、及び／又はオペレーターの介入を促進する警報又は注意報の送達のような装置の多数の構成成分を調整する（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）いずれかの好適なプロセッサーである。電子結合７１０、７７５、７９５は、発酵装置７００の各種構成成分をプロセスコントローラ７０５に接続する。例えば電子結合７１０により、コントローラ７０５は供給原料溶液７２０、７３５、７４５から溶液流を開始、停止、及びモニターできる。同様に、電子結合７７５により、コントローラ７０５は、サンプル容器１５中へのサンプルの分配を開始、停止、モニターできる。電子結合７９５によっても、コントローラ７０５がセンサー７９０から情報を送ったり、受け取ったり、また温度制御された領域をモニターしたり調節することができる。その他の電子結合も本発明では任意に使用される。
【００９１】
発酵装置７００の一実施態様では、供給原料溶液７２０、７３５、７４５は、個々の原料管７２５から分配管７１５中に（単独に、組合せて、連続的に、又は集団で）ポンプ送りされる。適切なソレノイドを選択すると、どの原料溶液を分配管７２５にポンプ送りするかが決まる。例えばソレノイド７３０は、原料溶液７２０から原料管７２５への流れを制御する。他の利用では、原料溶液７２０と７３５との混合物は同時に分配管７１５にポンプ送りされる。別の利用では、原料溶液７２０は、まず分配管７１５に供給した後、所定時間、温置し（コントローラ７０５で指示）、次いで原料溶液７３５を分配管７１５にポンプ送りする。供給原料の各種組合せを任意に使用して、一層多いか少ない原料溶液を何らかの所望の利用に従って装置７００と併用してよい。
【００９２】
任意にぜん動ポンプであるポンプ７１０を用いて、分配管７１５は、原料溶液を個々の分配管７６０に移送する。各個々の分配管７６０は、個々のサンプル容器１５に対応し、また管７６０は、例えばソレノイド７６５がいったん開くと、原料溶液７２０が分配管７６０から対応するサンプル容器１５中に容量的に移送されるように配置される。各ソレノイド７６５は、個々のサンプル容器１５に対応する。原料溶液の容量分配は、好ましくは分配する量、速度及び時間を制御するプロセスコントローラ７０５で制御される。分配管７６０は、プラスチック、金属、又は分配される原料溶液に対し反応しないいずれかの材料で任意に構成される。
【００９３】
一実施態様では、配送ソレノイド７６５は、原料溶液７２０、７３５及び７４５のような多数原料溶液を個々のサンプル容器１５中に配送するため、ポンプ７１０及びコントローラ７０５と共同で働く。各ソレノイド７６５は、サンプル容器１５に対応し、またこれらのソレノイド７６５は、共に多岐化され（ｍａｎｉｆｏｌｄｅｄ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）、単独のぜん動ポンプ７１０の出力により供給される。各ソレノイド７６５は、好ましくは原料溶液７２０の容量を分配するため、連続的に開く。しかし、平行的に添加することも本発明内であると考える。
【００９４】
一実施態様では、原料溶液７２０を個々の分配管７６０に配送するため、ポンプ７１０及びソレノイド７６５を用い、原料溶液７２０は、分配管７１５経由で栄養剤を発酵媒体２０に導入する。原料溶液７２０を添加後、ソレノイド７３０は閉じ、濯ぎ溶液７４５に対応するソレノイド７４０は開く。ポンプ７１０は、分配管７１５経由で濯ぎ溶液７４５を配送し、これにより分配管７１５を溶液７４５で濯ぎ、次いで廃棄物容器７８５中に流入させる。ソレノイド７８０は、分配管７１５から廃棄物容器７８５への流れを制御する。原料溶液７３５は、次に分配管７１５内をポンプ送りされ、管７６０に分配される。分配管７１５は、他に添加する前に、濯ぎ溶液７４５で再び濯ぐ。ソレノイド７６５は、下流での無駄な容量を最小にするため、好ましくは分配管７６０の極めて近くに配置する。このようにして、分配管７１５は、既知量の原料溶液７２０、７３５を、分配管７１５を経由する次の又は別の原料溶液の添加の際、相互汚染又は汚染することなく、正確に配送する。したがって、各添加は容量的に正確で、前の添加の原料溶液が次の添加を希釈するのは、最小の既知量である。このようにして、添加用の栄養剤、痕跡量のミネラル、ビタミン、糖類、炭水化物、窒素含有化合物、蒸発性液体、ｐＨバランス用化合物、緩衝液、及びその他の液体を自動化でしかも高精度の方法で発酵媒体２０に添加できる。
【００９５】
プロセスコントローラ７０５により調整されて、各種構成成分は、所定の時間間隔で、又はサンプル容器１５内の特定の物性の測定に応じて、活性化できる。例えば一実施態様ではオペレーターは、特定の温度で所定時間、サンプル容器１５を温置し、所望量の原料溶液７２０を添加し、更に、異なる温度で別の所定時間、温置することをプロセスコントローラ７０５にプログラムする。発酵条件のいかなる組合せもプロセスコントローラ７０５中にプログラムしてよい。このコントローラは、コンピュータ、コンピュータネットワーク、又はその他のデータ入力モジュール等を任意に備える。
【００９６】
好ましい実施態様では、プロセスコントローラ７０５は、温度制御、原料溶液の添加、ガス速度及びガス混合物の調節、温置時間、及びセンサー７９０から受けたデータに応答して濯ぎを調整する。センサー７９０は、色調変化を吸光分光分析的に検出し、蒸発速度をモニターし、光学密度の変化を測定し、光変化を測光的に検出し、ｐＨ変化を検出し、酸化還元電位を電解的に測定し、温度の変動をモニターし、或いはその他の物理的変化を検出して、このデータをプロセスコントローラ７０５に送ることができる。これに従って応答の際、プロセスコントローラ７０５は、装置７００の各種構成成分を調節する。例えば酸化還元電位を測定することにより、センサー７９０は、発酵サンプルが過剰に酸素化されているか、或いは他のガスが過剰に供給されている場合を検出し、プロセスコントローラ７０５は、これに従ってガス流又はガス混合物比を調節する。別の例として、プロセスコントローラ７０５は、原料溶液７２０からｐＨ緩衝液を加えることにより、センサー７９０で検出されたようなｐＨ変化に応答できる。一実施態様では、最大の蛋白質発現は、発光をモニターすることにより検出できる。発光の時点では、最適発酵に達した後の発酵資源の廃棄を最小にするため、発酵は停止される。
【００９７】
各発酵媒体２０、カニューレ２２及び原料溶液の分配が均一なので、極めて少ない、例えば１つのセンサー７９０が、サンプル容器の配列１１０をモニターするのに必要な全てである。或いはサンプル容器１５が各種の発酵媒体２０を含むか、又は異なる発酵条件を受ける場合は、多くのセンサー７９０が任意に使用される。
【００９８】
上記自動化方法は、当業者に公知のいずれの発酵装置又は方法とも共同で任意に使用される。特にここで提示した発酵器を用いて発酵を実施すると、有益である。しかし、ここに提示した例は、説明の目的に提供したのであって、制限のないことが注目される。以上の発明は、明確性及び理解の目的で若干詳細に説明したが、この開示内容を読めば当業者ならば、形態及び詳細の各種変化も本発明の範囲を逸脱しない限り、可能であることは明らかであろう。例えば上記技術及び装置の全ては、種々組合せて使用でき、また本発明のその他の用途も考えられる。またこの説明で検討した特定の実施態様についての均等物も同様に本発明で使用できることが注目される。
【００９９】
本出願で引用した刊行物、特許、特許出願又はその他の文書は、各個々の刊行物、特許、特許出願又はその他の文書が、個別にあらゆる目的のため援用することを指摘したのと同様な程度まで、あらゆる目的のためここにその全体を援用した。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明による発酵装置の概略斜視図である。
【図２】本発明による発酵装置の概略上面図である。
【図３】本発明による各発酵サンプル容器の概略斜視図である。
【図４】本発明による発酵方法のブロックダイアグラムである。
【図５】本発明による多数処理手法における発酵システムの使用法を示すブロックダイアグラムである。
【図６】本発明によるガス配列の概略底面図である。
【図７】本発明による自動化発酵アッセンブリーである。
【図８】本発明によるカニューレの断面図である。
【図９】図６における分配プレートのサンプル容器領域の底面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線におけるサンプル容器領域の断面図である。
【図１１】図９のＦ−Ｆ線に沿ったサンプル容器領域の断面図である。
【図１２】本発明による分配プレートを使用した発酵サンプル容器の概略斜視図である。
【図１３】複数のサンプル容器を整列配置状態に維持するための容器フレームを示す概略図である。
【図１４】ガス分配装置に結合した図１３の容器フレームの概略図である。
【図１５】液体添加用に構成された他のガス分配装置と結合した図１３の容器フレームの概略図である。
【図１６】図１５の液体添能力を有するガス分配マニホールドの概略図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ線に沿った断面の概略図である。
【図１８】図１４に示すガス分配装置の底面の概略図である。
【図１９】図１８の一部の詳細図である。
【図２０】図１９のＢ−Ｂ線に沿った、上プレート及び底プレートを有するガス分配装置の断面の概略図である。
【図２１】図１４に示すガス分配装置の側面の概略図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０    発酵器
１５    サンプル容器
１７    掴み面
２０    発酵媒体
２２    カニューレ
２５    ガス流
３０    気泡
５５    分配器
６０    中空空間
７５    マニホールド
８０    カニューレアッセンブリー
８５    ガス源
１１０  サンプル容器の配列
１２０  カニューレの配列
２１０  温度制御領域
２５０  容器フレーム
２７０  ガス分配装置
３００  発酵方法
６１０  通気口
６２０  開口部
６２５  サンプル容器領域又は凹み
６４０  孔
６４５  分配プレート
６４６  底部分
６４７  頂部分又は上部分
６５５  凹み又は凹部
７０５  プロセスコントローラ
７０５、７１０、７７５  電子結合
７１０  分配器
７１５、７６０  分配管
７２０、７３５、７４５  供給原料溶液
７３０、７６５、７８０  ソレノイド
７８５  廃棄物容器
７９０  センサー
１３００  容器フレーム
１３１０  底部分
１３２０  頂部分又は上部分
１３４５  溝
１３５０  配置ウエル
１３５５  凹み
１３６０  孔
１４３０、１４４０  ガス入口
１４６０  蓋
１４６５  第一プレート
１４７０  第二プレート
１４８０  ピン
１４５０  カニューレ
１５１０  液体添加マニホールド
１６２０  開口部
１８１０  サンプル容器領域
１８３０、１８４０  開口部
１９２０  開口部
１９３０  通気口
１９４０  カニューレ
１９５０  Ｏ−リング
２０１０  開口部
２０２０  カニューレ
２０３０  通気用空間
２０４０  上プレートの内部空間