(57)【要約】  空気圧式バイオリアクターは、混合される液体を入れる容器、及び気体圧力によって駆動される少なくとも１つの混合装置を備えている。第１の実施形態は、液体内で上昇及び降下する浮動羽根車を備えており、その羽根車は表面まで気泡によって上向きに運ばれ、気体が放出されて液体内に沈降可能とする。浮動羽根車は、可撓性部材及びプーリで第２の羽根車に係留することができる。混合速度は、容器内の電磁石が羽根車又はそのガイド内に備える磁気材料に作用して制御される。別の実施形態では、浮動ピストンが液体を混合し、また、１つ又は複数の開口部を備えた混合プレートを通過した液体を押す。第３の実施形態では、混合装置は、気泡捕捉ブレード、及び開口部を有する回転混合プレートを備えた回転ドラムである。これらの混合機の容器の上部は、上面及び滅菌フィルタを含むことができる。
2009513148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格納容器と、この格納容器内に、少なくとも１つのオリフィスを有する気体供給部及び当該オリフィスの上方に少なくとも１つの浮力駆動混合機構からなる混合装置とを備え、
前記混合装置は、実質的に前記格納容器の断面にほぼ全域にわたって配置される空気圧式バイオリアクター。
【請求項２】
前記浮力駆動混合機構は、気体保持する中心チャンバを有する少なくとも１つの浮動混合器と、当該中心チャンバの周りに設けられた複数の混合部とを備え、
前記混合部は、前記浮動混合器が格納容器内を上昇する際に撹拌するように形成され、
前記中心チャンバには、当該中心チャンバが液体表面に到達した際に気体を放出可能にする気体放出弁を備え、
前記浮動混合器の上昇時又は下降時において、その水平移動を制限する規制部材を有する請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項３】
前記浮動混合器のアセント速度を制御する手段をさらに備えた請求項２に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項４】
前記浮力駆動混合機構はさらに、第２浮動混合器と、当該第２浮動混合器に取り付けられた第２の規制部材と、少なくとも１つのプーリとを備え、
前記プーリは前記格納容器に固定され、
前記プーリに係止され、前記第１浮動混合器と第２浮動混合器との間を接続する可撓性部材を備えた請求項３に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項５】
前記浮力駆動混合機構は、中心チャンバを備える少なくとも１つの浮動プランジャと、前記中心チャンバ周りに配置された少なくとも１つのディスクとからなり、
前記中心チャンバには、当該中心チャンバが液体上面に到達したときに気体を放出可能にする気体放出弁と、前記浮動混合器の上昇時又は下降時にその水平移動を制限する規制部材とを備え、
前記格納容器内に、前記浮動プランジャに隣接して混合隔壁が配置され、
前記浮動プランジャの混合動作を増進させる少なくとも１つの開口部と、前記浮動プランジャの上昇時又は下降時に、当該浮動プランジャの水平移動を制限する規制部材を有する請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項６】
前記浮力駆動混合機構は、第２の浮動プランジャと、当該第２の浮動プランジャに取り付けられた第２の規制部材と、第２のオリフィスと、少なくとも１つのプーリとを備え、
前記プーリは前記格納容器に対して固定され、
前記プーリに係止され、第１の浮動プランジャと第２の浮動プランジャとの間を可撓性部材によって接続し、
前記混合隔壁は、前記浮動プランジャと前記第２の浮動プランジャとの間に配置された請求項５に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項７】
前記浮力駆動混合機構は、第１の軸において回転可能に、前記格納容器に対して取り付けられた円筒形チャンバを備え、
内側表面及び外側表面を備える円筒形チャンバにおいて、少なくとも１つの混合プレートを前記内側表面に内接させ、
円筒形チャンバの外側表面の周囲には、前記気体供給部から気泡を取り込むような寸法及び形状を備える複数の気体保持部材が固定された請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項８】
前記気体供給部は第２のオリフィスを有し、
第１のオリフィス及び第２のオリフィスは、前記気体保持部材の下方に配置された前記第１の軸の両側方に位置し、
前記円筒形チャンバを、２つの前記オリフィスから放出される気体によって異なる方向に回転させる請求項７に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項９】
少なくとも１つの前記混合プレートは、前記格納容器内の液体の混合を増進させる少なくとも１つの開口部を有する請求項７に記載の空気圧式バイオリアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液を混合する装置に関する。より詳細には、本発明は閉鎖無菌環境で使用される空気圧によって作動する混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオリアクターは、医薬品、飲料及びバイオテクノロジー産業において様々な生物又は化学製品を製造するための微生物の培養のために使用されてきた。製造用バイオリアクターは、無菌環境内で所望の生物因子の成長を支えるために必要な様々な栄養素を提供する培養培地を含んでいる。従来のバイオリアクターは、機械的に駆動させる羽根車を使用して、培養中に液体培地を混合する。バイオリアクターは、容器の洗浄及び滅菌後に、生物剤の次のバッチに対して再利用することができる。洗浄及び滅菌処理は、特に、生物薬剤製品の製造において再利用する前には、各洗浄ステップを監視及び検証するために、かなりの時間及び資源が必要である。従来のバイオリアクターは、その構築、保守、及び作動時の費用が高いために、使い捨てプラスチック材料からなる使い捨てのバイオリアクターシステムが代替として注目されている。
【０００３】
近年、使い捨てバイオリアクターにおける液体の混合方法がいくつか提案されているが、高額な作業機械なしで大規模（１０００リットル超）の混合を十分に行うものはない。このため、外部の機械操作を必要としない非侵襲性及び／又は使い捨ての混合システムがいくつか開発されている。これらのシステムの多くは、特定の規模範囲内では十分働くが、より大規模な混合システムを適用する場合に問題が生じる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、汚染することなく溶液を効率良く完全に混合することができる空気圧式バイオリアクターを提供することにある。さらに、同じ技術を使用して比較的大規模化できるバイオリアクターを提供することを目的とする。本発明のさらに別の目的は、使い捨て形式で製造することができるバイオリアクターを提供することにある。本発明の別の目的は、溶液に加えられる混合力及び速度を、内部空気圧によって正確に制御することができ、泡立ちの問題が生じることのないバイオリアクターを提供することにある。最終的には、これらの性能基準の全てを満たしながら、製造及び操作が可能であり、単純且つ費用がかからないバイオリアクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、格納容器内に混合装置を有する空気圧式バイオリアクターを対象としている。前記混合装置は、気体供給部と、その気体供給部によって駆動される浮力駆動混合機構を用いる。前記混合装置は、格納容器の断面にほぼ全域にわたって配置されている。
【０００６】
本発明の第１の態様では、混合装置は、気体保持するチャンバと、当該チャンバ周りに複数の混合部を有する１つ又は複数の浮動混合器を備える。混合部は、浮動混合器が格納容器内で上昇する際に浮動混合器によって撹拌させるように形成されている。気体放出弁により、中心チャンバが液体表面に到達した際に気体を中心チャンバから放出可能になる。
【０００７】
本発明の第２の態様では、浮力駆動混合機構は、気体保持する中心チャンバを有する少なくとも１つの浮動プランジャと、前記中心チャンバの周りに配置された少なくとも１つのディスクを有する備える。また、気体放出弁は、前記中心チャンバが液体表面に到達した際に気体を放出可能にする。さらに、格納容器内には、混合を増進するための開口部を少なくとも１つ備えた浮動プランジャに隣接して、混合隔壁が配置されている。
【０００８】
本発明の第３の態様では、浮力駆動混合機構は、回転可能に取り付けられ、内側表面、外側表面を有する円筒形チャンバと、内側表面内に配置される少なくとも１つの混合プレートと、外側表面周りに配置される複数の気体保持部材とを備える。
【０００９】
したがって、本発明の主な目的は、改良型の空気圧式バイオリアクターを提供することである。他の及び別の目的及び利点は、これ以下で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜図３の実施形態に示すように、空気圧式バイオリアクター１０は、以下の部材から構成することによって、所望の特性の全てを提供することができる。格納容器１５を備える。格納容器１５は、上面２０、底部２５、及び側面を囲む側壁面３０とからなり、混合される液体３５及び混合装置４０を入れるのに十分な寸法を有する。混合装置４０は、少なくとも１つの気体供給部４５を備える。気体供給部４５は、その終端部であるオリフィス５０が、格納容器１５の底部２５付近に位置するように延設されている。少なくとも１つの浮力駆動混合機構５５が設けられている。気体供給部４５からの気体６０が混合装置５５内に供給され、そこから放出されることによって、浮力駆動混合機構５５は、液体３５内を移動する。気体６０が気体供給部４５内に供給されると、その気体６０が混合装置５５に達し、当該装置が液体３５を混合する。
【００１１】
さらに、浮力駆動混合機構５５は少なくとも１つの浮動混合器６５を備えている。浮動混合器６５は、気体保持する中心チャンバ７０、及びこの中心チャンバ７０周りに配置された複数の混合部７５を有する。混合部７５は、格納容器１５内の液体３５中で浮動混合器６５が上昇するときに、浮動混合器６５が液体３５を撹拌させるように形成されている。図８及び図９に示すように、中心チャンバ７０は、気体放出弁８０を有する。当該気体放出弁８０は、中心チャンバ７０が液体３５の表面８５に到達した際に気体６０を放出することができる。規制部材９０が設けられている。規制部材９０は、浮動混合器６５が液体３５内を上昇又は下降するときに、その水平移動を制限する。気体６０が気体供給部４５に供給されると、その気体６０は気体保持する中心チャンバ７０に入り、そして浮動混合器６５を液体３５内で上昇させつつ液体３５を撹拌する。中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達すると、気体６０は放出され、浮動混合器６５は格納容器１５の底部２５に向かって沈降し、そこで中心チャンバ７０は再び気体６０で満たされて、浮動混合器６５を上昇させる。
【００１２】
図７の実施形態に示すように、浮動混合器６５のアセント速度を制御する手段９５が設けられている。浮動混合器６５のアセント速度を制御する手段９５は、浮動混合器６５又は規制部材９０のいずれかに取り付けられた強磁性体１００、及び格納容器１５の底部２５に隣接配置された制御可能な電磁石１０５を備えている。
【００１３】
図８及び図９の実施形態で示すように、気体保持する中心チャンバ７０は、開口１１０を備えている。この開口１１０は、中心チャンバ７０の上端部１１５に位置している。そして、通気キャップ１１７が設けられている。通気キャップ１１７は、気体供給部４５からの気体６０により生じる浮力によって上方へ相対移動された場合に、開口１１０を塞ぐような寸法及び形状をしている。支持ブラケット１２０が設けられている。支持ブラケット１２０は、中心チャンバ７０内に配置され、中心チャンバ７０から気体６０が解放された後に下降する通気キャップ１１７を支持する。中心チャンバ７０が液体３５の表面８５まで上昇すると、通気キャップ１１７はその自重により下降し、開口１１０では気体６０が放出可能となり、中心チャンバ７０はその後、液体３５内に沈み、通気キャップ１１７は、通気キャップ１１７内に永久的に入れられた少量の気体６０による浮力により、再び上昇し、それによって開口１１０を塞ぐ。
【００１４】
図１〜図３に示す実施形態では、第２浮動混合器１２５が設けられている。第２の規制部材１３０が設けられて、液体３５内で第２浮動混合器１２５が上昇するときに、その水平移動を制限する。追加の気体供給部１３５が設けられている。この追加の気体供給部１３５は、その終端部であるオリフィス１４３が、格納容器１５の底部２５付近に位置するように延設されている。少なくとも１つのプーリ１４０が設けられている。プーリ１４０は、格納容器１５の底部２５に取り付けられている。可撓性部材１４５が設けられている。可撓性部材１４５は、浮動混合器６５の中心チャンバ７０を、第２浮動混合器１２５の中心チャンバ１５０と接続する。可撓性部材１４５は、第２浮動混合器１２５の中心チャンバ７０を格納容器１５の底面２５からの離間距離を保ちながら、浮動混合器６５の中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達可能となる長さを有している。浮動混合器６５が供給部４５からの気体６０による浮力によって上向きに推進されると、その気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達し、気体６０が浮動混合器６５の中心チャンバ７０から解放されるまで、第２浮動混合器１２５は、可撓性部材１４５によって下向きに引っ張られる。追加の供給部１３５から供給される気体６０による浮力によって第２浮動混合器１２５が上昇すると、中心チャンバ７０はその後、液体３５内に沈む。これらの図から分かるように、混合装置は格納容器の断面のほぼ全域にわたって配置されている。
【００１５】
格納容器１５は、弾性材料１５５で形成することができ、この素材はガンマ線照射法によって殺菌可能である。
【００１６】
図５及び図６の実施形態で示すように、浮力駆動混合機構１０は、少なくとも１つの浮動プランジャ１６０を備えている。当該浮動プランジャ１６０は、気体保持する中心チャンバ７０、及びその中心チャンバ７０周りに配置された少なくとも１つのディスク１６５を有する。ディスク１６５は、浮動プランジャ１６０が格納容器１５内の液体３５中を上昇するときに、浮動プランジャ１６０によって液体３５が撹拌されるように形成されている。中心チャンバ７０は気体放出弁８０を有する。その気体放出弁８０は、中心チャンバ７０が液体３５の表面８５に到達するときに気体６０を放出可能にしている。混合隔壁１７０が設けられている。混合隔壁１７０は、格納容器１５内において、浮動プランジャ１６０に隣接して配置されており、浮動プランジャ１６０の混合動作を増進させるように少なくとも１つの開口部１７５を有する。規制部材１８０が設けられている。規制部材１８０は、液体３５内で浮動プランジャ１６０が上昇又は下降するときに、その水平移動を制限する。気体６０が気体供給部４５内に供給されると、気体６０は気体保持チャンバ７０に入り、液体３５内における浮力によって浮動プランジャ１６０を上昇させつつ液体３５を撹拌する。中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達すると、気体６０は放出され、浮動プランジャ１６０は格納容器１５の底面２５に向かって沈み、ここで中心チャンバ７０が再び気体６０で満たされて、浮動プランジャ１６０を上昇させる。
【００１７】
第２の浮動プランジャ１８５が設けられている。第２の規制部材１９０が設けられて、第２の浮動プランジャ１８５が液体３５内を上昇するときに、その水平移動を制限する。追加の気体供給部１３５が設けられている。追加の気体供給部１３５は、その終端部であるオリフィス１４３が、格納容器１５の底部２５付近に位置するように延設されている。少なくとも１つのプーリ１４０が設けられている。プーリ１４０は、格納容器１５の底部２５に取り付けられている。可撓性部材１４５が設けられている。可撓性部材１４５は、浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０を第２の浮動プランジャ１８５の中心チャンバと接続する。可撓性部材１４５は、第２の浮動プランジャ１８５の中心チャンバ７０を格納容器１５の底部２５からの離間距離を保ちながら、浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達可能にする長さを有している。混合隔壁１７０は、浮動プランジャ１６０と第２の浮動プランジャ１８５との間に配置されている。浮動プランジャ１６０が気体供給部４５からの気体６０による浮力によって上向きに推進されると、その気体放出弁８０が液体３０の表面８５に到達し、気体６０が浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０から解放されるまで、第２の浮動プランジャ１８５は、可撓性部材１４５によって下向きに引っ張られる。第２の浮動プランジャ１８５が追加の供給部１３５から案内される気体６０による浮力によって上昇すると、浮動プランジャ１６０はその後、液体３５内に沈む。これらの図から分かるように、混合装置は格納容器の断面のほぼ全域にわたって配置されている。
【００１８】
図１０〜図１３の実施形態に示すように、空気圧式バイオリアクター１０は円筒形チャンバ１９５を備えている。当該円筒形チャンバ１９５は、内側表面２００、外側表面２０５、第１端部２１０、第２端部２１５、及び中心軸（第１の軸）２２０を有する。少なくとも１つの混合プレート２２５を備える。混合プレート２２５は、円筒形チャンバ１９５の内側表面２００に取り付けられている。第１フランジ２３０及び第２フランジ２３５が設けられている。フランジ２３０、２３５は、それぞれ円筒形チャンバ１９５の第１端部２１０及び第２端部２１５に取り付けられている。第１の旋回点２４０及び第２の旋回点２４５が設けられている。旋回点２４０、２４５はそれぞれ、第１のフランジ２３０及び第２のフランジ２３５に取り付けられ、且つ、格納容器１５に取り付けられており、それによって円筒形チャンバ１９５を中心軸２２０回りに回転させることが可能となる。複数の気体保持部材２５０が設けられている。この気体保持部材２５０は、円筒形チャンバ１９５の外側表面２０５に沿って、第１フランジ２３０から第２フランジ２３５まで延設され、気体供給部４５から気泡２５５を取り込み可能な寸法及び形状をしている。気体供給部４５は、円筒形チャンバ１９５の第１の側部２６０であり且つ気体保持部材２５０の下方において、円筒形チャンバ１９５に沿って延設される。気体６０が供給部４５を通して格納容器１５内に供給されると、気泡２５５が液体３５内で上昇して気体保持部材２５０に捕捉される。これにより、旋回点２４０、２４５において、円筒形チャンバ１９５を第１の方向２６２に回転させ、少なくとも１つの混合プレート２２５が液体３５を撹拌させる。これらの図から分かるように、混合装置は、格納容器の断面のほぼ全域にわたって配置されている。
【００１９】
円筒形チャンバ１９５の回転速度は、気体供給部４５内への気体６０の導入速度を変えることによって制御することができる。
【００２０】
図１２に示すように、追加の気体供給部１３５を設けることもできる。当該追加の供給部１３５は、円筒形チャンバ１９５の反対側の第２の側部２６５であり且つ気体保持部材２５０の下方において、円筒形チャンバ１９５に沿って延設される。追加の供給部１３５からの気体６０は、旋回点２４０、２４５において、円筒形チャンバ１９５を反対側の第２の方向２７０に回転させる。
【００２１】
図１０及び図１３に示すように、少なくとも１つの混合プレート２２５は、格納容器１５内の液体３５の混合を増加させるために、少なくとも１つの開口部２７５を有する。
【００２２】
図１４に示すように、格納容器１５はさらに、閉塞可能な上面部２８０を備えている。上面部は通気孔２８５を有して、気体供給部４５からの気体６０を滅菌フィルタ２９０を通して放出可能にする。
【００２３】
図１５に示すように、温度制御ジャケット２９５が設けられている。当該温度制御ジャケット２９５は、格納容器１５を囲んでいる。
【００２４】
図１〜図３に示すように、空気圧式バイオリアクター１０は格納容器１５を備えている。当該容器１５は、上部２０、底部２５、及び側面を囲む側壁面３０を有し、混合される液体３５及び混合装置４０を入れるのに十分な寸法を備えている。混合装置４０は、少なくとも１つの気体供給部４５を備えている。当該気体供給部４５は、前記格納容器１５の側壁面２５に隣接して延設され、端部にオリフィス５０を備える。少なくとも１つの浮動羽根車３００が設けられている。この浮動羽根車３００は、気体を入れる中心チャンバ７０を備え、且つ、当該中心チャンバ７０周りに的確に配置された複数の羽根車ブレード３０５を有する。羽根車ブレード３０５は、前記浮動羽根車３００が格納容器１５内の液体３５中で上昇するときに、当該浮動羽根車３００を垂直軸３１０周りで旋回させるように形成されている。
【００２５】
前記中心チャンバ７０は気体放出弁８０を有する。気体放出弁８０は、中心チャンバ７０が液体３５の表面８５に到達するときに、気体６０を放出可能にする。外側ハウジング３１５が設けられている。前記外側ハウジング３１５はリング形であり、浮動羽根車３００を囲み、その横移動を抑制する。少なくとも１つの支柱３２０が設けられている。前記支柱３２０は、底部２５から上面２０に向かって上向きに延びている。前記外側ハウジング３１５は、支柱３２０に摺動可能に取り付けられている。浮動羽根車３００は回転可能に、外側ハウジング３１５に取り付けられている。気体６０が気体供給部４５内に供給されると、気体６０は気体を保持する中心チャンバ７０に入り、浮動羽根車３００を液体３５内で上昇させながら、液体３５を回転及び混合させる。前記中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達すると、気体６０は放出され、浮動羽根車３００は格納容器１５の底壁面２５に向かって下降し、そこで中心チャンバ７０に再び気体６０が満たされて、浮動羽根車３００を上昇させる。
【００２６】
図２及び図４Ａに示すように、羽根車ブレード３０５は、中心チャンバ７０に回転可能に取り付けられ、中心チャンバ７０は外側ハウジング３１５に固定して取り付けられている。
【００２７】
図２Ａ及び図４に示すように、羽根車ブレード３０５は中心チャンバ７０に固定して取り付けられ、外側ハウジング３１５に回転可能に取り付けられている。
【００２８】
外側ハウジング３１５はさらに、当該外側ハウジング３１５の内側表面３２５上に形成された水平内部溝３２２を備えている。羽根車ブレード３０５は、この溝３２２内に摺動可能に嵌合するような寸法及び形状をしている突起３３０を備えている。
【００２９】
図７に示すように、浮動羽根車３００のアセント速度を制御する手段９５が設けられている。
【００３０】
浮動羽根車３００のアセント速度を制御する手段９５は、浮動羽根車３００又は外側ハウジング３１５のいずれかに取り付けられた強磁性体１００、及び格納容器１５の底部２５に隣接して配置された制御可能な電磁石１０５を備えている。
【００３１】
図８及び図９に示すように、気体を入れた中心チャンバ７０は、当該中心チャンバ７０の上端部１１５に配置された開口１１０を備えている。通気キャップ１１７が設けられている。通気キャップ１１７は、気体供給部４５からの気体６０による圧力によって相対的に上昇移動された場合に開口１１０を密封するような寸法及び形状をしている。支持ブラケット１２０が設けられている。支持ブラケット１２０は、前記中心チャンバ７０から気体６０が解放された後に通気キャップ１１７が下降した場合に、それを支持するように中心チャンバ７０内に配置されている。前記中心チャンバ７０が液体３５の表面まで上昇すると、通気キャップ１１７は自重により下降し、開口１１０は気体６０を放出可能にする。浮動羽根車３００はその後、液体３５内に沈み、通気キャップ１１７は、再び気体供給部４５から中心チャンバ７０内に案内される気体６０による圧力によって上昇し、それによって開口１１０を封止する。
【００３２】
通気キャップ１１７はさらに、気体封入セル３１０を備えている。当該気体封入セル３１０は、キャップ１１７を液体３５内で浮動させ、それによって、中心チャンバ７０が液体３５の表面８５に到達して気体６０が放出された後に、開口１１０を再び密封する。
【００３３】
図１及び図３に示すように、空気圧式バイオリアクター１０はさらに、第２浮動羽根車３１７を備えている。第２浮動羽根車３１７を囲む第２の外側ハウジング３２４が設けられている。少なくとも１つの支柱３２６が設けられている。追加の気体供給部１３５が設けられている。この追加の気体供給部１３５は、その終端部であるオリフィス１４３が、前記格納容器１５の底部２５に位置している。第２の外側ハウジング３２４は、追加の支柱３２５に摺動可能に取り付けられている。第２浮動羽根車３１７は、第２の外側ハウジング３２４に回転可能に取り付けられている。少なくとも１つのプーリ１４０が設けられている。プーリ１４０は、格納容器１５の底面２５に取り付けられている。
【００３４】
可撓性部材１４５が設けられている。可撓性部材１４５は、浮動羽根車３００の中心チャンバ７０から第２の浮動羽根車３１７の中心チャンバ７０までを接続する。可撓性部材１４５は、第２浮動羽根車３１７の中心チャンバ７０を格納容器１５の底部２５から離間させながら、浮動羽根車３００の中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達可能となる長さをしている。浮動羽根車３００が気体供給部４５からの気体６０による圧力によって上向きに推進されると、第２浮動羽根車３１５は、その気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達して、気体６０が浮動羽根車３００の中心チャンバ７０から解放されるまで、可撓性部材１４５によって下向きに引っ張られ、その後、第２浮動羽根車３１５が追加の気体供給部１３５から案内される気体６０による圧力を受けて上昇するときに、前記浮動羽根車３００は液体３５内に沈む。
【００３５】
本発明の他の目的及び対象の解釈、及びその理解は、添付の図面及び好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態における浮動羽根車及びその制御機構を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態において、抑制部材に固定され、中心チャンバにおいて回転する羽根車ブレードを備えた浮動チャンバを示す上面図である。
【図２Ａ】図１の実施形態において、チャンバに固定された羽根車ブレードを備え、抑制部材内で回転する浮動チャンバを示す上面図である。
【図３】図１の実施形態の側面図である。
【図４】図２Ａの実施形態に示す浮動羽根車の側面図である。
【図４Ａ】図２の実施形態における浮動羽根車の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の、浮動プランジャ及びその制御機構を示す斜視図である。
【図６】図５の実施形態の浮動プランジャを示す上面図である。
【図７】気体供給部及び磁気アセント制御機構の斜視図である。
【図８】閉位置にある通気キャップを示す、浮動チャンバの側方断面図である。
【図９】開位置にある通気キャップを示す、浮動チャンバの側方断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態であり、気体供給部を備えた回転ドラム混合器を示す斜視図である。
【図１１】図１０の実施形態の単一の気体供給部を示す側面図である。
【図１２】図１０の実施形態における１対の気体供給部を示す側面図である。
【図１３】図１０の実施形態の格納容器を示す側面図である。
【図１４】図５の実施形態の閉塞可能な上部及び殺菌フィルタを示す斜視図である。
【図１５】図５の実施形態の容器を囲む温度制御ジャケットを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０          空気圧式バイオリアクター
１５          格納容器
５０，１４３  オリフィス
５５      浮力駆動混合機構
６５，１２５  浮動混合器
７０，１５０  中心チャンバ
７５      混合部
８０          気体放出弁
９０，１３０，１８０，１９０  規制部材
１４０      プーリ
１４５      可撓性部材
１６０，１８５      浮動プランジャ
１６５      ディスク
１７０      混合隔壁
１７５，２７５      開口部
１９５      円筒形チャンバ
２２５      混合プレート
２５０      気体保持部材
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月8日(2008.10.8)
【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】
格納容器と、この格納容器内に、少なくとも１つのオリフィスを有する気体供給部及び当該オリフィスの上方に少なくとも１つの浮力駆動混合機構からなる混合装置とを備え、
前記混合装置は、実質的に前記格納容器の断面にほぼ全域にわたって配置される空気圧式バイオリアクター。
【請求項２】
前記浮力駆動混合機構は、気体保持する中心チャンバを有する少なくとも１つの浮動混合器と、当該中心チャンバの周りに設けられた複数の混合部とを備え、
前記混合部は、前記浮動混合器が格納容器内を上昇する際に撹拌するように形成され、
前記中心チャンバには、当該中心チャンバが液体表面に到達した際に気体を放出可能にする気体放出弁を備え、
前記浮動混合器の上昇時又は下降時において、その水平移動を制限する規制部材を有する請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項３】
前記浮動混合器のアセント速度を制御する手段をさらに備えた請求項２に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項４】
前記浮力駆動混合機構はさらに、第２浮動混合器と、当該第２浮動混合器に取り付けられた第２の規制部材と、少なくとも１つのプーリとを備え、
前記プーリは前記格納容器に固定され、
前記プーリに係止され、前記第１浮動混合器と第２浮動混合器との間を接続する可撓性部材を備えた請求項３に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項５】
前記浮力駆動混合機構は、中心チャンバを備える少なくとも１つの浮動プランジャと、前記中心チャンバ周りに配置された少なくとも１つのディスクとからなり、
前記中心チャンバには、当該中心チャンバが液体上面に到達したときに気体を放出可能にする気体放出弁と、前記浮動混合器の上昇時又は下降時にその水平移動を制限する規制部材とを備え、
前記格納容器内に、前記浮動プランジャに隣接して混合隔壁が配置され、
前記浮動プランジャの混合動作を増進させる少なくとも１つの開口部と、前記浮動プランジャの上昇時又は下降時に、当該浮動プランジャの水平移動を制限する規制部材を有する請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項６】
前記浮力駆動混合機構は、第２の浮動プランジャと、当該第２の浮動プランジャに取り付けられた第２の規制部材と、第２のオリフィスと、少なくとも１つのプーリとを備え、
前記プーリは前記格納容器に対して固定され、
前記プーリに係止され、第１の浮動プランジャと第２の浮動プランジャとの間を可撓性部材によって接続し、
前記混合隔壁は、前記浮動プランジャと前記第２の浮動プランジャとの間に配置された請求項５に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項７】
前記浮力駆動混合機構は、第１の軸において回転可能に、前記格納容器に対して取り付けられた円筒形チャンバを備え、
内側表面及び外側表面を備える円筒形チャンバにおいて、少なくとも１つの混合プレートを前記内側表面に内接させ、
円筒形チャンバの外側表面の周囲には、前記気体供給部から気泡を取り込むような寸法及び形状を備える複数の気体保持部材が固定された請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項８】
前記気体供給部は第２のオリフィスを有し、
第１のオリフィス及び第２のオリフィスは、前記気体保持部材の下方に配置された前記第１の軸の両側方に位置し、
前記円筒形チャンバを、２つの前記オリフィスから放出される気体によって異なる方向に回転させる請求項７に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項９】
少なくとも１つの前記混合プレートは、前記格納容器内の液体の混合を増進させる少なくとも１つの開口部を有する請求項７に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１０】
前記浮力駆動混合機構は、前記気体供給部のオリフィスから供給された気体を捕捉し、略水平な軸を中心として回転可能な気体保持部材を備え、
当該気体保持部材が気体を捕捉することにより生じる浮力により、当該気体保持部材を回転させることによって前記格納容器内の液体を混合させることを特徴とする請求項１に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１１】
前記格納容器は、使い捨て式である請求項１０に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１２】
前記浮力駆動混合機構は、前記格納容器内に、略水平な軸を中心として回転する円筒形チャンバを備え、
当該円筒形チャンバの外周表面には、羽根形状の気体保持部材が少なくとも１つ設けられ、
前記円筒形チャンバの下方に配置された前記気体供給部のオリフィスから供給された気体を、気体保持部材で捕捉することによって生じる浮力により、円筒形チャンバを回転させて前記格納容器内の液体を混合させる請求項１０に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１３】
前記気体供給部のオリフィスは、前記円筒形チャンバの下方であって、円筒形チャンバの回転中心となる前記略水平な軸に対する垂直断面において、当該略水平な軸を通る垂線を挟むように、二カ所以上に配置され、
いずれか一方側に配置された前記オリフィスから気体を供給することによって、前記円筒形チャンバを所望の回転方向に回転させることができる請求項１２に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１４】
前記円筒形チャンバの内側には少なくとも一枚の混合プレートが取り付けられ、
前記円筒形チャンバの回転により、当該混合プレートが、円筒形チャンバ内の液体を撹拌させる請求項１２又は請求項１３に記載の空気圧式バイオリアクター。
【請求項１５】
（ａ）生物内容物を保持する格納容器と、（ｂ）前記格納容器内に配置され、略水平に配置された軸を有する浮力駆動混合機構とを備える混合装置を用い、
前記格納容器内において、前記浮力駆動混合機構の下方に気体を案内することにより、当該気体の少なくとも一部が所与の時点で前記浮力駆動混合機構によって捕捉されるステップと、
この補足された気体によって、浮力駆動混合機構に、前記略水平な軸を中心とする回転を生じさせる浮力を付与し、前記格納容器の生物内容物を混合するステップとを含むことを特徴とするバイオリアクターにより生物内容物を混合する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第２の浮動プランジャ１８５が設けられている。第２の規制部材１９０が設けられて、第２の浮動プランジャ１８５が液体３５内を上昇するときに、その水平移動を制限する。追加の気体供給部１３５が設けられている。追加の気体供給部１３５は、その終端部であるオリフィス１４３が、格納容器１５の底部２５付近に位置するように延設されている。少なくとも１つのプーリ１４０が設けられている。プーリ１４０は、格納容器１５の底部２５に取り付けられている。可撓性部材１４５が設けられている。可撓性部材１４５は、浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０を第２の浮動プランジャ１８５の中心チャンバと接続する。可撓性部材１４５は、第２の浮動プランジャ１８５の中心チャンバ７０を格納容器１５の底部２５からの離間距離を保ちながら、浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０の気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達可能にする長さを有している。混合隔壁１７０は、浮動プランジャ１６０と第２の浮動プランジャ１８５との間に配置されている。浮動プランジャ１６０が気体供給部４５からの気体６０による浮力によって上向きに推進されると、その気体放出弁８０が液体３５の表面８５に到達し、気体６０が浮動プランジャ１６０の中心チャンバ７０から解放されるまで、第２の浮動プランジャ１８５は、可撓性部材１４５によって下向きに引っ張られる。第２の浮動プランジャ１８５が追加の供給部１３５から案内される気体６０による浮力によって上昇すると、浮動プランジャ１６０はその後、液体３５内に沈む。これらの図から分かるように、混合装置は格納容器の断面のほぼ全域にわたって配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図１及び図３に示すように、空気圧式バイオリアクター１０は、さらに、第２浮動羽根車３１７を備えている。第２浮動羽根車３１７を囲む第２の外側ハウジング３２４が設けられている。少なくとも１つの支柱３２６が設けられている。追加の気体供給部１３５が設けられている。この追加の気体供給部１３５は、その終端部であるオリフィス１４３が、前記格納容器１５の底部２５に位置している。第２の外側ハウジング３２４は、追加の支柱３２６に摺動可能に取り付けられている。第２浮動羽根車３１７は、第２の外側ハウジング３２４に回転可能に取り付けられている。少なくとも１つのプーリ１４０が設けられている。プーリ１４０は、格納容器１５の底面２５に取り付けられている。
【国際調査報告】
2009513148.tif 000020