(57)【要約】  第1の層(111)および第1の層の対向側の第2の層(112)を有するハウジング(11)を備えるアセンブリ(10)。第1の層および第2の層は、限定内部空間(110)を画定するために離間される。半透過性メンブレン(12)が、第1の層に対して装着され、半透過性メンブレンは、第1の層の多孔性エリア部分を覆う。出口ポート(101)および入口ポート(102)が、内部空間と流体連通状態にある。アセンブリは、出口ポートと入口ポートとの間において第1の流体を循環させるための第1の手段(20)と、半透過性メンブレンの外部表面に沿って第2の流体を循環させるための第2の手段(13)とを備える。第2の手段は、ハウジングに装着されたまたはハウジング内に一体化された流体ダクト(13)を備える。流体ダクトは、内部空間から隔離され、半透過性メンブレンの外部表面への流体アクセスを与えるように多孔性である。半透過性メンブレンは、メンブレンを越えて化合物交換を行うことを可能にするバリアを形成する。
2019517269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アセンブリ(10、30)であって、
第1の層(111)および前記第1の層の対向側の第2の層(112)を備えるハウジング(11、31)であって、前記第1の層および前記第2の層は、前記第1の層と前記第2の層との間に限定された内部空間(110)を画定するために離間される、ハウジング(11、31)と、
前記第1の層に対して装着された半透過性メンブレン(12)であって、前記第1の層の多孔性メンブレンエリア部分を覆う半透過性メンブレン(12)と、
前記内部空間と流体連通状態にある出口ポート(101)および入口ポート(102)と、
前記出口ポートと前記入口ポートとの間において第1の流体を循環させるための第1の手段(20、40)と、
前記半透過性メンブレンの外部表面に沿って第2の流体を循環させるための第2の手段(13)であって、前記ハウジングに装着されたまたは前記ハウジング内に一体化された流体ダクト(13)を備える、第2の手段(13)と
を備え、
前記半透過性メンブレンは、前記半透過性メンブレンを越えて化合物交換を行うことを可能にするバリアを形成する、アセンブリ(10、30)において、
前記流体ダクトは、前記内部空間から隔離され、前記半透過性メンブレンの外部表面への流体アクセスを与えるように多孔性であることを特徴とする、アセンブリ(10、30)。
【請求項２】
前記第2の手段(13)は、前記半透過性メンブレンの前記外部表面に沿って気泡を供給することにより、前記外部表面に沿って前記第2の流体の流れを同伴させるように構成された、ガスバブリングシステムである、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記流体ダクト(13)は、前記外部表面にて粗ガスバブリングを発生させるための貫通穴(132)を備える、請求項1または2に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記流体ダクト(13)は、前記内部空間の底部エッジ(115)に沿って延在する多孔性の第1の部分(131)を備え、前記第1の部分は、前記内部空間と垂直方向において整列される、請求項1から3のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記内部空間は、上部エッジ(116)と、底部エッジ(115)と、対向し合う側部エッジ(117、118)との間に限定され、前記流体ダクトは、前記対向し合う側部エッジの一方(117)に沿って延在し前記第1の部分と流体連通状態にある第2の部分(133)をさらに備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記第2の手段と流体連通状態にある流体供給ポート(103)をさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第1の層および前記第2の層は平坦状である、請求項1から6のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記第1の層および前記第2の層は、無孔性熱可塑性ポリマーシートであり、前記無孔性熱可塑性ポリマーシートは、前記メンブレンエリア部分中に貫通穴(113)を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記内部空間を通る蛇行状流体流路を与えるために前記内部空間内に配置されたバッフル(114)を備える、請求項1から8のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第1の手段は、ガス再循環システム(40)である、請求項1から9のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第1の手段は、前記内部空間内の前記第1の流体としての気泡を供給するように構成されたガスバブリングシステム(40)である、請求項10に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記第2の層に装着された第2の半透過性メンブレンを備え、前記第2の半透過性メンブレンは、前記第2の層の多孔性メンブレンエリア部分を覆う、請求項1から11のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
第2の化合物の変換により第1の化合物を回収するための装置(60)であって、
ヴェッセル(62)と、
前記ヴェッセル(62)内に配置された請求項1から12のいずれか一項に記載の少なくとも1つのアセンブリ(10、30)と、
前記第2の化合物用の供給源と、
前記少なくとも1つのアセンブリの前記内部空間(110)内に配置されたバイオマスであって、前記第2の化合物を前記第1の化合物へと変換することが可能であるバイオマスと、
前記少なくとも1つのアセンブリの前記流体ダクトの流体供給ポート(103)に連結された流体供給源と
を備える、装置(60)。
【請求項１４】
前記第2の化合物用の前記供給源は、前記少なくとも1つのアセンブリの外部側面に前記第2の化合物を供給するように配置され、前記半透過性メンブレンは、前記第2の化合物が前記半透過性メンブレンを越えて輸送されるのを可能にする、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
請求項1から12のいずれか一項に記載の複数のアセンブリ(10、30)を備え、前記複数のアセンブリのそれぞれが個別の第1の手段を備える、請求項13または14に記載の装置。
【請求項１６】
逆メンブレンバイオリアクタである、請求項13から15のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
発酵ブロスから化合物を回収するための、請求項1から12のいずれか一項に記載の前記アセンブリの、または請求項13から16のいずれか一項に記載の前記装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かなりの量の阻害化合物を含む発酵ブロスからの生成物発生および生成物回収などの、しかしそれらに限定されないバイオテクノロジー用途において使用するための、細胞をカプセル化するための閉鎖空間を画定するメンブレンアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
メンブレンバイオリアクタ(MBR)は、複合体バイオマス原料から関心対象の化合物を生成および回収するためのバイオテクノロジー用途での使用が考えられる。これらの用途におけるメンブレンバイオリアクタの使用により、種々の利点、とりわけメンブレンの高い分離効率の結果としての生成物回収の容易さ、高細胞濃度に起因する高い生産歩留まりおよび生物学的変換率、ならびに連続モードでの低いエネルギー需要および動作の容易さが求められる。しかし、従来のMBRは、いくつかの原料流の生物学的変換については限界を示す。特に、高濃度の阻害化合物を含むまたは複数の異なる基質を含む原料供給源の取り扱いにおいては非効率的である。さらに、高い浮遊物質(SS)含有量を有する原料は、細胞/培地の分離に悪影響を及ぼすため問題となる。
【０００３】
上記の欠点に対応するために、メンブレンは、いわゆるメンブレンポケットまたはサッシュの内部で細胞および/または酵素をカプセル化するために使用されつつある。細胞のカプセル化により、高い局所的セル濃度がメンブレンポケット内部において実現され、これは、合成半透過性メンブレンにより主要バイオリアクタ培地から分離された状態に維持される。この微環境は、細胞が、高い阻害物質含有量を許容し、またメンブレンを通過する拡散により細胞に到達する原料中の種々の培地を共利用することを可能にする。メンブレンを介した細胞のカプセル化により生物学的転換効率を上昇させることが可能であることが、実験により示唆されてきた。上記のカプセル化細胞用途は、原料が外部に位置する状態で、バイオ反応がメンブレンポケットの内部において生じるため、逆MBRと呼ばれる。
【０００４】
藻類が培養され得る内部空間と、この内部空間から増殖培地を分離させる多孔メンブレンとを有する受動型メンブレン光バイオリアクタ容器を備える藻類培養システムが、国際公開第2016/060892号(University of South Florida、21 April 2016)により知られている。水、二酸化炭素、および増殖培地内に含まれた栄養素は、メンブレンを通過し内部空間に進むことが可能であるが、汚染微生物は、通過することができない。再循環システムが、容器出口および容器入口を介して内部空間と流体連通状態に設けられる。再循環システムは、内部空間から藻類を引き入れるために使用されるポンプ機構と、濃縮された藻類汚泥がこのシステムから出力され収集され得るように藻類を脱水するために使用される脱水機構とを備える。次いで、この再循環システムは、さらなる藻類培養のために残留した藻類および水を内部空間へとポンプで送り戻す。光バイオリアクタ容器は、内部空間内に用意された複数の側方延在バッフルを備えることが可能であり、これらのバッフルにより、藻類培養物は入口から出口へと容器を通り蛇行状径路を移動させられる。これにより、混合が改善され、内部生物付着が防止され、場合によっては藻類が増殖するために十分な時間を持てない短絡が防止されることによって増殖培地と藻類培養物との間の濃度勾配を増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第2016/060892号
【特許文献２】欧州特許出願公開第1543945号明細書
【特許文献３】国際出願PCT/EP2017/063544号
【特許文献４】国際公開第2013/113928号
【特許文献５】国際公開第2015/140355号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メンブレンを介した化合物の交換は主に拡散ベースであるため、メンブレンを介した拡散プロセスをより良好に制御することが可能であることが望ましい。また、メンブレンを介した基質、栄養素、および代謝産物などの化合物の交換または拡散を促進または改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本開示の態様によれば、添付の特許請求の範囲に示すアセンブリが提供される。このアセンブリは、一般的にはメンブレンカートリッジを備えるまたはメンブレンカートリッジと呼ばれ得るものであり、有利には逆メンブレンバイオリアクタおよび/または他のメンブレンコンタクタ用途における使用に適する。
【０００８】
このアセンブリは、ハウジングおよび少なくとも1つの半透過性メンブレンを備える。ハウジングは、第1の層および第1の層の対向側の第2の層を備え、第1の層および第2の層は、限定内部空間を画定するために離間される。半透過性メンブレンは、第1の層に対して装着され、メンブレンエリア部分と呼ばれる第1の層のエリア部分を覆う。第1の層は、メンブレンエリア部分中において多孔性である。半透過性メンブレンは、内部空間内に含まれる流体とメンブレンの外部側面に位置する流体との間などで、半透過性メンブレンを越えて化合物交換を行うことを可能にするバリアを形成する。
【０００９】
第1の態様によれば、アセンブリは、内部空間と流体連通状態にある第1の出口ポートおよび第1の入口ポートを備える。アセンブリは、第1の出口ポートと第1の入口ポートとの間において第1の流体を(再)循環させるための第1の手段を備える。第1の手段は、有利にはガス再循環システムであり、このガス再循環システムは、ガスポンプ機構を備え得る。代替的には、このガス再循環システムは、液体ポンプか、またはガスポンプおよび液体ポンプの両方の組合せを備え得る。
【００１０】
オプションであることが可能である、または第1の態様との組合せにおいてもしくは代替として提供され得る第2の態様によれば、アセンブリは、例えば外部表面においてなど、内部空間の対向側の半透過性メンブレンの表面に沿って第2の流体を循環させるための第2の手段を備える。第2の手段は、有利には、場合によっては半透過性メンブレンの下方において、アセンブリのハウジングに少なくとも部分的に一体化される。第2の手段は、有利にはガスバブリングシステムであり、有利には半透過性メンブレンの外部表面に対して粗バブリングをもたらす。ハウジングは、有利には第2の手段と流体連通状態にある流体供給ポートを備える。第2の手段は、有利にはガスバブリング用の貫通穴を備える流体ダクトまたはコンパートメントを備え、この流体コンパートメントは、有利には内部空間と垂直方向において整列状態にあり、有利にはハウジングに装着されるかまたはハウジングに一体化される。流体ダクトは、有利には内部空間と流体ダクトとの間に配置された(ガス)不透過性分離壁部またはバリアにより内部空間から隔離される。流体ダクトは、半透過性メンブレンの外部表面に対する流体アクセスを与えるためにハウジングの外部側面に対して多孔性である。
【００１１】
上記の種類のアセンブリにおいて第1の態様と第2の態様との組合せを実現することにより、半透過性メンブレンの両側面において液体/流体のリフレッシングを同時に行うことが可能となり、これにより、半透過性メンブレンを介した拡散が大幅に改善され、バイオテクノロジープロセスに結合された逆メンブレンバイオリアクタおよび/またはメンブレンコンタクタ用途におけるかかるアセンブリのより良好な動作制御およびより均一な動作が可能となる。これは、メンブレンの外部側面からアセンブリの内部空間への化合物の拡散の場合に真となり、また有利にはアセンブリの内部空間から外部側面への生成物の任意の拡散にも真となり、生成物は、場合によっては既知である技術にしたがって収集/採取され得る。さらに、本発明により、(外部)原料および(内部)カプセル化バイオマスの個別の動作条件制御が可能となる。
【００１２】
第1の態様および第2の態様を単一のアセンブリに統合することのさらなる利点は、それによりバイオリアクタの全体的な複雑性およびフットプリントが低下することである。
【００１３】
本開示のさらなる態様によれば、添付の特許請求の範囲に示すような第2の化合物の変換により第1の化合物を回収するための装置が提供される。この装置は、ヴェッセル内に配置された本明細書において開示されるような少なくとも1つのアセンブリを備える。装置は、第2の化合物用の供給源をさらに備える。第2の化合物は、例えば液体原料において供給され得る。第2の化合物用の供給源は、例えば適切な供給ポートなどを介してヴェッセル内の第2の化合物をアセンブリの外部に、または直接アセンブリの内部空間内へと供給するように配置され得る。有利には少なくとも部分的に液体である、ならびに有利には第2の化合物を第1の化合物へと変換し得る細胞などの微生物および/または酵素を含む第1のバイオマスが、少なくとも1つのアセンブリの内部空間内に配置される。この少なくとも1つのアセンブリは、ヴェッセル内に配置され、有利にはヴェッセル内に収容された液体内に少なくとも部分的に浸漬される。装置は、少なくとも1つのアセンブリの流体供給ポートに連結された流体供給源をさらに備える。第1の流体を循環させるための第1の手段および少なくとも1つのアセンブリの第2の流体を循環させるための第2の手段により、第2の化合物および/または第1の化合物は、半透過性メンブレンの表面と接触状態に置かれ得る。半透過性メンブレンは、第1の化合物および/または第2の化合物が、限定するものではないが拡散などの適切な輸送作用によりメンブレンを越えて輸送されることを可能にするような特徴を有する。ヴェッセル内に収容された液体は、第2のバイオマスを含むことが可能であり、この第2のバイオマスは、少なくとも1つのアセンブリの外部に配置される点を指摘しておくことが便宜的であろう。半透過性メンブレンは、有利には第1のバイオマス、第2のバイオマス、またはそれらの両方に対して不透過性を有する。第2のバイオマスは、例えば半透過性メンブレンを越えて内部空間から第1の化合物を輸送した後に、例えば第1の化合物を第3の化合物へと変換することが可能である。
【００１４】
本開示のさらなる態様によれば、添付の特許請求の範囲に示すような、発酵ブロスから化合物を回収するための本明細書において開示されるようなアセンブリ、および/または本明細書において開示されるような装置の使用が提供される。
【００１５】
上記の種類のアセンブリを製造する方法および動作させる方法もまた、本明細書において説明される。
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明の態様をさらに詳細に説明する。図面は例示のものであり、同一の参照数字は同一または類似の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本明細書において開示される態様によるアセンブリのハウジングおよび装着メンブレンの斜視図である。
【図２】図1のハウジングおよびメンブレンを備えるアセンブリの垂直方向断面図である。
【図３】本明細書において開示される態様による別のアセンブリの垂直方向断面図である。
【図４】ハウジングの可能な内部構造を示す、図1のアセンブリの断面線A-Aに沿った断面図である。
【図５】図1および/または図3の複数のアセンブリが配設され、バイオリアクタ内で原料をバブリングするための空気供給システムを備える、逆メンブレンバイオリアクタを示す図である。
【図６】本明細書において開示される態様によるアセンブリの別のハウジングおよび装着メンブレンの斜視図である。
【図７】図6のハウジングおよびメンブレンを備えるアセンブリの垂直方向断面図である。
【図８】本明細書において開示される態様による別のアセンブリの垂直方向断面図である。
【図９】本明細書において説明される態様によるメンブレンアセンブリが使用され得るバイオリアクタプラントの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図1および図2を参照すると、以降ではメンブレンアセンブリと呼ぶアセンブリ10の有利な例が、コンテナ状ハウジング11を備え、このハウジング11は、ハウジング11の前方外部層111と後方外部層112との間に位置する内部空間110を有する。前方外部層111および後方外部層112は、有利には平坦状であり、層111および112のエッジに沿って閉じられるハウジング11の外部シェルを形成する。
【００１９】
半透過性メンブレン12が、有利には層111の外部表面上において、前方層111に対して装着される。別の半透過性メンブレンが、後方層112に対して装着され(図示せず)、それにより有利には層111および112に対して平行なハウジング11の垂直方向(中間)面に対して対称カートリッジを形成する。半透過性メンブレン12は、メンブレンエリア部分と呼ばれる前方層111のエリア部分を覆う。エッジなどに位置する前方層111の他のエリア部分は、半透過性メンブレン12により覆われなくてもよい。
【００２０】
ハウジング11の外部シェル、ならびに特に前方層111および後方層112は、有利には不透過性または無孔性の材料から作製される。適切な材料は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)等の熱可塑性材料である。層111の材料の不透過性は、水の場合に0.1バールの差圧、場合によっては1バールの液体差圧、場合によっては5バールの差圧にて評価され得る。層111の材料の無孔性は、層111の一方の表面から対向側の表面への流体径路を与える相互連結された孔が存在しないことを指す。メンブレンエリア部分と呼ばれる前方層111の、および場合によってはさらに後方層112のエリア部分では、各前方層111または後方層112は、例えば層111の不透過性材料が貫通開口113で穿孔されることなどにより、多孔性である。
【００２１】
貫通開口113は、内部空間110と半透過性メンブレン12との間に流体径路を与え、それにより化合物は、メンブレン12を通り拡散し、内部空間110とカートリッジ10の外部との間で交換され得る。この点において、半透過性メンブレン12は、どの化合物が拡散するか、およびどの化合物がメンブレン12の各側に保持されるかを制御するバリアとして機能する。
【００２２】
本説明において言及されるような半透過性メンブレン、約言すればメンブレンは、1つまたは複数の化合物がメンブレンを通り選択的に輸送されることを可能にし、したがって液体または気体であることが可能な原料から1つまたは複数の化合物を分離させることを可能にする構造/組成を有する、固体の連続的で有利には多孔性の材料の層またはシートを指す。したがって、メンブレンは、1つまたは複数の化合物に対する所定の透過性を特徴として有する。選択透過性は、メンブレンの特徴的な孔サイズ(例えばマイクロポーラスメンブレンまたはナノポーラスメンブレン)、特定の電荷タイプの特徴的な引力(例えばイオン交換メンブレン)、選択的収着、および溶液拡散特徴の中の1つまたは組合せなどの(しかしそれに限定されない)、任意の種類の分離機構により決定され得る。有利には、メンブレンは、0.001μm〜10μmの間の特徴的な孔サイズを有する。
【００２３】
本説明で言及されるようなメンブレンは、有利にはメンブレンバイオリアクタ、逆メンブレンバイオリアクタ、酵素リアクタ、メンブレンコンタクタ、in-situ生成物回収、共培養生物学的変換プロセスの中の1つまたは複数による化合物の交換または拡散を行うように構成される。メンブレンは、精密濾過、限外濾過、膜蒸留、などの非常に目の大きなメンブレンであることも可能であるが、ナノ濾過、逆浸透、浸透気化、またはイオン交換メンブレンなどの目の小さなメンブレンであることもまた可能である。
【００２４】
アセンブリ10は、有利には、逆メンブレンバイオリアクタ用途で使用するように意図される。図5を参照すると、微生物および/または酵素を含むバイオマスが、カートリッジ10の内部空間内へと配置され、これらの微生物および/または酵素は、カプセル化された状態に留まる。カートリッジ10は、メンブレン12に接触するようになされた基質または原料620を含むバイオリアクタヴェッセル62内に浸漬される。メンブレン12は、微生物および/または酵素のための原料化合物が周囲基質620から内部空間110へと移動することを可能にし、原料化合物は、微生物および/または酵素により所望の生成物を生成するために使用される。所望の生成物は、メンブレン12を通りカートリッジ10を囲む原料620中へと移動することが可能であってもよく、またはカートリッジから直接的に採取され得る。
【００２５】
他の構成が本説明内において予期される点を指摘しておくことが便宜的であろう。例としては、バイオマスは、アセンブリ10の外部に配置されることが可能であり、栄養素などの原料化合物は、メンブレンを通り内部空間から外部へと投与され得る。代替的には、共培養と呼ばれる異なる種類のバイオマスが、メンブレンの両側に(一方が内部空間内に、他方が外部に)配置されることが可能である。
【００２６】
本説明で言及されるようなバイオマスは、微生物、酵母、真菌、野生型株もしくは(遺伝子)組み換え株、単培養物、共培養物、または混合培養物を含むまたはそれらからなることが可能である。バイオマスは、固定化酵素、遊離酵素、CLEA(架橋酵素凝集体)、改変酵素、単酵素、または酵素組合せなどの酵素を含むまたはそれらからなることが可能である。
【００２７】
上記で示すように、細胞カプセル化のかかる技術は、比較的高濃度の阻害化合物を含む複合体原料を用いるバイオテクノロジー用途においては特に有利である。かかる用途では、半透過性メンブレン12を通る化合物の移動は、主に拡散制御される。有利には、メンブレン12間における実質的な圧力差は、維持されず、これが、従来のメンブレンバイオリアクタ用途と逆メンブレンバイオリアクタ用途を差異化する。
【００２８】
論理的にはメンブレン間において圧力差が存在しないことが望ましいが、アセンブリ10の構造または構成などに起因する若干の圧力差は技術的な理由により回避できない場合がある点を指摘しておくことが便宜的であろう。動作において、メンブレン12間のかかる圧力差は、有利には1バールを超過せず、有利には0.5バールを超過せず、有利には0.3バールを超過せず、有利には0.15バールを超過せず、有利には0.08バールを超過しない。
【００２９】
メンブレン12を介した化合物の拡散は、メンブレン12の一方の側または両側のいずれかに存在する化合物をリフレッシングすることにより改善され得る。これを目的として、および図2を参照すると、内部空間110内部で流体(バイオマスを含む液体)を再循環させるためのシステム20が用意される。ハウジング11は、内部空間110と流体連通状態にあり再循環システム20に連結された出口ポート101および入口ポート102を備える。再循環システム20は、適切なダクトシステム22を介してハウジング11の出口ポート101および入口ポート102と流体連通状態にあるポンプ機構21を備えることが可能である。ポンプ機構21は、出口ポート101から入口ポート102への流体流を維持するように動作する。
【００３０】
各アセンブリ10は、ハウジング11内に一体化され得る適切な再循環システム20を備え得る。代替的には、再循環システム20は、複数のハウジング間において共有され得る。後者の場合には、ダクトシステム22は、複数のハウジング11の出口ポート101および入口ポート102にそれぞれ連結する収集マニホルドおよび分配マニホルド(図示せず)と、これらのマニホルド間の単一ポンプ機構21とを備える。
【００３１】
ポンプ機構21は、出口ポート101から入口ポート102に内部空間110内に収容された液体をポンプ送給するための液体ポンプであることが可能である。かかる場合には、微生物および/または酵素は、ポンプ機構21を通り流れ得る。
【００３２】
ハウジング11は、有利には入口ポート102から出口ポート101へと内部空間を通る蛇行状径路内において内部空間内に存在する液体(バイオマス)を移動させる、内部空間110内に横断的に延在するバッフル114を備える。バッフル114は、有利には前方層111と後方層112との間に延在する。バッフル114は、図2に示すように水平方向に、斜めに、または垂直方向になど任意の適切な方向に内部空間110を通り横断的に延在し得る。
【００３３】
代替的には、図3を参照すると、再循環システム40を備えるアセンブリ30が示される。再循環システム40は、ポンプ機構41が入口ポート102を通して内部空間110内へとガスをポンプ送給するためのガスポンプ機構として構成される点において、図2の再循環システム20とは異なる。このガスは、出口ポート101にて収集され、再循環される。アセンブリ10とのさらなる相違点としては、アセンブリ30は、入口ポート102と流体連通状態にあり、再循環システム40を通り気泡の形態で内部空間110内へとポンプ送給されるガスを注入するように構成されたノズル316を介して内部空間110と連通する、ガスダクト315を備え得る。気泡は、内部空間110内に存在する液体(バイオマス)を粗バブリングすることが可能である。かかる場合には、バッフル114は、有利には気泡の上方流をもたらすように配向され、これらの気泡は、その後ハウジング31の頂端部に設けられ出口ポート101と流体連通状態にあるガスコレクタ317内に収集される。バッフルは、垂直方向または斜めに配向されてもよい。上方流コンパートメント318内において気泡と共に上方に流れるように同伴される液体(バイオマス)は、バッフル114によりコンパートメント318から分離され得る1つまたは複数の下方流コンパートメント319を設けることによって、内部空間110内で再循環される。結果として、再循環システム40を通るガスの再循環により、内部空間110内に収容された液体(バイオマス)を再循環させることも可能となり、この液体(バイオマス)は、さらに内部空間110内の蛇行状径路中を移動させられ得る。
【００３４】
再循環ガスは、有利には内部空間110のバイオマス中の微生物および/または酵素の副生成物である。好気性プロセス/発酵の場合には、ガスは、空気、酸素、水素、二酸化炭素、またはそれらの組合せであることが可能である。嫌気性プロセス/発酵の場合には、ガスは、メタン、二酸化炭素、水素、窒素、またはそれらの組合せであることが可能である。ベント43が、任意の余剰ガスの通気/収集のために再循環システム40中に設けられてもよい。内部空間の圧力が典型的にはメンブレン12の沸点圧力よりも低いため、内部空間110内部においてバイオマスにより生成され得るいずれのガスも、メンブレン12を貫通することが一般的にはできない点を指摘しておくことが便宜的であろう。
【００３５】
再循環システム20を上回る再循環システム40の1つの利点は、内部空間110内でカプセル化された便利な微生物および/または酵素は、ポンプ機構を通過する必要がないため、再循環システム20に比べてはるかに低いせん断力を被り、一方でメンブレン12の内部表面において高い液体リフレッシュ率が維持される点である。別の利点は、ガスバブリングが、メンブレンの内部表面におけるスカーリング効果をもたらして表面を正常な状態に保ち得る点である。さらなる利点は、ガス再循環システム40の運転コストが、典型的には液体再循環システム20に比べて低い点である。
【００３６】
再循環システム20および40は共に、内部空間110内に収容された液体(バイオマス)を再循環させ、それによりメンブレン12の内部側面と接触状態にある液体をリフレッシングすることを可能にする。これにより、内部側面におけるバイオフィルムの形成が防止され、拡散によるメンブレン12を介した化合物交換が改善される。
【００３７】
内部空間110内に滞留ゾーンが生じるのを回避するために、層111および場合によっては112が、有利には、内部空間110の平滑壁部を有することを可能にする高密度または無孔性熱可塑性ポリマーシートから作製される。ハウジング11および31を提供する有利な方法は、いわゆる多層ボードまたは多層パネルを使用することによるものである。ハウジング用の適切な構造材は、Makrolon(登録商標)マルチUVシート(Bayer、Germany)などの、例えば重層または多層のポリカーボネートシートである。図4に、上記の種類の重層シートを示すハウジング11または31の断面が示される。重層シート50は、離間され連続状ウェブ部材53により連結された対向し合う外部層51および52を備える。ウェブ部材53は、外部層51と52との間および連続ウェブ部材53間にチャネル54を画定するように離間される。パネル50は有利にはアセンブリ10および30において使用され、外部層51および52が前方層111および後方層112を形成し、前方層111および後方層112は貫通穴113を形成するように穿孔されることが可能であり、ウェブ部材53がバッフル114を形成することが容易に理解されよう。他の適切な例は、欧州特許出願公開第1543945号明細書に記載のPOLISNAKE(登録商標)ポリカーボネートパネル(Politec Polimeri Tecnici SA、Switzerland)と、ポリプロピレンKIBO XパネルおよびKIBO Mパネル(KIBO Kunststoffe GmbH、Germany)とである。二重サイドリブシートに対して2つのシートを積層することにより作製された三重ラミネートなどの、または二重ラミネート(2つの積層されたリブシート)などの積層パネルもまた適切であり得る。図1に示すような適切なマニホルド状エッジキャップ14、15が、パネル50のエッジに対して装着されてアセンブリ10および30を形成し得る。流体ポート101、102、103は、エッジキャップ14、15において容易に一体化され得る。代替的には、層111および112が、内部空間110と下記のような任意の追加の流体コンパートメントとを画定するエンボス部を備える有利には熱可塑性であるポリマーシートから形成され得る。層111および112は、エンボス部のエッジに沿って結合されてコンパートメントを封止する。かかるハウジングは、2017年6月2日に出願されたPCT出願国際出願PCT/EP2017/063544号に記載されている。前方層111と後方層112との間の距離、すなわち内部空間110の厚さは、有利には3mm〜20mmの間であり、有利には少なくとも5mmである。
【００３８】
再び図1〜図3を参照すると、有利には、メンブレンアセンブリ10および30は、有利にアセンブリへと一体化されるメンブレン12の外部側面に液体基質または液体原料の流れを同伴するための手段を備える。これを目的として、ハウジング11、31は、内部空間110から隔離または離間されたダクトシステム13を備える。ダクトシステム13は、メンブレン12の外部側面に空気または別の適切なガスの粗バブリングを生じさせるための貫通穴132を備えた流体コンパートメント131を備える。有利には、貫通穴132は、前方外部層111および/または後方外部層112を貫通して設けられ、流体コンパートメント131は、有利には外部層111と112との間に配置される。貫通穴132は、有利にはメンブレン層12により覆われず、メンブレン12の外部側面に直接アクセスする。流体コンパートメント131は、有利には内部空間110の底部エッジ115に配置される。例としては、流体コンパートメント131は、内部空間の底部エッジ115に対して平行なおよび/または外部層111および112の一方に対して平行な長手方向軸を有し得る。流体コンパートメント131は、有利には内部空間110に垂直方向に整列される。供給ダクト133が、供給ポート103から流体コンパートメント131に空気または別の適切なガスを供給し得る。
【００３９】
出口ポート101および入口ポート102ならびに供給ポート103は、有利にはハウジング11/内部空間110の上部エッジ116に配置される。かかる場合には、供給ダクト133は、内部空間の対向し合う側部エッジ117および118の一方または両方に沿って延在し、ナノポーラス壁部119により側部エッジ117および118から離間され得る。
【００４０】
供給ポート103は、動作時には図5に示すようにバイオリアクタ60の空気またはガス供給システム61に対して連結され、この空気またはガス供給システム61は、複数のメンブレンアセンブリ10または30が中に取り付けられたバイオリアクタヴェッセル62内で空気またはガスを再循環させ得るまたはさせることができない。メンブレンアセンブリ10、30は、垂直方向配置から逸脱し得る任意の適切な配向においてバイオリアクタ60内に配置され得る点を指摘しておくことが便宜的であろう。ガス供給システムは、ヴェッセル62内で再循環されるガスをガスバブリングするために設けられた穴132と流体連通状態にある。バッフル621は、降水管とも呼ばれる原料620の下方流のチャネル623から、気泡600および原料620の上方流のチャネル622を離間させるためにヴェッセル62内に配置され得る。
【００４１】
内部再循環システムと外部(再)循環システムとの組合せをメンブレンアセンブリに用意することにより、半透過性メンブレン12の両側面において同時に液体をリフレッシングすることが可能となり、これにより、メンブレンを介した拡散が大幅に改善され、かかるメンブレンアセンブリのより良好な制御およびより均一な動作が可能となる。これは、例えばメンブレンの外部側面からアセンブリの内部空間への化合物の拡散の場合に真となり、有利にはアセンブリの内部空間から外部側面への生成物の任意の拡散の場合にも真となり、生成物は、場合によっては既知である技術により収集され得る。さらに、外部側面(原料成分)および内部側面(カプセル化バイオマス)に関する動作条件の独立的な制御が可能となる。
【００４２】
メンブレンアセンブリのハウジング11へと一体化されるダクトシステム13、特にエアレーション穴132を有することの1つのさらなる利点は、各メンブレン12の外部にわたってより均一な液体基質または液体原料のリフレッシュが実現され得る点である。これは、メンブレンアセンブリの大型スタックを備えるバイオリアクタの場合には特に有効であり、スタック内の全てのアセンブリに対して均一な動作をもたらすことを可能にする。
【００４３】
さらに別の利点は、ダクトシステム13が、本明細書において説明されるメンブレンアセンブリへと費用対効果の高い様式で一体化され得ることにより、バイオリアクタの全体的な複雑性およびフットプリントを低下させることが可能となる点である。
【００４４】
メンブレンアセンブリの製造後に、このアセンブリは、微生物および/または酵素を含むバイオマスで充填され、バイオリアクタ内に取り付けられ得る。バイオリアクタは、アセンブリの内部空間内でカプセル化されたバイオマスのための原料などの液体を供給される。メンブレンアセンブリは、液体内に少なくとも部分的に浸漬される。次いで、栄養素および他の有効な化合物が、液体からメンブレンを通りメンブレンアセンブリの内部空間内へと浸透し、この内部空間内において微生物および/または酵素により使用または変換されて、所望の生成物が生成され得る。外部から内部空間へもしくは内部空間から外部へのいずれかまたはそれらの両方へのメンブレンを介した任意のこれらの化合物の拡散は、典型的には濃度勾配依存である。より高い濃度勾配は、メンブレンを通過する化合物のより高い流束をもたらす。有利には、内部空間内におけるバイオマスの再循環および本明細書において示される態様によるメンブレンの外部における液体の再循環により、より高い濃度勾配およびしたがってより高い流束を維持することが可能となる。かかる用途では、メンブレン12は、コンタクタと見なし得る。
【００４５】
メンブレン12は、有利にはメンブレンエリア部分中にわたり分布する複数の点にて前方層111に対して装着される。前方層111は、かかる場合にはメンブレン支持体として機能する。装着を実現するための1つの可能性は、層111上にメンブレン形成溶液を塗布し、既知の技術によりこの溶液を凝固または固化することである。
【００４６】
本説明において言及されるようなメンブレンは、ポリマー溶液を相分離プロセスにかけることにより実現され得る。相転換とも呼ばれる相分離は、周知のプロセスであり、ポリマーと溶剤との脱混合が誘起される。脱混合の結果として、ポリマーが析出し、それにより所望の構造(孔サイズ、孔構造等)を有するメンブレン格子が形成される。さらなるプロセスステップは、溶剤を完全に除去するために(例えば洗浄)、および最終孔構造を得るために(例えば孔形成剤の除去)実施され得る。脱混合は、複数の技術に基づき誘起され得る。1つの可能性は、熱的に誘起される相分離(TIPS)であり、脱混合が、ポリマー溶液の界面にて温度変化により誘起される。別の可能性は、ポリマー溶液中で化学反応を誘起することにより脱混合を引き起こすことである。これは、反応誘起相分離(RIPS)と呼ばれる。しかし、大半の場合では、脱混合は、相拡散により誘起される。ポリマー溶液は、別の相と接触され、この別の相は、液体(液体誘起相分離すなわちLIPS)またはガス(蒸気、蒸気誘起相分離すなわちVIPSと呼ばれる)であり、ポリマーの非溶剤であり、しかしポリマー溶液の溶剤と混和性を有する。液体または蒸気は、ポリマー溶液中に拡散し、ポリマー溶液成分中に局所的変化を引き起こして脱混合を誘起する。結果として、ポリマーはこの溶液から析出する。また、LIPSは、浸漬析出とも呼ばれる。任意の相分離プロセスが本明細書において説明されるようなメンブレンを調製するために適用され得る点を指摘しておくことが便宜的であろう。
【００４７】
メンブレンは、有利な熱可塑性ポリマー化合物を含むかまたはそれからなり、この有利な熱可塑性ポリマー化合物は、以降では第1のポリマー化合物と呼ばれる。第1のポリマー化合物は、メンブレン形成溶液を調製するために使用される主要な、特徴的な、または一次のポリマー化合物であり、例えばメンブレン形成溶液中において最大量で存在するポリマー化合物である。第1のポリマー化合物は、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルサルホン(PESU)、それらのグラフト化変形体、またはこれらのポリマーのいずれか1つのコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、それらのグラフト化変形体、またはこれらのポリマーのいずれか1つのコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩素化塩化ビニル樹脂(CPVC)、それらのグラフト化変形体、またはこれらのポリマーのいずれか1つのコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などのポリアリールエーテルケトン(PAEK)族、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(PEEK-WC)などのこれらのポリマーの中の任意の1つのグラフト化変形体、またはこれらのポリマーの任意のコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、ポリクロロトリフルオロエテン(PCTFE)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリウレタン(PUR)、特に熱可塑性ポリウレタン、これらのポリマーの任意のグラフト化変形体、またはこれらのポリマーの任意の1つのコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、酢酸セルロース(CA)、セルローストリアセテート(CTA)、これらのポリマーの任意のグラフト化変形体、またはこれらのポリマーの任意のコポリマーであることが可能である。上記に示したコポリマーは、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、シアノアクリレート、セルローストリアセテート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン(PS)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ならびにポリカプロラクタム(ナイロン6)およびナイロン-6,6などのポリアミドの中のいずれか1つを有する示唆されたポリマーの適切なコポリマーであることが可能である。第1のポリマー化合物は、上記に上げたポリマーの中の2つ以上の適切なブレンドであることが可能である。
【００４８】
(乾燥)(最終)メンブレン中における第1のポリマー化合物の量は、少なくとも5重量%であることが可能であり、最大で少なくとも50重量%であることが可能である。第1のポリマー化合物は、メンブレンのマトリクスまたは格子を形成する有機結合剤であることが可能であり、場合によっては親水性であるフィラー材料が任意に分散されている。このフィラー材料は、有機であってもよく、有利にはヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)、クロスリンクポリビニルピロリドン(PVPP)、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン酸化物(PEO)、ポリエチレングリコール(PEG)、およびグリセロールの中の1つまたは組合せである。かかるフィラー材料は、孔形成剤として用意されることが可能であり、漂白剤溶液(例えばPVP用の)中での洗浄によってなど、後処理ステップにおいて除去され得る。最終メンブレン層中に留まる他のフィラー材料は、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、ポリエチレンイミン(PEI)、アミノプロピルトリメトキシシラン、およびポリエチレンイミントリメトキシシランの中の1つまたは組合せなどであるがそれに限定されないアミンであることが可能である。フィラー材料は、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアミン(PVAm)、およびメラミンの中の1つまたは組合せなどであるがそれに限定されないアミド含有ポリマーまたはアミン含有ポリマーであることが可能である。フィラー材料は、TiO2、HfO2、Al2O3、ZrO2、Zr3(PO4)4、Y2O3、SiO2、炭素(場合によってはPt、RuまたはRh担体上の)、BaSO4、BaTiO3、ペロブスカイト酸化物粉末材料、ゼオライト、金属有機フレームワーク(MOF)、および炭化ケイ素の中の1つまたは組合せなどの無機であってもよい。フィラー材料の官能化変形体(アミノ化、スルホン化、アクリル化など)が使用され得る。上記の有機および無機材料の組合せが、フィラー材料と共に使用され得る。
【００４９】
貫通穴113の寸法は特に限定されず、適切な寸法は用途に応じたものとなる。貫通穴は、有利には5mm以下、有利には2mm以下、有利には1.5mm以下、有利には1.2mm以下、有利には1.0mm以下のサイズを有する。穴が大きすぎる場合には、平滑コーティングが問題になり得る。貫通穴は、少なくとも5μm、有利には少なくとも10μm、有利には少なくとも25μm、有利には少なくとも50μm、有利には少なくとも100μmのサイズを有することが可能である。
【００５０】
貫通穴は、有利には、層111のメンブレンエリア部分が、少なくとも2%、有利には少なくとも5%、有利には少なくとも10%、有利には少なくとも15%、有利には少なくとも20%、有利には少なくとも25%、有利には少なくとも30%、有利には少なくとも35%の開口エリア(貫通穴による多孔度)を有するようなものであることが可能である。この開口エリアは、有利には最大でも85%、有利には最大でも70%、有利には最大でも60%、有利には最大でも55%、有利には最大でも50%である。開口エリアは、百分率値で表された、層(貫通穴を含む)の単位合計面積当たりの貫通穴の面積を指す。層の合計面積の定義において、孔を有さない任意のエッジ領域は無視される。開口エリアは、有利には、一方においては層を通過する十分な流束が可能となるように過度に低すぎるべきではなく、しかし他方ではハウジングの剛直性を損なわないために過度に高すぎるべきでもない。開口エリア(すなわち100%開口エリア)の補足物は、メンブレンとその支持部との間の二面間表面を指し、これは、シートに対してメンブレン層を結合するために利用可能なエリアである点を指摘しておくことが便宜的であろう。したがって、これに関しても、開口エリアは過度に高いべきではない。
【００５１】
貫通穴113の断面形状には制約はなく、すなわち貫通穴113は、円形、正方形、多角形、星形、もしくはスリット形状の穴、または任意の他の適切な形状の穴であってもよい。
【００５２】
再び図4を参照すると、半透過性メンブレン12は、層111上へのメンブレン形成溶液から直接的に成型され得る。メンブレン形成溶液は、2013年8月8日の国際公開第2013/113928号に記載されているように層111の内部側面にプラグ55を形成することにより機械的アンカー点を形成するように貫通穴113を通り得る。さらに、または代替的に、メンブレン12は、分子のもつれにより層111の外部表面に結合し得る。溶剤結合とも呼ばれ2015年9月24日の国際公開第2015/140355号にさらに記載されるかかる種類の結合は、熱可塑性ポリマーから作製された層111の上にメンブレン形成溶液を直接塗布することにより実現することが可能であり、溶液の溶剤は、層111のポリマーを軟化または少なくとも部分的に溶融し得ることにより、溶液中のメンブレンポリマーの分子と層111のポリマーの分子とを界面にて相互作用させ得る。分子のもつれは、上述のような溶液からのポリマーの析出によって永久的なものとなる。支持部に対して半透過性メンブレン層を装着するために超音波溶接などの任意の他の適切な結合技術が代替的に利用され得る点を指摘しておくことが便宜的であろう。
【００５３】
図6を参照すると、ドレインポート704をさらに備える点においてのみアセンブリ10と異なる、メンブレンアセンブリ70の代替例が示される。図7に示すように、ドレインポート704は、内部空間110と流体連通状態にあり、メンテナンス動作の場合には内部空間110の内容物を排出する、および/または内部空間から余剰バイオマスを除去する役割を果たし得る。さらに図7を参照すると、メンブレンアセンブリ70は、内部空間110内部の流体を再循環させるための再循環システム80に結合され得る。再循環システム80は、ダクトシステム22と流体連通状態にある出口ポート24を備える点のみにおいて再循環システム20と異なる。例えば逃し弁または任意の他の適切な弁システム(例えば動力弁)などの弁241が、有利には出口ポート24に配置され、この出口ポート24からは、液体であり得る生成物が採取(または排出)され得る。さらにまたは代替的に、出口ポート23が、ダクトシステム22と流体連通状態に設けられ、内部空間から気体生成物を採取(または排出)するための弁231に結合され得る。図7では白点706により表されるかかる気体生成物は、内部空間110内のバイオマスにより生成され得る。これらの気泡は、システム80により内部空間110中において再循環される液体粒子のクロスフローずれにより実現される洗浄に加えて、メンブレン12の内部側面における追加的な洗浄をもたらし得る。
【００５４】
全ての気泡706がポート23を通り排出され得るわけではなく、一部の泡706は黒点705により表される例えば(液体)接種材料粒子などと共に液体ポンプ21を通り同伴され得る点を指摘しておくことが便宜的であろう。
【００５５】
図7にさらに示すように、再循環システム80は、メンブレンアセンブリ70から遠隔地に配置されてもよい。ガス供給システム61が、有利には供給ダクト133にガスを供給するための供給ポート103に対して連結される。
【００５６】
次に図8を参照すると、内部空間110と流体連通状態にあるドレインポート904をさらに備える点においてアセンブリ30と異なる、アセンブリ90の代替例が示される。再循環システム40は、アセンブリ90の入口ポート102および出口ポート103に連結され、内部空間110と連通する。ベント43が、ガス生成物を採取または排出するために使用され得る一方で、ドレインポート904が、液体生成物を採取または排出するために使用され得る。代替的には、追加のポート(図示せず)が、かかる生成物を採取するために設けられてもよい。ガス供給システム61は、有利にはダクトシステム13にガスを供給するために供給ポート103に連結される。
【００５７】
図9を参照すると、本明細書において説明されるメンブレンアセンブリ10、30、70、90のいずれかが、バイオリアクタシステム900において使用され得る。複数のこれらのメンブレンアセンブリは、バイオリアクタヴェッセル910内に配置され、このバイオリアクタヴェッセル910は、開口ヴェッセルであってもよく、または例えば滅菌条件下における動作を確保するためなどにカバー917で閉じられてもよい。動作時に、例えば90などのアセンブリの内部空間は、黒点705により表される第1の接種材料を含むバイオマスで充填されてもよく、このバイオマスは、再循環システム40(または場合によっては上述のシステム20)により内部空間中で再循環される。気体生成物を採取するための出口パイプ912が、例えば再循環システム40などを介して内部空間110と流体連通し得る。出口パイプ912は、作動可能(動力)弁913もしくは逃し弁914のいずれかまたは両方を備えてもよい。
【００５８】
ガス供給システム61は、有利にはバイオリアクタヴェッセル910とアセンブリ90のダクトシステム13との間において白点706で表されるガスを再循環する。これにより、メンブレン12の外部面における基質、原料、および/または第2の接種材料の洗浄および/またはリフレッシュが実現される。液体生成物は、出口ポート915を介して内部空間110から直接的に、もしくは出口ポート916を介してアセンブリ90の外部に位置するバイオリアクタヴェッセル910から、またはポート915および916の両方を介して採取され得る。ポート915は、ドレインポートとしておよび/または余剰バイオマスを除去するために使用され得る。
【００５９】
任意には、バイオリアクタシステム900は、基質または原料が緩衝化され得る、および供給パイプ911を介してバイオリアクタヴェッセル910と連通する緩衝剤タンク920を備え得る。パイプ921は、緩衝剤タンク920への基質または原料の流入をもたらし得る。
【００６０】
ほぼ矩形形状を有するメンブレンアセンブリを上記において説明したが、本明細書において説明される態様はかかる形状に限定されない点を指摘しておくことが便宜的であろう。例として、ディスク状アセンブリもまた予期され得る。
【００６１】
本明細書において説明されるようなメンブレンアセンブリに対する可能な用途は、非限定的な例としては以下のものが挙げられる。
高濃度の阻害化合物を含む複合体原料の発酵。
様々な糖源を含む原料の発酵(ジオーキシックシフト)。
浮遊物質含有量の高い原料の発酵。
代謝産物の交換(例えば抗生物質、栄養素等の、または共生効果または拮抗効果を伴う他の生成物の生成など)を伴う2in1発酵(1つのバイオリアクタ内で少なくとも2つの微生物を用いた生物学的変換)。
制御された共培養発酵。
原料滅菌を伴わない連続無菌発酵。
非無菌混合培養発酵。
【００６２】
1つの可能な用途は、第2の発生原料からのエタノールなどのバイオ燃料の生成である。
【符号の説明】
【００６３】
10  メンブレンアセンブリ、アセンブリ、カートリッジ
11  ハウジング
12  半透過性メンブレン、メンブレン、メンブレン層
13  ダクトシステム
14  マニホルド状エッジキャップ、エッジキャップ
15  マニホルド状エッジキャップ、エッジキャップ
20  液体再循環システム、再循環システム
21  液体ポンプ、単一ポンプ機構、ポンプ機構
22  ダクトシステム
23  出口ポート
24  出口ポート
30  アセンブリ
31  ハウジング
40  ガス再循環システム
41  ポンプ機構
43  ベント
50  重層シート、パネル
51  外部層
52  外部層
53  連続ウェブ部材、連続状ウェブ部材、ウェブ部材
54  チャネル
55  プラグ
60  バイオリアクタ
61  ガス供給システム
62  バイオリアクタヴェッセル
70  メンブレンアセンブリ
80  再循環システム
90  アセンブリ
101  出口ポート、流体ポート
102  入口ポート、流体ポート
103  供給ポート、出口ポート
110  内部空間
111  前方外部層、前方層、外部層、ポリマー層
112  後方外部層、後方層
113  貫通開口、貫通穴
114  バッフル
115  底部エッジ
116  上部エッジ
117  側部エッジ
118  側部エッジ
119  ナノポーラス壁部
131  流体コンパートメント
132  貫通穴、穴、エアレーション穴
133  供給ダクト
231  弁
241  弁
315  ガスダクト
316  ノズル
317  ガスコレクタ
318  上方流コンパートメント
319  下方流コンパートメント
600  気泡
620  原料、基質
621  バッフル
622  チャネル
623  チャネル
704  ドレインポート
705  黒点
706  白点、泡
900  バイオリアクタシステム
904  ドレインポート
910  バイオリアクタヴェッセル
911  供給パイプ
912  出口パイプ
913  作動可能(動力)弁
914  逃し弁
915  出口ポート
916  出口ポート
917  カバー
920  緩衝剤タンク
921  パイプ
【図１】
2019517269.tif 000003
【図２】
2019517269.tif 000004
【図３】
2019517269.tif 000005
【図４】
2019517269.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019517269.tif 000009
【図８】
2019517269.tif 000010
【図９】
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【国際調査報告】
2019517269.tif 000012
2019517269.tif 000013
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