(57)【要約】植物系物質から目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離および精製するための柔軟な自動装置が開示され、この装置は、植物系物質からのこのような物質の大規模な精製および単離に応用可能である。この柔軟な自動装置は、廃棄物質が少なく、目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離するための効率的な装置を提供する。目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離する自動装置は、緑汁を生成するために植物を均質化するための粉砕装置（２２）と、緑汁のｐＨを調整し、緑汁を加熱する手段と、ウイルスまたはタンパク質／ペプチドのいずれかである標的種を緑汁の他の成分から１つ以上の遠心分離、再懸濁および限外濾過のサイクルにより分離し、最後に、ＰＥＧ析出などの方法、またはクロマトグラフィおよび／または塩析出を含むなどの方法によってタンパク質およびペプチドを精製することによってウイルス粒子を精製する手段とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動処理装置であって、
バイオ物質を均質化する手段と、
均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段と、
前記均質化されたバイオ物質の汁を所定の温度まで所定時間加熱する手段と、
前記均質化されたバイオ物質の熱処理された汁を上清からペレットを分離するために遠心分離する手段と、
前記手段のそれぞれに接続されるコンピュータであって、前記自動処理装置を監視および制御するためのコンピュータとを含む自動処理装置。
【請求項２】
前記コンピュータが、メモリおよび記録された情報の出力手段を含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項３】
前記記録された情報の出力手段が、バイオ物質を処理する処理工程の書面での記録を印刷するプリンタを含む請求項２に記載の自動処理装置。
【請求項４】
遠心分離後、前記上清を濾過する手段をさらに含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項５】
前記濾過手段が、限外濾過システムを含む請求項４に記載の自動処理装置。
【請求項６】
前記濾過手段が、少なくとも１つの第１のフィルタおよび別個の限外濾過システムを含む請求項４に記載の自動処理装置。
【請求項７】
遠心分離後、ペレットを再懸濁する手段と、
再懸濁されたペレットのｐＨを調整するための手段と、
ペレット物質から第２の上清を分離するためにｐＨが調整され再懸濁されたペレットを遠心分離する第２の遠心分離手段とを含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項８】
前記バイオ物質を均質化する手段が、粉砕および圧縮装置を含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項９】
前記粉砕および圧縮装置が、
第１のカッター、第２のカッターおよび圧縮機を含み、
前記第１のカッターは、バイオ物質を第１の所定の大きさに切断するための複数の刃を有し、
前記第２のカッターは、前記切断されたバイオ物質を前記第１の所定の大きさより小さな第２の所定の大きさに切断するための複数の刃を有し、
前記圧縮機は、前記切断されたバイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出する請求項８に記載の自動処理装置。
【請求項１０】
前記圧縮機から吐出された固形の廃棄物質を乾燥する乾燥機をさらに含む請求項９に記載の自動処理装置。
【請求項１１】
前記粉砕および圧縮装置が、バイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出するように構成されている請求項８に記載の自動処理装置。
【請求項１２】
前記粉砕および圧縮装置から吐出された固形の廃棄物質を乾燥する乾燥機をさらに含む請求項１１に記載の自動処理装置。
【請求項１３】
前記均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段は、
前記均質化されたバイオ物質の汁を保持するタンクと、
前記コンピュータに接続された前記タンク内のｐＨセンサと、
ｐＨ調整剤供給部と、
前記コンピュータに接続された前記タンク内の流体レベルセンサと、
前記コンピュータに接続されたｐＨ調整剤供給制御バルブであって、前記コンピュータが、前記ｐＨセンサからの信号に応答してｐＨ調整剤の導入を制御するようなｐＨ調整剤供給制御バルブとを含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項１４】
前記均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段が、前記コンピュータからの制御信号に応答して前記タンクを出る汁を前記タンクへ戻し再循環させる再循環システムをさらに含む請求項１３に記載の自動処理装置。
【請求項１５】
前記再循環システムは、
前記タンクからの排出パイプに接続された流量制御ポンプと、
前記流量制御ポンプ近傍のバルブと、
前記バルブから前記タンクへの再循環パイプとを含み、
前記バルブは、前記コンピュータからの制御信号に応答して、前記排出パイプおよび前記流量制御ポンプからのｐＨ調整された汁の流れを前記タンクに戻すように構成される請求項１４に記載の自動処理装置。
【請求項１６】
前記加熱手段の下流に熱保持手段をさらに含み、前記熱保持手段は、加熱された汁の温度を監視するための、前記コンピュータに接続された温度センサを有する請求項１５に記載の自動処理装置。
【請求項１７】
前記コンピュータに前記ｐＨセンサ、前記流体レベルセンサおよび前記熱保持手段の温度センサからの信号が入力されるようにプログラムされ、前記均質化されたバイオ物質の汁のｐＨ調整手段および前記流量制御ポンプの近傍のバルブの制御のために前記センサから入力された信号が前記コンピュータによって処理される請求項１６に記載の自動処理装置。
【請求項１８】
前記熱保持手段の下流に前記熱保持手段を出る熱処理された汁の温度を下げるための冷却装置をさらに含む請求項１７に記載の自動処理装置。
【請求項１９】
前記冷却装置の下流の前記冷却装置を出る冷却された熱処理汁を保持するための第２のタンクと、
前記第２のタンクと前記遠心分離手段との間の第２のバルブと、
前記第２のバルブから第２のタンクへの再循環パイプとをさらに含み、
前記第２のバルブが、前記コンピュータからの制御信号に応答して、第２のタンクの排出パイプおよび前記流量制御ポンプからの冷却された汁の流れを前記タンク戻すように構成された請求項１８に記載の自動処理装置。
【請求項２０】
前記均質化されたバイオ物質の汁を所定時間加熱する手段が、
前記汁を加熱するヒーターと、
柔軟な長さのパイプ装置とを含む請求項１９に記載の自動処理装置。
【請求項２１】
前記均質化されたバイオ物質の汁を所定時間加熱する手段が、
前記汁を加熱するヒーターと、
柔軟な長さのパイプ装置とを含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項２２】
前記柔軟な長さのパイプ装置は、調整可能な所定の長さを有するパイプラインを形成する複数の着脱可能なひじ継ぎ手によって互いに直列に接続される複数のパイプを含む請求項２１に記載の自動処理装置。
【請求項２３】
前記均質化されたバイオ物質の熱処理された汁を上清からペレットを分離するために遠心分離する手段が、積層円錐タイプ遠心分離機を含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項２４】
前記遠心分離機が、前記コンピュータによって制御される所定の時間間隔でペレットを吐出する請求項２３に記載の自動処理装置。
【請求項２５】
前記コンピュータが、
情報を表示するためのモニタと、
収集したデータを記憶するためのメモリと、
自動処理装置からのデータを入力するための複数の入力部と、
データを出力するための手段とを含む請求項１に記載の自動処理装置。
【請求項２６】
前記データを出力するための手段が、バイオ物質を処理するための処理工程の書面での記録を印刷するためのプリンタを含む請求項２５に記載の自動処理装置。
【請求項２７】
バイオ物質を処理するための自動処理装置を制御するコンピュータであって、
情報を表示するためのモニタと、
収集したデータを記憶するためのメモリと、
データを入力するための手段と、
データを出力するための手段とを含み、
前記コンピュータは、
バイオ物質を均質化する手段と、
均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段と、
前記均質化されたバイオ物質の汁を所定の温度まで所定時間加熱する手段と、
前記均質化されたバイオ物質の熱処理された汁を上清からペレットを分離するために遠心分離する手段とに、制御および動作のために接続されるコンピュータ。
【請求項２８】
前記データを出力するための手段が、バイオ物質を処理するための処理工程の書面での記録を印刷するためのプリンタを含む請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項２９】
前記コンピュータは、濾過手段の制御および動作のためにそれに接続されている請求項２８に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３０】
前記濾過手段が、限外濾過システムを含む請求項２９に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３１】
前記コンピュータが、
遠心分離の後、ペレットを再懸濁する手段と、
再懸濁されたペレットのｐＨを調整する手段と、
ｐＨが調整された再懸濁ペレットを遠心分離する第２の遠心分離手段とに、それらの制御および動作のために接続される請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３２】
バイオ物質を均質化する手段内の前記モーターが第１のカッター、第２のカッターおよび圧縮機に回転力を与え、
前記第１のカッターは、バイオ物質を第１の所定の大きさに切断するための複数の刃を有し、
前記第２のカッターは、前記バイオ物質を前記第１の所定の大きさより小さな第２の所定の大きさまで小さくするための複数のハンマーを有し、
前記圧縮機は、前記バイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出する請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３３】
バイオ物質を均質化する手段内の前記モーターが第１のカッター、第２のカッターおよび圧縮機に回転力を与え、
前記第１のカッターは、バイオ物質を第１の所定の大きさに切断するための複数の刃を有し、
前記第２のカッターは、前記切断されたバイオ物質を前記第１の所定の大きさより小さな第２の所定の大きさに切断するための複数の刃を有し、
前記圧縮機は、前記バイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出する請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３４】
バイオ物質を均質化する手段内の前記モーターが第１のカッター、第２のカッターおよび圧縮機に回転力を与え、
前記第１のカッターは、バイオ物質を第１の所定の大きさまで小さくするための複数のハンマーを有し、
前記第２のカッターは、前記切断されたバイオ物質を前記第１の所定の大きさより小さな第２の所定の大きさまで小さくするための複数のハンマーを有し、
前記圧縮機は、前記バイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出する請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３５】
バイオ物質を均質化する手段内の前記モーターが第１のカッター、第２のカッターおよび圧縮機に回転力を与え、
前記第１のカッターは、バイオ物質を第１の所定の大きさまで小さくするための複数のハンマーを有し、
前記第２のカッターは、前記バイオ物質を前記第１の所定の大きさより小さな第２の所定の大きさまで小さくするための複数のナイフを有し、
前記圧縮機は、前記バイオ物質から緑汁を抽出し、固形の廃棄物質を吐出する請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３６】
前記コンピュータが、前記バイオ物質を均質化するための手段から吐出された固形廃棄物質を乾燥するための乾燥機にその制御および動作のためにさらに接続されている請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３７】
前記コンピュータは、
前記ｐＨ調整手段のタンク内のｐＨセンサと、
前記ｐＨセンサからの信号に応答してｐＨ調整剤の流量を制御するｐＨ調整剤バルブであって、ｐＨ調整剤が、前記タンク内の緑汁のｐＨを調整するための前記タンクへ与えられるようなｐＨ調整剤バルブとにさらに接続されている請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３８】
均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整するための前記手段の下流にバルブをさらに含むコンピュータであって、前記バルブが前記バルブの制御のために前記コンピュータに接続され、
前記均質化されたバイオ物質の汁を加熱する手段が、
流量メータと、
前記汁を加熱するヒーターと、
前記ヒーターの排出口近傍の少なくとも１つの温度センサと、
柔軟な長さパイプ装置とを含み、
前記コンピュータが、前記温度センサと、前記流量メータとにさらに接続され、前記流量メータを通る汁の流量および前記汁の温度が前記コンピュータによって前記温度センサまたは前記流量メータによって感知される非選択的パラメータに応答して監視され、前記ｐＨ調整手段の下流の前記バルブが前記汁の流量を変更するように操作される請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項３９】
遠心手段が、前記コンピュータに接続および制御されたペレットを吐出するための手段を有する積層円錐タイプの遠心分離機を含む請求項２７に記載の自動処理装置を制御するコンピュータ。
【請求項４０】
（ａ）コンピュータに緑汁ホモジナートを生成するための植物の均質化を制御させる工程、
（ｂ）前記コンピュータに第１の所定のｐＨレベルへの前記緑汁ホモジナートのｐＨの監視および調整を制御させる工程、
（ｃ）前記コンピュータに所定の温度への前記緑汁ホモジナートの加熱を制御させる工程、
（ｄ）前記コンピュータにペレットを生成するための前記緑汁ホモジナートの遠心分離を制御させる工程、
（ｅ）前記コンピュータに液体溶液での前記ペレットの再懸濁を制御させる工程、
（ｆ）前記コンピュータに再懸濁されたペレットを含有する液体溶液のｐＨを所定の第２のｐＨレベルへ調整させる工程、
（ｇ）前記コンピュータに上清を生成するための前記再懸濁されたペレットを含有する工程（ｆ）の液体溶液の遠心分離を制御させる工程、
（ｈ）前記コンピュータに前記上清からウイルスを精製するための限外濾過装置を制御させる工程という順次行う工程を含む植物からウイルスを得るための自動コンピュータ制御方法。
【請求項４１】
（ａ）コンピュータに緑汁ホモジナートを生成するための植物の均質化を制御させる工程、
（ｂ）前記コンピュータに所定のｐＨレベルへの前記緑汁ホモジナートのｐＨの調整を制御させる工程、
（ｃ）前記コンピュータに所定の温度への前記緑汁ホモジナートの加熱を制御させる工程、
（ｄ）前記コンピュータに上清を生成するための前記緑汁ホモジナートの遠心分離を制御させる工程、
（ｅ）前記コンピュータに前記上清からウイルスを精製するための限外濾過装置制御させる工程という順次に行う工程を含む植物からウイルスを得るための自動コンピュータ制御方法。
【請求項４２】
植物系物質を粉砕するように構成された第１の粉砕機と、
前記植物系物質をさらに粉砕するように構成された第２の粉砕機と、
前記粉砕された植物系物質から固体および液体を分離する圧縮機とを含む植物処理装置。
【請求項４３】
前記第１および第２の粉砕機が、最大の細胞破壊のために前記植物系物質を均質化するように構成され、これにより、前記植物系物質の細胞から物質を放出する請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４４】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４５】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に排出される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４６】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持され、前記第２の粉砕機に排出される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４７】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４８】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に排出される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項４９】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持され、前記圧縮機に排出される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項５０】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持され、前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項５１】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に排出され、前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に排出される請求項５０に記載の植物処理装置。
【請求項５２】
前記第１の粉砕機、前記第２の粉砕機および前記圧縮機が、制御コンピュータに接続される請求項４２に記載の植物処理装置。
【請求項５３】
植物系物質を粉砕するための第１の粉砕機と、
前記植物系物質をさらに粉砕するための第２の粉砕機と、
前記粉砕された植物系物質から固体および液体を分離するための圧縮機と、
前記第１の粉砕機、前記第２の粉砕機および前記圧縮機に、それぞれの制御のために接続されるコンピュータとを含む自動植物処理装置。
【請求項５４】
前記第１および第２の粉砕機が、最大の細胞破壊のために前記植物系物質を粉砕するように構成され、これにより、前記植物系物質の細胞から物質を放出する請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項５５】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項５６】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に排出される請求項５４に記載の自動植物処理装置。
【請求項５７】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持され、前記第２の粉砕機に排出される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項５８】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項５９】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に排出される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項６０】
前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持され、前記圧縮機に排出される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項６１】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に支持され、前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に支持される請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項６２】
前記第１の粉砕機が、前記第２の粉砕機に排出され、前記第２の粉砕機が、前記圧縮機に排出される請求項６１に記載の自動植物処理装置。
【請求項６３】
前記コンピュータが、粉砕された植物系物質から前記圧縮機によって分離された固形物質を乾燥させるための乾燥機にさらに接続されている請求項６２に記載の自動植物処理装置。
【請求項６４】
前記コンピュータが、粉砕された植物系物質から前記圧縮機によって分離された固形物質を乾燥させるための乾燥機にさらに接続されている請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項６５】
前記圧縮機から前記乾燥機まで固形物質を運ぶためのコンベアをさらに含む請求項６４に記載の自動植物処理装置。
【請求項６６】
前記圧縮機から排出された液体のｐＨを調整するためのｐＨ調整装置をさらに含む請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項６７】
前記ｐＨ調整装置は、
前記圧縮機から排出された液体を保持するための第１のタンクと、
前記第１のタンクにｐＨ調整剤を供給するための前記第１のタンクに接続された第２のタンクと、
前記コンピュータに接続された第１と第２のタンクとの間の、前記第２のタンクから前記第１のタンクへのｐＨ調整剤の流量を選択的に制御するためのポンプと、
前記コンピュータが前記ｐＨセンサからの信号に応答して第１のタンクへのｐＨ調整剤の流量を制御するように、前記コンピュータにｐＨレベル信号を与える前記第１のタンクのｐＨセンサとを含む請求項６６に記載の自動植物処理装置。
【請求項６８】
前記ｐＨ調整装置は、
前記第１のタンクの排出パイプに接続される流量ポンプと、
前記第１のタンクからの流量を測定するための前記第１のタンクの前記排出パイプの流量メータと、
前記流量ポンプの下流にある再循環バルブであって、前記第１のタンクからの液体を前記第１のタンクに再循環させるための再循環パイプに接続され、前記コンピュータによって制御される再循環バルブとをさらに含む請求項６７に記載の自動植物処理装置。
【請求項６９】
前記ｐＨ調整装置から排出するｐＨ調整された液体を加熱するための加熱装置をさらに含む請求項６６に記載の自動植物処理装置。
【請求項７０】
前記加熱装置は、前記ｐＨ調整された液体を加熱するためのヒーターおよび所定の温度に液体を維持するための複数の断熱パイプを含む請求項６９に記載の自動植物処理装置。
【請求項７１】
前記加熱装置から排出する液体を冷却するための冷却装置をさらに含む請求項６９に記載の自動植物処理装置。
【請求項７２】
前記冷却装置から排出する液体を貯蔵するためのサージタンクをさらに含む請求項７１に記載の自動植物処理装置。
【請求項７３】
前記サージタンクは、
前記サージタンクの排出パイプに接続された流量ポンプと、
前記サージタンクからの流量を測定するための前記サージタンクの前記排出パイプの流量メータと、
前記流量ポンプの下流にある再循環バルブであって、前記サージタンクからの液体を前記サージタンクに再循環させるための再循環パイプに接続され、前記コンピュータによって制御される再循環バルブとをさらに含む請求項７２に記載の自動植物処理装置。
【請求項７４】
前記再循環バルブの前記コンピュータによる制御によって液体を選択的に供給される第１の遠心分離機をさらに含む請求項７３に記載の自動植物処理装置。
【請求項７５】
前記第１の遠心分離機からの分離されたペレットを受け入れるためのペレットタンクをさらに含む請求項７４に記載の自動植物処理装置。
【請求項７６】
前記ペレットタンクは、
前記ペレットタンクのペレットに液体を加えるための水供給部と、
前記ペレットタンクの液体およびペレットのｐＨを調整する手段と、
前記ペレットタンクの排出パイプに接続された流量ポンプと、
前記ペレットタンクからの流量を測定するための前記ペレットタンクの前記排出パイプの流量メータと、
前記流量ポンプの下流にある第２の再循環バルブであって、前記ペレットタンクからの液体を前記ペレットタンクに再循環させるための再循環パイプに接続され、前記コンピュータによって制御される第２の再循環バルブとをさらに含む請求項７５に記載の自動植物処理装置。
【請求項７７】
前記第２の再循環バルブの前記コンピュータによる制御によって再懸濁されたペレットを選択的に供給される第２の遠心分離機をさらに含む請求項７６に記載の自動植物処理装置。
【請求項７８】
前記第１の遠心分離機から排出された抽出された上清Ｓ１を収集するための前記第１の遠心分離機の下流に上清タンクをさらに含む請求項７７に記載の自動植物処理装置。
【請求項７９】
前記上清Ｓ１を濾過するための前記上清タンクの下流に複数のフィルタをさらに含む請求項７８に記載の自動植物処理装置。
【請求項８０】
前記複数のフィルタが、
前記上清Ｓ１から第１のグループの所定の粒径の粒子を濾過により排除する第１のフィルタと、
前記上清Ｓ１から第２のグループの所定の粒径の粒子を濾過により排除する第２のフィルタと、
前記濾過された上清Ｓ１の液体を小さくするための限外濾過システムとを含む請求項７９に記載の自動植物処理装置。
【請求項８１】
前記第２の遠心分離機から排出された抽出された上清Ｓ２を収集するための前記第２の遠心分離機の下流に第２の上清タンクをさらに含む請求項８０に記載の自動植物処理装置。
【請求項８２】
前記上清Ｓ２を濾過するための前記上清タンクの下流に複数のフィルタをさらに含む請求項８１に記載の自動植物処理装置。
【請求項８３】
前記複数のフィルタが、
前記上清Ｓ２から第１のグループの所定の粒径の粒子を濾過により排除する第３のフィルタと、
前記上清Ｓ２から第２のグループの所定の粒径の粒子を濾過により排除する第４のフィルタと、
前記上清Ｓ１およびＳ２の液体を小さくするための限外濾過システムとを含む請求項８２に記載の自動植物処理装置。
【請求項８４】
前記コンピュータが、メモリ、記憶デバイスおよび出力デバイスを含む請求項８３に記載の自動植物処理装置。
【請求項８５】
前記コンピュータが、自動植物処理装置によって行われるすべての処理工程を把握し、記録するようにプログラムされ、把握された情報を前記出力デバイスを介して出力する請求項８４に記載の自動植物処理装置。
【請求項８６】
前記出力デバイスがプリンタを含む請求項８５に記載の自動植物処理装置。
【請求項８７】
前記コンピュータが、メモリ、記憶デバイスおよび出力デバイスを含む請求項５３に記載の自動植物処理装置。
【請求項８８】
前記コンピュータが、自動処理装置によって行われるすべての処理工程を把握し、記録するようにプログラムされ、把握された情報を前記出力デバイスを介して出力する請求項８７に記載の自動植物処理装置。
【請求項８９】
バイオ物質を受け入れ、前記バイオ物質から汁を抽出するよう構成された粉砕機と、
前記粉砕機の下流に置かれ、前記粉砕機からの汁を受け入れ、前記汁のｐＨを監視および調整するための汁ｐＨ監視および調整システムと、
前記汁ｐＨ監視および調整システムの下流に置かれ、ｐＨ調整された汁を受け入れ、前記ｐＨ調整された汁を第１の温度まで第１の期間加熱するヒーターと、
前記ヒーターの下流に置かれ、加熱されたｐＨ調整汁を受け入れ、前記加熱されたｐＨ調整汁をペレット流と上清流とに分離する遠心分離機と、
前記粉砕機、前記汁ｐＨ監視および調整システム、前記ヒーター、および前記遠心分離機と連通し、自動処理装置を監視および制御するコンピュータ化された制御システムとを含む自動バイオ物質処理装置。
【請求項９０】
前記上清流を濾過するための前記遠心分離機からの前記上清流の下流に置かれた濾過システムをさらに含む請求項８９に記載の自動バイオ物質処理装置。
【請求項９１】
前記濾過システムが、
少なくとも１つの第１のフィルタと、
別個の限外濾過システムとを含む請求項９０に記載の自動バイオ物質処理装置。
【請求項９２】
前記遠心分離機からの前記ペレット流の下流に置かれた再懸濁タンクと、
前記再懸濁タンクの下流に置かれたペレット流ｐＨ監視および調整システムと、
前記ペレット流ｐＨ監視および調整システムの下流に置かれた第２の遠心分離機とをさらに含む請求項８９に記載の自動バイオ物質処理装置。
【請求項９３】
前記粉砕機が、
第１のカッターと、
第２のカッターと、
圧縮機とをさらに含む請求項８９に記載の自動バイオ物質処理装置。
【請求項９４】
前記ヒーターが柔軟な長さのパイプ装置含む請求項８９に記載の自動バイオ物質処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物源からの生物物質の単離および精製のための柔軟な自動処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物タンパク質および酵素は、生きている食物源から生体触媒試薬または治療剤まで多くの目的に長く用いられてきた。過去１０年間に、トランスジェニックおよびトランスフェクト植物の発展ならびに遺伝子分析の改良により、新たな科学的重要性およびこれらの応用への経済的な優遇措置がもたらされた。組換え生物活性物質を産生させるために植物システムをバイオリアクターとして用いる分子植物育種および分子植物育成の概念が大きく注目されてきた。
【０００３】
文献の多くの実施例において、活性哺乳類タンパク質、酵素、ワクチン、抗体、ペプチドおよび他のバイオリアクター種を産生させるための植物または培養された植物細胞の利用が示されている。マ（Ｍａ）ら（サイエンス２６８：７１６−７１９（１９９５））が、トランスジェニックタバコにおいて機能性分泌免疫グロブリンの産生について初めて記載した。ネズミの抗体、ネズミの連結鎖およびウサギの分泌成分の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子を別々のトランスジェニック植物に導入する。他家受粉により、すべての成分を共発現させ、機能的な活性分泌抗体を産生するための植物を得た。他の研究では、トランスジェニック植物にウイルス蛋白を発現させることによって抗ウイルスワクチンを生産する方法が記載された（メイソンら、Proc. Natil. Acad. Sci. USA 93:5335-5340(1996)）。ヒトの流行性急性胃腸炎の原因となるウイルスであるノーウォークウイルスのカプシッド蛋白が、トランスジェニックタバコおよびジャガイモに発現するとウイルス様粒子に自己組織化(self assemble)することが示された。精製されたウイルス様粒子およびトランスジェニックジャガイモの塊茎のいずれもが、マウスに与えた場合、ノーウォークウイルスカプシッド蛋白に対する抗体の産生を刺激した。あるいは、哺乳類の病原体のエピトープを保持する植物ウイルスを操作することによって、ワクチンの生産および精製が容易になるかもしれない。植物ウイルスを用いることによって、ワクチンでの病毒ウイルスの偶発的シェディング(shedding)がなくなり、同じ植物ウイルスを用いて、いくつかの宿主に接種することができる。例えば、マラリアエピトープが、組み換えタバコモザイクウイルス（ＴＭＶ）の表面に現れた（ターペン(Turpen)ら、BioTechnology 13:53-57(1995)）。選択されたＢ細胞エピトープは、ＴＭＶ被覆タンパク質の表面ループ領域に挿入されるか、またはＣ末端に融解させる。感染後のタバコ植物は、高い力価の組み換えウイルスを含み、このウイルスが、ワクチンのサブユニットとして発達し容易に増加し得る。牧草マメ類の栄養状態を向上させる目的の別の研究において、ひまわりからの硫黄に富む種子アルブミンがトランスジェニックサブタレニアンクローバーの葉に発現した（カーン(Khan)ら、Transgenic Res.5:178-185(1996)）。組み換えタンパク質をトランスジェニック植物葉細胞の細胞質網状構造を標的とさせることによって、全抽出可能な蛋白質の１．３％までのトランスジェニックひまわり種子アルブミンの蓄積が達成された。
【０００４】
植物宿主において異物遺伝子物質を発現させるための適切なベクターを開発するという領域においても研究が行われている。アルキスト（Ahlquist）の米国特許第４,８８５,２４８号および第５,１７３,４１０号は、異物遺伝子物質を植物宿主細胞にそこでの発現のために輸送する際に有用であり得る輸送ベクターを開発する際におこなわれた予備的な研究を記載している。ハイブリッドＲＮＡウイルスおよびＲＮＡ形質転換ベクターのさらなる局面が、アルキスト（Ahlquist）の米国特許第５,４６６,７８８号、第５,６０２,２４２号、第５,６２７,０６０号および第５,５００,３６０号に記載され、これらはすべて、参照により本発明に援用される。参照により本発明に援用されるドンソン(Donson)らの米国特許第５,３１６,９３１号および第５,５８９,３６７号は、植物における異物遺伝子物質の全身性発現に適した植物ウイルスベクターを始めて示した。ドンソン(Donson)らは、異物遺伝子の全身性発現のための異種サブゲノムプロモーターを有する植物ウイルスベクターを記載している。このような組み換え植物ウイルスベクターが利用できるので、植物宿主での目的のタンパク質およびペプチドを遺伝子組み換えにより産生することが可能である。
【０００５】
植物遺伝子工学の精巧なプロセスが、急速に開発され、実質的な全植物種の形質転換および多様な遺伝子の発現の可能性が見込まれている。しかし、植物ベースの分子育種および育成が、市場に広く受け入れられるためには、植物に産生した生物活性種、タンパク質またはペプチドのいずれか、特に組み換えタンパク質またはペプチド、あるいはウイルス粒子、特に遺伝子操作されたウイルスのための経済的で大規模な精製システムの開発が必要である。
【０００６】
植物からタンパク質、ペプチドおよびウイルスを単離するプロセスのいくつかが文献に記載されている（ジョアル(Johal)米国特許第４,４００,４７１号、ジョアル(Johal)米国特許第４,３３４,０２４号、ワイルドマン(Wildman)ら、米国特許第４,２６８,６３２号、ワイルドマン(Wildman)ら、米国特許第４,２８９,１４７号、ワイルドマン(Wildman)ら、米国特許第４,３４７,３２４号、ホロー(Hollo)ら、米国特許第３,６３７,３９６号、コッシュ(Koch)、米国特許第４,２３３,２１０号、およびコッシュ(Koch)、米国特許第４,２５０,１９７号。これらの開示を参照により本明細書に援用する）。タバコ、ホウレンソウ、大豆およびアルファルファなどのような植物の多汁の葉は、典型的に１０〜２０％が固形分からなり、残りの部分は水分である。固形部分は、水溶性部および不水溶性部からなり、不水溶性部は、主に、葉の繊維構造物質からなる。水溶性部は、糖、ビタミン、アルカロイド、フレーバ、アミノ酸などの比較的低分子量（ＭＷ）の化合物ならびに天然および組み換えタンパク質などの他の比較的高いＭＷの化合物を含む。
【０００７】
植物バイオマスの水溶性部のタンパク質は、さらに２つの部分に分けることができる。１つの部分は、光合成タンパク質である分子量が約５５０ｋＤのリブロース1,5-ジフォスフェートカルボキシラーゼ（すなわちＲｕＢｉｓＣＯ）を主に含む。この部分は、通常「フラクション１タンパク質」と呼ばれている。ＲｕＢｉｓＣＯは、豊富であり、葉の全タンパク質含有量の２５％までを含み、葉の固形物質の１０％までを含んでいる。もう一方の部分は、サブユニット分子量が典型的に約３ｋＤから１００ｋＤまでの範囲であるタンパク質およびペプチドの混合物ならびに他の糖、ビタミン、アルカノイド、フレーバ、アミノ酸を含む化合物を含有する。この部分は、集合的に「フラクション２タンパク質」と呼ばれている。フラクション２タンパク質は、天然の宿主物質またはトランスフェクションまたはトランスジェニック形質転換を介して産生したタンパク質およびペプチドを含む組み換え物質であり得る。トランスフェクト植物もまた、１０００ｋＤより大きな分子サイズのウイルス粒子を含有することもある。
【０００８】
植物タンパク質単離の基本的なプロセスは、まず一般的に、葉系バイオマスを分解し、生じるパルプを圧縮して「緑汁」を生成することから始める。このプロセスは、典型的に、不要な酸化を抑えるために還元剤または酸化防止剤の存在下で行われる。種々のタンパク質化合物および微粒緑色素物質を含む緑汁は、ｐＨを調整され、加熱される。緑汁の調整後の典型的なｐＨは５．３と６．０との間である。この範囲は、フラクション１タンパク質（すなわちリブロース1,5-ジフォスフェートカルボキシラーゼ）の単離のために最適化された。緑色素物質を凝結させる加熱は、典型的に５０℃近傍に制御する。そして、適度な遠心分離によって、凝結した緑色素物質を除去し、「茶汁」を生成する。次いで、茶汁を冷却し、室温以下の温度で保存する。長期間の後、例えば、２４時間後、リブロース1,5-ジフォスフェートカルボキシラーゼを茶汁から結晶化する。結晶化されたフラクション１タンパク質は、次いで、遠心分離により液体から分離することができる。フラクション２タンパク質は、液体に残留し、さらに酸処理を行うことにより、４．５近傍のｐＨに精製される。あるいは、茶汁からのリブロース1,5-ジフォスフェートカルボキシラーゼの結晶形成は、冷却の代わりに、十分な量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加えることによって行うことができる。
【０００９】
ウイルス粒子単離の基本的なプロセスはグッディング(Gooding)ら、植物病理学記(phytopathological Notes) 57:1285 (1967)に記載されており、その教示を参照により本明細書に援用する。植物源からタバコモザイクウイルス（ＴＭＶ）を大量に精製するために、感染葉を均質化し、次いで、ｎブタノールを添加する。次いで、混合物を遠心分離すると、上清にウイルスが保持されている。次いで、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を添加し、遠心分離を行う。生じたＰＥＧペレットからウイルスを回収することができる。再懸濁、遠心分離およびＰＥＧ析出というサイクルをもう一度行うことによって、ウイルスをさらに精製することができる。
【００１０】
しかし、植物ウイルスならびに可溶性タンパク質およびペプチドの単離および精製するための既存の手順には多くの問題がある。まず第１に、植物源からのタンパク質単離は、主にフラクション(Fraction)１タンパク質の回収を目的として設計されてきたのであって、他の生物活性可溶性タンパク質化合物を目的としたものではない。Ｆ１タンパク質の大規模な抽出の従来のプロセスは、動物飼料または他の栄養物質への添加物としてのタンパク質の生産のためであった。ほとんどのタンパク質はペレット状で変性するので、従来のフラクション２タンパク質を得るための酸析出は効果的ではない。これは、酸析出でより変性しやすいので、組み換え核酸技術によって産生したタンパク質およびペプチドを単離するためには特に問題となる。第２に、既存の分離プロセスが、葉緑体膜片、色素および他の宿主関連物質を取り除くためにｎブタノール、クロロホルムまたは四塩化炭素などの溶媒を使用することである。小規模なウイルス精製では有用かつ効果的であるが、大規模な精製での溶媒の使用は問題である。このような溶剤廃棄、可燃性液体に相溶性のある特別の設備設計、施設通気ならびに作業者の暴露からの保護および監視などの問題にしばしば遭遇する。非溶媒系の小規模なウイルス精製プロセスがあるが、これらは、設備および処理制限ならびに最終的な生成物の純度のために大規模な商業的操作には実用的ではない（ブラック(Brakke) Adv. Virus Res. 7:193-224 (1960)およびブラック(Brakke)ら  Virology 39:516-533 (1969)）。最後に、既存の手順は、一般的な精製手順を最小限に変更するだけで異なるウイルス、ウイルス様粒子、タンパク質およびペプチドの単離および精製を行うことができるような能率化された操作が可能ではない。
【００１１】
効率的な、非変性的および溶媒が制限された大規模なウイルスおよび可溶性タンパク質の単離および精製方法ならびに装置が当該分野において求められている。この必要性は、植物宿主で組み換えで産生されたタンパク質およびペプチドを単離する場合に特に明らかである。これらのタンパク質およびペプチドの特性は、天然の植物タンパク質の特性とは異なることが多い。従来技術での手順は、目的の組み換えタンパク質およびペプチドを単離するのに適していない。さらに、植物由来の組み換えタンパク質およびペプチドには大きな多様性があり、産業および医学応用でのこれらのタンパク質およびペプチドの純度要件は厳しいものであるので、これらの単離および精製の効率的かつ経済的な手順が求められている。効率的なウイルス単離もまた、ウイルスのトランスフェクションベクターおよびワクチンとしての有用性により非常に重要である。ある状況において、目的のタンパク質およびペプチドをウイルスに接着させたり、天然のウイルスタンパク質（フュージョンタンパク質）に結合させることにより、目的のタンパク質またはペプチドの単離は、実際、ウイルス自体の単離に含まれ得る。
【００１２】
環境に悪影響を与えることなく大量の植物系物質からのウイルスまたはタンパク質の単離を効率的に行う装置が求められている。コスト効果を上げるために、このような装置は、大量の植物バイオ物質を処理できることが必要である。単離されたウイルスまたはタンパク質が、薬品としての生産されることが目的である場合、一貫した確認可能な方法が求められる。したがって、単離プロセスに用いられる方法を監視し、確認するウイルスおよびタンパク質を単離する自動装置が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを植物宿主から単離および精製する大規模に適用可能な自動処理装置に関する。
さらに、本発明は、多様な目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離する効率的で柔軟なシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一般に、本発明は、自動処理装置であって、バイオ物質を均質化する手段と、均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段と、前記均質化されたバイオ物質の汁を所定の温度まで所定時間加熱する手段と、前記均質化されたバイオ物質の熱処理された汁を上清からペレットを分離するために遠心分離する手段と、前記手段のそれぞれに接続されるコンピュータであって、前記自動処理装置を監視および制御するためのコンピュータとを含む自動処理装置を含む。
【００１５】
コンピュータ制御自動処理装置は、植物系物質から目的の物質を抽出する信頼できる再生可能な方法を提供する。目的の物質が、薬品用途である場合、信頼できる再生可能な処理は非常に有利である。さらに、コンピュータは、メモリ、記憶装置および出力手段（例えば、プリンタ）を含み、これにより、すべての処理関連情報の恒久的な記録が提供される。
【００１６】
本発明はまた、バイオ物質を処理するための自動処理装置を制御するコンピュータに関する。このコンピュータは、情報を表示するためのモニタと、収集したデータを記憶するためのメモリと、データを入力するための手段と、データを出力するための手段とを含む。コンピュータは、さらに、バイオ物質を均質化する手段と、均質化されたバイオ物質の汁のｐＨを調整する手段と、前記均質化されたバイオ物質の汁を所定の温度まで所定時間加熱する手段と、前記均質化されたバイオ物質の熱処理された汁を上清からペレットを分離するために遠心分離する手段とに、制御および動作のために接続される。
【００１７】
本発明のコンピュータは、自動処理装置の種々のデバイスを直接制御することによって人の介入を減らす。動作はより信頼性があり、処理工程の恒久的な記録を生成するためにコンピュータによって把握される。
本発明はまた、植物からウイルスを得るための自動コンピュータ制御方法に関する。この方法は、コンピュータに緑汁ホモジナートを生成するための植物の均質化の制御をさせるなどの種々の工程を含む。コンピュータはまた、第１の所定のｐＨレベルにするための前記緑汁ホモジナートのｐＨの監視および調整を制御する。その後、コンピュータは、所定の温度への前記緑汁ホモジナートの加熱を制御する。コンピュータは、ペレットを生成するための前記緑汁ホモジナートの遠心分離を制御し、また、液体溶液での前記ペレットの再懸濁を制御する。コンピュータは、再懸濁されたペレットを含有する液体溶液のｐＨを所定の第２のｐＨレベルへの調整を制御する。この方法はまた、コンピュータに上清を生成するための前記再懸濁されたペレットを含有する液体溶液の遠心分離を制御させることも含む。また、この方法は、コンピュータに前記上清からウイルスを精製するための限外濾過装置を制御させることを含む。
【００１８】
本発明はさらに、植物系物質を粉砕するための第１の粉砕機と、前記植物系物質をさらに粉砕するための第２の粉砕機と、前記粉砕された植物系物質から固体および液体を分離するための圧縮機とを含む自動植物処理装置に関する。この自動直物処理装置は、前記第１の粉砕機、前記第２の粉砕機および前記圧縮機に、それぞれの制御のために接続されるコンピュータとを含む。
【００１９】
コンピュータは、圧縮機によって抽出される液体のさらなる処理のための複数のさらなるデバイスとさらに接続されている。例えば、コンピュータは、抽出された液体を保持するｐＨ調整タンクと接続され、制御する。タンク上またはタンク周辺のセンサは、コンピュータに接続されて、コンピュータは、液体のｐＨ状態を感知し、必要に応じて、ｐＨ調整剤をタンクに添加することができる。コンピュータは、ヒーターおよび冷却器のいずれもの温度センサにさらに接続されている。液体は、ｐＨがタンクで調整された後、ヒーターまたは冷却器を流れる。
【００２０】
加熱および冷却の後、ｐＨ調整された液体は、第２のタンクに供給される。第２のタンクは、第２のタンクの液体の状態およびレベルがコンピュータによって監視されるようにコンピュータに接続される複数のセンサを含む。コンピュータは、第２のタンクの下流の第１の遠心分離機を制御する。第１の遠心分離機への液体の流量は、上清Ｓ１とペレットＰ１とが第１の遠心分離機によって分離されるようにコンピュータによって制御される。
【００２１】
コンピュータは、ペレットＰ１のさらなる処理のために第３のタンクおよび第２の遠心分離機にさらに接続される。第３のタンクは、ペレットＰ１のｐＨを感知するためのコンピュータに接続されたセンサおよび液体供給バルブが備わっており、これにより、目的の物質をより多く放出させるためにペレットＰ１を再懸濁する。コンピュータは、ペレットＰ１の目的の物質の再懸濁を行うための第３のタンクへのｐＨ調整物質の導入を制御する。コンピュータは、上清Ｓ２から廃棄ペレットの分離のための第２の遠心分離機への再懸濁されたペレットＰ１の導入をさらに制御する。
【００２２】
これらのおよび他の本発明の目的、特徴、局面および利点は、付随する図面とともに本発明の好ましい実施形態を開示する以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを植物宿主から単離および精製する大規模に適用可能な自動処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の特徴は、植物宿主から目的のウイルス、タンパク質、ウイルス様粒子およびペプチド、ならびに可溶性化合物、糖などを単離および精製するための新規の自動処理装置である。さらに、本発明は、従来技術に記載の方法および装置より効率的で環境に安全な目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離するための処理装置を提供する。さらに、本発明は、大規模な生産に適用可能である。ここで、長期的な大規模生産とは、大量生産レベルでの大量のバイオマスを処理することである。
【００２５】
一般に、本発明の目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離および精製するための新規の自動処理装置は、緑汁を生成し、植物系物質から繊維性物質を除去するために植物系物質を均質化し、この緑汁のｐＨを調整し、この緑汁を加熱し、そして１つ以上の遠心分離サイクルによってこの緑汁の他の成分から分離するように構成された複数のコンピュータ制御機器および装置を含む。その後、得られた目的のウイルス粒子または所望のタンパク質を有する汁を濾過し限外濾過を行い、濃縮汁を生成する。濃縮汁は、ＰＥＧ析出などの方法、またはアフィニティ分離および／または塩析出を含むクロマトグラフィなどの方法によってタンパク質およびペプチドを精製することによってさらに精製され得る。
【００２６】
本発明の自動処理装置は、米国特許出願番号第０９／０３７，７５１号の分割出願として１９９８年３月１０日に出願された同時係属の米国特許出願番号第０９／２５９，７４１号、現在米国特許第６，０３７，４５６号に開示された方法によって目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離する方法を含む、種々の処理工程を行うように構成されている。米国特許出願番号第０９／２５９，７４１号はその全体を参照により本明細書に援用する。さらに、１９９８年３月１０日に出願された米国特許出願番号第０９／０３７，７５１号、現在米国特許第６，０３７，４５６号に開示された方法もまたその全体を参照により本明細書に援用する。
【００２７】
本発明の自動処理装置は上記の同時係属出願および発行された特許に開示された方法とは異なる方法で植物系物質を処理するために用いることもできる柔軟なシステムであることが以下の説明から理解できるはずである。例えば、以下に説明する自動処理装置は、例えば、粉砕および圧縮装置構造（詳細に後述）、自動処理装置のｐＨ調整部（後述）のｐＨ設定、遠心分離パラメータおよび／または濾過パラメータ（後述）を変更することによって、同時係属米国特許出願番号第０９／２５９，７４１号に開示された方法とは異なる方法を用いてバイオ物質および植物系物質を処理するために用いてもよいことを理解すべきである。処理された抽出汁（緑汁）の加熱温度および時間などの他のパラメータも変更してもよい。当業者に明らかなように説明されたプロセスの他の変更を調整することができる。
［定義］
このような用語にここで与えられた範囲を含み、明細書および請求項を明確かつ一貫して理解するために、以下のように定義する。
【００２８】
以下の説明において、用語「バイオマス」、「バイオ物質」および「植物源」とはすべて、ウイルス、タンパク質および／またはペプチドなどの目的の物質を抽出または単離するために処理され得る任意の収穫された植物、種子または植物部分のことである。例えば、米国特許第６，０３７，４５６号および米国特許出願番号第０９／２５９，７４１号に記載されているように、バイオ物質または植物系物質は、操作されたタバコモザイクウイルスで感染されたタバコ植物を含んでもよい。あるいは、このようなバイオ物質に含まれ得る目的のウイルス、タンパク質およびペプチドを単離するために本発明による自動処理装置を用いて、コーン、稲、穀物または他の望ましい植物などの他の植物を処理してもよい。さらに、バイオ物質プロセスは、多くの種類の植物または種子、花、茎、軸、根、塊茎、および植物系物質の葉部分などの植物部分を含むことができる。
【００２９】
用語「緑汁」とは、本発明の自動処理装置によって処理されたバイオ物質から抽出する液体である。しかし、用語「緑汁」は抽出された液体の色にかかわらず植物系物質またはバイオ物質から抽出されたいかなる液体をも意味し得ることを理解すべきである。
「ウイルス」とは、ビリオン（ビリオンは、１つ以上のウイルス性構造タンパク質と組み合わされた感染性核酸配列を含む）；非感染性ビリオン（非感染性ビリオンは、１つ以上のウイルス性構造タンパク質と組み合わされた非感染性核酸配列を含む）；およびウイルス性構造タンパク質の集合体（核酸配列が存在しないか、またはこの集合体と組み合わされる核酸配列はなく、この集合体は、ウイルス様粒子（ＶＬＰ）を含み得る）からなる群を含むと本明細書中で定義する。ウイルスは、天然に発生するか、または組み換え核酸技術に由来し、全植物、植物組織または植物細胞での複製のために、設計または選択のいずれによってであろうと採用することができるいかなるウイルス由来核酸を含み得る。
【００３０】
「ウイルス個体群」は、上で定義したような１つ以上のウイルスを含むと本明細書中で定義される。ここで、ウイルス個体群は、ウイルスの同種選択からなるか、またはウイルス個体群は、ウイルスの任意の組み合わせおよび比率を含む異種選択からなる。
「ウイルス様粒子（ＶＬＰ）」は、自己組織化(self-assembling)構造タンパク質として本明細書中で定義される。ここで、構造タンパク質は、１つ以上の核酸配列によってコードされ、核酸配列は、宿主ウイルス性ベクターのゲノムに挿入される。
【００３１】
「タンパク質およびペプチド」は、天然に発生するタンパク質およびペプチドまたはトランスフェクションまたはトランスジェニック形質転換を介して産生した組み換えタンパク質およびペプチドとして定義される。
用語「目的の物質」および「目的の複数の物質」とは、本発明による自動処理装置を用いて単離される任意の物質、化合物、有機構造または物質の組み合わせのことである。目的の物質または複数の物質は、ビリオン、ウイルス様粒子ウイルス、タンパク質および／またはペプチド、レセプタ、レセプタアンタゴニスト、抗体、単一鎖抗体、酵素、ノイロポリペプチド(neuropolypeptide)、インシュリン、抗原、ワクチン、ペプチドホルモン、カルシトニンおよびヒト成長ホルモンを含み得るが、これに限らない。さらに、目的の物質または複数の物質は、プロテグリン(protegrin)、マガイニン、セクロピン、メチリン、インドリシジン(indolicidin)、デフェンシン、β−デフェンシン、クリプトジン、クラバイニン(clavainin)、植物デフェンシン、ニシン(nicin)およびバクテネシンからなる抗菌性ペプチドまたはタンパク質であり得る。ウイルスは、例えば、ＴＭＶ系ウイルスを含むこともできる。他の目的のウイルスは、ポリウイルス、ＭＣＤＶ群、ネクロウイルス、ＰＹＦＶ群、ソベモウイルス、トンブスウイルス、ティモウイルス、カピロウイルス、クロステロウイルス、カルラウイルス、ポテックスウイルス、コモウイルス、ジアンソウイルス(dianthovirus)、ファバウイルス、ネポウイルス、ＰＥＭＶ，フロウイルス、トブラウイルス、ＡＭＶ、テヌイウイルス、稲壊死ウイルス、コーリモウイルス(caulimovirous)、ジェミニウイルス、レオウイルス、ツユクサ黄色斑点ウイルス群およびクリプトウイルス、ラブドウイルスまたはブニアウイルスであり得る。
【００３２】
本発明の自動処理装置によって行われる可能な１組の処理工程の図を図１に示す。これらの工程は、一般に、例えば、タバコからタンパク質および／またはウイルス物質を抽出するプロセスに関し、本発明の自動処理装置の１つの可能性のある応用の表示にすぎない。図１に示す工程は、本発明によって行われる工程の１つの可能な組み合わせを視覚化するためだけのものであり、そこに表れた手順または順番に限定されると解釈されるべきではないことを理解すべきである。本明細書中に開示された手順および条件と機能的に等しい本発明のいかなる改変も本発明の範囲内である。さらに、本発明の自動処理装置で用いられる種々の機器および装置は、図１に示された工程だけでなく、種々の処理操作で利用され得ることを理解するべきである。
【００３３】
図１に示される種々の工程を以下に詳細に説明する。そして、次に、本発明の自動処理装置を構成する種々の装置を説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるバイオ物質を処理する自動処理装置の斜視図である。図１に示すバイオ物質からウイルスおよび／またはタンパク質を抽出する工程についての以下の説明を開始するに際して、図２および他の図に示す幾つかの機器に言及する。種々のプロセスにういての冒頭説明の次に、各図示の機器および制御コンピュータの詳細な説明が続く。
［均質化］
以下の処理工程は、一般に、本発明の自動処理装置が行うように構成された典型的な処理工程である。本発明の最初の工程は、主題植物の均質化を含む（図１の（Ａ）参照）。本発明において、粉砕および圧縮装置２２（図２、図３、図４および図５を参照）が、バイオ物質を均質化し植物パルプから緑汁を除去するために用いられる。均質化工程は、必要に応じて、不要な酸化を抑えるためにメタ重亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ５）などの適切な還元剤または酸化剤の存在下で行ってもよい。
【００３４】
粉砕および圧縮装置２２は、バイオ物質を均質化し、緑汁を生成し、不要なパルプを除去する。ウイルスおよび可溶性タンパク質／ペプチドを単離および精製する次の工程は、一般に以下の手順により行われる。
［緑汁のｐＨ調整および加熱処理］
本発明の自動処理装置の応用におけるこの実施例において、均質化の後、最初の緑汁のｐＨを、例えば、約４．０と５．２との間の値にまで、図８に示すタンク１０２（後述）において調整する（図１（Ｂ）参照）。この後、緑汁を約４５〜５０℃の温度で少なくとも１分加熱する。本発明のいくつかの用途において、加熱処理を１０〜１５分またはそれ以上続けるよう調整してもよい。当業者は、熱処理に当てる時間は、所望の種の回収によって様々であることが容易に理解できる。したがって、ｐＨ調整に続いて、加熱時間は約１分から１５分以上までの範囲で様々であり得る。当業者は、当該分野で周知の多くの適切な酸または塩基を用いてｐＨを調整し得ることが理解できるであろう。緑汁のｐＨは、次の遠心分離時でのウイルス、タンパク質およびペプチドの上清Ｓ１またはペレットＰ１への分散に影響を与える。
【００３５】
自動処理装置において、緑汁の加熱は、以下により詳細に説明するような図２および図９に示すヒーター７５において行われる。加熱期間は、図２および図１０に示し、以下により詳細に説明する断熱パイプシステム９０によって行われる。
加熱処理され、ｐＨが調整された緑汁は、緑汁のｐＨが、次の遠心分離時でのウイルス、タンパク質およびペプチドの上清またはペレットへの分散に影響を与えるという点でかなり独特である。目的の種に応じて、所望の生成物、すなわち、ウイルス粒子またはタンパク質およびペプチドの単離および精製が容易に行われるように緑汁のｐＨを容易に制御してもよい。このように、異なるウイルスならびにタンパク質およびペプチドの単離および精製が、一般的な精製手順を少し変更するだけで最適化されるような能率的な操作が提供される。
【００３６】
加熱後、この汁を以下に詳細に述べる冷却装置で冷却する。
［緑汁の遠心分離］
ｐＨ、熱処理され冷却された緑汁は、次いで、遠心分離に供し得る（図１の（Ｃ）参照）。当業者は、固形ペレット物質の圧出ための時間間隔、滞留時間およびＧ力を含む遠心分離の適切な条件を容易に決定し得る。遠心分離は、上清画分に所望の標的種を保持しながら、フラクション１タンパク質、葉緑体および他の宿主物質の実質的にすべてをペレット状にするために十分なＧ力および時間を有する、または、フラクション１タンパク質、葉緑体および他の宿主物質を有する標的種をペレット状にするための十分なスピードおよび時間で行うべきであると一般に考えられる。例えば、３０００×Ｇで２分間または６０００×Ｇで３分間での遠心分離が、本発明の幾つかの実施形態における緑汁に効果的に適用された。本発明において、図２、図１３および図１４に示すような第１の遠心分離機１２５を用いる。
【００３７】
本発明によると、フラクション１タンパク質、組織化されていないフュージョンタンパク質およびペプチド、葉緑体およびｐＨが約４．０〜５．２（上記のｐＨ処理工程において）で不可溶な他の宿主物質の大部分が、遠心分離（Ｂ）によって分離されたペレット（Ｐ１）（図１の（Ｄ）参照）に残留するが、組み換えタンパク質およびペプチドを含むフラクション２タンパク質は、一般に上清（Ｓ１）（図１の（Ｅ）参照）に残留し得る。しかし、ウイルスは、緑汁のｐＨ，ウイルス種、ウイルス核酸構成、植物種、植物齢、および植物組織源やその他の要因によって、遠心分離後ペレットと上清とに分かれ得る。低ｐＨ、好ましくは約５．０のｐＨでは、ウイルスは、主にペレット（Ｐ１）に保持される。約５．０〜５．２のｐＨでは、ウイルスは上清（Ｓ１）にも存在する。目的の種に応じて、所望の生成物、すなわち、ウイルス粒子またはタンパク質およびペプチドの単離および精製が容易に行われるように、緑汁のｐＨおよびその後の遠心分離条件を容易に制御することができる。このように、本発明の自動処理装置は、異なるウイルスならびにタンパク質およびペプチドの単離および精製が、一般的な精製手順を変更して柔軟的に行われるような能率的な操作を提供する。
［ｐＨが制御された緩衝液におけるペレットの再懸濁］
ｐＨが調整され、熱処理された緑汁の遠心分離によって得られたペレットＰ１は、典型的に、図１の（Ｄ）に表されるように、フラクション１タンパク質、組織化されていないフュージョンタンパク質およびペプチド、ウイルスおよび他の宿主物質を含む。ペレットＰ１は、水または所望のｐＨ範囲を有するまたはその範囲にｐＨを調整された緩衝溶液に再懸濁され得る。最適のｐＨは、目的の最終種によって決定される。例えば、ある例では、再懸濁のｐＨ範囲は、ウイルス粒子を単離および精製するための約５．０〜８．０である（図１の（Ｆ）参照）。別の例では、所望の生成物が、フュージョンタンパク質／ペプチドである場合、再懸濁のｐＨ範囲は、約２．０〜５．０である（図１の（Ｇ）参照）。当業者は、過度の実験なく所望のｐＨ範囲に達する適切な緩衝溶液または酸あるいは塩基を容易に選択し得る。ペレットＰ１の再懸濁は、図２、図１５、図１６および図１７に示し、以下に詳細に説明する第２のｐＨ調整タンク１０８において行われる。
［ウイルスの単離および精製］
緑汁の遠心分離（Ｃ）後、ｐＨおよびウイルス分離の度合いに応じて、ペレット（Ｐ１）のみ、上清（Ｓ１）、上清（Ｓ１）とペレット（Ｐ１）との両方のいずれかからウイルスを回収することができる。さらに、上清（Ｓ１）から生成物を回収し、その同じ生成物をより多くペレット（Ｐ１）からも回収することが可能である。あるいは、上清（Ｓ１）から第１の生成物を回収し、ペレット（Ｐ１）から第２の生成物回収することが可能である。
【００３８】
緑汁のｐＨが、低い値、例えば、図１の工程（Ｂ）での約４．０に調整された場合、緑汁の遠心分離後、ウイルスは、一般に、フラクション１タンパク質、葉緑体および他の宿主物質とともにペレットに大量に保持される（図１の（Ｄ））。ｐＨが約５．０〜８．０を有する溶液での再懸濁（図１の（Ｆ））後、混合物は、図２および図１７に示す第２の遠心分離機１７５を用いてさらに遠心分離工程（Ｈ）に供し得る。ウイルス粒子は、主に、図１の（Ｉ）で示す上清（Ｓ２）に保持され、ペレットのフラクションＦ１タンパク質、葉緑体画分および他の宿主物質から分離され得る。典型的に、出発緑汁タンパク質の約５〜１０％のみがＳ２に残留する。次いで、必要に応じて、分画分子量が約１〜５００ｋＤ膜の範囲の膜を用いて、ウイルス含有上清を限外濾過（Ｊ）してもよい。例えば、より小さなタンパク質成分を濾過しながら濃縮物にウイルス粒子を保持するために自動処理装置の限外濾過装置３００（図２および図１８に示す）に分画分子量が１００ｋＤの膜を用いる。限外濾過（Ｊ）工程により、実質的にプロセス量がさらに減少する。限外濾過（Ｊ）または遠心分離から、ウイルスの最終精製（Ｋ）は、ＰＥＧ析出、遠心分離、再懸濁および清澄などの方法によって達成してもよい。
【００３９】
ある例において、ウイルス粒子はまた、緑汁の遠心分離後の図１の（Ｅ）において上清（Ｓ１）からも得られ得る。上清（Ｓ１）画分は、通常、フラクション２タンパク質およびペプチドを含む。ある例において、緑汁のｐＨを約５．０〜５．２の値、好ましくは約ｐＨ５．０に調整（Ｂ）してもよい。次いで、ウイルス粒子のかなりの部分が、緑汁の遠心分離（図１の（Ｃ））後のペレット（Ｐ１）図１の（Ｄ））からの他に、上清（Ｓ１）（図１の（Ｅ））からも回収されることがある。分画分子量が約１〜５００ｋＤ膜の範囲の膜を用いて、ウイルス含有上清を限外濾過してもよい（図１の（Ｌ））。例えば、より小さなタンパク質成分、例えば、フラクション２タンパク質を濾過しながら、濃縮物（図２に示し、以下に詳述）にウイルス粒子を保持するために本発明の自動処理装置の限外濾過装置３００には、分画分子量が１００ｋＤの膜が好適に用いられてきた。限外濾過（Ｌ）工程により、実質的にプロセス量がさらに減少する。限外濾過または遠心分離から、ウイルスの最終精製（Ｑ）は、ＰＥＧ析出（Ｍ）、遠心分離、再懸濁および清澄などの従来の方法によって達成してもよい。
【００４０】
本発明のウイルス粒子の単離および精製の方法は、従来の方法より大きな利点を有する。本発明では、ウイルス含有上清（Ｓ１および／またはＳ２）の限外濾過が可能であり、これにより、処理量が大幅に減少し、糖、アルカノイド、フレーバ、および色素ならびにフラクション１および２タンパク質などの植物成分を除去する。所望のウイルス粒子を微粒子として濃縮することができる。このように、ウイルス粒子の濃縮および精製が素早く効果的である。
［可溶性タンパク質およびペプチドの単離および精製］
組み換えタンパク質およびペプチドを含むフラクション２タンパク質は、ｐＨ調整および熱処理ならびに緑汁の遠心分離後も可溶性を維持している（図１参照）。フラクション２タンパク質含有上清は、十分なフラクション１タンパク質、葉緑体および他の宿主物質を除去して、限外濾過（Ｌ）、濃縮およびダイアフィルトレーションによるサイズ分画を用いてのフラクション２タンパク質、特に組み換えタンパク質およびペプチドの効率的な単離および精製を可能にする。
【００４１】
限界濾過（Ｌ）は、典型的に、当該分野に周知の方法により、約１〜５００ｋＤの範囲のＭＷＣＯ膜を用いて行われる。本発明のある実施形態では、大きなＭＷＣＯ膜をまず用いて、残留ウイルスおよび他の宿主物質を濾過により除去する。大きな分子量成分が濃縮物に残り得る。任意には、標的化合物を濃縮物で回収できるように、目的のタンパク質／ペプチドを含有する濾過物を、典型的により小さなＭＷＣＯの別の限外濾過膜に通過させてもよい。標的化合物の純度を上げるために、必要に応じて、限外濾過のサイクルをさらに行うこともできる。ＭＷＣＯサイズの選択および限外濾過条件は、標的化合物の大きさにより、当業者には明らかな変動値である。限外濾過工程により、一般に、約１０〜３０倍またはそれ以上プロセス量が減少し、ダイアフィルトレーションがさら不要の分子種を除去することが可能になる。最後に、クロマトグラフィ、塩析出、ＣＯ２などの超臨界流体を含む溶媒抽出および他の当業者に公知の方法などの標準的な手順を用いて、目的のタンパク質またはペプチドを精製することができる。
【００４２】
本発明の自動処理装置によるフラクションＦ２タンパク質の単離および精製方法は、従来の方法に比べて大きな利点がある。まず第１に、Ｆ２タンパク質の酸析出を必要としない。従来技術での酸析出は、多くのタンパク質が変性したり、酵素活性または生物活性を失ったりし得るので、望ましくない場合がある。本発明の組み換えタンパク質およびペプチドを含むフラクション２タンパク質は、ペレット形態に保持されないので、タンパク質変性の危険性が最小限ですむ。本発明の方法は、したがって、目的のタンパク質およびペプチドの変性を最小限にする。第２に、より豊富な成分、フラクション１タンパク質が精製の初期段階に排除されるので、下流プロセスによりフラクションＦ２タンパク質の限外濾過が可能である。フラクションＦ２タンパク質の限外濾過により、処理量が減少し、タンパク質およびペプチドの急速な濃縮および精製が可能になる。所望のタンパク質およびペプチドを分子量によって濃縮することができる。急速な濃縮および精製もまた、内因性プロテアーゼ活性による分解または変性を減少または排除する。フラクションＦ２タンパク質の限外濾過は、従来技術の方法で適用不可能である。最後に、組み換えタンパク質およびペプチドを含むフラクションＦ２タンパク質の濃縮は、溶媒および付加的な化学物質を一切必要としない。
【００４３】
従来技術での植物タンパク質およびペプチド単離手順では、葉緑体膜画分、色素および他の宿主関連物質を排除するために、ｎ−ブタノール、クロロホルムおよびテトラクロリドなどの溶媒を用いることが多い。このような方法は、大きな商業的価値のある規模での実践が容易ではない。というのは、これらの方法は、安全性および溶媒廃棄の問題があり、可燃性流体に対応できる特別な機器を必要とすることが多く、したがって、通気施設および作業者へ保護的な機器を提供することが必要である。
［非組織化フュージョンタンパク質およびフュージョンペプチドの単離および精製］
ウイルス複製中またはウイルスを単離および精製するプロセス中、この被覆タンパク質は、ウイルスゲノム自身から離れるか、または非組織化ウイルス被覆タンパク質として蓄積し得、被覆タンパク質は、組み込まれないことがある。当業者は、確立した組み換え核酸プロトコールによって、複数の生化学特徴を有するタンパク質の商業的回収のために意図的に非組織化されるように被覆タンパク質を設計できることが分かる。この被覆タンパク質は、天然被覆タンパク質、すなわちフュージョンタンパク質と統合された組み換え成分を含み得る。これらの非組織化フュージョンタンパク質は、典型的に、ｐＨが調整され加熱処理された緑汁の遠心分離ののちにフラクションＦ１タンパク質を有するペレット（Ｐ１）に共偏析する。次いで、水または約２．０〜４．０の範囲内のｐＨ値の緩衝液にペレットを再懸濁し（図１の（Ｇ）参照）、次いで、さらに遠心分離を行う（図１の（Ｒ））。非組織化タンパク質は、限外濾過、遠心分離およびクロマトグラフィという一連の工程を含む従来の方法により、さらに精製され得る。フュージョンペプチドが得られ、次いでフュージョンペプチド（フュージョンタンパク質）から所望のペプチドまたはタンパク質の化学的切断が行われる。
［糖、ビタミン、アルカノイドおよびフレーバの単離および精製］
植物からの糖、ビタミン、アルカノイド、フレーバ、アミノ酸もまた、本発明の方法を用いて、好適に単離および精製され得る。ｐＨが調整され加熱処理された緑汁の限外濾過（Ｌ）の後、透過物は、フラクションＦ２タンパク質、ウイルスおよび糖、ビタミン、アルカノイドおよびフレーバを含む他の物質を含有する。したがって、生成された透過物は、さらなる限外濾過（Ｎ）によってフラクションＦ２タンパク質および他の宿主物質から分離され得る。次いで、糖、ビタミン、アルカノイド、フレーバ（Ｔ）は、一連の低分子量分画限外濾過工程によってさらに精製され得る。
［高分子量タンパク質および／またはウイルス性タンパク質ならびに他のタンパク質の単離］
図１（図１Ａ参照）の左手側に示すように、限外濾過（Ｌ）の後、濃縮物をクロマトグラフィまたは析出技術（Ｕ）に供し、高分子量タンパク質またはウイルス性タンパク質（Ｖ）を産生する。
【００４４】
さらに、図１（図１Ｂの中央）に示すように、限外濾過（Ｗ）によって上清Ｓ２からさらなるタンパク質（Ｘ）を抽出することも可能である。
［自動装置］
以下に本発明の自動処理装置について説明する。自動処理装置は、図２〜図１８を参照して機器ごとに説明し、自動処理装置のコンピュータ制御を図１９〜図２８を参照して以下に説明する。
【００４５】
本発明の自動処理装置は、中央の場所、例えば、コンピュータ５００（図１９参照）を収容する制御室４９０から制御されるが、また、ＳＣＡＤＡ（監視制御およびデータ取得(supervisory control and data acquisition)）ノードを介して処理機器周辺の種々の場所で制御されてもよい。コンピュータ５００およびＳＣＡＤＡノードは、図１９を参照し、自動処理装置の種々の構成要素の説明とともに以下に詳細する。
【００４６】
本発明の自動処理装置は、収穫手段（図示せず）から自動処理装置の機器に植物系物質を運ぶ第１のコンベア５を含む。収穫手段（図示せず）は、例えば、収穫および／または収集ならびに収穫された植物系物質の運搬のために用いられるトラック、トラクタまたはトレーラなどの農業用機具を含む。コンベア５は、例えば、バルザーマニュファクチャリング社(Balzer Manufacturing Corp.)（マウンテンレーク、ミネソタ）製であり、植物系物質を低い端部から高い端部へと移動させるための連続輸送機構を含む設置型コンベアボックスである。コンベア５は、利便さだけのための必要に応じて設けることができる構成要素であって、本発明の自動処理装置に必須の要素ではない。コンベア５は、手動であるが、別の実施形態では、コンピュータ５００に接続および制御されてもよいし、手動であってもよい。
【００４７】
収穫手段は、収穫された植物系物質をコンベア５の低い端部に置き、コンベア５が物質を上に移動させ、次いでビーターバーを介して狭い第２のコンベア１０に移動させる。第２のコンベア１０は、例えば、ＭＡＣマニュファクチャリング(Manufacturing)(レバノンジャクション、ケンタッキー)製であり、収穫した物質を低い端部から高い端部まで移動させる無端ベルトを含んでいる。第２のコンベア１０は、収穫した物質を上に移動させ、図３に別に示す粉砕アセンブリ２２に収穫された物質を案内するシュート１５に収穫された物質を供給する。
【００４８】
第２のコンベア１０は、自動動作のためにコンピュータ５００（後述）に接続されるが、また手動であってもよい。別の実施形態では、第２のコンベア１０には第２のコンベア１０によって運搬される塊片の重量を測定するための重量ベルト（図示せず）を無端ベルトの下に備えている。所望の塊片供給速度を達成するために粉砕アセンブリ２２に入る物質の塊片を監視することが望ましい。
【００４９】
別の実施形態では、第２のコンベア１０は、運ばれているバイオ物質から落ちる汁を集めるための汁収集トレイ（図示せず）を備えている。例えば、処理されているバイオ物質がタバコの葉などの葉系物質である場合、汁は最近収穫した物質から排出し得る。この汁は、目的の物質を含み得る。したがって、この汁を取って保持しておくことは好ましい。図２に示すように、必要に応じて設けるポンプ１１は、コンベア１０の下の汁収集トレイから収集された汁をポンプで送り、収集した汁を粉砕アセンブリ２２に送り、消失を最小限にする。収集トレイおよびポンプ１１は、記載されているが、必要に応じて設ける構成要素であることを理解すべきである。
【００５０】
粉砕アセンブリ２２は、図２に示されているが、より図３に明確に示されている第１の粉砕機２０、第２の粉砕機２５および圧縮機３５、ならびにより明確にするために省略した本発明の自動処理装置の他の部分を含む。
第１の粉砕機２０は、第２の粉砕機２５に取付けられ、支持されており、さらに第１の粉砕機２０は、粉砕されたバイオ物質を第２の粉砕機２５に直接排出する。第２の粉砕機は、圧縮機３５に取付けられ、支持されている。さらに、第２の粉砕機２５は、粉砕されたバイオ物質を圧縮機３５に直接排出する。
【００５１】
第１の粉砕機２０は、およそ６０馬力の電力出力を有し、３６００ｒｐｍまでの速度で回転できる図３に示す大きな電気モーターＭ１によって動力供給されている。液体供給部が、以下に詳述するように、液体がポンプ３１の制御により第１の粉砕機２０に選択的に供給されるように、第１の粉砕機２０に接続されている。
第１の粉砕機２０が、シュート１５が取り外され、囲い板２１、篩２３および刃２４ａおよび２４ｂを現した状態で図４に示されている。刃２４ａおよび２４ｂは、電気モーターＭ１のシャフト２４ｃに支持されている。第１の粉砕機２０は、種々の粉砕機のうちいかなるものであってもよいが、本発明に用いられた型は、ホソカワベペックス社（Hoslkawa Bepex Corporation）（日本）製のＲＰ−１８型ディスインテグレータである。篩２３は、刃２４ａおよび２４ｂのまわりの固定位置の囲い板２１とシュート１５との間に配置される。篩２３は、刃２４ａおよび２４ｂを囲んでいる複数の１／２平方インチの孔で形成されている。篩２３の孔は、示された１／２インチの大きさには限らず、処理されるバイオ物質に応じて、１／４インチから数インチの間のいずれかの大きさでよい。しかし、記載の構成では、孔は、約１／２平方インチであり、タバコ葉などの葉系バイオの最適な切断および次の粉状化用の寸法である。篩２３の孔は、互いにわずかに離間した状態が示されているが、刃２４ａおよび２４ｂによって切断された後、篩２３から切断された植物系物質が最大限に通過できるように互いに隣接していてもよい。囲い板２１は篩２３を囲んでいるが、篩２３から半径方向に離間し、篩２３の孔を通して出てくる第１の粉砕機２０からの切断植物系物質を捕獲し、切断植物系物質をシュート２１ｂを介して囲い板２１から第２の粉砕機２５のさらなるシュート２５ａ（図３）に送る。
【００５２】
図４に示すように、第１の粉砕機２０の複数の刃２４ｂは、Ｘ形状配列の刃を形成する、隣接する刃２４ｂから９０度ずれている。刃２４ａは、隣接する刃２４ｂから４５度ずれている。刃２４ａは、第１の粉砕機２０に入ってくるバイオ物質を約１／８インチの刃２４ａの端部と篩２３との間の空間にかみ合わせるための最初の刃である。刃２４ａおよび２４ｂは、芝刈り機のような植物系物質に切断する鋭い先端を有する薄くて鋭い刃である。刃２４ｂは、空間が約１／８インチ以下で、篩２３と内径とほどんど等しい長さを有する。篩２３の孔のサイズは、植物系物質が、バイオ物質が篩２３の孔を通過できるほど小さなサイズにまで切断されるまで篩２３内にとどまるようなものである。
【００５３】
囲い板２１は、切断された植物系物質が篩２３の孔を介してのみ篩２３から出ることができるように篩２３と嵌合する底部２１ａを有して形成される。囲い板２１は、さらに切断した植物系物質をさらに切断するために第２の粉砕機２５に送るシュート２１ｂを有して形成される。
シュート１５は、囲い板２１に着脱可能に固定され、篩２３の上端部と嵌合し、これによって、植物系物質を処理するための切断室を形成する。したがって、シュート１５を通って第１の粉砕機２０に入る植物系物質はすべて、篩２３の孔を通過するのに十分なほど小さくなるまで回転する刃２４ａおよび２４ｂによって切断される。
【００５４】
シュート２１ｂを通って囲い板２１を出た後、切断された植物系物質は、図３に示すシュート２５ａを介して第２の粉砕機２５に入る。第２の粉砕機２５は、形状および構成において第１の粉砕機と同様であるが、シュート２５ａを通って入る植物系物質をさらに切断および粉砕するように設計されている。第２の粉砕機２５は、日本の製造業者であるホソカワベペックス（Hoslkawa Bepex）製のＲＰ−１２ディスインテグレータである。
【００５５】
図５は、シュート２５ａが取り除かれ、モーターＭ２（図３参照）のモータシャフト２６が現された状態の第２の粉砕機２５を示す。モーターＭ２は、およそ同じ電力および速度を有するＭ１と同様のものである。シャフト２６は、刃ハンマー２７ａおよび２７ｂを支持する。刃ハンマー２７ａおよび２７ｂは、篩２８に囲まれている。篩２８は、さらに、底部２９ａおよびシュート２９ｂを有して形成されている囲い板２９によって囲まれている。
【００５６】
刃ハンマー２７ｂは、図５に示すように、互いに９０度ずれており、Ｘ形状のパターンを形成している。刃ハンマー２７ｂは、篩２８の内径とおよそ等しく、これにより、バイオ物質は、刃ハンマー２７ｂによって切断され、刃ハンマー２７ｂと篩２８の内面との間に嵌ると粉砕される。すなわち、刃ハンマー２７ｂの端部は、好ましくは１／８インチ未満、より好ましくは、１／１６インチ〜１／６４インチの間隔をあけて篩２８の内面とほぼ接触している。篩２８は、３／８インチの直径を有する丸い小孔を有して形成される。丸い小孔は、タバコ葉などの葉系バイオ物質の最適な粉状化のための第１の粉砕機の篩２３の孔に準じる寸法である。
【００５７】
示された篩２３および２８は、葉系バイオ物質の最適な切断および粉状化のための寸法であるが、本発明は、上記の篩２３および２８の孔の大きさおよび形状に限らないことを理解すべきである。あるいは、篩２３および２８の孔は、処理される特定のバイオ物質用の寸法および形状を有している。例えば、穀物または種子系物質の処理のために、篩２３および２８の孔は、もっと小さく、スリットのような矩形であったり、三角形であったり、処理される物質の粉状化を最適にする他の形状であってもよい。典型的に、第１の粉砕機２０が、処理されるバイオ物質を小さくし、第２の粉砕機２５がバイオ物質をさらに小さくして、処理されるバイオ物質の細胞の破壊を最大限に行うように、篩２３の孔は、篩２８の孔よりも大きい。
【００５８】
刃ハンマー２７ａは、隣接する刃ハンマー２７ｂから４５度ずれており、刃ハンマー２７ｂよりも僅かに短い。刃ハンマー２７ａは、芝刈り機のような薄い刃であり、バイオ物質が第２の粉砕機２５にまず入ってくると、その植物系物質とかみ合う。刃ハンマー２７ｂは、刃２４ａ、２４ｂおよび２７ａよりも厚みがある。刃２４ａおよび２４ｂより厚みがあり、篩２８の内面の非常に近くに上記の端部を有している刃ハンマー２７ｂは、第２の粉砕機２５に入るバイオ物質をさらに粉砕するためのハンマーとして作用する。
【００５９】
囲い板２９は、篩２８と接触およびそれを支持する底部２９ａを含む。篩２８は、さらに、篩２８が、囲い板２９に関して定位置に固定されるように、シュート２５ａによって保持される。囲い板２９およびシュート２５ａが、植物系物質のさらなる切断、ハンマリングおよび粉砕のための第２の粉砕機２５内の室を形成する。以下に詳述するように、囲い板２９は、切断されたバイオ物質およびバイオ物質から放出された緑汁を圧縮機３５に送るシュート２９ｂを含む。
【００６０】
第１および第２の粉砕機２０および２５が組み合わさることによって、細胞破壊を最大限に行い、細胞内物質の放出を最大限にするために、粉砕アセンブリ２２に入ってくるバイオ物質は効果的に切断、粉砕および粉状化される。具体的には、バイオ物質が効果的に粉状化されることによって、圧縮機３５で圧縮されると最大の量の目的の物質が、処理されているバイオ物質の固体またはパルプ物質から抽出される。
【００６１】
図４および図５に示す第１および第２の粉砕機２０および２５の実施形態において、第１の粉砕機２０は、ナイフ２４ａおよび２４ｂを備え、第２の粉砕機２５は、ハンマー２７ａおよび２７ｂを備えている。しかし、粉砕機には種々の構成のナイフおよびハンマーを用いることができることを理解すべきである。例えば、あるバイオ物質を処理するために、第１および第２の粉砕機の両方にナイフを設けることが好ましい。あるいは、バイオ物質によっては、バイオ物質を粉砕するために、両方の粉砕機にハンマーを設けることが好ましい。また別の実施形態では、第１および第２の粉砕機の両方またはどちらか一方のナイフ刃および／またはハンマーがモーターからずれたピボットピンの回りに回動可能であってもよい。各組のナイフ刃および／またはハンマーの大きさ、構成および配列は、処理されるバイオ物質の性質およびバイオ物質から抽出される目的の物質によって決定される。
【００６２】
図３に示す圧縮機３５は、リッツマニュファクチャリング(Rietz Manufacturing)（サンタローザ、カリフォルニア）製の市販の圧縮機であるが、同様の構成要素を有する任意の圧縮機を用いることができる。圧縮機３５は、回転する円錐（図示せず）に対して切断されたバイオ物質から任意のおよびすべての固形パルプ物質を圧縮する、細長いオーガビット形状のシャフト３３を有する螺旋状タイプの圧縮機であり、これにより、パルプを円錐および微細メッシュ篩３４に対して押付け、パルプ物質から緑汁を搾り取る。微細メッシュ篩３４は、葉系物質が処理される場合、緑汁のみが通過できるように、非常に小さな孔を有している。しかし、メッシュ篩３４の構成は、固定ではなく、処理されるバイオ物質の性質および特性に依存する。例えば、種子または穀物のような物質または他の葉ではない物質を処理する場合、メッシュ篩３４は、固形物質を保持するためにより微細な孔を有してもよいし、抽出された汁を通過させるフィルタ紙のようなライナーを有していてもよい。圧縮されたパルプ物質は排出口３６から（図３に示す）から押し出され、以下に詳述する図２、図６および図７に示す乾燥器４５にパルプ物質を運ぶ第３のコンベア４０（図３および図６に示す）へと進む。
【００６３】
バイオ物質から抽出された緑汁は、圧縮機３５内に集められ、パイプ３７を介して圧縮機３５から排出され、第１のポンプ６０によって送り出され、図２に示すｐＨ調整タンク１０２に運ばれる。第１のポンプ６０は、以下に詳述するコンピュータ５００によって制御される。
圧縮機３５内に載置された供給パイプ３９は、オーガシャフト３３に液体を定期的に噴霧するための噴霧ノズルを備えており、これにより、バイオ物質から目的の物質の捕獲を最大限にするために、シャフトおよび残留している圧縮機３５内の固形物質をすすぐ。供給パイプ３９には、タンク１０１の説明に準じた以下に詳述するような方法でタンク１０１から液体が供給される。
【００６４】
乾燥器４５は、図２、図６および図７に示すカードウェルマニュファクチャリング型番ＲＳＤ６９２製の回転ドラムタイプ炉である。乾燥器４５は、コンピュータ５００によって制御（オン／オフ）されるが、手動で制御されてもよい。乾燥器４５のセンサが、乾燥器４５の操作状態を示す状態信号をコンピュータ５００に与える。コンベア４０は、スウィートマニュファクフャリング(Sweet Manufacturing)（スプリングフィールド、オハイオ）製のクイックキースプールコンベア(Quick Key Spool Conveyer)であり、廃棄パルプ物質を粉砕アセンブリ２２の底部から乾燥器４５の一端の上のシュート６５に運ぶ。シュート６５は、廃棄パルプ物質を回転ドラム６６に送る。回転ドラム６６は、華氏２１２より高い温度に加熱し、これによって、廃棄パルプ物質の加熱および乾燥を行う。回転ドラム６６の温度は、好ましくは華氏２１２度より高いが、およそ華氏２１２〜５００度の範囲のいずれでもよい。
【００６５】
回転ドラム６６内の熱が廃棄パルプ物質から水分を追い出し、これによって、廃棄パルプ物質の重量が減少し、廃棄がより容易になる。しかし、あるいは、廃棄材が活性生物物質を含む場合、廃棄植物系物質内に残り得る微生物を死滅させるか、それでなければ不活性にし、パルプ物質を環境に対してほぼ無害にするために必要な温度まで乾燥器４５を加熱してもよい。
【００６６】
廃棄物質は、回転ドラム６６の下端部にあるシュート６７を通って回転ドラム６６から排出する。図７に示すように、回転ドラム６６は傾いており、シュート６７は回転ドラム６６の下端部に位置している。したがって、すべての廃棄物質は、最終的に、シュート６７を介して回転ドラム６６から落ち出て、そこで別のコンベア６８（図２に示す）上に集められる。このコンベアは、廃棄パルプ物質をトラックの荷台またはトレーラ（図示せず）に運び、例えば、根おおいとして用いるために運び出される。加熱され、乾燥された廃棄パルプは野に戻してもよい。
【００６７】
上記のように、植物物質から抽出された緑汁は、パイプ３７を介して圧縮機３５を出てポンプ６０（図３参照）によって送り出され、図２および図８に示すｐＨ調整タンク１０２に進む。図８に、ｐＨ調整タンク１０２が、自動処理装置の他の部分とは別に示されている。ポンプは、以下に詳細に述べるように、コンピュータ５００によって制御される。
ｐＨ調整タンク１０２は、タンク内の緑汁を絶えず動かし、緑汁のｐＨ調整物質を攪拌し、緑汁中で懸濁物質が沈殿しないようにし、緑汁をほぼ均質状態に維持するための攪拌器に動力を与えるモーターＭ３を含む。緑汁は、タンク１０２の上のパイプ３７を通って入る。しかし、パイプ３７の位置は、示した位置に限らないことを理解すべきである。パイプ３７は、また、タンク１０２の側面または底部に位置していてもよい。タンク１０２に位置したｐＨ調整注入パイプ５１により、以下に詳述するように緑汁のｐＨを調整するためのｐＨ調整物質の添加が容易になる。注入パイプ５１と並んで、コンピュータ５００によって選択的に操作され、以下に詳述するようにｐＨ調整物質のタンク１０２への流入を制御するポンプ５３がある。さらに、攪拌器に動力を与えるモーターＭ３もまた、後述するように、コンピュータ５００によって制御される。
【００６８】
ｐＨ調整注入パイプ５１は、タンク１０２の側面に示されているが、またはタンク１０２の上部または底部のいずれかに位置していてもよい。ｐＨセンサ１０２ｐＨが、タンク１０２の内部のタンクの下方、好ましくはタンク１０２の底部近傍に位置している。ｐＨセンサ１０２ｐＨの位置は、センサ１０２ｐＨがｐＨ感知のためにタンク１０２の緑汁と接触するが、ｐＨセンサ１０２ｐＨのｐＨ測定値が、入ってくるｐＨ調整物質のｐＨ状態ではなく、緑汁の現在のｐＨ状態であるようにパイプ５１から十分離れた位置であるのが好ましい。温度センサ１０２Ｔおよびレベルセンサ１０２Ｌもまたタンク１０２内に設けられている。ポンプ５３、温度センサ１０２Ｔ、レベルセンサ１０２Ｌ，モーターＭ３およびｐＨセンサ１０２ｐＨは、以下に詳述するように、コンピュータ５００（図１９参照）に接続されている。緑汁は、パイプ５２を通してタンク１０２から出る。パイプ５２はまた、パイプ５２の流体圧力を検出し、この信号をコンピュータ５００に送る圧力センサ１０２Ｐを備えている。
【００６９】
ポンプ７０および流量メータ５４は、タンク１０２のｐＨが調整された緑汁が、ポンプ７０によってタンク１０２から排出するようにパイプ５２に接続されており、これにより、緑汁の下流方向の流れが形成されている。
ポンプ７０の下流には、後述するようなコンピュータ５００に接続された磁気タイプ流量メータ５４がある。また、流量メータ５４の下流のパイプ５２にバルブＶ１が接続されている。バルブＶ１は、以下に詳細するようにパイプ５２から緑汁をタンク１０２に分岐させる戻りパイプ５５へ緑汁の流れを選択的に変えるよう設計されている。バルブＶ１は、コンピュータ５００に接続されてそこからの信号によって制御される。
【００７０】
処理の初期段階において、粉砕および圧縮装置２２から供給された緑汁でタンク１０２の充填を開始する。このときに、緑汁の流れがすべて戻りパイプ５５を通過しタンク１０２に戻り、再循環ループを形成するようにバルブＶ1を設定する。適切なｐＨレベルがタンク７１からのｐＨ調整剤の導入によって達成されるように緑汁は、タンク１０２に再循環される。コンピュータ５００は、ポンプ５３を介してタンク１０２にポンプで注入されるｐＨ調整剤の適切な量を決定するために、流量メータ５４およびｐＨセンサ１０２ｐＨの測定値によって緑汁の流れを監視する。
【００７１】
コンピュータ５００はまた、レベルセンサ１０２Ｌからの信号を介してタンク１０２内の緑汁のレベルを監視する。タンク１０２内の緑汁のレベルが、所定のレベルに達すると、バルブＶ1が開き、ｐＨが調整された緑汁は、ヒータアセンブリ７５に流れ進むことができる。コンピュータ５００は、緑汁のｐＨが所定の範囲でない場合、またはタンク１０２の下流で検出された他の問題により再循環が必要な場合は、バルブＶ1を再循環モードに戻すように構成されている。
【００７２】
緑汁がパイプ５２を流れ続けることができる位置にバルブＶ1があると、緑汁は、ｐＨ調整タンク１０２から図２、図９、図１５、図１６および図１７に示すヒータアセンブリ７５にポンプで送られる。図９に別に示すヒータアセンブリ７５は、第１の熱交換機７６、第２の熱交換機７７および加熱ユニットＨを含む。ヒータアセンブリ７７内では、加熱流体（温水または蒸気など）がヒーターＨで生成され、循環パイプ７８を介して第２の熱交換機７７に与えられる。ヒーターＨ内の熱源は、パイプ７８の加熱流体を加熱する熱を提供する。ヒーターＨ内の熱源は、電気またはガスヒータなどの種々の熱源のいずれであってもよい。加熱流体が熱交換機７７を通過して、熱は熱交換機７７に与えられ、これによりパイプ７９中の液体が加熱される。ヒーターＨからの熱は、コンピュータ５００に接続され、制御されるバルブＶHによって制御される。パイプ７９中の液体は、例えば、パイプ７９に供給される都市水であり、熱交換機７７で加熱され、ポンプＰ3によって再循環される。ポンプＰ3は、コンピュータ５００に接続され、制御される。温度センサ７９Ｔは、パイプ７９での温度測定値をポンプＰ3の制御のためにコンピュータ５００に提供する。
【００７３】
パイプ５２を流れた緑汁は、熱交換機７６に入り、パイプ７９中の液体から伝達された熱によって加熱される。熱交換機７６および７７中には、それぞれ、パイプ５２および７９、ならびに７８およびパイプ７９のそれぞれの流体の間での熱の伝達を発生させる少なくとも１つのヒータコアまたはラジエータがある。図９の熱交換機７６および７７の簡略図は、流体の分離を示しているだけであり、このような公知の熱交換機の実際の設計を表しているのではない。
【００７４】
熱交換機７６内の温度センサ２０５は、熱交換機７６から流出する緑汁の温度を監視する。温度センサ２０５は、図１９に示すコンピュータ５００に接続されている。熱交換機７６内の緑汁の流量は、流量メータ５４から分かり、ポンプ７０およびバルブＶ1を介して制御される。緑汁の流量は理想的には、例えば、１分当たり２０ガロンまたは１分当たり１５〜３０ガロンの範囲の一定の所定流量で維持される。さらに、パイプ７９を介して第２の熱交換機７７を再循環する水の流量は、ポンプＰ3によって制御され、これによって、第２の熱交換機７７から熱交換機７６および、したがって、緑汁へ流れる水によって与えられる熱の量を選択的に制御する手段を提供する。すなわち、熱交換機７７を流れる水の流量を制御することによって、熱交換機７６を流れる緑汁に与えられる熱の量が制御される。
【００７５】
本発明の自動処理装置の処理の加熱段階においてコンピュータ５００によって問題が検出される場合、バルブＶ2が熱交換機７６の下流のパイプ５２に設けられる。バルブＶ2はパイプ５２、パイプ８０および廃棄パイプＷに接続される。バルブＶ2の位置は、正常動作において、バルブＶ2により加熱緑汁が熱交換機７６からパイプ５２を通りパイプ８０に流れ、さらに自動処理装置の他の部分に流れるようにコンピュータ５００によって電気的に制御される。しかし、コンピュータ５００に問題が検出されると、緑汁の流れが廃棄パイプＷに進むようにＶ2を位置づけ、パイプ５２のバルブＶWによりパイプ１１２からの新しい水を熱交換機７６に流入させ、これにより熱交換機７６をすすぎ、洗い流す。例えば、センサ２０５がコンピュータ５００に信号を送って、緑汁が所定の閾値温度より高い温度まで加熱されていることを示す場合、緑汁の過熱部分を廃棄パイプＷへ分岐させて廃棄し、緑汁加熱プロセスを再開する前に新しい水で熱交換機７６を洗い流し、冷却することができる。
【００７６】
バルブＶ2に接続されたパイプ８０は、さらに図１０に示す熱保持パイプアセンブリ９０に接続されている。加熱されｐＨ調整された汁はパイプ８０を介してヒータアセンブリ７５を出て、熱保持パイプアセンブリ９０に流入する。パイプアセンブリ９０は、複数のパイプ９１および複数の検出可能なひじ管９２を含む。パイプ９１はそれぞれ、断熱材９３が巻き付けられているか、そうでなければ断熱材に覆われている。しかし、図面を分かりやすく単純にするために、図１０には断熱材９３の小さな一部分のみを示している。パイプ９１は、図１０に示すように、ひじ管９２への接続を容易にするためにさらに僅かに傾いている。さらに、パイプが傾いていることによって、空気が最上のパイプ９１に上がることができ、これにより、加熱された汁が熱保持パイプアセンブリ９０を完全に満たすことができ、汁が、気泡からの干渉なくパイプ９１中の全流路にわたって所望の温度が確実に維持できる。抽気バルブ(図示せず)もまた、空気ポケットを除去することができるように熱保持パイプアセンブリ９０の上に設けてもよい。さらに、パイプ９１が傾いていることにより、洗浄後、パイプの適切な排水が確実に行われる。９個のパイプ９１が図示されているだけであるが、パイプの数には制限がなく、パイプはひじ管９２によって連結され、熱保持パイプの適切な長さが容易に達成される。
【００７７】
ひじ管９２およびパイプ８０、９１および９５は、種々のひじ管およびパイプを多様に互いに接続されるように嵌合フランジ９４を有して形成されている。例えば、図１０に示すパイプ構成において、パイプ８０は、パイプアセンブリ９０の最も下のパイプ９１に接続され、パイプ９５は、最も上に接続され、中間のパイプはすべてひじ管９２によって直列に接続され、緑汁のための長い連続流路を形成している。したがって、加熱された緑汁がパイプ８０からパイプアセンブリ９０に入ると、緑汁は、組み立てられたパイプ９１の全長にわたって断熱環境に保持される。あるいは、パイプ９５を、ひじ管９２のうちの１つを適切に取り除いて、他のパイプ９１のうちのいずれのパイプに接続し、緑汁の流路を短くしてもよい。上記のように、無限の数のパイプにより、必要なだけ緑汁の流路を長くすることができる。熱保持パイプの長さは、汁が、所定の温度および熱保持パイプ中の汁の流れの速度に維持される時間間隔を決定することにより計算される。したがって、上記の構成により、種々の所定のパラメータのｐＨ処理および汁の加熱のための柔軟なシステムが提供される。所定の数のパイプ９１を適切な数のひじ管９２に選択的に連結することによって、それにしたがい緑汁の流路を短くしたり、長くしたりすることができる。
【００７８】
温度センサ９７が、熱保持パイプアセンブリ９０を出る加熱された緑汁の温度を監視するためにパイプ９５(図１０)に設けられている。温度センサ９７は、コンピュータ５００が緑汁の温度を監視するようにコンピュータ５００に接続される。
図１１に図示するように、パイプ９５を介してパイプアセンブリ９０を出ると、加熱された緑汁は、パイプ９８を介して水道水を供給され、緑汁を冷却する第１の冷却器９６(熱交換機)に流入する。水道水の流れはコンピュータ５００に接続されたバルブＶcによって制御される。次いで、緑汁は、パイプ１０５を介して冷水を供給される第２の冷却器１０４を通過する。パイプ１０５の冷水は、遠隔深冷器（図示せず）によって４０〜６０℃の間の所定の温度、好ましくは約５０℃まで冷される。第２の冷却器１０４の下流のパイプ９５の温度センサ１００が、冷された汁の温度を監視し、コンピュータ５００に接続されている。
【００７９】
第２の冷却器１０４を出ると、次いで、冷された緑汁は、図２、図１２に示し、図１６、図１７および図１８に模式的に示す第１のサージタンク１０３に流入する。
緑汁のタンク１０２からタンク１０３への流入は、図８に示すタンク１０２の説明で上記したポンプ７０によって行われる。ポンプ７０およびバルブＶ1は、自動処理装置のタンク１０２およびタンク１０３との間の部分の制御を行う。例えば、上記のセンサのうちの１つを介して問題が検出されると、緑汁の流れをバルブＶ1がタンク１０２へ戻る再循環モードに戻すように動作可能であり、これにより、自動処理装置の検出された問題の構成要素から緑汁を分離することができる。例えば、緑汁が加熱されすぎている場合、ヒーターへ流れることを再循環モードのバルブＶ1によって阻止され、ヒータアセンブリ７５は、洗い流されて、廃棄パイプＷを介して損傷された緑汁を除去してから、プロセスを再開することができる。
【００８０】
同様に、タンク１０３もまた上記のように、再循環ループが備わっている。
タンク１０３は、汁を均質化された状態に保つためにモーターＭ４によって動力を与えられた攪拌機構が備わっており、これにより、沈殿の可能性が減少する。タンク１０３は、コンピュータ５００に温度測定値を伝達する温度センサ１０３Ｔをさらに備えている。タンク１０３はまた、タンク１０３の緑汁のレベルを感知し、コンピュータ５００にレベル情報を伝達するレベルセンサ１０３Ｌを備えている。パイプ９５は、図１２ではタンク１０３の上に注入口を有しているが、タンクのどの位置で接続してもよいことを理解すべきである。同様に、温度センサ１０３Ｔは、タンク１０３の土台近傍に示されているが、タンク１０３の液体接触部分であればどこに位置していてもよい。
【００８１】
排出パイプ１１５は、汁をタンク１０３からコンピュータ５００によって制御されるポンプ１２０に送るためのタンク１０３の底部に接続される。パイプ１１５上のポンプ１２０の下流にタンク１０３からポンプ１２０によって送り出される汁の流量を監視する流量メータ１２１がある。さらに、タンク１０３から図１３に示す第１の遠心分離機１２５への汁の流れを制御するためのバルブＶ3が、ポンプ１２０および流量メータ１２１の下流に設置されている。バルブＶ3は、バルブＶ3から汁をタンク１０３へと戻す方向に分岐する再循環パイプ１２３に接続され、これにより別の再循環ループが形成される。バルブＶ3はまた、上記の第１の遠心分離機１２５に供給するパイプ１２４に接続されている。
【００８２】
バルブＶ3は、パイプ１１５から出た緑汁の流れを再循環パイプ１２３またはパイプ１２４のいずれかへの流れに変えるように動作可能である。すなわち、バルブＶ3は、汁が第１の遠心分離機１２５に供給されるか、またはパイプ１２３を介してタンク１０３に戻るようにタンク１０３からの汁の流れを変えるように動作する。第１の遠心分離機１２５の動作は、第１の遠心分離機１２５の動作の以下の説明からより明らかに理解されるように、第１の遠心分離機１２５への汁の流れが、定期的に中断の必要があるようなものである。
【００８３】
汁が、パイプ１２４を通って図１３および図１４に示す第１の遠心分離機１２５に流入する。パイプ１２４および以下にさらに説明する他の遠心分離機１２５の構成要素の位置の図示は非常に模式的であり寸法的に正確であるように意図されていない。
遠心分離機１２５は、ドイツの会社、ウエストファリア・セパレータ(Westfalia Separator) ＡＧ製などの市販の遠心分離機である。本発明の自動処理装置において、ウエストファリア・セパレータの遠心分離機、型番ＳＡＭＲ−１５０３７を用いている。
【００８４】
遠心分離機１２５は、例えば、すべてウエストファリア・セパレータＡＧに譲渡された米国特許第５,８９９,８４５、５,２６７,９３７、４,９６６,５７６および５,８６５,７１９号に記載のものと同様の固体排出タイプ遠心分離機である。遠心分離機１２５は、コンピュータ５００に電気的に接続されているコントローラ１２６を含む。コントローラ１２６は、以下に詳述するように、パイプ１３０を通して油圧式アクチュエータ１３２へ選択的に与えられる水圧を制御する。遠心分離機１２５は、液体を遠心分離機１２５内からパイプ１３５を通して外へと分岐させるマニホールド１２７ｂに支持される重なった一連の円錐状のシェル１２７ａを含む。遠心分離機１２５はまた、シャフト１３４に支持された上シェル１２８および下シェル１２９を含む。
【００８５】
遠心分離機１２５の動作は以下のようにコンピュータ５００によって制御される。シャフト１３４は、上および下シェル１２８および１２９が、上および下シェル１２８および１２９の放射状表面に対して半径方向の外側にペレットＰ１を押し付ける所定の高い速度で回転するようにモータ（図示せず）によって動力を与えられる。同時に、上清Ｓ１はペレットＰ１から分離し、上清Ｓ１は重なった円錐状シェル１２７ａの表面に沿って上方向に進み、マニホールド１２７ｂに入りパイプ１３５へと出る。所定の間隔で、コントローラ１２６は作動して、流体圧力を油圧アクチュエータ１３２に導入し、上および下シェル１２８および１２９とを離し（図１４参照）、ペレットＰ１をパイプ１３３を介して遠心分離機１２５から吐出させる。油圧アクチュエータ１３２からの流体圧力は、救済パイプ１３１を通して排出され、上および下シェル１２８および１２９は、上清Ｓ１からのペレットＰ１のさらなる分離のために閉じる。ペレットＰ１が遠心分離機１２５（図１４）から吐出される間隔で、パイプ１２４を介する遠心分離機１２５への汁の流れは、バルブＶ3（図１２）の動作によって中断され、これにより汁をタンク１０３へと再循環させる。コンピュータ５００は、遠心分離機１２５とバルブＶ3のどちらの動作も同期的に制御するようにプログラムされ、最小の廃棄汁での遠心分離機１２５からのペレットの適切な排出が可能になる。
【００８６】
遠心分離機１２５の動作は、２段階動作である。第１の段階において、遠心分離機ボウルが回転している状態で、上および下シェル１２８および１２９を閉じ（図１３）、汁をバルブＶ3の動作を介して遠心分離機１２５に供給する。遠心分離機１２５が回転し２５００Ｇ〜５０００Ｇの範囲、好ましくは、少なくとも３０００Ｇの力を内部の汁に与えてペレットＰ１を上清Ｓ１から分離させる。ペレットＰ１は、このような力が加えられ遠心分離機の半径方向の外側部分に移動する。第２の動作段階において、汁の遠心分離機１２５への流れが、バルブＶ3の動作によって停止され、これによって汁はタンク１０３に戻って再循環する。さらに、コンピュータ制御によって、シェル１２８および１２９を開き、ペレットＰ１をパイプ１３３に吐出する。シェル１２８および１２９が開いている時間を滞留時間と呼び、半固形ペレットＰ１の圧出を最大にするためにコンピュータ５００に再プログラムされる。
【００８７】
図１４において、下シェル１２９は、油圧アクチュエータ１３２に導入された流体圧力に応じて下方向に移動するように示されている。本発明は、図１３および図１４に示された遠心分離機に限らないことを理解すべきである。あるいは、遠心分離機１２５の上および下シェル１２８および１２９は、定位置に固定され、バッフル、ピストン、またはバルブを動作させ、ペレットＰ１を遠心分離機１２５から排出させる手段を設けてもよい。
【００８８】
図２〜図１４に関する上記の本発明の構成要素を図１５、図１６および図１７に本発明の自動処理装置のさらなる構成要素とともに模式的に示す。本発明の種々の構成要素とそれらの種々の相互接続との、および図１５、図１６および図１７に示すさらなる構成要素との関係に注目する。
図１５、図１６および図１７はすべて、それぞれ上記に述べたコンベア１０、粉砕および圧縮装置２２、乾燥器４５、タンク１０２、ヒーター７５、熱保持パイプ９０、冷却器９６および１０４、タンク１０３および遠心分離機１２５間の種々の関係および接続を表した模式図である。図１５、図１６および図１７に示された本発明の自動処理装置の構成要素は寸法的に正確ではなく、そこに示す種々の構成要素間の接続および相互接続を示しているだけであることを理解すべきである。例えば、タンク、１０１、１０２、１０３、１０８、１１０および２０２は、同じサイズであってもよいし、生産必要性に応じてそれぞれをサイズが異なっていてもよい。さらに、図示されていないが、タンク１０３、１０８、１１０および２０２はぞれぞれ、各タンクの汁が、例えば、２０〜４５℃の範囲の概して低い温度に確実に維持されるように、冷えた水を備える水冷却ジャケットを備えている。
【００８９】
各タンク１０２、１０３、１０８、１１０および２０２の各攪拌器の攪拌羽根は、物質の混合および懸濁を最大にし、各タンクの液体の泡の形成および空気混入を最小にするために、タンクの下方であるがタンクの底部から離れた位置に設置される。さらに、各タンクの攪拌器に動力を与えるそれぞれのモーターのコンピュータ５００による制御は、各タンクのレベルセンサに応じて行われる。例えば、タンク１０２の攪拌器は、タンク１０２内の液体レベルが最小レベルに達するまでコンピュータ５００によって動力を与えられない。さらに、タンク１０２および１０８のようないくつかのタンクでは、攪拌器の攪拌具の速度は、各対応するタンク内の液体のレベルに基づいてコンピュータ５００によって決定される。例えば、タンク１０２内の液体のレベルが、所定レベルより上である場合、攪拌器速度は、速いのが望ましく、液体のレベルが、所定レベルより下である場合、発泡をさらに少なくするために攪拌器速度は、遅いのが望ましい。
【００９０】
図１５、図１６および図１７に示すように、本発明の自動処理装置に第１の粉砕機２０および圧縮機３５のいずれかまたは両方に液体を選択的に供給するために、タンク１０１が設けられている。例えば、タンク１０１からの液体は、圧縮機３５のパイプ３９（図３）に供給される。バイオ物質に対する液体の比は、本発明の自動処理装置の動作中、バイオ物質の適切な粉状化を確実に行うために重要である。例えば、タバコのような葉系バイオ物質が処理される場合、目的の所望の物質の液体への適切な懸濁を確実に行うために追加の液体が必要な場合もある。このような液体を第１の粉砕機２０および／または圧縮機３５に加える。しかし、粉砕プロセス中に加えられた液体が多すぎると、プロセスの後の工程で最適ではない生成物が生成する。したがって、バイオ物質／液体比は、処理されるバイオ物質に対して予め決定される。バイオ物質が、粉砕および圧縮装置２２に供給されると、コンピュータ５００に予めプログラムされたように、液体の適切な流れが粉砕機２０および圧縮機３５に加えられる。
【００９１】
典型的に、タンク１０１は、脱イオン水、蒸留水などを典型的に供給されるが、または緩衝剤として機能する塩を含む。タンク１０１からの液体は、ポンプ３１および３２を介して、収穫された物質またはバイオ物質の性質によって、粉砕機および圧縮機のいずれか、または両方に供給される。ポンプ３１および３２は、コンピュータ５００によって制御される。あるいは、タンク１０１の液体は、以下のいずれかをその中で混合する。塩（緩衝液）；収穫された物質の酸化を防止する酸化防止剤；目的のタンパク質を保護する洗浄剤；目的のタンパク質を可溶化する洗浄剤；キレート剤；プロテアーゼ阻害剤；または目的のタンパク質に浸透力を与える蔗糖などの透圧調節機能を有するオスモティコム(osmoticom)。図１５、図１６および図１７に示されていないが、タンク１０１は、上記のタンク１０２および１０３のモーターおよび攪拌機と同様のモーターおよび攪拌機を備えている。
【００９２】
コンベア１０を介して粉砕および圧縮装置２２に供給するバイオ物質は、細胞破壊を最大にするために粉状化される。具体的には、本発明者は、タバコの植物では、粉砕および圧縮装置２２によって粉状化されたバイオ物質の細胞のおよそ９５％が破壊され、これにより、本発明の自動処理装置によって次の工程で処理する目的の物質を放出する。第１の粉砕機２０、第２の粉砕機２５および圧縮機３５は、細胞破壊を最大にし、これにより、目的の物質がより多く生成する。
【００９３】
上記のように、粉砕および圧縮装置２２からの固形廃棄物は、図１５に模式的に示すように、コンベア４０を介して圧縮機３５から乾燥機４５に運ばれる。圧縮機３５からの緑汁は、ポンプ６０を介してパイプ３７を通ってｐＨ調整タンク１０２に送られる。ｐＨ調整タンク１０２において、緑汁がパイプ５１を介してタンク７１から供給されたｐＨ調整物質で処理される。タンク７１からタンク１０２に与えられたｐＨ調整物質の量は、ｐＨセンサ１０２ｐＨ（図８）、流量メータ５４、およびレベルセンサ１０２Ｌからの信号に応じてコンピュータ５００によって制御されたポンプ５３の動作によって操作される。
【００９４】
タンク１０２内の緑汁は、ポンプ７０、バルブＶ1およびパイプ５５（図８および図１５）の動作を介してタンク１０２を出て戻るという循環が選択的に行われる。パイプ５５を通る緑汁の再循環およびモーターＭ３によって制御される攪拌機の攪拌作用により、タンク１０２内の緑汁のｐＨおよび粘稠度が確実に均一になる。
レベルセンサ１０２Ｌは、タンク１０２内の緑汁のレベルを示す信号をコンピュータ５００に送る。ｐＨセンサ１０２ｐＨからのｐＨ信号と組み合わせられたレベル信号は、タンク１０２に加えられるｐＨ調整物質の量の決定に重要である。タンク１０２のレベルが所定のレベルに達すると、バルブＶ1がｐＨ調整タンク１０２からパイプ５２を出てヒーター７５へと緑汁が流れるようにコンピュータによって操作される。
【００９５】
粉砕および圧縮装置２２からｐＨ調整タンク１０２への緑汁の流れおよびタンク１０２からの緑汁の流れは、適切なｐＨ調整に関してコンピュータ５００に対して処理要求を行う。具体的には、自動処理装置が起動して作動し、緑汁がタンク１０２を流入および流出を行っているとき、タンク１０２内のｐＨの動的な調整が必要である。コンピュータ５００は、タンク１０２内の緑汁のｐＨを連続して調整するために、タンク１０２の緑汁のレベルの変化、タンク１０２に存在する緑汁の量を示す流量メータ５４からの信号、およびヒーター７５への流入（またはタンク１０２に緑汁を戻す再循環）を可能にするバルブＶ1の調整位置の組み合わせに応答してプログラムされる。具体的には、緑汁のｐＨの調整は、ヒーター７５への流入を可能にするバルブＶ1での動的な動作である。これは、典型的に、新しい未処理の緑汁が粉砕および圧縮装置２２からタンクに入り、パイプ５２を介してタンク１０２を出るからである。したがって、緑汁のｐＨ調整は常に流動的で、連続的に監視しなければならない。
【００９６】
ｐＨ調整の後、緑汁は、図９に関して説明したように、パイプ５２を介してタンク１０２からヒーター７５に流入する。バルブＶ1およびタンク１０２の再循環パイプ５５を含むことによって行われる再循環能力は幾つかの目的に役立つ。ヒーター７５が機能不良または所定のパラメータ内の熱を提供していない場合、バルブＶ1は、コンピュータ５００によって動作され、緑汁がタンク１０２に再循環されるように設定される。上記のように、緑汁が、目的の物質を損傷し得る温度まで加熱すると、影響を受けた緑汁はコンピュータ５００によって制御されたバルブＶ2の動作により廃棄パイプＷから廃棄され、熱交換機７６を新鮮な水で洗い流し、システムの当該部分を洗浄し、熱交換機７６を冷却し得る。
【００９７】
次に、図１５に示すように、緑汁は、すべて上記したようなヒーター７５から熱保持パイプ９０、パイプ９５、冷却器９６、深冷器１０４を通って、タンク１０３へと流れる。
タンク１０２と同様に、タンク１０３は、バルブＶ3および再循環パイプ１２３を有する再循環システムを含む。バルブＶ3は、遠心分離機１２５への緑汁の供給を制御するためにコンピュータ５００によって選択的に作動される。具体的には、コンピュータ５００は、固形が遠心分離機１２５から吐出する上記の滞留時間に対応する時間の間、遠心分離機１２５への緑汁の流れを停止するようにバルブＶ3を動作させる。
【００９８】
遠心分離機１２５において、緑汁は、遠心分離力によってペレットＰ１（半固形物質）と上清（液体物質）とに分離される。遠心分離機１２５から、２つの分離した流路が形成されている。１つの流路は、図１６において灰色で示されるような遠心分離機１２５からの上清Ｓ１の流れによって形成され、１つの流路は、図１７において灰色で示されるような遠心分離機からのペレットＰ１の流れによって形成される。図１６を参照して上清Ｓ１の流路の説明をまず行う。
【００９９】
遠心分離機１２５から排出された上清Ｓ１は、図１６に示すように、パイプ１３５を通過しタンク１１０に流入する。タンク１１０は、温度センサ１１０Ｔ、レベルセンサ１１０Ｌ、およびモーターＭ５によって動力を与えられた攪拌機（図示せず）を備え、それぞれ、コンピュータ５００に接続されている。モーターＭ５によって動力を与えられた攪拌機は、例えば、上清Ｓ１において残留微粒子物質の析出を最小限または防止する目的を有する。タンク１１０は、上清Ｓ１のための保持タンクとして機能する。構造的に、タンク１１０は、図１２に示すタンク１０３とほぼ同様または同一である。
【０１００】
タンク１１０から、上清Ｓ１は、ポンプ１４５により第１のフィルタ１４８および第２のフィルタ１４９に送られる。第１および第２のフィルタ１４８および１４９は、本発明の自動処理装置によって処理されるバイオ物質に応じて、所定のサイズより大きな粒子を除去するように構成されている。例えば、ウイルスがタバコ植物から処理される場合、第１のフィルタ１４８は、１００ミクロンより大きなサイズを有する粒子を除去するように設定され、第２のフィルタ１４９は、５０ミクロンより大きなサイズを有する粒子を除去するように設定される。しかし、第１および第２のフィルタ１４８および１４９によって行われる濾過工程は、処理されるタンパク質、ウイルスまたはバイオ物質によるのであって、フィルタ１４８および１４９は、上記の１００ミクロンおよび５０ミクロン制限に限らない。より大きなまたはより小さなフィルタが処理される物質に応じて設置可能である。さらに、本発明の処理応用の中には、１つのフィルタしか必要としない場合もある。本発明のこの段階では、一方または他方のフィルタが決定された濾過サイズより大きな物質で制限されたり、目詰まりする可能性を最小にするために、２つのフィルタが用いられている。
【０１０１】
フィルタ１４８および１４９を通過した後、次いで、上清は、図１８に関して詳細に後述する限外濾過機器３００に送られる。
図１７を参照して遠心分離機１２５からのペレットＰ１の流れを説明する。パイプ１３５が遠心分離機１２５からのペレットＰ１の流れをポンプ１３９および別のタンク１０８へと送る。ペレットＰ１は、遠心分離機１２５によって上清Ｓ１から分離された物質の半固形または非常に濃いスラリである。処理するバイオ物質および目的の物質により、液体供給およびタンク１０８に接続されたバルブＶ4の開閉によってペレットＰ１に液体が加えられ得る。バルブＶ4は、脱イオン水で満たされたタンク（図示せず）に接続されてもよいし、あるいは、タンク１０１に接続されてもよい。バルブＶ4の制御を介して添加される特定の液体は、処理されるバイオ物質および抽出される目的の物質の性質による。バルブＶ4の動作は、コンピュータ５００によって制御される。
【０１０２】
タンク１０８は、一般に，図８に示すタンク１０２と同じ目的を果たし、温度センサ１０８Ｔ、レベルセンサ１０８Ｌ、ｐＨセンサ１０８ｐＨおよびモーターＭ５によって動力を与えられる攪拌機を含む。タンク１０８は、図８およびｐＨ供給タンク７１に関して上述した方法と同様の方法でｐＨ調整剤液をタンク１０８に選択的に供給するｐＨ供給タンク７１’に接続されているｐＨ調整剤供給パイプ５１’を含む。具体的に、コンピュータ５００によって制御されたポンプ１３８が、ペレットＰ１を再懸濁するためにｐＨ調整物質をタンク１０８に選択的にポンプで送る。タンク１０２と同様に、タンク１０８は，再懸濁されたペレットＰ１を流量メータ１４７を通してバルブＶ5へと送るポンプ１５３を有するパイプに接続されている。流量メータ５４と同様に、流量メータ１４７は、再懸濁されペレットＰ１の流量情報を示す信号を与えるコンピュータ５００に接続されている。バルブＶ5は、再循環パイプ１６１およびパイプ１６２に接続されている。バルブＶ5は、再懸濁されたペレットＰ１をタンク１０８へ戻すか、または再懸濁されたペレットＰ１を第２の遠心分離機１７５に流すためのコンピュータ５００からの信号によって動作可能である。
【０１０３】
タンク１０２と同様の方法で、コンピュータ５００は、再懸濁されたペレットＰ１のｐＨレベルを所定のレベルにし、再懸濁されたペレットＰ１を遠心分離機１７５に徐々に供給するために、再懸濁されたペレットＰ１をタンク１０８に再循環させるために、ｐＨセンサ１０８ｐＨ、レベルセンサ１０８Ｌおよび流量メータ１５３からの信号を処理する。
しかし、自動処理システムの１つの動作実施形態において、タンク１０８は、遠心分離機１２５の動作中に徐々に充填される。典型的に、ｐＨが調整され、加熱され、冷却された緑汁はすべて、遠心分離機１７５の動作の開始前に遠心分離機１２５で遠心分離される。具体的には、ペレットＰ１はすべて、遠心分離機１７５の動作の開始前にタンク１０８に投入される。したがって、ペレットＰ１は、動的に処理されるのではなく、バッチで処理される。所定量の液体がバルブＶ4を介して加えられ、さらなるペレットＰ１がタンク１０８へ投入されることなくｐＨが調整される。
【０１０４】
多くの処理動作において、タンク１０８に充填されるペレットＰ１の量は、タンク１０２を流れる緑汁の量よりずっと少ない。上記のように、タンク１０２の緑汁のｐＨ調整は、緑汁がタンク１０２に流入し、タンク１０２から選択的に流出しながら行われる動的なプロセスである。遠心分離機１２５の作用により、ペレットＰ１の量が、上清Ｓ１の量より理想的にはかなり少なくなるように、ペレットＰ１から上清Ｓ１を除去する。したがって、ほとんどの処理動作において、ペレットＰ１はすべてタンク１０８に供給され、所定量の水および／または液体がバルブＶ4を介して供給される。その後、ｐＨ調整がポンプ１３８を介してｐＨ調整物質を加えることによって行われる。ペレットＰ１の量は、処理されるバイオ物質が分かっている場合、予測可能である。バルブＶ4を介して供給される水および／または液体の量は、容易に計算され、ｐＨ調整物質の量はポンプ１３８を介して容易に加えられる。これは、タンク１０８のｐＨ調整プロセスがバッチで行われると、常に動的な動作であるとは限らないからである。しかし、バイオ物質の極端に大きな処理量では、タンク１０８で行われるｐＨ調整動作は、ペレットＰ１がタンク１０８に流入し、調整されたペレットＰ１が、バルブＶ5およびポンプ１５３の制御によりタンク１０８から選択的に流出するというようなタンク１０２のｐＨ調整と同じように動的であってもよい。
【０１０５】
遠心分離機１７５は、遠心分離機１２５と同様であるのが好ましく、同一であってもよい。具体的に、遠心分離機１７５は、再懸濁されたペレットＰ１を液体および半固形部分、上清Ｓ２およびペレット廃棄物に分離する遠心分離機１７５とほぼ同じように動作する。上清Ｓ２はパイプ１６３を介して遠心分離機から別のタンク２０２へと送られる。ペレット廃棄物は、パイプ１６４を介して遠心分離機１７５に送られ、廃棄される。
【０１０６】
タンク２０２は、レベルセンサ２０２Ｌ、温度センサ２０２ＴおよびモーターＭ７によって動力を与えられる攪拌機を含む。モーターＭ７の動作は、コンピュータ５００によって行われる。センサ２０２Ｌおよび２０２Ｔは、そこに信号を送るコンピュータ５００に接続されている。モーターＭ７によって動力を与えられる攪拌機構は、例えば、上清Ｓ２の残りの微粒子物質の沈殿を最小または防止する目的を有する。タンク２０２の下流のポンプ２１５は、タンク２０２から第３のフィルタ２２１および第４のフィルタ２２２を流れる上清Ｓ２の流れを制御する。ポンプ２１５は、図１９に示すように、コンピュータ５００に接続されている。
【０１０７】
第３および第４のフィルタ２２１および２２２は、本発明の自動処理装置によって処理されるバイオ物質に応じて、所定のサイズより大きな粒子を除去するように構成されている。例えば、タバコモザイクウイルスがタバコ植物から処理されている場合、第３のフィルタ２２１は、１００ミクロンより大きなサイズを有する粒子を除去するように設定され、第４のフィルタ２２２は、５０ミクロンより大きなサイズを有する粒子を除去するように設定される。しかし、第３および第４のフィルタ２２１および２２２によって行われる濾過工程は、処理されるタンパク質、ウイルスまたはバイオ物質による。フィルタ２２１および２２２は、上記の１００ミクロンおよび５０ミクロン制限に限らない。さらに、本発明の処理応用の中には、１つのフィルタしか必要としない場合もある。本発明の自動処理装置のこの段階では、一方または他方のフィルタが決定された濾過サイズより大きな物質で制限または阻止される可能性を最小にするために、２つのフィルタが用いられている。
【０１０８】
フィルタ２２１および２２２を通過した後、次いで、上清は、図１８に関して詳細に後述する限外濾過装置３００に送られる。
フィルタ１４９を出た後、上清Ｓ１は、限外濾過システム３００、より具体的には、図２および図１８に示すタンク１１１に流れる。さらに、フィルタ２２２を通過した上清Ｓ２もまた、図２および図１８に示すタンク１１１に流入する。
【０１０９】
限外濾過プロセスの以下の説明においてより明らかになる理由により、これ以降、タンク１１１の上清Ｓ１およびＳ２を濃縮水と呼ぶ。
図１８を参照して、限外濾過システム３００を上記のタンク１１１をともに模式的に示す。限外濾過システム３００は、少なくとも１つの接線流フィルタユニット２６５を含む。図１８に示す実施形態において、限外濾過システム３００は、３つの接線流フィルタユニット２６５を含むが、接線流フィルタユニットの数は柔軟であり６個以上であってもよいことを理解すべきである。本発明の自動処理装置の応用の中には、ただ１つのユニット２６５しか必要でない場合もあれば、複数のユニット２６５が望ましい応用もある。すなわち、接線流フィルタユニット２６５の特定な数は、本発明の特定の応用によって決定され、本発明は、３つの接線流フィルタユニット２６５の構成に限らない。
【０１１０】
各接線流フィルタユニット２６５は、所定の粒径の粒子が流れることができる膜２６８を含み、これにより濾過閾値が規定される。例えば、タバコモザイクウイルスに感染したタバコバイオ物質からの上清は、限外濾過される場合、分子量が約１００ｋ以上の粒子（濃縮水）を保持し、分子量が約１００ｋより小さなすべての粒子を詳細に後述するような方法で膜２６８を通過させる膜を用いる。本実施例における所定の濾過閾値（または透過度）は、１００ｋ分子量である。
【０１１１】
限外濾過システム３００の分子閾値は、上記の１００ｋ分子量に限らないことを理解すべきである。例えば、上記の例以外のバイオ物質から処理されたタンパク質、ウイルスおよび他の物質では、異なる透過度を有する膜が好ましい場合がある。例えば、トウモロコシまたは稲植物から収穫されたバイオ物質の処理には、異なるタイプの膜を必要とする異なる透過度が必要な場合もある。限外濾過システムおよび限外濾過システムの膜の例は、以下の文献に記載されている。これらの文献を本明細書中に参照により援用する。米国特許第４，２２７，９９９号、６，１０６，７１５号および６，１２０，６８８号。
【０１１２】
接線流フィルタユニット２６５および膜２６８は、示した構成だけでなく、種々の構成のいずれであってもよいことを理解すべきである。例えば、キャニスタフィルタ、螺旋フィルタ、プレートおよびフレームフィルタ、セラミックフィルタまたは中空フィルタタイプ構成を用いることもできる。
図１８の接線流フィルタユニット２６５はそれぞれ、第１の端部で供給マニホールド２７３に、かつ、第２の端部で濃縮水マニホールド２７２に接続されている。ポンプ２７６は、図１８に示すように、タンク１１１からマニホールド２７２および２７３に液体をポンプで送るように選択的に制御される。別のポンプ２７８によって、濃縮水が供給マニホールド２７３から濃縮水マニホールド２７２への接線流フィルタユニット２６５を通って再循環する。圧力ゲージ２８２がマニホールド２７３に設置され、その中の圧力を監視し、別の圧力ゲージ２８０がマニホールド２７２に設置されている。温度ゲージ２８３もまた供給マニホールド２７３に設置され、濃縮水の温度を監視する。圧力ゲージ２８０および２８２ならびに温度ゲージ２８３はコンピュータ５００に接続されていないが、別の実施形態では、測定されたパラメータを提供するためにコンピュータに接続される。
【０１１３】
詳細に後述するように、パイプ２８５は、濃縮水をタンク１１１に戻すために濃縮水マニホールド２７２に接続されている。パイプ２８５は、流量メータ２８６を備えている。
タンク１１１の下流のポンプ２７６の手前にバルブＶ6が設けられている。バルブＶ6は、マニホールド２７３へ濃縮水を送るか、または本発明の自動処理装置外でさらに処理するためにパイプ２９５からの濃縮水を貯蔵容器（図示せず）に送るように制御可能である。
【０１１４】
パイプ２９５およびバルブＶ6は、濃縮物（限外濾過プロセスの結果、液体が除去された濃縮水）を限外濾過システム３００から排出させるためにタンク１１１に接続されている。
限外濾過システム３００は、以下のように動作する。図１８の矢印Ａで示されるように、マニホールド２７３に液体を供給するために、バルブＶ6が設定され、ポンプ２７６によってタンク１１１から濃縮水を送り出す。動作中、ポンプ２７８は、矢印Ｂで示されるように、マニホールド２７２からマニホールド２７３に濃縮水を循環させる。したがって、マニホールド２７３内の圧力は、典型的にマニホールド２７２の圧力より大きく、これにより、破線矢印Ｃで示されるように、マニホールド２７３の濃縮水が、接線流フィルタユニット２６５を流れる。濃縮水が膜２６８と接して流れるので、図１８の小さな矢印Ｄに示されるように、所定の閾値より小さな分子量を有する分子は膜２６８を通過し、パイプ２９０を通って出る。例えば、余分の水は、典型的に、膜２６８を透過し、パイプ２９０から出る。より大きな分子は、接線流フィルタユニット２６５を通過する濃縮水に保持される。濃縮水は、膜２６８の長さに沿って接して流れているので、膜２６８が目詰まりする可能性が低くなる。濃縮水は、接線流フィルタユニット２６５を出て、矢印Ｅに示すように、マニホールド２７２に戻る。
【０１１５】
所定の間隔で、濃縮水の一部は、流量メータ２８６の制御下でマニホールド２７２からパイプ２８５へと流れ、これにより、矢印Ｆに示すように、タンク１１１に残る濃縮水の部分と混合する。マニホールド２７２からタンク１１１に戻る流れは、限外濾過プロセスにおいて、より均質な濃縮水を維持し、かつ、再循環している濃縮水が濃くなりすぎて、例えば、タンパク質が析出したり濃縮水の粘度が所望のレベルより大きくなることを阻止することにより役立つ。流量メータ２８６は、手動で制御されてもよいし、自動制御のためにコンピュータ５００に接続されてもよい。
【０１１６】
限外濾過プロセスが続くと、濃縮水の所望の濃度が達成される。この点において、限外濾過プロセスを終了し、パイプ２９５を流れさせるようにバルブＶ6を操作し、パイプ２９５を通してポンプ（図示せず）を介してタンク１１１から濃縮水が送り出される。
ほとんどの処理動作において、上清Ｓ１および上清Ｓ２の両方を直接タンク１１１に供給する。あるいは、上清Ｓ２を上清Ｓ１とは別に、例えば、第１の目的物質が上清Ｓ１から抽出され、別の目的の物質が上清Ｓ２から抽出されるような処理手順で限外濾過を行ってもよい。このような場合、保持タンク６７５に上清Ｓ２を分岐させるために、タンク１１１の上流にバルブＶ7（図１８に示す）を設置する。上清Ｓ１の限外濾過および限外濾過システム３００の洗浄の完了後、図１８に示すバルブＶ8を開くことによって、所望の目的の物質に応じて、上清Ｓ２の限外濾過を行い、かつ／または、他の方法で処理してもよい。図１９Ｂに図示されていないが、バルブＶ7およびＶ8は、コンピュータ５００に接続され、制御されてもよいし、手動で動作されてもよい。
【０１１７】
本発明の自動処理装置を用いて、上清Ｓ１から目的の物質を抽出し、上清Ｓ２からも同一の目的の物質を抽出することができる。しかし、図１に明らかに示すように、上清Ｓ１から第１の目的の物質を抽出し、上清Ｓ２から第２の目的の物質を抽出することもできる。
図１に示すように、限外濾過後、所望の生成物を生成するために、濃縮水に対し、ＰＥＧ析出または他のタイプの精製などのさらなる処理を行うことができる（例えば、図１の工程ＭまたはＪを参照）。このような処理は、必ずしも自動ではなく、本発明の自動処理装置と分離している。例えば、１つ以上の遠心分離、再懸濁および限外濾過サイクルによって緑汁の他の成分からの分離後、ウイルスまたはタンパク質／ペプチドのいずれかの標的種を、ＰＥＧ析出、またはアフィニティ分離および／または塩析出を含むクロマトグラフィなどの方法によってタンパク質およびペプチドを精製することによってさらに精製され得る。
【０１１８】
本発明の自動処理装置は、例えば、図２に示す制御室４９０に収納された１つのコンピュータ５００から制御される。図１９（図１９Ａおよび図１９Ｂ）に模式的に示されるコンピュータ５００がモニタ、プリンタ、キーボード、マウスまたは他のデジタル機器およびＩ／Ｏ機器などの多くの周辺機器に接続されている。コンピュータ５００はハードドライブ、着脱可能ディスクドライブ装置、テープ記録装置などの記憶装置を含む。上記のように、コンピュータ５００は、さらに種々のセンサ、モーターおよびバルブに接続され、プログラム可能ロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介して自動処理システムの種々の部分のそれぞれを監視および制御する。コンピュータ５００は、パソコンなどの監視制御およびデータ取得（ＳＣＡＤＡ）ステーションであるノード１からノードＮまでの複数のノードにさらに接続されている。ノード１からノードＮはそれぞれ、自動処理装置の周囲の戦略的な位置に配置される。例えば、１つのノードが粉砕および圧縮装置２２の近傍に置かれ、遠心分離機１２５などの近傍に別のノードが置かれる。具体的には、ノードは、自動処理装置の主構成要素のそれぞれの近傍に置かれ、システムの当該構成要素の局部修理を可能にする。図１９〜図３０を参照して、自動処理システムのコンピュータ制御を以下に説明する。
【０１１９】
コンピュータ５００と種々のセンサおよびモーターとの接続の図示は、模式的であり、当該分野で公知の機械的機器とコンピュータとの通信に必要な典型的な中継および中間接続を含んでいない。
コンベア５、ポンプ２７６および２７８、バルブＶ6、流量メータ２８６および重量ベルト４７５（コンベア１０の必要に応じて設けられる部分）などの幾つかの機器が図１９において破線で囲まれているが、これらの要素は、別の実施形態においてコンピュータ５００に必要に応じて接続されることを示す。
【０１２０】
図２０は、コンピュータ５００の動作工程の１つの実施形態を示すフローチャートである。例えば、起動（または再起動）されると、図２０のボックス６００で示されるように、所定の処理シーケンスまたはバッチのパラメータが入力される。図２１は、パラメータ入力のためのコンピュータ５００のモニタ上に示された中央制御スクリーンを示す。中央制御スクリーンは、コンピュータ５００のモニタ上に表示された各スクリーンに表示された中央制御ボタンをクリックすることによって（マウスなどのデジタイザーを用いて）、本発明の自動処理装置の動作中の任意の時間に表示されることができる（図２４〜図３０の右下隅近傍参照）。中央制御スクリーンからバッチのパラメータを有する先に保存した手順を呼び出し、起動させるかまたは修正する。自動処理システムの動作モードなど、種々の他の予めプログラムされた制御が中央制御スクリーンからアクセス可能である。具体的には、自動処理システムは、完全自動モード、手動で操作される自動処理装置の要素もあれば、コンピュータ５００の制御が続けられる要素もある半自動モード、自動処理装置の個々の部分が手動で起動し、修理のために停止するメンテナンスモード、および洗浄水供給部（図示せず）が、システムの種々の機械的要素のそれぞれを洗浄およびすすぎを自動的に行うＣＩＰ（定置洗浄(clean in place)）モードで動作し得る。
【０１２１】
中央制御スクリーンから、新しい手順を創生することもできる。自動モードですべての機器を動作させるために動作モードを変更し、メンテナンスモードを終了し、ＣＩＰ制御パネル（図示せず）にアクセスし、現在の手順を見、完全な処理バッチのすべてのパラメータのレポートを印刷し、特定のバッチを終了する。
新しい手順ボタンを中央制御スクリーン上で押すと、コンピュータ５００のモニタが図２２に示す手順スクリーンを表示する。手順スクリーンから、種々のタブにアクセスすることができ、各タブは、データ入力のために表示された複数のパラメータと対応する。タブは、溶液調製、緑汁抽出、ｐＨ調整、熱処理、遠心分離機１、遠心分離機２および限外濾過を含む。図２２において、タブすべてのパラメータは、即座のドキュメントだけのためにグループとして表示され、各タブが選択された（マウスクリックを介して）ときに、当該タブのパラメータのみが表示される。
【０１２２】
具体的に、タブ「溶液調製」が選択されると、データ入力のためにタンク１０１の溶液のパラメータが表示される。タンク１０１のパラメータは、粉状化装置への水流量（リットル／分）、圧縮機への水流量（リットル／分）、攪拌機速度（タンク１０１の攪拌機用）、処理されるバイオ物質の量に基づいてタンク１０１内の溶液に所定の量の緩衝剤を溶解させるのに必要と考えられる時間の長さを設定するためのタンク１０１混合時間、および緩衝液の濃度（グラム／リットル）を含む。
【０１２３】
ＧＪ抽出タブでは、以下のパラメータがデータ入力用に表示される。粉砕機１速度（粉砕機２０）および必要に応じて設ける（が図示していない）粉砕機２速度（粉砕機２５）。
図２２のｐＨ調製では、以下のパラメータがデータ入力用に表示される。タンク１０２の理想的なｐＨ（ｐＨ×１００ユニット）、攪拌機１０２速度（タンク１０２の攪拌機の速度）およびポンプ１０２流量（リットル／分でのタンク１０２から緑汁を引き出すポンプ７０の速度）。
【０１２４】
図２２の熱処理タブが選択されると、以下のパラメータが表示される。保持管の温度設定点（摂氏）、最大保持時間（分）および保持管構成。保持管構成は、例えば、緑汁熱保持路の長さを規定するため接続されたパイプ９１の数に基づいて予めプログラムされる（図１０に関して上述）。
図２２の遠心分離機１タブが選択されると、以下のパラメータが表示される。攪拌機１０３速度出力（タンク１０３の攪拌機の速度）、攪拌機１１０速度出力（タンク１１０の攪拌機の速度）、遠心分離機１への緑汁流量（リットル／分）、遠心分離機１ショット(shot)頻度（遠心分離機での滞留時間、すなわち、半固形物質の吐出の持続時間（秒））および手順タイプ。
【０１２５】
図２２の遠心分離機２タブが選択されると、以下のパラメータが表示される。タンク１０８での理想的なｐＨ、攪拌機１０８速度出力（タンク１０８の攪拌機の速度）、攪拌機２０２速度出力（タンク２０２の攪拌機の速度）、遠心分離機２への緑汁流量（リットル／分）、遠心分離機２ショット(shot)頻度（遠心分離機での滞留時間、すなわち、半固形物質の吐出の持続時間（秒））、水のタンク１０８当初構成（予測された量のペレットＰ１に基づく）および緑汁のタンク１０８充填水％（オペレータが百分率を入力し、コンピュータ５００が、流量メータ５４の測定に基づき処理された緑汁の量に基づくタンク１０８充填水量を計算する）。
【０１２６】
示された実施形態において、図２２の限外濾過タブは表示すべきパラメータを有していない。しかし、別の実施形態では、限外濾過タブは、パラメータ、濃縮水の所望の濃度を設定するための濃度係数（図示せず）を含む。
図２１において、ビュー手順ボタンが選択されると、図２３の示す手順概略スクリーンが表示され、オペレータは選択されたパラメータおよび現在選択されている予め選択されたパラメータのすべてを再び見ることができる。
【０１２７】
図２３において、コンピュータ５００によって決定された実際のｐＨ（図８のセンサ１０２ｐＨからの信号に基づく）が、許容不可能な範囲である場合、アラームが発生し（図２０のボックス６２５を参照。後述）、適切な対応がなされるように範囲を入力する。範囲パラメータは、予め規定され、コンピュータ５００に予めプログラムされるが、エンジニアリングスクリーン表示（図示せず）で入力および変更を行ってもよい。設定を変化または変更することができるオペレータの数を制限するためにアクセスの種々のレベルをコンピュータにプログラムしてもよい。
【０１２８】
図２３に戻ると、自動処理システムの以下の要素が表示されている。均質化溶液調製（タンク１０１での混合）、緑汁抽出（粉砕および圧縮装置２２の動作）、緑汁ｐＨ調整（タンク１０２のｐＨの調整）、緑汁熱処理、遠心分離機システム＃１および遠心分離機システム＃２。具体的には、各システム毎に、各システムに対応するセンサが監視される。
適切なパラメータが入力されると、図２０のボックス６０５に示されるように、コンピュータ５００が自動処理システムの種々の部分が動作可能である起動手順開始可能状態になる。起動手順は、図２２および図２３に表示されたパラメータに応じてモーターのそれぞれに動力を与えること、コンピュータに接続された各センサの状態を調べること、および各センサからの信号を処理することを含む。
【０１２９】
コンピュータは、図２０のボックス６１０に示されるように、動作の変更を示す命令が、人であるオペレータによって入力されたかどうか、またはバッチが、完了したことを確認するために連続的に調べる。詳細に後に説明するように、人のオペレータが、本発明の自動処理システムの動作中に、現在のバッチの完了を示す命令などの種々の命令を入力することができる。
【０１３０】
動作が開始すると、図２０のボックス６１５に示されるように、コンベア５および１０を介して粉砕および圧縮装置に供給されるバイオ物質を粉砕および粉状化するために粉砕および圧縮装置２２を作動させる。上記のように、十分なバイオ物質／液体比を保証するために予めプログラムされたパラメータに基づいてポンプ３１および３２を介してタンク１０１から液体を粉砕および圧縮装置２２に与える。ポンプ３１および３２の動作は、コンピュータ５００によって制御されるが、手動で作動させてもよい。別の実施形態において、重量センサ４７５（図１９に示す）を有す重量ベルト（図示せず）がコンベア１０に設けられ、コンピュータ５００に質量（重量）データを提供し、コンピュータ５００に粉砕および圧縮装置２２への液体の流量を調節するためのさらなる情報を提供する。
【０１３１】
粉砕および圧縮装置２２の動作状態は、図２４に示すように、コンピュータ５００のモニタにさらに表示され、図２０に示すフローチャートの説明の後にさらに以下に説明する。
動作の間（図２０のボックス６１５）、上記の種々のセンサは、図２０のボックス６２０に表されるように、すべてのシステムが特定のパラメータ内で動作していることを確実にするために監視される。ボックス６２５において、設定されたパラメータ外のセンサ測定値のためにアラームが設定されたかどうかを決定するための判断がなされる。アラームが設定されていない場合、ボックス６１０に動作を戻す。ボックス６１０において、バッチが完了したかどうかを決定するための判断がなされる。
【０１３２】
図２０のボックス６２５に戻って、アラームが発生した場合、ボックス６３０に表されたように、バッチプロセスを回復または修正するための適切な対応がなされる。適切な対応は、発生したアラームによる。
いかなるセンサでも図２３に示すスクリーンに表示される予め決定された限界外の測定値を示せば、警告またはアラームが発生する。例えば、タンク１０２および１０８のレベルセンサ１０２Ｌおよび１０８Ｌでは、関連の４つの別々のレベルがある。本発明の自動処理装置の動作中、レベルセンサ１０２ｐＨはコンピュータ５００へレベル信号を連続的に与える。タンク１０２のレベルがアラームレベルＬLA（図８に図示）より下であれば、ボックス６３０示す工程のように、アラームがコンピュータ５００により発生し、タンク１０２の動作は停止する（例えば、ｐＨ調整剤は、もはやタンクに供給されず、攪拌機は回転を停止し、タンク１０２は再循環モードに進み得る）。タンク１０２のレベルが警告レベルＬLWより下であれば、警告がコンピュータスクリーンまたはディスプレイ上に示され、工程６３０において、適切な対応がなされる（例えば、攪拌機は、警告とともに回転を停止するように設定し、タンク１０２を再循環モードにし得る）。タンク１０２のレベルが高警告レベルＬHWより上であれば、警告がコンピュータスクリーンまたはディスプレイ上に示される。工程６３０において、緑汁生産の速度を遅くするためにコンベアの速度を緩めるなどの適切な対応をとったり、予め決定されたパラメータによっては、単にコンピュータスクリーンに警告を表示するだけであってもよい。タンク１０２のレベルがアラームレベルＬHA（図８に図示）より上であれば、アラームがコンピュータ５００により発生する。
【０１３３】
図２０に示すフローチャートにおいて、ボックス６２５で、コンピュータ５００は、警告またはアラームが発生し、オペレータに適切な対応または動作が必要であることを知らせる。しかし、ほとんどのセンサ測定値に対して、コンピュータ５００は、上限または下限に近づく測定値を補償するようプログラムされている。
コンピュータ５００は、警告またはアラームを発生させることなくほとんどのセンサ変動を補償するようにプログラムされている。例えば、タンク１０２のｐＨが、所定の限界に近づくと、それに従い、ｐＨ調整剤の流れをポンプ５３の制御によって変更する。コンピュータ５００はまた、適切なｐＨ調整のための時間のために、または低レベル警告信号に応答して、バルブＶ1をタンク１０２の再循環モードに設定しなればならないと決定してもよい。
【０１３４】
コンピュータ５００によって発生し得るアラームは、本発明の自動処理装置中の複数の温度センサのいずれかによって感知された設定限界外である温度、予め設定された限界外の圧力、設定された限界外のタンクのいずれかの内のレベルなどを含む。
警告および適切な対応（図２０の工程６２５および６３０）の別の例は以下のようなものである。コンピュータ５００が、工程６２５において、緑汁の一部が加熱しすぎであると判断すると、工程６３０において、緑汁のヒーターへの流れがバルブＶ1を再循環モードに設定することによって停止する。次に、図９にそれぞれ示すバルブＶWおよびＶ2の制御によって、水をヒーターに供給パイプ１１２を介して流入させ、廃棄パイプＷを介してヒーターから流出させる。
【０１３５】
アラームおよび適切な対応の別の例は以下のようなものである。コンピュータ５００が、圧力センサ１０２Ｐが予め設定した値より高い圧力信号を送っていると判断すると、タンク１０２は再循環モードになり、アラームがオペレータを介入させるために発生する。センサ１０２Ｐの高圧力測定値は、人の介入を必要とするヒーターまたはパイプアセンブリ９０に封鎖されたパイプがあることを示し得る。
【０１３６】
適切な対応がなされた後、ボックス６３５において、再開するかどうかの判断がなされる。動作を再開しないのであれば、動作は、すべての適切な対応がとられ、かつ／またはオペレータの介入するまでボックス６３０に戻る。動作が再開すると、制御はボックス６１０に戻る。コンピュータ５００に予めプログラムされた自動応答を発生させるアラームもあれば、自動処理装置の部分を停止させ、オペレータの入力および／または対応を待つアラームもある。
【０１３７】
バッチプロセスにおけるある時点で、動作が完了する。例えば、オペレータは図２１に示すスクリーンのバッチ終了命令を選択し、これにより、ボックス６１０の動作は、最終動作に対するさらなる判断をなすボックス６４０に進む。最終動作は，バッチのログの印刷、システムの洗浄および／またはデータの保存を含む。最終動作命令が与えられると、ボックス６４０から、例えば、バッチプロセスのログを、記録保持のため、または他の必要な目的のために印刷されるボックス６４５へ進む。その後、動作制御はボックス６４０に戻る。
【０１３８】
コンピュータ５００は、すべてのイベントのログおよび特定のバイオ物質が目的の物質を抽出するために処理された各バッチ運転のパラメータを維持するようにプログラムされる。すべての自動手順およびいかなる人または手動介入も記録および格納される。例えば、タンク１０２および１０８で維持されたｐＨレベル、選択された温度センサからの温度測定値、すべてのセンサ測定値ならびに他のいかなる所定のデータもコンピュータ５００のメモリに維持され、記録目的のために記憶装置に保存される。所望であれば、記録された情報の報告を図１９のプリンタを用いて印刷する。
【０１３９】
本発明の自動処理システムの通常の動作中、種々のスクリーンがコンピュータ５００のモニタに表示される。図２４は、表示スクリーンの１つであり、粉砕および圧縮装置２２（ＣＶ−１０２）、タンク１０１（ＴＫ−１０１）、タンク１０２（ＴＫ−１０２）、ヒーター７５、パイプアセンブリ９０、冷却器９６および１０４ならびにタンク１０３（ＴＫ−１０３）がすべて示されている抽出概略を示す。抽出概略スクリーンに表示される上記の各要素に対し、各要素のセンサ測定値も表示されている。例えば、粉砕および圧縮装置２２では、第１の粉砕機へ供給された動力率がボックスＣＶ−１０２に表示される。タンク１０１では、タンク内の液体のレベルおよび温度がボックスＴＫ−１０１に表示される。タンク１０２では、以下のようないくつかの感知されたパラメータがボックスＴＫ−１０２に表示される。センサ１０２ｐＨによって感知されたｐＨ、センサ１０２Ｌによって感知された緑汁のレベル、センサ１０２Ｔによって感知された温度、流量メータ５４によって測定された緑汁の流量およびポンプ５３を介してのタンク１０２へのｐＨ調整剤（酸）の流量。タンク１０３では、その中の緑汁のレベルおよび温度がボックスＴＫ−１０３に表示される。温度センサなどの種々のセンサの他のパラメータもまた表示されるが、より分かりやすくするための図２４には示されていない。
【０１４０】
図２４の抽出概略スクリーンにおいて、オペレータが問題を検知したり、コンピュータ５００によってアラームが発生した場合、粉砕および圧縮装置２２を停止させるための命令ボタン抽出終了が含まれている。スクリーンの底部および図２５〜図３０に示す各スクリーンの底部に、命令ボタンの列があり、これにより、オペレータは本発明の自動処理システムの各動作を見ることができる。具体的には、左から右に、以下のボタンが、選択されると対応するスクリーンを表示する。プロセス制御ボタンは図２１を表示し、抽出概略ボタンは図２４を表示し、分離概略ボタンは図２５を表示し、抽出詳細ボタンは図２６を表示し、熱処理ボタンは図２７を表示し、遠心分離機１ボタンは図２８を表示し、遠心分離機２ボタンは図２９を表示し、限外濾過ボタンは図３０を表示し、手順ボタンは図２２を表示する。
【０１４１】
図２４のモニタスクリーン表示の右側に沿って命令ボタンの列がある。これらと同じボタンが図２４〜図３０に示す各スクリーンに表示され、コンピュータ５００のモニタに表示されるスクリーンの残り部分とは独立して表示されている。図２１に示すスクリーンに選択された動作モードによって命令ボタンの列が変化する。例えば、自動モードが選択されると、図２４のスクリーンの右のボタンが、以下のような３つのグループに表示される。
【０１４２】
グループＩ：自動抽出
Config可能状態
Config起動
手順ローディング
ＴＫ−１０１充填
緩衝剤流入
機器確認
Ｒｍｐ蒸気バルブ
ＴＫ−１０１混合
ワゴン待機
ワゴンデータ入力
ＣＶ−１０２開始
ＧＪ抽出
抽出終了間近
抽出終了
ＣＩＰ開始可能状態
ＣＩＰ終了
グループＩＩ：遠心分離機１
ＣＦ−１０１オフ
遠心分離開始
生成物待機  遠心分離機起動
手動ショット
遠心分離終了
ＣＩＰ開始可能状態
ＣＩＰ終了
グループＩＩＩ：遠心分離機２
ＣＦ−１０２オフ
遠心分離開始
生成物待機
遠心分離機起動
手動ショット
遠心分離終了
ＣＩＰ開始可能状態
ＣＩＰ終了
図２１において半自動モードが選択されると、図２４〜図３０のスクリーンの右側のボタンは、自動モードと同じ３つのグループのボタンで表示される。
【０１４３】
図２１においてメンテナンスモードが選択されると、図２４〜図３０のスクリーンの右側のボタンは、以下のような１つのグループのボタンで表示される。
メンテナンス
溶液調製
緑汁抽出
繊維除去
ｐＨ調整
熱処理
第１の遠心分離
第２の遠心分離
限外濾過
図２１においてＣＩＰ（定置洗浄）モードが選択されると、図２４〜図３０のスクリーンの右側のボタンは、以下のような１つのグループのボタンで表示される。
【０１４４】
ＣＩＰ
抽出システム
Ｃｅｎｔ．１０１
Ｃｅｎｔ．１０２
限外濾過
ＣＩＰ終了
図２４〜図３０に示すスクリーンの右側のボタンは動作モードに応じて変化するが、図２４〜図３０はそれぞれ、自動動作モードで起動するボタンのみで示されている。しかし、図２４〜図３０に表されるスクリーン表示はそれぞれ、自動モードと異なる動作モードの選択に応じて適切な命令ボタンを示すように変わることを理解すべきである。
【０１４５】
自動処理システムの自動モード動作中、コンピュータ５００は、ｐＨセンサ１０２ｐＨ、レベルセンサ１０２Ｌおよび流量メータ５４からの信号に応答して、タンク１０２の緑汁を所望のｐＨレベルに調整および維持するためにポンプ５３および７０ならびにバルブＶ1を自動的に操作および制御する。同様に、コンピュータ５００は、ｐＨセンサ１０８ｐＨ、レベルセンサ１０８Ｌおよび流量メータ１４７からの信号に応答して、タンク１０８の緑汁を所望のｐＨレベルに調整および維持するためにポンプ１５３および１３８ならびにバルブＶ5を自動的に操作および制御する。コンピュータはまた、上清Ｓ１からペレットＰ１を分離するためにバルブＶ3，ポンプ１２０および遠心分離機１２５の動作を制御する。コンピュータ５００はまた、上清Ｓ２から廃棄ペレットを分離するためにバルブＶ5，ポンプ１５３および遠心分離機１７５の動作を制御する。コンピュータはまた、ヒーター７５を出て行く緑汁のセンサ２０５によって検出された温度を監視し、緑汁の温度を所望の温度範囲内に維持するためにポンプＰ３を操作する。コンピュータ５００は、同様に、深冷器１０４の下流のセンサ１００から検出された温度測定値に応じて、冷えた液体の深冷器１０４への流量を制御してもよい。あるいは、深冷器１０４は、フィードバック制御が設定されず、完全冷却で動作してもよい。
【０１４６】
図２５は、遠心分離器１２５（図２５にＣＶ−１０１として示す）によって上清Ｓ１からのペレットＰ１の分離に注目した分離概略スクリーン表示を示し、対応するセンサ（上述）によって検出された感知パラメータを有する自動処理装置の要素の種々のパラメータをさらに含む。
図２６は、バイオ物質からの緑汁の抽出のための粉砕および圧縮装置２２に関連する要素に注目した抽出詳細スクリーン表示を示す。種々の感知されたパラメータが、上記のセンサからの測定値に基づいてスクリーン表示に表示される。さらに、ワゴンデータの入力のためにさらなるウインドウが表示に表れる。各ワゴンは、コンベア５および１０に送られた収穫された物質に基づいて識別される。
【０１４７】
図２７は、ヒーター装置７５などの要素が、関連要素および上記のセンサによって検出された感知パラメータとともに表示されている熱処理詳細スクリーン表示を示す。
図２８は、遠心分離機１２５（ＣＦ−１０１）が、タンク１０３（ＴＫ−１０３）、タンク１１０（ＴＫ−１１０）およびタンク１０８（ＴＫ−１０８）とともに示されている遠心分離機１スクリーン表示を示す。図２８はまた、上記の種々のセンサによって検出された感知パラメータも示す。さらに、遠心分離機１２５の手動または自動制御を可能にする命令ボタンとともに命令ウインドウが図２８に含まれている。
【０１４８】
図２９は、タンク１０８（ＴＫ−１０８）がタンク２０２（ＴＫ−２０２）とともに示された遠心分離機１７５（ＣＦ−１０２）を示す遠心分離機２スクリーン表示を示す。他のスクリーン表示のように、図２９もまた、上記の種々のセンサによって検出された感知パラメータを示す。さらに、遠心分離機１７５の手動または自動制御を可能にする命令ボタンとともに命令ウインドウが図２９に含まれている。
【０１４９】
図３０は、限外濾過システム３００とともにタンク１１０および２０２（ＴＫ−１１０およびＴＫ−２０２）を示す限外濾過システムスクリーン表示を示す。ここでも、他のスクリーン表示のように、図３０もまた、上記の種々のセンサによって検出された感知パラメータを示す。
上記の相互接続された要素および機器を介して、コンピュータ５００は、抽出プロセスを自動化する手段を提供する。また、粉砕および圧縮装置２２の構成は、種々の植物系物質のいかなるものも処理する能力を提供する。タンク１０２および１０８のｐＨ調整構成要素の調整可能な性質が、バイオ物質から種々の目的物質うちのいかなるものも抽出できる能力を提供する。
【０１５０】
自動処理装置は、このシステムをさらに自動化し、またはこのシステムのコンピュータ制御を減らすための種々のいかなる方法ででも変形することができることを理解すべきである。例えば、粉砕機２０および２５ならびに圧縮機３５は、あるいは、コンピュータ制御なく、全部手動でオン／オフを行うような動作にしてもよい。このシステムの他の構成要素は、コンピュータ制御なく動作させてもよい。しかし、処理動作が記録され、維持されることは重要であるので、コンピュータが処理動作のすべての相および部分の記録を維持することが望ましい。したがって、システムの各要素がコンピュータ５００に接続され、コンピュータ５００に少なくとも部分的に制御されることは好ましく、さらに、処理バッチから処理バッチへの再現性を保証する。
【０１５１】
いくつかの好ましい実施形態が本発明を示すために選択されているが、この開示から、添付の請求項に規定されたような本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更および改変を行うことができることが、当業者には容易に明らかである。さらに、本発明による実施形態の上記の説明は、例示にすぎず、添付の請求項およびその均等物によって規定されるような本発明を制限する目的のためではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１Ａ】本発明によるウイルスならびに可溶性タンパク質およびペプチドを植物源から単離および精製する工程の一例を示すフローチャート（１）である。
【図１Ｂ】本発明によるウイルスならびに可溶性タンパク質およびペプチドを植物源から単離および精製する工程の一例を示すフローチャート（２）である。
【図２】本発明による植物源から目的の物質を抽出する複数のコンピュータ制御装置を含む自動処理装置の模式的な斜視図である。
【図３】本発明による図２に示す自動処理装置の粉砕および圧縮装置の部分立面一部切り欠き側面図である。
【図４】本発明による図３に示す粉砕および圧縮装置の第１の粉砕機の切り欠き斜視図である。
【図５】本発明による図３に示す粉砕および圧縮装置の第２の粉砕機の切り欠き斜視図である。
【図６】本発明による自動圧縮装置のコンベアおよび乾燥装置を示す図３の粉砕および圧縮装置の端面図である。
【図７】本発明による図６に示す乾燥装置の側面図である。
【図８】本発明による図２に示す自動処理装置のｐＨ調整タンクの側面図である。
【図９】本発明による粉砕および圧縮装置によって抽出された緑汁を加熱するための、図２に示す自動処理装置のヒーターの模式側面図である。
【図１０】本発明による所定温度で所定時間緑汁を維持するための、断熱材を部分的な断面で示す図２に示す自動処理装置の断熱パイプアセンブリの側面図である。
【図１１】本発明による図１０に示すパイプアセンブリに保持される緑汁を冷却するための、図２に示す自動処理装置の冷却器の側面図である。
【図１２】本発明による図２に示す自動処理装置のタンクおよび再循環システムの側面切り欠き図である。
【図１３】本発明による図２に示す自動処理装置の液体抽出モードで示す遠心分離機の模式側面図である。
【図１４】本発明による図１３に示すペレット圧出モードで示す遠心分離機の模式側面図である。
【図１５】本発明による図２に示す自動処理装置の種々の装置の各装置間の動作接続を示している模式チャートである。
【図１６】本発明による図２に示す自動処理装置によって処理された植物系物質の一部のフロー表示を示す図１５と同様の別の模式チャートである。
【図１７】本発明による図２に示す自動処理装置によって処理された植物系物質の別の一部のフローの部分表示を示す図１５および図１６と同様の別の模式チャートである。
【図１８】本発明による図２に示す自動処理装置の限外濾過システムの模式側面図である。
【図１９Ａ】本発明の自動処理装置のコンピュータおよびプログラムされたロジックコントローラ（ＰＬＣ）を模式的に示すブロック図である。
【図１９Ｂ】本発明による図２に示す自動処理装置のＰＬＣと種々のセンサ、モーター、バルブおよびポンプとの接続を模式的に示すブロック図である。
【図２０】本発明の自動処理装置の種々の部分を監視および制御するコンピュータシステムの基本的な動作工程を示すフローチャートである。
【図２１】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられた多くのコンピュータ像のうちの１つである、図１９に示すコンピュータのモニタ上に表示された中央制御スクリーンの表示である。
【図２２】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された手順スクリーンの表示である。
【図２３】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された手順概略スクリーンの表示である。
【図２４】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータのモニタ上に表示された抽出概略スクリーンの表示である。
【図２５】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された分離概説スクリーンの表示である。
【図２６】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された抽出詳細スクリーンの表示である。
【図２７】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された熱処理スクリーンの表示である。
【図２８】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された遠心分離機１スクリーンの表示である。
【図２９】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された遠心分離機２スクリーンの表示である。
【図３０】本発明による図２に示す自動処理装置の自動制御で用いられ図１９に示すコンピュータ上に表示された限外濾過システムスクリーンの表示である。
【図１Ａ】
2005504536.tif 000002
【図１Ｂ】
2005504536.tif 000003
【図２】
2005504536.tif 000004
【図３】
2005504536.tif 000005
【図４】
2005504536.tif 000006
【図５】
2005504536.tif 000007
【図６】
2005504536.tif 000008
【図７】
2005504536.tif 000009
【図８】
2005504536.tif 000010
【図９】
2005504536.tif 000011
【図１０】
2005504536.tif 000012
【図１１】
2005504536.tif 000013
【図１２】
2005504536.tif 000014
【図１３】
2005504536.tif 000015
【図１４】
2005504536.tif 000016
【図１５】
2005504536.tif 000017
【図１６】
2005504536.tif 000018
【図１７】
2005504536.tif 000019
【図１８】
2005504536.tif 000020
【図１９Ａ】
2005504536.tif 000021
【図１９Ｂ】
2005504536.tif 000022
【図２０】
2005504536.tif 000023
【図２１】
2005504536.tif 000024
【図２２】
2005504536.tif 000025
【図２３】
2005504536.tif 000026
【図２４】
2005504536.tif 000027
【図２５】
2005504536.tif 000028
【図２６】
2005504536.tif 000029
【図２７】
2005504536.tif 000030
【図２８】
2005504536.tif 000031
【図２９】
2005504536.tif 000032
【図３０】
2005504536.tif 000033
【国際公開パンフレット】
2005504536.tif 000034
2005504536.tif 000035
2005504536.tif 000036
2005504536.tif 000037
2005504536.tif 000038
2005504536.tif 000039
2005504536.tif 000040
2005504536.tif 000041
2005504536.tif 000042
2005504536.tif 000043
2005504536.tif 000044
2005504536.tif 000045
2005504536.tif 000046
2005504536.tif 000047
2005504536.tif 000048
2005504536.tif 000049
2005504536.tif 000050
2005504536.tif 000051
2005504536.tif 000052
2005504536.tif 000053
2005504536.tif 000054
2005504536.tif 000055
2005504536.tif 000056
2005504536.tif 000057
2005504536.tif 000058
2005504536.tif 000059
2005504536.tif 000060
2005504536.tif 000061
2005504536.tif 000062
2005504536.tif 000063
2005504536.tif 000064
2005504536.tif 000065
2005504536.tif 000066
2005504536.tif 000067
2005504536.tif 000068
2005504536.tif 000069
2005504536.tif 000070
2005504536.tif 000071
2005504536.tif 000072
2005504536.tif 000073
2005504536.tif 000074
2005504536.tif 000075
2005504536.tif 000076
2005504536.tif 000077
2005504536.tif 000078
2005504536.tif 000079
2005504536.tif 000080
2005504536.tif 000081
2005504536.tif 000082
2005504536.tif 000083
2005504536.tif 000084
2005504536.tif 000085
2005504536.tif 000086
2005504536.tif 000087
2005504536.tif 000088
2005504536.tif 000089
2005504536.tif 000090
2005504536.tif 000091
2005504536.tif 000092
2005504536.tif 000093
2005504536.tif 000094
2005504536.tif 000095
2005504536.tif 000096
2005504536.tif 000097
2005504536.tif 000098
2005504536.tif 000099
2005504536.tif 000100
2005504536.tif 000101
2005504536.tif 000102
2005504536.tif 000103
2005504536.tif 000104
2005504536.tif 000105
2005504536.tif 000106
2005504536.tif 000107
2005504536.tif 000108
2005504536.tif 000109
2005504536.tif 000110
2005504536.tif 000111
2005504536.tif 000112
2005504536.tif 000113
2005504536.tif 000114
2005504536.tif 000115
2005504536.tif 000116
2005504536.tif 000117
2005504536.tif 000118
2005504536.tif 000119
2005504536.tif 000120
2005504536.tif 000121
2005504536.tif 000122
2005504536.tif 000123
2005504536.tif 000124
2005504536.tif 000125
2005504536.tif 000126
2005504536.tif 000127
2005504536.tif 000128
2005504536.tif 000129
2005504536.tif 000130
2005504536.tif 000131
2005504536.tif 000132
2005504536.tif 000133
2005504536.tif 000134
2005504536.tif 000135
2005504536.tif 000136
2005504536.tif 000137
2005504536.tif 000138
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005504536.tif 000139
【国際調査報告】
2005504536.tif 000140
2005504536.tif 000141