(57)【要約】【課題】  従来型Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタの不均一撹拌の問題、目詰まりの問題の解決、および、被プロセス材供給、プロセス後材排出の効率化を実現する。【解決手段】  内筒回転レートを繰り返し変える制御にて、泡（気体）と他の液体または固体の被プロセス前材とが穏和な撹拌混合状態となり所望のプロセス効率が向上する。そして、第一第二フィルタがそれぞれ逆洗される新規な周期的ダブル逆洗構成で目詰まり発生が回避される。さらに、軸方向に電気化学反応ゾーンを組合せ、電気化学プロセスを兼ねる構成も可能とした。また、回転対称体の径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加している構成で被プロセス材供給、プロセス後材排出を効率化した。【選択図】  図１３
2011235224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定中空円筒体、
該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体、
該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転させる手段、
前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）と、
該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）とを具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備するとともに、
該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材を気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備し、かつまた、
前記内包円筒体の回転手段の回転レートが、混相流中の微小気泡を、内包円筒体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置。
【請求項２】
固定中空円筒体、
該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体、
該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転させる手段、
前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、および、
該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）、を具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備するとともに、
該微小気泡の発生手段（Ｍ）による微小気泡を含有した気・液混相の流動体を前記間隙に吐出供給する２つの吐出供給手段（Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂ）と、前記間隙から流動体を吸引排出する２つの吸引排出手段（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）とを具備して、
前記一方の吐出供給手段（Ｄ１Ａ）と一方の吸引排出手段（Ｄ２Ａ）とが、第一の流動体保持室（ＨＡ）と第一のフィルタ（ＦＡ）を介して間隙と結合配設され、
前記他方の吐出供給手段（Ｄ１Ｂ）と他方の吸引排出手段（Ｄ２Ｂ）とが、第二の流動体保持室（ＨＢ）と第二のフィルタ（ＦＢ）を介して間隙と結合配設されており、かかる吐出供給手段（Ｄ１Ａ）・吸引排出手段（Ｄ２Ｂ）による流路系と、吐出供給手段（Ｄ１Ｂ）・吸引排出手段（Ｄ２Ａ）による流路系とを交互に作動させることで、第一のフィルタ（ＦＡ）と、第二のフィルタ（ＦＢ）を交互に逆洗して目詰まり解消できる特徴をもったプロセス装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のプロセス装置において、
固定中空円筒体の内側面に一方の電極と、
該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包円筒体の外側面に他方の電極と、
かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子と、
該外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段とをさらに具備したプロセス装置。
【請求項４】
中空回転対称体と、
該中空回転対称体と同じ回転対称軸をもち、前記中空回転対称体に内包された内包回転対称体と、
該内包回転対称体を回転対称軸を軸芯として前記中空回転対称体の内側面と環状（アニュラー状）の間隙を介しつつ回転させる手段と、
前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）と、
該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）とを具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備して、該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材を気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を兼備するとともに、
前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて漸次単調減少または漸次単調増加している、または、
前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記内包回転対称体の外径が回転対称軸方向にて漸次単調減少または漸次単調増加しているプロセス装置。
【請求項５】
請求項４のプロセス装置において、
前記内包回転対称体の回転手段の回転レートが、混相流中の微小気泡を、内包回転対称体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、混相流中の微小気泡を間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す回転レート制御手段をさらに兼備したプロセス装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５のプロセス装置において、
固定中空回転対称体の内側面に一方の電極、
該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包回転対称体の外側面に他方の電極、
かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子、および、
該外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段をさらに具備したプロセス装置。
【請求項７】
分離対象細胞群（Ｓ）の中から特定の属性を有する細胞（Ｔ）を液相中で分離する細胞分離方法であって、少なくとも以下の（１）（２）（３）工程を有する方法。
（１）特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程。
（２）分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程。
（３）微小気泡との接合に起因する比重差または電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する工程。
【請求項８】
以下の（Ａ）または（Ｂ）の手段を具備した請求項７記載の細胞分離方法によるセルソータ。
（Ａ）微小気泡との接合に起因する比重差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。
（Ｂ）微小気泡との接合に起因する電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」、あるいは、「ＣＴ（Couette-Taylor）リアクタ、ＳＴＴ(Spinning Tube in a Tube) リアクタ、などと呼称される固定外筒内に同軸回転する内筒を内包配備した二重円筒プロセス装置の「改良技術」、および、細胞分離方法、セルソータに関する。
【０００２】
かかる「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」は、被反応材を外筒内壁と内筒側壁との間の狭い間隙に「バッチ的」に被プロセス材を供給して、細胞培養や発酵などの長時間プロセスを行う、ないしは、同間隙内に概一定な流動レートで被プロセス材を連続圧入することで、「フロー系」または「連続系」と呼ばれる微量で高歩留まりの精密プロセスを行うものである。後者は、マイクロリアクタ、マイクロフローリアクタと総称される類に属すプロセス装置である。
【０００３】
「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の間隙に導入された流動体は、回転内筒表面との刷り応力で「Ｔａｙｌｏｒ渦」と呼ばれる渦流動が発生する。この流動では、被プロセス材が環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中で、より均一な混合撹拌が期待されるので、均一撹拌重視プロセスにて好適な場合がある。
【０００４】
関連従来技術を列挙する。
【０００５】
＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞  
【０００６】
「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の軸方向に複数の異なったプロセス・セクションを設け、それぞれ独立したプロセスをなす、という改良（特許文献１参照）、回転内筒の外径を軸方向に増減してジグザグの内部表面とし、間隙を軸方向に変化させた改良（特許文献２参照）、逆に中空の回転対称体の内径を軸方向に増減した構成が公知である（特許文献３参照）。
【０００７】
また、晶析の核発生と核成長という特定のプロセスに即して、回転対称体の外径を軸方向に変化させ、晶析歩留まりを向上させる改良技術も開示されている（特許文献４参照）。
【０００８】
また、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」を電気化学反応に利用すべく、内筒外表面と外筒内表面に電極を配設した構成も開示されている（特許文献５参照）。  
【０００９】
＜従来技術２  Ｔａｙｌｏｒ渦中の気泡>
【００１０】
Ｔａｙｌｏｒ渦中に導入された気泡の位置について、以下の実験的知見が知られている。すなわち、気泡の位置が内筒回転レートによって、回転する「内筒側面近傍」にある状態と「Ｔａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）」にある状態とに可逆変化する（非特許文献１および非特許文献２、図２、図３参照）。
【００１１】
図２（ａ）は、内筒の回転レートがレイノルズ数で１２００以下の低速の場合で、気泡は内筒の側面に集合する。これを「壁バブル」状態と称する。隣接するトーラス状のＴａｙｌｏｒ渦の旋回方向は逆である。よって、内筒側面での圧力が高い部位と低い部位が交互に形成され、気泡はかかる高圧低圧の交互位置の低圧部位に集合する。
【００１２】
これに対し、図２（ｂ）は、内筒の回転レートがレイノルズ数で１８００以上の高速の場合で、気泡は間隙に形成されるＴａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）に多く集まる。これを「渦核バブル」状態と称する。  図３は、図２の現象の実験写真で、非特許文献２のFig．2、Fig.3を転載した。
【００１３】
＜従来技術３  ＭＮバブルによる細胞培養＞
【００１４】
気泡のサイズがミクロン・ナノのオーダになると特性が大きく変わる。これを「ＭＮバブル（マイクロ・ナノバブル）」と呼び、人体・魚貝の活性化や殺菌・洗浄・浄化といった利用がすでに実用化されている。酵母や細菌のような微生物に対するＭＮバブルの影響については、非特許文献３および非特許文献４の実験的研究がある。
【００１５】
＜従来技術４  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタによる細胞培養＞  
【００１６】
一方、細胞培養や発酵などのバイオプロセスにおいて、流動体中に微小固体である生物を固体とした固気混相流として流動させながらプロセスする際に、均一撹拌が必要である。従来バイオプロセスのバイオリアクター（細胞培養装置や発酵容器）では、つねに均一撹拌ができないという問題があった。すなわち、前記の非特許文献３および非特許文献４にても、従来型撹拌羽根を有する容器であるので、容器内不均一の問題があり、かつまた、撹拌羽根によって細胞が損傷する問題もあった。
【００１７】
それで、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」をバイオリアクタとして利用することが注目される。この利用自体は、特許文献１の発酵（Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ）への利用することの記載（発酵容器もバイオリアクタ）、および、特許文献６のマイクロキャリア（培養液中に浮遊する比重を持つ粒状担体）細胞培養でのＴａｙｌｏｒ渦リアクタ利用技術の開示、および、非特許文献５の研究報告などで公知である。
【００１８】
さらに、この「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」に「ＭＮバブル」を導入して細胞培養を効率化する技術も開示されている（および特許文献７および図１参照）。
【００１９】
＜従来技術５  フィルタ目詰まり＞
【００２０】
前記＜従来技術３＞や特許文献７のようにバイオリアクタ中にＭＮバブルを供給する場合、バイオリアクタ内部に超音波振動器などを配設して「気泡のみ」を導入すると、液体中の溶存気体の分しか供給できない。そこで、バイオリアクタ外部から「気泡入り液体」を追加流入させる必要がある。そのため、バイオリアクタ内の液体容量が増えるので、その増加量分だけ排出せねばならない。
【００２１】
その際、バイオリアクタ内の細胞や微生物も流出してしまい効率を下げる原因となる。これを阻止するために、シリンジフィルタ・メンブレンフィルタなどで濾過する必要がある。
【００２２】
しかし、長時間の液体追加では濾過用フィルタが目詰まりする。その対策として、逆洗などの目詰まり解消法が公知である（特許文献８−１０参照）。
【００２３】
特許文献８は逆洗による目詰まり解消、特許文献９は、請求項６に「前記スクリーンの目詰りを防ぐ手段をさらに有すること」とあって、明細書中に種々の目詰まり対策が記載されている。
【００２４】
特許文献１０は、円筒フィルターを回転することにより分離効率を確保しつつ目詰まりを減少させている。
【００２５】
＜従来技術６  補足＞
【００２６】
ところで、Ｔａｙｌｏｒ渦の発生現象は流体力学でよく知られた現象であり、発生、消失を含む流れの特性はレイノルズ数・テイラー数などの無次元数で実験的に分類がなされている。すなわち、典型的なパラメータである円筒外径、内径、間隙ギャップ、内筒回転数、および流体の動粘性係数でＴａｙｌｏｒ渦の発生と消失は予測可能である。
【００２７】
また、Ｔａｙｌｏｒ渦の中に気泡を混入させた気液混相流動においてもレイノルズ数・テイラー数などの無次元数によって流動パターンの相違等が実験的に分類されている（たとえば、非特許文献２）。
【００２８】
＜従来技術７  細胞分離・セルソータ＞  
【００２９】
特許文献１１は、感作抗原を用いた幹細胞の標識法・分離法であって、皮膚幹細胞にて、ある種の抗体に結合する抗原を見出し、これをマーカーとして皮膚幹細胞を標識及び分離を開示している。また、特許文献１２は、細胞核を標識する幹細胞の標識法、かかる標識で幹細胞を「プロスペクティブに」効率的に単離することを開示している。また、特許文献１３は、アポトーシス（細胞死）特性の因子で異種細胞集団から幹細胞を選択（分離）する方法を開示している。
【００３０】
こういった細胞分離の技術を実現するセルソータとして、ベックマン・コールター社の市販装置に用いられるコールター法によるものが公知である。このコールター法技術は、液相中の複数の細胞を個別に液滴中に「包埋」し、かかる液滴を落下させる途中空間にて電界を設け、その電界を操作することによって、落下方向をシフトさせ、細胞を液滴ごと任意の容器に分けて落としてソーティングするものである。
【００３１】
細胞の個別分離について液滴に細胞を包埋しているので、細胞−液体（液滴の液相）−気相（大気）という確実な分離方法といえる。しかし、液滴の制御にはきわめて高度な技術を要する。ソーティング装置も高価である。  
【００３２】
また、特許文献１４は、ＭＮバブルによる細胞変化を促進する装置と方法を開示している。これは請求項７、請求項８の説明記載で引用する。
【特許文献１】米国特許第６４７１３９２号公報（Ｈｏｌｌ  ｅｔ  ａｌ）・ホール特許でマルチプロセスを示したもの
【特許文献２】米国特許第４１７４９０７号公報（Ｓｕｈ  ｅｔ  ａｌ）・内径をジグザグ変化させた米国特許
【特許文献３】特公昭６２−４３７３５号公報 「回転物体の表面上の化学的方法」（インペリアルケミカル）
【特許文献４】国際公開特許ＷＯ０９-１５１１５９号公報（ＫＮＤＴ＆Ｉ  Ｃｏ．ＬＴＤ）
【特許文献５】特願２００９−２７８４２７号公報「電気化学反応装置」（丸井智敬）
【特許文献６】特許第２７５２９１８号公報「動物細胞のマイクロキャリア培養法」（白神直弘ら）
【特許文献７】特願２０１０−０１２７２７号公報「ＣＴ（Couette-Taylor）反応装置を用いたプロセス装置、該装置と微小気泡発生器とを組合せたプロセス装置」（丸井智敬）
【特許文献８】特許第３２８９９８４号公報「生体の細胞の培養装置及び方法」（日立製作所）
【特許文献９】特許公開２００９−１４２１８２号公報「生体細胞の分離装置、培養装置及び生体細胞の分離方法」（日立プラントテクノロジー）
【特許文献１０】特開平６−２３７７５４号公報「細胞分離装置及びそれを用いる細胞の分離方法並びに細胞培養装置及びそれを用いる細胞の培養方法」（三井東圧化学）
【特許文献１１】公開特許２００５−７３５２４号公報「幹細胞の標識方法及び分離方法、活性制御方法並び皮膚組織の作製方法」（産総研ほか）
【特許文献１２】国際特許公開ＷＯ2007−129428号公報「幹細胞の単離方法」（（株）ステリック再生医科学研究所）
【特許文献１３】公開特許２００９−５３８６１５号公報「幹細胞の選別方法およびその使用」（スティックス エルエルシー）
【特許文献１４】特願２００９−２８２８４０号公報「微小気泡を含有する液体組成物で細胞変化を促進する装置、微小気泡を含有する液体組成物で細胞変化を促進する方法」（丸井智敬）
【非特許文献１】Ｙ  Ｓｈｉｏｍｉ（塩見洋一） et al 、「ＣＦＤ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ  Ｆｌｏｗ ｉｎ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ａｎｎｕｌｕｓ  ｗｉｔｈ   Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｉｎｎｅｒ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ」、龍谷大紀要、２０００年
【非特許文献２】Ｙ  Ｍｕｒａｉ（村井祐一） et al 、「Ｂｕｂｂｌｅ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｉｎ  ａ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｔａｙｌｏｒ−Ｃｏｕｅｔｔｅ  ｆｌｏｗ」、Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｏｎｆ．  Ｓｅｒ．  １４  １４３、２００５
【非特許文献３】Ｋ．Ａｇｏ et al 、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｎ  Ａｅｒｏｂｉｃ  Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｂｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅ  Ａｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  Ｖｏｌ. ３８  （２００５）、Ｎｏ．  9  ｐ．７５７−７６２
【非特許文献４】Ｓ．Ｈｉｍｕｒｏ（氷室昭三）et al 、「微生物に及ぼすマイクロバブルの効果」、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ  Ｆｌｏｗ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｖｏｌ．  ４  （２００９）  ，  ｐｐ．９５−１０２
【非特許文献５】河合秀樹et al 、「Taylor-Couette渦流れ内における光合成微生物の培養実験」、可視化情報学会誌、Ｖｏｌ．２９  Ｎｏ．Ｓｕｐｐｌ．１  Ｐａｇｅ．２４７-２４８  (２００９)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明は、従来型バイオリアクタの課題である不均一撹拌の問題、目詰まりの問題を解決するものである。
【００３４】
また本発明は、既に公知の「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」と「ＭＮバブル」発生器の組合せ技術を改良するものであって、その基本構成（図１）は、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の間隙に微小気泡を供給する特許文献７と同様である。
【００３５】
さらに本発明は、再生医療に欠かせない幹細胞（ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞を含む）などの細胞を分離するより高度化された方法、より高効率のセルソータ（細胞を分離して揃える装置）を提案するものである。すなわち；
【００３６】
第一の発明（請求項１）の課題は、＜従来技術２  Ｔａｙｌｏｒ渦中の気泡>記載の、内筒回転レートにより気泡の位置が変化することを利用した撹拌効率をあげる課題に対応する。
【００３７】
第二の発明（請求項２）の課題は、＜従来技術５  フィルタ目詰まり＞記載の、フィルタ目詰まりの課題を新規なダブル逆洗構成で解消する。
【００３８】
第三の発明は（請求項３、６）の課題は、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載の、特許文献５の電気化学反応をなす構成を特許文献１記載のように軸方向に組合せることで応用の多様化・高度化を実現することである。
【００３９】
第四の発明は（請求項４）の課題は、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載のように、軸方向に回転径を変えた構成（回転対称体）で応用の多様化・高度化を実現することである。
【００４０】
第五の発明は（請求項７）の課題は、従来よりも高度化され、より簡便・安価の細胞を分離する方法を提案するものである。
【００４１】
第六の発明は（請求項８）の課題は、従来よりも簡便・安価で、より高効率のセルソータ（細胞を分離して揃える装置）を提案するものである。特に、従来のセルソータで多く利用されている「細胞を液滴にして分離する」という確実だが複雑・高価な分離方法を用いない、より簡易・安価な「細胞を液相中で分離」を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
すなわち第一発明（請求項１、図２、図３、図４参照）は、固定中空円筒体、該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体、  該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転させる手段、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）とを具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備するとともに、該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材を気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備し、かつまた、前記内包円筒体の回転手段の回転レートが、混相流中の微小気泡を、内包円筒体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置である。
【００４３】
壁バブル回転レートの流動レイノルズ数は、１２００より小さいことが好適であり、渦核バブル回転レートの流動レイノルズ数は、１８００を超えることが好適である。
【００４４】
図４が、渦核バブル回転レート（ｒｐｍ１）と壁バブル回転レート（ｒｐｍ２）とを周期的に繰り返すことを説明する模式図であって、ｒｐｍ１は１８００を超える流動レイノルズ数の回転レート、ｒｐｍ２が１２００より小さい流動レイノルズ数の回転レートである。  回転レート制御手段（図示を略す）がこのような繰り返し回転レート制御指令を出力する。
【００４５】
図４のような回転の周期的変化をなす制御によって、渦核バブル回転と壁バブルを繰り返す。このことによって、ＭＮバブルを含む任意の泡（気体）と他の液体または固体の被プロセス前材とがシャッフルされ、穏和な撹拌混合がなされる。このような泡移動を仲介とした穏和なシャッフル撹拌で所望のプロセス効率が向上する。かつまた、撹拌羽根がないので、細胞を扱うプロセスの場合にも細胞が撹拌羽根で損傷されることによる効率ダウンもない。
【００４６】
第二発明（請求項２、図５参照）は、固定中空円筒体、該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体、該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転させる手段、前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、および、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）、を具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備するとともに、該微小気泡の発生手段（Ｍ）による微小気泡を含有した気・液混相の流動体を前記間隙に吐出供給する２つの吐出供給手段（Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂ）と、前記間隙から流動体を吸引排出する２つの吸引排出手段（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）とを具備して、［  該吸引排出手段（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）が吸引排出した流動体を前記微小気泡の発生手段（Ｍ）に帰還する管路とを具備することで２組の循環系をなし、かつまた、  ］前記一方の吐出供給手段（Ｄ１Ａ）と一方の吸引排出手段（Ｄ２Ａ）とが、第一の流動体保持室（ＨＡ）と第一のフィルタ（ＦＡ）を介して間隙と結合配設され、前記他方の吐出供給手段（Ｄ１Ｂ）と他方の吸引排出手段（Ｄ２Ｂ）とが、第二の流動体保持室（ＨＢ）と第二のフィルタ（ＦＢ）を介して間隙と結合配設されており、かかる吐出供給手段（Ｄ１Ａ）・吸引排出手段（Ｄ２Ｂ）による流路系と、吐出供給手段（Ｄ１Ｂ）・吸引排出手段（Ｄ２Ａ）による流路系とを交互に作動させることで、第一のフィルタ（ＦＡ）と、第二のフィルタ（ＦＢ）を交互に逆洗して目詰まり解消できる特徴をもったプロセス装置である。
【００４７】
ここで、前段落で［  カッコ  ］で囲んだ「該吸引排出手段（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）が吸引排出した流動体を前記微小気泡の発生手段（Ｍ）に帰還する管路とを具備することで２組の循環系をなす」ことは必須ではなく、開放形でもよい（請求項２ではこの制条件は省いてある）。
【００４８】
以下の説明は循環系を念頭に説明する（図５〜図１１参照、開放系は図１２参照）。
【００４９】
図５は、請求項２の、フィルタ目詰まり解消のための逆洗を説明する模式図であって、図５（ａ）の第二フィルタＦＢから第一フィルタＦＡへの（上方）往路の流動と図５（ｂ）のＦＡからＦＢの（下方）復路逆流動との往復流動によって、フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避する。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、Ｍの吐出正圧とＭの吸引負圧とを交互に繰り返す。
【００５０】
図６は、請求項２の実施態様を示す模式図であって、第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空円筒体１の回転軸芯に対し点対称位置に対峙して配設されている。この配置であれば内包円筒体２側面に流動が形成され微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。
【００５１】
図７は、図６を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【００５２】
図８は、図６の態様を２つの微小気泡の発生手段Ｍで構成した実施例の模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの一方が動作している。
【００５３】
図９は、図８を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの他方が動作している。
【００５４】
図１０は、図６の態様を単一の微小気泡の発生手段Ｍと循環配管の連動切替え手段Ｅｘｇとで構成した実施例の模式図である。２つのＥｘｇは連動するものである。
【００５５】
図１１は、図１０を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つのＥｘｇは連動して他方の循環配管系に変更されている。
【００５６】
図１２は、図９と図１０の態様を非循環配管系とした態様であり、流動体の付加供給源Ａｄｄで流動体の付加供給が常時行われ、かかる付加供給された流動体の過剰量は循環されず吸引排出手段Ｄ２ＡまたはＤ２Ｂから非吸引で押し出し排出される態様例の模式図である。
【００５７】
図１３は、細胞培養のように被プロセス材が微生物である場合の、循環系にあるフィルタＦＡ・ＦＢの目詰まりが問題である際に対応した態様であって、内筒の回転方向に沿った流れの接線方向に吐出、逆接線方向に吸引する実施態様の例である。こうすることで吸引フィルタに流動体中の微生物など固体が引き込まれにくくなるので好適である。すなわち、図１３（ａ）ではＦＢ、図１３（ｂ）ではＦＡに至る流れが逆接線方向の鈍角で舵を切る引き込み流れになるので固体成分の引き込みは少ない。仮に引き込まれて目詰まりしても、次の逆洗切替で接線方向に吐出される。
【００５８】
図５から図１３の模式図にては、簡単のため、間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、および、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）は略した。しかし、このＣ１、Ｃ２の配設位置が請求項４で重要になる。
【００５９】
すなわち、第四発明は（請求項４、図１４参照）、中空回転対称体と、（これは円筒を含む中空円筒体とこれに連結した中空内径が軸方向に変化する回転対称体である）該中空回転対称体と同じ回転対称軸をもち、前記中空回転対称体に内包された内包回転対称体と、（これも円筒を含む）該内包回転対称体を回転対称軸を軸芯として前記中空回転対称体の内側面と環状（アニュラー状）の間隙を介しつつ回転させる手段と、前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）と、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）とを具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置であって、被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備して、該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材を気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を兼備するとともに、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて漸次単調減少または漸次単調増加している、または、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記内包回転対称体の外径が回転対称軸方向にて漸次単調減少または漸次単調増加しているプロセス装置である。
【００６０】
図１４は、請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）している例を示す模式図である。
【００６１】
図１５と図１６は（請求項なし）、図１４の態様にて、請求項２の目詰まり解消の態様を適用した例図である。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空回転対称体１の一方と他方の底面に対峙して配設されている。この配置であれば内包円筒体２側面に流動が形成され微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。図１６は、図１５を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【００６２】
図１８は、請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）している例を示す模式図である。
【００６３】
図１９は、請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していている例を示す模式図である。
【００６４】
図２０は、図１８または図１９のＣ１・Ｃ２配設部分の断面模式図であって、Ｃ１は内筒回転に接線方向から被プロセス材を供給するよう配設するのが好ましく、逆に、Ｃ２は内筒回転接線方向に被プロセス材を抽出するよう配設するのが好ましい。
【００６５】
さて第四発明のあとになったが、第三発明は（請求項３、６）、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載の、特許文献５の電気化学反応をなす構成を特許文献１記載のように軸方向に組合せたものである。
【００６６】
すなわち、第三発明は（請求項３、請求項６、図１７参照）、請求項１・請求項２、請求項４・請求項５のプロセス装置において、固定中空円筒体の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包円筒体の外側面に他方の電極と、かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子と、該外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段とをさらに具備したプロセス装置である。
【００６７】
図１７が、請求項３および請求項６の、固定中空円筒体（回転対称体）の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する内包円筒体（回転対称体）の外側面に他方の電極と、電極それぞれに電気的に接続された外部端子をさらに具備した態様を示す模式図である。本態様は特許文献８に記載された複数の電気化学セルを回転軸方向に形成した態様でもよい（図示略）。
【００６８】
第三発明の請求項１・請求項２、および、請求項４・請求項５のプロセス装置における組み込みは、円筒体または回転対称体の回転軸方向の任意の位置でよい（図示略）。
【００６９】
最後になったが、請求項５は、第四発明に第一発明概念を付加したサブクレームである。すなわち（請求項５）、請求項４のプロセス装置において、前記内包回転対称体の回転手段の回転レートが、混相流中の微小気泡を内包回転対称体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、混相流中の微小気泡を間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す回転レート制御手段をさらに兼備したプロセス装置である。この構成で第四発明に第一発明の撹拌効果が付与される。
【００７０】
以上の本発明の説明において、プロセスとは、任意の処理であって、たとえば「ＭＮバブル」の供給で発生するラジカルによる殺菌や有機物等の分解洗浄するためのプロセスで、本発明がかかるプロセス実行のための装置ある態様が好適である。
【００７１】
また、たとえば１０００個の１個、１００００個に１個のＥＳ細胞やｉＰＳ細胞を他のＥＳ細胞化していない細胞群やｉＰＳ細胞化していない細胞群からのピックアップ分離するプロセスで、本発明がかかるプロセス実行のための装置であってもよい（請求項７−８参照）。
【００７２】
すなわち、請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置において、被プロセス材が、細胞を浮遊含有する固・液混相流動体、または、（微小気泡をさらに含有する）固・気・液の混相流動体であり、（複数のプロセスゾーンの）プロセスには少なくとも、細胞分別、細胞マーキング、細胞分離のプロセスを行うものが含まれるプロセス装置である態様も好適である。
【００７３】
また、本発明において、後段のプロセスゾーンの他のひとつに炭素/炭素結合をなす電気化学合成反応で、本発明がかかるプロセス実行のための装置であってもよい。
【００７４】
すなわち、請求項３または請求項６のプロセス装置において、被プロセス材が、結合変更前の炭素原子をもつ複数の有機分子と電解液を含有する流動体であり、（複数のプロセスゾーンの）プロセスには少なくとも、電気化学エネルギーで炭素・炭素結合を新たに作る有機電気化学反応のプロセスを行うものが含まれるプロセス装置である態様も好適である。
【００７５】
さらにまた、第五発明は、  請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置を用いるのが好ましい細胞分離方法であって、従来のフローサイトメトリー技術に属する、セルソーティング技術に関するものである。すなわち、装置で言えば、フローサイトメータに属する、セルソータに関わる。
【００７６】
公知のセルソータは、たとえばベックマン・コールター社が市販している「液滴分離」法によるものであり、液相中の複数の細胞を個別に液滴中に「包埋」し、かかる液滴を落下させる途中空間にて電界を設け、その電界を操作することによって、落下方向をシフトさせ、細胞を液滴ごと任意の容器に分けて落としてソーティングする。
【００７７】
液滴に細胞を包埋しているので、細胞の個別分離が細胞−液体（液滴の液相）−気相（大気）という確実な隔離がなされている。しかし、液滴の制御にはきわめて高度な技術を要する。そのためソーティング装置も高価である。
【００７８】
ここにおいて、細胞の液滴包埋という確実だが複雑・高価な分離方法を採用せず、簡易・安価な分離方法を模索すると、従来のように「細胞を液相中で分離」という方法の高度化に想到する。
【００７９】
本発明は、＜１  ＭＮバブルとの親和性＞ＭＮバブルと細胞も表面：細胞膜との親和性を利用すること、＜２  バブル付き細胞の見かけ比重変化＞細胞膜に親和付着したバブル付き細胞の見かけ比重の変化を利用すること、あるいは、＜３  バブル付き細胞の帯電特性の変化＞細胞膜に親和付着したバブル付き細胞の帯電特性の変化を利用すること、でありこれを説明する。
【００８０】
すなわち（請求項７、図２１、図２２参照）、分離対象細胞群（Ｓ）の中から特定の属性を有する細胞（Ｔ）を液相中で分離する細胞分離方法であって、少なくとも以下の（１）（２）（３）工程を有する方法。（１）特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程。（２）分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程。（３）微小気泡との接合に起因する比重差または電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する工程、である。
【００８１】
図２１が、請求項７の「（１）特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程：Ｘ１」の説明模式図である。ここで「Ｘ１」の細胞操作「XX」が、特定の属性を有する細胞Ｔにするための細胞操作「ＴＸ」と同時発現するように細胞操作するのが好適である。図２１はこれを図示している。「XX」は「TX」を標識するマーカーであって、「ＸＸ」は微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作因子で、「ＴＸ」と同時発現する。
【００８２】
なおここで、「XX」が具体化していないため、請求項７にはこの条件記載を外している。従来の類似技術では、蛍光蛋白の産生で標識するマーカーとするものがある。図２１図中にはＴＸの例として細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」を示す。特許文献１４に例示された細胞変化を促進する方法と装置で細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」による操作を実施するのが好適である。
【００８３】
一方、図２２が、分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程「Ｘ２」の説明模式図であって、「Ｘ２」工程によって「ＴＸ」による操作が成功裏に発現した細胞（図２１の「successful」）には微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）が産生されているので、微小気泡が多数付着している。  
【００８４】
気体であるＭＮバブルの付着によって、細胞の比重差が生じるので遠心分離・浮遊分離等の比重差による分離を行えばよい。請求項１記載の「壁バブル」状態は遠心分離の一形態であるのでこれを利用してもよい。図１９・図２０の間隙４の他部から被プロセス材を抽出する手段Ｃ２によって、Ｔ以外のＳに属する細胞Ｕを排除すれば、Ｔの分離は容易になる。
【００８５】
また、ＭＮバブルを含む気泡一般に帯電していることが知られている。そのため、ＭＮバブルの付着によって、細胞の電気的特性差が生じるのでこれを利用してもよい。ここで、請求項３または請求項６の電気化学装置の構成を利用してもよい。
【００８６】
すなわち（請求項７の（３））、（３）微小気泡との接合に起因する比重差または電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する任意の工程、を行えばよい。
【００８７】
セルソータとしては請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置にさらに（請求項８）、以下の（Ａ）または（Ｂ）の手段を具備した請求項８記載の細胞分離方法によるセルソータである。（Ａ）微小気泡との接合に起因する比重差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。（Ｂ）微小気泡との接合に起因する電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。
【発明の効果】
【００８８】
本発明は、公知の「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」と「ＭＮバブル」発生器の組合せ技術を改良して、従来型バイオリアクタの課題である不均一撹拌の問題、目詰まりの問題を解決した。すなわち、請求項１の回転制御によって、泡（気体）と他の液体または固体の被プロセス前材とが穏和な撹拌混合状態となり所望のプロセス効率が向上する。そして、請求項２の周期的逆洗によって、第一第二フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避した。
【００８９】
さらに、軸方向に電気化学反応ゾーンを組合せて電気化学プロセスを兼ねる構成も可能となし（請求項３・６）、軸方向に回転径を変えた構成で被プロセス材供給、プロセス後材排出を効率化した（請求項４）。
【００９０】
またさらに、きわめて高度な技術を要する「液滴」制御なしで、「液相中で分離」法による分離方法とセルソータを提案し実用性を確保しつつ簡易化しコストパフォマンスを向上させた。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】従来の技術態様である本発明者の特許文献１の技術態様を示す模式図
【図２】図２（ａ）は、回転手段３の回転レートがレイノルズ数では１２００以下の低速で、気泡は２の側面に多く集合して流動する（壁バブル）。図２（ｂ）は、２の回転手段の回転レートがレイノルズ数では１８００以上の高速の場合で、気泡は間隙４に形成されるＴａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）に多く集まって流動する（コアバブル）。図２（ａ）で隣接Ｔａｙｌｏｒ渦の旋回方向が逆なので、回転する内筒側面で圧力が高い部位と低い部位が交互に形成され、気泡はかかる交互位置の低圧部位に壁バブルとして集合する。
【図３】図２の模式図に示す現象の実験を示す例図。非特許文献２のFig．2、Fig.3を転載。
【図４】請求項１の、渦核バブル回転レート（ｒｐｍ１）と壁バブル回転レート（ｒｐｍ２）とを周期的に繰り返すことを説明する模式図。
【図５】請求項２の、フィルタ目詰まり解消のための逆洗を説明する模式図であって、図５（ａ）の第二フィルタＦＢから第一フィルタＦＡへの（上方）往路の流動と図５（ｂ）のＦＡからＦＢの（下方）復路逆流動との往復流動によって、フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避する。
【図６】請求項２の実施態様を示す模式図であって、第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空円筒体１の回転軸芯に対し点対称位置に対峙して配設されている。
【図７】図６を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【図８】図６の態様を２つの微小気泡の発生手段Ｍで構成した実施例の模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの一方が動作している。
【図９】図８を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの他方が動作している。
【図１０】図６の態様を単一の微小気泡の発生手段Ｍと循環配管の連動切替え手段Ｅｘｇとで構成した実施例の模式図である。２つのＥｘｇは連動するものである。
【図１１】図１０を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つのＥｘｇは連動して他方の循環配管系に変更されている。
【図１２】図９と図１０の態様を非循環配管系とした態様で、流動体の付加供給源Ａｄｄで流動体の付加供給が常時行われ、かかる付加供給された流動体の過剰量は循環されず吸引排出手段Ｄ２ＡまたはＤ２Ｂから非吸引で押し出し排出される態様例の模式図。
【図１３】細胞培養のように被プロセス材が微生物である場合の、循環系にあるフィルタＦＡ・ＦＢの目詰まりが問題である際に対応した態様の模式図。図１３（ａ）ではＦＢ、図１３（ｂ）ではＦＡに至る流れが逆接線方向の鈍角で舵を切る引き込み流れになるので固体成分の引き込みは少ない。
【図１４】請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）している例を示す模式図。
【図１５】（請求項なし）図１４の態様にて、請求項２の目詰まり解消の態様を適用した例図である。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空回転対称体１の一方と他方の底面に対峙して配設されている。この配置であれば内包円筒体２側面に流動が形成され微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。
【図１６】（請求項なし）図１５を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【図１７】請求項３および請求項６の、固定中空円筒体（回転対称体）の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する内包円筒体（回転対称体）の外側面に他方の電極と、電極それぞれに電気的に接続された外部端子をさらに具備した態様を示す模式図。本態様は特許文献８に記載された複数の電気化学セルを回転軸方向に形成した態様でもよい（図示略）。
【図１８】請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）している例を示す模式図。
【図１９】請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していている例を示す模式図。
【図２０】図１８または図１９のＣ１・Ｃ２配設部分の断面模式図であって、Ｃ１は内筒回転に接線方向から被プロセス材を供給するよう配設するのが好ましく、逆に、Ｃ２は内筒回転接線方向に被プロセス材を抽出するよう配設するのが好ましい。
【図２１】特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程「Ｘ１」の説明模式図である。「Ｘ１」は、特定の属性を有する細胞Ｔにするための細胞操作ＴＸと同時発現するように細胞操作するのが好適である。これを図示している。図中にＴＸの例として細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」細胞操作を示す。ＸＸは微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作因子で、ＴＸと同時発現する。
【図２２】分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程「Ｘ２」の説明模式図であって、「Ｘ２」工程によってＴＸによる操作が成功裏に発現した細胞には微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）が産生されているので、微小気泡が多数付着している。
【符号の説明】
【００９２】
１  固定中空円筒体、またはこれを包含する中空回転対称体
２  １の内壁と間隙４を保ちつつ同軸回転する内包円筒体、またはこれを包含する内包回転対称体
３  ２の回転手段
４  １の内壁と２の側外壁との間隙
７  スリップリングおよびブラシ（回転摺動しつつ電気的接触を保つ手段）
Ａｄｄ  流動体の付加供給源
Ｃ１  間隙４の一部に被プロセス材を供給する手段
Ｃ２  間隙４の他部から被プロセス材を抽出する手段
Ｄ１  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を吐出供給する手段
Ｄ１Ａ  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を間隙に吐出供給する２つの吐出供給手段のうち「Ａ」位置にあるもの
Ｄ１Ｂ  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を間隙に吐出供給する２つの吐出供給手段のうち「Ｂ」位置にあるもの
Ｄ２  流動体を吸引排出する手段
Ｄ２Ａ  間隙から流動体を吸引排出する２つの吸引排出手段のうち「Ａ」位置にあるもの
Ｄ２Ｂ  間隙から流動体を吸引排出する２つの吸引排出手段のうち「Ｂ」位置にあるもの
Ｅ１  固定中空外筒１の内側面に配設された凹曲面状電極
Ｅ２  回転する内筒２の外側面に配設された凸曲面状電極
Ｅ１０  Ｅ１に電気的に接続された外部端子
Ｅ２０  Ｅ２に電気的に接続された外部端子
Ｅｘｇ  循環配管の連動切替え手段  切替え動作中に回転数を下げる？または上げる
ＦＡ  第一のフィルタ（「Ａ」位置にある）
ＦＢ  第二のフィルタ（「Ｂ」位置にある）
Ｈ  流動体保持容器
ＨＡ  第一の流動体保持室（「Ａ」位置にある）
ＨＢ  第二の流動体保持室（「Ｂ」位置にある）
Ｍ    微小気泡の発生手段
Ｍ４    気体吸引手段
Ｍ１１  渦流ポンプの内蔵インペラ
ＭＲ  液体貯留槽
ＲＯＴ  固定中空外筒および同軸回転する内筒との共通の軸と、水平面ないしは鉛直線とのなす角度を、自在に変化させる手段。たとえば回転機構。
ｒｐｍ１  混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のTaylor渦中心に誘導する早い回転レートであって、レイノルズ数で１８００より大きい「渦核バブル回転レート」。
ｒｐｍ２  混相流中の微小気泡を、内包円筒体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レートであって、レイノルズ数で１２００より小さい「壁バブル回転レート」。
Ｓ  分離対象細胞群
Ｔ 
特定の属性を有する細胞
ＴＸ  特定の属性を付与する細胞操作
Ｕ  Ｔ以外のＳに属する細胞
Ｘ１  特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程
Ｘ２  分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程
ＸＸ  微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作（たとえば細胞膜蛋白質を発現させる遺伝子の注入）
【図１】
2011235224.tif 000003
【図２】
2011235224.tif 000004
【図３】
2011235224.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011235224.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011235224.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2011235224.tif 000013
【図１２】
2011235224.tif 000014
【図１３】
2011235224.tif 000015
【図１４】
2011235224.tif 000016
【図１５】
2011235224.tif 000017
【図１６】
2011235224.tif 000018
【図１７】
2011235224.tif 000019
【図１８】
2011235224.tif 000020
【図１９】
2011235224.tif 000021
【図２０】
2011235224.tif 000022
【図２１】
2011235224.tif 000023
【図２２】
2011235224.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月25日(2011.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定中空円筒体、
該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体、
該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転させる手段、
前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、
該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）、を具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置において、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）と、
該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を含有した気・液混相の流動体を、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材と微小気泡からなる気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備して、
前記間隙で被プロセス材および微小気泡を気・液または固・気・液の混相流としてプロセスを行う装置であって、
前記内包円筒体内包円筒体を回転する手段に、
前記混相流中の微小気泡を、内包円筒体の外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、
前記混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す指令を出す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、
前記間隙から流動体を排出する排出手段を兼備して、該排出手段と前記混合供給手段を含む逆洗流路系をなすものであって、かかる逆洗流路系が、
微小気泡の発生手段（Ｍ）による微小気泡を含有した気・液混相の流動体を前記間隙に供給する２つの供給端（Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂ）と、前記間隙から余剰流動体を排出する２つの排出端（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）を有し、
前記一方の供給端（Ｄ１Ａ）と一方の排出端（Ｄ２Ａ）とが、第一の流動体保持室（ＨＡ）と第一のフィルタ（ＦＡ）を介して前記間隙と結合配設され、
前記他方の供給端（Ｄ１Ｂ）と他方の排出端（Ｄ２Ｂ）とが、第二の流動体保持室（ＨＢ）と第二のフィルタ（ＦＢ）を介して前記間隙と結合配設され、
一方の供給端（Ｄ１Ａ）と他方の排出端（Ｄ２Ｂ）を含む第一の流路と、他方の供給端（Ｄ１Ｂ）と一方の排出端（Ｄ２Ａ）を含む第二の流路とからなり、
第一と第二の流路を交互に用いて、第一のフィルタ（ＦＡ）と、第二のフィルタ（ＦＢ）を交互に逆洗する特徴をもった流路系である、プロセス装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の装置において、
固定中空円筒体の内側面に一方の電極、該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包円筒体の外側面に他方の電極、かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子が配設され、
前記外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段をさらに具備したプロセス装置。
【請求項４】
固定中空回転対称体、
該中空回転対称体と同じ回転対称軸をもち、前記中空回転対称体に内包された内包回転対称体、
該内包回転対称体を前記中空回転対称体の内側面と環状（アニュラー状）の間隙を介しつつ回転対称軸まわりに回転する手段、
前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、
該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）を具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置において、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）と、
該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を含有した気・液混相の流動体を、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材と微小気泡からなる気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備して、
前記間隙で被プロセス材および微小気泡を気・液または固・気・液の混相流としてプロセスを行う装置であって、
前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記中空回転対称体の内径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加している、または、
前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記内包回転対称体の外径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加しているものであって、かつまた、
前記内包回転対称体を回転する手段に、
前記混相流中の微小気泡を、内包回転対称体の外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、
前記混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す指令を出す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置。
【請求項５】
請求項４の装置において、
前記間隙に供給された微小気泡を含有した気・液混相の流動体の余剰分を前記間隙から排出する排出手段を具備して、該排出手段と前記混合供給手段を含む逆洗流路系をなすものであって、かかる逆洗流路系が、
微小気泡の発生手段（Ｍ）による微小気泡を含有した気・液混相の流動体を前記間隙に供給する２つの供給端（Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂ）と、前記間隙から余剰流動体を排出する２つの排出端（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）を有し、
前記一方の供給端（Ｄ１Ａ）と一方の排出端（Ｄ２Ａ）とが、第一の流動体保持室（ＨＡ）と第一のフィルタ（ＦＡ）を介して前記間隙と結合配設され、
前記他方の供給端（Ｄ１Ｂ）と他方の排出端（Ｄ２Ｂ）とが、第二の流動体保持室（ＨＢ）と第二のフィルタ（ＦＢ）を介して前記間隙と結合配設され、
一方の供給端（Ｄ１Ａ）と他方の排出端（Ｄ２Ｂ）を含む第一の流路と、他方の供給端（Ｄ１Ｂ）と一方の排出端（Ｄ２Ａ）を含む第一の流路とからなり、
第一と第二の流路を交互に用いて、第一のフィルタ（ＦＡ）と、第二のフィルタ（ＦＢ）を交互に逆洗する特徴をもった流路系である、プロセス装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５の装置において、
固定中空回転対称体の内側面に一方の電極、該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包回転対称体の外側面に他方の電極、かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子が配設され、
該外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段をさらに具備したプロセス装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」、あるいは、「ＣＴ（Couette-Taylor）リアクタ、ＳＴＴ(Spinning Tube in a Tube) リアクタ」、などと呼称される固定外筒内に同軸回転する内筒を内包配備した二重円筒プロセス装置の「改良技術」に関する。
【０００２】
かかる「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」は、被反応材を外筒内壁と内筒側壁との間の狭い間隙に「バッチ的」に被プロセス材を供給して、細胞培養や発酵などの長時間プロセスを行う、ないしは、同間隙内に概一定な流動レートで被プロセス材を連続圧入することで、「フロー系」または「連続系」と呼ばれる微量で高歩留まりの精密プロセスを行うものである。後者は、マイクロリアクタ、マイクロフローリアクタと総称される類に属すプロセス装置である。
【０００３】
「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の間隙に導入された流動体は、回転内筒表面との刷り応力で「Ｔａｙｌｏｒ渦」と呼ばれる渦流動が発生する。この流動では、被プロセス材が環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中で、より均一な混合撹拌が期待されるので、均一撹拌重視プロセスにて好適な場合がある。
【０００４】
関連従来技術を列挙する。
【０００５】
＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞  
【０００６】
「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の軸方向に複数の異なったプロセス・セクションを設け、それぞれ独立したプロセスをなす、という改良（特許文献１参照）、回転内筒の外径を軸方向に増減してジグザグの内部表面とし、間隙を軸方向に変化させた改良（特許文献２参照）、逆に中空の回転対称体の内径を軸方向に増減した構成が公知である（特許文献３参照）。
【０００７】
また、晶析の核発生と核成長という特定のプロセスに即して、回転対称体の外径を軸方向に変化させ、晶析歩留まりを向上させる改良技術も開示されている（特許文献４参照）。
【０００８】
また、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」を電気化学反応に利用すべく、内筒外表面と外筒内表面に電極を配設した構成も開示されている（特許文献５の請求項１２参照）。  
【０００９】
＜従来技術２  Ｔａｙｌｏｒ渦中の気泡>
【００１０】
Ｔａｙｌｏｒ渦中に導入された気泡の位置について、以下の実験的知見が知られている。すなわち、気泡の位置が内筒回転レートによって、回転する「内筒側面近傍」にある状態と「Ｔａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）」にある状態とに可逆変化する（非特許文献１および非特許文献２、図２、図３参照）。
【００１１】
図２（ａ）は、内筒の回転レートがレイノルズ数で１２００以下の低速の場合で、気泡は遠心分離の状態にあって回転軸に近い内筒の側面に集合する。これを「壁バブル」状態と称する。隣接するトーラス状のＴａｙｌｏｒ渦の旋回方向は逆である。よって、内筒側面での圧力が高い部位と低い部位が交互に形成され、気泡はかかる高圧低圧の交互位置の低圧部位に集合する。
【００１２】
これに対し、図２（ｂ）は、内筒の回転レートがレイノルズ数で１８００以上の高速の場合で、気泡は間隙に形成されるＴａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）に多く集まる。これを「渦核バブル」状態と称する。
図３は、図２の現象の実験写真で、非特許文献２のＦｉｇ．2、Ｆｉｇ．3を転載した。
【００１３】
＜従来技術３  ＭＮバブルによる細胞培養＞
【００１４】
気泡のサイズがミクロン・ナノのオーダになると特性が大きく変わる。これを「ＭＮバブル（マイクロ・ナノバブル）」と呼び、人体・魚貝の活性化や殺菌・洗浄・浄化といった利用がすでに実用化されている。酵母や細菌のような微生物に対するＭＮバブルの影響については、非特許文献３および非特許文献４の実験的研究がある。
【００１５】
＜従来技術４  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタによる細胞培養＞  
【００１６】
一方、細胞培養や発酵などのバイオプロセスにおいて、流動体中に微小固体である生物を固体とした固気混相流として流動させながらプロセスする際に、均一撹拌が必要である。従来バイオプロセスのバイオリアクター（細胞培養装置や発酵容器）では、つねに均一撹拌ができないという問題があった。すなわち、前記の非特許文献３および非特許文献４にても、従来型撹拌羽根を有する容器であるので、容器内不均一の問題があり、かつまた、撹拌羽根によって細胞が損傷する問題もあった。
【００１７】
それで、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」をバイオリアクタとして利用することが注目される。この利用自体は、特許文献１の発酵（Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ）への利用することの記載（発酵容器もバイオリアクタ）、および、特許文献６のマイクロキャリア（培養液中に浮遊する比重を持つ粒状担体）細胞培養でのＴａｙｌｏｒ渦リアクタ利用技術の開示、および、非特許文献５の研究報告などで公知である。
【００１８】
さらに、この「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」に「ＭＮバブル」を導入して細胞培養を効率化する技術も開示されている（特許文献７参照）。
【００１９】
＜従来技術５  フィルタ目詰まり＞
【００２０】
前記＜従来技術３＞や特許文献７のようにバイオリアクタ中にＭＮバブルを供給する場合、バイオリアクタ内部に超音波振動器などを配設して「気泡のみ」を導入すると、液体中の溶存気体の分しか供給できない。そこで、バイオリアクタ外部から「気泡入り液体」を追加流入させる必要がある。そのため、バイオリアクタ内の液体容量が増えるので、その増加量分だけ排出せねばならない。
【００２１】
その際、バイオリアクタ内の細胞や微生物も流出してしまい効率を下げる原因となる。これを阻止するために、シリンジフィルタ・メンブレンフィルタなどで濾過する必要がある。
【００２２】
しかし、長時間の液体追加では濾過用フィルタが目詰まりする。その対策として、逆洗などの目詰まり解消法が公知である（特許文献８−１０参照）。
【００２３】
特許文献８は逆洗による目詰まり解消、特許文献９は、請求項６に「前記スクリーンの目詰りを防ぐ手段をさらに有すること」とあって、明細書中に種々の目詰まり対策が記載されている。
【００２４】
特許文献１０は、円筒フィルタを回転することにより分離効率を確保しつつ目詰まりを減少させている。
【００２５】
＜従来技術６  補足＞
【００２６】
ところで、Ｔａｙｌｏｒ渦の発生現象は流体力学でよく知られた現象であり、発生、消失を含む流れの特性はレイノルズ数・テイラー数などの無次元数で実験的に分類がなされている。すなわち、典型的なパラメータである円筒外径、内径、間隙ギャップ、内筒回転数、および流体の動粘性係数でＴａｙｌｏｒ渦の発生と消失は予測可能である。
【００２７】
また、Ｔａｙｌｏｒ渦の中に気泡を混入させた気液混相流動においてもレイノルズ数・テイラー数などの無次元数によって流動パターンの相違等が実験的に分類されている（たとえば、非特許文献２）。
【００２８】
＜従来技術７  細胞分離・セルソータ＞  
【００２９】
特許文献１１は、感作抗原を用いた幹細胞の標識法・分離法であって、皮膚幹細胞にて、ある種の抗体に結合する抗原を見出し、これをマーカーとして皮膚幹細胞を標識及び分離を開示している。また、特許文献１２は、細胞核を標識する幹細胞の標識法、かかる標識で幹細胞を「プロスペクティブに」効率的に単離することを開示している。また、特許文献１３は、アポトーシス（細胞死）特性の因子で異種細胞集団から幹細胞を選択（分離）する方法を開示している。
【００３０】
こういった細胞分離の技術を実現するセルソータとして、ベックマンコールター社の市販装置に用いられるコールター法によるものが公知である。このコールター法技術は、液相中の複数の細胞を個別に液滴中に「包埋」し、かかる液滴を落下させる途中空間にて電界を設け、その電界を操作することによって、落下方向をシフトさせ、細胞を液滴ごと任意の容器に分けて落としてソーティングするものである。
【００３１】
細胞の個別分離について液滴に細胞を包埋しているので、細胞−液体（液滴の液相）−気相（大気）という確実な分離方法といえる。しかし、液滴の制御にはきわめて高度な技術を要する。ソーティング装置も高価である。  
【００３２】
また、特許文献１４は、ＭＮバブルによる細胞変化を促進する装置と方法を示唆している。
【特許文献１】米国特許第６４７１３９２号公報（Ｈｏｌｌ  ｅｔ  ａｌ）
【特許文献２】米国特許第４１７４９０７号公報（Ｓｕｈ  ｅｔ  ａｌ）
【特許文献３】特公昭６２−４３７３５号公報 「回転物体の表面上の化学的方法」（インペリアルケミカル）
【特許文献４】国際公開特許ＷＯ０９-１５１１５９号公報（ＫＮＤＴ＆Ｉ  Ｃｏ．ＬＴＤ）
【特許文献５】公表特許昭６１−５００７１６号公報（メンブレックス）
【特許文献６】特許第２７５２９１８号公報「動物細胞のマイクロキャリア培養法」（白神直弘ら）
【特許文献７】特願２０１０−０１２７２７号公報「ＣＴ（Couette-Taylor）反応装置を・・・プロセス装置」
【特許文献８】公開特許２００９−１４２１８２号公報「生体細胞の分離装置、培養装置及び生体細胞の分離方法」（日立プラントテクノロジー）
【特許文献９】特許第３２８９９８４号公報「生体の細胞の培養装置及び方法」（日立製作所）
【特許文献１０】特開平６−２３７７５４号公報「細胞分離装置及び・・・細胞の培養方法」（三井東圧化学）
【特許文献１１】公開特許２００５−７３５２４号公報「幹細胞の標識方法及び分離方法、活性制御方法並び皮膚組織の作製方法」（産総研ほか）
【特許文献１２】国際特許公開ＷＯ２００７−１２９４２８号公報「幹細胞の単離方法」（（株）ステリック再生医科学研究所）
【特許文献１３】公開特許２００９−５３８６１５号公報「幹細胞の選別方法およびその使用」（スティックス エルエルシー）
【特許文献１４】特願２００９−２８２８４０号公報「微小気泡・・・細胞変化を促進する方法」
【非特許文献１】Ｙ  Ｓｈｉｏｍｉ（塩見洋一）et al 、「ＣＦＤ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ   Ｆｌｏｗ ｉｎ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ａｎｎｕｌｕｓ  ｗｉｔｈ   Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｉｎｎｅｒ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ」、龍谷大紀要、２０００年
【非特許文献２】Ｙ  Ｍｕｒａｉ（村井祐一）et al 、「Ｂｕｂｂｌｅ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｉｎ  ａ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｔａｙｌｏｒ−Ｃｏｕｅｔｔｅ  ｆｌｏｗ」、Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｏｎｆ．  Ｓｅｒ．  １４  １４３、２００５
【非特許文献３】Ｋ．Ａｇｏ et al 、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｎ  Ａｅｒｏｂｉｃ  Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｂｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅ  Ａｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  Ｖｏｌ. ３８  （２００５）、Ｎｏ．  9  ｐ．７５７−７６２
【非特許文献４】Ｓ．Ｈｉｍｕｒｏ（氷室昭三）etal 、「微生物に及ぼすマイクロバブルの効果」、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ  Ｆｌｏｗ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｖｏｌ．  ４  （２００９）  ，  ｐｐ．９５−１０２
【非特許文献５】河合秀樹et al 、「Taylor-couette渦流れ内における光合成微生物の培養実験」、可視化情報学会誌、Ｖｏｌ．２９  Ｎｏ．Ｓｕｐｐｌ．１  Ｐａｇｅ．２４７-２４８  (２００９)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明は、従来型バイオリアクタの課題である不均一撹拌の問題、目詰まりの問題を解決するものである。
【００３４】
また本発明は、既に公知の「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」と「ＭＮバブル」発生器の組合せ技術を改良するものであって、その基本構成（図１）は、「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の間隙に微小気泡を供給する特許文献７と同様である。
【００３５】
さらに本発明は、再生医療に欠かせない幹細胞（ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞を含む）などの細胞を分離するより高度化された方法、より高効率のセルソータ（細胞を分離して揃える装置）を提案するものである。すなわち；
【００３６】
第一の発明（請求項１）の課題は、＜従来技術２  Ｔａｙｌｏｒ渦中の気泡>記載の、内筒回転レートにより気泡の位置が変化することを利用した撹拌効率をあげる課題に対応する。
【００３７】
第二の発明（請求項２、５）の課題は、＜従来技術５  フィルタ目詰まり＞記載の、フィルタ目詰まりの課題を新規なダブル逆洗構成で解消する。
【００３８】
第三の発明（請求項３、６）の課題は、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載の、特許文献５の電気化学反応をなす構成を特許文献１記載のように軸方向に組合せることで応用の多様化・高度化を実現することである。
【００３９】
第四の発明（請求項４）の課題は、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載のように、軸方向に回転径を変えた構成（回転対称体）で応用の多様化・高度化を実現することである。
【００４０】
また、本発明の発展的な利用で、従来より高度化され、より簡便・安価の細胞を分離する方法を提案するものである。
【００４１】
また、本発明の発展的な利用で、従来より簡便・安価で、より高効率のセルソータ（細胞を分離して揃える装置）を提案するものである。特に、従来のセルソータで多く利用されている「細胞を液滴にして分離する」という確実だが複雑・高価な分離方法を採用せず、より簡易・安価な「細胞を液相中で分離」を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
すなわち第一発明（請求項１、図２−４参照）は、固定中空円筒体（１）、該中空円筒体と同じ回転対称軸をもち、前記中空円筒体に内包された内包円筒体（２）、  該内包円筒体を前記中空円筒体の内壁と一定の間隙を保ちつつ回転対称軸まわりに回転する手段（３）、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）、を具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置、すなわち、公知のＴａｙｌｏｒ渦リアクタにおいて、
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備するとともに、該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を含有した気・液混相の流動体を、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材と微小気泡からなる気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備して、前記間隙で被プロセス材および微小気泡を気・液または固・気・液の混相流としてプロセスを行う装置、すなわち、微小気泡を利用したＴａｙｌｏｒ渦リアクタであって、
前記内包円筒体を回転する手段に、前記混相流中の微小気泡を、内包円筒体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、前記混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す指令を出す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置である。
【００４３】
壁バブル回転レートの流動レイノルズ数は、１２００より小さいことが好適であり、渦核バブル回転レートの流動レイノルズ数は、１８００を超えることが好適である。
【００４４】
図４が、渦核バブル回転レート（ｒｐｍ１）と壁バブル回転レート（ｒｐｍ２）とを周期的に繰り返すことを説明する模式図であって、ｒｐｍ１は１８００を超える流動レイノルズ数の回転レート、ｒｐｍ２が１２００より小さい流動レイノルズ数の回転レートである。回転レート制御手段（図示を略す）がこのような繰り返し回転レート制御指令を出力する。
【００４５】
図４のような回転の周期的変化をなす制御によって、渦核バブル回転と壁バブルを繰り返す。このことによって、ＭＮバブルを含む任意の泡（気体）と他の液体または固体の被プロセス前材とがシャッフルされ、穏和な撹拌混合がなされる。このような泡移動を仲介とした穏和なシャッフル撹拌で所望のプロセス効率が向上する。かつまた、撹拌羽根がないので、細胞を扱うプロセスの場合にも細胞が撹拌羽根で損傷されることによる効率ダウンもない。
【００４６】
第二発明（請求項２・５、図５−７参照）は、前記間隙に供給された微小気泡を含有した気・液混相の流動体の余剰分を前記間隙から排出する排出手段を具備して、該排出手段と前記混合供給手段を含む逆洗流路系をなすものであって、かかる逆洗流路系が、以下の態様のものである。
すなわち、微小気泡の発生手段（Ｍ）による微小気泡を含有した気・液混相の流動体を前記間隙に供給する２つの供給端（Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂ）と、前記間隙から流動体を排出する２つの排出端（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）とを具備して、［  該排出端（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）から排出した流動体を前記微小気泡の発生手段（Ｍ）に帰還する管路を具備することで２組の循環系をなし、かつまた、  ］前記一方の供給端（Ｄ１Ａ）と一方の排出端（Ｄ２Ａ）とが、第一の流動体保持室（ＨＡ）と第一のフィルタ（ＦＡ）を介して間隙と結合配設され、前記他方の供給端（Ｄ１Ｂ）と他方の排出端（Ｄ２Ｂ）とが、第二の流動体保持室（ＨＢ）と第二のフィルタ（ＦＢ）を介して間隙と結合配設されており、かかる供給端（Ｄ１Ａ）・排出端（Ｄ２Ｂ）による流路系と、供給端（Ｄ１Ｂ）・排出端（Ｄ２Ａ）による流路系とを交互に作動させることで、第一のフィルタ（ＦＡ）と、第二のフィルタ（ＦＢ）を交互に逆洗して目詰まり解消できる流路系である。
【００４７】
ここで、前段落で［  カッコ  ］で囲んだ「該排出端（Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ）から排出した流動体を前記微小気泡の発生手段（Ｍ）に帰還する管路を具備することで２組の循環系をなす」ことは必須ではなく、図１２に示すように開放形でもよい（請求項２ではこの条件は省いてある）。
【００４８】
以下の説明は循環系を念頭に説明する（図５−１１参照、開放系は図１２参照）。
【００４９】
図５は、フィルタ目詰まり解消のための一般的な逆洗を説明する模式図であって、図５（ａ）の第二フィルタＦＢから第一フィルタＦＡへの（上方）往路の流動と図５（ｂ）のＦＡからＦＢの（下方）復路逆流動との往復流動によって、フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避する。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、Ｍの吐出正圧とＭの吸引負圧とを交互に繰り返す。
【００５０】
図６は、請求項２の実施態様を示す模式図であって、第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空円筒体１の回転軸芯に対し点対称位置に対峙して配設されている。この配置であれば内包円筒体２の点対称で離隔した位置が流動の最上流と最下流位置となり、微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。
【００５１】
図７は、図６を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【００５２】
図８は、図６の態様を２つの微小気泡の発生手段Ｍで構成した実施例の模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの一方が動作している。
【００５３】
図９は、図８を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの他方が動作している。
【００５４】
図１０は、図６の態様を単一の微小気泡の発生手段Ｍと循環配管の連動切替え手段Ｅｘｇとで構成した実施例の模式図である。２つのＥｘｇは連動するものである。
【００５５】
図１１は、図１０を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つのＥｘｇは連動して他方の循環配管系に変更されている。
【００５６】
図１２は、図９と図１０の態様を非循環配管系とした態様であり、流動体の付加供給源Ａｄｄで流動体の付加供給が常時行われ、かかる付加供給された流動体の過剰量は循環されず排出端Ｄ２ＡまたはＤ２Ｂから非吸引で押し出し排出される態様例の模式図である。
【００５７】
図１３は、細胞培養のように被プロセス材が微生物である場合の、循環系にあるフィルタＦＡ・ＦＢの目詰まりが特に問題である際に対応した態様であって、内筒の回転方向に沿った流れの接線方向に吐出、逆接線方向に吸引する実施態様の例である。
こうすることで吸引フィルタに流動体中の微生物など固体が引き込まれにくくなるので好適である。すなわち、図１３（ａ）ではＦＡ、図１３（ｂ）ではＦＢに至る流れが逆接線方向の鈍角で舵を切る引き込み流れになるので固体成分の引き込みは少ない。仮に引き込まれて目詰まりしても、次の逆洗切替で接線方向に剥離され吐出される。
【００５８】
図５から図１３の模式図にては、簡単のため、間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、および、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）は略した。しかし、このＣ１、Ｃ２の配設位置に関わる態様が請求項４で重要になる。
【００５９】
すなわち、第四発明は（請求項４、図１４参照）、固定中空回転対称体と、該中空回転対称体と同じ回転対称軸をもち、前記中空回転対称体に内包された内包回転対称体と、該内包回転対称体を前記中空回転対称体の内側面と環状（アニュラー状）の間隙を介しつつ回転対称軸まわりに回転させる手段と、前記間隙の一部に被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）と、該間隙の他部から被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）とを具備して該間隙に入れた被プロセス材にプロセスをなす装置において、 （Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタにおいて）
被プロセス材が流動体であり、微小気泡の発生手段（Ｍ）をさらに具備して、該微小気泡発生手段（Ｍ）で発生した微小気泡を含有した気・液混相の流動体を、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）の部位に混入して被プロセス材を気・液または固・気・液の混相流動体となす混合供給手段を具備して、前記間隙で被プロセス材および微小気泡を気・液または固・気・液の混相流としてプロセスを行う装置であって、 （微小気泡を利用したＴａｙｌｏｒ渦リアクタであって）
前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記中空回転対称体の内径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加している、または、前記被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）または前記被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）のいずれかが配設されている部位の、前記内包回転対称体の外径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加しているものであって、かつまた、
前記内包回転対称体を回転する手段に、前記混相流中の微小気泡を、内包回転対称体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、前記混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す指令を出す回転レート制御手段を兼備したプロセス装置である。
【００６０】
図１４は、請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）している例を示す模式図である。
供給する手段（Ｃ１）の部位での供給および混合と、抽出する手段（Ｃ２）での抽出が第四発明の漸次単調減少（増加）の形態で円滑になされるという効果がある。
【００６１】
図１５と図１６は、図１４の態様にて、第二発明の目詰まり解消の態様を適用した請求項５の実施例図である。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空回転対称体１の一方と他方の底面に対峙して配設されている。この配置であれば内包回転対称体２底面の離隔した位置が流動の最上流と最下流位置となり、微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。
図１６は、図１５を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【００６２】
図１８は、請求項４の実施態様の第二例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）している例を示す模式図である。
【００６３】
図１９は、請求項４の実施態様の第三例図であって、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していている例を示す模式図である。
【００６４】
図２０は、図１８または図１９のＣ１・Ｃ２配設部分の断面模式図であって、Ｃ１は内筒回転に随伴する流れに沿わせるように接線方向から被プロセス材を供給するよう配設するのが好ましく、逆に、Ｃ２は内筒回転に随伴する流れから円滑に離脱するように接線方向に被プロセス材を抽出するよう配設するのが好ましい。
【００６５】
さて第四発明のあとになったが、第三発明は（請求項３、６）、＜従来技術１  Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」の改良＞記載の、特許文献５の電気化学反応をなす構成を特許文献１記載のように軸方向に組合せたものである。
【００６６】
すなわち、第三発明は（請求項３、６、図１７参照）、請求項１・請求項２、請求項４・請求項５のプロセス装置において、固定中空円筒体の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する前記内包円筒体の外側面に他方の電極と、かかる一方および他方の電極それぞれに電気的に接続された外部端子と、該外部端子間に直流また交流電圧を印加する手段とをさらに具備したプロセス装置である。
【００６７】
図１７が、請求項３および請求項６の、固定中空円筒体（回転対称体）の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する内包円筒体（回転対称体）の外側面に他方の電極と、電極それぞれに電気的に接続された外部端子をさらに具備した態様を示す模式図である。本態様は複数の電気化学セルを回転軸方向に形成した態様でもよい（図示略）。
【００６８】
第三発明の請求項１・請求項２、および、請求項４・請求項５のプロセス装置における組み込みは、円筒体または回転対称体の回転軸方向の任意の位置でよい（図示略）。
【００６９】
最後になったが、第四発明（請求項４）のプロセス装置においても、前記内包回転対称体の回転手段の回転レートが、混相流中の微小気泡を内包回転対称体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レート（壁バブル回転レート）と、混相流中の微小気泡を間隙に生じる環状または螺旋状のＴａｙｌｏｒ渦中心に誘導する早い回転レート（渦核バブル回転レート）とを、周期的に繰り返す回転レート制御手段をさらに兼備したプロセス装置である。この構成で第四発明に第一発明の穏和な撹拌混合による効果が付与される。
【００７０】
［００７０−８７］は本発明の発展的利用例についての記載である。
以上の本発明の説明において、プロセスとは、任意の処理であって、たとえば「ＭＮバブル」の供給で発生するラジカルによる殺菌や有機物等の分解洗浄するためのプロセスで、本発明がかかるプロセス実行のための装置ある態様が好適である。
【００７１】
また、たとえば１０００個の１個、１００００個に１個のＥＳ細胞やｉＰＳ細胞を他のＥＳ細胞化していない細胞群やｉＰＳ細胞化していない細胞群からのピックアップ分離するプロセスで、本発明がかかるプロセス実行のための装置であってもよい。
【００７２】
すなわち、請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置において、被プロセス材が、細胞を浮遊含有する固・液混相流動体、または、（微小気泡をさらに含有する）固・気・液の混相流動体であり、（複数のプロセスゾーンの）プロセスには少なくとも、細胞分別、細胞マーキング、細胞分離のプロセスを行うものが含まれるプロセス装置である態様も好適である。
【００７３】
また、本発明において、後段のプロセスゾーンの他のひとつに炭素炭素結合をなす電気化学合成反応で、本発明がかかるプロセス実行のための装置であってもよい。
【００７４】
すなわち、請求項３または請求項６のプロセス装置において、被プロセス材が、結合変更前の炭素原子をもつ複数の有機分子と電解液を含有する流動体であり、（複数のプロセスゾーンの）プロセスには少なくとも、電気化学エネルギーで炭素・炭素結合を新たに作る有機電気化学反応のプロセスを行うものが含まれるプロセス装置である態様も好適である。
【００７５】
さらにまた、請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置を細胞分離方法に利用するのも好ましい。すなわち、従来のフローサイトメトリー技術に属する、セルソーティング技術に関するものである。また、すなわち、装置で言えば、フローサイトメータに属する、セルソータに関わる。
【００７６】
公知のセルソータは、たとえばベックマン・コールター社が市販している「液滴分離」法によるものであり、液相中の複数の細胞を個別に液滴中に「包埋」し、かかる液滴を落下させる途中空間にて電界を設け、その電界を操作することによって、落下方向をシフトさせ、細胞を液滴ごと任意の容器に分けて落としてソーティングする。
【００７７】
液滴に細胞を包埋しているので、細胞の個別分離が細胞−液体（液滴の液相）−気相（大気）という確実な隔離がなされている。しかし、液滴の制御にはきわめて高度な技術を要する。そのためソーティング装置も高価である。
【００７８】
ここにおいて、細胞の液滴包埋という確実だが複雑・高価な分離方法を採用せず、簡易・安価な分離方法を模索すると、従来のように「細胞を液相中で分離」という方法の高度化に想到する。
【００７９】
本発明の細胞分離への利用例は、＜１  ＭＮバブルとの親和性＞ＭＮバブルと細胞も表面：細胞膜との親和性を利用すること、＜２  バブル付き細胞の見かけ比重変化＞細胞膜に親和付着したバブル付き細胞の見かけ比重の変化を利用すること、あるいは、＜３  バブル付き細胞の帯電特性の変化＞細胞膜に親和付着したバブル付き細胞の帯電特性の変化を利用すること、でありこれを説明する。
【００８０】
すなわち（図２１−２２参照）、分離対象細胞群（Ｓ）の中から特定の属性を有する細胞（Ｔ）を液相中で分離する細胞分離方法であって、少なくとも以下の（１）（２）（３）工程を有する方法。（１）特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程。（２）分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程。（３）微小気泡との接合に起因する比重差または電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する工程、である。
【００８１】
図２１が、「（１）特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程：Ｘ１」の説明模式図である。ここで「Ｘ１」の細胞操作「ＸＸ」が、特定の属性を有する細胞Ｔにするための細胞操作「ＴＸ」と同時発現するように細胞操作するのが好適である。図２１はこれを図示している。
「ＸＸ」は「ＴＸ」を標識するマーカであって、「ＸＸ」は微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作因子で、「ＴＸ」と同時発現する。
【００８２】
なおここで、「ＸＸ」が具体化していない。従来の類似技術では、蛍光蛋白の産生で標識するマーカとするものがある。図２１図中にはＴＸの例として細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」を示す。特許文献１４に例示された細胞変化を促進する方法と装置で細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」による操作を実施するのが好適である。
【００８３】
一方、図２２が、分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程「Ｘ２」の説明模式図であって、「Ｘ２」工程によって「ＴＸ」による操作が成功裏に発現した細胞（図２１の「successsful」）には微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）が産生されているので、微小気泡が多数付着している。  
【００８４】
気体であるＭＮバブルの付着によって、細胞の比重差が生じるので遠心分離・浮遊分離等の比重差による分離を行えばよい。請求項１記載の「壁バブル」状態は遠心分離の一形態であるのでこれを利用してもよい。図１９・図２０の間隙４の他部から被プロセス材を抽出する手段Ｃ２によって、Ｔ以外のＳに属する細胞Ｕを排除すれば、Ｔの分離は容易になる。
【００８５】
また、ＭＮバブルを含む気泡一般に帯電していることが知られている。そのため、ＭＮバブルの付着によって、細胞の電気的特性差が生じるのでこれを利用してもよい。ここで、請求項３または請求項６の電気化学装置の構成を利用してもよい。
【００８６】
すなわち、（３）微小気泡との接合に起因する比重差または電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する任意の工程、を行えばよい。
【００８７】
セルソータとしては請求項１から請求項６のいずれかのプロセス装置にさらに、以下の（Ａ）または（Ｂ）の手段を具備した細胞分離方法によるセルソータである。
（Ａ）微小気泡との接合に起因する比重差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。
（Ｂ）微小気泡との接合に起因する電気的特性差によって特定の属性を有する細胞（Ｔ）を分離対象細胞群（Ｓ）の中から液相中で分離する手段。
【発明の効果】
【００８８】
本発明は、公知の「Ｔａｙｌｏｒ渦リアクタ」と「ＭＮバブル」発生器の組合せ技術を改良して、従来型バイオリアクタの課題である不均一撹拌の問題、目詰まりの問題を解決した。すなわち、請求項１の回転制御によって、泡（気体）と他の液体または固体の被プロセス前材とが穏和な撹拌混合状態となり所望のプロセス効率が向上する。そして、請求項２の周期的逆洗によって、第一第二フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避した。
【００８９】
さらに、軸方向に電気化学反応ゾーンを組合せて電気化学プロセスを兼ねる構成も可能となし（請求項３・６）、軸方向に回転径を変えた（回転対称体の径が回転対称軸方向に漸次単調減少または漸次単調増加している）構成で被プロセス材供給、プロセス後材排出を効率化した（請求項４）。
【００９０】
またさらに、きわめて高度な技術を要する「液滴」制御なしで、「液相中で分離」法による分離方法とセルソータを提案し実用性を確保しつつ簡易化しコストパフォマンスを向上させた。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の基本部分の説明図である。（特許文献１の技術を示す模式図）
【図２】図２（ａ）は、回転手段３の回転レートがレイノルズ数では１２００以下の低速で、気泡は遠心分離の状態にあって回転軸に近い２の側面に多く集合して流動する（壁バブル）。図２（ｂ）は、２の回転手段の回転レートがレイノルズ数では１８００以上の高速の場合で、気泡は間隙４に形成されるＴａｙｌｏｒ渦の渦芯（コア）に多く集まって流動する（コアバブル）。図２（ａ）で隣接Ｔａｙｌｏｒ渦の旋回方向が逆なので、回転する内筒側面で圧力が高い部位と低い部位が交互に形成され、気泡はかかる交互位置の低圧部位に壁バブルとして集合する。
【図３】図２の模式図に示す現象の実験を示す例図。非特許文献２のＦｉｇ．２、Ｆｉｇ．３を転載。
【図４】請求項１の、渦核バブル回転レート（ｒｐｍ１）と壁バブル回転レート（ｒｐｍ２）とを周期的に繰り返すことを説明する模式図。
【図５】フィルタ目詰まり解消のための一般的な逆洗を説明する模式図であって、図５（ａ）の第二フィルタＦＢから第一フィルタＦＡへの（上方）往路の流動と図５（ｂ）のＦＡからＦＢの（下方）復路逆流動との往復流動によって、フィルタがそれぞれ逆洗されるので目詰まり発生を回避する。
【図６】請求項２の実施態様を示す模式図であって、第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空円筒体１の回転軸芯に対し点対称位置に対峙して配設されている。
【図７】図６を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【図８】図６の態様を２つの微小気泡の発生手段Ｍで構成した実施例の模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの一方が動作している。
【図９】図８を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つの微小気泡の発生手段Ｍの他方が動作している。
【図１０】図６の態様を単一の微小気泡の発生手段Ｍと循環配管の連動切替え手段Ｅｘｇとで構成した実施例の模式図である。２つのＥｘｇは連動するものである。
【図１１】図１０を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。２つのＥｘｇは連動して他方の循環配管系に変更されている。
【図１２】図９と図１０の態様を非循環配管系とした態様で、流動体の付加供給源Ａｄｄで流動体の付加供給が常時行われ、かかる付加供給された流動体の過剰量は循環されず排出端Ｄ２ＡまたはＤ２Ｂから非吸引で押し出し排出される態様例の模式図。
【図１３】細胞培養のように被プロセス材が微生物である場合の、循環系にあるフィルタＦＡ・ＦＢの目詰まりが問題である際に対応した態様の模式図。図１３（ａ）ではＦＡ、図１３（ｂ）ではＦＢに至る流れが逆接線方向の鈍角で舵を切る引き込み流れになるので固体成分の引き込みは少ない。
【図１４】請求項４の実施態様の例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にて直線的に漸次単調減少（増加）している例を示す模式図。
【図１５】図１４の態様にて、目詰まり解消の態様を適用した例図である。第一第二の流動体保持室（ＨＡとＨＢ）は、固定中空回転対称体１の一方と他方の底面近傍点対称位置に対峙して配設されている。この配置であれば内包回転対称体２の点対称側面かつ軸方向に離隔した位置から流動が形成され微小気泡が間隙により均一に流されるので好適である。
【図１６】図１５を往路の流動とした場合の復路逆流動を示す模式図である。
【図１７】請求項３および請求項６の、固定中空円筒体（回転対称体）の内側面に一方の電極と、該一方の電極に前記間隙を介し対向する内包円筒体（回転対称体）の外側面に他方の電極と、電極それぞれに電気的に接続された外部端子をさらに具備した態様を示す模式図。本態様は複数の電気化学セルを回転軸方向に形成した態様でもよい（図示略）。
【図１８】請求項４の実施態様の第二例図であって、被プロセス材を供給する手段（Ｃ１）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していて、かつ、内包回転対称体の外径も同様に回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）している例を示す模式図。
【図１９】請求項４の実施態様の第三例図であって、被プロセス材を抽出する手段（Ｃ２）が配設されている部位の中空回転対称体の内径が回転対称軸方向にてなめらかに漸次単調減少（増加）していている例を示す模式図。
【図２０】図１８または図１９のＣ１・Ｃ２配設部分の断面模式図であって、Ｃ１は内筒回転に接線方向から被プロセス材を供給するよう配設するのが好ましく、逆に、Ｃ２は内筒回転接線方向に被プロセス材を抽出するよう配設するのが好ましい。
【図２１】特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程「Ｘ１」の説明模式図である。「Ｘ１」は、特定の属性を有する細胞Ｔにするための細胞操作ＴＸと同時発現するように細胞操作するのが好適である。これを図示している。図中にＴＸの例として細胞をｉＰＳ化する「山中ファクター」細胞操作を示す。ＸＸは微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作因子で、ＴＸと同時発現する。
【図２２】分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程「Ｘ２」の説明模式図であって、「Ｘ２」工程によってＴＸによる操作が成功裏に発現した細胞には微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）が産生されているので、微小気泡が多数付着している。
【符号の説明】
【００９２】
１  固定中空円筒体、またはこれを包含する中空回転対称体
２  １の内壁と間隙４を保ちつつ同軸回転する内包円筒体、またはこれを包含する内包回転対称体
３  ２の回転手段
４  １の内壁と２の側外壁との間隙
７  スリップリングおよびブラシ（回転摺動しつつ電気的接触を保つ手段）
Ａｄｄ  流動体の付加供給源
Ｃ１  間隙４の一部に被プロセス材を供給する手段
Ｃ２  間隙４の他部から被プロセス材を抽出する手段
Ｄ１  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を供給する手段
Ｄ１Ａ  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を間隙に供給する２つの供給端のうち「Ａ」位置にあるもの
Ｄ１Ｂ  微小気泡を含有した気・液混相の流動体を間隙に供給する２つの供給端のうち「Ｂ」位置にあるもの
Ｄ２  流動体を排出する手段
Ｄ２Ａ  間隙から流動体を排出する２つの排出端のうち「Ａ」位置にあるもの
Ｄ２Ｂ  間隙から流動体を排出する２つの排出端のうち「Ｂ」位置にあるもの
Ｅ１  固定中空外筒１の内側面に配設された凹曲面状電極
Ｅ２  回転する内筒２の外側面に配設された凸曲面状電極
Ｅ１０  Ｅ１に電気的に接続された外部端子
Ｅ２０  Ｅ２に電気的に接続された外部端子
Ｅｘｇ  循環配管の連動切替え手段  切替え動作中に回転数を下げる、または、上げるとしてもよい。
ＦＡ  第一のフィルタ（「Ａ」位置にある）
ＦＢ  第二のフィルタ（「Ｂ」位置にある）
Ｈ  流動体保持容器
ＨＡ  第一の流動体保持室（「Ａ」位置にある）
ＨＢ  第二の流動体保持室（「Ｂ」位置にある）
Ｍ    微小気泡の発生手段
Ｍ４    気体吸引手段
Ｍ１１  渦流ポンプの内蔵インペラ
ＭＲ  液体貯留槽
ＲＯＴ  固定中空外筒および同軸回転する内筒との共通の軸と、水平面ないしは鉛直線とのなす角度を、自在に変化させる手段。たとえば回転機構。
ｒｐｍ１  混相流中の微小気泡を、間隙に生じる環状または螺旋状のTaylor渦中心に誘導する早い回転レートであって、レイノルズ数で１８００より大きい「渦核バブル回転レート」。
ｒｐｍ２  混相流中の微小気泡を、内包円筒体の（回転遠心力で）外側壁近傍に誘導する遅い回転レートであって、レイノルズ数で１２００より小さい「壁バブル回転レート」。
Ｓ  分離対象細胞群
Ｔ  特定の属性を有する細胞
ＴＸ  特定の属性を付与する細胞操作
Ｕ  Ｔ以外のＳに属する細胞
Ｘ１  特定の属性を有する細胞（Ｔ）に微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質を産生させる操作をする工程
Ｘ２  分離対象細胞群（Ｓ）と微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡とを液相中で混合する工程
ＸＸ  微小気泡発生手段（Ｍ）で発生する微小気泡と親和性を有する物質（たとえば細胞膜蛋白質）を産生させる細胞操作（たとえば細胞膜蛋白質を発現させる遺伝子の注入）