【手続補正書】
【提出日】平成18年5月22日(2006.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体触媒を、液体の連続流中に置くことにより、遠心力場に存在する少なくとも１つのチャンバー内に生体触媒を収容することを含み、該液体の連続流は重力場に相反する力を生じるように作用し、該生体触媒に作用するすべての力のベクトルの総和が、該生体触媒をチャンバー内のある位置に実質的に固定し、
該液体の水圧は周囲圧よりも大きく、かつ前記チャンバー内には気相が存在しないことを特徴とする生体触媒の収容方法。
【請求項２】
前記生体触媒を収容する前記ステップが複数のチャンバーを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記培地が溶存気体を含有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記生体触媒が支持複合体を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記生体触媒が微生物、動物、植物、細胞内成分、細菌細胞、真菌細胞、酵母細胞、酵素、酵素系、原核細胞及び真核細胞からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記生体触媒が生成物を分泌する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
生成物が気体、金属、重金属、貴金属、抗生物質、酵素、短鎖アルコール、短鎖酸、タンパク質、ホルモン、アミノ酸、窒素性塩基及びアルカロイドからなる群から選択される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記生体触媒が気体供給源から気体を除去する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記生体触媒が化学変換を触媒する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記生体触媒が毒性化合物を無毒化合物に変換する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記生体触媒が小容量又は大容量の溶液から成分を除去する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記成分が金属、硝酸イオン、汚染物質及び二酸化炭素からなる群から選択される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
遠心場内で流れる液体培地に懸濁された生体触媒を収容するための少なくとも１つのチャンバー、
重力に相反し、生体触媒を固定する手段、
液体培地に気相が接触することなく前記液体培地をポンプで供給する手段、
および容器の水圧を周囲の大気圧よりも高く維持する手段を備える、生体触媒をインキュベートする装置。
【請求項１４】
複数の装置が直列に配列されたことを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
複数の装置が並列に配列されたことを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
さらに、生体触媒を有する、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記生体触媒がさらに支持複合体を含む、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
細胞培養及び発酵に使用される、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
本明細書に含まれその一部である添付の図面は、本発明のいくつかの科学的原則および実施形態を示し、その説明とともに本発明の原則の説明に供されるものである。
【図１】
向流式遠心法の主な特徴を示す図である。
【図２】
向流式遠心法における運転力の分析を示す図である。
【図３】
向流式遠心法の主な問題点を示す図である。
【図４】
向流式遠心法の従来処理における数学上の欠点を示す図である。
【図５】
長時間にわたって従来の向流式遠心法を使用した際の固定化粒子への影響を示す図である。
【図６】
本発明のプロセスに使用される改良された向流式遠心法を示す図である。
【図７】
液体の流れとまったく逆向きの遠心場に拘束されている時の粒子に作用する重力の影響による粒子の動きを算定する数学的計算を示す図である。
【図８】
図７の拘束下における、算定された粒子の動きを示す図である。
【図９】
ある半径に固定化された状態での数学的評価を示す図である。
【図１０】
回転する円筒形バイオリアクターチャンバーにおける遠心力と流速力のバランスを分析した図である。
【図１１】
回転する円錐形の生体触媒固定化チャンバー中における遠心力と流速力のバランスを分析した図である。
【図１２】
回転する円錐形の生体触媒固定化チャンバーにおける粒子の三次元配列を示す図である。
【図１３】
回転する円錐形の生体触媒固定化チャンバーにおける粒子の三次元配列においての、層間の(inter-stratum)「緩衝領域」を示す図である。
【図１４】
回転する円錐形の生体触媒固定化チャンバーにおける粒子の二次元配列においての、層間の流速の変位の数学的分析を示す図である。
【図１５】
円錐形の生体触媒固定化チャンバーおよび、その寸法を決定する境界条件の一例を示す図である。
【図１６】
図１５のチャンバーにおける流量１０ｍＬ／分の時の遠心と流速力の位置的変化を分析した図である。
【図１７】
遠心バイオリアクターへの液体投入において、所望の溶存気体濃度を維持するように設計された工程配列のブロックダイアグラムである。
【図１８】
代表的な液流圧レギュレーターの図である。
【図１９】
遠心発酵プロセスの第一の実施形態を回転軸に平行の方向から見たときの断面図である。
【図２０】
図１９のローターボディを回転軸に平行の方向から見たときの図である。
【図２１】
図１９の取り外し可能なバイオリアクターチャンバーの一つの横断面図である。
【図２２】
図１９のローターボディを回転軸に垂直の方向から見たときの断面図である。
【図２３】
回転軸に平行の方向から図２２中に示される点線沿いに見たときの図１９のローターボディの断面図である。
【図２４】
回転軸に平行の方向から図２２中に示される点線沿いに見たときの図１９のローターボディの断面図である。
【図２５】
回転軸に平行の方向から図２２中に示される点線沿いに見たときの図１９のローターボディの断面図である。
【図２６】
回転軸に平行の方向から図２２中に示される点線沿いに見たときの図１９のローターボディの断面図である。
【図２７】
回転軸に平行の方向から図２２中に示される点線沿いに見たときの図１９のローターボディの断面図である。
【図２８】
図１９の回転シャフト中の軸チャンネルおよびその末端の図である。
【図２９】
図２８の回転シャフトの分配ハブの詳細図である。
【図３０】
代表的な高性能端面シールの断面図である。
【図３１】
回転軸に平行の方向から見たときの第二の実施形態の遠心発酵プロセスの断面図である。
【図３２】
回転軸に平行の方向から見たときの図３１のローターボディの図である。
【図３３】
図３１のバイオリアクターチャンバーの一つの横断面図である。
【図３４】
回転軸に垂直の方向から見たときの図３１のローターボディの断面図である。
【図３５】
図３１の回転シャフトにおける軸チャンネルおよびその末端の図である。
【図３６】
代表的な高性能端面シールの断面図である。
【図３７】
切頭円錐に類似する図２１および３３の生体触媒固定化チャンバーの部分の図式的および数学的表現である。
【図３８】
図１９および３１のローターボディを用いて、０．００１および０．０１ｍｍ／分の沈降速度の粒子を図１５に示される寸法および境界条件拘束(boundary condition constraints)下で粒子固定した際の、１０ｍＬ／分までの流量における、流量とローター速度の関係を示すグラフである。
【図３９】
図１９および３１のローターボディを用いて、０．１、１．０および１０．０ｍｍ／分の沈降速度の粒子を図１５に示される寸法および境界条件拘束下で粒子固定した際の、１０ｍＬ／分までの流量における、流量とローター速度の関係を示すグラフである。
【図４０】
図１９および３１のローターボディを用いて、０．１、１．０および１０．０ｍｍ／分の沈降速度の粒子を図１５に示される寸法および境界条件拘束下で粒子固定した際の、１００ｍＬ／分までの流量における、流量とローター速度の関係を示すグラフである。
【図４１】
本発明の第一の実施形態におけるローターサイズと容量との関係を示すグラフである。
【図４２】
本発明の第二の実施形態におけるローターサイズと容量との関係を示すグラフである。
【図４３】
本発明のプロセスの実施形態における、ローターサイズと１００Ｘｇの相対遠心力を維持するのに必要な回転速度の関係を示すグラフである。
【図４４】
二つの遠心バイオリアクターを経由する先駆化学物質の継続的プロセッシングが行えるように設計された、遠心工程配列のブロックダイアグラムである。
【図４５】
固定された生体触媒が、該生体触媒が付着する支持粒子から成る複合体中にある用途に用いることができる実施形態である。
【図４６】
約１×１０10個のピー・プチダ(P. putida)細胞をＣＢＲ中に注入し、固定化した後に
、５ｐｐｍの硝酸ウラニル（ｐＨ＝４．７）の流れを開始した実施例実験の結果を示す。ＣＢＲアウトプットを、ウラニルイオン処理量について、ＩＣＰ−ＡＥＳによりモニタリングした。
【図４７】
培地炭素源として、最初にグルコース上で、その後キシロースに切り替えて（Ｔ＝０において）成長させたエー・プルランス(A. pullulans)培養物からのキシラナーゼ生産の経時的変化を示す図である。
【図４８】
電流測定的に測定した硝酸イオンのインプット対アウトプットレベルの分析の結果を示す図である。
【図４９】
固定化された発酵酵母集団によりエタノールを生じる、例えばグルコースの嫌気性発酵によりエタノールを生じる一つのＣＢＲ実施形態を示す図である。
【図５０】
並列する一列の生体触媒固定化チャンバー中に周期的に導入するための置換微生物細胞を生じる一つのＣＢＲ実施形態を示す図である。
【図５１】
装置が十字形デザインを有する本発明の実施形態である。
【図５２】
フランジ付チャンバーキャップを示す本発明の実施形態である。
【図５３】
フレームおよび安全ハウジングの構造を示す本発明の実施形態である。
【図５４】
金属を分離する本発明の実施形態におけるアウトプット液体流における銅イオン濃度の測定結果対インプット液体流における銅イオン濃度の測定結果を示す図である。
【図５５】
装置が鉱石から金属を分離する本発明の実施形態である。
【図５６】
装置がガスを除去する本発明の実施形態である。