特表 2022-524240 低プロセスエネルギーおよび拡張性を具現化する効率的バイオリアクタ混合および光利用のための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-28

(54)【発明の名称】低プロセスエネルギーおよび拡張性を具現化する効率的バイオリアクタ混合および光利用のための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/02 20060101AFI20220421BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20220421BHJP

   C12N 1/12 20060101ALI20220421BHJP

【ＦＩ】

C12M1/02

C12M1/00 E

C12N1/12 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021569345

(86)(22)【出願日】2020-05-21

(85)【翻訳文提出日】2022-01-18

(86)【国際出願番号】 US2020034097

(87)【国際公開番号】W WO2020237103

(87)【国際公開日】2020-11-26

(31)【優先権主張番号】16/419,974

(32)【優先日】2019-05-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521508586

【氏名又は名称】ソーラークリーン フューエルズ， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ファルコ， ロバート イー．

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB04

4B029CC01

4B029DA10

4B029DB19

4B029DC07

4B029DG06

4B029GA02

4B029GB10

4B065AA83X

4B065BC08

4B065BC25

4B065BC50

4B065CA60

(57)【要約】

本発明の実施形態は、持続的、拡張可能、かつ低エネルギー使用の、バイオリアクタシステム（１）において、可能性として、効果的かつ最適な成長のために、微生物と栄養素（１１）、ガス（９５）、または同等物の最適混合を提供する、またはさらに、藻類等の微生物（１３２）を光の内外に移動させるために使用され得る、流体流調整器（９２）、受動的流動場修正器（９３）、またはさらに、内向きに突出する螺旋スパイン（３）を提供し得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える管類構成要素と、
流体を前記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を前記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を前記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、前記流体流運動力は、前記管類構成要素を通して、前記流体、前記微生物、および前記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と
を備える、バイオリアクタシステム。

【請求項2】

バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を前記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を前記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を前記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、前記流体流運動力は、前記管類構成要素を通して、前記流体、前記微生物、および前記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
受動的微生物流修正器であって、前記受動的微生物流修正器は、実質的に前記管類構成要素全体を通して直交流を前記流体内に受動的に発生させ、実質的に前記管類構成要素内の前記流体中に前記微生物の分散を助長することが可能である、受動的微生物流修正器と、
前記管類構成要素に付着される微生物収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。

【請求項3】

バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を前記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を前記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を前記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、前記流体流運動力は、前記管類構成要素を通して、前記流体、前記微生物、および前記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
流体流調整器であって、前記流体流調整器は、非定常多重規模直交流を前記流体中に誘発し、前記微生物が前記管類構成要素内の前記流体中に分散することを助長することが可能である、流体流調整器と、
前記管類構成要素に付着される微生物収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。

【請求項4】

バイオリアクタシステムであって、
透明管類構成要素と、
流体を前記透明管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
藻類を前記透明管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を前記透明管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、前記流体流運動力は、前記透明管類構成要素を通して、前記流体、前記藻類、および前記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
ガスを前記透明管類構成要素内の前記流体に添加することが可能である少なくとも１つのガス入力と、
光を前記透明管類構成要素の少なくとも一部に提供することが可能である少なくとも１つの照明要素と、
前記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインであって、実質的に前記透明管類構成要素全体を通して直交流を前記流体中に受動的に発生させ、実質的に前記透明管類構成要素内の前記流体中の前記微生物の分散を助長することが可能である、前記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインと、
前記微生物を前記栄養素、前記照明要素からの光、および前記少なくとも１つのガスに持続的に暴露させるステップと、
前記管類構成要素に付着される藻類収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。

【請求項5】

生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップであって、前記管類構成要素は、前記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップと、
微生物を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
栄養素を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
前記管類構成要素の前記内向きに突出する螺旋スパインを用いて、前記流体中の前記微生物の流動を修正するステップと、
成長された微生物を前記流体から回収するステップと
を含む、方法。

【請求項6】

生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素全体を通して流動させるステップと、
微生物を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
栄養素を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
実質的に前記管類構成要素全体を通して直交流を前記流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に前記管類構成要素内の前記流体中の前記微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を前記流体から回収するステップと
を含む、方法。

【請求項7】

生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップと、
微生物を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
栄養素を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
非定常多重規模直交流を前記管類構成要素内の前記流体中に持続的に誘発するステップと、
前記管類構成要素内の前記流体中の前記微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を前記流体から回収するステップと
を含む、方法。

【請求項8】

生物学的活性環境のための方法であって、
流体を透明管類構成要素全体を通して流動させるステップであって、前記管類構成要素は、前記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを含む、ステップと、
藻類を前記透明管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
栄養素を前記透明管類構成要素内の前記流体に添加するステップと、
少なくとも１つのガスを前記透明管類構成要素の中に添加するステップと、
前記透明管類構成要素のうちの少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップと、
実質的に前記透明管類構成要素全体を通して非定常多重規模直交流を前記藻類を含有する前記流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に前記透明管類構成要素内の前記流体中の前記藻類の分散を助長するステップと、
成長された藻類を前記流体から回収するステップと
を含む、方法。

【請求項9】

実質的に前記管類構成要素内の全体を通して直交流を前記流体中に受動的に発生させるステップは、実質的に前記管類構成要素内の全体を通して直交流を前記流体中に受動的に持続的に発生させるステップを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記微生物が前記管類構成要素全体を通して流動するにつれて、前記微生物を前記栄養素、前記ガス、および前記照明要素に持続的に暴露させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記微生物が前記管類構成要素全体を通して前記流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記微生物が前記管類構成要素全体を通して前記流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップは、前記微生物への最小限の損傷のステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

実質的に前記管類構成要素内の前記流体中の前記微生物の分散を助長するステップは、前記微生物を前記管類構成要素内の前記流体中に非均一に分散させるステップを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

前記微生物が前記管類構成要素の内側に粘着することを防止するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項16】

前記流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップ、栄養素を前記管類構成要素内の前記流体に添加するステップ、実質的に前記管類構成要素全体を通して直交流を前記流体中に受動的に発生させるステップ、実質的に前記管類構成要素内の前記流体中の前記微生物の分散を助長するステップ、および成長された微生物を前記流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、請求項８に記載の方法。

【請求項17】

前記バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

ガスを前記管類構成要素から放散するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項20】

前記ガスを前記管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択されるガスを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を前記内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、請求項８に記載の方法。

【請求項22】

前記内向きに突出する螺旋スパイン内の前記少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を前記内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記内向きに突出する螺旋スパイン内の前記少なくとも１つの間隙は、前記内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される複数の間隙を備える、請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記内向きに突出する螺旋スパイン内の前記少なくとも１つの間隙は、前記管類構成要素の内側の上部に沿って位置する複数の間隙を備える、請求項２１に記載の方法。

【請求項25】

前記内向きに突出する螺旋スパイン内の前記少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、前記管類構成要素の内側の上部に沿って位置する複数の間隙を備える、請求項２１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項26】

前記内向きに突出する螺旋スパインを前記管類構成要素内に挿入するステップ、前記内向きに突出する螺旋スパインを前記管類構成要素内に押出するステップ、および前記内向きに突出する螺旋スパインを前記管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択されるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項27】

前記突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く前記管類構成要素の前記内面からのある距離において主要ダクト流の中に突出するように、前記内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項28】

前記流体流中の流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせ、前記内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の前記剥離された流動を防止するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項29】

前記管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される要素から作製される、請求項８に記載の方法。

【請求項30】

前記管類構成要素は、傾けられたもの、前記管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される構成を備える、請求項８に記載の方法。

【請求項31】

前記管類構成要素を垂直に搭載するステップ、前記管類構成要素を水平に搭載するステップ、前記管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、前記管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項32】

前記管類構成要素の少なくとも一部を前記照明要素に暴露させるステップは、前記管類構成要素の少なくとも一部を前記照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項33】

前記管類構成要素の少なくとも一部に暴露される前記光を調節するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項34】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される形状を備える、請求項８に記載の方法。

【請求項35】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、請求項８に記載の方法。

【請求項36】

前記管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、請求項８に記載の方法。

【請求項37】

前記収縮された管類構成要素は、前記管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、請求項３６に記載の方法。

【請求項38】

前記収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する内向きに突出する螺旋スパインを備える、請求項３６に記載の方法。

【請求項39】

前記流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権の主張）
本願は、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１９年５月２２日に出願された、米国特許出願第１６／４１９，９７４号の優先権および利点を主張する、国際出願である。

【0002】

（発明の分野）
本発明の実施形態は、光のより良好な使用、概してより良好な混合、およびさらにより低いエネルギー入力を介した、微生物のより効率的生産のためのバイオリアクタおよびフォトバイオリアクタデバイスおよび方法に関連し得る。本発明のいくつかの実施形態は、藻類を利用し、これは、光栄養、混合栄養、従属栄養、または同等物のいずれかであることができるが、種々の開示されるデバイスの根底にある根本原理は、広範囲の微生物を成長させるために使用されることができる。本発明の実施形態は、光入力の最適使用、低剪断応力、低バイオリアクタ入力エネルギー、可能性として、ガス除去を伴う、ＣＯ_２および栄養素の制御された給送、微生物の持続的生産（対大量生産）、または同等物を提供し得る。いくつかの側面は、栄養素、ＣＯ_２、Ｏ_２、光、糖類のプログラムされた持続的事前に規定された給送（従属栄養および／または混合栄養微生物等を用いて）を含み得、さらに、Ｏ_２、ＣＯ_２、または同等物の持続的除去を提供し得る。重要なこととして、本発明の実施形態は、可能性として、はるかに小さいバイオリアクタの微生物（例えば、藻類等）生産性を保ちながら、ベンチトップから商業／産業用規模まで拡縮され、経済的に実行可能であり得る、バイオリアクタ設計原理およびさらに手順を解明し得る。

【背景技術】

【0003】

発電産業は、電気を再生可能エネルギー源から生産するように圧力をかけられている。多くのバイオ燃料が、再生可能エネルギー源規格を満たすが、しかしながら、バイオマス、バイオディーゼル、およびバイオエタノール等の従来のバイオ燃料、およびバイオガスの源は、国および世界を地理的に横断して均一に分布していない場合があり、一般に、これらの源は、発電設備の近くに位置していない場合がある。同時に、種々の源からの二酸化炭素放出量および他のガス放出量における低減が、ますます必要および／または望ましくなっている。加えて、炭素税の課税またはさらに潜在的課税が、炭素捕捉および利用をさらにより経済的に望ましいものにし得る。典型的には、発電所等の人為的源の燃焼排ガスから二酸化炭素を捕捉し、次いで、それらを隔絶することは、高価であり得、長期的成果は、不確実であり得る（例えば、地球が、震動し得、ガスを再び噴出する可能性、水供給源の地中汚染等）。他方では、光合成は、生物圏内にある炭素をリサイクルする自然な方法である。本プロセスでは、植物等の光合成を実施する生物が、太陽光およびＣＯ_２を使用して、炭水化物、タンパク質、油、および細胞物質を合成し得る。ＣＯ_２からバイオマスへの最も効率的変換体のうちの１つは、微細藻類である（例えば、栄養素の存在下で、太陽熱エネルギーを使用するとき）。藻類は、地球上で最速で成長する光独立栄養生物であり得、さらに、自然界の最も単純な微生物のうちの１つであり得る。実際、藻類に給送されるＣＯ_２の約９０％超は、主に、細胞質量の生産等を通して、吸収されることができる。

【0004】

藻類バイオ技術を使用することで、ＣＯ_２捕捉は、その生産性が、そうでなければ、地球温暖化に寄与する、廃棄物ガスとして大気の中に放出され得る、ＣＯ_２の使用から向上され得る、有用な高価値製品の生産に起因して、有利となり得る。燃焼ガス中のＣＯ_２レベルを低減させる方法としての藻類バイオマスの生産は、乾燥藻類が、概ね石炭に匹敵する、加熱価値を有し得るため、魅力的概念であり得る。さらに、藻類バイオマスはまた、高品質液体燃料に変えられることができ、これは、高温液化（これを経済的に行うことは、廃熱および低コスト電気の供給を要求し得る）等の公知の技術による熱化学変換を通して、原油、または藻類バイオマスの脂質のエステル交換を介して、ディーゼル燃料（例えば、バイオディーゼル）に類似し得る。藻類バイオマスはまた、ガス燃焼発電所において使用するために好適な高度に可燃性の有機燃料ガスを生産するためのガス化のために使用されることができる。

【0005】

藻類培養物もまた、燃焼ガスからの生物学的酸化窒素（「ＮＯｘ」）除去のために使用されることができる。いくつかの藻類種は、広範囲のＮＯｘ濃度および燃焼ガス流率にわたって、ＮＯｘを除去することができる。主要なＮＯｘ成分である、亜酸化窒素（ＮＯ）が、水性相中に溶解され得、その後、これは、ＮＯ_２に酸化され、藻類細胞によって取り込まれ得る。例えば、藻類Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａを使用したＮＯｘ除去は、可能性として、約９６％超のＮＯｘ除去の効率を伴って（明条件下等）、明および暗の両方の条件下で生じることができる。１８年の歳月にわたって、米国エネルギー省（ＤＯＥ）は、再生可能輸送燃料を藻類から開発するための広範な一連の研究に資金援助を行なっている。日本では、政府機関（ＭＩＴＩ）が、プライベート企業と併せて、＄２億５千万超を藻類バイオ技術に投資している。各プログラムは、異なるアプローチをとっているが、本発明のある実施形態によって対処される種々の問題のため、これまで、大規模な商業上の成功は、殆ど成されていない。

【0006】

藻類の付加的有用な使用は、魚餌を生産することであり得る。養魚場の必要性が、急速に増加しつつあり得、鮭または同等物等の他の魚に給餌するために使用される魚の可用性が、減少しつつあり得る。したがって、多くの養魚場は、給餌のために、大豆および他の野菜タンパク質を使用するが、これらの代用品は、これらの養殖された魚を有用な食品とする、オメガ－３脂肪酸を含有しない。藻類は、これらの脂肪酸を有し、したがって、有用な魚餌である。

【0007】

加えて、藻類は、農業のために好適ではあり得ない、汽水およびさらに塩水中でも成長することが可能である。これは、可能性として、深刻な水使用問題を被らずに、藻類生産の全ての利点を可能にし得る。

【0008】

実行可能な藻類ＣＯ_２捕捉、可能性としてさらに、汚染削減に関する主要な障害物は、効率的であるが、費用効果的である、成長システムの欠如である。ＤＯＥの研究は、約４ｋｍ^２もの広大な大規模な開放貯水池内で藻類を成長させることに焦点を当てている。つい最近の２０１６年に、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｇａｌ Ｂｉｏｆｕｅｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ（大規模３年米国政府資金援助プログラム）は、「藻類水路および開放貯水池における藻類の培養は、藻類バイオマスおよびバイオ燃料生産のための最も経済的経路として想定される。今後数十年において、バイオ燃料の予想される規模が発生されるべき場合、藻類は、所望のバイオマス収率のために、数千エーカーの土地において培養される必要がある」と結論付けている。これは、多くの閉鎖フォトバイオリアクタ設計を検査することから得られている。基本的に、水路型貯水池は、低資本入力を要求し得る。しかしながら、開放かつ非制御環境において成長された藻類は、可能性として、環境捕食動物およびさらに競合するより低速の成長種での汚染に起因して、低藻類生産性をもたらし得る。往々にして、突然の貯水池の死渇が、被られている。開放貯水池技術は、大量の希釈藻類水の移動が、非常に大型の攪拌器、ポンプ、および収集器等を要求し得るため、藻類を成長および回収することを法外に高価にしている。

【0009】

上記の影響を低減させるために、大規模な研究が、藻類バイオマス収率に影響を及ぼし得る、藻類貯水池内の細菌、ウイルス、侵襲的藻類種、菌類、およびさらに草食動物等の生物的因子の性質を検査およびさらに理解するために行われており、ある程度の進捗が、成されている。

【0010】

しかし、これらの水路型貯水池に関する主要な問題は、対処されていない。水路型貯水池が、ますます大きくなるにつれて、流動の非常に有意な部分が、パドルホイールによって付与される乱流を被り得ず、したがって、良好に混合しない、またはさらにひどいと、全く混合せず、したがって、ゆっくりと成長する。Ｔｒｅｄｉｃｉ（２００４）が述べているように、「大規模商業用水路における長期生産性は、１２～１３ｇ／ｍ^２／日を超えることは稀である」一方、実験室サイズの貯水池は、４０ｇ／ｍ^２／日に到達している。これに関する我々の理解は、より低い生産性が、パドルホイール乱流が、パドルから約２０パドル弦長下流において減弱し、したがって、大部分（４ｋｍ^２水路において９０％程度）であり得る、水路の周囲の通過の残りの時間の間、藻類が、混合されておらず、したがって、水面の近傍の藻類が、乱流がなくなった後、全てまたは細胞が要求するものより多くの太陽光を得ることになり、藻類がその成長に伴って緑化するにつれて、その下方の藻類がこれらの細胞が必要とする光を得ないように遮光するであろうためであるというものである。したがって、これは、水面の下方に存在する、大部分の藻類は、十分な光の欠如のため、最適に成長し得ない。加えて、表面の近傍の藻類の移動の欠如は、付加的問題を生成し得る。Ｔｒｅｄｉｃｉ（２００４）によると、「屋外の完全太陽光下では、光合成効率は、低放射照度で観察される値の１０分の１～５分の１まで低下する。本非効率の主要な原因は、屋外培養物における微細藻類の成長を著しく限定する現象である、光飽和効果（ＬＳＥ）および光阻害である。主たる問題は、光栄養生物の光合成器官が、低放射照度において飽和し、飽和を上回る放射照度では、吸収された光子は、非効率的に使用され、熱を発生させ、細胞傷害を生じさせ得るということである。ＬＳＥおよび光阻害を克服するためのいくつかの方略が、エンジニアリング（光希釈、超高細胞密度培養、高乱流）、生理学（光順応、栄養素枯渇）、または遺伝子に基づいて、提案されている」。これらのアプローチ（可能性として、いくつかの遺伝子の可能性を除く）は、藻類の潜在的最大成長を限定する結果をもたらし得、故に、他のアプローチが、必要とされる。

【0011】

したがって、可能性として、混合の欠如のため、商業／産業用サイズ水路型貯水池からの収率は、常時、小規模実験室水路型貯水池において取得される収率より低くなり得、乱流が減弱した後の時間から、藻類が、パドルホイールに戻るように循環し、生成された乱流によって再び混合されるときまでの持続時間は、はるかに短くなり得る。

【0012】

さらに、低藻類生産性および広大な平地要件では、本アプローチは、最良シナリオの場合でも、米国の発電所の約１％にしか適用可能ではあり得ない。別の観点から、Ｌａｗｓ ａｎｄ Ｂｅｒｎｉｎｇ（１９９１）は、「米国における石炭火力発電所によって現在放出されているＣＯ_２の２０％が、藻類を成長させるために使用された場合、米国の面積の概ね１％に等しい土地の面積が、藻類の成長のために要求されるであろう」ことを指摘している。石炭の使用量は、以降、低下しており、実質的数の工場が、天然ガスによって取って代わられてきているが、土地需要の深刻性は、残っている。約２０年後、Ｓａｙｒｅ（２０１０）は、水路型貯水池における藻類成長論を再分析し、個々の石炭工場の視点から、「約７，０００エーカーサイズの貯水池が、１日２００ＭＷｈ石炭燃焼の発電所からのＣＯ_２放出量の８０％を捕捉するために要求されるであろう」と結論付けている。再び、土地の大規模な使用であって、これは、多くの産業工場の周囲で利用可能なものを上回る可能性が高い。したがって、産業規模藻類生産の異なるアプローチが、必要とされる。

【0013】

より厳密な土地の制約を伴う、日本のＭＩＴＩアプローチは、光伝送のために光ファイバを利用する、非常に高価な閉鎖された藻類フォトバイオリアクタに焦点を当てている。これらの制御された環境では、はるかに高い藻類生産性が、達成されたが、藻類成長率は、利用されるシステムの資本コストを相殺するために十分なほど高くはない。

【0014】

新しいアプローチは、理論的最大値に及び得ない、全体的低面積収率（またはさらに単位面積あたり収率）と、微細藻類培養を商業用サイズまで拡大することと関連付けられるものとを含み得る、産業が今日正面している限界を克服しなければならない。しかし、つい最近の２０１６年でも、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｇａｌ Ｂｉｏｆｕｅｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔは、依然として、水路型貯水池を擁護している。

【0015】

これまで、封入されたフォトバイオリアクタを産業／商業用規模に拡大するための試みが成されている。開放水路型貯水池と同様に、解決すべき重要な問題は、これらの大規模システムにおいて藻類を均一に成長させるために必要とされる、混合／光入力であり得る。

【0016】

現在のバイオリアクタシステムは、６つのクラス、すなわち、（１）開放水路型貯水池、（２）攪拌式の封入された混合容器、（３）それを通してＣＯ_２（または空気）の泡が、浮上し、藻類、または他の微生物を管壁の近傍の光の内外に移動させ、かつ藻類を給送するために使用され得る、垂直管のアレイ、（５）それを通してＣＯ_２が同一理由のために泡化され得る、バッグ、またはさらに（６）再循環式パイプ流動システムに分類され得る。いくつかは、成長媒体（例えば、布地）が水の中に吊架された、タンクを伴い得る。これらの布地は、それらの上に成長する藻類を回収するために、ブラシで清浄にされ得る。また、機械的に旋回される混合羽根をそれらの中に伴う、短管状反応器を伴うものもある。これらのシステムは、バッチプロセス反応器と見なされ得る。

【0017】

早くも１９５９年には、Ｔｕｌｅｃｋｅ ａｎｄ Ｎｉｃｋｅｌｌが、１９６３年には、Ｗａｎｇ ａｎｄ Ｓｔａｂａが、植物細胞の培養のための２０リットルのバイオリアクタを生産している。１９７０年代初期、Ｊａｐａｎ Ｔｏｂａｃｃｏ ａｎｄ Ｓａｌｔ Ｐｕｂｌｉｃ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＫａｔｏおよびその同僚らが、最大１，５００リットルを混合する際の空気の使用を調査した。その後、２０，０００リットルのシステムが、同社のＮｏｇｕｃｈｉによって使用された。１９８０年代中期、Ｗａｇｎｅｒ ａｎｄ Ｖｏｇｅｌｍａｎｎが、泡ポンプシステムが、良好な生産性および再現可能な流動特性をもたらすパラメータの良好に定義および制御されたシステムを提供する際、他の全てのものより優れていることを実証している。彼らはさらに、流体移動が、それを通して空気混合物が泡化され得る、内部通気管の使用を通して、より良好に制御され得ることを示唆している。そのようなシステムは、有意に拡大され得るが、その運用は、はるかに外部エネルギーを要求し得、バイオ燃料のための生産システムとしての使用のためにコスト効果的ではない場合がある。加えて、垂直泡ポンプシステム内の相互遮光は、所与の占有面積内の総配設システム容量に影響を及ぼし得る。

【0018】

上記に記載のように、泡ポンプ反応器は、典型的には、垂直に配向された同心管状コンテナから成り得、その中でガスが、内側管の底部において泡化され得る。内側管の底部において生成された圧力勾配は、内側管を通して上向きへ、次いで、管間において下向きへの環状液体流を生成する。外部管は、半透明材料から作製されてもよい一方、内側管は、不透明であってもよい。したがって、藻類は、管間を通過する間、光に暴露され得、内側管にある間、暗闇に暴露され得る。明暗サイクルは、反応器の幾何学的設計（例えば、高さ、管径等）によって、および動作パラメータ（例えば、ガス流率）によって決定され得る。泡ポンプバイオリアクタは、従来の機械的に攪拌されるシステムと比較して、より高い質量伝達係数および藻類生産性を有することができる。しかし、哺乳類の細胞産生と同様に、大きな泡は、臨界ガスの不良質量伝達をもたらし得る。小さすぎる泡は、泡生成点の近傍でより大きな剪断をもたらし得、したがって、より多くの藻類細胞が、損傷またはさらに死滅され得る。損傷およびさらに死滅された細胞は両方とも、成分を成長媒体の中に放散させ得、多すぎる場合、健全性、したがって、システムの生産性に著しく影響を及ぼし得る。しかしながら、流動パターンの制御は、非常に大型の泡ポンプバイオリアクタ内では、困難またはさらに非実践的である。泡ポンプフォトバイオリアクタのエネルギー要件は、攪拌されるシステムのものより低くあり得、商品輸送燃料より高い価値の製品のために好適であり得るが、それでも、泡ポンプフォトバイオリアクタのために要求される圧送コストは、実施例として、低価値商品輸送燃料、すなわち、バイオコークス、および魚餌、または同等物にとっては高くあり得る。

【0019】

研究事業計画において使用され得る、別のタイプのフォトバイオリアクタは、泡塔バイオリアクタである。泡塔は、液体媒体中に懸濁された藻類で充填される、半透明で大径の垂直に配向されたコンテナであり得、その中でガスが、コンテナの底部において泡化され得る。泡塔の重要な限界は、それらが、本質的に、バッチプロセスであることであり得る。さらに、米国特許出願第ＵＳ２００８０１５３０８０号は、「精密に画定された流線は、非常に大規模なシステム内では再現可能に形成されず、システムの混合性質を制御することが困難であり得、これは、低質量伝達係数、不良光変調、および低生産性につながり得る」と述べている。

【0020】

完全な混合は、全てのフォトバイオリアクタにおける微生物成長の重要な側面であり得るが、どの規模であっても達成されない。完全な混合は、細胞が、フォトバイオリアクタの規模の全てを横断して、したがって、透光帯から暗帯を横断して、そして透光帯に戻るように移動され、かつ微小規模での運動を含有し、栄養素およびＣＯ_２の完全利用を可能にすることを要求し得る。Ｊａｖａｎｍａｒｄｉａｎ ａｎｄ Ｐａｌｓｓｏｎ（１９９１）は、光透過の深度、すなわち、任意のフォトバイオリアクタ（「ＰＢＲ」）内の透光帯の範囲に関する方程式を開発している。本方程式を高密度貯水池システムに適用することは、５０ｇ／Ｌの細胞密度において、光透過が、約２ｍｍ未満であろうことを示唆する。これは、光透過が、典型的開放貯水池状況における藻類バイオマス生産を限定し得ることを実証する。Ｏｇｂａｎｎａ ａｎｄ Ｔａｎａｋａ（１９９７）は、光合成が、７．３マイクロモル／ｍ^２／秒の光強度を用いて維持され得ることを実証している。したがって、ＰＢＲに入射する光が、本レベルまで減衰され得るとき、これは、透光帯の範囲であると見なされ得る。加えて、Ｌｅｅ ａｎｄ Ｐａｌｓｓｏｎ（１９９４）は、光経路および光強度の両方が、藻類バイオマス生産を増加させ得、光経路が、可能性として、より大きな影響を及ぼすことを見出している。したがって、藻類細胞を透光帯の内外に効率的にもたらし得る、混合プロトコルは、生産的フォトバイオリアクタを有するために不可欠であり得る。

【0021】

可能性として、透光帯の約２倍によって画定されたものより大きい規模において、より良好な光可用性を達成するために、フォトバイオリアクタを改良する過去の試みは、過剰なエネルギーの使用、藻類にかかる過剰な剪断応力、過剰な保守、または同等物を伴わずには、成功していない。Ｔｒｅｄｉｃｉ（２００４）は、その独自の群の実験を含む、その当時公知のフォトバイオリアクタの全てを精査したと考えられ、パイプ型ＰＢＲが、水路型貯水池よりｍ^２／日あたり約５０％多いバイオマス、すなわち、約１．５×１２．５＝１８．７５ｇ／ｍ^２／日を概ね生産し得、これが、自然に生じる乱流混合下にあることを示している。平坦プレートＰＢＲは、約２５～２８ｇ／ｍ^２／日とより多くを生産した。一般に、彼は、平坦プレートバイオリアクタが、拡大のために最も有望性を有し得ると結論付けている。しかし、これらのバッチタイプ生産プロセスは、必要とされるサイズに容易に拡張可能ではない。

【0022】

最高報告藻類生産性のうちのいくつかは、実験室サイズ水路型貯水池（約４０ｇ／ｍ^２／日）およびさらに慎重に配向された平坦プレートＰＢＲ（約２８ｇ／ｍ^２／日）に由来しているものであり得る。

【0023】

水路型貯水池ＢＲ／ＰＢＲに戻ると、Ｍｏｔｔａｈｅｄｅｈは、米国特許出願第ＵＳ２０１４０３１５２９０Ａ１号において、可能性として、水路型貯水池を被覆することによって、その出力を改良することを試みている。汚染およびさらに蒸発問題の多くは、除去され得るが、混合問題は、解決されていない。彼は、波運動をその水路内で生成することによって、混合の改良に対処することを試みている。しかしながら、波によって励起された粒子運動は、観察者が水面の下方に移動するにつれて、指数関数的に減少し得、したがって、水路チャネル内のより深くの藻類は、混合され得ない。

【0024】

別のタイプのバイオリアクタは、タンク型バイオリアクタを含む。例えば、米国特許第５，８４６，８１６号は、三角形断面タンクを開示し得、その中で内部混合が、タンクの底部上にあり得る、頂端を通して上方に押進されるガスの噴流によって駆動され得る。再循環を伴っても、閉細胞型の運動は、壁に近接して再循環細胞内に保持される藻類に光を受光させないであろう。これら等のシステムは、高剪断応力を微生物上にかけると考えられ、それらは、高エネルギー入力を要求し、それらは、構築が高価であり得、かつバッチプロセスであると考えられる。米国特許第７，８２４，９０４号は、藻類を攪拌し得るパドルを伴う、タンクを提供し得る。特に、人工照明をそれら内に伴う、二重逆回転パドルのセットは、光を藻類に提供し得る。これらのタイプのフォトバイオリアクタは、拡大を検討するとき少なくとも３つの短所を有する、すなわち、ａ）それらは、流体移動を保つために、多くのエネルギーを要求し得る、ｂ）それらは、本質的に、バッチプロセスであり得、可能性として、各バッチは、必要とされる藻類のわずかな割合である、および可能性としてさらに、ｃ）これらのプロセスは、非常にコストがかかる高保守システムであり得る。

【0025】

閉鎖フォトバイオリアクタの他の実施例は、米国特許第２，７３２，６６３号、第４，４７３，９７０号、第４，２３３，９５８号、第４，８６８，１２３号、および第６，８２７，０３６号を含み得る。

【0026】

Ｂｕｒｌｅｗ（１９６１）は、藻類バイオリアクタの概要を提供している。これらは、ガラス管と、開放タンクと、開放トレンチと、可能性としてさらに、被覆されたトレンチとを含み得る。これらのシステムでは、二酸化炭素が、可能性として、ガススパージングを介して、液体の中に給送され得る。より最近では、Ｐｕｌｚ（１９９８）が、藻類フォトバイオリアクタを精査したとされており、Ｒｉｃｈｍｏｎｄ（２００４）が、反応器設計を含む、微細藻類培養の一般的最先端技術を精査したとされている。両参考文献（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ（２００４）およびＰｕｌｚ（１９９８））は、自然湖、円形貯水池、および水路反応器等の開放システムが、優勢的な商業用技術であり得ると述べている。藻類の培養のために使用される野外システムの実施例は、米国特許第３，６５０，０６８号、第３，４６８，０５７号、および第４，２１７，７２８号に見出され得る。これらは全て、上記に議論される限界を被る。

【0027】

これまで、フォトバイオリアクタは、乱流を使用して、適切な混合を提供することを試みている。これらは、バイオリアクタのほぼ境界にある、混合規模では、十分なエネルギーを提供することができない。流速を増加させることは、これらの大規模において混合を改良することを試みるが、過剰なエネルギーが流動を駆動するために必要とされ得るため、非常に非効率的であり得る。したがって、フォトバイオリアクタは、乱流運動が細胞を壁まで搬送しない場合でも、入射光が非常に集約的であり得るとき、これらのパイプ内の藻類の大部分がある程度の光（例えば、少なくとも、透光帯の弱側におけるもの）を受けることを可能にし得る、直径約１～約５ｃｍの小径パイプ流フォトバイオリアクタである傾向にある。これらのバイオリアクタを使用する実践者は、可能性として、平均流を高速において移動させることによって、細胞をバイオリアクタ流を横断して搬送する、運動の規模において、十分なエネルギーを生成することを試みる。大規模乱流運動におけるエネルギーは、平均流速に伴って線形に増加し得るため、これは、確かに大規模においてエネルギーを増加させるが、乱流の性質のため、流動増加は、非常にわずかな付加的エネルギーを大規模において生成する。したがって、非経済的量のエネルギーが、平均流を駆動し、所望のエネルギーをこれらの直交流規模において生成するために必要とされ得る。さらに、直交流を生成するために必要とされる高速もまた、多くの藻類細胞に有害であり得る、高流動関連剪断を生成し得る。本明細書で議論されるであろうように、本発明の実施形態は、可能性として、非常にわずかな流動剪断を伴って、さらに、著しく低流速において、これらの必要とされる規模を非常に効率的に提供する。

【0028】

水路型貯水池の場合、大部分は、その表面を空気に暴露させ得（テントまたは温室内でにある場合でも）、そこでは、汚染が容易に生じ得、これは、時として、藻類の死滅、または最低でも、低速成長、または同等物につながり得る。加えて、その意図が、藻類に濃縮されたＣＯ_２を利用させることである場合でも、これらのデバイスは、藻類によって使用され得るまで、ガスを水中に保持する際に非効率的であり得る。さらに、水の蒸発も、生じ得る。いずれの場合も、藻類が回収されるために十分に成長されるまで、流動が貯水池およびパイプの周囲またはバッグおよびシリンダ内で循環されるために、数日かかり得る。通常、従属栄養的に（光を伴わずに）、封入された混合容器内で成長された藻類は、バッチ給送される必要があり得、再び、完全成長のために要求される時間周期後、プロセスは、停止され得る、藻類は、除去され得、容器は、清浄される必要があり得る。

【0029】

これらの藻類生産デバイスの規模の観点から、パイプ型流動システムは、自然乱流が光をこれらの細胞の多くに供給するために十分な混合を生産し得ないため、周囲光がパイプの中心の近傍を流動する藻類に達することを可能にするために、直径が十分に小さくなければならない。同様に、水路型貯水池深度は、光が貯水池の底部まで透過することを可能にするために、十分に浅くある必要があり得る。これは、これらのパイプのサイズを数インチの直径に、貯水池の深度を約４～約８インチに、バッグの幅を数インチに、または同等物に実践的に制限している。赤色および青色光透過が水中で指数関数的に減弱することに加え、藻類が成熟および緑化するにつれて、ＰＢＲの壁の最近傍の藻類は、より離れた藻類を遮光し得、したがって、さらにより少ない光が利用可能となり得る。ほぼ完全成長藻類培養物を通した光透過は、わずか１ミリメートル程度であり得る。これらのシステムの本質的小規模およびその本質的バッチ流動性質は、持続的大出力を有し得る、産業プロセスの廃棄物変換体として使用されるためのオプションを著しく限定し得る。

【0030】

全てのフォトバイオリアクタにおける不良藻類発達およびさらに不良成長率と関連付けられる問題のうちの１つは、実験室または商業用であるかどうかにかかわらず、藻類細胞が透光帯内で費やす時間量および透光帯外で費やし得る時間量に結び付けられ得る。再び、透光帯は、その中で入射光子束が光化学的性質を微生物中に誘起するために十分に大量であり得るものであり得る。

【0031】

成長条件に対する藻類の応答の複雑性の実施例が、Ｒｉｃｈｍｏｎｄ（２００４）に例証されている。「制御された実験室条件下では、細胞密度を光源の強度に対して正確に調節することが可能である。本調節が行われ、細胞成長を阻害する、条件または物質を排除するように配慮されることを前提として、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｓｐ．と呼ばれる藻類は、最大４，０００マイクロモル／ｍ^２／秒の付加的放射照度（直径１．４ｃｍを横断して平坦プレート反応器内の平坦プレートの両側に印加される）の各インクリメントに対して、正に、すなわち、細胞質量の増加された出力率に伴って、応答する。同一効果は、１ｃｍ光路の平坦プレート内で成長された藻類Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ ｌｉｔｔｏｒａｔｅを用いて取得された。ＯＣＤは、１２０から２，０００マイクロモル／ｍ^２／秒に増加する光強度に応答して、着実に、但し、光使用効率における任意の損失を伴わずに上昇した。すなわち、３６０マイクロモル／ｍ^２／秒の束は、約５０ｍｇ／ｌ／時をもたらし、２，０００マイクロモル／ｍ^２／秒は、４００ｍｇ／ｌ／時、すなわち、４００×２４＝９．６ｇｍ／ｌ／日をもたらした。しかし、著しく対照的に、Ｍｏｌｉｎａ－Ｇｒｉｍａ ｅｔ ａｌ．（１９９７）は、そのシステムにおいて、ＰＦＤが８２０から３，２７０マイクロモル／ｍ^２／秒に上昇するにつれて、量子効率における着実な減少を見出している。そのシステムが高放射照度を上手く利用できないことが、光源の強度および希釈率の各上昇が増加された光／細胞（約６から６２）をもたらし、面積生産性が、増加された放射照度（すなわち、８２１から１，６２０マイクロモル光子）に応答して、最初に増加したが、培養物が３，２７０マイクロモル光子／ｍ^２／秒に暴露されたときに減少したという点において認められた。これらの結果間の不一致には、単純な解説が存在しない（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ（２００４））。

【0032】

２つの時間尺度、すなわち、約数ナノ秒～数マイクロ秒であり得る、明反応時間と、約１～約１５ミリ秒であり得る、暗反応時間とが光合成反応に関わり得る。第１の時間尺度は、光反応が瞬間と見なされ得るほど非常に短くあり得、故に、光合成反応中心循環交替時間は、本質的に、暗反応時間に等しくあり得る。

【0033】

しかし、任意のフォトバイオリアクタでは、藻類の全体的成長率に重要であり得る、付加的時間尺度が存在し得る。これは、透光帯の内外への藻類細胞進行時間であり得る。透光帯は、その中に光合成を可能にするために十分な光が存在し得る、領域であり得る。すなわち、これは、藻類の密度に依存し得る、ある距離において、フォトバイオリアクタの壁から藻類懸濁液の中に延在し得る。細胞進行時間は、細胞が反応器の内部の透光帯と暗領域との間で往復して移動するために要求される、平均時間であり得る。これらの運動の速さ、したがって、細胞進行時間は、測定することが困難であり得る。しかし、２つの極値は、推定されることができる。理想的には、細胞をバイオリアクタの光路を横断してその壁にもたらし得る、直交流速度が、ＰＢＲ内で発生され得る場合、これは、藻類細胞が暗帯を横断して透光帯に達するための最短可能進行時間を表し得る。これは、バイオリアクタの直交流寸法の規模の運動であり得る。本運動が、速度ｕを有する場合、寸法Ｄの反応器を交差するための時間は、Ｄ／ｕとなるであろう。他方では、乱流では、ＰＢＲのあらゆる規模の渦が存在し得る。我々が、乱流エネルギーの代表的速度として、いわゆる乱流強度、すなわち、スペクトル分布のｒｍｓ強度を使用する場合、適切に正規化された本測定値は、乱流を発生させたものに依存し得ない。これらの細胞進行時間は、上記に議論された仮定的に指向される直行流速度をはるかに上回り得る。Ｒｉｃｈｍｏｎｄ（２００４）は、細胞進行時間が指向された直行流速度と関連付けられる時間より約３０倍長くなり得ると仮定した。暗帯における藻類細胞時間の有意な短縮を生成することは、フォトバイオリアクタの効率への重要な寄与因子となり得、上記に説明される結果における差異の原因であり得る。当然ながら、水路型貯水池内のパドルホイールの下流における約２０ブレードを上回る直径の場合におけるように、非常にわずかな乱流が存在し得る場合、暗帯内の藻類は、はるかに長い時間にわたって、そこに留まり得る。

【0034】

指向された直交流は、すぐ上で述べられたタイプの機械的入力をとり得る。しかしながら、本発明の実施形態は、指向された直交流を自然乱流の上に生成する。これらの直交流は、例えば、パイプ型ＢＲ／ＰＢＲの壁から、例えば、パイプの円周の周囲全てに、かつその長さにずっと沿って出される噴流のアレイ（ＰＢＲに関する経済的に非実践的概念であり得る）ほど精密に制御され得ないが、我々は、本質的に、必要とされる直交流を発生させることができ、その目標は、藻類が暗帯内で費やす時間を短縮させ、可能性として考えられる光漂白を低減させるように、壁における高光入力下で費やされる時間を減少させることである。

【0035】

藻類のための現在商業的に作用している閉鎖されたパイプ型フォトバイオリアクタは、栄養補助食品、化学物質、抗酸化アスタキサンチン、および脂肪酸オメガ－３等の高価値製品を生成する、藻類を成長させるために使用されている。これらは、典型的には、約５０ｍｍのパイプ径を有し、産業規模の廃棄物質量流率を取り扱うために有用であろうものよりはるかに小さくあり得る、容積を有し、そのような質量流率で稼働される。フォトバイオリアクタ内で培養される藻類の過去の研究は、可能性として、地面に対して水平であって、ラック上にある、平行に配列される、細いボア管を使用している場合がある。これらは、バイオマスを生産するための給送および回収点を含有し得、大表面積対容積比率を要求し得る。高速を利用することに加え、これらのシステムは、多くの場合、部分的に満杯であり得る（例えば、したがって、自由表面を有し得る）、配管を通してバイオマス／成長媒体を圧送することによって提供される、掻混に依拠し得る。一部の混合が、可能性として、自由表面における波のため、生じ得（但し、前述で述べられたように、表面波の下方の粒子運動は、自由表面から下方に移動するにつれて指数関数的に減弱するように、円形に移動する）、付加的光が、藻類に達し得るが、下側は、空気－水界面と関連付けられ得る、高剪断応力を含み得、フォトバイオリアクタ管容積は、完全に利用され得ない。これらのシステムにおける圧送のコストは、それらが大規模でのバイオ燃料の生産において使用されることを妨げることになるはずである。そのようなシステムはまた、可能性として、主に、流体をパイプを通して高速で押動させる必要性と、さらにその付帯接続、継手等を伴う、非常に多数のこれらの小パイプの使用とから生じる、高コストに起因して、数千ヘクタールまでではないにしても、数百ヘクタールを被覆するような非常に大規模でも、実践的ではない。また、パイプが高速流によって生成された圧力に耐えることが可能であるべきであるため、高コストが存在する。別のコストは、非常に多くの「使用中の」継合部の保守を含み得る。また、藻類細胞が自由表面において被り得る、剪断は、液体流の内部におけるものより高くあり得、これは、応力反応、流動の中に放散された化学物質、および可能性として、細胞のうちのいくつかの死滅、または同等物を生じさせ得る。これは、当然ながら、成長され得る藻類のタイプおよび任意の所与の藻類のためのプロセスの生産性を限定し得る。

【0036】

大量の微生物を生産するために、大容積の反応器が、必要とされ得る。上記に説明されるように、藻類質量の割合は、その中の水の体積の約数パーセントであり得る。小パイプが、バイオリアクタのための基礎であり得る場合、非常に多数の小パイプが、要求される体積を達成するために必要とされ得る。上記に記載のように、小径パイプの必要性は、微生物とその成長媒体を完全に混合する必要性と密接に関連付けられ得、光栄養またはさらに混合栄養藻類が使用される場合、それらは、可能性として、一貫した明／暗デューティサイクルを用いて、同時に光に暴露される必要があり得る。乱流混合を提供するために十分な高速で、流体をこれらのパイプを通して移動させるために、大量の圧送電力が、パイプの単位長あたり必要とされ得る（抗力は、約Ｖ^２であって、圧送電力は、約Ｖ^３であって、Ｖは、平均速度である）。しかしながら、これは、いくつかの理由から、遂行されることができない。第１に、流動が強乱流を維持する、したがって、合理的量の混合を有するために十分な高速で移動することによって克服されるために必要とされる摩擦は、大きくあり得る。第２に、パイプが長いほど、圧送システムが克服しなければならない、圧力低下が大きくなる。流動を乱流に保つことは、レイノルズ数Ｒ＝ＵＤ／ｎｕの結果である。乱流に関して、Ｒは、産業粗度パイプ（ガラスパイプは、ある粗度が追加されることを要求し得ることに留意されたい）のためのＲ＞２，０００を上回るべきである。したがって、直径が増加するにつれて、速さは、パイプ径の増加に比例して減速し得る（同一温度、したがって、一定動粘度、ｎｕと仮定する）。したがって、パイプがより大きくなるにつれて、流動は、よりゆっくりと移動し得、乱流は、存続し得ると考えられる。したがって、流動を駆動するために要求されるエネルギーの必要性を満たすために、より大きいパイプが、乱流を維持する必要性からのみ、示され得る。しかし、当然ながら、フォトバイオリアクタでは、我々が述べたように、乱流によって生成された運動を使用して、藻類を光にもたらす問題は、パイプ径が増加するにつれて増加し得、これは、拡大に対する制限要因となり得る。

【0037】

直交流速度が、ある機構によって生成され得る場合、より大きいパイプおよびより低い速さの別の利点は、微生物上に付与される剪断応力がより少なくなり得ることであり得る。これは、より多くの微生物が流動を生き抜くはずであるため、より高い成長率を可能にし得る。

【0038】

しかし、より大きい規模の持続的に処理するパイプ状バイオリアクタは、可能性として、乱流における運動の固有の性質のため、成功していない。残念ながら、乱流の大規模の運動におけるエネルギーは、本流動のレイノルズ数が乱流を生成するために十分に高くあり得るとき、平均流の不安定性によって乱流の中に置かれ得る、総エネルギーのわずかな割合である。乱流スペクトルが、主として、自己相似のままであるため、レイノルズ数が、パイプ径が増加するにつれて、同一に保たれる場合、乱流中のエネルギーは、全体的に減少し得（例えば、乱流エネルギーは、パイプ内の平均流Ｕに比例する）、大渦中の流速は、したがって、減少し得、故に、任意の微生物がより大きいパイプの半径を横断するためにかかる時間は、増加するであろう（距離は、より大きく（経路は、ランダムである）、直交流速度は、より小さい）。これは、パイプ、特に、大パイプの中心の近傍の微生物が、合理的に高速周波数を伴って、パイプの壁に輸送され、それを容認可能率で成長する必要がある光に暴露される、高い確率を有しないはずであることを意味する。さらに、バイオリアクタの内部において以前は受光されていたとされ得る光は、残念ながら、パイプの長さを辿って進み得るにつれて、パイプの壁の近傍の微生物の成長によって妨げられ得る。したがって、我々が述べたように、これまでのフォトバイオリアクタは、光がパイプの中心の中まで深く透過し得るほど十分に小さい規模に保たれている。これらの小パイプシステムは、乱流渦の低直交流強度のため、光を藻類にもたらすことに依拠する。

【0039】

ここで、我々は、不成功であった、拡大されたパイプ型フォトバイオリアクタの２つの実施例を精査する。それらは、乱流（十分に高レイノルズ数において平滑パイプ流中で生産される）自体が所望の成長率を生成するために十分に頻繁に暗帯内にあり得る藻類を透光帯に移動することができないことを例証する。第１のものは、Ｋａｉｌｕａ－Ｋｏｎａ ＨａｗａｉｉにおけるＡｑｕａｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．のパイプシステムである。パイプは、約７．０８インチ～約１６．１インチの直径に及び、約２，０００～２００，０００のレイノルズ数範囲にわたって稼働された。最大で、これは、約１３ｇ／ｍ^２／日の面積生産性を達成した。体積生産性は、０．０５２ｇ／ｌ／日において最大限に達した。拡大されたパイプ型フォトバイオリアクタの我々の第２の実施例は、Ｈｉｄｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａ ＳＡ（Ａｒｇｅｎｔｉｎａ）によって構築されたものである。これは、地面と平行に敷設された約１０インチ径パイプから成る。管は、部分的にのみ充填され、培養物が、約６～１０ｃｍ／秒において循環された。本システムは、約０．２ｇ／ｌ／日（約２４ｇ／ｍ^２／日）を達成することが可能であった。当初、いくつかの点において、フレキシブルパイプの楕円形形状（３５ｃｍ幅×９ｃｍ高）における二次流動の存在を反映し得る、持続可能出力が、存在した。これは、大規模な二次運動を導入するための別の方法であり得る。二次流動は、非常に低速であると考えられた。しかしながら、藻類を透光帯の内外に移動させるために必要とされる直交流を生産しなかった。

【0040】

混合機構は、バルクバイオリアクタにおける課題を提示し得、可能性として、いったん細胞が、バイオリアクタの混合面積から、光合成が生じ得る、太陽熱収集管に通過すると、問題となり得る。フォトバイオリアクタシステムにおける拡大の課題は、細胞損傷をもたらし得る、高強度機械的混合運動からの増加された剪断応力およびさらに高強度乱流誘発運動を含み得る。細胞は、多くの場合、静的流体力学的剪断に対してより耐性があり得、液体／空気表面によって生成された剪断に対してあまり耐性がなくあり得る。細胞損傷および溶解は、泡生成、泡上昇、可能性として、哺乳類細胞に関してのように、液体／空気界面における泡破裂、または同等物を含む、いくつかの点において生じ得る。植物細胞壁は、それらに高引張強度を与え得るが、極度に低剪断抵抗を有し得る、セルロース物質を含有し得る。泡ポンプバイオリアクタにおける固定されたブレードインペラおよびさらに過剰な気流の使用は、細胞破損をもたらし得る、高剪断率を生産し得る。細胞のための高剪断応力を生成し得る、混合のための乱流の最適レベルは、流体流およびさらにガス速度の結果であり得る。細胞密度が増加するにつれて、流体の粘度は、上昇し、これは、栄養素、ＣＯ_２、または同等物の均一混合およびさらに後続最適質量伝達に不利に作用し得る。泡ポンプバイオリアクタ内の高細胞密度における高空気流率は、剪断が大きくなりすぎる結果をもたらし得、細胞破損が、生じ得る。藻類は、懸濁液培養物中の植物の他の種と同様に、剪断に対する抵抗において変動し得る。これは、全ての細胞が成長され得る、標準的フォトバイオリアクタを開発する際の課題の一部であり得る。

【0041】

既存の回転、または振動、または泡押進機能バイオリアクタは、一貫した混合を提供するように拡大されることが実行不可能であり得、これらの流動を駆動するために必要とされる、大量のエネルギーおよびさらに保守を使用し得る。したがって、これらの提案される技法は全て、その押進機能の規模によって限定され得る。これらの大規模バイオリアクタを動作させるための電力およびそれらの資本投資コストの両方が、経済的に法外となり得る。

【0042】

流体速を増加させることによって生産される乱流レベルを増加させることに関するさらなる問題は、乱流エネルギースペクトルにおけるエネルギーの大部分が、バイオリアクタ幾何学形状の幾何学的規模より有意に小さくあり得る、規模にあることであり得る。パイプの場合、エネルギースペクトル内のピークは、パイプ径の約１／５であり得る。これらの規模におけるエネルギーは、ますます小さい規模に伝達され得、該当する場合、非常にわずかのみ、より大きい規模に伝達される。理想的には、フォトバイオリアクタ寸法の規模において混合を生産することができ、より小さい規模において、ＣＯ_２、栄養素、または同等物の必要な伝達のために必要とされる混合を生産するためにのみ十分なエネルギーを含有する、デバイスが、必要とされる。自然パイプ乱流が生成し得る、エネルギーは、これらの小規模の状態になり、これは、上記に記載のように、損傷させる剪断を生産し得るが、理想的には、パイプの中心からの細胞をフォトリアクタ境界における光に対流させ得る、エネルギーをより大きい規模で生産する、機構が、開発される必要がある。微生物細胞は、光の領域の内外に対流され、効率的光合成を可能にするべきである。問題は、パイプ型ダクト流の乱流中に自然に生じるエネルギー分布が、そのエネルギースペクトルの形状を変化させるために、流速変化または面積変化によって操作されることができないことである。

【0043】

熱伝達の分野では、本産業は、パイプ内を流動する流体からまたはそこへの熱伝達を向上させるための方法を開発したと考えられる。これらの用途は、ボイラから冷却塔まで及び得る。熱伝達は、熱エネルギーを壁の直近傍から（可能性として、壁に向かって、または壁から離れるように）移動させることを強調し得る。結果として、パイプ内面は、溝切され得、可能性として、本発明のいくつかの実施形態と外見上の類似性を有する。しかしながら、形状、規模、および結果として生じる流動場修正において、本明細書に説明されるシステムと比較して、熱伝達システムには、主要な差異が存在する。

【0044】

微生物細胞を損傷させずに、過剰なエネルギーを使用せずに、かつ可能性としてさらに、成長された細胞が光を必要とする細胞を遮光することを可能にせずに、正しい量の混合を生産する必要性が存在する。本発明の実施形態は、成長し、外側から入って来る光がバイオリアクタに入射しないように遮断する、またはバイオリアクタの内側のＬＥＤからの光が、成長するために光を必要とし続ける、数ミリメートルを上回って離れた微生物に達しないように遮断し得る、微生物が受ける、運動の規模を提供し得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0045】

【特許文献1】米国特許第５，８４６，８１６号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0046】

本発明の実施形態は、可能性として、大規模およびさらに持続的に生産するバイオリアクタ上において、微生物を効率的に成長させ得る、技術および方法および装置を提供する。

【0047】

上記に議論されるように、食品、燃料、栄養補助食品、および再生可能化学物質の生産のために、最小限のエネルギー入力を使用しながら、大規模で、微細藻類および他の微生物を保護された環境内で成長させる、説得力のある必要性があり得る。要するに、本必要性の特に逼迫した非限定的実施例は、可能性として、ＣＯ_２を使用してその成長から結果として生じるバイオマスが有用な製品に変換され得るように、ＣＯ_２等の産業廃棄物の生産の規模と一貫した規模における、微生物の成長を伴い得る。石炭火力発電発電所、天然ガス発電所、製鋼工場、コンクリート工場、エタノール精製所、または同等物等多くの産業プロセスが、持続的に稼働しており、したがって、その廃棄物をバッチ処理することは、好適な解決策ではない場合がある。これらの全ての場合では、排出物は、大量のＣＯ_２（排出物の約１０～約１５％パーセント）から成り、これは、５００ＭＷ超臨界石炭工場に関して、１日あたり２１，９００，０００ポンドのＣＯ_２にも匹敵し得る！必要性が満たされるべき場合、持続流バイオリアクタおよびその付随的工場は、持続的に放出される非常に大質量のＣＯ_２流を燃料、化学物質、および可能性として考えられる食品補完物に変換する必要があり得る。必要とされるバイオリアクタは、微生物の死滅からの中断が、システムの炭素利用の失敗、したがって、大気中への炭素の導入を引き起こし得るため、非常にロバストであるべきである。最適性能（正しい内部組成物、すなわち、炭水化物、または脂質、またはタンパク質を伴う、微生物の最大成長率と同等であり得る）のために、必要とされる持続流バイオリアクタは、多くの長さ規模にわたって、最適混合度を発生および維持することが可能であり得る。特に着目すべきことは、可能な限り少ない全体的流動を生成するために要求されるエネルギーを使用して、微生物をフォトバイオリアクタの境界における光と接触させる（光合成が遂行されるべき場合）ために、ほぼバイオリアクタの規模と同程度のエネルギーを付与することであり得る。混合が、自然に生じる乱流の強度を増加させることによってよりも効率的に達成され得る場合、より少ないエネルギーが、必要とされ得る。これらの大規模のエネルギー減弱は、小規模のものより低速であることが公知である。

【0048】

本発明の実施形態は、可能性として、最小限のエネルギー入力を使用して、実験室から産業／商業用までの任意の規模において、持続的に生産するＢＲ／ＰＢＲ内での微生物の高速成長を可能にし得る、新しい閉鎖されたダクト型バイオリアクタ／フォトバイオリアクタ（ＢＲ／ＰＢＲ）を提供し得る。種々の実施形態は、可能性として、受動的、定常、非回転、非パルス化、低剪断応力生産式の流体機械混合機構を使用することによって、流動を駆動するために、従来のＢＲ／ＰＢＲより低いエネルギー入力を要求し得る、微生物と栄養素／成長媒体の効率的接触、種々の光栄養生物のために適切な明／暗デューティサイクルにおける光への効果的暴露、および可能性としてさらに、必要に応じたＣＯ_２との効率的接触を有する必要があり得るため、流体混合をあらゆる規模において生産し得る、拡張性を提供し得る。拡張性は、可能性として、薬物および栄養補助食品開発のための光栄養、従属栄養、および混合栄養微生物のより良好な成長、および産業用大煙突からの大質量のＣＯ_２排出物流を取り扱うために使用される、藻類およびシアノ細菌等の微生物のより良好な成長、およびさらに可能性として、排出物が、バイオ修復され、有用な製品に変換され得るように、廃水処置シナリオにおけるより良好な性能を可能にし得る。持続的プロセスは、微生物成長率およびさらに化学プロセスを最適化するために必要とされ得るような精密な給送および／または光暴露要件を提供し得る。これらのＢＲ／ＰＢＲの大規模で、持続流の、低エネルギー要件は、多くの産業プロセスから出されるガス状および液体排出物の生産の性質と一貫し得る。当然ながら、ＰＢＲは、太陽光のみに依存する場合等、準持続的プロセスに適合されてもよい。全ての閉鎖バイオリアクタのように、新しいＢＲ／ＰＢＲの性質は、汚染問題を除去し得、ＣＯ_２およびさらにＯ_２の逃散を防止し得る。低エネルギー入力およびさらに低保守設計は、ＣＯ_２燃焼排ガス、清掃廃水、または同等物を収益化する、燃料のための藻類を成長させる経済的実行可能性に寄与するはずである。これらの特性のうちのいくつかは、現在の微生物ＢＲ／ＰＢＲの限界の多くを除去し得る。本発明の実施形態は、低コスト材料および加工技法を用いて建設され得る。

【0049】

したがって、本発明のある実施形態の目標は、藻類を持続的に混合し、可能性として、細胞を自由表面または壁に向かって（例えば、光帯または透光帯の中に）、かつ再び光から離れるようにもたらし得る、デバイスを提供することである。そのようなデバイスは、壁の近傍の藻類がそこに留まり、光飽和を受けることを防止し得、可能性としてさらに、ＰＢＲの内部の藻類を光にもたらし得、したがって、それらが、十分な光を得て、成長し得るという点で、問題を解決し得る。

【0050】

本発明のいくつかの実施形態のための１つの目標は、微生物を透光帯の内外に効率的に移動させ得る、混合領域のための運動のスペクトルの生成であり得る。そのような運動のスペクトルは、成長向上混合スペクトル（「ＧＥＭＳ」）と称され得る。

【0051】

本発明のいくつかの実施形態における別の目標は、より良好な従属栄養／混合栄養成長が実現されるべきである場合、給送される有機炭素および栄養素を混合するために、大規模においてエネルギーを提供することである。さらに別の目標は、微生物が成熟まで成長するために必要とされる時間にわたって、一定混合度を発生およびさらに維持する能力を含んでもよい。

【0052】

本発明のいくつかの実施形態における目標は、規効率的に、可能性として、非常にわずかな流動剪断を伴って、さらに、エネルギー要件を低減させるように、著しく低速流速において、模拡縮され得る、システムを提供することである。

【0053】

本発明の実施形態におけるさらに別の目標は、可能性として、大規模において、さらに、それを行うための最小量のエネルギーを使用しながら、最適成長実践を使用して、微細藻類および他の微生物を保護された環境内で持続的に成長させ得る、バイオリアクタシステムまたはさらにフォトバイオリアクタシステムを提供することである。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態の１つの目標は、可能性として、産業状況において使用され得る、拡張可能で、持続的に稼働される、コスト効果的ＰＢＲを用いて、少なくとも最大実験室ＰＢＲ成長率に等しい成長率を含み得る。

【0055】

本発明のいくつかの実施形態における別の目標は、容易かつさらに安価に温度制御される、バイオリアクタを提供し得る。さらに、バイオリアクタは、最小保守を要求し得、さらに、可能性として、藻類が成長するにつれて、ｐＨ、栄養素、ＣＯ_２変動、Ｏ_２除去、または同等物に関して調節可能であり得る。

【0056】

本発明のある実施形態の目標は、可能性として、パイプ型バイオリアクタにおいて、かつ可能性としてさらに、直接機械的エネルギー入力または同等物を要求する、ブレード、プロペラ、回転子、泡、ジェット、または任意のデバイスに起因する、機械的押進の使用を伴わずに、強直交流を提供することである。

【0057】

本発明の種々の実施形態の別の目標は、可能性として、成長を最大限にするために必要とされる周波数を伴って、可能性として、微生物を透光帯の内外に移動させ得る、指向された直交流を用いて、微生物が暗帯内で費やす時間を短縮させることを含み得る。

【0058】

必然的に、さらなる目的、目標、および本発明の実施形態は、明細書の他の箇所、請求項、および図面全体を通して開示される。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1】図１は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムの概略図である。

【0060】

【図2】図２は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムの概略図である。

【0061】

【図3】図３は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムの概略図である。

【0062】

【図4】図４は、本発明のいくつかの実施形態による、自然に生じる３Ｄ乱流エネルギースペクトルの実施例である。

【0063】

【図5】図５は、本発明のいくつかの実施形態による、古い（古典的）スペクトル（Ｂ）にわたる新しい乱流エネルギースペクトル（Ａ＋Ｂ）の実施例である。

【0064】

【図6】図６は、本発明のいくつかの実施形態による、効果的光透過に起因する、成長の間の藻類密度を示す。

【0065】

【図7】図７は、本発明のいくつかの実施形態による、図６の断面Ａにおける断面を示す。

【0066】

【図8】図８は、本発明のいくつかの実施形態による、図６の断面Ｂにおける断面を示す。

【0067】

【図9】図９は、本発明のいくつかの実施形態による、図６の断面Ｃにおける断面を示す。

【0068】

【図10】図１０は、本発明のいくつかの実施形態による、図６の断面Ｄにおける断面を示す。

【0069】

【図11】図１１は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを伴う管類構成要素の実施例を示す。

【0070】

【図12】図１２は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の実施例の等角図を示す。

【0071】

【図13】図１３は、本発明のいくつかの実施形態による、アクリルパイプの実施例を示す。

【0072】

【図14】図１４は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の実施例の上面図を示す。

【0073】

【図15】図１５は、本発明のいくつかの実施形態による、図１４の断面Ａ－Ａにおける、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の例示的断面を示す。

【0074】

【図16】図１６は、本発明のいくつかの実施形態による、図１７の断面端面図を示し、Ａ、Ｂ、およびＣは、図１７のＡ、Ｂ、およびＣと関連付けられる、流体粒子経路であり得る。

【0075】

【図17】図１７は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の内側の実施例の切断図を示し、その直交流をもたらす、流体粒子の経路に及ぼされるその効果を示す。

【0076】

【図18】図１８は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の選定された断面平面上へと、ある下流距離にわたって進行する選択された流体粒子の経路の予想の実施例を示す。

【0077】

【図19】図１９は、本発明のいくつかの実施形態による、直交流を用いて、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の選定された断面平面上へと、ある下流距離にわたって進行する、選択された流体粒子の経路の予想の別の実施例を示す。

【0078】

【図20】図２０は、本発明のいくつかの実施形態による、直交流を伴う、約４５度の角度における、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の例示的断面を示す。

【0079】

【図21】図２１は、本発明のいくつかの実施形態による、直交流を伴う、約９０度の角度における、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の例示的断面を示す。

【0080】

【図22】図２２は、本発明のいくつかの実施形態による、直交流を伴う、約１８０度の角度における、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の例示的断面を示す。

【0081】

【図23】図２３は、本発明のいくつかの実施形態による、くぼみによって作製される、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0082】

【図24】図２４は、本発明のいくつかの実施形態による、挿入された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0083】

【図25】図２５は、本発明のいくつかの実施形態による、渦巻管を管類構成要素の中に挿入することによって作製される、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0084】

【図26】図２６は、本発明のいくつかの実施形態による、フレキシブル管類構成要素にくぼみを付けることによって作製される、挿入された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0085】

【図27】図２７は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の実施例を示す。

【0086】

【図28】図２８は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の中に注入される、色素の移動の写真を示す。

【0087】

【図29】図２９は、本発明のいくつかの実施形態による、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の中に注入される、色素の移動の写真を示す。

【0088】

【図30】図３０は、本発明のいくつかの実施形態による、挿入された内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の中に注入される、色素の移動の写真を示す。

【0089】

【図31】図３１は、本発明のいくつかの実施形態による、挿入された内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の中に注入される、色素の移動の写真を示す。

【0090】

【図32】図３２は、本発明のいくつかの実施形態による、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0091】

【図33】図３３は、本発明のいくつかの実施形態による、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0092】

【図34】図３４は、本発明のいくつかの実施形態による、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0093】

【図35】図３５は、本発明のいくつかの実施形態による、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0094】

【図36】図３６は、本発明のいくつかの実施形態による、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0095】

【図37】図３７は、本発明のいくつかの実施形態による、流体流を伴う、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0096】

【図38】図３８は、本発明のいくつかの実施形態による、流体流を伴う、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0097】

【図39】図３９は、本発明のいくつかの実施形態による、流体流を伴う、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0098】

【図40】図４０は、本発明のいくつかの実施形態による、流体流を伴う、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0099】

【図41】図４１は、本発明のいくつかの実施形態による、流体流を伴う、内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0100】

【図42】図４２は、本発明のいくつかの実施形態による、持続的内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0101】

【図43】図４３は、本発明のいくつかの実施形態による、区画化された内向きに突出する螺旋スパインの実施例を示す。

【0102】

【図44】図４４は、本発明のいくつかの実施形態による、間隙を伴う、管類構成要素の断面の例示的端面図を示す。

【0103】

【図45】図４５は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素の例示的上面図を示し、螺旋スパイン内の間隙およびガス泡移動を示す。

【0104】

【図46】図４６は、本発明のいくつかの実施形態による、収縮された管類の実施例を示す。

【0105】

【図47】図４７は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過対確率論的に均一な藻類成長の実施例を示す。

【0106】

【図48】図４８は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過対確率論的に均一な藻類成長の実施例を示す。

【0107】

【図49】図４９は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過対確率論的に均一な藻類成長の実施例を示す。

【0108】

【図50】図５０は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過対確率論的に均一な藻類成長の実施例を示す。

【0109】

【図51】図５１は、本発明のいくつかの実施形態による、内側管類構成要素の実施例を示す。

【0110】

【図52】図５２は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過の実施例を示す。

【0111】

【図53】図５３は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過の実施例を示す。

【0112】

【図54】図５４は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過の実施例を示す。

【0113】

【図55】図５５は、本発明のいくつかの実施形態による、光帯透過の実施例を示す。

【0114】

【図56】図５６は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素内に外向きに突出する螺旋スパインを伴う、内側管類の実施例を示す。

【0115】

【図57】図５７は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素内に外向きに突出する螺旋スパインを伴う、内側管類の実施例を示す。

【0116】

【図58】図５８は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素内に外向きに突出する螺旋スパインを伴う、内側管類の実施例を示す。

【0117】

【図59】図５９は、本発明のいくつかの実施形態による、二重螺旋の実施例を示す。

【0118】

【図60】図６０は、本発明のいくつかの実施形態による、三重螺旋の実施例を示す。

【0119】

【図61】図６１は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムのための例示的レイアウトを示す。

【0120】

【図62】図６２は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムのための例示的レイアウトを示す。

【0121】

【図63】図６３は、本発明のいくつかの実施形態による、人工照明を使用する、バイオリアクタシステムのための例示的レイアウトを示す。

【0122】

【図64】図６４は、本発明のいくつかの実施形態による、人工照明を使用する、バイオリアクタシステムのための例示的レイアウトを示す。

【0123】

【図65】図６５は、本発明のいくつかの実施形態による、プール内のバイオリアクタシステムのための例示的レイアウトを示す。

【0124】

【図66】図６６は、本発明のいくつかの実施形態による、傾けられた管類構成要素の実施例を示す。

【0125】

【図67】図６７は、本発明のいくつかの実施形態による、温室内のバイオリアクタシステムの実施例を示す。

【0126】

【図68】図６８は、本発明のいくつかの実施形態による、大規模バイオリアクタシステムの実施例を示す。

【0127】

【図69】図６９は、本発明のいくつかの実施形態による、発電所を伴う、バイオリアクタシステムの実施例を示す。

【0128】

【図70】図７０は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素内の色素の移動の写真の実施例を示す。

【0129】

【図71】図７１は、本発明のいくつかの実施形態による、管内の藻類成長の実施例を示す。

【0130】

【図72】図７２は、本発明のいくつかの実施形態による、図７１における管類のある断面における、藻類の断面密度およびその中の光の透過の実施例を示す。

【0131】

【図73】図７３は、本発明のいくつかの実施形態による、図７１における管類のある断面における、藻類の断面密度およびその中の光の透過の実施例を示す。

【0132】

【図74】図７４は、本発明のいくつかの実施形態による、図７１における管類のある断面における、藻類の断面密度およびその中の光の透過の実施例を示す。

【0133】

【図75】図７５は、本発明のいくつかの実施形態による、図７１における管類のある断面における、藻類の断面密度およびその中の光の透過の実施例を示す。

【0134】

【図76】図７６は、本発明のいくつかの実施形態による、管類構成要素内の微生物の分散の実施例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0135】

本発明は、種々の側面を含み、これは、異なる方法において組み合わせられてもよい。以下の説明は、要素を列挙し、本発明の実施形態のうちのいくつかを説明するために提供される。これらの要素は、初期実施形態とともに列挙される。しかしながら、それらは、任意の様式において、かつ任意の数において組み合わせられ、付加的実施形態を生成し得ることを理解されたい。種々の説明される実施例および好ましい実施形態は、本発明を明示的に説明されるシステム、技法、および用途にのみ限定するものと解釈されるべきではない。示される具体的実施形態または実施形態は、実施例にすぎない。本明細書は、広範な請求項および各実施形態、さらに、他の実施形態が除外され得る、請求項を支持するものと理解されるべきであって、そのようなものとして意図される。重要なこととして、単なる例示的実施形態の開示は、より広範な請求項または同等物において採用され得る、いくつかの方法または実施形態のうちの１つにすぎないように成され得る、他のより包括的請求項の範疇を限定することを意味するものではない。さらに、本説明は、任意の数の開示される要素を伴って、各要素のみを伴って、また、本または任意の後続用途における、あらゆる種々の順列および組み合わせの全ての要素を伴って、あらゆる種々の実施形態、システム、技法、方法、デバイス、および用途の説明および請求項を支持および包含するものと理解されたい。

【0136】

既存のバイオリアクタおよびフォトバイオリアクタの前述の不利点に照らして、本発明の実施形態は、可能性として、今日経済的に達成可能ではない規模において、閉鎖フォトバイオリアクタシステム等のバイオリアクタシステムのための微生物（例えば、藻類、シアノ細菌、または同等物）の向上された生産性を提供し得る。しかしながら、本明細書に説明されるシステムを生成するために要求される修正は、微生物成長およびさらに低エネルギー使用の有意な利点とともに、小規模またはさらに大バイオリアクタおよびフォトバイオリアクタのいずれかに適用されることができる。

【0137】

本発明の実施形態は、有意なエネルギーを、可能性として、装置の直径の直行流規模において、直行流混合運動の中に導入し、かつ可能性として、乱流エネルギースペクトル全体を横断してエネルギーを運動に付与し得る、持続的に存在する静的混合デバイスを含み得る、光栄養、従属栄養、混合栄養、または同等物微生物を成長させるように修正される、持続的に流動する閉鎖バイオリアクタを提供し得る。本発明の種々の実施形態におけるバイオリアクタシステムは、可能性として、混合運動が、大制御度を用いて、さらに、非常にわずかなエネルギー損失をもたらし得る、低剪断応力を伴って、付与され得るため、非常に多数の微生物を成長させるために使用されることができる。

【0138】

本発明の実施形態は、成長向上混合スペクトル（「ＧＥＭＳ」）と呼ばれる、優れた流体混合エネルギースペクトルであり得る、新しいエネルギースペクトルを生成し得る、流体流調整器（９２）またはさらに受動的微生物流修正器（９３）を提供する。ＧＥＭＳをバイオリアクタ内に生成する能力は、可能性として、混合目的のために、可能性として、流体を攪拌するための非常にわずかな付加的機械的エネルギーを利用しながら、従来のバイオリアクタのサイズを有意に超えるサイズまでの拡張性を可能にする。

【0139】

ＧＥＭＳは、（約Ｄの）大規模な流動中により多くのエネルギーを含有し得る、エネルギースペクトルであり得る。これらの規模は、長時間にわたって存続し得る。流体流およびその中に含有されるアイテムが、内向きに突出する螺旋スパインの近傍に来ると、可能性として、時間および空間において非定常であって、さらに、特性が楕円形である、流動剥離をもたらし得、さらに、その周囲の幾何学形状に依存し得る。内向きに突出する螺旋スパインは、流動（その中の微生物とともに）をパイプ型反応器の壁における光源にもたらし得る。

【0140】

いったん所望の流動剥離を生成し得る、内向きに突出する螺旋スパインまたは任意のデバイスが、設計される、生成される、またはさらに、パイプ型バイオリアクタ内に配設され得ると、形状を移動または変化させる必要はない。これは、静的流動修正器またはさらに受動的混合デバイスと見なされ得る。受動的混合デバイスによって誘発される剥離の性質のため、バイオリアクタは、実験室規模から産業／商業用規模まで、微生物を処理するために設計およびさらに使用されることができる。ＧＥＭＳを生成するために、デバイスの任意の機械的運動が存在しなくてもよいため、任意のモータまたは電気は、要求されなくてもよい。直交流の確立は、エネルギーを主流から取り出し得るが、ＧＥＭＳバイオリアクタ内の全体的流動は、パイプ型バイオリアクタまたはフォトバイオリアクタにおいて現在使用されるものより低速のバルク速さで稼働され得るため、例えば、藻類を生産するためのエネルギー要件は、実際には、低くなり得る。要求される受動的混合デバイスは、バイオリアクタの主要境界表面の直径（例えば、パイプの直径）または可能性としてさらに共軸方向実装における間隙サイズに対応し得、それが導入し得る、ＧＥＭＳ混合は、混合機構に比例的に対応し得る。

【0141】

本議論における実施例は、微細藻類の成長に関する議論を含む。これは、本開示の範囲をいかようにも限定することを意味するものではない。藻類または微細藻類または同等物の任意の議論は、任意のタイプの微生物に適用されてもよい。本発明の実施形態は、可能性として、広範囲の微生物、藻類の成長、藻類の遺伝子修正、または同等物を最適化するために作製され得る、直交流運動のスペクトルを修正してもよい。加えて、本発明のいくつかの実施形態は、円形パイプ等の円形管類構成要素を含む。しかしながら、これは、非限定的実施例にすぎず、本発明は、任意の断面のチャネルが利点をもたらし得るため、丸みを帯びたパイプに限定されないことを理解されたい。

【0142】

本発明の実施形態は、細胞破損をもたらし得る、高剪断率を生産し得る、バイオリアクタシステムを回避することを試みる。細胞のための剪断応力を生成し得る、混合するための乱流の最適レベルは、流体流およびさらにガス速度の結果であり得る。乱流の最適強度が、スペクトルの規模の完全範囲にわたって、（可能性として、ブレードインペラまたは過剰な気流以外の）他の手段を介して生成され得る場合、細胞破損は、低減されることができる。細胞密度が、増加し得るにつれて、流体混合物の有効粘度は、上昇し得、これは、栄養素の均一混合およびさらに後続最適質量伝達に不利に作用し得る。懸濁液培養物中の植物の他の種と同様であり得る、藻類は、剪断に対するその抵抗において変動する。これは、全ての細胞が成長され得る、標準的フォトバイオリアクタを開発する際の主要な課題となっている。表面から剥離された流動を介して、可能な限り緩慢に直交流運動を生産することが望ましく、したがって、可動デバイスは、推進力を流体に付与するために必要とされなくてもよい。

【0143】

これまでのバイオリアクタシステムのパイプ中で完全に発達された乱流は、パイプの直径の規模において、非常にわずかなエネルギーを生成し得る。図４は、自然に生じる３Ｄ乱流エネルギースペクトルの実施例を示し、ｘ－軸は、発生され得る、運動の規模の波数を表す。波数は、１／波長に比例し、波長は、渦のサイズの表現である。波数は、ゼロから無限遠まで及び得、より小さい波数は、運動のより大きい規模を表し得る。これらの規模のそれぞれにおけるエネルギーは、ｙ－軸に表される。図４から理解され得るように、大規模運動では、非常にわずかなエネルギーが存在し、「Ｄ」で標識された境界線は、パイプの直径のサイズである、渦中のエネルギーを表す。

【0144】

多くの直径のパイプ長にわたって、パイプの中心からパイプの壁まで、および壁から中心に戻る、非常に低速の質量の輸送が存在する、または本質的に存在し得ない。パイプ型バイオリアクタでは、微生物は、可能性として、自然に生じる乱流によって、パイプの中心からその壁まで、およびその逆へと、非常にゆっくりと輸送され得る。乱流中のエネルギーは、さらに高速（また、微生物を損傷させ得る、高剪断応力を生産し得、より多くのエネルギーを使用し得る）において、パイプ内の平均流速に比例し得るため、パイプを横断した輸送のための時間規模Ｄ／ｕ’（ｕ’は、乱流の強度であって、Ｕは、平均流速である）は、微生物がパイプの単位長あたりそれ以上より頻繁に壁に達し得ないようなものである。

【0145】

これは、乱流の当業者に周知であるように、さらに、乱流エネルギースペクトルの大規模が準自己相似であり得るためであり得る。エネルギースペクトルは、流動の速さが変化し得るにつれて、形状を変化させ得ない。サイズは、増加し得る（例えば、スペクトル形状下の面積は、増加し得る）。したがって、平均パイプ流速が増加し得るにつれて、より多くのエネルギーが大規模運動中に存在し得る（これは、あらゆる規模に関して比例して当てはまり得る）が、異なるタイプの渦が存在し得ず、かつ新しい大渦のための任意の新しいエネルギーも存在し得ない。これは、パイプ径を横断して藻類の輸送を生成するために必要とされ得るものである。

【0146】

本発明の実施形態は、ダクトの内部から、ダクトの壁においてフォトバイオリアクタに入射し、さらに、透過し、上記に説明されるように、透光帯を生成し得る、光への、藻類細胞等の微生物の伝達（例えば、その細胞質量の伝達、すなわち、質量伝達）に焦点を当て得る。透光帯は、可能性として、成長し、色が濃くなった、藻類を、壁から離れるように移動させ、それらを、可能性として、それらがその色を濃くするためにそれほど多くの光を受光していないため、まだ十分に成長されていない場合がある、パイプバイオリアクタの中心のより深くにあり得る、他の藻類細胞に取って代わらせることによって、壁における可能な限り多くの光がパイプの内部の藻類細胞に達することによって、効果的に深層化され得る。藻類をパイプの中心から壁に向かって対流させるために十分に大きくあり得る、規模を生成することが望ましくあり得る。パイプ流の中心領域は、本質的に、非粘性であり得るため、これらの規模は、定義上、非粘性であるべきである（例えば、粘度によって支配されない）。流体力学の当業者にとって、これは、運動の規模が、レイノルズ数から独立し、それらが、主として、パイプ流の非粘性外側領域を横断して、パイプ壁までずっと藻類細胞を搬送し得ることを意味し得る。レイノルズ数非依存性はさらに、流動の全体的速さを変化させることを可能にし得、結果として生じる直交流動態を変化させ得ない。本発明の実施形態は、大規模直交流を生成するように作用し得る。これらの大規模運動は、粘度によって影響され得ないため、それらはまた、藻類懸濁液の密度が増加するにつれて、影響され得ず、偶然に、細胞成長とともに、混合物の粘度は、増加し得る。したがって、それらは、パイプを横断して藻類を輸送する必要性を反映させ得る、規模である。これらの運動は、本明細書で議論されるように、同様にレイノルズ数から独立し得る、剥離プロセスによって発生され得るため、可能性として、主流を駆動するために必要とされるエネルギーを減少させるために、流動を減速させるための労力が行われ得るにつれて、影響され得ない。

【0147】

そのような流動を生産することは、一般に、システムおよび方法が、熱伝達デバイスよりダクト径に対してはるかに大きい必要があり得ることを意味し得る。それらはまた、熱伝達増強デバイスよりはるかに大きい軸方向規模（例えば、ピッチ）であり得る。デバイスが粘性底層規模と相互作用するための要件は、存在し得ず、流体粘度自体が増加する藻類密度に伴って変化し得るにつれて、それらを、可能性として、本質的に同一に動作させることの所望が、存在し得る。しかしながら、発生される直交流が、それらが向かって指向され得る、壁の一部と相互作用し得るにつれて生じ得る、非粘性／粘性相互作用が、存在し得る。新しいデバイスは、高剪断応力を有するように設計され得る、熱伝達増強デバイスとは対照的に、非常にわずかな剪断応力を有し得る。本発明の実施形態は、質量伝達システムと見なされ得る。

【0148】

さらに、バイオリアクタにおける広範囲の規模にわたる混合が、全ての微生物の高かつさらに一貫した成長率を可能にするために不可欠であり得るが、熱伝達を向上させるための混合と異なり、流体に付与され得る、したがって、その流体中の微生物に付与され得る、剪断応力は、そのような混合から生じ得、微生物を損傷しないように、可能な限り低速に保たれるべきである。故に、バイオリアクタ内の微生物、およびガス（例えば、ＣＯ_２およびＯ_２）、および栄養素の質量伝達につながり得る、新しいデバイスおよび根本原理を検討するとき、熱伝達増強デバイスの範囲は、確実にこれらの要件を殆ど満たさない。パイプ流バイオリアクタ内の成分を混合する目的はまた、パイプへまたはさらにそこからの熱伝達と異なり得る。バイオリアクタでは、微生物のそれらを辿った混合のあらゆる規模が、重要であり得る。最小規模における本混合は、微生物が、ガスを交換し、さらに、栄養素を餌にすることを可能にし得る。パイプの規模では、水中のＣＯ_２と栄養素の混合は、それらをパイプの中心の中に持続的に再導入するとき、微生物によるその利用のために重要であり得る。

【0149】

高剪断応力を生成せずに、全ての必要規模の混合を得ることは、重要な概念であり得る。本発明のいくつかの実施形態は、可能性として、非常に低剪断を伴って、混合のために必要とされる非粘性の大規模およびあらゆる必要規模を生成し得る、拡縮され、受動的な、螺旋模様の規定された波長を円形ダクト（または任意の他のダクト形状）の中に提供する。

【0150】

本発明の実施形態は、１）反応器寸法を横断して延在する、直交流を生産し得る、運動の非定常スペクトルをもたらし、２）可能性として、付与される運動のあらゆる規模において、一定変動エネルギースペクトル強度を保ち、３）可能性として、反応器の長さにずっと沿って、可能性として、藻類の成長全体を通して、または必要とされる場合、藻類発達の事前に規定された段階において、大規模運動におけるエネルギーをアルゴリズム的に調節し得る、本一定変動エネルギースペクトルを保ち、可能性としてさらに、４）バイオリアクタの一次規模（例えば、その壁間の距離）の規模において、有意により多くのエネルギーを有し得るという点で、古典的乱流エネルギースペクトルと異なり得る、押進機能を藻類懸濁液上に持続的に印加し得る、方法およびシステムを提供し得る。藻類は、それらが、バイオリアクタの壁の中に入射する光の光子源の中に、可能性として、次いで、壁から離れるように、さらに、可能性として、多すぎる光を受光することによって損傷されずに、高強度光エネルギーから外に移動されるべき場合、これらの規模において移動される必要があり得る。藻類に、一定明／暗デューティサイクル（例えば、光適合性）を被らせることが望ましくあり得る。実験室では、これは、例えば、可能性として、磁気攪拌器またはさらに回転プロペラを使用することによって、小リットル規模のバイオリアクタ上で行うことが可能であり得る。しかし、上記に概略されるような古典的バイオリアクタを使用して、はるかに大きい商業用規模でこれを行うことは、容認不可能なほど大量のエネルギーを使用し、容認不可能なほど高剪断応力を藻類上にかけ（その細胞を損傷させ得る）、可能性としてさらに、大量の土地を占有せずには、不可能であり得る。さらに、これらのこれまでのデバイスにおける明／暗サイクルは、長暗時間を有し、さらに、本発明の実施形態において生じ得るように確率論的に定常ではなく、非常に非周期的であり得る。

【0151】

本発明の実施形態は、流動全体の混合をもたらし得る、受動的デバイスを提供し得る。これは、変動エネルギーを、藻類細胞を高光強度の場所の内外にもたらすことに最も関わり得る、運動、例えば、バイオリアクタの規模の直交流運動の規模に追加することによって、図４において表されるような古典的３次元乱流エネルギースペクトルを増強させることであり得る。図５は、新しいスペクトル（Ａ＋Ｂ）および古い古典的スペクトル（Ｂ）の実施例を示す。本エネルギースペクトルは、流動場内の種々の渦中のエネルギー対渦のサイズ（サイズは、長さ規模にわたるその旋回によって定義され得る）のプロットであり得る。渦のサイズは、ｘ－軸を右に移動するにつれて、より小さくなり得る（例えば、より小さい規模の渦は、ｘ－軸の右にある）。新しい向上されたスペクトルは、藻類（または他の微生物）が、渦巻貫入修正パイプを辿って流動し、成長するにつれて、一定形状および大きさを有し得る。すなわち、付加的エネルギーは、面積「Ａ」におけるエネルギーであり得る。新しい向上されたエネルギースペクトルは、可能性として、流体流調整器またはさらに受動的微生物流修正器がパイプ型バイオリアクタの軸にずっと沿って存在し得るため、確率論的に定常であり得る。向上を伴わずに、パイプ内に存在し得る、乱流エネルギースペクトルでは、エネルギーは、上記に記載のように、曲線「Ｂ」下のみに存在し得る。通常乱流パイプ流では、流動は、基本的に、可能性として、偶発的偏位（パイプ径規模と比較される規模では稀）を伴って、壁に向かって、かつさらにそこから離れるように、パイプの軸に沿って流動し得る。

【0152】

図６は、その壁の周囲で均一に照明される、管状フォトバイオリアクタ内の自然に生じる乱流条件下での藻類成長の代表または平均流結果を示す。パイプの壁の近傍にあり得る、藻類は、長すぎる時間にわたって、そこにそこに留まり、光を受光し、高速で成長し、濃くなり得る。結果は、パイプ内のより深くにある藻類細胞の遮光となり、したがって、壁およびまた光から離れ得る、全ての藻類のより低速の成長となり得る。これは、パイプの中心におけるより薄い陰影によって表される。概念的に、パイプが、十分な長さであり得る（例えば、藻類が成長するためにより多くの時間を与えられることに匹敵する）場合、最終的に、一部のエネルギーが大規模において存在するであろうため、全ての藻類が、成長し、さらに濃くなり得るが、これは、しかしながら、中心線から壁に非均一に藻類を搬送し得る。当然ながら、本不均一成長は、非効率的生産をもたらし得、より長い常駐時間が、高強度光の近傍の藻類に生じ得、これは、藻類の一部の光漂白、その死滅、および可能性としてさらに、他の細胞の発達不良をもたらし得る。

【0153】

図６は、効果的光透過に起因して、成長の間のフォトバイオリアクタのパイプ内の平均藻類密度の非限定的実施例を示す。流体流方向（１０２）は、右から左へであり得る。藻類が、成長し、その密度が、パイプ壁上で増加するにつれて、パイプの中心の藻類成長を減速および／または停止させ得る。開始（１００）時、光は、図７において表される断面Ａ（断面Ａ）上に示されるように、壁からパイプの中心へ透過することが可能であり得る。これは、約１００％光透過にあり得る。藻類が、成長するにつれて、光透過は、減少し得、パイプの中心における藻類成長は、減少し得る（９９）（図８（断面Ｂ）および図９（断面Ｃ）において表される断面Ｂおよび断面Ｃ参照）。図８は、約７０％光透過にあり得、図９は、約３０％光透過にあり得る。最後に、いったん藻類が、パイプの端部、すなわち、断面（１０１）において成長され得ると、該当する場合、パイプの側面から離れた非常にわずかな藻類成長が存在し得る（図１０（断面Ｄ）において表される断面Ｄ参照）。

【0154】

自然に生じる乱流では、より大きい規模運動が存在し得、その一部は、パイプの直径の規模であり得るが、それらは、乱流のエネルギーの非常にわずかのみを有し得、したがって、非常に低速な直交流運動をもたらし得る。これらは、可能性として、それらが、藻類を、あまりにゆっくりと壁における光に向かって、かつそこから離れるように移動させ、最適藻類成長をもたらすことができないため、藻類成長にとってあまり有用ではあり得ない。自然に生じる乱流は、生物学的システム内において混合目的を補助するとき、主に、微生物と、例えば、栄養素およびＣＯ_２／Ｏ_２のより良好な接触を可能にし得る、規模において、補助し得る。パイプ乱流は、藻類細胞を壁における光の中にもたらす、またはこれらの細胞を壁から離れるように移動させることが得意ではあり得ない（線および文字「Ｄ」によって示されるパイプ径の場所における図４の低エネルギー参照）。成長向上混合スペクトル（「ＧＥＭＳ」）と称され得る、図５の新しい向上されたスペクトルは、可能性として、藻類を、壁においてバイオリアクタの中に入射する高強度光と接触させ、次いで、それらをそこから離れさせ得る、規模において、細胞を移動させ得るため、藻類成長にとって重要であり得る。通常の乱流では、光が導入され得る、壁に向かって、かつそこから離れるように、藻類を搬送するために、ほぼパイプ径の運動中にわずかなエネルギーしか存在し得ないため、これは、古典的藻類成長問題につながり得る。すなわち、フォトバイオリアクタの壁の近傍の藻類は、高速で成長し、緑化し、主として、壁の近傍に留まり、さらに、光がパイプ内の藻類の残りに達しないように妨害し得（例えば、それらは、これらの藻類を入射光から遮光する）、これは、したがって、図６－１０において理解され得るように、成長しない、または非常にゆっくりと成長する。

【0155】

図７０は、標準的平滑壁付き管類構成要素（２３）の中心線の中に注入されている、色素（希釈ポリマー溶液と混合され、染色された粒子経路をより容易に追従することを可能にする）の例示的移動の写真を示す。ポリマー色素経路は、６インチ径パイプ内の注入器の下流の１０個のパイプ径を中心とするランダム時間において示される。これらの図は、「自然乱流」（掻混現象）が生産し得る、ある範囲の側方またはさらに直行流混合を表し得る。本流動のレイノルズ数（流動が乱流であるかどうかのインジケータ）は、約１０，０００であって、乱流は、約２，０００のレイノルズ数に設定され得ることが公知であり得る。したがって、本流動は、完全に乱流と見なされるべきである。流動が、標準的配管内で乱流であるとき、わずかのみの隆起（２４）を色素線内に生産し得、色素をパイプ壁を横断して移動させ得ない。乱流は、色素線条を分断するほど十分に強くはなくあり得、少しのみ、撓ませ、捩れさせ得る程度である。線条内の色素は、その運動の履歴を閲覧することが可能であるように、ともに留まり得るように、希釈ポリマー溶液をその中に混合することによって、粘弾性にされる（そうでなければ、乱流の小規模運動に起因して、迅速に拡散し、水の中に分散し得る）ことに留意されたい。図７０における色素は、色素が、自然乱流内の大規模渦の運動に起因して、小刻みな揺れを受けることを示す。視野（５つのパイプ径を上回る）にわたって、染色された粒子のいずれも、パイプの壁に達していないとされ、これは、自然に生じる乱流が、パイプの直径の渦内に多くのエネルギーを有しておらず、したがって、藻類をパイプの壁においてフォトバイオリアクタの中に入射する光にもたらす際に非効果的であることを図示する。

【0156】

本発明の実施形態は、ＧＥＭＳシステムを提供し得る。これらのシステムは、図５のスペクトルの面積「Ａ」のエネルギーを生産し得、また、ＣＯ_２と栄養素または同等物を混合するために必要とされ得る、古典的乱流運動の完全スペクトルを生産し得、可能性としてさらに、パイプ内で古典的乱流を持続させるために要求されるものよりはるかに低い流速（例えば、またはレイノルズ数）において、これを行い得る。したがって、所与のシステムに関して、これは、はるかに低い流速にあり得る。本発明の実施形態はまた、古典的乱流波長の全てにわたって、より多くのエネルギーを生成し得る（図５参照）。したがって、本発明のシステムは、藻類または他の微生物が流動自体によって損傷され得ないように、可能性として、はるかに低いレベルの剪断応力において、成長のために必要とされる運動の完全範囲を可能にし得る。本発明の実施形態における直交流運動のための時間尺度は、全体的乱流強度によって支配され得ないが、流体流調整器またはさらに受動的微生物流修正器上で発達し得る、剥離領域の破裂強度によって支配され得る。これらの時間尺度は、約Ｄ／Ｕ’対Ｄ／ｕ’として説明され得る。Ｕ’は、ｕ’よりはるかに大きくあり得るため、藻類をバイオリアクタを横断して移動させるための時間は、自然に生じる乱流がかかるであろう時間よりもはるかに短くあり得る。さらに、はるかに低い平均軸方向パイプ流速が、必要とされる混合運動を達成しながら、使用され得るため（Ｕ’は、本質的に、ＧＥＭＳにおいてｕ’から独立し得るため）、流動を駆動するために必要とされるエネルギーは、最小限となり得る（例えば、必要とされるエネルギーは、速さの約２乗である）。

【0157】

本発明の実施形態は、可能性として、パイプの長さにずっと沿って、バイオリアクタ内に存在し得るように、藻類システムの成長全体を通して本スペクトルを維持することができる。図７１における陰影によって示されるように、パイプの長さに沿って、各測点におけるパイプを横断して、可能な限り均一であり得る、藻類成長を生産することが望ましくあり得る。理想的には、ＧＥＭＳスペクトルは、これを行うことが可能であり得る。図７１は、管内の藻類成長の実施例を提供し、可能性として、管の開始（１３７）時では、光は、壁から管の中心に透過することが可能であり得る。微生物成長密度（１３２）は、図７１における陰影によって表される。図７２－７５は、図７１のある測点における断面密度の実施例を提供し、微生物の密度（１３２）が管類構成要素内で増加するにつれて生じ得る、光帯（１３１）の公称上減少した透過を示し、管を横断した藻類成長の均一性を強調する。図７２は、約１００％の光透過を示し得、図７３は、約７０％の光透過を示し得、図７４は、約３０％の光透過を示し得、図７５は、約１０％の光透過を示し得る。光透過が、増加する藻類密度に伴って減少するにつれて、持続される藻類成長は、藻類を管の壁における光にもたらすことにますます依存する。必要に応じて、スペクトル内のエネルギーは、可能性として、限定ではないが、振幅、ピッチ、およびさらにプロファイル形状等において、受動的混合デバイスを調節することによって、管に沿った異なる測点において増幅されることができる。

【0158】

そのような均一成長をもたらし得る、粒子経路（染色された粒子によって図示される）の実施例が、図２８－３１に示され、図７６では、色素をさらにより多くの希釈ポリマー溶液中で使用して示される。

【0159】

本発明の実施形態は、ＧＥＭＳ（成長向上混合スペクトル）を提供し得、それによってＧＥＭＳが発生され得る、手段は、ほぼダクト型バイオリアクタまたは同等物の規模の大きさの直交流を生産する、受動的で、低剪断応力で、低エネルギー使用の、流動場改変デバイスを採用することを含み得る。一般に、本デバイスは、流動剥離をその表面から生成し得、これは、装置の直交流寸法に対応し得る。

【0160】

本発明の実施形態は、管類構成要素と、流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、栄養素およびガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、複数の栄養素およびガス入力と、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素とガスの流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が該管類構成要素内の該流体中に分散することを助長することが可能である、流体流調整器と、可能性としてさらに、該管類構成要素に付着される、微生物収集器または藻類収集器とを備える、バイオリアクタシステムを提供し得る。

【0161】

本発明の他の実施形態は、流体を管類構成要素を通して流動させるステップと、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、非定常多重規模直交流を該管類構成要素内の該流体中に持続的に誘発するステップと、該管類構成要素内の該流体中への該微生物の分散および混合を助長するステップと、可能性としてさらに、成長された微生物を該流体から回収するステップとを含む、生物学的活性環境のための方法を提供し得る。

【0162】

本発明の実施形態は、管類構成要素と、流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、直交流を、微生物を含有する、該流体中に受動的に発生させ、それらを実質的に該管類構成要素全体を通して対流させ、実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長することが可能である、受動的流動修正器と、可能性としてさらに、該管類構成要素に付着される、微生物収集器とを備える、バイオリアクタシステムを提供し得る。

【0163】

本発明のさらに他の実施形態では、それらは、流体を管類構成要素全体を通して流動させるステップと、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップと、実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップと、成長された微生物を該流体から回収するステップとを含む、生物学的活性環境のための方法を提供し得る。

【0164】

図１は、本発明のいくつかの実施形態による、バイオリアクタシステムの概略実施例を提供する。本発明の実施形態は、管類構成要素（２）、流体の入力を提供し得る、入力（５）、流体流（１３）を管類構成要素内に生成し得る、流体流運動力（１２）、流体流調整器（９２）、ガス入力（２２）、ガス放散（２１）、入力される成分（９７）、出力（９８）、出力される成分（８４）、プログラム（２６）、可能性としてさらに、システム構成素体（１６）、またはその任意の組み合わせまたは順列とともに、バイオリアクタシステム（１）を提供し得る。流体は、単回通過または再循環のいずれかにおいて、管類構成要素を通して流動し得、そこで、微生物が添加され得る、栄養素が添加され得る、または同等物が行われる。出力される成分（８４）は、システムから、可能性として、微生物収集器の中に流出する、微生物を含み得、そこで、微生物は、回収またはさらに持続的に回収され得る。いくつかの実施形態では、微生物収集器は、管類構成要素に取り付けられてもよい。

【0165】

図２は、限定ではないが、流体（７）で実質的に充填（８５）され得る、管類構成要素（２）と、入力微生物（９）または栄養素（１１）または同等物を入力し得る、入力（５）と、ガス（９５）を入力し得る、ガス入力（２２）とを含み得る、バイオリアクタシステムの実施例を提供する。管類構成要素内の流体は、可能性として、流体流運動力（１２）によって駆動される、流体流（１３）内を流動し得る。微生物および他の入力されるアイテムは、可能性として、持続的混合要素（８０）を用いて、持続的に混合されてもよい。流体の流動は、可能性として、受動的微生物流修正器（９３）を用いて、修正されてもよい。

【0166】

本発明の実施形態は、管類構成要素を流体で実質的に充填することを提供し得、持続的混合要素または同等物は、管類構成要素が実質的に満杯であり得るとき、最適に持続的に混合するように構成され得る。流体入力は、流体で実質的に充填された管類構成要素に印加され得、これは、該流体の成分の最適で、より完全で、好ましい混合をもたらし得、かつその壁からバイオリアクタの中に入射する光への流体の成分のより多くの暴露をもたらし得る。流体で実質的に充填された管類構成要素は、可能性として、最も集中した流体混合運動を生成するように、流体が、最大力を流体流調整器、受動的微生物流修正器、またはさらに内向きに突出する螺旋スパインから受けることを可能にし得る。実質的に充填された管類構成要素は、ほぼ完全に充填されてもよい。例えば、一実施例として、管類構成要素が実質的に充填されるためのパーセンテージ値を使用すると、本発明の実施形態は、管類構成要素を完全に充填し得る、最大量の流体の９９．５％、９９％、９７％、９５％、９２％、またはさらに９０％を含む、パーセンテージ値のオプションを包含し得ることを理解されたい。

【0167】

図３は、本発明の種々の実施形態において使用され得る、入力の実施例の略図を提供する。入力は、限定ではないが、弁、ノズル、入口、吐出口、または同等物等、何らかのものが管類構成要素に添加されることを可能にし得る、任意の種類のデバイスであってもよい。少なくとも１つの入力、２つの入力、または複数の入力が、デバイス内に存在してもよい。例えば、入力（５）は、流体（７）を管類構成要素の中に添加するように構成され得る、流体入力（６）であってもよい。入力（５）は、微生物（９）、バイオマス、鉱物塊、または同等物を管類構成要素の中に添加するように構成され得る、植菌入力（８）であってもよい。入力（５）は、産業廃棄物、商業用廃棄物、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素、自治体からの廃水、または同等物等の廃棄物（９１）を管類構成要素の中に添加し得る、廃棄物入力（８９）またはさらに産業廃棄物入力であってもよい。入力（５）は、栄養素（１１）を管類構成要素の中に添加するように構成され得る、栄養素入力（１０）であってもよい。入力（５）は、成長刺激剤（９６）を管類構成要素の中に添加し得る、成長刺激剤入力（９０）であってもよい。図１に示されるように、入力は、限定ではないが、微生物、流体、廃棄物、栄養素、成長刺激剤、バイオマス、鉱物塊、または同等物等の入力される成分（９７）を管類構成要素に添加してもよい。入力は、管類型バイオリアクタに沿って選択された測点において、栄養素または同等物等の入力される成分を管類構成要素に持続的またはさらに準持続的に添加するように構成されてもよい。

【0168】

バイオリアクタシステム（１）は、生物学的活性環境を支持し得る、任意の製造またはさらにエンジニアリングされたデバイスまたはシステムを含んでもよい。バイオリアクタシステムは、限定ではないが、フォトバイオリアクタシステム、発酵バイオリアクタシステム、開放バイオリアクタシステム、閉鎖バイオリアクタシステム、大規模バイオリアクタシステム、単回通過フォトバイオリアクタシステム、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステム、発酵バイオリアクタシステム、再循環バイオリアクタシステム、または同等物を含んでもよい。パイプ流修正システムはまた、スラリー運搬パイプライン、開放チャネル流動システム、高温システム、高圧システム、または両方、または同等物としての役割を果たすように構成されることができる。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、微細藻類を利用する、フォトバイオリアクタであってもよい。他の実施形態では、バイオリアクタシステムは、微生物の培養を最適化し得、説明される受動的流動修正器を伴う、管類構成要素は、バイオマスの熱化学変換を最適化し得る、またはさらに、バイオマスまたは鉱物のスラリーまたはさらに食料品または同等物の運搬を提供し得る。説明される受動的流動修正器を伴う、管類構成要素は、本発明の種々の実施形態では、可能性として、バイオマスの高温炭化のために、高温および高圧システムにおいて、可能性として、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のために、高温および高圧システムにおいて、可能性として、原油へのバイオマスの高温液化のために、高温および高圧システムにおいて、または同等物において使用されてもよい。熱化学変化が、可能性として、原油を作製する、滅菌する、または同等物のために、種々のシステムにおいて使用されてもよい。受動的流動修正器を伴う、管類構成要素システムは、任意の種類のスラリー、水スラリー、油、ガス、限定ではないが、粉砕された石炭、鉱石、鉄鉱石、リン酸、石灰石、沈泥等の鉱物固体、または同等物を輸送するために使用されてもよい。

【0169】

バイオリアクタシステムは、可能性として、閉鎖バイオリアクタシステム内に最小限の水損失を伴う、システムを提供し得、さらに、可能性として、閉鎖されたシステム内に実質的に汚染を提供し得ない。これは、弁または同等物を利用して、漏出を防止することによって達成され得る。バイオリアクタシステムは、流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を管類構成要素内の流体に添加するステップ、栄養素を管類構成要素内の流体に添加するステップ、流体中の微生物の流動を修正するステップ、例えば、酸素を脱気するステップ、可能性としてさらに、成長された微生物を流体から回収するステップ、または同等物を提供する、システムを含み得る。バイオリアクタシステムは、持続的またはさらに準持続的に稼働されてもよい。

【0170】

管類構成要素（２）は、液体を運搬する、またはさらに含有し得る、ガラス、ゴム、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、アクリル、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類（可能性として、縦溝が付けられた場または同等物のために）、およびそれらの任意の組み合わせまたは任意の他の材料の任意の種類の中空本体であってもよい。管類構成要素は、円筒形本体、パイプ、ダクト、シュート、予形成された円形管類、円筒形管類、または同等物であってもよく、さらに、透明、不透明、または同等物であってもよい。管類構成要素が、クリアであり得るとき、光が光栄養またはさらに混合栄養微生物等のために、その中に含有されるアイテムに伝送されることを可能にし得る。本発明のいくつかの実施形態では、光栄養または混合栄養微生物は、ガラスまたはさらにプラスチック管類と併用されてもよく、従属栄養微生物は、不透明プラスチック管類（例えば、白色ＰＶＣ等）、または可能性としてさらに、種々の金属のうちの任意の１つ、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、または同等物と併用されてもよい。

【0171】

流体流運動力（１２）は、限定ではないが、モータ、空気、弁、ポンプ、重力、ポンプと重力の組み合わせ、電力供給源、または同等物等、運動を管類構成要素内の流体に生じさせ得る、任意のものであってもよい。流体は、限定ではないが、液体、ガス、および固体のスラリー、微生物固体を伴う、スラリー、液体媒体、水、希釈ポリマー溶液、ポリマー溶液、水溶液、廃水、または同等物を含む、液体、ガス、液体とガスの混合物等の物質であってもよい。流体流運動力は、ある方向に、かつ可能性としてさらに、管類構成要素を通して、微生物、栄養素、バイオマス、または流体に添加され得る他の材料、または同等物とともに、流体の流体流（１３）を生成することが可能であり得る。流体流運動力は、低平均流速を流体流に提供し得る。低平均流速は、限定ではないが、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、約６インチ／秒超、または同等物を含み得る。低平均流速は、約１インチ／秒であり得、依然として、向上された混合を生成し得る。当然ながら、任意の要求される平均流速が、本発明の種々の実施形態において利用されてもよく、全て、本開示内に含まれることが意図される。流体流運動力は、本明細書で議論され得るように、下流流体流を生成し得る。いくつかの実施形態では、流体流運動力は、全ての流体および他の成分とその流動の持続的混合を提供し得るという点で、持続的混合要素を提供し得る。

【0172】

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、ガス入力（２２）を含んでもよく、これは、少なくとも１つのガスを管類構成要素に添加し得る。ガス入力は、ガスを管類構成要素の中に添加するように構成されてもよい。ガス入力は、入力（５）と同一であってもよい、または異なってもよい。１つ、少なくとも１つ、複数、またはより多くの入力、入力場所、好ましい場所における入力、またはさらにシステム内のガス入力、または同等物が、存在してもよい。ガス入力は、ガスが管類構成要素に添加されることを可能にし得る、任意の種類のデバイスであってもよい。システムに添加されるガス（９５）は、限定ではないが、酸素、二酸化炭素、二酸化炭素排出物、空気、または同等物を含んでもよい。ガス入力（２２）は、可能性として、ガスを管類構成要素の中に持続的に添加するように構成される、持続的ガス入力であってもよい。ガス放散（２１）が、バイオリアクタシステム内に含まれてもよく、これは、管類構成要素からのガスの放散を可能にし得る、任意の種類のデバイスであってもよい。本発明の実施形態は、ガス放散、少なくとも１つのガス放散、複数のガス放散、または１つを上回るガス放散、または同等物を提供し得る。放散されるガスは、限定ではないが、酸素ガス放散またはさらに二酸化炭素放散または同等物等による、酸素または二酸化炭素を含んでもよい。ガス入力またはさらにガス放散は、弁、吐出口、ノズル、出口、または同等物であってもよい。

【0173】

限定ではないが、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、シアノ細菌、微細藻類、光栄養藻類、微細光栄養藻類、従属栄養藻類、高アルカリ藻類、酸性藻類、または同等物等の種々の種類の微生物が、本発明の実施形態において使用されてもよい。

【0174】

出力（９８）は、何らかのものが、限定ではないが、弁、吐出口、ノズル、出口、または同等物を含む、管類構成要素から流出またはさらに除去されることを可能にし得る、任意の種類のデバイスであってもよい。出力（９８）は、限定ではないが、ガス、微生物、または同等物等の出力される成分（８４）を管類構成要素から除去し得る。出力は、微生物を管類構成要素から持続的に除去し得る、持続的微生物出力であってもよい。本発明の実施形態は、少なくとも１つのシステム構成体（１６）を含んでもよく、これは、限定ではないが、ｐＨ調節剤、温度調節剤、一定温度制御、成長刺激剤入力、ｐＨメータ、光学密度測定、二酸化炭素分析器、酸素分析器、ガスまたは栄養素または同等物の順次給送器、順次モニタ、順次ガス放散、監視機器、または同等物を含んでもよい。例えば、一定温度制御は、一定温度をバイオリアクタシステム内に提供し得、これは、限定ではないが、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用、または同等物によって達成され得る。管類要素は、高温油、高温空気、高温砂、または同等物内で加熱されてもよい。本発明の実施形態は、限定ではないが、管類構成要素内の流体のｐＨを調節すること、管類構成要素内の流体の温度を調節すること、成長刺激剤を管類構成要素内の流体に添加すること、ｐＨメータを提供すること、光学密度測定を提供すること、流体中の二酸化炭素を分析すること、流体中の酸素を分析すること、バイオリアクタシステムを監視すること、または同等物等の管類構成要素内の流体の監視を提供し得る。本発明の実施形態は、管類構成要素内の流体への少なくとも１つのガスおよび可能性としてさらに栄養素または同等物の順次給送、少なくとも１つのガスおよび可能性としてさらに栄養素または同等物を管類構成要素内の流体への順次給送のステップを監視すること、少なくとも１つのガスを管類構成要素から順次放散すること、または同等物を提供し得る。順次とは、所望され得る事象の特定の順序であり得る。

【0175】

本発明の実施形態は、限定ではないが、栄養素を管類構成要素の中にプログラム的に添加する等、システムが自動化されることを可能にし得る、プログラム（２６）を提供し得る。プログラムは、可能性として、管類構成要素のある下流場所において、可能性として、最適微生物成長を助長するために、バイオリアクタ流に添加される、またはさらにそこから除去されるために必要とされ得る、微生物成長の上流状態を分析し得、ＣＯ_２（または他のガス）、栄養素、Ｐｈ緩衝剤、温度変化、または同等物の量を決定し得る、コンピュータプログラムであってもよい。栄養素（１１）は、限定ではないが、二酸化炭素、炭素源、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、糖類、化学物質、所望の結果を達成するために必要とされる任意の物質、本明細書の任意の組み合わせまたは順列、または同等物を含んでもよい。

【0176】

本発明の実施形態は、可能性として、非定常多重規模直交流（３７）を流体中に誘発することが可能であって、さらに、管類構成要素内の流体中への微生物の分散（２７）を助長することが可能である、流体流調整器（９２）を提供し得る。これは、流体の持続的非定常剥離を提供し得るように、非定常多重規模直交流を流体中に持続的に誘発することを含み得る。持続的流動および流動剥離または同等物は、中断され得ない、定常であり得る、確率論的分布を生産し得る、連続的であり得る、永続的であり得る、または同等物である、要素の剥離または誘発を提供し得る。流体流調整器（９２）は、可能性として、非定常多重規模直交流を流体中に誘発することの助けを借りて、流体中の微生物および可能性として他の成分の分散を助長し得る、任意の種類の設計、方法、装置、流動修正器、突出部、スパイン、または同等物であってもよい。本明細書に議論されるように、可能性として、十分な混合のために、微生物を管類構成要素の内側で移動させる、またはさらに、微生物が、管類構成要素を通して入射する光へと移動し、かつそこから離れることを可能にすることが望ましくあり得る。図１８および１９は、非定常多重規模直交流（３７）の実施例を示し、流体中の成分の適切な混合のために望ましくあり得る、所与の下流距離にわたるその粒子経路の予想が、描写される断面上に描かれる。これらの図から理解され得るように、直交流は、ランダム、不規則的、不均一、不安定、可変程度、多重、または同等物であり得る。いくつかの実施形態では、本発明は、非渦流である、直交流またはさらに非定常多重規模直交流を提供し得る。編成される渦は、微生物が渦から分散することが不可能であり得るように、微生物を旋転質量中に含有し得る。非定常多重規模直交流は、多重規模直交流の持続的に可変の渦巻の掻混によって特徴付けられ得、さらに、限定ではないが、管類構成要素の直径に基づく拡縮を含む、本発明の種々の実施形態の任意の拡縮において生じ得る。管類構成要素内の流体中の微生物の分散（２７）は、流体中の微生物の散乱、種々の方向における駆動、散布、消散、または同等物を含んでもよい。微生物の分散は、管類構成要素内で、それを横断して、それを実質的に横断して、片側から別の側に、ほぼ片側から別の側に、または同等物において、不均一であってもよい。微生物の分散は、実質的に分散性であってもよい。これは、分散が、管類全体を通して、全ての方向に、垂直に、対角線上に、水平に、または同等物において生じ得るように、流体流がそれに沿って移動するにつれて生じてもよい。微生物の分散（２７）の非限定的実施例は、図２８－３１および７９において理解され得る。図２８、２９、３０、３１、および７９は、水で充填された管類構成要素の中に注入されている、色素（希釈ポリマー溶液中に溶解される）の移動の写真を示す。ポリマー色素経路は、ランダム時間に示され、色素は、可能性として、管類構成要素の断面（３８）全体を横断して移動を有する、微生物の分散（２７）を表し得る。流体流調整器は、これらのタイプの直交流または分散を生成し得る、任意のタイプの方法またはシステムを包含することができる。

【0177】

本発明の他の実施形態は、可能性として、実質的に管類構成要素全体を通して、可能性として、直交流（６１）を流体中に受動的に発生させることが可能である、受動的微生物流修正器（９３）を提供し得、さらに、実質的に管類構成要素内の流体中における微生物の分散（２７）を助長することが可能であり得る。図１７は、直交流（６１）の非限定的実施例を提供し、これは、非線形であり得る、片側から別の側に移動し得る、多次元において移動し得る、不定であり得る、閉じ込められ得ない、または同等物である、流体流を含み得る。直交流は、本明細書に議論されるように、非定常多重規模直交流であってもよい。直交流またはさらに非定常多重規模直交流は、非アクティブ、不活性、静止、または同等物であり得るように、流動修正器と関連付けられる、可動部品またはアクティビティが存在し得ないという点で、可能性として、受動的微生物流修正器によって、受動的に発生またはさらに持続的に発生され得る。直交流は、可能性として、微生物が、管類構成要素の断面（３８）全体を横断して移動を有し得るように、実質的に管類構成要素全体を通して移動し、実質的に流体中の微生物の分散を可能にし得、さらに、可能性として、分散が、管類全体を通して、全ての方向に、垂直に、対角線上に、水平に、または同等物に生じるように、それが下流に移動するにつれて、流体に沿った移動を助長し得る。流体の流動を受動的に修正することを提供する、受動的微生物流修正器または実施形態は、本明細書で議論される直交流または分散のタイプを生成し得る、任意のタイプの方法またはシステムを包含することができる。

【0178】

いくつかの実施形態では、微生物を損傷させ得る、高剪断応力を生成し得ない、多くのエネルギーを流動から除去し得ない、動作させるために多くのエネルギーを要求し得ない、断続し得ない、渦発生器であり得る、高度に相関された流動を有し得ない、または同等物である、流体調整器またはさらに受動的微生物流修正器を有することが望ましくあり得る。当然ながら、代替として、これらの要素は、本発明のいくつかの実施形態において使用されてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、流体流調整器またはさらに受動的微生物流修正器は、管類構成要素の内側に位置してもよい。

【0179】

本発明の実施形態は、管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、管類構成要素と、流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、可能性としてさらに、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力とを備える、バイオリアクタシステムを提供し得る。

【0180】

本発明の他の実施形態は、流体を管類構成要素を通して流動させるステップであって、該管類構成要素は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップと、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、該管類構成要素の該内向きに突出する螺旋スパインを用いて、該流体中の該微生物の流動を修正するステップと、可能性としてさらに、成長された微生物を該流体から回収するステップとを含む、生物学的活性環境のための方法を提供し得る。

【0181】

本発明の実施形態は、流体を透明管類構成要素全体を通して流動させるステップであって、該管類構成要素は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを含む、ステップと、藻類を該透明管類構成要素内の該流体に添加するステップと、栄養素を該透明管類構成要素内の該流体に添加するステップと、少なくとも１つのガスを該透明管類構成要素の中に添加するステップと、該透明管類構成要素のうちの少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップと、実質的に該透明管類構成要素全体を通して非定常多重規模直交流を該藻類を含有する該流体中に受動的に発生させるステップと、実質的に該透明管類構成要素内の該流体中の該藻類の分散を助長するステップと、可能性としてさらに、成長された藻類を該流体から回収するステップとを含む、生物学的活性環境のための方法を提供し得る。

【0182】

本発明の他の実施形態は、透明管類構成要素と、流体を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、藻類を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、栄養素を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、該透明管類構成要素を通して、該流体、該藻類、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、ガスを該透明管類構成要素内の該流体に添加することが可能である、少なくとも１つのガス入力と、光を該透明管類構成要素の少なくとも一部に提供することが可能である、少なくとも１つの照明要素と、実質的に該透明管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させ、実質的に該透明管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長することが可能である、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインと、該微生物を該栄養素、該照明要素からの光、および該少なくとも１つのガスに持続的に暴露させるステップと、可能性としてさらに、該管類構成要素に付着される、藻類収集器とを備える、バイオリアクタシステムを提供し得る。

【0183】

本発明の実施形態は、管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素を提供し得る。図１１は、内面（４）と、内向きに突出する螺旋スパイン（３）とを有する、管類構成要素（２）の非限定的実施例を提供する。内向きに突出する螺旋スパインは、可能性として、流体流がそれと接触し得るように、可能性として、管類構成要素の内側、内部、中心、または同等物等に向かって内向きの突起、膨隆、延在部、または同等物であってもよい。管類構成要素の内面は、中空管、パイプ、または同等物の内側にあってもよい。螺旋スパインは、管類構成要素の少なくとも一部に沿って存在してもよい、管類構成要素全体に沿ってあってもよい、または同等物であってもよい。管類構成要素の一部は、約１０％～約１００％であってもよい。螺旋スパインまたは任意のタイプの流体流調整器または受動的微生物流修正器または同等物が、限定ではないが、閉鎖されたチャネル流動システムのチャネル壁等のシステムの壁に沿って適用されてもよい。

【0184】

図１２は、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の実施例の等角図を示し、図１４は、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の実施例の上面図を示す。図１５は、図１４の断面Ａ－Ａにおける、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の例示的断面を示す。図１３は、内向きに突出する螺旋スパイン（３）を伴う、アクリル管類構成要素（１７）の実施例を示す。内向きに突出する螺旋スパインの断面は、対称であってもよい、またはさらに、非対称であってもよい。

【0185】

本発明の実施形態は、本明細書で議論され得るように、内向きに突出する螺旋スパイン（３）が、非定常多重規模直交流（３７）を流体中に誘発することが可能であり得、さらに、管類構成要素内の流体中への微生物の分散（２７）を助長することが可能であり得るように提供し得る。これは、微生物が管類構成要素全体を通して流動し得るにつれて、光およびＣＯ_２を含む栄養素への微生物の持続的暴露を提供し得る。

【0186】

図１７は、管類構成要素（２）の内側の実施例を示し、内向きに突出する螺旋スパイン（３）は、流体の流体流（１０２）に影響を及ぼし得る。図では、それらが、内向きに突出する螺旋スパインに接近し、流動とともにそれから剥離され、直交流（６１）を生成し得るにつれた、藻類粒子の経路線の３つの実施例がある。これらの３つの実施例は、最初に、図１６および１７に示される断面にある、３つの藻類細胞Ａ、Ｂ、およびＣと、それらが管類構成要素を辿って下流流体流（７９）中に移動するように進み得る様子とを表す。流体および藻類の流動は、可能性として、剥離された流動（５４）およびさらに流体流の非定常剥離を生成する、内向きに突出する螺旋スパインによって、修正され得る（１４）。特に、本図は、藻類が中に存在する流動が内向きに突出する螺旋スパインから剥離を受けるにつれてそれらが受ける、大方向変化の実施例を示す。本発明の実施形態は、流動（５４）を剥離し、可能性として、接近流の非定常の大きさおよび方向と組み合わせられるように構成され得、可能性として、突出する螺旋スパインの下流（７９）の直近領域における、剥離された流動の流体流再付着を防止し得る、内向きに突出する螺旋スパインを提供し得る。

【0187】

図１８および１９は、内向きに突出する螺旋スパインを有する、管類構成要素の断面の実施例を提供し、可能性として、内向きに突出する螺旋スパインの結果として、直交流方向に生じ得る、流動場を示す。これらは、これらの具体的断面上で予想される直交流運動の経路線の短時区間予想の実施例である。図１８は、直交流が、螺旋スパインに接近し、ページの左から流入する、瞬間を図示する。これは、スパインの貫入の最大深度の近傍のある場所で剥離し得、流動は、次いで、パイプの中心に向かって指向され得る。瞬間的に、非定常再循環領域が、スパインの貫入の背後に形成され、他の方向に循環させ得る。図１９は、直交流がページの右から流入し得る、瞬間を図示する。これは、再循環領域を破壊し、大きさが異なり、幾分異なる方向から流入するであろうが、また、貫入の最大高さの近傍において貫入から剥離し、また、パイプの中心の中に指向されるであろう。剥離された流動は、時として、離脱渦の存在を示し得、これらの離脱渦は、急速に崩壊し、可能性として、乱流エネルギーを生産し得る。本一連の事象は、螺旋スパインの全長にずっと沿って生じ得、これは、再び、管類構成要素の長さにずっと沿って延在し得る。非定常多重規模直交流（３７）等の直交流の非定常性質は、それらが任意の方向から内向きに突出する螺旋スパインに接近することを可能にし得る。図１８および１９は、本明細書でさらに議論されるように、これらの運動をもたらし得る、内向きに突出する螺旋スパインの幅（３５）および深度（３６）の非限定的実施例を提供する。

【0188】

バイオリアクタに沿った（すなわち、管構成要素の長さに沿った）異なる測点では、螺旋スパインの結果として、直交流は、図２０－２２に示されるように、管類壁の他の部品に向かって指向され得る。図２０－２２は、スパインが、それぞれ、図１８における位置から、約４５度（図２０）、約９０度（図２１）、および約１８０度（図２２）移動したとされるように、管状バイオリアクタの異なる下流区分、特に、内向きに突出する螺旋スパインに沿った下流場所における経路線の予想の断面図の一実施例を示す。当然ながら、これらの画像のいずれかでは、直交流は、任意の方向から内向きに突出する螺旋スパインに流入してもよい。

【0189】

いくつかの実施形態では、内向きに突出する螺旋スパインは、可能性として、渦巻管（４４）またはさらに渦巻形状（４３）を管類構成要素（２）の中に挿入し、可能性として、挿入された内向きに突出する螺旋スパインを提供することによって、管類構成要素内で達成されてもよい。管は、フレキシブル管またはさらにリジッド管であってもよい。他の実施形態では、内向きに突出する螺旋スパインは、可能性として、管類構成要素を押出成形またはさらに成型し、可能性として、押出成形された内向きに突出する螺旋スパインまたはさらに成型された内向きに突出する螺旋スパインを提供することによって、管類構成要素内で達成されてもよい。押出成形は、所望の形状を生成するために、管類構成要素の形成、押圧、射出、または同等物を含んでもよい。成型された内向きに突出する螺旋スパインは、特定の形状に成形される、管類構成要素であってもよい。挿入体の形状（４３）またはさらに内向きに突出する螺旋スパインの形状は、限定ではないが、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、または同等物等の任意の種類の形状であってもよい。バイオリアクタシステムは、液圧成形技法または同等物を利用してもよい。図２３は、可能性として、製造の間またはさらに後のいずれかにおいて、可能性として、管類構成要素（２）をくぼみ付けする（２５）ことによって作製される、内向きに突出する螺旋スパインの非限定的断面を示す。図２４は、可能性として、形状（４３）を管類構成要素（２）の中に挿入することによって作製される、内向きに突出する螺旋スパインの非限定的断面を示す。図２５は、可能性として、渦巻管（４４）を管類構成要素（２）の中に挿入することによって作製される、内向きに突出する螺旋スパインの断面の非限定的実施例を示す。図２６は、可能性として、シリコーンまたは同等物から作製される、フレキシブル管等の管類構成要素（２）をくぼみ付け（４５）するための方法の断面の非限定的実施例を示す。いくつかの実施形態では、本発明は、内向きに突出する螺旋スパインを予形成された円形またはさらに円筒形管類構成要素の中に順次圧造することによって作製されてもよい。

【0190】

螺旋スパインは、持続的螺旋スパインであってもよい、またはさらに、可能性として、螺旋スパインによって生成された直交流流体運動が、可能性として、完全持続的螺旋スパインを用いて生じるものと同一周波数を用いて、微生物を壁における光にもたらし得る、十分に頻繁な押進力を流体上に生成するように、実質的に持続的螺旋スパインであってもよい。壁の近傍から離れたとされる後の細胞の直交流進行の長さは、可能性として、スパイン内の間隙に作用するためにより多くの時間を有する、流体運動減弱機構に起因して、短縮され得る。間隙は、直交流の持続的補強を防止する。しかしながら、押進力が細胞を壁領域にもたらし得、故に、成長のために要求される光の光子を集めることを可能にし得る限り、本発明の実施形態は、実質的に持続的螺旋スパイン押進機能を提供し得る。

【0191】

少なくとも１つの間隙（２８）または同等物を有し得る、管類構成要素または同等物の内側に部分的にのみ位置し得る、螺旋スパインまたは同等物に関連し得る、本発明のそれらの実施形態に関して、直交流が、可能性として、細胞が、可能性として、間隙後、可能性として、渦巻貫入の持続によって生成される、次の直行流の流れ内に巻き込まれ得る限り、壁から離れ得るにつれて、可能性として、四分の１、半径の半分、または管類構成要素内の任意の他の位置まで、壁から離れるような細胞の持続される移動を防止するために十分に減弱したかどうかは問題ではあり得ない。

【0192】

本発明の実施形態は、可能性として、それが生成し得る、直交流運動が、可能性として、別のインパルスを螺旋スパインから受ける前に、減弱するための時間を有し得ないように、パイプの内部の十分な量を網羅し得る、螺旋スパインを提供し得る。運動が、減弱するための時間を有する場合、それらは、持続的螺旋スパインによって生成され得る、優れた混合を提供し続け得ない。螺旋スパインは、可能性として、常に、押進力を流体に印加するように、パイプの有意な部分を網羅し得、したがって、管類構成要素の各断面における混合の確率論的に定常状態（例えば、種々の混合状態が繰り返され得、一定のままであり得る、確率）を生産し得る。螺旋スパイン内の間隙が、大きすぎる場合、それが生産し得る、流動は、それが下流に移動するにつれて、および可能性として、再び、スパインの別の部分に遭遇し得る前に、減弱し得る。これは、可能性として、微生物が管類構成要素内の螺旋スパイン区分に対して位置する場所に応じて、いくつかの場所において、増加する混合、他の場所において、減少する混合の条件をもたらし得る。

【0193】

螺旋スパインは、可能性として、持続的に、さらに、管類構成要素にずっと沿って、流動流体の有意な部分と相互作用してもよい。直交流を生成し、したがって、混合を生成し得る、螺旋スパインまたは任意の他の流体流修正器からの任意の押進機能の局所的効果は、流体が、可能性として、その下流に離れるにつれて、急速に減弱し得る。減弱は、可能性として、自然に生じる非線形乱流エネルギー伝達を通した流体の性質および粘度の影響の結果として、持続的に生じ得る。これは、防止可能ではない場合がある。可能性として、エネルギーを持続的に付与し、流体を押進させ、管類構成要素を横断して移動させ得る、管類構成要素の有意な部分にわたって能動的であり得るように、何度も繰り返され得る、押進機能を有することが望ましくあり得る。これは、プロセスの寿命全体の間、同一強度およびさらに混合の品質を可能にし得る。

【0194】

パイプの所与の長さに関して、螺旋渦巻の任意の長さまたはさらに螺旋渦巻の区画の長さの組み合わせが、直交流混合を向上させ得る。したがって、長さｘのパイプでは、長さｘ／１０の螺旋渦巻の１つの区分が、例えば、直交流速度および可能性としてさらに混合を局所的に向上させることができる。一方、それぞれ、長さｘ／１０の螺旋渦巻の５つの区分が、パイプの長さにわたって離間されてもよく、直交流および混合をさらに向上させることができる。当然ながら、いくつかの実施形態は、パイプの全長にわたって、ほぼ持続的長さの螺旋渦巻を利用してもよい。

【0195】

図２７は、内向きに突出する螺旋スパイン（３）を有する、管類構成要素（２）の実施例を示す。図２８および２９は、内向きに突出する螺旋スパインとともに、管類構成要素の中に注入されている、希釈ポリマー色素の移動の写真を示す。ポリマー色素経路は、２つのランダム時間に示される。色素は、可能性として、管類構成要素の断面（３８）全体を横断して移動を有する、微生物の分散（２７）を表し得る。これらの運動は、成長向上混合スペクトル（「ＧＥＭＳ」）を提供し得る。図２８および２９では、実験が、約６インチ径のクリアアクリルパイプを使用して行われた。いくつかの実験が、約１．５インチ～約８インチの直径に及ぶパイプを用いて行われている。

【0196】

図３０および３１は、その中に渦巻貫入（４４）が、渦巻管が管類構成要素（２）内に設置されることによって生成された、管類構成要素内の（希釈ポリマー溶液中の）色素の移動の実施例を示す。ポリマー色素経路は、２つのランダム時間において示される。再び、色素は、微生物の分散（２７）を表し得る。図３０および３１では、実験が、１ １／４インチの渦巻状管類内側を伴う、約８インチ径のクリアＰＶＣパイプを使用して行われた。

【0197】

本発明の実施形態は、少なくとも１つの間隙（２８）を内向きに突出する螺旋スパインまたは同等物内に提供し得る。間隙は、螺旋スパイン内または可能性としてさらに螺旋スパインの区画間の空間、開口部、切れ目、間隔、または同等物であってもよい。図４２は、管類構成要素の内面（４）に沿って位置する、持続的内向きに突出する螺旋スパイン（３）の実施例を示す。内向きに突出する螺旋スパインは、持続的である必要はなくてもよく、可能性として、直交流をもたらし得る、剥離を生成し得る、全体的螺旋特性を帯びる、個々の区画を有してもよい。内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙（２８）を含んでもよく、これは、図４３から理解され得るように、内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間（２９）されてもよく、さらに、管類構成要素の上部内側（３０）に沿って位置してもよい。間隙は、必ずしも、均一に離間される、または同一幅である必要があるわけではない。間隙は、ガス輸送のために提供されてもよい。いくつかの実施形態は、複数の間隙を螺旋スパイン内に提供し得る。間隙またはさらに個々の区画の形状は、任意の形状を有してもよい。藻類細胞を破壊しないように、剪断応力を十分に低く保ち得る、形状を提供することが望ましくあり得る。例えば、区画の「オンランプ」および「オフランプ」は、緩慢な遷移を提供し得る。

【0198】

本発明の実施形態は、バイオリアクタシステム内で生じ得る、ガス泡に対処し得る。光栄養藻類または同等物と併用されるとき、ＣＯ_２が、管類構成要素の中に導入される必要があり得、藻類が、成長するにつれて、それらは、Ｏ_２を放出し得る。従属栄養藻類と併用されるとき、Ｏ_２または空気が、導入される必要があり得、それらが成長するにつれて、それらは、ＣＯ_２を発生させ得る。したがって、ガスが、バイオリアクタシステム内に存在し得、ガス（例えば、光栄養藻類のための酸素または従属栄養藻類のための二酸化炭素）の除去および可能性としてさらに管類構成要素内の藻類細胞間のガスの適切な分布が、所望され得る。ガスは、水より軽量であり得るため、それらは、パイプの上部に蓄積し得、かつ螺旋スパインの渦巻くぼみの上流に、可能性として、パイプの上部に蓄積し得、これは、全ての渦巻回転を提示し得る、ガス流動に対する障壁として作用し得る。ガス泡は、渦巻くぼみの断片の上流側に蓄積し、可能性として、かなり大きなガス泡形成をもたらし得、これは、流動に及ぼされる渦巻きの効果を阻害し得、さらに、穿孔可能であり得る、ＣＯ_２のようなガスの分布を防止し得る。ガス流阻害は、可能性として、通路を螺旋スパインの上部に作製することによって、防止され得る。その間隙のサイズは、管類構成要素が敷設され得る角度、管類構成要素内の流速、またはさらに管類構成要素の直径に依存し得る。したがって、間隙および通路のサイズおよび規模は、変動してもよい。

【0199】

図４４および４５は、ガス泡がそれを通して通過することを可能にし得る、管類構成要素の上部における螺旋スパイン内の間隙の表現を示す。図４４は、管類構成要素の端面図断面を示し、螺旋スパイン（１０４）の内側溝内の間隙（２８）は、管類構成要素（１０５）の内側上部（１０３）に位置し得る。図４５は、管類構成要素（１０５）の内側上部（１０３）に位置し得る、螺旋スパイン（１０４）の内側溝内に間隙（２８）を有する、管類構成要素（１０５）の断面の上面図を示す。泡（６０）、可能性としてさらに、不安定な一時的剥離泡が、螺旋スパイン（１０４）に沿って、非均一に分散され得る。ガス泡の可能性として考えられる経路（１０７）が、図４５から理解され得るが、それらはまた、強直交流運動を被り得るため、これは、管類構成要素に沿ったガス泡の平均移動を表し得る。間隙（２８）は、螺旋スパイン内において細くあり得、可能性として、管類構成要素の上部位置に位置し、可能性として、ガスがパイプに沿って流動することを可能にする。ガスは、必然的に、パイプの上部まで上昇し得る。

【0200】

間隙はまた、バイオリアクタ管類構成要素の排水の目的のために、管類構成要素の底部における渦巻の中に置かれてもよい。

【0201】

本発明の実施形態は、細菌Ａｃｔｉｎｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｃｃｉｎｏｇｅｎｅｓ等の微生物が、それらが、管を辿って流動し、ＣＯ_２および糖類および栄養素と混合するにつれて、成長し得る、ボール、不規則的コンパクトな形状、またはディスク形状の基板の形態における、基質の通過を可能にし得る。そのような細菌は、従属栄養的に成長し得る。これらの設計では、螺旋スパイン内の間隙は、最も容易にその通過を可能にするように設計され得る。螺旋スパインは、管バイオリアクタが、基質材料の不規則的運動が生成する、付加的混合を使用し得るため、より多くのかつより広い間隙を有してもよい。

【0202】

本発明の実施形態は、図１６から理解され得るように、突出部を、顕著に粘度支配された流動場（１５）を越えて置く、管類構成要素の内面（４）からある距離（２５）において流体流の中に突出し得るように、内向きに突出する螺旋スパイン（３）の位置付けを提供し得る。顕著に粘度支配された流動場（１５）は、粘性底層であってもよい。底層の高さは、パイプ内の流動の速さに依存し得る。流速が高いほど、底層は、より薄くなり得る。低速を提供し、可能性として、低エネルギーシステムを提供することが望ましくあり得、したがって、底層は、その最広部にある、または可能性としてさらに、最厚可能層に近接し得る。これは、管類構成要素の半径の１／２０であり得る。乱流パイプおよびダクト流では、壁に近接する領域は、粘度によって支配され得る。パイプ流では、例えば、本粘性支配された領域は、粘性底層と呼ばれ得、その厚さ（例えば、粘度の影響の領域）は、流動のレイノルズ数に依存し得（任意の所与のパイプ内の流動の速さに伴って変化し得る）、圧力勾配にはそれほど依存し得ない。レイノルズ数が、減少し得るにつれて、粘性層は、厚さが増加し得るが、流動が自然乱流のままである場合、パイプの半径の約１／２０を上回り得ない。本領域では、粘度は、優勢であり得る。粘性底層は、明確に画定された境界を有し得ず、さらに本推定では、可能性として、半径の別の約１／２０に関して、ある程度の粘性影響が存在し得るが、慣性力が、壁からさらに離れるにつれて、ますます強くなり得る。流動が、図１７における粒子経路によって示されるように挙動するために、粘度によって支配され得ない。したがって、突出する螺旋スパインは、粘性層を上回る、またはさらに有意に上回り得る、振幅を有し得る。したがって、「設計」として管類構成要素の表面の中に作製され得る、任意の「装飾」模様は、所望の効果を有していなくてもよい。スパイン突出部が、粘性支配された領域内に埋め込まれた場合、流動剥離をもたらさず、所望の直交流を達成し得ない。そのような流動は、主として、スパインにわたって進み、壁まで戻り得、壁に沿って持続し得、またはさらに、局所的に剥離し、閉鎖された再循環領域を渦巻の直後に形成し得、再び、これは、必要とされる直交流を生成し得ない。これは、所望され得る、突出する螺旋スパインに対する非粘性反応（例えば、粘度が重要ではあり得ない、流体の挙動）であり得る。流動が、可能性として、最小エネルギーを使用して、流動を駆動する（例えば、したがって、プロセスを最も経済的にする）ように、本効果が維持され得る、最低可能レイノルズ数（例えば、最低可能速さ）で稼働され得ることを所望するため、粘性底層は、厚く成長し得る。より速い速さでは、粘性底層は、より薄くなり得、したがって、突出部の高さは、より小さく作製されることができるが、粘性領域から外に突出するために十分な大きさである必要がある。しかしながら、より高いレイノルズ数では、所与のパイプ質量流率のための経済性は、望ましくあり得ないが、これらのより小さい渦巻貫入が、本発明のいくつかの実施形態において使用され得る。したがって、突出部の距離（２５）は、システムの詳細に応じて、変動してもよい。螺旋スパインの突出部は、概して、経路の渦巻軌跡内に含有される境界を有し得る、渦巻の一部を構成し得る。

【0203】

本発明の実施形態は、流体動態効果を生産するように構成され得る、システムを提供し得る。例えば、内向きに突出する螺旋スパインまたは他の流動修正器または同等物は、本明細書で議論され得るように、限定ではないが、該流体流の局所的非定常剥離、該流体流中の局所的逆圧力勾配、該流体流中の非定常低剪断応力よどみ線、強直交流をもたらす、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散される、非定常の不安定な一時的剥離泡、管類構成要素にずっと沿った流体流中の内向きに突出する螺旋スパインからの微生物を含有する流体の持続的非定常剥離、それらの任意の組み合わせ、または同等物を提供し得る。

【0204】

本明細書に議論されるように、かつ図６－１０によって示唆されるように、管類構成要素の内壁に粘着する微生物に関する問題が存在し得る。したがって、本発明は、いくつかの実施形態では、可能性として、流体流調整器、受動的微生物流修正器、内向きに突出する螺旋スパイン、外向きに突出する螺旋スパイン、または同等物を用いて、微生物が管類構成要素の内側に粘着することを防止し得る。本発明の実施形態では、内向きに突出する螺旋スパインが、可能性として、混合プロセスと関連付けられる、任意の可動部品、機械的運動、またはさらに可動機械部品を使用し得ないものを提供し得る。

【0205】

本発明は、いくつかの実施形態では、螺旋スパイン、流体流調整器、受動的微生物流修正器、または同等物の拡縮を提供し、可能性として、拡縮された螺旋スパイン、拡縮された流体流調整器、拡縮された受動的微生物流修正器、または同等物を提供し得る。図３２－３６は、内向きに突出する螺旋スパイン（３）と、拡縮された内向きに突出する螺旋スパイン（３３）を提供するように拡縮され得る方法のいくつかの代表的サンプルとの種々の実施例を示す。拡縮は、内向きに突出する螺旋スパインのピッチ（３４）、幅（３５）、深度（３６）、または同等物のうちの任意の１つへの変更または変更またはさらにカスタマイズまたはその任意の組み合わせを提供し得る。これは、螺旋スパインのカスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、カスタマイズされた深度、または同等物を提供し得る。深度、幅、またはさらにピッチは、主要境界ダクト規模（例えば、パイプの直径、チャネルの場合のチャネル幅、同軸パイプの場合の共軸方向間隙、または同等物）に比例し得、ダクト内の平均流体流の速度に比例し得る。拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的タイプの微生物に合わせられ得るように、カスタマイズされてもよい。拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのカスタマイズされた深度、カスタマイズされた幅、カスタマイズされた断面プロファイル、またはさらにカスタマイズされたピッチは、具体的管類構成要素の規模（例えば、パイプの直径）に合わせられてもよい、またはさらに、バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられてもよい。

【0206】

拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、可能性として、限定ではないが、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの断面形状を変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、可能性として、管類構成要素内の微生物のより良好な移動を助長すること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、可能性として、微生物のより良好な移動を助長し、管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させること、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、可能性として、微生物のより良好な移動を助長し、管類構成要素内の栄養素と相互作用させること、可能性としてさらに、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、可能性として、微生物のより良好な移動を助長し、管類構成要素内のガスと相互作用させること、または同等物を含み得る、拡縮要素によって、拡縮されてもよい。

【0207】

図３２は、略直線であり得る、スパインを示す。図３３－３６はそれぞれ、可能性として、特定のシステムの必要性に基づいてピッチが変動され得る様子を示すための変化を有する。渦巻のピッチ（３４）は、図３５および３６において理解され得るように、渦巻の各旋回間の距離であり得る。幅は、図１８において理解され得るように、スパインを横断した距離であり得、深度は、図１９において理解され得るように、外部管類構成要素から、可能性として、スパインの突出部の端部まで測定される、スパインの距離であり得る。

【0208】

図３７－４１から理解され得るように、流体流は、上記に議論されるように、粘度支配された層から外に突出する、内向きに突出する螺旋スパイン（３）の異なるピッチに伴って変動し得る。ピッチは、流体流の速さおよび可能性としてさらに管類構成要素の直径の関数であり得る。流動剥離は、レイノルズ数から独立し得るため、平均流の入射角は、大きな役割を果たし得る。本角度は、ある範囲の平均速さにわたって、内向きに突出する螺旋スパインが非定常流動剥離を生成することが可能であり得るようなものであり得る。図３７－４１はそれぞれ、異なるピッチまたは波長における、内向きに突出する螺旋スパイン（３）から予期される流体流（１０２）からの近似流動場（１０８）の実施例を示す。ある範囲の内向きに突出する螺旋スパインのピッチまたは波長が、所望の直交流を生産するために利用可能であり得る。

【0209】

図３７は、内向きに突出する螺旋スパインの長波長渦巻障害物の実施例を示す。これは、局所的剥離泡が、いくつかの場所において生じ得、これらが、可能性として、内部コルクスクリュ状の粒子経路（１０９）をこれらの付着された剥離泡内に伴って、内向きに突出する螺旋スパイン（３）に付着されたままであり得ることを示し得る。図３８は、より短い波長渦巻の実施例を示し、これは、再び、可能性として、コルクスクリュ状の粒子経路（１０９）またはさらにそれらの中でコルクスクリュ状になる内部渦を有する、局所的付着された剥離泡が、種々の場所に生じ得ることを示し得る。図３７および３８は、所望の直交流を生成し得ない、波長の実施例を提供する。これらの所望の直交流を生成し得ない、ある範囲の波長が存在し得る。

【0210】

図３９は、図３８の内向きに突出する螺旋スパイン（３）より短い波長渦巻貫入の実施例を示す。これは、接近する流動場（１０８）が、付着されたままであり得ず、または内向きに突出する螺旋スパインに再付着し得ず、したがって、内向きに突出する螺旋スパイン（３）から剥離された流動（５４）に剥離し得、流動を横断して進み得るように、十分に「鈍頭」物体を接近中の流動（１０２）に提供し得る。これは、所望の効果であり得る。図４０は、内向きに突出する螺旋スパインの図３９のものよりさらに短い波長の実施例を示す。これもまた、接近中の流動（１０２）を別個の流動（５４）に剥離させ得、流動場（１０８）に示されるように、流動を横断して進み得る。再び、これは、所望の効果であり得る。したがって、所望の直交流を遂行し得る、ある範囲の渦巻貫入波長が存在し得る。

【0211】

図４１は、内向きに突出する螺旋スパイン（３）の波長が短すぎ得るときの実施例を示す。流体流（１０２）が、可能性として、付着された剥離泡を螺旋スパインの下流側に伴う、コルクスクリュ状の粒子経路（１０９）を有するように形成され得る。泡が、付着されたままであり得、所望の直交流を提供し得ない。全体として、可能性として、パイプ径、流速、渦巻幅、渦巻深度、または同等物の具体的場合に関して最適化され得る、所望の直交流を生成し得る、ある範囲の波長が存在し得る。

【0212】

本発明の実施形態は、限定ではないが、傾けられたもの（６３）、管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、（６５）、管類構成要素が建造物の内側の周縁を裏打ちし得るもの、ループ、円筒形ダクト、閉鎖された巻線ループ、それらの任意の組み合わせ、または同等物を含む、管類構成要素の種々の構成を提供し得る。管類構成要素は、限定ではないが、垂直に、水平に、傾けられた、角度付けられた、それらの任意の組み合わせを含む、位置に搭載され、可能性として、管類構成要素の垂直に搭載する、管類構成要素を水平に搭載する、管類構成要素をある傾きにおいて搭載する、管類構成要素をある角度において搭載する、それらの任意の組み合わせ、または同等物のための方法を提供し得る。可能性として、単一線形区分としての管類構成要素は、下り勾配に沿って稼働され、可能性として、重力のみを使用して、それを石炭工場から、例えば、藻類バイオマス処理工場に駆動し得る。

【0213】

管類構成要素は、限定ではないが、約６インチ、約８インチ、約１２インチ、約１６インチ、約２４インチ、約３６インチ、約４２インチ、最大約６０インチ、約０．５インチ未満、約０．５インチ、約１インチ、約２インチ、約３インチ、約４インチ、約５インチの直径、または同等物を含む、直径を有してもよい。より大きいおよびより小さいサイズの両方の管類直径も、使用され得る。薬物（例えば、ペニシリン、抗生物質、または同等物）に関して、可能性として、約６インチおよびさらにより小さいサイズが、適切であり得る。可能性として、産業煙突からのＣＯ_２を捕捉するために、流体が動的である、管類サイズは、より大きくある必要があり得、可能性として、その混合構成要素を失わずに、必要とされるサイズまで拡大されることができる。本発明の実施形態の重要な目的は、約２４インチおよびより大きい直径パイプが使用され得る、石炭および天然ガス発電所およびさらにセメント工場または同等物からの大量のＣＯ_２流を取り扱うことであり得る。本明細書に議論されるような種々の実施形態において生産され得る、最適混合は、可能性として、最小規模からパイプ径によって可能にされる最大規模まで、あらゆる規模において達成され得る。本システムの勾配は、管類構成要素の直径、管類構成要素内の流動の速さ、微生物のタイプ、および可能性としてさらに、排出される必要があり得るガスに関連し得る。本発明の実施形態は、流体成分の面積を充填するために添加される流体の量が、可能性として、流動修正器の押進効果、例えば、渦巻が、可能な限り流体流の多くのものに印加され得るように、可能な限り多くなり得るものを提供し得る。

【0214】

図４６－５０は、可能性として、非常に高密度となるように、可能性として、事前に規定された明／暗比率の条件下、成長し得る、ある微生物（例えば、ある藻類）のためのシステム修正を示す。藻類は、非常に異なる成長条件、特に、明瞭域内での時間および暗領域内での時間を要求し得る。図４６は、可能性として、複数の断面収縮部（６８）を管類内に伴う、収縮された管類（６７）を提供する。これは、より広い直径から開始（１３３）し得、より小さい直径において終了（１３５）し得る。管類構成要素の収縮は、直径が低減され得る、狭小化され得る、テーパ状にされ得る、または同等物であり得る。本実施例では、管類構成要素の直径が、減少し得るにつれて、流速が、増加し得、可能性として、したがって、藻類を壁における光にもたらし得る、直交流速もまた、増加し得る。これらの面積変化は、可能性として、明／暗比率を一定に保つために設定されることができる、またはさらに、可能性として、混合物がより密度が高くなり得るにつれて（例えば、パイプ内の下流に進むにつれて）、明／暗比率を増加させ得る。これらの図は、混合物の増加する密度を補償し得る、システム修正の実施例を示している。微生物成長密度（１３２）は、図４６における陰影によって表される。図４７－５０は、本発明の種々の実施形態に起因して最適混合下にある、図４６のある測点における確率論的に均一な断面密度の実施例を提供し、公称上、微生物の密度が管類構成要素内で増加するにつれて生じ得る、光帯（１３１）の減少する透過を示す。いくつかの実施形態では、これは、本発明の種々の実施形態に起因して最適混合下にある光透過を伴う、藻類の理想的密度であり得る。本明細書に議論されるような本発明の種々の実施形態からの最適混合を用いることで、微生物成長密度は、それらが管類構成要素を辿ってさらに成長するにつれて、成長密度が増加し得るが、これらの断面のそれぞれを横断して、確率論的に均一であり得る。図４７は、約１００％における光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、最小限であり得る。図４８は、低減された光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、図４７におけるものを上回り得る。微生物の密度は、本発明の種々の実施形態からの最適混合のため、本測点において、パイプを横断して均一のままであることが示される。図４９は、半分までの光帯透過（１３１）の実施例を示し、再び、微生物成長密度（１３２）は、図４８のものを上回り得る。微生物の密度は、再び、本発明の種々の実施形態からの最適混合のため、本測点において、パイプを横断して均一のままであることが示される。図５０は、混合物の中に最小限にのみである、光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、図４９のものを上回り得る。再び、微生物の密度は、再び、本発明の種々の実施形態からの最適混合のため、本測点において、パイプを横断して均一のままであることが示される。着目すべきこととして、最適混合は、微生物をパイプ壁における光にもたらし、次いで、それらを壁から離れさせるため、他の微生物が、壁に達し、光を得ることを可能にする。着目すべきこととして、微生物成長密度（１３２）が増加するにつれて、本明細書に説明されるように、最適混合を用いて、確率論的に均一のままであることができる。

【0215】

本発明の実施形態は、可能性として、非限定的実施例として、流速およびさらに管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、形状、または同等物を伴う、内向きに突出する螺旋スパインを有し得る、収縮された管類を提供し得る。図４６は、可能性として、螺旋スパインの比率を振幅およびピッチの最適帯内に保つために、管類構成要素の直径が減少し得るにつれて、その振幅およびさらにピッチ等を変化させることによって、螺旋スパイン（１３６）に行われ得る、変化の描写を提供する。

【0216】

図５１－５５は、可能性として、図４６－５０の議論に提供されるものと同一懸念の多くに対処するための本発明の実施形態の実施例を提供する。図５１は、一定直径を有し得る、管類構成要素（２）の実施例を示し、内側管類構成要素（６９）が、外側管類の中に挿入され得る。内側管類構成要素は、同軸本体管類または同等物であってもよい。本アプローチは、可能性として、挿入体が照らされ得るため、より多くの光を藻類にもたらすことを可能にし得る。いくつかの微生物は、付加的光を用いて、より高速で成長し得る。内側管類構成要素は、いくつかの支持（例えば、心合）断片を必要とし得る。螺旋スパインの比率を振幅およびピッチの最適帯内に保つために、図５１は、可能性として、管類構成要素の環状空間が減少し得るにつれて、その振幅およびさらにピッチが減少し得る、螺旋スパイン（１３６）に行われ得る、変化の実施例を描写する。図５２－５５は、図５１のある区分において、断面を横断して確率論的に一定であり得る、微生物混合物の例示的密度を提供する。内側管類構成要素（６９）は、光帯が、可能性として、環状体をずっと横断して、可能性としてさらに、混合物の密度が、非常に高くなり得るにつれて、延在することを可能にするように構成されることができる。しかし、最低でもまた、本発明の種々の実施形態からの最適混合が、藻類をそこにもたらすためのより照明された壁を有するように、照明された壁のより多くの面積を提供することができる。図５２は、約１００％における光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、最小限であり得る。図５３は、低減された光帯透過５３（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、図５２におけるものを上回り得る。微生物の密度は、本発明の種々の実施形態からの最適混合のため、本測点において、パイプを横断して確率論的に均一のままであることが示される。図５４は、６０％における光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、図５３におけるものを上回り得る。再び、微生物の密度は、理想的には、本発明の種々の実施形態からの最適混合のため、本測点において、パイプを横断して確率論的に均一のままであることが示される。図５５は、混合物の中に最小限にのみ延在する、光帯透過（１３１）の実施例を示し、微生物成長密度（１３２）は、図５４におけるものを上回り得る。着目すべきこととして、最適混合が、微生物をパイプ壁における光にもたらし（可能性として、環状体の外壁および内壁の両方）、次いで、微生物を環状体の内部の中に移動させるため、再び、微生物の密度は、パイプの環状体を横断して確率論的に均一なままであることが示される。着目すべきこととして、微生物成長密度（１３２）が増加するにつれて、最適混合を用いて、確率論的に均一なままであることができる。

【0217】

図５６および５７は、可能性として、管類構成要素の壁のいずれかから出され得る、透光帯に達するために、藻類がそれを通して対流する必要があり得る、光路をさらに短縮させ得る、２つの例示的構成を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、可能性として、中心パイプ、同軸本体管類、または同等物であり得る、内側管類構成要素（６９）を通して、光を混合物の中に導入し得る。内側管類構成要素は、収縮された管類（６７）であってもよい。これは、透光帯までの微生物の進行長を低減させる、またはさらに有意に低減させ得る。流体成分の混合は、可能性として、内側管類構成要素の外面（７１）上に位置する、外向きに突出する螺旋スパイン（７０）を用いて、向上され得る。内側管類構成要素（６９）は、管類構成要素の断面積を低減させ得、これは、流体混合物が本領域内でより高速で流動することをもたらし、したがって、より高速の直交流をもたらし得る。いくつかの実施形態では、これは、本領域を清浄する必要性を取り除き得る。他の実施形態では、内側管類構成要素の使用は、管類構成要素のより長い延設を余儀なくし得る、またはさらに、付加的再循環サイクルを必要とし得る。図５６は、管類構成要素（２）の内面上の内向きに突出する螺旋スパイン（３）の渦巻と反対方向に巻回され得る、内側管類構成要素（６９）の外面（７１）上の外向きに突出する螺旋スパイン（７０）の渦巻捻転（７２）を示す。図５７は、管類構成要素（２）の内面上の内向きに突出する螺旋スパイン（３）の渦巻と同一方向に巻回される、内側管類構成要素（６９）の外面（７１）上の外向きに突出する螺旋スパイン（７０）の渦巻捻転（７２）を示す。螺旋スパインの捻転（７２）の方向は、変動してもよい。さらに、内側管類構成要素上の渦巻構成要素のピッチおよび振幅は、外側管類構成要素からの流動の中に突出する螺旋渦巻のピッチおよび振幅と同一または異なってもよい。図５８は、外向きに突出する螺旋スパイン（７０）を有する内側管類構成要素を内側管類構成要素の外面上に伴う、管類構成要素の内面上の内向きに突出する螺旋スパイン（３）を有する、管類構成要素の実施例を示す。管類構成要素は、図５８から理解され得るように、複数の断面収縮部（６８）、複数の渦巻サイズ、および複数の渦巻ピッチを有してもよい。

【0218】

突出する螺旋スパインは、限定ではないが、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、それらの任意の組み合わせ、または同等物を含む、任意の種類の形状を有してもよい。螺旋スパインは、複数の螺旋スパインであってもよい、二重螺旋スパインであってもよい、三重螺旋スパインであってもよい、または同等物であってもよい。図５９および６０は、複数の螺旋スパインの実施例を提供する。図５９は、二重螺旋（３１）の実施例を提供し、これは、内向きに突出する螺旋スパインまたは外向きに突出する螺旋スパインまたは同等物と併用されてもよい。二重螺旋は、いくつかの実施形態では、より高速の直交流を提供し得る。図６０は、三重螺旋（３２）の実施例を提供し、これは、内向きに突出する螺旋スパインまたは外向きに突出する螺旋スパインまたは同等物と併用されてもよい。三重螺旋は、いくつかの流動では、より高い摂動強度およびより高い混合を生成し得る。

【0219】

本発明の実施形態は、本明細書に議論されるように、外向きに突出する螺旋スパインおよび可能性としてさらに内向きに突出する螺旋スパインが、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、カスタマイズされた捻転方向、または同等物を有するものを提供し得る。可能性として、内側に設置された同軸本体から結果として生じる面積収縮毎に、内向きにおよび外向きに突出する螺旋スパインの一方または両方の渦巻深度、ピッチ、形状、およびさらに捻転方向が、管類内の結果として生じる環状体の流速およびさらにサイズに基づいて調節されてもよいもよい。いくつかの実施形態では、内向きに突出する螺旋スパインは、いくつかのシステムが、内向きに突出する螺旋スパインまたはさらに流体流調整器を用いて、管類構成要素内の流体の流動を受動的に修正することを提供し得るという点で、受動的微生物流修正器またはさらに流体流調整器の実施例であり得る。流体流調整器は、受動的微生物流修正器の実施例であり得る。

【0220】

本発明の実施形態は、それらが管類構成要素全体を通して流体中を流動し得るにつれて、低剪断応力を微生物に提供し得る。これは、流体流調整器、受動的微生物流修正器、内向きに突出する螺旋スパイン、または同等物を用いて、遂行されてもよい。低剪断応力は、微生物への最小限の損傷を生じさせ得る。低剪断応力は、微生物の破壊を引き起こし得る値を下回り得る、剪断応力の大きさを含み得る。例えば、極度に伸長された捻転渦巻藻類であり得る、スピルリナのような藻類を使用する場合、それを断裂させるために必要とされ得る、剪断応力は、非常に低くあり得る一方、ミクロンサイズの球状藻類に関して、剪断応力は、損傷が藻類に行われ得る前に、有意に高くあり得る。当然ながら、藻類が強固な細胞壁を有するかどうかもまた、重要である。したがって、低剪断応力の所望のレベルは、システムの詳細に応じて、変動してもよい。

【0221】

図６１は、日中の間は、太陽光を利用し得、夜間に人工的に照明され得る、バイオリアクタシステムのためのレイアウトの実施例を提供する。これは、限定ではないが、内向きに突出する螺旋スパイン（３）、水（１１３）で充填されるプール（１１２）内に位置する、鏡面表面であり得る、少なくとも１つの反射体（７５）、または同等物を有する、管類構成要素（２）を含む。少なくとも１つの反射体（７５）は、可能性として、照明要素からの光を管類構成要素上に反射させるように位置付けられ得るように、管類構成要素の近傍に位置してもよい。照明要素は、管類要素を光に実質的に暴露させるように最適化されてもよい。

【0222】

図６１は、水プールを介して、温度を制御し、反射体を介して、光入力を制御するための該バイオリアクタシステム設計の実施例であり得る。水温は、例えば、工場または発電所からの廃熱を使用し得る。本図は、管類構成要素に面した鏡面表面等の反射体（７５）を伴う、９つの管類構成要素を伴う、例示的バイオリアクタシステム（１）の断面を示す。反射体（７５）はまた、図の下側の丸みを帯びた部分内に提供されてもよい。太陽等の照明要素（７３）は、光の光線（１１１）を放出し得、これは、その中の微生物が管類構成要素の円周の大部分にわたって光を吸収し得るように、管類構成要素上の反射体によって反射され得る。本システムは、温室内に設置されてもよい。屋外で使用される場合、人工照明（可能性として、管類構成要素の各長さの周囲に巻着されるＬＥＤを介して）の追加は、曇日および夜間における微細藻類成長を可能にすることができる。当然ながら、これは、本発明の一実施形態の非限定的実施例であって、所望の必要性に適応するためにいかようにも変動され得る。

【0223】

図６５は、水（１１３）のプール（１１２）内のバイオリアクタシステムの実施例であって、管類構成要素（２）の断面を示す。主に、人工照明、可能性として、各管類構成要素の周囲に巻着された（または可能性として、上部と底部の交点に設置された）ＬＥＤストリングと、可能性として、反射体を併用するように設計される、本実施例では、管類構成要素のより密度の高い充塞を達成し、したがって、エーカーあたりより多くの藻類を生産することができる。当然ながら、太陽光もまた、利用可能であるとき、照明を補完することができる。本実施例では、１８本の管類構成要素が、利用され得る、これはそれぞれ、約２フィートの直径×約１３５フィートの長さであり得る。いくつかのシステムは、必要に応じて配列される、最大４つのプール以上のものを使用してもよい。設備のためのいくつかの非限定的計算は、限定ではないが、（約１５８フィート－約１．６フィート＝約１５６．４フィートの自由貯水池空間）÷４つの貯水池＝貯水池あたり約３９フィート＝約４６９インチ幅を含み得る。約１／４インチ壁および継目における約１インチ環を伴う各約２４インチ内径パイプは、約２５．５インチを占め得る。約４６９インチ÷約２５．５インチ＝約１８．４本のパイプで、プールあたり約１８本のパイプに丸められる。約１８本のパイプ×約１３５フィートのプールの長さ＝プールあたり約２，４３０フィートのパイプ×フィートあたり約２３．５ガロン＝プールあたり約５７，１０５ガロンとなる。設備のために、４つのプール×約５７，１０５ガロン＝約２２８，４２０ガロン（８６４，６６３リットル）となる。これは、約１／２エーカーを要求し得る。一実施形態では、例えば、２～４本のパイプのより小さい群が、発電所の境界に接する、トレンチ内に敷設され、例えば、廃棄物の温かい水を使用することによって、温度制御されてもよい。

【0224】

図６２は、管類構成要素アレイが、南に面して設置され得、可能性として、太陽暴露を最大限にするために、場所毎に調節され得る、フォトバイオリアクタシステムのためのレイアウトの別の実施例を提供する。太陽等の照明要素（７３）は、光の光線（１１１）を放出し得、これは、直接、管類構成要素上に衝突し、かつその中の微生物がより均一に照明され得るように、管類構成要素上の反射体によって反射され得る。角度付けられたミラー等の反射体（７５）が、可能性として、全ての側における太陽光暴露を最適化することに役立つために、管類構成要素の背後に設置されてもよい。矢印は、複数の管類の列が要求され得るときの流動方向を示す。可能性として、低位置（１１４）に位置する、藻類等の微生物は、管類構成要素のアレイの上部位置（１１５）に圧送され得る（１１６）。これら等のアレイは、温度制御のために、温室内に設置されてもよく、また、人工的に照らされてもよい。

【0225】

照明要素（７３）は、可能性として、管類構成要素のうちの少なくともいくつかが照明要素からの光に持続的に暴露され得るように、持続的照明であってもよい。照明要素（７３）は、単一波長、複数の波長を提供してもよく、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、可能性として拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、光パイプ、パルス状照明要素、その任意の組み合わせ、または同等物であってもよい。本発明のいくつかの実施形態は、光調節器を提供し、管類構成要素への光を調節してもよい。これは、本発明の一実施形態の非限定的実施例であって、所望の必要性に適応するために、いかようにも変動され得る。

【0226】

図６３は、緊密に充塞され、エンクロージャ内にあるように設計される、バイオリアクタ管類構成要素（２）システムの実施例を示す。本非限定的実施例では、人工照明（１１９）が、適用され、これは、可能性として、管類構成要素の軸に沿って敷設されるか、または可能性として、管類構成要素の周囲に巻着されるかのいずれかである、線形または面積ＬＥＤアレイから成ってもよい。これは、二酸化炭素、酸素、または同等物等のガスを除去または添加するために使用され得る、配管（１２１）を示す。図６４は、支持システム（１２２）の実施例を伴う、図６３のようなバイオリアクタシステムの実施例である。

【0227】

可能性として、微生物／水混合物で本質的に満杯の管類構成要素を動作させることは、本発明の利点であり得る。これは、それらが流体の流動時間より多く流体と接触するため、流動修正器が、最大効果が流動に及ぼされることを可能にし得る。これは、可能性として、流動修正器が、直交流を流体のより大きい体積内において生成し得ることを意味し、かつ直交流に、藻類を搬送させ、光を藻類上に付与させるために利用可能なより多くの照明されたパイプ壁面積が存在し得ることを意味する。さらに、満杯の管類構成要素は、可能性として、管類構成要素容積あたり最高質量の微生物流を有することを可能にする。いくつかの実施形態では、本構成の全ておよび多すぎて詳述することができないその他は、わずかな勾配において管類構成要素を有してもよい。管類構成要素の角度は、非常に小さく、本タスクを遂行するための全体的状況に応じて、例えば、約０．５～約３度の傾きであることができる。

【0228】

図６６は、可能性として、サンプル勾配レイアウトにおいて使用される、傾けられた管類構成要素（６３）の実施例を示す。これは、１ ５／８インチ支柱を伴う、約３％勾配における、６インチ×５，０００フィートシステムの側面図を示す。図４４および４５のガス通路（１０３）は、これらの管のそれぞれの渦巻の各曲がり目の上部にあり得る。ガス伝達、吸着、および／または除去の目的のために、そのようなシステム内の流動は、システムの底部から上部へであり得る。平均流速度は、非常に低い、可能性として、非限定的実施例として、約１～約４インチ／秒であり得るため、パイプ摩擦は、非常に低く、圧送の必要性も、低い。

【0229】

いくつかの実施形態では、可能性として、限定ではないが、現場実証、または新しい生物学的拡縮実験、または流動エンジニアリング実験の目的のために、温室バイオリアクタシステムは、約８フィート×約２８フィートであり得る。これは、６インチ径管類構成要素を用いて構築され得、したがって、約１，０００リットルを含有し得る。また、反射体、流動ポンプ、電気構成要素、監視機器、ＣＯ_２分布配管、Ｏ_２抽出配管、または同等物（全て示されない）を含んでもよい。図６７において理解され得るように、本システムは、新しい植菌が、可能性として、上部弁においてシステムに流入し得、管類構成要素を通して下方に循環し得る、入力（１２３）を含んでもよい。ＣＯ_２等を含有する、燃焼排ガスが、ここで（１２４）流入し得、可能性として、制御された圧力および弁類を用いて、システム全体を通して分散され得る。藻類等の微生物は、可能性として、新しい材料が上部から流入するにつれて、出口（１２５）において、管類構成要素から除去され得る。ポンプおよび監視機器が、管類構成要素の背後（１２６）に位置してもよい。流動再循環（１２７）が、提供されてもよい。これは、分散された酸素を放散弁（１２８）に提供し得る。照明は、太陽または人工または両方からであってもよい。太陽からの場合、これは、例えば、南に面して位置付けられることができる。さらに、これは、平台トレーラ上に搭載され、輸送されることもできる。再び、管類構成要素を傾けること（図６６参照）、ガス通路（１０３）の使用、および場合によっては、平均流をガス上の浮力方向に指向することが、採用されるであろう。これは、閉鎖された再循環フォトバイオリアクタシステムの実施例であり得る。

【0230】

図６８は、非限定的実施例として、約３５フィート高さ×約５５フィート幅×約８５フィート長であり得る、建造物を利用し得る、大規模バイオリアクタシステムの実施例を示す。可能性として、約２４インチの直径×約７５フィート長の約１０８本の管類構成要素（２）、例えば、約８，１００フィートの管類が存在し得る。これらはまた、管類構成要素の長軸（明確性の目的のために、図面に示されない）およびガス通路に沿った傾きを具現化し得る。持続的全体的傾きが、図示される。流動は、システムの全体的必要性に応じて、上向きに進み得る、または下向きに進み得る。

【0231】

図６９は、発電所（１２９）の近傍で使用される、バイオリアクタシステム（１３０）の実施例を示す。本システムは、可能性として、モジュール式であるように設計されることができる。３つの建造物が、表され、これはともに、理想的条件下にあって、おそらく、超臨界数百ＭＷ工場の排出物中の数パーセントのＣＯ_２を使用し得る。展開の可能性として考えられる過程は、上記に説明されるサイズの１つの建造物の配設を具現化し、それに資本を回収させ、示されるように、付加的モジュールを追加するための構築資金を可能にし得る。ある場合には、経済的資本回収および規制に応じて、より多くのモジュールを配設することが望ましい、または可能性として考えられ得る。

【0232】

本発明の実施形態は、可能性として、螺旋スパイン誘発直交流の研磨作用のため、自己清掃バイオリアクタシステムを提供し得る。可能性として、本発明の実施形態において生成され得る、強直交流のため、可能性として考えられるバイオフィルム堆積物の管類構成要素の壁の清掃は、わずかな労力で行われ得る。管類構成要素の壁は、可能性として、これらのパイプの壁上のバイオフィルムの総蓄積が有意に低減され得るように、藻類が直交流によって管類構成要素の壁から離れ得る度に、研磨され得る。本発明の実施形態は、可能性として、細胞をパイプを横断してその壁に対流させることによって、藻類を光にもたらし得るため、本システムは、異なる処置段階における廃水処置工場の出力であり得る、粉塵またはさらに混濁水を幾分使用し得る。故に、藻類が成長するために要求する窒素およびリンのような栄養素を（廃水中に）供給する役割を果たし得る、利用可能な廃水を使用することに成功し得、藻類成長はさらに、廃水自体を可変度に清浄するための方法を提供し得る。したがって、本システムは、廃水内にすでに存在し得るため、藻類を成長させるための窒素およびリンのような栄養素を水の中に供給する追加費用を被る必要がない場合があり、これは同様に、完全廃水処置の費用を低減させ得る。示される場合、流動平均流速は、一時的に増加されることができ、これは、可能性として、管類構成要素直交流速度を比例して増加させ、研磨効果を必要とされる量まで向上させるであろう。自己清掃バイオリアクタシステムは、捕食動物が下流（７９）に流され得るものを提供し得る。本発明の実施形態は、可能性として、バイオリアクタシステムが、自己清掃され得る、または最小限の清掃を必要とし得るため、低保守システムを提供し得る。

【0233】

本発明の実施形態では、それらは、洗浄剤を提供し、バイオリアクタシステムを清浄してもよい。洗浄剤は、管類構成要素を洗浄剤流体で洗い流すことが可能であり得る。洗浄剤流体は、限定ではないが、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、それらの任意の組み合わせ、または同等物を含んでもよい。洗浄剤は、可能性として、内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、さらに平均下流運動によって管類構成要素を通して押動される、特別に設計される洗浄剤であってもよい。これは、流体流の中に置かれ得、かつ流体流とともに下流に移動し、可能性として、パイプの壁を研磨し、パイプ壁上に発達し得る、任意のバイオフィルムを除去し得る、スポンジであり得る、ブタの要素または他のデバイスであってもよい。

【0234】

本発明の実施形態は、汚損防止処置を用いたバイオリアクタシステムの処置を提供し得る。汚損防止処置は、可能性として、アルカリｐＨ（例えば、Ｈ８５０２）における、ドパミン塩酸塩の重合を含んでもよく、これは、薄い（可能性として、最大約５０ｎｍ）接着性ポリドーパミンコーティングを管類構成要素の内面上に形成し得る。本発明の実施形態は、可能性として、低速で動作し得るため、低コスト建設システムを提供し得、さらに、低エネルギー入力を提供し得る。

【0235】

本発明の実施形態は、可能性として、規定された振幅、規定された幅、具体的全体的断面形状、および可能性としてさらに、規定されたピッチの渦巻模様を、水／藻類または他の水微生物混合物で充填され得る、パイプ型バイオリアクタの壁の中に配設することによって、ＧＥＭＳを生産し得る。渦巻模様、渦巻貫入、渦巻摂動、螺旋擾乱、または同等物は、内向きに突出する螺旋スパインであってもよい。主要パイプ径、幅、および断面形状に対応する、渦巻模様の振幅は、藻類のタイプ、流速、および可能性としてさらに、藻類が耐え得る剪断のより複合的関数であり得る。主要パイプ径および流動速度に相当する、渦巻のピッチは、渦巻模様の振幅の関数であり得る。適切に規定されると、渦巻模様は、可能性として、その長さにずっと沿って、繰り返し起こる（可能性として、時間および空間的に）非定常流動剥離を生産し得、渦巻模様は、パイプ型バイオリアクタの長さ全体を通して作製され得るため、本タイプの流動は、主要パイプの長さにずっと沿って生成され得る。流動剥離および結果として生じる直交流は全て、瞬間毎に大きさおよびさらに方向が異なり得るが、渦巻模様上の幾何学形状は、可能性として、図５におけるスペクトルの領域「Ａ」下の全ての長さ規模における直交流エネルギー、およびスペクトルの残り下（正味エネルギー流がより小さい規模となり得るにつれた領域「Ｂ」）のエネルギーの生産に関わり得る。発生される大規模運動は、スペクトルによって示されるように、個々に拡散し得ないが、可能性として、発生されたものより小さいおよびより大きい規模の両方へのエネルギーの連鎖のため、スペクトルが、生産され得る。接近中の流動は、局所的に、それがその周囲を流動する必要があり得る、傾けられた「円筒形鈍頭物体」に遭遇し得る。鈍頭物体は、可能性として、その壁上の剪断応力が、ゼロになるほど強力であって、流動が、その表面から剥脱され得る、強逆圧力勾配をその上流側に有する、物体である。ゼロ剪断応力の点は、剥離点を画定し得る。これは、３次元剥離であり得る。したがって、剥離線（可能性として、点だけではない）および剥離基準は、２次元の場合よりはるかに複雑であり得るが、依然として、非常に低いまたはさらにゼロの剪断応力を剥離線にまたはさらにその長さに沿って伴い得る。局所的に、本渦巻は、壁上の円筒形鈍頭物体であり得るため、バイオリアクタ内の主流の軸に対してある傾斜度では、流体は、形状の輪郭に追従し得ない。障害物をナビゲートすることを試みるにつれて、流体は、障害物から外れ得る、または、ある意味では、それから剥離し得る。しかしながら、これは、ある時間にわたって、障害物の軸に沿って流動し、可能性として、剥離泡を生成し得、これは、巻回流をその中に有し得る。本剥離泡は、障害物の軸に沿って形成され得、不安定になり得、自ら破裂し得、さらに、直交流に追加され得る。常に変化するウィング弦方向流入条件を有し得る、渦巻形状は、泡の断面、故に、可能性として、常に変化する、剥離線の位置につながり、その不安定性およびさらにより頻繁な破裂に追加され得る。

【0236】

揚力係数は、円柱と壁との間の間隙がゼロになるにつれて、ゼロに低下し得る。著者Ｌｅｉ， ｅｔ ａｌ（１９９９）が解説しているように、円柱の背後の渦離脱は、停止し得、流動は、もはや１２０度までその周囲において円柱の輪郭に追従し得ない。これは、円柱から早期に剥離し得、故に、それらは、非常に低揚力を呈し得る。剥離された流動は、大角度で円柱から離れ得る。本発明の実施形態では、剥離につながる正確な条件は、可能性として、バイオリアクタ内のさらに上流の類似剥離から生じ得る、渦巻貫入に向かって流入する流動自体が、可能性として、大きさおよび方向の両方において、非定常であり得るため、瞬間毎に変動し得る。持続的渦巻突出部の結果は、可能性として、サイズにおいてランダムに生じる、持続的非定常３次元剥離を生産することになり得る。剥離は、渦巻摂動の長さにずっと沿ってランダム率で成長し得る、局所的剥離泡を生成し得る。これらの剥離泡は、不安定であり得、かつ分断または破裂し、可能性として、付加的強直交流をバイオリアクタ内にもたらし得る。渦巻摂動に沿って生じ得る、各局所的剪断層剥離は、管類構成要素の中心に向かって指向され得、ダクトの直径を横断して延在し得る、流体の直交流噴流をもたらし得る。可能性として、流体運動の持続性のため、これは、図１８および１９において理解され得るように、中心内の流体が中心から離れるように移動する結果をもたらし得る。したがって、可能性として、バイオリアクタの壁の全ての部分が、可能性として、渦巻突出部によって生成される、剥離された流動によって妨害され得る。流動は、螺旋スパインにわたって進むように試みるにつれて、剥離し得、したがって、流動場を劇的に変化させ得る。これはまた、失速が飛行機のウィング上で生じるときにも生じ得、これは、下記に議論されるであろう。これらの剥離された流動の性質は、それらが、ここで、装置の壁から離れているとされるため、それらが粘度によって支配されないことであり得る。本タイプの流動は、非粘性流動であり得、それらは、ゆっくりと消散し得る。したがって、これらの剥離された流動は、流動の主要時間尺度、すなわち、ｄ／Ｕ（ｄは、パイプの直径であって、Ｕは、平均流である）に関連する、時間にわたって、藻類または任意の微生物の輸送に影響を及ぼし得る。

【0237】

我々は、本発明の種々の実施形態に関連する、種々の実験を実施している。ある壁の近接度は、剥離された剪断層における遷移プロセスの非線形段階に影響を及ぼし得る。例えば、あるレイノルズ数範囲では、層流剥離泡（ＬＳＢ）が、ウィングの上側表面上に形成され得、観察される流動発振が、剥離泡フラッピングに起因し得、可能性として、翼型の急失速が、泡破裂に起因し得ることは、当業者に周知であり得る。ＬＳＢは、層流空気流がウィングにわたって流動し、強逆圧力勾配に曝され得るときに形成され得、これは、層流境界層を剥離させ、流れを翼型の表面から離れるように進行させる。偏向された流れは、擾乱を非常に受けやすくあり得、偏向された流れ内の乱流へのその遷移は、最初に、Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不安定性を伴い得る。これは、ウィングにわたる現象の動態を研究している、ＡｌＭｕｔａｉｒｉ， ｅｔ ａｌ（２０１７）によって説明されている。しかし、写真は、高自由流乱流の存在下において（Ｈｏｓｓｅｉｎｖｅｒｄｉ ａｎｄ Ｆａｓｅｌ（２０１５））、または円柱が接近中の流動に歪まされる場合（Ｈｅｔｓｃｈ ａｎｄ Ｒｉｓｔ（２００９））、定質的に変化するように見え得ない。高自由流乱流の場合、剥離泡は、乱流であり得、剥離された剪断層は、剥離の場所における乱流であり得る。

【0238】

流動の剥離のための条件は、本質的に、レイノルズ数から独立することが公知であり得る。したがって、いったん正しい渦巻が、試験速さにおいて、必要とされる剥離を達成し得ると、所望の剥離効果停止まで、流動の速さを低減させることができる。しかし、剥離は、レイノルズ数から独立し得るため、これらのフォトバイオリアクタ内の流動をより低いレイノルズ数において稼働することも可能であり得る。可能性として、所与のサイズのパイプ型ＢＲ／ＰＢＲのためのこれらのより低いレイノルズ数は、流速を低減させることによって達成され得る。流速は、著しく低速まで低減され得、依然として、可能性として、何度も、藻類をＰＢＲを横断して壁から中心までもたらし、かつ壁に戻す、その関連付けられる直交流を伴って、ＧＥＭＳを達成し得る。可能性としてＧＥＭＳを維持しながら、流速を減速させることが可能であることが、望ましくあり得る。これは、非常にわずかなエネルギー支出が、流動を駆動するために要求され得、非常に低剪断応力が藻類細胞上に印加され得ることを意味し得る。

【0239】

ＧＥＭＳはまた、レイノルズ数の増加に鈍感であり得る。これは、バイオリアクタシステムの拡張性を可能にし得、これは、多くの産業用途の可能性を広げ得る。可能性として、低速度を保ちながら、パイプの直径を増加させてもよい。本明細書に記載されるように、螺旋擾乱は、パイプの直径に比例して拡大され得る。レイノルズ数に対する鈍感性は、ここでは、類似流動場を有することが予期され得る場所において有利に働き得、したがって、直交流は、藻類をパイプを横断して移動させ続け得る。

【0240】

ＧＥＭＳデバイスは、可能性として、その幾何学形状、周期的規模において、パイプ内で使用される、古典的熱伝達増強デバイスと非常に異なり得、さらにその目的は、可能性として、ＧＥＭＳデバイスが、大規模な非粘性直交流を生成するために存在し得る一方、熱伝達増強デバイスが、主に、粘性壁層流動と相互作用するように設計され得るため、完全に異なり得る。

【0241】

本発明の実施形態は、バイオリアクタパイプ内の流動を著しく変化させ得る。流動剥離は、大規模で生成され得る。図１８－２２において理解され得るように、本流動剥離は、結果として生じる運動が藻類が最も効果的に成長することを可能にし得るように、パイプを横断し得、藻類細胞をパイプ壁から入射する光にもたらし、可能性として、同時に、藻類を壁から離れさせ得る、大規模直交流を生成し得る（例えば、これは、ＧＥＭＳを特徴付けるものであり得る）。これらの運動を伴わない場合、バイオリアクタは、可能性として、壁の近傍の藻類のより高速の成長によって引き起こされる自己遮光のため、商業上の必要性を充足するために十分に大きく作製され得ない。藻類が成長するにつれて、それらは、濃くなり得、それらが壁の近傍に留まる場合、それらは、光をパイプのさらに内側にある藻類から遮断し得る（図６－１０参照）。これは、藻類細胞密度が増加するにつれて、光の遮断がより深刻になり得、藻類を壁から離れるように移動させ、管類構成要素の中央における藻類を壁に向かって移動させるための明示的機構が存在し得ない場合、非常に不均一成長が生じ得るため、重要であり得る。これは、管類構成要素の壁の近傍の藻類の光漂白と、さらに、中央における藻類の低速成長とを含み得る。本運動の範囲の変化およびさらに異なる規模の運動におけるエネルギーの強度、例えば、自然乱流スペクトルからＧＥＭＳへの藻類バイオリアクタの流動スペクトルの変化は、藻類の成長に重要であり得る。（類似物は、離陸および着陸の際にフラップの有無を問わない、飛行機の揚力の変化であって、これは、飛行機の生存または破壊をもたらし得る。）これは、はるかに大きい直径のパイプ型バイオリアクタが使用される（例えば、バイオリアクタの面積は、管類直径の２乗として増加し得る）、故に、より大きい体積の藻類が生産されることを可能にし得る。

【0242】

図２８－３１は、異なる内向きに突出する螺旋スパインを伴う、６インチ径および８インチ径パイプを使用した、いくつかの実験結果を示す。ポリマーが、染色された粒子の痕跡が色素が分断する前に追従され得るように、希釈溶液中において赤色野菜色素の中に入れられた。色素は、中心線噴射システムを使用してパイプの中に入れられた。これは、光の上流の渦巻のいくつかの波長が生産し得る、流動に及ぼされる効果の結果を示している。示されるように、色素は、壁から壁へとランダム方式においてパイプを横断する。大偏位が、可能性として、新しい大規模運動の生成および存在のため、パイプを横断して搬送され得る（可能性として、ＧＥＭＳに関する図５の向上されたスペクトルに描かれるように、面積Ａの存在下に反映される）。これらの大偏位は、図２８におけるように、随時、長波長を有し得、これは、渦巻押進機能のものに類似するが、１８０°位相がずれて現れ得、他の時間では、図２９に見られるような押進機能よりはるかに小さい波長を有し、押進機能と関連性がないように現れると考えられ得る。これらの画像は、２つの異なる時間において、これらの経路を辿った、上流のある点から出た色素を示す。パイプの断面を横断した全ての他の位置における流体粒子は、これらの写真が撮影された時間にわたって、異なる経路を辿り得る。

【0243】

ＧＥＭＳデバイスの他の利点は、可能性として、所望のＧＥＭＳを達成するために、移動する必要がなくてよいことを含み得る（可能性として、いったん離陸のために正しく設定されると、例えば、移動しない、飛行機フラップのように）。デバイスの幾何学形状は、次いで、所望の結果を生産し得る、流動を誘発し得る。これは、直接エネルギー支出が、可動デバイスの場合に当てはまり得るように、要求され得ないことを意味し得る。また、任意の可動部品が存在し得ないため、最小保守が、要求され得る。

【0244】

ＧＥＭＳデバイスの性質によって、例えば、可能性として、パイプ型バイオリアクタが必要とされる直交流のために要求する、最大規模において、エネルギーを生産し得るため、これらの規模は、本質的に、可能性として、本質的に直行流寸法のパイプ型バイオリアクタ内の任意の場所において生成される、運動が、存続し得るように、粘度によって影響され得ない。これは、ＧＥＭＳ自体が典型的実験室規模デバイスをはるかに上回る規模で生産する、バイオリアクタデバイスを可能にし得、大産業規模で実装され得る。

【0245】

それらにわたる流動の剥離を通して、大規模直交流を達成し得る、多くの受動的幾何学形状が存在する。それらは全て、本特許の範囲内に含まれることが意図される。議論は、好ましい実施形態を含み得るが、あまり好ましくない幾何学形状も、必要とされる混合をもたらし得る。本明細書で議論される幾何学形状のうちのいくつかは、最低剪断応力を微生物上にもたらし得る、最低エネルギー損失をもたらし得る、清浄が最も簡単であり得る、最小バイオフィルム蓄積をもたらし得る、バイオリアクタの中に入射する最小光損失をもたらし得る、製造が最も簡単であり得る、さらに、最低機械的応力をバイオリアクタシステム上にかけ得る。

【0246】

本発明のいくつかの実施形態は、適切な場合、栄養素とＣＯ_２等のようなガスの最適混合および最適明暗サイクルを持続的に提供しながら、流体動態原理を使用して、大規模直交流を発生させることによって、閉鎖ＢＲ／ＰＢＲ内の藻類成長を最適化し得る、閉鎖ＢＲ／ＰＢＲ内にエンジニアリングされた機械的に定常のデバイスのセットを提供し得る。これは、可能性として、受動的混合要素として作用する、持続的成形された非粘性の拡縮された螺旋くぼみを伴う、１つ以上の円筒形ダクトを含んでもよい。これらの螺旋くぼみは、主要境界ダクト規模（パイプの場合の直径、チャネルの場合のチャネル幅、同軸パイプの場合の共軸方向間隙）に比例し、かつ該ダクト内の平均流の速度に比例する、深度、幅、およびピッチであってもよい。それらは、非粘性の拡縮された螺旋くぼみと呼ばれ得る。螺旋突出部は、所与の円筒形ダクトの中に挿入される、または押出成形される、またはさらに成型されてもよい。渦巻突出部（例えば、螺旋、二重螺旋、または三重螺旋等を形成する、複数の渦巻貫入であり得る）は、摂動を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、ダクト壁からある距離において、主要ダクト流の中に延在してもよい。これは、共軸方向ダクト流における所望の条件であり得る。システムは、開放または閉鎖バイオリアクタの一部であることができる。システムは、分散される光源を伴う、受動的混合デバイスを使用することができる。システムは、最低エネルギーを使用して、十分な混合をもたらし、必要明／暗サイクルを生成する、直交流運動を生産し得る。システムは、直交流混合および明／暗サイクルを生産する、可動機械部品を有していなくてもよい。システムは、それに接近する流動の非定常剥離および流動の偏向を生産し得る。システムは、それに接近する非定常剥離を生産し得る、本剥離は、強逆圧力勾配を生産する、湾曲表面にわたって生じる。システムは、それに接近する、流動の非定常剥離を生産し得、その中で強逆圧力勾配は、流体に印加される最小剪断応力を伴って、大規模な局所的剥離につながる。システムは、それに接近する、流動の非定常剥離を生産し得、その中で強逆圧力勾配は、流体に印加される最小剪断応力を伴って、局所的剥離の領域につながる。これらの領域は、装置にわたって非均一に分散される、非定常の一時的泡として生じ得る。これらの剥離は、強直交流をもたらし得る。システムは、渦巻軌跡内に、概して、経路の渦巻軌跡内に含有される境界を有する、渦巻の一部を構成する、有限長の突出部を含有してもよい。システムは、可能性として、非定常剥離が、剪断ではなく、圧力勾配の結果であるため、非常に低剪断を藻類または他の微生物上にもたらし得る。システムは、それらにわたって移動する流動の非定常剥離をもたらす、断面プロファイルを有し得る。これらは、剥離点を瞬間毎に移動させ、非定常３次元流動を生成するように、概して、円形円柱から翼型形状に及び得る、丸みを帯びた輪郭を有し得る。システムは、剥離を固定された場所に押進させないように、したがって、高剪断を生産しないように、鋭的角を回避し得る。システムは、ダクトに沿って、藻類および栄養素およびＣＯ_２および／またはＯ_２および／または糖を持続的に混合する、持続的アレイを形成してもよい。システムは、主要パイプまたはチャネルの断面を横断して、全ての藻類のために、規定された明／暗サイクルを生産してもよい。剥離された流動の大規模性質によって、これらの直交流混合運動における有意な割合のエネルギーが、全て、機械的運動によってではなく、流体動態不安定性によって生成される、分散された光源透光帯の内外に移動させることによって、藻類をダクトの断面にわたって移動させ、適切な明／暗サイクルを持続的に生成する、流動規模にあり得る。システムは、同等寸法の空ダクト内の乱流の同等規模においてエネルギーを誘発するために必要とされるものよりはるかに低い、エネルギーをこれらの最適直交流混合規模の中に置くために必要とされる、平均流速を提供し得る。これらの平均流速は、混合装置からの剥離が、本質的に、レイノルズ数から独立するため、０．５インチ／秒と同程度に低くあり得る。システムは、最適明／暗サイクルを生産するようにエンジニアリングされてもよく、混合および明／暗サイクルは両方とも、特定の藻類の必要性に合わせられることができる。Ｌ／Ｄサイクルは、受動的混合デバイスの高さ、幅、およびピッチを合わせることによって、かつ可能性としてさらに、使用される螺旋を生産する非定常剥離の数およびダクト内のその位置によって、合わせられることができる。システムは、特定の微生物のための最適栄養素給送を提供するように合わせられてもよい。システムは、特定の藻類のための最適ＣＯ_２導入を提供するように合わせられてもよい。システムは、フォトバイオリアクタからの最適Ｏ_２除去を提供するように合わせられてもよい。システムは、照明が透明ダクト壁上の太陽光によって提供され得るものを提供し得る。システムは、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｆｉｂｒａｎｃｅファイバのような拡散光ファイバを使用して分散される離散ＬＥＤアレイまたはソリッドステートレーザ光であり得る、照明が使用されるものを提供し得る。集光された太陽光が、拡散ファイバの中に送光されてもよい。照明は、渦巻混合装置から主要ダクトの内部に発出することができる。これは、一般に、混合に関わり得る、同一渦巻ダクト／翼型である。渦巻混合装置から主要ダクトの内部に発出する照明は、藻類が進行しなければならない距離がその明／暗サイクルまたはさらにＣＯ_２と栄養素の混合のために最適化され得るように、分散されることができる。システムは、必要に応じて、太陽光とレーザ光の使用を切り替えてもよい、または両方を同時に使用してもよい。適切な理由は、日中／夜間サイクル、波長の望ましさ、曇り、雨、電力の必要性の考慮、または同等物のためであり得る。システムは、順次、成長藻類をバッチ給送し、藻類が成長するにつれて、栄養素、ＣＯ_２、および光の両方（またはＯ_２、栄養素、および糖類）を持続的に導入し得る。システムは、単回通過フォトバイオリアクタであるように建設されてもよく、その中のダクトの長さは、藻類が成長し、その対数増殖期の終了まで、またはそれを越えて要求される時間によって決定されてもよい。システムは、再循環システムであってもよく、これは、その場合、ポンプ、および双方向通過弁が、必然的に必要とされるであろうように建設され得る。使用されるポンプは、藻類が非常に剪断応力に敏感である場合（スピルリナのように）、蠕動ポンプであってもよい。システムは、アフィン変換を通して、全体的寸法を増加させることによって、および／またはモジュール式方式において類似寸法のユニットを追加し、成長必要性を満たすことによってのいずれかにおいて、任意のサイズに拡張可能であり得る。システムは、主要ダクトの内側への付加的渦巻混合および照明デバイスの追加のために要求され得るように、有意な拡大を有してもよい。システムは、持続的流動、単回通過システム、および全ての捕食動物が下流に流されるにつれた自然自己清浄を提供し得る。システムは、材料が、例えば、ガラス、ステンレス、ポリカーボネート、およびＰＶＣまたはＡＢＳまたは新しい管類材料であろうため、単に、ダクトを水、温水、または酸性または塩基性流体で洗い流すことを介して、周期的に清浄され得る。

【0247】

上記の議論は、出願日に先立って当技術分野に公知の情報および本発明の開示の一部を形成する情報の両方を含む。本願における任意の陳述の含有は、公開された参考文献の特性評価としてであるか、または技術的問題およびその解決策の議論においてであるかどうかにかかわらず、そのような陳述が先行技術であることの容認として捉えられるべきではない。

【0248】

本発明が、いくつかの好ましい実施形態に関連して説明されているが、本発明の範囲を記載される特定の形態に限定するように意図されるものではなく、対照的に、発明の陳述によって定義されるような本発明の精神および範囲内に含まれ得る、そのような代替、修正、および均等物を網羅するように意図される。代替請求項の実施例は、以下を含み得る。

【0249】

１．バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、管類構成要素と、
流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、
微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、
栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、
該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
を備える、バイオリアクタシステム。

【0250】

２．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0251】

３．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0252】

４．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0253】

５．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0254】

６．該閉鎖バイオリアクタシステムは、最小限の水損失を備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0255】

７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、実質的に汚染を備えない、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0256】

８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、一定温度制御を備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0257】

９．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0258】

１０．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0259】

１１．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0260】

１２．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0261】

１３．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0262】

１４．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0263】

１５．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0264】

１６．該バイオリアクタシステムは、再循環バイオリアクタシステムを備える、付記１または６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0265】

１７．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0266】

１８．該微生物は、微細藻類、微細光栄養藻類、光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0267】

１９．少なくとも１つのガス放散をさらに備える、付記１に記載のバイオリアクタシステム。

【0268】

２０．該少なくとも１つのガス放散は、酸素ガス放散および二酸化炭素ガス放散から成る群から選択される、付記１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0269】

２１．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、少なくとも１つのガス入力をさらに備える、付記１に記載のバイオリアクタシステム。

【0270】

２２．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、該少なくとも１つのガス入力は、ガスを該構成要素の中に持続的に添加するように構成される、持続的ガス入力を備える、付記２１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0271】

２３．該管類構成要素の中に添加される該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記２１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0272】

２４．該少なくとも１つのガス入力は、複数のガス入力を備える、付記２１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0273】

２５．該少なくとも１つのガス放散は、複数のガス放散を備える、付記１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0274】

２６．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、栄養素を該管類構成要素の中に持続的に添加するように構成される、栄養素入力を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0275】

２７．ｐＨ調節剤、温度調節剤、成長刺激剤入力、ｐＨメータ、光学密度測定、二酸化炭素分析器、および酸素分析器から成る群から選択される、少なくとも１つの要素をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0276】

２８．ガスおよび栄養素の順次給送器と、順次モニタと、順次ガス放散とをさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0277】

２９．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、該栄養素を該管類構成要素の中にプログラム的に添加するように構成される、複数の栄養素入力場所を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0278】

３０．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0279】

３１．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0280】

３２．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記３１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0281】

３３．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記３１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0282】

３４．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記３１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0283】

３５．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記３１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0284】

３６．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0285】

３７．該内向きに突出する螺旋スパインは、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0286】

３８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、およびカスタマイズされた深度を備える、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0287】

３９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発することが可能である、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0288】

４０．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物を実質的に該管類構成要素を横断して分散させるように構成される、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0289】

４１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される微生物の具体的タイプに合わせられる、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0290】

４２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0291】

４３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0292】

４４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記４２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0293】

４５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0294】

４６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0295】

４７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記４５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0296】

４８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0297】

４９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0298】

５０．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記４８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0299】

５１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長すること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させることから成る群から選択される、拡縮要素を備える、付記４１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0300】

５２．該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素内に挿入された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素内に押出成形された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素の中に成型された内向きに突出する螺旋スパインから成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0301】

５３．該内向きに突出する螺旋スパインは、事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0302】

５４．該内向きに突出する螺旋スパインは、突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の該内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出する、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0303】

５５．該内向きに突出する螺旋スパインは、流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられるように構成され、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内における該剥離された流動の流体流再付着を防止する、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0304】

５６．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0305】

５７．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0306】

５８．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0307】

５９．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0308】

６０．該管類構成要素は、垂直に、水平に、傾けられた、角度付けられた、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、位置に搭載されるように構成される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0309】

６１．それに対して該管類構成要素が暴露を有する、照明要素をさらに備える、付記１または５６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0310】

６２．該照明要素は、持続的照明を備える、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0311】

６３．光調節器をさらに備える、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0312】

６４．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0313】

６５．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0314】

６６．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0315】

６７．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体をさらに備える、付記６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0316】

６８．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記６７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0317】

６９．該少なくとも１つの鏡面表面は、該照明要素からの光を該管類構成要素上に反射させるように構成される、付記６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0318】

７０．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0319】

７１．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0320】

７２．該バイオリアクタシステムは、低エネルギー入力を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0321】

７３．該内向きに突出する螺旋スパインは、受動的微生物流修正器を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0322】

７４．該バイオリアクタシステムは、可動機械的部品を該管類構成要素内に備えない、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0323】

７５．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流の局所的非定常剥離、該流体流中の局所的逆圧力勾配、該流体流中の非定常低剪断応力よどみ線、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、流体動態効果を生産するように構成される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0324】

７６．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流中の該内向きに突出する螺旋スパインから該管類構成要素にずっと沿って、該微生物を含有する該流体の持続的非定常剥離を生産するように構成される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0325】

７７．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0326】

７８．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0327】

７９．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、および／または該内向きに突出する螺旋スパインは、微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0328】

８０．該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、該内向きに突出する螺旋スパインは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、要素を備える、付記７９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0329】

８１．該流体流運動力は、低平均流速を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0330】

８２．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0331】

８３．該バイオリアクタシステムは、自己清掃バイオリアクタシステムを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0332】

８４．該自己清掃バイオリアクタシステムは、捕食動物が下流に流される、システムを備える、付記８３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0333】

８５．洗浄剤をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0334】

８６．該洗浄剤は、該管類構成要素を洗浄剤流体で洗い流すことが可能である、洗浄剤を備える、付記８５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0335】

８７．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0336】

８８．該洗浄剤は、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤を備える、付記８５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0337】

８９．該流体流運動力は、下流流体流を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0338】

９０．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0339】

９１．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記９０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0340】

９２．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記９０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0341】

９３．同軸本体管類を該管類構成要素の内側にさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0342】

９４．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記９３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0343】

９５．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0344】

９６．該管類構成要素に付着される、微生物収集器をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0345】

９７．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0346】

９８．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0347】

９９．該固体は、微生物固体を備える、付記９８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0348】

１００．該液体は、廃水を備える、付記９７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0349】

１０１．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能である、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0350】

１０２．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0351】

１０３．該流体流運動力は、持続的混合要素を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0352】

１０４．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能であり、該持続的混合要素は、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、最適に持続的に混合するように構成される、付記１０３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0353】

１０５．監視機器をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0354】

１０６．該バイオリアクタシステムは、持続的または準持続的に稼働する、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0355】

１０７．該流体流運動力は、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0356】

１０８．汚損防止処置をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0357】

１０９．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記１０８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0358】

１１０．該管類構成要素の中への廃棄物入力をさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0359】

１１１．該廃棄物入力は、産業廃棄物入力を備える、付記１１０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0360】

１１２．該廃棄物入力は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記１１０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0361】

１１３．該廃棄物入力は、自治体からの廃水を備える、付記１１０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0362】

１１４．該入力は、持続的入力、好ましい場所における入力、および準持続的入力から成る群から選択される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0363】

１１５．該微生物収集器は、持続的微生物出力を備える、付記９６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0364】

１１６．低保守システムをさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0365】

１１７．低コスト建設システムをさらに備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0366】

１１８．該植菌入力は、バイオマスを該管類構成要素の中に添加するように構成され、該流体流運動力は、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、該栄養素、および該バイオマスの流体流を生成することが可能である、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0367】

１１９．該バイオリアクタシステムはさらに、バイオマスシステムの熱化学変換を備える、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0368】

１２０．該バイオマスシステムの熱化学変換は、バイオマスの原油への高温液化を備える、付記１１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0369】

１２１．該バイオマスシステムの熱化学変換は、高温および高圧システムを備える、付記１１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0370】

１２２．該植菌入力は、鉱物塊を該管類構成要素の中に添加するように構成される、付記１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0371】

１２３．バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、
微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、
栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、
該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体内に受動的に発生させ、実質的に該管類構成要素内の該流体中に該微生物の分散を助長することが可能である、受動的微生物流修正器と、
該管類構成要素に付着される、微生物収集器と、
を備える、バイオリアクタシステム。

【0372】

１２４．実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させることは、実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に持続的に発生させることを含む、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0373】

１２５．該微生物は、該微生物および該栄養素が該管類構成要素全体を通して流動するにつれて、該栄養素に持続的に暴露される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0374】

１２６．該受動的微生物流修正器は、該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中に流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するように構成される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0375】

１２７．該低剪断応力は、該微生物への最小限の損傷を備える、付記１２６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0376】

１２８．該直交流は、非定常多重規模直交流を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0377】

１２９．該受動的微生物流修正器は、可動部品を備えない、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0378】

１３０．該微生物の分散を助長することは、該微生物の不均一分散を助長することを含む、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0379】

１３１．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記１２８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0380】

１３２．該受動的微生物流修正器は、該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止することが可能である、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0381】

１３３．該バイオリアクタシステムは、大規模バイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0382】

１３４．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0383】

１３５．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0384】

１３６．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0385】

１３７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、最小限の水損失を備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0386】

１３８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、実質的に汚染を備えない、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0387】

１３９．該閉鎖バイオリアクタシステムは、一定温度制御を備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0388】

１４０．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0389】

１４１．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0390】

１４２．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0391】

１４３．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0392】

１４４．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0393】

１４５．一定温度制御を該閉鎖バイオリアクタシステム内にさらに備える、付記１３６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0394】

１４６．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0395】

１４７．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0396】

１４８．該バイオリアクタシステムは、再循環バイオリアクタシステムを備える、付記１２３または１３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0397】

１４９．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0398】

１５０．該微生物は、微細藻類、微細光栄養藻類、光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0399】

１５１．少なくとも１つのガス放散をさらに備える、付記１２３に記載のバイオリアクタシステム。

【0400】

１５２．該少なくとも１つのガス放散は、酸素ガス放散および二酸化炭素ガス放散から成る群から選択される、付記１５１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0401】

１５３．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、少なくとも１つのガス入力をさらに備える、付記１２３に記載のバイオリアクタシステム。

【0402】

１５４．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、該少なくとも１つのガス入力は、ガスを該構成要素の中に持続的に添加するように構成される、持続的ガス入力を備える、付記１５３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0403】

１５５．該管類構成要素の中に添加される該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記１５３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0404】

１５６．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、栄養素を該管類構成要素の中に持続的に添加するように構成される、栄養素入力を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0405】

１５７．ｐＨ調節剤、温度調節剤、成長刺激剤入力、ｐＨメータ、光学密度測定、二酸化炭素分析器、および酸素分析器から成る群から選択される、少なくとも１つの要素をさらに備える、付記１２３に記載のバイオリアクタシステム。

【0406】

１５８．ガスおよび栄養素の順次給送器と、順次モニタと、順次ガス放散とをさらに備える、付記１２３に記載のバイオリアクタシステム。

【0407】

１５９．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、該栄養素を該管類構成要素の中にプログラム的に添加するように構成される、複数の栄養素入力場所を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0408】

１６０．該受動的微生物流修正器は、該管類構成要素の内側管に位置する、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0409】

１６１．該受動的微生物流修正器は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0410】

１６２．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0411】

１６３．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0412】

１６４．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0413】

１６５．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記１６４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0414】

１６６．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記１６４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0415】

１６７．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記１６４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0416】

１６８．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記１６４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0417】

１６９．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0418】

１７０．該内向きに突出する螺旋スパインは、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0419】

１７１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、およびカスタマイズされた深度を備える、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0420】

１７２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発することが可能である、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0421】

１７３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物を実質的に該管類構成要素を横断して分散させるように構成される、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0422】

１７４．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0423】

１７５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0424】

１７６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記１７５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0425】

１７７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記１７５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0426】

１７８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0427】

１７９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記１７８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0428】

１８０．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記１７８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0429】

１８１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記１７０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0430】

１８２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記１８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0431】

１８３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記１８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0432】

１８４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長すること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させることから成る群から選択される、拡縮要素を備える、付記１７４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0433】

１８５．該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素内に挿入された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素内に押出成形された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素の中に成型された内向きに突出する螺旋スパインから成る群から選択される、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0434】

１８６．該内向きに突出する螺旋スパインは、事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造される、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0435】

１８７．該内向きに突出する螺旋スパインは、突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出する、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0436】

１８８．該内向きに突出する螺旋スパインは、流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられるように構成され、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内における該剥離された流動の流体流再付着を防止する、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0437】

１８９．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0438】

１９０．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0439】

１９１．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0440】

１９２．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0441】

１９３．該管類構成要素は、垂直に、水平に、傾けられた、角度付けられた、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、位置に搭載されるように構成される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0442】

１９４．それに対して該管類構成要素が暴露を有する、照明要素をさらに備える、付記１２３または１８９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0443】

１９５．該照明要素は、持続的照明を備える、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0444】

１９６．光調節器をさらに備える、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0445】

１９７．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0446】

１９８．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0447】

１９９．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0448】

２００．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体をさらに備える、付記１９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0449】

２０１．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記２００または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0450】

２０２．該少なくとも１つの鏡面表面は、該照明要素からの光を該管類構成要素上に反射させるように構成される、付記２０１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0451】

２０３．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0452】

２０４．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0453】

２０５．該バイオリアクタシステムは、低エネルギー入力を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0454】

２０６．該バイオリアクタシステムは、可動機械的部品を該管類構成要素内に備えない、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0455】

２０７．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流の局所的非定常剥離、該流体流中の局所的逆圧力勾配、該流体流中の非定常低剪断応力よどみ線、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、流体動態効果を生産するように構成される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0456】

２０８．該受動的微生物流修正器は、該流体流中の該内向きに突出する螺旋スパインから該管類構成要素にずっと沿って、該微生物を含有する該流体の持続的非定常剥離を生産するように構成される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0457】

２０９．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0458】

２１０．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0459】

２１１．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、および／または該内向きに突出する螺旋スパインは、微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、付記１６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0460】

２１２．微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、該内向きに突出する螺旋スパインは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、要素を備える、付記２１１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0461】

２１３．該流体流運動力は、低平均流速を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0462】

２１４．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記２１３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0463】

２１５．該バイオリアクタシステムは、自己清掃バイオリアクタシステムを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0464】

２１６．該自己清掃バイオリアクタシステムは、捕食動物が下流に流される、システムを備える、付記２１５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0465】

２１７．洗浄剤をさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0466】

２１８．該洗浄剤は、該管類構成要素を洗浄剤流体で洗い流すことが可能である、洗浄剤を備える、付記２１７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0467】

２１９．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記２１８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0468】

２２０．該洗浄剤は、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤を備える、付記２１７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0469】

２２１．該流体流運動力は、下流流体流を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0470】

２２２．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0471】

２２３．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記２２２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0472】

２２４．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記２２２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0473】

２２５．同軸本体管類を該管類構成要素の内側にさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0474】

２２６．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記２２５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0475】

２２７．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記２２６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0476】

２２８．該管類構成要素に付着される、微生物収集器をさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0477】

２２９．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0478】

２３０．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0479】

２３１．該固体は、微生物固体を備える、付記２３０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0480】

２３２．該液体は、廃水を備える、付記２２９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0481】

２３３．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能である、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0482】

２３４．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0483】

２３５．該流体流運動力は、持続的混合要素を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0484】

２３６．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能であり、該持続的混合要素は、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、最適に持続的に混合するように構成される、付記２３５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0485】

２３７．監視機器をさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0486】

２３８．該バイオリアクタシステムは、持続的または準持続的に稼働する、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0487】

２３９．該流体流運動力は、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0488】

２４０．汚損防止処置をさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0489】

２４１．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記２４０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0490】

２４２．該管類構成要素の中への廃棄物入力をさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0491】

２４３．該廃棄物入力は、産業廃棄物入力を備える、付記２４２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0492】

２４４．該廃棄物入力は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記２４２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0493】

２４５．該廃棄物入力は、自治体からの廃水を備える、付記２４２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0494】

２４６．該入力は、持続的入力、好ましい場所における入力、および準持続的入力から成る群から選択される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0495】

２４７．該微生物収集器は、持続的微生物出力を備える、付記２２８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0496】

２４８．低保守システムをさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0497】

２４９．低コスト建設システムをさらに備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0498】

２５０．該植菌入力は、バイオマスを該管類構成要素の中に添加するように構成され、該流体流運動力は、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、該栄養素、および該バイオマスの流体流を生成することが可能である、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0499】

２５１．該バイオリアクタシステムはさらに、バイオマスシステムの熱化学変換を備える、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0500】

２５２．該バイオマスシステムの熱化学変換は、バイオマスの原油への高温液化を備える、付記２５１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0501】

２５３．該バイオマスシステムの熱化学変換は、高温および高圧システムを備える、付記２５１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0502】

２５４．該植菌入力は、鉱物塊を該管類構成要素の中に添加するように構成される、付記１２３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0503】

２５５．バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を該管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、
微生物を該管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、
栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、
該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が該管類構成要素内の該流体中に分散することを助長することが可能である、流体流調整器と、
該管類構成要素に付着される、微生物収集器と、
を備える、バイオリアクタシステム。

【0504】

２５６．非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が該管類構成要素内の該流体中に分散することを助長することが可能である、該流体流調整器は、非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が実質的に該管類構成要素内の該流体中に分散することを助長することが可能である、流体流調整器を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0505】

２５７．非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が該管類構成要素内の該流体中に分散することを助長することが可能である、該流体流調整器は、非定常多重規模直交流を該流体中に誘発し、該微生物が該管類構成要素内の該流体中に非均一に分散することを助長することが可能である、流体流調整器を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0506】

２５８．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0507】

２５９．該流体流調整器は、該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止することが可能である、流体流調整器を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0508】

２６０．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0509】

２６１．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0510】

２６２．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0511】

２６３．該閉鎖バイオリアクタシステムは、最小限の水損失を備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0512】

２６４．該閉鎖バイオリアクタシステムは、実質的に汚染を備えない、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0513】

２６５．該閉鎖バイオリアクタシステムは、一定温度制御を備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0514】

２６６．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0515】

２６７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0516】

２６８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0517】

２６９．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0518】

２７０．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記２６２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0519】

２７１．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0520】

２７２．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0521】

２７３．該バイオリアクタシステムは、再循環バイオリアクタシステムを備える、付記２５５または２６３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0522】

２７４．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0523】

２７５．該微生物は、微細藻類、光栄養藻類、微細光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0524】

２７６．少なくとも１つのガス放散をさらに備える、付記２５５に記載のバイオリアクタシステム。

【0525】

２７７．該少なくとも１つのガス放散は、酸素ガス放散および二酸化炭素ガス放散から成る群から選択される、付記２７６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0526】

２７８．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、少なくとも１つのガス入力をさらに備える、付記２５５に記載のバイオリアクタシステム。

【0527】

２７９．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、該少なくとも１つのガス入力は、ガスを該構成要素の中に持続的に添加するように構成される、持続的ガス入力を備える、付記２７８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0528】

２８０．該管類構成要素の中に添加される該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記２７８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0529】

２８１．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、栄養素を該管類構成要素の中に持続的に添加するように構成される、栄養素入力を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0530】

２８２．ｐＨ調節剤、温度調節剤、成長刺激剤入力、ｐＨメータ、光学密度測定、二酸化炭素分析器、および酸素分析器から成る群から選択される、少なくとも１つの要素をさらに備える、付記２５５に記載のバイオリアクタシステム。

【0531】

２８３．ガスおよび栄養素の順次給送器と、順次モニタと、順次ガス放散とをさらに備える、付記２５５に記載のバイオリアクタシステム。

【0532】

２８４．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、該栄養素を該管類構成要素の中にプログラム的に添加するように構成される、複数の栄養素入力場所を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0533】

２８５．該流体流調整器は、該管類構成要素の内側管に位置する、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0534】

２８６．該流体流調整器は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0535】

２８７．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0536】

２８８．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0537】

２８９．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0538】

２９０．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記２８９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0539】

２９１．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記２８９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0540】

２９２．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記２８９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0541】

２９３．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記２８９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0542】

２９４．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0543】

２９５．該内向きに突出する螺旋スパインは、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0544】

２９６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、およびカスタマイズされた深度を備える、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0545】

２９７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発することが可能である、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0546】

２９８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物を実質的に該管類構成要素を横断して分散させるように構成される、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0547】

２９９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される微生物の具体的タイプに合わせられる、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0548】

３００．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0549】

３０１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記３００または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0550】

３０２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記３００または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0551】

３０３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0552】

３０４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記３０３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0553】

３０５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記３０３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0554】

３０６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記２９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0555】

３０７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記３０６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0556】

３０８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記３０６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0557】

３０９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長すること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させることから成る群から選択される、拡縮要素を備える、付記２２９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0558】

３１０．該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素内に挿入された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素内に押出成形された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素の中に成型された内向きに突出する螺旋スパインから成る群から選択される、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0559】

３１１．該内向きに突出する螺旋スパインは、事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造される、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0560】

３１２．該内向きに突出する螺旋スパインは、突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出する、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0561】

３１３．該内向きに突出する螺旋スパインは、流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられるように構成され、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内における該剥離された流動の流体流再付着を防止する、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0562】

３１４．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0563】

３１５．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0564】

３１６．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0565】

３１７．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0566】

３１８．該管類構成要素は、垂直に、水平に、傾けられた、角度付けられた、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、位置に搭載されるように構成される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0567】

３１９．それに対して該管類構成要素が暴露を有する、照明要素をさらに備える、付記２５５または３１４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0568】

３２０．該照明要素は、持続的照明を備える、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0569】

３２１．光調節器をさらに備える、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0570】

３２２．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0571】

３２３．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0572】

３２４．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0573】

３２５．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体をさらに備える、付記３１９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0574】

３２６．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記３２５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0575】

３２７．該少なくとも１つの鏡面表面は、該照明要素からの光を該管類構成要素上に反射させるように構成される、付記３２６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0576】

３２８．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0577】

３２９．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0578】

３３０．該バイオリアクタシステムは、低エネルギー入力を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0579】

３３１．該流体流調整器は、受動的微生物流修正器を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0580】

３３２．該バイオリアクタシステムは、可動機械的部品を該管類構成要素内に備えない、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0581】

３３３．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流の局所的非定常剥離、該流体流中の局所的逆圧力勾配、該流体流中の非定常低剪断応力よどみ線、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、流体動態効果を生産するように構成される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0582】

３３４．該流体流調整器は、該微生物を含有する該流体の持続的非定常剥離を該管類構成要素にずっと沿って生産するように構成される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0583】

３３５．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0584】

３３６．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0585】

３３７．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、該内向きに突出する螺旋スパインは、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、付記２８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0586】

３３８．微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、該内向きに突出する螺旋スパインは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、要素を備える、付記３３７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0587】

３３９．該流体流運動力は、低平均流速を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0588】

３４０．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記３３９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0589】

３４１．該バイオリアクタシステムは、自己清掃バイオリアクタシステムを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0590】

３４２．該自己清掃バイオリアクタシステムは、捕食動物が下流に流される、システムを備える、付記３４１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0591】

３４３．洗浄剤をさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0592】

３４４．該洗浄剤は、該管類構成要素を洗浄剤流体で洗い流すことが可能である、洗浄剤を備える、付記３４３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0593】

３４５．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記３４４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0594】

３４６．該洗浄剤は、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤を備える、付記３４３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0595】

３４７．該流体流運動力は、下流流体流を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0596】

３４８．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0597】

３４９．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記３４８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0598】

３５０．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記３４８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0599】

３５１．同軸本体管類を該管類構成要素の内側にさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0600】

３５２．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記３５１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0601】

３５３．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記３５２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0602】

３５４．該管類構成要素に付着される、微生物収集器をさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0603】

３５５．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0604】

３５６．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0605】

３５７．該固体は、微生物固体を備える、付記３５６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0606】

３５８．該液体は、廃水を備える、付記３５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0607】

３５９．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能である、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0608】

３６０．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0609】

３６１．該流体流運動力は、持続的混合要素を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0610】

３６２．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能であり、該持続的混合要素は、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、最適に持続的に混合するように構成される、付記３６１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0611】

３６３．監視機器をさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0612】

３６４．該バイオリアクタシステムは、持続的または準持続的に稼働する、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0613】

３６５．該流体流運動力は、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0614】

３６６．汚損防止処置をさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0615】

３６７．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記３６６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0616】

３６８．該管類構成要素の中への廃棄物入力をさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0617】

３６９．該廃棄物入力は、産業廃棄物入力を備える、付記３６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0618】

３７０．該廃棄物入力は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記３６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0619】

３７１．該廃棄物入力は、自治体からの廃水を備える、付記３６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0620】

３７２．該入力は、持続的入力、好ましい場所における入力、および準持続的入力から成る群から選択される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0621】

３７３．該微生物収集器は、持続的微生物出力を備える、付記３５４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0622】

３７４．低保守システムをさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0623】

３７５．低コスト建設システムをさらに備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0624】

３７６．該植菌入力は、バイオマスを該管類構成要素の中に添加するように構成され、該流体流運動力は、該管類構成要素を通して、該流体、該微生物、該栄養素、および該バイオマスの流体流を生成することが可能である、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0625】

３７７．該バイオリアクタシステムはさらに、バイオマスシステムの熱化学変換を備える、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0626】

３７８．該バイオマスシステムの熱化学変換は、バイオマスの原油への高温液化を備える、付記３７７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0627】

３７９．該バイオマスシステムの熱化学変換は、高温および高圧システムを備える、付記３７７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0628】

３８０．該植菌入力は、鉱物塊を該管類構成要素の中に添加するように構成される、付記２５５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0629】

３８１．バイオリアクタシステムであって、
透明管類構成要素と、
流体を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、流体入力と、
藻類を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、植菌入力と、
栄養素を該透明管類構成要素の中に添加するように構成される、栄養素入力と、
該透明管類構成要素を通して、該流体、該藻類、および該栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
ガスを該透明管類構成要素内の該流体に添加することが可能である、少なくとも１つのガス入力と、
光を該透明管類構成要素の少なくとも一部に提供することが可能である、少なくとも１つの照明要素と、
実質的に該透明管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させ、実質的に該透明管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長することが可能である、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインと、
該微生物を該栄養素、該照明要素からの光、および該少なくとも１つのガスに持続的に暴露させるステップと、
該管類構成要素に付着される、藻類収集器と、
を備える、バイオリアクタシステム。

【0630】

３８２．実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させることは、実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に持続的に発生させることを含む、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0631】

３８３．該藻類は、該藻類および該栄養素が該管類構成要素全体を通して流動するにつれて、該栄養素に持続的に暴露される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0632】

３８４．該内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中に流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するように構成される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0633】

３８５．該低剪断応力は、該微生物への最小限の損傷を備える、付記３８４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0634】

３８６．該直交流は、非定常多重規模直交流を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0635】

３８７．該内向きに突出する螺旋スパインは、可動部品を備えない、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0636】

３８８．該微生物の分散を助長することは、該微生物の不均一分散を助長することを含む、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0637】

３８９．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記３８６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0638】

３９０．該内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止することが可能である、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0639】

３９１．該バイオリアクタシステムは、大規模バイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載の方法。

【0640】

３９２．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0641】

９３３．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0642】

３９４．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0643】

３９５．該閉鎖バイオリアクタシステムは、最小限の水損失を備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0644】

３９６．該閉鎖バイオリアクタシステムは、実質的に汚染を備えない、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0645】

３９７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、一定温度制御を備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0646】

３９８．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0647】

３９９．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0648】

４００．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0649】

４０１．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0650】

４０２．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0651】

４０３．一定温度制御を該閉鎖バイオリアクタシステム内にさらに備える、付記３９４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0652】

４０４．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0653】

４０５．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0654】

４０６．該バイオリアクタシステムは、再循環バイオリアクタシステムを備える、付記３８１または３９５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0655】

４０７．該藻類は、微細藻類、微細光栄養藻類、光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0656】

４０８．少なくとも１つのガス放散をさらに備える、付記３８１に記載のバイオリアクタシステム。

【0657】

４０９．該少なくとも１つのガス放散は、酸素ガス放散および二酸化炭素ガス放散から成る群から選択される、付記４０８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0658】

４１０．ガスを該管類構成要素の中に添加するように構成される、該少なくとも１つのガス入力は、ガスを該構成要素の中に持続的に添加するように構成される、持続的ガス入力を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0659】

４１１．該管類構成要素の中に添加される該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0660】

４１２．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、栄養素を該管類構成要素の中に持続的に添加するように構成される、栄養素入力を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0661】

４１３．ｐＨ調節剤、温度調節剤、成長刺激剤入力、ｐＨメータ、光学密度測定、二酸化炭素分析器、および酸素分析器から成る群から選択される、少なくとも１つの要素をさらに備える、付記３８１に記載のバイオリアクタシステム。

【0662】

４１４．ガスおよび栄養素の順次給送器と、順次モニタと、順次ガス放散とをさらに備える、付記３８１に記載のバイオリアクタシステム。

【0663】

４１５．栄養素を該管類構成要素の中に添加するように構成される、該栄養素入力は、該栄養素を該管類構成要素の中にプログラム的に添加するように構成される、複数の栄養素入力場所を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0664】

４１６．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0665】

４１７．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0666】

４１８．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0667】

４１９．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記４１８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0668】

４２０．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記４１８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0669】

４２１．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記４１８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0670】

４２２．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記４１８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0671】

４２３．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0672】

４２４．該内向きに突出する螺旋スパインは、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0673】

４２５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、およびカスタマイズされた深度を備える、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0674】

４２６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発することが可能である、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0675】

４２７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該微生物を実質的に該管類構成要素を横断して分散させるように構成される、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0676】

４２８．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0677】

４２９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0678】

４３０．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４２９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0679】

４３１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記４２９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0680】

４３２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0681】

４３３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４３２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0682】

４３４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記４３２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0683】

４３５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記４２４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0684】

４３６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記４３５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0685】

４３７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記４３５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0686】

４３８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長すること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させること、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させることから成る群から選択される、拡縮要素を備える、付記４２８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0687】

４３９．該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素内に挿入された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素内に押出成形された内向きに突出する螺旋スパイン、該管類構成要素の中に成型された内向きに突出する螺旋スパインから成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0688】

４４０．該内向きに突出する螺旋スパインは、事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0689】

４４１．該内向きに突出する螺旋スパインは、突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の該内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出する、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0690】

４４２．該内向きに突出する螺旋スパインは、流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられるように構成され、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内における該剥離された流動の流体流再付着を防止する、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0691】

４４３．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0692】

４４４．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0693】

４４５．該管類構成要素は、垂直に、水平に、傾けられた、角度付けられた、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、位置に搭載されるように構成される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0694】

４４６．該照明要素は、持続的照明を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0695】

４４７．光調節器をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0696】

４４８．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記４４６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0697】

４４９．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0698】

４５０．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0699】

４５１．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0700】

４５２．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記４５１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0701】

４５３．該少なくとも１つの鏡面表面は、該照明要素からの光を該管類構成要素上に反射させるように構成される、付記４５２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0702】

４５４．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0703】

４５５．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0704】

４５６．該バイオリアクタシステムは、低エネルギー入力を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0705】

４５７．該バイオリアクタシステムは、可動機械的部品を該管類構成要素内に備えない、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0706】

４５８．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流の局所的非定常剥離、該流体流中の局所的逆圧力勾配、該流体流中の非定常低剪断応力よどみ線、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、流体動態効果を生産するように構成される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0707】

４５９．該内向きに突出する螺旋スパインは、該流体流中の該内向きに突出する螺旋スパインから該管類構成要素にずっと沿って、該微生物を含有する該流体の持続的非定常剥離を生産するように構成される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0708】

４６０．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0709】

４６１．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0710】

４６２．該藻類は、微細藻類を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0711】

４６３．該管類要素の内側の至る所に藻類を分散させるように構成される、該内向きに突出する螺旋スパインは、機械的運動を伴わずに、該管類要素の内側の至る所に該藻類を分散させるように構成される、要素を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0712】

４６４．該流体流運動力は、低平均流速を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0713】

４６５．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記４６４または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0714】

４６６．該バイオリアクタシステムは、自己清掃バイオリアクタシステムを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0715】

４６７．該自己清掃バイオリアクタシステムは、捕食動物が下流に流される、システムを備える、付記４６６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0716】

４６８．洗浄剤をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0717】

４６９．該洗浄剤は、該管類構成要素を洗浄剤流体で洗い流すことが可能である、洗浄剤を備える、付記４６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0718】

４７０．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記４６９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0719】

４７１．該洗浄剤は、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤を備える、付記４６８または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0720】

４７２．該流体流運動力は、下流流体流を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0721】

４７３．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0722】

４７４．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記４７３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0723】

４７５．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記４７３または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0724】

４７６．同軸本体管類を該管類構成要素の内側にさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0725】

４７７．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記４７６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0726】

４７８．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記４７７または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0727】

４７９．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0728】

４８０．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0729】

４８１．該固体は、微生物固体を備える、付記４８０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0730】

４８２．該液体は、廃水を備える、付記４７９または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0731】

４８３．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能である、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0732】

４８４．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、廃水、カリウム、および糖類から成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0733】

４８５．該流体流運動力は、持続的混合要素を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0734】

４８６．該流体入力は、実質的に該管類構成要素を該流体で充填することが可能であり、該持続的混合要素は、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、最適に持続的に混合するように構成される、付記４８５または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0735】

４８７．監視機器をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0736】

４８８．該バイオリアクタシステムは、持続的または準持続的に稼働する、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0737】

４８９．該流体流運動力は、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0738】

４９０．汚損防止処置をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0739】

４９１．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記４９０または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0740】

４９２．該管類構成要素の中への廃棄物入力をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0741】

４９３．該廃棄物入力は、産業廃棄物入力を備える、付記４９２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0742】

４９４．該廃棄物入力は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記４９２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0743】

４９５．該廃棄物入力は、自治体からの廃水を備える、付記４９２または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0744】

４９６．該入力は、持続的入力、好ましい場所における入力、および準持続的入力から成る群から選択される、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0745】

４９７．持続的微生物出力をさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0746】

４９８．低保守システムをさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0747】

４９９．低コスト建設システムをさらに備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0748】

５００．該植菌入力は、バイオマスを該管類構成要素の中に添加するように構成され、該流体流運動力は、該管類構成要素を通して、該流体、該藻類、該栄養素、および該バイオマスの流体流を生成することが可能である、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0749】

５０１．該バイオリアクタシステムはさらに、バイオマスシステムの熱化学変換を備える、付記３８１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0750】

５０２．該バイオマスシステムの熱化学変換は、バイオマスの原油への高温液化を備える、付記５０１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0751】

５０３．該バイオマスシステムの熱化学変換は、高温および高圧システムを備える、付記５０１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0752】

５０４．該植菌入力は、鉱物塊を該管類構成要素の中に添加するように構成される、付記５０１または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【0753】

５０５．生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップであって、該管類構成要素は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップと、
微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
該管類構成要素の該内向きに突出する螺旋スパインを用いて、該流体中の該微生物の流動を修正するステップと、
成長された微生物を該流体から回収するステップと、
を含む、方法。

【0754】

５０６．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0755】

５０７．該流体を管類構成要素を通して流動させるステップであって、該管類構成要素は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップ、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、該管類構成要素の該内向きに突出する螺旋スパインを用いて、該流体中の該微生物の流動を修正するステップ、成長された微生物を該流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0756】

５０８．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0757】

５０９．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0758】

５１０．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0759】

５１１．該閉鎖バイオリアクタシステム内で最小限の水損失を提供するステップをさらに含む、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0760】

５１２．該閉鎖バイオリアクタシステム内で実質的に汚染を提供しないステップをさらに含む、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0761】

５１３．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度制御を提供するステップをさらに含む、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0762】

５４１．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0763】

５１５．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0764】

５１６．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0765】

５１７．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0766】

５１８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記５１０または任意の他の付記に記載の方法。

【0767】

５１９．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0768】

５２０．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0769】

５２１．該バイオリアクタシステム内で該流体を再循環させるステップをさらに含む、付記５０７または５１１または任意の他の付記に記載の方法。

【0770】

５２２．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0771】

５２３．該微生物は、微細藻類、光栄養藻類、微細光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0772】

５２４．ガスを該管類構成要素から放散するステップをさらに含む、付記５０５に記載の方法。

【0773】

５２５．該ガスを該管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択される、ガスを含む、付記５２４または任意の他の付記に記載の方法。

【0774】

５２６．少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記５０５に記載の方法。

【0775】

５２７．該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップは、該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に持続的に添加するステップを含む、付記５２６または任意の他の付記に記載の方法。

【0776】

５２８．該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記５２６または任意の他の付記に記載の方法。

【0777】

５２９．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、該栄養素を該管類構成要素内の該流体に持続的に添加するステップを含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0778】

５３０．該管類構成要素内の該流体のｐＨを調節するステップ、該管類構成要素内の該流体の温度を調節するステップ、成長刺激剤を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、ｐＨメータを提供するステップ、光学密度測定を提供するステップ、該流体中の二酸化炭素を分析するステップ、および該流体中の酸素を分析するステップから成る群から選択される、該管類構成要素内の該流体を監視するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0779】

５３１．少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップと、該少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップを監視するステップと、少なくとも１つのガスを該管類構成要素から順次放散するステップとをさらに含む、付記５０５に記載の方法。

【0780】

５３２．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、複数の栄養素入力場所において、該栄養素を該管類内の該流体にプログラム的に添加するステップを含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0781】

５３３．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0782】

５３４．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0783】

５３５．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記５３４または任意の他の付記に記載の方法。

【0784】

５３６．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記５３４または任意の他の付記に記載の方法。

【0785】

５３７．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記５３４または任意の他の付記に記載の方法。

【0786】

５３８．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記５３４または任意の他の付記に記載の方法。

【0787】

５３９．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0788】

５４０．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0789】

５４１．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインのピッチ、幅、および深度をマスタマイズするステップを含む、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0790】

５４２．非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発するステップをさらに含む、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0791】

５４３．該微生物を実質的に該管類構成要素に横断して分散させるステップをさらに含む、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0792】

５４４．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0793】

５４５．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0794】

５４６．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記５４５または任意の他の付記に記載の方法。

【0795】

５４７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記５４５または任意の他の付記に記載の方法。

【0796】

５４８．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0797】

５４９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記５４８または任意の他の付記に記載の方法。

【0798】

５５０．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記５４８または任意の他の付記に記載の方法。

【0799】

５５１．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記５４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0800】

５５２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記５５１または任意の他の付記に記載の方法。

【0801】

５５３．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記５５１または任意の他の付記に記載の方法。

【0802】

５５４．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長するステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させるステップから成る群から選択される、付記５４４または任意の他の付記に記載の方法。

【0803】

５５５．該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に挿入するステップ、該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に押出するステップ、および該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記５０５に記載の方法。

【0804】

５５６．該内向きに突出する螺旋スパインを事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0805】

５５７．突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の該内面からのある距離において主要ダクト流の中に突出するように、該内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0806】

５５８．非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられる、該流体流中の流動を剥離し、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の該剥離された流動を防止するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0807】

５５９．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0808】

５６０．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0809】

５６１．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0810】

５６２．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0811】

５６３．該管類構成要素を垂直に搭載するステップ、該管類構成要素を水平に搭載するステップ、該管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、該管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0812】

５６４．該管類構成要素の少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップをさらに含む、付記５０５または５５９または任意の他の付記に記載の方法。

【0813】

５６５．該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に暴露させるステップは、該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0814】

５６６．該管類構成要素の少なくとも一部に暴露される該光を調節するステップをさらに含む、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0815】

５６７．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0816】

５６８．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0817】

５６９．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0818】

５７０．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体を提供するステップをさらに含む、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0819】

５７１．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記５７０または任意の他の付記に記載の方法。

【0820】

５７２．該少なくとも１つの反射体を光を該管類構成要素上に反射させるための位置に設置するステップをさらに含む、付記５７０または任意の他の付記に記載の方法。

【0821】

５７３．該照明要素を最適化し、該管類構成要素を該光に実質的に暴露させるステップをさらに含む、付記５６４または任意の他の付記に記載の方法。

【0822】

５７４．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0823】

５７５．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0824】

５７６．該バイオリアクタシステム内で低エネルギーを利用するステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0825】

５７７．該内向きに突出する螺旋スパインを用いて、該管類構成要素内の該流体の流動を受動的に修正するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0826】

５７８．可動機械部品を該バイオリアクタシステムの該管類構成要素内に実質的に提供しないステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0827】

５７９．該流体流の局所的非定常剥離を提供するステップ、該流体流中に局所的逆圧力勾配を提供するステップ、該流体流中に非定常低剪断応力よどみ線を提供するステップ、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡を提供するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0828】

５８０．該流体流中の該内向きに突出する螺旋スパインから該管類構成要素にずっと沿って、該微生物を含有する該流体の持続的非定常剥離を生産するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0829】

５８１．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0830】

５８２．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0831】

５８３．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0832】

５８４．該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップを含む、付記５８３または任意の他の付記に記載の方法。

【0833】

５８５．該管類構成要素内に低平均流速を提供するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0834】

５８６．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記５８５または任意の他の付記に記載の方法。

【0835】

５８７．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0836】

５８８．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップは、洗浄捕食動物を該バイオリアクタシステム内の下流に流すステップを含む、付記５８７または任意の他の付記に記載の方法。

【0837】

５８９．該バイオリアクタシステムを清掃するステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0838】

５９０．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該管類構成要素を少なくとも１つの洗浄剤流体で洗い流すステップを含む、付記５８９または任意の他の付記に記載の方法。

【0839】

５９１．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記５９０または任意の他の付記に記載の方法。

【0840】

５９２．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤で、該バイオリアクタシステムを清掃するステップを含む、付記５８９または任意の他の付記に記載の方法。

【0841】

５９３．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、該流体を該管類構成要素を通して下流に流動させるステップを含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0842】

５９４．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0843】

５９５．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記５９４または任意の他の付記に記載の方法。

【0844】

５９６．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記５９４または任意の他の付記に記載の方法。

【0845】

５９７．同軸本体管類を該管類構成要素の内側に提供するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0846】

５９８．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記５９７または任意の他の付記に記載の方法。

【0847】

５９９．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記５９８または任意の他の付記に記載の方法。

【0848】

６００．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0849】

６０１．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0850】

６０２．該固体は、微生物固体を備える、付記６０１または任意の他の付記に記載の方法。

【0851】

６０３．該液体は、廃水を備える、付記６００または任意の他の付記に記載の方法。

【0852】

６０４．該管類構成要素を該流体で実質的に充填するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0853】

６０５．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0854】

６０６．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0855】

６０７．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップは、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップを含む、付記６０６または任意の他の付記に記載の方法。

【0856】

６０８．該バイオリアクタシステムを監視するステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0857】

６０９．該バイオリアクタシステムを持続的に稼働させるステップおよび該バイオリアクタシステムを準持続的に稼働させるステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0858】

６１０．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、流体流運動力を含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0859】

６１１．該バイオリアクタシステムを汚損防止処置で処置するステップをさらに含む、付記５０７または任意の他の付記に記載の方法。

【0860】

６１２．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記６１１または任意の他の付記に記載の方法。

【0861】

６１３．廃棄物を該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0862】

６１４．該廃棄物は、産業廃棄物を備える、付記６１３または任意の他の付記に記載の方法。

【0863】

６１５．該廃棄物は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記６１３または任意の他の付記に記載の方法。

【0864】

６１６．該廃棄物は、自治体からの廃水を備える、付記６１３または任意の他の付記に記載の方法。

【0865】

６１７．該成長された微生物を該流体から回収するステップは、該成長された微生物を持続的に回収するステップを含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0866】

６１８．低保守システムを提供するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0867】

６１９．低コスト建設システムを提供するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0868】

６２０．バイオマスを該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0869】

６２１．該バイオマスを熱化学的に変換するステップをさらに含む、付記６２０または任意の他の付記に記載の方法。

【0870】

６２２．該バイオマスを原油に高温液化するステップをさらに含む、付記６２０または任意の他の付記に記載の方法。

【0871】

６２３．高温および高圧システムを提供するステップをさらに含む、付記６２１または任意の他の付記に記載の方法。

【0872】

６２４．鉱物塊を該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記５０５または任意の他の付記に記載の方法。

【0873】

６２５．生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素全体を通して流動させるステップと、
微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を該流体から回収するステップと、
を含む、方法。

【0874】

６２６．実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップは、実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に持続的に発生させるステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0875】

６２７．該微生物および該栄養素が該管類構成要素全体を通して流動するにつれて、該微生物を該栄養素に持続的に暴露させるステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0876】

６２８．該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0877】

６２９．該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップは、該微生物への最小限の損傷のステップを含む、付記６２８または任意の他の付記に記載の方法。

【0878】

６３０．実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップは、実質的に該管類構成要素全体を通して非定常多重規模直交流を該流体中に受動的に誘発するステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0879】

６３１．実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップは、任意の可動部品を伴わずに、該直交流を発生させるステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0880】

６３２．実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップは、該微生物を該管類構成要素内の該流体中に非均一に分散させるステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0881】

６３３．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記６３０または任意の他の付記に記載の方法。

【0882】

６３４．該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0883】

６３５．該流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップ、実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップ、および成長された微生物を該流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0884】

６３６．該バイオリアクタシステムは、大規模バイオリアクタシステムを備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0885】

６３７．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0886】

６３８．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0887】

６３９．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0888】

６４０．該閉鎖バイオリアクタシステム内で最小限の水損失を提供するステップをさらに含む、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0889】

６４１．該閉鎖バイオリアクタシステム内で実質的に汚染を提供しないステップをさらに含む、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0890】

６４２．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度制御を提供するステップをさらに含む、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0891】

６４３．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0892】

６４４．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0893】

６４５．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0894】

６４６．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0895】

６４７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0896】

６４８．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度を実質的に提供するステップをさらに含む、付記６３９または任意の他の付記に記載の方法。

【0897】

６４９．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0898】

６５０．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0899】

６５１．該バイオリアクタシステム内で該流体を再循環させるステップをさらに含む、付記６３５または６４０または任意の他の付記に記載の方法。

【0900】

６５２．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0901】

６５３．該微生物は、藻類、微細光栄養藻類、光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0902】

６５４．ガスを該管類構成要素から放散するステップをさらに含む、付記６２５に記載の方法。

【0903】

６５５．該ガスを該管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択される、ガスを含む、付記６５４または任意の他の付記に記載の方法。

【0904】

６５６．少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記６２５に記載の方法。

【0905】

６５７．該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップは、該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に持続的に添加するステップを含む、付記６５６または任意の他の付記に記載の方法。

【0906】

６５８．該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記６５６または任意の他の付記に記載の方法。

【0907】

６５９．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、該栄養素を該管類構成要素内の該流体に持続的に添加するステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0908】

６６０．該管類構成要素内の該流体のｐＨを調節するステップ、該管類構成要素内の該流体の温度を調節するステップ、成長刺激剤を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、ｐＨメータを提供するステップ、光学密度測定を提供するステップ、該流体中の二酸化炭素を分析するステップ、および該流体中の酸素を分析するステップから成る群から選択される、該管類構成要素内の該流体を監視するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0909】

６６１．少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップと、該少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップを監視するステップと、少なくとも１つのガスを該管類構成要素から順次放散するステップとをさらに含む、付記６２５に記載の方法。

【0910】

６６２．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、複数の栄養素入力場所において、該栄養素を該管類内の該流体にプログラム的に添加するステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0911】

６６３．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0912】

６６４．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0913】

６６５．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0914】

６６６．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0915】

６６７．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記６６６または任意の他の付記に記載の方法。

【0916】

６６８．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記６６６または任意の他の付記に記載の方法。

【0917】

６６９．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記６６６または任意の他の付記に記載の方法。

【0918】

６７０．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記６６６または任意の他の付記に記載の方法。

【0919】

６７１．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0920】

６７２．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0921】

６７３．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインのピッチ、幅、および深度をマスタマイズするステップを含む、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0922】

６７４．該非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発するステップをさらに含む、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0923】

６７５．該微生物を実質的に該管類構成要素に横断して分散させるステップをさらに含む、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0924】

６７６．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0925】

６７７．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0926】

６７８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記６７７または任意の他の付記に記載の方法。

【0927】

６７９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記６７７または任意の他の付記に記載の方法。

【0928】

６８０．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0929】

６８１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記６８０または任意の他の付記に記載の方法。

【0930】

６８２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記６８０または任意の他の付記に記載の方法。

【0931】

６８３．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記６７２または任意の他の付記に記載の方法。

【0932】

６８４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記６８３または任意の他の付記に記載の方法。

【0933】

６８５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記６８３または任意の他の付記に記載の方法。

【0934】

６８６．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長するステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させるステップから成る群から選択される、付記６７６または任意の他の付記に記載の方法。

【0935】

６８７．該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に挿入するステップ、該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に押出するステップ、および該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0936】

６８８．該内向きに突出する螺旋スパインを事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造するステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0937】

６８９．突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出するように、該内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0938】

６９０．非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられる、該流体流中の流動を剥離し、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の該剥離された流動を防止するステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0939】

６９１．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0940】

６９２．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0941】

６９３．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0942】

６９４．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0943】

６９５．該管類構成要素を垂直に搭載するステップ、該管類構成要素を水平に搭載するステップ、該管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、該管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0944】

６９６．該管類構成要素の少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップをさらに含む、付記６２５または６９１または任意の他の付記に記載の方法。

【0945】

６９７．該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に暴露させるステップは、該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0946】

６９８．該管類構成要素の少なくとも一部に暴露される該光を調節するステップをさらに含む、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0947】

６９９．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0948】

７００．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0949】

７０１．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0950】

７０２．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体を提供するステップをさらに含む、付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0951】

７０３．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記７０２または任意の他の付記に記載の方法。

【0952】

７０４．該少なくとも１つの反射体を光を該管類構成要素上に反射させるための位置に設置するステップをさらに含む、付記７０３または任意の他の付記に記載の方法。

【0953】

７０５該照明要素を最適化し、該管類構成要素を該光に実質的に暴露させるステップをさらに含む。付記６９６または任意の他の付記に記載の方法。

【0954】

７０６．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0955】

７０７．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0956】

７０８．該バイオリアクタシステム内で低エネルギーを利用するステップをさらに含む、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0957】

７０９．可動機械部品を該バイオリアクタシステムの該管類構成要素内に実質的に提供しないステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0958】

７１０．該流体流の局所的非定常剥離を提供するステップ、該流体流中に局所的逆圧力勾配を提供するステップ、該流体流中に非定常低剪断応力よどみ線を提供するステップ、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡を提供するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0959】

７１１．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0960】

７１２．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0961】

７１３．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップをさらに含む、付記６６３または任意の他の付記に記載の方法。

【0962】

７１４．該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップを含む、付記７１３または任意の他の付記に記載の方法。

【0963】

７１５．該管類構成要素内に低平均流速を提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0964】

７１６．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記７１５または任意の他の付記に記載の方法。

【0965】

７１７．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップをさらに含む、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0966】

７１８．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップは、捕食動物を該バイオリアクタシステム内の下流に流すステップを含む、付記７１７または任意の他の付記に記載の方法。

【0967】

７１９．該バイオリアクタシステムを清掃するステップをさらに含む、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0968】

７２０．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該管類構成要素を少なくとも１つの洗浄剤流体で洗い流すステップを含む、付記７１９または任意の他の付記に記載の方法。

【0969】

７２１．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記７２０または任意の他の付記に記載の方法。

【0970】

７２２．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤で、該バイオリアクタシステムを清掃するステップを含む、付記７１９または任意の他の付記に記載の方法。

【0971】

７２３．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、該流体を該管類構成要素を通して下流に流動させるステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0972】

７２４．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0973】

７２５．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記７２４または任意の他の付記に記載の方法。

【0974】

７２６．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記７２４または任意の他の付記に記載の方法。

【0975】

７２７．同軸本体管類を該管類構成要素の内側に提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0976】

７２８．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記７２７または任意の他の付記に記載の方法。

【0977】

７２９．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記７２８または任意の他の付記に記載の方法。

【0978】

７３０．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0979】

７３１．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0980】

７３２．該固体は、微生物固体を備える、付記７３１または任意の他の付記に記載の方法。

【0981】

７３３．該液体は、廃水を備える、付記７３０または任意の他の付記に記載の方法。

【0982】

７３４．該管類構成要素を該流体で実質的に充填するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0983】

７３５．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0984】

７３６．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0985】

７３７．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップは、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップを含む、付記７３６または任意の他の付記に記載の方法。

【0986】

７３８．該バイオリアクタシステムを監視するステップをさらに含む、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0987】

７３９．該バイオリアクタシステムを持続的に稼働させるステップおよび該バイオリアクタシステムを準持続的に稼働させるステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記６３５または任意の他の付記に記載の方法。

【0988】

７４０．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、流体流運動力を含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0989】

７４１．該バイオリアクタシステムを汚損防止処置で処置するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0990】

７４２．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記７４１または任意の他の付記に記載の方法。

【0991】

７４３．廃棄物を該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0992】

７４４．該廃棄物は、産業廃棄物を備える、付記７４３または任意の他の付記に記載の方法。

【0993】

７４５．該廃棄物は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記７４３または任意の他の付記に記載の方法。

【0994】

７４６．該廃棄物は、自治体からの廃水を備える、付記７４３または任意の他の付記に記載の方法。

【0995】

７４７．該成長された微生物を該流体から回収するステップは、該成長された微生物を持続的に回収するステップを含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0996】

７４８．低保守システムを提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0997】

７４９．低コスト建設システムを提供するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0998】

７５０．バイオマスを該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【0999】

７５１．該バイオマスを熱化学的に変換するステップをさらに含む、付記７５０または任意の他の付記に記載の方法。

【1000】

７５２．該バイオマスを原油に高温液化するステップをさらに含む、付記７５０または任意の他の付記に記載の方法。

【1001】

７５３．高温および高圧システムを提供するステップをさらに含む、付記７５１または任意の他の付記に記載の方法。

【1002】

７５４．鉱物塊を該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記６２５または任意の他の付記に記載の方法。

【1003】

７５５．生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップと、
微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
非定常多重規模直交流を該管類構成要素内の該流体中に持続的に誘発するステップと、
該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を該流体から回収するステップと、
を含む、方法。

【1004】

７５６．該管類構成要素内の該流体中への該微生物の分散を助長するステップは、該管類構成要素内の該流体中への該微生物の実質的分散を助長するステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1005】

７５７．該管類構成要素内の該流体中への該微生物の分散を助長するステップは、該微生物を該管類構成要素内の該流体中に非均一に分散させるステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1006】

７５８．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1007】

７５９．該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1008】

７６０．該流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、非定常多重規模直交流を該管類構成要素内の該流体中に持続的に誘発するステップ、該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップ、成長された微生物を該流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1009】

７６１．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1010】

７６２．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1011】

７６３．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1012】

７６４．該閉鎖バイオリアクタシステム内で最小限の水損失を提供するステップをさらに含む、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1013】

７６５．該閉鎖バイオリアクタシステム内で実質的に汚染を提供しないステップをさらに含む、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1014】

７６６．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度制御を提供するステップをさらに含む、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1015】

７６７．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1016】

７６８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1017】

７６９．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1018】

７７０．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1019】

７７１．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記７６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1020】

７７２．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1021】

７７３．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1022】

７７４．該バイオリアクタシステム内で該流体を再循環させるステップをさらに含む、付記７６０または７６４または任意の他の付記に記載の方法。

【1023】

７７５．該微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から成る群から選択される、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1024】

７７６．該微生物は、藻類、光栄養藻類、微細光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1025】

７７７．ガスを該管類構成要素から放散するステップをさらに含む、付記７５５に記載の方法。

【1026】

７７８．該ガスを該管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択される、ガスを含む、付記７７７または任意の他の付記に記載の方法。

【1027】

７７９．少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記７５５に記載の方法。

【1028】

７８０．該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップは、該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に持続的に添加するステップを含む、付記７７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1029】

７８１．該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記７７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1030】

７８２．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、該栄養素を該管類構成要素内の該流体に持続的に添加するステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1031】

７８３．該管類構成要素内の該流体のｐＨを調節するステップ、該管類構成要素内の該流体の温度を調節するステップ、成長刺激剤を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、ｐＨメータを提供するステップ、光学密度測定を提供するステップ、該流体中の二酸化炭素を分析するステップ、および該流体中の酸素を分析するステップから成る群から選択される、該管類構成要素内の該流体を監視するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1032】

７８４．少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップと、該少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップを監視するステップと、少なくとも１つのガスを該管類構成要素から順次放散するステップとをさらに含む、付記７５５に記載の方法。

【1033】

７８５．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、複数の栄養素入力場所において、該栄養素を該管類内の該流体にプログラム的に添加するステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1034】

７８６．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを提供するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1035】

７８７．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1036】

７８８．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1037】

７８９．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1038】

７９０．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記７８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1039】

７９１．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記７８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1040】

７９２．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記７８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1041】

７９３．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記７８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1042】

７９４．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1043】

７９５．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップをさらに含む、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1044】

７９６．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインのピッチ、幅、および深度をマスタマイズするステップを含む、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1045】

７９７．該非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発するステップをさらに含む、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1046】

７９８．該微生物を実質的に該管類構成要素に横断して分散させるステップをさらに含む、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1047】

７９９．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1048】

８００．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1049】

８０１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記８００または任意の他の付記に記載の方法。

【1050】

８０２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記８００または任意の他の付記に記載の方法。

【1051】

８０３．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1052】

８０４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記８０３または任意の他の付記に記載の方法。

【1053】

８０５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記８０３または任意の他の付記に記載の方法。

【1054】

８０６．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記７９５または任意の他の付記に記載の方法。

【1055】

８０７．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記８０６または任意の他の付記に記載の方法。

【1056】

８０８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記８０６または任意の他の付記に記載の方法。

【1057】

８０９．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長するステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させるステップから成る群から選択される、付記８０６または任意の他の付記に記載の方法。

【1058】

８１０．該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に挿入するステップ、該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に押出するステップ、および該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記７８６に記載の方法。

【1059】

８１１．該内向きに突出する螺旋スパインを事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造するステップをさらに含む、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1060】

８１２．突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の内面からある距離において、主要ダクト流の中に突出するように、該内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1061】

８１３．非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられる、該流体流中の流動を剥離し、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の該剥離された流動を防止するステップをさらに含む、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1062】

８１４．該管類構成要素は、透明管類構成要素を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1063】

８１５．該管類構成要素は、不透明管類構成要素を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1064】

８１６．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1065】

８１７．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1066】

８１８．該管類構成要素を垂直に搭載するステップ、該管類構成要素を水平に搭載するステップ、該管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、該管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1067】

８１９．該管類構成要素の少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップをさらに含む、付記７５５または８１４または任意の他の付記に記載の方法。

【1068】

８２０．該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に暴露させるステップは、該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1069】

８２１．該管類構成要素の少なくとも一部に暴露される該光を調節するステップをさらに含む、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1070】

８２２．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1071】

８２３．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1072】

８２４．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1073】

８２５．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体を提供するステップをさらに含む。付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1074】

８２６．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記８２５または任意の他の付記に記載の方法。

【1075】

８２７．該少なくとも１つの反射体を光を該管類構成要素上に反射させるための位置に設置するステップをさらに含む、付記８２６または任意の他の付記に記載の方法。

【1076】

８２８．該照明要素を最適化し、該管類構成要素を該光に実質的に暴露させるステップをさらに含む、付記８１９または任意の他の付記に記載の方法。

【1077】

８２９．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1078】

８３０．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1079】

８３１．該バイオリアクタシステム内で低エネルギーを利用するステップをさらに含む、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1080】

８３２．該管類構成要素内の該流体の流動を受動的に修正するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1081】

８３３．可動機械部品を該バイオリアクタシステムの該管類構成要素内に実質的に提供しないステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1082】

８３４．該流体流の局所的非定常剥離を提供するステップ、該流体流中に局所的逆圧力勾配を提供するステップ、該流体流中に非定常低剪断応力よどみ線を提供するステップ、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡を提供するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1083】

８３５．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1084】

８３６．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1085】

８３７．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタを備え、該微生物は、微細藻類を備え、照明要素をさらに備え、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップをさらに含む、付記７８６または任意の他の付記に記載の方法。

【1086】

８３８．該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該微細藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップを含む、付記８３７または任意の他の付記に記載の方法。

【1087】

８３９．該管類構成要素内に低平均流速を提供するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1088】

８４０．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記８３９または任意の他の付記に記載の方法。

【1089】

８４１．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップをさらに含む、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1090】

８４２．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップは、捕食動物を該バイオリアクタシステム内の下流に流すステップを含む、付記８４１または任意の他の付記に記載の方法。

【1091】

８４３．該バイオリアクタシステムを清掃するステップをさらに含む、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1092】

８４４．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該管類構成要素を少なくとも１つの洗浄剤流体で洗い流すステップを含む、付記８４３または任意の他の付記に記載の方法。

【1093】

８４５．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記８４４または任意の他の付記に記載の方法。

【1094】

８４６．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤で、該バイオリアクタシステムを清掃するステップを含む、付記８４３または任意の他の付記に記載の方法。

【1095】

８４７．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、該流体を該管類構成要素を通して下流に流動させるステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1096】

８４８．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1097】

８４９．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記８４８または任意の他の付記に記載の方法。

【1098】

８５０．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記８４８または任意の他の付記に記載の方法。

【1099】

８５１．同軸本体管類を該管類構成要素の内側に提供するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1100】

８５２．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記８５１または任意の他の付記に記載の方法。

【1101】

８５３．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記８５２または任意の他の付記に記載の方法。

【1102】

８５４．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1103】

８５５．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1104】

８５６．該固体は、微生物固体を備える、付記８５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1105】

８５７．該液体は、廃水を備える、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1106】

８５８．該管類構成要素を該流体で実質的に充填するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1107】

８５９．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1108】

８６０．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1109】

８６１．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップは、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップを含む、付記８６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1110】

８６２．該バイオリアクタシステムを監視するステップをさらに含む、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1111】

８６３．該バイオリアクタシステムを持続的に稼働させるステップおよび該バイオリアクタシステムを準持続的に稼働させるステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記７６０または任意の他の付記に記載の方法。

【1112】

８６４．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、流体流運動力を含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1113】

８６５．該バイオリアクタシステムを汚損防止処置で処置するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1114】

８６６．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記８６５または任意の他の付記に記載の方法。

【1115】

８６７．廃棄物を該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1116】

８６８．該廃棄物は、産業廃棄物を備える、付記８６７または任意の他の付記に記載の方法。

【1117】

８６９．該廃棄物は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記８６７または任意の他の付記に記載の方法。

【1118】

８７０．該廃棄物は、自治体からの廃水を備える、付記８６７または任意の他の付記に記載の方法。

【1119】

８７１．該成長された微生物を該流体から回収するステップは、該成長された微生物を持続的に回収するステップを含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1120】

８７２．低保守システムを提供するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1121】

８７３．低コスト建設システムを提供するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1122】

８７４．バイオマスを該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1123】

８７５．該バイオマスを熱化学的に変換するステップをさらに含む、付記８７４または任意の他の付記に記載の方法。

【1124】

８７６．該バイオマスを原油に高温液化するステップをさらに含む、付記８７４または任意の他の付記に記載の方法。

【1125】

８７７．高温および高圧システムを提供するステップをさらに含む、付記８７５または任意の他の付記に記載の方法。

【1126】

８７８．鉱物塊を該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記７５５または任意の他の付記に記載の方法。

【1127】

８７９．生物学的活性環境のための方法であって、
流体を透明管類構成要素全体を通して流動させるステップであって、該管類構成要素は、該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップと、
藻類を該透明管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
栄養素を該透明管類構成要素内の該流体に添加するステップと、
少なくとも１つのガスを該透明管類構成要素の中に添加するステップと、
該透明管類構成要素のうちの少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップと、
実質的に該透明管類構成要素全体を通して非定常多重規模直交流を該藻類を含有する該流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に該透明管類構成要素内の該流体中の該藻類の分散を助長するステップと、
成長された藻類を該流体から回収するステップと、
を含む、方法。

【1128】

８８０．実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップは、実質的に該管類構成要素内の全体を通して直交流を該流体中に受動的に持続的に発生させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1129】

８８１．該微生物が該管類構成要素全体を通して流動するにつれて、該微生物を該栄養素、該ガス、および該照明要素に持続的に暴露させるステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1130】

８８２．該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1131】

８８３．該微生物が該管類構成要素全体を通して該流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップは、該微生物への最小限の損傷のステップを含む、付記８８２または任意の他の付記に記載の方法。

【1132】

８８４．実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップは、任意の可動部品を伴わずに、該直交流を発生させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1133】

８８５．実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップは、該微生物を該管類構成要素内の該流体中に非均一に分散させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1134】

８８６．該非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1135】

８８７．該微生物が該管類構成要素の内側に粘着することを防止するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1136】

８８８．該流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、実質的に該管類構成要素全体を通して直交流を該流体中に受動的に発生させるステップ、実質的に該管類構成要素内の該流体中の該微生物の分散を助長するステップ、および成長された微生物を該流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1137】

８８９．該バイオリアクタシステムは、大規模バイオリアクタシステムを備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1138】

８９０．該バイオリアクタシステムは、フォトバイオリアクタシステムを備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1139】

８９１．該バイオリアクタシステムは、発酵バイオリアクタシステムを備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1140】

８９２．該バイオリアクタシステムは、開放バイオリアクタシステムおよび閉鎖バイオリアクタシステムから成る群から選択される、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1141】

８９３．該閉鎖バイオリアクタシステム内で最小限の水損失を提供するステップをさらに含む、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1142】

８９４．該閉鎖バイオリアクタシステム内で実質的に汚染を提供しないステップをさらに含む、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1143】

８９５．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度制御を提供するステップをさらに含む、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1144】

８９６．該バイオリアクタシステムは、制御された空間加熱、熱テープで巻着された管類、熱ワイヤで巻着された管類、水チャネル内に設置される管類のための水温制御の使用、および貯水池内に設置される管類のための水温制御の使用から成る群から選択される、温度制御を備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1145】

８９７．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオクルードを作製するためのバイオマスの高温液化のための高温および高圧システムを備える、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1146】

８９８．該閉鎖バイオリアクタシステムは、バイオマスの高温炭化のための高温および高圧システムを備える、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1147】

８９９．該開放バイオリアクタシステムは、開放チャネル流システムを備える、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1148】

９００．該閉鎖バイオリアクタシステムは、スラリー運搬パイプラインを備える、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1149】

９０１．該閉鎖バイオリアクタシステム内で一定温度を実質的に提供するステップをさらに含む、付記８９２または任意の他の付記に記載の方法。

【1150】

９０２．該バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1151】

９０３．該バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1152】

９０４．該バイオリアクタシステム内で該流体を再循環させるステップをさらに含む、付記８８８または８９３または任意の他の付記に記載の方法。

【1153】

９０５．該藻類は、微細藻類、微細光栄養藻類、光栄養藻類、および従属栄養藻類から成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1154】

９０６．ガスを該管類構成要素から放散するステップをさらに含む、付記８７９に記載の方法。

【1155】

９０７．該ガスを該管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択される、ガスを含む、付記９０６または任意の他の付記に記載の方法。

【1156】

９０８．該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に添加するステップは、該少なくとも１つのガスを該管類構成要素の中に持続的に添加するステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1157】

９０９．該ガスは、酸素、二酸化炭素、および二酸化炭素排出物から成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1158】

９１０．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、該栄養素を該管類構成要素内の該流体に持続的に添加するステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1159】

９１１．該管類構成要素内の該流体のｐＨを調節するステップ、該管類構成要素内の該流体の温度を調節するステップ、成長刺激剤を該管類構成要素内の該流体に添加するステップ、ｐＨメータを提供するステップ、光学密度測定を提供するステップ、該流体中の二酸化炭素を分析するステップ、および該流体中の酸素を分析するステップから成る群から選択される、該管類構成要素内の該流体を監視するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1160】

９１２．少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップと、該少なくとも１つのガスおよび該栄養素を該管類構成要素内の該流体に順次給送するステップを監視するステップと、少なくとも１つのガスを該管類構成要素から順次放散するステップとをさらに含む、付記８７９に記載の方法。

【1161】

９１３．該栄養素を該管類構成要素内の該流体に添加するステップは、複数の栄養素入力場所において、該栄養素を該管類内の該流体にプログラム的に添加するステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1162】

９１４．該管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って該内向きに突出する螺旋スパインは、該管類構成要素の該内面に沿って実質的に持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1163】

９１５．該内向きに突出する螺旋スパインは、持続的に内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1164】

９１６．該内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1165】

９１７．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を該内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、付記９１６または任意の他の付記に記載の方法。

【1166】

９１８．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される、複数の間隙を備える、付記９１６または任意の他の付記に記載の方法。

【1167】

９１９．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記９１６または任意の他の付記に記載の方法。

【1168】

９２０．該内向きに突出する螺旋スパイン内の該少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、該管類構成要素の内側の上部に沿って位置する、複数の間隙を備える、付記９１６または任意の他の付記に記載のバイオリアクタシステム。

【1169】

９２１．該内向きに突出する螺旋スパインは、内向きに突出する複数の螺旋スパイン、内向きに突出する二重螺旋スパイン、および内向きに突出する三重螺旋スパインから成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1170】

９２２．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1171】

９２３．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインのピッチ、幅、および深度をマスタマイズするステップを含む、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1172】

９２４．該非定常多重規模直交流を該流体流中に誘発するステップをさらに含む、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1173】

９２５．該微生物を実質的に該管類構成要素に横断して分散させるステップをさらに含む、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1174】

９２６．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインを使用される微生物の具体的タイプに合わせるステップを含む、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1175】

９２７．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度を備える、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1176】

９２８．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記９２７または任意の他の付記に記載の方法。

【1177】

９２９．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた深度は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される平均流の具体的速度に合わせられる、付記９２７または任意の他の付記に記載の方法。

【1178】

９３０．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた幅を備える、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1179】

９３１．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記９３０または任意の他の付記に記載の方法。

【1180】

９３２．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされた幅は、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記９３０または任意の他の付記に記載の方法。

【1181】

９３３．該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチを備える、付記９２２または任意の他の付記に記載の方法。

【1182】

９３４．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用される具体的管類構成要素の規模に合わせられる、付記９３３または任意の他の付記に記載の方法。

【1183】

９３５．該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの該カスタマイズされたピッチは、該バイオリアクタシステムにおいて使用されるべきであると決定された平均流の具体的速度に合わせられる、付記９３３または任意の他の付記に記載の方法。

【1184】

９３６．該内向きに突出する螺旋スパインを拡縮するステップは、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインのピッチを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの幅を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの高さを変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの数を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインの位置を変化させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該管類構成要素内の該微生物のより良好な移動を助長するステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の明および暗面積と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内の栄養素と相互作用させるステップ、該拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを最適化し、該微生物のより良好な移動を助長し、該管類構成要素内のガスと相互作用させるステップから成る群から選択される、付記９２６または任意の他の付記に記載の方法。

【1185】

９３７．該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に挿入するステップ、該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素内に押出するステップ、および該内向きに突出する螺旋スパインを該管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1186】

９３８．該内向きに突出する螺旋スパインを事前に形成された円形または円筒形管類構成要素の中に順次圧造するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1187】

９３９．突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く、該管類構成要素の該内面からのある距離において主要ダクト流の中に突出するように、該内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1188】

９４０．非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられる、該流体流中の流動を剥離し、該内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の該剥離された流動を防止するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1189】

９４１．該管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、要素から作製される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1190】

９４２．該管類構成要素は、傾けられたもの、該管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される、構成を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1191】

９４３．該管類構成要素を垂直に搭載するステップ、該管類構成要素を水平に搭載するステップ、該管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、該管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1192】

９４４．該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に暴露させるステップは、該管類構成要素の少なくとも一部を該照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1193】

９４５．該管類構成要素の少なくとも一部に暴露される該光を調節するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1194】

９４６．該照明要素は、単一波長または複数の波長を備える、付記９４４または任意の他の付記に記載の方法。

【1195】

９４７．該照明要素は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1196】

９４８．該照明要素は、パルス状照明要素を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1197】

９４９．該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの反射体を提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1198】

９５０．該少なくとも１つの反射体は、該管類構成要素の近傍に位置する、少なくとも１つの鏡面表面を備える、付記９４９または任意の他の付記に記載の方法。

【1199】

９５１．該少なくとも１つの反射体を光を該管類構成要素上に反射させるための位置に設置するステップをさらに含む、付記９５０または任意の他の付記に記載の方法。

【1200】

９５２．該照明要素を最適化し、該管類構成要素を該光に実質的に暴露させるステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1201】

９５３．該管類構成要素は、約６インチの直径、約８インチの直径、約１２インチの直径、約１６インチの直径、約２４インチの直径、約３６インチの直径、約４２インチの直径、および最大約６０インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1202】

９５４．該管類構成要素は、約０．５インチ未満の直径、約０．５インチの直径、約１インチの直径、約２インチの直径、約３インチの直径、約４インチの直径、および約５インチの直径から成る群から選択される、直径を有する、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1203】

９５５．該バイオリアクタシステム内で低エネルギーを利用するステップをさらに含む、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1204】

９５６．可動機械部品を該バイオリアクタシステムの該管類構成要素内に実質的に提供しないステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1205】

９５７．該流体流の局所的非定常剥離を提供するステップ、該流体流中に局所的逆圧力勾配を提供するステップ、該流体流中に非定常低剪断応力よどみ線を提供するステップ、該管類構成要素内の螺旋スパインに沿って非均一に分散され、強直交流をもたらす、非定常の不安定な一時的剥離泡を提供するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1206】

９５８．該内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、形状を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1207】

９５９．該内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1208】

９６０．該藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップは、該内向きに突出する螺旋スパインの機械的運動を伴わずに、該藻類を該管類要素の内側の至る所に分散させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1209】

９６１．該管類構成要素内に低平均流速を提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1210】

９６２．該低平均流速は、約１インチ／秒、約０．５インチ／秒、約１．５インチ／秒、約２インチ／秒、約３インチ／秒、約４インチ／秒、約５インチ／秒、約６インチ／秒、および約６インチ／秒超から成る群から選択される、付記９６１または任意の他の付記に記載の方法。

【1211】

９６３．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップをさらに含む、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1212】

９６４．該バイオリアクタシステムを自己清掃するステップは、捕食動物を該バイオリアクタシステム内の下流に流すステップを含む、付記９６３または任意の他の付記に記載の方法。

【1213】

９６５．該バイオリアクタシステムを清掃するステップをさらに含む、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1214】

９６６．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該管類構成要素を少なくとも１つの洗浄剤流体で洗い流すステップを含む、付記９６５または任意の他の付記に記載の方法。

【1215】

９６７．該洗浄剤流体は、水、温水、蒸気、酸性流体、塩基性流体、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記９６６または任意の他の付記に記載の方法。

【1216】

９６８．該バイオリアクタシステムを清掃するステップは、該内向きに突出する螺旋スパインによって誘導され、平均下流運動によって該管類構成要素を通して押動される、特別に設計された洗浄剤で、該バイオリアクタシステムを清掃するステップを含む、付記９６５または任意の他の付記に記載の方法。

【1217】

９６９．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、該流体を該管類構成要素を通して下流に流動させるステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1218】

９７０．該管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1219】

９７１．該収縮された管類構成要素は、該管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、付記９７０または任意の他の付記に記載の方法。

【1220】

９７２．該収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する、内向きに突出する螺旋スパインを備える、付記９７０または任意の他の付記に記載の方法。

【1221】

９７３．同軸本体管類を該管類構成要素の内側に提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1222】

９７４．該同軸本体管類は、外向きに突出する螺旋スパインを該同軸本体管類の少なくとも一部の外面に沿って備える、付記９７３または任意の他の付記に記載の方法。

【1223】

９７５．該外向きに突出する螺旋スパインおよび該内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされた深度、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた形状、およびカスタマイズされた捻転方向から成る群から選択される、要素を備える、付記９７４または任意の他の付記に記載の方法。

【1224】

９７６．該流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1225】

９７７．該流体は、液体、ガス、および固体のスラリーを備える、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1226】

９７８．該固体は、微生物固体を備える、付記９７７または任意の他の付記に記載の方法。

【1227】

９７９．該液体は、廃水を備える、付記９７６または任意の他の付記に記載の方法。

【1228】

９８０．該管類構成要素を該流体で実質的に充填するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1229】

９８１．該栄養素は、二酸化炭素、酸素、窒素、リン、カリウム、廃水、および糖類から成る群から選択される、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1230】

９８２．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1231】

９８３．該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップは、該管類構成要素が実質的に満杯であるとき、該微生物および該栄養素を該管類構成要素内で持続的に混合するステップを含む、付記９８２または任意の他の付記に記載の方法。

【1232】

９８４．該バイオリアクタシステムを監視するステップをさらに含む、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1233】

９８５．該バイオリアクタシステムを持続的に稼働させるステップおよび該バイオリアクタシステムを準持続的に稼働させるステップから成る群から選択される、ステップをさらに含む、付記８８８または任意の他の付記に記載の方法。

【1234】

９８６．該流体を該管類構成要素を通して流動させるステップは、ポンプ、重力、およびポンプと重力の組み合わせから成る群から選択される、流体流運動力を含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1235】

９８７．該バイオリアクタシステムを汚損防止処置で処置するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1236】

９８８．該汚損防止処置は、アルカリｐＨにおけるドパミン塩酸塩の重合を備え、薄い接着性ポリドーパミンコーティングを該管類構成要素の内面上に形成する、付記９８７または任意の他の付記に記載の方法。

【1237】

９８９．廃棄物を該管類構成要素の中に添加するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1238】

９９０．該廃棄物は、産業廃棄物を備える、付記９８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1239】

９９１．該廃棄物は、発電所からの二酸化炭素、コンクリート工場からの二酸化炭素、鋼鉄工場からの二酸化炭素、エタノール工場からの二酸化炭素、醸造所からの二酸化炭素、および燃焼排ガス中に放出される二酸化炭素から成る群から選択される、付記９８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1240】

９９２．該廃棄物は、自治体からの廃水を備える、付記９８９または任意の他の付記に記載の方法。

【1241】

９９３．該成長された微生物を該流体から回収するステップは、該成長された微生物を持続的に回収するステップを含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1242】

９９４．低保守システムを提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1243】

９９５．低コスト建設システムを提供するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1244】

９９６．バイオマスを該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1245】

９９７．該バイオマスを熱化学的に変換するステップをさらに含む、付記９９６または任意の他の付記に記載の方法。

【1246】

９９８．該バイオマスを原油に高温液化するステップをさらに含む、付記９９６または任意の他の付記に記載の方法。

【1247】

９９９．高温および高圧システムを提供するステップをさらに含む、付記９９７または任意の他の付記に記載の方法。

【1248】

１０００．鉱物塊を該管類構成要素内の該流体に添加するステップをさらに含む、付記８７９または任意の他の付記に記載の方法。

【1249】

先述の内容から容易に理解することができるように、本発明の基本概念は、種々の方法で具現化され得る。これは、流体混合技法および適切な流体混合を達成するデバイスの両方を伴う。本願では、流体混合技法は、説明される種々のデバイスによって達成されることが示される結果の一部として、および利用に固有であるステップとして開示される。それらは単純に、意図および説明される通りにデバイスを利用することの自然な結果である。加えて、いくつかのデバイスが開示されるが、これらは、ある方法を達成するだけでなく、いくつかの点で変動させることができると理解されたい。例えば、筋肉、脂肪、および結合組織を形成しなければならない、家畜細胞の成長のためのバイオリアクタとして使用される場合、いくつかのシステムが、例えば、筋肉細胞の伸展および収縮をもたらす、内向きに突出する螺旋スパインまたはさらに流体流調整器を用いて、管類構成要素内の流体の流動の受動的修正を提供し得るという点で、受動的微生物流修正器またはさらに流体流調整器の実施例であり得る、より高い剪断バージョンの内向きに突出する螺旋スパインを模索し得る。重要なこととして、前述の内容の全てに関して、これらの様相の全ては、本開示によって包含されると理解されるべきである。

【1250】

本願に含まれる議論は、基本的説明としての機能を果たすことを目的としている。読者は、具体的な議論が全ての可能な実施形態を明示的に説明するわけではない場合があり、多くの代替案が暗示的であることを認識するべきである。これはまた、本発明の一般的性質を完全には説明しない場合があり、各特徴または要素がどのようにして、より広義の機能または多種多様の代替的あるいは同等要素を実際に表すことができるかを明示的に示さない場合がある。一実施例として、程度の用語、近似の用語、および／または相対的用語が、使用され得る。これらは、単語「実質的に」、「約」、「のみ」、および同等物等の用語を含み得る。これらの単語および単語のタイプは、十分なまたは相当量の量、数量、サイズ等を包含する、用語、および規定されるものの大部分であるが、全体的にではないものを包含する、用語として、辞書上の意味において理解されるものとする。さらに、本願に関して、使用される場合またはとき、程度の用語、近似の用語、および／または相対的用語はまた、種々の精度のレベルを含む、より精密かつさらに定量的値、およびいくつかの定量的オプションおよび代替について述べる、請求項の可能性を包含するものとして理解されるべきである。例えば、最終的に使用される範囲において、特定の入力、出力、または特定の段階における物質または条件の存在または非存在は、約ｘの値またはそのような他の類似言語として、実質的にｘのみまたは実質的にｘがないと規定されることができる。一実施例として、パーセンテージ値を使用すると、これらのタイプの用語は、規定された値または相対的条件の９９．５％、９９％、９７％、９５％、９２％、またはさらに９０％を含む、パーセンテージ値のオプションを包含するものとして理解されるべきであって、対応して、本範囲の他端における値に関して（例えば、実質的にｘがない）、これらは、全て体積比または重量比のいずれかとして規定され得るかどうかにかかわらず、規定された値または相対的条件の０．５％、１％、３％、５％、８％、またはさらに１０％以下を含む、パーセンテージ値のオプションを包含するものとして理解されるべきである。例えば、一実施例として、パーセンテージ値を使用すると、実質的に充填されるべき管類構成要素に関して、本発明の実施形態は、管類構成要素を完全に充填し得る、最大量の流体の９９．５％、９９％、９７％、９５％、９２％、またはさらに９０％を含む、パーセンテージ値のオプションを包含し得ることを理解されたい。文脈上、これらは、当業者によって、絶対値意味において、または１つの物質のセットを第２の物質のセットの値と比較して評価することにおいてであるかどうかにかかわらず開示され、含まれるものとして理解されるはずである。再び、これらは、本開示内に暗示的に含まれ、当業者に理解されるはずである（かつそうであろうと考えられる）。本発明がデバイス指向の用語で説明される場合、デバイスの各要素は、暗示的に機能を果たす。装置の請求項が、説明されるデバイスについて含まれ得るだけでなく、方法またはプロセスの請求項も、本発明および各要素が果たす機能に対処するように含まれ得る。説明も用語も、任意の後続の特許出願に含まれるであろう請求項の範囲を限定することを目的としていない。

【1251】

また、本発明の性質から逸脱することなく、種々の変更が行われ得ることも理解されたい。そのような変更もまた、説明に暗示的に含まれる。それらは依然として、本発明の範囲内に入る。示される明示的な実施形態、多種多様の暗示的な代替実施形態の両方、および広義の方法またはプロセスを包含する、広義の開示、および同等物は、本開示によって包含され、任意の後続の特許出願のための請求項を起草するときに依拠され得る。そのような用語の変更、およびより広義またはより詳細な請求は、後の日付に（任意の要求された締め切りまで等）、または出願者がこの申請に基づいて後に特許申請を求める場合に、達成され得ることを理解されたい。これを理解した上で、読者は、本開示が、出願者の権利内と見なされるほど広義の請求項の基礎の審査を求め得る、かつ独立して、および全体的なシステムとしての両方で、本発明の多数の側面を網羅する特許をもたらすように設計され得る、任意の後に申請される特許出願を支持すると理解されるものであると認識するべきである。

【1252】

さらに、本発明および請求項の種々の要素のそれぞれはまた、種々の様式で達成され得る。加えて、使用または暗示されるとき、要素は、物理的に接続される場合もあり、接続されない場合もある、個々および複数の構造を包含するものとして理解されるものである。本開示は、任意の装置の実施形態、方法またはプロセスの実施形態の変形例であろうと、さらに単にこれらの任意の要素の変形例であろうと、それぞれのそのような変形例を包含すると理解されるべきである。具体的には、本開示が本発明の要素に関するため、各要素のための言葉は、たとえ機能または結果のみが同一であっても、同等の装置の用語または方法の用語によって表され得ることを理解されたい。そのような同等、より広義、またはさらにより一般的な用語は、各要素または措置の説明に包含されると見なされるべきである。そのような用語は、本発明が権利を得る暗示的に広義の請求範囲を明示的にすることが所望される場合に、置換することができる。一実施例のみとして、全ての措置が、全ての措置を講じるための手段として、またはその装置を引き起こす要素として表され得ることを理解されたい。同様に、開示される各物理的要素は、その物理的要素が促進する措置の開示を包含すると理解されるべきである。この最後の側面に関して、一例のみとして、「修正器」の開示は、明示的に議論されていようとなかろうと、「修正する」行為の開示を包含すると理解されるべきであり、逆に、「修正する」作用の開示が効果的にあった場合、そのような開示は、「修正すること」およびさらに「修正するための手段」の開示を包含すると理解されるべきである。そのような変更および代替的な用語は、説明に明示的に含まれると理解されるものである。さらに、それぞれのそのような手段は、（明示的にそのように説明されていようとなかろうと）所与の機能を果たすことができる全ての要素を包含するものとして理解されるべきであり、説明された機能を果たす要素の全ての説明は、その機能を果たすための手段の非限定的実施例として理解されるべきである。

【1253】

本特許出願で挙げられる任意の特許、出版物、および他の参考文献は、参照することにより本明細書に組み込まれる。本願によって請求される任意の優先事例は、本明細書に添付され、参照することにより本明細書に組み込まれる。加えて、使用される各用語に関して、本願でのその利用が、広義に支持する解釈と矛盾しない限り、一般的な辞書の定義が、各用語のために組み込まれるものとして理解されるべきであり、Ｒａｎｄｏｍ Ｈｏｕｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ’ｓ Ｕｎａｂｒｉｄｇｅｄ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ第２版に含有されるような全ての定義、代替的な用語、および同義語が、参照することにより本明細書に組み込まれると理解されたい。最終的に、参考文献のリストに記載される全ての参考文献、または本願で申請される他の情報の記述は、本明細書に添付され、参照することにより本明細書に組み込まれるが、しかしながら、上記のそれぞれに関して、参照することにより組み込まれるそのような情報または記述が、この／これらの発明の特許と矛盾すると見なされ得る限りでは、そのような記述は、出願者によって行われたと明示的に見なされるものではない。

【1254】

【表1-1】

【表1-2】

【1255】

【表2】

【1256】

【表3】

【1257】

【表4-1】

【表4-2】

【表4-3】

【表4-4】

【1258】

したがって、本出願人は、少なくとも、ｉ）本明細書で開示および説明されるような流体混合デバイスのそれぞれ、ｉｉ）開示および説明される関連した方法、ｉｉｉ）これらのデバイスおよび方法のそれぞれの類似物、均等物、およびさらに暗示的変形例、ｉｖ）開示および説明して示されるような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計、ｖ）開示および説明されるものを遂行すると潜在的に示されているような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計および方法、ｖｉ）別個の独立した発明として示されているそれぞれの特性、構成要素、およびステップ、ｖｉｉ）開示されている種々のシステムまたは構成要素によって向上される用途、ｖｉｉｉ）そのようなプロセス、方法、システムまたはは構成要素によって生産される、結果として生じる製品、ｉｘ）挙げられている特定の任意の分野またはデバイスにここで適用されるように説明または記述されているそれぞれのシステム、方法、および要素、ｘ）実質的に、上記および添付の実施例のいずれかを参照して記載されているような方法および装置、ｘｉ）ステップを実施するための手段を備える、本明細書に説明される方法を実施するための装置、、ｘｉｉ）開示される要素のそれぞれの種々の組み合せおよび順列、ｘｉｉｉ）提示されている独立請求項または概念のあらゆるものへの従属項としての、それぞれの潜在的に従属した請求項または概念、およびｘｉｖ）本明細書に説明される全ての発明に対して、請求項を支持し、発明の記述を行うものと理解されるべきである。

【1259】

加えて、コンピュータ側面およびプログラミングまたは他の電子自動化に適応可能な各側面に関して、本発明のこれらおよび全ての他の側面を特性評価する際、デバイス、能力、要素、またはその他として特性評価されるかどうかにかかわらず、これらは全て、汎用目的コンピュータ、プログラムされたチップまたはチップセット、ＡＳＩＣ、特定用途向けコントローラ、サブルーチン、または他の公知のプログラマブルまたは回路特有構造のための設定として、ソフトウェア、ハードウェア、またはさらにファームウェア構造を介して実装され得るため、全てのそのような側面は、少なくとも、当業者が容易に認識するであろうように、ハードウェア回路網、ファームウェア、プログラムされた特定用途向け構成要素、およびさらに識別された側面を遂行するようにプログラムされる汎用目的コンピュータを含む、構造によって定義されることを理解されたい。プログラマブル特徴によって実装されるそのようなアイテムに関して、本出願人は、少なくとも、ｘｖ）上記の議論全体を通して説明されるようなコンピュータ、機械、またはコンピューティング機械の支援を受けて実施されるプロセス、ｘｖｉ）上記の議論全体を通して説明されるようなプログラマブル装置、ｘｖｉｉ）上記の議論全体を通して説明されるように機能する、手段または要素を備える、コンピュータに指示するためのデータでエンコードされたコンピュータ可読メモリ、ｘｖｉｉｉ）本明細書に開示および説明されるように構成される、コンピュータ、機械、またはコンピューティング機械、ｘｉｘ）本明細書に開示および説明されるような個々または組み合わせられたサブルーチンおよびプログラム、ｘｘ）本明細書または任意の請求項に説明されるあらゆる個々および組み合わせられた方法を別個に行うためのコンピュータの制御のために、コンピュータ可読コードを搬送する搬送媒体、ｘｘｉ）開示されるあらゆる個々および組み合わせられた方法を別個に実施するためのコンピュータプログラム、ｘｘｉｉ）開示されるあらゆる個々および組み合わせられたステップを実施するための手段の全ておよび各組み合わせを含有する、コンピュータプログラム、ｘｘｉｉｉ）開示される各コンピュータプログラムを記憶する、記憶媒体、ｘｘｉｖ）開示されるコンピュータプログラムを搬送する、信号、ｘｘｖ）詳述されるステップおよびアクティビティを達成するように作用する、命令を実行するプロセッサ、ｘｘｖｉ）シーケンスとして作用し、および／または詳述されるような作用を引き起こす、回路網構成（トランジスタ、ゲート、および同等物の構成を含む）、ｘｘｖｉｉ）ステップを実行し、詳述されるアクティビティを引き起こす、命令を記憶する、コンピュータ可読媒体、ｘｘｖｉｉｉ）開示および説明される、関連方法、ｘｘｉｘ）これらのシステムおよび方法のそれぞれの類似物、均等物、およびさらに暗示的変形例、ｘｘｘ）開示および説明して示されるような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計、ｘｘｘｉ）開示および説明されるものを遂行すると暗示的に示されているような機能のそれぞれを遂行するそれらの代替の設計および方法、ｘｘｘｉｉ）別個の独立した発明として示されているそれぞれの特性、構成要素、およびステップ、およびｘｘｘｉｉｉ）加えて、全て他の側面を限定することなく、上記および任意の側面のそれぞれの種々の組み合わせに対して、請求項を支持し、発明の記述を行うものと理解されるべきである。

【1260】

請求項に関して、審査のためにここで提示されても、また後で提示されても、実際的な理由のため、また審査負荷の大幅な拡大を回避するため、本出願人は、常に、最初の請求項だけ、または最初の従属項だけを伴って可能性として最初の請求項だけを提示し得ることを理解すべきである。本出願または後続の出願の潜在的な範囲に関心のある事務所および任意の第三者は、任意の予備補正、他の補正、請求項の用語または提示されている意見書にかかわらず、本事例、本事例の利益を特許請求する事例、または任意の継続において、より範囲の広い請求項を後日提示することができ、したがって、任意の事例の係属を通して、任意の潜在的対象を否認または放棄する意図がないことを理解すべきである。より範囲の広い請求項が提示されている場合、それが、本出願または任意の後続の出願において提示される任意の補正、請求項用語または意見書がそのような従来技術を回避するようになされていると考えられる範囲で可能であり、そのような理由が後で提示される請求項または同等物によって排除され得るため、そのようなものは、それに先立つ任意の時点で考慮され得る、関連する任意の先行技術を再び取り上げることが求められる可能性があると理解すべきである。審査官と、既存のまたは後での潜在的な適用範囲に関心がある、または常に、潜在的な適用範囲の否認または放棄の表示の何らかの可能性があるかを考慮している他の任意の個人の両方は、そのような放棄または否認は全く意図されておらず、また、本出願または任意の後続の出願において決して存在しないことを認識すべきである。Ｈａｋｉｍ ｖ． Ｃａｎｎｏｎ Ａｖｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ， ＰＬＣ， ４７９ Ｆ．３ｄ １３１３（Ｆｅｄ． Ｃｉｒ（２００７））または同等物に提起されているような限定は、本関連事項または続く任意の関連事項において、明らかに意図されていない。加えて、サポートは、新規事項の法律（これらに限定されないが、欧州特許条約１２３（２）条および米国特許法３５ＵＳＣ１３２または他のそのような法を含む）のもとで要求される程度まで存在し、任意の他の独立請求項または概念のもとでの従属項または要素として１つの独立請求項または概念のもとで提示されている、種々の従属項または他の要素のいずれかの追加を許容することを理解すべきである。本出願または任意の後続の出願において任意の請求項を起案する場合、常に、本出願人は、法的に可能である限りできるだけ完全かつ広範な適用の範囲を獲得しようとするものであることも理解すべきである。本出願人は単に、起こり得る全ての事態を予想することができていない可能性があるので、実質的ではない置換がなされた限りにおいて、本出願人が任意の特定の実施形態を文字通り包含するように任意の請求項を実際に起案していない限りにおいて、そして他に適用できる限りにおいて、本出願人は、そのような適用範囲を何らかの形で意図している、またはそれを実際に放棄していると理解されるべきではなく、当業者は、そのような代替の実施形態を文字通り包含する請求項を起案していると合理的に期待されるべきではない。

【1261】

さらに、使用される場合またはとき、移行句「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の使用は、本明細書では、従来からの請求項の解釈にしたがって「オープンエンド（ｏｐｅｎ－ｅｎｄ）」請求項を維持するために使用される。したがって、文脈による別段の必要のない限り、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語または「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形例は、言及された要素またはステップまたは要素またはステップの群の包含を含意するものとするが、任意の他の要素またはステップまたは要素またはステップの群の排除を含意することを意図するものではないことを理解すべきである。そのような用語は、本出願人に、最も広い適用範囲が法律的に許容されるように、それらの最も広い形で解釈されるべきである。語句「または任意の他の請求項」の使用は、別の従属請求項、別の独立請求項、以前に列挙された請求項、続いて列挙される請求項、および同等物等の任意の他の請求項に従属する、任意の請求項の支持を提供するために使用される。１つの明確化する実施例として、請求項が、「請求項２０または任意の他の請求項」または同等物に従属する場合、これは、所望に応じて、請求項１、請求項１５、またはさらに請求項２５に従属すると書き換えられ（それが存在する場合）、依然として、本開示内に該当し得る。本語句はまた、請求項内の要素の任意の組み合わせの支持を提供し、さらに、方法、装置、プロセス、および同等物の請求項の組み合わせ等を用いて、ある請求項の組み合わせのための任意の所望の適切な先行詞を組み込むことを理解されたい。

【1262】

最後に、提示される任意の請求項を、常に、本発明のこの説明の一部として参照により本明細書に組み込むが、本出願人は、請求項またはその任意の要素または成分のいずれかまたは全てをサポートするための追加的な説明として、そのような請求項の組み込まれた内容の全てまたは一部を使用する権利を明らかに留保しており、かつ、本出願人は、そのために本出願によって、またはその任意の続く継続出願、分割出願または一部継続出願によって保護が求められる事項を定義するか、あるいは、任意の国または条約の特許法、規則または規制の任意の利益、それによる手数料の削減を得るため、またはそれに適合させるために、必要に応じて、説明からのそのような請求項またはその任意の要素またはその成分の組み込まれた内容のいずれかの部分または全てを、請求項へ移動させる、またはその逆を行う権利を明らかにさらに留保しており、そのような参照により組み込まれる内容は、その任意の続く継続出願、分割出願または一部継続出願を含む本出願、またはそれに対する任意の再発行または延長の全係属期間において、存続するものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】

【図67】

【図68】

【図69】

【図70】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74】

【図75】

【図76】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-18

【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】

バイオリアクタシステムであって、
受動的微生物流修正器を備える管類構成要素であって、前記受動的微生物流修正器は、前記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、管類構成要素と、
前記管類構成要素の内側の上部に沿って間隙からのガス通路を形成する前記管類構成要素の内側の上部に沿って位置する前記内向きに突出する螺旋スパイン内の複数の間隙であって、前記ガス通路は、前記管類構成要素の内側の上部に沿ってガス輸送を提供するように構成されている、複数の間隙と、
流体入力によって導入された前記管類構成要素内の流体と、
植菌入力によって導入された前記管類構成要素内の前記流体中の微生物の初期植菌と、
栄養素入力によって導入された前記管類構成要素内の前記流体中の栄養素と、
前記管類構成要素を通した前記微生物の初期植菌および前記栄養素を備える前記流体の流体流と
を備え、
前記内向きに突出する螺旋スパインは、粘性支配された流動場領域を越えた距離に、前記管類構成要素の非粘性流動領域の中に前記管類構成要素の前記内面から突出しており、
前記内向きに突出する螺旋スパインは、前記微生物が前記管類構成要素内の前記流体流中に存在するとき、前記管類構成要素の壁から前記管類構成要素の少なくとも中心に向かって前記微生物を対流させ、その結果、前記管類構成要素の前記中心から前記管類構成要素の前記壁に向かって前記微生物を対流させる、前記流体流中の直交流を発生させるように構成されている、バイオリアクタシステム。

【請求項2】

前記微生物は、藻類、細菌、古細菌、原生動物、菌類、ウイルス、光栄養微生物、従属栄養微生物、混合栄養微生物、およびシアノ細菌から選択される、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項3】

少なくとも１つのガス放散をさらに備える、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項4】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、拡縮された内向きに突出する螺旋スパインを備える、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項5】

前記拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、カスタマイズされたピッチ、カスタマイズされた幅、およびカスタマイズされた深度を備える、請求項４に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項6】

前記拡縮された内向きに突出する螺旋スパインは、前記管類構成要素内の平均流を横断して前記微生物を分散させるように構成されている、請求項４に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項7】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせられるように構成され、前記内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内における前記剥離された流動の流体流再付着を防止する、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項8】

前記管類構成要素は、透明である、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項9】

それに対して前記管類構成要素が暴露を有する光源をさらに備える、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項10】

少なくとも１つの反射体をさらに備える、請求項９に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項11】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、前記流体流中の前記内向きに突出する螺旋スパインから前記管類構成要素にずっと沿って、前記微生物を含有する前記流体の非定常剥離を生産するように構成されている、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項12】

前記微生物は、微細藻類を備え、光源をさらに備え、前記内向きに突出する螺旋スパインは、微細藻類を前記管類要素の内側の至る所に分散させるように構成される、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項13】

前記光源は、太陽光、人工光、レーザ光、レーザ光の構造化されたシート、レーザ光のパルス状シート、ＬＥＤアレイ、ソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散されるソリッドステートレーザ光、拡散光ファイバを使用して分散される太陽光、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項９に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項14】

前記直交流は、管類構成要素内に前記微生物を分散させる非定常多重規模直交流を備える、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項15】

前記内向きに突出する螺旋スパインは、前記管類構成要素内に挿入された内向きに突出する螺旋スパイン、前記管類構成要素内に押出成形された内向きに突出する螺旋スパイン、前記管類構成要素の中に成型された内向きに突出する螺旋スパインから選択される、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【請求項16】

前記管類構成要素は、フレキシブル管類またはリジッド管類から形成される、請求項１に記載のバイオリアクタシステム。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0058】

必然的に、さらなる目的、目標、および本発明の実施形態は、明細書の他の箇所、請求項、および図面全体を通して開示される。
（項目１）
バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える管類構成要素と、
流体を上記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を上記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を上記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、上記流体流運動力は、上記管類構成要素を通して、上記流体、上記微生物、および上記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と
を備える、バイオリアクタシステム。
（項目２）
バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を上記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を上記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を上記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、上記流体流運動力は、上記管類構成要素を通して、上記流体、上記微生物、および上記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
受動的微生物流修正器であって、上記受動的微生物流修正器は、実質的に上記管類構成要素全体を通して直交流を上記流体内に受動的に発生させ、実質的に上記管類構成要素内の上記流体中に上記微生物の分散を助長することが可能である、受動的微生物流修正器と、
上記管類構成要素に付着される微生物収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。
（項目３）
バイオリアクタシステムであって、
管類構成要素と、
流体を上記管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
微生物を上記管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を上記管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、上記流体流運動力は、上記管類構成要素を通して、上記流体、上記微生物、および上記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
流体流調整器であって、上記流体流調整器は、非定常多重規模直交流を上記流体中に誘発し、上記微生物が上記管類構成要素内の上記流体中に分散することを助長することが可能である、流体流調整器と、
上記管類構成要素に付着される微生物収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。
（項目４）
バイオリアクタシステムであって、
透明管類構成要素と、
流体を上記透明管類構成要素の中に添加するように構成される流体入力と、
藻類を上記透明管類構成要素の中に添加するように構成される植菌入力と、
栄養素を上記透明管類構成要素の中に添加するように構成される栄養素入力と、
流体流運動力であって、上記流体流運動力は、上記透明管類構成要素を通して、上記流体、上記藻類、および上記栄養素の流体流を生成することが可能である、流体流運動力と、
ガスを上記透明管類構成要素内の上記流体に添加することが可能である少なくとも１つのガス入力と、
光を上記透明管類構成要素の少なくとも一部に提供することが可能である少なくとも１つの照明要素と、
上記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインであって、実質的に上記透明管類構成要素全体を通して直交流を上記流体中に受動的に発生させ、実質的に上記透明管類構成要素内の上記流体中の上記微生物の分散を助長することが可能である、上記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインと、
上記微生物を上記栄養素、上記照明要素からの光、および上記少なくとも１つのガスに持続的に暴露させるステップと、
上記管類構成要素に付着される藻類収集器と
を備える、バイオリアクタシステム。
（項目５）
生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップであって、上記管類構成要素は、上記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを備える、ステップと、
微生物を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
栄養素を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
上記管類構成要素の上記内向きに突出する螺旋スパインを用いて、上記流体中の上記微生物の流動を修正するステップと、
成長された微生物を上記流体から回収するステップと
を含む、方法。
（項目６）
生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素全体を通して流動させるステップと、
微生物を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
栄養素を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
実質的に上記管類構成要素全体を通して直交流を上記流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に上記管類構成要素内の上記流体中の上記微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を上記流体から回収するステップと
を含む、方法。
（項目７）
生物学的活性環境のための方法であって、
流体を管類構成要素を通して流動させるステップと、
微生物を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
栄養素を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
非定常多重規模直交流を上記管類構成要素内の上記流体中に持続的に誘発するステップと、
上記管類構成要素内の上記流体中の上記微生物の分散を助長するステップと、
成長された微生物を上記流体から回収するステップと
を含む、方法。
（項目８）
生物学的活性環境のための方法であって、
流体を透明管類構成要素全体を通して流動させるステップであって、上記管類構成要素は、上記管類構成要素の少なくとも一部の内面に沿って内向きに突出する螺旋スパインを含む、ステップと、
藻類を上記透明管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
栄養素を上記透明管類構成要素内の上記流体に添加するステップと、
少なくとも１つのガスを上記透明管類構成要素の中に添加するステップと、
上記透明管類構成要素のうちの少なくとも一部を照明要素に暴露させるステップと、
実質的に上記透明管類構成要素全体を通して非定常多重規模直交流を上記藻類を含有する上記流体中に受動的に発生させるステップと、
実質的に上記透明管類構成要素内の上記流体中の上記藻類の分散を助長するステップと、
成長された藻類を上記流体から回収するステップと
を含む、方法。
（項目９）
実質的に上記管類構成要素内の全体を通して直交流を上記流体中に受動的に発生させるステップは、実質的に上記管類構成要素内の全体を通して直交流を上記流体中に受動的に持続的に発生させるステップを含む、項目８に記載の方法。
（項目１０）
上記微生物が上記管類構成要素全体を通して流動するにつれて、上記微生物を上記栄養素、上記ガス、および上記照明要素に持続的に暴露させるステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１１）
上記微生物が上記管類構成要素全体を通して上記流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１２）
上記微生物が上記管類構成要素全体を通して上記流体中で流動するにつれて、低剪断応力をそれらに提供するステップは、上記微生物への最小限の損傷のステップを含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
実質的に上記管類構成要素内の上記流体中の上記微生物の分散を助長するステップは、上記微生物を上記管類構成要素内の上記流体中に非均一に分散させるステップを含む、項目８に記載の方法。
（項目１４）
上記非定常多重規模直交流は、非渦非定常多重規模直交流を備える、項目８に記載の方法。
（項目１５）
上記微生物が上記管類構成要素の内側に粘着することを防止するステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１６）
上記流体を管類構成要素を通して流動させるステップ、微生物を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップ、栄養素を上記管類構成要素内の上記流体に添加するステップ、実質的に上記管類構成要素全体を通して直交流を上記流体中に受動的に発生させるステップ、実質的に上記管類構成要素内の上記流体中の上記微生物の分散を助長するステップ、および成長された微生物を上記流体から回収するステップは、バイオリアクタシステム内で生じる、項目８に記載の方法。
（項目１７）
上記バイオリアクタシステムは、単回通過フォトバイオリアクタシステムを備える、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記バイオリアクタシステムは、単回通過重力駆動式バイオリアクタシステムを備える、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
ガスを上記管類構成要素から放散するステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目２０）
上記ガスを上記管類構成要素から放散するステップは、酸素および二酸化炭素から成る群から選択されるガスを含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
上記内向きに突出する螺旋スパインは、少なくとも１つの間隙を上記内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、項目８に記載の方法。
（項目２２）
上記内向きに突出する螺旋スパイン内の上記少なくとも１つの間隙は、複数の間隙を上記内向きに突出する螺旋スパイン内に備える、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
上記内向きに突出する螺旋スパイン内の上記少なくとも１つの間隙は、上記内向きに突出する螺旋スパインに沿って均一に離間される複数の間隙を備える、項目２１に記載の方法。
（項目２４）
上記内向きに突出する螺旋スパイン内の上記少なくとも１つの間隙は、上記管類構成要素の内側の上部に沿って位置する複数の間隙を備える、項目２１に記載の方法。
（項目２５）
上記内向きに突出する螺旋スパイン内の上記少なくとも１つの間隙は、ガス輸送のために、上記管類構成要素の内側の上部に沿って位置する複数の間隙を備える、項目２１に記載のバイオリアクタシステム。
（項目２６）
上記内向きに突出する螺旋スパインを上記管類構成要素内に挿入するステップ、上記内向きに突出する螺旋スパインを上記管類構成要素内に押出するステップ、および上記内向きに突出する螺旋スパインを上記管類構成要素の中に成型するステップから成る群から選択されるステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目２７）
上記突出部を顕著に粘度支配された流動場を越えて置く上記管類構成要素の上記内面からのある距離において主要ダクト流の中に突出するように、上記内向きに突出する螺旋スパインを位置付けるステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目２８）
上記流体流中の流動を剥離し、非定常の大きさおよび方向の接近流と組み合わせ、上記内向きに突出する螺旋スパインの下流の直近領域内の上記剥離された流動を防止するステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目２９）
上記管類構成要素は、ガラス、プラスチック、不透明プラスチック、金属、ガラスで裏打ちされた鋼鉄パイプ、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、コンクリート、土類、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される要素から作製される、項目８に記載の方法。
（項目３０）
上記管類構成要素は、傾けられたもの、上記管類構成要素が何度もそれ自体の上に折り返された単一線形区分、建造物の内側の周縁を裏打ちしたもの、ループ、円筒形ダクト、および閉鎖された巻線ループから成る群から選択される構成を備える、項目８に記載の方法。
（項目３１）
上記管類構成要素を垂直に搭載するステップ、上記管類構成要素を水平に搭載するステップ、上記管類構成要素をある傾きにおいて搭載するステップ、上記管類構成要素をある角度において搭載するステップ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目３２）
上記管類構成要素の少なくとも一部を上記照明要素に暴露させるステップは、上記管類構成要素の少なくとも一部を上記照明要素に持続的に暴露させるステップを含む、項目８に記載の方法。
（項目３３）
上記管類構成要素の少なくとも一部に暴露される上記光を調節するステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目３４）
上記内向きに突出する螺旋スパインは、丸みを帯びた輪郭、円形円柱、流線形形状、翼型形状、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される形状を備える、項目８に記載の方法。
（項目３５）
上記内向きに突出する螺旋スパインは、非対称断面形状を備える、項目８に記載の方法。
（項目３６）
上記管類構成要素の少なくとも一部は、収縮された管類構成要素を備える、項目８に記載の方法。
（項目３７）
上記収縮された管類構成要素は、上記管類構成要素の複数の断面収縮部を備える、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
上記収縮された管類構成要素は、流速および管類直径の変化に基づいて、調節された渦巻幅、ピッチ、および形状を有する内向きに突出する螺旋スパインを備える、項目３６に記載の方法。
（項目３９）
上記流体は、液体、ガス、および液体とガスの混合物から成る群から選択される、項目８に記載の方法。

【国際調査報告】