特表 2024-527583 海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステム

(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】2024-07-25

(54)【発明の名称】海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   C12N 1/12 20060101AFI20240718BHJP

   A01G 33/00 20060101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

C12N1/12 A

A01G33/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024500490

(86)(22)【出願日】2022-07-07

(85)【翻訳文提出日】2024-03-05

(86)【国際出願番号】 CA2022051070

(87)【国際公開番号】W WO2023279209

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】63/218,952

(32)【優先日】2021-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】522315297

【氏名又は名称】インダストリアル プランクトン インク

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100196117

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 利恵

(72)【発明者】

【氏名】ロバート ルールストン

(72)【発明者】

【氏名】スチュアート デ ハース

(72)【発明者】

【氏名】ショーン グローバー

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム レイト

(72)【発明者】

【氏名】キャメロン グレゴリー

(72)【発明者】

【氏名】ジェニファー ロング

【テーマコード（参考）】

2B026

4B065

【Ｆターム（参考）】

2B026AA05

2B026AB09

2B026AC01

2B026FB02

4B065AA83X

4B065BC02

4B065BC03

4B065BC07

4B065BC48

4B065BC50

4B065CA41

4B065CA60

(57)【要約】

海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムの態様が記載される。方法の一態様は、海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に封入するステップと、透光性容器を開封せずに海藻バイオマスをサンプリング又は採取するステップとを備え、このステップは、コントローラによって、光源に、海藻バイオマスを照射する人工光を光制御エンクロージャ内に出力させるステップと、コントローラと通信するセンサによって培養培地に関連する検知データを出力するステップと、コントローラによって検知データに応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を変化させるステップと、コントローラによって透光性容器内で海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップと、透光性容器及び光制御エンクロージャから海藻バイオマスの一部を除去するステップとによって行われる。関連する海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムも記載される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に封入するステップと、
前記透光性容器を開封せずに、前記海藻バイオマスを、
コントローラによって、光源に、前記海藻バイオマスを照射する人工光を前記光制御エンクロージャ内に出力させるステップ、
前記コントローラと通信するセンサによって、前記培養培地に関連する検知データを出力するステップ、
前記コントローラによって、前記検知データに応じて前記人工光又は前記培養培地の少なくとも一方を変化させるステップ、
前記コントローラによって、前記透光性容器内で前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップ、並びに
前記透光性容器及び前記光制御エンクロージャから前記海藻バイオマスの一部分を除去するステップ
によってサンプリング又は採取するステップと、
を備える方法。

【請求項2】

前記海藻バイオマスを封入するステップは、前記培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記海藻バイオマスを封入するステップは、前記光制御エンクロージャを開放せず又は前記透光性容器を開封せずに、前記培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記海藻細胞を付加するステップは、二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子、海藻の胞子体、海藻の遊走子、配偶体、卵子、配偶子又は胞子体のうちの１以上を付加するステップを備える、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項5】

前記海藻細胞を付加するステップは、雄性配偶体及び雌性配偶体の一方又は両方を付加するステップを備える、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項6】

前記培養培地を封入するステップは、前記透光性容器内部のバイオセキュアな環境を維持するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記培養培地を付加するステップは、所定量の水を付加するステップを備える、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記海藻バイオマスをサンプリング又は採取するステップは、フィルタ処理されていない周囲空気を前記透光性容器に導入せずに、前記海藻バイオマスの前記一部分を除去するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記光制御エンクロージャを数月又は数年にわたる期間後にのみ開放するステップを備える請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記透光性容器を数月又は数年にわたる期間後にのみ開封するステップを備える請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記光源に前記人工光を出力させるステップは、ＬＥＤに前記人工光を出力させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記ＬＥＤに前記人工光を出力させるステップは、スペクトル選択可能なＬＥＤに前記人工光を出力させるステップを備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記コントローラによって、マルチカラーＬＥＤに前記人工光の第１の色相を第１の期間にわたって出力させるステップと、
前記コントローラによって、前記マルチカラーＬＥＤに前記人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップと、
を備える請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記人工光の前記第２の色相を前記第２の期間にわたって出力させるステップは、前記海藻バイオマスを有性化するステップを備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記光制御エンクロージャは光フィルタリングウインドウを備え、
周囲光のフィルタ処理された部分を前記光制御エンクロージャに前記光フィルタリングウインドウを通じて投入するステップを備える請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記周囲光のフィルタ処理された部分を投入するステップは、前記海藻バイオマスを有性化するステップを備えない、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記培養培地を変化させるステップは、前記コントローラによって、培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記検知データを出力するステップは、前記培養培地のｐＨレベルを出力するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

前記コントローラによって、前記培養培地のｐＨレベルに応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップを備える請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルを監視するステップと、
前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルが前記培養培地の目標ｐＨレベルに近づくまで前記培養培地の前記ｐＨレベルに応じて前記培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させることによって前記培養培地を変化させるステップと、
を備える請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルに応じて前記海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を特定するステップと、
前記コントローラによって、前記ＣＯ_２需要量に応じて前記培養培地を変化させるステップと、
を備える請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記コントローラによって、前記光源に、前記人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、
前記コントローラによって、前記強度の増加に応じて前記海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、
前記コントローラによって、前記ＣＯ_２需要量に応じて前記ＣＯ_２のフローを変化させるステップと、
を備える請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記コントローラによって、前記光源に、
前記ＣＯ_２需要量が前記強度の増加に応じて増加する場合には前記人工光の強度を第２の割合だけ増加させ、又は
前記ＣＯ_２需要量が前記強度の増加に応じて減少する場合には前記人工光の強度を第３の割合だけ減少させる
ステップを備える請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記コントローラによって、前記光源に前記強度を減少させるステップは、
前記人工光の強度を所定リセット量だけ減少させるステップと、
所定期間を待機するステップと、
請求項２０に記載の方法を反復するステップと、
を備える、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記検知データを出力するステップは、前記培養培地の温度を出力するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項26】

前記コントローラによって、前記培養培地の温度に応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップを備える請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記培養培地の温度に応じて前記透光性容器を前記光制御エンクロージャ内の温度調節流体に曝露することによって前記培養培地を変化させるステップを備える請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、該温度調節流体を前記透光性容器の周囲に循環させるステップを備える、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、前記コントローラによって、ポンプに、所定量の水を前記透光性容器の周囲に循環させるステップを備える、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、前記コントローラによって、温度調節ユニットに、調整された空気のフローを前記培養培地の温度に応じて前記透光性容器に向けて出力させるステップを備える、請求項２８に記載の方法。

【請求項31】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記透光性容器に封入された切断要素によって海藻塊を切断するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項32】

前記透光性容器に封入されたブレードを備え、
前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、モータに、前記ブレードを前記透光性容器に対して第１の方向に回転させることによって前記海藻バイオマスを切断させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項33】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、前記モータに、前記ブレードを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることによって前記海藻バイオマスを混合させるステップを備える、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記コントローラによって、前記モータに、
前記ブレードを所定期間にわたって前記第２の方向に第１のＲＰＭで連続的に回転させ、
前記ブレードを前記所定期間中に前記第１の方向に第２のＲＰＭで断続的に回転させる
ステップを備える請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

前記第２の方向は前記第１の方向の反対である、請求項３４に記載の方法。

【請求項36】

前記第２のＲＰＭは前記第１のＲＰＭよりも高い、請求項３４に記載の方法。

【請求項37】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、曝気装置に、前記透光性容器内で前記培養培地を曝気させることによって前記海藻バイオマスを混合させるステップを備える、請求項３２に記載の方法。

【請求項38】

前記海藻バイオマスの前記一部分を除去するステップは、前記透光性容器のヘッドスペースを加圧するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項39】

前記ヘッドスペースを加圧するステップは、前記コントローラによって、ＣＯ_２のフローを前記ヘッドスペースに向けるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項40】

前記検知データを出力するステップは、
前記コントローラによって、光学センサに、前記培養培地の不透明度を特定させるステップと、
前記コントローラによって、前記培養培地の前記不透明度に応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップと、
を備える、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概略として海藻バイオリアクタの態様に関する。各態様は、海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

海藻の生活環は複雑であり、それにより、工業規模で栽培することは困難となる。例えば、多くの海藻種は二相性、すなわち、一倍体（ｈａｐｌｏｉｄ）－二倍体（ｄｉｐｌｏｉｄ）生活環を有し、これらの種は一倍体、すなわち、核に１組の染色体を有している細胞と、二倍体、すなわち、核に２組の染色体を有している細胞とを交互に繰り返す。光、栄養素及び他の因子に関して最適な条件下では、二倍体は細胞核の分裂を伴う減数分裂によって一倍体胞子を確実に生成し、一倍体胞子は配偶体と呼ばれる雄及び雌の一倍体成体に確実に進化し、配偶体は、融合して胞子体と呼ばれる二倍体成体に成長する卵及び精子を確実に生成し得る。

【0003】

光及び栄養素などの変数を慎重に制御できない海藻養殖場などの自然環境において海藻の成長に最適な条件を維持することは困難であり又はほとんど不可能であるため、海藻の生活環の各段階中に成長を確実に持続させることは困難となる。このため、多くの海藻養殖場は、費用対効果の高い態様で海藻の成長に最適な条件を確立及び維持するように人工設計された制御環境などにおいて、配偶体及び／又は胞子体を生成するための新たな方法を模索している。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様は、方法である。例えば、方法は、海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に操作可能に封入するステップと、光制御エンクロージャを開放することなく又は透光性容器に外気を導入することなく海藻バイオマスを採取するステップと、を備え、採取するステップは、コントローラによって、透光性容器を通じて海藻バイオマスを照射するように人工光を光制御エンクロージャ内に出力するステップと、コントローラによって透光性容器内で海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップと、透光性容器内に正圧を維持しつつ透光性容器から海藻バイオマスの一部分を除去するステップとによって行われ得る。

【0005】

本開示の他の態様は、他の方法である。例えば、方法は、光制御エンクロージャ内に配置された透光性容器内の海藻バイオマス及び増殖培地を封入するステップと、コントローラによって、透光性容器を通じて海藻バイオマスを照射するように人工光を光制御エンクロージャ内に出力するステップと、コントローラによって透光性容器内の海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップと、透光性容器内に正圧を維持しつつ透光性容器から海藻バイオマスの一部分を除去するステップと、を備え得る。

【0006】

これらの方法を踏まえて、海藻バイオマスを操作可能に封入するステップは、コントローラによって、海藻二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子及び海藻の胞子体のいずれかの組合せを光制御エンクロージャ内にポンプ供給するステップを備え得る。方法は、透光性容器の外面を熱伝導流体と相互作用させること及び／又は透光性容器を囲むサーマルジャケットを通じて熱伝導流体を循環させることによって培養培地の温度を調節することなどによって、培養培地の温度を調節するステップを備え得る。

【0007】

方法は、１以上のＬＥＤによって異なる強度又は波長の人工光を異なる時間に出力することなどによって、光制御エンクロージャ内に位置する１以上のＬＥＤから人工光を出力するステップを備え得る。例えば、方法は、コントローラによって、海藻バイオマス及び培養培地の一方又は両方に関連するデータを出力するように動作可能なセンサに応じて、異なる強度又は波長の人工光間での切換えを行うステップを備え得る。更なる例として、方法は、コントローラによって、透光性容器内に位置するｐＨセンサから出力されるデータに基づいて、容器内の培養培地のｐＨレベルを特定するステップと、培養培地のｐＨレベルに応じて異なる強度又は波長の人工光間での切換えを行うステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光学センサから出力されるデータに基づいて、透光性容器内の海藻塊の不透明度を特定するステップと、海藻塊の不透明度に応じて異なる強度又は波長の人工光間の切換えを行うステップと、を備えていてもよい。

【0008】

断続的な混合及び切断は、コントローラによってブレードの混合用エッジを第１の時間にわたってある方向に第１のＲＰＭで回転させて透光性容器内で海藻塊を混合するステップと、コントローラによってブレードの切断用エッジを第２の時間にわたって異なる方向に第２のＲＰＭで回転させて透光性容器内で海藻塊を小片に切断するステップと、を備え得る。第２のＲＰＭは、第１のＲＰＭよりも高い。

【0009】

本開示の他の態様は、他の方法である。例えば、方法は、海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に封入するステップと、透光性容器を開封せずに、海藻バイオマスを、コントローラによって、光源に、海藻バイオマスを照射する人工光を光制御エンクロージャ内に出力させるステップ、コントローラと通信するセンサによって、培養培地に関連する検知データを出力するステップ、コントローラによって、検知データに応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を変化させるステップ、コントローラによって、透光性容器内で海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップ、並びに透光性容器及び光制御エンクロージャから海藻バイオマスの一部分を除去するステップによって、サンプリング又は採取するステップと、を備え得る。

【0010】

海藻バイオマスを封入するステップは、培養培地に海藻細胞を付加するステップを備え得る。海藻バイオマスを封入するステップは、光制御エンクロージャを開放せず又は透光性容器を開封せずに、培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える。海藻細胞を付加するステップは、二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子、海藻の胞子体、海藻の遊走子、配偶体、卵子、配偶子又は胞子体のうちの１以上を付加するステップを備え得る。海藻細胞を付加するステップは、雄性配偶体及び雌性配偶体の一方又は両方を付加するステップを備え得る。

【0011】

培養培地を封入するステップは、透光性容器内部のバイオセキュアな環境を維持するステップを備え得る。所定量の培養培地を付加するステップは、所定量の水を付加するステップを備え得る。海藻バイオマスをサンプリング又は採取するステップは、フィルタ処理されていない周囲空気を透光性容器に導入せずに、海藻バイオマスの一部分を除去するステップを備え得る。方法は、光制御エンクロージャを数月又は数年にわたる期間後にのみ開放するステップを備え得る。方法は、透光性容器を数月又は数年にわたる期間後に開封するステップを備え得る。光源に人工光を出力させるステップは、ＬＥＤに人工光を出力させるステップを備え得る。ＬＥＤに人工光を出力させるステップは、スペクトル選択可能なＬＥＤに人工光を出力させるステップを備え得る。方法は、コントローラによってマルチカラーＬＥＤに人工光の第１の色相を第１の期間にわたって出力させるステップと、コントローラによってマルチカラーＬＥＤに人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップと、を備え得る。人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップは、海藻バイオマスを有性化するステップを備える。

【0012】

光制御エンクロージャは光フィルタリングウインドウを備え、方法は周囲光のフィルタ処理された部分を光制御エンクロージャに光フィルタリングウインドウを通じて投入するステップを備え得る。周囲光のフィルタ処理された部分を投入するステップは、海藻バイオマスを有性化するステップを備えなくてもよい。培養培地を変化させるステップは、コントローラによって、培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させるステップを備え得る。検知データを出力するステップは、培養培地のｐＨレベルを出力するステップを備え得る。方法は、コントローラによって、培養培地のｐＨレベルに応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップを備え得る。方法は、コントローラによって培養培地のｐＨレベルを監視するステップと、コントローラによって、それが培養培地の目標ｐＨレベルに近づくまで培養培地のｐＨレベルに応じて培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させることによって培養培地を変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって培養培地のｐＨレベルに応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を特定するステップと、コントローラによってＣＯ_２需要量に応じて培養培地を変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光源に、人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、コントローラによって強度の増加に応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、コントローラによってＣＯ_２需要量に応じてＣＯ２のフローを変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光源に、ＣＯ_２需要量が強度の増加に応じて増加する場合には人工光の強度を第２の割合だけ増加させ、又はＣＯ_２需要量が強度の増加に応じて減少する場合には人工光の強度を第３の割合だけ減少させるステップを備え得る。方法は、コントローラによって光源に強度を減少させるステップを備えていてもよく、それは人工光の強度を所定リセット量だけ減少させるステップと、所定期間を待機するステップと、反復するステップと、を備え、反復するステップは、コントローラによって、光源に、人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、コントローラによって、強度の増加に応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、コントローラによって、ＣＯ_２需要量に応じてＣＯ_２のフローを変化させるステップと、を備える。

【0013】

検知データを出力するステップは、培養培地の温度を出力するステップを備え得る。方法は、コントローラによって、培養培地の温度に応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップを備え得る。方法は、培養培地の温度に応じて透光性容器を光制御エンクロージャ内の温度調節流体に曝露することによって培養培地を変化させるステップを備え得る。方法は、透光性容器を温度調節流体に曝露するステップを備えていてもよく、それは温度調節流体を透光性容器の周囲に循環させるステップを備える。方法は、透光性容器を温度調節流体に曝露するステップを備えていてもよく、それは、コントローラによって、ポンプに、所定量の水を透光性容器の周囲に循環させるステップを備える。透光性容器を温度調節流体に曝露するステップは、コントローラによって、温度調節ユニットに、調整された空気のフローを培養培地の温度に応じて透光性容器に向けて出力させるステップを備える。

【0014】

海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、透光性容器に封入された切断要素によって海藻塊を切断するステップを備え得る。ブレードが透光性容器に封入されてもよく、海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、モータに、ブレードを透光性容器に対して第１の方向に回転させることによって海藻バイオマスを切断させるステップを備え得る。海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、モータに、ブレードを第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることによって海藻バイオマスを混合させるステップを備え得る。方法は、コントローラによって、モータに、ブレードを所定期間にわたって第２の方向に第１のＲＰＭで連続的に回転させ、ブレードを所定期間中に第１の方向に第２のＲＰＭで断続的に回転させるステップを備え得る。第２の方向は、第１の方向の反対であり得る。第２のＲＰＭは、第１のＲＰＭよりも高いＲＰＭであり得る。海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、曝気装置に、透光性容器を培養培地に曝気させることによって海藻バイオマスを混合させるステップを備え得る。海藻バイオマスの一部分を除去するステップは、透光性容器のヘッドスペースを加圧するステップを備え得る。ヘッドスペースを加圧するステップは、コントローラによってＣＯ_２のフローをヘッドスペースに向けるステップを備える。検知データを出力するステップは、コントローラによって、光学センサに培養培地の不透明度を特定させるステップと、コントローラによって、培養培地の不透明度に応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップと、を備え得る。

【0015】

関連する海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムも開示される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】複数の海藻装置を備える例示的な海藻システムを示す。

【図2】図１のシステムの例示的な海藻装置を示す。

【図3】図２の装置の前方壁を取り除いた状態を示す。

【図4】図２の装置の例示的な内部要素を示す。

【図5】図２の装置の例示的な内部要素を示す。

【図6】図２の装置の例示的なブレードを示す。

【図7】図３の装置の設置正面図を示す。

【図8】図２の装置のカバーを取り除いた状態の設置背面図を示す。

【図9】図２の装置用の例示的なコントローラを示す。

【図10】図３の装置の設置上面図を示す。

【図11】図２の装置の概念模式図を示す。

【図12】図２の装置の他の概念模式図を示す。

【図13】図２の装置の他の例示的なブレードを示す。

【図14】複数の海藻バイオリアクタ装置を備える他の例示的な海藻システムを示す。

【図15】図１４のシステムの一部の概念模式図を示す。

【図16】図１４のシステムの例示的な海藻装置を示す。

【図17】図１６の装置の例示的な内部要素を示す。

【図18】図１６の装置の概念模式図を示す。

【図19】図１６の装置の他の概念模式図を示す。

【図20】図１６の装置の例示的なバルブを示す。

【図21】図２０のバルブの例示的な断面図を示す。

【図22】図２０のバルブの他の例示的な断面図を示す。

【図23】図１６の装置の代替的な例示的な内部要素を示す。

【図24】図２３の装置の概念模式図を示す。

【図25】図２３の装置の他の概念模式図を示す。

【図26】他の例示的な海藻システムを示す。

【図27】さらに他の例示的なバイオリアクタシステムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示に組み込まれ、本開示の一部を構成する添付図面は、記載された説明とともに本開示の原理を説明するのに役立つ例示的な態様を示す。多数の態様が、特に、記載された説明において記載され、指摘され、教示される。一部の構造的及び動作的な態様は、図面とともに記載された部分を参照することによってより良く理解され得る。したがって、本開示の主題及び記載された有利な効果のより完全な理解は、以下の添付図面とともにここに記載された説明を読むことによって実現され得る。

【0018】

本開示の態様は、本説明に記載されるとともに添付図面に図示される例示的な構造の詳細及び構成要素の配置に限定されない。本開示の多数の態様は、ここに記載する実施例など、他の態様に適用可能であり及び／又は種々の変形用途において実施若しくは実行可能であり得る。

【0019】

記載される説明の全体を通じて、より深い理解を当業者に与えるために具体的詳細を説明する。説明の便宜及び容易化のために、一部の周知の要素は、本開示の焦点を無用に不明瞭とすることを回避するために概念的に記載され得る。これに関して、記載される説明及び図面は、限定的ではなく説明的なものとして、限定するものではなく可能とするものとして解釈されるべきである。

【0020】

本開示の例示的な態様は、種々の海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムに言及する。一部の態様は、特定の培養培地（例えば、水）を利用する特定種の海藻（例えば、コンブなどの二相性、すなわち、一倍体－二倍体生活環を有するもの）を保持することに関して記載され、その培養培地は、特定の構造物（例えば、封入容器）に含まれ、海藻の成長に適した特定の組の機能を実行する（例えば、光及び栄養素を管理する）特定の生命維持システム（例えば、ここに記載する種々のモータ、ポンプ及びセンサを利用するもの）によって動作可能である。これらの記載は、便宜上与えられるものであり、請求項に記載されない限り本開示を限定するものではない。したがって、本開示に記載されるいずれの態様も、他のタイプの植物での使用に適したものを含めて、任意の同様のバイオリアクタ装置、方法及びシステムによって利用され得る。

【0021】

小見出しは、参照の容易化のために提供され、請求項に記載されない限り非限定的なものである。

【0022】

「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」及びそれらの変化形などの包含的用語は、列挙された要素を備える任意の装置、方法及びシステム又はその要素がそれらの要素のみを含むのではなく、明示的に列挙されない及び／又はそれに内在する他の要素を含み得るように、非排他的な包含を包括するものである。断りがない限り、用語「例示的」は、「理想的」ではなく「例」の意味で使用される。「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「一般に／一般的に／汎用的に／概ね／概して／概略として（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ）」など、近似のための種々の用語が、本開示において使用され得る。「約」は、「おおよそ」又は記載される数若しくは結果の１０％以内を意味する。「一般に／一般的に／汎用的に／概ね／概して／概略として」は、「通常は／普通は」又は５０％超の確率を意味する。

【0023】

「～に取付け可能な」、「～に取り付けられ」及び「取付けられた」などの用語は、２以上の要素間の構造的接続を説明するものである。一部の構造的接続は、２以上の要素がともに形成されて損傷なく独立して回転可能でない場合のように「固定的に取り付けられ」、したがって回転不能となり得る。他の構造的接続は、２以上の要素が取付け要素（例えば、ピン、ネジなど）及び／又は連結要素（例えば、ジョイント、ヒンジなど）によって相互に結合されて独立した回転を可能とする場合のように「回転可能に取り付けられ」得る。したがって、特に断りがない限り、用語「取り付ける」及びその同義語は、任意のその変化形を構成し得る。

【0024】

例示的なコントローラの態様が記載される。コントローラは、任意のタイプのソフトウェア及び／又はハードウェアを備えかつそれによって動作可能であり得る。「処理する」、「計算する」、「算出する」、「特定／決定する」、「表示する」などのような機能的用語は、コントローラによって実行可能な動作及び処理をいう場合がある。

【0025】

ソフトウェアは、機能を実行するコントローラによって実行可能なプログラムオブジェクト（例えば、コードのブロック）を備え得る。各プログラムオブジェクトは、アルゴリズムのような、所望の結果をもたらす動作のシーケンスを備え得る。動作は、記憶、転送、合成、比較及びその他操作可能な電気又は磁気信号など、物理量の物理的操作を必要とし、又はそれを伴い得る。信号は、ビット、文字、要素、数字、記号、用語、値などとして概念的に記載され得る。

【0026】

ハードウェアは、プログラムオブジェクトを実行し、動作を実行し及び／又は信号を送信若しくは受信するように特化して又は汎用的に構成された周知のコンピューティング及び／又はネットワーキングデバイスを備え得る。ハードウェアは、ユニットのレジスタ及びメモリ内の物理（電気）量として表される入力データを操作し、及び／又はユニットのメモリ若しくはレジスタ及び／又は他のデータ記憶、伝送若しくは表示デバイス内の物理量として同様に表される出力データに変換することによってプロジェクトオブジェクトを実行するプロセッサを備え得る。プロセッサは、相互にローカル又はリモートに配置された任意の単数又は複数のコンピューティング資源など、任意数の処理要素を備え得る。プログラムオブジェクトは、機械（例えば、コンピュータ）によって読取可能な形態でデータ及び情報を記憶又は伝送するための任意の機構など、処理ユニットと通信する任意の機械（例えば、コンピュータ）読取可能記憶媒体に記憶され得る。例示的な記憶媒体は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、磁気若しくは光学カード若しくはディスク、フラッシュメモリデバイス及び／又は任意の電気的、光学的、音響的若しくは他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外信号、デジタル信号など）を備え得る。

【0027】

一部の機能を、コントローラによってプログラム可能な方法ステップを参照して説明する。ステップは動作の例示的なシーケンスを規定し得るものであり、その順序が重要となり得る。例えば、任意の方法ステップの特定の順序は、コントローラによってプログラム可能な動作の特定のシーケンスを記載して、コントローラの計算性能及び／又は動作効率を向上するなど、具体的な処理の利益を実現し得る。

【0028】

海藻バイオマスのために最適化された海藻システムの実施例
本開示の態様を、真水、塩水及びそれらに付加されるものなど、（例えば、図１１に示すような）培養培地１中で海藻を成長させるのに最適な条件を維持する例示的な海藻バイオリアクタシステム１０を参照してここに説明する。システム１０の多数の構成が、ここに記載される。図１に示すように、例えば、システム１０は、海藻バイオリアクタ２０、温度制御システム１３０、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０、培養培地供給手段１５０及びシステムコントローラ１６０を備え得る。

【0029】

図１に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２０は、海藻バイオリアクタ装置２１、海藻バイオリアクタ装置２２及び海藻バイオリアクタ装置２３を含む複数の動作要素を備え得る。バイオリアクタ装置２１、２２及び２３は、相互に類似及び／又は同一であり得る。各装置２１、２２及び２３は、システム１０において異なる機能を果たし得る。例えば、バイオリアクタ装置２１は、第１の容量の培養培地１に雄性配偶体などの海藻細胞の第１の培養物を含み、それを成長させるように最適化され得る。バイオリアクタ装置２２は、第２の容量の培養培地１に雌性配偶体などの海藻細胞の第２の培養物を含み、それを成長させるように最適化され得る。バイオリアクタ装置２３は、第１及び第２の培養物を第３の容量の培養培地１に受容して混合し、これらが接合して胞子体（又はコンブの種苗）となることを可能とする。海藻バイオリアクタ装置２１、２２及び２３が装備された場合、システム１０はシステムコントローラ１６０によって各異なるタイプの海藻細胞を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能となり得るものであり、配偶体及び／又は胞子体の安定した供給を確実に産出することを可能とする。

【0030】

図１に示すように、例えば、各海藻バイオリアクタ２０は、テーブルなどの支持構造物５上に配置され得る。任意のタイプの支持構造物５が利用され得る。

【0031】

図１に示すように、システム１０は、システム１０によって産出された配偶体及び／又は胞子体の数を増加させるように動作可能な任意数の（例えば、装置２１、２２及び／又は２３のような）海藻バイオリアクタ装置を備え得る。海藻バイオリアクタ２０は、制御環境において異なるタイプの海藻種を交雑して再現性のある結果を得るのに利用され得る。図１に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２１及び２２は、第１の種の海藻の第１及び第２の細胞を含み、少なくとも１つのバイオリアクタ装置２３と流通し得る。システム１０は、装置２１及び２２のようなバイオリアクタ装置の任意数の追加の組を備えてもよく、それらの各々は異なる種の海藻の第１及び第２の細胞を含み、少なくとも１つのバイオリアクタ装置２３に流通し得る。この例において、バイオリアクタ装置２３は、異なる種の海藻の第１の海藻細胞（例えば、雄性配偶体）及び第２の海藻細胞（例えば、雌性配偶体）を受容及び混合し得るので、より簡単でかつより効率的な交雑の手段を提供する。

【0032】

海藻バイオリアクタ２０の要素は、相互に流通し、かつ図７～１２に示され、それに関連して記載される例示的な構成を含む温度制御システム１３０、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０、並びに任意のタイプの配管及び／又は導管を利用する培養培地供給手段１５０と流通し得る。図１に示すように、例えば、温度制御システム１３０は、チラー１３１及びポンプ１３２を備え得る。チラー１３１は、冷却媒体（例えば、所定体積の水）を貯蔵し、冷却媒体の温度を維持し得る。ポンプ１３２は、システム１０の全体にわたって冷却媒体を循環させるように動作可能な遠心ポンプを備え得る。図１に示すように、例えば、ポンプ１３２は各バイオリアクタ２０に含まれる培養培地１の温度を維持する流量で各海藻バイオリアクタ２０の（例えば、図４に示し、後述するような）サーマルジャケットの周囲にチラー１３１からの冷却媒体を循環させ、チラー１３１に戻すようにシステムコントローラ１６０によって動作可能であり得る。

【0033】

システムコントローラ１６０は、システム１０の各バイオリアクタ２０において海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。図１に示すように、例えば、システムコントローラ１６０は、ハウジング１６１、表示要素１６２、処理要素１６３、通信バス１６４及び温度コントローラ１６５を備え得る。ハウジング１６１は、剛体材料からなる自立構造物を備え得る。図１に示すように、例えば、剛体材料は、支持構造物５上でシステムコントローラ１６０の要素を支持及び／又は収容するとともにこれらの要素に対してヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。処理要素１６３は、ハウジング１６１の上部区画に配置され、システム１０の他の要素からデータを受信するとともにシステム１０の他の要素に制御信号を送信するように動作可能なデータ処理要素を備え得る。例えば、処理要素１６３は、データを受信及び処理するように並びに／又は制御信号を生成及び出力するように（例えば、メモリに保存された）ソフトウェアによって動作可能なプロセッサ、メモリ及び／又は送受信機のうちの１以上を備え得る。

【0034】

表示要素１６２は、グラフィカルユーザインターフェースをユーザに提示し、そのユーザからのタッチベースの入力を受信するように処理要素１６３によって動作可能なタッチスクリーンディスプレイを備え得る。図１に示すように、例えば、通信バス１６４は、ハウジング１６１の下部区画にあり、各海藻バイオリアクタ２０のマイクロコントローラからデータを受信し、制御信号を中継して各マイクロコントローラに戻し、他のタイプのデータを送信又は受信するように動作可能なデータ接続を確立及び維持するための任意の有線及び／又は無線データ通信ハードウェアを備え得る。

【0035】

温度コントローラ１６５は、温度制御システム１３０によって処理要素１６３及び／又はマイクロコントローラからデータを受信し、そのデータに基づいてシステム１０を通じて循環する冷却媒体の温度及び／又は流量を変化させるように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。

【0036】

図１１に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０は、手動操作バルブなどの空気制御バルブ１４２によって動作可能な空気ポンプ１４１、及び（例えば、図１に示すような）システムコントローラ１６０によって動作可能なソレノイドバルブなどのＣＯ_２供給バルブ１４４によって動作可能なＣＯ_２供給手段（例えば、ＣＯ_２タンクなど）１４３を備え得る。図１１に示すように、培養培地供給手段１５０は給水ラインを備え得る。

【0037】

システムコントローラ１６０の全部又は一部は、図１では海藻バイオリアクタ２０の付近に位置しているが、システム１０から遠隔に位置してもよい。さらに後述のように、例えば、各海藻バイオリアクタ２０は、ローカルにデータ処理及び／又は制御信号生成の一部に対処するように動作可能なマイクロコントローラを備えていてもよく、システムコントローラ１６０の全部又は一部はクラウド内に位置し、インターネットを介してデータを受信し及び／又は制御信号を出力するように動作可能であり得ることを意味する。本実施例を踏まえて、クラウドベースのシステムコントローラ１６０は、結果として物理的に異なる場所に位置する海藻バイオリアクタ２０のマイクロコントローラによって動作可能であってもよく、自動化された態様でシステム１０をより簡単に及び／又は安価に取得して動作させることができる。

【0038】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムの実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で海藻細胞を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置２１を参照してここに説明する。これらの態様を、図１の海藻バイオリアクタ装置２１を参照して説明するが、図１のバイオリアクタ装置２２及び／又は２３を参照して代替的に説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置２１の多数の潜在的な構成を説明する。図３に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２１は、遮光性エンクロージャ３０、ハウジング３１、取付けアセンブリ３２、モータ３３、ポンプ３４、培養培地センサ３５、光源３６、ベントフィルタ３７、ポート３８、ポート３９及び（例えば、図８及び９に示すような）マイクロコントローラ４０を備え得る。

【0039】

図２及び３に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０はハウジング３１を周囲光から遮蔽する剛体材料から構成され得るものであり、それにより、ハウジング３１内に封入された所定容量の培養培地１に含まれる任意の海藻細胞に適用される光スペクトルを慎重に制御することが可能となる。システムコントローラ１６０のハウジング１６１と同様に、遮光性エンクロージャ３０の剛体材料は、海藻バイオリアクタ装置２１の要素を支持及び／又は収容するとともにこれらの要素のためのヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。図２に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０は、床板４１、後方壁４２、後方天板４３、前方壁４４、前方天板４５及び受容開口部４６を備え得る。

【0040】

後方壁４２は、支持構造物５の支持面（例えば、図１）上に海藻バイオリアクタ装置２１の重量を支持するように動作可能な剛体構造物を形成するように、床板４１及び後方天板４３に取り付けられ得る。図２及び／又は３に示すように、例えば、床板４１の上面及び後方天板４３の下面は、後方壁４２の対応する上縁及び下縁を受容するようにサイズ取りされた溝を備えていてもよく、それにより剛体構造物を形成する。前方壁４４は、周囲光がエンクロージャ３０の側面を通じてハウジング３１に達するのを防止するように剛体支持構造物に取り付けられ得る。図２に示すように、例えば、前方壁４４は、前方壁４４が取り付けられた場合に後方壁４２の前方部分と重なる後方部４７を備えていてもよく、それにより、周囲光がエンクロージャ３０の側面を通じてハウジング３１に達するのを防止する。図３に示すように、例えば、床板４１の溝は、後方壁４２の外面に対抗する後方部４７の内面を保持することによって光の侵入を最小限にするようにサイズ取りされ得る。

【0041】

前方天板４５もまた、周囲光がエンクロージャ３０の上部を通じてハウジング３１に達するのを防止するように前方壁４４及び後方天板４３に取り付けられ得る。図３に示すように、例えば、前方天板４５の下面は、後方壁４２、前方壁４４及び後方部４７の上縁を受容するようにサイズ取りされた溝を備えて後方壁４２の外面に対抗して後方部４７の内面をさらに保持し得る。図３及び４に示すように、例えば、後方天板４３の前縁が、前方天板４５の後縁と連結して周囲光が板４３及び４５の前縁と後縁の間でハウジング３１に達するのを防止し得る。発泡フォーム及び／又は遮光テープなどの追加の遮光要素が、さらにエンクロージャ３０を遮蔽するために利用され得る。図２に示すように、例えば、受容開口部４６は、後方板４３が前方板４５と連結された場合に形成され得る。

【0042】

ハウジング３１は透光性であってもよく、透明材料又は半透明材料からなることを意味する。図４に示すように、例えば、ハウジング３１は、内壁５０及び外壁５１を備え得る。内壁５０は、所定量の海藻細胞を含む所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器５２を画定し得る。したがって、ハウジング３１及び容器５２の両方が透光性容器として説明されてもよい。

【0043】

図４に示すように、例えば、容器５２は、開口した上部及び閉塞した下部を有する筒形状を備え得る。内壁５０は外壁５１から離隔されて、容器５２を少なくとも部分的に囲むサーマルジャケット５３を画定し得る。図４に示すように、例えば、外壁５１は、ベース５４、入口５５及び出口５６を備え得る。ベース５４は（例えば、図２及び３に示すような）床板４１の上部に配置され、容器５２の重量及びその内容物を支持するように動作可能であり得る。入口５５及び出口５６はチラー１３１と流通するよう配置され、温度コントローラ１６５によって決定される流量で、冷却媒体をサーマルジャケット５３の内外に向けるように、ポンプ１３２によって動作可能であり得る。さらに後述するように、内壁５０、外壁５１及び冷却媒体の各々は、概ね半透明であり得る。

【0044】

図４及び／又は５に示すように、例えば、取付けアセンブリ３２は、取付けプレート６０、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、モータマウント６３、フィルタマウント６４、駆動シャフトカプラ６５、駆動シャフト６６、ブレード６７、孔６８及び孔６９を備え得る。図４に示すように、例えば、取付けプレート６０は内壁５０の上部に取外し可能に取り付けられ、容器５２を封止するように動作可能であり得る。図４に示すように、例えば、リムシール７０は、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を取付けプレート６０の下部と容器５２の上面との間に形成するのに利用され得る。センサ支持管６１は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて容器５２の下部に向かって延在する中空管を備え得る。軸受シャフト６２は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて容器５２の上部に向かって延在する中空管を備え得る。モータマウント６３は軸受シャフトの上部に固定して取り付けられ、そこを通じて延在する開口を備え得る。図４及び５に示すように、例えば、モータ３３はモータマウント６３に取り付けられて、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止をモータ３３の下部とモータマウント６３の上部との間に形成し得る。モータ３３の出力シャフトは、マウント６３の開口を通じて方向付けられ得る。

【0045】

ベントフィルタ３７は、ポンプ３４を動作させる場合及び／又は記載される任意の方法を実行する場合に真空が形成されると、フィルタ処理されていない周囲空気が容器５２に侵入するのを防止し得る。図４及び５に示すように、例えば、フィルタマウント６４は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて延在する中空管を備え得る。ベントフィルタ３７は、ベントフィルタ３７とフィルタマウント６４との間に気密封止を形成するように動作可能なバルブ７１によってフィルタマウント６４のフランジに取外し可能に取り付けられ得る。図５に示すように、例えば、駆動シャフトカプラ６５は、駆動シャフト６６によってモータ３３の出力シャフトを取り付ける回転軸受を備え得る。駆動シャフトカプラ６５は、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を軸受シャフト６２の下部と駆動シャフトカプラ６５の上部との間に形成し得る。駆動シャフト６６は、駆動シャフトカプラ６５及びブレード６７に取り付けられ得る。

【0046】

図６に示すように、例えば、ブレード６７は、孔７２、一対の細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３及び一対の混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４を備え得る。孔７２は、駆動シャフト６６をブレード６７に取り付けるボルトを受容するようにサイズ取りされ得る。さらに後述するように、各細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３は、モータ３３によって駆動シャフト６６が第１の方向、すなわち、「細断」方向（例えば、反時計回り）に回転される場合に容器５２の内容物を細断するように動作可能な凹状のブレード又はエッジを備え得る。各混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４は、モータ３３によって駆動シャフト６６が第２の方向、すなわち、「混合」方向（例えば、時計回り）に回転される場合に容器５２の内容物を混合するように動作可能な凸状のブレード又はエッジを備え得る。

【0047】

更なる実施例を提供するために、ブレード６７の７個の変形例を図１３に示し、ブレード６７－１、６７－２、６７－３、６７－４、６７－５、６７－６及び６７－７と符号を付し、これらの各々は、ブレード６７と同様に、モータ３３によって駆動シャフト６６が細断方向（例えば、反時計回り方向）に回転される場合に容器５２の内容物を細断するように動作可能な少なくとも一対の細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３－１、７３－２、７３－３、７３－４、７３－５、７３－６又は７３－７及びモータ３３によって駆動シャフト６６が混合方向（例えば、時計回り方向）に回転される場合に容器５２の内容物を混合するように動作可能な少なくとも一対の混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４－１、７４－２、７４－３、７４－４、７４－５、７４－６又は７４－７を備え得る。

【0048】

図４及び／又は５に示すように、例えば、ポート３８は、（例えば、図２及び３に示すように）ポンプ３４と流通するように配置され得る上端及び容器５２の下部に向かって孔６８を通じて延在する下端を有する半透明中空管を備え得る。図４及び／又は５にも示すように、例えば、ポート３９は、（例えば、図１、１１及び１２に示すように）ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０と流通するように配置され得る上端並びに容器５２の内部に向かって孔６９を通じて延在する下部を有する半透明中空管を備え得る。ポンプ３４は、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって容器５２からの培養培地１及び海藻細胞の流量を出力し、又は容器５２への新しい培養培地１の流量を入力するように動作可能であり得る。図２及び３に示すように、例えば、ポンプ３４は、Ｗｅｌｃｏ ＷＰ１１などの全ての接液構成要素を有する蠕動ポンプを備え得る。図２及び３に示すように、例えば、ポンプ３４は、ポンプマウント７６及びポンプボックス７７を備え得る。ポンプマウント７６はポンプ３４を後方天板４３に取り付けてもよく、ポンプボックス７７はマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって動作可能な電動モータを収容し得る。

【0049】

（例えば、図４に示すような）培養培地センサ３５は、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって容器５２内の培養培地１の特徴に関連するデータを出力するように動作可能であり得る。培養培地センサ３５は、検知端８０及び通信端８１を備え得る。図４に示すように、例えば、センサ３５は、検知端８０が容器５２の下部にあり、通信端８１が容器５２の外部にあるように、センサ支持管６１に受容可能となり得る。検知端８０は、培養培地１のｐＨレベルに関連するデータを出力するように動作可能なｐＨセンサ及び／又は培養培地の温度に関連するデータを出力するように動作可能な温度センサを備え得る。通信端８１は、４ピンの軍用アナログ接続部などの電力／データ接続部を備え得る。図４に示すように、例えば、通信端８１は、センサ３５がセンサ支持管６１に受容される場合に、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を形成するように動作可能なネジ接続部８２も備え得る。

【0050】

図３及び７に示すように、例えば、光源３６は、プリント回路基板すなわち「ＰＣＢ」８３、複数のＬＥＤ８４及び概ね半透明のパネル８５を備え得る。図７に示すように、例えば、ＰＣＢ８３は、エンクロージャ３０の後方壁４２の内面に取り付けられ得る。複数のＬＥＤ８４は、ＰＣＢ８３の容器対向側に取り付けられて、１６００万色以上の色相の光を（例えば、図４及び１１に示すような）ハウジング３１に向けるように、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって動作可能なスペクトル選択可能なＬＥＤ（例えば、ＲＧＢ ＬＥＤ、すなわち「赤色、青色、緑色ＬＥＤ」など）の様々なクラスタ及び／又はストリップを備え得る。複数のＬＥＤ８４は同様に配向され、ハウジング３１に赤色光を向けるように動作可能な赤色ＬＥＤの少なくとも１つのストリップを備え得る。図７に示すように、例えば、ＰＣＢ８３の壁部対向側が、ＬＥＤ８４から出力された熱の一部が壁４２に向かって放射され、ＬＥＤ８４のためのヒートシンクとして作用可能とするように後方壁４２に熱的に結合され得る。図２、３及び／又は７にも示すように、例えば、概ね半透明のパネル８５（例えば、プレキシガラスパネルなど）は、後方壁４２に取り付けられ、ＬＥＤ８４の前方に位置決めされて、遮光性エンクロージャ３０に対してハウジング３１を移動する場合にＬＥＤ８４を損傷から保護し得る。

【0051】

マイクロコントローラ４０は、カバー８７を有するハウジング８６内に収容され得る。図８及び９に示すように、例えば、ハウジング８６は遮光性エンクロージャ３０の後方壁４２の後方面に取り付けられるプラスチック製エンクロージャを備え得る。カバー８７は、ハウジング８６にボルトで固定され得る。マイクロコントローラ４０は、モータ３３、ポンプ３４、システムコントローラ１６０及び／又は任意の他のシステム１０の要素によって、容器５２に含まれる所定容量の培養培地１中で海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。図８及び／又は９に示すように、例えば、マイクロコントローラ４０は、ポンプ信号通信機７８、モータドライバ７９、リセッタブルヒューズ８８及び／又はＰＣＢ８９を備え得る。ポンプ信号通信機７８及び／又はモータドライバ７９のための回路は、ＰＣＢ８９から独立し及び／又はＰＣＢ８９に一体化され得る。

【0052】

独立した生命維持システムを有する海藻システムの実施例
本開示の態様を、１つ以上の別個の容量の培養培地１中で異なる海藻バイオマスを成長させるのに最適な条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって独立して動作可能な１以上の海藻バイオリアクタを有する複数の個々の海藻バイオリアクタシステムを備える例示的な海藻システム２００を参照してここに説明する。個々の海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３を参照して、例えば、図１４、２６及び２７に記載するものなど、海藻システム２００の多数の構成がここに記載される。各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び／又は２１３の態様は、例えば、図１を参照して上述した海藻バイオリアクタシステム１０の態様と同様であり得るが、符号は２００番台となる。システム１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３の１つを参照して説明する態様は、他のシステム１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３を参照して説明する任意の態様と互換可能であり、各反復及び配列は本開示の一部となり得る。

【0053】

海藻システム２００内で、各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、海藻バイオリアクタ内で海藻を成長させるのに最適な条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって動作可能な少なくとも１つの海藻バイオリアクタ及び少なくとも１つの生命維持システムを備え得る。例えば、図１４に示すように、各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、そのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３とともに、システム２００が統合ユニットとなるようにシステムコントローラ２６０とともに支持構造物２０５（例えば、剛体金属枠）に取り付けられ得る。

【0054】

図１を参照して上述した海藻バイオリアクタ２０及び図１４を参照して後述する海藻バイオリアクタ２２０、４２０など、異なるタイプの海藻バイオリアクタをここに説明する。各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、別個の容量の培養培地１を含むとともに数月又は数年といった長期間にわたって別個の容量の培養培地１中で海藻バイオマスを成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な少なくとも１つの海藻バイオリアクタ装置を備え得る。例示として、システム２１０、２１１、２１２及び／又は２１３における各海藻バイオリアクタ装置の態様は、例えば図２及び３を参照して上述したような海藻バイオリアクタ装置２１、例えば図１６及び１７を参照して後述するような海藻バイオリアクタ装置２２１、並びに／又は例えば図１６及び２３を参照して後述するような海藻バイオリアクタ装置４２１と同様であり、各反復及び配列は１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３のものとともに本開示の一部であり得る。

【0055】

１つの海藻バイオリアクタ装置２２１を有する海藻バイオリアクタ２２０の一例を、例えば、図２６の左上に示す。２つの拡張スロット２９７が点線で描かれ、さらに２つの海藻バイオリアクタ装置が追加され得ることを示す。図１４及び１５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２０と同様の海藻バイオリアクタ２２０が、海藻バイオリアクタ装置２２１、海藻バイオリアクタ装置２２２、海藻バイオリアクタ装置２２３及び／又は海藻バイオリアクタ装置２２４を含む複数の海藻バイオリアクタ装置を備えていてもよい。本例では、バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４は、海藻システム２００が異なる海藻種の交雑であるのか、又は１つの海藻種の大量生産の目的のために最適化されているのかに応じて相互に類似及び／又は同一であり得る。

【0056】

図１４及び１５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２２０の各海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４は、海藻システム２００の目的及びシステム２００内の海藻バイオリアクタシステム２１０の役割に応じて異なる態様で機能し得る。交雑のシナリオでは、例えば、バイオリアクタ装置２２１は第１の容量の培養培地１に第１の種の雄性配偶体などの海藻細胞の第１の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２２は第２の容量の培養培地１に第２の種の雄性配偶体などの海藻細胞の第２の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２３は第３の容量の培養培地１に第１及び／又は第２の種の雄性配偶体に適合した種の雌性配偶体などの海藻細胞の第３の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２４は第１又は第２の培養物の一方を受容してそれを第４の容量の培養培地１中で第３の培養物と組み合わせ、それらを接合して異なる種の胞子体（すなわち、コンブ種苗）とすることを可能とし得る。このシナリオでは、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、システムコントローラ２６０並びにそれらのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって、異なる種及び／又はタイプの海藻細胞を成長させるとともにそれらの繁殖を誘導するのに最適な条件を維持するように独立して動作可能であり、新たな交雑種を効率的に産出し又は配偶体及び胞子体の周知の交雑種を産出することを可能とし得る。

【0057】

図１４及び１５に示すように、例えば、各海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３の海藻バイオリアクタも、その目的に応じて海藻システム２００内で異なる役割を果たし得る。大量生産のシナリオでは、例えば、海藻システム２１０及び２１１の上位海藻バイオリアクタは海藻バイオリアクタ２２０と同様であり、したがって第１の容量の培養培地１中の雄性配偶体及び第２の容量の培養培地１中の雌性配偶体を成長させるように最適化され、海藻システム２１２及び２１３の下位海藻バイオリアクタは海藻バイオリアクタ４２０と同様であり、したがって第３の容量の培養培地１に雄性配偶体及び雌性配偶体を受容して組み合わせるように最適化され、それらを効率的に接合して同種の胞子体（すなわち、コンブ種苗）となることを可能とし得る。このシナリオでは、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、ここでも、システムコントローラ２６０並びにそれらのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって、異なる種及び／又はタイプの海藻細胞を成長させるとともにそれらの繁殖を誘導するのに最適な条件を維持するように独立して動作可能であり、特定の品種の海藻の配偶体及び胞子体を効率的に産出することを可能とし得る。

【0058】

交雑又は大量生産のシナリオのいずれかにおいて、海藻システム２００は、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３又はそれらの要素を相互に流通して配置するための配管及び関連する接続部の任意の構成を備え得る。交雑のシナリオでは、例えば、システム２００は、海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２及び２２３を海藻バイオリアクタ装置２２４と流通して配置するための配管及び接続部を備え得る。大量生産のシナリオでは、例えば、システム２００は、上位システムが（例えば、後述の拡散ノズル３００を介して）下位システムに重力供給され得るように、上位のシステム２１０、２１１を下位のシステム２１２、２１３と流通して配置するための配管及び接続部を備え得る。

【0059】

海藻システム２００は、装置２２１、４２１などのような任意数の海藻バイオリアクタ装置を備えるバイオリアクタ２２０、４２０などのような任意数又は任意タイプの海藻バイオリアクタを含む任意数及び／又は任意タイプの海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２、２１３などを備え得る。システム２００の一例を、例えば、図２６に示す。ここに記載されるいずれかの例を踏まえると、海藻バイオリアクタシステム２１０は海藻バイオリアクタ装置２２１からなり、各海藻バイオリアクタシステム２１１、２１２及び２１３は海藻バイオリアクタ装置２２１又は４２１のような３個の海藻バイオリアクタ装置を備え、システムコントローラ２６０は温度ＡＣ配電ボックス２９８並びに生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によってシステム２１０、２１１、２１２及び２１３を制御するように動作可能であり得る。例えば、システム２００の他の例を図２７に示す。上位海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１は第１の温度ＡＣ配電ボックス２９８、生命維持システム５００、５０１及びシステムコントローラ２６０によって（例えば、無線接続を介して）動作可能であり、下位海藻バイオリアクタシステム２１２、２１３は第２の温度ＡＣ配電ボックス２９９、生命維持システム５００、５０１及びシステムコントローラ２６０によって（例えば、無線接続を介して）動作可能である。

【0060】

図２６及び２７に示すように、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０は、単一のタンクとして図示されているが、ここに記載される任意の態様の供給手段１４０、２４０及び／又は３４０を備え得る。

【0061】

上記のように、各個々の海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３はそれ自体の生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３を備え、その各々が最適な成長条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって独立して動作可能であり得る。各生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３は、ある状況では、システムコントローラ２６０からほとんど又は全くサポートされずに動作可能な自己完結型の独立動作可能な制御モジュールを備え得る。システム５００、５０１、５０２及び５０３の例示的な態様を、ここではシステム５００を参照して説明する。図１５に示すように、例えば、システム５００は、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０、ＡＣ配電システム５１１、制御ボックス５１２、ＤＣ電源５１３、データ送受信機５１４並びに複数のケーブル、管及び／又はそれらの間に延在する配線を備え得る。

【0062】

ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０の態様は、ここに記載されるＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段２４０又はそれらのいずれかの対応物の態様と同様であり得る。図１５に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０は、ＣＯ_２及び／又は空気を各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４にそれらの間に延在する配管システム５１６を通じて分配するように１以上のＣＯ_２タンク５１５によって動作可能なＣＯ_２ソレノイド及び空気ポンプを備え得る。ＡＣ配電システム５１１は、グリッドからＡＣ電力を受けて、制御ボックス５１２から出力された制御信号に応じて、ＡＣ電力をＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０のＣＯ_２ソレノイド及び空気ポンプに向け、配管システム５１６を通じて各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４に送出されるＣＯ_２及び／又は空気の量を独立して調整することを可能とするように動作可能な回路を備え得る。図２６及び２７に示すように、例えば、ＡＣ配電システム５１１は、ＡＣ配電ボックス２９８、２９９を備えていてもよい。ＤＣ電源５１３は、ＡＣ配電システム５１１の回路からＡＣ電力を受けてそれを制御ボックス５１２による使用のためのＤＣ電力に変換するように動作可能な整流器を備え得る。

【0063】

図１５に示すように、例えば、制御ボックス５１２は、システムコントローラ２６０からデータ送受信機５１４を介してデータ及び／又は制御信号を受信し、各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４のセンサ（例えば、ｐＨ又は温度センサ）からそれらの間に延在するデータ送受信機５１７を通じてデータを受信し、受信した制御信号及び／又はデータに応じて、ＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は任意のバイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素の一方又は両方に制御信号を出力するように、ＤＣ電源５１３からのＤＣ電力によって動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアを備え得る。データ送受信機５１４及びデータ送受信機５１７は、有線データ接続として図示されているが、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ、ＷｉＦｉなどで構成された無線データ接続であってもよい。

【0064】

したがって、ここに記載されかつ図１４及び１５に図示されるように、例えば、制御ボックス５１２は、システムコントローラ２６０からシステムレベル制御信号（例えば、維持又は停止）を受信し、バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４から（例えば、オンボードセンサから）フィードバックデータを受信し、制御信号に照らして各装置２２１、２２２、２２３及び２２４についてフィードバックデータを同時に解析し、それらのそれぞれのフィードバックデータのその解析に基づいてＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は各装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素の一方又は両方について個別化された制御信号を生成し、かつ／又は個別化された制御信号をＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素に出力するように動作可能であり得る。

【0065】

上述した海藻システム１０のシステムコントローラ１６０と同様に、海藻システム２００のシステムコントローラ２６０は、海藻バイオリアクタシステム２１０のバイオリアクタ２２０並びに各対応の海藻バイオリアクタシステム２１１、２１２及び２１３の各対応のバイオリアクタ（例えば、バイオリアクタ４２０など）において海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアを備え得る。図１４に示すように、例えば、システムコントローラ２６０は、１以上の処理要素、データ送受信機及び同様の構成要素とともに動作可能なハウジング２６１及び表示要素２６２を備え得る。

【0066】

図１４に示すように、例えば、ハウジング２６１は、剛体材料からなる自立構造物を備え得る。剛体材料は、支持構造物２０５上にシステムコントローラ２６０の要素を支持及び／又は収容するとともにそれらの要素のヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。処理要素２６３は、ハウジング２６１内に位置し、システム２００の他の要素からデータを受信してシステム２００の他の要素に制御信号を送信するように動作可能なデータ処理要素を備え得る。例えば、処理要素２６３は、データを受信及び処理しかつ／又はここに記載される制御信号を生成及び出力するように（例えば、メモリに記憶された）ソフトウェアによって動作可能なプロセッサ、メモリ及び／又は送受信機の１以上を備え得る。

【0067】

表示要素２６２は、グラフィカルユーザインターフェースをユーザに提示し、そのユーザからのタッチベースの入力を受信するように処理要素２６３によって動作可能なタッチスクリーンディスプレイを備え得る。図１４に示すように、例えば、処理要素２６３は、動作命令を（例えば、人間及び／又はコンピュータのオペレータから）受信し、フィードバックデータを生命維持システム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３から受信し、命令及び／若しくはフィードバックデータをローカル（例えば、オンボードチップ）及び／若しくはリモート処理要素（例えば、インターネットを介してアクセス可能なＡＩ搭載システムなど）の任意の組合せによって解析し、それらのそれぞれの命令及びフィードバックデータのその解析に基づいて各生命維持システム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３について個別化された制御信号を生成し、かつ／又は個別化された制御信号をシステム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３に出力するように動作可能なデータ接続を確立及び維持するための通信バス又は他の任意の有線及び／若しくは無線データ通信ハードウェアを備え得る。

【0068】

システムコントローラ２６０の全部又は一部は、図１４では生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３の付近にあるものとして図示されているが、例えば、海藻システム２００から遠隔に位置してもよい。例えば、生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３の各制御ボックス５１２は、ローカルにデータを処理し及び／又は制御信号を生成するように動作可能なマイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ４０など）を備えていてもよく、システムコントローラ２６０の全部又は一部はクラウドにあってもよく、インターネットを介してデータを受信し及び／又は制御信号を出力するように動作可能であってもよいことを意味する。本例を踏まえて、クラウドベースのバージョンのシステムコントローラ２６０（例えば、システムコントローラ１６０など）が、任意数の生命維持システム５００、５０１、５０２、５０３などを監視及び制御し得る。図２７に示すように、例えば、システムコントローラ２６０のクラウドベースの実施形態は、生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって同様に動作可能であり得る。

【0069】

配偶体のための海藻バイオリアクタ装置の実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で配偶体を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置を参照してここに説明する。一部の態様を、例えば、図１４に示す海藻システム２１０の海藻バイオリアクタ装置２２１を参照して説明するが、代替的にシステム２１０の任意のバイオリアクタ装置２２２、２２３若しくは２２４及び／又は海藻システム２１１、２１２若しくは２１３の任意の対応するバイオリアクタ装置を参照して説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置２２１の多数の潜在的な構成がここに記載され、各々は、下記の相違点を除いて、ここに記載される他の海藻バイオリアクタ装置のものと同様であり得る態様を有する。

【0070】

海藻バイオリアクタ装置２２１は、所定容量の培養培地１中に海藻細胞の培養物を含んで成長させるように、生命維持システム５００及びシステムコントローラ２６０によって動作可能であり得る。バイオリアクタ装置２２１の態様は、所定容量の培養培地１中で配偶体を成長させるのに最適な条件を維持するように最適化され得る。図１４、１５、１６、１７及び／又は１８に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２２１は、エンクロージャ２３０、ハウジング２３１、取付けアセンブリ２３２、モータ２３３、温度制御ユニット２３４、培養培地センサ２３５、光源２３６、ベントフィルタ３３７、ポート２３８、ポート２３９及びバルブ３００を備え得る。

【0071】

図１４及び１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、ハウジング２３１を周囲光から遮蔽する剛体材料から構成され得るものであり、それにより、ハウジング２３１に封入された所定容量の培養培地１に含まれる任意の海藻細胞に適用される光スペクトルを慎重に制御することが可能となる。剛体材料は、木材及び／又は木材のような高分子材料を備え得る。図１６及び１８に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、外壁２４４、アクセスドア２４５、光フィルタリングウインドウ２４６及びフロー制御メータ３６４を備え得る。

【0072】

エンクロージャ２３０も、エンクロージャ３０と同様に、遮光性であり得る。ただし、（例えば、エンクロージャ３０と同様の）エンクロージャ２３０は、光フィルタリングウインドウ２４６を含み得るため光制御型としても記載され得るものであり、それが遮光性であり又は周囲光のフィルタ処理された部分をエンクロージャ２３０に選択的に投入するように動作可能であり得ることを意味する。図１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０の外壁２４４は、それらの端部において取り付けられて矩形を画定する６枚の壁を備え得る。前方壁（外壁）２４４は、アクセス開口部及びそれに（例えば、ヒンジによって）取外し可能に取り付けられたアクセスドア２４５を備えていてもよく、それにより、前方壁２４４を通じてエンクロージャ２３０の内部にアクセスするのが容易となる。光フィルタリングウインドウ２４６は、アクセスドア２４５を通じて延在する開口部にわたり、そこに取り付けられ得る。図１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、常時開放され又は（例えば、カバーを除去し又はシェードを開放することによって）選択的に開放されて特定の波長の光をエンクロージャ２３０内に含まれる海藻に導入し得る光フィルタリングウインドウ２４６を除いて（例えば、上記エンクロージャ３０と同様の）遮光性エンクロージャであってもよい。本実施例では、光フィルタリングウインドウ２４６は、例えば、青色光に曝露することによって海藻培養物を「有性化する」ことなくエンクロージャ２３０内部の視認を可能とするように動作可能な青色光フィルタリング要素を備え得る。有性化するとは、海藻バイオマスが青色光（又は他の色相）に応じて卵子及び配偶子を形成することを誘発することを意味する。

【0073】

汚染を回避するため、海藻バイオリアクタ装置２２１は、アクセスドア２４５を開放することなく長期間（例えば、数週間又は数月）にわたって動作し得る。光フィルタリングウインドウ２４６は、エンクロージャ２３０内部を視認し、常時又は選択的にその期間中に海藻培養物を特定の光に曝露することを可能とし得る。フロー制御メータ３６４は、エンクロージャ２３０外部の温度に関連する温度データをその期間中に規則的な間隔で生命維持システム５００に出力し得る。

【0074】

図１７に示すように、例えば、ハウジング２３１は、所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器２５２を画定する壁２５１を備え得る。図１８に示すように、例えば、容器２５２は、フランジ２５３を有する開放上部及びフランジ２５４を有する開放下部を有する筒形状を備え得る。上述したハウジング３１とは異なり、ハウジング２３１はサーマルジャケットを含まず、その代わりに温度制御ユニット２３４によってその重量及びシステム２００における流体接続数を減少させ得る。ハウジング２３１は、軽量であるため、フランジ２５３の下面によってエンクロージャ２３０の内面から吊設され得る。

【0075】

図１７において右側及び図１８に示すように、例えば、取付けアセンブリ２３２は、取付けプレート２６０、センサ支持管２６１、軸受シャフト２６２、モータマウント２６３、駆動シャフト２６６及びブレード２６７を備え得る。ここに記載する他の取付けアセンブリと同様に、取付けアセンブリ２３２もオートクレーブ可能であり得る。

【0076】

図１７に示すように、例えば、取付けプレート２６０は、容器２５２を封止して周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するように動作可能なリムシール２７０によってフランジ２５３に取外し可能に取り付けられ得る。センサ支持管２６１は、容器２５２の開放下部に向けて取付けプレート２６０に取り付けられてそれを通じて延在する中空管を備え得る。軸受シャフト２６２は、取付けプレート２６０に取り付けられてそこから上向きに延在する中空管を備え得る。モータマウント２６３は、軸受シャフト２６２の上部に固定的に取り付けられ、そこを通じて延在する開口部を備え得る。軸受シャフトの下部は、取付けプレート２６０を通じて延在し得る。

【0077】

モータ２３３は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意のタイプの電動モータを備え得る。図１７の右側に示すように、例えば、モータ２３３は、モータマウント２６３の上部に取り付けられて、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止する気密封止を形成し得る。モータ２３３の出力シャフトは、モータマウント２６３の開口部及び軸受シャフト２６２の中空管を通じて容器２５２内に向けられてもよい。上記を踏まえて、駆動シャフト２６６の一端は周囲空気が容器２５２に侵入するのをさらに防止するように動作可能な回転軸受を有するモータ２３３の出力シャフト（例えば、駆動シャフトカプラ６５など）に取り付けられ、駆動シャフト２６６の他端はブレード２６７に取り付けられ得る。ブレード２６７自体は、ここに記載されるいずれかのブレード６７、６７－１、６７－２、６７－３、６７－４、６７－５、６７－６又は６７－７と同様であり得る。

【0078】

温度制御ユニット２３４は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意の冷却デバイスを備え得る。図１８に示すように、例えば、温度制御ユニット２３４は、ハウジング２３１の壁２５１に取り付けられた温度センサ２５５、エンクロージャ２３０に取り付けられたフロー制御メータ３６４、（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００の制御ボックス５１２からの制御信号及び／又はシステムコントローラ２６０からの制御信号に応じて、ファン及びペルチェ冷却器を利用して容器２５２を冷却する半導体空調デバイスを備え得る。温度制御ユニット２３４の取付け面は、エンクロージャ２３０の１つの壁２６６に取り付けられ、温度制御ユニット２３４の冷却部分は、それらをハウジング２３１に近づけて位置決めするようにエンクロージャ２３０の開口部を通じて延在するペルチェ冷却器及びファンを備え得る。例示として、温度制御ユニット２３４は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ又は他のいずれかの競合他社によって販売されるものと同様のＡＣＴ－ＴＥＣ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒを備え得る。

【0079】

図１８に示すように、例えば、培養培地センサ２３５は、容器２５２内の所定容量の培養培地１の１以上の特徴に関連するデータを（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００に出力し得る。培養培地センサ２３５の態様は、上述した培養培地センサ３５の態様と同様であり得る。図１８に示すように、例えば、培養培地センサ２３５は、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するとともに容器２５２内でセンサ２３５の検知端２８０を位置決めするようにセンサ支持管２６１内に取り付けられ得る。上記のように、検知端２８０は、４ピン軍用アナログ接続部などの電力／データ接続部を用いて培養培地１のｐＨレベルに関連するデータを出力するように動作可能なｐＨセンサを備え得る。

【0080】

光源２３６は、（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意の照明デバイスを備え得る。光源２３６の態様は、上述した光源３６の態様と同様であり得る。図１８に示すように、例えば、光源２３６は、エンクロージャ２３０の内面に同様に取り付けられ、様々なＬＥＤのクラスタ及び／又はストリップを備え得るものであり、それらは、半透明ハウジング２３１に向けられ、青色相、赤色相及び海藻を成長させるのに適した他の任意の色相など、様々な色相の光をハウジング２３１に向けるように生命維持システム５００によって動作可能である。

【0081】

ポート２３８は、容器２５２内の所定容量の培養培地１から廃液を除去するとともに追加容量の培養培地１を容器２５２に追加するように動作可能な導管及び／又は配管を備え得る。図１８に示すように、例えば、ポート２３８の一端は取付けプレート２６０を通じて容器２５２の内部に延在する送出管を備え、ポート２３８の他端は上清出口３４９と流通する管３３２に取り付けられた第１の分岐及び培養培地供給手段３５０と流通する管３３３に取り付けられた第２の分岐を有するＹ字コネクタを備え得る。上清出口３４９は、所定容量の培養培地１から所定量の上清を手動で除去するように動作可能なシリンジポート及び／又は生命維持システム５００に応じて所定量の上清を除去するように動作可能なポンプを備え得る。図１８に示すように、例えば、管３３２は、上清が容器２５２に逆流するのを防止するように動作可能な逆止バルブ３３６を備え得る。

【0082】

培養培地供給手段３５０の態様は、上述の培養培地供給手段１５０の態様と同様であり得る。例えば、培養培地供給手段３５０は、生命維持システム５００からの制御信号に応じて追加容量の培養培地１を追加するように動作可能なポンプ又はソレノイドを備え得る。図１８に示すように、例えば、ライン（管）３３３は、機械式水フィルタなど、汚染物質が容器２５２に侵入するのを防止するように動作可能な培地フィルタ３３５及び／又はそれが容器２５２に侵入する前に追加の培養培地１を滅菌するように生命維持システム５００からの制御信号によって動作可能なインラインＵＶ－Ｃ ＬＥＤ滅菌器を備え得る。

【0083】

ポート２３９は、培養培地１上のヘッドスペースを過剰に加圧することになる過剰量のＣＯ_２及び／又は空気などの排気ガスを容器２５２から除去するように動作可能な導管及び／又は配管を備え得る。図１８に示すように、ポート２３９の下端はヘッドスペース内に延在し、ポート２３９の上端は通気排気部３４８と流通して管３３１に取り付けられ、過剰量のＣＯ_２及び／又は空気をヘッドスペースから除去するための通路を提供し得る。ベントフィルタ３３７は、記載した動作方法のいずれかによってそこに真空が形成される場合に、フィルタ処理されていない周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止し得る。図１８に示すように、例えば、ベントフィルタ３３７は、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するようにポート２３９の上端に取り付けられ得る。

【0084】

図１７に示すように、例えば、バルブ３００は、容器２５２の開放下部を封止し、ＣＯ_２及び／又は空気を容器２５２内の培養培地１内に拡散させ、容器２５２から培養培地１を除去し得る。図２２に示すように、例えば、バルブ３００はまた、汚染物質が容器２５２に侵入するのを防止する洗浄モードで動作可能となり得る。少なくともこれらの理由のため、バルブ３００又はポート３８はＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１内に拡散させるのに効果的に使用され得るが、海藻バイオリアクタ装置２２１のバルブ３００はバイオリアクタ装置２１のポート３８を超える特定の有利な効果を有し得る。図２０、２１及び／又は２２に示すように、例えば、バルブ３００は、バルブ本体３０１、リムシール３０２、除去ポート３０３、洗浄ポート３０４、送出ポート３０５及び制御ホイール３０６を備え得る。

【0085】

図２０及び２１に示すように、例えば、バルブ本体３０１は、フランジ３０７及び排水チャンバ３０８とともに上部を画定するように形成された（例えば、金属から３Ｄ印刷又は加工された）概ね筒状の剛体構造物を備え得る。フランジ３０７は、容器２５２及び排水チャンバ３０８の開放下部を封止するように、リムシール３０２によって半透明ハウジング２３１のフランジ２５４に取り付けられ得る。（例えば、リムシール２７０と同様の）リムシール３０２は、型締圧力をフランジ２５４、３０７に付与することによって漏出を防止するように動作可能なネジ式アクチュエータ３０９を備え得る。除去ポート３０３は、バルブ本体３０１の第１のチャネル内に螺合され、排水チャンバ３０８につながる除去ポートチャネル３１０を画定する内面を有し得る。洗浄ポート３０４は、バルブ本体３０１の第２のチャネル内に螺合され、排水チャンバ３０８につながる洗浄ポートチャネル３１１を画定する内面を有し得る。

【0086】

図２１に示すように、例えば、送出ポート３０５は、バルブ本体３０１の第３のチャネル内部に摺動可能に取り付けられ、排水チャンバ３０８につながる送出ポートチャネル３１２を画定する内面を有し得る。送出ポート３０５及び送出ポートチャネル３１２の下部は、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、後述するＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０から）受容し、それを排水チャンバ３０８に向けることになる。送出ポート３０５の上部は受容したＣＯ_２及び／又は空気を排水チャンバ３０８内に拡散させてそれを培養培地１を通じて気泡化させることを可能とするように動作可能なノズル３１４を備え得る。

【0087】

図２１に示すように、例えば、制御ホイール３０６は、バルブ本体３０１に回転可能に取り付けられ、それを通じて延在する中心開口部を備え得る。送出ポート３０５は、バルブ本体３０１の第３のチャネル及び制御ホイール３０６の中心開口部を通じて可動であり得る。送出ポート３０５は、制御ホイール３０６の対応する雌ネジに係合可能な雄ネジを備えていてもよく、それにより、制御ホイール３０６を第１の方向（例えば、時計回り）に回転させると送出ポート３０５は排水チャンバ３０８に向かって移動し、ホイール３０６を第２の方向（例えば、反時計回り）に回転させると送出ポート３０５はチャンバ３０８から遠ざかる。図２１に示すように、例えば、送出ポート３０５は、ポート３０５の外面がポート３０３及び３０４の前方に位置決めされてそれらをチャンバ３０８から封止するまで制御ホイール３０６が第１の方向に回転されると、除去ポート３０３及び洗浄ポート３０４を閉じることになる。逆に、図２２に示すように、例えば、送出ポート３０５は、ポート３０５の外面がポート３０３及び３０４から離れて位置決めされてチャンバ３０８との流通を確立するまで制御ホイール３０６が第２の方向に回転されると、除去ポート３０３及び洗浄ポート３０４を開放することになる。ノズル３１４が送出ポート３０５の上面にあるため、ノズル３１４のフローはポート３０３及び３０４の開放及び／又は閉塞によっては影響を受けない。

【0088】

ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な電気機械的デバイスを備え得る。ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０の例示的な態様を、例えば、４個の独立動作可能なバイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４を含むものとして図１４に示す、海藻システム２１０の海藻バイオリアクタ２２０での使用に最適化された電気機械的デバイスの構成を参照してここに説明する。記載される態様は拡縮可能であり、一部の態様は海藻システム２１１、２１２、２１３などにおいて対応する海藻バイオリアクタでの使用のために反復され得ることを意味する。図１８に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０は、管３６１、入口フィルタ３６２、アダプタ３６３、フロー制御メータ３６４、エアポンプ３６５、フロースロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０を備え得る。

【0089】

図１８に示すように、例えば、管３６１は、送出ポート３０５から、エアポンプ３６５につながる第１の分岐及びＣＯ_２タンク３７０につながる第２の分岐を有するＹ字コネクタに向かって延在し得る。入口フィルタ３６２、アダプタ３６３及びフロー制御メータ３６４の各々は、Ｙ字コネクタの前段の位置にある管３６１とインラインとなり得る。入口フィルタ３６２は、ＣＯ_２及び／又は空気から汚染物質を、それが送出ポート３０５に侵入して培養培地１内に拡散されないように除去し得る。アダプタ３６３は、エンクロージャ２３０の開口部を通じて延在してそれに取り付けられ、周囲空気を投入することなく管３６１をエンクロージャ２３０内に通すことを可能とし得る。フロー制御メータ３６４は、エンクロージャ２３０の内面に取り付けられ、管３６１を通じて容器２５２に向かって生命維持システム５００まで流れるＣＯ_２及び／又は空気の体積流量に関連するデータを出力するように動作可能であり得る。

【0090】

エアポンプ３６５は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な１以上の電動エアポンプを備え得る。図１８に示すように、例えば、制御信号に応じて動作可能な複数のエアポンプ並びに海藻バイオリアクタ２２０の海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４の個々の出力を含む配電盤を備え得る。Ｙ字コネクタの後段の管３６１の第１の分岐は、制御信号によって作動されていない場合にＣＯ_２がエアポンプ３６５から漏出するのを防止するように動作可能な逆止バルブを備え得る。Ｙ字コネクタの後段の管３６１の第２の分岐は、スロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０を備え得る。ＣＯ_２スプリッタ３６９は、海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４に対する個々の出力を含み得る。ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８は、ＣＯ_２タンク３７０からのＣＯ_２の１以上のフローを個々の出力に向けるように生命維持システム５００からの制御信号によって動作可能であり得る。フロースロットル３６７は、１以上の出力から流れる空気に対するＣＯ_２の割合に影響を与え得る。

【0091】

上述したように、海藻バイオリアクタシステム２１０は、シリンジを用いて手動で又はポンプを用いて自動的に除去するなどして、負圧を利用して所定容量の培養培地１から上清及び／又は廃液を除去し得る。より一層バイオセキュアな態様で上清及び／又は廃液を容器２５２から除去するように動作可能な代わりの配管構成によるシステム２１０の変形実施形態として、例えば、代替の海藻バイオリアクタシステム２１０^＊を図１９に示す。システム２１０とは異なり、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、シリンジを用いる場合にあり得るように、容器２５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気若しくは他の汚染物質に曝露することなく上清及び／又は廃液を除去するのに正圧を利用し得る。

【0092】

図１９に示すように、例えば、ポート２３９は、通気排気部３４８につながる第１の分岐６３３及び三方バルブ６９９の（例えば、左側を向く）第１のポートにつながる第２の分岐６３４を有するＹ字コネクタを備える管６３１に取り付けられ得る。管６３１は、通気及びブランケットエアフィルタなどのインラインフィルタ６３７を備え得る。第１の分岐６３３は、通気排気部３４８に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ６３８を備え得る。図１９に示すように、例えば、ポート２３８は、培養培地供給手段３５０につながる第１の分岐６３５及び上清出口３４９につながる第２の分岐６３６を有するＹ字コネクタを備える管６３２に取り付けられ得る。第１の分岐６３５は、培養培地供給手段３５０に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ６３９を備え得る。第２の分岐６３６は、バックアップする必要がある場合に、上清出口３４９から容器２５２内に戻る上清及び／又は廃液のフローを防止するように動作可能な逆止バルブ６４０を備え得る。図１９に示すように、例えば、上清出口３４９は、培養培地１から除去された所定量の上清及び／又は廃液を受容する水盤又はドレインを備え得る。

【0093】

図１９に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０、管３６１、入口フィルタ３６２、アダプタ３６３、フロー制御メータ３６４、エアポンプ３６５、フロースロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０の各々は、図２４を参照して上述したのと同様であり得る。ただし、海藻システム２００^＊では、管３６１は三方バルブ６９９の（例えば、下側を向く）第２のポートにつながり、供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気は三方バルブ６９９の（例えば、右側を向く）第３のポートに出力され得る。

【0094】

この配管構成によって、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、結果として供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１上のヘッドスペース内に方向転換するように動作可能となり得る。この方向転換は、ＣＯ_２及び／又は空気のフローが容器２５２のヘッドスペースに侵入して正圧を生成するように、供給手段３４０にＣＯ_２及び／又は空気のフローを出力させ、三方バルブ６９９の第１のポートを開放し、ピンチバルブ６３８を閉じることによって行われる。より大きな及び／又は速い加圧が必要な場合には、供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気の全てが利用されることを確保するように三方バルブ６９９の第２のポートが閉じられてもよい。

【0095】

正圧が得られると、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、その後に、容器２５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気に曝露することなく上清及び／又は廃液を培養培地１から除去するように動作可能となり得る。図１９に示すように、例えば、ヘッドスペースを正圧に加圧した後にバルブ６３９を閉じるとともにバルブ６４１を開放することで、上清及び／又は廃液のフローを、管６３２の第２の分岐６３６を通じて上清出口３４９内に流出させて廃棄することになる。ポート２３８は、上清及び／又は廃液のほとんどが存在するハウジング２３１の上側又は中央部分に向かってのみ延在していればよく、これはそれらの除去に必要となる正圧の量を低減し得る。図１９に示すように、例えば、ライン（管）６３２のＹ字コネクタは、システム２１０^＊が上清及び／又は廃液を容器２５２から除去していない場合に供給手段１５０からの追加容量の培養培地１が出口３４９に流入するのを防止するように傾斜され得る。

【0096】

図１９に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊における各バルブは、システム２１０^＊が所定のスケジュールに基づいて、及び／又は培養培地センサ２３５若しくは他のセンサによって出力されるもの（例えば、ｐＨレベル）など、培養培地１に関連するデータに応じて、上清及び／又は廃液除去モードに切り換えられ得るように、生命維持システム５００からの制御信号によって電子的に作動され得る。もちろん、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊における任意のバルブが手動で操作されてもよい。例えば、バルブ６３８、６３９及び６４１の各々は、ピンチバルブからなり得る。

【0097】

胞子体のための海藻バイオリアクタ装置の実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で胞子体を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置を参照してここに説明する。一部の態様を、例えば、図１４に示す海藻システム２１２の海藻バイオリアクタ装置４２１を参照して説明するが、代替的にシステム２１２の任意のバイオリアクタ装置４２２、４２３若しくは４２４及び／又は海藻システム２１０、２１１若しくは２１３の任意の対応するバイオリアクタ装置を参照して説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置４２１の多数の潜在的な構成がここに記載され、各々は、下記の相違点を除いて、ここに記載される他の海藻バイオリアクタ装置のものと同様であり得る態様を有する。

【0098】

海藻バイオリアクタ装置４２１は、所定容量の培養培地１中に海藻細胞の培養物を含んで成長させるように、生命維持システム５０２及びシステムコントローラ２６０によって動作可能であり得る。バイオリアクタ装置４２１の態様は、培養培地１中で胞子体を成長させるのに最適な条件を維持するように最適化され得る。図２３、２４及び／又は２５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置４２１は、エンクロージャ４３０、ハウジング４３１、取付けアセンブリ４３２、温度制御ユニット４３４、培養培地センサ４３５、光源４３６、ポート４３８、ポート４３９及びストロー４９０を備え得る。

【0099】

エンクロージャ４３０の態様は、上述したエンクロージャ２３０のそれらの対応する態様と同様であるが、外壁４４４、アクセスドア４４５、光フィルタリングウインドウ４４６及び周囲温度センサ４４７など、４００番台の符号が付されている。本実施例では、光フィルタリングウインドウ４４６は、青色光をエンクロージャ４３０に投入することによって海藻培養物を「有性化」するように動作可能な光フィルタリング要素を備え得る。上記を踏まえて、エンクロージャ４３０は、ここに与えられる実施例に従って遮光又は光制御型としても記載され得る。

【0100】

汚染を回避するため、海藻バイオリアクタ装置４２１は、装置２２１と同様に、アクセスドア４４５を開放することなく長期間（例えば、数週間又は数月）にわたって動作し得る。光フィルタリングウインドウ４４６は、エンクロージャ４３０内部を視認し、選択的にその期間中に海藻培養物に影響を与えることを可能とし得る。周囲温度センサ４４７は、エンクロージャ４３０外部の温度に関連する温度データをその期間中に規則的な間隔で生命維持システム５０２に出力し得る。

【0101】

図２３に示すように、例えば、ハウジング４３１は、所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器４５２を画定する壁４５１を備え得る。図２４に示すように、例えば、容器４５２は、フランジ４５３を有する開放上部及び閉塞下部４５４を有する筒形状を備え得る。上述したハウジング３１とは異なり、ハウジング４３１も、ハウジング２３１と同様に、サーマルジャケットを含まなくてもよく、代わりに温度制御ユニット４３４を用いる。ハウジング４３１は、フランジ４５３の下面によってエンクロージャ４３０の内面から吊設され得る。上記を踏まえて、容器４５２も、透光性容器として記載され得る。

【0102】

モータ２３３、ブレード２６７及び関連する要素を省略することによって、取付けアセンブリ４３２は、取付けアセンブリ２３２よりも比較的簡素となり得る。図２４において右側に示すように、例えば、取付けアセンブリ４３２は、取付けプレート４６０、センサ支持管４６１及び支持ラック４６２を備え得る。取付けアセンブリ４３２も、ここに記載される他の取付けアセンブリと同様に、オートクレーブ可能であり得る。

【0103】

図２３に示すように、例えば、取付けプレート４６０は、容器４５２を封止して周囲空気が容器４５２に侵入するのを防止するように動作可能なネジ接続部によってフランジ４５３に取外し可能に取り付けられ得る。センサ支持管４６１は、取付けプレート４６０に取り付けられてそれを通じて容器４５２の閉塞下部に向かって延在する中空管を備え得る。支持構造物（支持ラック）４６２は、取付けプレート４６０に取り付けられるとともにそこから上向きに延在してポート４３８、ポート４３９及びストロー４９０のための鉛直支持を与える剛体管及びプレートを備えていてもよい。

【0104】

例えば、図２４に示す温度制御ユニット４３４、温度センサ４３５、培養培地センサ４３５、光源４３６、ポート４３８及びポート４３９の態様は、システム４１２の要素がシステム４１０の生命維持システム５００ではなく生命維持システム５０２に対してデータを出力し及び／又はそこからの制御信号に応じ得ることを除いて、例えば、上述しかつ図１８に示す温度制御ユニット２３４、温度センサ２３５、培養培地センサ２３５、光源２３６、ポート２３８及びポート２３９の態様と同一であり得る。

【0105】

図２４に示すように、例えば、ポート４３８の一端は、取付けプレート４６０を通じて容器４５２の内側部分に延在する送出管を備え、ポート４３８の他端は、廃液引抜き部４４９と流通する管４３２に取り付けられた第１の分岐及び培養培地供給手段４５０と流通する管４３３に取り付けられた第２の分岐を有するＹ字コネクタを備え得る。廃液引抜き部４４９は、ドレイン又は他の廃棄処分の形態につながることになる。上清出口３４９と同様に、廃液引抜き部４４９も、所定容量の培養培地１から所定量の上清を手動で除去するように動作可能なシリンジポート及び／又は生命維持システム５０２に応じて所定量の廃液を除去するように動作可能なポンプを備え得る。図２４に示すように、例えば、管４３２も、上清が容器４５２に逆流するのを防止するように動作可能な逆止バルブ４３６を備え得る。

【0106】

培養培地供給手段４５０の態様は、ライン（管）４３３及び培地フィルタ４３５など、上述した培養培地供給手段３５０の対応する態様と同一であり得る。通気排気部４４８及びベントフィルタ４３７などのポート４３９の態様も、上述したポート４３９の対応する態様と同一であり得る。海藻バイオリアクタ装置４２１から拡散バルブ３００が省略されるため（例えば、図２４）、ストロー４９０は、ＣＯ_２及び／又は空気を、海藻バイオリアクタ装置２１（例えば、図４）のポート３８と同様に容器４５２の下部に送出するのに利用され得る。図２４に示すように、例えば、ストロー４９０の下端は容器４５２の下部内に延在し、ストロー４９０の上端はＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０と流通する管４９１に取り付けられ得る。入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３は、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０の前段の位置において管４９１とインラインとなり得る。入口フィルタ４９２はＣＯ_２及び／又は空気からの汚染物質をストロー４９０に侵入しないように除去し得る。フロー制御メータ４９３は、エンクロージャ４３０に取り付けられ、管４９１を通じて流れるＣＯ_２及び／又は空気の体積流量に関連するデータを生命維持システム５０２に出力するように動作可能であり得る。

【0107】

図２４に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２のＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０の態様は、海藻バイオリアクタシステム２１０のＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０の対応する態様と同一であり得るが、生命維持システム５０２の（例えば、制御ボックス５１２と同様の）対応する制御ボックスから出力される制御信号によって動作可能な電気機械的デバイスを有し得る。これらの態様は拡縮可能であるため、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０、４４０は、同じＣＯ_２及び／又は空気供給システムの一部であってもよく、したがって、ＣＯ_２及び／又は空気供給を海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３の任意の海藻バイオリアクタ装置に送出するように最適化され得る。

【0108】

上述したように、海藻バイオリアクタシステム２１２は、所定容量の培養培地１中で成長する胞子体を、シリンジを用いて手動で又はポンプを用いて自動的にそれらを除去するなどして、サンプリング又は採取するのに負圧を利用し得る。より一層バイオセキュアな態様で胞子体を容器４５２からサンプリング又は採取するように動作可能な代わりの配管構成によるシステム２１２の変形実施形態として、例えば、代替の海藻バイオリアクタシステム２１２^＊を図２５に示す。システム２１２とは異なり、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊は、シリンジを用いる場合にあり得るように、容器４５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気若しくは他の汚染物質に曝露することなく、胞子体をサンプリング又は採取するのに正圧を利用し得る。

【0109】

図２５に示すように、例えば、ポート４３９は、通気排気部４４８につながる第１の分岐７３４及び三方バルブ７９９の（例えば、左側を向く）第１のポートにつながる第２の分岐７３２を有するＹ字コネクタを備える管７３１に取り付けられ得る。管７３１は、通気及びブランケットエアフィルタなどのインラインフィルタ７３７を備え得る。第１の分岐７３４は、通気排気部４４８に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７３８を備え得る。図２５に示すように、例えば、ポート４３８は、培養培地供給手段４５０につながるとともに供給手段４５０を出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７３９を備える管７３３に取り付けられ得る。

【0110】

図２５に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０、通気排気部４４８、培養培地供給手段４５０、入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３の各々は、図２４を参照して上述したのと同様であり得る。ただし、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊では、ストロー４９０が、三方バルブ７９９の（例えば、下側を向く）第２のポートにつながる第１の分岐７９３及び引抜き出口（廃液引抜き部）４４９につながる第２の分岐７９４を有するＹ字コネクタを備える管７９１に取り付けられ得る。第１の分岐７９３は、入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３とインラインであり得る。第２の分岐７９４は、引抜き出口４４９を出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７９５を備え得る。図２５に示すように、例えば、引抜き出口４４９は、培養培地１からサンプリング又は採取された所定量の胞子体を回収する管又は容器を備え得る。供給手段４４０から出力されたＣＯ_２及び／又は空気は、三方バルブ７９９の（例えば、右側を向く）第３のポートに出力され得る。

【0111】

したがって、その配管構成によって、海藻バイオリアクタシステム４１０^＊は、供給手段４４０から出力されたＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１上のヘッドスペース内に方向転換するように動作可能であり得る。この方向転換は、ＣＯ_２及び／又は空気のフローが容器４５２のヘッドスペースに侵入して正圧を生成するように、供給手段４４０にＣＯ_２及び／又は空気のフローを出力させ、三方バルブ７９９の第１のポートを開放し、バルブ７３８を閉じることによって行われる。

【0112】

正圧が得られると、海藻バイオリアクタシステム４１０^＊は、その後に、容器４５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気に曝露することなく、培養培地１中の胞子体をサンプリング又は採取するように動作可能となり得る。図２５に示すように、例えば、ヘッドスペースを正圧に加圧した後にバルブ７３９を閉じるとともにバルブ７９５を開放することで、胞子体を含む培養培地１のフローを、引抜き出口４４９内に管７９１の第２の分岐７９４を通じてストロー４９０から流出させて回収することになる。図２５に示すように、例えば、ストロー４９０は、ハウジング４３１の閉じた下部４５４に向けて延在し得る。一方、海藻バイオリアクタシステムのポート２３８は、上清及び／又は廃液のほとんどが存在し得るハウジング４３１の上側又は中央部分に向かってのみ延在していればよい。

【0113】

図２５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊における各バルブは、システム２１２^＊が所定のスケジュールに基づいて、及び／又は培養培地センサ４３５若しくは他のセンサによって出力されるもの（例えば、ｐＨレベル）など、培養培地１に関連するデータに応じてサンプリング又は採取モードに切り換えられ得るように、生命維持システム５００からの制御信号によって電子的に作動され得る。もちろん、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊における任意のバルブが手動で操作されてもよい。例えば、バルブ７３８、７３９及び７９５の各々は、ピンチバルブからなり得る。

【0114】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムを組み立てる例示的な方法
海藻バイオリアクタ装置２１を組み立てる方法を、上記を引き続き参照してここに説明する。遮光性エンクロージャ３０の床板４１、後方壁４２及び後方天板４３が、図７に示す例と同様の開放剛体構造物を形成するように相互に取り付けられ得る。図３及び７に示すように、例えば、光源３６の要素は、後方壁４２に取り付けられ、熱的に結合され得る。図８及び／又は９に示すように、例えば、ハウジング８６は、後方壁４２及びそこに位置するマイクロコントローラ４０の要素に取り付けられ得る。図３に示すように、例えば、ポンプ３４のポンプボックス７７が、ポンプマウント７６によって後方天板４３に取り付けられ得る。

【0115】

図５に示すように、例えば、取付けプレート６０、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、モータマウント６３、フィルタマウント６４、駆動シャフトカプラ６５、駆動シャフト６６及びブレード６７が、図５に示すものと同様のオートクレーブ可能な構造物を形成するように相互に取り付けられ得る。その後、これがオートクレーブ内に配置されて滅菌され得る。オートクレーブ可能な構造物が滅菌された後に、モータ３３がモータマウント６３に取り付けられ得る。図４に示すように、例えば、その後に、取付けプレート６０は、リムシール７０などの封止要素を用いて半透明容器（ハウジング）３１上に取り付けられて封着され得る。

【0116】

図３、４、５及び／又は７に示すように、例えば、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、フィルタマウント６４及び孔６８、６９（例えば、図２及び３）のための開口部が受容開口部４６の内部に位置するように、半透明容器３１が、図７に示す開放剛体構造物に摺動挿入され、前方天板４５は後方壁４２に取り付けられ、後方天板４３に相互接続され得る。取付けプレート６０の上面は、ここで、周囲光が海藻バイオリアクタ装置２１の上部を通じてハウジング３１に達するのを防止するように板４３、４５の底面に対抗して保持されることになる。図３に示すように、例えば、入口管９０が、入口５５及び後方壁４２を通じて延在する不透明バルブアセンブリ９４に接続され得る。管９３が、出口５６及び後方壁４２を通じて延在する不透明バルブアセンブリ９４に接続され得る。

【0117】

図３及び／又は４に示すように、例えば、培養培地センサ３５が、センサ支持シャフト（センサ支持管）６１内に摺動挿入され、容器５２内部の検知端８０の位置を維持するように取付けプレート６０に取外し可能に取り付けられ得る。種々の電気／データ接続が、培養培地センサ３５からの検知データの出力並びにそのデータ及び／若しくは他のデータによる海藻バイオリアクタ装置２１の制御を促進するように行われる。図８に示すように、例えば、電力／データケーブル９５は、モータ３３をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。電力／データケーブル９６は、ポンプ３４をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。電力／データケーブル９７は、光源３６をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。図７に示すように、例えば、電力／データケーブル９５は、同様に、培養培地センサ３５の通信端８１をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。任意の有線及び／又は無線接続が利用され得る。

【0118】

図４に示すように、例えば、ベントフィルタ３７は、バルブ７１とともにフィルタマウント６４に取り付けられ得る。図７に示すように、例えば、三方バルブ９９が、ポンプボックス７７の側面に取り付けられ得る。種々の流体接続が、ＣＯ_２及び／又は空気を付加すること、培養培地１及びそこに含まれるバイオマスをサンプリングすること、並びにバイオマスを採取することを可能とするように行われ得る。そのような接続の一例を図１１に示し、システム１０を参照して説明する。そのような接続の他の例を図１２に示し、以下に記載する変更を除いてシステム１０と同様のシステム１０Ａを参照して説明する。

【0119】

システム１０は、ガスを培養培地１に付加するためにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０を利用し、培養培地１を容器５２に付加するとともに容器５２に含まれるバイオマスをサンプリング又は採取するためにポンプ３４を利用し得る。図７、８、１０及び１１に示すように、例えば、インラインフィルタ１０１を含むライン１００が、三方バルブ９９の第１のポートとＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０との間に第１の流通を確立し得る。ライン１０２が、三方バルブ９９の第２のポートとポート３９との間に第２の流通を確立し得る。ライン１０３が、三方バルブ９９の第３のポートと、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０４の第１のポートとの間に第３の流通を確立し得る。ライン１０５が、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０４の第２のポートと、ポンプ３４の第１のポートとの間に第４の流通を確立し得る。ライン１０６が、ポンプ３４の第２のポートと、培養培地１の出力フローを出口又はリザーバ１０９に向けるライン１０８につながるＹ字コネクタ１０７の第１のポートとの間に第５の流通を確立し得る。インラインフィルタ１１１を有するライン１１０が、Ｙ字コネクタ１０７の第２のポートと培養培地供給手段１５０との間に第６の流通を確立し得る。

【0120】

図１１の接続の態様は、培養培地１をバイオセキュアな態様で採取、サンプリング及び付加するのに最適化され得る。図１１に示すように、例えば、ライン１０８は一方向逆止バルブ１１２を備え、ライン１１０は一方向逆止バルブ１１３を備え、それにより、ガス付加モード、培地付加モード及び培地除去モードの間でシステム１０を切り換えることを可能とし得る。ガス付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、フィルタ１０１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２の下部に付加するように動作可能となる。培地付加モードでは、ポンプ３４が、逆止バルブ１１２が閉じられかつ逆止バルブ１１３が開放された状態で、所定容量の培養培地１を（例えば、フィルタ１１１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２に付加するように動作可能となる。培地除去モードでは、ポンプ３４が、逆止バルブ１１２が開放されかつ逆止バルブ１１３が閉じられた状態で、培養培地１を、汚染物質をそこに導入することなく（例えば、容器５２を開放することなく）、ポート３８、Ｙ字コネクタ１０７及びライン１０８を通じて容器５２からリザーバ１０９にポンプ排出することによって培養培地１を採取又はサンプリングするように動作可能となる。

【0121】

システム１０Ａは、培養培地１を容器５２に付加するためにポンプ３４を利用し、ガスを容器５２内の培養培地１に付加するとともに容器５２に含まれるバイオマスをサンプリング若しくは採取するためにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０を利用し得る。図１２に示すように、例えば、そのインラインフィルタ１０１を含むライン１００は、三方バルブ９９の第１のポートとＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０との間に前述の第１の流通を確立し得る。ライン１０２Ａが、三方バルブ９９の第２のポートと、ポート３９につながるＹ字コネクタ１０４Ａの第１のポートとの間に第２の流通を確立し得る。ライン１０３Ａが、三方バルブ９９の第３のポートと、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０７Ａの第１のポートとの間に第３の流通を確立し得る。ライン１０５Ａが、ポート３９につながるＹ字コネクタ１０４Ａの第２のポートと、ポンプ３４の第１のポートとの間に第４の流通を確立し得る。ライン１０６Ａが、培養培地１の出力フローを培養培地リザーバ１０９に向けるＹ字コネクタ１０７Ａの第１のポートとの第５の流通を確立し得る。ライン１１０Ａが、ポンプ３４の第２のポートと培養培地供給手段１５０との間に第６の流通を確立する。

【0122】

図１２の接続の態様も、培養培地１をバイオセキュアな態様で採取、サンプリング及び付加するのに最適化され得る。図１２に示すように、例えば、システム１０Ａは、同様に、ガス付加モード、培地付加モード及び培地除去モードの間で切換え可能となり得る。ガス付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、フィルタ１０１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２の下部に付加するように動作可能となる。培地付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ポンプ３４が、培養培地１を（例えば、フィルタ１１１の作用により）汚染物質を容器５２に導入することなく、ライン１１０、ライン１０５Ａ及びＹ字コネクタ１０７Ａの第２のポートを通じて容器５２に付加するように動作可能となる。培地除去モードでは、三方バルブ９９の第３のポートが閉じられ、逆止バルブ１１２が開放され、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、培養培地１上の容器５２のヘッドスペースを加圧し、それにより、汚染物質をそこに導入することなく（例えば、容器５２を開放することなく）、培養培地１及びそこに含まれる細断されたバイオマスのフローがポート３８、Ｙ字コネクタ１０７Ａ及びライン１０６Ａを通じて培養培地リザーバ１０９に向けて容器５２を出るように動作可能となる。

【0123】

図１１及び１２に示すように、例えば、フィルタ１０１及び／又はフィルタ１１１は、システム１０に流入する空気、ＣＯ_２及び／又は新たな培養培地１（例えば、水）のフローを滅菌するように動作可能なインラインＵＶ－Ｃ ＬＥＤ滅菌器を備え得る。インライン滅菌器は、ホースバーブ及び／又は３クランプエンドを用いて設置されてもよく、ここに記載する他のラインとともにオートクレーブ可能であってもよい。

【0124】

図２に示すように、例えば、上記接続が行われた後に、前方壁４４は、周囲光が容器５２に達するのを防止するように床板４１及び前方天板４５に取り付けられ得る。図７及び８に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０の態様は、配偶体の効率的な生産に重要となり得る。例えば、代替の手法は、ハウジング３１を部屋に配置し、部屋全体を赤色光としてハウジング３１内部の培養培地１をその赤色光に曝露することなどによって、部屋全体にわたる光スペクトル制御を得ることであってもよい。この代替の手法は、青色光に曝露することによって培養培地１を「ｐＨレベル」に変化させることが必要となるまで、良好に作用する。これは、さもなければハウジング３１を切り離して他の部屋及び／又は排水容器５２に移動させ、培養培地１を他の部屋の他の容器５２に移動させることを要することになり、この両方とも成長速度に悪影響を与え得るものである。

【0125】

これらの例示的な組立て方法の態様は、海藻バイオリアクタ装置２２１、海藻バイオリアクタ装置４２１及びその任意の変形例に対して、上記の構造的相違に対する適宜の変更によって適用可能となり得る。例えば、海藻バイオリアクタ装置２２１、４２１の一部の態様は海藻バイオリアクタ装置２１の対応する要素よりも簡素であるので、上述した方法の一部はそれに従って簡素化され得ることも達成される。

【0126】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムを動作させる例示的な方法
海藻システム（例えば、システム１０、２００）、海藻バイオリアクタシステム（例えば、システム２１０、２１０^＊、２１２、２１２^＊、２１３、２１４）、海藻バイオリアクタ（例えば、バイオリアクタ２０、２２０、４２０など）及び海藻バイオリアクタ装置（例えば、バイオリアクタ装置２１、２２、２３、２４、２２１、２２２、２２３、２２４、４２１、４２２、４２３、４４４など）を動作させる態様を、海藻方法１０００、海藻方法１１００、海藻方法１２００及び海藻方法１３００を含む様々な海藻方法を参照してここに説明する。それらの方法の各々は、マイクロコントローラ４０及び／若しくはシステムコントローラ１６０又は生命維持システム５００、５０１、５０２、５０３及び／若しくはシステムコントローラ２６０によって実行可能となり得る。

【0127】

図１４に示すように、例えば、海藻方法１０００は、ＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段１４０、空気供給制御バルブ１４２、ＣＯ_２供給手段１４３、ＣＯ_２供給バルブ１４４並びに／又は三方バルブ９９を動作させて空気及び／又はＣＯ_２の混合物をポート３８を通じて容器５２の下部に連続的に導入するステップを備え得る。したがって、方法１０００は、空気を培養培地１の全体を通じて規則的に循環させ、配偶体及び／又は胞子体のような培養培地１中の海藻バイオマスを最適化及び持続させるのに利用され得る。

【0128】

図１５に示すように、例えば、海藻方法１１００は、モータ３３を動作させてブレード６７を混合方向に所定速度（例えば、約５０～約３６０ＲＰＭなど）で連続的に回転させてブレード６７の混合用の、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４によって培養培地１を撹拌するステップ（混合ステップ１１１０）と、ブレード６７を反対方向、すなわち、細断方向により速い所定速度（例えば、約２０００～４０００ＲＰＭなど）で断続的に回転させてブレード６７の細断用の、すなわち、鎌形状のエッジ７３によって培養培地１に含まれる海藻細胞を細断するステップ（細断ステップ１１２０）と、を備え得る。ステップ１１１０は、培養培地１並びにそこに含まれる配偶体及び／又は胞子体のバイオマスを混合方向に旋回させ得る。ステップ１１２０は、細断用の、すなわち、鎌形状のエッジ７３の細断能力を、バイオマスが混合方向に依然として旋回している間に鎌形状のエッジ７３を細断方向に回転させることによって高めるのに利用され得る。

【0129】

図１６に示すように、例えば、海藻方法１２００は、培養培地センサ３５によって培養培地１のｐＨレベルを監視すること（監視ステップ１２１０）並びに所望のｐＨレベルを維持するようにＣＯ_２供給手段１４３及び／又はＣＯ_２供給バルブ１４４を変化させること（変化ステップ１２２０）によって、ＣＯ_２のその需要量に基づいて培養培地１中の海藻バイオマスの所望の代謝速度を維持するステップを備え得る。方法１２００は、ＣＯ_２消費を最大化するのに必要な最適採取率を特定することによって生産を最適化するＣＯ_２消費のフィードバックを利用するステップを備え得る。様々な変数が、変化ステップ１２２０によって調整され得る。海藻バイオマスは約８０％が炭素であるため、そのシステム１０がより多くのＣＯ_２を必要とするほど、それがより多くのバイオマスを生産することになり、それにより、システム１０の任意のパラメータ（例えば、温度及び／又は栄養素）が、所望のｐＨレベルを維持するのにステップ１２２０において導入されなければならないＣＯ_２の量に基づいてさらに調整可能となる。

【0130】

海藻方法１２００はまた、ＣＯ_２需要量に基づいて光源３６から出力される光の強度及び／又はタイプを自動的に変化させるステップを備え得る。例えば、図１６の操作ステップ１２２０は、培養培地１中の特定の海藻バイオマスが光阻害されないように扱うことが可能な光源３６から出力される光の最大強度及び／又はタイプを選択するステップを備え得る。光阻害（例えば、日焼けなど）は、成長して元に戻るのに数日間を要する「太く短い（ｓｔｕｂｂｙ）受容体」をもたらすことなどによって光が光受容体（例えば、クロロフィルＡ＆Ｂ）に悪影響を及ぼす場合に起こる。したがって、培養培地センサ３５があることによって、海藻方法１２００は、光阻害が人間のオペレータによって知得されずにもたらされて成長速度の低下につながる手動制御での再発問題を解決し得る。成長速度の低下は、その低下が何故起こったのかを人間のオペレータが把握すれば光を数日間にわたって減少させることによって容易に解決され得るものである。多くの事例において、培養培地センサ３５がないために、人間のオペレータはこれを把握することができず、何もしないか又は（さらに悪いことに）光の強度を増加させてしまい、培養培地１中の海藻バイオマスの全部又は大部分を死滅させてしまう。

【0131】

図１６に示すように、例えば、操作ステップ１２２０はまた、光源３６から出力される光の強度を既知の割合（例えば、２％）だけ増加させるステップ（増加ステップ１２４０）と、その増加がＣＯ_２需要量にどのように影響したかを特定するステップ（特定ステップ１２５０）と、ＣＯ_２需要量がより高く、培養が満足であることを示す場合には、光源３６から出力される光の強度を更なる既知の割合（例えば、更なる２％）だけ増加させるステップ（第２の増加ステップ１２６０）又はＣＯ_２需要量がより低く、培養が満足でない及び／若しくは光阻害されていたことを示す場合には、光の強度を更なる既知の割合（例えば、１％）だけ低減させるステップ（低減ステップ１２７０）のいずれかと、を備え得る。本実施例では、ＣＯ_２需要量が増加ステップ１２４０の後に増加しない場合には、第２の増加ステップ１２６０は行われず、低減ステップ１２７０は、増加ステップ１２４０によって直前に適用された既知の割合（すなわち、上記の２％）を所定のリセット量（例えば、５０％）だけ低下させるステップと、所定量の時間（例えば、１時間）を待機するステップと、所定のリセット量を除去することによって処理を開始し及び／又は増加ステップ１２４０に戻るステップと、を備え得る。

【0132】

海藻方法１２００は、培養培地１が光阻害されずに対処することができる最大可能光強度をシステム１０及び／又はバイオリアクタ２０が反復的に特定することを可能とすることによって、培養培地１の生産性を向上し得る。海藻方法１２００は、培養を規模拡張する際に特に有用となり得る。規模拡張では、下部には少量（例えば、２００Ｌ）の希薄藻類しか存在せず、それに過大な光を当てて容易に培養物を死滅させてしまうことになるため（１０％の光でも過大となり得る）、オペレータが調光から開始しなければならないことが多い。一般的な手動作業は、成長レベルを「目測」して、光源３６から出力される光の強度を１時間毎に５％又は１０％など増分的に時間とともに手動で増加させることである。これら一般的な手動作業は、バイオマスが高密度となるにつれて幾らか恣意的なものとなり、ここに記載される操作ステップ１２２０及びステップ１２４０～１２７０によって回避されるはずの非効率性をもたらしてしまう。

【0133】

図１７に示すように、例えば、海藻方法１２００は、温度及び栄養素など、ＣＯ_２需要量に基づく他のパラメータを最適化するステップを備え得る。例えば、操作ステップ１２２０は、培養培地センサ３５からの出力に基づいて光、採取率、温度、栄養素などを最適化するように多変数解析を実行し及び／又はＡＩ／機械学習を適用するステップを備え得る。システム１０及び／又はバイオリアクタ２０は追加の検知要素を備えてもよく、操作ステップ１２２０はそれらの要素に応じて実行されてもよい。例えば、海藻バイオリアクタ装置２１は容器５２内の培養物の蛍光を測定するように動作可能な蛍光プローブを備えてもよく、海藻方法１２００は蛍光プローブによって培養培地１中の海藻バイオマスの特徴を自動的に特定するステップを備えていてもよい。更なる実施例として、海藻バイオリアクタ装置２１は、容器５２の閉塞端に隣接してハウジング３１の外部に取り付けられた光学カメラなどの光学検知要素を備えていてもよい。海藻方法１２００は、容器５２の閉塞端における培地１の濁度を測定することによって培養培地１中のバイオマスの特徴を特定するステップを備えていてもよい。

【0134】

図１８に示すように、例えば、海藻方法１３００は、容器５２内の所定容量の培養培地１を汚染し得る逆流を防止することによって、バイオセキュアな態様で、培養培地１中の海藻バイオマスを採取するステップ、バイオマスをサンプリングするステップ並びに／又は追加容量のガス及び／若しくは培養培地１を容器５２に追加するステップを備え得る。海藻方法１３００の態様は、システム１０及び１０Ａによって実行され得る。

【0135】

システム１０に関して、例えば、海藻方法１３００は、三方バルブ９９の第２のポートを閉じるとともにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０にＣＯ_２及び／又は空気をポート３８を介して容器５２に送出させることによって、ＣＯ_２及び／又は空気を容器５２の下部に付加するステップと、逆止バルブ１１２を閉じ、逆止バルブ１１３を開放し、ポンプ３４に追加容量をポート３８を介して送出させることによって、所定容量の培養培地１を容器５２に追加するステップと、逆止バルブ１１２を開放し、逆止バルブ１１３を閉じ、ポンプ３４に培養培地１及びそこに含まれる細断されたバイオマスのフローをポート３８、Ｙ字コネクタ１０７及びライン１０８を介してリザーバ１０９に向けて容器５２から送出させることによって、培養培地１をサンプリング又は採取するステップと、を備え得る。システム１０Ａに関して、例えば、海藻方法１３００は、三方バルブ９９の第２のポートを閉じるとともにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０にＣＯ_２及び／又は空気をポート３８を介して容器５２に送出させることによって、ＣＯ_２及び／又は空気を容器５２の下部に付加するステップと、ポンプ３４に追加容量を培養培地供給手段１５０からポート３９、ライン１０５Ａ及びライン１１０を介して容器５２に送出させることによって、所定容量の培養培地１を容器５２に追加するステップと、培養培地１及び含まれる細断されたバイオマスのフローがポート３８、Ｙ字コネクタ１０７Ａ及びライン１０６Ａを通じてリザーバ１０９に向けて容器５２を出るまで、三方バルブ９９の第３のポートを閉じ、逆止バルブ１１２を閉じ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０に容器５２のヘッドスペースを加圧させることによって、培養培地１をサンプリング又は採取するステップと、を備え得る。容器５２のヘッドスペースをこの態様で正圧に加圧することは、汚染物質が容器５２に吸入されることを防止することにもなる。

【0136】

これらの例示的な動作方法の態様は、ここに記載される任意の海藻システム、海藻バイオリアクタシステム、海藻バイオリアクタ及び／又は海藻バイオリアクタ装置に対して、上記の構造的相違に対する適宜の変更によって適用可能となり得る。海藻バイオリアクタ装置２２１、４２１の一部の態様は海藻バイオリアクタ装置２１の対応する要素よりも簡素であるので、例えば、上述した方法の一部はそれに従って簡素化され得ることも達成される。

【0137】

本開示の原理を特定の用途に対する説明的な態様を参照してここに記載するが、本開示はこれらに限定されない。当業者及びここに与えられる教示に接した者は、更なる変形例、用途、態様及び均等物の代替は全てここに記載される態様の範囲内となることを認識するはずである。したがって、本開示は、上記記載によって限定されるものとはみなされない。

【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】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-28

【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】

海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に封入するステップと、
前記透光性容器を開封せずに、前記海藻バイオマスを、
コントローラによって、光源に、前記海藻バイオマスを照射する人工光を前記光制御エンクロージャ内に出力させるステップ、
前記コントローラと通信するセンサによって、前記培養培地に関連する検知データを出力するステップ、
前記コントローラによって、前記検知データに応じて前記人工光又は前記培養培地の少なくとも一方を変化させるステップ、
前記コントローラによって、前記透光性容器内で前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップ、並びに
前記透光性容器及び前記光制御エンクロージャから前記海藻バイオマスの一部分を除去するステップ
によってサンプリング又は採取するステップと、
を備える方法。

【請求項2】

前記海藻バイオマスを封入するステップは、前記培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記海藻バイオマスを封入するステップは、前記光制御エンクロージャを開放せず又は前記透光性容器を開封せずに、前記培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記海藻細胞を付加するステップは、二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子、海藻の胞子体、海藻の遊走子、配偶体、卵子、配偶子又は胞子体のうちの１以上を付加するステップを備える、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項5】

前記海藻細胞を付加するステップは、雄性配偶体及び雌性配偶体の一方又は両方を付加するステップを備える、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項6】

前記培養培地を封入するステップは、前記透光性容器内部のバイオセキュアな環境を維持するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記培養培地を付加するステップは、所定量の水を付加するステップを備える、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記海藻バイオマスをサンプリング又は採取するステップは、フィルタ処理されていない周囲空気を前記透光性容器に導入せずに、前記海藻バイオマスの前記一部分を除去するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記光制御エンクロージャを数月又は数年にわたる期間後にのみ開放するステップを備える請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記透光性容器を数月又は数年にわたる期間後にのみ開封するステップを備える請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記光源に前記人工光を出力させるステップは、ＬＥＤに前記人工光を出力させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記ＬＥＤに前記人工光を出力させるステップは、スペクトル選択可能なＬＥＤに前記人工光を出力させるステップを備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記コントローラによって、マルチカラーＬＥＤに前記人工光の第１の色相を第１の期間にわたって出力させるステップと、
前記コントローラによって、前記マルチカラーＬＥＤに前記人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップと、
を備える請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記人工光の前記第２の色相を前記第２の期間にわたって出力させるステップは、前記海藻バイオマスを有性化するステップを備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記光制御エンクロージャは光フィルタリングウインドウを備え、
周囲光のフィルタ処理された部分を前記光制御エンクロージャに前記光フィルタリングウインドウを通じて投入するステップを備える請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記周囲光のフィルタ処理された部分を投入するステップは、前記海藻バイオマスを有性化するステップを備えない、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記培養培地を変化させるステップは、前記コントローラによって、培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記検知データを出力するステップは、前記培養培地のｐＨレベルを出力するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

前記コントローラによって、前記培養培地のｐＨレベルに応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップを備える請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルを監視するステップと、
前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルが前記培養培地の目標ｐＨレベルに近づくまで前記培養培地の前記ｐＨレベルに応じて前記培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させることによって前記培養培地を変化させるステップと、
を備える請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記コントローラによって、前記培養培地の前記ｐＨレベルに応じて前記海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を特定するステップと、
前記コントローラによって、前記ＣＯ_２需要量に応じて前記培養培地を変化させるステップと、
を備える請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記コントローラによって、前記光源に、前記人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、
前記コントローラによって、前記強度の増加に応じて前記海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、
前記コントローラによって、前記ＣＯ_２需要量に応じて前記ＣＯ_２のフローを変化させるステップと、
を備える請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記コントローラによって、前記光源に、
前記ＣＯ_２需要量が前記強度の増加に応じて増加する場合には前記人工光の強度を第２の割合だけ増加させ、又は
前記ＣＯ_２需要量が前記強度の増加に応じて減少する場合には前記人工光の強度を第３の割合だけ減少させる
ステップを備える請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記コントローラによって、前記光源に前記強度を減少させるステップは、
前記人工光の強度を所定リセット量だけ減少させるステップと、
所定期間を待機するステップと、
前記コントローラによって、前記光源に、前記人工光の強度を前記第１の割合だけ増加させるステップと、
前記コントローラによって、前記強度の増加に応じて前記海藻バイオマスのＣＯ _２ 需要量を推定するステップと、
前記コントローラによって、前記ＣＯ _２ 需要量に応じて前記ＣＯ _２ のフローを変化させるステップと、
を備える、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記検知データを出力するステップは、前記培養培地の温度を出力するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項26】

前記コントローラによって、前記培養培地の温度に応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップを備える請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記培養培地の温度に応じて前記透光性容器を前記光制御エンクロージャ内の温度調節流体に曝露することによって前記培養培地を変化させるステップを備える請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、該温度調節流体を前記透光性容器の周囲に循環させるステップを備える、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、前記コントローラによって、ポンプに、所定量の水を前記透光性容器の周囲に循環させるステップを備える、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記透光性容器を前記温度調節流体に曝露するステップは、前記コントローラによって、温度調節ユニットに、調整された空気のフローを前記培養培地の温度に応じて前記透光性容器に向けて出力させるステップを備える、請求項２８に記載の方法。

【請求項31】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記透光性容器に封入された切断要素によって海藻塊を切断するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項32】

前記透光性容器に封入されたブレードを備え、
前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、モータに、前記ブレードを前記透光性容器に対して第１の方向に回転させることによって前記海藻バイオマスを切断させるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項33】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、前記モータに、前記ブレードを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることによって前記海藻バイオマスを混合させるステップを備える、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記コントローラによって、前記モータに、
前記ブレードを所定期間にわたって前記第２の方向に第１のＲＰＭで連続的に回転させ、
前記ブレードを前記所定期間中に前記第１の方向に第２のＲＰＭで断続的に回転させる
ステップを備える請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

前記第２のＲＰＭは前記第１のＲＰＭよりも高い、請求項３４に記載の方法。

【請求項36】

前記海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、前記コントローラによって、曝気装置に、前記透光性容器内で前記培養培地を曝気させることによって前記海藻バイオマスを混合させるステップを備える、請求項３２に記載の方法。

【請求項37】

前記海藻バイオマスの前記一部分を除去するステップは、前記透光性容器のヘッドスペースを加圧するステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項38】

前記ヘッドスペースを加圧するステップは、前記コントローラによって、ＣＯ_２のフローを前記ヘッドスペースに向けるステップを備える、請求項３７に記載の方法。

【請求項39】

前記検知データを出力するステップは、
前記コントローラによって、光学センサに、前記培養培地の不透明度を特定させるステップと、
前記コントローラによって、前記培養培地の前記不透明度に応じて前記人工光又は前記培養培地の前記少なくとも一方を調整するステップと、
を備える、請求項１に記載の方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概略として海藻バイオリアクタの態様に関する。各態様は、海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

海藻の生活環は複雑であり、それにより、工業規模で栽培することは困難となる。例えば、多くの海藻種は二相性、すなわち、一倍体（ｈａｐｌｏｉｄ）－二倍体（ｄｉｐｌｏｉｄ）生活環を有し、これらの種は一倍体、すなわち、核に１組の染色体を有している細胞と、二倍体、すなわち、核に２組の染色体を有している細胞とを交互に繰り返す。光、栄養素及び他の因子に関して最適な条件下では、二倍体は細胞核の分裂を伴う減数分裂によって一倍体胞子を確実に生成し、一倍体胞子は配偶体と呼ばれる雄及び雌の一倍体成体に確実に進化し、配偶体は、融合して胞子体と呼ばれる二倍体成体に成長する卵及び精子を確実に生成し得る。

【0003】

光及び栄養素などの変数を慎重に制御できない海藻養殖場などの自然環境において海藻の成長に最適な条件を維持することは困難であり又はほとんど不可能であるため、海藻の生活環の各段階中に成長を確実に持続させることは困難となる。このため、多くの海藻養殖場は、費用対効果の高い態様で海藻の成長に最適な条件を確立及び維持するように人工設計された制御環境などにおいて、配偶体及び／又は胞子体を生成するための新たな方法を模索している。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様は、方法である。例えば、方法は、海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に操作可能に封入するステップと、光制御エンクロージャを開放することなく又は透光性容器に外気を導入することなく海藻バイオマスを採取するステップと、を備え、採取するステップは、コントローラによって、透光性容器を通じて海藻バイオマスを照射するように人工光を光制御エンクロージャ内に出力するステップと、コントローラによって透光性容器内で海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップと、透光性容器内に正圧を維持しつつ透光性容器から海藻バイオマスの一部分を除去するステップとによって行われ得る。

【0005】

本開示の他の態様は、他の方法である。例えば、方法は、光制御エンクロージャ内に配置された透光性容器内の海藻バイオマス及び増殖培地を封入するステップと、コントローラによって、透光性容器を通じて海藻バイオマスを照射するように人工光を光制御エンクロージャ内に出力するステップと、コントローラによって透光性容器内の海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップと、透光性容器内に正圧を維持しつつ透光性容器から海藻バイオマスの一部分を除去するステップと、を備え得る。

【0006】

これらの方法を踏まえて、海藻バイオマスを操作可能に封入するステップは、コントローラによって、海藻二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子及び海藻の胞子体のいずれかの組合せを光制御エンクロージャ内にポンプ供給するステップを備え得る。方法は、透光性容器の外面を熱伝導流体と相互作用させること及び／又は透光性容器を囲むサーマルジャケットを通じて熱伝導流体を循環させることによって培養培地の温度を調節することなどによって、培養培地の温度を調節するステップを備え得る。

【0007】

方法は、１以上のＬＥＤによって異なる強度又は波長の人工光を異なる時間に出力することなどによって、光制御エンクロージャ内に位置する１以上のＬＥＤから人工光を出力するステップを備え得る。例えば、方法は、コントローラによって、海藻バイオマス及び培養培地の一方又は両方に関連するデータを出力するように動作可能なセンサに応じて、異なる強度又は波長の人工光間での切換えを行うステップを備え得る。更なる例として、方法は、コントローラによって、透光性容器内に位置するｐＨセンサから出力されるデータに基づいて、容器内の培養培地のｐＨレベルを特定するステップと、培養培地のｐＨレベルに応じて異なる強度又は波長の人工光間での切換えを行うステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光学センサから出力されるデータに基づいて、透光性容器内の海藻塊の不透明度を特定するステップと、海藻塊の不透明度に応じて異なる強度又は波長の人工光間の切換えを行うステップと、を備えていてもよい。

【0008】

断続的な混合及び切断は、コントローラによってブレードの混合用エッジを第１の時間にわたってある方向に第１のＲＰＭで回転させて透光性容器内で海藻塊を混合するステップと、コントローラによってブレードの切断用エッジを第２の時間にわたって異なる方向に第２のＲＰＭで回転させて透光性容器内で海藻塊を小片に切断するステップと、を備え得る。第２のＲＰＭは、第１のＲＰＭよりも高い。

【0009】

本開示の他の態様は、他の方法である。例えば、方法は、海藻バイオマス及び培養培地を光制御エンクロージャ内に位置する透光性容器内に封入するステップと、透光性容器を開封せずに、海藻バイオマスを、コントローラによって、光源に、海藻バイオマスを照射する人工光を光制御エンクロージャ内に出力させるステップ、コントローラと通信するセンサによって、培養培地に関連する検知データを出力するステップ、コントローラによって、検知データに応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を変化させるステップ、コントローラによって、透光性容器内で海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップ、並びに透光性容器及び光制御エンクロージャから海藻バイオマスの一部分を除去するステップによって、サンプリング又は採取するステップと、を備え得る。

【0010】

海藻バイオマスを封入するステップは、培養培地に海藻細胞を付加するステップを備え得る。海藻バイオマスを封入するステップは、光制御エンクロージャを開放せず又は透光性容器を開封せずに、培養培地に海藻細胞を付加するステップを備える。海藻細胞を付加するステップは、二倍体、海藻一倍体胞子、雌海藻一倍体成体、雄海藻一倍体成体、海藻の卵子、海藻の精子、海藻の胞子体、海藻の遊走子、配偶体、卵子、配偶子又は胞子体のうちの１以上を付加するステップを備え得る。海藻細胞を付加するステップは、雄性配偶体及び雌性配偶体の一方又は両方を付加するステップを備え得る。

【0011】

培養培地を封入するステップは、透光性容器内部のバイオセキュアな環境を維持するステップを備え得る。所定量の培養培地を付加するステップは、所定量の水を付加するステップを備え得る。海藻バイオマスをサンプリング又は採取するステップは、フィルタ処理されていない周囲空気を透光性容器に導入せずに、海藻バイオマスの一部分を除去するステップを備え得る。方法は、光制御エンクロージャを数月又は数年にわたる期間後にのみ開放するステップを備え得る。方法は、透光性容器を数月又は数年にわたる期間後に開封するステップを備え得る。光源に人工光を出力させるステップは、ＬＥＤに人工光を出力させるステップを備え得る。ＬＥＤに人工光を出力させるステップは、スペクトル選択可能なＬＥＤに人工光を出力させるステップを備え得る。方法は、コントローラによってマルチカラーＬＥＤに人工光の第１の色相を第１の期間にわたって出力させるステップと、コントローラによってマルチカラーＬＥＤに人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップと、を備え得る。人工光の第２の色相を第２の期間にわたって出力させるステップは、海藻バイオマスを有性化するステップを備える。

【0012】

光制御エンクロージャは光フィルタリングウインドウを備え、方法は周囲光のフィルタ処理された部分を光制御エンクロージャに光フィルタリングウインドウを通じて投入するステップを備え得る。周囲光のフィルタ処理された部分を投入するステップは、海藻バイオマスを有性化するステップを備えなくてもよい。培養培地を変化させるステップは、コントローラによって、培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させるステップを備え得る。検知データを出力するステップは、培養培地のｐＨレベルを出力するステップを備え得る。方法は、コントローラによって、培養培地のｐＨレベルに応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップを備え得る。方法は、コントローラによって培養培地のｐＨレベルを監視するステップと、コントローラによって、それが培養培地の目標ｐＨレベルに近づくまで培養培地のｐＨレベルに応じて培養培地へのＣＯ_２のフローを変化させることによって培養培地を変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって培養培地のｐＨレベルに応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を特定するステップと、コントローラによってＣＯ_２需要量に応じて培養培地を変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光源に、人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、コントローラによって強度の増加に応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、コントローラによってＣＯ_２需要量に応じてＣＯ２のフローを変化させるステップと、を備え得る。方法は、コントローラによって、光源に、ＣＯ_２需要量が強度の増加に応じて増加する場合には人工光の強度を第２の割合だけ増加させ、又はＣＯ_２需要量が強度の増加に応じて減少する場合には人工光の強度を第３の割合だけ減少させるステップを備え得る。方法は、コントローラによって光源に強度を減少させるステップを備えていてもよく、それは人工光の強度を所定リセット量だけ減少させるステップと、所定期間を待機するステップと、反復するステップと、を備え、反復するステップは、コントローラによって、光源に、人工光の強度を第１の割合だけ増加させるステップと、コントローラによって、強度の増加に応じて海藻バイオマスのＣＯ_２需要量を推定するステップと、コントローラによって、ＣＯ_２需要量に応じてＣＯ_２のフローを変化させるステップと、を備える。

【0013】

検知データを出力するステップは、培養培地の温度を出力するステップを備え得る。方法は、コントローラによって、培養培地の温度に応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップを備え得る。方法は、培養培地の温度に応じて透光性容器を光制御エンクロージャ内の温度調節流体に曝露することによって培養培地を変化させるステップを備え得る。方法は、透光性容器を温度調節流体に曝露するステップを備えていてもよく、それは温度調節流体を透光性容器の周囲に循環させるステップを備える。方法は、透光性容器を温度調節流体に曝露するステップを備えていてもよく、それは、コントローラによって、ポンプに、所定量の水を透光性容器の周囲に循環させるステップを備える。透光性容器を温度調節流体に曝露するステップは、コントローラによって、温度調節ユニットに、調整された空気のフローを培養培地の温度に応じて透光性容器に向けて出力させるステップを備える。

【0014】

海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、透光性容器に封入された切断要素によって海藻塊を切断するステップを備え得る。ブレードが透光性容器に封入されてもよく、海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、モータに、ブレードを透光性容器に対して第１の方向に回転させることによって海藻バイオマスを切断させるステップを備え得る。海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、モータに、ブレードを第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることによって海藻バイオマスを混合させるステップを備え得る。方法は、コントローラによって、モータに、ブレードを所定期間にわたって第２の方向に第１のＲＰＭで連続的に回転させ、ブレードを所定期間中に第１の方向に第２のＲＰＭで断続的に回転させるステップを備え得る。第２の方向は、第１の方向の反対であり得る。第２のＲＰＭは、第１のＲＰＭよりも高いＲＰＭであり得る。海藻バイオマスを断続的に混合及び切断するステップは、コントローラによって、曝気装置に、透光性容器を培養培地に曝気させることによって海藻バイオマスを混合させるステップを備え得る。海藻バイオマスの一部分を除去するステップは、透光性容器のヘッドスペースを加圧するステップを備え得る。ヘッドスペースを加圧するステップは、コントローラによってＣＯ_２のフローをヘッドスペースに向けるステップを備える。検知データを出力するステップは、コントローラによって、光学センサに培養培地の不透明度を特定させるステップと、コントローラによって、培養培地の不透明度に応じて人工光又は培養培地の少なくとも一方を調整するステップと、を備え得る。

【0015】

関連する海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムも開示される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】複数の海藻装置を備える例示的な海藻システムを示す。

【図2】図１のシステムの例示的な海藻装置を示す。

【図3】図２の装置の前方壁を取り除いた状態を示す。

【図4】図２の装置の例示的な内部要素を示す。

【図5】図２の装置の例示的な内部要素を示す。

【図6】図２の装置の例示的なブレードを示す。

【図7】図３の装置の設置正面図を示す。

【図8】図２の装置のカバーを取り除いた状態の設置背面図を示す。

【図9】図２の装置用の例示的なコントローラを示す。

【図10】図３の装置の設置上面図を示す。

【図11】図２の装置の概念模式図を示す。

【図12】図２の装置の他の概念模式図を示す。

【図13】図２の装置の他の例示的なブレードを示す。

【図14】複数の海藻バイオリアクタ装置を備える他の例示的な海藻システムを示す。

【図15】図１４のシステムの一部の概念模式図を示す。

【図16】図１４のシステムの例示的な海藻装置を示す。

【図17】図１６の装置の例示的な内部要素を示す。

【図18】図１６の装置の概念模式図を示す。

【図19】図１６の装置の他の概念模式図を示す。

【図20】図１６の装置の例示的なバルブを示す。

【図21】図２０のバルブの例示的な断面図を示す。

【図22】図２０のバルブの他の例示的な断面図を示す。

【図23】図１６の装置の代替的な例示的な内部要素を示す。

【図24】図２３の装置の概念模式図を示す。

【図25】図２３の装置の他の概念模式図を示す。

【図26】他の例示的な海藻システムを示す。

【図27】さらに他の例示的なバイオリアクタシステムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示に組み込まれ、本開示の一部を構成する添付図面は、記載された説明とともに本開示の原理を説明するのに役立つ例示的な態様を示す。多数の態様が、特に、記載された説明において記載され、指摘され、教示される。一部の構造的及び動作的な態様は、図面とともに記載された部分を参照することによってより良く理解され得る。したがって、本開示の主題及び記載された有利な効果のより完全な理解は、以下の添付図面とともにここに記載された説明を読むことによって実現され得る。

【0018】

本開示の態様は、本説明に記載されるとともに添付図面に図示される例示的な構造の詳細及び構成要素の配置に限定されない。本開示の多数の態様は、ここに記載する実施例など、他の態様に適用可能であり及び／又は種々の変形用途において実施若しくは実行可能であり得る。

【0019】

記載される説明の全体を通じて、より深い理解を当業者に与えるために具体的詳細を説明する。説明の便宜及び容易化のために、一部の周知の要素は、本開示の焦点を無用に不明瞭とすることを回避するために概念的に記載され得る。これに関して、記載される説明及び図面は、限定的ではなく説明的なものとして、限定するものではなく可能とするものとして解釈されるべきである。

【0020】

本開示の例示的な態様は、種々の海藻バイオリアクタ装置、方法及びシステムに言及する。一部の態様は、特定の培養培地（例えば、水）を利用する特定種の海藻（例えば、コンブなどの二相性、すなわち、一倍体－二倍体生活環を有するもの）を保持することに関して記載され、その培養培地は、特定の構造物（例えば、封入容器）に含まれ、海藻の成長に適した特定の組の機能を実行する（例えば、光及び栄養素を管理する）特定の生命維持システム（例えば、ここに記載する種々のモータ、ポンプ及びセンサを利用するもの）によって動作可能である。これらの記載は、便宜上与えられるものであり、請求項に記載されない限り本開示を限定するものではない。したがって、本開示に記載されるいずれの態様も、他のタイプの植物での使用に適したものを含めて、任意の同様のバイオリアクタ装置、方法及びシステムによって利用され得る。

【0021】

小見出しは、参照の容易化のために提供され、請求項に記載されない限り非限定的なものである。

【0022】

「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」及びそれらの変化形などの包含的用語は、列挙された要素を備える任意の装置、方法及びシステム又はその要素がそれらの要素のみを含むのではなく、明示的に列挙されない及び／又はそれに内在する他の要素を含み得るように、非排他的な包含を包括するものである。断りがない限り、用語「例示的」は、「理想的」ではなく「例」の意味で使用される。「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「一般に／一般的に／汎用的に／概ね／概して／概略として（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ）」など、近似のための種々の用語が、本開示において使用され得る。「約」は、「おおよそ」又は記載される数若しくは結果の１０％以内を意味する。「一般に／一般的に／汎用的に／概ね／概して／概略として」は、「通常は／普通は」又は５０％超の確率を意味する。

【0023】

「～に取付け可能な」、「～に取り付けられ」及び「取付けられた」などの用語は、２以上の要素間の構造的接続を説明するものである。一部の構造的接続は、２以上の要素がともに形成されて損傷なく独立して回転可能でない場合のように「固定的に取り付けられ」、したがって回転不能となり得る。他の構造的接続は、２以上の要素が取付け要素（例えば、ピン、ネジなど）及び／又は連結要素（例えば、ジョイント、ヒンジなど）によって相互に結合されて独立した回転を可能とする場合のように「回転可能に取り付けられ」得る。したがって、特に断りがない限り、用語「取り付ける」及びその同義語は、任意のその変化形を構成し得る。

【0024】

例示的なコントローラの態様が記載される。コントローラは、任意のタイプのソフトウェア及び／又はハードウェアを備えかつそれによって動作可能であり得る。「処理する」、「計算する」、「算出する」、「特定／決定する」、「表示する」などのような機能的用語は、コントローラによって実行可能な動作及び処理をいう場合がある。

【0025】

ソフトウェアは、機能を実行するコントローラによって実行可能なプログラムオブジェクト（例えば、コードのブロック）を備え得る。各プログラムオブジェクトは、アルゴリズムのような、所望の結果をもたらす動作のシーケンスを備え得る。動作は、記憶、転送、合成、比較及びその他操作可能な電気又は磁気信号など、物理量の物理的操作を必要とし、又はそれを伴い得る。信号は、ビット、文字、要素、数字、記号、用語、値などとして概念的に記載され得る。

【0026】

ハードウェアは、プログラムオブジェクトを実行し、動作を実行し及び／又は信号を送信若しくは受信するように特化して又は汎用的に構成された周知のコンピューティング及び／又はネットワーキングデバイスを備え得る。ハードウェアは、ユニットのレジスタ及びメモリ内の物理（電気）量として表される入力データを操作し、及び／又はユニットのメモリ若しくはレジスタ及び／又は他のデータ記憶、伝送若しくは表示デバイス内の物理量として同様に表される出力データに変換することによってプロジェクトオブジェクトを実行するプロセッサを備え得る。プロセッサは、相互にローカル又はリモートに配置された任意の単数又は複数のコンピューティング資源など、任意数の処理要素を備え得る。プログラムオブジェクトは、機械（例えば、コンピュータ）によって読取可能な形態でデータ及び情報を記憶又は伝送するための任意の機構など、処理ユニットと通信する任意の機械（例えば、コンピュータ）読取可能記憶媒体に記憶され得る。例示的な記憶媒体は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、磁気若しくは光学カード若しくはディスク、フラッシュメモリデバイス及び／又は任意の電気的、光学的、音響的若しくは他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外信号、デジタル信号など）を備え得る。

【0027】

一部の機能を、コントローラによってプログラム可能な方法ステップを参照して説明する。ステップは動作の例示的なシーケンスを規定し得るものであり、その順序が重要となり得る。例えば、任意の方法ステップの特定の順序は、コントローラによってプログラム可能な動作の特定のシーケンスを記載して、コントローラの計算性能及び／又は動作効率を向上するなど、具体的な処理の利益を実現し得る。

【0028】

海藻バイオマスのために最適化された海藻システムの実施例
本開示の態様を、真水、塩水及びそれらに付加されるものなど、（例えば、図１１に示すような）培養培地１中で海藻を成長させるのに最適な条件を維持する例示的な海藻バイオリアクタシステム１０を参照してここに説明する。システム１０の多数の構成が、ここに記載される。図１に示すように、例えば、システム１０は、海藻バイオリアクタ２０、温度制御システム１３０、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０、培養培地供給手段１５０及びシステムコントローラ１６０を備え得る。

【0029】

図１に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２０は、海藻バイオリアクタ装置２１、海藻バイオリアクタ装置２２及び海藻バイオリアクタ装置２３を含む複数の動作要素を備え得る。バイオリアクタ装置２１、２２及び２３は、相互に類似及び／又は同一であり得る。各装置２１、２２及び２３は、システム１０において異なる機能を果たし得る。例えば、バイオリアクタ装置２１は、第１の容量の培養培地１に雄性配偶体などの海藻細胞の第１の培養物を含み、それを成長させるように最適化され得る。バイオリアクタ装置２２は、第２の容量の培養培地１に雌性配偶体などの海藻細胞の第２の培養物を含み、それを成長させるように最適化され得る。バイオリアクタ装置２３は、第１及び第２の培養物を第３の容量の培養培地１に受容して混合し、これらが接合して胞子体（又はコンブの種苗）となることを可能とする。海藻バイオリアクタ装置２１、２２及び２３が装備された場合、システム１０はシステムコントローラ１６０によって各異なるタイプの海藻細胞を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能となり得るものであり、配偶体及び／又は胞子体の安定した供給を確実に産出することを可能とする。

【0030】

図１に示すように、例えば、各海藻バイオリアクタ２０は、テーブルなどの支持構造物５上に配置され得る。任意のタイプの支持構造物５が利用され得る。

【0031】

図１に示すように、システム１０は、システム１０によって産出された配偶体及び／又は胞子体の数を増加させるように動作可能な任意数の（例えば、装置２１、２２及び／又は２３のような）海藻バイオリアクタ装置を備え得る。海藻バイオリアクタ２０は、制御環境において異なるタイプの海藻種を交雑して再現性のある結果を得るのに利用され得る。図１に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２１及び２２は、第１の種の海藻の第１及び第２の細胞を含み、少なくとも１つのバイオリアクタ装置２３と流通し得る。システム１０は、装置２１及び２２のようなバイオリアクタ装置の任意数の追加の組を備えてもよく、それらの各々は異なる種の海藻の第１及び第２の細胞を含み、少なくとも１つのバイオリアクタ装置２３に流通し得る。この例において、バイオリアクタ装置２３は、異なる種の海藻の第１の海藻細胞（例えば、雄性配偶体）及び第２の海藻細胞（例えば、雌性配偶体）を受容及び混合し得るので、より簡単でかつより効率的な交雑の手段を提供する。

【0032】

海藻バイオリアクタ２０の要素は、相互に流通し、かつ図７～１２に示され、それに関連して記載される例示的な構成を含む温度制御システム１３０、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０、並びに任意のタイプの配管及び／又は導管を利用する培養培地供給手段１５０と流通し得る。図１に示すように、例えば、温度制御システム１３０は、チラー１３１及びポンプ１３２を備え得る。チラー１３１は、冷却媒体（例えば、所定体積の水）を貯蔵し、冷却媒体の温度を維持し得る。ポンプ１３２は、システム１０の全体にわたって冷却媒体を循環させるように動作可能な遠心ポンプを備え得る。図１に示すように、例えば、ポンプ１３２は各バイオリアクタ２０に含まれる培養培地１の温度を維持する流量で各海藻バイオリアクタ２０の（例えば、図４に示し、後述するような）サーマルジャケットの周囲にチラー１３１からの冷却媒体を循環させ、チラー１３１に戻すようにシステムコントローラ１６０によって動作可能であり得る。

【0033】

システムコントローラ１６０は、システム１０の各バイオリアクタ２０において海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。図１に示すように、例えば、システムコントローラ１６０は、ハウジング１６１、表示要素１６２、処理要素１６３、通信バス１６４及び温度コントローラ１６５を備え得る。ハウジング１６１は、剛体材料からなる自立構造物を備え得る。図１に示すように、例えば、剛体材料は、支持構造物５上でシステムコントローラ１６０の要素を支持及び／又は収容するとともにこれらの要素に対してヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。処理要素１６３は、ハウジング１６１の上部区画に配置され、システム１０の他の要素からデータを受信するとともにシステム１０の他の要素に制御信号を送信するように動作可能なデータ処理要素を備え得る。例えば、処理要素１６３は、データを受信及び処理するように並びに／又は制御信号を生成及び出力するように（例えば、メモリに保存された）ソフトウェアによって動作可能なプロセッサ、メモリ及び／又は送受信機のうちの１以上を備え得る。

【0034】

表示要素１６２は、グラフィカルユーザインターフェースをユーザに提示し、そのユーザからのタッチベースの入力を受信するように処理要素１６３によって動作可能なタッチスクリーンディスプレイを備え得る。図１に示すように、例えば、通信バス１６４は、ハウジング１６１の下部区画にあり、各海藻バイオリアクタ２０のマイクロコントローラからデータを受信し、制御信号を中継して各マイクロコントローラに戻し、他のタイプのデータを送信又は受信するように動作可能なデータ接続を確立及び維持するための任意の有線及び／又は無線データ通信ハードウェアを備え得る。

【0035】

温度コントローラ１６５は、温度制御システム１３０によって処理要素１６３及び／又はマイクロコントローラからデータを受信し、そのデータに基づいてシステム１０を通じて循環する冷却媒体の温度及び／又は流量を変化させるように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。

【0036】

図１１に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０は、手動操作バルブなどの空気制御バルブ１４２によって動作可能な空気ポンプ１４１、及び（例えば、図１に示すような）システムコントローラ１６０によって動作可能なソレノイドバルブなどのＣＯ_２供給バルブ１４４によって動作可能なＣＯ_２供給手段（例えば、ＣＯ_２タンクなど）１４３を備え得る。図１１に示すように、培養培地供給手段１５０は給水ラインを備え得る。

【0037】

システムコントローラ１６０の全部又は一部は、図１では海藻バイオリアクタ２０の付近に位置しているが、システム１０から遠隔に位置してもよい。さらに後述のように、例えば、各海藻バイオリアクタ２０は、ローカルにデータ処理及び／又は制御信号生成の一部に対処するように動作可能なマイクロコントローラを備えていてもよく、システムコントローラ１６０の全部又は一部はクラウド内に位置し、インターネットを介してデータを受信し及び／又は制御信号を出力するように動作可能であり得ることを意味する。本実施例を踏まえて、クラウドベースのシステムコントローラ１６０は、結果として物理的に異なる場所に位置する海藻バイオリアクタ２０のマイクロコントローラによって動作可能であってもよく、自動化された態様でシステム１０をより簡単に及び／又は安価に取得して動作させることができる。

【0038】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムの実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で海藻細胞を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置２１を参照してここに説明する。これらの態様を、図１の海藻バイオリアクタ装置２１を参照して説明するが、図１のバイオリアクタ装置２２及び／又は２３を参照して代替的に説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置２１の多数の潜在的な構成を説明する。図３に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２１は、遮光性エンクロージャ３０、ハウジング３１、取付けアセンブリ３２、モータ３３、ポンプ３４、培養培地センサ３５、光源３６、ベントフィルタ３７、ポート３８、ポート３９及び（例えば、図８及び９に示すような）マイクロコントローラ４０を備え得る。

【0039】

図２及び３に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０はハウジング３１を周囲光から遮蔽する剛体材料から構成され得るものであり、それにより、ハウジング３１内に封入された所定容量の培養培地１に含まれる任意の海藻細胞に適用される光スペクトルを慎重に制御することが可能となる。システムコントローラ１６０のハウジング１６１と同様に、遮光性エンクロージャ３０の剛体材料は、海藻バイオリアクタ装置２１の要素を支持及び／又は収容するとともにこれらの要素のためのヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。図２に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０は、床板４１、後方壁４２、後方天板４３、前方壁４４、前方天板４５及び受容開口部４６を備え得る。

【0040】

後方壁４２は、支持構造物５の支持面（例えば、図１）上に海藻バイオリアクタ装置２１の重量を支持するように動作可能な剛体構造物を形成するように、床板４１及び後方天板４３に取り付けられ得る。図２及び／又は３に示すように、例えば、床板４１の上面及び後方天板４３の下面は、後方壁４２の対応する上縁及び下縁を受容するようにサイズ取りされた溝を備えていてもよく、それにより剛体構造物を形成する。前方壁４４は、周囲光がエンクロージャ３０の側面を通じてハウジング３１に達するのを防止するように剛体支持構造物に取り付けられ得る。図２に示すように、例えば、前方壁４４は、前方壁４４が取り付けられた場合に後方壁４２の前方部分と重なる後方部４７を備えていてもよく、それにより、周囲光がエンクロージャ３０の側面を通じてハウジング３１に達するのを防止する。図３に示すように、例えば、床板４１の溝は、後方壁４２の外面に対抗する後方部４７の内面を保持することによって光の侵入を最小限にするようにサイズ取りされ得る。

【0041】

前方天板４５もまた、周囲光がエンクロージャ３０の上部を通じてハウジング３１に達するのを防止するように前方壁４４及び後方天板４３に取り付けられ得る。図３に示すように、例えば、前方天板４５の下面は、後方壁４２、前方壁４４及び後方部４７の上縁を受容するようにサイズ取りされた溝を備えて後方壁４２の外面に対抗して後方部４７の内面をさらに保持し得る。図３及び４に示すように、例えば、後方天板４３の前縁が、前方天板４５の後縁と連結して周囲光が板４３及び４５の前縁と後縁の間でハウジング３１に達するのを防止し得る。発泡フォーム及び／又は遮光テープなどの追加の遮光要素が、さらにエンクロージャ３０を遮蔽するために利用され得る。図２に示すように、例えば、受容開口部４６は、後方板４３が前方板４５と連結された場合に形成され得る。

【0042】

ハウジング３１は透光性であってもよく、透明材料又は半透明材料からなることを意味する。図４に示すように、例えば、ハウジング３１は、内壁５０及び外壁５１を備え得る。内壁５０は、所定量の海藻細胞を含む所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器５２を画定し得る。したがって、ハウジング３１及び容器５２の両方が透光性容器として説明されてもよい。

【0043】

図４に示すように、例えば、容器５２は、開口した上部及び閉塞した下部を有する筒形状を備え得る。内壁５０は外壁５１から離隔されて、容器５２を少なくとも部分的に囲むサーマルジャケット５３を画定し得る。図４に示すように、例えば、外壁５１は、ベース５４、入口５５及び出口５６を備え得る。ベース５４は（例えば、図２及び３に示すような）床板４１の上部に配置され、容器５２の重量及びその内容物を支持するように動作可能であり得る。入口５５及び出口５６はチラー１３１と流通するよう配置され、温度コントローラ１６５によって決定される流量で、冷却媒体をサーマルジャケット５３の内外に向けるように、ポンプ１３２によって動作可能であり得る。さらに後述するように、内壁５０、外壁５１及び冷却媒体の各々は、概ね半透明であり得る。

【0044】

図４及び／又は５に示すように、例えば、取付けアセンブリ３２は、取付けプレート６０、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、モータマウント６３、フィルタマウント６４、駆動シャフトカプラ６５、駆動シャフト６６、ブレード６７、孔６８及び孔６９を備え得る。図４に示すように、例えば、取付けプレート６０は内壁５０の上部に取外し可能に取り付けられ、容器５２を封止するように動作可能であり得る。図４に示すように、例えば、リムシール７０は、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を取付けプレート６０の下部と容器５２の上面との間に形成するのに利用され得る。センサ支持管６１は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて容器５２の下部に向かって延在する中空管を備え得る。軸受シャフト６２は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて容器５２の上部に向かって延在する中空管を備え得る。モータマウント６３は軸受シャフトの上部に固定して取り付けられ、そこを通じて延在する開口を備え得る。図４及び５に示すように、例えば、モータ３３はモータマウント６３に取り付けられて、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止をモータ３３の下部とモータマウント６３の上部との間に形成し得る。モータ３３の出力シャフトは、マウント６３の開口を通じて方向付けられ得る。

【0045】

ベントフィルタ３７は、ポンプ３４を動作させる場合及び／又は記載される任意の方法を実行する場合に真空が形成されると、フィルタ処理されていない周囲空気が容器５２に侵入するのを防止し得る。図４及び５に示すように、例えば、フィルタマウント６４は、取付けプレート６０に取り付けられてそれを通じて延在する中空管を備え得る。ベントフィルタ３７は、ベントフィルタ３７とフィルタマウント６４との間に気密封止を形成するように動作可能なバルブ７１によってフィルタマウント６４のフランジに取外し可能に取り付けられ得る。図５に示すように、例えば、駆動シャフトカプラ６５は、駆動シャフト６６によってモータ３３の出力シャフトを取り付ける回転軸受を備え得る。駆動シャフトカプラ６５は、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を軸受シャフト６２の下部と駆動シャフトカプラ６５の上部との間に形成し得る。駆動シャフト６６は、駆動シャフトカプラ６５及びブレード６７に取り付けられ得る。

【0046】

図６に示すように、例えば、ブレード６７は、孔７２、一対の細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３及び一対の混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４を備え得る。孔７２は、駆動シャフト６６をブレード６７に取り付けるボルトを受容するようにサイズ取りされ得る。さらに後述するように、各細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３は、モータ３３によって駆動シャフト６６が第１の方向、すなわち、「細断」方向（例えば、反時計回り）に回転される場合に容器５２の内容物を細断するように動作可能な凹状のブレード又はエッジを備え得る。各混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４は、モータ３３によって駆動シャフト６６が第２の方向、すなわち、「混合」方向（例えば、時計回り）に回転される場合に容器５２の内容物を混合するように動作可能な凸状のブレード又はエッジを備え得る。

【0047】

更なる実施例を提供するために、ブレード６７の７個の変形例を図１３に示し、ブレード６７－１、６７－２、６７－３、６７－４、６７－５、６７－６及び６７－７と符号を付し、これらの各々は、ブレード６７と同様に、モータ３３によって駆動シャフト６６が細断方向（例えば、反時計回り方向）に回転される場合に容器５２の内容物を細断するように動作可能な少なくとも一対の細断用、すなわち、鎌形状のエッジ７３－１、７３－２、７３－３、７３－４、７３－５、７３－６又は７３－７及びモータ３３によって駆動シャフト６６が混合方向（例えば、時計回り方向）に回転される場合に容器５２の内容物を混合するように動作可能な少なくとも一対の混合用、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４－１、７４－２、７４－３、７４－４、７４－５、７４－６又は７４－７を備え得る。

【0048】

図４及び／又は５に示すように、例えば、ポート３８は、（例えば、図２及び３に示すように）ポンプ３４と流通するように配置され得る上端及び容器５２の下部に向かって孔６８を通じて延在する下端を有する半透明中空管を備え得る。図４及び／又は５にも示すように、例えば、ポート３９は、（例えば、図１、１１及び１２に示すように）ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０と流通するように配置され得る上端並びに容器５２の内部に向かって孔６９を通じて延在する下部を有する半透明中空管を備え得る。ポンプ３４は、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって容器５２からの培養培地１及び海藻細胞の流量を出力し、又は容器５２への新しい培養培地１の流量を入力するように動作可能であり得る。図２及び３に示すように、例えば、ポンプ３４は、Ｗｅｌｃｏ ＷＰ１１などの全ての接液構成要素を有する蠕動ポンプを備え得る。図２及び３に示すように、例えば、ポンプ３４は、ポンプマウント７６及びポンプボックス７７を備え得る。ポンプマウント７６はポンプ３４を後方天板４３に取り付けてもよく、ポンプボックス７７はマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって動作可能な電動モータを収容し得る。

【0049】

（例えば、図４に示すような）培養培地センサ３５は、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって容器５２内の培養培地１の特徴に関連するデータを出力するように動作可能であり得る。培養培地センサ３５は、検知端８０及び通信端８１を備え得る。図４に示すように、例えば、センサ３５は、検知端８０が容器５２の下部にあり、通信端８１が容器５２の外部にあるように、センサ支持管６１に受容可能となり得る。検知端８０は、培養培地１のｐＨレベルに関連するデータを出力するように動作可能なｐＨセンサ及び／又は培養培地の温度に関連するデータを出力するように動作可能な温度センサを備え得る。通信端８１は、４ピンの軍用アナログ接続部などの電力／データ接続部を備え得る。図４に示すように、例えば、通信端８１は、センサ３５がセンサ支持管６１に受容される場合に、周囲空気が容器５２に侵入するのを防止する気密封止を形成するように動作可能なネジ接続部８２も備え得る。

【0050】

図３及び７に示すように、例えば、光源３６は、プリント回路基板すなわち「ＰＣＢ」８３、複数のＬＥＤ８４及び概ね半透明のパネル８５を備え得る。図７に示すように、例えば、ＰＣＢ８３は、エンクロージャ３０の後方壁４２の内面に取り付けられ得る。複数のＬＥＤ８４は、ＰＣＢ８３の容器対向側に取り付けられて、１６００万色以上の色相の光を（例えば、図４及び１１に示すような）ハウジング３１に向けるように、マイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０によって動作可能なスペクトル選択可能なＬＥＤ（例えば、ＲＧＢ ＬＥＤ、すなわち「赤色、青色、緑色ＬＥＤ」など）の様々なクラスタ及び／又はストリップを備え得る。複数のＬＥＤ８４は同様に配向され、ハウジング３１に赤色光を向けるように動作可能な赤色ＬＥＤの少なくとも１つのストリップを備え得る。図７に示すように、例えば、ＰＣＢ８３の壁部対向側が、ＬＥＤ８４から出力された熱の一部が壁４２に向かって放射され、ＬＥＤ８４のためのヒートシンクとして作用可能とするように後方壁４２に熱的に結合され得る。図２、３及び／又は７にも示すように、例えば、概ね半透明のパネル８５（例えば、プレキシガラスパネルなど）は、後方壁４２に取り付けられ、ＬＥＤ８４の前方に位置決めされて、遮光性エンクロージャ３０に対してハウジング３１を移動する場合にＬＥＤ８４を損傷から保護し得る。

【0051】

マイクロコントローラ４０は、カバー８７を有するハウジング８６内に収容され得る。図８及び９に示すように、例えば、ハウジング８６は遮光性エンクロージャ３０の後方壁４２の後方面に取り付けられるプラスチック製エンクロージャを備え得る。カバー８７は、ハウジング８６にボルトで固定され得る。マイクロコントローラ４０は、モータ３３、ポンプ３４、システムコントローラ１６０及び／又は任意の他のシステム１０の要素によって、容器５２に含まれる所定容量の培養培地１中で海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを備え得る。図８及び／又は９に示すように、例えば、マイクロコントローラ４０は、ポンプ信号通信機７８、モータドライバ７９、リセッタブルヒューズ８８及び／又はＰＣＢ８９を備え得る。ポンプ信号通信機７８及び／又はモータドライバ７９のための回路は、ＰＣＢ８９から独立し及び／又はＰＣＢ８９に一体化され得る。

【0052】

独立した生命維持システムを有する海藻システムの実施例
本開示の態様を、１つ以上の別個の容量の培養培地１中で異なる海藻バイオマスを成長させるのに最適な条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって独立して動作可能な１以上の海藻バイオリアクタを有する複数の個々の海藻バイオリアクタシステムを備える例示的な海藻システム２００を参照してここに説明する。個々の海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３を参照して、例えば、図１４、２６及び２７に記載するものなど、海藻システム２００の多数の構成がここに記載される。各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び／又は２１３の態様は、例えば、図１を参照して上述した海藻バイオリアクタシステム１０の態様と同様であり得るが、符号は２００番台となる。システム１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３の１つを参照して説明する態様は、他のシステム１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３を参照して説明する任意の態様と互換可能であり、各反復及び配列は本開示の一部となり得る。

【0053】

海藻システム２００内で、各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、海藻バイオリアクタ内で海藻を成長させるのに最適な条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって動作可能な少なくとも１つの海藻バイオリアクタ及び少なくとも１つの生命維持システムを備え得る。例えば、図１４に示すように、各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、そのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３とともに、システム２００が統合ユニットとなるようにシステムコントローラ２６０とともに支持構造物２０５（例えば、剛体金属枠）に取り付けられ得る。

【0054】

図１を参照して上述した海藻バイオリアクタ２０及び図１４を参照して後述する海藻バイオリアクタ２２０、４２０など、異なるタイプの海藻バイオリアクタをここに説明する。各海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、別個の容量の培養培地１を含むとともに数月又は数年といった長期間にわたって別個の容量の培養培地１中で海藻バイオマスを成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な少なくとも１つの海藻バイオリアクタ装置を備え得る。例示として、システム２１０、２１１、２１２及び／又は２１３における各海藻バイオリアクタ装置の態様は、例えば図２及び３を参照して上述したような海藻バイオリアクタ装置２１、例えば図１６及び１７を参照して後述するような海藻バイオリアクタ装置２２１、並びに／又は例えば図１６及び２３を参照して後述するような海藻バイオリアクタ装置４２１と同様であり、各反復及び配列は１０、２００、２１０、２１１、２１２及び／又は２１３のものとともに本開示の一部であり得る。

【0055】

１つの海藻バイオリアクタ装置２２１を有する海藻バイオリアクタ２２０の一例を、例えば、図２６の左上に示す。２つの拡張スロット２９７が点線で描かれ、さらに２つの海藻バイオリアクタ装置が追加され得ることを示す。図１４及び１５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２０と同様の海藻バイオリアクタ２２０が、海藻バイオリアクタ装置２２１、海藻バイオリアクタ装置２２２、海藻バイオリアクタ装置２２３及び／又は海藻バイオリアクタ装置２２４を含む複数の海藻バイオリアクタ装置を備えていてもよい。本例では、バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４は、海藻システム２００が異なる海藻種の交雑であるのか、又は１つの海藻種の大量生産の目的のために最適化されているのかに応じて相互に類似及び／又は同一であり得る。

【0056】

図１４及び１５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ２２０の各海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４は、海藻システム２００の目的及びシステム２００内の海藻バイオリアクタシステム２１０の役割に応じて異なる態様で機能し得る。交雑のシナリオでは、例えば、バイオリアクタ装置２２１は第１の容量の培養培地１に第１の種の雄性配偶体などの海藻細胞の第１の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２２は第２の容量の培養培地１に第２の種の雄性配偶体などの海藻細胞の第２の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２３は第３の容量の培養培地１に第１及び／又は第２の種の雄性配偶体に適合した種の雌性配偶体などの海藻細胞の第３の培養物を含みかつそれを成長させるように最適化され得るものであり、バイオリアクタ装置２２４は第１又は第２の培養物の一方を受容してそれを第４の容量の培養培地１中で第３の培養物と組み合わせ、それらを接合して異なる種の胞子体（すなわち、コンブ種苗）とすることを可能とし得る。このシナリオでは、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、システムコントローラ２６０並びにそれらのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって、異なる種及び／又はタイプの海藻細胞を成長させるとともにそれらの繁殖を誘導するのに最適な条件を維持するように独立して動作可能であり、新たな交雑種を効率的に産出し又は配偶体及び胞子体の周知の交雑種を産出することを可能とし得る。

【0057】

図１４及び１５に示すように、例えば、各海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３の海藻バイオリアクタも、その目的に応じて海藻システム２００内で異なる役割を果たし得る。大量生産のシナリオでは、例えば、海藻システム２１０及び２１１の上位海藻バイオリアクタは海藻バイオリアクタ２２０と同様であり、したがって第１の容量の培養培地１中の雄性配偶体及び第２の容量の培養培地１中の雌性配偶体を成長させるように最適化され、海藻システム２１２及び２１３の下位海藻バイオリアクタは海藻バイオリアクタ４２０と同様であり、したがって第３の容量の培養培地１に雄性配偶体及び雌性配偶体を受容して組み合わせるように最適化され、それらを効率的に接合して同種の胞子体（すなわち、コンブ種苗）となることを可能とし得る。このシナリオでは、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３は、ここでも、システムコントローラ２６０並びにそれらのそれぞれの生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって、異なる種及び／又はタイプの海藻細胞を成長させるとともにそれらの繁殖を誘導するのに最適な条件を維持するように独立して動作可能であり、特定の品種の海藻の配偶体及び胞子体を効率的に産出することを可能とし得る。

【0058】

交雑又は大量生産のシナリオのいずれかにおいて、海藻システム２００は、海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２及び２１３又はそれらの要素を相互に流通して配置するための配管及び関連する接続部の任意の構成を備え得る。交雑のシナリオでは、例えば、システム２００は、海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２及び２２３を海藻バイオリアクタ装置２２４と流通して配置するための配管及び接続部を備え得る。大量生産のシナリオでは、例えば、システム２００は、上位システムが（例えば、後述の拡散ノズル３００を介して）下位システムに重力供給され得るように、上位のシステム２１０、２１１を下位のシステム２１２、２１３と流通して配置するための配管及び接続部を備え得る。

【0059】

海藻システム２００は、装置２２１、４２１などのような任意数の海藻バイオリアクタ装置を備えるバイオリアクタ２２０、４２０などのような任意数又は任意タイプの海藻バイオリアクタを含む任意数及び／又は任意タイプの海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１、２１２、２１３などを備え得る。システム２００の一例を、例えば、図２６に示す。ここに記載されるいずれかの例を踏まえると、海藻バイオリアクタシステム２１０は海藻バイオリアクタ装置２２１からなり、各海藻バイオリアクタシステム２１１、２１２及び２１３は海藻バイオリアクタ装置２２１又は４２１のような３個の海藻バイオリアクタ装置を備え、システムコントローラ２６０は温度ＡＣ配電ボックス２９８並びに生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によってシステム２１０、２１１、２１２及び２１３を制御するように動作可能であり得る。例えば、システム２００の他の例を図２７に示す。上位海藻バイオリアクタシステム２１０、２１１は第１の温度ＡＣ配電ボックス２９８、生命維持システム５００、５０１及びシステムコントローラ２６０によって（例えば、無線接続を介して）動作可能であり、下位海藻バイオリアクタシステム２１２、２１３は第２の温度ＡＣ配電ボックス２９９、生命維持システム５００、５０１及びシステムコントローラ２６０によって（例えば、無線接続を介して）動作可能である。

【0060】

図２６及び２７に示すように、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０は、単一のタンクとして図示されているが、ここに記載される任意の態様の供給手段１４０、２４０及び／又は３４０を備え得る。

【0061】

上記のように、各個々の海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３はそれ自体の生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３を備え、その各々が最適な成長条件を維持するようにシステムコントローラ２６０によって独立して動作可能であり得る。各生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３は、ある状況では、システムコントローラ２６０からほとんど又は全くサポートされずに動作可能な自己完結型の独立動作可能な制御モジュールを備え得る。システム５００、５０１、５０２及び５０３の例示的な態様を、ここではシステム５００を参照して説明する。図１５に示すように、例えば、システム５００は、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０、ＡＣ配電システム５１１、制御ボックス５１２、ＤＣ電源５１３、データ送受信機５１４並びに複数のケーブル、管及び／又はそれらの間に延在する配線を備え得る。

【0062】

ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０の態様は、ここに記載されるＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段２４０又はそれらのいずれかの対応物の態様と同様であり得る。図１５に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０は、ＣＯ_２及び／又は空気を各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４にそれらの間に延在する配管システム５１６を通じて分配するように１以上のＣＯ_２タンク５１５によって動作可能なＣＯ_２ソレノイド及び空気ポンプを備え得る。ＡＣ配電システム５１１は、グリッドからＡＣ電力を受けて、制御ボックス５１２から出力された制御信号に応じて、ＡＣ電力をＣＯ_２及び／又は空気供給手段５１０のＣＯ_２ソレノイド及び空気ポンプに向け、配管システム５１６を通じて各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４に送出されるＣＯ_２及び／又は空気の量を独立して調整することを可能とするように動作可能な回路を備え得る。図２６及び２７に示すように、例えば、ＡＣ配電システム５１１は、ＡＣ配電ボックス２９８、２９９を備えていてもよい。ＤＣ電源５１３は、ＡＣ配電システム５１１の回路からＡＣ電力を受けてそれを制御ボックス５１２による使用のためのＤＣ電力に変換するように動作可能な整流器を備え得る。

【0063】

図１５に示すように、例えば、制御ボックス５１２は、システムコントローラ２６０からデータ送受信機５１４を介してデータ及び／又は制御信号を受信し、各バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４のセンサ（例えば、ｐＨ又は温度センサ）からそれらの間に延在するデータ送受信機５１７を通じてデータを受信し、受信した制御信号及び／又はデータに応じて、ＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は任意のバイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素の一方又は両方に制御信号を出力するように、ＤＣ電源５１３からのＤＣ電力によって動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアを備え得る。データ送受信機５１４及びデータ送受信機５１７は、有線データ接続として図示されているが、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ、ＷｉＦｉなどで構成された無線データ接続であってもよい。

【0064】

したがって、ここに記載されかつ図１４及び１５に図示されるように、例えば、制御ボックス５１２は、システムコントローラ２６０からシステムレベル制御信号（例えば、維持又は停止）を受信し、バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４から（例えば、オンボードセンサから）フィードバックデータを受信し、制御信号に照らして各装置２２１、２２２、２２３及び２２４についてフィードバックデータを同時に解析し、それらのそれぞれのフィードバックデータのその解析に基づいてＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は各装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素の一方又は両方について個別化された制御信号を生成し、かつ／又は個別化された制御信号をＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段５１０並びに／又は装置２２１、２２２、２２３及び２２４の動作要素に出力するように動作可能であり得る。

【0065】

上述した海藻システム１０のシステムコントローラ１６０と同様に、海藻システム２００のシステムコントローラ２６０は、海藻バイオリアクタシステム２１０のバイオリアクタ２２０並びに各対応の海藻バイオリアクタシステム２１１、２１２及び２１３の各対応のバイオリアクタ（例えば、バイオリアクタ４２０など）において海藻を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能なハードウェア及び／又はソフトウェアを備え得る。図１４に示すように、例えば、システムコントローラ２６０は、１以上の処理要素、データ送受信機及び同様の構成要素とともに動作可能なハウジング２６１及び表示要素２６２を備え得る。

【0066】

図１４に示すように、例えば、ハウジング２６１は、剛体材料からなる自立構造物を備え得る。剛体材料は、支持構造物２０５上にシステムコントローラ２６０の要素を支持及び／又は収容するとともにそれらの要素のヒートシンクとして作用するように動作可能な金属材料（例えば、ダイヤモンドプレート）を備え得る。処理要素２６３は、ハウジング２６１内に位置し、システム２００の他の要素からデータを受信してシステム２００の他の要素に制御信号を送信するように動作可能なデータ処理要素を備え得る。例えば、処理要素２６３は、データを受信及び処理しかつ／又はここに記載される制御信号を生成及び出力するように（例えば、メモリに記憶された）ソフトウェアによって動作可能なプロセッサ、メモリ及び／又は送受信機の１以上を備え得る。

【0067】

表示要素２６２は、グラフィカルユーザインターフェースをユーザに提示し、そのユーザからのタッチベースの入力を受信するように処理要素２６３によって動作可能なタッチスクリーンディスプレイを備え得る。図１４に示すように、例えば、処理要素２６３は、動作命令を（例えば、人間及び／又はコンピュータのオペレータから）受信し、フィードバックデータを生命維持システム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３から受信し、命令及び／若しくはフィードバックデータをローカル（例えば、オンボードチップ）及び／若しくはリモート処理要素（例えば、インターネットを介してアクセス可能なＡＩ搭載システムなど）の任意の組合せによって解析し、それらのそれぞれの命令及びフィードバックデータのその解析に基づいて各生命維持システム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３について個別化された制御信号を生成し、かつ／又は個別化された制御信号をシステム５００、５０１、５０２及び／若しくは５０３に出力するように動作可能なデータ接続を確立及び維持するための通信バス又は他の任意の有線及び／若しくは無線データ通信ハードウェアを備え得る。

【0068】

システムコントローラ２６０の全部又は一部は、図１４では生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３の付近にあるものとして図示されているが、例えば、海藻システム２００から遠隔に位置してもよい。例えば、生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３の各制御ボックス５１２は、ローカルにデータを処理し及び／又は制御信号を生成するように動作可能なマイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ４０など）を備えていてもよく、システムコントローラ２６０の全部又は一部はクラウドにあってもよく、インターネットを介してデータを受信し及び／又は制御信号を出力するように動作可能であってもよいことを意味する。本例を踏まえて、クラウドベースのバージョンのシステムコントローラ２６０（例えば、システムコントローラ１６０など）が、任意数の生命維持システム５００、５０１、５０２、５０３などを監視及び制御し得る。図２７に示すように、例えば、システムコントローラ２６０のクラウドベースの実施形態は、生命維持システム５００、５０１、５０２及び５０３によって同様に動作可能であり得る。

【0069】

配偶体のための海藻バイオリアクタ装置の実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で配偶体を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置を参照してここに説明する。一部の態様を、例えば、図１４に示す海藻システム２１０の海藻バイオリアクタ装置２２１を参照して説明するが、代替的にシステム２１０の任意のバイオリアクタ装置２２２、２２３若しくは２２４及び／又は海藻システム２１１、２１２若しくは２１３の任意の対応するバイオリアクタ装置を参照して説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置２２１の多数の潜在的な構成がここに記載され、各々は、下記の相違点を除いて、ここに記載される他の海藻バイオリアクタ装置のものと同様であり得る態様を有する。

【0070】

海藻バイオリアクタ装置２２１は、所定容量の培養培地１中に海藻細胞の培養物を含んで成長させるように、生命維持システム５００及びシステムコントローラ２６０によって動作可能であり得る。バイオリアクタ装置２２１の態様は、所定容量の培養培地１中で配偶体を成長させるのに最適な条件を維持するように最適化され得る。図１４、１５、１６、１７及び／又は１８に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置２２１は、エンクロージャ２３０、ハウジング２３１、取付けアセンブリ２３２、モータ２３３、温度制御ユニット２３４、培養培地センサ２３５、光源２３６、ベントフィルタ３３７、ポート２３８、ポート２３９及びバルブ３００を備え得る。

【0071】

図１４及び１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、ハウジング２３１を周囲光から遮蔽する剛体材料から構成され得るものであり、それにより、ハウジング２３１に封入された所定容量の培養培地１に含まれる任意の海藻細胞に適用される光スペクトルを慎重に制御することが可能となる。剛体材料は、木材及び／又は木材のような高分子材料を備え得る。図１６及び１８に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、外壁２４４、アクセスドア２４５、光フィルタリングウインドウ２４６及びフロー制御メータ３６４を備え得る。

【0072】

エンクロージャ２３０も、エンクロージャ３０と同様に、遮光性であり得る。ただし、（例えば、エンクロージャ３０と同様の）エンクロージャ２３０は、光フィルタリングウインドウ２４６を含み得るため光制御型としても記載され得るものであり、それが遮光性であり又は周囲光のフィルタ処理された部分をエンクロージャ２３０に選択的に投入するように動作可能であり得ることを意味する。図１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０の外壁２４４は、それらの端部において取り付けられて矩形を画定する６枚の壁を備え得る。前方壁（外壁）２４４は、アクセス開口部及びそれに（例えば、ヒンジによって）取外し可能に取り付けられたアクセスドア２４５を備えていてもよく、それにより、前方壁２４４を通じてエンクロージャ２３０の内部にアクセスするのが容易となる。光フィルタリングウインドウ２４６は、アクセスドア２４５を通じて延在する開口部にわたり、そこに取り付けられ得る。図１６に示すように、例えば、エンクロージャ２３０は、常時開放され又は（例えば、カバーを除去し又はシェードを開放することによって）選択的に開放されて特定の波長の光をエンクロージャ２３０内に含まれる海藻に導入し得る光フィルタリングウインドウ２４６を除いて（例えば、上記エンクロージャ３０と同様の）遮光性エンクロージャであってもよい。本実施例では、光フィルタリングウインドウ２４６は、例えば、青色光に曝露することによって海藻培養物を「有性化する」ことなくエンクロージャ２３０内部の視認を可能とするように動作可能な青色光フィルタリング要素を備え得る。有性化するとは、海藻バイオマスが青色光（又は他の色相）に応じて卵子及び配偶子を形成することを誘発することを意味する。

【0073】

汚染を回避するため、海藻バイオリアクタ装置２２１は、アクセスドア２４５を開放することなく長期間（例えば、数週間又は数月）にわたって動作し得る。光フィルタリングウインドウ２４６は、エンクロージャ２３０内部を視認し、常時又は選択的にその期間中に海藻培養物を特定の光に曝露することを可能とし得る。フロー制御メータ３６４は、エンクロージャ２３０外部の温度に関連する温度データをその期間中に規則的な間隔で生命維持システム５００に出力し得る。

【0074】

図１７に示すように、例えば、ハウジング２３１は、所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器２５２を画定する壁２５１を備え得る。図１８に示すように、例えば、容器２５２は、フランジ２５３を有する開放上部及びフランジ２５４を有する開放下部を有する筒形状を備え得る。上述したハウジング３１とは異なり、ハウジング２３１はサーマルジャケットを含まず、その代わりに温度制御ユニット２３４によってその重量及びシステム２００における流体接続数を減少させ得る。ハウジング２３１は、軽量であるため、フランジ２５３の下面によってエンクロージャ２３０の内面から吊設され得る。

【0075】

図１７において右側及び図１８に示すように、例えば、取付けアセンブリ２３２は、取付けプレート２６００、センサ支持管２６０１、軸受シャフト２６０２、モータマウント２６０３、駆動シャフト２６６及びブレード２６７を備え得る。ここに記載する他の取付けアセンブリと同様に、取付けアセンブリ２３２もオートクレーブ可能であり得る。

【0076】

図１７に示すように、例えば、取付けプレート２６００は、容器２５２を封止して周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するように動作可能なリムシール２７０によってフランジ２５３に取外し可能に取り付けられ得る。センサ支持管２６０１は、容器２５２の開放下部に向けて取付けプレート２６００に取り付けられてそれを通じて延在する中空管を備え得る。軸受シャフト２６０２は、取付けプレート２６００に取り付けられてそこから上向きに延在する中空管を備え得る。モータマウント２６０３は、軸受シャフト２６０２の上部に固定的に取り付けられ、そこを通じて延在する開口部を備え得る。軸受シャフトの下部は、取付けプレート２６００を通じて延在し得る。

【0077】

モータ２３３は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意のタイプの電動モータを備え得る。図１７の右側に示すように、例えば、モータ２３３は、モータマウント２６０３の上部に取り付けられて、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止する気密封止を形成し得る。モータ２３３の出力シャフトは、モータマウント２６０３の開口部及び軸受シャフト２６０２の中空管を通じて容器２５２内に向けられてもよい。上記を踏まえて、駆動シャフト２６６の一端は周囲空気が容器２５２に侵入するのをさらに防止するように動作可能な回転軸受を有するモータ２３３の出力シャフト（例えば、駆動シャフトカプラ６５など）に取り付けられ、駆動シャフト２６６の他端はブレード２６７に取り付けられ得る。ブレード２６７自体は、ここに記載されるいずれかのブレード６７、６７－１、６７－２、６７－３、６７－４、６７－５、６７－６又は６７－７と同様であり得る。

【0078】

温度制御ユニット２３４は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意の冷却デバイスを備え得る。図１８に示すように、例えば、温度制御ユニット２３４は、ハウジング２３１の壁２５１に取り付けられた温度センサ２５５、エンクロージャ２３０に取り付けられたフロー制御メータ３６４、（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００の制御ボックス５１２からの制御信号及び／又はシステムコントローラ２６０からの制御信号に応じて、ファン及びペルチェ冷却器を利用して容器２５２を冷却する半導体空調デバイスを備え得る。温度制御ユニット２３４の取付け面は、エンクロージャ２３０の１つの壁に取り付けられ、温度制御ユニット２３４の冷却部分は、それらをハウジング２３１に近づけて位置決めするようにエンクロージャ２３０の開口部を通じて延在するペルチェ冷却器及びファンを備え得る。例示として、温度制御ユニット２３４は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ又は他のいずれかの競合他社によって販売されるものと同様のＡＣＴ－ＴＥＣ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒを備え得る。

【0079】

図１８に示すように、例えば、培養培地センサ２３５は、容器２５２内の所定容量の培養培地１の１以上の特徴に関連するデータを（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００に出力し得る。培養培地センサ２３５の態様は、上述した培養培地センサ３５の態様と同様であり得る。図１８に示すように、例えば、培養培地センサ２３５は、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するとともに容器２５２内でセンサ２３５の検知端２８０を位置決めするようにセンサ支持管２６０１内に取り付けられ得る。上記のように、検知端２８０は、４ピン軍用アナログ接続部などの電力／データ接続部を用いて培養培地１のｐＨレベルに関連するデータを出力するように動作可能なｐＨセンサを備え得る。

【0080】

光源２３６は、（例えば、図１５に示すような）生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な任意の照明デバイスを備え得る。光源２３６の態様は、上述した光源３６の態様と同様であり得る。図１８に示すように、例えば、光源２３６は、エンクロージャ２３０の内面に同様に取り付けられ、様々なＬＥＤのクラスタ及び／又はストリップを備え得るものであり、それらは、半透明ハウジング２３１に向けられ、青色相、赤色相及び海藻を成長させるのに適した他の任意の色相など、様々な色相の光をハウジング２３１に向けるように生命維持システム５００によって動作可能である。

【0081】

ポート２３８は、容器２５２内の所定容量の培養培地１から廃液を除去するとともに追加容量の培養培地１を容器２５２に追加するように動作可能な導管及び／又は配管を備え得る。図１８に示すように、例えば、ポート２３８の一端は取付けプレート２６００を通じて容器２５２の内部に延在する送出管を備え、ポート２３８の他端は上清出口３４９と流通する管３３２に取り付けられた第１の分岐及び培養培地供給手段３５０と流通する管３３３に取り付けられた第２の分岐を有するＹ字コネクタを備え得る。上清出口３４９は、所定容量の培養培地１から所定量の上清を手動で除去するように動作可能なシリンジポート及び／又は生命維持システム５００に応じて所定量の上清を除去するように動作可能なポンプを備え得る。図１８に示すように、例えば、管３３２は、上清が容器２５２に逆流するのを防止するように動作可能な逆止バルブ３３６を備え得る。

【0082】

培養培地供給手段３５０の態様は、上述の培養培地供給手段１５０の態様と同様であり得る。例えば、培養培地供給手段３５０は、生命維持システム５００からの制御信号に応じて追加容量の培養培地１を追加するように動作可能なポンプ又はソレノイドを備え得る。図１８に示すように、例えば、ライン（管）３３３は、機械式水フィルタなど、汚染物質が容器２５２に侵入するのを防止するように動作可能な培地フィルタ３３５及び／又はそれが容器２５２に侵入する前に追加の培養培地１を滅菌するように生命維持システム５００からの制御信号によって動作可能なインラインＵＶ－Ｃ ＬＥＤ滅菌器を備え得る。

【0083】

ポート２３９は、培養培地１上のヘッドスペースを過剰に加圧することになる過剰量のＣＯ_２及び／又は空気などの排気ガスを容器２５２から除去するように動作可能な導管及び／又は配管を備え得る。図１８に示すように、ポート２３９の下端はヘッドスペース内に延在し、ポート２３９の上端は通気排気部３４８と流通して管３３１に取り付けられ、過剰量のＣＯ_２及び／又は空気をヘッドスペースから除去するための通路を提供し得る。ベントフィルタ３３７は、記載した動作方法のいずれかによってそこに真空が形成される場合に、フィルタ処理されていない周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止し得る。図１８に示すように、例えば、ベントフィルタ３３７は、周囲空気が容器２５２に侵入するのを防止するようにポート２３９の上端に取り付けられ得る。

【0084】

図１７に示すように、例えば、バルブ３００は、容器２５２の開放下部を封止し、ＣＯ_２及び／又は空気を容器２５２内の培養培地１内に拡散させ、容器２５２から培養培地１を除去し得る。図２２に示すように、例えば、バルブ３００はまた、汚染物質が容器２５２に侵入するのを防止する洗浄モードで動作可能となり得る。少なくともこれらの理由のため、バルブ３００又はポート３８はＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１内に拡散させるのに効果的に使用され得るが、海藻バイオリアクタ装置２２１のバルブ３００はバイオリアクタ装置２１のポート３８を超える特定の有利な効果を有し得る。図２０、２１及び／又は２２に示すように、例えば、バルブ３００は、バルブ本体３０１、リムシール３０２、除去ポート３０３、洗浄ポート３０４、送出ポート３０５及び制御ホイール３０６を備え得る。

【0085】

図２０及び２１に示すように、例えば、バルブ本体３０１は、フランジ３０７及び排水チャンバ３０８とともに上部を画定するように形成された（例えば、金属から３Ｄ印刷又は加工された）概ね筒状の剛体構造物を備え得る。フランジ３０７は、容器２５２及び排水チャンバ３０８の開放下部を封止するように、リムシール３０２によって半透明ハウジング２３１のフランジ２５４に取り付けられ得る。（例えば、リムシール２７０と同様の）リムシール３０２は、型締圧力をフランジ２５４、３０７に付与することによって漏出を防止するように動作可能なネジ式アクチュエータ３０９を備え得る。除去ポート３０３は、バルブ本体３０１の第１のチャネル内に螺合され、排水チャンバ３０８につながる除去ポートチャネル３１０を画定する内面を有し得る。洗浄ポート３０４は、バルブ本体３０１の第２のチャネル内に螺合され、排水チャンバ３０８につながる洗浄ポートチャネル３１１を画定する内面を有し得る。

【0086】

図２１に示すように、例えば、送出ポート３０５は、バルブ本体３０１の第３のチャネル内部に摺動可能に取り付けられ、排水チャンバ３０８につながる送出ポートチャネル３１２を画定する内面を有し得る。送出ポート３０５及び送出ポートチャネル３１２の下部は、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、後述するＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０から）受容し、それを排水チャンバ３０８に向けることになる。送出ポート３０５の上部は受容したＣＯ_２及び／又は空気を排水チャンバ３０８内に拡散させてそれを培養培地１を通じて気泡化させることを可能とするように動作可能なノズル３１４を備え得る。

【0087】

図２１に示すように、例えば、制御ホイール３０６は、バルブ本体３０１に回転可能に取り付けられ、それを通じて延在する中心開口部を備え得る。送出ポート３０５は、バルブ本体３０１の第３のチャネル及び制御ホイール３０６の中心開口部を通じて可動であり得る。送出ポート３０５は、制御ホイール３０６の対応する雌ネジに係合可能な雄ネジを備えていてもよく、それにより、制御ホイール３０６を第１の方向（例えば、時計回り）に回転させると送出ポート３０５は排水チャンバ３０８に向かって移動し、ホイール３０６を第２の方向（例えば、反時計回り）に回転させると送出ポート３０５はチャンバ３０８から遠ざかる。図２１に示すように、例えば、送出ポート３０５は、ポート３０５の外面がポート３０３及び３０４の前方に位置決めされてそれらをチャンバ３０８から封止するまで制御ホイール３０６が第１の方向に回転されると、除去ポート３０３及び洗浄ポート３０４を閉じることになる。逆に、図２２に示すように、例えば、送出ポート３０５は、ポート３０５の外面がポート３０３及び３０４から離れて位置決めされてチャンバ３０８との流通を確立するまで制御ホイール３０６が第２の方向に回転されると、除去ポート３０３及び洗浄ポート３０４を開放することになる。ノズル３１４が送出ポート３０５の上面にあるため、ノズル３１４のフローはポート３０３及び３０４の開放及び／又は閉塞によっては影響を受けない。

【0088】

ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な電気機械的デバイスを備え得る。ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０の例示的な態様を、例えば、４個の独立動作可能なバイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４を含むものとして図１４に示す、海藻システム２１０の海藻バイオリアクタ２２０での使用に最適化された電気機械的デバイスの構成を参照してここに説明する。記載される態様は拡縮可能であり、一部の態様は海藻システム２１１、２１２、２１３などにおいて対応する海藻バイオリアクタでの使用のために反復され得ることを意味する。図１８に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０は、管３６１、入口フィルタ３６２、アダプタ３６３、フロー制御メータ３６４、エアポンプ３６５、フロースロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０を備え得る。

【0089】

図１８に示すように、例えば、管３６１は、送出ポート３０５から、エアポンプ３６５につながる第１の分岐及びＣＯ_２タンク３７０につながる第２の分岐を有するＹ字コネクタに向かって延在し得る。入口フィルタ３６２、アダプタ３６３及びフロー制御メータ３６４の各々は、Ｙ字コネクタの前段の位置にある管３６１とインラインとなり得る。入口フィルタ３６２は、ＣＯ_２及び／又は空気から汚染物質を、それが送出ポート３０５に侵入して培養培地１内に拡散されないように除去し得る。アダプタ３６３は、エンクロージャ２３０の開口部を通じて延在してそれに取り付けられ、周囲空気を投入することなく管３６１をエンクロージャ２３０内に通すことを可能とし得る。フロー制御メータ３６４は、エンクロージャ２３０の内面に取り付けられ、管３６１を通じて容器２５２に向かって生命維持システム５００まで流れるＣＯ_２及び／又は空気の体積流量に関連するデータを出力するように動作可能であり得る。

【0090】

エアポンプ３６５は、生命維持システム５００の制御ボックス５１２から出力される制御信号によって動作可能な１以上の電動エアポンプを備え得る。図１８に示すように、例えば、制御信号に応じて動作可能な複数のエアポンプ並びに海藻バイオリアクタ２２０の海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４の個々の出力を含む配電盤を備え得る。Ｙ字コネクタの後段の管３６１の第１の分岐は、制御信号によって作動されていない場合にＣＯ_２がエアポンプ３６５から漏出するのを防止するように動作可能な逆止バルブを備え得る。Ｙ字コネクタの後段の管３６１の第２の分岐は、スロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０を備え得る。ＣＯ_２スプリッタ３６９は、海藻バイオリアクタ装置２２１、２２２、２２３及び２２４に対する個々の出力を含み得る。ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８は、ＣＯ_２タンク３７０からのＣＯ_２の１以上のフローを個々の出力に向けるように生命維持システム５００からの制御信号によって動作可能であり得る。フロースロットル３６７は、１以上の出力から流れる空気に対するＣＯ_２の割合に影響を与え得る。

【0091】

上述したように、海藻バイオリアクタシステム２１０は、シリンジを用いて手動で又はポンプを用いて自動的に除去するなどして、負圧を利用して所定容量の培養培地１から上清及び／又は廃液を除去し得る。より一層バイオセキュアな態様で上清及び／又は廃液を容器２５２から除去するように動作可能な代わりの配管構成によるシステム２１０の変形実施形態として、例えば、代替の海藻バイオリアクタシステム２１０^＊を図１９に示す。システム２１０とは異なり、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、シリンジを用いる場合にあり得るように、容器２５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気若しくは他の汚染物質に曝露することなく上清及び／又は廃液を除去するのに正圧を利用し得る。

【0092】

図１９に示すように、例えば、ポート２３９は、通気排気部３４８につながる第１の分岐６３３及び三方バルブ６９９の（例えば、左側を向く）第１のポートにつながる第２の分岐６３４を有するＹ字コネクタを備える管６３１に取り付けられ得る。管６３１は、通気及びブランケットエアフィルタなどのインラインフィルタ６３７を備え得る。第１の分岐６３３は、通気排気部３４８に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ６３８を備え得る。図１９に示すように、例えば、ポート２３８は、培養培地供給手段３５０につながる第１の分岐６３５及び上清出口３４９につながる第２の分岐６３６を有するＹ字コネクタを備える管６３２に取り付けられ得る。第１の分岐６３５は、培養培地供給手段３５０に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ６３９を備え得る。第２の分岐６３６は、バックアップする必要がある場合に、上清出口３４９から容器２５２内に戻る上清及び／又は廃液のフローを防止するように動作可能な逆止バルブ６４０を備え得る。図１９に示すように、例えば、上清出口３４９は、培養培地１から除去された所定量の上清及び／又は廃液を受容する水盤又はドレインを備え得る。

【0093】

図１９に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段３４０、管３６１、入口フィルタ３６２、アダプタ３６３、フロー制御メータ３６４、エアポンプ３６５、フロースロットル３６７、ＣＯ_２ソレノイドバンク３６８、ＣＯ_２スプリッタ３６９及びＣＯ_２タンク３７０の各々は、図２４を参照して上述したのと同様であり得る。ただし、海藻システム２００^＊では、管３６１は三方バルブ６９９の（例えば、下側を向く）第２のポートにつながり、供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気は三方バルブ６９９の（例えば、右側を向く）第３のポートに出力され得る。

【0094】

この配管構成によって、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、結果として供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１上のヘッドスペース内に方向転換するように動作可能となり得る。この方向転換は、ＣＯ_２及び／又は空気のフローが容器２５２のヘッドスペースに侵入して正圧を生成するように、供給手段３４０にＣＯ_２及び／又は空気のフローを出力させ、三方バルブ６９９の第１のポートを開放し、ピンチバルブ６３８を閉じることによって行われる。より大きな及び／又は速い加圧が必要な場合には、供給手段３４０から出力されるＣＯ_２及び／又は空気の全てが利用されることを確保するように三方バルブ６９９の第２のポートが閉じられてもよい。

【0095】

正圧が得られると、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊は、その後に、容器２５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気に曝露することなく上清及び／又は廃液を培養培地１から除去するように動作可能となり得る。図１９に示すように、例えば、ヘッドスペースを正圧に加圧した後にバルブ６３９を閉じるとともにバルブ６４１を開放することで、上清及び／又は廃液のフローを、管６３２の第２の分岐６３６を通じて上清出口３４９内に流出させて廃棄することになる。ポート２３８は、上清及び／又は廃液のほとんどが存在するハウジング２３１の上側又は中央部分に向かってのみ延在していればよく、これはそれらの除去に必要となる正圧の量を低減し得る。図１９に示すように、例えば、ライン（管）６３２のＹ字コネクタは、システム２１０^＊が上清及び／又は廃液を容器２５２から除去していない場合に供給手段１５０からの追加容量の培養培地１が出口３４９に流入するのを防止するように傾斜され得る。

【0096】

図１９に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊における各バルブは、システム２１０^＊が所定のスケジュールに基づいて、及び／又は培養培地センサ２３５若しくは他のセンサによって出力されるもの（例えば、ｐＨレベル）など、培養培地１に関連するデータに応じて、上清及び／又は廃液除去モードに切り換えられ得るように、生命維持システム５００からの制御信号によって電子的に作動され得る。もちろん、海藻バイオリアクタシステム２１０^＊における任意のバルブが手動で操作されてもよい。例えば、バルブ６３８、６３９及び６４１の各々は、ピンチバルブからなり得る。

【0097】

胞子体のための海藻バイオリアクタ装置の実施例
本開示の態様を、所定容量の培養培地１中で胞子体を成長させるのに最適な条件を維持するように動作可能な例示的な海藻バイオリアクタ装置を参照してここに説明する。一部の態様を、例えば、図１４に示す海藻システム２１２の海藻バイオリアクタ装置４２１を参照して説明するが、代替的にシステム２１２の任意のバイオリアクタ装置４２２、４２３若しくは４２４及び／又は海藻システム２１０、２１１若しくは２１３の任意の対応するバイオリアクタ装置を参照して説明することもできる。海藻バイオリアクタ装置４２１の多数の潜在的な構成がここに記載され、各々は、下記の相違点を除いて、ここに記載される他の海藻バイオリアクタ装置のものと同様であり得る態様を有する。

【0098】

海藻バイオリアクタ装置４２１は、所定容量の培養培地１中に海藻細胞の培養物を含んで成長させるように、生命維持システム５０２及びシステムコントローラ２６０によって動作可能であり得る。バイオリアクタ装置４２１の態様は、培養培地１中で胞子体を成長させるのに最適な条件を維持するように最適化され得る。図２３、２４及び／又は２５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタ装置４２１は、エンクロージャ４３０、ハウジング４３１、取付けアセンブリ４３２、温度制御ユニット４３４、培養培地センサ４３５、光源４３６、ポート４３８、ポート４３９及びストロー４９０を備え得る。

【0099】

エンクロージャ４３０の態様は、上述したエンクロージャ２３０のそれらの対応する態様と同様であるが、外壁（例えば、図１６の壁２４４のようなもの（４４４））、アクセスドア（例えば、ドア２４５のようなもの（４４５））、光フィルタリングウインドウ（例えば、ウインドウ２４６のようなもの（４４６））及び周囲温度センサ（例えば、センサ２４７のようなもの（４４７））など、４００番台の符号が付されている。本実施例では、光フィルタリングウインドウ４４６は、青色光をエンクロージャ４３０に投入することによって海藻培養物を「有性化」するように動作可能な光フィルタリング要素を備え得る。上記を踏まえて、エンクロージャ４３０は、ここに与えられる実施例に従って遮光又は光制御型としても記載され得る。

【0100】

汚染を回避するため、海藻バイオリアクタ装置４２１は、装置２２１と同様に、アクセスドア４４５を開放することなく長期間（例えば、数週間又は数月）にわたって動作し得る。光フィルタリングウインドウ４４６は、エンクロージャ４３０内部を視認し、選択的にその期間中に海藻培養物に影響を与えることを可能とし得る。周囲温度センサ４４７は、エンクロージャ４３０外部の温度に関連する温度データをその期間中に規則的な間隔で生命維持システム５０２に出力し得る。

【0101】

図２３に示すように、例えば、ハウジング４３１は、所定容量の培養培地１を含むようにサイズ取りされた容器４５２を画定する壁４５１を備え得る。図２４に示すように、例えば、容器４５２は、フランジ４５３を有する開放上部及び閉塞下部４５４を有する筒形状を備え得る。上述したハウジング３１とは異なり、ハウジング４３１も、ハウジング２３１と同様に、サーマルジャケットを含まなくてもよく、代わりに温度制御ユニット４３４を用いる。ハウジング４３１は、フランジ４５３の下面によってエンクロージャ４３０の内面から吊設され得る。上記を踏まえて、容器４５２も、透光性容器として記載され得る。

【0102】

モータ２３３、ブレード２６７及び関連する要素を省略することによって、取付けアセンブリ４３２は、取付けアセンブリ２３２よりも比較的簡素となり得る。図２４において右側に示すように、例えば、取付けアセンブリ４３２は、取付けプレート４６０、センサ支持管４６１及び支持ラック４６２を備え得る。取付けアセンブリ４３２も、ここに記載される他の取付けアセンブリと同様に、オートクレーブ可能であり得る。

【0103】

図２３に示すように、例えば、取付けプレート４６０は、容器４５２を封止して周囲空気が容器４５２に侵入するのを防止するように動作可能なネジ接続部によってフランジ４５３に取外し可能に取り付けられ得る。センサ支持管４６１は、取付けプレート４６０に取り付けられてそれを通じて容器４５２の閉塞下部に向かって延在する中空管を備え得る。支持構造物（支持ラック）４６２は、取付けプレート４６０に取り付けられるとともにそこから上向きに延在してポート４３８、ポート４３９及びストロー４９０のための鉛直支持を与える剛体管及びプレートを備えていてもよい。

【0104】

例えば、図２４に示す、センサ４３５（例えばその検知端４８０）、光源４３６、ポート４３８及び／又はポート４３９等の温度制御ユニット４３４の態様は、システム４１２の要素がシステム４１０の生命維持システム５００ではなく生命維持システム５０２に対してデータを出力し及び／又はそこからの制御信号に応じ得ることを除いて、例えば、上述しかつ図１８に示す、センサ２３５（例えばその検知端２８０）、光源２３６、ポート２３８及びポート２３９等の温度制御ユニット２３４の態様と同一であり得る。

【0105】

図２４に示すように、例えば、ポート４３８の一端は、取付けプレート４６０を通じて容器４５２の内側部分に延在する送出管を備え、ポート４３８の他端は、廃液引抜き部４４９と流通する管４３２に取り付けられた第１の分岐及び培養培地供給手段４５０と流通する管４３３に取り付けられた第２の分岐を有するＹ字コネクタを備え得る。廃液引抜き部４４９は、ドレイン又は他の廃棄処分の形態につながることになる。上清出口３４９と同様に、廃液引抜き部４４９も、所定容量の培養培地１から所定量の上清を手動で除去するように動作可能なシリンジポート及び／又は生命維持システム５０２に応じて所定量の廃液を除去するように動作可能なポンプを備え得る。図２４に示すように、例えば、管４３２も、上清が容器４５２に逆流するのを防止するように動作可能な逆止バルブ４３６０を備え得る。

【0106】

図２４に示すように、培養培地供給手段４５０の態様は、（例えば管又はライン３３３のような）ライン（管）４３３及び（例えば図１８の培地フィルタ３３５のような）培地フィルタ４３５０など、上述した培養培地供給手段３５０の対応する態様と同一であり得る。通気排気部４４８及びベントフィルタ４３７などのポート４３９の態様も、上述したポート４３９の対応する態様と同一であり得る。海藻バイオリアクタ装置４２１から拡散バルブ３００が省略されるため（例えば、図２４）、ストロー４９０は、ＣＯ_２及び／又は空気を、海藻バイオリアクタ装置２１（例えば、図４）のポート３８と同様に容器４５２の下部に送出するのに利用され得る。図２４に示すように、例えば、ストロー４９０の下端は容器４５２の下部内に延在し、ストロー４９０の上端はＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０と流通する管４９１に取り付けられ得る。入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３は、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０の前段の位置において管４９１とインラインとなり得る。入口フィルタ４９２はＣＯ_２及び／又は空気からの汚染物質をストロー４９０に侵入しないように除去し得る。フロー制御メータ４９３は、エンクロージャ４３０に取り付けられ、管４９１を通じて流れるＣＯ_２及び／又は空気の体積流量に関連するデータを生命維持システム５０２に出力するように動作可能であり得る。

【0107】

図２４に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２のＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０の態様は、海藻バイオリアクタシステム２１０のＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０の対応する態様と同一であり得るが、生命維持システム５０２の（例えば、制御ボックス５１２と同様の）対応する制御ボックスから出力される制御信号によって動作可能な電気機械的デバイスを有し得る。これらの態様は拡縮可能であるため、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段２４０、４４０は、同じＣＯ_２及び／又は空気供給システムの一部であってもよく、したがって、ＣＯ_２及び／又は空気供給を海藻システム２１０、２１１、２１２及び２１３の任意の海藻バイオリアクタ装置に送出するように最適化され得る。

【0108】

上述したように、海藻バイオリアクタシステム２１２は、所定容量の培養培地１中で成長する胞子体を、シリンジを用いて手動で又はポンプを用いて自動的にそれらを除去するなどして、サンプリング又は採取するのに負圧を利用し得る。より一層バイオセキュアな態様で胞子体を容器４５２からサンプリング又は採取するように動作可能な代わりの配管構成によるシステム２１２の変形実施形態として、例えば、代替の海藻バイオリアクタシステム２１２^＊を図２５に示す。システム２１２とは異なり、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊は、シリンジを用いる場合にあり得るように、容器４５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気若しくは他の汚染物質に曝露することなく、胞子体をサンプリング又は採取するのに正圧を利用し得る。

【0109】

図２５に示すように、例えば、ポート４３９は、通気排気部４４８につながる第１の分岐７３４及び三方バルブ７９９の（例えば、左側を向く）第１のポートにつながる第２の分岐７３２を有するＹ字コネクタを備える管７３１に取り付けられ得る。管７３１は、通気及びブランケットエアフィルタなどのインラインフィルタ７３７を備え得る。第１の分岐７３４は、通気排気部４４８に出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７３８を備え得る。図２５に示すように、例えば、ポート４３８は、培養培地供給手段４５０につながるとともに供給手段４５０を出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７３９を備える管７３３に取り付けられ得る。

【0110】

図２５に示すように、例えば、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段４４０、通気排気部４４８、培養培地供給手段４５０、入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３の各々は、図２４を参照して上述したのと同様であり得る。ただし、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊では、ストロー４９０が、三方バルブ７９９の（例えば、下側を向く）第２のポートにつながる第１の分岐７９３及び引抜き出口（廃液引抜き部）４４９につながる第２の分岐７９４を有するＹ字コネクタを備える管７９１に取り付けられ得る。第１の分岐７９３は、入口フィルタ４９２及びフロー制御メータ４９３とインラインであり得る。第２の分岐７９４は、引抜き出口４４９を出入りするフローを停止させるように動作可能なバルブ７９５を備え得る。図２５に示すように、例えば、引抜き出口４４９は、培養培地１からサンプリング又は採取された所定量の胞子体を回収する管又は容器を備え得る。供給手段４４０から出力されたＣＯ_２及び／又は空気は、三方バルブ７９９の（例えば、右側を向く）第３のポートに出力され得る。

【0111】

したがって、その配管構成によって、海藻バイオリアクタシステム４１０^＊は、供給手段４４０から出力されたＣＯ_２及び／又は空気を培養培地１上のヘッドスペース内に方向転換するように動作可能であり得る。この方向転換は、ＣＯ_２及び／又は空気のフローが容器４５２のヘッドスペースに侵入して正圧を生成するように、供給手段４４０にＣＯ_２及び／又は空気のフローを出力させ、三方バルブ７９９の第１のポートを開放し、バルブ７３８を閉じることによって行われる。

【0112】

正圧が得られると、海藻バイオリアクタシステム４１０^＊は、その後に、容器４５２を開放することなく及び／又はそれ以外に培養培地１を周囲空気に曝露することなく、培養培地１中の胞子体をサンプリング又は採取するように動作可能となり得る。図２５に示すように、例えば、ヘッドスペースを正圧に加圧した後にバルブ７３９を閉じるとともにバルブ７９５を開放することで、胞子体を含む培養培地１のフローを、引抜き出口４４９内に管７９１の第２の分岐７９４を通じてストロー４９０から流出させて回収することになる。図２５に示すように、例えば、ストロー４９０は、ハウジング４３１の閉じた下部４５４に向けて延在し得る。一方、海藻バイオリアクタシステムのポート２３８は、上清及び／又は廃液のほとんどが存在し得るハウジング４３１の上側又は中央部分に向かってのみ延在していればよい。

【0113】

図２５に示すように、例えば、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊における各バルブは、システム２１２^＊が所定のスケジュールに基づいて、及び／又は培養培地センサ４３５若しくは他のセンサによって出力されるもの（例えば、ｐＨレベル）など、培養培地１に関連するデータに応じてサンプリング又は採取モードに切り換えられ得るように、生命維持システム５００からの制御信号によって電子的に作動され得る。もちろん、海藻バイオリアクタシステム２１２^＊における任意のバルブが手動で操作されてもよい。例えば、バルブ７３８、７３９及び７９５の各々は、ピンチバルブからなり得る。

【0114】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムを組み立てる例示的な方法
海藻バイオリアクタ装置２１を組み立てる方法を、上記を引き続き参照してここに説明する。遮光性エンクロージャ３０の床板４１、後方壁４２及び後方天板４３が、図７に示す例と同様の開放剛体構造物を形成するように相互に取り付けられ得る。図３及び７に示すように、例えば、光源３６の要素は、後方壁４２に取り付けられ、熱的に結合され得る。図８及び／又は９に示すように、例えば、ハウジング８６は、後方壁４２及びそこに位置するマイクロコントローラ４０の要素に取り付けられ得る。図３に示すように、例えば、ポンプ３４のポンプボックス７７が、ポンプマウント７６によって後方天板４３に取り付けられ得る。

【0115】

図５に示すように、例えば、取付けプレート６０、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、モータマウント６３、フィルタマウント６４、駆動シャフトカプラ６５、駆動シャフト６６及びブレード６７が、図５に示すものと同様のオートクレーブ可能な構造物を形成するように相互に取り付けられ得る。その後、これがオートクレーブ内に配置されて滅菌され得る。オートクレーブ可能な構造物が滅菌された後に、モータ３３がモータマウント６３に取り付けられ得る。図４に示すように、例えば、その後に、取付けプレート６０は、リムシール７０などの封止要素を用いて半透明容器（ハウジング）３１上に取り付けられて封着され得る。

【0116】

図３、４、５及び／又は７に示すように、例えば、センサ支持管６１、軸受シャフト６２、フィルタマウント６４及び孔６８、６９（例えば、図２及び３）のための開口部が受容開口部４６の内部に位置するように、半透明容器３１が、図７に示す開放剛体構造物に摺動挿入され、前方天板４５は後方壁４２に取り付けられ、後方天板４３に相互接続され得る。取付けプレート６０の上面は、ここで、周囲光が海藻バイオリアクタ装置２１の上部を通じてハウジング３１に達するのを防止するように板４３、４５の底面に対抗して保持されることになる。図３に示すように、例えば、入口管９０が、入口５５及び後方壁４２を通じて延在する不透明バルブアセンブリ９４に接続され得る。管９３が、出口５６及び後方壁４２を通じて延在する不透明バルブアセンブリ９４に接続され得る。

【0117】

図３及び／又は４に示すように、例えば、培養培地センサ３５が、センサ支持シャフト（センサ支持管）６１内に摺動挿入され、容器５２内部の検知端８０の位置を維持するように取付けプレート６０に取外し可能に取り付けられ得る。種々の電気／データ接続が、培養培地センサ３５からの検知データの出力並びにそのデータ及び／若しくは他のデータによる海藻バイオリアクタ装置２１の制御を促進するように行われる。図８に示すように、例えば、電力／データケーブル９５は、モータ３３をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。電力／データケーブル９６は、ポンプ３４をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。電力／データケーブル９７は、光源３６をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。図７に示すように、例えば、電力／データケーブル９５は、同様に、培養培地センサ３５の通信端８１をマイクロコントローラ４０及び／又はシステムコントローラ１６０と電気／データ通信状態とし得る。任意の有線及び／又は無線接続が利用され得る。

【0118】

図４に示すように、例えば、ベントフィルタ３７は、バルブ７１とともにフィルタマウント６４に取り付けられ得る。図７に示すように、例えば、三方バルブ９９が、ポンプボックス７７の側面に取り付けられ得る。種々の流体接続が、ＣＯ_２及び／又は空気を付加すること、培養培地１及びそこに含まれるバイオマスをサンプリングすること、並びにバイオマスを採取することを可能とするように行われ得る。そのような接続の一例を図１１に示し、システム１０を参照して説明する。そのような接続の他の例を図１２に示し、以下に記載する変更を除いてシステム１０と同様のシステム１０Ａを参照して説明する。

【0119】

システム１０は、ガスを培養培地１に付加するためにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０を利用し、培養培地１を容器５２に付加するとともに容器５２に含まれるバイオマスをサンプリング又は採取するためにポンプ３４を利用し得る。図７、８、１０及び１１に示すように、例えば、インラインフィルタ１０１を含むライン１００が、三方バルブ９９の第１のポートとＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０との間に第１の流通を確立し得る。ライン１０２が、三方バルブ９９の第２のポートとポート３９との間に第２の流通を確立し得る。ライン１０３が、三方バルブ９９の第３のポートと、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０４の第１のポートとの間に第３の流通を確立し得る。ライン１０５が、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０４の第２のポートと、ポンプ３４の第１のポートとの間に第４の流通を確立し得る。ライン１０６が、ポンプ３４の第２のポートと、培養培地１の出力フローを出口又はリザーバ１０９に向けるライン１０８につながるＹ字コネクタ１０７の第１のポートとの間に第５の流通を確立し得る。インラインフィルタ１１１を有するライン１１０が、Ｙ字コネクタ１０７の第２のポートと培養培地供給手段１５０との間に第６の流通を確立し得る。

【0120】

図１１の接続の態様は、培養培地１をバイオセキュアな態様で採取、サンプリング及び付加するのに最適化され得る。図１１に示すように、例えば、ライン１０８は一方向逆止バルブ１１２を備え、ライン１１０は一方向逆止バルブ１１３を備え、それにより、ガス付加モード、培地付加モード及び培地除去モードの間でシステム１０を切り換えることを可能とし得る。ガス付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、フィルタ１０１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２の下部に付加するように動作可能となる。培地付加モードでは、ポンプ３４が、逆止バルブ１１２が閉じられかつ逆止バルブ１１３が開放された状態で、所定容量の培養培地１を（例えば、フィルタ１１１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２に付加するように動作可能となる。培地除去モードでは、ポンプ３４が、逆止バルブ１１２が開放されかつ逆止バルブ１１３が閉じられた状態で、培養培地１を、汚染物質をそこに導入することなく（例えば、容器５２を開放することなく）、ポート３８、Ｙ字コネクタ１０７及びライン１０８を通じて容器５２からリザーバ１０９にポンプ排出することによって培養培地１を採取又はサンプリングするように動作可能となる。

【0121】

システム１０Ａは、培養培地１を容器５２に付加するためにポンプ３４を利用し、ガスを容器５２内の培養培地１に付加するとともに容器５２に含まれるバイオマスをサンプリング若しくは採取するためにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０を利用し得る。図１２に示すように、例えば、そのインラインフィルタ１０１を含むライン１００は、三方バルブ９９の第１のポートとＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０との間に前述の第１の流通を確立し得る。ライン１０２Ａが、三方バルブ９９の第２のポートと、ポート３９につながるＹ字コネクタ１０４Ａの第１のポートとの間に第２の流通を確立し得る。ライン１０３Ａが、三方バルブ９９の第３のポートと、ポート３８につながるＹ字コネクタ１０７Ａの第１のポートとの間に第３の流通を確立し得る。ライン１０５Ａが、ポート３９につながるＹ字コネクタ１０４Ａの第２のポートと、ポンプ３４の第１のポートとの間に第４の流通を確立し得る。ライン１０６Ａが、培養培地１の出力フローを培養培地リザーバ１０９に向けるＹ字コネクタ１０７Ａの第１のポートとの第５の流通を確立し得る。ライン１１０Ａが、ポンプ３４の第２のポートと培養培地供給手段１５０との間に第６の流通を確立する。

【0122】

図１２の接続の態様も、培養培地１をバイオセキュアな態様で採取、サンプリング及び付加するのに最適化され得る。図１２に示すように、例えば、システム１０Ａは、同様に、ガス付加モード、培地付加モード及び培地除去モードの間で切換え可能となり得る。ガス付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、ＣＯ_２及び／又は空気を（例えば、フィルタ１０１の作用により）汚染物質をそこに導入することなく、ポート３８を介して容器５２の下部に付加するように動作可能となる。培地付加モードでは、三方バルブ９９の第２のポートが閉じられ、ポンプ３４が、培養培地１を（例えば、フィルタ１１１の作用により）汚染物質を容器５２に導入することなく、ライン１１０、ライン１０５Ａ及びＹ字コネクタ１０７Ａの第２のポートを通じて容器５２に付加するように動作可能となる。培地除去モードでは、三方バルブ９９の第３のポートが閉じられ、逆止バルブ１１２が開放され、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０が、培養培地１上の容器５２のヘッドスペースを加圧し、それにより、汚染物質をそこに導入することなく（例えば、容器５２を開放することなく）、培養培地１及びそこに含まれる細断されたバイオマスのフローがポート３８、Ｙ字コネクタ１０７Ａ及びライン１０６Ａを通じて培養培地リザーバ１０９に向けて容器５２を出るように動作可能となる。

【0123】

図１１及び１２に示すように、例えば、フィルタ１０１及び／又はフィルタ１１１は、システム１０に流入する空気、ＣＯ_２及び／又は新たな培養培地１（例えば、水）のフローを滅菌するように動作可能なインラインＵＶ－Ｃ ＬＥＤ滅菌器を備え得る。インライン滅菌器は、ホースバーブ及び／又は３クランプエンドを用いて設置されてもよく、ここに記載する他のラインとともにオートクレーブ可能であってもよい。

【0124】

図２に示すように、例えば、上記接続が行われた後に、前方壁４４は、周囲光が容器５２に達するのを防止するように床板４１及び前方天板４５に取り付けられ得る。図７及び８に示すように、例えば、遮光性エンクロージャ３０の態様は、配偶体の効率的な生産に重要となり得る。例えば、代替の手法は、ハウジング３１を部屋に配置し、部屋全体を赤色光としてハウジング３１内部の培養培地１をその赤色光に曝露することなどによって、部屋全体にわたる光スペクトル制御を得ることであってもよい。この代替の手法は、青色光に曝露することによって培養培地１を「ｐＨレベル」に変化させることが必要となるまで、良好に作用する。これは、さもなければハウジング３１を切り離して他の部屋及び／又は排水容器５２に移動させ、培養培地１を他の部屋の他の容器５２に移動させることを要することになり、この両方とも成長速度に悪影響を与え得るものである。

【0125】

これらの例示的な組立て方法の態様は、海藻バイオリアクタ装置２２１、海藻バイオリアクタ装置４２１及びその任意の変形例に対して、上記の構造的相違に対する適宜の変更によって適用可能となり得る。例えば、海藻バイオリアクタ装置２２１、４２１の一部の態様は海藻バイオリアクタ装置２１の対応する要素よりも簡素であるので、上述した方法の一部はそれに従って簡素化され得ることも達成される。

【0126】

海藻バイオリアクタ装置及びシステムを動作させる例示的な方法
海藻システム（例えば、システム１０、２００）、海藻バイオリアクタシステム（例えば、システム２１０、２１０^＊、２１２、２１２^＊、２１３、２１４）、海藻バイオリアクタ（例えば、バイオリアクタ２０、２２０、４２０など）及び海藻バイオリアクタ装置（例えば、バイオリアクタ装置２１、２２、２３、２４、２２１、２２２、２２３、２２４、４２１、４２２、４２３、４４４など）を動作させる態様を、図１２に示す態様を参照して説明する第１の海藻方法、図５，６，及び／又は７に示す態様を参照して説明する第２の海藻方法、図４，７，１１，及び／又は１２に示す態様を参照して説明する第３の海藻方法及び図１１，１２，及び／又は１８に示す態様を参照して説明する第４の海藻方法を含む様々な海藻方法の態様を参照してここに説明する。それらの方法の各々は、マイクロコントローラ４０及び／若しくはシステムコントローラ１６０又は生命維持システム５００、５０１、５０２、５０３及び／若しくはシステムコントローラ２６０によって実行可能となり得る。

【0127】

図１２に示す態様を参照して説明するように、例えば、第１の海藻方法は、ＣＯ_２及び／若しくは空気供給手段１４０、空気供給制御バルブ１４２、ＣＯ_２供給手段１４３、ＣＯ_２供給バルブ１４４並びに／又は三方バルブ９９を動作させて空気及び／又はＣＯ_２の混合物をポート３８を通じて容器５２の下部に連続的に導入するステップを備え得る。したがって、第１の方法は、空気を培養培地１の全体を通じて規則的に循環させ、配偶体及び／又は胞子体のような培養培地１中の海藻バイオマスを最適化及び持続させるのに利用され得る。

【0128】

図５，６，及び／又は７に示す態様を参照して説明するように、例えば、第２の海藻方法は、モータ３３を動作させてブレード６７を混合方向に所定速度（例えば、約５０～約３６０ＲＰＭなど）で連続的に回転させてブレード６７の混合用の、すなわち、三日月刃形状のエッジ７４によって培養培地１を撹拌するステップ（混合ステップ）と、ブレード６７を反対方向、すなわち、細断方向により速い所定速度（例えば、約２０００～４０００ＲＰＭなど）で断続的に回転させてブレード６７の細断用の、すなわち、鎌形状のエッジ７３によって培養培地１に含まれる海藻細胞を細断するステップ（細断ステップ）と、を備え得る。混合ステップは、培養培地１並びにそこに含まれる配偶体及び／又は胞子体のバイオマスを混合方向に旋回させるステップを含み得る。細断ステップは、細断用の、すなわち、鎌形状のエッジ７３の細断能力を、バイオマスが混合方向に依然として旋回している間に鎌形状のエッジ７３を細断方向に回転させることによって高めるのに利用され得る。

【0129】

図４，７，１１，及び／又は１２に示す態様を参照して説明するように、例えば、第３の海藻方法は、培養培地センサ３５によって培養培地１のｐＨレベルを監視すること（監視ステップ）並びに所望のｐＨレベルを維持するようにＣＯ_２供給手段１４３及び／又はＣＯ_２供給バルブ１４４を変化させること（変化又は操作ステップ）によって、ＣＯ_２のその需要量に基づいて培養培地１中の海藻バイオマスの所望の代謝速度を維持するステップを備え得る。この第３の海藻方法は、ＣＯ_２消費を最大化するのに必要な最適採取率を特定することによって生産を最適化するＣＯ_２消費のフィードバックを利用するステップを備え得る。様々な変数が、変化ステップによって調整され得る。海藻バイオマスは約８０％が炭素であるため、そのシステム１０がより多くのＣＯ_２を必要とするほど、それがより多くのバイオマスを生産することになり、それにより、システム１０の任意のパラメータ（例えば、温度及び／又は栄養素）が、所望のｐＨレベルを維持するのに変化ステップにおいて導入されなければならないＣＯ_２の量に基づいてさらに調整可能となる。

【0130】

第３の海藻方法はまた、ＣＯ_２需要量に基づいて光源３６から出力される光の強度及び／又はタイプを自動的に変化させるステップを備え得る。例えば、操作ステップは、培養培地１中の特定の海藻バイオマスが光阻害されないように扱うことが可能な光源３６から出力される光の最大強度及び／又はタイプを選択するステップを備え得る。光阻害（例えば、日焼けなど）は、成長して元に戻るのに数日間を要する「太く短い（ｓｔｕｂｂｙ）受容体」をもたらすことなどによって光が光受容体（例えば、クロロフィルＡ＆Ｂ）に悪影響を及ぼす場合に起こる。したがって、培養培地センサ３５があることによって、第３の海藻方法は、光阻害が人間のオペレータによって知得されずにもたらされて成長速度の低下につながる手動制御での再発問題を解決し得る。成長速度の低下は、その低下が何故起こったのかを人間のオペレータが把握すれば光を数日間にわたって減少させることによって容易に解決され得るものである。多くの事例において、培養培地センサ３５がないために、人間のオペレータはこれを把握することができず、何もしないか又は（さらに悪いことに）光の強度を増加させてしまい、培養培地１中の海藻バイオマスの全部又は大部分を死滅させてしまう。

【0131】

図７に示す態様を参照して説明するように、例えば、第３の海藻方法の変化又は操作ステップはまた、光源３６から出力される光の強度を既知の割合（例えば、２％）だけ増加させるステップ（第１の増加ステップ）と、その増加がＣＯ_２需要量にどのように影響したかを特定するステップ（特定ステップ）と、ＣＯ_２需要量がより高く、培養が満足であることを示す場合には、光源３６から出力される光の強度を更なる既知の割合（例えば、更なる２％）だけ増加させるステップ（第２の増加ステップ）又はＣＯ_２需要量がより低く、培養が満足でない及び／若しくは光阻害されていたことを示す場合には、光の強度を更なる既知の割合（例えば、１％）だけ低減させるステップ（低減ステップ）のいずれかと、を備え得る。本実施例では、ＣＯ_２需要量が第１の増加ステップの後に増加しない場合には、第２の増加ステップは行われず、低減ステップは、増加ステップによって直前に適用された既知の割合（すなわち、上記の２％）を所定のリセット量（例えば、５０％）だけ低下させるステップと、所定量の時間（例えば、１時間）を待機するステップと、所定のリセット量を除去することによって処理を開始し及び／又は増加ステップに戻るステップと、を備え得る。

【0132】

ここに記載される第３の海藻方法は、培養培地１が光阻害されずに対処することができる最大可能光強度をシステム１０及び／又はバイオリアクタ２０が反復的に特定することを可能とすることによって、培養培地１の生産性を向上し得る。第３の海藻方法は、培養を規模拡張する際に特に有用となり得る。規模拡張では、下部には少量（例えば、２００Ｌ）の希薄藻類しか存在せず、それに過大な光を当てて容易に培養物を死滅させてしまうことになるため（１０％の光でも過大となり得る）、オペレータが調光から開始しなければならないことが多い。一般的な手動作業は、成長レベルを「目測」して、光源３６から出力される光の強度を１時間毎に５％又は１０％など増分的に時間とともに手動で増加させることである。これら一般的な手動作業は、バイオマスが高密度となるにつれて幾らか恣意的なものとなり、第３の海藻方法に関してここに記載される操作ステップ及び他のステップによって回避されるはずの非効率性をもたらしてしまう。

【0133】

第３の海藻方法はまた、温度及び栄養素など、ＣＯ_２需要量に基づく他のパラメータを最適化するステップを備え得る。図４，１１，及び／又は１２に示す態様を参照して説明するように、例えば、第３の海藻方法の操作ステップは、培養培地センサ３５からの出力に基づいて光、採取率、温度、栄養素などを最適化するように多変数解析を実行し及び／又はＡＩ／機械学習を適用するステップを備え得る。システム１０及び／又はバイオリアクタ２０は追加の検知要素を備えてもよく、第３の海藻方法の操作ステップはそれらの要素に応じて実行されてもよい。例えば、海藻バイオリアクタ装置２１は容器５２内の培養物の蛍光を測定するように動作可能な蛍光プローブを備えてもよく、第３の海藻方法は蛍光プローブによって培養培地１中の海藻バイオマスの特徴を自動的に特定するステップを備えていてもよい。更なる実施例として、海藻バイオリアクタ装置２１は、容器５２の閉塞端に隣接してハウジング３１の外部に取り付けられた光学カメラなどの光学検知要素を備えていてもよい。第３の海藻方法は、容器５２の閉塞端における培地１の濁度を測定することによって培養培地１中のバイオマスの特徴を特定するステップを備えていてもよい。

【0134】

図１１，１２，及び／又は１８に示す態様を参照して説明するように、例えば、第４の海藻方法は、容器５２又は２５２内の所定容量の培養培地１を汚染し得る逆流を防止することによって、バイオセキュアな態様で、培養培地１中の海藻バイオマスを採取するステップ、バイオマスをサンプリングするステップ並びに／又は追加容量のガス及び／若しくは培養培地１を容器５２又は２５２に追加するステップを備え得る。第４の海藻方法の態様は、システム１０、１０Ａ、及び／又は２１０によって実行され得る。

【0135】

図１１のシステム１０に関して、例えば、第４の海藻方法は、三方バルブ９９の第２のポートを閉じるとともにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０にＣＯ_２及び／又は空気をポート３８を介して容器５２に送出させることによって、ＣＯ_２及び／又は空気を容器５２の下部に付加するステップと、逆止バルブ１１２を閉じ、逆止バルブ１１３を開放し、ポンプ３４に追加容量をポート３８を介して送出させることによって、所定容量の培養培地１を容器５２に追加するステップと、逆止バルブ１１２を開放し、逆止バルブ１１３を閉じ、ポンプ３４に培養培地１及びそこに含まれる細断されたバイオマスのフローをポート３８、Ｙ字コネクタ１０７及びライン１０８を介してリザーバ１０９に向けて容器５２から送出させることによって、培養培地１をサンプリング又は採取するステップと、を備え得る。図１２のシステム１０Ａに関して、例えば、第４の海藻方法は、三方バルブ９９の第２のポートを閉じるとともにＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０にＣＯ_２及び／又は空気をポート３８を介して容器５２に送出させることによって、ＣＯ_２及び／又は空気を容器５２の下部に付加するステップと、ポンプ３４に追加容量を培養培地供給手段１５０からポート３９、ライン１０５Ａ及びライン１１０を介して容器５２に送出させることによって、所定容量の培養培地１を容器５２に追加するステップと、培養培地１及び含まれる細断されたバイオマスのフローがポート３８、Ｙ字コネクタ１０７Ａ及びライン１０６Ａを通じてリザーバ１０９に向けて容器５２を出るまで、三方バルブ９９の第３のポートを閉じ、逆止バルブ１１２を閉じ、ＣＯ_２及び／又は空気供給手段１４０に容器５２のヘッドスペースを加圧させることによって、培養培地１をサンプリング又は採取するステップと、を備え得る。容器５２のヘッドスペースをこの態様で正圧に加圧することは、汚染物質が容器５２に吸入されることを防止することにもなる。

【0136】

これらの例示的な動作方法の態様は、ここに記載される任意の海藻システム、海藻バイオリアクタシステム、海藻バイオリアクタ及び／又は海藻バイオリアクタ装置に対して、上記の構造的相違に対する適宜の変更によって適用可能となり得る。海藻バイオリアクタ装置２２１、４２１の一部の態様は海藻バイオリアクタ装置２１の対応する要素よりも簡素であるので、例えば、上述した方法の一部はそれに従って簡素化され得ることも達成される。

【0137】

本開示の原理を特定の用途に対する説明的な態様を参照してここに記載するが、本開示はこれらに限定されない。当業者及びここに与えられる教示に接した者は、更なる変形例、用途、態様及び均等物の代替は全てここに記載される態様の範囲内となることを認識するはずである。したがって、本開示は、上記記載によって限定されるものとはみなされない。

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図12】

【手続補正4】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図14】

【手続補正5】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図17】

【手続補正6】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図18】

【手続補正7】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図19】

【手続補正8】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図23】

【手続補正9】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図24】

【国際調査報告】