連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラム
【課題】中空糸膜に応じて膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、および、その方法、プログラムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される培養液に発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して培養液から濾過液を濾過する第２のポンプと、中空糸膜に培養液を供給し未濾過液を培養液に還流する第３のポンプと、各重量を計測する重量計と、各密度を記憶する記憶部と、設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、第２のポンプの出力を制御し、重量計により計測される濾過液および調整剤の重量変化から各密度に基づいて、培養液の減少量を算出し、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計により発酵原料の重量変化を監視しながら、第１のポンプの出力を制御する制御部を備える。
【解決手段】本発明は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される培養液に発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して培養液から濾過液を濾過する第２のポンプと、中空糸膜に培養液を供給し未濾過液を培養液に還流する第３のポンプと、各重量を計測する重量計と、各密度を記憶する記憶部と、設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、第２のポンプの出力を制御し、重量計により計測される濾過液および調整剤の重量変化から各密度に基づいて、培養液の減少量を算出し、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計により発酵原料の重量変化を監視しながら、第１のポンプの出力を制御する制御部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微生物や培養細胞を培養して連続的に生産物を回収する方法が存在する。具体的には、濾過膜を用いて生産物を微生物等から分離するとともに、未濾過液に含まれる微生物等を再び培養液に戻す連続発酵法が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、微生物もしくは培養細胞の培養液を、水頭圧等により比較的低い膜間差圧で濾過し、濾過液から生産物を回収し、さらに、微生物等を含む未濾過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵法が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１においては、発酵槽から限外濾過膜に培養液を連続的に供給し、微生物を含む未濾過液を再び発酵槽に還流させるとともに、濾過液から電気透析により発酵産物である乳酸を粗精製し、透析後の濾過液を再び発酵槽に還流する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７２６０号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｈ． Ｄａｎｎｅｒ， Ｌ． Ｍａｄｚｉｎｇａｉｄｚｏ， Ｃ． Ｔｈｏｍａｓｓｅｒ， Ｍ． Ｎｅｕｒｅｉｔｅｒ， Ｒ． Ｂｒａｕｎ “Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｐｏｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ” Ａｐｐｌ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ． Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ． （２００２） Ｖｏｌ．５９， ｐｐ．１６０−１６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の連続発酵法において、有機高分子等の中空糸膜を用いる場合に、膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うには、種々の問題点があった。
【０００８】
特に、特許文献１においては、発酵槽内の培養液はレベルセンサを用いて制御しており、発泡などが発生すると発酵槽内の培養液量が減少してしまうという問題があった。また、非特許文献１においては、発酵槽内へ供給される培地の量を、連続発酵運転に関与する全ての物質の重量からコンピュータ制御により供給しているため安定した連続発酵運転が可能となっているが、セラミックス膜性能を最大限に発揮できた運転にはなっていないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、使用する中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うことができる、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するため、本発明の連続発酵重量制御装置は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、記憶部と制御部とを少なくとも備えた連続発酵重量制御装置であって、前記記憶部は、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶し、前記制御部は、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記連続発酵システムは、更に、前記中空糸膜の膜間差圧を求めるための圧力を計測する圧力計を備え、前記制御部は、前記設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定するフラックス設定手段と、前記フラックス設定手段により前記設定フラックスが設定されるたびに、前記圧力計により計測される前記圧力に基づいて前記膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段と、前記フラックス設定手段により設定された前記設定フラックスと前記膜間差圧取得手段により取得された前記膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの前記設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段と、を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記記憶部は、前記中空糸膜の膜面積を、更に記憶し、前記第２ポンプ出力制御手段は、前記設定フラックスから前記膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、前記重量計により計測される前記濾過液の重量変化と前記密度に基づいて、前記算出した前記濾過液速度で前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記記憶部は、前記中空糸膜に前記培養液を供給する際の流体断面積または前記流体断面積を求めるための値を、更に記憶し、前記制御部は、設定された膜面線速度から前記流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の前記培養液が前記中空糸膜に供給されるように、前記第３のポンプの出力を制御する第３ポンプ出力制御手段、を更に備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記制御部は、前記第２ポンプ出力制御手段により出力制御される前記第２のポンプの出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、前記重量計により計測される前記濾過液の前記重量変化を取得し、前記出力値と当該重量変化との関係式を算出することにより、前記第２ポンプ出力制御手段による前記出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段、を更に備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の連続発酵システムは、所定の培養条件となるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部と、を備えた連続発酵システムであって、前記制御部は、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の連続発酵重量制御方法は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータにおいて実行される連続発酵重量制御方法であって、前記制御部において実行される、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の連続発酵重量制御プログラムは、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータに実行させるための連続発酵重量制御プログラムであって、前記制御部において、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は記録媒体に関するものであり、上記記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムによれば、有機高分子等の中空糸膜を用いる場合に膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態における連続発酵システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態が適用される連続発酵重量制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、発酵原料と調整剤と濾過液と循環液等に関するポンプと密度と重量と体積について、本実施形態の説明で用いる符号の関係を示す表である。
【図４】図４は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の連続発酵モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の限界フラック測定モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理（Ｐ３キャリブレーション）の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施例の連続発酵モード運転において書き出されたデータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において書き出されたデータの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。特に、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための連続発酵システムを例示するものであって、本発明をこの連続発酵システムに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の連続発酵システムにも等しく適用し得るものである。例えば、以下の実施形態においてはシステム全体を連続発酵システムと呼ぶことがあるが、特許請求の範囲に規定する本発明は、このシステム全体のうちの一部であってもよい。
【００２２】
［連続発酵システムの構成］
まず、本実施形態における連続発酵システムの構成の一例について、図１を参照して以下に説明する。ここで、図１は、本実施形態における連続発酵システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態における連続発酵システムは、概略的に、ポンプＰ１〜Ｐ４と、発酵原料、調整剤、および、濾過液を保持する容器であるタンクＴ１〜Ｔ３にそれぞれ設定され、各重量を計測する重量計Ｓ１〜Ｓ３と、微生物もしくは培養細胞の培養液を保持する発酵槽Ｔ４と、中空糸膜モジュール１０と、検出器１１と、圧力計１２と、連続発酵重量制御装置１００とを備える。なお、図１の太線は、各タンクＴ１〜Ｔ４間または中空糸膜モジュール１０との間を、発酵原料や調整剤や濾過液や培養液等の液体が流通可能に接続する管を表しており、好適には、弾性のあるチューブでもよい（例えば、ポンプＰ１〜Ｐ４としてチューブポンプを用いる場合等）。また、太線矢印の方向は、各ポンプＰ１〜Ｐ４が駆動した場合における、当該液体の流通方向を表す。なお、図１の破線は、電気的接続関係を表す。
【００２４】
このうち、ポンプＰ１〜Ｐ４は、発酵原料、調整剤、濾過液、および、培養液などの液体に圧力を付与する装置であり、好適には、チューブポンプである。また、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４は、後述する連続発酵重量制御装置１００からの信号により、その出力を制御可能に構成される。一例として、各ポンプＰは、連続発酵重量制御装置１００から送信される、出力値（例えば、最大出力を１００％としたときの値（％）や回転数）の信号を受信すると、その出力値に応じた出力を行う。
【００２５】
また、ポンプＰ１は、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプである。より具体的には、図１に示すように、ポンプＰ１は、原料タンクＴ１から発酵原料を、発酵槽Ｔ４の培養液に供給する機能を有する。
【００２６】
また、ポンプＰ２は、所定の培養条件になるように、調整剤を培養液に供給するポンプである。より具体的には、ポンプＰ２は、所定の培養条件に基づいて、調整剤タンクＴ２から調整剤を発酵槽Ｔ４の培養液に自動的に供給する機能を有する。すなわち、本実施形態において、発酵槽Ｔ４では、検出器１１の検出結果に応じて、培養液が所定の培養条件になるように、調整剤をポンプＰ２により自動で供給する自動調整機能を有することを前提とする。例えば、ｐＨメーターである検出器１１により検出される培養液のｐＨに応じて、ポンプＰ２は、検出されたｐＨが所定のｐＨよりも低い場合に、ＮａＯＨ等の中和剤を培養液に供給してもよい。なお、これに限られず、検出器１１は、発酵による泡の発生を検出して、ポンプＰ２の駆動により、発泡抑制剤（消泡剤）等の調整剤が供給されるよう制御してもよい。このように、検出器１１は、調整剤によって調整可能な培養条件の項目（ｐＨ、泡の発生など）を検出し、ポンプＰ２は、検出器１１の検出結果に連動して駆動してもよい。なお、これら制御のために、発酵槽Ｔ４は、マイクロコンピュータ等の制御装置を備えてもよい。また、発酵槽Ｔ４は、図１に示すように、発酵槽Ｔ４内の培養液を攪拌する攪拌装置１３を備える。なお、攪拌装置１３は、酸素等の供給速度を上げる必要がある場合等に攪拌速度を調整する機能等を備えてもよい。また、所定の温度となるように温度調節器を備えてもよい。このほか、発酵槽Ｔ４は、必要な気体を供給する装置等を備えるなど、公知の発酵槽にかかる製品（例えば、バイオリアクター等）の技術が採用されてもよい。
【００２７】
また、ポンプＰ３は、中空糸膜を介して培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプである。より具体的には、ポンプＰ３は、図１に示すように、中空糸膜モジュール１０の２次側を減圧することにより、フラックス（膜面濾過流束）を増加させる機能を有する。なお、本実施形態において、２次側とは、培養液が供給される１次側（未濾過液側）とは反対面（濾過液側）のことをいう。
【００２８】
また、ポンプＰ４は、中空糸膜に培養液を供給し、未濾過液を培養液に還流する第３のポンプである。より具体的には、図１に示すように、ポンプＰ４は、中空糸膜モジュール１０の１次側に培養液を供給し、濾過されなかった微生物等を含む未濾過液を、発酵槽Ｔ４に還流させる機能を有する。これにより、中空糸膜の１次側には、膜面に対し平行な流れが発生し、１次側に堆積する濾物を除去するような剪断力が与えられる。なお、この流れの速さを、膜面線速度（クロスフロー速度）という。
【００２９】
また、図１に示すように、重量計Ｓ１〜Ｓ３は、原料タンクＴ１、調整剤タンクＴ２、および、濾液タンクＴ３のそれぞれに設置され、各タンク内の液体の重量を計測する装置（例えば、重量天秤や電子天秤等）である。なお、本実施形態では、重力加速度が一定の下で実施することを想定して重量を計測しているが、これに限られず、重量計は、原理的に質量を計測するものであってもよい。
【００３０】
また、中空糸膜モジュール１０は、微生物等と生産物とを分離可能な中空糸膜であり、好適には、有機高分子の中空糸膜である。例えば、中空糸膜モジュール１０は、精密濾過膜（ＭＦ膜）等からなる多数の中空糸を、同一方向に並列に配置して、取替え可能なカートリッジとして構成したものであってもよく、公知の中空糸膜モジュールに限らず、新規な中空糸膜モジュールであってもよい。すなわち、本実施形態の連続発酵システムは、さまざまなタイプの中空糸膜（モジュール）を許容するものであり、設置された中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させる汎用性を実現することができる。
【００３１】
また、圧力計１２は、中空糸膜の１次側と２次側との圧力差（すなわち、膜間差圧）を求めるための圧力計である。例えば、圧力計１２は、中空糸膜の１次側と２次側のそれぞれに設置された２台の圧力計によって構成されてもよく、また、２次側に対する１次側の相対的な圧力差である膜間差圧を直接求めることができる差圧計（例えば、微差圧計）等であってもよい。
【００３２】
また、連続発酵重量制御装置１００は、重量計Ｓ１〜Ｓ３、圧力計１２、および、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４に接続され、重量計Ｓによる重量の計測結果に従ってポンプＰの出力を制御する等の機能を有する。ここで、図２は、本実施形態が適用される連続発酵重量制御装置１００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本実施形態に関係する部分を中心に概念的に示している。
【００３３】
図２において、連続発酵重量制御装置１００は、概略的に、制御部１０２と、入出力制御インターフェース部１０８と、記憶部１０６を備える。ここで、制御部１０２は、連続発酵重量制御装置１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等である。また、入出力制御インターフェース部１０８は、入力部１１２や、表示部１１４、重量計Ｓ１〜Ｓ３、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４、および、圧力計１２に接続されるインターフェースである。これら連続発酵重量制御装置１００の各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００３４】
このうち、記憶部１０６は、各種のデータベースやテーブルなどを格納する装置である。記憶部１０６に格納される各種のデータベースやテーブル（設定データファイル１０６ａ、および、測定データファイル１０６ｂ）は、固定ディスク装置等のストレージ手段であってもよい。例えば、記憶部１０６は、各種処理に用いる各種のプログラム、テーブル、ファイル、データベース、および、ウェブページ等を格納してもよい。
【００３５】
これら記憶部１０６の各構成要素のうち、設定データファイル１０６ａは、設定データを記憶する設定データ記憶手段である。設定データファイル１０６ａに記憶された設定データは、後述する制御部１０２によるポンプ出力制御等に利用されるデータ等である。図２に示すように、設定データは、発酵原料、濾過液、および、調整剤の各密度や、利用者または制御部１０２により設定されたフラックスである設定フラックス、中空糸膜モジュール１０における膜面積や、クロスフローの流体断面積（または当該流体断面積を求めるための値）、膜面線速度等の各種データであってもよい。このほか、設定データは、空のタンクＴ１〜Ｔ３の重量や、各種ポンプ出力制御のタイミングを設定したデータであってもよい。また、設定データは、ポンプＰの出力値（出力％や回転数など）と、実際の出力による値（実測値）との関係を示す関係式や対応テーブル等であってもよい。例えば、関係式は、最大出力を１００％としたときのポンプＰの出力値と、ポンプＰの実際の出力に応じた測定値（重量変化量、体積変化量のほか、ポンプＰ３にかかる実測フラックスや実測濾過液速度、ポンプＰ４にかかる実測循環液量など）との対応関係を規定した関係式や対応テーブル等であってもよい。なお、設定データは、予め記憶部１０６に記憶されてもよく、コンピュータを連続発酵重量制御装置１００として機能させるためのプログラムに規定されていてもよく、また、利用者に入力部１１２を介して入力されたデータであってもよく、あるいは、外部システム２００からネットワーク３００を介してダウンロード等したデータであってもよい。
【００３６】
また、測定データファイル１０６ｂは、重量計Ｓ１〜Ｓ３や圧力計１２等により計測された各種測定値のデータや、測定値に基づいて制御部１０２により算出された各種データ等を記憶する測定データ記憶手段である。ここで、図３は、発酵原料と調整剤と濾過液と循環液等に関するポンプと密度と重量と体積について、本実施形態の説明で用いる符号の関係を示す表である。
【００３７】
図３に対応関係を示すように、ポンプＰ１が駆動することにより発酵原料が培養液に供給され、原料タンクＴ１に設置された重量計Ｓ１で計測される重量Ｗ１に変化が生じる。このことは、発酵原料の密度をＤ１とすると、体積Ｖ１（＝ΔＷ１／Ｄ１）の発酵原料が供給されたことを意味する。また、ポンプＰ２が駆動することにより調整剤が培養液に供給され、調整剤タンクＴ２に設置された重量計Ｓ２で計測される重量Ｗ２に変化が生じる。これは、調整剤の密度をＤ２とすると、体積Ｖ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）の調整剤が培養液に供給されたことを意味する。また、ポンプＰ３が駆動することにより濾過液が減圧濾過され、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３で計測される重量Ｗ３に変化が生じる。これは、濾過液の密度をＤ３とすると、体積Ｖ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）の濾過液が濾過されたことを意味する。なお、ポンプＰ４が駆動しても、発酵槽Ｔ４と中空糸膜モジュール１０の間で培養液が循環するだけであるので、基本的に重量変化は生じない。
【００３８】
再び図２に戻り、測定データファイル１０６ｂに記憶される測定データは、一例として、重量計Ｓ１〜Ｓ３で計測された重量Ｗ１〜Ｗ３や、上述のように計測された重量Ｗ１〜Ｗ３と密度Ｄ１〜Ｄ３に基づいて算出された体積Ｖ１〜Ｖ３等のログデータであってもよい。このほか、測定データは、後述する制御部１０２により取得される、実測フラックスや、圧力計１２により計測される圧力（例えば膜間差圧）等であってもよい。なお、測定データに対応付けて、当該測定データが取得された日時や、連続発酵を開始してからの時間（連続発酵時間）等の情報が格納されもよい。例えば、制御部１０２の内部クロックは、後述する連続発酵モード開始からの時間をカウントして、各測定データに対応付けて、カウントした時間情報を測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。このほか、連続発酵重量制御装置１００を検出器１１に接続させて、検出結果（ｐＨなど）のログデータを測定データファイル１０６ｂに記憶させてもよく、発酵槽Ｔ４に備えられた温度計による温度のログデータを記憶させてもよい。
【００３９】
また、図２において、入出力制御インターフェース部１０８は、入力部１１２や、表示部１１４、重量計Ｓ１〜Ｓ３、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４、圧力計１２等の入出力制御を行う。ここで、入力部１１２としては、キーボード、マウス、およびマイク等を用いることができる。また、表示部１１４としては、モニタ（家庭用テレビを含む）の他、スピーカを用いることができる。なお、入力部１１２と表示部１１４が一体として形成されたタッチパネルを用いてもよい。
【００４０】
また、図２において、制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラムや、各種の処理手順等を規定したプログラム、および、所要データを格納するための内部メモリを有する。そして、制御部１０２は、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行う。制御部１０２は、機能概念的に、設定データ入力制御部１０２ａ、Ｐ３出力制御部１０２ｂ、Ｐ４出力制御部１０２ｃ、培養液減少量算出部１０２ｄ、Ｐ１出力制御部１０２ｅ、フラックス設定部１０２ｆ、膜間差圧取得部１０２ｇ、限界フラックス取得部１０２ｈ、ポンプ出力補正部１０２ｊ、および、測定結果出力部１０２ｋを備える。
【００４１】
このうち、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して、設定データを入力させるよう制御し、入力された設定データを設定データファイル１０６ａに格納する設定データ入力制御手段である。ここで、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２および表示部１１４を制御することによりＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現し、表示部１１４の表示と連動させて、利用者が入力部１１２を介して設定データを入力するよう制御してもよい。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネルの表示部１１４に、テンキーを表示させ、利用者が表示されたテンキー上で指定（例えば、シングルタップやダブルタップ等）した座標に対応する数字（数値）を、設定データとして取得してもよい。なお、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して、ポンプＰの運転開始や運転停止等の指示を入力させてもよく、これら利用者により入力された指示に応じて、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃやＰ１出力制御部１０２ｅ等に各ポンプＰを制御させてもよい。
【００４２】
また、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御する第２ポンプ出力制御手段である。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスで濾過液が濾過されるように、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を監視しながら、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに記憶された、設定フラックスおよび膜面積に基づいて、目標とする濾過液速度（「目標濾過液速度」と呼ぶ。）を算出し、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて、算出した目標濾過液速度で濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。すなわち、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、濾過液の重量変化量ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて体積変化ΔＶ３（すなわち、実測濾過液速度）を求め、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するように、ポンプＰ３の出力値を設定してもよい。
【００４３】
ここで、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる、目標濾過液速度および実測濾過液速度の算出方法の一例について説明する。フラックス（膜濾過流束）は、膜の単位面積あたりの、膜面に垂直な成分の通過量で表される（単位は、例えば［ｍ／ｄａｙ］）。一方、濾過液速度は、単位時間あたりの、膜全体を通過する濾過液の通過量である。したがって、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスに膜面積を乗ずることにより、目標濾過液速度を算出することができる。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式に基づいて、目標濾過液速度および実測濾過液速度を算出してもよい。
目標濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝設定フラックス［ｍ／ｄａｙ］×膜面積［ｃｍ２］×１００／（６０×２４）
実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝１分あたりの重量増加量ΔＷ３（ｇ／ｍｉｎ）／濾過液密度Ｄ３［ｇ／ｃｍ３］
【００４４】
なお、上記においては、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するようにポンプＰ３の出力制御を行う例を説明したが、これに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスと設定フラックスが一致するようにポンプＰ３の出力を制御してもよい。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式に基づいて、実測フラックスを算出してもよい。
実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］＝（実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］×６０×２４／膜面積［ｃｍ２］）／１００
【００４５】
また、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を行う第３ポンプ出力制御手段である。例えば、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに設定された膜面線速度で、培養液が中空糸膜上に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を行う。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度および流体断面積に基づいて、目標とする循環液量（「目標循環液量」と呼ぶ。）を算出し、当該循環液量の培養液が中空糸膜に供給されるようにポンプＰの出力値（出力％や回転数など）を決定し、ポンプＰ４に出力値を指定する信号を与えて出力制御を行ってもよい。
【００４６】
ここで、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、流体断面積の算出方法の一例について説明する。設定データファイル１０６ａに、中空糸膜上に供給される培養液の流体断面積が記憶されていない場合、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、流体断面積を求めるための値（中空糸膜モジュール１０の内径や充填率など）に基づいて、当該流体断面積（中空糸膜モジュール１０中の液通過断面積）を求めてもよい。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、以下の式に基づいて、流体断面積を算出してもよい。
流体断面積［ｃｍ２］＝（内径［ｍｍ］／２０）２×３．１４×（１００−充填率［％］）／１００
【００４７】
また、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、目標循環液量の算出方法の一例について以下に説明する。膜面線速度（クロスフロー速度）は、膜面に対し平行な流れの速さであり、一例として［ｃｍ／ｓｅｃ］の単位で表される。一方、循環液量（循環液速度）は、単位時間あたりに循環する液量、すなわち、単位時間あたりに中空糸膜上に供給される培養液の量である。したがって、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された膜面線速度に流体断面積を乗じることにより、目標循環液量を算出することができる。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、以下の式に基づいて、目標循環液量を算出してもよい。
目標循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］＝膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］×流体断面積［ｃｍ２］×６０
【００４８】
なお、上述においては、Ｐ４出力制御部１０２ｃが、算出した目標循環液量に基づいて、ポンプＰ４の出力制御を行うことを説明したが、これに限られない。例えば、膜面線速度とＰ４の出力値との関係が設定データファイル１０６ａに記憶されていれば、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、循環液量を算出することなく、設定された膜面線速度に基づいて、直接、ポンプＰ４の出力を制御してもよい。
【００４９】
ここで、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、目標とする設定値が定まると、実測値とポンプ出力値との関係式や対応テーブル等に基づいて、ポンプ出力値を決定し、ポンプＰに出力値を示す信号を与えてもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスとポンプＰ３出力値の関係式から、設定フラックスに対応する出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を信号として与えてもよい。あるいは、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、目標濾過液速度が求まると、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との関係式から出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値の信号を与えてもよい。同様に、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定された膜面線速度に基づいて、実測した膜面線速度とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値の信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、目標循環液量が定まると、実測した循環液量とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を指示する信号を与えてもよい。このように、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、目標とする値に対応する、ポンプＰの出力値を決定して、当該ポンプＰに指令を与えることで、ポンプＰからの出力によって目標とする値となるように制御する。
【００５０】
また、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段である。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３から密度Ｄ３に基づいて、濾過液の流出による培養液の減少量に相当する、濾過液の増加量ΔＶ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２により計測される調整剤の重量変化量ΔＷ２から密度Ｄ２に基づいて、培養液の増加量に相当する、調整剤の減少量ΔＶ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、濾過液の増加量ΔＶ３と調整剤の減少量ΔＶ２から、培養液の減少量（＝ΔＶ３−ΔＶ２）を算出する。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、以下の式に基づいて、培養液の減少量を算出してもよい。
培養液の減少量＝ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２
【００５１】
また、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液減少量算出部１０２ｄにより算出された培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計Ｓ１により発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御する第１ポンプ出力制御手段である。ここで、本実施形態において、「培養液の減少量分の発酵原料」とは、培養液の減少量に相当する発酵原料のことであり、具体的には、培養液の減少量と同体積の発酵原料をいう。一例として、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、以下の式に基づいて、培養液の減少量分の発酵原料の重量ΔＷ１（すなわち、供給すべき発酵原料の重量）を算出してもよい。
ΔＷ１＝培養液の減少量×Ｄ１
【００５２】
なお、上述の二式を統合すると下記の式となる。
ΔＷ１＝（ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２）×Ｄ１
【００５３】
そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、上述のように算出した供給すべき発酵原料の重量変化量ΔＷ１に一致するまで、重量計Ｓ１により計測される発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御してもよい。なお、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、設定データファイル１０６ａに記憶された、ポンプＰ３出力値と発酵原料の重量変化量の関係式に基づいて、供給すべき発酵原料の重量ΔＷ１に対応する出力値を決定し、決定した出力値を指定する信号でポンプＰ１の出力制御を行ってもよい。
【００５４】
また、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを設定するフラックス設定手段である。ここで、フラックス設定部１０２ｆは、限界フラックスを求めるため、設定フラックスを異なる値で繰り返し設定してもよい。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを、小さな値から大きな値まで昇順に繰り返し設定してもよい。なお、設定された設定フラックスで運転が始まってから膜間差圧が一定値に落ち着くまで、時間がかかるので、フラックス設定部１０２ｆは、膜間差圧取得部１０２ｇにより更新される膜間差圧が一定値に落ち着くまで、あるいは、設定フラックスを設定してから所定の時間、再設定処理を待機してもよい。
【００５５】
また、膜間差圧取得部１０２ｇは、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段である。なお、圧力計１２として差圧計を用いる場合には、直接、膜間差圧が求められるが、１次側と２次側で２台の圧力計１２が設置されている場合は、膜間差圧取得部１０２ｇは、それぞれの圧力計１２で計測された圧力値の差分を求めることにより膜間差圧を算出してもよい。ここで、膜間差圧取得部１０２ｇは、フラックス設定部１０２ｆにより設定フラックスが設定されるたびに、膜間差圧を取得し、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、定期的に膜間差圧を取得してもよく、更新される膜間差圧が一定値に落ち着いた際の膜間差圧、あるいは、設定フラックスが設定されてから所定の時間後の膜間差圧を、後述する限界フラックスを求めるための膜間差圧として取得してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、取得した膜間差圧を、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。
【００５６】
また、限界フラックス取得部１０２ｈは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスの値と、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段である。一般的に、膜間差圧ΔＰが比較的小さな値の範囲では、ΔＰに比例したフラックスが得られるが、ΔＰが大きくなるとフラックスは比例関係から離脱し、やがてΔＰに依存せず一定値に収束することになる。すなわち、膜間差圧ΔＰを増加させても、１次側に濾物が堆積するのみでフラックスは増加せず、エネルギーが無駄に消費される状態に到達することになる。そのため、膜の性能を有効に利用するには、限界フラックス内で、設定フラックスを設定することが重要となる。一例として、限界フラックス取得部１０２ｈは、「線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値」として、ΔＰとの比例関係から離脱するときの設定フラックスの値を取得してもよく、フラックスが収束する一定値を取得してもよく、あるいは、これら両者の値の範囲を示すものや、両者の値の間の任意の値であってもよい。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、取得した限界フラックスを、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。
【００５７】
また、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値（例えば、最大出力を１００％としたときの出力％や回転数など）を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を取得し、出力値と重量変化量ΔＷ３との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段である。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、出力値と重量変化量ΔＷ３について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ３出力制御部１０２ｂが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。一例として、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、設定された各出力値で、重量計Ｓ３により計測されるＷ３の重量変化を感知してから３０分間に計測した重量変化量ΔＷ３を取得して、Ｐ３出力値対濾過液速度の１点プロットとし、上記１０％〜１００％までの５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ３の出力値と濾過液速度との関係式を算出してもよい。なお、重量変化量ΔＷ３から濾過液速度を求める算出方法は、上述と同様である（濾過液速度＝ΔＷ３／Ｄ３）。
【００５８】
また、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ４のキャリブレーションを行ってもよい。なお、ポンプＰ４のキャリブレーションを行う場合は、ポンプＰ４により出力される液量を把握するために、培養液の循環用の管を、一時的に原料タンクＴ１に接続してもよい。すなわち、ポンプＰ４のキャリブレーション時（非定常時）においては、発酵槽Ｔ４から出た管を、ポンプＰ４および中空糸膜モジュール１０を介して、発酵槽Ｔ４に還流させることなく、原料タンクＴ１に接続する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ１により計測される培養液の重量変化量ΔＷ１を取得し、出力値と当該重量変化量ΔＷ１との関係式を算出することにより、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、出力値と当該重量変化量ΔＷ１について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ４出力制御部１０２ｃが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。一例として、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、設定された各出力値で、重量計Ｓ１により計測されるＷ１の重量変化を感知してから１分間に計測した重量変化量ΔＷ１を取得して１点プロットとし、上記１０％〜１００％までの５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ４の出力値と循環液量（循環液速度）との関係式を算出してもよい。なお、重量変化量ΔＷ１から循環液量を求める算出方法は、上述と同様である。
【００５９】
なお、ポンプ出力補正部１０２ｊは、関係式を算出することに限らず、単に、出力値と重量変化等との関係を示す対応テーブルを作成してもよく、作成した対応テーブルＰ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃが参照可能に、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。なお、上記と同様に、ポンプ出力補正部１０２ｊは、（定常時に）ポンプＰ１の出力値と重量計Ｓ１の重量変化量ΔＷ１との関係式や対応テーブルを求めることにより、ポンプＰ１のキャリブレーションを行ってもよい。
【００６０】
また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを表示部１１４に出力する測定結果出力手段である。ここで、測定結果出力部１０２ｋは、測定データに対応付けて、設定データファイル１０６ａに記憶された設定データを表示させてもよい。例えば、測定結果出力部１０２ｋは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスと、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧とを、表やグラフ等に対応付けて表示させてもよい。ここで、測定結果出力部１０２ｋは、一定期間（例えば、後述する連続発酵モード開始からの所定時間）が経過した場合に、チューブ交換を警告するアラームを音や表示により表示部１１４に出力してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａに記憶された空タンク重量に基づいて、原料タンクＴ１内の発酵原料や調整剤タンクＴ２内の調整剤が無くなりそうな場合に、警告音や警告表示を出力してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａに記憶された空タンク重量と制限容量に基づいて、濾液タンクＴ３内の濾過液が制限容量を超えそうな場合に、警告音や警告表示を出力してもよい。
【００６１】
このほか、制御部１０２は、重量計Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって計測され更新される各重量の値を、時系列に測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。また、制御部１０２は、連続発酵重量制御装置１００に接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、測定データファイル１０６ｂ中の測定データや設定データ等を書き出してもよく、外部システム２００に測定データ等を送信（アップロード等）してもよい。
【００６２】
以上が、連続発酵重量制御装置１００の基本的な構成である。ここで、連続発酵重量制御装置１００は、更に、通信制御インターフェース１０４を備えてもよい。通信制御インターフェース１０４は、連続発酵重量制御装置１００とネットワーク３００（またはルータ等の通信装置）との間における通信制御を行う。すなわち、通信制御インターフェース１０４は、他の端末と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。そのため、連続発酵重量制御装置１００は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワーク３００に通信可能に接続されることになる。
【００６３】
通信制御インターフェース１０４は、通信回線等に接続されるルータ等の通信装置（図示せず）に接続されるインターフェースであり、連続発酵重量制御装置１００とともに、外部システム２００が、ネットワーク３００を介して通信可能に接続されてもよい。
【００６４】
図２において、ネットワーク３００は、連続発酵重量制御装置１００と外部システム２００とを相互に接続する機能を有し、例えば、インターネット等である。また、外部システム２００は、ネットワーク３００を介して、連続発酵重量制御装置１００と相互に接続され、利用者に対して、各種液体の密度等の設定データ等に関する外部データベースや連続発酵重量制御プログラム等の外部プログラム等を実行するウェブサイトを提供する機能を有してもよい。
【００６５】
ここで、外部システム２００は、ＷＥＢサーバやＡＳＰサーバ等として構成していてもよい。また、外部システム２００のハードウェア構成は、一般に市販されるワークステーション、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置およびその付属装置により構成していてもよい。また、外部システム２００の各機能は、外部システム２００のハードウェア構成中のＣＰＵ、ディスク装置、メモリ装置、入力装置、出力装置、通信制御装置等およびそれらを制御するプログラム等により実現される。
【００６６】
以上で、本実施形態における連続発酵システムの説明を終える。
【００６７】
［連続発酵システムの処理］
次に、このように構成された本実施形態における本連続発酵システムの処理の一例について、以下に図４〜図６を参照して詳細に説明する。
【００６８】
［連続発酵モード］
まず、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の連続発酵モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。この連続発酵モードでは、微生物もしくは培養細胞の培養液から、設定された設定フラックスに応じて連続的に、発酵の生産物を含む濾過液を回収することを目的としている。なお、以下の処理においては、設定データは、設定データ入力制御部１０２ａ等の制御により、事前に設定データファイル１０６ａに格納されていることを前提として説明する。
【００６９】
図４に示すように、まず、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＡ−１）。例えば、設定データファイル１０６ａに設定された膜面線速度で培養液を循環させるために、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、下記の式１に示すように、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度と流体断面積とを乗じて目標循環液量を算出してもよい。なお、設定データファイル１０６ａに流体断面積が記憶されていない場合、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、中空糸膜モジュール１０の内径や充填率から、下記の式２に基づいて、流体断面積を求めてもよい。そして、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、ポンプＰ４の出力値と循環液量との関係式に基づいて、目標循環液量に対応する出力値を決定し、当該出力値を指定する信号を送信してポンプＰ４の出力を制御してもよい。なお、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、培養液の循環制御は、以降の処理においても継続される。
目標循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］＝膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］×流体断面積［ｃｍ２］×６０ ・・・（式１）
流体断面積［ｃｍ２］＝（内径［ｍｍ］／２０）２×３．１４×（１００−充填率［％］）／１００ ・・・（式２）
【００７０】
そして、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力制御を開始する（ステップＳＡ−２）。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスで濾過液が濾過されるように、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を監視しながら、ポンプＰ３の出力を制御する。より具体的には、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、下記の式３に示すように、設定データファイル１０６ａに記憶された、設定フラックスと膜面積とを乗じて、目標濾過液速度を算出してもよい。そして、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、下記の式４に示すように、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除して体積ΔＶ３（実測濾過液速度）を求め、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するように、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。なお、重量を監視しながら制御することに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との関係式から目標濾過液速度に対応する出力値（出力％や回転数など）を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を与えてもよい。また、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる、設定フラックスでの濾過制御は、以降の処理においても継続されるが、その制御は断続的であってもよい（例えば、９分間の運転と１分間の停止の繰り返し運転等）。なお、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、上記Ｐ４出力制御部１０２ｃによる制御開始から一定期間（濾過開始時間）待機してから当該ポンプＰ３の出力制御を開始してもよい。その際、濾過開始時間までに重量計Ｓ２で計測された重量変化ΔＷ２に相当する体積の濾過液を濾過して、全ての重量計Ｓ１〜Ｓ３をリセット（ゼロ校正）してもよい。
目標濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝設定フラックス［ｍ／ｄａｙ］×膜面積［ｃｍ２］×１００／（６０×２４） ・・・（式３）
実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝１分あたりの重量増加量ΔＷ３（ｇ／ｍｉｎ）／濾過液密度Ｄ３［ｇ／ｃｍ３］ ・・・（式４）
【００７１】
そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出する（ステップＳＡ−３）。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除して濾過液の増加量ΔＶ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２により計測される調整剤の重量変化量ΔＷ２を密度Ｄ２で除して調整剤の減少量ΔＶ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）を算出する。最後に、培養液減少量算出部１０２ｄは、濾過液の増加量ΔＶ３から調整剤の減少量ΔＶ２を減ずることにより、培養液の減少量（＝ΔＶ３−ΔＶ２）を算出する。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、以下の式５に基づいて、培養液の減少量を算出してもよい。
培養液の減少量＝ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２ ・・・（式５）
【００７２】
そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液減少量算出部１０２ｄにより算出された培養液の減少量分の発酵原料（培養液の減少量と同体積の発酵原料）が供給されるように、重量計Ｓ１により発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御する（ステップＳＡ−４）。一例として、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、下記の式６に基づいて、培養液の減少量分の発酵原料の重量ΔＷ１（すなわち、供給すべき発酵原料の重量）を算出してもよい。なお、上記式５と式６を統合すると下記の式７となる。そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、算出した供給すべき発酵原料の重量変化量ΔＷ１に一致するまで、重量計Ｓ１により計測される発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御してもよい。
ΔＷ１＝培養液の減少量×Ｄ１ ・・・（式６）
ΔＷ１＝（ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２）×Ｄ１ ・・・（式７）
【００７３】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、上記ステップＳＡ−３およびＳＡ−４の処理を、終了条件に達するまで繰り返す（ステップＳＡ−５）。すなわち、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２は、終了条件を満たさない場合（ステップＳＡ−５，Ｎｏ）、処理をステップＳＡ−３に戻し、一方、終了条件を満たした場合（ステップＳＡ−５，Ｙｅｓ）、処理を終える。終了条件は、例えば、設定データファイル１０６ａに予め設定された連続発酵運転時間等に達したことであってもよく、また、利用者により入力部１１２を介して停止ボタン等が押下されたことであってもよく、また、重量計Ｓ１またはＳ２によって計測される重量が、設定データファイル１０６ａに記憶された空のタンクＴ１またはＴ２の重量となった場合であってもよい。
【００７４】
これにて、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理が終了する。なお、以上のように測定された測定データは、測定結果出力部１０２ｋの処理により、表示部１１４に表示されてもよい。例えば、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データと、設定データファイル１０６ａに記憶された設定データとを、対応付けて表形式やグラフ形式等で表示させてもよい。例えば、重量計Ｓ１〜Ｓ３により計測された重力Ｗ１〜Ｗ３の変化や、そこから算出された体積Ｖ１〜Ｖ３の変化（例えば濾過液の積算値（＝積算Ｗ３重量増加［ｇ］／濾過液密度［ｇ／ｃｍ３］））や、培養液の減少量や、圧力計１２等により計測された膜間差圧の履歴等の各種測定値のデータや、設定フラックスの値や時間（連続発酵制御の運転開始からの時間等）等を、対応付けて表やグラフ等に表示させてもよい。
【００７５】
また、上記においては、Ｐ３出力制御部１０２ｂが、実測濾過液速度と目標濾過液速度が一致するようにポンプＰ３の出力制御を行う例を説明したが、これに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスと設定フラックスが一致するようにポンプＰ３の出力を制御してもよい。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式８に基づいて、実測フラックスを算出してもよい。また、上記においては、Ｐ４出力制御部１０２ｃが、算出した目標循環液量に基づいて、ポンプＰ４の出力制御を行うことを説明したが、これに限られず、例えば、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度とポンプＰ４の出力値との関係式に基づいて、設定された膜面線速度に対応する出力値を決定し、ポンプＰ４の出力を制御してもよい。
実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］＝（実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］×６０×２４／膜面積［ｃｍ２］）／１００ ・・・（式８）
【００７６】
また、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、関係式に基づいてポンプＰの出力値を決定することに限らず、設定データファイル１０６ａに記憶された対応テーブルに基づいて、出力値を決定してもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスとポンプＰ３出力値の対応テーブルから、設定フラックスに対応する出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を指定する信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、目標濾過液速度が求まると、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との対応テーブルから出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値の信号を与えてもよい。同様に、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、実測した膜面線速度とポンプＰ４出力値の対応テーブルから、設定された膜面線速度に対応する出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を指定する信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、目標循環液量が定まると、実測した循環液量とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を示す信号を与えてもよい。
【００７７】
また、上記においては、特に説明しなかったが、各重量変化量ΔＷは、各重量計Ｓ１〜Ｓ３によって計測され、定期的に制御部１０２により測定データファイル１０６ｂに時系列に格納された重量変化の履歴に基づいて、求める期間の差分をとることにより求めてもよい。また、これに限られず、ステップＳＡ−３〜ＳＡ−５の処理が繰り返されるたびに、重量計Ｓ１〜Ｓ３の値をリセット（ゼロ校正）することにより、繰り返し期間における重量変化量ΔＷを求めてもよい。
【００７８】
［限界フラック測定モード］
次に、限界フラック測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細について図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の限界フラック測定モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。この限界フラック測定モードでは、設定フラックスを異なる値で繰り返し設定することにより、限界フラックスを求めることを目的としている。なお、図５において、図４で参照したステップの符号（ＳＡ−１〜ＳＡ−５）と同一の符号は、同様に処理が行われることを示している。
【００７９】
まず、図５に示すように、まず、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、上述のように、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＡ−１）。
【００８０】
そして、フラックス設定部１０２ｆが第１の設定フラックスを設定すると、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、上述のように、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力制御を開始する（ステップＳＡ−２）。
【００８１】
そして、上述のように、培養液減少量算出部１０２ｄは、調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出し（ステップＳＡ−３）、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、ポンプＰ１の出力を制御して（ステップＳＡ−４）、所定の終了条件に達するまで、これらのステップＳＡ−３およびＳＡ−４の処理を繰り返す（ステップＳＡ−５）。なお、この限界フラック測定モードにおいて、ステップＳＡ−５の終了条件は、後述する膜間差圧が一定の値に落ち着いたことであってもよく、設定フラックスが設定されてから所定の時間が経過したこと等であってもよい。
【００８２】
そして、膜間差圧取得部１０２ｇは、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧を取得して、測定データファイル１０６ｂに格納する（ステップＳＡ−６）。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、微差圧計等の圧力計１２から計測された圧力をそのまま膜間差圧として取得してもよく、また、１次側と２次側に設置された各圧力計１２から計測された圧力の差分を膜間差圧として取得してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、限界フラックス測定モードが開始されると、並列的に、常時、あるいは、定期的に、更新される膜間差圧を取得してもよく、取得した膜間差圧の履歴を測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。そして、膜間差圧取得部１０２ｇは、更新される膜間差圧が一定値に落ち着いた際に上記終了条件を判定して、現在の設定フラックスに対応付けて最新の膜間差圧を、測定データファイル１０６ｂに記録してもよい。
【００８３】
そして、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスの再設定を終了するか否かを判定する（ステップＳＡ−７）。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、予め設定された設定フラックスの複数の値を全て設定し終えた場合に、終了と判定してもよい。また、後述する限界フラックス取得部１０２ｈが、限定フラックス測定モードにおいて並列的に限界フラックスの取得を試行する場合、当該限定フラックスの取得が成功した段階で、終了すると判定してもよい。
【００８４】
設定フラックスの再設定を終了しないと判定した場合（ステップＳＡ−７，Ｎｏ）、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを異なる値で再設定する（ステップＳＡ−８）。すなわち、フラックス設定部１０２ｆは、上記第１の設定フラックスに続けて、第２、第３の設定フラックスを、異なる値で再設定する。なお、設定するフラックスの異なる複数の値は、設定データファイル１０６ａ等に予め記憶されてもよく、また、フラックス設定部１０２ｆが、その都度、設定すべきフラックスを決定して設定してもよい。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスの値を、乱数表等を用いてランダムに抽出し、小さい値から順番に設定してもよい。また、フラックス設定部１０２ｆは、後述する限界フラックス取得部１０２ｈの判定により膜間差圧との線形性（比例関係）が得られない場合には、より小さな値を設定し、線形性が得られた場合は、より大きな値を設定してもよい。
【００８５】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、以上のステップＳＡ−２〜ＳＡ−８の処理を繰り返し実行する。なお、この繰り返し回数の分だけ、設定フラックスの値と膜間差圧とのプロットが得られることになる。
【００８６】
フラックス設定部１０２ｆにより設定フラックスの再設定を終了すると判定した場合（ステップＳＡ−７，Ｙｅｓ）、限界フラックス取得部１０２ｈは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスの値と、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する（ステップＳＡ−９）。一例として、限界フラックス取得部１０２ｈは、限定フラックスの値として、膜間差圧ΔＰとの比例関係から離脱するときの設定フラックスの値を取得する。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、取得した限界フラックスを、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、当該限定フラックス測定モードにおいて、上述したステップＳＡ−２〜ＳＡ−８の処理が繰り返されるたびに、限界フラックスの取得を試行してもよく、当該限定フラックスの取得が成功した段階で、ステップＳＡ−７の処理で終了と判定させ、取得した限界フラックスを測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、限界フラックス取得部１０２ｈにより取得された限界フラックスを、表示部１１４に表示させてもよい。
【００８７】
これにて、限界フラック測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理が終了する。なお、このように測定された限界フラックスの値は、上述した連続発酵モードの処理が行われる際に、測定結果出力部１０２ｋの処理により、表示部１１４に表示されてもよい。すなわち、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に設定フラックスを入力させる場合に、利用者に適正な設定フラックスの値を参照させるために、測定された限定フラックスを表示部１１４に表示してもよい。
【００８８】
［ポンプ出力補正処理］
つづいて、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の詳細について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の一例（Ｐ３キャリブレーション）を示すフローチャートである。このポンプ出力補正処理では、ポンプＰの出力値を異なる値で繰り返し設定することにより、目的の出力を得るための適正な出力値を得て、ポンプ出力制御のキャリブレーションを行うことを目的としている。なお、当該Ｐ３キャリブレーション処理は、好適には、上述した連続発酵モードや限界フラックス測定モードでの運転開始前に、毎回実行させてもよい。ただしポンプ出力補正処理では純水を利用する。
【００８９】
まず、図６に示すように、上述したステップＳＡ−１と同様に、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＢ−１）。
【００９０】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊが第１のＰ３出力値を設定すると、上述したステップＳＡ−２と同様に、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、当該設定された出力値で運転するようポンプＰ３の出力を制御する（ステップＳＢ−２）。
【００９１】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を取得し、測定データファイル１０６ｂに格納する（ステップＳＢ−３）。なお、ポンプ出力補正部１０２ｊは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化を感知してから、３０分間に計測した重量変化量ΔＷ３を取得してもよい。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、取得した重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除することにより、濾過液速度（１分あたりの濾過液の体積変化量）を算出して測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。このように、現在設定されたＰ３出力値と測定された濾過液速度によって、１点のプロットが得られる。
【００９２】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値の再設定を終了するか否かを判定する（ステップＳＢ−４）。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、予め設定されたポンプＰ３の複数の出力値を全て設定し終えた場合に、終了と判定してもよい。
【００９３】
再設定を終了しないと判定した場合（ステップＳＢ−４，Ｎｏ）、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ３の出力値を異なる値で再設定する（ステップＳＢ−５）。すなわち、ポンプ出力補正部１０２ｊは、上記第１のＰ３出力値に続けて、第２、第３のＰ３出力値を、異なる値で再設定する。なお、設定する異なる複数の出力値は、設定データファイル１０６ａ等に予め記憶されてもよく、また、ポンプ出力補正部１０２ｊが、その都度、設定すべきＰ３出力値を決定して設定してもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値を、最大出力を１００％として、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と順に設定してもよい。これに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、乱数表等を用いてランダムに出力値を設定してもよい。
【００９４】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、以上のステップＳＢ−２〜ＳＢ−５の処理を繰り返し実行する。なお、この繰り返し回数の分だけ、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３のプロットが得られることになる。
【００９５】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊによりＰ３出力値の再設定を終了すると判定した場合（ステップＳＢ−４，Ｙｅｓ）、ポンプＰ３の出力値と重量変化量ΔＷ３（または濾過液速度ΔＶ３）との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行う（ステップＳＢ−６）。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ３出力制御部１０２ｂが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。上述した例のように、ポンプ出力補正部１０２ｊが、Ｐ３出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定したとすると、上記１０％〜１００％までＰ３出力値と濾過液速度ΔＶ３の５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ３の出力値と濾過液速度（ΔＷ３／Ｄ３）との関係式を算出してもよい。
【００９６】
以上が、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の一例である。なお、求める関係式は、上述した、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３との関係式や、Ｐ３出力値と濾過液速度ΔＶ３との関係式に限られず、Ｐ３出力値と（実測）フラックスとの関係式であってもよい。なお、一例として、実測フラックスは、濾過液速度から上記式８を用いて求められる。また、線形性により関係式を求めることに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値と、ΔＷ３やΔＶ３や実測フラックス等との対応テーブル（対応表）を作成し、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。
【００９７】
また、上記ポンプ出力補正処理の説明においては、ポンプＰ３の出力制御のキャリブレーションについて説明したが、同様に、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ４の出力制御のキャリブレーションや、ポンプＰ１の出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。
【００９８】
なお、ポンプＰ４のキャリブレーションを行う場合は、ポンプＰ４により出力される液量を把握するために、培養液の循環用の管を、一時的に原料タンクＴ１に接続してもよい。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を異なる値で繰り返し設定し（例えば、順に、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％のＰ４出力値で設定し）、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ１により計測される培養液の重量変化量ΔＷ１を取得し、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１との関係式を算出することにより、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ４出力制御部１０２ｃが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。なお、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１との関係式を求めることに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力値と循環液量（循環液速度）ΔＶ１（＝ΔＷ１／培養液の密度Ｄ４）との関係式や、Ｐ４出力値と膜面線速度との関係式を求めてもよい。なお、一例として、膜面線速度は、以下の式を用いて求めることができる。
膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］＝循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］／流体断面積［ｃｍ２］／６０ ・・・（式９）
【００９９】
以上で、本実施形態の連続発酵システムにおける処理の説明を終える。
【０１００】
［実施例］
つづいて、上述した実施形態が適用される実施例について、表示画面の遷移に沿って図７〜図１６を参照して以下に説明する。
【０１０１】
なお、本実施例の連続発酵システムは、実験台上に設定できる省スペースな構成とする。原料タンクＴ１には、ナルゲン社製丸型瓶（２０Ｌ）を用い、中和剤を保持する調整剤タンクＴ２には、同社製丸型瓶（１０Ｌ）を、濾液タンクＴ３には、同社製丸型瓶（２０Ｌ）を用いる。なお、発酵槽Ｔ４は、ｐＨメーターの検出器１１とポンプＰ２による自動ｐＨ調整機能を含む各種の既成品を用いてよい。
【０１０２】
また、重量計Ｓ１は、エー・アンド・デイ社製のＨＶ−６０ＫＧＶ（商品名）（１０ｇ精度、３０ｋｇ）を用い、重量計Ｓ２は、同社製ＨＶ−１５ＫＧＶ（商品名）（５ｇ精度、１５ｋｇ）を、重量計Ｓ３は、同社製ＧＰ−３０Ｋ（商品名）（０．１ｇ精度、３０ｋｇ）を用いる。
【０１０３】
また、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４には、ヤマト科学社製ＭａｓｔｅｒＦｌｅｘ（商品名）のポンプヘッド（Ｐ１，Ｐ３：イージーロードポンプヘッド７５１８−１０、Ｐ４：イージーロードＩＩポンプヘッド７７２０１−６２）を用いる。なお、ポンプＰ１，Ｐ３は、回転数１〜１００ｒｐｍであり、０．２１〜２１ｍｌ／ｍｉｎの流量の出力が得られる。また、ポンプＰ４は、回転数１０〜６００ｒｐｍであり、最大１５００ｍｌ／ｍｉｎ（３００ｒｐｍ）の流量（圧力）が得られる。なお、ポンプの駆動源は、回転数２０〜６００ｒｐｍ、最大トルク１３ｋｇ・ｃｍ、ポンプヘッド最大取り付け数２、モーター出力ＤＣ７５Ｗ、回転速度再現性±０．２５％ＦＳ、分解能回転数：１ｒｐｍのモーターを用いてもよい。または、回転数１．６〜１００ｒｐｍ、最大トルク２６ｋｇ・ｃｍ、ポンプヘッド最大取り付け数４、モーター出力ＤＣ７５Ｗ、回転速度再現性±０．２５％ＦＳ、分解能回転数：０．１ｒｐｍのモーターを用いてもよい。
【０１０４】
また、液体を流通させる管は、ヤマト科学社製チューブ（シリコンＬ／Ｓ１４等）を用いる。圧力計１２は、長野計器社製のＣＧ６２デジタル微差圧計を用いる。なお、以上の構成は一例であり、これに限られず、また、本実施例に特記しない構成は上記実施形態で上述した構成と同様としてもよい。
【０１０５】
［連続発酵モード運転例］
まず、上記実施形態における連続発酵モードが適用される実施例（連続発酵モード運転例）について、以下に図７〜図１２を参照して説明する。ここで、図７〜図９ならびに図１１および図１２は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面例を示す図である。
【０１０６】
図７に示すように、本実施例の画面は、連続発酵モードで運転させるための「連続発酵モード」ボタンＭＡ−１と、限界フラックス測定モードで運転させるための「限界フラックス測定モード」ボタンＭＡ−２とを含み、利用者が入力部１１２を介していずれかを押下（タッチパネルにおけるシングルタップ等）することにより、各モードを選択可能になっている。なお、選択されたモードは明るく表示し、非選択のモードは暗く表示してもよい。また、画面遷移制御は、設定データ入力制御部１０２ａまたは測定結果出力部１０２ｊのいずれか又は両者が協働して行ってもよい。本実施例においては、設定データの入力の際は、設定データ入力制御部１０２ａが、入力部１１２および表示部１１４を制御してＧＵＩ画面を実現し、一方、測定データ等の表示の際は、測定結果出力部１０２ｊが、測定データ等の出力表示を担う。
【０１０７】
なお、図７では、利用者が「連続発酵モード」ボタンＭＡ−１を、入力部１１２を介して押下したことにより、既に連続発酵モードが選択されており、図示のごとく、この連続発酵モードにおいては、「入力・運転条件」タブＭＡ−１１、「実測値・算出値」タブＭＡ−１２、「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３、および、「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４が選択可能に表示されている。
【０１０８】
このうち、利用者により入力部１１２を介して「入力・運転条件」タブＭＡ−１１が押下（シングルタップ等）されると、図８に示すように、設定データ入力制御部１０２ａは、「入力・運転条件」タブＭＡ−１１の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１０９】
そして、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して各種設定データの項目を入力させるＧＵＩを実現する。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネル式の表示部１１４において、利用者が図８に示す「培地密度」をシングルタップすると、テンキーを重畳的に表示させ（図示せず）、利用者が表示されたテンキー上でシングルタップした座標に対応する数字（数値）を、培地密度の設定データとして取得してもよい。そのほか、図８に記載の項目（膜面積、ＭＤ内径、充填率、膜面線速度、設定フラックス、濾過開始時間、濾過ＯＮ／ＯＦＦ時間等）も、設定データ入力制御部１０２ａの制御により同様に設定可能である。
【０１１０】
そして、図８において、各種設定データの項目が入力され、利用者により「連続発酵開始」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードにおける運転を開始する。なお、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、「連続発酵終了」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードにおける運転を終了する。また、「連続発酵データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを書き出す処理を行う。
【０１１１】
そして、連続発酵モードの運転中または運転終了後に、利用者が「実測値・算出値」タブＭＡ−１２を押下すると、図９に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「実測値・算出値」タブＭＡ−１２の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１１２】
図９に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、連続発酵モードにおける処理により測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（重量制御関係測定値、連続発酵結果、濾過性評価結果等）を表示させる。すなわち、図９に示すように、表示される測定データは、培地（発酵原料）や中和剤（調整剤の一つ）や濾過液などの体積［Ｌ］等の重量制御関係測定値や、日時［ＹＹＹＹ／ＭＭ／ＤＤ／ＨＨ］や連続発酵時間［ｈ］や積算濾過液量［Ｌ］等の連続発酵結果、膜間差圧［ｋＰａ］や濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］や実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］等の濾過性評価結果等である。なお、膜面積［ｃｍ２］は測定データではなく設定データである。また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂにおいて、各種測定データの項目が更新されると、表示に反映させてもよい。例えば、図８に示したように、濾過ＯＮ／ＯＦＦ時間の設定データに基づいて、ポンプＰ３の９分間の運転と１分間の停止が繰り返される場合、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得される膜間差圧と、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより算出される濾過液速度と実測フラックスは、１０分に１回測定され更新されるので、測定結果出力部１０２ｋは、濾過性評価結果の表示を１０分毎に更新する。
【０１１３】
なお、測定結果出力部１０２ｋがチューブ交換やタンク交換を警告する音声出力や表示出力を行うことにより、利用者が交換時期を把握できるようにしてもよい。そして、利用者が入力部１１２を介して、図９に示す「タンク交換」ボタンや「チューブ交換」ボタンを押下（シングルタップ等）すると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードの運転を停止させる等の処理を行う。なお、「タンク交換」ボタンまたは「チューブ交換」ボタンのいずれかのボタンが押下されると、選択されたボタンを明るく表示し、非選択のボタンは暗く表示してもよい。
【０１１４】
例えば、利用者により「タンク交換」ボタンが入力部１１２を介して押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、Ｐ１出力制御部１０２ｅの制御によりポンプＰ１の運転を停止させ、Ｐ３出力制御部１０２ｂの制御によりポンプＰ３の運転を停止させる。これにより、利用者は、原料タンクＴ１と濾液タンクＴ３を同時に交換することができる。なお、その際も、Ｐ４ポンプは稼動したままである。そして、利用者により「タンク交換」ボタンが再度押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、ポンプＰ１，Ｐ３の運転を再開させ、通常の連続発酵モードに復帰する。なお、本実施例において、ポンプＰ２は、連続発酵重量制御装置１００による出力制御を受けていないが、利用者は個別にポンプＰ２の運転停止操作を行って、調整剤タンクＴ２を交換（または調整剤を充填）してもよい。
【０１１５】
また、利用者により「チューブ交換」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、Ｐ１出力制御部１０２ｅの制御によりポンプＰ１の運転を停止させ、Ｐ３出力制御部１０２ｂの制御によりポンプＰ３の運転を停止させ、Ｐ４出力制御部１０２ｃの制御によりポンプＰ４を停止させる。
【０１１６】
また、図９に示す「詳細データ記録」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２は、測定データファイル１０６ｂへの測定データの記録頻度を増加させてもよい。例えば、利用者が図９に示す「記録時間」に詳細データ記録を行う時間数（この例では、４５［ｈ］）を入力した上で「詳細データ記録」ボタンを押下すると、制御部１０２は、通常の記録頻度よりも高い頻度（例えば、１０秒／回データロギング）で、記録時間経過まで、各種測定データを測定データファイル１０６ｂに格納する。なお、図９の「詳細データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、設定データファイル１０６ａの設定データや、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（記録時間内に記録された詳細データ等）を書き出す処理を行ってもよい。ここで、図１０は、書き出されたデータの一例を示す図である。
【０１１７】
図１０に示すように、書き出されるデータは、一例として、培地密度や中和剤密度や濾過液密度、膜面積やＭＤ内径、充填率等の設定データのほか、連続発酵時間や体積（変化）や積算濾過液量や、（実測）膜面線速度、設定フラックス、膜間差圧、濾過液速度、実測フラックス等の測定データ等であり、例えば、日時に対応付けて表形式で出力される。
【０１１８】
また、利用者により入力部１１２を介して「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３が選択されると、図１１に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１１９】
図１１に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１０に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、培地（発酵原料）、中和剤（調整剤の一つ）、および、濾過液の体積変化、ならびに、積算濾過液量を、グラフ化して表示させてもよい。なお、図１１において、濾過液の体積変化が急激に０になる時点は、ポンプＰ３の運転を停止させて、濾液タンクＴ３を空にしたことを示している。また、培地または中和剤の体積変化が急激に上昇している時点は、原料タンクＴ１または調整剤タンクＴ２に培地または中和剤を補給したことを示している。
【０１２０】
また、利用者により入力部１１２を介して「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４が選択されると、図１２に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２１】
図１２に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１０に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、設定フラックスおよび実測フラックス（０．０００〜０．６００［ｍ／ｄａｙ］）、膜間差圧（０〜３０［ＫＰａ］）、設定膜面線速度（０〜１００［ｃｍ／ｓｅｃ］）の変化履歴を、グラフ化して表示させてもよい。なお、図１２において、膜間差圧は、中空糸膜の詰まり具合を表しており、図の例では上昇傾向にある。一方、実測フラックスは、図１２の表示時間において、設定フラックスをほぼ維持しているものの、表示時間経過後は、膜間差圧の上昇（詰まり具合の進行）に伴って、設定フラックスでの運転を維持できなくなる傾向にある。利用者は、このようにグラフ化された濾過性評価結果を見ることで、中空糸膜の詰まり具合や設定フラックスが適正であるか否か、中空糸膜モジュール１０の交換時期等を把握することができる。
【０１２２】
以上で、本実施例における連続発酵モード運転例の説明を終える。
【０１２３】
［限界フラックス測定モード運転例］
つづいて、上記実施形態における限界フラックス測定モードが適用される実施例（限界フラックス測定モード運転例）について、以下に図１３〜図１６を参照して説明する。ここで、図１３、図１４および図１６は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面例を示す図である。
【０１２４】
上述した図７において、利用者により「限界フラックス測定モード」ボタンＭＡ−２が入力部１１２を介して押下されると、限界フラックス測定モードが選択される。図１３に示すように、この限界フラックス測定モードにおいては、「入力・運転条件」タブＭＡ−２１、「実測値・算出値」タブＭＡ−２２、および、「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３が選択可能に表示される。
【０１２５】
このうち、利用者により入力部１１２を介して「入力・運転条件」タブＭＡ−２１が押下（シングルタップ等）されると、図１３に示すように、設定データ入力制御部１０２ａは、「入力・運転条件」タブＭＡ−２１の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２６】
そして、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して各種設定データの項目を入力させるＧＵＩを実現する。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネル式の表示部１１４において、利用者が図１３に示す「第１フラックス」の項目をシングルタップすると、テンキーを重畳的に表示させ（図示せず）、利用者が表示されたテンキー上でシングルタップした座標に対応する数字（数値）を、第１フラックスの設定データとして取得してもよい。そのほか、図１３に記載の項目（密度、膜面積、ＭＤ内径、充填率、膜面線速度、第１〜第７フラックス等）も、設定データ入力制御部１０２ａの制御により同様に設定可能である。
【０１２７】
そして、図１３において、各種設定データの項目が入力され、利用者により「限定フラックス測定開始」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、限界フラックス測定モードにおける運転を開始する。特に、本実施例の限界フラックス測定モードにおいては、フラックス設定部１０２ｆは、上述のように設定された第１〜第７のフラックスを順に設定フラックスとして再設定を行う。なお、限界フラックス測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２８】
そして、限界フラックス測定モードの運転中または運転終了後に、利用者が「実測値・算出値」タブＭＡ−２２を押下すると、図１４に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「実測値・算出値」タブＭＡ−２２の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２９】
図１４に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、設定データ（膜面積や膜面線速度や設定フラックス等の試験条件）や、限界フラックス測定モードにおける処理により測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを表示させる。なお、測定結果出力部１０２ｋは、フラックス設定部１０２ｆにより現在設定された設定フラックスを表示する。なお、図１４に示すように、表示される測定データは、日時や、限界フラックス開始からの時間カウント［ｍｉｎ］や、積算濾過液量［ｍＬ］、膜間差圧［ｋＰａ］、濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］、実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］等の限界フラックス測定実測値等である。また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂにおいて、各種測定データの項目が更新されると、表示に反映させてもよい。
【０１３０】
なお、図１４の「限界フラックス測定データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、設定データファイル１０６ａの設定データや、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（記録時間内に記録された詳細データ）を書き出す処理を行う。ここで、図１５は、書き出されたデータの一例を示す図である。
【０１３１】
図１５に示すように、書き出されるデータは、一例として、培地密度や中和剤密度や濾過液密度、膜面積やＭＤ内径、充填率や（設定）膜面線速度等の設定データのほか、時間カウント、設定フラックス（第１〜第７のフラックス）、積算濾過液量や、膜間差圧、濾過液速度、実測フラックス等の測定データ等であり、例えば、日時に対応付けて表形式で出力される。
【０１３２】
また、限界フラックス測定モードの運転中または運転終了後に、利用者が入力部１１２を介して「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３を選択すると、図１６に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１３３】
図１６に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａの設定データや測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１５に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、時間に対する膜間差圧のグラフ（図左）や、フラックスに対する膜間差圧のグラフ（図右）を表示させてもよい。なお、図１６左の膜間差圧のグラフに示すように、本実施例においては、フラックス設定部１０２ｆにより１５分間隔で第１〜第７のフラックスが再設定されるため、膜間差圧取得部１０２ｇにより設定後１５分の膜間差圧が設定フラックスに対応付けて取得される。そして、測定結果出力部１０２ｋは、取得された膜間差圧と設定フラックスとを対応付けたグラフ（図右）を表示させる。図１６右の（設定）フラックスに対する膜間差圧のグラフに示すように、フラックスが小さい領域においては、フラックスと膜間差圧は比例している。そして、徐々に比例関係から離脱し、膜間差圧をいくら上昇させても、フラックスが大きくならない収束状態に達している。なお、本実施例では、限界フラックス取得部１０２ｈは、一例として、比例関係を脱した点の設定フラックスの値（図の例では、０．３付近）を限界フラックスとして取得してもよい。
【０１３４】
以上で、本実施形態における実施例の説明を終える。
【０１３５】
以上説明したように本実施形態の連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御し、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出し、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計Ｓ１により当該発酵原料の重量変化ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御するので、中空糸膜を用いる場合に膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させることができる。また、従来では、主に、体積変化をレベルセンサ等で計測していたため、発酵槽中に泡や固形物が発生した場合に、正確な体積変化を計測することができなかったが、本実施形態によれば、重量制御とするので、泡や固形物が発生した場合であっても、発酵槽から流出または流入する液体の重量変化から、培養液の体積変化を算出して、的確なポンプ制御を行うことができる。
【０１３６】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定し、設定フラックスを設定するたびに、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧ΔＰを取得し、設定した設定フラックスと取得した膜間差圧ΔＰとの関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得するので、設置された中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させるために基準となる限界フラックスを測定することができ、連続発酵において、さまざまなタイプの中空糸膜の設置を許容する汎用性を実現することができる。
【０１３７】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定フラックスから膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて、算出した濾過液速度で濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御するので、設置された中空糸膜に応じて、正確に設定フラックスにて減圧濾過を実施することができる。
【０１３８】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定された膜面線速度から流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の培養液が中空糸膜に供給されるように、ポンプＰ４の出力を制御するので、正確に設定された膜面線速度に応じてクロスフロー方式の膜濾過を実施することができる。
【０１３９】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、ポンプＰ３の出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化ΔＷ３を取得し、出力値と当該重量変化ΔＷ３との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行うので、設定のフラックスでの正確な濾過を実施させるためにポンプ出力を補正することができる。
【０１４０】
［他の実施形態］
さて、これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施形態にて実施されてよいものである。
【０１４１】
特に上記実施形態においては、本発明を発酵分野に適用した例について説明したが、狭義の発酵であるか広義の発酵であるかを問わず、さらには学問上の発酵であるか否かを問わず、培養可能な生物種や細胞等を利用する全ての技術分野において、同様に適用することができる。
【０１４２】
また、ポンプＰ２の出力制御を行う発酵槽Ｔ４側と、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４の出力制御を行う連続発酵重量制御装置１００側との機能分散の形態は以下に限られず、同様の効果や機能を奏し得る範囲において、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、本実施形態で例示した連続発酵システムにおける、検出器１１の検出結果に応じて調整剤の自動供給を伴う発酵槽Ｔ４側の制御を、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２が行ってもよい。
【０１４３】
また、連続発酵重量制御装置１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、連続発酵重量制御装置１００は、クライアント端末（連続発酵重量制御装置１００とは別筐体）からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却するようにしてもよい。例えば、連続発酵重量制御装置１００は、入出力制御インターフェース部１０８を介して取得されると説明した重量や圧力等の値を、クエリーとしてネットワーク３００を介して外部システム２００から受信し、受信した重量や圧力値等に基づいて決定した各種ポンプＰの出力値を、外部システム２００に送信してもよい。
【０１４４】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。例えば、上述の実施形態においては、調整剤が検出器１１の検出結果に応じてポンプＰ２により自動で供給されることを前提に説明したが、これに限られず、調整剤タンクＴ２から手動にて調整剤が供給されてもよい。
【０１４５】
このほか、上記文献中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データや密度や発酵条件等の各種パラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１４６】
また、連続発酵重量制御装置１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
【０１４７】
例えば、連続発酵重量制御装置１００の各装置が備える処理機能、特に制御部１０２にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムにて実現してもよく、また、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。尚、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて連続発酵重量制御装置１００に機械的に読み取られる。すなわち、ＲＯＭまたはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶部１０６などには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として協働してＣＰＵに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、ＲＡＭにロードされることによって実行され、ＣＰＵと協働して制御部を構成する。
【０１４８】
また、このコンピュータプログラムは、連続発酵重量制御装置１００に対して任意のネットワーク３００を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記憶されていてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【０１４９】
また、本発明に係るプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよく、また、プログラム製品として構成することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、メモリーカード、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、および、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ等の任意の「可搬用の物理媒体」を含むものとする。
【０１５０】
また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【０１５１】
記憶部１０６に格納される各種のデータベース等（設定データファイル１０６ａや測定データファイル１０６ｂ等）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、および、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラム、テーブル、データベース、および、ウェブページ用ファイル等を格納する。
【０１５２】
また、連続発酵重量制御装置１００は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置として構成してもよく、また、該情報処理装置に任意の周辺装置を接続して構成してもよい。また、連続発酵重量制御装置１００は、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア（プログラム、データ等を含む）を実装することにより実現してもよい。
【０１５３】
更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
以上詳述に説明したように、本発明によれば、使用する中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムを提供することができるので、発酵関連分野のほか、医療や製薬や創薬や生物学研究や食品製造や有機化合物製造などの様々な分野において極めて有用である。
【符号の説明】
【０１５５】
１００ 連続発酵重量制御装置
１０２ 制御部
１０２ａ 設定データ入力制御部
１０２ｂ Ｐ３出力制御部
１０２ｃ Ｐ４出力制御部
１０２ｄ 培養液減少量算出部
１０２ｅ Ｐ１出力制御部
１０２ｆ フラックス測定部
１０２ｇ 膜間差圧取得部
１０２ｈ 限界フラックス取得部
１０２ｊ ポンプ出力補正部
１０４ 通信制御インターフェース部
１０６ 記憶部
１０６ａ 設定データファイル
１０６ｂ 測定データファイル
１０８ 入出力制御インターフェース部
１１２ 入力部
１１４ 表示部
１０ 中空糸膜モジュール
１１ 検出器
１２ 圧力計
１３ 攪拌装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 重量計
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ポンプ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ タンク
Ｔ４ 発酵槽
２００ 外部システム
３００ ネットワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微生物や培養細胞を培養して連続的に生産物を回収する方法が存在する。具体的には、濾過膜を用いて生産物を微生物等から分離するとともに、未濾過液に含まれる微生物等を再び培養液に戻す連続発酵法が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、微生物もしくは培養細胞の培養液を、水頭圧等により比較的低い膜間差圧で濾過し、濾過液から生産物を回収し、さらに、微生物等を含む未濾過液を培養液に保持または還流し、かつ、発酵原料を培養液に追加する連続発酵法が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１においては、発酵槽から限外濾過膜に培養液を連続的に供給し、微生物を含む未濾過液を再び発酵槽に還流させるとともに、濾過液から電気透析により発酵産物である乳酸を粗精製し、透析後の濾過液を再び発酵槽に還流する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７２６０号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｈ． Ｄａｎｎｅｒ， Ｌ． Ｍａｄｚｉｎｇａｉｄｚｏ， Ｃ． Ｔｈｏｍａｓｓｅｒ， Ｍ． Ｎｅｕｒｅｉｔｅｒ， Ｒ． Ｂｒａｕｎ “Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｐｏｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ” Ａｐｐｌ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ． Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ． （２００２） Ｖｏｌ．５９， ｐｐ．１６０−１６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の連続発酵法において、有機高分子等の中空糸膜を用いる場合に、膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うには、種々の問題点があった。
【０００８】
特に、特許文献１においては、発酵槽内の培養液はレベルセンサを用いて制御しており、発泡などが発生すると発酵槽内の培養液量が減少してしまうという問題があった。また、非特許文献１においては、発酵槽内へ供給される培地の量を、連続発酵運転に関与する全ての物質の重量からコンピュータ制御により供給しているため安定した連続発酵運転が可能となっているが、セラミックス膜性能を最大限に発揮できた運転にはなっていないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、使用する中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うことができる、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するため、本発明の連続発酵重量制御装置は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、記憶部と制御部とを少なくとも備えた連続発酵重量制御装置であって、前記記憶部は、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶し、前記制御部は、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記連続発酵システムは、更に、前記中空糸膜の膜間差圧を求めるための圧力を計測する圧力計を備え、前記制御部は、前記設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定するフラックス設定手段と、前記フラックス設定手段により前記設定フラックスが設定されるたびに、前記圧力計により計測される前記圧力に基づいて前記膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段と、前記フラックス設定手段により設定された前記設定フラックスと前記膜間差圧取得手段により取得された前記膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの前記設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段と、を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記記憶部は、前記中空糸膜の膜面積を、更に記憶し、前記第２ポンプ出力制御手段は、前記設定フラックスから前記膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、前記重量計により計測される前記濾過液の重量変化と前記密度に基づいて、前記算出した前記濾過液速度で前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記記憶部は、前記中空糸膜に前記培養液を供給する際の流体断面積または前記流体断面積を求めるための値を、更に記憶し、前記制御部は、設定された膜面線速度から前記流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の前記培養液が前記中空糸膜に供給されるように、前記第３のポンプの出力を制御する第３ポンプ出力制御手段、を更に備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の連続発酵重量制御装置は、上記記載の連続発酵重量制御装置において、前記制御部は、前記第２ポンプ出力制御手段により出力制御される前記第２のポンプの出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、前記重量計により計測される前記濾過液の前記重量変化を取得し、前記出力値と当該重量変化との関係式を算出することにより、前記第２ポンプ出力制御手段による前記出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段、を更に備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の連続発酵システムは、所定の培養条件となるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部と、を備えた連続発酵システムであって、前記制御部は、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の連続発酵重量制御方法は、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータにおいて実行される連続発酵重量制御方法であって、前記制御部において実行される、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の連続発酵重量制御プログラムは、所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、を備えた連続発酵システムに接続される、前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータに実行させるための連続発酵重量制御プログラムであって、前記制御部において、設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は記録媒体に関するものであり、上記記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムによれば、有機高分子等の中空糸膜を用いる場合に膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる連続発酵を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態における連続発酵システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態が適用される連続発酵重量制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、発酵原料と調整剤と濾過液と循環液等に関するポンプと密度と重量と体積について、本実施形態の説明で用いる符号の関係を示す表である。
【図４】図４は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の連続発酵モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の限界フラック測定モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理（Ｐ３キャリブレーション）の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施例の連続発酵モード運転において書き出されたデータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において書き出されたデータの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。特に、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための連続発酵システムを例示するものであって、本発明をこの連続発酵システムに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の連続発酵システムにも等しく適用し得るものである。例えば、以下の実施形態においてはシステム全体を連続発酵システムと呼ぶことがあるが、特許請求の範囲に規定する本発明は、このシステム全体のうちの一部であってもよい。
【００２２】
［連続発酵システムの構成］
まず、本実施形態における連続発酵システムの構成の一例について、図１を参照して以下に説明する。ここで、図１は、本実施形態における連続発酵システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態における連続発酵システムは、概略的に、ポンプＰ１〜Ｐ４と、発酵原料、調整剤、および、濾過液を保持する容器であるタンクＴ１〜Ｔ３にそれぞれ設定され、各重量を計測する重量計Ｓ１〜Ｓ３と、微生物もしくは培養細胞の培養液を保持する発酵槽Ｔ４と、中空糸膜モジュール１０と、検出器１１と、圧力計１２と、連続発酵重量制御装置１００とを備える。なお、図１の太線は、各タンクＴ１〜Ｔ４間または中空糸膜モジュール１０との間を、発酵原料や調整剤や濾過液や培養液等の液体が流通可能に接続する管を表しており、好適には、弾性のあるチューブでもよい（例えば、ポンプＰ１〜Ｐ４としてチューブポンプを用いる場合等）。また、太線矢印の方向は、各ポンプＰ１〜Ｐ４が駆動した場合における、当該液体の流通方向を表す。なお、図１の破線は、電気的接続関係を表す。
【００２４】
このうち、ポンプＰ１〜Ｐ４は、発酵原料、調整剤、濾過液、および、培養液などの液体に圧力を付与する装置であり、好適には、チューブポンプである。また、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４は、後述する連続発酵重量制御装置１００からの信号により、その出力を制御可能に構成される。一例として、各ポンプＰは、連続発酵重量制御装置１００から送信される、出力値（例えば、最大出力を１００％としたときの値（％）や回転数）の信号を受信すると、その出力値に応じた出力を行う。
【００２５】
また、ポンプＰ１は、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプである。より具体的には、図１に示すように、ポンプＰ１は、原料タンクＴ１から発酵原料を、発酵槽Ｔ４の培養液に供給する機能を有する。
【００２６】
また、ポンプＰ２は、所定の培養条件になるように、調整剤を培養液に供給するポンプである。より具体的には、ポンプＰ２は、所定の培養条件に基づいて、調整剤タンクＴ２から調整剤を発酵槽Ｔ４の培養液に自動的に供給する機能を有する。すなわち、本実施形態において、発酵槽Ｔ４では、検出器１１の検出結果に応じて、培養液が所定の培養条件になるように、調整剤をポンプＰ２により自動で供給する自動調整機能を有することを前提とする。例えば、ｐＨメーターである検出器１１により検出される培養液のｐＨに応じて、ポンプＰ２は、検出されたｐＨが所定のｐＨよりも低い場合に、ＮａＯＨ等の中和剤を培養液に供給してもよい。なお、これに限られず、検出器１１は、発酵による泡の発生を検出して、ポンプＰ２の駆動により、発泡抑制剤（消泡剤）等の調整剤が供給されるよう制御してもよい。このように、検出器１１は、調整剤によって調整可能な培養条件の項目（ｐＨ、泡の発生など）を検出し、ポンプＰ２は、検出器１１の検出結果に連動して駆動してもよい。なお、これら制御のために、発酵槽Ｔ４は、マイクロコンピュータ等の制御装置を備えてもよい。また、発酵槽Ｔ４は、図１に示すように、発酵槽Ｔ４内の培養液を攪拌する攪拌装置１３を備える。なお、攪拌装置１３は、酸素等の供給速度を上げる必要がある場合等に攪拌速度を調整する機能等を備えてもよい。また、所定の温度となるように温度調節器を備えてもよい。このほか、発酵槽Ｔ４は、必要な気体を供給する装置等を備えるなど、公知の発酵槽にかかる製品（例えば、バイオリアクター等）の技術が採用されてもよい。
【００２７】
また、ポンプＰ３は、中空糸膜を介して培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプである。より具体的には、ポンプＰ３は、図１に示すように、中空糸膜モジュール１０の２次側を減圧することにより、フラックス（膜面濾過流束）を増加させる機能を有する。なお、本実施形態において、２次側とは、培養液が供給される１次側（未濾過液側）とは反対面（濾過液側）のことをいう。
【００２８】
また、ポンプＰ４は、中空糸膜に培養液を供給し、未濾過液を培養液に還流する第３のポンプである。より具体的には、図１に示すように、ポンプＰ４は、中空糸膜モジュール１０の１次側に培養液を供給し、濾過されなかった微生物等を含む未濾過液を、発酵槽Ｔ４に還流させる機能を有する。これにより、中空糸膜の１次側には、膜面に対し平行な流れが発生し、１次側に堆積する濾物を除去するような剪断力が与えられる。なお、この流れの速さを、膜面線速度（クロスフロー速度）という。
【００２９】
また、図１に示すように、重量計Ｓ１〜Ｓ３は、原料タンクＴ１、調整剤タンクＴ２、および、濾液タンクＴ３のそれぞれに設置され、各タンク内の液体の重量を計測する装置（例えば、重量天秤や電子天秤等）である。なお、本実施形態では、重力加速度が一定の下で実施することを想定して重量を計測しているが、これに限られず、重量計は、原理的に質量を計測するものであってもよい。
【００３０】
また、中空糸膜モジュール１０は、微生物等と生産物とを分離可能な中空糸膜であり、好適には、有機高分子の中空糸膜である。例えば、中空糸膜モジュール１０は、精密濾過膜（ＭＦ膜）等からなる多数の中空糸を、同一方向に並列に配置して、取替え可能なカートリッジとして構成したものであってもよく、公知の中空糸膜モジュールに限らず、新規な中空糸膜モジュールであってもよい。すなわち、本実施形態の連続発酵システムは、さまざまなタイプの中空糸膜（モジュール）を許容するものであり、設置された中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させる汎用性を実現することができる。
【００３１】
また、圧力計１２は、中空糸膜の１次側と２次側との圧力差（すなわち、膜間差圧）を求めるための圧力計である。例えば、圧力計１２は、中空糸膜の１次側と２次側のそれぞれに設置された２台の圧力計によって構成されてもよく、また、２次側に対する１次側の相対的な圧力差である膜間差圧を直接求めることができる差圧計（例えば、微差圧計）等であってもよい。
【００３２】
また、連続発酵重量制御装置１００は、重量計Ｓ１〜Ｓ３、圧力計１２、および、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４に接続され、重量計Ｓによる重量の計測結果に従ってポンプＰの出力を制御する等の機能を有する。ここで、図２は、本実施形態が適用される連続発酵重量制御装置１００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本実施形態に関係する部分を中心に概念的に示している。
【００３３】
図２において、連続発酵重量制御装置１００は、概略的に、制御部１０２と、入出力制御インターフェース部１０８と、記憶部１０６を備える。ここで、制御部１０２は、連続発酵重量制御装置１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等である。また、入出力制御インターフェース部１０８は、入力部１１２や、表示部１１４、重量計Ｓ１〜Ｓ３、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４、および、圧力計１２に接続されるインターフェースである。これら連続発酵重量制御装置１００の各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００３４】
このうち、記憶部１０６は、各種のデータベースやテーブルなどを格納する装置である。記憶部１０６に格納される各種のデータベースやテーブル（設定データファイル１０６ａ、および、測定データファイル１０６ｂ）は、固定ディスク装置等のストレージ手段であってもよい。例えば、記憶部１０６は、各種処理に用いる各種のプログラム、テーブル、ファイル、データベース、および、ウェブページ等を格納してもよい。
【００３５】
これら記憶部１０６の各構成要素のうち、設定データファイル１０６ａは、設定データを記憶する設定データ記憶手段である。設定データファイル１０６ａに記憶された設定データは、後述する制御部１０２によるポンプ出力制御等に利用されるデータ等である。図２に示すように、設定データは、発酵原料、濾過液、および、調整剤の各密度や、利用者または制御部１０２により設定されたフラックスである設定フラックス、中空糸膜モジュール１０における膜面積や、クロスフローの流体断面積（または当該流体断面積を求めるための値）、膜面線速度等の各種データであってもよい。このほか、設定データは、空のタンクＴ１〜Ｔ３の重量や、各種ポンプ出力制御のタイミングを設定したデータであってもよい。また、設定データは、ポンプＰの出力値（出力％や回転数など）と、実際の出力による値（実測値）との関係を示す関係式や対応テーブル等であってもよい。例えば、関係式は、最大出力を１００％としたときのポンプＰの出力値と、ポンプＰの実際の出力に応じた測定値（重量変化量、体積変化量のほか、ポンプＰ３にかかる実測フラックスや実測濾過液速度、ポンプＰ４にかかる実測循環液量など）との対応関係を規定した関係式や対応テーブル等であってもよい。なお、設定データは、予め記憶部１０６に記憶されてもよく、コンピュータを連続発酵重量制御装置１００として機能させるためのプログラムに規定されていてもよく、また、利用者に入力部１１２を介して入力されたデータであってもよく、あるいは、外部システム２００からネットワーク３００を介してダウンロード等したデータであってもよい。
【００３６】
また、測定データファイル１０６ｂは、重量計Ｓ１〜Ｓ３や圧力計１２等により計測された各種測定値のデータや、測定値に基づいて制御部１０２により算出された各種データ等を記憶する測定データ記憶手段である。ここで、図３は、発酵原料と調整剤と濾過液と循環液等に関するポンプと密度と重量と体積について、本実施形態の説明で用いる符号の関係を示す表である。
【００３７】
図３に対応関係を示すように、ポンプＰ１が駆動することにより発酵原料が培養液に供給され、原料タンクＴ１に設置された重量計Ｓ１で計測される重量Ｗ１に変化が生じる。このことは、発酵原料の密度をＤ１とすると、体積Ｖ１（＝ΔＷ１／Ｄ１）の発酵原料が供給されたことを意味する。また、ポンプＰ２が駆動することにより調整剤が培養液に供給され、調整剤タンクＴ２に設置された重量計Ｓ２で計測される重量Ｗ２に変化が生じる。これは、調整剤の密度をＤ２とすると、体積Ｖ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）の調整剤が培養液に供給されたことを意味する。また、ポンプＰ３が駆動することにより濾過液が減圧濾過され、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３で計測される重量Ｗ３に変化が生じる。これは、濾過液の密度をＤ３とすると、体積Ｖ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）の濾過液が濾過されたことを意味する。なお、ポンプＰ４が駆動しても、発酵槽Ｔ４と中空糸膜モジュール１０の間で培養液が循環するだけであるので、基本的に重量変化は生じない。
【００３８】
再び図２に戻り、測定データファイル１０６ｂに記憶される測定データは、一例として、重量計Ｓ１〜Ｓ３で計測された重量Ｗ１〜Ｗ３や、上述のように計測された重量Ｗ１〜Ｗ３と密度Ｄ１〜Ｄ３に基づいて算出された体積Ｖ１〜Ｖ３等のログデータであってもよい。このほか、測定データは、後述する制御部１０２により取得される、実測フラックスや、圧力計１２により計測される圧力（例えば膜間差圧）等であってもよい。なお、測定データに対応付けて、当該測定データが取得された日時や、連続発酵を開始してからの時間（連続発酵時間）等の情報が格納されもよい。例えば、制御部１０２の内部クロックは、後述する連続発酵モード開始からの時間をカウントして、各測定データに対応付けて、カウントした時間情報を測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。このほか、連続発酵重量制御装置１００を検出器１１に接続させて、検出結果（ｐＨなど）のログデータを測定データファイル１０６ｂに記憶させてもよく、発酵槽Ｔ４に備えられた温度計による温度のログデータを記憶させてもよい。
【００３９】
また、図２において、入出力制御インターフェース部１０８は、入力部１１２や、表示部１１４、重量計Ｓ１〜Ｓ３、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４、圧力計１２等の入出力制御を行う。ここで、入力部１１２としては、キーボード、マウス、およびマイク等を用いることができる。また、表示部１１４としては、モニタ（家庭用テレビを含む）の他、スピーカを用いることができる。なお、入力部１１２と表示部１１４が一体として形成されたタッチパネルを用いてもよい。
【００４０】
また、図２において、制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラムや、各種の処理手順等を規定したプログラム、および、所要データを格納するための内部メモリを有する。そして、制御部１０２は、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行う。制御部１０２は、機能概念的に、設定データ入力制御部１０２ａ、Ｐ３出力制御部１０２ｂ、Ｐ４出力制御部１０２ｃ、培養液減少量算出部１０２ｄ、Ｐ１出力制御部１０２ｅ、フラックス設定部１０２ｆ、膜間差圧取得部１０２ｇ、限界フラックス取得部１０２ｈ、ポンプ出力補正部１０２ｊ、および、測定結果出力部１０２ｋを備える。
【００４１】
このうち、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して、設定データを入力させるよう制御し、入力された設定データを設定データファイル１０６ａに格納する設定データ入力制御手段である。ここで、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２および表示部１１４を制御することによりＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現し、表示部１１４の表示と連動させて、利用者が入力部１１２を介して設定データを入力するよう制御してもよい。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネルの表示部１１４に、テンキーを表示させ、利用者が表示されたテンキー上で指定（例えば、シングルタップやダブルタップ等）した座標に対応する数字（数値）を、設定データとして取得してもよい。なお、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して、ポンプＰの運転開始や運転停止等の指示を入力させてもよく、これら利用者により入力された指示に応じて、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃやＰ１出力制御部１０２ｅ等に各ポンプＰを制御させてもよい。
【００４２】
また、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御する第２ポンプ出力制御手段である。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスで濾過液が濾過されるように、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を監視しながら、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに記憶された、設定フラックスおよび膜面積に基づいて、目標とする濾過液速度（「目標濾過液速度」と呼ぶ。）を算出し、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて、算出した目標濾過液速度で濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。すなわち、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、濾過液の重量変化量ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて体積変化ΔＶ３（すなわち、実測濾過液速度）を求め、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するように、ポンプＰ３の出力値を設定してもよい。
【００４３】
ここで、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる、目標濾過液速度および実測濾過液速度の算出方法の一例について説明する。フラックス（膜濾過流束）は、膜の単位面積あたりの、膜面に垂直な成分の通過量で表される（単位は、例えば［ｍ／ｄａｙ］）。一方、濾過液速度は、単位時間あたりの、膜全体を通過する濾過液の通過量である。したがって、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスに膜面積を乗ずることにより、目標濾過液速度を算出することができる。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式に基づいて、目標濾過液速度および実測濾過液速度を算出してもよい。
目標濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝設定フラックス［ｍ／ｄａｙ］×膜面積［ｃｍ２］×１００／（６０×２４）
実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝１分あたりの重量増加量ΔＷ３（ｇ／ｍｉｎ）／濾過液密度Ｄ３［ｇ／ｃｍ３］
【００４４】
なお、上記においては、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するようにポンプＰ３の出力制御を行う例を説明したが、これに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスと設定フラックスが一致するようにポンプＰ３の出力を制御してもよい。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式に基づいて、実測フラックスを算出してもよい。
実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］＝（実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］×６０×２４／膜面積［ｃｍ２］）／１００
【００４５】
また、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を行う第３ポンプ出力制御手段である。例えば、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに設定された膜面線速度で、培養液が中空糸膜上に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を行う。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度および流体断面積に基づいて、目標とする循環液量（「目標循環液量」と呼ぶ。）を算出し、当該循環液量の培養液が中空糸膜に供給されるようにポンプＰの出力値（出力％や回転数など）を決定し、ポンプＰ４に出力値を指定する信号を与えて出力制御を行ってもよい。
【００４６】
ここで、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、流体断面積の算出方法の一例について説明する。設定データファイル１０６ａに、中空糸膜上に供給される培養液の流体断面積が記憶されていない場合、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、流体断面積を求めるための値（中空糸膜モジュール１０の内径や充填率など）に基づいて、当該流体断面積（中空糸膜モジュール１０中の液通過断面積）を求めてもよい。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、以下の式に基づいて、流体断面積を算出してもよい。
流体断面積［ｃｍ２］＝（内径［ｍｍ］／２０）２×３．１４×（１００−充填率［％］）／１００
【００４７】
また、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、目標循環液量の算出方法の一例について以下に説明する。膜面線速度（クロスフロー速度）は、膜面に対し平行な流れの速さであり、一例として［ｃｍ／ｓｅｃ］の単位で表される。一方、循環液量（循環液速度）は、単位時間あたりに循環する液量、すなわち、単位時間あたりに中空糸膜上に供給される培養液の量である。したがって、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された膜面線速度に流体断面積を乗じることにより、目標循環液量を算出することができる。一例として、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、以下の式に基づいて、目標循環液量を算出してもよい。
目標循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］＝膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］×流体断面積［ｃｍ２］×６０
【００４８】
なお、上述においては、Ｐ４出力制御部１０２ｃが、算出した目標循環液量に基づいて、ポンプＰ４の出力制御を行うことを説明したが、これに限られない。例えば、膜面線速度とＰ４の出力値との関係が設定データファイル１０６ａに記憶されていれば、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、循環液量を算出することなく、設定された膜面線速度に基づいて、直接、ポンプＰ４の出力を制御してもよい。
【００４９】
ここで、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、目標とする設定値が定まると、実測値とポンプ出力値との関係式や対応テーブル等に基づいて、ポンプ出力値を決定し、ポンプＰに出力値を示す信号を与えてもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスとポンプＰ３出力値の関係式から、設定フラックスに対応する出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を信号として与えてもよい。あるいは、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、目標濾過液速度が求まると、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との関係式から出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値の信号を与えてもよい。同様に、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定された膜面線速度に基づいて、実測した膜面線速度とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値の信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、目標循環液量が定まると、実測した循環液量とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を指示する信号を与えてもよい。このように、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、目標とする値に対応する、ポンプＰの出力値を決定して、当該ポンプＰに指令を与えることで、ポンプＰからの出力によって目標とする値となるように制御する。
【００５０】
また、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段である。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３から密度Ｄ３に基づいて、濾過液の流出による培養液の減少量に相当する、濾過液の増加量ΔＶ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２により計測される調整剤の重量変化量ΔＷ２から密度Ｄ２に基づいて、培養液の増加量に相当する、調整剤の減少量ΔＶ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、濾過液の増加量ΔＶ３と調整剤の減少量ΔＶ２から、培養液の減少量（＝ΔＶ３−ΔＶ２）を算出する。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、以下の式に基づいて、培養液の減少量を算出してもよい。
培養液の減少量＝ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２
【００５１】
また、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液減少量算出部１０２ｄにより算出された培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計Ｓ１により発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御する第１ポンプ出力制御手段である。ここで、本実施形態において、「培養液の減少量分の発酵原料」とは、培養液の減少量に相当する発酵原料のことであり、具体的には、培養液の減少量と同体積の発酵原料をいう。一例として、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、以下の式に基づいて、培養液の減少量分の発酵原料の重量ΔＷ１（すなわち、供給すべき発酵原料の重量）を算出してもよい。
ΔＷ１＝培養液の減少量×Ｄ１
【００５２】
なお、上述の二式を統合すると下記の式となる。
ΔＷ１＝（ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２）×Ｄ１
【００５３】
そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、上述のように算出した供給すべき発酵原料の重量変化量ΔＷ１に一致するまで、重量計Ｓ１により計測される発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御してもよい。なお、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、設定データファイル１０６ａに記憶された、ポンプＰ３出力値と発酵原料の重量変化量の関係式に基づいて、供給すべき発酵原料の重量ΔＷ１に対応する出力値を決定し、決定した出力値を指定する信号でポンプＰ１の出力制御を行ってもよい。
【００５４】
また、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを設定するフラックス設定手段である。ここで、フラックス設定部１０２ｆは、限界フラックスを求めるため、設定フラックスを異なる値で繰り返し設定してもよい。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを、小さな値から大きな値まで昇順に繰り返し設定してもよい。なお、設定された設定フラックスで運転が始まってから膜間差圧が一定値に落ち着くまで、時間がかかるので、フラックス設定部１０２ｆは、膜間差圧取得部１０２ｇにより更新される膜間差圧が一定値に落ち着くまで、あるいは、設定フラックスを設定してから所定の時間、再設定処理を待機してもよい。
【００５５】
また、膜間差圧取得部１０２ｇは、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段である。なお、圧力計１２として差圧計を用いる場合には、直接、膜間差圧が求められるが、１次側と２次側で２台の圧力計１２が設置されている場合は、膜間差圧取得部１０２ｇは、それぞれの圧力計１２で計測された圧力値の差分を求めることにより膜間差圧を算出してもよい。ここで、膜間差圧取得部１０２ｇは、フラックス設定部１０２ｆにより設定フラックスが設定されるたびに、膜間差圧を取得し、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、定期的に膜間差圧を取得してもよく、更新される膜間差圧が一定値に落ち着いた際の膜間差圧、あるいは、設定フラックスが設定されてから所定の時間後の膜間差圧を、後述する限界フラックスを求めるための膜間差圧として取得してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、取得した膜間差圧を、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。
【００５６】
また、限界フラックス取得部１０２ｈは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスの値と、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段である。一般的に、膜間差圧ΔＰが比較的小さな値の範囲では、ΔＰに比例したフラックスが得られるが、ΔＰが大きくなるとフラックスは比例関係から離脱し、やがてΔＰに依存せず一定値に収束することになる。すなわち、膜間差圧ΔＰを増加させても、１次側に濾物が堆積するのみでフラックスは増加せず、エネルギーが無駄に消費される状態に到達することになる。そのため、膜の性能を有効に利用するには、限界フラックス内で、設定フラックスを設定することが重要となる。一例として、限界フラックス取得部１０２ｈは、「線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値」として、ΔＰとの比例関係から離脱するときの設定フラックスの値を取得してもよく、フラックスが収束する一定値を取得してもよく、あるいは、これら両者の値の範囲を示すものや、両者の値の間の任意の値であってもよい。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、取得した限界フラックスを、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。
【００５７】
また、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値（例えば、最大出力を１００％としたときの出力％や回転数など）を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を取得し、出力値と重量変化量ΔＷ３との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段である。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、出力値と重量変化量ΔＷ３について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ３出力制御部１０２ｂが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。一例として、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、設定された各出力値で、重量計Ｓ３により計測されるＷ３の重量変化を感知してから３０分間に計測した重量変化量ΔＷ３を取得して、Ｐ３出力値対濾過液速度の１点プロットとし、上記１０％〜１００％までの５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ３の出力値と濾過液速度との関係式を算出してもよい。なお、重量変化量ΔＷ３から濾過液速度を求める算出方法は、上述と同様である（濾過液速度＝ΔＷ３／Ｄ３）。
【００５８】
また、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ４のキャリブレーションを行ってもよい。なお、ポンプＰ４のキャリブレーションを行う場合は、ポンプＰ４により出力される液量を把握するために、培養液の循環用の管を、一時的に原料タンクＴ１に接続してもよい。すなわち、ポンプＰ４のキャリブレーション時（非定常時）においては、発酵槽Ｔ４から出た管を、ポンプＰ４および中空糸膜モジュール１０を介して、発酵槽Ｔ４に還流させることなく、原料タンクＴ１に接続する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ１により計測される培養液の重量変化量ΔＷ１を取得し、出力値と当該重量変化量ΔＷ１との関係式を算出することにより、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、出力値と当該重量変化量ΔＷ１について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ４出力制御部１０２ｃが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。一例として、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定する。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、設定された各出力値で、重量計Ｓ１により計測されるＷ１の重量変化を感知してから１分間に計測した重量変化量ΔＷ１を取得して１点プロットとし、上記１０％〜１００％までの５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ４の出力値と循環液量（循環液速度）との関係式を算出してもよい。なお、重量変化量ΔＷ１から循環液量を求める算出方法は、上述と同様である。
【００５９】
なお、ポンプ出力補正部１０２ｊは、関係式を算出することに限らず、単に、出力値と重量変化等との関係を示す対応テーブルを作成してもよく、作成した対応テーブルＰ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃが参照可能に、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。なお、上記と同様に、ポンプ出力補正部１０２ｊは、（定常時に）ポンプＰ１の出力値と重量計Ｓ１の重量変化量ΔＷ１との関係式や対応テーブルを求めることにより、ポンプＰ１のキャリブレーションを行ってもよい。
【００６０】
また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを表示部１１４に出力する測定結果出力手段である。ここで、測定結果出力部１０２ｋは、測定データに対応付けて、設定データファイル１０６ａに記憶された設定データを表示させてもよい。例えば、測定結果出力部１０２ｋは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスと、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧とを、表やグラフ等に対応付けて表示させてもよい。ここで、測定結果出力部１０２ｋは、一定期間（例えば、後述する連続発酵モード開始からの所定時間）が経過した場合に、チューブ交換を警告するアラームを音や表示により表示部１１４に出力してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａに記憶された空タンク重量に基づいて、原料タンクＴ１内の発酵原料や調整剤タンクＴ２内の調整剤が無くなりそうな場合に、警告音や警告表示を出力してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａに記憶された空タンク重量と制限容量に基づいて、濾液タンクＴ３内の濾過液が制限容量を超えそうな場合に、警告音や警告表示を出力してもよい。
【００６１】
このほか、制御部１０２は、重量計Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって計測され更新される各重量の値を、時系列に測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。また、制御部１０２は、連続発酵重量制御装置１００に接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、測定データファイル１０６ｂ中の測定データや設定データ等を書き出してもよく、外部システム２００に測定データ等を送信（アップロード等）してもよい。
【００６２】
以上が、連続発酵重量制御装置１００の基本的な構成である。ここで、連続発酵重量制御装置１００は、更に、通信制御インターフェース１０４を備えてもよい。通信制御インターフェース１０４は、連続発酵重量制御装置１００とネットワーク３００（またはルータ等の通信装置）との間における通信制御を行う。すなわち、通信制御インターフェース１０４は、他の端末と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。そのため、連続発酵重量制御装置１００は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワーク３００に通信可能に接続されることになる。
【００６３】
通信制御インターフェース１０４は、通信回線等に接続されるルータ等の通信装置（図示せず）に接続されるインターフェースであり、連続発酵重量制御装置１００とともに、外部システム２００が、ネットワーク３００を介して通信可能に接続されてもよい。
【００６４】
図２において、ネットワーク３００は、連続発酵重量制御装置１００と外部システム２００とを相互に接続する機能を有し、例えば、インターネット等である。また、外部システム２００は、ネットワーク３００を介して、連続発酵重量制御装置１００と相互に接続され、利用者に対して、各種液体の密度等の設定データ等に関する外部データベースや連続発酵重量制御プログラム等の外部プログラム等を実行するウェブサイトを提供する機能を有してもよい。
【００６５】
ここで、外部システム２００は、ＷＥＢサーバやＡＳＰサーバ等として構成していてもよい。また、外部システム２００のハードウェア構成は、一般に市販されるワークステーション、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置およびその付属装置により構成していてもよい。また、外部システム２００の各機能は、外部システム２００のハードウェア構成中のＣＰＵ、ディスク装置、メモリ装置、入力装置、出力装置、通信制御装置等およびそれらを制御するプログラム等により実現される。
【００６６】
以上で、本実施形態における連続発酵システムの説明を終える。
【００６７】
［連続発酵システムの処理］
次に、このように構成された本実施形態における本連続発酵システムの処理の一例について、以下に図４〜図６を参照して詳細に説明する。
【００６８】
［連続発酵モード］
まず、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の連続発酵モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。この連続発酵モードでは、微生物もしくは培養細胞の培養液から、設定された設定フラックスに応じて連続的に、発酵の生産物を含む濾過液を回収することを目的としている。なお、以下の処理においては、設定データは、設定データ入力制御部１０２ａ等の制御により、事前に設定データファイル１０６ａに格納されていることを前提として説明する。
【００６９】
図４に示すように、まず、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＡ−１）。例えば、設定データファイル１０６ａに設定された膜面線速度で培養液を循環させるために、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、下記の式１に示すように、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度と流体断面積とを乗じて目標循環液量を算出してもよい。なお、設定データファイル１０６ａに流体断面積が記憶されていない場合、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、中空糸膜モジュール１０の内径や充填率から、下記の式２に基づいて、流体断面積を求めてもよい。そして、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、設定データファイル１０６ａに記憶された、ポンプＰ４の出力値と循環液量との関係式に基づいて、目標循環液量に対応する出力値を決定し、当該出力値を指定する信号を送信してポンプＰ４の出力を制御してもよい。なお、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる、培養液の循環制御は、以降の処理においても継続される。
目標循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］＝膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］×流体断面積［ｃｍ２］×６０ ・・・（式１）
流体断面積［ｃｍ２］＝（内径［ｍｍ］／２０）２×３．１４×（１００−充填率［％］）／１００ ・・・（式２）
【００７０】
そして、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力制御を開始する（ステップＳＡ−２）。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、設定フラックスで濾過液が濾過されるように、濾液タンクＴ３に設置された重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を監視しながら、ポンプＰ３の出力を制御する。より具体的には、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、下記の式３に示すように、設定データファイル１０６ａに記憶された、設定フラックスと膜面積とを乗じて、目標濾過液速度を算出してもよい。そして、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、下記の式４に示すように、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除して体積ΔＶ３（実測濾過液速度）を求め、実測濾過液速度が目標濾過液速度に一致するように、ポンプＰ３の出力を制御してもよい。なお、重量を監視しながら制御することに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との関係式から目標濾過液速度に対応する出力値（出力％や回転数など）を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を与えてもよい。また、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる、設定フラックスでの濾過制御は、以降の処理においても継続されるが、その制御は断続的であってもよい（例えば、９分間の運転と１分間の停止の繰り返し運転等）。なお、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、上記Ｐ４出力制御部１０２ｃによる制御開始から一定期間（濾過開始時間）待機してから当該ポンプＰ３の出力制御を開始してもよい。その際、濾過開始時間までに重量計Ｓ２で計測された重量変化ΔＷ２に相当する体積の濾過液を濾過して、全ての重量計Ｓ１〜Ｓ３をリセット（ゼロ校正）してもよい。
目標濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝設定フラックス［ｍ／ｄａｙ］×膜面積［ｃｍ２］×１００／（６０×２４） ・・・（式３）
実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］＝１分あたりの重量増加量ΔＷ３（ｇ／ｍｉｎ）／濾過液密度Ｄ３［ｇ／ｃｍ３］ ・・・（式４）
【００７１】
そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出する（ステップＳＡ−３）。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除して濾過液の増加量ΔＶ３（＝ΔＷ３／Ｄ３）を算出する。そして、培養液減少量算出部１０２ｄは、重量計Ｓ２により計測される調整剤の重量変化量ΔＷ２を密度Ｄ２で除して調整剤の減少量ΔＶ２（＝ΔＷ２／Ｄ２）を算出する。最後に、培養液減少量算出部１０２ｄは、濾過液の増加量ΔＶ３から調整剤の減少量ΔＶ２を減ずることにより、培養液の減少量（＝ΔＶ３−ΔＶ２）を算出する。例えば、培養液減少量算出部１０２ｄは、以下の式５に基づいて、培養液の減少量を算出してもよい。
培養液の減少量＝ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２ ・・・（式５）
【００７２】
そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液減少量算出部１０２ｄにより算出された培養液の減少量分の発酵原料（培養液の減少量と同体積の発酵原料）が供給されるように、重量計Ｓ１により発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御する（ステップＳＡ−４）。一例として、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、下記の式６に基づいて、培養液の減少量分の発酵原料の重量ΔＷ１（すなわち、供給すべき発酵原料の重量）を算出してもよい。なお、上記式５と式６を統合すると下記の式７となる。そして、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、算出した供給すべき発酵原料の重量変化量ΔＷ１に一致するまで、重量計Ｓ１により計測される発酵原料の重量変化量ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御してもよい。
ΔＷ１＝培養液の減少量×Ｄ１ ・・・（式６）
ΔＷ１＝（ΔＷ３／Ｄ３−ΔＷ２／Ｄ２）×Ｄ１ ・・・（式７）
【００７３】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、上記ステップＳＡ−３およびＳＡ−４の処理を、終了条件に達するまで繰り返す（ステップＳＡ−５）。すなわち、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２は、終了条件を満たさない場合（ステップＳＡ−５，Ｎｏ）、処理をステップＳＡ−３に戻し、一方、終了条件を満たした場合（ステップＳＡ−５，Ｙｅｓ）、処理を終える。終了条件は、例えば、設定データファイル１０６ａに予め設定された連続発酵運転時間等に達したことであってもよく、また、利用者により入力部１１２を介して停止ボタン等が押下されたことであってもよく、また、重量計Ｓ１またはＳ２によって計測される重量が、設定データファイル１０６ａに記憶された空のタンクＴ１またはＴ２の重量となった場合であってもよい。
【００７４】
これにて、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理が終了する。なお、以上のように測定された測定データは、測定結果出力部１０２ｋの処理により、表示部１１４に表示されてもよい。例えば、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データと、設定データファイル１０６ａに記憶された設定データとを、対応付けて表形式やグラフ形式等で表示させてもよい。例えば、重量計Ｓ１〜Ｓ３により計測された重力Ｗ１〜Ｗ３の変化や、そこから算出された体積Ｖ１〜Ｖ３の変化（例えば濾過液の積算値（＝積算Ｗ３重量増加［ｇ］／濾過液密度［ｇ／ｃｍ３］））や、培養液の減少量や、圧力計１２等により計測された膜間差圧の履歴等の各種測定値のデータや、設定フラックスの値や時間（連続発酵制御の運転開始からの時間等）等を、対応付けて表やグラフ等に表示させてもよい。
【００７５】
また、上記においては、Ｐ３出力制御部１０２ｂが、実測濾過液速度と目標濾過液速度が一致するようにポンプＰ３の出力制御を行う例を説明したが、これに限られず、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスと設定フラックスが一致するようにポンプＰ３の出力を制御してもよい。一例として、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、以下の式８に基づいて、実測フラックスを算出してもよい。また、上記においては、Ｐ４出力制御部１０２ｃが、算出した目標循環液量に基づいて、ポンプＰ４の出力制御を行うことを説明したが、これに限られず、例えば、設定データファイル１０６ａに記憶された、膜面線速度とポンプＰ４の出力値との関係式に基づいて、設定された膜面線速度に対応する出力値を決定し、ポンプＰ４の出力を制御してもよい。
実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］＝（実測濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］×６０×２４／膜面積［ｃｍ２］）／１００ ・・・（式８）
【００７６】
また、Ｐ３出力制御部１０２ｂやＰ４出力制御部１０２ｃは、関係式に基づいてポンプＰの出力値を決定することに限らず、設定データファイル１０６ａに記憶された対応テーブルに基づいて、出力値を決定してもよい。例えば、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、実測フラックスとポンプＰ３出力値の対応テーブルから、設定フラックスに対応する出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値を指定する信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、目標濾過液速度が求まると、実測濾過液速度とポンプＰ３出力値との対応テーブルから出力値を決定し、ポンプＰ３に当該出力値の信号を与えてもよい。同様に、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、実測した膜面線速度とポンプＰ４出力値の対応テーブルから、設定された膜面線速度に対応する出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を指定する信号を与えてもよい。あるいは、Ｐ４出力制御部１０２ｃは、目標循環液量が定まると、実測した循環液量とポンプＰ４出力値の関係式から出力値を決定し、ポンプＰ４に当該出力値を示す信号を与えてもよい。
【００７７】
また、上記においては、特に説明しなかったが、各重量変化量ΔＷは、各重量計Ｓ１〜Ｓ３によって計測され、定期的に制御部１０２により測定データファイル１０６ｂに時系列に格納された重量変化の履歴に基づいて、求める期間の差分をとることにより求めてもよい。また、これに限られず、ステップＳＡ−３〜ＳＡ−５の処理が繰り返されるたびに、重量計Ｓ１〜Ｓ３の値をリセット（ゼロ校正）することにより、繰り返し期間における重量変化量ΔＷを求めてもよい。
【００７８】
［限界フラック測定モード］
次に、限界フラック測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細について図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００の限界フラック測定モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。この限界フラック測定モードでは、設定フラックスを異なる値で繰り返し設定することにより、限界フラックスを求めることを目的としている。なお、図５において、図４で参照したステップの符号（ＳＡ−１〜ＳＡ−５）と同一の符号は、同様に処理が行われることを示している。
【００７９】
まず、図５に示すように、まず、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、上述のように、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＡ−１）。
【００８０】
そして、フラックス設定部１０２ｆが第１の設定フラックスを設定すると、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、上述のように、設定データファイル１０６ａに設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力制御を開始する（ステップＳＡ−２）。
【００８１】
そして、上述のように、培養液減少量算出部１０２ｄは、調整剤および濾過液の重量変化量ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出し（ステップＳＡ−３）、Ｐ１出力制御部１０２ｅは、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、ポンプＰ１の出力を制御して（ステップＳＡ−４）、所定の終了条件に達するまで、これらのステップＳＡ−３およびＳＡ−４の処理を繰り返す（ステップＳＡ−５）。なお、この限界フラック測定モードにおいて、ステップＳＡ−５の終了条件は、後述する膜間差圧が一定の値に落ち着いたことであってもよく、設定フラックスが設定されてから所定の時間が経過したこと等であってもよい。
【００８２】
そして、膜間差圧取得部１０２ｇは、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧を取得して、測定データファイル１０６ｂに格納する（ステップＳＡ−６）。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、微差圧計等の圧力計１２から計測された圧力をそのまま膜間差圧として取得してもよく、また、１次側と２次側に設置された各圧力計１２から計測された圧力の差分を膜間差圧として取得してもよい。なお、膜間差圧取得部１０２ｇは、限界フラックス測定モードが開始されると、並列的に、常時、あるいは、定期的に、更新される膜間差圧を取得してもよく、取得した膜間差圧の履歴を測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。そして、膜間差圧取得部１０２ｇは、更新される膜間差圧が一定値に落ち着いた際に上記終了条件を判定して、現在の設定フラックスに対応付けて最新の膜間差圧を、測定データファイル１０６ｂに記録してもよい。
【００８３】
そして、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスの再設定を終了するか否かを判定する（ステップＳＡ−７）。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、予め設定された設定フラックスの複数の値を全て設定し終えた場合に、終了と判定してもよい。また、後述する限界フラックス取得部１０２ｈが、限定フラックス測定モードにおいて並列的に限界フラックスの取得を試行する場合、当該限定フラックスの取得が成功した段階で、終了すると判定してもよい。
【００８４】
設定フラックスの再設定を終了しないと判定した場合（ステップＳＡ−７，Ｎｏ）、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスを異なる値で再設定する（ステップＳＡ−８）。すなわち、フラックス設定部１０２ｆは、上記第１の設定フラックスに続けて、第２、第３の設定フラックスを、異なる値で再設定する。なお、設定するフラックスの異なる複数の値は、設定データファイル１０６ａ等に予め記憶されてもよく、また、フラックス設定部１０２ｆが、その都度、設定すべきフラックスを決定して設定してもよい。例えば、フラックス設定部１０２ｆは、設定フラックスの値を、乱数表等を用いてランダムに抽出し、小さい値から順番に設定してもよい。また、フラックス設定部１０２ｆは、後述する限界フラックス取得部１０２ｈの判定により膜間差圧との線形性（比例関係）が得られない場合には、より小さな値を設定し、線形性が得られた場合は、より大きな値を設定してもよい。
【００８５】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、以上のステップＳＡ−２〜ＳＡ−８の処理を繰り返し実行する。なお、この繰り返し回数の分だけ、設定フラックスの値と膜間差圧とのプロットが得られることになる。
【００８６】
フラックス設定部１０２ｆにより設定フラックスの再設定を終了すると判定した場合（ステップＳＡ−７，Ｙｅｓ）、限界フラックス取得部１０２ｈは、フラックス設定部１０２ｆにより設定された設定フラックスの値と、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得された膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する（ステップＳＡ−９）。一例として、限界フラックス取得部１０２ｈは、限定フラックスの値として、膜間差圧ΔＰとの比例関係から離脱するときの設定フラックスの値を取得する。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、取得した限界フラックスを、測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。なお、限界フラックス取得部１０２ｈは、当該限定フラックス測定モードにおいて、上述したステップＳＡ−２〜ＳＡ−８の処理が繰り返されるたびに、限界フラックスの取得を試行してもよく、当該限定フラックスの取得が成功した段階で、ステップＳＡ−７の処理で終了と判定させ、取得した限界フラックスを測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。また、測定結果出力部１０２ｋは、限界フラックス取得部１０２ｈにより取得された限界フラックスを、表示部１１４に表示させてもよい。
【００８７】
これにて、限界フラック測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理が終了する。なお、このように測定された限界フラックスの値は、上述した連続発酵モードの処理が行われる際に、測定結果出力部１０２ｋの処理により、表示部１１４に表示されてもよい。すなわち、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に設定フラックスを入力させる場合に、利用者に適正な設定フラックスの値を参照させるために、測定された限定フラックスを表示部１１４に表示してもよい。
【００８８】
［ポンプ出力補正処理］
つづいて、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の詳細について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の本連続発酵システムにおける、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の一例（Ｐ３キャリブレーション）を示すフローチャートである。このポンプ出力補正処理では、ポンプＰの出力値を異なる値で繰り返し設定することにより、目的の出力を得るための適正な出力値を得て、ポンプ出力制御のキャリブレーションを行うことを目的としている。なお、当該Ｐ３キャリブレーション処理は、好適には、上述した連続発酵モードや限界フラックス測定モードでの運転開始前に、毎回実行させてもよい。ただしポンプ出力補正処理では純水を利用する。
【００８９】
まず、図６に示すように、上述したステップＳＡ−１と同様に、連続発酵重量制御装置１００のＰ４出力制御部１０２ｃは、培養液が中空糸膜モジュール１０に供給されるように、ポンプＰ４の出力制御を開始する（ステップＳＢ−１）。
【００９０】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊが第１のＰ３出力値を設定すると、上述したステップＳＡ−２と同様に、Ｐ３出力制御部１０２ｂは、当該設定された出力値で運転するようポンプＰ３の出力を制御する（ステップＳＢ−２）。
【００９１】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化量ΔＷ３を取得し、測定データファイル１０６ｂに格納する（ステップＳＢ−３）。なお、ポンプ出力補正部１０２ｊは、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化を感知してから、３０分間に計測した重量変化量ΔＷ３を取得してもよい。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、取得した重量変化量ΔＷ３を密度Ｄ３で除することにより、濾過液速度（１分あたりの濾過液の体積変化量）を算出して測定データファイル１０６ｂに格納してもよい。このように、現在設定されたＰ３出力値と測定された濾過液速度によって、１点のプロットが得られる。
【００９２】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値の再設定を終了するか否かを判定する（ステップＳＢ−４）。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、予め設定されたポンプＰ３の複数の出力値を全て設定し終えた場合に、終了と判定してもよい。
【００９３】
再設定を終了しないと判定した場合（ステップＳＢ−４，Ｎｏ）、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ３の出力値を異なる値で再設定する（ステップＳＢ−５）。すなわち、ポンプ出力補正部１０２ｊは、上記第１のＰ３出力値に続けて、第２、第３のＰ３出力値を、異なる値で再設定する。なお、設定する異なる複数の出力値は、設定データファイル１０６ａ等に予め記憶されてもよく、また、ポンプ出力補正部１０２ｊが、その都度、設定すべきＰ３出力値を決定して設定してもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより出力制御されるポンプＰ３の出力値を、最大出力を１００％として、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と順に設定してもよい。これに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、乱数表等を用いてランダムに出力値を設定してもよい。
【００９４】
そして、連続発酵重量制御装置１００は、以上のステップＳＢ−２〜ＳＢ−５の処理を繰り返し実行する。なお、この繰り返し回数の分だけ、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３のプロットが得られることになる。
【００９５】
そして、ポンプ出力補正部１０２ｊによりＰ３出力値の再設定を終了すると判定した場合（ステップＳＢ−４，Ｙｅｓ）、ポンプＰ３の出力値と重量変化量ΔＷ３（または濾過液速度ΔＶ３）との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行う（ステップＳＢ−６）。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ３出力制御部１０２ｂが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。上述した例のように、ポンプ出力補正部１０２ｊが、Ｐ３出力値を、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％と繰り返し設定したとすると、上記１０％〜１００％までＰ３出力値と濾過液速度ΔＶ３の５点プロットで検量線を作成して、ポンプＰ３の出力値と濾過液速度（ΔＷ３／Ｄ３）との関係式を算出してもよい。
【００９６】
以上が、連続発酵重量制御装置１００のポンプ出力補正処理の一例である。なお、求める関係式は、上述した、Ｐ３出力値と重量変化量ΔＷ３との関係式や、Ｐ３出力値と濾過液速度ΔＶ３との関係式に限られず、Ｐ３出力値と（実測）フラックスとの関係式であってもよい。なお、一例として、実測フラックスは、濾過液速度から上記式８を用いて求められる。また、線形性により関係式を求めることに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ３出力値と、ΔＷ３やΔＶ３や実測フラックス等との対応テーブル（対応表）を作成し、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。
【００９７】
また、上記ポンプ出力補正処理の説明においては、ポンプＰ３の出力制御のキャリブレーションについて説明したが、同様に、ポンプ出力補正部１０２ｊは、ポンプＰ４の出力制御のキャリブレーションや、ポンプＰ１の出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。
【００９８】
なお、ポンプＰ４のキャリブレーションを行う場合は、ポンプＰ４により出力される液量を把握するために、培養液の循環用の管を、一時的に原料タンクＴ１に接続してもよい。そして、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力制御部１０２ｃにより出力制御されるポンプＰ４の出力値を異なる値で繰り返し設定し（例えば、順に、１０％、２０％、４０％、８０％、１００％のＰ４出力値で設定し）、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ１により計測される培養液の重量変化量ΔＷ１を取得し、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１との関係式を算出することにより、Ｐ４出力制御部１０２ｃによる出力制御のキャリブレーションを行ってもよい。例えば、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１について検量線を作成することにより関係式を求め、Ｐ４出力制御部１０２ｃが参照可能となるように、設定データファイル１０６ａに格納してもよい。なお、Ｐ４出力値と重量変化量ΔＷ１との関係式を求めることに限らず、ポンプ出力補正部１０２ｊは、Ｐ４出力値と循環液量（循環液速度）ΔＶ１（＝ΔＷ１／培養液の密度Ｄ４）との関係式や、Ｐ４出力値と膜面線速度との関係式を求めてもよい。なお、一例として、膜面線速度は、以下の式を用いて求めることができる。
膜面線速度［ｃｍ／ｓｅｃ］＝循環液量［ｍｌ／ｍｉｎ］／流体断面積［ｃｍ２］／６０ ・・・（式９）
【００９９】
以上で、本実施形態の連続発酵システムにおける処理の説明を終える。
【０１００】
［実施例］
つづいて、上述した実施形態が適用される実施例について、表示画面の遷移に沿って図７〜図１６を参照して以下に説明する。
【０１０１】
なお、本実施例の連続発酵システムは、実験台上に設定できる省スペースな構成とする。原料タンクＴ１には、ナルゲン社製丸型瓶（２０Ｌ）を用い、中和剤を保持する調整剤タンクＴ２には、同社製丸型瓶（１０Ｌ）を、濾液タンクＴ３には、同社製丸型瓶（２０Ｌ）を用いる。なお、発酵槽Ｔ４は、ｐＨメーターの検出器１１とポンプＰ２による自動ｐＨ調整機能を含む各種の既成品を用いてよい。
【０１０２】
また、重量計Ｓ１は、エー・アンド・デイ社製のＨＶ−６０ＫＧＶ（商品名）（１０ｇ精度、３０ｋｇ）を用い、重量計Ｓ２は、同社製ＨＶ−１５ＫＧＶ（商品名）（５ｇ精度、１５ｋｇ）を、重量計Ｓ３は、同社製ＧＰ−３０Ｋ（商品名）（０．１ｇ精度、３０ｋｇ）を用いる。
【０１０３】
また、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４には、ヤマト科学社製ＭａｓｔｅｒＦｌｅｘ（商品名）のポンプヘッド（Ｐ１，Ｐ３：イージーロードポンプヘッド７５１８−１０、Ｐ４：イージーロードＩＩポンプヘッド７７２０１−６２）を用いる。なお、ポンプＰ１，Ｐ３は、回転数１〜１００ｒｐｍであり、０．２１〜２１ｍｌ／ｍｉｎの流量の出力が得られる。また、ポンプＰ４は、回転数１０〜６００ｒｐｍであり、最大１５００ｍｌ／ｍｉｎ（３００ｒｐｍ）の流量（圧力）が得られる。なお、ポンプの駆動源は、回転数２０〜６００ｒｐｍ、最大トルク１３ｋｇ・ｃｍ、ポンプヘッド最大取り付け数２、モーター出力ＤＣ７５Ｗ、回転速度再現性±０．２５％ＦＳ、分解能回転数：１ｒｐｍのモーターを用いてもよい。または、回転数１．６〜１００ｒｐｍ、最大トルク２６ｋｇ・ｃｍ、ポンプヘッド最大取り付け数４、モーター出力ＤＣ７５Ｗ、回転速度再現性±０．２５％ＦＳ、分解能回転数：０．１ｒｐｍのモーターを用いてもよい。
【０１０４】
また、液体を流通させる管は、ヤマト科学社製チューブ（シリコンＬ／Ｓ１４等）を用いる。圧力計１２は、長野計器社製のＣＧ６２デジタル微差圧計を用いる。なお、以上の構成は一例であり、これに限られず、また、本実施例に特記しない構成は上記実施形態で上述した構成と同様としてもよい。
【０１０５】
［連続発酵モード運転例］
まず、上記実施形態における連続発酵モードが適用される実施例（連続発酵モード運転例）について、以下に図７〜図１２を参照して説明する。ここで、図７〜図９ならびに図１１および図１２は、本実施例の連続発酵モード運転において遷移する表示画面例を示す図である。
【０１０６】
図７に示すように、本実施例の画面は、連続発酵モードで運転させるための「連続発酵モード」ボタンＭＡ−１と、限界フラックス測定モードで運転させるための「限界フラックス測定モード」ボタンＭＡ−２とを含み、利用者が入力部１１２を介していずれかを押下（タッチパネルにおけるシングルタップ等）することにより、各モードを選択可能になっている。なお、選択されたモードは明るく表示し、非選択のモードは暗く表示してもよい。また、画面遷移制御は、設定データ入力制御部１０２ａまたは測定結果出力部１０２ｊのいずれか又は両者が協働して行ってもよい。本実施例においては、設定データの入力の際は、設定データ入力制御部１０２ａが、入力部１１２および表示部１１４を制御してＧＵＩ画面を実現し、一方、測定データ等の表示の際は、測定結果出力部１０２ｊが、測定データ等の出力表示を担う。
【０１０７】
なお、図７では、利用者が「連続発酵モード」ボタンＭＡ−１を、入力部１１２を介して押下したことにより、既に連続発酵モードが選択されており、図示のごとく、この連続発酵モードにおいては、「入力・運転条件」タブＭＡ−１１、「実測値・算出値」タブＭＡ−１２、「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３、および、「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４が選択可能に表示されている。
【０１０８】
このうち、利用者により入力部１１２を介して「入力・運転条件」タブＭＡ−１１が押下（シングルタップ等）されると、図８に示すように、設定データ入力制御部１０２ａは、「入力・運転条件」タブＭＡ−１１の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１０９】
そして、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して各種設定データの項目を入力させるＧＵＩを実現する。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネル式の表示部１１４において、利用者が図８に示す「培地密度」をシングルタップすると、テンキーを重畳的に表示させ（図示せず）、利用者が表示されたテンキー上でシングルタップした座標に対応する数字（数値）を、培地密度の設定データとして取得してもよい。そのほか、図８に記載の項目（膜面積、ＭＤ内径、充填率、膜面線速度、設定フラックス、濾過開始時間、濾過ＯＮ／ＯＦＦ時間等）も、設定データ入力制御部１０２ａの制御により同様に設定可能である。
【０１１０】
そして、図８において、各種設定データの項目が入力され、利用者により「連続発酵開始」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードにおける運転を開始する。なお、連続発酵モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、「連続発酵終了」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードにおける運転を終了する。また、「連続発酵データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを書き出す処理を行う。
【０１１１】
そして、連続発酵モードの運転中または運転終了後に、利用者が「実測値・算出値」タブＭＡ−１２を押下すると、図９に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「実測値・算出値」タブＭＡ−１２の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１１２】
図９に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、連続発酵モードにおける処理により測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（重量制御関係測定値、連続発酵結果、濾過性評価結果等）を表示させる。すなわち、図９に示すように、表示される測定データは、培地（発酵原料）や中和剤（調整剤の一つ）や濾過液などの体積［Ｌ］等の重量制御関係測定値や、日時［ＹＹＹＹ／ＭＭ／ＤＤ／ＨＨ］や連続発酵時間［ｈ］や積算濾過液量［Ｌ］等の連続発酵結果、膜間差圧［ｋＰａ］や濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］や実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］等の濾過性評価結果等である。なお、膜面積［ｃｍ２］は測定データではなく設定データである。また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂにおいて、各種測定データの項目が更新されると、表示に反映させてもよい。例えば、図８に示したように、濾過ＯＮ／ＯＦＦ時間の設定データに基づいて、ポンプＰ３の９分間の運転と１分間の停止が繰り返される場合、膜間差圧取得部１０２ｇにより取得される膜間差圧と、Ｐ３出力制御部１０２ｂにより算出される濾過液速度と実測フラックスは、１０分に１回測定され更新されるので、測定結果出力部１０２ｋは、濾過性評価結果の表示を１０分毎に更新する。
【０１１３】
なお、測定結果出力部１０２ｋがチューブ交換やタンク交換を警告する音声出力や表示出力を行うことにより、利用者が交換時期を把握できるようにしてもよい。そして、利用者が入力部１１２を介して、図９に示す「タンク交換」ボタンや「チューブ交換」ボタンを押下（シングルタップ等）すると、連続発酵重量制御装置１００は、連続発酵モードの運転を停止させる等の処理を行う。なお、「タンク交換」ボタンまたは「チューブ交換」ボタンのいずれかのボタンが押下されると、選択されたボタンを明るく表示し、非選択のボタンは暗く表示してもよい。
【０１１４】
例えば、利用者により「タンク交換」ボタンが入力部１１２を介して押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、Ｐ１出力制御部１０２ｅの制御によりポンプＰ１の運転を停止させ、Ｐ３出力制御部１０２ｂの制御によりポンプＰ３の運転を停止させる。これにより、利用者は、原料タンクＴ１と濾液タンクＴ３を同時に交換することができる。なお、その際も、Ｐ４ポンプは稼動したままである。そして、利用者により「タンク交換」ボタンが再度押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、ポンプＰ１，Ｐ３の運転を再開させ、通常の連続発酵モードに復帰する。なお、本実施例において、ポンプＰ２は、連続発酵重量制御装置１００による出力制御を受けていないが、利用者は個別にポンプＰ２の運転停止操作を行って、調整剤タンクＴ２を交換（または調整剤を充填）してもよい。
【０１１５】
また、利用者により「チューブ交換」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、Ｐ１出力制御部１０２ｅの制御によりポンプＰ１の運転を停止させ、Ｐ３出力制御部１０２ｂの制御によりポンプＰ３の運転を停止させ、Ｐ４出力制御部１０２ｃの制御によりポンプＰ４を停止させる。
【０１１６】
また、図９に示す「詳細データ記録」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２は、測定データファイル１０６ｂへの測定データの記録頻度を増加させてもよい。例えば、利用者が図９に示す「記録時間」に詳細データ記録を行う時間数（この例では、４５［ｈ］）を入力した上で「詳細データ記録」ボタンを押下すると、制御部１０２は、通常の記録頻度よりも高い頻度（例えば、１０秒／回データロギング）で、記録時間経過まで、各種測定データを測定データファイル１０６ｂに格納する。なお、図９の「詳細データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、設定データファイル１０６ａの設定データや、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（記録時間内に記録された詳細データ等）を書き出す処理を行ってもよい。ここで、図１０は、書き出されたデータの一例を示す図である。
【０１１７】
図１０に示すように、書き出されるデータは、一例として、培地密度や中和剤密度や濾過液密度、膜面積やＭＤ内径、充填率等の設定データのほか、連続発酵時間や体積（変化）や積算濾過液量や、（実測）膜面線速度、設定フラックス、膜間差圧、濾過液速度、実測フラックス等の測定データ等であり、例えば、日時に対応付けて表形式で出力される。
【０１１８】
また、利用者により入力部１１２を介して「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３が選択されると、図１１に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「連続発酵グラフ」タブＭＡ−１３の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１１９】
図１１に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１０に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、培地（発酵原料）、中和剤（調整剤の一つ）、および、濾過液の体積変化、ならびに、積算濾過液量を、グラフ化して表示させてもよい。なお、図１１において、濾過液の体積変化が急激に０になる時点は、ポンプＰ３の運転を停止させて、濾液タンクＴ３を空にしたことを示している。また、培地または中和剤の体積変化が急激に上昇している時点は、原料タンクＴ１または調整剤タンクＴ２に培地または中和剤を補給したことを示している。
【０１２０】
また、利用者により入力部１１２を介して「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４が選択されると、図１２に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「濾過性グラフ」タブＭＡ−１４の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２１】
図１２に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１０に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、設定フラックスおよび実測フラックス（０．０００〜０．６００［ｍ／ｄａｙ］）、膜間差圧（０〜３０［ＫＰａ］）、設定膜面線速度（０〜１００［ｃｍ／ｓｅｃ］）の変化履歴を、グラフ化して表示させてもよい。なお、図１２において、膜間差圧は、中空糸膜の詰まり具合を表しており、図の例では上昇傾向にある。一方、実測フラックスは、図１２の表示時間において、設定フラックスをほぼ維持しているものの、表示時間経過後は、膜間差圧の上昇（詰まり具合の進行）に伴って、設定フラックスでの運転を維持できなくなる傾向にある。利用者は、このようにグラフ化された濾過性評価結果を見ることで、中空糸膜の詰まり具合や設定フラックスが適正であるか否か、中空糸膜モジュール１０の交換時期等を把握することができる。
【０１２２】
以上で、本実施例における連続発酵モード運転例の説明を終える。
【０１２３】
［限界フラックス測定モード運転例］
つづいて、上記実施形態における限界フラックス測定モードが適用される実施例（限界フラックス測定モード運転例）について、以下に図１３〜図１６を参照して説明する。ここで、図１３、図１４および図１６は、本実施例の限界フラックス測定モード運転において遷移する表示画面例を示す図である。
【０１２４】
上述した図７において、利用者により「限界フラックス測定モード」ボタンＭＡ−２が入力部１１２を介して押下されると、限界フラックス測定モードが選択される。図１３に示すように、この限界フラックス測定モードにおいては、「入力・運転条件」タブＭＡ−２１、「実測値・算出値」タブＭＡ−２２、および、「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３が選択可能に表示される。
【０１２５】
このうち、利用者により入力部１１２を介して「入力・運転条件」タブＭＡ−２１が押下（シングルタップ等）されると、図１３に示すように、設定データ入力制御部１０２ａは、「入力・運転条件」タブＭＡ−２１の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２６】
そして、設定データ入力制御部１０２ａは、利用者に入力部１１２を介して各種設定データの項目を入力させるＧＵＩを実現する。例えば、設定データ入力制御部１０２ａは、入力部１１２と一体として形成されたタッチパネル式の表示部１１４において、利用者が図１３に示す「第１フラックス」の項目をシングルタップすると、テンキーを重畳的に表示させ（図示せず）、利用者が表示されたテンキー上でシングルタップした座標に対応する数字（数値）を、第１フラックスの設定データとして取得してもよい。そのほか、図１３に記載の項目（密度、膜面積、ＭＤ内径、充填率、膜面線速度、第１〜第７フラックス等）も、設定データ入力制御部１０２ａの制御により同様に設定可能である。
【０１２７】
そして、図１３において、各種設定データの項目が入力され、利用者により「限定フラックス測定開始」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、限界フラックス測定モードにおける運転を開始する。特に、本実施例の限界フラックス測定モードにおいては、フラックス設定部１０２ｆは、上述のように設定された第１〜第７のフラックスを順に設定フラックスとして再設定を行う。なお、限界フラックス測定モードにおける連続発酵重量制御装置１００の処理の詳細は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２８】
そして、限界フラックス測定モードの運転中または運転終了後に、利用者が「実測値・算出値」タブＭＡ−２２を押下すると、図１４に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「実測値・算出値」タブＭＡ−２２の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１２９】
図１４に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、設定データ（膜面積や膜面線速度や設定フラックス等の試験条件）や、限界フラックス測定モードにおける処理により測定データファイル１０６ｂに格納された測定データを表示させる。なお、測定結果出力部１０２ｋは、フラックス設定部１０２ｆにより現在設定された設定フラックスを表示する。なお、図１４に示すように、表示される測定データは、日時や、限界フラックス開始からの時間カウント［ｍｉｎ］や、積算濾過液量［ｍＬ］、膜間差圧［ｋＰａ］、濾過液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］、実測フラックス［ｍ／ｄａｙ］等の限界フラックス測定実測値等である。また、測定結果出力部１０２ｋは、測定データファイル１０６ｂにおいて、各種測定データの項目が更新されると、表示に反映させてもよい。
【０１３０】
なお、図１４の「限界フラックス測定データ排出」ボタンが押下されると、連続発酵重量制御装置１００は、接続された外部記憶媒体（ＵＳＢ等）に、設定データファイル１０６ａの設定データや、測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（記録時間内に記録された詳細データ）を書き出す処理を行う。ここで、図１５は、書き出されたデータの一例を示す図である。
【０１３１】
図１５に示すように、書き出されるデータは、一例として、培地密度や中和剤密度や濾過液密度、膜面積やＭＤ内径、充填率や（設定）膜面線速度等の設定データのほか、時間カウント、設定フラックス（第１〜第７のフラックス）、積算濾過液量や、膜間差圧、濾過液速度、実測フラックス等の測定データ等であり、例えば、日時に対応付けて表形式で出力される。
【０１３２】
また、限界フラックス測定モードの運転中または運転終了後に、利用者が入力部１１２を介して「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３を選択すると、図１６に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、「限界フラックス測定結果グラフ」タブＭＡ−２３の表示画面を表示部１１４に表示させる。
【０１３３】
図１６に示すように、測定結果出力部１０２ｋは、設定データファイル１０６ａの設定データや測定データファイル１０６ｂに格納された測定データ（図１５に例示したような時系列ログデータ等）に基づいて、時間に対する膜間差圧のグラフ（図左）や、フラックスに対する膜間差圧のグラフ（図右）を表示させてもよい。なお、図１６左の膜間差圧のグラフに示すように、本実施例においては、フラックス設定部１０２ｆにより１５分間隔で第１〜第７のフラックスが再設定されるため、膜間差圧取得部１０２ｇにより設定後１５分の膜間差圧が設定フラックスに対応付けて取得される。そして、測定結果出力部１０２ｋは、取得された膜間差圧と設定フラックスとを対応付けたグラフ（図右）を表示させる。図１６右の（設定）フラックスに対する膜間差圧のグラフに示すように、フラックスが小さい領域においては、フラックスと膜間差圧は比例している。そして、徐々に比例関係から離脱し、膜間差圧をいくら上昇させても、フラックスが大きくならない収束状態に達している。なお、本実施例では、限界フラックス取得部１０２ｈは、一例として、比例関係を脱した点の設定フラックスの値（図の例では、０．３付近）を限界フラックスとして取得してもよい。
【０１３４】
以上で、本実施形態における実施例の説明を終える。
【０１３５】
以上説明したように本実施形態の連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定された設定フラックスで濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御し、重量計Ｓ２，Ｓ３により計測される調整剤および濾過液の重量変化ΔＷ２，ΔＷ３から各密度Ｄ２，Ｄ３に基づいて、培養液の減少量を算出し、培養液の減少量分の発酵原料が供給されるように、重量計Ｓ１により当該発酵原料の重量変化ΔＷ１を監視しながら、ポンプＰ１の出力を制御するので、中空糸膜を用いる場合に膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させることができる。また、従来では、主に、体積変化をレベルセンサ等で計測していたため、発酵槽中に泡や固形物が発生した場合に、正確な体積変化を計測することができなかったが、本実施形態によれば、重量制御とするので、泡や固形物が発生した場合であっても、発酵槽から流出または流入する液体の重量変化から、培養液の体積変化を算出して、的確なポンプ制御を行うことができる。
【０１３６】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定し、設定フラックスを設定するたびに、圧力計１２により計測される圧力に基づいて膜間差圧ΔＰを取得し、設定した設定フラックスと取得した膜間差圧ΔＰとの関係が、線形から非線形に変化するときの設定フラックスの値を限界フラックスとして取得するので、設置された中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させるために基準となる限界フラックスを測定することができ、連続発酵において、さまざまなタイプの中空糸膜の設置を許容する汎用性を実現することができる。
【０１３７】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定フラックスから膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化ΔＷ３と密度Ｄ３に基づいて、算出した濾過液速度で濾過液が濾過されるように、ポンプＰ３の出力を制御するので、設置された中空糸膜に応じて、正確に設定フラックスにて減圧濾過を実施することができる。
【０１３８】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、設定された膜面線速度から流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の培養液が中空糸膜に供給されるように、ポンプＰ４の出力を制御するので、正確に設定された膜面線速度に応じてクロスフロー方式の膜濾過を実施することができる。
【０１３９】
また、上記連続発酵重量制御装置１００においては、制御部１０２が、ポンプＰ３の出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、重量計Ｓ３により計測される濾過液の重量変化ΔＷ３を取得し、出力値と当該重量変化ΔＷ３との関係式を算出することにより、Ｐ３出力制御部１０２ｂによる出力制御のキャリブレーションを行うので、設定のフラックスでの正確な濾過を実施させるためにポンプ出力を補正することができる。
【０１４０】
［他の実施形態］
さて、これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施形態にて実施されてよいものである。
【０１４１】
特に上記実施形態においては、本発明を発酵分野に適用した例について説明したが、狭義の発酵であるか広義の発酵であるかを問わず、さらには学問上の発酵であるか否かを問わず、培養可能な生物種や細胞等を利用する全ての技術分野において、同様に適用することができる。
【０１４２】
また、ポンプＰ２の出力制御を行う発酵槽Ｔ４側と、ポンプＰ１，Ｐ３，Ｐ４の出力制御を行う連続発酵重量制御装置１００側との機能分散の形態は以下に限られず、同様の効果や機能を奏し得る範囲において、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、本実施形態で例示した連続発酵システムにおける、検出器１１の検出結果に応じて調整剤の自動供給を伴う発酵槽Ｔ４側の制御を、連続発酵重量制御装置１００の制御部１０２が行ってもよい。
【０１４３】
また、連続発酵重量制御装置１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、連続発酵重量制御装置１００は、クライアント端末（連続発酵重量制御装置１００とは別筐体）からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却するようにしてもよい。例えば、連続発酵重量制御装置１００は、入出力制御インターフェース部１０８を介して取得されると説明した重量や圧力等の値を、クエリーとしてネットワーク３００を介して外部システム２００から受信し、受信した重量や圧力値等に基づいて決定した各種ポンプＰの出力値を、外部システム２００に送信してもよい。
【０１４４】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。例えば、上述の実施形態においては、調整剤が検出器１１の検出結果に応じてポンプＰ２により自動で供給されることを前提に説明したが、これに限られず、調整剤タンクＴ２から手動にて調整剤が供給されてもよい。
【０１４５】
このほか、上記文献中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データや密度や発酵条件等の各種パラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１４６】
また、連続発酵重量制御装置１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
【０１４７】
例えば、連続発酵重量制御装置１００の各装置が備える処理機能、特に制御部１０２にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムにて実現してもよく、また、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。尚、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて連続発酵重量制御装置１００に機械的に読み取られる。すなわち、ＲＯＭまたはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶部１０６などには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）として協働してＣＰＵに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、ＲＡＭにロードされることによって実行され、ＣＰＵと協働して制御部を構成する。
【０１４８】
また、このコンピュータプログラムは、連続発酵重量制御装置１００に対して任意のネットワーク３００を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記憶されていてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【０１４９】
また、本発明に係るプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよく、また、プログラム製品として構成することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、メモリーカード、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、および、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ等の任意の「可搬用の物理媒体」を含むものとする。
【０１５０】
また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【０１５１】
記憶部１０６に格納される各種のデータベース等（設定データファイル１０６ａや測定データファイル１０６ｂ等）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、および、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラム、テーブル、データベース、および、ウェブページ用ファイル等を格納する。
【０１５２】
また、連続発酵重量制御装置１００は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置として構成してもよく、また、該情報処理装置に任意の周辺装置を接続して構成してもよい。また、連続発酵重量制御装置１００は、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア（プログラム、データ等を含む）を実装することにより実現してもよい。
【０１５３】
更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
以上詳述に説明したように、本発明によれば、使用する中空糸膜に応じて当該膜の性能を十分に発揮させながら、発酵槽内の培養液量を安定して維持させる、連続発酵重量制御装置、連続発酵システム、連続発酵重量制御方法、および、連続発酵重量制御プログラムを提供することができるので、発酵関連分野のほか、医療や製薬や創薬や生物学研究や食品製造や有機化合物製造などの様々な分野において極めて有用である。
【符号の説明】
【０１５５】
１００ 連続発酵重量制御装置
１０２ 制御部
１０２ａ 設定データ入力制御部
１０２ｂ Ｐ３出力制御部
１０２ｃ Ｐ４出力制御部
１０２ｄ 培養液減少量算出部
１０２ｅ Ｐ１出力制御部
１０２ｆ フラックス測定部
１０２ｇ 膜間差圧取得部
１０２ｈ 限界フラックス取得部
１０２ｊ ポンプ出力補正部
１０４ 通信制御インターフェース部
１０６ 記憶部
１０６ａ 設定データファイル
１０６ｂ 測定データファイル
１０８ 入出力制御インターフェース部
１１２ 入力部
１１４ 表示部
１０ 中空糸膜モジュール
１１ 検出器
１２ 圧力計
１３ 攪拌装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 重量計
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ポンプ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ タンク
Ｔ４ 発酵槽
２００ 外部システム
３００ ネットワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、記憶部と制御部とを少なくとも備えた連続発酵重量制御装置であって、
前記記憶部は、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶し、
前記制御部は、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、
を備えたことを特徴とする、連続発酵重量制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連続発酵重量制御装置において、
前記連続発酵システムは、
更に、前記中空糸膜の膜間差圧を求めるための圧力を計測する圧力計を備え、
前記制御部は、
前記設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定するフラックス設定手段と、
前記フラックス設定手段により前記設定フラックスが設定されるたびに、前記圧力計により計測される前記圧力に基づいて前記膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段と、
前記フラックス設定手段により設定された前記設定フラックスと前記膜間差圧取得手段により取得された前記膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの前記設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段と、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の連続発酵重量制御装置において、
前記記憶部は、
前記中空糸膜の膜面積を、更に記憶し、
前記第２ポンプ出力制御手段は、
前記設定フラックスから前記膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、前記重量計により計測される前記濾過液の重量変化と前記密度に基づいて、前記算出した前記濾過液速度で前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御することを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の連続発酵重量制御装置において、
前記記憶部は、
前記中空糸膜に前記培養液を供給する際の流体断面積または前記流体断面積を求めるための値を、更に記憶し、
前記制御部は、
設定された膜面線速度から前記流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の前記培養液が前記中空糸膜に供給されるように、前記第３のポンプの出力を制御する第３ポンプ出力制御手段、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の連続発酵重量制御装置において、
前記制御部は、
前記第２ポンプ出力制御手段により出力制御される前記第２のポンプの出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、前記重量計により計測される前記濾過液の前記重量変化を取得し、前記出力値と当該重量変化との関係式を算出することにより、前記第２ポンプ出力制御手段による前記出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項６】
所定の培養条件となるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、
制御部と、
を備えた連続発酵システムであって、
前記制御部は、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、
を備えたことを特徴とする、連続発酵システム。
【請求項７】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータにおいて実行される連続発酵重量制御方法であって、
前記制御部において実行される、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、
を含むことを特徴とする、連続発酵重量制御方法。
【請求項８】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータに実行させるための連続発酵重量制御プログラムであって、
前記制御部において、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、
を実行させるための、連続発酵重量制御プログラム。
【請求項１】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、記憶部と制御部とを少なくとも備えた連続発酵重量制御装置であって、
前記記憶部は、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶し、
前記制御部は、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、
を備えたことを特徴とする、連続発酵重量制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連続発酵重量制御装置において、
前記連続発酵システムは、
更に、前記中空糸膜の膜間差圧を求めるための圧力を計測する圧力計を備え、
前記制御部は、
前記設定フラックスを、異なる値で繰り返し設定するフラックス設定手段と、
前記フラックス設定手段により前記設定フラックスが設定されるたびに、前記圧力計により計測される前記圧力に基づいて前記膜間差圧を取得する膜間差圧取得手段と、
前記フラックス設定手段により設定された前記設定フラックスと前記膜間差圧取得手段により取得された前記膜間差圧との関係が、線形から非線形に変化するときの前記設定フラックスの値を限界フラックスとして取得する限界フラックス取得手段と、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の連続発酵重量制御装置において、
前記記憶部は、
前記中空糸膜の膜面積を、更に記憶し、
前記第２ポンプ出力制御手段は、
前記設定フラックスから前記膜面積に基づいて濾過液速度を算出し、前記重量計により計測される前記濾過液の重量変化と前記密度に基づいて、前記算出した前記濾過液速度で前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御することを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の連続発酵重量制御装置において、
前記記憶部は、
前記中空糸膜に前記培養液を供給する際の流体断面積または前記流体断面積を求めるための値を、更に記憶し、
前記制御部は、
設定された膜面線速度から前記流体断面積に基づいて循環液量を算出し、当該循環液量の前記培養液が前記中空糸膜に供給されるように、前記第３のポンプの出力を制御する第３ポンプ出力制御手段、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の連続発酵重量制御装置において、
前記制御部は、
前記第２ポンプ出力制御手段により出力制御される前記第２のポンプの出力値を異なる値で繰り返し設定し、当該出力値を設定するたびに、前記重量計により計測される前記濾過液の前記重量変化を取得し、前記出力値と当該重量変化との関係式を算出することにより、前記第２ポンプ出力制御手段による前記出力制御のキャリブレーションを行う第２ポンプ出力補正手段、
を更に備えたことを特徴とする連続発酵重量制御装置。
【請求項６】
所定の培養条件となるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、
制御部と、
を備えた連続発酵システムであって、
前記制御部は、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御手段と、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出手段と、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ出力制御手段と、
を備えたことを特徴とする、連続発酵システム。
【請求項７】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータにおいて実行される連続発酵重量制御方法であって、
前記制御部において実行される、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、
を含むことを特徴とする、連続発酵重量制御方法。
【請求項８】
所定の培養条件になるように調整剤が供給される、微生物もしくは培養細胞の培養液に、発酵原料を供給する第１のポンプと、
中空糸膜を介して前記培養液から生産物を含む濾過液を濾過する第２のポンプと、
前記中空糸膜に前記培養液を供給し、未濾過液を前記培養液に還流する第３のポンプと、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各重量を計測する重量計と、
を備えた連続発酵システムに接続される、
前記発酵原料、前記濾過液、および、前記調整剤の各密度を記憶する記憶部と、制御部とを少なくとも備えたコンピュータに実行させるための連続発酵重量制御プログラムであって、
前記制御部において、
設定された設定フラックスで前記濾過液が濾過されるように、前記第２のポンプの出力を制御する第２ポンプ出力制御ステップと、
前記重量計により計測される前記濾過液および前記調整剤の重量変化から、前記密度記憶手段に記憶された前記各密度に基づいて、前記培養液の減少量を算出する培養液減少量算出ステップと、
前記培養液の前記減少量分の前記発酵原料が供給されるように、前記重量計により当該発酵原料の重量変化を監視しながら、前記第１のポンプの出力を制御する第１ポンプ制御ステップと、
を実行させるための、連続発酵重量制御プログラム。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１９１８７０（Ｐ２０１２−１９１８７０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６８３０（Ｐ２０１１−５６８３０）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発／化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発／化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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