用于容纳的微生物培养的光生物反应器的制作方法

描述

本申请要求2017年12月4日提交的，并且标题为“用于容纳的微生物培养的光生物反应器”的临时申请序列号62/594456的优先权，其全部公开内容，包括说明书的附录，通过引用并入本文。

该技术涉及用于培养微生物的光生物反应器(pbr)。更具体地，该技术提供了一种经济构造且经济操作的、受控的和封闭的生长环境，用于生产在各种商业产品的各种应用中的微生物，例如微藻原料、蓝细菌、壶菌。

技术实现要素：

光生物反应器系统包括至少一个细长的生物反应器，用于容纳微生物在水/生长介质中的悬浮液。细长的生物反应器以相对于水平面的小角度延伸，因此它是倾斜的但是接近水平的。在某些实施方式中，生物反应器依赖于纵向流过生物反应器主体的低压空气用于混合和氧汽提(oxygenstripping)。例如，细长的生物反应器可以以在大约1-8度、大约1-5度或大约1-3度的范围内的一个或多个角度倾斜。例如，可以在管状生物反应器的低端处或附近以低于10psig输送低压空气，以使输送的空气压力略高于生物反应器中的液体压头压力。气流和进气口适于在生物反应器的更低端产生从生物反应器的低端行进到高端的大气泡。由于一系列的这些大气泡从生物反应器的头部件到尾部件穿过生物反应器内部空间的纵向运动，沿着生物反应器的长度发生混合。

在某些实施方式中，生物反应器主体可以描述为管，其中大气泡快速连续地流入管中并沿着管的长度流向管的高端。大气泡趋于沿着管的内部纵向顶表面流动，以填充该纵向顶表面附近的管内部空间的很大部分。高频率的气泡产生和气泡的大尺寸导致湍流混合，该湍流混合提供良好的质量传递和细胞悬浮液，并防止细胞从细胞悬浮液中沉降，同时造成很小的细胞损伤。

因此，该大气泡混合通过改善细胞对光的获取——从而提高产率以及提供对营养物和co2的获取——以及通过改善氧汽提而有益于细胞生长。

某些实施方式适于在生物反应器管的进气口或低端“头部件”中不将大气泡分成小气泡。例如，某些实施方式从进气口和头部件中省略了将空气体积打碎成小气泡的装置，例如，省略了进气口和头部件中小气泡产生装置比如分布器板(spargerplate)、喷嘴、孔板、挡板和突出物。这样，大量的空气聚集在头部件中，并且当该空气压力超过生物反应器管的低端处的静水压头时，一次将一个大气泡从头部件“射出(pop)”或“喷出(burp)”或“流出(blurp)”到生物反应器管的主体中，并穿过大部分悬浮液行进到管的高端或“尾部”。沿着该路径，每个大气泡混合培养物/悬浮液，在每个气泡周围形成湍流区。

除了不包括小气泡产生装置的进气口和头部件之外，或者代替不包括小气泡产生装置的进气口和头部件，某些实施方式还适于在大气泡离开进气口和头部件之后不将大气泡分成小气泡。例如，某些实施方式从生物反应器管中在头部件和尾部件之间的省略了小气泡产生装置，例如，省略了打碎在头部件中形成的大气泡的装置，比如分布器板、喷嘴、孔板、挡板和突出物。某些其他实施方式从生物反应器管中在头部件和尾部件之间省略了用于小气泡产生装置的装置，例如省略了装置比如分布器板、喷嘴和挡板，但是包括一个或多个感测装置、取样探针和/或流体出口；例如，可以永久地或临时地插入一个或多个传感器探针和/或取样探针以测量/监测温度、ph、氧含量等，或抽取生物反应器流体的样品，用于实验室分析。另外地或替代地，某些实施方式从尾部件中省略了小气泡产生装置，例如省略了装置比如分布器板、喷嘴、孔板、挡板和突出物，但是包括用于使生物反应器气体从尾部件流动至漂白剂捕集阱(bleachtrap)或其他中和/洗涤系统的出气口。

某些实施方式包括在管状生物反应器系统中的改装(adaptation)，以进一步提高大气泡混合的有效性。在某些实施方式中，这些改装可以调节/控制大气泡的路径和/或位置，迫使大气泡行进更靠近沿着管长度的一个或多个位置的生物反应器管的内部纵向底表面和/或沿着其行进。在某些实施方式中，这些改装可以升高、倾斜或以其他方式移动生物反应器管以促使沉降的细胞进入悬浮液中。例如，这些改装可以包括生物反应器管内部之内的挡板；柔性生物反应器管外部上的构件/力，其使管壁/内表面成形/轮廓化以用作带有挡板的/收缩的区域；沿管长度隔开的减小或以其他方式改变的管直径或形状的区域；施加在生物反应器管的一个或多个部分上的机械力；和/或生物反应器管的机械运动。

多个生物反应器管可以基本上或完全单独地且独立地操作。每个生物反应器管可以是其中液体不会从一个生物反应器管流动到任何其他生物反应器管的系统。例如，优选地，除了或许分别通过单独的控制件、单独的单向阀和单独过滤从单个空气源和单个co2源提供给多个生物反应器管的空气和co2之外——以防止生物反应器管之间经由空气或co2管线污染，多个生物反应器管之间不存在流体连通。因此，在某些实施方式中，在多管系统中提供了多个生物反应器管，其中多个生物反应器管并排且彼此平行，但是配置为使得每个生物反应器管内的细胞悬浮液不能流到或到达任何其他的生物反应器管。因此，在这样的实施方式中，在给定管内的空气、细胞悬浮液和任何其他流体的流动可以沿着从该管的头端部到尾端部——而不到任何相邻的管——的单方向描述。

在某些实施方式中，在每个管状生物反应器中的细胞培养是分批操作或半连续操作，其中例如通过填充/收获管线f从管状生物反应器周期性地抽取/排出一部分细胞悬浮液，用于部分收获，而剩余的细胞继续生长。在某些实施方式中，除了本文讨论的大气泡混合之外，细胞悬浮液没有连续流动到管状生物反应器中或从管状生物反应器连续流出，并且在管状反应器内没有液体的流动或没有液体的显著流动。在某些实施方式中，由于空气和co2连续地或半连续地添加到管状生物反应器内部，所以流入、穿过每个生物反应器管和从每个生物反应器管流出的气体是连续的或半连续的。那些气体加上由细胞产生的氧气流至漂白剂捕集阱或其他中和/洗涤系统并且通常连续地从所述每个单独的生物反应器管的高端离开到达漂白剂捕集阱或其他中和/洗涤系统，该漂白剂捕集阱或其他中和/洗涤系统仅为该生物反应器管提供，和仅与其连接。

柔性半透明管，例如薄壁聚乙烯管或其他聚合物管，已经是圆的以对用作每个生物反应器的主体中是特别有益的。半透明的光生物反应器管对于细胞生长是有益的，并且在某些实施方式中，管不仅是半透明的，而且还是透明的，使得光进入管中，并且观察者可以看到管内以观察/监测细胞悬浮液。薄壁聚合物管可以由常规且廉价的支撑结构支撑，并且发现在初始装置成本、操纵成本和安装成本方面是特别廉价的。进一步，如上述在本文件中所描述的，这样的柔性管可以通过实施某些方法和装置特别好地适于改进的大气泡混合，所述某些方法和设备装置为调节/控制大气泡的路径和/或位置，迫使大气泡沿着管的内部纵向底表面行进，和/或升高或以其他方式移动管以将沉降的细胞移入悬浮液中。

用于容纳的(contained)微生物培养的光生物反应器的这些和其他特征、操作步骤和/或目的在下文描述，或者将被本领域技术人员根据该文件和包括并入本文的附录的临时申请而理解。

附图说明

图1-25包括公开的用于容纳的微生物培养的光生物反应器(pbr)系统的装置和/或方法的某些实施方式的表示，包括示意性表示。仅在图3中示意性地显示了微生物/细胞，并且给出附图标记48′，但是应当理解，在其他附图中，微生物/细胞悬浮在管/管部分20内的培养物中，并且在一些情况/实施方式中沉降到管/管部分20的内部纵向底部/底表面26。

图1是使用生物反应器管中的大气泡混合操作的pbr系统的一个实施方式的侧视图。

图2是图1中带圆圈的区域的详细视图。

图3是沿着图1中的线3-3观察的图1中的实施方式的横向(径向)截面。

图4是可选的pbr系统的一部分的侧视图，其中可充气囊临时地/间歇地升高pbr管的至少一部分以使沉降的细胞移动更靠近气泡/湍流。

图5是沿着图4中的线5-5观察的图4中的实施方式的横截面。

图6为可选的pbr系统的一部分的侧视图，其中条带在纵向间隔开的位置围绕pbr管，在那些位置使管收缩以增加沉降的细胞附近的气泡/湍流。

图7是沿着图6中的线7-7观察的图6中的实施方式的横截面。

图8是可选的pbr系统的一部分的侧视图，其中示例性块构件在纵向间隔开的位置向下推动pbr管，改变在那些位置处的管形状以迫使气泡朝向管底表面向下以增加在沉降的细胞附近的气泡/湍流。

图9a是沿着图8中的线9-9观察的图8中的实施方式的横截面。

图9b是可选的pbr系统的横截面，其显示了在pbr管下方提供的示例性块构件以在块位置处改变管形状，以使管底表面和沉降的细胞向上移动更靠近气泡/湍流。可以在多个纵向间隔开的位置处提供块以在多个位置处改变管形状。

图10是可选的pbr系统的一部分的侧视图，其中在pbr管中纵向间隔开的位置提供内部挡板，减小/收缩管直径的某些区域以增加在沉降的细胞附近的气泡/湍流。

图11是沿着图10中的线11-11观察的图10中的实施方式的横截面。

图12是根据本发明的实施方式的三个生物反应器的头端部视图，其中由多个生物反应器使用的空气、co2和冷却水被供应到生物反应器上方的架子(rack)上。

图13是图12中显示的实施方式中的九个生物反应器的组件的头端部视图，其为彼此间隔开的三组，使得人员可以在组之间移动。

图14是在图12和13中的生物反应器实施方式中使用的与柔性生物反应器管材断开的头部件的实施方式的侧视图。

图15是图14中的头部件的纵向截面图，其中仅显示了空气/填充物入口以及co2和营养物端口/管线的一部分。

图16是可选的生物反应器实施方式的近端部分的侧视图，其使用刚性辊环(collar)连接管材部分并提供用于感测探针和取样装置的端口。

图17是图16中的生物反应器实施方式的远端部分的侧视图，其显示除排气装置以外，封闭生物反应器的尾端部的尾部件的实施方式。

图18是图17中的尾部件的顶部透视图，其显示与柔性管材和排气管线断开。

图19是图17和18中的尾部件的纵向截面图，其显示连接至柔性管材但是与排气管线断开。

图20是多路复用多个光生物反应器管的最前端(头端部)透视图，具体地在该实施方式中，两组中的六个生物反应器，包括具有用于蒸发冷却生物反应器(一个或多个)的喷嘴/喷雾器的示例性水冷却管线，和以各种展开或张开程度支撑遮阳篷或筛网以控制生物反应器上的光量和/或日照量的框架。

图21是显示在光生物反应器ich07a、ich08a和ich09a中根据本发明的某些实施方式的培养细胞的方法中随着时间推移的细胞生长数据的图。

图22是用于培养藻类或其他细胞的根据本发明的某些方法的多个光生物反应器的左侧、头端部(前)透视图，并且其中在光生物反应器的头部件上方可见过滤器和阀门，和在头部件上方可见遮阳篷，并且遮阳篷沿光生物反应器管的长度向远侧延伸。

图23是根据本发明的某些实施方式的三个光生物反应器的头端部(前)透视图，其中光生物反应器的每个柔性管均容纳在管中生长的细胞悬浮液。最左端管由于该管内悬浮液中的高细胞浓度而看起来较暗，而最右端管因为近来开始细胞生长和/或近来已接种而看起来较亮。在每个管中，当混合空气的大气泡从光生物反应器的头部件朝向尾端部行进时可见混合空气的大气泡。

图24是光生物反应器的头部件的实施方式的右侧视图，其中在头部件的远端处的深色表面可以是例如涂层、包裹、密封剂和/或其他处理以有助于将管/管部分连接至头部件。

图25是用于在沿着光生物反应器管的长度的位置处感测和取样的辊环的实施方式的顶视图，其中三个感测探针被安装在三个端口中，并且取样注射器被安装在第四端口中。端口被密封到其各自的探针或取样装置，以防止细胞悬浮液的泄漏和污染。感测探针适于例如通过该视图中显示的电线/电缆将数据发送到监测和/或记录仪器。可选地，可以使用其他数据传输手段比如无线。

具体实施方式

在附图中，以及并入本文的临时申请说明书的附录中显示了所公开的用于容纳的微生物培养例如微藻培养的光生物反应器(pbr)的几个但不是唯一的实施方式。本发明的某些实施方式包括一个或多个光生物反应器和/或光生物反应器(一个或多个)的部件/零部件或基本上由其组成，本发明的某些实施方式包括使用在该文件中稍后公开的用于培养藻类或其他细胞的任何或所有的光生物反应器和/或部件/零部件的方法或基本上由其组成，例如，和/或某些实施方式包括通过所述光生物反应器、部件/零部件和/或方法中的任一种产生、培育或培养的细胞或基本上由其组成。装置和/或方法中的某些实施方式提供或表征下述一个或多个：在封闭的pbr中的有效混合；优异的气/液混合；没有活动部件；在pbr生物反应器管内没有活动部件；在pbr生物反应器管内没有活动部件，或者除了与风扇连接以及与营养物注射泵连接以外活动部件不与pbr生物反应器管连接；非常廉价的pbr；可用于在户外生长gmo微藻的pbr；和/或可以为各种应用提供灵活性的和可改装的操作的pbr。管状pbr的某些实施方式由聚乙烯膜和pvc构成，使其廉价。pbr的某些实施方式是几乎水平的，但是不展现活塞流。相反，内部波传播pbr的长度，这提供增强的湍流和气体交换。pbr的某些实施方式不需要并且不包括使培养物循环的泵；低压/大容量鼓风机用于提供空气和co2并产生内部波。因为pbr的某些实施方式由廉价的聚乙烯构成，所以如果管/管材部分被生物膜太重地覆盖，则可以替换用作用于细胞生长的太阳能收集器的管/管材部分。

某些实施方式利用廉价地构造和操作的pbr系统解决了这些问题，即使当建造许多独立的或基本上独立的pbr时。在某些实施方式中，“基本上独立的”意思是可能存在共用的送风机、共用的co2供应箱和/或共用的冷却水供应至多个生物反应器管(每个管具有单独的控制件，并对每个管清洁/过滤)内，但是包括其头部件和尾部件的多个生物反应器管是以其他方式分开并且彼此独立的，并且每个生物反应器管内的细胞悬浮液与所有其他生物反应器管中的细胞悬浮液保持分开。例如，廉价的构造和操作通过下述一种或多种来实现：

a.接近水平的生物反应器管，导致接近底面的支撑结构，并且构造和操作人员从地面容易接近每个生物反应器管；

b.柔性聚合物管材形式的低成本的和易于更换的生物反应器壁(一个或多个)；

c.在生物反应器内没有活动部件，导致低的维护和低的停工期(downtown)；

d.使用很少或不使用液体泵，很少或没有细胞悬浮液泵；

e.在pbr生物反应器管内没有活动部件，或在pbr生物反应器管内没有活动部件或活动部件除了与风扇连接以及与营养物注射泵连接以外不与pbr生物反应器管连接，

f.低压风扇而不是高压/压缩机，导致较低的初始投资和较低的持续能量成本；

g.模块化的构造和操作方法，使得多个pbr可以单独地或基本上单独地，并且有区别地操作生长并优化多个不同的物种/菌株，在pbr之间很少或没有机会交叉污染，并且每个pbr可能有不同的启动和关闭时间表。

在一些优选的实施方式中，pbr的细长主体基本上由设置在具有轻微倾斜的表面上的柔性塑料管材组成，例如10密耳聚乙烯管材或其他透明管材。透明是优选的，使得生物反应器的操作者可以看到细胞悬浮液和管材内部的状况。例如，主体可以包括单个细长的柔性塑料管或多个细长的塑料管部分，该多个细长的塑料管部分首尾相连地连接在一起以形成细长的主体。当装满水/培养物时，每个柔性塑料管或管部分看起来都像是刚性的或基本上刚性的透明管道。术语“管(tube)”和“管道(pipe)”在本文中既用于包括单个细长的柔性塑料管的实施方式，又用于包括首尾相连地连接在一起的多个细长的塑料管部分的实施方式。管材可以选自中空且圆柱形的廉价的柔性的塑料管，但是在某些实施方式中，术语“管”和“管道”以及所描述的生物反应器主体可以包括除了圆形以外的截面形状。

在一些实施方式中，光生物反应器(pbr)的细长体包括abs(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、cpvc(氯化后的聚氯乙烯)、pb-1(聚丁烯)、pp(聚丙烯)、pvdf(聚偏二氟乙烯)、pe-rt(聚乙烯rt)、pex(交联的聚乙烯)、聚碳酸酯管材。

在管的较低端，将低压空气，例如<10psig的空气引入培养物中。这种空气由大容量、低压鼓风机产生。管内的空气采取基本上恒定的非常大的气泡流的形式，气泡的直径至少为数英寸，并且沿着管上坡行进。当这样做时，气/液界面采用沿管向上行进的多个波的形状，引起良好的湍流并且因此良好的混合和气体交换。

pbr管可以具有各种截面尺寸和各种长度。在一些实施方式中，管的直径可以为约1-60英寸，并且长度为约50至500英尺，例如，管的直径可以为约1、2、3、4、5、6、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60英寸和长度为约50、60、70、80、90、100、125、130、140、150、160、170、180、190、200、225、250、275、300、325、350、400、450或500英尺。在一些实施方式中，生物反应器管的直径为约6英寸上至12英寸，和长度为约200英尺。

具体参考示意图1至3，显示了具有恒定的或大致恒定的管直径，没有挡板，直径减小或管移动改装以帮助细胞悬浮的单个生物反应器管的某些实施方式的装置和操作。将理解的是，图1-3可以表示单个管的操作，但是通过并排放置和操作多个平行的生物反应器管以培养更大体积的单一微藻或用于培养不同的微藻，可以增加其中的结构和操作。如上所讨论，多个平行的生物反应器管可以单独地且独立地或基本上单独地且独立地操作，具有共同的但是单独控制和清洁的/过滤的空气和co2以及冷却水供应。

图1描绘了根据公开的技术的某些实施方式的pbr系统10。pbr系统10包括搁置在弯曲的或大致u形的支撑槽24的柔性生物反应器管20，其显示在图1中的截面中以允许观察者看到管20和管20的内部空间28中的气泡40和悬浮液48。支撑柱s将槽24从地面g支持起来。支撑柱具有不同的长度(高于地面g的高度)以支持槽24，并且因此管20沿着管20的长度都相对于水平面和地面g略微倾斜。管20在更低端处具有头部件21，和在其更上端处具有尾部件或“尾部”22。可以使用各种量的斜率，当前优选的量在与水平面成1度上至3度的范围内。在某些实施方式中，靠近头部件和靠近尾部的管20以与水平面成1度(约1.7％斜率)倾斜，并且头部件和尾部之间的中间部分以与水平面成2.5度(约4.3％斜率)倾斜。在某些实施方式中，槽和管以恒定量，例如1度、2度或3度倾斜。

头部件21可以是例如刚性的、大致圆柱形的端部件，该端部件在其远端连接并密封到管20。头部件21的内部空间38与柔性管20的中空内部空间28流体连通，使得供应到内部空间38的液体或气体可以流到管20的内部空间28。生物反应器系统的初始启动可以包括管20被通过填充/收获管线f供应的水填充，这由填充/收获阀fv控制，并通过例如uv或臭氧对管20中的水和内部空间28消毒。如本领域技术人员将理解的，可以通过一个或多个气体管线将臭氧注射到头部件21内或与管内部空间28流体连通的其他装置内进行臭氧消毒。头部件21的至少一部分以及其与柔性塑料管20的连接件位于流到下水道或其他废物处理的排水槽d上方。提供槽d用于捕获可能沿着管20的长度的各个位置/任何位置处发生的，例如可能在启动、关闭或维护步骤期间或由于管损伤发生的泄漏或排水。

为了持续运行生物反应器，将头部件21的近端与进气、co2、营养物和/或接种系统流体连通，其可以被调节和监测以促进每个管中的最佳细胞生长。例如，空气源30经由过滤和控制/计量/测量32、空气管线34、空气阀35和填充物/空气入口36(也可在关闭时用作收获出口)将空气供应至头部件21的内部空间38，并且因此供应至管20的内部空间28。co2源50比如加压的co2箱(一个或多个)/罐(一个或多个)经由过滤和控制/计量/测量52、co2管线54、co2阀55(例如截流阀)和co2入口56将细胞生长所需的co2也供应至头部件21的内部空间38，并且因此供应至管20的内部空间38。营养物来源60包括可调节的滴注/静脉型(i.v.)袋/系统或其他注射和控制/计量/测量，例如，经由营养物管线64、营养物阀65和营养物入口66供应细胞营养物，并且因此供应至管20的内部。可以使用与内部空间38并且因此与管20的内部空间28流体连通例如经由与营养物入口66连接的蠕动泵或其他泵，在启动期间进行管20内液体/培养基的接种。水、臭氧、空气、co2、营养物和接种剂的控制、计量和过滤可以使用商业上可获得的阀、电子和/或手动控制，流量计和过滤器完成，如本领域普通技术人员将从该文件和附图所理解的。如将从该文件和附图中理解的，每个入口流的控制件可以包括控制阀(一个或多个)、单向阀和截流阀，必要时以精确和可靠的方式控制入口流。

可以例如通过安装在pbr系统中的头部件21中或其他位置处的各种传感器来监测操作条件和培养特性。例如，ph和/或温度探针/传感器可用于监测和控制管20中或围绕管的环境中的条件。例如，ph探针(一个或多个)可用于调节co2添加。例如，温度探针(一个或多个)可用于冷却管20和其内容物。如果需要，可以使用例如基本上沿管20的整个长度延伸的水管线和喷嘴的蒸发冷却系统，通过部分或全部培养过程进行所述冷却。冷凝的冷却水可排至管支撑槽24中，并且然后至排水槽d。

空气源包括低压风扇(参见图20中的风扇30)，例如republicblowersystemstm型hrb401鼓风机，其可产生用于一个或多个生物反应器管的大的低压气流。该示例性鼓风机产生足够的低压空气，用于同时在十二个生物反应器管中的大气泡混合。如在发明内容和其下附图说明中所讨论的，这样的低压风扇提供产生优异的混合和气液交换的空气体积和气泡大小和频率，具有低的初始投资和低的维护成本。

如图1中所显示，尾部件22可以是管20和气体出口或“排气管线”74之间的大致圆柱形端部件、辊环或其他连接器。排气管线74延伸至漂白剂捕集器或用于中和、洗涤和/或以其他方式清洁从生物反应器排出的排出气的其他系统76。例如，这些排出气可以包括空气、未被细胞利用的co2和通过细胞产生的氧气，并且在某些情况下包括来自管20内的培养物/悬浮液的夹带液体和/或细胞。

图1描绘了pbr在启动之后的标准操作，其中管20的内部空间28填充流体，该流体包括：液体悬浮液48(包括例如水、营养物和细胞的培养物)和气泡(gasbubble)40(也称“空气泡”或“大气泡”)，其包括来自细胞的空气、co2和氧气。一般而言，低压风扇推动空气进入内部空间38，抵抗管20中液体的静水压头的力。液体“柱”的高度由管20的上端水平(例如，在尾部件22处)和下端水平(例如，在头部件21处)之间的差决定。液体柱的高度可以变化，但是在许多实施方式中是几英尺，例如，小于8英尺(这样，头部小于约3.5psi)或小于5英尺(这样，头部小于约2psi)。

如图1中的虚线圆内部空间38和虚线箭头示意性地图解的，内部空间38中的积聚的空气在被风扇加压以克服静水压头时将“射出”或“喷出”或“流出”到管20的内部空间28中。这趋于大气泡周期性的、频繁的“射出”或“喷出”或“流出”进入管20发生，并通过pbr的操作继续。

图2和3示意性地描绘了图1中的细节，以图解通过使气泡移动通过悬浮液48在大气泡40处及其周围产生的湍流t，如在图3中示意性描绘的，悬浮液48包括微生物/细胞48′。在某些实施方式中，比如在图2和3中，其中管通常是恒定的直径，并且没有向管添加挡板或其他流动控制/转向，大气泡40将趋于漂浮和沿着管20的顶部/顶表面25流动，这由于在液体悬浮液48中是气相组成。然而，气泡移动产生湍流t，该湍流t可以在管长度的至少一些部分中到达管20的底表面26。因此，已发现这些大气泡40在微藻的许多物种/菌株以及许多培养物/悬浮液组成的混合和气体交换中是有效的，如通过并入本文的临时申请说明书附录中某些实施方式的生长数据所证明的。术语“底部26”和“底表面26”是指管20的内表面的下部，其中细胞由于重力可能趋于沉降，例如沿着管20的长度延伸的所述内表面的下部，并且由管20的圆周的下方90度表示，如图3中示意性表示的。

在某些实施方式中，使用恒定6英寸直径、没有挡板、直径减小或管移动改装的柔性管20，测量下述气流特征：

a)3-4scfm(每分钟标准立方英尺)的每根管20的气流；

b)每秒0.5-1个气泡从头部件流入管20中；

c)在开始行进通过管20时(在离开头部件之后不久)的气泡速度为约0.77米/秒，和在行进通过管20接近结束时(接近尾部)的气泡速度为约0.61米/秒；

d)管中的大量湍流，其中一些大气泡聚结、分裂、或分裂并重整；

e)已经观察到气泡尺寸是非常不规则的、非球形的和非圆柱形的，但是从顶部到底部的平均气泡尺寸可以在例如0.5-1.5英寸的范围内；和

f)已经观察到气泡尺寸是非常不规则的、非球形的和非圆柱形的，但是气泡长度可以为例如2英寸上至约3英尺，并且在某些实施方式中为6英寸至12英寸。

上面列出的流动特性a)至f)描述了如此操作，与图1中描绘的气泡相比，大气泡：1)，在纵向上更靠近在一起；2)当它们行进通过管时连接(聚结)、破裂和/或分裂并重整；和/或3)相对于管直径较小，并且填充较小的管的径向/横截面面积。因此，虽然示意图描绘了某些实施方式，但是应当注意，并非所有的实施方式都包括如图1中彼此分离且隔开的混合气泡，填充了大量的管直径，并且沿管的长度尺寸或形状保持基本上不变。

为了增加底部26附近的混合，例如对于趋于从悬浮液中掉落的微藻，可能需要改装。这样的改装可以包括，例如：a)管状生物反应器的机械移动以通过在至少一个区域中提升和/或增加/改变管或底部管壁的斜率来使沉降的细胞向上移动离开底部26；b)在一个或多个区域减小管直径，以相对于气泡直径减小管直径；c)在一个或多个区域改变管形状以减小管直径和/或以其他方式迫使气泡向下朝向底部26，实际上是通过在柔性管20的外表面上的外力在所述一个或多个区域中产生挡板；和/或d)在管状生物反应器内部之内oem制造或插入挡板。这些改装中的某些可以描述为防止细胞沉降，将沉降的细胞从较低湍流区朝向较高湍流区移动，将湍流朝向沉降的细胞移动和/或增加湍流。鉴于管壁的某些实施方式的柔性，这些修改中的几种将是特别便利且有效的。图4-11示意性地描绘了这些改装的某些实施方式以及对气泡形状和位置，并且因此对混合和细胞悬浮的一般影响。

图4和5图解了空气囊81、81′，该空气囊作为临时地/间歇地提升和/或改变管20的底壁的至少一个区域的斜率的装置。囊从图4左边的进气口(在图4中未显示)充气，其中所述充气增加了囊81的高度，并且在该区域中使至少管20底壁升高/倾斜。此外，随着气囊充气，气囊从充气部分81向未充气部分81′倾斜，并且该斜率可影响底壁的斜率。这些改变提升和扰乱沉降在底部26上的细胞。进一步，底部26将更靠近气泡41和相关的湍流t1，将沉降的细胞混合到悬浮液中以改善对营养物和co2的获取，用于在整个管20中更好的和更均匀的细胞生长。从图4和5和上面讨论将理解，其他机械手段可用于临时地/间歇地提升/改变管20的位置和/或斜率，例如，间歇地致动以提升或推动管20的区域的摇杆系统(一个或多个)、臂(一个或多个)；和/或在管20和槽24之间纵向滑动的移动杆(一个或多个)以在管20下方产生“涟漪”移动以推动沉降的细胞朝向混合气泡和湍流。所述提升/改变的频率、模式和/或程度可以例如通过细胞沉降的趋势来调节，并且可以由人员手动地致动和/或由常规控制器/程序自动地致动。

图6和7图解了通过围绕柔性管20的条带82在管20的多个区域中的外部收缩。这些条带可以是例如弹性条带，其将管在所述多个区域中挤压以围绕管周长总是减小管直径。这种方法可以具有多种益处，例如，在条带82的区域中提升和改变柔性底部管壁的斜率，以及迫使气泡42穿过管的直径减小的部分。结果，气泡42和湍流t2更靠近沉降的细胞，并且气泡42由于它们流过管20的减小直径——这在管20中产生“挡板区”——可以产生更多的湍流t2，并且因此改善混合和细胞悬浮。

图8和9a图解了构件83，该构件向下按压在管20的顶部25上，在某些区域中降低柔性顶部/顶表面25，引起沿着管的长度收缩，并且推动气泡43和湍流t3朝向管20的底部26和沉降的细胞。构件83可以例如通过搁置在形成在槽24的顶部边缘中的凹口中而在管顶部25上施加连续的力，或者可以由机械系统或人员根据时间表或观察需要更好的悬浮通过移动而不定期地或周期性地施加力。该方法迫使气泡43穿过管的直径减小的部分(收缩部)，使得气泡43和湍流t3更靠近沉降的细胞，并且由于直径减小的区域在管20中形成“挡板区”，气泡42可产生更多的湍流t3，并且因此改善混合和细胞悬浮。

图9b示出了在管20下方提供按压的构件83，该构件83使柔性底部/底表面26和沉降的细胞升高至更靠近气泡43和湍流。构件83可以在管20下方的多个间隔开的位置处提供，并且可以任选地通过机械系统或人员根据时间表或观察需要更好的悬浮不定期地或周期性地移动至沿着管20的长度的各个其他位置。该方法迫使沉降的细胞更靠近气泡43和湍流，并且由于直径减小的区域在管20中形成“挡板区”可以产生更多的湍流，二者均实现了改善混合和细胞悬浮。在一些实施方式中，构件83包括抵靠管20的底部按压的多条脊线，例如，构件83的带脊顶表面，其中脊线横向于管20的纵轴延伸。

图10和11图解了在管20的内表面上提供的和/或插入管20中的挡板84。挡板84产生直径减小的区域，使得气泡44和湍流t4到达更靠近管20的内表面的至少一部分。由于气泡43的椭圆(而不是圆形截面)形状，该方法迫使气泡43通过可以描述为减小直径的区域，并且因此减小了直径减小的区域的内部顶部至内部底部的尺寸。气泡44和湍流t4更靠近沉降的细胞，并且由于穿过直径减小的区域，气泡43可以产生更多的湍流t3，二者均实现了改善混合和细胞悬浮。

某些实施方式可以包括各种内部挡板，或者具有各种形状和位置的其他突出物可以作为管壁结构的一部分和/或作为管中的插入物提供，其中挡板优选地成形和定位以增加湍流来减少或防止细胞的沉降，而不会产生其中细胞可能沉降的低流动区或角落。在某些实施方式中，朝向管的纵向中心线lc(图3)延伸的挡板或其他突出物可以包括在管的内部顶表面25、底表面26和/或左侧表面或右侧表面上提供的横向挡板/突出物，基本上由其组成或由其组成，以便增加湍流和/或控制或引导大气泡的流动。例如，某些实施方式可以包括朝向管的纵向中心线lc延伸的大量/许多挡板或其他突出物，与图10和11中的挡板84相比，该挡板或其他突出物的径向和轴向尺寸都更小。所述挡板/突出物可以包括在内部纵向底表面26中提供的肋条(rib)，该肋条在管壁制造期间oem提供或在管壁制造之后作为添加/插入的结构。例如，肋条的轴向长度可以在0.1至3英寸、0.1-2英寸、0.1-1英寸、0.1至0.5英寸或0.1-0.25英寸的范围内。例如，肋条可以从内管壁表面径向延伸管20的直径的1-25％、1-20％、1-10％、1-5％或1-2％的范围内的距离。

并入本文的临时申请的附录a、b、c(1-4)和d提供了关于培养和细胞生长、构造、管道和仪器布局、和pbr系统的某些示例性实施方式的操作程序的另外的细节和信息。如在该文件中前面所提及的，附录a提供了用于示例性pbr系统的细胞生长。附录b提供了用于示例性pbr系统的管道和仪器图表。附录c(第1-4部分中)提供了示例性pbr系统的照片。附录d提供用于示例性pbr系统的标准操作程序(sop)。

图12示意性地图解了生物反应器，具体地生物反应器系统200的组件，该组件为包括平行、并排和大致水平支撑的至少三个生物反应器(延伸到图12中的页面中)的实施方式。图12显示了三个生物反应器的头端部，每个生物反应器具有头部件21，并且每个具有管支撑槽24，包括来自空气歧管am的空气管线34、在头部件21处/附近的空气阀35′的空气系统，包括co2管线54、co2阀55和通向头部件的co2入口56的co2系统，和在头部件处的营养物入口66(营养物管线在图12中未显示)。如上所讨论，在图12中的每个头部件21后面是容纳细胞悬浮液的柔性管20。可以提供至图12中显示的生物反应器的右侧和/或左侧的三个生物反应器共用的和任选地其他相似的或相同的生物反应器也共用的管线/装置包括来自空气源30的空气源管线30′(在图12中未显示)、来自co2源50的co2管线50′(在图12中未显示)和冷却水供应管线c。这些共用的管线/装置优选地支撑在管道架pr上，管道架沿着三个生物反应器的组的头端部向上并在其上方延伸，例如，并且优选地在显示的三个生物反应器的右侧或左侧延伸至相邻组的相似或相同的生物反应器。冷却水供应管线c也可与三个生物反应器和所述相邻组的生物反应器共用，并且优选地由所述管道架pr支撑。冷却水供应管线c可以包括连接至沿着每个生物反应器管的长度延伸的水管线90和喷嘴92(在图12中未显示，但是在图20中显示)的歧管cm。图12中显示的三个生物反应器不包括允许每个生物反应器/管内的细胞悬浮液流动至或到达任何其他的生物反应器/管的任何流体连接。

图13图解了三组的三个生物反应器的生物反应器组件300，其中三组中的每一组可以是比如在图12中描绘的实施方式。每组生物反应器具有沿各自组的头端部向上并在其上方延伸的管道架以支撑在三组生物反应器上方和之间延伸的空气源管线、co2源管线和冷却水源管线(在图12中分别为30′、50′和c)。尽管空气源管线30′、co2源管线50′和冷却水源管线c和优选的在这些管线30′、50′和c上游的风扇、co2气缸(一个或多个)和冷却水箱/来源可以描述为所有生物反应器共用，从该文件将理解，在这些管线到单个生物反应器的歧管/连接件下游，存在用于每个单个生物反应器的计量、过滤、单向阀和/或感测和取样的控制和控制阀，其改装每个单个生物反应器以独立地操作和防止污染物从一个生物反应器到另一个生物反应器。因此，图13中的多管实施方式包括至少九个并排且平行的生物反应器，以至少三组，每个生物反应器配置为使得每个生物反应器管内的细胞悬浮液不能流到或到达任何其他的生物反应器管。因此，图13中的实施方式适用于至少九个单独的或基本上单独的细胞生长操作。

图14图解了可用于例如图12和13中的每个生物反应器的优选的头部件21的实施方式。头部件21包括直径减小的远端部分21′，用于与各自生物反应器的柔性管20连接和液体密封。头部件21在其近端处/附近包括连接到填充物/空气入口管线36的空气管线中的空气阀35′(填充/收获管线中的填充/收获阀fv也连接至填充物/空气入口管线36)、连接到和/或用作co2入口的阀端口56′以及连接到和/或用作营养物入口的阀端口66′。在填充/收获管线f靠近阀fv的一端包括快速连接器或其他连接器，该连接器用于可拆卸的连接到例如：1)液体管线，用于将头部件21和连接至其远端21′的管20填充有例如在启动之前可能需要的预消毒化学品和/或其他液体和/或启动和细胞悬浮需要的水，和2)收获或关闭管线，用于收获细胞悬浮液和/或以其他方式使头部件和管20排水。

图15是头部件21的纵向截面，显示远端部分21′通过条带102连接到管20，该条带102示意性地表示紧紧环绕管端以围绕管20的整个圆周将管20固定至远端21′的一个或多个紧固件。条带/紧固件(一个或多个)可以包括密封剂，和/或密封剂ls可以被添加在管20和远端部分21′之间、在管20和远端部分21′上方或以其他方式与管20和远端部分21′接触以防止包括液体和气体的流体从密封管20和远端部分21′之间泄漏出去。头部件21在其远端是开放的，用以与管20的内部无限制的流体连通。头部件21可以主要由圆柱形的中空管制成，例如包括不透明管道的刚性pvc管道或其他刚性管道。图15还图解了头部件20的内部空间38，其包括远端部分21′、管线36、端口56′和端口66′，所有都是开放的且空的装置，包括不包括分布器板、喷嘴、孔板、挡板、突出物或其他产生小气泡的装置。可以看出，图15中的头部件20实施方式包括中空的圆柱形或大致圆柱形的管道，该管道相对于相对较大的开放且空的内部空间38(没有所述产生小气泡的装置)具有薄的圆柱形壁，并且具有包括具有开放且空的内部通道(也没有产生小气泡的装置)的多个端口的近端板/壁。进一步，入口管线36也具有开放且空的内部通道，没有产生小气泡的装置。内部空间38的直径——均沿着头部件21从近端板/壁至远端部分21′的远端，与柔性管20的内径相同或与柔性管20的内径接近相同。例如，“与柔性管20的内径接近相同”可以是指在柔性管20的内径的+/-10％内或在+/-15％内，使得远端部分21′和管20内部空间之间的过渡不会通过生物反应器在内部通道的直径上显著改变，并且不引起任何的或任何显著的小气泡的产生。

生物反应器管20的某些实施方式可以在沿着管20的长度的一个或多个位置处包括刚性部分，例如刚性管或辊环，包括优选地在刚性头部件远端和优选地在刚性尾部件近端的刚性部分。所述刚性部分(一个或多个)被连接或固定到管或管部分之间，使得所述刚性部分中的一个或多个孔口/端口可用于获得进入管20的内部空间，例如，用于感测生物反应器中的细胞悬浮液的条件或组成，或对其取样。刚性部分(一个或多个)的刚性在许多实施方式中是重要的，从而感测探针、取样装置或其他装置可以安装在孔口/端口中，并且与刚性部分(一个或多个)一起有效地用于研究柔性管(一个或多个)/生物反应器的内容物，例如具有耐久性、一致的可操作性并且不会撕裂管或管部分而引起细胞悬浮液的泄漏或污染。刚性允许有效的和持久的将探针、取样或其他装置插入和密封在端口内/通过端口以防止泄漏和污染，并且如果需要插入通过端口和管壁二者(当管20连续通过刚性部分/在刚性部分下方时)。刚性允许优选的重复使用给定的刚性部分，用以在整个细胞生长试验和优选地在许多试验中收集数据或样品。刚性部分(一个或多个)可以通过粘合剂、环氧树脂、紧固件、条带或其他固定系统连接或固定到管20或管20的部分。刚性部分(一个或多个)可以包围管20，并且可以移动到各个位置，并且至少临时地连接或固定在各个位置中的每一个，通过将探针/取样器通过刚性部分的壁和管壁二者插入到管的中空内部中用于所述感测或取样。可选地，可以将管20切割或以其他方式分成管20的部分，该管部分20可以被连接至每个刚性部分的端部，使得管材不会延伸通过，或至少不会完全通过刚性部分的中空内部通道；在这种实施方式中，通过刚性部分的内部通道与管部分的内部空间流体连通，并且刚性部分的内部通道和刚性部分的每个端部处的管部分的内部空间一起形成通过生物反应器的单个内部通道，该内部通道接收用于细胞生长的细胞悬浮液，并接收从生物反应器的头端部流到尾端部的气泡。为了提供刚性部分的所述内部通道，刚性部分优选地是中空的，例如圆柱形的或大致圆柱形的管道，其具有与管/管部分的内径相同或几乎相同的内径。

图16是生物反应器实施方式的近端部分的侧视图，该实施方式使用图14和15中的头部件21，以及通过所述刚性部分(一个或多个)(即，多个辊环连接器(“辊环”)100)的实施方式连接的柔性管材20的多个部分。每个辊环100是圆柱形的中空管，例如包括不透明管道的刚性pvc管道或其他刚性管道，具有与柔性管道20的两个部分紧固并液体密封的两个开口端。多个辊环100沿着生物反应器管20的长度在头部件21和尾部件22之间以隔开的间隔提供。条带102被显示为示意性地表示将管材部分围绕其整个圆周紧固和密封至辊环100。辊环100被提供有一个或多个端口，该端口用于感测生物反应器内的条件或组成和/或用于在辊环和端口的各个位置处取样少量的细胞悬浮液。例如，端口110可用于ph、电导率、温度、氧气，和/或其他探针/传感器120可用于监测和提供关于生物反应器中定位该辊环的区域的信号/数据，例如，用于控制空气、co2和/或营养物流入管/生物反应器中。例如，端口112可用于取样器122，比如注射器取样器，以从生物反应器中定位辊环的区域抽取少量的细胞悬浮液。每个端口以及安装或插入其中的探针、传感器或取样器被密封，从而不会发生泄漏出管/生物反应器或泄漏到管/生物反应器内，并且从而不会发生细胞悬浮液的污染。通过使用具有在沿着生物反应器的长度的多个位置处间隔开的探针、传感器或取样器的多个辊环，操作者可以在所述多个位置处监测和/或取样，用于获得大量的数据，和/或获得和比较来自生物反应器的不同区域例如来自生物反应器的头端部附近的区域与来自生物反应器的尾端部附近的区域的数据。例如，可以研究各个区域的细胞生长速率。辊环提供了生物反应器管的沿着系统的长度安装探针和样品端口的区域。这允许对反应器管分段，以便确定沿着系统的生长速率以及开始实施各种控制特征。在某些实施方式中，密封至/密封在辊环端口中的探针、传感器和注射器取样器可以从商业上可获得的装置改装。探针/传感器可以通过线夹和通过拧入(screw-tapping)pvc-管道辊环中保持在其各自端口中的适当位置处，并用环氧树脂密封。为了提供注射器取样器，将附连有管材和luerloktm注射器的金属管用作采样端口，同时维持生物反应器中的无菌条件，同时能够评估生长速率和任何其他分析。

图17是图16中的生物反应器实施方式的远端部分的侧视图，其包括管材部分20和具有端口110、112的辊环100、条带102和在管部分20和尾部件之间的液体和气体密封剂ls，如上述关于图16所描述的。图17描绘了包括尾部件22的生物反应器的尾端部，该尾部件22具有排气端口72、排气管线连接器73、排气管线74和漂白剂捕集器或其他中和/洗涤系统76，用于使可能含有夹带或其他液体的气流离开尾端部。尾部件22可以主要由圆柱形中空管制成，例如，包括不透明管道的刚性pvc管道或其他刚性管道。端口72和连接器73可以由商业上可获得的装置改装。图18提供了尾部件22的顶部透视图，该尾部件具有其直径减小的近端部分22′，和端口72的连接器73的凸出(male)部分。图19提供了图17和18中的尾部件22的纵向截面图，其显示该实施方式为相对于相对较大的内部空间具有薄的圆柱形壁的中空圆柱形或大致圆柱形的管道。尾部件22具有没有端口的远端板/壁和在其近端部分22′中的近端开孔，该近端开孔使内部空间与管20的内部流体连通。如上述关于图17和18中所描述的，排气端口72提供在尾部件壁的上部中。尾部件22的内部空间的直径(均沿着尾部件22从远端板/壁到近端部分22′开孔)与柔性管20的内径相同或与柔性管20的内径接近相同。例如，“与柔性管20的内径接近相同”可以指在柔性管20的内径的+/-10％内或+/-15％内，使得在近端部分22′和管20内部空间之间的过渡不会通过生物反应器在内部通道的直径上显著变化，或对存在于生物反应器的尾端部的气体产生任何显著干扰。

图20提供了生物反应器系统的顶部透视图，该生物反应器系统包括多个生物反应器组，具体地两组，每组三个生物反应器，在组之间具有人员通道的空间。应当理解，可以安装和使用根据本发明的更多的生物反应器，例如2上至100的任何数目，或2上至200的任何数目的生物反应器。如上所述，生物反应器彼此平行且并排，并且包括在朝向图中左侧的头部件处的流体入口和在朝向图中右侧的尾部件处的排气孔。在头端部处显示了支撑空气源管线、co2源管线和冷却水管线的管道架。在一个生物反应器旁边显示了具有冷却水喷雾喷嘴92的示例性冷却水管线90；通常将提供另外的管线90和喷嘴92，例如对于每个生物反应器，具有喷嘴92的一条管线90，用于每个生物反应器的单独的、受控的温度控制。在每组生物反应器旁边提供多个遮阳框架sf并在每组生物反应器上方延伸，用于支撑和调节一个或多个生物反应器上方的遮阳篷st或织物的位置和覆盖范围，以进一步控制温度和落在每个生物反应器上的阳光和/或光的量。

如果需要的话，可以在部分或全部培养过程，进行通过冷却水和/或遮阳篷(一个或多个)的所述冷却并且至一定程度。优选地，水管线90和喷雾喷嘴92经由冷却水歧管cm从冷却水管线c延伸并且基本上沿着管20的整个长度行进。使用由喷射在生物反应器上并且与生物反应器相邻的水产生的蒸发冷却提供经济的和容易控制的冷却系统。冷凝的冷却水可以从生物反应器排至管支撑槽24中，并且然后至排水槽d。遮阳篷或简单地“遮阳”st——其可调节至包括完全、部分或根本不遮阳生物反应器的位置的任何位置，也是经济的和容易控制的冷却和/或光控制系统。

图21是显示在光生物反应器ich07a、ich08a和ich09a中根据本发明的某些实施方式的培养细胞的方法中随着时间推移的细胞生长数据的图。

图22是用于培养藻类或其他细胞的根据本发明的某些方法的多个光生物反应器的左侧、头部端(前)透视图，并且其中在光生物反应器的头部件上方可见过滤器和阀门，和在头部件上方可见遮阳篷，并且遮阳篷沿光生物反应器管的长度向远侧延伸。

图23是根据本发明的某些实施方式的三个光生物反应器的头端部(前)透视图，其中光生物反应器的每个柔性管是充满的或基本上充满的，因为每个是例如管中正生长的细胞悬浮液的80-99或80-95体积百分比充满或更优选地90-95体积百分比充满。可以注意到，当管未被液体充满时，柔性管可以坍塌和/或以其他方式折曲(flex)/弯曲成为非圆柱形。最左端的管因为由于与中间和最右端的管中的那些相比已经生长了相对长的时间而细胞浓度较高，因此看起来较暗。最右端的管因为它近来开始细胞生长和/或近来已接种，使得细胞浓度非常低，因此看起来较亮。在每个管中，例如如在该文件中前面所描述的，当混合空气的大气泡从光生物反应器的头部件穿过管朝向尾端部行进时，混合空气的大气泡是可见的。

图24是光生物反应器的头部件的实施方式的右侧视图，其中在头部件的远端处的深色表面可以是例如涂层、包裹、密封和/或其他处理以辅助将管/管部分连接至头部件。

图25是用于在沿着光生物反应器管的长度的位置处感测和取样的辊环的实施方式的顶视图，其中将三个感测探针安装在三个端口中，并且将取样注射器安装在第四端口中。端口被密封到其各自的探针或取样装置以防止细胞悬浮液的泄漏和污染。感测探针适于例如通过该视图中显示的电线/电缆将数据发送到监测和/或记录仪器。可选地，使用其他数据传输手段，比如无线。

在一些实施方式中，细胞为光合微生物。在一些实施方式中，光合微生物为真核微藻。在一些实施方式中，真核微藻是曲壳藻属(achnanthes)、茧形藻属(amphiprora)、双眉藻属(amphora)、纤维藻属(ankistrodesmus)、星胞藻属(asteromonas)、黄金色藻属(boekelovia)、包特氏菌属(borodinella)、葡萄藻属(botryococcus)、淡水小荀球藻属(bracteococcus)、角毛藻属(chaetoceros)、四鞭藻属(carteria)、衣藻属(chlamydomonas)、绿球藻属(chlorococcum)、绿梭藻属(chlorogonium)、小球藻属(chlorella)、蓝隐藻属(chroomonas)、金球藻属(chrysosphaera)、球钙板藻属(cricosphaera)、隐甲藻属(crypthecodinium)、隐藻属(cryptomonas)、小环藻属(cyclotella)、杜氏藻属(dunaliella)、椭圆藻属(ellipsoidon)、球石藻属(emiliania)、独球藻属(eremosphaera)、ernodesmius、眼虫藻属(euglena)、伏氏藻属(franceia)、脆杆藻属(fragilaria)、gloeothamnion、红球藻属(haematococcus)、嗜盐古菌(halocafeteria)、膜胞藻属(hymenomonas)、等鞭金藻(isochrysis)、鳞孔藻属(lepocinclis)、微星藻属(micractinium)、单针藻属(monoraphidium)、微球藻(nannochloris)、微拟球藻(nannochloropsis)、舟形藻属(navicula)、新绿藻属(neochloris)、肾鞭藻属(nephrochloris)、肾藻属(nephroselmis)、菱形藻属(nitzschia)、棕鞭藻属(ochromonas)、鞘藻属(oedogonium)、卵囊藻属(oocystis)、虫毛球藻属(ostreococcus)、巴夫藻属(pavlova)、拟小球藻属(parachlorella)、帕氏藻属(pascheria)、褐指藻属(phaeodactylum)、嗤菌体属(phagus)、混营性微藻属(picochlorum)、扁藻属(platymonas)、颗石藻属(pleurochrysis)、肋球藻属(pleurococcus)、原壁菌属(prototheca)、假小球藻属(pseudochlorella)、假新绿藻属(pseudoneochloris)、塔胞藻属(pyramimonas)、桑堪藻属(pyrobotrys)、栅列藻属(scenedesmus)、裂衣藻属(schizochlamydella)、骨条藻属(skeletonema)、螺旋藻属(spyrogyra)、裂丝藻属(stichococcus)、四球藻属(tetrachorella)、四鞭藻属(tetraselmis)、海链藻属(thalassiosira)、小球藻微藻(viridiella)或团藻属(volvox)的种。

在一些实施方式中，光合微生物是蓝藻菌(cyanobacterium)。在一些实施方式中，蓝藻菌是acaryochloris、阿格藻属(agmenellum)、鱼腥藻属(anabaena)、项圈藻属(anabaenopsis)、组囊藻属(anacystis)、束丝藻属(aphanizomenon)、节旋藻属(arthrospira)、星球藻属(asterocapsa)、博氏藻属(borzia)、眉藻属(calothrix)、管孢藻属(chamaesiphon)、拟绿胶蓝细菌属(chlorogloeopsis)、拟色球藻属(chroococcidiopsis)、色球藻属(chroococcus)、发毛针藻属(crinalium)、蓝藻菌、蓝菌属(cyanobium)、蓝囊胞菌属(cyanocystis)、蓝螺菌属(cyanospira)、蓝丝菌属(cyanothece)、拟筒孢藻属(cylindrospermopsis)、筒孢藻属(cylindrospermum)、蓝纤维藻属(dactylococcopsis)、包皮藻属(dermocarpella)、侧生藻属(fischerella)、夫列藻属(fremyella)、盖特勒氏菌属(geitleria)、吉特勒氏线状蓝细菌属(geitlerinema)、粘杆菌属(gloeobacter)、粘球藻属(gloeocapsa)、粘杆藻属(gloeothece)、盐螺旋藻属(halospirulina)、iyengariella、痩鞘丝藻属(leptolyngbya)、湖丝藻属(limnothrix)、鞘丝藻属(lyngbya)、微鞘藻属(microcoleus)、微囊藻属(microcystis)、粘囊藻属(myxosarcina)、节球藻属(nodularia)、念珠藻属(nostoc)、拟珠藻属(nostochopsis)、颤藻属(oscillatoria)、席藻属(phormidium)、浮丝藻属(planktothrix)、宽球藻属(pleurocapsa)、原绿球藻属(prochlorococcus)、原绿藻属(prochloron)、原绿丝蓝细菌属(prochlorothrix)、假鱼腥藻属(pseudanabaena)、胶须藻属(rivularia)、裂须藻属(schizothrix)、伪枝藻属(scytonema)、螺旋藻属(spirulina)、斯塔尼尔氏菌属(stanieria)、斯塔尔氏蓝细菌属(starria)、真枝藻属(stigonema)、束藻属(symploca)、聚球藻属(synechococcus)、集胞藻属(synechocystis)、热集胞藻属(thermosynechocystis)、单歧藻属(tolypothrix)、束毛藻属(trichodesmium)、灰线蓝细菌属(tychonema)或异球藻属(xenococcus)的种。

在一些实施方式中，微生物是壶菌(chytrid)。

如本文使用的，术语“约”或“近似”当指任何数值时，旨在表示所述值加或减10％的值。例如，“约50摄氏度”(或“近似50摄氏度”)包括45摄氏度至55摄氏度的温度范围，包括45摄氏度和55摄氏度。类似地，“约100mm”(或“近似100mm”)包括90mm至110mm的浓度范围，包括90mm和110mm。本申请中提供的所有范围包括该范围的上限值和下限值。

在上面的发明内容中，在整篇具体实施方式书中以及附图中——包括并入本文的临时申请，参考本发明的某些实施方式的特定特征、装置和方法步骤。应当理解，在本说明书中的本发明的公开内容包括这种特定特征、装置和方法的所有可能的组合。例如，在具体方面、具体实施方式或具体附图的上下文中公开了特定特征的情况下，还可以在其他具体方面、实施方式和附图的上下文中并且通常在本发明中以适当的程度使用该特征。尽管上面参考具体手段、材料和实施方式描述了公开的技术，但是应当理解公开的技术不限于这些公开的细节，而是相反扩展至本公开内容和下述权利要求的广义范围内的所有等同物。