バイオリアクターにおける
大量培養と後工程の最適化

発刊予定日：　2026年1月末　　　体　裁　：　A4判　約550頁　　　定　価：88,000円(税込）　 ISBN：978-4-86798-128-3

２節　流体工学を活用したバイオリアクター設計の効率検討
はじめに
１．流体としての細胞懸濁液
　1.1 培養液のレオロジー
　1.2 細胞およびその懸濁液のレオロジー
２．培養液の流動および細胞挙動の可視化
　2.1 PIVを用いた流動の可視化の原理
　2.2 PIVに必要なもの
　　2.2.1　トレーサー粒子
　　2.2.2　高速度カメラ
　　2.2.3　光源
　2.4 粒子追跡をもちいた細胞挙動の可視化
３．CFDを用いたバイオリアクター設計
　3.1 CFDが解く方程式７）
　3.2 CFDを実施する前に検討すること
　　3.2.1　何を計算するか
　　3.2.2　圧縮性流体か非圧縮性流体か
　　3.2.3　単相流か混相流か
　　3.2.4　定常か非定常か
　3.3 CFDを実施する基本的な手順
　　3.3.1　計算領域を作る
　　3.3.2　計算を行う
　　3.3.2　可視化する・パラメータを抽出する
　3.4 CFDソフトウェアについて
　　3.4.1　有償ソフトウェア
　　3.4.2　無償ソフトウェア
　3.5 バイオリアクター内の流動解析実施例
　3.6 CFDをやってみる
　　3.6.1 文献をトレースしてみる
　　3.6.2 チュートリアルをやってみる
　　3.6.3　問題を簡略化してみる
　　3.6.4　コミュニティに入る
おわりに

3節　灌流培養プロセス開発およびスケールアップ
はじめに
１．灌流培養プロセス
２．灌流培養プロセス開発およびスケールアップ
３．灌流培養の最適化

4節　流加培養プロセス開発およびスケールアップ
はじめに
１．フラスコから卓上型バイオリアクター（通気攪拌型培養槽）へのスケールアップ
　1.1　細胞濃度Xを高めるために活用すべき培養パラメーター
　1.2　生産物濃度Pを高めるために活用すべき培養パラメーター
　1.3　フェーズごとに増殖速度と生産速度を高めた流加培養プロセス構築の事例
２．卓上サイズから大型バイオリアクターへのスケールアップ
おわりに

5節　ジャーファーメンターの取扱いとスケールアップ
はじめに
１．ジャーファーメンターを構成している部品と特徴
　1.1 ジャーファーメンターの種類と構造
　1.2 ジャーファーメンターにおけるエアレーション
　1.3 ジャーファーメンターにおける基本的な制御
２．ジャーファーメンターの培養例
　2.1　微生物(細菌)
　2.2　植物細胞・動物細胞
　　2.2.1　植物細胞
　　2.2.2　動物細胞
３. ジャーファーメンターからのスケールアップ
　3.1　スケールアップにおける主な課題、パラメータなど
　　3.1.1　攪拌作用に関する検討
　　3.1.2　インペラーの検討
　　3.1.3　エアレーションと攪拌の関係
　　3.1.4　気泡の溶け込みやすさ
　　3.1.5　スケールアップにおけるパラメータへの影響
　　3.1.6　好気培養における酸素移動速度を用いたスケールアップ
４. ジャーファーメンターからのスケールアップを見据えた取り組み
　4.1　培養中の条件のリアルタイム化
　4.2　モジュール化・カスタマイズ性の向上
おわりに

６節　振盪機構による培養特性
はじめに
１．振盪培養の基本原理
　1.1 振盪運動と流体挙動
　1.2 酸素供給のメカニズム
　1.3 混合と物質移動
　1.4 温度制御と蒸発
２．酸素移動特性
　2.1 酸素移動の重要性
　2.2 酸素移動容量係数（kLa）
　2.3 振盪条件の影響
　2.4 スケール依存性
３．栄養分およびpHの均一化
　3.1 混合による濃度均一化
　3.2 pH変動の抑制
４．微生物の増殖挙動と代謝特性
　4.1 振盪培養下での典型的増殖曲線
　4.2 呼吸代謝と発酵代謝の切り替え
５．培養条件とスケールアップの課題
　5.1 小スケール培養の利点
　5.2 大スケール化に伴う制約
　5.3 撹拌培養との比較
　5.4 スケールアップの指標
　5.5 せん断感受性菌の培養限界
６．まとめと展望
　6.1 振盪培養の意義
　6.2 振盪培養の限界
　6.3 今後の展望

７節　ラボから工業化へとスケールアップで失敗する原因と対策
はじめに
１．撹拌装置の構成
２．一般的な撹拌装置におけるスケールアップ手法
３．スケールアップファクターの把握
４．CFDによるスケールアップへの応用
５．培養装置におけるスケールアップ
おわりに

８節　均一撹拌を実施するためのポイント
はじめに
１．撹拌目的と撹拌作用
２．乱流と層流
３．撹拌装置としてのバイオリアクター
おわりに

９節　高粘度/非ニュートン流体培養液の撹拌・混合のポイント
はじめに
１. 様々な培養と流動特性
２. 高粘度/非ニュートン流体培養液の撹拌・混合における注意点
おわりに

10節　細胞にやさしい（低いシェアストレス）バイオリアクターの活用法
はじめに
１. 従来型回転式培養装置の特性
２. 低剪断型往復動撹拌培養装置"VMFリアクター"の特性
３. VMFリアクターの活用法
おわりに

11節　バイオリアクターにおける泡沫の制御
はじめに
１．消泡剤の利用
２．消泡装置の利用
　2.1 回転体を利用する消泡装置
　　2.1.1 インペラー型消泡装置
　　2.1.2 コニカル型消泡装置
　　2.1.3 回転円板型消泡装置
　　2.1.4 剪断型消泡装置
　2.2 スプレー型消泡装置
　2.3 各種消泡装置の性能比較
３．消泡装置の設置
４．撹拌軸に取り付けた消泡装置の消泡性能の改善

12節　バイオリアクターシステム(マルチユース)の汚染管理戦略(CCS)
はじめに
１．バイオリアクターの構成
　1.1 デッドレグ
　1.2 タンク構造
　1.3 配管構成
２．CIPおよびSIP
　2.1 CIP(定置洗浄)
　　2.1.1　洗浄要素
　　2.1.2　運動エネルギー
　　2.1.3　熱エネルギー
　　2.1.4　化学エネルギー
　2.2 SIP(定置滅菌)の概要
　　2.2.1　滅菌の定義
　　2.2.2　空滅菌・培地滅菌
　　2.2.3　滅菌時の測定箇所(科学的検証)
３．日本と海外の圧力構造規格
　3.1 国内におけるバイオリアクターの法規と構造
　3.2 海外におけるバイオリアクターの法規と構造
　3.3 国内規格の課題

２節　通気攪拌槽型培養槽内のガス吸収解析
はじめに
１．ガス吸収の基礎理論とDOの推算
　1.1　物質収支とkLa
　1.2　ヘンリーの法則と二重境膜説
　1.3　kLaの推算式と操作因子
　1.4　kLaの測定方法
　1.5　動的法（DO応答法）
　1.6　化学吸収法（亜硫酸ソーダ法）
　1.7　ガスバランス法
２．微生物培養におけるCFD活用
　2.1　培養槽におけるCFD
　2.2　DO消費速度測定試験に基づく呼吸速度のモデル化
　2.3　培養槽のCFD解析事例
まとめ

３節　クラウドを活用した抗体医薬品製造におけるデータ収集の自動化
はじめに
１．データ収集におけるクラウド活用の有用性
　1.1 クラウドとは
　1.2 本節で利用されているデータの収集と可視化に活用可能なAWSサービス
　　1.2.1　データの収集
　　1.2.2　データの分析と可視化
２．データ収集システムの構築及び収集したデータの解析例
　2.1 構築したシステム
　2.2 システム構築結果及びデータ解析例
３．さらに発展的なデータ解析をするためのAWS活用
　3.1 活用可能な業界特化型のAWSサービス
　3.2 AWS IoT SiteWiseを利用したファイザー社の事例
４．まとめと結論

１節　中空糸リアクターを用いた培養装置と低コスト化
はじめに
１．中空糸リアクターを用いた自動培養装置
２．接着細胞培養の実例：間葉系間質細胞
３．浮遊細胞培養の実例：CAR-T細胞
４．総括

２節　コスト削減をふまえたバイオ医薬品の設備設計、プラント運用
はじめに
１．バイオ医薬品施設の建設
　1.1 検討時のポイント
　1.2 設計時のポイント
　1.3 建設／立ち上げ時のポイント
　1.4 サステナビリティ
２．バイオ医薬品施設の設備／装置
　2.1 マルチユース（ステンレス）設備
　2.2 シングルユース設備
　2.3 シングルユースとマルチユース（ステンレス設備）の比較
　2.4 製造用水設備と排水処理設備
　2.5 デジタル化（データ収集）
３．バリデーション
　3.1 バリデーション体系の構築
　3.2 ユーザー要求規格（URS）
　3.3 設計時適格性評価（DQ）
　3.4 据付時適格性評価（IQ）
　3.5 運転時適格性評価（OQ）
　3.6 性能適格性評価（PQ）
　3.7 バリデーションコストの抑制
４．バイオ医薬品施設の運用
　4.1 保全活動
　4.2 定期的再バリデーション
　4.3 継続的改善
　4.4 その他留意すべき点
おわりに

３節　省エネルギーな撹拌槽型バイオリアクターの設計のための評価手法
はじめに
１．動力低下を抑えたスケールアップ対応型撹拌翼
　1.1 撹拌の要求機能
　1.2 ディスクタービン翼使用の注意点
　1.3 RfBLEND翼の提案
　1.4 マックスブレンド?翼の提案
２．kLa(物質移動容量係数)の重要性
　2.1 kLaとその役割
　2.2 kLaが培養プロセスに与える影響
　2.3 kLaを最適化するための設計因子
３．CFDの活用
　3.1 CFDの基本概念とその重要性
　3.2 CFDを用いた撹拌槽内の流動解析
　3.3 CFDを用いた分散性能の把握
４．洗浄性を考慮した設計の重要性
　4.1 大型撹拌槽における洗浄性の重要性
　4.2　洗浄面での設計のポイント
　4.3　洗浄プロセスと排水処理の問題
まとめと今後の展望

２節　平面培養法、撹拌型/固定床バイオリアクターにおける製造原価解析・シミュレーション
はじめに
１．接着細胞の拡大培養技術
　1.1 平面培養法
　1.2 撹拌型バイオリアクター (Stirred tank bioreactor)
　1.3 固定床バイオリアクター (Fixed Bed Bioreactor)
２．製造原価 (Cost of Goods) 解析・シミュレーション
　2.1 製造原価解析の手順
　2.2　製造原価解析を用いた培養法の比較
　2.3　製造原価シミュレーションによる培養法の改良の検討
　2.4　製造原価シミュレーションによるリスク対策
　2.5　製造原価シミュレーションによるスケールアップの段階的評価
３．さいごに

◇第５章　バイオリアクターによる遺伝子治療、再生医療、バイオ医薬品の生産 ◇

１節　製薬企業におけるバイオ医薬品の連続生産の取り組み
はじめに
１．連続生産について
２．連続培養について
３．灌流培養の方式について
４．製薬企業での連続生産の実装に向けての取り組み
５．連続生産による製造コストの低減
６．連続生産による品質改善効果
７．連続生産による開発期間の短縮
８．連続生産による自動化
おわりに

２節　連続培養法による抗体生産 CHO 細胞培養プロセスの高度化
はじめに
１．動物細胞の連続培養
　1.1 抗体医薬品生産とCHO細胞
　1.2 CHO細胞の連続培養
２．発展的研究：連続培養法による細胞培養プロセスの高度化
　2.1 連続培養の特性を利用した培養条件の探索
　2.2 灌流培養から考える抗体品質：N-型糖鎖構造を例に
３．バイオ医薬品生産の連続培養の今後

３節　浮遊細胞用バイオリアクターを用いた AAV ベクター生産培養プロセス開発
はじめに
１．AAVベクタープラットフォームプロセス開発
２．DOE （Plackett-Burman計画） によるAAV ベクター生産培養条件の検討
３．バイオリアクターによる生産性増強のための灌流培養法の検討
４．Small Scale からLarge Scale Bioreactor へのScale Up手法と技術移管戦略
５．バイオリアクターのスケールアップ法へのCFD解析の適用
おわりに

４節　ウイルスベクター製造におけるバイオリアクターの活用と品質管理
はじめに
１．ウイルスベクターの種類と特性
　1.1　AAV ベクター
　1.2　レンチウイルス（LV）ベクター
　1.3　アデノウイルス（Ad）ベクター
　1.4　その他の新規ベクター
２．ウイルスベクターの製造プロセス：バイオリアクターを中心とした上流工程
　2.1　細胞培養技術の進化
　2.2　バイオリアクターの種類と特徴
　2.3　培養戦略：生産性の最大化を目指して
３．精製とスケールアップ：下流工程の課題と解決策
　3.1　初期精製（清澄化）
　3.2　ウイルスベクター濃縮と精製
　3.3　中空粒子と完全粒子の分離
４．品質評価の指標と試験法
　4.1　力価（Titer）
　4.2　完全粒子比率
　4.3　不純物プロファイル
　　4.3.1　宿主由来不純物の評価
　　4.3.2　安全性試験
　　4.3.3　ベクターゲノムの完全性評価
５．GMPと国際的な規制動向
　5.1　GMPの概念
　5.2　規制当局の要求
　5.3　国際的な規制調和
６．最新の技術革新と今後の展望
　6.1　自動化された閉鎖系システムとシングルユース技術
　6.2　CDMOの台頭
　6.3　連続生産（Continuous Manufacturing）
　6.4　AIとデータサイエンスの活用
７．ベクター製造におけるリスク管理と品質保証
８．ベクター設計の最前線
　8.1　プロモーターとエンハンサーの最適化
　8.2　miRNA 応答エレメント（MRE）による組織選択的制御
　8.3　新規カプシド工学
　8.4　デュアルAAV システム
９．サプライチェーンと原材料の課題
おわりに

５節　ヒト幹細胞培養のスケールアップ技術
はじめに
１．スケールアップ技術構築におけるヒト幹細胞培養の生物的側面
　1.1 ヒト幹細胞の接着依存性と培養方式
　1.2　ヒト多能性幹細胞の集塊培養における細胞特性と環境特性
２．ヒト幹細胞のスケールダウン技術
３．ヒト幹細胞のスケールアップ技術と大量培養システムの構築
　3.1　ヒトiPS細胞集塊のためのスケーラブルな培養系設計
　3.2　ヒトiPS細胞集塊のための培地交換技術の検討
　3.3　大量培養システムにおける補助的な工程の検討
　3.4　パイロットスケールでのヒトiPS細胞の大量培養システムの構築
おわりに

６節　ヒトiPS細胞培養のスケールアップと下流工程の設計
はじめに
１．培養工程と下流工程の実際
２．ヒトiPS細胞培養の上流工程
　2.1　培養方法の選択
　2.2　iPS細胞の浮遊攪拌培養における留意点
　2.3　iPS細胞に適した浮遊攪拌培養装置設計の実際
　2.4　iPS細胞培養用のスケーラブルなバイオリアクター
３．ヒトiPS細胞培養の下流工程
　3.1　iPS細胞の浮遊攪拌培養における下流工程の課題
　3.2　iPS細胞の凝集塊を分散する工程の装置化
　3.3　細胞分散ツールの応用
おわりに

７節　バイオリアクターを用いた間葉系間質細胞（MSC）の拡大培養
はじめに
１．再生医療で用いられる間葉系間質細胞
２．拡大培養法・バイオリアクターの選択
　2.1 培養方法の選択：平面培養、スフェロイド培養、マイクロキャリア培養
　2.2 バイオリアクターの選択
３．50Lバイオリアクター製法開発の実際
　3.1 増殖培地の成分
　3.2 至適pH と二酸化炭素分圧
　3.3 至適DO
　3.4 攪拌速度
　3.5 Bead-to-bead cell transferを利用した培養面積の拡大
　3.6 50Lスケールアップ培養の実践
４．下流工程の開発
　4.1 マイクロキャリアからの細胞剥離
　4.2 マイクロキャリアと細胞の分離
　4.3 細胞の洗浄・濃縮
　4.4 凍結保護剤への懸濁と分注、凍結
５．バイオリアクター培養の抱える課題
　5.1 無血清培地の使用と凝集塊形成対策
おわりに

８節　CellCube システムを活用した乳歯歯髄由来MSC製剤（SQ-SHED）のスケーラブル製造とその実用化に向けた展望
はじめに
１．接着細胞の培養とスケールアップにおける基本概念
２．CellCube システムを用いたスケールアップ戦略
３．SQ-SHEDを用いたスケールアップ実績と評価
４．MSC製剤開発における問題点
おわりに

９節　バイオ医薬品及び再生医療等製品の製造管理、品質管理、そして品質保証へ
はじめに
１．バイオ医薬品及び再生医療等製品の製造管理
　1.1 バイオ医薬品の製造管理
　　1.1.1 バイオ医薬品の原材料管理
　　1.1.2 バイオ医薬品の工程管理
　1.2 再生医療等製品の製造管理
　　1.2.1 再生医療等製品の原材料管理
　　1.2.2 再生医療等製品の工程管理
２．バイオ医薬品及び再生医療等製品の品質管理
　2.1 バイオ医薬品の品質管理
　2.2 再生医療等製品の品質管理
３．バイオ医薬品及び再生医療等製品の品質保証
４．バイオ医薬品及び再生医療等製品の今後

２節　アフィニティクロマトグラフィーのスケールアップとその最適化
はじめに
１．Protein Aキャプチャー工程の開発
　1.1　Protein Aによるアフィニティクロマトグラフィー
　1.2　工程開発の進め方
　1.3　動的結合容量
　1.4　溶出バッファの設定
　1.5　中間洗浄
２．スケールアップと生産性評価
　2.1　Protein Aキャプチャークロマトグラフィー工程のスケールアップ
　2.2　生産性評価
３．樹脂の再利用
おわりに

３節　イオン交換クロマトグラフィーのスケールアップとその最適化
はじめに
１．イオン交換クロマトグラフィー工程の開発
　1.1　イオン交換クロマトグラフィーによるタンパク質の精製
　1.2　工程開発の進め方
　1.3　イオン交換クロマトグラフィー工程の最適化と頑健性の評価
２．プロセスのスケールアップ
　2.1　スケール変更におけるプロセスパラメーター
　2.2　スケールアップのケーススタディ
３．スケールアップの考慮事項
　3.1　クロマトグラフィーカラム
　3.2　クロマトグラフィーシステム
おわりに

４節　細胞除去と清澄化の設計事例とクロマトグラフィー技術の適用
はじめに
１．一般的な細胞除去と清澄化工程の技術
２．従来型機能性デプスフィルターからファイバー型クロマトグラフィーデバイスへの進化
３．動物細胞培養液からの細胞除去の設計戦略
４．動物細胞培養液の清澄化液の不純物除去の戦略設計
５．ファイバー型クロマトグラフィーデバイスによる細胞除去、清澄化工程のプロセス開発について
おわりに

５節　バイオ医薬品製造におけるディスク型遠心分離機の適用方法
はじめに
１．ディスク型遠心分離機の原理
　1.1　重力沈降速度
　1.2　層流による連続清澄
　1.3　傾斜板からディスクの誕生
　1.4　乱流、非層流を補正する分離効率
　1.5　固形分排出機構-間欠と連続
２. 試験管遠心器によるスケールアップ
　2.1　Vgの究明と必要Σの推定
　2.2　SSVの究明と排出タイプの決定
　2.3　ペントメータテストによる固形分の安息角測定
３．小型ディスク型遠心分離機によるスケールアップ
　3.1　完全密閉・間欠排出型LAPX203H
　3.2　開放入口・間欠排出型LAPX404
　3.3　連続排出・内部ノズル型DX203
　3.4　完全密閉・連続排出型・シングルユースCultureOne Primo
４. 動物細胞分離用シリーズ

６節　ろ過によるウイルス除去工程の最適化
はじめに
１．ウイルス除去フィルターの社会的な役割
２．ウイルス除去フィルターについて
　2.1　ウイルス除去フィルターへの要求事項
　2.2　プラノバフィルター
３．フィルターによるウイルス除去工程の導入
　3.1　ウイルス除去フィルターの配置
　3.2　最適化検討
　3.3　スケールアップ
４．生物学的製剤での実用例
　4.1　血漿分画製剤
　4.2　バイオ医薬品
５．今後の適用
　5.1　業界の動き
　5.2　統合された連続プロセスへの適用
　5.3　新しいモダリティへの適用
おわりに

７節　ワクチン、バイオ医薬品の目的物質由来／製造工程由来不純物の管理戦略
はじめに
１．目的物質由来／製造工程由来不純物の管理におけるQuality by Design (QbD)の考え方
２．分析法の選定と確立
３．実生産規模への展開・バリデーションとGMP生産に向けた管理戦略
４．不純物管理のその他の視点その１・原料の評価とサプライヤー管理
５．不純物管理のその他の視点その２・溶出物、抽出物
６．承認申請の戦略
７．承認前査察と商用生産を見据えた準備
おわりに

８節　バイオ医薬品製造のためのカラムレス連続精製装置の原理と機能
１．抗体医薬品の製造技術
２．抗体医薬品製造における課題
３．カラムレス連続精製装置の開発
　3.1 カラムを用いない抗体の分離精製法
　3.2 スタティックミキサーの原理
　3.3 ハイドロサイクロンの原理
　3.4 カラムレス精製装置の基本構成
　3.5 カラムレス連続精製装置の特長
４．カラムレス精製装置の技術検証
　4.1 スタティックミキサーの技術検証
　4.2 ハイドロサイクロンの技術検証
　4.3 カラムレス精製装置の検証
　　4.3.1 試作機の構成
　　4.3.2 試作機での試験結果
５．製品化に向けて
おわりに

９節　バイオ医薬品の凍結乾燥技術とスケールアップおよびバリデーション
はじめに
１．バイオ医薬品の凍結乾燥技術
　1.1 構造安定性と変性
　1.2 光によるストレスの対応
　1.3 容器との接触による変性の対応
　1.4 残留水分と安定性
　1.5 再溶解性とケーキ構造
　1.6 品質評価項目
２．スケールアップの注意点
　2.1　装置基本性能の差
　2.2　装置サイズおよび構造による状態変化
　2.3 製品装入工程
　2.4 予備凍結工程
　2.5 一次乾燥工程
　2.6 二次乾燥工程
　2.7 復圧・打栓および取出し工程
３．バリデーションのポイント
おわりに

１節　微細藻類の大規模培養とLCA/TEA評価
はじめに
１．微細藻類のバイオマス生産性の見積り
　1.1 バイオリアクターにおける微細藻類の増殖速度を見積る方法
　1.2 IMAT屋内培養施設での微細藻類の培養評価
　1.3 屋内培養データから屋外培養を推定する方法
２．大規模培養施設を想定したLCA/TEA評価
　2.1 想定する大規模培養施設
　2.2 想定施設におけるLCA評価
　2.3 想定施設におけるTEA評価
３．微細藻類産業への期待に応えるために

２節　室内人工光源用特殊容器開発における基礎的検討と実証プラン事例
はじめに
１．微細藻類培養装置開発に関する基礎的知見
　1.1　培養槽における環境制御項目
　1.2　光環境
　1.3　溶存ガス環境
２・設計における環境因子の定量方法
　2.1　培養槽外郭周辺の光環境設計計算
　2.2　培養槽内の光環境計測と培養器形状
　　2.2.2　解析
　　2.2.3　考察
　2.3　培養内におけるガス挙動
　　2.3.1　培養槽内における溶存酸素濃度動態について
　　2.3.2　培養槽を用いた溶存酸素動態の検討事例
３．実用プラントにおける餌料用微細藻類培養システム開発
　3.1　培養槽条件と設計と性能
　3.2　実用プラントシステム

３節　微細藻類の大規模生産に必要なCO2供給源について
はじめに
１．石炭火力発電所について
２．ごみ焼却施設について
３．バイオマス発電所について
おわりに

４節　ガラス管型フォトバイオリアクターでの微細藻類培養評価
はじめに
１．ガラス管型フォトバイオリアクターの構成と培養方法
　1.1 ガラス管型フォトバイオリアクターの構成
　　1.1.1　ガラス管部
　　1.1.2　センサ部
　　1.1.3　ガス供給部
　　1.1.4　温度調節機構
　　1.1.5　循環動力部
　1.2 培養方法
　　1.2.1　培養開始時
　　1.2.2 培養中の作業
　　1.2.3 収穫
　　1.2.4 洗浄
　　1.2.5 メンテナンス
２．微細藻類の培養評価
　2.1 アルカリ性培地: スピルリナでの培養評価
　　2.1.1　生産性の評価
　　2.1.2　水素製造装置排ガスからのCO2固定の評価
　2.2 海水性培地: ナンノクロロプシスでの培養評価
　　2.2.1　生産性の評価
　　2.2.2　水素製造装置排ガスからのCO2の固定化速度評価

５節　樹脂製シングルユース微細藻類培養フォトバイオリアクターとその使用法
はじめに
１．シングルユース微細藻類培養フォトバイオリアクターに求められる要素
　1.1 微細藻類培養容器に適した樹脂材料の選定
　1.2 微細藻類培養に適した樹脂材料の光学特性
　1.3 バイオファウリング対策のための樹脂材料の表面性
　1.4 樹脂素材の廃棄性・リサイクル性
２．樹脂製シングルユースフォトバイオリアクターの構造と使用法
　2.1 樹脂製シングルユース微細藻類フォトバイオリアクター『OT-Algae』の構造
　2.2 サンプリングおよびセンシングについて
　2.3 樹脂製シングルユース微細藻類フォトバイオリアクター『OT-Algae』の使用手順
３．樹脂製シングルユース微細藻類培養フォトバイオリアクターの運用のポイント
　3.1 培養容器の滅菌・殺菌
　3.2 強光阻害対策
　3.3 水温調整対策
　3.4 細胞堆積対策
　3.5 消泡対策
　3.6 注排水・送気時に頻発するトラブル
　3.7 培養装置の海外輸出における法規制

６節　微細藻類バイオファウンドリを利用した未利用微細藻類資源の探索および社会実装
はじめに
１．未利用微細藻類資源の探索
　1.1 微細藻類株の収集
　1.2 有用性の探索
　1.3 フコキサンチン高生産株パブロバの例
２．最適な培養法の検討および育種
　2.1 培養条件の検討
　2.2 育種
　2.3 培養器の検討
３．原料化と最終商品設計
　3.1 原料化
　3.2 パブロバを利用した商品開発
４．商業生産

７節　フォトバイオリアクターの観光資源としての利用
はじめに
１．藻類農業という新たな一次産業
　1.1　持続可能な一次産業の要請
　1.2　微細藻類を"見せる"ことの意義と社会実装戦略
　1.3　本節の目的と構成
２．藻類の農業的特性と現代的意義
　2.1　藻類の農業的特性
　2.2　多様な環境適応と資源循環性
　2.3　未開拓資源としての多様性と産業化潜在力
３．シンボルとしてのフォトバイオリアクター
　3.1　フォトバイオリアクターの構造と動作原理
　3.2　農業技術としての位置づけと導入メリット
　3.3　観光資源としての可視化と社会的機能
４．藻類農園としての観光資源化と文化的展開
　4.1　未知資源の「体験価値」化の意義
　4.2　藻類農園FARMOの構造と演出設計
　4.3　個人を介した認知拡大戦略と文化化の兆し
５．藻類による地域創成と経済的波及効果
　5.1　地域資源の再定義と藻類による産業創出
　5.2　多層的雇用創出と新規就農モデルの形成
　5.3　地域ブランド構築と循環経済への波及
６．藻類文化の創造と持続可能な未来への展望
　6.1　藻類を「文化」として捉える視座
　6.2　教育・芸術・社会デザインとの融合
　6.3　100年単位での社会実装を見据えて
７．今後の展望
　7.1　藻類農業の構造的意義の再確認
　7.2　実装に向けた課題と制度的整備の必要性
　7.3　未来社会における藻類農業の位置づけ
おわりに

１節　微細藻類の濃縮用遠心分離の概要と適用方法
１．はじめに
２．ディスク型遠心分離機の原理
　2.1　重力沈降速度
　2.2　層流による連続清澄
　2.3　傾斜板からディスクの誕生
　2.4　乱流、非層流を補正する分離効率
　2.5　固形分排出機構-間欠と連続
３．試験管遠心器によるスケールアップ
　3.1　Vgの究明と必要Σの推定
　3.2　SSVの究明と排出タイプの決定
　3.3　ペントメータテストによる固形分の安息角測定
４．小型ディスク型遠心分離機によるスケールアップ
　4.1　開放入口・間欠排出型LAPX404
　4.2　連続排出・内部ノズル型DX203
５．ディスク型遠心分離機による微細藻類濃縮の適用事例

２節　微細藻類の噴霧乾燥技術
はじめに
１．噴霧乾燥一般について
　1.1 微粒化工程
　1.2 乾燥工程：恒（定）率乾燥期間
　1.3 減率乾燥期間
２．微細藻類の噴霧乾燥について
　2.1 藻類の噴霧乾燥について
　2.2 原料調製
３．噴霧乾燥に使用される微粒化装置
　3.1 回転ディスク
　3.2 噴霧ノズル
４．微細藻類の噴霧乾燥運転
　4.1 微粒化装置
　　4.1.1 回転ディスク
　　4.1.2 噴霧ノズル
　4.2 その他の付帯設備：エアースイーパー
　4.3 実際の運転
おわりに

３節　微細藻類からの液状炭化水素抽出
はじめに
１．微細藻類による炭化水素生産
　1.1 実は様々な微細藻類が炭化水素を生産する
　1.2 Botryococcus brauniiとは
２．B. brauniiからの炭化水素の回収
　2.1 B. brauniiにおける炭化水素の局在の特殊性
　2.2 溶媒による炭化水素の回収
　2.3 物理的な処理による炭化水素の回収
　2.4 加熱処理による炭化水素の回収
　2.5 藻体の改質による炭化水素の回収
３．おわりに

４節　限外濾過膜の連結プロセスによる微細藻類含有タンパク質の精製
はじめに
１．UF膜を用いた微細藻類由来のタンパク質の精製
　1.1 Nostoc communeからの生体分子の浸出
　1.2 UF膜モジュールによる微細藻類タンパク質の精製
２．イオン交換基を導入した不織布によるタンパク質の吸着、濃縮3)
３．連結型UF膜モジュールによるタンパク質の精製4)
　3.1 DFによる数理モデルの構築
　3.2 UF膜モジュールの連結構造の構築
４．イオン交換樹脂充填カラムとUF膜モジュールの連結プロセスによるタンパク質の精製
　4.1 イオン交換樹脂充填カラムおよびDFモジュールの評価
　4.2 イオン交換樹脂充填カラムとUF膜モジュールの連結プロセスによる数理モデルによる評価
まとめ

◇第９章　バイオリアクターによる食品、化粧品の生産◇

１節　細胞性食品の一般的な作り方、製造コスト算出、実用化に必要な技術要件
はじめに　細胞農業-「医薬品から食品へ」のパラダイムシフト
１．細胞性食品・化粧品原料の製造プロセス
　1.1 動物細胞培養のワークフロー（培養肉・培養シーフード）
　　1.1.1 細胞株の樹立：無限の供給源の確立
　　1.1.2 増殖、分化、構造化と製品化
　1.2 植物細胞培養のワークフローと高付加価値原料への応用
２．バイオリアクター設計とスケールアップの工学的課題
　2.1 主要なバイオリアクター形式と食品製造への最適化
　2.2 剪断応力の影響：動物細胞と植物細胞における損傷メカニズムの相違
３．製造コストの構造分析と価格競争力への道筋
　3.1 技術経済性分析（TEA）によるコストドライバーの特定
　3.2 コスト削減に向けた戦略的アプローチ：培地、プロセス、スケール
４．事業化の具体事例とイノベーション動向
　4.1 米国市場を牽引するUPSIDE Foods社とGOOD Meat社
　4.2 培地コスト革新をリードする日本のエコシステム：インテグリカルチャー社とNUProtein社
　4.3 2025年大阪・関西万博に見る日本の技術的到達点
５．グローバルな規制環境と市場投入への道筋
　5.1 主要国・地域の規制フレームワーク比較
　5.2 規制動向がイノベーションと投資に与える影響
結論：持続可能な未来に向けた統合的展望と戦略的提言

２節　乳酸菌の大量培養技術
はじめに
１．培地設計および培地殺菌
　1.1 培地設計
　1.2 培地殺菌
２．乳酸菌の大量培養
　2.1 シード培養
　2.2 工業規模の培養槽
　2.3　中和剤によるpH制御
　2.4　培養液の温度制御
　2.5　回分培養と流加培養
　2.6　単菌培養と混合培養
３．乳酸菌培養後の後工程
　3.1 菌体濃縮
　3.2　加熱殺菌
　3.3 急速凍結
　3.4　粉末化

３節　バイオリアクターによる微細藻類の機能性食品素材の製造
はじめに
１．微細藻類と機能性成分の概要
　1.1 アスタキサンチン
　1.2 フコキサンチン
　1.3 DHA
　1.4 パラミロン
　1.5 クロレラ
２．バイオリアクターによる微細藻類機能性成分の安定生産
　2.1 閉鎖型PBR、攪拌槽の構造
　2.2 培養制御パラメータ
　　2.2.1 光強度
　　2.2.2. 温度制御
　　2.2.3. pH管理
　　2.2.4. 溶存酸素（DO）と二酸化炭素（CO?）
　　2.2.5. 栄養塩濃度と組成
　2.3 商業スケールアップ事例の詳細
　2.4 技術課題と将来展望
３．抽出・精製技術と産業応用事例
４．規制・認証動向
　4.1 米国：GRASおよびNDIによる安全性認証
　4.2 EU：Novel Food制度による承認
　4.3 日本：機能性表示食品制度と届出事例
　4.4 規制制度の比較
５．課題と将来展望

４節　糸状菌（カビ）の液体培養におけるスケールアップ技術の開発
はじめに
１．糸状菌の菌糸形態と有用物質生産の歴史と現状
２．菌糸接着因子の発見と菌糸分散糸状菌の開発
　2.1 糸状菌のMAPキナーゼシグナル伝達系と細胞壁研究
　2.2 菌糸接着因子としてのα-1,3-グルカン (AG)
　2.3　第２の菌糸接着因子ガラクトサミノガラクタン (GAG)
３．菌糸分散麹菌を用いた物質生産とスケールアップ技術
　3.1 菌糸分散麹菌を用いた酵素生産性の実証
　3.2 菌糸分散株の攪拌混合性の評価
　3.3 菌糸分散株の培養における遺伝子発現・代謝変動の解析
おわりに

５節　スマートセルが拓く次世代油脂生産：油脂酵母とバイオリアクターの革新
はじめに
１．油脂酵母Lipomyces starkeyi
　1.1 油脂酵母Lipomyces starkeyiの特性
　1.2 油脂高蓄積変異株の取得とその特性
　1.3 TAG合成制御因子
２．油脂酵母Lipomyces starkeyiにおけるスマートセル開発
３．油脂酵母による油脂の連続生産技術の開発
おわりに

６節　回転円板型バイオリアクターによる酵素、生物活性物質の生産
はじめに
１．回転円板型バイオリアクターの特長
　1.1 構造
　1.2 特長
２．回転円板型バイオリアクターによる物質生産
　2.1 酸化還元酵素ペルオキシダーゼの生産
　　2.1.1　ペルオキシダーゼについて
　　2.1.2 ネナガノヒトヨタケによるペルオキシダーゼの生産
　　2.1.3　反復回分培養によるペルオキシダーゼの生産
　2.2　生物活性物質コルジセピンの生産
　　2.2.1 コルジセピンについて
　　2.2.2 サナギタケ菌糸体によるコルジセピンの生産
おわりに

７節　固体培養技術とその応用、可能性
はじめに
１．製麹の機械化
　1.1 製麹の機械化
　1.2 ドラム式自動製麹装置
　1.3 回転式自動製麹装置
２．製麹装置の自動化と大型化
　2.1 製麹装置の自動化
　2.2 製麹装置の大型化
３．最新の製麹技術
　3.1 手入タイミングの自動判定
　3.2 AIベクトル制御
　3.3 薄層多段フラット盛込
４．固体培養技術の応用例と今後の展望
　4.1 固体培養技術の産業利用
　4.2 バイオマス分解酵素の大量生産を可能とする固体培養技術の実用化開発
　4.3 未利用バイオマス資源のアップサイクル

１節　微生物発酵による芳香族化合物の生産
はじめに
１．芳香族化合物の発酵生産菌
　1.1 芳香族化合物の発酵生産菌株の作製
　1.2 芳香族アミノ酸の合成経路の強化（シキミ酸経路の強化）
　1.3 芳香族アミノ酸の合成経路の拡張
　1.4 生産性の向上に向けた改変
２．芳香族化合物の発酵生産の事例　−ヒドロキシチロソールの発酵生産−
　2.1 ヒドロキシチロソールとは
　2.2 ヒドロキシチロソールの発酵生産大腸菌株の作製
　2.3 ヒドロキシチロソールの発酵生産大腸菌株の培養
３．芳香族化合物の毒性と毒性回避のためのリアクター設計
　3.1 最小発育阻止濃度（MIC）と最小殺菌濃度（MBC）
　3.2 In situ Product Recoveryによる毒性生成物の逐次回収
　3.3 樹脂吸着法
　3.4 二相系回収法
おわりに

２節　膜ろ過技術を応用した新しいバイオリアクターによるメタン生成
はじめに
１．嫌気性膜バイオリアクターの基礎と構成
　1.1 嫌気性膜バイオリアクター（AnMBR）の基礎
　1.2 嫌気性膜バイオリアクターの構成
　1.3 嫌気性MBRで使用される膜
２．嫌気性膜バイオリアクターによるメタン生成
　2.1 メタン生成
　2.2 高有機物濃度廃水を対象とした嫌気性MBR
　2.3 低有機物濃度廃水
３．膜ファウリング
　3.1 生物学的ファウリング
　3.2　有機ファウリング
　3.3　無機ファウリング
　3.4　膜洗浄
４. 今後の展望

３節　チューブ型フォトバイオリアクターを用いた微細藻類によるCO2固定化技術の開発
はじめに
１．TPBRによる微細藻類の培養
　1.1 微細藻類株
　1.2 TPBRの製作
　1.3 TPBRによる微細藻類の培養
　1.4 微細藻類の生長測定
２．CO2固定化実験
　2.1 微細藻類の生長およびCO2固定
　2.2 長期培養による生長への影響
　2.3 今後の課題
おわりに

４節　新型藻類バイオリアクターによるCO2削減と有用バイオマス生産
はじめに
１．微細藻類とは何か
　1.1　その独特な生態
　1.2　なぜ微細藻類が特別なのか
　1.3　詳細が謎に包まれた未確認植物
　1.4 　困難な装置開発
２．培養技術の変遷
　2.1　オープンポンドから装置培養へ
　2.2　装置開発と言う選択肢
　2.3　屋外培養の限界
　2.4　室内培養への移行
　2.5　今後の培養装置選択の新たな指標
３．連続培養の世界
　3.1　圧倒的な収量の差
　3.2　専門スタッフの必要性を最小限に留める事業性
　3.3　安定培養の商品化優位性
　3.4　カスケード利用の実現
　3.5　培養藻類種の汎用性の拡大
　3.6　CO2削減のボトルネック解消
４．超高額希少成分 フコキサンチンの安定生産
　4.1　その驚くべき機能性
　4.2　素材の安定生産がボトルネック
　4.3　その高い機能性故の、二つの異なる市場
　4.4　今後の市場拡大
５．CO2削減
　5.1　屋外培養でのCO2削減実施は困難
　5.2　何故弊社培養装置なら可能か
　5.3　CO2削減自体の概念を覆す
６．地方創生への貢献
　6.1　地方創生を可能にする要件
　6.2　海岸線を持つ地域は特に有利
　6.3　生命線は収益力
　6.4　Iターン・Uターン促進による人口増加と少子化対策
おわりに

５節　マイクロプラスチック除去における微細藻類の利用
１．微細藻類とマイクロプラスチックの相互作用
２．マイクロプラスチック除去に利用可能な微細藻類
３．マイクロプラスチック除去の技術実証
４．実証プロジェクトとパイロット研究
５．商用製品と応用
６．政府の政策と支援
７．結論