DE102008061432A1 - Separationssystem für Zellen, Zellkultursystem mit Zell-Separator und Verfahren zur Zellseparation - Google Patents

Separationssystem für Zellen, Zellkultursystem mit Zell-Separator und Verfahren zur Zellseparation Download PDF

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DE102008061432A
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Ryoichi Haga
Keisuke Shibuya
Masaru Namba
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Hitachi Ltd
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Hitachi Plant Technologies Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/02Separating microorganisms from their culture media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
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Abstract

Mit einem äußerst einfachen Aufbau werden Zellen aus einer Kulturbrühe abgetrennt, wodurch sich die Fertigungsausbeute für ein Zielprodukt erhöht. Der Aufbau umfasst eine Separationseinrichtung zum Abtrennen von Zellen aus der die Zelle enthaltenden Kulturbrühe, einen Pufferbehälter, der über eine erste Leitung mit der Separationseinrichtung verbunden ist, und wenigstens einen Flüssigkeitsbehälter, der mit dem Pufferbehälter über eine zweite Leitung verbunden ist. Ein erstes Ventil in der ersten Leitung steuert die Verbindung zwischen der Separationseinrichtung und dem Pufferbehälter und ein zweites Ventil in der zweiten Leitung steuert die Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Separationssystem für Zellen, um Zellen aus einer Kulturbrühe mit lebenden Zellen zu separieren, ein Zellkultursystem mit einem Zellseparator und ein Verfahren zur Zellseparation, um Zellen aus einer Zellkulturbrühe abzutrennen.
  • Stand der Technik
  • Bei der Kultur von lebenden Zellen ist es erforderlich, lebende Zellen in hoher Dichte zu vermehren, um die Produktivität für das Zielprodukt zu erhöhen. Ein kontinuierliches Kulturverfahren ist eines der Kulturverfahren, mit denen diese Aufgabe gelöst wird. Bei der kontinuierlichen Kultur einer tierischen Zelle ist es unerläßlich, Zellen aus der Kulturbrühe abzutrennen und aus dem Kulturbehälter nur eine flüssige Komponente zu extrahieren sowie ein neues Medium einzuführen. Dafür wurden bisher verschiedene Einrichtungen zur Abtrennung von Zellen entwickelt.
  • In "Tissue Culture", Seiten 283 bis 287, Nr. 8, Bd. 15 (ausgegeben 1989) und in der JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-209761 A (1994) wird eine Vorrichtung für eine kontinuierliche Kultur beschrieben, bei der ein Absetzen durch Schwerkraft erfolgt. Die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-192607 A (1993) und die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-90737 A (1994) beschreiben ein Verfahren zum Absetzen von Zellen durch Zentrifugenseparation. Die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-95778 A (1993) beschreibt eine Kulturvorrichtung, bei der in einem Kulturbehälter ein Kulturbereich vorgesehen ist, der von einem Fil termaterial umgeben ist, das keine Zellen durchläßt. Das Filtrat, das den Filter passiert hat, wird außerhalb des Kulturbereichs abgezogen. Die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 1-281072 A (1989) beschreibt die Verwendung einer porösen, hohlen Fasermembran als Filtermembran, wobei die Membran durch den Rückstrom eines Mediums ausgewaschen wird. Die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-98758 A (1994) beschreibt die Installation von zwei Paaren von Filtermembranen, von denen das eine als Ventilationseinrichtung und das andere als Filtereinrichtung verwendet wird und das Filtern und Auswaschen durch den Rückstrom unter alternativem Auswechseln wiederholt werden. Die JP-Patentveröffentlichung (Kohyo) Nr. 03-505041 A (1991) beschreibt eine Kulturvorrichtung mit einer rotierenden Filtermembran in einem Kulturbehälter. Die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 06-237754 A (1994) beschreibt eine Kulturvorrichtung mit einer rotierenden Filtermembran, die außerhalb des Kulturbehälters angeordnet ist.
  • Diese bekannten Verfahren haben jedoch alle erhebliche Nachteile. Bei einem Absetzen durch die Schwerkraft ist die Absetzgeschwindigkeit der Zellen klein, und der Absetzbereich sollte groß sein, so daß die Anwendung davon in einer Kulturvorrichtung mit großem Ausmaß äußerst schwierig ist. Bei der Zentrifugenseparation ist der Aufbau der entsprechenden Vorrichtung kompliziert, und eine Vergrößerung des Ausmaßes davon ist schwierig. Bei der Filterseparation ist zwar der Aufbau der Vorrichtung dafür einfach und eine Vergrößerung ohne weiteres möglich, dafür ist ein gelegentliches Verstopfen der Filtermembran unvermeidlich, so daß ein länger andauernder Separationsvorgang zu Schwierigkeiten führt.
  • Wenn die bekannten Verfahren im industriellen Maßstab umgesetzt werden sollen, ergibt sich außerdem das Problem, daß es keine dafür verwendbaren Pumpen und Flußregulierventile gibt. Um bei einer industriellen Anlage einer Kultur eingesetzt werden zu können, muß das jeweilige System sehr gut abgedichtet werden können, damit keine Mikroorganismen eindringen können, es muß Waschvorgängen mit einer Waschflüssigkeit widerstehen können, deren Hauptkomponente eine starke Lauge oder eine starke Säure ist, und es muß von einem Aufbau und aus einem Material sein, der bzw. das bei einer vollständigen Sterilisation innen mit Dampf von 130°C und 0,2 MPa durchströmt werden kann. Eine Schlauchrollenpumpe erfüllt zwar diese Bedingungen, und Schlauchrollenpumpen werden auch in vielen Fällen bei Tischanlagen verwendet. Es besteht jedoch immer die Gefahr, daß der Schlauch undicht wird, und es ist schwierig, Schlauchrollenpumpen bei Anlagen für pharmazeutische Produkte und dergleichen zu verwenden, bei denen eine sehr hohe Zuverlässigkeit gefordert ist. Die meisten Ventile, die in Kulturanlagen verwendet werden, können nur in den beiden Stufen vollständig offen und vollständig geschlossen betrieben werden, etwa Membranventile. Es gibt im wesentlichen kein Ventil, das bei kleinen Durchflußraten als Flußregulierventil dienen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Separationssystem für Zellen zu schaffen, bei dem Zellen mit einem extrem einfachen Aufbau aus einer Kulturbrühe abgetrennt werden können, so daß die Produktionsausbeute für das Zielprodukt erhöht ist. Auch sollen ein Kultursystem mit dem Separationssystem für Zellen und ein Verfahren zur Zellseparation geschaffen werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt zur Lösung dieser Aufgabe folgendes:
    Das erfindungsgemäße Separationssystem für Zellen umfaßt eine Separationseinrichtung zum Abtrennen von Zellen aus einer Kulturbrühe, die die Zellen enthält, einen Pufferbehälter, der durch eine erste Leitung mit der Separationseinrichtung verbunden ist, wenigstens einen oder mehrere Flüssigkeitsbehälter, der oder die durch eine zweite Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist/sind, ein erstes Ventil in der ersten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen der Separationseinrichtung und dem Pufferbehälter, und ein zweites Ventil in der zweiten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter. In dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen wird die erste Leitung durch das erste Ventil freigegeben, um die Separationseinrichtung und den Pufferbehälter miteinander zu verbinden, und die Kulturbrühe wird durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung in die Separationseinrichtung gesaugt. Die erste Leitung wird dann vom ersten Ventil geschlossen und die zweite Leitung vom zweiten Ventil freigegeben, damit der Pufferbehälter und der Flüssigkeitsbehälter miteinander verbunden werden. Die Kulturbrühe kann so nach dem Abtrennen der Zellen vom inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter in den Flüssigkeitsbehälter befördert werden.
  • Das erfindungsgemäße Separationssystem für Zellen umfaßt vorzugsweise des weiteren einen Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter, der über eine dritte Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist, und ein drittes Ventil in der dritten Leitung, das die Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter steuert. In diesem Fall wird bei dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen die dritte Leitung vom dritten Ventil freigegeben, damit der Pufferbehälter und der Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter miteinander verbunden werden, und es wird durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter eine Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung dem Pufferbehälter zugeführt. Die dritte Leitung wird dann wieder vom dritten Ventil geschlossen und die erste Leitung vom ersten Ventil freigegeben, damit der Pufferbehälter und die Separationseinrichtung miteinander verbunden werden, und die Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung wird durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung aus dem Pufferbehälter zu der Separationseinrichtung geführt.
  • Als Separationseinrichtung kann bei dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen eine Einrichtung mit einem rotierenden Filter mit einem Filter zum Blockieren des Durchgangs von Zellen an der äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Rotors in einem Behälter mit einem Zuflußanschluß für eine Kulturbrühe und einem Abgabeanschluß für die Kulturbrühe verwendet werden.
  • Die Separationseinrichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen vorzugsweise in einem Kulturbehälter angeordnet, in den ein Medium zum Vermehren von Zellen eingegeben wird.
  • Das erfindungsgemäße Zellkultursystem mit einem Zellseparator umfaßt das genannte erfindungsgemäße Separationssystem für Zellen und einen Kulturbehälter, in eine Kulturbrühe mit lebenden Zellen gefüllt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Zellkultursystem mit einem Zellseparator kann die Separationseinrichtung in dem genannten Separationssystem für Zellen ein Filtrat abtrennen, das keine Zellen aus der Kulturbrühe für die Zellen im Kulturbehälter enthält.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zellseparation mit dem Separationssystem für Zellen umfaßt eine Separationseinrichtung zum Abtrennen von Zellen aus einer Kulturbrühe, die die Zellen enthält; einen Pufferbehälter, der durch eine erste Leitung mit der Separationseinrichtung verbunden ist; wenigstens einen oder mehrere Flüssigkeitsbehälter, der oder die durch eine zweite Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist/sind; ein erstes Ventil in der ersten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen der Separationseinrichtung und dem Pufferbehälter; und ein zweites Ventil in der zweiten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter. Bei der Freigabe der ersten Leitung durch das erste Ventil, um die Separationseinrichtung und den Pufferbehälter miteinander zu verbinden, wird die Kulturbrühe durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung in die Separationseinrichtung gesaugt. Beim Schließen der ersten Leitung durch das erste Ventil und Freigeben der zweiten Leitung vom zweiten Ventil werden der Pufferbehälter und der Flüssigkeitsbehälter miteinander verbunden, und die Kulturbrühe wird nach dem Abtrennen der Zellen vom inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter in den Flüssigkeitsbehälter befördert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellseparation umfaßt das Separationssystem für Zellen vorzugsweise des weiteren einen Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter, der über eine dritte Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist, und ein drittes Ventil in der dritten Leitung, das die Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter steuert. Die dritte Leitung wird vom dritten Ventil freigegeben, damit der Pufferbehälter und der Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter miteinander verbunden werden, und es wird durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter eine Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung dem Pufferbehälter zugeführt. Die dritte Leitung wird dann wieder vom dritten Ventil geschlossen und die erste Leitung vom ersten Ventil freigegeben, damit der Pufferbehälter und die Separationseinrichtung miteinander verbunden werden, und die Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung wird durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung aus dem Pufferbehälter zu der Separationseinrichtung geführt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellseparation wird vorzugsweise im Separationssystem für Zellen eine Separationseinrichtung mit einem rotierenden Filter mit einem Filter zum Blockieren des Durchgangs von Zellen an der äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Rotors in einem Behäl ter mit einem Zuflußanschluß und einem Abgabeanschluß verwendet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellseparation befindet sich vorzugsweise die Separationseinrichtung im Separationssystem für Zellen in einem Kulturbehälter.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen, dem erfindungsgemäßen Zellkultursystem mit einem Zellseparator und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellseparation können Zellen mit einem extrem einfachen Aufbau aus der Kulturbrühe abgetrennt werden. Im Ergebnis wird eine wirkungsvolle Kultur erreicht und die Fertigungsausbeute für das Zielprodukt erhöht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels für ein Separationssystem für Zellen, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels für ein Zellkultursystem mit einem Zellseparator mit dem Separationssystem für Zellen, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • 1
    Filtrationsfilterbehälter
    2
    Kulturbrühe
    3
    Filtrationsfilter
    4
    Filter
    5
    Pufferbehälter
    6a, 6b
    Filtratleitung
    7
    Filtratbehälter
    8
    Mediumbehälter
    9
    Mediumleitung
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das erfindungsgemäße Separationssystem für lebende Zellen, das erfindungsgemäße Verfahren zur Zellseparation und das erfindungsgemäße Zellkultursystem mit einem Zellseparator werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Das erfindungsgemäße Separationssystem für lebende Zellen, das erfindungsgemäße Verfahren zur Zellseparation und das erfindungsgemäße Zellkultursystem mit einem Zellseparator können auf Zellkulturen angewendet werden, die Substanzen erzeugen, die ein Hauptmaterial für Arzneimittel und dergleichen sind. Bei der vorliegenden Erfindung gibt es hinsichtlich der erzeugten Substanzen keinerlei Einschränkungen, sie umfassen Proteine wie Antikörper, Enzyme und dergleichen und physiologisch aktive Substanzen wie niedermolekulare Substanzen, makromolekulare Substanzen und dergleichen. Auch hinsichtlich der in Kultur gehaltenen Zellen gibt es keinerlei Einschränkungen, sie umfassen tierische Zellen, pflanzliche Zellen, Insektenzellen, Bakterien, Hefen, Pilze, Algen und dergleichen. Das erfindungsgemäße Separationssystem für lebende Zellen, das erfindungsgemäße Verfahren zur Zellseparation und das erfindungsgemäße Zellkultursystem mit einem Zellseparator sind insbesondere vorgesehen für Kulturen von tierischen Zellen zum Erzeugen von Proteinen wie Antikörpern, Enzymen und dergleichen.
  • In der 1 ist schematisch ein Beispiel für ein Separationssystem für Zellen gezeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Das Separationssystem für Zellen, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, umfaßt einen Filtrationsfilter 3 mit einem Filter 4, der an der Endfläche, die mit einer Kulturbrühe in Kontakt steht, keine Zellen durchläßt, einen Filtrationsfilterbehälter 1 zur Aufnahme des Filtrationsfilters 3, einen Pufferbehälter 5, der mit dem Filtrationsfilter 3 verbunden ist, einen Filtratbehälter 7, der mit dem Pufferbehälter 5 verbunden ist, und einen Mediumbehälter 8, der mit dem Pufferbehälter 5 verbunden ist. Der Filtrationsfilter 3 und der Pufferbehälter 1 stehen über eine Filtratleitung 6a (erste Leitung) miteinander in Verbindung, der Pufferbehälter 5 und der Filtratbehälter 7 stehen über eine Filtratleitung 6b (zweite Leitung) miteinander in Verbindung, und der Pufferbehälter 5 und der Mediumbehälter 8 stehen über eine Mediumleitung 9 (dritte Leitung) miteinander in Verbindung. In den Leitungen ist jeweils ein Ventil 11 (erstes Ventil), ein Ventil 12 (zweites Ventil) bzw. ein Ventil 13 (drittes Ventil) vorgesehen. Für die Ventile 11, 12 und 13 werden vorzugsweise Ventile verwendet, die in den beiden Betriebsarten vollständig offen und vollständig geschlossen betrieben werden.
  • Die Filtratleitung 6b, die den Filtrationsfilter 3 mit dem Pufferbehälter 5 verbindet, enthält ein Barometer 20, das den Druck in der Leitung erfaßt. Der Filtrationsfilterbehälter 1 ist mit einem Barometer 21 zum Erfassen des Innendrucks versehen. Der Pufferbehälter 5 ist mit einem Barometer 22 zum Erfassen des Innendrucks versehen. Der Filtratbehälter 7 ist mit einem Barometer 23 zum Erfassen des Innendrucks versehen. Der Mediumbehälter 8 ist mit einem Barometer 24 zum Erfassen des Innendrucks versehen.
  • Am Pufferbehälter 5 sind ein Ventil 14 zum Einlassen von Außenluft und ein Ventil 17 zum Einstellen des Innendrucks (in manchen Fällen auch als Druckregulierventil 17 bezeichnet) vorgesehen. Im Pufferbehälter 5 ist ein Flüssigkeitspegel-Meßgerät 25 zum Messen des Flüssigkeitspegels etwa eines eingefüllten Mediums angeordnet. Am Filtratbehälter 7 sind ein Ventil 15 zum Einlassen von Außenluft und ein Ventil 18 zum Einstellen des Innendrucks (in manchen Fällen auch als Druckregulierventil 18 bezeichnet) vorgesehen. Am Mediumbehälter 8 sind ein Ventil 16 zum Einlassen von Außenluft und ein Ventil 19 zum Einstellen des Innendrucks (in manchen Fällen auch als Druckregulierventil 19 bezeichnet) vorgesehen. Die von den Ventilen 14 bis 19 durchgelassene Luft ist vorzugsweise aseptische Luft, aus der vorab Mikroorganismen wie Bakterien entfernt wurden.
  • Das beschriebene Separationssystem hat einen Aufbau, bei dem die Kulturbrühe 2 über eine nicht gezeigte Verbindungs einrichtung in den Filtrationsfilterbehälter 1 eingegeben wird. Der vom Barometer 21 gemessene Innendruck im Filtrationsfilterbehälter 1 ist daher der gleiche wie in einem Kulturbehälter. Entsprechend der nicht gezeigten Verbindungseinrichtung kann die Kulturbrühe 2 im Filtrationsfilterbehälter 1 und im Kulturbehälter zirkulieren. Auch wenn durch Filtration Filtrat entnommen wird, läßt sich so eine Beeinflussung der Kultur durch eine Verschlechterung der Umgebung aufgrund einer teilweisen Erhöhung der Zelldichte und einer Akkumulation über lange Zeiten verhindern. Das erfindungsgemäße Separationssystem für Zellen ist jedoch nicht auf eine Ausgestaltung mit einer Verbindungseinrichtung beschränkt, sondern kann auch so aufgebaut sein, daß der Filtrationsfilterbehälter 1 oder der Filtrationsfilter 3 in ein Medium eingetaucht ist, das sich im Kulturbehälter befindet. Wenn der Filtrationsfilterbehälter 1 oder der Filtrationsfilter 3 in das Medium eingetaucht ist, kann die erwähnte Verschlechterung der Umgebung aufgrund einer teilweisen Erhöhung in der Zelldichte oder eine Akkumulation über lange Zeiten durch Umrühren des Mediums im Kulturbehälter verhindert werden. Wenn der Filtrationsfilter 3 in das Medium eingetaucht ist, das sich im Kulturbehälter befindet, ist der Filtrationsfilterbehälter 1 synonym mit dem Kulturbehälter.
  • Mit diesem Separationssystem für Zellen können im Medium enthaltene Zellen abgetrennt werden, und das Medium kann nach der Abtrennung der Zellen entnommen werden. Im folgenden werden der Filtriervorgang, der Filtratabgabevorgang, der Mediumübertragungsvorgang und der Waschvorgang mittels Rückströmung bei dem Separationssystem für Zellen in dieser Reihenfolge beschrieben.
  • (1) Filtriervorgang
  • Der Filtriervorgang ist ein Vorgang, bei dem Zellen während der Vermehrung (oder nach Beendigung der Vermehrung) von einem Medium abgetrennt werden und das Medium, das keine Zellen mehr enthält, entnommen und in den Pufferbehälter 5 ge leitet wird. Zuerst zirkuliert im Filtrationsfilterbehälter 1 eine Kulturbrühe. Der Druck im Filtrationsfilterbehälter 1 wird vom Barometer 21 gemessen, und der Druck im Pufferbehälter 5 wird vom Barometer 22 gemessen. Der Druck im Filtrationsfilterbehälter ist der gleiche wie im Kulturbehälter. Gewöhnlich stehen die Behälter unter einem Druck von 0,01 bis 0,05 MPa. Der Druck im Pufferbehälter 5 wird zu Beginn des Filtriervorgangs auf den gleichen Wert wie im Filtrationsfilterbehälter eingestellt. In der Regel wird der Innendruck beider Behälter dadurch auf den gleichen Wert gebracht, daß vom Pufferbehälter 5 während des Waschens mittels Rückströmung Luft in den Filtrationsfilter 3 gedrückt wird, wie es später noch beschrieben wird. Wenn sich der Innendruck in den beiden Behältern unterscheidet, wird er durch eine Einführung von Luft mittels Öffnen des Ventils 14 und Einstellen des Druckregulierventils 17 auf den gleichen Wert gebracht.
  • Auch wenn der Druck im Filtratbehälter 7 gewöhnlich mittels Einführen von Luft durch Öffnen des Ventils 15 und Einstellen des Druckregulierventils 18 auf einen Wert von 0,01 bis 0,05 MPa gebracht wird, wird er doch so eingestellt, daß der Innendruck im Filtratbehälter 7 kleiner ist als der Druck im Kulturbehälter. Beim Ausführen des Filtriervorgangs sind zuerst das Ventil 11, das Ventil 12, das Ventil 13, das Ventil 14 und das Ventil 17 am Pufferbehälter 5 geschlossen. Dann wird das Ventil 12 in der Filtratleitung 6b für kurze Zeit geöffnet und sofort wieder geschlossen, und die Flüssigkeit, Luft oder Mischung davon im Pufferbehälter 5 wird in den Filtratbehälter 7 abgegeben. Dadurch wird der Innendruck im Pufferbehälter 5 etwas kleiner als der Innendruck im Filtrationsfilterbehälter 1 und im Kulturbehälter. Danach wird das Ventil 11 in der Filtratleitung 6a für kurze Zeit geöffnet und sofort wieder geschlossen, und die Flüssigkeit, Luft oder Mischung davon in der Filtratleitung 6a wird in den Pufferbehälter 5 abgegeben. Dadurch wird der Druck in der Filtratleitung 6a etwas abgesenkt, so daß der Druck in der Fil trationskammer 3, die mit der Filtratleitung 6a in Verbindung steht, etwas kleiner wird als der Druck im Filtrationsfilterbehälter 1 und die Kulturbrühe durch die feinen Poren im Filter 4 in den Filtrationsfilter 3 fließt. Da dabei die lebenden Zellen die feinen Poren im Filter 4 nicht passieren können, daß sie größer sind als diese, werden die Zellen aus der Flüssigkeit entfernt, die in den Filtrationsfilter 3 fließt, das heißt sie werden aus dem Filtrat entfernt. Durch Wiederholen des Öffnens/Schließens der Ventile 11 und 12 kann daher ein Filtrat erhalten werden, das durch Entfernen der Zellen aus der Kulturbrühe erhalten wird.
  • Hinsichtlich der Form des Pufferbehälters 5 gibt es keine besonderen Einschränkungen, sie kann kugelförmig oder zylindrisch sein. Auch kann der Durchmesser der Leitung zwischen dem Ventil 11 und dem Ventil 12 so erweitert sein, daß sich der Pufferbehälter 5 ergibt. Hinsichtlich des Anbringungsverfahrens und der Anbringungsposition der Filtratleitung 6a und der Filtratleitung 6b am Pufferbehälter 5 gibt es keine Einschränkungen, vorzugsweise sind sie am Bodenabschnitt des Behälters derart angebracht, daß keine Restflüssigkeit im Behälter bleibt, wenn die Flüssigkeit aus dem Pufferbehälter 5 abgegeben wird. Die Filtratleitung 6a und die Filtratleitung 6b sind vorzugsweise mit dem Pufferbehälter 5 verbunden, es kann jedoch auch ein Aufbau vorgesehen werden, bei dem beide Leitungen verbunden sind und der Mittelabschnitt zwischen dem Ventil 11 und dem Ventil 12 mit dem Pufferbehälter 5 über eine einzige Leitung in Verbindung steht. Der Abstand zwischen dem Pufferbehälter 5 und dem Ventil 11 sowie dem Ventil 12 ist vorzugsweise so klein wie möglich. Insbesondere wird der Abstand zwischen dem Ventil 12 und dem Pufferbehälter 5 vorzugsweise so klein wie möglich gemacht. Das Fassungsvermögen des Pufferbehälters 5 wird von der Größe des jeweiligen Zellkultursystems bestimmt.
  • Das Öffnen/Schließen des Ventils 11 und des Ventils 12 erfolgen vorzugsweise abwechselnd, und es sollte darauf ge achtet werden, daß im Filtriervorgang nicht beide Ventile zur gleichen Zeit offen sind. Wenn beide Ventile gleichzeitig offen sind, kann keine Druckschwankungspufferwirkung am Pufferbehälter 5 erhalten werden, sondern der Druckunterschied zwischen dem Filtrationsfilterbehälter 1 und dem Filtratbehälter 7 wirkt sich direkt auf den Filter 4 aus und bewirkt ein Übertreten der lebenden Zellen in das Filtrat und ein Verstopfen der feinen Poren.
  • Die Einstellung der Filtrationsgeschwindigkeit erfolgt durch Einstellen der Öffnungs/Schließfrequenz am Ventil 11 und Ventil 12, wobei die Zeit für das Offenstehen an jedem Ventil im Betrieb im wesentlichen konstant ist. Eine Erhöhung der Zeit für das Offenstehen der Ventile erhöht die Druckschwankungen und fördert unerwünschterweise das Verstopfen des Filters.
  • (2) Filtratabgabevorgang
  • Beim Filtratabgabevorgang wird das Filtrat nach dem Entfernen der Zellen aus dem Pufferbehälter 5 in den Filtratbehälter 7 befördert. Bei diesem Vorgang wird zuerst das Ventil 14 geöffnet und damit Luft in den Pufferbehälter 5 eingelassen, so daß der Druck im Pufferbehälter 5 auf einen Wert steigt, der größer ist als der Innendruck im Filtratbehälter 7. Wenn der Innendruck im Pufferbehälter 5 einen vorgegebenen Wert erreicht, kann die im Pufferbehälter 5 enthaltene Kulturbrühe durch Öffnen des Ventils 12 über die Filtratleitung 6b in den Filtratbehälter 7 befördert werden. Die Zeiten für das Offenstehen des Ventils 14 und des Ventils 12 werden bei diesem Vorgang vom Fassungsvermögen des Pufferbehälters 5 und den Spezifikationen für die Filtratleitung 6b bestimmt. Vorzugsweise werden sie vorab in einem Flüssigkeitsdurchlauftest festgelegt.
  • (3) Mediumübertragungsvorgang
  • Beim Mediumübertragungsvorgang wird das im Mediumbehälter 8 befindliche Medium in den Pufferbehälter 5 befördert. Bei diesem Vorgang wird zuerst der Innendruck im Pufferbehäl ter 5 mittels des Druckregulierventils 17 auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der Innendruck im Mediumbehälter 8. Der Mediumbehälter 8 steht gewöhnlich unter einem Innendruck von 0,01 bis 0,05 MPa. Beim Öffnen des Ventils 13 fließt das Medium aus dem Mediumbehälter 8 in den Pufferbehälter 5. Der Stand des Flüssigkeitspegels des Mediums im Pufferbehälter 5 wird durch das Flüssigkeitspegel-Meßgerät 25 gemessen, und wenn der Flüssigkeitspegel einen vorgegebenen Wert erreicht, wird das Ventil 13 geschlossenen und die Zufuhr des Mediums beendet. Beim Festlegen des Drucks sollten die Höhen der Flüssigkeitspegel im Mediumbehälter 8 und im Pufferbehälter 5 berücksichtigt werden. Wenn der Stand des Flüssigkeitspegels im Mediumbehälter 8 höher ist als der Stand des Flüssigkeitspegels im Pufferbehälter 5, wird der Druckunterschied vorzugsweise auf einen kleinen Wert eingestellt, damit die Übertragungsgeschwindigkeit des Mediums nicht zu groß wird. Wenn der Stand des Flüssigkeitspegels im Mediumbehälter 8 unter dem Stand des Flüssigkeitspegels im Pufferbehälter 5 liegt, wird der Druckunterschied vorzugsweise auf einen großen Wert eingestellt, damit das Medium übertragen wird. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit des Mediums eingestellt werden soll, kann diese Einstellung durch intermittierendes Öffnen/Schließen des Ventils 13 erfolgen, um so die Länge der Öffnungszeit zu verändern.
  • (4) Waschvorgang mittels Rückströmung
  • Beim Waschvorgang mittels Rückströmung wird der Filter 4 dadurch ausgewaschen, daß die Kulturbrühe, eine Flüssigkeit für das Auswaschen mittels Rückströmung, Luft oder eine Mischung davon in einer Richtung durch den Filter 4 strömt, die der Fließrichtung des Mediums im obigen Filtriervorgang entgegengesetzt ist. Insbesondere wird der Waschvorgang mittels Rückströmung dadurch ausgeführt, daß das beim obigen Mediumübertragungsvorgang in den Pufferbehälter 5 eingeführte Medium dem Filtrationsfilter 3 zugeführt wird. Bei diesem Vorgang wird zuerst das Ventil 14 geöffnet und Luft in den Pufferbe kälter 5 eingeführt, wobei der Innendruck im Pufferbehälter 5 auf einen höheren Wert eingestellt wird als der Innendruck im Filtrationsfilterbehälter 1. Dann wird durch Öffnen des Ventils 11 das Medium aus dem Pufferbehälter 5 durch die Filtratleitung 6a zum Filtrationsfilter 3 geführt, wobei das Medium die feinen Poren des Filters 4 in einer Richtung passiert, die der im Filtriervorgang entgegengesetzt ist. Das Medium fließt nach dem Durchlaufen des Filters 4 in den Filtrationsfilterbehälter 1 und wird dem Mediumbehälter zugeführt. Das heißt, daß, wenn das Medium dem Mediumbehälter zugeführt wird, es eine Rolle als Waschflüssigkeit unter Verwendung der Rückströmung am Filter 4 spielt.
  • Beim Waschvorgang mittels Rückströmung wird durch Offenhalten des Ventils 11 das ganze Medium im Pufferbehälter 5 durch den Druck der Luft herausgedrückt, und das ganze Medium im Innenraum des Pufferbehälters 5, in der Filtratleitung 6a und im Filtrationsfilter 3 wird in den Filtrationsfilterbehälter 1 abgegeben. Es wird somit kein teures Medium verschwendet, sondern das ganze Medium steht für die Kultur zur Verfügung. Nachdem das ganze Medium abgegeben wurde, erfolgt durch das Durchlaufen der Luft, die für die Unterdrucksetzung verwendet wurde, durch die feinen Poren des Filters 4 ein Auswaschen des Filters durch einen Rückstrom aus Luft. Die in den Filtrationsfilterbehälter 1 geblasene Luft wird dem Kulturbehälter durch die Verbindungsleitung zum Kulturbehälter zugeführt. Die Zufuhr einer großen Menge Luft in den Kulturbehälter rührt den Flüssigkeitspegel stark durch, wobei auch die Schaumschicht auf der Kulturbrühe umgerührt wird, so daß der Schaum aufgebrochen wird.
  • Nachdem der Waschvorgang mittels Rückströmung für eine vorgegebene Zeit ausgeführt wurde, wird das Ventil 14 geschlossen und der Waschvorgang mittels Rückströmung beendet. Dabei können sich, wenn zwischen dem Schließen des Ventils 14 und dem Schließen des Ventils 11 eine gewisse Zeit verstreicht, die Innendrücke des Filtrationsfilterbehälters 1 und des Pufferbehälters 5 einander angleichen. Der Zeitunterschied zwischen dem Schließen des Ventils 14 und dem Schließen des Ventils 11 hängt zu einem großen Teil von den Eigenschaften des Filters 4 wie der Porengröße, der Fläche, dem Material und so weiter ab. Er wird vorab durch einen Test bestimmt.
  • Durch Wiederholen der oben beschriebenen Vorgänge (1) bis (4) kann der Separationsvorgang für die lebenden Zellen fortgesetzt werden. Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Separationssystem für Zellen der (1) Filtriervorgang, der (2) Filtratabgabevorgang, der (3) Mediumübertragungsvorgang und der (4) Waschvorgang mittels Rückströmung wie beschrieben ohne komplizierte Teile wie eine Pumpvorrichtung mit einem äußerst einfachen Systemaufbau ausgeführt werden.
  • Bei diesem Separationssystem für Zellen gibt es für den Filter 4 keine besonderen Einschränkungen, er muß nur den Durchgang von Zellen verhindern, etwa wie eines der allgemein verwendeten Filtergewebe, Membranfilter und dergleichen. Vorzugsweise werden Filter mit einer gewissen mechanischen Festigkeit, Wärmefestigkeit und Korrosionsfestigkeit verwendet, die die Injektion von Waschflüssigkeit bei der Sterilisation und das Auswaschen durch Einblasen von Dampf in den Filtrationsfilter 3 aushalten. Da durch das Auflösen von toten Zellen eine große Menge von kleinen Zelltrümmern in der Kulturbrühe vorhanden ist, wird insbesondere vorzugsweise ein Filter verwendet, dessen Filtereigenschaften den Durchgang von unbeschädigten lebenden Zellen verhindern, wobei feine Zelltrümmer jedoch durchgelassen werden.
  • Hinsichtlich des Flüssigkeitspegel-Meßgeräts 25 gibt es keine besonderen Einschränkungen, vorzugsweise wird ein Meßgerät verwendet, das eine gewisse mechanische Festigkeit, Wärmefestigkeit und Korrosionsfestigkeit aufweist und das die Injektion von Waschflüssigkeit bei der Sterilisation und das Auswaschen durch Einblasen von Dampf in den Filtrationsfilter 3 aushält. Da aufgrund des Zerbrechens von toten Zellen in der Kulturbrühe eine große Menge von feinen Zelltrümmern vorhanden ist und zu befürchten ist, daß sich auf der Flüssigkeitsoberfläche Schaum ansammelt, wird vorzugsweise ein Meßgerät ausgewählt, bei dem nicht zu befürchten ist, daß durch Schmutz am Sensor Fehlfunktionen auftreten. Unter einem solchen Gesichtspunkt wird als Pegelmeßgerät 25 vorzugsweise ein Pegelsensor vom elektrostatischen Kapazitätstyp verwendet.
  • Das erfindungsgemäße Separationssystem für Zellen kann bei einem Zellkultursystem mit einem Zellseparator mit einem Kulturbehälter angewendet werden, in dem sich eine Kulturbrühe mit lebenden Zellen befindet. In der 2 ist der Aufbau eines solchen Zellkultursystems mit dem erfindungsgemäßen Zellseparator schematisch dargestellt. Bei dem Zellkultursystem mit einem Zellseparator der 2 weisen die gleichen Elemente und die gleichen Anordnungen wie in dem Separationssystem für Zellen der 1 die gleichen Bezugszeichen wie dort auf, und eine genaue Beschreibung davon entfällt.
  • Das Zellkultursystem mit einem Zellseparator der 2 umfaßt einen Kulturbehälter 31, den Pufferbehälter 5, den Mediumbehälter 8 und den Filtratbehälter 7. Der Filtrationsfilter 3 befindet sich im Kulturbehälter 31. Der Filtrationsfilter 3 und der Pufferbehälter 5 stehen miteinander über die Filtratleitung 6a in Verbindung, der Pufferbehälter 5 und der Filtratbehälter 7 stehen über die Filtratleitung 6b miteinander in Verbindung, und der Pufferbehälter 5 und der Mediumbehälter 8 stehen über die Mediumleitung 9 miteinander in Verbindung. An den einzelnen Leitungen sind das Ventil 11, das Ventil 12 und das Ventil 13 angeordnet.
  • Obwohl in der 2 nicht gezeigt, sind Gasversorgungsanlagen für Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxidgas und dergleichen sowie Wasserversorgungsanlagen für heißes und kaltes Wasser, Dampfversorgungsanlagen und Wasserversorgungs/Entsorgungsanlagen vorgesehen.
  • Der Kulturbehälter 31 ist im Schnitt gezeigt. Die Kulturbrühe 32 wird von einem Rührer 36 umgerührt, der von einem Antriebsmotor 35 angetrieben wird, um gleichmäßig durchmischt zu werden. Der für die Kultur erforderliche Sauerstoff wird durch die beiden Verfahren der Gasblasenbelüftung durch Zuführen von Sauerstoff enthaltendem Gas in die Flüssigkeit an einer Belüftungseinrichtung 33 im Bodenabschnitt des Behälters und eine Oberflächenbelüftung zum Belüften des Gasphasenabschnitts im oberen Teil des Behälters zugeführt.
  • Der Kulturbehälter 31 ist mit einer Meßvorrichtung 41 zum Messen der Eigenschaften der Kulturbrühe 32 versehen, an der Meßwerte 42 für die Konzentration an gelöstem Sauerstoff, die Konzentration an gelöstem Kohlendioxidgas, den pH-Wert, die Temperatur, die Ammoniakkonzentration, die Laktatkonzentration und die Glutaminkonzentration erhalten werden. An der Meßvorrichtung 41 wird in einem tatsächlichen System für jede zu erfassende Größe eine eigene Erfassungseinrichtung verwendet. In der 2 ist jedoch zur Vereinfachung nur eine davon dargestellt.
  • Der Kulturbehälter 31 ist zur Steuerung der Gaszufuhr durch die jeweiligen Ventilationssysteme in die Flüssigkeit und an der Oberseite mit jeweils eigenen Betätigungseinrichtungen 40 und 39 versehen. Die einzelnen Betätigungseinrichtungen 39 und 40 weisen eine Steuerfunktion für die Durchflußrate und eine Meßfunktion für die zugeführte Menge für jedes der Gase Luft, Sauerstoff und Kohlendioxid auf. Für die Belüftung an der Oberseite werden die Zusammensetzung und die Ventilationsmenge von der Betätigungseinrichtung 39 zum Steuern der Gaszufuhr gesteuert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Luft in einer vorgegebenen Menge zugeführt und Kohlendioxidgas entsprechend dem pH-Wert der Kulturbrühe zugemischt. Bei der Steuerung der Konzentration des Kohlendioxidgases mit dem pH-Wert als Führungsgröße erfolgt die übliche Proportionalsteuerung mit der Durchflußrate an Kohlendioxid als Steuerfaktor. Bei der Belüftung der Kulturbrühe mit der Belüftungseinrichtung 33 werden die Zusammensetzung und das Ausmaß der Belüftung von der Betätigungseinrichtung 40 zum Steuern der Gaszufuhr gesteuert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Konzentration des in der Kulturbrühe gelösten Sauerstoffs als Führungsgröße verwendet und das Ausmaß der Sauerstoffbelüftung als Steuerfaktor.
  • Der Kulturbehälter 31 wird durch das Druckregulierventil 38 auf der Basis des Meßergebnisses am Barometer 37 auf einem vorgegebenen Druck gehalten. Gewöhnlich steht er unter einem Druck von 0,01 bis 0,05 MPa, um das Eindringen von Bakterien und dergleichen von außen zu verhindern.
  • Am Kulturbehälter 31 ist eine Filtrationsfiltereinrichtung zum Abtrennen der Zellen aus der Kulturbrühe angeordnet. Hinsichtlich der Filtrationsfiltereinrichtung dieser Ausführungsform bestehen keine besonderen Einschränkungen, es kann ein rotierender Filtrationsfilter 10 mit einem Zellen nicht durchlassenden Filter 4 an der äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Rotors verwendet werden, der koaxial zu einer Drehwelle 28 angeordnet ist, die von einem Antriebsmotor 27 in Drehung versetzt wird. Der rotierende Filtrationsfilter 10 hat einen Aufbau, bei dem der zylindrische Filter 4 an der Drehwelle 28 angebracht ist, wobei das obere Ende und das untere Ende des Filters jeweils durch ein Verschlußelement verschlossen werden. Die Filterung erfolgt dadurch, daß der Druck innen kleiner ist als außen, wobei das erhaltene Filtrat die feinen Poren des Filters 4 durchlaufen hat. Als Filter 4 kann ein Metallfilter mit schlitzartigen Öffnungen verwendet werden, die durch zylindrisches Aufwickeln eines dünnen Edelstahldrahts in einem bestimmten Abstand ausgebildet werden. Bei einem solchen Metallfilter gibt es keine feinen Poren außen den genannten Schlitzen. Im Ergebnis läßt der Filter keine Zellen durch, jedoch feine Partikel wie Zelltrümmer, die kleiner sind als eine Zelle. Die Breite des Schlitzes wird von der Größe der Zellen bestimmt, sie beträgt gewöhnlich 5 bis 30 μm. Bei der Verwendung eines solchen Filters wird der Filtrier-Druckunterschied geeignet eingestellt. Bei einem zu großen Filtrier-Druckunterschied können nämlich Zellen verformt werden und den Schlitz passieren oder ihn verstopfen, auch wenn die Schlitzbreite kleiner ist als der Durchmesser der Zelle.
  • Beim Filtriervorgang wird, wenn sich der rotierende Filtrationsfilter 10 im Kulturbehälter 31 dreht, ein Fluß der Kulturbrühe parallel zur Oberfläche des Filters 4 hervorgerufen, so daß der sogenannte Querstrom-Filtrierzustand erzeugt wird. Durch einen turbulenten Flußzustand an der Oberfläche des Filters 4 läßt sich eine dichtere Lage von Zellen und feinen Partikeln verteilen, die durch die Extraktion des Filtrats entsteht. Im Ergebnis wird ein Verstopfen des Filters verhindert, und es kann schneller eine größere Menge an Filtrat erhalten werden. Die Drehzahl des rotierenden Filtrationsfilters 10 wird davon bestimmt, wie gut die lebende Zelle gegen eine äußere physische Kraft vermehrt werden kann und wie das Separationssystem für Zellen geformt ist. Die Drehzahl beträgt gewöhnlich 100 bis 1000 Umdrehungen pro Minute.
  • Zum Drehen des rotierenden Filtrationsfilters 10 ist vorzugsweise eine Funktion vorgesehen, die ein Austreten der Kulturbrühe und ein Eindringen von Bakterien von außen verhindert. Am Kulturbehälter 31 ist daher eine Wellendichtung 26 mit einer mechanischen Abdichtung vorgesehen. Die mechanische Abdichtung verhindert das Austreten von Gas oder Flüssigkeit, wozu eine an der Drehwelle 28 befestigte Gleitdichtung und eine an der Wellendichtung 26 befestigte Gleitdichtung in engem Kontakt zueinander aufeinander gleiten. Bei diesem Zellkultursystem mit einem Zellseparator werden zwei mechanische Abdichtungen verwendet, eine mechanische Abdichtung zum Verhindern des Eindringens der Kulturbrühe in den rotierenden Filtrationsfilter 10 und eine mechanische Abdichtung, die ein Eindringen von außen verhindert. Die Filtratleitung 6a ist zwischen den beiden mechanischen Abdichtungen angeschlossen. Die Drehwelle 28 ist hohl, wobei das eine Ende davon an der der Filtratleitung 6a gegenüberliegenden Stelle offen ist und das andere Ende sich im rotierenden Filtrati onsfilter 10 öffnet, so daß der Aufbau einen Durchgang bildet, der das Innere des rotierenden Filtrationsfilters 10 mit der Filtratleitung 6a verbindet. Bei diesem Zellkultursystem mit einem Zellseparator gibt es hinsichtlich der mechanischen Abdichtungen keine besonderen Einschränkungen, es kann jede Dichtung verwendet werden, die eine luftdichte Abdichtung bewirkt, etwa eine mechanische Abdichtung mit einer Zufuhr von Abdichtwasser, wie sie in den gewöhnlichen Zellkultursystemen mit einem Zellseparator verwendet werden, eine trockene mechanische Abdichtung und dergleichen. Hinsichtlich der Verwendung, Anordnung und dergleichen der mechanischen Abdichtung gibt es keine besonderen Einschränkungen.
  • Der Filtratbehälter 7 ist ein Behälter zum Aufnehmen des Filtrats, in dem sich eine Substanz mit einem Produktionszweck befindet, die im rotierenden Filtrationsfilter 10 abgetrennt wurde. Der Filtratbehälter 7 kann mit einem Rührer 52 und einem Motor 51 zum Antreiben des Rührers ausgestattet sein. Der Filtratbehälter 7 ist vorzugsweise mit einer Kühlvorrichtung versehen, die die Zielsubstanz auf 5 oder 10°C abkühlen kann, um eine Veränderung der Zielsubstanz während der Aufbewahrung zu verhindern. Der Mediumbehälter 8 ist ein Behälter zum Aufnehmen des Mediums, das dem Kulturbehälter 31 zugeführt wird. Der Mediumbehälter 8 kann mit einem Rührer 54 und einem Motor 53 zum Antreiben des Rührers ausgestattet sein. Auch der Mediumbehälter 8 ist vorzugsweise mit einer Kühlvorrichtung versehen, die das Medium auf 5 oder 10°C abkühlen kann, um eine Veränderung des Mediums während der Aufbewahrung zu verhindern.
  • Bei dem beschriebenen Zellkultursystem mit einem Zellseparator kann durch Wiederholen der vier Vorgänge (1) Filtriervorgang, (2) Filtratabgabevorgang, (3) Mediumübertragungsvorgang und (4) Waschvorgang mittels Rückströmung in dem beschriebenen Separationsverfahren für lebende Zellen eine kontinuierliche Vermehrung aufrechterhalten werden. Bei diesem Zellkultursystem mit einem Zellseparator ist die Drehzahl des rotierenden Filtrationsfilters 10 beim Auswaschen mittels Rückströmung vorzugsweise größer als beim Filtriervorgang. Durch Ausführen des Auswaschens mittels Rückströmung mit einer größeren Drehzahl des rotierenden Filtrationsfilters 10 wird die Waschflüssigkeit für die Rückströmung gleichmäßig auf der ganzen Oberfläche der Innenseite des Filters 4 verteilt. Es ergibt sich auch durch die bei der Drehung erzeugte Zentrifugalkraft eine zusätzliche Waschwirkung und somit ein größerer Wascheffekt durch die Rückströmung. Bei dem erfindungsgemäßen Zellkultursystem mit einem Zellseparator kann somit die Kultur für eine lange Zeit fortgesetzt werden, ohne daß der Filter 4 verstopft. Durch schnelles Einblasen von Luft in den Kulturbehälter 31 beim Auswaschen mittels Ruckströmung kann die Schaumschicht zerstört werden, die sich auf der Flüssigkeitsoberfläche gebildet hat. Im Ergebnis ist bei dem erfindungsgemäßen Zellkultursystem mit einem Zellseparator die Produktivität für die Zielprodukte sehr hoch.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. Separationssystem für Zellen, mit einer Separationseinrichtung zum Abtrennen von Zellen aus einer Kulturbrühe, die die Zellen enthält; einem Pufferbehälter, der durch eine erste Leitung mit der Separationseinrichtung verbunden ist; wenigstens einem oder mehreren Flüssigkeitsbehältern, der oder die durch eine zweite Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist/sind; einem ersten Ventil in der ersten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen der Separationseinrichtung und dem Pufferbehälter; und mit einem zweiten Ventil in der zweiten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter, wobei die erste Leitung durch das erste Ventil freigegeben wird, um die Separationseinrichtung und den Pufferbehälter miteinander zu verbinden, damit die Kulturbrühe durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung in die Separationseinrichtung gesaugt wird, und wobei die erste Leitung vom ersten Ventil geschlossen und die zweite Leitung vom zweiten Ventil freigegeben wird, um den Pufferbehälter und den Flüssigkeitsbehälter miteinander zu verbinden, damit die Kulturbrühe nach dem Abtrennen der Zellen durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter in den Flüssigkeitsbehälter befördert wird.
  2. Separationssystem für Zellen nach Anspruch 1, mit des weiteren einem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter, der über eine dritte Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist; und mit einem dritten Ventil in der dritten Leitung, das die Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter steuert, wobei die dritte Leitung vom dritten Ventil freigegeben wird, um den Pufferbehälter und den Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter miteinander zu verbinden, damit durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter eine Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung dem Pufferbehälter zugeführt wird, und wobei die dritte Leitung vom dritten Ventil geschlossen und die erste Leitung vom ersten Ventil freigegeben wird, um den Pufferbehälter und die Separationseinrichtung miteinander zu verbinden, damit die Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung aus dem Pufferbehälter zu der Separationseinrichtung geführt wird.
  3. Separationssystem für Zellen nach Anspruch 1, wobei die Separationseinrichtung einen rotierenden Filter mit einem Filter zum Blockieren des Durchgangs von Zellen an der äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Rotors in einem Behälter mit einem Zuflußanschluß für die Kulturbrühe und einem Abgabeanschluß für die Kulturbrühe umfaßt.
  4. Separationssystem für Zellen nach Anspruch 1, wobei die Separationseinrichtung in einem Kulturbehälter angeordnet ist, in den ein Medium zum Vermehren von Zellen eingegeben wird.
  5. Zellkultursystem mit einem Zellseparator, mit dem Separationssystem für Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und mit einem Kulturbehälter, in dem sich eine Kulturbrühe mit lebenden Zellen befindet, wobei die Separationseinrichtung in dem Separationssystem für Zellen ein Filtrat abtrennt, das keine Zellen aus der Kulturbrühe für die Zellen im Kulturbehälter enthält.
  6. Verfahren zur Zellseparation mit einem Separationssystem für Zellen mit einer Separationseinrichtung zum Abtrennen von Zellen aus einer Kulturbrühe, die die Zellen enthält, mit einem Pufferbehälter, der durch eine erste Leitung mit der Separationseinrichtung verbunden ist, mit wenigstens einem oder mehreren Flüssigkeitsbehältern, der oder die durch eine zweite Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist/sind, mit einem ersten Ventil in der ersten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen der Separationseinrichtung und dem Pufferbehälter, und mit einem zweiten Ventil in der zweiten Leitung zum Steuern der Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter, wobei bei der Freigabe der ersten Leitung durch das erste Ventil, um die Separationseinrichtung und den Pufferbehälter miteinander zu verbinden, die Kulturbrühe durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung in die Separationseinrichtung gesaugt wird, und beim Schließen der ersten Leitung durch das erste Ventil und Freigeben der zweiten Leitung durch das zweite Ventil der Pufferbehälter und der Flüssigkeitsbehälter miteinander verbunden werden, um die Kulturbrühe nach dem Abtrennen der Zellen vom inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Flüssigkeitsbehälter in den Flüssigkeitsbehälter zu befördern.
  7. Verfahren zur Zellseparation nach Anspruch 6, wobei das Separationssystem für Zellen des weiteren einen Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter, der über eine dritte Leitung mit dem Pufferbehälter verbunden ist; und ein drittes Ventil in der dritten Leitung enthält, das die Verbindung zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter steuert, wobei die dritte Leitung vom dritten Ventil freigegeben wird, um den Pufferbehälter und den Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter miteinander zu verbinden, damit durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und dem Rückstrom-Auswasch-Flüssigkeitsbehälter eine Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung dem Pufferbehälter zugeführt wird, und wobei die dritte Leitung vom dritten Ventil geschlossen und die erste Leitung vom ersten Ventil freigegeben wird, um den Pufferbehälter und die Separationseinrichtung miteinander zu verbinden, damit die Lösung zum Auswaschen mittels Rückströmung durch den inneren Druckunterschied zwischen dem Pufferbehälter und der Separationseinrichtung aus dem Pufferbehälter zu der Separationseinrichtung geführt wird.
  8. Verfahren zur Zellseparation nach Anspruch 6, wobei die Separationseinrichtung im Separationssystem für Zellen einen rotierenden Filter mit einem Filter zum Blockieren des Durchgangs von Zellen an der äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Rotors in einem Behälter mit einem Zuflußanschluß für die Kulturbrühe und einem Abgabeanschluß für die Kulturbrühe umfaßt.
  9. Verfahren zur Zellseparation nach Anspruch 6, wobei die Separationseinrichtung im Separationssystem für Zellen sich in einem Kulturbehälter befindet.
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