JP2001521736A - How to enhance mixing in a rotating bottle - Google Patents

How to enhance mixing in a rotating bottle

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JP2001521736A JP2000519064A JP2000519064A JP2001521736A JP 2001521736 A JP2001521736 A JP 2001521736A JP 2000519064 A JP2000519064 A JP 2000519064A JP 2000519064 A JP2000519064 A JP 2000519064A JP 2001521736 A JP2001521736 A JP 2001521736A
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Abstract

(57)【要約】 軸方向及び交差方向の流れに制御された撹乱を導入することによって回転瓶内の材料の混合を増進する方法が開示されている。方法の有効性は、処理中に制御された流れの撹乱を導入すると回転瓶内の細胞培養及びウイルス増殖の効率向上が達成されることによって証明される。   (57) [Summary] A method is disclosed for enhancing the mixing of materials in a rotating jar by introducing controlled turbulence in axial and cross flow. The effectiveness of the method is demonstrated by the introduction of controlled flow perturbations during processing to achieve increased efficiency of cell culture and virus growth in rotating jars.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の背景) 薬学、生化学及び医学の分野では、細胞の増殖、感染、異種糖タンパク質の産
生、ワクチンの調製並びに植物細胞の高密度培養などの処理に手動及び全自動の
回転瓶システムが40年以上も使用されている〔H.Tanaka,F.Nis
hijima,M.Suwa,and T.Iwamoto,Biotechn
ol.Bioeng.25,2359(1983);H.Tanaka,Pro
cess Biochem.Aug.,106(1987);C.Y.Hong
,T.P.Labuza,and S.K.Harlander,Biotec
hnol.Prog.5:4,137(1989);Y.A.Elliot,B
ioprocess Tech.10,207(1990);V.G.Kalt
hod,Novel Carrier and Reactor for Cu lture of Attachment Dependent Mammal ian Cells. D.SC.Thesis.Washington Uni
versity,St.Louis,Missouri(1991);E.I.
Tsao,M.A.Bohn,D.R.Omstead,and M.J.Mu
nster.Annals N.Y.Acad.Sci.665,127(19
92);R.Pennell and C.Milstein,J.of.Im
mun.Meth.146,43(1992);E.Olivas,B.B.D
.−M.Chen,and W.S.Walker,J.Immun.Meth
.182,73(1995);R.Singhvi,J.F.Markusen
,B.Ky,B.J.Horvath,and J.G.Aunins,Cyt
otechnology 22,79(1996);R.Kunitake,A
.Suzuki,H.Ichihashi,S.Matsuda,O.Hira
i,and K.Morimoto,J.Biotechnology 52:
3,289(1997).〕。足場依存性細胞または細胞産物を産生するために
多くの研究者が微粒子担体培養のようなユニット操作に基づくシステム開発に努
力してきたにも関わらず〔E.Van Hemert,D.G.Kilburn
,and,A.L.Van Wezel,Biotechnol.Bioeng
.11,875(1969);C.Horng and W.McLimans
,Biotechnol.Bioeng.17,713(1975);R.E.
Spier and J.P.Whiteside,Biotechnol.B
ioeng.18,649(1976);D.W.Levine,S.Wang
,and W.G.Thilly,Biotechnol.Bioeng.2,
821(1979);J.J.Clark and M.D.Hirtenst
ein,J.Interferon Research 1,391(1981
);B.J.Montagnon,B.Fanget,and A.J.Nic
olas,Developments in Biological Stan
dards 47,55(1981);V.G.Edy,Adv.Exp.Me
d.Biol.172,169(1984);E.Rivera,C.G.Sj
osten,R.Bergman,K.A.Karlsson,Researc
h in Veterinary Science 41,391(1986)
;R.M.Gallegos Gallegos,E.L.Espinosa
Larios,L.R.Ramirez,R.K.Schmid,and A.
G.Setien,Archives in Medical Researc
h 26:1,59(1995).〕、研究者の間でも業者の間でも回転瓶シス
テムがまだ主として使用されている。更に、細胞培養産物(即ち、ワクチン)を
工業規模で製造する場合には、ユニット操作に基づくシステムを利用した場合で
あっても、最終増殖段階の微粒子担体培養に移行する前に細胞の回転瓶培養が頻
用されている〔V.G.Edy,Adv.Exp.Med.Biol.172,
169(1984)〕。
BACKGROUND OF THE INVENTION In the fields of pharmacy, biochemistry and medicine, manual and fully automated rotations for processes such as cell growth, infection, production of heterologous glycoproteins, preparation of vaccines and high-density culture of plant cells. Bottle systems have been used for over 40 years [H. Tanaka, F .; Nis
hijima, M .; Suwa, and T.W. Iwamoto, Biotechn
ol. Bioeng. 25, 2359 (1983); Tanaka, Pro
cess Biochem. Aug. , 106 (1987); Y. Hong
, T .; P. Labuzza, and S.M. K. Harlander, Biotec
hnol. Prog. 5: 4,137 (1989); A. Elliot, B
ioprocess Tech. 10, 207 (1990); G. FIG. Kalt
hod, Novel Carrier and Reactor for Culture of Attachment Dependent Mammalian Cells. D. SC. Thesis. Washington Uni
version, St .; Louis, Missouri (1991); I.
Tsao, M .; A. Bohn, D .; R. Omstead, and M.S. J. Mu
nster. Annals N.A. Y. Acad. Sci. 665, 127 (19
92); Pennell and C.I. Milstein, J .; of. Im
mun. Meth. 146, 43 (1992); Olivas, B .; B. D
. -M. Chen, and W.C. S. Walker, J.M. Immun. Meth
. 182, 73 (1995); Singhvi, J .; F. Markusen
, B. Ky, B .; J. Horvath, and J.M. G. FIG. Aunins, Cyt
technology 22, 79 (1996); Kunitake, A
. Suzuki, H .; Ichihashi, S .; Matsuda, O .; Hira
i, and K. Morimoto, J .; Biotechnology 52:
3,289 (1997). ]. Despite the efforts of many researchers to develop systems based on unit operations, such as microparticle carrier culture, to produce anchorage-dependent cells or cell products [E. Van Hemert, D .; G. FIG. Kilburn
, And, A .; L. Van Wezel, Biotechnol. Bioeng
. 11, 875 (1969); Horn and W.M. McLimans
, Biotechnol. Bioeng. 17, 713 (1975); E. FIG.
Spier and J.M. P. Whiteside, Biotechnol. B
ioeng. 18, 649 (1976); W. Levine, S.M. Wang
, And W.S. G. FIG. Tilly, Biotechnol. Bioeng. 2,
821 (1979); J. Clark and M.S. D. Hirtenst
ein, J. et al. Interferon Research 1,391 (1981)
B.); J. Montagnon, B .; Fanget, and A. J. Nic
olas, Developments in Biological Stan
dards 47, 55 (1981); G. FIG. Edy, Adv. Exp. Me
d. Biol. 172, 169 (1984); Rivera, C.I. G. FIG. Sj
Osten, R.A. Bergman, K .; A. Karlsson, Research
h in Veterinary Science 41, 391 (1986)
R .; M. Gallegos Gallegos, E.L. L. Espinosa
Larios, L .; R. Ramirez, R .; K. Schmid, and A.S.
G. FIG. Setien, Archives in Medical Research
h 26: 1, 59 (1995). The rotating bottle system is still mainly used between researchers and traders. In addition, when producing cell culture products (ie, vaccines) on an industrial scale, even if a unit-based system is used, the cell bottle must be rotated before moving to the microparticle carrier culture in the final growth stage. Culture is frequently used [V. G. FIG. Edy, Adv. Exp. Med. Biol. 172,
169 (1984)].

【0002】 回転瓶の使用が普及している理由は幾つか考えられる。最も顕著な理由は、処
理が極めて単純な技術に依存するからである。水平な円筒状容器を容積の約1/
3まで充填し、軸方向に回転させる。従って、スケールアップ開発が不要であり
、工業的な開発時間が短縮され、新製品をより早く市場に導入できる。システム
は流体−気体を常に接触状態に維持し、処理を中断することなく栄養素を容易に
添加し得る。更に、処理を無菌状態で長時間維持することができ、1つまたはそ
れ以上の回転瓶の汚染が生じても、全ロットが汚染することはないので、栄養素
及び老廃物のレベルの正確なコントロールが可能であり、細胞の直接モニターが
比較的容易である〔E.I.Tsao,M.A.Bohn,D.R.Omste
ad,and M.J.Munster.Annals N.Y.Acad.S
ci.665,127(1992)〕。
[0002] There are several possible reasons why the use of rotating bottles is so popular. The most notable reason is that processing relies on very simple techniques. Approximately 1 /
Fill to 3 and rotate in the axial direction. Therefore, scale-up development is not required, industrial development time is shortened, and new products can be introduced to the market more quickly. The system keeps the fluid-gas in contact at all times and can easily add nutrients without interrupting the process. In addition, accurate control of nutrient and waste levels as the process can be maintained under sterile conditions for extended periods of time and contamination of one or more jars does not contaminate the entire lot. And direct monitoring of cells is relatively easy [E. I. Tsao, M .; A. Bohn, D .; R. Omste
ad, and M.D. J. Munster. Annals N.A. Y. Acad. S
ci. 665, 127 (1992)].

【0003】 他方、回転瓶では、増殖に使用できる表面積が小さく、得られる収穫流体の量
が少ない。一回の生産処理に典型的には数百の回転瓶が操作されるので、微粒子
担体のようなユニット操作システムよりも人的労力及び設備場所などの要件が厳
しい。新しい全自動システムはこの問題の解決を図っている〔R.Kunita
ke,A.Suzuki,H.Ichihashi,S.Matsuda,O.
Hirai,and K.Morimoto,J.Biotechnology
52:3,289(1997);R.Archer and L.Wood,
Proceedings of the 11th Annual Meeti
ng of European Society for Animal Ce
ll Technology,Brighton, U.K.,Septemb
er 2−6,1991.〕。更に、瓶壁に付着した宿主細胞に感染細胞が付着
することが恐らくは流動及び混合の力学によって阻止されるという理由で、細胞
の増殖及び感染の性能はかなり低下すると考えられる〔Y.A.Elliot,
Bioprecess Tech.10,207(1990)〕。これらの問題
点は流れ分析及びプロセス設計の基準の必要性を明らかに示しているが、これら
の問題のいずれに関しても解決の提案は今日まで発表されていない。
[0003] On the other hand, in a rotating bottle, the surface area available for propagation is small and the amount of harvested fluid obtained is small. Since hundreds of spinning bottles are typically operated in a single production run, requirements such as manpower and equipment location are more stringent than unit operating systems such as particulate carriers. A new fully automatic system addresses this problem [R. Kunita
ke, A .; Suzuki, H .; Ichihashi, S .; Matsuda, O .;
Hirai, and K. Morimoto, J .; Biotechnology
52: 3,289 (1997); Archer and L.A. Wood,
Proceedings of the 11th Annual Meeti
ng of European Society for Animal Ce
ll Technology, Brighton, U.S.A. K. , Septemb
er 2-6, 1991. ]. In addition, cell growth and infection performance is likely to be significantly reduced, probably because adherence of infected cells to host cells attached to the bottle wall is arrested, probably by flow and mixing dynamics [Y. A. Elliot,
Biopress Tech. 10, 207 (1990)]. While these issues clearly demonstrate the need for flow analysis and process design criteria, no suggestions for a solution to any of these problems have been published to date.

【0004】 従来の回転瓶混合方法は効率がよくない。細胞植付け、細胞増殖及び/または
ウイルス増殖の場合には一般に瓶を一方向に均一速度で回転させる。典型的な回
転数は0.125rpm−5.0rpmである。しかしながらこの均一回転の場
合、細胞または別の粒子例えばウイルスが環状軌道に捕獲されて回転瓶の表面に
決して浮上できないデッドゾーンを回転瓶の内部に生じる。細胞植付けの場合、
足場依存性細胞については、細胞が回転瓶の側壁に速やかに接触することが重要
である。なぜなら、このような細胞は容器壁に付着したときにしか細胞層を形成
できないからである。緩慢な付着では細胞の生存率が低下したり及び/または不
均質な植付けが生じて回転瓶表面の増殖が不均質になったりする。細胞増殖中の
このような効率の悪い混合は、十分に混合されない培地が瓶の回転に伴って適当
な栄養素(例えば酸素)を細胞に供給したり水面下の表面付着細胞層から毒素(
例えば炭酸ガス)を除去したりできないので、細胞増殖を抑制する。多くのウイ
ルス増殖の場合には、接種材料の感染力を維持し迅速で均質な感染を達成するた
めにウイルスが細胞に迅速に付着することが重要である。また、液体の混合が十
分でないときもこれらの目標を達成できない。
[0004] Conventional rotary bottle mixing methods are not efficient. In the case of cell seeding, cell growth and / or virus growth, the bottle is generally rotated in one direction at a uniform speed. Typical speeds are between 0.125 rpm and 5.0 rpm. However, with this uniform rotation, cells or other particles, such as viruses, are trapped in circular orbits, creating a dead zone inside the jar that can never rise to the surface of the jar. For cell seeding,
For anchorage-dependent cells, it is important that the cells quickly contact the side wall of the spinning bottle. This is because such cells can form a cell layer only when they adhere to the container wall. Slow attachment results in reduced cell viability and / or inhomogeneous seeding, resulting in uneven growth of the rotating jar surface. Such inefficient mixing during cell growth can be caused by poorly mixed media supplying appropriate nutrients (eg, oxygen) to the cells as the bottle rotates and toxins (
Since, for example, carbon dioxide cannot be removed, cell proliferation is suppressed. For many viral growths, it is important that the virus attach quickly to the cells in order to maintain the infectivity of the inoculum and achieve a rapid and homogeneous infection. Also, these goals cannot be achieved when the mixing of the liquids is not sufficient.

【0005】 従来の回転瓶混合の欠点は、ウイルス増殖に使用した場合、特にウイルス接種
物を感染細胞懸濁液の形態で使用するような場合を考えると理解されるであろう
。このような場合としてニワトリのマレーク病ウイルスなどの幾つかのヘルペス
ウイルスがある(D.Ben Nathan and S.Lustig“Pr
oduction of Marek’s Disease Vaccine”
,Viral Vaccines,Wiley−Liss,1990,pp.3
47−365)、及び、Varicella Zoster Virus(P.
J.Provostら,米国特許第5,360,736号及び第5,607,8
52号;Krahら,“Enhancement of Varicella−
zoster Virus Plaquing Efficiency wit
h an Agarose Overlay Medium”J.Vir.Me
thods 27,pp.319−326(1990).)。ウイルス増殖効率
は、感染巣を形成する細胞層に接触する感染性細胞に左右される。これらの巣か
ら細胞層に感染が拡がる。しかしながら従来の回転瓶混合では、多くの感染性細
胞が閉鎖対称軌道に捕獲され瓶表面の細胞層には決して到達しない。更に、従来
の回転瓶では軸方向の混合が不十分であるため不均質領域が大きい。
[0005] The disadvantages of conventional rotary bottle mixing will be understood when considering their use in virus propagation, especially when the virus inoculum is used in the form of an infected cell suspension. Such cases include several herpesviruses such as the chicken marrakech virus (D. Ben Nathana and S. Lustig "Pr
"action of Marek's Disease Vaccine"
, Viral Vaccines, Wiley-Liss, 1990, pp. 146-64. Three
47-365) and Varicella Zoster Virus (P.
J. Provost et al., U.S. Patent Nos. 5,360,736 and 5,607,8.
No. 52; Krah et al., "Enhancement of Varicella-
Zoster Virus Plaquing Efficiency wit
Han Agoverse Overlay Medium "J. Vir. Me
foods 27, pp. 319-326 (1990). ). Virus growth efficiency depends on the infectious cells in contact with the cell layer forming the foci. The infection spreads from these nests to the cell layer. However, in conventional spinning bottle mixing, many infectious cells are captured in closed symmetric orbitals and never reach the cell layer on the bottle surface. Furthermore, the conventional rotary bottles have a large inhomogeneous region due to insufficient axial mixing.

【0006】 本出願では、回転している回転瓶の内部の流体の流動プロフィル、例えば粒子
軌道、流体混合パターン及び非定常状態の流動計画などの数学的及び実験的なキ
ャラクタリゼーションを詳細に検討した。その結果として、回転瓶の回転の簡単
な改良によって細胞の増殖及び感染が最適に得られる方法が示唆された。従って
本発明は、交差方向及び軸方向の流れの撹乱を導入するように改良された回転瓶
内の混合方法を記載している。これらの撹乱は従来の混合中に細胞が捕獲される
閉鎖軌道を破壊し粒子の沈降を促進する。本発明は更に、細胞が適量の栄養富化
培地に接触することを確保し、細胞の回転瓶の内壁または細胞層との接触を増進
し、これによって生産性を向上させる混合方法に関する。
In this application, the mathematical and experimental characterization of fluid flow profiles inside a rotating spinning bottle, such as particle trajectories, fluid mixing patterns, and unsteady state flow plans, have been discussed in detail. . The results suggested a method whereby optimal growth and infection of cells could be obtained by simple modification of the rotation of the spinning bottle. Thus, the present invention describes an improved method of mixing in a rotating bottle to introduce cross and axial flow disturbances. These perturbations disrupt the closed trajectory where cells are captured during conventional mixing and promote particle settling. The present invention further relates to a mixing method which ensures that the cells are in contact with an appropriate amount of nutrient-rich medium and enhances the contact of the cells with the inner wall or cell layer of the rotating bottle, thereby increasing the productivity.

【0007】 (発明の概要) 本発明は、軸方向及び交差方向の流れに制御された撹乱を導入することによっ
て回転瓶の混合を増進する方法に関する。方法の有効性は回転瓶内の細胞培養及
びウイルス増殖の効率向上の達成によって証明される。
SUMMARY OF THE INVENTION [0007] The present invention is directed to a method for enhancing mixing in a rotary bottle by introducing controlled disturbances in axial and cross-directional flow. The effectiveness of the method is demonstrated by achieving improved cell culture and virus growth efficiency in a spinning bottle.

【0008】 (詳細な説明) 本発明は、軸方向及び交差方向の流れの制御された撹乱から成る回転瓶内の材
料の混合増進方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION The present invention is directed to a method for enhancing the mixing of materials in a rotating bottle comprising controlled disturbance of axial and cross flow.

【0009】 本発明方法の実施態様では、流れの制御された撹乱が以下のグループ、即ち、 (a)揺動運動を伴う回転瓶の均一回転、 (b)回転瓶の時間依存性回転速度、 (c)揺動運動を伴う回転瓶の時間依存性回転速度、 (d)回転瓶の時間依存性回転方向、 (e)揺動運動を伴う回転瓶の時間依存性回転方向、 (f)時間依存性回転方向と揺動運動とを組合せた回転瓶の時間依存性回転速
度、 から選択される。
In an embodiment of the method according to the invention, the controlled disturbance of the flow comprises the following groups: (a) uniform rotation of the rotatable bottle with oscillating movement, (b) time-dependent rotary speed of the rotatable bottle, (C) the time-dependent rotation speed of the rotating bottle with oscillating motion, (d) the time-dependent rotating direction of the rotating bottle, (e) the time-dependent rotating direction of the rotating bottle with oscillating motion, (f) the time A time-dependent rotation speed of the rotating bottle, which combines the dependent rotation direction and the swinging motion.

【0010】 “材料”なる用語は、細胞培養物及び該培養物を支持するために必要な培地、
並びに、ウイルス感染細胞及びこれらの細胞を支持するために必要な培地などの
液体材料及び固体材料の溶液または懸濁液を意味する。
The term “material” refers to a cell culture and the media required to support the culture,
Also, solutions or suspensions of liquid and solid materials, such as virus-infected cells and media required to support these cells.

【0011】 揺動運動を伴う回転瓶の均一回転 混合及び沈降を増進する1つの方式(mode)では回転と揺動との組合せを
使用する。回転瓶の回転軸は、回転瓶の長さに沿って回転瓶の中心をつなぐ線で
あると定義される。揺動運動は、回転瓶の回転軸に垂直な軸に関する回転瓶の掃
引角度であると定義される。この角度は約0度から約+20度または−20度ま
での値であり、回転速度は約0−約50rpmであり、揺動対回転の頻度は約0
−約31.4である。揺動運動と瓶の回転との組合せの好ましい条件は、約+1
0度から約−10度の揺動角度、約1.8の揺動対回転の頻度によって規定され
る。
[0011]Uniform rotation of rotary bottle with oscillating motion  One mode of enhancing mixing and settling is to combine rotation and rocking.
use. The axis of rotation of the jar is the line connecting the center of the jar along the length of the jar.
Is defined as The oscillating movement is a sweep of the rotating bottle about an axis perpendicular to the rotating axis of the rotating bottle.
It is defined as the pull angle. This angle can range from about 0 degrees to about +20 degrees or -20 degrees.
The rotation speed is about 0 to about 50 rpm, and the frequency of swing versus rotation is about 0
-About 31.4. Preferred conditions for the combination of rocking motion and bottle rotation are about +1
Oscillation angle from 0 degrees to about -10 degrees, defined by frequency of oscillation versus rotation of about 1.8
You.

【0012】 揺動は流れのジオメトリーを時間依存性にするので、必然的に細胞運動パター
ンを撹乱する。この方法が最大効果を与えると考えられる。この問題に対する計
算方法は極めて複雑であろう。幸いにも方法を実験によって容易に研究し得る。
揺動は回転瓶内の混合を極めて有意に増進する。これは、グリセリンとpH指示
薬(ブロモチモールブルー(Bromthymol Blue))との混合を試
験した図5及び図6に示されている。最初に、グリセリンを指示薬及び0.5m
Lの1MのNaOHと混合した。この結果、グリセリンが濃青色に変色した。装
置に回転瓶を載せ、約20mLのグリセリンを注射器で瓶から取り出し、1.0
mLの1MのHClと混合すると、流体が黄色に変色した。この流体を次に、回
転瓶の後壁の近傍に再注入し、専用の改造スパチュラで瓶底の流体と混合した。
次に回転瓶を回転させた。本物の細胞を用いた実験では、細胞を栄養培地にでき
るだけ均等に浸漬させるという配慮によって揺動頻度の選択が制限されるであろ
う。
[0012] The wobble makes the flow geometry time dependent and thus necessarily disrupts the cell motility pattern. It is believed that this method has the greatest effect. The computation method for this problem would be quite complicated. Fortunately, the method can be easily studied by experiment.
Shaking greatly enhances mixing in the jar. This is shown in FIGS. 5 and 6, which tested the mixing of glycerin with a pH indicator (Bromthymol Blue). First, add glycerin to the indicator and 0.5 m
L of 1M NaOH. As a result, glycerin turned deep blue. Place the spinning bottle on the device and remove about 20 mL of glycerin from the bottle with a syringe, 1.0 mL
Upon mixing with mL of 1 M HCl, the fluid turned yellow. This fluid was then refilled near the rear wall of the jar and mixed with the fluid at the bottom of the jar with a specially modified spatula.
Next, the rotating bottle was rotated. In experiments with real cells, the choice of rocking frequency will be limited by consideration of immersing the cells in the nutrient medium as evenly as possible.

【0013】 図21(a)−(c)は、揺動を使用しない対照実験を示す。図21(d)−
(i)は、1揺動サイクルあたり1.6及び3.2回転という2つの異なる揺動
頻度を示す。揺動を使用しないとき、32回転後に瓶の半量は黄色を呈しており
、64回転後に青色−黄色の境界面が殆ど移動しない。これに反して、揺動を使
用するとき、上記の2つの頻度で64回転後の流体が完全に黄色に変色しており
、これは、系の完全な混合が達成されたことを示す。これらの結果は、揺動が、
環状細胞運動を破壊し細胞沈降を増進することによって実際に混合を増進するこ
とを証明する。
FIGS. 21 (a)-(c) show a control experiment without rocking. FIG. 21 (d)-
(I) shows two different rocking frequencies, 1.6 and 3.2 revolutions per rocking cycle. Without rocking, half of the bottle is yellow after 32 rotations and the blue-yellow interface hardly moves after 64 rotations. In contrast, when rocking is used, the fluid after 64 revolutions at the above two frequencies has completely turned yellow, indicating that complete mixing of the system has been achieved. These results indicate that the swing
Demonstrates that it actually enhances mixing by disrupting ring cell motility and enhancing cell sedimentation.

【0014】 揺動運動は、ローラ保持機に揺動運動を導入する(図22)、またはローラま
たは回転瓶に突起を設ける(図23)、などを非限定例とする多くの方法で導入
できる。図22に示すようなローラ保持機のラックは、揺動対回転の頻度、揺動
角度、瓶の回転数及び回転速度を極めて自在に変更し得る。本発明では更に、単
一レベルのローラ保持機の使用も考察できる。
The oscillating motion can be introduced in a number of ways including, but not limited to, introducing the oscillating motion to a roller holder (FIG. 22) or providing a protrusion on a roller or rotating bottle (FIG. 23). . The rack of the roller holding machine as shown in FIG. 22 can change the frequency of the swing versus the rotation, the swing angle, the number of rotations and the rotation speed of the bottle extremely freely. The present invention further contemplates the use of a single level roller retainer.

【0015】 回転瓶の時間依存性回転速度 周期的細胞軌道を撹乱する別の方法は、瓶をストップ−ゴーモードで操作する
ことである。瓶の運動は2つの交番部分からなる。瓶は時間t1中は定速度Uで 回転し、時間t2中は静止している。流れの周期の第二部分では、細胞が終速度 で沈降する。この方式を使用する目的は、周期的細胞軌道を破壊し、細胞の沈降
を図ることである。この予備結果も、この運動方式が沈降を増進するが、増進の
程度は沈降速度に強力に依存することを示した。
[0015]Time-dependent rotation speed of rotating bottle  Another method of disrupting the periodic cell trajectory is to operate the bottle in stop-go mode
That is. The bottle movement consists of two alternating parts. Bottle is time t1During rotation at constant speed U, time tTwoInside is stationary. In the second part of the flow cycle, the cells sediment at the final velocity. The purpose of using this method is to disrupt the periodic cell trajectory,
It is to plan. This preliminary result also suggests that this mode of exercise will increase subsidence,
The degree was shown to strongly depend on the sedimentation velocity.

【0016】 いま1つの方法は、回転速度を時間の関数として変化させることである。この
方法は、水痘ワクチン製造方法に応用された。この方法はこれまで、終始0.2
5rpmの回転速度を使用していた。細胞膨張期にはもっと早い回転速度を使用
し、感染期の最初の6時間はもっと遅い回転速度を使用して実験を行った。後述
するように、ウイルス増殖期の遅い回転速度は水痘感染細胞を回転瓶の内面によ
り迅速に到達させ、その結果としてウイルスの産生レベルが向上した。更に、細
胞膨張期に0.25rpmよりも高速の回転を使用すると、細胞増殖効率が向上
した。
Another method is to vary the rotation speed as a function of time. This method was applied to a varicella vaccine production method. This method has been used up to 0.2
A rotation speed of 5 rpm was used. Experiments were performed using a higher rotation speed during the cell expansion phase and a lower rotation speed during the first 6 hours of the infection phase. As described below, the slow rotation speed during the viral growth phase allowed the varicella-infected cells to reach the inner surface of the spinning bottle more quickly, resulting in improved virus production levels. In addition, the use of rotations faster than 0.25 rpm during the cell expansion phase improved cell growth efficiency.

【0017】 これまでの実験では、回転瓶内の足場依存性細胞及び細胞培養産物(即ち水痘
ウイルス)の増殖効率はT型培養瓶のような静置培養物で観察される増殖効率よ
りも劣っていることが証明された。これらの差異の一因は、粒子を環状軌道に捕
獲する循環液体流によって回転瓶培養物中に存在する細胞(未感染細胞及び感染
細胞)の沈降速度が鈍化することにあると推測されていた。沈降時間を短縮した
結果として、未感染細胞の細胞平板培養効率が低下し、細胞培養表面に到達して
付着及び/または感染することができなかったウイルス未感染細胞の分解時間が
延長した。
In previous experiments, the growth efficiency of anchorage-dependent cells and cell culture products (ie, varicella virus) in rotating bottles was inferior to the growth efficiency observed in stationary cultures such as T-type culture bottles. Proved to be. One reason for these differences was speculated to be that the circulating liquid stream capturing the particles in a circular orbit slows down the sedimentation rate of cells (uninfected and infected cells) present in the spinner culture. . As a result of the reduced sedimentation time, the efficiency of cell plating of uninfected cells was reduced, and the degradation time of virus-uninfected cells that could not reach and / or infect the cell culture surface was extended.

【0018】 ウイルス感染細胞の沈降及び付着の動力学を種々の回転速度で検討した。更に
、回転速度の関数として観察された細胞増殖速度の差異を制御する一次メカニズ
ムを解明するために回転瓶表面に対する細胞の付着及び増殖も検討した。
[0018] The sedimentation and attachment kinetics of virus-infected cells were studied at various rotation speeds. In addition, the attachment and growth of cells to the surface of the spinning bottle was examined to elucidate the primary mechanism controlling the observed differences in cell growth rate as a function of rotation speed.

【0019】 揺動運動を伴う回転瓶の時間依存性回転速度 回転瓶の時間依存性回転速度に揺動運動を組合せることによって軸方向の流れ
に制御された撹乱を導入する回転瓶の混合増進方法は更に、約0−約50rpm
の回転速度、1回転あたり約0−約1の回転速度変化頻度、約0゜−約+10度
または−10度の揺動角度、及び、約0−約31.4の揺動対回転の頻度によっ
て規定される。
[0019]Time-dependent rotation speed of a rotating bottle with oscillating motion  Axial flow by combining rocking motion with the time-dependent rotational speed of a rotating bottle
The method of enhancing mixing of a rotary bottle that introduces controlled disturbances at about 0 to about 50 rpm
Rotation speed, rotation speed change frequency of about 0 to about 1 per rotation, about 0 ° to about +10 degrees
Or a swing angle of -10 degrees and a frequency of swing versus rotation of about 0 to about 31.4.
Stipulated.

【0020】 回転瓶の時間依存性回転方向 最初は回転瓶を前後に回転させた。直観的には、流れの方向が変化すると粒子
は流体中で降下を続けるであろうと予想された。二次元流れの予備的モデルを使
用した数値結果はこの予想を実際に確認したが、沈降増進は沈降速度次第でかな
りのばらつきを示した。
[0020]Time-dependent rotation direction of rotating bottle  Initially, the rotating bottle was rotated back and forth. Intuitively, when the direction of flow changes, particles
Was expected to continue descending in the fluid. Using a preliminary model of the two-dimensional flow
The numerical results used confirm this prediction in practice, but sedimentation enhancement depends on the sedimentation velocity.
Variability.

【0021】 この場合には計算しなかったが、細胞沈降速度を実験的に推定することが可能
である。静止容器中の細胞沈降はビデオカメラとVCRとに接続した100倍の
倍率の立体鏡で直接に観察できた。次に、沈降するときに記録された細胞運動を
視野でゆっくりと再現させることによって沈降速度を推定した。
Although not calculated in this case, it is possible to estimate the cell sedimentation rate experimentally. Cell sedimentation in a stationary container was directly observable with a stereoscope at 100x magnification connected to a video camera and VCR. Next, the sedimentation velocity was estimated by slowly reproducing the cell movements recorded during sedimentation in the visual field.

【0022】 揺動運動を伴う回転瓶の時間依存性回転方向 回転瓶の時間依存性回転方向と揺動運動とを組合せることによって軸方向流れ
に制御された撹乱を導入する回転瓶の混合方法は更に、約0−約50rpmの回
転速度(回転数)、1回転あたり約0−約1の回転方向反転頻度、約0゜から約
+10度または−10度の揺動角度、及び、約0−約31.4の揺動対回転の頻
度とによって規定される。
[0022]Time-dependent rotation direction of a rotating bottle with oscillating motion  Axial flow by combining time-dependent rotation direction and oscillating motion of a rotating bottle
The method of mixing the rotary bottles to introduce a controlled disturbance to
Rotational speed (number of rotations), frequency of reversal of rotation direction from about 0 to about 1 per rotation, from about 0 ° to about
+10 degree or −10 degree swing angle and about 0 to about 31.4 swing versus rotation frequency
Specified by degrees.

【0023】 時間依存性回転方向と揺動運動とを組合せた回転瓶の時間依存性回転速度 回転瓶の時間依存性回転方向と揺動運動及び時間依存性回転速度とを組合せる
ことによって軸方向流れに制御された撹乱を導入する回転瓶の混合方法は更に、
約0−約50rpmの回転速度、1回転あたり約0−約1の回転方向反転頻度、
約0゜から約+10度または−10度の揺動角度、及び、約0−約31.4の揺
動対回転の頻度とによって規定される。
[0023]Time-dependent rotation speed of a rotating bottle combining time-dependent rotation direction and rocking motion  Combining the time-dependent rotation direction and the oscillating motion and time-dependent rotation speed of a rotating bottle
The method of mixing rotary bottles, thereby introducing a controlled disturbance to the axial flow, further comprises:
A rotation speed of about 0 to about 50 rpm, a rotation direction reversal frequency of about 0 to about 1 per rotation,
A swing angle of about 0 ° to about +10 degrees or −10 degrees, and a swing angle of about 0 to about 31.4
It is defined by the frequency of dynamic pair rotation.

【0024】 典型的なパラメーター及び好ましい値を以下に示す:回転数は0−50rpm
、好ましくは0.1−5rpm;揺動角度は0−±20度、好ましくは0−±1
0度;回転速度変化の大きさは、低速が高速の0%−100%、好ましい値は定
速が高速の50%以下;回転速度変化頻度は回転数の0−10倍、好ましくは回
転数の0.05−0.5倍;回転方向反転頻度は回転数の0−2倍、好ましくは
0.5倍。
[0024] Typical parameters and preferred values are as follows: rotation speed is 0-50 rpm
, Preferably 0.1-5 rpm; the swing angle is 0- ± 20 degrees, preferably 0- ± 1.
0 degree; the magnitude of rotation speed change is 0% to 100% of low speed to high speed, and a preferable value is 50% or less of constant speed to high speed; the rotation speed change frequency is 0 to 10 times the rotation speed, preferably the rotation speed. 0.05-0.5 times; rotation direction reversal frequency is 0-2 times, preferably 0.5 times the rotation speed.

【0025】 非限定的な以下の実施例によって本発明が更に十分に理解されよう。The present invention will be more fully understood by the following non-limiting examples.

【0026】 実施例1 回転瓶内の流体及び細胞の運動の計算モデルの開発及び実験的検証 流れ場解 市販のCFDソフトウェアパッケージFLUENTを使用して標準回転瓶の完
全三次元流れ場が得られた。FLUENT及び同様のソフトウェアパッケージは
流体動力学の問題を解決するためにこれまでにも複数の研究者によって使用され
ていた〔A.K.Majumdar,R.H.Whitesides,S.L.
Jenkins,and D.L.Bacchus,J.Prop.6,5(1
990);V.Dupont,M.Pourkashanian,A.Will
iams,and R.Wooley,Fuel 72,497(1993);
J.Seth and W.R.Wilcox,J.Crystal Grow
th 114:357(1991);D.Y.Tang,J.J.Ou,R.H
.Heist,S.H.Chen and A.J.Dukat,Ind En
g.Chem.Res.32,1727(1993);P.D.Swanson
,F.J.Muzzio,A.Annapragada,and A.Adje
i,Int.J.Pharm 142,33(1996);及び、D.M.Ho
bbs and F.J.Muzzio,Chem.Eng.Sci.(199
7年出版予定).〕。
Embodiment 1Development and experimental validation of computational models of fluid and cell motion in rotating bottles  Flow field solution Complete the standard rotary bottle using the commercial CFD software package FLUENT.
The whole three-dimensional flow field was obtained. FLUENT and similar software packages
Ever used by several researchers to solve fluid dynamics problems
[A. K. Majumdar, R .; H. Whitesides, S.M. L.
Jenkins, and D.J. L. Bacchus, J .; Prop. 6,5 (1
990); Dupont, M .; Pourkashanian, A .; Will
iams, and R.S. Wooley, Fuel 72, 497 (1993);
J. Seth and W.C. R. Wilcox, J .; Crystal Grow
th 114: 357 (1991); Y. Tang, J. et al. J. Ou, R .; H
. Heist, S.M. H. Chen and A. J. Dukat, Ind En
g. Chem. Res. 32, 1727 (1993); D. Swanson
, F. J. Muzzio, A .; Annapragada, and A.A. Adje
i, Int. J. Pharm 142, 33 (1996); M. Ho
bbs and F.S. J. See Muzzio, Chem. Eng. Sci. (199
It will be published in 7 years). ].

【0027】 流れに対する運動方程式は公知のナビエ−ストークスの方程式であり、これは
、二次元流れに関する2成分の運動量方程式と連続の方程式とを含む;
The equation of motion for the flow is the well-known Navier-Stokes equation, which includes the two-component momentum equation and the continuity equation for a two-dimensional flow;

【0028】[0028]

【数1】 〔式中、uは無次元速度、pは無次元圧力、式(1)のReはレイノルズ数であ
り、Re=ρvL/μと定義され、ρ及びμは流体の密度及び粘度、v及びLは
瓶の直線回転速度及び液体の高さをそれぞれ表し、FrはFroude数であり
、Fr=gL/v2と定義され、gは重力を表す〕。流れの自然な長さの基準と して液体の高さを選択する理由は、液体の高さが系の拡散長さの基準になるから
である。粘性力は運動量の拡散性移動として観察され、動粘性率(μ/ρ)は運
動量の拡散率の役割を果たす。従って、液体の深さは粘性力の作用に対する自然
な長さの基準である。
(Equation 1) [Where u is dimensionless velocity, p is dimensionless pressure, Re in equation (1) is Reynolds number, defined as Re = ρvL / μ, ρ and μ are density and viscosity of fluid, v and L represents a linear rotation speed and the height of the liquid in the bottle, respectively, Fr is the Froude number, defined as Fr = gL / v 2, g represents a gravity]. The reason for choosing the liquid height as a measure of the natural length of the stream is that the liquid height is a measure of the diffusion length of the system. Viscous forces are observed as diffusive movement of momentum, and kinematic viscosity (μ / ρ) plays a role in momentum diffusivity. Thus, the depth of the liquid is a natural length criterion for the action of viscous forces.

【0029】 実験的ジオメトリーを図1aに示す。速度場を得るために、(a)流れが定常
的である、(b)流れがストークス法則性(regime)(クリープ流れの状
態)である、(c)自由境界は平坦及び水平である(境界における表面張力及び
粘性抗力を無視する)、と想定した。生物工学産業で使用される条件ではRe=
1であり、クリープ流れの想定が妥当であることが確認される。
The experimental geometry is shown in FIG. To obtain a velocity field, (a) the flow is stationary, (b) the flow is Stokes' regime (state of creep flow), (c) the free boundary is flat and horizontal (boundary Ignoring the surface tension and viscous drag at). Under the conditions used in the biotechnology industry, Re =
It is confirmed that the assumption of the creep flow is appropriate.

【0030】 曲線メッシュを使用して物理的ドメインを分割した。回転瓶が対称形なので瓶
の全長対直径比は2:1であるが、系の1つの半体だけをシミュレートする必要
があったので長さ対直径比1:1を使用した。瓶内の液体の高さは全直径の1/
3であり、これは工業的な実情に整合させた。80×20×94の構造の計算グ
リッドを使用する。図1bはz面グリッドの概略図を示す(計算にはより高いノ
ード密度を使用した)。異なるノード密度をもつ複数のメッシュを作製すること
によって計算メッシュの許容ノード密度を見出した。メッシュのノード数を順次
に25%ずつ増加させ、連続する2つのメッシュの平均速度差が3%未満になる
まで繰り返した。平均速度差が3%未満になったときに、低いほうのメッシュ密
度を使用して計算メッシュを作製した。
The physical domain was segmented using a curved mesh. The length-to-diameter ratio of the bottle is 2: 1 because of the symmetry of the rotating bottle, but a length-to-diameter ratio of 1: 1 was used because only one half of the system needed to be simulated. The height of the liquid in the bottle is 1 /
3, which is consistent with the industrial situation. A calculation grid with a structure of 80 × 20 × 94 is used. FIG. 1b shows a schematic of the z-plane grid (higher node densities were used for the calculations). By creating multiple meshes with different node densities, the permissible node density of the computational mesh was found. The number of mesh nodes was sequentially increased by 25%, and the process was repeated until the average speed difference between two successive meshes became less than 3%. When the average velocity difference was less than 3%, a calculated mesh was made using the lower mesh density.

【0031】 Sun SPARC 20ワークステーションを使用し、反復によって速度場
及び圧力場を得た。解の収束には約140MbのRAMと60時間のCPU時間
とが必要であった。収束を決定するために、正規化した速度及び圧力の残余成分
の各々に10-6の基準値を使用した。各反復の残余をソルバー(solver)
の第二の反復後に得られた残余値に対して正規化した。収束基準値の妥当性を試
験するために、10-5−10-6の範囲の収束基準値を使用してシミュレーション
を行った。収束基準値がこの範囲で変化するときは速度場に有意な変化はなかっ
た(速度量の変化は平均で<1.0%)。感度分析(即ち軌道閉鎖)は、このよ
うなメッシュが十分に正確であることを示した。この流れデータを以後のすべて
の粒子追跡シミュレーションに使用した。
The velocity and pressure fields were obtained by iteration using a Sun SPARC 20 workstation. The convergence of the solution required about 140 Mb of RAM and 60 hours of CPU time. A reference value of 10 -6 was used for each of the normalized velocity and pressure residuals to determine convergence. Solver for each iteration
Was normalized to the residual values obtained after the second iteration. To test the validity of the convergence criterion value, a simulation was performed using a convergence criterion value in the range of 10 -5 -10 -6 . When the convergence criterion value changed within this range, there was no significant change in the velocity field (the change in velocity amount was <1.0% on average). Sensitivity analysis (ie, orbit closure) has shown that such meshes are sufficiently accurate. This flow data was used for all subsequent particle tracking simulations.

【0032】 基本事例のシミュレーションに採用した条件は、Ω=0.25rpmでレイノ
ルズ数Re=0.3とし、ここでRe=ρvD/μ、vは線形回転速度、ρは流
体密度、μは流体粘度であり、液体の高さは特性直径Dである。Reがこの値の
とき、流れはクリープ流れ法則性であると考えることができる。流れが十分に緩
徐であったと仮定すると自由表面が常に水平で瓶壁に表面張力作用が全く存在し
なかったと仮定できる。従って自由表面を不浸透性の無摩擦壁(即ち、流体に応
力を全く作用させない表面)としてモデル化した。流れの中の粒子は十分に希薄
で、互いに相互作用しないかまたは流体の流れに全く影響を与えない。粒子が十
分に大きいと仮定しブラウンの力を無視した。ここで使用した仮定はすべて、大
抵の回転瓶の工業的使用に有効である。
The conditions adopted for the simulation of the basic case are Ω = 0.25 rpm and Reynolds number Re = 0.3, where Re = ρvD / μ, v is the linear rotation speed, ρ is the fluid density, and μ is the fluid Is the viscosity and the height of the liquid is the characteristic diameter D. When Re is this value, the flow can be considered to be creep flow law. Assuming that the flow was slow enough, it can be assumed that the free surface was always horizontal and there was no surface tension effect on the bottle wall. Accordingly, the free surface was modeled as an impermeable, frictionless wall (ie, a surface that did not exert any stress on the fluid). The particles in the stream are sufficiently dilute that they do not interact with each other or have no effect on the fluid flow. Assuming the particles were large enough, Brown's force was ignored. All the assumptions used here are valid for most rotary bottle industrial uses.

【0033】 回転瓶内の流体速度場 シミュレーションを検証するために2つの流れ視覚化実験を実施した。実験に
は直径10cm及び長さ20cmのガラス回転瓶を使用した。作動流体としては
密度1.26g/cm3及び粘度1.25Pasのグリセリンを使用した。回転 の速度及び方向をコンピューターで正確に制御できる1組のローラから成る装置
を使用して瓶を回転させた。2つの実験に使用した回転速度は0.25であり、
これによればReは0.04となり、十分にクリープ流れ法則性の範囲内であっ
た。最初に速度場をPIV結果との比較によって検証した。流体の流れの問題を
研究するために粒子イメージング技術を使用することは文献にも詳細に記載され
ており、R.J.Adrian,Ann.Rev.Fluid Mech.23
,261(1991)によって解説されている。本文には我々の特定システムに
関する情報を提供する。比重1.17をもつ12μm径の銀被覆した中空ガラス
球(Potter’s Industries)を流れに散布した。10mJ
New Wave Researchのパルス式小型YAGレーザーを照射源と
して使用した。レーザービームは一連の光学素子を通過して1mm厚の光シート
を生じた(焦点距離:1m)。レーザーパルス間を10,000μsにして相互
相関データ収集を使用し32×32のグリッドを分析した。PIVからは各問合
せエリアの中心の速度の方向及び絶対値の形態のデータが得られた。
Fluid Velocity Field in a Rotating Bottle Two flow visualization experiments were performed to verify the simulation. For the experiment, a glass rotary bottle having a diameter of 10 cm and a length of 20 cm was used. Glycerin having a density of 1.26 g / cm 3 and a viscosity of 1.25 Pas was used as a working fluid. The bottle was rotated using a device consisting of a set of rollers whose speed and direction of rotation could be precisely controlled by a computer. The rotation speed used for the two experiments was 0.25,
According to this, Re was 0.04, which was sufficiently within the range of the creep flow law. First, the velocity field was verified by comparison with PIV results. The use of particle imaging techniques to study fluid flow problems is well described in the literature and is described in R.S. J. Adrian, Ann. Rev .. Fluid Mech. 23
, 261 (1991). The text provides information about our particular system. 12 μm diameter silver-coated hollow glass spheres with a specific gravity of 1.17 (Potter's Industries) were sprinkled into the stream. 10mJ
A New Wave Research pulsed miniature YAG laser was used as the irradiation source. The laser beam passed through a series of optics to produce a 1 mm thick light sheet (focal length: 1 m). A 32 × 32 grid was analyzed using cross-correlation data collection with 10,000 μs between laser pulses. From the PIV, data in the form of the direction and absolute value of the velocity at the center of each inquiry area were obtained.

【0034】 実験的速度場を瓶の中央の鉛直面で測定した。図2a及び図2bはそれぞれ、
実験(2a)及び計算(2b)による速度ベクトル場を示す。矢印の長さ及び色
は平面内の速度絶対値を低(濃青色)から高(赤色)までの範囲で表す。これら
の図に見られるように、実験の場合に液体の自由表面の近傍にある程度の小さい
散乱が存在することを除けば、双方の速度場は定性的に等しい。
The experimental velocity field was measured in a vertical plane in the center of the bottle. 2a and 2b, respectively.
3 shows velocity vector fields from experiments (2a) and calculations (2b). The length and color of the arrow represent the absolute value of the velocity in the plane from low (dark blue) to high (red). As can be seen in these figures, both velocity fields are qualitatively equal, except that in the case of the experiment there is some small scattering near the free surface of the liquid.

【0035】 計算の場合及び実験の場合に瓶の中央面の受動トレーサーで得られた混合パタ
ーンを比較することによって計算速度場を更に検証した。この混合パターンのシ
ミュレーションの第一段階は、点粒子が追随する軌道を運動方程式 dx/dt=v (3) 〔xは粒子の位置、vは流体速度〕の結果として決定することである。図3は、
方程式(3)の4次のルンゲ−クッタ積分を使用して予測した流動粒子の路線を
示す。流れが定常的で粒子が受動的に流れに追随するのでこの流れも同じく流線
形である。淀み点は自由表面から0.6単位長さだけ下方で対称線上に存在する
(単位長さは液体の高さである)。同様の方法を使用して、最初に瓶の中央に配
置した鉛直フィラメントの展開(evolution)をシミュレートした(図
4a)。流れの速度で移動する10,000粒子から成るラインを構成した。図
4b−図4eは、瓶が4、8、16及び32回転したときに粒子位置から判明し
たラインの形状を示す。粒子が流れによって移動させられるので、ラインは淀み
点の周囲でねじれている。この定常的二次元流れの範囲内でラインは線形に伸び
ている。また、シミュレーションを確認するために、流体線の展開を実験的に観
察した。図5は、回転瓶の中央面に配置された着色流体の鉛直の筋から成る初期
状態を示しており、図6は、20回転後の染料筋の展開を示している。またも、
実験とシミュレーションとの優れた定性的一致が得られた。従って、シミュレー
ションが実際に回転瓶内の速度場を正確に表していると結論した。
The computational velocity field was further verified by comparing the mixing patterns obtained with the passive tracer on the center plane of the bottle in the case of calculations and in the case of experiments. The first step in the simulation of this mixing pattern is to determine the trajectory followed by the point particle as a result of the equation of motion dx / dt = v (3) where x is the position of the particle and v is the fluid velocity. FIG.
Figure 3 shows the predicted flow path of the flowing particles using the fourth-order Runge-Kutta integral of equation (3). This flow is also streamlined since the flow is steady and the particles passively follow the flow. The stagnation point is on the line of symmetry below the free surface by 0.6 unit length (the unit length is the height of the liquid). A similar method was used to simulate the evolution of a vertical filament initially placed in the center of the bottle (FIG. 4a). A line consisting of 10,000 particles moving at the speed of the flow was constructed. 4b-4e show the shape of the line as determined from the particle position when the bottle has been rotated 4, 8, 16 and 32 times. The line is twisted around the stagnation point as the particles are moved by the flow. The line extends linearly within this steady two-dimensional flow. In order to confirm the simulation, the development of the fluid line was observed experimentally. FIG. 5 shows an initial state composed of vertical lines of the coloring fluid arranged on the center plane of the rotating bottle, and FIG. 6 shows the development of the dye lines after 20 rotations. Again,
Excellent qualitative agreement between experiment and simulation was obtained. Therefore, it was concluded that the simulation actually represented accurately the velocity field in the rotating bottle.

【0036】 計算速度場を検証した後で、瓶内の流体運動の詳細なキャラクタリゼーション
を得るために使用した。三次元速度ベクトル場を明らかに図示することは容易な
作業ではない。本願では、平面内の成分をベクトルで表す速度場の二次元図(c
ut)を使用し、赤色が高速、青色が低速を意味する着色輪郭によって速度場の
全体の大きさを示す。
After validating the calculated velocity field, it was used to obtain a detailed characterization of the fluid motion in the bottle. Clearly illustrating the three-dimensional velocity vector field is not an easy task. In the present application, a two-dimensional diagram (c) of a velocity field expressing a component in a plane by a vector
ut), the overall size of the velocity field is indicated by a colored contour where red means fast and blue means slow.

【0037】 図7は瓶の2cm間隔の垂直断面を表す(即ち、z=0.0は端壁から0.0
mを示し、z=0.1mは回転瓶の中央の対称面を示す)。図7fは、瓶の中央
に対応し、従って図2bに等しい。更に、図7d及び図7eも図7fに等しく、
瓶の端から5cm離れた流体の流れには端効果が殆どまたは全く影響を与えない
ことを示している。速度場は、中央面に対する鏡像的対称性(境界の対称性から
予測される)及び瓶の左右非対称性(クリープ流れ状態及び瓶の回転対称性から
予測される)を有している。瓶端によって誘導される流れが唯一の軸方向撹拌手
段なので、後述するごとくこの観察は重要な意味を有している。
FIG. 7 shows a vertical cross section of the bottle at 2 cm intervals (ie, z = 0.0 is 0.0 mm from the end wall).
m, and z = 0.1 m indicates the center of symmetry of the rotating bottle). FIG. 7f corresponds to the center of the bottle and is therefore equivalent to FIG. 2b. 7d and 7e are also equal to FIG. 7f,
It shows that the end effect has little or no effect on the fluid flow 5 cm from the end of the bottle. The velocity field has mirror symmetry about the mid-plane (predicted from the symmetry of the boundary) and bilateral asymmetry (predicted from creep flow conditions and rotational symmetry of the bottle). This observation has important implications, as described below, since the flow induced by the bottle end is the only means of axial stirring.

【0038】 図7aは、回転瓶の端の速度場を表す。瓶壁がノンスリップ状態なので、すべ
ての流体は瓶壁に沿って反時計廻りに流れる。流体が(右側の)自由表面に到達
すると、流体は壁から離れてz方向で外向きに流れる。左側で壁の直ぐ近傍で流
体は下方に引っ張られる。この運動はz方向からの内向きの流れによって“増進
”される。図7b及び7cは、端効果によって生じた液体表面近傍の高速成分の
存在を示す。しかしながら、図7b−cに示した速度ベクトルの詳細な検討は、
速度場のx及びy成分が端効果によって殆ど影響されないことを示している。こ
のような効果は主として速度場の軸方向(z)成分中に現れる。
FIG. 7 a represents the velocity field at the end of the rotating bottle. Because the bottle wall is non-slip, all fluid flows counterclockwise along the bottle wall. When the fluid reaches the free surface (on the right), it flows outward in the z-direction away from the wall. On the left, in the immediate vicinity of the wall, the fluid is pulled downward. This movement is "enhanced" by an inward flow from the z-direction. 7b and 7c show the presence of a fast component near the liquid surface caused by the end effect. However, a detailed examination of the velocity vectors shown in FIGS.
This shows that the x and y components of the velocity field are hardly affected by the end effect. Such an effect mainly appears in the axial (z) component of the velocity field.

【0039】 端壁効果は瓶の平面図によってよりはっきりと示される。図8は液体自由表面
の直下の速度の輪郭プロットを示す。瓶端はこの図の下部であり、対称面は上部
である。この図では軸(z)方向の流れがはっきりと観察される。流体は端壁の
右下隅から上向きに流れ、反時計廻りループを移動し、次いで下向きに流れ、端
壁流によって右下隅に戻る。濃青色で示すように、瓶の端から0.46cm離れ
て淀み点が存在する。瓶の中央に向かって移動する流れに対しては端効果の影響
が少ない。2−D対称面と端壁から5cm離れた平面との間の速度場の差は2%
しかない。この領域の表面流れは右から左の方向である。
The end wall effect is more clearly shown by the plan view of the bottle. FIG. 8 shows a contour plot of the velocity just below the liquid free surface. The bottle edge is at the bottom of this figure and the plane of symmetry is at the top. In this figure, the flow in the axis (z) direction is clearly observed. Fluid flows upward from the lower right corner of the end wall, travels in a counterclockwise loop, then flows downward, and returns to the lower right corner by the end wall flow. There is a stagnation point 0.46 cm away from the edge of the bottle, as shown in dark blue. The effect of the edge effect is less on the flow moving towards the center of the bottle. The velocity field difference between the 2-D symmetry plane and the plane 5 cm away from the end wall is 2%
There is only. The surface flow in this region is from right to left.

【0040】 代替的には、流れの路線を計算することによって回転瓶内の三次元流れパター
ンの図が得られる。図9は最初に瓶底から0.2cm離して配置された流体粒子
の6つの路線を示す。瓶の中央は図の左側であり端壁は右側である。路線を左か
ら右の方向に見ると、流れ場に対して端壁が与える効果を観察できる。中央面の
路線は図3で観察される路線に等しい二次元の鉛直ループである。瓶の端に向か
って移動すると、路線は自由表面の近傍で瓶の中央に向かって曲がり始める。図
示の路線はすべて閉鎖ループである。瓶の中央面の路線は二次元ループであり、
対称面から離れる路線は三次元ループである。しかしながら、どちらの状況でも
、後の結果は同じである。流れの中の流体粒子は閉鎖した周期的軌道に捕獲され
ており、流れの他の部分に接触しない。このような規則的運動パターンは、この
流れの中の流体の機械的撹拌が極めて貧弱で均質化が主として拡散によって生じ
ることを示す。この観察の実験的証明及び混合の制限を克服する方法を以下で検
討する。
Alternatively, calculating a flow path provides a diagram of a three-dimensional flow pattern in a rotating bottle. FIG. 9 shows six lines of fluid particles initially placed 0.2 cm away from the bottle bottom. The center of the bottle is on the left and the end wall is on the right. Looking at the line from left to right, you can observe the effect of the end wall on the flow field. The middle plane line is a two-dimensional vertical loop equal to the line observed in FIG. As it moves toward the end of the bottle, the line begins to turn towards the center of the bottle near the free surface. All the illustrated routes are closed loops. The route on the center plane of the bottle is a two-dimensional loop,
Lines away from the plane of symmetry are three-dimensional loops. However, in both situations, the subsequent results are the same. Fluid particles in the stream are trapped in closed periodic trajectories and do not contact other parts of the stream. Such a regular pattern of motion indicates that the mechanical agitation of the fluid in this stream is very poor and homogenization occurs primarily by diffusion. Experimental proof of this observation and ways to overcome the limitations of mixing are discussed below.

【0041】 回転瓶内の細胞の運動 Maxey and Riley〔M.R.Maxey and J.J.R
iley,Fluids 26,883(1983.〕によって提案された式:
Movement of Cells in a Rotating Bottle Maxey and Riley [M. R. Maxey and J.M. J. R
The formula proposed by iley, Fluids 26, 883 (1983.):

【0042】[0042]

【数2】 〔式中、(Equation 2) (In the formula,

【0043】[0043]

【数3】 である〕を出発点として使用することによって流れ場の有限小粒子をモデル化し
た。
(Equation 3) Is used as a starting point to model finite small particles in the flow field.

【0044】 これらの等式中、uは流体速度ベクトル、vは細胞速度ベクトル、aは細胞半
径、vは流体の動粘度、mp及びmFはそれぞれ細胞の重量及び細胞によって排除
された流体の重量に対応する。等式の右辺の5つの項は浮力、圧力、流れ履歴効
果、付加質量効果及びストークス抗力に対応する。この等式は回転瓶の問題に合
わせてかなり簡略化できる。uは流れの数値解から既知なので、各項の相対的な
大きさを算定し得る。分析は、重要な項が慣性、浮力及び抗力であることを示し
、従って式:
In these equations, u is the fluid velocity vector, v is the cell velocity vector, a is the cell radius, v is the kinematic viscosity of the fluid, m p and m F are the cell weight and the fluid displaced by the cell, respectively. Corresponding to the weight of The five terms on the right-hand side of the equation correspond to buoyancy, pressure, flow history effects, added mass effects, and Stokes drag. This equation can be considerably simplified to the problem of the rotating bottle. Since u is known from the numerical solution of the flow, the relative magnitude of each term can be calculated. Analysis shows that the key terms are inertia, buoyancy and drag, and therefore the equation:

【0045】[0045]

【数4】 〔式中、G=2(γ−1)gL/〔2γ+1)U2〕及びStk=(2γ+1)a2 (9vL);γは流体密度に対する粒子密度、Lは流体の深さ、Uは瓶の回転速
度である〕 となる。粒子が細胞であり、回転速度及び液体が生物工学産業に典型的に使用さ
れるものであると仮定すると、この等式を更に簡略化できる。典型例は G〜O(10+3)及びStk〜O(10-6)である。
(Equation 4) Where G = 2 (γ-1) gL / [2γ + 1) U 2 ] and S tk = (2γ + 1) a 2 (9 vL); γ is the particle density relative to the fluid density, L is the depth of the fluid, and U is The rotation speed of the bottle]. This equation can be further simplified assuming that the particles are cells and that the rotational speed and liquid are those typically used in the biotechnology industry. Typical examples are G〜O (10 +3 ) and S tk OO (10 -6 ).

【0046】 これによって慣性項を無視できるので問題が極めて単純化される。粒子速度は
式:
This greatly simplifies the problem because the inertia term can be ignored. The particle velocity is given by the formula:

【0047】[0047]

【数5】 〔式中、vは全粒子速度を表し、流体速度uと粒子の最終沈降速度Vsとの単な る和である〕から直ちに得られる。いったんvがわかれば、粒子の位置は、標準
4次のルンゲ−クッタ法を使用して、式
(Equation 5) Where v is the total particle velocity and is simply the sum of the fluid velocity u and the final settling velocity Vs of the particle. Once v is known, the position of the particles is determined using the standard fourth-order Runge-Kutta method using the equation

【0048】[0048]

【数6】 を数値積分することによって知ることができる。定常回転する回転瓶内の小粒子
の挙動を理解するためには、等式(6)と(7)とを使用して瓶の中央面上の粒
子の運動をシミュレートする。図10は沈降速度Vs=0.05Uの粒子の軌道 を示しており、Uは瓶壁の無次元接線速度である。6つの粒子を最初に鉛直中央
線上に配置した。粒子は種々の挙動を示した。自由表面に最も近い2つの粒子は
瓶が1回転しないうちに回転壁に到達したが、残りの4つの粒子は閉鎖軌道内を
移動していた。このような粒子は決して底壁に到達しない。このシミュレーショ
ンは、粒子が沈降するか否かは沈降速度だけでなく流れ場内の初期位置に左右さ
れることを示す。更に、このシミュレーションに使用した沈降速度は、現実の系
に対応する沈降速度よりもはるかに大きいので、図10は実際に、回転瓶内の細
胞のかなりの部分が実際には底流内部の再循環軌道に無期限に捕獲され決して瓶
壁に到達しないことを示す。
(Equation 6) Can be found by numerical integration of. To understand the behavior of small particles in a rotating bottle with a steady rotation, equations (6) and (7) are used to simulate the motion of particles on the center plane of the bottle. FIG. 10 shows the trajectory of a particle with a sedimentation velocity Vs = 0.05 U, where U is the dimensionless tangential velocity of the bottle wall. Six particles were initially placed on the vertical center line. The particles behaved differently. The two particles closest to the free surface reached the rotating wall within one revolution of the bottle, while the remaining four particles were moving in a closed orbit. Such particles never reach the bottom wall. This simulation shows that whether particles settle or not depends not only on the sedimentation velocity but also on the initial position in the flow field. Further, since the sedimentation velocity used in this simulation is much greater than the sedimentation velocity corresponding to a real system, FIG. 10 actually shows that a significant portion of the cells in the spinning bottle are actually recirculating inside the underflow. Indicates that it will be caught in orbit indefinitely and will never reach the bottle wall.

【0049】 このシミュレーション結果を図9に対応する沈降速度と同様の沈降速度をもつ
蛍光粒子が追随する路線を検出する長時間露光写真撮影法を使用して実験的に検
討した。200μmの蛍光ポリスチレン粒子を回転瓶の中央面に配置した。粒子
は最終沈降速度約0.5cm/分または0.06U(Uは回転瓶の線形回転速度
)を有していた。長時間露光写真撮影法を使用して瓶の1回転中の粒子の路線を
蛍光下で撮影した。このような実験で得られた結果を図11に示す。粒子の初期
位置は自由表面から約0.6単位長さであった(単位長さは流体の高さである)
。図11に示されている路線はほぼ同様の沈降速度の粒子のシミュレーションで
ある図10に示すパターンに極めてよく似ている。粒子を瓶の中心にもっと近い
別の初期位置に配置すると、粒子は別の閉鎖路線を追随した。上面の十分に近く
に配置すると、粒子は沈降し瓶壁に付着した。
The results of this simulation were experimentally studied using a long-exposure photography method that detects a route followed by fluorescent particles having a sedimentation velocity similar to the sedimentation velocity corresponding to FIG. 200 μm fluorescent polystyrene particles were placed on the center surface of the rotary bottle. The particles had a final sedimentation rate of about 0.5 cm / min or 0.06 U, where U is the linear rotation speed of the tumbling bottle. The path of the particles during one revolution of the bottle was photographed under fluorescence using long exposure photography. FIG. 11 shows the results obtained in such an experiment. The initial position of the particles was about 0.6 unit length from the free surface (the unit length is the height of the fluid)
. The route shown in FIG. 11 is very similar to the pattern shown in FIG. 10, which is a simulation of particles of substantially similar settling velocity. When the particles were placed in another initial position, closer to the center of the bottle, the particles followed another closed path. When placed close enough to the top surface, the particles settled and attached to the bottle wall.

【0050】 細胞沈降の詳細な分析:粒子沈降結果 多数の細胞を長期間にわたって追跡することによって細胞挙動のより完全な見
取り図が得られる。このシミュレーションを行うために、瓶の中央横断面全体に
20,000の粒子を均一分布に配置し、瓶が20回転する間のこれらの粒子を
追跡した。1つの粒子が瓶壁に接触したときには粒子が“沈降した”と(任意に
)想定し、シミュレーションから取り除いた。図12は、沈降速度Vs=0、0 .02U、0.05U、0.1U及び0.2Uのこのようなシミュレーションか
ら得られた粒子の最終位置を示す。これらのシミュレーションの場合、瓶をU=
1.0の無次元線形速度で反時計廻りに回転させた。Vs=0(図12)の場合 、このような粒子は実際は流体粒子なので粒子位置の構造は流れの流線の構造に
等しい。粒子の位置は閉鎖軌道を形成し、これは全部の粒子が閉鎖軌道の内部に
閉じ込められていることを示す。予想したように、流れの中で沈降は全く生じな
い。Vsの増加に伴って、粒子の進路が撹乱されて流線形でなくなるが、図12 bに示すようにVs=0.02Uの場合には、殆どの粒子が閉鎖した周期的軌道 に捕獲されており、決して壁に到達しない。最初に自由表面及び瓶壁に極めて接
近していた粒子だけが瓶の境界に到達できる。沈降速度の増加に伴って、沈降す
る粒子は増えるが、大部分の粒子が瓶壁に到達できるのはVsの値が大きい場合 だけである(即ち、Vs=0.2U、図12e)。
Detailed Analysis of Cell Sedimentation: Particle Sedimentation Results Tracking a large number of cells over time provides a more complete picture of cell behavior. To perform this simulation, 20,000 particles were placed in a uniform distribution throughout the central cross section of the bottle and these particles were tracked during 20 rotations of the bottle. When one particle touched the bottle wall, the particle was (optionally) assumed to have "settled" and was removed from the simulation. FIG. 12 shows that the sedimentation velocities Vs = 0, 0. The final positions of the particles obtained from such simulations of 02U, 0.05U, 0.1U and 0.2U are shown. For these simulations, the bottle is U =
Rotated counterclockwise at a dimensionless linear speed of 1.0. In the case of Vs = 0 (FIG. 12), such particles are actually fluid particles, so the structure of the particle positions is equal to the structure of the streamlines of the flow. The position of the particles forms a closed orbit, indicating that all particles are confined inside the closed orbit. As expected, no settling occurs in the stream. As Vs increases, the course of the particles is disturbed and becomes non-streamlined, but when Vs = 0.02 U, as shown in FIG. 12b, most of the particles are trapped in closed periodic orbits. And never reach the wall. Only particles that were initially very close to the free surface and the bottle wall can reach the bottle boundary. As the sedimentation velocity increases, more particles settle, but most of the particles can reach the bottle wall only when the value of Vs is large (ie, Vs = 0.2 U, Figure 12e).

【0051】 このようなシミュレーションは粒子運動の動的挙動に関する情報を与えるが、
このようなシミュレーションから沈降速度を推定することはできない。粒子沈降
時間の空間分布を得るために、各粒子の沈降時間を記録し、粒子の初期位置の関
数としてプロットした。瓶の内部の沈降時間分布を図13に示す。壁における無
次元線形速度U=1.0で瓶を時計廻りに回転させる。結果は、Vs=0.02 (図13a)、0.05(図13b)、0.1(図13c)及び0.2(図13
d)に対応する。濃青色から赤色までの色は0から最大計算時間までの粒子の滞
留時間を表す。赤色領域のむらのないコア領域は、全く沈降しない粒子を表す。
Vs=0.02という低い値では(図13a)、上部の自由表面の下方の瓶の右 底に近い狭い帯域の粒子だけが沈降する。この帯域の幅はVsの増加に伴って増 加し、赤色コアの寸法が縮小する。このコア領域の先端は常に流れの左上方隅に
存在し、瓶の左底に向かって傾斜している。Vs=0.1の場合(図13b)、 瓶の大部分の領域の粒子は沈降するであろう。Vsが0.2まで増加するに伴っ て(図13c)、ほぼ全部の粒子が壁に沈降する。流れの中の粒子沈降時間の空
間分布は色むらによってはっきりと示される。この流れ方向では短命な粒子は常
に瓶の右側に存在する。流れ方向が反転すると、システムが対称性なので図14
はそれ自体の鏡像として現れるであろう。これらの結果は、粒子滞留時間の分布
が流れの再循環の影響を強く受けることをはっきりと示す。
Such a simulation gives information about the dynamic behavior of the particle motion,
It is not possible to estimate the sedimentation velocity from such a simulation. To obtain the spatial distribution of particle settling time, the settling time of each particle was recorded and plotted as a function of the initial position of the particles. The sedimentation time distribution inside the bottle is shown in FIG. Rotate the bottle clockwise at the dimensionless linear velocity U = 1.0 at the wall. The results were Vs = 0.02 (FIG. 13a), 0.05 (FIG. 13b), 0.1 (FIG. 13c) and 0.2 (FIG. 13c).
Corresponds to d). Colors from dark blue to red represent the residence time of the particles from 0 to the maximum calculation time. The solid core region of the red region represents particles that do not settle at all.
At a low value of Vs = 0.02 (FIG. 13a), only a narrow band of particles near the right bottom of the bottle below the upper free surface settles. The width of this band increases with increasing Vs and the size of the red core shrinks. The tip of this core region is always in the upper left corner of the stream and is inclined toward the bottom left of the bottle. If Vs = 0.1 (Figure 13b), particles in most areas of the bottle will settle. As Vs increases to 0.2 (FIG. 13c), almost all of the particles settle on the wall. The spatial distribution of settling times of the particles in the stream is clearly indicated by shading. In this flow direction, short-lived particles are always on the right side of the bottle. When the flow direction is reversed, the system is symmetric,
Will appear as a mirror image of itself. These results clearly show that the distribution of particle residence time is strongly affected by stream recirculation.

【0052】 粒子沈降速度を図14に示す。この図中、所与の時間に流れに懸濁している粒
子の数を時間に対してプロットする。この図から、(恐らくはVs=0.2の場 合を除いて)沈降の全過程が非線形であることが観察される。粒子は初期段階で
比較的迅速に壁に沈降し、次いで沈降速度(グラフの勾配)は約8−12単位時
間という比較的短時間で水平になる。沈降速度が大きい場合(Vs=0.2、最 も重い粒子の試験)、粒子はほぼ一定の速度で沈降する。
FIG. 14 shows the particle settling velocity. In this figure, the number of particles suspended in the stream at a given time is plotted against time. From this figure, it is observed that the entire process of sedimentation is non-linear (probably except when Vs = 0.2). The particles settle on the wall relatively quickly in the early stages, and then the sedimentation rate (slope of the graph) levels out in a relatively short time of about 8-12 unit hours. If the sedimentation velocity is high (Vs = 0.2, test for the heaviest particles), the particles sediment at a nearly constant velocity.

【0053】 実施例2 回転方向の撹乱による細胞沈積の増進 沈降を増進するための不定常回転の使用 図3及び図12の比較は、流れの中に存在する強力な再循環によって非沈降挙
動が惹起されることを示す。流れ場の二次元図では流れの挙動が複数の入れ子式
閉鎖ループとして示される。1つの粒子が流れの下方部分(淀み点の下方)に存
在するとき、粒子は外側ループに向かってループ内を下降する。しかしながら、
粒子が壁に到達しないならば、粒子は次に流れの上方部分に移動し次いで内側ル
ープに向かって下降する。これらの2つの効果の組合せによって粒子は閉鎖軌道
内で上下運動する。実際、ブラウン運動がなくても粒子は2つの現象、即ち瓶の
壁に沈降するかまたは閉鎖軌道を運動するかのいずれかを示し得る。
Example 2Enhancement of cell deposition by rotational disturbance  Use of Unsteady Rotation to Enhance Sedimentation A comparison of FIGS. 3 and 12 shows that the non-sedimentation
Indicates that motion is induced. In the two-dimensional flow field diagram, the flow behavior is multiple nested
Shown as a closed loop. One particle is in the lower part of the flow (below the stagnation point)
When present, the particles descend in the loop toward the outer loop. However,
If the particles do not reach the wall, they will then move to the upper part of the flow and then
Descend toward the hoop. Due to the combination of these two effects, the particles will have a closed orbit
Move up and down within. In fact, even without Brownian motion, particles have two phenomena:
It may indicate either sinking to a wall or moving in a closed trajectory.

【0054】 流れを非定常的に強制することによってこのような閉鎖軌道を破壊でき、その
結果として、恐らくは沈降を増進できる。流れを撹乱することによってこの仮説
を試験した。この目標に到達する1つの方法は一過性の流れを使用することであ
る。最も簡単で最も制御し易い一過性の流れは時間周期性の流れである。流れに
周期性を導入する種々の方法が存在する。1つの方法は流動方向を周期的に反転
させることである。流れの周期は、前進流と後退流との合計時間として定義でき
る。流れが方向を反転するときに生じる過渡効果は通常は大きいが、この実施例
で使用したクリープ流れ法則性の場合には、ナビエ−ストークスの方程式の慣性
の項を無視できるのでこの効果を無視できる。従って、各々が所定の時間量ずつ
交互に作用する互いの鏡像である等しい2つの定常流れによって周期性の流れを
シミュレートできる。
By forcing the flow unsteadily, such closed orbits can be broken, and consequently, sedimentation can be enhanced. This hypothesis was tested by disrupting the flow. One way to reach this goal is to use a transient flow. The easiest and most controllable transient flow is a time-periodic flow. There are various ways to introduce periodicity into the flow. One way is to periodically reverse the direction of flow. The flow period can be defined as the total time of forward flow and backward flow. The transient effect that occurs when the flow reverses direction is usually large, but in the case of the creep flow law used in this example, this effect can be neglected because the inertia term of the Navier-Stokes equation can be neglected. . Accordingly, a periodic flow can be simulated by two equal steady flows, each being a mirror image of each other, acting alternately by a predetermined amount of time.

【0055】 受動トレーサー混合の場合には粒子が同じ流線に沿って前後に運動するだけな
のでこのような周期性流れが全く改善されないであろうが、重い粒子の沈降は回
転方向の周期的反転によって驚異的に増進される。粒子の沈降挙動は、一対の反
転間(即ち、流動周期)の底壁の完全排除(無次元単位で測定され、1単位は液
体の深さの1/2に等しい)として定義される流動周期Tの値に大きく左右され
る。例えば、瓶がこの反転間に1回転を終了すると、T=37.7の値が得られ
る。いくつかのTの値の場合、定常流について上記で検討したよりもはるかに遅
い沈降速度であっても完全な沈降が短時間で達成される。
In the case of passive tracer mixing, such periodic flow would not be improved at all since the particles only move back and forth along the same streamline, but the sedimentation of the heavy particles is caused by a periodic reversal in the direction of rotation. Astonishingly enhanced by The sedimentation behavior of a particle is defined as the complete elimination of the bottom wall between a pair of inversions (ie, the flow period), measured in dimensionless units, where one unit is equal to 液体 the depth of the liquid. It greatly depends on the value of T. For example, if the bottle completes one revolution during this inversion, a value of T = 37.7 is obtained. For some values of T, complete sedimentation is achieved in a short time, even at much slower sedimentation rates than discussed above for steady flow.

【0056】 流れドメインに6,540粒子を均等に配置することによって周期性流れの中
の粒子沈降速度を試験した。前述のように、壁または自由表面に衝突する粒子は
壁に沈降したと考えた。2つの小さい沈降速度の値、Vs=0.002及び0. 005を試験した。各場合に粒子を30周期間追跡し、流れの中に懸濁した粒子
の数を時間に対してプロットした。Vs=0.005の結果を図15に示す。こ の図から、Tの全部の値について沈降過程が線形であることが観察される。Tが
小さい値のとき、即ちT<25のとき、ほぼ全部の粒子が極めて迅速に沈降し、
Tが小さいほど、粒子が迅速に沈降する。しかしながら、T=25の場合、沈降
はほぼ全く生じない。T=50の場合も同様である。粒子沈降速度は小さい値の
TからT=25まで増加し、次いでT=35まで減少する。T=35及び40の
場合の沈降速度は流れ過程中の大部分でほぼ同じである。但し、もっと後の段階
ではT=40の場合の沈降は線形速度で継続するが、T=35の場合の沈降は減
速する。従って、Tが小さい値(T<25)のときまたはT=35とT=40と
の間の値のとき最速の沈降が達成される。これらの2つの条件のうちでは後者の
ほうが好ましい。その理由は、T<25の場合、瓶が反転間に1回転を完了しな
いので、瓶壁のいくつかの領域が液体に接触しないからである。このような条件
は瓶壁のこのような領域の細胞の飢餓及び死につながるので処理効率を低下させ
る。
The rate of particle settling in a periodic stream was tested by evenly distributing 6,540 particles in the flow domain. As mentioned above, particles impacting the wall or free surface were considered settled on the wall. Two small sedimentation velocity values, Vs = 0.002 and 0. 005 were tested. In each case the particles were tracked for 30 cycles and the number of particles suspended in the stream was plotted against time. FIG. 15 shows the result when Vs = 0.005. From this figure, it is observed that the sedimentation process is linear for all values of T. When T is a small value, that is, when T <25, almost all particles settle very quickly,
The smaller the T, the faster the particles settle. However, at T = 25, almost no sedimentation occurs. The same applies to the case of T = 50. The particle settling velocity increases from a small value of T to T = 25 and then decreases to T = 35. For T = 35 and 40, the sedimentation velocity is almost the same during most of the flow process. However, at a later stage, the sedimentation at T = 40 continues at a linear velocity, but the sedimentation at T = 35 slows down. Thus, the fastest sedimentation is achieved when T is small (T <25) or between T = 35 and T = 40. Of these two conditions, the latter is preferred. The reason is that for T <25, some regions of the bottle wall do not come into contact with the liquid because the bottle does not complete one revolution between inversions. Such conditions lead to starvation and death of cells in such areas of the bottle wall, thus reducing processing efficiency.

【0057】 実施例3 軸方向混合を増進するための揺動運動の使用 上述のように、シミュレーションによって解明された流れパターンは、特に軸
方向で流体の緩徐な機械的混合を示唆する。この予測は、pH指示薬(ブロモチ
モールブルー)を使用し、酸塩基中和で混合挙動を研究する実験によって確認さ
れた〔D.J.Lamberto,F.J.Muzzio,and A.L.T
ondovich,Chem.Eng.Sci.51:5,733(1996)
.〕。回転の速度及び方向をコンピュータで正確に制御できる1組のローラから
成る装置で実験を行った(図20)。クリープ法則性の流れを得るために、グリ
セリンを作動流体として使用した。最初にグリセリンを指示薬及び0.5mlの
1MのNaOHと混合した。混合によってグリセリンが濃青色に変色した。装置
に回転瓶を載せ、約20mlのグリセリンを注射器で瓶から取り出し、1.0m
lの1MのHClと混合すると、流体が黄色に変色した。この流体を次に、回転
瓶の後壁(瓶を直立させたときの瓶底)の近傍に注射器で再注入し、専用の改造
スパチュラで瓶底の周囲流体と慎重に混合した。
Example 3Use of rocking motion to enhance axial mixing  As described above, the flow pattern solved by simulation is
Directive suggests slow mechanical mixing of fluids. This prediction is based on the pH indicator (bromothiocyanate).
(Mole Blue) and acid-base neutralization to confirm the mixing behavior.
[D. J. Lamberto, F .; J. Muzzio, and A.M. L. T
onovich, Chem. Eng. Sci. 51: 5,733 (1996)
. ]. From a set of rollers that can precisely control the speed and direction of rotation by computer
An experiment was performed with the apparatus (FIG. 20). To obtain a creep law flow,
Serine was used as the working fluid. First add glycerin to the indicator and 0.5 ml
Mix with 1M NaOH. Glycerin turned deep blue upon mixing. apparatus
, Put about 20 ml of glycerin from the bottle with a syringe,
Upon mixing with 1 M HCl, the fluid turned yellow. This fluid is then rotated
Refill with a syringe near the back wall of the bottle (bottom of the bottle when the bottle is upright), and specially modified
The spatula was carefully mixed with the surrounding fluid at the bottom of the bottle.

【0058】 酸性グリセリンを回転瓶に再注入した後、ミキサーを作動させ、瓶を定速回転
させた。図21a−cは、この実験の結果を示す。初期条件を図21aに示し、
32回転後の混合を図21bに示し、64回転後の混合を図21cに示す。これ
らの図は、瓶の中央に存在する対称面の効果をはっきりと示す。32回転後、瓶
の半体の各々における混合は完全である。この混合は端壁効果に起因する流体の
軸方向運動によって生じる。しかしながら、瓶の64回転後にも瓶の2つの半体
間の混合は最低レベルである。右側部の塩基の中和は拡散作用のみによって生じ
ている。
After re-injecting the acidic glycerin into the rotary bottle, the mixer was activated and the bottle was rotated at a constant speed. Figures 21a-c show the results of this experiment. The initial conditions are shown in FIG.
The mixing after 32 rotations is shown in FIG. 21b, and the mixing after 64 rotations is shown in FIG. 21c. These figures clearly show the effect of the symmetry plane present in the center of the bottle. After 32 rotations, mixing in each of the bottle halves is complete. This mixing is caused by the axial movement of the fluid due to the end wall effect. However, the mixing between the two halves of the bottle is still minimal after 64 rotations of the bottle. Neutralization of the base on the right side occurs only by diffusion.

【0059】 回転及び揺動するシリンダー内の乾燥粉末の混合を取り扱った最近の実験では
、鉛直方向の小振幅の揺動運動が軸方向の揺動運動を著しく増進し得ることを示
した〔C.Wightman,P.R.Mort,E.K.Gleason a
nd F.J.Muzzio,Powder Tech.84:3,231(1
995).〕。本発明では、回転瓶内の混合の増進を図ってこの方法を実施した
。(a)1揺動サイクルあたり瓶の1.6回転という揺動頻度を用いた混合、及
び、(b)1揺動サイクルあたり瓶の3.2回転という揺動頻度を用いた混合、
の2つの条件を試験した。
Recent experiments dealing with the mixing of dry powder in a rotating and oscillating cylinder have shown that small vertical oscillating motions can significantly enhance axial oscillating motion [C . Wrightman, P .; R. Mort, E .; K. Gleason a
nd F. J. Muzzio, Powder Tech. 84: 3,231 (1
995). ]. In the present invention, this method was implemented with the aim of enhancing mixing in the rotating bottle. (A) mixing using a rocking frequency of 1.6 rotations of the bottle per rocking cycle, and (b) mixing using a rocking frequency of 3.2 rotations of the bottle per rocking cycle,
Were tested.

【0060】 図21d−fは、系の混合に対する揺動の効果を示す。1揺動あたり瓶の1.
6回転という揺動速度で回転瓶を約12度揺動させた。揺動の結果として系の混
合は実質的に改善されることを観察し得る。同様に、図21g−jは1揺動あた
り瓶の3.2回転という揺動速度による混合を示す。これらの結果は、揺動が実
際に混合を増進し、64回転後に混合がほぼ完全であることを証明する。更に、
揺動は前述の再循環流れパターンを破壊するので、細胞の環状運動も破壊して沈
降を促進すると考えられる。しかしながら、細胞増殖過程の混合を増進するため
に揺動を使用すべきか否かを認識することが重要である。揺動の頻度及び振幅は
、細胞をできるだけ均一に栄養培地に浸漬させる必要があることを考慮して選択
しなければならない。1揺動サイクルあたり整数の回転数を選択したならば、揺
動が最大傾斜角度に到達したときに瓶の頂部の細胞は常に同じであり、底部の細
胞よりも実質的に短時間しか栄養素に接触できないであろう。1揺動サイクルあ
たり1.6及び3.2回転という揺動頻度を選択した理由は、これらの頻度の場
合、瓶の口部に近いほど細胞が栄養素に接触することは依然として少なくはある
が、細胞がかなり均等に栄養素に接触できるからである。
FIGS. 21 d-f show the effect of rocking on mixing of the system. 1 bottle per swing.
The rotary bottle was rocked about 12 degrees at a rocking speed of 6 rotations. It can be observed that the mixing of the system is substantially improved as a result of the rocking. Similarly, Figures 21g-j show mixing with a rocking speed of 3.2 rotations of the bottle per rocking. These results demonstrate that rocking actually enhances mixing, and that mixing is nearly complete after 64 revolutions. Furthermore,
Since the wobble disrupts the aforementioned recirculating flow pattern, it is believed that the circular motion of the cells is also disrupted, promoting sedimentation. However, it is important to recognize whether rocking should be used to enhance the mixing of the cell growth process. The frequency and amplitude of the rocking must be selected taking into account that the cells need to be immersed in the nutrient medium as uniformly as possible. If an integer number of revolutions per rocking cycle is selected, the cells at the top of the bottle will always be the same when the rocking reaches the maximum tilt angle, and will be substantially shorter in nutrients than the cells at the bottom. Will not be able to contact. The reason for choosing the rocking frequencies of 1.6 and 3.2 rotations per rocking cycle is that at these frequencies cells are less likely to come in contact with nutrients closer to the mouth of the bottle, This is because the cells can contact the nutrients fairly evenly.

【0061】 実施例4 細胞培養実験に対する瓶回転速度の効果:時間依存性回転速度 凍結MRC−5細胞を解凍し、細胞をT型培養瓶または平坦な静止増殖表面で
あるNune Cell Factoriesで培養した。細胞は、栄養増殖培
地に浸漬したこれらの容器の底面に付着して増殖した。6日毎に、トリプシン処
理として知られた酵素的手段によって表面から細胞を採取した。次に、得られた
細胞懸濁液を希釈し、多数の容器に配置して更に増殖させた。
Embodiment 4Effect of bottle rotation speed on cell culture experiments: time-dependent rotation speed  Thaw frozen MRC-5 cells and place cells in T-culture bottles or flat stationary growth surfaces
The cells were cultured in a certain Nune Cell Factories. Cells are grown in vegetative culture
They adhered to the bottom of these vessels immersed in the ground and proliferated. Trypsin treatment every 6 days
Cells were harvested from the surface by enzymatic means known in the art. Then you got
The cell suspension was diluted and placed in multiple containers for further growth.

【0062】 処理27日目に、新しくトリプシン処理し濃縮した細胞懸濁液を125mLの
増殖培地と共に回転瓶に導入した。瓶を0.25rpmまたは0.5rpmで回
転させ、37℃でインキュベートした。33日目に追加の300mLの増殖培地
を瓶に添加した。以下に示すように、高いほうの回転速度で細胞収率が増加して
いた。数字は、処理35日目に産生されていた1瓶あたりの平均細胞数を表す。
0.25rpmの回転速度に比べて細胞数が23%±10%増加している。
On day 27 of treatment, the freshly trypsinized and concentrated cell suspension was introduced into a rotary bottle with 125 mL of growth medium. The bottle was spun at 0.25 or 0.5 rpm and incubated at 37 ° C. On day 33, an additional 300 mL of growth medium was added to the bottle. As shown below, the cell yield increased at higher rotation speeds. The numbers represent the average number of cells per bottle produced on day 35 of treatment.
The number of cells is increased by 23% ± 10% compared to the rotation speed of 0.25 rpm.

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】 指数増殖期の延長によって細胞収率が更に増加する。5つの試験のうちの2つ
の試験について毎日の増殖曲線を表す図18を参照するとよい。図18は、細胞
数の増加の原因が増殖速度の増加でなく培養物の指数増殖期の延長によるもので
あることを示している。より高速の回転によって栄養素、気体及び老廃物の運搬
が改善されることがその原因であると考えられる。
Prolonging the exponential growth phase further increases cell yield. See FIG. 18, which shows the daily growth curves for two of the five tests. FIG. 18 shows that the increase in cell number was not due to an increase in growth rate but to an extension of the exponential growth phase of the culture. This may be due to the improved transport of nutrients, gases and waste products due to the faster rotation.

【0065】 実施例5 生産性向上におけるRPM変化の結果 上述の試験4及び5の回転瓶培養物を次に、新しくトリプシン処理したウイル
ス感染MRC−5“作動種子”細胞に添加によって感染させた。ウイルス感染細
胞を回転瓶内の液体栄養培地に加えると、細胞は回転瓶の内面に樹立していた未
感染の細胞単層に付着した。瓶に“作動種子”を添加後、瓶を交番速度で回転さ
せた。
Example 5 Results of RPM Changes in Productivity Enhancement The spinning bottle cultures of Tests 4 and 5 above were then infected by addition to freshly trypsinized virus-infected MRC-5 "working seed" cells. When the virus-infected cells were added to the liquid nutrient medium in the jar, the cells attached to the uninfected cell monolayer established on the inner surface of the jar. After adding the "working seeds" to the jar, the jar was rotated at an alternating speed.

【0066】 以下の表は実験から標準化した結果を示す。The following table shows the results normalized from the experiments.

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】 2つの実験の各々について、4つの実験グループの各々を5つの重複プラーク
アッセイで試験して有効性を評価した。細胞増殖中の高速回転及び初期感染期間
の定速回転の併用戦術は95%信頼区間15%で産生量を32%増加し、統計的
に有意な結果を示した。
For each of the two experiments, each of the four experimental groups was tested in five duplicate plaque assays to assess efficacy. The combined strategy of high speed rotation during cell growth and constant speed rotation during the initial infection period increased production by 32% with a 95% confidence interval of 15%, showing a statistically significant result.

【0069】 前述のように、回転瓶は環状液体流を生じさせ、水痘感染細胞がこの液体流に
“捕獲”され得る。これらの感染細胞は液相内を循環するうちにその感染力を徐
々に喪失する(感染力の半減期は5時間未満である)。瓶の回転速度を低下させ
ても環状流は破壊されないが、これらの実験で確認されたように、より多くの捕
獲細胞を沈降によってより迅速に表面に到達させ得ることがモデル化によって示
された。
As described above, the spinning bottle produces an annular liquid stream into which varicella-infected cells can be "captured". These infected cells gradually lose their infectivity as they circulate in the liquid phase (half-life of the infectivity is less than 5 hours). Reducing the rotation speed of the bottle does not disrupt the annular flow, but modeling has shown that more captured cells can reach the surface more quickly by sedimentation, as confirmed in these experiments. .

【0070】 ウイルス感染細胞の回転瓶表面への運搬 図15から図17は、回転速度を低下させると、回転瓶の内面に樹立した細胞
培養物への感染細胞の運搬が加速されることを示す。感染細胞が培養上清中に滞
留する時間を最短にすることが2つの理由から重要である。第一に、上清中に滞
留する時間は、所与のウイルス感染粒子が細胞単層に感染しないので産物を産生
しない処理時間となる。第二に、ウイルス活性の半減期は5時間未満である。上
清中に滞留する時間は直接にはウイルス材料の分解として現れる。
Transport of Virus-Infected Cells to Rotary Bottle Surface FIGS. 15-17 show that reducing the rotational speed accelerates transport of infected cells to the cell culture established on the inner surface of the rotary bottle. . Minimizing the time that infected cells stay in the culture supernatant is important for two reasons. First, the residence time in the supernatant is the processing time that does not produce a product because a given viral infectious particle does not infect the cell monolayer. Second, the half-life of virus activity is less than 5 hours. The residence time in the supernatant is directly manifested as a breakdown of the viral material.

【0071】 図15及び図17は、複数の異なる回転速度において上清中に存在する感染細
胞の数を時間の関数として示す。図15は、1/2rpmという早い回転速度で
は常用回転速度(1/4rpm)の対照及びT型培養瓶静置対照よりも上清中に
残存する感染細胞が多いことを示す。図16は、上清中の感染細胞の消滅が細胞
単層中の感染巣の出現に相関することを示す。すべての場合に、rpmが速いほ
ど単位面積あたりの感染巣の数が少ない。
FIGS. 15 and 17 show the number of infected cells present in the supernatant at several different rotation speeds as a function of time. FIG. 15 shows that at a high rotation speed of 1 / rpm, more infected cells remain in the supernatant than the control at the normal rotation speed (1 / rpm) and the T-type culture bottle stationary control. FIG. 16 shows that the disappearance of infected cells in the supernatant correlates with the appearance of infected foci in the cell monolayer. In all cases, the faster the rpm, the smaller the number of foci per unit area.

【0072】 図17は、1/4rpm及び1/8rpmで試験した実験で得られた同様のデ
ータを示す。この場合にもrpmが遅いほど表面への感染細胞の運搬が増進され
る。図17の細胞計測に使用した技術は図15の細胞計測に使用した技術よりも
はるかに高感度であった。このため1/4rpmの対照については2つの実験で
異なる結果が得られた。
FIG. 17 shows similar data obtained from experiments tested at 1 / and 8 rpm. Also in this case, the lower the rpm, the more the infected cells are transported to the surface. The technique used for cell counting in FIG. 17 was much more sensitive than the technique used for cell counting in FIG. Thus, the two experiments gave different results for the 1/4 rpm control.

【0073】 実施例6 材料及び方法 水痘Oka株はBiken Institute,Japanから得られた。
MRC−5細胞をATCCまたはNIBSCから入手し、MerckでManu
facturer’s Working Cell Bank(MWCB)の作
製に使用した。MEMはMerck製であり、用時にウシ胎仔血清(FBS)、
ネオマイシン及びグルタミンを補充した。HBMEはGIBCOから購入した。
西洋ワサビペルオキシダーゼ結合ロバ抗ヤギ抗体(アフィニティ精製したF(a
b’)2フラグメント)はJackson Immunoresearch L
abs,Inc.,West Grove,PA,(Cat#705−036−
147)から得られた。ヤギ抗水痘抗血清はLampire,Inc.(Lot
2200)から得られた。3,3−ジアミノベンジジン(DAB)はSigm
aから入手し、25mg/mlの水溶液として調製し−20℃で保存した。使用
直前にDAB予製液を解凍し、過酸化物/ニッケル増進溶液(Amersham
)と共に燐酸塩バッファに希釈した。
Example 6 Materials and Methods Varicella Oka strain was obtained from Biken Institute, Japan.
MRC-5 cells were obtained from the ATCC or NIBSC and purchased from Merck at Manu.
It was used for making factor's Working Cell Bank (MWCB). MEM is manufactured by Merck and contains fetal bovine serum (FBS)
Neomycin and glutamine were supplemented. HBME was purchased from GIBCO.
Horseradish peroxidase-conjugated donkey anti-goat antibody (affinity purified F (a
b ′) 2 fragment) is Jackson Immunoresearch L
abs, Inc. , West Grove, PA, (Cat # 705-036-
147). Goat anti-varicella antiserum is available from Lampire, Inc. (Lot
2200). 3,3-Diaminobenzidine (DAB) is Sigma
a, prepared as a 25 mg / ml aqueous solution and stored at -20 ° C. Just before use, thaw the DAB pre-prepared solution and use a peroxide / nickel enhancement solution (Amersham).
) And diluted in phosphate buffer.

【0074】 細胞単層の樹立 静置細胞膨張: MRC−5アンプル(ATCC No.CCL171)を解凍し、細胞をT型
培養瓶または平坦な静置増殖表面であるNunc Cell Factorie
s中で培養した。10%FBS、50μg/mLのネオマイシン及び2mMのグ
ルタミンを補充したBME培地に細胞を添加し、37℃でインキュベートした。
(実際の方法次第で)3−9日毎にトリプシンを用いた酵素的手段によって細胞
を表面から採取した。得られた細胞懸濁液を希釈し、より多数の容器に配置して
更に増殖させた。
Establishment of Cell Monolayers Stationary Cell Swelling : MRC-5 ampoules (ATCC No. CCL171) are thawed and cells are plated in T-type culture bottles or Nunc Cell Factory, a flat stationary growth surface.
s. Cells were added to BME medium supplemented with 10% FBS, 50 μg / mL neomycin and 2 mM glutamine and incubated at 37 ° C.
Cells were harvested from the surface by enzymatic means using trypsin every 3-9 days (depending on the actual method). The resulting cell suspension was diluted and placed in more containers for further growth.

【0075】 回転瓶細胞膨張: 新しくトリプシン処理した濃縮細胞懸濁液を10%FBS、50μg/mLの
ネオマイシン及び2mMのグルタミンを補充したMEM増殖培地と共に回転瓶に
配置した。瓶を37℃でインキュベートし、所望の速度で回転させた。(使用さ
れる方法次第で)4−6日後に回転瓶に新しい栄養培地を再度供給した。
Roller Cell Expansion : Freshly trypsinized concentrated cell suspension was placed in a rotary bottle with MEM growth medium supplemented with 10% FBS, 50 μg / mL neomycin and 2 mM glutamine. The bottle was incubated at 37 ° C. and spun at the desired speed. After 4-6 days (depending on the method used), the jar was re-fed with fresh nutrient medium.

【0076】 細胞沈降分析 回転瓶感染: 回転瓶表面に樹立細胞単層が形成された回転瓶培養物を、新しくトリプシン処
理したウイルス感染MRC−5細胞で感染させた。出発回転瓶に細胞を導入した
6−8日後に回転瓶内の液体栄養培地にウイルス感染細胞を添加した。
Cell Sedimentation Analysis Rotary Bottle Infection : Rotor bottle cultures with established cell monolayers on the roller bottle surface were infected with freshly trypsinized virus-infected MRC-5 cells. The virus-infected cells were added to the liquid nutrient medium in the rotating bottle 6-8 days after the cells were introduced into the starting rotating bottle.

【0077】 収穫流体サンプルの音波処理: 20−30℃の水中で頻繁に掻き混ぜながらサンプルを解凍した。音波処理装
置の先端が20mLの室温水に浸漬し1分間励起すると水温が5℃上昇するよう
に音波処理装置を校正した。次に、音波処理装置の先端を90%イソプロピルア
ルコールを塗布して殺菌した。解凍サンプルの各々を20mLのアリコートとし
て1分間音波処理した。音波処理したサンプルを次に−70℃で冷凍して力価試
験に使用した。
Sonication of Harvested Fluid Samples : The samples were thawed in water at 20-30 ° C. with frequent stirring. The sonicator was calibrated so that the tip of the sonicator was immersed in 20 mL of room temperature water and excited for 1 minute to raise the water temperature by 5 ° C. Next, the tip of the sonicator was sterilized by applying 90% isopropyl alcohol. Each of the thawed samples was sonicated for 1 minute in 20 mL aliquots. The sonicated samples were then frozen at -70 ° C and used for titer testing.

【0078】 力価試験: 標準プラークアッセイを使用して収穫物の冷凍サンプル1mLあたりのプラー
ク形成単位(PFU)の数を試験した。
Titer Test : The number of plaque forming units (PFU) per mL of frozen sample of the harvest was tested using a standard plaque assay.

【0079】 水痘プラークアッセイ: 10%のFBSと0.2%のグルタミンと0.05%のネオマイシンとを含む
BMEをプレートあたり5mL使用して60mmのプレートでMRC−5細胞を
増殖させた。サンプルあたり10個のプレートを使用し、希釈あたり5個のプレ
ートを使用した。次にプレートを3%のCO2ガス環境中、35.5℃で2日間 インキュベートした。サンプルを添加する前に、細胞増殖培地を取り出し、2%
FBS、0.2%グルタミン及び0.05%ネオマイシンを含むMEMをプレー
トあたり5mlの量で各プレートに添加した。各プレートに0.1mlの希釈ウ
イルスサンプルを添加した。プレートあたり15−80プラークの範囲のプラー
クを確実にカウントできるようにサンプルを希釈した。プレートを十分に混合し
、3%のCO2ガス環境中、35.5℃で7日間インキュベートした。インキュ ベーション後、吸引によって培地を除去し、1v/v%の氷酢酸を含有する10
0%エタノール中に0.2%クーマシーブルーを含む2mlの染料を各プレート
に添加した。室温で15分間維持した後、染料を除去し、プレートを冷水で洗浄
した。プレートを倒立させて乾燥した。次に、プレートの可視化を助ける光箱を
使用して各プレートのプラークをカウントした。
Varicella plaque assay : MRC-5 cells were grown on 60 mm plates using 5 mL per plate of BME containing 10% FBS, 0.2% glutamine and 0.05% neomycin. Ten plates were used per sample and five plates per dilution. The plates were then incubated for 2 days at 35.5 ° C. in a 3% CO 2 gas environment. Remove the cell growth medium before adding the sample and add 2%
MEM containing FBS, 0.2% glutamine and 0.05% neomycin was added to each plate in a volume of 5 ml per plate. 0.1 ml of diluted virus sample was added to each plate. Samples were diluted to ensure that plaques in the range of 15-80 plaques per plate could be counted. Plates were mixed well and incubated for 7 days at 35.5 ° C. in a 3% CO 2 gas environment. After incubation, the medium is removed by aspiration and the medium containing 1% v / v glacial acetic acid is removed.
2 ml of the dye containing 0.2% Coomassie Blue in 0% ethanol was added to each plate. After 15 minutes at room temperature, the dye was removed and the plate was washed with cold water. The plate was inverted and dried. The plaques on each plate were then counted using a light box to help visualize the plates.

【0080】 粒度分析: 口径48μmのElzoneの粒度分析装置モデルを使用して粒子の計数及び
粒度分析を実施した。サンプルをPBSで20mlに希釈した。希釈サンプルを
既知の直径(10及び20μmの微小球)をもつ粒子で校正した分析装置のサン
プルホルダーに載せた。
Particle Size Analysis : Particle counting and particle size analysis were performed using a 48 μm diameter Elzone particle size analyzer model. The sample was diluted to 20 ml with PBS. The diluted sample was placed on the sample holder of an analyzer calibrated with particles of known diameter (10 and 20 μm microspheres).

【0081】 in situ免疫染色手順: 真空を使用して培養容器(T型培養瓶または回転培養瓶)から培地を吸引した
。次に、1%のBSAを加えたPBSで培養容器を3回洗浄した。PBSによる
最終洗浄の後、5%酢酸、5%水及び90%メタノールから成る定着液を培養容
器に加えて、全表面に15−30分間接触させた。次に、真空を利用して培養容
器からメタノールを吸引した。次いで培養容器をPBSで新たに3回洗浄し、P
BSをオーバーレイして染色するまで4−8℃で保存した。
In situ immunostaining procedure : The medium was aspirated from the culture vessels (T-type or rotary culture bottles) using vacuum. Next, the culture vessel was washed three times with PBS supplemented with 1% BSA. After a final wash with PBS, a fixer consisting of 5% acetic acid, 5% water and 90% methanol was added to the culture vessel and allowed to contact the entire surface for 15-30 minutes. Next, methanol was sucked from the culture vessel using vacuum. Then, the culture vessel was washed three more times with PBS.
Stored at 4-8 ° C. until overlaying and staining the BS.

【0082】 定着させた瓶の免疫染色を二抗体法によって実施した。先ず、1%のBSAを
含むPBSに1/500に希釈したヤギ抗水痘抗血清2−3mlを培養容器に添
加し、T型培養瓶の増殖表面全体及び回転瓶の一辺に沿った3−4cm幅の帯域
の表面を被覆した。次に容器を揺動台に載せ、室温で1−2時間静かに揺動させ
て第一抗体を結合させた。培養容器をPBSで3回洗浄して未結合の抗体を除去
し、1/500に希釈した抗ヤギ抗体3mlを添加した。容器を再び静かに揺動
させながら室温で30−45分間インキュベートした。次にPBSで3回洗浄し
て未結合の抗体を除去した。次いで、各培養容器に10mlのペルオキシダーゼ
基質溶液を添加し、感染細胞巣が出現するまで容器を37℃でインキュベートし
た。次に、真空を利用してペルオキシダーゼ溶液を容器から吸引し、容器を再度
PBSで3回洗浄した。染色した領域をPBSオーバーレイの下に維持し、容器
を4−8℃で保存した。倍率10倍の顕微鏡で感染巣を観察した。
The fixed bottles were immunostained by the two-antibody method. First, 2-3 ml of goat anti-varicella antiserum diluted 1/500 in PBS containing 1% BSA was added to the culture vessel, and the entire growth surface of the T-type culture bottle and 3-4 cm along one side of the rotating bottle were added. The surface of the width zone was coated. Next, the container was placed on a rocking table, and rocked gently for 1-2 hours at room temperature to bind the first antibody. The culture vessel was washed three times with PBS to remove unbound antibody, and 3 ml of anti-goat antibody diluted 1/500 was added. The container was incubated again for 30-45 minutes at room temperature with gentle rocking. Next, it was washed three times with PBS to remove unbound antibody. Then, 10 ml of peroxidase substrate solution was added to each culture vessel and the vessels were incubated at 37 ° C. until infected cell foci appeared. Next, the peroxidase solution was aspirated from the container using vacuum and the container was again washed three times with PBS. The stained area was kept under the PBS overlay and the containers were stored at 4-8 ° C. The infected foci were observed with a microscope at a magnification of 10 times.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

この特許出願は少なくとも1つのカラー図面を含む。(1つ以上の)カラー図
面のコピーは、特許庁に料金を添えて申請すれば入手できる。
This patent application contains at least one color drawing. Copies of the color drawing (s) may be obtained by applying to the Patent Office for a fee.

【図1】 図1Aは回転瓶の概略図、図1Bはシミュレーションに使用した計算グリッド
の概略図である。
FIG. 1A is a schematic diagram of a rotating bottle, and FIG. 1B is a schematic diagram of a calculation grid used in a simulation.

【図2】 図2Aは粒子イメージング速度測定法によって測定した瓶の中央面の速度場、
図2Bは有限要素結果。瓶の中央面の速度場。
FIG. 2A is a velocity field at the center plane of the bottle measured by particle imaging velocimetry;
FIG. 2B is a finite element result. Velocity field on the center plane of the bottle.

【図3】 定常流状態にある瓶の中央面の流れの計算流線を示す。FIG. 3 shows a calculated streamline of the flow on the center plane of the bottle in a steady flow state.

【図4】 流れ場に配置された鉛直線の展開を示す。図4Aは初期状態、図4B−4Eは
それぞれ、初期状態から瓶がそれぞれ4、8、16及び32回転した後の線を示
す。
FIG. 4 shows the development of a vertical line arranged in a flow field. 4A shows the initial state, and FIGS. 4B-4E show the lines after the bottle has rotated 4, 8, 16 and 32, respectively, from the initial state.

【図5】 流れ視覚化実験の初期状態。端効果が無効になるように蛍光染料を瓶の中央で
軸方向に配置した。
FIG. 5 is an initial state of a flow visualization experiment. The fluorescent dye was placed axially in the center of the bottle so that the edge effect was nullified.

【図6】 流れ場に配置された鉛直線の展開の実験的検証。FIG. 6 is an experimental verification of deployment of a vertical line arranged in a flow field.

【図7】 有限要素結果。瓶の軸に沿って離間した複数の鉛直面における速度場。FIG. 7 Finite element results. Velocity fields in multiple vertical planes spaced along the axis of the bottle.

【図8】 有限要素結果。流体の上面近傍の水平面の速度場。FIG. 8 Finite element results. Horizontal velocity field near the top surface of the fluid.

【図9】 瓶の内部の種々の位置から出発する受動トレーサー粒子の路線。FIG. 9: Passive tracer particle routes starting from various locations inside the bottle.

【図10】 流れに配置された沈降速度Vs=0.05Uの6個の粒子の路線。FIG. 10: Route of six particles arranged in the stream with sedimentation velocity Vs = 0.05 U.

【図11】 流れに配置された沈降速度0.06Uの粒子の路線の実験による検証。FIG. 11: Experimental verification of the path of 0.06 U sedimentation velocity particles placed in a stream.

【図12】 最初に瓶の中央鉛直断面に均等に分布された粒子の沈降速度Vs=0.02U 、0.05U、0.1U及び0.2Uにそれぞれ対応する粒子の最終位置。FIG. 12: Final positions of the particles corresponding to the sedimentation velocities Vs = 0.02U, 0.05U, 0.1U and 0.2U, respectively, of the particles evenly distributed in the central vertical section of the bottle at first.

【図13】 瓶の20回転後の(図13A)Vs=0.02U、(図13B)0.05U、 (図13C)0.1U及び(図13D)0.2Uにそれぞれ対応する粒子の初期
位置に対する粒子の滞留時間の輪郭プロット。この図の色の濃青色から赤色の範
囲は滞留時間0から無限大に対応する。
FIG. 13: Initial values of particles corresponding to Vs = 0.02 U, (FIG. 13B) 0.05 U, (FIG. 13C) 0.1 U and (FIG. 13D) 0.2 U after 20 rotations of the bottle, respectively. Contour plot of particle residence time versus position. The range of dark blue to red colors in this figure corresponds to a residence time of 0 to infinity.

【図14】 種々の沈降速度における流れの中の懸濁粒子の数を時間の関数として示す。FIG. 14 shows the number of suspended particles in a stream at various settling speeds as a function of time.

【図15】 上清中に残留している細胞の割合を回転瓶の回転速度の関数として示す。FIG. 15 shows the percentage of cells remaining in the supernatant as a function of the rotation speed of the spinning bottle.

【図16】 細胞単層上の感染巣の相対量を回転速度の関数として示す。FIG. 16 shows the relative amount of foci on a cell monolayer as a function of rotation speed.

【図17】 低回転速度の場合の細胞単層上の感染巣の相対量を回転速度の関数として示す
FIG. 17 shows the relative amount of foci on a cell monolayer at low rotation speed as a function of rotation speed.

【図18】 細胞増殖速度及び最終細胞密度を回転速度の関数として示す。FIG. 18 shows cell growth rate and final cell density as a function of spin rate.

【図19】 種々の回転周期における流れの中の懸濁粒子の数を時間の関数として示す。全
部のグラフで同一沈降速度Vs=0.003Uを使用した。
FIG. 19 shows the number of suspended particles in a stream as a function of time at various rotation cycles. The same sedimentation velocity Vs = 0.003 U was used in all graphs.

【図20】 揺動運動の導入による混合増進を試験するために使用した実験装置。FIG. 20: Experimental apparatus used to test mixing enhancement by introducing rocking motion.

【図21a】 軸方向混合に対する揺動の効果。図21A−21Cはそれぞれ0、32及び6
4回転後の揺動非使用の軸方向混合を示す。
FIG. 21a shows the effect of rocking on axial mixing. 21A-21C are 0, 32 and 6, respectively.
7 shows axial mixing without swinging after four rotations.

【図21b】 軸方向混合に対する揺動の効果。図21D−21Fは12.047゜の揺動及
び1揺動あたり1.6回の回転を伴うときのそれぞれ0、32及び64回転後の
軸方向混合を示す。
FIG. 21b: Effect of rocking on axial mixing. FIGS. 21D-21F show axial mixing after 0, 32, and 64 rotations, respectively, with 12.047 ° rocking and 1.6 rotations per rocking.

【図21c】 軸方向混合に対する揺動の効果。図21G−21Iは12.047゜の揺動及
び1揺動あたり3.2回の回転を伴うときのそれぞれ0、32及び64回転後の
軸方向混合を示す。
FIG. 21c: Effect of rocking on axial mixing. FIGS. 21G-21I show the axial mixing after 0, 32 and 64 rotations, respectively, with 12.047 ° rocking and 3.2 rotations per rocking.

【図22】 揺動運動を導入し得るローラ保持機。FIG. 22 shows a roller holding machine capable of introducing a swinging motion.

【図23】 (図23A)回転瓶及び(図23B)ローラに設けられた揺動運動を導入する
突起。
FIG. 23A (FIG. 23A) Protrusions on the rotatable bottle and (FIG. 23B) for introducing a rocking movement provided on the rollers.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成11年10月25日(1999.10.25)[Submission date] October 25, 1999 (1999.10.25)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 9727128.2 (32)優先日 平成9年12月22日(1997.12.22) (33)優先権主張国 イギリス(GB) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CN,CU,CZ,EE,GD,GE,H R,HU,ID,IL,IS,JP,KG,KR,KZ ,LC,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MK, MN,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,US ,UZ,VN,YU (71)出願人 ラトガーズ、ザ・ステイト・ユニバーシテ イ・オブ・ニユー・ジヤージー アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 08903、ニユー・ブランズウイツク、サマ ーセツト・ストリート、オールド・クイー ンズ(番地なし) (72)発明者 ブランブル,ジヨーイ・エル アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126 (72)発明者 シアールズ,ジエイムズ・エイ アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126 (72)発明者 ムツツイオ,フエルナンド・ジエイ アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 08903、ニユー・ブランズウイツク、サマ ーセツト・ストリート、オールド・クイー ンズ(番地なし) Fターム(参考) 4B065 BC08 BC18 BC26 CA44 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (31) Priority claim number 972718.2 (32) Priority date December 22, 1997 (December 22, 1997) (33) Priority claim country United Kingdom (GB) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM) , AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CN, CU, CZ, EE, GD, GE , HR, HU, ID, IL, IS, JP, KG, KR, KZ, LC, LK, LR, LT, LV, MD, MG, MK, MN, MX, NO, NZ, PL, RO, RU, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, US, UZ, VN, YU (71) Applicant Rutgers, The State University of New Jersey New Jersey, United States of America 08903, New Brunswick, Somerset Street, Old Queens (no address) (72) Inventor Bramble, Gijoy El, United States, New Jersey 07065, Lowway, East Lincoln Avenue 126 (72) Inventor Sears, The Ames A United States, New Jersey 07065, Lowway, East Linker Avenue 126 (72) Inventors Muttuio, Fernando Jei United States, New Jersey 08903, New Brunswick, Somerset Street, Old Queens (no address) F-term (reference) 4B065 BC08 BC18 BC26 CA44

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御された軸方向流の撹乱、交差方向流の撹乱または軸方向
及び交差方向の双方の流れの撹乱を回転瓶内の回転混合に導入することから成る
回転瓶内の材料の混合増進方法。
1. The method of claim 1, further comprising introducing controlled axial flow disturbances, cross-direction flow disturbances, or both axial and cross-direction flow disturbances into the rotational mixing in the rotary bottle. Mixed enhancement method.
【請求項2】 制御された軸方向流の撹乱が鉛直方向の揺動運動と水平軸に
沿った回転瓶の定速回転との組合せによって導入されることを特徴とする請求項
1に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
2. The method according to claim 1, wherein the controlled axial flow disturbance is introduced by a combination of a vertical oscillating motion and a constant rotation of the rotatable bottle along a horizontal axis. A method for enhancing mixing of materials in a rotating bottle.
【請求項3】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラの揺動によって
生じることを特徴とする請求項2に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
3. The method according to claim 2, wherein the oscillating movement is caused by oscillating rollers that drive the rotation of the rotatable bottle.
【請求項4】 揺動運動が、約0度から約+10度または−10度までの揺
動角度、及び、約0−約31.4の揺動対回転の頻度によって規定されることを
特徴とする請求項3に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
4. The oscillating motion is defined by an oscillating angle from about 0 degrees to about +10 degrees or -10 degrees and a frequency of about 0 to about 31.4 oscillating versus rotating. The method for enhancing the mixing of materials in a rotary bottle according to claim 3.
【請求項5】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラに複数の突起を
設けることによって生じることを特徴とする請求項2に記載の回転瓶内の材料の
混合増進方法。
5. The method according to claim 2, wherein the oscillating motion is caused by providing a plurality of protrusions on a roller for driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項6】 揺動運動が、回転瓶に複数の突起を設けることによって生じ
ることを特徴とする請求項2に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
6. The method according to claim 2, wherein the oscillating movement is caused by providing a plurality of projections on the rotatable bottle.
【請求項7】 制御された交差方向流の撹乱が、時間依存性回転速度を使用
することによって導入されることを特徴とする請求項1に記載の回転瓶内の材料
の混合増進方法。
7. The method of claim 1, wherein the controlled cross-flow disturbance is introduced by using a time-dependent rotational speed.
【請求項8】 回転速度が、瓶の回転数の約0.01−約10倍の範囲で変
化することを特徴とする請求項7に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
8. The method according to claim 7, wherein the rotation speed varies in a range of about 0.01 to about 10 times the rotation number of the bottle.
【請求項9】 回転速度が、時間依存性頻度で連続的または不連続的に変化
することを特徴とする請求項7に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
9. The method according to claim 7, wherein the rotation speed changes continuously or discontinuously with a time-dependent frequency.
【請求項10】 制御された交差方向流の撹乱が、瓶の回転方向を反転させ
ることによって導入されることを特徴とする請求項1に記載の回転瓶内の材料の
混合増進方法。
10. The method of claim 1, wherein the controlled cross flow disturbance is introduced by reversing the direction of rotation of the bottle.
【請求項11】 回転方向が、回転瓶の回転数の約0.01−約3倍の範囲
で変化することを特徴とする請求項10に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法
11. The method according to claim 10, wherein the direction of rotation changes in the range of about 0.01 to about 3 times the number of rotations of the rotary bottle.
【請求項12】 回転方向が、時間依存性頻度で連続的または不連続的に変
化することを特徴とする請求項10に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
12. The method according to claim 10, wherein the direction of rotation changes continuously or discontinuously with a time-dependent frequency.
【請求項13】 制御された軸方向流及び交差方向流の撹乱が、揺動運動と
時間依存性回転速度との組合せによって導入されることを特徴とする請求項1に
記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
13. The rotary bottle according to claim 1, wherein controlled axial and cross-flow disturbances are introduced by a combination of oscillating motion and time-dependent rotational speed. How to improve the mixing of materials.
【請求項14】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラの揺動によっ
て生じることを特徴とする請求項13に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
14. The method according to claim 13, wherein the oscillating movement is caused by oscillating rollers that drive the rotation of the rotatable bottle.
【請求項15】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラに突起を設け
ることによって生じることを特徴とする請求項13に記載の回転瓶内の材料の混
合増進方法。
15. The method according to claim 13, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on a roller for driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項16】 揺動運動が、回転瓶に突起を設けることによって生じるこ
とを特徴とする請求項13に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
16. The method according to claim 13, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on the rotatable bottle.
【請求項17】 揺動運動が、約0度から約+10度または−10度までの
揺動角度、及び、約0から約31.4の揺動対回転の頻度によって規定され、時
間依存性回転速度が回転瓶の回転速度の約0.01−約10倍の頻度で変化した
ことを特徴とする請求項13に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
17. The oscillating motion is defined by an oscillating angle from about 0 degrees to about +10 degrees or -10 degrees and a frequency of oscillating versus rotation from about 0 to about 31.4, and is time dependent. 14. The method of claim 13, wherein the rotation speed changes at a frequency of about 0.01 to about 10 times the rotation speed of the jar.
【請求項18】 揺動速度及び回転速度が時間依存性頻度で連続的または不
連続的に変化することを特徴とする請求項17に記載の回転瓶内の材料の混合増
進方法。
18. The method according to claim 17, wherein the swing speed and the rotation speed change continuously or discontinuously with a time-dependent frequency.
【請求項19】 軸方向及び交差方向の流れの制御された撹乱が揺動運動と
時間依存性回転速度との組合せによって導入されることを特徴とする請求項1に
記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
19. The material in a rotary bottle according to claim 1, wherein the controlled disturbance of the axial and cross-flow is introduced by a combination of oscillating movement and time-dependent rotational speed. How to improve mixing.
【請求項20】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラの揺動によっ
て生じることを特徴とする請求項19に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
20. The method according to claim 19, wherein the oscillating movement is caused by oscillating rollers driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項21】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラに突起を設け
ることによって生じることを特徴とする請求項19に記載の回転瓶内の材料の混
合増進方法。
21. The method according to claim 19, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on a roller for driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項22】 揺動運動が、回転瓶に突起を設けることによって生じるこ
とを特徴とする請求項19に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
22. The method according to claim 19, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on the rotatable bottle.
【請求項23】 揺動運動が約0度から約+10度または−10度までの揺
動角度、及び、約0から約31.4の揺動対回転の頻度によって規定され、時間
依存性方向が回転瓶の回転数の約0.01−約3倍の頻度で変化することを特徴
とする請求項19に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
23. The oscillating motion is defined by an oscillating angle from about 0 degrees to about +10 degrees or -10 degrees and a frequency of oscillating versus rotation from about 0 to about 31.4, and the time-dependent direction. 20. The method of claim 19, wherein f changes at a frequency of about 0.01 to about 3 times the number of revolutions of the jar.
【請求項24】 揺動速度及び回転方向が時間依存性頻度で連続的または不
連続的に変化することを特徴とする請求項23に記載の回転瓶内の材料の混合増
進方法。
24. The method according to claim 23, wherein the swing speed and the rotation direction change continuously or discontinuously with a time-dependent frequency.
【請求項25】 軸方向及び交差方向の流れの制御された撹乱が揺動運動と
時間依存性回転速度と時間依存性回転方向との組合せによって導入されることを
特徴とする請求項1に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
25. The method according to claim 1, wherein the controlled disturbance of the axial and cross-directional flow is introduced by a combination of oscillating motion, time-dependent rotational speed and time-dependent rotational direction. Method of mixing and improving the materials in the rotating bottle.
【請求項26】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラの揺動によっ
て生じることを特徴とする請求項25に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
26. The method according to claim 25, wherein the oscillating movement is caused by oscillating rollers driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項27】 揺動運動が、回転瓶の回転を駆動するローラに突起を設け
ることによって生じることを特徴とする請求項25に記載の回転瓶内の材料の混
合増進方法。
27. The method according to claim 25, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on a roller for driving the rotation of the rotatable bottle.
【請求項28】 揺動運動が、回転瓶に突起を設けることによって生じるこ
とを特徴とする請求項25に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
28. The method according to claim 25, wherein the oscillating movement is caused by providing a projection on the rotatable bottle.
【請求項29】 揺動運動が、約0度から約+10度または−10度までの
揺動角度及び約0から約31.4の揺動対回転の頻度によって規定され、時間依
存性回転方向が回転瓶の回転数の約0.01−約3倍の頻度で変化し、回転速度
が回転瓶の回転数の約0.01−約10倍の頻度で変化することを特徴とする請
求項25に記載の回転瓶内の材料の混合増進方法。
29. The oscillating motion is defined by an oscillating angle from about 0 degrees to about +10 degrees or -10 degrees and a frequency of oscillating pair rotations from about 0 to about 31.4, and a time-dependent rotational direction. Wherein the rotation speed changes at a frequency of about 0.01 to about 3 times the rotation speed of the rotary bottle, and the rotation speed changes at a frequency of about 0.01 to about 10 times the rotation speed of the rotary bottle. 26. The method for enhancing mixing of materials in a rotary bottle according to 25.
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