JP2018011530A - 分離装置、培養装置および分離方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、平膜エレメントを培養槽の中ほどに配置する旨記載(図示)されている。
さらに、特許文献2には、液体回収空間に1以上の静止した垂直に配向したバッフルを配置して液体回収空間中の液体運動を衰えさせ、かくして細胞が内部に面したスピンフィルタ表面に集合するのを実質上防止する旨記載されている。また、この特許文献2には、タンパク質破片が外部に面したフィルタ表面に集合する傾向を最小にするために、スピンフィルタは、培養容器内容物を攪拌するインペラと反対の方向に回転させる旨記載されている。
また、特許文献1に記載されているように、平膜エレメントを培養槽の中ほどに配置させると、平膜エレメントが障害となって培養液の攪拌が十分に行われず、ろ過面の洗浄効果が十分に得られない。従って、特許文献1に記載されている発明には、ろ過面の洗浄効果が十分に得られず、ろ過フィルタが目詰まりするおそれがある。
本実施形態に係る分離装置、培養装置および分離方法は、例えば、医薬品等の主原料となる物質を生産する細胞を培養する際に適用することができる。本実施形態において生産対象となる物質としては、例えば、抗体や酵素等のタンパク質、低分子化合物および高分子化合物等の生理活性物質が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、培養対象の細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、細菌、酵母、真菌および藻類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。特に、本実施形態に係る分離装置、培養装置および分離方法は、抗体や酵素等のタンパク質を生産する動物細胞を培養する場合に好適に適用できる。なお、培養液は、培養する細胞に応じて適宜調製したものや市販されているものを用いることができ、特定のものに限定されない。
(分離方法および分離装置)
本実施形態に係る分離方法は、培養槽内で培養液を攪拌して攪拌流を生じさせつつ、培養槽内における攪拌流の最大流速から70%以内の領域に設けられた、攪拌流に対してろ過面が平行となるろ過フィルタで培養液から液分を分離する、というものである。
この分離方法は、以下に説明する本実施形態に係る分離装置により好適に実施される。以下、本実施形態に係る分離装置を説明することにより本実施形態に係る分離方法の説明に代える。
図1に示すように、本実施形態に係る分離装置1は、攪拌翼2と、ろ過フィルタ3と、を有している。
攪拌翼2は、培養槽4内に設けられており、培養液5を攪拌して攪拌流Aを生じさせ、培養槽4内の培養液5を均一に混合する。図1に示すように、攪拌翼2は攪拌軸6の一端に取り付けられており、攪拌軸6の他端は図示しない駆動用モータと接続されている。つまり、攪拌翼2は駆動用モータが駆動して回転し、攪拌軸6を介してその回転力を攪拌翼2に伝えることで培養液5を攪拌する。攪拌翼2は、攪拌して生じた攪拌流Aが垂直な方向に循環させることができるもの、具体的には、攪拌流Aが培養槽2の壁面に沿って上昇し、攪拌軸6に沿って下降させることができるものを好適に用いることができる。この攪拌流Aの流れは、膜表面に付着している付着物に対してせん断力を生じさせて付着物を除去し、目詰まりを防止できる。このような攪拌翼2としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社製スーパーミックスHS−600系攪拌翼などを用いることができる。
ろ過フィルタ3は、培養槽4内においてろ過面31が攪拌流Aと平行に設けられており、当該ろ過面31から培養液5の液分を分離する。ろ過面31から分離された液分には、細胞培養の過程で生じた細胞生育阻害物質である乳酸やアンモニアなどが含まれている。すなわち、ろ過フィルタ3は、培養液5からこれらの細胞生育阻害物質を除去するので、細胞の生育・増殖が阻害されるのを防止することができる。なお、ろ過フィルタ3は、図1に示すように、攪拌流Aに対して垂直な方向Bにろ過面31から培養液5の液分を分離するのが好ましい。このようにすると、ろ過フィルタ3の目詰まりを生じ難くすることができる。
ここで、他の実施形態に係る分離装置について説明する。
図2は、他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。なお、図2に示す分離装置1Aは、設けられている攪拌翼2の種類と、ろ過フィルタ3の取り付けられている箇所とが、図1に示す分離装置1と相違している。図2に示す分離装置1Aにおけるその他の構成は図1に示す分離装置1と同様である。従って、これらの間で同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図3および図4は、他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
図3に示す分離装置1Bは、ろ過フィルタ3が、培養槽4の側壁部41に、周方向に回転可能に設けられている点と、ろ過フィルタ3が、支持部材8によって攪拌軸6と一体的に固定されている点が、図1に示す分離装置1と相違している。図3に示す分離装置1Bにおけるその他の構成は図1に示す分離装置1と同様である。従って、これらの間で同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
このような構成としているので、図3に示す分離装置1Bは、攪拌軸6の回転によって、攪拌翼2とともにろ過フィルタ3が培養槽4の周方向に回転する。従って、図3に示す分離装置1Bは、ろ過フィルタ3が回転しているので、ろ過面31に培養細胞がより付着し難いものとなる。
次に、本実施形態に係る培養装置について説明する。
図5は、本実施形態に係る培養装置の構成を説明する概略構成図である。
なお、図5に示す培養装置10は、図1に示す分離装置1を適用した例を図示しているが、分離装置1に替えて図2から図4に示す分離装置1A〜1Cを適用できることは言うまでもない。
図5に示すように、培養装置10は、培養槽4と、攪拌翼2と、ろ過フィルタ3と、回収容器11と、添加装置14と、を有している。そして、この培養装置10は、分離装置1と同様、ろ過フィルタ3が、培養槽4内における攪拌流Aの最大流速から70%以内の領域71、好ましくは攪拌流Aの最大流速となる領域72に設けられている。培養槽4、攪拌翼2、およびろ過フィルタ3については詳述しているので、その説明は省略する。
ろ過フィルタ3と回収容器11とは、例えば、フレキシブルチューブなどの配管12で接続されている。当該配管12の任意の箇所に吸引ポンプや蠕動式輸液装置などの輸液装置13が設けられており、輸液装置13を作動させて配管12内を負圧とすることでろ過フィルタ3による培養液5の液分のろ過を促進している。
また、本実施形態に係る培養装置10は、培養液5の性状を計測する計測手段16を具備しており、培養液の溶存酸素濃度、溶存炭酸ガス濃度、pH、温度、アンモニア濃度、乳酸濃度、グルタミン濃度等の計測値を得る。なお、計測手段16は、計測対象ごとに計測器を設け得るものであるが、図5では1つにまとめて示している。
さらに、本実施形態に係る培養装置10は、培養液5の液面と培養液5中に配置された散気手段(図示せず)を有しており、培養に必要な酸素は、散気手段を介して液中に供給される。
実施例として、図1に示す分離装置1を適用した図5に示す培養装置10を用いて細胞を培養し、所定の培養期間における生細胞数を測定した。また、比較例として、従来の培養装置、すなわちろ過フィルタを設けていない一般的な培養槽を用いて通常の回分培養を行い、同様に生細胞数を測定した。
培養にはIscove’s Modified Dulbecco’s Medium(IMDM培地)に5%濃度になるようにFetal bovine serum(FBS)を添加した培地を用いた。
培養装置は内径150mm、培養容積5Lのガラス製円筒型培養槽を用いた。加温用ラバーヒータ、マグネット駆動式撹拌翼、温度測定電極、pH電極、DO電極およびこれらを計測して調節する制御装置が接続されている。
液中通気用に平均細孔径100μmの焼結金属製スパージャを組み込み、培養液に通気した。
培養液のpHは、培養槽気相部に供給する混合ガス(空気、窒素、酸素、炭酸ガス)中の炭酸ガス濃度を増減させて自動で調節した。
また、培養液の温度は37℃に調節した。培養液が酸性化した場合には濃度2%の水酸化ナトリウム溶液を注入して調節した。
溶存酸素濃度については、液面気相部および液中に供給するガスの酸素分圧を増減して調節した。
撹拌翼は、撹拌翼を取り付けた攪拌軸を直結した駆動用モータを用いて100rpm(回転/分)の回転速度で回転させた。
ろ過フィルムで分離した培養液の液分は回収容器に収容した。また、回収した液分と同量の前記培地を添加装置により添加した。
図6に示すように、実施例に係る分離装置を適用した培養装置は、培養細胞の増殖において良好な培養結果を示した(図6中、実線)。
一方、比較例に係る培養装置は、培養液中に蓄積するアンモニアが生体細胞の増殖を阻害する濃度に達した時点で細胞の増殖が抑制された(図6中、破線)。
以上のように、実施例に係る培養装置(分離装置)は、アンモニア等の細胞生育増殖阻害物質を除去することで、長期間の連続培養を継続することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
培養終了後、ろ過フィルタの目詰まりの有無を確認したところ、実施例に係る培養装置(分離装置)のろ過フィルムは目詰まりしていなかった。
2 攪拌翼
3 ろ過フィルタ
31 ろ過面
4 培養槽
41 側壁部
5 培養液
6 攪拌軸
71 攪拌流の最大流速から70%以内の領域
72 攪拌流の最大流速となる領域
A 攪拌流
Claims (13)
- 培養槽内に設けられ、培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、
前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、を有し、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から70%以内の領域に設けられていることを特徴とする分離装置。 - 請求項1において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速となる領域に設けられていることを特徴とする分離装置。 - 請求項1において、
前記ろ過フィルタは、前記攪拌流に対して垂直な方向に、前記ろ過面から前記液分を分離することを特徴とする分離装置。 - 請求項1において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部および前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸の周囲のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする分離装置。 - 請求項1において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする分離装置。 - 請求項1において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸とは別個に設けられた、前記ろ過フィルタを前記培養槽の周方向に回転させることのできる回転部材と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする分離装置。 - 培養液を培養する培養槽と、
前記培養槽内に設けられ、前記培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、
前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、
前記ろ過フィルタと接続されており、前記分離した液分を回収する回収容器と、
前記培養槽と接続されており、前記分離した液分と同量の補給液を前記培養槽内に添加する添加装置と、
を有し、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から70%以内の領域に設けられていることを特徴とする培養装置。 - 請求項7において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速となる領域に設けられていることを特徴とする培養装置。 - 請求項7において、
前記ろ過フィルタは、前記攪拌流に対して垂直な方向に、前記ろ過面から前記液分を分離することを特徴とする培養装置。 - 請求項7において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部および前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸の周囲のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする培養装置。 - 請求項7において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする培養装置。 - 請求項7において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸とは別個に設けられた、前記ろ過フィルタを前記培養槽の周方向に回転させることのできる回転部材と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする培養装置。 - 培養槽内で培養液を攪拌して攪拌流を生じさせつつ、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から70%以内の領域に設けられた、前記攪拌流に対してろ過面が平行となるろ過フィルタで前記培養液から液分を分離することを特徴とする分離方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020054313A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 佐竹化学機械工業株式会社 | 撹拌培養装置 |
CN115895887A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-04-04 | 成都康华生物制品股份有限公司 | 流感疫苗的生产装置、方法及流感疫苗 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62160103A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-16 | Keinosuke Isono | 濾過分離装置 |
JPS63148200U (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-29 | ||
JPH03505041A (ja) * | 1989-03-17 | 1991-11-07 | バクスター インターナシヨナル インコーポレーテツド | 懸濁細胞培養系から実質上細胞のない培養培地を除去するためのスピンフィルター |
JPH0595778A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 撹拌機を装備した多孔質分離膜一体型培養器 |
JPH06510205A (ja) * | 1992-01-17 | 1994-11-17 | アプライド リサーチ システムス エーアールエス ホールディング エヌ.ブイ. | バイオマス粒子の生育方法および装置 |
JPH06319895A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Sharp Corp | 一槽式洗濯機 |
JP2003340249A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-12-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 濾過装置 |
JP2007268494A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Ebara Corp | ろ過装置及びその運転方法 |
JP2008206430A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Toray Ind Inc | 平膜エレメントおよび生物反応槽 |
WO2008156124A1 (ja) * | 2007-06-19 | 2008-12-24 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | 免疫グロブリン1量体の分離方法 |
JP2009136246A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 細胞分離装置、培養装置及び細胞分離方法 |
JP2015053892A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 半連続培養装置 |
-
2016
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62160103A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-16 | Keinosuke Isono | 濾過分離装置 |
JPS63148200U (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-29 | ||
JPH03505041A (ja) * | 1989-03-17 | 1991-11-07 | バクスター インターナシヨナル インコーポレーテツド | 懸濁細胞培養系から実質上細胞のない培養培地を除去するためのスピンフィルター |
JPH0595778A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 撹拌機を装備した多孔質分離膜一体型培養器 |
JPH06510205A (ja) * | 1992-01-17 | 1994-11-17 | アプライド リサーチ システムス エーアールエス ホールディング エヌ.ブイ. | バイオマス粒子の生育方法および装置 |
JPH06319895A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Sharp Corp | 一槽式洗濯機 |
JP2003340249A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-12-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 濾過装置 |
JP2007268494A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Ebara Corp | ろ過装置及びその運転方法 |
JP2008206430A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Toray Ind Inc | 平膜エレメントおよび生物反応槽 |
WO2008156124A1 (ja) * | 2007-06-19 | 2008-12-24 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | 免疫グロブリン1量体の分離方法 |
JP2009136246A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 細胞分離装置、培養装置及び細胞分離方法 |
JP2015053892A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 半連続培養装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020054313A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 佐竹化学機械工業株式会社 | 撹拌培養装置 |
JP7280679B2 (ja) | 2018-10-04 | 2023-05-24 | 佐竹マルチミクス株式会社 | 撹拌培養装置 |
CN115895887A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-04-04 | 成都康华生物制品股份有限公司 | 流感疫苗的生产装置、方法及流感疫苗 |
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Publication number | Publication date |
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