JP2022013445A

JP2022013445A - バイオリアクター、バイオリアクターの製造方法、および、バイオリアクターに用いられる使い捨てバッグ

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Publication number: JP2022013445A
Application number: JP2020116008A
Authority: JP
Inventors: 好一加藤; Koichi Kato
Original assignee: Satake Multimix Corp
Current assignee: Satake Multimix Corp
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2040-07-03
Also published as: JP6817677B1

Abstract

【課題】従来のＳＵＳ製のバイオリアクターは滅菌設備に費用がかかり、また、シングルユースバイオリアクターも高価であるという問題点があった。【解決手段】本発明のバイオリアクターは、開口部を有する、内容物が容れられる使い捨てバッグと、該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなる。また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌である。また、前記バッグを固定するための収納容器を更に有する。また、前記蓋設備は、ステンレス製である。【選択図】図１

Description

本発明は、バイオリアクター、特に、微生物やカビ系培養を行うバイオリアクターに関するものである。

例えば、培養容器内で撹拌しながら微生物やカビ系培養を行うバイオリアクター（生物反応装置）に関して、このバイオリアクターを構成する撹拌培養容器や、これに付帯する撹拌翼や配管などのバイオリアクター設備は、主にステンレス（ＳＵＳ）製が用いられている。

このステンレス製バイオリアクターの滅菌方法は、高温スチーム滅菌（ＳＩＰ）と、薬液洗浄滅菌（ＣＩＰ）が一般的であり、そして、スチームの運用には、圧力容器が必要となる。

更に、コンタミを防ぐため、全ＳＵＳ配管内の滅菌も必要であり、スチームをはじめ、様々なユーティリティが求められ、バイオリアクター以外に、様々な設備が必要となる。

このため、培養装置のコストが嵩み、運用も面倒な作業が多く、操作ミスのリスクも高かった。

そのため、動物細胞培養などでは、これらの問題を解決し、上記のようなユーティリティの無い簡素な部屋でも運用が可能なシングルユースバイオリアクターが製品化され、一般的となっている。

このシングルユースバイオリアクターは、ＳＵＳ製タンクを持たずに、柔軟素材の可撓性のある合成樹脂製（ポリエチレンなどのプラスチック製、エラストマー製）の使い捨て（シングルユース）バッグなどの可撓性バッグが用いられ、このバッグ内にバイオリアクター設備が、前記バッグに一体化して設けられ、全体が使い捨てになる。

そして、このバッグを事前に滅菌（γ滅菌）し、バッグ内の密閉を保つ構造とした使い捨てとすることで、ＳＵＳ製リアクターの様な複雑な構造や滅菌システムの構築が必要なくなる。

また、バッグに設けられた配管も柔軟素材のチューブで無菌接続が可能となり、コンタミリスクの低減と共に、運用も非常に楽になった。

例えば、シングルユースバイオリアクターとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２０１６－２１２０１７号公開公報第２図

しかしながら、このような使い捨ての密閉バイオリアクターは非常に高価であり、生産物の付加価値が高いものであれば採算が採れるが、生産物の付加価値が低く、ローコスト・大量生産が求められる微生物やカビ系培養での運用は困難であった。

また、メーカーがバイオ事業に新規参入する場合、最終生産容量が数十トン～２００トンとなるＰＩＬＯＴ検討に多額の開発費が必要となり、ＳＵＳ設備に対する投資がネックとなっていた。

本発明は、低コストで微生物系及びカビ系培培養と可能とするＰＩＬＯＴシングルユースバイオリアクターを提供するものである。

前記の目的を達成すべく、本発明のバイオリアクターは、開口部を有する、内容物が容れられる使い捨てバッグと、該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。

また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であることを特徴とする。

また、前記バッグを固定するための収納容器を更に有することを特徴とする。

また、前記蓋設備は、ステンレス製であることを特徴とする。

また、本発明のバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグは、密閉部材により、開口部が密閉して塞がれた、内容物が容れられる使い捨てバッグよりなり、前記密閉部材は、前記バッグの開口部に再使用される蓋設備が密閉して固定される際に、取り除かれ、前記蓋部材が前記バッグに固定された後に、前記バッグ内が滅菌されることを特徴とする。

また、本発明のバイオリアクターの製造方法は、上端開口部に密閉部材が密閉して塞がれた、内容物が容れられる使い捨てバッグから、前記密閉部材を取り外し、前記バッグの上端を開口する第一の工程と、前記開口したバッグの上端開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程と、前記密閉されたバッグ内を滅菌手段により滅菌する第三の工程とよりなり、前記蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。

また、前記バッグを、該バッグを固定する収納容器に収納する工程を更に有することを特徴とする。

本発明によれば、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。

本発明のバイオリアクターの全体図を示す説明図である。本発明のバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグの説明用縦断面図である。本発明のバイオリアクターの製造方法の説明図である。本発明のバイオリアクターの製造方法の説明図である。本発明のバイオリアクターの製造方法の説明図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

本発明の実施例１を図１～図５によって説明する。

本発明のバイオリアクターは、図１に示すように、微生物やカビ系などの培養物と培養液等からなる内容物が容れられる、上端が開口した袋状の使い捨てバッグ（シングルユースバッグ）１と、前記バッグ１を起立させて収納し、固定する収納容器２と、前記バッグ１の上端の開口部に密閉（気密、液密）して塞いで固定される、滅菌することにより、リユース（再使用）される、例えば、ステンレス製（ＳＵＳ製）の蓋設備３とよりなり、該蓋設備３は、前記バッグ１の上端に密閉して固定される蓋本体４と、該蓋本体４に設けられ、前記バッグ１内に挿入される、前記バッグ１内の内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備５とよりなる。

前記使い捨てバッグ１は、使用前は滅菌済み（例えば、EOG滅菌、γ滅菌）であり、使用後は、洗浄して再使用することはなく破棄され、次の使用には、他の使い捨てバッグ１が新たに設けられ使用される。

該バイオリアクター設備５としては、例えば、前記バッグ１内の内容物を撹拌する、撹拌軸６ａ及び撹拌翼６ｂなどからなるステンレス製の撹拌手段６や、バッグ１内外に液体・気体を供給・排出したり、内容物を加熱・冷却したりするためのステンレス製の配管７や、スパージャーや、バッフル（図示せず）などがある。

また、前記収納容器２は、例えば、上端が開口した、有底筒体からなり、床１３や載置台等に載置や固定され、収納した可撓性のあるバッグ１を固定し、バイオリアクター処理ができるようにする。

前記バッグ１は、上端が開口した、例えば、可撓性のある合成樹脂製の有底筒状の容器であり、該バッグ１の上端開口部は、前記蓋設備３が固定される前の状態においては、図２に示すように、該バッグ１内が汚染されないように、前記バッグ１内に、例えば、気体が封入されて膨らんだ状態で、例えば、滅菌フィルム８などのフィルム状の密閉部材により塞がれて固定され、密閉される。

そして、前記バッグ１の使用時には、該滅菌フィルム８が前記バッグ１から取り除かれ、前記蓋設備３が装着できるようになる。

なお、該バッグ１の上端開口縁１ａ全周には、半径方向外方に延びる鍔部９が形成され、また、前記収納容器２の上端開口縁２ａの全周には、半径方向外方に延びる鍔部１０が形成され、前記バッグ１の鍔部９が、前記収納容器２の鍔部１０と、前記蓋本体４の下面とで挟まれて、前記バッグ１内が密閉されるようになる。

また、前記バッグ１の容量は、例えば、１０Ｌ～２０００Ｌ程度までを対象とするが、製作可能な限り大容量まで対応できる。

また、前記蓋設備３は、滅菌手段により滅菌して、再利用できるようにステンレス（ＳＵＳ）製が好ましいが、蓋設備３が再利用できる金属であれば、特に限定はない。

また、前記蓋本体４には、前記バッグ１内を滅菌するための滅菌手段１１を設ける。該滅菌手段１１としては、例えば、紫外線ランプなどの紫外線照射装置があり、該紫外線照射装置は、例えば、前記蓋本体４を貫通して設け、前記バッグ１内に紫外線を照射できるように形成する。該照射される紫外線は、例えば、深紫外線（波長：200nm～300nm）が好ましく、特に、波長２６５nm付近の深赤外線は、ＤＮＡに吸収されやすく、遺伝子情報を消失する効果が確認されているため、好ましい。

また、前記収納容器２には、前記バッグ１内を滅菌するための滅菌手段１２を設ける。該滅菌手段１２としては、例えば、紫外線ランプなどの紫外線照射装置があり、該紫外線照射装置は、例えば、前記収納容器２の周面や、底面に設け、前記バッグ１内に紫外線を照射できるように形成する。該照射される紫外線は、例えば、深紫外線（波長：200nm～300nm）が好ましく、特に、波長２６５nm付近の深赤外線は、ＤＮＡに吸収されやすく、遺伝子情報を消失する効果が確認されているため、好ましい。

なお、かかる場合、前記バッグ１は、紫外線が通過する材料、または、透明、半透明である。

なお、１４は培養制御装置を示し、該培養制御装置１４は、前記撹拌手段６や、前記配管７内の液体や気体の流動を制御するなどして、前記バッグ１内の内容物の培養を制御する。

なお、前記収納容器２は省略してもよい。

また、前記滅菌手段１１及び滅菌手段１２とは、いずれか一方のみであってもよい。また、前記蓋本体１２や、収納容器２から分離したものでもよい。

次に、本発明のバイオリアクターの製造方法と効果を説明する。

本考案のバイオリアクターは、使用前においては、シングルユースバッグ１と、収納容器２と、蓋設備３とは、別々に設けられている。

前記シングルユースバッグ１は、滅菌済み（例えば、EOG滅菌、γ滅菌）で、低価格なものである。

また、使用前において、該バッグ１には、滅菌フィルム８が装着されている。

そして、バイオリアクターを組み立てるために、まず、前記シングルユースバッグ１から前記滅菌フィルム８を取り外し、上端を開放し、前記収納容器２に挿入し、前記バッグ１の鍔部９を、前記収納容器２の鍔部１０が受けるようにする。

そして、前記蓋設備３を、前記バイオリアクター設備５が前記バッグ１内に入るように挿入し、該蓋本体４の下面外周部と、前記収納容器２の鍔部１０とにより、前記バッグ１の鍔部９を挟み込んで、前記収納容器２の鍔部１０と前記蓋本体４を固定することにより、前記バッグ１と前記蓋設備３とを密閉して固定するようにする。

なお、前記収納容器２を用いない場合には、前記バッグ１の鍔部９と前記蓋本体４とを固定するようにする。

この組立時に、即ち、滅菌フィルムが剥がされた時に、一旦、非滅菌となり、滅菌環境だった前記バッグ１内が汚染される可能性があるが、前記バッグ１と前記蓋設備３とを固定した後に、前記滅菌手段１１、１２により、前記バッグ１内を一定時間紫外線照射して、滅菌を行うようにする。

かかる紫外線照射は、例えば、半日から１日かけて滅菌を行う。

そして、滅菌された前記バッグ１により、前記内容物を培養等使用するようにする。

そして、使用後は、前記バッグ１から蓋設備３を取り外し、前記バッグ１のみ破棄し、バイオリアクター装置５の付帯設備の付いた蓋設備３は、再利用のために滅菌施工処理をした後、新しいバッグ１に取り付け、次の工程等へ移行するようにする。

例えば、使用後は、前記蓋設備３は、昇降装置等により上昇させて、前記バッグ１を取り外し、該昇降装置を洗浄した後、下降させて、新しいバッグ１にシール等により密封するようにする。

なお、前記バッグ１を前記収納容器２に収納するのは、滅菌フィルムを取り外す前であってもよく、または、前記バッグ１に前記蓋設備３を装着した後であってもよい。

本発明によれば、袋状部分のバッグ１のみを使い捨てとし、付帯設備のある蓋設備は、再利用するようにし、バッグ１と蓋設備３との設置時の汚染については、前記紫外線照射により、槽内滅菌を行うことにより、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。

また、使い捨てバッグ１は、単なる袋状で、チューブ等の接続がなく、既に滅菌済み（例えば、EOG滅菌、γ滅菌）で低価格であり、滅菌不要なので、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。

更に、培養準備が簡素化されるため、オペレーターの負荷が軽減される。

また、バイオリアクターの設置場所を選ばず、通常の事務所での運用も可能となり、バイオリアクター以外の設備費が必要ではなくなる。

本発明のバイオリアクターは、医療品関係、食品関係等における撹拌に利用される。

１シングルユースバッグ
１ａ上端開口縁
２収納容器
２ａ上端開口縁
３蓋設備
４蓋本体
５バイオリアクター設備
６撹拌手段
６ａ撹拌軸
６ｂ撹拌翼
７配管
８滅菌フィルム
９鍔部
１０鍔部
１１滅菌手段
１２滅菌手段
１３床
１４培養制御装置

前記の目的を達成すべく、本発明のバイオリアクターは、開口部を有する、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグと、該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、
前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。

また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であり、前記蓋本体に設けられていることを特徴とする。

また、前記バッグを収納し固定するための、上端が開口した収納容器を更に有し、該収納容器の上端開口縁の全周に、鍔部が形成されると共に、前記バッグの開口縁の全周に、前記収納容器の鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟まれる鍔部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明のバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグは、密閉部材により、開口部が密閉して塞がれた、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグよりなり、該使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、前記密閉部材が取り除かれた後に、蓋本体と該蓋本体に設けられた前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなる蓋設備により、前記バッグの開口部が密閉して塞がれることを特徴とする。

また、本発明のバイオリアクターの製造方法は、開口部に密閉部材が密閉して塞がれた、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグから、前記密閉部材を取り外し、前記バッグを開口する第一の工程と、前記開口したバッグの開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程と、前記密閉されたバッグ内を滅菌手段により滅菌する第三の工程とよりなり、前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、前記蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。

また、前記開口したバッグの開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程は、前記バッグを、上端が開口した収納容器に挿入して収納し、該バッグの開口縁の全周に形成された鍔部を、前記収納容器の上端開口縁の全周に形成された鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟みこんで固定することよりなることを特徴とする。

Claims

開口部を有する、内容物が容れられる使い捨てバッグと、
該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、
前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、
該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とするバイオリアクター。
前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であることを特徴とする請求項１に記載のバイオリアクター。
前記バッグを固定するための収納容器を更に有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバイオリアクター。
前記蓋設備は、ステンレス製であることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のバイオリアクター。
密閉部材により、開口部が密閉して塞がれた、内容物が容れられる使い捨てバッグよりなり、
前記密閉部材は、前記バッグの開口部に再使用される蓋設備が密閉して固定される際に、取り除かれ、
前記蓋部材が前記バッグに固定された後に、前記バッグ内が滅菌されることを特徴とするバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグ。
上端開口部に密閉部材が密閉して塞がれた、内容物が容れられる使い捨てバッグから、前記密閉部材を取り外し、前記バッグの上端を開口する第一の工程と、
前記開口したバッグの上端開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程と、
前記密閉されたバッグ内を滅菌手段により滅菌する第三の工程とよりなり、
前記蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とするバイオリアクターの製造方法。
前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であることを特徴とする請求項６に記載のバイオリアクターの製造方法。
前記バッグを、該バッグを固定する収納容器に収納する工程を更に有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバイオリアクターの製造方法。
前記蓋設備は、ステンレス製であることを特徴とする請求項６または請求項７または請求項８に記載のバイオリアクターの製造方法。