JP2570254Y2 - 培養装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係る培養装置は、酵母
菌、或は乳酸菌等の微生物、或は植物細胞を培養する場
合に使用する事が出来る。

【０００２】

【考案の背景】バイオテクノロジーの発達と共に、各種
微生物を培養する事が広く行なわれる様になり、これに
伴なって、新しい培養方法が各種考えられている。効率
的な培養を行なう為には、常に培養液を撹拌して、この
培養液と培養すべき微生物や植物細胞との接触が良好に
行なわれる様にする事が必要である。

【０００３】この様な場合に使用する培養装置として、
例えば特公平２−４０３１６号公報には、図６に示す様
な培養装置が記載されている。

【０００４】この従来から知られた培養装置に於いて
は、円筒状のガラス筒１の下端部に、このガラス筒１の
外径よりも少し大きな外径を有する円板状の底板２を固
定し、ガラス筒１の下端開口を塞いでいる。この底板２
の外周寄り部分で、ガラス筒１の外周面よりも外側に突
出した部分には、複数本のスタッド３、３の下端部を、
それぞれ螺着し固定している。各スタッド３、３の上端
部はそれぞれガラス筒１の上端縁よりも少し上方に迄突
出しており、この上端部を、上記ガラス筒１の外径より
も少し大きな外径を有する円板状の蓋体４の外周寄り部
分に穿設した円孔５、５に、それぞれ挿通している。円
孔５、５を挿通し、蓋体４の上面から突出した各スタッ
ド３、３の上端部には、ナット（図示省略）を螺合自在
として、上記蓋体４をガラス筒１の上端開口部に開閉自
在に装着している。

【０００５】又、ガラス筒１の内側には、このガラス筒
１とほぼ同心に水平方向の円輪板２３を設け、この円輪
板２３の内周縁に整流板２５を、ステー７、７によって
固定している。この整流板２５は、上記円輪板２３の内
周縁から上方に立ち上る円筒２４を有する。

【０００６】この整流板２５の下端部には、ステンレス
のフィラメントを編組して成る金網を円筒状に形成し
た、支持枠６の下端部を外嵌する事によって、この支持
枠６を上記ガラス筒１の内側に、このガラス筒１とほぼ
同心に固定している。

【０００７】一方、前記底板２の上面中心部には垂直軸
８を植設しており、この垂直軸８に、回転ブロック９の
中心部に固定した倒立円筒状のキャップ１０を、回転自
在に被着している。上記回転ブロック９の周囲には環状
の磁石１１を嵌合固定しており、この磁石１１と環状の
磁石１６とを、底板２を介して対向させている。この環
状の磁石１６は、底板２を固定した基板１２の下方に、
ブラケット１３を介して固定した、モ−タ１４の出力軸
１５に固定している。

【０００８】キャップ１０を介して垂直軸８に回転自在
に支持された、回転ブロック９の外周には、複数枚の平
板状の翼板１７、１７を放射方向に固定する事で、遠心
多翼ファン１８を構成している。

【０００９】更に、この遠心多翼ファン１８の上方で、
前記整流板２５を構成する円筒２４の内側部分には、ガ
ラス筒１の内側に貯溜された液体中に空気を吹き込む為
の、気泡ノズル１９を設けている。この気泡ノズル１９
は、ガラス筒１の上端開口を開閉する蓋体４の中心に、
この蓋体４を貫通した状態で固定した送気管２０の下端
部に、複数の小孔２１、２１を有するノズル部２２を固
定したもので、送気管２０を通じて送り込む圧縮気体を
前記遠心多翼ファン１８の直上位置に噴出する様に構成
している。尚、図示及び詳しい説明は省略するが、蓋体
４には送気管２０の他、ガラス筒１内の培養液の状態を
検出する為のセンサや、培養液中に栄養分を送る為の管
等が設けられている。

【００１０】以上に述べた通り構成される従来の培養装
置によって、酵母菌、或は乳酸菌等の微生物、或は植物
細胞を培養する場合、先ずガラス筒１の内側に培養液と
共に、培養すべき微生物を固定した粒状ゲルや、培養す
べき植物細胞を投入する。

【００１１】投入を完了したならば、送気管２０を通じ
て、気泡ノズル１９を構成するノズル部２２内に圧縮空
気を送り込み、このノズル部２２の小孔２１、２１から
ガラス筒１内に貯溜された培養液中に空気を吹き込みつ
つ、モータ１４に通電する事によって、遠心多翼ファン
１８を回転させる。

【００１２】即ち、モータ１４への通電により、このモ
ータ１４の出力軸１５に固定された磁石１６を回転させ
ると、マグネットカップリング作用によって、この磁石
１６と底板２を介して対向した磁石１１が回転し、この
磁石１１と共に回転ブロック９に固定された複数枚の翼
板１７、１７により構成された遠心多翼ファン１８が、
整流板２５を構成する円輪板２３の下側に於いて、垂直
軸８を中心として回転する。

【００１３】モータ１４への通電に伴なう遠心多翼ファ
ン１８の回転により、培養液を貯溜したガラス筒１の底
部に、上記円輪板２３の下面に沿ってガラス筒１の中心
寄り部分から外側に向う流れが惹起され、これに伴なっ
て整流板２５を構成する円筒２４の内側に通じる支持枠
６の内側の圧力が外側の圧力よりも低くなる。

【００１４】この様に遠心多翼ファン１８の回転に伴な
って支持枠６の内外に圧力差が生じると、この支持枠６
の外側に存在する培養液が支持枠６の内側に流れ込もう
とする流れが惹起され、ガラス筒１内の培養液は支持枠
６の内側を流下し、支持枠６の外周面とガラス筒１の内
周面との間の筒状の空間を上昇しつつガラス筒１内を循
環して流れる。ところが、この流れの途中に存在する支
持枠６に形成された多数の小孔（網目）は、培養液と共
にガラス筒１内に投入された多数の粒状ゲルや植物細胞
の粒径（３〜５mm）よりも小さい。従って、培養液と共
に流れようとする各粒状ゲルはこの小孔を通過する事は
出来ず、支持枠６の外周面に付着したままとなり、培養
液のみが支持枠６を通過しつつ流れる。

【００１５】この様に、外周面に粒状ゲルが付着した支
持枠６を通過して流れる培養液中には、前記遠心多翼フ
ァン１８の直上で、整流板２５を構成する円筒２４の内
側位置に設けた気泡ノズル１９から空気が送り込まれて
おり、この培養液中に常に十分な空気が溶存する状態に
保っている為、上記支持枠６に付着した粒状ゲルに固定
された微生物には、常に十分な空気が供給され、連続的
な培養が行なわれて、培養液中の微生物の数が次第に増
加する。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来の培養装置の場合、大型化が難し
く、一度に多量の微生物や植物細胞を培養する事が出来
ない。

【００１７】即ち、前記従来構造の場合、培養液に支持
枠６を通過する流れを惹起させる為に、遠心多翼ファン
１８を使用していたが、培養装置の容量を増大させる事
に伴なって上記支持枠６の径が大きくなると、この支持
枠６全体に均一な流れを惹起させる事が難しくなって、
培養すべき微生物を付着させた粒状ゲルや植物細胞が、
上記支持枠６の一部のみしか付着しなくなる。又、上記
遠心多翼ファン１８の回転により培養液の渦流が発生
し、この渦流によって、培養すべき微生物や植物細胞に
剪断力が加わる。これらの結果、培養作業の効率が低下
する。

【００１８】本考案の培養装置は、上述の様な事情に鑑
みて考案されたものである。

【００１９】

【課題を解決する為の手段】本考案の培養装置は、下端
開口を底板によって塞がれ、上端開口部に開閉自在な蓋
体を設けた貯溜筒と、この貯溜筒の中心に上下方向に亙
って配置され、周面に複数のノズル孔を設けて、内部に
送り込んだ培養液をこのノズル孔から周囲に噴出自在と
した吹き出しノズルと、上記貯溜筒の内側でこの吹き出
しノズルの周囲に、この吹き出しノズルとほぼ同心に設
けた円筒状の支持枠と、上記貯溜筒の内側で上記支持枠
の周囲に、上記吹き出しノズルとほぼ同心に配置され、
周面に設けられた複数の孔を介して、内部に存在する培
養液を、周囲に流出自在とした外側筒と、この外側筒の
外周側に流出した培養液を、上記吹き出しノズルの内側
に送り込む為のポンプとから構成される。

【００２０】

【作用】上述の様に構成される本考案の培養装置によ
り、微生物や植物細胞を培養する場合には、貯溜筒内に
培養液を入れ、支持枠の内周面と吹き出しノズルの外周
面との間の円筒状空間内に、上記微生物を付着させた粒
状ゲルや植物細胞を投入した状態で、ポンプを運転す
る。

【００２１】ポンプの運転に伴ない、外側筒の外側に存
在する培養液がポンプに吸い込まれ、上記吹き出しノズ
ルのノズル孔から噴出する。

【００２２】この結果培養液が、上記支持枠の内側から
外側に流れ、上記円筒状空間内に投入された粒状ゲルや
植物細胞が、上記支持枠の内周面に付着する。支持枠の
内側から外側筒の外側への培養液の流れは、上記外側筒
の存在により均一になると共に、この均一な流れは上記
ポンプの運転を継続する限り途絶える事はない。この
為、上記粒状ゲルに付着した微生物や植物細胞は、絶え
間なく培養液に曝されて、この微生物や植物細胞の培養
が効率良く行なわれる。

【００２３】

【実施例】図１〜５は本考案の実施例を示している。例
えば容積約６０リットル程度の円筒形に造られた貯溜筒
２６の下部外周面には、外筒２７を液密に取り付けて、
この外筒２７の内周面と上記貯溜筒２６の外周面との間
にジャケット２８を形成している。２９、３０は、上記
ジャケット２８に滅菌用の蒸気、或は温度調整用の流体
を流す為の管接続口である。３１は、貯溜筒２６の下部
外周面２箇所位置に設けた培養液流出管、３２は、底板
３３の中心部を液密に貫通した状態で設けた培養液流入
管である。

【００２４】この培養液流入管３２の上方に連続させる
状態で、上記貯溜筒２６の中央部には、上端が塞がれ
た、円管状の吹き出しノズル３４を設けている。この吹
き出しノズル３４には、上下に亙って複数のノズル孔３
５、３５を形成し、上記培養液流入管３２から送り込ま
れた培養液を、周囲に向けて噴出する様にしている。

【００２５】上記吹き出しノズル３４の周囲には、金網
により、例えば容量が３０リットル程度の大きさの有底
円筒状に形成した、支持枠３７を配設している。即ち、
上記支持枠３７は、円筒部３８と、この円筒部３８の下
端開口部を、中心部に設けた円孔を除いて塞ぐ、円輪状
の底板部３９とから構成されている。そして、この底板
部３９の円孔を、上記吹き出しノズル３４に嵌合する事
により、上記支持枠３７を上記吹き出しノズル３４の周
囲に支持している。この状態で、この吹き出しノズル３
４と上記円筒部３８とは、互いに同心になる。

【００２６】尚、図示の実施例に於いては、上記吹き出
しノズル３４の下端部と培養液流入管３２の上端部と
を、Ｏリング４２を介在させる事により液密に嵌着する
事で、前記培養液流入管３２と吹き出しノズル３４とを
接続している。又、上記支持枠３７を構成する円筒部３
８の上端縁２箇所位置には、起倒自在の把手４３、４３
を設け、この把手４３、４３により上記支持枠３７を、
前記貯溜筒２６から引き出せる様にしている。

【００２７】又、上記支持枠３７の外側には、外側筒で
ある、多孔板製で円筒状のバッフル筒４４が設けられて
いる。即ち、このバッフル筒４４の上端縁部には支持環
４５を溶接固定し、この支持環４５を、前記貯溜筒２６
の上端縁部内周面に固定している。このバッフル筒４４
は、培養液を循還させる際に、培養液の流れを平均化さ
せる機能を有する。

【００２８】又、前記貯溜筒２６の一側面には環状のセ
ンサホルダ４７を設け、このセンサホルダ４７内に、上
記貯溜筒２６内の培養液の温度、ＰＨ値、溶存酸素濃度
を測定する為のセンサを、挿入自在としている。又、上
記貯溜筒２６の他側面には、覗き窓４８を設け、この覗
き窓４８を通じて上記貯溜筒２６内を、目視自在として
いる。そして、上記貯溜筒２６の側面上部には採光窓４
９（図３〜４）を設け、この貯溜筒２６内を照らせる様
にしている。

【００２９】一方、貯溜筒２６の上端開口部は、蓋体５
１により開閉自在としている。この蓋体５１の上面一端
部（図２の左端部）には把手５２を固着すると共に、上
面他端部（図２の右端部）には、レバー７８を操作する
事によりこの蓋体５１を少し持ち上げるリフタ７７を設
けている。又、蓋体５１の周縁部複数箇所（図示の例で
は６個所）にはＵ字形の切り込み５３、５３を、等間隔
に形成している。貯溜筒２６の上端部外周面複数箇所
で、各切り込み５３、５３に整合自在な部分には、それ
ぞれボルト５４、５４の基端部を枢着し、各ボルト５
４、５４の先端部にナット５５、５５を螺合させてい
る。

【００３０】上記貯溜筒２６の上端開口部を塞ぐ場合に
は、各ボルト５４、５４を下方に垂れ下げた状態で、上
記開口部に上記蓋体５１を被せ、上記切り込み５３、５
３とボルト５４、５４とを整合させた後、このボルト５
４、５４を上方に回動させて、各ボルト５４、５４の中
間部を上記切り込み５３、５３に進入させる。次いで、
各ボルト５４、５４の先端部に螺合したナット５５、５
５を緊締し、各ナット５５、５５の下面により、上記蓋
体５１を貯溜筒２６の上端縁に抑え付ける。上記上端開
口部を開放する場合には逆の作業を行なった後、リフタ
７７を構成するレバー７８を操作する事でこのリフタ７
７により蓋体５１を少し持ち上げ、更に把手５２を持っ
て竪軸を中心として蓋体５１を側方に回転させる。

【００３１】上述の様に、貯溜筒２６の上端開口部に被
着される蓋体５１には、覗き窓５６、５６と、火炎接種
口５７と、排気口５９と、圧力計６０とを設けている。

【００３２】更に、図５に略示する様に、培養液流出管
３１と培養液流入管３２とは、途中に送液ポンプ６５を
設けた循環パイプ６６で接続している。この循環パイプ
６６の途中には、給入管７９及び排液管７４をそれぞれ
接続し、給入管７９、循環パイプ６６、培養液流入管３
２を介して貯溜筒２６内に空気或は水蒸気を送り込み自
在とし、培養液流出管３１、循環パイプ６６、排液管７
４を介して貯溜筒２６内の培養液を排出自在としてい
る。又、この循環パイプ６６には、培養液供給管５０、
薬液管５８の一端を接続し、これら各管５０、５８を介
して貯溜筒２６内に、培養液、或は各種薬液を送り込み
自在としている。

【００３３】一方、前記ジャケット２８の上部側面に
は、中間部に弁６２を設けた給蒸管６４を接続し、ジャ
ケット２８の下部側面には、途中にヒータ６７と弁６８
とを設けた水管６９の一端を接続している。又、上記給
蒸管６４、並びに水管６９の途中で、それぞれ弁６２、
６８よりもジャケット２８側には、途中に弁７０と蒸気
トラップ７１とを設けたドレン排出管７２を接続し、こ
のジャケット２８内の蒸気、或は水分を排出自在として
いる。

【００３４】又、吹き出しノズル３４の下端部周囲に
は、培養すべき微生物を、培養液と共に支持枠３７に均
一に分散させる為の送気管４０を設けている。環状に形
成された送気管４０は、図示しないパイプにより貯溜筒
２６の外部の空気源に接続しており、培養作業を開始す
る前に、予め送気管４０の上面に設けた送気孔４１、４
１から空気を送り出す事により、上記微生物を培養液と
共に分散させる。

【００３５】更に、前記蓋体５１に設けた排気口５９に
は、途中に弁７５を設けた排気管７６を接続し、貯溜筒
２６内に存在する気体の排出を自在としている。

【００３６】上述の様に構成される本考案の培養装置を
使用して、微生物や植物細胞の培養を行なう場合、次の
様に作業する。

【００３７】先ず、蓋体５１により貯溜筒２６の上端開
口部を閉じた状態で、給蒸管６３の途中の弁６１を開
き、上記給入管７９、循環パイプ６６、培養液流入管３
２を介して貯溜筒２６内に高温の水蒸気を通して、この
貯溜筒２６内を滅菌する。貯溜筒２６内で生じた凝縮水
は、培養液流出管３１、循環パイプ６６、排液管７４を
通じて排出する。

【００３８】所定時間の滅菌が終ったならば、弁６１を
閉じてから、上記循環パイプ６６途中に接続した培養液
供給管５０を介して、上記貯溜筒２６内に培養液を注入
する。次いで、給蒸管６４の途中の弁６２を開いて、ジ
ャケット２８に高温の水蒸気を送り込み、上記貯溜筒２
６内の培養液を適温に加熱する。次いで、水管６９の途
中の弁６８を開き、ヒータ６７で加熱した水を上記ジャ
ケット２８に供給して、貯溜筒２６内の培養液を適温に
保つ。ジャケット２８内で生じた凝縮水等は、別途、弁
７０を開いてドレン排出管７２から排出する。

【００３９】貯溜筒２６内の培養液が適温となったなら
ば、火炎接種口５７を通じて培養すべき微生物や植物細
胞を、上記貯溜筒２６内で、且つ支持枠３７の内側に入
れてから、送気管４０の送気孔４１、４１から空気を送
り出し、上記微生物や植物細胞を支持枠３７内に均一に
分散させる。次いで、送液ポンプ６５を運転し、循環パ
イプ６６を通して培養液を循還させる。即ち、上記送液
ポンプ６５の運転に伴なって、貯溜筒２６内の培養液が
培養液流出管３１から排出され、培養液流入管３２を通
じて、吹き出しノズル３４内に送り込まれる。

【００４０】この様にして吹き出しノズル３４の内側に
送り込まれた培養液は、次いでこの吹き出しノズル３４
のノズル孔３５、３５から支持枠３７内に流出する。こ
の結果、この支持枠３７の内側から外側に流れる培養液
の流れが惹起され、支持枠３７内に投入された、微生物
を付着させた粒状ゲル、或は植物細胞は、上記支持枠３
７の内周面に付着した状態のまま、培養液の流れに曝さ
れる。この結果、上記微生物や植物細胞が、培養液中の
養分を吸い取りつつ、増殖する。

【００４１】培養作業の間、貯溜筒２６内の培養液の温
度調節は、ヒータ６７を通してジャケット２８に流入さ
せる水の温度を調節する事により行ない、培養中に発生
するガスは、圧力計６０を見ながら、適時排気管７６の
途中に設けた弁７５を開いて排出する。

【００４２】貯溜筒２６内で微生物等が繁殖する状態
は、覗き窓４８、５６から貯溜筒２６内を見て知る事が
出来、温度、ＰＨ値の変化等は、センサホルダ４７から
貯溜筒２６内に挿入したセンサで知る事が出来、これら
の値が所望値とずれていた場合には、薬液管５８から薬
液を注入して、これらを調節する事が出来る。

【００４３】培養が終わったならば、蓋体５１を外し、
把手４３、４３を持って支持枠３７を持上げる。これに
よりこの支持枠３７が貯溜筒２６から引き上げられ、支
持枠３７内に繁殖充満した微生物や植物細胞を取り出す
事が出来る。

【００４４】

【考案の効果】本考案の培養装置は以上に述べた通り構
成され作用する為、培養液中に混入した、比較的多量の
粒状ゲルや植物細胞を破壊する事なく、しかも培養液と
粒状ゲルや植物細胞との接触を良好に行なえる様に出来
て、微生物の培養を効率的に行なう事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す正面図。

【図２】同平面図。

【図３】貯溜筒の縦断面図。

【図４】同じく横断面図。

【図５】略回路図。

【図６】従来構造を示す縦断側面図。

【符合の説明】

１ ガラス筒 ２ 底板 ３ スタッド ４ 蓋体 ５ 円孔 ６ 支持枠 ７ ステー ８ 垂直軸 ９ 回転ブロック １０ キャップ １１ 磁石 １２ 基板 １３ ブラケット １４ モータ １５ 出力軸 １６ 磁石 １７ 翼板 １８ 遠心多翼ファン １９ 気泡ノズル ２０ 送気管 ２１ 小孔 ２２ ノズル部 ２３ 円輪板 ２４ 円筒 ２５ 整流板 ２６ 貯溜筒 ２７ 外筒 ２８ ジャケット ２９ 管接続口 ３０ 管接続口 ３１ 培養液流出管 ３２ 培養液流入管 ３３ 底板 ３４ 吹き出しノズル ３５ ノズル孔 ３７ 支持枠 ３８ 円筒部 ３９ 底板部 ４０ 送気管 ４１ 送気孔 ４２ Ｏリング ４３ 把手 ４４ バッフル筒 ４５ 支持環 ４７ センサホルダ ４８ 覗き窓 ４９ 採光窓 ５０ 培養液供給管 ５１ 蓋体 ５２ 把手 ５３ 切り込み ５４ ボルト ５５ ナット ５６ 覗き窓 ５７ 火炎接種口 ５８ 薬液管 ５９ 排気口 ６０ 圧力計 ６１ 弁 ６２ 弁 ６３ 給蒸管 ６４ 給蒸管 ６５ 送液ポンプ ６６ 循環パイプ ６７ ヒータ ６８ 弁 ６９ 水管 ７０ 弁 ７１ トラップ ７２ ドレン排出管 ７３ 弁 ７４ 排液管 ７５ 弁 ７６ 排気管 ７７ リフタ ７８ レバー ７９ 給入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−109966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−269680（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−52499（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−157396（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−40316（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端開口を底板によって塞がれ、上端開
   口部に開閉自在な蓋体を設けた貯溜筒と、この貯溜筒の
   中心に上下方向に亙って配置され、周面に複数のノズル
   孔を設けて、内部に送り込んだ培養液をこのノズル孔か
   ら周囲に噴出自在とした吹き出しノズルと、上記貯溜筒
   の内側でこの吹き出しノズルの周囲に、この吹き出しノ
   ズルとほぼ同心に設けた円筒状の支持枠と、上記貯溜筒
   の内側で上記支持枠の周囲に、上記吹き出しノズルとほ
   ぼ同心に配置され、周面に設けられた複数の孔を介し
   て、内部に存在する培養液を、周囲に流出自在とした外
   側筒と、この外側筒の外周側に流出した培養液を、上記
   吹き出しノズルの内側に送り込む為のポンプとから成る
   培養装置。