JP2625742B2 - 加圧式培養装置 - Google Patents
加圧式培養装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は加圧式培養装置に関する。さらに詳しくは
生体外で細胞または好気的微生物を高密度に培養する加
圧式培養装置に関する。
生体外で細胞または好気的微生物を高密度に培養する加
圧式培養装置に関する。
（ロ）従来の技術 生体外で細胞または好気的微生物を高密度に培養する
には、培養槽内の培養液中に充分な酸素量を供給するこ
とと、培養液中に生じる老廃物を除去しかつ栄養分を補
給する等の培養液の交換を充分に行うことが必要であ
る。前者に対してはヘモグロビンやO2キャリアとして水
の20倍もの酸素を溶解しうるフルオロカーボン等を添加
（杉野幸夫編、『細胞培養技術』講談社,1985,P133）し
て常圧下で培養を行う装置や、上記培養槽内の培養液上
または該液中に通気可能に酸素導入管を設け、常圧下で
酸素ガスを該培養液と接触または該液中にバブリングさ
せるよう構成された装置等が知られている。一方後者に
対しては細胞を培養液から分離しなければならず、これ
には細胞を含む培養液の直接ろ過あるいは細胞が培養液
よりも比重が大きいことを利用した細胞沈殿管方式が用
いられてきている（杉野幸夫編、『細胞培養技術』講談
社,1985,P148）。
には、培養槽内の培養液中に充分な酸素量を供給するこ
とと、培養液中に生じる老廃物を除去しかつ栄養分を補
給する等の培養液の交換を充分に行うことが必要であ
る。前者に対してはヘモグロビンやO2キャリアとして水
の20倍もの酸素を溶解しうるフルオロカーボン等を添加
（杉野幸夫編、『細胞培養技術』講談社,1985,P133）し
て常圧下で培養を行う装置や、上記培養槽内の培養液上
または該液中に通気可能に酸素導入管を設け、常圧下で
酸素ガスを該培養液と接触または該液中にバブリングさ
せるよう構成された装置等が知られている。一方後者に
対しては細胞を培養液から分離しなければならず、これ
には細胞を含む培養液の直接ろ過あるいは細胞が培養液
よりも比重が大きいことを利用した細胞沈殿管方式が用
いられてきている（杉野幸夫編、『細胞培養技術』講談
社,1985,P148）。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、培養液中に余分な物質を添加すること
は生産物質を培養液中から回収・分離精製する際に操作
が煩雑となり、また酸素ガスの培養液上への通気は培養
液の撹拌速度によってその効率が左右されまた一方酸素
ガスを培養液中に通気するものは効率的には優れている
が培養液が発泡し細胞等が破壊される等それぞれに問題
がある。
は生産物質を培養液中から回収・分離精製する際に操作
が煩雑となり、また酸素ガスの培養液上への通気は培養
液の撹拌速度によってその効率が左右されまた一方酸素
ガスを培養液中に通気するものは効率的には優れている
が培養液が発泡し細胞等が破壊される等それぞれに問題
がある。
一方、上記培養液からの細胞の分離において培養液を
直接ろ過する場合、目詰まりがはやく生じ従って長期に
わたって使用できず、また細胞沈殿管方式では周囲温度
を一定にしなければ沈殿管内で対流が生じ、培養液から
細胞を分離できずさらに分離できる培養液の量は細胞の
沈む速さに制限されるため、高密度で培養を行う場合に
培養液の交換が充分に行えない等の問題があった。
直接ろ過する場合、目詰まりがはやく生じ従って長期に
わたって使用できず、また細胞沈殿管方式では周囲温度
を一定にしなければ沈殿管内で対流が生じ、培養液から
細胞を分離できずさらに分離できる培養液の量は細胞の
沈む速さに制限されるため、高密度で培養を行う場合に
培養液の交換が充分に行えない等の問題があった。
この発明はかかる状況に鑑み為されたものであり、こ
とに高密度培養のための充分量の酸素を供給でき、かつ
培養液交換を充分に行いうるよう構成された加圧式培養
装置を提供しようとするものである。
とに高密度培養のための充分量の酸素を供給でき、かつ
培養液交換を充分に行いうるよう構成された加圧式培養
装置を提供しようとするものである。
（ニ）問題点を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、細胞または好気的微生物
の培養液を内部に貯留する密閉可能な培養槽と、この培
養槽内の上部空隙に接続され酸素供給部から流量調節部
を介して上記培養槽内に酸素を供給しうる酸素供給用管
路と、同じく上記培養槽に接続され排気調節部を介して
上記培養槽内の気体を排出しうる排気用管路と、培養液
中の培養液を撹拌する撹拌手段と、培養液中の溶存酸素
濃度を検知する溶存酸素濃度検知手段と、この溶存酸素
濃度検知手段の検知出力に基づいて上記調節部を制御し
て培養槽内を酸素加圧状態に保持しうる制御部とを備
え、 上記培養槽に培地を補給する培地供給手段と、培養液
の循環流路とを付設し、この循環流路の途中に細胞等を
透過しないが培養液中の溶解成分を透過しうるフィルタ
管路からなる培養液ろ過手段を挿設してなる加圧式培養
装置が提供される。
の培養液を内部に貯留する密閉可能な培養槽と、この培
養槽内の上部空隙に接続され酸素供給部から流量調節部
を介して上記培養槽内に酸素を供給しうる酸素供給用管
路と、同じく上記培養槽に接続され排気調節部を介して
上記培養槽内の気体を排出しうる排気用管路と、培養液
中の培養液を撹拌する撹拌手段と、培養液中の溶存酸素
濃度を検知する溶存酸素濃度検知手段と、この溶存酸素
濃度検知手段の検知出力に基づいて上記調節部を制御し
て培養槽内を酸素加圧状態に保持しうる制御部とを備
え、 上記培養槽に培地を補給する培地供給手段と、培養液
の循環流路とを付設し、この循環流路の途中に細胞等を
透過しないが培養液中の溶解成分を透過しうるフィルタ
管路からなる培養液ろ過手段を挿設してなる加圧式培養
装置が提供される。
この発明の装置は、培養液中の溶存酸素濃度に基づい
て自動的に培養槽内を酸素加圧状態に保持して培養液中
に強制的に酸素を溶解させて充分な酸素量を供給しうる
よう構成されるとともに、培養液を循環する過程で該循
環流路外へ培養液中の溶解成分を放出し、一方培養槽内
に新たに培地を供給して培養液を効率良く交換しうる培
養液交換手段が付設されたことを特徴とする。
て自動的に培養槽内を酸素加圧状態に保持して培養液中
に強制的に酸素を溶解させて充分な酸素量を供給しうる
よう構成されるとともに、培養液を循環する過程で該循
環流路外へ培養液中の溶解成分を放出し、一方培養槽内
に新たに培地を供給して培養液を効率良く交換しうる培
養液交換手段が付設されたことを特徴とする。
この発明の装置は、細胞または好気的微生物（以下細
胞等）を対象とする高密度培養装置である。
胞等）を対象とする高密度培養装置である。
この発明の装置に用いられる培養槽は、培養液貯留槽
と該槽に着脱可能に取付けられかつ該槽を密閉しうる蓋
体とから構成されたものが好ましい。従ってこの培養槽
に後述するごとく取付けられる所定の部材および管路は
上記蓋体に取付けられることが好ましい。この場合所定
の部材および管路は上記密閉状態を保持しうるように取
付けられる。
と該槽に着脱可能に取付けられかつ該槽を密閉しうる蓋
体とから構成されたものが好ましい。従ってこの培養槽
に後述するごとく取付けられる所定の部材および管路は
上記蓋体に取付けられることが好ましい。この場合所定
の部材および管路は上記密閉状態を保持しうるように取
付けられる。
この発明の装置に用いられる酸素供給用管路は、上記
培養槽内の空隙に開口を有しうるように取付けられる。
上記酸素供給用管路は流量調節部を介して酸素供給部に
接続される。該酸素供給部には、該供給部からの供給酸
素圧により上記培養槽内を加圧状態にしうるよう高圧酸
素ボンベまたは必要に応じてコンプレッサ等が用いられ
る。上記流量調節部は該管路を閉鎖または該管路内の酸
素ガス流量を調節しうる構成のものが用いられる。例え
ば電磁弁、ニードル弁等が挙げられる。なお、この酸素
供給用管路には除菌フィルタ等が設けられていてもよ
い。
培養槽内の空隙に開口を有しうるように取付けられる。
上記酸素供給用管路は流量調節部を介して酸素供給部に
接続される。該酸素供給部には、該供給部からの供給酸
素圧により上記培養槽内を加圧状態にしうるよう高圧酸
素ボンベまたは必要に応じてコンプレッサ等が用いられ
る。上記流量調節部は該管路を閉鎖または該管路内の酸
素ガス流量を調節しうる構成のものが用いられる。例え
ば電磁弁、ニードル弁等が挙げられる。なお、この酸素
供給用管路には除菌フィルタ等が設けられていてもよ
い。
この発明の装置に用いられる排気用管路は、上記培養
槽内の空隙に開口を有しうるように取付けらえる。上記
排気用管路には排気調節部が設けられる。該排気調節部
は管路を閉鎖または排気量を調節しうる構成のものが用
いられる。例えば電磁弁、ニードル弁等が挙げられる。
上記排気用管路は単にドレインへ延設されていてもよ
い。
槽内の空隙に開口を有しうるように取付けらえる。上記
排気用管路には排気調節部が設けられる。該排気調節部
は管路を閉鎖または排気量を調節しうる構成のものが用
いられる。例えば電磁弁、ニードル弁等が挙げられる。
上記排気用管路は単にドレインへ延設されていてもよ
い。
この発明の装置に用いられる撹拌手段は、培養液の溶
存酸素濃度を均一にしうるものであればいずれであって
もよいが、培養液中の細胞等を破壊せずかつ培養槽内の
加圧状態を一定に保持しうる点から、マグネティクスタ
ーラー、撹拌用プロペラ等を用いた機械的なものが好ま
しい。
存酸素濃度を均一にしうるものであればいずれであって
もよいが、培養液中の細胞等を破壊せずかつ培養槽内の
加圧状態を一定に保持しうる点から、マグネティクスタ
ーラー、撹拌用プロペラ等を用いた機械的なものが好ま
しい。
この発明の装置に用いられる溶存酸素検知手段として
は、溶存酸素電極（DOセンサ）が好ましい。該濃度検知
手段は後述する制御部に接続される。
は、溶存酸素電極（DOセンサ）が好ましい。該濃度検知
手段は後述する制御部に接続される。
上記制御部は、所定の溶存酸素濃度を記憶する記憶部
と、該記憶値と上記溶存酸素濃度検知手段により測定さ
れる測定濃度値とを比較する比較部とを有し、該比較部
の出力信号に基づいて前記酸素供給用管路上の調節部、
排気用管路上の排気部および酸素供給部が作動されるよ
うに構成される。上記記憶部に記憶される記憶溶存酸素
濃度値は、培養対象物の培養時の要求酸素量により若干
異なるが5ppm.程度が好ましい。上記比較部において測
定濃度値が記憶濃度値よりも小さいとき該比較部からの
信号により上記調節部および排気部が各管路を閉鎖しう
るように作動され、次いで酸素供給部が作動される。該
酸素供給部にコンプレッサを使用しているときは、該コ
ンプレッサが上記比較部からの信号により作動される。
該作動により培養槽内が酸素加圧状態になるが、該加圧
は上記記憶濃度値に対応して0.3〜0.7kg/cm2程度が好ま
しい。
と、該記憶値と上記溶存酸素濃度検知手段により測定さ
れる測定濃度値とを比較する比較部とを有し、該比較部
の出力信号に基づいて前記酸素供給用管路上の調節部、
排気用管路上の排気部および酸素供給部が作動されるよ
うに構成される。上記記憶部に記憶される記憶溶存酸素
濃度値は、培養対象物の培養時の要求酸素量により若干
異なるが5ppm.程度が好ましい。上記比較部において測
定濃度値が記憶濃度値よりも小さいとき該比較部からの
信号により上記調節部および排気部が各管路を閉鎖しう
るように作動され、次いで酸素供給部が作動される。該
酸素供給部にコンプレッサを使用しているときは、該コ
ンプレッサが上記比較部からの信号により作動される。
該作動により培養槽内が酸素加圧状態になるが、該加圧
は上記記憶濃度値に対応して0.3〜0.7kg/cm2程度が好ま
しい。
この発明の装置の培養槽には、ろ過手段が挿設された
培養液循環流路と、培地供給手段とが付設される。これ
ら付設される循環流路と培地供給手段とによって培養液
交換手段が構成される。上記挿設されるろ過手段は、細
胞等を透過しないが培養液中の溶解成分を透過しうるフ
ィルタ管路から主として構成されたものが用いられる。
すなわちフィルタ面が循環流路に対して同軸に設定され
ることにより、該流路を培養液が循環する過程において
上記透過成分が該循環流路外に放出されうるよう構成さ
れた、いわゆるクロスフロー型ろ過装置が用いられる。
上記ろ過手段は循環流路に挿脱可能に構成されることが
好ましい。上記フィルタ管路はセラミック製が好まし
い。
培養液循環流路と、培地供給手段とが付設される。これ
ら付設される循環流路と培地供給手段とによって培養液
交換手段が構成される。上記挿設されるろ過手段は、細
胞等を透過しないが培養液中の溶解成分を透過しうるフ
ィルタ管路から主として構成されたものが用いられる。
すなわちフィルタ面が循環流路に対して同軸に設定され
ることにより、該流路を培養液が循環する過程において
上記透過成分が該循環流路外に放出されうるよう構成さ
れた、いわゆるクロスフロー型ろ過装置が用いられる。
上記ろ過手段は循環流路に挿脱可能に構成されることが
好ましい。上記フィルタ管路はセラミック製が好まし
い。
上記循環流路には送液手段が設けられる。該送液手段
としてはペリスタポンプ等が好ましい。
としてはペリスタポンプ等が好ましい。
上記倍地供給手段は、培地貯留槽と、該貯留槽から送
液手段を介して培養槽まで接続される培地移送用管路と
から構成される。上記送液手段としてはペリスタポンプ
等が好ましい。この倍地供給手段は培養槽内の貯留培養
液が所定量よりも減少した場合に作動されるが、該作動
は自動的に制御されることが好ましい。該自動制御の機
構としては、培養槽内の培養液の液面変動に基づいて上
記送液手段を作動しうる構成が好ましく、例えば培養槽
内に液面センサを設け、該液面センサからの出力信号に
基づいて上記送液手段の駆動および停止作動を制御しう
る構成が挙げられる。
液手段を介して培養槽まで接続される培地移送用管路と
から構成される。上記送液手段としてはペリスタポンプ
等が好ましい。この倍地供給手段は培養槽内の貯留培養
液が所定量よりも減少した場合に作動されるが、該作動
は自動的に制御されることが好ましい。該自動制御の機
構としては、培養槽内の培養液の液面変動に基づいて上
記送液手段を作動しうる構成が好ましく、例えば培養槽
内に液面センサを設け、該液面センサからの出力信号に
基づいて上記送液手段の駆動および停止作動を制御しう
る構成が挙げられる。
なお、この発明の装置にはさらに必要に応じて培養槽
への二酸化炭素供給用管路および空気導入用管路が設定
されていてもよい。すなわち、二酸化炭素の供給は培養
液のpHの塩基性側へのシフトを押さえる場合に必要であ
り、空気の導入は酸素供給量が多すぎて細胞そのものに
障害が生ずる場合に培養槽内の酸素濃度を低減するため
に必要である。上記二酸化炭素供給用管路および空気導
入用管路は、それぞれ調節部を有して独立に配設されて
いてもよく、またそれぞれ調節部を有して前記酸素供給
用管に管路接続されていてもよい。
への二酸化炭素供給用管路および空気導入用管路が設定
されていてもよい。すなわち、二酸化炭素の供給は培養
液のpHの塩基性側へのシフトを押さえる場合に必要であ
り、空気の導入は酸素供給量が多すぎて細胞そのものに
障害が生ずる場合に培養槽内の酸素濃度を低減するため
に必要である。上記二酸化炭素供給用管路および空気導
入用管路は、それぞれ調節部を有して独立に配設されて
いてもよく、またそれぞれ調節部を有して前記酸素供給
用管に管路接続されていてもよい。
またこの発明の培養槽には通常の培養液のpHを測定す
る手段および培養液の温度をコントロールする手段がが
設定されていてもよい。
る手段および培養液の温度をコントロールする手段がが
設定されていてもよい。
（ホ）作用 この発明によれば、培養槽内で酸素加圧状態が保持で
き、これにより培養液中に酸素ガスが強制的に溶解され
常に一定濃度以上で溶存酸素が存在するので細胞および
好気的微生物の培養が高密度に行われる。また培養液が
ろ過手段が挿設された循環流路を循環されることによ
り、該循環流路外へ培養液中の溶解成分が放出される一
方細胞は該流路内に分離残留され、循環流により再び培
養槽内に戻される。さらに培地供給手段から新鮮な培地
が供給されて、培養槽内には一定量の培養液が貯留され
ることとなる。
き、これにより培養液中に酸素ガスが強制的に溶解され
常に一定濃度以上で溶存酸素が存在するので細胞および
好気的微生物の培養が高密度に行われる。また培養液が
ろ過手段が挿設された循環流路を循環されることによ
り、該循環流路外へ培養液中の溶解成分が放出される一
方細胞は該流路内に分離残留され、循環流により再び培
養槽内に戻される。さらに培地供給手段から新鮮な培地
が供給されて、培養槽内には一定量の培養液が貯留され
ることとなる。
以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これ
によりこの発明は限定されるものではない。
によりこの発明は限定されるものではない。
（ヘ）実施例 第１図はこの発明の加圧式培養装置の一実施例の構成
説明図である。図において加圧式培養装置（１）は、培
養槽（２）、撹拌手段（３）、酸素供給手段（４）、排
気手段（５）、培地供給手段（６）、培養液ろ過手段
（７）、制御部（８）から主として構成されている。
説明図である。図において加圧式培養装置（１）は、培
養槽（２）、撹拌手段（３）、酸素供給手段（４）、排
気手段（５）、培地供給手段（６）、培養液ろ過手段
（７）、制御部（８）から主として構成されている。
培養槽（２）は培養液貯留槽とこれを着脱可能に密閉
しうる蓋体とから構成されている。該蓋体には、DOセン
サ（21）,pH電極（22）、液面センサ（23）と後述する
各管路がそれぞれ所定の位置に設定されている。またこ
の培養槽には図示しない温度コントローラが付設されて
おり、培養液の温度が一定に保持できるように構成され
ている。
しうる蓋体とから構成されている。該蓋体には、DOセン
サ（21）,pH電極（22）、液面センサ（23）と後述する
各管路がそれぞれ所定の位置に設定されている。またこ
の培養槽には図示しない温度コントローラが付設されて
おり、培養液の温度が一定に保持できるように構成され
ている。
撹拌手段（３）にはマグネティックスターラが用いら
れている。（31）はその回転子である。この撹拌手段に
より培養液は撹拌され該培養液中の溶存酸素濃度が均一
になる 酸素供給手段（４）は、図示しない酸素ボンベから電
磁弁（41）、除菌フィルタ（42）をこの順に介して培養
槽（２）の蓋体に接続される酸素供給用管路（ａ）から
構成されている。該管路（ａ）は培養槽内の上部空間に
開口して設けられている。なお、この管路の電磁弁（4
1）と除菌フィルタ（42）との間に洗気びんが設けられ
ていてもよい。また酸素流量はボンベに付属する流量計
により調節される。
れている。（31）はその回転子である。この撹拌手段に
より培養液は撹拌され該培養液中の溶存酸素濃度が均一
になる 酸素供給手段（４）は、図示しない酸素ボンベから電
磁弁（41）、除菌フィルタ（42）をこの順に介して培養
槽（２）の蓋体に接続される酸素供給用管路（ａ）から
構成されている。該管路（ａ）は培養槽内の上部空間に
開口して設けられている。なお、この管路の電磁弁（4
1）と除菌フィルタ（42）との間に洗気びんが設けられ
ていてもよい。また酸素流量はボンベに付属する流量計
により調節される。
排気手段（５）は、培養槽内の上部空間に開口して培
養槽（２）の蓋体に取付けられ、除菌フィルタ（51）お
よび電磁弁（52）をこの順に管路接続して、図示しない
排気口に延設される排気用管路（ｂ）から構成されてい
る。
養槽（２）の蓋体に取付けられ、除菌フィルタ（51）お
よび電磁弁（52）をこの順に管路接続して、図示しない
排気口に延設される排気用管路（ｂ）から構成されてい
る。
倍地供給手段（６）は、新鮮な培地を貯留する培地タ
ンク（61）と該タンク内の底部近傍に開口し、ペリスタ
ポンプ（62）を介して培養槽（２）の蓋体に接続され、
培養槽内の上部空間に開口する倍地供給用管路（ｃ）と
から構成されている。
ンク（61）と該タンク内の底部近傍に開口し、ペリスタ
ポンプ（62）を介して培養槽（２）の蓋体に接続され、
培養槽内の上部空間に開口する倍地供給用管路（ｃ）と
から構成されている。
培養液ろ過手段（７）は、培養槽内の底部近傍に、開
口して蓋体に取付けられ、ペリスタポンプ（71）、ろ過
部（72）をこの順に介して、再び上記蓋体に接続されて
培養槽内の上部空間に開口して設定される培養液循環流
路（ｄ）から構成されている。上記ろ過部（72）は、ク
ロスフロー型ろ過装置が用いられている。すなわち、筒
状にフィルタ面を有するフィルタ管路を上記循環流路
（ｄ）に挿設することにより、該流路と同軸にフィルタ
面が設定されたものであり、このフィルタ管路の外側に
ろ液を収容する外筒状容器が設定されている。このフィ
ルタ管路は交換可能に取付けられている。上記ろ過部
（72）にはろ液排出用管路（ｅ）がペリスタポンプ（7
3）を介して培養液回収用タンク（74）に接続されてい
る。
口して蓋体に取付けられ、ペリスタポンプ（71）、ろ過
部（72）をこの順に介して、再び上記蓋体に接続されて
培養槽内の上部空間に開口して設定される培養液循環流
路（ｄ）から構成されている。上記ろ過部（72）は、ク
ロスフロー型ろ過装置が用いられている。すなわち、筒
状にフィルタ面を有するフィルタ管路を上記循環流路
（ｄ）に挿設することにより、該流路と同軸にフィルタ
面が設定されたものであり、このフィルタ管路の外側に
ろ液を収容する外筒状容器が設定されている。このフィ
ルタ管路は交換可能に取付けられている。上記ろ過部
（72）にはろ液排出用管路（ｅ）がペリスタポンプ（7
3）を介して培養液回収用タンク（74）に接続されてい
る。
なお、（ｆ）は二酸化炭素ボンベに管路接続され、電
磁弁（９）を有する二酸化炭素供給用管路であり、
（ｇ）は空気ボンベに管路接続され、電磁弁（10）を有
する空気導入用管路である。
磁弁（９）を有する二酸化炭素供給用管路であり、
（ｇ）は空気ボンベに管路接続され、電磁弁（10）を有
する空気導入用管路である。
制御部（８）は、DOセンサ（21）、pH電極（22）、液
面センサ（23）、電磁弁（41），（52），（９），（1
0）、ペリスタポンプ（62），（71），（73）にそれぞ
れ電気接続されており、これらの作動を制御する。該制
御部（８）は主として、培養液中の溶存酸素濃度をコン
トロールする溶存酸素濃度制御系と、培養液交換をコン
トロールする培養液交換制御系とから構成されている。
上記溶存酸素濃度制御系では、記憶部および濃度比較部
を有しており、記憶部は予め設定される溶存酸素濃度の
濃度値を記憶する。一方濃度比較部はDOセンサで測定さ
れる溶存酸素濃度値と上記記憶濃度値とを比較する。そ
してこの濃度比較部からの信号に基づいて酸素供給用管
路（ａ）上の電磁弁（41）および排気用管路（ｂ）上の
電磁弁（52）の開閉を作動するよう構成されている。ま
た上記培養液交換制御系では、液面センサ（23）の導通
の有無により一定時間培地供給手段のペリスタポンプ
（62）を作動するよう構成されている。
面センサ（23）、電磁弁（41），（52），（９），（1
0）、ペリスタポンプ（62），（71），（73）にそれぞ
れ電気接続されており、これらの作動を制御する。該制
御部（８）は主として、培養液中の溶存酸素濃度をコン
トロールする溶存酸素濃度制御系と、培養液交換をコン
トロールする培養液交換制御系とから構成されている。
上記溶存酸素濃度制御系では、記憶部および濃度比較部
を有しており、記憶部は予め設定される溶存酸素濃度の
濃度値を記憶する。一方濃度比較部はDOセンサで測定さ
れる溶存酸素濃度値と上記記憶濃度値とを比較する。そ
してこの濃度比較部からの信号に基づいて酸素供給用管
路（ａ）上の電磁弁（41）および排気用管路（ｂ）上の
電磁弁（52）の開閉を作動するよう構成されている。ま
た上記培養液交換制御系では、液面センサ（23）の導通
の有無により一定時間培地供給手段のペリスタポンプ
（62）を作動するよう構成されている。
次にこの装置の作動を説明する。
まず、設定すべき溶存酸素濃度を予め制御部の記憶部
に記憶させておく。一方培養槽内には細胞または好気的
微生物を含有する培養液を貯留し撹拌する。この状態で
酸素供給用管路上の電磁弁および排気用管路上の電磁弁
をいずれも開状態にして培養液上に酸素を接触・通過さ
せる。この後上記各電磁弁が閉じられ、この状態におい
て培養が開始される。この間制御部の濃度比較部では該
培養液中に設定されたDOセンサにより測定される溶存酸
素濃度とはじめに設定された記憶濃度値との比較がなさ
れる。この状態で培養を進行させていくと培養液中の溶
存酸素が細胞または好気的微生物により消費されDOセン
サによる測定濃度値が上記記憶濃度値以下になる。この
点で酸素供給用管路上の電磁弁および排気用管路上の電
磁弁が開状態に作動されて酸素ボンベにより酸素が供給
された培養液上面へ通気させる。この状態でさらに培養
を続けていくと細胞密度または好気的微生物の密度が高
くなり、該培養液中の溶存酸素の消費速度が速くなり、
上記のごとく酸素の培養液上面通気だけでは上記記憶濃
度値を維持できなくなる。この状態ではDOセンサによる
培養液中の溶存酸素濃度の測定値が前記記憶濃度値より
も低下することを意味するが、この場合制御部は上記排
気用管路上の電磁弁のみを閉じるよう作動しこの結果、
培養槽内が供給酸素により加圧状態になる。この状態で
は酸素は培養液中に強制的に溶解され、培養液中の溶存
酸素濃度が高くなり、培養はさらに進み高密度の培養が
達せられることとなる。
に記憶させておく。一方培養槽内には細胞または好気的
微生物を含有する培養液を貯留し撹拌する。この状態で
酸素供給用管路上の電磁弁および排気用管路上の電磁弁
をいずれも開状態にして培養液上に酸素を接触・通過さ
せる。この後上記各電磁弁が閉じられ、この状態におい
て培養が開始される。この間制御部の濃度比較部では該
培養液中に設定されたDOセンサにより測定される溶存酸
素濃度とはじめに設定された記憶濃度値との比較がなさ
れる。この状態で培養を進行させていくと培養液中の溶
存酸素が細胞または好気的微生物により消費されDOセン
サによる測定濃度値が上記記憶濃度値以下になる。この
点で酸素供給用管路上の電磁弁および排気用管路上の電
磁弁が開状態に作動されて酸素ボンベにより酸素が供給
された培養液上面へ通気させる。この状態でさらに培養
を続けていくと細胞密度または好気的微生物の密度が高
くなり、該培養液中の溶存酸素の消費速度が速くなり、
上記のごとく酸素の培養液上面通気だけでは上記記憶濃
度値を維持できなくなる。この状態ではDOセンサによる
培養液中の溶存酸素濃度の測定値が前記記憶濃度値より
も低下することを意味するが、この場合制御部は上記排
気用管路上の電磁弁のみを閉じるよう作動しこの結果、
培養槽内が供給酸素により加圧状態になる。この状態で
は酸素は培養液中に強制的に溶解され、培養液中の溶存
酸素濃度が高くなり、培養はさらに進み高密度の培養が
達せられることとなる。
また一方、制御部の指令により培養液循環流路に設定
されたペリスタポンプが作動されて、培養槽内の培養液
が該流路を循環される。この循環に従って該流路のろ過
部において、該流路内の培養液中に溶解している老廃物
や培地成分等の溶解成分が、フィルタ管路から浸出する
ことによりこの流路外に放出され、一方これらから分離
されて残留する培養細胞は循環流にのって再び培養槽内
に戻される。上記放出された溶液成分は回収用管路に設
定されたペリスタポンプの作動により、培養液回収タン
クに移送される。このようなろ過操作により培養槽内の
貯留培養液量が減少するに従って液面が低下し、予め設
定されている液面センサが液面から離れると該センサで
の導通がなくなり、このことが液面検出信号となって制
御部に出力され、該出力値に基づいて制御部は培地供給
手段のペリスタポンプを一定時間作動する。これによっ
て新鮮な培地が一定量、培養槽内に供給されて培養が更
に高密度に行われる。
されたペリスタポンプが作動されて、培養槽内の培養液
が該流路を循環される。この循環に従って該流路のろ過
部において、該流路内の培養液中に溶解している老廃物
や培地成分等の溶解成分が、フィルタ管路から浸出する
ことによりこの流路外に放出され、一方これらから分離
されて残留する培養細胞は循環流にのって再び培養槽内
に戻される。上記放出された溶液成分は回収用管路に設
定されたペリスタポンプの作動により、培養液回収タン
クに移送される。このようなろ過操作により培養槽内の
貯留培養液量が減少するに従って液面が低下し、予め設
定されている液面センサが液面から離れると該センサで
の導通がなくなり、このことが液面検出信号となって制
御部に出力され、該出力値に基づいて制御部は培地供給
手段のペリスタポンプを一定時間作動する。これによっ
て新鮮な培地が一定量、培養槽内に供給されて培養が更
に高密度に行われる。
上記第１図の装置を用いて、ヒト・リンパ系細胞NAT
−30を培養した結果を第２図に示す。このときの諸条件
を下記に示す。
−30を培養した結果を第２図に示す。このときの諸条件
を下記に示す。
培養液量 :500ml 培地 ：ウシ血清アルブミン、インシュリン、ト
ランスフェリン、エタノールアミン、亜セレン酸ナトリ
ウム添加RDF培地 培養条件 ：温度37℃、 撹拌回転数60rpm.、 DO5.0ppm.、 pH7.2 培養液交換率:1.0l/day フィルタ管路：孔径10μｍ、 外形10mm、内径7mm、 長さ200mmのセラミックスフィルタ 第２図の結果から、この発明の装置によれば、高密度
培養が長期間にわたって実施できることがわかる。
ランスフェリン、エタノールアミン、亜セレン酸ナトリ
ウム添加RDF培地 培養条件 ：温度37℃、 撹拌回転数60rpm.、 DO5.0ppm.、 pH7.2 培養液交換率:1.0l/day フィルタ管路：孔径10μｍ、 外形10mm、内径7mm、 長さ200mmのセラミックスフィルタ 第２図の結果から、この発明の装置によれば、高密度
培養が長期間にわたって実施できることがわかる。
（ト）発明の効果 この発明によれば、培養液中に酸素ガスが加圧により
強制的に溶解され常に一定濃度以上で溶存酸素が存在す
るので細胞または好気的微生物の培養が従来よりも高密
度に行なうことができ、少量の培養液から多量の細胞生
産物が回収できる。また酸素供給用の物質を培養液中に
添加する必要がないため、細胞生産物の回収・分離精製
が容易に行うことができる。またこの装置は培養液の交
換を長期にわたってかつ効率良く行うことができる。上
記のことから長期間にわたって高密度培養を行うことが
できる。
強制的に溶解され常に一定濃度以上で溶存酸素が存在す
るので細胞または好気的微生物の培養が従来よりも高密
度に行なうことができ、少量の培養液から多量の細胞生
産物が回収できる。また酸素供給用の物質を培養液中に
添加する必要がないため、細胞生産物の回収・分離精製
が容易に行うことができる。またこの装置は培養液の交
換を長期にわたってかつ効率良く行うことができる。上
記のことから長期間にわたって高密度培養を行うことが
できる。
第１図はこの発明の加圧式培養装置の一実施例の構成説
明図、第２図はこの発明の装置を用いてヒト・リンパ系
細胞を培養したときの培養時間と細胞密度の関係を示す
グラフ図である。 （２）……培養槽、（３）……撹拌手段、（４）……酸
素供給手段、（５）……排気手段、（６）……培地供給
手段、（７）……培養液ろ過手段、（８）……制御部、
（21）……DOセンサ、（22）……pH電極、（23）……液
面センサ、（31）……回転子、（61）……培地タンク、
（72）……ろ過部、（41），（52），（９），（10）…
…電磁弁、（62），（71），（73）……ペリスタポン
プ、（ａ）……酸素供給用管路、（ｂ）……排気用管
路、（ｃ）……培地供給用管路、（ｄ）……培養液循環
流路、（ｅ）……ろ液排出用管路、（ｆ）……二酸化炭
素供給用管路、（ｇ）……空気導入用管路。
明図、第２図はこの発明の装置を用いてヒト・リンパ系
細胞を培養したときの培養時間と細胞密度の関係を示す
グラフ図である。 （２）……培養槽、（３）……撹拌手段、（４）……酸
素供給手段、（５）……排気手段、（６）……培地供給
手段、（７）……培養液ろ過手段、（８）……制御部、
（21）……DOセンサ、（22）……pH電極、（23）……液
面センサ、（31）……回転子、（61）……培地タンク、
（72）……ろ過部、（41），（52），（９），（10）…
…電磁弁、（62），（71），（73）……ペリスタポン
プ、（ａ）……酸素供給用管路、（ｂ）……排気用管
路、（ｃ）……培地供給用管路、（ｄ）……培養液循環
流路、（ｅ）……ろ液排出用管路、（ｆ）……二酸化炭
素供給用管路、（ｇ）……空気導入用管路。
Claims (1)
- 【請求項１】細胞または好気的微生物の培養液を内部に
貯留する密閉可能な培養槽と、この培養槽内の上部空隙
に接続され酸素供給部から流量調節部を介して上記培養
槽内に酸素を供給しうる酸素供給用管路と、同じく上記
培養槽に接続され排気調節部を介して上記培養槽内の気
体を排出しうる排気用管路と、培養液中の培養液を撹拌
する撹拌手段と、培養液中の溶存酸素濃度を検知する溶
存酸素濃度検知手段と、この溶存酸素濃度検知手段の検
知出力に基づいて上記調節部を制御して培養槽内を酸素
加圧状態に保持しうる制御部とを備え、 上記培養槽に培地を補給する培地供給手段と、培養液の
循環流路とを付設し、この循環流路の途中に細胞等を透
過しないが培養液中の溶解成分を透過しうるフィルタ管
路からなる培養液ろ過手段を挿設してなる加圧式培養装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18982987A JP2625742B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | 加圧式培養装置 |
| DE87113363T DE3786213T2 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-12 | Druckbrutschrank. |
| EP87113363A EP0260627B1 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-12 | Pressure incubator |
| US07/095,907 US4833089A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-14 | Pressure incubator |
| KR1019870010305A KR890004805B1 (ko) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | 가압식 배양장치 |
| CN87106371A CN1025871C (zh) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | 加压式培养装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18982987A JP2625742B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | 加圧式培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6434277A JPS6434277A (en) | 1989-02-03 |
| JP2625742B2 true JP2625742B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=16247906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18982987A Expired - Fee Related JP2625742B2 (ja) | 1986-09-19 | 1987-07-29 | 加圧式培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625742B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100496010B1 (ko) * | 2002-08-27 | 2005-06-16 | 대한민국 | 식물조직배양용 생물반응기 내 배양액의 피이 에이치 농도 제어장치 및 방법 |
| JP2010244562A (ja) * | 2010-06-01 | 2010-10-28 | Fujitsu Ltd | 入出力インタフェース装置を用いたシステム |
| CN106198671B (zh) * | 2016-08-08 | 2018-10-16 | 上海国强生化工程装备有限公司 | 电极对照测试方法及多功能测试装置 |
| CN115433660A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-12-06 | 湖南中医药大学 | 一种肠道菌群离体培养装置 |
| CN118909731B (zh) * | 2024-08-22 | 2025-03-21 | 江苏奕农生物股份有限公司 | 一种生物酶培养用反应设备及方法 |
-
1987
- 1987-07-29 JP JP18982987A patent/JP2625742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6434277A (en) | 1989-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |