JP2637297B2 - 遠心分離装置 - Google Patents

遠心分離装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動物細胞分離用の遠心
分離装置に関するものである。更に詳しくは、サスペン
ジョン状態で動物細胞を培養するための動物細胞の分離
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】細胞のサスペンジョン培養において、細
胞の生長増殖が比較的低い密度で停止するのを防ぎ細胞
を大量に且つ高密度で培養するために、一般に新しい培
養液を培養槽中へ供給しつつ成育阻害物質を含んだ古い
培養液を培養槽外へ排出しながら培養する方法、すなわ
ち通常パーヒュージョン方式といわれる方式が提案され
ている(Annual Report on Fermentation Processes Vo
l.6 )。
【0003】この方式を用いて培養するに当たって重要
なことは、サスペンジョン液中の生細胞と前記古い培養
液とを効率よく分離し、古い培養液を培養槽外へ取出
し、培養槽内の細胞の成育環境を最適条件下に維持する
ことである。サスペンジョン培養液から生細胞と古い培
養液とを分離するために種々のフィルターやまた種々の
形式が提案されているが、フィルター目詰まりや、装置
の構造の煩雑性などの点で工業装置としてはいずれも満
足すべきものとは言い難い。
【0004】特開昭63−252558号公報には、細
胞の大量に且つ高密度の培養に適したパーヒュージョン
方式による動物細胞分離装置及び細胞培養方法が本発明
者によって提案されている。
【0005】更に特願平1−249269号公報には、
該提案の欠点である遠心分離装置内で圧力差による細胞
へのダメージ及び遠心分離装置本体の一部しか利用でき
ないことによる容積効率が低いことを改良した遠心分離
装置及び分離系に関し、本発明者によっ提案されてい
る。
【0006】しかしながら、該提案による遠心分離装置
は分離のための周縁スロットが溶接密閉構造のため培養
終了後のスロット内洗浄を完全に実施することが困難な
ため、培養毎に周縁スロット本体を交換する必要が生じ
るため、工業装置としては経済的に有利とは言い難い。
【0007】
【発明の目的】本発明の目的は、動物細胞の有利な分離
装置を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、培養槽から抜き出し
た動物細胞のサスペンジョン培養液について、動物細胞
を生きたまま分離するため該遠心分離装置を提供するこ
とにある。
【0009】本発明のさらに他の目的は、微生物,酵母
等と異なり外力により変形し易く破壊され易い動物細胞
を、それを含む培養液から、遠心分離装置によって生き
たまましかも効率よく分離するための分離装置を安価に
提供することにある。
【0010】
【発明の構成】本発明のかかる目的および利点は、本発
明の下記の遠心分離装置によって達成される。
【0011】すなわち、動物細胞のサスペンジョン培養
液から動物細胞と培養液とを分離するための遠心分離装
置であって、(a)回転軸と一体となったローター本体
(2) ,着脱可能なカセットモジュール(1) 及び該モジュ
ール挿入可能な構造を有するカバー(3) により構成さ
れ、(b)該モジュール(1) は、上辺及び下辺を該カバ
ー(3) 及び該ローター本体(2) にてシールすることによ
り、ローターの中心軸に向う方向にローターの中心軸に
直角方向に対して30〜80°の角度をもって傾斜する
外側周縁壁を有する周縁スロットを形成し、該周縁スロ
ットは、ローターの中心軸の周囲360°以上に相当す
る外側壁の長さ存在し、液状流体が連続した流れを形成
するような空間を有しており、(c)該スロットの遠心
力の高い側に設けられたサスペンジョン培養液の供給
口、(d)該スロットの遠心力の低い側に設けられた動
物細胞が分離された培養母液を排出するための母液排出
口、(e)該スロットの遠心力の低い側に設けられた分
離された動物細胞の取出口、((d)と兼用してもよ
い)を備えた遠心分離装置。
【0012】該周縁スロットがローターの中心軸に直交
する方向に対して、実質的に角度を変えずに、渦巻状の
連続した流れを形成するように存在する上記の遠心分離
装置が好適である。この周縁スロットの上辺の平面図の
具体例として図2が挙げられる。図2に示す渦巻状カセ
ットモジュールの製作要領の一例を図5により更に説明
する。まず、図5中のイ,ロの如く、半径r1 ,r2
板をすり鉢状に半円に巻く。このとき、半径r1 ,r2
は r2 =r1 +(スロット深さd+板厚)/2 で示される。次に、イ,ロを偏心させ、端部ハを合せ、
板の外側より両者を溶接接続する。板ホについても、半
径r3 =r2 +(d+板厚)/2とし、上記と同様に端
部ニを接続する。これらの作業を繰返すことにより、連
続の渦巻状流路の形成が可能となる。更に端部ヘ,トの
如く板で封止することにより、渦巻状カセットモジュー
ルの製作が完了する。
【0013】該周縁スロットがローターの中心軸に直交
する方向に対して、実質的に角度を変えずに同心円状の
流れを形成するように存在し、流れの終端部において次
の同心円状の流れへ連続してなる上記の遠心分離装置が
好適である。この周縁スロットの上辺の平面図として図
3,図4が挙げられる。
【0014】渦巻状の連続した流れを形成するために
は、例えば板をすり鉢状に等間隔に渦巻状に等間隔に巻
き端部を封止することにより達成される。また同心円状
の流れを形成するためには、例えばすり鉢状に捲いた板
を同心円状に等間隔に配置し同心円の流路を遮断し、か
つ外側から内側へスムースな流路が確保されるように円
周上の任意の位置に切欠をつけることによって達成され
る。
【0015】ここで渦巻状または同心円状の流れの深さ
は(うす板を等間隔にまくときの間隔)は3〜5mmが好
適である。
【0016】本発明の細胞分離装置はサスペンジョン型
の動物細胞培養(サスペンジョン培養)に適用される。
サスペンジョン培養とは、水性媒体中で細胞それ自体を
浮遊させながら培養する方法をいう。
【0017】本発明において、培養の対象となる動物細
胞は、サスペンジョン状態において成育ないし増殖可能
なものであり、天然の動物細胞のみならず、人為的或い
は遺伝子操作により変性された細胞例えばハイブリドー
マであることができ、またIL−2の如きリンホカイン
を産生するリンパ球由来の細胞、インターフェロン(I
FN)の如き有用な生理活性物質を産生する2倍体細
胞、或いは種々のモノクローナル抗体を産生する細胞で
あることができる。本発明は、モノクローナル抗体を高
い濃度で得る目的のためモノクローナル抗体を産生する
細胞の培養に対して特に適している。
【0018】上記遠心分離装置の特長は、上記(a)の
着脱、再使用可能なカセットモジュール、(b)のすり
鉢状の傾斜を有する周縁スロット、(c)のサスペンジ
ョン培養液供給口、(d)の培養母液を排出するための
母液排出口、(e)の細胞取出口を有する点にある。上
記(b)で規定する周縁スロットは遠心分離装置の全周
を利用し、遠心力によって分離された細胞が、沈降面に
沿って培養母液排出口と反対の方向に移動し得る構造を
意味している。更に、上記(c),(d)は、特願平1
−249269号公報により提案されている如く、該動
物細胞の分離時に遠心分離装置内部に存在する密度の大
なる液体が極めて少量となる構造を有しており、従来の
欠点である遠心分離装置内での圧力差による細胞へのダ
メージ低減が可能な構造である。
【0019】上記遠心分離装置を添付した図面により更
に説明する。
【0020】添付図面の図1、および図2,図3,図4
は本発明で使用するに好適な遠心分離装置のローター及
び脱着可能なカセットモジュールの概念図が示されてい
る。図1は回転軸に平行な面の断面図である。図2は図
1の“A”方向より見た渦巻状周縁スロット上辺の平面
図であり、図3,図4は図1の“A”方向より見た同心
円状周縁スロット上辺の平面図である。矢印は流れの方
向を示す。
【0021】遠心分離装置本体は、図1からよく理解さ
れる通り、板をすり鉢状の傾斜を有し、等間隔で渦巻状
または同心円状に捲いたカセットモジュール1及びロー
ター本体2,カバー3にて周縁スロットが形成され、締
付ボルト4にてローター本体2に固定することにより、
カセットモジュール1の上辺及び下辺はパッキン5,6
にて完全にシールされ、更にOリング7,8にて雑菌汚
染防止用として2重にシールされている。
【0022】9はサスペンジョン培養液の供給口及び密
度の大なる液体の取り出し口を兼ねたものであり、流路
10を経由しローター本体2の流路11と連結される。
連結部12はOリング13でシールされれている。14
は細胞を含まない培養母液及び分離された細胞を含む培
養液の取出口であり、ローター本体2の流路15と連結
される。ローター本体は軸受16,17及び軸受固定板
18,19にて支持されており、20,21はメカニカ
ルシールである。22は回転伝達用プーリーである。
【0023】図1に示すスロット面と遠心方向の角度α
は30°〜80°の範囲がよく、スロットの深さdは3
〜5mmの範囲がよい。また周縁スロット形成のためのカ
セットモジュールの板の幅Lは図1に示すスロットの長
さである。更にスロット内壁面(カセットモジュール)
は細胞の付着を防止するために疎水処理を施すとよい。
【0024】疎水処理とは、例えば、PTEF(四フッ
化樹脂)等のフッ素樹脂を壁面にコーティング加工する
方式が好適である。
【0025】また、分離効率を更に向上させるため周縁
スロット内にじゃま板を設けてもよい。
【0026】本発明によれば、遠心分離装置は、該動物
細胞を、それがサスペンドしている培養液から、生きた
まましかも効率的に分離するためには遠心分離操作時の
遠心効果Zは5〜2000の範囲が望ましい。5より小
さいと細胞の分離操作を効率よく実施することが困難で
あり、一方2000を越えると細胞にかかる遠心力が大
きくなり過ぎて細胞の破壊が著しくなるので望ましくな
い。
【0027】遠心効果Zは回転軸からの距離をr(c
m)、回転角速度をω(radian/sec)、そして重力加速
度をg(cm/sec2)で表すと、rω2 /gで表される。
好ましくは10〜1000、殊に好ましくは20〜30
0の範囲が有利である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、サスペンジョン培養液
中の生細胞と古い培養液とを細胞へダメージを得ること
なく効率よく分離するための遠心分離装置を、カセット
モジュールを交換、再使用するのみで安価に提供するこ
とが可能となる。また細胞密度、細胞の大きさ、処理量
によって最適なカセットモジュールを取り付けることが
可能となり、動物細胞の効率的な分離が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の遠心分離装置の一例である。
【図2】図2は図1の遠心分離装置の周縁スロットを
“A”方向より見た図の一例である。
【図3】図3は図1の遠心分離装置の周縁スロットを
“A”方向より見た図の一例である。
【図4】図4は図1の遠心分離装置の周縁スロットを
“A”方向より見た図の一例である。
【図5】図5は図2の渦巻状の周縁スロットの製作要領
の一例を示したものである。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動物細胞のサスペンジョン培養液から動物
    細胞と培養液とを分離するための遠心分離装置であっ
    て、(a)回転軸と一体となったローター本体(2) ,着
    脱可能なカセットモジュール(1) 及び該モジュール挿入
    可能な構造を有するカバー(3) により構成され、(b)
    該モジュール(1) は、上辺及び下辺を該カバー(3) 及び
    該ローター本体(2) にてシールすることにより、ロータ
    ーの中心軸に向う方向にローターの中心軸に直角方向に
    対して30〜80°の角度をもって傾斜する外側周縁壁
    を有する周縁スロットを形成し、該周縁スロットは、ロ
    ーターの中心軸の周囲360°以上に相当する外側壁の
    長さ存在し、液状流体が連続した流れを形成するような
    空間を有しており、(c)該スロットの遠心力の高い側
    に設けられたサスペンジョン培養液の供給口(9) 、
    (d)該スロットの遠心力の低い側に設けられた動物細
    胞が分離された培養母液を排出するための母液排出口(1
    4)、(e)該スロットの遠心力の低い側に設けられた分
    離された動物細胞の取出口、((d)と兼用してもよ
    い)を備えた遠心分離装置。
  2. 【請求項2】該周縁スロットがローターの中心軸に直交
    する方向に対して、実質的に角度を変えずに、渦巻状の
    連続した流れを形成するように存在する請求項1記載の
    遠心分離装置。
  3. 【請求項3】該周縁スロットがローターの中心軸に直交
    する方向に対して、実質的に角度を変えずに同心円状の
    流れを形成するように存在し、流れの終端部において次
    の同心円状の流れへ連続してなる請求項1記載の遠心分
    離装置。
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