JP2670326B2 - Culture solution collection device, collection method and culture system - Google Patents

Culture solution collection device, collection method and culture system

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JP2670326B2
JP2670326B2 JP31947188A JP31947188A JP2670326B2 JP 2670326 B2 JP2670326 B2 JP 2670326B2 JP 31947188 A JP31947188 A JP 31947188A JP 31947188 A JP31947188 A JP 31947188A JP 2670326 B2 JP2670326 B2 JP 2670326B2
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collecting
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生物の細胞を培養する培養槽内より培養液
を採取する方法及び装置に係り、特に培養状況のモニタ
リング、コントロールのために必要な少量の試料を微生
物汚染を招くことなく採取するのに好適な採取方法及び
採取装置及びそれを含む培養システムに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for collecting a culture solution from a culture tank for culturing cells of an organism, and is particularly necessary for monitoring and controlling the culture condition. The present invention relates to a sampling method and a sampling device suitable for collecting a small amount of a sample without causing microbial contamination, and a culture system including the sampling device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の培養槽内の培養液を採取するための装置として
は、種々の工夫がなされており、雑菌汚染を防止しつつ
試料を採取することが広く実施されている。第3図に通
常用いられる公知の試料採取機構の概念の一例を示す。
いずれも試料採取後に採取用配管内をスチームライン殺
菌を行うことにより細菌の培養槽内への侵入を防止して
いる。
Various devices have been devised as a device for collecting a culture solution in a conventional culture tank, and it is widely practiced to collect a sample while preventing contamination of various bacteria. FIG. 3 shows an example of the concept of a known sampling mechanism that is normally used.
In each case, the infiltration of bacteria into the culture tank is prevented by sterilizing the inside of the pipe for collection with a steam line after collecting the sample.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

培養液を採取するにあたっては次の点に留意しなけれ
ばならない。すなわち、培養液中の細胞が試料採取管内
に沈降しない流速で培養液を引き抜かねばならない。さ
らに、前回の採取時に管内に留められ管壁に沈着した細
胞を再浮遊させるため強い乱流を与える線速度が必要で
ある。モニタリングには、管内に沈積していた細胞が除
去されたあとに採取した試料用いなければならない。
The following points should be noted when collecting the culture solution. That is, it is necessary to extract the culture solution at a flow rate at which the cells in the culture solution do not settle in the sampling tube. In addition, the linear velocity that gives strong turbulence is required to resuspend the cells that were retained in the tube at the previous collection and deposited on the tube wall. For monitoring, a sample taken after the cells deposited in the tube have been removed must be used.

上記従来の方法では、配管内に直接スチームを通じ、
121℃以上の高温に一定時間保持することが必要であ
り、所要のスチーム流量により、配管径が決められるこ
とになる。したがって、試料採取配管の内径は、管路
長、断熱材の有無等によりかわるが一般には少なくとも
10mm程度になる。その結果、少なくとも100ml/回以上採
取しないと培養液のモニタリング試料として意味をなさ
なくなる。
In the above conventional method, directly through the steam in the pipe,
It is necessary to maintain a high temperature of 121 ° C or higher for a certain period of time, and the pipe diameter will be determined by the required steam flow rate. Therefore, the inner diameter of the sampling pipe changes depending on the pipe length, the presence or absence of heat insulating material, etc.
It becomes about 10mm. As a result, it becomes meaningless as a monitoring sample of the culture solution unless it is collected at least 100 ml / time.

近年、各種の計測技術が進歩し、グルコース、乳酸、
各種アミノ酸、各種生理活性物質の定量に使用する試料
量はわずかで済むようになりつつある。従来の方法で
は、数mlの試料を得るために、多量の培養液を採取し、
その大部分を捨ることになる。近年の培養技術の発達に
より、より小さな培養槽を用いてより高密度で目的細胞
を培養して目的物質の生産効率をより高める手法が用い
られることが多く、前記のようなモニタリングのために
培養液を多量に採取することは早急に改善することが望
まれていた。
In recent years, various measurement techniques have advanced, and glucose, lactic acid,
The amount of sample used for quantification of various amino acids and various physiologically active substances is becoming small. In the conventional method, in order to obtain a sample of several ml, a large amount of culture solution is collected,
Most of it will be discarded. Due to the development of culture technology in recent years, a method of increasing the production efficiency of a target substance by culturing the target cells at a higher density in a smaller culture tank is often used. It has been desired to improve the collection of a large amount of liquid as soon as possible.

本発明の目的は、少量の試料を連続的に採取する方法
及び装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for continuously collecting a small amount of sample.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、下記によって達成される。 The above object is achieved by the following.

すなわち、本発明は、内径の小なる培養液採取管の一
端をスチーム流通管の先端より突出せしめ、該培養液採
取管の他の一端を該採取管の外径より大であり、かつス
チーム滅菌に必要な温度まで昇温可能なスチーム流量を
通過せしめるのに十分な断面積を与える内径を有するス
チーム流通管内に収容してなる培養液採取装置にあり、
またスチーム流通管は培養槽に接続する機構を有する管
材a、及び該管材と共有する隔壁により接合されかつ隔
壁近傍において内径の大なる部分を有する管材b、内径
の大なる部分で管材bと接続される管材cより構成さ
れ、培養液採取管が管材a及びb間の隔壁を貫通し管材
の内部にその一端が開口している培養液採取装置にあ
る。
That is, the present invention is such that one end of the culture solution collection tube having a small inner diameter is projected from the tip of the steam flow tube, the other end of the culture solution collection tube is larger than the outer diameter of the collection tube, and steam sterilization is performed. In the culture medium collection device that is housed in a steam flow pipe having an inner diameter that gives a sufficient cross-sectional area to pass a steam flow rate that can raise the temperature to a necessary temperature,
Further, the steam distribution tube is connected to a culture vessel by a tube material a, a tube material b which is joined by a partition shared with the tube material and has a large inner diameter portion in the vicinity of the partition material, and a tube material b is connected by a large inner diameter portion. In the culture medium collecting device, the culture medium collecting pipe is constituted by the pipe material c, and the culture medium collecting pipe penetrates the partition wall between the pipe materials a and b and has one end opened inside the pipe material.

また、本発明は、上記培養液採取装置を培養槽に装着
し、該培養液採取装置にスチームを流通せしめて該採取
装置の内部を滅菌せしめたのち、内径大なる管材に接続
している管材を取りはずし、次いで該内径大なる管材に
収容されている試料採取配管を通じて試料を採取する培
養液採取方法にある。
Further, the present invention, the culture medium collecting device is attached to a culture tank, after the steam is circulated in the culture medium collecting device to sterilize the inside of the collecting device, a pipe material connected to a pipe material having a large inner diameter Is removed and then a sample is collected through a sample collection pipe housed in the tubular material having a large inner diameter.

この場合、上記試料採取配管を自動診断装置、自動分
析装置等の測定装置に連結したフレキシブル配管に接続
することにより培養液を採取することもできる。
In this case, the culture solution can be collected by connecting the sample collecting pipe to a flexible pipe connected to a measuring device such as an automatic diagnostic device or an automatic analyzer.

更に、本発明は、培養細胞に対するガスの供給手段と
培養液の供給手段及び老廃培養液の排出手段を具備した
培養槽、内径の小なる培養液採取管の一端をスチーム流
通管の先端より突出せしめ、該培養液採取管の他の一端
を該採取管の外径より大であり、かつスチーム滅菌に必
要な温度まで昇温可能なスチーム流量を通過せしめるの
に十分な断面積を与える内径を有するスチーム流通管内
に収容してなる培養液採取装置、前記培養液採取装置で
採取された培養液中の細胞の画像を拡大する手段と該画
像から生きている細胞及び死細胞を認識する画像認識装
置とを具備する細胞の数及び活性の連続自動診断装置、
前記培養液採取装置で採取された培養液中のグルコー
ス、乳酸、アンモニア等の溶解成分を分析する溶解成分
自動分析装置、前記連続自動診断装置及び前記溶解成分
自動分析装置からの情報をもとに培養槽を自動運転する
ための手段を有する培養システムにある。
Further, the present invention is a culture tank equipped with a means for supplying gas to culture cells, a means for supplying a culture solution, and a means for discharging a waste culture solution, and one end of a culture solution collection tube having a small inner diameter is projected from the tip of a steam distribution tube. The inner diameter of the other end of the culture solution collection tube, which is larger than the outer diameter of the collection tube, and which provides a sufficient cross-sectional area for passing the steam flow rate capable of raising the temperature to the temperature required for steam sterilization. A culture solution collection device housed in a steam distribution tube having the means, means for enlarging an image of cells in the culture solution collected by the culture solution collection device, and image recognition for recognizing live cells and dead cells from the image A continuous automatic diagnostic device for the number and activity of cells equipped with the device,
Glucose in the culture solution collected by the culture solution collecting device, lactic acid, based on the information from the dissolved component automatic analyzer for analyzing dissolved components such as ammonia, the continuous automatic diagnostic device and the dissolved component automatic analyzer The culture system has means for automatically operating the culture tank.

〔作用〕[Action]

試料採取管は通常内径5mm以下好ましくは3〜1mmのも
のが用いられ、その先端は培養槽内に挿入される。試料
採取管の培養槽外に位置する部分は、試料採取管外径よ
り大であるスチーム流通管内に収容されている。試料採
取管先端側のスチーム流通管末端は培養槽本体にネジ込
み又は他の方法により接続可能な構造を有している。ス
チーム流通管の他の一端はその内部に試料採取管後端を
収容し、かつ試料採取管に接続するフレキシブル管を収
容するに十分な容積を有している。培養を開始するにあ
たり、まず、培養槽の殺菌を行う際に、培養槽に接続さ
れた上記スチーム流通管にスチームを通じて内部の温度
を121℃以上とし、約20〜30分間保持する。この間に、
試料採取管及びこれに接続したフレキシブル配管の殺菌
が行われる。殺菌終了後、スチーム流通管内部により、
上記フレキシブル配管を無菌的雰囲気下で引き出し、別
途殺菌してある各種測定装置等に接続されたフレキシブ
ル配管とを接続する。試料の採取は、上記フレキシブル
配管の途中にペリスタリックポンプを設備し、ペリスタ
リックポンプを作動させて培養液を採取する。採取する
方法としては特に上記に限定されるものでなく、培養槽
本体を加圧することにより圧力差で押し出す方法等も用
いることができる。
The sampling tube usually has an inner diameter of 5 mm or less, preferably 3 to 1 mm, and its tip is inserted into the culture tank. The portion of the sample collecting tube located outside the culture tank is housed in a steam distribution tube having a diameter larger than the outer diameter of the sample collecting tube. The end of the steam distribution tube on the tip side of the sampling tube has a structure that can be connected to the main body of the culture tank by screwing or another method. The other end of the steam flow pipe has a sufficient volume to accommodate the rear end of the sampling pipe therein and a flexible pipe connected to the sampling pipe. When starting the culture, first, when the culture tank is sterilized, the internal temperature is set to 121 ° C. or higher through steam through the steam distribution pipe connected to the culture tank, and the temperature is maintained for about 20 to 30 minutes. During this time,
Sterilization of the sampling pipe and the flexible pipe connected thereto is performed. After sterilization, inside the steam distribution pipe,
The flexible pipe is pulled out under an aseptic atmosphere and connected to the flexible pipe connected to various measuring devices which have been separately sterilized. The sample is collected by installing a peristaltic pump in the middle of the flexible pipe and operating the peristaltic pump to collect the culture solution. The method for collecting is not particularly limited to the above, and a method in which the culture tank main body is pressurized to push it out due to a pressure difference can be used.

前記培養液採取装置において、スチーム流通管が、培
養槽に接続するための機構を具備した部材a、及び部材
aと共有する隔壁により接合されており、かつ隔壁近傍
において内径の大なる部分を有する管材b、内径の大き
な部分で管材bと接続される管材cとから構成されてお
り、培養液採取管の先端を管材aより突出させ、かつ後
端を管材c内部に位置させた構造をなしている。殺菌終
了後、管材cをとり外し、内部より培養液採取管に接続
されたフレキシブル配管をとり出して、別途殺菌した各
種計測機器に接続するためのフレキシブル配管に接続す
る。
In the culture medium collecting device, the steam flow pipe is joined by a member a having a mechanism for connecting to the culture tank, and a partition shared with the member a, and has a large inner diameter portion near the partition. It is composed of a tubular material b and a tubular material c connected to the tubular material b at a portion having a large inner diameter, and has a structure in which the tip of the culture solution collecting tube is projected from the tubular material a and the rear end is located inside the tubular material c. ing. After the sterilization is completed, the pipe material c is removed, the flexible pipe connected to the culture solution collecting pipe is taken out from the inside, and is connected to the flexible pipe for connecting to various separately sterilized measuring instruments.

この培養液採取装置による培養液の採取法は次の通り
行われる。まず、培養槽に培養液採取装置を装着する。
この培養液採取装置のスチーム流通管にスチームを通じ
て内部の温度を121℃以上とし、約20〜30分間保持す
る。この間に、試料採取管及びこれに接続したフレキシ
ブル配管の殺菌が行われる。殺菌終了後、スチーム流通
管内部より、上記フレキシブル配管を無菌的雰囲気下で
引き出し、別途殺菌してある各種計測器等に接続された
フレキシブル配管とを接続する。上記フレキシブル配管
の途中にペリスタリックポンプを設置し、ペリスタリッ
クポンプを作動させて培養液を採取する。この培養液採
取法により、培養槽を汚染することなく無菌的に少量の
培養液を連続的に確実に採取することができる。
The method of collecting the culture solution by this culture solution collecting device is performed as follows. First, a culture solution collecting device is attached to a culture tank.
Steam is passed through the steam flow pipe of this culture medium collecting apparatus to keep the internal temperature at 121 ° C or higher and kept for about 20 to 30 minutes. During this period, the sample collection tube and the flexible piping connected thereto are sterilized. After the sterilization is completed, the flexible pipe is pulled out from the inside of the steam distribution pipe in an aseptic atmosphere and connected to the separately sterilized flexible pipe connected to various measuring instruments and the like. A peristaltic pump is installed in the middle of the flexible pipe, and the peristaltic pump is operated to collect the culture solution. By this culture solution collection method, it is possible to continuously and reliably collect a small amount of culture solution aseptically without contaminating the culture tank.

この培養液採取装置は培養槽、細胞の数及び活性の連
続的自動診断装置、培養液中の溶解成分自動分析装置、
前記連続自動診断装置及び前記溶解成分自動分析装置か
らの情報をもとに培養槽を自動運転するためのコンピュ
ーターから成る培養システムに組み込まれ、雑菌汚染等
のリスクがなくかつ制御精度の高い培養システムが構築
できる。
This culture medium collection device is a culture tank, a continuous automatic diagnostic device for the number and activity of cells, an automatic analyzer for dissolved components in the culture liquid,
A culture system that is incorporated into a culture system consisting of a computer for automatically operating a culture tank based on information from the continuous automatic diagnostic device and the dissolved component automatic analyzer, and has a high control accuracy without the risk of contamination by various bacteria. Can be built.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。但し、
本発明は、この実施例に限定されるものでない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However,
The present invention is not limited to this embodiment.

実施例1 本発明の一実施例を第1図、第2図により説明する。
なお、第1図は培養液採取装置の斜視図、第2図はその
断面図である。
Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
Incidentally, FIG. 1 is a perspective view of the culture medium collecting device, and FIG. 2 is a sectional view thereof.

試料採取管1は、通常内径5mm以下好ましくは3〜1mm
のものが用いられ、その一端は培養槽10内に挿入され
る。該試料採取管の培養槽外に位置する部分は、該試料
採取用配管外径より大であり、かつスチームライン滅菌
に十分な断面積を有するスチーム流通管2a,2b,2c内に収
容される。スチーム流通管2a,2bは共有する隔壁3によ
り接続されている。
The sampling tube 1 usually has an inner diameter of 5 mm or less, preferably 3 to 1 mm
One is inserted into the culture tank 10. The portion of the sampling tube located outside the culture tank is accommodated in a steam distribution tube 2a, 2b, 2c having a cross-sectional area larger than the sampling tube outer diameter and sufficient for steam line sterilization. . The steam distribution pipes 2a and 2b are connected by a common partition wall 3.

試料採取用配管の培養槽内に挿入される末端側を収納
しているスチーム流通管2aは培養槽本体にネジ込み又は
他の方法によって接続される。スチーム流通管2bは隔壁
の近傍においてその内径が部分的に拡大され、かつ拡大
部分においてスチーム流通管2cと接続される。両者は通
常ネジ込み又は他の接続方法により接続されている。前
述の試料採取管はスチーム流通管の2a,2b間の隔壁を貫
通しスチーム流通管2dの拡大部分に開口している。さら
にその末端には、シリコンゴム管、ポリテトラフルオロ
エチレン製の管等のスチーム殺菌に耐えるフレキシブル
管6を接続し、該フレキシブル管を拡大部分に収納す
る。また、フレキシブル管の内径は試料採取管の内径と
できるだけ同一であることが望ましい。
The steam flow pipe 2a, which accommodates the terminal side of the sampling pipe inserted into the culture tank, is connected to the culture tank main body by screwing or another method. The inner diameter of the steam flow pipe 2b is partially enlarged in the vicinity of the partition wall, and the steam flow pipe 2c is connected in the enlarged portion. The two are usually connected by screwing or other connection method. The above-mentioned sample collection pipe penetrates the partition wall between the steam distribution pipes 2a and 2b and opens in the enlarged portion of the steam distribution pipe 2d. Further, a flexible pipe 6 such as a silicone rubber pipe or a pipe made of polytetrafluoroethylene which is resistant to steam sterilization is connected to the end thereof, and the flexible pipe is housed in the enlarged portion. Also, it is desirable that the inner diameter of the flexible tube be as close as possible to the inner diameter of the sampling tube.

次に、この培養液採取装置の使用方法を第5図により
説明する。
Next, a method of using the culture solution collecting device will be described with reference to FIG.

培養液採取装置の殺菌は以下の手順により行う。ま
ず、スチーム流通管2a及びスチーム流通管2bの各一端の
間をフレキシブル管8で接続する。またスチーム流通管
2cの一端にフレキシブル管9を接続する。フレキシブル
管9の末端にはスチーム流量を調節するための弁を設け
る(図示していない)。培養槽10のスチーム殺菌時にお
いて、フレキシブル管9に設けた弁を開き、スチーム流
通管2a、フレキシブル配管8、スチーム流通管2b及びス
チーム排出管2c内部にスチームを通じる。内部の温度が
121℃以上になるよう弁の開度を調節する。121℃で約20
〜30分間保持する(第5図(a))。この操作により試
料採取管1及びフレキシブル管6の殺菌も同時に行われ
る。殺菌終了後、フレキシブル管9に設けた弁を閉じ、
さらに、フレキシブル配管8についてもその中間でピン
チコック等の手段により閉鎖する。冷却後、スチーム流
通管2cをとり外す(第5図(b))。スチーム流通管2b
内部に収納されたフレキシブル配管6をとり出し、末端
をクリンベンチ等の無菌的雰囲気下で測定計測手段に
(図示せず)連絡するためのフレキシブル配管27に接続
する(第5図(c)及び(d))。なお、フレキシブル
配管27の先端には、フレキシブル配管6との接続を容易
ならしめるために、ごう性を有する接続用管材26を接続
することが好ましい。フレキシブル管27及び接続管材26
についてはあらかじめ、オートクレーブ等の殺菌手段に
より無菌化処理が不可欠であることはいうまでもない。
Sterilization of the culture solution collecting device is performed by the following procedure. First, the flexible pipe 8 connects between one ends of the steam distribution pipe 2a and the steam distribution pipe 2b. Also steam distribution pipe
Connect flexible tube 9 to one end of 2c. A valve for adjusting the steam flow rate is provided at the end of the flexible pipe 9 (not shown). At the time of steam sterilization of the culture tank 10, the valve provided in the flexible pipe 9 is opened, and steam is passed through the steam distribution pipe 2a, the flexible pipe 8, the steam distribution pipe 2b, and the steam discharge pipe 2c. The internal temperature is
Adjust the opening of the valve to at least 121 ° C. About 20 at 121 ° C
Hold for 3030 minutes (FIG. 5 (a)). By this operation, the sample collecting tube 1 and the flexible tube 6 are sterilized at the same time. After the sterilization is completed, close the valve provided on the flexible pipe 9,
Further, the flexible pipe 8 is also closed in the middle by means such as a pinch cock. After cooling, the steam flow pipe 2c is removed (Fig. 5 (b)). Steam distribution pipe 2b
The flexible pipe 6 housed inside is taken out and connected to the flexible pipe 27 for connecting the measuring end (not shown) to the measuring means under an aseptic atmosphere such as a clean bench (Fig. 5 (c) and (D)). In addition, in order to facilitate the connection with the flexible pipe 6, it is preferable to connect a connecting pipe member 26 having elasticity to the tip of the flexible pipe 27. Flexible pipe 27 and connecting pipe material 26
It is needless to say that sterilization treatment is indispensable in advance by sterilizing means such as an autoclave.

培養液を採取するにあたっては、培養槽内部が外部に
比べ加圧状態である場合には、圧力差で流出せしめる方
法も用いられるが、一般的にはフレキシブル管6又は27
にペリスタリックポンプを装着して、引き抜く方法が用
いられる。
When collecting the culture solution, when the inside of the culture tank is in a pressurized state as compared with the outside, a method of flowing out by a pressure difference is also used, but in general, the flexible tube 6 or 27 is used.
The method of attaching the peristaltic pump to and pulling it out is used.

実施例2 第3図(a),(b)は本発明の他の実施例を示して
おり、(a)は斜視図、(b)はその断面図を示してい
る。
Embodiment 2 FIGS. 3 (a) and 3 (b) show another embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is a sectional view thereof.

試料採取管への先端は培養槽内に挿入され、後端は、
該試料採取管外径より大なる径を有するスチーム流通管
2a、2c内に収容される。試料採取管1の先端側を収容す
るスチーム流通管2aは、培養槽壁にネジ込み又は他の方
法により接続される。流通管2aの後端はその内径が部分
的に拡大され、かつ拡大部分において、スチーム流通管
2cと接続される。試料採取管の後端はスチーム流通管2c
の拡大部分に開口している。さらにその末端にはシリコ
ンゴム管、ポリテトラフルオロエチレン製官等のフレキ
シブル管6を接続し、該フレキシブル管を拡大部分に収
納する。
The front end of the sampling tube is inserted into the culture tank, and the rear end is
Steam distribution pipe having a diameter larger than the outer diameter of the sampling pipe
It is housed in 2a and 2c. The steam flow tube 2a that accommodates the tip side of the sample collection tube 1 is connected to the wall of the culture tank by screwing or another method. The inner diameter of the rear end of the flow pipe 2a is partially enlarged, and the steam flow pipe is
Connected with 2c. The rear end of the sampling tube is a steam distribution tube 2c
There is an opening in the enlarged part of. Furthermore, a flexible tube 6 such as a silicone rubber tube or a polytetrafluoroethylene official is connected to the end, and the flexible tube is stored in the enlarged portion.

本実施例の使用方法については、前述の実施例1とほ
ぼ同様である。
The method of use of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment.

実施例3 第4図(a),(b)は他の実施例を示したものであ
り、(a)はその斜視図を、(b)はその断面図を示し
ている。
Embodiment 3 FIGS. 4 (a) and 4 (b) show another embodiment, in which (a) is a perspective view thereof and (b) is a sectional view thereof.

試料採取管1の先端は培養槽内に挿入され、後端は、
該試料採取管外径より大なる径を有するスチーム流通管
2c、2b内に収容される。スチーム流通管2bには、培養槽
に接続するためのネジ込み、又は他の手段による接続手
段が付加されており、前記試料採取管は、該接続手段を
貫通し、その先端が培養槽内に挿入される。スチーム流
通管2c、2bはネジ込み等の接続手段により接続されてお
り、必要に応じて両者を分離することができる。前記試
料採取管の後端はスチーム流通管2b、2cで構成される空
間内に開口し、さらにその末端にシリコンゴム管、ポリ
テトラフルオロエチレン製の管等のフレキシブル管6が
接続され、該空間内に収容されている。
The front end of the sampling tube 1 is inserted into the culture tank, and the rear end is
Steam distribution pipe having a diameter larger than the outer diameter of the sampling pipe
It is housed in 2c and 2b. The steam flow pipe 2b is provided with a connecting means by screwing or other means for connecting to the culture tank, the sample collecting tube penetrates the connecting means, and its tip is in the culture tank. Is inserted. The steam distribution pipes 2c, 2b are connected by a connecting means such as screwing, and the two can be separated as necessary. The rear end of the sampling pipe is opened into the space formed by the steam flow pipes 2b and 2c, and the flexible pipe 6 such as a silicone rubber pipe or a polytetrafluoroethylene pipe is connected to the end of the space. It is housed inside.

本実施例を使用するにあたっては、まず、スチーム流
通管2b、2cのそれぞれの末端部5及び7にスチーム供給
配管及びスチームドレン配管を接続し、スチーム流通管
2b、2c内にスチームを通じ、内部の温度が121℃以上に
なるように流量調節する。121℃にて20〜30分間保持
し、試料採取管及びフレキシブル管6の殺菌を行う。殺
菌終了後、スチームの流通を停止し、冷却したのち、前
述した実施例と同様の手法により使用する。
Before using this embodiment, first connect the steam supply pipes and the steam drain pipes to the respective end portions 5 and 7 of the steam distribution pipes 2b and 2c, and then connect the steam distribution pipes.
Pass steam through 2b and 2c and adjust the flow rate so that the internal temperature is 121 ° C or higher. The sample collection tube and the flexible tube 6 are sterilized by holding at 121 ° C. for 20 to 30 minutes. After the sterilization is finished, the distribution of steam is stopped, and after cooling, it is used in the same manner as in the above-mentioned embodiment.

実施例4 第7図は本発明になる培養液採取装置を用いた培養シ
ステムの例を示したものである。
Example 4 FIG. 7 shows an example of a culture system using the culture solution collecting device according to the present invention.

内部が熱殺菌可能なステンレススチール製の培養槽10
において動物細胞や微生物などを培養する。本実施例は
動物細胞の例を示すが、微生物の場合も同様である。培
養槽10には動物細胞を含む懸濁液11が入っている。動物
細胞とは動物(例えばラット)の器官(例えば肝臓)か
ら採取した細胞である。培養によって動物細胞が産生す
る有用物質を回収する。基質はエネルギー源としてのグ
ルコースを初めアミノ酸類や血清を含む。動物細胞は適
切な環境が維持されれば酸素と基質とを摂取して細胞分
裂により増殖する。培養槽10内の懸濁液11は攪拌用モー
タ12と攪拌翼13とにより、細胞が損傷を受けない程度を
緩やかに攪拌され同時にコンプレッサ14と気泡発生装置
15とにより酸素含有ガスを吹き込む。攪拌用モータ12の
回転数やコンプレッサ14、酸素1、炭酸ガス2のガス供
給量はコンピュータ100で制御されて適切に操作され
る。また、基質と動物細胞を含む懸濁液11の物理化学的
性質は各種のセンサで計測される。すなわち、温度セン
サ16、pHセンサ17、DOセンサ18及びDCO2センサ19で懸
濁液の温度、pH,DO(溶存酸素濃度)及びDCO2(溶存炭
素ガス濃度)が各々計測される。これらの計測信号は推
論機構95に送信される。
Heat-sterilized stainless steel culture tank 10
Culturing animal cells and microorganisms. Although this example shows an example of animal cells, the same applies to the case of microorganisms. The culture tank 10 contains a suspension 11 containing animal cells. Animal cells are cells collected from an organ (eg, liver) of an animal (eg, rat). The useful substance produced by the animal cells is recovered by the culture. Substrates include glucose as an energy source as well as amino acids and serum. If an appropriate environment is maintained, animal cells ingest oxygen and substrates and grow by cell division. The suspension 11 in the culture tank 10 is gently stirred by a stirring motor 12 and a stirring blade 13 to the extent that cells are not damaged, and at the same time, a compressor 14 and a bubble generator.
15 to blow oxygen-containing gas. The rotation speed of the agitating motor 12 and the gas supply amounts of the compressor 14, oxygen 1, and carbon dioxide 2 are controlled by the computer 100 and appropriately operated. The physicochemical properties of the suspension 11 containing the substrate and animal cells are measured by various sensors. That is, the temperature sensor 16, the pH sensor 17, the DO sensor 18, and the DCO 2 sensor 19 measure the temperature, pH, DO (dissolved oxygen concentration) and DCO 2 (dissolved carbon gas concentration) of the suspension, respectively. These measurement signals are transmitted to the inference mechanism 95.

培養液は採取装置20により培養槽より採取される。す
なわち、サンプリングポンプ22がコンピュータ100の指
令を受けて駆動して混合器23に懸濁液11を輸送する。混
合器23の液はフローセル41に輸送される。染色液供給ポ
ンプ32はコンピュータ100の指令を受けて駆動して染色
液31が混合器23に輸送されて、懸濁液11と染色液31とが
混合される。輸送ポンプ35はコンピュータ100の指令を
受けて懸濁液11と染色液31とが混合された液をフローセ
ル41に輸送する。また、フローセル41を定期的に洗浄す
るために洗浄液供給ポンプ34がコンピュータ100の指令
に応じて駆動し洗浄液33がフローセル41の直前に注入さ
れる。洗浄操作の頻度は低いのでマニュアルで実行して
も良い。
The culture solution is collected from the culture tank by the collecting device 20. That is, the sampling pump 22 is driven by a command from the computer 100 to transport the suspension 11 to the mixer 23. The liquid in the mixer 23 is transported to the flow cell 41. The dyeing liquid supply pump 32 is driven in response to a command from the computer 100, the dyeing liquid 31 is transported to the mixer 23, and the suspension 11 and the dyeing liquid 31 are mixed. In response to a command from the computer 100, the transport pump 35 transports the mixed liquid of the suspension 11 and the staining liquid 31 to the flow cell 41. Further, in order to regularly clean the flow cell 41, the cleaning liquid supply pump 34 is driven according to a command from the computer 100, and the cleaning liquid 33 is injected immediately before the flow cell 41. Since the frequency of the cleaning operation is low, it may be executed manually.

フローセル41では液中の細胞の画像が顕微鏡などの画
像拡大装置42で拡大される。画像拡大装置42で得る画像
は1画面だけでは正確な細胞状態を把握できないので、
撮像画像を次々に更新する。このために画像更新装置で
あるXYステージ43はコンピュータ100の指令を受けて駆
動し、フローセル41をX方向とY方向に移動させる。こ
のようにフローセル41の移動により画像拡大装置42では
フローセル41の異なった部分の画像が次々に得られる。
この画像はテレビカメラ44によって撮像されて、撮像画
像の信号がA/D変換器51に送信される。
In the flow cell 41, an image of cells in the liquid is magnified by an image magnifying device 42 such as a microscope. The image obtained by the image enlarging device 42 cannot grasp the accurate cell state with only one screen, so
The captured images are updated one after another. For this purpose, the XY stage 43, which is an image updating device, is driven in response to a command from the computer 100 to move the flow cell 41 in the X and Y directions. In this way, by moving the flow cell 41, the image enlarging device 42 sequentially obtains images of different portions of the flow cell 41.
This image is captured by the television camera 44, and the signal of the captured image is transmitted to the A / D converter 51.

A/D変換器51では、画像のアナログ信号をディジタル
信号に変換する。A/D変換された画像信号は、画像メモ
リ51Mに格納される。画像メモリ51Mに格納された多値画
像は、生細胞画像認識装置60と死細胞画像認識装置70と
に送信される。生細胞画像認識装置60では生死にかかわ
らず細胞を全て認識し、個数、大きさ、形状及び細胞の
輝度などを計算する。死細胞画像認識装置70は、死んだ
状態も含めて活性の低い状態の細胞を全て認識し、同様
に個数、大きさ、形状及び細胞の輝度などを計算する。
各々の計算結果は活性診断装置80に送信される。活性診
断装置80はこれらの計算結果を受けて生細胞及び死細胞
の個数、大きさ、形状及び細胞の輝度などを計算すると
同時にこれらの計算結果から細胞群の活性状態を総合的
に診断する。
The A / D converter 51 converts the analog signal of the image into a digital signal. The A / D converted image signal is stored in the image memory 51M. The multivalued image stored in the image memory 51M is transmitted to the live cell image recognition device 60 and the dead cell image recognition device 70. The live cell image recognition device 60 recognizes all cells regardless of whether they are alive or dead, and calculates the number, size, shape, brightness of cells, and the like. The dead cell image recognition device 70 recognizes all cells in a low activity state including a dead state, and similarly calculates the number, size, shape, brightness of cells and the like.
Each calculation result is transmitted to the activity diagnostic device 80. The activity diagnostic device 80 receives the results of these calculations and calculates the number, size, shape, and brightness of the living cells and dead cells, and at the same time, comprehensively diagnoses the active state of the cell group from these calculation results.

流路切換えバルブ24に試料懸濁液を自動分析装置55に
移送する。自動分析装置55ではグルコース、乳酸、アン
モニア等の液中に溶解した成分を自動的に計測する。得
られた計測信号は推論機構95に送信される。
The sample suspension is transferred to the flow path switching valve 24 to the automatic analyzer 55. The automatic analyzer 55 automatically measures components dissolved in a liquid such as glucose, lactic acid, and ammonia. The obtained measurement signal is transmitted to the inference mechanism 95.

知識ベース90は細胞の増殖と代謝に関する実験的ある
いは理論的に整理された知識が格納される。推論機構95
は前述の温度センサ16、pHセンサ17、DOセンサ18及びD
CO2センサ19の計測値と、活性診断装置80の診断結果、
及び知識ベース90の知識(ルール)に基づいて細胞の状
態を推論して適切な制御方策を指示する。この指示結果
はコンピュータ100に送信される。コンピュータ100はこ
の指示結果に基づいて酸素供給、攪拌及び基質交換の制
御を行なう。
The knowledge base 90 stores experimentally or theoretically organized knowledge about cell proliferation and metabolism. Reasoning mechanism 95
Is the temperature sensor 16, pH sensor 17, DO sensor 18 and D described above.
The measurement value of the CO 2 sensor 19 and the diagnostic result of the activity diagnostic device 80,
In addition, the state of the cell is inferred based on the knowledge (rules) of the knowledge base 90 to instruct an appropriate control policy. This instruction result is transmitted to the computer 100. The computer 100 controls oxygen supply, stirring, and substrate exchange based on the instruction result.

本システムにより培養の制御精度を大幅に向上でき
る。
This system can greatly improve the control accuracy of culture.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、内径の小さな試料採取管を用いるこ
とができ、その結果、管内に沈積している細胞を再浮遊
させるのに十分な流速かつ、管内への細胞の沈積を起さ
ない流速で少量の培養液を採取することが可能となる。
したがって、培養液の試料採取回数を従来に比べて大幅
に増加でき、また連続的に採取することも可能となる。
その結果、グルコース濃度、乳酸濃度、細胞濃度、生産
物濃度等の指標をより細かく得ることができ、培養の制
御をより精度よく行うことができる。
According to the present invention, it is possible to use a sampling tube having a small inner diameter, and as a result, a flow velocity which is sufficient to resuspend the cells deposited in the tube and which does not cause cell deposition in the tube. It is possible to collect a small amount of culture solution.
Therefore, the number of times the culture solution is sampled can be significantly increased as compared with the conventional case, and continuous sampling is possible.
As a result, indexes such as glucose concentration, lactic acid concentration, cell concentration, and product concentration can be obtained more finely, and the culture can be controlled more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は培養液採取装置の一実施例を示す斜視図、第2
図は第1図に示した培養液採取装置を培養槽に装着した
状態を示す断面図、第3図(a),(b)及び第4図
(a),(b)は培養液採取装置の他の実施例を示す
図、第5図(a),(b),(c),(d)は培養液採
取装置の使用方法を示す図、第6図は従来の試料採取装
置を示す図である。第7図は本発明になる培養システム
のフローを示す図である。 1……試料採取管、2a,2b,2c……スチーム流通管、3…
…隔壁、6,8,9……フレキシブル管、10……培養槽。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a culture solution collecting device, and FIG.
The figure is a cross-sectional view showing a state in which the culture solution sampling device shown in FIG. 1 is mounted in a culture tank, and FIGS. 3 (a) and (b) and FIGS. 4 (a) and (b) are culture solution sampling devices. FIG. 5 shows another embodiment, FIGS. 5 (a), (b), (c) and (d) show how to use the culture solution sampling device, and FIG. 6 shows a conventional sample sampling device. It is a figure. FIG. 7 is a diagram showing the flow of the culture system according to the present invention. 1 ... Sampling pipe, 2a, 2b, 2c ... Steam distribution pipe, 3 ...
… Partition walls, 6,8,9 …… Flexible tubes, 10 …… Incubator.

フロントページの続き (72)発明者 石田 昌彦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 松崎 晴美 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内Front page continuation (72) Inventor Masahiko Ishida 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Ltd. (72) Harumi Matsuzaki 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Laboratory, Hitachi Research Center

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内径の小なる培養液採取管の一端をスチー
ム流通管の先端より突出せしめ、該培養液採取管の他の
一端を該採取管の外径より大であり、かつスチーム滅菌
に必要な温度まで昇温可能なスチーム流量を通過せしめ
るのに十分な断面積を与える内径を有するスチーム流通
管内に収容してなることを特徴とする培養液採取装置。
1. An end of a culture solution collection tube having a smaller inner diameter is projected from the tip of a steam distribution tube, and the other end of the culture solution collection tube is larger than the outer diameter of the collection tube and is used for steam sterilization. An apparatus for collecting a culture solution, characterized by being housed in a steam flow pipe having an inner diameter that gives a sufficient cross-sectional area for allowing a steam flow rate capable of raising the temperature to a required temperature.
【請求項2】請求項1において、スチーム流通管は培養
槽に接続する機構を有する管材a、及び該管材と共有す
る隔壁により接合されかつ隔壁近傍において内径の大な
る部分を有する管材b、内径の大なる部分で管材bと接
続される管材cより構成され、培養液採取管が管材a及
びb間の隔壁を貫通し管材の内部にその一端が開口して
いることを特徴とする培養液採取装置。
2. The steam flow tube according to claim 1, wherein the steam distribution tube has a pipe member a having a mechanism for connecting to a culture tank, and a pipe member b having a large inner diameter in the vicinity of the partition wall joined by a partition wall shared with the pipe member. Culture medium, which is composed of a tube material c connected to a tube material b at a large part of the medium, and a culture solution collecting tube penetrates a partition between the tube materials a and b and has one end opened inside the tube material. Sampling device.
【請求項3】請求項1又は2記載の培養液採取装置を培
養槽に装着し、該培養液採取装置にスチームを流通せし
めて該採取装置の内部を殺菌せしめたのち、内径大なる
管材に接続している管材を取りはずし、次いで該内径大
なる管材中に収容されている試料採取配管を通じて試料
を採取することを特徴とする培養液採取方法。
3. The culture solution collecting device according to claim 1 or 2 is attached to a culture tank, steam is circulated in the culture solution collecting device to sterilize the inside of the collecting device, and then a tube material having a large inner diameter is obtained. A method for collecting a culture solution, which comprises removing a connected tube material and then collecting a sample through a sample collecting pipe housed in the tube material having a large inner diameter.
【請求項4】試料採取配管を測定装置に連結した配管に
接続することを特徴とする請求項3記載の培養液採取方
法。
4. The method for collecting a culture solution according to claim 3, wherein the sample collecting pipe is connected to a pipe connected to a measuring device.
【請求項5】培養細胞に対するガスの供給手段と培養液
の供給手段及び老廃培養液の排出手段を具備した培養
槽、内径の小なる培養液採取管の一端をスチーム流通管
の先端より突出せしめ、該培養液採取管の他の一端を該
採取管の外径より大であり、かつスチーム滅菌に必要な
温度まで昇温可能なスチーム流量を通過せしめるのに十
分な断面積を与える内径を有するスチーム流通管内に収
容してなる培養液採取装置、前記培養液採取装置で採取
された培養液中の細胞の画像を拡大する手段と該画像か
ら生きている細胞及び死細胞を認識する画像認識装置と
を具備する細胞の数及び活性の連続自動診断装置、前記
培養液採取装置で採取された培養液中のグルコース、乳
酸、アンモニア等の溶解成分を分析する溶解成分自動分
析装置、前記連続自動診断装置及び前記溶解成分自動分
析装置からの情報をもとに培養槽を自動運転するための
手段とを有することを特徴とする培養システム。
5. A culture tank equipped with a means for supplying gas to culture cells, a means for supplying a culture solution, and a means for discharging an aged culture solution, wherein one end of a culture solution collection tube having a small inner diameter is projected from the tip of the steam distribution tube. , Having an inner diameter that is larger than the outer diameter of the collection tube at the other end of the culture solution collection tube and that provides a sufficient cross-sectional area for passing a steam flow rate that can raise the temperature to the temperature required for steam sterilization A culture solution collection device housed in a steam distribution tube, a means for enlarging an image of cells in the culture solution collected by the culture solution collection device, and an image recognition device for recognizing live cells and dead cells from the image A continuous automatic diagnostic device for the number and activity of cells comprising: a lysed component automatic analyzer for analyzing lysed components such as glucose, lactic acid and ammonia in the culture solution collected by the culture solution collection device; Culture system, characterized in that it comprises a means for automatically operating the culture vessel diagnostic apparatus and the information from the dissolved components automatic analyzer based on.
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