JP2744418B2 - バイオリアクタ - Google Patents
バイオリアクタInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発酵槽または培養槽等
のバイオリアクタ、特にラジアルフロー式充填層型バイ
オリアクタに関する。
のバイオリアクタ、特にラジアルフロー式充填層型バイ
オリアクタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、バイオテクノロジの進展に伴っ
て、発酵や動植物細胞の培養等を行なうバイオリアクタ
(生物反応槽)の開発が多岐にわたってきている。
て、発酵や動植物細胞の培養等を行なうバイオリアクタ
(生物反応槽)の開発が多岐にわたってきている。
【0003】このバイオリアクタには、大別して、細
胞、酵素、酵母または微生物等(以下これらを総称して
生体触媒という)が固定化された担体が液状培地中に浮
遊状態に保たれる流動層型のバイオリアクタと、塔また
はカラム等の培養槽内に生体触媒が固定化された担体を
充填してこの培養槽に液状培地を循環させる固定層型の
バイオリアクタとがある。
胞、酵素、酵母または微生物等(以下これらを総称して
生体触媒という)が固定化された担体が液状培地中に浮
遊状態に保たれる流動層型のバイオリアクタと、塔また
はカラム等の培養槽内に生体触媒が固定化された担体を
充填してこの培養槽に液状培地を循環させる固定層型の
バイオリアクタとがある。
【0004】さらに、この固定層型バイオリアクタに
は、ホローファイバ等のいわゆる中空糸を担体として用
いた中空糸型のバイオリアクタと、泡ガラス等の粒状担
体,セラミックス多孔体等の三次元網目状担体,ハニカ
ム状担体または多層平板担体を用いた充填層型のバイオ
リアクタとに区分される。
は、ホローファイバ等のいわゆる中空糸を担体として用
いた中空糸型のバイオリアクタと、泡ガラス等の粒状担
体,セラミックス多孔体等の三次元網目状担体,ハニカ
ム状担体または多層平板担体を用いた充填層型のバイオ
リアクタとに区分される。
【0005】従来、この充填層型バイオリアクタについ
ては、特公平4ー39990号公報に記載されているよ
うな、ラジアルフロー式充填槽型バイオリアクタが提案
されている。
ては、特公平4ー39990号公報に記載されているよ
うな、ラジアルフロー式充填槽型バイオリアクタが提案
されている。
【0006】このラジアルフロー式充填槽型バイオリア
クタ1は、図10および11に示されるように、円筒形
のタンク2内に円筒形のメッシュフィルタ3が同軸状に
配置され、このメッシュフィルタ3の内側にそれぞれタ
ンク2の軸方向に沿って延びるように複数本の酸素補給
用パイプ4が配置され、さらにこれら酸素補給用パイプ
4の内側にそれぞれタンク2の軸方向に沿って延びるよ
うに複数の培地回収用パイプ5が配置されている。
クタ1は、図10および11に示されるように、円筒形
のタンク2内に円筒形のメッシュフィルタ3が同軸状に
配置され、このメッシュフィルタ3の内側にそれぞれタ
ンク2の軸方向に沿って延びるように複数本の酸素補給
用パイプ4が配置され、さらにこれら酸素補給用パイプ
4の内側にそれぞれタンク2の軸方向に沿って延びるよ
うに複数の培地回収用パイプ5が配置されている。
【0007】さらに、メッシュフィルタ3の内側には酵
素や細胞等が固定化された担体が充填され、この担体に
酸素溶存の液状培地を供給するための培地供給用ノズル
7が、タンク2とメッシュフィルタ3との間に形成され
る円管状の間隙部6内にそのノズルの先端が位置するよ
うに配置され、この培地供給用ノズル7から間隙部6内
に流入されメッシュフィルタ3を通りさらにタンク2内
に充填された担体の間を通過した液状培地が、培地回収
用パイプ5から回収されるようになっている。
素や細胞等が固定化された担体が充填され、この担体に
酸素溶存の液状培地を供給するための培地供給用ノズル
7が、タンク2とメッシュフィルタ3との間に形成され
る円管状の間隙部6内にそのノズルの先端が位置するよ
うに配置され、この培地供給用ノズル7から間隙部6内
に流入されメッシュフィルタ3を通りさらにタンク2内
に充填された担体の間を通過した液状培地が、培地回収
用パイプ5から回収されるようになっている。
【0008】上記ラジアルフロー式充填槽型バイオリア
クタ1は、タンク2とメッシュフィルタ3との間の間隙
部6に供給された液状培地が、メッシュフィルタ3を通
過した後、タンク2の径方向内側に向かって生体触媒が
固定された担体の間を流れ、酸素を必要とする場合に
は、この間に酸素補給用パイプ4から酸素の補給を受け
ながら生体触媒に酸素と栄養分を供給して細胞に組織培
養等を行う。そして、使用済み液状培地は、生体触媒反
応により生成される有用物質や細胞の新陳代謝による老
廃物等とともに培地回収用パイプ5から回収される。
クタ1は、タンク2とメッシュフィルタ3との間の間隙
部6に供給された液状培地が、メッシュフィルタ3を通
過した後、タンク2の径方向内側に向かって生体触媒が
固定された担体の間を流れ、酸素を必要とする場合に
は、この間に酸素補給用パイプ4から酸素の補給を受け
ながら生体触媒に酸素と栄養分を供給して細胞に組織培
養等を行う。そして、使用済み液状培地は、生体触媒反
応により生成される有用物質や細胞の新陳代謝による老
廃物等とともに培地回収用パイプ5から回収される。
【0009】この従来のラジアルフロー式充填槽型バイ
オリアクタ1は、液状培地がタンク2の径方向内側に向
かって流れるようになっているので、タンク2の径方向
において、液状培地が流れる際に固定相(生体触媒を固
定化した担体の相)と接触する時間および距離を短くす
ることが出来るとともにほぼ一定に保つことが可能とな
り、タンク2内における栄養分濃度および溶存酸素濃度
の変化を最小源に押えることが出来、出口までに必要な
酸素を始めとする各種栄養源が枯渇することを防ぐこと
が出来る。また、液状培地が流れる断面積を広くとるこ
とが出来るために、線速度を低く抑えることが出来、細
胞を高い剪断力にさらすことなく必要な栄養源を充分量
細胞に供給することが可能になる。その結果として、有
用物質を効率良く生産することが出来るという長所を有
している。
オリアクタ1は、液状培地がタンク2の径方向内側に向
かって流れるようになっているので、タンク2の径方向
において、液状培地が流れる際に固定相(生体触媒を固
定化した担体の相)と接触する時間および距離を短くす
ることが出来るとともにほぼ一定に保つことが可能とな
り、タンク2内における栄養分濃度および溶存酸素濃度
の変化を最小源に押えることが出来、出口までに必要な
酸素を始めとする各種栄養源が枯渇することを防ぐこと
が出来る。また、液状培地が流れる断面積を広くとるこ
とが出来るために、線速度を低く抑えることが出来、細
胞を高い剪断力にさらすことなく必要な栄養源を充分量
細胞に供給することが可能になる。その結果として、有
用物質を効率良く生産することが出来るという長所を有
している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、培地供
給用ノズル7から間隙6内に流入された液状培地の圧力
は、培地供給用ノズル7から噴出された後、間隙6内を
タンク2の軸方向に沿って図10の左方向に流れるにし
たがって低下してゆく。
給用ノズル7から間隙6内に流入された液状培地の圧力
は、培地供給用ノズル7から噴出された後、間隙6内を
タンク2の軸方向に沿って図10の左方向に流れるにし
たがって低下してゆく。
【0011】このため、上述したラジアルフロー式充填
槽型バイオリアクタ1は、図10において、培地供給用
ノズル7の先端開口部に近い間隙部6の内部圧力が高
く、ノズル7の先端開口部から遠い左側部分の内部圧力
が右側部分に比べて低くなり、タンク2の軸方向におい
て均一にならない。このため、タンク2内における半径
方向への液状培地の流れを均一にすることが出来ない。
槽型バイオリアクタ1は、図10において、培地供給用
ノズル7の先端開口部に近い間隙部6の内部圧力が高
く、ノズル7の先端開口部から遠い左側部分の内部圧力
が右側部分に比べて低くなり、タンク2の軸方向におい
て均一にならない。このため、タンク2内における半径
方向への液状培地の流れを均一にすることが出来ない。
【0012】従って、液状培地の移動相における流速が
軸方向、すなわち図10においてタンク2の左側にゆく
にしたがって低くなり、右側ほど高くなることになる。
これにより、タンク2の左側の生体触媒には必要な酸素
および栄養源が供給されなくなり、酸素または栄養源が
枯渇し、生体触媒の代謝活性が低くなって生体触媒が有
効に機能しないという問題を生じる。
軸方向、すなわち図10においてタンク2の左側にゆく
にしたがって低くなり、右側ほど高くなることになる。
これにより、タンク2の左側の生体触媒には必要な酸素
および栄養源が供給されなくなり、酸素または栄養源が
枯渇し、生体触媒の代謝活性が低くなって生体触媒が有
効に機能しないという問題を生じる。
【0013】ここで、培地供給用ノズル7の先端開口部
から遠い間隙部6の左側部分の内部圧力を高めるために
培地供給用ノズル7から流出される液状培地の圧力を上
昇させると、タンク2内に供給される液状培地自体がダ
メージを受ける虞があるとともに、特に細胞膜を持たな
い動植物細胞の組織培養を行う場合等には、液状培地の
圧力から受ける剪断力によって細胞が損傷を受ける虞が
ある。
から遠い間隙部6の左側部分の内部圧力を高めるために
培地供給用ノズル7から流出される液状培地の圧力を上
昇させると、タンク2内に供給される液状培地自体がダ
メージを受ける虞があるとともに、特に細胞膜を持たな
い動植物細胞の組織培養を行う場合等には、液状培地の
圧力から受ける剪断力によって細胞が損傷を受ける虞が
ある。
【0014】本発明は、上記のような従来のラジアルフ
ロー式充填槽型バイオリアクタをスケールアップする際
に生じる問題点を解決するために為されたものである。
すなわち、本発明は、充填槽の径方向のみならず軸方向
においても、供給される液状培地の圧力を均一に保つこ
とが出来、半径方向の流速が軸方向において分布を持つ
ことがなく、従来よりもより均一に半径方向に液状培地
を供給することによって、栄養分濃度および溶存酸素濃
度の変化、有用物質の生産性等が充填槽内の軸方向にお
いても均一になるようにすることが出来るラジアルフロ
ー式充填槽型のバイオリアクタを提供することを目的と
する。
ロー式充填槽型バイオリアクタをスケールアップする際
に生じる問題点を解決するために為されたものである。
すなわち、本発明は、充填槽の径方向のみならず軸方向
においても、供給される液状培地の圧力を均一に保つこ
とが出来、半径方向の流速が軸方向において分布を持つ
ことがなく、従来よりもより均一に半径方向に液状培地
を供給することによって、栄養分濃度および溶存酸素濃
度の変化、有用物質の生産性等が充填槽内の軸方向にお
いても均一になるようにすることが出来るラジアルフロ
ー式充填槽型のバイオリアクタを提供することを目的と
する。
【0015】さらに、本発明は、供給される液状培地の
圧力を充填槽内の軸方向において均一になるようにする
ために生体触媒や培地が損傷を受けることがなく、さら
にそのために、充填槽の構造が複雑になることがなく簡
易な構造のラジアルフロー式充填槽型のバイオリアクタ
を提供することを目的とする。
圧力を充填槽内の軸方向において均一になるようにする
ために生体触媒や培地が損傷を受けることがなく、さら
にそのために、充填槽の構造が複雑になることがなく簡
易な構造のラジアルフロー式充填槽型のバイオリアクタ
を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明は、円筒形のタンク内に円筒形のスクリー
ンフィルタが同軸状に収容され、このスクリーンフィル
タ内に生体触媒が固定される担体が充填され、タンクと
スクリーンフィルタとの間の間隙部分に外部の培地供給
装置から液状培地が導入され、この液状培地が間隙部分
からスクリーンフィルタを通過してスクリーンフィルタ
内に流入し、担体によって形成される層の部分を抜けた
後、タンクの一端部に設けられた排出部から排出される
ラジアルフロー式充填層型バイオリアクタにおいて、中
空状のパイプによってリング状に形成され、パイプの周
壁にパイプの内外を連通する複数個の培地噴出孔を有
し、培地供給装置に接続可能な複数個の培地導入管を備
え、この複数個の培地導入管が、前記タンクとスクリー
ンフィルタとの間の間隙部分内に、その中央部をスクリ
ーンフィルタによって貫通された状態で、リングの中心
軸がタンクと同軸になるように、かつ各培地導入管の間
が等間隔になるように配置されていて、培地供給装置に
接続された各培地導入管に培地供給装置から供給される
液状培地が、培地噴出孔からタンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分内に噴出されることを特徴としてい
る。
の第1の発明は、円筒形のタンク内に円筒形のスクリー
ンフィルタが同軸状に収容され、このスクリーンフィル
タ内に生体触媒が固定される担体が充填され、タンクと
スクリーンフィルタとの間の間隙部分に外部の培地供給
装置から液状培地が導入され、この液状培地が間隙部分
からスクリーンフィルタを通過してスクリーンフィルタ
内に流入し、担体によって形成される層の部分を抜けた
後、タンクの一端部に設けられた排出部から排出される
ラジアルフロー式充填層型バイオリアクタにおいて、中
空状のパイプによってリング状に形成され、パイプの周
壁にパイプの内外を連通する複数個の培地噴出孔を有
し、培地供給装置に接続可能な複数個の培地導入管を備
え、この複数個の培地導入管が、前記タンクとスクリー
ンフィルタとの間の間隙部分内に、その中央部をスクリ
ーンフィルタによって貫通された状態で、リングの中心
軸がタンクと同軸になるように、かつ各培地導入管の間
が等間隔になるように配置されていて、培地供給装置に
接続された各培地導入管に培地供給装置から供給される
液状培地が、培地噴出孔からタンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分内に噴出されることを特徴としてい
る。
【0017】上記目的を達成するための第2の発明は、
第1の発明の構成に加えて、タンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分に導入されスクリーンフィルタ内の
担体の層部分を通過した液状培地を排出する排出部が、
タンクの一端部を閉鎖する壁部の中央部に形成されてい
ることを特徴としている。
第1の発明の構成に加えて、タンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分に導入されスクリーンフィルタ内の
担体の層部分を通過した液状培地を排出する排出部が、
タンクの一端部を閉鎖する壁部の中央部に形成されてい
ることを特徴としている。
【0018】上記目的を達成するための第3の発明は、
第1の発明の構成に加えて、タンクがその側壁部にタン
クの内外を連通するようにタンクの軸線方向に沿って等
間隔に形成された複数の孔を有し、培地導入管がリング
状部分に内部が連通されるように連続して形成された導
入部を有し、各培地導入管がその導入部をタンクの側壁
部に形成された孔からそれぞれ外方に突出した状態でタ
ンク内に固定されており、このタンクの側壁部から外方
に突出した導入部に培地供給装置が接続されることを特
徴としている。
第1の発明の構成に加えて、タンクがその側壁部にタン
クの内外を連通するようにタンクの軸線方向に沿って等
間隔に形成された複数の孔を有し、培地導入管がリング
状部分に内部が連通されるように連続して形成された導
入部を有し、各培地導入管がその導入部をタンクの側壁
部に形成された孔からそれぞれ外方に突出した状態でタ
ンク内に固定されており、このタンクの側壁部から外方
に突出した導入部に培地供給装置が接続されることを特
徴としている。
【0019】上記目的を達成するための第4の発明は、
第1の発明の構成に加えて、培地導入管の各培地噴出孔
が、培地導入管がタンクとスクリーンフィルタとの間の
間隙部分内に固定されている状態で、タンクの軸線方向
において培地導入管の両側に形成されていることを特徴
としている。
第1の発明の構成に加えて、培地導入管の各培地噴出孔
が、培地導入管がタンクとスクリーンフィルタとの間の
間隙部分内に固定されている状態で、タンクの軸線方向
において培地導入管の両側に形成されていることを特徴
としている。
【0020】上記目的を達成するための第5の発明は、
第1の発明の構成に加えて、培地導入管の各培地噴出孔
が、その軸線が、培地導入管がタンクとスクリーンフィ
ルタとの間の間隙部分内に固定されている状態で、タン
クの軸線と平行になるように形成されていることを特徴
としている。
第1の発明の構成に加えて、培地導入管の各培地噴出孔
が、その軸線が、培地導入管がタンクとスクリーンフィ
ルタとの間の間隙部分内に固定されている状態で、タン
クの軸線と平行になるように形成されていることを特徴
としている。
【0021】上記目的を達成するための第6の発明は、
第1の発明の構成に加えて、スクリーンフィルタ内にス
クリーンフィルタと同軸になるように配置され一端部が
液状培地の排出部に連通された培地回収用パイプをさら
に備え、この培地回収用パイプの外周部が液状培地の通
過は許容するが担体の通過は阻止するフィルタによって
形成されていることを特徴としている。
第1の発明の構成に加えて、スクリーンフィルタ内にス
クリーンフィルタと同軸になるように配置され一端部が
液状培地の排出部に連通された培地回収用パイプをさら
に備え、この培地回収用パイプの外周部が液状培地の通
過は許容するが担体の通過は阻止するフィルタによって
形成されていることを特徴としている。
【0022】上記目的を達成するための第7の発明は、
第1の発明の構成に加えて、排出部に液状培地中の溶存
酸素を検出する溶存酸素検出部材が取付けられているこ
とを特徴としている。
第1の発明の構成に加えて、排出部に液状培地中の溶存
酸素を検出する溶存酸素検出部材が取付けられているこ
とを特徴としている。
【0023】
【作用】上記第1の発明によるバイオリアクタは、各培
地導入管に培地供給ポンプおよび培地調整槽等からなる
外部の培地供給装置が接続されて使用される。そして、
タンク内に液状培地が充満され、細胞、酵素、酵母また
は微生物等の生体触媒がスクリーンフィルタ内に充填さ
れた担体に固定された後、培地供給装置から培地導入管
に供給されて担体に固定された細胞の培養等が行われ
る。
地導入管に培地供給ポンプおよび培地調整槽等からなる
外部の培地供給装置が接続されて使用される。そして、
タンク内に液状培地が充満され、細胞、酵素、酵母また
は微生物等の生体触媒がスクリーンフィルタ内に充填さ
れた担体に固定された後、培地供給装置から培地導入管
に供給されて担体に固定された細胞の培養等が行われ
る。
【0024】培地供給装置から各培地導入管に導入され
た液状培地は、リング部分に形成された各培地噴出孔か
らタンクとスクリーンフィルタとの間の間隙部分内に噴
出される。この液状培地は、タンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分内に等間隔に配置された複数の培地
導入管から間隙部分内に噴出されるので、間隙部分内の
内部圧力がタンクの軸方向に沿ってほぼ均一に保たれ
る。
た液状培地は、リング部分に形成された各培地噴出孔か
らタンクとスクリーンフィルタとの間の間隙部分内に噴
出される。この液状培地は、タンクとスクリーンフィル
タとの間の間隙部分内に等間隔に配置された複数の培地
導入管から間隙部分内に噴出されるので、間隙部分内の
内部圧力がタンクの軸方向に沿ってほぼ均一に保たれ
る。
【0025】この間隙部分内の液状培地は、その間隙部
分内の内部圧力によってスクリーンフィルタを通過し、
このスクリーンフィルタ内に充填された担体の層内を径
方向に沿ってタンクの中心部に流れる。
分内の内部圧力によってスクリーンフィルタを通過し、
このスクリーンフィルタ内に充填された担体の層内を径
方向に沿ってタンクの中心部に流れる。
【0026】この担体の層を抜けてタンクの中心部に集
まった液状培地は、新たに供給されてくる液状培地によ
ってタンクの外周部から径方向内向きに作用する圧力に
より、タンクの中心部においてほぼ円筒状の流れとなっ
て排出部に向い、この排出部からタンクの外部に排出さ
れる。
まった液状培地は、新たに供給されてくる液状培地によ
ってタンクの外周部から径方向内向きに作用する圧力に
より、タンクの中心部においてほぼ円筒状の流れとなっ
て排出部に向い、この排出部からタンクの外部に排出さ
れる。
【0027】上記第2の発明によるバイオリアクタは、
第1の発明において説明したように、間隙部分内の均一
な内部圧力によってタンクの中心部に流れ、新たに供給
されてくる液状培地によってタンクの外周部から径方向
内向きに作用する圧力によりタンクの中心部においてほ
ぼ円筒状の流れとなった液状培地は、この液状培地を排
出する排出部がタンクの一端部を閉鎖する壁部の中央部
に形成されていることにより、その流れ方向を変えるこ
となくスムースにタンクの外部に排出される。
第1の発明において説明したように、間隙部分内の均一
な内部圧力によってタンクの中心部に流れ、新たに供給
されてくる液状培地によってタンクの外周部から径方向
内向きに作用する圧力によりタンクの中心部においてほ
ぼ円筒状の流れとなった液状培地は、この液状培地を排
出する排出部がタンクの一端部を閉鎖する壁部の中央部
に形成されていることにより、その流れ方向を変えるこ
となくスムースにタンクの外部に排出される。
【0028】上記第3の発明によるバイオリアクタは、
スクリーンフィルタ等が取り外され一端部が開口された
タンクに、培地導入管が開口側端部からタンク内に挿入
され、導入部がタンクの側壁部に形成された孔に一番奥
側から挿通されてその先端部がタンクの外方に突出され
る。この状態で、培地導入管の導入部がパッキン等でタ
ンクに固定される。
スクリーンフィルタ等が取り外され一端部が開口された
タンクに、培地導入管が開口側端部からタンク内に挿入
され、導入部がタンクの側壁部に形成された孔に一番奥
側から挿通されてその先端部がタンクの外方に突出され
る。この状態で、培地導入管の導入部がパッキン等でタ
ンクに固定される。
【0029】上記のような作業が繰り返され、タンク内
に培地導入管が順次挿入されて、それぞれの培地導入管
がその導入部をタンクの各孔に挿通された状態でタンク
内に固定される。
に培地導入管が順次挿入されて、それぞれの培地導入管
がその導入部をタンクの各孔に挿通された状態でタンク
内に固定される。
【0030】そして、このタンクの側壁部から外方に突
出された培地導入管の導入部に培地供給装置が接続され
ることにより、タンク内に液状培地が導入される。上記
第4の発明によるバイオリアクタは、培地供給装置から
各培地導入管に導入された液状培地が、タンクの軸線方
向において培地導入管の両側に形成された各培地噴出孔
からタンクの軸方向において両方向に噴出される。
出された培地導入管の導入部に培地供給装置が接続され
ることにより、タンク内に液状培地が導入される。上記
第4の発明によるバイオリアクタは、培地供給装置から
各培地導入管に導入された液状培地が、タンクの軸線方
向において培地導入管の両側に形成された各培地噴出孔
からタンクの軸方向において両方向に噴出される。
【0031】上記第5の発明によるバイオリアクタは、
培地供給装置から各培地導入管に導入された液状培地
が、各培地噴出孔からタンクとスクリーンフィルタとの
間の間隙部分内にタンクの軸線と平行な方向に噴出さ
れ、これにより、培養液噴出孔から噴出される液状培地
が間隙部分内に均等に広がる。
培地供給装置から各培地導入管に導入された液状培地
が、各培地噴出孔からタンクとスクリーンフィルタとの
間の間隙部分内にタンクの軸線と平行な方向に噴出さ
れ、これにより、培養液噴出孔から噴出される液状培地
が間隙部分内に均等に広がる。
【0032】上記第6の発明によるバイオリアクタは、
担体の間を通ってタンクの中心部に集まった使用済み液
状培地等が、このタンクの中心部にかかる圧力がタンク
の軸方向および円周方向において均一であるためにタン
クと同軸の円筒状の流れになって排出部の方向に流れ、
スクリーンフィルタの中心部にタンクと同軸状に配置さ
れた培地回収用パイプ内に、担体と分離されて流れ込
む。そして、この培地回収用パイプによって、タンクの
中心部の円筒状部分には担体が充填されないため排出部
に向かう液状培地の流れに対して抵抗が少なくなること
により、液状培地の排出がよりスムースに行われる。
担体の間を通ってタンクの中心部に集まった使用済み液
状培地等が、このタンクの中心部にかかる圧力がタンク
の軸方向および円周方向において均一であるためにタン
クと同軸の円筒状の流れになって排出部の方向に流れ、
スクリーンフィルタの中心部にタンクと同軸状に配置さ
れた培地回収用パイプ内に、担体と分離されて流れ込
む。そして、この培地回収用パイプによって、タンクの
中心部の円筒状部分には担体が充填されないため排出部
に向かう液状培地の流れに対して抵抗が少なくなること
により、液状培地の排出がよりスムースに行われる。
【0033】上記第7の発明によるバイオリアクタは、
排出部に取り付けられた溶存酸素検出部材によって、タ
ンク内から排出される使用済みの液状培地の溶存酸素濃
度が検出され、使用済みの液状培地がタンクに循環され
て使用される場合に、この溶存酸素検出部材の検出値に
基づいてタンクから排出された液状培地への酸素の補給
量の決定が行われる。
排出部に取り付けられた溶存酸素検出部材によって、タ
ンク内から排出される使用済みの液状培地の溶存酸素濃
度が検出され、使用済みの液状培地がタンクに循環され
て使用される場合に、この溶存酸素検出部材の検出値に
基づいてタンクから排出された液状培地への酸素の補給
量の決定が行われる。
【0034】
【実施例】以下、本発明を実施するための最良の形態
を、図面に基づいて詳細に説明する。
を、図面に基づいて詳細に説明する。
【0035】図1および2は、本発明の第1の実施例を
示している。この図1において、バイオリアクタ10
は、一端側(図面右側)が閉鎖され他端側が開放された
中空円筒形のタンク11と、このタンク11の内部にタ
ンク11と同軸状に収容されたスクリーンフィルタ12
と、このスクリーンフィルタ12の外周面とタンク11
の内周面との間に配置された複数本(この実施例におい
ては4本)の培地導入管13と、タンク11の開口側端
部(図面の左側端部)に固定された天板14とを備えて
いる。
示している。この図1において、バイオリアクタ10
は、一端側(図面右側)が閉鎖され他端側が開放された
中空円筒形のタンク11と、このタンク11の内部にタ
ンク11と同軸状に収容されたスクリーンフィルタ12
と、このスクリーンフィルタ12の外周面とタンク11
の内周面との間に配置された複数本(この実施例におい
ては4本)の培地導入管13と、タンク11の開口側端
部(図面の左側端部)に固定された天板14とを備えて
いる。
【0036】タンク11は耐熱ガラス製で、図3に示す
ように、中空円筒状本体の側壁面の軸方向に沿った4箇
所に等間隔に導入孔11Aが形成されている。この導入
孔11Aは、それぞれタンク11の内外を連通してお
り、かつその軸線がタンク11の径方向に沿って延びる
ように形成されている。また、タンク11の開口側端部
の外周面に外フランジ11Bが一体的に形成されてい
る。
ように、中空円筒状本体の側壁面の軸方向に沿った4箇
所に等間隔に導入孔11Aが形成されている。この導入
孔11Aは、それぞれタンク11の内外を連通してお
り、かつその軸線がタンク11の径方向に沿って延びる
ように形成されている。また、タンク11の開口側端部
の外周面に外フランジ11Bが一体的に形成されてい
る。
【0037】図1において、タンク11の開口部の前面
側には第1固定フランジ15が配置されており、タンク
11の外周部には第2固定フランジ16が外嵌されてい
る。そして、第1固定フランジ15と第2固定フランジ
16とがねじ17によって互いに固定され、第2固定フ
ランジ16の内周部に形成された内フランジ16Aがタ
ンク11の外フランジ11Bに係合して第1固定フラン
ジ15との間でタンク11の外フランジ11Bを挟み込
むことによって、第1固定フランジ15および第2固定
フランジ16がタンク11に対して固定されている。
側には第1固定フランジ15が配置されており、タンク
11の外周部には第2固定フランジ16が外嵌されてい
る。そして、第1固定フランジ15と第2固定フランジ
16とがねじ17によって互いに固定され、第2固定フ
ランジ16の内周部に形成された内フランジ16Aがタ
ンク11の外フランジ11Bに係合して第1固定フラン
ジ15との間でタンク11の外フランジ11Bを挟み込
むことによって、第1固定フランジ15および第2固定
フランジ16がタンク11に対して固定されている。
【0038】天板14は、タンク11の開口部を閉鎖す
るためのフランジ部14Aと、後述するように、タンク
11内に導入された液状培地,生産された有用物質およ
び老廃物等を排出するための排出パイプ部14Bとから
構成されている。この天板14は、そのフランジ部14
Aの外周部が蝶ねじ18によって第2固定フランジ16
に固定されることによりタンク11の開口側端部に取り
付けられている。
るためのフランジ部14Aと、後述するように、タンク
11内に導入された液状培地,生産された有用物質およ
び老廃物等を排出するための排出パイプ部14Bとから
構成されている。この天板14は、そのフランジ部14
Aの外周部が蝶ねじ18によって第2固定フランジ16
に固定されることによりタンク11の開口側端部に取り
付けられている。
【0039】スクリーンフィルタ12は、図4に示され
るように、一対のフランジシール板12Aと12B間に
複数の支持棒12Cが同一円周面内において軸方向に延
びるように等間隔に介装されて円筒体が形成され、その
外周面にワイヤ12Dが一定の間隔でスパイラル状に巻
回されることによって構成されるワイヤメッシュのスク
リーンである。
るように、一対のフランジシール板12Aと12B間に
複数の支持棒12Cが同一円周面内において軸方向に延
びるように等間隔に介装されて円筒体が形成され、その
外周面にワイヤ12Dが一定の間隔でスパイラル状に巻
回されることによって構成されるワイヤメッシュのスク
リーンである。
【0040】このワイヤメッシュのスクリーンフィルタ
12は、ワイヤ12Dの間隔を調整してメッシュサイズ
を決めることにより、ワイヤ12D間を通過することの
出来る粒子の大きさを設定することができる。通常、ワ
イヤ12D間の間隔は、液状培地とともに生体触媒は通
過させるが、後述するように、スクリーンフィルタ12
内に充填される担体(粒状担体等)は通過させないよう
な大きさに設定される。
12は、ワイヤ12Dの間隔を調整してメッシュサイズ
を決めることにより、ワイヤ12D間を通過することの
出来る粒子の大きさを設定することができる。通常、ワ
イヤ12D間の間隔は、液状培地とともに生体触媒は通
過させるが、後述するように、スクリーンフィルタ12
内に充填される担体(粒状担体等)は通過させないよう
な大きさに設定される。
【0041】なお、スクリーンフィルタ12としては、
上記のワイヤメッシュフィルタの他に、例えばパンチン
グメタル等の金網状のメッシュフィルタが使用できる。
また、このスクリーンフィルタ12の直径は、タンク1
1の直径および担体の充填量等から適宜設定される。
上記のワイヤメッシュフィルタの他に、例えばパンチン
グメタル等の金網状のメッシュフィルタが使用できる。
また、このスクリーンフィルタ12の直径は、タンク1
1の直径および担体の充填量等から適宜設定される。
【0042】スクリーンフィルタ12は、そのフランジ
シール板12Aが天板14の内壁面に形成された環状凹
部14aに嵌合されフランジシール板12Bがタンク1
1の閉鎖側端部(図1の右側端部)の内壁面にOリング
20を介して当接され、天板14とタンク11の閉鎖側
端部の内壁面との間に挟持されることによって、タンク
11内に同軸状に固定されている。
シール板12Aが天板14の内壁面に形成された環状凹
部14aに嵌合されフランジシール板12Bがタンク1
1の閉鎖側端部(図1の右側端部)の内壁面にOリング
20を介して当接され、天板14とタンク11の閉鎖側
端部の内壁面との間に挟持されることによって、タンク
11内に同軸状に固定されている。
【0043】スクリーンフィルタ12のフランジシール
板12Aと天板14の内壁面との間はOリング19によ
って、またフランジシール板12Bとタンク11の閉鎖
側端部の内壁面との間はOリング20によって、それぞ
れシールされている。このOリング19および20を移
動不能に支持するために、フランジシール板12Aの外
周面に環状溝12aが、またフランジシール板12Bの
外壁面に環状溝12bが形成され、これら環状溝12a
および環状溝12bにそれぞれOリング19およびOリ
ング20が嵌合されている。
板12Aと天板14の内壁面との間はOリング19によ
って、またフランジシール板12Bとタンク11の閉鎖
側端部の内壁面との間はOリング20によって、それぞ
れシールされている。このOリング19および20を移
動不能に支持するために、フランジシール板12Aの外
周面に環状溝12aが、またフランジシール板12Bの
外壁面に環状溝12bが形成され、これら環状溝12a
および環状溝12bにそれぞれOリング19およびOリ
ング20が嵌合されている。
【0044】従って、タンク11の内部がスクリーンフ
ィルタ12によって径方向において二分割され、後述す
るように、間隙S内に導入される培地は必ずスクリーン
フィルタ12のメッシュを通ってタンク11の中心方向
に流れるようになっている。
ィルタ12によって径方向において二分割され、後述す
るように、間隙S内に導入される培地は必ずスクリーン
フィルタ12のメッシュを通ってタンク11の中心方向
に流れるようになっている。
【0045】培地導入管13は、図5および6に示すよ
うに、中空状のパイプによってリング状に形成された本
体部13Aと、この本体部13Aの一端に連続するよう
に一体的に形成された直線部(導入部)13Bとから構
成されている。本体部13Aの他端13aは閉鎖されて
いる。この培地導入管13の外径d1はタンク11の内
径よりも小さく、内径d2はスクリーンフィルタ12の
外径よりも大きくなるように形成されている。
うに、中空状のパイプによってリング状に形成された本
体部13Aと、この本体部13Aの一端に連続するよう
に一体的に形成された直線部(導入部)13Bとから構
成されている。本体部13Aの他端13aは閉鎖されて
いる。この培地導入管13の外径d1はタンク11の内
径よりも小さく、内径d2はスクリーンフィルタ12の
外径よりも大きくなるように形成されている。
【0046】さらに、図6に特に示されるように、この
培地導入管13の本体部13Aの側部の複数箇所(図の
実施例では8ヵ所)には、それぞれの箇所に一対ずつの
培地噴出孔13Cが形成されている。
培地導入管13の本体部13Aの側部の複数箇所(図の
実施例では8ヵ所)には、それぞれの箇所に一対ずつの
培地噴出孔13Cが形成されている。
【0047】この培地導入管13は、図1から分るよう
に、その本体部13Aが、タンク11とスクリーンフィ
ルタ12との間に形成された間隙Sにタンク11の軸方
向に沿ってそれぞれ互いに平行になるように配置されて
いる。したがって、この各培地導入管13の本体部13
Aの内側にスクリーンフィルタ12が挿通された状態に
なっている。このとき、本体部13Aに形成された培地
噴出孔13Cは、それぞれの孔の軸線がタンク11の軸
線と平行な方向に向いている。
に、その本体部13Aが、タンク11とスクリーンフィ
ルタ12との間に形成された間隙Sにタンク11の軸方
向に沿ってそれぞれ互いに平行になるように配置されて
いる。したがって、この各培地導入管13の本体部13
Aの内側にスクリーンフィルタ12が挿通された状態に
なっている。このとき、本体部13Aに形成された培地
噴出孔13Cは、それぞれの孔の軸線がタンク11の軸
線と平行な方向に向いている。
【0048】各培地導入管13の直線部13Bは、それ
ぞれタンク11の導入孔11Aに嵌合されたパッキン2
2を貫通して、タンク11の内側から外側に引き出され
た状態で固定されている。このパッキン21はキャップ
21によって脱落不能に固定されており、培地導入管1
3の直線部13Bとタンク11の導入孔11Aとの間
は、液状培地が漏れないように密閉されている。
ぞれタンク11の導入孔11Aに嵌合されたパッキン2
2を貫通して、タンク11の内側から外側に引き出され
た状態で固定されている。このパッキン21はキャップ
21によって脱落不能に固定されており、培地導入管1
3の直線部13Bとタンク11の導入孔11Aとの間
は、液状培地が漏れないように密閉されている。
【0049】天板14のフランジ部14Aの外周部に
は、この天板14がタンク11に取り付けられている状
態で内端部がタンク11とスクリーンフィルタ12間の
間隙S内に開口し外端部がタンク11の外側に開口する
ように、天板14の軸線と平行に配置されたガス抜き用
のパイプ23が取り付けられている(図1を参照)。
は、この天板14がタンク11に取り付けられている状
態で内端部がタンク11とスクリーンフィルタ12間の
間隙S内に開口し外端部がタンク11の外側に開口する
ように、天板14の軸線と平行に配置されたガス抜き用
のパイプ23が取り付けられている(図1を参照)。
【0050】天板14の排出パイプ部14Bの外周壁部
には、チューブ継手24が螺合されて固定されており、
タンク11内の液状培地,産生された有用物質および老
廃物等が排出パイプ部14B内を通ってこのチューブ継
手24から排出されるようになっている。
には、チューブ継手24が螺合されて固定されており、
タンク11内の液状培地,産生された有用物質および老
廃物等が排出パイプ部14B内を通ってこのチューブ継
手24から排出されるようになっている。
【0051】さらに、この排出パイプ部14Bの先端開
口部には、DOセンサ25が取り付けられていて、キャ
ップ26により抜け落ち不能に固定されている。スクリ
ーンフィルタ12の内側には、酵素や培養する細胞等が
固定化された担体(図示せず)が充填されている。
口部には、DOセンサ25が取り付けられていて、キャ
ップ26により抜け落ち不能に固定されている。スクリ
ーンフィルタ12の内側には、酵素や培養する細胞等が
固定化された担体(図示せず)が充填されている。
【0052】なお、図1と図2において、チューブ継手
24とガス抜き用パイプ23の取付け位置が90度異な
っているが、これは理解を容易にするために、図1にお
いてガス抜き用パイプ23の取付け位置を本来の取付け
位置よりも90度ずらせて記載されているものである。
24とガス抜き用パイプ23の取付け位置が90度異な
っているが、これは理解を容易にするために、図1にお
いてガス抜き用パイプ23の取付け位置を本来の取付け
位置よりも90度ずらせて記載されているものである。
【0053】上記バイオリアクタ10は、以下に述べる
ような順序で組み立てられる。すなわち、図7に示され
るように、スクリーンフィルタ12,天板14,パッキ
ン21およびキャップ22が取り外され、軸線が水平向
きにかつ導入孔11Aが下向きにされたタンク11に、
培地導入管13が開口側端部からタンク11内に水平向
きに挿入され、二点鎖線によって示されるように徐々に
起立され、直線部13Bがタンク11の一番奥(図面右
側)の導入孔11Aに内側から挿通されて、その先端部
が導入孔11Aから外側に突出される。
ような順序で組み立てられる。すなわち、図7に示され
るように、スクリーンフィルタ12,天板14,パッキ
ン21およびキャップ22が取り外され、軸線が水平向
きにかつ導入孔11Aが下向きにされたタンク11に、
培地導入管13が開口側端部からタンク11内に水平向
きに挿入され、二点鎖線によって示されるように徐々に
起立され、直線部13Bがタンク11の一番奥(図面右
側)の導入孔11Aに内側から挿通されて、その先端部
が導入孔11Aから外側に突出される。
【0054】この状態で、培地導入管13の直線部13
Bにパッキン21が外嵌され、このパッキン21が導入
孔11Aに嵌合されるとともにキャップ22によってタ
ンク11に固定される。これにより、培地導入管13が
タンク11内において直立した状態で固定される。この
とき、培地導入管13は、リング形状の本体部13Aの
中心軸がタンク11の中心軸と一致するように固定され
る。
Bにパッキン21が外嵌され、このパッキン21が導入
孔11Aに嵌合されるとともにキャップ22によってタ
ンク11に固定される。これにより、培地導入管13が
タンク11内において直立した状態で固定される。この
とき、培地導入管13は、リング形状の本体部13Aの
中心軸がタンク11の中心軸と一致するように固定され
る。
【0055】上記のような作業が繰り返され、タンク1
1内に培地導入管13が順次挿入されて、それぞれの培
地導入管13がその直線部13Bが各導入孔11Aに挿
通された状態でタンク11内に固定される。
1内に培地導入管13が順次挿入されて、それぞれの培
地導入管13がその直線部13Bが各導入孔11Aに挿
通された状態でタンク11内に固定される。
【0056】次に、スクリーンフィルタ12がタンク1
1内に挿入され、タンク11内に配設された各培地導入
管13のリング状の本体部13Aの内側に挿通される。
このスクリーンフィルタ12内に担体(図示せず)が充
填された後、天板14がタンク11の開口側端部に取り
付けられ、スクリーンフィルタ12が、この天板14と
タンク11の閉鎖側端部の内壁面との間で挟持されるこ
とによって、タンク11に対して同軸状に固定される。
1内に挿入され、タンク11内に配設された各培地導入
管13のリング状の本体部13Aの内側に挿通される。
このスクリーンフィルタ12内に担体(図示せず)が充
填された後、天板14がタンク11の開口側端部に取り
付けられ、スクリーンフィルタ12が、この天板14と
タンク11の閉鎖側端部の内壁面との間で挟持されるこ
とによって、タンク11に対して同軸状に固定される。
【0057】以上のようにして、バイオリアクタ10の
組立てが完了する。バイオリアクタ10の使用の際に
は、タンク11の導入孔11Aから外方に突出している
各培地導入管13の直線部13Bの先端に図示しない培
地循環ポンプを介して培地調整槽が接続され、天板14
の排出パイプ部14Bに取り付けられたチューブ継手2
4に上記培地調整槽が接続される。
組立てが完了する。バイオリアクタ10の使用の際に
は、タンク11の導入孔11Aから外方に突出している
各培地導入管13の直線部13Bの先端に図示しない培
地循環ポンプを介して培地調整槽が接続され、天板14
の排出パイプ部14Bに取り付けられたチューブ継手2
4に上記培地調整槽が接続される。
【0058】そして、タンク11内に液状培地が充満さ
れ、細胞、酵素、酵母または微生物等の生体触媒がスク
リーンフィルタ12内に充填された担体に固定された
後、培地循環ポンプの駆動によってバイオリアクタ10
と培地調整槽との間で液状培地が循環されることによ
り、細胞の培養等が行われる。
れ、細胞、酵素、酵母または微生物等の生体触媒がスク
リーンフィルタ12内に充填された担体に固定された
後、培地循環ポンプの駆動によってバイオリアクタ10
と培地調整槽との間で液状培地が循環されることによ
り、細胞の培養等が行われる。
【0059】培地調整槽内の液状培地は、培地循環ポン
プによって各培地導入管13内にそれぞれの直線部13
Bから導入される。この培地導入管13に供給された液
状培地は直線部13Bからリング状の本体部13Aに導
かれ、この本体部13Aに形成された各培地噴出孔13
Cからタンク11とスクリーンフィルタ12との間の間
隙S内に噴出される。
プによって各培地導入管13内にそれぞれの直線部13
Bから導入される。この培地導入管13に供給された液
状培地は直線部13Bからリング状の本体部13Aに導
かれ、この本体部13Aに形成された各培地噴出孔13
Cからタンク11とスクリーンフィルタ12との間の間
隙S内に噴出される。
【0060】この液状培地は、図1に矢印によって示さ
れるように、各培地導入管13の本体部13Aの両側に
おいてタンク11の軸方向と平行に間隙S内に噴出され
る。従って、間隙S内には、この間隙S内の等間隔位置
からそれぞれ液状培地が噴出されることになるので、間
隙S内の圧力がタンク11の軸方向に沿ってほぼ均一に
なる。
れるように、各培地導入管13の本体部13Aの両側に
おいてタンク11の軸方向と平行に間隙S内に噴出され
る。従って、間隙S内には、この間隙S内の等間隔位置
からそれぞれ液状培地が噴出されることになるので、間
隙S内の圧力がタンク11の軸方向に沿ってほぼ均一に
なる。
【0061】タンク11の軸方向に沿って圧力がほぼ均
一に維持された間隙S内の液状培地は、その間隙S内の
内部圧力によってスクリーンフィルタ12を通過し、こ
のスクリーンフィルタ12内に充填された担体の間を通
り径方向に沿ってタンク11の中心部に流れる。
一に維持された間隙S内の液状培地は、その間隙S内の
内部圧力によってスクリーンフィルタ12を通過し、こ
のスクリーンフィルタ12内に充填された担体の間を通
り径方向に沿ってタンク11の中心部に流れる。
【0062】この担体の間を抜けてタンク11の中心部
に集まった液状培地は、新たに供給されてくる液状培地
によってタンク11の外周部から径方向内向きに作用す
る圧力により、タンク11の中心部においてほぼ円筒状
の流れとなって排出パイプ部14Bの方向(図1の左方
向)に流れる。そして、この液状培地は、排出パイプ部
14B内からチューブ継手24を通って培地調整槽に戻
される。
に集まった液状培地は、新たに供給されてくる液状培地
によってタンク11の外周部から径方向内向きに作用す
る圧力により、タンク11の中心部においてほぼ円筒状
の流れとなって排出パイプ部14Bの方向(図1の左方
向)に流れる。そして、この液状培地は、排出パイプ部
14B内からチューブ継手24を通って培地調整槽に戻
される。
【0063】このように、タンク11内に供給された液
状培地は、スクリーンフィルタ12の外周全面に亘って
ほぼ均一に維持された圧力によって径方向に沿ってタン
ク11の中心部に向かって流れてゆく。
状培地は、スクリーンフィルタ12の外周全面に亘って
ほぼ均一に維持された圧力によって径方向に沿ってタン
ク11の中心部に向かって流れてゆく。
【0064】従って、液状培地が排出パイプ部14Bに
ショートパスすることはなく、液状培地と生体触媒が固
定化された担体の固定相との接触距離がタンク11内の
軸方向のどの位置においてもほぼ一定に保たれるので、
液状培地の栄養分濃度や溶存酸素濃度、および有用物質
生産率等がタンク11内のどの位置においても均一にな
る。
ショートパスすることはなく、液状培地と生体触媒が固
定化された担体の固定相との接触距離がタンク11内の
軸方向のどの位置においてもほぼ一定に保たれるので、
液状培地の栄養分濃度や溶存酸素濃度、および有用物質
生産率等がタンク11内のどの位置においても均一にな
る。
【0065】ガス抜き用のパイプ23は、間隙S内に供
給される液状培地に混じって流入するガスを抜き取るた
めのパイプであり、ポンプ等を用いて培地調整槽に戻さ
れる。また、DOセンサ25は、タンク11内から排出
される液状培地の溶存酸素濃度(DO)を検出するため
のものであり、このDOセンサ25の検出値に基づい
て、培地調整槽に戻された液状培地への酸素の補給量が
決定される。
給される液状培地に混じって流入するガスを抜き取るた
めのパイプであり、ポンプ等を用いて培地調整槽に戻さ
れる。また、DOセンサ25は、タンク11内から排出
される液状培地の溶存酸素濃度(DO)を検出するため
のものであり、このDOセンサ25の検出値に基づい
て、培地調整槽に戻された液状培地への酸素の補給量が
決定される。
【0066】上記バイオリアクタ10が適用可能な生体
触媒は、動植物細胞,酵母および微生物等、種々の生体
触媒が挙げられる。また、生体触媒を固定化する担体
は、生体親和性に優れた公知の種々の担体材料を用いる
ことができ、また担体の形状は粒状、三次元網目状また
は多層平板形状等の公知のいずれの形状も使用すること
が出来る。
触媒は、動植物細胞,酵母および微生物等、種々の生体
触媒が挙げられる。また、生体触媒を固定化する担体
は、生体親和性に優れた公知の種々の担体材料を用いる
ことができ、また担体の形状は粒状、三次元網目状また
は多層平板形状等の公知のいずれの形状も使用すること
が出来る。
【0067】図8は、本発明の第2の実施例を示してい
る。この第2の実施例のバイオリアクタ100は、上述
した第1の実施例におけるバイオリアクタ10の構成に
加えて、タンク11の中心部に培地回収用パイプ30が
取り付けられているものである。他の部分の構造は、第
1の実施例のバイオリアクタ10と同じであり、第1の
実施例のものと同一の部分については同一の符号が付し
てある。
る。この第2の実施例のバイオリアクタ100は、上述
した第1の実施例におけるバイオリアクタ10の構成に
加えて、タンク11の中心部に培地回収用パイプ30が
取り付けられているものである。他の部分の構造は、第
1の実施例のバイオリアクタ10と同じであり、第1の
実施例のものと同一の部分については同一の符号が付し
てある。
【0068】培地回収用パイプ30は、バイオリアクタ
中で生産された生産物、使用済培地および老廃物等を回
収するためのものであり、図9に示されるように、中空
円筒形状の支持パイプ30Aと外周部に外ねじ30aが
形成された端部支持部材30Bとの間に挟まれた状態
で、多孔性の中空円筒形焼結メタルフィルタ30Cが一
体成型されているものである。
中で生産された生産物、使用済培地および老廃物等を回
収するためのものであり、図9に示されるように、中空
円筒形状の支持パイプ30Aと外周部に外ねじ30aが
形成された端部支持部材30Bとの間に挟まれた状態
で、多孔性の中空円筒形焼結メタルフィルタ30Cが一
体成型されているものである。
【0069】この培地回収用パイプ30は、スクリーン
フィルタ12’の中心位置にタンク11およびスクリー
ンフィルタ12’と同軸になるように配置され、端部支
持部材30Bの外ねじ30aがスクリーンフィルタ1
2’のフランジシール板12’Bの中心部に形成された
ねじ孔12’aに螺合され、支持パイプ30Aが天板1
4の排出パイプ部14B内に嵌合されることによって固
定されている。
フィルタ12’の中心位置にタンク11およびスクリー
ンフィルタ12’と同軸になるように配置され、端部支
持部材30Bの外ねじ30aがスクリーンフィルタ1
2’のフランジシール板12’Bの中心部に形成された
ねじ孔12’aに螺合され、支持パイプ30Aが天板1
4の排出パイプ部14B内に嵌合されることによって固
定されている。
【0070】この上記バイオリアクタ100は、第1の
実施例のバイオリアクタ10と同様に、各培地導入管1
3の培地噴出孔から間隙S内に噴出された液状培地がス
クリーンフィルタ12’を通過して生体触媒が固定化さ
れた担体間をタンク11の半径方向内側に向かって流れ
る。そして、この液状培地がタンク11の中心部に到達
すると、培地回収用パイプ30の焼結メタルフィルタ3
0Cを通過してパイプ30内に集められる。
実施例のバイオリアクタ10と同様に、各培地導入管1
3の培地噴出孔から間隙S内に噴出された液状培地がス
クリーンフィルタ12’を通過して生体触媒が固定化さ
れた担体間をタンク11の半径方向内側に向かって流れ
る。そして、この液状培地がタンク11の中心部に到達
すると、培地回収用パイプ30の焼結メタルフィルタ3
0Cを通過してパイプ30内に集められる。
【0071】培地回収用パイプ30内に集められた使用
済み液状培地等は、この培地回収用パイプ30内を通っ
て天板14の排出パイプ部14B内に導かれ、チューブ
継手24から回収される。
済み液状培地等は、この培地回収用パイプ30内を通っ
て天板14の排出パイプ部14B内に導かれ、チューブ
継手24から回収される。
【0072】第1の実施例におけるバイオリアクタ10
においても、担体の間を通ってタンク11の中心部に集
まった使用済み液状培地等は、このタンク11の中心部
にかかる圧力がタンク11の軸方向および円周方向にお
いて均一であるために、前述したように、タンク11と
同軸の円筒状の流れになって排出パイプ部14Bの方向
に流れるが、上記第2の実施例におけるバイオリアクタ
100は、使用済み液状培地等が集まるタンク11の中
心部にタンク11と同軸に配置された培地回収用パイプ
30を備えていることによって、タンク11の中心部の
円筒状部分には担体が充填されないため、排出パイプ部
14Bに向かう液状培地等の流れに対して抵抗が少なく
なり、使用済み液状培地等の回収がよりスムースに行わ
れる。
においても、担体の間を通ってタンク11の中心部に集
まった使用済み液状培地等は、このタンク11の中心部
にかかる圧力がタンク11の軸方向および円周方向にお
いて均一であるために、前述したように、タンク11と
同軸の円筒状の流れになって排出パイプ部14Bの方向
に流れるが、上記第2の実施例におけるバイオリアクタ
100は、使用済み液状培地等が集まるタンク11の中
心部にタンク11と同軸に配置された培地回収用パイプ
30を備えていることによって、タンク11の中心部の
円筒状部分には担体が充填されないため、排出パイプ部
14Bに向かう液状培地等の流れに対して抵抗が少なく
なり、使用済み液状培地等の回収がよりスムースに行わ
れる。
【0073】この培地回収用パイプ30の焼結メタルフ
ィルタ30Cの細孔径は、液状培地および生体触媒の通
過は許容するが、担体の通過は阻止するような範囲で設
定される。
ィルタ30Cの細孔径は、液状培地および生体触媒の通
過は許容するが、担体の通過は阻止するような範囲で設
定される。
【0074】
【発明の効果】第1の発明によるバイオリアクタによれ
ば、タンク内に供給された液状培地がスクリーンフィル
タの外周全面に亘ってほぼ均一に維持され、この均一な
圧力によって径方向に沿ってタンクの中心部に向かって
流れてゆくので、液状培地が排出部にショートパスする
ことがなく、液状培地と生体触媒が固定された担体との
接触距離がタンク内の軸方向のどの位置においてもほぼ
一定に保たれるので、液状培地の栄養分濃度や溶存酸素
濃度、および有用物質生産率等をタンク内のどの位置に
おいても均一に保つことが出来る。
ば、タンク内に供給された液状培地がスクリーンフィル
タの外周全面に亘ってほぼ均一に維持され、この均一な
圧力によって径方向に沿ってタンクの中心部に向かって
流れてゆくので、液状培地が排出部にショートパスする
ことがなく、液状培地と生体触媒が固定された担体との
接触距離がタンク内の軸方向のどの位置においてもほぼ
一定に保たれるので、液状培地の栄養分濃度や溶存酸素
濃度、および有用物質生産率等をタンク内のどの位置に
おいても均一に保つことが出来る。
【0075】第2の発明によるバイオリアクタによれ
ば、液状培地を排出する排出部がタンクの一端部を閉鎖
する壁部の中央部に形成されていることにより、液状培
地の流れ方向を変えることなくスムースに液状培地をタ
ンクの外部に排出することができる。
ば、液状培地を排出する排出部がタンクの一端部を閉鎖
する壁部の中央部に形成されていることにより、液状培
地の流れ方向を変えることなくスムースに液状培地をタ
ンクの外部に排出することができる。
【0076】第3の発明によれば、スクリーンフィルタ
等が取り外されたタンクに培地導入管を挿入し、導入部
をタンクの側壁部に形成された孔に一番奥側から挿通し
てその先端部をタンクの外方に突出させてパッキン等で
タンクに固定し、この作業を繰り返すことによってバイ
オリアクタを容易に組み立てることが出来るとともに、
このタンクの側壁部から外方に突出する培地導入管の導
入部に培地供給装置を接続することによって、タンク内
に液状培地を容易に導入することができる。
等が取り外されたタンクに培地導入管を挿入し、導入部
をタンクの側壁部に形成された孔に一番奥側から挿通し
てその先端部をタンクの外方に突出させてパッキン等で
タンクに固定し、この作業を繰り返すことによってバイ
オリアクタを容易に組み立てることが出来るとともに、
このタンクの側壁部から外方に突出する培地導入管の導
入部に培地供給装置を接続することによって、タンク内
に液状培地を容易に導入することができる。
【0077】第4の発明によるバイオリアクタによれ
ば、液状培地がタンクの軸線方向において培地導入管の
両側にそれぞれ形成された各培地噴出孔からタンクの軸
方向において両方向に噴出されるので、各培地導入管の
間の内部圧力をより均一に保つことが出来る。
ば、液状培地がタンクの軸線方向において培地導入管の
両側にそれぞれ形成された各培地噴出孔からタンクの軸
方向において両方向に噴出されるので、各培地導入管の
間の内部圧力をより均一に保つことが出来る。
【0078】第5の発明によるバイオリアクタによれ
ば、液状培地が各培地噴出孔からタンクとスクリーンフ
ィルタとの間の間隙部分内にタンクの軸線と平行な方向
に噴出されるので、液状培地が間隙部分内に均等に広が
ることになり、これによって、タンクとスクリーンフィ
ルタとの間の間隙部分内の内部圧力がより均一に保たれ
る。
ば、液状培地が各培地噴出孔からタンクとスクリーンフ
ィルタとの間の間隙部分内にタンクの軸線と平行な方向
に噴出されるので、液状培地が間隙部分内に均等に広が
ることになり、これによって、タンクとスクリーンフィ
ルタとの間の間隙部分内の内部圧力がより均一に保たれ
る。
【0079】上記第6の発明によるバイオリアクタによ
れば、スクリーンフィルタの中心部にタンクと同軸状に
配置された培地回収用パイプ内に液状培地が担体と分離
されて流れ込むので、排出部に向かう液状培地の流れに
対して抵抗が少なくなり、液状培地の排出をよりスムー
スに行うことができる。
れば、スクリーンフィルタの中心部にタンクと同軸状に
配置された培地回収用パイプ内に液状培地が担体と分離
されて流れ込むので、排出部に向かう液状培地の流れに
対して抵抗が少なくなり、液状培地の排出をよりスムー
スに行うことができる。
【0080】上記第7の発明によるバイオリアクタによ
れば、排出部に取り付けられた溶存酸素検出部材によっ
てタンク内から排出される使用済みの液状培地の溶存酸
素濃度を検出することが出来るので、使用済みの液状培
地をタンクに循環させて使用する場合に使用済み液状培
地への酸素の補給量を容易に決定することができる。
れば、排出部に取り付けられた溶存酸素検出部材によっ
てタンク内から排出される使用済みの液状培地の溶存酸
素濃度を検出することが出来るので、使用済みの液状培
地をタンクに循環させて使用する場合に使用済み液状培
地への酸素の補給量を容易に決定することができる。
【0081】そして、各発明によるバイオリアクタは、
酵母や微生物を生体触媒とする発酵槽として、また細胞
の組織培養によりインタフェロン,ウロキナーゼまたは
モノクローナル抗体等といった有用物質を産生するため
の培養槽として、さらには動物組織の生体外培養を行う
組織培養槽として、利用することが出来る。
酵母や微生物を生体触媒とする発酵槽として、また細胞
の組織培養によりインタフェロン,ウロキナーゼまたは
モノクローナル抗体等といった有用物質を産生するため
の培養槽として、さらには動物組織の生体外培養を行う
組織培養槽として、利用することが出来る。
【図1】本発明の一実施例を示す側断面図である。
【図2】同実施例の端面図である。
【図3】同実施例におけるタンクの形状を示す側断面図
である。
である。
【図4】同実施例におけるスクリーンフィルタを上半分
を断面して示す側面図である。
を断面して示す側面図である。
【図5】同実施例における培地導入管を示す正面図であ
る。
る。
【図6】図5のVI−VI線における断面図である。
【図7】同実施例において培地導入管の取付け方法を示
すための説明図である。
すための説明図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す側断面図である。
【図9】同実施例における培地回収用パイプを上半分を
断面して示す側面図である。
断面して示す側面図である。
【図10】従来のラジアルフロー式充填層型バイオリア
クタを示す側断面図である。
クタを示す側断面図である。
【図11】図10のXI−XI線における断面図である。
10,100…バイオリアクタ 11 …タンク 11A…導入孔 12 …スクリーンフィルタ 13 …培地導入管 13A…本体部 13B…直線部 13C…培養液噴出孔 14 …天板 14B…排出パイプ部 21 …パッキン 22 …キャップ 23 …ガス抜き用パイプ 25 …DOセンサ 30 …培地回収用パイプ 30C…焼結メタルフィルタ S …間隙
Claims (7)
- 【請求項1】 円筒形のタンク内に円筒形のスクリーン
フィルタが同軸状に収容され、このスクリーンフィルタ
内に生体触媒が固定化される担体が充填され、タンクと
スクリーンフィルタとの間の間隙部分に外部の培地供給
装置から液状培地が導入され、この液状培地が間隙部分
からスクリーンフィルタを通過してスクリーンフィルタ
内に流入し、担体によって形成される層の部分を抜けた
後、タンクの一端部に設けられた排出部から排出される
ラジアルフロー式充填層型のバイオリアクタにおいて、 中空状のパイプによってリング状に形成され、パイプの
周壁にパイプの内外を連通する複数個の培地噴出孔を有
し、前記培地供給装置に接続可能な複数個の培地導入管
を備え、 この複数個の培地導入管が、前記タンクとスクリーンフ
ィルタとの間の間隙部分内に、その中央部をスクリーン
フィルタによって貫通された状態で、リングの中心軸が
タンクと同軸になるように、かつ各培地導入管の間が等
間隔になるように配置されていて、 培地供給装置に接続された各培地導入管に培地供給装置
から供給される液状培地が、培地噴出孔からタンクとス
クリーンフィルタとの間の間隙部分内に噴出されること
を特徴とするバイオリアクタ。 - 【請求項2】 前記間隙部分に導入されてスクリーンフ
ィルタ内の担体の層部分を通過した液状培地を排出する
排出部が、タンクの一端部を閉鎖する壁部の中央部に形
成されている請求項1に記載のバイオリアクタ。 - 【請求項3】 前記タンクがその側壁部にタンクの内外
を連通するようにタンクの軸線方向に沿って等間隔に形
成された複数の孔を有し、前記培地導入管がリング状部
分に内部が連通されるように連続して形成された導入部
を有し、各培地導入管がその導入部をタンクの側壁部に
形成された孔からそれぞれ外方に突出した状態でタンク
内に固定されており、このタンクの側壁部から外方に突
出した導入部に培地供給装置が接続される請求項1に記
載のバイオリアクタ。 - 【請求項4】 前記培地導入管の各培地噴出孔が、培地
導入管がタンクとスクリーンフィルタとの間の間隙部分
内に固定されている状態で、タンクの軸線方向において
培地導入管の両側に形成されている請求項1に記載のバ
イオリアクタ。 - 【請求項5】 前記培地導入管の各培地噴出孔が、その
軸線が、培地導入管がタンクとスクリーンフィルタとの
間の間隙部分内に固定されている状態で、タンクの軸線
と平行になるように形成されている請求項1に記載のバ
イオリアクタ。 - 【請求項6】 前記スクリーンフィルタ内にスクリーン
フィルタと同軸になるように配置され一端部が液状培地
の排出部に連通された培地回収用パイプをさらに備え、
この培地回収用パイプの外周部が液状培地の通過は許容
するが担体の通過は阻止するフィルタによって形成され
ている請求項1に記載のバイオリアクタ。 - 【請求項7】 前記排出部に液状培地中の溶存酸素を検
出する溶存酸素検出部材が取付けられている請求項1に
記載のバイオリアクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15746595A JP2744418B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | バイオリアクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15746595A JP2744418B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | バイオリアクタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09240A JPH09240A (ja) | 1997-01-07 |
JP2744418B2 true JP2744418B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=15650270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15746595A Expired - Fee Related JP2744418B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | バイオリアクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2744418B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103614428B (zh) * | 2013-06-26 | 2017-08-04 | 山东鲁抗医药股份有限公司 | 一种发酵生产l‑色氨酸的方法 |
CN112852633A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-05-28 | 广东天软生命汇互联网医疗有限公司 | 一种干细胞规模化培养生物反应器系统 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP15746595A patent/JP2744418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09240A (ja) | 1997-01-07 |
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