JP2777385B2 - 生物細胞の培養方法，培養システム及び培養装置 - Google Patents
生物細胞の培養方法，培養システム及び培養装置Info
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- JP2777385B2 JP2777385B2 JP63300968A JP30096888A JP2777385B2 JP 2777385 B2 JP2777385 B2 JP 2777385B2 JP 63300968 A JP63300968 A JP 63300968A JP 30096888 A JP30096888 A JP 30096888A JP 2777385 B2 JP2777385 B2 JP 2777385B2
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生物細胞の培養方法に係り、特に生物細胞を
液体培地中で懸濁培養し、老廃成分の除去を効率よく行
う、大規模かつ高濃度な生物細胞の培養方法，培養シス
テム及び培養装置に関する。
液体培地中で懸濁培養し、老廃成分の除去を効率よく行
う、大規模かつ高濃度な生物細胞の培養方法，培養シス
テム及び培養装置に関する。
微生物細胞の培養に加え、最近、動物細胞の培養によ
るモノクローナル抗体やインターフェロンの生産や植物
細胞による天然色素の生産が行われはじめた。こうした
有用物質を工業的に生産するためには、大規模でかつ長
期間、細胞を高濃度の状態に安定して保ちながら培養す
る、いわゆる高密度培養が必要となる。
るモノクローナル抗体やインターフェロンの生産や植物
細胞による天然色素の生産が行われはじめた。こうした
有用物質を工業的に生産するためには、大規模でかつ長
期間、細胞を高濃度の状態に安定して保ちながら培養す
る、いわゆる高密度培養が必要となる。
培養槽内では細胞が増殖する過程で、培地中の栄養成
分が消費されると同時に、乳酸等の老廃成分が生成し、
そのままでは生物細胞の増殖が阻害され、高密度培養に
は至らない。このため、培養液中の細胞と液とを分離
し、液を系外に除き、新鮮な培地と交換する、いわゆる
潅流培養が必須となる。
分が消費されると同時に、乳酸等の老廃成分が生成し、
そのままでは生物細胞の増殖が阻害され、高密度培養に
は至らない。このため、培養液中の細胞と液とを分離
し、液を系外に除き、新鮮な培地と交換する、いわゆる
潅流培養が必須となる。
細胞は培地よりも比重の大きい一種の粒子であること
から、公知の固液分離技術を適用した潅流培養方法が知
られている。細胞を分離する方法としては沈降分離、遠
心分離、膜分離が一般的である。膜濾過機構は、培養装
置（培養槽）内に配置するか、培養装置外に配置するか
のどちらかを選択することになる。前者については、例
えば、エー．エム．バイオテクノル．ラアボ．３（１）
24〜30（1985），（A M BIOTECNOL.LAB ３（１）25（19
85））や特開昭61−257181号に記載されている。後者に
ついては、サイエンティフィック アメリカン248
（１）24（1983）（Scientific American 248（１）p24
（1983））や特開昭60−102187号に記載されている。
から、公知の固液分離技術を適用した潅流培養方法が知
られている。細胞を分離する方法としては沈降分離、遠
心分離、膜分離が一般的である。膜濾過機構は、培養装
置（培養槽）内に配置するか、培養装置外に配置するか
のどちらかを選択することになる。前者については、例
えば、エー．エム．バイオテクノル．ラアボ．３（１）
24〜30（1985），（A M BIOTECNOL.LAB ３（１）25（19
85））や特開昭61−257181号に記載されている。後者に
ついては、サイエンティフィック アメリカン248
（１）24（1983）（Scientific American 248（１）p24
（1983））や特開昭60−102187号に記載されている。
発明者らが、これらの従来方法を検討した結果、培養
装置内に配置すると、膜面に付着した細胞が増殖して不
可逆的な閉塞が起こりやすい他、一旦、培養を開始する
と培養期間中に濾過機構の交換が不可能であり、かつ濾
過機構の構造及び位置が培養装置内の液の混合、溶存酸
素の供給に大きく影響するため、スケールアップが困難
である。
装置内に配置すると、膜面に付着した細胞が増殖して不
可逆的な閉塞が起こりやすい他、一旦、培養を開始する
と培養期間中に濾過機構の交換が不可能であり、かつ濾
過機構の構造及び位置が培養装置内の液の混合、溶存酸
素の供給に大きく影響するため、スケールアップが困難
である。
一方、培養装置外に配置すれば、後２者の欠点は回避
できるが、単に外部に配置し、通常の逆洗操作を行った
だけでは、特に１×107cells/ml以上の高濃度下で膜の
閉塞なく長時間灌流培溶は困難であることがわかった。
できるが、単に外部に配置し、通常の逆洗操作を行った
だけでは、特に１×107cells/ml以上の高濃度下で膜の
閉塞なく長時間灌流培溶は困難であることがわかった。
従って、長期間安定した高密度培養を達成するには、
従来の外部設置型の長所を生かしながら膜閉塞を回避で
きる新規な濾過機構の開発が望まれ、鋭意研究の結果本
発明を完成するに到った。
従来の外部設置型の長所を生かしながら膜閉塞を回避で
きる新規な濾過機構の開発が望まれ、鋭意研究の結果本
発明を完成するに到った。
本発明の第１の特徴は、培養装置内の細胞培養液を培
養装置外に取り出し、取り出した培養液中に浸漬した濾
過膜の膜面に気体を接触させるとともに、発生する液面
上の泡沫を液面上に設置した撥水材製の消泡層で破泡し
ながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して得られる細胞を培
養装置内に返送し、かつ濾液を培養装置外に抜き出し、 濾過膜が、精密濾過膜を外側に、分子濾過膜を内側に
配置したものであって、かつ両膜面に間隙を有する２層
膜系からなり、濾過に際しては、分子濾過膜内面の圧力
を精密濾過膜内面の圧力と同じか低く保って低分子性濾
過液のみ、もしくは低分子性液と高分子含有濾液とを別
個に抜き出し、逆洗に際しては、分子濾過膜内面のみか
ら、もしくは分子濾過膜内面及び精密濾過膜内面に低分
子栄養成分液を加圧下で供給することである。即ち、気
体を接触しながら濾過することにより、膜面での細胞増
殖を抑制し、濾過膜の目詰りを最少限にすることができ
る。本発明者らは、気体を接触させない場合には、たと
え逆洗を行っても膜面に付着した細胞が順次増殖し、膜
の細孔をうめるため、圧損が著しく増大し最終的には濾
過が不可能になることを見出し、本発明に到達した。本
発明は特に、細胞の膜面への付着をさまたげるため、細
孔内での細胞の増殖を効果的に防止できる。また、培地
には血清やアルブミン等の蛋白が含まれる他、培養液中
には細胞が分泌する蛋白質も含まれるため、消泡なしに
液中に通気することは不可能に近い。更に、低分子であ
る老廃成分を単一の濾過装置で一挙に除き、両膜の逆洗
を同時にできる利点がある。そして、血清や細胞の分泌
する自己増殖促進因子を回収再利用することもできる。
もし、両膜を上記の如く使わず、両膜を接着したり、分
子濾過膜のみを用いようとすると、気泡による膜面の洗
滌が不充分となり、膜への細胞の増殖と膜の閉塞を招く
ことになる。両膜間に間隙を設け、内側の分子濾過膜側
から精密濾過膜をも同時にかつ効果的に逆洗再生するこ
とが可能となる。
養装置外に取り出し、取り出した培養液中に浸漬した濾
過膜の膜面に気体を接触させるとともに、発生する液面
上の泡沫を液面上に設置した撥水材製の消泡層で破泡し
ながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して得られる細胞を培
養装置内に返送し、かつ濾液を培養装置外に抜き出し、 濾過膜が、精密濾過膜を外側に、分子濾過膜を内側に
配置したものであって、かつ両膜面に間隙を有する２層
膜系からなり、濾過に際しては、分子濾過膜内面の圧力
を精密濾過膜内面の圧力と同じか低く保って低分子性濾
過液のみ、もしくは低分子性液と高分子含有濾液とを別
個に抜き出し、逆洗に際しては、分子濾過膜内面のみか
ら、もしくは分子濾過膜内面及び精密濾過膜内面に低分
子栄養成分液を加圧下で供給することである。即ち、気
体を接触しながら濾過することにより、膜面での細胞増
殖を抑制し、濾過膜の目詰りを最少限にすることができ
る。本発明者らは、気体を接触させない場合には、たと
え逆洗を行っても膜面に付着した細胞が順次増殖し、膜
の細孔をうめるため、圧損が著しく増大し最終的には濾
過が不可能になることを見出し、本発明に到達した。本
発明は特に、細胞の膜面への付着をさまたげるため、細
孔内での細胞の増殖を効果的に防止できる。また、培地
には血清やアルブミン等の蛋白が含まれる他、培養液中
には細胞が分泌する蛋白質も含まれるため、消泡なしに
液中に通気することは不可能に近い。更に、低分子であ
る老廃成分を単一の濾過装置で一挙に除き、両膜の逆洗
を同時にできる利点がある。そして、血清や細胞の分泌
する自己増殖促進因子を回収再利用することもできる。
もし、両膜を上記の如く使わず、両膜を接着したり、分
子濾過膜のみを用いようとすると、気泡による膜面の洗
滌が不充分となり、膜への細胞の増殖と膜の閉塞を招く
ことになる。両膜間に間隙を設け、内側の分子濾過膜側
から精密濾過膜をも同時にかつ効果的に逆洗再生するこ
とが可能となる。
本発明第２の特徴は、濾過装置内に培養液を流入させ
ながら濾過して、濾過装置内の細胞濃度の急激な上昇を
抑えると共に、濾過後の逆洗で生じる細胞の濃厚懸濁液
を培養槽に返送することである。
ながら濾過して、濾過装置内の細胞濃度の急激な上昇を
抑えると共に、濾過後の逆洗で生じる細胞の濃厚懸濁液
を培養槽に返送することである。
すなわち、濾過装置底部と培養槽側面とを配管で連結
しておき、濾過装置底部に設けたスパージャーからガス
を通気することにより膜面への細胞の付着と膜面及び膜
マトリックス内での増殖を防止できるだけでなく、ガス
リフト効果により、濾過装置内の液を培養槽に返送する
と共に、培養槽内の培養液を濾過装置内に導入できる。
このため、濾過時の細胞濃度上昇を緩和して膜寿命を延
長すると共に、膜濾過時に生じる細胞集合体をも効果的
に培養槽へ返送できる。この場合、濾過装置に導入した
ガスは培養槽底部を通り、培養槽液面で気泡を形成する
ため、培養槽液面上に前述の濾過装置に用いたものと同
様の消泡層を設けることになる。上述の対策の他に、濾
過装置と培養装置とを連結する配管を２本用意し、一本
は濾過時の培養槽から濾過装置への培養液の移送のため
に、他方は配管中にポンプ及びバルブを装着して、膜逆
洗中もしくは逆洗後に培養槽中の培養液を濾過装置の底
部に2cm/sec以上の空筒線速度でかつ濾過装置内張込液
量の50％以上を移送して、逆洗時に生ずる細胞の濃厚懸
濁液を培養槽に返送するためである。
しておき、濾過装置底部に設けたスパージャーからガス
を通気することにより膜面への細胞の付着と膜面及び膜
マトリックス内での増殖を防止できるだけでなく、ガス
リフト効果により、濾過装置内の液を培養槽に返送する
と共に、培養槽内の培養液を濾過装置内に導入できる。
このため、濾過時の細胞濃度上昇を緩和して膜寿命を延
長すると共に、膜濾過時に生じる細胞集合体をも効果的
に培養槽へ返送できる。この場合、濾過装置に導入した
ガスは培養槽底部を通り、培養槽液面で気泡を形成する
ため、培養槽液面上に前述の濾過装置に用いたものと同
様の消泡層を設けることになる。上述の対策の他に、濾
過装置と培養装置とを連結する配管を２本用意し、一本
は濾過時の培養槽から濾過装置への培養液の移送のため
に、他方は配管中にポンプ及びバルブを装着して、膜逆
洗中もしくは逆洗後に培養槽中の培養液を濾過装置の底
部に2cm/sec以上の空筒線速度でかつ濾過装置内張込液
量の50％以上を移送して、逆洗時に生ずる細胞の濃厚懸
濁液を培養槽に返送するためである。
本発明に適用できる生物細胞としては、時に限定され
るものではなく、動物細胞、植物細胞、微生物細胞が含
まれる。動物細胞としては、例えば脊椎動物の各種細
胞、無脊椎動物の各種細胞がある。細胞としては、単一
細胞のみならず細胞集合体も含まれる。
るものではなく、動物細胞、植物細胞、微生物細胞が含
まれる。動物細胞としては、例えば脊椎動物の各種細
胞、無脊椎動物の各種細胞がある。細胞としては、単一
細胞のみならず細胞集合体も含まれる。
植物細胞としては、高等植物の細胞及び細胞集合体、
藻類の細胞及び細胞集合体が含まれる。
藻類の細胞及び細胞集合体が含まれる。
本発明に適用できる細胞の培養方法及び対応する培養
装置も特に限定されないが、主として細胞を懸濁状態で
培養する場合に好適である。付着状態での培養の場合、
例えばマイクロビーズ培養やゲル包括培養等でも、担体
粒子から脱落して液中に懸濁している細胞も多く、これ
らの付着状態での培養にも十分適用できる。従って、こ
れらの培養方法、条件、培養装置（培養槽）は、用いる
細胞、培養する目的、スケール、制御の方法等により適
宜選択される。特に、温度、pH、溶存酸素濃度、溶存炭
酸ガス濃度、酸化還元電位等は適宜その目的に応じ制御
される。
装置も特に限定されないが、主として細胞を懸濁状態で
培養する場合に好適である。付着状態での培養の場合、
例えばマイクロビーズ培養やゲル包括培養等でも、担体
粒子から脱落して液中に懸濁している細胞も多く、これ
らの付着状態での培養にも十分適用できる。従って、こ
れらの培養方法、条件、培養装置（培養槽）は、用いる
細胞、培養する目的、スケール、制御の方法等により適
宜選択される。特に、温度、pH、溶存酸素濃度、溶存炭
酸ガス濃度、酸化還元電位等は適宜その目的に応じ制御
される。
膜は、目的とする細胞を分離できる孔径のものが適宜
選択される。孔径としては５μｍ〜0.5μｍのものが好
ましい。膜の材質はアセチルセルロールやテフロン等こ
れまで公知のものでも十分使用できる。膜の形状も適宜
選択されるが、膜面積を大きくし、液の移送口を設ける
には中空糸膜が適している。濾過は複数の中空糸の両端
を集合して、液を抜き出すのが便利であるが、両端とも
に集合して環状とし、集合管の適当な個所から濾液を抜
き出すか、中空糸の一端を閉じ、他端どおしを集合して
集合管から濾液を抜き出してもよい。
選択される。孔径としては５μｍ〜0.5μｍのものが好
ましい。膜の材質はアセチルセルロールやテフロン等こ
れまで公知のものでも十分使用できる。膜の形状も適宜
選択されるが、膜面積を大きくし、液の移送口を設ける
には中空糸膜が適している。濾過は複数の中空糸の両端
を集合して、液を抜き出すのが便利であるが、両端とも
に集合して環状とし、集合管の適当な個所から濾液を抜
き出すか、中空糸の一端を閉じ、他端どおしを集合して
集合管から濾液を抜き出してもよい。
尚、膜は単に精密濾過膜にとどまらず分子濾過膜をも
精密濾過膜を組み合せたモジュールとして用いることが
できる。この場合、両膜間に間隙を保った状態での二重
管とし、内側に位置する濾過膜内側から低分子性濾液
を、外側に位置する精密濾過膜と分子濾過膜との間隙か
ら高分子性の濾液を取り出すことができる。両液は、前
述した集合方法で各々別々の集合配管から抜き出せばよ
い。
精密濾過膜を組み合せたモジュールとして用いることが
できる。この場合、両膜間に間隙を保った状態での二重
管とし、内側に位置する濾過膜内側から低分子性濾液
を、外側に位置する精密濾過膜と分子濾過膜との間隙か
ら高分子性の濾液を取り出すことができる。両液は、前
述した集合方法で各々別々の集合配管から抜き出せばよ
い。
濾過の方式は通常減圧濾過が用いられる。加圧濾過を
行う場合には、炭酸ガスの液中溶解によるpH低下や、脆
弱細胞の損傷を考慮して採用する必要がある。濾過装置
内の膜面の方向は特に限定されないが、膜下方からの気
泡が効率よく膜面に接触するように配置、構造が選択さ
れる。例えば中空糸の方向を垂直にもしくは水平に配置
する等である。通気方法も特に限定されないが、少なく
とも膜面積1cm2当り0.1ml/min以上の通気が必要であ
る。気泡径も適宜選択される。通気するガスは、細胞に
毒性でないガスのうち、適宜選択して用いられる。例え
ば、窒素、アルゴン、空気等でもよい。濾過圧も、材
質、液性、細胞濃度、運転条件等により適宜選択される
が、0.01〜5kg/cm2が適している。
行う場合には、炭酸ガスの液中溶解によるpH低下や、脆
弱細胞の損傷を考慮して採用する必要がある。濾過装置
内の膜面の方向は特に限定されないが、膜下方からの気
泡が効率よく膜面に接触するように配置、構造が選択さ
れる。例えば中空糸の方向を垂直にもしくは水平に配置
する等である。通気方法も特に限定されないが、少なく
とも膜面積1cm2当り0.1ml/min以上の通気が必要であ
る。気泡径も適宜選択される。通気するガスは、細胞に
毒性でないガスのうち、適宜選択して用いられる。例え
ば、窒素、アルゴン、空気等でもよい。濾過圧も、材
質、液性、細胞濃度、運転条件等により適宜選択される
が、0.01〜5kg/cm2が適している。
液面上に発生した泡沫の消泡は、液面上に配置した消
泡層で行われる。消泡層は気体を通過しうる多数の開口
を有し、その開口比が50％以上、開口径２〜50mmが好ま
しい。消泡層の表層は培養液もしくは培地の液適との接
触角が80度以上を形成する撥水性材料で構成する。例え
ば、炭素数10以上のシラン又はシロキサンの有機ポリマ
ー等が好適である。消泡層は単層でもよいが、長期の運
転には、細胞付着による撥水性低下等を考慮し、複数層
が好ましい。消泡層の撥水性低下を回復するために培養
濾液や培地、培養液を用いて表面を洗い、再生すること
も可能である。
泡層で行われる。消泡層は気体を通過しうる多数の開口
を有し、その開口比が50％以上、開口径２〜50mmが好ま
しい。消泡層の表層は培養液もしくは培地の液適との接
触角が80度以上を形成する撥水性材料で構成する。例え
ば、炭素数10以上のシラン又はシロキサンの有機ポリマ
ー等が好適である。消泡層は単層でもよいが、長期の運
転には、細胞付着による撥水性低下等を考慮し、複数層
が好ましい。消泡層の撥水性低下を回復するために培養
濾液や培地、培養液を用いて表面を洗い、再生すること
も可能である。
本発明は、前述したように、培養装置内の培養液を装
置外に取り出し、取り出した培養液中に浸漬した濾過膜
に気体を接触させながら減圧濾過して細胞を分離し、こ
れを培養装置内に返送することである。気体を接触させ
ずに濾過すると、膜のマトリックス内に侵入、付着した
細胞が徐々に増殖し、膜の細孔をうめるようになり、も
はや膜裏面から、液体培養地等を洗滌液として用いて逆
洗しても、目詰まりが不可逆的に進行する。そしてつい
には濾過時の圧損が著しく増大し、最終的には濾過が不
可能になる。中でも動物細胞は、膜と細胞、細胞と細胞
とが付着しやすく膜の目詰まりをおこしやすい。これに
対し、膜に気体を接触させながら濾過することにより、
膜面への細胞の付着と膜面及び膜マトリックス内での細
胞の増殖を完全に抑制して、濾過時の目詰まりを効果的
に抑制できる。したがって、濾過、逆洗のサイクル化に
より、少なくとも１か月以上の長期にわたり、可逆的に
膜の再生使用が可能となる。
置外に取り出し、取り出した培養液中に浸漬した濾過膜
に気体を接触させながら減圧濾過して細胞を分離し、こ
れを培養装置内に返送することである。気体を接触させ
ずに濾過すると、膜のマトリックス内に侵入、付着した
細胞が徐々に増殖し、膜の細孔をうめるようになり、も
はや膜裏面から、液体培養地等を洗滌液として用いて逆
洗しても、目詰まりが不可逆的に進行する。そしてつい
には濾過時の圧損が著しく増大し、最終的には濾過が不
可能になる。中でも動物細胞は、膜と細胞、細胞と細胞
とが付着しやすく膜の目詰まりをおこしやすい。これに
対し、膜に気体を接触させながら濾過することにより、
膜面への細胞の付着と膜面及び膜マトリックス内での細
胞の増殖を完全に抑制して、濾過時の目詰まりを効果的
に抑制できる。したがって、濾過、逆洗のサイクル化に
より、少なくとも１か月以上の長期にわたり、可逆的に
膜の再生使用が可能となる。
本発明は更に、濾過装置内の膜面に接触させた気体が
濾過装置もしくは培養装置の液面上に達した際に生成す
る蛋白性の難破泡性の泡沫を撥水材で構成した消泡膜で
破泡することにより、濾過プロセスを継続できる条件下
に保つことにある。生物細胞の培養、特に動物細胞の培
養では培地中にアルブミンや血清等の蛋白が含まれる
他、培養液中には培養中に細胞が分泌する蛋白質が含ま
れるため、膜面への気体通気による液面上での泡沫形成
はさけられない。一般に培養系から排出されるガスは系
外からの微生物進入を防止するため、排ガス排出配管の
途中に微生物濾過膜を挿入している。もし、液面上の泡
を破泡しない状態で運転を継続すると、泡沫が排ガスと
ともに微生物濾過膜に達する。泡沫を形成している培養
液中には細胞等の粒子が含まれるため微生物濾過膜が閉
鎖し、系内圧が上昇し続け、やかて運転が不可能とな
る。本発明では、これを防ぐため、液面上に設置した撥
水材の消泡層で泡沫を破壊することにより、微生物フィ
ルターと培養液との接触を効果的に防止している。すな
わち泡が消泡層の撥水材と接触した段階で泡が破壊する
ため、細胞濾過に用いる濾過膜へのガス通気及び培養装
置内の培養液中への酸素供給のための空気及び酸素ガス
の通気をはじめて可能にする。
濾過装置もしくは培養装置の液面上に達した際に生成す
る蛋白性の難破泡性の泡沫を撥水材で構成した消泡膜で
破泡することにより、濾過プロセスを継続できる条件下
に保つことにある。生物細胞の培養、特に動物細胞の培
養では培地中にアルブミンや血清等の蛋白が含まれる
他、培養液中には培養中に細胞が分泌する蛋白質が含ま
れるため、膜面への気体通気による液面上での泡沫形成
はさけられない。一般に培養系から排出されるガスは系
外からの微生物進入を防止するため、排ガス排出配管の
途中に微生物濾過膜を挿入している。もし、液面上の泡
を破泡しない状態で運転を継続すると、泡沫が排ガスと
ともに微生物濾過膜に達する。泡沫を形成している培養
液中には細胞等の粒子が含まれるため微生物濾過膜が閉
鎖し、系内圧が上昇し続け、やかて運転が不可能とな
る。本発明では、これを防ぐため、液面上に設置した撥
水材の消泡層で泡沫を破壊することにより、微生物フィ
ルターと培養液との接触を効果的に防止している。すな
わち泡が消泡層の撥水材と接触した段階で泡が破壊する
ため、細胞濾過に用いる濾過膜へのガス通気及び培養装
置内の培養液中への酸素供給のための空気及び酸素ガス
の通気をはじめて可能にする。
上述した作用効果により、目的とする長期にわたる灌
流培養が可能になる。
流培養が可能になる。
次に本発明の実施例を示す、さらに詳しく説明する。
実施例１ 第１図に示す培養システムにより動物細胞の潅流培養
を行った。
を行った。
培養に先だち、上記システムの各槽及び各配管系統に
順次スチームを供給し、125℃,30分以上加熱して殺菌し
た。培地貯槽11には無菌的に次の組成の培地を充填し
た。
順次スチームを供給し、125℃,30分以上加熱して殺菌し
た。培地貯槽11には無菌的に次の組成の培地を充填し
た。
イーグルMEM培地（日水製薬製イーグルMEMニッスイ
）9.4g/、グルタミン0.92g/、7.5％炭酸水素ナト
リウム水溶液29ml/、グルコース20g/、及び牛血清1
00ml/。
）9.4g/、グルタミン0.92g/、7.5％炭酸水素ナト
リウム水溶液29ml/、グルコース20g/、及び牛血清1
00ml/。
種細胞としては、ラット肝臓癌細胞JTC−１（Japan T
issue Culture No 1）を用いた。培養に用いる種細胞液
は以下の様にして調製した。
issue Culture No 1）を用いた。培養に用いる種細胞液
は以下の様にして調製した。
20ml偏平フラスコ15ヶに、上記の培地を各5mlずつ分
注し、上記JTC−１株を１×105cells/mlの濃度に接種し
て静置培養した。３日間培養したフラスコの内面に付着
した細胞をはく離して液中に懸濁している細胞と合せ
て、細胞濃度4.0×105cells/mlの培養液75mlを得た。本
培養液を無菌処理した遠沈管に無菌的に分注して、懸架
式のオープン型遠心分離機で細胞を回収した。同細胞を
培地75mlの入った１のローラボトル２本に接種し、37
℃で３日間培養した。同操作を数回繰り返し、培養液量
を増やし、1.0×106cells/mlの培養液２を得た。本培
養液を上記の要領で細胞を回収し、培地500mlに懸濁
し、これを本実施例の種液とした。
注し、上記JTC−１株を１×105cells/mlの濃度に接種し
て静置培養した。３日間培養したフラスコの内面に付着
した細胞をはく離して液中に懸濁している細胞と合せ
て、細胞濃度4.0×105cells/mlの培養液75mlを得た。本
培養液を無菌処理した遠沈管に無菌的に分注して、懸架
式のオープン型遠心分離機で細胞を回収した。同細胞を
培地75mlの入った１のローラボトル２本に接種し、37
℃で３日間培養した。同操作を数回繰り返し、培養液量
を増やし、1.0×106cells/mlの培養液２を得た。本培
養液を上記の要領で細胞を回収し、培地500mlに懸濁
し、これを本実施例の種液とした。
培養システムは、膜濾過分離装置６と、培養装置１、
培地貯槽11、培養濾液貯槽13との間を液移送配管24,25,
26,29で連結している。液移送配管上のバルブ及び液移
送用ポンプは各々プロセスシーケンサ10と連結してい
る。
培地貯槽11、培養濾液貯槽13との間を液移送配管24,25,
26,29で連結している。液移送配管上のバルブ及び液移
送用ポンプは各々プロセスシーケンサ10と連結してい
る。
培養槽は有効容積５のステンレス製で、撹拌機３の
他、温度、pH、DOを自動コントロール可能である。酸素
はコンプレッサ４からエアフィルタ５を経由したエア移
送配管28により、培養槽液面にオーバレイ式で供給さ
れ、液面から拡散により溶解して細胞の増殖に必要な溶
存酸素が供給される。
他、温度、pH、DOを自動コントロール可能である。酸素
はコンプレッサ４からエアフィルタ５を経由したエア移
送配管28により、培養槽液面にオーバレイ式で供給さ
れ、液面から拡散により溶解して細胞の増殖に必要な溶
存酸素が供給される。
スチーム処理した培養装置１に培地4.5を無菌的に
導入後、上記種液0.5を接種して、細胞濃度を4.1×10
5cells/mlとした。槽側壁から液面上に無菌空気を10〜3
0／分の速度で通じながら、撹拌速度20rpm、37℃、pH
7.0〜7.6で培養した。培養液中の溶存酸素濃度（DO）が
1ppmとなる様に、通気量を自動的に調節した。
導入後、上記種液0.5を接種して、細胞濃度を4.1×10
5cells/mlとした。槽側壁から液面上に無菌空気を10〜3
0／分の速度で通じながら、撹拌速度20rpm、37℃、pH
7.0〜7.6で培養した。培養液中の溶存酸素濃度（DO）が
1ppmとなる様に、通気量を自動的に調節した。
培養液２の１をバルブ20を開けポンプ16を作動して
濾過装置６に移送した。濾過装置６は有効容積1.3の
ステンレス製で、液中に精密濾過膜７の中空糸モジュー
ルを配置している。膜としては、テトラフルオロエチレ
ン製で外径2mm、内径1mm、細孔径0.8μｍの中空糸膜1m
を５本を並列に並べて、両ターミナルを共通の配管にま
とめている。さらに両配管を接続して、培地移送配管25
により培地貯槽11と、培養濾液移送配管26による培養濾
液貯槽13とに連絡してある。濾過装置６の底部にスパー
ジャ９（直径30mmリングスパージャー，孔径1mm,10ヶ）
を配置し、ボンベ15からガス移送配管27を経て、精密濾
過膜７に気泡を接触できるようにしてある。液面上には
消泡層８が配置されている。消泡層８は表面にシラン系
有機ポリマ（粘土１×105センチポイズ）を薄く塗布し
た正方形網目のステンレス網（目の１辺の長さ:3mm）で
ある。槽底部には、濾過、逆洗のあとで得られる細胞懸
濁液を培養槽１に返送するための配管29を配置してい
る。
濾過装置６に移送した。濾過装置６は有効容積1.3の
ステンレス製で、液中に精密濾過膜７の中空糸モジュー
ルを配置している。膜としては、テトラフルオロエチレ
ン製で外径2mm、内径1mm、細孔径0.8μｍの中空糸膜1m
を５本を並列に並べて、両ターミナルを共通の配管にま
とめている。さらに両配管を接続して、培地移送配管25
により培地貯槽11と、培養濾液移送配管26による培養濾
液貯槽13とに連絡してある。濾過装置６の底部にスパー
ジャ９（直径30mmリングスパージャー，孔径1mm,10ヶ）
を配置し、ボンベ15からガス移送配管27を経て、精密濾
過膜７に気泡を接触できるようにしてある。液面上には
消泡層８が配置されている。消泡層８は表面にシラン系
有機ポリマ（粘土１×105センチポイズ）を薄く塗布し
た正方形網目のステンレス網（目の１辺の長さ:3mm）で
ある。槽底部には、濾過、逆洗のあとで得られる細胞懸
濁液を培養槽１に返送するための配管29を配置してい
る。
濾過装置１中に導入した培養液２に窒素ガスをスパー
ジャーから精密濾過膜に向け100ml/minに通気し、生成
する泡沫を消泡層で破泡しつつ、ポンプ19で濾液14を抜
きとり、濾液貯槽13へ移送した。濾過速度を0.5/hに
し濾液量0.5に達した時点で濾過を停止した。次い
で、培地貯槽11中の培地12を配管25を経て、ポンプ18に
より逆洗液として精密濾過膜７に３/hで0.5圧入し
た。得られた細胞懸濁液はポンプ17により配管29を経て
培養装置１に返送した。本プロセスを均等分割で１日あ
たり10サイクル行い30日間培養を継続した。その際の培
養装置１中の生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失
を表１に示した。
ジャーから精密濾過膜に向け100ml/minに通気し、生成
する泡沫を消泡層で破泡しつつ、ポンプ19で濾液14を抜
きとり、濾液貯槽13へ移送した。濾過速度を0.5/hに
し濾液量0.5に達した時点で濾過を停止した。次い
で、培地貯槽11中の培地12を配管25を経て、ポンプ18に
より逆洗液として精密濾過膜７に３/hで0.5圧入し
た。得られた細胞懸濁液はポンプ17により配管29を経て
培養装置１に返送した。本プロセスを均等分割で１日あ
たり10サイクル行い30日間培養を継続した。その際の培
養装置１中の生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失
を表１に示した。
培養期間中細胞の生存率（生細胞／総細胞×100）が9
0％以上と高く、圧力損失が増加しないことから、膜の
閉塞なしに、本システムにより、効率よく培養できるこ
とを示している。
0％以上と高く、圧力損失が増加しないことから、膜の
閉塞なしに、本システムにより、効率よく培養できるこ
とを示している。
実施例２ 第２図に示す培養システムにより動物細胞の潅流培養
を行った。
を行った。
実施例１と同じ培地及び同じ株の動物細胞を用いた。
種液としては、実施例１と同様に1.0×106cells/mlの培
養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁した細胞懸
濁液を用いた。
種液としては、実施例１と同様に1.0×106cells/mlの培
養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁した細胞懸
濁液を用いた。
本培養システムは、実施例１で用いたシステムの濾過
分離装置６の消泡層の上部に消泡層８を洗滌用の培地散
布ノズルを付加している。散布ノズルはスパージャー９
と同型のものを用いた。
分離装置６の消泡層の上部に消泡層８を洗滌用の培地散
布ノズルを付加している。散布ノズルはスパージャー９
と同型のものを用いた。
実施例１では濾液量と同量の培地を逆洗用として用い
たのに対し、本実施例では逆洗用を480mlとし、濾過量
と逆洗用培地量との１日基準の差額200mlを消泡層洗滌
用として１日１回使用した（400ml/min,0.5min）。
たのに対し、本実施例では逆洗用を480mlとし、濾過量
と逆洗用培地量との１日基準の差額200mlを消泡層洗滌
用として１日１回使用した（400ml/min,0.5min）。
その他は実施例１と同じ操作条件で培養した。その結
果を第２表に示す。実施例１と同様、高い生存率でほぼ
同じ増殖を示した。
果を第２表に示す。実施例１と同様、高い生存率でほぼ
同じ増殖を示した。
実施例３ 第３図に示す培養システムにより動物細胞の潅流培養
を行った。
を行った。
実施例１と同じ培地及び同じ株の動物細胞を用いた。
種液も実施例１と同じ操作条件で調製した1.0×106cell
s/mlの培養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁し
た細胞懸濁液を用いた。
種液も実施例１と同じ操作条件で調製した1.0×106cell
s/mlの培養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁し
た細胞懸濁液を用いた。
本培養システムは濾過分離装置６の精密濾過膜７を実
施例１の精密濾過膜のように中空糸の両端を集合固定せ
ず、一端のみを集合して抜き出し配管に結合した精密濾
過膜を用いた以外は実施例１のシステムと同じである。
培養は実施例１と同じ手法及び条件で行った。その結果
を第３表に示す。実施例１と同様、高い生存率でほぼ同
じ増殖を示した。
施例１の精密濾過膜のように中空糸の両端を集合固定せ
ず、一端のみを集合して抜き出し配管に結合した精密濾
過膜を用いた以外は実施例１のシステムと同じである。
培養は実施例１と同じ手法及び条件で行った。その結果
を第３表に示す。実施例１と同様、高い生存率でほぼ同
じ増殖を示した。
実施例４ 第４図に示す培養システムにより動物細胞の潅流培養
を行った。
を行った。
実施例１と同じ培地及び同じ株の動物細胞を用いた。
但し、培地の血清濃度は培養スタート時の4.5分だけ1
0％とし、以後供給する培地には添加していない。種液
も実施例１と同じ操作条件で調製した1.0×106cells/ml
の培養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁した細
胞懸濁液を用いた。
但し、培地の血清濃度は培養スタート時の4.5分だけ1
0％とし、以後供給する培地には添加していない。種液
も実施例１と同じ操作条件で調製した1.0×106cells/ml
の培養液２分を遠心分離して細胞を培地に懸濁した細
胞懸濁液を用いた。
本培養システムは濾過分離装置６の濾過膜を実施例１
〜３のように精密濾過膜７のみから構成せず、分子濾過
膜35を内側に配置しかつ両膜間に間隙を有する２層膜糸
とし、濾過に際しては分子濾過膜内面の圧力を精密濾過
膜内面の圧力を低く保って分子濾過膜の内側から低分子
性濾液を、精密濾過膜７と分子濾過膜31との間隙から高
分子含有濾液を別個に抜き出した。低分子性濾液は低分
子性濾液貯槽13へ、高分子含有濾液は配管36を経て、ポ
ンプ37により培養装置１に返送した。精密濾過膜として
は実施例１と同材質で外径3mm、内径2mm、同じ長さの中
空糸を用い、該精密濾過中空糸の内に、外径1mm、内径
0.5mmのアセチルカルロース性の分子濾過用中空糸膜
（孔径6000ダルトン）を挿入した中重管を用い、両端を
同じ膜を同一抜き出し口に集合して、両濾液を個別に分
離できるようにした。低分子性濾液の抜き出し速度を0.
45/h、高分子含有濾液の返送速度を0.05/hにし、両
者合計の濾液量0.5に達した時点で濾過を停止した。
その他は実施例１と全く同要領の運転を行い30日間培養
を継続した。その際の培養装置１中の生細胞濃度、生存
率及び濾過時の圧力損失を表４に示す。
〜３のように精密濾過膜７のみから構成せず、分子濾過
膜35を内側に配置しかつ両膜間に間隙を有する２層膜糸
とし、濾過に際しては分子濾過膜内面の圧力を精密濾過
膜内面の圧力を低く保って分子濾過膜の内側から低分子
性濾液を、精密濾過膜７と分子濾過膜31との間隙から高
分子含有濾液を別個に抜き出した。低分子性濾液は低分
子性濾液貯槽13へ、高分子含有濾液は配管36を経て、ポ
ンプ37により培養装置１に返送した。精密濾過膜として
は実施例１と同材質で外径3mm、内径2mm、同じ長さの中
空糸を用い、該精密濾過中空糸の内に、外径1mm、内径
0.5mmのアセチルカルロース性の分子濾過用中空糸膜
（孔径6000ダルトン）を挿入した中重管を用い、両端を
同じ膜を同一抜き出し口に集合して、両濾液を個別に分
離できるようにした。低分子性濾液の抜き出し速度を0.
45/h、高分子含有濾液の返送速度を0.05/hにし、両
者合計の濾液量0.5に達した時点で濾過を停止した。
その他は実施例１と全く同要領の運転を行い30日間培養
を継続した。その際の培養装置１中の生細胞濃度、生存
率及び濾過時の圧力損失を表４に示す。
実施例１〜３と同様、高い生存率を維持しかつ高い細
胞濃度に達した。生細胞濃度が前実施例より高いのは、
細胞が分泌する高分子性の自己増殖促進因子が回収され
た結果と考えられる。
胞濃度に達した。生細胞濃度が前実施例より高いのは、
細胞が分泌する高分子性の自己増殖促進因子が回収され
た結果と考えられる。
比較例１ 第５図に示す培養システムによりJTC−１株の培養を
行った。種液は実施例１と同じ要領で調製した。培地も
実施例１と同組成とした。
行った。種液は実施例１と同じ要領で調製した。培地も
実施例１と同組成とした。
本培養システムは、実施例１のシステムの濾過分離装
置６のスパージャー９と消泡層８を除去し、液撹拌のた
め、撹拌翼３を付設したものを用いた。運転方法は実施
例と同じ要領で行った。
置６のスパージャー９と消泡層８を除去し、液撹拌のた
め、撹拌翼３を付設したものを用いた。運転方法は実施
例と同じ要領で行った。
その結果を第５表に示す。実施例１〜４に比べ、濾過
膜の閉塞がおこり、圧損が増加したため20日目で培養を
中断した。また、膜への細胞集積により生細胞濃度、生
存率ともに、実施例に及ばなかった。
膜の閉塞がおこり、圧損が増加したため20日目で培養を
中断した。また、膜への細胞集積により生細胞濃度、生
存率ともに、実施例に及ばなかった。
実施例５ 第６図に示す培養システムにより動物細胞の灌流培養
を行った。本システムは実施例１に於いて用いた第１図
の培養システムと下記の点を異にする。
を行った。本システムは実施例１に於いて用いた第１図
の培養システムと下記の点を異にする。
１）濾過装置を培養槽の底部に配置し、濾過装置底部で
のガス通気によるガスリフト効果により濾過装置内の液
が培養槽に仮送できる様、培養槽底部と濾過装置上部と
を移送配管24で連結してある。濾過装置の容量は同じ
に、液の上昇流を円滑にするため、濾過装置の上下端を
搾ってある。
のガス通気によるガスリフト効果により濾過装置内の液
が培養槽に仮送できる様、培養槽底部と濾過装置上部と
を移送配管24で連結してある。濾過装置の容量は同じ
に、液の上昇流を円滑にするため、濾過装置の上下端を
搾ってある。
２）濾過装置に消泡層を設けず、培養槽液面上に同質の
消泡層を装着する。
消泡層を装着する。
３）培養槽への酸素の供給を、第１図のオーバレイ方式
から槽底部に設けたスパージャから液中に通気する方式
に変える。
から槽底部に設けたスパージャから液中に通気する方式
に変える。
実施例１と同様の手法により、第６図の培養システム
をスチーム殺菌し、培養槽及び濾過装置に同種の培地4.
5を無菌的に導入した。次いで、実施例１と同手順で
調製した種細胞液0.5を接種して、細胞濃度を3.9×10
5cell/mlとした。培養槽底部のスパージャから、無菌空
気を10〜30／分の速度で通気し、液面上に形成される
泡沫を消泡層で破泡しながら、撹拌速度20rpm,、37℃、
pH7.0〜7.6で培養した。培養液中の溶存酸素濃度（DO）
が1ppmとなる様に、通気量を調節した。
をスチーム殺菌し、培養槽及び濾過装置に同種の培地4.
5を無菌的に導入した。次いで、実施例１と同手順で
調製した種細胞液0.5を接種して、細胞濃度を3.9×10
5cell/mlとした。培養槽底部のスパージャから、無菌空
気を10〜30／分の速度で通気し、液面上に形成される
泡沫を消泡層で破泡しながら、撹拌速度20rpm,、37℃、
pH7.0〜7.6で培養した。培養液中の溶存酸素濃度（DO）
が1ppmとなる様に、通気量を調節した。
濾過操作中、バルブ20を開き、濾過装置下部にあるス
パージャ９からのガス上昇による循環流を形成させた。
膜の逆洗は実施例１と同じく均等分割で１日あたり10サ
イクル行い、31日間培養を継続した。その際の培養装置
１中の生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失も低下
したいる。これは、濾過が行われている間、膜への気泡
接触とガスリフトにより培養槽から濾過槽に常時培養液
が供給、循環することにより濾過装置内での細胞濃度の
上昇を細胞に温和な条件下で抑制し、かつ膜への付着防
いでいるためと考えられる。
パージャ９からのガス上昇による循環流を形成させた。
膜の逆洗は実施例１と同じく均等分割で１日あたり10サ
イクル行い、31日間培養を継続した。その際の培養装置
１中の生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失も低下
したいる。これは、濾過が行われている間、膜への気泡
接触とガスリフトにより培養槽から濾過槽に常時培養液
が供給、循環することにより濾過装置内での細胞濃度の
上昇を細胞に温和な条件下で抑制し、かつ膜への付着防
いでいるためと考えられる。
実施例６ 第７図に示す培養システムにより動物細胞の灌流培養
を行った。本システムは、実施例５の培養システム（第
６図）において、培養槽１と濾過装置６の底部とを連結
する液移送配管29の他に、バイパスに相当する液移送配
管17を付加したものである。配管17にはバルブ20とポン
プ16が装置されており、逆洗後に、濾過装置中の濃厚細
胞懸濁液を強制的に培養槽内へ返送するために用いられ
る。その際の条件は250ml/minの速度で作動時間２分間
である。濾過、逆洗のプロセスは、実施例１と同じく、
均等分割で１日あたり10サイクル行い、30日間培養を継
続した。その際の培養装置１中の生裁縫濃度、生存率及
び濾過時の圧力損失を第７表に示した。
を行った。本システムは、実施例５の培養システム（第
６図）において、培養槽１と濾過装置６の底部とを連結
する液移送配管29の他に、バイパスに相当する液移送配
管17を付加したものである。配管17にはバルブ20とポン
プ16が装置されており、逆洗後に、濾過装置中の濃厚細
胞懸濁液を強制的に培養槽内へ返送するために用いられ
る。その際の条件は250ml/minの速度で作動時間２分間
である。濾過、逆洗のプロセスは、実施例１と同じく、
均等分割で１日あたり10サイクル行い、30日間培養を継
続した。その際の培養装置１中の生裁縫濃度、生存率及
び濾過時の圧力損失を第７表に示した。
実施例７ 第８図に示す培養システムにより動物細胞の灌流培養
を行った。本システムは実施例５のシステム（第６図）
の配管17上にバルブ20の他、ポンプ16を配置したもので
ある。運転方法は、実施例６では濾過装置６の底部から
のガススパージングによるガスリフト効果により、濾過
装置中に培養液を濾過槽に循環させるのに対し、本実施
例では、ガスリフトによる液循環をさせずに、ポンプ16
により濾過操作中に培養槽内の培養液を強制的に循環返
送するものである。濾過／返送、逆洗のプロセスは実施
例１と同じく均等分割で１日あたり10サイクル行い、30
日間培養を継続した。なお、返送条件は１サイクル250m
l/minの速度で２分間とした。その際の培養装置１中の
生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失を第８表に示
した。
を行った。本システムは実施例５のシステム（第６図）
の配管17上にバルブ20の他、ポンプ16を配置したもので
ある。運転方法は、実施例６では濾過装置６の底部から
のガススパージングによるガスリフト効果により、濾過
装置中に培養液を濾過槽に循環させるのに対し、本実施
例では、ガスリフトによる液循環をさせずに、ポンプ16
により濾過操作中に培養槽内の培養液を強制的に循環返
送するものである。濾過／返送、逆洗のプロセスは実施
例１と同じく均等分割で１日あたり10サイクル行い、30
日間培養を継続した。なお、返送条件は１サイクル250m
l/minの速度で２分間とした。その際の培養装置１中の
生細胞濃度、生存率及び濾過時の圧力損失を第８表に示
した。
生細胞濃度、生存率が実施例６より向上し、かつ膜の
圧力損失も低下している。本効果は、逆洗時に生じる濃
厚な細胞懸濁液をポンプによる矯正循環により実施例６
よりも効果的に培養槽に返送できたためと考えられる。
圧力損失も低下している。本効果は、逆洗時に生じる濃
厚な細胞懸濁液をポンプによる矯正循環により実施例６
よりも効果的に培養槽に返送できたためと考えられる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、培養液を濾過する際に生ずる細胞の
膜面への付着及び付着後の膜面及び膜マトリックス内で
の細胞増殖を効果的に抑制できるため、膜の濾過寿命を
少なくとも１ヶ月以上に向上でき、目的とする長期にわ
たる灌流培養が可能になる。
膜面への付着及び付着後の膜面及び膜マトリックス内で
の細胞増殖を効果的に抑制できるため、膜の濾過寿命を
少なくとも１ヶ月以上に向上でき、目的とする長期にわ
たる灌流培養が可能になる。
第１図〜第４図及び第６図〜第８図は本発明の一実施例
である培養システム図である。第５図は培養装置（培養
槽）外で単純な機械撹拌下で培養液中の細胞を濾過分離
する従来技術の範囲に相当する培養システムを示す図で
ある。 １……培養装置、２……細胞培養液、３……撹拌翼、４
……コンプレッサ、５……エアフィルタ、６……膜濾過
分離装置、７……精密濾過膜、８……消泡層、９……ス
パージャ、10……プロセスシーケンサ、11……液体培地
貯槽、12……液体倍地、13……培養濾液貯槽、14……培
養濾液、15……窒素ガスボンベ、16……培養液移送ポン
プ、17……細胞返送ポンプ、18……培地移送装置、19…
…培養濾液移送ポンプ、20……培養液移送配管バルブ、
21……培地移送配管バルブ、22……培養濾液移送配管バ
ルブ、23……濾過装置用ガス移送配管バルブ、24……培
養液移送配管、25……培地移送配管、26……培養濾液移
送配管、27……濾過装置用ガス移送配管、28……エア移
送配管、29……細胞懸濁液移送配管、30……細胞懸濁液
移送配管バルブ、31……消泡層洗滌ノズル、32……消泡
層洗滌用培地移送配管、33……消泡層洗滌用培地移送ポ
ンプ、34……消泡層洗滌用培地移送配管バルブ、35……
分子濾過膜、36……高分子濾液返送用配管、37……高分
子濾液返送用配管ポンプ、38……高分子濾液返送用配管
バルブ、39……撹拌用モーター、40……液移送配管
である培養システム図である。第５図は培養装置（培養
槽）外で単純な機械撹拌下で培養液中の細胞を濾過分離
する従来技術の範囲に相当する培養システムを示す図で
ある。 １……培養装置、２……細胞培養液、３……撹拌翼、４
……コンプレッサ、５……エアフィルタ、６……膜濾過
分離装置、７……精密濾過膜、８……消泡層、９……ス
パージャ、10……プロセスシーケンサ、11……液体培地
貯槽、12……液体倍地、13……培養濾液貯槽、14……培
養濾液、15……窒素ガスボンベ、16……培養液移送ポン
プ、17……細胞返送ポンプ、18……培地移送装置、19…
…培養濾液移送ポンプ、20……培養液移送配管バルブ、
21……培地移送配管バルブ、22……培養濾液移送配管バ
ルブ、23……濾過装置用ガス移送配管バルブ、24……培
養液移送配管、25……培地移送配管、26……培養濾液移
送配管、27……濾過装置用ガス移送配管、28……エア移
送配管、29……細胞懸濁液移送配管、30……細胞懸濁液
移送配管バルブ、31……消泡層洗滌ノズル、32……消泡
層洗滌用培地移送配管、33……消泡層洗滌用培地移送ポ
ンプ、34……消泡層洗滌用培地移送配管バルブ、35……
分子濾過膜、36……高分子濾液返送用配管、37……高分
子濾液返送用配管ポンプ、38……高分子濾液返送用配管
バルブ、39……撹拌用モーター、40……液移送配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−257181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−181772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−99379（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−87706（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−28674（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−799（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−59856（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】生物細胞の培養方法に於て、培養装置内の
細胞培養液を培養装置外に取り出し、取り出した培養液
中に浸漬した濾過膜の膜面に気体を接触させるととも
に、発生する液面上の泡沫を液面上に設置した撥水材製
の消泡層で破泡しながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して
得られる細胞を培養装置内に返送し、かつ濾液を培養装
置外に抜き出し、 濾過膜が、精密濾過膜を外側に、分子濾過膜を内側に配
置したものであって、かつ両膜面に間隙を有する２層膜
系からなり、濾過に際しては、分子濾過膜内面の圧力を
精密濾過膜内面の圧力と同じか低く保って低分子性濾液
のみ、もしくは低分子性液と高分子含有濾液とを別個に
抜き出し、逆洗に際しては、分子濾過膜内面のみから
も、もしくは分子濾過膜内面及び精密濾過膜内面に低分
子栄養成分液を加圧下で供給することを特徴とする生物
細胞の培養方法。 - 【請求項２】生物細胞の培養方法に於て、培養装置内の
細胞培養液を培養装置外に取り出し、取り出した培養液
中に浸漬した濾過膜の膜面に気体を接触させるととも
に、発生する液面上の泡沫を液面上に設置した撥水材製
の消泡層で破泡しながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して
得られる細胞を培養装置内に返送し、かつ濾液を培養装
置外に抜き出し、 濾過操作中に間歇的もしくは連続的に培養槽中の培養液
を該濾過装置に送り、濾過装置から培養槽へと返送する
ことを特徴とする生物細胞の培養方法。 - 【請求項３】生物細胞の培養方法に於て、培養装置内の
細胞培養液を培養装置外に取り出し、取り出した培養液
中に浸漬した濾過膜の膜面に気体を接触させるととも
に、発生する液面上の泡沫を液面上に設置した撥水材製
の消泡層で破泡しながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して
得られる細胞を培養装置内に返送し、かつ濾液を培養装
置外に抜き出し、 濾過操作中に間歇的もしくは連続的に培養槽中の培養液
を該濾過装置に送り、濾過装置から培養槽へと返送し、
培養槽の下方に濾過装置を配置し、濾過装置下方部分に
気泡を通気して生ずるガスリフトを利用すると同時に、
培養槽液面上に発生する泡沫を液面上で消泡することを
特徴とする生物細胞の培養方法。 - 【請求項４】生物細胞の培養方法に於て、培養装置内の
細胞培養液を培養装置外に取り出し、取り出した培養液
中に浸漬した濾過膜の膜面に気体を接触させるととも
に、発生する液面上の泡沫を液面上に設置した撥水材製
の消泡層で破泡しながら該濾過膜で細胞を減圧濾過して
得られる細胞を培養装置内に返送し、かつ濾液を培養装
置外に抜き出し、 濾過操作中に間歇的もしくは連続的に培養槽中の培養液
を該濾過装置に送り、濾過装置から培養槽へと返送し、
培養槽の下方に濾過装置を配置し、濾過装置下方部分に
気泡を通気して生ずるガスリフトを利用すると同時に、
培養槽液面上に発生する泡沫を液面上で消泡し、細胞濾
過に用いる膜の逆洗と同時か又は逆洗後に、培養槽内の
培養液を濾過装置に逆洗用培地容量の50％以上移送する
ことを特徴とする生物細胞の培養方法。
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