JP2833067B2 - 撹拌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、攪拌装置、特に、液状物を攪拌するための
攪拌装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば細胞培養装置の培養槽は、培養しようとする
細胞に新鮮な培養液や酸素を供給することを目的として
培養液を攪拌するための攪拌装置を有している。このよ
うな攪拌装置としては、良好な攪拌効率を得るために、
たとえばへら状、棒状、すき状、プロペラ状等の様々な
形状のスピンナーを備えたものが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の攪拌装置では、大量の細胞培養を行うため
に大容量の培養槽を用いた場合には、培養槽の攪拌断面
が大きくなるため、大型のスピンナーを用いる必要があ
る。そして、大型のスピンナーを用いて良好な攪拌効率
を実現するためには、スピンナーの先端の周速度を大き
く設定する必要がある。

ところが、周速度が大きくなると、スピンナーの先端
に生じるせん断力が増大する。このせん断力が増大する
と、培養中の細胞にダメージを与える可能性がある。特
に、培養しようとする細胞が、動物細胞やプロトプラス
ト化された植物細胞の場合には、せん断力によるダメー
ジを受けやすい。このため、攪拌断面の大きな培養槽を
用いる場合には、スピンナーの回転数をあまり高く設定
することができず、高い攪拌効率が得にくい。

本発明の目的は、大きなせん断力を生じることなく高
い攪拌効率を実現することができる攪拌装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の攪拌装置は、液状物を攪拌するためのもので
ある。

この攪拌装置は、垂直軸回りに回転することにより液
状物を攪拌するための主スピンナーと、主スピンナーの
先端に回転自在に取りつけられた副スピンナーとを備え
ている。そして、副スピンナーは、主スピンナーの回転
によって生じる液状物の相対的流れを受けて回転し得る
形状にに形成されている。

〔作用〕

本発明では、主スピンナーの先端に取りつけられた副
スピンナーは、主スピンナーの回転によって生じる液状
物の相対的流れを受けて回転する。この回転方向は、主
スピンナーの回転方向とは反対方向になる。これによ
り、各スピンナーの回転によって生じるせん断力は、一
体的に形成された従来のスピンナーの場合に比べて小さ
くなる。また、副スピンナーの回転により生じた液状物
の乱流により、液状物は効率よく攪拌される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を採用した細胞培養装置を第１図に
示す。

第１図において、細胞培養装置は、培養槽11と、培養
槽11に新鮮な培養液を供給するための新鮮培地槽12と、
培養槽11からの老廃物を含む培養液を回収するための回
収培地槽13と、培養槽11と回収培地槽13との間に配置さ
れた細胞分離装置14とを主として有している。

培養槽11は、上端の開口が蓋15によって閉じられた密
閉容器である。培養槽11内には、蓋15を貫通して設けら
れた培養液排出パイプ16と、細胞戻しパイプ17と、培養
液導入パイプ18とが配置されている。培養液排出パイプ
16の上端には、途中にしごきポンプ19を有するチューブ
20の一端が連結されている。細胞戻しパイプ17の上端に
は、細胞戻し用のチューブ21の一端が連結されている。
培養液導入パイプ18の上端には、途中にしごきポンプ22
を有するチューブ23の一端が連結されている。また、培
養槽11内には、攪拌装置30が配置されている。この攪拌
装置30は、蓋15の中心から培養槽11の底面近傍に延びる
回転自在に支持された主軸31の下端に取り付けられてい
る。

この培養槽11には、図示しない温度センサ、pHセン
サ、DOセンサやレベルセンサが配置されており、これら
のセンサは図示しない制御部に電気的に接続されてい
る。培養槽11には、図示しない酸素供給源、二酸化炭素
供給源や窒素ガス供給源が連結されており、上述の各セ
ンサによる検出結果に基づいて、制御部がそれらの供給
源からの物質供給量を制御するようになっている。ま
た、培養槽11には図示しないヒータが設けられており、
このヒータも制御部によって制御されるようになってい
る。なお、培養槽11は、回転装置30を回転させるための
マグネットからなる回転子（第１図では省略）を備えた
台11a上に載置されている。この回転子も制御部によっ
て回転数等を制御されるようになっている。

新鮮培地槽12内に配置されたパイプ24の上端には、チ
ューブ23の他端が連結されている。新鮮培地槽12内に
は、新鮮な培養液が貯留され得るようになっている。ま
た、回収培地槽13内に配置されたパイプ25の上端には、
途中にしごきポンプ26を有する有するチューブ27の一端
が連結されている。回収培地槽13内には、培養槽11内で
使用された古い培養液が回収されるようになっている。

細胞分離装置14は、培養液と培養液中の細胞とを分離
するフィルターを有している。また、細胞分離装置14内
は恒温状態となっている。

培養槽11の攪拌装置30の詳細を第２図及び第３図に示
す。

第２図において、攪拌装置30は、主に主軸31の下端部
に取り付けられた主スピンナー32と、主スピンナー32の
両端部に取り付けられた１組の副スピンナー33,33と、
主軸31の下端近傍において主スピンナー32に対して垂直
状態となるように突出するマグネット34とを有してい
る。

主スピンナー32は、矩形の板状に形成された部材であ
る。主スピンナー32は、主軸31の下端において、その幅
方向が培養槽11の底面に対して垂直状態となりかつその
中心部に主軸31が位置するように取り付けられている。
主スピンナー32の両端部は、コ字状に切り欠かれてい
る。この切り欠き部の深さは、それぞれ主スピンナー32
の長さの約４分の１程度に設定されている。

１組の副スピンナー33,33は、それぞれ主スピンナー3
2の先端に配置されている。副スピンナー33は、概ね平
板状の部材であり、主スピンナー32の切り欠き部の先端
に取り付けられた軸35にその長手方向の中心部で回転自
在に取り付けられている。なお、副スピンナー33は、主
スピンナー32の約半分程度の長さに設定されており、回
転時に主スピンナー32の切欠き部を通過することができ
るようになっている。副スピンナー33の両端には、それ
ぞれ半球状のカップ33a,33aが形成されている（第３
図）。これらのカップ33a,33aは、それぞれ副スピンナ
ー33の他端に形成されたカップ33aとは異なる側に凹面
を有するように形成されている。なお、第３図におい
て、主スピンナー32の図左側に取り付けられた副スピン
ナー33は、図下側に位置するカップ33aが図左側に凹面
を有するように形成されている。また、主スピンナー32
の図右側に取付けられた副スピンナー33は、図上側のカ
ップ33aの図右側に凹面を有するように形成されてい
る。

マグネット34は、主軸31の下端近傍において、主スピ
ンナー32と垂直に交差するように突出している。このマ
グネット34は、培養槽11を載置するための台11a内に設
けられた回転子36からの磁力を受けて主スピンナー32を
回転させるようになっている。

次に、前期実施例の作用・効果を説明する。

培養槽11内に培養液と所望の細胞とを入れ、蓋15を閉
じて培養槽11を密閉する。そして、図示しない制御装置
によって温度,pH,溶存酸素濃度等を制御しながら、培養
槽11内で細胞の培養を行う。

細胞の培養中は、各細胞に新鮮な培養液と溶存酸素と
を供給することを目的として、攪拌装置30により培養液
の攪拌を行う。攪拌装置30の主スピンナー32は、回転す
る回転子36からの磁力をマグネット34が受けて主軸31を
回転させることにより、たとえば図矢印ａ方向に回転す
る。これにより、主スピンナー32による培養液の攪拌が
行われる。

このような培養液の攪拌によって、培養液は、主スピ
ンナー32の回転方向と反対方向（第３図矢印ｂ方向）に
相対的な流れを生じる。この培養液の流れは、副スピン
ナー33のカップ33aの凹面に当り、副スピンナー33を第
３図の矢印ｃ方向に回転させる。すなわち、副スピンナ
ー33は、主スピンナー32の回転中に、主スピンナー32の
回転方向とは逆向きに回転する。これにより、攪拌装置
全体として大型のものを採用したとしても、攪拌装置の
回転によって先端に生じるせん断力は小さくなる。この
ため、培養槽11内の細胞は、攪拌効果を上げるために主
スピンナー32の回転数を増大させた場合でも、せん断力
によるダメージを受けにくくなる。また、副スピンナー
33の回転により、培養液は主スピンナー32の先端付近で
乱流を生じる。副スピンナー33の回転により生じた培養
液の乱流により、培養液は効率良く攪拌される。

〔他の実施例〕

（ａ）前記実施例では、主スピンナー32と副スピンナー
33とを平板状に構成したが、これに限られることはなく
種々の形状に構成されていてもよい。たとえばへら状、
棒状、すき状、プロペラ状等の形状に形成されていても
よい。ただし、副スピンナーは、主スピンナーの回転に
よって生じる培養液の相対的流れを受けて回転し得る形
状に構成される必要はある。

（ｂ）主スピンナー32をマグネット34と回転子36とによ
って回転させる構成に代えて、たとえば培養槽11の上方
に配置されたモータで、蓋15を貫通する主軸を介して主
スピンナー32を回転させるように構成してもよい。ただ
し、この場合には、主軸と蓋15との隙間からの雑菌の進
入を防止するために、当該部分にメカニカルシール等の
密封手段を施すのが好ましい。

（ｃ）前記実施例は細胞培養装置の培養槽に適用した例
であるが、本発明は他の実験装置、たとえばフラスコ内
で化学反応を起こさせる際に用いられる攪拌装置に採用
されてもよい。

〔発明の効果〕

本発明では、主スピンナーの先端に上述のような副ス
ピンナーが取り付けられている。このため、本発明で
は、スピンナーの回転により生じるせん断力を小さくす
ることができ、また攪拌効率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用した細胞培養装置の概
略図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の一実施例の
斜視図及び横断面図である。 30…攪拌装置、32…主スピンナー、33…副スピンナー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液状物を攪拌するための攪拌装置であっ
   て、 垂直軸回りに回転することにより前記液状物を攪拌する
   ための主スピンナーと、 前記主スピンナーの先端に回転自在に取りつけられた副
   スピンナーとを備え、 前記副スピンナーは、前記主スピンナーの回転によって
   生じる前記液状物の相対的流れを受けて回転し得る形状
   に形成されている、 攪拌装置。