JP3102073B2 - 中空繊維を用いた培養器 - Google Patents
中空繊維を用いた培養器Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は選択透過性を有する中空
繊維を用いた培養器に関するものである。
繊維を用いた培養器に関するものである。
【０００２】さらに詳しくは、有用産生物を得るために
細胞や細菌を増殖する際、中空繊維の内側に培養液（培
養成分や酸素）を流し、外側に細胞や細菌を付着させ、
中空繊維の壁を通して栄養素や代謝産物を供給あるいは
除去できる培養器（バイオリアクター）に関するもので
ある。
細胞や細菌を増殖する際、中空繊維の内側に培養液（培
養成分や酸素）を流し、外側に細胞や細菌を付着させ、
中空繊維の壁を通して栄養素や代謝産物を供給あるいは
除去できる培養器（バイオリアクター）に関するもので
ある。
【０００３】
【従来の技術】透析や限外濾過などの選択透過性を有す
る中空繊維を用いた流体処理装置は、人工腎臓として広
く医療分野で使用されている。この中空繊維型（ホロフ
ァイバータイプ）の人工腎臓の膜の外側に細胞などを付
着または付着増殖させ培養器あるいは人工臓器（たとえ
ば人工肝臓）として使用することも広く行われている。
一般に中空繊維を用いた培養器では、多数の中空繊維を
集束して筒体に収納した構造となっている。しかしなが
ら、細胞などの培養に好適な疎水性素材（ポリメチルメ
タクリレート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポ
リスルホン、ポリカーボネートなど）からなる中空繊維
を単に集束して筒体に収納した場合、筒体の中で中空繊
維同志が密着し、中空繊維の外側表面全体を細胞などの
増殖に有効に活用できない。すなわち、培養器としての
有効利用面積が低下し好ましくない。
る中空繊維を用いた流体処理装置は、人工腎臓として広
く医療分野で使用されている。この中空繊維型（ホロフ
ァイバータイプ）の人工腎臓の膜の外側に細胞などを付
着または付着増殖させ培養器あるいは人工臓器（たとえ
ば人工肝臓）として使用することも広く行われている。
一般に中空繊維を用いた培養器では、多数の中空繊維を
集束して筒体に収納した構造となっている。しかしなが
ら、細胞などの培養に好適な疎水性素材（ポリメチルメ
タクリレート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポ
リスルホン、ポリカーボネートなど）からなる中空繊維
を単に集束して筒体に収納した場合、筒体の中で中空繊
維同志が密着し、中空繊維の外側表面全体を細胞などの
増殖に有効に活用できない。すなわち、培養器としての
有効利用面積が低下し好ましくない。
【０００４】中空繊維同志の密着を避けるためにはたと
えば、特開昭５３−３５６８３号公報に記載された中空
繊維を１本または２本１組として、該中空繊維の外周に
他の線状物を螺旋状に巻回する方法が用いられている。
えば、特開昭５３−３５６８３号公報に記載された中空
繊維を１本または２本１組として、該中空繊維の外周に
他の線状物を螺旋状に巻回する方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】中空繊維型培養器の普
及に伴い、小型で培養面積が大きく、培養効率が高いも
のが要求されてきた。また、バイオリアクターとして工
業的に使うために、培養面積が２〜１０平方メートル以
上の大型培養器も求められている。
及に伴い、小型で培養面積が大きく、培養効率が高いも
のが要求されてきた。また、バイオリアクターとして工
業的に使うために、培養面積が２〜１０平方メートル以
上の大型培養器も求められている。
【０００６】このため、筒体の単位面積あたりの中空繊
維の収納本数を増やすため、前記特開昭５３−３５６８
３号公報に記載された外周に螺旋状に巻回する線状物を
細くし培養器を小形化してきた。すなわち、中空繊維間
の間隙を小さくして、しかも収納する中空繊維の本数を
大幅に増加する方向となっている。この場合には培養器
の中心部には、培養する種細胞などが到達し難くなり、
外周部のみに細胞が増殖するような不均一さが生じ培養
効率が著しく低下する問題が生ずる。また、大面積培養
器を作製する面でも問題がある。すなわち、中空繊維の
周囲に巻回する線状物を細くすることによって、筒体の
端部近傍に硬化性液体材料を注入し管板を形成する際
に、前記硬化性液体材料が浸透できない部分が生じ、こ
の部分でシール洩れが生じるなどの不良品が増大し、生
産性を低下させるという課題を有するとともに、さら
に、中空繊維の外周に他の線状物を螺旋状に巻回する作
業および線状物が巻かれた中空繊維を数千本も集めて前
記筒体に収納する際に中空繊維の折れ曲り、ばらけ、切
断が生じやすく、これらの折れ曲り、切断が生じたもの
は不良品とせざるを得なく、ばらけが生じたものは極め
て精密に該ばらけを修復するか、収納作業を中断し、不
良品とせざるを得なく、生産性を低下させるという課題
を有していた。
維の収納本数を増やすため、前記特開昭５３−３５６８
３号公報に記載された外周に螺旋状に巻回する線状物を
細くし培養器を小形化してきた。すなわち、中空繊維間
の間隙を小さくして、しかも収納する中空繊維の本数を
大幅に増加する方向となっている。この場合には培養器
の中心部には、培養する種細胞などが到達し難くなり、
外周部のみに細胞が増殖するような不均一さが生じ培養
効率が著しく低下する問題が生ずる。また、大面積培養
器を作製する面でも問題がある。すなわち、中空繊維の
周囲に巻回する線状物を細くすることによって、筒体の
端部近傍に硬化性液体材料を注入し管板を形成する際
に、前記硬化性液体材料が浸透できない部分が生じ、こ
の部分でシール洩れが生じるなどの不良品が増大し、生
産性を低下させるという課題を有するとともに、さら
に、中空繊維の外周に他の線状物を螺旋状に巻回する作
業および線状物が巻かれた中空繊維を数千本も集めて前
記筒体に収納する際に中空繊維の折れ曲り、ばらけ、切
断が生じやすく、これらの折れ曲り、切断が生じたもの
は不良品とせざるを得なく、ばらけが生じたものは極め
て精密に該ばらけを修復するか、収納作業を中断し、不
良品とせざるを得なく、生産性を低下させるという課題
を有していた。
【０００７】本発明の目的は前記従来の技術における課
題を解消し、培養効率が高く、かつ中空繊維の充填密度
を上げても大面積品を作りやすい中空繊維を用いた培養
器を提供することにある。
題を解消し、培養効率が高く、かつ中空繊維の充填密度
を上げても大面積品を作りやすい中空繊維を用いた培養
器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の構成
は、中空繊維を用いた培養器において、前記中空繊維は
選択透過性を有し、該中空繊維１本または２本の周囲に
中空繊維とは異なる第１の線状物を螺旋状に巻回して単
位中空繊維素子が形成され、該単位中空繊維素子を４単
位以上集合させ周囲に中空繊維とは異なる第２の線状物
を螺旋状に巻回して中空繊維束が形成され、該中空繊維
束が５束以上筒体に収納されてなることを特徴とする中
空繊維を用いた培養器にある。
は、中空繊維を用いた培養器において、前記中空繊維は
選択透過性を有し、該中空繊維１本または２本の周囲に
中空繊維とは異なる第１の線状物を螺旋状に巻回して単
位中空繊維素子が形成され、該単位中空繊維素子を４単
位以上集合させ周囲に中空繊維とは異なる第２の線状物
を螺旋状に巻回して中空繊維束が形成され、該中空繊維
束が５束以上筒体に収納されてなることを特徴とする中
空繊維を用いた培養器にある。
【０００９】本発明について、図面を用いて詳述する。
【００１０】図面はすべて本発明にかかるものであり、
図１は本発明の中空繊維を用いた培養器の概略縦断面図
である。図２乃至図４は単位中空繊維素子の部分拡大斜
視図であり、図５は中空繊維束の部分拡大斜視図であ
る。図６は図５に示した中空繊維束を集合させた状態に
おける部分拡大斜視図である。
図１は本発明の中空繊維を用いた培養器の概略縦断面図
である。図２乃至図４は単位中空繊維素子の部分拡大斜
視図であり、図５は中空繊維束の部分拡大斜視図であ
る。図６は図５に示した中空繊維束を集合させた状態に
おける部分拡大斜視図である。
【００１１】図１における１は筒体であり、該筒体１に
は細胞など流入口２、細胞など排出口３、培養液入口４
および培養液排出口５が設けられており、前記培養液流
入口４および培養液排出口５の近傍で中空繊維１０の両
端が該中空繊維１０を形成する中空繊維の端部の中空部
分が開放されている状態で管板６、７によって固着され
ている。８、９はヘッダーキャップを示す。
は細胞など流入口２、細胞など排出口３、培養液入口４
および培養液排出口５が設けられており、前記培養液流
入口４および培養液排出口５の近傍で中空繊維１０の両
端が該中空繊維１０を形成する中空繊維の端部の中空部
分が開放されている状態で管板６、７によって固着され
ている。８、９はヘッダーキャップを示す。
【００１２】前記中空繊維１０は図６に示す形態を有す
るが、該中空繊維１０は次の方法で得られる。図２乃至
図４における１１は中空繊維の単糸であり、１２は第１
の線状物である。第１の線状物１２は単糸１１の周囲に
螺旋状に巻回されており、図２に示すように１本の単糸
に２本の第１の線状物１２を交叉するように巻回しても
よく、図３に示すように１本の単糸に１本の第１の線状
物１２を巻回してもよい。また、図４に示すように２本
の単糸に１本の第１の線状物１２を巻回してもよい。
るが、該中空繊維１０は次の方法で得られる。図２乃至
図４における１１は中空繊維の単糸であり、１２は第１
の線状物である。第１の線状物１２は単糸１１の周囲に
螺旋状に巻回されており、図２に示すように１本の単糸
に２本の第１の線状物１２を交叉するように巻回しても
よく、図３に示すように１本の単糸に１本の第１の線状
物１２を巻回してもよい。また、図４に示すように２本
の単糸に１本の第１の線状物１２を巻回してもよい。
【００１３】前記図２乃至図４に示すように中空繊維の
単糸１１に第１の線状物１２を螺旋状に巻回し単位中空
繊維素子Ａが得る。
単糸１１に第１の線状物１２を螺旋状に巻回し単位中空
繊維素子Ａが得る。
【００１４】前記単位中空繊維素子Ａは中空繊維の単糸
１１が１本あるいは２本１組とする必要がある。これ
は、３本以上とすると第１の線状物１２を螺旋状に巻回
した際に単位中空繊維素子Ａの各単糸１１同志が密着
し、この密着した部分には、細胞などが付着できず培養
率が低下するとともに、筒体の管板を形成する際に、硬
化性液体材料が浸透できないためのシール洩れを生じや
すく好ましくない。
１１が１本あるいは２本１組とする必要がある。これ
は、３本以上とすると第１の線状物１２を螺旋状に巻回
した際に単位中空繊維素子Ａの各単糸１１同志が密着
し、この密着した部分には、細胞などが付着できず培養
率が低下するとともに、筒体の管板を形成する際に、硬
化性液体材料が浸透できないためのシール洩れを生じや
すく好ましくない。
【００１５】前記中空繊維は、たとえば、ポリメチルメ
タクリレート、セルロース、ポリアクリロニトリル、ポ
リカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコ
ール、シリコーン、ポリアミドなど、およびそれらを変
性した各種ポリマからなる。特に細胞などの培養には、
これらの中でも、疎水性素材が好ましく、さらに、細胞
の付着増殖には、たんぱく質の吸着が多い、ポリメチル
メタクリレートまたは、ポリメチルメタクリレートを主
成分とするポリマが好ましい。
タクリレート、セルロース、ポリアクリロニトリル、ポ
リカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコ
ール、シリコーン、ポリアミドなど、およびそれらを変
性した各種ポリマからなる。特に細胞などの培養には、
これらの中でも、疎水性素材が好ましく、さらに、細胞
の付着増殖には、たんぱく質の吸着が多い、ポリメチル
メタクリレートまたは、ポリメチルメタクリレートを主
成分とするポリマが好ましい。
【００１６】本発明に用いられる中空繊維の単糸１１は
一般的には内径１００〜１，０００クミロン、厚さ５〜
２００ミクロンの範囲のものが好ましく用いられる。
一般的には内径１００〜１，０００クミロン、厚さ５〜
２００ミクロンの範囲のものが好ましく用いられる。
【００１７】前記の第１の線状物１２は、たとえば、ポ
リエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなどの
フィラメントあるいは紡績糸などが好ましく用いられ、
セルロースアセテート、レーヨンなどのセルロース系繊
維、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニール、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリウレタン、絹、綿などの繊維も目
的・用途に応じて用いられる。
リエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなどの
フィラメントあるいは紡績糸などが好ましく用いられ、
セルロースアセテート、レーヨンなどのセルロース系繊
維、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニール、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリウレタン、絹、綿などの繊維も目
的・用途に応じて用いられる。
【００１８】該第１の線状物１２は比較的嵩高性があ
り、かつ伸縮性がある捲縮繊維、加工糸、紡績糸などが
好ましく用いられ、前記の中空繊維単糸１１の太さ、剛
直性などの特性および第１の線状物１２自体の嵩高性、
伸縮性などの特性によって適宜選択されるが、好ましく
は、前記中空繊維の単糸１１よりも細い線状物であり前
記単糸１１の外径の２０分の１乃至２分の１の外径を有
する線状物である。２０分の１よりも細い場合、単糸１
１に螺旋状に巻回された第１の線状物と次いで螺旋状に
巻回された第１の線状物との間で単糸１１が隣接する単
糸と密着してしまうことがあり、培養効率が低下するこ
とがあり、一方、２分の１よりも太いと単糸１１と隣接
する単糸との間隔が必要以上広くなり一定の筒体に対し
て用いる単糸数が少なくなり容積あたりの培養効率が低
下することがある。
り、かつ伸縮性がある捲縮繊維、加工糸、紡績糸などが
好ましく用いられ、前記の中空繊維単糸１１の太さ、剛
直性などの特性および第１の線状物１２自体の嵩高性、
伸縮性などの特性によって適宜選択されるが、好ましく
は、前記中空繊維の単糸１１よりも細い線状物であり前
記単糸１１の外径の２０分の１乃至２分の１の外径を有
する線状物である。２０分の１よりも細い場合、単糸１
１に螺旋状に巻回された第１の線状物と次いで螺旋状に
巻回された第１の線状物との間で単糸１１が隣接する単
糸と密着してしまうことがあり、培養効率が低下するこ
とがあり、一方、２分の１よりも太いと単糸１１と隣接
する単糸との間隔が必要以上広くなり一定の筒体に対し
て用いる単糸数が少なくなり容積あたりの培養効率が低
下することがある。
【００１９】前記単糸１１に巻回する第１の線状物１２
の巻数は、培養器の大きさや中空繊維の充填密度などに
よって選択されるが、単糸１１の長さ１０mmあたり０．
１乃至２０．０回の螺旋状回数とすることが好ましく、
より好ましくは０．２５乃至４．０回の螺旋状巻回数と
する。
の巻数は、培養器の大きさや中空繊維の充填密度などに
よって選択されるが、単糸１１の長さ１０mmあたり０．
１乃至２０．０回の螺旋状回数とすることが好ましく、
より好ましくは０．２５乃至４．０回の螺旋状巻回数と
する。
【００２０】前記の第１の線状物１２の螺旋巻回数が少
ないと単糸１１の表面が隣接する単糸の表面と密着しや
すく、螺旋巻回数が多すぎるとそれだけ単糸１１の表面
を覆うため、有効培養面積が減少することになる。
ないと単糸１１の表面が隣接する単糸の表面と密着しや
すく、螺旋巻回数が多すぎるとそれだけ単糸１１の表面
を覆うため、有効培養面積が減少することになる。
【００２１】前記のように第２図乃至第４図に示した単
位中空繊維素子Ａは４単位以上が集合され次いで第５図
に示すように集合された単位中空繊維素子群の周囲に第
２の線状物１３を螺旋状に巻回して空中繊維束Ｂを形成
する。
位中空繊維素子Ａは４単位以上が集合され次いで第５図
に示すように集合された単位中空繊維素子群の周囲に第
２の線状物１３を螺旋状に巻回して空中繊維束Ｂを形成
する。
【００２２】前記中空繊維束Ｂを形成する際に用いられ
る第２の線状物１３は前記第１の線状物１２と同様、た
とえばポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミ
ドなどのフィラメントあるいは紡績糸などが好ましく用
いられ、セルロース、アセテート、レーヨンなどのセル
ロース系繊維、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニー
ル、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、絹、綿など
の繊維も培養される細胞などの特性に応じて選択使用さ
れる。
る第２の線状物１３は前記第１の線状物１２と同様、た
とえばポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミ
ドなどのフィラメントあるいは紡績糸などが好ましく用
いられ、セルロース、アセテート、レーヨンなどのセル
ロース系繊維、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニー
ル、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、絹、綿など
の繊維も培養される細胞などの特性に応じて選択使用さ
れる。
【００２３】前記第２の線状物１３は前記単糸１１の太
さ、剛直性などの特性および第２の線状物１３自体の嵩
高性、伸縮性などの特性によって適宜選択される。
さ、剛直性などの特性および第２の線状物１３自体の嵩
高性、伸縮性などの特性によって適宜選択される。
【００２４】前記第２の線状物１３は、通常、前記中空
繊維の単糸１１の外径の５０分の１乃至２倍の外径を有
する。第２の線状物１３の外径が単糸１１の外径よりも
５０分の１よりも細い場合は第２の線状物１３が細す
ぎ、中空繊維束Ｂを集合して筒体に収納した場合中空繊
維束Ｂと隣接する中空繊維束との間の空隙がなくなり筒
体の端部近傍に硬化性液体材料を注入し管板を形成する
際に、前記硬化性液体材料が浸透できなく、この部分で
シール洩れを生じることがある。
繊維の単糸１１の外径の５０分の１乃至２倍の外径を有
する。第２の線状物１３の外径が単糸１１の外径よりも
５０分の１よりも細い場合は第２の線状物１３が細す
ぎ、中空繊維束Ｂを集合して筒体に収納した場合中空繊
維束Ｂと隣接する中空繊維束との間の空隙がなくなり筒
体の端部近傍に硬化性液体材料を注入し管板を形成する
際に、前記硬化性液体材料が浸透できなく、この部分で
シール洩れを生じることがある。
【００２５】一方、２倍よりも太い中空繊維束Ｂと隣接
する中空繊維束との間隔が不必要に広くなり、一定の筒
体に対して用いる単糸数がそれだけ少なくなり、培養効
率が低下することになる。
する中空繊維束との間隔が不必要に広くなり、一定の筒
体に対して用いる単糸数がそれだけ少なくなり、培養効
率が低下することになる。
【００２６】前記第１の線状物および第２の線状物の巻
回方向はＳ方向および／またはＺ方向に任意に選択しう
る。
回方向はＳ方向および／またはＺ方向に任意に選択しう
る。
【００２７】前記中空繊維束Ｂは単位中空繊維素子Ａを
４本以上集合して第２の線状物１３を螺旋巻回して形成
されるが、この場合単位中空繊維素子Ａを４本以上集合
させる。該単位中空繊維素子Ａが３本の場合、実質的に
中空繊維束Ｂとした効果が小さく、２本の場合は実質的
に中空繊維束Ｂとした効果が認められなく、他の中空繊
維束と一緒に筒体に収納する際に中空繊維束が一括して
折れ曲り、ばらけが生じ、筒体への中空繊維束の収納作
業を円滑に行うことができないばかりか不良製品を多発
する。
４本以上集合して第２の線状物１３を螺旋巻回して形成
されるが、この場合単位中空繊維素子Ａを４本以上集合
させる。該単位中空繊維素子Ａが３本の場合、実質的に
中空繊維束Ｂとした効果が小さく、２本の場合は実質的
に中空繊維束Ｂとした効果が認められなく、他の中空繊
維束と一緒に筒体に収納する際に中空繊維束が一括して
折れ曲り、ばらけが生じ、筒体への中空繊維束の収納作
業を円滑に行うことができないばかりか不良製品を多発
する。
【００２８】前記単位中空繊維素子Ａは単糸を２，００
０〜１００，０００本筒体に収納する場合、単位中空繊
維素子を４〜１，０００本、好ましくは１０〜５００
品、さらに好ましくは２０〜２５０本集合して、第２の
線状物を螺旋巻回し中空繊維束Ｂを形成する。
０〜１００，０００本筒体に収納する場合、単位中空繊
維素子を４〜１，０００本、好ましくは１０〜５００
品、さらに好ましくは２０〜２５０本集合して、第２の
線状物を螺旋巻回し中空繊維束Ｂを形成する。
【００２９】前記の中空繊維束Ｂは第６図に示すように
５束以上集合され筒体に収納される。前記中空繊維束Ｂ
が４束以下の場合、筒体に収納した際、中空繊維束と中
空繊維束との間あるいは中空繊維束と筒体内壁との間に
大きな空隙が生じ好ましくない。 前記の中空繊維束Ｂ
は５束以上集合されるが、集合された各中空繊維束Ｂに
用いられる単位中空繊維素子Ａの集合数は一定でもよ
く、異なる集合数からなる中空繊維束Ｂを集合させて用
いてもよい。
５束以上集合され筒体に収納される。前記中空繊維束Ｂ
が４束以下の場合、筒体に収納した際、中空繊維束と中
空繊維束との間あるいは中空繊維束と筒体内壁との間に
大きな空隙が生じ好ましくない。 前記の中空繊維束Ｂ
は５束以上集合されるが、集合された各中空繊維束Ｂに
用いられる単位中空繊維素子Ａの集合数は一定でもよ
く、異なる集合数からなる中空繊維束Ｂを集合させて用
いてもよい。
【００３０】前記のごとく選択透過性を有する中空繊維
の単糸を１本あるいは２本１組とし、その単糸の周囲に
中空繊維とは異なる第１の線状物を巻回して単位中空繊
維素子を形成し、該単位中空繊維素子を４本以上集合し
て前記の中空繊維とは異なる第２の線状物を巻回して中
空繊維束を形成し、該中空繊維束を５束以上集合して筒
体に収納することにより、該収納作業時の中空繊維の折
れ曲り、ばらけを減少あるいは全く生じさせることな
く、中空繊維の切断をなくし、不良品の発生を著しく減
少し得るとともに、中空繊維を筒体に収納する作業を著
しく容易となし、品質および生産性を向上しうる。
の単糸を１本あるいは２本１組とし、その単糸の周囲に
中空繊維とは異なる第１の線状物を巻回して単位中空繊
維素子を形成し、該単位中空繊維素子を４本以上集合し
て前記の中空繊維とは異なる第２の線状物を巻回して中
空繊維束を形成し、該中空繊維束を５束以上集合して筒
体に収納することにより、該収納作業時の中空繊維の折
れ曲り、ばらけを減少あるいは全く生じさせることな
く、中空繊維の切断をなくし、不良品の発生を著しく減
少し得るとともに、中空繊維を筒体に収納する作業を著
しく容易となし、品質および生産性を向上しうる。
【００３１】
実施例１ 外径２４０ミクロン、内径２００ミクロンの人工腎臓用
ポリメチルメタクリレート系中空繊維２本の回りに外径
７２ミクロンのポリエステルの加工糸（第１の線状物）
を中空繊維１０mmに対し０．５回の巻数でＺ方向に螺旋
巻回して単位中空繊維素子を得、該中空繊維素子を２４
単位集合し、その回りに外径５６ミクロンのポリエステ
ル加工糸（第２の線状物）を中空繊維素子の束１０mmに
対し０．５回の巻数でＳ方向に螺旋巻回して中空繊維束
を得た。該中空繊維束を３４４束まとめて、長さ２４８
mm、内径４５mmの筒体に収納し、該筒体の両端部に仮の
キャップをつけて、１，６００回／分の回転遠心力の場
で流入口からポリウレタンを流込みしかるのち該ポリウ
レタンを固化させた。
ポリメチルメタクリレート系中空繊維２本の回りに外径
７２ミクロンのポリエステルの加工糸（第１の線状物）
を中空繊維１０mmに対し０．５回の巻数でＺ方向に螺旋
巻回して単位中空繊維素子を得、該中空繊維素子を２４
単位集合し、その回りに外径５６ミクロンのポリエステ
ル加工糸（第２の線状物）を中空繊維素子の束１０mmに
対し０．５回の巻数でＳ方向に螺旋巻回して中空繊維束
を得た。該中空繊維束を３４４束まとめて、長さ２４８
mm、内径４５mmの筒体に収納し、該筒体の両端部に仮の
キャップをつけて、１，６００回／分の回転遠心力の場
で流入口からポリウレタンを流込みしかるのち該ポリウ
レタンを固化させた。
【００３２】次いで、前記筒体の両端部からはみだして
いるポリウレタンおよび中空繊維束の端部近傍を切断し
て中空繊維の中空部分を開放し、ヘッダーキャップを取
付けて第１図に示す本発明にかかる培養器を得た。
いるポリウレタンおよび中空繊維束の端部近傍を切断し
て中空繊維の中空部分を開放し、ヘッダーキャップを取
付けて第１図に示す本発明にかかる培養器を得た。
【００３３】該培養器１０，０００本について１，００
０mmHgの加圧空気を用いて漏洩検査を行った結果２８本
の不良品が発生していた。それらの不良品について原因
を追及した結果筒体に中空繊維束を充填する際に筒体の
内壁および筒体端部に接触したことによる単純作業ミス
に基づく折れ糸、切れ糸に起因するものであり、ポリウ
レタン管板部のシール洩れは全く見られなかった。この
培養器の中空繊維外表面の面積、すなわち、培養面積は
２．４平方メートルである。
０mmHgの加圧空気を用いて漏洩検査を行った結果２８本
の不良品が発生していた。それらの不良品について原因
を追及した結果筒体に中空繊維束を充填する際に筒体の
内壁および筒体端部に接触したことによる単純作業ミス
に基づく折れ糸、切れ糸に起因するものであり、ポリウ
レタン管板部のシール洩れは全く見られなかった。この
培養器の中空繊維外表面の面積、すなわち、培養面積は
２．４平方メートルである。
【００３４】実施例２ 実施例１と同じ人工腎臓用ポリメタクリレート系中空繊
維２本の回りに５６ミクロンのポリエステル加工糸（第
１の線状物）を中空繊維１０mmに対し０．５６回の巻数
でＺ方向に螺旋巻回して単位中空繊維素子とし、該単位
中空繊維素子を２４単位まとめて、その回りに同じ８８
ミクロンのポリエステル加工糸（第２の線状物）を１０
mmに対し０．３３回の巻数でＺ方向に螺旋巻回して中空
繊維を得た。しかるのち、該中空繊維束を６８８束集合
し、長さ２４８mm、内径６３mmの筒体に収納したのち、
実施例１と同じ方法で管板を形成するとともに中空繊維
の中空部分を開放した。得られた培養器１，０００本に
ついて実施例１と同様の漏洩検査の結果、不良品が１２
本発生したがその原因はすべて折れ糸、切れ糸に起因す
るものであり、管板でのシール洩れは見られなかった。
この培養器の培養面積は４．８平方メートルである。
維２本の回りに５６ミクロンのポリエステル加工糸（第
１の線状物）を中空繊維１０mmに対し０．５６回の巻数
でＺ方向に螺旋巻回して単位中空繊維素子とし、該単位
中空繊維素子を２４単位まとめて、その回りに同じ８８
ミクロンのポリエステル加工糸（第２の線状物）を１０
mmに対し０．３３回の巻数でＺ方向に螺旋巻回して中空
繊維を得た。しかるのち、該中空繊維束を６８８束集合
し、長さ２４８mm、内径６３mmの筒体に収納したのち、
実施例１と同じ方法で管板を形成するとともに中空繊維
の中空部分を開放した。得られた培養器１，０００本に
ついて実施例１と同様の漏洩検査の結果、不良品が１２
本発生したがその原因はすべて折れ糸、切れ糸に起因す
るものであり、管板でのシール洩れは見られなかった。
この培養器の培養面積は４．８平方メートルである。
【００３５】実施例３ 本発明の培養器を用いてヒトグリオーマ細胞株の培養を
行った。培養には１０％牛胎児血清（ギブコ社製）を添
加したダルベッコ改良イーグル培地に２％Ｌ−グルタミ
ンを添加したものを用いた。接着した細胞の剥離は緩衝
化生理食塩水液で洗浄後、０．２５％トリプシンを加え
て行い、トリパンブルー染色法で細胞数を計測した。
行った。培養には１０％牛胎児血清（ギブコ社製）を添
加したダルベッコ改良イーグル培地に２％Ｌ−グルタミ
ンを添加したものを用いた。接着した細胞の剥離は緩衝
化生理食塩水液で洗浄後、０．２５％トリプシンを加え
て行い、トリパンブルー染色法で細胞数を計測した。
【００３６】ヒトグリオーマ細胞の保存アンプル（約
２．５×１０6 個細胞）を開封し、カルチャーフラスコ
で増殖させた後、ファルマシア社製０．５％ｃｙｔｏｄ
ｅｘ−１を含む培地を入れたミニジャーに接種し、３７
℃、ｐＨ７．２で培養し約２．４×１０8 個のシードを
得た。
２．５×１０6 個細胞）を開封し、カルチャーフラスコ
で増殖させた後、ファルマシア社製０．５％ｃｙｔｏｄ
ｅｘ−１を含む培地を入れたミニジャーに接種し、３７
℃、ｐＨ７．２で培養し約２．４×１０8 個のシードを
得た。
【００３７】中空繊維培養器の培養液排出口と培養液流
入口の間に循環ポンプ、培養液貯槽、酸素富化装置をお
き、培養液を５０〜５００ｍｌ/minで循環できるように
した。細胞等ど流入口からペリスタポンプで血清を補給
し、細胞等ど排出口からは、細胞産生物（本実施例では
グリオーマ間集細胞外マトリックスたんぱく質）を回収
するバイオリアクターシステムを組立てた。
入口の間に循環ポンプ、培養液貯槽、酸素富化装置をお
き、培養液を５０〜５００ｍｌ/minで循環できるように
した。細胞等ど流入口からペリスタポンプで血清を補給
し、細胞等ど排出口からは、細胞産生物（本実施例では
グリオーマ間集細胞外マトリックスたんぱく質）を回収
するバイオリアクターシステムを組立てた。
【００３８】実施例１の培養面積２．４平方メートルの
培養器に約１．０×１０8 個のシードを接種し、３７℃
でＣＯ2 ／重炭酸ソーダを系でｐＨ７．２にコントロー
ルした。細胞増殖に合わせ、培養液循環速度を調節し、
グルコース、乳酸、アンモニアを測定して増殖の最適化
を図った。
培養器に約１．０×１０8 個のシードを接種し、３７℃
でＣＯ2 ／重炭酸ソーダを系でｐＨ７．２にコントロー
ルした。細胞増殖に合わせ、培養液循環速度を調節し、
グルコース、乳酸、アンモニアを測定して増殖の最適化
を図った。
【００３９】培養１０日目に増殖を止め、トリプシンを
加え細胞を剥離させ、血清を含んだ新しい培地約１リッ
トルで細胞を回収し、細胞数を計測した結果、約１．８
×１０9 個の細胞を回収することができた。
加え細胞を剥離させ、血清を含んだ新しい培地約１リッ
トルで細胞を回収し、細胞数を計測した結果、約１．８
×１０9 個の細胞を回収することができた。
【００４０】同一の条件で、比較例１で作製した培養面
積２．４平方メートルの培養器を使い培養した結果で
は、回収された細胞は約１．３×１０9 個であった。
積２．４平方メートルの培養器を使い培養した結果で
は、回収された細胞は約１．３×１０9 個であった。
【００４１】比較例１ 外径２４０ミクロン、内径２００ミクロンの人工腎臓用
ポリメチルメタクリレート系中空繊維２本の回りに外径
７２ミクロンのポリエステル加工糸を中空繊維１０mmに
対し０．５回の巻数でＺ方向に螺旋巻回して単位中空繊
維素子を得、該単位中空繊維素子を８，２５６単位集合
し、長さ２４８mm、内径４５mmの筒体に収納し、実施例
１と同じ方法で培養器を得た。
ポリメチルメタクリレート系中空繊維２本の回りに外径
７２ミクロンのポリエステル加工糸を中空繊維１０mmに
対し０．５回の巻数でＺ方向に螺旋巻回して単位中空繊
維素子を得、該単位中空繊維素子を８，２５６単位集合
し、長さ２４８mm、内径４５mmの筒体に収納し、実施例
１と同じ方法で培養器を得た。
【００４２】該培養器１０，０００本について１，００
０mmHgの加圧空気を用いて漏洩検査を行った結果、１４
３本の不良品が発生していた。それらの不良品について
原因を追及した結果、折れ糸、切れ糸に起因するものが
９６本、ポリウレタンで形成された管板の一部で中空繊
維４本が密着したため、これらの中空繊維間にポリウレ
タンが注入されずシール洩れとなったものが４７本であ
った。培養面積は２．４平方メートルである。
０mmHgの加圧空気を用いて漏洩検査を行った結果、１４
３本の不良品が発生していた。それらの不良品について
原因を追及した結果、折れ糸、切れ糸に起因するものが
９６本、ポリウレタンで形成された管板の一部で中空繊
維４本が密着したため、これらの中空繊維間にポリウレ
タンが注入されずシール洩れとなったものが４７本であ
った。培養面積は２．４平方メートルである。
【００４３】比較例２ 実施例１と同じ人工腎臓用ポリメタクリレート系中空繊
維２本の回りに５６ミクロンのポリエステル加工糸を中
空繊維１０mmに対し０．５６回の巻数でＺ方向に螺旋巻
回して単位中空繊維素子とし、該単位中空繊維素子を１
６，８００単位集合し、長さ２４８mm、内径６３mmの筒
体に収納したのち実施例１と同じ方法で管板を形成する
とともに中空繊維の中空部分を開放した。得られた培養
器１，０００本について実施例１と同様の漏洩検査の結
果不良品が１８２本発生した。それらの不良品について
原因を追及した結果、折れ糸、切れ糸に起因するものが
４８本、ポリウレタンで形成された管板の一部でポリウ
レタンが注入されずシール洩れとなったものが１３４本
であった。なお、この培養器の培養面積は４．９平方メ
ートルである。
維２本の回りに５６ミクロンのポリエステル加工糸を中
空繊維１０mmに対し０．５６回の巻数でＺ方向に螺旋巻
回して単位中空繊維素子とし、該単位中空繊維素子を１
６，８００単位集合し、長さ２４８mm、内径６３mmの筒
体に収納したのち実施例１と同じ方法で管板を形成する
とともに中空繊維の中空部分を開放した。得られた培養
器１，０００本について実施例１と同様の漏洩検査の結
果不良品が１８２本発生した。それらの不良品について
原因を追及した結果、折れ糸、切れ糸に起因するものが
４８本、ポリウレタンで形成された管板の一部でポリウ
レタンが注入されずシール洩れとなったものが１３４本
であった。なお、この培養器の培養面積は４．９平方メ
ートルである。
【００４４】
【発明の効果】本発明によると、選択透過性を有する中
空繊維の単糸を１本あるいは２本１組とし、その単糸の
周囲に中空繊維とは異なる第１の線状物を巻回して単位
中空繊維素子を形成し、該単位中空繊維素子を４本以上
集合して前記中空繊維とは異なる第２の線状物を巻回し
て中空繊維束を形成し、該中空繊維束を５束以上集合し
て筒体に収納することにより、該収納作業時の中空繊維
の折れ曲り、ばらけを減少あるいは全く生じさせること
なく、中空繊維の切断をなくし、特にシール洩れによる
不良品の発生を著しく減少しうるとともに、中空繊維を
筒体に収納する作業を著しく容易となし、品質および生
産性を向上しうる。
空繊維の単糸を１本あるいは２本１組とし、その単糸の
周囲に中空繊維とは異なる第１の線状物を巻回して単位
中空繊維素子を形成し、該単位中空繊維素子を４本以上
集合して前記中空繊維とは異なる第２の線状物を巻回し
て中空繊維束を形成し、該中空繊維束を５束以上集合し
て筒体に収納することにより、該収納作業時の中空繊維
の折れ曲り、ばらけを減少あるいは全く生じさせること
なく、中空繊維の切断をなくし、特にシール洩れによる
不良品の発生を著しく減少しうるとともに、中空繊維を
筒体に収納する作業を著しく容易となし、品質および生
産性を向上しうる。
【００４５】さらに、本発明にかっかる培養器で細胞な
どの培養を行うと、種細胞が中空繊維の外表面全体にほ
ぼ均一に付着し得るため細胞などの増殖量が大幅に増加
し、バイオリアクターとしての性能が大幅に向上する。
どの培養を行うと、種細胞が中空繊維の外表面全体にほ
ぼ均一に付着し得るため細胞などの増殖量が大幅に増加
し、バイオリアクターとしての性能が大幅に向上する。
【図１】本発明の中空繊維を用いた培養器の１例の概略
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】単位中空繊維素子の部分拡大斜視図である。
【図３】単位中空繊維素子の部分拡大斜視図である。
【図４】単位中空繊維素子の部分拡大斜視図である。
【図５】中空繊維束の部分拡大斜視図である。
【図６】図５に示した中空繊維束を集合させた状態にお
ける部分拡大斜視図である。
ける部分拡大斜視図である。
１．……筒体容器、 ２．……細胞等流入口、 ３．……細胞等排出口、 ４．……培養液流入口、 ５．……培養液排出口、 ６、７．…管板、 ８、９．…ヘッダーキャップ、 １０．…中空繊維、 １１．…単糸、 １２．…第１の線状物、 １３．…第２の線状物、 Ａ．……単位中空繊維素子、 Ｂ．……中空繊維束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C12M 1/00 - 3/06
Claims (2)
- 【請求項１】 中空繊維を用いた細胞などの培養器にお
いて、前記中空繊維は選択透過性を有し、該中空繊維１
本または２本の周囲に中空繊維とは異なる第１の線状物
を螺旋状に巻回して単位中空繊維素子が形成され、該単
位中空繊維素子を４単位以上集合させた周囲に中空繊維
とは異なる第２の線状物を螺旋状に巻回して中空繊維束
が形成され、該中空繊維束が５束以上筒体に収納されて
なることを特徴とする中空繊維を用いた培養器。 - 【請求項２】 中空繊維がポリメチルメタクリレートま
たはポリメチルメタクリレートを主成分とするポリマか
らなることを特徴とする請求項１記載の中空繊維を用い
た培養器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03200420A JP3102073B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 中空繊維を用いた培養器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03200420A JP3102073B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 中空繊維を用いた培養器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541979A JPH0541979A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3102073B2 true JP3102073B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16424015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03200420A Expired - Fee Related JP3102073B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 中空繊維を用いた培養器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102073B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200484677Y1 (ko) * | 2015-09-01 | 2017-10-16 | 신용문 | 제면기 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210138976A (ko) * | 2020-05-13 | 2021-11-22 | 아주대학교산학협력단 | 중공섬유와 나노섬유로 만들어진 나노시트 복합체를 이용한 바이오리액터 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP03200420A patent/JP3102073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200484677Y1 (ko) * | 2015-09-01 | 2017-10-16 | 신용문 | 제면기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0541979A (ja) | 1993-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |