JP6590385B1 - Culture apparatus and culture vessel - Google Patents
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Abstract
【課題】培養液を撹拌しながら培養工程を行う培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ培養対象物に与えるダメージを軽減することが可能で、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置の提供。【解決手段】培養液を保持する培養槽(培養容器1及び支持体2)と、前記培養槽内で前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置31と、を備える培養装置において、培養槽(培養容器1及び支持体2)の水平方向の断面を扁平円形状とすることにより、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置100。【選択図】図2In a culture apparatus that performs a culture process while stirring a culture solution, it is possible to reduce the damage to a culture object while improving the efficiency of stirring the culture solution, and reduce the occurrence of stagnation in the culture solution Provided culture apparatus. A culture apparatus comprising a culture tank (a culture vessel 1 and a support 2) for holding a culture liquid, and a stirring device 31 for generating a swirling flow in the culture liquid in the culture tank. A culture apparatus 100 that reduces the occurrence of stagnation in the culture solution while increasing the efficiency of stirring the culture solution by making the horizontal cross section of the culture vessel 1 and the support 2) into a flat circular shape. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、細胞や微生物等を培養するための培養容器及びこれを備える培養装置に関する。 The present invention relates to a culture container for culturing cells, microorganisms, and the like and a culture apparatus including the same.
培養装置は、細胞や組織の一部もしくは微生物等を、効率的に培養するための装置である。培養装置には目的に応じた種々の形式のものがあるが、その中の1つに、培養容器内の培地(培養液)を撹拌することで、細胞などの培養対象と培地成分が効率よく接するようにするものがある。撹拌型の培養装置についても、培養槽に保持された培養液を、撹拌羽根などの撹拌手段を利用して撹拌するものや、ピロー型の比較的小さな培養容器を搖動させる方式のもの等、種々の形式がある。 The culture apparatus is an apparatus for efficiently culturing a part of cells, tissues, microorganisms, or the like. There are various types of culture devices depending on the purpose, but one of them can be used to efficiently culture cells such as cells and medium components by stirring the medium (culture solution) in the culture vessel. There is something to touch. As for the agitation type culturing apparatus, there are various types such as those for agitating the culture solution held in the culture tank using agitation means such as agitation blades, and those for peristating a relatively small culture vessel of a pillow type. There is a form.
培養槽に培養液と培養対象物を保持させて培養工程を行う場合、特許文献1にあるように、当該培養工程は、培養液を撹拌しながら行われることが一般的である。ここで、培養液を撹拌するにあたっては、効率よく撹拌するとともに、培養対象物に与えるダメージを低減することが要請される。
また、培養槽として、使い捨てを想定した可撓性の培養バッグ(培養容器)を利用する技術が知られているが、長期の培養に耐えうる信頼性の高い培養バッグを作成することは困難であった(特許文献2参照)。
When the culture process is performed by holding the culture solution and the culture object in the culture tank, as described in
Moreover, as a culture tank, a technique using a flexible culture bag (culture container) that is assumed to be disposable is known, but it is difficult to create a reliable culture bag that can withstand long-term culture. (See Patent Document 2).
本発明は、上記の点に鑑み、培養液を撹拌しながら培養工程を行う培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ培養対象物に与えるダメージを軽減することが可能で、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a culture apparatus that performs a culture process while stirring a culture solution, and can reduce damage to a culture object while improving the efficiency of stirring the culture solution. An object of the present invention is to provide a culture apparatus that reduces the occurrence of itchiness.
(構成1)
培養液を保持する培養槽と、前記培養槽内で前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置と、を備え、前記培養槽は、水平方向の断面が扁平円形状となっている培養装置。
(Configuration 1)
A culture apparatus comprising: a culture tank that holds a culture liquid; and a stirring device that generates a swirling flow in the culture liquid in the culture tank, wherein the culture tank has a flat circular cross section in the horizontal direction.
(構成2)
前記培養槽は、変形可能に構成された内容器と、前記内容器を支持する支持体と、を有する、構成1に記載の培養装置。
(Configuration 2)
The culture apparatus according to
(構成3)
前記内容器は、端部領域が接合された、対向する二枚の平らなシートを有し、前記二枚のシートの接合部によって区画された領域で、前記培養液を保持する構成2に記載の培養装置。
(Configuration 3)
The inner container has two flat sheets facing each other, the end regions of which are joined to each other, and the culture container is held in a region defined by the joined portion of the two sheets. Culture equipment.
(構成4)
前記内容器は、前記接合部が前記断面の長軸を通る垂直面上に配置される構成3に記載の培養装置。
(Configuration 4)
The culture apparatus according to
(構成5)
前記シートは、矩形領域と、前記矩形領域の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部とを有する構成3又は4に記載の培養装置。
(Configuration 5)
The culture apparatus according to
(構成6)
前記支持体は、筒状に延びる筒状部と、前記筒状部の底部から下側に膨出した底面膨出部とを有し、前記シートの矩形領域は、幅方向の寸法が前記筒状部の内周の略半分であり、前記シートの延設部は、高さ方向の寸法が、前記断面の短軸を通る垂直面と前記底面膨出部内面との交線の略半分である構成5に記載の培養装置。
(Configuration 6)
The support body includes a cylindrical portion extending in a cylindrical shape, and a bottom surface bulging portion that bulges downward from a bottom portion of the cylindrical portion, and the rectangular region of the sheet has a dimension in the width direction of the cylinder. The extension portion of the sheet is approximately half of the line of intersection between the vertical plane passing through the short axis of the cross section and the inner surface of the bottom bulge portion. The culture apparatus according to Configuration 5.
(構成7)
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有する支持体で支持されて培養液を保持する変形可能な培養容器であって、対向する二枚の平らなシートを有し、前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器。
(Configuration 7)
A deformable culture vessel that holds a culture solution supported by a support having a cylindrical portion and a bottom bulge formed at the bottom of the cylindrical portion, and has two flat sheets facing each other. And a culture vessel for holding a culture solution in a region partitioned by a joint where the two sheets are connected.
本発明の培養装置によれば、培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置を備える培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減することができる。 According to the culture device of the present invention, it is possible to reduce the occurrence of stagnation in the culture solution while improving the efficiency of stirring the culture solution in the culture device provided with the stirring device that generates a swirling flow in the culture solution.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is one form at the time of actualizing this invention, Comprising: This invention is not limited within the range.
図1は、本発明に係る実施形態の培養装置の概略を示す断面図である。なお、図1におけるWLは、培養液の水位の一例を示したものである。
図1に示されるように、本実施形態の培養装置100は、大まかな構成として、培養容器(内容器)1と、これを支持する支持体2とによって構成される培養槽と、培養容器1内に備えられる撹拌装置(撹拌羽根)31と、これを回転駆動するための駆動ユニット3を備える。
なお、培養装置としては、培養容器1内の培養液に気体を供給するためのガス供給手段や、培養液の温度を調節するための温調手段、培養液の溶存酸素濃度やpH、温度等を測定する各種のセンサ、培養容器1に培養液を供給するための供給手段や、培養容器1から培養液を抜き出すための抜き出し手段や、これらの制御を行うための制御装置等も備えられるが、ここでは基本的に本発明に関する部分について説明し、従来の培養装置と同様の構成となるものについては、説明を省略若しくは簡略化する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a culture apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, WL in FIG. 1 shows an example of the water level of the culture solution.
As shown in FIG. 1, the
The culture apparatus includes gas supply means for supplying gas to the culture solution in the
支持体2は、培養容器1を支持するためのものである。本実施形態では、培養容器1が可撓性を有する(変形可能な)プラスチックバッグによって構成され、この培養容器1を内部に保持する容器が、支持体2である。
図2は、支持体2の容器部分の概略を示す図であり、図2(a)は図2(b)のA−A線に沿った水平方向の断面図、図2(b)は正面図、図2(c)は側面図である。
本実施形態の支持体2の容器部分は、図2(b)及び図2(c)に示されるように、その基本態様として、上下に筒状に延びる形状を有する筒状部21と、筒状部21の底部から下側に膨出した底面膨出部22と、を有している。
支持体2の容器部分は、図2(a)に示すように、水平方向の断面が扁平円形状(本実施形態では楕円形状)として形成されており、筒状部21及び底面膨出部22の何れにおいてもその水平方向の断面が扁平円形状(楕円形状)である。
筒状部21の側面には、補強用のリブ23が複数設けられており、支持体2は、当該容器部分を支持する台座や支柱等を有する。
底面膨出部22は、正面視(図2(b))及び側面視(図2(c))において、下に凸の曲線状(略楕円形状の弧)に形成され、その先端部(最下部)に、培養容器1内の液体を排出するドレイン24が設けられている。
The
2A and 2B are diagrams showing an outline of the container portion of the
As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the container portion of the
As shown in FIG. 2A, the container portion of the
A plurality of reinforcing
The bottom
駆動ユニット3は、支持体2の上部に配置され(駆動ユニット3を支持する構造については図示省略)、培養容器1内で上部から吊るされるように配置される撹拌装置(回転体)31を回転駆動する。
撹拌装置31が回転駆動されることにより、培養容器1内の培養液に旋回流が生じる。すなわち、本実施の形態では、撹拌装置(撹拌羽根)31が回転することにより、培養液に水平方向成分を持つ流れを生じさせる。これにより、培養液は、上視図において、培養槽(培養容器1)内を周回することとなる。なお、本実施形態では撹拌装置(回転体)31が、培養容器1内に上部から吊るされるように配置されるものを例としているが、撹拌装置としては培養液に水平方向成分を持つ流れを生じさせるものであればよく、任意の方式の撹拌装置を用いることができる。
The
When the stirring
本実施形態の培養容器1(内容器)は、可撓性を有するプラスチックバッグであり、端部領域が接合された、対向する二枚の平らなシートを有し、当該二枚のシートの接合部によって区画された領域で、前記培養液を保持する。なお、上記のように培養容器1は支持体2に保持されることから、培養中の培養容器1は培養液によって支持体2の内面に押し付けられ、支持体2の内面と同様の形状(内面に沿った形状)となる。
図3は、培養容器1を構成する平らなシート11を示す図である。
シート11は、矩形領域111と、当該矩形領域111の下端に延設される下に凸の曲線状(本実施形態では楕円の弧)に構成された延設部112とを有する。
矩形領域111は、幅方向の寸法xが、支持体2の筒状部21の内周の略半分である(以下で説明するのりしろM分を除く)。延設部112は、その高さ方向の寸法yが、支持体2の容器部分の水平方向の断面の短軸を通る垂直面VP(図4参照)と、底面膨出部22の内面との交線IL(図4参照)の略半分である(以下で説明するのりしろM分を除く)。
培養容器1は、上記構成のシート11が二枚接合されることによって接合部を形成し、当該接合部は、図5に示されるように袋状の構成となる。当該接合部(接合部及びシート11)で区画された領域で、培養液が保持されるものである。
二枚のシート11の接合は、その上部を除いた外周部ののりしろMを溶着されることによって行われる。接合部であるのりしろMは、水平方向の断面の楕円形の長軸を通る垂直面上に配置される。
なお、図5では理解の容易のため、シート11の厚さとのりしろMの大きさを誇張して描いているが、シート11の厚み及びのりしろMの大きさは、培養容器1に要求される強度などに適合するように設定することが出来る。
The culture container 1 (inner container) of this embodiment is a plastic bag having flexibility, and has two flat sheets facing each other and joined at the end regions, and the two sheets are joined. The culture solution is held in an area partitioned by the section. Since the
FIG. 3 is a view showing a
The
The
The
The joining of the two
In FIG. 5, the thickness of the
培養容器1の上部には、別途楕円状に形成されたふたシート(特に図示せず)が接合(溶着)され、これにより培養容器1は密閉構造となる。ふたシートは、シート11と同一の素材によって形成され、培養容器1内に液体や気体を供給するためのパイプ等を接続するための接続部が適宜形成される。
また、図5では省略しているが、培養容器1には、培養液の溶存酸素濃度やpH、温度等を測定する各種のセンサを取り付けるための取り付け部や、前述した撹拌装置が取り付けられ、支持体2のドレイン24に対向する位置において排出口が設けられる。
A lid sheet (not shown) separately formed in an elliptical shape is joined (welded) to the upper portion of the
Although omitted in FIG. 5, the
以上の構成を有する本実施形態の培養装置100によれば、培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置を備える培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減することができる。
即ち、通常、培養槽内で培養液に旋回流を生じさせると、培養液が培養槽内を周回する。ここで、培養装置100によれば、培養槽の水平方向の断面が扁平円形状となっていることから、培養槽内を周回する培養液は、培養槽の場所によって移動速度(線速度)が変化する。そのため、培養装置100によると、例えば邪魔板などの撹拌補助部材を利用しない場合でも、培養液を効率よく撹拌することが可能になる。
また、培養槽の内面(培養液が存在する部分)が全体的に滑らかな曲面状に形成されるため、培養液に淀みが生じることが低減され、且つ、細胞の衝突死等が抑止される。特に、培養槽の内壁を、内側に向けて凸部を有しない構成とすることで、細胞にダメージを与えることなく、撹拌効率を高めることができるとともに、培養液の淀みを低減することができる。
また、培養槽を楕円等の扁平円形状とすることにより、培養槽を複数並べて設置するような場合において、設置効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、培養槽が培養容器(内容器)1と、これを支持する支持体とによって構成されるもの(使い捨ての培養容器を取り換え可能な構成)を例としているが、本発明をこれに限るものではない。例えば、培養槽が一体的な槽として形成されて繰り返し使用するものにおいても、当該槽の水平方向の断面形状を扁平円形状とすることによって本発明を適用することができる。
According to the
That is, normally, when a swirling flow is generated in the culture solution in the culture vessel, the culture solution circulates in the culture vessel. Here, according to the
In addition, since the inner surface of the culture tank (the portion where the culture solution is present) is formed into a smooth curved surface as a whole, it is possible to reduce the occurrence of stagnation in the culture solution and to suppress the collisional death of cells and the like. . In particular, the inner wall of the culture tank has a configuration that does not have a convex portion facing inward, so that the stirring efficiency can be increased without damaging the cells, and the stagnation of the culture medium can be reduced. .
In addition, by setting the culture tank to a flat circular shape such as an ellipse, the installation efficiency can be improved when a plurality of culture tanks are installed side by side.
In the present embodiment, the culture vessel is constituted by a culture vessel (inner vessel) 1 and a support that supports the culture vessel (a configuration in which a disposable culture vessel can be replaced). It is not limited to this. For example, even when the culture tank is formed as an integral tank and repeatedly used, the present invention can be applied by making the horizontal cross-sectional shape of the tank a flat circular shape.
また、本実施形態の培養容器(内容器)1によれば、培養液を保持する部分を、二枚のシート(平らなシート11)の溶着で形成することができるため、不良率の小さい培養容器を低コストにて形成することができる。
従来、数百リットルという容量の培養容器をシートの張り合わせによって形成する場合、立体的な構造とするため三枚以上のシートの張り合わせを要し、三枚のシートを接合する箇所が不可避的に生じるものであった。三枚のシートを接合(溶着)する箇所においては、溶着不良などが発生し易くなるという問題があった。三枚のシートを接合する箇所は、培養容器の底面部や上面部に現れ、上面部については多少溶着が弱い程度のことであれば特に問題はないが、底面部では培養液による水圧がかかるため、溶着が弱い箇所があるとそこから液漏れを生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態の培養容器(内容器)1によれば、培養液を保持する部分を二枚のシートの溶着で形成することができるため、溶着不良などの発生が低減されるものである。
特に、本実施形態では、培養容器の水平方向の断面が扁平円形状となっており、これにより、二枚のシートを溶着して構成された培養容器(内容器)1を利用した場合でも、培養容器1に発生する皺を、培養に許容できる程度に低減することが可能になる。特に、本実施形態に示すように、支持体2の容器部が筒状に延びる筒状部21と、筒状部の底部から下側に膨出した底面膨出部22とを有し、シート11を、矩形領域111と、矩形領域111の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部112とを有する構成とすることにより、培養容器に発生する皺を小さくすることが可能になる。さらに、シート11の矩形領域111の幅方向の寸法を、筒状部21の内周の略半分とし、延設部112の高さ方向の寸法を、筒状部21の水平断面(扁平円)の短軸を通る垂直面と底面膨出部22内面との交線の略半分とすることで、培養容器に発生する皺を、より小さくすることが可能になる。
なお、本実施形態では、培養容器1の上面部に、別途楕円状に形成されたふたシートが接合されるものを例としたが、本発明をこれに限るものではなく、底面部と同様に、上面部も二枚のシートの溶着としてもよい。この際に、底面部と同様に、シート11の矩形領域111の上端に、上に凸の延設部を形成し、当該延設部の周囲の溶着によって上面部を形成してもよいし、単に図3のシート11の上端部同士を溶着させるようなもの(即ち、2枚の図3のシート11の外周部分の全てを相互に溶着するもの)であっても構わない。
In addition, according to the culture container (inner container) 1 of the present embodiment, the portion for holding the culture solution can be formed by welding two sheets (flat sheet 11), so that the culture with a low defect rate is achieved. The container can be formed at low cost.
Conventionally, when a culture container having a capacity of several hundred liters is formed by laminating sheets, three or more sheets are required to be laminated in order to obtain a three-dimensional structure, and a place where three sheets are joined is inevitably generated. It was a thing. There is a problem in that a defective welding or the like is likely to occur at a place where three sheets are joined (welded). The location where the three sheets are joined appears on the bottom and top surfaces of the culture vessel, and there is no particular problem if the top surface is somewhat weakly welded, but the bottom surface is subject to water pressure by the culture medium. For this reason, if there is a portion where welding is weak, there is a risk of liquid leakage.
On the other hand, according to the culture container (inner container) 1 of the present embodiment, since the portion for holding the culture solution can be formed by welding two sheets, the occurrence of poor welding is reduced. It is.
In particular, in this embodiment, the horizontal cross section of the culture vessel has a flat circular shape, and thus, even when a culture vessel (inner vessel) 1 configured by welding two sheets is used, It is possible to reduce wrinkles generated in the
In the present embodiment, an example in which a lid sheet formed in an elliptical shape is joined to the upper surface portion of the
なお、本実施形態では、培養容器1の水平方向の断面が楕円状のものを例としたが、本発明をこれに限るものではなく、“扁平円形状”であればよい。例えば、培養容器を、水平方向の断面が、長円形(図6参照)や、角丸四角形となるように構成してもよい。可撓性の内容器と支持体を有する構成とする場合、内容器の形状は支持体の内面に規制されるため、支持体の形状を調整することにより、培養容器を所望の形状に構成することが可能になる。例えば、図7に例示した、水平断面が角丸四角形の支持体を用いて、可撓性の内容器を支持させることにより、内容器の水平の断面の形状を概ね角丸四角形とすることができる。
また、内容器を構成するシートについても、支持体内で皺が小さくなるように、種々の変形が可能である。例えば、延設部が長円形を半分にした形状(図8参照)や、多角形状(図9参照)とすることも可能であり、支持体の形状に応じて選定することができる。
なお、可撓性の内容器を構成する二枚の平らなシートは、前述の通り、独立した二枚のシートとすることも可能であるが、一枚の平らなシートを折り返すことにより、対向する二枚の平らなシートとすることも可能である。すなわち、図10に示すように、溶着前の段階でその一部がつながった形状のシートを利用して、可撓性の内容器を構成することができる。例えば図10(a)に示すシート12を破線121で折り返すことにより、側辺の一方が予め接合された二枚の平らなシートを対向させ、その他の端部領域を溶着することにより内容器を構成することができる。あるいは、図10(b)に示すシート13を破線131で折り返すことにより、上辺が予め接合された二枚の平らなシートを対向させ、その他の端部領域を溶着することにより内容器を構成することができる。これらのシートは1枚のシートから切り出して作ることができる。このようにすることで溶着部が少なくなり、信頼性をさらに高めることが可能になる。
In this embodiment, the
Also, the sheet constituting the inner container can be variously modified so that wrinkles are reduced in the support body. For example, the extending portion may have a shape in which an oval is halved (see FIG. 8) or a polygonal shape (see FIG. 9), and can be selected according to the shape of the support.
As described above, the two flat sheets constituting the flexible inner container can be formed as two independent sheets. However, the two flat sheets are opposed to each other by folding one flat sheet. It is also possible to have two flat sheets. That is, as shown in FIG. 10, a flexible inner container can be configured by using a sheet having a shape in which a part thereof is connected before welding. For example, by folding back the sheet 12 shown in FIG. 10 (a) with a
100...培養装置
1...培養容器(内容器)
11...平らなシート
111...矩形領域
112...延設部
2...支持体
21...筒状部
22...底面膨出部
100. . .
11. . .
Claims (6)
対向する二枚の平らなシートを有し、Having two flat sheets facing each other,
前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器。A culture vessel for holding a culture solution in an area partitioned by a joint where the two sheets are connected.
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有し、前記培養容器を支持する支持体と、
前記培養容器内で、前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置と、
を備え、
前記培養容器は、水平方向の断面が扁平円形状となっている培養装置。 A culture vessel that holds two culture sheets in a region having two flat sheets facing each other and defined by a joint where the two sheets are connected; and
A cylindrical body and a bottom surface bulge formed at the bottom of the cylindrical section, and a support for supporting the culture vessel;
A stirring device for generating a swirl flow in the culture solution in the culture vessel ;
With
The culture vessel is a culture apparatus in which a horizontal cross section has a flat circular shape.
前記シートの延設部は、高さ方向の寸法が、前記断面の短軸を通る垂直面と前記底面膨出部内面との交線の略半分である請求項5に記載の培養装置。 Rectangular area before Symbol sheet is substantially half of the inner peripheral dimension of the width direction of the tubular portion,
6. The culture apparatus according to claim 5, wherein the extending portion of the sheet has a height dimension that is substantially half of the line of intersection between a vertical plane passing through the short axis of the cross section and the inner surface of the bottom bulge portion.
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