JPH03191776A

JPH03191776A - 培養装置

Info

Publication number: JPH03191776A
Application number: JP32912389A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Ota; 喜元太田; Toshiya Takada; 高田　俊哉
Original assignee: P C C TECHNOL KK
Current assignee: P C C TECHNOL KK
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-21
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPH0659203B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は培養装置に関し、特に被培養体として植物細胞
あるいは植物器官等を培養するための培養装置に関する
。

［従来の技術］被培養体として植物細胞や植物器官等を培養する従来の
方法としては、培地を寒天などで固めた固形培地上で培
養する方法、あるいは液体培地中で培養する撹拌通気培
養、あるいはエアリフト培養する方法が広く行われてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上記従来の方法によれば、被培養体を工業
的規模で大量培養する場合は、効率の点から液体培養が
一般に採用されるが、プロペラやタービン等の機械的な
撹拌では、数百から数千の細胞が凝集して、時には数ミ
リメートルにも及ぶ集塊を形成する植物培養細胞等を損
傷し易く、その生長や増殖に支障が生じるという問題が
あった。

また、このような大きな集塊を形成する植物培養細胞は
沈降し易く、エアリフト方式では撹拌が十分でないとい
う問題があった。また特開平１−２５２２７５号公報に
示されるような横置き円筒型の培養槽では、構造上、培
養液の収容量が少なく、大量培養には適さない。これら
の問題点は植物器官の培養の場合においても同様である
。

更に、植物の細胞あるいは器官の種類によっては、生長
および有用物質の生産に光照射を必要とするしのも多く
、その場合には、培養槽の周囲から光を照射しつつ培養
しつつ培養する方法が一般に採用されているが、工業的
規模で大量培養する場合、光の減衰が著しく、そのため
培養槽を大型化することが困難であるという問題があり
、結局、これらの条件を満足させることのできる培養装
置は未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、このような実情に鑑み、このような問題点を
解決するために提案されたものである。

そして、本発明の目的は、被培養体としての植物細胞や
器官を大量に培養し、また、必要に応じて光照射下に長
期間にわたって安定に培養し、その有用成分を効率良く
生産することができる培養装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記問題点を解決するために次のような手段
を採った。すなわち、本発明の第１の培養装置は、円筒または二重円筒を横置
きにした培養槽の底部に、ガスが吹き出される細孔を多
数有する横方向に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気
兼撹拌用の撹拌装置を形成した。

また本発明の第２の培養装置は、円筒を横置きにした培
養槽の底部に、ガスが吹き出される細孔を多数有する横
方向に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気兼撹拌用の
撹拌装置を形成し、さらに上部には光照射装置を形成し
た。

また本発明の第３の培養装置は、二重円筒を横置きにし
た培養槽の底部に、ガスが吹き出される細孔を多数有す
る横方向に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気兼撹拌
用の撹拌装置を形成し、さらに二重円筒の中心部空間に
は光照射装置を形成した。

［作用］培養槽内の被培養体を液体培地である培養液中に浮遊さ
せ、撹拌装置によって撹拌かつ通気するのであるが、前
記したように本発明の培養装置は、円筒型または二重円
筒型の培養槽を横置きにし、その底部に横方向に伸びた
撹拌装置を形成したので、穏やかな撹拌条件で縦方向の
回転流を発生させることができる。さらに撹拌翼の両端
部分に少し角度を持たせるか、あるいは撹拌翼の全長に
わたって少しひねりを加えた状態で回転軸に装着する等
により、回転軸方向（横方向）の流れを加えることがで
き、低い回転速度で被培養体を滞留させることなく、よ
り効果的に撹拌することができる。また本発明の撹拌装
置は、ガスが吹き出される細孔を多数有する回転軸に撹
拌翼を装着することにより形成され、通気装置も兼用し
ているため、培養装置が簡素化でき、また撹拌とガス供
給が同時に行われるため、被培養体に酸素等を十分接触
させることができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の第１実施例に係る培養装置の概略説
明図であり、第２図は、本発明の第２実施例に係る培養
装置の概略説明図である。

第１実施例の培養槽本体Ａは、金属製あるいは耐熱プラ
スチック製の天板ｌが両端に装着されたガラスまたは金
属製の円筒２により形成されている。

また、第２実施例の培養本体Ｂは、第１実施例に示され
た円筒２の中央部付近に、光源装着用の内部ガラス円筒
２３が配置された２重円筒型のものである。このように
、第１実施例と第２実施例の相違点は、円筒型と２重円
筒型であるという点であり、それに関連した部分が相違
するのみである。従って、図中同一符号は同一部材を示
すものとする。

まず、両者の共通部分を説明すると、第１実施例、第２
実施例の培養槽本体ＡおよびＢを横置きにし、その底部
に撹拌装置が配設される。この撹拌装置は、例えばセラ
ミック、焼結ステンレスのような多孔質素材、またはテ
フロンのような耐熱性樹脂管に多数の細孔を加工した回
転軸４と、この回転軸４に、金属製または耐熱性樹脂製
の撹拌翼５を装着することにより形成されている。上記
撹拌翼５は、回転軸４の全長にわたって、２枚から４枚
の長方形のタービン翼または、パドル型翼を使用するが
、培養槽本体の大きさによっては、適当な間隔をおいて
数ケ所に分散して装着することも可能である。いずれの
場合においても、撹拌翼５の両端部分を少し角度を持た
せるかあるいは、撹拌翼の全長にわたって少しひねりを
加え、回転軸に対して撹拌翼を若干斜めに装着する等に
よって、培養液の流れに回転軸方向の流れを加えるよう
にすることが、被培養体が周縁部に滞溜することを防止
する上で有効である。そして、このような撹拌装置は天
板Ｉに加工されたメカニカルシール１０を介して、外部
のモータ６に接続されて駆動される。

次に、第１実施例の培養装置について説明する。

第１図に示されるように、培養槽本体Ａの上部には光照
射装置が設けられる。即ちこの光照射装置は、数本から
数十本のガラス保護管７内にプラスチック製の光ファイ
バー８が挿入されて構成されており、このガラス保護管
７は、円筒２両端の天板Ｉに装着されている。この場合
の光源としては、キセノンランプのような人工光源、あ
るいは太陽光集光装置により集光伝送した太陽光を使用
し、光ファイバーを介して培養槽本体Ａ内に導入して照
射する。

第２実施例の培養装置については、第２図に示されるよ
うに、培養槽本体Ｂの中央部付近に光照射装置を設けで
ある。この光照射装置は、内部ガラス円筒２３内に蛍光
灯等の光源２４を装着して構成されている。

また、前記第１実施例、第２実施例とも光照射装置は培
養槽本体内に設置しであるが、もちろん、培養槽本体の
外部に光源を配置した光照射装置を使用することは可能
である。そして、被培養体の生長および有用物質生産に
光を必要としない場合は、第１．第２実施例の培養装置
から光照射装置を取外せば良い。

なお、第１および第２実施例の培養装置において通気す
るガスとしては、通常、滅菌フィルター９により滅菌さ
れた空気が使用されるが、必要に応じて炭酸ガスを付加
した混合空気を使用しても良い。

本発明に係る培養装置は、植物緑色培養細胞や、蘇苔類
培養細胞、あるいはクロレラなどの緑色藻類のように、
細胞の生長と有用物質生産との両方に光を必要とする被
培養体についてはもちろんのこと、シュートのような植
物器官あるいは蘇苔類のような小型植物体の培養、更に
は生長や物質生産に光を必要としない植物細胞の培養に
も汎用的に応用することが可能である。さらに本発明の
装置は動物細胞の浮遊培養にも応用することが可能であ
る。

次に、以上のように構成された培養装置の作用を述べる
。前述したように、第１実施例と第２実施例とは構造的
には相違しているが、作用的にはほとんど同一なので、
作用の説明は両者併せて行うものとする。

液体培地である培養液を収容した培養槽本体Ａ。

Ｂ内に、接種口８から細胞や器官等の被培養体を投入し
て培養液中に浮遊させる。これらの被培養体に対して、
モータ７の駆動により回転する通気兼用回転軸５から酸
素含有ガスが常時放出される。

同時に、通気兼用回転軸５に装着された撹拌翼６も最適
の回転速度で回転して、被培養体を通気すると共に撹拌
する。

また、被培養体が光を必要とするものであれば、第１実
施例においては光ファイバー８により、第２実施例にお
いては光源２４により、それぞれ光照射を実施する。

このように本実施例によれば、被培養体は常に通気され
ると共に損傷を受けることなく穏やかに撹拌され、場合
によっては十分な光照射を受けて培養されるので、長期
にわたって安定に培養され、かつ有用成分を効率良く生
産できる。

本発明では培養期間の終了に伴い、生長した被培養体の
全量を取出し、新しく培地を交換して次回の培養を繰返
す回分培養を行うことも可能であるが効率の点からは、
培養期間中被培養体を含む培養液を常に一定速度で抜出
し同時に同じ速度で新しい培養液を補充する連続培養の
方法を採ることが好ましい。

次に、以上のような構成の２種類の培養装置をそれぞれ
使用して、通気と撹拌の効率の実験、および光を照射し
た培養実験を実施したその結果を説明する。

最初に通気と撹拌の効率の実験から述べる。

この際の構成としては、内容積１０１！（液体培地７Ｉ
２を含む）の直方体の培養槽（縦２０ｃｘ、横３０ｃｍ
、高さ１７ｃｉ＋）の底部に、多孔質セラミックを回転
軸とする撹拌装置を設置し、通気と撹拌の効率を検討し
た。前記撹拌装置は、直径８ｘｍの多孔質セラミック東
の回転軸に２０　Ｘ　２００　ｘｚ（Ｄフッ素樹脂製の
撹拌翼３枚を対称的に取付けたものであり、これを外部
モータによって駆動するものとした。被培養体は、畜類
の一種であるトサカボケの培養細胞であり、無菌植物体
よりグルコース４％を含むムラシゲ・スクーグ培地でカ
ルスを誘導し、その後、液内懸濁細胞系としたものであ
り、数百〜数千の細胞から成る細胞塊を形成しつつ増殖
する。

実験結果として、１〜３ｅ／分で通気を行い撹拌装置を
２０回回分〜６０回／分の速度で回転させて、上記トサ
カボケ細胞の撹拌効率を検討した。

この細胞系は静止状態では殆どの細胞塊が１分以内に培
養槽の底部に沈降してしまうが、３０回回分以上の速度
で撹拌装置を作動させれば極めて良好な撹拌状態が得ら
れることを確認した。また、撹拌翼が回転軸に並行に装
着された場合は、３０回回分の回転速度では、細胞の一
部が培養槽の周縁部に滞溜するが、これは回転数を６０
回回分に高めることによって避けることができる。しか
し、撹拌翼を撹拌翼の両端部分に少し角度を持たせるか
、あるいは撹拌翼を撹拌翼の全長にわたって少しひねり
を加え回転軸に対して若干斜めになる状態で回転軸に装
着すれば、回転軸方向の流れが加わることにより、３０
回回分程度の低速でも細胞の滞溜を完全に避けることが
可能であることも実証された。

また、別の実験として培養実験を実施した。この際の構
成としては、内容積１２ｇの円筒型の培養槽（直径２０
Ｃｊｌ、長さ４Ｑｃｉ）に、漏光処理を施した光ファイ
バーを内径６１１Ｍのガラス保護管に挿入して作成した
光照射装置と、培養槽の底部Ｊ、：、２０ｘｘ×３５０
肩肩の撹拌翼３枚を、ひねりを加えて回転軸に装着した
こと以外は上記実験ｌで使用したと同様の撹拌装置を設
置して撹拌型ジャーファーメンタ−とした。

また、使用した被培養体は畜類の一種であるゼニゴケの
培養細胞で、これを改変ムラシゲ・スクーグ培地で前培
養して使用した。更に、この細胞系は生長に光が必須で
あることを特徴とするものである。そして、上記ジャー
ファーメンタ−に７ｅの改変ムラシゲ・スクーグ培地を
入れ、これに初期濃度が乾重量で０．５９／１２になる
ように細胞を移植し、３００Ｗのキセノンテンプを光源
として光ファイバーにより光照射を行い、１〜２Ｑ／分
の速度で、空気を送って通気しつつ、４０回回分の速度
で撹拌装置を作動させて培養した。その結果として、実
験開始１０日後に、細胞濃度は乾重量１３９／１２　　
に増加し、細胞の損傷もなく光、照射および酸素供給も
十分であることが実証された。

［発明の効果］本発明に係る培養装置は、以上のように構成されている
ので、次の結果が生ずる。すなわち、本発明による培養
装置によれば、撹拌装置の回転によって培養液が円筒ま
たは２重円筒型の培養槽の内周方向に流れるのに伴い、
回転数が低くても培養液は穏やかにかつ有効に撹拌され
、また必要に応じて十分な光照射を受けることができる
。従って、被培養体は損傷を受けることがなく、しかも
長期にわたって安定して培養され、有用成分を効率良く
生産できるという効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】第１図および第２図は、本発明に係る培養装置をそれぞ
れ示し、第１図は円筒型培養槽の全体図、第２図は２重
円筒型培養槽の全体図を示す。１・・・天板、２・・・円筒、３・・・接種口、４・・
・通気兼用回転軸、５・・・撹拌翼、６・・・モータ、
７・・・ガラス保護管、８・・・光ファイバー　９・・
・フィルター　１０・・・メカニカルンール、２３・・
・内部ガラス円筒、２４・・・光源、Ａ、Ｂ・・・培養
槽本体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒または二重円筒を横置きにした培養槽であり
、この培養槽の底部に、ガスが吹き出される細孔を多数
有する横方向に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気兼
撹拌用の撹拌装置が形成されていることを特徴とする培
養装置。
（２）円筒を横置きにした培養槽であり、この培養槽の
底部には、ガスが吹き出される細孔を多数有する横方向
に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気兼撹拌用の撹拌
装置が形成され、さらに上部には光照射装置が形成され
ていることを特徴とする培養装置。
（３）二重円筒を横置きにした培養槽であり、この培養
槽の底部には、ガスが吹き出される細孔を多数有する横
方向に伸びた回転軸に撹拌翼を装着した通気兼撹拌用の
撹拌装置が形成され、さらに二重円筒の中心部空間には
光照射装置が形成されていることを特徴とする培養装置
。