JPH03195488A - Process for aerobic culture of living cell, apparatus for blasting aeration gas and apparatus for aerobic culture - Google Patents
Process for aerobic culture of living cell, apparatus for blasting aeration gas and apparatus for aerobic cultureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、生物細胞の通気培養方法及び該方法の実施に
用いられる通気ガス噴出装置と培養装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for aeration culturing biological cells, and an aeration gas blowing device and a culturing device used to carry out the method.
(従来の技術)
生物細胞の培養により医薬品等の多数の有用物資を工業
的に生産することが行われて来ており、特に近年インタ
ーフェロン等によって代表される生理活性物質の生産を
目的とする動物細胞の培養が活発に行われつつある。(Prior art) A large number of useful substances such as pharmaceuticals have been industrially produced by culturing biological cells, and in recent years, in particular, the cultivation of biological cells has been carried out in animals for the purpose of producing physiologically active substances such as interferon. Cell culture is being actively carried out.
現在、この種の培養に於ては、細胞、細胞集塊、組織等
それ自体、若しくはこれらを担体に担持した形態にて有
する粒子を培養液中に懸濁して行う懸濁培養方式と、細
胞を固定床に担持させ、培養液を移動させる培養方式と
が知られており、前者は、スケールアップが比較的容易
であることから、主流になっている。Currently, in this type of culture, there are two methods: a suspension culture method in which cells, cell aggregates, tissues, etc. themselves, or particles containing these cells supported on a carrier are suspended in a culture solution; There is a known culture method in which the cells are supported on a fixed bed and the culture solution is moved, and the former method has become mainstream because it is relatively easy to scale up.
生産効率の高い培養を行うためには、培養中に経時的に
変化する細胞濃度を適切に調節し、また生理活性の変化
に対応して過不足なく培養液中に於ける溶存酸素濃度或
いは溶存炭酸ガス濃度を調節することが必要である。In order to perform culture with high production efficiency, it is necessary to appropriately adjust the cell concentration that changes over time during culture, and to adjust the dissolved oxygen concentration in the culture medium or It is necessary to adjust the carbon dioxide concentration.
また、生物細胞の培養に於ては、生物培養の多くは、機
械的に脆弱であるため、酸素含有ガス或いは炭酸ガスの
如き通気ガスの供給と同時に、細胞を破壊しない流速で
培養液を混合流動させることも満足されなければならな
い。In addition, when culturing biological cells, most biological cultures are mechanically fragile, so it is necessary to supply aeration gas such as oxygen-containing gas or carbon dioxide gas and mix the culture solution at a flow rate that does not destroy the cells. Flowability must also be satisfied.
生物細胞を培養するための代表的な方法或いは装置には
次に示す如き文献に示されたものが知られている。Typical methods and devices for culturing biological cells are known from the following literature.
特開昭63−84494号公報、特開昭64−8686
7号公報、アクタ・ビオテクノロギカ。JP-A-63-84494, JP-A-64-8686
Publication No. 7, Acta Biotechnologica.
2 (1) p3 (1982年)31頁〜41頁(A
ctaBiotechnologica (1) p3
1−41 (1982)) 、化学雑誌、21巻、No
、7.21頁(昭和58年)、トレンズ・イン・バイオ
テクノロジー3巻、No、7゜162頁〜166頁(T
rends in Biotechnology3 (
7) p162−166 (1985) ) 、バイオ
テクノロジー・アンド・バイオエンジニアリング、XI
X、1503頁〜1522頁(Biotechnolo
gy and Bi。2 (1) p3 (1982) pp. 31-41 (A
ctaBiotechnologica (1) p3
1-41 (1982)), Chemical Journal, Volume 21, No.
, p. 7.21 (1981), Trends in Biotechnology Vol. 3, No. 7゜pp. 162-166 (T
rends in Biotechnology3 (
7) p162-166 (1985) ), Biotechnology and Bioengineering, XI
X, pp. 1503-1522 (Biotechnolo
gy and bi.
engineering、 XIX、 p1503−1
522 (1977) ) 、特開昭62−22919
2号公報。engineering, XIX, p1503-1
522 (1977) ), JP-A-62-22919
Publication No. 2.
上述の如き文献に示されてるものに於ては、培養槽内に
て培養液中に酸素含有ガス、炭酸ガスの如き通気ガスを
供給する通気ガス噴出手段としのて、謂ゆるスパージャ
は、ノズル孔径(散気用細孔径)が固定で、これが変化
しないものであり、培養液に於ける通気ガスの溶存ガス
濃度は、専ら通気ガスの通気量の調節により行われてい
るか、或いはノズル孔径が互いに異なった複数個のスパ
ージャの使い分けにより行われている。In the above-mentioned literature, the so-called sparger is a nozzle used as an aeration gas jetting means for supplying aeration gas such as oxygen-containing gas or carbon dioxide into the culture solution in a culture tank. The pore diameter (pore diameter for aeration) is fixed and does not change, and the dissolved gas concentration of the aeration gas in the culture solution is controlled solely by adjusting the amount of aeration gas, or the nozzle pore diameter is This is done by using a plurality of different spargers.
(発明が解決しようとする課題)
ノズル孔径が固定で、これが変化しない型式のスパージ
ャを使用した培養に於ては、通気ガスの溶解度と培養液
の流動速度の両方を満足できる範囲が比較的狭く限定さ
れ、このことにより要求される領域をカバーすることが
不可能になる場合がある。(Problem to be solved by the invention) In culture using a sparger with a fixed nozzle hole diameter that does not change, the range in which both the solubility of the aeration gas and the flow rate of the culture solution can be satisfied is relatively narrow. This may make it impossible to cover the required area.
更にその理由を詳しく説明すれば、通気ガスの溶解速度
はこれの通気量の増加に従い増加することと、同一通気
量であってもノズル孔径を小さくすることによって通気
ガスの泡径を小さくするほど気液接触面積が増大するこ
とにより通気ガスの溶解速度が増大することは既に公知
である。通気ガスの通気量は、細胞の培養に影響を与え
、これが少な過ぎると、培養液の流動が小さいため細胞
が培養槽底部に沈積し、これによって溶存酸素や栄養成
分の吸収、老廃成分の拡散が低減され、細胞が失活する
。これに対し通気量が多き過ぎると、脆弱な細胞が培養
液流動による剪断により破損を受ける。即ち、通気ガス
の通気量には自ずと各種細胞に固有の特性及び装置の構
造から決まる適正値が存在する。To explain the reason in more detail, the dissolution rate of vent gas increases as the aeration rate increases, and even if the aeration rate is the same, the smaller the nozzle hole diameter, the smaller the bubble diameter of the vent gas. It is already known that the rate of dissolution of vent gas increases by increasing the gas-liquid contact area. The amount of aeration gas affects cell culture; if it is too low, the flow of the culture medium is small, causing cells to settle at the bottom of the culture tank, resulting in absorption of dissolved oxygen and nutrients and diffusion of waste components. is reduced and the cells are deactivated. On the other hand, if the amount of aeration is too large, fragile cells will be damaged by shear caused by the flow of the culture medium. That is, there is an appropriate value for the amount of ventilation gas that is determined from the characteristics specific to each type of cell and the structure of the device.
一方、培養中に細胞は増殖による細胞濃度の変化や細胞
の生理活性の変化に対応して酸素要求量を変化するから
、培養方法及び培養装置としては、通気ガスの通気量と
通気ガス溶解速度の制御による酸素供給速度の調節可能
域が広いものが望まれる。On the other hand, during culture, cells change their oxygen demand in response to changes in cell concentration due to proliferation and changes in cell physiological activity. It is desired that the oxygen supply rate can be adjusted over a wide range by controlling the oxygen supply rate.
第12図はノズル径が固定のスパージャを一基用いた場
合の通気速度と酸素供給速度との関係に於てそれらの調
節可能域を示しており、第13図は互いに異なったノズ
ル孔径を有するノズル孔径が固定のスパージャを二基用
いた場合の通気速度と酸素供給速度との関係に於てそれ
らの調節可能域を示している。尚、通気速度は通気量に
相当し、酸素供給速度は通気ガス溶解度に相当する。Figure 12 shows the adjustable range of the relationship between ventilation rate and oxygen supply rate when a single sparger with a fixed nozzle diameter is used, and Figure 13 shows the range in which the aeration rate and oxygen supply rate can be adjusted. The figure shows the adjustable range of the aeration rate and oxygen supply rate when two spargers with fixed nozzle hole diameters are used. Note that the ventilation rate corresponds to the ventilation amount, and the oxygen supply rate corresponds to the ventilation gas solubility.
第12図或いは第13図に示されたグラフからも明らか
な如く、従来のものに於ては、細胞培養上、ガス溶解速
度は調節可能な通気量の範囲に対応して自ずと狭い範囲
に限定される。ノズル径が異なる二つのスパージャが用
いられた場合には、一つのスパージャの場合に比してガ
ス溶解速度の調節可能域が拡大され、ノズル径が異なっ
たスパージャが数多く併設される程、その領域は拡大さ
れるが、しかし培養槽の底部には、通常、ドラフトチュ
ーブ等が配設されているため、槽内底部は狭く、複数個
のスパージャを槽内底部に設ける、特に3基以上を並設
することは、スペース的に困難である場合があり、また
これは、培養槽の有効容積を低減するばかりでなく、培
養液の流動を阻害する方向に作用し、培養特性を悪化す
る原因にもなる。特に、ドラフトチューブは培養槽中に
於ける培養液の流動を大きくするために、その下端は可
及的に槽底部に接近して設けられることが好ましく、こ
のことと複数個のスパージャの併設は両立せず、ドラフ
トチューブによる培養液の流動性の向上のためにその下
端部が槽内底部に接近して設けられれば、槽内底部に複
数個のスパージャを併設することは極めて困難になる。As is clear from the graphs shown in Figures 12 and 13, in the conventional method, the gas dissolution rate is naturally limited to a narrow range corresponding to the range of adjustable aeration amount in terms of cell culture. be done. When two spargers with different nozzle diameters are used, the range in which the gas dissolution rate can be adjusted is expanded compared to the case of a single sparger, and the more spargers with different nozzle diameters are installed, the wider the range. However, the bottom of the culture tank is usually equipped with a draft tube, etc., so the bottom of the tank is narrow. This may not only reduce the effective volume of the culture tank, but also impede the flow of the culture solution, leading to deterioration of culture characteristics. It will also happen. In particular, in order to increase the flow of the culture solution in the culture tank, it is preferable that the lower end of the draft tube be installed as close to the bottom of the tank as possible. If this is not compatible and the lower end of the draft tube is provided close to the bottom of the tank in order to improve the fluidity of the culture solution, it will be extremely difficult to install a plurality of spargers at the bottom of the tank.
本発明者等は、上述の如き従来の培養方法及び培養装置
の欠点を改善し、培養中に経時的に変化する細胞濃度の
変化と細胞の生理活性の変化に対応して過不足なく酸素
等の通気ガスを培養液中に供給し、同時に細胞が損傷を
受けない通気量にて培養液を混合流動させる方法及び装
置を提案すべく鋭意検討を重ねた。The present inventors have improved the shortcomings of the conventional culture methods and culture apparatuses as described above, and have created an environment in which oxygen is supplied in an appropriate amount in response to changes in cell concentration and physiological activity of cells that change over time during culture. We conducted extensive research to propose a method and device for supplying aeration gas into the culture medium and at the same time mixing and flowing the culture medium at an amount of aeration that would not damage the cells.
この結果、単基によってノズル孔径を変化し得る新規な
スパージャを創案し、これを用いて通気量の変化に優先
してノズル孔径を調節することにより通気ガスの泡径を
変化させて通気ガスの溶解度を調節することにより、上
述の如き課題を解決できることを見出した。As a result, we devised a new sparger that can change the nozzle hole diameter with a single unit, and by using this to adjust the nozzle hole diameter with priority over changing the ventilation amount, we can change the bubble diameter of the ventilation gas and increase the ventilation gas. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by adjusting the solubility.
本発明は、上述の如き鋭意検討の結果、見出された事象
に基いて幅広い範囲に亘って通気ガスの溶解度を調節す
ることができる生物細胞の通気培養方法及びこの通気培
養方法の実施に使用される通気ガス噴出装置、更にこの
通気ガス噴出装置を用いた培養装置を提供することを目
的としている。As a result of the above-mentioned intensive studies, the present invention provides an aerated culture method for biological cells that allows the solubility of aeration gas to be adjusted over a wide range based on the phenomena discovered, and a method for use in carrying out this aerated culture method. It is an object of the present invention to provide an aeration gas ejecting device in which the aeration gas ejecting device is used, and a culture device using this aeration gas ejecting device.
(課題を解決するための手段)
上述の如き目的の一つは、本発明によれば、培養液中に
所定の通気ガスを通気して生物細胞の培養を行う通気培
養方法に於て、培養液中に通気ガスを供給する通気ガス
噴出手段のノズル孔径を変化させることにより培養液中
に於ける通気ガスの泡径を変化させて通気ガスの培養液
に対する溶解度を調節することを特徴とする生物細胞の
通気培養方法によって達成される。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, one of the objects as described above is to provide a method for culturing biological cells by aerating a predetermined aeration gas into a culture solution. The solubility of the aeration gas in the culture solution is adjusted by changing the nozzle hole diameter of the aeration gas jetting means for supplying the aeration gas into the solution, thereby changing the bubble diameter of the aeration gas in the culture solution. This is achieved by an aerated culture method for biological cells.
上述の如き本発明による生物細胞の通気培養方法に於て
は、通気ガス噴出手段のノズル孔径の調節は通気ガスの
通気量及びガス組成の調節に優先して行われてよい。In the aerated culture method for biological cells according to the present invention as described above, adjustment of the nozzle hole diameter of the aeration gas ejecting means may be performed with priority over adjustment of the aeration amount and gas composition of the aeration gas.
また、上述の如き本発明による生物細胞の通気培養方法
に於ては、生物細胞は動物細胞であり、通気ガスは酸素
含有ガスと炭酸ガスの何れか或いはその組合せであって
よい。Furthermore, in the aerated culture method of biological cells according to the present invention as described above, the biological cells are animal cells, and the aeration gas may be oxygen-containing gas, carbon dioxide gas, or a combination thereof.
また上述の如き本発明による生物細胞の通気培養方法に
於ては、ノズル孔径の変化は、ゴム状弾性材により構成
されたノズル構成部材の弾性変形により、或いは径の異
なる複数の孔を集合したノズルに於いて一部のノズル孔
を選択的に遮蔽することにより、或いは各ノズル孔の孔
径を部分的に遮蔽することにより行われればよい。Furthermore, in the aerated culture method of biological cells according to the present invention as described above, the nozzle hole diameter is changed by elastic deformation of a nozzle component made of a rubber-like elastic material, or by aggregation of a plurality of holes with different diameters. This may be done by selectively blocking some of the nozzle holes in the nozzle, or by partially blocking the diameter of each nozzle hole.
上述の如き目的の他の一つは、本発明によれば、生物細
胞の通気培養のために培養液中に通気ガスを供給する通
気ガス噴出装置に於て、通気ガス噴出用のノズルを構成
するゴム状弾性材製のノズル構成部材と、前記ノズル構
成部材を弾性変形させる弾性変形手段とを有しているこ
とを特徴とする通気ガス噴出装置、或いはノズル孔径が
互いに異なったノズルを複数個有するノズル構成部材と
、前記複数個のノズル孔のうちの所定のノズル径のノズ
ル孔を選択的に遮蔽する遮蔽手段とを有することを特徴
とする通気ガス噴出装置、或いは通気ガス噴出用のノズ
ルを構成するノズル構成部材と、前記ノズル孔を部分的
に遮蔽する遮蔽手段とを有することを特徴とする通気ガ
ス噴出装置によって達成される。Another object of the present invention is to configure a nozzle for ejecting aeration gas in an aeration gas ejection device for supplying aeration gas into a culture solution for aerated culture of biological cells. An aeration gas ejection device characterized by having a nozzle component made of a rubber-like elastic material and an elastic deformation means for elastically deforming the nozzle component, or a plurality of nozzles with different nozzle hole diameters. and a shielding means for selectively shielding a nozzle hole having a predetermined nozzle diameter among the plurality of nozzle holes, or a nozzle for jetting aeration gas. This is achieved by an aeration gas ejecting device characterized by having a nozzle component that constitutes the nozzle hole, and a shielding means that partially shields the nozzle hole.
上述の如き目的の残りの一つは、本発明によれば、培養
槽と、前記培養槽中に設けられた可変ノズル孔径型スパ
ージャと、前記培養槽の培養液中に於ける溶存ガスの濃
度を検出する溶存ガス濃度検出手段と、前記溶存ガス濃
度検出手段により検出される溶存ガス濃度に基いて前記
可変ノズル径型スパージャのノズル径を変化させる制御
装置とを有していることを特徴とする通気培養装置によ
って達成される。Another object of the present invention is to provide a culture tank, a variable nozzle diameter sparger provided in the culture tank, and a concentration of dissolved gas in the culture solution of the culture tank. and a control device that changes the nozzle diameter of the variable nozzle diameter sparger based on the dissolved gas concentration detected by the dissolved gas concentration detection means. This is achieved by using an aerated culture device.
本発明による方法或いは装置に適用され得る生物細胞は
特に限定されず、これは動物細胞、植物細胞、微生物細
胞であってよく、これらの細胞は細胞が単独状態であっ
ても集合状態であってもよい。細胞が集合状態とは、細
胞相互が付着した集塊や組織を指し、また他の材料、例
えばマイクロビーズ、ハニカム、繊維等に細胞を付着さ
せたもの、或いは細胞を包括固定化したものも含む。The biological cells that can be applied to the method or device according to the present invention are not particularly limited, and may be animal cells, plant cells, or microbial cells, and these cells may be in a single state or in an aggregated state. Good too. A state in which cells are aggregated refers to aggregates or tissues in which cells are attached to each other, and also includes cells attached to other materials such as microbeads, honeycombs, fibers, etc., or cells that are encircled and immobilized. .
本発明による通気培養方法或いは装置に用いられる培地
は、液体培地であれば特に限定されず、供試細胞或いは
培養条件等に応じて適宜に選択されればよい。例えば、
炭素源としては、低分子から高分子に亘るIJ!類、有
機酸、アルコール等が用いられ、窒素源としては、アミ
ノ酸、ペプチド、無機窒素源等が用いられる。その他、
細胞の種類、培養条件に応じ血清、アルブミン、ビタミ
ン類、無機塩類、有機pH¥!!衝剤、抗性物質、増殖
促進因子、接着因子、分化因子等の成分が用いられる。The medium used in the aerated culture method or apparatus according to the present invention is not particularly limited as long as it is a liquid medium, and may be appropriately selected depending on the test cells, culture conditions, etc. for example,
As a carbon source, IJ! As nitrogen sources, amino acids, peptides, inorganic nitrogen sources, etc. are used. others,
Depending on the cell type and culture conditions, serum, albumin, vitamins, inorganic salts, organic pH¥! ! Components such as buffering agents, antibiotics, growth-promoting factors, adhesion factors, and differentiation factors are used.
本発明による方法或いは装置にて適用される培養方法は
、細胞或いは培養を含む粒状物を液中に懸垂状態にて流
動させて培養する方式でも、細胞を固定して液のみを流
動させる方式であってもよい。即ち、本発明による方法
及び装置は、液中に通気して気泡と液とを接触させるこ
とにより細胞の生体反応やpH等の液性調部に必要なガ
ス成分を溶解させる方式の培養全般に用いることが可能
である。The culturing method applied to the method or device according to the present invention may be a method in which cells or particulate matter containing culture is allowed to flow in a suspended state in a liquid, or a method in which cells are fixed and only the liquid is allowed to flow. There may be. That is, the method and apparatus according to the present invention are suitable for general cultivation methods in which gas components necessary for biological reactions of cells and liquid regulation such as pH are dissolved by aerating the liquid and bringing bubbles into contact with the liquid. It is possible to use
通気する通気ガスは適宜選択使用されればよい。The ventilation gas to be vented may be selected and used as appropriate.
−船釣には、空気、酸素、炭酸ガスを単独又は空気、酸
素、炭酸ガス、窒素の何れかを混合して用いる。これら
のガスは培養期間中、ガス成分を固定しても変化させて
用いてもよい。これらの通気ガスは、通常、微生物フィ
ルタ濾過等により無菌処理したものが用いられる。-For boat fishing, use air, oxygen, and carbon dioxide alone or in a mixture of air, oxygen, carbon dioxide, and nitrogen. These gases may be used while the gas components are fixed or changed during the culture period. These ventilation gases are usually sterilized by microbial filter filtration or the like.
使用する培養槽は液中通気方式のものであればよく、特
に限定されない。例えば、ドラフトチューブ或いは整流
板を有するものであってよい。培養槽の形状も円筒に限
定されず、角状、板状であってもよい、また、培養液の
撹拌のために撹拌手段が付設された培養槽であってもよ
い。The culture tank used is not particularly limited as long as it is of a submerged aeration type. For example, it may have a draft tube or a current plate. The shape of the culture tank is not limited to a cylinder, but may be angular or plate-shaped, or may be a culture tank equipped with a stirring means for stirring the culture solution.
ゴム状弾性材製のノズル構成部材の弾性変形によりノズ
ル径を変化させる場合に於ては、これを弾性変形させる
ための外力はノズル構成部材の水平方向、例えば外側方
や中心部から、或いは垂直方向から、或いはこれらと成
る角度を有する方向から作用させてもよい。ノズル構成
部材を構成するゴム状弾性材は、目的とする培養条件に
適するよう、例えばスチーム殺菌を要する場合には耐熱
性を備え、長期間使用する場合には耐水性を有し、弾性
疲労に耐える材質のものが適宜選択されればよい。この
ノズル構成部材を構成するゴム状弾性材としては、例え
ば合成ブタジェンゴム、シリコンゴム等が適当である。When changing the nozzle diameter by elastically deforming a nozzle component made of a rubber-like elastic material, the external force for elastically deforming the nozzle component may be applied in the horizontal direction of the nozzle component, for example from the outside or the center, or vertically. It may be applied from a direction or from a direction having an angle thereof. The rubber-like elastic material that makes up the nozzle component is suitable for the desired culture conditions, such as heat resistance when steam sterilization is required, water resistance when used for a long period of time, and resistance to elastic fatigue. A durable material may be selected as appropriate. As the rubber-like elastic material constituting this nozzle component, for example, synthetic butadiene rubber, silicone rubber, etc. are suitable.
またゴム状弾性材製のノズル構成部材にその弾性変形の
ための外力付与は、ノズル構成部材の周りに形成された
圧力室に流体圧を供給することにより流体圧式に行われ
ても、或いは永久磁石と電磁石とを用いて電磁力により
行われてもよい。Furthermore, applying an external force to the nozzle component made of a rubber-like elastic material for elastic deformation may be performed by a fluid pressure method by supplying fluid pressure to a pressure chamber formed around the nozzle component, or by permanently applying an external force to the nozzle component. It may also be performed by electromagnetic force using magnets and electromagnets.
(作用)
上述の如く、本発明による生物組織の培養方法に於ては
、スパージャの如き通気ガス噴出手段のノズル径の変化
によって溶存ガス濃度が調節される。(Function) As described above, in the biological tissue culturing method according to the present invention, the dissolved gas concentration is adjusted by changing the nozzle diameter of the aeration gas ejecting means such as a sparger.
また本発明による通気ガス噴出装置に於ては、ノズルの
ノズル径が変化することにより、これより噴出される通
気ガスの泡径が一基のスパージャによって幅広い範囲に
亘って変化するようになる。Further, in the aeration gas ejection device according to the present invention, by changing the nozzle diameter of the nozzle, the bubble diameter of the aeration gas ejected from the nozzle can be changed over a wide range by a single sparger.
(実施例)
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明による生物細胞の通気培養装置の一つの
実施例を示している。第1図に於て、1は円筒状の培養
槽を、2は培養槽の底部に配置されたスパージャを、3
はドラフトチューブを、4は恒温水ジャケットを、5は
培養槽上部に設けられた消泡ネットを、7は溶存酸素セ
ンサを、8は液流速センサを各々示している。FIG. 1 shows one embodiment of the aerated culture apparatus for biological cells according to the present invention. In Figure 1, 1 is a cylindrical culture tank, 2 is a sparger placed at the bottom of the culture tank, and 3 is a sparger placed at the bottom of the culture tank.
4 indicates a draft tube, 4 indicates a constant temperature water jacket, 5 indicates an antifoaming net provided at the top of the culture tank, 7 indicates a dissolved oxygen sensor, and 8 indicates a liquid flow rate sensor.
培養槽1内には液体培地移送配管9によって液体培地貯
槽10より液体培地が供給され、培養槽1内の培養液は
培養液移送配管11によって培養液貯槽12へ送り出さ
れるようになっている。A liquid medium is supplied into the culture tank 1 from a liquid medium storage tank 10 via a liquid medium transfer pipe 9, and the culture solution in the culture tank 1 is sent to a culture solution storage tank 12 via a culture solution transfer pipe 11.
スパージャ2は第2図乃至第4図に示されている如く、
流体圧によりノズル孔径を変化する可変ノズル孔径型の
スパージャであり、これには、通気ガス移送配管13に
よって酸素ガスボンベ15の酸素ガスと炭酸ガスボンベ
16の炭酸ガスと炭酸ガスボンベ17の炭酸ガスとニア
コンプレッサ14の空気とが所定の混合比をもって通気
量調節装置18により、その通気量を調節されつつ供給
されるようになっており、またノズル孔径調節用流体圧
としてノズル孔径調節用流体圧供給配管19によってニ
アコンプレッサ14よりの空気圧がノズル孔径調節装置
20によりその流量を調節されつつ供給されるようにな
っている。The sparger 2, as shown in FIGS. 2 to 4,
This is a variable nozzle hole diameter type sparger that changes the nozzle hole diameter depending on the fluid pressure, and includes oxygen gas in an oxygen gas cylinder 15, carbon dioxide gas in a carbon dioxide gas cylinder 16, carbon dioxide gas in a carbon dioxide gas cylinder 17, and a near compressor. 14 is supplied at a predetermined mixing ratio while the ventilation amount is adjusted by the ventilation amount adjustment device 18, and the nozzle hole diameter adjustment fluid pressure supply piping 19 is used as the nozzle hole diameter adjustment fluid pressure. Accordingly, the air pressure from the near compressor 14 is supplied while its flow rate is adjusted by the nozzle hole diameter adjustment device 20.
尚、第2図に於て、21は各々ガスフィルタを示してい
る。In addition, in FIG. 2, 21 indicates a gas filter.
次に第2図乃至第4図を用いて本発明による通気ガス噴
出装置の一つの実施例について説明する。Next, one embodiment of the aeration gas jetting device according to the present invention will be described using FIGS. 2 to 4.
これらの図に於て、30はステンレン鋼の如き剛体によ
り形成されたほぼ円筒状のノズルケーシングを示してお
り、ノズルケーシング30内には円盤状のノズル構成部
材32が同心状に配置されている。ノズル構成部材32
は、その全体をシリコンゴムの如きゴム状弾性材により
構成され、上面に開口した複数個のノズル(散気用細孔
)34を有している。ノズル34の全ては、集合室35
を経て通気ガス取入口36に連通し、これより酸素含有
ガスの如き通気ガスを供給されるようになっている。In these figures, 30 indicates a substantially cylindrical nozzle casing made of a rigid body such as stainless steel, and a disk-shaped nozzle component 32 is arranged concentrically within the nozzle casing 30. . Nozzle component 32
is entirely made of a rubber-like elastic material such as silicone rubber, and has a plurality of nozzles (aeration pores) 34 that are open on the top surface. All of the nozzles 34 are located in the gathering chamber 35.
It communicates with an aeration gas intake port 36 through which a aeration gas such as an oxygen-containing gas is supplied.
ノズルケーシング30の内周部とノズル構成部材32の
外周部との間には円環状空間38が存在しており、円環
状空間38にはゴム状弾性部材により構成された袋体4
0により円環状の加圧室42が設けられている。加圧室
42は、ノズル孔径調節用空気圧出入口44に連通し、
これより空気圧を選択的に与えられるようになっている
。An annular space 38 exists between the inner periphery of the nozzle casing 30 and the outer periphery of the nozzle component 32, and a bag 4 made of a rubber-like elastic member is placed in the annular space 38.
0, an annular pressurizing chamber 42 is provided. The pressurizing chamber 42 communicates with an air pressure inlet/outlet 44 for adjusting the nozzle hole diameter,
This allows air pressure to be applied selectively.
袋体40は加圧室42に与えられる空気圧に応じて膨張
し、この膨張によりゴム状弾性材製のノズル構成部材3
2をその外周面より周方向に均一に縮径方向に加圧する
ようになっている。この縮径方向の加圧により、ノズル
構成部材32は縮径方向に収縮すべく弾性変形し、これ
に応じてノズル34のノズル孔径が減少するようになる
。The bag body 40 expands according to the air pressure applied to the pressurizing chamber 42, and due to this expansion, the nozzle component 3 made of a rubber-like elastic material
2 is pressurized uniformly in the circumferential direction from its outer circumferential surface in the direction of diameter reduction. Due to this pressure in the diameter reduction direction, the nozzle component 32 is elastically deformed to contract in the diameter reduction direction, and the nozzle hole diameter of the nozzle 34 decreases accordingly.
これとは反対に加圧室42の空気圧が低減することに応
じて袋体40が収縮し、これに応じてノズル構成部材3
2が自身の弾性力により復元膨張し、この膨張に応じて
ノズル34のノズル孔径が増大するようになる。On the contrary, the bag body 40 contracts as the air pressure in the pressurizing chamber 42 decreases, and the nozzle component 3
2 restores and expands due to its own elastic force, and the nozzle hole diameter of the nozzle 34 increases in accordance with this expansion.
従って、加圧室42に供給する空気圧が増減制御される
ことにより、ノズル33のノズル孔径が連続的に変化す
るようになる。Therefore, by increasing and decreasing the air pressure supplied to the pressurizing chamber 42, the nozzle hole diameter of the nozzle 33 changes continuously.
上述の如きスパージャのノズル34のノズル孔径の調節
は、第1図に示された実施例に於ける溶存酸素濃度セン
サ7により検出される培養槽l内の培養液に於ける溶存
酸素濃度に応じてこの溶存酸素濃度が設定域内になるよ
うに通気量制御に優先して行われる。The nozzle hole diameter of the sparger nozzle 34 as described above is adjusted according to the dissolved oxygen concentration in the culture solution in the culture tank l detected by the dissolved oxygen concentration sensor 7 in the embodiment shown in FIG. Priority is given to ventilation amount control so that the dissolved oxygen concentration of the lever is within the set range.
第5図は上述の如き溶存酸素濃度制御の制御プロセスの
一例を示している。第5図に示されたフローチャートに
於ては、溶存酸素濃度センサ7によって溶存酸素濃度の
検出が行われ、溶存酸素濃度が設定域内にあるか否かの
判別が行われる。溶存酸素濃度が設定域以外である時は
スパージャのノズル孔径調節制御が実施される。このノ
ズル孔径調節は、溶存酸素濃度が設定域より大きい時に
は加圧室42に供給する空気圧を低減してノズル孔径を
大きくすることが行われ、これに対し溶存酸素濃度が設
定域より小さい時には加圧室42に供給する空気圧を増
大してノズル孔径を小さくすることが行われる。FIG. 5 shows an example of the control process for controlling the dissolved oxygen concentration as described above. In the flowchart shown in FIG. 5, the dissolved oxygen concentration is detected by the dissolved oxygen concentration sensor 7, and it is determined whether the dissolved oxygen concentration is within a set range. When the dissolved oxygen concentration is outside the set range, sparger nozzle hole diameter adjustment control is performed. This nozzle hole diameter adjustment is performed by reducing the air pressure supplied to the pressurizing chamber 42 and increasing the nozzle hole diameter when the dissolved oxygen concentration is higher than the set range, whereas when the dissolved oxygen concentration is lower than the set range, the nozzle hole diameter is increased. The air pressure supplied to the pressure chamber 42 is increased to reduce the nozzle hole diameter.
そしてこの実施例に於ては、スパージャのノズル孔径調
節では溶存酸素濃度が設定域内に調節され得ない場合は
、二次制御手段としてスパージャより培養槽1内に供給
する通気ガスの通気量を調節することが行われる。In this embodiment, if the dissolved oxygen concentration cannot be adjusted within the set range by adjusting the nozzle hole diameter of the sparger, the amount of aeration gas supplied into the culture tank 1 from the sparger is adjusted as a secondary control means. What is done is done.
第6図はスパージャの各ノズル孔径に対する通気速度と
酸素供給速度との関係を示している。このグラフから、
通気速度が一定であってもノズル孔径の変化によって酸
素濃度供給速度がノズル孔径の変化幅に応じた変化幅を
もって変化し、これの調節可能域が広いことが理解され
よう。FIG. 6 shows the relationship between the ventilation rate and the oxygen supply rate for each nozzle hole diameter of the sparger. From this graph,
It will be understood that even if the ventilation rate is constant, the oxygen concentration supply rate changes depending on the change in the nozzle hole diameter, and the range in which this can be adjusted is wide.
上述の実施例に於ては、加圧室42はノズル構成部材3
2とは別体のゴム状弾性部材製の袋体40により構成さ
れているが、これは第7図に示されている如く、ノズル
構成部材32の外周部にこれと一体に形成されていても
よい。In the embodiment described above, the pressurizing chamber 42 is connected to the nozzle component 3.
The bag body 40 is made of a rubber-like elastic material and is separate from the nozzle component 32, but as shown in FIG. Good too.
ゴム状弾性部材製のノズル構成部材320弾性変形は、
流体圧に代えて電磁力により行われるように構成されて
いてもよく、この場合の実施例は第8図に示されている
。尚、第8図に於て、第2図乃至第4図に対応する部分
は第2図乃至第4図に付した符号と同一の符号により示
されている。The elastic deformation of the nozzle component 320 made of a rubber-like elastic material is as follows:
It may also be configured to use electromagnetic force instead of fluid pressure, and an embodiment in this case is shown in FIG. In FIG. 8, parts corresponding to FIGS. 2 through 4 are designated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 2 through 4.
かかる実施例に於ては、ノズル構成部材32の外周縁部
近傍に複数個の永久磁石46が埋設され、ノズルケーシ
ング30側には永久磁石46の各々に対向する位置に電
磁石48が固定配置されている。In this embodiment, a plurality of permanent magnets 46 are embedded near the outer peripheral edge of the nozzle component 32, and electromagnets 48 are fixedly arranged on the nozzle casing 30 side at positions facing each of the permanent magnets 46. ing.
この実施例に於ては、電磁石48の電磁力により永久磁
石46が磁気的に吸引或いは反発することによってノズ
ル構成部材32が拡径方向或いは縮径方向に弾性変形し
、この弾性変形に応じてノズル34のノズル孔径が変化
するようになる。In this embodiment, the permanent magnet 46 is magnetically attracted or repelled by the electromagnetic force of the electromagnet 48, so that the nozzle component 32 is elastically deformed in the direction of diameter expansion or contraction. The nozzle hole diameter of the nozzle 34 comes to change.
第9図は本発明による通気ガス噴出装置の他の一つの実
施例を示している。尚、第9図に於ても第2図乃至第4
図に対応する部分は第2図乃至第4図に付した符号と同
一の符号により示されている。かかる実施例に於ては、
ノズルケーシング30は逆円錐状のノズル構成部材受入
孔31を有し、ノズル構成部材32は、ゴム状弾性材に
よりノズル受入孔31に整合する逆円錐状に構成され、
受入孔31内に挿入されている。ノズル構成部材32の
下端部にはこれを軸線方向に引張するためのベローズ式
引張装置50が設けられており、この引張装置50の流
体圧出入口52にノズル径調節用空気圧が供給されるよ
うになっている。FIG. 9 shows another embodiment of the aeration gas blowing device according to the present invention. Furthermore, in Figure 9, Figures 2 to 4 are also shown.
Portions corresponding to the figures are designated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 2 to 4. In such embodiments,
The nozzle casing 30 has an inverted cone-shaped nozzle component receiving hole 31, and the nozzle component 32 is formed of a rubber-like elastic material into an inverted cone shape that aligns with the nozzle receiving hole 31.
It is inserted into the receiving hole 31. A bellows-type tensioning device 50 is provided at the lower end of the nozzle component 32 to tension it in the axial direction, and air pressure for nozzle diameter adjustment is supplied to a fluid pressure inlet/outlet 52 of this tensioning device 50. It has become.
この実施例に於ては、引張装置50に与えられる流体圧
によってノズル構成部材32が図にて下方に引張される
ことにより、ノズル構成部材32はノズルケーシング3
0のノズル受入孔31に案内されて縮径変形し、これに
よってノズル34のノズル孔径を減少する。これとは反
対に引張装置50に与えられる空気圧の低減によって引
張装置50が復元伸長することに伴いノズル構成部材3
2は、引張を低減或いは解除されて自身の弾性力により
復元拡径し、ノズル34のノズル孔径を増大するように
なる。In this embodiment, the nozzle component 32 is pulled downward from the nozzle casing 3 by the fluid pressure applied to the tension device 50.
The nozzle 34 is guided to the nozzle receiving hole 31 of No. 0 and undergoes diameter reduction deformation, thereby reducing the nozzle hole diameter of the nozzle 34. On the contrary, as the tensioning device 50 restores and expands due to the reduction in the air pressure applied to the tensioning device 50, the nozzle component 3
After the tension is reduced or released, the nozzle 2 returns to its original diameter and expands due to its own elastic force, increasing the nozzle hole diameter of the nozzle 34.
第10図は本発明による通気ガス噴出装置のもう一つの
実施例を示している。第10図に示された実施例に於て
は、円筒体の一部分を除去された如き形状をなすノズル
ケーシング60にノズル構成ドラム62がノズルケーシ
ング60に対し自身の中心軸線周りに回転可能に設けら
れている。ノズル構成ドラム62はそのドラム外周面の
全体に亘って複数個のノズル64を有しており、このノ
ズル64は一つの母線に沿って配列されたものに於ては
実質的に同一ノズル径になっているが、各母線に沿って
延在するノズル64の各々のノズル径は互いに異なって
おり、ノズル64はドラムの周方向に見て互いに異なっ
たノズル径を有している。ノズル64は、ノズルケーシ
ング60の開口部61より外部に露呈しているもののみ
開口状態を保ち、ノズルケーシング60内に位置するノ
ズル64はノズルケーシング60の周壁面によって遮蔽
されて実質的なガス噴出作用を行わないようになってい
る。ノズル構成ドラム62は通気ガス取入口を兼ねた中
空軸66によってノズルケーシング60より回転可能に
支持され、この中空軸66の外周部には歯車68が取付
けられている。歯車68は、電動機70の駆動歯車72
と噛合し、電動機70によって回転駆動されるようにな
っている。FIG. 10 shows another embodiment of the aeration gas blowing device according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 10, a nozzle component drum 62 is provided in a nozzle casing 60 having a shape as if a part of a cylindrical body has been removed, and is rotatable about its own central axis with respect to the nozzle casing 60. It is being The nozzle-constituting drum 62 has a plurality of nozzles 64 over the entire outer peripheral surface of the drum, and the nozzles 64 have substantially the same nozzle diameter when arranged along one generatrix. However, the nozzles 64 extending along each generatrix have different nozzle diameters, and the nozzles 64 have different nozzle diameters when viewed in the circumferential direction of the drum. Only the nozzle 64 that is exposed to the outside from the opening 61 of the nozzle casing 60 remains open, and the nozzle 64 located inside the nozzle casing 60 is shielded by the peripheral wall surface of the nozzle casing 60 and substantially ejects gas. It is designed to have no effect. The nozzle component drum 62 is rotatably supported by the nozzle casing 60 by a hollow shaft 66 that also serves as an aeration gas intake port, and a gear 68 is attached to the outer circumference of the hollow shaft 66. The gear 68 is a drive gear 72 of the electric motor 70.
, and is rotationally driven by the electric motor 70.
ノズル構成ドラム62が電動機70により回転駆動され
、これがノズルケーシング60の開口部61より外部に
露呈する部分がその周方向に変化することにより、外部
に露呈するノズル64が変化し、これによってガス噴出
に有効なノズル64が切換わり、実際に通気ガスの噴出
を行うノズル64のノズル孔径が変化するようになる。The nozzle component drum 62 is rotationally driven by the electric motor 70, and the portion exposed to the outside from the opening 61 of the nozzle casing 60 changes in the circumferential direction, thereby changing the nozzle 64 exposed to the outside, thereby causing gas to be ejected. The effective nozzle 64 is switched, and the nozzle hole diameter of the nozzle 64 that actually blows out the ventilation gas changes.
また第11図は本発明による通気ガス噴出装置の他の一
つの実施例を示している。この実施例に於ては、ノズル
構成部材80に比較的大きい径のノズル孔82が複数個
設けられ、シャツタ板84に設けられたシャッタ孔86
とノズル孔82との整合度合によりノズル孔82が部分
的に遮蔽され、これによって有効ノズル孔径が変化する
ようになっている。Further, FIG. 11 shows another embodiment of the aeration gas blowing device according to the present invention. In this embodiment, a plurality of nozzle holes 82 having a relatively large diameter are provided in a nozzle component 80, and a shutter hole 86 provided in a shutter plate 84 is provided with a plurality of nozzle holes 82 having a relatively large diameter.
Depending on the degree of alignment between the nozzle hole 82 and the nozzle hole 82, the nozzle hole 82 is partially blocked, thereby changing the effective nozzle hole diameter.
この場合、ノズル孔82は、シャツタ板84の移動方向
に対し同一幅を有していても、その幅が変化していても
よく、この形状によってシャツタ板84の移動による有
効ノズル径の変化特性が任意に定められる。孔の形状は
円形に限定されず楕円形、三角形、四角形、多角形、帯
状等適宜選択される。In this case, the nozzle hole 82 may have the same width in the direction of movement of the shirt flap plate 84 or may have a different width, and depending on this shape, the effective nozzle diameter changes due to the movement of the shirt flap plate 84. is determined arbitrarily. The shape of the hole is not limited to circular, but may be appropriately selected from elliptical, triangular, quadrangular, polygonal, band-like, etc.
実mユ
第2図乃至第4図に示されている如きスパージャを第1
図に示されている如き培養装置に組込んで動物細胞の懸
濁培養を行った。First, use a sparger as shown in Figures 2 to 4.
Suspension culture of animal cells was carried out using a culture apparatus as shown in the figure.
培養槽としては、槽内径が120IIII11で、内部
に直径75IllIl、長さ480s+sのドラフトチ
ューブを有し、張込み液量が5リツトルの円筒形のもの
を用い、槽内液位深さを600mmとし、槽内温度は恒
温水ジャケットにより37°Cに調節した。The culture tank used was a cylindrical one with an inner diameter of 120III11, a draft tube with a diameter of 75IllIl and a length of 480s+s, and a 5 liter volume of liquid, and the depth of the liquid level in the tank was 600mm. The temperature inside the tank was adjusted to 37°C using a constant temperature water jacket.
供試細胞はラット肝癌細胞株J T C−1(Japa
nTissue Cu1ture Nol 、日本組織
培養学会保存)を用いた。種培養はイーグルMEM培地
を用い、偏平フラスコにて培養後、ローラボトルで培養
した。これの培養温度は37°Cで行った。この培養液
を遠心分離して細胞を回収して接種用細胞とした。The test cells were rat liver cancer cell line JTC-1 (Japa
nTissue Culture Nol (preserved by the Japanese Society of Tissue Culture) was used. Eagle's MEM medium was used for seed culture, and the culture was carried out in a flat flask and then in a roller bottle. The culture temperature was 37°C. This culture solution was centrifuged to collect cells and used as cells for inoculation.
培養槽内にイーグルMEM培地を5リツトル導入後、細
胞濃度がI X 10 hcells /mlとなる様
に上記接種細胞を接種し、36〜38℃、pH68〜7
.2でlO日間培養した。°通気ガスは酸素及び炭酸ガ
スを窒化したものを用いた。この通気ガスの組成は酸素
30%、炭酸ガス5%、窒素65%である。溶存酸素濃
度の設定値(設定域)は2.0±O,lppmとした。After introducing 5 liters of Eagle's MEM medium into the culture tank, inoculate the above-mentioned inoculated cells so that the cell concentration becomes I x 10 hcells/ml, and incubate at 36-38°C, pH 68-7.
.. 2 for 10 days. °The ventilation gas used was nitrided oxygen and carbon dioxide gas. The composition of this ventilation gas is 30% oxygen, 5% carbon dioxide, and 65% nitrogen. The set value (setting range) of the dissolved oxygen concentration was 2.0±O, lppm.
培養後2日目、6日目、100日目各々の結果を第1表
、第2表、第3表に示した。The results on the 2nd, 6th, and 100th days after culture are shown in Tables 1, 2, and 3, respectively.
第5図に示されている如きフローチャートに従って溶存
酸素濃度に応じてノズル孔のノズル孔径を通気量に優先
させて制御することにより、溶存酸素濃度は常時設定値
以内に保たれ、液流速も細胞の沈積や損傷の起こらない
好適域内に保たれ、これによって高い細胞濃度で且つ高
い生存率に達した。By controlling the nozzle diameter of the nozzle hole according to the dissolved oxygen concentration by giving priority to the ventilation amount according to the flowchart shown in Figure 5, the dissolved oxygen concentration is always maintained within the set value, and the liquid flow rate is also controlled. The cells were kept within a suitable range without deposition or damage, thereby achieving high cell concentrations and high survival rates.
一方、同仕様装置により同一バッチの種細胞を用いてス
パージャのノズル孔径を固定して通気量のみの変化によ
り溶存酸素濃度を制御した比較例1.2の結果を第1表
乃至第3表に付記した。On the other hand, Tables 1 to 3 show the results of Comparative Example 1.2, in which the same specification equipment was used, the same batch of seed cells was used, the sparger nozzle hole diameter was fixed, and the dissolved oxygen concentration was controlled by changing only the aeration rate. Added.
実施例1と比較例1とに於ては、既に2日目及び6日目
で細胞濃度がI X 106cells /mlに達し
ている。比較例1に於ては、酸素の溶解が1×10 b
cells 7m1以上の細胞濃度に於ける溶存酸素の
消費に追い付かなくなり、ノズル径が大きいと、酸素濃
度が高くなる10日目では通気量を増大しても酸素供給
が不足し、また液流速が細胞の破損が起きる範囲に入る
ため実施例1に比して効果的な培養ができなくなった。In Example 1 and Comparative Example 1, the cell concentration already reached I x 106 cells/ml on the second and sixth days. In Comparative Example 1, the dissolution of oxygen was 1×10 b
cells If the nozzle diameter is large, oxygen supply will be insufficient even if the aeration rate is increased, and the liquid flow rate will be too low to keep up with the consumption of dissolved oxygen at a cell concentration of 7ml or more. Since this was within the range where damage would occur, it was no longer possible to culture effectively compared to Example 1.
一方、ノズル孔径を小さく固定した比較例2に於ては、
通気量を操作可能な下限値にしても培養初期(2日目)
にて細胞濃度が低い時点では溶存酸素が設定値である好
適値を外れること及び低通気量のため細胞が槽底部に沈
積し、細胞の死を招いた。On the other hand, in Comparative Example 2 in which the nozzle hole diameter was fixed small,
In the early stage of culture (2nd day) even if the aeration rate is set to the lower limit that can be operated.
When the cell concentration was low, the dissolved oxygen deviated from the set preferred value and the aeration rate was low, causing the cells to settle at the bottom of the tank, leading to cell death.
この結果より明らかな如く、本発明による如くノズル孔
径調節が通気量調節に優先して行われれば、従来のノズ
ル孔径固定式のものに比して優れた培養が行われること
が理解されよう。As is clear from these results, it will be understood that if the nozzle hole diameter adjustment is performed prior to the aeration rate adjustment as in the present invention, superior culture can be performed compared to the conventional nozzle hole diameter fixed type.
第1表
〈培養開始後2日目での状況〉
第3表
く培養開始後10日目での状況〉
〔発明の効果〕
以上の説明から理解されるように、本発明による生物組
織の培養方法に於ては、スパージャの如き通気ガス噴出
手段のノズル孔径の変化によって溶存ガス濃度が調節さ
れるから、通気量変化によりこれが行われる場合に比し
て細胞の破壊を招くことなく、且つ液の混合流動に適し
た狭い通気速度域でも培養時に必要な広い範囲のガス溶
解速度に対応でき、広い領域範囲に亘って良好な通気培
養が行われるようになる。Table 1: Conditions on the 2nd day after the start of culture Table 3: Conditions on the 10th day after the start of culture In this method, the dissolved gas concentration is adjusted by changing the nozzle hole diameter of the aeration gas ejecting means such as a sparger, so that cell destruction is not caused and the liquid is Even a narrow aeration rate range suitable for mixed flow can accommodate a wide range of gas dissolution rates required during culture, allowing good aeration culture to be carried out over a wide area.
また本発明による通気ガス噴出装置に於ては、ノズルの
ノズル孔径が変化することにより、これより噴出される
通気ガスの泡径が一基のスパージャによって幅広い範囲
に亘って変化するようになり、培養槽内に於ける設置の
問題を生じることがない。Further, in the aeration gas ejection device according to the present invention, by changing the nozzle hole diameter of the nozzle, the bubble diameter of the aeration gas ejected from this can be changed over a wide range by one sparger, There are no installation problems in the culture tank.
第1図は本発明による生物細胞の通気培養装置の一つの
実施例を示す概略構成図、第2図は本発明による通気ガ
ス噴出装置の一つの実施例を示す斜視図、第3図は第2
図に示された通気ガス噴出装置の縦断面図、第4図は第
3図の平面図、第5図は本発明による通気ガス噴出装置
が用いられて行われる溶存酸素濃度制御要領を示すフロ
ーチャート、第6図はスパージャのノズル径の変化に伴
う通気速度と酸素供給速度との関係に於て酸素供給速度
を調節できる領域を示すグラフ、第7図は本発明による
通気ガス噴出装置の他の実施例を示す縦断面図、第8図
乃至第11図は各々本発明による通気ガス噴出装置の他
の実施例を示す斜視図、第12図はノズル孔径が変化し
ないスパージャが用いられた場合の通気速度と酸素供給
速度との関係に於て酸素供給速度をtP4 fiffで
きる領域を示すグラフ、第13図はノズル孔径が互いに
異なるスパージャが二基設けられた場合に於ける通気速
度と酸素供給速度との関係に於て酸素供給速度を調節で
きる領域を示すグラフである。
1・・・培養槽 2・・・スパージャ19・・・
エアーコンプレッサ
20・・・ノズル径調節装置
0
2
4
2
8
2
4
2
6
・・・ノズルケーシング
・・・ノズル構成部材
・・・ノズル 40・・・袋体
・・・加圧室 46・・・永久磁石・・・電磁石
60・・・ノズルケーシング・・・ノズル構成ドラ
ム
・・・ノズル 80・・・ノズル構成部材・・・ノ
ズル 84・・・シャツタ板・・・シャッタ孔
第2図
34
第5図
第6図
通気速度
第7図
第8図
第9図
第13図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the aeration culture device for biological cells according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of the aeration gas blowing device according to the present invention, and FIG. 2
FIG. 4 is a plan view of FIG. 3, and FIG. 5 is a flowchart showing the method for controlling dissolved oxygen concentration using the aeration gas ejection device according to the present invention. , FIG. 6 is a graph showing the range in which the oxygen supply rate can be adjusted in the relationship between the aeration rate and the oxygen supply rate as the sparger nozzle diameter changes, and FIG. 7 is a graph showing another aeration gas blowing device according to the present invention. 8 to 11 are perspective views showing other embodiments of the aeration gas blowing device according to the present invention, and FIG. 12 shows a case where a sparger whose nozzle hole diameter does not change is used. A graph showing the region where the oxygen supply rate can be tP4fiff in the relationship between the ventilation rate and the oxygen supply rate. Figure 13 shows the ventilation rate and oxygen supply rate when two spargers with different nozzle hole diameters are installed. 2 is a graph showing a region in which the oxygen supply rate can be adjusted in relation to . 1...Culture tank 2...Sparger 19...
Air compressor 20... Nozzle diameter adjustment device 0 2 4 2 8 2 4 2 6... Nozzle casing... Nozzle component... Nozzle 40... Bag body... Pressurizing chamber 46... Permanent magnet...Electromagnet
60... Nozzle casing... Nozzle constituent drum... Nozzle 80... Nozzle constituent member... Nozzle 84... Shutter plate... Shutter hole Fig. 2 34 Fig. 5 Fig. 6 Ventilation speed Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 13
Claims (10)
培養を行う通気培養方法に於て、培養液中に通気ガスを
供給する通気ガス噴出手段のノズルの孔径を変化させる
ことにより培養液中に於ける通気ガスの泡径を変化させ
て通気ガスの培養液に対する溶解度を調節することを特
徴とする生物細胞の通気培養方法。(1) In the aeration culture method in which biological cells are cultured by aerating a predetermined aeration gas into the culture solution, by changing the hole diameter of the nozzle of the aeration gas blowing means that supplies the aeration gas into the culture solution. 1. A method for aeration culturing biological cells, which comprises adjusting the solubility of the aeration gas in the culture solution by changing the bubble diameter of the aeration gas in the culture solution.
、通気ガス噴出手段のノズル孔径の調節は通気ガスの通
気量及びガス組成の調節に優先して行うことを特徴とす
る通気培養方法。(2) In the aerated culture method for biological cells according to claim 1, the aeration is characterized in that the adjustment of the nozzle hole diameter of the aeration gas jetting means is performed with priority over the adjustment of the aeration amount and gas composition of the aeration gas. Culture method.
に於て、生物細胞が動物細胞であり、通気ガスが酸素含
有ガスと炭酸ガスの何れか或いは組合せであることを特
徴とする通気培養方法。(3) The aerated culture method for biological cells according to claim 1 or 2, wherein the biological cells are animal cells, and the aeration gas is one or a combination of oxygen-containing gas and carbon dioxide gas. Aeration culture method.
培養方法に於て、ゴム状弾性材により構成されたノズル
構成部材の弾性変形によりノズル孔径を変化させ、これ
より噴出する通気ガスの泡径を調節することを特徴とす
る通気培養方法。(4) In the aerated culture method for biological cells according to any one of claims 1 to 3, the nozzle hole diameter is changed by elastic deformation of a nozzle component made of a rubber-like elastic material, and the aeration is ejected from the nozzle hole diameter. An aerated culture method characterized by adjusting the gas bubble diameter.
培養方法に於て、径の異なる複数の孔を集合したノズル
に於いて一部のノズル孔を選択的に遮蔽することにより
通気ガス噴出のために有効なノズル径を変化させ、これ
より噴出する通気ガスの泡径を調節することを特徴とす
る通気培養方法。(5) In the aerated culture method for biological cells according to any one of claims 1 to 3, by selectively shielding some nozzle holes in a nozzle having a plurality of holes having different diameters. An aeration culture method characterized by changing the effective nozzle diameter for ejecting aeration gas and adjusting the bubble diameter of the aeration gas ejected from the nozzle diameter.
培養方法に於て、通気ガス噴出用のノズルの各孔の孔径
を部分的に遮蔽することによりこれの有効ノズル径を変
化させ、これより噴出する通気ガスの泡径を調節するこ
とを特徴とする通気培養方法。(6) In the aerated culture method for biological cells according to any one of claims 1 to 3, the effective nozzle diameter of the nozzle for ejecting aeration gas is changed by partially blocking the diameter of each hole of the nozzle. An aeration culture method characterized by adjusting the bubble diameter of the aeration gas ejected from the aeration gas.
を供給する通気ガス噴出装置に於て、通気ガス噴出用の
ノズルを構成するゴム状弾性材製のノズル構成部材と、
前記ノズル構成部材を弾性変形させる弾性変形手段とを
有していることを特徴とする通気ガス噴出装置。(7) A nozzle component made of a rubber-like elastic material that constitutes a nozzle for ejecting aeration gas in an aeration gas jetting device that supplies aeration gas into a culture solution for aerated culture of biological cells;
An aeration gas ejection device comprising: elastic deformation means for elastically deforming the nozzle component.
を供給する通気ガス噴出装置に於て、ノズル孔径が互い
に異なった孔集合部分を複数個有するノズル構成部材と
、前記複数個の孔集合部分のうちの所定のノズル径の孔
集合部分を選択的に遮蔽する遮蔽手段とを有することを
特徴とする通気ガス噴出装置。(8) In an aeration gas blowing device for supplying aeration gas into a culture solution for aeration culture of biological cells, a nozzle component having a plurality of hole collection portions with different nozzle hole diameters, and 1. A ventilation gas ejecting device comprising a shielding means for selectively shielding a hole gathering portion having a predetermined nozzle diameter among the hole gathering portions.
を供給する通気ガス噴出装置に於て、通気ガス噴出用の
ノズルを構成するノズル構成部材と、前記ノズル孔を部
分的に遮蔽する遮蔽手段とを有することを特徴とする通
気ガス噴出装置。(9) In an aeration gas blowout device that supplies aeration gas into a culture solution for aerated culture of biological cells, a nozzle component that constitutes a nozzle for ejecting aeration gas and the nozzle hole are partially shielded. 1. A ventilation gas ejection device characterized by having a shielding means for.
ル径型スパージャと、前記培養槽の培養液中に於ける溶
存ガスの濃度を検出する溶存ガス濃度検出手段と、前記
溶存ガス濃度検出手段により検出される溶存ガス濃度に
基いて前記可変ノズル孔径型スパージャのノズル孔径を
変化させる制御装置とを有していることを特徴とする通
気培養装置。(10) A culture tank, a variable nozzle diameter sparger provided in the culture tank, a dissolved gas concentration detection means for detecting the concentration of dissolved gas in the culture solution of the culture tank, and the dissolved gas concentration An aerated culture apparatus comprising: a control device that changes the nozzle hole diameter of the variable nozzle hole diameter sparger based on the dissolved gas concentration detected by the detection means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1332968A JPH0773492B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Aeration culture method of biological cells, aeration gas ejection device and aeration culture device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1332968A JPH0773492B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Aeration culture method of biological cells, aeration gas ejection device and aeration culture device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03195488A true JPH03195488A (en) | 1991-08-27 |
JPH0773492B2 JPH0773492B2 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=18260833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1332968A Expired - Lifetime JPH0773492B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Aeration culture method of biological cells, aeration gas ejection device and aeration culture device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0773492B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111484937A (en) * | 2020-05-26 | 2020-08-04 | 上海艾众生物科技有限公司 | Culture medium external circulation updating device for bioreactor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6486867A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Hitachi Ltd | Apparatus for aerobic cultivation of microorganism and method for control thereof |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1332968A patent/JPH0773492B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6486867A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Hitachi Ltd | Apparatus for aerobic cultivation of microorganism and method for control thereof |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111484937A (en) * | 2020-05-26 | 2020-08-04 | 上海艾众生物科技有限公司 | Culture medium external circulation updating device for bioreactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0773492B2 (en) | 1995-08-09 |
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