JPH0324073Y2

JPH0324073Y2 -

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Publication number: JPH0324073Y2
Application number: JP4877286U
Authority: JP
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1991-05-24
Also published as: JPS62160899U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は細胞培養装置、特に、多孔質膜を介し
て気体を供給しつつ発泡体層および培養槽にて細
胞を培養する細胞培養装置に関する。

（従来の技術）細胞培養装置には、攪拌槽型培養装置やエアー
リフト型培養装置がる。これら従来の培養装置に
おいては、微生物細胞などの培養に必要な気体
は、通気管に設けられた吹き出し口から培養槽内
に供給される。しかし、このような方法では、気
体が比較的大きな塊のまま培養槽内に供給される
ため、培養液中への気体の分散が悪く、従つて培
養液へ溶解しにくい。分散を向上させるために、
吹き出し口の口径を小さくしたり吹き出し口の数
を増やすことが行われているが、必ずしも充分な
分散効率は得られない。特に、攪拌槽型培養装置
では、塊状の気体が攪拌翼に付着して、攪拌振動
をひきおこすおそれもある。

このような欠点を解決するために、攪拌槽型培
養装置では、微生物や植物組織の培養に要する通
常の攪拌動力以上の攪拌動力をかけて、塊状の気
体を細胞化しつ培養液中に均一に分散させること
が試みられている。それにより、気体の分散効率
は向上するものの、多大なエネルギーを要するう
えに、攪拌によるせん断応力により、培養細胞が
破損され、かえつて、培養効率が低下する。この
ような高い攪拌動力を植物細胞や動物細胞の液体
培養に適用すれば、細胞が大きいためにせん断応
力の作用を受けやすく、培養効率の低下が著し
い。エアーリフト型培養装置では、攪拌を要しな
いが気体分散効率を上げるためには、加圧気体を
多量に供給しなければならず、そのために、多大
なエネルギーを要するうえに、同じく培養物組織
を破壊してしまうおそれがある。

（考案が解決しようとする問題点）本考案は上記従来の問題点を解決するものであ
り、その目的とするところは、多大なエネルギー
を要することなく、培養液に効果的に気体を分散
させうる細胞培養装置を提供することにある。本
考案の他の目的は、培養組織を破壊することなく
効果的に気体を培養液に供給しうる細胞培養装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本考案の細胞培養装置は、１供給気体に接触す
る多孔質膜と、２該多孔質膜を支持しかつ培養液
に接触する発泡体層と、を有し、そのことにより
上記目的が達成される。

多孔質膜は、そこを通過する供給気体を超微粒
子状にする機能を有し、例えば、ポリイミド膜、
ポリプロピレン膜、ポリスルホン膜、ポリテトラ
フルオロエチレン膜、シリコーン膜がある。特
に、ポリテトラフルオロエチレン膜などのフッ素
系樹脂膜は、耐熱性に優れているため、滅菌時に
も変形や軟化がなく、好ましい。多孔質膜の孔径
は膜の材質によつて異なり、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン膜では、10μm以下、好ましく
は0.01〜1μmである。

供給気体は培養されるべき細胞の種類により異
なり、例えば、酸素、空気、メタンがある。好気
性培養では、酸素、空気が用いられる。メタン資
化性菌（Pseudomonas methanica）のような炭
素源を要する培養では、メタンが供給される。

上記多孔質膜に接して培養装置内に配置される
発泡体層は、培養されるべき細胞、例えば微生物
細胞を担持する機能を有する、この発泡体層は気
体の保持力が良好なため、多孔質膜を通過した超
微粒子状の気体の一部はこの発泡体層に保持され
る。微生物細胞などの細胞がこの発泡体層に保持
された気体を摂取する。発泡体層は、例えば、ポ
リビニルアルコール発泡体やポリウレタン発泡体
などの合成樹脂発砲体で構成される。特に、ポリ
オキシエチレン構造を有するポリウレタンの発砲
体は、優れた親水性と水保持力とを有するため好
適に利用される。

このようなポリウレタンはポリオキシエチレン
構造を有するポリオールとポリイソシアネートと
を反応されて得られる。ポリオキシエチレン構造
を有するポリオールとしては、例えば、ポリエチ
レングリコール；ポリエチレングリコールとポリ
プロピレングリコールとの混合物；酸化エチレン
と酸化プロピレンとの共重合体であるポリエチレ
ングリコール−ポリプロピレングリコールなどが
挙げられる。塩基性ポリオールも使用可能であ
る。ここでいう塩基性ポリオールとは、エチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、メチルアミ
ン、ブチルアミン、ピペラジン、エタノールアミ
ン、プロパノールアミン、Ｎ−メチルジエタノー
ルアミンなどのアミン類に酸化エチレンをポリオ
キシエチレン状に付加させて得られる。上記ポリ
オキシエチレン構造を有するポリオールとして
は、分子量約400〜1000のポリエチレングリコー
ルが好適に用いられる。ポリプロピレン成分がポ
リエチレングリコールに添加されるときには、そ
の含量が約80重量部を下まわることが好ましい。
過剰であると得られる発泡体の親水性が低下す
る。

上記ポリイソシアネートとしては、例えば、芳
香族系、脂肪族系、ポリエーテル系など種々のポ
リイソシアネートが用いられる。例えば、トリレ
ンジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシ
アネート、ジフエニルジイソシアネート、ナフタ
レンジイソシアネート、キシレンジイソシアネー
ト、ブタンジイソシアネート、トリフエニルメタ
ン−４・4′・４”−トリイソシアネートなどが挙
げられる。

ポリオキシエチレン構造をもたないポリオール
も単独で、あるいは上記ポリオキシエチレン構造
を有するポリオールと混合して用いられうる。こ
のようなポリオールとしては、例えば、グリセリ
ン、トリメチロールメタン、トリメチロールプロ
パン、１・２・６−ヘキサントリオール、ペンタ
エリスリトール、ソルビトール、サツカロース、
α−メチルグルコシドが挙げられる。ポリオール
として、セルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロースなどの天然高分
子やその誘導体も利用されうる。

ポリオールとポリイソシアネートとの反応時
に、反応系にコラーゲン、アルブミン、ゼラチン
などのペプタイドを共存させると、分子内にペプ
タイドマトリツクスが形成されたポリウレタンが
得られる。ペプタイドは生物親和性物質であるの
で分子内にペプタイドマトリツクスが形成された
ポリウレタンの発泡体を用いると微生物との親和
性が高くなり、微生物の増殖がより速やかにな
る。

発泡体としては、半連続発泡体、連続発泡体の
いずれもが利用されうる。培養液と空気とが接触
する気液面が広いほどよいため連続発泡体を用い
ることが好ましい。

（実施例）以下に本考案を実施例について述べる。

本考案の細胞培養装置は、例えば、図に示すよ
うに、供給気体に接触する多孔質膜１と、多孔質
膜１を支持しかつ培養槽３内の培養液と接触する
発泡体層２とを有する。供給気体は、気体送入口
40付き通気管４を通して、多孔質膜１の片面に供
給される。多孔質膜１は、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン膜でなり、供給気体を超微粒子状
態で発泡体層２に供給する、発泡体層２は多孔質
膜１の他方の片面に接している。多孔質膜１は、
通常、発砲体層２に接着剤もしくは適当な固定手
段により固定して配置される。通気管４を0.1〜
0.2atm加圧することにより、多孔質膜１から発
泡体層２への気体の供給が促進されうる。発泡体
層２は、例えば、ポリウレタン発泡体でなり、培
養液中の培養細胞を一部担持している。発泡体層
２に供給された気体の一部をこの細胞が摂取す
る。気体の他の一部は培養液中へ溶解し残りは発
泡体層２に残留保持される。

培養槽３内には、さらに、攪拌羽根５が設けら
れている。攪拌羽根５により、培養槽３内の培養
液の攪拌がなされる。しかし、気体の分散のため
の攪拌は必要としないため、攪拌羽根５は培養液
の濃度勾配を出来るだけ小さくするために用いら
れるにすぎず、その回転数は低く抑えられてい
る。攪拌羽根５を構成する翼５０の形状・構造は
格別ではなく、培養槽３内の培養液を均一に攪拌
しうるものであればよい。翼５０は、例えば培養
槽３の下方部と中央部において回転軸５１のまわ
りに複数枚配置されている。培養槽３には、必要
に応じて、pHセンサー６、温度センサー７、DO
センサー８などが設けられている。

この装置は、微生物、植物、動物などの培養に
適用可能である。特に、ペレツト増殖（微生物の
菌糸同士が培養中にからまり、粒状の細胞のかた
まりを形成して増殖する）やパルピー増殖（微生
物細胞が培養液中に均一に分布した狂態で増殖す
る）の形態をとるカビや放線菌の培養に有用であ
る。また、発泡体層２を構成する発泡体を培養液
中に分散させることにより、培養効率がさらに上
昇する。

（考案の効果）本考案の細胞培養装置は、このように、供給気
体を保持する発泡体層と、この発泡体層に超微粒
子状の気体を供給する多孔質膜とを備えているた
め、気体が超微粒子状で培養液中へ分散し溶解し
うる。このように、本考案の装置は、従来の培養
装置におけるような攪拌動力や圧力気体を必要と
しないため、多大のエネルギーを要しないうえ
に、培養細胞の組織を破損するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案の細胞培養装置の一実施例を示す
断面正面図である。１……多孔質膜、２……発砲体層、３……培養
槽、４……通気管、５……攪拌羽根、６……pH
センサー、７……温度センサー、８……DOセン
サー、４０……気体送入口、５０……翼、５１…
…回転軸。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１ (1) 供給気体に接触する多孔質膜と、 (2) 該多孔質膜を支持しかつ培養液に接触する
発泡体層と、を有する細胞培養装置。２前記多孔質膜が、ポリイミド膜、ポリプロピ
レン膜、ポリスルホン膜およびポリテトラフル
オロエチレン膜のうちの少なくとも一種である
実用新案登録請求の範囲第１項に記載の細胞培
養装置。３前記発泡体層が、ポリビニルアルコール発泡
体およびポリウレタン発泡体のうちの少なくと
も一種でなる実用新案登録請求の範囲第１項に
記載の細胞培養装置。４前記供給気体が、酸素、空気およびメタンの
うちの少なくとも一種である実用新案登録請求
の範囲第１項に記載の細胞培養装置。５前記多孔質膜の平均孔径が10μm以下の範囲
である実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
細胞培養装置。６前記発泡体層の平均細孔径が10μm〜10mmの
範囲である実用新案登録請求の範囲第１項に記
載の細胞培養装置。