JPH04356184A - 培養カラム - Google Patents

培養カラム

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JPH04356184A
JPH04356184A JP12814791A JP12814791A JPH04356184A JP H04356184 A JPH04356184 A JP H04356184A JP 12814791 A JP12814791 A JP 12814791A JP 12814791 A JP12814791 A JP 12814791A JP H04356184 A JPH04356184 A JP H04356184A
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JP
Japan
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column
culture
liquid
hollow fiber
outer shell
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JP12814791A
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English (en)
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Masahiro Hashimoto
正弘 橋本
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Espec Corp
Original Assignee
Tabai Espec Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微生物、動物細胞等を培
養するために用いるホローファイバカラム、マトリック
ス型セラミックカラム、多層不織布カラム等の培養カラ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】微生物、動物細胞等の培養に用いる培養
カラムは、ホローファイバカラムを例にとると、例えば
図5に示すように、カラム外殻1内に半透膜や濾過膜等
でできた通液性のホローファイバ(中空糸)2を多数本
配置したものである。外殻1内のホローファイバ外空間
に培養液を収容するとともに、そこに培養対象物を配置
する一方、カラムの入口11及び出口12を培養液循環
路3に接続し、該循環路に設けた培養液タンク4中の液
をガス交換器5にて酸素及び二酸化炭素等必要なガス成
分を含ませつつポンプ6にてファイバ2に潅流させる。 培養対象物への新鮮培養液の供給及びホローファイバ外
空間の老廃物の除去は、ホローファイバ2中の培養液の
流れにより生じる圧力差及び濃度勾配による物質拡散に
よるホローファイバ内外の液交換によって行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ホローファイバカラムの場合、カラムの液入口11及び
出口12の断面積がカラム断面積に対し小さいため、外
殻1内の各ホローファイバ2に流れる培養液の量にばら
つきが生じ、各培養対象物に供給される培養液が不均一
となる。
【0004】また、既述のとおりホローファイバ内外の
液交換がファイバ内の液流により生じる圧力差と物質拡
散によるため、液交換率が悪い。以上の結果、ホローフ
ァイバカラムを大型化すると、培養対象物の生育が悪化
するという問題があった。また、ホローファイバカラム
に限らず、培養カラムにおいてカラム内に均等に培養液
を行き渡らせることは、培養対象物の良好な生育を促す
ために重要なことである。
【0005】そこで本発明は、培養カラム内に流れる培
養液の量を各部で均一にするとともに、例えばホローフ
ァイバカラムにあっては、ホローファイバ内外の培養液
の交換効率を高め、大型化しても培養対象物の成育を良
好にしようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、次の培養カラムを提供する。■  少なく
とも一方の端部にカラム断面径と略同径の伸縮型チャン
バを接続した培養カラム。■  カラムの液流入口及び
液流出口のそれぞれに逆流防止弁を接続し、液が一方向
に流れるようにした前記■に記載の培養カラム。■  
前記カラムの外殻に該外殻内に連通する伸縮型チャンバ
を接続した前記■又は■に記載の培養カラム。■  前
記カラムの外殻に、該外殻内に連通するように、両端に
逆流防止弁を備えた伸縮型チャンバの液吐出側及び液吸
入側を接続した前記■又は■に記載の培養カラム。
【0007】いずれの場合も、伸縮型チャンバとしては
、代表的例として伸縮ベローズを挙げることができるが
、この他、ピストン・シリンダ型チャンバ等も考えられ
る。また、培養カラムとしては、代表的にはホローファ
イバカラムが考えられるが、これに限定されない。
【0008】
【作用】前記■の培養カラム適当な駆動手段で伸縮型チ
ャンバを伸縮駆動することで、このチャンバへ送られて
きた培養液が、カラム内の全域に略均等に、且つ、加圧
下に円滑に流れる。前記■の培養カラム適当な駆動手段
で伸縮型チャンバが伸縮駆動され、且つ、逆流防止弁が
液の逆流を防止することで、他にポンプ手段を必要とす
ることなくカラム内に液が流れ、しかもカラム内全域に
略均等に、且つ、円滑に流れる。
【0009】前記■の培養カラム 外殻に接続た伸縮型チャンバを適当な駆動手段で、カラ
ム端部の伸縮型チャンバの動作に対し周期をずらせるな
どして駆動することで、液動作が良好となり、ホローフ
ァイバカラムでは、ホローファイバ内外の液交換が能動
的に行われる。 前記■の培養カラム 外殻に接続した伸縮形チャンバを適当な駆動手段で駆動
することで、外殻内の液が強制循環される。ホローファ
イバでは、ホローファイバ外空間の液循環が促進され、
培養対象物の生育環境がそれだけ均一化される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は一実施例の概略断面図、図2は他の実施例
の概略断面図、図3はさらに他の実施例の概略断面図、
図4はさらに他の実施例の概略断面図である。これら実
施例はいずれも微生物、動物細胞等を培養するために用
いるホローファイバカラムである。
【0011】まず図1に示すカラムAについて説明する
。このカラムAは円筒形のカラム外殻1と、その内部に
配置された多数のホローファイバ2とを備えている。 各ホローファイバ2は半透膜或いは濾過膜で形成されて
おり、ファイバ壁を通して培養液が行き来できるもので
ある。ホローファイバ2は互いに平行に全体として円柱
状に配置され、その両端部は合成樹脂21によってカラ
ム外殻1内壁に固定されている。合成樹脂21はホロー
ファイバ2同士の隙間を液密に埋めているとともにファ
イバと外殻内壁面との隙間も液密に埋めている。
【0012】カラム外殻1の液流入側には伸縮ベローズ
7が接続してある。このベローズの断面径はカラム外殻
1の断面径とほぼ等しい。一方、カラム外殻1の液流出
側には液出口12が形成してある。これらベローズ7と
液出口12には、図4に示す従来例と同様に液培養液循
環路3(但し、少なくともカラムに接続される部分は、
可撓性乃至伸縮性を有する)が接続され、該循環路には
図4に示すと同様の培養液タンク4及びガス交換器5及
びポンプ6が含まれる。
【0013】伸縮ベローズ7の自由端外面にはブロック
71が固定してあり、このブロックの背後に図示しない
駆動手段により回転駆動されるクランク72が設けてあ
り、ブロック71とクランク72は連結棒73によって
連結されている。これらはクランク機構70を形成して
いる。このカラムAによると、ポンプ6の運転により培
養液がベローズ7内に供給され、さらにそこから各ホロ
ーファイバ2を流れてカラム外殻の出口12から出てい
く。その間にホローファイバ2を流れる液の一部がカラ
ム外殻1内のファイバ外空間13に流出するとともに該
空間13内の液が老廃物とともにファイバ2内へ流入し
、かくして新鮮培養液が培養対象物を配置する空間13
に供給されるとともにそこの老廃物がファイバ2の壁を
通して運び去られる。
【0014】この培養液潅流の間、クランク72が回転
駆動され、それによってブロック71が往復運動し、ベ
ローズ7が伸縮する。ベローズ7が圧縮されるとき、該
ベローズ内の培養液はその圧力で各ホローファイバ2へ
ほぼ均等に流れ込み、且つ、ファイバ2内の液流速度を
速める。かくして各ホローファイバ2へほぼ均一に培養
液が流れ、且つ、各ホローファイバ壁を通しての培養液
交換が円滑に行われ、その結果、ファイバ外空間13に
おける培養対象物がそれだけ均一に、且つ、円滑に生育
する。
【0015】ベローズ7が圧縮状態から伸長されるとき
には、ポンプ6の運転により該ベローズ内に新たな培養
液が供給され、これが次のベローズ収縮時に各ホローフ
ァイバ2へ供給される。図2のホローファイバカラムB
は、図1のカラムAと同様に、クランク機構70により
伸縮駆動される伸縮ベローズ7を備えている。しかし、
このカラムではベローズ7への液供給は逆流防止弁74
を介して行われる。また、カラム外殻1の出口12にも
逆流防止弁75が接続されている。
【0016】このカラムBによると、クランク機構70
によるベローズ7の伸縮にともない、前記カラムAと同
様に培養液が各ホローファイバ2へほぼ均一に、且つ、
円滑に流れる。しかもこのカラムの場合には逆流防止弁
74、75の作用により、液がカラム外殻1の液流入側
から流出側へのみ流れるようになっているので、ベロー
ズ7の伸縮駆動により培養液を各ホローファイバ2へ供
給できるので、ポンプ6は必ずしも必要ではない。
【0017】図3のホローファイバカラムCは図2に示
すカラムBにおいて、さらにカラム外殻1に接続した伸
縮ベローズ8を有するものである。このベローズ8はカ
ラム外殻1内の空間13に連通しており、クランク機構
81によって伸縮駆動される。このカラムCによると、
ベローズ7の伸縮によりホローファイバ2へ培養液がほ
ぼ均一に、且つ、円滑に流れるうえ、ベローズ7の伸縮
動作と周期をずらせる等してベローズ8を伸縮させるこ
とにより、各ホローファイバ2内の液とファイバ外空間
13の液との間に大きな圧力差を発生させ、それによっ
てホローファイバ2内外の培養液交換をさらに強制的に
、且つ、円滑に行うことができ、それだけ培養対象物の
生育を良くすることができる。
【0018】図4に示すホローファイバカラムDは、図
3に示すカラムCの構成に加え、カラム外殻に接続した
ベローズ8の該接続側と反対側を可撓性パイプ9によっ
てカラム外殻の他の場所に接続したものである。ベロー
ズ8の両外側には、液を一方向へ流すための逆流防止弁
91、92を接続してある。このカラムDによると、ホ
ローファイバ2の外周空間13の液循環を促進すること
ができ、それによって培養対象物の生育環境をそれだけ
均一化して生育を良好成らしめることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明培養カラムによると、次の利点が
ある。■  培養カラム内に流れる培養液の量を各部で
均一にすることができるとともに、例えばホローファイ
バカラムにおいては、ホローファイバ内外の培養液の交
換効率を高めることができ、大型化しても培養対象物の
成育を良好にすることができる。■  カラムの液流入
口及び液流出口のそれぞれに逆流防止弁を接続するとき
には、伸縮型チャンバの伸縮駆動により培養液がカラム
内を一方向に流れるので、従来カラムに必要であった送
液用ポンプを必ずしも必要としない。■  カラム外殻
に該外殻内に連通する伸縮型チャンバを接続するときに
は、該伸縮型チャンバの伸縮により外殻内且つファイバ
外空間の液動作が良好となり、それだけ培養対象物の生
育環境が良くなる。またホローファイバカラムにおいて
は、該ホローファイバ内外の液交換が能動的に行われ、
培養対象物の生育環境が良くなる。■  カラム外殻に
カラム外殻内に連通するように、両端に逆流防止弁を備
えた伸縮型チャンバの液吐出側及び液吸入側を接続する
ときには、ファイバ外空間における液の循環がそれだけ
促進され、それだけ培養対象物の生育環境が改善される
。ホローファイバカラムにおいては、ホローファイバ外
周空間の液循環が促進され、培養対象物の生育環境がそ
れだけ均一化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略断面図である。
【図2】本発明の他の実施例の概略断面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例の概略断面図である
【図4】本発明のさらに他の実施例の概略断面図である
【図5】従来例の説明図である。
【符号の説明】
A、B、C、D  ホローファイバカラム1  カラム
外殻 2  ホローファイバ 3  培養液循環路 6  ポンプ 7  伸縮ベローズ 70  クランク機構 71  ベローズに固定したブロック 72  クランクアーム 73  連結棒 12  カラム外殻出口 74、75  逆流防止弁 8  伸縮ベローズ 81  クランク機構 9  パイプ 91、92  逆流防止弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも一方の端部にカラム断面径
    と略同径の伸縮型チャンバを接続した培養カラム。
  2. 【請求項2】  カラムの液流入口及び液流出口のそれ
    ぞれに逆流防止弁を接続し、液が一方向に流れるように
    した請求項1記載の培養カラム。
  3. 【請求項3】  前記カラムの外殻に該外殻内に連通す
    る伸縮型チャンバを接続した請求項1又は2記載の培養
    カラム。
  4. 【請求項4】  前記カラムの外殻に、該外殻内に連通
    するように、両端部に逆流防止弁を備えた伸縮型チャン
    バの液吐出側及び液吸入側を接続した請求項1又は2記
    載の培養カラム。
  5. 【請求項5】  前記カラムが、ホローファイバカラム
    である請求項1から4のいずれかに記載の培養カラム。
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