JPH0439990B2 - - Google Patents
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- JPH0439990B2 JPH0439990B2 JP63262912A JP26291288A JPH0439990B2 JP H0439990 B2 JPH0439990 B2 JP H0439990B2 JP 63262912 A JP63262912 A JP 63262912A JP 26291288 A JP26291288 A JP 26291288A JP H0439990 B2 JPH0439990 B2 JP H0439990B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/06—Tubular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/22—Perforated plates, discs or walls
Landscapes
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、発酵槽又は培養槽等のバイオリアク
タ、特に充填層型バイオリアクタに関する。
タ、特に充填層型バイオリアクタに関する。
発酵又は動植物細胞の培養を行なうバイオリア
クタには、細胞、酵素、酵母、微生物等（以下こ
れらを総称して生体触媒という）を固定化した担
体を浮遊状態に保つた流動層型と、生体触媒を固
定化した担体を塔またはカラムに充填した固定層
型とがある。さらに、固定層型バイオリアクタ
は、ホローフアイバ等のいわゆる中空糸を担体と
して用いた中空糸型と、泡ガラス等の粒状担体、
セラミツク多孔体等の三次元網目状担体、ハニカ
ム状担体あるいは多層平板担体を用いた充填層型
とに識別される。充填層型バイオリアクタの１例
として第１１図に示されるように、円筒形のタン
ク内に生体触媒を固定化した粒状担体を充填し、
タンク下端から上方へ培地を供給するバイオリア
クタがある。この形式のバイオリアクタでは培地
の流れは押出し流れに近く、また、充填層は培地
の流れている移動相と流れのまつたくない固定相
（充填物の相）から成り立つている。
クタには、細胞、酵素、酵母、微生物等（以下こ
れらを総称して生体触媒という）を固定化した担
体を浮遊状態に保つた流動層型と、生体触媒を固
定化した担体を塔またはカラムに充填した固定層
型とがある。さらに、固定層型バイオリアクタ
は、ホローフアイバ等のいわゆる中空糸を担体と
して用いた中空糸型と、泡ガラス等の粒状担体、
セラミツク多孔体等の三次元網目状担体、ハニカ
ム状担体あるいは多層平板担体を用いた充填層型
とに識別される。充填層型バイオリアクタの１例
として第１１図に示されるように、円筒形のタン
ク内に生体触媒を固定化した粒状担体を充填し、
タンク下端から上方へ培地を供給するバイオリア
クタがある。この形式のバイオリアクタでは培地
の流れは押出し流れに近く、また、充填層は培地
の流れている移動相と流れのまつたくない固定相
（充填物の相）から成り立つている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述のバイオリアクタは、酸素
溶存の培地を供給する入口側から、生産物および
使用済培地を回収する出口側までの移動相（第１
１図において矢印Ｌで示されている部分）におけ
る栄養分濃度、溶存酸素濃度および有用物質生産
性が第１２図に示されるように下方から上方にい
くにしたがつて減少し、逆に老廃物濃度は増大す
る。このため、バイオリアクタの出口側（図示例
の上部）では生体触媒の代謝活性が低く生体触媒
が有効に機能しないという問題がある。
溶存の培地を供給する入口側から、生産物および
使用済培地を回収する出口側までの移動相（第１
１図において矢印Ｌで示されている部分）におけ
る栄養分濃度、溶存酸素濃度および有用物質生産
性が第１２図に示されるように下方から上方にい
くにしたがつて減少し、逆に老廃物濃度は増大す
る。このため、バイオリアクタの出口側（図示例
の上部）では生体触媒の代謝活性が低く生体触媒
が有効に機能しないという問題がある。
この問題を解決するために、円筒形のタンクの
高さＨを第１２図の距離ｌ（栄養分濃度、溶存酸
素濃度および有用物質生産性が著しく低下する直
前の培地入口側からの距離）と等しいものとし、
直径Ｄを大きくしてタンク容積を確保する形式の
バイオリアクタがある。しかしＨ／Ｄを小さくす
るには限度があり、スケールアツプが困難である
という問題がある。
高さＨを第１２図の距離ｌ（栄養分濃度、溶存酸
素濃度および有用物質生産性が著しく低下する直
前の培地入口側からの距離）と等しいものとし、
直径Ｄを大きくしてタンク容積を確保する形式の
バイオリアクタがある。しかしＨ／Ｄを小さくす
るには限度があり、スケールアツプが困難である
という問題がある。
本発明は上記の事情に鑑み創案されたものであ
り、バイオリアクタの移動相の濃度勾配がきわめ
て小さく、高密度培養、高生産性が期待できリア
クタ全体が有効に働き、スケールアツプが容易な
充填層型バイオリアクタを提供することを目的と
する。
り、バイオリアクタの移動相の濃度勾配がきわめ
て小さく、高密度培養、高生産性が期待できリア
クタ全体が有効に働き、スケールアツプが容易な
充填層型バイオリアクタを提供することを目的と
する。
本発明は、円筒形のタンク内に円筒形のメツシ
ユを略同心状に設け、前記メツシユの内側軸方向
に複数の酵素補給用パイプと複数の培地回収用パ
イプとを設け、前記メツシユ内側に担体を充填
し、前記タンクと前記メツシユとの間に形成され
る円筒状の間隙部分に酸素溶存の培地を供給して
前記タンク内半径方向内側に向つて培地を流し、
前記培地回収用パイプから培地を回収するような
構成とし、 また、円筒形のタンク内に少なくとも１本の円
筒形のメツシユと、複数の酸素補給用パイプとを
軸方向が同一となるように設け、前記タンク内の
前記メツシユ配設位置の外周側に複数の培地回収
用パイプを軸方向が同一となるように設け、前記
タンク内に担体を充填し前記メツシユ内に酸素溶
存の培地を供給してタンク内半径方向外側に向つ
て培地を流し、前記培地回収用パイプから培地を
回収するような構成とした。
ユを略同心状に設け、前記メツシユの内側軸方向
に複数の酵素補給用パイプと複数の培地回収用パ
イプとを設け、前記メツシユ内側に担体を充填
し、前記タンクと前記メツシユとの間に形成され
る円筒状の間隙部分に酸素溶存の培地を供給して
前記タンク内半径方向内側に向つて培地を流し、
前記培地回収用パイプから培地を回収するような
構成とし、 また、円筒形のタンク内に少なくとも１本の円
筒形のメツシユと、複数の酸素補給用パイプとを
軸方向が同一となるように設け、前記タンク内の
前記メツシユ配設位置の外周側に複数の培地回収
用パイプを軸方向が同一となるように設け、前記
タンク内に担体を充填し前記メツシユ内に酸素溶
存の培地を供給してタンク内半径方向外側に向つ
て培地を流し、前記培地回収用パイプから培地を
回収するような構成とした。
〔作用〕
本発明のバイオリアクタのタンク内に供給され
た酸素溶存の培地は、メツシユを通過して半径方
向に流れ出し、生体触媒を固定した担体の間を流
れて複数本配設されている酸素補給用パイプから
酸素の補給を受けながら、生体触媒に消費され、
複数本配設されている培地回収用パイプから生産
物等とともに回収される。このため、バイオリア
クタの軸方向のみならずバイオリアクタの半径方
向においても培地が固定相（生体触媒を固定化し
た担体充填物の相）と接触する距離がほぼ一定内
に保たれるため栄養分濃度、溶存酸素濃度、有用
物質生産性が均一となる。
た酸素溶存の培地は、メツシユを通過して半径方
向に流れ出し、生体触媒を固定した担体の間を流
れて複数本配設されている酸素補給用パイプから
酸素の補給を受けながら、生体触媒に消費され、
複数本配設されている培地回収用パイプから生産
物等とともに回収される。このため、バイオリア
クタの軸方向のみならずバイオリアクタの半径方
向においても培地が固定相（生体触媒を固定化し
た担体充填物の相）と接触する距離がほぼ一定内
に保たれるため栄養分濃度、溶存酸素濃度、有用
物質生産性が均一となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図において本発明のバイオリアクタ１は円
筒形のタンク２を軸方向を水平にして両端部をそ
れぞれフランジシール部材２０，２２で閉塞した
ものである。第２図は第１図に示されているバイ
オリアクタ１の−線断面図であり、第３図は
同じく−線断面図である。第２図、第３図に
おいてタンク２の内側には円筒形のメツシユ４が
タンク２と同心となるように配設され、メツシユ
４の内側には軸方向を同一とした複数の酸素補給
用パイプ６、培地回収用パイプ８が配設されてい
る。また、メツシユ４の内側には酵素、細胞等を
固定化した担体が充填されている。さらにメツシ
ユ４の外側のタンク２との間隙部分には培地供給
用ノズル１０が複数配設されている。
筒形のタンク２を軸方向を水平にして両端部をそ
れぞれフランジシール部材２０，２２で閉塞した
ものである。第２図は第１図に示されているバイ
オリアクタ１の−線断面図であり、第３図は
同じく−線断面図である。第２図、第３図に
おいてタンク２の内側には円筒形のメツシユ４が
タンク２と同心となるように配設され、メツシユ
４の内側には軸方向を同一とした複数の酸素補給
用パイプ６、培地回収用パイプ８が配設されてい
る。また、メツシユ４の内側には酵素、細胞等を
固定化した担体が充填されている。さらにメツシ
ユ４の外側のタンク２との間隙部分には培地供給
用ノズル１０が複数配設されている。
タンク２はガラス、金属等通常のバイオリアク
タ用の材質からなつていてよく、また、タンク２
の直径および長さはバイオリアクタの規模に応じ
て適宜決定することができる。タンク２の両端部
を閉塞するフランジシール部材２０，２２はタン
ク２と同一材質でもよく、第２図に示されるよう
にフランジシール部材２０の内部には、供給され
てくる培地を培地供給用ノズル１０に送るための
培地供給用流路２１が形成され、フランジシール
部材２２の内部には酸素補給用パイプ６に酸素を
送るための酸素供給用流路２３と、培地回収用パ
イプ８により回収された培地、生産物、老廃物等
を次工程へ送るための培地回収用流路２４とが形
成されている。
タ用の材質からなつていてよく、また、タンク２
の直径および長さはバイオリアクタの規模に応じ
て適宜決定することができる。タンク２の両端部
を閉塞するフランジシール部材２０，２２はタン
ク２と同一材質でもよく、第２図に示されるよう
にフランジシール部材２０の内部には、供給され
てくる培地を培地供給用ノズル１０に送るための
培地供給用流路２１が形成され、フランジシール
部材２２の内部には酸素補給用パイプ６に酸素を
送るための酸素供給用流路２３と、培地回収用パ
イプ８により回収された培地、生産物、老廃物等
を次工程へ送るための培地回収用流路２４とが形
成されている。
メツシユ４は、例えば第４図に示されるように
同一円周上に等間隔で配設した支持棒材４０の外
側にワイヤー４２を一定の間隔でスパイラル状に
巻回して形成したワイヤーメツシユがある。第５
図は第４図の−線断面図であり、ワイヤー４
２の間隔ｔを調整することによりメツシユサイズ
が制御され、メツシユ４を通過し得る粒子の大き
さを決定することができる。通常、間隔ｔは培地
とともに生体触媒が通過することができ、かつ担
体（粒状担体等）は通過することができない範囲
内で設定される。また、メツシユ４として上述の
ワイヤーメツシユの他に、例えばパンチングメタ
ル等の金網状のメツシユであつてもよい。このメ
ツシユ４は第２図に示されるようにタンク２と同
心状態で両開口端を、フランジシール部材２０，
２２により閉塞されている。このため、タンク２
の内部はメツシユ４によつて内側と外側に２分割
され、メツシユ４の内側には生体触媒を固定化す
るための担体が充填される。メツシユ４の直径は
タンク２の直径、担体充填量等の関係から適宜決
定すればよい。
同一円周上に等間隔で配設した支持棒材４０の外
側にワイヤー４２を一定の間隔でスパイラル状に
巻回して形成したワイヤーメツシユがある。第５
図は第４図の−線断面図であり、ワイヤー４
２の間隔ｔを調整することによりメツシユサイズ
が制御され、メツシユ４を通過し得る粒子の大き
さを決定することができる。通常、間隔ｔは培地
とともに生体触媒が通過することができ、かつ担
体（粒状担体等）は通過することができない範囲
内で設定される。また、メツシユ４として上述の
ワイヤーメツシユの他に、例えばパンチングメタ
ル等の金網状のメツシユであつてもよい。このメ
ツシユ４は第２図に示されるようにタンク２と同
心状態で両開口端を、フランジシール部材２０，
２２により閉塞されている。このため、タンク２
の内部はメツシユ４によつて内側と外側に２分割
され、メツシユ４の内側には生体触媒を固定化す
るための担体が充填される。メツシユ４の直径は
タンク２の直径、担体充填量等の関係から適宜決
定すればよい。
酸素補給用パイプ６は細胞等により消費された
培地中の酸素を補給して培地の溶存酸素濃度を一
定に保つためのものである。ここで、動植物細胞
は微生物のような細胞膜を持たないため、機械的
損傷に極めて弱く、培地中に存在する酸素の気泡
が消滅する際に生じる乱流によつても剪断される
おそれがある。したがつて、酸素補給用パイプ６
は酸素を発泡しない状態で培地中に補給するもの
であることが好ましい。第１図、第６図はこのよ
うな酸素補給用パイプ６の一例を示すものであ
り、開口側をフランジシール部材２２の流路２３
に接続した片側開口の多孔性焼結SUS支持パイ
プ６０の周囲をはつ水性を有するテフロン多孔質
膜６２で覆い、０リング６４，６６で両端部を密
封したものである。第７図は第６図に示される酸
素補給用パイプ６の部分拡大断面図であり、多孔
性焼結SUS支持パイプ６０内の酸素は孔部６１
を通過し、さらにその外側のテフロン多孔質膜６
２の孔部６３を通過して培地中に補給される。こ
のテフロン多孔質膜６２の孔部６３は、通常１〜
10μm程度の孔径を有するため、通過した酸素は
気泡を形成することなく培地中に溶存する。
培地中の酸素を補給して培地の溶存酸素濃度を一
定に保つためのものである。ここで、動植物細胞
は微生物のような細胞膜を持たないため、機械的
損傷に極めて弱く、培地中に存在する酸素の気泡
が消滅する際に生じる乱流によつても剪断される
おそれがある。したがつて、酸素補給用パイプ６
は酸素を発泡しない状態で培地中に補給するもの
であることが好ましい。第１図、第６図はこのよ
うな酸素補給用パイプ６の一例を示すものであ
り、開口側をフランジシール部材２２の流路２３
に接続した片側開口の多孔性焼結SUS支持パイ
プ６０の周囲をはつ水性を有するテフロン多孔質
膜６２で覆い、０リング６４，６６で両端部を密
封したものである。第７図は第６図に示される酸
素補給用パイプ６の部分拡大断面図であり、多孔
性焼結SUS支持パイプ６０内の酸素は孔部６１
を通過し、さらにその外側のテフロン多孔質膜６
２の孔部６３を通過して培地中に補給される。こ
のテフロン多孔質膜６２の孔部６３は、通常１〜
10μm程度の孔径を有するため、通過した酸素は
気泡を形成することなく培地中に溶存する。
さらに、本発明で使用する酸素補給用パイプ６
は、上述の片側開口の多孔性焼結SUS支持パイ
プ６０の外周壁にはつ水性を有するシリコン薄膜
を形成したものでもよい。この場合、多孔性焼結
SUS支持パイプ６０の孔部６１を通過した酸素
は、シリコン薄膜の分子枝間を通過して気泡を形
成することなく培地中に溶存する。
は、上述の片側開口の多孔性焼結SUS支持パイ
プ６０の外周壁にはつ水性を有するシリコン薄膜
を形成したものでもよい。この場合、多孔性焼結
SUS支持パイプ６０の孔部６１を通過した酸素
は、シリコン薄膜の分子枝間を通過して気泡を形
成することなく培地中に溶存する。
なお、酸素補給用パイプ６による酸素補給は、
空気を用いて行なつてもよい。
空気を用いて行なつてもよい。
このような酸素補給用パイプ６は第３図に示さ
れる例では、メツシユ４の内側のメツシユ４と同
心の円周上に位置するように等間隔に６本配設さ
れている。酸素補給用パイプの配設本数および配
設位置はバイオリアクタの規模に応じて適宜決定
することができる。
れる例では、メツシユ４の内側のメツシユ４と同
心の円周上に位置するように等間隔に６本配設さ
れている。酸素補給用パイプの配設本数および配
設位置はバイオリアクタの規模に応じて適宜決定
することができる。
培地回収用パイプ８は、バイオリアクタ中で生
産された生産物、使用済培地および老廃物を回収
し、次工程（精製工程等）へ送るためのものであ
り、片側開口の多孔性焼結SUSパイプの開口側
をフランジシール部材２２の培地回収用流路２４
に接続したものである（第２図参照）。この培地
回収用パイプ８は、メツシユ４からの距離が前述
した第１２図における距離ｌ（栄養分濃度、溶存
酸素濃度および有用物質生産性が著しく低下する
直前の培地入口側からの距離）よりも小さくなる
ような位置に配設される。すなわち、メツシユ４
を通過して半径方向内側に流れ込み生体触媒を固
定化した担体間を流れた培地は、距離ｌ以上を流
れることなく培地回収用パイプ８から回収され
る。このため、培地と固定相との接触距離がほぼ
一定内に保たれ、栄養分濃度、溶存酸素濃度、有
用物質生産性を第１２図のラジアルフロー式充填
層型バイオリアクタの範囲Ａで示される高い状態
に維持することができる。上記の距離ｌは生体触
媒の種類に応じて適宜決定することができる。第
３図に示される例では、培地回収用パイプ８はメ
ツシユ４の内側のメツシユ４と同心の円周上に位
置するように等間隔に６本および中心部に１本の
計７本配設されている。培地回収用パイプ８の配
設本数および配設位置はメツシユ４の直径および
上記の距離ｌに基づいて決定することができる。
また、多孔性焼結SUSパイプの細孔径は培地を
通し、かつ生体触媒は通さない範囲で決定され
る。
産された生産物、使用済培地および老廃物を回収
し、次工程（精製工程等）へ送るためのものであ
り、片側開口の多孔性焼結SUSパイプの開口側
をフランジシール部材２２の培地回収用流路２４
に接続したものである（第２図参照）。この培地
回収用パイプ８は、メツシユ４からの距離が前述
した第１２図における距離ｌ（栄養分濃度、溶存
酸素濃度および有用物質生産性が著しく低下する
直前の培地入口側からの距離）よりも小さくなる
ような位置に配設される。すなわち、メツシユ４
を通過して半径方向内側に流れ込み生体触媒を固
定化した担体間を流れた培地は、距離ｌ以上を流
れることなく培地回収用パイプ８から回収され
る。このため、培地と固定相との接触距離がほぼ
一定内に保たれ、栄養分濃度、溶存酸素濃度、有
用物質生産性を第１２図のラジアルフロー式充填
層型バイオリアクタの範囲Ａで示される高い状態
に維持することができる。上記の距離ｌは生体触
媒の種類に応じて適宜決定することができる。第
３図に示される例では、培地回収用パイプ８はメ
ツシユ４の内側のメツシユ４と同心の円周上に位
置するように等間隔に６本および中心部に１本の
計７本配設されている。培地回収用パイプ８の配
設本数および配設位置はメツシユ４の直径および
上記の距離ｌに基づいて決定することができる。
また、多孔性焼結SUSパイプの細孔径は培地を
通し、かつ生体触媒は通さない範囲で決定され
る。
培地供給用ノズル１０はタンク２の軸方向に新
鮮な培地を均一に供給するためにタンク２とメツ
シユ４との間隙部分に配設されるものである。第
２図に示される例では、注射針状の複数のノズル
がフランジシール部材２０の培地供給用流路２１
に連通するように配設されている。通常、培地供
給用ノズル１０は同一円周上に等間隔をなすよう
にタンク２の軸方向に配設され、各ノズルの先端
までの長さは同一でもよく、あるいは周期的に変
化させたもの（例えば、各ノズルの先端がサイン
カーブを形成するもの）であつてもよい。培地供
給用ノズル１０の配設本数および配設位置はバイ
オリアクタの規模に応じて適宜決定することがで
きる。このような培地供給用ノズル１０を使用す
ることにより、供給された培地がフランジシール
部材２０（培地供給側）近傍部分のメツシユ４の
みを通過する、いわゆるシヨートパスが防止さ
れ、タンク２の軸方向でほぼ均一に培地が供給さ
れる。
鮮な培地を均一に供給するためにタンク２とメツ
シユ４との間隙部分に配設されるものである。第
２図に示される例では、注射針状の複数のノズル
がフランジシール部材２０の培地供給用流路２１
に連通するように配設されている。通常、培地供
給用ノズル１０は同一円周上に等間隔をなすよう
にタンク２の軸方向に配設され、各ノズルの先端
までの長さは同一でもよく、あるいは周期的に変
化させたもの（例えば、各ノズルの先端がサイン
カーブを形成するもの）であつてもよい。培地供
給用ノズル１０の配設本数および配設位置はバイ
オリアクタの規模に応じて適宜決定することがで
きる。このような培地供給用ノズル１０を使用す
ることにより、供給された培地がフランジシール
部材２０（培地供給側）近傍部分のメツシユ４の
みを通過する、いわゆるシヨートパスが防止さ
れ、タンク２の軸方向でほぼ均一に培地が供給さ
れる。
なお、本発明では、上記の培地供給用ノズル１
０を使用することなく、例えばワイヤーメツシユ
を使用した場合、ワイヤー４２の間隔ｔ（第５図
参照）をフランジシール部材２０側（培地供給
側）からフランジシール部材２２側に向つて徐々
に拡大してメツシユサイズを大きくしたワイヤー
メツシユを使用してもよい。すなわち、生体触媒
を固定した担体が通過することのできない所定の
範囲内でワイヤー４２の間隔ｔを上述のように変
化させることにより、間隔ｔの大きい部分（培地
供給側から遠い部分）において培地がメツシユ４
を通過し易くして、メツシユ４の軸方向全体とし
て均一に培地を通過させることができる。
０を使用することなく、例えばワイヤーメツシユ
を使用した場合、ワイヤー４２の間隔ｔ（第５図
参照）をフランジシール部材２０側（培地供給
側）からフランジシール部材２２側に向つて徐々
に拡大してメツシユサイズを大きくしたワイヤー
メツシユを使用してもよい。すなわち、生体触媒
を固定した担体が通過することのできない所定の
範囲内でワイヤー４２の間隔ｔを上述のように変
化させることにより、間隔ｔの大きい部分（培地
供給側から遠い部分）において培地がメツシユ４
を通過し易くして、メツシユ４の軸方向全体とし
て均一に培地を通過させることができる。
本発明において適用可能な生体触媒は、付着性
動物細胞、酵母および微生物等、種々の生体触媒
が挙げられる。
動物細胞、酵母および微生物等、種々の生体触媒
が挙げられる。
また、生体触媒を固定化する担体は生体親和性
に優れた公知の種々の担体材料を用いることがで
き、また担体の形状は粒状、三次元網目状および
多層平板状等公知のいずれの形状であつてもよ
い。
に優れた公知の種々の担体材料を用いることがで
き、また担体の形状は粒状、三次元網目状および
多層平板状等公知のいずれの形状であつてもよ
い。
また、本発明のバイオリアクタはタンク２の中
心軸を中心に回転してもよい。この場合、例えば
第２図に仮想線で示したように、フランジシール
部材２２を動力伝達手段５０，５１，５２を介し
て駆動源５３によつて回転することによりバイオ
リアクタを回転させることにより、タンク２内側
の移動相の濃度勾配が更に小さくなり、生体触媒
の代謝が活性化される。
心軸を中心に回転してもよい。この場合、例えば
第２図に仮想線で示したように、フランジシール
部材２２を動力伝達手段５０，５１，５２を介し
て駆動源５３によつて回転することによりバイオ
リアクタを回転させることにより、タンク２内側
の移動相の濃度勾配が更に小さくなり、生体触媒
の代謝が活性化される。
上述の本発明の実施例では、培地はタンク２内
を半径方向外側から内側へ流れるが、本発明のバ
イオリアクタは、培地がタンク２内を半径方向内
側から外側へ流れるものであつてもよい。第８図
乃至第１０図は本発明の他の実施例を示すもので
あり、タンク２の内側には軸方向を同一にして複
数のメツシユ４、酸素補給用パイプ６、培地回収
用パイプ８が配設されている。
を半径方向外側から内側へ流れるが、本発明のバ
イオリアクタは、培地がタンク２内を半径方向内
側から外側へ流れるものであつてもよい。第８図
乃至第１０図は本発明の他の実施例を示すもので
あり、タンク２の内側には軸方向を同一にして複
数のメツシユ４、酸素補給用パイプ６、培地回収
用パイプ８が配設されている。
メツシユ４は、その円筒形の直径が上述の実施
例とは異なり小さいものとなつている。第１０図
に示される例では、タンク２の中心に１本、同一
円周上に６本の計７本のメツシユ４が配設されて
おり、各メツシユ４はフランジシール部材２０内
の培地供給用流路２１と連通されている。このメ
ツシユ４の構造は、例えば第４図、第５図に示さ
れるものでよく、この場合ワイヤー４２の間隔ｔ
をフランジシール部材２０側（培地供給側）から
フランジシール部材２２側に向つて徐々に拡大し
たものであることが好ましい。このように間隔ｔ
を変化させることにより、上述したようにメツシ
ユ４の軸方向全体として均一に培地を通過させる
ことができる。
例とは異なり小さいものとなつている。第１０図
に示される例では、タンク２の中心に１本、同一
円周上に６本の計７本のメツシユ４が配設されて
おり、各メツシユ４はフランジシール部材２０内
の培地供給用流路２１と連通されている。このメ
ツシユ４の構造は、例えば第４図、第５図に示さ
れるものでよく、この場合ワイヤー４２の間隔ｔ
をフランジシール部材２０側（培地供給側）から
フランジシール部材２２側に向つて徐々に拡大し
たものであることが好ましい。このように間隔ｔ
を変化させることにより、上述したようにメツシ
ユ４の軸方向全体として均一に培地を通過させる
ことができる。
酸素補給用パイプ６は上述の実施例と同様のも
のでよく、開口側をフランジシール部材の酸素供
給用流路２３に連通するように接続され、各酸素
補給用パイプ６はメツシユ４の配設位置外側のタ
ンク２と同心の円周上に配設されている。
のでよく、開口側をフランジシール部材の酸素供
給用流路２３に連通するように接続され、各酸素
補給用パイプ６はメツシユ４の配設位置外側のタ
ンク２と同心の円周上に配設されている。
また、培地回収用パイプ８は上述の実施例と同
様のものでよく、各メツシユ４から距離ｌ（第１
２図参照）の範囲内に少なくとも１本の培地回収
用パイプ８が存在するように配設されている。第
１０図に示される例では、タンク２と同心の円周
上に６本の培地回収用パイプ８が配設されてい
る。
様のものでよく、各メツシユ４から距離ｌ（第１
２図参照）の範囲内に少なくとも１本の培地回収
用パイプ８が存在するように配設されている。第
１０図に示される例では、タンク２と同心の円周
上に６本の培地回収用パイプ８が配設されてい
る。
そして、タンク２の内側には生体触媒を固定化
した担体が充填され、培地は培地供給用流路２１
を通つて各メツシユ４に送られてタンク２内に流
出する。流出した培地は固定相と接触しながらタ
ンク２内を半径方向外側に移動し、培地回収用パ
イプ８によつて生産物、老廃物等とともに回収さ
れる。
した担体が充填され、培地は培地供給用流路２１
を通つて各メツシユ４に送られてタンク２内に流
出する。流出した培地は固定相と接触しながらタ
ンク２内を半径方向外側に移動し、培地回収用パ
イプ８によつて生産物、老廃物等とともに回収さ
れる。
また、本実施例においても、前述の実施例と同
様に、バイオリアクタを回転させるものであつて
よい。また、生体触媒を固定化する担体も、前述
の実施例と同様に、粒状、三次元網目状および多
層平板状等公知のいずれの形状であつてもよい。
様に、バイオリアクタを回転させるものであつて
よい。また、生体触媒を固定化する担体も、前述
の実施例と同様に、粒状、三次元網目状および多
層平板状等公知のいずれの形状であつてもよい。
本発明によれば、バイオリアクタの軸方向およ
び半径方向において培地の濃度勾配がきわめて小
さく、生体触媒の代謝活性が高く、高密度培養、
高生産性が可能となり、さらにバイオリアクタの
規模の変更が容易である。
び半径方向において培地の濃度勾配がきわめて小
さく、生体触媒の代謝活性が高く、高密度培養、
高生産性が可能となり、さらにバイオリアクタの
規模の変更が容易である。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２
図は第１図の−線断面図、第３図は第１図の
−線断面図、第４図は本発明に用いるワイヤ
ーメツシユの構造を示す説明図、第５図は第４図
の−線断面図、第６図は本発明に用いる酸素
補給用パイプの構造を示す説明図、第７図は同じ
く部分拡大断面図、第８図は本発明の他の実施例
を示す側面図、第９図は第８図の−線断面
図、第１０図は第８図の−線断面図、第１１
図は従来の充填層型バイオリアクタを示す図、第
１２図は従来の充填層型バイオリアクタ内の濃度
勾配を示す図である。 １……バイオリアクタ、２……タンク、４……
メツシユ、６……酸素補給用パイプ、８……培地
回収用パイプ、１０……培地供給用ノズル、２
０，２２……フランジシール部材、２１……培地
供給用流路、２３……酸素供給用流路、２４……
培地回収用流路、４０……支持棒材、４２……ワ
イヤ、６０……多孔性焼結SUS支持パイプ、６
２……テフロン多孔質膜、６４，６６……０リン
グ。
図は第１図の−線断面図、第３図は第１図の
−線断面図、第４図は本発明に用いるワイヤ
ーメツシユの構造を示す説明図、第５図は第４図
の−線断面図、第６図は本発明に用いる酸素
補給用パイプの構造を示す説明図、第７図は同じ
く部分拡大断面図、第８図は本発明の他の実施例
を示す側面図、第９図は第８図の−線断面
図、第１０図は第８図の−線断面図、第１１
図は従来の充填層型バイオリアクタを示す図、第
１２図は従来の充填層型バイオリアクタ内の濃度
勾配を示す図である。 １……バイオリアクタ、２……タンク、４……
メツシユ、６……酸素補給用パイプ、８……培地
回収用パイプ、１０……培地供給用ノズル、２
０，２２……フランジシール部材、２１……培地
供給用流路、２３……酸素供給用流路、２４……
培地回収用流路、４０……支持棒材、４２……ワ
イヤ、６０……多孔性焼結SUS支持パイプ、６
２……テフロン多孔質膜、６４，６６……０リン
グ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒形のタンク内に円筒形のメツシユを略同
心状に設け、前記メツシユの内側軸方向に複数の
酵素補給用パイプと複数の培地回収用パイプとを
設け、前記メツシユ内側に担体を充填し、前記タ
ンクと前記メツシユとの間に形成される円筒状の
間隙部分に複数の培地供給用ノズルを同一円周上
に略等間隔となるように設け、前記間隙部分に培
地を供給して前記タンク内半径方向内側に向つて
酸素溶存の培地を流し、前記培地回収用パイプか
ら培地を回収するようにしたことを特徴とするラ
ジアルフロー式充填層型バイオリアクタ。 ２ 円筒形のタンク内に少なくとも１本の円筒形
のメツシユと、複数の酸素補給用パイプとを軸方
向が同一となるように設け、前記タンク内の前記
メツシユ配設位置の外周側に複数の培地回収用パ
イプを軸方向が同一となるように設け、前記タン
ク内に担体を充填し前記メツシユ内に酸素溶存の
培地を供給してタンク内半径方向外側に向つて培
地を流し、前記培地回収用パイプから培地を回収
するようにしたことを特徴とするラジアルフロー
式充填層型バイオリアクタ。 ３ 前記メツシユのメツシユサイズが培地入口側
から軸方向他端側に向つて徐々に大きくなつてい
ることを特徴とする請求項２記載のラジアルフロ
ー式充填層型バイオリアクタ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262912A JPH02109966A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | ラジアルフロー式充填層型バイオリアクタ |
| EP89310728A EP0365313B1 (en) | 1988-10-20 | 1989-10-18 | Bioreactor |
| DE89310728T DE68908835T2 (de) | 1988-10-20 | 1989-10-18 | Bioreaktor. |
| US07/424,062 US5057428A (en) | 1988-10-20 | 1989-10-19 | Bioreactor |
| CA002001113A CA2001113C (en) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | Bioreactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262912A JPH02109966A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | ラジアルフロー式充填層型バイオリアクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109966A JPH02109966A (ja) | 1990-04-23 |
| JPH0439990B2 true JPH0439990B2 (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=17382333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262912A Granted JPH02109966A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | ラジアルフロー式充填層型バイオリアクタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5057428A (ja) |
| EP (1) | EP0365313B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02109966A (ja) |
| CA (1) | CA2001113C (ja) |
| DE (1) | DE68908835T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0728722B2 (ja) * | 1990-06-29 | 1995-04-05 | 富士写真フイルム株式会社 | バイオリアクター装置 |
| AU669713B2 (en) * | 1992-04-30 | 1996-06-20 | Baylor College Of Medicine | Constitutive and inducible epidermal vector systems |
| US5958764A (en) * | 1992-04-30 | 1999-09-28 | Baylor College Of Medicine | Specific expression vectors and methods of use |
| IL101792A (en) * | 1992-05-05 | 1996-08-04 | Interpharm Lab Ltd | Bioreactor and basket therefor |
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| US5330908A (en) * | 1992-12-23 | 1994-07-19 | The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | High density cell culture system |
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| US6001643A (en) * | 1997-08-04 | 1999-12-14 | C-Med Inc. | Controlled hydrodynamic cell culture environment for three dimensional tissue growth |
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| EP1174416A4 (en) * | 1999-04-27 | 2002-09-25 | Yakult Honsha Kk | ESTERS OF CONJUGATED FATTY ACIDS |
| US6979308B1 (en) * | 1999-06-03 | 2005-12-27 | University Of North Carolina At Chapel Hill | Bioreactor design and process for engineering tissue from cells |
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1988
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1989
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- 1989-10-19 US US07/424,062 patent/US5057428A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-20 CA CA002001113A patent/CA2001113C/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5462387A (en) * | 1977-10-13 | 1979-05-19 | Snam Progetti | Radial shaped reactor for enzyme catalysing reaction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| EP0365313A3 (en) | 1990-12-05 |
| EP0365313B1 (en) | 1993-09-01 |
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