JPH04507456A - 生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置技術分野 本発明は生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置に関するものである。

背景技術 発酵器などの生物学的反応器にオンラインで使用できる新規な現場（ｉｎ　５ｉ ｔｕ）センサの開発は、これらの材料を滅菌する必要があるため、著しく制約を 受けているのが現状である。

さらに一般的には、溶存酸素や炭酸ガスの温度、圧力、レドックス電位１分圧の 物理化学的計測用センナ、またはガス中の気体分子もしくは揮発性分子の計測用 センサ、或いはメンブレンを利用したセンサが入手できるだけである。従って流 体サンプルの滅菌採取は、現場センサの欠如に対する一つの解決法であると思わ れ、その理由は、この場合、定量すべき分子の公知オンライン検出用アナライザ に結合して使用することができるからである。

現在では、バイオテクノロジープロセスの進行をモニタもしくは制御するために 、発酵媒体のような濾過された生物学的液状媒体のサンプリング装置が各ｆｉ提 案されている。

これらの装置の殆どが、濾４オペき媒体の連続リサイクリングから成っているこ とに注目すべきである。これらの装置の原理は、反応器の外部の７〜イブ中を循 環する生物学的媒体を連続的にポンプ輸送し、次いで反応器中に再注入すること から成る。このサンプリングは逐次的もしくは連続的に行なわれる。

このような装置については、米国特許第４．５０１，１６１号明細書中に開示が ある。この特許に開示された装置は、平均直径１乃至１０μｍの空孔を備えた二 つの膜であって逐次サンプ１ルグ用外部リサイクリングループを形成する膜から 成っている。

この種の装置の他の例としては、「実験室的発酵器用自！！ｌ滅菌サンプラー： グルコース濃度のオンライン制御への適用」と題してＲｄオテクノロジー・アン ド・バイオエンジニアリングｕ　（Ｂｉｏｔａｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉ ｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、　Ｖｏｌ、ＸＸＶＩ＋。

１１９−１２１　（１９８６１，Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌａｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ社発 行）に投稿されたモノλメト・ボウル（Ｍｏｈａｍｅｄ　Ｇｈｏｕｌ）　らによ る論文中に記載がある。

この論文に記載の装置は、同じくリサイクリングループを用い、かつフィルター モジュールに至るサンプリング回路の蒸気滅菌を必要としている。

掻く最近に至り、種々の装置が数社から提案されている。例えは非対称型多層セ ラミックモジュールを使用したフィルター装置が「オンライン無菌自動サンプラ ーと題して東京都千代田区岩木町１丁目１０番５号の小松用化工■から発行され ているパンフレット８６１’ｌ００４５９号中に記載さねている。この種の装置 でも蒸気滅菌を必要としている。

このように、従来提案されている各種の装置は、大形酵母による発酵または生き ている細胞による発酵等の、限定された作業条件下で使用されるものが大部分で ある。その場合に比較的多く出会う問題点は、特に直接濾過の場合に使用フィル ター膜の種類に応じた多少とも急速な分極化とブロッキングであり、或いは接線 フィルターの場合には代表試料が得られる迄の潜在期間、またポアサイズが大き 過ぎると細菌の処理ができない点、多数のポンプと複雑な蒸気滅菌のいずれかに よる装置の複雑化、２リットル程度の小型実験室的反応器もしくは発酵器に対し て釣り合わないほどのリサイクリングループの大容量化、ならびに滅菌サンプリ ングの信頼性および焦面状態維持に伴う問題等である。

茜亜Ω亘む 本発明による生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置の目的は、これら公知技 術の欠点の改良にある。

本発明の他の目的は、サンプリングに関連した生物学的流体用リサイクリングル ープを内蔵しない装置の実用化にある。

本発明のその他の目的は、蒸気滅菌コンポーネントを使用しない装置の実用化に ある。

さらにまた本発明の目的は、継続的サンプリング間に対応回路を滅菌することな しに、信頼性と無菌性とを溝足させる条件下でサンプリングを可能にする装置の 実用化にある。

３唄９型！ 本発明による生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置は、生物学的流体用反応 器内のサンプリングモジュールと、サンプリング容器にリンクしたフィルターモ ジュールと：該すンプリングモジュール、該フィルターモジュール、該サンプリ ング容器およびサンプル分配用回路にそれぞれ接続された分析手段、制御手段お よび計算手段にサンプルを分配してサンプリングの逐次制御を行なうための回路 、とから成っている。

注目すべき点は、このフィルターモジュールが反応器のサンプリングモジュール 端末に配置され、該サンプリング容器が該サンプリングモジュール出口に直接接 続される一方で、該サンプリングモジュールとサンプリング容器から成るサンプ リング回路を制御するための流体注入回路を備え、この流体注入回路が前記制御 手段と計算手段とにより逐次制御されることである。

本発明の装置を以下の添付図面に従って詳細に説明する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の生物学的流体の自！ＩＩＩ滅菌サンプリング装置を一般的に 示す説明図であり、 第２図は、第１図に示す本発明の装置の実施を可能とするサンプリング容器の対 称軸に沿った縦断面図であり、 第３図および第４図は、本発明のフィルターモジュールとフィルターカートリッ ジもしくはスリーブの対称軸に沿った縦断面図であり、第５図は、本発明の装置 を用いて一回もしくは数回の逐次サンプリングを実施できるような操作チャート を示す略図である。

釆−施一更 発酵プロセスにおいて微生物Ｃバクテリ乙酵母、菌類、ａｌｌ植物細胞）中に生 起する複雑な代謝反応は、ｐ　８　、７Ｍｊｔ、圧力ならびに細胞の年齢や生理 学的状態等の多くの外部パラメーターに敏感である。

英際面および工業的見地からすれば、物理化学的パラメーターに作用を与えるか 、または幾つかの必須成分について培養基の組成を制御することにより、プロセ スの進行を制御することか必要である。プロセスを定量的に制御して高い生産性 を保ち、一定品質の製品を取得することは必要不可欠な要素である。現在、プロ セスのモニターは殆どの場合にオフラインサンプリングにより行なっている。

この場合、サンプルは微生物および細胞デブリスもしくは原材料に由来する他の 物質から成る液相および固相から構成されている。生化学化合物、基質および代 謝産物を気相もしくは液相クロマトグラフィー等の公知の分析法で定量する場合 には固形粒子を分離する必要かある。

しかしながら、オフラインサンプリングは、サンプリングおよび固−液分離技術 に起因するサンプルの汚染、もしくは代表的試料か得られない危険性等、多くの 問題点と欠点を有しており、特に揮発性代謝産物の場合には問題が多い。

対照的に、オンラインサンプリングは、種々の基準に従うプロセスを良好に制御 することが原理的に可能である。採取するサンプル量は少量且つ一定で、しかも 単純なイｇ頼のおけるシステムによって発酵媒体の状態を代表したものであるこ とが望ましく、またそのようなシステムは設計によって損失を最小限に抑え、小 規模（２リットル程度）の反応器にも適用できるようなものであることが望まれ る。係る装置は、高性能、迅速、かつ規則的ではあるが間隔が変動することのあ る繰り返し使用に耐えるフィルターを保証する一方で、培養基に対する確実な滅 菌能力を確保できるものでなければならない。

第１図を参照しなから本発明の生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置につい て説明する。

図において、本発明のサンプリング装置は、生物学的流体用反応器Ｒ即ち発酵器 におけるサンプリングモジュール２を備えている。またこの装置はフィルターモ ジュール１も備えており、これらのフィルターモジュール１およびサンプリング モジュール２はサンプリング容器３に接続されている。また採取サンプルを分析 装置に分配するための回路ＣＤも僅えられている。さらに本発明のサンプリング 装置は、制御・計算装置５を備え、この装置５はサンプリングモジュール２およ びフィルターモジュール１、サンプリング容器３およびサンプルを分配する回路 ＣＤと相互に接続されて前記サンプリングの逐次制御を可能としている。

本発明の装置の特に有利な特徴は、フィルターモジュール１か反応器Ｒすなわち 発酵器のサンプリングモジュール２の端末に配置されていることである。本発明 の装置の他の特徴と相まって、サンプリング容器はサンプリングモジュール２の 出口に直接接続され、採取した生物学的流体のリサイクリングループは存在しな い。

さらに第１図に示したように、本発明のサンプリング装置は、フィルターモジュ ールＩ、サンプソングモジュール２およびサンプリング容器３から成るサンプリ ング回路を制御するための流体注入回路４０．４１．４２を備えている。

本発明のサンプリング装置の他の特徴によれば、以下に詳述するように、この制 御−流体注入回路は制御・計算装置５により逐次制御されるものである。

本発明による生物学的流体の自動滅菌サンプリング装置の全ての機能を遂行する ために、このサンプリング回路制御用の流体注入回路は、第１図に示したように 採取すべき生物学的流体中に不活性気体を注入するための第１回路４０を備えて いる。この回路は、反応器すなわち発酵器Ｒへ不活性気体を注入することにより フィルターモジュール１のプレ非ブロッキングおよび／または非ブロツキング機 能の遂行を可能にする。

理解されるように、プレ非ブロッキングもしくは非ブロツキング機能を果すため 生物学的流体に不活性なこの気体は、採取すべき生物学的流体の物性に応じて例 えば空気、窒素もしくは炭酸ガスとすることができる。

さらに第１図から分かるように、サンプリング回路を制御するための流体注入回 路は、発酵器すなわち反応器Ｒとサンプリング容器３間の連結を行なっている回 路の洗浄用の水を注入する第２回路４１を備えている。

同様に、第１図において、反応器すなわち発酵器とサンプリング容器３間の連結 を行なっている回路中へ乾燥空気を注入するための第１回路４０が備えられてい る。この回路４２は制剖−流体注入回路の構成要素の一つであり、反応器Ｒとサ ンプリング容器３間を連結している回路の乾燥を行なう。

第１図を参照しながら、気体、洗浄水および不活性乾燥空気［ｓ　ｉ　ｃＥをγ 主人するための第１回路４０．第２回路４１および第３回路４２の好ましい態様 について説明すると、この実施例では、前記不活性ガス、洗浄水および乾燥空気 の注入ができるようになっている。

纂１図に示すように５第１回路４０、第２回路４１および第３回路４２の各注入 回路は、フィルターモジュール１にリンクしたサンプリングモジュールの端末と サンプリング容器３との間のリンクにより相互接続されている第１の３万電磁弁 ４２１によって構成できる。この第１の３万電磁弁４２１は、後述のようにその 補助人口ポートに洗浄水または乾燥空気を受け入れる。

第１の３万電磁弁４２１の前記補助人口ボートへの洗浄水または乾燥空気の供給 を行うために、第１図に示すように第２注入回路４１は洗浄水供給回路と前記第 １電磁弁４２１の補助人口ボートとの間のリンクにより接続されている第２の３ 方電磁弁４２２て構成されている。この第２の３方電磁弁４２２はその補助入口 ボートに前記乾燥を行なうための乾燥空気を受け入れる。

最後に、第１電磁弁４２１とサンプリング客器３との間のリンクにより接続して いる第３の３方電磁弁４２３を出口に配設する。この第３電６Ｂ弁４２３の補助 人口ボートは生物学的流体に関して不活性な気体を受け入れて前記プレ非ブロッ キングまたは非ブロツキング機能を遂行する。このように第３電磁弁４２３は前 記第１注入回路４０の入口を構成している。生物学的流体に関して不活性な気体 の併給は加圧下の不活性気体貯槽から行なわれることに注目すべきである。乾燥 空気供給の場合には、同様のことが第２の３万電磁弁４２２にも適用される。当 然ながら、前記電磁弁４２２には蒸留水貯櫓から洗浄水が供給される。

一方で生物学的流体のサンプリングおよび各種プレ非ブロッキング、非ブロッキ ング、洗浄および乾燥機能を遂行するために、第１図に示すようにサンプリング 装置２は第３を磁弁４２３とサンプソング容器３とをリンクしている螺動式ポン プ２０をさらに備えている。この輸動ポンプ２０は該ポンプにバイパス接続され たバルブすなわち電磁弁２２と組み合されていることが注目される。この電磁弁 ２２を急に開くことにより、サンプリング期間中にフィルターモジニール１の非 ブロツキング機能を遂行可能である。この開弁により吸込みが起きてポンプ２０ の上流が閉鎖されるため、通常であればフィルター千ジ二−ルの外層すなわち膜 １１３上に塊状体を形成するはずの粒子が消散する。

最後に、サンプリングエレメント２と該フィルターモジュール１との間の接続は 手動バルブ２３により行なうのが特徴である。この手動バルブにより、必要に応 じて反応器Ｒおよびその中の生物学的媒体を装置から完全に切り離し、安全機能 を遂行する。

本発明の装置の他の特徴は、サンプリング客器３が冷却容器から成ることである 。このサンプリング容器３は２重容器から成り、冷却液を導入して生物学的流体 に特有な性質の因子として予め決められた温度で採取した生物学的流体サンプル をその中に保存することができる。サンプリング容器３の冷却装置は特に記載し ないが、採取サンプルの滅菌性を確保・維持するために支障のない冷却条件であ る限り、通常実験室的に使用されるいかなる装置も使用できる。

第２図を参照しながらサンプリング容器３の実施例について具体的に述へる。

第２図は、本発明の装置の一実施態様に従ったサンプリング容器３の対称軸にお ける縦断面図である。

図において、このサンプリング容器３はサンプル入口開口３ｏを備え、この開口 部３０は螺動型ポンプ２０の出口に直結されている。このサンプル入口開口３０ 自体はサンプル導入室３１に連通し、この導入室は分配器３１０を具備している 。ベント３１１か設けられており、このベント３１１は前記導入室３１ど連通し ている。分配器３１０は、サンプリング容器３の長軸に平行な貫通孔を具備した 回転円錐形エレメントから成る。前記貫通孔はサンプル受入室３２と接続されて いる。このサンプル受入室３２自体はサンプル出口開口３３と連通し、出口開口 ３３自体は分配回路ＣＤに接続されている。

′Ｍ２図に見られるように、サンプル受人室３２は一群の電ｆｉ３２０．３２１ および３２２を備えている。これらの電極は、採取した生物学的流体のレベル指 示器を構成する。特に限定しないが、を極３２０は採取サンプルの最低容量を、 電極３２！は採取サンプルの中間容量を、１ｉｉ３２２は採取サンプルの最大容 量に対応する。

サンプリング容器本体は生物学的流体に関して不活性な材料から作る。例えば食 品用プラスチックス等である。

第１図から分かるように、サンプリング容器の出口開口３３は２方ｔｉｎ弁３５ を経由して分配回路ＣＤに接続されている。２方電磁弁３５自体は３方電硼弁３ ６に接続され、この３万を磁弁３６の一つの人口ポートは２方電磁弁３５に、第 １直接出ロポートは排出すなわちドレン流路に、そして第２制御出ロポートは分 配管すなわちサンプルフラクション収集器に接続されている。

ざらに第１図に見られるように、第２図のベント３１１自体は一方で直結リンク により３方電磁弁３７を経由して排出すなわちトレンバイブに連結され、他方で は制御リンクにより不活性気体すなわち採取した生物学的流体の加圧源にリンク されている。

第１図に示した好ましい実施態様において、第１の３方第１電磁弁４２１と、フ ィルターモジュール１にリンクしたサンプリングモジュールの端末との間のリン クは多方選択バルブ２１により構成されている。この１ｘ択バルブ２１の複数の 人口ボートは特定された異なる反応器に逐次的にリンク可能であり、これにより 各反応器は異なりた生物学的溶液または同一生物学的ｆＪ？Ｆｉの異なったバッ チを収納できる。この多方進択バルブ２１の出口ボートは第１の３万電磁弁４２ １に直結されている。

第１図において２万電磁弁および３方電磁弁は図記号で示されており、この２方 を磁弁は吸入口Ａおよび放出口ｒを備え、電磁弁のスイッチ・オンにより生物学 的流体の人口Ａを通しての吸入および出口ｒを通しての放出を生起する。同様に 、３方ｔ［弁は吸入口Ａと放出口または入口ｒと補助人口Ｐとを備え、３方電磁 弁の電圧制御を行なわない場合は吸入口Ａおよび放出口ｒ間の流体の通過を可能 にし、３方電磁弁の電圧制御を行な）た場合には逆に補助入口Ｐおよび放出口ｒ 間に異なった流体が通過できるように機能する。第１図に示した実施例の全体シ ステムの運転については後述する。

第３図を参照しながらフィルターモジュール１についてさらに具体的に説明する 。

図において、このフィルター千ジュール１は、フィルターエレメントの据付軸を 形成する中心部フィルター本体１０と、セラミック材料のスリーブにより形成し た着脱式フィルターエレメント１１とを備えている。この着脱式フィルターエレ メント１１は据付軸１０上に取り付けられている。フィルターエレメント１１の 断面エツジと据付軸１０の支持面との間の結合は第３図のガスケット１００およ び１１０を使用して行なう。これらのガスケットはシリコン製ワッシャーから成 る。

本発明の特に好適な態様によれば、このフィルターエレメント１１はｖ４４図に その対照釉の縦断面として示す円筒形スリーブ１１２から成りている。この円筒 形スリーブ１１２は好ましくは平均空隙直径約！Ｏｕｍのセラミック製である。

さらに、第４図に示すように、グラフト化セラミックの内層１１４および外層１ １３を円筒形スリーブの内外両面上に配設しである。内側グラフト層１１４およ び外側グラフト層１１３の平均空隙直径は０２μｍ以下であり、フィルター膜と して機能する。

さらにこのアッセンブリーの気密性を確保するために、エポキシ樹脂層１１５お よび１１６の塗布又は被着をフィルターエレメント１１の両端部に行なう。この 塗布ないし被着層は約１ｃｍの長さに亙って前記両端部を被覆する。外層１１３ および内層１１４は平均空隙直径０．１乃至０．４μｍ、好ましくは０２μｍの α−アルミナからなり、かっα−アルミナ製の円筒形スリーブ１１２は１゜乃至 １５μｍの空隙直径を有する。この円筒形スリーブ１１２および内層目４と外Ｎ １１３は焼結により一体に結合する。

第３図に示すように、据付軸１０は好ましくはその一端の対向部に隣接する中心 内側パイプ１０５を備えている。この中心内側パイプ＋０５は前記フィルターエ レメント１１すなわち円筒形スリーブ１１２の内側に継がれ、かつサンプリング 装置２の端末を構成している。第３図において、中心内部通路１０５をスリーブ １１２の内側に縦ないでいる開口部は符号１０５０および１ｏ５１で示しである 。

第１および５図を参照しながら、制御・計算装置５について詳細に述べる。

第１図において制御・計算装置５は、インタフェース回路５１および５２に相互 に接続されると同時にプログラムメモリー５０を備えたマイクロプロセサーＣＰ Ｕからなっている。

これらのインタフェース回路は、好ましくはサンプリング制御用のインタフェー ス回路の第１シリーズ５１を備えている。この第１シリーズ５１のインタフェー ス回路の各々は好ましくは前記３方電磁弁のそれぞれおよび螺動型ポンプ２゜に 向けてスタートまたはストップ制御電圧を送るための回路から成る。

同様に、サンプルレベル検出用のインタフェース回路の第２シリーズ５２はサン プリング容器３のサンプルレベルに関する対応メツセージをマイクロプロセサー ｃｐｕに送るアナログ−デジタル変換回路から成っている。

プログラムメモリー５０は好ましくは読み出し専用メモリーＲＯＭから成り、サ ンプリングを逐次実施するためのプログラムを格納している。

第５図に示したように、サンプリングを逐次的に行なうためのプログラムは第１ サブプログラム１０００を含み、これにより不活性気体を反応器すなわち発酵器 Ｒ中に導入してフィルターエレメント１のプレ非ブロツキング段階の遂行を可能 にする。この場合、第３の３万電磁弁４２３が電圧制御され、第１および第２の ３方を磁弁４２１および４２２は使用しない。

第１サブプログラム１０００の後に第２サブプログラム１００１が続ぎ、これに より装置を例えば数秒間だけスタンバイ段階に置く。この場合、サンプリングエ レメントは何れも駆動されない。

′ｓ２サブプログラム１００１［ｓｉｃ］にはＮ３サブプログラム１００２が後 続し、これによってサンプリング段階を適切に遂行させる。この場合、螺動型ポ ンプ２０は周期的に電圧制御され、またサンプリング段階の停止はサンプリング 容器３内のサンプルレベルに対応するメツセージをマイクロプロセサーＣＰＵが 検出することにより行なわれる。

第３サブプログラム１００２には第４サブプログラム１００３が後続し、これに よりてサンプリング容器２［ｓｉｃ］中のサンプルの分析回路への転送段階、す なわち少なくとも電磁弁３５および３６を経由して分配器＠ＣＤへ転送する段階 が遂行される。

Ｎ４サブプログラム１００３は、例えばｔ＆Ｂ弁３５および３６の開放に続いて 電磁＃−３７の電圧制御を行なって、生物学的流体に関する不活性な高圧気体を 、前記サンプリング容器中のサンプルの上部位置にてサンプリング容器３中に送 入することを可能とする。この高圧により、予め決められた順序に従ってフラク ション収集器へのサンプルの全ての転送を行なうことが可能になる。

前記第４サブプログラム１００３には第５サブプログラム１００４が後続し、こ れにより、駆動停止状態における第１　ｔＨｉ弁４弁子２１２を硼弁４２２の電 圧制御に従って、自身も電圧制御された螺動型ポンプ２０を通して洗浄水をサン プリング容器３に供給しながら水洗浄を行なう。当然ながら、この水洗浄は一定 期間に亙って連続的に実施される。

さらに、第５サブプログラム１００４には第６サブプログラム１００５が後続し 、これによって第１の３方電る…弁４２１および螺動型ポンプ２０を通してサン プリング容器３およびバイブの洗浄が数秒間に互って順次実施される。

最後に、第１の３万電磁弁４２１と第２の３方電磁弁４２２および螺動型ポンプ ２０の電圧制御により前記サンプリング容器とバイブの乾燥を数分間行なうサン プリング容器の乾燥のための第７サブプログラム１００Ｂが用意されている。

当然ながら、前記プログラムの順序には特に限定はなく、利用目的に応じて随時 適当な順序にすることができる。例えばフィルターエレメントの新たな非ブロッ キングを構成するために、サンプリング段階サブプログラム１００２と分析回路 へのサンプル転送段階のなめのサブプログラム１００３との間に非ブロツキング 段階サブプログラム１０００のための呼出しを挿入してもよい。

好ましい自動サンプリングサイクルの一例を次表に示すが、この表は限定を意図 しない一例であり、対応シーケンス番号、各シーケンスに対応する単位操作、操 作時間、および第１図に示した装置の電圧制御される電磁弁と各構成要素を示し である。

当然ながら、上表の時間は一つの目安であり、培養基すなわち生物学的媒体に応 じた修正が可能である。例えば、非ブロツキングシーケンスＮｏ、５の時間は必 要に応じて３乃至４秒まで延長でき、かつ転送シーケンス６は１０秒程度であっ てもよい。シーケンス９の時間は極めて短いが、シーケンス１０の時間は任意で ある。

本発明における特に好ましい実施態様では、マイクロプロセサーＣＰυは市場か ら入手可能な８−ビットマイクロプロセサーが使用できる。この場合、マイクロ プロセサーＣＰＵはバス型リンクによりマイクロコンピュータと接続させること により、本発明の装置をユーザーと連携させながら操作することができ、これに より本発明装置のプログラム化ができる。

マイクロプロセサーＣＰＵが８−ビットマイクロプロセサーである場合には、第 １図に示す装置の２方または３方電磁弁や螺動型ポンプ等の要素の一つにマイク ロプロセサーで処理される８−ビットワードの各ビットを、対応制御インタフェ ース５１を通じて割り当てると都合がよい、このようにすると、各シーケンスは ′ｉ７％５図に示すサブプログラム１０００乃至１００６を構成する一つの８− ビットワードに単純に対応することになる。かくして０またはｌの値の各ビット によりて前記制御インタフェース５１を通しで電圧制御を行なうことができ、逆 に電磁弁または蛎動型ポンプに対する電圧制御を解除することも可能である。

マイクロプロセサーＣＰＵおよびインタフェース回路を、プログラム可能な自動 ユニットで置換してもよい。プログラム可能な自動ユニットとしては、　ｒｐｓ ３−ＤＣＪ（にＬＯＣＫＮＥＲ−ＭＯＥＬＬＥＲ製）自動ユニットを使用した。

このような実施態様では本発明の装置の活用が一層フレキシブルになる。

以上、生物学的流体の自動滅菌サンプリングに対する特に有利な装置を説明した 。

実際のところ、本発明の装置はリサイクリングループが存在しなくても現場に設 置が可能である。また、本発明の装置はサンプルを採取する動植物細胞すなわち 生物学的媒体の微生物細胞に関する拘束なしにサンプリングが可能であり、この 観点で本発明による装置は有益である。

さらに、本発明による装置は従来の方法による蒸気滅菌の必要なしに滅菌性を確 保することができる。

同様に、０．２μｍ以下の孔隙率を有する単一層または二重外層のフィルターエ レメントを使用することにより、バクテリア含有生物学的媒体のサンプリングを も可能にする。

また、第１図に示すような設計上の単純さが、最小のデッドボリュームでの最大 の信頼性につながり、短時間で小容量の濾過を可能にする。

当然ながら、プレ非ブロッキングの第１シーケンスおよびサンプリングシーケン スに続く非ブロツキングシーケンスによフて、フィルターエレメントのブロッキ ングを長期間制御できる。

さらに本発明の装置では、溶存ガスおよび脱気ガスの量、生物学的流体中の細胞 濃度、細胞の大きさ、または反応器Ｒの内圧さえも無関係に常時一定のサンプリ ング量を選択てきる。

また、着脱式フィルターエレメント１のカートリッジは再使用が容易であり、交 換使用もできる。

本発明の装置では、最低２リツトルの小規模反応器すなわぢ発酵器乃至工業的規 模の反応器に至る各種能力のモジュール式使用ができる。

第１図に示す装置は反応器すなわち発酵器を高圧で操作することにより、比較的 粘度の高い媒体または流体の使用も可能である。

最後に、サンプリング容器の冷却または低揮発性や非揮発性分子の冷却により揮 発性産物の精密分析を行なうこともできる。

第１図で示す本発明の装置の滅菌試験または機能試験を次のような二つの異なっ たプロセスで実施した。すなわち、 ・殺菌済みの公知の合成発酵媒体について微生物接種なしに２時間間隔で２週間 の繰り返しサンプリングによるシミュレーションを行ない、・次いでフィルター モジニールの外側から発酵器内部、すなわち滅菌媒体中に小形のバクテリアで充 分飽和させた媒体を注入した。

この発酵器中の媒体は汚染されないので極めて満足すべぎ結果が得られた。

本発明の装置の優れた機能を、サツカロマイセス・ウワルム（５ａｃｈａｒｏｍ ｙｃｅｓＬＩＶａｊ叩）およびサツカロマイセス・セレビシェ（Ｓａｃｃｈａｒ ｏｍｙｃｅｓ　ｃｅｒａｖｉｓｉａｅ）等の酵母菌、エシェリヒア・コリ（Ｅｓ ｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）およびクロストリジウム・アセトノブチリカム （Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ　ａｃｅｔｏｎｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）等のバクテリ ア、ならびにバクテリアや酵母および線条菌類の混合物等の各種の微生物を使用 した発酵工程からのサンプルを品質試験することにより、さらに実証した。運転 条件の如何に係わらず、採取サンプルはいずれも微生物を含有しなかった。更に 、気相クロマトグラフ／サンプラーの連結使用により、例えばＳ　ウハルム（Ｓ 、ｕｖａｒｕｍｌ　またはＣアセトノブチリカム（Ｃ，ａｃｅｔｏｎｏｂｕｔｙ ｌ　ｉｃｕｍ）によるエタノール生産等の嫌気性発酵をオンラインでモニターし た結果によると、このオフライン分析の結果は、オフラインのマニュアル・サン プリングによるオフライン分析に対して優れた一致をみた。

補正音の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成０３年１１月２２日■Δ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生物学的流体用の反応器内のサンプリングモジュールと、サンプリング容器 に接続されたフィルターモジュールと、分析手段および制御・計算手段にサンプ ルを分配するための回路とを備え、前記分析手段および前記制御・計算手段がそ れぞれ前記サンプリングモジュール．前記フイルターモジュール，前記サンプリ ング容器，および前記サンプル分配用回路に相互接続されてサンプリングの逐次 制御を行なうようになされた自動滅菌サンプリング装置において、前記フィルタ ーモジュール（１）が反応器（Ｒ）内の前記サンプリングモジュール（２）の端 末に配設され、前記サンプリング容器（３）がサンプリングモジュール（２）の 出口に直結されていることと、生物学的流体に関して不活性な気体を前記反応器 （Ｒ）中へ注入することにより前記フィルターモジュール（１）のプレ非ブロッ キングおよび／または非ブロッキングの遂行を可能にする不活性気体注入用の第 １回路（４０）を少なくともさらに備えて成ることとを特徴とする生物学的流体 の自動滅菌サンプリング装置。 ２．前記反応器（Ｒ）と前記サンプリング容器（３）とを連絡している回路を洗 浄するための水注入用の第２回路（４１）と、前記反応器（Ｒ）と前記サンプリ ング容器（３）とを連絡している回路中に乾燥空気を注入するための第３回路（ ４２）とを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．不活性気体，洗浄水，および乾燥空気を注入するための前記第１回路（４０ ），第２回路（４１），および第３（４２）回路が、前記フィルターモジュール （１）に接続されたサンプリングモジュールの端末と前記サンプリング容器（３ ）との間の連絡流路に介装接続され、その補助入口ボートに洗浄水もしくは乾燥 空気を受け入れる第１の３方電磁弁（４２１）、洗浄水供給回路と前記第１の電 磁弁の前記補助入口ボートとの間の連絡流路に接続され、その補助入口ポートに 前記乾燥空気を受け入れる第２の３方電磁弁（４２２）、および 前記第１の電磁弁と前記サンプリング容器（３）との間の連絡流路の接続され、 生物学的流体に関して不活性な気体を受け入れるための一つの補助入口ポートを 有する第３の３方電磁弁（４２３）、を備えた特徴とする請求項１または２に記 載の装置。 ４．前記第３の電磁弁が蠕動型ポンプ（２０）を経由して前記サンプリング容器 に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５．前記サンプリング容器（３）が冷凍容器から成ることを特徴とする請求項１ 〜３のいずれか一つに記載の装置。 ６．前記サンプリング容器（３）が、 ・サンプル入口開口（３０）と、 ・分配器（３１０）を具備したサンプル導入室（３１）と、・前記サンプル導入 室に連通するベント（３１１）と、・前記導入室（３１）と連通し、生物学的流 体のレベル指示器を構成する一群の電極（３２０，３２１，３２２）を具備した サンプル受入室（３２）、とを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか １項に記載の装置。 ７．前記フィルターモジュール（１）と連絡した前記サンプリングモジュールの 端末と前記第１の３方電磁弁（４２１）との問が多方選択バルブ（２１）によっ て連絡され、前記多方選択バルブの複数の入口が各特定の反応器と逐次的に連絡 され、かつ前記多方選択バルブの出口が前記第１の３方電磁弁（４２１）に直結 されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。 ８．前記フイルターモジュール（１）が、フィルターエレメント据付軸を構成す る中心フィルター本体（１０）と、セラミック材料製のスリーブからなり、前記 据付軸（１０）上に取り付けられた着脱式フィルターエレメント（１１）、とを 備え、該フィルターエレメント（１１）の断面エッジと前記据付軸（１０）を支 持するための表面との間の連結がガスケット（１００，１１０）により構成され ていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。 ９．前記フィルターエレメント（１１）が、平均空隙直径１０μｍ程度の円筒形 セラミックスリーブ（１１２）と、前記円筒形スリーブの内外両面上にグラフト 化された平均空隙直径０．２μｍ以下のセラミック内層（１１４）および外層（ １１３）、とから成ることを特徴とする請求項８に記載の装置。 １０．前記インタフェース回路が、 ・それぞれ前記各３方電磁弁および前記蠕動型ポンプに向けてスタートもしくは ストップ制御電圧を送るためのデジタル−アナログ変換回路から成る、サンプリ ング制御のための第１の一連のインタフェース回路（５１）と、・それぞれサン プリング容器中のサンプルレベルに関する対応メッセージを前記マイクロプロセ サーに送るためのアナログ−デジタル変換回路から成る、サンプルのレベル検出 用の第２の一連のインタフェース回路（５２）、とを備えたことを特徴とする請 求項９に記載の装置。 １１．前記インタフェース回路（５１，５２）に接続され、プログラムメモリー （５０）を備えたマイクロプロセサーから成る制御・計算手段（５）により前記 注入回路（４０，４１，４２）が逐次制御されることと、前記マイクロプロセサ ーが前記マイクロプロセサーと結合した読み出し専用メモリー（５０）中に格納 された逐次的サンプリング遂行用プログラムを備えたことと、少なくとも前記プ ログラムが、 ・反応器中に不活性気体を導入することにより前記フィルターエレメントのプレ 非ブロッキング段階の遂行を可能とし、前記第３の３方電磁弁を電圧制御して前 記第１および第２の３方電磁弁は不使用とするための第１サブプログラム（１０ ００）と、 ・装置を数秒間スタンバイ段階に置くことを可能とし、いずれのサンプリング装 置構成要素も非駆動とするための第２サブプログラム（１００１）と、・サンプ リング段階を適切に遂行し、前記蠕動型ポンプを周期的に電圧制御すると共に、 サンプリング容器中のサンプルレベルの対応メッセージを前記マイクロプロセサ ーで検知してサンプリング段階の停止を行なうための第３サブプログラム（１０ ０２）と、 ・サンプリング容器中のサンプルを分析回路に転送する段階を遂行可能とするた めの第４サブプログラム（１００３）と、・前記第１電磁弁の電圧制御により水 洗浄の遂行を可能とし、非駆動状態の前記第２電磁弁により電圧制御状態の蠕動 型ポンプを介してサンプリンク容器に前記洗浄用水を送り、前記洗浄を予め決め られた期間だけ実施させるための第５サブプログラム（１００４）と、 ・第１の３方電磁弁および蠕動型ポンプを通してサンプリング容器およびバイブ を数秒間だけ逐次洗浄するための第６サブプログラム（１００５）と、・第１お よび第２の３方電磁弁と蠕動型ポンプの電圧制御によりサンプリング容器とバイ ブを数分間だけ乾燥するための第７サブプログラム（１００６）、とを備えたこ とを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。