JPH05123156A - 培養装置 - Google Patents
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- JPH05123156A JPH05123156A JP28629191A JP28629191A JPH05123156A JP H05123156 A JPH05123156 A JP H05123156A JP 28629191 A JP28629191 A JP 28629191A JP 28629191 A JP28629191 A JP 28629191A JP H05123156 A JPH05123156 A JP H05123156A
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- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/44—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 被培養物の活動状態に応じた量の栄養源及び
酸素を従来より正確に供給できるバイオリアクターの提
供。 【構成】 培地循環用ポンプ３にて培地Ｌを、培地リザ
ーバ２から、ガス交換器４にて酸素を溶存させたのちバ
イオリアクター１に通過させ、再び培地リザーバへ戻す
ように循環させる培養装置において、バイオリアクター
を出た培地中の溶存酸素量を測定する溶存酸素検出装置
５と、新鮮培地ボトル７１と、該ボトルから培地リザー
バへ新鮮培地を供給する供給ポンプ７と、リザーバから
培地を排出するポンプ８と、ポンプ動作を制御する制御
部９とを備え、該制御部は前記検出装置により検出され
た溶存酸素濃度を、予め定めた溶存酸素濃度に維持する
方向に培地流量を制御すべく循環用ポンプの動作を制御
するとともに、供給及び排出ポンプの各動作を、バイオ
リアクター内で消費される溶存酸素量に比例した量の培
地交換を行うように制御する培養装置。
酸素を従来より正確に供給できるバイオリアクターの提
供。 【構成】 培地循環用ポンプ３にて培地Ｌを、培地リザ
ーバ２から、ガス交換器４にて酸素を溶存させたのちバ
イオリアクター１に通過させ、再び培地リザーバへ戻す
ように循環させる培養装置において、バイオリアクター
を出た培地中の溶存酸素量を測定する溶存酸素検出装置
５と、新鮮培地ボトル７１と、該ボトルから培地リザー
バへ新鮮培地を供給する供給ポンプ７と、リザーバから
培地を排出するポンプ８と、ポンプ動作を制御する制御
部９とを備え、該制御部は前記検出装置により検出され
た溶存酸素濃度を、予め定めた溶存酸素濃度に維持する
方向に培地流量を制御すべく循環用ポンプの動作を制御
するとともに、供給及び排出ポンプの各動作を、バイオ
リアクター内で消費される溶存酸素量に比例した量の培
地交換を行うように制御する培養装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動物細胞、微生物等を
培養する培養装置、特に、培地循環用ポンプにて培地
を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイオリ
アクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻すよう
に循環させる培養装置に関する。
培養する培養装置、特に、培地循環用ポンプにて培地
を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイオリ
アクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻すよう
に循環させる培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の培養装置では、培地を収容した
培地リザーバと被培養物を収容したバイオリアクターと
に培地を循環させ、且つ、バイオリアクターへ流入する
培地に酸素を溶存させることで、バイオリアクター中の
被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に必要な各種
栄養源及び酸素を供給する。バイオリアクターへ供給さ
れる各種栄養源及び酸素の量は培地循環用ポンプによる
培地流量に依存する。
培地リザーバと被培養物を収容したバイオリアクターと
に培地を循環させ、且つ、バイオリアクターへ流入する
培地に酸素を溶存させることで、バイオリアクター中の
被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に必要な各種
栄養源及び酸素を供給する。バイオリアクターへ供給さ
れる各種栄養源及び酸素の量は培地循環用ポンプによる
培地流量に依存する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、この種の装置では、バイオリアクターへの栄養
源及び酸素の供給量が培地流量に依存し、且つ、その流
量は当初設定された流量に固定されるか、又は途中で変
更されるにしてもマュアル操作で変更される。従って、
バイオリアクターにおいて必要とされる量の栄養源及び
溶存酸素が正確に供給される保証は無く、最悪の場合、
バイオリアクター内で栄養源や酸素が枯渇することもあ
り得る。
ように、この種の装置では、バイオリアクターへの栄養
源及び酸素の供給量が培地流量に依存し、且つ、その流
量は当初設定された流量に固定されるか、又は途中で変
更されるにしてもマュアル操作で変更される。従って、
バイオリアクターにおいて必要とされる量の栄養源及び
溶存酸素が正確に供給される保証は無く、最悪の場合、
バイオリアクター内で栄養源や酸素が枯渇することもあ
り得る。
【０００４】そこで本発明は、培地循環用ポンプにて培
地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイオ
リアクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻すよ
うに循環させる培養装置において、バイオリアクター内
の栄養源や酸素の消費量に応じた量の栄養源及び酸素を
従来より正確にバイオリアクターへ供給できるようにす
ることを課題とする。
地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイオ
リアクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻すよ
うに循環させる培養装置において、バイオリアクター内
の栄養源や酸素の消費量に応じた量の栄養源及び酸素を
従来より正確にバイオリアクターへ供給できるようにす
ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねた結果、バイオリアクターから出
た培地中の溶存酸素量を常時一定に保つように培地循環
流量を制御することで、バイオリアクターにおける溶存
酸素消費を補えること、また、溶存酸素消費が多いと他
の栄養源の消費も多く、溶存酸素消費が少ないと他の栄
養源の消費も少なく、従って、バイオリアクターを出た
培地の溶存酸素量を一定に維持するように培地流量を制
御することで、同時に、要求される栄養源も供給できる
ことに着目し、本発明を完成した。
決するため研究を重ねた結果、バイオリアクターから出
た培地中の溶存酸素量を常時一定に保つように培地循環
流量を制御することで、バイオリアクターにおける溶存
酸素消費を補えること、また、溶存酸素消費が多いと他
の栄養源の消費も多く、溶存酸素消費が少ないと他の栄
養源の消費も少なく、従って、バイオリアクターを出た
培地の溶存酸素量を一定に維持するように培地流量を制
御することで、同時に、要求される栄養源も供給できる
ことに着目し、本発明を完成した。
【０００６】すなわち本発明は、培地循環用ポンプにて
培地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイ
オリアクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻す
ように循環させる培養装置において、前記バイオリアク
ターを出た培地中の溶存酸素量を測定する手段と、前記
ポンプ動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、
前記測定手段により測定される溶存酸素量を予め定めた
溶存酸素量に維持する方向に培地流量を制御するように
前記ポンプ動作を制御することを特徴とする培養装置を
提供するものである。
培地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちバイ
オリアクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻す
ように循環させる培養装置において、前記バイオリアク
ターを出た培地中の溶存酸素量を測定する手段と、前記
ポンプ動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、
前記測定手段により測定される溶存酸素量を予め定めた
溶存酸素量に維持する方向に培地流量を制御するように
前記ポンプ動作を制御することを特徴とする培養装置を
提供するものである。
【０００７】前記バイオリアクターとしては、フォロー
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等、種々考えられる。こ
の培養装置には、さらに、前記培地リザーバから培地を
排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器か
ら前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポン
プとを備え、前記制御部は、前記バイオリアクター内で
消費される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地リ
ザーバ内培地交換を行うように該排出ポンプ及び供給ポ
ンプの各動作を制御する構成としてもよい。
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等、種々考えられる。こ
の培養装置には、さらに、前記培地リザーバから培地を
排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器か
ら前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポン
プとを備え、前記制御部は、前記バイオリアクター内で
消費される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地リ
ザーバ内培地交換を行うように該排出ポンプ及び供給ポ
ンプの各動作を制御する構成としてもよい。
【０００８】この場合、該制御部は、前記循環用ポンプ
の運転速度制御信号を利用して該循環用ポンプの運転速
度制御と並列的に前記排出ポンプの運転速度を制御する
ものでもよい。また、該制御部に、前記培地リザーバ内
の培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル
検出手段及びツインタイマを含め、該ツインタイマで設
定される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて
前記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ
時間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ
内液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転
するようにしてもよい。
の運転速度制御信号を利用して該循環用ポンプの運転速
度制御と並列的に前記排出ポンプの運転速度を制御する
ものでもよい。また、該制御部に、前記培地リザーバ内
の培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル
検出手段及びツインタイマを含め、該ツインタイマで設
定される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて
前記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ
時間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ
内液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転
するようにしてもよい。
【０００９】
【作用】本発明培養装置によると、培地が、培地循環用
ポンプにて培地リザーバとバイオリアクターとに循環せ
しめられ、且つ、バイオリアクターに流入する培地に酸
素が溶存せしめられ、それによってバイオリアクター中
の被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に要求され
る各種栄養源及び酸素が供給される。
ポンプにて培地リザーバとバイオリアクターとに循環せ
しめられ、且つ、バイオリアクターに流入する培地に酸
素が溶存せしめられ、それによってバイオリアクター中
の被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に要求され
る各種栄養源及び酸素が供給される。
【００１０】また、バイオリアクターを出た培地中の溶
存酸素量がその測定手段により測定される一方、前記循
環用ポンプ動作を制御する制御部が、該測定手段により
測定された溶存酸素量と予め定めた溶存酸素量とを比較
しつつ、測定溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量より少
ないときは、培地流量を増加させるように、測定溶存酸
素量が予め定めた溶存酸素量より多いときには培地流量
を減少させるように前記ポンプ動作を制御する。
存酸素量がその測定手段により測定される一方、前記循
環用ポンプ動作を制御する制御部が、該測定手段により
測定された溶存酸素量と予め定めた溶存酸素量とを比較
しつつ、測定溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量より少
ないときは、培地流量を増加させるように、測定溶存酸
素量が予め定めた溶存酸素量より多いときには培地流量
を減少させるように前記ポンプ動作を制御する。
【００１１】前記培養装置に前記培地リザーバから培地
を排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器
から前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポ
ンプとが備わっていて、前記制御部が、前記バイオリア
クター内で消費される溶存酸素量に比例又は略比例した
量の培地リザーバ内培地交換を行うように該排出ポンプ
及び供給ポンプの各動作を制御するものであるときは、
バイオリアクター内で消費される溶存酸素量に比例又は
略比例した量の培地交換が行われ、それによって該培地
リザーバ及びバイオリアクターを含む培地循環系におけ
る栄養源の消費が補われる。
を排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器
から前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポ
ンプとが備わっていて、前記制御部が、前記バイオリア
クター内で消費される溶存酸素量に比例又は略比例した
量の培地リザーバ内培地交換を行うように該排出ポンプ
及び供給ポンプの各動作を制御するものであるときは、
バイオリアクター内で消費される溶存酸素量に比例又は
略比例した量の培地交換が行われ、それによって該培地
リザーバ及びバイオリアクターを含む培地循環系におけ
る栄養源の消費が補われる。
【００１２】この場合、該制御部が、前記循環用ポンプ
の運転速度制御信号を利用して該循環用ポンプの運転速
度制御と並列的に前記排出ポンプの運転速度を制御する
ものであるときは、培地交換に際して前記排出ポンプが
運転されるとき、該排出ポンプの運転速度は、循環用ポ
ンプの運転速度と同一とされ、該排出ポンプによる培地
排出量が、培地循環系における培地流量の増減に対応し
て増減される。
の運転速度制御信号を利用して該循環用ポンプの運転速
度制御と並列的に前記排出ポンプの運転速度を制御する
ものであるときは、培地交換に際して前記排出ポンプが
運転されるとき、該排出ポンプの運転速度は、循環用ポ
ンプの運転速度と同一とされ、該排出ポンプによる培地
排出量が、培地循環系における培地流量の増減に対応し
て増減される。
【００１３】また、該制御部が、前記培地リザーバ内の
培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検
出手段及びツインタイマを含み、該ツインタイマで設定
される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前
記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時
間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内
液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転さ
せるものであるときは、前記オン時間の長さ及びオフ時
間の長さに応じて（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）
の割合が決定される。なお、該ツインタイマにおけるオ
ン時間及びオフ時間の設定は、所望の（新鮮培地供給量
／溶存酸素消費量）の割合を得られるように行うのであ
るが、該オン時間の長さ及びオフ時間の長さは、例えば
前記循環系を流れる培地中に含まれる栄養源であるグル
コースの量を測定し、その測定結果に基づいて定めるこ
とができる。
培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検
出手段及びツインタイマを含み、該ツインタイマで設定
される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前
記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時
間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内
液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転さ
せるものであるときは、前記オン時間の長さ及びオフ時
間の長さに応じて（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）
の割合が決定される。なお、該ツインタイマにおけるオ
ン時間及びオフ時間の設定は、所望の（新鮮培地供給量
／溶存酸素消費量）の割合を得られるように行うのであ
るが、該オン時間の長さ及びオフ時間の長さは、例えば
前記循環系を流れる培地中に含まれる栄養源であるグル
コースの量を測定し、その測定結果に基づいて定めるこ
とができる。
【００１４】
【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は一実施例培養装置の全体の構成を示してい
る。この培養装置は細胞を培養するもので、主たる構成
要因はホローファイバカラムでできたバイオリアクター
１、液体培地Ｌを収容した培地リザーバ２、培地循環用
の回転速度可変のペリスタリックポンプ３、培地中に酸
素を溶存させるガス交換器４及び培地中の溶存酸素を検
出するための溶存酸素検出装置５を備えている。
る。図１は一実施例培養装置の全体の構成を示してい
る。この培養装置は細胞を培養するもので、主たる構成
要因はホローファイバカラムでできたバイオリアクター
１、液体培地Ｌを収容した培地リザーバ２、培地循環用
の回転速度可変のペリスタリックポンプ３、培地中に酸
素を溶存させるガス交換器４及び培地中の溶存酸素を検
出するための溶存酸素検出装置５を備えている。
【００１５】これらは配管６により、リザーバ２→ポン
プ３→ガス交換器４→バイオリアクター１→検出装置５
→リザーバ２の順序で直列にループ状に接続され、培地
もこの順序で流れる。図１において、バイオリアクター
１中のホローファイバの出入口端子１１、１２は、ホロ
ーファイバのキャピラリー内空間に通じている。
プ３→ガス交換器４→バイオリアクター１→検出装置５
→リザーバ２の順序で直列にループ状に接続され、培地
もこの順序で流れる。図１において、バイオリアクター
１中のホローファイバの出入口端子１１、１２は、ホロ
ーファイバのキャピラリー内空間に通じている。
【００１６】この装置によると、ポンプ３の運転により
リザーバ２より汲み出された培地は、ガス交換器４で大
気飽和になるまで酸素を溶存させ、バイオリアクター１
に送られ、リアクター内で消費し切れなかった溶存酸素
濃度が溶存酸素検出装置５で検出され、培地自体は再び
リザーバ２へ戻される。検出装置５で検出された溶存酸
素濃度Ｘは、電気信号に変換され、装置制御部９の一部
を構成するＰＩＤコントローラ９１に入力される。入力
された値に対し、ＰＩＤコントローラ９１は設定スイッ
チ９１１を通じて設定された値Ｘ0 と比較演算を行い、
次のような動作をする。
リザーバ２より汲み出された培地は、ガス交換器４で大
気飽和になるまで酸素を溶存させ、バイオリアクター１
に送られ、リアクター内で消費し切れなかった溶存酸素
濃度が溶存酸素検出装置５で検出され、培地自体は再び
リザーバ２へ戻される。検出装置５で検出された溶存酸
素濃度Ｘは、電気信号に変換され、装置制御部９の一部
を構成するＰＩＤコントローラ９１に入力される。入力
された値に対し、ＰＩＤコントローラ９１は設定スイッ
チ９１１を通じて設定された値Ｘ0 と比較演算を行い、
次のような動作をする。
【００１７】Ｘ＞Ｘ0 の場合、制御信号を通じてポンプ
３の回転数をおとし、循環流量を少なくする。Ｘ＜Ｘ0
の場合、ポンプ３の回転数を上げて循環流量を多くす
る。以上の動作の結果、溶存酸素濃度Ｘは、次第にＸ0
に近づく。かくしてバイオリアクター１内の溶存酸素濃
度は、細胞にとって必要とされる溶存酸素濃度Ｘ0 を保
ち続ける。
３の回転数をおとし、循環流量を少なくする。Ｘ＜Ｘ0
の場合、ポンプ３の回転数を上げて循環流量を多くす
る。以上の動作の結果、溶存酸素濃度Ｘは、次第にＸ0
に近づく。かくしてバイオリアクター１内の溶存酸素濃
度は、細胞にとって必要とされる溶存酸素濃度Ｘ0 を保
ち続ける。
【００１８】また、細胞の生育にともない、リザーバ２
にプールされる培地Ｌは、次第に老朽化して老廃物の蓄
積、栄養素の枯渇を生じる。そのため、定期的に培地を
交換する必要がある。この交換のために回転速度可変の
培地排出用ペリスタリックポンプ８及び廃液ボトル８
１、そして新鮮培地供給用ペリスタリックポンプ７及び
新鮮培地ボトル７１が設けられている。ボトル８１、７
１は、それぞれフィルタ８２、７２を通じて無菌的に大
気開放となっている。
にプールされる培地Ｌは、次第に老朽化して老廃物の蓄
積、栄養素の枯渇を生じる。そのため、定期的に培地を
交換する必要がある。この交換のために回転速度可変の
培地排出用ペリスタリックポンプ８及び廃液ボトル８
１、そして新鮮培地供給用ペリスタリックポンプ７及び
新鮮培地ボトル７１が設けられている。ボトル８１、７
１は、それぞれフィルタ８２、７２を通じて無菌的に大
気開放となっている。
【００１９】培地交換の手順は以下のとおりである。ま
ず、電源１００から動作電力により、制御部９の構成要
素であるツインタイマ９３の内部接点９３２がオンのと
き、ペリスタリックポンプ８が動作し、リザーバ２内の
液を排出する。その際生ずるリザーバ２内の負圧はフィ
ルタ２１を通じて緩和される。ペリスタリックポンプ８
の回転数はＰＩＤコントローラ９１の支配下にあり、ポ
ンプ３の回転数と同じである。また、ツインタイマ９３
の内部接点９３３は、内部接点９３２と逆動作を行い、
接点９３２がオンのとき、接点９３３はオフであり、ポ
ンプ７は停止状態である。また、接点９３２、９３３の
それぞれのオン時間は設定用スイッチ９３１で設定され
る。
ず、電源１００から動作電力により、制御部９の構成要
素であるツインタイマ９３の内部接点９３２がオンのと
き、ペリスタリックポンプ８が動作し、リザーバ２内の
液を排出する。その際生ずるリザーバ２内の負圧はフィ
ルタ２１を通じて緩和される。ペリスタリックポンプ８
の回転数はＰＩＤコントローラ９１の支配下にあり、ポ
ンプ３の回転数と同じである。また、ツインタイマ９３
の内部接点９３３は、内部接点９３２と逆動作を行い、
接点９３２がオンのとき、接点９３３はオフであり、ポ
ンプ７は停止状態である。また、接点９３２、９３３の
それぞれのオン時間は設定用スイッチ９３１で設定され
る。
【００２０】次いで、ツインタイマ９３において、設定
用スイッチ９３１を通じて設定された接点９３２のオン
時間ｔ１がすぎると、接点９３２がオフとなると同時に
接点９３３がオンとなる。従って今度は、ポンプ８が停
止し、代わりにポンプ７が動作しリザーバ２内に培地を
供給する。そしてリザーバ２内の液面が上昇し、制御部
９の構成要素であるレベルセンサ９２の検出端９２１に
達すると、レベルセンサ９２内の内部接点９２２がオン
となり、ポンプ７も停止し、培地は供給されなくなる。
用スイッチ９３１を通じて設定された接点９３２のオン
時間ｔ１がすぎると、接点９３２がオフとなると同時に
接点９３３がオンとなる。従って今度は、ポンプ８が停
止し、代わりにポンプ７が動作しリザーバ２内に培地を
供給する。そしてリザーバ２内の液面が上昇し、制御部
９の構成要素であるレベルセンサ９２の検出端９２１に
達すると、レベルセンサ９２内の内部接点９２２がオン
となり、ポンプ７も停止し、培地は供給されなくなる。
【００２１】その後、ツインタイマ９３で設定用スイッ
チ９３１を通じて設定された接点９３３のオン時間ｔ２
が経過するとともに、最初の手順に戻る。このときのあ
りさまを示したのが、図２である。以上の一連の動作に
より、リザーバ２内培地は、ポンプ８により排出される
培地分だけ、新鮮培地と置換されることになる。
チ９３１を通じて設定された接点９３３のオン時間ｔ２
が経過するとともに、最初の手順に戻る。このときのあ
りさまを示したのが、図２である。以上の一連の動作に
より、リザーバ２内培地は、ポンプ８により排出される
培地分だけ、新鮮培地と置換されることになる。
【００２２】ところで、細胞の栄養消費量（特にグルコ
ース）は、酸素消費に比例すると考えられる。リアクタ
ー１内で消費される酸素量が増加すれば、溶存酸素検出
装置５に感知される溶存酸素濃度Ｘは下降気味になる。
そのため、Ｘ＜Ｘ0 の関係が生じ、ポンプ３の循環流量
は多くなる。ポンプ８で排出される時間当たりの培地量
は、ポンプ３の循環流量に等しい。従って、ツインタイ
マ９３で設定されるｔ１時間内にポンプ８で排出される
培地量も当然多くなり、結果として、栄養消費量に比例
して培地が交換される。その際の比例定数はＣ×ｔ１／
（ｔ１＋ｔ２）となるため、ツインタイマ９３での設定
時間ｔ１、ｔ２を設定スイッチ９３１を用いて任意に変
更することにより培地交換量、換言すれば（新鮮培地供
給量／溶存酸素消費量）の割合を決定することが可能で
ある。
ース）は、酸素消費に比例すると考えられる。リアクタ
ー１内で消費される酸素量が増加すれば、溶存酸素検出
装置５に感知される溶存酸素濃度Ｘは下降気味になる。
そのため、Ｘ＜Ｘ0 の関係が生じ、ポンプ３の循環流量
は多くなる。ポンプ８で排出される時間当たりの培地量
は、ポンプ３の循環流量に等しい。従って、ツインタイ
マ９３で設定されるｔ１時間内にポンプ８で排出される
培地量も当然多くなり、結果として、栄養消費量に比例
して培地が交換される。その際の比例定数はＣ×ｔ１／
（ｔ１＋ｔ２）となるため、ツインタイマ９３での設定
時間ｔ１、ｔ２を設定スイッチ９３１を用いて任意に変
更することにより培地交換量、換言すれば（新鮮培地供
給量／溶存酸素消費量）の割合を決定することが可能で
ある。
【００２３】また、この装置においては、細胞をバイオ
リアクター１のホローファイバ外空間に生育させるた
め、求める生産物は、ホローファイバ外空間に蓄積され
る。その生産物を取り出すための手段がサンプリング回
路１４及び培地ボトル１３であり、ボトル１３はフィル
タ１３１を通じて無菌的に大気開放となっている。サン
プリング回路１４からは、シリンジ等の手段を用いて無
菌的に外部に生産物が取り出されるようになっており、
その際、ホローファイバ外空間には、取り出された分だ
け培地ボトル１３より培地が供給される。
リアクター１のホローファイバ外空間に生育させるた
め、求める生産物は、ホローファイバ外空間に蓄積され
る。その生産物を取り出すための手段がサンプリング回
路１４及び培地ボトル１３であり、ボトル１３はフィル
タ１３１を通じて無菌的に大気開放となっている。サン
プリング回路１４からは、シリンジ等の手段を用いて無
菌的に外部に生産物が取り出されるようになっており、
その際、ホローファイバ外空間には、取り出された分だ
け培地ボトル１３より培地が供給される。
【００２４】なお、ｐＨセンサ２２は、リザーバ２内の
培地のｐＨが適正かどうかを確認するためのセンサであ
る。
培地のｐＨが適正かどうかを確認するためのセンサであ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、培
地循環用ポンプにて培地を、培地リザーバから、酸素を
溶存させたのちバイオリアクターに通過させ、再び前記
培地リザーバへ戻すように循環させる培養装置におい
て、バイオリアクター内の被培養物の活動状態に応じた
量の栄養源及び酸素を従来より正確にバイオリアクター
へ供給することができる。
地循環用ポンプにて培地を、培地リザーバから、酸素を
溶存させたのちバイオリアクターに通過させ、再び前記
培地リザーバへ戻すように循環させる培養装置におい
て、バイオリアクター内の被培養物の活動状態に応じた
量の栄養源及び酸素を従来より正確にバイオリアクター
へ供給することができる。
【００２６】前記培養装置に前記培地リザーバから培地
を排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器
から前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポ
ンプとが備わっていて、前記バイオリアクター内で消費
される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地リザー
バ内培地交換を行うように該排出ポンプ及び供給ポンプ
の各動作が制御されるときは、バイオリアクター内で消
費される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地交換
が行われ、それによって該培地リザーバ及びバイオリア
クターを含む培地循環系における栄養源の消費が補われ
る。
を排出する培地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器
から前記培地リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポ
ンプとが備わっていて、前記バイオリアクター内で消費
される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地リザー
バ内培地交換を行うように該排出ポンプ及び供給ポンプ
の各動作が制御されるときは、バイオリアクター内で消
費される溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地交換
が行われ、それによって該培地リザーバ及びバイオリア
クターを含む培地循環系における栄養源の消費が補われ
る。
【００２７】この場合、前記循環用ポンプの運転速度制
御信号を利用して該循環用ポンプの運転速度制御と並列
的に前記排出ポンプの運転速度を制御するときは、培地
交換に際して前記排出ポンプが運転されるとき、該排出
ポンプの運転速度は、循環用ポンプの運転速度と同一と
され、該排出ポンプによる培地排出量が、延いては、新
鮮培地の供給量が培地循環系における培地流量の増減に
対応して増減され、それだけ必要量の栄養源が正確にバ
イオリアクターへ供給される。
御信号を利用して該循環用ポンプの運転速度制御と並列
的に前記排出ポンプの運転速度を制御するときは、培地
交換に際して前記排出ポンプが運転されるとき、該排出
ポンプの運転速度は、循環用ポンプの運転速度と同一と
され、該排出ポンプによる培地排出量が、延いては、新
鮮培地の供給量が培地循環系における培地流量の増減に
対応して増減され、それだけ必要量の栄養源が正確にバ
イオリアクターへ供給される。
【００２８】また、前記培地リザーバ内の培地液面が所
定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段及びツ
インタイマが設けられ、該ツインタイマで設定される排
出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記排出ポ
ンプが運転又は停止され、該排出ポンプオフ時間におい
て、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液面の所
定レベル到達検出まで前記供給ポンプが運転されるとき
は、前記オン時間の長さ及びオフ時間の長さを任意に設
定して、所望の（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）の
割合を決定できる。
定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段及びツ
インタイマが設けられ、該ツインタイマで設定される排
出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記排出ポ
ンプが運転又は停止され、該排出ポンプオフ時間におい
て、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液面の所
定レベル到達検出まで前記供給ポンプが運転されるとき
は、前記オン時間の長さ及びオフ時間の長さを任意に設
定して、所望の（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）の
割合を決定できる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】培地リザーバ内培地を交換するときのツインタ
イマ接点のオン時間及びオフ時間、それに関連する培地
供給ポンプ及び排出ポンプの動作タイミングを、リザー
バ内の液面高さ変化とともに示すタイミングチャートで
ある。
イマ接点のオン時間及びオフ時間、それに関連する培地
供給ポンプ及び排出ポンプの動作タイミングを、リザー
バ内の液面高さ変化とともに示すタイミングチャートで
ある。
１ バイオリアクター ２ 培地リザーバ ３ 培地循環用ポンプ ４ ガス交換器 ５ 溶存酸素検出装置 ６ 配管 ７ 新鮮培地供給ポンプ ７１ 新鮮培地ボトル ８ 培地排出ポンプ ８１ 廃液ボトル ９ 制御部 ９１ ＰＩＤコントローラ ９２ レベルセンサ ９３ ツインタイマ ９３１ 時間設定スイッチ ９３２、９３３ タイマ接点 １００ 電源
Claims (4)
- 【請求項１】 培地循環用ポンプにて培地を、培地リザ
ーバから、酸素を溶存させたのちバイオリアクターに通
過させ、再び前記培地リザーバへ戻すように循環させる
培養装置において、前記バイオリアクターを出た培地中
の溶存酸素量を測定する手段と、前記ポンプ動作を制御
する制御部とを備え、前記制御部は、前記測定手段によ
り測定される溶存酸素量を予め定めた溶存酸素量に維持
する方向に培地流量を制御するように前記ポンプ動作を
制御することを特徴とする培養装置。 - 【請求項２】 前記培地リザーバから培地を排出する培
地排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器から前記培地
リザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポンプとを備
え、前記制御部は、前記バイオリアクター内で消費され
る溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地リザーバ内
培地交換を行うように該排出ポンプ及び供給ポンプの各
動作を制御する請求項１記載の培養装置。 - 【請求項３】 前記制御部は、前記循環用ポンプの運転
速度制御信号を利用して該循環用ポンプの運転速度制御
と並列的に前記排出ポンプの運転速度を制御する請求項
２記載の培養装置。 - 【請求項４】 前記制御部は、前記培地リザーバ内の培
地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検出
手段及びツインタイマを含み、該ツインタイマで設定さ
れる排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記
排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時間
において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液
面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転させ
る請求項３記載の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286291A JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286291A JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123156A true JPH05123156A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2500137B2 JP2500137B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17702482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3286291A Expired - Fee Related JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500137B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1005233A (en) * | 1961-04-14 | 1965-09-22 | Sandoz Ltd | New monoazo dyestuffs |
| JP2006314250A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Hitachi Medical Corp | 自動培養装置 |
| JP2011039330A (ja) * | 2009-08-12 | 2011-02-24 | Nikon Corp | 顕微鏡システム、制御装置、制御方法 |
| JP2014528246A (ja) * | 2011-10-07 | 2014-10-27 | ポール テクノロジー ユーケイ リミテッドＰａｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｋ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 流体処理制御システムおよび対応する方法 |
| US11254903B2 (en) | 2014-07-25 | 2022-02-22 | Cytiva Sweden Ab | Method and system for suspension culture |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7278528B2 (en) | 1999-02-19 | 2007-10-09 | Ronald H. Ball | Method of and apparatus for applying a film optionally including advertising or other visible material, to the surface of a handrail for an escalator or moving walkway |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0213365A (ja) * | 1988-04-27 | 1990-01-17 | W R Grace & Co | 中空繊維バイオリアクター培養システムおよび方法 |
| JPH02138962A (ja) * | 1988-11-19 | 1990-05-28 | Shimadzu Corp | 細胞培養装置 |
| JPH0538281A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-19 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 細胞培養装置 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3286291A patent/JP2500137B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0213365A (ja) * | 1988-04-27 | 1990-01-17 | W R Grace & Co | 中空繊維バイオリアクター培養システムおよび方法 |
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| JP2006314250A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Hitachi Medical Corp | 自動培養装置 |
| JP4731987B2 (ja) * | 2005-05-12 | 2011-07-27 | 株式会社カネカ | 自動培養装置 |
| JP2011039330A (ja) * | 2009-08-12 | 2011-02-24 | Nikon Corp | 顕微鏡システム、制御装置、制御方法 |
| JP2014528246A (ja) * | 2011-10-07 | 2014-10-27 | ポール テクノロジー ユーケイ リミテッドＰａｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｋ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 流体処理制御システムおよび対応する方法 |
| US10989362B2 (en) | 2011-10-07 | 2021-04-27 | Pall Technology Uk Limited | Fluid processing control system and related methods |
| US11254903B2 (en) | 2014-07-25 | 2022-02-22 | Cytiva Sweden Ab | Method and system for suspension culture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2500137B2 (ja) | 1996-05-29 |
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