JPH0518550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はリアクターや生細胞の培養装置とし
て、ことに植物細胞の培養装置として使用するの
に適した撹拌装置に関する。

リアクターや培養装置では化学反応を促進させ
或いは細胞の生育を促進させるために反応物質或
いは培養液を撹拌しているが、リアクターや培養
装置は多くの場合、ガスが洩れて引火したり、環
境を汚染する有害なガスが漏洩することのないよ
う、また後者の培養装置では、培養槽内に雑菌が
入り込むことのないよう気密構造にしてあり、撹
拌を撹拌翼によつて行う従来の一般的なタイプの
ものではそのため撹拌翼の駆動軸の軸受部分にメ
カニカルシールなどの軸封装置を設けていたが、
軸封装置は摩耗して気密を維持できなくなるおそ
れがあるほか、撹拌により反応物質や生成物質或
いは細胞が飛び散つて付着し、それがひいては撹
拌翼の円滑な動きを損うおそれもあり、付着した
ものを除去するため清掃するのは容易でない。

撹拌翼による撹拌ではまた部分的に撹拌に強弱
のバラツキを生じ、全体を均一に撹拌することが
できない難点がある。

本発明は撹拌槽を一固定点を中心として前後左
右に旋回揺動させることにより撹拌を行うように
したジヤイロ型の撹拌装置を得、これにより軸封
装置を省いて上記のようなガス洩れあるいは雑菌
浸入の問題が発生するのを解消し、かつ全体を均
一に撹拌しようとするものである。

本発明の撹拌装置はリアクターとしても培養装
置としても使用することができるが、培養装置と
して使用するのにより適している。その理由を従
来例と比較して説明する。

培養装置に望まれることは全体が均一に撹拌さ
れることもさることながら、細胞が撹拌によつて
損傷しないようにすることで撹拌の衝撃に弱い植
物細胞に対してはとくに格別な配慮が望まれる。
ついで望まれることは生成した細胞の沈澱や凝集
が生じないようにすることで、これらの条件を満
たすためには撹拌による細胞の浮上力が細胞の自
重と釣合い、降下を生じさせないような撹拌が全
体に亘つて均一に行われるのが最も望まれる。

撹拌翼を使用する従来タイプの培養装置は局部
的に強い撹拌力が加わゝるため植物細胞の培養装
置として使用するのは不向きであり、また細胞の
沈澱及び凝集の面でも撹拌翼の斜め下方の培養槽
底部付近に沈澱した細胞が凝集する傾向があり好
ましくない。

培養装置には撹拌翼による撹拌方法のほかに撹
拌の衝撃に弱い植物細胞に対処するため培養槽を
円筒形にしてそれ自体を回転させるものや培養液
内で吹出す空気の上昇力により液側に上昇流と下
降流を生ぜしめて撹拌を行うものなどがこれまで
提案され、或いは試みられているが、前者のもの
は培養槽内部に細胞や栄養源を含む培地を供給し
たり、生成物を含む培養液を外部に排出するため
の供給排出管、更には培養槽内に気体を供給する
気体供給管、外部に気体を排出する気体排出管等
を回転中心部に通し培養槽をその廻りに回転させ
るようにしているため軸承部に気密及び液密を保
つための軸封装置が必要となり前記した同様の問
題を生ずるようになるほか全体を万扁なく均一に
撹拌するという点においてもなお不十分で撹拌が
偏在し、細胞の凝集を生じ易い。一方後者のもの
は軸封装置は必要としないが、撹拌が不十分とな
りがちで、空気量を増やして撹拌を十分に行おう
とすれば細胞へ加わる力も大きくなる。この方法
による場合、更に全体の均一な撹拌を行うことが
できない難点があり、また細胞が増殖されるにつ
れ細胞への浮上力と細胞の自重の釣合いがとれな
くなつて降下し、沈澱しがちとなるが、この場合
釣合いをとるため細胞の増殖量に応じて空気量を
制御することはきわめて面倒かつ困難である。

この点本発明による培養装置によれば、均一な
撹拌及び細胞の浮上力と自重が釣合うようなマイ
ルドな撹拌を行うことが可能である。

次に本発明の実施例について説明する。

図示する各実施例は培養装置として使用される
撹拌装置を示すもので、第１〜４図に示す実施例
では適当形状の培養槽好ましくは図示するような
球状の培養槽１が一軸線、好ましくは中心Ｃを通
る軸線の廻りに回動できるよう培養槽１を囲む内
枠２に軸支され、内枠２は更に該枠を囲み、支柱
３によつて支持される外枠４に対し、中心を通り
上記軸線と直交する軸線、好ましくは水平軸線の
廻りに回動できるよう軸支されており、これによ
り培養槽は上記中心の廻りを前後左右に旋回揺動
できるようになつている。培養槽１の下方には中
心を通る垂直軸線の廻りを回転駆動される駆動軸
５が設けられ、駆動軸５にはクランク６が固着さ
れ、クランク端に培養槽下側部の上記垂直軸線よ
り適当に離れた箇所より下向きに突出するロツド
７が球継手によつて軸着されている。しかしてク
ランク６が上記垂直軸線の廻りを回転駆動される
と、ロツド７と培養槽１下側部の連結点が垂直軸
線の回りに円運動を行い、培養槽１をその中心の
廻りに前後左右に揺動させる。これにより培養槽
内の液面８は、常に水平を保ちながら培養槽内壁
に対しては移動する相対運動を行う。例えば第３
図の状態から180°回転し第４図の状態になる間で
は第４図に示めす一点鎖線から実線の位置までの
相対運動を行う。これに伴い培養液は壁面との摩
擦により撹拌される。図中９は下端部に多孔管１
０を取付け、培養液内に気体を供給するための気
体供給管であり、１１は気体排出管１２は供給排
出管で、下端が培養槽の底部近くまで伸びてお
り、これにより細胞や栄養源を含んだ培地が供給
され、或いは生成物を含む培養液を排出させる。

以上の管９，１１及び１２はいづれも培養槽１
に差し込まれ、その回りは気密にされて雑菌が入
り込むことのないようにしてある。そして培養槽
よりの突出端部にはフレキシブルチユーブ１３を
それぞれ接続し、培養槽の旋回揺動運動に追随し
て捩れることなく、かつ気密性を確保しうるよう
にしている。

なお、上記実施例において培養槽の揺動中心を
重心よりずれた位置に偏倚させることもでき、こ
れにより種々の旋回揺動性が得られる。

第５図にその一例が示され、培養槽２１はクラ
ンク２２の回転によつて重心Ｃより偏倚した揺動
中心Ｓを中心とする首振り旋回揺動運動を行うよ
うになつている。図において一点鎖線で示した位
置は実線で示した位置から半回転したときを示
す。

またクランクとロツドの連結点から駆動軸心ま
での長さは既知の方法、例えばクランクを培養槽
の揺動中心を曲率中心とする弧状に形成し、該ク
ランクに摺動可能に装着されるスライダーをクラ
ンク上の適当位置に止着し、スライダーとロツド
とを球継手によつて連結する方法によつて調整可
能であり、これにより培養槽の旋回揺動量を調整
することができる。

第６図に示す別の実施例はロツド２５とクラン
ク２６を既知の方法により、例えばクランク２６
に回動可能に取着される球状の駒にロツドを摺動
可能に嵌挿させることにより回動かつ摺動可能に
連結したもので、本実施例によれば図示するよう
に駆動軸軸線の延長上に揺動中心を一致させる必
要がなくなり、培養槽２７に上記実施例とは異な
つた旋回揺動運動を生じさせる。図は培養槽２７
とロツド２５の連結点ａが半回転したときｂ点に
変位し、培養槽２７が揺動中心Ｃを中心として揺
動角αで揺動する様子を示している。

上記各実施例では駆動軸の軸線は固定軸線をな
しているが、駆動軸をテーブル上に設置したモー
タによつて回転駆動されるようにし、かつテーブ
ルを水平方向に移動できるようにして駆動軸の軸
線が平行移動できるようにしてもよい。駆動軸の
軸線が移動しても培養槽は旋回揺動運動が可能で
あり、テーブルを適当位置に移動させ、或いは任
意の規則的運動、例えば往復運動や円運動等を与
えることにより培養槽の旋回揺動運動を種々に調
整し、或いは変化させることができる。

テーブルを水平方向に移動できるようにするた
めに案内手段、例えば一端をテーブルに、他端を
固定部材に軸着したパントグラフ機構或いは固定
レールと、固定レール上に直交して支持され、該
レールの長手方向に走行可能な可動レールとより
なり、テーブルを可動レール上にその長手方向に
走行可能に支持させたレール機構よりなり、テー
ブルのＸ軸方向及びＹ軸方向の動きがパントグラ
フ機構の屈伸により或いは各レールの長手方向に
沿つて行われるようにする案内手段を設けるのが
望ましい。テーブルの移動は手動で或いは作動装
置により行われるが、任意の規則的運動を与える
場合には作動装置により行われる。

本発明の撹拌装置は以上のように気密を要する
撹拌槽との間で相対運動を行うような器具、部品
を撹拌槽内部に突出して設けていないので、軸封
装置を設ける必要がなく、また撹拌物は撹拌槽が
一固定点を中心に前後左右に旋回揺動運動を行う
ためその各部が前後左右及び上下方向に運動し、
これにより全体を万扁なく均一に撹拌することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る撹拌装置の平面図、第２
図は第１図の−線における撹拌槽を半回転さ
せたときの断面図、第３及び第４図は撹拌槽が右
に或いは左に傾斜したときの状態を示す概略図、
第５図は別の実施例の概略図、第６図は更に別の
実施例の概略図である。 １……培養槽、２……内枠、４……外枠、５…
…駆動軸、６……クランク、７……ロツド、９…
…気体供給管、１１……気体排出管、１２……供
給排出管、２１……培養槽、２２……クランク、
２５……ロツド、２６……クランク、２７……培
養槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 適当形状の撹拌槽１，２１，２７と、該撹拌
   槽を囲み、該撹拌槽を一軸線の廻りに回動可能に
   軸支する内枠２と、内枠を囲み、該内枠を上記軸
   線と直交する軸線の廻りに回動可能に軸支する外
   枠４と、駆動軸５に連結され、該駆動軸によつて
   回転駆動されるクランク６，２２，２６と、該ク
   ランクと撹拌槽を連結する連結部材７，２５とを
   有し、上記クランクの回転により撹拌槽が上記両
   軸線の交点を中心として前後左右に旋回揺動する
   撹拌装置。 ２ クランクと連結部材の連結点と駆動軸軸心間
   の長さは調整手段によつて調整可能である特許請
   求の範囲第１項記載の撹拌装置。 ３ 連結部材は一端を撹拌槽に固着し、かつ他端
   をクランクに軸着したロツドであり、該ロツドの
   延長は駆動軸軸線の延長と交叉する特許請求の範
   囲第１項記載の撹拌装置。 ４ 駆動軸軸線は垂直軸線である特許請求の範囲
   第３項記載の撹拌装置。 ５ 駆動軸は可動テーブルに支持され、可動テー
   ブルに設置した駆動装置によつて回転駆動される
   特許請求の範囲第１項記載の撹拌装置。 ６ 撹拌槽は培養槽である特許請求の範囲第１項
   記載の撹拌装置。 ７ 培養槽には気体供給管９、気体排出管１１及
   び細胞や栄養源を含む培地を供給したり、生成物
   を含む培養液を外部に排出するための供給排出管
   １２等が通され、各管にはそれぞれフレキシブル
   チユーブ１３が接続される特許請求の範囲第６項
   記載の撹拌装置。