JPH0655130B2

JPH0655130B2 - 攪拌培養装置

Info

Publication number: JPH0655130B2
Application number: JP1110071A
Authority: JP
Inventors: 敦之中園; 重春舘山; 博雄内堀; 健次滝川
Original assignee: 株式会社ナーサリーテクノロジー
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPH02286075A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、揺動、撹拌して動植物細胞を培養する撹拌培
養装置に関するものである。

＜従来技術の問題点＞動植物の細胞を効率よく培養するためには、培養装置内
を適切な培養条件に調整することが必要である。

ここで適切な培養条件とは、動植物の細胞が剪断力に弱
いことから、なるべく剪断力が細胞に作用しないように
することである。

また、細胞への酸素供給の均一化を図るため、培地の均
一流動を達成することが必要である。

つまり、穏やかに培地を流動させる必要がある。

このように穏やかに培地を流動させる装置としては、従
来から、回転容器に培地と細胞を入れて回転培養する方
法や、槽の底部から空気を吹き込み、泡による撹拌力で
流動させるエアリフト法、容器を振動台上に載せて、偏
心振動させる振盪培養法が知られている。

しかし、回転培養法とエアリフト法は、培地内細胞の流
動が大まかにコントロールされるのみで、滞流、偏流等
があり、きめの細かい均一流動が達成されない。

また、振盪培養法は、容器が大型になると消費動力が大
きくなるので、小型のみしか実用化され得ない点に難点
がある。

＜本発明の目的＞本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、培地のきめ細かな均一流動を確保し、しかも消
費動力を低減することができる撹拌培養装置を提供する
ことを目的とする。

＜本発明の効果＞以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

＜イ＞本体の構造（第１図）本体容器１は、天板１１によって密閉した構造であり、
液体培地２を収納するものである。

天板１１には、一端をエアーポンプ３と連結した加圧管
３１の他端を貫通し、また、供給空気を排気するための
排気孔１２を開設する。

さらに、天板１１には、容器１内に動植物の細胞４を供
給するための供給口１３を開設し、この供給口１３は、
ネバ込み式等の蓋対１４によって密閉式に開閉可能に構
成する。

容器１内には、容器１外から引き入れた管体の先端に、
細胞４に酸素を供給するための給気装置１５を設置し、
また、一端を容器１の底部に位置させ、他端を容器１外
に位置させた細胞４の取出管１６を設置する。

その他容器１には、培地２のＰＨ制御のためのＰＨ計、
酸／アルカリ投入管、溶存酸素計及びサンプリング管等
の公知の装置を配置することが可能である。

なお、光照射が必要なときには、容器１に透明な窓を設
けて照射する場合もある。

＜ロ＞駆動装置（第１図）駆動装置５は、支持棚５１上に設置されており、この駆
動装置５に鉛直方向に取り付けた駆動軸５２に、回転及
び上下動を与えることが可能な装置である。

駆動装置５の作動にあたっては、図示しない作動制御装
置に連結しており、駆動軸５２の回転及び上下動の速度
を調節することができる。

駆動軸５２は、途中にカップリング５３を介して、下端
部を天板１１の中心部に遊嵌状態で貫通させる。

この駆動軸５２は、カップリング５３によって連結、取
り外しができるようになっており、容器１等を蒸気滅菌
等する場合に便利である。

天板１１上の駆動軸５２の周囲には、駆動軸５２の上下
動に追随可能なジャバラ５４を取り付け、このジャバラ
５４の上端部と駆動軸５２間を、無菌シール５５によっ
て密閉する。

そして、駆動軸５２の下端部に、Ｌ字状のアーム５６の
一端を第１図に示すように取り付け、このアーム５６の
他端には有孔容器を取り付ける。

＜ハ＞有孔容器の構造（第１〜３図）有孔容器には、例えばナイロン製等の網籠６を使用し、
この網籠６は網状の底板６１及び側板６２よりなり、上
面は開放した構造体が考えられる。

網籠６の容積は、本体容器１の容積よりも小さいもの
で、容器１内を回転及び上下動可能な大きさに形成す
る。

網籠６の網目の大きさは、収納する細胞４が網目を通過
しない寸法に形成する。

また、網籠６の底板６１は、開閉自在に取り付ける。

＜ニ＞自転機構（第２、３図）以上のように構成した網籠６の上面開放部に、水平方向
に板状の支持部材６３を架け渡し、この支持部材６３の
上面中央部に、アーム６５の自由端を、ベアリング機構
６４を介して連結する。

一方、容器１の内周には、第３図に示すように、網籠６
の外周回転軌跡に沿って、リング体７を支持部材７１に
よって取り付ける。

これによって、網籠６をリング体７に沿って容器１内を
回転させると、網籠６は、リング体７との摩擦力によっ
て、回転方向とは反対側に自転することになる。

要は、網籠６を本体容器１の中心の鉛直軸を中心とした
公転及び自転及び上下動するように構成してあればよ
い。

＜装置の使用方法＞以上のように構成した装置によって、細胞４の撹拌培養
を行う。

先ず、容器１の供給口１３から、チューブ８等によって
動植物の細胞４を網籠６内に収納する。

次に、駆動装置５を作動させ、駆動軸５２及びアーム５
６を介して、網籠６に回転及び上下動を与える。

このとき、網籠６内の細胞４が、上面開放部から浮遊、
流出しない程度の上下動を与える。

すると網籠６は、容器１内をリング体７に沿って回転す
ると同時に上下動する。

さらに、網籠６とリング体７との摩擦力によって、網籠
６が自転する。

以上の動作により、網籠６は向きを一定に保ち、公知の
振盪培養機の容器と同じ揺動動作を行うことができる。

このとき、作動制御装置によって、駆動装置５の作動を
適宜に調節し、細胞４に適した回転及び上下動を与え
る。

なお、培養中には、給気装置１５によって細胞４に空気
を供給する他、培養に必要な環境を作り出すため、公知
の機器を取り付けて作動させる。

次に細胞４を取り出す方法を第４図に示す。

先ず、網籠６の底板６１を開放し、網籠６内の細胞４を
流出させる。

次に、エアーポンプ３から加圧管３１を通して、容器１
内に空気を送り込み、容器１内の気圧を高める。

すると、容器１内外の圧力差により、細胞４は取出管１
６より、培地２と一緒に外部に排出される。

＜本発明の作用＞本発明は、細胞４の撹拌を、機械的に正確かつ容易に微
調整することができる装置である。

即ち、細胞４を収納した網籠６は、適宜に制御された回
転速度及び上下動速度をもって、培地２内を回転及び上
下動する。

そのため、網籠６が容器１内で公転及び自転及び上下動
する結果、網籠６内に液体培地２が様々な方向から流入
し、網籠６内の液体培地２が揺動して細胞４が撹拌さ
れ、常に新しい液体培地２と接触することになる。

さらに網籠６の上昇に伴い細胞４が網籠６の底部に集積
され、さらに網籠６の降下に伴い集積した細胞４が巻き
上げられる。

このような細胞４の集積及び浮遊の繰り返しは、細胞４
群への周期的なストレス（刺激）となり、細胞４の生育
に好適な環境が得られる。

さらに、網籠６の回転及び上下動は、駆動装置５による
機械的なものであるため、速度の微調整が容易である。

そのため、網籠６内に収納した細胞４の撹拌力を、あく
までも機械的に正確かつ容易に微調整することができ
る。

従って、培地２のきめの細かい均一流動を達成すること
ができる。

また、網籠６は、リング体７との摩擦力によって自転す
ることが可能である。

ここで、網籠６が、容器１内に１回転（公転）するごと
に、自転１回転するように調節すれば、網籠６は常に定
位方向を保って公転することができる。

従って、網籠６の回転による遠心力によって、網籠６の
一部に細胞４が付着するのを防止することができる。

また、網籠６の上下動作も、細胞４の付着防止に有効で
ある。

＜その他の実施例＞網籠６のその他の自転構造としては、第５図に示すよう
なギアを用いたものが考えられる。

天板１１の中心部下面から管体等の吊下部材９によっ
て、固定ギア９１を取り付ける。

この場合、固定ギア９１の中心部に吊下部材９を貫通さ
せて、固定ギア９１を水平方向に取り付け、この吊下部
材９内に駆動軸５２の下端部を貫通させる。

一方、網籠６の上面には回転軸９２を垂直方向に取り付
け、この回転軸９２の上端部近傍に、固定ギア９１と噛
合する回転ギア９３を取り付ける。

次に、駆動軸５２の下端部に水平に取り付けたアーム９
４の自由端部と、回転軸９２の途上をベアリング機構９
５によって、回転軸９２が回転できるように構成する。

但し、回転軸９２は回転は許容されるが、アーム９４に
対しては、上下動ができないように構成する。

以上のように構成することによって、駆動軸５２が回転
及び上下動すると、回転ギア９３は固定ギア９１の周囲
を回転し、回転軸９２を介して網籠６を自転させ、同時
に上下動させることができる。

なお、固定ギア９１と回転ギア９３とのギア比を、回転
ギア９３が容器１内を１回転（公転）するごとに、自転
１回転するように調節すれば、網籠６は常に定位方向を
保って公転することができる。

＜本発明の効果＞本発明は以上説明したようになるので、次のような効果
を期待することができる。

＜イ＞従来の回転培養法とエアリフト法は、培地内細胞
の流動が大まかにコントロールされるのみで、滞流、偏
流等があり、きめの細かい均一流動が達成されない。

それに対して本発明は、細胞を収納した有孔容器の回転
速度及び上下動速度を、駆動装置によって機械的に容易
に微調整することができる。

そのため、有孔容器内に収納した細胞の撹拌力を、あく
までも機械的に正確かつ容易に微調整することができ
る。

従って、培地のきめの細かい均一流動を達成することが
でき、細胞への酸素供給の均一化を図ることができる。

＜ロ＞従来の振盪培養法は、容器が大型になると消費動
力が大きくなるので、小型のみしか実用化され得ない点
に難点がある。

しかし本発明の装置は、網籠等の軽量の有孔容器を回転
及び上下動させる動力のみで足りる。

そのため、従来の振動培養法と比較すると、消費動力の
低減を図ることができる。

＜ハ＞有孔容器は、自転可能に構成されているため、有
孔容器の回転による遠心力によって、有孔容器の一部に
細胞が付着するのを防止することができる。

また、有孔容器の上下動作も、細胞の付着防止に有効で
ある。

そのため、細胞への酸素供給の均一化を図ることができ
る。

＜ニ＞有孔容器の上下動に伴い、容器内で細胞の浮遊及
び堆積が繰り返される。この細胞の浮遊及び堆積が細胞
群への周期的なストレス（刺激）となり、細胞の生育に
好適な環境が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明の装置の一実施例の説明図第２、３図：回転機構の説明図第４図：細胞の取り出し方法の説明図第５図：その他の実施例の説明図

フロントページの続き (72)発明者滝川健次神奈川県川崎市中原区今井仲町317―２新日鐵小杉寮212 (56)参考文献特開昭62−6670（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−151399（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンク内に液体培地を収容し、前記タンク内に細胞収容用の有孔容器を位置させ、前記有孔容器をタンク中心の鉛直軸を中心とした公転及
び自転及び上下動自在に構成した、撹拌培養装置。