JPH0697988B2 - Sampling device for culture tank - Google Patents

Sampling device for culture tank

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JPH0697988B2
JPH0697988B2 JP1283534A JP28353489A JPH0697988B2 JP H0697988 B2 JPH0697988 B2 JP H0697988B2 JP 1283534 A JP1283534 A JP 1283534A JP 28353489 A JP28353489 A JP 28353489A JP H0697988 B2 JPH0697988 B2 JP H0697988B2
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JP
Japan
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pipe
steam
filtration filter
culture
sampling
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JP1283534A
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Inventor
和夫 菅谷
修 吉川
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株式会社新潟鐵工所
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/14Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus with filters, sieves or membranes

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、培養槽から培養液を採取するサンプリング
装置に関し、さらに詳しくは、菌体等を分離して直接ク
ロマトグラフフィー等の分析装置にかけ得るサンプルを
培養槽から直接無菌的に採取することができるサンプリ
ング装置に関するものである。 なお、本明細書中で「培養」という用語は、微生物の培
養を意味する「発酵」を含む最も広義に解するものとす
る。植物や動物の細胞等を容器内で生育させる細胞培養
も本明細書中の「培養」に含まれる。従って、本明細書
においては培養槽と発酵槽、培養液と発酵液等は同じ意
味で用いられている。また本明細書中では、「培養液」
と「培地」という用語は、特に区別せずに同義語として
取扱うものとする。
The present invention relates to a sampling device for collecting a culture solution from a culture tank, and more specifically, it is possible to aseptically collect a sample that can be directly separated from cells and applied to an analyzer such as a chromatograph, directly from the culture tank. The present invention relates to a sampling device that can be used. In this specification, the term "culture" is to be understood in the broadest sense including "fermentation" which means the culture of microorganisms. Cell culture in which cells of plants or animals are grown in a container is also included in the "culture" in the present specification. Therefore, in the present specification, a culture tank and a fermentation tank, a culture solution and a fermentation solution, and the like are used with the same meaning. Further, in the present specification, "culture liquid"
The terms "medium" and "medium" are treated as synonyms without distinction.

【従来の技術】[Prior art]

培養槽内の代謝産物や阻害物質等の培養液(培地)組成
を把握して、培養状況を判断したり培養を制御したりす
るために、培養中にしばしば培養液を採取して分析する
必要が生ずる。 分析手段には種々の方法が用いられるが、バイオセンサ
ーや一度に多成分を定量分析することのできる液体クロ
マトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、超臨界クロ
マトグラフィー等を用いる際には、培養液の固液分離を
行う必要がある。これらの分析装置にかけ得るサンプル
を採取することができる従来の培養槽のサンプリング装
置としては、例えば第10〜12図に示したような装置が提
案されている。 第10図のサンプリング装置は、配管51の下流に弁52を介
して配管53と配管54を配し、配管54の下流に弁55を介し
て配管56を配し、配管53と配管54との接続点に弁59を備
えた配管58を合流させた配管系を有している。この配管
51の上流側先端は培養槽50内に挿入されて、雑菌を通さ
ない孔径0.2μ以下の濾過フィルター60が取付けられて
いる。また、配管56の下流はサンプル槽57に解放し、配
管58は弁59を介して無菌空気源61と接続されている。な
お、配管56には抜出しポンプ62が必要により設けられて
いる。 かような装置は、先ず培養開始前に、図示しない蒸気配
管から培養槽50内に蒸気を供給して培養槽自体と仕込ん
だ培地と濾過フィルター60を加熱蒸気殺菌する。サンプ
リングするに際しては、すべての弁が閉状態から弁59を
閉、弁52,55を開として、培養槽の槽内圧により培養槽
内の培養液を配管51,53,54,56を介してサンプル槽57に
採取する。採取が終わったら弁52,55を閉とする。サン
プリング中に濾過フィルター60の目詰りが生じたとき
は、弁55が閉の状態で弁59を開とし、無菌空気を配管5
8、配管53、弁52、配管51、および濾過フィルター60を
介して培養槽50内に供給して、濾過フィルター60の逆洗
を行う。無菌空気を用いるのは、培養槽内の培養液には
菌体や酵素等が含まれているため、蒸気を用いる逆洗は
できないからである。 第10図のようなサンプリング装置によれば、培養槽内に
設けられた孔径0.2μ以下の濾過フィルター60を介して
サンプリングするので、培養層中に雑菌が混入すること
なく培養液を採取できる。また、採取したサンプルには
培養液中の大きな固形分や菌体が濾過フィルターで除去
されているため、このサンプルをそのまま分析計にかけ
ることができる。 これに対して第11図および第12図のサンプリング装置
(特開昭61-5774)は、第10図で用いたような培養槽内
に設置した直行流方式の濾過フィルターに代えて、濾過
フィルターを培養槽外部に配し、かつ比較的目詰りを起
こしにくい平行流方式の濾過フィルターを採用したもの
である。 すなわち第11図のサンプリング装置は、培養槽70外部に
配管71、循環ポンプ72、配管73からなる培養液循環系が
設けられており、配管73には、雑菌を通さない孔径0.2
μ以下の筒状の平行流方式の濾過フィルター74が介装さ
れていて、濾過フィルター74内部に培養液が流通し濾過
液が濾過フィルターの外表面に出てくるようになってい
る。かような装置は、先ず培養開始前に、オートクレー
ブに装置全体を入れ、培養槽自体と仕込んだ培地と培養
槽外部の培養液循環系とを加熱蒸気殺菌する。 サンプリングするに際しては、循環ポンプ72を起動して
培養槽70内の培養液を配管71、循環ポンプ72、配管73、
濾過フィルター74、配管73と循環させて、濾過フィルタ
ー74外表面に濾過液を透過させ、この濾過液をサンプル
槽75に採取する。 第12図のサンプリング装置は、第11図の単純な筒状の濾
過フィルター74に代えて、セラミックスフィルターモジ
ュール等の濾過フィルターモジュール74′を採用し、濾
過フィルターの目詰りが生じたときは、濾過液や無菌空
気を濾過フィルターモジュール74′を介して培養槽内に
供給し、濾過フィルターモジール74′の逆洗を行えるよ
うにしたものである。この場合にも、培養槽内の培養液
には菌体や酵素等が含まれているため蒸気による逆洗を
行えない。 上記した濾過フィルターモジュール74′は、収納容器内
に筒状の濾過フィルターが単数または複数装填された構
造を有し、濾過フィルターの筒内部または筒外部を培養
液が循環し、濾過フィルターの筒内部を培養液が流れる
型式のものは濾過液が筒外部表面に、また濾過フィルタ
ーの筒外部を培養液が流れる型式のものは濾過液が筒内
部表面に透過し、この濾過液がハウジングと接続された
配管76、弁77を介してサンプル槽78に流れるようになっ
ている。 濾過フィルターモジュール74′の逆洗を行う場合には、
サンプル槽78の濾過液をポンプ79によって濾過フィルタ
ーモジュール74′に供給し、あるいは図示しない無菌空
気を配管76を介して濾過フィルターモジュール74′に供
給し、この濾過液あるいは無菌空気を濾過フィルターの
培養槽側に透過させる。 上記した第11図および第12図の装置においても、孔径0.
2μ以下の濾過フィルター74または孔径0.2μ以下の濾過
フィルターモジュール74′を介してサンプリングするの
で、培養槽中に雑菌が混入することなく、培養液を採取
できる。また、採取した培養液は大きな固形分が濾過フ
ィルターで除去されており、このサンプルをそのまま分
析計にかけることができる。
In order to understand the composition of the culture solution (medium) such as metabolites and inhibitors in the culture tank, and to judge the culture status and control the culture, it is often necessary to collect and analyze the culture solution during the culture. Occurs. Although various methods are used as analysis means, when using a biosensor or liquid chromatography capable of quantitatively analyzing multiple components at one time, gas chromatography, supercritical chromatography, etc., a solid-liquid culture solution is used. Need to be separated. As a conventional sampling device for a culture tank capable of collecting a sample which can be applied to these analyzers, for example, a device as shown in FIGS. 10 to 12 has been proposed. In the sampling device of FIG. 10, the pipe 53 and the pipe 54 are arranged downstream of the pipe 51 via the valve 52, the pipe 56 is arranged downstream of the pipe 54 via the valve 55, and the pipe 53 and the pipe 54 are connected. It has a piping system in which a pipe 58 having a valve 59 is joined at a connection point. This piping
The upstream end of 51 is inserted into the culture tank 50, and a filtration filter 60 having a pore diameter of 0.2 μ or less that does not allow miscellaneous bacteria to pass through is attached. The downstream of the pipe 56 is opened to the sample tank 57, and the pipe 58 is connected to a sterile air source 61 via a valve 59. An extraction pump 62 is provided in the pipe 56 if necessary. In such an apparatus, first, before the start of culture, steam is supplied from a steam pipe (not shown) into the culture tank 50 to sterilize the culture tank itself, the culture medium and the filtration filter 60 with heating steam. When sampling, close all valves from the closed state, close valve 59, open valves 52, 55, and sample the culture solution in the culture tank through the piping 51, 53, 54, 56 by the tank internal pressure. Collect in tank 57. After collection is completed, valves 52 and 55 are closed. If the filtration filter 60 is clogged during sampling, open the valve 59 with the valve 55 closed and connect the sterile air to the pipe.
8, it is supplied into the culture tank 50 through the pipe 53, the valve 52, the pipe 51, and the filtration filter 60, and the filtration filter 60 is backwashed. Sterile air is used because the culture solution in the culture tank contains bacterial cells, enzymes, etc., and therefore cannot be backwashed with steam. According to the sampling device as shown in FIG. 10, since the sample is sampled through the filtration filter 60 having a pore diameter of 0.2 μ or less provided in the culture tank, it is possible to collect the culture solution without mixing various bacteria in the culture layer. Moreover, since large solids and bacterial cells in the culture solution have been removed from the collected sample by a filtration filter, this sample can be directly subjected to an analyzer. On the other hand, the sampling device shown in FIGS. 11 and 12 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-5774) uses a filtration filter instead of the direct flow type filtration filter installed in the culture tank as used in FIG. Is placed outside the culture tank, and a parallel flow type filtration filter that is relatively unlikely to cause clogging is adopted. That is, the sampling device in FIG. 11 is provided with a culture solution circulation system consisting of a pipe 71, a circulation pump 72, and a pipe 73 outside the culture tank 70, and the pipe 73 has a pore diameter of 0.2 that does not allow bacteria to pass.
A tubular parallel-flow type filtration filter 74 having a size of μ or less is interposed, and the culture solution flows through the inside of the filtration filter 74 so that the filtration solution comes out to the outer surface of the filtration filter. In such a device, first, before the start of culturing, the whole device is placed in an autoclave, and the culture tank itself, the culture medium and the culture solution circulation system outside the culture tank are sterilized by heating with steam. At the time of sampling, the circulation pump 72 is started and the culture solution in the culture tank 70 is piped 71, the circulation pump 72, the pipe 73,
The filtration liquid is circulated through the filtration filter 74 and the pipe 73 to allow the filtration liquid to permeate the outer surface of the filtration filter 74, and the filtration liquid is collected in the sample tank 75. The sampling device of FIG. 12 employs a filtration filter module 74 ′ such as a ceramics filter module in place of the simple cylindrical filtration filter 74 of FIG. 11, and when the filtration filter is clogged, it is filtered. Liquid or sterile air is supplied into the culture tank through the filtration filter module 74 'so that the filtration filter module 74' can be backwashed. Also in this case, the back culture with steam cannot be performed because the culture solution in the culture tank contains bacterial cells, enzymes and the like. The above-mentioned filtration filter module 74 'has a structure in which one or more cylindrical filtration filters are loaded in the storage container, the culture fluid circulates inside or outside the filtration filter cylinder, and inside the filtration filter cylinder. In the type in which the culture fluid flows, the filtrate permeates to the outer surface of the cylinder, and in the type in which the culture fluid flows outside the cylinder of the filtration filter, the filtrate permeates to the inner surface of the cylinder, and the filtrate is connected to the housing. It flows through a pipe 76 and a valve 77 into a sample tank 78. When backwashing the filtration filter module 74 ',
The filtrate of the sample tank 78 is supplied to the filtration filter module 74 'by the pump 79, or aseptic air (not shown) is supplied to the filtration filter module 74' through the pipe 76, and the filtrate or sterile air is incubated in the filtration filter. Permeate to the tank side. Also in the device shown in FIGS. 11 and 12 described above, the hole diameter is 0.
Sampling is performed through a filtration filter 74 having a size of 2 μ or less or a filtration filter module 74 ′ having a pore size of 0.2 μ or less, so that the culture solution can be collected without contamination of various bacteria in the culture tank. Further, the collected culture solution has a large solid content removed by a filtration filter, and this sample can be directly applied to an analyzer.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

第10〜12図に示した従来の装置は、直接クロマトグラフ
ィー等の分析計にかけ得るサンプルを採取することがで
きるサンプリング装置であるが、濾過フィルターの逆洗
の際に、逆洗に使用する濾過液や無菌空気が培養槽中に
流入するので、サンプリング装置の下流側配管で雑菌が
繁殖すると、この雑菌が上記した逆洗用の濾過液や無菌
空気とともに同伴し培養槽中に混入するいわゆるコンタ
ミネーションを生ずる。これを防止するために、雑菌を
通さない孔径0.2μ以下の濾過フィルターを使用せねば
ならないという制約があった。この制約のために逆に、
固形分が多く混入している培養液や、大きな細胞、複雑
な形状の細胞、粘着性のある細胞等を含む培養液のサン
プリングでは、濾過フィルターの目詰りがすぐに起き、
平行流方式の濾過フィルターを採用した第11図および第
12図の装置といえども、濾過フィルターの目詰りがすぐ
に起きる。従って、濾過液や無菌空気で逆洗する頻度が
多くなり、しかも逆洗しても目詰りを完全に回復し難
く、濾過フィルターを透過する濾過液の流量が安定しな
いという問題があった。またその結果、サンプリング装
置とクロマトグラフィー等の分析計とを接続してサンプ
リングと分析とを自動化するのが難しいという問題もあ
る。 そこでこの発明の目的は、濾過フィルターの孔径の制約
がなく、しかもサンプリングに際して生じやすいコンタ
ミネーションの問題のない、直接分析計にかけ得るサン
プルを採取することができる、新規かつ改良されたサン
プリング装置を提供することである。 この発明のもう1つの目的は、濾過フィルターの目詰り
が生じても逆洗によって目詰りを簡単にしかも十分に回
復させることができ、サンプリング装置とクロマトグラ
フィー等の分析計とを接続して、サンプリングと分析を
自動化するのが容易な、新規かつ改良されたサンプリン
グ装置を提供することである。
The conventional device shown in FIGS. 10 to 12 is a sampling device capable of collecting a sample that can be directly subjected to an analyzer such as chromatography, but when backwashing the filtration filter, the filtration device used for backwashing is used. Since liquid and aseptic air flow into the culture tank, if various bacteria propagate in the downstream piping of the sampling device, these bacteria will be entrained in the culture tank together with the above-mentioned backwashing filtrate and sterile air. Causes nation. In order to prevent this, there is a restriction that a filtration filter having a pore diameter of 0.2 μ or less that does not allow miscellaneous bacteria to be used. Conversely due to this constraint,
When sampling a culture solution that contains a large amount of solids or large cells, cells with complex shapes, or adherent cells, clogging of the filtration filter occurs immediately.
Fig. 11 and Fig. 11 which adopted a parallel flow type filtration filter
Even with the device shown in Fig. 12, the filter is immediately clogged. Therefore, there has been a problem that backwashing with a filtered liquid or sterile air becomes frequent, and it is difficult to completely recover the clogging even when backwashed, and the flow rate of the filtered liquid passing through the filtration filter is not stable. As a result, there is also a problem that it is difficult to connect the sampling device and an analyzer such as chromatography to automate sampling and analysis. Therefore, an object of the present invention is to provide a new and improved sampling device that does not have a restriction on the pore size of a filtration filter and has no problem of contamination that tends to occur during sampling and can collect a sample that can be directly applied to an analyzer. It is to be. Another object of the present invention is to easily and sufficiently recover the clogging of the filtration filter by backwashing even if the clogging of the filtration filter occurs. By connecting a sampling device and an analyzer such as chromatography, It is to provide a new and improved sampling device that is easy to automate sampling and analysis.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

すなわちこの発明のサンプリング装置は、濾過フィルタ
ーによって区画された濾過フィルター収納容器の一方の
空間に培養槽からの培養液を導入する培養液導入配管
を、他方の空間に前記濾過フィルターを透過した濾過液
を抜出す濾過液抜出配管を連絡するとともに、前記他方
の空間(濾過フィルターの濾過液透過側)に加熱殺菌用
蒸気を導入する蒸気導入配管を、前記一方の空間(濾過
フィルターの培養液導入側)に前記濾過フィルターを透
過した前記蒸気またはその凝縮水を排出する蒸気排出配
管を連絡し、培養槽からの培養液を前記一方の空間(培
養液導入側)に導入し他方の空間(濾過液透過側)に透
過した濾過液を抜出す工程と、加熱殺菌用蒸気を前記他
方の空間(濾過液透過側)に導入し一方の空間(培養液
導入側)に透過した前記蒸気またはその凝縮水を排出す
る工程とを切替える弁を前記各配管に設けたことを特徴
とするものである。 上記濾過フィルターは、前述の直行流方式の濾過フィル
ターでも平行流方式の濾過フィルターでもよい。直行流
方式では、培養液導入配管と蒸気排出配管とがフィルタ
ー収納容器の濾過フィルターで区画される一方の空間
[培養液導入側]に、また濾過液抜出配管と蒸気導入配
管とがフィルター収納容器の濾過フィルターで区画され
る他方の空間[濾過液透過側]に連通接続される場合が
ほとんどである。これに対して平行流方式においては、
例えば濾過フィルターの筒内部を培養液が流れる形式の
ものでは、培養液導入配管と蒸気排出配管とが濾過フィ
ルターの筒内部に連絡され(すなわち、フィルター収納
容器の濾過フィルターで区画される一方の空間[培養液
導入側]に連絡され)、濾過液抜出配管と蒸気導入配管
とが濾過フィルター収納容器に接続され(すなわち、フ
ィルター収納容器の濾過フィルターで区画される他方の
空間[濾過液透過側]に連絡され、)、また、濾過フィ
ルターの筒外部を培養液が流れる形式のものでは、培養
液導入配管と蒸気排出配管とが濾過フィルター収納容器
に接続され(すなわち、フィルター収納容器の濾過フィ
ルターで区画される一方の空間[培養液導入側]に連絡
され、)、濾過液抜出配管と蒸気導入配管とが濾過フィ
ルターの筒内部に連絡され(すなわち、フィルター収納
容器の濾過フィルターで区画される他方の空間[濾過液
透過側]に連絡され)る。このように、濾過フィルター
の形式によって各配管のフィルター収納容器の濾過フィ
ルター筒への接続形式が種々存在する。 また、上記培養液導入配管、濾過液抜出配管、蒸気導入
配管および蒸気排出配管は、各々独立して濾過フィルタ
ー収納容器の上記所定空間に接続してもよく、さらに
は、上記培養液導入配管と蒸気排出配管とを一部共通す
る配管で構成したり、蒸気濾過液抜出配管と蒸気導入配
管とを一部共通する配管で構成したりして、この共通す
る配管を濾過フィルター収容容器の所定空間に接続し、
上記培養液導入配管、濾過液抜出配管、蒸気導入配管、
蒸気排出配管それぞれが、結果的に濾過フィルター収納
容器の所定空間に連絡するようにしてもよい。 また、培養槽からの培養液を上記一方の空間に導入し他
方の空間に透過した濾過液を抜出す工程と、加熱殺菌用
蒸気を上記他方の空間に導入し一方の空間に透過した蒸
気またはその凝縮水を排出する工程とを切替える弁を上
記各配管に設ける場合、具体的に例えば、二方弁を上記
培養液導入配管、濾過液抜出配管、蒸気導入配管、蒸気
排出配管それぞれの管中に設けたり、上記培養液導入配
管と蒸気排出配管とそれらの上記共通する配管との接続
点や、上記濾過液抜出配管と蒸気導入配管とそれらの上
記共通する配管との接続点に三方弁を設けたりすること
で実現できる。すなわち、上記培養液導入配管、濾過液
抜出配管、蒸気導入配管、蒸気排出配管それぞれの管中
または管端に二方弁や三方弁等の弁を設ければよいわけ
である。 濾過フィルターの素材としては、ガラス、セラミック
ス、シリコン等の無機材料、あるいはテフロン、ナイロ
ン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、セルロー
ス系樹脂等の有機高分子材料、ポーラスステンレス鋼等
の金属材料などが挙げられるが、蒸気加熱殺菌できるも
のであればこれ以外の素材でも使用できる。好ましく使
用できる濾過フィルターとしては、孔径数十μ〜0.1μ
のセラミックスフィルターや焼結金属フィルターが挙げ
られ、また膜状に形成された同程度の孔径を有するマイ
クロポーラス膜や分画分子量数千〜数十万程度の限外濾
過膜も使用できる。濾過フィルターの孔径は、培養液中
の細胞の大きさ、分析する成分等によって適宜選択すれ
ばよい。好ましくは、培養液中の菌体が透過せず、かつ
できるだけ大きなサイズの孔径のものを選択するとよ
い。 上記した各配管の素材としては、ステンレス鋼管が好ま
しく使用でき、シリコン、テフロン、ポリプロピレン等
の有機高分子材料などからなる可撓性を有するチューブ
が使用できる。また、これらの配管はできるだけ短くし
て、蒸気加熱殺菌がしやすいようにするのが好ましい。 また、濾過フィルターの収納容器の素材としては、ステ
ンレス鋼が好ましく使用でき、耐熱ガラスや上記した耐
熱性の有機高分子や無機材料も使用できる。
That is, the sampling device of the present invention, a culture solution introduction pipe for introducing the culture solution from the culture tank into one space of the filtration filter storage container partitioned by the filtration filter, the filtrate that has passed through the filtration filter in the other space Of the above-mentioned one space (introduction of the culture solution of the filtration filter), while connecting the filtrate extraction pipe for extracting the Side) is connected to a steam discharge pipe for discharging the steam or condensed water passing through the filtration filter, and the culture solution from the culture tank is introduced into the one space (culture solution introduction side) and the other space (filtration). The step of extracting the filtrate that has permeated the liquid permeation side), and introducing the steam for heat sterilization into the other space (filtrate permeation side) and permeating into one space (culture liquid introduction side) The serial vapor or valve for switching the step of discharging the condensed water is characterized in that provided on the respective pipes. The filtration filter may be the above-mentioned direct flow type filtration filter or parallel flow type filtration filter. In the direct flow method, the culture solution introduction pipe and the steam discharge pipe are separated by the filtration filter of the filter storage container in one space [culture solution introduction side], and the filtrate extraction pipe and the steam introduction pipe are stored in the filter. In most cases, it is connected to the other space [the filtrate permeation side] defined by the filtration filter of the container. On the other hand, in the parallel flow method,
For example, in the type in which the culture solution flows through the inside of the filtration filter cylinder, the culture solution introduction pipe and the steam discharge pipe are connected to the inside of the filtration filter cylinder (that is, one space partitioned by the filtration filter of the filter storage container). [Communication liquid introduction side], and the filtrate extraction pipe and the steam introduction pipe are connected to the filtration filter storage container (that is, the other space partitioned by the filtration filter of the filter storage container [filtrate permeation side] ], And in the type in which the culture fluid flows outside the cylinder of the filtration filter, the culture fluid introduction pipe and the vapor discharge pipe are connected to the filtration filter storage container (that is, the filtration filter of the filter storage container). Is connected to one of the spaces [the culture solution introduction side], and the filtrate extraction pipe and the steam introduction pipe are inside the cylinder of the filtration filter. Is circuited (i.e., it is contacted to the other space defined by the filtration filter of the filter container [filtrate permeate side]) Ru. As described above, there are various types of connection of the filter storage container of each pipe to the filtration filter cylinder depending on the type of the filtration filter. Further, the culture solution introducing pipe, the filtrate extracting pipe, the steam introducing pipe and the steam discharging pipe may be independently connected to the predetermined space of the filtration filter storage container, and further, the culture solution introducing pipe. And the steam discharge pipe are partially configured as common pipes, or the vapor filtrate extraction pipe and the steam introduction pipe are configured as partially common pipes, and this common pipe is used for the filtration filter storage container. Connect to the designated space,
The above culture solution introduction pipe, filtrate extraction pipe, steam introduction pipe,
As a result, each of the vapor discharge pipes may communicate with a predetermined space of the filtration filter storage container. Further, the step of introducing the culture solution from the culture tank into the one space and extracting the filtrate that has permeated into the other space, and the steam for heating sterilization introduced into the other space and the vapor permeated into the one space or When a valve for switching the process of discharging the condensed water is provided in each of the pipes, specifically, for example, a two-way valve is a pipe for each of the culture solution introducing pipe, the filtrate extracting pipe, the steam introducing pipe, and the steam exhausting pipe. Three-way at the connection point between the culture solution introduction pipe, the steam discharge pipe and the common pipes, and the connection point between the filtered liquid discharge pipe, the steam introduction pipe and the common pipes. It can be realized by providing a valve. That is, a valve such as a two-way valve or a three-way valve may be provided in or at each end of the culture solution introducing pipe, the filtrate extracting pipe, the steam introducing pipe, and the steam discharging pipe. Examples of the material for the filtration filter include inorganic materials such as glass, ceramics and silicon, or organic polymer materials such as Teflon, nylon, polypropylene, polyvinyl alcohol, and cellulosic resins, and metal materials such as porous stainless steel. Other materials can be used as long as they can be sterilized by steam heating. As a filtration filter that can be preferably used, a pore size of several tens of μ ~ 0.1 μ
The ceramic filter and the sintered metal filter described above can be used, and a microporous membrane formed in a film shape and having a similar pore size or an ultrafiltration membrane having a molecular weight cutoff of several thousand to several hundred thousand can also be used. The pore size of the filtration filter may be appropriately selected depending on the size of cells in the culture solution, the components to be analyzed, and the like. It is preferable to select a cell having a pore size that is as large as possible without allowing the cells in the culture solution to permeate. As a material for each of the above-mentioned pipes, a stainless steel pipe can be preferably used, and a flexible tube made of an organic polymer material such as silicon, Teflon, or polypropylene can be used. Further, it is preferable to make these pipes as short as possible to facilitate steam heat sterilization. Stainless steel is preferably used as the material of the container for the filtration filter, and heat-resistant glass or the above-mentioned heat-resistant organic polymer or inorganic material can also be used.

【作 用】[Work]

上記したような構成を有するこの発明のサンプリング装
置によれば、培養槽からの培養液を濾過フィルターの培
養液導入側に導入し濾過液透過側に透過した濾過液を抜
出す工程すなわちサンプリング工程と、加熱殺菌用蒸気
を濾過フィルターの濾過液透過側に導入し培養液導入側
に透過した蒸気またはその凝縮水を排出する工程すなわ
ち逆洗工程とを、切替手段で切替えるようにしたから、
逆洗工程で加熱殺菌用蒸気を使用しても、この加熱殺菌
用蒸気が培養槽にまで導入されることがなく、従って培
養槽内の菌体や酵素等には影響を及ぼすことはない。 このようにこの発明の装置においては逆洗工程に加熱殺
菌用蒸気を使用できるから、従来の無菌空気や濾過液に
よる濾過フィルターの逆洗よりはるかに簡単かつ効果的
にフィルター目詰りを除くことができるとともに、フィ
ルターの蒸気による殺菌を同時に行うことができる。 また、従来の無菌空気や濾過液を用いる逆洗において
は、サンプリング装置の下流側配管で雑菌が繁殖した場
合に、この雑菌が洗浄用の無菌空気や濾過液とともに同
伴して培養槽中に混入しコンタミネーションを生ずる危
険があるため、雑菌を通さない孔径0.2μ以下の濾過フ
ィルターを使用せねばならないという制約があった。し
かしながらこの発明の装置では、逆洗に加熱殺菌用蒸気
を使用できるため配管中に雑菌が繁殖する危険がなく、
従って、雑菌を通さない孔径0.2μ以下の濾過フィルタ
ーを使用せねばならないという制約がなくなった。その
結果、それより大きい孔径の濾過フィルターを使用でき
るため、従来の濾過フィルターではすぐに目詰りが生じ
てサンプリングできない培養液でもサンプリングするこ
とができる。 上述したようにこの発明においては、培養槽内の菌体が
透過せずかつできるだけ大きい孔径の濾過フィルターを
使用することができる。その結果、濾過液中に多少の固
形分が存在することもあるが、バイオセンサーを使用す
る分析計では全く問題なく測定でき、、高速液体クロマ
トグラフィーでもプレフィルターやプレカラムの目詰り
が頻繁に起きず、問題なく測定ができ、従って各種分析
計に直接かけ得るサンプルを採取することができる。
According to the sampling device of the present invention having the above-mentioned configuration, the step of introducing the culture solution from the culture tank to the culture solution introduction side of the filtration filter and extracting the permeated filtrate to the filtrate permeation side, that is, the sampling step, The step of introducing steam for heat sterilization into the filtrate permeation side of the filtration filter and discharging the vapor permeated into the culture solution introduction side or its condensed water, that is, the backwash step, is switched by the switching means.
Even if the steam for heat sterilization is used in the backwashing step, the steam for heat sterilization is not introduced into the culture tank, and thus does not affect the bacterial cells, enzymes or the like in the culture tank. As described above, in the apparatus of the present invention, since steam for heat sterilization can be used in the backwashing step, it is possible to remove the filter clogging much more easily and effectively than the conventional backwashing of the filter with sterile air or filtrate. In addition to being able to perform, sterilization by steam of the filter can be performed at the same time. Further, in the conventional backwashing using sterile air or filtrate, when germs propagate in the downstream pipe of the sampling device, these germs are entrained in the culture tank along with germicidal air for washing and filtrate. However, because of the risk of contamination, there is a restriction that a filtration filter with a pore size of 0.2μ or less that does not allow bacteria to pass must be used. However, in the device of the present invention, there is no risk of germs growing in the pipe because steam for heat sterilization can be used for backwashing,
Therefore, there is no longer a restriction that a filtration filter having a pore size of 0.2 μ or less, which does not allow various bacteria to pass, must be used. As a result, since a filtration filter having a larger pore size can be used, it is possible to sample a culture solution that cannot be sampled due to immediate clogging with a conventional filtration filter. As described above, in the present invention, it is possible to use a filtration filter that does not allow the cells in the culture tank to permeate and has a pore size as large as possible. As a result, some solids may be present in the filtrate, but it can be measured with an analyzer that uses a biosensor without any problems, and clogging of the prefilter or precolumn frequently occurs even in high performance liquid chromatography. Therefore, it is possible to carry out the measurement without any problem, and thus it is possible to collect a sample which can be directly applied to various analyzers.

【実施例】【Example】

第1図は、この発明によるサンプリング装置の基本的な
構成を示す実施例である。この装置は、培養槽10内部と
連通した配管11の下流側に弁12、配管13、配管14および
濾過フィルター15を収納した収納容器35をこの順に接続
し、収納容器35の濾過液透過側から配管16、配管17およ
び弁18をこの順で接続し、さらに、配管13と14との接続
点から配管19が分岐し、配管16と17との接続点には配管
21が合流する。配管19はドレイン弁20を有し、配管21の
上流側は弁22を介して蒸気供給源23に接続されている。 第1図のサンプリング装置の操作手順を以下に説明す
る。 濾過フィルターの殺菌: 培養開始前に弁20と弁22を開とし、蒸気供給源23から加
熱殺菌用蒸気を配管21、配管16、濾過フィルター15、配
管14、配管19と通して、濾過フィルター15の殺菌を行
う。濾過フィルター15の殺菌が完了したら、弁12を開、
弁20を閉とし、加熱殺菌用蒸気を配管13、配管11に通し
て配管系の殺菌を行う。殺菌終了後、弁12を閉とすると
ともに、弁22と弁20を微開として加熱殺菌用蒸気を弁20
から少量づつ排出し続ける。なお、本明細書において、
加熱殺菌用蒸気とは、通常の培養で加熱殺菌に使用され
る温度を有する水蒸気を意味し、装置の耐圧、耐熱以下
条件で殺菌できる温度を有しているのであれば、特に温
度、圧力等に制限はなく、場合によっては、多少の凝縮
水が混入しているものでもよい。通常の培養では、加熱
殺菌用蒸気として、温度125〜138℃、圧力0.147〜0.245
MPa[gauge]程度の飽和蒸気が多用されている。以下、
本明細書中では“加熱殺菌用蒸気”を単に“蒸気”と略
記する。 次いで、図示しない蒸気配管から培養槽10内に蒸気を供
給して培養槽自体とその中に仕込んだ培養液とを加熱蒸
気殺菌する。 サンプリング: 培養中に培養槽10内の培養液のサンプリングを行う場合
は、微開状態にある弁22、弁20を閉とし、次いで弁12と
弁18を開とし、培養槽10の槽内圧により配管11から送り
出される培養液は濾過フィルター15で濾過され、濾過液
は配管16、配管17を通ってサンプルとして採取される。
採取が終わったら弁12と弁18を閉とし、次いで再び弁22
と弁20を微開して弁20から蒸気を少量づつ排出し続けさ
せ、濾過フィルター15の逆洗を行いながら蒸気シールを
行う。 このようにして濾過フィルター15を介してサンプリング
がなされるので、採取したサンプルには培養液中の大き
な固形分や培養菌体が除去されており、このサンプルを
そのまま分析計(図示せず)にかけることができる。ま
た、例えば孔径0.2μを超える濾過フィルターを使用し
た場合でも、弁18上流側の濾過フィルター15を含むサン
プリング装置が既に殺菌されており、さらには濾過フィ
ルター15が一種の逆止弁的作用をするので、濾過液(サ
ンプル)が逆流せず、培養槽10内に雑菌が混入すること
なく培養液を採取できる。 濾過フィルターの逆洗: 前述したように、サンプリング操作終了後、蒸気シール
を行うようにしたため、この蒸気シールが濾過フィルタ
ーの逆洗も兼ねる作用をするので通常は濾過フィルター
の逆洗を特に改めて行う必要はない。 サンプリング操作終了後、弁22と弁20を完全に閉として
蒸気シールを行わない場合には、濾過フィルター15の目
詰りが生じたとき、あるいは上記サンプリング操作の終
了後必要に応じて、弁12、弁18が閉となっている状態
で、弁22、弁20を開とし、蒸気を濾過フィルター15を介
して弁20から排出して濾過フィルターの逆洗を行う。 上記したような蒸気シールや蒸気による逆洗によって、
従来の無菌空気や濾過液による逆洗よりも濾過フィルタ
ーの目詰りを簡単にしかも十分に除くことができ、さら
には濾過フィルターとそれに接続された配管系の殺菌を
同時に行うことができる。また、蒸気を用いる逆洗は、
濾過フィルター表面に形成されたゲル状の物質が蒸気に
よって熱変性を起こし剥離性が向上するため、蒸気を使
えない従来の逆洗に比べてはるかに優れた洗浄効果を生
ずるものと考えられる。従ってこの発明によって可能と
なる蒸気による逆洗はフィルターの目詰りの回復とフィ
ルターの殺菌とを同時に行うことができ、相乗的効果を
有するものである。 さらにこの発明の装置においては、濾過フィルターを、
培養中になんら培養系に影響を与えずに、容易に無菌的
に交換することも可能である。すなわち第1図におい
て、弁12を閉とした状態で、濾過フィルター15を収納容
器35から、または収納容器35を配管14,16からはずして
交換する。その後、弁22,20を開として、新たに交換し
た濾過フィルターに蒸気を通して加熱殺菌すればよい。
なお、培養中に濾過フィルターの交換を考慮しない場合
には、収納容器35を配管14,16と一体に構成してもよ
く、さらには収納容器35そのものを配管で構成してもよ
い。 さらにまたこの発明の装置においては、弁20の下流のド
レイン口から、菌体やSS(浮遊固体物質)を含んだサン
プルも採取できるので、種々のサンプルが採取でき幅広
い利用ができる。すなわち第1図における弁22,20を開
とし蒸気を配管14,19,13へと通してこれら配管系を加熱
殺菌する。次に弁12を少し開け培養液で配管13,19,14を
洗いながらこれらの配管系を冷やす。次に弁22を閉じ、
弁20下流のドレイン口から培養液を採取する。採取が終
わったら弁12を閉じながら弁22を開けて蒸気でサンプリ
ング装置を再殺菌し、その後弁20,22を閉としてもとの
状態に戻す。この操作で無菌的にサンプリングすること
ができる。 なお、第1図に示したように、弁18の下流側配管24に抜
出しポンプ25を設けて、このポンプ25の吸引力と培養槽
10の槽内圧とにより濾過サンプリングするようにしても
よい。抜出しポンプ25を設けることにより、濾過フィル
ター15からサンプルを抜出し易くすることができるとと
もに、採取したサンプルをさらに分析機器に輸送するこ
とができる。 第1図の実施例では、弁12,18,20,22をいずれも二方弁
としたが、蒸気シールを行わない場合には、これらに代
えて配管13,14,19の接続点および配管16,17,21の接続点
にTポートタイプの三方弁を使用して、弁の数を少なく
してもよい。 また第1図の実施例では、配管14を濾過フィルターに培
養液を導入するためおよび濾過フィルターから蒸気を排
出するための共通配管として使用している。同様に、配
管16を濾過フィルターに蒸気を導入するためおよび濾過
フィルターから濾過液を抜出すための共通配管として使
用している。しかしながら第2図に示したように、培養
液導入配管13と蒸気排出配管19を収納容器35(濾過フィ
ルター15)の培養液導入側に直接接続し、蒸気導入配管
21と濾過液抜出配管17を収納容器35(濾過フィルター1
5)の濾過液透過側に直接接続してもよい。 第1図の実施例における濾過フィルター15は、直行流方
式あるいは平行流方式のいずれの方式でも使用できる
が、平行流方式の濾過フィルターを採用した場合には、
第1図中に破線で示したような配管系を設けることが好
ましい。この配管系は、濾過フィルター15の培養液導入
側に接続された配管26、循環ポンプ(この例ではロータ
リーポンプ)27,弁28、培養槽10に連通する配管29をこ
の順に接続して構成されている。また、循環ポンプ27と
弁28との間にはドレイン弁30を有する分岐管31が接続さ
れている。これによって、配管11、弁12、配管13、配管
14、濾過フィルター15、配管26、循環ポンプ27、弁28、
配管29からなる培養液循環系が形成されることになり、
この循環系によって濾過フィルター15の目詰りを一層効
果的に防止することができる。 上記したような培養液循環系を備えた第1図の装置の操
作を以下に説明する。先ず培養開始前に、弁12,28を閉
とし図示しない蒸気配管から培養槽10内に蒸気を供給し
て、培養槽自体とその内部に仕込んだ培地、さらには配
管11と配管29を加熱蒸気殺菌する。一方、弁18が閉の状
態で弁20,30,22を開として蒸気供給源23から蒸気を供給
し、配管21、配管16、濾過フィルター15、配管14、配管
13、配管19、配管26、循環ポンプ27、分岐管31を加熱蒸
気殺菌する。殺菌終了後、弁22,20,30を微開とし、前述
したと同様に蒸気シールを行う。 サンプリングするときは、弁22,20、30を閉としてから
弁12,28を開とし、循環ポンプ27を起動させて培養槽10
内の培養液を培養液循環系に流すとともに、弁18を開と
し濾過フィルター15から透過してきた濾過液を採取す
る。サンプリングが終了したら、循環ポンプ27を停止す
るとともに弁12,28,18を閉とし、次いで弁22,20,30を微
開として前述のような蒸気シールを行う。これによっ
て、殺菌と逆洗とを同時に行うことができる。 なお、蒸気シールを行なわない場合には、弁12,28,18を
閉としてサンプリング操作を終了させた後、弁20、30、
22を開として蒸気供給源23から蒸気を濾過フィルター15
に供給することにより濾過フィルターの逆洗を行う。こ
れによってこの場合も、逆洗と殺菌とを同時に行うこと
ができる。 濾過フィルターの孔径を、培養槽内の菌体が透過せずか
つできるだけ大きなサイズの孔径とした結果、濾過液
(サンプル)中に多少の固形分が存在した場合でも、例
えば高速液体クロマトグラフィーのごとき分析計におい
てはプレフィルターやプレカラムがあるのでかような濾
過液でも分析計に直接かけることができる。しかしなが
ら、プレフィルターやプレカラムの交換時期や洗浄間隔
を長くしたい場合や、あるいはプレフィルターやプレカ
ラムを全く廃止したい場合には、第3図の実施例に示し
たように、濾過フィルターを多段に配置すればよい。こ
の場合、培養槽側に目の粗い濾過フィルター15aを使用
し、後段に目の細かい濾過フィルター15bを使用する。
多段に濾過フィルターを配置する場合には、後段の濾過
フィルター15bの後に抜出しポンプ25を設置して吸引濾
過する必要がある。 第3図のごとき多段濾過フィルターを採用した場合の逆
洗操作は下記手順で行うことができる。例えばサンプリ
ング操作が終了して第3図の全ての弁が閉の状態となっ
ている場合に、先ず後段の濾過フィルター15bを逆洗す
るために、ドレイン弁20bと弁22を開とし、蒸気供給源2
3から蒸気を後段濾過フィルター15bに通す。次に前段の
濾過フィルター15aを逆洗するために、弁22は開とした
ままで弁18aとドレイン弁20aを開とし、ドレイン弁20b
を閉とする。これによって蒸気供給源23からの蒸気は後
段濾過フィルター15bを経て前段濾過フィルター15aに導
入される。これらの逆洗操作が終了したのち、弁22とド
レイン弁20aを微開として蒸気シールを行うか、あるい
は全ての弁の閉の状態とする。 第4図は、この発明のサンプリング装置を分析装置に直
接接続して、分析を完全自動化した例を示す。図中、第
1図に示したこの発明のサンプリング装置を組込んだ部
分は、第1図と同じ参照番号(12,15,18,20,22,23,25,2
7,28,30,35)を付すことによって説明を省略する。 濾過フィルター15からのサンプル液(濾過液)は、ポン
プ25により逆止弁32を介して気泡抜きサンプルポットに
送られ、ここで液中の気泡が除去される。この気泡抜き
サンプルポットには、分析装置のキャリブレーション用
の標準液がポンプ41で逆止弁33を介して送られ、あるい
は配管系や各装置を洗浄するための洗浄水がポンプ42で
逆止弁34を介して送られ、同様に気泡が除去される。 気泡抜きサンプルポットは、容量3ml程度の大きさで、
上面壁と底壁によって密閉された円柱状の外筒と上端が
解放された小径の内筒からなり、外筒の上面壁にオーバ
ーフロー管が接続され、サンプル液、標準液、洗浄水の
各液体が流入する内筒が外筒の底壁に貫通挿入された構
成である。内筒上端から液体がオーバーフローして液体
中の気体が液体と分離され、気体が分離された液体が内
筒外周と外周内周の間に流下滞留し、外筒底壁に設けら
れた配管からポンプ43によって吸引輸送される。従っ
て、気泡抜きサンプルポットにおいては、流入量>流出
量となるようにポンプ25,41,42とポンプ43の流量が設定
され、ポット内の液体がなくなってポンプ43が空気を吸
引しないようになっている。ポットで液体から分離され
た空気(気泡)は、ポット上部からオーバーフロー配管
を介してドレイン1へ送られ外部に排出される。 気泡抜きサンプルポットで気泡を除去されたサンプル液
は、ポンプ43によりサンプリングインジェクターを経
て、三方弁45、プレフィルターを介してオンライン自動
分析装置へ送られて、分析がなされる。 サンプリングインジェクターは、ポンプ43から送られて
くるサンプル液、標準液、あるいは洗浄水の各所定容量
を採取し、インジェクター内に採取された所定量の各液
体をポンプ44から圧送されてくる溶離液によって押出し
て分析装置へ送るとともに、各液体の余分な液量をドレ
イン2へ排出する装置である。このサンプリングインジ
ェクターは第5図A,Bに示すように六方弁とサンプリン
グループ(細管)から構成されており、サンプリングル
ープは分析装置へ送る各液体の所定量の容積を有してい
る。サンプリングインジェクターの作動の一例を説明す
ると、第5図Aの状態では、ポンプ43から送られてくる
サンプル液、洗浄水あるいは標準液はサンプリングルー
プを通過してそのままドレイン2へ排出されている。一
方、ポンプ44からの溶離液は六方弁内を通過して分析装
置へ流されている。次いで六方弁を回転して第5図Bの
状態にすると、サンプリングループ内の所定量のサンプ
ル液、洗浄水あるいは標準液はポンプ44からの溶離液に
よって押出されて分析装置へ送られる。一方、ポンプ43
から引続き送られてくるサンプル液、洗浄水あるいは標
準液は六方弁内を通過してそのままドレイン2へ排出さ
れる。 サンプリングインジェクターからのサンプル液は、三方
弁45を介してプレフィルターを通りオンライン自動分析
装置へ送られる。プレフィルターはサンプル液中のごみ
を取り除き、プレカラムの交換時期を長くするために設
けるものであり、三方弁45はプロセス・コントローラの
指示を受けて(例えば時間によって)、サンプル液の流
れをプレフィルターAからBへ、あるいはBからAへ切
り替える。 オンライン自動分析装置は、HPLC(高速液体クロマトグ
ラフィー)装置と分析計とデータ解析コンピュータから
構成されている。HPLC装置はプレカラムと分析カラムか
らなり、また分析計にはUV(紫外可視分光検出器)およ
びRI(示差屈折計)がそれぞれ備えられており、複数の
項目の分析が行われる。データ解析コンピュータは、サ
ンプリングインジェクターが第5図Bの状態になったと
きにプロセス・コントローラからサンプル液が流入する
信号を受け、HPLC装置が分析を開始するように制御する
とともに、分析結果をコンピュータに送るものである。 第4図の例においては、培養液(培地)のサンプリング
・分析システムと同様に、培養槽内ガスのサンプリング
・分析システムが組込まれており、ガス質量分析計によ
って培養槽内の種々のガス濃度、主に酸素濃度、二酸化
炭素ガス濃度等を測定し、コンピュータへ測定結果を送
っている。 コンピュータは各種センサーや分析計からの信号を受
け、培養状態を判断し必要な処置をプロセス・コントロ
ーラへ指示する。プロセス・コントローラは、コンピュ
ータからの指示を受けて培養の制御を行うとともに、こ
の発明のサンプリング装置の制御や分析計の制御を行
う。 従って、培養槽内の培地への酸、アルカリ、無菌空気の
供給は、pHセンサー、DOセンサー等の情報によりコンピ
ュータを介してプロセス・コントローラが制御し、糖等
の栄養源はHPLC装置などによるサンプルの分析結果に基
づいてコンピュータを介してプロセス・コントローラに
よって制御される。 第6図に示すサンプリング装置のタイムチャートを参照
して、この発明のサンプリング装置の作動例を以下に説
明する。先ず、その日の第1回目のサンプリングに先立
って、標準液による分析装置のキャリブレーションを行
う。そのためにポンプ41,43を作動させて、標準液に気
泡抜きサンプルポットへ、さらにはサンプリングインジ
ェクターへと送る。この標準液は当初はサンプリングイ
ンジェクター内のサンプリングループを通ってドレイン
2へ排出されるが、サンプリングインジェクターの六方
弁を操作して第5図Bの状態とすることにより、サンプ
リングループ内に含まれる所定容量の標準液が、常時作
動しているポンプ44により送られてくる溶離液によって
押出され、三方弁45の選択によりプレフィルターAを通
過して自動分析装置へ送られ、ここでキャリブレーショ
ンを行って分析計を調整する。 標準液による分析計のキャリブレーション終了後、ポン
プ41を停止しポンプ42を作動させる。これにより洗浄水
が気泡抜きサンプルポットへ、さらにはポンプ43でサン
プリングインジェクターへと送られる。サンプリングイ
ンジェクター内の六方弁の操作により、上記と同様にし
て所定量の洗浄水がプレフィルターAを通って分析装置
へ送られ、標準液残留物が分析装置で検出されることな
く洗浄されたことを確認する。 かような標準液によるキャリブレーションおよび洗浄水
による洗浄は1日につき1回程度行えばよい。 上記の標準液および洗浄水の分析装置への輸送の間、弁
30,20および22は微開の状態に維持されて濾過フィルタ
ー15およびこれに接続された配管系が蒸気シールされて
いる。 次いでその日の第1回目のサンプル液のサンプリングを
行うために、上記の弁30,20および22を閉とし、一方、
弁28,12および18を開とする。これによって、培養槽内
の培養液は濾過フィルター15で濾過され、濾過液(サン
プル液)はポンプ25により逆止弁32を介して気泡抜きサ
ンプルポットへ送られ、さらにポンプ43によりサンプリ
ングインジェクターへと送られる。サンプリングインジ
ェクター内の六方弁の操作により、上記と同様にして所
定量のサンプル液がプレフィルターAを通って分析装置
へ送られ、所定の分析が行われる。培養槽から濾過フィ
ルター15へ導入された培養液のうちの余剰分は、ポンプ
27により弁28を通って培養槽へ循環される。 サンプリング終了後、ポンプ27,25および43を停止し、
弁28,12および18を閉とし、弁30,20および22を再び開と
して、蒸気供給源23からの蒸気を用いて濾過フィルター
15を逆洗する。 第1回目のサンプリングの終了後、弁30,20および22を
微開として濾過フィルター15およびこれに接続された配
管系を蒸気シールする。またこの間に3方弁45を操作し
てプレフィルターAからBへ切替え、必要ならばプレフ
ィルターAの交換を行う。 第2回目およびそれ以後のサンプリングに際しては、弁
28,12および18を開、弁30,20および22を閉として第1回
目と同様にサンプリングを行い、サンプリング終了後、
第1回目と同様に逆洗を行えばよい。 実験例1 培養液循環系を備えた第1図のこの発明のサンプリング
装置を用いて、蒸気による濾過フィルターの逆洗効果を
確認するための実験を行った。濾過フィルターには孔径
0.2μのセラミックス濾過フィルターを用いた。糖蜜を
炭素源とした培地でパン酵母の培養を行いながら、連続
的にその培地が循環している濾過フィルター(膜面流速
0.16m/sec)から20分毎に5分間(15分経過したら5分
間)のサンプリングタイミングで濾過液のサンプリング
を行い、培養液透過量を測定した。透過量が20ml/min以
下となったとき、130℃の飽和蒸気(約0.176MPa[gaug
e])による濾過フィルターの逆洗を行い、逆洗後の培
養液透過量の回復状態を調べた。培養液透過量の測定値
をプロットし連続線で表示した結果を第7図に示す。 比較実験として、第12図に示したような従来の装置を用
いて、濾過フィルターの逆洗に蒸気に代えて濾過液を使
用した実験を行った。濾過フィルターの仕様や他の実験
条件は上記実験と同じである。比較実験の結果を第8図
に示す。 これらの実験結果から、蒸気を用いた逆洗を行うことに
より濾過フィルターの透過量は初期と同程度に回復する
が、濾過液を用いた逆洗の場合は、透過量があまり回復
せずサンプルを長時間にわたって十分に採取できないと
いう結果が得られた。従って、蒸気による逆洗の方が効
果が顕著であることがわかる。 なお、上記比較実験において、濾過液に代えて無菌空気
を使用し、その他の実験条件を同じとした実験を行った
が、第8図の濾過液を用いたものと同程度の効果しかな
く、蒸気による逆洗の方が顕著であった。 実験例2 培養液循環系を備えた第1図のこの発明のサンプリング
装置を用いて、大豆かすを多量に含む培地でAspergillu
s niger[アスペルギルス・ニガー(糸状菌)]を培養
し、多量の菌体や固形分を含む培地のサンプリング実験
を行った。この実験のために、培養終了近くになった時
点で循環ポンプを起動し、膜面流速0.16m/secで培養液
を濾過フィルターに循環させ、濾過フィルターからの培
養液透過量を測定した。 濾過フィルターとして、最初に孔径0.2μのセラミック
ス濾過フィルターを用いたが、10分間で濾過フィルター
の目詰りを起こしサンプルの採取が不可能となった。蒸
気による逆洗を行ったのち再度サンプリングを行った
が、すぐにサンプル採取が不可能となった。 そこでサンプリングを中止し、孔径0.2μのセラミック
ス濾過フィルターを口径2.0μのセラミックス濾過フィ
ルターに交換し、蒸気による殺菌操作後、再び循環ポン
プを起動して同じ膜面流速で培養液を濾過フィルターに
循環させ、培養液透過量を測定した。以上の結果を第9
図に示す。なお、フィルター交換操作を含めサンプリン
グ操作による培養槽のコンタミネーションは生じなかっ
た。 第9図の結果から、孔径2.0μの濾過フィルターでは安
定したサンプリングを行うことができ、また蒸気による
逆洗操作を併用することによってさらに安定した無菌連
続サンプリングが可能となり、細胞の大きな植物や動物
等の培養液のサンプリングにも有効であることが判明し
た。
FIG. 1 is an embodiment showing the basic configuration of a sampling device according to the present invention. This device is connected in this order to a storage container 35 that stores the valve 12, the pipe 13, the pipe 14 and the filtration filter 15 in the downstream side of the pipe 11 that communicates with the inside of the culture tank 10, and from the filtrate permeation side of the storage container 35. Pipe 16, pipe 17 and valve 18 are connected in this order, and pipe 19 branches from the connection point between pipes 13 and 14, and the pipe is connected at the connection point between pipes 16 and 17.
21 joins. The pipe 19 has a drain valve 20, and the upstream side of the pipe 21 is connected to a vapor supply source 23 via a valve 22. The operation procedure of the sampling device of FIG. 1 will be described below. Sterilization of filtration filter: Before starting the culture, the valves 20 and 22 are opened, and the steam for heat sterilization is passed from the steam supply source 23 through the pipe 21, the pipe 16, the filtration filter 15, the pipe 14, and the pipe 19 to obtain the filtration filter 15. Sterilize. When sterilization of the filtration filter 15 is completed, open the valve 12,
The valve 20 is closed and the steam for heat sterilization is passed through the pipes 13 and 11 to sterilize the pipe system. After the sterilization is completed, the valve 12 is closed, and the valves 22 and 20 are slightly opened to allow the steam for heating sterilization to be released into the valve 20.
Continue to discharge little by little. In the present specification,
The steam for heat sterilization means steam having a temperature used for heat sterilization in ordinary culture, and if it has a temperature that can be sterilized under conditions of pressure resistance and heat resistance of the device, especially temperature, pressure, etc. There is no limitation to the above, and in some cases, some condensed water may be mixed. In normal culture, steam for heat sterilization is used at a temperature of 125-138 ° C and a pressure of 0.147-0.245.
Saturated steam of about MPa [gauge] is often used. Less than,
In the present specification, “steam for heat sterilization” is simply abbreviated as “steam”. Then, steam is supplied into the culture tank 10 from a steam pipe (not shown) to sterilize the culture tank itself and the culture solution charged therein with heating steam. Sampling: When sampling the culture solution in the culture tank 10 during culturing, close the valves 22 and 20 in the slightly opened state, then open the valves 12 and 18, and set the pressure in the culture tank 10 to the desired value. The culture solution sent out from the pipe 11 is filtered by the filtration filter 15, and the filtrate is collected as a sample through the pipes 16 and 17.
When sampling is complete, close valves 12 and 18, then valve 22 again.
The valve 20 is slightly opened, and the steam is continuously discharged little by little from the valve 20, and the steam is sealed while backwashing the filtration filter 15. In this way, since sampling is performed through the filtration filter 15, large solids and cultured bacterial cells in the culture solution have been removed from the collected sample, and this sample is directly used in an analyzer (not shown). You can call. Further, for example, even when using a filtration filter having a pore diameter of more than 0.2μ, the sampling device including the filtration filter 15 on the upstream side of the valve 18 has already been sterilized, and the filtration filter 15 acts as a kind of check valve. Therefore, the filtrate (sample) does not flow backward, and the culture solution can be collected without contamination of the culture tank 10 with bacteria. Backwashing of the filtration filter: As mentioned above, since the steam sealing is performed after the sampling operation is completed, the steam sealing also doubles as the backwashing of the filtration filter. Therefore, the backwashing of the filtration filter is usually performed again. No need. After the sampling operation is completed, if the valve 22 and the valve 20 are completely closed and the steam seal is not performed, when the clogging of the filtration filter 15 occurs, or after the completion of the sampling operation, the valve 12, if necessary, With the valve 18 closed, the valves 22 and 20 are opened, and steam is discharged from the valve 20 through the filter 15 to backwash the filter. By backwashing with steam seals and steam as described above,
The clogging of the filtration filter can be removed more easily and sufficiently than the conventional backwashing with sterile air or a filtrate, and furthermore, the filtration filter and the piping system connected thereto can be sterilized at the same time. In addition, backwashing with steam
It is considered that the gel-like substance formed on the surface of the filtration filter undergoes heat denaturation due to steam to improve the peeling property, so that a far superior cleaning effect is produced as compared with the conventional backwashing in which steam cannot be used. Therefore, the backwashing with steam, which is made possible by the present invention, can recover the clogging of the filter and sterilize the filter at the same time, and has a synergistic effect. Further, in the device of the present invention, the filtration filter is
It is also possible to exchange aseptically easily during the culture without affecting the culture system. That is, in FIG. 1, with the valve 12 closed, the filtration filter 15 is removed from the storage container 35 or the storage container 35 is removed from the pipes 14 and 16 and replaced. After that, the valves 22 and 20 may be opened, and steam may be passed through the newly replaced filtration filter for heat sterilization.
If the replacement of the filtration filter is not considered during culture, the storage container 35 may be integrated with the pipes 14 and 16, or the storage container 35 itself may be formed of pipes. Furthermore, in the device of the present invention, since a sample containing bacterial cells and SS (suspended solid substance) can be collected from the drain port downstream of the valve 20, various samples can be collected and can be widely used. That is, the valves 22 and 20 in FIG. 1 are opened and steam is passed through the pipes 14, 19 and 13 to heat and sterilize these pipe systems. Next, the valve 12 is slightly opened, and the piping systems are cooled while washing the pipings 13, 19 and 14 with the culture solution. Then close valve 22,
Collect the culture solution from the drain port downstream of the valve 20. When the sampling is finished, the valve 22 is opened while the valve 12 is closed, the sampling device is re-sterilized with steam, and then the valves 20 and 22 are closed to restore the original state. By this operation, aseptic sampling can be performed. As shown in FIG. 1, an extraction pump 25 is provided in the downstream pipe 24 of the valve 18, and the suction force of the pump 25 and the culture tank are used.
It is also possible to carry out filtration sampling with the tank internal pressure of 10. By providing the extraction pump 25, the sample can be easily extracted from the filtration filter 15, and the collected sample can be further transported to an analytical instrument. In the embodiment of FIG. 1, the valves 12, 18, 20, 22 are all two-way valves, but when steam sealing is not performed, instead of these, the connection points of the pipes 13, 14, 19 and the pipes are replaced. The number of valves may be reduced by using a T-port type three-way valve at the connection points of 16, 17, and 21. Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the pipe 14 is used as a common pipe for introducing the culture solution into the filtration filter and discharging steam from the filtration filter. Similarly, the pipe 16 is used as a common pipe for introducing steam into the filtration filter and for withdrawing the filtrate from the filtration filter. However, as shown in FIG. 2, the culture solution introduction pipe 13 and the steam discharge pipe 19 are directly connected to the culture solution introduction side of the storage container 35 (filtration filter 15), and the steam introduction pipe
21 and filtrate extraction pipe 17 are stored in container 35 (filtration filter 1
It may be directly connected to the filtrate permeation side of 5). The filtration filter 15 in the embodiment of FIG. 1 can be used in either a direct flow system or a parallel flow system, but when a parallel flow system filtration filter is adopted,
It is preferable to provide a piping system shown by the broken line in FIG. This pipe system is configured by connecting a pipe 26 connected to the culture solution introduction side of the filtration filter 15, a circulation pump (rotary pump in this example) 27, a valve 28, and a pipe 29 communicating with the culture tank 10 in this order. ing. A branch pipe 31 having a drain valve 30 is connected between the circulation pump 27 and the valve 28. This allows piping 11, valve 12, piping 13, piping
14, filtration filter 15, piping 26, circulation pump 27, valve 28,
A culture solution circulation system consisting of the pipe 29 will be formed,
This circulation system can prevent clogging of the filtration filter 15 more effectively. The operation of the apparatus shown in FIG. 1 equipped with the above-mentioned culture solution circulation system will be described below. First, before the start of the culture, the valves 12 and 28 are closed and steam is supplied into the culture tank 10 from a steam pipe (not shown) to heat the culture tank itself and the culture medium charged therein, as well as the pipe 11 and the pipe 29. Sterilize. On the other hand, with the valve 18 closed, the valves 20, 30, 22 are opened to supply steam from the steam supply source 23, and the pipe 21, the pipe 16, the filtration filter 15, the pipe 14, and the pipe
13, the pipe 19, the pipe 26, the circulation pump 27, and the branch pipe 31 are sterilized by heating steam. After the sterilization is completed, the valves 22, 20 and 30 are slightly opened, and steam sealing is performed as described above. When sampling, the valves 22, 20 and 30 are closed, the valves 12 and 28 are opened, and the circulation pump 27 is activated to start the culture tank 10.
The culture solution inside is flowed into the culture solution circulation system, and the valve 18 is opened to collect the permeated filtrate from the filtration filter 15. When the sampling is completed, the circulation pump 27 is stopped, the valves 12, 28 and 18 are closed, and then the valves 22, 20 and 30 are slightly opened to perform the above-described vapor sealing. This allows sterilization and backwashing to be performed simultaneously. If steam sealing is not performed, the valves 12, 28, 18 are closed and the sampling operation is completed, and then the valves 20, 30,
22 is opened to filter steam from the steam supply source 23 Filter 15
And the filtration filter is backwashed. Thereby, also in this case, backwashing and sterilization can be performed simultaneously. As a result of making the pore size of the filtration filter as large as possible without allowing the cells in the culture tank to permeate, even when some solid content is present in the filtrate (sample), for example, in high performance liquid chromatography. Since the analyzer has a pre-filter and a pre-column, such a filtrate can be directly applied to the analyzer. However, when it is desired to prolong the replacement time of the prefilter or precolumn or the cleaning interval, or to completely eliminate the prefilter or precolumn, the filtration filters may be arranged in multiple stages as shown in the embodiment of FIG. Good. In this case, a coarse filter 15a is used on the culture tank side, and a fine filter 15b is used in the subsequent stage.
In the case of arranging the filtration filters in multiple stages, it is necessary to install the extraction pump 25 after the filtration filter 15b in the latter stage and perform suction filtration. The backwashing operation in the case of adopting the multistage filtration filter as shown in FIG. 3 can be carried out by the following procedure. For example, when the sampling operation is completed and all the valves in FIG. 3 are closed, first, the drain valve 20b and the valve 22 are opened to backwash the filtration filter 15b in the subsequent stage, and the steam supply is performed. Source 2
The steam from 3 is passed through the post-filtration filter 15b. Next, in order to backwash the filtration filter 15a in the previous stage, the valve 18a and the drain valve 20a are opened while the valve 22 is kept open, and the drain valve 20b is opened.
Is closed. As a result, the steam from the steam supply source 23 is introduced into the front stage filtration filter 15a through the rear stage filtration filter 15b. After these backwashing operations are completed, the valve 22 and the drain valve 20a are slightly opened to perform vapor sealing, or all the valves are closed. FIG. 4 shows an example in which the sampling device of the present invention is directly connected to an analysis device to fully automate the analysis. In the figure, the parts incorporating the sampling device of the present invention shown in FIG. 1 have the same reference numerals (12,15,18,20,22,23,25,2 as in FIG.
7, 28, 30, 35) will be omitted. The sample liquid (filtrated liquid) from the filtration filter 15 is sent by the pump 25 through the check valve 32 to the air bubble removal sample pot, where the air bubbles in the liquid are removed. A standard solution for calibration of the analyzer is sent to the bubble removal sample pot by the pump 41 via the check valve 33, or washing water for washing the piping system and each device is checked by the pump 42. It is sent through valve 34 and likewise eliminates air bubbles. The bubble-free sample pot has a volume of about 3 ml,
It consists of a cylindrical outer cylinder sealed by the top and bottom walls and a small-diameter inner cylinder with the upper end open, and an overflow pipe is connected to the top wall of the outer cylinder. Is a structure in which the inner cylinder into which is introduced is inserted through the bottom wall of the outer cylinder. The liquid overflows from the upper end of the inner cylinder, the gas in the liquid is separated from the liquid, and the separated liquid stays down between the outer circumference of the inner cylinder and the inner circumference of the inner cylinder. It is sucked and transported by the pump 43. Therefore, in the bubble removal sample pot, the flow rates of the pumps 25, 41 and 42 and the pump 43 are set so that the inflow amount> the outflow amount, and the liquid in the pot is exhausted so that the pump 43 does not suck air. ing. The air (air bubbles) separated from the liquid in the pot is sent from the upper part of the pot to the drain 1 through the overflow pipe and is discharged to the outside. The sample liquid from which air bubbles have been removed by the air bubble removal sample pot is sent by the pump 43 through the sampling injector, the three-way valve 45, and the prefilter to the online automatic analyzer for analysis. The sampling injector collects each predetermined volume of the sample solution, the standard solution, or the wash water sent from the pump 43, and the predetermined amount of each liquid collected in the injector is pumped by the eluent from the pump 44. It is a device that extrudes and sends it to the analyzer and discharges an excess amount of each liquid to the drain 2. As shown in FIGS. 5A and 5B, this sampling injector is composed of a hexagonal valve and a sampling loop (capillary tube), and the sampling loop has a predetermined volume of each liquid to be sent to the analyzer. Explaining an example of the operation of the sampling injector, in the state of FIG. 5A, the sample solution, the washing water or the standard solution sent from the pump 43 passes through the sampling loop and is discharged to the drain 2 as it is. On the other hand, the eluent from the pump 44 passes through the inside of the hexagonal valve and is flowed to the analyzer. Next, when the hexagonal valve is rotated to the state shown in FIG. 5B, a predetermined amount of sample liquid, washing water or standard liquid in the sampling loop is extruded by the eluent from the pump 44 and sent to the analyzer. Meanwhile, the pump 43
The sample liquid, the washing water or the standard liquid continuously sent from is passed through the inside of the hexagonal valve and is discharged to the drain 2 as it is. The sample liquid from the sampling injector is sent to the online automatic analyzer through the prefilter via the three-way valve 45. The pre-filter is provided to remove dust in the sample solution and prolong the replacement period of the pre-column. The three-way valve 45 receives the instruction of the process controller (for example, depending on the time) and pre-filters the sample solution flow. Switch from A to B or from B to A. The online automatic analyzer consists of a HPLC (High Performance Liquid Chromatography) device, an analyzer and a data analysis computer. The HPLC device consists of a pre-column and an analytical column, and the analyzer is equipped with UV (ultraviolet-visible spectroscopic detector) and RI (differential refractometer), respectively, to perform analysis of multiple items. The data analysis computer receives the signal from the process controller that the sample liquid flows in when the sampling injector is in the state shown in FIG. 5B, controls the HPLC device to start the analysis, and sends the analysis result to the computer. It is something to send. In the example of FIG. 4, the sampling / analyzing system for the gas in the culture tank is incorporated like the sampling / analyzing system for the culture solution (medium), and various gas concentrations in the culture tank are measured by the gas mass spectrometer. , Mainly measures oxygen concentration, carbon dioxide gas concentration, etc. and sends the measurement results to a computer. The computer receives signals from various sensors and analyzers, judges the culture state, and instructs the process controller to take necessary measures. The process controller receives the instruction from the computer, controls the culture, and controls the sampling device and the analyzer of the present invention. Therefore, the process controller controls the supply of acid, alkali, and sterile air to the culture medium in the culture tank via a computer based on the information from the pH sensor, DO sensor, etc., and the nutrient source such as sugar is the sample obtained by the HPLC device, etc. Is controlled by a process controller via a computer based on the analysis result of An example of the operation of the sampling device of the present invention will be described below with reference to the time chart of the sampling device shown in FIG. First, prior to the first sampling on that day, the analyzer is calibrated with the standard solution. For that purpose, the pumps 41 and 43 are operated to send bubbles to the standard solution to the sample pot and further to the sampling injector. Initially, this standard solution is discharged to the drain 2 through the sampling loop in the sampling injector, but by operating the six-way valve of the sampling injector to bring it to the state of FIG. The standard solution of a volume is extruded by the eluent sent by the pump 44 which is always operating, and is sent to the automatic analyzer through the prefilter A by the selection of the three-way valve 45, where the calibration is performed. Adjust the analyzer. After the calibration of the analyzer with the standard solution is completed, the pump 41 is stopped and the pump 42 is operated. As a result, the washing water is sent to the air bubble removal sample pot and further to the sampling injector by the pump 43. By operating the six-way valve in the sampling injector, a predetermined amount of washing water was sent to the analyzer through the pre-filter A in the same manner as above, and the standard solution residue was washed without being detected by the analyzer. To confirm. Such calibration with the standard solution and washing with washing water may be performed about once a day. During transport of the above standards and wash water to the analyzer, the valve
30, 20 and 22 are maintained in a slightly opened state, and the filtration filter 15 and the piping system connected thereto are steam-sealed. Then, in order to perform the first sampling of the sample solution of the day, the valves 30, 20 and 22 described above are closed, while
Open valves 28, 12 and 18. As a result, the culture solution in the culture tank is filtered by the filtration filter 15, the filtrate (sample solution) is sent by the pump 25 to the air bubble removal sample pot via the check valve 32, and further by the pump 43 to the sampling injector. Sent. By operating the six-way valve in the sampling injector, a predetermined amount of sample liquid is sent to the analyzer through the pre-filter A in the same manner as above, and a predetermined analysis is performed. The surplus of the culture liquid introduced from the culture tank to the filtration filter 15 is pumped.
It is circulated to the culture tank through the valve 28 by 27. After sampling, stop pumps 27, 25 and 43,
Valves 28, 12 and 18 are closed and valves 30, 20 and 22 are opened again to filter with steam from steam source 23.
Backwash 15. After the end of the first sampling, the valves 30, 20 and 22 are opened slightly, and the filtration filter 15 and the piping system connected thereto are steam-sealed. Also, during this period, the three-way valve 45 is operated to switch from the pre-filter A to the B, and the pre-filter A is replaced if necessary. For the second and subsequent samplings, the valve
28, 12 and 18 are opened and valves 30, 20 and 22 are closed, and sampling is performed in the same manner as the first time.
Backwashing may be performed as in the first time. Experimental Example 1 An experiment for confirming the backwashing effect of a filtration filter with steam was conducted using the sampling apparatus of the present invention shown in FIG. 1 equipped with a culture solution circulation system. Pore size for filtration filter
A 0.2 μ ceramics filter was used. While culturing baker's yeast in a medium containing molasses as a carbon source, the medium is continuously circulated through a filtration filter (membrane surface flow rate).
The filtrate was sampled at a sampling timing of every 20 minutes for 5 minutes (5 minutes after 15 minutes) from 0.16 m / sec), and the permeation amount of the culture solution was measured. When the permeation rate becomes 20 ml / min or less, saturated steam at 130 ° C (approx. 0.176 MPa [gaug
The filtration filter according to e]) was backwashed, and the recovery state of the permeation amount of the culture solution after the backwashing was examined. The results of plotting the measured values of the permeation amount of the culture solution and displaying them as continuous lines are shown in FIG. As a comparative experiment, an experiment was conducted using a conventional apparatus as shown in FIG. 12 and using a filtrate instead of steam for backwashing the filtration filter. The specifications of the filtration filter and other experimental conditions are the same as in the above experiment. The results of the comparative experiment are shown in FIG. From these experimental results, the permeation amount of the filtration filter recovers to the same level as in the initial stage by performing backwashing with steam, but in the case of backwashing with the filtrate, the permeation amount does not recover much and the sample The result was that it could not be sufficiently collected for a long time. Therefore, it can be seen that the backwashing with steam is more effective. In the comparative experiment, sterile air was used in place of the filtrate, and other experiments were conducted under the same experimental conditions. However, the same effect as that using the filtrate of FIG. 8 was obtained, Backwashing with steam was more noticeable. Experimental Example 2 Using the sampling apparatus of the present invention of FIG. 1 equipped with a culture solution circulation system, Aspergillu in a medium containing a large amount of soybean meal.
The s niger [Aspergillus niger (filamentous fungus)] was cultured, and a sampling experiment of a medium containing a large amount of cells and solids was performed. For this experiment, the circulation pump was started near the end of culture, the culture solution was circulated through the filtration filter at a membrane surface flow rate of 0.16 m / sec, and the permeation amount of the culture solution from the filtration filter was measured. As the filtration filter, a ceramics filtration filter having a pore size of 0.2 μ was used initially, but the filtration filter was clogged in 10 minutes, and it became impossible to collect a sample. After backwashing with steam, sampling was carried out again, but it became impossible to take a sample immediately. Therefore, sampling was stopped, the ceramic filter with a pore size of 0.2μ was replaced with a ceramic filter with a pore size of 2.0μ, and after the sterilization operation with steam, the circulation pump was started again and the culture solution was circulated through the filter at the same membrane surface velocity. Then, the permeation amount of the culture solution was measured. The above results are No. 9
Shown in the figure. Incidentally, the contamination of the culture tank due to the sampling operation including the filter replacement operation did not occur. From the results shown in FIG. 9, it is possible to perform stable sampling with a filtration filter having a pore size of 2.0 μ, and by using a backwashing operation with steam in combination, more stable and aseptic continuous sampling becomes possible. It was also found to be effective for sampling the culture broth.

【発明の効果】【The invention's effect】

上述したような構成を有するこの発明のサンプリング装
置によれば、培養液から菌体等を分離して直接クロマト
グラフィー等の分析装置にかけ得るサンプルを採取でき
るだけでなく、蒸気を用いて濾過フィルターの加熱殺菌
と逆洗を同時に行うことができる。その結果、サンプリ
ングの際に生じやすいコンタミネーションの問題がな
く、従って濾過フィルターの孔径の制約がなくなり、濾
過フィルターの目詰りが生じても逆洗によって目詰りを
簡単にしかも従来の無菌空気や濾過液による逆洗よりは
るかに効果的に除去して濾過効果を回復させることがで
きる。このように蒸気による濾過フィルターの逆洗と加
熱殺菌が行えることは、分析装置に直接かけ得るサンプ
ルを採取できることと相俟って、サンプリング装置とク
ロマトグラフィー等の分析装置とを接続してサンプリン
グと分析の自動化システムの形成を容易にさせる。 さらに、必要に応じて、ドレイン口から菌体やSS(浮遊
固体物質)を含んだサンプルを採取することも可能であ
るので、種々のサンプルを採取でき、幅広い利用ができ
る。
According to the sampling device of the present invention having the above-mentioned configuration, not only can the sample be separated from the culture solution and directly applied to the analysis device such as chromatography, but also the heating of the filtration filter by using steam. Sterilization and backwash can be performed simultaneously. As a result, there is no problem of contamination that is likely to occur during sampling, therefore there is no restriction on the pore size of the filtration filter, and even if the filtration filter is clogged, it can be easily back-flushed with conventional sterile air and filtration. It can be removed much more effectively than a backwash with liquid to restore the filtration effect. In this way, backwashing of the filtration filter with steam and heat sterilization can be combined with the fact that a sample that can be directly applied to the analyzer can be collected, and the sampling device and the analyzer such as chromatography can be connected to perform sampling. Facilitates the formation of automated analysis systems. Further, if necessary, it is possible to collect a sample containing bacterial cells and SS (suspended solid substance) from the drain port, so that various samples can be collected and widely used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明のサンプリング装置の基本的構成を示
す実施例の説明図;第2図および第3図はこの発明のサ
ンプリング装置のそれぞれ別な実施例を示す説明図;第
4図はこの発明のサンプリング装置を組込んだ完全自動
化分析システムの実施例を示す説明図;第5図Aおよび
Bは第4図のシステムで使用するサンプリングインジェ
クターの動作を示す説明図;第6図は第4図のシステム
におけるこの発明のサンプリング装置のタイムチャー
ト;第7図はこの発明のサンプリング装置を用いた蒸気
による逆洗効果を示すグラフ;第8図は第12図に示した
従来のサンプリング装置を用いた濾過液による逆洗効果
を示すグラフ;第9図はこの発明のサンプリング装置を
用いて、孔径の異なる濾過フィルターを使用した場合の
蒸気による逆洗効果の相違を示すグラフ;第10図、第11
図および第12図はそれぞれ異なる構成の従来のサンプリ
ング装置を示す説明図である。 10……培養槽、12,18,20,21……弁(切替手段)、13…
…培養液導入配管、15……濾過フィルター、17……濾過
液抜出配管、19……蒸気排出配管、21……蒸気導入配
管、35……収納容器。
FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment showing a basic configuration of a sampling device of the present invention; FIGS. 2 and 3 are explanatory views showing different embodiments of the sampling device of the present invention; FIG. 4 is this Explanatory diagram showing an embodiment of a fully automated analysis system incorporating the sampling device of the invention; FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the operation of the sampling injector used in the system of FIG. 4; FIG. 7 is a time chart of the sampling device of the present invention in the system shown in FIG. 7; FIG. 7 is a graph showing the effect of backwashing by vapor using the sampling device of the present invention; FIG. 8 is the conventional sampling device shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the backwashing effect by the filtered liquid which was used; FIG. 9 is a backwashing effect by the steam when using the sampling device of the present invention and using the filter having different pore sizes. Graph showing the difference; Fig. 10, 11
FIG. 12 and FIG. 12 are explanatory views showing conventional sampling devices having different configurations. 10 …… Incubator, 12,18,20,21 …… Valve (switching means), 13…
… Culture fluid introduction pipe, 15 …… Filtration filter, 17 …… Filtrate extraction pipe, 19 …… Steam discharge pipe, 21 …… Steam introduction pipe, 35 …… Storage container.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】濾過フィルターによって区画された濾過フ
ィルター収納容器の一方の空間に培養槽からの培養液を
導入する培養液導入配管を、他方の空間に前記濾過フィ
ルターを透過した濾過液を抜出す濾過液抜出配管を連絡
するとともに、前記他方の空間に加熱殺菌用蒸気を導入
する蒸気導入配管を、前記一方の空間に前記濾過フィル
ターを透過した前記蒸気またはその凝縮水を排出する蒸
気排出配管を連絡し、培養槽からの培養液を前記一方の
空間に導入し他方の空間に透過した濾過液を抜出す工程
と、加熱殺菌用蒸気を前記他方の空間に導入し一方の空
間に透過した前記蒸気またはその凝縮水を排出する工程
とを切替える弁を前記各配管に設けたことを特徴とする
培養液のサンプリング装置。
1. A culture solution introducing pipe for introducing a culture solution from a culture tank into one space of a filtration filter storage container partitioned by a filtration filter, and a filtrate which has passed through the filtration filter into the other space. A vapor introducing pipe for connecting the filtered liquid extracting pipe and introducing a steam for heat sterilization into the other space, and a vapor discharging pipe for discharging the vapor having passed through the filter or the condensed water thereof into the one space. The step of introducing the culture solution from the culture tank into the one space and extracting the filtrate that has permeated into the other space, and introducing heating sterilization steam into the other space and permeating into the one space. A culture medium sampling device, wherein a valve for switching between the step of discharging the steam or condensed water thereof is provided in each of the pipes.
【請求項2】前記培養液導入配管、前記濾過液抜出配
管、前記蒸気導入配管および前記蒸気排出配管を各々独
立に設けたことを特徴とする請求項1記載のサンプリン
グ装置。
2. The sampling device according to claim 1, wherein the culture solution introducing pipe, the filtrate extracting pipe, the steam introducing pipe, and the steam discharging pipe are provided independently of each other.
【請求項3】前記培養液導入配管と前記蒸気排出配管と
を一部共通する配管で構成したことを特徴とする請求項
1記載のサンプリング装置。
3. The sampling device according to claim 1, wherein the culture solution introducing pipe and the steam exhausting pipe are partially constructed in common.
【請求項4】前記濾過液抜出配管と前記蒸気導入配管と
を一部共通する配管で構成したことを特徴とする請求項
1記載のサンプリング装置。
4. The sampling device according to claim 1, wherein the filtered liquid withdrawing pipe and the steam introducing pipe are partially constructed in common.
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