JPH0697991B2 - 多孔性素材を用いる化学反応方法及び装置 - Google Patents
多孔性素材を用いる化学反応方法及び装置Info
- Publication number
- JPH0697991B2 JPH0697991B2 JP18080086A JP18080086A JPH0697991B2 JP H0697991 B2 JPH0697991 B2 JP H0697991B2 JP 18080086 A JP18080086 A JP 18080086A JP 18080086 A JP18080086 A JP 18080086A JP H0697991 B2 JPH0697991 B2 JP H0697991B2
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- Japan
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- reaction
- porous material
- chemical reaction
- porous
- bellows
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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
- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/02—Membranes; Filters
-
- 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
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
-
- 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
- C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は多孔性素材が反応に関わる化学反応方法及び装
置の改良に関するもので、特に酵素反応、微生物反応、
細胞組織による反応に有効に利用できる。
置の改良に関するもので、特に酵素反応、微生物反応、
細胞組織による反応に有効に利用できる。
従来技術 多孔性担体に触媒、酵素・抗原類、微生物または動・植
物細胞を付着または固定して化学反応をおこさせたり、
多孔性素材自身で化学反応原料であるような反応系は、
一般的には接触面積を大きくとつたり生産物の分離を容
易にすることに有効である。例えば三角フラスコに5mm
角程度の発泡ウレタン立方体を担体として放線菌を振と
う培養すると、放線菌はウレタン担体内で増殖するの
で、微生物反応により生産された成分と微生物の分離が
容易であることが報告されている。また水素生産菌を多
孔性担体に固定して接触面積を大きくする試みも報告さ
れている。
物細胞を付着または固定して化学反応をおこさせたり、
多孔性素材自身で化学反応原料であるような反応系は、
一般的には接触面積を大きくとつたり生産物の分離を容
易にすることに有効である。例えば三角フラスコに5mm
角程度の発泡ウレタン立方体を担体として放線菌を振と
う培養すると、放線菌はウレタン担体内で増殖するの
で、微生物反応により生産された成分と微生物の分離が
容易であることが報告されている。また水素生産菌を多
孔性担体に固定して接触面積を大きくする試みも報告さ
れている。
しかしこのような従来の系では反応生産物が担体表面ま
たは内部に蓄積されるに従つて反応速度が減少してくる
し、担体の大きさも大きくすると、酸素の拡散、生産物
の排出が律速になる。そのため撹拌操作により多孔内の
液体および気体の交換を行なう必要がある。接触面積を
大きくするためには多孔径を小さくすることが望ましい
がメタンガスや水素ガスの発生する系ではガスが担体に
保持され撹拌などの力ではなかなか出てきにくい。また
その結果反応液の交換速度も遅くなり、微生物の活性が
かえつて低下するという困難が生ずる。動植物細胞の培
養も細胞の高濃度化と反応液の迅速な交換とは従来の方
法では矛循し、高い効率が期待しにくかつた。
たは内部に蓄積されるに従つて反応速度が減少してくる
し、担体の大きさも大きくすると、酸素の拡散、生産物
の排出が律速になる。そのため撹拌操作により多孔内の
液体および気体の交換を行なう必要がある。接触面積を
大きくするためには多孔径を小さくすることが望ましい
がメタンガスや水素ガスの発生する系ではガスが担体に
保持され撹拌などの力ではなかなか出てきにくい。また
その結果反応液の交換速度も遅くなり、微生物の活性が
かえつて低下するという困難が生ずる。動植物細胞の培
養も細胞の高濃度化と反応液の迅速な交換とは従来の方
法では矛循し、高い効率が期待しにくかつた。
発明の開示 本発明はこの欠点を除去する化学反応装置に係り化学反
応能を有し、弾性を有する多孔性素材を反応液中に配置
した反応系において、当該素材を間欠的に圧縮する装置
を備えていることを特徴とする。
応能を有し、弾性を有する多孔性素材を反応液中に配置
した反応系において、当該素材を間欠的に圧縮する装置
を備えていることを特徴とする。
換言すると、本発明は、反応液中に配置した、化学反応
能を有し、弾性を有する多孔性素材を用いる化学反応で
あつて、反応中、この多孔性素材をくり返し、好ましく
は間欠的に圧縮することを特徴とする化学反応方法を提
供する。
能を有し、弾性を有する多孔性素材を用いる化学反応で
あつて、反応中、この多孔性素材をくり返し、好ましく
は間欠的に圧縮することを特徴とする化学反応方法を提
供する。
また、本発明は弾性を有する多孔性素材とこの素材の圧
縮装置を系中に備えたことを特徴とする化学反応装置を
提供し、好ましくは、圧縮装置がベローズを備えて、反
応系と外系とを遮断している。
縮装置を系中に備えたことを特徴とする化学反応装置を
提供し、好ましくは、圧縮装置がベローズを備えて、反
応系と外系とを遮断している。
さらに、多孔性素材の上部が多孔板で覆われこの多孔板
を介して圧縮装置に連結していてもよい。
を介して圧縮装置に連結していてもよい。
上記のように、反応容器を外界から遮断するために上記
圧縮する装置がベローズを形成していると生化学系の反
応では都合がよい。
圧縮する装置がベローズを形成していると生化学系の反
応では都合がよい。
この場合多孔性担体に酵素・抗原類、微生物または動・
植物細胞を固定した多孔性素材を用いるとよい。また化
学反応または生化学反応がガス発生をともなう場合多孔
性素材を圧縮すると素材内に蓄積されたまたは表面に付
着したガスは素材から分離されるので有効である。
植物細胞を固定した多孔性素材を用いるとよい。また化
学反応または生化学反応がガス発生をともなう場合多孔
性素材を圧縮すると素材内に蓄積されたまたは表面に付
着したガスは素材から分離されるので有効である。
本発明の装置を用いると多孔により反応素材と反応液の
接触面積を大きくとることができ、反応生産物は圧縮操
作により素材内または表面から液中に排出され、分離さ
れる。この生成物を含む液の一部を反応容器から除き新
らしい未反応液を反応容器中に導入してのち圧縮を解除
すると素材が弾性により復元すると共に新しい反応液を
内部に含浸させることができる。
接触面積を大きくとることができ、反応生産物は圧縮操
作により素材内または表面から液中に排出され、分離さ
れる。この生成物を含む液の一部を反応容器から除き新
らしい未反応液を反応容器中に導入してのち圧縮を解除
すると素材が弾性により復元すると共に新しい反応液を
内部に含浸させることができる。
発明を実施する好ましい態様 本発明を放線菌を連続培養する実施例に従つて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る化学反応装置主には微生物反応装
置を示す。培養槽１の中に多孔性素材であるウレタン発
泡シート２が複数枚配置されている。パツキン３を介し
て培養槽に固定されている天板４にはベローズ５の一端
が固定されており、ベローズの他端には多孔板６が固定
されている。無ベローズの筒内部の板７には多孔は形成
されておらず培養槽内は無菌に保ちうる。ベローズは駆
動機構（図示せず）により上下動するようになつている
培養液はリザーバータンク８と循環系を形成している。
すなわちポンプ９によつて引き抜かれた培養液はリザー
バータンクへ送られる。リザーバータンクは通常の培養
装置のようにバツフルプレート、スパージヤータービー
翼等を備えており、酸素供給と共に炭酸ガスのような生
成した過剰なガス成分を放出し、またポンプにより新鮮
な培地の導入等ができるようになつている。この培養槽
１へポンプ10により供給される。この循環系からその一
部はポンプ11により抜き取られ、液面が一定に保たれる
がこの系で間欠的に多孔板６を上下動することによりウ
レタン発泡シート内での生成物が循環液に移動し新たな
循環液が導入される。このようにして培養すると放線菌
は殆んどウレタン発泡シート内で増殖するので、菌体の
分離が容易でしかも発泡シートの接触表面積を有効に利
用できる。メタンや水素ガスを発生する微生物の培養に
おいてはベローズの圧縮のみで発生ガスはほとんどすべ
て外部に放出され新たに新鮮な培地を供給すれば、大き
なガス発生速度が迅速に得られる。
置を示す。培養槽１の中に多孔性素材であるウレタン発
泡シート２が複数枚配置されている。パツキン３を介し
て培養槽に固定されている天板４にはベローズ５の一端
が固定されており、ベローズの他端には多孔板６が固定
されている。無ベローズの筒内部の板７には多孔は形成
されておらず培養槽内は無菌に保ちうる。ベローズは駆
動機構（図示せず）により上下動するようになつている
培養液はリザーバータンク８と循環系を形成している。
すなわちポンプ９によつて引き抜かれた培養液はリザー
バータンクへ送られる。リザーバータンクは通常の培養
装置のようにバツフルプレート、スパージヤータービー
翼等を備えており、酸素供給と共に炭酸ガスのような生
成した過剰なガス成分を放出し、またポンプにより新鮮
な培地の導入等ができるようになつている。この培養槽
１へポンプ10により供給される。この循環系からその一
部はポンプ11により抜き取られ、液面が一定に保たれる
がこの系で間欠的に多孔板６を上下動することによりウ
レタン発泡シート内での生成物が循環液に移動し新たな
循環液が導入される。このようにして培養すると放線菌
は殆んどウレタン発泡シート内で増殖するので、菌体の
分離が容易でしかも発泡シートの接触表面積を有効に利
用できる。メタンや水素ガスを発生する微生物の培養に
おいてはベローズの圧縮のみで発生ガスはほとんどすべ
て外部に放出され新たに新鮮な培地を供給すれば、大き
なガス発生速度が迅速に得られる。
上記実施例の放線菌の代りに撹拌などの物理的外力に対
して脆弱な付着性動物細胞を用いると、必要なガス成分
はリザーバーで供給でき、培地の交換も容易であり、ま
たベローズの上下運動は反応速度により調節できかつ外
力としても極めて弱い力が加わるのみであるので、細胞
濃度を上げること及び培養の効率化につながる。
して脆弱な付着性動物細胞を用いると、必要なガス成分
はリザーバーで供給でき、培地の交換も容易であり、ま
たベローズの上下運動は反応速度により調節できかつ外
力としても極めて弱い力が加わるのみであるので、細胞
濃度を上げること及び培養の効率化につながる。
第２図は本発明に係る他の実施例の反応容器を示す。反
応容器は球状の多孔性素材13を浮遊させた反応部14と該
素材を含まない撹拌部15に多孔板16によつて仕切られて
おり、撹拌部にはマグネツト17及び翼18から構成される
撹拌子が備えられ、反応容器の下からモーターに直結し
たマグネツト（図示せず）により駆動されるこのような
反応システムでは素材内の反応液の交換が容易なる。
応容器は球状の多孔性素材13を浮遊させた反応部14と該
素材を含まない撹拌部15に多孔板16によつて仕切られて
おり、撹拌部にはマグネツト17及び翼18から構成される
撹拌子が備えられ、反応容器の下からモーターに直結し
たマグネツト（図示せず）により駆動されるこのような
反応システムでは素材内の反応液の交換が容易なる。
実施例では生化学反応について記したが本発明は触媒を
多孔性素材に吸着させた反応系や多孔性素材自身が反応
原料である反応系にも有効である。
多孔性素材に吸着させた反応系や多孔性素材自身が反応
原料である反応系にも有効である。
第１図及び第２図は本発明方法及び装置の実施例を示
す。図中、 １……反応槽 ２……多孔性素材 ３……パツキング ４……天板 ５……ベローズ ６……多孔板 ７……内部板 ８……リザーバータンク ９……ポンプ 10……ポンプ 11……ポンプ 12……フイルター
す。図中、 １……反応槽 ２……多孔性素材 ３……パツキング ４……天板 ５……ベローズ ６……多孔板 ７……内部板 ８……リザーバータンク ９……ポンプ 10……ポンプ 11……ポンプ 12……フイルター
Claims (6)
- 【請求項１】反応液中に配置した、化学反応を有し、弾
性を有する多孔性素材を用いる化学反応であって、反応
中、この多孔性素材をくり返し圧縮することを特徴とす
る化学反応方法。 - 【請求項２】圧縮を間欠的に行うことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】多孔性素材が多孔性担体に酵素・抗原類、
微生物または動植物細胞を固定したものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項４】化学反応を有し、弾性を有する多孔性素材
とこの素材の圧縮装置を系中に備えたことを特徴とする
化学反応装置。 - 【請求項５】圧縮装置がベローズを備えて、反応系と外
系とを遮断していることを特徴とする特許請求の範囲第
４項に記載の装置。 - 【請求項６】多孔性素材の上部が多孔板で覆われこの多
孔板を介して圧縮装置に連結していることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18080086A JPH0697991B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 多孔性素材を用いる化学反応方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18080086A JPH0697991B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 多孔性素材を用いる化学反応方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336783A JPS6336783A (ja) | 1988-02-17 |
| JPH0697991B2 true JPH0697991B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=16089561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18080086A Expired - Lifetime JPH0697991B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 多孔性素材を用いる化学反応方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697991B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2690926B1 (fr) * | 1992-05-06 | 1995-08-04 | Lvmh Rech | Dispositif du type reacteur a volume variable et procede de culture cellulaire. |
| AU732386B2 (en) * | 1996-11-27 | 2001-04-26 | Durand (Assignees) Limited | Methods and apparatus for enhancement of mass transfer of a fluid in a porous matrix system containing biomass |
| WO2000011953A1 (en) * | 1998-09-01 | 2000-03-09 | Penn State Research Foundation | Method and apparatus for aseptic growth or processing of biomass |
| CA2458941A1 (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-13 | Arbomedics Gmbh | Method and device for the in vitro cultivation of cells |
| WO2004090091A2 (de) * | 2003-04-11 | 2004-10-21 | Arbomedics Gmbh | Körper mit einer kulturfläche zur in vitro vermehrung von zellen |
| GB0315262D0 (en) * | 2003-06-30 | 2003-08-06 | Cytrix Technologies Ltd | Methods of cell culture |
| DE10346451B4 (de) * | 2003-10-03 | 2007-08-02 | Bionas Gmbh | Verfahren zur Überwachung von Veränderungen und Zuständen in Reaktionskammern |
| JP2010041988A (ja) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Able Corp | 培養リアクター |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP18080086A patent/JPH0697991B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336783A (ja) | 1988-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |