JPH0716393B2

JPH0716393B2 - 生物細胞用遠心分離装置及び細胞の分離方法

Info

Publication number: JPH0716393B2
Application number: JP63282544A
Authority: JP
Inventors: 昌彦石田; 良一芳賀; 晴美松崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1988-11-10
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH02131154A; EP0368621A3; EP0368621A2; EP0368621B1; US5030361A; DE68916911T2; DE68916911D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、生物細胞含有液中から細胞を分離回収する装
置及び方法に係り、特に生物細胞を損傷せず、かつ微生
物の侵入のない好適な遠心分離装置及び分離方法に関す
る。

〔従来の技術〕

動物細胞は、微生物細胞とことなり、増殖速度が小さい
ため、ケモスタット型の連結培養は実質上困難である。
従って、工業的に動物細胞を培養し、生産物を生成させ
るためには、培養槽内に細胞を捕捉した状態で栄養成分
を含む液体培地と老廃成分を含む廃液とを交換する、い
わゆる潅流培養が必要である。潅流培養により細胞の増
殖を維持するには、脆弱な細胞を機械的に損傷せずに生
理的条件下でかつ微生物フリーで１ケ月以上の長期間、
細胞の分離操作を反復して行うことが要求される。

従来、日立評論第67巻NO.4（1987年）のp13〜17行に記
載されているように、一般には実験室レベルの手作業で
の分離操作がとられている。すなわち、作業者が無菌室
内で、微生物汚染のない様に細心の注意を払いつつ、遠
心管に培養液を充填して、開放型の遠心分離機で分離
し、上清を捨て、沈澱した細胞をフレッシュ培地に再懸
濁して培槽槽に戻していた。本操作は極めて微生物汚染
のリスクが高く、かつ小量づつに分けて操作する必要が
ある。かつ、１バッチに１〜２時間を要するため、その
間細胞は溶存酸素の欠乏、温度低下等、非生理的条件下
におかれることを余ぎなくされる。

一方、最近、病院内で血液と血清とを分離するなどの目
的のため、例えば特開昭62−266151号公報に記載されて
いるように、密閉系での遠心分離装置も開発されてい
る。しかし、細胞含有液が高速で固体面と接触し、かつ
回転軸が外部で貫通するメカニカルシールのため、脆弱
な細胞を損傷し、シール部からの微生物侵入のリスクが
高い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し、培養液
が固体面と高速で接触せず、かつロータを耐圧密封構造
をとれる形とし、分離濃縮した細胞を媒液に再懸濁する
ことのできる遠心分離装置を創案し、この装置を用いて
細胞を分離する方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の生物細胞用遠心分離装置の第１の特徴は、スチ
ーム耐圧性の密閉ロータ室内に回転自在のロータを内蔵
することである。

上記“密閉”とは、摺動部分のあるメカニカルシールで
はなく、例えばパッキンを介しての室と室上部とのフラ
ンジ部分による圧接等、細胞培養を長時間実施するにあ
たり、原理的に気密性に対し信頼性の高い密閉方法を意
味している。

これにより、少なくとも１ケ月以上の長期にわたる連絡
培養においても、外界からロータ室内への微生物の侵入
を効果的に防止できる。もちろん本発明の遠心分離装置
はそのために行う、スチーム加圧滅菌にも十分耐えるこ
とができる機械強度を有する材質からなるものである。

本発明の第２の特徴は、ロータ室内に、次の機能を有す
るロータと管状体を内蔵することである。すなわち、密
閉ロータ室内に回転自在のロータと、ロータ内に設置し
たセプタからなり、前記セプタは少なくとも細胞含有液
から細胞を遠心分離する時に、ロータ内液中に少なくと
もその一部が浸漬した状態でロータと同じ回転方向及び
同じ角速度で回転し、かつ遠心分離によりロータ内壁に
付着した状態で回収した細胞を媒液に再懸濁する際に、
ロータ内液中の少なくともその一部が浸漬した状態でセ
プタとロータとをいずれかを固定し、他を回転させるか
或いは両者を同一方向又は異なった方向で互いに異った
角速度で回転するようにすることである。

これにより、管状体をロータ内から出し入れせずに細胞
含有液中の細胞を遠心分離して回収し、さらに回収した
細胞を液体培地等の媒液に容易に再懸濁できる。この場
合、遠心分離時には、ロータと管状体は同期して回転す
るため、従来の遠心分離機の様に固体面と培養液とが高
速で接触することがなく、細胞に機械的損傷を与えずに
分解できる利点がある。

さらに、従来の密閉型ロータと異なり、ロータ内への液
の供給、遠心分離、懸濁等の操作時にロータ室内の酸素
含有ガスと液面とを接触させ、ロータ内の細胞を酸欠条
件下になることを防ぐ効果を合せ有している。

本発明の第３の特徴は、ロータの回転をロータ室壁外に
設置した磁力伝達機構により、ロータ室壁を隔てて行う
ことである。これにより、ロータ室を密閉したまゝでロ
ータを水平方向に自在に回転させることができる。

以上の特徴を出すため、具体的には以下の方法がとられ
る。以下、その例をあげ、詳しく説明する。

先ず、本発明の第１の特徴であるロータ室について説明
する。

ロータ室内には培養液と接触を伴うロータをはじめとす
る構造物を内蔵するため、分離を行う期間中は微生物を
含まない状態にしておかねばならない。そのため、スチ
ーム殺菌を行うことになり、ロータ室は少なくとも120
℃以上で10分以上のスチーム耐圧性が要求される。ロー
タ室は細胞に悪影響を及ぼす成分、例えば鉄イオン等
が、培養液と接触しない構造もしくは材質であることが
要求される。通常はステンレススチール用いられる。

ロータ室は、取扱い上、複数部分に分割できると便利で
ある。例えば、上部のふたと下の容器部分、上部のふ
た、下部の底板と中間の胴部、或いは胴部をさらに水平
方向に複数部分以上に分けることにより達成できる。

次に、本発明の第２の特徴について具体的に説明する。

ロータ室内には少なくともロータと、管状体とロータ室
の壁を貫通し管状体と連絡する配管とが内蔵されてい
る。

ロータは、上方に開口部を有する椀形であり、ロータ室
底部から支持された状態で、水平方向に自在に回転する
ことができる。ロータは一体化されていても或いは取扱
いが容易な様に複数に分割する構造を取ってもよい。ロ
ータの形状は、目的とする細胞懸濁液の種類、濃度の
他、設定運転条件により選択することができるが、形状
は回転に際しても液体を胴部分に保持できる様、開口部
に比して径を大きくすることが必要である。

ロータ内側の中心底部には、管状体の支持のために用い
られ、後述する様に、その選択する管状体の構造及び運
転方法により、各種の構造のものが用いられる。

管状体は、ロータ内底部と接する管状体下部、その上の
セプタ、その上のロータ室壁を貫通する配管の下方末端
部と摺動する摺動部分とより構成される。

前述した様に、遠心分離の際には、セプタがロータ内液
中に全体もしくは一部が浸漬した状態で、ロータと同じ
回転方向に同じ角速度で回転するようにする。ロータの
回転は後述する様にロータ室底壁を通して磁力により行
われる。遠心分離時の管状体の回転は、ロータと管状体
との間のクラッチ機構によるかあるいはロータの回転機
構と異なる管状体独自の回転機構によっても達成でき
る。

ロータと管状体との間のクラッチ機構は、ロータ内底部
と管状体の下部との間で形成する場合もあるし、セプタ
上部の管部分とロータ室壁との間に形成する場合もあ
る。

一方、遠心分離により回収した細胞を媒液に懸濁する際
には、セプタを固定したまゝでロータを回転させるか、
ロータを固定したままセプタを回転させるか、セプタと
ロータとを同一方向で異なる回転速度で回転させるか或
いは両者を異なる方向で回転させるかの方法を取る。そ
の際には、遠心分離の際に作動したクラッチを切り、管
状体がロータと独立した作動をするようにする。クラッ
チを切るにはその例として、管状体を垂直上方にわずか
移動することによりクラッチ咬合部をはずす方法がとら
れる。或いは、管状体のロータの駆動機構とことなる駆
動機構により独立して固定するようにしてもよい。

ところで、管状体とロータ室壁貫通配管とは液の移送の
ため、常時連結されていなければならない。そのため、
上記配管の一部をフレキシブル構造とすると同時に、管
状体上部と貫通する配管下部との間に回転摺動面を形成
し、管状体が上下或いは回転しても貫通配管との液の流
路が確保されるようにする。

フレキシブル部分には、例えばシリコンゴム管の様な耐
熱、耐水性の管材料を用いると取扱いが便利である。

セプタは、板状の羽根でも、羽根の末端に細胞の懸濁を
促進するため、弾性体やハケ状のかき取り機能を有する
部分を付加してもよい。羽根の形状、枚数は適宜、ロー
タの構造、運転条件により適宜選択される。時には、ロ
ータ内への液流入、細胞懸濁の際に、泡沫が液面に発生
残留することもある。その際には、消泡のため、セプタ
上部或いはロータ開口部に消泡剤を塗布した網もしくは
消泡材で構成する網状構造物を付加してもよい。

管状体とロータとの間のクラッチ機構も、運転方式によ
り各種の構造を選択できる。

例えば、ロータ下部に管状体の軸受を兼ね管状体下部と
の間に咬み合う凹凸面を備えたクラッチを用いることが
できる。また、管状体下部とロータ下部のどちらかにカ
ムと、残りの他方そのカムと一方向の回転の際だけ咬合
する出入り自在なピンを配置してもよい。その他、両者
間に磁力を作用させる方法も用いられる。例えば一方が
永久磁石もしくは電磁石で、他方が永久磁石、電磁石或
いは磁性金属の組合せが用いられる。電磁石を用いると
きは、ロータ室外部からの電気配管により、クラッチの
開閉を行うが、永久磁石の際には、管状体の他の部分に
クラッチの開閉のため該管状体を上下動させるための駆
動部分を別に設ける必要がある。

尚、ロータ内底部のクラッチ部分には、管状体とロータ
内との間で気液の流通を円滑にするため、クラッチ部分
側面に連通孔を複数ケ設けることができる。

ロータ室貫通配管と管状体との間の形成する摺動部は、
運転条件等により以下の方式が適宜選択される。

例えば、両端の切断面をそのまゝ摺動面にする方法、両
側をボールジョイント型として摺動面を増加する方法、
切断面の側面を摺動面とする方法等である。これらの摺
動面は、管状体の上下動に対しても配管としての気密性
を保つため、垂直方向に伸縮できる構造とする。例え
ば、貫通配管又は管状体の一部に弾性管材を用いる方
法、両者の摺動部を２重管構造とする方法等がとられ
る。尚、摺動部が離反せずに常に接触する様に、バネ等
の張力や磁力で補助してもよい。

また、二重管方式による摺動の場合には、両間隙に弾性
材のリングを挿入してもよい。

管状体の垂直方向の支持はロータ室からの支持体によっ
てなされる。管状体は回転を伴うため、支持部分には、
ボールベアリングや、面摺動機構が用いられる。

前述した様に、ロータはロータ室底壁を介しての磁力伝
達方式により回転させる。底壁を介してロータ底部と、
その対向部に平行して、両者が磁石もしくはどちらか一
方が磁性金属を配置し、後者を回転させることにより、
これと連動してロータを回転させる。両者を垂直方向に
自在回転させ、かつ、両面間の間隙を維持し、回転軸線
上に固定させるため、外部からの支持が必要である。例
えばロータはロータ室壁から伸長するベアリング付きア
ームで支持し、対向する磁石はモータと連結した形で、
モータ室壁から伸長するベアリング付きアームで支持し
てもよい。

ロータ室底壁は全体が平面でもよいが、ロータ室内での
凝縮水が回転部から排出しやすい様、磁石に対向する部
分を上に凹形とすると便利である。

ロータの回転速度は設定遠心力と作用時間等、運転条件
により適宜選択されるが、細胞をロータ内壁に沈降付着
させるには1000G以上、好ましくは2000G以上がよい。

細胞懸濁の際、管状体の回転速度もしくはロータとの相
対的な回転速度は遠心分離時以下の回転速度以下が用い
られる。

ロータ室から室外に伸長する配管はすべてバルブでシー
ルできる配管とする。配管は少なくとも細胞培養液、培
養、細胞懸濁液等をロータ内と系外と連結するための配
管と、ロータ室内のドレインを排出する配管、スチーム
殺菌後に、系外とロータ室内との圧バランスを取るため
の配管を必要とする。前者の配管は微生物フリー系と連
絡しているため、バルブを介して連絡できる。ドレイン
排出用配管は微生物の侵入を防ぐためバルブで２重シー
ルした方が好ましい。後者の配管にはバルブの他、外気
中の微生物を濾過することのできるフィルターが必要で
ある。さらに、ロータ室にはロータ内の細胞が酸欠状態
にならない様に、フィルターとバルブを介する別の配管
を付加してもよい。

次に、本発明なる遠心分離装置を含む細胞培養装置とそ
の運転プロセスについて説明する。

分離装置は第62図、第63図に示す様に、細胞含有液貯槽
35と細胞を懸濁するための培地貯槽45、遠心上清貯槽4
8、スチーム発生器50とがそれぞれ配設され、それから
の配管がロータ室壁を貫通した管状体に接着されてなる
ものである。各配管途中に少なくとも１ケ以上のバルブ
もしくはポンプあるいはその両者を設け、これらをプロ
セスシーケンサー55で開閉する。

細胞の分離に先だって、ロータ室内を次のプロセスによ
りスチーム滅菌する。

（１）管状体を通じスチームをロータ室中に導入（２）ロータ室内の空気をロータ室外に排出（３）ドレイン排出弁を閉じ、120℃以上、10分以上保
持（４）冷却（５）ドレインをロータ室外に排出（６）ロータ室内に無菌空気を導入し、ロータ室内圧と
外面とを平衡化（７）ロータ室内の温度を設定温度にコントロール上述のスチーム滅菌操作はマニュアル操作で十分可能で
ある。

次いで、次のプロセスで細胞の分離を行う。

（１）細胞含有液（培養液）の管状体を経てロータ内へ
定量供給（２）ロータ回転による遠心分離（３）ロータ停止（４）上清液を管状体を経てロータ室外に排出（５）媒液（液体培地）を管状体を経てロータ内に導入（６）ロータと管状体とを相対的に異なる速度で回転
し、細胞を培地に懸濁（７）細胞懸濁液を管状体を経て細胞含有液貯槽（培養
槽）に返送（８）待機以上のプロセスは反復することもできる。また、（４）
の上清液のロータ室外排出のあと、（１）の細胞含有液
のロータ内供給に戻り、これを複数回反復後、（５）以
降に進んでもよい。

なお、（４）の上清液排出工程に際し配管内に滞留して
いる培養含有液の上清液と共にそのまま系外に排出され
ないように（１）の細胞含有液をローターに供給する配
管の途中に無菌空気を圧入して配管内に滞留している培
養含有液をローター内に移行させてもよい。

さらに、遠心分離装置は１基の培養槽に対し複数基もし
くは複数基の培養槽で１基を共用してもよい。

次に本発明なる実施例及び従来方法による比較例を示し
さらに詳しく説明する。

実施例１本発明なる遠心分離装置の代表的な実施例を第１図に示
す。

ステンレス製の耐圧3.0kg/cm²の円筒形耐圧容器をロー
タ室１として用い、室内に主な構造物としてロータ21、
管状体18、支持９を内蔵している。ロータ室１の側面に
は恒温水を通することが可能な外部ジャケット４、ロー
タ内観察用ののぞき窓ガラス７、のぞき窓８を設けてあ
る。ロータ室上部は着脱を可能にするため、締付けバン
ド３により上蓋２を形成し、管状体18との気液連絡のた
めの気液移送配管11と、スチーム処理後の系外との圧力
バランス用の気体移送用配管32とが該上蓋２を貫通して
いる。

本実施例のロータ21は断面が台形を形成し、遠心分離時
に底辺鋭角部に細胞が集積するようにしてある。（遠心
分離時最大液量500ml）。ロータもロータ室と同様ステ
ンレス等の耐腐蝕、耐スチーム性材料で製作される。ロ
ータの底部は支持９により支持されるベアリング23で固
定されたロータ回転軸27とベアリングの下方に取り付け
た永久磁石10とで連結されており、ロータ室外からの回
転する磁界に連動することにより水平方向に自在に回転
できる構造となっている。ロータ室内の永久磁石はロー
タ室外底部の永久磁石10とロータ室底壁をはさんで相対
した配置をとっている。両磁石の間にあるロータ室底壁
は、磁力を大きくし、かつドレインを排除しやすい様、
上部に凸の構造としてある。モータ室31の永久磁石10は
支持30及びベアリング26で支持され、モータ29とプーリ
25及びベルト24で連結されている。

ロータ21と管状体18とはロータ底部のロータ内底部クラ
ッチ22により管状体18と連結自在となっている。クラッ
チ22は咬合用歯22a及び19aにより遠心分離時には管状体
が下降して連結し、細胞懸濁時には管状体が歯の高さ分
だけ上昇してロータと遊離状態になる。また、ロータ底
部のクラッチ部22の側面には、管状体18とロータ内との
流体の移動を容易にするため、側面に複数の連絡孔22b
を設けてある。

管状体18には羽根状の４枚のセプタ20を有し、セプタ20
の上部には支持９に固定された管状体回転支持用ベアリ
ング34により、回転軸上に固定されている。管状体上部
潤滑部17と管状体対向潤滑部15とは、潤滑面密着用バネ
16、管状体引き揚げ緩衝用バネ14により、気密性の高い
ボールジョイント部分を形成する。細胞懸濁時の管状体
18上昇のため、管状体18と連結したソレノイド13を用い
ている。

管状体18上昇時の緩衝用として気体移送配管11と管状体
対向潤滑部15との間をシリコンゴムチューブ12で接続し
ている。

実施例２第２図に示すように、実施例１に示した遠心分離機47
と、培養槽35、培地貯槽45、遠心上清貯槽48、蒸気発生
器56とを配管で接続した細胞培養装置を用意した。前３
者と遠心分離機47との配管の中間にはそれぞれバルブ43
と移送用ポンプを配置し、各バルブと各ポンプとはその
オンオフをシーケンス制御するシーケンサ55と電気配線
で結合した。

培養槽35は張込液量５のステンレス製で、酸素含有気
体を液中に通じて溶存酸素の供給を行う。培養槽内には
液中にドラフトチューブ38、スパージャー39を、液面上
に消泡層36を設けてある。

培地貯槽45並びに、遠心上清貯槽48はそれぞれ、系外雰
囲気からの微生物侵入を防ぐためエアフィルター41を付
している。

培養に先だち、蒸気装置の各槽及び各配管系統に順次ス
チームを供給し、125℃で30分間以上加熱して殺菌し
た。培地貯槽45には、無菌的に次の組成の培地を充填し
た。

イーグルMEM培地（日水製薬製イーグルMEMニッスイ）
9.4g/、グルタミン0.92g/、7.5％炭酸水素ナトリウ
ム水溶液29ml/、グルコース20g/、及び牛血清100ml
/。

種細胞としてはラット肝癌細胞JTC−１（Japan Tissue
Culture NO.1）を用いた。培養に用いる種細胞液は以下
の様にして調製した。

20ml偏平フラスコ15ケに上記培地を各5mlづつ分注し、
上記JTC−１株を１×10⁵cells/mlの濃度に接種して静置
培養した。培養温度は37℃、気相ガスは空気とした。３
日間培養したフラスコの表面に付着した細胞をはく離
し、細胞濃度4.0×15⁵個/mlの培養液75mlを得た。本培
養液を無菌処理した遠沈管に無菌的に分注して、懸架式
のオープン型遠心分離で細胞を回収した。同細胞を培地
75mlを分注した１ローラボトル２本に接種し、37℃で
３日間培養した。同操作を数回繰り返し、培養液量を増
やし、1.0×10⁶cells/mlの種培養液２を得た。本培養
液を菌的に導入後、上記種細胞液0.5を接種して、細
胞濃度を４×10⁵cells/mlとした。消泡層としては表面
にポリシランを塗布した正方形網目のステンレス網（目
の一辺3mm）を置き、槽底部に配置した直径60mmのリン
グスパージャ（孔径1mm、10ケ）から酸素含有ガスを通
気し、37℃で培養した、酸素含有ガスの通気量は培養液
の溶存酸素濃度（D0）が2.5ppmとなる様に、空気量及び
酸素量を自動的に調節した。またpHは7.0〜7.6の範囲に
なるようにpH自動調節装置により炭酸ガスを酸素含有ガ
スに加えて通気した。

次に、遠心分離機47のロータ内にポンプ56、移送配管52
により培養液500mlを１分間で移送した。次いで、ロー
タ21と管状体18とを結合状態で2000rpmで２分間回転さ
せ、培養液中の細胞をロータ側壁に分離集積した。２分
間回転後、ロータが停止するまでに約0.5分要した。0.5
分後に、ポンプ57及び移送配管53により、ロータ内の上
清を１分以内に上清液貯槽48に移送した。次に、ロータ
内にポンプ57及び移送配管54により、培地500mlを培地
貯槽45から１分以内に移送した。次いで、管状体をソレ
ノイドで引きあげ、ロータとの接続を切った状態でロー
タを逆方向に60rpmで0.5分間回転して、細胞を培地巾に
分散させた。ロータ停止後、ポンプ58及び細胞懸濁液返
送配管60によりロータ内の細胞懸濁液を培養槽35内に返
送した。上記の１サイクルに８〜10分を要した。同操作
を１日に10〜20サイクル行い、培養を続行した。

上記培養による細胞の増殖状態を第１表に示した。

第１表に示す様に、細胞分離時の細胞の破壊がなく、90
％以上の高い生存率で短期間に1.3×10⁷cells/mlの高密
度状態に達した。この間、培養液中に細菌は全く検出さ
れず、無菌状態を十分保持できることを実証した。

比較例１実施例２で用いた遠心分離機を第３図に示す遠心分離装
置に置換し、同要領で培養実験を行った。本比較例に用
いた遠心分離機は、第３図に概略の構造を示す様に、実
施例１のロータと以下の点を異にする。

１）実施例１のロータの上部を密閉形とした。

２）ロータの回転伝達機構をロータ底部のモータ回転軸
とを直接連結した。

３）液の出入管は固定し、ロータはメカニカルシールを
介して液出入管との間の気密製を保つ。

４）遠心分離された細胞を培地に懸濁するためのセプタ
は小形化し、液移送配の下方に装着した。

運転操作は、実施例１で、管状体18とロータ21との連結
・解離がない以外は、同じ条件下で行った。運転成績を
第２表に示す。遠心分離時に固定されたセプタ及び液出
入管と細胞が高速で接触するため、細胞破壊により生存
率が低下し、培養できない。かつ、５日目にメカニカル
シール部61aからと考えられる細菌汚染がおこった。

次に、実施例３〜９において、本発明の遠心分離と細胞
懸濁時における、ロータ室内の基本構成とその運転方法
を説明する。

実施例３第４図に図示する。

ロータ室１はスチーム耐圧性の壁により系外としゃ断さ
れている。材質としては、ロータ室１、ロータ室内機構
及び配管の内部が少なくとも120℃以上の温度でかつ少
なくとも10分間以上保持できる耐熱、耐圧、耐水性で、
さらに実質的に重金属等の毒性成分を溶出しない材料、
例えばステンレスやチタニウム等で構成されている。ロ
ータ21は磁力伝達式で水平方向に自在に回転し、上方に
開口部を持った椀形を呈する。ロータ21はロータ室１の
底壁を介したマグネット駆動により回転できるようにし
てある。ロータ21内の回転軸上に管状体18を有する。管
状体18は下端がロータ内底部と着脱可能なクラッチ部分
62を形成する。管状体18にはクラッチ部分の上でかつロ
ータ室内にセプタ20を有し、、かつ上端はロータ室上部
を貫通する配管下端と摺動面を形成する、貫通配管の中
間部分はフレキシブル管材12を用いる。

遠心分離に先だち、フレキシブル配管12、潤滑部分61、
管状体18を経て、培養槽から細胞を含有する培養液がロ
ータ内に導入される。次いで、管状体18は下端のクラッ
チ部分62でロータと接合した状態で、かつ潤滑部分61で
ロータ室を貫通しかつ固定配管の下端部で摺動する状態
で、ロータと同方向、同速度で回転し、培養液中の細胞
がロータ21の胴部内面に遠心分離される。ロータ21が回
転停止後、上清液を管状体18を経て、ロータ室外に排出
する。次に、液体培地を管状体18を経てロータ室内に導
入した後、管状体18を少なくともセプタ20の全体が液面
上に出ない範囲で上方に引きあげてロータとの接続を断
つ。管状体18はロータとの接続を断った状態で、かつ潤
滑部分を形成したまゝ、フレキシブル配管12の変形によ
り上方に移動できる。次に管状体18を固定し、ロータ21
を逆方向に回転させることにより、ロータ内壁の細胞を
液体培地中に懸濁する。

実施例４第５図に図示すように、実施例１の細胞懸濁時に、管状
体18を固定し、ロータ21を逆回転しているのに対し、本
実施例ではロータを遠心分離時と同方向に回転するもの
である。

実施例５第６図に図示するように、実施例１とクラッチ部分62の
機構を異にする。すなわち、実施例３では、管状体下部
のクラッチ面が下方向に、ロータ底面のクラッチ面が上
方に相対しているのに対し、本実施例では、図示するよ
うにロータ底面のクラッチ面の中心部を管状体下部が貫
通した状態で、実施例１での両クラッチ面の裏側どおし
がクラッチ面を形成している。

また、細胞懸濁時は、管状体18を固定し、ロータを逆回
転する。なお、細胞懸濁時の運転を管状体18を固定し、
ロータを遠心分離時と同方向に回転することもできる。

実施例６第７図に示すように、実施例１〜４（第６図）と異な
り、クラッチ部分62が、電磁クラッチもしくは、逆回転
どめピン付クラッチよりなり、管状体18が上下すること
なく、遠心分離及び細胞懸濁が可能である。遠心分離時
にはロータ21と管状体18とは上記機構のクラッチ部分62
で連結しかつ管状体18の中間部に設けたクラッチ部分63
が開放状態となり、ロータと管状が同期回転する。

細胞懸濁時には、クラッチ部分62が切れるが、クラッチ
部分63が作動して管状体18が固定されるため、ロータの
みが回転して細胞が液体培地に懸濁される。

実施例７第８図に示す様に、管状体18の回転機構をロータの回転
機構と別に設け、遠心分離時には同期回転するように
し、細胞懸濁の際には管状体をロータと逆方向に回転す
るものである。

なお、この場合、管状体18の回転機構８、９の抵抗を利
用して管状体３を停止状態とし、ロータのみを逆回転さ
せることもできる。

実施例８第９図に示す様に、ロータ21と管状体18とは異なる回転
駆動部を有し、細胞懸濁時にロータ21と管状体18の回転
を互いに逆方向とするものである。

なお、この場合、ロータ21と管状体18とを、回転方向は
同じだが、相対的に異なる回転速度とするものである。

実施例９第10図に示す様に、実施例６（第７図）でのロータ21と
管状体18とのクラッチ部分を取り、管状体中間部にクラ
ッチ部分62を設け、遠心分離時には管状体18を専用の駆
動源を用いてロータと同方向、同回転速度で回転する。
細胞懸濁時にはクラッチ62により管状体18を固定し、ロ
ータ21のみを回転させる。

次に、ロータ室１の基本構造に関する実施例を示す。

実施例10 第11図に示す様に、ロータ室１をロータ室上面壁70とロ
ータ室下部を構成するロータ室側面壁とに分割する。ロ
ータ室上面壁70とロータ室下部とは、パッキン71をシー
ル材とする両フランジ70と72により気密化する。図には
フランジ間の締め付けをフラッジ締付け帯73を締付けネ
ジ74で締付けるように示している。

実施例11 第12図に示す様に、ロータ室１をロータ室上面壁70とロ
ータ室側壁68、ロータ室底面壁69とに分割する。上下両
面壁70、69の接合は、実施例10の上面壁70と同じ機構に
より行う。

ロータ室１の上面壁70及び下面壁69とをロータ室側壁68
のフランジ72に接合するに際しては、パッキン71をはさ
んでボルトとナットによりフランジ72を接合することに
より行うことができる。

実施例12 第13図に示す様に、実施例11において、さらに側面壁２
の中間部で分割した例である。

次にロータの実施例について以下に示す。

実施例13 第14図は、断面が矩形のロータを示す。

実施例14 第15図は、上半部78、下半部79の２分割可能なロータを
示す。

実施例15 第16図は、上下２分割可能にする際、両部分の接触面の
気密性を保持するため、間隙にパッキン71を挿入したロ
ータを示す。

実施例16 第17図は、上下２分割可能のロータにおいて、両部分の
接触面をネジ80もしくはバンドで締め付けて固定したロ
ータを示す。

実施例17 第18図は、断面が壷形のロータを示す。

実施例18 第19図は断面が菱形のロータを示す。

実施例19 第20図は断面が壷形の他の例のロータを示す。

実施例20 第21図は断面が実質的に２等辺三角形であるロータを示
す。

実施例21 第22図は、ロータ内側面から回転軸方向に複数の棚段状
を形成するロータを示す。なお、これらの棚段はロータ
内側面に着脱自在にすることもできる。

実施例22 第23図は、実施例19のロータよりも多数の棚段又は凹凸
を有するロータを示す。

実施例22、23に示す形状のロータは、遠心分離時に側壁
からはく離しやすい細胞の場合でも回転停止時にはく離
せずに側面に付着した状態で保持するのに効果的であ
る。

実施例23 第24図は、断面が実質的に円弧状であるロータを示す。

次に、セプタの構造に関する実施例を以下に記す。

実施例24 第25図は、管状体から遠心方向に伸びた２枚の羽根を有
するセプタを示す。

実施例25 第26図は、管状体から遠心方向に伸びた４枚の羽根を有
するセプタを示す。なお、この羽根は３枚以上任意の枚
数とすることができる。

実施例26 第27図は、セプタが上下複数段に分割した形状のセプタ
を示す。

実施例27 第28図は、上下複数段に分割された形状のセプタがその
形状をそれぞれ異にしたものを示す。

実施例28 第29図は、セプタの上下のふちが曲線を描く形状のセプ
タを示す。

実施例29 第30図は、セプタ面がわん曲した構造を有するセプタを
示す。

実施例30 第31図は、セプタの先端に弾性体でなるスクレーパを有
するセプタを示す。

実施例32 第32図は、セプタの先端に刷毛状のスクレーパ81を有す
るセプタを示す。

実施例32 第33図は、セプタの上部に、ロータ内で発生する泡沫を
消泡するための消泡層（消泡ネット82）を有するセプタ
を示す。

次に、管状体下端とロータ内底部とのクラッチ機構につ
いての実施例を以下に記す。

実施例33 第34図は、ロータ内底部83の中心部分と管状体下部との
両面が凹凸を形成し、管状体18が上下することにより、
連結が着脱する機構のクラッチを示す。本実施例では、
凹凸部断面が曲線を有する形状を示す。ロータ下部に
は、管状体の内部を上下する気液を導通するため、気液
連絡孔85を付してある。

実施例34 第35図は、クラッチの凹凸部断面に鋭角部を有するクラ
ッチであって、歯が少数個であるものを示す。

実施例35 第36図は、クラッチ部の歯が多数個であるものを示す。

実施例36 第37図は、管状体下部のクラッチ部分に永久磁石もしく
は電磁石あるいは磁性金属を用い、ロータ内底部のクラ
ッチ部分に永久磁石86を用いて、かつ、管状体が上下す
る機構のクラッチを示す。

実施例37 第38図は、管状体が上下せず、管状体下部が水平方向の
カムを形成し、これと対向するロータ内底部のクラッチ
部分の内壁に水平方向に設置した逆止じめピン88によ
り、管状体とロータとが一方向には一体化して回転でき
るが、逆方向には管状体とロータとが非連動化するよう
な機構としたクラッチを示す。

実施例38 第39図は、管状体下部とロータ内底面とのクラッチが、
両面の水平方向に設置したカム機構によることを特徴と
するものであって、両面のいずれかに所望の深さの勾配
を有する溝90を有し、対向する面に上下動可能なピン88
を有するものである。

実施例39 第40図は、実施例36〜38と同様、磁力によるクラッチ機
構ではあるが、管状体18は上下しないタイプのクラッチ
を有するものである。すなわち、管状体下部に磁石、ロ
ータ内底部クラッチ部が磁石もしくは磁性金属、あるい
は前者に磁性金属、後者に磁石を配置したものである。

次に、管状体上部の摺動潤滑部の機構についての実施例
を以下に示す。

実施例40 第41図は、管状体上端17の潤滑面と、該潤滑面の上部に
位置する対向潤滑面15とが、水平でかつ平行しており、
対向潤滑面とロータ室上壁との間の配管の少なくとも一
部がフレキシブル管12で構成する擢動潤滑部の機構を示
す。

実施例41 第42図は、管状体上端の潤滑面15と該潤滑面との上部に
位置する対向潤滑面17とは、平行してはいるが、一方が
凸、他方が凹面を形成することを特徴とする擢動潤滑部
の機構を示す。なお、本図では管状体を回転軸からはず
れない様に、かつ、両潤滑面が密着する様にするため、
潤滑面下流にベアリング92と潤滑面近傍にバネ94を装置
している。なお、このバネは複数個を用いてもよい。

実施例42 第43図は、実施例40において、両潤滑面がボールジョイ
ント構造である擢動潤滑部を示す。なお、この場合潤滑
面近傍にバネを用いることができる。

実施例43 第44図は、実施例40において、対向潤滑面が管状体上端
側面をも被覆するようにしたものを示す。なお、この場
合潤滑面近傍にバネを用いることができる。

実施例44 第45図は、実施例41において、管状体潤滑面が管状体対
向潤滑面の側面をも被覆するようにしたものを示す。

実施例45 第46図は、管状体上端17が内管、対向潤滑部15が外管と
なり、両管側面間をＯリング97を介して潤滑するように
した擢動潤滑部を示す。

実施例46 第47図は、管状体上端17が内管、対向潤滑部15が外管と
なり、両管側面間をＯリング97を介して潤滑するように
した擢動潤滑部をフレキシブル配管12の上部に配置した
ものを示す。

実施例47 第48図は、管状体上端17が外管、対向潤滑部15が内管と
なり、両管側面間をＯリング97を介して潤滑するように
した擢動潤滑部を示す。

実施例48 第49図は、実施例45においてはフレキシブル管12が対向
潤滑部側に配置しているのに対し、フレキシブル管12を
管状体の潤滑面とセプタとの中間部分に配置させたもの
を示す。

実施例49 第50図は、管状体上端と対向潤滑部との潤滑を両者の管
側面と接する第３の管側面98を介して行うようにした擢
動潤滑部を示す。

次にロータの支持機構についの実施例を以下に示す。

実施例50 第51図は、ロータ21はロータ室内側面から支持されたベ
アリング92により、またモータ室の磁石の回転軸はモー
タ室側面から支持されたベアリング92により支持するよ
うにした支持機構を示す。

実施例51 第52図及び第53図は、ベアリングはそれぞれ２連とした
支持機構を示す。

実施例52 第54図は、ベアリング92はそれぞれ、ロータ室底面、モ
ータ室底面から支持されるようにした支持機構を示す。

実施例53 第55図は、ベアリング92はそれぞれ、ロータ室底部とモ
ータ室上部から支持されるようにした支持機構を示す。

実施例54 第56図は、ロータ室内のロータの支持がロータ以外に管
状体その他のロータ室内構造物の支持を兼ねるようにし
た支持機構を示す。

次にロータ室の底面形状について実施例を示す。

実施例55 第57図は、ロータ21と連結するマグネット部10と平行す
るロータ室底壁部分が上方に凸であるようにした底面形
状を示す。上記により、ロータ室内のドレインをマグネ
ット周辺部に滞留し、ロータ回転中にドレイン飛沫が生
ずることを防止できる。

次に、ロータ室に接続する配管系についての実施例を示
す。

実施例56 遠心分離装置の配管系は第58図に示す様に、ロータ室か
ら管状体18に接続する気液移送配管11及び、ドレイン排
出配管103、の他、スチーム殺菌後に外気圧とバランス
するための気体移送配管32をそなえている。32中にはガ
ス用除菌フィルター41を挿入し、ロータ室内への微生物
の侵入を防いでいる。

実施例57 第59図に示す様に、実施例56のドレイン排出管103に二
つのバルブ43、43がシリーズに配管している。バルブを
２重化することにより、ドレイン排出時の微生物の逆流
を効果的に防止できる。

実施例58 第60図に示す様に、実施例57に、さらに酸素含有ガス10
6をロータ室内に通気できる様、酸素含有ガス導入配管1
07を付加する。細胞がロータ室内に滞留する間に、無菌
空気や酸素富化ガスを通じ細胞を酸欠化することを効果
的に防止できる。

実施例59 第61図に示す様に、実施例58に、さらに酸素含有ガス通
気による排ガスをロータ室外に排出するための気体移送
用配管をスチーム殺菌後の圧バランス化のための気体移
送用配管と別に専用として設ける。

次に遠心分離装置を含む細胞培養装置の実施例を示す。

実施例60 第62図は、遠心分離機47の管状体18を通り、ロータ21内
に又はロータ外に液を移送する配管が、少なくとも培養
槽35、培地貯槽45、遠心上清貯槽48及びスチーム発生器
50と配管で接続し、かつ、配管中に挿入したバルブ及び
ポンプをプロセスシーケンサ55により開閉、オン−オフ
して第64、第65図のプロセスを実行する装置を示す。

実施例61 第63図は、実施例60での配管に、さらに、無菌処理酸素
含有ガス導入配管をロータ室に接続し、途中に導入した
バルブを本細胞培養装置共通のプロセスシーケンサ55に
より開閉しながら、第64、第65図のプロセスを実行する
装置システムを示す。

次に、本発明の遠心分離装置を含む細胞培養装置による
プロセス概略を以下の実施例で示す。

実施例62 プロセスフローを第64図に示す。ロータ室及び配管系統
のスチーム滅菌後次の操作を行う。

（１）ロータ室外から、ロータ内へ細胞含有液の定量供
給（２）ロータと管状体の一体化回転による遠心分離（３）ロータ停止（４）管状体を通じ、遠心上清のロータ室外への排出（５）ロータ内への細胞懸濁用媒液の定量供給（６）ロータ、管状体のどちらか一方もしくは異なる速
度で両者を回転し、細胞を媒液に懸濁。

（７）細胞懸濁液を管状体を通じ、ロータ室外に排出（８）待機（９）（１）に戻る実施例63 プロセスフローを第65図に示す。スチーム殺菌後、次の
操作を行う。

（１）管状構造物からロータ内への細胞含有液の定量供
給。

（２）ロータ回転による遠心分離（３）ロータ停止（４）管状体構造物からの遠心上清のロータ室外への排
出（５）（１）に戻り、２回以上繰り返す（６）管状体とロータとを異なる速度で回転することに
よる細胞の再懸濁（７）管状構造物からの細胞懸濁液のロータ室外への排
出（８）待機（９）（１）に戻る

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遠心分離装置の断面図、第２図は本発
明の遠心分離の装置、第３図は従来の遠心分離装置の断
面図、第３乃至第10図は本発明の遠心分離と細胞懸濁時
におけるロータ室内の基本構成と運転方法を示す図、第
11乃至第13図は各種ロータ室の断面図、第14乃至第23図
は各種ロータの平面図及び断面図、第24乃至第33図は各
種セプタの平面図及び断面図、第34乃至第40図はクラッ
チ機構を示す図、第41乃至第50図は擢動潤滑部の平面図
及び断面図、第51乃至第56図はロータの支持機構を示す
図、第57図はロータ室の底面形状を示す図、第58乃至第
61図は配管系を示す図、第62乃至63図は遠心分離装置の
システムを示す図、第64図、第65図は本発明の遠心分離
装置の操作フローを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スチーム耐圧性の密閉ロータ室内に回転自
在のロータを有し、該ロータ内にセプタを有し、さら
に、前記セプタを、少なくとも細胞含有液から細胞を遠
心分離する時に、ロータ内液中に少なくともその一部が
浸漬した状態でロータと同じ回転方向及び同じ角度で回
転せしめ、かつ遠心分離によりロータ内壁に付着した状
態で回収した細胞を媒液に再懸濁する際に、ロータ内液
中に少なくともその一部が浸漬した状態でセプタとロー
タとを互いに異った角速度で回転せしめる手段を設けた
ことを特徴とする生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２】スチーム耐圧性の密閉ロータ室内に回転自
在のロータを有し、該ロータ内にセプタを有し、さら
に、前記セプタを、少なくとも細胞含有液から細胞を遠
心分離する時に、ロータ内液中に少なくともその一部が
浸漬した状態でロータと同じ回転方向及び同じ角速度で
回転せしめ、かつ遠心分離によりロータ内壁に付着した
状態で回収した細胞を媒液に再懸濁する際に、ロータ内
液中に少なくともその一部が浸漬した状態でセプタを固
定しロータのみを回転させるか、又はロータを固定しセ
プタのみを回転させる手段を設けたことを特徴とする生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項３】細胞懸濁時においてセプタとロータの回転
方向をお互いに異なるようにしたことを特徴とする請求
項１記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項４】ロータの回転をロータ室壁外に設置した磁
力伝達機構により行うようにしたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかの項記載の生物細胞用遠心分離装
置。
【請求項５】少なくともロータ室内に細胞含有液導入経
路、遠心上清液排出経路、細胞懸濁用セプタ、細胞懸濁
用媒液導入経路、細胞再懸濁液排出経路の各機能を併せ
有し、ロータと回転軸線を同じくし、かつロータ室内に
固定されロータ室外に通ずる配管に、回転摺動部を介し
て連通する管状体を設けたことを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかの項記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項６】ロータ室内に固定されたロータ室外に通ず
る配管と管状体の間の気液連絡経路を、管状態潤滑部と
管状態対向潤滑部との間の回転摺動部の気密性を保持し
た状態で伸縮可能となるようにしたことを特徴とする請
求項５記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項７】管状体がロータ回転軸線上にあって、かつ
固定配管の下部から、回転摺動部、セプタ、ロータと上
記管状体とのクラッチ機構、の順に配置した構造である
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項８】回転摺動部の気密性は摺動する両面を近接
させる方向に作用する外部力により維持もしくは支援さ
れるようにしたことを特徴とする請求項６又は７記載の
生物細胞用遠心分離装置。
【請求項９】回転摺動部の上部及び／又は下部をロータ
室内の支持体によりロータ回転軸線上に支持するように
したことを特徴とする請求項６又は７記載の生物細胞用
遠心分離装置。
【請求項１０】回転摺動部を２重管で構成するようにし
たことを特徴とする請求項６又は７記載の生物細胞培養
用遠心分離装置。
【請求項１１】回転摺動部の外側円筒の内面と内側円筒
の外面との間に摺動用環状物を介在させて摺動するよう
にしたことを特徴とする請求項６又は７記載の生物細胞
培養用遠心分離装置。
【請求項１２】ロータが上方に開口し、開口部の内径が
ロータの最大内径よりも小さくなるようにしたことを特
徴とする請求項１乃至５又は７のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項１３】ロータ開口面に消泡用ネットを配置せし
めたことを特徴とする請求項１乃至５又は７のいずれか
の項記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項１４】セプタが管状体の管部分からロータ内壁
面方向に伸長した構造を有することを特徴とする請求項
１乃至３又は７のいずれかの項記載の生物細胞用遠心分
離装置。
【請求項１５】セプタのロータ内面側の末端に弾性材で
構成したスクレーパを装着せしめたことを特徴とする請
求項１乃至３、７又は14のいずれかの項記載の生物細胞
用遠心分離装置。
【請求項１６】管状体のセプタ上部にロータ内径よりも
小さい円形の消泡用ネットを装着した管状体を有するこ
とを特徴とする請求項５乃至７のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項１７】ロータの中心底部と管状体下部とを着脱
自在のクラッチで連結せしめることを特徴とする請求項
７記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項１８】ロータの中心底部のクラッチ部分に、連
絡孔を設けることを特徴とする請求項７又は17記載の生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項１９】クラッチ部分のクラッチ機構が、ロータ
と管状体とが接触する両面間の磨擦、凹凸の咬合、磁力
による吸脱着のいずれかによるようにしたことを特徴と
する請求項７又は18記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２０】クラッチ部分のクラッチ機構が該クラッ
チ部分の管状体下部がカムで、カムと摺動するロータ内
の底中心部にカムに対応する逆止ピンにより一方向には
ロータと管状体が一体となり回転し、ロータの逆方向の
回転には管状体が静止固定するようにしたことを特徴と
する請求項７又は18記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２１】ロータ室が少なくとも上下に複数分割で
きる構造を有することを特徴とする請求項１、２、４乃
至６又は９のいずれかの項記載の生物細胞用遠心分離装
置。
【請求項２２】ロータが少なくとも上下に複数分割でき
る構造を有することを特徴とする請求項１、５、７、12
乃至18のいずれかの項記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２３】ロータ室壁のうちの、少なくとも底部の
壁を非磁性もしくは低磁性の材料で構成せしめることを
特徴とする請求項１、２、４乃至６、９、14、又は21の
いずれかの項記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２４】ロータ室外からロータ室に２本以上のス
チーム耐圧性の配管を接続させることを特徴とする請求
項１、２、５、６、921乃至23のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置。
【請求項２５】ロータ室に接続するスチーム用及び気体
用の配管の途中に無菌フィルタを配置させることを特徴
とする請求項24記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２６】ロータ室内の温度を40℃以下の設定温度
に調節するような手段を備えたことを特徴とする請求項
１又は２記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２７】少なくともロータ室側面にロータ室内温
度調節用の恒温水循環ジャケットを装着することを特徴
とする請求項１記載の生物細胞用遠心分離装置。
【請求項２８】請求項１乃至27のいずれかの項記載の遠
心分離装置と培養槽もしくは細胞含有液貯槽、遠心上清
液貯槽、液体培地貯槽とを配管で接続し、各要素をプロ
セスシーケンサによる配管上の弁の開閉によって調整す
るようにしたことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２９】請求項１乃至27のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置を用い少なくとも次の遠心分離操
作を行うことを特徴とする細胞の分離方法。（１）管状体からロータ内への細胞含有液の定量供給（２）ロータ回転による遠心分離（３）ロータ停止（４）管状構造物からの遠心上清のロータ室外への排出（５）ロータ内への細胞懸濁用媒液の定量供給（６）管状体とロータとを異なる速度で回転することに
よる細胞の再懸濁（７）管状構造物かの細胞懸濁液のロータ室外への排出（８）待機
【請求項３０】請求項１乃至27のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置を用い次の遠心分離操作を行うこ
とを特徴とする細胞の分離方法。（１）ロータ室外から、ロータ内へ細胞含有液の定量供
給（２）ロータと管状体の一体化回転による遠心分離（３）ロータ停止（４）管状体を通じ、遠心上清のロータ室外への排出（５）ロータ内への細胞懸濁用媒液の定量供給（６）ロータ、管状体のどちらか一方もしくは異なる速
度で両者を回転し、細胞を媒液に懸濁（７）細胞懸濁液を管状体を通じ、ロータ室外に排出（８）待機
【請求項３１】請求項29又は30において、第７工程から
第１工程に戻し、第１工程から第７工程を少なくとも一
回くり返すことからなる細胞の分離方法。
【請求項３２】請求項１乃至27のいずれかの項記載の生
物細胞用遠心分離装置のスチーム殺菌を次の工程で行う
ことを特徴とする請求項29乃至31いずれかの項記載の細
胞の分離方法。（１）ロータ室中へのスチーム導入とロータ室内空気の
排出（２）120℃以上10分以上保持（３）ロータ室から出る配管の弁を閉（４）冷却（５）ロータ室への無菌空気導入によるロータ室内気圧
を外圧と平衡化（６）ロータ室内のドレイン排出