JPH08172956A

JPH08172956A - 培養装置及びその培地交換方法

Info

Publication number: JPH08172956A
Application number: JP32857994A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yasunaka; 敏男安中; Yoshiko Kimura; 淑子木村; Makoto Aoki; 真青木; Hiroyuki Suzuki; 弘之鈴木; Takahiko Takeuchi; 宇彦武内
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】植物、動物、微生物等の生物の細胞や組織を
培養する培養容器の無菌状態を保ったまま、簡単且つ装
置を損傷させることなく培地を交換することができる培
養装置及びその培地交換方法を提供する。【構成】培養容器１０内に、新たな培地を培養容器１
０に導入する導入管１４と、培養容器１０の培地を外部
に排出する排出管１３と、培養容器１０の気体部分１５
とポンプ４０とを連通する気管１６の各一端を挿入し、
前記導入管１４、排出管１３及び気管１６の夫々の管路
に培養容器１０内への菌の侵入を阻止するフィルタ４
２、４１、４３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物、動物、微生物等
の生物の細胞や組織を培養する培養容器内の液状または
流動状の培地（培養液）を交換するのに適した培養装
置、及び培養装置の培地を交換する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体培地を用いた培養容器として
は、シャーレ、瓶、試験管、コニカルビーカ、三角フラ
スコ等が用いられ、これらの培養容器に空気中のカビや
雑菌が混入することを防止するべく、蓋をかぶせてい
る。蓋としては、アルミホイルや耐熱性の透明フィルム
が使用され、時には図６に示したように蓋であるアルミ
ホイル６１の一部をポアサイズが０．２〜０．４５μｍ
φ程度のメンブレンフィルタ６２とし、雑菌汚染せずに
培養容器の通気を向上させたものもある。

【０００３】液体の培地、即ち、培養液を用いた場合
も、固体培地の場合と基本的には代わらないが、その他
に良く攪拌できるように坂口フラスコが用いられる場合
もある。特に大量に試料を培養する場合には、図７に示
したようなジャーファーメンタや、工業用生産の場合に
は大きな培養タンクが用いられる。以上のような培養容
器の培地交換方法としては、固体培地を用いた場合は培
養物の継代によって行われる。即ち、新しい培養容器に
新しい培地を滅菌しておき、そこに培養物を移植するこ
とによって培地の交換を行う。また、培養液を用いた場
合は培養液を半分抜き、新しい培養液を同量入れる方法
や、全部新しい培養液に入れ換える方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れの
方法であっても、無菌状態を保つために、クリーンベン
チやクリーンルーム等の設備の中ですべての作業を行う
ことが原則であり、作業性が悪いという問題がある。
また、市販のジャーファーメンタの場合、培養液の導
入、排出にチューブポンプが用いられているが、輸送
量、輸送圧力が低いため培養液の交換に時間がかかると
いう問題がある。また、導入管または排出管を変形させ
ながら培養液を輸送するため、管の劣化が速くなるとい
う問題もある。また、培養液が直接流れるポンプを使用
した場合には、培地成分がポンプ内に固着するおそれが
あり、清掃の手間がかかるだけでなく、ポンプの寿命が
短くなるという問題もある。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、クリーンベンチやクリーンルームの必要なく、且
つ培養容器の無菌状態を保ったまま、簡単且つ装置を損
傷させることなく培地を交換することができる培養装置
及びその培地交換方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、植物、動物、微生物等の
生物の細胞や組織を培養する培養容器を備えた培養装置
において、前記培養容器内に、液状または流動状の新た
な培地を培養容器に導入する導入管と、培養容器内の培
地を外部に排出する排出管と、培養容器の気体部分と圧
力供給手段とを連通する気管の各々の管の一端を挿入
し、前記導入管、排出管及び気管の夫々の管路に培養容
器内への菌の侵入を阻止する第１ないし第３フィルタを
設ける。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、さらに新
たな培地を収容する供給容器を備え、供給容器に前記導
入管の他端が挿入されると共に、供給容器の気体部分の
圧力を選択的に培養容器の気体部分の圧力よりも高くす
る第２の圧力供給手段を設ける。さらに、請求項３記載
の発明では、請求項２記載の発明において、前記圧力供
給手段と前記第２の圧力供給手段は、共通の気体圧縮ポ
ンプであり、該ポンプから選択的に培養容器の気体部分
または供給容器の気体部分とを接続する切換手段を設け
る。

【０００８】また、請求項４記載の発明では、さらに古
くなった培地を回収する回収容器を備え、回収容器に前
記排出管の他端が挿入されると共に、回収容器の気体部
分の圧力を選択的に培養容器の気体部分の圧力よりも低
くする第３の圧力供給手段を設ける。さらに、請求項５
記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記圧
力供給手段と前記第３の圧力供給手段は、共通の気体吸
引ポンプであり、該ポンプから選択的に培養容器の気体
部分または回収容器の気体部分とを接続する切換手段を
設ける。

【０００９】請求項６記載の発明では、前記排出管の前
記一端を、培養容器内面周に沿って券回し、該排出管の
一端は培養容器の蓋と共に培養容器本体から着脱可能と
する。請求項７記載の発明では、請求項１記載の培養装
置の培養容器の気体部分を圧力供給手段によって加圧
し、培養容器内の培地を前記排出管及び前記第２フィル
タを通して排出した後、培養容器の気体部分を圧力供給
手段によって減圧し、新たな培地を前記導入管及び前記
第１フィルタを通して培養容器に導入する。

【００１０】請求項８記載の発明では、請求項２または
３記載の培養装置の培養容器の気体部分を圧力供給手段
によって加圧し、培養容器内の培地を前記排出管及び前
記第２フィルタを通して排出した後、供給容器の気体部
分の圧力を第２の圧力供給手段によって培養容器の気体
部分よりも高くし、新たな培地を供給容器から前記導入
管及び前記第１フィルタを通して培養容器に導入する。

【００１１】請求項９記載の発明では、請求項４または
５記載の培養装置の回収容器の気体部分を第３の圧力供
給手段によって培養容器の気体部分よりも低くし、培養
容器内の培地を前記排出管及び前記第２フィルタを通し
て回収容器に排出した後、培養容器の気体部分を圧力供
給手段によって減圧し、新たな培地を前記導入管及び前
記第１フィルタを通して培養容器に導入する。

【００１２】

【作用】請求項１ないし９記載の発明においては、培養
容器への新たな培地の導入は、菌の侵入を阻止する第１
フィルタを介して行われる。また、培地の導入、排出は
菌の侵入を阻止する第３フィルタを介した圧力供給手段
によって培養容器の気体部分の圧力を制御することによ
って行う。また、培地の排出管にも第２フィルタを設け
ているため、培地の逆流が起きたときも菌の進入を阻止
する。従って、培養容器内への菌の侵入は防げるため、
交換の際にクリーンベンチやクリーンルーム内で行う必
要がない。また、培養容器の気体部分の圧力を制御する
ので、圧力供給手段内に培地が流れることがなく、圧力
供給手段や培地を輸送する管を損傷するおそれがない。

【００１３】また、請求項６記載の発明においては、排
出管の一端が培養物を保持することができ、排出管を培
養容器の蓋と一体に取り外すことで、簡単に培養物の取
り出しを行える。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の実施例に係る培養装置の概略ブロ
ック図である。本実施例の培養装置は、植物、動物、微
生物等の生物の細胞や組織を培養する培養容器１０を備
えており、培養容器１０の中には培養液１１と培養物１
２が入っている。培養容器１０には、培養液１１を培養
容器１０に導入するための導入管１４、培養液１１を培
養容器１０から排出する排出管１３の各一端がそれぞれ
挿入されると共に、培養容器１０の気体部分１５とポン
プ４０とを連通する気管１６の一端が挿入されている。

【００１５】導入管１４の他端は、供給容器２１の中に
収容された新しい培養液２０の中に伸びており、排出管
１３の他端は、排出された培養液を一時的に溜めておく
回収容器３０の中に伸びている。尚、供給容器２１及び
回収容器３０の中には、各容器の気体部分２２、３１の
圧力を大気圧と等しくするために、外気に連通させるた
めの気管２３、３２が導入されている。

【００１６】導入管１４、排出管１３、気管１６の夫々
の管路には、管路の開閉を行う弁１８、１９、１７が設
けられているとともに、導入管１４、排出管１３、気管
１６の夫々の管路に培養容器１０内への菌の侵入を阻止
する滅菌フィルタ４２、４１、４３が設けられている。
滅菌フィルタ４１、４２、４３としては、好ましくは、
ポアサイズ０．２〜０．４５μｍのフィルタとするとよ
い。また、弁１７、１８、１９は、自動弁、手動弁のい
ずれでもよい。

【００１７】次に本実施例の作用を説明する。はじめに
フィルタ４２、４１、４３及び培養液１１が包含された
培養容器１０並びに導入管１４、排出管１３及び気管１
６の少なくともフィルタ４２、４１、４３より培養容器
１０側にある部分を、オートクレーブ内での滅菌、乾熱
滅菌、ＥＧＯガスまたはγ線照射などの方法により滅菌
しておく。そして培養容器１０内に培養物１２を入れて
培養が開始する。培養時には、必ずしも弁１７、１８、
１９を閉じておく必要はない。但し、長時間弁を開の状
態にしておくと、培養液１１が蒸発し易くなるので、培
養液１１の濃度が高くなることがある。

【００１８】培養を続けていると、培養液１１の中に含
まれている各種の栄養分は培養物１２によって同化され
るため、新しい培養液に交換する必要がでてくる。交換
を行うときには、まず、弁１７、１８、１９を夫々開、
閉、開状態にし、ポンプ４０から培養容器１０の気体部
分１５に空気を送り出して加圧し、気体部分１５の圧力
を大気圧より高くする。この操作によって古くなった培
養液１１は、排出管１３及びフィルタ４１を通って回収
容器３０の中に排出される。このとき、培養液１１は排
出管１３の挿入している培養液１１の深さまで排出され
る。

【００１９】古い培養液１１が排出された後、弁１７、
１８、１９を夫々閉、開、開にし、ポンプ４０から培養
容器１０の気体部分１５の気体を吸引して減圧し、気体
部分１５の圧力を大気圧より低くする。この操作によっ
て供給容器２１内の新しい培養液２０は、導入管１４及
びフィルタ４２を通って培養容器１０の中に送出され
る。

【００２０】以上の作用において、培養容器１０と培養
液または空気の出し入れは、すべて滅菌フィルタ４１、
４２、４３を介して行うことになるので、クリーンベン
チやクリーンルームを用いずに通常の部屋で行うことが
できる。フィルタ４１により、培養液の逆流が起きたと
きも菌の進入を阻止する。また、新しい培養液２０を滅
菌する必要もなく、ポンプ４０、供給容器２１、回収容
器３０を滅菌する必要もない。

【００２１】図２は本発明に係る第２実施例を示す。前
実施例と同一の部材は同一の符号を用いて、その説明を
省略する。本実施例では、新しい培養液２０を収容する
供給容器２１の気体部分２２を気管２３を介して第２ポ
ンプ４５と接続する。第２ポンプ４５は、気体圧縮ポン
プとする。

【００２２】本実施例では、古い培養液１１の排出は第
１実施例と同様に行い、新しい培養液２０を導入すると
きには、第２ポンプ４５を作動させて供給容器２１の気
体部分２２を加圧して、気体部分２２の圧力を気体部分
１５の圧力より高くして供給容器２１内の新しい培養液
２０を導入管１４及びフィルタ４２を通して培養容器１
０の中に導入する。

【００２３】本実施例の変形例として、第２ポンプを供
給容器２１の気体部分２２に接続する代わりに、回収容
器３０の気体部分３１に気管３２を介して接続すること
としてもよい。この第２ポンプは、気体吸引ポンプとす
る。そして、古い培養液１１を排出する際に、第２ポン
プを作動させて回収容器３０の気体部分３１を減圧し
て、気体部分３１の圧力を気体部分１５の圧力より低く
して古い培養液１１を排出管１３及びフィルタ４１を通
して回収容器３０の中に排出する。新しい培養液２０の
導入は、第１実施例と同様に行う。

【００２４】図３は本発明に係る第３実施例を示す。前
実施例と同一の部材は同一の符号を用いて、その説明を
省略する。本実施例では、前実施例のポンプ４０、４５
の代わりにポンプ４７と方向切換弁４８を設けたもので
ある。即ち、新しい培養液２０を収容する供給容器２１
の気体部分２２を気管２３及び方向切換弁４８を介して
ポンプ４７と接続すると共に、培養容器１０の気体部分
１５を気管１６及び方向切換弁４８を介してポンプ４７
と接続する。ポンプ４７は、気体圧縮ポンプとする。

【００２５】古い培養液１１を排出するときには、方向
切換弁４８でポンプ４７と気体部分１５とを連通し、ポ
ンプ４７から気体部分１５に空気を送り出して加圧し、
古くなった培養液１１を、排出管１３及びフィルタ４１
を通して回収容器３０の中に排出する。古い培養液１１
が排出された後、方向切換弁４８を切り換えて、ポンプ
４７と気体部分２２とを連通し、ポンプ４７から気体部
分２２に空気を送り出して加圧し、新しい培養液２０を
導入管１４及びフィルタ４２を通して培養容器１０の中
に導入する。

【００２６】本実施例の変形例として、ポンプを方向切
換弁及び気管１６を介して培養容器１０の気体部分１５
に接続すると共に、気管３２を介して回収容器３０の気
体部分３１に接続することとしてもよい。ポンプは気体
吸引ポンプとする。この場合、古い培養液１１を排出す
るときには、方向切換弁でポンプと気体部分３１とを連
通し、ポンプで気体部分３１から空気を吸引して減圧
し、古くなった培養液１１を排出管１３及びフィルタ４
１を通して回収容器３０の中に排出する。古い培養液１
１が排出された後、方向切換弁４８を切り換えて、ポン
プと気体部分１５とを連通し、ポンプで気体部分１５か
ら空気を吸引して減圧し、新しい培養液２０を導入管１
４及びフィルタ４２を通して培養容器１０の中に導入す
る。

【００２７】尚、上記の各実施例において、培養容器１
０の中にスクリュウ等の攪拌手段を設け、培養液の攪拌
や滅菌された空気の添加を行うようにしてもよい。図４
は、上記実施例を実現するのに好適な培養容器１０及び
その周辺部の具体的構造を示す分解斜視図である。培養
容器１０の円柱形本体１０−１内に、３本の長短の管状
部材１３−１、１４−１、１６−１が固定されており、
その長い方が排出管１３の一部を、短い方が導入管１４
の一部及び気管１６の一部を構成する。円柱形本体１０
−１、管状部材１３−１、１４−１、１６−１の開口端
周部にはＯリング５０、５１、５２、５３が埋設され
る。

【００２８】蓋１０−２から一体に伸びる管１３−２、
１４−２及び１６−２が、夫々排出管１３、導入管１４
及び気管１６の一部を構成し、その管路内には滅菌フィ
ルタ４１、４２及び４３が設けられる。円柱形本体１０
−１と蓋１０−２は、両者の間に介挿されるＯリング５
０、５１、５２、５３によって気密性が保持された状態
で結合される。培養を始めるときには、このように結合
された培養容器１０及びその周辺部のみを滅菌すればよ
く、他の供給容器２１、３０、ポンプ４０等は滅菌を行
う必要がない。滅菌後に管１３−２、１４−２、１６−
２の遊端を夫々残りの排出管、残りの導入管、残りの気
管に接続すればよい。

【００２９】図５は、上記実施例を実現するのに好適な
培養容器１０及びその周辺部の具体的構造を示す分解斜
視図である。培養容器１０は、培養容器本体１０−３と
蓋１０−４からなり、蓋１０−４には一体に排出管１３
−３、導入管１４−３、気管１６−３が貫通固定され
る。培養容器本体１０−３と蓋１０−４は、夫々形成さ
れたオネジ（１０ａ）とメネジ（図示せず）を螺合する
ことで結合され、両者の間に介挿されるＯリング５４に
よって気密性が保持される。

【００３０】排出管１３−３の一端はトグロ状に形成さ
れ、培養容器本体１０−３内に挿入されたときに培養容
器本体１０−３の内周面に沿って券回される。これによ
り、排出管１３−３の一端に、培養物を保持する機能を
持たせることができる。特にこの保持機能は、植物成体
を培養する際に適している。またこのトグロ状の部分に
わたって濾紙や不織布を置いて培養物保持材とすること
もできる。排出管１３−３は、蓋１０−４と一体であ
るため、蓋１０−４と共に排出管１３−３を取り外すこ
とで、簡単に培養物の取り出しを行うことができる。

【００３１】以上の実施例によれば、以下の効果を有す
る。・クリーンベンチやクリーンルーム等の特別な設備を要
することなく、培養液の交換を簡単に行うことができ
る。・従来のチューブポンプと比較して短時間で交換を行う
ことができる。・培養容器は、交換後も交換前と同じ物を使用できるの
で、コストがかからない。・ポンプ内に培養液が流れることがないので、ポンプを
頻繁に清掃する必要もなく、損傷するおそれもない。・培養容器の蓋は培養液交換の際に取る必要がないた
め、雑菌汚染することもない。

【００３２】尚、以上の実施例において、液体状の培養
液に限らず、ポンプによって輸送することができる流動
状（ゲル状）の培地にも同様に適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし９
記載の発明よれば、培養容器への新たな培地の導入は、
菌の侵入を阻止する第１フィルタを介して行われ、培地
の導入、排出は菌の侵入を阻止する第３フィルタを介し
た圧力供給手段によって培養容器の気体部分の圧力を制
御することによって行われ、培地の排出管にも第２フィ
ルタを設けているため、培地の逆流が起きたときも菌の
進入を阻止するので、培養容器内への菌の侵入は防げ、
交換の際にクリーンベンチやクリーンルーム内で行う必
要がない。従って、培養容器の無菌状態を保ったまま、
簡単に培地を交換することができる。

【００３４】また、培養容器の気体部分の圧力を制御す
るので、圧力供給手段内に培地が流れることがなく、圧
力供給手段や培地を輸送する管を損傷するおそれがな
い。また、請求項６記載の発明においては、排出管の一
端が培養物を保持することができ、培養容器の蓋と共に
取り外すことで、簡単に培養物の取り出しを行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る培養装置の概略ブロック
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る培養装置の概略ブロ
ック図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る培養装置の概略ブロ
ック図である。

【図４】本発明の実施例を実現するのに好適な培養容器
及びその周辺部の具体的構造を示す分解斜視図である。

【図５】本発明の実施例を実現するのに好適な培養容器
及びその周辺部の他の具体的構造を示す分解斜視図であ
る。

【図６】従来の培養容器を示す。

【図７】従来の培養タンクを示す。

【符号の説明】

１０培養容器１０−４蓋１１培養液（培地）１３排出管１３−３排出管の一端１４導入管１５培養容器の気体部分１６気管２１供給容器２２供給容器の気体部分３０回収容器３１回収容器の気体部分４０、４５、４７ポンプ４１、４２、４３滅菌フィルタ４８方向切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木弘之東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者武内宇彦東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】植物、動物、微生物等の生物の細胞や組
織を培養する培養容器を備えた培養装置において、前記
培養容器内に、液状または流動状の新たな培地を培養容
器に導入する導入管と、培養容器内の培地を外部に排出
する排出管と、培養容器の気体部分と圧力供給手段とを
連通する気管の各々の管の一端を挿入し、前記導入管、
排出管及び気管の夫々の管路に培養容器内への菌の侵入
を阻止する第１ないし第３フィルタを設けることを特徴
とする培養装置。
【請求項２】前記培養装置は、さらに新たな培地を収
容する供給容器を備え、供給容器に前記導入管の他端が
挿入されると共に、供給容器の気体部分の圧力を選択的
に培養容器の気体部分の圧力よりも高くする第２の圧力
供給手段を設ける請求項１記載の培養装置。
【請求項３】前記圧力供給手段と前記第２の圧力供給
手段は、共通の気体圧縮ポンプであり、該ポンプから選
択的に培養容器の気体部分または供給容器の気体部分と
を接続する切換手段を設ける請求項２記載の培養装置。
【請求項４】前記培養装置は、さらに培養容器内の培
地を回収する回収容器を備え、回収容器に前記排出管の
他端が挿入されると共に、回収容器の気体部分の圧力を
選択的に培養容器の気体部分の圧力よりも低くする第３
の圧力供給手段を設ける請求項１記載の培養装置。
【請求項５】前記圧力供給手段と前記第３の圧力供給
手段は、共通の気体吸引ポンプであり、該ポンプから選
択的に培養容器の気体部分または回収容器の気体部分と
を接続する切換手段を設ける請求項４記載の培養装置。
【請求項６】前記排出管の前記一端は、培養容器内面
周に沿って券回されており、該排出管の一端は培養容器
の蓋と共に培養容器本体から着脱可能である請求項１な
いし５のいずれかに記載の培養装置。
【請求項７】請求項１記載の培養装置の培養容器の気
体部分を圧力供給手段によって加圧し、培養容器内の培
地を前記排出管及び前記第２フィルタを通して排出した
後、培養容器の気体部分を圧力供給手段によって減圧
し、新たな培地を前記導入管及び前記第１フィルタを通
して培養容器に導入することを特徴とする培養装置の培
地交換方法。
【請求項８】請求項２または３記載の培養装置の培養
容器の気体部分を圧力供給手段によって加圧し、培養容
器内の培地を前記排出管及び前記第２フィルタを通して
排出した後、供給容器の気体部分の圧力を第２の圧力供
給手段によって培養容器の気体部分よりも高くし、新た
な培地を供給容器から前記導入管及び前記第１フィルタ
を通して培養容器に導入することを特徴とする培養装置
の培地交換方法。
【請求項９】請求項４または５記載の培養装置の回収
容器の気体部分を第３の圧力供給手段によって培養容器
の気体部分よりも低くし、培養容器内の培地を前記排出
管及び前記第２フィルタを通して回収容器に排出した
後、培養容器の気体部分を圧力供給手段によって減圧
し、新たな培地を前記導入管及び前記第１フィルタを通
して培養容器に導入することを特徴とする培養装置の培
地交換方法。