JPH1099726A - 細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置 - Google Patents

細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置

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JPH1099726A
JPH1099726A JP29991196A JP29991196A JPH1099726A JP H1099726 A JPH1099726 A JP H1099726A JP 29991196 A JP29991196 A JP 29991196A JP 29991196 A JP29991196 A JP 29991196A JP H1099726 A JPH1099726 A JP H1099726A
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JP
Japan
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cell suspension
bioreactor
centrifugal
rotor
centrifugal separator
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Withdrawn
Application number
JP29991196A
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English (en)
Inventor
Hideo Sakuma
英雄 佐久間
Noboru Osawa
登 大沢
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MARUBISHI BAIOENJI KK
MARUBISHI BIOENG
Original Assignee
MARUBISHI BAIOENJI KK
MARUBISHI BIOENG
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Classifications

    • 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
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイオプロセス液の無菌状態を維持しなが
ら、プロセスを長期間安定して操作できる簡便な細胞懸
濁液の遠心分離装置及び方法の提供。 【解決手段】 バイオリアクター内の細胞懸濁液の一部
を遠心分離装置に供給し、遠心分離を行った後に上清液
の一部を抜き出し、その後に遠心分離ローター内に残さ
れた上清液と細胞を遠心分離ローラー内で懸濁し、バイ
オリアクターに戻す、上記一連の操作を一定時間毎に繰
り返す細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物、植物、動
物などの細胞を培養して物質生産するバイオプロセスに
おける細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置に関するもので
ある。細胞を培養して増殖させ、その細胞によって物質
生産を行う場合、バイオリアクター内に細胞を留めなが
ら原料液を供給し、細胞外に分泌された物質をバイオリ
アクターから抜き出し、生産物貯槽へ送液する潅流培養
法が採られている。この場合、細胞をバイオリアクター
内に留めながら、原料液を供給し、生産物を抜き出す手
段として、ろ過法、重力沈降法、遠心分離法などが採ら
れている。本発明は、その遠心分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バイオプロセスにおいて培養を継続しな
がら細胞分離を行おうとする場合、細胞をバイオリアク
ター内に留め置きながら、生産物をバイオリアクター外
に抜き出すことが必要である。これを行うためには、濾
過装置、重力沈降分離装置、遠心分離装置などが採用さ
れてきた。ろ過装置は、最終的に目詰まりに至るという
問題があり、長期間安定した操作を行うことが困難であ
る。重力沈降装置は、細胞が懸濁されている液との密度
差が小さく、バイオリアクター内の重力沈降ゾーンに長
い時間滞留させる必要があるため、細胞が酸素飢餓状
態、栄養飢餓状態におかれ活性が低下したり、失われる
という問題がある。以上のような理由により、遠心分離
装置が最も有利な分離手段として用いられてきた。遠心
分離装置としては、バイオリアクター外にポンプによっ
て、細胞懸濁液を抜き出し、遠心分離を行って、細胞を
含まない上清液を生産物貯槽へ送り出し、分離濃縮され
た細胞懸濁液をバイオリアクターへ戻す連続遠心分離装
置が用いられている。しかしながら、これらの連続遠心
分離装置は、系が複雑で且つ高価である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】バイオプロセス液の無
菌状態を維持しながら、細胞懸濁液を遠心分離し、生産
物を含む上清液を抜き出し、分離濃縮された細胞懸濁液
をバイオリアクター内に戻し、物質生産を継続するプロ
セスを長期間安定して操作できる簡便な遠心分離装置が
期待されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、遠
心分離を行うローターを、蒸気滅菌またはオートクレー
ブ滅菌できるチャンバー内に設けることにより、無菌性
を維持しながら遠心分離ができると考え、また、バイオ
リアクター内の細胞懸濁液の一部を遠心分離装置に供給
し、遠心分離を行った後に上清液の一部を抜き出し、そ
の後にローラー内に残された上清液と細胞をローラー内
で懸濁し、バイオリアクターに戻すという一連の操作を
一定時間毎に繰り返すという間欠遠心分離を行うことに
より簡便で長期間安定して操作できるようになると考
え、試作を行って本発明を完成するに至った。即ち、本
発明は、細胞懸濁液送液管、遠心分離ローター、上清液
送液管、無菌維持チャンバー及び制御装置とからなる細
胞懸濁液の遠心分離装置において、遠心分離ローターを
無菌維持チャンバー内に設けたことを特徴とする細胞懸
濁液の間欠式遠心分離装置を提供する。或いは、バイオ
リアクター内の細胞懸濁液の一部を遠心分離装置に供給
し、遠心分離を行った後に上清液の一部を抜き出し、そ
の後に遠心分離ローター内に残された上清液と細胞を遠
心分離ローラー内で懸濁し、バイオリアクターに戻す、
上記一連の操作を一定時間毎に繰り返す細胞懸濁液の遠
心分離装置において、遠心分離ローターを無菌維持チャ
ンバー内に設けたことを特徴とする細胞懸濁液の間欠式
遠心分離装置を提供する。また、本発明は、バイオリア
クター内の細胞懸濁液の一部を遠心分離装置に供給し、
遠心分離を行った後に上清液の一部を抜き出し、その後
に遠心分離ローター内に残された上清液と細胞を遠心分
離ローラー内で懸濁し、バイオリアクターに戻す、上記
一連の操作を一定時間毎に繰り返す細胞懸濁液の間欠分
離方法を提供する。さらには、本発明は、細胞懸濁液の
無菌状態を維持しながら、細胞懸濁液を遠心分離し、生
産物を含む上清液を抜き出し、分離濃縮された細胞懸濁
液をバイオリアクター内に戻し、物質生産を継続するプ
ロセスを間欠式に行う方法を提供する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、本
発明を詳細に説明する。図1は、本発明に係わる間欠式
遠心分離装置のフローを示したものである。図1におい
て、1は、細胞懸濁液送液管、2は遠心分離ローター、
3は遠心分離ローター軸受け、4は上清液送液管、5は
無菌維持チャンバー、6は駆動モーター、7はモーター
停止ブレーキ、8は制御装置、9は細胞懸濁液送液ポン
プ、10は上清液抜き出しポンプである。制御装置は、
所定量の細胞懸濁液をバイオリアクターから遠心分離ロ
ーターへ供給し、駆動モーターを高速回転させ、細胞懸
濁液を追加供給させ、上清液抜き出しポンプを駆動さ
せ、駆動モーターを停止させ、再び低速で所定時間駆動
させた後停止させる操作を繰り返し、遠心ローター内の
細胞懸濁液を細胞懸濁液送液管からバイオリアクターへ
戻す一連の動作シーケンスを制御する機構を備えてい
る。
【0006】上清液の一部を抜き出す方法としては、図
1に示したように遠心力で飛ばされた飛沫を、ローター
周辺部に設けた無菌維持チャンバー5の内壁にて集積し
たものを抜き出す機構でもよい。または、図2に示した
ようにローターの上部中心部に設けられたノズルから抜
き出す機構でもよい。また、分離する細胞の種類によっ
ては、一回の分離では不十分な場合もあるので、図3に
示したように、ローターを上下に連結して複数設けた多
段ローターでもよい。
【0007】本発明においては、特に、遠心分離の条件
を適宜設定することにより、壊れ易い動物細胞を損失少
なく、分離するすることができ好適であるが、特に動物
細胞に限定されるものではなく、細胞懸濁液としては、
広く、微生物、動物、植物の細胞を対象とすことができ
る。バイオリアクター内の細胞懸濁液は、細胞懸濁液送
液管1を通って、所定量、遠心分離ローター2へ送られ
る。細胞懸濁液としては、細菌、酵母、動物細胞、植物
細胞、かび等の細胞懸濁液が対象となるが、特に限定さ
れるものではない。遠心分離ローター2が高速回転する
ことにより、細胞はローターの外周方向へと移動する。
細胞濃度が希薄となった液は、ローターの中心部に近い
所に存在する。そこへ、再び細胞懸濁液送液管1から細
胞懸濁液を遠心分離ローター2の底部から供給すること
により、ローター2中心部に存在する上清液は、上部に
移動しローターの外部に送り出される。液抜き出し管か
ら上清液抜き出しポンプ10により上清液が抜き出され
る。駆動モーター6をモーター停止ブレーキ7により停
止させることにより、ローター2の外周部側に局在して
いる細胞の一部分はローター2内の液に懸濁される。再
びローター2を低速で回転させた後停止させることによ
り、ローター2外周部側に局在している残りの細胞も、
ローター2内の液に懸濁される。この際、ローター2を
逆回転させ、停止する操作を行うと細胞の再懸濁に好適
である。遠心ローター2内の細胞懸濁液は、細胞懸濁液
送液管1を通って、再び、図示しないバイオリアクター
内に戻される。制御装置8により定められた時間が経過
したら再び上記一連の操作を行う。このようにしてバイ
オリアクター内の細胞懸濁液は、所定量ずつ間欠的に遠
心分離が達成される。以下、実施例を参考として示す
が、本発明はこれらの実施例に何等限定的に解釈される
ものではない。
【0008】
【実施例】
実施例1 図1に基づいて実施例1を説明する。まず無菌維持チャ
ンバー5(出願人会社製MDL−10L)を設けた。そ
の内部に、従来の撹拌翼に代えて、外径115mm、内
径110mmの遠心分離ローター2を設けた。遠心分離
ローター2は、遠心分離ローター軸受け3によって支え
られている。上部にある遠心分離ローター軸受け3の中
心部を細胞懸濁液送液管1が貫通している。遠心分離ロ
ーター2は、細胞懸濁液送液管1を軸として、ラジアル
ベアリング軸受け3を介して回転するように構成されて
いる間欠式遠心分離装置を製作した。細胞懸濁液として
は、原液としてパン酵母(20g/L)を用い、これを
0.9%生理食塩水を培養液としたものを用いた。この
細胞懸濁液は、細胞懸濁液送液ポンプ9により、細胞懸
濁液送液管1を通して遠心分離ローター2に所定量送
り、1000rpmで回転する遠心分離ローター2にお
いて遠心力を受ける。5分経過後、回転数をさらに12
00rpmにシフトアップすることにより液面が上昇
し、遠心分離ローター2上辺部から上清液が飛散し、上
清液受槽11にて一度貯留される。上清液抜き出しポン
プ10(ハーベストポンプ使用)を作動させ、上清液送
液管4を通して、上清液は次のプロセスへ送られる。遠
心分離ローター2内には酵母細胞が分離された状態で残
っているので、500rpm、1分間回転させた後、モ
ーター停止ブレーキ7で急停止させる動作を数度繰り返
すことにより、再び細胞懸濁液が得られた。細胞懸濁液
送液管1を逆方向に作動させ、遠心分離ローター2内の
細胞懸濁液を、バイオリアクター内に戻すことができ
た。これらの一連の動作を、30分から1時間の一定時
間毎に繰り返すことにより、間欠的に遠心分離を行っ
た。本実施例では、細胞懸濁液送液管1、遠心分離ロー
ター2及び上清液送液管4等が、無菌維持チャンバー5
によって、無菌的に維持されているため、バイオリアク
ター内の細胞懸濁液は、無菌性を維持し雑菌汚染を受け
ることなく、バイオリアクター内の細胞濃度を維持しな
がら物質生産を行い、生産物を回収する潅流培養プロセ
スを継続することが可能であった。
【0008】実施例2 図2に基づいて実施例2を説明する。上清液受槽の代わ
りにローター上部に上清液送液管4を設けた。実施例1
と同様の細胞懸濁液を、細胞懸濁液送液ポンプ9により
細胞懸濁液送液管1を通して遠心分離ローター2に所定
量送り、1200rpmで回転する遠心分離ローター2
において遠心力を与えた。一定時間経過後、細胞懸濁液
送液ポンプ9を作動させ、細胞懸濁液を50ml/mi
n.に速度を制限して遠心分離ローター2へ追加供給す
ると、上清液は遠心分離ローター上部へと押し上げら
れ、上清液抜き出しポンプ10が作動し、上清液送液管
4を通して、遠心分離分離ローター2上部から、上清液
が抜き出され、次のプロセスへ送られる。遠心分離ロー
ター2内には細胞が分離された状態で残っているので、
500rpmの低速で所定時間回転した後、モーター停
止ブレーキ7で急停止させる動作を繰り返すことによ
り、再び細胞懸濁液が得られる。細胞懸濁液送液管を逆
方向に作動させ、遠心分離ローター内の細胞懸濁液は、
バイオリアクター内に戻される。これらの一連の動作
を、一定時間毎に繰り返すことにより、間欠的に遠心分
離を行う。本実施例でも、細胞懸濁液送液管1、遠心分
離ローター2及び上清液送液管4等が、無菌維持チャン
バー5によって、無菌的に維持されているため、バイオ
リアクター内の細胞懸濁液は、無菌性を維持し雑菌汚染
を受けることなく、バイオリアクター内の細胞濃度を維
持しながら物質生産を行い、生産物を回収する潅流培養
プロセスを継続することができた。
【0009】実施例3 図3に基づいて実施例3を説明する。この実施例におい
ては、遠心分離ローター2が二段になっている。一段の
分離では不十分であるような対象物の場合には、この実
施例のように遠心分離ローターの段数を増やすことによ
り、目的とする上清液を得ることが可能である。
【0010】
【発明の効果】本発明に係わる間欠遠心分離装置を用い
れば、バイオリアクター内の無菌性を維持でき、雑菌汚
染による被害を被ることなく、目的とする生産物を含む
上清液を遠心分離によって回収し、かつバイオリアクタ
ー内へ再び細胞懸濁液を戻すことができ、潅流培養を安
定して長期間継続することができる。
【0011】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施態様である細胞懸濁液の間欠
式遠心分離装置の概略説明図。
【図2】 本発明の別の一実施態様である細胞懸濁液の
間欠式遠心分離装置の概略説明図。
【図3】 本発明の別の一実施態様である細胞懸濁液の
間欠式遠心分離装置の概略説明図。
【符号の説明】
1 細胞懸濁液送液管 2 遠心分離ローター 3 遠心分離ローター軸受け 4 上清液送液管 5 無菌維持チャンバー 6 駆動モーター 7 モーター停止ブレーキ 8 制御装置 9 細胞懸濁液送液ポンプ 10 上清液抜き出しポンプ 11 上清液受槽

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細胞懸濁液送液管、遠心分離ローター、
    上清液送液管、無菌維持チャンバー及び制御装置とから
    なる細胞懸濁液の遠心分離装置において、遠心分離ロー
    ターを無菌維持チャンバー内に設けたことを特徴とする
    細胞懸濁液の遠心分離装置。
  2. 【請求項2】 バイオリアクター内の細胞懸濁液の一部
    を遠心分離装置に供給し、遠心分離を行った後に上清液
    の一部を抜き出し、その後に遠心分離ローター内に残さ
    れた上清液と細胞を遠心分離ローラー内で懸濁し、バイ
    オリアクターに戻す、上記一連の操作を一定時間毎に繰
    り返す細胞懸濁液の遠心分離装置において、遠心分離ロ
    ーターを無菌維持チャンバー内に設けたことを特徴とす
    る細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置。
  3. 【請求項3】 バイオリアクター内の細胞懸濁液の一部
    を遠心分離装置に供給し、遠心分離を行った後に上清液
    の一部を抜き出し、その後に遠心分離ローター内に残さ
    れた上清液と細胞を遠心分離ローラー内で懸濁し、バイ
    オリアクターに戻す、上記一連の操作を一定時間毎に繰
    り返す細胞懸濁液の間欠分離方法。
  4. 【請求項4】 細胞懸濁液の無菌状態を維持しながら、
    細胞懸濁液を遠心分離し、生産物を含む上清液を抜き出
    し、分離濃縮された細胞懸濁液をバイオリアクター内に
    戻し、物質生産を継続するプロセスを間欠式に行う方
    法。
  5. 【請求項5】 遠心分離装置が無菌維持チャンバー内に
    設けられていることを特徴とする請求項3又は4記載の
    方法。
JP29991196A 1996-10-01 1996-10-01 細胞懸濁液の間欠式遠心分離装置 Withdrawn JPH1099726A (ja)

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Effective date: 20031202