JPS62501536A - 生触媒を培養および処理するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

生触媒を培養および処理するための装 置および方法 本発明は、反応容器がその縦軸線を中心にして回転可能に設けられていてかつ少 なくとも一つの反応室を備えている様式の、細胞、粒子或いは化学的なおよび／ 又は生物学的反応に対して影響を与える溶解性の物質のような生触媒を培養およ び処理するための装置および方法に関する。 この様式の公知の装置、いわゆる回転培養（Ｒｏ−１１ｋｕｌｔｕｒ　）　にあ っては架台上に設けられたローラ上に載置された実際に円筒形のびん形容器が設 けられており、このローラはびん形容器を回転させるために駆動可能である。こ のような構成は例えば米国特許公報第４．２　ｓ　ａ　ｓ　ｂ　ａ号に記載され ている。これらのびん形容器は一部は接種された反応液体で満たされており、び ん形容器の残りの間隙は反応に必要なガス、例えば空気によって満たされている 。この場合この回転培養は懸濁細胞の培養および回転びん形容器の円筒形の内面 に係留している細胞の培養を、しかも専ら回分的な培養方法で許容する。この回 転培養は敏感な細胞の培養にとって標準的な技術として評価されておシ、かつ奥 義室内でのあらゆる種類の細胞の定型的な培養作業に使用されている。 動物細胞の工業的な生産および増殖には、この回転培養の技術は何千個もの回転 びん形容器の使用下に適用され、このようにして生産および増殖の規模の増大、 いわゆる「スケールアップ」を数倍の単位で達してきている。 あらゆる様式の培養にとってのこの回転培養およびその定型的な使用の利点は一 義的に、ゆっくりとした運動での円筒形のびんの回転、即ち転勤が細胞組織に通 気するためのおよび／又は懸濁液内に保持するのに細胞を最も傷めることのない 方法であることである。しかし、この公知の回転培養はこれが回分式の作業で行 われる限シ、即ち連続的な培養成いは潅流培養が不可能であると言う点で不利で ある。 つまるところこのことはびん内室の制御による通気が不可能であると言うことに も起因する。更に、作業規模の増大、即ちスケールアップもローラびんの使用数 の倍加に限りがあり制限される。その上細胞の不動化、即ち細胞の人工的な富化 が連続的な培養における自然な平行状態以上には不可能である。結局のところ従 来の円筒形の様式の個々のローラびんのスケールアップはこれらのローラびん内 の液体の有効容量に比して湿潤可能な表面の不都合な挙動を招き、これにより開 期の物質輸送が低減される。 本発明の課題は、連続的な培養方法および処理方法にあって生触媒の高い密度を 可能にする冒頭に記載した様式の装置を造ることである。 この課題は本発明により、反応容器内にこの反応容器の縦軸線方向で延びている 平担な部分を設けること、反応溶液体の供給部を反応容器の端部にかつ処理し終 った反応生成物の導出部を反応容器の同じ端部或いは他の端部に形成すること、 および反応容器の内部をガス装填可能に形成することによって解決される。これ によって、回転培養の細胞を傷めるととのない物理的な原理？利用すること、お よびその上この原理を作業様式の点で実際に制限されない開期の物質輸送？伴う 細胞或いは生触媒の連続的な培養、細胞或いは他の生触媒の不動化のすべての公 知の方法に適用することが可能となる。即ち固定生物相、液状相および気体相間 における物理的に細胞を傷めることのない条件下での高い開期物質輸送が保証さ れる。 動物細胞、植物細胞のような細胞、寄生体微生物、試鉄管中の系、即ち物理的に 穏和な、即ち充分にストレスの無い条件下で高い物質輸送を必要とする系が本発 明の装置および方法により培養および処理される最も主たる目的物質群としてあ げられる。本発明は、高い開期物質輸送に対する高い諸要件と物理的に細胞を傷 めることのない諸条件とを融和する生化学的な転換反応を可能にする。 物理的に細胞を傷めることのない諸条件下での最大の開期物質輸送の上記の諸条 件に加えて付加的に本発明にあっては管形反応器の反応動態的な利点と反応に必 要な生触媒の人工的な富化の反応動態的な利点とが統合され、これにより反応の 自然に生じる平衡を反応室／時間−収率が増大するようにより高い生産率もしく は転換率が得られるように有利に干渉することが可能と々る。つまるところ本発 明は更に簡単な方法技術的な工程様式の利点に加えて細胞或いは分子との諸種の タイプの生触媒的な反応への最大な適合を行うことを可能にする。 敏感な細胞の培養の際の一般的な問題は例えば雑誌１ｊ　Ａｃｔａ　Ｂｉｏｔｅ Ｃｈｎｏｌｏｇｌ、ｃａ　Ｊ、２巻、１号（１９８２）、５〜４１頁に記載され ている。 縦軸線に対し、て延びている平担な部分がリング板から成るのが有利であり、こ れに、ｌ’す、含有されている細胞等に機械的な負荷を与えることなく表面積の 拡大が達せられる。この場合平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分 を穿孔されていないリング板により形成することが可能であり、これにより反応 容器の全周面にわたって一様な挙動が達せられる。有利な構成により、平坦なか つ半径方向で内方へと指向されている部分はフ状に設けられていてかつ分割され たセグメントから成る。この構成の利点はこれらのセグメント間に液体が流過す る自由流通間隙が形成されることである。構造的に簡単に中間室の連通全達成す るための他の様式は、平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分の少々 くとも若干が穿孔されていることである。適当な変形は、平坦なかつ半径方向で 内方へと指向されている部分がスクリュ一様式の移送条片として形成されている ことである。この移送スクリューが反応容器の内部に設けられているので、この 移送スクリエーは反応の間液体を反応容器の一方の端部から他方の端部へと送る 。反応容器１ｄその中に存在している反応液体の領域内で穿孔されていないリン グ板で分割されており、これにより反応内室の個々の部分への分割が達せられる 。特別良好な開期物質輸送にとって、平坦なかつ半径方向で内方へと指向されて いる部分は生触媒もしくＵ反応液体を表面的に収容するように形成されている。 この目的のため、平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分は表面が変 形されている。生触媒を特別有利な生産比率で平坦なかつ半径方向で内方へと指 向されている部分に固着させるため、これらの部分上に生触媒を不動化する敷板 が載置される。 スケールアップを容易に達するために、反応液体は反応容器の縦方向延長部の多 数の位置において供給可能に、および／又は処理し終わった反応生成物は反応容 器の縦方向延長部の多数の位置において導出可能であり、これにより反応容器の 作動部をも部分的に充填可能である。細胞或いは生触媒を不動化するだめの様式 は、平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分間に生触媒のための反応 液体内に懸濁された担体粒子が設けられていることである。 本発明による装置の他の利点は、室７時間−収率および形成され之生成物の単位 容量光たりの２の増大のために、細胞の人工的な富化、溶解性の或いは懸濁され た生触媒の不動化或いは管形反応容器、いわゆるプラグ　フロー　レアフタの反 応運動の達成が可能となること、および細胞もしくは生触媒の人工的富化が化学 的な結合で達せられることである。 更に細胞集合の自由懸濁液中の或いはベレットの形の個々の細胞、微粒子担体上 の或いはマイクロカプセル内の細胞の人工的な富化が、連続的な培養（フロー培 養）の原理によって行われる程度以上の規模で可能である。この場合、上記の生 触媒、即ち生物相は重力、遠心力或いは類似の力のような物理的な力によって反 応容器内に抑留され、一方反応容器内の液相は更新される。更に装置の幾何学的 な配置の構成およびこの装置の作動条件によって一定のプロセスのためのすべて の本質的な作動局面を最適に構成可能でちり、かつ任意な作業大きさに変換（ス ケール　アップ）可能である。 本発明による装置での生触媒の培養と処理は、反応容器内に反応液体と生触媒を 装填し、反応容器を回転させ、かつ反応容器の内室に反応ガスで持続的に装填し て行われる。生触媒の所望の濃度が達成された後他の反応液体を装填し、処理し 終わ°りた反応生成物を導出するのが有利である。反応液体？多数の位置で反応 容器内に装填し、多数の位置で反応容器から導出、例えば吸引するのが有利であ る。反応生成物の吸引には一つ或いは多数の吸引管ヲリング板間の一つ或いは多 数の中間室内に降下させる。反応容器内に存在している相を混合させるには反応 容器の回転速度を上昇させるのが有利でちる。この方法にあっては遠心力が十分 に利用される。遠心力が充分である場合は生触媒を含んでいるより濃密な相の僅 かな密度を有している反応液体からの分離も達せられる。経済的な理由から多数 の反応容器を並列して接続することも可能である。 以下に添付した図面に図示した実施例に付き本発明の詳細な説明する。 第１図は相の反応容器を経て行われる案内を図示した、本発明による全装置の概 略断面図。 第１ａ図は第１図による反応容器の左側の部分の拡大図、 第２図は平坦な、半径方向で内方に指向されている部分の四つの実施形、 第３図は第２ａ図の切断線■−■に沿った図、第４図は二つのリング板の透視図 、 第５図は円錐形の反応容器を有しかつ液体水準が等しい構成、 第６図は円錐形の反応容器および段階的に設けらｉｔているリング板を有してい る変形 第７図はスクリュー状の移送条片による懸濁された細胞の培養の概略図、 第８図は細胞が迅速に回転する反応容器の遠心力により反応容器内に抑留さ１１ た状態での反応容器内に存在する液体の配分図、 第９図は反応容器の内側に不動化された細胞或いは生触媒を含んでいる本発明に よる装置の作動様式第１０図は装置の使用に応じて任意に結合可能な個々の反応 容器の・一つの反応容器群−・の組合わせ図、第１１図は沈降した担体粒子が概 略記入されている実施形の図、 第１２図は供給管および導出管の概略配設図、第１３図１は第１２図による構造 を左側から見た図。 第１図には反応容器が図示されている。この反応容器はその内部にその水平な縦 軸線１′方向に指向されていて、容器壁と接触していて、平坦なかり半径方向で 内方へと指向されている部分？１を備えている。 第２ａ図および第７図による実施形？除〈実施形にあっては平坦なかつ半径方向 で内方へと指向されている部分３はリング板３ａ、ｂ、ｃによって形成されてお り、これらのリング板は本発明による装置の使用分野に応じて相応して表面が変 形されている。 即ちこれらのリング板は良好な湿潤性を達するため粗面化されているか或いは積 層されているか或いは細胞もしくは生触媒が不動化される特別な敷板を備えてい る。このよう々敷板としては、フリース、ガーゼ、発泡物質或いは類似の物質が 該当するが、これらの物質は平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分 ３０表面に固定されている。これらの部分３はこの場合その外縁で直に反応容器 １の内壁に当接している。第１図に概略図示したように、平坦なかつ半径方向で 内方へと指向されている部分３けこの場合穿孔されたリング板３Ｃとして形成さ れており、この場合一つの穿孔されていないリング板３ａのみが間挿されている に過ぎない（第２図参照）。 これにより、反応液体の領域内で反応容器の内室が分割されている。なぜなら、 穿孔されていないリング板３ａにより液体の流通が阻止され、これに対して穿孔 されているリング板３Ｃによって個々の反応中間室２間での液体交換が行われる からである。 反応容器１は対の状態で設けられているロール４上に載置されておシ、このロー ルによって反応容器はその水平な縦軸線１′を中心にして回転可能である。 第１図には二つの対のロール４が支持要素として反応容器１の上方部分内にも記 入されている。口封のロール４全有するこの構造は、遠心力を利用するために反 応容器１を回転させるのに大きな速度を達成しようとする場合のものである。反 応容器はその端部において開いており、これによってこの反応容器はいわゆる管 形反応容器の特性を有することとなる。 開口５を介してガスおよび培養液が装填可能であり、他の開口６を介して処理が 終わった反応生成物が吸引可能であり、かつ反応ガスが導出可能である。ガス供 給部は参照符号７で、かつガス導出部は参照符号８で示した。反応液体の供給は 開口５を経て反応容器１の内部に達する導管９を介して行われる。この場合第１ 図において矢印１０で示したように、反応液体を色々な位置で反応容器内に装填 できるように、導管は直に反応容器１の前端部に開口しているか或いは反応容器 １内に達している。処理し終わった反応生成物の導出経路は参照符号１１で示し た。 この場合、破線１２（第１図）で示したように、処理し終わった反応生成物の導 出経路は反応容器１のその時々の最も好都合な位置で行われる。この目的のため 、第１図には図示しなかった様式で吸引管が設けられ、この吸引管は異なった深 さで反応容器１内に導入され、液体の所望の水準に降下される。このような構成 に関しては以下に第１２図と第１３図を基に詳しく説明する。 反応容器１内に存在している反応液体は作業の間反応容器１の内壁においておよ び液体との接触領域内の平坦なかつ半径方向で内方へ七指向されている部分３０ 表面に卦いて薄い層１３を形成する（第５図、第６図および第７図参照）。 第１図において図示した全装置にあっては、反応容器１０両端部に各々一つの容 器１４と１５が設けられており、これらの容器内に反応容器１はその間口５．６ を介して開口している。この場合、回転する反応容器１は固定されている容器１ ４．１５に相対してラビリンスパツキン１６２介して封隙されている。もちろん この場合反応ガスは、反応容器内に超過圧が生じた際、場合によってはこのラビ リンスパツキンを介１．．でも流出することが可能である。反応ガスのこの流出 は点線で記入した矢印１７によって示されている。この本発明による装置の全体 は閉鎖されたかつ反応に必要な室温が常に一定に維持されている室１日内に設け られている。この室内には図示しなかった駆動モータをも含めて図示した部分も 機械的に支承されている。 第１０図には第１図による二つの反応容器が一つの群に組合わされて示さ五てい る。この場合第一の反応容器から流出する反応生成物はその下方に存在している 反応容器内に入り、これによｐ反応生成物は其処で反応工程を継続されるか、或 いは其処で反応が他の内部条件の下に継続される。 反応容器１の回転は固体状の、液状のおよびガス状の相間の極めて良好な物質輸 送を保証する。回転運動は一定の運動ブ；向で或い（ｄ交番する運動方向で恒常 な速度で或いは交番する速度で行わ九る。反応容器への液体の第１図に図示した 装填様式および生成物および液体の吸引様式は本発明による装置に管形反応容器 の特性を与１ｒ　％この管形反応容器の持つ反応速度論的な利点により改善さ九 た生成転換が達せられる。しかし、液体供給もしくは液体導出を個別に個々の中 間室２に向けて行うことも可能であり、この場合中間室２は中間に挿入された穿 孔されていないリング板３ａによって分割されている。幾何学的な構成により、 必要に応じて一定の充填容；、に関しての湿潤可能な表面の工程に理想的に適合 した比率？達することができ、この場合平坦なかつ半径方向で内方へと指向され ている部分３の数と構造および反応容器１のジャケットの形状が基準となる。同 期の物質輸送は反応容器１の湿潤された全表面に〉いて行われる。との場合表面 は任意の方向で反応に必要なガスによって流過される。平坦なかつ半径方向で内 方へと指向されている部分３はスクリューコンベヤの様式に形成されてお９（第 ７図）、これにより表面積増大以外に反応液体の移送作用も行われ、この場合例 えば細胞が沈降した場合或いは微生物担持体上で生触媒が不動化されている場合 相反する方向で運動するスクリューにより細胞は液体の流過に抗して反応容器を 経て運動させられ、これにより細胞の反応液体内の滞留時間が適当に延長される 。 細胞の培養のため第１図に図示した反応容器１は自己の水平な縦軸線１′ヲ中心 にして回転式培養のようにゆっくりとした回転運動を与えられる。この運動の速 度は反応、容器１内の液体水準が流出開口６の水準と反応容器１の水平位置によ って予め与えられるように制御される。この場合間口６が流入開口５に対して直 径がより大きく設定されているので流出は開口５の下縁部より深い位置で行われ 、これにより流入開口５からの液体の流出が回避される。不適切な操作により或 いは万一作業に支障を来したりして液体流出が開口５を経て行われるようなこと がある場合、液体は容器１４内で捕捉され、導管１９ｆｒ。 経て導出される。処理し終わった反応生成物は矢印１１の方向でフランジ６′に 清って容器１５内に流出し、この容器から導管２０もしくは２１を経て取出され る。この液体の一部、即ち培養基は反応容器１の内表面および平坦々かつ半径方 向で内方へと指向されている部分３の液体嵩さの上方に存在している全領域にわ たって液体フィルムを形成する。液体と一方においては液体フィルムとの間の境 界面により、他方においては液体と装填されたガスー一般に空気および／又はＣ Ｏ２−との間の境界面によ９間期の高い物質輸送が保証され、これにより細胞に 対する酸素および／又は他のガスの供給および所望のｐＨ−値の調節も行われる 。 ｐＨ−値の調節がガス相全介しては充分に行われ々い場合、反応媒体のための供 給導管９を介して或いは図示していない付加的な導管を介してｐＨ−値の調節２ 行う媒体全供給することが可能である。これは矢印１０が示しているように個々 の反応中間室２に向けて行われる。 平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分３が細胞を不動化する敷板を 備えていない場合懸濁する細胞もしくは細胞を不動化する担体の主たる量は反応 容器１の液体嵩さ内に存在している。細胞の沈降比率に応じて場合によっては反 応容器の内表習における液体フィルム内の僅かな割合の細胞含有量も見出される 。 新鮮な培養基の供給は、管形反応容器の反応特性を得る目的で、反応容器１が回 転している際に或いは反応容器１の回転停止直後に、有利には反応容器１の流入 開口５に設けられている反応中間室２内に行われる。 細胞ペレット、細胞集合体、微生物担体或いはマイクロカプセルの形の細胞もし くは生触媒を培養する場合には、新鮮な培養基は直接回転する反応容器１内に導 入される。何故なら、これらの粒子の沈降比率が一般に、均一に混合された反応 容器内における細胞成長率マイナス洗流れ率から成る平衡に相当するよりも高い 値の細胞密度を反応容器内で達するのに充分であるからである。このことは不動 化効果と称され、本発明による装置にあっては段階的に制御可能である。 反応しない個々の細胞をゆっくりとした沈降下で本発明による装置内で培養し、 かつこれらの細胞の反応容器からもしくけ個々の反応中間室からの浮遊流出を自 然な細胞成長率に相応するよりも僅かな量に抑えようとする場合、培養液を配； 添加する前に反応容器１０回転運動を短時間中断する。反応容器の停止状態の持 続時間は一方では細胞の沈降比率に従って、他方では細胞の所望の富化度に従っ て定まる。反応容器の停止状態によって誘起される作業状態は第９図に明瞭に図 示した。 細胞密度のもしくンよ反応容器１の単位容積当たりの生触媒の量の自然の細胞成 長を越える増加は生触媒転換の迅速化を、従って系の生産性、即ち室７時間−生 産性の増大を可能にし、かつ単位容積当たシの生産される生成物の量の増大、即 ちより高い実値係数の増大を誘起する。 本発明による装置の他の利点は、反応中間室への反応容器の分割’ｉＣよって生 触媒の人工的な富化以外に管形反応容器の既に記載した反応特性が得られ、これ により本発明による装置が成長する細胞の生理学的な分化のあらゆる相を連続的 な塩基上で再生するのに適しており、これにより主として培養の展開の一定の相 において行われる細胞の生成が時間要素に依存せずに連続的な塩基上での生産に 最適に利用されることである。生成が主とし７て静止的な、ｕｌｌちゆっくりと した或いは概して増殖

【、ない細胞として与えらり、る動物細胞は特に有利にこ の反応器内で培養することが可能である。 反応容器１内の同期の物質輸送およびこれに伴い細胞への栄養物質並びに醜素或 いは：他のガスの供給、細胞に対する不動化効果並びに管形反応器の特性は反応 容器１の幾何学的形状によって、しかも特に第４図に図示した個々の反応中間室 ２の反応中間室の液体高さＨＬ　ｉ加えた直径りの長さＬＲに対する比率並びに 反応容器１の全長に組合わされる反応中間室２の数および作業条件によって与え られる。同期の物質輸送に対する高い欲求が課される生物学的な反応にとってＢ Ｉ、　／　ＬＲ−比率が高いことは反応容器１のセグメント配列を有利にする。 内表面、即ち有効な表面の増大を意図する反応容器１の構造的な構成は例えば反 応容器１の内表面の材料の粗面化のような面の充分な立体構造化によって或いは 他の処置によって可能である。これらの構成は、高い湿潤可能な或いは積層可能 な表面の本発明による装置によって達せられる効果を有効々反応液体容量に比し て著しく増大させるのに適している。 流過する液体の滞留時間特性、反応容器１の個々の反応中間室２内の細胞の沈降 比率および反応容器１の湿潤可能な内表面の液体量に対する有効な比率は円筒形 と異なる構造形態をとることによって変えられ、かつこれに伴い細胞の生理学的 な要件に最適に適合される。第５図および第６図に概略図示した截頭円錐形の反 応容器はこのような例である。ジャケットの開角、個々のリング板３ａ相互間の 間隔と高さに応じて、液体量に対する湿潤可能な表面の比率、細胞の沈降比率お よびこれに伴い細胞の滞留時間もしくけ生触媒の滞留時間を加減することができ る。 第８図には本発明による装置の一つの作業状態を示した。この作業状態にあつ° Ｃは細胞は２倍の重力加速度よりも大きい遠心力によりより迅速に回転する反応 容器１内で抑留され、他方反応容器内の反応液体は連続的に更新される。反応容 器内で遠心力により抑留された細胞は反応容器１の内壁に沈降物？形成シ１、他 方反応容器内の液体は開口５を介して新鮮な溶液が供給されることによシ交換さ れる。反応容器１の内室からの液体の充分な除去は液体を吸引するためのこの図 面には図示してｈない付加的な導出導管によって可能である。作業のこの実施形 では−その開口が反応容器１の円筒形ジャケットの近傍に設けられておりかつ正 常な作業状態にあっては閉じられているｍ＝吸引導管は開かｆＬ、これにより遠 心力によって反応容器１の壁に抑留された液体が吸引される。この場合リング板 として形成された、平坦なかつ半径方向で内方へと指向されている部分３は反応 容器１の流入口５から吸引導管までの液体の後流動？許容し、従って反応容器１ の液体内容の充分な更新並びに「古い」液体成分の還元された液体量での自由洗 浄を許容する。この自由洗浄（バ一般に液相の更新に必要である。 第９図には本発明による装置の一つの作業状態を概略図示した。この作業状態に あってＶよ、反応容器１の内表面に付着している生触媒、即ち細胞、もしくは例 えば酵素のような機能的ｉ細胞成分は一定の反応に使用される。既に懸濁された 粒子との関連の下に上に充分に述べたように、この場合移植可能なかつ湿潤可能 な表面の反応容器内の反応性の液体量に対する比率は生理学的な転換の結果にと って、特に達（２得る反応容器−室、７時間−生産性にとって重要である。 有効々表面に％異な結付きを有（−でいる生、触媒の使用の下での、しかもそれ が細胞であるか或いはその機能的な成分であるかに依存することなく本発明によ る装置全使用することには、表面／容積−比率に関連した同期の物質輸送と液体 粒子および生触媒の滞留時間比とに１ｖ１シての液体中に懸濁さり、フ忙杓子の ための原理に比される同し゛原理が通用する。静電気的な挙動或いに他の条件５ メカニズムによる細胞および／又は他の生触媒の結合に使用さノア、る首効な表 面は反応容器内で行われる反応の結果にと−）？Ｔ重要である。第９図は反応液 体の転換のために反応容器の内表面に３号−続的な方法様式で不動化さオした生 触媒一層１３を概略図示１，２ている。 本発明による反応容器の内表面の生触媒による負荷はａ層のための材料の選択お よび場合によっては付加的な処置に依存（７ている。 本発明による装置の内表面の構成のための材料としてはガラス、合金、陶材或い は合成物質等を使用することが可能であり、これらの材料はそれらの負荷或いは そり、らの化学的に反応性な基により生触媒の結合を可能にする。不活性の材料 も特に懸濁さ九た生触媒の処理に使用することができる。 重合反応或いは温度の変化に基づいて生触媒の結合を可能にする反応も反応容器 の有効な表面を負荷するのに使用できる。 若干の図面を基にこり、まで説明してきた事柄は本発明の対象を簡単に説明する だめのものである。すべての図面が本発明の対象もしくけその構成要素およびそ の機能態様を示しでいることはもちろんである。すべての図面にあって同じ部分 は同じ参照符号がｔｌされでいる。以下（／Ｖ、全ての図ｎｉｊに関り、？概Ｗ Ｊ、的な記述７行うＺ・；１．ｉの場合参Ｊ！、符−リし１伎Ｉ−シ、ては相前 後ｊ−で説、明さｉ′Ｌ″′ｌ′１．′Ｉ／−）る。 第１し一佃：、２　＋装置の概略断面図ケ示しており、この場合側々の相の反応 容器１を経る案内が図示されている。回転容器１は水モな縦軸線１′全中心にし 、て回転用能に支承されており、かつ左側端部においで閉鎖板１′を向えてい１ 乙。この反応容器内には中間室２が形成さ力５でおり、この中１ｎ室の上方縁ｃ ｄ、下部分において液体水準２′を決宗する。これらの反応中間室２は平坦なか つ半径方向で内方へと指向さＪしている部分５によって区画されている。こハら の乎１ｉ、なかつ半径方向で内方へと指向さｈ゛τいる部分５は種゛々の様式で 形成さり、ている。参照符号３８で示した部分は穿孔されていないリング板であ り、これらのリング板は分割リング板の機能を果たす。リング板３ｂｔよ変形さ れた表面構造、例えば溝、隆起部或いは他の面変形を有］２ている。穿孔された リング板３ｃは液体？流過させるのに役立つ。リング板５ｄは環状に設けら′ｈ 、たセグメントから成る。すべてのリング板３　ａ　％　３　ｃｌは中央の孔３ ′ヲイＴ　＋−２てし、、　；ｙ、。３’！′ｉ：！２状の保持部てあり、これ らの保持部１１反応容器１内でのリング板の保持を容易にする。にれらの環状の 保持部の代わ、りに例えばり〉・グ根を簡単に拡張して使用することも、或いは リング、板の周囲に各々一つの０−リングを使用′ノ゛ることも可能である。リ ング板は敷板３″′　を備えているのが有利である。これらの敷板はガーゼ、フ リース或いは発泡物質から成っており、従って活性な表面が増大さする。もちろ Ｘ７表面の湿潤可能性を増す手段も使用可能である。第１図に示すように回転す る反応容器１は各々：−二対のローラ４上に支承されており、この場合二つの他 の対の【】−ラ４は反応容器の表面を上方部分で保持しており、これにより反応 容器１の位置は高速−これにより回転力か生じる結果液体の配分が達せられる一 作業の間にあっても保証される。 回転力は混合にも、沈降にも使用される。ロー２４の軸は参照符号４′で示した 。軸４′の保持部は一般に公知の自明の構造を有し７ているので図示し２なかっ た。このことは他の構造部分、例えば反応容器のモータ駆動部および池の容器の 固定手段にも当てはまる事柄である。開口５はガスおよび栄養液の供給に使用さ れる。第１図右側の開［］６はガスおよび栄養液を吸引もしくは導出するだめの ものである。この開口６けフランジ６′を備えている。図面の左部分において肉 太の矢印でガス共給部？示し、右部分においては肉太の矢印でガス導出導管８を 示した。左部分において栄養液のだめの内部にまで到達しでいる導管が鎖線で記 入されており、この場合矢印１０は栄養液が流れる方向を示している。右部分に おいては処理し終わった反応生成物の導出部１１が破線で記した矢印で示されて いる。反応生成物の取出し１位置は参照符号１２で示されている１３反応のため に働く部分上には反応液体から成るｍい層１３が形成し、こり、により反応液体 と反応ガス間の夕°？が促進される。側方の二つの容器１４と１５間の回転する 反応容器１との結合を形成するため９２両側にラビリンスパツキン１６が設けら れている３、こハ、らのラビリンスパツキンの一部として容器１４．１５の壁が 働き、これらの壁に相対してラビリ；７スバツギン１６０環状の板１６′が固定 されている。破線で示し、た矢印１７は反応ガスの流出部を示］５、ている。全 装詮は運なっている室１８内に支承されかつ固定されている。 左側の容器１４からは導出導管１９が、右側の容器１５からは二つの取出し、導 管２０．２１が出ている。 液体（・ま底部２２内に存在している。沈澱１−また生触媒は参照符号２５で、 沈降した担持粒子は参照符号２４で示した。測定ゾンデ２５は色々な所望の値を 測定する。 第１ａ図は第１図の反応容器１の左側部分の詳し７い拡大図である。この図面か ら、穿孔されたリング板３ｃが反応中間室２間での液体の流れを許容すること、 および左側の中間室２分右側の中間室から分離している穿孔されていないリング 板５ａがその位置で分離板として働いていることが良く認められる。 ローラ４には付加的に既に述べた４′が図示されている。 第２図にはリング板３ａ〜３ｄの既に上に述べた四つの例が図示されている。リ ング板２ａも敷板３８１を備えている。これは第２ａ図の切断線■−■に清った 図を示している第３図から良く認められる。第２ｂ図には構造的な構成を図示し た。この図にあっては、リング板３ｂは刻み目を形成された表面を有している。 第２ｃ図には穿孔されたリング板３ｃが図示されており、第２ｄ図にあってはリ ング板は四つのセグメン）３ｄに分割されており、従ってこれらのセグメント間 に第２Ｃ図に図示した穿孔されたリング板３Ｃの孔３　ｃ’と同じ役割を果たす 液体の流過のための自由空隙が形成される。第４図から二つのリング板３が認め られる。これら二つのリング板３には外径り、液体高さＨＬおよび反応中間室長 さＬＲが記入されている。 第５図による実施形は円錐形の反応容器１ケ備えおり、この場合穿孔されていな いリング板３ａは一様な液体水準２′にまで達している。 第６図による構成もまた円錐形の反応容器１を備えているが、しかしリング板３ ａは階段状に設けられておシ、従って液体水準２′も階段状に低くなっていって いる。参照符号１５で作業の間リング板３ａと反応容器１の内面上に形成される 反応液体の薄い層を示した。 第７図による構成は反応中間室２内ｉｃおいて栄萱溶液内に懸濁さり、　ｌ（細 胞が概略記入されている実施形？図示している。第２ｄ図にＨ１示Ｌ７だ分割き 力、たセグメン）３ｄはこの実施例では反応容器１の内部にスクリュー”　ｔｉ に設けられでおり、従−ってこの場合も少なくとも−”つのシＬ続［、た移送ス ク゛リューとして形成１−ｉｒ能で４５る。、こ−の構成１は、反応容器の回転 速１ｕ１１に関し、て液体が適当な方向に移送さｆ−ｔ、ると訂う利点〒＄ｐで いる。セグメント間ｄはスクリ：１−状の移送条片全も形成する。 第８図は遠心分Ｕ機とし、ての本発明（ｌｃよる装置６．の使用を示し２ている 。反応容器１は：高いｆｊｌＪ転数で駆動され、従′つて栄養液（−、Ｘ反応容 器の全内周面にわたって配分されかつ生触媒が沈降さｆｌる。 第９図は反応容器の内Ｃ１１１お、！：び平坦なかつ半径方向で内方−＼、と指 向されている部分５の内側において細胞或いは生触媒が層１３の形で不！せタノ 化さＪｌでいる装置の状態１示し７ている。 第１０図ｄ：例２ｔば既に上に述べた二つの装置ｘが並列に接続さハている構成 を示し、−（いる。もちろん（′−れらの装置の多数を並列接続することも可能 である。 第１１図は沈降し、た用体粒子２４が概略図示されている実施形が示されている 。残りの機能態様はずでに述べた実施形に相当６、．７．。 第１２図および第１３図は反応容器の左部分全示している。この場合この部分は 液体およびガスの供給および導出に使用される。反応容器１はこの実施例では穿 孔されていないリング板３ａで分割されている。このリング板５ａは環状の保持 部３′？備えでおシ、従ってリング板の反応容器内での縦方向の位置全調節する ことが可能である。特に第１３図から良く認められるように、ガス供給導管７お よびガス導出８は閉鎖板１′内に支承されている。第１２図からこの管の長さが 良く認められる。閉鎖板１′の下方部分内には液体供給用の短いＬ−字形の管２ ６が示されており、この管は直角に湾曲した部分２６′ヲ備えている。液体供給 用の比較的長いＬ−字形の管２７も同ｔＭＫ設けられており、この管も同様に直 角に湾曲した部分２７′ヲ備えている。同じ閉鎖板１′内にはまた直角に湾曲さ れた部分２８′全備えている液体取出しのだめの短いＬ−字形の管２８も設けら れている。それ以外に同様に直角に湾曲された部分２９′？備えている液体取出 しのための長いし一字形の管２９も設けられている。最後に述べた二つの管２８ と２９は閉鎖板内に回転可能に設けられており、従ってそれらの直角に湾曲した 部分２８′と２９′は管の水平な部分の回転により上方へどかつ゛また下方へと 運動することが可能である。第１２図と第１３図ではこれらの管２８と２９はそ れらの端部が反応容器１の底部にまで達している、液体？完全に除−フにするこ とができる位置で示さＩ）、ている。第１３図から、管１８と２９が矢印３００ ｊ）向で１「ｉｌ　Ｅ　Ｌ、従ってこれらの管の端部が液体水量２′の上りにま で達し２、へれ（でより液体の吸引が行われないことが認められる。 本発明（τよる装置の詳１．い機能全以下にこの装置を（重用して実施した方法 例ケ基として説明する。 反応容器の機能を明瞭にするための例 Ｐ、ｉθ（丁Ａ、Ｍ　）　の収集からのマウス／−ンウス　ハ・１プリド、−マ 系統、！１ＲＦＩＪＤ６０３ｊ・よ、詳１．り定義できない特異性５−有するク ラスＩｇＯのモノクローナル抗体七生出し、ごｉ′１．ヲｔべての試験に使用し 、ス５壬の胎仔血清（Ｇａ１ｌｎｅｕｋｉ、ｒｃｈｅｎ在ＰＡＡ−Ｌｂｏｒ社製 ）♀他の添加物をｊＪｎ、ｔ−ることなくナベ”−Ｃの試験に使用した。 接種物の漁備：細胞系状、を先ずルクス瓶（デンマー、り在、Ｎｕｎｃ　ＡＧ製 の使捨て製品）内で四日間３７℃で育で、其後ルクス瓶 の全内容物をガラスから成る回転瓶 （標準仕様）内に移１７、新鮮な培養基と共に更に三日間３７℃でおよび一分 当たり約１回転の回転速度で培養した。 三日間の後回転成を手で充分に振り、 壁に付着している細胞全懸濁液中に入 れ、細胞数と工ｇｏ−含有量を分析した。 このようにして調製した培養液１０〇 −全本発明による装置の接種に使用し た。 本発明の装置による試験手順 （短い反応容器） 反応容器を試験を行うために約１ｍの相互間隔で多数の孔を備えた層状に重ねて 設けられた１２枚のリング板を介してまとめた。反応容器入口に対して１３ｃｒ ｎの間隔で、一つの中央の開口３′のみを備えているリング板５ａｆ使用し、反 応容器ｆ　１３　ｃｍの間隔で縦方向で分割した。約１ｌ−Ｉ７１の間隔で他の ３０枚のリング板を反応容器の第二のセグメント内に設けた。 反応容器の全長は５０副であり、直径は１０℃Ｍであり、反応容器（ｄ総じて４ ５枚のリング板３を備えている。 反応容器の材料はガラスから成る。リング板の材料としては表面を繊維様に変性 ［またポリエステルを使用した。リング板の外径は１００ｎであシ、内径は約５ ．５　ｃｍである。 このようにして形成した反応、容器を順次０．１ｎＨＣ１、水道水、Ｑ、　１　 ｎ　ＮａＯＨおよび最後に蒸留水で徹底的に清浄し、次いでオートクレーブ１で 一時間１２０℃で殺菌した（ｎ・−親電の）。 殺菌し７かつ空にした反応容器を恒温室内で３７℃で予備調温し、回転装置（二 二一ヘ−ブラウンスウイク）ｆで一分間約一回転で回転させた。同時に反応容器 に空気９５係とＣＯ２５％との殺菌した湿ったガス混合物を吹通し５た。［１２ ミクロンの排出限界を有する疎水性フィルタ（Ｆａｌ１社製）で殺菌維持を行っ た。反応容器の入口における供給導管を介して空の反応容器を＝回転瓶から得ら れた接１ｉ物１００　ｒＲｌでぜん動性ポンプにより接種した。反応容器？全操 作の間−分間約一回転で回転さ２＋！、た。接種には約１０分間を要した。この 場合第一一のセグメント内に供給された。！ｉｔ胞−接種物は毛管液体とじて１ ３枚のリング板によって充分に吸収さｉｔた。 反応容器内に接種物が存在した後、同じぜん動性のポンプで吸収ホース内のＴ− 学外を介して１５０ゴの新鮮な培養基を配量添加［７た。その後反応容器の第一 のセグメントが約２．５ｍの液体水準まで充填された。 その後反応容器を更に一分間一回転で回転させ、更に反応容器内に培養基を加え ることなく、９５チの空気、５％のＣＯ２から成るガス混合物一時間当・た、り 約ａＳＺを吹込み、３７℃で保温培養した。 ２４時間後、ガス混合物のＣＯ２−成分が容易に約３〜４％の００２と９６〜９ ７壬の空気に還元され、これによりｐＨ−値一培養基の指示色で目でみとめるこ とが可能である一一一が約ｐＨ７，０に維持される。 ガラス容器を通して目で見て調節することにより培養基の目で見ることのできな い濁りを確認することができる。培養を開始してから後約６０時間で培養のため の回転速度を一分当たり約３０回転に上昇させた。回転速度を上昇させてものの 数分で培養基の明白な濁りが、）・イブリドーマ細胞が培養基内の積層状のリン グ板の表面から浮遊し出て来ること？示した。 其の後、新鮮な培養基全反応容器の入［］に、全反応容器が第一のセグメントお よび第二のセグメント内で約２．５　ｃｍの液体水準で満たされるまで、添加し た。その後培養基のための配量ポンプを停止させた。 約０．５時間持続する充填の間反応容器の回転速度金体々に再び約１回転７′分 に戻１７、更に３７℃で保温培養した。その後反応容器内の全培養基の量は約９ ５０　ｍｌであった。空気／　ＣＯ２−混合物での通気率を任意に時間当たり約 ５６に高めた。ＣＯ２の混合？続く三日の間に約４　％　Ｃｏ２−含有率から約 １係の含有率に手で逓減Ｌ、ｐＨ−値を一定に推持し、た。 反応容器の続く充填の後約７２時間で、即ち最初の接種後約１００時間で、反応 容器に連続的に新鮮な培養基を装填し、このようにして連続的な潅流培養の導入 を開始させた。時間当たり１００−の新鮮な培養基−一０１の希釈率（Ｄ）　ｉ Ｃ相当−一一一−−を先ず四日間にわたって添加した。反応容器の流出［］から 細胞密度および工ｇＧ濃度？測定するために試料を採取した。これにより希釈率 を任意に（１５−一一一時間当たり約５００ゴの培養基の流動速度に相当−一一 一に上昇させ、更に四日間作業を続行した。 反応容器からの流出物？細胞数および工ｇＧ濃度に関して分析した。その結果を 人１に示した。 試料内の細胞数の測定は１・−マ室内での算出（トリパン青による生体象色法） で行った。 ■ｇＧ−濃度 培養上覧み内のもしくは反応容器入口からの流出物内のＩｇＧＯ濃度の決定はＥ ＬＩＳＡ−Ｔｏｃｈ＊ｉｋで行りた。微景滴定板内で抗−マウスによる標亭条件 にニリＩｇＧ−免疫面清（ガルノイキルヒエン在王’Ａ−Ａ−Ｌａｂｏｒ社製） で予備＝７−　トした。その後培養土；ｌみをＣ１のようにして準備し、た板」 −ご保温培養１７２、洗い、そし２て抗マウス丁ｇＧ−山羊血清打合藻類（ミル ウオーーーＡ′−在Ｉ）−Ｌ　Ｂ　１０　Ｃｌ’ｉ　ｅ　ｍ　Ｊ、、Ｃ＋ｌ　Ｉ 　Ｂ社ｐＷｘ）で］ｔ〇−含有ｆＡ　’ｔ＜決定した。工ｇＧ−基部と１９．で にＳ　ｌ　ｇＩｌｌａ社（ミズウリ−州セントルイス在）のマウスーエｇＧ　ｋ 使用した。 型中での培養の間の３ＲＦＵＤ６Ｃ！５　の培猪の結果 培養方法　時間　反応容器タイプ　細飽数　ＩｇＧ（時）　’（１０’Ｚ／／＋ ７り　（ｕｇ／＋ｄ）バッチ　約９６　ルクスー瓶　１．２　２６０バツチ　約 ７２　回転皿　１．４　２４０バツチ　約７２　フィルム反応容器　−−バッチ 　約７２　フィルム反応容器　−−潅流１／Ｄ　約１１０，１　フィルム反応容 器　約１１０８“　１９０”潅流１／Ｄ　約１１０，５　７４ルム反応容器　約 １０６”　８５”藁流出物中 表１の結果から、特に個々の培養時間と色々な培養方法どの比較から以下の結論 を引出すことが可能である。 １）使用した培養基のだめの使用したハイブリドーマ−系統の（細胞量および時 間当たりの）化工ｇＧ−生産率が常数であると仮定して、即ち培養方法に依存し ない値であると仮定して、フィルム反応容器内の細胞の不動化に関する富化係数 は他の方法に比して６〜１０倍の値であった。 ２）１）項においてＨ認さ九た細胞に関する不動化係数が正しくないとしたら、 このことはフィルム反応容器内においτ坏Ｇ形成の比生産率の上昇が硫認できる ことを意味１−ている。 ３）１）項或いＨ２）項に当てはまるかどうかには、原因が存在し、でいるとし ても、千２ツクローナルの抗体形成（＝　ＩｇＧ　、、、７反応容器′８積Ｘ時 間）の容積測定」−の生産性は本発明におけろフィルム反応容器と具体的な試験 にあつイ、静止の懸濁培芽に比して６〜１０上昇した。 本発明１１：よる対象が図示ｉ、　＊―実施形に限らないことはもちろんＣある 。即ち、リング板３の数はその時の実施条件に適応さ辻ることが可能である。こ のことばまた供給導管および導出導管Ｑ′ζついても言えるξとでちる。本発明 ？ζよる装詐７の駆動機構も自体公知の様式で図示した駆動機ｉイとけ％なって 形成することが可能である。 ４、体（１皿２−５０１５３Ｇ　（１２）国除調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水平に設けられた反応容器（１）がその縦軸線（１′）を中心にして回転可 能に設けられていてかつ少なくとも一つの反応室（２）を備えている様式の、細 胞、粒子或いは化学的なおよび／又は生物学的反応に対して影響を与える溶解性 の物質のような生触媒を培養および処理するための装置において、反応容器（１ ）内にその縦軸線（１′）方向に延びている平坦な部分が設けられていること、 反応液体の供給が部反応容器（１）の一方の端部において、処理し終わつた反応 生成物の導出部が反応容器（１）同じ端部或いは他方の端部に形成されているこ と、および反応容器（１）の内部にガスが装填可能であるように構成されている （第１図、第４図〜第１２図）ことを特徴とする、上記装置。 ２．縦軸線（１′）方向に延びている平坦な部分（３）がリング板（３ａ〜３ｃ ）から成る（第２図）、請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．平坦な半径方向で内方に指向されている部分（３）の少なくとも若干が穿孔 されたリング板（３ｃ）として形成されている（第２ｃ図）、請求の範囲第２項 に記載の装置。 ４．平坦な半径方向で内方に指向されている部分（３）の少なくとも若干が環状 に設けられているセグメント（３ｄ）として形成されている（第２ｄ）、請求の 範囲第２項に記載の装置。 ５．平坦な半径方向で内方に指向されている部分（３）の少なくとも若干がスク リユー様の移送条片として形成されている（第７図）、請求の範囲第１項に記載 の装置。 ６．軸線に対して延びている平坦な部分（３）が生触媒もしくは反応液体を収容 するためのその表面を形成している（第２ｂ）、請求の範囲第１項に記載の装置 。 ７．軸線に対して延びている平坦な部分（３）が例えば表面立体構造により或い は湿潤可能性を高めるための手段で表面変形されている（第２ａ，ｂ図）、請求 の範囲第６項に記載の装置。 ８．軸線に対して延びている平坦な部分（３）上に不動化を行う敷板、例えばガ ーゼ、フリースが設けられている（第８図）、請求の範囲第７項に記載の装置。 ９．反応容器（１）内においてこの反応容器（１）の縦延長部の多数の位置で（ ９，１０）で反応液体が供給可能でありおよび／又は処理し終わつた反応生成物 が縦延長部の多数の位置（１２）で導出可能であるように構成されている（第１ 図、第１２図）、請求の範囲第１項に記載の装置。 １８．平担な、半径方向で内方に延びている部分（３）間で生触媒のための反応 液体内に懸濁された担持粒子のための反応中間室（２）が設けられている（第１ １図）、請求の範囲第１項に記載の装置。 １１．請求の範囲第１項に記載の装置により生触媒を培養しかつ処理するための 方法において、反応容器（１）内に反応液体と生触媒とを装填し、反応容器を回 転させかつ反応容器の内室に反応ガスで持続的に装填することを特徴とする、上 記方法。 １２．生触媒において所望の濃度が達せられた後他の反応液体を装填しかつ処理 し終わつた反応生成物を導出する、請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．反応液体を多数の位置（９，１９）で反応容器（１）内に装填し、かつ多 数の位置で（１２）で反応容器（１）から導出、例えば吸引する、請求の範囲第 １１項に記載の方法。 １４．反応生成物を吸引するため一つ或いは多数の吸引管（２８，２９）をリン グ板（３ａ）間の一つ或いは多数の反応中間室（２）内に降下させる、請求の範 囲第１３項に記載の方法。 １５．反応容器（１）内に存在している相を十分に混合するために反応容器（１ ）の回転速度を高める、請求の範囲第１１項から第１４項までのいずれか一つに 記載の方法。 １６．生触媒を含んでいる濃密な相を密度の僅かな反応液体から分離するために 充分な遠心力を得るため反応容器（１）を急速に回転させる、請求の範囲第１１ 項から第１４項までのいずれか一つに記載の方法。 １７．多数の反応容器（１）を並列接続する、請求の範囲第１１項から第１５項 までのいずれか一つに記載の方法。