JP2625155B2 - バイオリアクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はバイオリアクタに関し、特に、バイオリアク
タの容器の内側空間及び上記容器の流体レベルの下方に
伸びるチューブの蒸気殺菌のための手段を含むバイオリ
アクタに関する。

（従来技術） バイオリアクタは、細胞や酵素のような生体物質の培
養及び成育に用いられる。それらの操作は、絶対的な汚
染からの隔離が要求される。バイオリアクタは、例えば
特殊鋼のような蒸気殺菌可能な材料で作られる。望まし
くは細菌を除去するために、容器内で約121℃の温度で
形成されるか、又は圧力によって容器内に導き入られる
蒸気によって、殺菌は普通行われる。この蒸気の作用
は、容器の内部空間内を殺菌するだけでなく、容器内に
あるチューブの内側、特に浸漬チューブをも殺菌するこ
とである。空のバイオリアクタを殺菌するのは比較的簡
単である一方、例えば食物の汁のような流体がバイオリ
アクタ内に混入していると、問題が起こる。なぜなら、
蒸気圧によって、流体は、殺菌されるべきチューブを通
って外に押し出されるからで、もしこのチューブが塞が
れると、チューブ内の空間は蒸気によって殺菌されない
からである。

バイオリアクタの蒸気殺菌のために容器内に独立の蒸
気結合を与えることが知られている。しかし、この場
合、容器にかかるコストがより高くなり、蒸気は、容器
内にある流体中に導き入れられる。普通、流体内に蒸気
を導き入れることは好ましくない。

容器の頭部の空間の壁に、蒸気を導き入れるための中
空の針によって貫かれているダイヤフラムを設けること
が、さらに知られている（これは、炎によってこの針を
予め殺菌しておく必要がある）。しかし、針が容器の内
部に刺し入れられることによる汚染は、完全に排除され
ることができない。接続されるチューブ、フィルタ及び
他の手段は、それぞれ予め殺菌されなければならない。

ドイツ連邦共和国特許公開公報第35 39 798号による
と、バイオリアクタのカバーにバルブチャンバを有する
バイオリアクタの殺菌のためのバルブが知られている。
このバイオリアクタの頭部空間の内側に突き出ているバ
ルブチャンバの一部には、開口が設けられている。バル
ブチャンバのボア内では、スライド部材が移動可能であ
る。このスライド部材の外部端は蒸気ラインに接続され
る。このスライド部材の内部端には、軸方向に間隔が開
けられた二つのシール部材が取り付けられている。スラ
イド部材が下に来るバルブ動作位置では、スライド部材
の流体路は、容器の底にまで伸びるチューブに接続され
る。スライド部材が持ち上げられる殺菌位置では、スラ
イド部材の流体路を通って供給される蒸気は、バルブチ
ャンバの自由開口を通って容器の頭部空間に流れ込む。
殺菌位置では、スライド部材の二つのシール部材の間の
部分が蒸気によって接触されず、そのため殺菌されない
ままであるというのが上記バルブの欠点である。動作位
置では、上記部分は、開口を通して容器の殺菌された部
分と連通してしまい、容器の内容物の汚染が起こる可能
性がある。

殺菌時には、容器部と動作時に連通する全てのエリア
が殺菌され、そのため、どんな汚染をも安全に防止する
バイオリアクタを提供することが本発明の目的である。

（発明の概要） 本発明によれば、上記とその他の目的は、細菌時に、
蒸気はバルブチャンバの広がったボアを通り、スライド
部材の下端部周辺を流れ、それにより殺菌されるバイオ
リアクタを提供することによって達成される。この蒸気
はまた、ボアにある長さ以上に入り込み、ボアの壁の下
部を殺菌する。そのため、動作時に、バルブチャンバの
開口及び容器の殺菌部分と連通する全ての要素は殺菌さ
れる。バルブに接続されたダクト及び蒸気ラインに接続
された付属品は同時に殺菌され、個別に殺菌されるよう
にする必要はない。

（好ましい実施例の説明） 以下の詳細な説明は、本発明の実施するのに現在最も
適した実施例に関するものである。この説明は、限定的
なものではなく、ただ単に本発明の一般的な原理を説明
するだけのためのものである。本発明の観点は、本明細
書の特許請求の範囲によって、最も良く定義付けられ
る。

本発明の好ましい実施例の詳細な説明は、添付の図面
を参照してなされる。ここに、各図において、同じ符号
は、対応する部品を示している。

第１図に示すように、バイオリアクタ10の好ましい実
施例は、特殊鋼で作られ密封状態にシールされた容器11
を有している。容器11は、ここでは、外側に取り付けら
れているが、容器の内側に取り付けられることもできる
加熱手段50を含む。容器11は、浸漬チューブ13,14が下
方に伸びている密封取付けされたカバー12によって、密
閉される。チューブ13は、ガスが下方から液体15中に導
き入れられるガスチューブである（容器11内での液体の
レベルは数字16により識別される）。チューブ14は、液
体の供給又は排出のための供給又は排出チューブであ
る。その他の接続部はカバー12に付加的に備えられる
（例えば、測定プローブのための通路と同様の圧力接続
部等）が、これらの付加接続部は、見易くするために図
示しない。撹拌器駆動装置17は、容器の下部に備えられ
た撹拌器18を駆動するために、容器11の底の下に備えら
れる。

容器11の内部では、カバー12に取り付けられ、カバー
12を通して密閉案内される蒸気殺菌バルブ20に、チュー
ブ14が接続される。カバー12の外側では、二つの付加接
続部Ｄ及びＡを備えた三方向バルブ22に接続されるダク
ト21に、バルブ20は接続される。接続部Ｄは、減圧スロ
ットル装置23を介して排出ラインに接続される一方、操
作用接続部Ａは、供給ラインあるいは排出ラインに伸び
ている。

第１図によると、チューブ13はまた、バルブ20に対応
するバルブ20aに接続されている。このバルブ20aは、フ
ィルタ24とダクト21aを介して三方向バルブ22aに接続さ
れる。三方向バルブ22aの接続部Ｄは、減圧スロットル
装置23aを介して、排出ラインに接続される一方、操作
用接続部Ａはガスラインに接続される。

普通、バイオリアクタの殺菌は、液体中に浸かるチュ
ーブ13あるいは14の一方における一つのバルブ20又は20
aのみが必要である。しかし、より良い説明のために、
第１図には２つのチューブがそれぞれのバルブに備えら
れている。実際、バルブ20a又は20にチューブ13及び14
をそれぞれ備えることは都合が良い。

以下のバルブの説明は、バルブ20について行う。バル
ブ20aの構造も同等のものである。

バルブ20は、外側からカバー12のシート部材へ取り付
けられており、カバーの通路の環状の肩部にカラー26に
よって支承されている細長く、管状のバルブチャンバ25
からなっている。カラー26の下方には、バルブチャンバ
25の管状溝に、バルブチャンバ25とカバー12との間を確
実にシールするシール部材27が備えられている。

カバー12の下方近傍で、バルブチャンバ25は横開口28
を有しており、その下には円筒状シート部材29を備えて
いる。シート部材29の下に、チューブ14の頭部31が固定
されるねじ山を有したチューブ接続部30がある。シート
部材29によって密閉されている空間がチューブ14の内部
と接続するようにシート部材29のためのシール部材32に
よってヘッド31は密閉されている。

外部からカバー12に取付けられており、バルブチャン
バの円筒体を取囲んでいるナット手段33により、バルブ
チャンバ25はカバー12に固定されている。外部のねじ山
によりナット33は、カバー通路の内部のねじ山にねじ止
めされている。これによって、ナット33はカバー12の環
状肩部に対してカラー26を押し付ける。

ほぼ円筒状のスライド部材35はバルブチャンバ25のほ
ぼ垂直で縦のボア34を縦方向に移動可能なように設置さ
れる。スライド部材35の下端近傍に第１のシール部材36
があり、その上の一定距離離れた所に第２のシール部材
37がある。環状溝38は、シール部材36と37との間に形成
される。スライド部材35の上端39の直径はシール部材3
6,37が位置する部分の直径よりも大きい。バルブチャン
バ25のボアは、厚め部分39が占めているその直径の長さ
に一致して広がっている。厚め部分39の下端には、バル
ブチャンバ25の縦溝41に届く放射状に付き出ているガイ
ドピン40がある。ガイドピン40はバルブチャンバ25に対
してねじれからスライド部材35を保護するように機能
し、またスライド部材35の軸方向の移動部分を制限す
る。

軸方向のボア42は、スライド部材35の全長に渡って延
びている。スライド部材35の上端には、チューブあるい
はその他の装置（例えば、第１図に示されているような
フィルタ24）と接続するために、ねじ山44及びシール部
材45を備えたコネクタ43が設けられる。

第２図に示されるスライド部材35の上端位置では、第
１シール部材36が、ボア34の拡大部46の中でスライド部
材35の下端に位置しており、環状溝38は、拡大部46及び
開口28を介して、容器11の頭部空間47を接続する。

第２図は、バルブ20が「殺菌」位置またはモードにあ
ることを示している。このモードにおいては、スライド
部材35は上端位置をとる。第２シール部材37は、ボア34
と共働して、スライド部材35の２つの位置のどちらにあ
っても（中間位置にあっても同様に）、スライド部材35
とバルブチャンバ25の間を確実にシールする。バルブ20
の殺菌位置においては、三方向バルブ22は、Ｄ位置に切
り替わる。加熱手段50は流体を熱して、気化させる。蒸
気は、頭部空間47から開口28を通ってスライド部材35の
流体路42へと流れる。こうして、ダクト21に接続されて
いる全ての要素は、多方向バルブ22、バルブ20及びチュ
ーブ14を含んで、蒸気によって殺菌される。さらには、
第２シール部材37の下方に位置するボア34の部分及びシ
ール部材37の下方のスライド部材35の部分は同様に殺菌
される。

第３図に示される動作位置では、スライド部材35は下
端位置に動かされる。この位置では、第１シール部材36
を含むスライド部材35の端部は、開口28の下方のシート
部材29に適度に入り込む。シート部材29の直径はボア34
の直径と等しい。この位置では、流体路42はチューブ14
の内部に接続されるが、上記通路は頭部空間47に対して
はシールされる。また、このバルブ位置では、頭部空間
47の大気からのシーリングはスライド部材35の第２シー
ル部材37によりなされる。バルブ20の動作位置では、三
方向バルブ22は、動作接続部Ａに変えられる。そこを通
して、容器の内部への流体の供給や容器の中身の排出が
可能となる。

ガスチューブ13に接続されるバルブ22aの場合は、ス
ライド部材35の頭部43には、ダクト21aに接続されるフ
ィルタ24が備えられ、このフィルタ24は、同時にスライ
ド部材35を移動するための握りとしても作用する。

ダクト21又は21aに、どちらの位置においてもスライ
ド部材が三方向バルブ22又は22aに密に接続されるよう
にするために長さ補正のための手段を設けていても良
い。

ここに開示された実施例は、あらゆる点で、例として
とらえるべきものであり、限定的ではない。本発明の観
点は、上述の説明ではなく、むしろ特許請求の範囲によ
って示されており、特許請求の範囲に記載の範囲内で、
あらゆる変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、バイオリアクタの好ましい実施例及びこれに
接続されるラインの概略図である。 第２図は、第１バルブ位置、即ち、「殺菌」モードで
の、第１図のII−II線方向のバルブの好ましい実施例の
縦断面図である。 第３図は、動作モードである第２バルブ位置を示す第２
図と同様の図である。 10……バイオリアクタ、11……容器、 20……バルブ、25……バルブチャンバ、 28……開口、29……シート部材、 34……ボア、35……スライド部材、 42……流体路、47……内部頭部空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング・カーラルト ドイツ連邦共和国 3501 ケーレ、アカ ツィーエンヴェーク １番 (72)発明者 ヴィンフリート・クールマン ドイツ連邦共和国 3508 メルズンゲ ン、シュールシュトラーセ 12番

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外側壁を有し、内側頭部空間を画成するシ
   ール可能な容器と、 上記シール可能な容器の外側壁を貫通して設けられ、内
   部にボアを有するバルブチャンバと内側頭部空間に連通
   する開口とを含み、上記ボアは第１部分と第２部分とを
   有し、上記開口はボアの第２部分にほぼ近接して設けら
   れているバルブと、 上記バルブチャンバのボア内で第１位置と第２位置との
   間を移動可能で内部にほぼ縦方向の流体路を有し、第２
   位置にあるとき上記バルブの開口を閉塞するスライド部
   材と、 上記バルブチャンバの開口にほぼ近接して配置され、上
   記スライド部材が第２位置にあるとき上記スライド部材
   と係合するように位置決めされるシート部材とからな
   り、 上記ボアの第２部分と上記スライド部材とは、その間に
   通路を画成するように相互に構成されており、上記スラ
   イド部材が第１位置にあるとき、この通路を通ってボア
   の第２部分が上記スライド部材のほぼ縦方向の流体路に
   接続することを特徴とするバイオリアクタ。
2. 【請求項２】上記スライド部材は、 第１シール部材と、 第２シール部材と、 上記第１シール部材と第２シール部材との間の環状溝と
   を、さらに備えており、 上記第１シール部材は、上記スライド部材が第１位置に
   あるとき及び上記スライド部材が第２位置にあるとき、
   バルブチャンバのボアに接しており、 上記第２シール部材は、上記スライド部材が第２位置に
   あるとき、上記シート部材に接していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のバイオリアクタ。
3. 【請求項３】上記第１位置において上記スライド部材を
   係止する手段と、上記第２位置において上記スライド部
   材を係止する手段とをさらに有する特許請求の範囲第１
   項記載のバイオリアクタ。
4. 【請求項４】上記シール可能な容器の外側に設けられ、
   凝縮接続部と動作接続部とを有する多方向バルブと、 ダクトと、 該ダクトを通じて多方向バルブとスライド部材とを接続
   する接続手段とをさらに備えた特許請求の範囲第１項記
   載のバイオリアクタ。
5. 【請求項５】フィルタをさらに備え、該フィルタは、一
   方は凝縮接続部と動作接続部との間にある上記ダクト
   に、他方は上記バルブに取り付けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載のバイオリアクタ。
6. 【請求項６】上記フィルタはアウトレットを含み、 さらに上記フィルタのアウトレットを上記スライド部材
   に接続する接続手段からなっており、それによって、上
   記フィルタは上記スライド部材を移動させるための握り
   として作用することを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載のバイオリアクタ。
7. 【請求項７】さらに取り外し可能なカバーとバルブとか
   らなっている上記容器は、上記取り外し可能なカバーに
   取り付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載のバイオリアクタ。
8. 【請求項８】殺菌処理中は、上記バルブを自動的に操作
   する自動操作手段とをさらに有することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載のバイオリアクタ。