JPH0343071A - 気相培養装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、植物組織、植物細胞等の被培養物を気相中に
て連続的に培養するための気相培養装置に関し、特に、
培養される植物組織等の成長に必要な培養液および酸素
を効率よく供給し得る気相培養装置に関する。

（従来の技術〉 植物組織、植物細胞等の被培養物は、従来、ジャーファ
ーメンタ等のタンクを用いて発酵法に準じる液体培養に
より大皿培養されていた。しかし、液体培養では、攪拌
羽根や空気により培養液を混合攪拌する必要がある。こ
のような培養液の混合攪拌は、大量のエネルギーを必要
とし、また、培養される植物組織等の被培養物が破壊さ
れたり損傷される。特に分化した植物組織系に、このよ
うな被害が生じやすい。このため、液体培養による、植
物等の大量培養は困難であった。

このため、本願発明者らは、気相中で植物組織等を連続
的に培養し得る気相培養装置（特公昭６０−３０５０９
号公報参照）を開発した。該公報に開示された気相培養
装置は、培養槽内に配設された多孔性のコンベアベルト
上に、植物組織等の被培養物を載置して移動させる間に
、該被培養物に培養液を散布して、該被培養物を培養す
る構成になっている。このように、該気相培養装置では
、液体培養における培養液の混合攪拌という作用が不要
であるため、培養される植物組織等が物理的に損傷する
おそれがきわめて少なく、しかも、混合攪拌に要するエ
ネルギーが不要であるため、経済的であるという長所を
有している。

（発明が解決しようとする課題〉 該公報に開示された気相培養装置では、被培養物に培養
液を散布するために、培養液槽内に収容された培養液を
、ポンプにより送液管を介して培養槽内に送給しており
、培養槽内のコンベアベルト上に載置された被培養物全
体に培養液を均等に供給するべく、培養液をノズル等に
より広範囲に噴霧している。このように（培養液をポン
プにより供給すると、培養液の供給量は、該ポンプの駆
動力により決定される。このため、植物組織等の被培養
物を大量に培養するべく培養槽を大きくすると、被培養
物全体に均等にかつ十分な培養液を供給するためには、
該ポンプを所定の性能を有する大型なものを用いなけれ
ばならない。

培養槽内に培養液を供給するポンプは、培養槽とは連通
状態になるために、培養を開始する前に、例えば、１　
ｋｇ　／　Ｃｍ”、１２０°Ｃの蒸気圧下で３０〜６０
分程度の加熱滅菌する必要がある。このため、該ポンプ
としては、耐熱性にすぐれており、しかも供給する培養
液内に外部から雑菌が侵入しない密封性を有した特殊な
ものが必要になる。このようなポンプは高価であるため
に経済性を損なうという問題がある。また、ポンプは、
培養に際して加熱滅菌が繰り返して行われるため、故障
しやすくまた寿命も短くなっている。従って、該ポンプ
は頻繁に修理したり交換する必要があり、培養効率が著
しく低下してしまう。ポンプの故障を避けたりポンプを
高寿命化するために、滅菌温度を低下させたり、滅菌時
間を短縮すれば、培養槽内が微生物により汚染され、植
物組織等を培養することができなくなるおそれがある。

植物組織、植物細胞等を培養する場合には、生長に必要
な酸素および栄養源は、培養液（培地）内に含まれてい
る。そして、該培養液を植物！ｆｉ織や植物細胞の表面
に接触させることにより、その表面から酸素および栄養
源が植物組織等に取り込まれる。従って、゛液相での液
体培養では、植物組織等が生長するために必要な酸素、
栄養源等を培地である培養液に溶解させておけば、該培
地内に浸漬される植物組織等には、均等に酸素および栄
養源が取り込まれる。これに対し、前述した従来の気相
培養装置では、気相中の植物組織等に培養液が散布され
る。生長に必要な酸素は気相中に含まれており、該酸素
は培養液とともに植物組織等に供給する必要がある。し
かし、培養液の流量が少なければ、培養槽内の気相中の
酸素は該培養液とともに植物組織等に十分に供給されな
い。培養液の供給量が少ない場合には、植物組織等の被
培養物は、コンベアベルトにｔ！置されて移動されてい
るため、該被培養物の表面の一部にしか培養液が供給さ
れないおそれがある。特に、コンベアベルト上に１１置
された被培養物が層状に積み重ねられている場合には、
下層の被培養物には、十分に培養液が供給されないばか
りか、気相中から酸素も十分に取り込めない。その結果
、気相培養装置では、植物組織等の生長速度が遅く、大
量培養には時間がかかるという欠点がある。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、植物組織等の被培養物に酸素および栄養源を十分
に供給し得て、高効率に植物組織等の被培養物を培養し
得る気相培養装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の気相培養装置は、植物組織、植物細胞等の被培
養物を気相中で培養する気相培養装置であって、該被培
養物が培養される気相を内部に有する培養槽と、該培養
槽内の気相中に被培養物を所定の速度で移送させるべく
該培養槽内に配設された移送手段と、該移送手段により
移送されている被培養物に、培養液を、空気圧を利用し
て供給する培養液供給手段と、を有してなり、そのこと
により上記目的が連成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明の気相培養装置は、第１図に示すように、内部に
植物組織、植物細胞等の被培養物が培養される気相を有
する培養槽１０を具備する。該培養槽１０の上面には、
該培養槽１０内に植物組織、植物細胞等の被培養物を投
入する植え込み口１５が配設されている。また、該上面
には、該培養槽１０内の圧力を調整するための排気管１
４も連結されている。

該排気管１４には、バルブ１３が介装されている。

該培養槽１０内には、植物組織、植物細胞等の被培養物
の移送手段としてのコンベアベルト２０が配設されてい
る。該コンベアベルト２０は、金網等の多孔性の材質で
構成されており、該培養槽１０内を縦断するように水平
状に配設されている。該コンベアベルト２０には、植物
組織、植物細胞等の被培養物が載置され、該被培養物が
該培養ｔ４Ｊ１０内の気相中を縦断すべく水平状に移送
される。本実施例では該コンベアベルト２０は、水平状
に一段だけ配設されているが、被培養物の生育速度、培
養槽１０の大きさ、コンベアベルト２０自体の搬送速度
等により、水平状のコンベアベルトを上下方向に複数段
にわたって配設する構成にしてもよい。

培養槽ｌＯの上部には、コンベアベル１−２０に載置さ
れた被培養物に培養液を噴霧する多数のノズル３３．３
３、・・・が配設されている。該ノズル３３は、コンベ
アベルト２０の被培養物移送域全面に培養液を噴霧し得
るように、コンベアベルト２０の移動域の上方に適当な
間隔をあけて配設されている。各ノズル３３は、後述の
培養液供給槽３１の底面に連結された送液管３２に取り
付けられており、該培養液供給槽３１内に収容された培
養液が、該送液管３２を介して各ノズル３３に供給され
る。

培養槽１０内におけるコンベアベルト２０の被培養物移
送方向終端部の下方には、被培養物をその大きさにより
分離するための分離板４０が配設されている。該分離板
４０は、ステンレス網等の多孔性材質にて構成されてい
る。該分離板４０は、コンベアベルト２０の終端部から
落下される被培養物が、該分離板４０に沿って流下する
ように、傾斜して配設されている。傾斜状態の該分離板
４０の下方側部分には、被培養物を培養槽１０外に取り
出すための取り出し部１１が、該分離板４０とは同様の
傾斜状態で連設されている。該分離板４０上に落下した
被培養物は、該分離板４０の各社の大きさよりも大きい
ものが、該分離板４０の各社を通過することなく、該分
離板４０の上面に沿って自重により落下し、取り出し部
ｌｌ内に収容される。該取り出し部ｌｌ内に収容された
被培養物は、最終培養物として培養槽１０外に取り出さ
れる。傾斜状態の該取り出し部１１は、その下方側部分
に取り出し口１１ａが設けられている。

該取り出し口１１ａは開閉可能である。該取り出し部ｌ
ｌ内には、無菌空気流入部１１ｂが配設されており、該
無菌空気流入部１１ｂから取り出し部１１内に図外のポ
ンプおよびフィルタを介して無菌空気が供給される。そ
して、該無菌空気により、取り出し部１１内にエアーカ
ーテンが形成され、該エアーカーテンにより、取り出し
口１１ａが開放された場合にも、該取り出し部１１から
培養槽１０内に外気が流入することが防止される。分芝
板４０の各社の大きさは、被培養物の最終的に要求され
る大きさ等に依存して適宜設定される。

該分離板４０の下方には、該分離板４０の各社を通過し
た最終培養物よりも小さい被培養物および余剰の培養液
を貯留する貯留槽５１が配設されている。

該貯留槽５１は、例えば、培養槽１０内におけるコンベ
アベルト２０上の被培養物に供給されて該コンベアベル
ト２０の各社から直接底面１２に流下する培養液も貯留
し得るように、培養槽ｌＯの底面１２をコンベアベルト
２０の被培養物移送方向に沿って傾斜させて、その下方
側部分を該貯留槽５１に連結されている。該貯留槽５１
の上部側面にはフィルタ５２が装着された培養液流出口
５３が形成されており、また、該貯留槽５１の底部には
培養液とともに被培養物を排出する排出口５４が形成さ
れている。

該排出口５４には、培養物循環管５５の一端部が連結さ
れており、該培養物循環管５５の他端部は、培養槽ｌＯ
内のコンベアベルト２０始端部に対向されている。該培
養物循環管５５には、循環ポンプ５６が介装されており
、３１１＋’！環ポンプ５６により、貯留槽５１内に貯
留された被培養物が培養液とともにコンベアベルト２０
の始端部上に循環される。

貯留ｉ５１の上部側面に形成された培養液流出口５３に
は、培養液回収管６１の一端部が連結されている。該培
養液回収管６１の他端部は、培養液回収槽６２の側面に
連結されており、貯留槽５１内の培養液の一部は、該培
養液回収管６１により培養液回収槽６２内に回収される
。該培養液回収管６１には、バルブ６９が介装されてお
り、培養液回収槽６２から貯留槽５１内に培養液が逆流
することを防止している。

該培養液回収１６２は、内部を加圧し得るように密閉状
態とされ得る。該培養液回収槽６２には、送気管６３の
一端が連通している。該送気管６３には、除菌フィルタ
６４およびバルブ６５が介装されており、該バルブ６５
の開閉により図外のコンプレッサーから供給される加圧
空気が除菌フィルタ６４を介して培養液回収槽６２内に
送給される。該培養液回収槽６２には、該培養液回収槽
６２内の圧力を調整するための排気管６６の一端が連結
されている。該排気管６６にはバルブ６７が介装されて
おり、該バルブ６７を開放することにより培養液回収槽
６２内の空気が排気されて内部が減圧される。また、該
培養液回収ｔｇ６２内に培養液を補填するための送液管
６８の一端も連結されている。

該培養液回収槽６２内の培養液内には、送液管７１の一
端部が浸漬されている。該送液管７１には、バルブ７２
および７３が介装されている。培養液回収槽６２の内部
が、送気管６３から送給される空気により加圧されると
、該培養液口゛収１６２内の培養液が該送液管７１を介
して培養液供給槽３１に送給される。

培養液供給槽３１の底面には培養液供給管３２の一端が
連結されており、該培養液供給管３２に、培養槽１０の
上部に位置する複数のノズル３３．３３、・・・が連結
されている。該培養液供給槽３１は、内部が加圧される
ように密閉され得る。該培養液供給槽３１には、その内
部を加圧するための送気管３４の一端が連結されている
。該送気管３４には、除菌フィルタ３５およびバルブ３
６が介装されており、該送気管３４には、バルブ３６が
開放されることにより、図外のコンプレッサーから送給
される加圧空気が、除菌フィルタ３５により除菌されて
該培養液供給槽３１内に送給される。これにより、該培
養液供給槽３１内が加圧される。そして、該培養液供給
槽３１内が加圧されることにより、該培養液供給槽３１
内の培養液が培養液供給管３２内へ送給され、各ノズル
３３から培養液が培養槽１０内に噴霧される。

培養液供給槽３１には、該培養液供給槽３１内の圧力を
調整するための排気管３７の一端が連結されている。該
排気管３７には、バルブ３Ｂが介装されており、該バル
ブ３８を開放することにより、該培養液供給８ｇ３１内
が減圧される。さらに、該培養液供給槽３１には、該培
養液供給８ｇ３１内に適宜培養液を補填するための培養
液送液管３９の一端が連結されている。

上記培養ＦＩＯは、その内部にて、植物組織、植物細胞
等の被培養物を無菌的に分化増殖させるものであるから
、通常のジャーファーメンタに配設される加熱滅菌手段
、温度制御手段、培養液分析手段、モニタリング手段等
が、必要に応じて配設され゛る。

このような構成の本発明の気相培養装置による植物組織
等の培養は次のように行われる。

植物組織等の培養に先立ち、培養槽１０内、培養液供給
槽３１および培養液回収１６２内の培養液を、加熱滅菌
しておく。滅菌後、培養液を所定の温度にまで冷却した
後に、コンベアベルト２０を始動すせるとともに、培養
物循環管５５に介装されたポンプ５６も始動させる。こ
のような状態で、例えば植物カルスのような培養すべき
植物組織等の被培養物をシード組織として、培養槽１０
の植え込み口１５からコンベアベルト２０上に接種する
。コンベアベル）２０上に接種された被培養物はコンベ
アベルト２０により、培養槽１０内を所定の速度で水平
状に移動される。

このとき、培養液供給槽３１内には、図外のコンプレッ
サから送給される加圧空気が送気管３４のバルブ３６お
よび除菌フィルタ３５を通って供給され、該培養液供給
ｔｇ３１内が加圧される。なお、バルブ６９は開とし、
バルブ７２および７３は閑とする。これにより、該培養
液供給槽３１の底面に連結された培養液供給管３２内へ
、該培養液供給槽３１内の培養液が順次加圧状態で送給
され、該培養液供給管３２に連結された各ノズル３３に
培養液が供給される。該培養液は、各ノズル３３から、
コンベアベルト２０上の被培養物に噴霧される。各ノズ
ル３３から噴霧される培養ｌ戊は、培養槽１０内の気相
中の酸素を効率的に巻き込んで、コンベアベルト２０上
の被培養物に供給される。

コンベアベルト２０上の被培養物は、各ノズル３３から
噴霧された培養液を吸収しつつ、培養槽ｌＯ内の気相中
を所定の速度で移動され、この移動の間に被培養物が生
長する。各ノズル３３から噴霧されてコンベアベルト２
０の下方へ落下する余剰の培養液は、培養槽１０の底面
１２に沿って流下し、貯留槽５１内に流れ込む。

コンベアベル）２０上で生長した組織培養物は、余剰の
培養液とともに、コンベアベルト２０の終端部から分離
板４０上に落下する。該分離板４０上に落下した所定の
大きさに生長した組織培養物は、分離板４０の各社を通
過することなく、該分離板４０に沿って流下し、取り出
し部１１内に収容される。取り出し部ｌｌ内に収容され
たＭｉ織培養物は、最終培養物として、適宜、取り出さ
れる。組織培養物を取り出す場合には、無菌空気流入部
１１ｂから無菌空気が送給されて該取り出し部１１内に
エアーカーテンが形成されるため、培養槽１０内に外気
が流入するおそれがない。

これに対して、所定の大きさに生長していない組織培養
物は、分離板４０の各社を培養液とともに通過して、貯
留槽５１内に収容される。該貯留１１Ｉ！＃５１内に収
容された組織培養物と培養液の一部は、その底部の排出
口５４から培養物循環管５５内に流入し、ポンプ５６に
より、培養槽１０内のコンヘアヘルド２０のり始端部上
に循環される。そして、該コンベアベル）２Ｑ上で再度
生長される。

貯留槽５１内の培養液の一部は、該貯留槽５１の側面に
配設された培養ｌ夜流出口５３から培養液回収管６１内
に、フィルタ５２により濾過されて送給される。

該培養液回収管６１に介装されたバルブ６９は、培養液
回収槽６２から貯留槽５１へ培養液が逆流することを防
止する。該培養液回収管６１内に送給された培養液は、
培養液回収槽６２内に貯留される。そして、培養液供給
槽３１内の培養液が減少したら、バルブ６９を閉じると
ともに、バルブ６５．７２および７３を開く。これによ
り、該培養液回収槽６２内に貯留された培養液は、適宜
、送気管６３から送給される加圧空気にて該培養液回収
槽６２内が加圧されることにより、送液管７１を介して
培養液供給槽３１内へ送給される。

このようにして、培養槽１０内の気相中にて植物組織等
の被培養物が、培養液供給槽３１から送給される培養液
に接触して生長され、所定の大きさに生長されると、該
培養槽１０から取り出される。

本発明の気相培養装置では、培養槽１０内の被培養物に
必要な培養液は、培養液供給槽３１から空気圧を利用し
て供給されている。培養液供給槽３工から培養液供給槽
る場合には、該培養液供給槽３１内の圧力を高くするほ
ど、各ノズル３３からの培養液の噴石効率は向上する。

しかし、培養槽１ｏ内は、通常、２　ｋｇ　／　ｃｍ　
２以下の加圧状態になっているため、培養液を供給する
際の培養液供給ｔ０３１内の圧力は、培養１９１０内の
圧力よりも低い２　ｋｇ　／　ｃｍ　２以下とされる。

培養液供給槽３１には、培養液回収槽６２内に回収され
た培養液が空気圧により供給されるため、該培養液供給
槽３１内の圧力は、培養液回収槽６２内の圧力よりも低
く設定される。この場合には、培養液回収槽６２内の圧
力が高いはど、培養液を効率的に培養液供給槽３１に送
給することができ、培養液の供給時間が短縮される。培
養液回収槽６２から培養液供給槽３１へ培養液を供給す
る送液管７１は、通常、蒸気により滅菌されるため、該
送液管７１には一対のバルブ７２および７３を配設する
ことが好ましい。

培養液供給槽３１から各ノズル３３に供給される培養液
は、空気圧により高流量とされるため、各ノズル３３か
らはＤＡＴ５状態で確実に散布される。このため、各ノ
ズル３３から噴霧される培養液は、培養槽ＩＯ内の気相
中の酸素を効率的に巻き込み、被培養物表面に核酸票と
ともに効率的に供給され、被培養物には栄養源が酸素と
ともに十分に供給される。

〈発明の効果） 本発明の気相培養装置は、このように、培養糟内の気相
中を移動される植物組織等の被培養物に、培養液を、ポ
ンプを用いることなく、空気圧によす供給するようにし
ているため、被培養物には高流量の培養液が確実に散布
される。その結果、被培養物には気相中の酸素が巻き込
まれた培養液が確実に供給され、該被培養物は高効率で
培養される。ポンプを用いる必要がないために、経済的
でもある。

４、・　の。車な脱Ｂ 第１図は本発明の気相培養装置の一例を示す断面図であ
る。

ｌＯ・・・培養槽、１１・・・取り出し部、２０・・・
コンベアベルト、３１・・・培養液供給槽、３２・・・
送液管、３３・・・ノズル、３４・・・送気管、４０・
・・分離板、５１・・・貯留槽、５５・・・培養物還流
管、６１・・・培養液回収管、６２・・・培養液回収槽
、６３・・・送気管、７１・・・送１夜管。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、植物組織、植物細胞等の被培養物を気相中で培養す
   る気相培養装置であって、 該被培養物が培養される気相を内部に有する培養槽と、 該培養槽内の気相中に被培養物を所定の速度で移送させ
   るべく該培養槽内に配設された移送手段と、 該移送手段により移送されている被培養物に、培養液を
   、空気圧を利用して供給する培養液供給手段と、 を有する気相培養装置。