JPH0441593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、細胞培養槽に関するものである。

（従来の技術） 細胞培養は、一般的にタンク培養が行われてお
り、付着担体を必要とする接着性細胞の場合にあ
つては、ローラビン、マルチプレート、マイクロ
キヤリア等の方法が利用されている。

そして、これらの方法の中でも、マイクロキヤ
リアを培養液中に浮遊させて細胞培養するマイク
ロキヤリア方式は、代表的な大量培養の方法であ
る。

しかしながら、通常のマイクロキヤリア方式に
おいて行われているような上面通気による酸素供
給には、その供給量などに限界があり、高細胞濃
度の培養を維持することができないという欠点が
ある。

そこで、この欠点を解決する手段として、本発
明者は、細胞培養槽の一部に培養液は透過するが
細胞付着担体は透過しないフイルターによつて隔
離される領域を設けると共に、該領域内に酸素及
びまたは空気を供給する導管を配設して培養液中
に酸素を供給する細胞培養槽を提案し、昭和62年
12月28日に特願昭62−336366号として出願した。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような提案によれば、フイルターで隔離
された領域内において、培養液に酸素や空気を供
給することにより、この領域の外に浮遊する細胞
に対して撹乱による剪断力のダメージを与えるこ
とがなく、この領域内において充分に酸素を得た
培養液が、フイルターの側面全体から外側の培養
液中に透過していくので、高細胞濃度の培養が容
易にでき、培養を長期間に渡つて連続して行なう
ことが可能であるという効果を奏するに到つた。

しかしながら、培養液を撹拌する撹拌羽根があ
るので、これによつて細胞に剪断力によるダメー
ジを与えるようになつている。

したがつて、本発明の技術的課題は、細胞に全
くダメージを与えることなく、培養液中に細胞が
消費する酸素を大量に供給できるところの高密度
細胞培養に用いられる細胞培養槽をうることを目
的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような目的を達成するため、次
のような手段を講じた。

すなわち、培養液が流通する開口を上下に設け
た仕切筒を培養槽に立設し、かつ該仕切筒の下部
開口から培養液を仕切筒外の培養槽に送り込み、
仕切筒の上部開口を通して培養液を仕切筒外の培
養槽から仕切筒内に送り込む液流を生ぜしめる撹
拌装置を仕切筒内に設けて、細胞付着担体の浮遊
域と培養液から細胞付着担体を分離する分離域と
を、仕切筒外の培養槽に生成するように構成する
と共に仕切筒には酸素及びまたは酸素を含む気体
の供給管を開口したことを特徴とする細胞培養槽
である。

そして、必要に応じた仕切筒上部の開口及び仕
切筒と培養槽との間に、培養液は通過するが細胞
付着担体は透過しないフイルターを設け、そのフ
イルターの目詰まり防止のための振動装置や回転
装置を設け、また、仕切筒と撹拌装置とを連結し
て、仕切筒を撹拌装置と共に回転させて液流に回
転流をも生成するようにした。

（作用） 本発明によれば、仕切筒で隔離された領域内に
おいて、培養液に酸素や酸素を含む気体を供給
し、この酸素や酸素を含む気体の供給された培養
液は撹拌装置によつて下向流を生じ、培養液は、
仕切筒の下部開口より、仕切筒と培養槽内壁とで
形成される領域に押し出されて上昇する。

この上昇中に、細胞付着担体と培養液とは分離
され、培養液のみが仕切筒上部開口より仕切筒内
に流入する。

実施例 以下、本発明を図面に示す実施例について説明
する。

１は培養槽であつて、この槽１内に上下に開口
２，３のある仕切筒４が立設されている。

図示の開口２，３のうち、開口２には、培養液
は透過するが、細胞付着担体は透過しないフイル
ター９があり、開口３は格子状をなして、培養液
のみが流通できるようになつている。

開口２のフイルターは、目の荒いフイルターを
用いる。フイルターの材質は、気体を吸着しない
もの、例えばガラス、焼結金属、セラミツクス、
紙、プラスチツク、ステンレスメツシユ等であ
る。

仕切筒４内に螺旋羽根５のある撹拌装置６が回
転して培養液の液流が生ずるようになつている。

培養液は、液面８の高さまで培養槽１中に充填
されているが、仕切筒４と培養槽の内壁との間は
細胞付着担体１が浮遊する浮遊域Ａと、培養液か
ら細胞付着担体を分離する分離域Ａとが生成する
高さまで培養液が充填されることが必要である。

仕切筒４には酸素もしくは酸素を含む気体を供
給する酸素供給管１０があり、先端のノズル１２
から酸素もしくは酸素を含む気体が培養液に供給
される。

培養槽の液面８上部は、気体槽部１５を形成し
ており、培養槽１上部には、培養液を潅流するた
めの液入口管１１と、液出口管１３があるが、液
流出管１３の先端は、仕切筒４内の螺旋羽根５の
上部に開口している。

このように、液流出管１３が開口している場合
は、先端にフイルターを設けなくてもよいが、仕
切筒４以外のところに液流出管１３が開口してい
るときには、フイルターが必要である。

また、図示の液入口管１１の先端にはフイルタ
ーはない。そして、潅流管としての液入口管と液
出口管とは、１本としてもよい。

その他１４は、気体排出管で、酸素の供給によ
つて生じた液面８と、培養槽天面との間の気体域
(C)から、細胞が代謝したガスを、その気体排出管
を介して排出できる。

排気管には、汚染細菌の混入を防止するための
除菌フイルターが設けられている。

本発明は、以上のように構成されいることによ
り、培養液に対し、酸素供給管１０のノズル１２
から酸素が供給されて、培養液中に酸素が溶け込
み、培養液に溶けなかつた気体は、培養液面状の
気体域(C)から、細胞が代謝したガスと共に排気管
１４を通じて排出される。

そして、充分に酸素が溶け込んだ培養液は、撹
拌装置６によつて下向流を生じ、仕切筒１の下部
開口３より仕切筒４と培養槽内壁とで形成される
領域(A)に押出されて上昇する。

この培養液の上昇によつて、細胞付着担体７は
浮遊しつつ上昇するが、一定位置まで上昇する
と、細胞付着担体７の沈降速度が液上昇速度を凌
ぎ、これをよつて細胞付着担体７と培養液は動力
学的に分離され、培養液のみが仕切筒１の上部開
口２より仕切筒１内へ流入する。

しかして、培養液に酸素あるいは酸素を含む気
体を供給するに当たつて、仕切筒４内であつて、
撹拌装置の羽根５の上部においてノズル１２が位
置しているので、細胞付着担体７のない培養液中
に酸素が供給されることとなり、したがつて、酸
素を供給する際に生じる撹拌流による剪断力のダ
メージを細胞に与えることがない。

また、潅流のための液出口管１３は、仕切筒４
内に開口しているので、細胞付着担体７がフイル
ターを設けなくとも流出しない。

何れにしても、液出口管先端にフイルターを設
けない場合は、細胞付着担体７の目詰まりを気に
せずに培養液の潅流を行なうことができる。

以上の如く、内部に仕切筒を設けた培養槽にお
いては、、細胞付着担体７が自然に浮遊する浮遊
域と分離域とに分けられることが最良であるが、
仕切筒上部開口２周囲に、培養液は通過するが、
細胞付着担体７を透過しないフイルター筒を設け
る方法、及び、仕切筒４と培養槽１内壁で形成さ
れる細胞付着担体浮遊域(A)上方に円板状の同様な
フイルターを設けて、培養液と細胞付着担体７を
装置的に分離してもよい。

以上のような時は、フイルター細胞付着担体が
付着する可能性が高くなるが、この付着力は弱い
ものであつて、フイルターを回転させたり振動さ
せたりすることによつて容易に剥離できる。

その他、撹拌装置と仕切筒とを連結し、撹拌装
置と共に仕切板が回転するようにすると、仕切筒
回りの培養液は上昇流のに回転流を生じ、効果的
な撹拌も行える。

第３図は、フイルターを回転する細胞培養槽の
断面図で、培養槽１の上部にモーター１５を装着
し、駆動軸１６の下端のピニオンギヤ１７とフイ
ルター９の外周に配設したリングギヤ１８とを噛
合せしめることにより、モーター１５の駆動でフ
イルター９は回転する。

フイルター９を回転させる手段としては、撹拌
羽根５を回転させているモーターを駆動力を利用
する方法なども考えられる。

第４図は、フイルター９を振動する細胞培養槽
の断面図で、培養槽１の上部に機械的もしくは電
気的手段による振動発信装置１９を装着し、その
作動杆２０の下端をフイルターに当接せしめるこ
とにより、振動発信装置１９でフイルター９を振
動させることができる。

第５図は、仕切筒と培養槽との間に円板状フイ
ルターを設けた断面図で、２１はその円板状フイ
ルターである。

（発明の効果） 本発明によれば、培養槽の仕切筒内は、培養液
のみで細胞付着担体はないので、酸素あるいは酸
素を含む気体の供給を行つても、また仕切筒内に
撹拌羽根があつても細胞にダメージを与えること
がなく、細胞が消費する酸素を酸素供給管から大
量に供給することができるので、高密度細胞培養
が容易にできるようになり、潅流管を用いること
により、培養を長時間にわたつて連続的に行うこ
とが可能である。

また、培養液の下降、上昇の移動流は、機械的
撹拌による細胞への剪断力を与えることなく液流
のみで撹拌しており、効果的な撹拌を行なうこと
ができる。

また、最も単純な構造で運転可能であり、フイ
ルターの取付け等によつて液流を早め、培養速度
を最大限に引き出すことも可能であり、仕切筒内
の培養液撹拌装置を自由に制御できるので、幅広
い培養条件に対応できる。しかも目詰まり防止手
段を講ずることにより、長時間培養できる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明にかかる細胞培養槽の断面
図と斜面図、第３図はフイルターを回転する細胞
培養槽との断面図、第４図はフイルターを振動す
る細胞培養槽の断面図、第５図は仕切筒と培養槽
の間に円板状フイルターを設けた断面図 １……培養槽、２，３……開口、４……仕切
筒、５……螺旋羽根、６……撹拌装置、７……細
胞付着担体、８……液面、９……フイルター、１
０……酸素供給管、１１……液入口管、１２……
ノズル、１３……液出口管、１４……気体排出
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 培養液が流通する開口を上下に設けた仕切筒
   を培養槽に立設し、かつ該仕切筒の下部開口から
   培養液を仕切筒外の培養槽に送り込み、仕切筒の
   上部開口を通して培養液を仕切筒外の培養槽から
   仕切筒内に送り込む液流を生ぜしめる攪拌装置を
   仕切筒内に設けて、細胞付着担体の浮遊域の培養
   液から細胞付着担体を分離する分離域とを、仕切
   筒外の培養槽に生成するように構成すると共に仕
   切筒には酸素及びまたは酵素を含む気体の供給管
   を開口したことを特徴とする細胞培養槽。 ２ 仕切筒上部開口に、培養液は通過するが細胞
   付着担体は通過しないフイルターを設けた請求項
   １の細胞培養槽。 ３ 仕切筒上部開口に設けたフイルターは、回転
   するものである請求項１、２の細胞培養槽。 ４ 仕切筒上部開口に設けたフイルター筒は、振
   動発生装置によつて振動させるものである請求項
   １、２、３の細胞培養槽。 ５ 仕切筒と培養槽内壁との間に、培養液は通過
   するが細胞付着担体は透過しない円板状フイルタ
   ーを設けた請求項１の細胞培養槽。 ６ 仕切筒と培養槽内壁との間に設けた円板状フ
   イルターは、回転するものからなる請求項１、５
   の細胞培養槽。 ７ 仕切筒と培養槽内壁との間に設けた円板状フ
   イルターは、振動発生装置によつて振動するもの
   である請求項１、５の細胞培養槽。 ８ 仕切筒内に培養液の潅流管を設けた請求項１
   から７までの何れかに記載の細胞培養槽。 ９ 攪拌装置がらせん羽根からなる請求項１から
   ８までの何れかに記載の細胞培養槽。 １０ 仕切筒と攪拌装置とを連結して攪拌装置と
   共に、仕切筒が回転するものからなる請求項１、
   ８、９の何れかに記載の細胞培養槽。