JPH05304943A - 生物培養装置 - Google Patents

生物培養装置

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JPH05304943A
JPH05304943A JP4110987A JP11098792A JPH05304943A JP H05304943 A JPH05304943 A JP H05304943A JP 4110987 A JP4110987 A JP 4110987A JP 11098792 A JP11098792 A JP 11098792A JP H05304943 A JPH05304943 A JP H05304943A
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JP
Japan
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gas
culture
culture solution
permeable membrane
stirring blade
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4110987A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Yokoi
春比古 横井
Yoichiro Sakamoto
庸一郎 坂本
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05304943A publication Critical patent/JPH05304943A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/04Stirrer or mobile mixing elements with introduction of gas through the stirrer or mixing element
    • 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/24Gas permeable parts

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動物細胞や植物細胞等の物理的ダメージを受
けやすい生物に対して、培養液をマイルドに攪拌すると
ともに、ダメージを与えることなく培養槽内にガスを効
率よく供給することのできる生物培養装置を提供する。 【構成】 生物培養装置に取り付けられた攪拌翼2の大
きさは、培養生物にダメージを与えずに培養液10の水
面下の実質的な大部分を攪拌することのできる程度の大
面積となっている。この攪拌翼2には、培養に必要なガ
スを供給するためのガス透過膜1が固定して取り付けら
れていてもよく、又はこの攪拌翼2の表面の主たる部分
がガス透過膜1で構成されていてもよい。ガス透過膜1
の表面からガスは培養液10に溶解し、この表面は培養
液10によって常に洗い流されているので、培養生物に
ダメージを与えずに効率よくガスの供給が行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動物細胞や植物細胞等
のように、攪拌等の物理的な力によってダメージを受け
易い生物の培養装置に関わるもので、特に、このような
生物を培養する際に、生物の培養に必要な酸素や二酸化
炭素等のガスを培養槽内に効率よく供給すると同時に、
培養液を均一にしかも培養生物に攪拌によるダメージを
与えることなく混合・攪拌が行えることができる生物の
培養装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動物細胞や植物細胞等は、有用物質の生
産等に広く利用されている。これらの動物細胞や植物細
胞等の生物の培養装置の一つとして、ガスを培養槽内に
通気して攪拌翼で培養液を攪拌・混合する形式の通気攪
拌型の培養槽を持った培養装置が利用されている。この
通気攪拌型の培養槽によって、生物の培養に必要な酸素
や二酸化炭素等のガスを積極的に培養液に供給し、培養
液を均一に混合することによって、効率良く培養しよう
とするものである。
【0003】いわゆる通気攪拌型の培養槽は、一般の微
生物のように攪拌等の物理的な力によってダメージを受
けにくい生物の培養には広く利用されているが、ダメー
ジを受け易い動物細胞や植物細胞の培養にそのまま適用
すると、培養槽に供給されるガスの気泡自体や攪拌翼に
よる剪断力によってこれらの細胞のダメージを引き起こ
してしまい培養することができない。
【0004】そこで、このようなダメージを受け易い生
物の培養には、次のようないくつかの改良がなされてい
る。例えば、供給するガスを気泡の形で直接培養液に供
給するのではなく、ガス透過膜を培養槽内に設置してガ
スを培養液に溶解させて供給する方式がとられている。
この方式の具体例には、チューブ状のガス透過膜を螺旋
状に編んで培養槽内壁に固定・設置したもの、あるい
は、培養槽内底面に平面状のガス透過膜を固定して設置
したものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のガス透過膜を有する培養槽では、ガス透過膜が培養槽
内に固定されて配置されているので、ガス透過膜表面か
ら培養液への効率よいガス溶解能を維持するためには、
ガス透過膜表面を培養液で洗い流して培養液を流動させ
る必要がある。このガス透過膜表面の培養液の流動には
攪拌翼による比較的強い攪拌が必要とされるが、攪拌が
強いと細胞へのダメージを引き起こしてしまい、また、
攪拌が弱いとガス透過膜表面を培養液で十分に洗い流す
ことができず、ガスの供給が十分に行えないという問題
点がある。
【0006】一方、細胞へのダメージを小さくするため
の技術として、攪拌翼の改良がある。このような目的の
ために使用される攪拌翼は、例えば、従来の攪拌型培養
槽における高い回転数で回転させるための平羽タービン
翼のような形状の攪拌翼とは違って、低回転数で攪拌し
て培養液をマイルドに混合するための表面積の大きい攪
拌翼である。
【0007】この表面積の大きい攪拌翼を上記のガス透
過膜が固定された培養槽に配置することが考えられる
が、表面積を大きく改良した攪拌翼での細胞へのダメー
ジを与えない程度の攪拌程度は、培養槽内の液流速が小
さいため、培養槽内に固定されたガス透過膜表面を洗い
流す程度の流速とすることができず、ガス透過膜表面か
らのガス透過能の維持が困難になるという問題点があ
る。
【0008】本発明は以上のような諸問題に鑑みてなさ
れたもので、動物細胞や植物細胞等の物理的ダメージを
受け易い生物の培養において、培養液をマイルドに攪拌
するとともに生物にダメージを与えることなく、培養槽
内にガスを効率よく供給することのでき、さらに動物細
胞や植物細胞等の大量培養、並びにそれらの細胞から有
用物質の効率的生産を実現することができる生物の培養
装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために本発明は、培養生物にダメージを与えずに培養
液の水面下の実質的な大部分を攪拌することのできる大
きさの攪拌翼であって、ガス透過膜が固定されて取り付
けられた攪拌翼を備えた培養槽を有することを特徴とす
る生物培養装置とするものである。
【0010】また本発明は、培養生物にダメージを与え
ずに培養液の水面下の実質的な大部分を攪拌することの
できる大きさの攪拌翼であって、大部分がガス透過膜の
材質で構成される攪拌翼を備えた培養槽を有することを
特徴とする生物培養装置とするものである。
【0011】
【作用】本発明による動物細胞や植物細胞等の培養装置
においては、攪拌翼に取り付けられたガス溶解膜から培
養液中に、所望のガスの気泡を発生することなく、直接
溶解させることができる。さらにガス溶解膜は、表面積
の大きい攪拌翼上に固定して設置されているか、又は攪
拌翼の表面の大部分がガス溶解膜で形成されているの
で、攪拌翼が細胞にダメージを与えないような低回転数
のマイルドな条件下で回転しても、培養液が充分に均一
に混合されると同時に、ガス溶解膜表面が常に培養液に
よって洗い流されるのに十分な流速が得られ、結果的に
膜の目詰まりや、ガスの溶解性能の低下をきたすことな
く動物細胞や植物細胞等を効率よく培養できる。
【0012】
【実施例1】本実施例1を図1及び図2に基づいて説明
する。図1は、チューブ状のガス透過膜が取り付けられ
ている攪拌翼が培養槽の内部に設置されている生物培養
装置の全体図を示し、図2は、図1のA−A’断面図で
ある。
【0013】図1及び図2において、3は培養槽であ
り、所定容量を有する反応器としての機能をもつ。培養
槽3内には培養液10が収容される。2は培養槽3内の
培養液10を攪拌するための攪拌翼であり、培養生物に
ダメージを与えずに培養液10の水面下の実質的な大部
分を攪拌できるように大面積となっている。。この攪拌
翼2は、培養槽3の外部に設けた攪拌モータ5により駆
動されるシャフト12を通じて回転する。この攪拌翼2
は、従来の攪拌翼に比べて表面積が大きいため低回転数
の攪拌で培養液10を均一に混合することができ、従っ
て、培養する生物に対して物理的なダメージの極めて少
ないマイルドな攪拌が実現できる。
【0014】1はチューブ状のガス透過膜であり、攪拌
翼2の全体を均一に巡るように、攪拌翼2に配置し固定
されている。ガス供給管6には培養槽3の外部から、培
養に必要な空気、酸素、二酸化炭素等のガスが無菌フィ
ルタ13により無菌のガスとして供給され、培養液10
中に透過して溶解する。ガス透過膜1は、シリコンやテ
フロンあるいは他の材質等でできており、さらに所望の
ガスだけを選択的に透過する材質の膜などを使用するこ
ともできる。尚、ガス透過膜1の材質、膜の穴径、膜の
厚さ、膜の形状等は、溶解させるガスの種類によって最
適なものを採用する。
【0015】培養槽3の上部には、ガスの溶解後の残り
の排ガスを排出するためのガス排出管7が設けられてい
る。排ガスは、ガス透過膜1の培養槽3内に設けられた
排出端に取り付けられたフィルタ14からでて、培養槽
3の上部気相を通って、無菌フィルタ13を抜けてガス
排出管7から系外に排出される。さらにこの培養槽3の
上部には、生物を培養するために必要な培地を投入する
ための培地投入管8が設けられている。一方、培養槽3
の下部には使用した培地を排出するための培養液排出管
9が設けられている。
【0016】本実施例1の培養装置を用いた培養を説明
する。培養槽3内の攪拌翼2が回転すると、培養液10
が攪拌されると同時に、ガス透過膜1の表面に対して培
養液10が相対的に流れる状態となるので、ガス透過膜
1の表面は培養液10によって常に洗浄される。このた
めに、ガス透過膜1の目詰まり等が起こりにくく、高い
ガスの溶解効率が維持される。
【0017】図1及び図2には、攪拌翼2が平板状で示
されているが、上記の形状に限られず、例えば、複数枚
の平板を組み合わせても良く、又螺旋形のスクリュー羽
根としてもよく、培養する生物に合わせて種々の形式の
攪拌翼が適用できる。また、図1及び図2に示されてい
るように攪拌効果を増すために、適宜に攪拌翼2に中空
部を空けたり、培養槽3の内壁にバッフル板4を設けて
もよい。
【0018】また、図1及び図2にはガス透過膜1をチ
ューブ状にしたものを攪拌翼2に固定した例を示した
が、このような形状の膜をこのような方式で固定するこ
とに限ったものではなく、本発明の趣旨に基づき他の形
状の膜や、固定方式を適用することは可能である。さら
に、ガス透過膜1の中のガス流れ方向11は、図1に示
した方向に限らない。図1及び図2には特に図示してい
ないが、培養温度を一定に保つためには、培養槽3の周
囲に恒温に保たれた加熱媒体等を循環させたジャケット
を設けることができる。
【0019】
【実施例2】本実施例2を図3及び図4に基づいて説明
する。図3は、平板状のガス透過膜の材質で構成された
攪拌翼が培養槽の内部に設置されている生物培養装置の
全体図を示し、図4は、図3のA−A’断面図である。
本実施例2は、攪拌翼の構成が実施例1と異なり、そ
の他の構成は実施例1と同じである。実施例1と同じ構
成部分については、図1及び図2に示されている番号と
同一の番号が付されており、同じ機能を有する。
【0020】22は培養槽3内の培養液10を攪拌する
と同時に培養に必要なガスを培養液10中に溶解させる
作用を有する攪拌翼であり、培養生物にダメージを与え
ずに培養液10の水面下の実質的な大部分を攪拌できる
ように大面積となっている。この攪拌翼22は、表面の
主たる部分がシリコンやテフロン等の材質のガス透過膜
21で形成されており、攪拌の際の強度に耐えられるよ
うに、淵枠、補強枠等の枠材によって補強されている。
その枠材は金属等の剛性の材料で形成されている。ま
た、ガス透過膜21は、内部がガス通路となっており、
培養装置の外部から無菌フィルタ13及びガス供給管6
によって培養に必要なガスが導入されており、ガスの流
れ方向は例えば図3で示す矢印11となり、ガス透過膜
21の表面から培養液10中にガスを溶解させて供給し
ている。
【0021】なお、ガス透過膜21は所望のガスだけを
選択的に透過する材質の膜を使用することもできる。
尚、ガス透過膜21の材質、膜の穴径、膜の厚さ、膜の
形状等は、溶解させるガスの種類によって最適なものを
採用する。図3及び図4には、攪拌翼22が平板状で示
されているが、上記の形状に限られず、例えば、複数枚
の平板を組み合わせても良く、又螺旋形のスクリュー羽
根としてもよく、培養する生物に合わせて種々の形式の
攪拌翼が適用できる。また、実施例1と同様に攪拌効果
を増すために、図3及び図4に示されているように、適
宜、攪拌翼22に中空部を空けたり、培養槽3の内壁に
バッフル板4を設けてもよい。
【0022】この攪拌翼22は、実施例1と同様に培養
槽3の外部に設けた攪拌モータ5により駆動されるシャ
フト12を通じて回転する。この攪拌翼22は、従来の
攪拌翼に比べて表面積が大きいため低回転数の攪拌で培
養液10を均一に混合することができ、従って、培養す
る生物に対して物理的なダメージの極めて少ないマイル
ドな攪拌が実現できる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガス溶解
膜は、表面積の大きい攪拌翼上に固定されて設置されて
いるか、又は攪拌翼の表面の大部分がガス溶解膜で形成
されているので、攪拌翼が細胞にダメージを与えないよ
うな低回転数のマイルドな条件下で回転しても、培養液
が充分に均一に混合されると同時に、ガス溶解膜表面が
常に培養液によって洗い流されるのに十分な流速が得ら
れ、結果的に膜の目詰まりや、ガスの溶解性能の低下を
きたすことなく動物細胞や植物細胞等を効率よく培養で
きる。したがって、動物細胞や植物細胞等の攪拌による
ダメージを受けやすい生物を効率よく大量に培養でき、
さらにこれらの生物を培養することにより、有用物質の
効率的な生産が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のチューブ状のガス透過膜が取り付け
られている攪拌翼が培養槽の内部に設置されている生物
培養装置の全体図である。
【図2】図1のA−A’断面図である。
【図3】実施例2の平板状のガス透過膜の材質で構成さ
れた攪拌翼が培養槽の内部に設置されている生物培養装
置の全体図を示す。
【図4】図3のA−A’断面図である。
【符号の説明】
1,21 ガス透過膜 2,22 攪拌翼 3 培養槽 4 バッフル板 5 攪拌モータ 6 ガス供給管 7 ガス排出管 8 培地投入管 9 培養液排出管 10 培養液 11 ガス流れ方向 12 シャフト 13 無菌フィルタ 14 フィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 培養生物にダメージを与えずに培養液の
    水面下の実質的な大部分を攪拌することのできる大きさ
    の攪拌翼であって、ガス透過膜が固定されて取り付けら
    れた攪拌翼を備えた培養槽を有することを特徴とする生
    物培養装置。
  2. 【請求項2】 培養生物にダメージを与えずに培養液の
    水面下の実質的な大部分を攪拌することのできる大きさ
    の攪拌翼であって、大部分がガス透過膜の材質で構成さ
    れる攪拌翼を備えた培養槽を有することを特徴とする生
    物培養装置。
JP4110987A 1992-04-30 1992-04-30 生物培養装置 Withdrawn JPH05304943A (ja)

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JP4110987A JPH05304943A (ja) 1992-04-30 1992-04-30 生物培養装置

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004535826A (ja) * 2001-07-31 2004-12-02 アーハードット,ウルスラ 壁体が変形可能である装置を備えたバイオリアクタ
JP2005348672A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 細胞培養装置及び細胞培養方法
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WO2009037683A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-26 Seamus Devlin A system and apparatus for growing cultures
CN102234606A (zh) * 2010-05-04 2011-11-09 刘惟明 可灭菌的简便微生物培养设备及其培养方法
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JP2016021908A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 佐竹化学機械工業株式会社 培地抜出機能を有した往復動撹拌培養装置

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Effective date: 19990706