JPH0564576A - カラム型培養装置 - Google Patents

カラム型培養装置

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JPH0564576A
JPH0564576A JP22738091A JP22738091A JPH0564576A JP H0564576 A JPH0564576 A JP H0564576A JP 22738091 A JP22738091 A JP 22738091A JP 22738091 A JP22738091 A JP 22738091A JP H0564576 A JPH0564576 A JP H0564576A
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Japan
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culture
culture solution
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hollow fiber
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JP22738091A
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Masahiro Hashimoto
正弘 橋本
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Tabai Espec Co Ltd
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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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/26Constructional details, e.g. recesses, hinges flexible
    • 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
    • C12M23/34Internal compartments or partitions

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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 設置空間の利用効率を従来より向上させ得る
コンパクトな構造のカラム型培養装置を提供する。ま
た、カラム内に流れる培養液の量を各部で均一にすると
ともに、培養液の交換効率を高め、大型化しても培養対
象物を良好に生育させ得る前記装置を提供する。 【構成】 外郭1内に多数のホローファイバ2を収容し
たホローファイバカラムA、前記カラムを囲繞する培養
液タンクB、及びカラムA内培養液とタンクB内培養液
を交換させる手段(逆止弁5、6、ポンプ3)を備えた
ホローファイバカラム型培養装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微生物、動物細胞等を培
養するためのホローファイバ型カラム、マトリックス型
セラミックカラム、多層不織布カラム等を用いたカラム
型培養装置に関する。
【0002】
【従来の技術】微生物、動物細胞等の培養に用いるカラ
ム型培養装置は、ホローファイバカラムを例にとると、
例えば図2に示すように、カラム外郭10内に半透膜や
濾過膜等でできた通液性のホローファイバ(中空糸)2
0を多数本配置したカラムaを主体とするものである。
外郭10内のホローファイバ外空間に培養液を収容する
とともに、そこに培養対象物を配置する一方、カラムの
入口110及び出口120を培養液循環路30に接続
し、該循環路に設けた培養液タンク40中の液を、ガス
交換器50にて酸素及び二酸化炭素等必要なガス成分を
含ませつつポンプ60にてファイバ20に潅流させる。
培養対象物への新鮮培養液の供給及びホローファイバ外
空間の老廃物の除去は、ホローファイバ20中の培養液
の流れにより生じる圧力差及び濃度勾配による物質拡散
によるホローファイバ内外の液交換によって行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記培
養装置は、カラムaが培養液循環路30にてタンク4
0、ガス交換器50、ポンプ60等に接続されているた
め、培養装置設置空間の利用効率が悪いという問題があ
った。また、前述のカラムの液入口110及び出口12
0の断面積がカラム断面積に対し小さいため、外郭10
内の各ホローファイバ20に流れる培養液の量にばらつ
きが生じ、各培養対象物に供給される培養液が不均一と
なるという問題や、既述のとおりホローファイバ内外の
液交換がファイバ内の液流により生じる圧力差と物質拡
散によるため、液交換率が悪いという問題があった。ま
た、このような問題のあることから、カラムを大型化す
ると、培養対象物の生育が悪化した。
【0004】他の培養カラムを用いた装置でも同様の問
題があった。そこで本発明は、第1に、設置空間の利用
効率を従来より向上させ得るコンパクトな構造のカラム
型培養装置を提供することを目的とする。本発明は、第
2に、培養カラム内に流れる培養液の量を各部で均一に
するとともに、培養液の交換効率を高め、大型化しても
培養対象物を良好に生育させ得る前記装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記第1の目的
に従い、先ず、培養カラム、前記カラムを囲繞する培養
液タンク、及び前記カラム内培養液と前記タンク内培養
液を交換させる手段を備えたことを特徴とするカラム型
培養装置を提供するものである。前記培養液タンク中且
つ前記カラム外域に、必要に応じ、酸素ガス、二酸化炭
素ガス等のガス成分を供給するためのガス交換器を設置
することができ、また、必要に応じ、タンクの内又は外
に温度調節用ヒータを付設することもできる。
【0006】前記培養カラムとしては既に挙げたホロー
ファイバカラム、マトリックス型セラミックカラム、多
層不織布カラム等の各種カラム形状の培養担体が考えら
れる。前記カラムの外郭としては、物質透過性の有るも
のも、無いものも考えられる。
【0007】さらに、前記カラム中にタンク外から細胞
等を播種できるポートを設けておいてもよい。前記カラ
ム内と前記カラム外のタンク内域とで培養液を交換する
手段としては種々考えられるが、比較的構造簡単で、培
養液のシールの上で好都合なものとして、前記カラムの
一端を閉じ、他端を開口した構成とし、該培養液交換手
段を、前記カラムの開口に接続した伸縮ベローズ型ポン
プと、前記カラムから前記カラム外のタンク内域へ液流
出を許すように該カラムの片側の端部に設けた逆止弁
と、前記タンク内域から前記カラム内へ液流入を許すよ
うに前記カラムのもう一つの端部に設けた逆止弁とを含
む構成とすることが考えられる。
【0008】この場合、前記ベローズ型ポンプの伸縮に
応じて容易に液が循環できるように、必要に応じ、前記
タンク内をタンク外と均圧にする手段、例えば空気浄化
フィルタを接続した通気ポートを設けてもよい。さら
に、前記第2の目的を達成できるように、前記伸縮ベロ
ーズ型ポンプを、前記カラムの断面径と略同径にわたっ
て前記カラム開口に接続させることができる。
【0009】液交換手段の他の例として、液シール上好
都合なマグネティックポンプ、すなわち、モータ駆動さ
れる磁石体の磁力で、これとは液密に隔絶されたチャン
バ内のポンプ羽根を回すようにしたものにより、カラム
内とカラム外タンク内域に培養液を循環させることも考
えられる。
【0010】
【作用】本発明カラム型培養装置によると、培養液交換
手段の作用で培養液は培養液タンクとカラム内で相互に
交換され、それによってカラム内の培養対象物へ新鮮培
養液が供給されるとともにカラム内の老廃物が除去さ
れ、培養対象物が生育していく。
【0011】前記培養カラムが、その一端が閉じられ、
他端が開口しており、前記液交換手段が、該カラムの開
口に接続した伸縮ベローズ型ポンプと、該カラムに設け
た前記逆止弁とを含むものであるときは、該ポンプの運
転により、タンク内培養液が一方の逆止弁から前記カラ
ム内へ流入し、該カラム内培養液が他方の逆止弁からカ
ラム外のタンク内域へ流出するように循環する。これに
よってカラム内培養液とタンク内培養液が相互交換され
る。
【0012】また、前記伸縮ベローズ型ポンプが前記カ
ラムの断面径とほぼ同径にわたって前記カラム開口に接
続されているときは、該ポンプの運転により培養液が、
カラム内の全域にほぼ均等に、且つ、加圧下に円滑に流
れる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1を参照して説明
する。図1は一実施例の構成を示す図である。この培養
装置はホローファイバカラム型培養装置であり、ホロー
ファイバカラムA及びこれを囲繞する培養液タンクBを
含んでいる。
【0014】カラムAは円筒形のカラム外郭1と、その
内部に配置された多数のホローファイバ2とを備えてい
る。各ホローファイバ2は半透膜或いは濾過膜で形成さ
れており、ファイバ壁を通して培養液が行き来できるも
のである。ホローファイバ2は互いに平行に全体として
円柱状に配置され、その両端部は合成樹脂21によって
カラム外郭1の内壁に固定されている。合成樹脂21は
ホローファイバ2同士の隙間を液密に埋めているととも
にファイバと外郭内壁面との間隙も液密に埋めている。
【0015】カラム外郭1はセラミックフィルタ製の円
筒体で、この外郭1の上端11が閉じられることでカラ
ムAの上端が閉じられており、外郭1の他端12が開口
していることにより、カラムAはその断面径のほぼ全体
にわたって開口している。カラムAの下端開口12には
カラム断面径と同径にわたって伸縮ベローズ型ポンプ3
が接続されており、このポンプ3は駆動装置4によって
伸縮駆動される。駆動装置4は図示しないモータにより
駆動されるクランク機構からなるもの、ピストンシリン
ダ装置からなるもの等何でもよい。
【0016】カラムAの上端部にはホローファイバ2内
の培養液がタンクB内へ流出することを許す逆止弁5が
接続され、カラムAの下端部にはタンクB内の培養液が
ホローファイバ2内へ流入することを許す逆止弁6が接
続されている。タンクB内には上側の逆止弁5から流出
してきた培養液が下側の逆止弁6へ流入する過程で該培
養液に酸素ガスを供給するためのシリコンファイバ製の
ガス交換器7が設置されている。また、カラムAにおけ
るホローファイバ外空間20に細胞を播種するためのポ
ート8が培養液タンクBからカラムAへわたって設けて
ある。タンクBの上端には該タンク内を外部と均圧にす
るためのポート9が設けてあり、これには空気浄化用の
フィルタ91が接続してある。
【0017】さらにタンクBの外周には培養液の温度を
調節するためのシリコンラバーヒータHが捲いてある。
以上説明した培養装置によると、培養液タンクB内の培
養液はヒータHによって細胞培養に適度の温度に維持さ
れる。そして駆動装置4によるポンプ3の往復伸縮運動
によりタンクB内の培養液が下側の逆止弁6からカラム
A内へ流れ込み、ホローファイバ2中を流れる。一方、
ホローファイバ2内の培養液はカラムAから逆止弁5を
通ってタンクBへ流出する。このようにタンクBへ流出
した培養液はガス交換器7を通過して必要な酸素ガスを
供給され、再び下側の逆止弁6からカラムA内へ流入す
る。なお、タンクBからカラムA内へ培養液が流れる
際、タンクB内とカラムA内に圧力差が生じることによ
り培養液の一部はカラムAの外郭であるセラミックフィ
ルター1を通じてカラムA内に入り込み、また、カラム
A内からタンクBへ培養液が流出する際も同様にセラミ
ックフィルター1を通じてカラムAからタンクBへ一部
の液が流出する。
【0018】このように培養液がホローファイバ2とカ
ラムA外のタンク内域に循環することにより、カラムA
内のホローファイバ外空間に撒かれた細胞が、主として
ホローファイバ2を通して新鮮培養液の供給を受け、且
つ、該空間20における老廃物が主としてホローファイ
バ2を通してホローファイバ外へ運ばれていく。ポンプ
3の運転による前記培養液の循環動作中、タンクB内の
圧力はポート9を介して外部と均圧に保たれ、かくして
ポンプ3の往復運動による圧力変動を吸収するかたち
で、培養液の循環が円滑に行われる。
【0019】また、伸縮ベローズ型ポンプ3はカラムA
の断面径全体にわたってカラムAに接続されているの
で、該ポンプ3が圧縮されるとき、ポンプ3内の培養液
がその圧力で各ホローファイバ2へ均等に流れ込み、且
つ、ファイバ2内の液流速度を速める。かくして各ホロ
ーファイバ2へほぼ均一に培養液が流れ、且つ、各ホロ
ーファイバ壁を通しての培養液交換が円滑に行われ、そ
の結果、ファイバ外空間20における細胞がそれだけ均
一に、且つ、円滑に生育する。また、このようにホロー
ファイバ壁を通しての培養液交換が円滑に行われるた
め、装置全体を大型化しても細胞を良好に生育させるこ
とができる。
【0020】さらに、前記実施例装置は、カラムAの外
側を培養液タンクBが囲繞する恰好に形成されているの
で、全体がコンパクトに形成されており、従って装置の
設置空間をそれだけ有効に利用することができ、単位空
間当たりの細胞培養効率を飛躍的に増進させることがで
きる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、先
ず、設置空間の利用効率を従来より向上させ得るコンパ
クトな構造のカラム型培養装置を提供することができ
る。また、本発明によると、伸縮型ベローズポンプを利
用して、カラム内に流れる培養液の量を各部で均一にす
るとともに、培養液の交換効率を高め、大型化しても培
養対象物を良好に生育させ得る前記装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。
【図2】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
A ホローファイバカラム B 培養液タンク 1 カラム外郭 2 ホローファイバ 20 ファイバ外空間 11 カラム閉塞端 12 カラム開口 3 ベローズ型ポンプ 4 駆動装置 5、6 逆止弁 7 ガス交換器 8 細胞播種ポート 9 均圧用ポート 91 フィルタ H ヒータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 培養カラム、前記カラムを囲繞する培養
    液タンク、及び前記カラム内培養液と前記タンク内培養
    液を交換させる手段を備えたことを特徴とするカラム型
    培養装置。
  2. 【請求項2】 前記カラムは、その一端が閉じられ、他
    端が開口しており、前記液交換手段は、前記カラムの開
    口に接続した伸縮ベローズ型ポンプと、前記カラムから
    前記カラム外のタンク内域へ液流出を許すように該カラ
    ムの片側端部に設けた逆止弁と、前記タンク内域から前
    記カラム内へ液流入を許すように前記カラムのもう一つ
    の端部に設けた逆止弁とを含んでいる請求項1記載のカ
    ラム型培養装置。
  3. 【請求項3】 前記伸縮ベローズ型ポンプが前記カラム
    の断面径と略同径にわたって前記カラム開口に接続され
    ている請求項2記載のカラム型培養装置。
  4. 【請求項4】 前記培養カラムがホローファイバカラム
    である請求項1、2又は3記載のカラム型培養装置。
JP22738091A 1991-09-06 1991-09-06 カラム型培養装置 Withdrawn JPH0564576A (ja)

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JP22738091A JPH0564576A (ja) 1991-09-06 1991-09-06 カラム型培養装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003089628A1 (fr) * 2002-04-19 2003-10-30 Applied Cell Biotechnologies, Inc. Procede de culture cellulaire utilisant une membrane poreuse
KR101476518B1 (ko) * 2010-04-13 2014-12-24 가부시키가이샤 도모에 기쥬츠 겐큐쇼 버터플라이 밸브의 밸브체
CN109966579A (zh) * 2019-05-24 2019-07-05 上海赛立维生物科技有限公司 生物反应装置及生物反应系统

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WO2003089628A1 (fr) * 2002-04-19 2003-10-30 Applied Cell Biotechnologies, Inc. Procede de culture cellulaire utilisant une membrane poreuse
KR101476518B1 (ko) * 2010-04-13 2014-12-24 가부시키가이샤 도모에 기쥬츠 겐큐쇼 버터플라이 밸브의 밸브체
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Effective date: 19981203