JP2019017263A - 培養容器及び培養装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転体から気体を供給することにより、気泡を微細化して供給する培養容器であって、比較的コンパクトな構成にて回転体から気体を供給することが可能な培養容器及びこれを備える培養装置の提供。【解決手段】培養液を保持する培養槽と、攪拌羽根131を備えた回転体13と、を備え、前記培養槽は、回転軸121を備えたベースプレート12を有し、回転体13には凹部が形成されており、回転体13は、前記凹部に回転軸121が挿入されて、回転軸121を中心に回転可能に取り付けられ、ベースプレート12には、回転軸121に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、回転体13には、前記凹部の内部空間と回転体13の外側とを連通する第2の穴が形成されており、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。【選択図】図5
Description
本発明は、細胞や微生物等を培養するための培養容器及びこれを備える培養装置に関する。
培養装置は、細胞や組織の一部もしくは微生物等を、効率的に培養するための装置である。培養装置には目的に応じた種々の形式のものがあるが、その中の1つに、培養容器内で、培養液を攪拌羽根で攪拌しつつ、酸素等の気体を適宜供給しながら培養を行う装置がある。
この酸素等の気体の供給において、気体の溶存量を高めるためには、気泡を微細化することが有効である。
これに関し、供給気体の気泡を微細化するために、回転する攪拌羽根の端縁部に気体を供給するための給気口を設ける技術が、特許文献1によって開示されている。
この酸素等の気体の供給において、気体の溶存量を高めるためには、気泡を微細化することが有効である。
これに関し、供給気体の気泡を微細化するために、回転する攪拌羽根の端縁部に気体を供給するための給気口を設ける技術が、特許文献1によって開示されている。
特許文献1の技術によれば、撹拌翼の端部近傍に生じるせん断流によって、気泡を微細化させることができ、これによって気体を効率的に溶解させることができる。
しかしながら、特許文献1で開示される技術は、同文献の図1にも示されているように、撹拌軸4はギアを介して直接回転する構成となっている。この構成では、撹拌槽1の気密性や清浄性を保持し難しく、培養のような高度な環境管理を要求される用途に適用するためには、種々の工夫が必要になり、装置が複雑化することが想定される。
しかしながら、特許文献1で開示される技術は、同文献の図1にも示されているように、撹拌軸4はギアを介して直接回転する構成となっている。この構成では、撹拌槽1の気密性や清浄性を保持し難しく、培養のような高度な環境管理を要求される用途に適用するためには、種々の工夫が必要になり、装置が複雑化することが想定される。
本発明は、上記の点に鑑み、回転体から気体を供給することにより、気泡を微細化して供給する培養容器であって、比較的コンパクトでシンプルな構成にて回転体から気体を供給することが可能な培養容器及びこれを備える培養装置を提供することを目的とする。
(構成1)
培養液を保持する培養槽と、攪拌羽根を備えた回転体と、を備え、前記培養槽は、回転軸を備えたベースプレートを有し、前記回転体には凹部が形成されており、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、前記ベースプレートには、前記回転軸に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。
培養液を保持する培養槽と、攪拌羽根を備えた回転体と、を備え、前記培養槽は、回転軸を備えたベースプレートを有し、前記回転体には凹部が形成されており、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、前記ベースプレートには、前記回転軸に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。
(構成2)
培養液を保持する培養槽と、攪拌羽根を備えた回転体と、を備え、前記培養槽は、凹部が形成されたベースプレートを有し、前記回転体は回転軸を備え、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、前記ベースプレートには、前記凹部に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。
培養液を保持する培養槽と、攪拌羽根を備えた回転体と、を備え、前記培養槽は、凹部が形成されたベースプレートを有し、前記回転体は回転軸を備え、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、前記ベースプレートには、前記凹部に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。
(構成3)
構成1又は構成2に記載の培養容器において、前記ベースプレートが、前記培養液に水没する領域に配置されている培養容器。
構成1又は構成2に記載の培養容器において、前記ベースプレートが、前記培養液に水没する領域に配置されている培養容器。
(構成4)
構成1から構成3の何れかに記載の培養容器において、前記第2の穴が、前記回転体の側面部において開口している培養容器。
構成1から構成3の何れかに記載の培養容器において、前記第2の穴が、前記回転体の側面部において開口している培養容器。
(構成5)
構成1から構成4の何れかに記載の培養容器において、前記第2の穴が、前記回転体の上面部において開口している培養容器。
構成1から構成4の何れかに記載の培養容器において、前記第2の穴が、前記回転体の上面部において開口している培養容器。
(構成6)
構成1から構成5の何れかに記載の培養容器において、前記凹部の内部空間は、前記凹部の開口に対して気密に保持される気密領域を有し、前記気密領域に対して、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から気体が供給される培養容器。
構成1から構成5の何れかに記載の培養容器において、前記凹部の内部空間は、前記凹部の開口に対して気密に保持される気密領域を有し、前記気密領域に対して、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から気体が供給される培養容器。
(構成7)
構成6に記載の培養容器において、前記凹部と前記回転軸の間をシールするシール部材をさらに有し、前記シール部材によって前記気密領域が気密に保持される培養容器。
構成6に記載の培養容器において、前記凹部と前記回転軸の間をシールするシール部材をさらに有し、前記シール部材によって前記気密領域が気密に保持される培養容器。
(構成8)
構成6又は構成7に記載の培養容器において、前記回転体は、ベアリングを介して前記ベースプレートに取り付けられており、前記ベアリングは、前記気密領域よりも前記凹部の開口側に配置されている培養容器。
構成6又は構成7に記載の培養容器において、前記回転体は、ベアリングを介して前記ベースプレートに取り付けられており、前記ベアリングは、前記気密領域よりも前記凹部の開口側に配置されている培養容器。
(構成9)
構成1から構成8の何れかに記載の培養容器において、
前記回転体には磁石が取り付けられており、
前記回転体が、前記培養槽の外側に配置される駆動用磁石によって回転するように構成されている培養容器。
構成1から構成8の何れかに記載の培養容器において、
前記回転体には磁石が取り付けられており、
前記回転体が、前記培養槽の外側に配置される駆動用磁石によって回転するように構成されている培養容器。
(構成10)
構成1から構成9の何れかに記載の培養容器を備える培養装置。
構成1から構成9の何れかに記載の培養容器を備える培養装置。
本発明の培養容器及びこれを備える培養装置によれば、比較的コンパクトな構成にて回転体から気体を供給することが可能となる。
以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
図1、2は、本発明に係る実施形態の培養装置の外観の概略を示す図であり、図1は斜視図、図2は断面図である。なお、図2におけるWLは、培養液の水位の一例を示したものである。
図1、2に示されるように、本実施形態の培養装置100は、大まかな構成として、培養バッグ1と、培養バッグ支持容器2と、培養バッグ1に備えられる攪拌装置(回転体13)を回転駆動するための駆動ユニット3を備える。
なお、培養装置としては、培養バッグ1内の培養液に気体を供給するためのガス供給手段や、培養液の温度を調節するための温調手段、培養液の溶存酸素濃度やpH、温度等を測定する各センサ、これらの制御を行うための制御装置等も備えられるが、ここでは基本的に本発明に関する部分について説明し、従来の培養装置と同様の構成となるものについては、説明を省略若しくは簡略化する。
図1、2に示されるように、本実施形態の培養装置100は、大まかな構成として、培養バッグ1と、培養バッグ支持容器2と、培養バッグ1に備えられる攪拌装置(回転体13)を回転駆動するための駆動ユニット3を備える。
なお、培養装置としては、培養バッグ1内の培養液に気体を供給するためのガス供給手段や、培養液の温度を調節するための温調手段、培養液の溶存酸素濃度やpH、温度等を測定する各センサ、これらの制御を行うための制御装置等も備えられるが、ここでは基本的に本発明に関する部分について説明し、従来の培養装置と同様の構成となるものについては、説明を省略若しくは簡略化する。
培養バッグ支持容器2は、培養バッグ1を支持するためのものである。本実施形態では、培養バッグ1が可撓性を有し、培養バッグ支持容器2に対して着脱可能なプラスチックバッグによって構成され、この培養バッグ1を内部に保持する容器が培養バッグ支持容器2である。
本実施形態の培養バッグ支持容器2は、図1、2に示されるように、基本態様が円筒状に形成された容器部や、これを支持する台座や支柱等を有する。
円筒状の容器部は、側面に補強用のリブが複数設けられ、底面部においてテーパー状に先細りに形成され、その先端部(最下部)に、培養容器内の液体を排出するドレイン21が設けられる。
本実施形態の培養バッグ支持容器2は、図1、2に示されるように、基本態様が円筒状に形成された容器部や、これを支持する台座や支柱等を有する。
円筒状の容器部は、側面に補強用のリブが複数設けられ、底面部においてテーパー状に先細りに形成され、その先端部(最下部)に、培養容器内の液体を排出するドレイン21が設けられる。
駆動ユニット3は、培養バッグ支持容器2の底部に配置され、培養バッグ1の攪拌装置(回転体13)を回転駆動する。
図2に示されるように、駆動ユニット3は、培養バッグ支持容器2の底面部において、ドレイン21を避ける形で設けられる。
図5に示されるように、駆動ユニット3は、モータMと、モータMの軸に固定されて回転するハブ31と、当該ハブ31に埋め込まれた磁石32(駆動用磁石)とを有する。
駆動ユニット3のハブ31は、以下で説明するベースプレート12の裏面側に配される。ベースプレート12の表面側には、以下で説明する回転体13のハブ132が配され、このハブ132にも、ハブ31と同様に磁石136が備えられている。
このように、回転体13のハブ132と駆動ユニット3のハブ31が、ベースプレート12をはさんで対向して配され、モータユニット3のハブ31が回転することで、非接触で回転体13(攪拌装置)が回転駆動されるものである。
図2に示されるように、駆動ユニット3は、培養バッグ支持容器2の底面部において、ドレイン21を避ける形で設けられる。
図5に示されるように、駆動ユニット3は、モータMと、モータMの軸に固定されて回転するハブ31と、当該ハブ31に埋め込まれた磁石32(駆動用磁石)とを有する。
駆動ユニット3のハブ31は、以下で説明するベースプレート12の裏面側に配される。ベースプレート12の表面側には、以下で説明する回転体13のハブ132が配され、このハブ132にも、ハブ31と同様に磁石136が備えられている。
このように、回転体13のハブ132と駆動ユニット3のハブ31が、ベースプレート12をはさんで対向して配され、モータユニット3のハブ31が回転することで、非接触で回転体13(攪拌装置)が回転駆動されるものである。
図3は培養バッグ1を示す図であり、図3(a)は上面図、図3(b)は斜視図である。
培養バッグ1は、培養液を保持する培養槽11と、回転体13とを備えている。培養バッグ1は、内部で動物細胞などの培養が行われる培養容器である。培養バッグ1は、ポリエチレンなど、培養に与える影響が小さい材料で構成することができる。
培養槽11は、図3に示されるように、基本態様が円筒状であり、可撓性を有し、簡単に折り畳むことができる。これにより、ハンドリングに優れ、培養バッグ支持容器2に着脱することが容易な培養容器を実現することができる。培養槽11は、培養バッグ支持容器2に対応する形で、その底面部においてテーパー状に先細りに形成され(図2参照)、その先端部(最下部)に、培養槽内の液体を排出するドレイン111が形成されている。
培養槽11は、ベースプレート12を有する。ベースプレート12は、培養槽11に培養液が張り込まれたときに、培養液に水没する領域に配置される。本実施形態では、ベースプレート12は、ドレイン111を避ける形で培養槽11の底面部に設けられている。
培養バッグ1は、培養液を保持する培養槽11と、回転体13とを備えている。培養バッグ1は、内部で動物細胞などの培養が行われる培養容器である。培養バッグ1は、ポリエチレンなど、培養に与える影響が小さい材料で構成することができる。
培養槽11は、図3に示されるように、基本態様が円筒状であり、可撓性を有し、簡単に折り畳むことができる。これにより、ハンドリングに優れ、培養バッグ支持容器2に着脱することが容易な培養容器を実現することができる。培養槽11は、培養バッグ支持容器2に対応する形で、その底面部においてテーパー状に先細りに形成され(図2参照)、その先端部(最下部)に、培養槽内の液体を排出するドレイン111が形成されている。
培養槽11は、ベースプレート12を有する。ベースプレート12は、培養槽11に培養液が張り込まれたときに、培養液に水没する領域に配置される。本実施形態では、ベースプレート12は、ドレイン111を避ける形で培養槽11の底面部に設けられている。
図4及び図5は、ベースプレート12及び回転体13を示す図であり、図4は上面図、図5は図4のA−A線に沿った断面図(回転体13に対向して、ベースプレート12の下に設けられる駆動ユニット3の一部も示した図)である。
ベースプレート12は、培養槽11において、その底部内面に回転体13を配置するための足場となる部材である。ベースプレート12は、図4、5に示されるように、基本態様が円盤状の部材であり、その外周部において、培養バッグ1の底面部に接着若しくは溶着される。
ベースプレート12には、回転軸121が備えられる。回転軸121は中央軸121aと、中央軸121aに嵌合する軸部材121bとによって構成される。中央軸121aは、中心部に穴が空いている円筒状の部材であり、軸部材121bは、中央軸121aの穴に嵌合される。
ベースプレート12は、培養槽11において、その底部内面に回転体13を配置するための足場となる部材である。ベースプレート12は、図4、5に示されるように、基本態様が円盤状の部材であり、その外周部において、培養バッグ1の底面部に接着若しくは溶着される。
ベースプレート12には、回転軸121が備えられる。回転軸121は中央軸121aと、中央軸121aに嵌合する軸部材121bとによって構成される。中央軸121aは、中心部に穴が空いている円筒状の部材であり、軸部材121bは、中央軸121aの穴に嵌合される。
図6は軸部材121bを示す図であり、図6(a)は側面図、図6(b)は図6(a)のB−B線に沿った断面図である。軸部材121bは、基本態様が円柱状であり、その先端部において拡径部121b1を有し、これにより段差部121b2を形成している。
拡径部121b1(回転軸121)はその先端がテーパー状に形成されて、回転体13を支持する支持部を構成する。拡径部121b1の外径は、ベースプレート12の中央軸121aの外径よりも小さい。すなわち、回転軸121は、その先端部の外径が、基端部の外径よりも小さくなっている。
軸部材121bの内部にはガス供給のための流路が形成される。図6(b)に示されるように、軸部材121bの下端側から拡径部121b1に至るまで鉛直方向に穴が形成され、これと連通する穴が拡径部121b1において水平方向に形成され、拡径部121b1の側面で開口している。
拡径部121b1(回転軸121)はその先端がテーパー状に形成されて、回転体13を支持する支持部を構成する。拡径部121b1の外径は、ベースプレート12の中央軸121aの外径よりも小さい。すなわち、回転軸121は、その先端部の外径が、基端部の外径よりも小さくなっている。
軸部材121bの内部にはガス供給のための流路が形成される。図6(b)に示されるように、軸部材121bの下端側から拡径部121b1に至るまで鉛直方向に穴が形成され、これと連通する穴が拡径部121b1において水平方向に形成され、拡径部121b1の側面で開口している。
また、図5に示されるように、ベースプレート12には、中央軸121aの内部の穴と連通する形で、水平方向に延びる穴123が形成され、この穴123は、ガス供給用のパイプを接続するための接続コネクタ122と連通している。
当該構成のベースプレート12の中央軸121aに、前述の軸部材121bが嵌合されることで、回転軸121に開口を有し、培養槽11の内側と外側とを連通する第1の穴が形成される。
当該構成のベースプレート12の中央軸121aに、前述の軸部材121bが嵌合されることで、回転軸121に開口を有し、培養槽11の内側と外側とを連通する第1の穴が形成される。
回転体13は、攪拌羽根131を備える攪拌装置であり、同時に、以下で説明するようにスパージャーの機能も有する。
回転体13は、ベースプレート12に、その回転軸121を中心に回転可能に取り付けられる。ここで、回転体13は、ベースプレート12とともに培養液に水没するように配置される。回転体13は、その中央部下面側に凹部が形成されたハブ132を備える。回転体13は、当該凹部にベースプレート12の回転軸121が挿入されて、回転軸121を中心に回転可能に取り付けられる。
ハブ132の上面側には攪拌羽根131が備えられ、底面側の内部には磁石136が埋め込まれている。当該磁石136を備えるハブ132が、前述のごとく、駆動ユニット3のハブ31と対向して設けられることにより、ハブ31の回転に伴い、ハブ132が磁力によって回転するものである。ハブ132の上面は、その中心を頂点にしたテーパー状に形成され、これにより、培養される細胞等がハブ132の上面に堆積してしまうことが抑止される。
回転体13は、ベースプレート12に、その回転軸121を中心に回転可能に取り付けられる。ここで、回転体13は、ベースプレート12とともに培養液に水没するように配置される。回転体13は、その中央部下面側に凹部が形成されたハブ132を備える。回転体13は、当該凹部にベースプレート12の回転軸121が挿入されて、回転軸121を中心に回転可能に取り付けられる。
ハブ132の上面側には攪拌羽根131が備えられ、底面側の内部には磁石136が埋め込まれている。当該磁石136を備えるハブ132が、前述のごとく、駆動ユニット3のハブ31と対向して設けられることにより、ハブ31の回転に伴い、ハブ132が磁力によって回転するものである。ハブ132の上面は、その中心を頂点にしたテーパー状に形成され、これにより、培養される細胞等がハブ132の上面に堆積してしまうことが抑止される。
ハブ132の凹部は、その内径が、ベースプレート12の中央軸121aの外径と略同一に形成される。前述のごとく、軸部材121bの拡径部121b1の外径は、中央軸121aの外径よりも小さいため、凹部に回転軸121が挿入された状態で、凹部内(拡径部121b1とハブ132の凹部との間)には、内部空間が形成される。
ハブ132には、前述の内部空間に連通するように水平方向に延びる穴133が形成され、この穴133はハブ132の側面(回転体13の側面)で開口している。
これらにより、凹部の内部空間(回転体13の内部空間)と回転体13の外側とを連通する第2の穴が形成される。
ハブ132には、前述の内部空間に連通するように水平方向に延びる穴133が形成され、この穴133はハブ132の側面(回転体13の側面)で開口している。
これらにより、凹部の内部空間(回転体13の内部空間)と回転体13の外側とを連通する第2の穴が形成される。
ハブ132の凹部の開口部付近には、当該凹部と回転軸121の間をシールするシール部材Sが備えられ、これにより、凹部の内部空間は、凹部の開口に対して気密に保持される気密領域となる。従って、当該気密領域に対して、第1の穴を通じて培養槽11の外側から気体が供給されるものである。シール部材Sによって、凹部の内部空間に供給された気体が、凹部の開口から排出されることを防止することができる。
なお、変形例として、この培養装置を、シール部材Sを備えない構成とすることも可能である。回転軸121の基端部(中央軸121a)の外側面と、回転体13の凹部の内側面とが密着するように設計することにより、凹部の内部空間を気密に保持することができる。また、この場合でも、回転軸121(中央軸121a)と回転体の摺動抵抗が小さくなるように材料を選定することで、回転体を効率よく回転させることができるとともに、回転体13の回転に伴うパーティクル(部材の摩擦によって生じる削れ屑)の発生を低減することができる。
なお、変形例として、この培養装置を、シール部材Sを備えない構成とすることも可能である。回転軸121の基端部(中央軸121a)の外側面と、回転体13の凹部の内側面とが密着するように設計することにより、凹部の内部空間を気密に保持することができる。また、この場合でも、回転軸121(中央軸121a)と回転体の摺動抵抗が小さくなるように材料を選定することで、回転体を効率よく回転させることができるとともに、回転体13の回転に伴うパーティクル(部材の摩擦によって生じる削れ屑)の発生を低減することができる。
ハブ132の穴133の開口には吐出ノズル134が取り付けられ、吐出ノズル134には焼結体135が嵌められている。これにより、回転体13から培養液中に、微細な気泡を排出することができる。
本実施形態においては、図4に示されるように、3枚の攪拌羽根131が等間隔(120度間隔)に設けられており、これらの攪拌羽根131の間となる3箇所に、スパージャー(穴133、吐出ノズル134、焼結体135)が設けられている。
本実施形態においては、図4に示されるように、3枚の攪拌羽根131が等間隔(120度間隔)に設けられており、これらの攪拌羽根131の間となる3箇所に、スパージャー(穴133、吐出ノズル134、焼結体135)が設けられている。
以上の構成を有する本実施形態の培養装置100によれば、接続コネクタ122から供給されるガスが、ベースプレート12内の穴123、回転軸121内、回転体13の凹部の内部空間、回転体13内の穴133(3方向)、吐出ノズル134(3方向)を通じて、焼結体135(3方向)から培養槽11内へ排出される。即ち、第1の穴を通じて培養槽11の外側から凹部の内部空間に供給された気体が、第2の穴を通じて培養槽11内に排出される。
培養装置100では、培養槽11内に回転体13からガス供給が行われるため、回転によって生じるせん断流によって気泡を微細化させることができ、これによって気体を効率よく培養液に溶解させることができる。
なお、培養装置100で培養槽11内(培養液内)に供給される気体は、培養の目的によって種々の選択をすることができる。例えば気体として、酸素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、空気等を供給することができる。なお、これらのガスは、バルブの切り替えを利用して、一種類ずつ供給することもできるし、あるいは、ガスミキサーなどで混合ガスにしたものを供給することもできる。
培養装置100では、培養槽11内に回転体13からガス供給が行われるため、回転によって生じるせん断流によって気泡を微細化させることができ、これによって気体を効率よく培養液に溶解させることができる。
なお、培養装置100で培養槽11内(培養液内)に供給される気体は、培養の目的によって種々の選択をすることができる。例えば気体として、酸素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、空気等を供給することができる。なお、これらのガスは、バルブの切り替えを利用して、一種類ずつ供給することもできるし、あるいは、ガスミキサーなどで混合ガスにしたものを供給することもできる。
本実施形態によれば、回転体からガス供給をするための構造が、ベースプレート12及び回転体13の内部に納まっており、軽量かつコンパクトな構成にて回転体から気体を供給することが可能な培養容器及びこれを備える培養装置を提供することができる。
本実施形態で説明したごとく、本発明は、可撓性を有する培養槽に対しても適用可能であり、可搬性(折り畳みが可能で、軽量)や低コスト化に対して優れている。
また、本実施形態のように、回転体13を、磁石を利用して非接触で回転させることができるため、培養槽11の内部を、外部環境から隔離しやすくなり、培養槽11の内部を清浄に維持することが容易になる。
本実施形態で説明したごとく、本発明は、可撓性を有する培養槽に対しても適用可能であり、可搬性(折り畳みが可能で、軽量)や低コスト化に対して優れている。
また、本実施形態のように、回転体13を、磁石を利用して非接触で回転させることができるため、培養槽11の内部を、外部環境から隔離しやすくなり、培養槽11の内部を清浄に維持することが容易になる。
図7には、ベースプレート及び回転体の構成に関する別の例を示した。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を使用し、対応する構成について対応する符号を使用(´を付与)している。
上記実施形態では、回転軸121の先端が、ハブ132の凹部の最深部に突き当たる形で、回転体13を支持する構造であったが、図7の例では、回転軸121´と回転体13´の間に設置されるボールベアリングBBによって、回転体13´を支持する構成となっている。
これにより、回転軸121´の先端と、ハブ132´の凹部の最深部との間に空間を形成することができ、これを内部空間としている。従って、回転軸121´は単なる筒状の部材(下から上に穴が空いている部材)となっていて、ガスが、回転軸121´の上面に形成される穴から内部空間へと供給される構成となる。
これにより、回転軸121´の先端と、ハブ132´の凹部の最深部との間に空間を形成することができ、これを内部空間としている。従って、回転軸121´は単なる筒状の部材(下から上に穴が空いている部材)となっていて、ガスが、回転軸121´の上面に形成される穴から内部空間へと供給される構成となる。
ハブ132´の凹部には、当該凹部と回転軸121´の間をシールするシール部材Sが備えられ、これにより、凹部の内部空間は、凹部の開口に対して気密に保持される気密領域となる。
回転体13´は、ボールベアリングBBを介してベースプレート12´に取り付けられており、ボールベアリングBBは、気密領域よりも凹部の開口側に配置されている。なお、ボールベアリングBBは、培養液に接触した場合でも培養に影響を与えない材料で構成されていることが好ましい。例えばボールベアリングBBとして、樹脂ベアリングを適用することができる。ベアリングはボールベアリングに限られるものではなく、各種のベアリングを用いることができる。
回転体13´は、ボールベアリングBBを介してベースプレート12´に取り付けられており、ボールベアリングBBは、気密領域よりも凹部の開口側に配置されている。なお、ボールベアリングBBは、培養液に接触した場合でも培養に影響を与えない材料で構成されていることが好ましい。例えばボールベアリングBBとして、樹脂ベアリングを適用することができる。ベアリングはボールベアリングに限られるものではなく、各種のベアリングを用いることができる。
ベースプレート12´は、メインベースプレート12a´と軸プレート12b´とを有する。
軸プレート12b´は、上述の回転軸121´を有する部材である。そして、軸プレート12b´はメインベースプレート12a´に搭載され、軸プレート12b´の底面とメインベースプレート12a´の上面とが対向するように固定されてベースプレート12´を構成する。
メインベースプレート12a´には、溝123´が形成されている。溝123´は、メインベースプレート12a´の上面に、回転軸121´内の穴と、ガス供給用のパイプを接続するための接続コネクタ122´とにまたがるように形成される。そして、メインベースプレート12a´の上面と軸プレート12b´の底面とが対向することにより、ベースプレート12´の内部に穴(培養槽の外側と回転軸121´内の穴とを連通する穴)が形成されることとなる。当該構成により、ベースプレート12´内の穴の形成が容易となる。なお、溝123´は、軸プレート12b´側に形成するものであってもよい。
軸プレート12b´は、上述の回転軸121´を有する部材である。そして、軸プレート12b´はメインベースプレート12a´に搭載され、軸プレート12b´の底面とメインベースプレート12a´の上面とが対向するように固定されてベースプレート12´を構成する。
メインベースプレート12a´には、溝123´が形成されている。溝123´は、メインベースプレート12a´の上面に、回転軸121´内の穴と、ガス供給用のパイプを接続するための接続コネクタ122´とにまたがるように形成される。そして、メインベースプレート12a´の上面と軸プレート12b´の底面とが対向することにより、ベースプレート12´の内部に穴(培養槽の外側と回転軸121´内の穴とを連通する穴)が形成されることとなる。当該構成により、ベースプレート12´内の穴の形成が容易となる。なお、溝123´は、軸プレート12b´側に形成するものであってもよい。
吐出ノズル134´は、ハブ132´の側面から突出して設けられ、その先端部が先細りに形成されている。これにより吐出ノズル134´の先端部と、ここから吐出される気泡との接触面積が小さくなるので、泡切れが良くなる。この泡切れ効果と、回転によって生じるせん断流とを合わせて、気泡を微細化することができ、気体を効率的に溶解させることができる。
図8には、さらに別のベースプレート及び回転体の構成例を示した。
上記実施形態及び図7の変形例では、回転軸がベースプレートに設けられるものであったが、回転軸を回転体側に設けたものが図8の例である。
図8では、攪拌羽根を省略する等、より簡略化した記載としている。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を使用し、対応する構成については対応する符号を使用(´´を付与)している。
上記実施形態及び図7の変形例では、回転軸がベースプレートに設けられるものであったが、回転軸を回転体側に設けたものが図8の例である。
図8では、攪拌羽根を省略する等、より簡略化した記載としている。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を使用し、対応する構成については対応する符号を使用(´´を付与)している。
図8の例では、回転軸を回転体側に設けている違いはあるが、基本的な概念としては上記実施形態と同様である。
回転体13´´は、その中心下部に回転軸137を備えており、回転軸137の中間部には縮径部1371が形成されている。ハブ132´´には、縮径部1371から、ハブ132´´の側面まで連通する穴133´´が形成されている。
回転体13´´は、その中心下部に回転軸137を備えており、回転軸137の中間部には縮径部1371が形成されている。ハブ132´´には、縮径部1371から、ハブ132´´の側面まで連通する穴133´´が形成されている。
ベースプレート12´´は、その中心部に凹部が形成されている。回転体13´´は、当該凹部に回転軸137が挿入されて、回転軸137を中心に回転可能に取り付けられる。
回転軸137に縮径部1371が形成されていることにより、凹部内(回転軸137と凹部の内壁との間)に空間が生じ、これが内部空間となる。
また、ベースプレート12´´には、凹部の内部空間とベースプレート12´´の外側とを連通する穴123´´が形成されている。
即ち、ベースプレート12´´には、凹部に開口を有する、培養槽11の内側と外側とを連通する第1の穴(穴123´´)が形成されており、回転体13´´には、凹部の内部空間と回転体13´´の外側とを連通する第2の穴(穴133´´)が形成されており、第1の穴を通じて培養槽11の外側から凹部の内部空間に供給された気体が、第2の穴を通じて培養槽11内に排出されるものである。
回転軸137に縮径部1371が形成されていることにより、凹部内(回転軸137と凹部の内壁との間)に空間が生じ、これが内部空間となる。
また、ベースプレート12´´には、凹部の内部空間とベースプレート12´´の外側とを連通する穴123´´が形成されている。
即ち、ベースプレート12´´には、凹部に開口を有する、培養槽11の内側と外側とを連通する第1の穴(穴123´´)が形成されており、回転体13´´には、凹部の内部空間と回転体13´´の外側とを連通する第2の穴(穴133´´)が形成されており、第1の穴を通じて培養槽11の外側から凹部の内部空間に供給された気体が、第2の穴を通じて培養槽11内に排出されるものである。
(その他の構成例)
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の構成とすることができる。
実施形態では、回転体に設けられるスパージャー(穴133、吐出ノズル134、焼結体135)を3方向としたものを例としているが、1方向や2方向でも構わないし、より多数としても構わない。
また、実施形態では、回転体及びベースプレートが培養槽の底面に設けられるものを例としたが、培養槽の側面に設けられるものであっても構わない。また、回転体及びベースプレートが培養槽内に複数設けられるものであってもよい。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の構成とすることができる。
実施形態では、回転体に設けられるスパージャー(穴133、吐出ノズル134、焼結体135)を3方向としたものを例としているが、1方向や2方向でも構わないし、より多数としても構わない。
また、実施形態では、回転体及びベースプレートが培養槽の底面に設けられるものを例としたが、培養槽の側面に設けられるものであっても構わない。また、回転体及びベースプレートが培養槽内に複数設けられるものであってもよい。
実施形態では、培養槽内に気体を排出する第2の穴(スパージャー)が回転体の側面に設けられるものを例としているが、これに限られるものではなく、第2の穴が回転体の上面に設けるものであってもよく、底面に設けるものであっても構わない。また、第2の穴の開口は回転体に設けられるものであればよく、回転体のハブではなく、攪拌羽根等に設けるものであっても構わない。
実施形態では、回転体が攪拌羽根を備える攪拌装置であるものを例としているが、攪拌羽根を備えておらず、スパージャーとしてのみ機能するものであっても構わない。
実施形態では、回転体が攪拌羽根を備える攪拌装置であるものを例としているが、攪拌羽根を備えておらず、スパージャーとしてのみ機能するものであっても構わない。
100...培養装置
1...培養バッグ
11...培養槽
12...ベースプレート
121...回転軸
13...回転体
131...攪拌羽根
S...シール部材
BB...ボールベアリング
1...培養バッグ
11...培養槽
12...ベースプレート
121...回転軸
13...回転体
131...攪拌羽根
S...シール部材
BB...ボールベアリング
Claims (10)
- 培養液を保持する培養槽と、
攪拌羽根を備えた回転体と、
を備え、
前記培養槽は、回転軸を備えたベースプレートを有し、
前記回転体には凹部が形成されており、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、
前記ベースプレートには、前記回転軸に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、
前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、
前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。 - 培養液を保持する培養槽と、
攪拌羽根を備えた回転体と、
を備え、
前記培養槽は、凹部が形成されたベースプレートを有し、
前記回転体は回転軸を備え、前記回転体は、前記凹部に前記回転軸が挿入されて、前記回転軸を中心に回転可能に取り付けられ、
前記ベースプレートには、前記凹部に開口を有する、前記培養槽の内側と外側とを連通する第1の穴が形成されており、
前記回転体には、前記凹部の内部空間と前記回転体の外側とを連通する第2の穴が形成されており、
前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から前記凹部の内部空間に供給された気体が、前記第2の穴を通じて前記培養槽内に排出される培養容器。 - 請求項1又は請求項2に記載の培養容器において、
前記ベースプレートが、前記培養液に水没する領域に配置されている培養容器。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の培養容器において、
前記第2の穴が、前記回転体の側面部において開口している培養容器。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の培養容器において、
前記第2の穴が、前記回転体の上面部において開口している培養容器。 - 請求項1から請求項5の何れかに記載の培養容器において、
前記凹部の内部空間は、前記凹部の開口に対して気密に保持される気密領域を有し、前記気密領域に対して、前記第1の穴を通じて前記培養槽の外側から気体が供給される培養容器。 - 請求項6に記載の培養容器において、
前記凹部と前記回転軸の間をシールするシール部材をさらに有し、前記シール部材によって前記気密領域が気密に保持される培養容器。 - 請求項6又は請求項7に記載の培養容器において、
前記回転体は、ベアリングを介して前記ベースプレートに取り付けられており、
前記ベアリングは、前記気密領域よりも前記凹部の開口側に配置されている培養容器。 - 請求項1から請求項8の何れかに記載の培養容器において、
前記回転体には磁石が取り付けられており、
前記回転体が、前記培養槽の外側に配置される駆動用磁石によって回転するように構成されている培養容器。 - 請求項1から請求項9の何れかに記載の培養容器を備える培養装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017136078A JP2019017263A (ja) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | 培養容器及び培養装置 |
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JP2017136078A Pending JP2019017263A (ja) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | 培養容器及び培養装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102130680B1 (ko) * | 2019-07-22 | 2020-07-06 | 김재민 | 마그네틱 배양기 |
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2017
- 2017-07-12 JP JP2017136078A patent/JP2019017263A/ja active Pending
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