JP2500137B2 - 培養装置 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動物細胞、微生物等を
培養する培養装置、特に、培地循環用ポンプにて培地
を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホローフ
ァイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培地リ
ザーバへ戻すように循環させる培養装置に関する。
培養する培養装置、特に、培地循環用ポンプにて培地
を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホローフ
ァイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培地リ
ザーバへ戻すように循環させる培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の培養装置では、培地を収容した
培地リザーバと被培養物を収容したバイオリアクターと
に培地を循環させ、且つ、バイオリアクターへ流入する
培地に酸素を溶存させることで、バイオリアクター中の
被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に必要な各種
栄養源及び酸素を供給する。バイオリアクターへ供給さ
れる各種栄養源及び酸素の量は培地循環用ポンプによる
培地流量に依存する。
培地リザーバと被培養物を収容したバイオリアクターと
に培地を循環させ、且つ、バイオリアクターへ流入する
培地に酸素を溶存させることで、バイオリアクター中の
被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に必要な各種
栄養源及び酸素を供給する。バイオリアクターへ供給さ
れる各種栄養源及び酸素の量は培地循環用ポンプによる
培地流量に依存する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、この種の装置では、バイオリアクターへの栄養
源及び酸素の供給量が培地流量に依存し、且つ、その流
量は当初設定された流量に固定されるか、又は途中で変
更されるにしてもマニュアル操作で変更される。従っ
て、バイオリアクターにおいて必要とされる量の栄養源
及び溶存酸素が正確に供給される保証は無く、最悪の場
合、バイオリアクター内で栄養源や酸素が枯渇すること
もあり得る。
ように、この種の装置では、バイオリアクターへの栄養
源及び酸素の供給量が培地流量に依存し、且つ、その流
量は当初設定された流量に固定されるか、又は途中で変
更されるにしてもマニュアル操作で変更される。従っ
て、バイオリアクターにおいて必要とされる量の栄養源
及び溶存酸素が正確に供給される保証は無く、最悪の場
合、バイオリアクター内で栄養源や酸素が枯渇すること
もあり得る。
【０００４】そこで本発明は、培地循環用ポンプにて培
地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホロー
ファイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培地
リザーバへ戻すように循環させる培養装置において、バ
イオリアクター内の栄養源や酸素の消費量に応じた量の
栄養源及び酸素を従来より正確にバイオリアクターへ供
給できるようにすることを課題とする。
地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホロー
ファイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培地
リザーバへ戻すように循環させる培養装置において、バ
イオリアクター内の栄養源や酸素の消費量に応じた量の
栄養源及び酸素を従来より正確にバイオリアクターへ供
給できるようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねた結果、培地中の溶存酸素消費量
と栄養源の消費量が比例的に変動することに着目し、さ
らに溶存酸素消費量と栄養源消費量が比例的に変動する
ことから、ホローファイバ式バイオリアクターから出た
培地中の溶存酸素量を予め定めた量に維持するように培
地循環用ポンプの流量を制御する一方、培地リザーバか
ら培地を排出ポンプで排出するようにし、且つ、該排出
ポンプの流量を培地循環用ポンプの流量に比例変動さ
せ、該排出ポンプによる培地排出量を補うように培地リ
ザーバへ新鮮培地を供給すれば（換言すれば溶存酸素消
費量に比例又は略比例して培地リザーバ内の培地を交換
すれば）、培地中の溶存酸素量を所定のものに維持でき
るとともに確実に適切な栄養源の補給を行えることを見
出し、本発明を完成した。
決するため研究を重ねた結果、培地中の溶存酸素消費量
と栄養源の消費量が比例的に変動することに着目し、さ
らに溶存酸素消費量と栄養源消費量が比例的に変動する
ことから、ホローファイバ式バイオリアクターから出た
培地中の溶存酸素量を予め定めた量に維持するように培
地循環用ポンプの流量を制御する一方、培地リザーバか
ら培地を排出ポンプで排出するようにし、且つ、該排出
ポンプの流量を培地循環用ポンプの流量に比例変動さ
せ、該排出ポンプによる培地排出量を補うように培地リ
ザーバへ新鮮培地を供給すれば（換言すれば溶存酸素消
費量に比例又は略比例して培地リザーバ内の培地を交換
すれば）、培地中の溶存酸素量を所定のものに維持でき
るとともに確実に適切な栄養源の補給を行えることを見
出し、本発明を完成した。
【０００６】すなわち本発明は、培地循環用ポンプにて
培地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホロ
ーファイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培
地リザーバへ戻すように循環させる培養装置において、
前記バイオリアクターを出た培地中の溶存酸素量を測定
する手段と、前記培地リザーバから培地を排出する培地
排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器から前記培地リ
ザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポンプと、前記ポ
ンプ動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前
記培地循環用ポンプの流量を前記測定手段により測定さ
れる溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量に維持されるよ
うに制御し、前記培地排出ポンプの流量を前記培地循環
用ポンプの流量に比例するように制御し、前記培地供給
ポンプを前記培地排出ポンプが停止すると始動し、前記
培地リザーバ内液面が所定のレベルに達すると停止する
ように制御することを特徴とする培養装置を提供するも
のである。この培養装置においては、培養した細胞によ
る生産物を取り出せるように、前記ホローファイバ式バ
イオリアクターのホローファイバ外空間の一端に生産物
取出し用培地ボトルを接続し、該ボトルを無菌フィルタ
を介して外気に連通させるとともに、前記ホローファイ
バ外空間の他端に生産物取出し用サンプリング配管を接
続することができる。 前記各ポンプの流量制御は、代表
的にはポンプの運転速度、例えば回転ポンプについては
その単位時間当たりの回転数をコントロールすることで
簡単に行える。
培地を、培地リザーバから、酸素を溶存させたのちホロ
ーファイバ式バイオリアクターに通過させ、再び前記培
地リザーバへ戻すように循環させる培養装置において、
前記バイオリアクターを出た培地中の溶存酸素量を測定
する手段と、前記培地リザーバから培地を排出する培地
排出ポンプと、新鮮培地容器と、該容器から前記培地リ
ザーバへ新鮮培地を供給する培地供給ポンプと、前記ポ
ンプ動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前
記培地循環用ポンプの流量を前記測定手段により測定さ
れる溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量に維持されるよ
うに制御し、前記培地排出ポンプの流量を前記培地循環
用ポンプの流量に比例するように制御し、前記培地供給
ポンプを前記培地排出ポンプが停止すると始動し、前記
培地リザーバ内液面が所定のレベルに達すると停止する
ように制御することを特徴とする培養装置を提供するも
のである。この培養装置においては、培養した細胞によ
る生産物を取り出せるように、前記ホローファイバ式バ
イオリアクターのホローファイバ外空間の一端に生産物
取出し用培地ボトルを接続し、該ボトルを無菌フィルタ
を介して外気に連通させるとともに、前記ホローファイ
バ外空間の他端に生産物取出し用サンプリング配管を接
続することができる。 前記各ポンプの流量制御は、代表
的にはポンプの運転速度、例えば回転ポンプについては
その単位時間当たりの回転数をコントロールすることで
簡単に行える。
【０００７】
【０００８】培地供給ポンプの前記の制御運転のため
に、例えば前記制御部に、前記培地リザーバ内の培地液
面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段
及びツインタイマを含め、該ツインタイマで設定される
培地排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記
排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時間
において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液
面の所定レベル到達検出まで前記培地供給ポンプを運転
するようにしてもよい。
に、例えば前記制御部に、前記培地リザーバ内の培地液
面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段
及びツインタイマを含め、該ツインタイマで設定される
培地排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記
排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時間
において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液
面の所定レベル到達検出まで前記培地供給ポンプを運転
するようにしてもよい。
【０００９】
【作用】本発明培養装置によると、培地が、培地循環用
ポンプにて培地リザーバとバイオリアクターとに循環せ
しめられ、且つ、バイオリアクターに流入する培地に酸
素が溶存せしめられ、それによってバイオリアクター中
の被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に要求され
る各種栄養源及び酸素が供給される。
ポンプにて培地リザーバとバイオリアクターとに循環せ
しめられ、且つ、バイオリアクターに流入する培地に酸
素が溶存せしめられ、それによってバイオリアクター中
の被培養物に、その生命維持、生育、繁殖等に要求され
る各種栄養源及び酸素が供給される。
【００１０】また、バイオリアクターを出た培地中の溶
存酸素量がその測定手段により測定される一方、前記循
環用ポンプ動作を制御する制御部が、該測定手段により
測定された溶存酸素量と予め定めた溶存酸素量とを比較
しつつ、測定溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量より少
ないときは、培地流量を増加させるように、測定溶存酸
素量が予め定めた溶存酸素量より多いときには培地流量
を減少させるように前記ポンプ動作を制御する。
存酸素量がその測定手段により測定される一方、前記循
環用ポンプ動作を制御する制御部が、該測定手段により
測定された溶存酸素量と予め定めた溶存酸素量とを比較
しつつ、測定溶存酸素量が予め定めた溶存酸素量より少
ないときは、培地流量を増加させるように、測定溶存酸
素量が予め定めた溶存酸素量より多いときには培地流量
を減少させるように前記ポンプ動作を制御する。
【００１１】また、培地中の溶存酸素消費量と栄養源の
消費量は比例的に変動するから、そして培地排出ポンプ
はその流量が培地循環用ポンプの流量に比例するように
制御運転されるから、バイオリアクター内で消費される
溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地交換が行わ
れ、それによって該培地リザーバ及びバイオリアクター
を含む培地循環系における栄養源の消費が補われる。前
述のように培養した細胞による生産物を取り出せるよう
にバイオリアクターのホローファイバ外空間に前記の生
産物取出し用の培地ボトル及びサンプリング配管を接続
してあるときは、該サンプリング配管から生産物を取り
出すことができ、それに伴って該培地ボトルからホロー
ファイバ外空間へ培地が補給される。
消費量は比例的に変動するから、そして培地排出ポンプ
はその流量が培地循環用ポンプの流量に比例するように
制御運転されるから、バイオリアクター内で消費される
溶存酸素量に比例又は略比例した量の培地交換が行わ
れ、それによって該培地リザーバ及びバイオリアクター
を含む培地循環系における栄養源の消費が補われる。前
述のように培養した細胞による生産物を取り出せるよう
にバイオリアクターのホローファイバ外空間に前記の生
産物取出し用の培地ボトル及びサンプリング配管を接続
してあるときは、該サンプリング配管から生産物を取り
出すことができ、それに伴って該培地ボトルからホロー
ファイバ外空間へ培地が補給される。
【００１２】
【００１３】また、該制御部が、前記培地リザーバ内の
培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検
出手段及びツインタイマを含み、該ツインタイマで設定
される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前
記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時
間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内
液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転さ
せるものであるときは、前記オン時間の長さ及びオフ時
間の長さに応じて（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）
の割合が決定される。なお、該ツインタイマにおけるオ
ン時間及びオフ時間の設定は、所望の（新鮮培地供給量
／溶存酸素消費量）の割合を得られるように行うのであ
るが、該オン時間の長さ及びオフ時間の長さは、例えば
前記循環系を流れる培地中に含まれる栄養源であるグル
コースの量を測定し、その測定結果に基づいて定めるこ
とができる。
培地液面が所定レベルに有るか否かを検出するレベル検
出手段及びツインタイマを含み、該ツインタイマで設定
される排出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前
記排出ポンプを運転又は停止させ、該排出ポンプオフ時
間において、前記レベル検出手段による培地リザーバ内
液面の所定レベル到達検出まで前記供給ポンプを運転さ
せるものであるときは、前記オン時間の長さ及びオフ時
間の長さに応じて（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）
の割合が決定される。なお、該ツインタイマにおけるオ
ン時間及びオフ時間の設定は、所望の（新鮮培地供給量
／溶存酸素消費量）の割合を得られるように行うのであ
るが、該オン時間の長さ及びオフ時間の長さは、例えば
前記循環系を流れる培地中に含まれる栄養源であるグル
コースの量を測定し、その測定結果に基づいて定めるこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は一実施例培養装置の全体の構成を示してい
る。この培養装置は細胞を培養するもので、主たる構成
要因はホローファイバカラムでできたバイオリアクター
１、液体培地Ｌを収容した培地リザーバ２、培地循環用
の回転速度可変のペリスタリックポンプ３、培地中に酸
素を溶存させるガス交換器４及び培地中の溶存酸素を検
出するための溶存酸素検出装置５を備えている。
る。図１は一実施例培養装置の全体の構成を示してい
る。この培養装置は細胞を培養するもので、主たる構成
要因はホローファイバカラムでできたバイオリアクター
１、液体培地Ｌを収容した培地リザーバ２、培地循環用
の回転速度可変のペリスタリックポンプ３、培地中に酸
素を溶存させるガス交換器４及び培地中の溶存酸素を検
出するための溶存酸素検出装置５を備えている。
【００１５】これらは配管６により、リザーバ２→ポン
プ３→ガス交換器４→バイオリアクター１→検出装置５
→リザーバ２の順序で直列にループ状に接続され、培地
もこの順序で流れる。図１において、バイオリアクター
１中のホローファイバの出入口端子１１、１２は、ホロ
ーファイバのキャピラリー内空間に通じている。
プ３→ガス交換器４→バイオリアクター１→検出装置５
→リザーバ２の順序で直列にループ状に接続され、培地
もこの順序で流れる。図１において、バイオリアクター
１中のホローファイバの出入口端子１１、１２は、ホロ
ーファイバのキャピラリー内空間に通じている。
【００１６】この装置によると、ポンプ３の運転により
リザーバ２より汲み出された培地は、ガス交換器４で大
気飽和になるまで酸素を溶存させ、バイオリアクター１
に送られ、リアクター内で消費し切れなかった溶存酸素
濃度が溶存酸素検出装置５で検出され、培地自体は再び
リザーバ２へ戻される。検出装置５で検出された溶存酸
素濃度Ｘは、電気信号に変換され、装置制御部９の一部
を構成するＰＩＤコントローラ９１に入力される。入力
された値に対し、ＰＩＤコントローラ９１は設定スイッ
チ９１１を通じて設定された値Ｘ0 と比較演算を行い、
次のような動作をする。
リザーバ２より汲み出された培地は、ガス交換器４で大
気飽和になるまで酸素を溶存させ、バイオリアクター１
に送られ、リアクター内で消費し切れなかった溶存酸素
濃度が溶存酸素検出装置５で検出され、培地自体は再び
リザーバ２へ戻される。検出装置５で検出された溶存酸
素濃度Ｘは、電気信号に変換され、装置制御部９の一部
を構成するＰＩＤコントローラ９１に入力される。入力
された値に対し、ＰＩＤコントローラ９１は設定スイッ
チ９１１を通じて設定された値Ｘ0 と比較演算を行い、
次のような動作をする。
【００１７】Ｘ＞Ｘ0 の場合、制御信号を通じてポンプ
３の回転数をおとし、循環流量を少なくする。Ｘ＜Ｘ0
の場合、ポンプ３の回転数を上げて循環流量を多くす
る。以上の動作の結果、溶存酸素濃度Ｘは、次第にＸ0
に近づく。かくしてバイオリアクター１内の溶存酸素濃
度は、細胞にとって必要とされる溶存酸素濃度Ｘ0 を保
ち続ける。
３の回転数をおとし、循環流量を少なくする。Ｘ＜Ｘ0
の場合、ポンプ３の回転数を上げて循環流量を多くす
る。以上の動作の結果、溶存酸素濃度Ｘは、次第にＸ0
に近づく。かくしてバイオリアクター１内の溶存酸素濃
度は、細胞にとって必要とされる溶存酸素濃度Ｘ0 を保
ち続ける。
【００１８】また、細胞の生育にともない、リザーバ２
にプールされる培地Ｌは、次第に老朽化して老廃物の蓄
積、栄養素の枯渇を生じる。そのため、定期的に培地を
交換する必要がある。この交換のために回転速度可変の
培地排出用ペリスタリックポンプ８及び廃液ボトル８
１、そして新鮮培地供給用ペリスタリックポンプ７及び
新鮮培地ボトル７１が設けられている。ボトル８１、７
１は、それぞれフィルタ８２、７２を通じて無菌的に大
気開放となっている。
にプールされる培地Ｌは、次第に老朽化して老廃物の蓄
積、栄養素の枯渇を生じる。そのため、定期的に培地を
交換する必要がある。この交換のために回転速度可変の
培地排出用ペリスタリックポンプ８及び廃液ボトル８
１、そして新鮮培地供給用ペリスタリックポンプ７及び
新鮮培地ボトル７１が設けられている。ボトル８１、７
１は、それぞれフィルタ８２、７２を通じて無菌的に大
気開放となっている。
【００１９】培地交換の手順は以下のとおりである。ま
ず、電源１００から動作電力により、制御部９の構成要
素であるツインタイマ９３の内部接点９３２がオンのと
き、ペリスタリックポンプ８が動作し、リザーバ２内の
液を排出する。その際生ずるリザーバ２内の負圧はフィ
ルタ２１を通じて緩和される。ペリスタリックポンプ８
の回転数はＰＩＤコントローラ９１の支配下にあり、ポ
ンプ３の回転数と同じである。また、ツインタイマ９３
の内部接点９３３は、内部接点９３２と逆動作を行い、
接点９３２がオンのとき、接点９３３はオフであり、ポ
ンプ７は停止状態である。また、接点９３２、９３３の
それぞれのオン時間は設定用スイッチ９３１で設定され
る。
ず、電源１００から動作電力により、制御部９の構成要
素であるツインタイマ９３の内部接点９３２がオンのと
き、ペリスタリックポンプ８が動作し、リザーバ２内の
液を排出する。その際生ずるリザーバ２内の負圧はフィ
ルタ２１を通じて緩和される。ペリスタリックポンプ８
の回転数はＰＩＤコントローラ９１の支配下にあり、ポ
ンプ３の回転数と同じである。また、ツインタイマ９３
の内部接点９３３は、内部接点９３２と逆動作を行い、
接点９３２がオンのとき、接点９３３はオフであり、ポ
ンプ７は停止状態である。また、接点９３２、９３３の
それぞれのオン時間は設定用スイッチ９３１で設定され
る。
【００２０】次いで、ツインタイマ９３において、設定
用スイッチ９３１を通じて設定された接点９３２のオン
時間ｔ１がすぎると、接点９３２がオフとなると同時に
接点９３３がオンとなる。従って今度は、ポンプ８が停
止し、代わりにポンプ７が動作しリザーバ２内に培地を
供給する。そしてリザーバ２内の液面が上昇し、制御部
９の構成要素であるレベルセンサ９２の検出端９２１に
達すると、レベルセンサ９２内の内部接点９２２がオン
となり、ポンプ７も停止し、培地は供給されなくなる。
用スイッチ９３１を通じて設定された接点９３２のオン
時間ｔ１がすぎると、接点９３２がオフとなると同時に
接点９３３がオンとなる。従って今度は、ポンプ８が停
止し、代わりにポンプ７が動作しリザーバ２内に培地を
供給する。そしてリザーバ２内の液面が上昇し、制御部
９の構成要素であるレベルセンサ９２の検出端９２１に
達すると、レベルセンサ９２内の内部接点９２２がオン
となり、ポンプ７も停止し、培地は供給されなくなる。
【００２１】その後、ツインタイマ９３で設定用スイッ
チ９３１を通じて設定された接点９３３のオン時間ｔ２
が経過するとともに、最初の手順に戻る。このときのあ
りさまを示したのが、図２である。以上の一連の動作に
より、リザーバ２内培地は、ポンプ８により排出される
培地分だけ、新鮮培地と置換されることになる。
チ９３１を通じて設定された接点９３３のオン時間ｔ２
が経過するとともに、最初の手順に戻る。このときのあ
りさまを示したのが、図２である。以上の一連の動作に
より、リザーバ２内培地は、ポンプ８により排出される
培地分だけ、新鮮培地と置換されることになる。
【００２２】ところで、細胞の栄養消費量（特にグルコ
ース）は、酸素消費に比例すると考えられる。リアクタ
ー１内で消費される酸素量が増加すれば、溶存酸素検出
装置５に感知される溶存酸素濃度Ｘは下降気味になる。
そのため、Ｘ＜Ｘ0 の関係が生じ、ポンプ３の循環流量
は多くなる。ポンプ８で排出される時間当たりの培地量
は、ポンプ３の循環流量に等しい。従って、ツインタイ
マ９３で設定されるｔ１時間内にポンプ８で排出される
培地量も当然多くなり、結果として、栄養消費量に比例
して培地が交換される。その際の比例定数はＣ×ｔ１／
（ｔ１＋ｔ２）となるため、ツインタイマ９３での設定
時間ｔ１、ｔ２を設定スイッチ９３１を用いて任意に変
更することにより培地交換量、換言すれば（新鮮培地供
給量／溶存酸素消費量）の割合を決定することが可能で
ある。
ース）は、酸素消費に比例すると考えられる。リアクタ
ー１内で消費される酸素量が増加すれば、溶存酸素検出
装置５に感知される溶存酸素濃度Ｘは下降気味になる。
そのため、Ｘ＜Ｘ0 の関係が生じ、ポンプ３の循環流量
は多くなる。ポンプ８で排出される時間当たりの培地量
は、ポンプ３の循環流量に等しい。従って、ツインタイ
マ９３で設定されるｔ１時間内にポンプ８で排出される
培地量も当然多くなり、結果として、栄養消費量に比例
して培地が交換される。その際の比例定数はＣ×ｔ１／
（ｔ１＋ｔ２）となるため、ツインタイマ９３での設定
時間ｔ１、ｔ２を設定スイッチ９３１を用いて任意に変
更することにより培地交換量、換言すれば（新鮮培地供
給量／溶存酸素消費量）の割合を決定することが可能で
ある。
【００２３】また、この装置においては、細胞をバイオ
リアクター１のホローファイバ外空間に生育させるた
め、求める生産物は、ホローファイバ外空間に蓄積され
る。その生産物を取り出すための手段がサンプリング回
路１４及び培地ボトル１３であり、ボトル１３はフィル
タ１３１を通じて無菌的に大気開放となっている。サン
プリング回路１４からは、シリンジ等の手段を用いて無
菌的に外部に生産物が取り出されるようになっており、
その際、ホローファイバ外空間には、取り出された分だ
け培地ボトル１３より培地が供給される。
リアクター１のホローファイバ外空間に生育させるた
め、求める生産物は、ホローファイバ外空間に蓄積され
る。その生産物を取り出すための手段がサンプリング回
路１４及び培地ボトル１３であり、ボトル１３はフィル
タ１３１を通じて無菌的に大気開放となっている。サン
プリング回路１４からは、シリンジ等の手段を用いて無
菌的に外部に生産物が取り出されるようになっており、
その際、ホローファイバ外空間には、取り出された分だ
け培地ボトル１３より培地が供給される。
【００２４】なお、ｐＨセンサ２２は、リザーバ２内の
培地のｐＨが適正がどうか確認するためのセンサであ
る。以上説明した本発明に係る培養装置では、栄養源及
び酸素の供給にあたり、培地の状態を測定乃至検出する
手段としては培地中の溶存酸素量を測定する手段（上記
実施例では溶存酸素検出装置５）があれば足り、ｐＨセ
ンサ等の他のセンサ類は無くてもよく、それだけ構成を
簡素化できる。 また、一つの溶存酸素量測定手段５の測
定結果に基づいて培地循環用ポンプ３及び培地排出ポン
プ８、延いては培地供給ポンプ７も制御できるという簡
単な構成で、培地中の溶存酸素量及び栄養源を適切にコ
ントロールできる。また、培地供給ポンプ７は培地排出
ポンプ８が停止してから始動するので、培地交換が無駄
なく能率的に行われる。 さらに培地排出ポンプ８の流量
を培地循環用ポンプ３の流量に比例連携させるので、培
地排出ポンプ８を適当なオン・オフ時間でタイマ制御す
ることで培地排出量は酸素消費に比例的に変動し、結果
として培地交換量も比例的に変動するので、必要量の培
地交換のために培地リザーバ２内の液面設定レベルを変
更する必要がなく、この点でも構成が簡素化される。 さ
らに、採用するバイオリアクター１はホローファイバ式
バイオリアクターなので、従来のタンク式培養装置にお
いて設けられていた老廃物交換排出装置を別途設ける必
要がない。 また、培地中の溶存酸素量の測定はバイオリ
アクター１を出たところで行うので、特に問題となるバ
イオリアクター１の出口付近の細胞に対する溶存酸素量
を制御できるという利点もある。 また、ホローファイバ
式バイオリアクター１のホローファイバ外空間に蓄積さ
れる培養細胞による生産物をサンプリング回路１４から
容易に取り出すことができる。
培地のｐＨが適正がどうか確認するためのセンサであ
る。以上説明した本発明に係る培養装置では、栄養源及
び酸素の供給にあたり、培地の状態を測定乃至検出する
手段としては培地中の溶存酸素量を測定する手段（上記
実施例では溶存酸素検出装置５）があれば足り、ｐＨセ
ンサ等の他のセンサ類は無くてもよく、それだけ構成を
簡素化できる。 また、一つの溶存酸素量測定手段５の測
定結果に基づいて培地循環用ポンプ３及び培地排出ポン
プ８、延いては培地供給ポンプ７も制御できるという簡
単な構成で、培地中の溶存酸素量及び栄養源を適切にコ
ントロールできる。また、培地供給ポンプ７は培地排出
ポンプ８が停止してから始動するので、培地交換が無駄
なく能率的に行われる。 さらに培地排出ポンプ８の流量
を培地循環用ポンプ３の流量に比例連携させるので、培
地排出ポンプ８を適当なオン・オフ時間でタイマ制御す
ることで培地排出量は酸素消費に比例的に変動し、結果
として培地交換量も比例的に変動するので、必要量の培
地交換のために培地リザーバ２内の液面設定レベルを変
更する必要がなく、この点でも構成が簡素化される。 さ
らに、採用するバイオリアクター１はホローファイバ式
バイオリアクターなので、従来のタンク式培養装置にお
いて設けられていた老廃物交換排出装置を別途設ける必
要がない。 また、培地中の溶存酸素量の測定はバイオリ
アクター１を出たところで行うので、特に問題となるバ
イオリアクター１の出口付近の細胞に対する溶存酸素量
を制御できるという利点もある。 また、ホローファイバ
式バイオリアクター１のホローファイバ外空間に蓄積さ
れる培養細胞による生産物をサンプリング回路１４から
容易に取り出すことができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、培
地循環用ポンプにて培地を、培地リザーバから、酸素を
溶存させたのちホローファイバ式バイオリアクターに通
過させ、再び前記培地リザーバへ戻すように循環させる
培養装置であって、バイオリアクター内の被培養物の活
動状態に応じた量の栄養源及び酸素を簡単な構成のもと
に、能率的に、正確にバイオリアクターへ供給すること
ができる培養装置が提供される。 また、ホローファイバ
式バイオリアクターのホローファイバ外空間の一端及び
他端に生産物取出し用の培地ボトル及びサンプリング配
管をそれぞれ接続し、該培地ボトルを無菌用フィルタを
介して外気に連通させることで、該サンプリング配管か
ら培養した細胞による生産物を容易に取り出せる。
地循環用ポンプにて培地を、培地リザーバから、酸素を
溶存させたのちホローファイバ式バイオリアクターに通
過させ、再び前記培地リザーバへ戻すように循環させる
培養装置であって、バイオリアクター内の被培養物の活
動状態に応じた量の栄養源及び酸素を簡単な構成のもと
に、能率的に、正確にバイオリアクターへ供給すること
ができる培養装置が提供される。 また、ホローファイバ
式バイオリアクターのホローファイバ外空間の一端及び
他端に生産物取出し用の培地ボトル及びサンプリング配
管をそれぞれ接続し、該培地ボトルを無菌用フィルタを
介して外気に連通させることで、該サンプリング配管か
ら培養した細胞による生産物を容易に取り出せる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】また、前記培地リザーバ内の培地液面が所
定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段及びツ
インタイマが設けられ、該ツインタイマで設定される排
出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記排出ポ
ンプが運転又は停止され、該排出ポンプオフ時間におい
て、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液面の所
定レベル到達検出まで前記供給ポンプが運転されるとき
は、前記オン時間の長さ及びオフ時間の長さを任意に設
定して、所望の（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）の
割合を決定できる。
定レベルに有るか否かを検出するレベル検出手段及びツ
インタイマが設けられ、該ツインタイマで設定される排
出ポンプ用オン時間及びオフ時間に基づいて前記排出ポ
ンプが運転又は停止され、該排出ポンプオフ時間におい
て、前記レベル検出手段による培地リザーバ内液面の所
定レベル到達検出まで前記供給ポンプが運転されるとき
は、前記オン時間の長さ及びオフ時間の長さを任意に設
定して、所望の（新鮮培地供給量／溶存酸素消費量）の
割合を決定できる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】培地リザーバ内培地を交換するときのツインタ
イマ接点のオン時間及びオフ時間、それに関連する培地
供給ポンプ及び排出ポンプの動作タイミングを、リザー
バ内の液面高さ変化とともに示すタイミングチャートで
ある。
イマ接点のオン時間及びオフ時間、それに関連する培地
供給ポンプ及び排出ポンプの動作タイミングを、リザー
バ内の液面高さ変化とともに示すタイミングチャートで
ある。
１ バイオリアクター ２ 培地リザーバ ３ 培地循環用ポンプ ４ ガス交換器 ５ 溶存酸素検出装置 ６ 配管 ７ 新鮮培地供給ポンプ ７１ 新鮮培地ボトル ８ 培地排出ポンプ ８１ 廃液ボトル ９ 制御部 ９１ ＰＩＤコントローラ ９２ レベルセンサ ９３ ツインタイマ ９３１ 時間設定スイッチ ９３２、９３３ タイマ接点 １００ 電源
Claims (2)
- 【請求項１】 培地循環用ポンプにて培地を、培地リザ
ーバから、酸素を溶存させたのちホローファイバ式バイ
オリアクターに通過させ、再び前記培地リザーバへ戻す
ように循環させる培養装置において、前記バイオリアク
ターを出た培地中の溶存酸素量を測定する手段と、前記
培地リザーバから培地を排出する培地排出ポンプと、新
鮮培地容器と、該容器から前記培地リザーバへ新鮮培地
を供給する培地供給ポンプと、前記ポンプ動作を制御す
る制御部とを備え、前記制御部は、前記培地循環用ポン
プの流量を前記測定手段により測定される溶存酸素量が
予め定めた溶存酸素量に維持されるように制御し、前記
培地排出ポンプの流量を前記培地循環用ポンプの流量に
比例するように制御し、前記培地供給ポンプを前記培地
排出ポンプが停止すると始動し、前記培地リザーバ内液
面が所定のレベルに達すると停止するように制御するこ
とを特徴とする培養装置。 - 【請求項２】 前記ホローファイバ式バイオリアクター
のホローファイバ外空間の一端に接続された生産物取出
し用培地ボトルを設け、前記ボトルは無菌用フィルタを
介して外気に連通させ、前記ホローファイバ外空間の他
端には生産物取出し用サンプリング配管を接続したこと
を特徴とする請求項１記載の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286291A JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286291A JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123156A JPH05123156A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2500137B2 true JP2500137B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17702482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3286291A Expired - Fee Related JP2500137B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500137B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7278528B2 (en) | 1999-02-19 | 2007-10-09 | Ronald H. Ball | Method of and apparatus for applying a film optionally including advertising or other visible material, to the surface of a handrail for an escalator or moving walkway |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH399622A (de) * | 1961-04-14 | 1965-09-30 | Sandoz Ag | Verfahren zur Herstellung von Azoverbindungen |
| JP4731987B2 (ja) * | 2005-05-12 | 2011-07-27 | 株式会社カネカ | 自動培養装置 |
| JP5691146B2 (ja) * | 2009-08-12 | 2015-04-01 | 株式会社ニコン | 顕微鏡システム、制御装置、制御方法 |
| KR20140096051A (ko) | 2011-10-07 | 2014-08-04 | 폴 테크놀로지 유케이 리미티드 | 유체 처리 제어 시스템 및 이와 관련된 방법 |
| GB201416362D0 (en) | 2014-07-25 | 2014-10-29 | Ge Healthcare Bio Sciences Ab | Method and system for suspension culture |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4999298A (en) * | 1988-04-27 | 1991-03-12 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Hollow fiber bioreactor culture system and method |
| JP2625990B2 (ja) * | 1988-11-19 | 1997-07-02 | 株式会社島津製作所 | 細胞培養装置 |
| JP3095464B2 (ja) * | 1991-08-08 | 2000-10-03 | 宇宙開発事業団 | 細胞培養装置 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3286291A patent/JP2500137B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7278528B2 (en) | 1999-02-19 | 2007-10-09 | Ronald H. Ball | Method of and apparatus for applying a film optionally including advertising or other visible material, to the surface of a handrail for an escalator or moving walkway |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05123156A (ja) | 1993-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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