JP6423942B1

JP6423942B1 - マイクロキャリア撹拌培養装置

Info

Publication number: JP6423942B1
Application number: JP2017215671A
Authority: JP
Inventors: 好一加藤
Original assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Current assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: JP2019083759A

Abstract

【課題】ろ過膜の逆洗を別途行うことを不要としたマイクロキャリアを用いた撹拌培養装置。
【解決手段】本発明のマイクロキャリア撹拌培養装置は、マイクロキャリアと培養物と培地とが容れられる培養容器と、該培養容器に設けられた、該培養容器内を一方のゾーンと他方のゾーンとに仕切る、前記マイクロキャリアを通過せず、前記培養物と培地とを通過させるろ過膜と、前記培養容器内に設けられた、前記ろ過膜を貫通して往復動する駆動軸と、前記一方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された一方の撹拌翼と、前記他方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された他方の撹拌翼と、前記一方のゾーン内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記他方のゾーン内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、マイクロキャリアを用いて細胞等を培養するための撹拌培養装置に関するものである。

培養容器内で、表面や内部に細胞等が付着して増殖することが可能な培養面を持つ、例えば、１００〜３００μｍ程度の大きさの微粒子担体（マイクロキャリア）を用いて、ｉＰＳ細胞や動植物の細胞や菌体等の培養物を効率よく培養する培養装置がある。

該培養容器内で培養された細胞等の培養物の培養容器外への抜出は、従来においては、培養容器に、排出管と、排出ポンプとを設けると共に、該排出管に、前記マイクロキャリアは通過せず、細胞等の培養物及び培養液等の培地のみを通過するろ過膜（フィルタ）を設けた培養装置を用いて、前記排出ポンプにより前記排出管内を負圧にして（または、培養容器内を加圧して）、前記培養容器内の内容物を前記排出管に導入すると共に、前記ろ過膜により、マイクロキャリア以外の培養物及び培地のみを該培養容器外に抜出するようにしている。

培養容器の排出管にろ過膜を設けた培養装置としては、例えば、特許文献１がある。

特開平８−１７２９５６号公開公報

しかしながら、前記従来の培養装置においては、前記排出管に設けたろ過膜の目詰まり防止のために、定期的に、前記排出管の逆洗（逆流）のための操作が別途必要であった。

本発明は、前記の欠点を無くすようにしたものである。

前記の目的を達成すべく、本発明のマイクロキャリア撹拌培養装置は、マイクロキャリアと培養物と培地とが容れられる培養容器と、該培養容器に設けられた、該培養容器内を一方のゾーンと他方のゾーンとに仕切る、前記マイクロキャリアを通過せず、前記培養物と培地とを通過させるろ過膜と、前記培養容器内に設けられた、前記ろ過膜を貫通して往復動する駆動軸と、前記一方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された一方の撹拌翼と、前記他方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された他方の撹拌翼と、前記一方のゾーン内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記他方のゾーン内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。

また、本発明のマイクロキャリア撹拌培養装置は、マイクロキャリアと培養物と培地とが容れられる培養容器と、該培養容器に設けられた、該培養容器内を下部ゾーンと上部ゾーンとに仕切る、前記マイクロキャリアを通過せず、前記培養物と培地とを通過させるろ過膜と、前記培養容器内に設けられた、前記ろ過膜を貫通して上下方向に往復動する駆動軸と、前記下部ゾーン内の該駆動軸部分に固定された下段翼と、前記上部ゾーン内の該駆動軸部分に固定された上段翼と、前記下部ゾーン内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記上部ゾーン内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。

本発明によれば、細胞等のみを抜出できると共に、別途、ろ過膜の逆洗操作を不要とすることができるようになる。

本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

本発明の実施例１を図１によって説明する。

１は、本発明のマイクロキャリア撹拌培養装置を示し、２は、該撹拌培養装置１の、例えば、縦型の培養容器であり、該培養容器２には、例えば、ｉＰＳ細胞や動植物の細胞や菌体等の培養物と、培養液等の培地と、表面や内部に細胞等が付着して増殖することが可能な培養面を持つ微粒子担体（マイクロキャリア３）が容れられる。

４は、ろ過膜（フィルター）を示し、該ろ過膜４は、前記培養容器２の上下方向における中間部の内周面に、例えば、水平状に、該培養容器２内の上下を仕切るように固定され、該ろ過膜４により、前記培養容器２内は、下側の下部ゾーン５（下部空間部）と、上側の上部ゾーン６（上部空間部）とが形成されるようになる。

なお、前記ろ過膜４の孔のサイズ（メッシュサイズ）は、細胞等の培養物と培地は通過できるが、用いられるマイクロキャリア４が通過しない大きさ、即ち、マイクロキャリア径よりも小さく設定される。

また、前記ろ過膜４は、水平状に設ける以外に、例えば、前記培養容器２を上下に仕切れれば、傾斜していてもよい。即ち、駆動軸の往復方向において仕切れるようであればよい。

７は、駆動軸を示し、該駆動軸７は、前記培養容器２の天井部２ａの中央の開口部８を貫通すると共に、前記ろ過膜４に形成された貫通孔４ａを貫通して、前記培養容器２内に垂設して挿入されている。

なお、前記駆動軸７は、前記開口部８に設けられた駆動軸シール部又はスラスト軸受部などの支持部９により、上下動可能に支持されて、該駆動軸７の上端部において、前記天井部２ａの上方に設けた往復駆動装置１０に連結し、該往復駆動装置１０の駆動により上下動されるようになる。

また、前記駆動軸７は、前記貫通孔４ａ内を上下にスライド自在に設けられると共に、該貫通孔４ａと前記撹拌軸７との間は、前記撹拌容器２内に容れられたマイクロキャリア４が通過できない間隔に形成される。

１１は、下段翼を示し、該下段翼１１は、例えば、円形の平板状に形成され、前記培養容器２内の前記下部ゾーン５に位置する前記駆動軸部分、例えば、下端に、面が直交（交叉）して固定される。

なお、前記下段翼１１は、前記駆動軸７に１段以外に、２段以上設けられてもよく、また、該駆動軸７に該下段翼１１を固定する位置は、前記駆動軸７が上下動しても、前記ろ過膜４に当たらなければ、下端ではなく、中間部分であっても良く、特に制限はない。

また、該下段翼１１は、円形以外に、例えば、楕円形、長円形、矩形、十字型、そして、円錐型など３次元形状も含めて様々な形状がある。また、該撹拌翼の一部又は全部を、任意の場所で傾斜させた折り曲げ構造としてもよい。

１２は、上段翼を示し、該上段翼１２は、例えば、円形の平板状に形成され、前記培養容器２内の前記上部ゾーン６に位置する前記駆動軸部分、例えば、前記駆動軸７の上部部分に、面が直交（交叉）して固定される。

なお、前記上段翼１２は、前記駆動軸７に１段以外に、２段以上設けられてもよく、また、該駆動軸７に該上段翼１２を固定する位置は、前記駆動軸７が上下動しても、前記ろ過膜４に当たらなければ、上部でなく、中間部分であっても良く、特に制限はない。

また、該上段翼１２は、円形以外に、例えば、楕円形、長円形、矩形、十字型、そして、円錐型など３次元形状も含めて様々な形状がある。また、該撹拌翼の一部又は全部を、任意の場所で傾斜させた折り曲げ構造としてもよい。

なお、前記下段翼１１や前記上段翼１２には、様々な形状や構造のものが含まれ、本実施例の翼１１、１２においては、該翼１１、１２の翼面を前記駆動軸４の軸方向に対して垂直になるよう固定しているが、該翼１１、１２の翼面の全部又は一部が任意の方向を向くように、垂直面に対して角度をつけて、前記駆動軸４に固定したり、また、該翼１１、１２の全部又は一部を該駆動軸４の軸周りに角度をつけて（即ち、駆動軸４から外方に放射状に延びる線に対して軸周り方向に傾斜させて）、前記駆動軸４に固定したものも含む。

１３は、前記上部ゾーン６内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段としての供給管を示し、該供給管１３は、例えば、前記培養容器２の天井部２ａを貫通して、その先端部が、該培養容器２内の前記上部ゾーン６内に位置するように設けられる。

また、該供給管１３には、開閉弁（図示せず）と、マイクロキャリアを含む培地や培養物等を、前記培養容器２の前記上部ゾーン６内に供給するための供給管側ポンプ部（図示せず）とが設けられ、必要に応じて、前記開閉弁が開となり、前記供給管側ポンプ部により、前記培養容器２の前記上部ゾーン６内に、前記供給管１３を通じて、マイクロキャリアを含む培地や培養物が供給されるようになる。

なお、前記供給管１３から前記培養容器２内に、マイクロキャリアを除いた培地のみを供給するようにしてもよい。

１４は、前記下部ゾーン５内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段としての排出管を示し、該排出管１４は、例えば、前記培養容器２の天井部２ａを貫通すると共に、前記ろ過膜４を貫通して、その先端部が、前記培養容器２内の前記下部ゾーン５に位置するように設けられる。

また、該排出管１４には、開閉弁（図示せず）と、前記培養容器２の前記下部ゾーン５内の内容物を培養容器外に排出するための排出管側ポンプ部（図示せず）とが設けられ、必要に応じて、前記開閉弁が開となり、前記排出管側ポンプ部により、前記培養容器２の前記下部ゾーン５内の内容物を、前記排出管１４を通じて、培養容器外に抜出するようになる。

次に、本発明のマイクロキャリアを用いた撹拌培養装置の作動及びその効果について説明する。

本発明の撹拌培養装置１においては、まず、前記供給管１３の開閉弁を開として、前記供給管側ポンプ部により、前記供給管１３から、前記培養容器２内に、マイクロキャリア、細胞及び培地を含む内容物（被撹拌物）を、前記培養容器２の所望の高さまで（所望の量）容れるようにする。

これにより、細胞等の培養物及び培地は、前記ろ過膜４を通過することができるので、前記下部ゾーン５及び前記上部ゾーン６内に容れられて、また、マイクロキャリア４のみは、前記ろ過膜４を通過しないので、前記上部ゾーン５にのみ容れられるようになる。

そして、前記供給管１３の開閉弁を閉じると共に、前記供給管側ポンプを停止し、前記駆動軸７を、前記往復駆動装置１０により上下に往復動させることにより、前記下段翼１１及び前記上段翼１２が上下方向に往復動して、前記下部ゾーン５及び前記上部ゾーン６内の内容物（被撹拌物）が撹拌されると共に、培養されるようになる。

この際、前記マイクロキャリア３は、前記ろ過膜４を通過しないので、前記上部ゾーン６内でのみ撹拌され、また、前記細胞等の培養物及び培地は、前記ろ過膜４を通過できるので、前記上部ゾーン５及び前記下部ゾーン６内で撹拌されるようになる。

また、前記ろ過膜４が前記マイクロキャリア３により目詰まりしても、前記上段翼及び下段翼の上方への移動により、前記ろ過膜４には、上方に向かう流れが生じ、前記ろ過膜４の表面に付着したマイクロキャリア３が離れ、目詰まりが抑制されるようになる。

即ち、前記培養容器２内は、前記下段翼１１及び前記上段翼１２により、撹拌されると同時に、前記ろ過膜４には、逆洗作用が生じ、目詰まりが抑制されるようになる。

なお、前記下部ゾーン５内の内容物を抜出しない時には、前記排出管側ポンプを停止すると共に、前記排出管１４の開閉弁は閉口している。

そして、所望の時間経過後に、前記排出管１４の開閉弁を開とすると共に、前記排出管側ポンプ部を駆動して、前記下部ゾーン５内の内容物を排出すれば、細胞及び培地のみを抜出できるようになる。

なお、前記下部ゾーン５内の内容物を抜出する際は、前記往復駆動装置１０を停止するようにしてもよい。

また、前記培養容器２内の内容物の排出と同時に、前記供給部１３から、培地や培養物やマイクロキャリアを前記培養容器２内に供給するようにしてもよい。

本発明によれば、マイクロキャリアを除いた細胞を培養容器外に抜出できるようになる。

また、前記下段翼及び上段翼の往復動により、撹拌とろ過膜の逆洗を同時に行うことができ、従来のように、別途、ろ過膜の目詰まりを防止するための逆洗操作を行わなくてもよいようになる。

なお、前記実施例においては、駆動軸を垂設し、上下方向に駆動軸７を移動する例を示したが、例えば、駆動軸を横設し、横方向に移動するなど、駆動軸４を任意の方向に向け、該任意の方向に往復移動するようにしてもよい。

そして、駆動軸が横方向において移動する場合には、前記培養容器内に固定されるろ過膜は、該培養容器を、左側ゾーンと右側ゾーンとに横方向において仕切るように固定され、また、駆動軸が任意の方向において移動する場合には、培養容器内に固定されるろ過膜は、該培養容器を、一方のゾーンと他方のゾーンとに該方向において仕切るように固定されるようになる。

そして、例えば、下段翼や左側翼などの一方の撹拌翼が、前記一方のゾーンに位置する駆動軸部分に固定され、また、上下段翼や右側翼などの他方の撹拌翼が、前記他方のゾーンに位置する駆動軸部分に固定されるようになる。

本発明の撹拌培養装置は、医療品関係、食品関係等における培養装置に利用される。

１撹拌培養装置
２培養容器
２ａ天井部
３マイクロキャリア
４ろ過膜
４ａ貫通孔
５下部ゾーン
６上部ゾーン
７駆動軸
８開口部
９支持部
１０往復駆動装置
１１下段翼
１２上段翼
１３供給管
１４排出管

Claims

マイクロキャリアと培養物と培地とが容れられる培養容器と、
該培養容器に設けられた、該培養容器内を一方のゾーンと他方のゾーンとに仕切る、前記マイクロキャリアを通過せず、前記培養物と培地とを通過させるろ過膜と、
前記培養容器内に設けられた、前記ろ過膜を貫通して往復動する駆動軸と、
前記一方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された一方の撹拌翼と、
前記他方のゾーン内の該駆動軸部分に固定された他方の撹拌翼と、
前記一方のゾーン内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記他方のゾーン内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段とよりなることを特徴とするマイクロキャリア撹拌培養装置。
マイクロキャリアと培養物と培地とが容れられる培養容器と、
該培養容器に設けられた、該培養容器内を下部ゾーンと上部ゾーンとに仕切る、前記マイクロキャリアを通過せず、前記培養物と培地とを通過させるろ過膜と、
前記培養容器内に設けられた、前記ろ過膜を貫通して上下方向に往復動する駆動軸と、
前記下部ゾーン内の該駆動軸部分に固定された下段翼と、
前記上部ゾーン内の該駆動軸部分に固定された上段翼と、
前記下部ゾーン内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記上部ゾーン内に、培養物や培地やマイクロキャリアなどの内容物を供給する供給手段とよりなることを特徴とするマイクロキャリア撹拌培養装置。