JPH0240318B2 - - Google Patents

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JPH0240318B2
JPH0240318B2 JP61309081A JP30908186A JPH0240318B2 JP H0240318 B2 JPH0240318 B2 JP H0240318B2 JP 61309081 A JP61309081 A JP 61309081A JP 30908186 A JP30908186 A JP 30908186A JP H0240318 B2 JPH0240318 B2 JP H0240318B2
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cell
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Norio Fujoshi
Seiji Sato
Kazuo Kawamura
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • 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
    • C12M27/18Flow directing inserts
    • C12M27/24Draft tube
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    • C12M27/18Flow directing inserts
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    • C12M29/10Perfusion
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は動物、植物の細胞、組織、器官など、
及び微生物の培養、特に使用する培地より比重の
重い細胞を培養するに適した気泡塔型潅流培養方
法及びそのための装置に関する。
従来の技術 従来、動物、植物の細胞や器官の培養、微生物
の培養において用いられる装置のほとんどは、回
分式のものである。かかる回分式の装置を用いる
場合には培養槽に投入した培地中の栄養源が細胞
増殖等に利用され枯渇すると培養は終了する。従
つて、多くの細胞を入手するためには、大型の装
置が必要となる。
回分培養の場合、通気撹拌培養が一般的でイン
ペラーとスパージヤーにより撹拌と通気を行う方
法と、気泡によつて回転運動を起し撹拌する気泡
方式が知られており、それぞれに適した培養装置
が知られている。このうち気泡塔培養装置とは培
養装置の下部より空気等を通気することにより通
気ならびに撹拌を行う方式の培養装置である〔遺
38 (8)、72−79(1984)〕。
しかしながら回分式培養法では培養系内でのPH
の低下、代謝産物による生育阻害、栄養源の枯渇
などの要因からある程度以上の生育細胞密度とす
ることは困難である。最近、回分培養より高い細
胞密度の得られる潅流培養装置が開発されてい
る。潅流培養装置とは培地の供給と培養上清の抜
出しとを連続的に行う培養装置をいう。この型式
の培養装置には回転するフイルターによつて細胞
と上清とを分離し、上清を排出し、新鮮培地を加
える回転濾過塔型、インペラー型回分培養槽に細
胞沈殿管を設けることによつて細胞と上清とを分
離する細胞沈殿管型、及び中空繊維(ホロフアイ
バー)中に通気するか培地を通すホロフアイバー
型とがある〔遺伝38 (8)、72−79(1984)〕。
又、特公昭61−36915には少なくとも一部の培
養液中の細胞を沈降させて得られる培養上清を培
養装置外に排出しながら新鮮培地を加えて培養す
る浮遊細胞の高濃度培養法が記載されており、そ
のための装置の一例として上記細胞沈殿管型の培
養装置が記載されている。
発明が解決しようとする問題点 上記潅流培養装置中、回転濾過塔型及び細胞沈
殿管型はインペラーにより撹拌を行う型式のもの
である。ところが動物細胞のような剪断力に感受
性の細胞に対しては、インペラーによる撹拌は好
ましくなく気泡塔方式の撹拌が優れていると考え
られている。又、ホロフアイバー型は大型化が困
難と考えられる。一方、気泡塔方式では大型化は
容易にできる。
本発明の気泡塔型潅流培養方法及び装置では従
来の潅流培養装置におけるかかる問題点を回避で
きる。
問題点を解決するための手段 本発明は気泡塔による細胞の浮遊培養において
少なくとも一部の培養液中の細胞を沈降させて得
られる培養上清を培養装置外に排出しながら新鮮
培地を加えて培養することを特徴とする浮遊細胞
の潅流培養方法及び気泡塔型培養装置において、
気泡により培養液を撹拌循環させる培養空間(以
下、該空間を培養槽という)と隔壁により隔てら
れ、隔壁上部は培養槽とは連通せず、隔壁下部は
培養槽と連通した空間(以下、該空間を上清分離
槽という)を設け、かつ培養槽への培地の供給及
び上清分離槽からの培養上清の抜出しを可能にし
た気泡塔型潅流培養装置に関する。
気泡塔培養装置には種々の型式があるが、いず
れの型式においても気体の上昇に伴つて上部に流
動する部分と、上端から下に向つて流動する隔壁
によつて隔てられた下降部分との2つの部分から
なつている。上昇流は、気泡の発生に伴つて生
じ、隔壁の上端に達し、あふれ出し下降流となる
ことで槽内での回転運動を生じ撹拌される。細胞
等はこの対流によつて分散し、均一な溶存酸素及
び栄養分の補給を受ける。この2つの槽に上端を
閉鎖し、下端を開放したもう一つの部屋、すなわ
ち上清分離槽をつくると、この槽内は撹拌の影響
をほとんど受けることがなく静置されたと同様の
状態になる。この撹拌の影響の乏しい槽の上端
は、比重の重い細胞粒子が下部へ沈降し気泡槽内
の撹拌部分へもどつて行くため清澄な液となる。
従つて、この清澄な上清をゆつくりとした速度で
系外に排出してもその清澄度は、ほとんど変らな
い。系外に排出する速度と培養槽部分に添加する
速度とを同じにすると一定量の連続培養が進行す
ることになる。
上清分離槽下端に沈降する比重の重い細胞粒子
が効率よく培養槽中へもどるようにするために培
養槽と上清分離槽との間の隔壁の下端を培養槽下
端の上昇流と下降流の分岐点より上に設けること
が好ましい。
気泡培養槽でこのような上清分離槽を付加でき
る形状としては、その機能を満足するものであれ
ば、いかなる形状でもよく、第1図及び第2−1
及び2−2に示した型が好ましいものとして例示
される。
第1図は、気泡塔の形状を二重円筒管とし、中
心の内円筒下部より気体を発し、上昇流を引き起
す。その外側の部分は内円筒上端よりあふれた培
養液が下降流となる部分である。さらにその外側
に、ジヤケツト様の上清分離槽をもうけた。
第2−2図は、第1図と異なり、上清分離槽を
中心に設けた場合である。第3図に培養液の流れ
の方向を矢印で示した。第3−3図に示したよう
に培養槽の底を中心を高く盛り上げその2番目の
槽の下より気体を発生させると太い矢印のように
流動する。一部細胞は、中心へも押し出される
が、下部突起の下へともどり再び上昇流にまき込
まれることになる。
第2−1図は、円筒である必要はなく、箱形で
もよく、分離板で3つの部屋を造ればよい。第3
−2図に示すように下端中央の穴より気体を発生
させると太い矢印のように流動する。上清は、細
い矢印で示したように外部へ排出されている。
以上のように、隔壁に隔てられ下部を開放した
上清分離槽を通常の培養槽につけることによつて
細胞を含まない上清を分離することができる。
第1図に記載した装置を例に示すと、培養量2
の装置の場合、上清分離槽は1の容量が適当
である。上清分離槽の内径110mm、培養槽13の
内径80mm、内円筒5の内径57mmとした。装置の高
さは、培養槽13が560mm、内円筒5が370mm、上
清分離槽10が500mmとしたものを示した。
これらの培養装置は第1図、第2図に示したよ
うに、コンデンサー1、接種口2、培地添加口
3、サンプリングライン4、内円筒5又は分離板
16、接続金具6、パツキング7、通気口8、通
気ライン9、排液ライン11、固定部品12など
の他、温度制御のための温度センサー、ヒータ
ー、PH測定や溶存酸素測定用のセンサー類、気体
流量制御のための流量計などを取付けることがで
きる。
一般的には、清澄な上清液を得るために培養槽
容量2に対し、上清分離槽容量を0.5〜2とする
ことが好ましい。
実施例 実施例 1 第1図に示した気泡塔型潅流培養装置を用い、
ヒトリンパ芽球細胞であるナマルバ細胞を用いて
培養を行つた。
ナマルバ細胞は、RPMI−1640培地に3μg/ml
のトランスフマリン、5μg/mlのインスリン、
5mMピルビン酸ソーダ、1.25×10-8M亜セレン
酸、1mg/mlガラクトース、4mMグルタミン、
10mMヘペス、25u/mlペニシリンG、25μg/
mlストレプトマイシン、0.1g/dl重曹を加えた
無血清培地で培養した。
2培養槽に上記培地1.9を仕込み、1.3×
106cells/mlのナマルバ細胞を接種し、空気及び
5%CO2を含む空気を流量比を適宜調節しながら
1.2〜2.4/hrの流量で通気した。1日目500
ml/day、2日目から8日目まで1/day8日目
より後2/dayの流速で培地添加口より添加
し、上清分離槽上端の排液口より上清を排出させ
た。
細胞密度は5日目で4.1×106cells/ml、8日目
で7×106cells/ml、14日目で1×107cells/ml、
以後徐々に細胞数が増加し18日後には1.2×
107cells/mlに達した。
実施例 2 ナマルバ細胞を第1図に示した装置を用い培養
した。培地として実施例1に示した培地に0.1
g/dlとなるようにpluronic F68を加えた培地を
用いた。2培養槽に上記培地2を仕込み、ナ
マルバ細胞を1.3×106cells/mlとなるように接種
した。通気は空気及び5%CO2を含む空気を流量
比を適宜調節しながら1.2〜2.4/hrの流量で行
つた。
潅流する培地量は、24時間後より1000ml/day
で3日目まで通気し、3日後より10日目まで200
mlずつ増やし、10日後までに2/dayとした。
その後、2日ごとに200mlずつ流量を増加させ20
日目に4/dayとした。細胞数は8日目で8×
106cells/ml、15日目で1.1×107cells/ml、20日
目で1.5×107cells/mlとなつた。
発明の効果 本発明方法及び装置により剪断力に感受性の細
胞の培養及び大量培養が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の気泡塔型灌流培養
装置の好ましい具体例を示す。第3図は本装置中
の培養液及び培養上清の動きを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気泡塔による細胞の浮遊培養において少なく
    とも一部の培養液中の細胞を沈降させて得られる
    培養上清を培養装置外に排出しながら新鮮培地を
    加えて培養することを特徴とする浮遊細胞の潅流
    培養方法。 2 気泡塔型培養装置において、気泡により培養
    液を撹拌循環させる培養空間(以下、該空間を培
    養槽という)と隔壁により隔てられ、隔壁上部は
    培養槽とは連通せず、隔壁下部は培養槽と連通し
    た空間(以下、該空間を上清分離槽という)を設
    け、かつ培養槽への培地の供給及び上清分離槽か
    らの培養上清の抜出しを可能にした気泡塔型潅流
    培養装置。 3 該隔壁の下端を培養槽下端の上昇流と下降流
    の分岐点より上に設けた特許請求の範囲第1項記
    載の気泡塔型潅流培養装置。
JP61309081A 1986-12-27 1986-12-27 気泡塔型潅流培養方法及びその装置 Granted JPS63164879A (ja)

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US5443985A (en) * 1993-07-22 1995-08-22 Alberta Research Council Cell culture bioreactor
KR100420784B1 (ko) * 2001-02-09 2004-03-02 (주)에스티알바이오텍 고정화된 미생물을 이용한 세포외 분비 유용물질의연속생산을 위한 개량된 고정화세포 분리장치
WO2020189417A1 (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 エイブル株式会社 培養システム及び培養方法

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