JPH06102014B2 - 細胞の好気的培養装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、培養プラント等の培養槽に係り、特に、動物
細胞，植物細胞等の細胞を好気的に培養する際の最適溶
存酸素濃度を制御するのに好適な培養装置及びその制御
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭60−18390号に記載のように、細
胞を好気的に培養する際に培養液の溶存酸素濃度を設定
値と比較し、溶存酸素濃度が設定値より低下した場合
は、第１段階として攪拌機回転数を上げ、攪拌機回転数
が設定上限値になった場合は第２段階として通気ガス中
の酸素分圧を上げ、通気ガス中の酸素分圧を設定上限値
になった場合は第３段階として通気量を上げ、逆に培養
液の溶存酸素濃度が設定値より高い場合は、第１段階と
して攪拌機回転数を下げ、攪拌機回転数が設定下限値に
なった場合は第２段階として通気ガス中の酸素分圧を下
げ、通気ガス中の酸素分圧を設定下限値になった場合は
第３段階として通気量を下げることにより、細胞の好気
的培養装置及びその制御方法を形成し用いていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、制御パラメーターやエアー供給量の点
について配慮がされておらず、制御パラメーターが多い
ためにシステムが複雑で大きくなり、高価になること
や、培養液自体の粘度が高粘度になった場合エアースパ
ージャーの穴径が一定で小さい場合に、エアーの吹出圧
力の損失が大きくなり、エアー供給量と圧力とが低下す
るという問題があった。

本発明の目的は、培養初期から末期までの広い範囲に亘
り、培養液中の溶存酸素濃度を適正に制御することによ
り、安価で簡単な細胞の好気的培養装置及びその制御方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、微小穴径をもつエアースパージャーと、穴
径の大きいエアースパージャーと、溶存酸素濃度センサ
ーとを培養槽に組み込み、培養液の溶存酸素濃度の変化
量に応じ、前記エアースパージャーへのエアー供給ルー
トをマイクロコンピュータで切換えることにより、最適
培養条件を溶存酸素濃度センサーの検出値で制御するこ
とにより、達成される。

〔作用〕

培養槽内に組込んだ、微小穴径をもつエアースパージャ
ーと、穴径の大きいエアースパージャーとに溶存酸素濃
度センサーおよび培養シーケンスを組込んだマイクロコ
ンピュータからの信号により、エアーの供給を自動切換
弁で行ない、かつ流量調節も行なう。

例えば、菌体増殖期においては、培養液への多量の酸素
吸収が要求されるが、その時は微小穴径のエアースパー
ジャーによりエアーの供給を行なって酸素吸収速度を稼
ぎ、菌体からの有用物質分泌期のように比較的要求され
る酸素量が少く、分泌物質により培養液が高粘度となる
場合は、穴径の大きいエアースパージャーに切換え、培
養初期より末期までの広範囲に亘り、適切なエアースパ
ージャーを自動選択しながら、最適な培養を行なうこと
が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

図において、装置の構成は、培養槽本体１と、エアー供
給用のエアースパージャー２（微小穴径をもつもの）
と、エアースパージャー３（穴径の大きいノズル型のエ
アースパージャー）と、これらへのエアー供給ルートの
切換用の自動切換弁6,7,供給エアーの流量調節のための
エアー流量計8,エアー流量調節弁9,供給エアー除菌用フ
ィルター10とからなるエアー供給系統と、溶存酸素濃度
センサー4,マイクロコンピュータ５とからなる制御系と
の２系統から成る。マイクロコンピュータ５は、予め培
養過程と必要な溶存酸素濃度との関連をまとめたソフト
によりシーケンス制御ができるように構成している。な
おエアースパージャー2,3への、穴明け位置や穴径の大
きさやノズル取付等は適宜設計変更できるので、本実施
例に限定するものではない。また、エアースパージャー
2,3の数量も本実施例では二組であるが、必要なエアー
量に応じて、増設するものとする。更に溶存酸素濃度セ
ンサー４の取付位置や数量も適宜設計変更できるので、
本実施例に限定するものではない。

以上の構成において、溶存酸素濃度センサー４より、培
養中の培養液中溶存酸素濃度を検出しその信号をマイク
ロコンピュータ５に送る。

この時、培養過程のうち、菌体増殖期等で単位時間当り
の酸素吸収量が大である場合は、マイクロコンピュータ
５から自動切換弁６およびエアー流量調節弁９へ信号を
送り、酸素吸収速度を増加させるため、自動切換弁６を
開き、エアースパージャー２よりエアーの供給を行な
い、溶存酸素濃度を制御する。

また、菌体からの有用物質分泌期のように、比較的要求
される酸素量が少く、分泌物質により培養液が高粘度と
なる場合は、自動切換弁７を開きエアースパージャー３
に切換え、溶存酸素濃度を制御する。更に必要に応じて
自動切換弁6,7を開きエアースパージャー2,3の両方を使
用して溶存酸素濃度を制御することも可能である。

本実施例によれば、培養初期より末期までの広範囲に亘
り、適切なエアースパージャーを自動選択しながら最適
な培養を行なえる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、細胞を好気的に培養する際に、培養初
期より末期までの広範囲に亘り適切なエアースパージャ
ーを自動選択しながら最適な培養を行なえる細胞の好気
的培養装置及びその制御方法が安価で簡単に構成できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の培養装置及びその制御方法
の構成図、第２図は第１図のエアースパージャー部の詳
細図である。 １……培養槽本体、２……エアースパージャー、３……
エアースパージャー、４……溶存酸素濃度センサー、５
……マイクロコンピュータ、６……自動切換弁、７……
自動切換弁、８……エアー流量計、９……エアー流量調
節弁、10……エアー除菌フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｎ 5/02 8412−4Ｂ (72)発明者 園田 浩 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特公 昭62−14270（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小穴径を有するエアースパージャーと穴
   径の大きいエアースパージャーの両エアースパージャー
   を有する培養槽と、前記両エアースパージャーへのエア
   ー供給用の配管と、前記培養槽内の培養液の溶存酸素濃
   度を計る溶存酸素濃度センサーと、前記溶存酸素濃度を
   コントロールするためのプログラムを組込んだマイクロ
   コンピュータと、前記両エアースパージャーへの配管上
   に設けたエアー流量調節弁と、前記溶存酸素濃度が設定
   値より低下した場合は前記微小穴径を有するエアースパ
   ージャーでエアーの供給を行ない、逆に前記溶存酸素濃
   度が設定値より高い場合は前記穴径の大きいエアースパ
   ージャーでエアーの供給を行なうよう前記両エアースパ
   ージャーへのエアー供給を切り換える自動切換弁とを設
   け、前記溶存酸素濃度センサーで計られる溶存酸素濃度
   の出力を、前記マイクロコンピュータを介して、前記エ
   アー流量調節弁と前記自動切換弁に各々連絡したことを
   特徴とする細胞の好気的培養装置。
2. 【請求項２】細胞の好気的培養装置の制御方法におい
   て、 培養槽内の培養液の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度センサ
   ーで検出し、該検出結果を予め前記溶存酸素濃度をコン
   トロールするためのプログラムを組込んだマイクロコン
   ピュータで演算処理し、前記溶存酸素濃度が設定値より
   低下した場合は前記微小穴径を有するエアースパージャ
   ーでエアーの供給を行ない、逆に前記溶存酸素濃度が設
   定値より高い場合は前記穴径の大きいエアースパージャ
   ーでエアーの供給を行なうよう前記両エアースパージャ
   ーを制御することを特徴とする細胞の好気的培養方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項において、前記制御
   は、前記両エアースパージャーを同時に用いることを特
   徴とする細胞の好気的培養方法。