JP6988183B2

JP6988183B2 - Gas supply device

Info

Publication number: JP6988183B2
Application number: JP2017118019A
Authority: JP
Inventors: 浩介石井; 有香吉田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP2019000808A; WO2018230009A1

Description

本開示は、培養液等の液体中にガスを供給するガス供給装置に関する。 The present disclosure relates to a gas supply device that supplies gas into a liquid such as a culture solution.

近年、細胞を大量培養するために浮遊培養が行われている。浮遊培養は、細胞や、複数の細胞で構成される塊、マイクロキャリア等の担体に細胞を付着させたものを培養液中に浮遊させて培養する技術である。浮遊培養において培養液中の細胞の密度が高まると、培養液から細胞への酸素の供給が追いつかなくなるおそれがある。このため、培養液および細胞を収容した培養槽の底面に散気管を設置し、散気管を通じて培養液に酸素を供給し、酸素を溶存させている。 In recent years, suspension culture has been performed to culture a large amount of cells. Suspension culture is a technique in which cells are attached to a carrier such as a cell, a mass composed of a plurality of cells, or a microcarrier, and the cells are suspended in a culture solution and cultured. If the density of cells in the culture medium increases in suspension culture, the supply of oxygen from the culture solution to the cells may not be able to keep up. Therefore, an air diffuser is installed at the bottom of the culture tank containing the culture solution and cells, and oxygen is supplied to the culture solution through the air diffuser to dissolve oxygen.

しかし、散気管によって供給された酸素の気泡が培養液中を上昇して液面から大気に移動する際に、気泡がはじけることがある。そうすると、気泡がはじける際に、細胞が巻き込まれ、細胞がダメージを受けてしまう。このため、散気管で酸素を供給する構成では、気泡が液面に到達するまでにすべての酸素が培養液中に溶解される程度の量の酸素しか供給することができなかった。 However, when the oxygen bubbles supplied by the air diffuser rise in the culture solution and move from the liquid surface to the atmosphere, the bubbles may pop. Then, when the bubbles burst, the cells are caught and the cells are damaged. Therefore, in the configuration in which oxygen is supplied by the air diffuser, only an amount of oxygen that can be dissolved in the culture solution by the time the bubbles reach the liquid surface can be supplied.

そこで、培養槽とは別に、培養液を収容する調整槽を備え、調整槽において散気管で酸素を供給する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、調整槽において、散気管から酸素を大量に供給して、培養液に酸素を溶解させておき、酸素が溶存した培養液を培養槽に供給する。 Therefore, a technique has been developed in which an adjusting tank for accommodating a culture solution is provided separately from the culture tank, and oxygen is supplied through an air diffuser in the adjusting tank (for example, Patent Document 1). In the technique of Patent Document 1, in the adjusting tank, a large amount of oxygen is supplied from the air diffuser tube to dissolve the oxygen in the culture solution, and the culture solution in which oxygen is dissolved is supplied to the culture tank.

しかし、培養液は泡立ちやすいため、特許文献１の技術では、調整槽において泡沫が大量に発生してしまう。そうすると、調整槽から外部へガスを排出する排出管に設けられた通気フィルタが目詰まりを起こし、調整槽の内圧が上昇するおそれがある。調整槽の内圧の上昇により、培養液が外部に流出すると、培養液が汚染されてしまう。 However, since the culture solution tends to foam, a large amount of foam is generated in the adjusting tank in the technique of Patent Document 1. Then, the ventilation filter provided in the discharge pipe for discharging gas from the adjusting tank to the outside may be clogged, and the internal pressure of the adjusting tank may increase. If the culture solution flows out due to an increase in the internal pressure of the adjustment tank, the culture solution will be contaminated.

そこで、酸素を微細気泡として調整槽に供給することで、微細気泡の滞留時間を長時間化し、泡沫の発生を低減することが考えられる。微細気泡を発生させる技術として、内部に螺旋形状の突起を備えたエジェクタが開示されている（例えば、特許文献２）。 Therefore, it is conceivable to supply oxygen as fine bubbles to the adjusting tank to prolong the residence time of the fine bubbles and reduce the generation of bubbles. As a technique for generating fine bubbles, an ejector provided with a spiral protrusion inside is disclosed (for example, Patent Document 2).

特許第４５６１１９２号公報Japanese Patent No. 4561192 特開２００７−２１３４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-21343

しかし、上記特許文献２の技術では、形状が複雑であるため、小型化することが困難である。このため、特許文献２のエジェクタを、培養装置といった小容量の装置に適用することができなかった。したがって、単純な構造で微細気泡を供給することができる技術の開発が希求されている。 However, in the technique of Patent Document 2, it is difficult to reduce the size because the shape is complicated. Therefore, the ejector of Patent Document 2 cannot be applied to a small-capacity device such as a culture device. Therefore, there is a need for the development of a technique capable of supplying fine bubbles with a simple structure.

本開示は、このような課題に鑑み、単純な構造で微細気泡を供給することが可能なガス供給装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, it is an object of the present disclosure to provide a gas supply device capable of supplying fine bubbles with a simple structure.

上記課題を解決するために、本開示の一態様にかかるガス供給装置は、一端および他端に開口が形成され、前記一端と前記他端との間の壁に貫通孔が形成された接続管と、一端に下流大開口が形成され、他端に前記下流大開口より小さい下流小開口が形成され、前記下流小開口が前記接続管内に位置し、前記下流大開口が前記接続管外に位置する下流管と、一端から所定の距離に亘って設けられ前記下流小開口より外径が小さい小径部と、前記小径部に形成された切れ込みと、前記切れ込みより他端側に形成され前記切れ込みより大きい上流大開口とを有し、前記切れ込みの少なくとも一部が前記接続管内において前記下流管内に位置し、前記上流大開口が前記接続管外に位置し、前記下流管と離隔して設けられ、弾性または可撓性を有する上流管と、液体を収容する収容槽と、前記収容槽に吸入側が接続され、前記上流大開口に吐出側が接続されるポンプと、を備える。 In order to solve the above problems, in the gas supply device according to one aspect of the present disclosure, a connecting pipe having openings formed at one end and the other end and a through hole formed in the wall between the one end and the other end. A large downstream opening is formed at one end, a small downstream opening smaller than the large downstream opening is formed at the other end, the small downstream opening is located inside the connecting pipe, and the large downstream opening is located outside the connecting pipe. A downstream pipe to be provided, a small diameter portion provided over a predetermined distance from one end and having an outer diameter smaller than that of the downstream small opening, a notch formed in the small diameter portion, and a notch formed on the other end side of the notch and from the notch. and a large upstream large opening located in the downstream pipe at least partially the connection pipe of the cut, the upstream large aperture is positioned in the connecting tube outside, provided spaced apart from the downstream pipe, comprising an upstream pipe that have a resilient or flexible, and accommodating tank for accommodating the liquid, the suction side connected to the storage tank, and a pump discharge side is connected to the upstream large opening.

また、前記接続管の内周面のうち、前記接続管の他端に形成された開口から所定位置までネジ溝が形成され、前記上流管の外周面の少なくとも一部には、前記ネジ溝に螺合する螺合部が形成されてもよい。 Further, on the inner peripheral surface of the connecting pipe, a screw groove is formed from the opening formed at the other end of the connecting pipe to a predetermined position, and at least a part of the outer peripheral surface of the upstream pipe is formed in the screw groove. A screwed portion to be screwed may be formed.

また、前記接続管の内周面のうち、前記接続管の一端に形成された開口から所定位置までネジ溝が形成され、前記下流管の外周面の少なくとも一部には、前記ネジ溝に螺合する螺合部が形成されてもよい。 Further, on the inner peripheral surface of the connecting pipe, a screw groove is formed from an opening formed at one end of the connecting pipe to a predetermined position, and at least a part of the outer peripheral surface of the downstream pipe is screwed into the screw groove. A threaded portion to be fitted may be formed.

上記課題を解決するために、本開示の一態様にかかる他のガス供給装置は、一端または前記一端から所定の第１距離内に上流小開口が形成され、前記上流小開口より他端側に前記上流小開口より大きい上流大開口が形成された上流管と、側面に第１貫通孔が形成され、前記側面のうち前記第１貫通孔の下方であって底面より上方に第２貫通孔が形成された、液体を貯留可能な本体と、前記本体内における前記第２貫通孔の下端の上方に前記上流小開口を位置させて前記上流管を移動可能に前記本体の上面に保持する保持部とを有する貯留部と、液体を収容する収容槽と、前記収容槽に吸入側が接続され、前記上流大開口に吐出側が接続されるポンプと、を備える。 In order to solve the above problems, in another gas supply device according to one aspect of the present disclosure, an upstream small opening is formed within a predetermined first distance from one end or the one end, and the upstream small opening is located on the other end side of the upstream small opening. An upstream pipe having a large upstream opening larger than the small upstream opening and a first through hole formed on the side surface thereof, and a second through hole below the first through hole and above the bottom surface of the side surface. A formed main body capable of storing liquid and a holding portion for holding the upstream pipe movably on the upper surface of the main body by locating the upstream small opening above the lower end of the second through hole in the main body. It is provided with a storage unit having the above, a storage tank for storing a liquid, and a pump in which a suction side is connected to the storage tank and a discharge side is connected to the upstream large opening.

本開示によれば、単純な構造で微細気泡を供給することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to supply fine bubbles with a simple structure.

培養システムを説明する図である。It is a figure explaining the culture system. 第１の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the gas supply unit of 1st Embodiment. 接続管の断面図である。It is sectional drawing of a connecting pipe. 第２の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the gas supply unit of 2nd Embodiment. 上流管の上流小開口、下流管の下流小開口、接続管を説明する図である。It is a figure explaining the upstream small opening of the upstream pipe, the downstream small opening of the downstream pipe, and the connecting pipe. 図６（ａ）は、第１の変形例の上流管を説明する図である。図６（ｂ）は、第２の変形例の上流管を説明する図である。FIG. 6A is a diagram illustrating an upstream pipe of the first modification. FIG. 6B is a diagram illustrating an upstream pipe of the second modification. 第３の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the gas supply unit of 3rd Embodiment. 第３の変形例のガス供給ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the gas supply unit of the 3rd modification.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and the present disclosure is not limited unless otherwise specified. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. In addition, elements not directly related to the present disclosure are not shown.

（第１の実施形態）
図１は、培養システム１００を説明する図である。図１中、培養液の流れを実線の矢印で示し、ガスの流れを破線の矢印で示す。図１に示すように、培養システム１００は、培養槽（リアクタ）１１０と、ガス供給装置２００と、培養液供給ポンプ１２０とを含んで構成される。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a culture system 100. In FIG. 1, the flow of the culture medium is indicated by a solid arrow, and the flow of gas is indicated by a broken line arrow. As shown in FIG. 1, the culture system 100 includes a culture tank (reactor) 110, a gas supply device 200, and a culture solution supply pump 120.

培養槽１１０は、密閉容器であり、収容部１１２と、蓋部１１４とを含んで構成される。収容部１１２は、水平断面積が底部から上方に向かうに従って漸増する略円錐形状の容器である。収容部１１２内に、培養液と細胞との混合物が収容される。蓋部１１４は、収容部１１２の上部に形成された開口を封止する。また、培養槽１１０には、不図示の分離機構が設けられている。分離機構によって細胞が分離された培養液は、ガス供給装置２００に導入される。 The culture tank 110 is a closed container and includes a storage portion 112 and a lid portion 114. The accommodating portion 112 is a substantially conical container whose horizontal cross-sectional area gradually increases from the bottom to the top. A mixture of the culture solution and cells is contained in the storage unit 112. The lid 114 seals the opening formed in the upper part of the accommodating portion 112. Further, the culture tank 110 is provided with a separation mechanism (not shown). The culture medium in which the cells are separated by the separation mechanism is introduced into the gas supply device 200.

ガス供給装置２００は、培養槽１１０から導入された培養液および不図示のポンプによって供給された新たな培養液に培養ガス（酸素、二酸化炭素等）の微細気泡を供給する。ガス供給装置２００の具体的な構成については、後に詳述する。 The gas supply device 200 supplies fine bubbles of culture gas (oxygen, carbon dioxide, etc.) to the culture solution introduced from the culture tank 110 and the new culture solution supplied by a pump (not shown). The specific configuration of the gas supply device 200 will be described in detail later.

培養液供給ポンプ１２０は、ガス供給装置２００によって培養ガスが供給された培養液（培養ガスが溶存された培養液）を培養槽１１０（収容部１１２の底部）に供給する。これにより、培養ガスが高濃度に溶存された培養液が培養槽１１０に供給されることになり、培養槽１１０において、効率よく細胞を培養することができる。 The culture solution supply pump 120 supplies the culture solution (culture solution in which the culture gas is dissolved) to which the culture gas is supplied by the gas supply device 200 to the culture tank 110 (bottom of the accommodating portion 112). As a result, the culture solution in which the culture gas is dissolved in a high concentration is supplied to the culture tank 110, and the cells can be efficiently cultured in the culture tank 110.

（ガス供給装置２００）
続いて、培養液に培養ガスを供給するガス供給装置２００について説明する。図１に示すように、ガス供給装置２００は、調整槽２１０（収容槽）と、ガス供給ポンプ２２０と、循環ポンプ２３０（ポンプ）と、ガス供給ユニット２４０とを含んで構成される。 (Gas supply device 200)
Subsequently, the gas supply device 200 that supplies the culture gas to the culture solution will be described. As shown in FIG. 1, the gas supply device 200 includes a regulating tank 210 (accommodation tank), a gas supply pump 220, a circulation pump 230 (pump), and a gas supply unit 240.

調整槽２１０は、水平断面が矩形形状の密閉容器である。調整槽２１０は、培養槽１１０から送出された培養液および不図示のポンプによって供給された新たな培養液を収容する。 The adjusting tank 210 is a closed container having a rectangular horizontal cross section. The adjusting tank 210 accommodates the culture broth delivered from the culture tub 110 and the new culture broth supplied by a pump (not shown).

ガス供給ポンプ２２０は、不図示のガス供給源から培養ガス（酸素、二酸化炭素等）を調整槽２１０のヘッドスペースに供給する。なお、ガス供給ポンプ２２０は、調整槽２１０内が所定の圧力に維持されるように培養ガスを供給する。 The gas supply pump 220 supplies the culture gas (oxygen, carbon dioxide, etc.) to the head space of the adjusting tank 210 from a gas supply source (not shown). The gas supply pump 220 supplies the culture gas so that the inside of the adjusting tank 210 is maintained at a predetermined pressure.

循環ポンプ２３０は、吸入側が調整槽２１０に接続される。循環ポンプ２３０は、吐出側がガス供給ユニット２４０（後述する上流大開口２５４）に接続される。循環ポンプ２３０は、調整槽２１０から培養液を抜き出し、調整槽２１０内に設けられたガス供給ユニット２４０に培養液を送出する。循環ポンプ２３０は、例えば、５０ｍｌ／ｍｉｎ以上２００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流速で培養液を送出する。 The suction side of the circulation pump 230 is connected to the adjusting tank 210. The discharge side of the circulation pump 230 is connected to the gas supply unit 240 (upstream large opening 254 described later). The circulation pump 230 draws out the culture solution from the adjustment tank 210 and sends the culture solution to the gas supply unit 240 provided in the adjustment tank 210. The circulation pump 230 delivers the culture solution at a flow rate of, for example, 50 ml / min or more and 200 ml / min or less.

ガス供給ユニット２４０は、循環ポンプ２３０によって導入された培養液に培養ガスの微細気泡を供給する。ガス供給ユニット２４０によって培養ガスが供給された培養液は、調整槽２１０に導入される。つまり、培養液は、調整槽２１０、循環ポンプ２３０、ガス供給ユニット２４０を循環することになる。 The gas supply unit 240 supplies fine bubbles of the culture gas to the culture solution introduced by the circulation pump 230. The culture broth supplied with the culture gas by the gas supply unit 240 is introduced into the adjusting tank 210. That is, the culture solution circulates in the adjusting tank 210, the circulation pump 230, and the gas supply unit 240.

図２は、第１の実施形態のガス供給ユニット２４０の断面図である。本実施形態の図２をはじめとする以下の図では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示の通り定義している。図２に示すように、ガス供給ユニット２４０は、上流管２５０と、下流管２６０と、接続管２７０とを含んで構成される。上流管２５０、接続管２７０、下流管２６０の上部は、調整槽２１０のヘッドスペースに配される。下流管２６０の下部は、調整槽２１０に収容された培養液に浸漬される。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas supply unit 240 of the first embodiment. In the following figures including FIG. 2 of the present embodiment, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis that intersect vertically are defined as shown in the figure. As shown in FIG. 2, the gas supply unit 240 includes an upstream pipe 250, a downstream pipe 260, and a connecting pipe 270. The upper portions of the upstream pipe 250, the connecting pipe 270, and the downstream pipe 260 are arranged in the head space of the adjusting tank 210. The lower part of the downstream pipe 260 is immersed in the culture solution contained in the adjusting tank 210.

上流管２５０は、一端から他端に向かって内径が漸増する円管形状の部材である。上流管２５０は、例えば、ポリプロピレン製のマイクロピペット用チップ（例えば、分注範囲が０．５μＬ〜１０μＬのクリアーチップ）で構成される。上流管２５０には、上流小開口２５２および上流大開口２５４が形成される。上流小開口２５２は、上流管２５０の一端に形成され、径（図２中ＸＹ断面の大きさ）が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の開口である。上流大開口２５４は、上流管２５０の他端に形成され、径（図２中ＸＹ断面の大きさ）が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口である。上流大開口２５４は、上流小開口２５２より大きい。上流大開口２５４には、可撓性を有する配管を介して、上述した循環ポンプ２３０の吐出側が接続される。 The upstream pipe 250 is a circular pipe-shaped member whose inner diameter gradually increases from one end to the other end. The upstream pipe 250 is composed of, for example, a polypropylene micropipette tip (for example, a clear tip having a dispensing range of 0.5 μL to 10 μL). The upstream pipe 250 is formed with an upstream small opening 252 and an upstream large opening 254. The upstream small opening 252 is an opening formed at one end of the upstream pipe 250 and having a diameter (size of the XY cross section in FIG. 2) of 0.2 mm or more and 0.5 mm or less. The upstream large opening 254 is formed at the other end of the upstream pipe 250 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 2) of 2 mm or more and 10 mm or less. The upstream large opening 254 is larger than the upstream small opening 252. The discharge side of the circulation pump 230 described above is connected to the upstream large opening 254 via a flexible pipe.

下流管２６０は、一端から他端に向かって内径が漸減する円管形状の部材である。下流管２６０は、上流管２５０と同様に、例えば、ポリプロピレン製のマイクロピペット用チップ（例えば、分注範囲が０．５μＬ〜１０μＬのクリアーチップ）で構成される。下流管２６０には、下流小開口２６２および下流大開口２６４が形成される。下流小開口２６２は、下流管２６０の他端に形成され、径（図２中ＸＹ断面の大きさ）が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の開口である。下流大開口２６４は、下流管２６０の一端に形成され、径（図２中ＸＹ断面の大きさ）が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口である。下流大開口２６４は、下流小開口２６２より大きい。下流大開口２６４は、調整槽２１０に収容された培養液の液中に配される。 The downstream pipe 260 is a circular pipe-shaped member whose inner diameter gradually decreases from one end to the other. Like the upstream pipe 250, the downstream pipe 260 is composed of, for example, a polypropylene micropipette tip (for example, a clear tip having a dispensing range of 0.5 μL to 10 μL). A downstream small opening 262 and a downstream large opening 264 are formed in the downstream pipe 260. The downstream small opening 262 is formed at the other end of the downstream pipe 260 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 2) of 0.2 mm or more and 0.5 mm or less. The downstream large opening 264 is formed at one end of the downstream pipe 260 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 2) of 2 mm or more and 10 mm or less. The downstream large opening 264 is larger than the downstream small opening 262. The downstream large opening 264 is arranged in the culture solution contained in the adjusting tank 210.

接続管２７０は、上流管２５０と下流管２６０とを接続する円管形状の部材である。接続管２７０の内径は、上流管２５０の上流大開口２５４、下流管２６０の下流大開口２６４より小さい。接続管２７０は、弾性（可撓性）を有する部材（例えば、シリコンゴム）のチューブで構成される。 The connecting pipe 270 is a circular pipe-shaped member that connects the upstream pipe 250 and the downstream pipe 260. The inner diameter of the connecting pipe 270 is smaller than the upstream large opening 254 of the upstream pipe 250 and the downstream large opening 264 of the downstream pipe 260. The connecting tube 270 is composed of a tube made of an elastic (flexible) member (for example, silicon rubber).

図３は、接続管２７０の断面図である。図３に示すように、接続管２７０の他端に形成された開口２７２には、上流管２５０の一端が挿入される。接続管２７０の内周面の一部と、上流管２５０の外周面の一部とは、密着される。接続管２７０の一端に形成された開口２７４には、下流管２６０の他端が挿入される。接続管２７０の内周面と、下流管２６０の外周面の一部とは、密着される。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the connecting pipe 270. As shown in FIG. 3, one end of the upstream pipe 250 is inserted into the opening 272 formed at the other end of the connecting pipe 270. A part of the inner peripheral surface of the connecting pipe 270 and a part of the outer peripheral surface of the upstream pipe 250 are in close contact with each other. The other end of the downstream pipe 260 is inserted into the opening 274 formed at one end of the connecting pipe 270. The inner peripheral surface of the connecting pipe 270 and a part of the outer peripheral surface of the downstream pipe 260 are in close contact with each other.

接続管２７０は、上流管２５０の上流小開口２５２と、下流管２６０の下流小開口２６２とを図３中Ｚ軸方向に距離Ｌ離隔させて、上流管２５０および下流管２６０を囲繞する。つまり、接続管２７０内において、上流管２５０の上流小開口２５２と下流管２６０の下流小開口２６２とが対向することになる。なお、距離Ｌは、例えば、０ｍｍを上回り０．５ｍｍ以下の所定の距離である。 The connecting pipe 270 surrounds the upstream pipe 250 and the downstream pipe 260 by separating the upstream small opening 252 of the upstream pipe 250 and the downstream small opening 262 of the downstream pipe 260 by a distance L in the Z-axis direction in FIG. That is, in the connecting pipe 270, the upstream small opening 252 of the upstream pipe 250 and the downstream small opening 262 of the downstream pipe 260 face each other. The distance L is, for example, a predetermined distance exceeding 0 mm and 0.5 mm or less.

また、接続管２７０を構成する壁のうち、上流小開口２５２と下流小開口２６２との間に位置する壁（上流小開口２５２と下流小開口２６２とを囲繞する壁）には、１または複数の貫通孔２７６が形成されている。貫通孔２７６は、径（図３中ＸＺ断面の大きさ）が０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の孔である。 Further, among the walls constituting the connecting pipe 270, one or a plurality of walls located between the upstream small opening 252 and the downstream small opening 262 (the wall surrounding the upstream small opening 252 and the downstream small opening 262). Through hole 276 is formed. The through hole 276 is a hole having a diameter (size of the XZ cross section in FIG. 3) of 0.01 mm or more and 0.2 mm or less.

図２に戻って説明すると、上流管２５０は、他端から一端に向かって内径が漸減する部材である。つまり、上流管２５０は、他端から一端に向かって流路断面積（図２中ＸＹ断面積）が漸減する構成となっている。このため、上流大開口２５４を通じて上流管２５０に供給された培養液の流速は、上流管２５０の通過過程で増加する。そうすると、ベンチュリ効果（エジェクタ効果）により、上流小開口２５２から噴出され、接続管２７０を通過する培養液の圧力が低下する。これにより、接続管２７０内が、接続管２７０の外部（ヘッドスペース）より低圧となり、貫通孔２７６を通じてヘッドスペースのガスが接続管２７０内に吸引される。こうして、接続管２７０内において培養液に培養ガスの気泡が供給されることになる。 Returning to FIG. 2, the upstream pipe 250 is a member whose inner diameter gradually decreases from the other end toward one end. That is, the upstream pipe 250 has a configuration in which the flow path cross-sectional area (XY cross-sectional area in FIG. 2) gradually decreases from the other end toward one end. Therefore, the flow velocity of the culture solution supplied to the upstream pipe 250 through the upstream large opening 254 increases in the process of passing through the upstream pipe 250. Then, due to the Venturi effect (ejector effect), the pressure of the culture solution ejected from the upstream small opening 252 and passing through the connecting pipe 270 is reduced. As a result, the pressure inside the connecting pipe 270 becomes lower than that outside the connecting pipe 270 (head space), and the gas in the head space is sucked into the connecting pipe 270 through the through hole 276. In this way, bubbles of the culture gas are supplied to the culture solution in the connecting tube 270.

また、上記したように、循環ポンプ２３０の流速を５０ｍｌ／ｍｉｎ以上２００ｍｌ／ｍｉｎ以下とし、上流小開口２５２の大きさを０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とし、貫通孔２７６の大きさを０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下としたことにより、培養液に供給される培養ガスの気泡を微細気泡（マイクロバブルやファインバブル、ナノバブルやウルトラファインバブル）とすることができる。したがって、培養液中における微細気泡の滞留時間を長時間化することが可能となる。つまり、微細気泡の液面への浮上時間を長時間化することができる。これにより、微細気泡が培養液の液面に到達する前に培養ガスを培養液に溶解させることが可能となる。したがって、培養液において、泡沫の発生を低減することができる。 Further, as described above, the flow velocity of the circulation pump 230 is set to 50 ml / min or more and 200 ml / min or less, the size of the upstream small opening 252 is set to 0.2 mm or more and 0.5 mm or less, and the size of the through hole 276 is set to 0. By setting the thickness to 01 mm or more and 0.2 mm or less, the bubbles of the culture gas supplied to the culture solution can be made into fine bubbles (micro bubbles, fine bubbles, nano bubbles and ultra fine bubbles). Therefore, it is possible to prolong the residence time of fine bubbles in the culture solution. That is, the time for the fine bubbles to float on the liquid surface can be lengthened. This makes it possible to dissolve the culture gas in the culture solution before the fine bubbles reach the liquid surface of the culture solution. Therefore, it is possible to reduce the generation of bubbles in the culture solution.

以上説明したように、本実施形態のガス供給装置２００は、上流管２５０と下流管２６０とを接続管２７０で接続するだけといった単純な構造で、液体中に微細気泡を供給することが可能となる。また、ガス供給ユニット２４０が単純な構造であるため、ガス供給ユニット２４０を容易に小型化することができる。 As described above, the gas supply device 200 of the present embodiment has a simple structure in which the upstream pipe 250 and the downstream pipe 260 are simply connected by the connecting pipe 270, and can supply fine bubbles into the liquid. Become. Further, since the gas supply unit 240 has a simple structure, the gas supply unit 240 can be easily miniaturized.

また、下流管２６０を調整槽２１０に収容された培養液に浸漬することにより、下流管２６０の下流大開口２６４から排出された培養液が、調整槽２１０に収容された培養液に衝突する事態を回避することができる。これにより、培養液同士の衝突によって生じる泡沫の発生を防止することが可能となる。 Further, by immersing the downstream pipe 260 in the culture solution contained in the adjustment tank 210, the culture solution discharged from the downstream large opening 264 of the downstream pipe 260 collides with the culture solution contained in the adjustment tank 210. Can be avoided. This makes it possible to prevent the generation of bubbles caused by the collision between the culture solutions.

（第２の実施形態：ガス供給ユニット３４０）
図４は、第２の実施形態のガス供給ユニット３４０の断面図である。図４に示すように、ガス供給ユニット３４０は、上流管３５０と、下流管３６０と、接続管３７０とを含んで構成される。上記ガス供給ユニット２４０と同様に、上流管３５０、接続管３７０、下流管３６０の上部は、調整槽２１０のヘッドスペースに配される。下流管３６０の下部は、調整槽２１０に収容された培養液に浸漬される。 (Second embodiment: gas supply unit 340)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the gas supply unit 340 of the second embodiment. As shown in FIG. 4, the gas supply unit 340 includes an upstream pipe 350, a downstream pipe 360, and a connecting pipe 370. Similar to the gas supply unit 240, the upper portions of the upstream pipe 350, the connecting pipe 370, and the downstream pipe 360 are arranged in the head space of the adjusting tank 210. The lower part of the downstream pipe 360 is immersed in the culture solution contained in the adjusting tank 210.

上流管３５０は、一端から他端に向かって内径が漸増する円管形状の部材である。上流管３５０は、例えば、ポリプロピレン製のマイクロピペット用チップ（例えば、分注範囲が０．５μＬ〜１０μＬのクリアーチップ）で構成される。上流管３５０は、小径部３５０ａと、拡径部３５０ｂとを含んで構成される。 The upstream pipe 350 is a circular pipe-shaped member whose inner diameter gradually increases from one end to the other end. The upstream pipe 350 is composed of, for example, a polypropylene micropipette tip (for example, a clear tip having a dispensing range of 0.5 μL to 10 μL). The upstream pipe 350 includes a small diameter portion 350a and an enlarged diameter portion 350b.

小径部３５０ａは、上流管３５０の一端から他端側の所定の第２距離Ｍ２に亘って延在した部分である。小径部３５０ａは、一端から他端側に向かうに従って内径および外径が漸増する形状である。小径部３５０ａは、後述する下流管３６０の下流小開口３６２より外径が小さい。小径部３５０ａには、１または複数の上流小開口３５２が形成される。上流小開口３５２は、上流管３５０（小径部３５０ａ）の一端から所定の第１距離Ｍ１内に形成され、径が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の開口である。上流小開口３５２については、後に詳述する。 The small diameter portion 350a is a portion extending from one end of the upstream pipe 350 over a predetermined second distance M2 on the other end side. The small diameter portion 350a has a shape in which the inner diameter and the outer diameter gradually increase from one end toward the other end. The small diameter portion 350a has a smaller outer diameter than the downstream small opening 362 of the downstream pipe 360 described later. One or more upstream small openings 352 are formed in the small diameter portion 350a. The upstream small opening 352 is an opening having a diameter of 0.1 mm or more and 0.3 mm or less, which is formed within a predetermined first distance M1 from one end of the upstream pipe 350 (small diameter portion 350a). The upstream small opening 352 will be described in detail later.

拡径部３５０ｂは、小径部３５０ａに連続し、小径部３５０ａから他端に亘って延在した部分である。拡径部３５０ｂは、一端側から他端に向かうに従って内径および外径が漸増する形状である。拡径部３５０ｂ（上流管３５０）の他端には、上流大開口３５４が形成されている。上流大開口３５４は、径（図４中ＸＹ断面の大きさ）が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口である。上流大開口３５４は、上流小開口３５２より大きい。上流大開口３５４には、可撓性を有する配管を介して、上述した循環ポンプ２３０の吐出側が接続される。 The enlarged diameter portion 350b is a portion that is continuous with the small diameter portion 350a and extends from the small diameter portion 350a to the other end. The enlarged diameter portion 350b has a shape in which the inner diameter and the outer diameter gradually increase from one end side to the other end. A large upstream opening 354 is formed at the other end of the enlarged diameter portion 350b (upstream pipe 350). The upstream large opening 354 is an opening having a diameter (size of the XY cross section in FIG. 4) of 2 mm or more and 10 mm or less. The upstream large opening 354 is larger than the upstream small opening 352. The discharge side of the circulation pump 230 described above is connected to the upstream large opening 354 via a flexible pipe.

また、拡径部３５０ｂの外周面のうち、他端から所定の距離Ｍｃまで突出部３５０ｃが設けられている。突出部３５０ｃの外径は、図４中Ｚ軸方向に亘って一定である。突出部３５０ｃの外周面には後述するネジ溝３７２ａと螺合する螺合部３５０ｃａが形成されている。 Further, of the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 350b, a protruding portion 350c is provided from the other end to a predetermined distance Mc. The outer diameter of the protrusion 350c is constant in the Z-axis direction in FIG. On the outer peripheral surface of the protruding portion 350c, a screwed portion 350ca to be screwed with the screw groove 372a described later is formed.

下流管３６０は、一端から他端に向かって内径が漸減する円管形状の部材である。下流管３６０には、下流小開口３６２および下流大開口３６４が形成される。下流小開口３６２は、下流管３６０の他端に形成され、径（図４中ＸＹ断面の大きさ）が０．７ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の開口である。下流大開口３６４は、下流管３６０の一端に形成され、径（図４中ＸＹ断面の大きさ）が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口である。下流大開口３６４は、調整槽２１０に収容された培養液の液中に配される。下流大開口３６４は、下流小開口３６２より大きい。本実施形態において、下流管３６０は、例えば、ポリプロピレン製のマイクロピペット用チップ（例えば、分注範囲が１００μＬ〜１０００μＬのブルーチップ）で構成される。 The downstream pipe 360 is a circular pipe-shaped member whose inner diameter gradually decreases from one end to the other end. A downstream small opening 362 and a downstream large opening 364 are formed in the downstream pipe 360. The downstream small opening 362 is formed at the other end of the downstream pipe 360 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 4) of 0.7 mm or more and 1.3 mm or less. The downstream large opening 364 is formed at one end of the downstream pipe 360 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 4) of 2 mm or more and 10 mm or less. The downstream large opening 364 is arranged in the culture solution contained in the adjusting tank 210. The downstream large opening 364 is larger than the downstream small opening 362. In this embodiment, the downstream tube 360 is composed of, for example, a polypropylene micropipette tip (eg, a blue tip with a dispensing range of 100 μL to 1000 μL).

接続管３７０は、上流管３５０と下流管３６０とを接続する円管形状の部材である。接続管３７０の内径は、下流管３６０の下流大開口３６４より小さい。接続管３７０の内径および外径は、図４中Ｚ軸方向に亘って一定である。接続管３７０は、例えば、ポリプロピレン製の管で構成される。 The connecting pipe 370 is a circular pipe-shaped member that connects the upstream pipe 350 and the downstream pipe 360. The inner diameter of the connecting pipe 370 is smaller than the downstream large opening 364 of the downstream pipe 360. The inner and outer diameters of the connecting pipe 370 are constant in the Z-axis direction in FIG. The connecting tube 370 is composed of, for example, a polypropylene tube.

接続管３７０の他端に形成された開口３７２には、上流管３５０の一端が挿入される。接続管３７０の内周面のうち、開口３７２から所定位置までネジ溝３７２ａが形成される。ネジ溝３７２ａは、上記上流管３５０の螺合部３５０ｃａと螺合する。ネジ溝３７２ａの図４中Ｚ軸方向の長さは、螺合部３５０ｃａの距離Ｍｃより長い。 One end of the upstream pipe 350 is inserted into the opening 372 formed at the other end of the connecting pipe 370. A screw groove 372a is formed from the opening 372 to a predetermined position on the inner peripheral surface of the connecting pipe 370. The thread groove 372a is screwed with the screwed portion 350ca of the upstream pipe 350. The length of the thread groove 372a in the Z-axis direction in FIG. 4 is longer than the distance Mc of the screwed portion 350ca.

接続管３７０の一端に形成された開口３７４には、下流管３６０の他端が挿入される。接続管３７０の内周面の一部と、下流管３６０の外周面の一部とは、密着される。接続管３７０を構成する壁のうち、上流管３５０が密着される箇所と下流管３６０が密着される箇所との間に位置する壁には、１または複数の貫通孔３７６が形成されている。貫通孔３７６は、径（図３中ＸＺ断面の大きさ）が０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下の孔である。 The other end of the downstream pipe 360 is inserted into the opening 374 formed at one end of the connecting pipe 370. A part of the inner peripheral surface of the connecting pipe 370 and a part of the outer peripheral surface of the downstream pipe 360 are in close contact with each other. Among the walls constituting the connecting pipe 370, one or a plurality of through holes 376 are formed in the wall located between the portion where the upstream pipe 350 is brought into close contact and the portion where the downstream pipe 360 is brought into close contact. The through hole 376 is a hole having a diameter (size of the XZ cross section in FIG. 3) of 0.2 mm or more and 3 mm or less.

図５は、上流管３５０の上流小開口３５２、下流管３６０の下流小開口３６２、接続管３７０を説明する図である。なお、図５中、培養液の流れを実線の矢印で示し、培養ガスの流れを破線の矢印で示す。 FIG. 5 is a diagram illustrating an upstream small opening 352 of the upstream pipe 350, a downstream small opening 362 of the downstream pipe 360, and a connecting pipe 370. In FIG. 5, the flow of the culture solution is indicated by a solid arrow, and the flow of the culture gas is indicated by a broken line arrow.

図５に示すように、接続管３７０は、下流管３６０内に上流小開口３５２が位置し、かつ、下流管３６０の内周面と小径部３５０ａの外周面とが離隔するように上流管３５０および下流管３６０を囲繞する。そうすると、上流小開口３５２は、下流管３６０の内周面に臨んで配されることになる。したがって、上流小開口３５２から噴出された培養液は、下流管３６０の内周面に衝突する。培養液が下流管３６０に衝突する際に培養ガスが巻き込まれる。これにより、培養ガスを効率よく培養液に取り込むことが可能となる。 As shown in FIG. 5, in the connecting pipe 370, the upstream small opening 352 is located in the downstream pipe 360, and the upstream pipe 350 is separated from the inner peripheral surface of the downstream pipe 360 and the outer peripheral surface of the small diameter portion 350a. And surrounds the downstream pipe 360. Then, the upstream small opening 352 is arranged facing the inner peripheral surface of the downstream pipe 360. Therefore, the culture solution ejected from the upstream small opening 352 collides with the inner peripheral surface of the downstream pipe 360. When the culture solution collides with the downstream pipe 360, the culture gas is involved. This makes it possible to efficiently take in the culture gas into the culture solution.

以上説明したように、第２の実施形態のガス供給ユニット３４０においても、上流管３５０と下流管３６０とを接続管３７０で接続するだけといった単純な構造で、液体中に微細気泡を供給することが可能となる。 As described above, also in the gas supply unit 340 of the second embodiment, fine bubbles are supplied into the liquid with a simple structure in which the upstream pipe 350 and the downstream pipe 360 are simply connected by the connecting pipe 370. Is possible.

また、上流管３５０が螺合部３５０ｃａを有し、接続管３７０がネジ溝３７２ａを備える構成により、上流管３５０（小径部３５０ａ）の外周面と、下流小開口３６２の縁部との距離Ｍ３を０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の間で変更することができる。これにより、培養ガスの流路断面積（下流小開口３６２の大きさと、小径部３５０ａの図５中ＸＹ断面積との差分）を調整することが可能となる。したがって、培養液への培養ガスの供給量を調整することができる。 Further, the upstream pipe 350 has the screwed portion 350ca, and the connecting pipe 370 includes the threaded groove 372a, so that the distance M3 between the outer peripheral surface of the upstream pipe 350 (small diameter portion 350a) and the edge portion of the downstream small opening 362. Can be changed between 0.01 mm and more and 0.3 mm or less. This makes it possible to adjust the flow path cross-sectional area of the culture gas (difference between the size of the downstream small opening 362 and the XY cross-sectional area in FIG. 5 of the small diameter portion 350a). Therefore, the amount of the culture gas supplied to the culture solution can be adjusted.

また、上記したように、循環ポンプ２３０の流速を５０ｍｌ／ｍｉｎ以上２００ｍｌ／ｍｉｎ以下とし、上流小開口３５２の大きさを０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とし、距離Ｍ３を０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下としたことにより、培養液に供給される培養ガスの気泡を微細気泡とすることができる。 Further, as described above, the flow velocity of the circulation pump 230 is 50 ml / min or more and 200 ml / min or less, the size of the upstream small opening 352 is 0.1 mm or more and 0.3 mm or less, and the distance M3 is 0.01 mm or more and 0. By setting the thickness to 3 mm or less, the bubbles of the culture gas supplied to the culture solution can be made into fine bubbles.

なお、螺合部３５０ｃａおよびネジ溝３７２ａのうち、いずれか一方または両方には、距離Ｍ３が０になる直前で、接続管３７０に対する上流管３５０の移動を規制する規制部が設けられていてもよい。 Even if one or both of the screw portion 350ca and the thread groove 372a is provided with a regulation portion that regulates the movement of the upstream pipe 350 with respect to the connection pipe 370 immediately before the distance M3 becomes 0. good.

（第１の変形例、第２の変形例）
図６（ａ）は、第１の変形例の上流管４５０を説明する図である。図６（ｂ）は、第２の変形例の上流管５５０を説明する図である。なお、上述した上流管３５０と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (First modification, second modification)
FIG. 6A is a diagram illustrating an upstream pipe 450 of the first modification. FIG. 6B is a diagram illustrating an upstream pipe 550 of the second modification. The components substantially the same as those of the upstream pipe 350 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図６（ａ）に示すように、第１の変形例の上流管４５０は、小径部３５０ａに一端から他端側に向かって切れ込み４５２（上流小開口）が形成されている。切れ込み４５２の長さ（図６（ａ）中Ｚ軸方向の長さ）は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。上流管４５０は、切れ込み４５２が下流管３６０の内周面に臨むように配される。 As shown in FIG. 6A, the upstream pipe 450 of the first modification has a notch 452 (upstream small opening) formed in the small diameter portion 350a from one end toward the other end. The length of the notch 452 (the length in the Z-axis direction in FIG. 6A) is 0.5 mm or more and 2 mm or less. The upstream pipe 450 is arranged so that the notch 452 faces the inner peripheral surface of the downstream pipe 360.

上流管４５０は、弾性（可撓性）を有する材料で構成される。したがって、培養液が通過すると、切れ込み４５２が開き、切れ込み４５２を通じて培養液が噴射される。 The upstream pipe 450 is made of a material having elasticity (flexibility). Therefore, when the culture solution passes through, the notch 452 opens and the culture solution is ejected through the notch 452.

また、培養液に夾雑物（固形物）が混入していた場合に、培養液の流れに伴う夾雑物の移動によって、夾雑物が通過する程度に切れ込み４５２が開かれる（切れ込み４５２の開度が大きくなる）。そうすると、夾雑物は、切れ込み４５２を通じて下流管３６０に排出される。したがって、上流管４５０が夾雑物で閉塞される事態を回避することが可能となる。 In addition, when impurities (solid matter) are mixed in the culture solution, the notch 452 is opened to the extent that the impurities pass through due to the movement of the contaminants accompanying the flow of the culture solution (the opening degree of the notch 452 is increased). growing). Then, the contaminants are discharged to the downstream pipe 360 through the notch 452. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the upstream pipe 450 is blocked by impurities.

図６（ｂ）に示すように、第２の変形例の上流管５５０は、小径部３５０ａに開口５５２（上流小開口）と、切れ込み５５４（上流小開口）とを有する。切れ込み５５４は、小径部３５０ａの一端から他端側に向かって形成されている。開口５５２は、切れ込み５５４の他端に連続する。上流管５５０において、開口５５２は、切れ込み５５４の２つの端部に連続して形成される。つまり、開口５５２は、小径部３５０ａに２つ形成される。切れ込み５５４の長さ（図６（ｂ）中Ｚ軸方向の長さ）は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。上流管５５０は、開口５５２および切れ込み５５４が下流管３６０の内周面に臨むように配される。 As shown in FIG. 6B, the upstream pipe 550 of the second modification has an opening 552 (upstream small opening) and a notch 554 (upstream small opening) in the small diameter portion 350a. The notch 554 is formed from one end of the small diameter portion 350a toward the other end. The opening 552 is continuous with the other end of the notch 554. In the upstream pipe 550, the opening 552 is formed continuously at the two ends of the notch 554. That is, two openings 552 are formed in the small diameter portion 350a. The length of the notch 554 (the length in the Z-axis direction in FIG. 6B) is 0.5 mm or more and 2 mm or less. The upstream pipe 550 is arranged so that the opening 552 and the notch 554 face the inner peripheral surface of the downstream pipe 360.

培養液が通過すると、開口５５２を通じて培養液が噴射される。そうすると、培養液が下流管３６０の内周面に衝突する。そうすると、培養液が衝突する際に、培養ガスが巻き込まれ、培養液に培養ガスを効率よく取り込むことができる。また、上流管５５０は、弾性（可撓性）を有する材料で構成される。したがって、第１の変形例の上流管４５０と同様に、培養液に夾雑物（固形物）が混入していた場合に、培養液の流れに伴う夾雑物の移動によって、夾雑物が通過する程度に切れ込み５５４が開かれる（切れ込み５５４の開度が大きくなる）。そうすると、夾雑物は、切れ込み５５４を通じて下流管３６０に排出される。したがって、上流管５５０が夾雑物で閉塞される事態を回避することが可能となる。 When the culture solution passes through, the culture solution is ejected through the opening 552. Then, the culture solution collides with the inner peripheral surface of the downstream pipe 360. Then, when the culture solution collides, the culture gas is involved, and the culture gas can be efficiently taken into the culture solution. Further, the upstream pipe 550 is made of a material having elasticity (flexibility). Therefore, as in the case of the upstream pipe 450 of the first modification, when the culture solution is contaminated with contaminants (solid matter), the degree to which the contaminants pass due to the movement of the contaminants accompanying the flow of the culture solution. The notch 554 is opened (the opening of the notch 554 becomes large). Then, the contaminants are discharged to the downstream pipe 360 through the notch 554. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the upstream pipe 550 is blocked by impurities.

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態のガス供給ユニット６４０の断面図である。なお、図７中、培養液の流れを実線の矢印で示し、培養ガスの流れを破線の矢印で示す。図７に示すように、ガス供給ユニット６４０は、上流管６５０と、貯留部６６０とを含んで構成される。ガス供給ユニット６４０は、調整槽２１０のヘッドスペースに配される。なお、上述した上流管２５０と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the gas supply unit 640 of the third embodiment. In FIG. 7, the flow of the culture solution is indicated by a solid arrow, and the flow of the culture gas is indicated by a broken line arrow. As shown in FIG. 7, the gas supply unit 640 includes an upstream pipe 650 and a storage unit 660. The gas supply unit 640 is arranged in the head space of the adjusting tank 210. The components substantially the same as those of the upstream pipe 250 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

上流管６５０は、一端から他端に向かって内径が漸増する円管形状の部材である。上流管６５０は、例えば、ポリプロピレン製のマイクロピペット用チップ（例えば、分注範囲が０．５μＬ〜１０μＬのクリアーチップ）で構成される。上流管６５０には、上流小開口２５２および上流大開口２５４が形成される。上流小開口２５２は、上流管６５０の一端に形成され、径（図７中ＸＹ断面の大きさ）が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の開口である。上流大開口２５４は、上流管６５０の他端に形成され、径（図７中ＸＹ断面の大きさ）が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口である。上流大開口２５４は、上流小開口２５２より大きい。上流大開口２５４には、可撓性を有する配管を介して、上述した循環ポンプ２３０の吐出側が接続される。 The upstream pipe 650 is a circular pipe-shaped member whose inner diameter gradually increases from one end to the other end. The upstream pipe 650 is composed of, for example, a polypropylene micropipette tip (for example, a clear tip having a dispensing range of 0.5 μL to 10 μL). The upstream pipe 650 is formed with an upstream small opening 252 and an upstream large opening 254. The upstream small opening 252 is an opening formed at one end of the upstream pipe 650 and having a diameter (size of the XY cross section in FIG. 7) of 0.2 mm or more and 0.5 mm or less. The upstream large opening 254 is formed at the other end of the upstream pipe 650 and has a diameter (size of the XY cross section in FIG. 7) of 2 mm or more and 10 mm or less. The upstream large opening 254 is larger than the upstream small opening 252. The discharge side of the circulation pump 230 described above is connected to the upstream large opening 254 via a flexible pipe.

上流管６５０の外周面のうち、他端から所定の距離Ｎｃまで突出部６５０ａが設けられている。突出部６５０ａの外径は、図７中Ｚ軸方向に亘って一定である。突出部６５０ａの外周面には後述するネジ溝６６８ａと螺合する螺合部６５０ａａが形成されている。 A protrusion 650a is provided from the other end of the outer peripheral surface of the upstream pipe 650 to a predetermined distance Nc. The outer diameter of the protrusion 650a is constant in the Z-axis direction in FIG. 7. A screwed portion 650aa to be screwed with a screw groove 668a, which will be described later, is formed on the outer peripheral surface of the protruding portion 650a.

貯留部６６０は、本体６６２を含んで構成される。本体６６２は、中空形状の容器である。具体的に説明すると、本体６６２は、上面６６２ａが平面形状であり、底部６６２ｂが半球形状の筒である。本体６６２の側面６６２ｃには、第１貫通孔６６４が形成される。第１貫通孔６６４の図７中ＸＺ断面の大きさは、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。本体６６２の側面６６２ｃのうち、第１貫通孔６６４の下方であって底部６６２ｂ（底面）の上方には、第２貫通孔６６６が形成される。第２貫通孔６６６の図７中ＸＺ断面の大きさは、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。 The storage unit 660 is configured to include the main body 662. The main body 662 is a hollow container. Specifically, the main body 662 has a top surface 662a having a planar shape and a bottom portion 662b having a hemispherical shape. A first through hole 664 is formed in the side surface 662c of the main body 662. The size of the XZ cross section in FIG. 7 of the first through hole 664 is 0.2 mm or more and 3 mm or less. A second through hole 666 is formed below the first through hole 664 and above the bottom portion 662b (bottom surface) of the side surface 662c of the main body 662. The size of the XZ cross section in FIG. 7 of the second through hole 666 is 1.5 mm or more and 5 mm or less.

本体６６２の上面６６２ａには、第３貫通孔６６８が形成されている。第３貫通孔６６８には、ネジ溝６６８ａ（保持部）が形成されている。ネジ溝６６８ａは、上記上流管６５０の螺合部６５０ａａと螺合する。上流管６５０は、ネジ溝６６８ａによって、本体６６２内における第２貫通孔６６６の下端の上方に上流小開口２５２が位置するように、本体６６２の上面６６２ａに固定される。 A third through hole 668 is formed in the upper surface 662a of the main body 662. A screw groove 668a (holding portion) is formed in the third through hole 668. The thread groove 668a is screwed with the screwed portion 650aa of the upstream pipe 650. The upstream pipe 650 is fixed to the upper surface 662a of the main body 662 by the threaded groove 668a so that the upstream small opening 252 is located above the lower end of the second through hole 666 in the main body 662.

そして、上流大開口２５４を通じて循環ポンプ２３０から培養液が供給されると、培養液が上流小開口２５２から噴出される。上記したように、上流管６５０は、他端から一端に向かって内径が漸減する部材である。このため、上流大開口２５４を通じて上流管６５０に供給された培養液の流速は、上流管６５０の通過過程で増加する。そうすると、ベンチュリ効果（エジェクタ効果）により、上流小開口２５２から噴出された培養液の圧力が低下する。これにより、貯留部６６０（本体６６２）内が、ヘッドスペースより低圧となり、第１貫通孔６６４を通じてヘッドスペースのガスが本体６６２内に吸引される。そして、上流小開口２５２から噴出された培養液が、本体６６２に貯留された培養液に衝突する際に、本体６６２内の培養ガスを巻き込み、培養液に培養ガスの気泡が供給されることになる。こうして、培養ガスが溶存された培養液は、第２貫通孔６６６を通じて外部（調整槽２１０）に送出される。 Then, when the culture solution is supplied from the circulation pump 230 through the upstream large opening 254, the culture solution is ejected from the upstream small opening 252. As described above, the upstream pipe 650 is a member whose inner diameter gradually decreases from the other end toward one end. Therefore, the flow velocity of the culture solution supplied to the upstream pipe 650 through the upstream large opening 254 increases in the process of passing through the upstream pipe 650. Then, due to the Venturi effect (ejector effect), the pressure of the culture solution ejected from the upstream small opening 252 decreases. As a result, the pressure inside the storage unit 660 (main body 662) becomes lower than that of the head space, and the gas in the head space is sucked into the main body 662 through the first through hole 664. Then, when the culture solution ejected from the upstream small opening 252 collides with the culture solution stored in the main body 662, the culture gas in the main body 662 is involved, and bubbles of the culture gas are supplied to the culture solution. Become. In this way, the culture solution in which the culture gas is dissolved is sent to the outside (adjustment tank 210) through the second through hole 666.

なお、ネジ溝６６８ａは、第２貫通孔６６６の下端と、上流小開口２５２との距離が、０ｍｍを上回り０．５ｍｍ以下の所定の距離Ｎとなるように上流管６５０を固定する。つまり、上流小開口２５２と、本体６６２内の液面とが、距離Ｎ離隔するように、上流管６５０を固定する。このように、距離Ｎを、０ｍｍを上回り０．５ｍｍ以下とし、循環ポンプ２３０の流速を５０ｍｌ／ｍｉｎ以上２００ｍｌ／ｍｉｎ以下とすることにより、培養液に供給される培養ガスの気泡を微細気泡とすることができる。 The thread groove 668a fixes the upstream pipe 650 so that the distance between the lower end of the second through hole 666 and the upstream small opening 252 is a predetermined distance N of more than 0 mm and 0.5 mm or less. That is, the upstream pipe 650 is fixed so that the upstream small opening 252 and the liquid level in the main body 662 are separated by a distance N. In this way, by setting the distance N to be more than 0 mm and 0.5 mm or less and the flow velocity of the circulation pump 230 to be 50 ml / min or more and 200 ml / min or less, the bubbles of the culture gas supplied to the culture solution are regarded as fine bubbles. can do.

（第３の変形例）
図８は、第３の変形例のガス供給ユニット７４０の断面図である。なお、上述した上流管２５０、ガス供給ユニット６４０と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Third modification example)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the gas supply unit 740 of the third modification. The components that are substantially the same as the upstream pipe 250 and the gas supply unit 640 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図８に示すように、ガス供給ユニット７４０は、上流管２５０と、案内部７５０と、貯留部７６０とを含んで構成される。 As shown in FIG. 8, the gas supply unit 740 includes an upstream pipe 250, a guide unit 750, and a storage unit 760.

案内部７５０は、上流管２５０の一端から所定の範囲まで、上流管２５０を囲繞する円管形状の部材である。案内部７５０は、一端が上流管２５０の上流小開口２５２の下方に位置するように、上流管２５０を固定する。 The guide portion 750 is a circular pipe-shaped member that surrounds the upstream pipe 250 from one end of the upstream pipe 250 to a predetermined range. The guide portion 750 fixes the upstream pipe 250 so that one end is located below the upstream small opening 252 of the upstream pipe 250.

案内部７５０は、拡径部７５２と、同径部７５４とを含んで構成される。拡径部７５２は、一端から他端側に向かって内径および外径が漸増する形状である。拡径部７５２の一端には、開口７５２ａが形成されている。開口７５２ａは、後述する貯留部７６０の第２貫通孔６６６の下端より下方に位置するように設けられる。 The guide portion 750 includes a diameter-expanded portion 752 and a diameter-expanded portion 754. The enlarged diameter portion 752 has a shape in which the inner diameter and the outer diameter gradually increase from one end to the other end. An opening 752a is formed at one end of the enlarged diameter portion 752. The opening 752a is provided so as to be located below the lower end of the second through hole 666 of the storage portion 760 described later.

同径部７５４は、拡径部７５２に連続し、拡径部７５２から他端に亘って径が一定の形状である。同径部７５４の他端の開口には、開口の縁部に亘って板部材７５４ａが設けられている。板部材７５４ａには、第１貫通孔７５４ａａが形成されている。第１貫通孔７５４ａａには、上流管２５０が挿入される。第１貫通孔７５４ａａに上流管２５０が挿入された状態で、上流管２５０が案内部７５０に固定される。また、板部材７５４ａには第２貫通孔７５４ａｂが形成される。また、同径部７５４の外周面には、ネジ溝６６８ａと螺合する螺合部７５４ｂが形成されている。 The same diameter portion 754 is continuous with the diameter expansion portion 752 and has a constant diameter from the diameter expansion portion 752 to the other end. A plate member 754a is provided in the opening at the other end of the same diameter portion 754 over the edge portion of the opening. A first through hole 754aa is formed in the plate member 754a. The upstream pipe 250 is inserted into the first through hole 754aa. The upstream pipe 250 is fixed to the guide portion 750 in a state where the upstream pipe 250 is inserted into the first through hole 754aa. Further, a second through hole 754ab is formed in the plate member 754a. Further, a screwed portion 754b to be screwed with the screw groove 668a is formed on the outer peripheral surface of the same diameter portion 754.

貯留部７６０は、本体７６２を含んで構成される。本体７６２は、第１貫通孔６６４が形成されていない点のみ本体６６２と異なる。 The storage unit 760 is configured to include the main body 762. The main body 762 is different from the main body 662 only in that the first through hole 664 is not formed.

第３貫通孔６６８に形成されたネジ溝６６８ａは、上記案内部７５０の螺合部７５４ｂと螺合する。案内部７５０は、ネジ溝６６８ａによって、本体７６２内における第２貫通孔６６６の下端の下方に開口７５２ａが位置し、第２貫通孔６６６の下端の上方に上流小開口２５２が位置するように、本体７６２の上面６６２ａに固定される。 The screw groove 668a formed in the third through hole 668 is screwed with the screwed portion 754b of the guide portion 750. The guide portion 750 has a threaded groove 668a so that the opening 752a is located below the lower end of the second through hole 666 in the main body 762 and the upstream small opening 252 is located above the lower end of the second through hole 666. It is fixed to the upper surface 662a of the main body 762.

なお、ネジ溝６６８ａは、第２貫通孔６６６の下端と、上流小開口２５２との距離が、０ｍｍを上回り０．５ｍｍ以下の所定の距離Ｎとなるように案内部７５０を固定する。 The screw groove 668a fixes the guide portion 750 so that the distance between the lower end of the second through hole 666 and the upstream small opening 252 is a predetermined distance N of more than 0 mm and 0.5 mm or less.

第３の変形例のガス供給ユニット７４０においても、培養液に供給される培養ガスの気泡を微細気泡とすることができる。また、ガス供給ユニット７４０が案内部７５０を備える構成により、上流小開口２５２から液面までの距離を安定させることが可能となる。これにより、微細気泡を安定して培養液に供給することができる。 Also in the gas supply unit 740 of the third modification, the bubbles of the culture gas supplied to the culture solution can be made into fine bubbles. Further, since the gas supply unit 740 is provided with the guide portion 750, it is possible to stabilize the distance from the upstream small opening 252 to the liquid level. As a result, fine bubbles can be stably supplied to the culture solution.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present disclosure. Will be done.

例えば、上記第１の実施形態において、貫通孔２７６が常時開口している構成を例に挙げて説明した。しかし、貫通孔２７６は、培養液が供給されないときには閉じており、培養液が供給されると、接続管２７０内の負圧によって開かれてもよい。 For example, in the first embodiment described above, a configuration in which the through hole 276 is always open has been described as an example. However, the through hole 276 is closed when the culture solution is not supplied, and may be opened by the negative pressure in the connecting tube 270 when the culture solution is supplied.

また、上記第２の実施形態において、上流管３５０の小径部３５０ａの側面に上流小開口３５２が形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、小径部３５０ａの端部（一端）に上流小開口３５２が形成されてもよい。 Further, in the second embodiment, the configuration in which the upstream small opening 352 is formed on the side surface of the small diameter portion 350a of the upstream pipe 350 has been described as an example. However, an upstream small opening 352 may be formed at the end (one end) of the small diameter portion 350a.

また、上記第２の実施形態において、接続管３７０の他端側にネジ溝３７２ａが形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、接続管３７０の一端に形成された開口３７４から所定位置までネジ溝が形成されてもよい。この場合、下流管３６０の外周面の少なくとも一部に、ネジ溝に螺合する螺合部が形成されるとよい。この構成においても、上流管３５０（小径部３５０ａ）の外周面と、下流小開口３６２の縁部との距離Ｍ３を変更することができる。 Further, in the second embodiment, the configuration in which the screw groove 372a is formed on the other end side of the connecting pipe 370 will be described as an example. However, a thread groove may be formed from the opening 374 formed at one end of the connecting pipe 370 to a predetermined position. In this case, it is preferable that a screw portion to be screwed into the screw groove is formed on at least a part of the outer peripheral surface of the downstream pipe 360. Also in this configuration, the distance M3 between the outer peripheral surface of the upstream pipe 350 (small diameter portion 350a) and the edge portion of the downstream small opening 362 can be changed.

また、上記第１および第２の変形例において、切れ込み４５２、５５４が常時開口している構成を例に挙げて説明した。しかし、切れ込み４５２、５５４は、培養液が供給されないときには閉じており、培養液が供給されると、供給圧で開かれてもよい。 Further, in the first and second modifications, the configuration in which the notches 452 and 554 are always open has been described as an example. However, the notches 452 and 554 may be closed when the culture medium is not supplied and may be opened by the supply pressure when the culture medium is supplied.

また、上記第１の変形例において、上流管４５０に１の切れ込み４５２が形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、上流管４５０には、２以上の切れ込み４５２が形成されてもよい。また、この場合、切れ込み４５２同士が交差するとよい。同様に、上流管５５０には、２以上の切れ込み５５４が形成されてもよい。また、この場合、切れ込み５５４同士が交差するとよい。 Further, in the first modification, the configuration in which the notch 452 of 1 is formed in the upstream pipe 450 has been described as an example. However, two or more notches 452 may be formed in the upstream pipe 450. Further, in this case, it is preferable that the notches 452 intersect with each other. Similarly, two or more notches 554 may be formed in the upstream pipe 550. Further, in this case, it is preferable that the notches 554 intersect with each other.

また、上記第２の変形例において、切れ込み５５４の端部に開口５５２が形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、切れ込み５５４の途中に開口５５２が形成されてもよい。また、開口５５２の数に限定はない。 Further, in the second modification, the configuration in which the opening 552 is formed at the end of the notch 554 has been described as an example. However, an opening 552 may be formed in the middle of the notch 554. Further, the number of openings 552 is not limited.

また、上記第２の実施形態において、上流管６５０が上流小開口２５２を有する構成を例に挙げて説明した。しかし、上流管６５０に切れ込み４５２が形成されてもよい。また、上流管６５０に開口５５２および切れ込み５５４が形成されてもよい。同様に、上記第３の変形例において、上流管２５０に切れ込み４５２が形成されてもよい。また、上流管２５０に開口５５２および切れ込み５５４が形成されてもよい。 Further, in the second embodiment, the configuration in which the upstream pipe 650 has an upstream small opening 252 has been described as an example. However, a notch 452 may be formed in the upstream pipe 650. Further, an opening 552 and a notch 554 may be formed in the upstream pipe 650. Similarly, in the third modification, a notch 452 may be formed in the upstream pipe 250. Further, an opening 552 and a notch 554 may be formed in the upstream pipe 250.

また、上流管２５０、下流管２６０、接続管２７０、上流管３５０、下流管３６０、接続管３７０、上流管４５０、上流管５５０、上流管６５０、貯留部６６０、案内部７５０、貯留部７６０が円管形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、これらは、管形状であればよい。また、上流管２５０、３５０、４５０、５５０、６５０が、一端から他端に向かって内径が漸増する円管形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、上流管２５０、３５０、４５０、５５０、６５０は、上流大開口２５４、３５４が上流小開口２５２、３５２、切れ込み４５２、開口５５２および切れ込み５５４より大きければ形状に限定はない。同様に、下流管２６０、３６０が、一端から他端に向かって内径が漸減する円管形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、下流管２６０、３６０は、下流大開口２６４、３６４が下流小開口２６２、３６２より大きければ形状に限定はない。 Further, the upstream pipe 250, the downstream pipe 260, the connecting pipe 270, the upstream pipe 350, the downstream pipe 360, the connecting pipe 370, the upstream pipe 450, the upstream pipe 550, the upstream pipe 650, the storage section 660, the guide section 750, and the storage section 760 The case of a circular tube shape has been described as an example. However, these may be tube-shaped. Further, the case where the upstream pipes 250, 350, 450, 550, and 650 have a circular pipe shape in which the inner diameter gradually increases from one end to the other end has been described as an example. However, the upstream pipes 250, 350, 450, 550, 650 are not limited in shape as long as the upstream large opening 254, 354 is larger than the upstream small opening 252, 352, notch 452, opening 552, and notch 554. Similarly, the case where the downstream pipes 260 and 360 have a circular pipe shape in which the inner diameter gradually decreases from one end to the other end has been described as an example. However, the shape of the downstream pipes 260 and 360 is not limited as long as the downstream large openings 264 and 364 are larger than the downstream small openings 262 and 362.

また、上記実施形態および変形例において、ガス供給装置２００が、培養液に微細気泡を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス供給装置２００は、培養液以外の他の液体に微細気泡を供給してもよい。 Further, in the above-described embodiment and modified example, the configuration in which the gas supply device 200 supplies fine bubbles to the culture solution has been described as an example. However, the gas supply device 200 may supply fine bubbles to a liquid other than the culture solution.

本開示は、培養液等の液体中にガスを供給するガス供給装置に利用することができる。 The present disclosure can be used for a gas supply device that supplies gas into a liquid such as a culture solution.

２００ガス供給装置
２１０調整槽（収容槽）
２３０循環ポンプ（ポンプ）
２５０上流管
２５２上流小開口
２５４上流大開口
２６０下流管
２６２下流小開口
２６４下流大開口
２７０接続管
２７２開口
２７４開口
２７６貫通孔
３５０上流管
３５０ａ小径部
３５０ｃａ螺合部
３５２上流小開口
３５４上流大開口
３６０下流管
３６２下流小開口
３６４下流大開口
３７０接続管
３７２開口
３７２ａネジ溝
３７６貫通孔
４５０上流管
４５２切れ込み（上流小開口）
５５０上流管
５５２開口（上流小開口）
５５４切れ込み（上流小開口）
６５０上流管
６６０貯留部
６６２本体
６６２ａ上面
６６２ｂ底部（底面）
６６２ｃ側面
６６４第１貫通孔
６６６第２貫通孔
６６８ａネジ溝（保持部）
７６０貯留部
７６２本体 200 Gas supply device 210 Adjustment tank (containment tank)
230 Circulation pump (pump)
250 upstream pipe 252 upstream small opening 254 upstream large opening 260 downstream pipe 262 downstream small opening 264 downstream large opening 270 connection pipe 272 opening 274 opening 276 through hole 350 upstream pipe 350a small diameter part 350ca screwed part 352 upstream small opening 354 upstream large opening 360 Downstream pipe 362 Downstream small opening 364 Downstream large opening 370 Connection pipe 372 Opening 372a Thread groove 376 Through hole 450 Upstream pipe 452 Notch (upstream small opening)
550 upstream pipe 552 opening (upstream small opening)
554 notch (small upstream opening)
650 Upstream pipe 660 Reservoir 662 Main body 662a Top 662b Bottom (bottom)
662c Side surface 664 1st through hole 666 2nd through hole 668a Thread groove (holding part)
760 Reservoir 762 Main body

Claims

A connecting pipe having an opening at one end and the other end and a through hole formed in the wall between the one end and the other end.
A downstream large opening is formed at one end, a downstream small opening smaller than the downstream large opening is formed at the other end, the downstream small opening is located inside the connecting pipe, and the downstream large opening is located outside the connecting pipe. With a tube
A small diameter portion smaller in outer diameter than the downstream small opening provided for a predetermined distance from one end, and a slit formed in the small diameter portion, and said slit is larger than the upstream large aperture formed in the other end side of the slit The notch is located in the downstream pipe in the connecting pipe, the upstream large opening is located outside the connecting pipe, and is provided separately from the downstream pipe, and is elastic or flexible. and the upstream pipe that have a,
A storage tank for storing liquids and
A pump in which the suction side is connected to the storage tank and the discharge side is connected to the upstream large opening.
A gas supply device equipped with.

A screw groove is formed from the opening formed at the other end of the connecting pipe to a predetermined position on the inner peripheral surface of the connecting pipe.
The gas supply device according to claim 1, wherein a screw portion screwed into the screw groove is formed on at least a part of the outer peripheral surface of the upstream pipe.

A screw groove is formed from an opening formed at one end of the connecting pipe to a predetermined position on the inner peripheral surface of the connecting pipe.
The gas supply device according to claim 1 or 2, wherein a screw portion to be screwed into the screw groove is formed on at least a part of the outer peripheral surface of the downstream pipe.

An upstream pipe in which an upstream small opening is formed within a predetermined first distance from one end or the one end, and an upstream large opening larger than the upstream small opening is formed on the other end side of the upstream small opening.
A main body capable of storing a liquid having a first through hole formed on a side surface and a second through hole formed below the first through hole and above the bottom surface of the side surface, and the above-mentioned in the main body. A storage portion having a holding portion for positioning the upstream small opening above the lower end of the second through hole and movably holding the upstream pipe on the upper surface of the main body.
A storage tank for storing liquids and
A pump in which the suction side is connected to the storage tank and the discharge side is connected to the upstream large opening.
A gas supply device equipped with.