JPH0338830B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0338830B2 JPH0338830B2 JP13277586A JP13277586A JPH0338830B2 JP H0338830 B2 JPH0338830 B2 JP H0338830B2 JP 13277586 A JP13277586 A JP 13277586A JP 13277586 A JP13277586 A JP 13277586A JP H0338830 B2 JPH0338830 B2 JP H0338830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- culture
- cells
- settling zone
- suspension
- zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000004114 suspension culture Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 20
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 25
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 17
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 51
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 7
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 6
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 3
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 2
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 210000004408 hybridoma Anatomy 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 description 1
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 description 1
- 206010035226 Plasma cell myeloma Diseases 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 210000000628 antibody-producing cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000003443 antiviral agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002473 artificial blood Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 210000001840 diploid cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229940079322 interferon Drugs 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 201000000050 myeloid neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012679 serum free medium Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
-
- 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
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
-
- 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
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
- C12M29/08—Air lift
-
- 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
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/22—Settling tanks; Sedimentation by gravity
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 産業上の利用分野
本発明は細胞を培養増殖させるための装置に関
するものである。更に詳しくは細胞をサスペンジ
ヨン状態で培養するための装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to an apparatus for culturing and proliferating cells. More specifically, the invention relates to an apparatus for culturing cells in suspension.
細胞培養技術は、例えばウイルス、ワクチン、
インターフエロンの如き抗ウイルス剤或いはホル
モンの如き生物薬品の製造にとつて重要である。
更に近年特定タンパク質などを標的とするモノク
ローナル抗体の生産は抗体産生細胞とミエローマ
によるハイブリドーマの培養によるものであり、
その技術の解決は工業的に重要なテーマである。 Cell culture technology, for example, viruses, vaccines,
It is important for the production of antiviral agents such as interferon or biological drugs such as hormones.
Furthermore, in recent years, monoclonal antibodies targeting specific proteins have been produced by culturing hybridomas consisting of antibody-producing cells and myeloma.
The solution of this technology is an industrially important theme.
(b) 従来技術
従来、細胞培養は一般にシヤーレ試験管、培養
びんなどを用いて実験室的規模で行なわれてい
る。(b) Prior Art Conventionally, cell culture has generally been carried out on a laboratory scale using Schare test tubes, culture bottles, and the like.
一方近年細胞の培養法及びそのための装置とし
て、いくつかの提案がなされている。これらの提
案は、大きく分けて付着培養(anchorage depen
−dent culture)と浮遊培養、つまりサスペンジ
ヨン培養(suspension culture)との2つの方式
に分類されるが、これらの方式は培養される細胞
の特性によつていずれかに決められる。 On the other hand, in recent years, several proposals have been made regarding cell culture methods and devices for the same. These proposals can be broadly divided into anchorage culture (anchorage dependent culture).
It is classified into two methods: -dent culture) and suspension culture, and one of these methods is determined depending on the characteristics of the cells to be cultured.
このうちサスペンジヨン培養に関して下記の提
案がなされている。例えばマグネテイツクスター
ラーもしくは機械的に駆動されるシヤフト上の羽
根車によつて、スピナーフラスコの中に調整され
た撹拌機内を設けた培養方法が提案されている
(米国特許第2958517号および同第3649465号明細
書参照)。 Among these, the following proposals have been made regarding suspension culture. Cultivation methods have been proposed in which a spinner flask is provided with a regulated stirrer, for example by a magnetic stirrer or an impeller on a mechanically driven shaft (U.S. Pat. No. 2,958,517; 3649465).
特開昭57−65180号公報には、回転可能なシヤ
フト上に支持される少なくとも1枚の比較的大表
面積の屈撓性シートを撹拌機とし、該撹拌機を回
転させて該シートを波立たせ、それによつてヒト
の2倍体細胞のような或る種の虚弱細胞に対し所
望の穏やかな撹拌を作り出すサスペンジヨン培養
装置が提案されている。 JP-A-57-65180 discloses that at least one flexible sheet with a relatively large surface area supported on a rotatable shaft is used as an agitator, and the agitator is rotated to ripple the sheet. Suspension culture devices have been proposed, thereby creating the desired gentle agitation for certain fragile cells, such as human diploid cells.
しかし、上記装置による培養方法においては、
細胞が一定量の栄養分の中で培養されるため細胞
の生長増殖は比較的低い密度で停止する。 However, in the culture method using the above device,
Since the cells are cultured in a constant amount of nutrients, cell growth and proliferation cease at a relatively low density.
細胞のサスペンジヨン培養において、細胞の生
長増殖が比較的低い密度で停止するのを防ぎ、細
胞を大量に且つ高密度で培養するために、一般に
新しい培養液を培養槽中へ供給しつつ生育阻害物
質を含んだ古い培養液を培養槽外へ排出しながら
培養する方式すなわち通常パーヒユージヨン方式
と言われる方式が提案されている(Annual
Repor−ts of Fermentation Processes,vol.6
参照)。この方式を用いて培養するに当つて重要
なことの1つは、サスペンジヨン液中の生細胞と
前記古い培養液とを効率よく分離し、古い培養液
を培養槽外へ取り出し、培養槽内の細胞の生育環
境を最適条件下に維持することである。サスペン
ジヨン液から生細胞と古い培養液とを分離するた
めに種々のフイルターやまた種々の形式が提案さ
れているが、フイルターの目塞りや、装置の構造
の煩雑性などの点で工業的培養装置としてはいず
れも満足すべきものとは言い難い。 In cell suspension culture, in order to prevent cell growth and proliferation from stopping at a relatively low density and to culture cells in large quantities and at high density, growth is generally inhibited while supplying new culture medium to the culture tank. A method has been proposed in which the old culture solution containing substances is cultured while being drained out of the culture tank, which is usually called the perfusion method.
Report of Fermentation Processes, vol.6
reference). One of the important things when culturing using this method is to efficiently separate the living cells in the suspension solution from the old culture solution, take out the old culture solution out of the culture tank, and put it inside the culture tank. The goal is to maintain the cell growth environment under optimal conditions. Various filters and various formats have been proposed to separate living cells and old culture fluid from the suspension solution, but industrial culture is difficult due to problems such as clogging of the filter and complicated structure of the device. As a device, it is difficult to say that either of them is satisfactory.
特開昭59−82083号公報および特開昭60−9482
号公報には、培養装置内に細胞沈澱管を兼ねた培
養上清排出管と新鮮倍地添加用の導管を設け、該
導管から倍地を添加し同時に上記排出管から培養
上清を排出しつつ培養を行うようにした浮遊細胞
の高濃度培養装置が提案されている。 JP-A-59-82083 and JP-A-60-9482
In the publication, a culture supernatant discharge pipe that also serves as a cell sedimentation tube and a conduit for adding fresh medium are provided in the culture device, and the medium is added from the conduit and at the same time, the culture supernatant is discharged from the discharge pipe. A high-density culture device for floating cells has been proposed.
一般に、浮遊性の動物細胞は数ミクロンないし
数10ミクロンと小さくしかもその比重は培地の比
重と大きな差がないため、浮遊細胞と培地とを重
力によつて分離する上記の如き装置では、細胞沈
降を有利に達成するために沈降面積を大きくする
必要があるが上記2件の特開昭に開示された装置
では沈降面積をあまり大きくとることはできな
い。 In general, floating animal cells are small, ranging from several microns to several tens of microns, and their specific gravity is not significantly different from the specific gravity of the culture medium. In order to advantageously achieve this, it is necessary to increase the sedimentation area, but with the devices disclosed in the above-mentioned two JP-A-Sho, it is not possible to increase the sedimentation area very much.
(c) 発明の目的
そこで本発明の目的は、簡単な構造でサスペン
ジヨン培養液から生細胞と培養液とを分離するこ
とが可能な装置を提供することにある。(c) Object of the Invention Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus that has a simple structure and is capable of separating living cells and a culture medium from a suspension culture medium.
本発明の他の目的は、フイルターなどを使用し
なくとも生細胞と古い培養液とを分離することが
可能な装置および方法、従つてフイルターの目塞
りなどによる問題の発生を解消した装置を提供す
ることにある。 Another object of the present invention is to provide an apparatus and method that can separate living cells and old culture fluid without using a filter, and thus eliminate problems caused by clogging of the filter. It is about providing.
本発明のさらに他の目的は、細胞沈降を有利に
達成するための沈降面積を非常に大きくとること
のできる工業的に有利なサスペンジヨン培養のた
めの装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an industrially advantageous apparatus for suspension culture that can provide a very large sedimentation area for advantageously achieving cell sedimentation.
本発明の更に他の目的は、サスペンジヨン培養
においてしばしば問題となる死細胞およびその破
壊片を培養槽外へ容易に除去可能な装置を提供す
ることにある。 Still another object of the present invention is to provide an apparatus that can easily remove dead cells and their debris, which are often a problem in suspension culture, out of the culture tank.
本発明の更に他の目的は、細胞の大量且つ同密
度の培養に適したパーヒユージヨン方式による工
業的装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an industrial device using a perfusion method suitable for culturing cells in large quantities and at the same density.
更に他の目的および利点は、以下の説明から明
らかとなるであろう。 Further objects and advantages will become apparent from the description below.
(d) 発明の構成および効果
すなわち、本発明者の研究によれば、前記した
本発明の目的および利点は、培養ユニツトの少な
くとも2個を含み、培養液の供給口を有するサス
ペンジヨン培養のための細胞培養装置であつて、
該培養ユニツトは細胞のサスペンジヨン培養ゾー
ン、細胞のセトリングゾーンおよび該セトリング
ゾーンの上部からの培養液の排出口よりなり、該
培養ユニツトにおいて該サスペンジヨン培養ゾー
ンと該セトリングゾーンとは該セトリングゾーン
の下方部位を通じて連絡するように仕切りによつ
て仕切られており、該セトリングゾーンは該培養
ユニツトの外側壁と該仕切りの間に形成されてい
る構造を有し、各培養ユニツトは培養液の流通が
許容し得るように縦方向に重ねられていることを
特徴とする細胞培養装置によつて達成される。(d) Structure and Effects of the Invention According to the research of the present inventor, the above-mentioned objects and advantages of the present invention are provided for suspension culture including at least two culture units and having a culture solution supply port. A cell culture device,
The culture unit consists of a cell suspension culture zone, a cell settling zone, and a culture solution outlet from the top of the settling zone. The culture units are separated by partitions communicating through the lower part, the settling zone having a structure formed between the outer wall of the culture unit and the partition, and each culture unit having a structure in which the culture medium can flow through the culture unit. This is achieved by means of a cell culture device characterized in that it is permissibly stacked vertically.
かかる本発明の細胞培養装置は、培養ユニツト
の2個以上、好ましくは2〜10、特に好ましくは
2〜5個が縦方向に培養液が流通し得るように重
ねられた構造を有している。そしてこの培養ユニ
ツトは細胞のサスペンジヨン培養ゾーン、細胞の
セトリングゾーンおよび該セトリングゾーンの上
部からの培養液の排出口よりなり、該培養ユニツ
トにおいて該サスペンジヨン培養ゾーンと該セト
リングゾーンとは該セトリングゾーンの下方部位
を通じて連絡するように仕切りによつて仕切られ
ており、該セトリングゾーンは該培養ユニツトの
外側壁と該仕切りの間に形成されている構造を有
している。 The cell culture device of the present invention has a structure in which two or more culture units, preferably 2 to 10, particularly preferably 2 to 5, are stacked so that the culture solution can flow in the vertical direction. . The culture unit is composed of a cell suspension culture zone, a cell settling zone, and a culture solution outlet from the upper part of the settling zone. a partition in communication through a lower portion of the culture unit, the settling zone having a structure formed between an outer wall of the culture unit and the partition.
かかる本発明の培養装置では、培養ユニツトに
設置されたセトリングゾーンにおいて、生細胞は
重力方向の下部へ沈降し、古い培養液や細胞破壊
片などはセトリングゾーンの上部に分離されるこ
とになるのでセトリングゾーンの上部に設けられ
た培養液の排出口から生細胞を実質的に含まない
培養液を排出することができる。また本発明の装
置は培養ユニツトを2個以上任意に重ねて構成さ
れているので、培養の実質容積に対し、比較的大
きいセトリングゾーンの容積を設置することが容
易であり、また必要により培養ユニツトを増減し
て培養規模を変化させることができる。 In the culture apparatus of the present invention, living cells settle to the bottom in the direction of gravity in the settling zone installed in the culture unit, and old culture solution and cell debris are separated to the top of the settling zone. The culture solution substantially free of living cells can be discharged from the culture solution outlet provided at the upper part of the settling zone. Furthermore, since the apparatus of the present invention is constructed by arbitrarily stacking two or more culture units, it is easy to install a relatively large settling zone volume relative to the actual volume of the culture, and if necessary, the culture unit can be stacked as desired. The culture scale can be changed by increasing or decreasing.
さらに本発明は、目塞りの原因となるフイルタ
ーを使用することなく、簡単な方式によつて生細
胞と培養液を効率よく分離することを可能とする
ので、細胞の大量且つ同密度培養に有利に適用す
ることができる。 Furthermore, the present invention makes it possible to efficiently separate living cells and culture medium using a simple method without using filters that cause clogging, so it is possible to culture a large amount of cells at the same density. It can be applied advantageously.
本発明の培養装置における培養ユニツトは、細
胞をサスペンドさせて実質的な細胞培養を実施す
る区域と規定できる細胞のサスペンジヨン培養ゾ
ーンおよび細胞を重力によつて培養液から分離す
る区域と規定できる細胞のセトリングゾーンを有
している。細胞のサスペンジヨン培養ゾーンと細
胞のセトリングゾーンとは、細胞培養槽内におい
て該セトリングゾーンの下方部位を通じて連絡す
るように仕切りによつて仕切られている。このよ
うな構造を有するため、細胞のセトリングゾーン
において、沈降してそして培養液から分離された
細胞は該セトリングゾーンの下方部位を通じて細
胞のサスペンジヨン培養ゾーンに再び導入され、
その区域で再び培養される。 The culture unit in the culture apparatus of the present invention includes a cell suspension culture zone that can be defined as an area where cells are suspended to carry out substantial cell culture, and a cell suspension culture zone that can be defined as an area where cells are separated from the culture medium by gravity. It has a settling zone of The cell suspension culture zone and the cell settling zone are separated by a partition so as to communicate through a lower portion of the settling zone in the cell culture tank. With such a structure, in the cell settling zone, the cells that have settled and separated from the culture medium can be reintroduced into the cell suspension culture zone through the lower part of the settling zone,
The area is then recultured.
本発明の装置において、培養槽内の該セトリン
グゾーンは、該培養装置の外側壁と上記仕切りの
間に形成されている。このような構造によつて、
培養装置内でセトリングゾーンの有効なセトリン
グ容積を比較的大きくとることのできる利点があ
る。 In the device of the invention, the settling zone within the culture tank is formed between the outer wall of the culture device and the partition. With this structure,
There is an advantage that the effective settling volume of the settling zone within the culture apparatus can be relatively large.
本発明の装置は、各培養ユニツトのセトリング
ゾーンにおいて細胞と分離された古い培養液を排
出するための培養液排出口および培養装置へ新し
い培養液を供給するための培養液供給口を上記培
養装置の任意の個所に1個所以上有している。か
かる供給口は装置内の上部に設けることが望まし
い。 The apparatus of the present invention has a culture solution outlet for discharging old culture solution separated from cells in the settling zone of each culture unit and a culture solution supply port for supplying new culture solution to the culture device. There is one or more locations in any location. It is desirable that such a supply port be provided at the top of the device.
本発明の培養ユニツトにおいて、該セトリング
ゾーンは、好ましくは、該サスペンジヨン培養ゾ
ーンの周囲に該サスペンジヨン培養ゾーンを取囲
むように装置側壁と該仕切りとの間に形成されて
いる。この好ましい態様において、例えば該サス
ペンジヨン培養ゾーンと該セトリングゾーンは円
筒状仕切りによつて仕切られている。この場合、
さらに好ましくは、該円筒状仕切りと対向する側
壁の実質的部分が円筒状であり、そして上記円筒
状仕切りと上記円筒状槽側壁とが実質的に同心に
位置している。 In the culture unit of the present invention, the settling zone is preferably formed between the device side wall and the partition so as to surround the suspension culture zone. In this preferred embodiment, for example, the suspension culture zone and the settling zone are separated by a cylindrical partition. in this case,
More preferably, a substantial portion of the side wall facing the cylindrical partition is cylindrical, and the cylindrical partition and the cylindrical tank side wall are located substantially concentrically.
また、本発明の培養ユニツトは、セトリングゾ
ーンにおける細胞のセトリングを助長するため、
セトリングゾーン内に細胞のセトリングを助長す
る手段を有することができる。その様な手段は、
細胞が沈降する重力方向の距離を短くするような
手段であり、例えば重力方向を遮ぎる方向にセト
リングゾーン内に設けられた沈降板であることが
できる。 Furthermore, since the culture unit of the present invention promotes cell settling in the settling zone,
Means may be included within the settling zone to facilitate settling of the cells. Such means are
It is a means for shortening the distance in the direction of gravity over which cells settle, and can be, for example, a settling plate provided within the settling zone in a direction that blocks the direction of gravity.
さらに、セトリングゾーン中には、細胞のサス
ペンジヨン培養ゾーン中に形成される培養液の流
動の影響を可及的に小さくする目的で、重力方向
に伸びてセトリングゾーンを仕切るじやま板を設
けることもできる。重力方向に角度を有してセト
リングゾーン内に設けられたじやま板は沈降板と
しての機能を発揮することは容易に理解されよ
う。 Furthermore, in the settling zone, a wall board extending in the direction of gravity and partitioning the settling zone is provided in order to minimize the influence of the flow of the culture medium formed in the cell suspension culture zone. You can also do it. It will be readily understood that a wall plate placed in the settling zone at an angle to the direction of gravity functions as a settling plate.
本発明の培養装置は、細胞のサスペンジヨン培
養ゾーン中の培養液を強制的に流動させるための
手段を備えることができる。そのような手段は、
例えば培養液中に細胞を強制的にサスペンドさせ
るための機械的撹拌手段であることができる。ま
た、培養装置に、酸素含有ガス導入口、または酸
素含有ガス導入口と酸素含有ガス案内筒を設け、
該導入口から導入された酸素含有ガスが上昇する
際の撹拌効果により培養ゾーン中に細胞を強制的
にサスペンドさせることもできる。 The culture apparatus of the present invention may include means for forcibly flowing the culture medium in the cell suspension culture zone. Such means are
For example, it can be a mechanical stirring means for forcibly suspending the cells in the culture solution. In addition, the culture device is provided with an oxygen-containing gas inlet, or an oxygen-containing gas inlet and an oxygen-containing gas guide tube,
The cells can also be forcibly suspended in the culture zone due to the stirring effect when the oxygen-containing gas introduced through the inlet rises.
本発明の細胞培養装置はサスペンジヨン型の細
胞培養に適用されるが、サスペンジヨン型とは、
水性媒体中で細胞それ自体が浮遊しながら、或い
は細胞を微少担体(マイクロキヤリアー)に担持
して浮遊しながら、またマイクロカプセル中で細
胞が生育されるような種々の浮遊培養をいう。殊
に本発明は、細胞自体を浮遊させながら培養する
方式に有利に用いられる。 The cell culture device of the present invention is applied to suspension type cell culture.
It refers to various types of suspension culture in which cells are grown in an aqueous medium while floating themselves, while floating on microcarriers, or in microcapsules. In particular, the present invention is advantageously used in a system in which the cells themselves are cultured while being suspended.
本発明の細胞培養装置において培養される細胞
は、植物細胞、動物細胞、微生物細胞などであつ
てもよく、また人為的或いは遺伝子操作により変
性された細胞例えばハイブリドーマであつてもよ
い。殊に本発明の培養装置は、動物細胞の培養に
適している。 The cells cultured in the cell culture device of the present invention may be plant cells, animal cells, microbial cells, etc., or cells that have been modified artificially or by genetic manipulation, such as hybridomas. In particular, the culture apparatus of the present invention is suitable for culturing animal cells.
本発明におけるサスペンジヨン型の細胞培養装
置中においては、培養しようとする細胞が培養液
中に浮遊した状態で培養される。培養液は実質的
に水よりなる水性媒体に、種々の無機塩、ビタミ
ン類、捕酵素、ブドウ糖、アミノ酸、抗生物質な
どの通常細胞培養に使用される添加成分が加えら
れている。また培養液には血清を加えることもで
きるし、血清を用いない所謂無血清培地を培養液
として使用することもできる。 In the suspension type cell culture device of the present invention, cells to be cultured are cultured in a suspended state in a culture solution. The culture solution is an aqueous medium consisting essentially of water, to which are added additives commonly used in cell culture, such as various inorganic salts, vitamins, enzyme traps, glucose, amino acids, and antibiotics. Further, serum can be added to the culture solution, or a so-called serum-free medium that does not use serum can also be used as the culture solution.
本発明の培養装置を用いて細胞を潅流培養する
場合には、セトリングゾーンから細胞を実質的に
含まない培養液を抜出しそして培養装置へ新しい
培養液を導入することによつて有利に実施され
る。 Perfusion culture of cells using the culture device of the present invention is advantageously carried out by withdrawing a culture medium substantially free of cells from the settling zone and introducing a new culture medium into the culture device. .
その際、各培養ユニツトにおけるセトリングゾ
ーンによつて規定される細胞の有効セトリング面
積[S(cm2)]と、サスペンジヨン培養ゾーン内の
培養液の堆積[V(cm3)との比V/Sが好ましく
は0.1〜500cm、特に好ましくは1〜100cmの範囲
にある。 At that time , the ratio V/ S is preferably in the range of 0.1 to 500 cm, particularly preferably 1 to 100 cm.
以下本発明の装置について図面により更に詳細
に説明する。 The apparatus of the present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.
先ず添付した図1〜図3により本発明を説明す
ると、図1〜図3はいずれもそれぞれ本発明の装
置の概略図の一例を示したものである。 First, the present invention will be explained with reference to the attached FIGS. 1 to 3. Each of FIGS. 1 to 3 shows an example of a schematic diagram of the apparatus of the present invention.
図1において培養装置本体5にはその内壁の内
側に隔壁6によつて仕切られたセトリングゾーン
7が設けられている。培養装置5には新しい培養
液の供給導管1を通じて培養液の供給口が備えら
れ、導管3を通じて酸素または酸素含有ガスが供
給されるようになつており、また排ガスの排出導
管4が設けられている。さらにセトリングゾーン
7の上部には古い培養液の排出口が設けられ、導
管2−1〜2−4を通じて培養装置外へ培養液を
排出するようになつている。 In FIG. 1, the culture device main body 5 is provided with a settling zone 7 partitioned off by a partition wall 6 inside its inner wall. The culture device 5 is equipped with a culture solution supply port through a new culture solution supply conduit 1, oxygen or oxygen-containing gas is supplied through a conduit 3, and is also provided with an exhaust gas discharge conduit 4. There is. Furthermore, an outlet for discharging the old culture solution is provided in the upper part of the settling zone 7, and the culture solution is discharged to the outside of the culture apparatus through the conduits 2-1 to 2-4.
本発明の装置でいう培養ユニツトとは図1にお
いては、培養装置の縦長方向に直角断面を切つた
時に、培養液の排出口2−1から2−2までの占
める区域を1つの培養ユニツトということができ
る。図1においては4つの培養ユニツトを包含し
ている。 What is the culture unit referred to in the apparatus of the present invention? In Fig. 1, when the culture apparatus is cut in a cross section at right angles to the longitudinal direction, the area occupied by the culture solution outlet 2-1 to 2-2 is called one culture unit. be able to. FIG. 1 includes four culture units.
図1は培養装置5中に撹拌装置8が設置され、
それを回転させることによつて、細胞がサスペン
ジヨン状態に維持されている。 In FIG. 1, a stirring device 8 is installed in a culture device 5,
By rotating it, the cells are maintained in suspension.
一方図2において、1〜8は図1と同じ機能を
持つた手段および装置を意味する。図1と異なる
のは、培養槽1の中に案内筒9が設けられ、その
案内筒9の下部に酸素または酸素含有ガスを導管
3を介して供給するようになつている点である。
粉の案内筒9の下部に酸素または酸素含有ガスを
供給することによつてサスペンジヨン液は案内筒
9の内部を下部から上部へ上昇し、案内筒9の外
側では逆に上部から下部へとサスペンジヨン液の
移動が起り、全体としてサスペンジヨン液の撹拌
が行なわれる。 On the other hand, in FIG. 2, numerals 1 to 8 refer to means and devices having the same functions as those in FIG. The difference from FIG. 1 is that a guide tube 9 is provided in the culture tank 1, and oxygen or oxygen-containing gas is supplied to the lower part of the guide tube 9 through a conduit 3.
By supplying oxygen or an oxygen-containing gas to the lower part of the powder guide tube 9, the suspension liquid rises inside the guide tube 9 from the bottom to the top, and conversely from the top to the bottom outside the guide tube 9. Movement of the suspension liquid occurs, and the suspension liquid as a whole is stirred.
図3には、培養槽にフルオロカーボンに溶解さ
せて酸素を導入する装置の縦断面の概略図が示さ
れている。図3の装置は、図1の装置等に較べる
とフルオロカーボン導入口3−1から酸素を溶解
されたフルオロカーボンが導入され、下方へ落下
する間に培養液と接触して培養液に酸素を供給
し、その後培養槽の下方に貯まり、フルオロカー
ボン排出口4−1から排出される。なお図3にお
いて、3−1および4−1を除いて1〜8は図1
と同じ手段および装置を意味している。 FIG. 3 shows a schematic longitudinal section of an apparatus for introducing oxygen dissolved in fluorocarbon into a culture tank. In the apparatus of Fig. 3, compared to the apparatus of Fig. 1, etc., fluorocarbon with dissolved oxygen is introduced from the fluorocarbon inlet 3-1, and while falling downward, it contacts the culture medium and supplies oxygen to the culture medium. Thereafter, the fluorocarbon is accumulated in the lower part of the culture tank and is discharged from the fluorocarbon discharge port 4-1. In Figure 3, except for 3-1 and 4-1, 1 to 8 correspond to Figure 1.
means the same means and devices as .
上記図1〜図3において、いずれも培養装置の
内壁の内側に隔壁6によつて仕切られたセトリン
グゾーン7が設けられていて、そのセトリングゾ
ーンにはサスペンジヨン液の撹拌効果は実質的に
及ばないようになつている。セトリングゾーン7
の内部では、細胞が重力方向へ沈降し、細胞を実
質的に含まない生育阻害物質を含む古い培養液が
上部に存在するように設計されている。 1 to 3, a settling zone 7 partitioned by a partition wall 6 is provided inside the inner wall of the culture apparatus, and the stirring effect of the suspension liquid does not substantially reach the settling zone. It seems like there is no such thing. Settling zone 7
Inside, the cells are designed to sink in the direction of gravity, and the old culture medium containing growth inhibitors, which is essentially free of cells, is present at the top.
セトリングゾーンは、その中における培養液の
線速度が、細胞の沈降速度よりも遅く且つ培養槽
内のサスペンジヨン液の撹拌が及ばない領域が確
保されていればよく、その形状および構造に限定
を受けない。 The settling zone only needs to be an area in which the linear velocity of the culture solution is slower than the sedimentation velocity of the cells and where the suspension solution in the culture tank cannot be agitated, and there are no restrictions on its shape and structure. I don't accept it.
図1〜図3の装置は、セトリングゾーン7とサ
スペンジヨン培養ゾーンとが円筒状隔壁6によつ
て仕切られており、該円筒状隔壁6と対向する槽
側壁の実施的部分が円筒状であり、そして上記円
筒状隔壁と上記円筒状槽側壁とが実質的に同心に
位置しているものである。 In the apparatus shown in FIGS. 1 to 3, a settling zone 7 and a suspension culture zone are separated by a cylindrical partition 6, and a substantial portion of the tank side wall facing the cylindrical partition 6 is cylindrical. , and the cylindrical partition wall and the cylindrical tank side wall are located substantially concentrically.
粉の装置における各培養ユニツトにおいて、
V/S(ここで、Vはサスペンジヨン培養ゾーン
内の培養液の体積であり、Sは細胞の有効なセト
リング面積である)を算出する基礎となるSは下
記式で表わされる。 In each culture unit in the powder apparatus,
S, which is the basis for calculating V/S (where V is the volume of culture medium in the suspension culture zone and S is the effective settling area of cells), is expressed by the following formula.
S=π/4(D2−d2)
ここで、Dは円筒状槽側壁部の直径であり、d
は円筒状隔壁6の直径である。また、Vは培養槽
の容積から、培養液の存在しない空間部の体積と
セトリングゾーンの容量とを差し引いた体積と理
解されるべきである。 S=π/4(D 2 - d 2 ) Here, D is the diameter of the cylindrical tank side wall, and d
is the diameter of the cylindrical partition wall 6. Further, V should be understood as the volume obtained by subtracting the volume of the space where no culture solution exists and the volume of the settling zone from the volume of the culture tank.
さらに培養装置には、酸素、二酸化炭素や栄養
素の濃度、PHの値を測定し、それらを或る範囲に
維持する装置が一般に設置されているが、本発明
の細胞培養装置にもこれらの装置が備えられても
よいことは言うまでもない。しかし添付図面には
これらの付属装置は省略されている。 Furthermore, a culture device is generally equipped with a device that measures oxygen, carbon dioxide, nutrient concentrations, and PH values and maintains them within a certain range, and the cell culture device of the present invention also includes these devices. Needless to say, it may be provided. However, these accessories are omitted from the accompanying drawings.
本発明の装置を用いて培養を実施するに当つ
て、新しい培養液は、この中にブドウ糖、蛋白質
の如き栄養源、種々のアミノ酸、無機塩、抗生物
質などの細胞培養に必要な成分を水溶液として含
むものが使用されるが、更に血清を含んでいても
よく、また含んでいなくてもよい。 When culturing is carried out using the apparatus of the present invention, a new culture medium contains nutrients such as glucose and protein, various amino acids, inorganic salts, antibiotics, and other necessary ingredients for cell culture in an aqueous solution. However, it may or may not further contain serum.
かかる新しい培養液は、サスペンジヨン培養装
置への培養液供給口1から、例えば図1〜図3に
示すように培養装置の上部に設けられた培養液供
給口1から供給される。またサスペンジヨン液中
へ直接導管を通じて供給してもよい。 This new culture solution is supplied from the culture solution supply port 1 to the suspension culture device, for example, from the culture solution supply port 1 provided at the top of the culture device as shown in FIGS. 1 to 3. Alternatively, it may be fed directly into the suspension liquid through a conduit.
また本発明の装置を用いて培養を実施するに当
つて、新しい培養液の供給と、古い培養液の排出
とは、培養装置中の液面の水準がほぼ一定となる
ように維持することが望ましいが、必ずしもその
必要はない。新しい培養液の供給と古い培養液の
排出とは、それぞれ独立して、連続的に行うこと
もできまた間歇的に行うこともできる。 Furthermore, when performing culture using the apparatus of the present invention, it is necessary to supply new culture medium and drain old culture medium so that the liquid level in the culture apparatus is maintained at a substantially constant level. Although desirable, it is not necessary. The supply of new culture solution and the discharge of old culture solution can be performed independently, continuously, or intermittently.
またサスペンジヨン液中の酸素濃度を一定に維
持するために、酸素を供給する方法としては、図
1および図2の如く、サスペンジヨン液中の酸素
または酸素含有ガスを直接供給してもよく、また
他の供給手段によつてもよい。他の供給手段とし
ては、図3の如く例えば酸素キヤリアーを用いる
方法である。酸素キヤリアーとしては、水と実質
的に混合しないで酸素を溶解し得る液状の化合物
が使用され、その例としては、人工血液の素材と
して使用されるような種々のフルオロカーボンが
挙げられる。かようなフロオロカーボンを酸素供
給手段として使用する場合には、酸素を溶解させ
たフルオロカーボンをサスペンジヨン液中の上部
から液滴状または薄膜状で添加すればよい。 In order to maintain the oxygen concentration in the suspension liquid constant, as a method of supplying oxygen, as shown in FIGS. 1 and 2, oxygen or an oxygen-containing gas in the suspension liquid may be directly supplied. Alternatively, other supply means may be used. Another supply means is, for example, a method using an oxygen carrier as shown in FIG. As the oxygen carrier, a liquid compound capable of dissolving oxygen without substantially mixing with water is used, examples of which include various fluorocarbons used as materials for artificial blood. When such a fluorocarbon is used as an oxygen supply means, the fluorocarbon in which oxygen is dissolved may be added from the top of the suspension liquid in the form of droplets or a thin film.
撹拌方法としては、図1の示した撹拌翼の回転
による如き機械的撹拌方法、また図2に示した案
内筒を用いたドラフト効果による方法、この他図
3に示した如き酸素を溶解した酸素キヤリアーを
用いることにより酸素供給と撹拌を同時に行なう
方法などが挙げられる。もちろんこれら撹拌手段
を2つ以上併用することもできる。 Stirring methods include a mechanical stirring method such as the rotation of a stirring blade shown in Figure 1, a draft effect method using a guide cylinder shown in Figure 2, and a method using dissolved oxygen as shown in Figure 3. Examples include a method of simultaneously supplying oxygen and stirring by using a carrier. Of course, two or more of these stirring means can be used in combination.
また培養を実施するに当つては、培養槽の有効
培養容積(V)に対して新しい培養液を供給する
割合(新しい培養液の供給量/V)は1日当り
0.2〜10、好ましくは0.5〜5の範囲とするのが適
当である。 In addition, when carrying out culture, the ratio of supplying new culture solution to the effective culture volume (V) of the culture tank (supply amount of new culture solution/V) should be determined per day.
A suitable range is from 0.2 to 10, preferably from 0.5 to 5.
かくして本発明の装置は、細胞のサスペンジヨ
ン培養において、生細胞を含まない古い培養液を
簡単に分離することができ、また細胞破壊片も古
い培養液と共にサスペンジヨン液から除去でき
る。また本発明の装置は構造が簡単であり、その
操作が煩雑でなく工業的装置として適している。
殊に細胞の大量培養、高密度培養に有利である。 Thus, the apparatus of the present invention can easily separate old culture fluid that does not contain living cells in suspension culture of cells, and can also remove cell debris from the suspension fluid together with the old culture fluid. Furthermore, the device of the present invention has a simple structure and is not complicated to operate, making it suitable as an industrial device.
It is particularly advantageous for mass culture and high density culture of cells.
図1〜図3は、いずれも本発明の培養装置の概
略図の一例を示したものである。
1 to 3 each show an example of a schematic diagram of the culture apparatus of the present invention.
Claims (1)
液の供給口を有するサスペンジヨン培養のための
細胞培養装置であつて、該ユニツトは細胞のサス
ペンジヨン培養ゾーン、細胞のセトリングゾーン
および該セトリングゾーンの上部からの培養液の
排出口よりなり、該培養ユニツトにおいて該サス
ペンジヨン培養ゾーンと該セトリングゾーンとは
該セトリングゾーンの下方部位を通じて連絡する
ように仕切りによつて仕切られており、該セトリ
ングゾーンは該培養ユニツトの外側壁と該仕切り
の間に形成されている構造を有し、各培養ユニツ
トは、培養液の流通が許容し得るように縦方向に
重ねられていることを特徴とする細胞培養装置。1. A cell culture device for suspension culture comprising at least two culture units and having a culture medium supply port, the units comprising a cell suspension culture zone, a cell settling zone, and an upper part of the settling zone. In the culture unit, the suspension culture zone and the settling zone are separated by a partition so as to communicate through a lower part of the settling zone, and the settling zone is connected to the settling zone. A cell culture device having a structure formed between an outer wall of a culture unit and the partition, wherein each culture unit is vertically stacked to allow circulation of culture solution. .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13277586A JPS62289169A (en) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | Cell culture device |
| US07/055,332 US4814278A (en) | 1985-02-05 | 1987-05-28 | Culture apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13277586A JPS62289169A (en) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | Cell culture device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62289169A JPS62289169A (en) | 1987-12-16 |
| JPH0338830B2 true JPH0338830B2 (en) | 1991-06-11 |
Family
ID=15089261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13277586A Granted JPS62289169A (en) | 1985-02-05 | 1986-06-10 | Cell culture device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62289169A (en) |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP13277586A patent/JPS62289169A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62289169A (en) | 1987-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feder et al. | The large-scale cultivation of mammalian cells | |
| EP0433463A1 (en) | Rotary culture device | |
| AU664596B2 (en) | Method and apparatus for growing biomass particles | |
| JPH09500818A (en) | Particle sedimentation tank used for cell culture | |
| KR20080031035A (en) | Rotatable Perfused Time-varying Electromagnetic Force Bioreactor and Method Using It | |
| US4814278A (en) | Culture apparatus and method | |
| JPH0416153B2 (en) | ||
| JPS62130683A (en) | Method and apparatus for culturing cell | |
| US20100203591A1 (en) | Bioreactor, in particular for NMR spectroscopy | |
| JPH0428352B2 (en) | ||
| EP1500944A1 (en) | A bioreactor, in particular for NMR spectroscopy | |
| JPH0338830B2 (en) | ||
| EP0480245B1 (en) | Method of culturing animal cells | |
| EP0420153B1 (en) | Centrifugal separator, method of separating animal cells from animal cell-containing suspension using said centrifugal separator, and method of culturing animal cells in suspension using said centrifugal separator | |
| JPH0398572A (en) | Cell culture device and cell culture | |
| JPS60259179A (en) | Cell culture tank and cell culture method | |
| JPS62289170A (en) | Method of cell culture and device therefor | |
| JPS63123379A (en) | Cultivation method for animal cell | |
| JPS63164879A (en) | Bubble-tower perfusion culture and apparatus therefor | |
| US5250432A (en) | Method of culturing animal cells | |
| JPS60224486A (en) | Cell culture tank | |
| JPS62224279A (en) | Fermentation apparatus and method | |
| JPS60156378A (en) | Culture medium of cell | |
| JPS60168379A (en) | Apparatus for cell culture | |
| JPH0373274B2 (en) |