(57)【要約】【課題】エネルギー効率が高く、さらに回転流をより小さくして軸流をより大きくすることができる、撹拌装置を提供する。【解決手段】動物細胞培養槽１内に配設される撹拌装置２である。鉛直方向に沿って同軸上に配置される第１の駆動軸３および第２の駆動軸４と、第１の駆動軸３に取り付けられた第１のプロペラ５と、第２の駆動軸４に取り付けられて第１のプロペラ５に対向する第２のプロペラ６と、第１の駆動軸３を介して第１のプロペラ５を回転させる第１の駆動手段７と、第２の駆動軸４を介して第２のプロペラ６を第１のプロペラ５と反対方向に回転させる第２の駆動手段８と、を備えてなる。【選択図】図１
2010178734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物細胞培養槽内に配設される撹拌装置であって、
鉛直方向に沿って同軸上に配置される第１の駆動軸および第２の駆動軸と、前記第１の駆動軸に取り付けられた第１のプロペラと、前記第２の駆動軸に取り付けられて前記第１のプロペラに対向する第２のプロペラと、前記第１の駆動軸を介して前記第１のプロペラを回転させる第１の駆動手段と、前記第２の駆動軸を介して前記第２のプロペラを前記第１のプロペラと反対方向に回転させる第２の駆動手段と、を備えることを特徴とする撹拌装置。
【請求項２】
前記第１の駆動軸と第２の駆動軸とは、一方が他方に内挿されたことによって同軸上に配置されてなり、かつ、これら第１の駆動軸および第２の駆動軸は、それぞれの一端側に前記第１のプロペラあるいは第２のプロペラが設けられ、他端側にて前記第１の駆動手段あるいは第２の駆動手段に接続されていることを特徴とする請求項１記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとの間にガスを供給するための、ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとは、軸流を下方に向けて生じさせるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の撹拌装置。
【請求項５】
前記第１の駆動軸又は前記第２の駆動軸は内部孔を有する管状に形成されてなり、該第１の駆動軸又は第２の駆動軸は前記内部孔に連通してガスを噴射するための噴射口を、前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとの間に有し、前記内部孔にはガス供給源が接続されてなることで、前記ガス供給手段が構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物細胞培養槽に用いられる撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
混合槽での混合操作は、化学工業等において重要な操作の一つである。すなわち、食品、化粧品、医薬、製薬、塗料等の現場では、反応・抽出・吸収・混合などの種々の処理において、混合操作が利用されている。
例えば、バイオリアクターなどの動物細胞培養槽においても、槽内に酸素供給原の気泡や栄養原などを供給し、これを均一に混合させるため、槽内を撹拌して混合する必要がある（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
このような動物細胞培養槽においては、特に培養槽が大きくなり、鉛直方向の高さが高くなると、槽内をより均一に混合するためには、撹拌によって培養槽内に鉛直方向の流れとなる大きな軸流を生じさせる必要がある。
また、一般に密度差のある材料を均一に混合したい場合、これら材料はその密度差によって上下に分離し易いため、やはり撹拌によって混合槽内に大きな軸流を生じさせる必要がある。特に、固液混合の場合では、密度差が大きくなって固形分が沈降し易いため、撹拌により軸流を生じさせ、この軸流によって槽内を鉛直方向に撹拌することが一層必要になる。
【０００４】
ところで、混合槽においてより高い混合度を得るためには、撹拌装置として高性能のものを用いる必要がある。特に、動物細胞培養槽では、撹拌によって動物細胞が破壊・死滅するのを抑制するため、撹拌回転数が小さく、かつ、混合性能の高い撹拌装置を用いる必要がある。
このような高性能な撹拌装置として、従来ではエレファントイヤーと呼ばれる特殊な形状の撹拌翼を用いた撹拌装置が知られている。エレファントイヤーは、比較的大きな形状のもので、代表的なタービン翼やプロペラ翼やパドル翼に比べて低回転数で混合性能が良好である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０８０３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１６５９号公報
【特許文献３】特開平３−２９７３７５号公報
【特許文献２】特公平７−４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のエレファントイヤーや一般的なタービン翼、プロペラ翼やパドル翼では、撹拌による回転流が大きく、その分、軸流が小さくなってしまう。そのため、前述したような密度差のある材料の混合や、動物細胞培養槽などに適用しようとした場合、槽内を鉛直方向に撹拌するべく、十分な軸流を生じさせようとすると、同時に回転流も大きくなってしまう。すなわち、この撹拌装置は大きなエネルギーを必要とし、結果的に撹拌効率が悪いものとなってしまう。また、全体の消費エネルギーを抑えようとすると、同時に軸流も小さくなり、良好な混合度を得るのが困難になってしまう。
【０００７】
また、特に動物細胞培養槽の混合に関しては、撹拌による回転流が増大し、せん断力が大きくなるため、動物細胞が破壊・死滅する問題があり、したがって回転流をより小さくし、かつ、軸流をより大きくする撹拌装置の提供が望まれている。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、エネルギー効率が高く、さらに回転流をより小さくして軸流をより大きくすることができる、撹拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撹拌装置は、動物細胞培養槽内に配設される撹拌装置であって、鉛直方向に沿って同軸上に配置される第１の駆動軸および第２の駆動軸と、前記第１の駆動軸に取り付けられた第１のプロペラと、前記第２の駆動軸に取り付けられて前記第１のプロペラに対向する第２のプロペラと、前記第１の駆動軸を介して前記第１のプロペラを回転させる第１の駆動手段と、前記第２の駆動軸を介して前記第２のプロペラを前記第１のプロペラと反対方向に回転させる第２の駆動手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
この撹拌装置によれば、第１のプロペラと、この第１のプロペラに対向する第２のプロペラとを有し、これら第１のプロペラと第２のプロペラとを互いに反対の方向に回転させるようにした、二重反転プロペラを採用したので、例えば鉛直方向下方に向かって軸流を生じさせるよう、各プロペラを下向きにして配設することにより、エネルギー効率が高くなる。すなわち、上下に配置されるプロペラが互いに逆方向に回転することにより、上側のプロペラの回転流のエネルギーが下側のプロペラに回収されて下降力（推進力）に変換され、これによってエネルギー効率が高くなる。
【００１０】
また、この二重反転プロペラを、その回転軸となる駆動軸が鉛直方向に沿うように配置するので、混合槽の水平方向に回転する回転流が前記したように鉛直方向の下降力に変換されことにより、回転流が小さく、軸流が大きい撹拌流れが得られる。
また、動物細胞培養槽に前記二重反転プロペラを採用したので、回転流が小さく、軸流が大きい撹拌流れが得られるので、特に回転流が小さくなることでせん断力が小さくなり、せん断力によって動物細胞が破壊・死滅してしまうことが抑制される。
【００１１】
また、前記撹拌装置においては、前記第１の駆動軸と第２の駆動軸とは、一方が他方に内挿されたことによって同軸上に配置されてなり、かつ、これら第１の駆動軸および第２の駆動軸は、それぞれの一端側に前記第１のプロペラあるいは第２のプロペラが設けられ、他端側にて前記第１の駆動手段あるいは第２の駆動手段に接続されているのが好ましい。
このようにすれば、第１のプロペラや第２のプロペラが設けられる駆動軸の一端側のみを混合槽内に入れればよく、したがって混合槽への取り付けが容易になる。
【００１２】
また、前記撹拌装置においては、前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとの間にガスを供給するための、ガス供給手段を備えるのが好ましい。
このようにすれば、第１のプロペラ又は第２のプロペラによる回転流の剪断力により、これらの間に供給したガスの気泡を微細化することができる。したがって、ガスの単位量あたりの界面の面積を増やして、動物細胞培養槽内の液中への溶解速度を高め、これによって単位時間あたりの溶解量を増加することが可能になる。また、気泡を微細化することにより、気泡の、前記液中での滞留時間を長くすることができ、これにより、液中へのガスの溶解量を増加することが可能になる。
【００１３】
また、前記撹拌装置においては、前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとは、軸流を下方に向けて生じさせるように配置されているのが好ましい。
このようにすれば、第１のプロペラや第２のプロペラによって微細化された気泡を、一旦下降させた後に培養槽の内壁面に沿って上昇させるので、気泡が液面にまで上昇する時間を遅くすることができる。したがって、液中での滞留時間を長くすることができ、これにより、液中へのガスの溶解量を増加することが可能になる。
【００１４】
また、前記撹拌装置においては、前記第１の駆動軸又は前記第２の駆動軸は内部孔を有する管状に形成されてなり、該第１の駆動軸又は第２の駆動軸は前記内部孔に連通してガスを噴射するための噴射口を、前記第１のプロペラと前記第２のプロペラとの間に有し、前記内部孔にはガス供給源が接続されてなることで、前記ガス供給手段が構成されているのが好ましい。
このようにすれば、撹拌装置による流れを乱すことなく、動物細胞培養槽内にガス供給手段を配置することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の撹拌装置にあっては、二重反転プロペラを採用したことにより、エネルギー効率が高く、さらに回転流をより小さくして軸流をより大きくすることができるものとなる。また、このように軸流を大きくできることにより、特に密度差のある材料を均一に混合したい場合や、動物細胞培養槽の撹拌装置に適用した場合に好適なものとなる。
さらに、前記のガス供給手段を備えることにより、動物細胞の栄養源となる酸素（空気）等のガスを、より効率的に液中に溶解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の撹拌装置の第１実施形態を備えた動物細胞培養槽の概略構成図である。
【図２】本発明の撹拌装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明の撹拌装置の第２実施形態を備えた動物細胞培養槽の概略構成図である。
【図４】本発明の撹拌装置の第３実施形態を備えた動物細胞培養槽の概略構成図である。
【図５】本発明の撹拌装置の第３実施形態の概略構成図である。
【図６】本発明の撹拌装置の第４実施形態を備えた動物細胞培養槽の概略構成図である。
【図７】本発明の撹拌装置の第４実施形態に係る噴射管の平面図である。
【図８】本発明の撹拌装置の第５実施形態を備えた動物細胞培養槽の概略構成図である。
【図９】本発明の撹拌装置の第５実施形態に係る噴射管の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の撹拌装置を詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の撹拌装置を備えた動物細胞培養槽の第１の例を示す図であり、図１中符号１は動物細胞培養槽である。なお、以下の図面では、各部材の認識を容易にするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１８】
動物細胞培養槽１は、例えば医薬抗体の生成に用いられるもので、微生物、動・植物、あるいはそれらの細胞から単離した酵素などの種々の生体触媒を用い、動物細胞の培養を行うものである。すなわち、この動物細胞培養槽１は、図示しない通気手段や栄養源供給手段を有することにより、培養液Ｌ中に酸素供給原の気泡や栄養原などを供給しつつ、動物細胞の培養を行うものである。
【００１９】
このような動物細胞培養槽１には、気泡や栄養原などを均一に混合させるため、撹拌装置２が設けられている。この撹拌装置２は、本発明の第１実施形態となるもので、図２に示すように第１の駆動軸３および第２の駆動軸４と、第１の駆動軸３に取り付けられた第１のプロペラ５と、第２の駆動軸４に取り付けられた第２のプロペラ６と、第１の駆動軸３を介して第１のプロペラ５を回転させる第１の駆動手段７と、前記第２の駆動軸４を介して第２のプロペラ６を回転させる第２の駆動手段８と、を備えて構成されている。
【００２０】
第２の駆動軸４は円管状に形成されており、第１の駆動軸３は、この第２の駆動軸４の孔内に回転自在に内挿されている。このような構成によって第１の駆動軸３と第２の駆動軸４とは、同一軸上（同軸上）に配置されたものとなっている。また、第１の駆動軸３は第２の駆動軸４より長く形成され、その両端がいずれも第２の駆動軸４から突出して配置されている。
【００２１】
第１のプロペラ５は、第１の駆動軸３の下端部（一端側）、すなわち第２の駆動軸４から下方に突出した部位に取り付け固定されたもので、第１の駆動軸３に外挿してこれに固定される取付筒９と、取付筒９の外周面に固定された複数（例えば４つ）のプロペラ翼１０とからなるものである。取付筒９には回り止め（図示せず）が設けられており、さらにこの取付筒９の下側はキャップ１１によって固定されている。このような構成によって第１のプロペラ５は、第１の駆動軸３に一体に固定され、第１の駆動軸３とともに回転するようになっている。プロペラ翼１０は、第１の駆動軸３と直交する面上を回転することにより、その軸流が第１の駆動軸３の下方に向けて生じるよう設計され、配設されたものである。
【００２２】
第２のプロペラ６は、第２の駆動軸４の下端部（一端側）に取り付け固定され、したがって前記第１のプロペラ５に対向して配置され、かつ、第１のプロペラ５に僅かな間隙をあけて配置されたもので、第２の駆動軸４に外挿してこれに固定される取付筒１２と、取付筒１２の外周面に固定された複数（例えば４つ）のプロペラ翼１３とからなるものである。取付筒１２には回り止め（図示せず）が設けられており、さらにこの取付筒１２の下側はキャップ１４によって固定されている。このような構成によって第２のプロペラ６も、第２の駆動軸４に一体に固定され、第２の駆動軸４とともに回転するようになっている。
【００２３】
ただし、この第２のプロペラ６は、後述するように第２の駆動軸４が第１の駆動軸３と反対に回転させられることにより、第１のプロペラ５と反対方向に回転させられるようになっている。プロペラ翼１３は、第２の駆動軸４と直交する面上を回転することにより、その軸流が第２の駆動軸４の下方に向けて生じるよう設計され、配設されたものである。このような構成によって第１のプロペラ５と第２のプロペラ６とは、二重反転プロペラを形成している。なお、このプロペラ翼１３の回転方向は、前記したようにプロペラ翼１０と反対になっている。また、プロペラ翼１３は、本実施形態では第１のプロペラ５のプロペラ翼１０と同じ長さになっている。
【００２４】
また、第１の駆動軸３には、第２の駆動軸４より上側に突出した上端部において、ギア等のリンク機構を介してモータ等からなる第１の駆動手段７が接続されている。同様に、第２の駆動軸３には、その上端部において、ギア等のリンク機構を介してモータ等からなる第２の駆動手段８が接続されている。
これら駆動手段７、８は、第１の駆動軸３、あるいは第２の駆動軸４を予め設定された回転数で回転させるようになっている。ただし、第１の駆動軸３と第２の駆動軸４とが互いに異なる方向に回転するように駆動するのは、前述したとおりである。
【００２５】
このような構成からなる撹拌装置２は、図１に示すように第１の駆動軸３、第２の駆動軸４がそれぞれ鉛直方向に沿って配置されるよう、動物細胞培養槽１内において立てて配置され、その上端側が動物細胞培養槽１の蓋体１５に回転可能に保持固定されている。また、第１のプロペラ５は動物細胞培養槽１の底部に配置され、したがって第２のプロペラ６はこの第１のプロペラ５より僅かに上方に配置されている。
【００２６】
このような撹拌装置２を用いて動物細胞培養槽１を稼働させるには、図示しない通気手段や栄養源供給手段によって培養液Ｌ中に酸素供給原の気泡や栄養原などを供給する。また、このような供給に並行して、撹拌装置２を駆動させる。すなわち、第１の駆動手段７、第２の駆動手段８を同時に駆動させ、第１の駆動軸３、第２の駆動軸４を介して第１のプロペラ５、第２のプロペラ６を同時に回転させる。
【００２７】
すると、第１のプロペラ５および第２のプロペラ６は、いずれもそのプロペラ翼１０（１３）が、駆動軸３（４）と直交する面上を回転することによってその軸流が駆動軸３（４）の下方に向けて生じるよう設計されているので、動物細胞培養槽１内においてその内壁面に沿って鉛直方向上方に向かって軸流を生じさせるようになる。また、これら第１のプロペラ５および第２のプロペラ６は、互いに反対方向に回転することで二重反転プロペラとなっていることから、培養液Ｌを水平方向に回転させる回転流が小さく、図１中矢印Ａで示すように鉛直方向下方に向かう軸流が大きい、撹拌流れを生じるようになる。
【００２８】
すなわち、上下に配置された第１のプロペラ５と第２のプロペラ６とが互いに逆方向に回転することにより、上側の第２のプロペラ６の回転流のエネルギーが下側の第１のプロペラ５に回収されて下降力（推進力）に変換され、これによってエネルギー効率が高くなる。つまり、培養液Ｌの撹拌により有効な軸流が大きくなり、回転流が小さくなるので、一定の消費エネルギーでより大きな撹拌効果が得られるようになる。
【００２９】
また、このように回転流が小さくなり、軸流が大きくなるので、特に回転流が小さくなることでせん断力が小さくなり、せん断力によって動物細胞が破壊・死滅してしまうことが抑制される。
【００３０】
このように本実施形態の撹拌装置１は、二重反転プロペラを採用したことにより、エネルギー効率が高く、さらに回転流をより小さくして軸流をより大きくすることができる。したがって、動物細胞培養槽１に適用した場合に、せん断力によって動物細胞が破壊・死滅してしまうことをより良好に抑制することができる。
また、この撹拌装置１は、第１のプロペラ５および第２のプロペラ６を駆動軸３、４によって上からつり下げた状態に配設しているので、動物細胞培養槽１の上方にて駆動軸３、４を保持固定するだけで、動物細胞培養槽１に容易に取り付けることができる。
【００３１】
なお、前記実施形態では撹拌装置１を、動物細胞培養槽１の上方からつり下げることで該動物細胞培養槽１に取り付けるようにしたが、逆に、動物細胞培養槽１の底部側から動物細胞培養槽１内に突き出した状態で、撹拌装置を取り付けるようにしてもよい。
【００３２】
（第２実施形態）
図３は、本発明の撹拌装置を備えた動物細胞培養槽の第２の例を示す図であって、図３中符号２０は、動物細胞培養槽１の底部側から撹拌装置を動物細胞培養槽１内に突き出して取り付けた撹拌装置である。
この撹拌装置２０は、本発明の第２実施形態となるもので、第１の駆動軸２１および第２の駆動軸２２と、第１の駆動軸２１に取り付けられた第１のプロペラ２３と、第２の駆動軸２２に取り付けられた第２のプロペラ２４と、第１の駆動軸２１を介して第１のプロペラ２３を回転させる第１の駆動手段２５と、前記第２の駆動軸２２を介して第２のプロペラ２４を回転させる第２の駆動手段２６と、を備えて構成されている。
【００３３】
本実施形態では、第１の駆動軸２１が円管状に形成されており、第２の駆動軸２２はこの第１の駆動軸２２の孔内に回転自在に内挿されている。このような構成によって第１の駆動軸２１と第２の駆動軸２２とは、同一軸上（同軸上）に配置されたものとなっている。また、第２の駆動軸２２は第１の駆動軸２３より長く形成され、その両端がいずれも第１の駆動軸２２から突出して配置されている。
【００３４】
第１のプロペラ２３は、前記第１のプロペラ５と同様の構成からなるもので、第１の駆動軸２１の上端部（一端側）に取り付け固定されたものである。なお、この第１のプロペラ２３のプロペラも、第１の駆動軸２１と直交する面上を回転することにより、その軸流が第１の駆動軸２１の下方に向けて生じるよう設計され、配設されている。
【００３５】
第２のプロペラ２４は、前記第２のプロペラ６と同様の構成からなるもので、第２の駆動軸２２の上端部（一端側）、すなわち第１の駆動軸２１から上方に突出した部位に取り付け固定され、したがって前記第１のプロペラ２３に対向して配置され、かつ、第１のプロペラ２３に僅かな間隙をあけて配置されたものである。なお、この第２のプロペラ２４のプロペラも、第２の駆動軸２２と直交する面上を回転することにより、その軸流が第２の駆動軸２２の下方に向けて生じるよう設計され、配設されている。ただし、この第２のプロペラ２４も、第１のプロペラ２３と反対方向に回転させられるようになっており、これによって第１のプロペラ２３と第２のプロペラ２４とは、二重反転プロペラを形成している。また、本実施形態でも、第２のプロペラ２４と第１のプロペラ２３とは同じ径に形成されている。
【００３６】
また、この撹拌装置２０は、動物細胞培養槽１の下方に配置されている。そして、第１の駆動軸２１とこれに内挿された第２の駆動軸２２とが、動物細胞培養槽１の底板部に形成された孔部２７内に挿通され、パッキン等の図示しない液密手段によって回転可能かつ液密に保持されている。このような構成によって撹拌装置２０は、動物細胞培養槽１の下側から槽内に突き出て取り付けられたものとなっている。
【００３７】
このような構成からなる撹拌装置２０は、前記撹拌装置１と同様に二重反転プロペラを採用しているので、エネルギー効率が高く、さらに回転流をより小さくして軸流をより大きくすることができる。したがって、動物細胞培養槽１に適用した場合に、せん断力によって動物細胞が破壊・死滅してしまうことをより良好に抑制することができる。
また、この撹拌装置２０は、動物細胞培養槽１の下側から各駆動軸２１、２２とこれに取り付けられた各プロペラ２３、２４とを槽内に突き出した状態に取り付けられているので、動物細胞培養槽１内をこの撹拌装置２０自体で占有する割合が少なくなり、槽内の有効容積を大きくすることができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図４は、本発明の撹拌装置を備えた動物細胞培養槽の第３の例を示す図である。図４中符号３０は、図１に示した撹拌装置２と同様に配置された撹拌装置であり、本発明の第３実施形態である。この撹拌装置３０が、図１に示した撹拌装置２と異なるところは、培養液Ｌ中に酸素（空気）等のガスを供給するための機構として、特に第１のプロペラ５と第２のプロペラ６との間にガスを供給するようにした、ガス供給手段３１を備えている点である。
【００３９】
すなわち、図４に示した撹拌装置３０には、第１のプロペラ５と第２のプロペラ６との間に、ガスを噴射するための噴射口３２を多数形成した、円環状（リング状）の噴射管３３が配設されている。また、この撹拌装置３０においては、図５に示すように、第１の駆動軸３４が管状に形成されており、この第１の駆動軸３４の内部孔３５に、前記噴射管３３が連通して接続されている。
【００４０】
第１の駆動軸３４の内部孔３５には、図４に示すように、その上端側において、送気ポンプや酸素等のガスを充填したシリンダーなどからなるガス供給源３６が、配管（図示せず）を介して接続されている。また、図５に示すように第１の駆動軸３４の下端側には、その外周面に設けられた複数の分岐管（図示せず）を介して、前記噴射管３３が接続されている。
【００４１】
分岐管は、前記第１の駆動軸３４に、その径方向に沿って配設されたもので、その内部孔が、前記第１の駆動軸３４の内部孔３５に連通した状態に、設けられたものである。
噴射管３３は、前記分岐管に接続したことによって第１の駆動軸３４に支持されたもので、その環状の内部孔３７が分岐管の内部孔に連通したことにより、第１の駆動軸３４の内部孔３５に連通したものとなっている。そして、この噴射管３３には、その半径方向外側で、かつ下方に向く周面に、前記の噴射口３２が等間隔で多数形成配置されており、これら噴射口３２は、噴射管３３の内部孔３６に連通している。
【００４２】
このような構成の撹拌装置３０にあっては、第１のプロペラ５と第２のプロペラとにより、図１に示した撹拌装置２と同様の作用効果を奏するようになる。
また、ガス供給手段３１を備えているので、第１のプロペラ５と第２のプロペラとを回転させている際に、これらプロペラ５、６間に酸素等のガスを供給することができる。
【００４３】
すると、第２のプロペラ６による回転流の剪断力や第１のプロペラ５による回転流の剪断力により、供給したガスの気泡を微細化することができる。したがって、ガスの単位量あたりの界面の面積を増やして、培養液Ｌ中への溶解速度を高め、これによって単位時間あたりの溶解量を増加することができる。また、気泡を微細化することにより、気泡の、前記培養液Ｌ中での滞留時間を長くすることができ、これにより、培養液Ｌ中へのガスの溶解量を増加させることができる。よって、動物細胞の栄養源となる酸素（空気）等のガスを、より効率的に培養液Ｌ中に溶解させることができる。
【００４４】
また、第１のプロペラ５及び第２のプロペラ６の軸流を下方に向けて生じさせているので、第１のプロペラ５や第２のプロペラ６によって微細化された気泡を、軸流に同伴させて一旦下降させた後、培養槽１の内壁面に沿って上昇させることができ、したがって気泡が液面にまで上昇する時間を遅くすることができる。よって、培養液Ｌ中での滞留時間を長くすることができ、これにより、培養液Ｌ中へのガスの溶解量を増加させることができる。
【００４５】
また、管状に形成した第１の駆動軸３４の内部孔３５を介して、噴射管３３の噴射口３２からガスを噴射するように構成したので、撹拌装置３０による培養液Ｌの流れを乱すことなく、動物細胞培養槽１内にガス供給手段３１を配置することができる。
さらに、噴射管３３を、第１の駆動軸３４の半径方向外方で、かつ下方に向けてガスを噴射するように構成したので、第１のプロペラ５と第２のプロペラ６とによる流れを乱すことなく、動物細胞培養槽内にガスを均一に供給することができる。
【００４６】
（第４実施形態）
図６は、本発明の撹拌装置を備えた動物細胞培養槽の第４の例を示す図であって、図６中符号４０は、本発明の第４実施形態となる撹拌装置である。この撹拌装置４０が、図４に示した撹拌装置３０と異なるところは、ガス供給手段４１が、内部孔３５を有した第１の駆動軸３４を備えるのに代えて、別に供給管４２を備えた点である。
【００４７】
すなわち、図６に示した撹拌装置４０においては、第１の駆動軸３とこれに取り付けられた第１のプロペラ５、及び第２の駆動軸４とこれに取り付けられた第２のプロペラ６等の構成については、図１に示した第１実施形態と同一である。そして、本実施形態では、この第１実施形態の構成に加えて、ガス供給手段４１を設けている。
【００４８】
このガス供給手段４１は、第１のプロペラ５や第２のプロペラ６の外方に配置されたＬ字状の供給管４２と、この供給管４２の一方に接続されたガス供給源３６と、他方に接続された噴射管３３とからなっている。
供給管４２は、その一方側が培養液Ｌの液面上に引き出され、さらに蓋体１５を通って外側に引き出された状態に配設されている。また、他方側は、一方側に対して略直角に折曲され、前記第１の駆動軸３側に延びて形成配置されている。
【００４９】
ガス供給源３６は、蓋体１５の外側にて、前記供給管４２の一方側に接続されたもので、第３実施形態におけるガス供給源３６と同様に、送気ポンプやガスシリンダーなどから構成されたものである。
噴射管３３は、前記供給管４２の他方側に接続されたもので、第３実施形態と同様の構成のものである。ただし、本実施形態では図７の平面図に示すように、供給管４２の内部孔４３に連通した状態に、噴射管３３が設けられている。
【００５０】
このような構成の撹拌装置４０にあっても、第１のプロペラ５と第２のプロペラとにより、図１に示した撹拌装置２と同様の作用効果を奏する。
また、ガス供給手段４１により、図４、図５に示した撹拌装置３０と同様の作用効果を奏する。
さらに、第１の駆動軸３４とは別に噴射管３３を設けているので、噴射管３３が第１の駆動軸３に連動して回転することがなく、したがって構造上この噴射管３３に加わる負荷を小さくすることができる。また、第１の駆動軸３４の構造自体も簡易に構成できることにより、撹拌装置４０の加工性や組み立て性を容易にすることができる。
【００５１】
（第５実施形態）
図８は、本発明の撹拌装置を備えた動物細胞培養槽の第５の例を示す図であって、図８中符号５０は、本発明の第５実施形態となる撹拌装置である。この撹拌装置５０が、図６に示した撹拌装置４０と異なるところは、ガス供給手段５１の供給管５２が複数（本実施形態では２本）設けられ、これら供給管５２が、動物細胞培養槽１の底部側から動物細胞培養槽１内に突き出した状態で、配設されている点である。
【００５２】
すなわち、図８に示した撹拌装置５０においても、第１の駆動軸３とこれに取り付けられた第１のプロペラ５、及び第２の駆動軸４とこれに取り付けられた第２のプロペラ６等の構成については、図１に示した第１実施形態と同一である。そして、本実施形態でも、この第１実施形態の構成に加えて、ガス供給手段５１を設けている。
【００５３】
このガス供給手段５１は、第１のプロペラ５や第２のプロペラ６の外方に配置された複数（２本）のＬ字状の供給管５２と、これら供給管５２に接続されたガス供給源３６、及び噴射管３３からなっている。
供給管５２は、その一方側が動物細胞培養槽１の底部からその外側（下側）に引き出された状態に配設されている。また、他方側は、一方側に対して略直角に折曲され、前記第１の駆動軸３側に延びて形成配置されている。
【００５４】
ガス供給源３６は、動物細胞培養槽１の外側にて、前記供給管５２のそれぞれの一方側に接続されたもので、第３実施形態におけるガス供給源３６と同様に、送気ポンプやガスシリンダーなどから構成されたものである。
噴射管３３は、前記供給管５２のそれぞれの他方側に接続されたもので、第３実施形態と同様の構成のものである。なお、本実施形態では図９の平面図に示すように、供給管５２のそれぞれの内部孔５３に連通した状態に、噴射管３３が設けられている。
【００５５】
このような構成の撹拌装置５０にあっても、第１のプロペラ５と第２のプロペラとにより、図１に示した撹拌装置２と同様の作用効果を奏する。
また、ガス供給手段５１により、図６、図７に示した撹拌装置４０と同様の作用効果を奏する。
さらに、複数の供給管５２によって噴射管３３を支持しているので、噴射管３３を安定した状態に固定することができる。
【００５６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図３に示したように動物細胞培養槽１の底部側からその内部に突き出して取り付けた撹拌装置に対して、図４、図５に示した第３実施形態のガス供給手段３１や、図６、図７に示した第４実施形態のガス供給手段４１、図８、図９に示した第５実施形態のガス供給手段５１を組み合わせて、本発明の撹拌装置とすることもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１…動物細胞培養槽、２、２０、３０、４０、５０…撹拌装置、３、２１、３４…第１の駆動軸、４、２２…第２の駆動軸、５、２３…第１のプロペラ、６、２４…第２のプロペラ、７、２５…第１の駆動手段、８、２６…第２の駆動手段、３１、４１、５１…ガス供給手段、３２…噴射口、３３…噴射管、３５…内部孔、３６…ガス供給源、３７…内部孔、４２、５２…供給管、４３、５３…内部孔、Ｌ…培養液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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