(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を備えるガス供給装置。
【請求項２】
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る請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
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る請求項１または２に記載のガス供給装置。
【請求項４】
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、
を備えるガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５６１１９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】培養システムを説明する図である。
【図２】第１の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。
【図３】接続管の断面図である。
【図４】第２の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】第３の実施形態のガス供給ユニットの断面図である。
【図８】第３の変形例のガス供給ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
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。
【符号の説明】
【００８８】
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
【図１】
0006988183.tif 000002
【図２】
0006988183.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006988183.tif 000006
【図６】
0006988183.tif 000007
【図７】
0006988183.tif 000008
【図８】
0006988183.tif 000009