(57)【要約】【課題】ろ過フィルタの目詰まりを防止することができる分離装置、培養装置および分離方法を提供する。【解決手段】本発明に係る分離装置１は、培養槽４内に設けられ、培養液５を攪拌して攪拌流Ａを生じさせる攪拌翼２と、前記培養槽４内においてろ過面３１が前記攪拌流Ａと平行に設けられており、当該ろ過面３１から前記培養液５の液分を分離するろ過フィルタ３と、を有し、前記ろ過フィルタ３が、前記培養槽４内における前記攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１に設けられている。【選択図】図１
2018011530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養槽内に設けられ、培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、
前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、を有し、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられていることを特徴とする分離装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速となる領域に設けられていることを特徴とする分離装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記ろ過フィルタは、前記攪拌流に対して垂直な方向に、前記ろ過面から前記液分を分離することを特徴とする分離装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部および前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸の周囲のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする分離装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする分離装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸とは別個に設けられた、前記ろ過フィルタを前記培養槽の周方向に回転させることのできる回転部材と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする分離装置。
【請求項７】
培養液を培養する培養槽と、
前記培養槽内に設けられ、前記培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、
前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、
前記ろ過フィルタと接続されており、前記分離した液分を回収する回収容器と、
前記培養槽と接続されており、前記分離した液分と同量の補給液を前記培養槽内に添加する添加装置と、
を有し、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられていることを特徴とする培養装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速となる領域に設けられていることを特徴とする培養装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記ろ過フィルタは、前記攪拌流に対して垂直な方向に、前記ろ過面から前記液分を分離することを特徴とする培養装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部および前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸の周囲のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とする培養装置。
【請求項１１】
請求項７において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする培養装置。
【請求項１２】
請求項７において、
前記ろ過フィルタが、前記培養槽の側壁部の一部に、周方向に回転可能に設けられており、且つ
前記ろ過フィルタが、前記攪拌翼が取り付けられている攪拌軸とは別個に設けられた、前記ろ過フィルタを前記培養槽の周方向に回転させることのできる回転部材と支持部材によって一体的に固定されていることを特徴とする培養装置。
【請求項１３】
培養槽内で培養液を攪拌して攪拌流を生じさせつつ、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられた、前記攪拌流に対してろ過面が平行となるろ過フィルタで前記培養液から液分を分離することを特徴とする分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体細胞の培養液から細胞を分離する分離装置、培養装置および分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体細胞を培養する場合、培養環境、すなわち培養槽内を培養に最適な条件に維持することに加え、生体細胞が生存発育のために必要な栄養成分を無機化合物または有機化合物として培地から与える必要がある。このため、溶存酸素濃度、ｐＨ、温度、撹拌速度等の制御に加えて、生体細胞が要求する物質を培養の途中で補充することが行われている。培養の途中に生体細胞が要求する物質を溶解させた培地を補給する培養手法には、流加培養（Fed-Bach Culture）、連続培養（Continuous Culture）および灌流培養（Perfusion Culture）がある。流加培養は、培養中の培養槽に生体細胞が要求する物質を溶解させた液体を補給しながら培養する方法である。連続培養は、培養中の培養槽から培養液の一部を引き抜き、引き抜き量相当分の補給液を補給しながら培養する方法である。灌流培養は、培養中の培養槽から培養液の細胞を分離して液分のみを引き抜き、引き抜き量相当分の補給液を補給しながら培養する方法である。なお、培養液とは、液体培地で培養した培養細胞を含む液をいう。培養細胞とは、液体培地で培養された細胞をいう。
【０００３】
これらの培養手法の中で、灌流培養に適した、生体細胞の培養液から液分と生体細胞とを分離する分離装置を供えた培養装置が特許文献１、２に記載されている。
特許文献１には、平膜エレメントを培養槽の中ほどに配置する旨記載（図示）されている。
さらに、特許文献２には、液体回収空間に１以上の静止した垂直に配向したバッフルを配置して液体回収空間中の液体運動を衰えさせ、かくして細胞が内部に面したスピンフィルタ表面に集合するのを実質上防止する旨記載されている。また、この特許文献２には、タンパク質破片が外部に面したフィルタ表面に集合する傾向を最小にするために、スピンフィルタは、培養容器内容物を攪拌するインペラと反対の方向に回転させる旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０６４３０号公報
【特許文献２】特表平０３−５０５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンピュータシミュレーションによる培養液の流れ解析によると、特許文献１に記載されている攪拌翼周辺に、同心円状に発生するとされる流れは、攪拌軸から放射状に発生するものであることが示唆された。従って、特許文献１に記載されている発明によると、培養液の流れは平膜エレメントの表面に垂直に当たるため、ろ過面の洗浄効果が得られない場合がある。従って、特許文献１に記載されている発明には、ろ過フィルタの目詰まりを防止できないおそれがある。
また、特許文献１に記載されているように、平膜エレメントを培養槽の中ほどに配置させると、平膜エレメントが障害となって培養液の攪拌が十分に行われず、ろ過面の洗浄効果が十分に得られない。従って、特許文献１に記載されている発明には、ろ過面の洗浄効果が十分に得られず、ろ過フィルタが目詰まりするおそれがある。
【０００６】
さらに、特許文献２に記載されている発明では、ろ過フィルタの設置位置については何ら考慮されていないので、ろ過面の洗浄効果が十分に得られない場合がある。従って、特許文献２に記載されている発明には、ろ過フィルタの目詰まりを十分に防止できないおそれがある。
【０００７】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、ろ過フィルタの目詰まりを防止することができる分離装置、培養装置および分離方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決した本発明に係る分離装置は、培養槽内に設けられ、前記培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、を有し、前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられている。
【０００９】
本発明に係る培養装置は、培養液を培養する培養槽と、前記培養槽内に設けられ、前記培養液を攪拌して攪拌流を生じさせる攪拌翼と、前記培養槽内においてろ過面が前記攪拌流と平行に設けられており、当該ろ過面から前記培養液の液分を分離するろ過フィルタと、前記ろ過フィルタと接続されており、前記分離した液分を回収する回収容器と、前記培養槽と接続されており、前記分離した液分と同量の補給液を前記培養槽内に添加する添加装置と、を有し、前記ろ過フィルタが、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられている。
【００１０】
本発明に係る分離方法は、培養槽内で培養液を攪拌して攪拌流を生じさせつつ、前記培養槽内における前記攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられた、前記攪拌流に対してろ過面が平行となるろ過フィルタで前記培養液から液分を分離する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る分離装置、培養装置および分離方法は、ろ過フィルタの目詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
【図２】他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
【図３】他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
【図４】他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
【図５】本実施形態に係る培養装置の構成を説明する概略構成図である。
【図６】実施例と比較例に係る培養日数と生細胞数の関係を示すグラフである。なお、同図中、横軸が培養日数（ｄａｙ）を示し、縦軸が生細胞数（１０６個／ｍＬ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照して本発明に係る分離装置、培養装置および分離方法の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る分離装置、培養装置および分離方法は、例えば、医薬品等の主原料となる物質を生産する細胞を培養する際に適用することができる。本実施形態において生産対象となる物質としては、例えば、抗体や酵素等のタンパク質、低分子化合物および高分子化合物等の生理活性物質が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、培養対象の細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、細菌、酵母、真菌および藻類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。特に、本実施形態に係る分離装置、培養装置および分離方法は、抗体や酵素等のタンパク質を生産する動物細胞を培養する場合に好適に適用できる。なお、培養液は、培養する細胞に応じて適宜調製したものや市販されているものを用いることができ、特定のものに限定されない。
【００１４】
はじめに、本実施形態に係る分離方法および分離装置について説明した後、培養装置について説明する。
（分離方法および分離装置）
本実施形態に係る分離方法は、培養槽内で培養液を攪拌して攪拌流を生じさせつつ、培養槽内における攪拌流の最大流速から７０％以内の領域に設けられた、攪拌流に対してろ過面が平行となるろ過フィルタで培養液から液分を分離する、というものである。
この分離方法は、以下に説明する本実施形態に係る分離装置により好適に実施される。以下、本実施形態に係る分離装置を説明することにより本実施形態に係る分離方法の説明に代える。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態に係る分離装置１は、攪拌翼２と、ろ過フィルタ３と、を有している。
攪拌翼２は、培養槽４内に設けられており、培養液５を攪拌して攪拌流Ａを生じさせ、培養槽４内の培養液５を均一に混合する。図１に示すように、攪拌翼２は攪拌軸６の一端に取り付けられており、攪拌軸６の他端は図示しない駆動用モータと接続されている。つまり、攪拌翼２は駆動用モータが駆動して回転し、攪拌軸６を介してその回転力を攪拌翼２に伝えることで培養液５を攪拌する。攪拌翼２は、攪拌して生じた攪拌流Ａが垂直な方向に循環させることができるもの、具体的には、攪拌流Ａが培養槽２の壁面に沿って上昇し、攪拌軸６に沿って下降させることができるものを好適に用いることができる。この攪拌流Ａの流れは、膜表面に付着している付着物に対してせん断力を生じさせて付着物を除去し、目詰まりを防止できる。このような攪拌翼２としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社製スーパーミックスＨＳ−６００系攪拌翼などを用いることができる。
【００１６】
培養槽４は、後記するようにしてろ過フィルタ３を設けることのできるものであれば任意のものを使用することができる。
ろ過フィルタ３は、培養槽４内においてろ過面３１が攪拌流Ａと平行に設けられており、当該ろ過面３１から培養液５の液分を分離する。ろ過面３１から分離された液分には、細胞培養の過程で生じた細胞生育阻害物質である乳酸やアンモニアなどが含まれている。すなわち、ろ過フィルタ３は、培養液５からこれらの細胞生育阻害物質を除去するので、細胞の生育・増殖が阻害されるのを防止することができる。なお、ろ過フィルタ３は、図１に示すように、攪拌流Ａに対して垂直な方向Ｂにろ過面３１から培養液５の液分を分離するのが好ましい。このようにすると、ろ過フィルタ３の目詰まりを生じ難くすることができる。
【００１７】
ろ過フィルタ３は、例えば、一般的に用いられるろ布、メンブランフィルタなど、細胞の通過を阻止できるものであればどのようなものも好適に用いることができる。なお、培養液５中には死んだ細胞が崩壊して生じる微細な細胞断片が多数存在することから、健全な細胞の通過を阻止し、微細な細胞断片を通過させるろ過特性を有するフィルタを用いるのが特に好ましい。そのため、ろ過フィルタ３は、培養対象の細胞の平均径とほぼ同寸法以下の孔径を有するものを使用することが好ましい。一般的に、浮遊性の動物細胞は平均径が５〜３０μｍであるので、孔径をそれと同程度以下とする。本実施形態においては、ろ過フィルタ３として、例えば、孔径０．０１μｍから１０μｍ程度の市販の精密ろ過膜を用いることができる。また、本実施形態においては、ろ過フィルタ３として、細胞の生産物である抗体を細胞とともに培養液５に残しつつ、細胞培養の過程で生じた細胞生育阻害物質である乳酸やアンモニアを除去する目的で、さらに孔径が微細な限外ろ過膜を用いることもできる。さらに、本実施形態においては、ろ過フィルタ３として、エリアを分けて精密ろ過膜と限外ろ過膜とを併用したものを用いることもできる。
【００１８】
そして、本実施形態においては、ろ過フィルタ３は、培養槽４内における攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１に設けられていることとする。このようにすると、攪拌流Ａによるろ過面３１の洗浄効果が得られ、ろ過フィルタ３の目詰まりを防止することができる。ろ過フィルタ３の目詰まりをより確実に防止する観点から、ろ過フィルタ３は、培養槽４内における攪拌流Ａの最大流速となる領域７２に設けるのが好ましい。培養液５の流速は、市販の流速計による測定や、ＡＮＳＹＳ社製Ｆｌｕｅｎｔなどの市販の数値流体力学ソフトウェアを用いた解析により求めることができる。なお、攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１、および攪拌流Ａの最大流速となる領域７２については後述する。
【００１９】
ここで、本実施形態における分離装置１は、培養液５をろ過するろ過面３１が培養液５の流速ベクトルと平行になるようにろ過フィルタ３を設置している。従って、培養液５の抜き出し方向は、ろ過面３１に対して垂直、すなわち培養液５の流速ベクトルに対して垂直となる。一般的に、細胞や微生物の比重は水にきわめて近く、大きさも浮遊性の動物細胞で平均径が５〜３０μｍ程度と小さいため、細胞や微生物の培養液５中での挙動は、ほぼ培養液５の平均的な流れに沿う。ここで、平均的な流れとは、攪拌翼２によって発生した培養液５の流速ベクトルと培養液５の抜き出し方向に向かう抜き出し速度ベクトルを合成した速度ベクトルを指す。
【００２０】
【数１】
2018011530.tif 000003
【００２１】
【数２】
2018011530.tif 000004
【００２２】
【数３】
2018011530.tif 000005
【００２３】
【数４】
2018011530.tif 000006
【００２４】
2018011530.tif 000007
【００２５】
【数５】
2018011530.tif 000008
【００２６】
【数６】
2018011530.tif 000009
【００２７】
なお、攪拌翼２として前記したように、佐竹化学機械工業株式会社製スーパーミックスＨＳ−６００系攪拌翼を用いた場合、培養液５の流速ベクトルは、概ね図１の矢印に示す向き（攪拌流Ａ）となる。この場合、攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１は、培養槽４の側壁部４１において、槽の底から液面までの寸法で、２０％から８０％の部分、好ましくは３０％から７０％の部分が相当する。
【００２８】
なお、本実施形態においては、攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１において、ろ過フィルタ３を培養槽４の側壁部４１に設けるのが好ましい。このようにすると、例えば、ろ過フィルタ３を培養槽４の側壁部４１から離間させた位置に設けた場合と比較して培養液５の流れを妨げ難いので、ろ過フィルタ３の目詰まりをより確実に防止することができる。また、このようにろ過フィルタ３を培養槽４の側壁部４１に設ける場合、ろ過面３１と培養槽４の側壁部４１とが面一となるようにするのがより好ましい。このようにすると、培養液の流れが妨げられることがないので、ろ過フィルタ３の目詰まりをさらに確実に防止することができる。
【００２９】
（他の実施形態）
ここで、他の実施形態に係る分離装置について説明する。
図２は、他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。なお、図２に示す分離装置１Ａは、設けられている攪拌翼２の種類と、ろ過フィルタ３の取り付けられている箇所とが、図１に示す分離装置１と相違している。図２に示す分離装置１Ａにおけるその他の構成は図１に示す分離装置１と同様である。従って、これらの間で同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、この分離装置１Ａに設けられている攪拌翼２も前記と同様、攪拌して生じた攪拌流Ａを垂直な方向に循環させることができるもの、具体的には、攪拌流Ａが攪拌軸６に沿って上昇し、培養槽４の側壁部４１に沿って下降させることができるものを好適に用いることができる。そして、本実施形態では、ろ過フィルタ３は、攪拌翼２が取り付けられている攪拌軸６の周囲に設けるのが好ましい。より具体的には、ろ過フィルタ３は、培養槽４の上部から取付部材６１により攪拌軸６に隣接して設けるのが好ましい。このようにすると、攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１にろ過フィルタ３を設けることができるので、図１に示す態様と同様に、ろ過フィルタ３の目詰まりを防止することができる。
【００３１】
なお、図１に示す態様とするか、図２に示す態様とするかは任意に選択することができる。また、図１に示す態様と図２に示す態様を併用することもできる。すなわち、ろ過フィルタ３を培養槽４の側壁部４１および攪拌翼２が取り付けられている攪拌軸６の周囲のうちの少なくとも一方に設けることができる。この場合、いずれか一方のろ過フィルタ３を攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１に設けていれば、当該ろ過フィルタ３は目詰まりを防止できるので、長期間、灌流培養を行うことが可能であり、生細胞数を多く培養すること、すなわち、高密度培養を行うことができる。また、この場合、ろ過フィルタ３をもう一つ備えているので、培養液５から液分を分離する能力が高い分離装置を提供することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態においては次のような態様とすることもできる。
図３および図４は、他の実施形態に係る分離装置の構成を説明する概略構成図である。
図３に示す分離装置１Ｂは、ろ過フィルタ３が、培養槽４の側壁部４１に、周方向に回転可能に設けられている点と、ろ過フィルタ３が、支持部材８によって攪拌軸６と一体的に固定されている点が、図１に示す分離装置１と相違している。図３に示す分離装置１Ｂにおけるその他の構成は図１に示す分離装置１と同様である。従って、これらの間で同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
このような構成としているので、図３に示す分離装置１Ｂは、攪拌軸６の回転によって、攪拌翼２とともにろ過フィルタ３が培養槽４の周方向に回転する。従って、図３に示す分離装置１Ｂは、ろ過フィルタ３が回転しているので、ろ過面３１に培養細胞がより付着し難いものとなる。
【００３３】
また、図４に示す分離装置１Ｃは、ろ過フィルタ３が、培養槽４の側壁部４１に、周方向に回転可能に設けられている点は図３に示す分離装置１Ｂと同様である。しかし、図４に示す分離装置１Ｃは、ろ過フィルタ３が、攪拌軸６とは別個に設けられた、ろ過フィルタ３を培養槽４の周方向に回転させることのできる回転部材である中空管軸６２と支持部材（第１支持部材６３および第２支持部材８１）によって一体的に固定されている点で図３に示す分離装置１Ｂと相違している。なお、中空管軸６２は、攪拌軸６を包むようにして設けられた中空管の軸部材である。中空管軸６２は、攪拌軸６を回転させる駆動用モータ（図示せず）とは異なる回転モータ（図示せず）と接続されている。従って、図４に示す分離装置１Ｃは、攪拌軸６および攪拌翼２とは別個にろ過フィルタ３を培養槽４の周方向に回転させることができる。従って、図４に示す分離装置１Ｃは、攪拌軸６および攪拌翼２と、ろ過フィルタ３とを同じ方向に回転させることができるだけでなく、攪拌軸６および攪拌翼２と、ろ過フィルタ３とを逆の方向に回転させることもできる。なお、攪拌軸６および攪拌翼２と、ろ過フィルタ３とを同じ方向に回転させる場合は、同じ回転速度とすることもできるし、異なる回転速度とすることもできる。これらの態様は任意に選択できるが、いずれにしても図４に示す分離装置１Ｃは、ろ過フィルタ３が回転しているので、ろ過面３１に培養細胞がより付着し難いものとなる。
【００３４】
以上に説明した本実施形態に係る分離方法および分離装置１によれば、培養槽４内においてろ過フィルタ３のろ過面３１が攪拌流Ａと平行に設けられており、また、ろ過フィルタ３が培養槽４内における攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１に設けられている。そのため、本実施形態に係る分離方法および分離装置１は、攪拌流Ａによるろ過面の洗浄効果が得られ、ろ過フィルタ３の目詰まりを防止することができる。
【００３５】
（培養装置）
次に、本実施形態に係る培養装置について説明する。
図５は、本実施形態に係る培養装置の構成を説明する概略構成図である。
なお、図５に示す培養装置１０は、図１に示す分離装置１を適用した例を図示しているが、分離装置１に替えて図２から図４に示す分離装置１Ａ〜１Ｃを適用できることは言うまでもない。
【００３６】
図５に示す培養装置１０において、図１に示す分離装置１と同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図５に示すように、培養装置１０は、培養槽４と、攪拌翼２と、ろ過フィルタ３と、回収容器１１と、添加装置１４と、を有している。そして、この培養装置１０は、分離装置１と同様、ろ過フィルタ３が、培養槽４内における攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１、好ましくは攪拌流Ａの最大流速となる領域７２に設けられている。培養槽４、攪拌翼２、およびろ過フィルタ３については詳述しているので、その説明は省略する。
【００３７】
回収容器１１は、ろ過フィルタ３と接続されており、ろ過フィルタ３で分離した液分を回収する。回収容器１１は、培養液５の液分を収容しておくことのできるものであればどのようなものも用いることができる。
ろ過フィルタ３と回収容器１１とは、例えば、フレキシブルチューブなどの配管１２で接続されている。当該配管１２の任意の箇所に吸引ポンプや蠕動式輸液装置などの輸液装置１３が設けられており、輸液装置１３を作動させて配管１２内を負圧とすることでろ過フィルタ３による培養液５の液分のろ過を促進している。
【００３８】
添加装置１４は、培養槽４と接続されており、ろ過フィルタ３で分離した培養液５の液分と同量の補給液を培養槽４内に添加する。補給液は、液体培地そのものであってもよいし、培養細胞による消費量の多い成分のみの水溶液、またはそのような成分を多く含有する組成液であってもよい。添加装置１４は、例えば、図示しない計量手段で測定したろ過フィルタ３で分離した液分の液量に基づいて、これと同量の液量の補給液を培養槽４内に供給する。なお、添加装置１４は、予めプログラムされた内容に従って、培養開始から所定時間経過後に所定量の補給液を供給するものであってもよい。補給液の供給量は、用いる培養液５、ろ過フィルタ３の孔径、および配管１２内の負圧度などから実験的に求めることができる。
【００３９】
本実施形態に係る培養装置１０は、これらの要素の他にも、空気、酸素、窒素、炭酸ガス等のガス供給設備１５、温水冷水供給設備（図示せず）、蒸気供給設備（図示せず）および給排水設備（図示せず）などを具備している。なお、ガス供給設備１５は、ガスの種類ごとに設け得るものであるが、図５では１つにまとめて示している。
また、本実施形態に係る培養装置１０は、培養液５の性状を計測する計測手段１６を具備しており、培養液の溶存酸素濃度、溶存炭酸ガス濃度、ｐＨ、温度、アンモニア濃度、乳酸濃度、グルタミン濃度等の計測値を得る。なお、計測手段１６は、計測対象ごとに計測器を設け得るものであるが、図５では１つにまとめて示している。
さらに、本実施形態に係る培養装置１０は、培養液５の液面と培養液５中に配置された散気手段（図示せず）を有しており、培養に必要な酸素は、散気手段を介して液中に供給される。
【００４０】
以上に説明した本実施形態に係る培養装置１０によれば、培養槽４内においてろ過フィルタ３のろ過面３１が攪拌流Ａと平行に設けられており、また、ろ過フィルタ３が培養槽４内における攪拌流Ａの最大流速から７０％以内の領域７１に設けられている。そのため、本実施形態に係る培養装置１０は、攪拌流Ａによるろ過面３１の洗浄効果が得られ、ろ過フィルタ３の目詰まりを防止することができる。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の効果を確認した確認実験について説明する。
実施例として、図１に示す分離装置１を適用した図５に示す培養装置１０を用いて細胞を培養し、所定の培養期間における生細胞数を測定した。また、比較例として、従来の培養装置、すなわちろ過フィルタを設けていない一般的な培養槽を用いて通常の回分培養を行い、同様に生細胞数を測定した。
【００４２】
具体的に、細胞としてはマウス−マウスハイブリドーマであるＣＲＬ−１６０６細胞（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎより購入）を用いた。この細胞は抗フィブロネクチン抗体を分泌する浮遊系の細胞である。
培養にはＩｓｃｏｖｅ’ｓ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ  Ｍｅｄｉｕｍ（ＩＭＤＭ培地）に５％濃度になるようにＦｅｔａｌ  ｂｏｖｉｎｅ  ｓｅｒｕｍ（ＦＢＳ）を添加した培地を用いた。
培養装置は内径１５０ｍｍ、培養容積５Ｌのガラス製円筒型培養槽を用いた。加温用ラバーヒータ、マグネット駆動式撹拌翼、温度測定電極、ｐＨ電極、ＤＯ電極およびこれらを計測して調節する制御装置が接続されている。
液中通気用に平均細孔径１００μｍの焼結金属製スパージャを組み込み、培養液に通気した。
培養液のｐＨは、培養槽気相部に供給する混合ガス（空気、窒素、酸素、炭酸ガス）中の炭酸ガス濃度を増減させて自動で調節した。
また、培養液の温度は３７℃に調節した。培養液が酸性化した場合には濃度２％の水酸化ナトリウム溶液を注入して調節した。
溶存酸素濃度については、液面気相部および液中に供給するガスの酸素分圧を増減して調節した。
撹拌翼は、撹拌翼を取り付けた攪拌軸を直結した駆動用モータを用いて１００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度で回転させた。
ろ過フィルムで分離した培養液の液分は回収容器に収容した。また、回収した液分と同量の前記培地を添加装置により添加した。
【００４３】
培養開始から１日に２〜３回の頻度で培養槽内の培養液を無菌的にサンプリングし、生細胞数を測定した。生細胞数の測定はＢｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ社製の生細胞計数計ＢｉｏＰｒｏｆｉｌｅ  １００Ｐｌｕｓを用い、トリパンブルーにより染色した死細胞と区別して画像処理により計数した。
【００４４】
その結果を図６に示す。図６は、実施例と比較例に係る培養日数（ｄａｙ）と生細胞数（１０６個／ｍＬ）の関係を示すグラフである。
図６に示すように、実施例に係る分離装置を適用した培養装置は、培養細胞の増殖において良好な培養結果を示した（図６中、実線）。
一方、比較例に係る培養装置は、培養液中に蓄積するアンモニアが生体細胞の増殖を阻害する濃度に達した時点で細胞の増殖が抑制された（図６中、破線）。
以上のように、実施例に係る培養装置（分離装置）は、アンモニア等の細胞生育増殖阻害物質を除去することで、長期間の連続培養を継続することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
培養終了後、ろ過フィルタの目詰まりの有無を確認したところ、実施例に係る培養装置（分離装置）のろ過フィルムは目詰まりしていなかった。
【００４５】
以上、本発明に係る分離装置、培養装置および分離方法について実施形態および実施例により詳細に説明したが、本発明は前記した実施形態および実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や実施例の構成の一部を他の実施形態や実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や実施例の構成に他の実施形態や実施例の構成を加えることも可能である。また、それぞれの実施形態や実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１      分離装置
２      攪拌翼
３      ろ過フィルタ
３１    ろ過面
４      培養槽
４１    側壁部
５      培養液
６      攪拌軸
７１    攪拌流の最大流速から７０％以内の領域
７２    攪拌流の最大流速となる領域
Ａ      攪拌流
【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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