(57)【要約】【課題】従来、培養容器内の培地交換において、ろ過膜の目詰まりを防止するために逆洗を行う必要があり、連続した培地交換ができなかった。【解決手段】本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度が、所望の濃度以下となる所望の時間経過時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。【選択図】図１
2019088254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、
該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度が、所望の濃度以下となる所望の時間経過時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする撹拌培養装置。
【請求項２】
前記撹拌手段を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部と、前記所望の時間を記憶した記憶部とよりなる運転制御装置を有し、
前記運転制御装置により、前記記憶された所望の時間経過した時に、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の撹拌培養装置。
【請求項３】
培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、
該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記濃度検出装置により検出された培養物の濃度が、所望の濃度以下となった時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする撹拌培養装置。
【請求項４】
前記撹拌手段の往復動を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部とよりなる運転制御装置を有し、
前記濃度検出装置により、前記濃度が検出された時に、運転制御装置により、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする請求項３に記載の撹拌培養装置。
【請求項５】
前記培養容器内に、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切ると共に、前記一方から前記他方に向かって、又は、前記他方から一方に向かって移動可能な膜を設け、
該膜は、培養物は通過しないが、培地は通過するものであることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の撹拌培養装置。
【請求項６】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物内を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項７】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項８】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項９】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項１０】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、
前記膜より前記一方の部屋の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項１１】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、
前記膜より、前記一方の部屋の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、連続して培地を交換できる撹拌培養装置及び培地交換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
培養容器内で、例えば、３次元浮遊（３Ｄ浮遊）で、ｉＰＳ細胞や、動植物の細胞や、菌体等の培養物を高密度で連続培養するためには、該培養物を培養液等の培地内で培養を行いながら、フレッシュな培地と老廃物を含む培地との交換が必要となる。
【０００３】
かかる老廃物を含む培地の抜出には、従来においては、培養容器に、排出管と、排出ポンプとを設けると共に、該排出管に、細胞などの培養物は通過せず、培養液等の培地のみを通過するろ過膜（フィルタ）を設けた培養装置を用いて、前記排出ポンプにより前記排出管内を負圧にして（または、培養容器内を加圧して）、前記排出管から、前記ろ過膜により、培養物以外の培地のみを該培養容器外に抜出するようにしている。
【０００４】
例えば、前記撹拌培養装置としては、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７２９５６号公開公報
【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、前記従来の培養装置においては、前記ろ過膜の詰まりを防ぐために逆洗を行う必要があり、ろ過と逆洗（排出と逆流）を繰り返すオペレーション・制御を組み合わせたシステムが用いられ、連続した培地交換ができなかった。
【０００７】
また、ろ過膜の完全な目詰まり防止や、細胞へのダメージゼロという観点では、完全とは言えなかった。
【０００８】
本発明は、細胞培養、特に、ｉＰＳ細胞を扱う再生医療での分化誘導以降や、マイクロキャリアを用いた培養では、細胞の比重が確実に母液より大きく、沈降性が大きいことに利用し、簡単な構成で、培地のみを連続して排出（抜出）できる培養装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成すべく、本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度が、所望の濃度以下となる所望の時間経過時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記撹拌手段を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部と、前記所望の時間を記憶した記憶部とよりなる運転制御装置を有し、前記運転制御装置により、前記記憶された所望の時間経過した時に、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記濃度検出装置により検出された培養物の濃度が、所望の濃度以下となった時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記撹拌手段の往復動を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部とよりなる運転制御装置を有し、前記濃度検出装置により、前記濃度が検出された時に、運転制御装置により、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記培養容器内に、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切ると共に、前記一方から前記他方に向かって、又は、前記他方から一方に向かって移動可能な膜を設け、該膜は、培養物は通過しないが、培地は通過するものであることを特徴とする。
【００１４】
また、前記培養容器内に、該培養容器内を上下に仕切ると共に、上下動可能な沈降用膜を設け、該沈降用膜は、培養物は通過しないが、培地は通過するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物内を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする。
【００１９】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、前記膜より前記一方の部屋の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記培養容器内に設けられた、培養物は通過しないが、培地は通過する沈降用膜を、下方に移動させることにより、前記培養物を沈降させる第２の工程と、前記沈降用膜より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、前記膜より前記一方の部屋の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の培養容器内の培地交換方法は、培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、前記培養容器内に設けられた、培養物は通過しないが、培地は通過する沈降用膜を、下方に移動させることにより、前記培養物を沈降させる第２の工程と、前記沈降用膜より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、排出管にろ過膜を設ける必要がなく、また、連続して培地の交換ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図２】本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図３】本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図４】本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図５】本発明の実施例１の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図６】本発明の実施例２の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図７】本発明の実施例２の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図８】本発明の実施例２の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図９】本発明の実施例２の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図１０】本発明の実施例３の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図１１】本発明の実施例３の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【図１２】本発明の実施例３の撹拌培養装置の縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１を図１〜図５によって説明する。
【００２７】
１は、本発明の撹拌培養装置を示し、２は、該撹拌培養装置１の培養容器であり、該培養容器２には、例えば、ｉＰＳ細胞や動植物の細胞や菌体等の培養物と、培養液等の培地とよりなる内容物が容れられる。
【００２８】
なお、必要に応じて、表面や内部に細胞等が付着して増殖することが可能な培養面を持つ微粒子担体（マイクロキャリア）を容れても良い。
【００２９】
３は、駆動軸を示し、該駆動軸３は、前記培養容器２の天井部２ａの中央の開口部４を貫通して、前記培養容器２内に垂設して挿入されている。
【００３０】
また、該駆動軸３は、前記開口部４に設けられた駆動軸シール部又はスラスト軸受部などの支持部５により、上下動可能に支持されて、該駆動軸３の上端部において、前記天井部２ａの上方に設けた往復駆動装置６に連結し、該往復駆動装置６の駆動により上下動するようにした。
【００３１】
７は、撹拌翼を示し、該撹拌翼７は、例えば、円形や、楕円形の平板状に形成され、前記培養容器２内の駆動軸３の、例えば、下端に設けられる。
【００３２】
なお、前記撹拌翼７は、前記駆動軸３に１段以外に、２段以上設けられてもよく、また、該駆動軸３に前記撹拌翼７を固定する位置は、下端ではなく、中間部分であっても良く、特に制限はない。
【００３３】
また、該撹拌翼７は、円形や楕円形以外に、例えば、長円形、矩形、十字型、そして、円錐型など３次元形状も含めて様々な形状がある。また、該撹拌翼７の一部又は全部を、任意の場所で傾斜させた折り曲げ構造としてもよい。
【００３４】
また、８は、前記培養容器２内に培養物や培地などの内容物を供給する供給手段としての供給管を示し、該供給管８は、前記培養容器２の外から内に、例えば、前記天井部２ａを貫通して、その先端開口部は、前記培養容器２内の底部付近まで、挿入されている。
【００３５】
また、前記供給手段には、培養物や培地等を、前記培養容器２内に供給するための供給装置（図示せず）が設けられ、該供給装置は、例えば、前記供給管８に設けられた開閉弁（図示せず）と、培養物や培地等を、前記培養容器２内に供給するための供給管側ポンプ部（図示せず）とにより構成され、必要に応じて、前記開閉弁が開となり、前記供給管側ポンプ部により、前記培養容器２内に、前記供給管８を通じて、培養物や培地等が供給されるようになる。
【００３６】
なお、前記供給管８から前記培養容器２内に、培養物を除いた培地のみを供給するようにしてもよい。
【００３７】
また、９は、前記撹拌翼７（往復駆動装置６）を停止することにより、前記培養容器２内の内容物中の細胞等の培養物を沈降させ、前記内容物の所望の位置（高さ）において培養物が殆ど含まれなくなる所望の時間経過後に、前記所望の位置より上方の、培養物が殆ど含まれない内容物を排出する排出手段としての排出管を示し、該排出管９は、前記培養容器２の外から内に、例えば、前記天井部２ａを貫通して、その先端開口部は、前記培養容器２内の内容物内の前記所望の位置より上方の、該培養物が殆ど含まれない位置に設けられる。
【００３８】
なお、前記培養物が殆ど含まれない内容物とは、内容物内に含まれる細胞などの培養物の濃度が所望の濃度以下となる内容物を意味し、該所望の濃度は、培養物の種類や培地の種類や培養目的等の所望の条件により決定される。
【００３９】
また、前記所望の時間は、例えば、予め、実験やシミュレーション等により得られた時間が設定される。
【００４０】
また、培養物は培地に比べて比重が重いため、内容物の液面から底部に向かって、培養物の濃度は徐々に大きくなる。従って、前記排出管９の先端開口部の位置を、前記所望の位置に設けるのが好ましい。
【００４１】
なお、往復駆動装置６により上下往復駆動する撹拌翼７の停止する時間を長くすることにより、培養物の沈降量を多くし、前記所望の位置を、すなわち前記排出管９の先端開口部の位置を、内容物の液面からより深くして、前記排出管９からの排出量を増やすことができるが、撹拌翼７を停止する時間が長くなれば、全体の抜出効率が落ちるので、撹拌翼７の停止する時間と前記先端開口部の深さ（位置）は、全体の抜出効率を考慮して決定されるが、例えば、該先端開口部の位置は、前記撹拌翼７の振幅の下限の位置、または、該撹拌翼７の振幅中心の位置、または、容れられた内容物の中間の高さの位置、または、容れられた内容物の液面付近に設けられる。
【００４２】
また、前記排出手段には、前記培養容器２内の内容物を培養容器２外に排出するための排出装置（図示せず）が設けられ、該排出装置は、例えば、前記排出管９に設けた開閉弁（図示せず）と、前記培養容器２内の内容物を培養容器外に排出するための排出管側ポンプ部（図示せず）とにより構成され、前記排出管９には、細胞等の培養物を通過しないろ過膜（フィルター）を有するものではない。そして、必要に応じて、前記開閉弁が開となり、前記排出管側ポンプ部により、前記培養容器２内の内容物を、前記排出管９を通じて、培養容器外に抜出するようになる。
【００４３】
なお、前記実施例では、内容物を撹拌する手段として、上下に往復動する撹拌翼の例を挙げたが、回転式の回転翼など、他の様々な形式の内容物を撹拌する撹拌手段であってもよい。
【００４４】
次に、本発明の撹拌培養装置の作動及びその効果について説明する。
【００４５】
本発明の撹拌培養装置１においては、まず、前記供給手段により、前記培養容器２内に、培地よりも比重が重い細胞などの培養物と、培養液などの培地（母液）とを含む内容物（被撹拌物）を、前記培養容器２の所望の高さまで（所望の量）容れるようにする。
【００４６】
即ち、例えば、前記供給管８の開閉弁を開として、前記供給管側ポンプ部により、前記供給管８から、培養物と培地を含む内容物を、前記培養容器２の所望の高さまで（所望の量）容れるようにする。
【００４７】
なお、必要に応じて、マイクロキャリアを容れるようにしてもよい。
【００４８】
そして、前記供給手段を停止し、即ち、例えば、前記供給管８の開閉弁を閉じると共に、前記供給管側ポンプを停止し、図１に示すように、前記駆動軸３を、前記往復駆動装置６により上下方向に往復動させることにより、前記撹拌翼７を上下方向に往復動させるなど、前記撹拌手段により、前記培養容器内の内容物（被撹拌物）を所望の時間、撹拌し、内容物が均一になるようにする（撹拌工程）。
【００４９】
次に、前記撹拌翼７（往復駆動装置６）を停止するなど、前記撹拌手段の撹拌を停止し、図２に示すように、前記所望の時間、細胞等の培養物を沈降させるようにする（沈降工程）。
【００５０】
なお、前記所望の時間とは、前述したように、前記所望の位置における、前記培養物の濃度が所望の濃度以下となる時間であり、該所望の時間は、前記所望の位置や、前記所望の濃度や、培地排出量等などの条件により変わり、例えば、予め、実験やシミュレーション等により、決定される。
決定される。
【００５１】
そして、前記細胞等の培養物の比重は、培地などの母液よりも大きく沈降性が高く、従って、比較的早く、前記細胞等の培養物は、前記培養容器２底部の方に沈降し、所望の時間経過後には、培養槽上部は、培養物の殆どない液相（培地）のみとなる。
【００５２】
次に、前記排出手段により、前記培養容器２内の上部の培地を所望量、抜出する（培地抜出工程）。なお、前記撹拌翼７（撹拌手段の撹拌）は、停止したままとする。
【００５３】
即ち、例えば、前記排出管９の開閉弁を開とすると共に、前記排出管側ポンプ部を駆動して、図３に示すように、前記培養容器２内の上部の培地を所望量、抜出する。
【００５４】
所望量の培地を抜出した後、前記排出手段を停止し、即ち、例えば、前記排出管９の開閉弁を閉じると共に、前記排出管側ポンプ部を停止し、図４に示すように、前記供給手段により、即ち、例えば、前記供給管８から、フレッシュな培地を前記培養容器２内の前記所望の高さ（所望量）まで、容れるようにする（培地供給工程）。
【００５５】
そして、前記供給管８の開閉弁を閉じると共に、前記供給管側ポンプ部を停止し、そして、図５に示すように、再度、前記駆動軸３を、前記往復駆動装置６により上下方向に往復動させることにより、前記撹拌翼７を上下方向に往復動させるなど、前記撹拌手段により、前記培養容器内の内容物（被撹拌物）を所望の時間、撹拌し、内容物が均一になるようにし（撹拌工程）、そして、前記沈降工程、前記培地抜出工程、前記培地供給工程を順次、行うようにする。
【００５６】
そして、前記撹拌工程と、前記沈降工程と、前記培地抜出工程と、前記培地供給工程とを、所望の回数だけ繰り返すことにより、逆洗を行わずに、液面変動のない、連続培養を行うことができるようになる。
【００５７】
なお、場合によっては、培出中に、フレッシュな培地の供給を行ってもよい。
【００５８】
本発明によれば、排出管にろ過膜を設けることがなく、また、複雑な培地分離システムをもちることなく、連続して培地を交換をすることができるようになる。
【００５９】
また、液面変動がなく、連続培養が可能となる。
【実施例２】
【００６０】
本発明の第２実施例においては、図６に示すように、前記第１実施例の撹拌培養装置１に、前記撹拌翼７の上下往復動などの撹拌手段の撹拌と停止とを制御する撹拌制御部１０ａと、前記供給手段を制御する供給制御部１０ｂと、前記排出手段を制御する排出制御部１０ｃと、記憶部１０ｄと、各種演算を行う演算部１０ｅとよりなる運転制御装置１０を設ける。
【００６１】
また、前記記憶部１０ｄには、前記撹拌工程における内容物を撹拌する所望の時間が記憶され、また、前記沈降工程における、培養物を沈降させる所望の時間が記憶され、また、前記培地抜出工程における、培地を抜出す所望量が記憶され、また、前記培地供給工程における、培地を供給する所望量が記憶され、また、前記撹拌工程と前記沈降工程と前記培地抜出工程と前記培地供給工程とを繰り返す回数等が記憶されている。
【００６２】
また、前記記憶部１０ｄには、前記撹拌制御部１０ａにより制御される攪拌翼７などの撹拌手段の振幅、振動数、回転数や、前記供給制御部１０ｂにより制御される供給管側ポンプ部１５の供給速度や、前記排出制御部１０ｃにより制御される排出管側ポンプ部１６の排出速度などの各種の制御条件等が記憶されている。
【００６３】
また、前記演算部１０ｅには、例えば、タイマー（時計）と、該タイマーにより、記憶された所望の時間経過時に、前記排出手段の作動を制御する排出作動制御手段が設けられている。
【００６４】
本発明の第２実施例によれば、前記第１実施例における撹拌工程において、前記運転制御装置１０の撹拌制御部１０ａにより、前記記憶部１０ｄに記憶された振幅や振動数や撹拌時間に従って、前記撹拌翼７などの撹拌手段により前記内容物を撹拌し、そして、前記沈降工程において、前記記憶部１０ｄに記憶した沈降時間だけ、細胞等の培養物を沈降させ、そして、前記培地抜出工程において、前記記憶部１０ｄに記憶された排出速度や排出量に従って、前記排出管側ポンプ部により培養物を抜出して、そして、前記培地供給工程において、前記記憶部１０ｄに記憶された供給速度や供給量に従って、前記供給管側ポンプ部によりフレッシュな培地を供給し、そして、前記記憶部１０ｄに記憶された回数だけ、前記撹拌工程と前記沈降工程と前記培地抜出工程と前記培地供給工程とを繰り返すようにする。
【００６５】
本発明の第２実施例においては、自動で、培養物の培養及び培地交換をすることができるようになる。
【００６６】
なお、前記沈降工程において、前記記憶部１０ｄに、培養物を沈降させる所望の時間を記憶させ、この時間に従って、前記撹拌翼７（撹拌手段の撹拌）を停止し、培地抜出工程に移行する代わりに、前記撹拌培養装置１に、前記培養容器２内の所望の位置の濃度情報、例えば、前記排出管９の先端開口部が位置する高さの培養物の濃度情報を検出する検出装置を設け、該検出装置からの濃度情報を前記運転制御装置１０の演算部１０ｅで取得できるようにし、そして、該演算部１０ｅにより、該濃度情報から、必要であれば濃度を演算し、前記演算部１０ｅに設けられた排出作動制御手段により、該濃度が、所望の濃度以下となった時に、前記排出手段を制御して、前記培地排出工程を行うようにしてもよい。
【００６７】
該濃度検出器としては、例えば、図７に示すように、カメラ１１を設け、該カメラにより取得した画像情報（濃度情報）から、濃度を検出するようにしてもよい。
【００６８】
また、図８に示すように、槽外濃度センサー１２を設け、前記培養容器外から、培養容器内の濃度を検出するようにしてもよい。
【００６９】
また、図９に示すように、槽内濃度センサー１３を設け、前記培養容器内の濃度を検出するようにしてもよい。
【実施例３】
【００７０】
本発明の第３の実施例においては、実施例１、実施例２の撹拌培養装置において、更に、前記培養容器２に、該培養容器２内を上下に仕切ると共に、該培養容器２内を上下可能な、培養物は通過しないが培地は通過する沈降用膜１４を設ける。
【００７１】
また、該沈降用膜１４には、前記駆動軸３と前記排出管９と前記供給管８をそれぞれ貫通する孔を有し、また、前記培養容器２内の前記排出管９と前記供給管８の下方の所望の部分を、垂直方向に延ばし、該沈降用膜１４は、前記培養容器２内を上下にスライド自在に移動できるように構成される。
【００７２】
また、該沈降用膜１４と培養容器２の内周面との間、また、前記沈降用膜１４の各孔と、前記駆動軸３、前記供給管８、前記排出管９との間は、それぞれ細胞などの培養物が通過しない程度に形成される。
【００７３】
本発明の第３の実施例によれば、図１０に示すように、前記沈降用膜１４を内容物の液面より上方に位置させて、前記撹拌工程を行った後に、第１の実施例、第２の実施例のように、培養物が自然に沈降させるのを待つのではなく、図１１に示すように、例えば、前記沈降用膜１４と、前記撹拌翼７といっしょに、前記排出管９の先端開口部よりも下まで下降させて、該沈降用膜１４により、細胞等の撹拌物を強制的に下降させる。
【００７４】
これにより、前記沈降用膜より上は、殆ど培養物はなく、培地のみとなり、前記排出管９により、該沈降用膜１４よりも上方の培地のみを排出するようにする。
【００７５】
本発明の第３の実施例によれば、短時間に、培養物を下降させることができるようになる。
【００７６】
なお、前記沈降用膜１４は、別途、上下動装置を設けて、上下させてもよい。
【００７７】
また、前記沈降用膜１４と前記撹拌翼７とを固定手段（図示せず）により、固定できるようにして、例えば、前記沈降用膜１４を上下動させる場合には、前記液面より上方にある前記沈降用膜１４の下端まで、前記撹拌翼７を上昇させて、前記固定手段により、両者を連結して固定し、そして、前記撹拌翼７を下方に移動させれば、前記沈降用膜１４も下降するようにしてもよい。
【００７８】
そして、前記沈降用膜１４を上下動させない場合には、前記固定手段の固定手段を解除するようにしてもよい。
【００７９】
なお、前記沈降用膜１４は、前記実施例においては、培養容器２内を上下に仕切るが、例えば、培養容器２内を横方向において仕切るようにして、左右方向に移動可能とするなど、前記培養容器２内を一方の部屋と他方の部屋とに仕切るようにして、前記一方から前記他方に向かって、又は、前記他方から一方に向かって移動可能とするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の撹拌培養装置は、医療品関係、食品関係等における培養装置に利用される。
【符号の説明】
【００８１】
１      撹拌培養装置
２      培養容器
２ａ    天井部
３      駆動軸
４      開口部
５      支持部
６      往復駆動装置
７      撹拌翼
８      供給管
９      排出管
１０    運転制御装置
１０ａ  撹拌制御部
１０ｂ  供給制御部
１０ｃ  排出制御部
１０ｄ  記憶部
１０ｅ  演算部
１１    カメラ
１２    槽外濃度センサー
１３    槽内濃度センサー
１４    沈降用膜
１５    供給管側ポンプ部
１６    排出管側ポンプ部
【図１】
2019088254.tif 000003
【図２】
2019088254.tif 000004
【図３】
2019088254.tif 000005
【図４】
2019088254.tif 000006
【図５】
2019088254.tif 000007
【図６】
2019088254.tif 000008
【図７】
2019088254.tif 000009
【図８】
2019088254.tif 000010
【図９】
2019088254.tif 000011
【図１０】
2019088254.tif 000012
【図１１】
2019088254.tif 000013
【図１２】
2019088254.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、
該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する上下往復動撹拌手段と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度が、所望の濃度以下となる所望の時間経過時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする撹拌培養装置。
【請求項２】
前記撹拌手段を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部と、前記所望の時間を記憶した記憶部とよりなる運転制御装置を有し、
前記運転制御装置により、前記記憶された所望の時間経過した時に、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の撹拌培養装置。
【請求項３】
培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、
該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する上下往復動撹拌手段と、
前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記濃度検出装置により検出された培養物の濃度が、所望の濃度以下となった時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする撹拌培養装置。
【請求項４】
前記撹拌手段を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部とよりなる運転制御装置を有し、
前記濃度検出装置により、前記所望の濃度以下の濃度が検出された時に、前記運転制御装置により、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする請求項３に記載の撹拌培養装置。
【請求項５】
培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、
前記培養容器内に設けた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切ると共に、前記一方から前記他方に向かって、又は、前記他方から一方に向かって移動可能な膜と、
前記培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記一方の部屋内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、
前記培養容器内に培地を供給する供給手段とよりなり、
該膜は、培養物は通過しないが、培地は通過するものであることを特徴とする撹拌培養装置。
【請求項６】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物内を、上下往復動撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項７】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、上下往復動撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記培養容器内の所望の場所の培養物の濃度が所望の濃度以下となる所望の時間、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項８】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、上下往復動撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項９】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、上下往復動撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置により、該所望の位置の培養物の濃度が所望の濃度以下となることを検出するまで、前記内容物中の培養物を沈降させる第２の工程と、
前記所望の場所より上方の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項１０】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、
前記一方の部屋の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出する第３の工程と、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第４の工程と、
前記第１の工程から前記第４の工程を、所望の回数繰り返す第５の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【請求項１１】
培養容器内の培養物と培地とよりなる内容物を、撹拌手段により、所望の時間、撹拌する第１の工程と、
前記培養容器内に設けられた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切る、培養物は通過しないが、培地は通過する膜を、前記一方の側から前記他方の側に向かって移動させることにより、前記培養物を前記他方の側に移動させる第２の工程と、
前記一方の部屋の前記培養容器内の内容物を所望量、排出手段により、前記培養容器外に排出すると共に、
前記培養容器内に培地を所望量、供給手段により、供給する第３の工程と、
前記第１の工程から前記第３の工程を、所望の回数繰り返す第４の工程とよりなることを特徴とする培養容器内の培地交換方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記の目的を達成すべく、本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する上下往復動撹拌手段と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度が、所望の濃度以下となる所望の時間経過時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、該培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する上下往復動撹拌手段と、前記内容物内の所望の位置の培養物の濃度を検出する濃度検出装置と、前記撹拌手段の撹拌を停止し、前記濃度検出装置により検出された培養物の濃度が、所望の濃度以下となった時に、前記所望の位置より上方の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に、培養物又は培地を供給する供給手段とよりなることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記撹拌手段を制御する撹拌制御部と、前記排出手段を制御する排出制御部と、前記供給手段を制御する供給制御部とよりなる運転制御装置を有し、
前記濃度検出装置により、前記所望の濃度以下の濃度が検出された時に、前記運転制御装置により、前記排出手段が制御される制御装置を有することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の撹拌培養装置は、培養物と培地とよりなる内容物が容れられる培養容器と、前記培養容器内に設けた、該培養容器内を一方の部屋と他方の部屋に仕切ると共に、前記一方から前記他方に向かって、又は、前記他方から一方に向かって移動可能な膜と、前記培養容器内に設けた、前記内容物を撹拌する撹拌手段と、前記一方の部屋内の内容物を、前記培養容器外に排出する排出手段と、前記培養容器内に培地を供給する供給手段とよりなり、該膜は、培養物は通過しないが、培地は通過するものであることを特徴とする。