(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撹拌物が挿入される撹拌容器と、該撹拌容器内に設けられた、軸方向に上下に往復動する駆動軸と、該駆動軸に交叉するように連結固定した撹拌翼と、微細気泡発生装置とよりなり、
該微細気泡発生装置は、多孔質体よりなるスパージャーと、該スパージャーに気体を供給する気体供給手段とよりなり、
前記撹拌翼は、長径と短径よりなる、長方形又は楕円形又は長円形であり、
前記スパージャーは、前記駆動軸の軸方向に延びる管状であり、該スパージャーは、前記撹拌翼の長径の外方に設けられ、
前記気体供給手段により前記スパージャーに供給された気体が、前記多孔質体の細孔を通じて、前記被撹拌物内に気泡が発生されることを特徴とする微細気泡発生装置を有する往復動撹拌装置。
【請求項２】
前記撹拌翼の振動は、５Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置を有する往復動撹拌装置。
【請求項３】
前記微細気泡発生装置から１ｍｍ以下の径の気泡が発生されるように、前記多孔質体の細孔の径が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡発生装置を有する往復動撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、微細気泡発生装置を有する往復動撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、動物や植物などの細胞または微生物を含む培養液を、該細胞等にダメージを与えることなく、良好に撹拌する方法として、撹拌翼を上下動往復させて、培養液を撹拌する上下動往復撹拌装置がある（特許文献１）。【０００３】  前記上下動往復撹拌装置は、培養液を、低せん断作用で穏やかに撹拌できると共に、良好に撹拌することができるので、ダメージを受けやすい細胞等を含む培養液を撹拌するのに好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３１１９２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、培養液中に、酸素や二酸化炭素などの気体を供給する場合、前記従来の上下動往復撹拌装置では、低せん断作用による撹拌のため、撹拌翼により、一般的に使用されるスパージャーからバブリングされる例えば直径数ｍｍ程度の空気の気泡を小さくする（破砕）ことができず、良好なガス吸収作用を得られないという問題点があった。【０００６】  本発明はこれらの問題点を解消し、培養液（被撹拌物）を良好に撹拌すると共に、培養液中に速やかに酸素又は二酸化炭素などの気体を溶解させることができる往復動撹拌装置に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成すべく、本願は、被撹拌物が挿入される撹拌容器と、該撹拌容器内に設けられた、軸方向に上下に往復動する駆動軸と、該駆動軸に交叉するように連結固定した撹拌翼と、微細気泡発生装置とよりなり、該微細気泡発生装置は、多孔質体よりなるスパージャーと、該スパージャーに気体を供給する気体供給手段とよりなり、前記撹拌翼は、長径と短径よりなる、長方形又は楕円形又は長円形であり、前記スパージャーは、前記駆動軸の軸方向に延びる管状であり、該スパージャーは、前記撹拌翼の長径の外方に設けられ、前記気体供給手段により前記スパージャーに供給された気体が、前記多孔質体の細孔を通じて、前記被撹拌物内に気泡が発生されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、培養液（被撹拌物）を良好に撹拌すると共に、培養液中に速やかに酸素又は二酸化炭素などの気体を溶解させる。【０００９】  また、所望の径の微細な気泡を発生させることができるようになる。【００１０】  また、上下に撹拌する場合には、気泡を長時間、被撹拌物に接触させることができるようになる。【００１１】  また、スパージャーがあるにも拘わらず、良好な上下流を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の撹拌装置の縦断面図である。
【図２】該撹拌装置の撹拌翼の平面図である。
【図３】該撹拌装置の他の例の撹拌翼の平面図である。
【図４】該撹拌装置の気泡が発生する様子を示す模式図である。
【図５】該撹拌装置の上下振動撹拌のフローパターンを示す説明図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線裁断図である。
【図７】従来の方法による気泡が発生する様子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例にて得られる結果を示す特性である。
【図９】本発明の実施例にて得られる結果を示す特性である。
【図１０】本発明の実施例にて得られる結果を示す特性である。
【図１１】本発明の実施例にて得られる結果を示す特性である。
【図１２】本発明の実施例にて得られる結果を示す特性である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  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】
【００１４】  本発明の実施例１を図１乃至図７によって説明する。【００１５】  図１は、本発明の往復動撹拌装置１の縦断面図である。【００１６】  ２は、該往復動撹拌装置１の撹拌容器、例えば、培養容器であり、該培養容器２は、円筒状の胴部を有し、例えば、動物や植物の細胞や微生物、及び栄養分を含む培養液（被撹拌物）３が容れられている。【００１７】  ４は、駆動軸であり、該駆動軸４は、前記培養容器２の頂面部２ａの中央部の開口部５を貫通して、前記培養容器２内に挿入されている。【００１８】  また、該駆動軸４は、前記開口部５に設けられた駆動軸シール部又はスラスト軸受などの支持部６により、上下動可能に支持されて、該駆動軸４の上端部において、前記頂面部２ａの上方に設けた往復駆動装置７に連結し、該往復駆動装置７の駆動により上下動するようにした。【００１９】  ８は、撹拌翼を示し、図２に示すように、楕円の板状体からなり、前記駆動軸４の下端部に直交するように連結固定されている。【００２０】  なお、図２において、８ａは前記撹拌翼８の楕円の長径を示し、８ｂは該楕円の短径を示す。【００２１】  なお、前記撹拌翼８は、前記駆動軸４に１段、又は２段以上設けられ、該撹拌翼８の形状は、例えば、楕円形、長円形、長方形など、長径と短径を有する形状であればよく、例えば、図３に示すように、長方形において、長径側の辺を湾曲させたものであってもよい。また、前記撹拌翼８の角部のみを湾曲させてもよい。また、該駆動軸４に該撹拌翼８を固定する位置は、下端ではなく、中段又は、上段であっても良い。【００２２】  ９は微細気泡発生装置を示し、該微細気泡発生装置９は、スパージャー１０と、気体貯留部１１と、気体供給流路１２とよりなり、前記スパージャー１０により、空気や酸素などの気体を極めて微小な気泡（マイクロバブル）１３として、前記培養容器２内の培養液３に供給する。【００２３】  そして、空気や酸素などの気体が貯留された前記気体貯留部１１から前記気体供給路１２を介して前記スパージャー１０に気体を供給し、該スパージャー１０から微小な気泡１３が培養液３内に供給し、前記培養容器２の上面に接続された排気路１４を介して培養容器３内から発生するガス（酸素や二酸化炭素などの気体など）を排出するように構成されている。【００２４】  なお、図１中１５、１６、１７、１８は、夫々ニードルバルブ、圧力計、流量計及びボールバルブであり、例えば図示しない制御部により、培養容器２への気体の給断と、培養容器２へ供給する気体の圧力及び流量と、を制御できるように構成されている。【００２５】  前記のスパージャー１０は、例えば内部領域１０ａが空洞となるように概略円筒形状に形成された多孔質体（多孔質膜）１９により構成された、上下方向に延びる管状のポーラス体であり、培養液３中に浸漬されている。【００２６】  なお、前記スパージャー１０の形状は、上下方向に直線状に延びるもの以外の形状であってもよい。また、上下方向に直線状に延びる場合、後述するように、培養容器中に設置される位置はどこでもよいが、撹拌翼の長径側の外方に設置することにより、該スパージャー１０が培養液の上下流と旋回流を伴う大循環流に影響を与えないようになるので好���しい。【００２７】  この多孔質体１９は、上端側に前記気体供給路１２が気密に接続され、下端側は例えば図示しないシール部材などによりシールされている。この多孔質体１９には、図１の下側に拡大して示すように、細孔径ｄが例えば５０μｍ以下の微小な細孔２０が全面に亘って均一に多数形成されており、多孔質体１９の内部領域１０ａとスパージャー１０の外部領域（培養液３）とが細孔２０を介して多数箇所において連通するように構成されている。【００２８】  この多孔質体１９は、例えば火山灰シラスと石灰（ＣａＯあるいはＣａＣＯ３）や硼酸（Ｈ3ＢＯ3）などのガラス原料とを混合して高温で溶解し、その後７００℃程度で熱処理を行った後に酸処理して得られるものである。即ち、前記の熱処理により、多孔質体１９中のガラス成分がシリカ（ＳｉＯ2）及びアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とする第１ガラス相と、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする第２ガラス相とに極めて均一に分離するので、熱処理の温度や時間あるいは成分の添加量などを調整することにより、酸処理後には極めて微細な細孔２０が均一に形成された多孔質体１９が得られることになる。この多孔質体１９は、例えばＳＰＧ（シラスポーラスガラス、又は、シラス多孔質ガラス）膜などと呼ばれており、ＳＰＧテクノ株式会社により製造されている。【００２９】  培養容器２内の培養液３には、培養を行う細胞２１または微生物この例では細胞２１と、この細胞２１の栄養となる栄養分と、が含まれている。この栄養分は、例えば所定の割合で混合された複数種類のアミノ酸、ビタミン、無機塩及び糖などで構成された基礎培地である。また、培養液３には、タンパク質加水分解物と、細胞２１を保護するための細胞保護剤と、の少なくとも一方が添加剤として含まれている。これらの添加剤は、いずれも界面活性作用を持っており、当該界面活性作用によって既述のスパージャー１０から培養液３中に供給される微細な気泡１３の合一（凝集）を抑制するためのものである。これらの添加剤について、各々の具体的な成分について以下に詳述する。【００３０】  なお、他の界面活性作用を有する表面張力調整剤を用いてもよい。【００３１】  タンパク質加水分解物は、タンパク質をアミノ酸及び低分子量のペプチドまで加水分解したものであり、例えば牛乳に由来するタンパク質であるカゼインの加水分解物、ポリペプトン、ペプトン、酵母エキス、肉エキス及びカザミノ酸などである。この加水分解の方法としては、例えば酸分解、酵素分解、自己消化などが挙げられる。ペプトンは、動物性タンパク質や植物性タンパク質をアミノ酸及び低分子量のペプチドまで加水分解した化合物の総称である。ペプトンの一例であるポリペプトンは、日本製薬株式会社の製品であり、牛乳カゼインを動物由来の酵素にて分解した後、精製及び乾燥した粉末である。また、酵母エキスは、ビール酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ Ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ Ｍｅｙｅｎ）の水溶性成分を抽出し、乾燥した粉末であり、日本製薬株式会社の製品（製品名：粉末酵母エキスＤ−３）などがある。また、カザミノ酸は、ペプチド以外のものであって、タンパク質を塩酸を用いて全てアミノ酸まで加水分解したものであ���。尚、既述の栄養分に代えて、このタンパク質加水分解物を用いても良い。【００３２】  細胞保護剤としては、プルロニックＦ６８、ダイゴＧＦ２１（増殖促進因子）及び血清などが挙げられる。プルロニックＦ６８は、ＢＡＳＦジャパン株式会社の製品（ＣＡＳ番号：９００３−１１−６）であり、栄養成分や細胞成長因子としての作用を持たず、細胞２１を保護する作用を持つ界面活性剤の一種である。ダイゴＧＦ２１は、日本製薬株式会社の製品であり、牛血清の精製によりγグロブリンを取り除いたＧＦＳ（Ｇｒｏｗｔｈ Ｆａｃｔｏｒ ｉｎ Ｓｅｒｕｍ）を主成分とする細胞増殖促進因子である。血清は、例えば牛胎児血清や子牛血清であり、栄養成分及び細胞成長因子の供給という作用の他に、細胞培養時の培養液３の撹拌や通気などで受ける物理的なストレスから細胞２１を保護する細胞保護剤としての機能がある。【００３３】  次に、本実施例の往復動撹拌装置の作動および効果について説明する。【００３４】  先ず、前記の培養液３と共に、細胞２１、栄養分及び前記タンパク質加水分解物と細胞保護剤との少なくとも一方を培養容器２に投入する。即ち、血清培養の場合には、細胞２１に加えて、例えば前記基礎培地と、血清もしくはダイゴＧＦ２１と、が培養液３中に投入されることになり、無血清培養の場合には、細胞２１と共に、例えば基礎培地と細胞成長因子とプルロニックＦ６８とが投入されることになる。この培養液３に添加されるタンパク質加水分解物や細胞保護剤の添加量は、当該タンパク質加水分解物や細胞保護剤の界面活性作用により気泡１３の合一（凝集）が抑えられる程度の量であり、具体的には培養液３の表面張力が、例えば、５１．５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となる添加量である。尚、既述のように、栄養分として前記のタンパク質加水分解物を用いても良い。【００３５】  そして、図示しないヒーターやジャケットなどにより培養槽２１中の培養液３を所定の温度に制御しながら、気体供給流路１２からスパージャー１０に酸素等を組む気体（ガス）例えば、空気を供給する。【００３６】  該スパージャー１０から培養液３中に供給される空気は、図４に示すように、多孔質体１９の内部領域１０ａを介して、細孔２０から培養液３中に粒径が例えば２００μｍ以下の極めて小さい多数の気泡（マイクロバブル）１３として押し出されて来て、例えば当該多孔質体１９の外表面に付着する。これらの気泡１３は、例えば培養液３の表面張力により多孔質体１９の表面上で互いに合一（凝集）しようとするが、培養液３中には既述のように界面活性作用を持つ添加剤が含まれているので、前記の表面張力の働きが小さく抑制されるために合一が抑えられて、既述の微細な大きさのまま培養液３中へと放出されることになる。【００３７】  また、既述のように多孔質体１９がガラスにより構成されており、培養液３との濡れ性が高いので、当該多孔質体１９の表面における気泡１３の合一がより一層抑えられることになる。尚、前記の図４は、図示を簡略化するため多孔質体１９の片側にだけ気泡１３を描画している。【００３８】  そして、培養液３中においても、添加剤の界面活性作用により、同様に気泡１３同士の合一が抑えられることになる。従って、培養液３における気���１３の粒径（気泡径）は、極めて微小で均一な大きさとなり、体積基準の粒度分布における５０％径（メジアン径）が２００μｍ以下のマイクロバブルとなる。そのため、例えば従来の数ｍｍ程度あるいは３００μｍ以上の大きさの気泡を培養液３中にバブリングした場合と比べて、気泡１３の比表面積が増加して空気（気泡１３）と培養液３との接触面積が大きくなる。尚、前記の体積基準の粒度分布とは、気泡１３の個数をカウントして求めた粒度分布ではなく、気泡１３の体積を基準として求めた粒度分布を表している。【００３９】  なお、前記気泡の粒径（５０％径）は、後述するように、細孔の径と、表面張力とにより調整することができ、該細孔の径と表面張力により所望の径の気泡を発生させることができるようなる。【００４０】  この時、気泡１３の粒径が例えば２００μｍ以下と極めて小さいことから、当該気泡１３はほとんど浮力を受けず、いわば培養液３中において概略静止した状態となる。従って、培養液３中において気泡１３は極めて穏やかに上昇していき、前記の粒径の大きな場合よりも培養液３との接触時間が長く取られることになる。【００４１】  また、前記のように気泡１３の粒径が極めて小さいので、例えば、３００μｍ以上の粒径の気泡と比較して、気泡１３の内圧（内部の空気が培養液３中に溶け出ようとする力）が大きくなる。以上のことから、培養液３中において発生した気泡１２は、培養液１３中に速やかに溶けていくことになる。【００４２】  また、前記スパージャー１０による気体の培養容器２内の培養液３への供給と共に、前記往復動駆動装置７により、前記駆動軸４及びその下端部に設けた撹拌翼８を上下に往復運動させて撹拌（上下振動撹拌）を行ない、前記スパージャー１０から培養液３中に供給された気泡１３を培養液３中に拡散させる。【００４３】  なお、前記撹拌翼８の往復動（振動）は、超振動撹拌のような高周波数による振動ではなく、５Ｈｚ以下、好ましくは２Ｈｚ以下の撹拌翼の上下動に基づく、低せん断作用による振動である。【００４４】  そして、該上下動撹拌により、その撹拌翼８の短径８ｂ部分の外方に図６のＤ示す如く上下流強化領域が形成されて図５に示す如く、大きな上下流とこれに伴う旋回流を伴う大還流を発生させることができるようになり、前記気泡１３を培養容器２内全体に行き渡らせることができるようになる。【００４５】  また、前記撹拌翼を楕円の板状体とすることにより、該撹拌翼の四隅を弧状とし、撹拌槽内の前記撹拌翼の長径の外方の流れと短径の外方の流れとの間に強い剪断作用が生ずるのを防ぎ、翼の側方に大きな上下流と旋回流を伴う大循環流を発生させることができる。【００４６】  なお、培養液３中の細胞２１は、栄養分と共に培養液３中の酸素を消費して、例えば生成物と二酸化炭素とを生成する。そして、時間の経過と共に、培養液３中の細胞２１の数量（個体数）が増加していくので、細胞２１による酸素の消費量は、細胞２１の培養を続ける程多くなっていく。従って、培養液３中に溶けている酸素（溶存酸素）は、時間の経過と共に減少しようとする。【００４７】  しかし、前記のようにスパージャー１０から気泡１３を培養液３中に供給し、前記上下動振動より、培養容器内全体��行き渡らせてることにより、前記気泡１３が既述のように培養液３中に溶けていくことから、細胞２１による酸素の消費分が補充されていくことになる。【００４８】  つまり、培養液３中に微小な気泡１３を供給し、撹拌させることにより、粒径の大きな気泡を供給する場合と比べて、培養液３中の溶存酸素濃度の減少速度が緩やかになるか、あるいは溶存酸素の減少が抑えられることになる。そして、培養液３において生成した二酸化炭素は、排気路１４から排気されていくことになる。こうして細胞２１による栄養分及び酸素の消費と細胞２１の増加（培養）とが所定の時間行われて栄養分がなくなると、細胞２１が酸素を消費しなくなるので、培養液３中の溶存酸素濃度が急激に増加することになる。【００４９】  また、比較的浮力の大きい、例えば３００μｍ以上の気泡であっても、上下流により、上昇した気泡が下方に還流されるので、培養液３との接触時間を長くとることができ、良好なガス吸着力を達成することができる。【００５０】  上述の実施の形態によれば、培養液３中において細胞２１の培養を行うにあたって、多孔質体１９に空気を供給して体積基準の粒度分布における５０％径が２００μｍ以下の極めて微小な気泡１３を発生させると共に、タンパク質加水分解物と細胞保護剤との少なくとも一方を添加剤として培養液３中に含まれるようにしている。そのため、この添加剤の界面活性作用によって、培養液３中における気泡１３の合一（凝集）を抑えて、極めて微細な粒径の気泡１３を得ることができるので、例えば３００μｍ以上の粒径の気泡と比較して、気液（気泡１３及び培養液３）の接触面積を稼ぐことができる。【００５１】  また、例えば、５００μｍ以下の気泡として、比較的浮力の大きい３００μｍ以上の粒径の気泡であっても、上下流により、気泡が下方に還流されるので、長時間、培養液に接触させることがでいるので、良好なガス吸着性能とすることができる。【００５２】  また、気泡を２００μｍ以下とすれば、気泡１３の浮力を極めて小さく抑えることができるので、前記の粒径の大きな気泡と比較して、培養液３中において気泡１３をいわば静止状態に保つことができる。そのため、気泡１３を培養液３とを長時間に亘って接触させることができるので、培養液３中に酸素を速やかに溶解させることができる。また、微小な気泡１３においては、粒径の大きな気泡と比べて、内部の空気が気泡１３の外側に溶け出ようとする圧力が高くなるので、培養液１３に酸素をより一層速やかに溶解させることができる。【００５３】  更に、前記の気泡１３を得るためには大きな気泡を破砕するための激しい撹拌が不要であり、上下動撹拌により、低せん断作用で、細胞にダメージを与えることなく、培養容器内全体を撹拌できるようになり、低せん断作用で、かつ、良好な撹拌を達成することができるようになる。【００５４】  また、気泡１３を破砕する必要がないことから、気泡１２が破裂する時の衝撃による細胞２へのダメージを抑えることができる。また、培養液３に添加剤を添加するにあたり、培養液３が細胞２１を培養するために用いる液体であるため、前記のタンパク質加水分解物や細胞保護剤以外に、例えば細胞２１あるいは細胞２１の培養に対して有害な物質を培養液３に投入できないが、この発明では、細胞２１の培養に有益な添加剤を用いることができる。そのため、細胞２１の培養に悪影響を及ぼすことなく、培養液３に酸素を速やかに供給することができる。【００５５】  ここで、培養液３中に前記の添加剤が含まれていない場合には、前記のスパージャー１０を用いて微小な気泡１３を発生させたとしても、図７に示すように、培養液３の表面張力により例えば多孔質体１９の表面において気泡１３が直ぐに合一してしまい、大きな気泡が生成してしまうことになる。尚、この図７においても、多孔質体１１の片側だけに気泡を描画している。【００５６】  但し、前記の添加剤を含めない場合であって、大きな気泡が生成されたとしても、例えば、生成される気泡の径が１ｍｍ以下、好ましくは、５００μｍ以下であれば、上下流により、長時間、気泡を培養液に接触させることができるので、良好なガス吸収作用を発揮させることができる。【００５７】  また、本願の上下動撹拌により、上下流とこれに伴う旋回流が生ずるため、上下方向に延びるスパージャー１０を前記培養容器内の任意の位置に設置しても、該スパージャー１０が、前記大還流を阻害することがない。【００５８】  なお、前記上下方向に延びる管状のスパージャー１０を前記撹拌翼８の長径側の外方に設置すれば、完全に、大循環流を阻害するようなことがなく、良好な撹拌を実現することができる。【００５９】  また、前記上下方向に延びるスパージャー１０を前記上下流と旋回流が生ずる大還流の中心に設けることにより、大還流を阻害することなく、良好な撹拌を実現することができる。【００６０】  なお、上下動撹拌の代わりに、回転翼による撹拌をした場合には、低せん断作用を無くすために、緩やかな回転とする必要があるが、このように回転を緩やかにすると、培養液の撹拌が十分でなくなる恐れがあるが、本願発明の上下動撹拌によれば、上下方向の振動数に係らず、低せん断作用を維持できるので、十分な培養液の撹拌ができ、良好な撹拌を実現できる。【００６１】  また、上下動撹拌の代わりに、回転翼による撹拌をした場合には、前記培養容器内に回転流が生ずるが、上下方向に延びるスパージャー１０が、その回転流を阻害してしまい、良好な撹拌ができないと共に、低せん断作用を実現できなくなるが、本願発明においては、そのような事がない。【００６２】  また、前記の例では、空気などの酸素を含むガスを供給して細胞２１の培養を行ったが、二酸化炭素を含むガスを供給して植物細胞または微細藻類などの植物を培養する場合に本発明を適用しても良い。この場合においても、二酸化炭素を含むガスの微小な気泡１３がスパージャー１０を介して培養液３中に発生するので、既述の例と同様に培養液３に二酸化炭素を速やかに溶解させることができる。この場合においては、気泡１３の粒径を小さくするため（培養液３の表面張力を下げるため）に添加する添加剤としては、タンパク質加水分解物や細胞保護剤が使用される。この添加剤の添加量は例えば実験などにより適宜設定されることになる。【００６３】  なお、本実施例においては、駆動軸４を垂設し、上下方向に駆動軸４を移動する例を示したが、駆動軸４を横設し、横方向に移動するなど、駆動���４を任意の方向に向け、該任意の方向に往復移動するようにしてもよい。
【実施例】
【００６４】 次に、微細な気泡１３について行った実験について説明する。 （実施例１） 先ず、動物細胞を培養する培養液３に細胞保護剤（ダイゴＧＦ２１）を添加した場合において、既述のスパージャー１０（細孔径ｄが１μｍの多孔質体１９）から生成する気泡１３の粒度分布を測定した。この粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布計を用いて、スパージャー１０により気泡１３を発生させた培養液３をこの粒度分布計内のフローセルに連続的に供給し、この培養液３にレーザー光を照射して当該レーザー光の回折や散乱を評価することによって測定した。【００６５】  その結果、細胞保護剤の添加量が１体積％の場合には、図８に示すように、体積基準の粒度分布における５０％径が２００μｍ以下（１２４μｍ）となっていた。従って、この大きさの気泡１３では、既述のように浮力の影響が極めて小さくなると考えられる。一方、細胞保護剤の添加量が０．５％の場合には、図９に示すように、５０％径が２３８μｍとなることが分かった。このような添加剤の添加量と得られる気泡１３の粒径との関係について、ダイゴＧＦ２１の添加量を種々変えて気泡１３の粒径を測定したところ、図１０に示す結果が得られた。従って、浮力の影響が小さいと考えられる２００μｍ以下の粒径の気泡１３を発生させるためには、１体積％以上のダイゴＧＦ２１を添加する必要のあることが分かった。【００６６】 （実施例２） 前記の実施例１と同様に、添加剤の添加量と生成する気泡１３の粒径との相関関係ついて、添加する添加剤の種類及び添加量を変えて実験を行った。 先ず、既述のように培養液３の表面張力に応じて発生する気泡１３の粒径が変化することから、粒径が２００μｍ以下の微小な気泡１３を発生させるために必要な培養液３の表面張力がどの程度なのか確認した。具体的には、添加剤としてダイゴＧＦ２１を用いると共に、この添加剤の添加量を種々変えた培養液３中において既述のスパージャー１０によって気泡１３を発生させ、この培養液３の表面張力と発生した気泡１３の粒径とを測定した。その結果、図１１に示すように、培養液３の表面張力と発生する気泡１３の粒径とには直線的な相関関係が見られ、この関係は以下の（１）式により表されることが分かった。 ｙ＝２８．９８ｘ−１２９２ ・・・（１）この（１）式から、既述のように２００μｍ以下の微小な粒径の気泡１３を発生させるためには、培養液３の表面張力を５１．５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下にする必要のあることが分かった。そこで、以下の表１〜３に示す添加剤について、夫々の濃度を変えて添加した時の培養液３について表面張力を評価した。そして、このような微小な気泡１３が生成すると考えられる場合（表面張力が５１．５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下）を○とし、これよりも大きな粒径の場合（表面張力が５１．５ｄｙｎｅ／ｃｍより大きい）には×とした。この結果を以下の表１〜３に示す。【００６７】
【表１】
0006534665.tif 000002
【００６８】
【表２】
0006534665.tif 000003
【００６９】
【表３】
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【００７０】  この結果から、浮力の影響の小さいと考えられる粒径が、例えば、２００μｍ以下の気泡１３を得るためには、添加剤の種類に応じて添加量を調整する必要のあることが分かった。【００７１】 （実施例３）  次に、微生物を培養する培地（表面張力：４８．６ｄｙｎｅ／ｃｍ）において、気泡１３の気泡径と多孔質体１９の細孔径ｄとの対応関係を測定したところ、図１２に示す結果が得られた。この結果に基づいて前記の対応関係を近似する１次式を算出したところ、 ｙ＝３．４ｘ＋１７．５ ・・・（２）が得られた（ｘ：多孔質体１９の細孔径、ｙ：気泡１３の粒径（５０％径））。この時のＲ２値は１．０であり、従ってこの（２）式により、培養液３中の気泡１３の粒径から多孔質体１９の細孔径ｄを極めて高い精度で算出できることが分かる。そこで、前記の浮力の影響が極めて少ないと考えられる気泡１３の粒径（２００μｍ）に対応する多孔質体１９の細孔径ｄを算出すると、５０μｍとなることが分かった。従って、例えば、細孔径ｄが５０μｍ以下の多孔質体１９を用いることにより、浮力の影響の極めて小さい微細な気泡１３を得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】  本発明の往復動撹拌装置は、医療品関係、食品関係等における分野において利用される。
【符号の説明】
【００７３】１      往復動撹拌装置２      培養容器２ａ    頂面部３      培養液４      駆動軸５      開口部６      支持部７      往復駆動装置８      撹拌翼８ａ    長径８ｂ    短径９      微細気泡発生装置１０    スパージャー１０ａ  内部領域１１    気体貯留部１２    気体供給流路１３    気泡１４    排気路１５    ニードルバルブ１６    圧力計１７    流量計１８    ボールバルブ１９    多孔質体２０    細孔２１    細胞
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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