(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体細胞の培養液から生体細胞を分離する分離装置であって、
円筒型回転体の外周面に細胞の通過を阻止するフィルタを設けた回転フィルタと、
槽内部の圧力を検出する圧力検出手段を有し、上記回転フィルタの内部に供給するための逆洗液を充填する逆洗液貯槽と、
上記逆洗液貯槽の圧力検出手段で測定した当該逆洗液貯槽内部の圧力値に応じて、当該逆洗液貯槽から上記回転フィルタ内部へ供給する逆洗液を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記回転フィルタの外側の圧力よりも大であり且つ上記フィルタのバブルポイント圧よりも小となるエアー圧で、上記洗浄液貯槽から供給される逆洗液を上記回転フィルタ内部からフィルタを介して上記回転フィルタの外方に排出させることを特徴とする分離装置。
【請求項２】
上記回転フィルタの内部及び外部の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、上記第２の圧力検出手段で測定した上記回転フィルタの内部及び外部の圧力値に応じて、上記回転フィルタの内部及び外部の圧力を制御する第２の制御手段とを更に備え、
上記第２の制御手段は、上記回転フィルタ内部の圧力を外部の圧力より低くすることによって前記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離することを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項３】
上記逆洗液貯槽から上記回転フィルタに逆洗液を供給する際に上記回転フィルタを回転することを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項４】
上記逆洗液貯槽から上記回転フィルタに逆洗液を供給する際の上記回転フィルタの回転速度は、上記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離する際の回転速度よりも大であることを特徴とする請求項３記載の分離装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項記載の分離装置と、
生体細胞の培養液を充填する培養槽とを備え、
上記分離装置は、生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離することを特徴とする培養装置。
【請求項６】
上記分離装置における上記回転フィルタの外側と上記培養槽とが連結されており、上記培養槽内に充填された生体細胞を含む培養液が上記回転フィルタの外側に供給されることを特徴とする請求項５記載の培養装置。
【請求項７】
上記分離装置における上記逆洗液貯槽の気相部と上記培養槽の気相部との間を連通せしめる管路を更に備えることを特徴とする請求項５記載の培養装置。
【請求項８】
生体細胞の培養液から生体細胞を分離する方法であって、
円筒型回転体の外周面に細胞の通過を阻止するフィルタを設けた回転フィルタを用い、当該フィルタの外部から当該フィルタに培養液を通過させることで培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離するろ過工程と、
逆洗液を充填した逆洗液貯槽から、上記回転フィルタの外側の圧力よりも大であり且つ上記フィルタのバブルポイント圧よりも小となるエアー圧で逆洗液を上記回転フィルタ内部からフィルタを介して上記回転フィルタの外方に排出させる逆洗工程とを交互に行うことを特徴とする、生体細胞の分離方法。
【請求項９】
上記ろ過工程では、上記回転フィルタ内部の圧力を外部の圧力より低くすることによって前記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離することを特徴とする請求項８記載の生体細胞の分離方法。
【請求項１０】
上記逆洗工程では、上記逆洗液貯槽から上記回転フィルタに逆洗液を供給する際に上記回転フィルタを回転することを特徴とする請求項８記載の生体細胞の分離方法。
【請求項１１】
上記逆洗工程における回転フィルタの回転速度は、上記ろ過工程における回転フィルタの回転速度と比較して大であることを特徴とする請求項１０記載の生体細胞の分離方法。
【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、及び当該分離装置を有する培養装置並びに生体細胞の培養液から細胞を分離する分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の細胞の培養では、目的生産物の生産性向上のために生体細胞を高密度で培養することが望まれており、これを達成する培養手法として連続培養法がある。動物細胞の連続培養では、培養液中の細胞を分離して液成分のみを培養槽から抜き出し、新たな培地を供給する操作が必須であり、これまでに種々の細胞分離手段が開発されている。
【０００３】
非特許文献１及び特許文献１には、重力沈降法を用いた連続培養装置に関する記載がある。特許文献２及び特許文献３には、遠心分離により細胞を沈降分離する手法が記載されている。特許文献４には、培養槽内に細胞の通過を阻止するろ過材で囲った培養領域を設け、培養領域外に通過してきたろ過液を引き抜くことを特徴とする培養装置が記載されている。特許文献５には、ろ過膜として多孔質中空糸膜を使用し、培地を用いて逆洗することが記載されている。特許文献６には、二対のろ過膜を設置し、一方を通気手段、残る一方をろ過手段として使用し、これを交互に切り替えることによってろ過と逆洗を繰り返し行なうことが記載されている。特許文献７には培養槽内に回転するろ過膜を設けた培養装置が述べられている。特許文献８には培養槽外に回転するろ過膜を設置する培養装置が記載されている。
【０００４】
しかし、これら従来の手法にはそれぞれ大きな課題がある。すなわち、重力沈降法は、細胞の沈降速度が小さいために静置領域を大きくする必要があり、大型培養装置への適用がきわめて困難である。遠心分離装置は装置構成が複雑であり、大型化が難しい。ろ過分離装置は装置構成が簡単であってスケールアップも容易であるが、ろ過膜の目詰まりが実質的に不可避であり、分離操作を長期間実施することは困難である。
【０００５】
【非特許文献１】組織培養  第15巻第8号283頁〜287頁（1989年発行）
【特許文献１】特開平6-209761号公報
【特許文献２】特開平5-192607号公報
【特許文献３】特開平6-90737号公報
【特許文献４】特開平5-95778号公報
【特許文献５】特開平1-281072号公報
【特許文献６】特開平6-98758号公報
【特許文献７】特表平03-505041号公報
【特許文献８】特開平06-237754号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、生体細胞の培養液から細胞を円筒型の回転フィルタを用いて分離する分離装置において、フィルタの目詰まりを効果的に洗浄することができる分離装置、当該分離装置を供えた培養装置及び、フィルタの目詰まりを効果的に洗浄することができる分離方法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】
【０００７】
上述した目的を達成した本発明は以下を包含する。
すなわち、本発明に係る分離装置は、生体細胞の培養液から生体細胞を分離する分離装置であって、円筒型回転体の外周面に細胞の通過を阻止するフィルタを設けた回転フィルタと、槽内部の圧力を検出する圧力検出手段を有し、上記回転フィルタの内部に供給するための逆洗液を充填する逆洗液貯槽と、上記逆洗液貯槽の圧力検出手段で測定した当該逆洗液貯槽内部の圧力値に応じて、当該逆洗液貯槽から上記回転フィルタ内部へ供給する逆洗液を制御する制御装置とを備えている。本発明に係る分離装置において上記制御手段は、上記回転フィルタの外側の圧力よりも大であり且つ上記フィルタのバブルポイント圧よりも小となるエアー圧で、上記洗浄液貯槽から供給される逆洗液を上記回転フィルタ内部からフィルタを介して上記回転フィルタの外方に排出させる。
【０００８】
また、本発明に係る分離装置は、上記回転フィルタの内部及び外部の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、上記第２の圧力検査手段で測定した上記回転フィルタの内部及び外部の圧力値に応じて、上記回転フィルタの内部及び外部の圧力を制御する第２の制御手段と更に備えるものであってもよい。この場合、分離装置における上記第２の制御手段は、上記回転フィルタ内部の圧力を外部の圧力より低くすることによって前記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離することができる。
【０００９】
特に、本発明に係る分離装置においては、上記逆洗液貯槽から上記回転フィルタに逆洗液を供給する際に上記回転フィルタを回転することが好ましい。このとき、上記回転フィルタの回転速度は、上記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離する際の回転速度よりも大であることがより好ましい。
【００１０】
一方、本発明に係る培養装置は、上述した本発明に係る分離装置と、生体細胞の培養液を充填する培養槽とを備えるものである。本発明に係る培養装置において上記分離手段は、生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離する。
【００１１】
また、本発明に係る培養装置は、上記分離装置における上記回転フィルタの外側と上記培養槽とが連結されており、上記培養槽内に充填された生体細胞を含む培養液が上記回転フィルタの外側に供給される。さらに、本発明に係る培養装置は、上記分離装置における上記逆洗液貯槽の気相部と上記培養槽の気相部との間を連通せしめる管路を更に備えることが好ましい。
【００１２】
一方、本発明に係る生体細胞の分離方法は、円筒型回転体の外周面に細胞の通過を阻止するフィルタを設けた回転フィルタを用いて、当該フィルタの外部から当該フィルタに培養液を通過させることで培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離するろ過工程と、逆洗液を充填した逆洗液貯槽から、上記回転フィルタの外側の圧力よりも大であり且つ上記フィルタのバブルポイント圧よりも小となるエアー圧で逆洗液を上記回転フィルタ内部からフィルタを介して上記回転フィルタの外方に排出させる逆洗工程とを交互に行うものである。
【００１３】
特に、本発明に係る生体細胞の分離方法において上記ろ過工程では、上記回転フィルタ内部の圧力を外部の圧力より低くすることによって前記生体細胞の培養液から生体細胞を含まないろ過液を分離することが好ましい。さらに、本発明に係る生体細胞の分離方法において上記逆洗工程では、上記逆洗液貯槽から上記回転フィルタに逆洗液を供給する際に上記回転フィルタを回転することが好ましい。さらにまた、本発明に係る生体細胞の分離方法では、上記逆洗工程における回転フィルタの回転速度は、上記ろ過工程における回転フィルタの回転速度と比較して大であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る分離装置及び分離方法によれば、生体細胞の培養液から細胞を円筒型の回転フィルタを用いて分離する際にフィルタの目詰まりを効果的に洗浄することができる。また、本発明に係る培養装置によれば、分離装置を用いることによって生体細胞の培養液から細胞を円筒型の回転フィルタを用いて分離する際にフィルタの目詰まりを効果的に除去することができ、これにより効率的に細胞培養を長期間に亘って継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る生体細胞の分離装置、分離方法及び培養装置を図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る生体細胞の分離装置、分離方法及び培養装置は、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。本発明において、生産対象の物質としては、何ら限定されるものではなく、例えば抗体や酵素等のタンパク質、低分子化合物及び高分子化合物等の生理活性物質を挙げることができる。また、培養対象の細胞としては、何ら限定されるものではなく、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、細菌、酵母、真菌及び藻類等を挙げることができる。特に、本発明に係る生体細胞の分離装置、分離方法及び培養装置は、抗体や酵素等のタンパク質を生産する動物細胞を培養対象とすることが好ましい。
【００１６】
本発明を適用した生体細胞の分離装置の一例を図１に模式的に示す。また、詳細は後述するが、本発明を適用した培養装置の一例を図２に模式的に示す。先ず、本発明に係る分離装置について説明する。本細胞分離装置３２は、図１に示すように、外周面に細胞の通過を阻止するフィルタ２を設けた回転フィルタ１、該回転フィルタ１を収容するフィルタ収容容器４、フィルタを回転させるためのフィルタ駆動モータ５、回転フィルタ１の内部の圧力を検出する圧力計６並びに回転フィルタ１の外部の圧力を検出する圧力計７（圧力計６及び７を合わせて第２の圧力検出手段）、回転フィルタ１の内部と連通した逆洗液貯槽８、逆洗液貯槽８内部の圧力を検出する圧力計９、及び逆洗液貯槽内部８の圧力を調整する圧力調整弁１０を備えている。なお、分離装置は、圧力計６によって測定した回転フィルタ１内部の圧力値、圧力計７によって測定した回転フィルタの外部の圧力値及び圧力計９によって測定した逆洗液貯槽８内部の圧力値を入力して、これら入力値及び予め設定された条件に従って圧力調整弁１０を制御する制御装置２３を有している。
【００１７】
フィルタ収容容器４には培養槽との間に培養液循環管路２０及び２１が設けられており、ポンプ等の送液手段によって培養液２２の循環を行なわせる。なお、培養槽及び送液手段は図１中への記載を省略した。これにより、フィルタ収容容器４内部の培養液は常に更新されることになり、ろ過によってろ過液が抜き出されることによる細胞の部分的な高密度化や長時間滞留による環境の悪化で生じる培養への悪影響を抑えることができる。
【００１８】
フィルタ収容容器４には内部の培養液の流出を防ぐことと外部からの雑菌等の侵入を防ぐ機能が備わっている。具体的にフィルタ収容容器４には、メカニカルシールを使用した軸シール１５が設けられている。メカニカルシールは、回転軸１３に固定されて回転する摺動部材と軸シール１５に固定された摺動部材とを密着させて摺動させることにより気体や液体の漏洩を阻止するものである。本例においては、フィルタ収容容器４内の培養液の流出を防ぐためのメカニカルシール１６ａと、外部からの侵入を防止するためのメカニカルシール１６ｂの二つのメカニカルシールを用いている。メカニカルシール１６ａとメカニカルシール１６ｂの間にはシール室１７が形成され、回転フィルタ１の内部と外部とを連結する流路となる。なお、本発明においてはメカニカルシールとして特に限定するものではなく、通常の培養装置に使用されるメカニカルシールやドライタイプのメカニカルシールなど気密性を保持できるものであれば用いることができる。また、メカニカルシールの使用方法及び配置等についても本例に限定するものではない。
【００１９】
回転軸１３は両端が封止された中空構造となっており、一端をシール室１７に開口させ、他の一端を後述する円筒３に設けられたろ過液流路１２に連通するよう開口させることによって軸流路１４を形成している。軸シール１５には、シール室１７と外部とを連結する連通ノズル１８が設けられており、ろ過液や逆洗液の出し入れに使用される。
【００２０】
回転フィルタ１は、回転軸１３に円筒３とフィルタ２とを同軸となるように取り付け、上端と下端を封止部材で封じた構造となっており、フィルタ２内部の圧力を外部より低くすることによってろ過が行なわれ、フィルタの細孔を通過したろ過液が得られる。ろ過にあたって、回転フィルタ１をフィルタ収容容器４内部で回転させるとフィルタ２表面に平行な培養液の流れが生じ、いわゆる直交流ろ過の状態となる。フィルタ収容容器４の内壁面とフィルタ２表面との間隔を小さくして流れを乱流状態とすれば、ろ過液が抜き出されることによって形成される細胞や微細粒子の高密度化層を拡散させることができる。これによって、フィルタの目詰りを抑制でき、より高速でより多量のろ過液を得ることが可能となる。回転フィルタの回転速度は、培養する生体の細胞の物理的な外力に対する耐性と、分離装置の形状とによって決定される。
【００２１】
フィルタ２を通過したろ過液は円筒３とフィルタ２の間に形成されている円筒状間隙１１を通り、円筒３に設けられたろ過液流路１２及び回転軸１３に設けられた軸流路１４を経て軸シール１５のシール室１７に導かれ、連通ノズル１８に接続された連通流路によって弁４０及び４１を経て逆洗液貯槽８に移送される。
【００２２】
本発明に使用するフィルタ２の材質としては、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特に限定するものではない。特に、回転フィルタ１内部に蒸気を吹き込んでの殺菌や洗浄の際の洗浄液注入に耐えられる機械的強度と耐熱性及び耐腐食性を有するものを選定することが好ましい。また、培養液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が特に好ましい。本例ではステンレス細線を所定の間隔をあけて円筒状に巻きつけてスリット状の開口部を形成させた金属フィルタを使用している。通常のフィルタでは、阻止しようとする粒子径よりも小さな細孔が多数存在しており、微細な細胞断片をも阻止することによって目詰りの原因となっている。本フィルタ２には、上記スリット以外の細孔は実質的に存在しない。これにより、本フィルタではスリット幅より大きい細胞についてのみ通過を阻止し、スリット幅より小さい細胞断片等の微細な粒子は通過させることができる。スリット幅は培養する細胞の大きさによって決定されるものであり、通常は５〜３０μｍとする。
【００２３】
逆洗液貯槽８は、液面の位置を計測するための液面レベル計１９と、内部の圧力を検出する圧力計９と、逆洗液貯槽８内部の圧力を調整する圧力調整弁１０とを備えている。逆洗液貯槽８は、弁４０及び４１を開放することによって連通ノズル１８と、弁４１及び４４を開放することによってハーベスト槽と、また、弁４２を開放することによって培地槽とそれぞれ接続され、液の移動が可能となる。なお、ハーベスト槽と培地槽の図１中の記載は省略した。
【００２４】
逆洗液貯槽８の内部の圧力の調整は、弁４３を開閉しておこなう空気の吹き込み量調節と圧力調整弁１０の開閉による排気量の調節により行なわれる。なお、逆洗液貯槽８の内部圧力は、本発明においては常に大気圧より高く保持することが好ましい。圧力の調整用に使用される空気はあらかじめ細菌等の微粒子を除去した無菌空気を使用することが好ましい。
【００２５】
液面レベル計１９としては特に限定するものではないが、逆洗液貯槽８内部に蒸気を吹き込んでの殺菌や、洗浄の際の洗浄液注入に耐えられる機械的強度、耐熱性及び耐腐食性を有するものを選定することが好ましい。また、培養液中には細胞や細胞が崩壊して生じた微細な細胞断片が多数存在し、液面には泡沫が滞留する虞があることから、センサの汚れによって誤動作を起こす恐れないものを選定することが好ましい。本例では静電容量式のレベルセンサを使用している。
【００２６】
以下、以上のように構成された分離装置を用いて、生体細胞を含む培養液をろ過するろ過工程、及びフィルタ２を洗浄するための逆洗工程を含む各種工程について詳しく説明する。
【００２７】
（１）ろ過工程
先ず、ポンプ等の送液手段により培養液循環管路２０及び２１を介して、フィルタ収容容器４の内壁と回転フィルタの外周とで形成される空間部に培養液を循環させながら、回転フィルタ１をフィルタ駆動モータ５で回転させる。圧力計７でフィルタ収容容器４内部の圧力（回転フィルタ１の外部の圧力と同義）、及び圧力計９で逆洗液貯槽８内部の圧力を計測する。フィルタ収容容器４内部の圧力は培養槽の圧力と同一であり、通常は０．０１〜０．０５ＭＰａに加圧されている。制御装置２３は、逆洗液貯槽８内部の圧力がフィルタ収容容器４内部の圧力よりわずかに低くなるよう、逆洗液貯槽８内部の圧力を圧力調整弁１０で調整する。ついで、弁４１及び弁４０を順次あけると、フィルタ収容容器４内部の培養液はフィルタ２でろ過され、ろ過液流路１２及び回転軸１３に設けられた軸流路１４を経て軸シール１５のシール室１７に導かれ、連通ノズル１８に接続された連通流路によって弁４０及び４１を経てろ過液が逆洗液貯槽８に移送される。
【００２８】
液面レベル計１９によってろ過液の液面位置を計測し、所定位置になった時点で弁４０及び弁４１を順次閉じ、ろ過工程を終了する。ろ過操作においては、大きなろ過差圧をかけて急速に行うことは目詰まりを促進させるため好ましくない。本例ではフィルタ収容容器４と逆洗液貯槽８の圧力差すなわちろ過差圧を０．０４ＭＰａ以下としている。この値は制御装置２３に予め入力することができる。ろ過速度の調節はフィルタ収容容器４と逆洗液貯槽８の圧力差を調節することにより行なう。ろ過速度より低く抑える必要がある場合には、弁４０の開閉を断続的に行い、開放時間の長さを調節することにより行なってもよい。
【００２９】
また、弁４０及び４１の開閉タイミングは、液面レベル計１９から出力された信号を入力値とする制御装置によって行っても良いが、上述した制御装置２３が制御しても良い。或いは、弁４０及び４１の開閉タイミングは操作者が行っても良い。
【００３０】
（２）ろ過液排出工程
ろ過液排出工程とは、逆洗液貯槽８に移送されたろ過液を図示しないハーベスト槽へ移送する工程である。まず、弁４３を開けて逆洗液貯槽８の内圧をハーベスト槽の内圧より高く設定する。そののち、弁４１及び弁４４を順次開けることによって、逆洗液貯槽８内部のろ過液はハーベスト槽に移送される。液面レベル計１９によってろ過液の液面位置を計測し、所定位置になった時点で弁４４及び弁４１を順次閉じ、ろ過液排出工程を終了する。
【００３１】
なお、ろ過液排出工程においては、ハーベスト槽の液面位置が逆洗液貯槽８の液面位置より低い場合には、弁４４及び弁４１を順次開けることによって、逆洗液貯槽８内部のろ過液をハーベスト槽内部へ移送しても良い。但し、この場合には、逆洗液貯槽８からろ過液の流出によって逆洗液貯槽８の内部圧力が大気圧より低くならないよう、弁４３を開けて空気の注入を行なうことが好ましい。
【００３２】
（３）培地移送工程
培地移送工程とは、逆洗液貯槽８内部に対して、その後の逆洗工程で使用する培養液を図示しない培地槽から供給する工程である。先ず、制御装置２３の制御に従って圧力調整弁１０により逆洗液貯槽８の内圧を培地槽の内圧より低く調節する。その後、弁４２を開けることによって培地は、培地槽から逆洗液貯槽８に流入する。液面レベル計１９によって培地の液面位置を計測し、所定位置になった時点で弁４２を閉じ、培地の供給を終了する。
【００３３】
なお、圧力の設定に当たっては、培地槽と逆洗液貯槽８の液面高さについて考慮することが望ましい。すなわち、培地槽の液面位置が逆洗液貯槽８の液面位置より高い場合には、培地の移送速度が大きくなりすぎないように圧力差を小さくすることが好ましい。また、培地槽の液面位置が逆洗液貯槽８の液面位置より低い場合には、培地が移送されるように圧力差を大きくすることが好ましい。培地の移送速度を調節する必要がある場合には、弁４２の開閉を断続的に行い、開放時間の長さを調節することにより行なってもよい。
【００３４】
また、培地槽の液面位置が逆洗液貯槽８の液面位置より高い場合には、弁４２及び弁４３を順次開けることによって、逆洗液貯槽８内部と培地槽内部との圧力差を設定することなく、培地槽内部の培地を逆洗液貯槽８内部へ移送しても良い。
【００３５】
（４）逆洗工程
逆洗工程とは、上述した（１）ろ過工程を経ることによって生体細胞により目詰まりした（目詰まりしている虞のある）フィルター２を洗浄して目詰まりを解消する工程である。まず、弁４３を開けて逆洗液貯槽８の内圧をフィルタ収容容器４の内圧より高く設定する。なお、フィルタ収容容器４の内圧が０．０１〜０．０５ＭＰａに加圧されている場合には、制御装置２３の制御により圧力調整弁１０により逆洗液貯槽８の内圧をフィルタ収容容器４の内圧より高くなるように調節する。その後、弁４１及び弁４０を順次あけることによって、逆洗液貯槽８内部の培地は、弁４０及び４１を経て連通流路を通り、軸シール１５のシール室１７、回転軸１３に設けられた軸流路１４及びろ過液流路１２へと順次導かれ、円筒状間隙１１を通り、フィルタ２の細孔をろ過工程とは逆方向に通過してフィルタ収容容器４に流入する。これにより、目詰まりした（目詰まりしている虞のある）フィルター２を洗浄して、目詰まりを解消することができる。その後、培地は、培養液循環管路２１によって培養槽に供給される。すなわち、本例において、逆洗液貯槽８に貯められた培地は培養槽に供給される際に、フィルタ２の逆洗液としての役割を果たしている。
【００３６】
特にこのとき、回転フィルタ１の回転数をろ過工程での回転数より大きくすることが好ましい。回転フィルタ１を高速で回転させる中で逆洗を行なうことにより、フィルタ２内面全面に逆洗液を均一に行き渡らせることができる。また、回転によって生じる遠心力による洗浄作用も加わることによってより大きな逆洗効果が得られる。
【００３７】
また、本工程では、逆洗液貯槽８の内圧をフィルタ収容容器４の内圧より高く、かつフィルタ収容容器４の内圧にフィルタ２のバブルポイント圧力を加算した圧力より小さくなるように圧力調整弁１０により調節することが好ましい。特に、この圧力調節は、液面レベル計１９によって培地の液面位置を計測して所定位置になった時点の逆洗工程終末期に行うことが好ましい。逆洗液貯槽８の内圧をフィルタ収容容器４の内圧より高く、かつフィルタ収容容器４の内圧にフィルタ２のバブルポイント圧力を加算した圧力より小さくなるように調節することにより、円筒状間隙１１やろ過液流路１２、軸流路１４及び連通流路内の培地をすべてフィルタ収容容器４に排出できる。すなわち、このように設定することによって、高価な培地を無駄にすることなくそのすべてを培養に供することが可能となる。また、このように設定することによって、フィルタ２から気泡が生ずることを防止でき、確実に目詰まりを解消することができる。なお、フィルタのバブルポイント圧力は、回転フィルタ１を培地中に沈め、これに空気を注入してフィルタ表面から気泡が放出され始めた時点の圧力を測定して求めることができる。
【００３８】
次いで、あらかじめ設定された時間が経過した後に弁４４及び弁４１を順次閉じ、回転フィルタ１の回転数をろ過工程での回転数に戻して逆洗工程を終了する。
【００３９】
本例では、上記の（１）〜（４）の操作を繰り返すことによって生体細胞の分離操作を継続することが可能となる。また、以上で詳述した分離装置は、図２に示すような培養装置に適用することができる。すなわち、本発明を適用した培養装置は、図２に示すように、培養槽３１、細胞分離装置３２、培地槽３３及びハーベスト槽３４とで構成されている。細胞分離装置３２としては、図１に示した本発明を適用した生体の細胞の分離装置を用いている。また、図２中には図示していないが、空気、酸素、窒素及び炭酸ガス等のガス供給設備、温水冷水供給設備、蒸気供給設備並びに給排水設備を具備している。また、培養槽３１は、培養液２２の性状を計測する計測手段３８を具備しており、溶存酸素濃度、溶存炭酸ガス濃度、pH、温度、アンモニア濃度、乳酸濃度及びグルタミン濃度の計測値３９を得る。計測手段３８については、実装置では検出項目毎または制御項目毎に１つの検出手段が用いているが、図２中には簡略化の為１つのみ記載した。
【００４０】
培養槽３１は断面で表わしている。培養槽３１内に張り込まれた培養液２２は、駆動用モータ３５により駆動される攪拌機３６で撹拌され、均一に混合される。培養に必要な酸素は、酸素含有ガスを槽底部に配置された散気手段３７から液中に供給する液中通気法と槽上部気相部に通気する上面通気法の二つの方法により供給される。
【００４１】
液中及び上面への通気系統はそれぞれの供給ガスを制御する個別操作手段５０ａ及び５０ｂを具備している。また、個別操作手段５０ａ及び５０ｂはそれぞれに空気、酸素、炭酸ガスの各ガスについての流量制御機能と供給量計測機能を具備している。上面への通気は、供給ガスを制御する個別操作手段５０ａによりその組成及び通気量を制御する。本実施形態では空気を一定量で通気し、培養液のｐＨに対応して炭酸ガスを混合した。炭酸ガス濃度の制御はｐＨを制御量とし、炭酸ガス流量を操作因子とする通常の比例制御で実施した。散気手段３７より培養液中への通気は、供給ガスを制御する個別操作手段５０ｂによりその組成及び通気量を制御する。
【００４２】
培養槽３１は圧力計５１の計測結果をもとに、圧力調整弁５２によって一定の圧力に保持されている。通常は外部からの細菌等の侵入を防ぐため、０．０１〜０．０５ＭＰａに加圧されている。なお図２おける圧力計５１は、図１における圧力計７と同義である。培養槽３１には細胞分離装置３２との間に培養液循環管路２０及び２１が設けられており、ポンプ４８によって培養液２２の循環を行なわせる。培養液循環管路２０及び２１には弁４５、弁４６及び弁４７が設けられており、培養液循環の停止、細胞分離装置３２からの培養液の抜き取りなどの際に必要に応じて開閉される。
【００４３】
培養槽３１と逆洗液貯槽８の間には、それぞれの気相部同士を連通せしめる連通管路５３及び弁５４が設けられていることが好ましい。連通管路５３及び弁５４を配設した場合には、弁５４を開放することにより、培養槽３１と逆洗液貯槽８の内部の圧力を容易に同一なものとすることができる。これは、ろ過工程を開始するにあたって逆洗液貯槽８の内圧を培養槽３１の内圧よりわずかに低く調整する際に特に有効である。
【００４４】
培地槽３３は培養槽３１に供給する培地を保管するタンクであり、撹拌機５５、撹拌機駆動用モータ５６、内部の圧力を検出する圧力計５７、圧力調整弁５８及び空気供給用の弁５９を備えている。培地槽３３は、弁４２、弁６０及び連通管路によって逆洗液貯槽８に接続されており、培地の逆洗液貯槽８への移送が可能となる（上記（３）培地移送工程の説明参照）。培地槽３３は圧力計５７の計測結果をもとに、圧力調整弁５８によって一定の圧力に保持される。通常は外部からの細菌等の侵入を防ぐため、０．０１〜０．０５ＭＰａに加圧されている。また、培地の保管中の変質を防ぐため、５℃〜１０℃に冷却している。
【００４５】
ハーベスト槽３４は、細胞分離装置３２で分離した生産目的とした物質を溶解しているろ過液を保管するタンクであり、撹拌機６１、撹拌機駆動用モータ６２、内部の圧力を検出する圧力計６３、圧力調整弁６４及び空気供給用の弁６５を備えている。ハーベスト槽３４は、弁４１、弁４４及び連通管路によって逆洗液貯槽８に接続されており、逆洗液貯槽８のろ過液の受け入れが可能である（上記（２）ろ過液排出工程の説明参照）。ハーベスト槽３４は圧力計６３の計測結果をもとに、圧力調整弁６４によって一定の圧力に保持される。通常は外部からの細菌等の侵入を防ぐため、０．０１〜０．０５ＭＰａに加圧されている。また、保管中に目的物質が変質するのを防ぐため、５℃〜１０℃に冷却している。
【００４６】
本培養装置での連続培養は、前記の生体細胞の分離手法である、（１）ろ過工程、（２）ろ過液排出工程、（３）培地移送工程、（４）逆洗工程の４工程を繰り返し反復することによって行なわれる。
【００４７】
特に、本培養装置において分離装置３２は、逆洗液貯槽８の内圧をフィルタ収容容器４の内圧より高く、かつフィルタ収容容器４の内圧にフィルタ２のバブルポイント圧力を加算した圧力より小さくなるように調節して逆洗工程を行っている。従って、本培養装置においては、逆洗工程において、円筒状間隙１１や、ろ過液流路１２、軸流路１４及び連通流路内の培地をすべてフィルタ収容容器４に排出できる。これにより、本培養装置は、逆洗工程に使用した高価な培地を無駄にすることなくそのすべてを培養に供することが可能となる。また、本培養装置においは、逆洗工程においてフィルタ２から気泡が生ずることを防止でき、確実に目詰まりを解消することができる。これにより本培養装置では、長期間の連続培養を継続することが可能となり、生産性の向上を達成することができる。
【００４８】
なお、上述した分離装置及び培養装置においては、逆洗工程に使用する逆洗液として培地を用いたが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。逆洗工程に使用する逆洗液としては、培地成分のうち少なくとも１種を含む溶液であっても良いし、逆洗専用の溶液や滅菌水等であっても良い。なお、逆洗液が培養槽に加えること考慮すれば、逆洗液としては培地又は培地成分のうち少なくとも１種を含む溶液を使用することが好ましい。換言すれば、逆洗液を培養槽に加えないような構成とすれば、逆洗液としては、特に限定されず如何なる組成の溶液を使用しても良い。
【００４９】
また、上述した分離装置及び培養装置においては、逆洗液を逆洗液貯槽８に供給する培地槽を備えていたが本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明を適用した分離装置及び培養装置は、種々の培地成分毎に貯めた複数の培地成分槽を備え、所望の組成比となるように混合して調製した溶液を逆洗液貯槽８に供給することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した生体細胞の分離装置の一例を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明を適用した培養装置の一例を模式的に示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…回転フィルタ、２…フィルタ、４…フィルタ収容容器、８…逆洗液貯槽、３１…培養槽、３２…細胞分離装置、３３…培地槽、３４…ハーベスト槽。
【図１】
0005217407.tif 000002
【図２】
0005217407.tif 000003