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開発雑記

小型攪拌培養装置 ミニジャ−
この培養器はスピンナ−フラスコの改良から始まりました。
500MLのガラス容器の底に突起をつけ、上部の蓋の間にマグネット撹拌子を取り付けた軸を外部からのマグネットスタ−ラ−で回転させました。
マグネットスタ−ラに水槽を取付、その中にガラス容器をセットし温度を設定する簡易的な装置で、ガラス容器をオ−トクレーブで滅菌処理するもので操作としては容易でした。
当時、攪拌培養装置は20L容量の蒸気滅菌を行うもので、装置としては規模が大きく、費用も掛かるもので、何処の研究室にも在るという培養装置ではありませんでした。
この為 販売当初は研究室の机の上で廉価で攪拌培養が行えると云う装置で、確かに液は攪拌する程度のものでしたが、それなりの需要がありました。
本格的な培養装置になったのは、放線菌の培養に使いたいとのある研究者の依頼から始まりました。
マグネット撹拌子をタ−ビン羽根に変え、リングスパ−ジャ−を取付、培地の粘性に耐える攪拌を保つために上部から直接に攪拌軸を回転させ、軸受はメカニカルシ−ルを取付けた構造とし、ミニジャ−の原形はこの時に出来上がりました。
当時流行し始めたミニスカ−トからミニの名前を流用、小型攪拌培養装置はミニジャ−として販売されていきました。オ−トクレ−ブ可能なpH電極、DO電極が提供される様になり条件検討に広く使われる様になりましたが、単純にスケ−ルアップを考えると、容器の中に電極、温度センサ−等の夾雑物が増え、液流によりklaに差が生じます、容器の中はできるだけ空間を維持する必要があります。

兼用型振盪培養機 MR
当初、振盪機は最低でも50本架の大きさの物が販売されていました。
しかし、汎用理化学機器メ−カ−が、小型の振盪機を販売するようになり、小型機に対しては半ば無視をしていましたが、大学など、それなりの需要があったようで、いわしやでも小型機種を製造しようという事になりました。
当然、当社は小型機種では後発となります。さすが、「いわしや」の小型と言われる為には先発メ−カ−と違うものを作らなくてはなりません。
振盪培養機の回転式と往復式は、まったく別個のメカニズムと考えられていました。
しかし、動作を水平方向から見れば、70mmのストロ−クで左右に移動しているにすぎないと革めて見ることができ、ここに共通の何かがあるのではないかと考え、ボ−ル紙で動きのモデルをつくり、在庫の部品を利用して試作機を完成させました。
この機構は平行する2軸が直角に交差する振盪機と云う特許となりました。しかし、実際に製品化するまでにはいろいろな苦労がありました。
フラスコ培養で三角フラスコと坂口フラスコを併用している会社は皆無に近いことで、兼用機としての需要はさほどありません、そのため販売が伸びず、結果として機械の完成度が高くはありませんでした。
また使用する側に立った使い勝手が製品に反映されず、この位の不便さは研究員が我慢をして使うべきと、むしろ作った側の理論が先行していました。
MRの最大のピンチは選定理由にして1号機を納入したある製薬会社で起きました。前後に押しながら左右に動く、肝心の機構の軸受と組合せるシャフトにトラブルをおこし、機械が運転できず、研究に支障をきたしはじめました。
毎日のように修理にかよいましたが、ある日、工務課長が、この機械の考え方は間違っていない、代替機を持ってきて研究は続ける、この間にじっくり作り直しなさいといわれました。軸受をボ−ルから、ドライメタルに変更し、ある大学の培養室に試運転として設置させていただき、長期間の運転ができ、完成度はあがっていきました。機構として、重量のかかる大型機種には向かなかったのかもしれません。その後、折からのバイオテクノロジ−のブ−ムに乗り、RMR―S―20として、単一機種としは最大の販売数になりました。特許が切れてからは多くの会社がこの機構を採用されています。

多連槽振盪培養機・MLU
多連槽振盪培養機は狭い遺伝子操作室に振盪機を設置したいという要求から始まりました。
恒温槽内に振幅10mmのシェ−カ−ユニットを置き、架数をカバ−する為、縦に恒温槽を3槽つくり、振盪機として使用しない時は、普通の恒温槽として使用すると云うもので、型式のMLUはMULTI LAY UPからとりました。MLUはあくまで特殊な振盪機としての位置づけでしたが、あまり実績が伸びないので、振盪室の数を自由に設定し、回転数と振幅を大型機と同等とし、条件検討用の振盪機として展開をはかる事にしました。
当初はどこの会社にも振盪機は数多くあるので、いまさら4連槽でもないだろうと言われましたが、一回づつの培養では、プレ培養後の菌をストックする必要があり、この影響を排除するには複数の培養条件を一度に開始することが重要であるとのアピ−ルが効いたのか、販売の主力になりました。
しかし、培養時間、回転数の設定と大型機種と同様の運転が頻繁になり、思わぬトラブルが起きました。回転数が200rpmを超えると共振現象からか定期的に揺れが起き、恒温槽に亀裂が発生する、1基の冷凍機で複数の恒温槽の冷却を行うため、個々の温度設定の差が大きい時、途中で培養温度を変更した時等、温度設定にトラブルが生じました。振動対策としては、ボデ−の剛性を高める、シェ−カ−ユニット自体からの振動を軽減する、そのためにプ−リ−の回転方向と振盪架台の回転方向を逆回転とし、発生するモ−メントの相殺をはかる等の工夫を行いましたが、結論として恒温槽部分の骨組みを強固なものにするという事になりました。冷却は小型の冷凍機を個々の恒温槽に専用に設定する事で対処しました。ある、研究機関から交通手段の途絶えた環境で、メンテナンスを可能とする振盪機を考えてほしいと云われ、その答えとして、MLUを現在のユニット式としました。その結果、剛性の高いフレ−ムに各機能をユニットとして組み合わせる事ができ、予算によっては将来の増設が可能となりました。

温度傾斜振盪培養機・GT
フラスコ内の液温が発酵熱により上昇しますが、恒温槽を循環する膨大な循環風に希釈されて、温度センサ−には届きません。
培養温度とはこの循環風の温度を制御し、フラスコ内培地温度を制御している訳ではありません。
当時、温度勾配を設定しL字管を用い吸光度から増殖曲線を測定する装置がありましたが、基本的に実際の振盪培養ではないわれ、フラスコ内培地を温度傾斜で直接に制御する振盪培養機を作れといわれ、注文を受ました。
基本構造は恒温槽の温度を設定する最低温度以下に設定し、各フラスコの下にヒ−タ−を敷き、このヒ−タ−でフラスコに熱を与え温度制御を行う事にしました。
問題がふたつ、フラスコの温度の測定方法と温度調節器は恒温槽に固定されていますが、測定するフラスコは回転していると云うことです。
フラスコに測定素子を溶着させようと試みましたがガラスが破損、納期が迫ってきましたが問題は解決できず、思い切って注文の取り消しを願いでました。
時間をあげるから完成させろと諭され、図面を白紙に戻しました。
フラスコに挿入口をつくり、ホルダ−に温度センサ−をはめ込むことで何とかフラスコ液中の温度を直接測定することができました。
振盪機と測定装置を結ぶケーブルは消耗部品とすることで何とか解決し、納入する事ができました。
この結果、発酵熱の発生を考慮し、29℃に設定していた温度を27℃にしたと聞きました。

試験管振盪培養機・TC
試験管振盪機には試験管を取り付ける方法が二種類あります。
ゴムブッシュパネルに試験管を挿入する形と試験管を入れた籠を直接に取り付ける形です。
当初は試験管をパネルに挿入する形でした、植菌が終了した試験管籠を振盪機室に運び研究者がそこで一本、一本をパネルに挿入していました。
その作業に時間が掛かるため、この籠を直接に振盪機にセットする事が出来れば時間の節約ができるという、ある製薬会社研究所からの要望で試験管籠を直接に取り付ける方法を開発しました。
利点は時間の節約、使用する試験管の径が変わっても試験管籠を変える事で対応できます。
欠点は既存の試験管籠を直接取り付けると隙間があり、試験管が破損、飛び出す恐れがあります。
このために専用の試験管籠が必要で、また一本あたりの枠の大きさがきついと試験管を入れにくく、枠が緩いと試験管が枠と擦れ疵が付きます。
醗酵の全盛期には試験管は消耗品として処理され、それより時間の節約が優先されました。
この籠の取り付け方法は実用新案となりました。
当初は籠の大きさが一定で仕切り板で間隔をつくりゴムバンドで固定していましたが、寸法の異なる籠の取付に対応するため、2本のガイドシャフトを籠の邪魔にならない位置に設定し、その2本のシャフトに取り付けたバ−を移動させ固定する方法を考え、現在に至っています。

スライド収納パネル
以前の振盪培養機は装置の正面、後面に扉があり装置の前後にフラスコを着脱のためのスペ−スを必要としました。
人の腕の長さをおおよそ60pとして、それ以上の距離があるとフラスコ固定バネに腕が届かずフラスコの着脱ができせん、このため装置の反対側にも扉を取り付ける必要がありました。
しかし、フラスコ着脱時以外この空間は無駄なスペ−スです。
机の引き出しの様に必要な時に引き出し、必要の無いときは中にしまう。この形ができれば、装置の後面にスペ−スは必要でなくなり、壁面に設置でき研究室の空間が広がります。
スム−スに引き出すことが出来かつ運転時にはしっかり固定されるこの事が重要です。
パネル架台をつくり、両端に既製のスライドレ−ルを取り付けて一応の完成としました。
停止時には前後にスム−スに動きますが運転すると振動が発生、この発生を抑えるため固定方法はボルトでの締め付けとしました。
工具を用いて作業をすることは君たちには簡単だろうが、研究者の多くは慣れない作業でありネジの締め付けは個人差が生じると不評で改善が指示され、結局フラスコパネルは架台にボルトで固定する以前の形に戻りました。
MLUの縦3槽型を製作したときに、上段のフラスコパネル位置を如何に低くしフラスコ着脱操作を無理なく行える高さに設計するか、この時にスライド収納パネルを取り付けることとしました。
フラスコパネルを直接に出し入れする形とし、飛び出しを防ぐ意味で丁番のついたアングルで固定、このアングルの固定の為にレバ−を操作する力に差異があっても、発生する締め付け力は一定のトグルクランプを採用し現在に至っています。


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