シードトレイン
大型本培養へつなぐシード培養槽として使われる場合がある。
主な用途
- 種培養
- 拡大培養
Product Guide
ステンレス培養槽
ステンレス培養槽は、ステンレス製の固定式培養槽を用いて、細胞培養や微生物発酵を行う大型の培養設備です。シングルユースバイオリアクターが使い捨てバッグを装着して培養を行うのに対し、ステンレス培養槽は固定された金属製の槽を洗浄・滅菌しながら繰り返し使用します。大型スケール、長期運用、大量生産に向いており、商用バイオ医薬品製造の中核設備として使われます。
用途・特徴
ステンレス培養槽は、制御された環境で細胞や微生物を大規模に培養するために使われます。主な制御項目は、温度、pH、DO、撹拌、通気、CO2、O2、N2、エア、フィード添加、消泡、圧力、液量、重量、CIP、SIPなどです。
シングルユース装置と比べて設備としての固定性が高く、洗浄・滅菌・配管・ユーティリティを含む製造システムとして運用されます。
Point
- ステンレス製の固定式培養設備
- 大規模・長期運用・大量生産に向く
- pH、DO、温度、撹拌、通気、フィード、消泡を制御できる
- CIP/SIP、洗浄バリデーション、設備適格性確認が重要
- 抗体医薬、ワクチン、組換えタンパク質、微生物発酵で使われる
- 初期投資は大きいが、長期運用では設備として安定しやすい
- シングルユースバイオリアクターと製造戦略に応じて使い分ける
使用方法
基本的には、培養槽を洗浄・滅菌し、培地を充填してから細胞を接種し、制御条件下で培養します。
1培養槽と配管をCIPで洗浄する
2SIPで滅菌する
3センサー、配管、バルブ、ガスラインを確認する
4培地を充填する
5温度、pH、DO、撹拌、通気、圧力条件を設定する
6シードトレインで増やした細胞を接種する
7培養中に細胞数、生存率、代謝物、pH、DOを確認する
8必要に応じてフィード、pH調整液、消泡剤を添加する
9培養終了条件を判断する
10ハーベスト・清澄化工程へ送液する
11培養槽を洗浄・滅菌し、次バッチへ備える
実際の運用は、培養スケール、細胞種、培養方式、CIP/SIP設計、制御システム、設備バリデーション、GMP要件によって変わります。
シングルユースバイオリアクターとの違いは？
ステンレス培養槽とシングルユースバイオリアクターは、どちらも本培養に使われますが、設備思想が異なります。
結論
シングルユースは「柔軟性」、ステンレスは「大規模・長期運用」が強みです。
培養容器
使い捨てバッグ
固定式ステンレス槽
洗浄・滅菌
バッグ交換で対応
CIP/SIPが必要
初期投資
比較的抑えやすい場合がある
大きい
ランニング
バッグ・アセンブリ費用が必要
洗浄水、蒸気、薬液、保守が必要
スケール
数L〜数千Lが中心
大容量に強い
柔軟性
多品目・短期切替に強い
品目切替に時間がかかる
交差汚染管理
バッグ交換で低減しやすい
洗浄バリデーションが重要
廃棄物
プラスチック廃棄物
洗浄排水・薬液
向く場面
開発、多品目、中規模製造
大量生産、長期運用
ガラス製ベンチトップバイオリアクターとの違いは？
| 項目 | ガラス製ベンチトップバイオリアクター | ステンレス培養槽 |
|---|---|---|
| 主な用途 | 条件検討、プロセス開発、スケールダウン | パイロット製造、商用製造、大量生産 |
| スケール | 数百mL〜数十L | 数百L〜数万L |
| 材質 | ガラス | ステンレス |
| 滅菌 | オートクレーブなど | SIP |
| 洗浄 | 分解洗浄 | CIP |
| 設置 | 研究室・開発ラボ | 製造設備・GMP施設 |
| 運用 | 実験者が柔軟に条件変更 | 設備・SOP・自動制御で運用 |
| 目的 | 条件を作る | 製品を安定生産する |
発酵槽との違いは？
| 項目 | 細胞培養用ステンレス培養槽 | 微生物発酵槽 |
|---|---|---|
| 主な対象 | CHO、HEK293、Vero、細胞基材 | 大腸菌、酵母、微生物 |
| 撹拌 | 低〜中せん断を重視 | 高撹拌・高酸素移動を重視 |
| 通気 | 細胞ダメージや泡に注意 | 高通気・高kLaが重要 |
| 酸素要求 | 中程度 | 高いことが多い |
| せん断耐性 | 弱い細胞が多い | 比較的強い |
| 消泡 | 泡による細胞ダメージに注意 | 大量発泡への対応が重要 |
| 圧力 | 低圧運転が多い | 加圧運転を使う場合がある |
| 用途 | 抗体、ワクチン、ウイルスベクター | 酵素、タンパク質、プラスミド、発酵製品 |
CIP/SIPとは？
| 用語 | 内容 | 目的 |
|---|---|---|
| CIP | Cleaning in Place | 装置を分解せず、配管・槽内を洗浄する |
| SIP | Sterilization in Place | 装置を分解せず、蒸気などで滅菌する |
| 洗浄バリデーション | 洗浄後に残留物が許容範囲内であることを確認する | 交差汚染や残留リスクを管理する |
| スチームトラップ | SIP時の蒸気・凝縮水を管理する | 滅菌条件を成立させる |
| スプレーボール | CIPで槽内を洗浄するノズル | 槽内全体へ洗浄液を当てる |
| ドレン性 | 液が残らず排出される設計 | 洗浄・滅菌・乾燥を安定させる |
主なタイプ
| タイプ | 内容 | 向く用途 |
|---|---|---|
| パイロット培養槽 | 数十〜数百L程度のステンレス槽 | スケールアップ、工程確認 |
| 商用製造用培養槽 | 500 L〜数万L規模の大型槽 | 抗体医薬、ワクチン、大量生産 |
| 細胞培養用培養槽 | 低せん断・低発泡を意識した設計 | CHO、HEK293、Veroなど |
| 微生物発酵槽 | 高撹拌・高通気・冷却性能を重視 | 大腸菌、酵母、発酵製品 |
| シード培養槽 | 本培養へ接種する種培養用 | シードトレイン、拡大培養 |
| 灌流対応培養槽 | 細胞保持装置と組み合わせる | 高密度培養、連続生産 |
| ハイブリッド設備 | ステンレス槽とシングルユース流路を組み合わせる | 柔軟性と堅牢性の両立 |
| 専用製造ライン | 特定製品向けに固定化された設備 | 商用大量生産 |
| 多目的製造ライン | 複数品目に対応する設備 | CDMO、多品目製造 |
選定ポイント
培養スケール500 L、1000 L、2000 L、5000 L、10000 L以上に対応するか
培養対象CHO、HEK293、Vero、微生物、ワクチン細胞基材など
培養方式バッチ、フェッドバッチ、灌流、連続培養に対応するか
撹拌性能インペラー形状、P/V、tip speed、混合時間、せん断
酸素移動kLa、スパージャー、ガス流量、O2供給、CO2除去
温度制御ジャケット、内部コイル、冷却能力、発熱対応
pH/DO制御センサー、校正、制御精度、冗長性
CIP/SIP洗浄範囲、滅菌成立性、ドレン性、スプレーボール配置
材質SUS316L、表面粗さ、電解研磨、溶接品質
配管・バルブ無菌設計、デッドレグ、ダイヤフラムバルブ、サンプリング
制御システムPLC、SCADA、レシピ管理、アラーム、データ記録
GMP対応IQ/OQ/PQ、CSV、21 CFR Part 11、監査証跡、変更管理
ユーティリティWFI、PW、清浄蒸気、圧縮空気、排水、CIP薬液
設置性天井高、搬入経路、基礎、重量、メンテナンススペース
保守国内保守、スペアパーツ、校正、定期点検、長期サポート
使用される工程
ステンレス培養槽は、大規模培養や商用製造が必要な工程で使われます。
本培養
CHO細胞などを培養し、抗体やタンパク質を産生させる主工程。
主な用途
- 主工程
- 産生
フェッドバッチ培養
フィードを添加しながら細胞密度と産生を維持する。
主な用途
- フィード添加
灌流培養
細胞保持装置と組み合わせて高密度・連続培養を行う。
主な用途
- 高密度
- 連続
ワクチン製造
Vero、MDCK、昆虫細胞などの細胞基材培養に使われる。
主な用途
- 細胞基材
微生物発酵
大腸菌、酵母などを用いた発酵生産に使われる。
主な用途
- 発酵生産
パイロット製造
商用前のスケール確認や工程確認に使われる。
主な用途
- スケール確認
商用製造
大量生産、長期運用、固定ラインでのGMP製造に使われる。
主な用途
- 大量生産
- GMP
プロセスバリデーション
製造条件の再現性、洗浄、滅菌、制御の確認に使われる。
主な用途
- 再現性確認
ハーベスト前工程
培養終了後、ハーベスト・清澄化へ培養液を移送する。
主な用途
- 移送
使用されるモダリティー
ステンレス培養槽は、大規模製造や微生物発酵が関係する多くのモダリティーで使われます。
抗体医薬
関連度高
CHO細胞本培養商用製造
大量生産や既存商用ラインで使われる。
ADC
関連度高
抗体原薬用CHO細胞
ADCの抗体部分を製造する本培養で使われる。
二重特異性抗体
関連度高
CHO細胞商用製造
抗体医薬と同様に本培養で使われる。
Fc融合タンパク質・組換えタンパク質
関連度高
CHOHEK293大規模培養
組換えタンパク質の製造に使われる。
AAV
関連度中〜高
HEK293Sf9Producer Cell
大規模ウイルスベクター製造で使われる場合がある。
レンチウイルス
関連度中
Producer Cell本培養
スケールや製造方式によりシングルユースが中心になる場合もある。
ワクチン
関連度高
VeroMDCK昆虫細胞細胞基材
商用ワクチン製造で使われる。
細胞治療
関連度低〜中
一部の細胞拡大・補助工程
多くはバッグ・シングルユース装置が中心。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度中
マイクロキャリア大量細胞拡大
将来的な大量製造で関係する。
遺伝子編集
関連度中
Producer Cell編集細胞拡大
製造方式により使われる場合がある。
mRNA-LNP
関連度低〜中
原料酵素・プラスミド関連発酵
mRNA合成本体より原材料製造で関係する。
プラスミドDNA
関連度高
大腸菌発酵商用製造
微生物発酵槽として重要。
微生物発酵
関連度高
大腸菌酵母発酵製造
高撹拌・高通気のステンレス発酵槽が使われる。
低分子医薬品
関連度中
発酵由来原料酵素微生物工程
発酵生産やバイオ変換で関係する。
メーカー製品
ステンレス培養槽・ステンレスバイオリアクター（10）
ABECStainless-Steel Bioprocess Systems大規模バイオ医薬品製造向けのステンレス製バイオプロセスシステム。耐久性、制御性、大規模製造での長期運用に関係する。公式URL ABECCustom Stainless Steel Bioreactors顧客仕様に合わせたカスタムステンレス培養槽・プロセス設備。抗体、ワクチン、組換えタンパク質、遺伝子治療などの製造設備で使われる。公式URL ZETAVessels & Bioreactors上流発酵から下流バッファー処理まで対応するカスタム設計のステンレス製ベッセル・バイオリアクター。開発から商用スケールまで対応する。公式URL ZETABioprocess Systems大規模バイオ医薬品製造向けのエンジニアリング、ステンレスベッセル、プロセスシステムを展開。公式URL Getinge / ApplikonApplikon BioPilotスキッド搭載型のステンレスバイオリアクター。プロセス最適化、R&D、種培養、スケールアップ、小規模生産、微生物・細胞培養に使われる。公式URL Getinge / ApplikonBioBench / BioPilot / BioProductionステンレス製バイオリアクターの研究・パイロット・製造向けラインアップ。開発から製造スケールまでの培養・発酵に使われる。公式URL Pierre GuerinProcess Vessels & Skids食品、バイオ医薬品、化粧品向けの高品質ステンレスタンク、撹拌機、アクセサリーを設計・製造。10 L〜300,000 Lのタンク容量に対応する。公式URL Pierre GuerinBIOCELL Lab & Pilot Series最適化、スケールアップ、生産向けの精密培養システム。ラボ・パイロットスケールで使われる。公式URL BionetStainless Steel Bioreactors / Fermenters研究・パイロット・製造向けのバイオリアクター/発酵槽を展開。細胞培養・微生物発酵で使われる。公式URL Solaris Biotech / DonaldsonStainless Steel Bioreactors and Fermenters研究・開発・製造向けのステンレスバイオリアクター/発酵槽を展開。細胞培養・微生物発酵に使われる。公式URL
大型プロセス設備・スキッド（8）
ZETAProcess Systems / Skidsバイオ医薬品製造向けのプロセススキッド、ステンレス設備、エンジニアリングシステムを展開。公式URL ABECIntegrated Bioprocess Solutionsステンレス、シングルユース、サービスを含む統合バイオプロセス設備。製造スケール設備構築で使われる。公式URL Pierre GuerinProcess Vessels & Skidsステンレスタンク、撹拌機、プロセスネットワーク、スキッドを設計・製造する設備メーカー。公式URL GEAPharma Bioreactor / Process Systems医薬・バイオプロセス向けのプロセス設備、タンク、スキッド、ユーティリティ関連ソリューション。公式URL Alfa LavalHygienic Processing / Tank Equipment衛生配管、熱交換、タンクアクセサリー、プロセス設備に関係する製品群。公式URL SPX FLOWMixing / Hygienic Process Systems衛生プロセス向けミキシング、ポンプ、バルブ、プロセス設備を展開。公式URL GEACIP / SIP / Utility Systems洗浄・滅菌・ユーティリティを含む製造設備設計に関係する。公式URL SteridoseMagnetic Mixers / Aseptic Processingステンレス槽向けの磁気撹拌機や無菌プロセス機器を展開。公式URL
センサー・制御・プロセス分析（8）
HamiltonBioprocess pH / DO / Conductivity Sensorsステンレス培養槽や発酵槽で使われるpH、DO、導電率、ORPなどのプロセスセンサー。公式URL Mettler-ToledoInPro Process SensorspH、DO、CO2、導電率などのプロセス分析センサー。バイオリアクター制御に使われる。公式URL Endress+HauserProcess Analytics / Raman RxnpH、導電率、流量、ラマン分光などのプロセス分析製品。培養モニタリングやPATに関係する。公式URL SartoriusBioPAT Sensors / Biobrain Superviseバイオプロセスモニタリング、制御、SCADA的運用に関係するセンサー・ソフトウェア群。公式URL SiemensSIMATIC PCS / Automation Systems製造設備のPLC/SCADA/制御に使われるオートメーションシステム。公式URL EmersonDeltaV Distributed Control Systemバイオ医薬品製造設備のプロセス制御に使われるDCS。公式URL Rockwell AutomationPlantPAx / FactoryTalk製造設備の制御・データ管理・自動化に使われるシステム。公式URL YokogawaCENTUM VP / Process Automation製薬・バイオプロセスの制御システム、DCS、プロセス計装に関係する。公式URL
CIP/SIP・洗浄滅菌関連（8）
GEACIP Systems製薬・食品・バイオプロセス向けのCIPシステム。ステンレス設備の洗浄に使われる。公式URL Alfa LavalTank Cleaning Equipment / Spray Ballsタンク洗浄用のスプレーボール、ロータリージェットヘッド、衛生配管機器を展開。公式URL STERISCIP Chemicals / Sterilization Solutions製薬・バイオプロセス向けの洗浄剤、滅菌、清浄化関連ソリューション。公式URL EcolabCleaning and Sanitization Solutions製造設備の洗浄、衛生管理、CIP薬剤に関係するソリューション。公式URL BürkertHygienic Valves / Process Control無菌・衛生プロセス向けバルブ、制御機器、流体制御製品。公式URL GEMÜDiaphragm Valves / Aseptic Valvesバイオ医薬品製造の無菌配管に使われるダイヤフラムバルブなどを展開。公式URL Watson-Marlow / ASEPCOAseptic Valvesバイオプロセス向けの無菌バルブ、プロセスバルブ。公式URL Tuchenhagen / GEAHygienic Valves and Components衛生配管、バルブ、プロセスコンポーネント。CIP/SIP対応設備で使われる。公式URL
関連装置・周辺製品（8）
Watson-MarlowPeristaltic Pumps / Process Pumpsフィード、pH調整液、消泡剤、送液、サンプリングに使われるポンプ。公式URL Masterflex / AvantorPeristaltic Pumps研究・開発・製造向けの送液ポンプ。培地供給やフィード添加に使われる。公式URL Nova BiomedicalBioProfile FLEX2培養中の代謝物、ガス、浸透圧、細胞培養プロファイルを測定する分析計。公式URL Roche CustomBiotechCedex Bio / Cedex HiRes培地成分、代謝物、細胞数、生存率の確認に使われる分析装置。公式URL FlownamicsSeg-Flow Automated Sampling Systemバイオリアクターから自動サンプリングし、分析計へ接続するシステム。公式URL SecurecellNumera / Lucullus自動サンプリング、分析、フィード制御、データ管理に使われるバイオプロセス自動化プラットフォーム。公式URL RepligenXCell ATF Systems灌流培養や高密度培養で使われる細胞保持システム。ステンレス槽とも組み合わせられる。公式URL Pall / CytivaHarvest and Clarification Solutions培養後のハーベスト・清澄化に使われるフィルター、デプスフィルター、装置群。公式URL
受託・エンジニアリング支援（8）
ABECEngineering / Stainless Steel Systems Supportステンレス設備、シングルユース設備、サービス、メンテナンス、改造支援を含むバイオプロセス設備支援。公式URL ZETAEngineering / Process Systemsバイオ医薬品向けステンレス設備、プロセススキッド、施設統合、エンジニアリング支援。公式URL Pierre GuerinProcess Vessels & Skids Engineeringステンレスタンク、プロセスネットワーク、スキッド設計・製造支援。公式URL JacobsLife Sciences Facility Engineeringバイオ医薬品製造施設、プロセス設備、エンジニアリング支援。公式URL CRBBiopharmaceutical Facility Designバイオ医薬品製造施設設計、プロセスエンジニアリング、GMP設備構築支援。公式URL IPS-Integrated Project ServicesBiopharma Facility Engineering製薬・バイオ医薬品施設設計、プロセス設備、プロジェクト支援。公式URL FUJIFILM Diosynth BiotechnologiesCell Culture Process Development / Manufacturing抗体医薬、組換えタンパク質、ウイルスベクターのプロセス開発・GMP製造受託。公式URL LonzaMammalian Process Development / ManufacturingCHO細胞培養、プロセス開発、大規模GMP製造に関係するCDMOサービス。公式URL
保守・校正・バリデーション関連（8）
ABECMaintenance / Retrofit / Servicesステンレス設備のメンテナンス、改造、予防保全、設備成熟に合わせた支援に対応。公式URL ZETAService / Lifecycle Supportステンレス設備、プロセスシステム、バイオリアクターのライフサイクル支援に関係する。公式URL Getinge / ApplikonService and SupportApplikonバイオリアクター、制御装置、ステンレス装置の保守・サービスに対応。公式URL Pierre GuerinCustomer Serviceステンレスタンク、プロセス設備の保守・サポートに対応。公式URL HamiltonSensor Calibration / ServicepH、DO、CO2、導電率などのプロセスセンサー校正・保守に対応。公式URL Mettler-ToledoProcess Analytics ServicepH、DO、導電率などのプロセス分析センサーの校正・保守に関係する。公式URL SiemensAutomation ServicePLC/DCS/SCADAなどの製造制御システム保守に関係する。公式URL EmersonDeltaV Lifecycle ServicesDCS、制御システム、製造自動化の保守・ライフサイクル支援。公式URL
