医薬品開発 計算ツールCalculator
バイオリアクターのスケールアップ換算 計算ツール
小スケールの翼径・撹拌数から、P/V一定・翼端速度一定・レイノルズ一定での大スケール撹拌数を換算します。
N2（P/V一定）96.15rpm
N2（翼端速度一定）66.67rpm
N2（レイノルズ一定）22.22rpm
小スケール翼端速度1.047m/s
式
N2 = N1 × (D1/D2)^n （P/V一定: n=2/3、翼端速度一定: n=1、レイノルズ一定: n=2） ／ 翼端速度[m/s] = π × (D[cm]÷100) × (N[rpm]÷60)同じ幾何形状（相似）を前提に、代表的な3基準での大スケール撹拌数を並べます。どれを採るかは細胞のせん断感受性・酸素供給しだいです。
基準の選び方
- P/V一定（n=2/3）動物細胞培養でよく使われる目安単位体積あたりの投入動力を保つ基準。混合と酸素移動(kLa)の両立をねらう出発点としてよく用いられます。
- 翼端速度一定（n=1）せん断を抑えたいとき翼先端の速度＝せん断の目安を一定に保つ基準。せん断感受性の高い細胞で参照されますが、大スケールで混合不足になりやすい面も。
- レイノルズ数一定（n=2）現実には非現実的に高くなりがち乱流状態を厳密に合わせる基準。大スケールで撹拌数が過大になりやすく、そのままは使いにくいことが多いです。
一次情報（出典）
注意・限界
- 本ツールは幾何相似・単一翼を前提にした概算です。翼形状・複数段・通気・容器比が違えば結果は変わります。
- 実際のスケールアップはP/V・kLa・混合時間・せん断・CO₂ストリッピング等を同時に見て条件を決めます。単一基準では決まりません。
- 翼端速度は π×D×N で、Nはrpmのため単位換算(例 m/s)にご注意ください。教育目的の概算です。
この計算の考え方をくわしく：バイオリアクターのスケールアップとは？大きくするほど難しくなる理由