JPS62500357A - 中空繊維細胞培養装置および運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 中空繊維細胞培養装置および運転方法 １９８４年１０月９日に提出され、「栄養素潅流および生成物の濃度を改良した 中空繊維培養装置および運転方法」という発明の名称の、本出願と同一の譲受人 に譲渡された同時係属米国特許出願第６５８，５５０号が参照される。

発明の背景 １、発明の分野 本発明は細胞培養装置に関し、詳しくは本発明は酸素、栄養素および他の化学刺 激剤を有効かつ選択的に移動し、廃生成物を除去し、インビトロ（ｉｎ　ｖｉｔ ｒｏ）で高い細胞密度で細胞を成長し、維持して単位反応装置容積当り産生物生 成の高い収率を与える複数の中空繊維膜を有する細胞培養装置に関する。

２、従来技術の説明 複数の中空繊維膜を有するシェルを有するインビトロで細胞を培養する細胞培養 装置はかなり長期間知られてきた。酸素、栄養素および他の化学刺激剤を含有す る培地が中空繊維膜の孔を通して輸送され、圧力が低下し装置の入口で外向放射 状対流および装置の出口で内向流を生ずる。細胞は繊維とシェル壁との間の流体 空間中で成長する。

中空繊維培養装置はインビ［・口で多くの型の細胞を高密度に維持するために理 想的であることが証明された。中空繊維培養装置の物質移動特性が栄養素を供給 し、培地から廃生成物を除去する有効手段を与える。セミポーラス中空繊維膜の 種々の細孔大きさで選ぶことができる。適当な細孔大きさを選択して細胞産生物 を繊維の外側に維持することができ、一方廃生成物および汚染タンパク質は膜細 孔を通って中空繊維の孔中へ進み、その後それらを培地から除去することができ る。

細胞誘導生成物を中空繊維培養装置中で経済的に産生させるために多数の細胞を 産生物形成に最適の培養条件において長時間生存状態で保持しなければならない 、従来技術の中空繊維培養装置は商業量の細胞誘導生成物の経済的製造における 使用を妨げる多くの制約を有する。これらの制約には：（ｌ）細胞画室中の勾配 の形成：（２）細胞環境の直接的モニターおよび制御の可能なこと；（３）細胞 画室中の流体移動の不足が細胞の周囲に微環境を生ずる；（４）繊維が培養装置 中で等距離離れておらず無酸素または死空間を生ずる；（５）有効な物質移動が 高細胞密度で困難になる；および（６）装置を横切る圧力低下が装置の拡大とと もに増加して前記問題を増大し、従って規模能力が制限される、ことが含まれる ０本発明の目的はこれらの制約を克服し、中空繊維培養装置を細胞誘導生成物の 経済的生産に用いることを可能にすることである０次に従来技術の各制約をより 詳細に説明する。

Ｔ１）　細胞画室中の勾配の形成 細胞画室中の培地の栄養素、ｐＨ１０１、Ｃｏ、　、乳酸、アンモニアおよび他 の成分の勾配の形成は中空繊維培養装置において普通の問題である。勾配は普通 培地が装置を通って流れる状態のために生ずる。栄養素は中空繊維からの外向流 のために入口付近で細胞により多く利用される。培地が出口へ流れるので代謝廃 生成物、例えば乳酸およびアンモニア、が細胞画室中に蓄積して細胞の生存性に 好ましくない影響を与える。

（２）　細胞画室のモニターおよび制御の不能従来技術の中空繊維カートリッジ の性質のために細胞画室中ヘモニター装置を組込むことができない、従って、最 適培養条件の維持が非常に困難である。細胞画室環境の唯一の制御は中空繊維の 孔から細胞画室への生成物の拡散による。

（３）微環境の生成 非常にわずかの流体移動が従来技術の中空繊維培養装置の細胞画室中に生ずる。

これは速やかに代謝する細胞の周囲に微環境の形成を生じ、ｐｌ＋の変化により 装置中の他の細胞に不利な影響を与える。

（４）無酸素ポケットの生成 中空繊維カートリッジに充てんされる０通常、繊維が等距離離れておらず、従っ である細胞は他の細胞よりも栄養素がら遠（離れている。これは拡散により細胞 に達する酸素の欠乏または栄養素の不足のためにポケットを生じそこでは細胞が 死ぬであろう。

（５）　物質移動の制約 細胞が高い細胞密度に成長すると栄養素は細胞のより大きい層を通って拡散しな ければならない、拡散による物質移動が制限され、培養装置中に維持できる細胞 の数が制限される。

（６）　圧力低下 中空繊維培養装置は細胞画室中の細胞を潅流し、カートリッジを横切って生ずる 圧力低下により生ずるカに基いて廃生成物を移動させる。この圧力低下は繊維の 長さが増すにつれて大き　゛（なる、この圧力低下はまた前記勾配問題を生ずる 。従って繊維の長さが勾配問題を高める圧力低下により制限される。

従来技術の細胞培養装置の若干の例が次の特許に記載される。

−又里煮一　−立許１号− マツムラ　第３．７３４，８５１号 ナゼック（Ｎａｚｅｋ）ほか　第３，８２１．０８７号ナゼンク（Ｎａｚｅｋ） ほか　第３．８８３，３９３号オズボーン（Ｏｓｂｏｒ、ｎｅ）ほか　第３．９ １１．１４０号デレンテ（Ｄｅｌｅｎｔｅ）　第３．゛９９７．３９６号フエデ ル（Ｆｅｄｅｒ）ほか　第４，０８７．３２７号ナゼック（Ｎａｚｅｋ）ほか　 第４．１８４．９２２号ナゼック（Ｎａｚｅｋ）ほか　第４，２００．６８９号 フェデル（Ｆｅｄｅｒ）ほか　第４，２０１．８４５号ナゼソク（Ｎａｚｅｋ） ほか　第４，２０６．０１５号ナゼソク（Ｎａｚｅｋ）ほか　第４．２２０．７ ２５号チック（Ｃｈｉｃｋ）ほか　第４．２４２．４６０号ヨシダほか　第４． ３９１，９１２号 セイ（Ｈｓｅｉ）　第４．３９６．５１０号マイクル（Ｍｉｃｈａｅｌｓ）ほか 　第４，４４０，８５３号マイクル（Ｍｉｃｈａｅｌｓ）ほか　第４．４４２． ２０６号発明の概要 本発明にはインビトロで細胞を培養する改良された培養装置および方法が含まれ る。装置にはシェルをシェルを通って延びる複数の毛細管とともに有し、毛細管 の少くとも若干が選択性透過性の膜壁を有する中空繊維カートリッジが含まれる 。第１供給の培地が第１の選定した圧力および流量で毛細管に供給される。細胞 培養空間はシェルと毛細管との間に規定される。改良には第２の選定圧力下の第 ２供給の培地を有し、中空繊維カートリッジの細胞培養空間に流体的に連結され た室が含まれる。室中の第２供給培地は、毛細管の孔を通って流れる培地より高 い水準に加圧される。弁機構が配置されてそれぞれ室と細胞培養空間とを連結す る第１および第２の導管を通る第２供給の培地の流れを選択的かつ交互に制限し 、細胞培養空間内の流体の循環を生せしめる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の改良細胞培養装置の線図である。

第２図は本発明の細胞培養装置の他のＢ様の線図である。

第３図は本発明の細胞培養装置のなお他の態様の線図である。

好ましい態様の詳細な説明 本発明の装置は第１図に線図的に示される。改良された細胞培養装置には細胞培 養装置例えば中空繊維カートリッジ１１が含まれ、その中に細胞が維持されて成 長する。中空繊維カートリッジ１１には一般に１２で示されシェル１６を通って 延びる複数の毛細管が含まれる。各毛細管には孔（図示されず）が含まれ、それ を通して酸素、栄養素およびその他の化学成分を含有する培地が輸送される。培 地中に含有される酸素、栄養素および他の化学成分は毛細管の膜壁を通して、保 持される細胞を含有する毛細管外空間１４中へ拡散する０毛細管外交間１４はシ ェル１６と毛細管１２との間の空間として規定される。典型的には、毛細管はカ ートリッジのインプット端１８からアウトプット端２ｏへ延びる束で配置される ０本発明の装置における使用に適する市販カートリッジはアミコン°コーボレー シッン（Ａｓｉｃｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆＤａｎｖｅｒｓＪａｓｓ ａｅｈｕｓｅｔｔｓ　）により製造される。

カートリッジ１１にはさらに第１および第２の間隔を置いた口、それぞれ２２お よび２４、が含まれる。好ましくは第１および第２０．２２および２４、は間隔 をあけ、口２２がカートリッジの前端の近くに位置し、口２４がカートリッジの 後端の近くに位置する０両日は毛細管外空間１４と流体連通にある。

本発明の装置におけるインビトロ培養に適する細胞の種類には、天然に存在する 、あるいは接合または遺伝子工学技術例えば形質転換、ＤＮＡ挿入、形質導入、 融合などにより修飾された細菌、酵母および真菌が含まれる。さらに、原始およ び形質転換咄乳動物細胞（遺伝子工学技術およびウィルス生成により改変された 哺乳動物細胞を含む）、腫瘍細胞、ハイブリドーマおよび他の融合細胞は本発明 の装置中の培養に十分に適する。

供給設備２６は第１培養供給を適当な導管２８を通して毛細管１２の孔−・供給 する。培地はカートリッジから、培地を供給設備２６へ戻す再循環管路を形成す る適当な配管３０中へ退出する。

供給設備２６は選んだ速度および圧力で培地を供給する。適当な供給設備は当該 技術に良く知られている。適当な供給設備は、すべて本願と同一の譲受人に譲渡 された１９８２年２月９日に提出された出願第３５０，１３５号、１９８２年６ 月１４日に提出された出願第３８８，１３６号および１９８３年４月８日に提出 された出願第４８３，２８４号に記載され、それらは参照により加入される。

膨張室３２は第１０２２に連結された導管３４および第２０２４に連結された導 管３６を通して毛細管外空間１４に流体的に連結される。第１および第２の弁、 ３８および４０、が操作可能に配置され、それぞれ導管３４および３６内の毛細 管外空間１４と膨張室３２との間の流れを制限する。１運転例において、導管３ ４および３６には可撓性配管が含まれ、弁３８および４０は配管を挟んで通過流 を止めるピンチ型弁である。

膨張室３２には第２供給培地３３が含まれる。培地供給３３は加圧設備４６に実 質的に一定水準に選択的に加圧される。本発明の１運転態様において加圧設備４ ６は酸素含有ガスを圧力下に室３２へ供給するガス設備である。

膨張室３２中の圧力は毛細管１２の孔内の圧力より高い圧力で保持される。弁３ ８および４０は交互に開閉されて毛細管外空間１４内に循環を生ずる０例えば、 弁４０を開いて弁３８を閉じると、矢印４８に示されるように、配管３６を通っ て口２４を通り毛細管外空間１４中へ培地の流れが生ずる。次いで弁３８を開い て弁４０を閉しると、矢印５０の方向に口２２を通り、配管３４を通って膨張室 ３２中へ流れが生ずる。弁の位置は毛細管外空間１４内の流体が矢印５１の時計 回りの方向に行なわれるように交互にされる。循環は脈動形態であり、弁３８お よび４０は瞬時・的に開閉される。

毛細管外空間１４内に生ずる循環は、従来技術において問題であった毛細管外空 間中の栄養素、ｐＨ１０□、ＣＯ□、乳酸、アンモニアおよび他の成分の勾配の 形成を排除する。速やかに代謝する細胞により形成される微環境は、循環が毛細 管外空間中に生ずるので非常に最小化される。さらに、毛細管外空間中の循環が 、従来技術のカートリッジを横切って生じた圧力低下により生ずる勾配問題を最 小化する。

本発明の装置の他の態様５４が第２図に線図的に例示される。

Ｂ様５４には同様にシェル５８および前端６２から後端６４へ延びる複数の半透 過性毛細管６０を有する中空繊維カートリッジ５６が含まれる。毛細管外空間６ ６は毛細管６０とシェル５８との間に規定される。供給設備６８は、前記供給設 備２６と同様に選んだ圧力および流量で毛細管６０の孔に供給培地を供給する。

培地は中空繊維カートリッジの出力端６４から配管７０を通して循環され供給設 備６８に戻される。

室７２にはガス加圧設備７６により実質的に一定水準で加圧される第２供給培地 ７４が含有される。室７２は配管７８および８０によりそれぞれ口８２および８ ４を通して毛細管外空間６６に流体的に連結される。弁８６および８８は導管７ ８および８０にそれぞれ操作可能に連結され、流れを配管７８および８０中で選 択的に制限することができる。

室７２には上部水準センサー９０および下部水準センサー９２が含まれ、それら は供給設備６８に信号を送る。上部センサー９（）が室内の培地の高水準を感知 すると供給設備６８が毛細管６０に対して培地を供給している圧力が室７２の加 圧より低くして限外總過条件を生ずる十分な値に低下される。低木塾がセンサー ９２により感知されると供給段υｊ１が、培地を毛細管に通して限外濾過条件下 に供給する圧力を増加し、室７２内の培地の損を増加させる。

運転において、弁８８を開放位置および弁８６を閉鎖位置並びに培地を供給する 供給設備６８の室７２の加圧より低い圧力で、毛細管外空間６６中の流れは一般 に矢印９４の方向に生ずる。毛細管６０の孔中への廃止酸物の拡散は矢印９６に 示されるように生ずる。室７２内の水準がセンサ−９２を越えて下がるとセンサ ー９２が供給設備６８へ信号を送り、それに基いて毛細管６０へ供給される培地 の圧力が室７２内の加圧の水準以上に上げられ条。

次いで弁８６が開かれ、弁８８が閉じられ、培地が毛細管外空間から口８２を通 って配管７８中へ流れ、矢印９８により初めに示されたように室７２中へ戻る。

酸素、ＣＯ７、栄養素および他の化学成分の正の限外槙過潅流は第３図に矢印１ ００により示されるように毛細管６０の壁を通して生ずる。

上記配列が交互されるので毛細管外空間中に循環が生ずる。さらに、毛細管の孔 中へ逆に廃止１＆物および他の好ましくない成分の拡散、並びに毛細管外空間中 への酸素、ＣＯ２、栄養素および他の化学成分の拡散が増進される。

１例において、本発明の装置がハイブリドーマ細胞の成長、維持に良好に使用さ れ、９０日間にわたり約ｌＸｌ０’〜ｌＸｌ０’細胞毎ｍｌｌの細胞密度に成長 し、多量の単クローン性抗体を生じた。典型的には、中空繊維カートリッジ中の ハイブリドーマ細胞の成長および維持は、毛細管が約５０，０００ドルトン以下 の選択分子量遮断を有する膜壁を存することを必要とする。その例において約ｉ ｓ、ｏｏｏドルトン以下の選択的分子量カットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ　）を有す る毛細管を用いた。より小さい分子量カットオフを用いて細胞により生成された 抗体の毛細管の孔中への拡散が有意に排除された。しかし、分子量カットオフが 低下すると毛細管の壁を通る細胞への酸素移動および栄養素移動に対する抵抗が 増加する。さらに、毛細管壁を通る孔中への廃止酸物（例えば細胞により生成さ れた乳酸）の移動に対する抵抗が高められる。高い廃止酸物濃度は細胞の成長お よび維持に有害である。

従来技術の中空繊維カートリッジ装置の使用において、出願人は酸素および栄養 素の濃度勾配が毛細管外空間中に毛細管束の長さを横切って形成され、カートリ ッジの前端付近に栄養素および酸素が蓄積し、カートリッジの後端付近に廃物が 蓄積することを認めた。また蓄積が毛細管壁を横切る濃度勾配を低下するので、 毛細管外空間の前端付近の栄養素および酸素の蓄積がさらに酸素および栄養素の 拡散の抵抗を増加したと思われる。

膨張室は毛細管外空間の容積には・・等しい培地容積を有し、初めに例えば正１ ００龍水銀柱に加圧された。弁８６を開いて弁８８を閉じた。供給設備６８を操 作して約２００龍水銀柱の毛細管の孔中の圧力にした。その結果流体が毛細管外 空間から配管７８を通って膨張室中へ流れ、Ｏ，、ＣＯ，および栄養素が毛細管 外空間中へ拡散した。

培地の高水準が室中に感知されると毛細管の孔内の圧力を膨張室中の圧力より下 へ低下させた。前に閉じた弁８８を開き、簡に開いた弁８６を閉じた。その結果 膨張室７２から配管８０を通る毛細管外空間中への培地の流れおよび廃止物の負 の限外濾過があった。

運転を続け、毛細管中の相対圧力を交互し、弁８６および８８の位置を交互する と細胞培養空間１４を通る培地の循環・および望ましい成分の毛細管外空間中へ の正の限外ｉ１１過潅流並びに毛細管外空間からの廃止酸物追出が行なわれた。

細胞培養空間中に循環を与える効果は細胞が成長する環境を高めると思われる。

移動が限外濾過条件下に生ずるので、毛細管膜を通る栄養素および酸素の潅流は 毛細管孔中の圧力が膨張室中より高いときに増加し、毛細管壁を通る廃止酸物の 拡散は膨張室中の圧力が毛細管孔中の圧力より高いときに高められる。さらに、 酸素および栄養素が細胞培養空間全体に一様に分布して酸素と栄養素の両方の細 胞の一層大きい部分への接近を非常に増加する。

また、毛細管外空間１４と膨張室３２との間に時計回りまたは反時計回りの循環 が生じても細胞密度に有意な差が生じないことが認められた。反時計回りの循環 は弁３８を閉じて弁４０を開き、同時に膨張室３２中の圧力が毛細管の孔内の圧 力より低いことにより生ずる。毛細管の孔内の圧力を低下させ膨張室中の圧力を 毛細管の孔内より高い水準に増加させるときに弁３８を開いて弁４０を閉じる。

毛細管と膨張室との間の圧力の差の負および正の圧力により生ずる限外濾過条件 は高い細胞密度の維持を援助する。細胞の層を通る酸素および栄養素の輸送は非 常に増進される。ｐＨに影響を与え細胞に害を与える成分の除去は限外濾過条件 下に非常に増加させられる。

本発明は好ましい態様について記載されたけれども、本発明の精神および範囲か ら逸脱することなく形態および細部に変更を行なうことができることは当業者に 認められよう。

国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．インビトロで細胞を成長させるための、第１および第２端、第１および第２ 口、並びにシェル内で第１および第２端の間に延びる複数の毛細管を有し、前記 毛細管の少くとも若干が選択的透過性の壁を有し、細胞栄養空間が第１および第 ２口と流体連結されてシェルと毛細管との間に規定され、第１供給培地が毛細管 中へ第１の選択圧力で供給されるシェル、並びに第１の選択圧力より高い第２の 選択圧力で供給される第２供給培地を含む改良された細胞培養装置であって、 第１および第２口に流体的に連結され、第２供給培地を含有する室、 第１および第２口を通る培養空間中への第２供給培地の流れを選択的に制限する 弁装置であって、第２供給培地の流れが第１および第２口を交互に通り細胞培養 空間内に循環を生じ培養空間外への廃生成物の拡散および培養空間中への培地成 分の拡散を増進させるように操作される弁装置、 室をほぼ一定の圧力に保持する加圧装置、を含み、供給装置を弁装置と一緒に選 択的に制御して毛細管中の圧力を室中の圧力に関して上下させ細胞培養空間内に 循環を生ぜしめる装置。
2. ２．室が第１および第２導管によりシェルの第１および第２口に流体的に連結さ れ、弁装置に第１および第２導管を通る流れをそれぞれ制御する第１および第２ 弁が含まれる、請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．毛細管の透過性壁が約５０，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオフ を有する、請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．毛細管の透過性壁が約１５，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオフ を有する、請求の範囲第３項記載の装置。
5. ５．インビトロに細胞を培養させる細胞培養装置であって、シェルを流体インプ ット端と流体アウトプット端との間に延びシェルと毛細管との間に毛細管外空間 を規定する複数の毛細管とともに有し、前記毛細管の少くとも若干が選択的透過 性壁を有し、シェルが毛細管外空間に連通する第１および第２の間隔を置いた口 を有する中空繊維カートリッジ、 毛細管へ輸送し、毛細管中の第１供給培地の圧力を選択的に上下する供給装置、 第１および第２口に流体的に連結され、第２供給培地を含む室、室から第１およ び第２口を通る第２供給培地の流れを選択的に制御する弁装置、 室を加圧する装置、 を含み、供給装置が毛細管中の圧力を、弁装置と共同で室内の圧力より上または 下に交互に上下し毛細管外空間内に培地の循環を生ぜしめる装置。
6. ６．室が第１および第２導管によりシェルの第１および第２口に流体的に連結さ れ、弁装置に第１および第２導管中の流れをそれぞれ制限する第１および第２弁 が含まれる、請求の範囲第５項記載の装置。
7. ７．室を加圧する装置がガスを圧力下に室中へ供給する機構を含む、請求の範囲 第５項記載の装置。
8. ８．毛細管の透過性壁が約５０，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオフ を有する、請求の範囲第５項記載の装置。
9. ９．毛細管の透過性壁が約１５．０００ドルトン以下の選択的分子量カットオフ を有する、請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．シェルおよびシェルを通って延びる複数の毛細管を有し、毛細管とシェル との間に細胞培養空間が規定されて細胞培養空間が膨張室に流体的に連結され、 毛細管が供給設備により第１供給培地を与えられ、膨張室が第２供給培地を与え られ、該室を加圧する装置を含む中空繊維カートリッジ中で細胞を培養する方法 であって、 毛細管内の圧力を前記室内の圧力より上または下に交互に増減し、 室と毛細管外空間との間の第２供給培地の流れを第１および第２弁の交互的開閉 により細胞培養空間中に循環が生ずるように制御する、 ことを含む方法。
11. １１．培地からの細胞培養空間中への毛細管壁を通る成分の限外濾過および毛細 管の孔中への細胞培養空間中の細胞に有害な成分の限外濾過をそれぞれ起させる のに十分に圧力を増減する、請求の範囲第１０項記載の装置。
12. １２．さらに、上部水準感知点および下部水準感知点を設け、培地が上部水準お よび下部水準に達したときに感知し、下部水準を感知したときに毛細管内の圧力 を増加させ、上部水準を感知したときに毛細管内の圧力を低下させることを含む 、請求の範囲第１１項記載の装置。
13. １３．インビトロで細胞を成長させるための、第１および第２端、第１および第 ２口、並びにシェル内で第１および第２端の間に延ひる複数の毛細管を有し、前 記毛細管の少くとも若干か選択的透過性の壁を有し、細胞培養空間が第１および 第２口と流体連結されてシェルと毛細管との間に規定され、第１供給培地が毛細 管中へ第１の選択圧力で供給されるシェル、並びに第１の選択圧力より高い第２ の選択圧力で供給される第２供給培地を含む改良された細胞培養装置であって、 第１および第２口に流体的に連結され、第２供給培地を含有する室、 第１および第２口を通る培養空間中への第２供給培地の流れを選択的に制限する 弁装置であって、第２供給培地の流れが第１および第２口を交互に通り細胞培養 空間内に循環を生じ培養空間外への廃生成物の拡散および培地空間中への培地成 分の拡散を増進させるように操作される弁装置、 室をほぼ一定の圧力に保持する加圧装置、室内の選定した上部および下部水準に 配置され培地の下部水準および上部水準を感知する上部および下部水準センサー 、を含み、供給培地が弁装置と一緒に選択的に制御され、下部水準が感知される と室中の圧力に関して毛細管中の圧力を上げ、高水準が感知されると室中の圧力 に関して毛細管中の圧力を下げ細胞培養空間内に循環を生ぜしめる装置。
14. １４．室が第１および第２導管によりシェルの第１および第２口に流体的に連結 され、弁装置に第１および第２導管を通る流れをそれぞれ制御する第１および第 ２弁が含まれる、請求の範囲第１３項記載の装置。
15. １５．毛細管の透過性膜が約５０，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオ フを有する、請求の範囲第１３項記載の装置。
16. １６．毛細管の透過性膜が約１５．０００ドルトン以下の選択的分子量カットオ フを有する、請求の範囲第１５項記載の装置。
17. １７．インビトロで細胞を成長させる細胞培養装置であって、シェルを流体イン プット端と流体アウトプット端との間に延びシェルと毛細管との間に毛細管外空 間を規定する複数の毛細管とともに有し、前記毛細管の少くとも若干が選択的透 過性壁を有し、シェルが毛細管外空間に連通する第１および第２の間隔を置いた 口を有する中空繊維カートリッジ、 毛細管へ輸送し、毛細管中の第１供給培地の圧力を選択的に上下する供給装置、 室内の培地の上部および下部水準をそれぞれ感知するために配置された上部およ び下部水準センサー、第１および第２口に流体的に連結され、第２供給培地を含 む室、室から第１および第２口を通る第２供給培地の流れを選択的に制御する弁 装置、 室を加圧する装置、 を含み、供給装置が交互に、培地の低水準が室中に感知されたときに毛細管中の 圧力を室中の圧力より上にあげ、培地の高水準が室中に感知されたときに毛細管 中の圧力を室中の圧力より下に下げ、前記室中の圧力の上下か弁装置と共同で毛 細管外空間内の培地の循環を生ぜしめるようになされる装置。
18. １８．室が第１および第２導管によりシェルの第１および第２口に流体的に連結 され、弁装置に第１および第２導管中の流れをそれぞれ制限する第１および第２ 弁が含まれる、請求の範囲第１７項記載の装置。
19. １９．室を加圧する装置がガスを圧力下に室中へ供給する機構を含む、請求の範 囲第１７項記載の装置。
20. ２０．毛細管の透過性壁が約５０，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオ フを有する、請求の範囲第１７項記載の装置。
21. ２１．毛細管の透過性壁が約１５，０００ドルトン以下の選択的分子量カットオ フを有する、請求の範囲第２０項記載の装置。