JP3453161B2 - 液体培養ユニット - Google Patents
液体培養ユニットInfo
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- JP3453161B2 JP3453161B2 JP5854793A JP5854793A JP3453161B2 JP 3453161 B2 JP3453161 B2 JP 3453161B2 JP 5854793 A JP5854793 A JP 5854793A JP 5854793 A JP5854793 A JP 5854793A JP 3453161 B2 JP3453161 B2 JP 3453161B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、研究または、産業的に
実施される細胞または微生物の液体中に於ける連続培養
に適用される培養ユニットに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から細胞を連続的かつ長期間培養す
る装置はあったが、培養ラインとしては１系統のみであ
り、ガス交換ラインと培地交換ラインとを別ラインの２
系統とし、かつそれぞれのラインを独自に制御・操作で
きるユニットはない。上記従来の培養ユニットでは、培
養ラインは培地交換ラインのみであり、常時培地を交換
することでガス交換も兼ねている。したがって長期間の
培養には培地が多量に必要となる。 【０００３】また、作業者が毎日細胞・微生物の生育状
態を観察し培養状況を判断し培地や培養操作の調整を行
わなければならない。このように従来の培養ユニットは
作業者に頼っており、また、人の手による培養操作のた
め雑菌等の混入の危険性が高い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
培養ユニットに見られたような作業者の負担をなくする
と共に作業者特有の操作及び培養操作中の雑菌の混入の
危険性をなくした液体培養ユニットを提供することを課
題としている。また、本発明は、培地循環過程に於て行
われる酸素供給、炭酸ガス交換を簡単な構造で効率よく
実施でき、かつ少ない培地の保管量で長期間の培養が出
来る液体培養ユニットを提供することを課題としてい
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、液体培養ユニ
ットにおける前記課題を解決するため、培地循環ポンプ
とガス透過性チューブを有し培養容器内の培地を循環さ
せるガス交換ライン、培地を貯蔵する培地タンクと同タ
ンク内の培地を供給するポンプと開閉バルブとを具え前
記培養容器に連絡された新鮮培地供給ライン、及び廃液
を貯蔵するタンクと開閉バルブとを具え前記培養容器に
連絡された廃液抜出しラインを具え、前記培地の性状を
モニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミノ酸濃度セン
サーを装着したセンサ部、同センサ部からの信号を受け
前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地の性状を予じ
め定めた値に保ち、細胞または微生物が排出する代謝物
によって生育環境が不適当になると培養容器から前記廃
液抜出しラインで古い培地を抜き出しつつ前記新鮮培地
供給ラインを通して新しい培地を培養容器に供給して培
地を交換させる制御装置を設けた構成を採用する。 【０００６】 【０００７】 【作用】前記したように、細胞または微生物を培養する
ための培養容器にガス透過性チューブ、バルブ、ポンプ
を取り付けたガス交換ラインを閉鎖系にした本発明の構
成を採用してこの系内にポンプを用いて培養液を循環さ
せる。これにより、培地を新規に交換しなくても、細胞
または微生物に対して生育に必要な酸素等を充分に与え
ることが可能となる、従って細胞または微生物が排出す
る代謝物により生育環境が適さない状態となるまで、培
地を消費することなく、長期間の無人による培養が可能
となる。そして、細胞または微生物が排出する代謝物に
よって生育環境が不適当になったら培養容器から本発明
により設けられた廃液抜出しラインで古い培地を抜き出
しつゝ新鮮培地供給ラインを通して新しい培地を培地容
器に供給することによって培地を交換させる。 【０００８】また、本発明の液体培養ユニットでは、培
地の性状をモニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミノ
酸濃度センサーを装着したセンサ部とそのセンサ部から
の信号を受け前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地
の性状を予じめ定めた値に保つ制御装置を設けた構成を
採用しているので、このセンサ部によって培地の性状を
モニターし、液体培養ユニットに組み込んだ制御装置に
より培地循環量の判断、培地交換の判断、植え継ぎの判
断を行う。制御部のこの判断によって、ガス交換ライン
のポンプ、新鮮培地供給ライン及び廃液抜出しラインに
それぞれ設けられた開閉バルブやポンプを制御すること
により培養容器内の培地の性状を予じめ定めた値に保つ
よう培地循環量の変更、培地の交換、細胞または微生物
の植え継ぎを自動的に実施することができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明による液体培養ユニットを図示
した実施例に基づいて具体的に説明する。まず、図１の
系統図によって本発明による液体培養ユニットの構成に
ついて説明する。図１において、１は細胞培養室、２は
細胞培養室１内の培地を循環するためのポンプ、３は新
鮮培地を細胞培養室１に供給するためのポンプ、４は新
鮮培地を貯蔵するためのタンク、５は細胞培養室１から
抜き出された使用済みの培地を受入れる廃液タンク、６
は培地の性状をモニターするセンサ部、７は細胞培養室
１、ポンプ２及びセンサ部６を接続するガス透過性チュ
ーブである。 【００１０】ポンプ２、センサ部６を介在させたガス透
過性チューブ７は細胞培養室１に対するガス交換ライン
を構成している。８は、培地タンク４からポンプ３によ
って新鮮培地を細胞培養室１に送るラインに設けられた
開閉バルブで、ポンプ３、培地タンク４及び開閉バルブ
８を有し培養室１に到るラインが新鮮培地供給ラインを
構成している。９は、細胞培養室１と廃液タンク５を連
通するラインに設けられた開閉バルブであり、培養室１
から廃液タンク５に到るラインが廃液抜出しラインを構
成している。 【００１１】これらのラインのバルブ８、９は後記する
ように制御装置によって自動的に開閉されるように構成
されている。１０はセンサ部６からの信号を判断しポン
プ２、３の発停及びバルブ８、９の開閉を制御する制御
装置である。 【００１２】図１は、本発明による液体培養ユニットの
構成を系統図でわかり易く示しているが、本発明による
液体培養ユニットの１実施例における具体的な各構成機
器の配置を図２に示してある。図２において、図１の系
統図に示された構成機器に対応する部分には図１に示し
たと同じ符号を付してあり、その構成の説明は省略す
る。 【００１３】図１及び図２に示した液体培養ユニットに
おいて、定常の培養状態のもとでは、図１の矢印１２に
示すように、細胞培養室１の培地を、途中にセンサ部６
が介在されたガス透過性チューブ７と培地循環ポンプ２
によって構成されたガス交換ラインを通して循環させ、
センサ部６に取り付けられた温度、ｐＨ、溶存酸素、ア
ミノ酸等のセンサからの信号により制御装置１０に於い
て培地の性状をモニタし培養状態を判断する。また、ガ
ス交換は制御装置１０に於ける前記判断によりポンプ２
を制御し流速を変化させガス透過性チューブ７からの酸
素の培地に対する溶け込みと炭酸ガス交換を制御し培養
状態を良好に保つことが出来る。 【００１４】次に培地の交換については、センサ部６か
らのアミノ酸等の培地栄養分濃度の信号により制御装置
１０に於いて培地交換時期を判断し、新鮮培地供給ポン
プ３を用いて図１に矢印１３によって示したようにバル
ブ８，９を制御して新鮮培地供給ラインによって培地タ
ンク４から新鮮培地を培養容器１に流し込むと共に、培
養容器１からは廃液抜出しラインを経て使用済みの培地
を廃液タンク５に流し込む。以上の操作により、図３に
示すように培地の成分を一定以上に保つことができ、細
胞・微生物の生育環境をよい状態に保つことが可能とな
る。 【００１５】以上詳述したように、本実施例は、培養容
器１に培地循環ポンプ２、培地供給ポンプ３、培地タン
ク４、廃液タンク５、センサー部６、ガス透過性チュー
ブ７を組合せ、制御装置部１０を接続することにより細
胞または微生物の培養を自動的に実施し、また培地の交
換、細胞・微生物の植え継ぎを自動的に実施する為、作
業者に頼った作業をなくし負担を軽減すると共に作業者
特有の操作をなくすことが可能となり細胞・微生物の培
養を均一に実施することが可能である。また培養を自動
的に実施するため雑菌の混入も防止できる。以上、本発
明による液体培養ユニットを図示した実施例を基いて具
体的に説明したが、本発明がこの実施例に限定されない
ことはいうまでもない。 【００１６】 【発明の効果】本発明による液体培養ユニットは、培地
循環ポンプとガス透過性チューブを有し培養容器内の培
地を循環させるガス交換ライン、培地を貯蔵する培地タ
ンクと同タンク内の培地を供給するポンプと開閉バルブ
とを具え前記培養容器に連絡された新鮮培地供給ライ
ン、及び廃液を貯蔵するタンクと開閉バルブとを具え前
記培養容器に連絡された廃液抜出しラインを具えた構成
を有しているので、ガス交換ラインによるガス交換、新
鮮培地供給ラインと廃液抜出しラインによる培地交換を
自動的に行うことで培地の消費量の大幅増加を伴わない
長期間の培養が可能となる。 【００１７】また、本発明による液体培養ユニットは、
培地の性状をモニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミ
ノ酸濃度センサーを装着したセンサ部、同センサ部から
の信号を受け前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地
の性状を予じめ定めた値に保つ制御装置を設けた構成を
採用しているので、この制御装置により細胞または微生
物の培養を自動的に実施し、培地交換及びガス交換を自
動的に実施することで経済的に長期間の培養が可能とな
ることに加え、作業者の負担を軽減し、作業者特有の操
作をなくすことが可能となり細胞・微生物の培養を均一
に実施することが可能である。以上のように、本発明に
よる培養ユニットによれば培養を自動的に実施するため
雑菌の混入も防止できる。
実施される細胞または微生物の液体中に於ける連続培養
に適用される培養ユニットに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から細胞を連続的かつ長期間培養す
る装置はあったが、培養ラインとしては１系統のみであ
り、ガス交換ラインと培地交換ラインとを別ラインの２
系統とし、かつそれぞれのラインを独自に制御・操作で
きるユニットはない。上記従来の培養ユニットでは、培
養ラインは培地交換ラインのみであり、常時培地を交換
することでガス交換も兼ねている。したがって長期間の
培養には培地が多量に必要となる。 【０００３】また、作業者が毎日細胞・微生物の生育状
態を観察し培養状況を判断し培地や培養操作の調整を行
わなければならない。このように従来の培養ユニットは
作業者に頼っており、また、人の手による培養操作のた
め雑菌等の混入の危険性が高い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
培養ユニットに見られたような作業者の負担をなくする
と共に作業者特有の操作及び培養操作中の雑菌の混入の
危険性をなくした液体培養ユニットを提供することを課
題としている。また、本発明は、培地循環過程に於て行
われる酸素供給、炭酸ガス交換を簡単な構造で効率よく
実施でき、かつ少ない培地の保管量で長期間の培養が出
来る液体培養ユニットを提供することを課題としてい
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、液体培養ユニ
ットにおける前記課題を解決するため、培地循環ポンプ
とガス透過性チューブを有し培養容器内の培地を循環さ
せるガス交換ライン、培地を貯蔵する培地タンクと同タ
ンク内の培地を供給するポンプと開閉バルブとを具え前
記培養容器に連絡された新鮮培地供給ライン、及び廃液
を貯蔵するタンクと開閉バルブとを具え前記培養容器に
連絡された廃液抜出しラインを具え、前記培地の性状を
モニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミノ酸濃度セン
サーを装着したセンサ部、同センサ部からの信号を受け
前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地の性状を予じ
め定めた値に保ち、細胞または微生物が排出する代謝物
によって生育環境が不適当になると培養容器から前記廃
液抜出しラインで古い培地を抜き出しつつ前記新鮮培地
供給ラインを通して新しい培地を培養容器に供給して培
地を交換させる制御装置を設けた構成を採用する。 【０００６】 【０００７】 【作用】前記したように、細胞または微生物を培養する
ための培養容器にガス透過性チューブ、バルブ、ポンプ
を取り付けたガス交換ラインを閉鎖系にした本発明の構
成を採用してこの系内にポンプを用いて培養液を循環さ
せる。これにより、培地を新規に交換しなくても、細胞
または微生物に対して生育に必要な酸素等を充分に与え
ることが可能となる、従って細胞または微生物が排出す
る代謝物により生育環境が適さない状態となるまで、培
地を消費することなく、長期間の無人による培養が可能
となる。そして、細胞または微生物が排出する代謝物に
よって生育環境が不適当になったら培養容器から本発明
により設けられた廃液抜出しラインで古い培地を抜き出
しつゝ新鮮培地供給ラインを通して新しい培地を培地容
器に供給することによって培地を交換させる。 【０００８】また、本発明の液体培養ユニットでは、培
地の性状をモニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミノ
酸濃度センサーを装着したセンサ部とそのセンサ部から
の信号を受け前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地
の性状を予じめ定めた値に保つ制御装置を設けた構成を
採用しているので、このセンサ部によって培地の性状を
モニターし、液体培養ユニットに組み込んだ制御装置に
より培地循環量の判断、培地交換の判断、植え継ぎの判
断を行う。制御部のこの判断によって、ガス交換ライン
のポンプ、新鮮培地供給ライン及び廃液抜出しラインに
それぞれ設けられた開閉バルブやポンプを制御すること
により培養容器内の培地の性状を予じめ定めた値に保つ
よう培地循環量の変更、培地の交換、細胞または微生物
の植え継ぎを自動的に実施することができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明による液体培養ユニットを図示
した実施例に基づいて具体的に説明する。まず、図１の
系統図によって本発明による液体培養ユニットの構成に
ついて説明する。図１において、１は細胞培養室、２は
細胞培養室１内の培地を循環するためのポンプ、３は新
鮮培地を細胞培養室１に供給するためのポンプ、４は新
鮮培地を貯蔵するためのタンク、５は細胞培養室１から
抜き出された使用済みの培地を受入れる廃液タンク、６
は培地の性状をモニターするセンサ部、７は細胞培養室
１、ポンプ２及びセンサ部６を接続するガス透過性チュ
ーブである。 【００１０】ポンプ２、センサ部６を介在させたガス透
過性チューブ７は細胞培養室１に対するガス交換ライン
を構成している。８は、培地タンク４からポンプ３によ
って新鮮培地を細胞培養室１に送るラインに設けられた
開閉バルブで、ポンプ３、培地タンク４及び開閉バルブ
８を有し培養室１に到るラインが新鮮培地供給ラインを
構成している。９は、細胞培養室１と廃液タンク５を連
通するラインに設けられた開閉バルブであり、培養室１
から廃液タンク５に到るラインが廃液抜出しラインを構
成している。 【００１１】これらのラインのバルブ８、９は後記する
ように制御装置によって自動的に開閉されるように構成
されている。１０はセンサ部６からの信号を判断しポン
プ２、３の発停及びバルブ８、９の開閉を制御する制御
装置である。 【００１２】図１は、本発明による液体培養ユニットの
構成を系統図でわかり易く示しているが、本発明による
液体培養ユニットの１実施例における具体的な各構成機
器の配置を図２に示してある。図２において、図１の系
統図に示された構成機器に対応する部分には図１に示し
たと同じ符号を付してあり、その構成の説明は省略す
る。 【００１３】図１及び図２に示した液体培養ユニットに
おいて、定常の培養状態のもとでは、図１の矢印１２に
示すように、細胞培養室１の培地を、途中にセンサ部６
が介在されたガス透過性チューブ７と培地循環ポンプ２
によって構成されたガス交換ラインを通して循環させ、
センサ部６に取り付けられた温度、ｐＨ、溶存酸素、ア
ミノ酸等のセンサからの信号により制御装置１０に於い
て培地の性状をモニタし培養状態を判断する。また、ガ
ス交換は制御装置１０に於ける前記判断によりポンプ２
を制御し流速を変化させガス透過性チューブ７からの酸
素の培地に対する溶け込みと炭酸ガス交換を制御し培養
状態を良好に保つことが出来る。 【００１４】次に培地の交換については、センサ部６か
らのアミノ酸等の培地栄養分濃度の信号により制御装置
１０に於いて培地交換時期を判断し、新鮮培地供給ポン
プ３を用いて図１に矢印１３によって示したようにバル
ブ８，９を制御して新鮮培地供給ラインによって培地タ
ンク４から新鮮培地を培養容器１に流し込むと共に、培
養容器１からは廃液抜出しラインを経て使用済みの培地
を廃液タンク５に流し込む。以上の操作により、図３に
示すように培地の成分を一定以上に保つことができ、細
胞・微生物の生育環境をよい状態に保つことが可能とな
る。 【００１５】以上詳述したように、本実施例は、培養容
器１に培地循環ポンプ２、培地供給ポンプ３、培地タン
ク４、廃液タンク５、センサー部６、ガス透過性チュー
ブ７を組合せ、制御装置部１０を接続することにより細
胞または微生物の培養を自動的に実施し、また培地の交
換、細胞・微生物の植え継ぎを自動的に実施する為、作
業者に頼った作業をなくし負担を軽減すると共に作業者
特有の操作をなくすことが可能となり細胞・微生物の培
養を均一に実施することが可能である。また培養を自動
的に実施するため雑菌の混入も防止できる。以上、本発
明による液体培養ユニットを図示した実施例を基いて具
体的に説明したが、本発明がこの実施例に限定されない
ことはいうまでもない。 【００１６】 【発明の効果】本発明による液体培養ユニットは、培地
循環ポンプとガス透過性チューブを有し培養容器内の培
地を循環させるガス交換ライン、培地を貯蔵する培地タ
ンクと同タンク内の培地を供給するポンプと開閉バルブ
とを具え前記培養容器に連絡された新鮮培地供給ライ
ン、及び廃液を貯蔵するタンクと開閉バルブとを具え前
記培養容器に連絡された廃液抜出しラインを具えた構成
を有しているので、ガス交換ラインによるガス交換、新
鮮培地供給ラインと廃液抜出しラインによる培地交換を
自動的に行うことで培地の消費量の大幅増加を伴わない
長期間の培養が可能となる。 【００１７】また、本発明による液体培養ユニットは、
培地の性状をモニターする温度、ｐＨ、溶存酸素、アミ
ノ酸濃度センサーを装着したセンサ部、同センサ部から
の信号を受け前記ポンプ及びバルブを制御して前記培地
の性状を予じめ定めた値に保つ制御装置を設けた構成を
採用しているので、この制御装置により細胞または微生
物の培養を自動的に実施し、培地交換及びガス交換を自
動的に実施することで経済的に長期間の培養が可能とな
ることに加え、作業者の負担を軽減し、作業者特有の操
作をなくすことが可能となり細胞・微生物の培養を均一
に実施することが可能である。以上のように、本発明に
よる培養ユニットによれば培養を自動的に実施するため
雑菌の混入も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体培養ユニットの構成を示す系
統図。 【図２】本発明による液体培養ユニットの１実施例を示
す図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。 【図３】本発明による液体培養ユニットにおける培地の
栄養成分濃度の状況を示す線図。 【符号の説明】 １ 細胞培養室 ２ 培地循環ポンプ ３ 新鮮培地供給ポンプ ４ 培地タンク ５ 廃液タンク ６ センサ部 ７ ガス透過性チューブ ８，９ バルブ １０ 制御装置
統図。 【図２】本発明による液体培養ユニットの１実施例を示
す図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。 【図３】本発明による液体培養ユニットにおける培地の
栄養成分濃度の状況を示す線図。 【符号の説明】 １ 細胞培養室 ２ 培地循環ポンプ ３ 新鮮培地供給ポンプ ４ 培地タンク ５ 廃液タンク ６ センサ部 ７ ガス透過性チューブ ８，９ バルブ １０ 制御装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宇佐美 論
東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙
開発事業団内
(72)発明者 村上 敬司
東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙
開発事業団内
(72)発明者 根岸 成昭
神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号
三菱重工業株式会社神戸造船所内
(72)発明者 御所園 利美
神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号
三菱重工業株式会社神戸造船所内
(72)発明者 上村 一秀
神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号 株
式会社神菱ハイテック株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−234979（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−249478（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−276565（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−122412（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−49358（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 細胞または微生物を培養する培養容器、
培地循環ポンプとガス透過性チューブを有し前記培養容
器内の培地を循環させるガス交換ライン、培地を貯蔵す
る培地タンクと同タンク内の培地を供給するポンプと開
閉バルブとを具え前記培養容器に連絡された新鮮培地供
給ライン、及び廃液を貯蔵するタンクと開閉バルブとを
具え前記培養容器に連絡された廃液抜出しラインを具
え、前記培地の性状をモニターする温度、ｐＨ、溶存酸
素、アミノ酸濃度センサーを装着したセンサ部、同セン
サ部からの信号を受け前記ポンプ及びバルブを制御して
前記培地の性状を予じめ定めた値に保ち、細胞または微
生物が排出する代謝物によって生育環境が不適当になる
と培養容器から前記廃液抜出しラインで古い培地を抜き
出しつつ前記新鮮培地供給ラインを通して新しい培地を
培養容器に供給して培地を交換させる制御装置を設けた
ことを特徴とする液体培養ユニット。
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| JP5854793A JP3453161B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 液体培養ユニット |
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| JP5854793A JP3453161B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 液体培養ユニット |
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ID=13087487
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5854793A Expired - Fee Related JP3453161B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 液体培養ユニット |
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