KR102076363B1 - 일회용 생물 발효기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상방으로 개방되는 내부공간을 가지고, 상단과 하단에 상부플랜지와 하부플랜지가 각각 형성되며, 플렉시블한 재질로 이루어지고, 일회용의 컨테이너; 상기 컨테이너의 내측에 축을 중심으로 회전함으로써 상기 내부공간 내의 재료에 대한 혼합이 이루어지도록 하는 임펠러; 상기 하부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 저면을 지지하도록 마련되는 하부몸체; 상기 상부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 상단 개방측을 차단하도록 마련되고, 상면에 축홀을 통해 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터가 설치되는 상부몸체; 상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 하단과 상단이 각각 결합됨으로써, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지가 상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 각각 착탈 가능하게 고정되고, 상기 컨테이너 둘레를 따라 다수로 마련됨으로써, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체의 이격에 의해 상기 컨테이너가 상하로 펼쳐지도록 하는 지지대; 및 상기 상부몸체에 상기 내부공간과 연결되도록 마련되는 다수의 포트;를 포함하는 일회용 생물 발효기에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 가요성을 가지고서 일회용으로 사용되는 컨테이너의 상단과 하단 각각에 유연하도록 각각 형성되는 플랜지를 반응기의 상판과 하단에 각각 조립되도록 함으로써, 컨테이너가 기존의 유리와 같은 단단하면서도 안정적인 형태를 유지하도록 한다.

Description

일회용 생물 발효기{Disposable bio-fermentor}
본 발명은 일회용 생물 발효기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고효율의 오염 관리를 위하여 가요성을 가지고서 일회용으로 사용되는 컨테이너가 단단한 모양을 유지하도록 하고, 컨테이너가 유연한 재질임에도 불구하고 원하는 효과를 제대로 발휘하도록 하는 일회용 생물 발효기에 관한 것이다.
일반적으로, 생물 발효기는 그 내부에 오염이 일어나는 경우, 사용 중이던 고가의 재료 모두를 폐기하여야 하기 때문에 오염 관리가 매우 중요하다. 따라서, 생물 발효기는 한번 배양이 완료된 후 잔류물질을 완전히 제거하는 세척과정과 멸균과정을 거쳐 재사용하게 된다.
이는 세척에 따른 인건비 상승과 물 사용량 증가, 멸균과 세척의 밸리데이션 등의 복잡한 과정 때문에, 최근에는 일회용 백(Bag) 사용이 증가하고 있고, 다양한 일회용 백이 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 일회용 백은 대부분 대형으로 제작되고, 고가인데 반해, 작으면서 저가인 실험실용 발효기는 단단한 플라스틱 형태를 기존의 유리와 스테인레스 스틸의 베셀 대신 사용하는 경우가 대부분이다.
이와 관련된 종래 기술로서, 미국특허등록 제10,059,914호의 "Disposable bioreactors and methods for construction and use thereof"에서와 같이, 상부는 단단한 플릭스틱을 사용하고, 하부 전체는 부드러운 라이너(Liner)라고 부르는 백을 기존의 유리 베셀 안쪽에 덧대서 사용하고 있는데, 이 역시 액체 회전에 따른 휘말림 현상을 극복하지 못하는 불편함이 있고, 하부를 단단하게 고정시키는 방법이 제시되어 있지 않다는 문제점을 가지고 있었다.
다른 종래 기술로서, 한국특허등록 제10-1629150호에서는 "일회용 컨테이너를 이용하는 바이오리액터용 교반기"가 개시되어 있다. 이는 하나 이상의 구조층으로 이루어지고, 하측에 교반기결합공이 형성된 일회용 반응백에 결합되는 일회용 컨테이너를 이용하는 바이오리액터용 교반기로서, 상기 교반기결합공의 가장자리부분 하면 또는 상면과 면접촉 되는 접합부가 외주연을 따라 형성된 회전지지대; 상기 회전지지대의 중간 부분에 상방향으로 고정 설치 또는 돌출 형성된 회전축; 중심부에는 상기 회전축이 삽입되는 축공이 형성되고, 가장자리 부분에는 상기 축공과 나란한 방향으로 형성된 복수의 자성체홈이 방사상으로 배치된 교반본체; 상기 축공 내에 배치되고 상기 교반본체를 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및 상기 교반본체로부터 측방향 또는 상방향을 향하여 방사상으로 돌출되도록 배치된 복수의 교반날개를 포함하고, 상기 교반본체는 탈착홈을 구비하고, 상기 교반날개는 상기 탈착홈에 상응하는 형상을 갖고 상기 탈착홈에 삽입되어 걸리는 탈착부를 구비함으로써, 상기 교반날개는 상기 교반본체에 각각 탈착 가능하게 결합되는 일회용 컨테이너를 이용하는 바이오리액터용 교반기를 제시하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 다른 종래 기술은 가요성이 있는 일회용 생물 발효기를 안정적으로 고정시키지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 가요성을 가지고서 일회용으로 사용되는 컨테이너가 단단한 모양을 유지하도록 하고, 이러한 컨테이너의 구조 및 바닥 형태를 다양하게 구성할 뿐만 아니라, 내부 유체의 흐름에 와류 형성을 유도함으로써, 컨테이너가 유연한 재질임에도 불구하고 원하는 효과를 제대로 발휘하도록 하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상방으로 개방되는 내부공간을 가지고, 상단과 하단에 상부플랜지와 하부플랜지가 각각 형성되며, 플렉시블한 재질로 이루어지고, 일회용의 컨테이너; 상기 컨테이너의 내측에 축을 중심으로 회전함으로써 상기 내부공간 내의 재료에 대한 혼합이 이루어지도록 하는 임펠러; 상기 하부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 저면을 지지하도록 마련되는 하부몸체; 상기 상부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 상단 개방측을 차단하도록 마련되고, 상면에 축홀을 통해 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터가 설치되는 상부몸체; 상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 하단과 상단이 각각 결합됨으로써, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지가 상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 각각 착탈 가능하게 고정되고, 상기 컨테이너 둘레를 따라 다수로 마련됨으로써, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체의 이격에 의해 상기 컨테이너가 상하로 펼쳐지도록 하는 지지대; 및 상기 상부몸체에 상기 내부공간과 연결되도록 마련되는 다수의 포트;를 포함하는, 일회용 생물 발효기가 제공된다.
상기 컨테이너는, 내측면에 상하로 배치되는 베플이 상기 내측면의 둘레를 따라 다수로 마련될 수 있다.
상기 컨테이너는, 내측부재와 외측부재의 이중층으로 이루어짐으로써 상기 내측부재와 상기 외측부재 사이에 밀폐공간이 형성되고, 상기 밀폐공간에 대하여 냉매나 열매의 주입 및 배출을 위한 주입구 및 배출구가 상기 외측부재에 각각 마련되거나, 상기 밀폐공간 내에 냉각부나 가열부가 설치될 수 있다.
상기 컨테이너는, 상기 내측부재가 원형의 횡단면을 가지고, 상기 외측부재가 원형 또는 다각형의 횡단면을 가질 수 있다.
상기 하부몸체는, 상기 컨테이너의 하단이 상면에 놓여지고, 상면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 1 밀착홈이 형성되며, 상기 하부플랜지가 상기 제 1 밀착홈을 포함하는 상면에 놓여지고, 상기 지지대의 하단이 나사 체결되는 제 1 체결홀이 형성되는 바텀플레이트; 상기 하부플랜지의 상측에 위치하여 상기 제 1 밀착홈의 상측에 수용되고, 탄성재질로 이루어지는 제 1 탄성링; 및 상기 제 1 탄성링의 상측에 위치하고, 상기 제 1 탄성링이 수용되어 밀착되기 위한 제 2 밀착홈이 저면에 상기 제 1 밀착홈에 대응하도록 형성되며, 상기 지지대의 하단이 관통하여 걸리기 위한 제 1 관통홀이 상기 제 1 체결홀 각각에 대응하도록 형성되는 제 1 지지링;을 포함할 수 있다.
상기 상부몸체는, 상기 컨테이너의 상단이 저면에 위치하고, 저면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 3 밀착홈이 형성되며, 상기 상부플랜지가 상기 제 3 밀착홈을 포함하는 저면에 놓여지고, 상기 지지대의 상단이 나사 체결되는 제 2 체결홀이 형성되며, 상면에 상기 모터가 설치되고, 상기 포트가 형성되는 어퍼플레이트; 상기 상부플랜지의 하측에 위치하여 상기 제 3 밀착홈의 하측에 수용되고, 탄성재질로 이루어지는 제 2 탄성링; 및 상기 제 2 탄성링의 하측에 위치하고, 상기 제 2 탄성링이 수용되어 밀착되기 위한 제 4 밀착홈이 상면에 상기 제 3 밀착홈에 대응하도록 형성되며, 상기 지지대의 상단이 관통하여 걸리기 위한 제 2 관통홀이 상기 제 2 체결홀 각각에 대응하도록 형성되는 제 2 지지링;을 포함할 수 있다.
상기 포트는, 공기의 주입을 위한 공기주입구; 공기의 배출을 위한 공기배출구; 시약의 투입을 위한 시약투입구; 거품센서의 설치를 위한 거품센서포트; 온도계의 설치를 위한 온도계포트; pH센서의 설치를 위한 pH센서포트; 및 DO센서의 설치를 위한 DO센서포트;를 포함할 수 있다.
상기 포트는, 공기의 주입, 공기의 배출, 시약의 투입, 거품센서의 설치, 온도계의 설치, pH센서의 설치 및 DO센서의 설치를 위하여, 상기 축홀의 양측에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 포트를 포함할 수 있다.
상기 상부몸체를 하방으로 관통하는 공기주입관이 상기 컨테이너의 바닥에 인접하도록 설치되고, 상기 공기주입관에 에어필터가 설치되며, 상기 공기주입관으로부터 수평되게 절곡되는 끝단에 일측이 개방되는 링 형태로 이루어져서 다수의 공기분사구가 형성되는 분사링이 마련되는 공기주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일회용 생물 발효기에 의하면, 가요성을 가지고서 일회용으로 사용되는 컨테이너의 상단과 하단 각각에 유연하도록 각각 형성되는 플랜지를 반응기의 상판과 하단에 각각 조립되도록 함으로써, 컨테이너가 기존의 유리와 같은 단단하면서도 안정적인 형태를 유지하도록 하고, 컨테이너의 바닥 형태를 각지거나, 둥글게 형성하는 등 다양한 형태를 가지도록 하며, 유체의 흐름에 와류 형성을 유도하는 방해판의 역할을 하는 배플(Baffle)을 컨테이너의 내부에 마련함으로써, 컨테이너가 유연한 재질임에도 불구하고 원하는 효과를 발휘하도록 하고, 컨테이너의 일회용 사용으로 인해, 오염 방지 및 사용의 편의성을 높이도록 하며, 컨테이너를 단일층으로 형성함은 물론, 이중층으로 형성함으로써, 외부의 지지체 위치에 따른 변형이 없이 내부층은 안정한 원통형을 형성할 수 있어, 발생된 전단응력에 따라 세포가 손상되는 문제를 해결하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 조립사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기에서, 컨테이너의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 조립사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기에서, 컨테이너의 다른 예를 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일 내지 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 조립사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기(100)는 컨테이너(110), 임펠러(120), 하부몸체(130), 상부몸체(140), 지지대(150) 및 포트(160)를 포함할 수 있는데, 미생물 배양과 식물세포 배양, 곤충세포 배양, 줄기세포 배양, 광배양기 등의 용도로서 사용 가능하다.
컨테이너(110)는 상방으로 개방되는 내부공간(111)을 가지고, 상단과 하단에 상부플랜지(112)와 하부플랜지(113)가 각각 형성되며, 플렉시블한 재질로 이루어지고, 일회용으로 사용된다. 여기서 상부플랜지(112) 및 하부플랜지(113)는 본 실시례에서처럼 지지대(150) 끝단의 수나사부(151)가 관통하도록 홀(112a,113a)이 각각 형성될 수 있으나, 지지대(150)의 끝단과 간섭을 일으키지 않을 경우, 이러한 홀(112a,113a)의 형성을 필요로 하지 않을 수 있다.
컨테이너(110)는 내부의 재료가 혼합과정에서 와류가 형성되도록 내측면에 상하로 배치되는 베플(Baffle)이 내측면의 둘레를 따라 다수로 마련될 수 있는데, 예컨대 3개가 중심을 대하여 120도의 각도를 이루도록 각각 설치될 수 있으며, 이에 반드시 한하는 것은 아니다. 또한 컨테이너(110)는 내부공간(111)에 수용되는 배양액, 배양세포 등의 물질이 직접 접촉함으로써, 이러한 물질을 오염시키거나, 세포배양 결과에 영향을 미치지 않는 소재, 예컨대 99.99% 이상의 순도를 갖는 폴리에틸렌(Polyethylene)수지를 비롯하여 이와 유사한 성질을 가진 재질로 제작될 수 있으며, 일정한 수압이나 기압에도 파손되지 않도록 나일론과 같은 높은 인장 강도를 가지는 재질로도 이루어질 수 있다.
컨테이너(110) 내측에는 공기주입부(170)가 설치될 수 있다. 공기주입부(170)는 상부몸체(130)를 하방으로 관통하는 공기주입관(171)이 컨테이너(110)의 바닥에 인접하도록 설치되고, 공기주입관(171)에 에어필터(172)가 설치되며, 공기주입관(171)으로부터 수평되게 절곡되는 끝단에 일측이 개방되는 링 형태로 이루어져서 다수의 공기분사구(174)가 형성되는 분사링(173)이 마련될 수 있다. 여기서, 공기주입관(171)은 상부몸체(130)에 형성되는 포트(160) 중에서 후술하게 될 공기주입구(161)를 통해서 관통할 수 있고, 공기주입구(161)와의 사이가 실링 처리될 수 있다. 또한 공기분사구(174)는 분사링(173)에 상방을 향하도록 서로 간격을 두고서 다수로 형성될 수 있다.
임펠러(120)는 컨테이너(110)의 내측에 축(121)을 중심으로 회전함으로써 내부공간(111) 내의 재료에 대한 혼합이 이루어지도록 하는 혼합기 또는 교반기 등의 역할을 하도록 한다. 임펠러(120)는 회전에 의해 재료의 혼합을 위하여 다수의 날개를 가지게 된다. 임펠러(120)의 축(121)은 상부몸체(140) 상에 설치되는 모터의 회전축에 자석이나 축이음부재 등에 의해 연결될 수 있다.
하부몸체(130)는 하부플랜지(113)가 내부에 개재되어 컨테이너(110)의 저면을 지지하도록 마련된다.
하부몸체(130)는 본 실시례에서처럼, 컨테이너(110)의 하단이 상면에 놓여지고, 상면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 1 밀착홈(131a)이 형성되며, 하부플랜지(113)가 제 1 밀착홈(131a)을 포함하는 상면에 놓여지고, 지지대(150)의 하단이 나사 체결되는 제 1 체결홀(131b)이 형성되는 바텀플레이트(131)와, 하부플랜지(113)의 상측에 위치하여 제 1 밀착홈(131a)의 상측에 수용되고, 고무나 신축성을 가진 합성수지 등의 탄성재질로 이루어지는 제 1 탄성링(132)과, 제 1 탄성링(132)의 상측에 위치하고, 제 1 탄성링(132)이 수용되어 밀착되기 위한 제 2 밀착홈(133a)이 저면에 제 1 밀착홈(131a)에 대응하도록 형성되며, 지지대(150)의 하단이 관통하여 걸리기 위한 제 1 관통홀(133b)이 제 1 체결홀(131b) 각각에 대응하도록 형성되는 제 1 지지링(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 바텀플레이트(131)와 제 1 지지링(133)은 컨테이너(110)의 형상을 유지하기에 충분한 강도를 가지는 합성수지나 금속 등의 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
상부몸체(140)는 상부플랜지(112)가 내부에 개재되어 컨테이너(10)의 상단 개방측을 차단하도록 마련되고, 상면에 축홀(141c)을 통해 임펠러(120)를 회전시키기 위한 모터(미도시)가 설치된다.
상부몸체(140)는 컨테이너(110)의 상단이 저면에 위치하고, 저면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 3 밀착홈(미도시)이 형성되며, 상부플랜지(112)가 제 3 밀착홈(미도시)을 포함하는 저면에 놓여지고, 지지대(150)의 상단이 나사 체결되는 제 2 체결홀(141b)이 형성되며, 상면에 모터(미도시)가 설치되고, 포트(160)가 형성되는 어퍼플레이트(141)와, 상부플랜지(112)의 하측에 위치하여 제 3 밀착홈(미도시)의 하측에 수용되고, 고무나 신축성을 가진 합성수지 등의 탄성재질로 이루어지는 제 2 탄성링(142)과, 제 2 탄성링(142)의 하측에 위치하고, 제 2 탄성링(142)이 수용되어 밀착되기 위한 제 4 밀착홈(143a)이 상면에 제 3 밀착홈(미도시)에 대응하도록 형성되며, 지지대(150)의 상단이 관통하여 걸리기 위한 제 2 관통홀(143b)이 제 2 체결홀(141b) 각각에 대응하도록 형성되는 제 2 지지링(143)을 포함할 수 있다. 모터는 어퍼플레이트(141)에 자력이나 볼팅 또는 별도의 브라켓 등을 사용하여 고정될 수 있다. 또한, 어퍼플레이트(141)와 제 2 지지링(143)은 컨테이너(110)의 형상을 유지하기에 충분한 강도를 가지는 합성수지나 금속 등의 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
지지대(150)는 하부몸체(130)와 상부몸체(140)에 하단과 상단이 각각 결합됨으로써, 하부플랜지(113)와 상부플랜지(112)가 하부몸체(130)와 상부몸체(140)에 각각 착탈 가능하게 고정되고, 컨테이너(110) 둘레를 따라 다수로 마련됨으로써, 하부몸체(130)와 상부몸체(140)의 이격에 의해 컨테이너(110)가 상하로 펼쳐지도록 한다. 지지대(150)는 하단과 상단에 제 1 체결홀(131b)과 제 2 체결홀(141b)에 각각 나사 체결되기 위하여, 수나사부(151)가 각각 형성될 수 있다.
포트(160)는 상부몸체(140)에 내부공간(111)과 연결되도록 마련되고, 다수로 이루어진다. 포트(160)는 본 실시례에서처럼, 공기의 주입을 위한 공기주입구(161)와, 공기의 배출을 위한 공기배출구(162)와, 시약의 투입을 위한 시약투입구(163)와, 거품센서의 설치를 위한 거품센서포트(164)와, 온도계의 설치를 위한 온도계포트(165)와, pH센서의 설치를 위한 pH센서포트(166)와, DO센서의 설치를 위한 DO센서포트(167)를 포함할 수 있으며, 그 밖에도 필요에 따라 추가로 형성될 수 있다. 한편, 상부몸체(140)의 어퍼플레이트(141)는 해당하는 기구나 장치를 포트(160) 및 축홀(141c)에 설치한 다음, 이들과의 틈새를 차단하기 위하여 포트(160)와 축홀(141c)에 대한 실링 처리에 의해, 컨테이너(110)의 기밀을 유지하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기에서, 컨테이너의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 컨테이너(210)는 다른 예로서, 내측부재(215)와 외측부재(216)의 이중층으로 이루어짐으로써 내측부재(215)와 외측부재(216) 사이에 밀폐공간(미도시)이 형성되고, 밀폐공간에 대하여 냉매나 열매의 주입 및 배출을 위한 주입구(281) 및 배출구(282)가 외측부재(216)에 각각 마련되거나, 밀폐공간 내에 냉각부(미도시)나 가열부(미도시)가 설치될 수 있다. 여기서, 냉매로는 일례로 냉수가 사용될 수 있고, 열매로는 일례로 온수가 사용될 수 있다. 또한 냉각부는 일례로 열전소자가 사용될 수 있고, 가열부는 일례로 열선 등의 히팅부재가 사용될 수 있다. 냉각부나 가열부를 설치시, 이에 대한 동작 전원을 공급하기 위한 케이블이 외측부재(216)에 기밀되게 관통하도록 설치될 수 있다.
컨테이너(210)는 예컨대 내측부재(215)와 외측부재(216)가 필요에 따라 다양한 횡단면을 가지도록 형성될 수 있는데, 예컨대, 내측부재(215)가 원형의 횡단면을 가질 수 있고, 외측부재(216)가 원형 또는 다각형의 횡단면을 가질 수 있다. 여기서, 외측부재(216)는 예컨대 지지부재(150; 도 1 및 도 2에 도시)의 개수에 상응한 다각형으로 이루어질 수 있으며, 지지대(150; 도 1 및 도 2 참조)에 고정되어 안정된 외관을 이루는 역할을 할 수 있다. 내측부재(215)는 발효를 위한 내부공간을 형성하는데, 예컨대 원통형으로 이루어짐으로써, 교반시 전단응력에 의한 세포 손상을 막을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기를 도시한 조립사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기(300)는 컨테이너(310), 임펠러(320), 하부몸체(330), 상부몸체(340), 지지대(350) 및 포트(360)를 포함할 수 있고, 나아가서, 공기주입부(370)를 더 포함할 수 있는데, 포트(360)를 제외하고, 컨테이너(310), 임펠러(320), 하부몸체(330), 상부몸체(340) 및 지지대(350), 그리고, 공주입부(370)는 앞서 본 발명의 제 1 실시례에 따른 일회용 생물 발효기(100)에서 동일한 명칭으로 동일한 구성으로서 상세히 설명하였으므로, 중복되는 설명을 생략하고, 그 차이점 위주로 설명하기로 한다.
포트(360)는 공기의 주입, 공기의 배출, 시약의 투입, 거품센서의 설치, 온도계의 설치, pH센서의 설치 및 DO센서의 설치를 위하여, 축홀(341c)의 양측에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 포트(361,362)를 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 포트(361,362) 각각은 다수의 용도로서 사용될 수 있되, 실링 처리될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 일회용 생물 발효기에서, 컨테이너의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 컨테이너(410)는 다른 예로서, 내측부재(415)와 외측부재(416)의 이중층으로 이루어짐으로써 내측부재(415)와 외측부재(416) 사이에 밀폐공간(미도시)이 형성되고, 밀폐공간에 대하여 냉매나 열매의 주입 및 배출을 위한 주입구(481) 및 배출구(482)가 외측부재(416)에 각각 마련되거나, 밀폐공간 내에 냉각부(미도시)나 가열부(미도시)가 설치될 수 있다. 여기서, 냉매로는 일례로 냉수가 사용될 수 있고, 열매로는 일례로 온수가 사용될 수 있다. 또한 냉각부는 일례로 열전소자가 사용될 수 있고, 가열부는 일례로 열선 등의 히팅부재가 사용될 수 있다. 냉각부나 가열부를 설치시, 이에 대한 동작 전원을 공급하기 위한 케이블이 외측부재(416)에 기밀되게 관통하도록 설치될 수 있다.
컨테이너(410)는 예컨대 내측부재(415)와 외측부재(416)가 필요에 따라 다양한 횡단면을 가지도록 형성될 수 있는데, 예컨대, 내측부재(415)가 원형의 횡단면을 가질 수 있고, 외측부재(416)가 원형 또는 다각형의 횡단면을 가질 수 있다. 여기서, 외측부재(416)는 예컨대 지지부재(350; 도 4 및 도 5에 도시)의 개수에 상응한 다각형으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 일회용 생물 발효기에 따르면, 가요성을 가지고서 일회용으로 사용되는 컨테이너의 상단과 하단 각각에 유연하도록 각각 형성되는 플랜지를 반응기의 상판과 하단에 각각 조립되도록 함으로써, 컨테이너가 기존의 유리와 같은 단단하면서도 안정적인 형태를 유지하도록 한다.
또한 본 발명에 따르면, 컨테이너의 바닥 형태를 각지거나, 둥글게 형성하는 등 다양한 형태를 가지도록 하며, 유체의 흐름에 와류 형성을 유도하는 방해판의 역할을 하는 배플(Baffle)을 컨테이너의 내부에 마련함으로써, 컨테이너가 유연한 재질임에도 불구하고 원하는 효과를 발휘하도록 한다.
또한 본 발명에 따르면, 컨테이너의 일회용 사용으로 인해, 오염 방지 및 사용의 편의성을 높이도록 하며, 컨테이너를 단일층으로 형성함은 물론, 이중층으로 형성함으로써, 외부의 지지체 위치에 따른 변형이 없이 내부층은 안정한 원통형을 형성할 수 있어, 발생된 전단응력에 따라 세포가 손상되는 문제를 해결하는 효과를 가진다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110,210,310,410 : 컨테이너 111 : 내부공간
112 : 상부플랜지 112a : 홀
113 : 하부플랜지 113a : 홀
114 : 베플 120,320 : 임펠러
121 : 축 130,330 : 하부몸체
131 : 바텀플레이트 131a : 제 1 밀착홈
131b : 제 1 체결홀 132 : 제 1 탄성링
133 : 제 1 지지링 133a : 제 2 밀착홈
133b : 제 1 관통홀 140,340 : 상부몸체
141 : 어퍼플레이트 141b : 제 2 체결홀
141c,341c : 축홀 142 : 제 2 탄성링
143 : 제 2 지지링 143a : 제 4 밀착홈
143b : 제 2 관통홀 150,350 : 지지대
151 : 수나사부 160,360 : 포트
161 : 공기주입구 162 : 공기배출구
163 : 시약투입구 164 : 거품센서포트
165 : 온도계포트 166 : pH센서포트
167 : DO센서포트 170,370 : 공기주입부
171 : 공기주입관 172 : 에어필터
173 : 분사링 174 : 공기분사구
215,415 : 내측부재 216,416 : 외측부재
281,481 : 주입구 282,482 : 배출구
361 : 제 1 포트 362 : 제 2 포트

Claims (9)

  1. 상방으로 개방되는 내부공간을 가지고, 상단과 하단에 상부플랜지와 하부플랜지가 각각 형성되며, 플렉시블한 재질로 이루어지고, 일회용의 컨테이너;
    상기 컨테이너의 내측에 축을 중심으로 회전함으로써 상기 내부공간 내의 재료에 대한 혼합이 이루어지도록 하는 임펠러;
    상기 하부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 저면을 지지하도록 마련되는 하부몸체;
    상기 상부플랜지가 내부에 개재되어 상기 컨테이너의 상단 개방측을 차단하도록 마련되고, 상면에 축홀을 통해 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터가 설치되는 상부몸체;
    상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 하단과 상단이 각각 결합됨으로써, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지가 상기 하부몸체와 상기 상부몸체에 각각 착탈 가능하게 고정되고, 상기 컨테이너 둘레를 따라 다수로 마련됨으로써, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체의 이격에 의해 상기 컨테이너가 상하로 펼쳐지도록 하는 지지대; 및
    상기 상부몸체에 상기 내부공간과 연결되도록 마련되는 다수의 포트;를 포함하고,
    상기 하부몸체는,
    상기 컨테이너의 하단이 상면에 놓여지고, 상면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 1 밀착홈이 형성되며, 상기 하부플랜지가 상기 제 1 밀착홈을 포함하는 상면에 놓여지고, 상기 지지대의 하단에 형성된 수나사부가 상기 하부플랜지의 홀을 관통하여 나사 체결되는 제 1 체결홀이 형성되는 바텀플레이트;
    상기 하부플랜지의 상측에 위치하여 상기 제 1 밀착홈의 상측에 수용되고, 탄성재질로 이루어지는 제 1 탄성링; 및
    상기 제 1 탄성링의 상측에 위치하고, 상기 제 1 탄성링이 수용되어 밀착되기 위한 제 2 밀착홈이 저면에 상기 제 1 밀착홈에 대응하도록 형성되며, 상기 지지대의 하단에 형성된 수나사부가 관통하여 걸리기 위한 제 1 관통홀이 상기 제 1 체결홀 각각에 대응하도록 형성되는 제 1 지지링;을 포함하고,
    상기 상부몸체는,
    상기 컨테이너의 상단이 저면에 위치하고, 저면에 중심 둘레를 따라 링 형태의 제 3 밀착홈이 형성되며, 상기 상부플랜지가 상기 제 3 밀착홈을 포함하는 저면에 놓여지고, 상기 지지대의 상단에 형성되는 수나사부가 상기 상부플랜지의 홀을 관통하여 나사 체결되는 제 2 체결홀이 형성되며, 상면에 상기 모터가 설치되고, 상기 포트가 형성되는 어퍼플레이트;
    상기 상부플랜지의 하측에 위치하여 상기 제 3 밀착홈의 하측에 수용되고, 탄성재질로 이루어지는 제 2 탄성링; 및
    상기 제 2 탄성링의 하측에 위치하고, 상기 제 2 탄성링이 수용되어 밀착되기 위한 제 4 밀착홈이 상면에 상기 제 3 밀착홈에 대응하도록 형성되며, 상기 지지대의 상단에 형성된 수나사부가 관통하여 걸리기 위한 제 2 관통홀이 상기 제 2 체결홀 각각에 대응하도록 형성되는 제 2 지지링;을 포함하는 일회용 생물 발효기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨테이너는,
    내측면에 상하로 배치되는 베플이 상기 내측면의 둘레를 따라 다수로 마련되는, 일회용 생물 발효기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨테이너는,
    내측부재와 외측부재의 이중층으로 이루어짐으로써 상기 내측부재와 상기 외측부재 사이에 밀폐공간이 형성되고, 상기 밀폐공간에 대하여 냉매나 열매의 주입 및 배출을 위한 주입구 및 배출구가 상기 외측부재에 각각 마련되거나, 상기 밀폐공간 내에 냉각부나 가열부가 설치되는, 일회용 생물 발효기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨테이너는,
    상기 내측부재가 원형의 횡단면을 가지고, 상기 외측부재가 원형 또는 다각형의 횡단면을 가지는, 일회용 생물 발효기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 포트는,
    공기의 주입을 위한 공기주입구;
    공기의 배출을 위한 공기배출구;
    시약의 투입을 위한 시약투입구;
    거품센서의 설치를 위한 거품센서포트;
    온도계의 설치를 위한 온도계포트;
    pH센서의 설치를 위한 pH센서포트; 및
    DO센서의 설치를 위한 DO센서포트;
    를 포함하는, 일회용 생물 발효기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 포트는,
    공기의 주입, 공기의 배출, 시약의 투입, 거품센서의 설치, 온도계의 설치, pH센서의 설치 및 DO센서의 설치를 위하여, 상기 축홀의 양측에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 포트를 포함하는, 일회용 생물 발효기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부몸체를 하방으로 관통하는 공기주입관이 상기 컨테이너의 바닥에 인접하도록 설치되고, 상기 공기주입관에 에어필터가 설치되며, 상기 공기주입관으로부터 수평되게 절곡되는 끝단에 일측이 개방되는 링 형태로 이루어져서 다수의 공기분사구가 형성되는 분사링이 마련되는 공기주입부를 더 포함하는, 일회용 생물 발효기.
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