KR102342765B1 - Plant cell culture apparatus - Google Patents

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KR102342765B1 KR1020210039512A KR20210039512A KR102342765B1 KR 102342765 B1 KR102342765 B1 KR 102342765B1 KR 1020210039512 A KR1020210039512 A KR 1020210039512A KR 20210039512 A KR20210039512 A KR 20210039512A KR 102342765 B1 KR102342765 B1 KR 102342765B1
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Abstract

The objective of the present invention is to provide an apparatus for suspension cultures of plant cells that exhibits optimal performance for culture efficiency and ensures safety against contamination by being designed to have a structure suitable for plant cell suspension cultures. To this end, the present invention provides an apparatus for cultivating plant cells, more specifically, an apparatus for plant cell suspension cultures. The apparatus for plant cell suspension cultures comprises: a culture tank that has a cylindrical body with a top opening therein and a truncated cone-shaped bottom, and cultures liquid plant cells in an inner space thereof; a main sparger installed in the center region of the bottom and four side spargers formed to be spaced apart from each other at equal intervals on an oblique surface of the truncated cone-shaped bottom; and air pipelines, each of which is connected to the main sparger and the side spargers and supplies air.

Description

식물 세포 현탁 배양 장치{PLANT CELL CULTURE APPARATUS}Plant cell suspension culture apparatus {PLANT CELL CULTURE APPARATUS}

본 발명은 식물 세포 현탁 배양 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plant cell suspension culture apparatus.

세포의 배양은 세포 신진대사의 부가적인 부산물의 회수, 바이러스 백신의 제조, 인공기관을 만들기 위한 의도적인 세포의 배양, 동물 세포의 유전자 조작에 의한 의약품 생산 또는 식물의 세포 융합에 의한 육종 등의 공업화 등의 다양한 목적을 위하여 행하여진다.Cell culture is industrialization such as recovery of additional by-products of cell metabolism, production of virus vaccines, culturing of cells intentionally to make artificial organs, production of pharmaceuticals by genetic manipulation of animal cells, or breeding by cell fusion of plants It is done for various purposes such as

식물 세포는 광합성을 하기 때문에 생존 능력이 높아 배양이 쉽다. 그러나, 일반적으로 동물 세포의 배양은 아미노산, 당류, 무기 염류, 비타민 등의 영양분을 함유한 배양지가 필요하다.Because plant cells perform photosynthesis, they have high viability and are easy to culture. However, in general, culturing of animal cells requires a culture medium containing nutrients such as amino acids, sugars, inorganic salts, and vitamins.

세포 배양을 위해서는 세포가 배양될 수 있는 일정한 공간과 세포에 영양분을 공급하는 배양액이 필요하다. 특히 배양액과 각종 가스들은 배양 공간에 주입되어 세포 배양에 사용된 후 세포 조직을 신선한 상태로 유지하기 위해서 적절한 주기로 교환되어야 한다. 따라서 세포 배양 장치에는 계속적인 배양액 및 각종 가스의 공급과 배출과정을 원할하게 수행할 수 있는 구성이 필요하다.For cell culture, a certain space in which cells can be cultured and a culture medium that supplies nutrients to the cells are required. In particular, the culture medium and various gases are injected into the culture space and used for cell culture, and then must be exchanged at an appropriate cycle in order to keep the cell tissue in a fresh state. Therefore, the cell culture apparatus needs a configuration that can smoothly perform the process of continuously supplying and discharging a culture medium and various gases.

산업적 규모에서 세포 배양물의 생산을 위해 유리 또는 스테인레스강 제 바이오리액터 시스템을 적용한다. 이러한 바이오 리액터 시스템은 batch 사이에 세정 및 살균이 필요하고 통상, 다양한 미생물 혐기 생물공정이 가능한 발효기(fermentor)를 통해 미생물을 배양하고, 배양액 샘플을 채취하기 위해 샘플러가 활용된다.Glass or stainless steel bioreactor systems are applied for the production of cell cultures on an industrial scale. These bioreactor systems require cleaning and sterilization between batches, and typically, a sampler is used to culture microorganisms through a fermentor capable of various microbial anaerobic bioprocesses, and to collect a culture solution sample.

한편, 이와 관련한 선행기술로서 한국 등록특허공보 제0913775호가 개시되어 있는데, 종래의 생물배양 장치는, 배양을 위한 반응용기와, 반응용기의 온도를 제어하기 위한 자켓과, 반응용기 내 액체를 교반하기 위한 교반기와, 반응용기 또는 자켓에 연결되는 조절밸브를 포함하는 배양조와, 반응용기의 온도, 교반기의 모터 및 조절밸브를 제어하는 배양조건제어부로 구성되어, 생물배양 장치의 제어를 용이하도록 한다.On the other hand, as a related prior art, Korean Patent Publication No. 0913775 is disclosed. A conventional biological culture apparatus includes a reaction vessel for culturing, a jacket for controlling the temperature of the reaction vessel, and agitating the liquid in the reaction vessel. It consists of an agitator, a culture tank including a control valve connected to the reaction vessel or jacket, and a culture condition control unit for controlling the temperature of the reaction vessel, the motor of the stirrer, and the control valve, so as to facilitate the control of the biological culture apparatus.

하지만, 모터의 기계적인 연결을 통해 교반기를 구동하여 완벽한 수밀 또는 기밀이 어려워 외기로 인한 오염가능성이 상존하고, 다양한 용량의 배양조를 적용하기에 불가능한 측면이 있다.However, since the agitator is driven through the mechanical connection of the motor, perfect watertightness or airtightness is difficult, so the possibility of contamination by external air exists, and it is impossible to apply culture tanks of various capacities.

이에, 교반기를 수밀하여 오염가능성을 최소화하고 다양한 용량의 배양조를 적용할 수 있는 발효기 기술이 요구된다.Accordingly, a fermenter technology capable of minimizing the possibility of contamination by watertightening the stirrer and applying a culture tank of various capacities is required.

1)한국 등록특허 10-0913775 (2009.08.26)1) Korean Patent Registration 10-0913775 (2009.08.26) )한국 공개특허 10-2011-0066642 (2011.06.17)) Korean Patent Laid-Open Patent 10-2011-0066642 (2011.06.17) 한국 공개특허 10-1770418 (2017.08.16)Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-1770418 (2017.08.16) 일본 공개특허 P2013-106579A (2013.06.06)Japanese Patent Laid-Open Patent P2013-106579A (2013.06.06)

본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 식물세포 현탁 배양에 적합한 구조로 설계되어 배양 효율에 최적 성능을 발휘하고 오염에 대한 안전성을 보장하는 식물 세포 현탁 배양 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a plant cell suspension culture apparatus that is designed to have a structure suitable for plant cell suspension culture, exhibits optimal performance in culture efficiency, and guarantees safety against contamination.

전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, In order to achieve the above object, the present invention,

식물 세포를 배양하는 식물 세포 현탁 배양 장치에 있어서,A plant cell suspension culture apparatus for culturing plant cells, comprising:

상부가 개방되고 몸체는 원통 형상이고 저면이 원뿔대 형상으로 형성되어 내부에서 액체 상태의 식물 세포를 배양하는 배양조;a culture tank having an open upper part, a cylindrical body, and a truncated cone-shaped bottom for culturing plant cells in a liquid state inside;

상기 저면 중심 영역에 설치되는 메인스파저와 원뿔대 형상의 측사면에 등간격으로 이격되어 형성되는 4개의 사이드 스파저; 및 a main sparger installed in the central region of the bottom surface and four side spargers spaced apart from each other at equal intervals on the truncated cone-shaped side sparger; and

상기 메인스파저와 상기 사이드스파저 각각에 연결되어 공기를 공급하는 에어파이프라인;을 포함하는 식물 세포 현탁 배양 장치를 제공한다.It provides a plant cell suspension culture apparatus comprising; an air pipeline connected to each of the main sparger and the side sparger to supply air.

상기 몸체는 높이 대 지름 비율이 1.8 대 1로 형성되는 것을 특징으로 한다.The body has a height to diameter ratio of 1.8 to 1.

상기 메인 스파저와 상기 사이드 스파저는 각각The main sparger and the side sparger are each

통공이 형성되는 금속 고정 플레이트와 상기 금속 고정 플레이트 내측에 수용되어 상기 배양조 내측으로 마이크로 버블을 공급하는 마이크로버블필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it consists of a metal fixing plate having a through hole and a microbubble filter accommodated inside the metal fixing plate and supplying microbubbles to the inside of the culture tank.

상기 배양조의 개방된 상부에는 금속 재질의 커버가 결합하여 상기 배양조의 개방된 상부를 개폐하는 것을 특징으로 한다.A metal cover is coupled to the open upper part of the culture tank to open and close the open upper part of the culture tank.

상기 커버를 관통하여 에어 제습 필터와 히터가 설치되고, 상기 에어 제습 필터는 배양 중에 발생된 수분 함유 기처를 포집하고 상기 히터는 포집된 수분을 건조시키는 것을 특징으로 한다.An air dehumidifying filter and a heater are installed through the cover, and the air dehumidifying filter collects moisture-containing particles generated during culture, and the heater dries the collected moisture.

본 발명에 의하면, 정밀하게 조절되는 배양 환경 속에서 식물 세포가 양호하게 성장할 수 있으며 호기성 또는 혐기성 박테리아 효모 곰팡이 세균 등 다목적으로 배양할 수 있는 식물 세포 현탁 배양 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a plant cell suspension culture apparatus capable of well growing plant cells in a precisely controlled culture environment and capable of culturing for various purposes such as aerobic or anaerobic bacteria yeast mold bacteria.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 식물 세포 현탁 배양 장치의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 하부를 나타낸 부분 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 다공분산관을 나타낸 사진이다.
도 4는 도 1에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 상부를 나타낸 부분 사시도이다.1 is a perspective view of a plant cell suspension culture apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view showing the lower part of the plant cell suspension culture apparatus shown in FIG. 1 .
3 is a photograph showing a porous dispersion tube of the plant cell suspension culture apparatus shown in FIG. 2 .
4 is a partial perspective view showing an upper portion of the plant cell suspension culture apparatus shown in FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention having the above-described characteristics with reference to the accompanying drawings will be described in more detail.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 식물 세포 현탁 배양 장치를 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 식물 세포 현탁 배양 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 하부를 나타낸 부분 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 다공분산관을 나타낸 사진이고, 도 4는 도 1에 도시된 식물 세포 현탁 배양 장치의 상부를 나타낸 부분 사시도이다.A plant cell suspension culture apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 . 1 is a perspective view of a plant cell suspension culture apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial perspective view showing a lower portion of the plant cell suspension culture apparatus illustrated in FIG. 1 , and FIG. 3 is a plant cell illustrated in FIG. 2 It is a photograph showing the porous dispersion tube of the suspension culture apparatus, and FIG. 4 is a partial perspective view showing the upper part of the plant cell suspension culture apparatus shown in FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식물 세포 현탁 배양 장치는, 배양조(110), 메인 스파저(130), 사이드 스파저(120), 에어 파이프라인(140), 배양조 커버(160), 커버(160)에 설치되는 에어제습필터(190), 히터(180), 커버 리프팅부(170), 개폐 레버(171)를 포함한다.As shown, the plant cell suspension culture apparatus according to an embodiment of the present invention includes a culture tank 110 , a main sparger 130 , a side sparger 120 , an air pipeline 140 , and a culture tank cover ( 160 ), the air dehumidifying filter 190 installed on the cover 160 , the heater 180 , the cover lifting unit 170 , and an opening/closing lever 171 .

배양조(110)는 내부에 액체 상태의 배지에 식물 세포를 배양시키도록 수용한다. 배양조(110)는 식물 세포 또는 식물 조직을 무균상태로 대량 배양할 수 있도록 형성된다. 배양조(110)는 주기적으로 배지를 교환하여 연속 배양이 가능하게 한다. 배양조(110)는 성장하고 있는 식물세포를 필요한 양만큼 다른 식물 세포 배양조로 무균적으로 공압 이송이 가능하도록 형성된다. 배양조(110)는 양압을 유지시켜 오염원이 배양조 내부로 침투되지 않도록 형성된다. The culture tank 110 accommodates culturing plant cells in a liquid medium therein. The culture tank 110 is formed to mass-culture plant cells or plant tissues in an aseptic state. The culture tank 110 enables continuous culture by periodically exchanging the medium. The culture tank 110 is formed so as to aseptically and pneumatically transfer the growing plant cells to another plant cell culture tank in a required amount. The culture tank 110 is formed so that the contaminant does not penetrate into the culture tank by maintaining a positive pressure.

배양조(110)는 상방이 개방되고 몸체는 원통 형상이고, 저면이 원뿔대 형상으로 형성된다. 저면이 원뿔대 형상으로 형성되어 내부의 식물세포의 스트레스를 최소화하고 원활한 에어 리프트를 가능하게 하여 양분의 공급을 효율적으로 유도되도록 한다. 배양조(110)는 높이 대 지름 비율이 1.8 대 1로 형성된다. 배양조(110)의 높이 대 지름 비율을 1.8 대 1로 설정하여 원뿔대 형상의 저면에 설치된 사이드 스파저와 메인 스파저의 버블이 효과적으로 상부까지 전달되면서 배양되는 식물 세포에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다. 배양조(110) 측면에는 사이트 글래스가 설치 높이와 지름을되어 배양조 내부를 관찰할 수 있도록 한다. The culture tank 110 has an open top and a cylindrical body, and a bottom surface is formed in a truncated cone shape. The bottom surface is formed in the shape of a truncated cone to minimize the stress of the plant cells inside and to enable smooth air lift to efficiently induce the supply of nutrients. The culture tank 110 has a height-to-diameter ratio of 1.8 to 1. By setting the height to diameter ratio of the culture tank 110 to 1.8 to 1, the bubbles of the side sparger and the main sparger installed on the bottom of the truncated cone are effectively delivered to the top, thereby preventing damage to the cultured plant cells. . A sight glass is installed on the side of the culture tank 110 to have an installation height and diameter so that the inside of the culture tank can be observed.

도 2 는 원뿔대 형상의 배양조(110) 저면을 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이, 배양조(110)의 저면은 원뿔대 형상으로 형성되고, 저면 중심영역에 메인 스파저(130)가 설치되고, 원뿔대의 측사면에 사이드 스파저(120)가 사방으로 4개 설치된다. 메인스파저(130)와 사이드스파저(120)에는 에어파이프라인이 연결되어 메인스파저(130)와 사이드스파저(120)를 통해 배양조(110) 내측에 마이크로 버블이 공급된다. 2 is a view showing the bottom surface of the culture tank 110 in the form of a truncated cone, as shown, the bottom surface of the culture tank 110 is formed in a truncated cone shape, and the main sparger 130 is installed in the center area of the bottom surface, Four side spargers 120 are installed in all directions on the side slope of the truncated cone. An air pipeline is connected to the main sparger 130 and the side sparger 120 to supply microbubbles to the inside of the culture tank 110 through the main sparger 130 and the side sparger 120 .

도 3 은 메인스파저(130)를 나타내는 도면으로 도시되는 바와 같이, 메인스파저(130)는 통공이 형성된 금속 고정플레이트(132) 및 고정플레이트(132) 내측에 설치되는 마이크로버블필터(131)를 포함한다. 사이드 스파저(120)도 메인스파저(130)와 동일한 구성으로 형성된다. 사이드 스파저(120)는 식물세포가 적체되지 않도록 에어 리프팅 역할을 해주며 마이크로 버블이 배지 내에 적정한 용존 산소량을 유지하도록 한다. 메인 스파저(130)는 마이크로 버블 필터에 의해 다량의 마이크로 에어 버블을 발생시킨다.3 is a view showing the main sparger 130, the main sparger 130 is a metal fixing plate 132 with a hole formed therein and a microbubble filter 131 installed inside the fixing plate 132. includes The side sparger 120 is also formed in the same configuration as the main sparger 130 . The side sparger 120 serves to lift the air so that the plant cells do not accumulate, and the microbubbles maintain an appropriate amount of dissolved oxygen in the medium. The main sparger 130 generates a large amount of micro air bubbles by the micro bubble filter.

메인 스파저(130)와 사이드 스파저(120)에는 각각 에어파이프라인(140)이 연결되어 공기를 공급 받는다. 각각의 에어파이프라인(140)에는 에어플로우미터가 각각 결합하여 배양조 내부로의 공기량을 조절할 수 있다.An air pipeline 140 is connected to each of the main sparger 130 and the side sparger 120 to receive air. An air flow meter may be coupled to each air pipeline 140 to control the amount of air into the culture tank.

에어 파이프라인(140)은 무균계 배관으로 스테인레스 재질의 위생관을 사용하는 것이 바람직하다. 유틸리티 공정 배관은 배관용 스테인레스관을 사용한다.The air pipeline 140 is a sterile pipe, and it is preferable to use a stainless steel sanitary pipe. For utility process piping, stainless steel pipes for piping are used.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 식물 세포 현탁 배양 장치의 상부를 나타내는 부분 사시도이다. 도시되는 바와 같이, 배양조(110)의 개방된 상부에 커버(160)가 결합한다. 커버(160)가 배양조(110)의 개방된 상부를 개폐한다. 커버(160)는 업다운 스윙 도어 플레이트로 형성되고 고압 멸균이 가능하도록 STS 316 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 레버(171)를 당기면 도어 리프팅부(170)에 의해 커버(160)가 용이하게 리프팅되어 이동할 수 있다. 커버(160)를 관통하여 에어제습필터(190)와 히터(180)가 설치되어 배양조(110) 내측에서 배양 중에 발생된 수분 함유 기체가 에어 제습 필터(190)에 포집된 후 히터(180)를 이용하여 건조 시키는 건조 공정을 가능하게 한다. 히터(180)는 실리콘 러버 히터를 사용하는 것이 바람직하다.4 is a partial perspective view showing an upper portion of a plant cell suspension culture apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown, the cover 160 is coupled to the open upper portion of the culture tank 110 . The cover 160 opens and closes the open upper part of the culture tank 110 . The cover 160 is formed of an up-down swing door plate and is preferably made of STS 316 to enable high-pressure sterilization. When the lever 171 is pulled, the cover 160 can be easily lifted and moved by the door lifting unit 170 . The air dehumidifying filter 190 and the heater 180 are installed through the cover 160 so that the moisture-containing gas generated during culturing inside the culture tank 110 is collected in the air dehumidifying filter 190 and then the heater 180 It enables the drying process of drying using The heater 180 is preferably a silicone rubber heater.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

110 : 배양조 120 : 사이드 스파저
130 : 메인스파저 140 : 에어파이프라인
150 : 에어플로우미터 160 : 커버
170 : 도어리프팅부 180 : 에어제습필터
190 : 히터110: culture tank 120: side sparger
130: main sparger 140: air pipeline
150: air flow meter 160: cover
170: door lifting unit 180: air dehumidifying filter
190: heater

Claims (5)

식물 세포를 배양하는 식물 세포 배양 장치에 있어서,
상부가 개방되고 몸체는 원통 형상이고 저면이 원뿔대 형상으로 형성되어 내부에서 액체 상태의 식물 세포를 배양하는 배양조;
상기 저면 중심 영역에 설치되는 메인스파저와 원뿔대 형상의 측사면에 등간격으로 이격되어 형성되는 4개의 사이드 스파저; 및
상기 메인스파저와 상기 사이드스파저 각각에 연결되어 공기를 공급하는 에어파이프라인;을 포함하고,
상기 배양조의 개방된 상부에는 금속 재질의 커버가 결합하여 상기 배양조의 개방된 상부를 개폐하고,
상기 커버를 관통하여 에어 제습 필터와 히터가 설치되고, 상기 에어 제습 필터는 배양 중에 발생된 수분 함유 기체를 포집하고 상기 히터는 포집된 수분을 건조시키고,
상기 히터는 실리콘 러버 히터로 구성되고,
상기 몸체는 높이 대 지름 비율이 1.8 대 1로 형성되는 것을 특징으로 하는 식물 세포 현탁 배양 장치.A plant cell culture apparatus for culturing plant cells, comprising:
a culture tank having an open upper portion, a cylindrical body, and a truncated cone-shaped bottom for culturing plant cells in a liquid state inside;
a main sparger installed in the center region of the bottom surface and four side spargers spaced apart from each other at equal intervals on the truncated cone-shaped side sparger; and
Including; and an air pipeline connected to each of the main sparger and the side sparger to supply air.
A metal cover is coupled to the open upper part of the culture tank to open and close the open upper part of the culture tank,
An air dehumidifying filter and a heater are installed through the cover, the air dehumidifying filter collects the moisture-containing gas generated during culture, and the heater dries the collected moisture,
The heater is composed of a silicone rubber heater,
Plant cell suspension culture apparatus, characterized in that the body is formed in a height to diameter ratio of 1.8 to 1. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 메인 스파저와 상기 사이드 스파저는 각각
통공이 형성되는 금속 고정 플레이트와 상기 금속 고정 플레이트 내측에 수용되어 상기 배양조 내측으로 마이크로 버블을 공급하는 마이크로버블필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물 세포 현탁 배양 장치.The method of claim 1,
The main sparger and the side sparger are each
A plant cell suspension culture apparatus comprising: a metal fixing plate in which a through hole is formed; and a microbubble filter accommodated inside the metal fixing plate and supplying microbubbles to the inside of the culture tank. 삭제delete 삭제delete
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