KR102638966B1 - 일회용 바이오리액터 백 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일회용 바이오리액터 백에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세포 배양액 등을 저장하기 위한 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성될 수 있도록 하여 공간적 제약을 받지 않고도 저장 용량이 충분히 확보되는 동시에 연결포트가 연결되는 위치가 자유로워지면서 세포 배양액 등의 수득 용이와 함께 수득 후, 저장공간에 잔존하는 세포 배양액 등이 최소가 되면서 미배출로 손실되는 양이 줄도록 하는 한편, 자립성이 확보될 수 있도록 하여 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 일회용 바이오리액터 백에 관한 것이다.

Description

일회용 바이오리액터 백{DISPOSABLE BIOREACTOR BAG}

본 발명은 일회용 바이오리액터 백에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세포 배양액 등을 저장하기 위한 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성될 수 있도록 하여 공간적 제약을 받지 않고도 저장 용량이 충분히 확보되는 동시에 연결포트가 연결되는 위치가 자유로워지면서 세포 배양액 등의 수득 용이와 함께 수득 후, 저장공간에 잔존하는 세포 배양액 등이 최소가 되면서 미배출로 손실되는 양이 줄도록 하는 한편, 자립성이 확보될 수 있도록 하여 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 일회용 바이오리액터 백에 관한 것이다.

현재 시약이나 백신의 제조, 신약 개발, 줄기세포를 이용한 치료 및 연구와 같이 의학, 약학, 생명공학 등 매우 넓은 분야에서 세포배양기를 포함하는 다양한 종류의 바이오리액터가 널리 활용되고 있다.

바이오리액터(bioreactor)는 생물의 체내에서 이루어지는 물질의 분해, 합성, 화학적인 변환 등의 생화학적 반응 과정을 인공적으로 재현하는 시스템을 지칭하며, 생물반응장치라고도 한다.

따라서 바이오리액터로 행해지는 다양한 작업 내용에 따라 물질의 혼합이나 세포의 배양 등이 실제로 발생되는 컨테이너 내부에 적합한 영양분, 온도, 습도, pH, 산소 및 이산화탄소의 농도 등의 다양한 조건이 소정의 기간 동안 유지되도록 할 수 있어야 한다.

바이오리액터를 이용하여 생성 중인 물질이 오염될 경우에는 사용 중이던 고가의 모든 재료가 폐기되는 것이 일반적이다.

특히 바이오리액터로 세포배양을 하는 경우, 일반적으로 세포는 자체적으로 면역체계를 갖추는 경우가 매우 드물기 때문에 바이오리액터 내부는 오염되지 않도록 외부와 철저히 차폐된 상태가 유지될 수 있어야 한다.

아울러 세포배양을 시작하기 전에는 바이오리액터를 소독액 및 주사 용수를 활용하여 세척 하는 CIP(Clean in Place) 또는 고온의 청정 증기를 활용하여 세척 하는 SIP(Steam in Place) 등으로 멸균하는 단계를 거치고 있다.

그리고, 동물세포를 배양하는 경우에는 바이오리액터의 구성요소 중 세포에 직접 접촉되는 것들이 동물 유래 원료 물질이 배제된(animal derived component free; ADCF) 청정상태의 소재로 제조되어야 한다.

상술한 바와 같은 조건을 모두 갖춘 바이오리액터의 구성요소는 상당히 고가이므로, 각종 연결관이나 커넥터와 같은 소모품을 제외한 상당수의 구성요소는 최대한 재활용되고 있다.

그런데 한 번 세포배양 등의 작업이 완료된 후에는 바이오리액터의 잔류물질을 완전히 제거하고 상술한 멸균단계를 다시 시행하는 등 다수의 절차를 거친 후에야 바이오리액터를 재사용할 수 있게 된다.

특히 세포 등의 반응물이 직접 수용되어 생화학적 반응이 그 내부에서 이루어지는 컨테이너의 경우에는 더욱 엄격한 조건이 적용되고 있다.

이와 같이 바이오리액터를 재사용하기 위한 절차에는 상당한 시간, 비용 및 노력이 소요되고 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 벽체가 가요성 필름으로 이루어진 일회용 바이오리액터 백이 제안되었다.

그러나 종래의 일회용 바이오리액터 백은 주머니 형상으로 이루어지면서 용량이 제한적인 것은 물론, 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어지기 어려운 문제점이 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1825167호(2018.02.02.) '바이오리액터'

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 세포 배양액 등을 저장하기 위한 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성될 수 있도록 하여 공간적 제약을 받지 않고도 저장 용량이 충분히 확보되는 동시에 연결포트가 연결되는 위치가 자유로워지면서 세포 배양액 등의 수득 용이와 함께 수득 후, 저장공간에 잔존하는 세포 배양액 등이 최소가 되면서 미배출로 손실되는 양이 줄도록 하는 한편, 자립성이 확보될 수 있도록 하여 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 일회용 바이오리액터 백을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가요성 필름으로 이루어지며 내측으로 저장공간이 형성되고 외측으로 상기 저장공간과 연통되는 연결포트가 연결되는 바이오리액터 백에 있어서, 하부가 개방되어 내측으로 상기 저장공간이 형성되는 몸체; 상기 몸체의 하부를 차단하는 바닥판; 및 상기 몸체의 상부에 형성되면서 외부의 다른 걸이대로의 거치가 가능하도록 하는 거치수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 바이오리액터 백을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 몸체는 상기 저장공간을 중심으로 상부가 부착되며 상부 플랜지를 형성하고 양측이 부착되며 측면플랜지를 형성하고 하부가 상기 바닥판과 부착되며 하부플랜지를 형성하면서 상기 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성되도록 하는 한 쌍의 측판을 포함하고, 상기 거치수단은 상기 상부플랜지에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 바닥판은 중앙판과, 일단부가 상기 중앙판의 양측에 일체로 형성되고 타단부가 삼각 형태를 이루는 한 쌍의 돌출판으로 이루어지며, 상기 몸체는 하부 양측에 상기 돌출판이 인입, 부착되는 홈부가 형성되고,

상기 하부플랜지는 상기 중앙판과 상기 몸체의 하부 중앙부가 부착되며 형성되는 중앙플랜지와, 상기 돌출판과 상기 홈부가 부착되며 형성되는 외측플랜지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 거치수단은 상기 상부플랜지에 전후 방향으로 관통되도록 형성되는 거치홀; 및 상기 거치홀을 이루는 상부에 위치되도록 상기 상부플랜지의 내측으로 인입되는 지지바를 포함하고, 상기 상부플랜지에는 상기 지지바가 인입되는 인입홀이 상기 상부플랜지의 양단부로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 지지바는 양단부가 개방되는 관 형태를 이루면서 상기 인입홀로의 인입시, 외부로부터 에어가 상기 인입홀로 분사되도록 하여 상기 인입홀이 개방되면서 상기 인입홀로 인입되며, 상기 거치수단은 상기 인입홀 인입된 상태의 상기 지지바의 내측으로 삽입되는 보강살을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 측면플랜지와 상기 하부플랜지 중 적어도 하나의 플랜지에는 보강바가 설치되며, 상기 보강바가 설치되는 플랜지에는 상기 보강바가 삽입되는 삽입홀이 양단부로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 세포 배양액 등을 저장하기 위한 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성될 수 있음으로써 공간적 제약이 큰 아이솔레이터 등의 협소한 곳에서도 충분한 저장 용량을 확보할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 연결포트가 연결될 수 있는 위치가 자유로워지면서 세포 배양액 등의 수득이 용이한 것은 물론, 세포 배양액 등의 수득 후, 저장공간에 잔존하는 세포 배양액 등이 최소가 되면서 미배출로 손실되는 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

셋째, 자립성이 확보될 수 있음으로써 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백에서 몸체와 바닥판이 분리된 상태를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백에서 플랜지에 형성되는 삽입홀로 보강바가 인입되는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백에서 상부플랜지에 형성되는 인입홀로 지지바가 인입되는 상태를 나타낸 부분 확대 사시도이다.
그리고
도 6은 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백이 걸이대에 거치된 상태를 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 보면, 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백(이하 "바이오리액터 백"이라 한다)(100)은 내측으로 저장공간(110)이 형성되고 외측으로 저장공간(110)과 연통되는 연결포트(120)가 연결되는 바이오리액터 백(100)으로서, 하부가 개방되어 내측으로 저장공간(110)이 형성되며 상부로부터 하부로 갈수록 내부 폭이 넓어지는 몸체(130), 개방된 몸체(130)의 하부를 차단하는 바닥판(140) 및 몸체(130)의 상부에 형성되는 거치수단(150)을 포함할 수 있다.

바이오리액터 백(100)은 저장공간(110)으로 세포 배양액 등이 저장될 수 있으며 외측으로 세포 배양액을 저장공간(110)으로 인입하거나 저장공간(110)으로 저장된 세포 배양액을 외부로 인출하기 위해 연결포트(120)가 연결될 수 있다.

연결포트(120)는 공지된 일반적인 형태를 이룰 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

바이오리액터(bioreactor)는 생물의 체내에서 이루어지는 물질의 분해, 합성, 화학적인 변환 등의 생화학적 반응 과정을 인공적으로 재현하는 시스템을 지칭하며, 생물반응장치라고도 한다.

일반적으로 바이오리액터를 재사용하기 위한 절차에는 상당한 시간, 비용 및 노력이 소요되고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 벽체가 가요성 필름으로 이루어진 일회용 바이오리액터 백이 사용되고 있다. 그러나 종래의 일회용 바이오리액터 백은 주머니 형상으로 이루어지면서 용량과 디자인이 제한적인 것은 물론, 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어지기 어려운 단점이 있다.

본 발명에 따른 바이오리액터 백(100)은 세포 배양액 등의 저장 용량이 충분히 확보되는 동시에 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다.

이를 위해, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 바닥판(140)은 사각 등을 포함하는 다각 형태로 이루어지면서 저장공간(110)의 바닥면이 넓게 형성되도록 할 수 있다.

몸체(130)는 바닥판(140)의 형태에 맞게 하부가 넓고 상부가 좁은 형태를 이루면서 저장공간(110)이 충분히 확보되도록 할 수 있다.

몸체(130)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 측판(131)으로 이루어지면서 상부에 한 쌍의 측판(131)의 상부가 서로 부착되며 상부플랜지(132)가 형성되고, 양측에 한 쌍의 측판(131)의 양측이 서로 부착되며 측면플랜지(133)가 형성되고, 하부에 한 쌍의 측판(131)의 하부와 바닥판(140)의 가장자리가 서로 부착되면서 하부플랜지(134)가 형성될 수 있다.

한 쌍의 측판(131) 및 바닥판(140)은 동일 재질의 가요성 필름 등으로 이루어지면서 열융착 등에 의해 상호 부착될 수 있다.

따라서, 상부플랜지(132)는 한 쌍의 측판(131)의 상부가 열융착 등에 의해 부착되며 형성되는 것으로, 측면플랜지(133)는 두 측판(131)의 양측이 열융착 등에 의해 부착되며 형성되는 것으로, 하부플랜지(134)는 몸체(130)의 하부와 바닥판(140)의 가장자리가 열융착 등에 의해 부착되며 형성되는 것으로 이해될 수 있다.

이에 따라 바이오리액터 백(100)은 저장공간(110)을 중심으로 상부에 상부플랜지(132)가 형성되고 양측에 측면플랜지(133)가 형성되며 하부에 하부플랜지(134)가 형성될 수 있다.

상부플랜지(132), 측면플랜지(133) 및 하부플랜지(134)는 두 판이 부착되면서 일정 강도를 가질 수 있다.

상부플랜지(132), 측면플랜지(133) 및 하부플랜지(134)는 일정 강도를 가지면서 바이오리액터 백(100)에 대한 자립성과 함께 저장공간(110)으로 세포 배양액이 저장된 상태의 바이오리액터 백(100)에 대한 형태가 유지되도록 할 수 있다.

바닥판(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 중앙판(141)과, 일단부가 중앙판(141)의 양측에 일체로 형성되고 타단부가 삼각 형태를 이루는 한 쌍의 돌출판(142)으로 이루어질 수 있다.

바닥판(140)은 중앙판(141)과 한 쌍의 돌출판(142)이 일체로 형성되면서 마름모 형태를 이룰 수 있다.

몸체(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 양측에 돌출판(142)이 인입, 부착되는 홈부(130a)가 형성될 수 있다.

돌출판(142)은 중앙판(141)으로부터 상방향으로 접이되면서 홈부(130a)를 이루는 부분과 부착될 수 있다.

하부플랜지(134)는 중앙판(141)과 몸체(130)의 하부 전,후단부가 부착되며 형성되는 중앙플랜지(134a)와, 돌출판(142)과 홈부(130a)가 부착되며 형성되는 외측플랜지(134b)로 이루어질 수 있다.

외측플랜지(134b)는 하부가 하부플랜지(134)에 연결되고 상부가 측면플랜지(133)에 연결되면서 하부플랜지(134)로부터 측면플랜지(133)를 지지할 수 있다.

측면플랜지(133)와 하부플랜지(134) 중 적어도 하나의 플랜지에는 보강바(160)가 설치될 수 있다.

보강바(160)가 설치되는 플랜지에는 보강바(160)가 삽입되는 삽입홀(130b)이 양단부로 연장 형성될 수 있다.

삽입홀(130b)은 플랜지를 이루는 두 판의 중앙부가 부착되지 않으면서 형성될 수 있다. 두 판은 한 쌍의 측판(131) 또는 측판(131)과 바닥판(140)이 될 수 있다.

보강바(160)는 삽입홀(130b)의 일단부를 통해 대응되는 플랜지의 내부로 삽입, 설치될 수 있다.

이에 따라 바이오리액터 백(100)는 저장공간(110)이 충분히 확보되면서 양측이 강성 보강될 수 있는 것은 물론, 자립 등이 가능할 수 있다.

바이오리액터 백(100)은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 전,후면은 물론, 하면에 연결포트(120)가 연결될 수 있다.

이에 따라, 저장공간(110)으로 저장되는 세포 배양액의 수득이 용이한 것은 물론, 세포 배양액 등의 수득 후, 저장공간(110)에 잔존하는 세포 배양액 등이 최소가 되면서 미배출로 손실되는 양을 줄일 수 있다.

거치수단(150)은 도 6에 도시된 바와 같이 외부의 다른 별도의 걸이대 등에 바이오리액터 백(100)이 거치되도록 할 수 있다.

거치수단(150)은 도 1, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상부플랜지(132)에 전후 방향으로 관통되도록 형성되는 거치홀(151) 및 거치홀(151)을 이루는 상부에 위치되도록 상부플랜지(132)의 내측으로 수용되는 지지바(152)를 포함할 수 있다.

거치홀(151)은 걸이대에 포함되는 고리 등에 거치될 수 있다.

거치홀(151)은 상부플랜지(132)의 중앙부를 중심으로 양측에 형성될 수 있다.

지지바(152)는 거치홀(151)을 이루는 상부에 위치되면서 거치홀(151)이 고리 등과의 접촉에 의해 찢어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.

지지바(152)는 거치홀(151)의 양측 길이보다 길게 형성되면서 거치홀(151)을 이루는 상부를 강성 보강할 수 있다.

상부플랜지(132)에는 지지바(152)가 인입되는 인입홀(132a)이 상부플랜지(132)의 양측으로 연장 형성될 수 있다.

인입홀(132a)은 상부플랜지(132)를 이루는 두 측판(131)의 중앙부가 상부플랜지(132)의 길이방향으로 부착되지 않으면서 형성될 수 있다.

지지바(152)는 인입홀(132a)의 일측으로 인입되면서 이동을 통해 거치홀(151)의 상부에 위치될 수 있다.

지지바(152)는 플라스틱 재질 등으로 이루어질 수 있으며, 양단부가 개방되는 관 형태를 이룰 수 있다.

이는, 인입홀(131a)로의 지지바(152) 인입시, 인입홀(131a)의 내측으로 외부로부터 에어 등이 분사될 수 있도록 하여 인입홀(131a)이 개방되면서 지지바(152)의 인입이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 지지바(152)는 인입홀(131a)의 일단부를 통해 거치홀(151)의 상부로 이동되는 과정에서 외부로부터 에어 등이 인입홀(131a)로 분사될 수 있도록 하여 인입홀(131a)을 이루는 한 쌍의 측판(131)이 접한 상태에서 벌어지며 개방될 수 있도록 한다.

지지바(152)는 인입홀(131a)의 일단부로 인입되어 거치홀(151)을 이루는 상부에 쉽게 이동될 수 있다.

거치수단(150)은 지지바(152)의 내측으로 인입되는 보강살(미도시)을 더 포함할 수 있다.

보강살은 지지바(152)가 거치홀(151)로 인입되면, 지지바(152)의 내측으로 삽입될 수 있다.

보강살은 금속바로 이루어지면서 저장공간(110)으로 세포 배양액이 저장된 상태의 바이오리액터 백(100)이 걸이대 등에 거치될 때, 바이오리액터 백(100)의 하중에 의해 지지바(152)가 변형되거나 부러지지 않도록 보강할 수 있다.

이로 인해, 바이오리액터 백(100)은 세포 배양액 등의 저장 용량이 충분히 확보될 수 있는 것은 물론, 구조물 등의 벽체나 걸이대 등으로의 거치가 안정적으로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 일회용 바이오리액터 백을 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 바이오리액터 백 110 : 저장공간
120 : 연결포트 130 : 몸체
131 : 측판 132 : 상부플랜지
133 : 측면플랜지 134 : 하부플랜지
140 : 바닥판 141 : 중앙판
142 : 돌출판 150 : 거치수단
151 : 거치홀 152 : 지지바
160 : 보강바

Claims (6)

1. 가요성 필름으로 이루어지며 내측으로 저장공간이 형성되고 외측으로 상기 저장공간과 연통되는 연결포트가 연결되는 바이오리액터 백에 있어서,
   하부가 개방되어 내측으로 상기 저장공간이 형성되는 몸체; 상기 몸체의 하부를 차단하는 바닥판; 및 상기 몸체의 상부에 형성되면서 외부의 다른 걸이대로의 거치가 가능하도록 하는 거치수단을 포함하며,
   상기 몸체는 상기 저장공간을 중심으로 상부가 부착되며 상부 플랜지를 형성하고 양측이 부착되며 측면플랜지를 형성하고 하부가 상기 바닥판과 부착되며 하부플랜지를 형성하면서 상기 저장공간이 상부로부터 하부로 갈수록 넓게 형성되도록 하는 한 쌍의 측판을 포함하고,
   상기 바닥판은 중앙판과, 일단부가 상기 중앙판의 양측에 일체로 형성되고 타단부가 삼각 형태를 이루는 한 쌍의 돌출판으로 이루어지며,
   상기 몸체는 하부 양측에 상기 돌출판이 인입, 부착되는 홈부가 형성되고,
   상기 하부플랜지는 상기 중앙판과 상기 몸체의 하부 중앙부가 부착되며 형성되는 중앙플랜지와, 상기 돌출판과 상기 홈부가 부착되며 형성되는 외측플랜지로 이루어지고,
   상기 거치수단은 상기 상부플랜지에 전후 방향으로 관통되도록 형성되는 거치홀; 및 상기 거치홀을 이루는 상부에 위치되도록 상기 상부플랜지의 내측으로 인입되는 지지바를 포함하며,
   상기 상부플랜지에는 상기 지지바가 인입되는 인입홀이 상기 상부플랜지의 양단부로 연장 형성되고,
   상기 지지바는 양단부가 개방되는 관 형태를 이루면서 상기 인입홀로의 인입시, 외부로부터 에어가 상기 인입홀로 분사되도록 하여 상기 인입홀을 이루는 한 쌍의 측판이 접한 상태에서 벌어지며 개방되면서 상기 인입홀로 인입되고,
   상기 거치수단은 상기 인입홀로 인입된 상태의 상기 지지바의 내측으로 삽입되는 보강살을 더 포함하며,
   상기 측면플랜지와 상기 하부플랜지에는 각각 보강바가 설치되되, 상기 보강바가 삽입되는 삽입홀이 양단부로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 바이오리액터 백.
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