KR20120026078A - 세포 및/또는 미생물 배양 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1회용의 요소로 설계된 반응기, 반응기를 수용하기 위한 용기, 반응기 및 반응기의 회전-진동 운동을 발생시키기 위한 구동 유닛을 포함하는 장치, 및 세포 및/또는 미생물을 배양하기 위한 상기 장치의 용도에 관한 것이다.

Description

세포 및/또는 미생물 배양 장치{DEVICE FOR CULTIVATING CELLS AND/OR MICROORGANISMS}

본 발명은 바람직하게는 1회용의 요소로 설계된 반응기, 반응기를 수용하기 위한 용기, 반응기 및 반응기의 회전-진동 운동을 생성시키기 위한 구동 유닛을 포함하는 장치, 및 세포 및/또는 미생물을 배양하기 위한 상기 장치의 용도에 관한 것이다.

고도로 조절되는 약제의 제조에서는, 시간, 장비 및 인력 면에서의 많은 비용이 세척 및 살균된 생물반응기를 제공하는 데에 할당된다. 다목적 플랜트에서, 또는 2종 생성물 배치 사이의 생성물 변경 동안 교차-오염을 신뢰성 있게 방지하기 위해서는, 세척 이외에도 매우 복잡한 세척 평가가 요구되며, 공정 적합화의 경우에는 이것이 반복될 필요가 있을 수 있다.

이는 상향 처리(upstream processing)인 USP, 즉 발효기에서의 생물학적 생성물의 제조 뿐만 아니라, 하향 처리(downstream processing)인 DSP, 즉 발효 생성물의 정제에도 적용된다.

USP 및 DSP에서는 종종 교반기 겸 반응기 시스템으로서 탕관(kettle)이 사용된다. 특히 발효의 경우에는, 무균 환경이 성공적인 배양에 필수적이다. 배치 또는 공급-배치 발효기의 살균에는, 일반적으로 SIP (SIP = 제자리-살균가능(sterilizable-in-place)) 기술이 사용된다. 연속 공정 절차의 경우에서 충분한 장기간의 살균성을 확보하기 위하여 오토클레이브 기술이 사용되기도 하나, 후자는 오토클레이브로의 반응기의 힘겨운 수송을 필요로 하고, 비교적 소형의 반응기 규모에서만 사용가능하다. 발효 동안의 오염 위험성은 샘플링시 및 교반기 축의 작동시 특히 중요하다. 후자에는 일반적으로 복잡한 밀봉 시스템 (예: 슬라이딩-링(sliding-ring) 밀봉)이 구비되어 있다. 그와 같은 발효 구조물의 침해 없이도 성공적인 기술이 바람직한데, 그 공정 견고성이 훨씬 더 크기 때문이다.

특히 사용 기간이 짧고 생성물의 변경이 빈번한 경우, 준비 절차에 의해 요구되는 반응기 정지시간은 반응기 사용시간의 규모 수준일 수 있다. 예를 들면, 생물공학적 제조의 USP에서 영향을 받는 단계는 배지 제조 및 발효의 공정 단계이며, DSP에서는 가용화, 냉동, 해동, pH 조정, 침전, 결정화, 버퍼 교환 및 바이러스 불활성화이다.

최대한의 청결성 및 살균성을 유지하면서도 제조 플랜트를 신속하고 유연성 있게 재충전하는 것에 대한 요구를 충족하기 위한 것으로써, 1회용 반응기에 대한 설계가 꾸준히 성장하는 시장 관심의 대상이 되고 있다.

WO 2007/121958A1호는 세포 및 미생물을 배양하기 위한 이와 같은 유형의 1회용 반응기에 대해 기술하고 있다. 바람직한 실시양태에서, 상기 1회용 반응기는 안정하며 바람직하게는 다층인 중합체 재료로 구성된다. 변형가능한 1회용 반응기는 그것을 지지하는 용기에 수용된다. 당 경우에서, 그것은 바람직하게는 상부로부터 용기에 도입된다. 용기는 구동 유닛에 연결된다. 상기 구동 유닛은 1회용 반응기를 포함하는 용기를 위치가 고정되며 바람직하게는 수직인 용기의 축 주변으로 회전-진동 작동되도록 설정한다. 1회용 반응기 및/또는 1회용 반응기 내 내장장치를 각지게 구현하는 것에 의해, 진동-회전 운동시 반응기 내용물에 대한 커다란 힘의 투입이 달성될 수 있으며, 그에 따라 1회용 반응기는 표면으로 기체를 도입하면서 세포 및 미생물을 배양하기 위한 발효기로서 사용될 수 있다.

WO 2007/121958A1호에 기술되어 있는 1회용 반응기는 중앙에 유출구가 구비된 편평한 바닥 또는 외향으로 만곡된 피라미드형의 바닥을 가진다. 중앙에 유출구가 구비된 외향으로 만곡된 피라미드형 바닥에 의해 달성하고자 하는 효과는 일단 유출구의 밸브가 개방되고 나면, 호스 라인을 통한 반응기 내용물의 완전한 제거가 가능하다는 것이다.

WO 2007/121958A1호에 기술되어 있는 시스템의 단점은 1회용 반응기의 크기가 증가하면서 10 L 내지 100 L의 반응기 부피에서 파생적인 역할을 하는 문제점들이 발생한다는 것이다.

편평한 바닥은 예를 들면 1회용 반응기가 용이하게 완전히 비워질 수 없으며; 유출구가 바닥 가장자리보다 위에 있을 경우, 일부 반응기 내용물이 반응기에 잔류하게 된다는 단점을 가진다. 대부피 반응기의 경우, 이는 생성물 중 상당량일 수 있다. 여기서, 중앙에 유출구가 구비된 외향으로 만곡된 바닥은 반응기가 사실상 완전히 비워질 수 있다는 장점을 제공한다.

그러나, 1회용 반응기의 크기가 증가하면서, 상기 1회용 반응기는 상부로부터 용기에 도입하는 것이 점점 더 어려워진다. 또한, 1회용 반응기의 피라미드형으로 외향 만곡된 바닥의 중앙 유출구에 외부로부터 호스 라인을 결합시키는 것이 점점 더 어려워진다. 게다가, 하향으로 안내되는 호스 라인은 안전상의 위험성을 발생시키는데; 연결장치가 견고하지 않거나 호스 라인이 터지는 경우, 전체 반응기 내용물이 방해 없이 유출되게 된다.

또한, 반응기의 크기가 증가하면서, 회전 축의 근처에서 회전-진동 운동의 혼합 작용이 감소된다. 세포 및/또는 미생물을 배양할 때에는, 회전 축 근처에 위치한 배양물이 충분한 영양분 공급을 얻지 못하게 될 위험성이 존재한다.

해당 기체가 표면 기체 도입에 의해서만 반응기에 도입되는 경우에는, 반응기 크기가 증가함에 따른 표면/부피 비의 감소로 인하여, 특히 비교적 큰 반응기의 경우, 세포 및/또는 미생물이 기체를 불충분하게 공급받을 위험성이 존재한다.

선행 기술로 볼 때, 청결성 및 살균성에 부여된 고도의 요건을 가지고 공정을 수행하며, 세척 및 살균된 구성요소의 제공에 할당되는 시간, 장비 및 인력 면에서의 비용을 감소시키는 시스템을 제공하는 것이 목적이다. 상기 시스템은 특히 100 L 내지 200 L 및 이를 초과하는 공정 부피에도 사용가능하도록 계획된다. 그것은 약제학 업계의 예외적인 요건을 충족하고, 단순하게 직관적으로 취급되며, 비용-효과적이도록 계획된다. 그것은 공정 공간으로부터의 물질의 누출로 인한 안전성 위험을 최소한으로 감소시키도록 계획된다. 그것은 공정 내용물의 충분한 혼합을 가능케 하도록 계획된다. 그것은 미생물 및 세포 배양물의 배양에 적합하도록, 그리고 배양 배지에 대한 특히 기체성 물질의 충분한 공급, 및 배양 배지로부터의 그의 충분한 제거를 보장하도록 계획된다.

본 발명에 있어서, 상기 목적은 독립 청구항에 언급되어 있는 주제에 의해 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속 청구항에서 찾을 수 있다.

본 발명의 제1 주제는 내부 공간을 둘러싸고 있는 벽체, 및 외부 환경에의 내부 공간의 연결을 가능케 하는 벽체 중의 통로 및/또는 연결부(passage and/or connection)를 포함하며, 액체가 충전될 경우, 액체의 표면과 평행한 다각형의 단면을 가지고, 내부 공간으로 만곡되어 있거나, 만곡될 수 있는 바닥을 가지는 것을 특징으로 하는 반응기이다.

본 발명에 따른 반응기는 화학적, 생물학적, 생화학적 및/또는 물리적 공정을 수행하기 위하여 외부로부터 밀봉 분리될 수 있는 공간을 구성한다. 특히, 상기 반응기는 세포 및/또는 미생물을 배양하기 위한 공간을 제공하는 기능을 한다.

반응기는 바람직하게는 1회용의 요소로서 설계되는데, 다시 말하자면 바람직하게는 사용 후 반응기를 세척하는 것이 아니라, 대신 반응기를 폐기하도록 제공된다. 따라서, 상기 반응기는 살균 반응 공간을 제공하는 데에 필요한 하기의 필수 요소만을 포함한다: 공간을 둘러싸고 그것을 외부로부터 밀봉 분리하는 벽체, 및 제어되는 방식으로 외부 세계에 반응 공간을 연결할 수 있도록 하기 위한 벽체 중의 통로.

반응기를 운용하는 데에, 특히 세포 및/또는 미생물을 배양하는 데에 필요한 나머지 모든 요소들은 재사용가능한 주변 장비에 의해 제공된다. 반응기를 수용하기 위한 용기, 및 반응기의 회전-진동 기동을 위한 구동 유닛을 포함하는 상기 주변 장비에 대해서는 하기에서 더욱 상세하게 추가 기술된다.

이에 따라, 선행 기술에서는 통상적으로 통합형 유닛을 구성하는 반응기가 본 건에서는 바람직하게는 그의 기능에 따라 구성된 별도의 부분으로 분할된다. 이와 같은 경우, 전체 시스템 중 별도 부분으로서의 반응기 및 용기는 반응기가 용기 내에 위치되고, 액체가 충전되었을 때 상기 용기에 의해 지지될 수 있도록 하는 방식으로 서로 조합된다. 상기 반응기는 공정 변경을 위한 미사용 살균 반응 셀을 확보하기 위하여 갱신될 수 있는, 용기의 내피로 해석될 수 있다.

본 발명에 따른 반응기는 비용-효과적으로 제조될 수 있는 방식으로 설계된다. 반응기는 바람직하게는 그의 벽체가 유연성이며, 즉 유연하며, 적어도 반응기의 비충전 상태에서는 그 형상이 외부의 힘에 의해 변화될 수 있는, 변형가능한 중공체이다. 상기 벽체는 바람직하게는 안정한 단층 또는 다층의 중합체 재료로 구성된다. 변형가능성은 예를 들면 반응기를 접는 것을 가능케 하며, 그에 따라 그것을 수송 및 저장을 위한 공간-절약형 형상으로 만드는 것을 가능케 한다.

바람직하게는 1회용 요소로서 설계된 반응기의 경우, 변형가능성은 저렴한 반응기 재료 및 제조 비용에 대한 필요성에 의해서도 야기된다. 반응기가 본질적으로 살균 공간만을 제공하도록 계획되기 때문에, 예를 들면 벽체가 자체-지지형이 될 필요가 없다. 대신, 반응기는 사용시 반응기를 지지하는 용기 내에 위치되는 변형가능한 몸체로서 설계된다. 따라서, 반응기의 벽체 강도는 지지된 반응기에서 안정성 기준을 충족하는 최소한으로 감소될 수 있다. 이에 따라, 벽체 강도는 통상적으로 벽체가 변형가능한 범위 내에 있다.

또한, 유연성의 벽체를 가지는 변형가능한 반응기는 그의 사용 동안 반응기를 지지하도록 계획되는 용기의 영역에 딱 들어맞을 수 있는데, 이는 예를 들면 제조 공차를 보상하는 데에 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 반응기의 벽체는 (그리고 그에 따라 바람직하게는 반응기를 수용하는 기능을 하는 용기의 영역도) 위치가 고정된 축 주변으로의 반응기의 회전-진동 운동 동안 반응기의 액체 내용물에 힘이 투입되도록 하는 방식으로 배열된다.

반응기가 원형의 실린더로 설계되고 액체가 충전된 반응기가 실린더의 세로 축 주변으로 회전-진동 운동을 실행하는 경우, 반응기 내부의 불활성인 액체는 거의 반응기와 함께 움직이지 않게 된다. 벽체에 근접한 층만이 동시에 부착력으로 인하여 회전하도록 힘을 받게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 반응기는 액체가 충전되었을 때 액체의 표면에 평행한 각진 단면을 가진다. 각진 실시양태는 힘이 액체에 투입된 후, 반응기의 운동을 반응기 내용물에 강제하도록 해준다. 반응기는 진동 방식으로 기동하는데, 다시 말하자면 회전의 방향이 주기적으로 변화된다. 반응기 내용물의 관성 및 유체 상태로 인하여, 반응기 내용물의 운동은 반응기의 운동에 뒤처지게 된다. 그에 의해 혼합 작용이 수득된다. 특히 그에 의해, 액체의 상부에서 기체를 액체에 투입하는 것이 가능하다. 이에 대해서는 예를 들면 공개 명세서 WO 2007/121958A1호의 25 쪽 및 도 5c에 설명되어 있다.

충전된 반응기의 액체 표면에 평행한 단면은 바람직하게는 n개 모서리의 형상을 가지며, 여기서 n은 3 내지 12의 범위, 바람직하게는 4 내지 8의 범위, 매우 특히 바람직하게는 4 내지 6의 범위이고, 가장 바람직하게는 n은 4와 같다.

본 발명에 따른 반응기의 측면 벽체는 바람직하게는, 적어도 부분적으로, 액체의 표면에 평행하게 진행되지 않고 45°내지 120°의 각도로 서로 만나는 평면 표면으로 설계된다.

예를 들면, 반응기의 측면 벽체들이 다면체를 형성하는 것으로 생각할 수 있다.

본 발명에 따른 반응기는 또한 반응기의 내부 공간으로 들어간 바닥, 또는 변형가능한 반응기의 경우 내향으로 들어갈 수 있는 바닥을 가진다. 상기 바닥은 예를 들면 내향으로 배향된 4면체, 내향으로 배향된 피라미드의 형상이거나, 또는 포물면 또는 종형의 형상을 가질 수 있다. 다른 형상들도 생각할 수 있다.

바닥은 바람직하게는 내향으로 배향된 모서리를 가지는데, 이것은 회전-진동 운동시 반응기에 위치된 액체에 힘이 투입되도록 해준다. 바닥은 특히 바람직하게는 피라미드 모양의 것이다.

내부 공간으로 들어가거나 들어갈 수 있는 영역은 하기에서 만곡부로 지칭되기도 한다.

만곡부의 높이 h는 바닥 단면의 원-등가 직경 d의 0.01 배 내지 1 배의 범위 내에 있다. 바닥 단면이 예를 들면 피라미드형으로 만곡된 바닥의 경우일 수 있는 바와 같이 측면 길이 a의 정사각형인 경우, 단면적 A = a ² 이다. 다음에, 원-등가 직경 d는 하기 화학식 1에 따른다:

<화학식 1>

원-등가 직경 d에 대비한 만곡부의 높이 h는 바람직하게는 3 % 내지 100 %의 범위 내, 특히 바람직하게는 5 % 내지 30 %의 범위 내, 매우 특히 바람직하게는 10 % 내지 20 %의 범위 내이다.

놀랍게도, 내향으로 만곡된/들어간 바닥은, 특히 그것이 다면체 (예컨대 피라미드) 모양의 것이고 그에 따라 반응기의 내부로 배향된 모서리를 가지는 경우에, 회전-진동 반응기의 혼합 작용을 편평한 모양이거나 외향으로 돌출된 바닥에 비해 상당히 개선시킨다는 것이 발견되었다. 이는 회전-진동 기동시 외향으로 배향된 모서리에 의해 증가되는 힘 투입에 기인할 수 있다. 또한, 내향으로 배향된 모서리를 가지는 바닥 형상은 반응기 내부에서 바닥으로 강하한 입자들의 재현탁을 야기한다. 진동 운동은 모서리에서 소용돌이를 발생시키고, 이것은 입자를 다시 반응기의 상부 영역으로 되돌려 전달한다.

또한, 내부 만곡부는 반응기 바닥 가장자리 상부의 측면 연결부를 통하여 반응기 내용물을 제거할 때, 잔류 부피를 감소시킨다. 이는 배수 연결부가 바닥까지 이르는 것, 및 관련 문제점들 및 위험성을 방지하는 것을 가능케 한다.

본 발명에 따른 반응기는 예를 들면 물질을 제거 및/또는 공급하거나, 및/또는 반응기 내용물에서 측정을 수행할 수 있도록 하기 위한 통로 및/또는 연결부를 가진다.

반응기는 위치가 고정된 축 주변으로 회전-진동 운동을 실행하도록 계획되기 때문에, 예를 들면 물질의 공급 및/또는 제거를 위한 호스 길이를 가능한 한 짧게 유지하기 위하여, 통로 및/또는 연결부를 회전 축 근처로 배치하는 경향이 있을 수 있다. 이 경우, 호스는 단순한 방식으로 회전 축을 따라 반응기로부터 안내 이탈될 수 있으며, 그렇게 빠르게는 엉키지는 않는다. 공개 명세서 WO 2007/121958A1호에서도, 호스는 바람직하게는 반응기의 헤드 영역의 회전 축 근처에 탑재된다.

그러나, 특히 상부로부터 반응기 내용물로 돌출되도록 계획되는 호스 단부가 포함되는 경우 (침지 튜브), 헤드 영역의 연결부는 불리한 것으로 밝혀졌는데, 회전-진동 기동으로 인하여, 상기 호스 단부가 반응기에서 재현가능한 위치를 유지하지 않고, 그 대신 이리 저리 흔들거리기 때문이다. 이와 같은 유형의 호스 단부는 반응기의 제조시 반응기 내부로 위치되어야 하는데, 이는 제조 비용의 증가를 초래한다. 상기 호스 단부는 반응기의 제조시, 수송시, 설치시 및 운용시에 쉽게 얽히게 될 수 있다. 가능하기는 하지만, 그것들은 외부로부터는 매우 어렵게만 풀릴 수 있는데, 특히 운용시에 반응기 내부가 외부로부터 접근가능하지 않기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 반응기는 바람직하게는 측면 영역에 통로 및/또는 연결부를 가진다.

반응기 내용물을 유출시키기 위한 통로는 바람직하게는 바닥 모서리 부근에 탑재된다.

예컨대 반응기 내 pH 값 및/또는 산소 농도가 마찬가지로 측면에 탑재된 연결부를 통하여 측정되는 것이 가능하다. 광학적으로 신호가 전달될 수 있는 형광 센서와 같이 비접촉성으로 운용되는 측정 시스템 (이와 관련하여서는, 역시 이와 같은 유형의 센서에 대해 더욱 상세하게 기술되어 있는 WO 2007/121958A1호를 참조하라)이 특히 적합하다.

본 발명에 따른 반응기는 바람직하게는 운용시 반응기 내부를 볼 수 있게 해주는 단층 또는 다층의 투명한 중합체 재료로부터 형성된다.

중합체 재료는 비교적 비용-효과적인 재료로써, 또한 비교적 비용-효과적으로 가공될 수 있다. 따라서, 사용된 반응기의 폐기 및 새로운 1회용 반응기의 사용은 사용된 반응기를 세척하는 것에 비해 더 경제적인데, 특히 새로운 1회용 반응기의 사용에는 복잡한 세척 평가가 요구되지 않기 때문이다. 본 발명에 따른 반응기는 바람직하게는 무균으로 포장된다.

본 발명에 따른 반응기에 적합한 재료는 특히 특허 US 6,186,932B1호의 컬럼 2 및 3에서 거기에 언급되어 있는 샤셰용으로 사용된 재료 및 재료 조합이다. 거기에 언급되어 있는 벽체 두께 역시 본 발명에 따른 반응기에 전용될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 반응기의 벽체는 폴리프로필렌 층 및 폴리에틸렌 층을 포함하는 필름 복합체로 구성된다.

폴리에틸렌 층은 바람직하게는 반응기의 내부에 위치되는 반면, 폴리프로필렌 층은 바람직하게는 반응기의 외부에 위치된다.

중합체 필름의 본 발명에 따른 반응기는 예를 들면 US 6,186,932B1호에 기술되어 있는 방법에 따라 제조될 수 있는데, 접합 봉합선은 내향으로 들어갈 수 있는 바닥이 생성되는 방식으로 개조되어야 한다. 본 발명에 따른 바람직한 반응기 실시양태의 제조를 위한 대표적인 실시양태가 하기에 추가 기술된다.

본 발명에 다른 반응기는 0.2 내지 3, 바람직하게는 0.5 내지 2, 특히 바람직하게는 0.7 내지 1.5 범위 내의 높이 대 최대 폭 비를 가진다.

반응기 부피는 예를 들면 10 L 내지 300 L의 값을 취할 수 있다.

올바른 사용을 위하여, 반응기는 바람직하게는 반응기가 충전될 때 반응기의 유연성인 벽체를 지지하는 용기 내에 위치된다. 따라서, 용기 및 반응기의 형상은 바람직하게는 서로 조화된다.

본 발명에 따른 반응기를 수용하기 위한 상기 용기가 본 발명의 추가적인 주제이다.

본 발명에 따른 용기는 적어도 하기를 포함한다:

- 반응기를 수용하기 위한 내부 공간,

- 용기에 대한 반응기의 전면부 도입(frontal introduction)을 위한 개구부 (여기서 상기 개구부는 폐쇄될 수 있으며, 폐쇄 상태에서 액체-기밀되도록 설계됨),

- 용기의 내부 공간으로 내향 만곡된 바닥, 및

- 그를 통하여 호스 및/또는 채널 및/또는 측정 탐침이 반응기까지 안내될 수 있는 측면 채널.

용기는 내부 공간을 둘러싸며, 폐쇄 상태에서는 벽체에 의해 외부 세계로부터 내부 공간을 경계짓는 용기를 의미는 것으로 이해된다. 본 발명에 따른 용기는 바람직하게는 액체-기밀되도록 설계되는데, 다시 말하자면 그것은 용기의 내부로부터 외부 세계로 액체가 우연히 전달되지 않도록 하는 방식으로 외부 세계로부터 밀봉될 수 있다.

상기 용기는 원통형의 모양, 예를 들면 원주의 형태일 수 있거나, 또는 입방체로서 설계될 수 있다. 용기는 바람직하게는 입방형의 모양을 가진다. 용기의 폭 및 깊이는 특히 바람직하게는 측면 채널을 제외한 내부 공간에 있어서 그 크기가 대략 동일한데, 다시 말하자면 그들은 최대 200 %까지 서로 다르다. 높이 대 최대 폭의 비는 0.2 내지 3, 바람직하게는 0.5 내지 2, 특히 바람직하게는 0.7 내지 1.5이다. 때로는 비교적 작은 높이 대 폭의 비가 실험실에서와 같이 작은 공간에 큰 부피를 수용하는 것을 가능케 하고, 표면 기체 도입시 물질 수송을 개선시키는데, 비교적 큰 반응기 부피 당 액체 비표면적의 결과이다.

본 발명에 따른 반응기는 용기의 내부 공간에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 변형가능한 반응기가 용기의 내부 벽체에 지지된다. 용기는 내향으로 만곡된 바닥을 가진다. 용기 및 반응기의 바닥 형상은 서로 조화된다.

개선된 혼합 작용 및 더 작은 사장 공간 이외에도, 내향 만곡부는 반응기 내용물이 유출될 때 용기의 안정성을 증가시킨다는 장점을 추가로 가진다. 그 결과, 용기 벽체 두께가 감소될 수 있으며, 중량 및 그에 따른 비용의 절감이 달성된다.

헤드 공간에서의 압력과 관련된 요건에 따라서는, 반응기로부터 용기로 힘이 전달될 수 있도록 하는 방식으로 용기의 덮개 판이 설계될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 반응기와 용기 사이에 매우 실질적인 마찰 연결을 확보하도록 주의를 기울여야 한다.

용기는 용기의 일 측면에 제공되며 그를 통하여 반응기가 바람직하게는 전면부로 용기에 위치될 수 있는 1개 이상의 개구부를 가진다. WO 2007/121958A1호에 기술되어 있는 시스템과 달리, 반응기는 바람직하게는 상부로부터 용기에 위치되지 않고, 그 대신 전면부로 위치된다. 100 L 내지 200 L 및 그를 초과하는 부피를 가지는 반응기의 경우, 용기는 상부로부터 위치로 반응기를 위치시키는 데에 먼저 상응하는 실내 높이를 필요로 하며 두 번째로 상부의 용기 개구부에 도달하기 위한 도움 (사다리, 크레인)을 필요로 하는 높이에 달하게 된다. 취급이 더 단순하기 때문에, 전면부로 배향되는 개구부가 유리하다.

개구부는 폐쇄가능한 모양을 가지는데, 다시 말하자면, 바람직하게는 액체-기밀 방식으로 용기를 폐쇄할 수 있도록 하기 위한 도어 등이 존재한다.

용기는 또한 그를 통하여 호스 및 기타 연결구들 예컨대 센서 또는 센서 라인이 반응기까지 안내될 수 있는 측면 채널을 가진다. 상기 채널은 누출의 경우에서 배지, 특히 유전적으로 변형된 생물체가 포함된 생물학적 배지가 용기로부터 유출될 수 없도록, 외부에 대하여 밀봉 분리된다.

바람직한 실시양태에서, 상기 채널은 1회용 반응기의 바닥 영역으로 진행되는, 이격되며 바람직하게는 투명한 2개의 벽체에 의해 형성된다. 반응기를 향하여 배향되는 내부 벽체는 반응기를 지지하는 기능을 한다. 외부 벽체는 외부에 대하여 용기를 밀봉 분리하는 기능을 한다. 양 벽체는 용기에 대한 반응기의 전면부 도입을 위하여 제거될 수 있다. 호스 라인 및 기타 연결구들은 채널을 통하여 상향으로, 그리고 반응기 상부에서 용기의 회전 축으로 안내되며, 수직 축의 상부에서 설비로부터 유출된다. 따라서, 이것은 연결구에서의 누출의 결과로써 반응기가 완전히 배수되는 것을 신뢰성 있게 방지한다. 이에 따라, 주변환경으로부터의 추가적인 라인의 보호는 필요하지 않다.

용기는 바람직하게는 용기 및 용기 내에 위치된 반응기의 온도를 제어하기 위한 수단을 가진다. 온도가 조절되는 것을 가능케 하는 가열 및/또는 냉각 요소는 바람직하게는 용기의 벽체에 또는 그 위에 위치/고정된다.

상기 반응기 또는 상기 용기는 운용시 수직 축 주변으로 회전 가능하도록 탑재되며, 구동 유닛에 연결된다. 구동 유닛은 위치가 고정된 수직 축 주변으로 회전-진동 방식으로 운동하도록 반응기를 설정할 수 있으며, 그에 따라 반응기 자체에 대한 구동 유닛의 직접적인 연결은 필요하지 않다. 동력 연결(forced coupling)은 예를 들면 센서 교란을 야기할 수 있는 전자기 광선의 방출을 급격하게 감소시킬 수도 있다.

반응기의 진동 운동을 실현하기 위해서는, 바람직하게는 적합한 연결 수단을 통하여 (예컨대 톱니 벨트를 통하여) 반응기 또는 용기에 연결되는 진동 기구가 사용된다. 상기 진동 기구 및 반응기/용기는 바람직하게는 반응기/용기 바닥의 아래에서 연결된다. 그와 같은 배열은 매우 조용하고 낮은 무게 중심을 가능케 한다는 장점을 가진다. 후자는 특히 큰 장치 부피 및 제한된 건물 높이 (예컨대 실험실 건물의 경우)의 경우에 중요하다.

용기는 예컨대 크레인의 도움으로 상부로부터 홀더 또는 축 베어링에 삽입될 수 있으며, 그에 따라 동일한 구동 유닛 및/또는 동일한 측정 기술이 상이한 유형의 용기에 대하여 사용될 수 있다.

반응기는 바람직하게는 반응기 회전이 실질적으로 일정한 각도 가속도 또는 감속도로 가속 및 감속되도록 하는 방식으로 구동 유닛에 동력-연결된다. 결과적으로, 회전-진동하는 반응기 운동의 모든 단계에서 현탁 입자 (예컨대 동물 세포)에 대한 수력학적 전단력의 순간 피크 값은 다른 형태의 반응기 운동에서에 비해 비교적 더 낮게 유지된다. 여기에서 구동 요소의 운용 기간을 증가시키기 위해서는, 사인형 가속 및 감속 프로필의 극한 경우까지의 가속 및 감속 사이에서의 온건한 전이가 전적으로 바람직하다. 영구적인 가속 또는 감속 작용은 시간이 지나면서 회전 진동의 각 운동 단계에서 반응기의 회전 속도가 변화되는 것을 야기한다. 이와 같은 단순한 반응기 운동에 있어서, 상호연결된 제어 모듈러스가 필요하지는 않다.

이미 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 용기는 용기의 내부 공간으로 내향 만곡되며 본 발명에 따른 반응기에 정합되는 바닥을 가진다. 따라서, 반응기의 경우에서와 같이, 상기 바닥은 원추형이 되도록, 구형 분절 방식으로, 종-형상이 되도록, 포물선으로, 또는 다면체의 형상으로 설계될 수 있다. 바닥은 바람직하게는 용기의 내부로 내향 배향된 모서리를 가진다. 바닥은 특히 바람직하게는 피라미드형의 모양을 가진다.

용기 바닥 만곡부의 높이 h는 바닥 단면의 원-등가 직경 d의 0.01 배 내지 1 배의 범위 내에 있다. 바닥 단면이 예를 들면 피라미드형으로 만곡된 바닥의 경우일 수 있는 바와 같이 측면 길이 a의 정사각형인 경우, 단면적 A = a ² 이다. 다음에, 원-등가 직경 d는 하기 화학식 1에 따른다:

<화학식 1>

원-등가 직경 d에 대비한 만곡부의 높이 h는 바람직하게는 3 % 내지 100 %의 범위 내, 특히 바람직하게는 5 % 내지 30 %의 범위 내, 매우 특히 바람직하게는 10 % 내지 20 %의 범위 내이다.

용기의 내향으로 만곡된 바닥 및 바람직하게는 입방형인 구현에 의해, 회전-진동 운동과 함께 분배 공정 및/또는 혼합 반응이 단순한 방식으로, 그리고 통상적인 교반기 용기에서와 동일한 강도로 수행될 수 있다. 그러면서도, 본 발명에 따른 개념에서는, 축 통과가 완전히 생략될 수 있다.

이에 따라서, 내부 만곡부는 먼저, 바닥 영역에서의 추가적인 힘의 투입으로 인하여, 이동 상태에 있는 입자의 침강을 방지한다. 두 번째로, 그것은 반응기 바닥 모서리 상부의 측면 연결부를 통하여 반응기 내용물을 제거할 때, 잔류 부피를 감소시킨다. 그에 의해 배수 연결부가 바닥까지 이르는 것이 방지될 수 있다.

또한 상기에서 이미 논의된 바와 같이, 내향으로 만곡된 용기 바닥의 개념에 의해 용기의 안정성이 상당히 증가될 수 있다. 결과적으로, 측면 영역의 벽체 두께가 감소될 수 있으며, 중량 및 그에 따른 비용 절감이 달성된다. 또한, 벽 두께의 감소에 의해, 그의 관성력 및 궁극적으로 용기를 위한 구동력이 상당히 감소된다.

특히 바람직한 실시양태에서는, 측면 채널 내부 벽체의 바닥 영역에 바람직하게는 연결부 판이 위치되는데, 상기 연결부 판은 반응기가 연결부 라인의 영역에서 지지되는 것, 및 연결부 라인이 측면 채널을 관통하여 안내되는 것을 가능케 한다.

바람직한 실시양태에서, 이와 같은 연결부 판은 연결부 라인의 통과를 위한 통로를 가진다. 상기 연결부 판은 조립 동안 반응기에 연결된다. 이와 같은 실시양태에서, 연결 플레이트 역시 바람직하게는 1회용의 요소이다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 연결부 판은 측면으로 개방되며, 변형가능한 반응기를 용기 내에 고정하기 위하여 반응기 연결부 상에 측면으로 밀쳐진다. 이와 같은 경우, 연결부 판은 재사용될 수 있으며, 용기의 일부이다.

본 발명은 또한 적어도 본 발명에 따른 반응기 및 구동 유닛을 포함하는 장치에 관한 것이다. 상기 반응기가 변형가능한 방식으로 설계되고, 그에 따라 반응기 벽체를 지지하기 위한 용기가 요구되는 경우, 본 발명에 다른 장치는 또한 본 발명에 따른 용기를 포함한다.

바람직한 실시양태에서, 상기 장치는 운용시 진동 방식으로 회전하는 반응기 (용기)를 둘러싸는 프레임을 가진다. 바람직한 실시양태에서, 상기 프레임은 반응기의 운용시 코드화된 위조-방지 키 시스템을 사용하여 잠금되는 도어를 가진다. 후자는 바람직하게는 작업시의 보호와 관련된 최대한의 안전성 요건을 유지하면서도 전류의 공급 없이 사용되며, 그에 따라 프레임 및 제어 시스템에서의 센서에 의한 비용이 드는 전자 모니터링 없이 사용된다. 결과적으로, 프레임의 조립은 상당히 단순화된다. 상기 프레임은 안전한 작업 중지시에만 반응기에 대한 작업자의 접근을 가능케 하는 도어를 가진다. 상기 도어 및 구동 유닛은 도어가 폐쇄되었을 때에만 반응기가 운용에 들어갈 수 있도록 하는 방식으로 잠금 시스템에 의해 보호된다. 이와 같은 목적에는 바람직하게는, 업계 숙련자에게 포르티스(Fortis) 시스템으로도 알려져 있는 비전류 안전 시스템이 사용된다. 하나의 가용한 전용 설비 키가 도어를 잠그고 구동 유닛을 제어하는 기능을 한다. 구동 유닛은 도어가 폐쇄되었을 때에만 시동될 수 있다. 구동 유닛의 제어 유닛으로부터 키가 제거되는 경우, 구동 유닛은 스위치가 꺼진다. 상기 코드화된 단일-키 잠금의 장점은 전자적 모니터링이 없이 본질적으로 기계적인 안전성에 있다. 프레임의 중공 파이프를 통하여 케이블이 가설될 필요가 없다. 이는 세척, 밀봉, 조립 및 비용 면에서 장점을 부여한다.

본 발명은 또한 반응기, 임의로 용기 및 구동 유닛을 포함하는 장치의 세포 및/또는 미생물의 배양을 위한 용도에 관한 것이다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 변형가능한 반응기는 우선 반응기와 조화되는 본 발명에 따른 용기 내에 위치된다. 변형가능한 반응기는 바람직하게는 기체에 의해 팽창되며, 반-충전 상태에서 용기의 개구부를 통하여 용기에 도입된다. 개구부에 의해 반응기가 위치되고 제자리에 잠금된 후, 배지의 충전이 이루어지고, 기체는 배출된다.

반응기는 바람직하게는 기술된 연결부 판을 통하여 예를 들면 영양분 및 임의로 살포용 기체 공급물을 공급하기 위한 호스 라인, 배수구, 및 예컨대 온도 센서, pH 센서 등을 위한 기타 연결구에 연결된다. 헤드 공간으로부터의 기체 제거 및 표면 기체 도입을 위한 기체 공급은 바람직하게는 반응기 헤드에서 이루어진다.

1회용 반응기에서, 액체 높이 대 반응기 폭의 비는 바람직하게는 0.2 내지 2, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1이다. 또한, 반응기는 적어도 액체 높이의 5 % 내지 50 %, 바람직하게는 액체 높이의 25 % 이상인 반응기 헤드와 액체 높이 사이의 충분한 헤드 공간으로, 그의 바람직한 수력학적 및 공정 공학적 특성이 유지되도록 운용된다.

반응기 또는 용기에 연결된 구동 유닛은 회전-진동 운동에 의해 반응기 내용물의 철저한 혼합을 보장한다.

놀랍게도, 철저한 혼합 및/또는 수송 공정의 충분한 강화를 달성하는 데에는, 반응기의 회전-진동 운동에 있어서의 비교적 작은 각도 진폭이면 충분한 것으로 밝혀졌다. 특히, 반응기의 3600° 회전 (10 회전에 해당)을 실현하는 것은 거의 필요하지 않았으며, 그에 따라 움직이지 않는 주변환경 (예컨대 배지 및 기체, 전력 및 전기 신호를 공급 투입 및 제거하기 위한 것)에 진동-회전 반응기를 연결시키기 위한 구조적으로 복잡한 해결책은 필요하지 않다.

본 발명에 따른 용도에서, 반응기는

, 바람직하게는

, 특히 바람직하게는

범위의 각도 진폭 α로, 회전-진동 방식으로 기동되며, 여기에는 ±5°의 편차가 존재할 수 있다. 특히, 표면으로 기체가 도입되는 특히 저-전단인 생물반응기의 사용시에는

인 것이 매우 특히 바람직하다. 따라서 전체적으로는, 진동 운동은

의 각도를 통과한다.

시험 결과, 힘의 투입이 증가할 때, 반응기 배지에 기포가 도입되는 운동 상태가 반응기 내에서 설정될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 살포에 의해 손상되지 않는 세포 및/또는 미생물의 경우, 그에 의해 매우 단순한 기체 공급이 실현될 수 있다.

이후 순조롭게 반응기 운동이 증가함에 따라, 예상대로 처음에는 바람직하지 않은 거품의 생성이 이루어지나, 최대 거품 높이가 지나간 후에는 수 센티미터의 용이하게 제어가능한 거품 높이로 다시 강하되는 것으로 밝혀졌다. 상기 거품 붕괴의 그와 같은 매우 놀라운 현상의 원인은 액체의 상기 운동 상태에서는 헤드 공간에 위치된 기체 뿐만 아니라 거품 자체도 표면으로부터 흡수된다는 사실에 있다. 거품은 다시 천천히 용해되는데, 다시 말하자면 전단력이 적용되지 않는 액체의 표면하에서 다시 흡수되는 것에 의해 기포 발생이 완전히 방지된다. 특히, 축류(shaft flow)를 생성시키는 것이 가능하며, 그에 의해 표면상의 반응기 내용물 중 일부가 반응기 내부의 내용물로 전달된다. 따라서 이와 같은 바람직한 유형의 반응기에서는, 거품의 형성이 실질적으로 억제될 수 있으며, 그와 동시에 특히 온건하고 효과적인 표면 기체 도입이 실현될 수 있다. 그러나, 진동 거품 붕괴장치의 사용도 표면으로 기체가 도입되는 반응기에서는 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며, 살포형 반응기에 일반적으로 유리하게 사용될 수 있다.

반응기 부피가 증가함에 따라, 표면 기체 도입을 통하여 기체성 물질을 세포 및/또는 미생물에 충분히 공급하고 그로부터 제거하는 것은 점점 더 어려워진다. 따라서 특히 바람직한 실시양태에서, 기체는 바닥 영역에 측면으로 고정된 1개 이상의 기체 분배기를 통하여 반응기에 도입된다. 단순화하여, 하나의 기체 분배기를 통하여 점상형(punctiform) 기체 공급이 이루어지는 경우라면, 반응기의 회전-진동 운동 및 반응기의 외부 기동에 뒤처지는 반응기 배지 운동의 결과로서 지그-재그-형상 선의 형태로 기포가 발생한다. 따라서, 점상형 도입을 사용한다 할지라도, 회전-진동 운동에 의해 기포는 기체 분배기가 고정되어 있는 벽체를 따라 분배된다. 그와 동시에, 기포가 발생하는 반응기 배지 영역과 기체-분배기 지점으로부터 먼 영역 사이의 밀도 차이의 결과로써, 원형류(circular flow)가 반응기 내용물이 순환되도록 해준다.

회전-진동 운동의 혼합 작용은 한편으로는 각진 형상의 반응기/용기에 의해, 다른 한편으로는 내향으로 만곡된 바닥에 의해 추가로 지원된다.

1개 이상의 기체 분배기는 바람직하게는 연결부 판을 통하여 1회용 반응기의 바닥 영역에 위치된다. 기체 분배기는 0.5 mm 내지 10 mm의 직경을 가지는 구멍으로서, 또는 0.5 mm 내지 1 mm의 평균 세공 직경을 가지는 짧은 천공 호스 또는 파이프 단편으로서 조 기포 도입용으로 설계될 수 있다. 바람직하게는, 예컨대 0.2 ㎛ 내지 50 ㎛의 소결 입자 크기를 가지는 소결 캔들(sintering candle)에 의해 미세 기포의 도입이 사용된다. 기체 도입 장치는 용기 벽체에 대하여 직각인 짧은 파이프 단편으로, 또는 용기 벽체에 평행한 더 긴 파이프 단편으로 설계될 수 있는데, 여기서 상기 파이프 단편에는 일 지점에서 기체가 공급되어야 하며, 길이에 따라 다른 지점에서 고정되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명하는 바이나, 나타낸 실시양태로 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

도면에서:

도 1(a), (b)는 본 발명에 따른 용기의 사시도를 나타내며,

도 2(a)는 상부로부터의 단면으로 나타낸 본 발명에 따른 용기의 개략도를 나타내고,

도 2(b)는 도 2(a)의 점 A와 B 사이에 나타낸 선에 따른 단면으로 나타낸, 본 발명에 따른 용기의 개략도를 나타내며,

도 3(a), (b)는 연결부 판을 포함하는 본 발명에 따른 용기의 사시도를 나타내고,

도 4(a), (b)는 연결부 판의 다양한 실시양태들을 나타내며,

도 5(a), (b)는 회전-진동하는 1회용 반응기에서의 기포의 분배에 관한 개략도를 나타내고,

도 6은 기체가 도입되는 용기와 1회용 반응기 조합의 사시도를 나타내며,

도 7(a), (b)는 용기와 구동 유닛 조합의 사시도를 나타내고,

도 8은 표면으로 기체가 도입되는 용기와 반응기의 개략도를 나타내며,

도 9(a), (b)는 본 발명에 따른 반응기의 개략도를 나타내고,

도 10(a), (b), (c)는 본 발명에 따른 반응기 제조 방법의 개략도를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 용기 (1)의 바람직한 실시양태를 전면부로부터 (a), 그리고 비스듬히 상부로부터 (b) 사시도로써, 개략적으로 나타낸다. 용기는 내부 공간 (40)으로 피라미드형으로 만곡된 바닥 (20)을 가진다. 용기는 반응기를 수용하기 위한 내부 공간 (40), 및 연결부 라인들의 안내를 위한 측면 채널 (30)을 가진다.

도 2(a)는 상부로부터의 단면으로 나타낸 도 1의 용기 (1)를 나타낸다. 도 2(b)는 도 2(a)에 나타낸 점 A와 B 사이의 점선을 따라 단면으로 나타낸, 용기 (1)를 나타낸다.

도 3(a)는 사시도로 나타낸 본 발명에 따른 용기 (1)의 바람직한 실시양태를 나타낸다. 연결부 판 (50)은 용기의 바닥 영역에 고정된다. 연결부 판 (50)을 포함하는 용기 (1)의 해당 영역이 도 3(b)에 확대 축척으로 도시되어 있다. 나타낸 실시양태에서, 연결부 판 (50)은 일측에서 반응기에 연결되는 연결점 (52)을 포함한다. 반응기를 등진 타측에는 예컨대 배지를 공급하기 위한 호스 라인을 정합시키는 것이 가능하다. 연결부 판은 탐침 (예컨대 pH 탐침, 온도 탐침)용 연결구를 가질 수도 있다. 나타낸 실시양태에서는, 기체 분배기 (55)가 연결부 판에 통합되어 있다.

도 4(a) 및 (b)는 용기 (1)의 바닥 영역에 고정되는 연결부 판 (50)의 다양한 실시양태들을 나타낸다. 연결부 판 (50)은 도 4(a)에서 측면으로 개방되며, 반응기를 용기에 고정하기 위하여 반응기의 연결부 (52) 상에 측면으로 밀쳐진다. 연결부 판은 재사용될 수 있으며, 용기의 일부이다. 도 4(b)에서의 연결부 판 (50)은 연결부 라인의 안내를 위한 통로를 가진다. 그것은 조립시에 반응기에 연결된다. 이와 같은 실시양태에서는, 연결부 판 자체가 1회용의 요소이기도 하다.

도 5(a) 및 5(b)는 연결부 판 (50)을 통한 반응기에의 기체의 도입을 개략도로써 나타낸다. 도 5(a)에서, 연결부 판은 관찰자를 향하여 배향되어 있으며, 도 5(b)에서는 연결부 판 (50)을 측면에서 나타내고 있다. 기체 (90)는 연결부를 통하여 점상형의 방식으로 반응기로 안내된다. 바람직하게는 미세 기포의 도입을 확보하기 위하여, 여기에서는 짧은 소결 캔들 (95)이 사용된다. 소형의 기포를 생성시키기 위하여, 회전-진동 운동 (이중 화살표로 표시)은 상기 장치에 불활성 유체가 접근하여 기포가 지그-재그-형상 방식으로 분배되도록 하는 것, 다시 말하자면 기포 (80)가 지그-재그 선의 형태로 발생하고 그에 따라 반응기의 전체 폭에 걸쳐 분배되는 것의 결과로써, 기체 도입 장치의 표면에서의 기포 유착을 방지한다. 반응기 벽체를 통한 기체의 도입 역시 순환류 (점선 화살표로 도시)를 초래한다.

도 6은 진동하는 용기 (1)에서의 반응기 (100)에의 기체의 도입을 사시도로써 나타낸다. 이와 같은 실시양태에서, 기체는 2개의 기체 분배기 (55)를 통하여 반응기에 들어간다. 진동-회전 운동 (이중 화살표로 도시)이 기포 (80)를 분배한다. 순환류 (두꺼운 화살표로 표시)는 반응기로의 기체의 진입 지점으로부터 멀리 위치하는 반응기 영역으로도 기포가 전달되도록 해준다. 세포 또는 미생물을 배양하는 경우, 순환류는 세포 또는 미생물이 반응기 내에서 현탁된 형태로 유지되도록 해준다. 본 실시예에서는 피라미드 모양인 내향으로 만곡된 바닥 (20)에 의해 소용돌이가 생성되고, 이는 강하하는 세포 또는 미생물을 말아올려 재현탁시킨다.

도 6은 측면 채널 (30)의 바람직한 실시양태도 나타낸다. 그것은 바람직하게는 투명한 구조인 2개의 이격된 벽체 (34)(35) 사이에서 반응기의 바닥 영역으로 진행된다. 반응기를 향하여 배향되는 내부 벽체 (34)는 바람직하게는 변형가능한 반응기를 지지하는 기능을 한다. 외부 벽체 (35)는 외부에 대하여 용기를 밀봉 분리하는 기능을 한다. 양 벽체는 용기에의 반응기의 전면부 도입을 위하여 제거될 수 있다.

도 7은 구동 유닛 (2)과 함께 공통 바닥 판 (3)에 고정되는 본 발명에 따른 용기 (1)를 예를 들어 나타낸다. 용기 (1)는 수직 축 주변으로 회전가능하게 탑재되는 방식으로 바닥 판 (3) 상에 고정된다. 본 실시예에서, 구동 유닛은 톱니 벨트를 통하여 용기에 연결되며 용기를 회전-진동 운동으로 설정할 수 있는 진동 기구를 포함한다.

바람직한 실시양태에서, 회전하는 용기는 올바르게 사용될 경우 운용 동안 작업자에 대한 접근을 신뢰성 있게 방지하는 프레임 (210)에 의해 둘러싸여 있다. 프레임 (210)은 운용 중지가 확인되었을 때에만 작업자가 용기 및 반응기에 접근하는 것을 가능케 하는 1개 이상의 도어 (205)를 가진다. 도어 (205) 및 구동 유닛은 도어 (205)가 폐쇄되었을 경우에만 용기가 시동될 수 있도록 하는 방식으로 적합한 잠금 시스템에 의해 보호된다. 이와 같은 목적에는 바람직하게는, 업계 숙련자에게 포르티스 시스템으로도 알려져 있는 비전류 안전 시스템이 사용된다. 하나의 가용한 전용 설비 키가 스위치 하우징 (201)으로부터 제거되었을 때 구동 유닛에 대한 전류 공급을 끄며, 이후 상기 키가 도어 (205)의 폐쇄 상태에서만 작동될 수 있는 잠금 장치 (200)를 잠그는 데에 사용될 수 있다. 상기 코드화된 단일-키 잠금의 장점은 전자적 모니터링이 없이 본질적으로 기계적인 안전성에 있다. 프레임의 중공 파이프를 통하여 케이블이 가설될 필요가 없다. 이는 세척, 밀봉, 조립 및 비용 면에서 장점을 부여한다.

도 8은 표면 기체 도입에 의한 반응기에의 기체 공급을 예를 들어 나타낸다. 기체 공급물 (300)과 기체 제거 (320) 사이의 단회로 흐름을 방지하기 위하여, 기체 흐름은 1개 이상의 기체 분배기에 의해 수평 방향으로 편향되며, 상응하는 구멍을 통하여 압력 손실은 수용되면서 더 높은 속도로 가속된다. 바람직한 압력 손실은 1 mbar 내지 5000 mbar 사이에 있다. 압력 손실은 특히 바람직하게는 10 mbar 내지 500 mbar 사이에 있다. 이와 같은 방식으로 생성되는 수평 기체 분사 (301)에 의해, 반응기의 헤드 공간 (305)에서 전체 기체의 단순하고 비용-효과적이며 효율적인 혼합이 가능해진다.

도 9는 본 발명에 따른 반응기 (100)의 2개의 대표적인 다면체 실시양태를 개략적으로 나타낸다. 반응기는 바람직하게는 유연성으로 설계된 (변형가능한) 벽체에 의해 한정되는 공간을 포함한다. 바닥 (20)은 공간의 내부로 돌출된다. 도 9(a)는 피라미드형의 내향으로 들어가며/만곡되며 점으로 점감하는 바닥을 나타낸다. 도 9(b)에서, 피라미드의 상부 영역은 모서리로 설계된다.

통로 및/또는 종단부 (60)는 반응기의 내부 공간과 외부 세계 사이의 연결을 제공하기 위하여 벽체에 고정된다.

도 10은 어떻게 중합체 필름으로 구성되는 본 발명에 따른 반응기가 US 6,186,932B1호에 기술되어 있는 방식과 유사하게 제조될 수 있는지를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예에서, 반응기는 4개의 필름 부분 (401, 402, 403, 404)으로부터 함께 연결된다. 이를 위하여, 필름들은 도 5(a)에 나타나 있는 방식으로 서로 위치되는데: 필름 부분 (401)은 가장 저부에 위치되며, 필름 부분 (402)는 가장 상부에 위치되고, 필름 부분 (403) 및 (404)는 접힌 형태로 필름 부분 (401)과 (402) 사이에 위치된다. 상기 필름 부분들은 경계 부근에서 서로 접합됨으로써 (화살표로 표시), 폐쇄된 백을 생성시킨다. 도 5(b)는 상부로부터의 도 5(a)의 필름 배열을 나타낸다. 필름 배열 주변에 접합 봉합선 (405)을 볼 수 있다. 또한, 필름 조립체는 모서리를 지나 연장되는 접합 봉합선 (406)을 가진다. 반응기의 바닥 및 헤드 형상, 바닥의 경우 특히 바닥 만곡부의 크기는 각도 α 및 β의 크기에 의해 결정된다.

도 5(b) 필름 배열의 모서리는 모서리 접합 봉합선 (406)이 생성된 후에 크기에 맞게 다듬어진다.

1 용기
2 구동 유닛
3 바닥 판
5 용기 벽체
20 내향으로 만곡된 바닥
30 측면 채널
34 채널 벽체
35 채널 벽체
40 내부 공간
50 연결부 판
52 연결부
55 기체 분배기
60 통로/연결부
80 기포
90 기체 공급
100 반응기
200 폐쇄 장치
201 제어 유닛
205 도어
210 프레임
300 기체 공급
301 기체 분사
305 헤드 공간
310 액체 높이
320 기체 제거
401 필름 단편
402 필름 단편
403 필름 단편
404 필름 단편
405 세로방향 측면의 접합 봉합선
406 모서리를 지난 접합 봉합선

Claims (15)

1. 내부 공간을 둘러싸고 있는 벽체, 및 외부 주변환경에의 내부 공간의 연결을 가능케 하는 벽체 중의 통로 및/또는 연결부를 포함하며, 액체가 충전될 경우, 액체의 표면과 평행한 각진 단면을 가지고, 내부 공간으로 만곡되어 있거나 만곡될 수 있는 바닥을 가지는 것을 특징으로 하는 반응기.
2. 제1항에 있어서, 내향으로 만곡되어 있거나 만곡될 수 있는 바닥이 반응기의 내부 공간으로 돌출된 모서리를 가지는 것을 특징으로 하는 반응기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내향으로 만곡되어 있거나 만곡될 수 있는 바닥이 다면체형, 바람직하게는 피라미드형의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 반응기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥 만곡부의 높이 h가 바닥의 원-등가 직경 d에 대비한 비에서 3 % 내지 100 %의 범위 내, 특히 바람직하게는 5 % 내지 30 %의 범위 내, 매우 특히 바람직하게는 10 % 내지 20 %의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 반응기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 통로 및/또는 연결부가 바람직하게는 바닥 모서리에 근접한 반응기의 측면 영역에서 제공되는 것을 특징으로 하는 반응기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 벽체가 유연성이며, 그에 따라 변형가능하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 반응기.
7. 적어도
   - 반응기를 수용하기 위한 내부 공간,
   - 용기에 대한 반응기의 전면부 도입을 위한 개구부 (여기서 상기 개구부는 폐쇄될 수 있으며, 폐쇄 상태에서 액체-기밀되도록 설계됨),
   - 용기의 내부 공간으로 내향 만곡된 바닥,
   - 그를 통하여 호스 및 채널이 반응기까지 안내될 수 있는 측면 채널
   을 포함하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 반응기를 수용하기 위한 용기.
8. 제7항에 있어서, 내향 만곡된 바닥이 다면체형, 바람직하게는 피라미드형의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 용기.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 측면 채널이 2개의 이격된 벽체 사이로 진행되며, 상기 벽체는 1회용 반응기의 바닥 영역까지 이르고, 상기 벽체는 용기에 대한 1회용 반응기의 전면부 도입을 위하여 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 용기.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 만곡된 바닥의 영역에 측면으로 배열되며, 반응기에 연결될 수 있는 연결구 및/또는 호스들을 고정 및/또는 안내하는 기능을 하는 연결부 판을 추가로 포함하는 용기.
11. 제10항에 있어서, 연결부 판이 측면으로 개방되며, 1회용 반응기를 용기에 고정하기 위하여 1회용 반응기의 연결부 상에 측면으로 밀쳐질 수 있는 것을 특징으로 하는 용기.
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 용기의 벽체 내에 및/또는 벽체 상에 탑재되는 가열 및/또는 냉각 요소를 추가로 포함하는 용기.
13. 적어도 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 반응기, 반응기의 회전-진동 운동을 발생시키기 위한 구동 유닛, 및 반응기가 변형가능하도록 설계되는 경우 임의로 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 용기를 포함하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 운용 중지시에만 작업자가 반응기에 접근하는 것을 허용하는 프레임 및 잠금 시스템을 추가로 포함하는 장치.
15. 세포 및/또는 미생물을 배양하기 위한 제13항 또는 제14항에 따른 장치의 용도.

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