KR20130042039A - 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터 - Google Patents

액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터 Download PDF

Info

Publication number
KR20130042039A
KR20130042039A KR1020137007475A KR20137007475A KR20130042039A KR 20130042039 A KR20130042039 A KR 20130042039A KR 1020137007475 A KR1020137007475 A KR 1020137007475A KR 20137007475 A KR20137007475 A KR 20137007475A KR 20130042039 A KR20130042039 A KR 20130042039A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reservoir
wall structure
container
medium
biological material
Prior art date
Application number
KR1020137007475A
Other languages
English (en)
Inventor
알. 에드워드 브란손
케이쓰 에버레트
밥 헤스터
티모씨 비. 비커스
Original Assignee
신톤 바이오파머슈티칼즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신톤 바이오파머슈티칼즈 비.브이. filed Critical 신톤 바이오파머슈티칼즈 비.브이.
Publication of KR20130042039A publication Critical patent/KR20130042039A/ko

Links

Images

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
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/14—Bags
    • 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/24—Gas permeable parts
    • 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/44—Multiple separable units; Modules
    • 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/48—Holding appliances; Racks; Supports
    • 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
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S47/00—Plant husbandry
    • Y10S47/06—Plant growth regulation by control of light thereon

Abstract

본 발명은, 복수의 식물의 성장을 돕고 배지를 지지하기 위한 바이오리액터 어셈블리에 관한 것이다. 이 어셈블리는, 광원 및 용기를 포함한다. 상기 용기는, 광 투과성 벽 구조물 및 저장소를 형성한다. 저장기의 주축은 실질적으로 수평이어서, 상기 저장기는 부분적인 높이까지 배지로 채워, 식물을 떠 받치기 위한 비교적 큰 표면 영역을 제공한다. 또한, 상기 어셈블리는, 상기 용기의 나누어진 벽 구조물 부재들을 서로 고정하고 시일링하기 위한 클램프, 및 무균 환경을 만들기 위해 상기 벽 부재에 부착되는 단부 캡을 포함할 수 있다. 또 다른 선택사항으로서, 상기 클램프는, 개구부를 가질 수 있다. 상기 개구부는, 기체 공급 노즐, 기체 배출 노즐, 공기 온도 프로브, pH 프로브, 샘플링 드레인, 기체 구성 프로브 및 배지 온도 프로브와 같은, 바이오리액터 기능을 측정하고 제어하기 위한 여러 가지 장치를 통과시킨다.

Description

액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터{BIOREACTOR FOR GROWING BIOLOGICAL MATERIALS SUPPORTED ON A LIQUID SURFACE}
본 발명은, 배지(media)를 떠 받치고 생물학적 물질의 배양을 촉진하기 위한 바이오리액터에 관한 것이다. 특히, 수초와 같이, 빛을 필요로 하는 생물학적 물질을 배양하기 위한 투명한 바이오리액터에 관한 것이다.
광-바이오리액터(photo-bioreactors)는 광합성을 하는 미생물을 제어 가능한 방식으로 배양할 수 있는 장치이다. Forth가 발명한 미국 특허 No. 5,846,816의 도 1에 도시된 바와 같이, 역전된, 삼형의 횡단면을 갖는 투명한 채임버(chamber)(10)를 포함하는 바이오매스(biomass) 생산 장치가 개시되어 있다. 제1 도관(22)은 상기 채임버로부터 연장된다. 상기 도관은, 그 길이 방향을 따라, 채임버 내부로 기체를 유입시키는 복수의 구멍을 갖는다. 또한, 열 교환 미디움(medium)에 연결된 한 쌍의 열 교환 도관(26)이 채임버를 통해 연장된다.
도관을 통해 공기가 유입된에 따라, 채임버 내의 액채가, 채임버의 중앙부를 통해, 커버(16) 아래쪽의 채임버의 상부를 가로질러, 그리고 채임버의 측벽(20)을 따라 아래쪽으로 다시 도관으로 돌아가는 경로를 갖고 순환하는, 특유의 흐름 패턴이 형성된다. 커버는 2개의 배출구(28)를 포함하며, 순환하는 기체는 이 배출구를 통해 채임버를 빠져나간다. 표면상으로는, 공기의 통과 및 액체의 순환에 의해, 그 안에 떠 있는 생물학적 재료가 빛에 노출되는 것이 보장되고, 또한 조류와 같은 생물학적 재료가 채임버의 벽에 들러붙는 것이 방지된다.
비록, 상기 문헌에 개시된 바이오리액터가 생물학적 재료의 성장을 촉진시킴에도 불구하고, 전체적으로, 무균의 성장 환경을 요구하는 어플리케이션에는 적합하지 않다. 배출구는, 공기로 운반되는 오염 물질을 포함할지도 모르는 외부 공기에 개방된다. 이러한 오염은, 오염 방지에 대한 FDA 가이드라인이 충족되어야 하는 의약품 어플리케이션의 경우에 특히 문제가 된다.
또한, 상기 문헌의 발명에 의해 요구되는, 액체의 일정한 순환은, 어떤 종류의 생물학적 재료의 성장 때문에 방해를 받을 수 있다. 예컨대, lemnaceae, 즉 “개구리밥”과로부터 완전히 분화된 수생 식물은, 물 표면상에서 가장 잘 자라는 민물(fresh-water) 식물이다. 식물을 성장시키는 그러한 표면은, 보통 최적의 생장을 촉진하기 위해 비교적 잔잔한 물인 것이 좋다.
따라서, 광-바이오리액터 시스템을 사용하여, 오염으로부터 격리된 상대적인 무균 환경 내에서 식물 생물학적 물질의 성장을 촉진하는 것이 유익하다. 만일 시스템이, 개구리밥과의 식물과 같이, 표면에서 성장하는 수생 식물(surface growing plants)의 성장을 촉진시킬 수 있다면 더 유익할 것이다.
복수의 식물의 성장을 지원하고 배지를 떠 받치기 위한, 본 발명에 따른 바이오리액터 어셈블리에 의해, 상술한 이점들을 달성할 수 있고 그 밖의 필요한 사항들을 처리할 수 있다. 상기 어셈블리는 광원 및 용기를 포함한다. 상기 용기는, 빛을 통과시키는 광 투과성 벽 구조물을 포함하고, 배지 및 생물학적 물질로 채워지는 저장기를 형성한다. 저장기의 주축(major axis)은 실질적으로 수평이어서, 배지가 저장기의 일부 높이까지 채워지게 하며, 식물 및 그 밖의 생물학적 물질의 지탱을 위해 비교적 큰 표면 영역을 형성하게 한다. 또한 상기 어셈블리는, 클램프(clamps) 및 단부 캡(end caps)을 포함하는데, 상기 클램프는 상기 용기의 분리된 벽 구조물 부재들을 서로 고정시키고 시일링(sealing)하기 위한 것이고, 상기 단부 캡은 무균 환경을 유지하기 위해서 상기 벽 부재에 고정된다. 또 다른 선택사항으로서, 상기 클램프는, 그 안을 관통하는 개구부를 가질 수 있다. 상기 개구부를 통해, 기체 공급 노즐, 기체 배출 노즐, 공기 온도 프로브(probe), pH 프로브, 샘플 드레인(sample drain), 기체 구성 프로브(gas composition probe) 및 배지 온도 프로브와 같은, 바이오리액터 기능을 제어하고 측정하기 위한 여러 가지 장치들이 통과할 수 있다.
일실시예에서, 본 발명은 배지를 지지하기 위한, 그리고 복수의 식물의 성장을 지원하기 위한 어셈블리를 포함한다. 상기 어셈블리는 1개 이상의 광원, 및 상기 광원에 인접하여 배치되는 한 개 이상의 용기를 포함한다. 상기 용기의 벽 구조물은, 광 투과성 특성을 가지며, 광원으로부터 나온 빛을 통과시킨다. 상기 벽 구조물은, 다른 구성 요소들과 함께, 주변 환경으로부터 격리된 저장기를 형성한다. 상기 저장기는, 가늘고 긴 모양(세장형)을 가지며, 전체적으로 저장기의 가장 긴 치수의 방향으로 연장되는 주축을 형성한다. 상기 어셈블리 내에서, 상기 용기는, 상기 저장기의 상기 주축이 중력에 대해 실질적으로 수평인 평면 내에 있도록 방향이 설정된다. 이런 방식으로, 상기 저장기는, 상기 배지가 부분적으로 채워질 때에, 비교적 큰 배지 표면을 형성하고 이 배지 표면은 식물을 떠 받친다.
본 발명의 일면에 있어서, 상기 벽 구조물은 일정한 단면을 갖는 압출된(extruded) 모양을 갖는다. 예컨대, 상기 벽 구조물은 타원형 또는 사각형의 단면을 갖는 실린더 모양일 수 있다. 파이프 벽 구조물의 치수는, 바람직하게는 10 내지 50 피트(feet)의 길이 및 2 내지 12 인치(inch)의 직경을 갖는다. 주축을 포함하는 단면에서, 상기 주축은, 바람직하게는 상기 배지 표면 영역을 최대화시키기 위해, 상기 실질적으로 수평인 평면과 나란히 정렬된다. 예컨대, 상기 사각형 단면의 2개의 마주 보는 모서리는, 남아 있는 2개의 모서리보다, 상기 실질적으로 수평인 평면에 더 가깝게 배치된다.
본 발명의 다른 면에 있어서, 복수의 상기 용기는, 용기들 사이에 간격을 두고 수직 스택 내에 정렬되는 방식으로 사용될 수 있다. 상기 수직 스택은, 광원으로서, 광방출 다이오드 또는 형광성 광원과 같은, 전기적으로 전력이 공급되는 광원과 조합될 수 있다. 상기 스택의 양측면 및 상기 용기 사이의 공간에 광원을 배치함으로써, 상기 수직 스택에 빛을 공급한다.
또한, 상기 벽 구조물의 복수의 부재들을 서로 고정시키기 위해, 1개 이상의 클램프가 용기 내에 포함될 수 있다. 상기 클램프는, 1개 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부는, 상기 클램프 내에 형성되는 개구부를 관통하여 상기 저장기로 연장되는 배지 온도 프로브, 기체 구성 프로브, 기체 공급 노즐, 기체 방출 노즐, 공기 온도 프로브, pH 프로브, 및 샘플링 드레인과 같은, 여러 가지 샘플링 장치 및 제어 장치를 삽입하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 면에 있어서, 상기 클램프는 상기 벽 구조물 부재들의 인접한 단부들을 수용하기 위한 모양과 크기를 갖는 1개의 개구부를 형성한다. 예컨대, 상기 클램프는, 상기 클램프 단부 주위로 연장되는 맞추어진 중앙부 밴드를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 클램프는 한 쌍의 안쪽으로 향하는 플렌지(flanges)를 포함할 수 있다. 상기 플렌지는, 상기 클램프의 마주 보는 양 단부 상에, 서로 떨어져 배치되고, 상기 벽 구조물 부재의 단부를 움켜쥐도록 구성된다. 쉽게 잡아 쥐게 하기 위해서, 상기 벽 구조물 부재의 단부는, 안쪽으로 향하는 플렌지를 맞물기(engage) 위해, 바깥쪽으로 플레어(flare)될 수 있다. 바람직하게는, 상기 클램프 각각은, FDA 승인을 받은 합성 재료로 구성되고, 오염물질이 상기 용기로 들어가는 것을 차단하기 위한 실리콘 시일을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 용기 벽 구조물은, 각각 주축을 갖고, 2개 이상의 서로 떨어져 배치된 부재를 갖는 닫힌 저장기를 형성할 수 있다. 상기 서로 떨어져 배치된 부재의 주축들은, 실질적으로 수평인 공통 평면상에 놓인다. 또한, 이러한 방식으로, 상기 부재 중 하나에 배지를 부분적으로 채움으로써, 나머지 부재들을 채우게 되고, 식물을 떠 받치는 배지 표면을 형성하게 된다.
본 발명은 많은 이점을 갖는다. 전체적으로, 바이오리액터 어셈블리에 의해, 무균의 깨끗한 컨트롤된 환경에서, 유전학적으로 수정된 식물로부터, 병실용 및 상업적 스케일로 사용할 수 있을 만큼의 의약제가 생산된다. 예컨대, 부분적으로 배지를 채우기 위한 저장기를 형성하는 용기를 사용하여, 개구리밥과의 식물과 같이, 수면 위에 지지되는 생물학적 재료의 대규모 생산을 위한, 비교적 넓은 표면을 제공한다. 또한, 용기 벽 구조물의 여러 가지 부재들, 및 여러 가지 측정장치 및 공급 장치의 삽입을 위한 시일링된 개구부를 서로 연결하기 위한 시일을 가진 클램프의 사용으로 인해, 의학적 용도를 위한 생물학적 물질의 성장을 촉진하기 위한 깨끗한 무균 환경이 보장된다. 또한 본 발명의 클램핑 시스템을 사용하면, 정비 및 수정을 위한, 용기의 결합 및 분해가 용이하다. 측정 및 공급 장치는, 내부의 생물학적 재료의 성장과 배출을 최대화하기 위해, 저장기 내부의 환경이 엄격하게 제어될 수 있게 한다.
본 발명을 개괄적으로 설명하였으므로, 일반적인 축척에 따라 도시한 것은 아니지만 다음과 같은 도면을 첨부한다.
도 1은, 본 발명의 일실시예의, 바이오리액터 어셈블리의 측면 입면도이다.
도 2는, 도 1의 바이오리액터 어셈블리의 정면 입면도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예의, 바이오리액터의 입면도이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예의, 바이오리액터 어셈블리의 입면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예의, 비교적 큰 직경을 갖는 용기를 사용한 바이오리액터 어셈블리의 측면 입면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예의, 타원형 용기를 사용한 바이오리액터 어셈블리의 측면 입면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예의, 각진 사각형 용기를 사용한 바이오리액터 어셈블리의 측면 입면도이다.
도 8은, 도 1 및 도 2의 바이오리액터 어셈블리에 도시된 용기들 중 하나의 단부의 측면 입면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예의, 클램프 어셈블리의 외곽 밴드 부재의 평면도이다.
도 10은, 클램프 어셈블리를 형성하기 위해, 도 9에 도시된 외곽 밴드 부재와 조합된 내부 시일링 부재의 평면도이다.
도 11은, 용기의 벽 구조물이 클램프에 의해 서로 결합된 복수의 부재를 갖는, 본 발명의 다른 실시예의 바이오리액터 어셈블리의 측면 입면도이다.
도 12는, 도 11의 바이오리액터 어셈블리의 평면도이다.
본 발명은, 첨부된 도면을 참조하여 아래에 더 자세히 설명된다. 첨부된 도면에는, 본 발명에 따른 모든 실시예는 아니지만, 몇 개의 실시예가 도시되어 있다. 실제로, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 설명한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 실시예들은, 본 발명이, 적용 가능한 법적 요건을 만족하도록 제공된다. 도면 전체에 걸쳐, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 가리킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 바이오리액터 어셈블리(10)가 도 1에 도시되어 있다. 수직으로 뻗은 복수의 빛(13) 근처의 수직 스택(vertical stack) 내의 쌓여있는 렉(rack)(12)에 의해 지지되는, 실질적으로 수평 방향으로 뻗어 있는 복수의 용기(11)들이 바이오리액터 시스템에 포함되어 있다. 각각의 용기(11)는, 개구리밥 또는 성장을 위해 빛을 필요로 하는 다른 종류의 생물학적 물질을 떠 받치기 위한 표면을 제공하기 위해, 부분적으로 채워진 높이에서 배지를 지지하기 위한 저장기(15)를 형성하는, 광 투과성의 실린더형 벽 구조물(14)을 포함한다.
여기에서, "배지(media)"라는 단어는, 임의의 액체, 겔(gel), 부분적으로 액체이면서 부분적으로 고체인 물질, 또는 저장기(15) 내에 하우징 된 생물학적 물질의 성장을 촉진, 테스트, 변이 또는 처리하는데 사용되는 영양제, 화합물, 또는 화학품과 같은 유동물을 말한다. 따라서, 여기에 설명된 장치를 사용하여, 상기 구성 요소들에 대해 어떤 흐름(flow) 및 처리(manupulation)를 할 수 있기만 하면, 배지는, 단순한 물이거나 흙, 한천 겔, 진흙과 물의 혼합물이거나, 또는 물을 포함하거나 포함하지 않은 구성요소들의 혼합물일 수 있다.
여기에 사용되는 "생물학적 물질(materials)" 또는 "생물학적 재료(matter)"라는 단어는, 분열증식(proliferation) 또는 형질발현(expression)을 돕기 위해, 빛과 배지의 공급을 필요로 하는 임의의 재료를 말한다. 바람직하게는, 생물학적 물질은, 개구리밥과의 식물과 같이, 액채 표면상에서 번성하는 식물이다. 다른 종류의 바람직한 수생 식물에는, 자이언트 살비니아(Giant Salvinia), 카리바 위드(Kariba weed), 아쿠아리움 워터모스(Aquarium watermoss), 워터 퍼언(Water Fern), 카롤리나 모스퀴토 퍼언(Carolina mosquito fern), 워터 히아신스(water hyacinth), 히아신스 되오(jacinthe d’eau), 베리어블-리프 가래(Variable-leaf Pondweed), 워터브리드 가래(Watertbread Pondweed), 히드릴라(Hydrilla), 아메리칸 물-질경이(American Water-Plantain), 마쉬 피막이속(Marsh Pennywort), 및 크리핑 등심초(Creeping Rush)와 같은 것들이 있다. 이러한 식물들 및 다른 생물학적 물질은, 야생 식물, 백신 제조를 위해 유전자 이식된 식물, 인간 또는 동물에 사용하기 위한 치료용 단백질 및 펩타이드, 누트라수티클스(neutraceuticals), 파마수티클스(pharmaceuticals), 연구 및 제조 시약(세포 배양을 위한 생장 인자 및 배치 첨가물), 또는 파마수티클스를 위한 익시피언트(excipients) 일 수 있다.
바이오리액터 어셈블리(10)의 렉(12)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렉의 나머지 부분을 지지하는 기저부(16)를 포함한다. 특히, 기저부(16)는, 바닥 상에서 지탱하는 복수의 발(22), 또는 렉의 바깥쪽 양단부 및 중앙에 배치된 3개의 다리 부재(23)의 바닥에 있는 다른 종류의 지탱 표면을 포함한다. 실질적으로 용기(11)의 길이와 동일한 길이를 갖고, 수평으로 연장되는 지지 레일(24)이 다리 부재위에 존재한다.
수직 지지 부재(17)는, 수평 지지 레일(24)의 측면 및 중앙부 각각 연결되어 위쪽으로 연장된다. 바람직하게는, 수직 지지 부재(17)는, 기저부의 앞쪽 가장자리 쪽으로 연장되는 캔틸레버 지지 부재(19) 상에 지지되는 용기(11)를 더욱 더 안정시키기 위해, 기저부(16)의 뒤쪽 가장자리에 가까이 지지된다.
각각의 캔틸레버 지지 부재(19)는, 일정한 간격을 두고 수직 지지 부재의 뒤쪽 모서리에 장착된다. 또한, 각 캔틸레버 지지 부재는, 그 뒤쪽 표면 상에, 수직 지지 부재(17)에 부착된 장착 플레이트(20), 및 그 앞쪽 표면 상에 리테이닝(retaining) 부재(21)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 리테이닝 부재는, 용기를 꼭 맞추어 지지하기 위해, 용기 벽 구조물(14)의 외곽 표면에 매치되도록 크기와 모양을 맞추어, 상부에 아치형의 표면을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 추가적인 한 쌍의 수직 지지 부재(25)는, 기저부의 수평 지지 레일(24)의 가장 바깥쪽 양 단부로부터 위쪽으로 연장된다. 보강판(gusset)(18) 쌍은, 수직 지지 부재(25) 중 가장 바깥쪽의 부재와 수평 지지 레일(24)의 결합을 강화한다. 각각의 보강판은, 삼각형의 모양을 가지며, 한쪽 레그(leg)가 수평 지지 레일(24)에 부착되어 있고, 다른 쪽 레그는 수직 지지 부재(25)에 부착된다. 수직 지지 부재를 제일 뒤에 배치하기 때문에, 앞쪽 보강판(18)의 기저부 레그는 뒤쪽 보강판의 기저부 레그보다 길다.
하부 지지 레일(24)과 평행하게 연장되고, 하부 지지 레일과 길이가 동일한, 또 다른 수평 지지 레일(26)은, 수직 지지 부재(17, 25)의 각각의 상단부에 지지된다. 상부 지지 레일과 하부 지지 레일은 모두 복수의 라이트 마운트(light mount)(27)를 지지한다. 라이트 마운트는, 레일(24, 26)을 따라 서로 대응하는 위치에서 연장되어 배치된다. 이러한 방법으로, 각 라이트 마운트 쌍은, 수직으로 뻗은 광원(13)을 지지할 수 있다.
광원은, 바람직하게는 전기적으로 작동하는 인공적인 광원이다. 예컨데, 광 방출(lighting)은, 광-방출 다이오드, 형광성 광원, 백열 광원, 나트륨 증기 광원, 메탈 헬라이드 광원 또는 이러한 것들 및 다른 타입의 광원들의 여러 가지 조합에 의해 제공될 수 있다. 대신에, 인공적 광원은, 직사광 및 간접광에 의해 보강되거나 대체될 수도 있다. 그러나, 저장기(15)에 담긴 개구리밥 또는 다른 생물학적 물질의 생장을 촉진시키기 위한 충분한 빛을 공급하기 위해, 제어 및 배치가 용이한 인공 광원이 선호된다. 당해 기술 분야에서의 종래의 와이어링, 또는 다른 방법을 이용하여, 여러 가지 타입의 광원에 전력을 공급할 수 있으므로, 여기에서는 더 자세히 설명하지 않는다.
상술한 바와 같이, 도 1에 도시된 실시예의 광원(13)은, 렉(12)에 고정된 실질적으로 수직 방향의 용기(11)에 대해 수직인, 수직 방향(즉, 중력 방향)으로 연장된다. 수직-방향의 광원(13)은 용기(11) 스택의 한 쪽 면에 배치되고, 용기의 벽 구조물(14)을 따라 일정한 간격을 갖고 평행하게 배치된다. 이러한 방식으로, 각각의 광원은, 각 용기의 일단부로부터 용기의 반대쪽 단부까지, 각 용기(11)와 인접한 부분에 빛을 제공한다.
성장을 촉진시키기 위해 필요한 빛의 강도, 용기(11)의 위치, 또는 저장기(15) 내의 배지의 희망하는 온도 등과 같은 서로 다른 요소에 따라, 여러 가지 다른 구성을 갖는 광원(13)이 존재할 수 있다. 예컨대, 도 3에는 다른 구성을 갖는 광원(13)이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 광원은, 용기들 사이에 간격을 두고 평행하게 연장된다. 특히, 이 배열에서의 광원은, 도 1 및 도 2에 도시된 수직 스택과 유사하게, 여러 개의 백-투-백(back-to-back) 수직 용기 스택의 용기들 사이에서 연장될 수 있다.
또 다른 구성의 광원(13)이 도 4에 도시되어 있는데, 여기에서 광원은, 용기(11)의 쌍 사이에서, 수직으로 간격을 두고, 수평으로 한 쌍씩 연장된다. 결과적으로, 각 광원은 각각의 용기(11)의 길이 방향을 따라 평행하게 연장된다. 용기 위에 배치함에 따라, 각 광원(13) 쌍이, 용기의 벽 구조물(14)의 전체 상부 길이를 따라 아래쪽으로 빛을 뿌릴 수 있다. 이러한 배치는, 대부분 배지의 상부 표면 상에서 자라는 생물학적 물질에 적당할 수 있다.
도 4에 의해 도시된 실시예의 용기(11)는, 인접한 한 쌍의 수직 스택 내에 배치된다. 본 실시예에서 렉(12)은, 수직 지지 부재(17)를 포함하지만, 수직 지지 부재의 추가적인 안정성이 필요하지 않는 한, 광원(13)을 지지하기 위해 반드시 지지 레일(24, 26)을 포함할 필요는 없다. 캔틸레버(cantilevered) 지지 부재(명확함을 위해 도 4에는 도시되지 않음)(19)는, 수직 지지 부재로부터 안쪽으로 연장된다. 이 캔틸레버 지지 부재의 각 단부는, 인접한 수직 용기(11) 스택의 캔틸레버 지지 부재의 단부에 연결될 수 있다. 각 광원(13) 쌍은, 각각의 용기(11) 위에, 캔틸레버 지지 부재의 리테이닝 부재(21)의 하부에 부착된다.
또한, 도 4의 용기의 상대적인 배치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바이오리액터 어셈블리 중 2개의 앞쪽 단부를 서로 인접하도록 배치함으로써 달성될 수 있다. 또한, 이러한 배치로, 도 4의 수평으로 연장된 광원(13)을, 도 1 및 도 2의 수직으로 연장된 광원과 조합할 수 있다. 유리하게, 이러한 사이드-바이-사이드(side-by-side) 관계에 의해, 인접한 용기(11)의 수직 스택의 조명이 중첩된다.
도 4에 도시된 용기(11)의 사이드-바이-사이드 수직 스택의 또 다른 이점은, 용기 및 광원(13)을 다룰 때에 쉽게 접근할 수 있게 함과 동시에, 용기의 밀도가 개선된다는 것이다. 예컨대, 각 수직 스택 쌍은, 그 사이에 서비스 통로(28)을 제공하기 위해 간격을 가질 수 있다. 또한, 종래의 축조 구조로도 스택의 무게를 지지할 수 있을 만큼, 스택의 밀도가 작다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이로 인해 사이드-바이-사이드 스택은, 바닥(30) 뿐만 아니라 구조물의 층간(mezzanine) 레벨(29)상에 배치될 수 있다.
남아있는 다른 실시예를 위한 분리된 버전의 렉(12)은, 여기에서는 더 자세히 설명되지 않는다는 점을 주의해야 한다. 그 이유는 도 1 및 도 2에 도시된 렉의 모양은, 남아 있는 다른 실시예의 상대적인 위치 내에서, 용기(11) 및 광원(13)을 지지하기 위한 렉에 확장할 수 있기 때문이다. 또한, 비록 렉(12)의 바람직한 실시예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있지만, 다른 재료, 지지 부재 배치 등을 가지면서, 여러 가지 다른 구성을 갖는 렉이 있을 수 있다는 것을 주의해야 한다. 다른 구성을 갖는 렉에서도 그 각각의 위치에서 용기(11) 및 광원(13)을 지지할 수 있다. 다른 실시예에서, 렉(12)은, 용기(11)를 지지하기 위해 파이프 고리를 갖는, 서로 연결하는 쓰레딩된 봉으로 만들어질 수 있다.
또한, 광원(13)과 용기(11)의 개수뿐만 아니라 광원(13) 및 용기(11)의 상대적인 위치는, 특정 어플리케이션에 적합하도록 수정될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 예컨대, 많은 수의 광원은, 생물학적 물질의 성장을 촉진시키는데 사용될 수 있거나, 또는 조밀하게 배열된 많은 수의 용기는, 많은 양의 생물학적 물질을 배양하는데 사용할 수 있다. 따라서, 광원과 용기의 조합은 반드시 위에 제시된 구성에 한정될 필요가 없고, 본 발명의 사상을 만족하면 된다.
각 용기(11)의 벽 구조물(14)은, 그 안에 형성된 저장기(15) 내에 저장된 생물학적 물질의 성장을 촉진시키기 위해 충분한 빛을 통과시키는 광 투과성 재료로 만들어진다. 예컨대, 벽 구조물(14)은 붕규산염(borosilicate) 또는 수석 유리(flint glass)와 같은 유리, 또는 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 테플론, 실리콘, 나일론 또는 폴리에틸렌과 같은 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 이러한 재료들은, 가요성(flexible)이거나 비교적 단단할 수 있다. 바람직하게는, 광 투과성 재료는, 일정량의 빛을 통과시킬 뿐만 아니라, 생장 촉진에 필요한 빛을 모두 통과시키기 위해 완전히 투명할 수 있다. 그러나, 생물학적 물질의 요구에 따른 요소에 따라, 또는 저장기(15) 내에 열이 축적되지 않도록, 어떤 파장 또는 빛의 강도를 제거하기 위해, 반투명 재료가 사용될 수 있다.
여기서 “벽 구조물”이라는 단어는, 적어도 부분적으로 저장기(15)를 형성하는 어떠한 부재, 또는 부재들의 집합을 말한다. 도 1 및 도 2의 실시예에 도시된 벽 구조물(14)은, 그 길이 방향을 따라, 일정한 원형 단면을 갖는 실리더형의 벽 구조물을 갖는데, 그 이유는, 이 경우 투과성 재료로 만들어진 길다란 스톡 파이핑(stock piping)을 사용하기 때문이다. 바람직하게는, 벽 구조물은, 개구리밥과의 생물학적 물질을 배양하기 위해, 2 내지 12 인치 범위의 직경을 갖고, 10 내지 50 피트(feet)의 길이를 갖는다. 그러한 치수는, 보통 4 내지 8개의 용기(11)를, 보통의 천장 높이를 갖는 방에 쌓을 수 있는 값이다. 그러나, 생물학적 물질의 배양을 위해 균형이 잡힌 큰 배지 표면이 제공될 수 있는 한, 벽 구조물의 직경 또는 길이는 어떠한 값을 가져도 무방하다는 것을 알아야 한다.
또한, 일정한 단면을 갖거나, 또는 갖지 않는, 모양을 포함한 벽 구조물(14)을 위해, 다른 모양이 사용될 수 있다. 에컨대, 벽 구조물은, 광학적 요구 또는 이용 가능한 공간에 맞추기 위해 제조된, 눈물방울 모양, 또는 어떤 임의의 모양 또는 불규칙한 모양을 가질 수 있다. 그러나 바람직하게는, 그 모양은, 중력에 의한 인력 방향에 수직인 평면(즉, 수평면) 내의 벽 구조물에 의해 형성되는 저장기(15)의 단면부의 표면 크기를 최대화하도록 선택된다. 예컨대, 6 인치의 지름을 갖는 실린더형 단면(도 2에 도시된 실시예) 및 10 피트의 길이를 갖는 벽 구조물(14)은, 수평면 내에 35제곱 피트의 최대 표면적(벽 구조물의 상부 및 하부 사이의 중앙에)을 갖는다.
원형 단면을 갖는, 실린더형 단면의 지름이 10인치로 증가하면, 도 5에 도시된 또 다른 실시예 의해 도시된 바와 같이 배지 표면 영역은 42 평방 피트의 값으로 커진다. 그러나, 벽 구조물(14)의 높이 증가에 의한 트레이드 오프 때문에, 제한된 수직 공간 내에서 더 적은 개수의 용기만을 쌓을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 벽 구조물(14)의 단면은, 도 6에 도시된 바와 같이, 주축(즉, 가장 넓은 직경) 및 부축(minor axis)(즉, 가장 짧은 직경)을 갖는 타원형이다. 이롭게는, 한정된 수직 공간 내에 용기(11)를 더 쌓기 위해 벽 구조물(14)의 높이는 최소하면서, 저장기(15) 내의 배지의 상부 표면적이 최대가 되도록, 주축은 수평면 내에 배치된다. 예컨대, 수평 방향으로 자리잡은, 11.1인치의 주축 길이 및 10 피트의 길이를 갖는, 도시된 타원형 단면에서, 배지 표면 영역의 최대값은 83 제곱 피트이다. 또한, 상대적으로 낮은 높이에도 불구하고, 수직 스택당 여전히 많은 개수의 용기(11)가 들어갈 수 있다.
또 다른 실시예에서, 벽 구조물(14)은 도 7에 도시된 바와 같이 4개의 코너를 갖는 사각형 단면을 갖는다. 2개의 마주 보는 코너가 수평면에 가깝도록 또는 수평면 내에 있도록, 그리고 남아있는 다른 마주 보는 한 쌍의 코너는 수평면으로부터 멀리 떨어지도록, 용기를 기울임으로써, 사각형 벽 구조물(14)의 수평 단면 영역을 최대화 한다. 예컨대, 길이가 10피트인 10인치 폭의 사각형 벽 구조물의 코너에서 코너까지의 거리로 인해 약 98 평방 피트의 배치 표면적을 갖는다. 타원형 벽 구조물(14)과 유사하게, 여전히 상대적으로 많은 개수의 사각형 용기(11)가, 제한된 수직 공간 내에 담길 수 있다. 다르게는, 사각형 벽 구조물(14)은, 상부와 하부가 수평면과 나란히 배열되도록 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 벽 구조물(14)은 한 쌍의 단부를 가지며, 각 단부는 클램프(40) 및 단부 캡(41) 어셈블리에 의해 닫혀있다. 도 8에 자세히 도시한 바와 같이, 단부 캡(41)은 투명한 재료로 된 원형 플레이트이며, 바람직하게는 벽 구조물(14)에서 사용된 것과 동일한 재료이다. 이것은, 벽 구조물(14)의 개방된(open) 단부에 장착된다. 또한, 단부 캡(41)은, 후술하는 여러 가지 장치에 접근(access)하기 위한 1개 이상의 개구부(opening)를 형성할 수 있다. 다르게는, 단부 캡(41)은, 필요하다면, 특히 벽 구조물(14)이 상대적으로 투명한 경우와 같은 경우에는, 반투명 또는 불투명한 재료로 만들어질 수 있다.
클램프(40)는, 도 9에 도시된 바와 같은, 힌지(hinge)(43)에 의해 연결된 2개의 부재로 나누어진, 외곽 밴드 부재(42)을 포함한다. 힌지의 반대편에는, 2개 중 1개의 부재에 장착된 스크루(44) 및 다른 1개의 부재에 형성된 고정 플렌지(securing flange)(45) 내에 형성된 쓰레딩된(threaded) 개구부를 포함하는 잠금장치가 있다. 2개의 부재 모두가 연결된 외곽 밴드 부재(42)는, 원형의 실린더형 벽 구조물의 외곽 직경에 대응하는, 내부 직경을 갖는 원형 모양을 가진다. 도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 도시된 바와 같이, 이러한 방식으로, 외곽 밴드 부재(42)는, 벽 구조물(14)을 둘러싸기 위해 오픈될 수 있고, 그 다음, 고정 플렌지(45) 내에 스크루(44)를 조임으로써 고정될 수 있다. 물론, 외곽 밴드 부재의 사이즈 및 모양은, 도 5,6 및 7에 도시된 바와 같이, 여러 가지 사이즈와 모양을 갖는 벽 구조물에 맞추기 위해, 서로 다를 수 있다.
또한, 클램프(40)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 내부 시일링 부재(46)를 포함한다. 원형의 실린더형 벽 구조물(14)에 맞추어진(fitted) 내부 시일링 부재는, 도 8에 도시된 바와 같이, 벽 구조물의 내부 직경에 맞추기 위해, 원형의 실린더형 링을 갖는다. 특히, 시일링 부재(46)는, 시일링 부재의 바디를 가로질러 배치된, 한 쌍의 둥근 모서리(47)를 포함한다. 각각의 둥근 모서리는, 시일링 부재의 단부 중 하나의 외곽 바깥둘레 주위를 따라 연장되고, 벽 구조물(14)의 일단부 및 단부 캡(41)의 모서리를 수용하기 위한 크기와 모양을 갖는다. 시일링 부재는, 부식 저항성을 갖는 스테일레스와 같은 금속, 또는 아세틸기 코폴리머와 같은 FDA 승인을 받은, 단부 캡(41)을 압축하기에 충분히 단단한 합성 재료로 만들어질 수 있다.
바람직하게는 시일(48)이 둥근 모서리(47)에 리세스(recess)된다. 시일은, 도시된 실시예에서, 원형 단면을 갖는 O-링이다. 외곽 밴드 부재(42)가 결속될 때에, 시일(48)이 벽 구조물(14)의 단부 또는 단부 캡(41)의 모서리 사이에 삽입되어 압축되기 때문에, 시일(48)을 그 위치에 두는 것이 유리하다. 바람직하게는, 시일은, 저장기(15)를 무균 환경으로 유지하기 위해, 그리고 미립자 오염을 방지하기 위해, 실리콘과 같은 비활성 재료로 만들어진다. 그러나, 저장기(15) 내의 무균 환경을 유지하기에 충분한, 다른 타입의 시일이 사용될 수 있다. 예컨대, 앞서 이야기한 실리콘, 폴리에틸렌 또는 고무와 같은, FDA 승인을 받은 엘라스토머(elastomer) 재료가 시일에 사용될 수 있다.
서로 다른 모양 및 재료로 이루어진 벽 구조물(14)에, 단부 캡(41) 및 클램프(40)에 대해서, 서로 다른 시일 구성을 채택할 수 있다. 예컨대, 단부를 형성하는 평평한 모서리를 갖는 벽 구조물과, 랫치(latch) 및 레버(lever) 타입 클램프를 사용하여 벽 구조물의 단부에 고정되는 평평한 원형 블랭크인 단부 캡 사이에, 내부에 홀을 형성하는 원형 블랭크(blank)로 형성된 개스킷-타입의 시일을 채용할 수 있다. 그러한 경우, 시일(48)은, 확장된 표면 영역 때문에, 기체 및 액체가 새지 않는 시일을 형성하기 위해 압축될 필요가 없는 중합체 또는 금속 재료로 만들어질 수 있다. 시일은 상기 표면 영역에 적용된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 용기(11)의 벽 구조물(14)은 분리된 부재(31)로 나누어진다. 분리된 부재(31)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 인접한 단부에서 클램프(40)에 의해 서로 결합된다. 도 12는, 분리된 부재(31)의 이용을 도시하는데, 분리된 부재(31)은 각각, 그 자신의 캔틸레버 지지 부재(19)에 의해 지지된다. 또한, 광원(13)은 용기(11)의 앞면 및 뒷면에 인접하여 수직으로 연장된다. 물론, 도 12에 도시된 복수의-부재를 갖는 용기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다른 커다란 용기 저장기 내에 배치될 수 있거나, 또는 서브-부재 없이 통합된 벽 구조물을 갖는 용기 대신, 여기에 설명되고 도시된 여러 가지 다른 실시예에 사용될 수 있다. 그러나, 복수의-부재를 갖는 벽 구조물(14)은, 용기(11)의 길이를 조절하거나, 간편한 운반을 위해 쉽게 분해될 수 있다는 이점을 갖는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 벽 구조물 부재(31) 중 1개는, 한쪽 단부는 인접한 벽 구조물 부재에 결합되고, 다른쪽 단부는 단부 캡(41)에 의해 닫히는 구조를 갖는다. 특히, 단부 캡은, 클램프(40)에 의해 벽 구조물 부재의 단부에 고정된다. 각각의 벽 구조물 부재(31)의 단부에서 방사형 방향으로 바깥쪽으로 뻗는 플레어형(flared) 모서리(32)는 클램핑 부착을 용이하게 한다. 바람직하게는, 플레어형 모서리는, 클램프(40)의 둥근 모서리(47) 내에 편안하게 맞추어지기 위해 둥근 형태를 갖는다. 또한, 각각의 클램프(40)의 밴드 부재(42)는, 밴드 부재의 마주보는 단부 상에서 떨어져서 배치된, 한 쌍의 안쪽으로 향한 플렌지(49)를 가질 수 있다.
결합하는 동안, 벽 구조물 부재(31)의 플레어형 모서리는, 시일(48) 및 그 각각의 시일링 부재(46)의 둥근 모서리와 마주보게 배치된다. 그 다음, 밴드 부재(42)의 한쪽 단부에서 안쪽으로 향하는 플렌지는, 벽 구조물 부재의 바깥쪽으로 향한 플레어형 모서리(32) 상에 걸쳐 연장된다. 밴드 부재(42)가 조여짐에 따라, 안쪽으로 향한 플렌지(49)는, 플레어형 모서리(32)의 기저부에서 벽 구조물(14)의 바깥쪽 표면 위로, 아래방향으로 연장된다. 안쪽 직경을 플레어형 모서리의 직경보다 작게 형성하여 벽 구조물 부재가 축상 회전(axial movement)하는 것을 방지함으로써, 플레어형 모서리를 고정한다.
저장기(15) 내의 환경을 제어하는 동시에, 무균 환경의 제공을 쉽게 하기 위해서, 복수의 쓰레딩된 개구부가, 그 안을 통해 여러 가지 샘플링, 측정 및 공급 장치를 통과시키기 위해, 내부 밴드 부재(42) 및/또는 단부 캡(41)을 관통하여 형성된다. 도 11을 참조하면, 단부 캡을 관통하는 쓰레딩된 개구부(50)에 의해, 메인 주입 노즐 및 배출 노즐(51)이 통과된다. 각각의 이러한 노즐은, 배지 및 생물학적 물질을 비교적 높은 속도로 수거하거나 공급할 수 있고, 따라서 비교적 큰 직경을 갖는다.
또한, 노즐(51)은, 단부 캡(41)으로부터 아래쪽으로 연장되는 메인 주입 도관 및 배수 도관(52) 및 엘보우(elbow)에 부착된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 주입 도관 및 배수 도관(52)은 바람직하게는, 한 용기에서 생산된 생물학적 물질과 다른 용기에서 생산된 생물학적 물질 사이에 크로스-토크(cross-talk)가 존재하지 않도록, 각각의 용기(11)에 개별적으로 연결되어 있다. 또한, 개별화(individualization)에 의해, 상호-오염의 발생이 격리되고, 각 용기에 커스터마이즈된(customized) 배지의 사용이 가능하게 된다. 또한, 노즐(51)은, 제약 표준에 맞는, CIP(clean-in-place)를 제공하는 능력을 제공한다. 업스트림, 주입 도관(52)은, 흐름을 제어하기 위한 1개 이상의 밸브를 구비하는 도관 브랜치로부터 중앙 헤더 매니폴드(central header manifold)에 연결할 수 있다.
또한, 다른 선택사항으로써, 바이오리액터 어셈블리(10)는, 각각의 용기(11)의 내부 주변으로 연장되도록 구성된 일회용 용기 라이너(liner)를 포함할 수 있다. 예컨대, 그러한 라이너는, 저장기(15)를 형성하는 용기의 부재에 이르도록 몹시 부풀게 할 수 있고, 그 안으로 빛을 투과시티는 반투명 소재일 수 있다. 또는, 그러한 라이너는, 벽 구조물(14) 내부로 미끄러져 들어가는 중합체 슬리브관(sleeve)일 수 있다. 용기 라이너를 분리하여 버린 후, 다른 용기 라이너를 삽입할 수 있기 때문에, 클리닝 처리를 촉진하는 유리한 효과가 있다. 또한, 클리닝은, 큰 배지 적출용 노즐의 연결을 위해 형성된, 특별히 커다란 개구부를 갖는 특별한 단부 캡(41)의 사용을 통해, 클리닝이 쉽게 이루어질 수 있다. 단부 캡을 부착함으로써, 배지를 적출하는 동안에 저장기(15) 내의 진공상태를 유발하기 쉽다.
배지를 처음 공급하고 제거한 후에, 배지는 다른 장치에 의해 샘플링되어 측정될 수 있다. 예컨대, 도 8, 10, 및 11에 도시한 바와 같이, 밴드 부재(42) 내에 형성된 개구부(53) 및 각 클램프(40)의 시일링 부재(46) 내에 형성된 쓰레딩된 개구부(54)에 의해, 샘플링 노즐(55), 멀티플-레벨 온도 프로브(56) 및 pH 프로브(57)를 삽입하고 고정시킬 수 있다. 도 8에 더 명확하게 도시된 바와 같이(클램프(40)의 밴드 부재(42)는 간결함을 위해 도시되지 않음), 각각의 프로브는, 쓰레딩된 부재(64)가 쓰레딩된 개구부(54) 내부로 들어가 그것을 클램프(40)에 고정할 수 있게 하는, 쓰레딩된 부재(64)의 단부에 부착된 볼트 헤드(58)을 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 샘플링 드레인(drain)이 유사하게 부착되어 있다. 저장기(15) 내부로 연장되는 나사산과 함께 도시되었음에도 불구하고, 저장기에 인접한 벽 구조물(14)의 부재는, 일련의 O-링 또는 누출을 방지하기 위해 그 길이 방향을 따라 연장되는 다른 시일을 갖는, 비교적 매끄러운 실린더형 개구부를 형성할 수 있다.
프로브(또는 노즐) 자체는 쓰레딩된 부재로부터 배지 내부로 연장된다. 프로브를 위해, 종래의 전자 측정 및 제어 시스템(60)에 연결된 전기 단자(59)가, 볼트 헤드(58)로부터 연장되어 나온다. 샘플링 노즐(55)는, 샘플링 및 서플라이 네트워크(66)에 연결된 자신의 도관(65)을 갖는다. 이러한 방식으로, 배지의 pH 레벨, (배지의 여러 가지 레벨에서) 온도를 측정할 수 있다. 또는 배지는, 용기(11)를 열지 않고, 오염의 염려 없이 다른 측정을 위해 샘플링 될 수 있다. 바람직하게는, 여기에 설명한 모든 쓰레딩된 개구부는, 오염물질이 통과하지 않도록 시일링 되어 있다. 오염물질은, 중합체 테이프, 납땜, 세척액 및 시일 조합물과 같은 것을 사용할 때 발생할 수 있다. 다른 방법으로, 일단 쓰레딩된 부재가 쓰레딩된 개구부에 고정되면, 이것들은 빈틈 없는 봉합을 위해 용접되거나, 접착되거나, 또는 기타 영구적으로 부착될 수 있다. 유리한 점으로는, 그러한 영구적 부착을 위해, 용접 또는 부착 과정 동안, 장치들이 적절하게 배치되는 한, 쓰레드가 필요하지 않을 수 있다.
공급과 더불어, 저장기(15) 내의 배지, 공기 또는 다른 기체들의 제거 및 측정은, 상술한 장치와 유사한 방법으로 부착된 여러 가지 다른 장치를 사용하여 제공되고, 제거되고 측정될 수 있다. 예컨대, 추가적인 쓰레딩된 개구부(50, 54)는, 온도 프로브(61), 기체 공급 노즐(62) 및 기체 배출 노즐(63)을 통과시킬 수 있다. 각각의 이러한 장치는, 각자 볼트 헤드(58) 및 쓰레딩된 부재(64)를 갖는, 각각의 쓰레딩된 개구부 내에 고정된다. 공기 온도 프로브(61)는, 공기 온도를 측정한다. 기체 공급 및 배출 노즐(62, 63)은, 저장기(15) 내에 있는 기체의 타입, 온도, 유속 및 다른 특징들을 제어한다. 바람직하게는, 기체 배출 노즐(63)은, 한쪽 방향으로만 흐르게 하여, 오염 물질의 침입을 막도록 바이어스(bias)된다. 바람직하게는, 스파져(sparger)(67)가 기체 공급 노즐(62)의 한쪽 단부에 존재한다. 스파져(67)는, 공기가 저장기(15) 내부의 배지 및 생물학적 물질을 부적절하게 교란하지 못하도록, 공기 공급을 분산시킨다. 기체 공급 노즐의 다른쪽 단부에는 기체 공급 라인(70)이 존재한다.
사용자가 요구하는 정보에 따라, 다양한 다른 장치를 사용하여, 저장기(15) 내부의 다른 측정을 할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예컨대, 이산화탄소의 양을 샘플링 하기 위해, 기체 구성 프로브가 사용될 수 있다. 이산화탄소는, 노즐(62, 63)에 의해 추가되거나 제거되는 기체의 구성을 조절하기 위한 피드백을 제공한다. 또한, 여기에 설명된 측정, 공급 및 제거 장치는, 의도하는 빈도, 정확성, 속도 및 다른 성능 품질에 따라, 여러 가지 다른 사이즈, 구성 및 배치를 가질 수 있다.
또한, 이 장치는, 다른 위치의 용기를 관통하여 연장될 수 있다. 그리고, 장치는, 접근성, 개구부에 대한 용기 재료의 허용 오차, 누출 리스크, 및 오염등과 같은, 사용자의 여러 가지 요구에 따라 용기(11)의 부재를 관통하여 연장될 수 있다. 예컨대, 이 장치는, 클램프(40)의 단부 캡(41)과 더불어, 벽 구조물(14) 또는 바이오리액터 어셈블리(10)의 다른 구성요소 내에 형성된 개구부를 관통하여 연장될 수 있다. 다른 대안으로써, 짧은 벽 구조물(14) 구획은(예컨대, 4 내지 6인치의 길이), 여러 가지 장치에 대한 개구부를 형성할 수 있다. 예컨대, 노즐(62, 63)은, 짧은 벽 구조물의 구획을 통해 지지되고 연장될 수 있다. 그리고 짧은 벽 구조물의 구획은, 비틀릭-타입(victualic-type)의 클램프를 갖는 나머지 벽 구조물에 고정될 수 있다. 이러한 짧은 구획은 유지와 청소를 위해 제거되거나 다시 부착될 수 있다.
또한, 생물학적 물질에 의한 단백질 생산량을 늘리기 위해, 수확하기 이전에 저장기(15) 내부의 기체 압력을 감소시키기에 충분한 파워를 갖는 펌프는, 이 기체 공급 및 제거 노즐(62, 63)을 채용할 수 있다. 다르게는, 성장 단계 동안, 기체 압력은, 저장기 내의 생물학적 물질의 성장을 촉진하기 위해 증가될 수 있다. 특히, 이러한 것은, 많은 부분이 저장기 내의 기체에 노출된, 배지 표면에서 지지되는 식물에 있어서 특히 효과적이다. 또한, 본 발명의 저장기의 공기가 세지 않는 설계로 인해, 그 내부의 기압을 조절이 용이하게 된다.
또한, 도시된 벽 구조물(14) 구성에는 도시된 클램프(40)가 적당함에도 불구하고, 바이오리액터 어셈블리(10)의 다른 부분에 연결하기 위해, 다른 타입의 클램프 역시 여기에 채용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 다른 클램프 구성은 여러 가지 요인에 접근할 수 있다. 바람직하게는, 이런 요인은, 쉬운 어플레케이션 및 제거, (상술한 레버-타입의 변형물, 또는 레버 및 단계적인 조임이 가능한 래치트 설계로부터 이익을 얻는) 단단한 부착, 저장기(15) 내부에 무균 환경을 보장하기 위해 공기 및 액체-밀폐 시일을 확보하는 보완적인 시일 설계, 부식 저항, 생체 적합성, 약학의(pharmacological) 제조 프로세스를 위한 FDA 규정 하의 수용 가능한 재료의 사용, 및 무균의 저장기 환경을 유지하면서 여러 가지 측정 및 샘플링 장치를 지지하는 능력과 같은 것이다.
또한, 비록 상술한 실실예가 각각, 단일의 주축(즉, 가장 길은 치수를 따라 연장되는 길이)을 따라 연장되는 연속적인 저장기(15)를 포함하고, 일정한 단면을 가짐에도 불구하고, 본 발명은 그러한 모양에 한정되지는 않는다. 저장기(15)를 형성하는 벽 구조물(14), 단부 캡(41) 및 다른 용기(11)의 부분은, 저장기 내부의 배지가 개구리밥과의 식물과 같이, 표면에서 지지되는 생물학적 재료를 지지하기 위해 비교적 큰 배지 표면 영역을 형성하는 레벨로 채워질 수 있는 한, 여러 가지 만곡부(twists), 반환점(turns), 분기점(bifurcations) 및 굴곡(deviations)을 가질 수 있다.
일반적으로, 이러한 저장기는, 각각 주축을 갖는 1개 이상의 주요 부재를 갖는다. 이 부재의 축들 전부 또는 대부분은, 동일한 평면을 공유한다. 이러한 방식으로, 저장기는, 유동성 배지가 비교적 큰 평면 영역을 갖도록 실질적으로 수평(즉, 중력의 인력 방향과 수직)이 될 때까지 (용기의 방향을 조정함으로써) 방향을 맞출 수 있다. 주축 또는 주축들 내의 임의의 각도가 프로세싱 목적을 위한 흐름(flow)을 유발하기를 원하기 때문에, 여기서는 “실질적으로 수평”이란 단어를 사용한다. 예컨대, 도 1에 도시된 용기(11)는, 주입 및 배출 작동은 쉽게 하기 위해, 메인 주입 노즐 및 배출 노즐(51)의 방향으로, 약 50 피트당 1인치의 경사(drop)를 갖는다. 배지를 경사 방향으로 더 몰기 위해서 더 급한 경사가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 경사는 용기의 한쪽 단부가 배지로 채워지도록 하지는 않거나, 또는 벽 구조물(14)이 배지 표면 상의 생물학적 물질을 윗 방향으로 완전하게 성장하지 못하게 할 정도로 배지가 높이 채워지지 않게 한다. 따라서, 더 긴 저장기 길이(15)를 가지는 경우, 보통, 저장기의 높이가 그 길이보다 상대적으로 더 높지 않는다면, 더 작은 경사도를 요구한다.
처음 사용하는 동안, 용기(11)는, 비교적 많은 양의 배지를 공급하기 위해, 메인 주입 및 배출 노즐(51)을 사용하여 배지로 채워진다. 또한, 메인 노즐(51)을 사용하여, 생물학적 물질이 추가될 수 있다. 또는 처음에 용기(11)를 조립할 때에 추가될 수도 있다. 바람직하게는, 광합성을 통해 번식하기 위해 빛을 필요로 하는, 개구리밥과의 식물 또는 상술한 수생 식물 종과 같은, 표면에서 지지되는 생물학적 물질이 추가된다. 저장기(15)가 채워짐에 따라, 배지가 표면 영역이 최대가 되는 레벨에 도달하는 포인트를 결정하기 위해, 시각적으로, 또는 자동적으로 모니터링된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 경우, 이것은 대략 반 정도가 채워진 포인트에서 일어난다.
생물학적 물질 및 배지가 추가된 후에, 투명한 벽 구조물(14)을 관통하여 저장기(15)로 빛을 비추기 위해, 광원(13)에 파워가 공급된다(또는 이미 광원이 켜져 있을 수 있다). 시간이 지남에 따라, 생물학적 재료는 빛으로부터 에너지를 얻고, 배지로부터 영양소를 얻고, 증식하기 시작한다. 약학적인 목적으로 사용되는 생물학적 물질의 경우, 생물학적 물질은 펩티타이드 및 단백질을 둘러싸고 있는 배지에 분비하기 시작한다.
또한, 이렇게 시간이 흘러가는 동안, 저장기 내의 가스 및 배지 환경의 특성(온도, pH, 이산화탄소 구성 등)을 측정하기 위해, 여러 가지 프로브(56, 57, 61)가 사용된다. 차례로, 이 데이터가 수집되고 사용되어 광원(13)의 강도, 용기(11) 주위의 대기의 온도 및 대류 특성, 기체 공급 노즐(62) 및 주입 및 배출 도관(52)을 통해 저장기(15)에 공급된 기체 및 배지의 온도 및 양을 제어한다. 또한, 샘플링 노즐(55)은 분비 추이를 측정하기위해 작은 샘플을 취하는데 사용된다. 또한, 이러한 진행은 저장기(15) 내부의 여러 가지 상술한 조건을 결정하는데 사용된다.
어떤 포인트에서, 배지가 고갈될 때나, 생물학적 물질을 완전한 수확할 수 있을 때와 같은 경우에, 저장기(15)의 전체 내용물은 메인 주입 및 배출 노즐(51) 및 도관(52) 바깥으로 쏟아져 나올 수 있다. 이렇게 쏟아져 나온 후에, 동일한 노즐 및 도관을 사용하여, 시스템을 통해 혼합물을 클리닝하는 작업이 실행될 수 있다. 다르게는, 생물학적 물질의 배출된 생산물이 계속해서 샘플링되거나 부분적으로 도출되고, 그리고 생장 및 배출 프로세스가 반영구적으로 계속될 수 있도록 배지 및 기체를 새로 보충하는, 어떤 타입의 정상 상태가 수립될 수 있다.
본 발명은 많은 이점을 갖는다. 전체적으로, 바이오리액터 어셈블리(10)에 의해, 조심스러운 무균 환경에서 유전학적으로 수정된 식물로부터, 바이오파마수티클스(biopharmaceuticals)가 병실용 및 상업적 스케일로 사용할 수 있을 만큼의 양이 생산될 수 있다. 예컨대, 배지를 부분적으로 주입하기 위한 저장기(15)를 형성하는 용기(11)의 사용에 의해, 개구리밥과의 식물과 같이 표면에서 지지되는 생물학적 재료의 대규모 생산을 위한, 비교적 넓은 표면이 제공된다. 또한, 용기 벽 구조물(14)의 여러 가지 부재들, 및 여러 가지 측정장치 및 공급 장치의 삽입을 위한 시일링된 개구부(50, 54)를 서로 연결하기 위한 시일을 가진 클램프(40)의 사용으로 인해, 의학적 용도를 위한 생물학적 물질의 성장을 촉진하기 위한 깨끗한 무균 환경이 보장된다. 또한 클램핑 시스템으로 인해, 정비 및 수정을 위해, 용기(11)의 결합 및 분해가 용이하다. 측정 및 공급 장치는, 내부의 생물학적 재료의 성장과 배출을 최대화하기 위해, 저장기(15) 내부의 환경이 엄격하게 제어되는 것을 보장한다.
본 발명이 속하는 당해 기술분야의 당업자는, 상술한 설명 및 관련된 도면 내에서 제시한 이점을 갖는, 여기에 설명된 본 발명의 여러 가지 변형물과 다른 실시예들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 변형물과 다른 실시예들은, 부가한 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도했음을 이해해야 한다. 비록 여기에서는 특정 용어를 사용했지만, 이 용어들은 일반적이고 설명을 위해 사용되었을 뿐이며, 본 발명을 제한하기 위한 목적은 아니다.
본 발명에 의한 바이오리액터 시스템을 사용하면, 생물학적 물질을 배양함에 있어서, 제어 가능하고 오염으로부터 격리된 무균 환경을 제공하는 효과가 있으며, 제한된 공간 내에 넓은 배양 표면을 제공하는 효과가 있으며, 바이오리액터 시스템의 분해 및 조립이 용이한 효과가 있다.

Claims (29)

  1. 증식하기 위해 빛을 필요로 하는 표면 상에 지지되는(surface-borne) 생물학적 물질(biological material)의 배양을 지원하고 배지(media)를 유지(holding)하기 위한 어셈블리에 있어서,
    1개 이상의 광원; 및
    1개 이상의 용기(container)를 포함하고,
    상기 용기는, 상기 광원에 인접하여 배치되고, 장형의 무균 저장기(aseptic reservoir)를 형성하는, 광 투과성의 벽 구조물을 포함하며,
    상기 장형의 저장기는, 실질적으로 수평 방향을 갖는 주축(major axis)을 포함하고,
    상기 저장기는, 부분적으로 배지로 채워질 수 있도록 되어, 그 위에 표면 상에 지지되는 생물학적 물질이 지지되는 큰 배지 표면(media surface)을 형성하는
    것을 특징으로 하는 표면 상에 지지되는 생물학적 물질의 배양을 지원하고 배지를 유지하기 위한 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벽 구조물은, 상기 주축을 따라 일정한 단면(constant cross-section)을 갖는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단면은, 원형 단면인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벽 구조물은, 그 길이가 10 내지 50 피트(feet)인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벽 구조물은, 그 직경이 2 내지 12 인치인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 벽 구조물의 개방된 단부(open ends)에 고정되는(secured) 단부 캡(end caps)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    렉(rack)을 더 포함하고,
    복수의 상기 용기가, 상기 렉에 의해 지지되며, 상기 용기들 사이에 간격을 두고 수직 스택(vertical stack) 내에 정렬되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 수직 스택의 마주보는 양측에 배치된, 전기적으로 동력이 공급되는 복수의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 벽 구조물은, 상기 주축을 따라 일정한 타원형의 단면을 갖고,
    상기 타원형의 단면은, 실질적으로 수평인 평면 내에서 연장되는 주축을 갖는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 벽 구조물은, 상기 주축을 따라 일정한 단면을 갖고,
    상기 단면은, 사각형이고,
    상기 사각형 구조의 2개의 마주보는 모서리(opposite corners)는, 나머지 2개의 마주보는 모서리보다, 상기 실질적으로 수평인 평면에 더 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 용기는 1개 이상의 클램프(clamp)를 더 포함하고,
    상기 용기의 벽은 2개 이상의 부재(portion)로 나뉘고,
    상기 부재 각각은 1개의 개방된 단부를 갖고,
    상기 부재들의 상기 단부들은 서로 인접해 있고 상기 클램프로 서로 고정되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 클램프는, 상기 벽 구조물 부재의 상기 인접한 단부를 수용하기 위한 모양 및 크기를 갖는 개구부(opening)를 형성하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 클램프는 중앙부 밴드(central band)를 포함하고,
    상기 중앙부 밴드는 상기 클램프 개구부 주위로 연장되며,
    상기 중앙부 밴드는 안쪽으로 향하는 한 쌍의 플렌지를 포함하고,
    상기 플렌지는, 상기 클램프의 마주보는 양단부(opposite ends) 상에 서로 떨어져 배치되고, 상기 벽 구조물 부재의 단부를 움켜쥐는(grip) 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 벽 구조물 부재의 상기 단부는, 바깥쪽으로 플레어(flare)되어, 상기 안쪽으로 향하는 플렌지를 맞무는(engage) 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 클램프는, 상기 벽 구조물 부재의 상기 플레어된 단부와 상기 클램프의 상기 안쪽으로 향하는 플렌지 사이의 상기 플렌지를 따라 연장되는 시일(seal)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 클램프는, FDA 승인을 받은 합성 재료(composite material)로 구성되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 시일은, FDA 승인을 받은 엘라스토머(elastomeric) 재료인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 용기에 의해 형성된 개구부를 관통하여 상기 저장기 내부로 연장되는 배지 온도 프로브(media temperature probe), 기체 배출 노즐(gas exit nozzle), 공기 온도 프로브, pH 프로브, 샘플링 드레인(sampling drain), 기체 구성(gas composition) 프로브, 및 기체 공급 노즐 중 1개 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  19. 증식하기 위해 빛을 필요로 하는 표면 상에 지지되는 생물학적 물질의 배양을 지원하고 배지를 유지하기 위한 어셈블리에 있어서,
    지지 렉(support rack);
    장형의, 측면으로 연장된(laterally extending) 복수의 용기; 및
    1개 이상의 광원을 포함하고
    상기 용기는, 상기 지지 렉에 의해 지지(carry)되고, 서로 수직으로 떨어진 스택 내에 정렬되며, 실질적으로 수평 방향을 갖는 주축을 포함하는 장형의 무균 저장기를 형성하는 광 투과성 벽 구조물을 포함하고,
    상기 저장기는, 표면 상에 지지되는 생물학적 물질을 지지하는 큰 배지 표면을 만들기 위해, 부분적으로 상기 배지로 채워질 수 있고,
    상기 광원은, 상기 지지 렉에 의해 지지되고, 상기 1개 이상의 광원이 상기 배지 표면을 비추기 위해 상기 용기의 외부에 인접하여 장착되는(mounted)
    것을 특징으로 하는 표면 상에 지지되는 생물학적 물질의 배양을 지원하고 배지를 유지하기 위한 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 지지 렉은, 복수의 직립 지지 부재(upright support members), 및 옆으로 연장되는 상부 및 하부 지지 레일(support rails)을 포함하고,
    상기 지지 레일은, 상기 직립 지지 부재들을 서로 연결하고,
    상기 용기는, 상기 직립 지지 부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 용기는 각각, 투명한 튜브(tube) 및 단부 캡을 포함하고,
    상기 튜브는, 장형의 실질적으로 균일한 단면을 갖고,
    상기 단부 캡은, 상기 장형의 저장기를 형성하기 위해, 상기 튜브의 마주보는 단부를 폐쇄(close)하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 용기는 각각,
    끝과 끝이 맞닿아 배치된 2개 이상의 장형의 투명한 튜브절(tube section)
    및 상기 튜브절의 인접하는 단부를 서로 연결하는 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 1개 이상의 광원은, 상기 렉에 장착된, 장형의 복수의 형광성 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 튜브들은, 수직으로 연장되고, 서로 간격을 두고 옆으로 배열되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 튜브는, 실질적으로 수평으로 연장되고, 전체적으로 상기 용기에 평행한 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  26. 증식하기 위해 빛을 필요로 하는 표면 상에 지지되는 생물학적 물질을 액체 배지 내에 배양하는 방법에 있어서,
    실질적으로 수평 방향을 갖는 주축을 포함하는 저장기를 형성하는, 1개 이상의 광 투과성 용기를 제공하는 단계;
    상기 저장기의 길이 방향을 따라 연장되는 상기 배지의 큰 상부 표면(top surface)을 형성하기 위해, 부분적인 채움 높이(partial fill level)에 도달할 때까지, 상기 저장기에 상기 액체 배지를 채워 담는 단계;
    상기 저장기에 상기 표면 상에 지지되는 생물학적 물질을 추가하는 단계 및 상기 표면 상에 지지되는 생물학적 물질을, 상기 배지의 상기 상부 표면 상에 지지하는 단계; 및
    광합성을 통해 상기 생물학적 물질의 생장을 촉진하기 위해, 상기 용기를 광원에 노출시키는 단계
    를 포함하는 생물학적 물질을 액체 배지 내에 배양하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 저장기에 액체 배지를 채워 담는 단계 및 상기 생물학적 물질을 추가하는 단계 이후에, 오염(contamination)을 막기 위해 상기 저장기를 밀봉(sealing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 광 투과성 용기를 제공하는 단계가, 1개 이상의 클램프를 사용하여 상기 광 투과성 용기의 부재(portions)를 클램핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 용기 내에 형성된 개구부(opening)를 통해, 상기 저장기에 액세스(access)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020137007475A 2003-05-30 2004-05-25 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터 KR20130042039A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US47447903P 2003-05-30 2003-05-30
US60/474,479 2003-05-30
US10/845,914 US7176024B2 (en) 2003-05-30 2004-05-14 Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface
US10/845,914 2004-05-14
PCT/US2004/016437 WO2004108881A2 (en) 2003-05-30 2004-05-25 Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057022943A Division KR20060023543A (ko) 2003-05-30 2004-05-25 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한바이오리액터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130042039A true KR20130042039A (ko) 2013-04-25

Family

ID=33514020

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057022943A KR20060023543A (ko) 2003-05-30 2004-05-25 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한바이오리액터
KR1020137007475A KR20130042039A (ko) 2003-05-30 2004-05-25 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057022943A KR20060023543A (ko) 2003-05-30 2004-05-25 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한바이오리액터

Country Status (12)

Country Link
US (2) US7176024B2 (ko)
EP (1) EP1631658A2 (ko)
JP (2) JP2006526411A (ko)
KR (2) KR20060023543A (ko)
CN (2) CN101294133B (ko)
AU (1) AU2004245933B2 (ko)
CA (1) CA2527590A1 (ko)
HK (2) HK1096422A1 (ko)
MX (1) MXPA05012938A (ko)
NZ (1) NZ544321A (ko)
RU (1) RU2403279C2 (ko)
WO (1) WO2004108881A2 (ko)

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070113474A1 (en) * 2003-05-30 2007-05-24 Biolex, Inc. Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface
US7745209B2 (en) 2005-07-26 2010-06-29 Corning Incorporated Multilayered cell culture apparatus
US20070092962A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Saudi Arabian Oil Company Carbon Neutralization System (CNS) for CO2 sequestering
US20090047722A1 (en) * 2005-12-09 2009-02-19 Bionavitas, Inc. Systems, devices, and methods for biomass production
US20070155006A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Alexander Levin Photobioreactor
CA2666162A1 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 Algepower, Llc Hydroponic growing enclosure and method for growing, harvesting, processing and distributing algae, related microorganisms and their by products
US20100151558A1 (en) * 2006-09-13 2010-06-17 Petroalgae, Llc Tubular Microbial Growth System
US7774979B2 (en) * 2006-11-20 2010-08-17 Hurst William E Process of photomorphogenically enhancing plants
CN101611133A (zh) 2006-12-07 2009-12-23 威尔森沃尔夫制造公司 高效装置及培养细胞的方法
WO2008076998A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-26 A2Be Carbon Capture Llc Closed system bioreactor
US20080148630A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Institute For Technology Development Methods and systems for growing plants using diffuse scattering illumination
JPWO2008123448A1 (ja) * 2007-03-30 2010-07-15 株式会社フェアリーエンジェル 植物生育設備
WO2008131019A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-30 Bionavitas, Inc. Systems, devices, and, methods for releasing biomass cell components
WO2009018498A2 (en) * 2007-08-01 2009-02-05 Bionavitas, Inc. Illumination systems, devices, and methods for biomass production
WO2009037683A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-26 Seamus Devlin A system and apparatus for growing cultures
US20090148927A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Sequest, Llc Mass Production Of Aquatic Plants
US20100003741A1 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Fromson Howard A Integrated power plant, sewage treatment, and aquatic biomass fuel production system
WO2010025402A2 (en) * 2008-08-30 2010-03-04 Texas Ecological Technology, Llc Methods and apparatuses for plant aeration
US9556456B2 (en) * 2008-09-09 2017-01-31 Battelle Memorial Institute Production of bio-based materials using photobioreactors with binary cultures
SI2331238T1 (sl) * 2008-10-09 2014-03-31 Rogmans, Maria Postopek in naprava za s fotosintezo podprto odstranjevanje CO2
US20100159579A1 (en) * 2008-10-20 2010-06-24 Schuring Christopher S Photobioreactor systems
EP2367566B2 (en) 2008-11-28 2019-11-27 Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc. Recombinant avian influenza vaccine and uses thereof
US8713850B2 (en) * 2008-12-30 2014-05-06 H. Freeman Seebo Algae high density bioreactor
JP2012517829A (ja) * 2009-02-18 2012-08-09 バイオレックス・セラピューティクス インコーポレイテッド 生体材料を処理するための無菌バイオリアクタ・システム
US20120137578A1 (en) * 2009-02-27 2012-06-07 Christopher Branston Bradford Apparatus for growing plants
US20100227388A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Oleg Shvabsky Reactor for growing cultures
FR2943685B1 (fr) * 2009-03-25 2011-04-29 Microphyt Reacteur photosynthetique pour la culture de microorganiques et procede de culture de microorganismes
US7997025B1 (en) 2009-05-14 2011-08-16 Trinitas, LLC Algae production and harvesting apparatus
DE102009028338A1 (de) 2009-08-07 2011-02-10 Wacker Chemie Ag Bioreaktor mit Siliconbeschichtung
DE102009028339A1 (de) * 2009-08-07 2011-02-24 Wacker Chemie Ag Bioreaktor aus Siliconmaterialien
DE102009045853A1 (de) * 2009-10-20 2011-04-21 Wacker Chemie Ag Mehrkammer-Photobioreaktor
US8800202B2 (en) * 2010-02-09 2014-08-12 Converted Carbon Technologies Corp. Bioreactor
CN103492410A (zh) 2010-03-12 2014-01-01 梅里亚有限公司 蓝舌病毒重组疫苗和其使用
US8679352B2 (en) * 2010-03-17 2014-03-25 Pa Llc Method and system for processing of aquatic species
US20110232185A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 William Ahmadi Collapsible rack and row planters
US20110290202A1 (en) 2010-04-26 2011-12-01 Smith Michael J Method and apparatus for the conversion of aquatic plants into biogases and electricity
US8940520B2 (en) 2010-05-20 2015-01-27 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply
US11512278B2 (en) 2010-05-20 2022-11-29 Pond Technologies Inc. Biomass production
US8889400B2 (en) 2010-05-20 2014-11-18 Pond Biofuels Inc. Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor
US20120156669A1 (en) 2010-05-20 2012-06-21 Pond Biofuels Inc. Biomass Production
US8969067B2 (en) 2010-05-20 2015-03-03 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone
US8960486B2 (en) * 2010-06-16 2015-02-24 Life Technologies Corporation Fluid mixing system with hangers
US20120003728A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Mark Allen Lanoue Scalable Portable Sensory and Yield Expert System for BioMass Monitoring and Production
CN102396380A (zh) * 2010-09-16 2012-04-04 朱明龙 楼房屏风式外墙种植栏
US8716010B2 (en) * 2010-12-15 2014-05-06 GE Lighting Solutions, LLC Solar hybrid photobioreactor
US20120276633A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Pond Biofuels Inc. Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass
RU2485174C1 (ru) * 2011-11-25 2013-06-20 Николай Иванович Богданов Установка для выращивания планктонных водорослей
US9580501B2 (en) 2011-12-16 2017-02-28 Synthon Biopharmaceuticals B.V. Anti-TNF alpha monoclonal secretory IgA antibodies and methods for treating inflammatory diseases
WO2013113096A1 (en) 2012-01-30 2013-08-08 Brusatore Nicholas G Method and apparatus for automated horticulture and agriculture
CN103355155B (zh) * 2012-03-31 2016-01-20 莫塔赫德·索赫尔 集成池-光生物反应器
US20150034539A1 (en) * 2012-05-08 2015-02-05 Bryan H. Farrish Algae scrubber macroalgal attachment materials - appendages
KR101886214B1 (ko) * 2012-05-18 2018-08-09 재단법인 포항산업과학연구원 미세조류 생산장치
US9986694B2 (en) * 2012-06-15 2018-06-05 Alex E. Billingsley Systems and methods for a vertical planter
WO2013192195A1 (en) * 2012-06-18 2013-12-27 Greenonyx Ltd. A compact apparatus for continuous production of a product substance from a starter material grown in aquaculture conditions
US9532518B2 (en) * 2012-09-21 2017-01-03 Vasilios M. KOTSATOS Hydroponic growing system
US9534261B2 (en) 2012-10-24 2017-01-03 Pond Biofuels Inc. Recovering off-gas from photobioreactor
DE102013001444B4 (de) * 2013-01-29 2014-12-18 Pateffect Schutzrechtsmanagement Gbr (Vertretungsberechtigte Gesellschafter: Dr. Volker Linden, 73430 Aalen Und Klaus Kunze, 88250 Weingarten) Bioreaktoraufhängung
CA2902100A1 (en) * 2013-02-26 2014-09-04 Heliae Development, Llc Modular tubular bioreactor
CN103348969B (zh) * 2013-07-09 2015-04-29 福建省农业科学院农业生态研究所 红萍种质资源保存装置
JP6123644B2 (ja) 2013-11-15 2017-05-10 トヨタ自動車株式会社 引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法
CN104030518B (zh) 2014-02-28 2016-03-02 天下光捕（武汉）生态科技有限公司 一种水净化的超大规模光捕生物反应器及运行方法
US10039244B2 (en) 2014-03-04 2018-08-07 Greenonyx Ltd Systems and methods for cultivating and distributing aquatic organisms
GB201405099D0 (en) * 2014-03-21 2014-05-07 Hydrogarden Wholesale Supplies Ltd Vertical tiered growing systems
US10098287B2 (en) * 2014-06-06 2018-10-16 RackREIT, LLC System and method for cultivating plants
CN104263636B (zh) * 2014-10-28 2016-04-27 云南爱尔发生物技术股份有限公司 一种微藻管道反应器的组合式扣件装置
RU2571939C1 (ru) * 2015-04-15 2015-12-27 Николай Иванович Богданов Установка для непрерывного выращивания планктонных водорослей
CN105454026A (zh) * 2015-11-19 2016-04-06 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种浮萍立体培养装置
BR112018068711B1 (pt) * 2016-03-14 2022-06-21 Omnibrx Biotechnologies Private Limited Sistema de biorreator
CN110121549A (zh) * 2016-07-29 2019-08-13 朱诺治疗学股份有限公司 生物反应器控制台
CN107854936B (zh) * 2017-12-02 2023-06-20 西部新锆核材料科技有限公司 一种生物雾霾防治工作站
EP3766336A4 (en) * 2018-03-15 2021-10-20 Plants Laboratory, Inc. PLANT CULTIVATION PROCESS, PLANT CULTIVATION SYSTEM AND RAKER
US10681875B2 (en) * 2018-04-02 2020-06-16 Mjnn, Llc Hydroponic tower compatible gutter assembly
WO2021071857A1 (en) * 2019-10-07 2021-04-15 The Regents Of The University Of California Facilitating controlled molecular assembly of nanoscale structures via dynamic confinement of solvent
CN110921048B (zh) * 2019-12-26 2021-11-05 安徽云中生态农业开发有限公司 一种西兰花运输用放置架
US20210199484A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-01 Pall Corporation Biocontainer assembly for bioprocessing system
JP7308365B2 (ja) * 2020-11-09 2023-07-13 三菱化工機株式会社 フォトバイオリアクター
CN113621494A (zh) * 2021-07-13 2021-11-09 浙江工商大学 一种可视化生物膜培养反应器及原位观察的方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2732663A (en) * 1956-01-31 System for photosynthesis
US3224143A (en) * 1962-04-17 1965-12-21 Aerojet General Co Apparatus and method for growing algae to recover oxygen
US3218758A (en) * 1962-12-20 1965-11-23 Gen Electric Photosynthetic apparatus
US3814680A (en) * 1971-05-06 1974-06-04 Meltzer H Process and apparatus for purification of materials
US3928142A (en) 1973-07-24 1975-12-23 Dennis B Smith Culture chamber for the study of biological systems and method of fabrication thereof
US3959923A (en) * 1974-12-04 1976-06-01 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Equipment for growing algae
JPS5835650B2 (ja) * 1975-09-16 1983-08-04 メルシャン株式会社 ミジンユウキクサ属に属する植物の培養方法
EP0084325B1 (en) * 1982-01-16 1988-04-20 Kei Mori Apparatus for photosynthesis
GB2118572B (en) 1982-03-27 1986-02-05 Queen Elizabeth College Culture growth and apparatus therefor
EP0112556B1 (en) * 1982-12-24 1988-04-06 Kei Mori Apparatus for photosynthesis
FR2564854B1 (fr) * 1984-05-28 1986-11-14 Commissariat Energie Atomique Photobioreacteur.
US4689303A (en) * 1986-02-26 1987-08-25 Kvm Engineering, Inc. Controlled circulation incubator
EP0239272B1 (en) 1986-03-19 1993-03-03 Biotechna Limited Improvements relating to biomass production
JPS6345172U (ko) * 1986-09-12 1988-03-26
US4908315A (en) * 1987-03-04 1990-03-13 Agristar, Inc. Integument and method for micropropagation and tissue culturing
NL185889C (nl) * 1987-09-16 1990-08-16 Nijssen Light Div Werkwijze voor het belichten van zaad of plant.
FR2621323B1 (fr) * 1987-10-02 1990-06-15 Commissariat Energie Atomique Dispositif de production intensive et controlee de micro-organismes par photosynthese
US4874225A (en) * 1988-07-14 1989-10-17 Energy Innovations, Inc. Solar greenhouse roof
US5162051A (en) * 1989-11-22 1992-11-10 Martek Corporation Photobioreactor
US5614378A (en) * 1990-06-28 1997-03-25 The Regents Of The University Of Michigan Photobioreactors and closed ecological life support systems and artifificial lungs containing the same
JPH04190782A (ja) * 1990-11-27 1992-07-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオリアクタ
JPH05168463A (ja) * 1991-06-07 1993-07-02 Nippon Sanso Kk 光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置
JP2797039B2 (ja) * 1991-09-25 1998-09-17 憲一 志村 水性藻類の養殖装置
JPH0646827A (ja) * 1992-07-29 1994-02-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd 培養装置
FR2697027B1 (fr) * 1992-10-19 1995-02-24 Inst Fs Rech Expl Mer Dispositif de nettoyage des canalisations d'un photobioréacteur et photobioréacteur muni de ce dispositif de nettoyage.
FR2698350B1 (fr) * 1992-11-23 1994-12-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'épuration d'un effluent liquide chargé en polluants et procédé d'épuration de cet effluent.
US5498543A (en) * 1994-06-07 1996-03-12 Becton Dickinson And Company Sub-compact blood culture apparatus
JPH0898634A (ja) * 1994-08-03 1996-04-16 Toyo Terumii Kk 珪藻培養器
AUPN060095A0 (en) * 1995-01-13 1995-02-09 Enviro Research Pty Ltd Apparatus for biomass production
IL119310A (en) * 1996-09-26 1999-07-14 Metabogal Ltd Cell/tissue culturing device and method
GB9719965D0 (en) * 1997-09-19 1997-11-19 Biotechna Environmental Intern Modified bioreactor
ES2251183T3 (es) * 1998-03-31 2006-04-16 Bioreal, Inc. Dispositivo de cultivo de microalgas.
WO2000012673A1 (en) 1998-08-28 2000-03-09 Addavita Limited Photobioreactor
ATE236245T1 (de) * 1998-10-19 2003-04-15 Ifremer Verfahren zur verbesserung der ausgebeute eines photobioreaktors
US6498862B1 (en) * 1999-05-18 2002-12-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Evaluation of biofilms and the effects of biocides thereon
GB9915874D0 (en) * 1999-07-08 1999-09-08 Biofence Ltd Microorganism culture
US6753178B2 (en) * 2000-03-01 2004-06-22 Clemson University Intermittent immersion vessel apparatus and process for plant propagation
AU8822601A (en) * 2000-07-31 2002-02-13 Biolex Inc Expression of biologically active polypeptides in duckweed
US6403369B1 (en) * 2001-01-19 2002-06-11 Gary W. Wood Cell culture vessel
US6680200B2 (en) * 2002-02-22 2004-01-20 Biolex, Inc. Led array for illuminating cell well plates and automated rack system for handling the same
WO2003094598A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-20 Greenfuel Technologies Corporation Photobioreactor and process for biomass production and mitigation of pollutants in flue gases
JP2004097009A (ja) * 2002-09-04 2004-04-02 Sakai Ovex Co Ltd 種苗培養装置

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA05012938A (es) 2006-02-13
CN100430468C (zh) 2008-11-05
RU2403279C2 (ru) 2010-11-10
CN101294133A (zh) 2008-10-29
NZ544321A (en) 2007-11-30
KR20060023543A (ko) 2006-03-14
CN101294133B (zh) 2012-07-18
JP2006526411A (ja) 2006-11-24
JP2013236639A (ja) 2013-11-28
EP1631658A2 (en) 2006-03-08
WO2004108881A3 (en) 2005-03-03
CN1860217A (zh) 2006-11-08
US20040259239A1 (en) 2004-12-23
AU2004245933A1 (en) 2004-12-16
US20070094926A1 (en) 2007-05-03
HK1096422A1 (en) 2007-06-01
HK1124360A1 (en) 2009-07-10
WO2004108881A2 (en) 2004-12-16
CA2527590A1 (en) 2004-12-16
US7176024B2 (en) 2007-02-13
RU2005141420A (ru) 2006-05-27
AU2004245933B2 (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130042039A (ko) 액체 표면 상에 지지되는 생물학적 물질 배양을 위한 바이오리액터
US20070113474A1 (en) Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface
JP5281483B2 (ja) 撹拌タンクバイオリアクタ
US20070155006A1 (en) Photobioreactor
US20100209966A1 (en) Aseptic bioreactor system for processing biological materials
WO2016187996A1 (zh) 循环流动式光生物反应器系统
ES2207616T3 (es) Dispositivo para realizar cultivos de tejidos vegetales o animales.
JP2006526411A5 (ko)
EA023916B1 (ru) Устройство для фотохимического процесса
US20120021505A1 (en) Circulatory photobioreactor
WO2021088128A1 (zh) 一种藻类养殖光生物反应釜及含其的连续培养反应系统
KR20130123043A (ko) 밀폐형 미세조류 광생물 반응 장치
KR101500443B1 (ko) 미세조류의 배양을 위한 광생물 배양기
US10881056B2 (en) Bioreactor for in vitro plant culture
EP1925660A1 (en) Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface
KR102388601B1 (ko) 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 배양 생산 시스템
JPH0723767A (ja) 光バイオリアクタ
EP2412793A1 (en) Circulatory photobioreactor
CN116917455A (zh) 培养装置和培养方法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application