KR20140096051A - 유체 처리 제어 시스템 및 이와 관련된 방법 - Google Patents

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폴 테크놀로지 유케이 리미티드
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Abstract

본 발명의 일 양태에 있어서, 유체 처리에 사용되는 시스템은, 유체를 유지하기 위한 리저버와, 이 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 하나 이상의 바이오리액터를 구비한다. 유체의 하나 이상의 파라미터를 검지하기 위해 하나 이상의 센서가 설치되며, 제어 정도에 따라 개시될 수 있다. 또한, 유체 처리 동작의 다양한 파라미터를 조정하기 위한 레귤레이터가 설치될 수도 있다. 또한, 시스템 및 방법이 공개되어 있다.

Description

유체 처리 제어 시스템 및 이와 관련된 방법{FLUID PROCESSING CONTROL SYSTEM AND RELATED METHODS}
본원에는 미국 특허 출원 제61/544,416호가 참조로서 인용되어 있다.
본 발명은, 일반적으로 유체 처리 기술에 관한 것으로서, 특히 바이오프로세싱을 제어하는 제어 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 세포는 산소, pH, 영양분(당분, 미량 영양소 등) 및 온도의 적정 수준과 함께 균질 생장 매체를 필요로 한다. 보통, 무균 조건 상태에서 배양된 세포 및 매체를 수용하는 바이오리액터(bioreactor)라고 칭해지는 용기 내에서 행해질 수 있다. 따라서, 상이한 조건 상태에서 상이한 세포 또는 동일한 세포의 다수의 배치(batch)를 생장시킬 때에는, 독립적으로 조정되는 바이오리액터의 사용을 필요로 한다. 다수의 바이오리액터에 유체를 공급하기 위한 리저버(reservoir)를 설치함으로써 이러한 독립화된 어프로치를 피하고, 하나 이상의 파라미터(parameter)의 독립화된 제어를 허용하며 개개의 바이오리액터의 확인에 관한 보장은, 효율 및 비용의 관점에서 매우 바람직하다.
유체를 유지하기 위한 리저버와, 이 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 하나 이상의 바이오리액터를 포함하여 유체를 처리하는 데에 시스템이 사용된다. 적어도 하나의 바이오리액터 외부 유체의 제1 파라미터를 검지하기 위해 적어도 하나의 제1 센서가 설치되고, 상기 바이오리액터 내부 유체의 제2 파라미터를 검지하기 위해 적어도 하나의 제2 센서가 설치된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 시스템은 유체의 제2 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여, 유체의 제1 파라미터를 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다. 상기 제어부는, 리저버 내부 유체의 제3 파라미터를 제어하는 데에 적용될 수 있다. 제1 파라미터, 제2 파라미터, 제3 파라미터 중 하나 이상은, 동일한 파라미터일 수도 있고, 상이한 파라미터일 수도 있다.
상기 시스템은, 리저버로부터 유체를 수용하고 적어도 하나의 바이오리액터에 유체를 전달하기 위한 중간 저장부를 더 포함할 수 있다. 상기 중간 저장부는, 복수의 바이오리액터 또는 단일의 바이오리액터에 유체를 전달하는 데에 적용될 수 있다. 상기 제어부는, 중간 저장부 내부 유체의 제3 파라미터를 제어하는 데에 적용될 수 있다.
상기 시스템은, 적어도 하나의 제1 센서 및 적어도 하나의 제2 센서로부터 신호를 수신하기 위한 리시버를 더 포함할 수 있다. 리시버는, 바이오리액터에 진입하기 전의 유체의 파라미터와, 적어도 하나의 바이오리액터 내의 유체의 파라미터를 비교하는 데에 적용될 수 있다.
적어도 하나의 제1 센서는 리저버에 연계될 수 있으며, 리저버 내부 유체의 제1 파라미터를 검출하는 데에 적용될 수 있다. 또한, 리저버는 믹서(mixer)를 포함할 수 있고, 시스템은 펌프를 구비할 수 있다. 적어도 하나의 리저버와 바이오리액터는 플렉시블 백(flexible bag)을 구비할 수 있다. 적어도 하나의 바이오리액터는 롤러 보틀(roller bottle)을 구비할 수 있다.
리저버는, 적어도 하나의 바이오리액터에서의 유출 라인으로부터 유체를 수용하기 위한 적어도 하나의 포트를 더 포함할 수 있다. 바이오리액터는 세포 생장을 돕기 위한 기질을 더 구비할 수 있다. 기질은, 고정용 패킹을 포함하여, 세포 생장에 적합한 재료를 구비할 수 있다.
유체를 유지하기 위한 리저버와의 연결에 사용되는 바이오리액터 시스템은, 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 적어도 하나의 바이오리액터를 구비한다. 제1 센서는 바이오리액터 외부 유체의 제1 파라미터를 검지하고, 제2 센서는 바이오리액터 내부 유체의 제2 파라미터를 검지한다. 제어부는 센서의 출력에 기초하여 적어도 제1 유체 파라미터를 제어하기 위해 설치된다.
상기 시스템은, 제1 센서 및 제2 센서로부터의 출력 신호를 수신하여, 제1 파라미터와 제2 파라미터를 비교하기 위한 리시버를 포함할 수 있다. 바이오리액터는, 세포 생장에 적합한 재료 등의 세포 생장을 돕는 기질(substrate)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 기질은 조직 스캐폴드(scaffold)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 바이오리액터는, 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 유입 라인과, 바이오리액터로부터 유체를 전달하기 위한 유출 라인을 포함할 수 있다. 유출 라인은, 리저버로 유체를 재순환시킬 수 있다.
상기 시스템은, 바이오리액터 외부 유체의 복수의 제1 파라미터를 측정하기 위한 복수의 제1 센서와, 바이오리액터 내부 유체의 복수의 제2 파라미터를 측정하기 위한 복수의 제2 센서를 포함할 수 있다. 리저버는 플렉시블 백을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 바이오리액터도 플렉시블 백을 포함할 수도 있다. 상기 시스템은, 복수의 바이오리액터와, 이 복수의 바이오리액터 중 적어도 하나에 각각 연계되는 복수의 제2 센서를 포함할 수 있다.
바이오리액터 내부 유체의 파라미터를 검지하기 위한 센서를 포함하는, 바이오리액터와의 연결에 사용되는 시스템이 마련될 수 있으며, 상기 시스템은 바이오리액터에 유체를 유지 및 전달하기 위한 리저버와, 바이오리액터 내부 유체의 제2 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여 바이오리액터 외부 유체의 제1 파라미터를 제어하기 위해 적어도 하나의 레귤레이터를 구비한다.
상기 시스템은 복수의 레귤레이터를 포함할 수 있다. 각각의 레귤레이터는 유체의 상이한 파라미터를 독립적으로 조정하는 데에 적용될 수 있다. 레귤레이터는 리저버 내부 유체의 파라미터를 제어하는 데에 적용될 수 있다. 또한, 레귤레이터는 리저버와 적어도 하나의 바이오리액터 사이의 유체의 파라미터를 제어하는 데에 적용될 수 있다.
또한, 리저버와 이 리저버에 유체 연통되는 적어도 하나의 바이오리액터를 포함하는 시스템 내의 유체 파라미터를 확인하기 위한 방법이 마련된다. 상기 방법은 리저버와 바이오리액터 내의 공통 파라미터를 검지하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 리저버에서 검지된 제1 파라미터와 바이오리액터에서 검지된 제2 파라미터를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바이오리액터와 리저버에서의 검지는, 동시적으로 또는 순차적으로 실행될 수 있다.
또한, 리저버를 포함하는 시스템과의 연계에 사용되는 적어도 하나의 바이오리액터에서의 유체 파라미터를 독립적으로 제어하기 위한 방법이 마련될 수 있다. 상기 방법은 리저버 및 바이오리액터 외부의 유체의 파라미터를 조정하는 것을 포함한다. 상기 방법은, 바이오리액터로부터 유체를 폐기하고, 리저버에 연결된 복수의 바이오리액터를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바이오프로세싱 방법은, 적어도 하나의 바이오리액터에 유체 연통되는 리저버를 준비하는 것과, 리저버 내부 유체의 제1 파라미터를 검지하는 제1 센서와, 리저버 외부 유체의 제1 파라미터를 검지하는 제2 센서를 준비하는 것을 포함한다. 상기 방법은, 제1 파라미터 또는 제2 파라미터에 기초하여 유체를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제1 파라미터 또는 제2 파라미터에 기초하여 유체를 조정하는 것 외에, 바이오리액터에 연결되는 제2 센서를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바이오프로세싱 방법은, 리저버 내부 유체의 파라미터를 제어하는 것과, 바이오리액터로 유체를 전달하는 것과, 바이오리액터 내의 파라미터를 검지하는 것을 포함한다. 상기 방법은, 바이오리액터 내의 검지된 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여, 유체가 바이오리액터에 진입하기 전에 유체의 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전달 단계는 복수의 바이오리액터에 유체를 전달하는 것을 포함하고, 검지 단계는 복수의 바이오리액터 내의 파라미터를 검지하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제2 바이오리액터에 진입하는 유체의 파라미터와는 별도로, 제1 바이오리액터에 진입하는 유체의 파라미터를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 다른 실시형태에 있어서, 검지된 파라미터는 산소 농도, pH, 양분 수준, 온도, CO2, 암모니아, 세포 바이오매스(cell biomass), 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 구조를 설명하기 위해, 본원에 인용되어 일부 사양을 나타내는 첨부 도면 및 설명은 본원에 기재된 여러 양태를 설명한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 유체 파라미터 검증 시스템을 포함하는 바이오리액터 시스템의 모식도이다.
도 2는 도1에 도시된 다수의 바이오리액터를 포함하는 시스템의 모식도이다.
도 3은 독립된 바이오리액터 제어를 위해 구비된 시스템의 모식도이다.
도 4a는 도3에 도시된 다수의 바이오리액터를 포함하는 시스템의 제1 실시형태의 모식도이며, 도 4b는 도3에 도시된 시스템의 제2 실시형태의 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유체 리저버(12)를 포함하는 바이오프로세싱 시스템은, 하나 이상의 프로세스 저장부에 연결되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 프로세스 저장부는 매체를 수용하고 세포를 배양하도록 된 바이오리액터(14)를 구비하고 있다. 그러나, 유체를 처리하기 위한 다른 저장부 또는 용기는, 단일 또는 바이오리액터(14)와 조합하여 사용될 수도 있다.
리저버(12)는, 가요성의 저장부[예컨대, 부분적으로 강성이 있는 백(bag) 등]와 같은 일회용의 처분 가능한 용기를 포함하며, 대안적으로 처리 가능 또는 재사용 가능한 전체적으로 강성이 있는 용기를 구비할 수도 있다. 리저버(12)는, 이 리저버 내부에 도입되는 재료를 수용하기 위한 하나 이상의 포트(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. 리저버(12)는, 이 리저버 내부의 무균 상태를 유지하기 위한 적어도 하나의 포트에 연계되는 하나 이상의 필터를 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 리저버(12)는, 이 리저버 내부에서의 세포 생장이 방지되도록 설계되어 있다. 이로 인해, 리저버(12)는 무균화되고 무균화된 유체를 수용할 수 있다.
또한, 하나 이상의 바이오리액터(14)는 처분 가능한 일회용의 저장부를 구비할 수도 있다. 예컨대, 바이오리액터(14)는, 완전 가요성 또는 부분 가요성(예컨대, 강성이 있는 바닥부를 가짐)이 있는, 흔히 "백"이라고 칭해지는 가요성이 있는 저장부의 형태를 취하고 있다. 그러나, 바이오리액터(14)는, 예컨대 롤러 보틀을 포함하는 전체적으로 강성이 있는 용기를 구비할 수도 있다.
시스템(10)과, 특히 개개의 바이오리액터(14)의 확인을 가능하게 하기 위해, 검지 구조물이 설치될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 이러한 검지 구조물은, 내부 유체의 파라미터를 검지하기 위한 적어도 하나의 제1 센서(16)와, 바이오리액터(14) 내의 동일한 파라미터 또는 상이한 파라미터를 검지하기 위한 제2 센서(22)를, 실행되는 바이오프로세싱의 바람직한 방식에 따라, 리저버(12)에 설치함으로써 이루어진다. 이러한 파라미터는, 산소 농도(즉, 용존 산소), pH, 양분 수준, 온도, CO2, 암모니아, 세포 바이오매스 등의 유체 특성과, 믹서 속도, 스퍼저(sparger) 송풍량, 또는 유량, 또는 이들의 조합 등의 시스템 특성을 포함할 수 있다.
리저버(12)는 파라미터를 측정하기 위한 센서(16, 17, 18) 등의 하나 이상의 제1 센서를 포함할 수 있고, 바이오리액터(14)는 파라미터를 각각 측정[예컨대, 리저버(12)의 해당 제1 센서(16, 17, 18)에 의해 측정된 각각의 파라미터의 비교값이 될 수 있음]하기 위한 센서(22, 23, 24) 등의 하나 이상의 제2 센서를 포함할 수 있다. 제1 센서 및 제2 센서는, 리저버(12) 또는 바이오리액터(14)의 벽부에 장착될 수 있고, 유체의 멸균율에 지장을 주지 않는 방식(즉, 광학 또는 음파 센서)으로 검지를 실행할 수 있다. 또한, 사용되는 센서는, 사용후 폐기되거나 또는 재사용 가능한, 처분 가능 또는 일회용의 장치로 구성될 수도 있다.
또한, 시스템(10)은, 리저버(12) 및 바이오리액터(14)에서 측정된 파라미터(동일한 파라미터 또는 상이한 파라미터일 수 있음)의 값에 대응하여, 제1 센서(16)와 제2 센서로부터 신호를 수신하기 위한 리시버(20)를 임의로 포함할 수도 있다. 리시버(20)는, 파라미터가 동일한 때(예컨대, 온도)를 포함하여, 관측자에 의한 비교, 또는 리저버(12)의 파라미터 값과 바이오리액터(14)의 파라미터 값을 비교하여 프로세서에 연계되는 각각의 값을 포함할 수 있다. 이러한 비교는, 리저버 및 바이오리액터 양쪽에 해당하는 값을 검증할 목적으로 구성되어, 확인의 척도를 제공할 수 있다. 판정은 값이 동일한지, 그렇지 않으면, 두 값의 차이가 허용 범위에 있는지를 검증할 수 있다[예컨대, 리저버(12)와 바이오리액터(14)에서의 용존 산소가 비교 가능].
일 실시형태에 따르면, 시스템(10)은, 리저버(12)로부터 바이오리액터(14)로 유체를 안내하기 위한 펌프(28) 등의 수단을 더 포함할 수 있다. 펌프(28)는 리저버(12)로부터 바이오리액터(14)로 연속적 또는 선택적으로 유체를 전달시킬 수 있다. 대안적으로, 시스템(10)은, 중력식 유동 등의 다른 수단에 의해 리저버로부터 바이오리액터로 유체를 전달하도록 조합될 수 있다.
또한, 원하는 방식에 따라, 적정 밸브 및 배관 구조물이 유동을 제어하는 데에 사용될 수도 있다.
리시버(20)는 비교 결과를 사용자에게 보내거나, 또는 파라미터에 대한 자동화된 제어량을 실행하여(예컨대, 온도가 파라미터인 경우, 가열 또는 냉각), 미리 정해거나 또는 원하는 결과를 얻을 수 있다. 예컨대, 리저버(12)에서의 유체의 적어도 하나의 파라미터를 제어하기 위해 제어부(21)가 설치될 수 있다. 실시예와 같이, 리저버(12)는 내부의 유체에 산소를 전달하기 위한 스퍼저 등의 통기 장치를 포함할 수 있으며, 제어부(21)는 스퍼저에 공급되는 기류를 제어할 수 있다. 제어부(21)에 연계된 다른 구성 요소는, 리저버에 첨가물(양분 또는 pH 조정제 등)을 전달하기 위한 여러 장치, 온도 제어 장치, 또는 원하는 파라미터를 제어하기 위한 임의의 요소를 포함할 수 있다.
리저버(12)는 내용물을 섞기 위한 믹서(25)를 더 포함할 수 있다. 믹서(25)는 임펠러, 또는 리저버 내의 유체를 섞기 위한 임의의 다른 적합 장치를 구비할 수 있다. 예컨대, 믹서(25)는 무균 상태를 유지할 수 있는 하나 이상의 블레이드를 포함하는 처리 가능한 자기 임펠러, 또는 그외의 종류를 구비한다[예컨대, 패들 또는 로드를 포함하고, 유체를 수용하기 위한 리저버(12)의 객실 내에서의 회전에 적합한 슬리브]. 또한, 임의의 센서 또는 작업자로부터의 입력에 반응하여, 예컨대 해당 동력 장치(모터 포함)에 연계됨으로써, 제어부(21)는 믹서(25)의 회전 속도에 대한 제어를 실시할 수도 있다.
또한, 바이오리액터(14)는 유출 라인(19)을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 이 유출 라인(19)은 시스템(10)으로부터 유체를 방출시킨다. 다른 실시형태에 있어서, 유출 라인(19)은 바이오리액터(14)로부터 유체를 재순환시켜 바이오리액터(14)로 복귀시킨다.
또한, 바이오리액터(14)는 믹서를 포함할 수도 있다. 예컨대, 믹서는 무균 상태를 유지할 수 있는 임펠러 등을 구비할 수 있다. 또한, 바이오리액터(14)는 스퍼저(도시 생략)를 구비할 수 있다. 예컨대, 바이오리액터(14)로서는, 미국 특허 제7,384,027호에 개시되어 있는 타입의 것이 있으며, 본원에 참조로서 인용되어 있다.
일 실시형태에 있어서, 바이오리액터(14)는 세포 생장을 돕기 위한 기질(26)을 더 구비할 수 있다. 기질(26)은, 미네랄 캐리어(예컨대, 규산염 또는 인산칼슘) 등의 임의의 적합한 캐리어, 다공질 탄소 등의 유기 화합물, 키토산 등의 천연물, 세포 생장에 적합한 폴리머 또는 바이오폴리머를 구비할 수 있다. 기질(26)은, 정형 또는 비정형 구조를 지닌 비드 형태, 또는 세포 생장에 적합한 임의의 다른 재료를 구비할 수 있다. 또한, 기질(26)은 공극을 지닌 단일체 및/또는 채널로서 마련될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 바이오리액터(14)는 롤러 보틀을 구비할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 바이오리액터(14)는 미국 특허 제8,137,959호 또는 미국 특허 제7,384,027호에 개시되어 있는 바와 같이 마련될 수 있으며, 본원에 참조로서 인용되어 있다.
도 2를 참조하면, 시스템 (30)의 다른 실시형태는, 유체를 유지하기 위한 리저버(12)와, 공통의 리저버(12)로부터 유체를 수용하기 위한 복수의 바이오리액터(14a∼14n)를 구비한 것이 도시되어 있다. 시스템(30)은, 원하는 유체의 파라미터를 검지하기 위한 센서(22a∼22d)에 각각 연계되는, 예컨대 4개의 바이오리액터(14a, 14b, 14c, 14d)와 같이, 다수의 바이오리액터에 적용되는 것으로서 전술한 확인 구조물을 포함한다. 리저버(12)는 유체의 동일한 파라미터를 검지하기 위해 해당 센서(16)를 포함하고, 바이오리액터(14a∼14d)에 유체 전달을 가능하게 하는 펌프(28)가 설치될 수 있다. 바이오리액터로부터의 유체는 폐기되거나, 또는 리저버(12)로 재순환되어 복귀될 수 있다.
도 3으로 돌아와서, 다른 실시형태에 있어서의 시스템(40)은, 유체가 리저버(12)에서 나가서 바이오리액터(14) 등의 외부 저장부에 도달하기 전에 유체 파라미터의 조정을 허용한다. 일 실시형태에 있어서, 이것은 리저버(12)로부터 바이오리액터(14)로 유체를 전달하기 위해 라인 내의 유체 파라미터를 조정하는 레귤레이터(32)를 설치함으로써 이루어진다. 레귤레이터(32)는, 산소원, pH원, 양분원 등의 유체 파라미터를 조정할 수 있는 임의의 기구, 또는 온도를 변환하는 써멀 레귤레이터(예컨대, 히터 또는 칠러)를 구비할 수 있다. 시스템(40)은 바이오리액터(14)에 진입하기 전에 유체의 복수의 파라미터를 제어하기 위한 복수의 레귤레이터(32, 33, 34)를 포함할 수 있다. 유체는, 바이오리액터(14)로부터 폐기되지만, 재순환시킬 수도 있다.
시스템(40)은 바이오리액터(14)에 진입하기 전에 유체의 파라미터 값을 검지하기 위해 적어도 하나의 중간 센서(35)를 더 포함할 수 있다. 이러한 센서(32)는 파라미터가 조정되어야 하는지의 여부 및/또는 조정이 행해져야 하는 정도를 판정하기 위해 레귤레이터(32)에 연통된다. 이러한 중간 센서(35)는, 전술한 확인 시스템(10)에 선호되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 리저버(12)의 제1 센서(16)와 중간 센서(35)는 각각의 위치에서 파라미터 중 하나 이상의 값을 비교하기 위한 프로세서에 연통될 수 있다. 값들의 차가 정해진 범위 내가 아닌 경우, 바이오리액터(14)에 진입하기 전에, 레귤레이터(32)는 유체의 파라미터 값을 조정할 수 있다. 또한, 복수의 제1 센서(16, 17, 18)에 의해 측정되고 복수의 레귤레이터(32, 33, 34)에 의해 조정되는 복수의 유체 파라미터를 측정하기 위해 복수의 중간 센서(35, 36, 37)가 설치될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 레귤레이터(32)는, 리저버(12)로부터 유체를 수용하며 바이오리액터(14)로 유체를 전달시킬 수 있는 중간 저장부(38)에 연계될 수 있다. 중간 저장부(38)는 바이오리액터(14)에 진입하기 전에 유체를 섞기 위한 믹서를 더 포함할 수 있다. 중간 저장부(38)는, 리저버(12)와 바이오리액터(14) 사이의 유체를 일시적으로 유지하기 위해, 전체적으로 강성이 있는 용기, 플렉시블 백, 또는 임의의 다른 용기를 구비할 수도 있다.
시스템(40)은, 리저버(12)로부터 바이오리액터(14)로 유체를 전달하기 위한 펌프(28) 등의 적어도 하나의 수단을 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 바이오리액터로부터 유체를 제거하기 위해 추가적인 전달 수단이 설치될 있다. 중간 저장부(38)의 경우에 있어서, 시스템은 리저버(12)로부터 중간 저장부(38)로 유체를 전달하기 위한 제1 펌프(28) 및 바이오리액터(14)로 유체 하류를 전달하기 위한 제2 펌프(도시 생략)를 더 포함할 수 있다.
도 4a는 도3에 도시된 조정 캐퍼시티를 포함하는 시스템(50)의 다른 실시형태를 도시한다. 시스템(50)에 있어서, 리서버(12)는 유체를 복수의 바이오리액터에 공급하며, 도면에서는 설명의 목적 상 4개의 바이오리액터(14a∼14b)로 도시되어 있으나 임의의 개수일 수 있다. 중간 저장부(38a, 38b, 38c, 38d)를 따라, 각각의 바이오리액터(14a∼14d)에 진입하기 전에 유체의 파라미터를 조정하기 위해, 복수의 레귤레이터(32a, 32b, 32c, 32d)가 설치된다. 각 레귤레이터(32a∼32d)는 단일 바이오리액터(14a∼14d)에 전달된 유체의 파라미터를 제어하며, 이때, 적어도 하나의 특정 파라미터를 허용하여 각 바이오리액터 중에서 변화되게 하면서, 작업자가 공통 균질 유체를 사용하는 다수의 바이오리액터를 조작할 수 있게 한다. 이것은, 세포 생장 환경을 최대한 적합하게 하도록 엄격한 제어 내에서 다양한 파라미터를 조작한다는 기준 설정의 관점에서 특히 중요하다.
도 4b는 각각의 복수의 바이오리액터(14a∼14n)가 단일 레귤레이터에 의해 제어된 파라미터를 갖는 유체를 수용할 수 있는 또 다른 실시형태의 시스템(60)을 도시한다. 예컨대, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 레귤레이터(32a)는 바이오리액터(14a, 14c)에 전달된 유체를 제어하는 한편, 레귤레이터(32b)는 바이오리액터(14b, 14d)에 전달된 유체를 제어한다. 각각의 레귤레이터(32a, 32b)는 각각의 중간 저장부(38a, 38b)에 연계될 수 있으며, 이때에, 해당 바이오리액터(14a∼14n)에 전달되기 전에 균질 유체로 하기 위한 믹서를 포함할 수 있다.
이러한 실시형태는 도 4a의 실시형태와 마찬가지로 기준 영역 내에서 동일한 이점을 제공하며, 양산 적용에서도 확실한 이점을 제공한다. 예컨대, 다수의 제품이 동일하게 제조되지만, 리액터의 다중 설정에 있어서 세포 생장을 위한 조건을 독립적으로 조정하는 각각의 레귤레이터(32a, 32b)와 함께, 유체원(source of fluid)으로서 공통의 리저버(12)를, 별개의 세포 생장 환경에 활용할 수 있다. 마찬가지로, 다중 세포 유형을 생장시키는 데에 사용될 수 있는 리저버(12) 내에서 공통 유체가 생성될 수 있다. 시스템(60)은, 각각의 레귤레이터가 각 리액터 조건에 있어서 특정 세포 유형에 대해 최적화된 매체를 독립적으로 제어할 수 있게 한다.
전술한 여러 실시형태는 도시 및 설명의 목적으로 개시된 것이다. 전술한 본 실시형태는 상세하게 계획되거나 개시된 특정 형태에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기한 교시의 범위 내에서 수정 또는 변형이 가능하다. 예컨대, 다양한 유체 파라미터는 검지에 응하여 조정되는 것으로 언급되었으나, 파라미터 조정은, 믹서의 작동, 가스 전달량 등의 시스템의 물리적 특성, 또는 바이오프로세싱 작동을 변환시킬 수 있는 시스템의 임의의 다른 물리적 파라미터를 변환시킬 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 전술한 실시형태는, 다양한 실시형태에서 본 발명을 활용하도록 당업자에게 본 발명의 요지 및 그 실질적인 적용에 가장 적합한 도시 방법을 제공하기 위해, 의도되는 특정한 사용에 적합한 다양한 수정예와 함께 선정된 것이다. 이러한 수정예 및 변형예 모두는, 타당적, 법률적 및 공정적으로 부여받은 것이라고 폭넓게 부합되는 것으로 해석되는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

Claims (50)

  1. 리저버(reservoir)로부터의 유체를 처리하는 데에 사용되는 시스템으로서,
    상기 리저버로부터 상기 유체를 수용하도록 된 적어도 하나의 바이오리액터(bioreactor)와,
    상기 적어도 하나의 바이오리액터 외부의 위치에서 상기 유체의 제1 파라미터를 검지하기 위한 적어도 하나의 제1 센서, 그리고
    상기 적어도 하나의 바이오리액터 내의 상기 유체의 제2 파라미터를 검지하기 위한 적어도 하나의 제2 센서
    를 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체의 상기 제2 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 유체의 상기 제1 파라미터를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 리저버에서의 상기 유체의 제3 파라미터를 제어하도록 된 것인 유체 처리 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터는, 동일한 파라미터인 것인 유체 처리 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 파라미터, 상기 제2 파라미터 및 상기 제3 파라미터는, 동일한 파라미터인 것인 유체 처리 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터는, 상이한 파라미터인 것인 유체 처리 제어 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리저버로부터 유체를 수용하고, 적어도 하나의 바이오리액터에 유체를 전달하기 위한 중간 저장부를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중간 저장부는, 상기 적어도 하나의 바이오리액터에 유체를 전달하도록 된 것인 유체 처리 제어 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 저장부에서의 상기 유체의 제3 파라미터를 제어하도록 된 제어부를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제1 센서와 적어도 하나의 제2 센서로부터의 신호를 수신하며, 상기 적어도 하나의 바이오리액터에서의 상기 유체의 상기 제1 파라미터와 상기 유체의 제2 파라미터를 비교하도록 된 리시버를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 센서는, 상기 리저버에 연계되며 외부 위치에서와 같이 상기 리저버 내의 상기 유체의 상기 제1 파라미터를 검지하도록 된 것인 유체 처리 제어 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리저버에서 유체를 혼합하기 위한 믹서를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리저버로부터 유체를 전달하기 위한 펌프를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터는, 플렉시블 백(flexible bag)을 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터는, 롤러 보틀(roller bottle)을 포함하는 것인 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터로부터 상기 리저버로 유체를 전달하기 위한 유출 라인을 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터는, 세포 생장을 돕는 기질(substrate)을 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  18. 제18항에 있어서, 상기 기질은, 부착 세포 생장에 적합한 재료를 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 복수의 바이오리액터를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 리저버에 연결되며, 복수의 바이오리액터에 유체를 전달하도록 된 중간 저장부를 더 포함하는 것인 유체 처리 제어 시스템.
  21. 유체를 포함하는 리저버와의 연결에 사용되는 바이오리액터 시스템으로서,
    상기 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 적어도 하나의 바이오리액터와,
    상기 바이오리액터 외부의 상기 유체의 제1 파라미터를 검지하기 위한 제1 센서와,
    상기 바이오리액터 내의 상기 유체의 제2 파라미터를 검지하기 위한 제2 센서, 그리고
    상기 제1 파라미터 또는 상기 제2 파라미터의 검지에 기초하여 유체의 적어도 제1 파라미터를 제어하기 위한 제어부
    를 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서로부터의 출력 신호를 수신하여, 상기 제1 파라미터와 상기 제2 파라미터를 비교하기 위한 리시버를 더 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 바이오리액터는, 세포 생장을 돕는 기질을 더 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 기질은, 세포 생장에 적합한 재료를 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 기질은, 조직 스캐폴드(scaffold)를 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터는, 상기 리저버로부터 유체를 수용하기 위한 유입 라인과, 상기 바이오리액터로부터 유체를 전달하기 위한 유출 라인을 더 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 유출 라인은, 상기 리저버 내로 유체를 재순환시키는 것인 바이오리액터 시스템.
  28. 제21항에 있어서, 상기 바이오리액터 외부의 상기 유체의 복수의 제1 파라미터를 측정하기 위한 복수의 제1 센서와, 상기 바이오리액터 내의 복수의 제2 파라미터를 측정하기 위한 복수의 제2 센서를 더 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  29. 제21항에 있어서, 상기 리저버는, 플렉시블 백을 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  30. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 바이오리액터는, 플렉시블 백을 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  31. 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 바이오리액터와, 상기 복수의 바이오리액터 중 적어도 하나에 연계되는 복수의 제2 센서를 더 포함하는 것인 바이오리액터 시스템.
  32. 바이오리액터 내의 유체의 파라미터를 검지하기 위한 센서를 포함하는 하나 이상의 바이오리액터와의 연결에 사용되는 시스템으로서,
    적어도 하나의 바이오리액터에 전달하기 위해 상기 유체를 유지하도록 된 리시버와,
    적어도 하나의 바이오리액터 내에서 상기 유체의 제2 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 바이오리액터 외부에서 유체의 제1 파라미터를 조정하기 위한 적어도 하나의 레귤레이터
    를 포함하는 것인 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 유체의 상이한 파라미터를 독립적으로 제어하도록 된 복수의 레귤레이터를 포함하는 것인 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 레귤레이터는, 상기 리저버 내의 상기 유체의 상기 파라미터를 제어하도록 된 것인 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 레귤레이터는, 상기 리저버와 적어도 하나의 바이오리액터 사이의 상기 유체의 상기 파라미터를 제어하도록 된 것인 시스템.
  36. 리저버와, 상기 리저버에 유체 연통되는 적어도 하나의 바이오리액터를 포함하는 시스템을 확인하기 위한 방법으로서,
    상기 리저버와 상기 바이오리액터 내의 상기 유체의 공통 파라미터를 검지하는 것을 포함하는 시스템 확인 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 리저버에서 검지된 제1 파라미터와 상기 바이오리액터에서 검지된 제2 파라미터를 비교하는 단계를 더 포함하는 것인 시스템 확인 방법.
  38. 제36항 또는 제37항에 있어서, 상기 리저버와 상기 바이오리액터 내의 검지는 동시에 실행되는 것인 시스템 확인 방법.
  39. 상기 리저버에 연계되어 사용되는 적어도 하나의 바이오리액터에서의 유체 파라미터를 독립적으로 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 리저버 및 상기 바이오리액터 외부의 상기 유체의 파라미터를 조정하는 것을 포함하는 것인 유체 파라미터 제어 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 바이오리액터로부터의 유체를 폐기하는 단계를 더 포함하는 것인 유체 파라미터 제어 방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 리저버에 연결되는 복수의 바이오리액터를 준비하는 단계를 더 포함하는 것인 유체 파라미터 제어 방법.
  42. 바이오프로세싱 방법으로서,
    적어도 하나의 바이오리액터에 유체 연통되는 리저버를 준비하는 것과,
    상기 리저버 내의 상기 유체의 제1 파라미터를 검지하기 위한 제1 센서와, 상기 리저버 외부의 상기 유체의 상기 제1 파라미터를 검지하기 위한 제2 센서를 준비하는 것
    을 포함하는 바이오프로세싱 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제1 파라미터 또는 상기 제2 파라미터에 기초하여, 상기 유체를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인 바이오프로세싱 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터에 기초하여, 상기 유체를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인 바이오프로세싱 방법.
  45. 제42항에 있어서, 상기 바이오리액터에 연결된 상기 제2 센서를 준비하는 단계를 더 포함하는 것인 바이오프로세싱 방법.
  46. 바이오프로세싱 방법으로서, 리저버 내의 유체의 파라미터를 검지하는 것과, 바이오리액터로 상기 유체를 전달하는 것과, 상기 바이오리액터에서 파라미터를 검지하는 것을 포함하는 바이오프로세싱 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 바이오리액터에서 검지된 파라미터를 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 유체가 상기 바이오리액터에 진입하기 전에, 유체의 상기 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인 바이오프로세싱 방법.
  48. 제46항에 있어서, 상기 전달 단계는, 복수의 바이오리액터에 상기 유체를 전달하는 것을 포함하고, 상기 검지 단계는 상기 복수의 바이오리액터에서 상기 파라미터를 검지하는 것을 포함하는 바이오프로세싱 방법.
  49. 제46항에 있어서, 제2 바이오리액터에 진입하는 상기 유체의 상기 파라미터와는 별도로, 제1 바이오리액터에 진입하는 상기 유체의 상기 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인 바이오프로세싱 방법.
  50. 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 검지된 상기 파라미터는, 산소 농도, pH, 양분 수준, 온도, CO2, 암모니아, 세포 바이오매스(cell biomass), 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 군에서 선택되는 것인 방법 또는 시스템.
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