TW200923091A - Bio-reaction system and cell separation device - Google Patents

Description

200923091 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於—錄& & , 種細胞分離裝置。、物反應糸統’特别是有關於一 【先前技術】 一般來說，目前一些細胞 的固液分繼來將所培養出的細跑；應也用特定 説，固液分離裝置可將細胞從代謝液中出t。也就是 離出之細胞可被輪山靡出农，而所分 養。 ？ 皮輸4用或被回收去進行進—步的增生培 就細胞分離技術而言，一種習知之 用過遽膜來將細胞從代謝液中分離出來。換+之ί疋利 及代謝液流經過濾膜時，細胞會被過所攔’虽細胞 代謝產物’故在過濾膜經長時 =小的細胞 會堆積於繼上，因而會造成=阻塞細卿^^ 美國專利第5,817 505跋Μ+ 7 :液分離裝置’其具有傾娜二=分 :下膜=:傾::;:::可::：-抽打而 ί Λ' UU λ ^ . 在此，由於細胞之重量 ^比她大以及代謝液之重量（或比旬較小，故 重力影響而沉降至固液分離裝置（或傾斜式 代謝液則會被抽打流出固液分離裝置（或傾斜式^ 平板）。然而’以此種習知之固液分離裝置來分離細胞會且 200923091 .有^夕缺點。百先，在細胞從傾斜式多層平板上 程中，由於i田胞與傾斜式多層平板間之接觸面積小，故Γ 胞所受到之剪應力會較高。因此，細胞結構常t : 剪應力作用而被破壞。其次，由於固液分離裝置(二 ^層平板）是以不鏽鋼材質所製成，故在重 、2 溫及高愿方式消毒，因而會導致高作業成本。再者而= 於固液分離裝置内之冗長沉降過程中常會因缺氧而死^ 因而會造成代謝物污染，進而不利 【發明内容】 嶋應用或回收。 t明係包括一細胞培養裝置，容納有複數個細胞及 -代谢液，-細胞分離裝置，具有—第— 部及:傾斜式圓弧管體，其中，該傾斜式圓弧管體 ^玄弟:端部與該第二端部之間，以及該第二端部之水平 间度係大於该弟-端部之水平高度；一第一輸送管，連通 於该細胞培養裝置與該細胞分 -代謝液收集容器;一第二輸;;置間； 容器與該細胞分離裝置之該第二端集 設置於該第二輸送管中，其中，該細胞培養裝置中之該等 細H域謝液係藉由該第—幫浦之 分離裝置之中，該等細胞係二 第-幹二而二:^亥弟―端部’以及該代謝液係經由該 器之中…第三輪送 部之間.D 4 胞絲H之該第—端 絮浦，設置於該第三輸送管中，其中， 200923091 位於該第一端部之該等細胞係藉由該第二幫浦之抽打而經 由該第三輸送管輸送至該細胞培養裝置之中。 同時，根據本發明之生物反應系統，該細胞分離裝置 更具有至少一個圓弧層板，以及該等圓弧層板係設置於該 傾斜式圓弧管體之中，並且係連接於該第一端部與該第二 端部之間。 又在本發明中，該等圓弧層板係平行於該傾斜式圓弧 管體。 又在本發明中，該等圓弧層板之曲率係與該傾斜式圓 弧管體之曲率相同。 又在本發明中，該等圓弧層板間之距離係介於1公分 與4公分之間。 又在本發明中，該傾斜式圓弧管體及該等圓弧層板係 由聚丙烯所製成。 又在本發明中，該傾斜式圓弧管體係由聚丙烯所製成。 又在本發明中，該傾斜式圓弧管體與一水平面間之傾 斜角度係介於20度與60度之間。 又在本發明中，更包括一震盪器，係設置於該細胞分 離裝置之上，用以震盪沉降該等細胞。 又在本發明中，更包括一氧氣供應裝置，係連通於該 細胞培養裝置及該細胞分離裝置。 又在本發明中，該氧氣供應裝置係連通於該細胞分離 裝置之該第二端部。 又在本發明中，更包括一溫度調節裝置，係設置於該 200923091 第一輪送管之上，用以調節通過該第一輸送管之該μ名 及該代謝液之溫度。 、田匕 又在本發明中，更包括一培養液補充裝置，係連 該胞培養裝置，用以將一培養液補充至該細胞培養裝置 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。 【實施方式] 兹配合圖式說明本發明之較佳實施例。 請參閱第1圖，本實施例之生物反應系統1〇〇主要包 括有一細胞培養裝置11〇、一細胞分離裝置12〇、一第—钤 送管131、一代謝液收集容器14〇、一第二輸送管η]、二 第:幫浦151、一第三輸送管133、一第二幫浦152、—震 盪斋160、一氧氣供應裝置170、一溫度調節裝置18〇及— 培養液補充裝置190。 細胞培養裝置110内容納有複數個細胞c及一代謝液 Μ。在此，代謝液馗大致上是由細胞代謝產物及培養液所 組成。此外，細胞培養裝置11〇具有一攪拌器。藉由 攪拌器111之攪拌，細胞c即可均勻地分佈於細胞培養裝 置110之中’進而有利於其增生培養。 μ參閱弟1圖、第2圖及第3A圖，細胞分離裝置120 具有一第一端部12卜一第二端部122、一傾斜式圓弧管體 123及至少一個圓弧層板124。在本實施例中，該傾斜是圓 弧官體123具有複數個圓弧層板124。 10 200923091 第二端部122是相對於第一端部121。特別的是，第 二端部122之水平高度是大於第一端部121之水平高度。 傾斜式圓弧管體123是連接於第一端部121與第二端 部122之間。在本實施例之中，傾斜式圓弧管體123與一 水平面間之傾斜角度可以是介於20度與60度之間。 複數個圓弧層板124是設置於傾斜式圓弧管體123之 中，並且複數個圓弧層板124亦是連接於第一端部121與 第二端部122之間。在本實施例之中，複數個圓弧層板124 皆是平行於傾斜式圓弧管體123,或者複數個圓弧層板124 之曲率是與傾斜式圓弧管體123之曲率相同。此外，複數 個圓弧層板124彼此間之距離可以是介於1公分與4公分 之間，以及傾斜式圓弧管體123及複數個圓弧層板124可 以是由聚丙烯等生物相容性材料所製成。另外，值得注意 的是，本實施例之細胞分離裝置120並不侷限於具有半管 形之傾斜式圓弧管體123。舉例來說，如第3B圖所示，細 胞分離裝置120亦可以具有1/4管形之傾斜式圓弧管體 123,。 請參閱第1圖，第一輸送管131是連通於細胞培養裝 置110與細胞分離裝置120之第一端部121之間。 第二輸送管132是連通於代謝液收集容器140與細胞 分離裝置120之第二端部122之間。 第一幫浦151是設置於第二輸送管132中。 第三輸送管133是連通於細胞培養裝置110與細胞分 離裝置120之第一端部121之間。 200923091 第二幫浦丨52是設置於第三輸送管1S3中。 晨盪态160是設置於細胞分離裝置12〇之上。 氧氣供應裝置m係連通於細胞培養 。 絲裝置心在本實施例之中，氧氣供應Μ ^乃Ϊ 猎由一第四輸送管134來連通於細胞分離裝置12〇 端部122。 溫度調節裝置180是設置於第—輪送管131之上。 培養液補充裝置190是連通於細胞培養裝置η〇。更 評細的來說，培養液補絲置19G是藉由—第五輸送管US 來連通於細胞培養裝置11G，以及—第三f浦153是設置 於第五輸送管135中。因此，藉由第三幫浦153之抽打， 培養液補充裝置⑽中之培養液即可經由第五輸送管135 補充至細胞培養裝置110之中。 上如上所述，細胞培養裝置110中之複數個細胞C及代 谢液Μ乃是藉由第—幫浦151之抽打而經由第—輸送管 13^輪送至細胞分離裝置12〇之中。在此，由於細胞c之 重量（或比重）較大以及代謝液Μ之重量（或比重）較小，故 W胞C會叉重力影響而經由傾斜式圓弧管體123及複數個 圓弧層板124沉降至細胞分離裝置12〇之第一端部121， 而代謝液Μ則會經由第二輸送管132來被抽打輸送至代謝 =收集容器_之中。特別的是，在細胞〇從傾斜式圓弧 官體]23及複數個圓弧層板124上沉降之過程中，由於細 胞c與傾斜式圓弧管體123或圓弧層板124間之接觸面積 已大幅增加（面接觸之形式），故細胞c所受到之剪應力合 12 200923091 大幅減小，如此一來，細胞c之結構會較不易在沉降過程 t遭受破壞。此外，藉由震盪器〗60之震盪作用，位於傾 斜式圓弧管體123及複數個圓弧層板124上之細胞C即可 更快速地沉降至細胞分離裝置120之第一端部121。再者， 由於氧氣供應裝置170可將氧氣供應至細胞分離裝置120 之中，故細胞C便不會在沉降過程中因缺氧而死亡，如此 一來，位於細胞分離裝置120中之細胞C的存活率即可提 升。另外，溫度調節裝置180可適當地調節通過第一輸送 管131之細胞C及代謝液Μ之溫度，使細胞C不會在輸 送及沉降分離過程中改變溫度而造成死亡。 在另一方面，沉降至細胞分離裝置120之第一端部121 之細胞C可藉由第二幫浦152之抽打而經由第三輸送管 133輸送（或回收）至細胞培養裝置110之中，以進行進一步 地增生培養。 綜上所述，本發明所揭露之生物反應系統可具有以下 的優點： (1) 可有效降低細胞在沉降分離過程中所受到的剪應力 作用，因而可提升細胞回收之品質。 (2) 傾斜式圓弧管體及圓弧層板是由聚丙烯等生物相容 性材料所製成，並且整個細胞分離裝置可在使用後直接抛 棄，因而可免除繁複的消毒作業程序，進而可節省作業成 本。 (3) 細胞不會在冗長的沉降過程中出現缺氧狀況，因而 可有效提升細胞之存活率。 13 200923091 . 雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

14 200923091 【圖式簡單說明】 第】圖係顯示本發明之生物反應系統之平面構造示意 圖； ^ 第2圖係顯示本發明之生物反應系統之細胞分離裝置 之立體分解示意圖； 第3A圖係顯示本發明之生物反應系統之細胞分離裝 置之一種傾斜式圓弧管體之立體示意圖；以及 第3B圖係顯示本發明之生物反應系統之細胞分離裝 置之另一種傾斜式圓弧管體之立體示意圖。 【主要元件符號說明】 100〜生物反應系統 110〜細胞培養裝置 in〜攪拌器 120〜細胞分離裝置 121〜第一端部 122〜第二端部 123、123’〜傾斜式圓弧管體 124〜圓弧層板 131〜第一輸送管 132〜第二輸送管 133〜第三輸送管 134〜第四輸送管 135〜第五輸送管 15 200923091 140〜代謝液收集容器 151〜第一幫浦 152〜第二幫浦 153〜第三幫浦 160〜震盪器 170〜氧氣供應裝置 180〜溫度調節裝置 190〜培養液補充裝置 C〜細胞 Μ〜代謝液

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Claims (1)

1. 200923091 十、申請專利範圍： 1. 一種生物反應系統，包括： 一細胞培養裝置，容納有複數個細胞及一代謝液； 一細胞分離裝置，具有一第一端部、一第二端部及一 傾斜式圓弧管體，其中，該傾斜式圓弧管體係連接於該第 一端部與該第二端部之間，以及該第二端部之水平高度係 大於該第一端部之水平高度； 一第一輸送管’連通於該細胞培養裝置與該細胞分離 裝置之該第一端部之間； 一代謝液收集容器； 一第二輸送管，連通於該代謝液收集容器與該細胞分 離裝置之該第二端部之間； 一第一幫浦，設置於該第二輸送管中，其中，該細胞 培養裝置中之該等細胞及該代謝液係藉由該第一幫浦之抽 打而經由該第一輸送管輸送至該細胞分離裝置之中，該等 細胞係經由該傾斜式圓弧管體而沉降至該第一端部，以及 該代謝液係經由該第二輸送管而輸送至該代謝液收集容器 之中； 一第三輸送管，連通於該細胞培養裝置與該細胞分離 裝置之該第一端部之間；以及 一第二幫浦，設置於該第三輸送管中，其中，位於該 第一端部之該等細胞係藉由該第二幫浦之抽打而經由該第 三輸送管輸送至該細胞培養裝置之中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之生物反應系統，其中， 17 200923091 „亥”、田^刀離t置更具有至少_個圓弧層板，以及該圓弧層 板係設置於該傾斜式圓孤管體之中，並且係連接於該第I 端部與該第二端部之間。 。3.如申請專利範圍第2項所述之生物反應系統，其中， 该圓弧層板係平行於該傾斜式圓弧管體。 ^ 申明專利範圍第2項所述之生物反應系統，其中， 該圓弧層板之曲率係、與該傾斜式圓弧管體之曲率相同。 ▲ 5·如申請專利範圍第2項所述之生物反應系統，其中， «亥'•田I:離U更具有複數個圓弧層板，該等圓弧層板間 之距離係介於1公分與4公分之間。 —6:如ΐ請專利範㈣2項所述之生物反應系統，其中， 。玄領斜式圓弧官體及該等圓弧層板係由聚丙烯所製成。 油λ如申請專利範圍第1項所述之生物反應系、統，其中， μ *、斜式圓弧管體係由聚丙烯所製成。 心8.如中請專利範圍第1項所述之生物反應系統，其中， 式祕管體與-水平面間之傾斜角度係介於20度 與6〇度之間。 括_命如申广專利範圍帛1項所述之生物反應系統，更包 = ’係設置於該細胞分離裝置之上，用以震盈沉 丨牛5哀等細胞。 括一申請專利範圍第1項所述之生物反應系統，更包 離裝5氣供應裝置’係連通於該細胞培養裝置及該細胞分 U.如申請專利範圍» 10工員所述之生物反應系統，其 200923091 部。為税供應裝置係連通於該細跑分離裝置之該第二端 括：範圍第1項所述之生物反應系統，更包 節通過ΐ第二;置於該第—輸送管之上，用以調 月之該寺細胞及該代謝液之溫度。 括明專利範圍第1項所述之生物反應系統，更包 -:養置，係連通於該細胞培養裝置，用以將 。養液補充至该細胞培養裝置之中。 !4·一種細皰分離裝置，包括： 一第一端部； -端部 一第二端部’相對於該第一端部’其中， 一傾斜式圓弧管體’連接於該第—端部與該第 之水平高度係大於該第一端部之水平高度；以及 之間 -端部 專利範圍f 14項所述之細胞分離裝置，更 中，弧層板’係設置於該傾斜式圓弧管體之 、’係連接於該第一端部與該第二端部之間。 16=申請專利範圍第15項所述之細胞分轉置，其 v圓弧層板係平行於該傾斜式圓弧管體。 ” :7门如申請專利範圍帛15項所述之細胞分離裝置，复 中’弧層板之曲率係與該傾斜式圓弧管體之曲率相同 勺括：::二專利範圍第15項所述之細胞分離裝置，更 已括^夂數__板’該f圓弧層板間之輯 分與4公分之間。 ' a 19 200923091 19. 如申請專利範圍第15項所述之細胞分離裝置，其 中，該傾斜式圓弧管體及該圓弧層板係由聚丙烯所製成了 20. 如申請專利範圍第14項所述之細胞分離裴置，並 中，该傾斜式圓弧管體係由聚丙烯所製成。 ’、 中：=範圍第14項所述之細胞分離裳置，並 度㈣度tr爾—水询之傾斜嶋介㈣ 20