KR20210063617A

KR20210063617A - Continuous cell culturing apparatus which be able to separate liquid

Info

Publication number: KR20210063617A
Application number: KR1020190151957A
Authority: KR
Inventors: 이준철; 박진호
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-06-02
Also published as: KR102313128B1

Abstract

The present invention relates to a continuous cell culturing apparatus capable of liquid removal, which comprises: a bioreactor; a hydrocyclone including an inlet port disposed on an upper side to introduce a mixture of cells and liquid at a first concentration from the bioreactor, a main body formed to gradually narrow toward a lower side so that the mixture flowing in from the inlet port creates a spiral-shaped vortex to form a descending path, and a discharge port formed at a lower end of the main body through which cells separated (hereinafter referred to as first separated cells) from the mixture at a second concentration lower than the first concentration are discharged; and a filtration membrane mounted on a ceiling surface of the main body and extending toward the discharge port to separate cells (hereinafter referred to as second separated cells) and liquid (hereinafter referred to as separated liquid) from the mixture at third concentration lower than the second concentration. The first separated cells are returned to the bioreactor side, thereby obtaining the advantages of the perfusion culture apparatus as well as continuously increasing the production of cell culture, which is a desired target product.

Description

액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치{CONTINUOUS CELL CULTURING APPARATUS WHICH BE ABLE TO SEPARATE LIQUID}Continuous cell culture device capable of liquid removal {CONTINUOUS CELL CULTURING APPARATUS WHICH BE ABLE TO SEPARATE LIQUID}

본 발명은 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관류식 배양장치의 이점을 획득할 수 있음은 물론 원하는 목적 생산물인 세포 배양의 생산량을 연속적으로 증대시킬 수 있도록 한 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, and more particularly, a liquid capable of acquiring the advantages of a perfusion culture apparatus and continuously increasing the production of cell culture, a desired product. It relates to a continuous cell culture device capable of being removed.

공개특허 제10-2003-0001391호의 "관류 배양기"(이하 선행기술)를 포함한 일반적인 관류 배양기에서 가장 중요한 것은, 배양기 내의 세포 및 액체와 혼합되어 있는 혼합물로부터 액체만을 분리해내는 방법을 모색하는 것이라 할 수 있다.The most important thing in a general perfusion culture medium including the "perfusion culture medium" (hereinafter referred to as the prior art) of Patent Publication No. 10-2003-0001391 is to seek a method for separating only the liquid from the mixture mixed with the cells and liquid in the incubator. can

즉, 관류 배양(perfusion culture)은 배관을 통하여 새로운 미디어(fresh media)를 계속 공급하고, 또 다른 배관을 통하여는 일정 시간이 지나 배양된 미디어를 계속 배출시켜 주는 방식을 채택하고 있다.That is, the perfusion culture adopts a method of continuously supplying fresh media through a pipe, and continuously discharging the cultured media after a certain period of time through another pipe.

다시말해, 관류 배양은 통상적으로 세포가 분비하는 물질이나 단백질을 시간대별로 샘플링하여 처리 대비 시간의 함수로써 특정물질의 분비 여부를 살펴보고자 하는 실험에 많이 이용되기도 한다.In other words, perfusion culture is often used in experiments to examine whether a specific substance is secreted as a function of treatment versus time by sampling substances or proteins secreted by cells at each time period.

이러한 기존의 관류 배양을 위하여는 밀도차를 이용해 중력차에 의하여 세포와 액체를 분리하거나, 원심분리 기술을 이용하여 세포와 액체를 분리하거나, 막을 이용하여 세포와 액체를 분리하거나, 세포를 일정 매트릭스에 포획하여 액체를 분리하거나, 세포를 응집시켜 분리하는 방법 등을 사용하게 된다.For this conventional perfusion culture, cells and liquids are separated by gravity difference using density differences, cells and liquids are separated using centrifugation technology, cells and liquids are separated using a membrane, or cells are separated into a certain matrix. A method of separating the liquid by trapping it in the cell, or a method of separating the cells by aggregation is used.

그러나, 위에서 언급한 기존의 관류 배양 방식은 액체를 분리하고 난 세포의 재활용, 즉 바이오리액터(bioreactor)로 되돌려 재배양시킴으로써 세포 농도를 증대시켜 세포 배양 생산량을 늘리는 것에 관한 기술이 결여되어 있는 분명한 한계점이 존재하였다.However, the conventional perfusion culture method mentioned above has a clear limitation in that it lacks the technology for increasing the cell culture production by increasing the cell concentration by separating the liquid and recycling the egg cells, that is, returning them to a bioreactor and recultivating them. this existed.

공개특허 제10-2003-0001391호Patent Publication No. 10-2003-0001391

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 관류식 배양장치의 이점을 획득할 수 있음은 물론 원하는 목적 생산물인 세포 배양의 생산량을 연속적으로 증대시킬 수 있도록 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention was invented to improve the above problems, and it is possible to obtain the advantages of a perfusion-type culture apparatus, as well as a continuous method capable of removing a liquid to continuously increase the production of cell culture, which is a desired product. To provide a cell culture device.

그리고, 본 발명은 세포와 액체의 혼합물로부터 액체를 완벽하게 분리해내어 세포 배양의 효율을 높일 수 있도록 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치를 제공하기 위한 것이다.And, another object of the present invention is to provide a continuous cell culture apparatus capable of removing a liquid to completely separate the liquid from the mixture of cells and liquid to increase the efficiency of cell culture.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바이오리액터(bioreactor); 상기 바이오리액터로부터 제1 농도의 세포와 액체가 섞인 혼합물이 유입되도록 상부측에 배치되는 입구포트와, 상기 입구포트로부터 유입된 상기 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성하도록 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 본체와, 상기 본체의 하단부에 형성되어 상기 혼합물로부터 분리된 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 세포(이하 제1 분리세포)가 배출되는 배출포트를 포함하는 하이드로사이클론(hydrocyclone); 및 상기 본체의 천장면에 장착되어 상기 배출포트측으로 연장되며 상기 혼합물로부터 제2 농도보다 낮은 제3 농도의 세포(이하 제2 분리세포)와 상기 액체(이하 분리액체)를 분리하는 여과막을 포함하며, 상기 제1 분리세포는 상기 바이오리액터측으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치를 제공할 수 있을 것이다.In order to achieve the above object, the present invention is a bioreactor (bioreactor); An inlet port disposed on the upper side so that a mixture of cells and liquid of a first concentration is introduced from the bioreactor, and a path in which the mixture introduced from the inlet port causes a spiral-shaped vortex and descends toward the lower side. A hydrocyclone comprising a main body that is gradually narrowed, and an outlet port formed at the lower end of the main body and through which cells of a second concentration lower than the first concentration separated from the mixture (hereinafter, first separated cells) are discharged. ; and a filtration membrane mounted on the ceiling surface of the main body, extending toward the discharge port, and separating cells (hereinafter, second separated cells) and the liquid (hereinafter, separated liquids) having a third concentration lower than the second concentration from the mixture, , It will be possible to provide a continuous cell culture device capable of liquid removal, characterized in that the first separated cells are returned to the bioreactor side.

여기서, 상기 바이오리액터와 상기 입구포트를 상호 연결하는 유입 배관과, 상기 유입 배관상에 장착되어 상기 혼합물을 상기 본체측으로 이송시키는 유체모터와, 상기 배출포트와 상기 바이오리액터를 상호 연결하는 리턴 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, an inlet pipe interconnecting the bioreactor and the inlet port, a fluid motor mounted on the inlet pipe to transport the mixture to the body side, and a return pipe interconnecting the discharge port and the bioreactor; It is characterized in that it further comprises.

이때, 상기 제2 분리세포 및 상기 분리액체는 하베스트 탱크(harvest tank)로 이송되는 것을 특징으로 한다.At this time, the second separated cell and the separated liquid is characterized in that it is transferred to a harvest tank (harvest tank).

그리고, 상기 하이드로사이클론은, 상기 본체의 천장면으로부터 연장되어 상기 제2 분리세포 및 상기 분리액체가 하베스트 탱크로 이송되게 하는 유로를 형성하는 배출 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the hydrocyclone, it is characterized in that it further comprises a discharge pipe extending from the ceiling surface of the main body to form a flow path through which the second separated cells and the separated liquid are transferred to the harvest tank.

그리고, 상기 여과막은 역원뿔대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.And, the filtration membrane is characterized in that it is formed in an inverted truncated cone shape.

그리고, 상기 본체는, 상기 입구포트가 형성된 외주면을 가지는 원통 형상의 상부통과, 상기 상부통의 하단부 가장자리로부터 상기 배출포트측을 향하여 점차 직경이 줄어드는 역원뿔대 형상의 하부호퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the main body, the upper passage having a cylindrical shape having an outer circumferential surface on which the inlet port is formed, and a lower hopper in the shape of an inverted truncated cone whose diameter gradually decreases from the edge of the lower end of the upper tube toward the discharge port. .

그리고, 상기 혼합물이 상기 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성함에 따라, 상기 본체의 내주면측을 따라 하강하는 상기 혼합물 내 세포의 농도값은, 상기 여과막측에 근접하는 상기 혼합물 내 세포의 농도값보다 큰 것을 특징으로 한다.And, as the mixture forms a descending path while generating the spiral-shaped vortex, the concentration value of the cells in the mixture descending along the inner circumferential side of the main body is the concentration of cells in the mixture close to the filtration membrane side is greater than the value.

그리고, 상기 본체는, 상기 상부통의 외주면을 따라 방사상으로 배치되고, 상기 외주면에 대해 일정 각도로 경사지게 장착되어 상기 본체의 내부 공간과 연통하는 유로를 형성하며, 상기 본체의 외부로부터 상기 본체의 내부 공간측으로 압축 에어를 주입하고 상기 내부 공간으로부터 상기 본체의 외부측으로 유동은 규제하는 복수의 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the main body is radially disposed along the outer circumferential surface of the upper cylinder, is mounted at an angle with respect to the outer circumferential surface to form a flow path communicating with the inner space of the main body, from the outside of the main body to the inside of the main body It further comprises a plurality of check valves for injecting compressed air into the space and regulating the flow from the inner space to the outer side of the body.

그리고, 상기 본체는, 상기 상부통 및 하부호퍼의 내주면을 따라 나선 형상으로 형성되어 상기 입구포트로부터 유입되는 상기 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 이송되도록 안내하는 와류유도 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the main body is formed in a spiral shape along the inner peripheral surfaces of the upper tube and the lower hopper, and further comprises a vortex inducing rib for guiding the mixture flowing in from the inlet port to generate a spiral-shaped vortex to be transported. do.

그리고, 상기 여과막은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(lr), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속재 또는 수지재 중 어느 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the filtration membrane is a metal or resin material containing at least one of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (lr), rhodium (Rh), or ruthenium (Ru). It is characterized in that it consists of any one or a combination of at least one or more.

그리고, 상기 여과막은 지름 또는 폭이 1~10 ㎛ 인 공극을 형성하는 다공질의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the filtration membrane is characterized in that it is made of a porous material that forms pores having a diameter or width of 1 to 10 μm.

그리고, 역원뿔대 형상인 상기 여과막의 하부측 경사면이 형성하는 각도는 I~II 도인 것을 특징으로 한다.And, the angle formed by the inclined surface of the lower side of the filtration membrane having an inverted truncated cone shape is characterized in that I to II degrees.

그리고, 역원뿔대 형상인 상기 하부호퍼의 하부측 경사면이 형성하는 각도는 i~ii 도인 것을 특징으로 한다.And, the angle formed by the inclined surface of the lower side of the lower hopper having an inverted truncated cone shape is characterized in that i to ii degrees.

그리고, 역원뿔대 형상인 상기 여과막의 천장면의 직경(W2)과, 상기 여과막의 천장면 중심으로부터 하단부 중심까지의 거리(H2)의 비는 (a) 내지 (b)인 것을 특징으로 한다.And, the ratio of the diameter (W2) of the top surface of the filtration membrane having an inverted truncated cone shape and the distance (H2) from the center of the top surface to the center of the lower end of the filtration membrane is (a) to (b).

또한, 역원뿔대 형상인 상기 상부통의 천장면의 직경(W1)과, 상기 상부통의 천장면 중심으로부터 상기 하부호퍼의 하단부 중심까지의 거리(H1)의 비는 (A) 내지 (B)인 것을 특징으로 한다.In addition, the ratio of the diameter (W1) of the ceiling surface of the upper tube having an inverted truncated cone shape and the distance (H1) from the center of the ceiling surface of the upper tube to the center of the lower end of the lower hopper is (A) to (B) characterized in that

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, the following effects can be achieved.

우선, 본 발명은 하이드로사이클론 내부의 여과막 표면에 접촉되는 세포의 농도를 대폭적으로 낮춤으로써, 배양기간을 줄이면서도, 바이오리액터 내부의 세포 농도를 대폭적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다.First, the present invention is expected to significantly increase the cell concentration inside the bioreactor while reducing the culture period by significantly lowering the concentration of cells in contact with the surface of the filtration membrane inside the hydrocyclone.

즉, 목적하는 생산물의 시간당 생산량은 일반적으로 세포의 농도와 비례하기 때문에, 바이오리액터 내에서 기존의 관류식 배양기보다도 훨씬 높은 고농도의 세포 배양이 가능하게 되므로, 배양장치의 생산성을 높일 수 있다는 특장점을 가진다.In other words, since the hourly production of the desired product is generally proportional to the cell concentration, cell culture at a much higher concentration than the conventional perfusion incubator in the bioreactor is possible, thereby increasing the productivity of the culture device. have

그리고, 본 발명은 바이오리액터와 연결된 하이드로사이클론을 이용하여 액체를 제거하고 세포를 리턴시킴과 동시에 새로운 미디어를 주입함에 따라 연속적으로 세포 배양을 실시할 수 있도록 하므로, 세포 배양에 따른 목적물의 생산량 증대를 지속적으로 도모할 수 있다는 장점을 지닌다.In addition, the present invention uses a hydrocyclone connected to a bioreactor to remove the liquid and return the cells, and at the same time to allow continuous cell culture by injecting new media, thereby increasing the production of the target product according to the cell culture. It has the advantage of being able to continuously pursue it.

특히, 본 발명은 기존의 관류 배양 기술을 채용하면서도 혼합물로부터 액체를 실질적으로 거의 완벽하게 분리해내어 순수한 세포만을 다시 바이오리액터에서 재배양시킬 수 있도록 하므로, 세포 배양에 따른 목적물의 품질을 높일 수도 있을 것이다.In particular, the present invention allows to substantially completely separate the liquid from the mixture while adopting the conventional perfusion culture technology so that only pure cells can be re-cultured in the bioreactor, so the quality of the target material according to the cell culture can be improved. will be.

무엇보다도, 본 발명은 나선형의 와류 발생에 따른 원심력에 의하여 하이드로사이클론 내부의 세포 농도 구배를 여과막과 함께 매우 완벽하게 이용하여 액체 분리율을 대폭적으로 향상시켜 세포 배양에 소요되는 시간과 비용을 대폭적으로 절감할 수 있다는 효과도 가지게 될 것이다.Above all, the present invention greatly improves the liquid separation rate by using the cell concentration gradient inside the hydrocyclone together with the filtration membrane by the centrifugal force caused by the spiral vortex generation, significantly reducing the time and cost required for cell culture It will have the effect of being able to do it.

아울러, 본 발명에 따르면, 바이오의약품을 포함한 유용물질을 생산하는 동물, 식물, 곤충, 미생물 등의 관류 배양에도 폭넓은 적용이 가능하게 될 것이다.In addition, according to the present invention, a wide range of applications will be possible to perfusion culture of animals, plants, insects, microorganisms, etc. that produce useful substances including biopharmaceuticals.

특히, 본 발명에 따른 하이드로사이클론의 기능을 활용한다면, 항체를 생산하는 동물세포의 배양에 특히 주효할 것이라 판단된다.In particular, if the function of the hydrocyclone according to the present invention is utilized, it is determined that it will be particularly effective for culturing antibody-producing animal cells.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 주요부인 하이드로사이클로 및 여과막의 내부 구조를 도시한 개념도1 is a conceptual diagram showing the overall structure of a continuous cell culture apparatus capable of removing a liquid according to an embodiment of the present invention;
2 is a conceptual diagram illustrating the internal structure of a hydrocycle and a filtration membrane, which are main parts of a continuous cell culture device capable of removing liquid according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments to be described later in detail together with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.And the invention is only defined by the scope of the claims.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been described in detail in order to avoid obscuring interpretation of the present invention.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and terms used (referred to) in this specification are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated in the phrase, and elements and operations referred to as 'comprising (or having)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations. .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless they are defined.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 전체적인 구조를 도시한 개념도이다.First, FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the overall structure of a continuous cell culture apparatus capable of removing a liquid according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 주요부인 하이드로사이클로 및 여과막의 내부 구조를 도시한 개념도이다.And, FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the internal structure of a hydrocycle and a filtration membrane, which are main parts of a continuous cell culture device capable of removing a liquid according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도면에서 일점쇄선으로 표시된 화살표는 바이오리액터(100, bioreactor)로부터 하이드로사이클론(200, hydrocyclone)으로 유입되는 혼합물의 이송 방향을, 여과막(300) 내부로부터 배출 배관(240)을 향하는 실선으로 표시된 화살표는 전술한 혼합물로부터 분리된 액체의 이송 방향을, 점선으로 표시된 나선 형상의 화살표는 액체가 분리되고 남은 세포의 이송 방향을 각각 나타낸다.For reference, the arrow indicated by the dashed-dotted line in the drawing indicates the transfer direction of the mixture flowing from the bioreactor (100, bioreactor) to the hydrocyclone (200, hydrocyclone), as a solid line from the inside of the filtration membrane (300) toward the discharge pipe (240). The indicated arrows indicate the transfer direction of the liquid separated from the above-described mixture, and the dotted spiral arrows indicate the transfer direction of the cells remaining after the liquid has been separated.

본 발명은 도시된 바와 같이 세포 배양이 이루어지는 바이오리액터(100)와, 전술한 바이오리액터(100)와 연결되는 하이드로사이클론(200)과, 전술한 하이드로사이클론(200)에 내장된 여과막(300)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.As shown in the present invention, a bioreactor 100 in which cell culture is performed, a hydrocyclone 200 connected to the above-described bioreactor 100, and a filtration membrane 300 embedded in the above-described hydrocyclone 200 are provided. It can be seen that the structure contains

우선, 하이드로사이클론(200)은 바이오리액터(100)로부터 제1 농도의 세포와 액체가 섞인 혼합물이 유입되도록 상부측에 배치되는 입구포트(201)를 포함한다.First, the hydrocyclone 200 includes an inlet port 201 disposed on the upper side so that a mixture of cells and liquid of a first concentration flows from the bioreactor 100 .

그리고, 하이드로사이클론(200)은 입구포트(201)로부터 유입된 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성하도록 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 본체(210)를 포함한다.In addition, the hydrocyclone 200 includes a body 210 that is gradually narrowed toward the lower side so that the mixture introduced from the inlet port 201 generates a spiral-shaped vortex and descends to form a descending path.

또한, 하이드로사이클론(200)은 본체(210)의 하단부에 형성되어 혼합물로부터 분리된 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 세포(이하 제1 분리세포)가 배출되는 배출포트(202)를 포함한다.In addition, the hydrocyclone 200 is formed at the lower end of the body 210 and includes an outlet port 202 through which cells of a second concentration lower than the first concentration separated from the mixture (hereinafter, first separated cells) are discharged.

아울러, 여과막(300)은 본체(210)의 천장면에 장착되어 배출포트(202)측으로 연장되며 혼합물로부터 제2 농도보다 낮은 제3 농도의 세포(이하 제2 분리세포)와 액체(이하 분리액체)를 분리하는 것이다.In addition, the filtration membrane 300 is mounted on the ceiling surface of the main body 210 and extends to the discharge port 202 side, and the third concentration of cells (hereinafter, the second separated cell) and the liquid (hereinafter the separated liquid) of a third concentration lower than the second concentration from the mixture. ) to separate

따라서, 제1 분리세포는 바이오리액터(100)측으로 리턴되어 세포의 재배양에 활용될 수 있을 것이다.Accordingly, the first separated cells may be returned to the bioreactor 100 to be utilized for cell culture.

즉, 바이오리액터(100)와 연결된 하이드로사이클론(200)을 이용하여 액체를 제거하고 세포를 리턴시킴과 동시에 새로운 미디어를 주입함에 따라 연속적으로 세포 배양을 실시할 수 있도록 하므로, 세포 배양에 따른 목적물의 생산이 지속적으로 이루어질 수 있는 것이다.That is, by using the hydrocyclone 200 connected to the bioreactor 100 to remove the liquid and return the cells, and at the same time to inject new media, the cell culture can be continuously performed. Production can be done continuously.

여기서, 제3 농도는 제2 농도에 비하여 무시할 정도로 낮은, 즉 거의 희박하다시피한 농도로 대부분이 전술한 분리액체에 희박하게 섞여있는 세포 농도를 가리킨다.Here, the third concentration is negligibly low compared to the second concentration, ie, almost dilute, and refers to a cell concentration in which most of the cells are diluted in the above-described separation liquid.

즉, 제3 농도는 거의 제로에 가까운 무시 가능한 농도 수준이라 생각할 수 있을 것이다.That is, it may be considered that the third concentration is a negligible concentration level close to zero.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.It goes without saying that the present invention can be applied to the above-described embodiments, and can also be applied to the following various embodiments.

우선, 바이오리액터(100)는, 외부로부터 유입되는 신선한 세포(fresh cells)를 포함한 유입물과 혼합물 및 리턴된 제1 분리세포가 수용되는 배양 공간(111)이 내부에 구비되는 배양용기(110)를 포함할 수 있다.First, the bioreactor 100 is a culture vessel 110 having a culture space 111 in which the input and mixture including fresh cells introduced from the outside and the returned first separated cells are accommodated therein. may include.

그리고, 바이오리액터(100)는, 배양용기(110)의 개방된 상면을 덮는 커버(120)를 포함할 수 있다.In addition, the bioreactor 100 may include a cover 120 covering the open upper surface of the culture vessel 110 .

그리고, 바이오리액터(100)는, 커버(120)에 관통되어 배양 공간(111)에 수용되며 회전 가능하게 장착되는 회전축(131)과, 회전축(131)의 상단부에 구비되어 회전축(131)에 회전력을 전달하는 모터(132)와, 회전축(131)의 하단부에 구비되어 배양 공간(111) 내부의 내용물을 교반하는 블레이드(133)를 포함한 교반기(130)를 포함할 수 있다. In addition, the bioreactor 100 includes a rotation shaft 131 that penetrates through the cover 120 and is accommodated in the culture space 111 and is rotatably mounted, and is provided at the upper end of the rotation shaft 131 to apply a rotational force to the rotation shaft 131 . It may include a motor 132 for transmitting the, and a stirrer 130 including a blade 133 provided at the lower end of the rotation shaft 131 to stir the contents in the culture space 111 .

또한, 바이오리액터(100)는, 커버(120)를 통하여 배양 공간(111)으로 유입물이 유입되는 유로를 형성하는 공급관(140)을 포함할 수 있다.In addition, the bioreactor 100 may include a supply pipe 140 forming a flow path through which the influent flows into the culture space 111 through the cover 120 .

아울러, 바이오리액터(100)는, 공급관(140) 상에 장착되어 외부로부터 유입물을 배양 공간(111)측으로 유입시키는 이송력을 전달하는 유체공급모터(150)를 포함할 수 있다.In addition, the bioreactor 100 may include a fluid supply motor 150 mounted on the supply pipe 140 to transmit a transfer force for introducing an influent from the outside to the culture space 111 .

바이오리액터(100)는 본 발명에서는 특별히 도시하지 않았으나, 경우에 따라 배양 공간(111)에 산소를 공급하는 에어레이터를 부가하여 호기성 생물의 배양시 활용하는 등의 응용 및 변형 설계 또한 가능함은 물론이다.The bioreactor 100 is not particularly shown in the present invention, but in some cases, an aerator for supplying oxygen to the culture space 111 may be added to be used for culturing aerobic organisms, and it is also possible to design applications and modifications. .

따라서, 하이드로사이클론(200)을 통하여 배출되는 제1 분리세포는 액체가 거의 완벽하게 분리된 상태로 다시 바이오리액터(100)로 되돌아가게 되므로, 이를 통해 세포는 바이오리액터(100) 내에서 계속적으로 성장함에 따라 바이오리액터(100) 내의 세포 농도 또한 높아지게 되므로, 세포 배양 수득율을 높일 수 있게 될 것이다. Therefore, the first separated cells discharged through the hydrocyclone 200 return to the bioreactor 100 in a state in which the liquid is almost completely separated, so that the cells continue to grow in the bioreactor 100 through this. Accordingly, the cell concentration in the bioreactor 100 also increases, so that the cell culture yield can be increased.

한편, 유입 배관(220)은 바이오리액터(100)와 입구포트(201)를 상호 연결하며, 유입 배관(220)상에는 유체모터(221)가 장착되어 혼합물을 본체(210)측으로 이송시키게 되며, 리턴 배관(230)은 배출포트(202)와 바이오리액터(100)를 상호 연결하여 제1 분리세포가 배양 공간(111)으로 되돌아가도록 한다.On the other hand, the inlet pipe 220 interconnects the bioreactor 100 and the inlet port 201 , and a fluid motor 221 is mounted on the inlet pipe 220 to transfer the mixture to the body 210 side, and return The pipe 230 interconnects the discharge port 202 and the bioreactor 100 so that the first separated cells return to the culture space 111 .

또한, 제2 분리세포 및 분리액체는 하베스트 탱크(harvest tank, 이하 미도시)로 이송될 수도 있을 것이다.In addition, the second separated cells and the separated liquid may be transferred to a harvest tank (hereinafter not shown).

아울러, 하이드로사이클론(200)은, 본체(210)의 천장면으로부터 연장되어 제2 분리세포 및 분리액체가 하베스트 탱크로 이송되게 하는 유로를 형성하는 배출 배관(240)을 더 구비할 수도 있다.In addition, the hydrocyclone 200 may further include a discharge pipe 240 extending from the ceiling surface of the main body 210 to form a flow path through which the second separated cells and the separated liquid are transferred to the harvest tank.

한편, 여과막(300)은 세포농도가 낮은 액체가 본체(210)의 중심부로 몰리는 것을 이용하여, 후술할 하이드로사이클론(200)의 본체(210) 형상과 대응되게 역원뿔대 형상으로 형성되도록 제작하는 것이 바람직하다. On the other hand, the filtration membrane 300 is manufactured to be formed in an inverted truncated cone shape to correspond to the body 210 shape of the hydrocyclone 200 to be described later by using the low cell concentration flowing into the center of the body 210 . desirable.

아울러, 배출 배관(240)의 하단부는 여과막(300)의 개방된 상면 중심부에 배치되도록 하고, 특별히 도시하지 않았지만, 배출 배관(240) 상에는 분리 배출되는 액체의 원활한 배출을 위한 유체배출용의 펌프 또는 유체모터를 부가할 수도 있음은 물론이다.In addition, the lower end of the discharge pipe 240 is arranged in the center of the open upper surface of the filtration membrane 300, and although not shown in particular, on the discharge pipe 240, a pump for discharging fluid for smooth discharge of the separated and discharged liquid or Of course, it is also possible to add a fluid motor.

한편, 본체(210)는, 입구포트가 형성된 외주면을 가지는 원통 형상의 상부통(211)과, 상부통(211)의 하단부 가장자리로부터 배출포트(202)측을 향하여 점차 직경이 줄어드는 역원뿔대 형상의 하부호퍼(212)를 포함하는 구조로 제작될 수 있다.On the other hand, the main body 210, a cylindrical upper cylinder 211 having an outer peripheral surface on which the inlet port is formed, and an inverted truncated cone shape whose diameter is gradually reduced from the lower end edge of the upper cylinder 211 toward the discharge port 202 side. It may be manufactured in a structure including a lower hopper 212 .

전술한 본체(210)의 형상은 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성함에 따라, 본체(210)의 내주면측을 따라 하강하는 혼합물 내 세포의 농도값은, 여과막(300)측에 근접하는 혼합물 내 세포의 농도값보다 크게 되므로, 혼합물로부터 액체의 분리 수득율을 높일 수 있도록 하기 위한 최적의 구조라 할 수 있다.As the shape of the body 210 described above forms a path for the mixture to descend while generating a spiral-shaped vortex, the concentration value of cells in the mixture descending along the inner circumferential side of the body 210 is on the filtration membrane 300 side. Since it becomes larger than the concentration value of the cells in the adjacent mixture, it can be said to be an optimal structure to increase the separation yield of the liquid from the mixture.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 주요부인 하이드로사이클로(200) 및 여과막(300)에 관하여 도 2를 참조하여 살펴보고자 한다.Meanwhile, the hydrocyclo 200 and the filtration membrane 300, which are main parts of a continuous cell culture apparatus capable of removing liquid according to another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. 2 .

우선, 본체(210)는, 상부통(211)의 외주면을 따라 방사상으로 배치되고, 외주면에 대해 일정 각도로 경사지게 장착되어 본체(210)의 내부 공간과 연통하는 유로를 형성하는 체크밸브(213)를 더 구비할 수도 있을 것이다.First, the main body 210 is radially disposed along the outer circumferential surface of the upper cylinder 211, is mounted at an angle with respect to the outer circumferential surface to form a flow path communicating with the inner space of the main body 210 check valve 213 may be provided with more.

체크밸브(213)는, 본체(210)의 외부로부터 본체(210)의 내부 공간측으로 압축 에어를 주입하고 내부 공간으로부터 본체(210)의 외부측으로 유동은 규제하는 역할을 수행하게 된다.The check valve 213 serves to inject compressed air from the outside of the main body 210 to the inner space side of the main body 210 and to regulate the flow from the inner space to the outer side of the main body 210 .

즉, 체크밸브(213)는 나선 형상의 와류를 더욱 강력하게 형성하여 혼합물이 배출포트(202)측으로 이송될 때 원심력을 증대시킴으로써, 세포로부터 액체의 분리량을 더욱 높이기 위하여 마련된 것이다.That is, the check valve 213 is provided to more strongly form a spiral-shaped vortex to increase the centrifugal force when the mixture is transferred to the discharge port 202 side, thereby further increasing the separation amount of the liquid from the cells.

아울러, 본체(210)는, 상부통(211) 및 하부호퍼(212)의 내주면을 따라 나선 형상으로 형성되어 입구포트(201)로부터 유입되는 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 이송되도록 안내하는 와류유도 리브(214)를 더 구비할 수도 있을 것이다.In addition, the main body 210 is formed in a spiral shape along the inner circumferential surface of the upper cylinder 211 and the lower hopper 212, and the mixture flowing in from the inlet port 201 generates a spiral-shaped vortex and guides it to be transported. It may further include ribs 214 .

와류유도 리브(214) 또한 체크밸브(213)와 함께 나선 형상의 와류가 흐트러짐 없이 정형화된 나선 패턴으로 강력하고 일정하게 형성되어 혼합물이 배출포트(202)측으로 이송될 때 원심력을 증대시킴으로써, 세포로부터 액체의 분리량을 더욱 높이기 위하여 마련된 것이다.The vortex induction rib 214 is also strongly and constantly formed in a standardized spiral pattern with the check valve 213 together with the check valve 213 to increase the centrifugal force when the mixture is transferred to the discharge port 202 side. It is provided to further increase the separation amount of the liquid.

한편, 여과막(300)은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(lr), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속재 또는 수지재 중 어느 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어질 수도 있을 것이다.On the other hand, the filtration membrane 300 is a metal material containing at least one of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (lr), rhodium (Rh), or ruthenium (Ru) or It may be made of any one of the resin materials or a combination of at least one or more.

금속재의 여과막(300)은, 예를 들어 X선 또는 자외선에 의한 리소그래피 및 전주를 이용하여 제조된다. The metal filtration membrane 300 is manufactured using, for example, lithography using X-rays or ultraviolet rays and electroforming.

수지재의 여과막(300)은, 예를 들어 X선 또는 자외선에 의한 리소그래피 및 전주를 이용하여 제조한 금형을 사용하여 성형된다. The resin filtration membrane 300 is molded using, for example, a mold manufactured using X-ray or ultraviolet lithography and electroforming.

수지는, 투명한 것이 바람직하지만, 불투명해도 된다.Although it is preferable that resin is transparent, it may be opaque.

금속재는, 예를 들어 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(lr), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. The metal material contains, for example, at least one of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (lr), rhodium (Rh), or ruthenium (Ru).

이 재질은, 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(lr), 로듐(Rh) 혹은 루테늄(Ru)의 단체 금속이어도 되고, 예를 들어 팔라듐(Pd)·니켈(Ni) 합금, 백금(Pt)·니켈(Ni) 합금이어도 되고, 금(Au)·니켈(Ni) 합금 등이어도 된다. This material may be a single metal of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (lr), rhodium (Rh) or ruthenium (Ru), for example, palladium (Pd) ) · a nickel (Ni) alloy, a platinum (Pt) · nickel (Ni) alloy, or a gold (Au) · nickel (Ni) alloy or the like.

합금의 경우, 니켈 등의 상대 금속에 대해, 상기한 금속의 비율이 많은 것이 바람직하다.In the case of an alloy, it is preferable that there are many ratios of said metal with respect to a counter metal, such as nickel.

한편, 여과막(300)은 혼합물로부터 세포를 통과시키지 않고 액체만 통과시킬 수 있도록 지름 또는 폭이 1~10 ㎛ 인 공극을 형성하는 다공질의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, the filtration membrane 300 is preferably made of a porous material that forms pores having a diameter or width of 1 to 10 μm so that only a liquid can pass through without passing cells from the mixture.

또한, 역원뿔대 형상인 여과막(300)의 하부측 경사면이 형성하는 각도(θ2)는 I~II 도의 범위에서, 그리고 역원뿔대 형상인 하부호퍼(212)의 하부측 경사면이 형성하는 각도(θ1)는 i~ii 도의 범위에서 적절히 설계 가능하다.In addition, the angle θ2 formed by the lower inclined surface of the filtration membrane 300 having the inverted truncated cone shape is in the range of I to II degrees, and the angle θ1 formed by the lower inclined surface of the lower hopper 212 having the inverted truncated cone shape. can be appropriately designed in the range of i to ii.

전술한 각도(θ1, θ2)들의 범위는 입구포트(201)로부터 유입된 혼합물이 원활하게 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하면서 여과막(300)에 액체만 잘 분리되도록 하기 위한 최적의 구조를 확보하고자 하는 것이다.The range of the aforementioned angles θ1 and θ2 is to secure an optimal structure to ensure that only the liquid is well separated in the filtration membrane 300 while the mixture flowing in from the inlet port 201 smoothly generates a spiral-shaped vortex and descends. will be.

또한, 역원뿔대 형상인 상부통(211)의 천장면의 직경(W1)과, 상부통(211)의 천장면 중심으로부터 하부호퍼(212)의 하단부 중심까지의 거리(H1)의 비(이하 제1 비)는 (A) 내지 (B)인 것이 바람직하다.In addition, the ratio of the diameter (W1) of the ceiling surface of the upper cylinder (211) having an inverted truncated cone shape and the distance (H1) from the center of the ceiling surface of the upper cylinder (211) to the center of the lower end of the lower hopper (212) 1 ratio) is preferably (A) to (B).

여기서, 전술한 제1 비의 값이 (A) 미만으로 아주 작은 경우는, 하이드로사이클론(200)의 본체(210)가 직경이나 폭이 작은 원기둥 또는 다각기둥에 가까워지는 형상이 되므로, 혼합물이 나선 형상의 와류를 형성하며 내려가기도 전에 중력 방향으로 바로 흘러내려버림에 따라 액체가 제대로 분리되지 못하는 문제점에 직면하게 될 것이다.Here, when the value of the above-mentioned first ratio is very small less than (A), the body 210 of the hydrocyclone 200 has a shape that is close to a cylinder or polygonal pillar with a small diameter or width, so that the mixture is spiral As it flows down in the direction of gravity before it goes down, forming a vortex of the shape, you will face a problem that the liquid cannot be properly separated.

이때, 전술한 제1 비의 값이 (B)를 초과하여 아주 커지는 경우는, 하이드로사이클론(200)의 본체(210)가 직경이나 폭이 높이와 거의 1대1 대응이되는 원형블록 또는 다각형 블록에 가까워지는 형상이 되므로, 혼합물이 나선 형상의 와류를 형성할 틈도 없이 곧장 배출포트(202)측으로 직진해버림에 따라 액체가 제대로 분리되지 못하는 문제점에 직면하게 될 것이다. At this time, when the value of the above-mentioned first ratio becomes very large exceeding (B), the diameter or width of the body 210 of the hydrocyclone 200 is a circular block or polygonal block in which the diameter or width corresponds to a height of approximately one-to-one Since the shape approaches to , as the mixture goes straight to the discharge port 202 without a gap to form a spiral-shaped vortex, it will face a problem in that the liquid cannot be properly separated.

아울러, 역원뿔대 형상인 여과막(300)의 천장면의 직경(W2)과, 여과막(300)의 천장면 중심으로부터 하단부 중심까지의 거리(H2)의 비(이하 제2 비)는 (a) 내지 (b)인 것이 바람직하다.In addition, the ratio (hereinafter the second ratio) of the diameter (W2) of the ceiling surface of the inverted truncated cone-shaped filtration membrane 300 and the distance (H2) from the center of the ceiling surface of the filtration membrane 300 to the center of the lower end is (a) to (b) is preferable.

여기서, 전술한 제2 비의 값이 (a) 미만으로 아주 작은 경우는, 여과막(300)이 직경이나 폭이 작은 원기둥 또는 다각기둥에 가까워지는 형상이 되므로, 나선 형상의 와류를 형성하며 하부측으로 좁아지는 직경과 폭을 형성하는 유로를 따라 내려가는 혼합물로부터 액체가 제대로 분리되지 못하는 문제점에 직면하게 될 것이다.Here, when the value of the above-mentioned second ratio is very small, less than (a), the filtration membrane 300 has a shape that is close to a cylinder or polygonal pillar having a small diameter or width, thereby forming a spiral-shaped vortex toward the lower side. The problem will be that the liquid will not be properly separated from the mixture going down along the flow path forming a narrowing diameter and width.

이때, 전술한 제2 비의 값이 (b)를 초과하여 아주 커지는 경우는, 여과막(300)이 직경이나 폭이 높이와 거의 1대1 대응이되는 원형블록 또는 다각형 블록에 가까워지는 형상이 되므로, 나선 형상의 와류를 형성하며 하부측으로 좁아지는 직경과 폭을 형성하는 유로를 따라 내려가는 혼합물로부터 액체가 제대로 분리되지 못하는 문제점에 직면하게 될 것이다.At this time, when the value of the above-described second ratio becomes very large exceeding (b), the filtration membrane 300 has a shape that is close to a circular block or a polygonal block in which the diameter or width corresponds to almost one-to-one with the height. , it will face a problem in that the liquid cannot be properly separated from the mixture descending along the flow path forming a spiral-shaped vortex and narrowing downward in diameter and width.

다시말해, 전술한 제2 비의 값의 범위를 상한이든 하한이든 벗어나는 구조일 경우에는 대체적으로 여과막(300)의 하단부가 면을 형성할 정도로 면적을 가지며 넓어지는 구조가 된다는 것을 의미한다. In other words, if the structure is out of the upper limit or the lower limit of the range of the value of the second ratio described above, it means that the lower end of the filtration membrane 300 has an area enough to form a surface and is generally widened.

따라서, 이렇게 형성된 여과막(300)의 구조적 특성상, 여과막(300)의 외주면 중간부 이하 부분은, 본체(210) 내부에서 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 나선 형상으로 형성되는 와류와 충돌하여 액체가 제대로 분리되지 못하고 상당한 양의 액체가 세포와 그대로 배출포트(202)측으로 되돌아가버릴 문제점에 직면할 수도 있는 것이다.Therefore, due to the structural characteristics of the filtration membrane 300 formed in this way, the portion below the middle portion of the outer peripheral surface of the filtration membrane 300 collides with a vortex formed in a spiral shape that gradually narrows from the inside of the main body 210 to the lower side so that the liquid is not properly separated. You may face a problem in that a significant amount of liquid will return to the discharge port 202 side as it is with the cells.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치의 작용 및 효과에 대하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.Hereinafter, the operation and effect of the continuous cell culture apparatus capable of removing liquid according to a preferred embodiment of the present invention will be looked at as follows.

우선, 본 발명은 바이오리액터(100); 바이오리액터(100)로부터 제1 농도의 세포와 액체가 섞인 혼합물이 유입되도록 상부측에 배치되는 입구포트(201)와, 입구포트(201)로부터 유입된 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성하도록 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 본체(210)와, 본체(210)의 하단부에 형성되어 혼합물로부터 분리된 제2 농도의 제1 분리세포가 배출되는 배출포트(202)를 포함하는 하이드로사이클론(200); 및 본체(210)의 천장면에 장착되어 배출포트(202)측으로 연장되며 혼합물로부터 제2 농도보다 낮은 제3 농도의 제2 분리세포와 분리액체를 분리하는 여과막(300)을 포함하며, 제1 분리세포는 바이오리액터(100)측으로 리턴되는 것을 특징으로 하여, 기존의 관류식 배양장치의 이점을 그대로 유지하면서 원하는 목적 생산물로서의 세포 배양에 따른 생산량을 연속적으로 증대시킬 수 있게 될 것이다.First, the present invention is a bioreactor 100; The inlet port 201 disposed on the upper side so that a mixture of cells and liquid of a first concentration is introduced from the bioreactor 100, and a path in which the mixture introduced from the inlet port 201 descends with a spiral-shaped vortex Hydro comprising a main body 210 that is gradually narrowed toward the lower side to form a, and an outlet port 202 that is formed at the lower end of the main body 210 and discharges the first separated cells of a second concentration separated from the mixture. cyclone 200; and a filtration membrane 300 mounted on the ceiling surface of the main body 210 and extending toward the discharge port 202 to separate the second separated cells and the separated liquid having a third concentration lower than the second concentration from the mixture, the first Since the separated cells are returned to the bioreactor 100 side, it will be possible to continuously increase the production according to cell culture as a desired target product while maintaining the advantages of the existing perfusion culture apparatus.

그리고, 본 발명에 따르면, 바이오리액터(100)와 입구포트(201)를 상호 연결하는 유입 배관(220)과, 유입 배관(220)상에 장착되어 혼합물을 본체(210)측으로 이송시키는 유체모터(221)와, 배출포트(202)와 바이오리액터(100)를 상호 연결하는 리턴 배관(230)을 더 구비함으로써, 혼합물로부터 분리액체를 제거한 순수한 제1 분리세포를 다시 바이오리액터(100) 내의 세포 배양에 활용할 수 있다는 점에서 유입물의 공급 부하를 줄이고, 불필요한 동력 및 에너지 사용을 저감할 수 있게 될 것이다. And, according to the present invention, an inlet pipe 220 interconnecting the bioreactor 100 and the inlet port 201, and a fluid motor mounted on the inlet pipe 220 to transfer the mixture to the body 210 side ( 221), and a return pipe 230 for interconnecting the discharge port 202 and the bioreactor 100, so that the pure first separated cells from which the separation liquid is removed from the mixture are again cultured in the bioreactor 100 It will be possible to reduce the supply load of the influent and reduce unnecessary power and energy use.

즉, 목적하는 생산물의 시간당 생산량은 일반적으로 세포의 농도와 비례하기 때문에, 바이오리액터(100) 내에서 기존의 관류식 배양기보다도 훨씬 높은 고농도의 세포 배양이 가능하게 되므로, 배양장치의 생산성을 높일 수 있다는 특장점을 가진다.That is, since the hourly production of the desired product is generally proportional to the cell concentration, cell culture at a much higher concentration than the conventional perfusion incubator in the bioreactor 100 is possible, thereby increasing the productivity of the culture apparatus. has the advantage of being

그리고, 본 발명에 따르면, 제2 분리세포 및 분리액체는 하베스트 탱크로 이송되어지되, 본 발명에 따른 하이드로사이클론(200)은, 본체(210)의 천장면으로부터 연장되어 제2 분리세포 및 분리액체가 하베스트 탱크로 이송되게 하는 유로를 형성하는 배출 배관(240)을 더 구비함으로써, 세포 배양의 재활용 능력을 대폭적으로 향상시킬 수 있을 것이다. And, according to the present invention, the second separated cells and the separated liquid are transferred to the harvest tank, the hydrocyclone 200 according to the present invention is extended from the ceiling surface of the main body 210, the second separated cells and the separated liquid By further providing a discharge pipe 240 that forms a flow path through which is transferred to the harvest tank, it will be possible to significantly improve the recycling capacity of the cell culture.

그리고, 본 발명에 따른 여과막(300)은 역원뿔대 형상으로 형성되도록 하고, 본 발명에 따른 본체(210)는, 입구포트가 형성된 외주면을 가지는 원통 형상의 상부통(211)과, 상부통(211)의 하단부 가장자리로부터 배출포트(202)측을 향하여 점차 직경이 줄어드는 역원뿔대 형상의 하부호퍼(212)를 포함하고, 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성함에 따라, 본체(210)의 내주면측을 따라 하강하는 혼합물 내 세포의 농도값은, 여과막(300)측에 근접하는 혼합물 내 세포의 농도값보다 크므로, 하이드로사이클론(200) 내부의 여과막(300) 표면에 접촉되는 세포의 농도를 대폭적으로 낮춤으로써, 배양기간을 줄이면서도, 바이오리액터(100) 내부의 세포 농도를 지속적으로 높일 수 있게 될 것이다.And, the filtration membrane 300 according to the present invention is formed in an inverted truncated cone shape, and the main body 210 according to the present invention has a cylindrical upper cylinder 211 having an outer peripheral surface on which an inlet port is formed, and an upper cylinder 211 ) including a lower hopper 212 of an inverted truncated cone shape that gradually decreases in diameter from the lower edge of the lower end toward the discharge port 202 side, and the mixture forms a descending path while generating a spiral-shaped vortex, the body 210 Since the concentration value of the cells in the mixture descending along the inner circumferential side of the filtration membrane 300 is greater than the concentration value of the cells in the mixture adjacent to the filtration membrane 300 side, the cell in contact with the surface of the filtration membrane 300 inside the hydrocyclone 200 is By significantly lowering the concentration, it will be possible to continuously increase the cell concentration in the bioreactor 100 while reducing the incubation period.

이상과 같이 본 발명은 관류식 배양장치의 이점을 획득할 수 있음은 물론 원하는 목적 생산물인 세포 배양의 생산량을 연속적으로 증대시킬 수 있도록 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention is to provide a continuous cell culture apparatus capable of liquid removal that can obtain the advantages of the perfusion culture apparatus and continuously increase the production of cell culture, which is a desired product, as a basic technical goal. It can be seen that this is done by thinking.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.And, within the scope of the basic technical spirit of the present invention, many other modifications and applications are also possible for those of ordinary skill in the art.

100...바이오리액터
110...배양용기
111...배양 공간
120...커버
130...교반기
131...회전축
132...모터
133...블레이드
140...공급관
150...유체공급모터
200...하이드로사이클론
201...입구포트
202...배출포트
210...본체
211...상부통
212...하부호퍼
213...체크밸브
214...와류유도 리브
220...유입 배관
221...유체모터
230...리턴 배관
240...배출 배관
300...여과막100...Bioreactor
110...Incubation vessel
111...incubation space
120...cover
130...agitator
131... the axis of rotation
132...Motor
133...blade
140...supply pipe
150...Fluid supply motor
200...hydrocyclone
201...entry port
202...Exhaust port
210...Body
211... upper pain
212...lower hopper
213...Check valve
214...Vortex induction rib
220...inlet piping
221...fluid motor
230...return piping
240...exhaust piping
300...Filtration membrane

Claims

바이오리액터(bioreactor);
상기 바이오리액터로부터 제1 농도의 세포와 액체가 섞인 혼합물이 유입되도록 상부측에 배치되는 입구포트와, 상기 입구포트로부터 유입된 상기 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성하도록 하부측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되는 본체와, 상기 본체의 하단부에 형성되어 상기 혼합물로부터 분리된 제1 농도보다 낮은 제2 농도의 세포(이하 제1 분리세포)가 배출되는 배출포트를 포함하는 하이드로사이클론(hydrocyclone); 및
상기 본체의 천장면에 장착되어 상기 배출포트측으로 연장되며 상기 혼합물로부터 제2 농도보다 낮은 제3 농도의 세포(이하 제2 분리세포)와 상기 액체(이하 분리액체)를 분리하는 여과막을 포함하며,
상기 제1 분리세포는 상기 바이오리액터측으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
bioreactors;
An inlet port disposed on the upper side so that a mixture of cells and liquid of a first concentration is introduced from the bioreactor, and a path in which the mixture introduced from the inlet port causes a spiral-shaped vortex and descends toward the lower side. A hydrocyclone comprising a main body that is gradually narrowed, and an outlet port formed at the lower end of the main body and through which cells of a second concentration lower than the first concentration separated from the mixture (hereinafter, first separated cells) are discharged. ; and
It is mounted on the ceiling surface of the main body and extends toward the discharge port and includes a filtration membrane that separates cells of a third concentration lower than a second concentration (hereinafter referred to as second separated cells) and the liquid (hereinafter referred to as separated liquid) from the mixture,
The first separated cell is a continuous cell culture apparatus capable of liquid removal, characterized in that returned to the bioreactor side.

청구항 1에 있어서,
상기 바이오리액터와 상기 입구포트를 상호 연결하는 유입 배관과,
상기 유입 배관상에 장착되어 상기 혼합물을 상기 본체측으로 이송시키는 유체모터와,
상기 배출포트와 상기 바이오리액터를 상호 연결하는 리턴 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
an inlet pipe interconnecting the bioreactor and the inlet port;
a fluid motor mounted on the inlet pipe to transport the mixture to the body side;
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid further comprising a return pipe interconnecting the discharge port and the bioreactor.

청구항 1에 있어서,
상기 제2 분리세포 및 상기 분리액체는 하베스트 탱크(harvest tank)로 이송되는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The second separated cell and the separated liquid is a continuous cell culture device capable of liquid removal, characterized in that transferred to a harvest tank (harvest tank).

청구항 1에 있어서,
상기 하이드로사이클론은,
상기 본체의 천장면으로부터 연장되어 상기 제2 분리세포 및 상기 분리액체가 하베스트 탱크로 이송되게 하는 유로를 형성하는 배출 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The hydrocyclone is
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid further comprising a discharge pipe extending from the ceiling surface of the main body to form a flow path through which the second separated cells and the separated liquid are transferred to the harvest tank.

청구항 1에 있어서,
상기 여과막은 역원뿔대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The filtration membrane is a continuous cell culture device capable of removing liquid, characterized in that it is formed in an inverted truncated cone shape.

청구항 1에 있어서,
상기 본체는,
상기 입구포트가 형성된 외주면을 가지는 원통 형상의 상부통과,
상기 상부통의 하단부 가장자리로부터 상기 배출포트측을 향하여 점차 직경이 줄어드는 역원뿔대 형상의 하부호퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The main body,
A cylindrical upper passage having an outer peripheral surface on which the inlet port is formed;
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, characterized in that it comprises a lower hopper in the shape of an inverted truncated cone whose diameter gradually decreases from the edge of the lower end of the upper cylinder toward the discharge port.

청구항 1에 있어서,
상기 혼합물이 상기 나선 형상의 와류를 일으키며 하강하는 경로를 형성함에 따라, 상기 본체의 내주면측을 따라 하강하는 상기 혼합물 내 세포의 농도값은,
상기 여과막측에 근접하는 상기 혼합물 내 세포의 농도값보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
As the mixture forms a descending path while generating the spiral-shaped vortex, the concentration value of the cells in the mixture descending along the inner circumferential side of the body is,
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, characterized in that it is larger than the concentration value of the cells in the mixture close to the side of the filtration membrane.

청구항 6에 있어서,
상기 본체는,
상기 상부통의 외주면을 따라 방사상으로 배치되고, 상기 외주면에 대해 일정 각도로 경사지게 장착되어 상기 본체의 내부 공간과 연통하는 유로를 형성하며, 상기 본체의 외부로부터 상기 본체의 내부 공간측으로 압축 에어를 주입하고 상기 내부 공간으로부터 상기 본체의 외부측으로 유동은 규제하는 복수의 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method of claim 6,
The main body,
It is disposed radially along the outer circumferential surface of the upper cylinder, is mounted at an angle with respect to the outer circumferential surface to form a flow path communicating with the inner space of the main body, and compressed air is injected from the outside of the main body toward the inner space of the main body. and a plurality of check valves for regulating the flow from the inner space to the outside of the main body.

청구항 6에 있어서,
상기 본체는,
상기 상부통 및 하부호퍼의 내주면을 따라 나선 형상으로 형성되어 상기 입구포트로부터 유입되는 상기 혼합물이 나선 형상의 와류를 일으키며 이송되도록 안내하는 와류유도 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method of claim 6,
The main body,
Continuous liquid removal possible, characterized in that it is formed in a spiral shape along the inner circumferential surface of the upper tube and the lower hopper and further comprises a vortex inducing rib for guiding the mixture flowing in from the inlet port to generate a spiral-shaped vortex to be transported. Phagocytic cell culture apparatus.

청구항 1에 있어서,
상기 여과막은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(lr), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속재 또는 수지재 중 어느 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The filtration membrane is any one of a metal material or a resin material containing at least one of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (lr), rhodium (Rh), or ruthenium (Ru) A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, characterized in that it consists of one or at least one combination.

청구항 1에 있어서,
상기 여과막은 지름 또는 폭이 1~10 ㎛ 인 공극을 형성하는 다공질의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The filtration membrane is a continuous cell culture device capable of removing liquid, characterized in that it is made of a porous material that forms pores having a diameter or width of 1 to 10 μm.

청구항 5에 있어서,
역원뿔대 형상인 상기 여과막의 하부측 경사면이 형성하는 각도는 I~II 도인 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method of claim 5,
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, characterized in that the angle formed by the inclined surface of the lower side of the filtration membrane having an inverted truncated cone shape is I to II degrees.

청구항 6에 있어서,
역원뿔대 형상인 상기 하부호퍼의 하부측 경사면이 형성하는 각도는 i~ii 도인 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method of claim 6,
A continuous cell culture apparatus capable of removing liquid, characterized in that the angle formed by the inclined surface of the lower side of the lower hopper having an inverted truncated cone shape is i to ii degrees.

청구항 5에 있어서,
역원뿔대 형상인 상기 여과막의 천장면의 직경(W2)과, 상기 여과막의 천장면 중심으로부터 하단부 중심까지의 거리(H2)의 비는 (a) 내지 (b)인 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.
The method of claim 5,
The ratio of the diameter (W2) of the top surface of the filtration membrane having an inverted truncated cone shape to the distance (H2) from the center of the top surface to the center of the lower end of the filtration membrane is (a) to (b). Continuous cell culture apparatus.

청구항 6에 있어서,
역원뿔대 형상인 상기 상부통의 천장면의 직경(W1)과, 상기 상부통의 천장면 중심으로부터 상기 하부호퍼의 하단부 중심까지의 거리(H1)의 비는 (A) 내지 (B)인 것을 특징으로 하는 액체 제거가 가능한 연속식 세포 배양 장치.The method of claim 6,
The ratio of the diameter (W1) of the ceiling surface of the upper tube having an inverted truncated cone shape to the distance (H1) from the center of the ceiling surface of the upper tube to the center of the lower end of the lower hopper is (A) to (B) A continuous cell culture device capable of liquid removal.