주지하다시피 초파리는 다양한 자극에 대한 생명체의 영향을 연구하는 데 있어 다른 동물 모델에 비하여 크기가 작고 실험실에서 키우기가 쉬우며, 개체를 유지하는데 있어 경제적 부담이 적어 매유 유용하게 사용된다. 특히, 초파리의 유전체에는 인간 질병 관련 유전자 유사체가 70% 이상 존재하여 다양한 질병 모델 동물로서도 각광 받고 있다. 또한, 초파리는 알, 애벌레, 번데기, 성충의 다양한 생활사를 가짐과 동시에 약 60일 정도의 비교적 짧은 수명을 갖고 있어 수명 관찰에 대 단히 효율적인 동물 모델이다. 이런 측면에서 볼 때, 외부의 자극이 인체의 수명에 미치는 영향을 파악하는 연구 모델로서 초파리는 매우 적합한 동물이다. 그러나 이렇게 연구의 효율성을 높여주는 동물재료임에도 불구하고 지금까지 많은 연구자들이 쉽게 이용하지 못하는 이유는 초파리 배양에 어려움이 있기 때문이다. 즉, 초파리는 주기적으로 그 배지를 갈아주어 신선하고 풍부한 영양을 공급해야 그 성장이 정상적으로 이루어진다. 그런데 수십 마리 이상의 초파리를 하나의 용기에서 제한된 배지로 긴 시간 동안 배양을 하려면 일정기간마다 한 번씩 배지공급을 위해 초파리를 이동시켜야 하는 번거로움을 갖게 된다. 더구나, 배지의 양 또한 제한된 용기에 넣다 보니 그 용기에서 배양될 수 있는 초파리의 수도 제한적일 수밖에 없으며, 통계적으로 유의한 결과를 얻기 위해서는 결국 많은 수의 용기를 이용해야만 하는 어려움이 있다. 그리고 이러한 모든 한계를 극복한다 할지라도 그에 소요되는 엄청난 시간과 노동력의 양은 초파리를 쉽게 이용하지 못하는 가장 큰 원인 중에 하나였다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 일본공개특허 제2002-017204호가 출원된바 있다.
즉, 상기한 종래의 기술은 투명용기 본체와 그 투명용기 본체에 착탈 자유자재 또는 개폐 자유롭게 장착된 덮개를 구비하고 뚜껑체는 천판과 그 천판의 외주연으로부터 아래쪽에 늘어나는 외주벽을 갖고 또한 상기 천판 및 외주벽의 일부 또는 전부에 여러 개의 통기 구멍이 설치된 곤충류 관상용 사육용기를 제공한다.
또한 종래에는 먹이 공급관 및 물 공급관을 통해 외부와 소통되는 분리식 성 충 먹이 공급통 및 수분 공급통; 우화기 연결관 및 채란기 연결관을 통해 외부에 착탈식으로 연결되는 성충 우화기 및 채란기를 구비하고, 하부면을 제외한 모든 면이 메쉬 1~2mm의 망으로 이루어져 있으며, 상기 채란기에는 단백질사료, 돈분, 어분 및 젤라틴을 혼합하여 젤리타입으로 제조된 채란배지가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 성충 사육장치가 제공된다.
그러나, 상기한 종래의 기술은 대량 사육장치가 아니기 때문에 사용하기 매우 어렵다는 문제점이 발생 되었다.
또한 상기한 종래의 기술은 구조상 죽은 초파리를 손쉽게 제거할 수 없고, 내부 공간의 외부 노출을 최소화할 수 없다는 문제점이 발생 되었다.
본 발명에 적용된 초파리 성체 배양을 위한 배양 용기는 도 1 내지 도 42 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명은 몸체(101)(201)(301)의 일측에 적어도 하나 이상의 배지용기(105)가 일부 삽입 설치되며, 초파리 성체 배양, 초파리 알받기, 초파리 수명관찰을 함과 아울러 외부에서 내부를 확인할 수 있도록 투명체로 형성된 배양용기(100)(200)(300)가 구비된 초파리 성체 배양을 위한 배양 용기를 제공한다.
이때 상기 배양용기(100)는 본 발명의 제1실시예로 초파리의 발생 및 성장 과정을 관찰하고, 다양한 스트레스에 따른 초파리의 변화상을 관찰하고, 초파리의 손실 없이 손쉽게 배지를 교체 가능하고, 서랍을 통하여 죽은 초파리를 제거할 수 있도록 구성된 것이다.
또한 상기 배양용기(200)는 본 발명의 제2실시예로 많은 수의 초파리 배양이 가능하고, 알받기를 위한 전용 서랍이 설치되며, 많은 수의 초파리에서 다량의 알을 채취할 수 있고, 알을 낳은 동안에는 손쉽게 배지를 교체할 수 있도록 구성된다.
또한 배양용기(300)는 본 발명의 제3실시예로 배지의 위치를 낮춰 활동성이 낮은 초파리에도 배지공급이 가능하고, 죽은 초파리의 제거를 위해 서랍 대신 제거기를 설치할 수 있도록 한 것이며, 튜브를 끼워 죽은 초파리를 손쉽게 제거할 수 있고, 통계학적 처리를 위해 제거 초파리의 정확한 계수(counting)가 가능하도록 한 것이다.
상기한 기술적 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 10, 11, 12, 도 26, 27, 28, 도 38, 39, 40 에 도시된 바와 같이 상기 배양용기(100)(200)(300)의 상부에는 뚜껑(140)(240)(340)이 설치되되, 이 뚜껑(140)(240)(340)에는 공기순환을 위한 망(141)(241)(341)이 설치된다.
이때 상기 망(141)(241)(341)은 스텐레스로 제작하여 부식되는 것을 방지함이 바람직하다.
또한 도 2, 도 18, 도 33 에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용된 상기 뚜껑(140)(240)(340)을 배양용기(100)(200)(300)의 상부에 자력에 의해 흔들림 없이 긴밀히 부착되도록 뚜껑(140)(240)(340)의 내측면에는 자석(142)(242)(342)이 설치되고, 배양용기(100)(200)(300)의 상단 외측면에도 자석(143)(243)(343)이 설치된다.
그리고 도 15, 16, 도 31, 32, 도 41, 42 에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용된 상기 배지용기(105)가 삽입되는 배양용기(100)(200)(300)의 일측에는 배양용기의 배지 삽입부분의 틈새를 막기 위해 배지고정판(130)(230)(330)이 설치되되, 상기 배지고정판(130)(230)(330)의 중앙에는 배지용기를 끼우도록 각각 구멍(131)(231)(331)이 형성된다.
아울러 본 발명은 상기 배지고정판(130)(230)(330)을 배양용기(100)(200)(300)의 측면에 자력에 의해 흔들림 없이 긴밀히 부착되도록 배지고정판(130)(230)(330)의 일측에는 자석(132)(232)(332)이 설치되고, 배양용기의 외측면에도 자석(133)(233)(333)이 설치된다.
그리고 이때 본 발명은 도 41, 42 에 도시된 바와 같이 상기 구멍(331)에는 평소에는 구멍(331)의 입구를 막고 있다가 죽은 초파리를 석션 기계로 제거할 때에는 제거기(footer)의 튜브(도면상 미 도시함)가 삽입되도록 한 고무판(333)이 설치된다.
이때 상기 고무판(333)에는 튜브가 삽입되기 쉽게 십자모양의 절결홈을 형성하여 사용할 수 있도록 함은 물론이다.
또한 본 발명에 적용된 상기 몸체(101)(201)의 저면에는 도 1 내지 6, 도 17 내지 22 에 도시된 바와 같이 죽은 초파리를 손쉽게 제거할 수 있도록 한 서 랍(110)(210) 및 상기 서랍(110)(210)을 열었을 때 서랍(110)(210)이 고정될 수 있도록 서랍받침대(102)(202)가 구비된다.
이때 상기 서랍(110)을 몸체(101)에 삽입했을 때 자력에 의해 흔들림 없이 서랍(110)(210)이 몸체(101)(201)에 긴밀히 부착되도록 상기 몸체(101)(201)의 저면 바닥과 서랍(110)(210)에는 각각 자석(103)(111)이 설치된다.
아울러 도 23, 24, 25 에 도시된 바와 같이 상기 서랍(210)의 양단에는 알, 애벌레, 번데기, 성충 등의 초파리 생활사 전반을 관찰할 수 있도록 알 받기용 접시 크기의 홈(212)이 형성된다.
또한 본 발명은 도 13, 14, 도 29, 30 에 도시된 바와 같이 상기 몸체(101)(201)의 정면에는 서랍(110)(210)을 열었을 때 배양용기의 내부 노출을 최소화 할 수 있도록 서랍막이(120)(220)가 더 설치되고, 상기 서랍막이(120)(220)는 몸체(101)(201)의 양측에 형성된 레일(104)(204)을 타고 상하로 승하강 작동되게 구성된다.
마지막으로 본 발명은 상기 서랍막이(120)(220)를 닫았을 때 자력에 의해 흔들림 없이 몸체(101)(201)에 긴밀히 부착되도록 상기 서랍막이(120)(220)의 일측면에는 자석(121)(221)이 설치되고, 몸체(101)(201)의 외주면에도 각각 자석(122)(222)이 설치되어 구성된다.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명 초파리 성체 배양을 위한 배양 용기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에서는 기존의 배양용기인 약병(vial; 지름 25mm x 높이 95mm)을 배지용기로 이용하기 위하여 새로운 배양용기(cage)(100)(200)(300)를 설계 제작하였다. 종래의 약병 배양용기는 작은 크기로 인하여 초파리가 최대 30 마리까지만 수용될 수 있었기 때문에 통계처리를 위한 개체 수 확보를 위해서는 다수의 약병을 사용하여야만 했다. 이를 극복하기 위하여 본 발명은 40배 이상의 배양공간을 확보하여 최대 1000마리 이상까지 수용할 수 있도록 설계 하였으며, 공간 활용도를 높이고자 원통이 아닌 직육면체형으로 개발하였다. 또한 초파리는 수명 확인을 위한 모델 동물로서 그 가치가 높아 많이 이용되고 있으나, 기존의 방법으로는 죽어서 배지에 붙어있는 초파리를 제거하기 위해서 약병 배양용기를 매일 갈아 주어야 했다. 이 방법은 수명 확인을 위해 영양 상태의 고려 없이 배지를 갈아줌으로써 불필요한 비용 낭비를 초래하였으며, 초파리의 배지 이동시에 도망으로 인한 손실을 감수 해야만 했다. 그러나 본 발명에서는 이러한 단점을 극복하고자 배양용기(cage)(100)(200)(300)의 바닥부분에 서랍(110)(210)을 설치하여 죽어서 떨어진 초파리를 손쉽게 제거할 수 있도록 하였으며, 불필요한 배지 이동을 배제하여 그로 인한 비용손실을 방지 하였다. 더구나, 도망으로 인한 초파리의 손실을 방지하기 위해 서랍(110)(210)의 개폐 시에 생기는 공간을 서랍막이(120)(220)로 막아 살아있는 초파리의 도망을 미연에 방지하였다. 이것은 초파리는 음주지성 즉, 중력에 반대로 움직이려는 습성을 이용하여 개발한 것이다. 그리고 상층에는 뚜껑(140)(240)(340)을 제작하여 손쉽게 초파리를 이동시킬 수 있도록 하였으며, 망상구조를 통하여 공기 순환을 원활히 할 수 있도록 하였다.
이와 같은 새로운 형식의 배양용기의 개발은 지금까지 이루어졌던 여러 환경 조건 (온도, 습도, 빛, 중력, 다양한 스트레스 조건) 하에서의 성체의 수명 관찰 뿐 만 아니라, 배양용기의 응용에 따라서 알받기 (egg collection), 생식력 (fecundity) 측정 등 다양하게 이용될 수 있다.
본원발명의 보다 구체적인 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 초파리배양에 소요되는 배지교체 시간과 많은 수의 약병 배양 용기의 양을 줄이는 데 그 초점을 맞추었다.
우선 배양되는 초파리의 성장상태를 유관으로 쉽게 관찰 할 수 있도록 배양용기(100)(200)(300)를 투명 아크릴판으로 제작하였다. 이것은 초파리의 일주기성 (circadian rhythm) 또한 고려한 것으로 빛과 어둠의 자극을 장애 없이 받을 수 있도록 하였다.
또한 밀폐된 배양용기(100)(200)(300)의 공기순환을 위하여 망상구조인 망(141)(241)(341)을 뚜껑(140)(240)(340)에 설치하여 냄새를 이용한 화학 주기성 실험 (chemotaxis) 에도 적용할 수 있도록 하였다. 수명 관찰에서의 기본은 살아있는 것과 죽은 것을 분리시켜야 한다는 것이다. 죽은 초파리를 계산하여 생존율을 계산할 때 중복되지 않도록 손쉽게 제거할 수 있어야 한다. 초파리는 죽으면 바닥으로 떨어지기 때문에 일찍부터 서랍(110)(210)을 배양용기(100)(200)에 설치하는 것을 기본 안으로 하였다.
무엇보다도 본 발명에서의 가장 큰 문제점은 배양용기의 확장에 따른 틈새로 인하여 외부로 초파리의 유출이 발생할 수 있다는 것이었다. 초파리의 크기는 보통 2mm 정도밖에 안 되기 때문에 아주 작은 공간만 존재해도 그곳을 통해 밖으로 유출될 수 있다. 과거에 몇몇 연구팀에서 이러한 배양용기를 개발하고자 하였으나 실패한 가장 큰 원인이 바로 이 틈새를 막지 못해서였다. 특히, 초파리의 이동, 배지의 교체 시에 발생할 수 있는 순간적인 외부와의 노출도 해결해야 할 부분이었다. 이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 우선 이음새 부분(예를 들면, 서랍, 배지투입구, 뚜껑 등)을 겹치게 제작하여 직접적인 외부와의 노출을 피하였으며, 각 부위마다 자석을 설치하여 흔들림 없이 고정시킬 수 있도록 하는 장치를 개발하였다. 서랍(110)(210)의 개폐시에도 발생할 수 있는 서랍(110)(210) 내부의 외부와의 공간적 접촉을 차단하고자 서랍막이(120)(220)를 배양용기(100)(200)의 벽에 설치하여 서랍(110)(210)을 열었을 때 배양용기(100)(200)의 내부의 노출을 최소화 할 수 있도록 하였다. 특히, 원통형 배지 용기는 자석이 설치된 고정판과 꼭 맞도록 고안되어 0.1mm의 틈새도 발생하지 않으며, 그 고정판을 이용하여 새로운 배양 용기와 수직상태로 밀착하여 설치할 수 있도록 하였다. 이것은 배지 교체 시에 발생할 수 있 는 외부와의 노출을 최소화 시키는 장점도 창출해 냈다.
또한 본 발명에 적용된 배양용기(100)(200)(300) 뚜껑(140)(240)(340)의 망(141)(241)(341)은 스테인레스로 제작하여 부식되는 것을 방지하였으며 화학물질 반응 실험에 응용할 수 있도록 하였다.
또한 본 발명에 적용된 초파리 배양용기(100)(200)(300)의 적용은 다양하게 이루어질 수 있다. 기본적으로 성충이 된 초파리를 배양용기(100)(200)(300)에서 초파리의 이동 없이 배지만 손쉽게 갈아주어 실험과정에서 오는 초파리의 손실을 방지할 수 있다. 배양용기(100)(200)(300)의 모든 구성요소들은 자석으로 고정되어 쉽게 떨어지지 않는 특징을 가지고 있어 배양용기(100)(200)(300) 자체를 옆으로 눕혀 사용해도 무방하다. 예를 들면, 초파리의 화학주기성 실험을 위하여 배양용기를 옆으로 눕힌 후, 망상구조로 된 뚜껑 옆에 원하는 물질을 위치시켜 초파리의 운동 경향성을 파악할 수 있다.
또한 본 발명은 기본형태의 서랍 이외에도 알 받기용 접시 크기의 홈(212)을 만들어 놓은 서랍(210)을 이용하면 단순한 성체의 수명 관찰 이외에도 알에서 애벌레, 번데기 그리고 성체로 변화하는 과정을 한눈에 관찰할 수도 있다. 이러한 직접적인 활용 이외에도 운동성 측정을 위한 적외선 장치 등과 병행하여 응용할 수도 있다.