KR101796143B1 - 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치 - Google Patents

통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 장치 내에서 조직 세포를 배양함과 동시에 노출 평가를 함께 수행할 수 있는통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치는, 배양할 조직 세포가 담겨지는 트랜스웰, 상기 트랜스웰이 수용되고 배양액이 채워지는 배양액용기 및 상기 조직 세포의 배양 정도를 파악하기 위해 상기 배양액 내에서 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도를 측정하는 전기 전도도 측정기를 포함한다.

Description

통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치{Integrated Apparatus for Cell Culturing and Exposure Assessment}
본 발명은 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 하나의 장치 내에서 조직 세포를 배양함과 동시에 노출 평가를 함께 수행할 수 있는통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치에 관한 것이다.
20세기가 마이크로로 대별되는 시대였다면 21세기는 나노시대라 할 수 있는데, 나노기술은 그 응용 분야에 따라 나노소재와 나노소자, 그리고 환경 및 생명공학기반기술 등으로 크게 분류 할 수 있다.
이러한 나노기술은 원자나 분자단위의 극미세입자를 인위적으로 조작하여 새로운 성질과 기능을 갖는 입자나 장치를 만드는 것으로, 이는 오늘날 정보기술(Information Technology: IT) 및 기타 생명공학기술(biotechnology: BT)을 실현시키기 위한 하나의 최첨단 기술로 추앙받고 있는 실정이다.
하지만, 나노기술은 산업분야 전반에 걸쳐 새로운 기술혁명이라 인식 될 정도로 많은 이로움과 유익함을 제공하는 것이기는하나, 그 반면에 잠재적 위험성을 지니고 있는 것 또한 주지의 사실인 바, 이러한 잠재적 위험성은 바로 나노기술의 특성에 기인한다고 볼 수 있다.
즉, 작은 입자일 수 록 비표면적비는 넓어 지고, 이와 같이 비표면적비가 넓어진 작은 입자는 생체조직과 반응 시 독성이 증가하게 되는데, 그 일예로서 이산화 티타늄, 탄소분말, 디젤입자 등과 같은 몇가지 나노 입자는 크기가 줄어들수록나노 입자의 침투성이 증가하여 염증을 유발하는 등 독성이 강해진다는 것이 그동안의 학문적 실험을 통해 이미 밝혀진 사실이다. 또한, 초미세 나노 입자는 기도나 점막에 걸러지지 않고 폐포 깊숙이 박히거나 뇌로 이동 할 수도 있고, 더욱이 최근여러 연구에 의하면 나노 입자가 체내에 축적 될 경우 질병이나 중추신경장애를 일으킨다는 이론들이 보고되고 있다.
따라서, 최근에는 나노 기술의 발전과 함께 나노 기술에 대한 안정성 평가 또한 활발히 진행되고 있는데, 대표적으로 나노 입자가 인체에 흡입 축적되는 경우에 발생하는 독성에 대해 평가하는 나노 입자 흡입독성 평가시험이 다양한 실험동물들을 상대로 연구되고 있다. 이러한 나노 입자 흡입독성 평가시험을 통해 얻어진 인체 유해성 자료들은 나노 섬유, 화장품, 반도체, 약물전달체 등 산업전반에 걸쳐 나노 입자에 대한 다양한 기초 자료로 활용되고 있다.
나노 입자에 대한 안정성 평가시험은 시험대상체인 실험 동물의 체내에서 수행되는 시험인 인비보(in-vivo) 시험과, 시험대상체의 일부 조직세포를 배양한 후 별도의 시험관에서 조건을 조절하여 행하는 시험인 인비트로(in-vitro) 시험이 있다. 그런데, 최근 OECD 국가를 중심으로 살아있는 생명체에 대한 실험을 규제하는 법안이 강화되고 있을 뿐만 아니라 동물에 대한 보호차원에서 인비보방식의 시험보다는 인비트로방식의 시험이 더욱 요구되고 있다. 이와 같은 방식의 시험은 호흡기를 통해서 나노 입자를 실험동물에 직접적으로 주입하는 방식이 아닌 실험 동물의 배양된 조직 세포에 나노 입자를 노출시킨다. 나노 입자에 대한 안전성 여부를 평가하는 방식으로 진행되고 있다.
먼저, 나노 입자의 노출 평가를 수행하기 전에 조직 세포를 배양기(incubator)에서 배양하는 작업이 선행되어야 한다. 이때, 조직 세포는 트랜스웰(transwell)내에서 배양되며 트랜스웰의 바닥은 멤브레인(membrane)구조로 되어 있어, 멤브레인의 하측에 있는 배양액의 양분을 충분히 흡수하여 조직 세포를 배양시킨다. 이에, 충분히 배양된 조직 세포를 나노 입자노출장치의 흡입챔버 내부에 투입시켜 노출 평가가 진행된다.
하지만, 종래 기술에 의한 인비트로 방식의 나노 입자노출장치는 노출 평가만이 가능한 구조로 구성되어 있다. 이에 조직 세포배양 작업과 인비트로 시험 장치로 이를 이송하여 시험을 진행하는 작업은 분리되어 수행된다. 이러한 이송 과정에서 외부 조건에 의한 조직 세포의 오염이 발생할 수 있어 실험 결과의 정확도에 영향을 미치게 된다.
또한, 이러한 시험은 조직 세포의 배양 정도를 만족시켜야만 나노 입자의 노출 평가를 행할 수 있게 되는데, 이에 따라, 조직 세포의 배양 정도를 판단하기 위하여 조직 세포를 배양하는 과정에서 전기 전도도를 측정하게 된다. 그런데, 이 과정에서 작업자에 의해 임의적으로 측정되는 까닭으로 전기 전도도 측정이 매번 달라져 일괄성 없을 뿐만 아니라 외부환경에 노출된다. 즉, 전기 전도도를 측정하는 과정에서 조직 세포의 오염이 발생할 수 있으며, 전기 전도도를 측정하는 장치의 위치에 따라 측정값이 일정하지 않은 문제점이 존재한다.
따라서, 본 출원인은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 개발하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는 공개특허공보 제10-2014-0013390호 (발명의 명칭: 나노 입자의 독성 평가방법, 공개일자: 2014년 02월 05일) 가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세포 배양장치에서 배양된 조직 세포를 노출 평가 장치로 이송하는 과정에서 조직 세포가 오염되는 것을 방지하는 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 조직 세포의 배양 정도를 파악하기 위한 전기 전도도 측정에 있어서, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치는, 배양할 조직 세포가 담겨지는 트랜스웰, 상기 트랜스웰이 수용되고 배양액이 채워지는 배양액용기 및 상기 조직 세포의 배양 정도를 파악하기 위해 상기 배양액 내에서 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도를 측정하는 전기 전도도 측정기를 포함할 수 있다.
상기 조직 세포에 대한 노출 평가를 위해 상기 조직 세포 상에 나노 입자를 공급하는 나노 입자 공급노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 트랜스웰 내로 배양액을 공급하거나 상기 트랜스웰 내의 배양액을 배출하기 위한 배양액 공급/배출 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 배양액 공급/배출 노즐은 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정 시작 전에 상기 트랜스웰 내로 배양액을 공급하고, 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정 완료 후에 상기 트랜스웰 내의 배양액을 외부로 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전기 전도도 측정기는 상기 배양액용기의 배양액 내에서 위치 고정되는 제1 단자 및 상기 트랜스웰 내에서 위치 고정되는 제2 단자를 포함할 수 있다.
상기 배양액용기는 상기 제1단자가 위치 고정되도록 단자연결구가 형성되며, 상기 단자연결구를 통해 상기 제1단자가 출입할 수 있다.
상기 제2 단자는 상기 나노 입자 공급노즐의 케이스에 장착될 수 있다.
본 발명은 하나의 장치 내에서 조직 세포를 배양하고 이에 대한 노출 평가까지 통합적으로 수행함으로써 세포 배양 장치에서 배양된 조직 세포를 노출 평가 장치로 이송하는 과정에서 조직 세포가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기 전도도 측정기를 미리 셋팅시켜 놓음으로써 실험자에 따라 전기 전도도의 측정 위치가 매번 달라지는 것을 방지하게 되어 실험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치를 도시한 사시도이다.
도2는 도1에 따른 트랜스웰 내에서 세포가 배양되는 모습을 도시한 개략도다.
도3은 도1에 따른 트랜스웰 내에 배양액이 공급되는 모습을 도시한 개략도다.
도4는 도1에 따른 나노 입자가 공급되는 모습을 도시한 개략도다.
도5의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치의 개략도다.
도6는 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치의 실험방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는, 배양할 조직 세포(10)가 담겨지는 트랜스웰(110), 트랜스웰(110)이 수용되고 배양액이 채워지는 배양액용기(120) 및조직 세포(10)의 배양 정도를 파악하기 위해 배양액 내에서 조직 세포(10)에 대한 전기 전도도를 측정하는 전기 전도도 측정기(130)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는 트랜스웰(110) 내로 배양액을 공급하거나 트랜스웰(110) 내의 배양액을 배출하기 위한 배양액공급/배출 노즐(150)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는 조직 세포(10)에 대한 노출 평가를 위해 조직 세포(10) 상에 나노 입자를 공급하는 나노 입자공급노즐(140)을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는 나노 입자에 대한 독성 평가 시험을 위해 하나의 장치 내에서 조직 세포(10)를 배양하고, 이에 배양된 조직 세포(10)에 나노 입자를 노출시키는 장치이다. 본 발명과 달리, 종래기술에서는 조직 세포(10)의 배양 작업, 배양된 조직 세포(10)의 이송 작업 및 배양된 조직 세포(10)의 나노 입자 노출 평가 작업은 분리되어 별도로 수행되어왔다.
본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는 상기와 같은 분리된 작업들을 통합하여 제공함에 따라 작업을 용이하게 하며, 외부의 오염이 없어 실험의 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 이에 대한 내용은 하기에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
도2는 도1에 따른 트랜스웰(110) 내에서 세포가 배양되는 모습을 도시한 개략도다.
전술한 바와 같이, 조직 세포(10)에 대한 노출 평가를 하기 위해서는 조직 세포(10)의 알맞은 배양이 선행되어야 한다.
도2에 도시된 바와 같이, 배양액용기(120)에는 조직 세포(10)에 영양분을 공급하는 배양액이 일정량 담겨있으며, 배양액용기(120)의 내부로 트랜스웰(110)이 수용될 수 있다.
이때, 배양액용기(120)에 담긴 배양액의 최상면은 트랜스웰(110)의 바닥면과 접촉할 수 있다.트랜스웰(110)의 바닥면은 멤브레인으로 형성되어 있어(도1 참조), 트랜스웰(110)의 내부에 안착되는 조직 세포(10)는 접촉에 의해 배양액용기(120)로부터 배양액의 영양분을 충분히 흡수하며 배양될 수 있다.
트랜스웰(110)은 조직 세포(10)를 바닥면에 안착시켜 배양하며, 일측은 배양액공급/배출 노즐(150) 또는 나노 입자 공급노즐(140)이 삽입되도록 개방되게 형성될 수 있다. 또한, 도1 및 도2와 같이, 트랜스웰(110)의 외주면은 원주면으로 형성되며 배양액용기(120)의 외주면과 맞닿아 포개어지며 고정될 수 있다.
한편, 전기 전도도 측정기(130)는 조직 세포(10)의 배양 정도를 파악하기 위해 설치되며, 배양액 내의 조직 세포(10)에 대한 전기 전도도를 측정할 수 있다. 이는, 조직 세포(10)의 배양 정도를 어느 정도까지 만족시켜야만 나노 입자의 노출 평가를 행할 수 있게 되므로, 조직 세포(10)에 대한 전기 전도도의 측정은 조직 세포(10)의 배양 정도를 판단하기 위해 반복 수행될 수 있다.
전기 전도도 측정기(130)는 배양액용기(120)의 배양액 내에서 위치 고정되는 제1 단자(131) 및 트랜스웰(110) 내에서 위치 고정되는 제2 단자(133)를 포함할 수 있다.
즉, 전기 전도도 측정기(130)는 배양액용기(120)의 내부에 삽입되는 제1단자(131)와 트랜스웰(110)의 내부에 삽입되는 제2단자(133)가 마련되며, 제1단자(131) 및 제2단자(133)로부터의 전기 전도도 측정을 통해 조직 세포(10)의 알맞은 배양 정도를 알 수 있다.
이때, 배양액용기(120)에는 제1단자(131)가 위치 고정되도록 단자연결구(121)가 형성되며, 단자연결구(121)를 통해 제1단자(131)가 출입할 수 있다. 단자연결구(121)는 배양액용기(120)의 외주 면에 돌출되게 형성될 수 있다. 이때, 배양액용기(120) 내부의 전기 전도도를 측정하기 위해 단자연결구(121)에는 제1단자(131)가 미리 삽입되어 밀봉되거나 위치를 고정시킬 수 있도록, 단자연결구(121)의 일면에는 별도의 실링재가 마련될 수도 있으며 패킹처리가 될 수 있다. (미도시)
또한, 트랜스웰(110) 내부의 전기 전도도를 측정하기 위해 제2 단자(133)는나노 입자 공급노즐(140)의 케이스(141)에 장착될 수 있다. 이때, 케이스(141)의 일측에는 제2단자(133)의 위치고정을 위해 별도의 위치 고정수단(미도시)이 더 마련될 수 있다.
이는, 종래에 조직 세포(10)의 배양 정도를 파악하기 위하여 전기 전도도 측정이 반복되는 과정에서, 사용자에 의해 제1단자(131) 및 제2단자(133)의 위치가 측정할 때마다 매번 달라져 측정값이 일정하지 않던 문제를 해결할 수 있다. 즉, 전기 전도도 측정기(130)의 제1단자(131) 및 제2단자(133)의 위치를 고정시킴으로써 전기 전도도측정에 대한 신뢰성이 높아질 수 있다.
도3은 도1에 따른 트랜스웰(110) 내에 배양액이 공급되는 모습을 도시한 개략도고, 도4는 도1에 따른 나노 입자가 공급되는 모습을 도시한 개략도다.
이렇듯, 정확하고 알맞은 조직 세포(10)의 배양 정도를 파악하기 위해서는 전기 전도도의 측정이 필요하며, 이때, 배양액용기(120) 내부뿐만 아니라 트랜스웰(110) 내부에도 같은 배양액이 공급되어야만 전기 전도도가 측정 가능해질 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 배양액공급/배출 노즐(150)을 통해, 트랜스웰(110) 내로 배양액을 공급하거나 트랜스웰(110) 내의 배양액을 배출할 수 있다.
배양액공급/배출 노즐(150)은 독립적으로 형성되어 일단은 배양액 공급장치와 연결되고, 타단은 트랜스웰(110) 내부로 삽입되거나 결합될 수 있다. 즉, 트랜스웰(110)에는 배양액공급/배출 노즐(150)의 위치 고정을 위한 고정수단이 마련될 수 있다. (미도시)
참고로, 배양액 공급장치는 배양액이 배양액공급/배출 노즐(150)로 이동할 수 있도록 펌프 등과 같은 동력수단을 포함할 수 있으며, 이때, 배양액의 양을 조절하기 위해 밸브수단이더 마련될 수 있다. (미도시)
이러한, 배양액공급/배출 노즐(150)은 조직 세포(10)에 대한 전기 전도도 측정 시작 전에 트랜스웰(110) 내로 배양액을 공급하고, 조직 세포(10)에 대한 전기 전도도 측정 완료 후에 트랜스웰(110) 내의 배양액을 외부로 배출할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도3의 화살표 방향으로 배양액공급/배출 노즐(150)에 의해 배양액이 공급되어, 제1단자(131) 및 제2단자(133)에 의해 전기 전도도가 측정될 수 있다. 이때, 전기 전도도의 측정 결과에 따라 노출 평가 가능 여부를 결정할 수 있다. 다시 말해, 전기 전도도의 측정 결과를 통해 조직 세포(10)의 배양 정도를 알 수 있다.
조직 세포(10)의 배양 정도가 사용자가 원하는 정도에 미치지 못했을 경우(미성숙한 경우)에는 조직 세포(10)를 다시 배양하기 위해 배양액공급/배출 노즐(150)에 의해서 배양액이 배출되어 조직 세포(10)가 재배양될 수 있다.
도4에 도시된 바에 따라, 본 발명의 나노 입자공급노즐(140)을 통해 배양된 조직 세포(10) 상에 노출 평가를 위하여 나노 입자를 공급할 수 있다.
이때, 나노 입자 공급노즐(140)을 아우르는 케이스(141)가 더 형성될 수 있다. 케이스(141)는 내부 공간에 나노 입자 공급노즐(140)로부터 공급되는 나노 입자가 노출될 수 있도록 노출 챔버(c)가 형성되며, 노출 챔버(c)가 트랜스웰(110)과 연통되도록 일면이 개방되게 형성될 수 있다. 케이스(141)는 조직 세포(10)가 나노 입자에 잘 노출되도록 조직 세포(10)를 감싸는 형태로 접촉 고정될 수 있다.
이때, 케이스(141)에는 높이조절 수단이 구비될 수 있다. 이는, 전기 전도도를 측정하는 과정에서, 배양액의 공급 또는 배출을 위해서는 케이스(141)가 상승하여야 조직 세포(10)가 배양액에 담가지며 이후 노출 평가 또는 다시 배양하기 위해(조직 세포가 미성숙할 경우) 배양액이 배출이 될 수 있다.
또한, 높이조절 수단에 의해, 배양액의 공급 또는 배출이 종료된 후에 노출 평가를 수행하는 경우에 케이스(141)가 하강하여 노출 챔버(c) 내부를 진공 압착할 수 있다. 이때, 케이스(141)의 외주면에는 트랜스웰(110)과의 접촉면이 고정되기 위해서 별도의 고정수단(미도시)이 더 구비될 수 있다.
한편, 전기 전도도의 측정 결과가 사용자가 원하는 조직 세포(10)의 배양 정도를 충족했을 경우에는 배양액공급/배출 노즐(150)에 의해 먼저 배양액을 배출한 후, 나노 입자의 노출 평가를 실시할 수 있다. 즉, 나노 입자 공급노즐(140)에 의해 도4의 화살표 방향으로 나노 입자가 조직 세포(10)에 분사 또는 박힐 수 있다, 이를 통해, 나노 입자의 노출 평가가 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은 나노 입자 공급노즐(140)을 구비함에 따라, 조직 세포(10)의 배양과 동시에 노출평가를 할 수 있게 되어 시험조건이 동일하고 외부의 오염을 방지하여 실험의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도5의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치의 개략도다.
본 발명의 제1 단자(131)는 나노 입자 공급노즐(140)의 케이스(141)에 도5에 도시된 바와 같이 장착될 수 있다. 하지만, 케이스(141)에 제1단자(131)가 고정되는 구조라면 도5에 한정하지 않는다.
이때, 케이스(141)의 일측에는 제1단자(131)의 위치고정을 위해 별도의 고정수단 또는 부착수단이 더 설치될 수 있다. 또는, 케이스(141)가 금속성 재질로 구현된다면 제1단자(131)를 케이스(141)에 연결하는 구성으로 트랜스웰(110) 내부의 전기 전도도를 측정할 수도 있다.
위와 같이, 트렌스웰(110) 내부의 전기 전도도를 측정하는 제1단자(131)의 위치가 고정됨으로써 전기 전도도의 측정값에 대해 신뢰성이 높아질 수 있다.
도6는 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)의 실험방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
하기에서는 도6을 참조하여, 본 발명에 따른 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)의 실험방법을 순차적으로 설명하도록 한다.
1. 나노 입자에 대한 노출 평가를 하기 위해서는 먼저, 조직 세포(10)를 배양하는 단계(S110)가 선행될 수 있다.
조직 세포(10)를 배양하는 단계( S110 )는, 배양액용기(120)에 트랜스웰(110)을 포개어 설치한 후, 트랜스웰(110)에 조직 세포(10)를 배양할 수 있다. 즉, 배양액용기(120)로부터 영양분을 받아 조직 세포(10)는 점차 배양될 수 있다.
2. 이때, 사용자가 원하는 정도까지 배양이 충분히 되어야 하는데, 이때 육안상으로는 확인이 불가능하다. 이에, 조직 세포(10)의 배양 정도를 측정하는 단계(S120)가 수행될 수 있다.
2-1. 전기 전도도를 측정하기 위해 트랜스웰(110) 내에 매개체(유체)가 필요함으로, 배양액공급/배출 노즐(150)로부터 배양액을 공급받는 단계( S121 )를 수행할 수 있다.
2-2. 이에, 전기 전도도 측정기(130)의 제1단자(131) 및 제2단자(133)를 사용하여, 배양액용기(120)와 트랜스웰(110) 사이의 전기 전도도를 측정하는 단계(S122)를 거쳐 배양 정도를 파악할 수 있다. (이때, 트랜스웰(110)에는 제1단자(131)가, 배양액용기(120)에는 제2단자(133)가 미리 위치 고정되어 삽입된다.)
2-3. 배양액공급/배출 노즐(150)을 이용하여 트랜스웰(110) 내에 공급된 배양액을 배출하는 단계( S123 )를 수행할 수 있다.
3. 측정된 전기 전도도의 값에 근거하여 조직 세포(10)의 배양 정도를 파악하는데, 측정값의 결과에 따라 조직 세포(10)의 배양 정도가 미성숙하다면, 조직 세포(10)를 배양하는 단계( S110 )로 돌아가서 원하는 배양 정도가 될 때까지 다시 반복 수행될 수 있다.
4. 조직 세포(10)의 배양 정도가 원하는 정도까지 충족되면, 나노 입자 공급노즐(140)로부터 나노 입자가 유입되어 조직 세포(10)에 대한 노출 및 평가 단계(S130)가 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치(100)는, 상기한 1 ~ 4의 과정을 통해 조직 세포(10)의 알맞은 배양 정도를 측정하고 이에, 사용자가 원하는 정도의 조직 세포(10)를 배양할 뿐만 아니라 배양된 조직 세포(10)가 오염되지 않아조건이 유지된 상태에서 나노 입자 노출 평가까지 수행될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치
10: 조직 세포 110:트랜스웰
120: 배양액용기 121: 단자연결구
130: 전기 전도도 측정기 131: 제1단자
133: 제2단자 140: 나노 입자 공급노즐
141: 케이스 150: 배양액 공급/배출 노즐

Claims (7)

  1. 배양할 조직 세포가 담겨지는 트랜스웰;
    상기 트랜스웰이 수용되고 배양액이 채워지는 배양액용기; 및
    상기 조직 세포의 배양 정도를 파악하기 위해 상기 배양액 내에서 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도를 측정하는 전기 전도도 측정기;
    상기 조직 세포에 대한 노출 평가를 위해 상기 조직 세포 상에 나노 입자를 공급하는 나노 입자 공급노즐; 및
    상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정 시작 전에 상기 트랜스웰 내로 배양액을 공급하고, 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정 완료 후에 상기 트랜스웰 내의 배양액을 외부로 배출하는 배양액 공급/배출 노즐;
    을 포함하고,
    상기 나노 입자 공급노즐은, 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정 시작 전에는 상기 트랜스웰 내로 공급되는 배양액에 담기지 않도록 높이조절 수단에 의해 상기 트랜스웰로부터 상승되고, 상기 조직 세포에 대한 전기 전도도 측정이 완료되어 상기 트랜스웰 내의 배양액이 외부로 배출되고 노출 평가를 수행하는 경우에는 상기 높이조절 수단에 의해 상기 트랜스웰 쪽으로 하강되어 상기 조직 세포 상에 나노 입자를 공급하며,
    상기 전기 전도도 측정기는, 상기 배양액용기의 배양액 내에서 위치 고정되는 제1 단자; 및 상기 트랜스웰 내에서 위치 고정되는 제2 단자를 포함하되,
    상기 배양액용기에는 상기 제1 단자가 위치 고정되도록 단자연결구가 형성되며, 상기 단자연결구를 통해 상기 제1 단자가 출입하고,
    상기 단자연결구는 상기 제1 단자가 미리 삽입되어 밀봉되거나 위치가 고정될 수 있도록 실링재가 마련되어 패킹처리 되는 것을 특징으로 하는 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단자는,
    상기 나노 입자 공급노즐의 케이스에 장착되는 것을 특징으로 하는 통합형 세포 배양 및 노출 평가 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005137307A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Japan Science & Technology Agency 細胞及び組織の損傷を評価する方法及びその測定装置
WO2012147463A1 (ja) 2011-04-28 2012-11-01 株式会社日立製作所 細胞培養容器および細胞培養装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Nanomaterials Toxicity and Risk Assessment, Chapter 4, In Vitro Assessment of Chronic Nanoparticle Effects on Respiratory Cells, pp. 69-91 (2015.)*

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