KR101827291B1 - 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터 - Google Patents

외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세포 배양 전용 인큐베이터의 내부에 설치되는 미세유체회로칩에 필요한 일체의 양압 및 음압 그리고 솔레노이드밸브 제어에 필요한 콘트롤러 신호를 외부에서 공급받지 않고 인큐베이터 내부에서 공급가능하도록 하여서 된 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터를 개시한다. 이에 따라 본 발명은 인큐베이터 배양실 내부에서 미세유체회로칩을 이용한 세포 배양을 실시함에 있어서 필요한 압축기 및 진공펌프 그리고 전기적 제어를 위한 배선과 미세유체회로칩의 마이크로펌프 제어에 필요한 양압과 음압을 선택적으로 공급가능한 솔레노이드를 위한 콘트롤러 등을 배양실 내부에 수용함으로써 상기 리소스 제공 모듈과 미세유치회로칩 사이에 튜빙만을 실시하는 것으로 연결 완료되도록 하여 설치 작업이 매우 간편하게 되는 것이며, 외부에 설치되던 압축기와 진공펌프를 위한 설치 공간이 불필요하고, 인큐베이터 및 미세유체회로칩의 온도 편차 발생을 최소화할 수 있고, 외부로부터 세균이 침투할 우려가 없게 되며, 개폐문 실링을 배관이나 배선이 통과하지 않으므로 바람직한 조건하에서 세포 배양이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터{Incubator for Cell Culture Removable Exterior Environment Effect}
본 발명은 미생물, 세포 등을 사육, 배양하기 위하여 사용하는 세포 배양용 인큐베이터에 있어서, 외기의 온도 등 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터에 관한 것이다.
종래의 일반적인 인큐베이터는 미생물, 세포 등을 일정한 온도하에서 사육 또는 배양하기 위하여 상자형으로 제작되었으며, 그 내부의 온도가 내장된 가열 장치에 의하여 설정된 온도를 유지하도록 제작된 것이며, 그 대표적인 형태를 대한민국 특허 등록 10-0443252(발명의 명칭: 세포 배양용 인큐베이터; 이하 '인용발명'이라 함)에 개시된 종래의 인큐베이터에 의하여 확인할 수 있다. 이러한 세포 배양용 인큐베이터의 구성을 살펴보면 도1로 도시된 바와 같이 내부에 일정용적의 챔버(24)를 갖는 본체(12)가 설치되어 그 전방에 챔버(24)를 밀폐토록 하면서 내부의 주시가 가능토록 투명재질의 내부도어(14)가 회전가능토록 연결되며, 상기 내부도어(14)의 일측에 본체(12)에 연결되어 내부도어(14)에 의해 밀폐되는 챔버(24)가 긴밀하게 밀폐토록 외부도어(13)가 연결된다. 또한, 상기 챔버(24)의 내측에 다단의 선반(29)이 적재되어 그 상측에 배양 용기(11)가 적재되고, 상기 챔버(24)의 내측에 제어기(미도시)와 연결되는 다수의 관통홈 및 팬(미도시)이 설치되어 제어기를 통하여 공급되는 열풍 및 탄산가스 등을 공급하여 미생물 또는 동물세포의 생육(生育)에 적합하도록 조정하고, 상기 챔버(24)의 저부에는 챔버내의 일정습도 유지를 위하여 물이 적재되는 수납함(38)이 설치되는 구성으로 이루어 진다.
그러므로, 미세 유체 회로 칩을 인큐베이터에 넣어 설정된 온도 범위 내에서 세포 배양을 실시하는 경우 배지 및 실험하고자 하는 약물의 원활한 공급을 위하여 인큐베이터의 외부에는 상기 양압 및 음압을 발생시키기 위한 압축기와 진공펌프가 배치되고, 상기 압축기와 진공펌프의 배관이 인큐베이터 내부로 인입되며, 콘트롤러에 의하여 상기 압축기와 진공펌프의 양압과 음압이 선택적으로 배출되도록 솔레노이드 밸브를 제어하고, 상기 솔레노이드 밸브에 연결되는 다수의 튜브가 인큐베이터 내부에 위치하는 미세유체회로칩의 마이크로펌프 및 시딩밸브와 연결되도록 배관하여야 한다.
그러므로, 상기한 여러 배관들과 콘트롤러 작동을 위한 전원 공급선 등은 인큐베이터에 구멍을 내거나 개폐문 둘레의 실링 사이로 연결되도록 하여야만 한다. 이러한 인큐베이터 내부 전체적인 상태를 도 2로 도시하였으며, 그 내부를 도 3으로 도시하였다.
이와 같이 종래에는 인큐베이터에서 미세유체회로칩의 세포를 배양하기 위하여 외부 장치들을 설치하고 배관으로 연결하여야 할 뿐만 아니라 상기 외부장치를 제어하고 인큐베이터 내부에 설치되는 솔레노이드밸브를 제어하기 위한 콘트롤러 및 이를 위한 전기 배선, 상기 콘트롤러와 솔레노이드밸브와 의 전기적 접속, 상기 솔레노이드밸브와 마이크로펌프간의 튜빙을 실시하여야 하므로 설치 작업이 매우 번거롭게 되었던 문제점이 있었다.
그러므로, 상기한 바와 같은 공압 공급을 위한 배관 및 전선들을 인큐베이터내부로 유입시키기 위하여 구멍을 내고 그 구멍 둘레에 밀폐를 위한 실링작업을 실시하는 번거로운 개조작업을 실시하거나 개폐문 둘레의 실링 사이로 외부의 장비들과 연결되도록 튜브를 밀어 넣었으므로 실링 사이를 통하여 누설이 발생함에 따라 혹한기나 혹서기에는 인큐베이터 내부로 냉기나 열기가 침투하여 인큐베이터 내부의 온도의 불안정이 야기되고 그 결과 온도에 민감한 세포의 경우 배양 결과의 신뢰성을 담보하기 어렵게 되며, CO2 분위기에서 세포 배양을 하는 경우 개폐문 실링의 기능이 상기한 공압공급관, 배기관, 전선들(DC Power cable, USB cable)에 의하여 약화되어 CO2 누설이 발생함에 따라 농도저하로 인하여 원하는 실험 결과를 얻지 못하게 되는 문제점이 발생하게 되었던 것이다.
또한, 외부 공기 유입시에 세균이 함께 침투되어 세포를 감염시킴으로써 실험결과의 신뢰도를 저하시키게 되는 문제점이 있는 것이다.
대한민국 특허 등록 10-0443252(발명의 명칭: 세포 배양용 인큐베이터)
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세포 배양 전용 인큐베이터의 내부에 설치되는 미세유체회로칩에 필요한 일체의 양압 및 음압 그리고 솔레노이드밸브 제어에 필요한 콘트롤러 신호를 외부에서 공급받지 않고 인큐베이터 함체 내부에서 공급 가능하도록 항온 기능을 갖는 세포 배양용 인큐베이터 내부에 1단 이상의 배양실이 구비되고, 상기 배양실 전면으로 둘레에 실링이 구비된 개폐문과, 터치스크린, 키패드 중 적어도 어느 하나로 구성되는 조건세팅입력수단 및 콘트롤러가 구비되며,
양압을 발생시키기 위한 압축기와, 음압을 발생시키기 위한 진공펌프와, 상기 압축기 및 진공펌프에 연결되어 압축기 및 진공펌프에 의하여 발생하는 양압과 음압이 솔레노이드코일에 의하여 선택적으로 출력되도록 하기 위한 솔레노이드밸브가 상기 배양실 내부에 구성된 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 세포 배양을 위한 미세유체회로칩에 필요한 양압 및 음압 그리고 솔레노이드밸브 제어에 필요한 콘트롤러 신호를 인큐베이터 내부에서 자체적으로 제공함으로써 외기와 차단된 상태에서 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터를 제안한다.
이와 같이 하여 본 발명은 인큐베이터 배양실 내부에서 미세유체회로칩을 이용한 세포 배양을 실시함에 있어서 필요한 압축기 및 진공펌프 그리고 전기적 제어를 위한 배선과 미세유체회로칩의 마이크로펌프 제어에 필요한 양압과 음압을 선택적으로 공급가능한 솔레노이드를 위한 콘트롤러 등을 인큐베이터 함체 내부의 배양실에 실장함으로써 미세유체회로칩 사이에 튜빙만을 실시하는 것으로 연결 완료되도록 하여 설치 작업이 매우 간편하게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 종래의 외부에 설치되던 압축기와 진공펌프를 위한 외부의 설치 공간이 불필요하며 외부에서 인큐베이터로의 전원공급을 위한 전력 공급선 투입 작업이 불필요하게 되어 유지, 관리가 매우 용이하게 되는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 인큐베이터 배양실 내부 공기를 압축하여 미세유체회로칩에 공급하거나 진공펌프로 배출 하는 것이므로 외기의 도입으로 인한 인큐베이터 및 미세유체회로칩의 온도 편차 발생을 최소화할 수 있고, 완전 밀폐된 상태에서 세포 배양 공정이 진행될 수 있어서 외부로부터 세균이 침투할 우려가 없게 되며, 개폐문 실링을 배관이나 전력선등이 통과하지 않으므로 CO2 누설의 우려가 없게 되어 바람직한 조건하에서 세포 배양이 가능하게 되어 신뢰도 높은 실험 결과를 제공할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 종래의 인큐베이터 구조를 보인 설명도.
도2는 종래의 압축기 및 진공펌프 그리고 콘트롤러가 외부에 설치되고 솔레노이드와 미세유체회로칩이 인큐베이터에 수용된 배관과 전선 연결 상태를 보인 사진.
도3은 도2의 일부분 확대도.
도4는 본 발명에 의한 바람직한 조건의 제공이 가능한 세포 배양용 인큐베이터를 보인 설명도.
도5는 본 발명에 의하여 세포 배양이 가능한 예의 미세유체회로칩을 보인 사진.
도6은 도5로 보인 미세유체회로칩의 내부구조 설명도.
도7은 본 발명에 적용되는 압축기와 진공펌프 솔레노이드밸브 및 미세유체회로칩의 연결상태 설명도.
도8은 본 발명에 의한 전기적 구성과 공압 배관 상태를 보인 설명도.
도9는 본 발명에 사용되는 미세유체회로칩의 마이크로펌프 구성을 보인 종단면도.
도10은 도9로 보인 마이크로펌프의 구성을 보인 분리 사시도.
도11은 도9로 보인 마이크로펌프의 사시도.
도12 내지 도16은 마이크로펌프의 단계별 작동 상태를 보인 종단면도.
도17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 바람직한 조건의 제공이 가능한 세포 배양용 인큐베이터를 보인 설명도.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 바람직한 조건의 제공이 가능한 세포 배양용 인큐베이터(100)의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 4로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 항온 기능을 갖는 세포 배양용 인큐베이터(100) 내부에 1단 이상의 배양실(110)을 구비하고, 상기 배양실(110) 전면으로 둘레에 실링(111)을 구비한 개폐문(120)을 구비하되,
양압을 발생시키기 위한 압축기(130) 및 음압을 발생시키기 위한 진공펌프(140)와, 상기 압축기(130) 및 진공펌프(140)에 의하여 발생하는 양압과 음압이 연결되어 솔레노이드코일(151)에 의하여 선택적으로 출력되도록 하기 위한 복수개의 솔레노이드밸브(150)와, 터치스크린(302), 키패드 중 어느 하나로 선택되는 조건세팅입력수단(310)과 마이크로콘트롤유니트(300)에 의하여 작동되는 콘트롤러(301)와, 상기 콘트롤러(301)와 상기 복수개의 솔레노이드코일(151)을 상기 배양실(110) 내부에 설치하여서 된 것이다.
이와 같이 된 본 발명은 먼저 인큐베이터(100)의 온도 조절 장치를 조작하여 인큐베이터(100) 내부의 배양실(110) 온도가 세포 배양에 적합한 범위의 온도를 유지하도록 세팅한다. 이어서 예를 들면 CO2 분위기에서 세포 배양을 실시하여야 하는 경우에는 CO2 봄베에서 가스 공급이 이루어지도록 인큐베이터(100)에 배관연결하여야 함은 물론이다. 이와 같이 준비한 후 상기 배양실(110) 내부에 수용하여야 할 미세유체회로칩(200)을 준비하여야 한다.
이러한 미세유체회로칩(200)은 그 크기나 구조가 배양 미생물, 세포의 종류 및 배지 그리고 이에 혼합되는 약품에 따라 매우 다양한 바, 본 발명에서는 세포 배양의 경우 사용가능한 종류의 미세유체회로칩(200)의 경우를 예로 들어 설명한다. 도5,6에 본 발명에서 사용되는 미세유체회로칩(200)을 사진 및 내부구조도로 도시하였다.
이러한 미세유체회로칩(200)의 구조를 살펴보면 사진 상 좌측에 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)가 요홈 형태로 구비되어 있으며, 배지 리저버(201)에는 배지를 투입하고, 드럭 리저버(202)에는 배지와 세포의 반응을 관찰하기 위한 약품을 혼합하여서 된 혼합배지를 투입한다.
또한, 상기 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)에 연결된 두 개의 마이크로펌프(210)가 있으며, 이는 리저버의 배지와 혼합배지를 그레디언트 발생기(203)를 거쳐 셀챔버어레이(221)로 압송하기 위한 것이다.
이러한 마이크로펌프(210)의 작동을 위하여 본 발명에서는 양압을 발생시키는 압축기(130)와 음압을 발생시키는 진공펌프(140)가 연결된 솔레노이드밸브(150) 및 상기 솔레노이드밸브(150)의 출구에 연결된 인렛밸브, 드라이빙 멤브레인(212), 아웃렛밸브(213), 시딩밸브(220)의 연결 상태를 도 7로 도시하였다.
또한, 도5,6으로 보인 미세유체회로칩(200)은 시딩밸브(220)를 구비하고 있다. 이러한 시딩밸브(220)는 후술하는 바와 같이, 주사기로 아웃렛(204)을 통하여 주입한 세포가 셀챔버어레이(221)에 부착되도록 셀챔버어레이(221)를 크로스(close)하고, 이어서 배지 및 혼합배지의 공급을 위하여 오픈(open)한 후 다시 크로스하여 약물에 의한 세포의 반응을 관찰할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라 본 발명은 도8로 보인 바와 같이, 미세유체회로칩(200)의 작동을 위하여 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)를 상기 복수개의 솔레노이드밸브(150) 출구에 튜브(230)를 사용하여 연결한다. 이와 같이 한 후 본 발명은 마이크로펌프(210)의 구동을 위한 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)에 양압과 음압의 선택적 공급을 위한 제어프로그램이 마이크로콘트롤유니트(300)의 내장된 메모리나 외장된 메모리에 로딩되어 후술하는 바와 같은 세포 배양 등의 공정을 수행하게 되는 것이다.
먼저, 본 발명은 압축기(130)와 진공펌프(140)를 작동시키되, 솔레노이드밸브(150)에 의하여 진공펌프(140)가 발생시킨 음압이 상기 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)와 연결된 튜브(230)를 통하여 전달되도록 한다.
이러한 상태는 미세유체회로칩(200) 내부가 모두 연통된 상태가 됨을 의미하는 것이며, 이러한 상태에서 주사기를 이용하여 배양 대상 세포를 미세유체회로칩(200)의 아웃렛(204)으로 주입한다.
이에 따라 주사기로 주입된 세포는 먼저 셀챔버어레이(221), 그레디언트 발생기(203)를 거쳐서 배지 리저버(201), 드럭 리저버(202)까지 도달하게 된다. 이와 같이 배지 리저버(201), 드럭 리저버(202)에 세포가 도달하였음을 확인한 후에는 조건세팅입력수단(310)에 구비된 세포 투입 확인 버튼을 누르게 되는 것이며, 이에 따라 마이크로콘트롤유니트(300)는 내장된 프로그램에 의하여 콘트롤러(301)가 모든 솔레노이드밸브(150)에서 압축기(130)의 양압이 공급되도록 솔레노이드코일(151)에 전류를 공급하게 되는 것이고, 이에 따라 상기 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)에 양압이 일체히 공급되면서 마이크로펌프(210) 및 시딩밸브(220)가 모두 크로스 상태가 되는 것이다.
이러한 상태에서 작업자가 배지 리저버(201) 및 드럭 리저버(202)의 세포를 흡입기 등으로 제거한다. 이어서 리저버 세포 제거 확인 버튼을 누르고 인큐베이터(100)의 개폐문(120)을 닫아 배양실(110) 내부의 미세유체회로칩(200)이 외부와 격리되고, 인큐베이터(100)의 내부 온도 유지 기능에 의하여 미세유체회로칩(200)의 온도가 관리자가 세팅한 정온(定溫) 상태로 유지되도록 한다.
이러한 상태에서 마이크로콘트롤유니트(300)는 약 3시간 정도 시간을 카운트하여 세포들이 미세유체회로칩(200)의 셀챔버어레이(221)에 정착하도록 한다.
이와 같이 3시간 정도의 시간이 경과한 후 마이크로콘트롤유니트(300)는 도7및 도8로 보인 바와 같이 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃렛밸브(213), 시딩밸브(220)가튜빙으로 연결된 솔레노이드밸브(150)를 제어함으로써 마이크로펌프(210)에 의하여 배지 및 혼합배지를 그레디언트 발생기(203) 및 셀챔버어레이(221)로 압송할 수 있게 된다.
먼저, 이해를 돕기 위하여 실시예에서 사용되는 미세유체회로칩(200)에 내장된 마이크로펌프(210)의 구조를 살펴보면 도9 내지 도11로 보인 바와 같이, 기판(240)위에 통공이 채널로 형성된 제1PDMS (Polydimethylsilo ane)(241)와, 상기 제1PDMS(241) 위에 배치된 멤브레인(242)과, 상기 멤브레인(242)위에 튜브(230)를 삽입하며 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃렛밸브(213) 위치에 구비된 통로를 구비하여서 된 제2 PDMS(243)로 된 것이다.
이러한 마이크로펌프(210)는 먼저 초기 상태에서는 솔레노이드밸브(150) 출구와 튜빙으로 연결된 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃렛밸브(213)에 모두 양압이 인가되는 상태로 있는 것이며, 따라서 멤브레인(242)이 제1PDMS(241)의 채널을 막아 크로스되어 있는 것이고, 이러한 상태를 도12로 보였다.
이러한 상태에서 도13로 보인 바와 같이, 인렛밸브(211)에 연결된 솔레노이드밸브(150)의 솔레노이드코일(151)에 전류가 공급되어 작동되면서 출구측으로 음압을 공급한다. 이러한 상태에서 도14로 보인 바와 같이, 다른 솔레노이드밸브(150)가 작동되어 드라이빙 멤브레인(212)에 음압이 공급되도록 한다.
이러한 드라이빙 멤브레인(212)의 상승은 제2PDMS(243) 측 채널이 넓으므로 상승하면서 제1PDMS 채널(244) 좌측에서 우측으로 향하는 흡입력을 발생시키게 되며, 이에 따라 도면상 제1PDMS 채널(244)의 좌측에 있던 배지가 도면상 우측으로 이동하도록 하는 것이다.
이러한 상태에서 이번에는 도15로 보인 바와 같이, 오픈 상태로 있던 인렛밸브(211)가 크로스 상태로 되도록 마이크로콘트롤유니트(300), 콘트롤러(301)에 의하여 해당 솔레노이드밸브(150)가 작동되면서 그 출구로 압축기(130)에 의한 양압이 출력되도록 한다.
이에 따라 인렛밸브(211)가 크로스되며, 이러한 상태에서 다른 솔레노이드밸브(150)가 작동되게 하여 그 출구로 양압을 출력시켜 드라이빙 멤브레인(212)으로 양압이 공급되도록 한다.
이에 따라 멤브레인(242)이 드라이빙 멤브레인(212)의 하방으로 이동하면서 그 하방에 고여 있던 배지가 개방되어 있는 도면상 우측의 아웃렛밸브(213)로 이동하게 되는 것이며, 이러한 상태를 도16로 도시하였다.
상기한 바와 같이 도 12 내지 도16 보인 과정으로 배지를 이동시킬 수 있게 되는 것이며, 이와 같이 하여 이동되는 배지는 그레디언트 발생기(203)를 거치게 된다. 참고로 이러한 그레디언트 발생기(203)는 채널의 유로가 다수의 세분화된 혼합회로가 배치되어 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)의 배지가 혼합되면서 다수의 셀챔버어레이(221)에 유입되는 농도가 위치마다 상이하도록 함으로써 배지처리 농도가 셀챔버어레이(221)의 위치에 따라 상이한 그래디언트(Gradient)를 발생시키도록 하는 것이다.
이러한 그레디언트 발생기(203)를 경유한 배지는 상기 마이크로펌프(210)에 의한 압송에 의하여 셀챔버어레이(221)에 공급되는 것이며, 구체적으로는 각 셀챔버어레이(221)에 공급되는 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)가 혼합되는 농도가 상이하게 다수의 각 셀챔버어레이(221)에 공급된다.
이와 같이 하여 아웃렛(204)으로 배지가 토출되면 마이크로콘트롤유니트(300)는 모든 솔레노이드밸브(150)에서 양압이 공급되도록 콘트롤러(301)를 구동한다. 이에 따라 압축기(130)의 양압이 미세유체회로칩(200)의 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)를 모두 크로스 상태로 하는 것이어서 배지 및 혼합배지가 다양한 혼합비로 된 상태로 다수의 셀챔버어레이(221)에 있는 세포에 공급되어 세포의 반응이나 현상을 관찰할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 이와 같이 하여 1시간 내지 2시간이 경과되면 세포의 생리 활동으로 배지가 산화되어 배지를 치환하여야 한다.
이러한 상태에서 배지의 재공급이 필요한 경우에는 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)에 새로운 배지를 투입한 후 도 12 내지 도16으로 보인 바와 같은 과정을 반복함으로써 배지를 이동시킬 수 있게 되는 것이며, 이 경우에도 이동되는 배지는 그레디언트 발생기(203)를 거치게 되면서 혼합되고 이러한 그레디언트 발생기(203)를 경유한 배지는 혼합되는 농도가 상이하게 다수의 각 셀챔버어레이(221)에 공급된 후 아웃렛(204)으로 배지가 토출되면 마이크로콘트롤유니트(300)는 모든 솔레노이드밸브(150)에서 양압이 공급되도록 콘트롤러(301)를 구동하여 미세유체회로칩(200)의 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브, 시딩밸브(220)을 모두 크로스 상태로 하고, 배지 및 혼합배지가 다양한 혼합비로 된 상태로 다수의 셀챔버어레이(221)에 있는 세포에 공급되어 세포의 반응이나 현상을 재차 관찰할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명은 미세유체회로칩(200)과 연결되는 튜빙은 물론 압축기(130), 진공펌프(140), 솔레노이드밸브(150) 및 솔레노이드코일(151)을 구동하기 위한 콘트롤러(301) 및 상기 콘트롤러(301)에 구동신호를 공급하기 위한 마이크로콘트롤유니트(300) 그리고 마이크로콘트롤 유니트(300)에 연결되는 터치스크린(302)나 키패드 등 조건세팅입력수단(310)이 모두 제어 공압 공급 모듈 수용실에 설치되는 것이다.
그러므로, 이러한 본 발명에 의하면 인큐베이터(100)에 수용되어 세포 배양을 실시하기 위한 미세유체회로칩(200)에 필요한 양압과 음압을 외부로부터 공급하기 위하여 인큐베이터(100)에 천공 작업을 실시하거나 실링(111) 사이로 밀어 넣는 등의 번잡한 작업을 실시할 필요가 없게 되는 것이며, 실링(111) 틈으로 외기 유입에 의한 온도 유지의 어려움이나 세균, 미생물 등의 침투로 인한 실험 결과의 신뢰성 저하를 예방할 수 있게 된다.
이에 더하여 본 발명에서는 상기한 미세유체회로칩(200)과 연결되는 튜빙은 물론 압축기(130), 진공펌프(140), 솔레노이드밸브(150) 및 솔레노이드코일(151)을 구동하기 위한 콘트롤러(301) 및 콘트롤러(301)에 구동신호를 공급하기 위한 마이크로콘트롤유니트(300) 그리고 마이크로콘트롤 유니트(300)에 연결되는 터치스크린(302)나 키패드 등 조건세팅입력수단(310)을 하나의 함체(121)에 수용함으로써 함체(121) 외부로 돌출된 솔레노이드밸브(150) 출구와 미세유체회로칩(200)을 튜빙하는 것만으로 설치 작업이 완료되므로 설치 작업이 매우 간편하게 될 뿐만 아니라, 배선 상태가 단정하게 되고 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 되는 것이며, 이러한 상태를 도17로 보였다.
아울러, 본 발명에서는 4개의 솔레노이드밸브(150)에 의하여 1개의 미세유체회로칩(200)에 필요한 양압과 음압이 공급되도록 하였으나, 동일한 구조의 미세유체회로칩(200)에 양압과 음압을 공급하여 세포나 미생물 배양이 실시되도록 할 수도 있으며, 이러한 경우에는 8개의 솔레노이드밸브(150)가 필요하고, 이들을 구동하기 위한 콘트롤러(301) 역시 8개의 솔레노이드코일(151)에 공급되는 전류를 제어할 수 있는 것으로 설계되어야 함은 물론이다.
이와 같이 본 발명은 솔레노이드밸브(150)의 개수를 증감시켜 다양한 미세유체회로칩(200)에 사용가능하도록 할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 조건세팅입력수단(310)으로 터치스크린(302)을 사용할 수 있으며, 이러한 터치스크린(302)은 일반적인 작동 상태 표시 기능과 데이터 입력을 위한 버튼 기능을 갖는 형태의 것으로 할 수 있음은 물론이다.
아울러, 본 발명에서는 조건세팅입력수단(310)으로 터치패드나 일반 키패드를 사용할 수 있으며, 이러한 경우에는 별도의 LCD, LED 표시기가 필요하게 됨은 물론이며 기타 공지된 바와 같은 다양한 형태로 조건세팅입력수단(310)과 표시기 들을 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 터치스크린(302)이나 LCD, LED 표시기에는 현재의 압축기(130) 및 진공펌프(140) 작동 상태, 복수개 솔레노이드밸브(150)의 작동 상태 등을 표시되는 것이 바람직하며, 특히 마이크로펌프(210)의 배지 리저버(201)와 드럭 리저버(202)의 배지 및 혼합배지 투입을 위하여 1회 작동을 위한 마이크로펌프(210)의 드라이빙 멤브레인(212) 압축에 의한 압송 과정 반복 횟수를 예를 들면 200회 지정할 수도 있고, 상기 미세유체회로칩(200)의 인렛밸브(211), 드라이빙 멤브레인(212), 아웃밸브로 공급되는 양압과 음압의 스위칭 속도를 조절하여 유량을 ㎕/min 단위로 조절할 수 있으며, 내부에 미세유체회로칩(200)을 촬영하는 카메라가 설치되고, 상기 카메라가 미세유체회로칩(200)을 확대 촬영하여 상기 LCD를 통해 영상을 출력할 수 있어서 바람직한 조건이 제공되는 밀폐 상태에서 관찰이 용이하게 되는 것이다.
아울러, 상기 실시예에서 압축기 댐퍼(131)는 압축기(130)에서 균일한 양압이 공급되도록 하기 위한 것이고 진공펌프 댐퍼(141) 역시 균일한 음압이 공급되도록 하기 위한 것이며 설계에 따라서 그 용량을 증감시키거나 전혀 설치하지 않을 수도 있고, 상술한 일련의 과정은 작동 초기에 세팅 입력수단(310)을 조작한 이후 시행되는 일련의 과정은 프로그램이 마이크로콘트롤유니트(300)의 내부메모리나 외부메모리에 로딩되어 실행되는 것이며, 필요에 따라 수정을 실시하여 항상 바람직한 조건의 제공이 가능하도록 운용되어야 함은 물론이다.
이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
100: 인큐베이터 110: 배양실 111: 실링
120: 개폐문 121: 함체 130: 압축기
131: 압축기 댐퍼 140: 진공펌프 141: 진공펌프 댐퍼
150: 솔레노이드밸브 151:솔레노이드코일 200: 미세유체회로칩
201: 배지리저버 202: 드럭리저버 203: 그레디언트 발생기
204: 아웃렛 210: 마이크로펌프 211: 인렛밸브
212: 드라이빙멤브레인 213: 아웃렛밸브 220: 시딩밸브
221: 셀챔버어레이 230: 튜브 240: 기판
241: 제1PDMS 242: 멤브레인 243: 제2PDMS
244: 제1PDMS 채널 300: 마이크로콘트롤유니트
301: 콘트롤러 302: 터치스크린 310: 조건세팅입력수단

Claims (5)

  1. 항온 기능을 갖는 세포 배양용 인큐베이터 내부에 1단 이상의 배양실과 상기 배양실 전면으로 둘레에 실링이 구비된 개폐문과, 상기 인큐베이터 내부에 공급하기 위한 양압을 발생시키기 위한 압축기와, 상기 인큐베이터 내부에 공급하기 위한 음압을 발생시키기 위한 진공펌프와, 상기 압축기 및 진공펌프에 연결되어 압축기 및 진공펌프에 의하여 발생하는 양압과 음압이 솔레노이드코일에 의하여 선택적으로 출력되도록 하기 위한 솔레노이드밸브가 인큐베이터의 함체 내부에 구비되되,
    상기 압축기, 진공펌프, 솔레노이드밸브 및 콘트롤러는 함체 내부의 배양실에 설치되고, 상기 배양실 전면으로 터치스크린, 키패드 중 적어도 어느 하나로 구성되는 조건세팅입력수단 및 콘트롤러가 구비됨을 특징으로 하는 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 함체 내부의 배양실에 압축기 및 진공펌프에 의하여 발생하는 양압과 음압을 솔레노이드코일의 작동에 따라 선택적으로 출력시켜 세포 배양을 위한 미세유체회로칩의 마이크로펌프에 공급되도록 구성됨을 특징으로 하는 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 함체 내부의 배양실에 콘트롤러의 제어에 의하여 미세유체회로칩의 인렛밸브, 드라이빙 멤브레인, 아웃렛밸브 및 시딩밸브에 양압과 음압이 선택적으로 제공됨을 특징으로 하는 외부 환경 영향 배제가 가능한 세포 배양용 인큐베이터.
  5. 삭제
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