KR102029262B1 - 광합성생물 배양을 위한 배양장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경제적 소재를 사용함으로써 경제적으로 운용할 수 있으며, 생산률을 높일 수 있으며, 취급이 용이한 광합성생물 배양용 배양기 및 이를 이용한 배양장치에 관한 것이다. 그의 구성은; 배양액이 담겨지는 기다란 통형상의 외부튜브; 상기 외부튜브 내부에 삽입된 상태에서 고정되는 것으로서, 기다란 막대형 조명기구가 삽입되는 내부튜브; 상기 외부튜브에 마련되는 것으로서 내부의 배양액을 상기 외부튜브와 내부튜브 사이의 공간으로 주입하거나 또는 그로부터 배출하기 위한 밸브와 연결되는 하나 이상의 니플(nipple);을 포함하며; 상기 외부튜브와 내부튜브는 가요성을 가지는 비닐(vinyl)지로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

광합성생물 배양을 위한 배양장치{Apparatus For Culturing Photoautotroph}

본 발명은 광합성생물 배양기 및 이를 이용한 배양장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 경제적 소재를 사용함으로써 경제적으로 운용할 수 있으며, 생산률을 높일 수 있으며, 취급이 용이한 광합성생물 배양용 배양기 및 이를 이용한 배양장치에 관한 것이다.

미세조류와 같이 광합성을 하는 독립영양생물 중에는 단백질, 지질, 필수 아미노산, EPA 또는 DHA와 같은 성분이 함유되어 있기 때문에 종에 따라 식품, 사료, 환경, 의약 분야에서 두루 사용되고 있으며, 이들을 자연에서 채취하기가 어려워 소정의 배양장치에서 배양되고 있는 실정이다. 기술의 발달과 더불어 미세조류의 활용폭은 갈수록 넓어지는 추세에 있으며 따라서 그 수요도 빠른 속도록 증가되고 있다.

종래에 미세조류의 산업적 용도로의 생산은 옥외 개방형 반응조를 이용하였다. 그러나 이는 배양조건을 조절하기가 어렵고, 외부로부터 유입되는 미생물에 의하여 오염되기 쉬운 단점을 가지고 있었다. 그래서 여러 환경을 콘트롤하기 용이한 밀폐된 반응장치의 개발이 이루어진 바 있기도 하다. 예를 들어, 대한민국 특허출원 제10-2010-0014481호, 대한민국 특허출원 제10-2013-0092638호가 그의 예라 할 수 있다.

본 발명은 그의 일환으로서, 외부 환경의 영향으로부터 독립되어 있어 오염 가능성이 적고, 온도, PH 농도, 시간, 광도 등을 제어하기에 용이하며, 경제적으로 유익한 광합성생물 배양수단에 관한 것이다.

대한민국 특허출원 제10-2010-0014481호 대한민국 특허출원 제10-2013-0092638호

본 발명의 목적은 경제적 소재를 사용함으로써 대량생산의 체계를 갖추기가 용이하며, 빛을 효과적으로 이용하여 광합성 작용이 활발하게 이루어질 수 있도록 하는 광합성생물 배양수단을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 목적은 우선 저렴하고 위생적으로 제공할 수 있는 배양기(培養器)와 이 배양기를 이용하여 고도의 집약적 배양이 가능한 배양장치를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 배양액이 담겨지는 기다란 통형상의 외부튜브; 상기 외부튜브 내부에 삽입된 상태에서 일단부가 용착에 의해 고정되는 것으로서, 기다란 막대형 조명기구가 삽입되는 내부튜브;를 포함하며;

상기 외부튜브와 내부튜브는 가요성을 가지는 비닐(vinyl)지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광합성생물의 배양을 위한 배양기에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 외부튜브의 측하부는 깔때기와 같이 폭이 좁아지는 형태로 되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 목적은; 배양액이 담겨지는 기다란 통형상으로서 가요성을 가지는 비닐(vinyl)지로 되어 있는 외부튜브; 상기 외부튜브 내부에 삽입된 상태에서 상기 외부튜브와 함께 용착됨으로써 상기 외부튜브에 고정되는 것으로서, 가요성을 가지는 비닐(vinyl)지로 되어 있으며, 기다란 막대형 조명기구가 삽입되는 내부튜브;

상기 내부튜브에 끼워지는 것으로서 원주방향 및 길이방향을 따라 복수 개의 엘이디가 설치되어 있는 봉형상의 조명기구;

상기 외부튜브의 상단을 고정하기 위하여 상기 외부튜브의 상단에 결합하는 튜브홀더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배양장치에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면,

상기 튜브홀더는 상기 외부튜브의 상단 내주에 끼워지는 것으로서 상기 내부튜브가 통과되는 센터공이 마련되어 있는 지지캡; 상기 외부튜브의 상단을 개입시킨 상태에서 상기 지지캡의 외부에 끼워져 결합하는 고정링; 영양제, 배양균 등을 투입할 수 있으며 공기가 소통될 수 있도록 상기 지지캡에 관통 형성되는 작업공;을 포함할 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 배양액을 담기 위한 배양조가 저렴하게 공급할 수 있으며, 위생적으로 관리할 수 있는 비닐지로 되어 있어 배양시설의 설치 및 운영에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있게 된다. 또한 원형 튜브 형태로 되어 있고 그 중심에 막대형 조명기구가 설치됨으로써 빛을 충분하게 공급할 수 있어 광합성 효율을 높일 수 있고 결과적으로 광합성 생물의 생산성을 높일 수 있게 된다. 또한 배양기가 얇은 비닐지로 되어 있어 배양액의 온도 조절이 용이하며 외부에서 관측하기도 쉽다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 광합성생물 배양용 배양기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 광합성생물 배양용 배양기를 이용한 배양장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광합성생물 배양용 배양기를 이용한 배양장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 광합성생물 배양용 배양기를 이용한 배양장치의 사용상태의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 광합성생물 배양용 배양기를 이용한 배양장치의 사용상태의 평단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 우선 도 1을 참조하여 광합성생물 배양용 배양기를 설명하고, 이후 나머지 도면을 동시에 인용하면서 배양장치를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 광합성생물 배양용 배양기(1, 培養基)는 기본적으로 기다란 통형상의 외부튜브(3)와, 외부튜브(3) 내부에 삽입되는 기다란 통형상의 내부튜브(5)를 포함한다. 이들 튜브는 가요성 비닐지(vinyl sheet)로 되어 있다.

비닐(vinyl)은 폴리비닐알코올(PVA)계 합성섬유로 비닐론(vinylon: 폴리비닐알코올계 합성섬유의 총칭)이라는 이름이 통용되고 있는 소재이며, 통상 비닐봉투로 널리 사용되는 일반화된 소재이다. 본 발명의 권리범위는 이들 비닐지 및 이를 대체할 수 있는 각종의 가요성 필름에도 미치는 것으로 해석되어야 한다. 다만 범용이고 두께를 쉽게 조절할 수 있으며 저렴한 비용으로 공급받을 수 있고 화학적으로도 안정적인 비닐지가 일반적으로 적합하다. 비닐지는 투명 또는 반투명일 수 있으나 필요에 따라 색상을 가질 수도 있다.

배양액(M)은 후술되는 바와 같이 외부튜브(3)와 내부튜브(5)의 사이 공간에 담겨지게 된다. 외부튜브(3)와 내부튜브(5)의 상단(3a,5a)은 오픈(open)되어 있으며, 하단(3b,5b)은 용착(H)에 의해 함께 밀봉 및 고정되어 있다. 경우에 따라서 외부튜브(3)와 내부튜브(5) 간에만 용착시킴으로써, 내부튜브(5)의 하단(5b)은 오픈되도록 할 수 있다. 이에 의하면, 외부튜브(3)와 내부튜브(5) 사이의 공간에 배양액이 담겨지게 되며, 중심부에는 조명기구 설치공간이 상하로 관통하도록 마련되게 된다. 조명기구 설치공간은 외기와 소통되어 있으며 배양약(M)과는 격리되어 있는 공간이 된다.
내부튜브(5)에는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 기다란 막대형 조명기구(7)가 삽입된다. 내부튜브(5)의 하단(5b)이 오픈된 경우에는 조명기구(7)를 좀 더 쉽게 내부튜브(5)에 끼울 수 있다. 그리고 조명기구(7)는 도 2 또는 도 4에 도시된 것처럼 내부튜브(5)를 관통하여 그의 하부로 돌출될 수 있어 방열에도 유리할 것이다.

외부튜브(3)의 직경은 200 ~ 300mm가 될 수 있고, 길이는 1,500 ~ 2,500mm가 될 수 있다. 내부튜브(5)의 직경은 50 ~ 150mm가 될 수 있고 길이는 외부튜브(1)와 유사하다. 물론 이 규격은 예시일 뿐이므로 본 발명의 권리범위를 제한하지 못한다. 튜브의 두께 역시 마찬가지로서 내부 압력을 충분히 견딜 정도면 된다.

외부튜브(3)에는 외부튜브(3)와 내부튜브(5) 사이의 공간으로 배양액을 주입하거나, 또는 그로부터 배출하기 위한 밸브(13)와 연결되는 하나 이상의 니플(9, nipple)이 마련된다. 이 니플(9)은 물놀이기구의 튜브에서의 공기주입구, 자전거 타이어의 공기주입구와 유사한 방식으로 설치된다.

본 발명의 실시예에 의하면 니플(9)은 외부튜브(3)의 앞뒷면에 각 1개씩 설치되어 있다. 이는 한쪽은 배출만을 다른 한쪽은 유입만을 위한 것으로 전용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 외부튜브의 측하부(11)는 깔때기와 같이 폭이 좁아지는 형태로 되어 있을 수 있다. 외부튜브의 측하부(11)의 양쪽을 대칭되게 절단한고 용착(H)함으로써 끝으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 할 수 있는데, 이것은 수압에 잘 견디도록 하는 것이기도 하고 내부튜브(5)가 외부튜브(3)의 중심에 위치된 상태로 고정되도록 하는 것이기도 하다.

위와 같은 배양기(1)는 1회성으로 사용될 수 있다. 그래서 더 위생적 환경에서 생물을 배양할 수 있게 되는 것이다. 이하에서는 위에 설명된 배양기(1)가 이용된 배양장치를 도 2 내지 도 5를 동시에 참조하여 설명한다.

배양기(1)에 대하여는 이전의 설명을 참조하면 되므로 반복 설명을 생략한다.

배양기(1)는 언급한 것처럼 외부튜브(3)와 내부튜브(5)를 기본적으로 포함한다. 니플(9)은 선택적 사항이다.

봉형상의 조명기구(7)가 내부튜브(5)에 끼워지는 것으로서 원주방향 및 길이방향을 따라 복수 개의 엘이디(15)가 설치되어 있다. 엘이디(15)가 원주방향으로 설치됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 그로부터 광합성에 필요한 빛(L)은 방사상으로 배양액에 공급된다. 그러므로 배양액에는 빛(L)이 고르게 공급되어 광합성 작용을 돕게 된다.

튜브홀더(17)가 외부튜브(1)의 상단을 고정하기 위하여 외부튜브(3)의 상단부에 결합한다. 튜브홀더(17)는 지지캡(19)과 고정링(21)으로 구성된다.

지지캡(19)은 외부튜브(3)의 상단 내주에 끼워지는 것이다. 지지캡(19)의 중심부에는 내부튜브(5)가 통과되는 센터공(23)이 마련되어 있다. 지지캡(19)의 내부에는 원주방향을 따라 이격판(25)이 설치되어 있는데, 이 이격판(25)은 내부튜브(5)가 외부튜브(3)의 중심부에서 흔들리지 않고 고정되도록 하기 위한 것이다.

고정링(21)은 외부튜브의 상단을 개입시킨 상태에서 지지캡(19)의 외부에 끼워져 결합하는 것이다. 이 과정에서 외부튜브의 상단(3a)은 바깥 방향을 접히게 될 것이다. 고정링(21)과 지지캡(19)은 면밀하게 결합되어 외부튜브의 상단부가 원통 형태로 고정될 수 있게 한다. 외부튜브의 상단(3a)을 고정하기 위해 밴드(27)가 설치될 수 있다. 고정링(21)과 지지캡(19)은 홈과 돌기에 의한 암수결합 또는 나사식 결합을 통해 단단히 결합되도록 구성될 수도 있다.

튜브홀더(17) 또는 조명기구(7)는 소정의 각파이프 구조물 등의 거치수단(미도시됨)에 의해 매달리는 형태로 설치될 수 있다. 배양기(1)는 이 거치수단에 의해 지면으로부터 수직으로 세워져 설치될 수 있다.

영양제, 배양균 등을 투입할 수 있으며 공기가 소통될 수 있도록 지지캡(19)에는 작업공(29)이 관통 형성된다. 작업공(29)은 도시된 것처럼 2개 이상이 마련될 수 있다.

본 발명의 배양장치는 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결됨으로써, 룸(room) 안에서 하나 또는 그 이상의 배양시스템을 구축하는 기반이 된다. 룸은 온도, 습도, 조도 등이 콘트롤되는 공간이다. 이렇게 본 발명에 의해 대량으로 광합성생물 배양할 수 있는 기반이 제공되는 것이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 제시된 각 실시에는 당업자에 의해 다양하게 조합되어 실시될 수 있으며, 구체적으로 설명되지 아니한 조합 역시 본 발명의 권리범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 배양기 3 : 외부튜브
5 : 내부튜브 7 : 조명기구
9 : 니플(nipple) 11 : 측하부
13 : 밸브 15 : 엘이디
17 : 튜브홀더 19 : 지지캡
21 : 고정링 23 : 센터공
25 : 이격판 27 : 밴드
29 : 작업공
H : 용착(부) M : 배양액

Claims (5)

1. 배양액이 담겨지는 기다란 통형상으로서 가요성을 가지는 비닐(vinyl)지로 되어 있으며 측하부는 깔때기와 같이 폭이 좁아지는 형태로 되어 있는 외부튜브(3);
   상기 외부튜브(3)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 외부튜브(3)의 하단에 용착됨으로써 상기 외부튜브(3)와의 사이에 배양액(M)이 담길 수 있는 공간을 제공하는 것으로서, 가요성 비닐(vinyl)지로 되어 있는 내부튜브(5);
   상기 내부튜브(5)에 끼워지는 것으로서 원주방향 및 길이방향을 따라 복수 개의 엘이디가 설치되어 있는 봉형상의 조명기구(7);
   상기 외부튜브(3)의 상단을 고정하기 위하여 상기 외부튜브(3)의 상단에 결합하는 튜브홀더(17);를 포함하되;
   상기 외부튜브(3)의 측하부는 깔때기와 같이 폭이 좁아지는 형태로 되어 있으며; 상기 내부튜브(5)의 하단은 상기 외부튜브의 하단부에 용착됨으로써;
   상기 외부튜브(3)와 내부튜브(5) 사이의 공간에 배양액(M)이 담겨지게 되며, 중심부에는 외기와 소통되어 있는 조명기구 설치공간이 상하로 관통하도록 마련되며;
   상기 튜브홀더(17)는,
   상기 외부튜브(3)의 상단 내주에 끼워지는 것으로서 상기 내부튜브(5)가 통과되는 센터공이 마련되어 있는 지지캡(19);
   상기 외부튜브(3)의 상단을 개입시킨 상태에서 상기 지지캡(19)의 외부에 끼워져 결합하는 고정링(21);
   영양제 또는 배양균을 투입할 수 있으며 공기가 소통될 수 있도록 상기 지지캡(19)에 관통 형성되는 작업공(29);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 광합성생물의 배양을 위한 배양장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 내부튜브(5)가 외부튜브(3)의 중심부에서 흔들리지 않고 고정되도록, 상기 지지캡(19)의 내부에는 원주방향을 따라 이격판(25)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광합성생물의 배양을 위한 배양장치.

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