KR102136246B1

KR102136246B1 - 미세 유체 소자의 배양 장치

Info

Publication number: KR102136246B1
Application number: KR1020180134448A
Authority: KR
Inventors: 김진영; 최홍수
Original assignee: 재단법인 대구경북과학기술원
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2020-07-21
Also published as: KR20200051282A

Abstract

본 발명은 미세 유체 소자의 배양 장치를 제공한다. 본 발명은 베이스와, 높이 방향으로 상기 베이스의 상부에 복수개가 이격 배치되며, 미세 유체 소자가 장착되는 지지 플레이트와, 상기 높이 방향으로 연장되어 복수개의 상기 지지 플레이트를 연결하되, 상기 지지 플레이트와 회동 가능하도록 결합되는 연결 프레임, 및 상기 베이스와 상기 지지 플레이트 사이에 배치되고, 상기 지지 플레이트에 구동력을 전달하는 구동부를 포함하고, 상기 지지 플레이트가 제1 회동축 중심으로 틸팅되어 상기 지지 플레이트에 경사가 형성되면, 배양액이 상기 미세 유체 소자의 내부 채널을 따라 이동한다.

Description

미세 유체 소자의 배양 장치{Culture apparatus for microfludic device}

본 발명은 미세 유체 소자의 배양 장치에 관한 것이다.

식품 또는 신약 개발을 할 때에 전임상 시험(Preclinical test)은 성분의 효능과 독성을 평가하기 위한 단계이다. 이러한 전임상 시험 단계에서 인간 또는 동물 세포를 이용하여 부작용 및 효능을 예측할 수 있다. 그런데, 종래에는 세포 배양 모델의 정확성이 높지 않기 때문에, 개발 비용 및 시간이 많이 필요하였다.

이에 따라, 온 칩 세포 배양 기술이 식품 또는 신약 개발 시 수행되는 전임상 시험에 적용되고 있다. 온 칩 세포 배양 기술은, 인체 내부 환경과 유사한 환경을 조성하는 마이크로 칩에서 세포를 배양함으로써, 세포의 생리학적 유사성을 높일 수 있는 기술이다. 예시적으로, 완성된 칩 안에 장 세포와 간 세포를 각각 배양하여 장 흡수와 간 대사 반응을 인체에서의 반응과 유사하게 모사할 수 있다.

근래에, 플라스틱 접시에 세포를 배양하지 않고, 실제 인체의 혈류 및 장액 흐름을 모사한 미세유체 칩에 세포를 배양을 할 경우 세포의 활성과 기능이 개선된다는 보고가 있었다. 이에 따라 흐름이 도입된 세포 배양 챔버 시스템인 세포 배양 칩의 필요성이 커지고 있다.

3차원 세포 배양 및 장기 모사 칩(Organ-on-a-Chip)에 대한 연구가 시작되었으나, 주로 단일 장기 모델의 제한적인 기능만을 모사하므로, 단일 칩 상에서 다중 장기 네트워크를 형성하기 어렵고, 인체 내 장기들 간의 상호작용을 모사할 수 없다. 이로 인해 체외에서 다중 장기 네트워크를 형성 후 다양한 장기들을 함께 배양하기 위한 조건 최적화가 기본적이며 필수적인데, 이에 대한 연구를 진행하기 어려운 상황이다.

또한, 두 개 이상의 장기를 배양할 수 있는 소수의 칩의 겨우 모사 장기 종류마다 칩의 구조가 다르고 복잡하며, 외부 펌프, 튜빙, 전선 연결 등의 외부시스템으로 인해 기존의 바이오 실험 및 자동화 장비와 호환성이 낮아 고속대용량 처리 시스템 구현에 어려움이 있다.

일본 등록특허공보 제4430317호

본 발명은 중력을 기반으로 하여 미세 유체 소자에 배양액을 공급하는 미세 유체 소자의 배양장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 고속 대용량으로 처리할 수 있는 미세 유체 소자의 배양 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일측면은, 베이스와, 높이 방향으로 상기 베이스의 상부에 복수개가 이격 배치되며, 미세 유체 소자가 장착되는 지지 플레이트와, 상기 높이 방향으로 연장되어 복수개의 상기 지지 플레이트를 연결하되, 상기 지지 플레이트와 회동 가능하도록 결합되는 연결 프레임, 및 상기 베이스와 상기 지지 플레이트 사이에 배치되고, 상기 지지 플레이트에 구동력을 전달하는 구동부를 포함하고, 상기 지지 플레이트가 제1 회동축 중심으로 틸팅되어 상기 지지 플레이트에 경사가 형성되면, 배양액이 상기 미세 유체 소자의 내부 채널을 따라 이동하는 미세 유체 소자의 배양 장치를 제공한다.

또한, 상기 연결 프레임은 상기 지지 플레이트의 전면의 일측에 배치되는 제1 서포터와, 상기 지지 플레이트의 전면의 타측에 배치되고, 상기 제1 서포터와 마주보도록 배치되는 제2 서포터, 및 상기 지지 플레이트의 후면의 중앙에 배치되는 제3 서포터를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 회동축은 상기 제1 서포터와 상기 제2 서포터 사이의 중앙에서 상기 제3 서포터를 향하여 연장될 수 있다.

또한, 상기 제1 서포터와 상기 제2 서포터는 상기 지지 플레이트가 회동 시에 서로 반대방향으로 승강 또는 하강하되, 상기 지지 플레이트의 폭 방향으로는 이동하지 않을 수 있다.

또한, 상기 제1 서포터는 복수개를 연결하여 높이 방향으로 연장하되, 복수개의 제1 서포터 중 어느 하나에 형성된 돌기를 다른 하나에 형성된 삽입홀에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 지지 플레이트는 상기 미세 유체 소자의 측면을 지지하는 클램프를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 지지 플레이트는 상기 클램프의 이동 방향을 따라 연장되어, 상기 클램프의 이동을 안내하는 가이드 슬릿을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 지지 플레이트의 틸팅 각도나 틸팅 주기를 제어하는 컨트롤러;를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치는 미세 유체 소자에 추가적인 구동원을 설치하지 않고, 미세 유체 소자에 경사를 형성하여 배양액을 유동시킬 수 있다. 중력 기반으로 배양액을 유동시키므로, 간단하게 배양액을 이동시키고 일정량의 배양액을 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치는 다양한 크기의 미세 유체 소자를 적용할 수 있다. 지지 플레이트의 클램프는 가이드 슬릿을 따라 이동할 수 있으므로, 다양한 크기의 미세 유체 소자를 지지 플레이트에 고정할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치는 배양액의 유동량을 일정하게 유지하고, 구조적 안정성을 확보할 수 있다. 제1 서포터 및 제2 서포터는 지지 플레이트와 회동 가능하도록 배치되므로, 제1 서포터 및 제2 서포터가 높이 방향으로만 이동하고 폭 방향으로는 이동하지 않으므로, 지지 플레이트의 틸팅 각도 및 틸팅 거리는 각 층마다 일정하므로, 각 층에 설치된 미세 유체 소자는 각각 일정량의 배양액이 이동하고, 장치의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치가 설치된 배양 챔버 시스템을 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 지지 플레이트를 도시하는 평면도이다.
도 4는 연결 프레임과 지지 프레이트의 결합관계를 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 미세 유체 소자의 배양 장치의 구동을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치에 장착되는 미세 유체 소자를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치에 의해서 도 6의 미세 유체 소자의 배양액이 이동되는 것을 도시하는 도면이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치(100)를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치(100)가 설치된 배양 챔버 시스템(1)를 도시하는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 배양 챔버 시스템(1)에 설치되며, 미세 유체 소자(200)에 있는 세포를 배양할 수 있다.

배양 챔버 시스템(1)는 하우징(10), 순환 팬(20), 컨트롤러(30)를 구비할 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 미세 유체 소자의 배양 장치(100)가 설치될 수 있다. 하우징(10)의 상단과 하단에는 각각 내부 플레이트(11)가 배치된다. 내부 플레이트(11)는 복수개의 관통홀(H)을 구비하여, 하우징(10) 내부의 공기는 챔버 내부를 유동하면서 전체 영역에서 균일하게 온도를 유지할 수 있다.

순환 팬(20)은 하우징(10)의 일측에 설치되고, 공기를 유동시켜서 하우징(10) 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

컨트롤러(30)는 배양 챔버 시스템(1) 및 미세 유체 소자의 배양 장치(100)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(30)는 순환 팬(20)의 구동을 제어하거나, 발열부(미도시)나 냉각부(미도시)를 구동시켜서 배양 챔버 시스템(1)의 내부 온도를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(30)는 미세 유체 소자의 배양 장치(100)의 구동부(120)를 구동시켜서 미세 유체 소자(200)에서 배양액의 유동을 생성할 수 있다.

미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 베이스(110), 구동부(120), 지지 플레이트(130), 연결 프레임(140)을 구비할 수 있다. 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 좌우 방향으로 지지 플레이트(130)를 틸팅 시킴으로써, 미세 유체 소자(200)의 내부 채널에 배양액의 유동을 형성할 수 있다. 즉, 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 중력을 기반으로 하여 배양액의 유동을 생성할 수 있다.

베이스(110)는 평판 형상을 가지고, 배양 챔버 시스템(1)의 바닥에 지지된다. 베이스(110)의 상부에는 복수개의 지지 플레이트(130)가 이격되게 배치된다.

구동부(120)는 베이스(110)와 지지 플레이트(130) 사이에 배치된다. 구동부(120)는 지지 플레이트(130)가 회동하도록 구동력을 생성하고, 상기 구동력을 지지 플레이트(130)로 전달할 수 있다. 구동부(120)는 복수개의 지지 플레이트(130) 중에서 가장 하단에 배치된 지지 플레이트와 연결된다. 즉, 구동부(120)는 가장 아래에 배치된 지지 플레이트(130)만 틸팅 시키나, 연결 프레임(140)에 의해서 나머지 다른 지지 플레이트도 틸팅 될 수 있다.

구동부(120)와 지지 플레이트(130) 사이에는 커넥터(125)가 배치될 수 있다. 커넥터(125)는 지지 플레이트(130)의 하부에 장착되고, 구동부(120)와 연결되어 회동할 수 있다. 커넥터(125)의 일측에는 틸팅표시부(126)가 장착되어, 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도를 확인할 수 있다.

도 3은 도 1의 지지 플레이트(130)를 도시하는 평면도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 지지 플레이트(130)는 복수개로 구비되고, 베이스(110)의 상부에서 높이 방향으로 이격 배치될 수 있다. 지지 플레이트(130)에는 미세 유체 소자(200)가 장착될 수 있다.

지지 플레이트(130)는 구동부(120)가 구동하면 제1 회동축(P)을 중심으로 틸팅되고, 지지 플레이트(130)의 경사에 의해서 미세 유체 소자(200)의 내부 채널로 배양액이 이동한다.

지지 플레이트(130)는 적어도 2개 방향으로 연장되는 복수개의 가이드 슬릿을 구비할 수 있다. 가이드 슬릿은 클램프(135)의 이동 방향을 따라 연장되고, 클램프(135)의 이동을 안내할 수 있다. 가이드 슬릿은 전후 방향으로 연장되는 제1 가이드 슬릿(131)과 폭 방향으로 연장되는 제2 가이드 슬릿(132)을 구비할 수 있다.

제1 가이드 슬릿(131)과 제2 가이드 슬릿(132)에는 각각 클램프(135)가 배치된다. 클램프(135)는 적어도 2개 방향으로 미세 유체 소자(200)의 측면을 지지할 수 있다. 즉, 클램프(135)는 미세 유체 소자(200)의 크기에 맞게 제1 가이드 슬릿(131) 또는 제2 가이드 슬릿(132)을 따라 이동할 수 있으며, 미세 유체 소자(200)의 측면을 홀딩하여 위치를 고정할 수 있다.

지지 플레이트(130)는 가이드 슬릿과 클램프(135)를 구비하여, 다양한 사이즈를 가지는 미세 유체 소자(200)를 적용할 수 있다.

도 4는 연결 프레임(140)과 지지 플레이트(130)의 결합관계를 도시하는 도면이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 연결 프레임(140)은 높이 방향으로 연장되어 복수개의 지지 플레이트(130)를 연결할 수 있다. 또한, 연결 프레임(140)은 지지 플레이트(130)와 회동 가능하게 연결되므로, 지지 플레이트(130)가 틸팅 될 수 있다.

연결 프레임(140)은 복수개의 지지 플레이트(130)를 적층하기 위해서 장착되며, 균형을 위해서 적어도 3개의 서포터를 구비한다. 연결 프레임(140)은 지지 플레이트(130)의 전면의 일측에 배치되는 제1 서포터(141)와, 지지 플레이트(130)의 전면의 타측에 배치되어 제1 서포터(141)와 마주보도록 배치되는 제2 서포터(142)와, 지지 플레이트(130)의 후면의 중앙에 배치되는 제3 서포터(143)를 구비할 수 있다.

제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)의 전면의 양측에 배치된다. 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142) 사이의 전면에는 다른 구조물이 배치되지 않으므로, 미세 유체 소자(200)를 쉽게 설치 및 제거 할 수 있다. 상세하게, 도 1에서 가운데 층에 배치된 지지 플레이트에서 미세 유체 소자(200)를 설치하거나 제거하기 위해서, 상부의 지지 플레이트를 분해 하지 않고, 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142) 사이의 공간으로 미세 유체 소자(200)를 설치하거나 제거할 수 있다. 또한, 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142) 사이의 공간에 다른 구조물이 배치되지 않으므로, 배양 챔버 시스템(1)의 외부에서 이송장치(미도시)를 이용하여 자동으로 미세 유체 소자(200)를 설치하거나 제거할 수 있다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)가 틸팅시에 서로 반대 방향으로 이동한다. 즉, 제1 서포터(141)가 상승하면 제2 서포터(142)는 하강하고, 제1 서포터(141)가 하강하면 제2 서포터(142)는 상승한다. 이로써, 지지 플레이트(130)는 일 방향으로 틸팅될 수 있다. 다만, 이때 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)의 폭 방향으로는 이동하지 않는다.

제3 서포터(143)는 지지 플레이트(130)의 후면의 중앙에 배치되어, 지지 플레이트(130)에 균형을 형성할 수 있다. 제3 서포터(143)는 배양 챔버 시스템(1)의 후면에 배치되므로, 제3 서포터(143)가 지지 플레이트(130)의 후면의 중앙에 배치되더라도 미세 유체 소자(200)의 설치나 제거 시에 방해가 되지 않는다.

제3 서포터(143)는 중앙에 배치되므로, 균형을 유지할 수 있다. 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)와 달리 제3 서포터(143)는 지지 플레이트(130)가 틸팅 되더라도 높이 방향으로 이동하지 않는다. 지지 플레이트(130)가 회동시에 제3 서포터(143)의 위치는 고정되므로, 지지 플레이트(130)가 안정적으로 설치될 수 있다.

지지 플레이트(130)는 제1 회동축(P)을 중심으로 회동한다. 제1 회동축(P)은 지지 플레이트(130)의 중심을 관통하도록 배치된다. 제1 회동축(P)은 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142) 사이의 중앙에서 제3 서포터(143)를 향하여 연장된다.

연결 프레임(140)은 복수개를 연결하여 높이 방향으로 연장할 수 있다. 제1 서포터(141)는 제1a 서포터(141a)와 제1b 서포터(141b)를 연결하고, 제2 서포터(142)는 제2a 서포터(142a)와 제2b 서포터(142b)를 연결할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1a 서포터(141a)와 제1b 서포터(141b)는 돌기(146)가 삽입홀(147)에 삽입되어 연결된다. 즉, 제1a 서포터(141a)의 삽입홀(147)에 제1b 서포터(141b)의 돌기(146)가 삽입되어 높이 방향으로 연장된다. 이때, 돌기(146) 또는 삽입홀(147)에는 자성물질이 배치되어 결합력을 향상시킬 수 있다.

연결 프레임(140)은 지지 플레이트(130)가 회동할 수 있도록 연결된다. 연결 프레임(140)은 회동핀(145)을 구비하고, 회동핀(145)은 지지 플레이트(130)의 하부에 배치된 접속단(136)의 개구에 삽입된다. 회동핀(145)은 접속단에서 회동할 수 있으므로, 지지 플레이트(130)는 틸팅될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 미세 유체 소자의 배양 장치(100)의 구동을 도시하는 도면이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 지지 플레이트(130)가 틸팅되어, 배양액의 유동을 형성할 수 있다. 구동부(120)가 일방향으로 회전하면 지지 플레이트(130)의 일측과 제1 서포터(141)는 하강하고, 지지 플레이트(130)의 타측과 제2 서포터(142)는 상승한다. 이로써, 배양액은 미세 유체 소자(200)의 타측에서 일측으로 이동한다.

또한, 구동부(120)가 타방향으로 회전하면 지지 플레이트(130)의 일측과 제1 서포터(141)는 상승하고, 지지 플레이트(130)의 타측과 제2 서포터(142)는 하강한다. 이로써, 배양액은 미세 유체 소자(200)의 일측에서 타측으로 이동한다.

지지 플레이트(130)의 틸팅 각도는 컨트롤러(30)에 의해서 제어될 수 있다. 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도는 배양액의 유동속도를 결정한다. 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도가 크다면, 미세 유체 소자(200)의 미세 채널을 유동하는 배양액의 속도는 빠르나, 반대로 틸팅 각도가 작으면, 미세 유체 소자(200)의 미세 채널을 유동하는 배양액의 속도는 느리다. 따라서 컨트롤러(30)는 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도를 조절하여 배양액의 유동 속도를 조절하고, 이로써 배양 모델의 배양 속도를 조절할 수 있다.

또한, 지지 플레이트(130)의 틸팅 주기는 컨트롤러(30)에 의해서 제어될 수 있다. 지지 플레이트(130)의 틸팅 주기의 주입 시기를 결정한다. 따라서, 컨트롤러(30)가 틸팅 주기를 변경하여, 각 배양 모델에 맞게 배양액의 주입시기를 조절할 수 있다.

지지 플레이트(130)가 틸팅 시에, 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 높이 방향으로는 이동하지만, 지지 플레이트(130)의 폭 방향으로는 이동하지 않는다. 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)와 회동하도록 연결되므로, 지지 플레이트(130)가 틸팅시에 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)는 높이 방향으로만 이동한다.

제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)가 폭 방향으로 이동한다면, 즉 연결 프레임(140)이 진자 운동을 한다면, 하부에 배치된 미세 유체 소자의 회동거리와 상부에 배치된 미세유체 소자의 회동 거리는 달라지게 된다. 그리하면 상부에 배치된 미세 유체 소자에서 배양액의 유동량과 하부에 배치된 미세 유체 소자에서 배양액의 유동량은 서로 상이하므로, 각 층을 균일하게 배양할 수 없다.

또한, 제1 서포터(141)와 제2 서포터(142)가 폭 방향으로 이동한다면, 최상부에 배치된 지지 플레이트(130)가 좌우 방향으로 흔들리므로, 장치가 불안정해 진다.

그러나, 본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 제1 서포터(141) 및 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)와 회동 가능하도록 배치되어 제1 서포터(141) 및 제2 서포터(142)는 높이 방향으로만 이동한다. 이로써, 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 미세 유체 소자(200)의 양단의 높이만 변경하고, 위치를 이동시키지 않는다. 이로써, 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 미세 유체 소자(200)에 일정한 배양액의 유동을 형성하고, 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 6은 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치(100)에 장착되는 미세 유체 소자(200)를 도시하는 단면도이고, 도 7은 도 1의 미세 유체 소자의 배양 장치(100)에 의해서 도 6의 미세 유체 소자(200)의 배양액이 이동되는 것을 도시하는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 미세 유체 소자(200)는 바디부(210)와 저장조를 구비할 수 있다,

바디부(210)는 일 방향으로 연장되고, 내부에는 복수개의 배양셀(211)을 구비할 수 있다. 각각의 배양셀(211)에는 배양 모델들(M1, M2 … Mn)이 배치되고, 각 배양 모델(M1, M2 … Mn)들이 배양될 수 있다. 배양셀(211) 및 배양 모델들(M1, M2 … Mn)의 개수는 특정개수에 한정되지 않으며, 실험 및 배양의 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

미세 채널(212)은 배양셀(211)을 연결하여, 저장조로부터 배양액(F)을 공급할 수 있다. 배양액(F)의 유동에 의해서 배양셀(211)이 배양될 수 있다.

저장조는 바디부(210)의 일측에 배치되는 제1 저장조(221)와 타측에 배치되는 제2 저장조(222)를 구비할 수 있다. 바디부(210)의 틸팅에 의해서 배양액(F)은 제1 저장조(221)에서 제2 저장조(222)로 이동하거나, 제2 저장조(222)에서 제1 저장조(221)로 이동할 수 있다.

미세 유체 소자(200)가 미세 유체 소자의 배양 장치(100)에 장착되고, 지지 플레이트(130)가 제1 회동축(P)을 중심으로 틸팅하면, 도 7과 같이 배양액(F)이 이동할 수 있다.

미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 컨트롤러(30)가 미세 유체 소자(200)의 틸팅 각도 및 틸팅 주기를 조절하여, 각 배양 모델에 적합하도록 배양액(F)을 유동시킬 수 있다.

예컨대, 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도를 조절하여 배양액(F)의 속도를 조절할 수 있다. 또한, 지지 플레이트(130)의 틸팅 주기를 조절하여 배양액(F)의 주입 시기를 조절할 수 있다.

또한, 배양 모델에 맞게 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도를 연속적으로 조절할 수 있다. 예컨대, M1 배양 모델과 M2 배양 모델이 서로 다르게 배양액(F)이 유동되어야 한다면, 컨트롤러(30)는 배양액(F)이 M1 배양 모델을 통과할때의 틸팅 각도와 M2 배양 모델을 통과할 때의 틸팅 각도를 조절할 수 있다.

배양되는 신체 각 부분의 세포는 신체 환경에 따라 배양 속도가 조절되어야 하므로, 미세 유체 소자 배양 장치(100)는 배양액의 유속 및 주입 시기를 조절하여 신체 환경을 반영하여 각 배양 모델을 배양하고, 실험을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 미세 유체 소자(200)에 추가적인 구동원을 설치하지 않고, 미세 유체 소자(200)에 경사를 형성하여 배양액을 유동시킬 수 있다. 중력 기반으로 배양액을 유동시키므로, 간단하게 배양액을 이동시키고 일정량의 배양액을 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 다양한 크기의 미세 유체 소자(200)를 적용할 수 있다. 지지 플레이트(130)의 클램프(135)는 가이드 슬릿을 따라 이동할 수 있으므로, 다양한 크기의 미세 유체 소자(200)를 지지 플레이트(130)에 고정할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 유체 소자의 배양 장치(100)는 배양액의 유동량을 일정하게 유지하고, 구조적 안정성을 확보할 수 있다. 제1 서포터(141) 및 제2 서포터(142)는 지지 플레이트(130)와 회동가능 하도록 배치되므로, 제1 서포터(141) 및 제2 서포터(142)가 높이 방향으로만 이동하고 폭 방향으로는 이동하지 않으므로, 지지 플레이트(130)의 틸팅 각도 및 틸팅 거리는 각 층마다 일정하므로, 각 층에 설치된 미세 유체 소자는 각각 일정량의 배양액이 이동하고, 장치의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 배양 챔버 시스템
100: 미세 유체 소자의 배양 장치
110: 베이스
120: 구동부
130: 지지 플레이트
131: 제1 가이드 슬릿
132: 제2 가이드 슬릿
135: 클램프
140: 연결 프레임
200: 미세 유체 소자

Claims

베이스;
높이 방향으로 상기 베이스의 상부에 복수개가 이격 배치되며, 미세 유체 소자가 장착되는 지지 플레이트;
상기 높이 방향으로 연장되어 복수개의 상기 지지 플레이트를 연결하되, 상기 복수개의 지지 플레이트와 각각 회동 가능하도록 결합되는 연결 프레임; 및
상기 베이스와 상기 지지 플레이트 사이에 배치되고, 상기 복수개의 지지 플레이트 중 가장 아래에 배치된 상기 지지 플레이트를 틸팅시키는 구동부;를 포함하고,
상기 지지 플레이트가 제1 회동축 중심으로 틸팅되어 상기 지지 플레이트에 경사가 형성되면, 배양액이 상기 미세 유체 소자의 내부 채널을 따라 이동하고,
상기 연결 프레임은
상기 지지 플레이트가 틸팅될 때 높이 방향으로 승강하되, 상기 지지 플레이트의 폭 방향으로는 이동하지 않는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제1 항에 있어서,
상기 연결 프레임은
상기 지지 플레이트의 전면의 일측에 배치되는 제1 서포터;
상기 지지 플레이트의 전면의 타측에 배치되고, 상기 제1 서포터와 마주보도록 배치되는 제2 서포터; 및
상기 지지 플레이트의 후면의 중앙에 배치되는 제3 서포터;를 구비하는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 회동축은
상기 제1 서포터와 상기 제2 서포터 사이의 중앙에서 상기 제3 서포터를 향하여 연장되는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 서포터와 상기 제2 서포터는
상기 지지 플레이트가 회동 시에 서로 반대방향으로 승강 또는 하강하되, 상기 지지 플레이트의 폭 방향으로는 이동하지 않는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 서포터는 복수개를 연결하여 높이 방향으로 연장하되,
복수개의 제1 서포터 중 어느 하나에 형성된 돌기를 다른 하나에 형성된 삽입홀에 삽입되는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제1 항에 있어서,
상기 지지 플레이트는
상기 미세 유체 소자의 측면을 지지하는 클램프;를 더 구비하는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제6 항에 있어서,
상기 지지 플레이트는
상기 클램프의 이동 방향을 따라 연장되어, 상기 클램프의 이동을 안내하는 가이드 슬릿;을 더 구비하는, 미세 유체 소자의 배양 장치.
제1 항에 있어서,
상기 지지 플레이트의 틸팅 각도나 틸팅 주기를 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하는, 미세 유체 소자의 배양 장치.