KR102296208B1 - 세포 배양기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 세포 배양기는, 도어가 개폐 가능하게 장착된 본체; 본체에 설치된 촬영 장치; 및 본체의 내부에서 촬영 장치의 촬영 영역을 지나가며 상하 바향으로 연장된 루프 궤도를 따라 순환 이동되도록 마련되고, 세포 배양 용기가 놓여지는 복수 개의 배양 플레이트를 포함하며, 복수 개의 배양 플레이트가 순차적으로 촬영 영역을 지나갈 때, 촬영 장치가 촬영한 영상 정보를 기초로 세포의 배양 상태를 확인 가능하다.

Description

세포 배양기{CELL INCUBATOR}
본 발명은 세포 배양기에 관한 것이다.
세포 배양기는 세포가 잘 자랄 수 있도록 세포 배양에 요구되는 적절한 환경을 인위적으로 조성하는 장치이다. 세포가 잘 배양되기 위해서는 온도, 산소 농도, 이산화탄소 농도 등 세포 배양에 적절한 조건이 갖추어져야 하며 외부 오염원으로부터 격리될 필요성이 있다. 그리고 사용자는 세포 배양기 내에서 세포가 잘 배양되고 있는지 지속적으로 확인할 필요가 있다(공개특허공보 제10-2011-0133589호).
종래에는 사용자가 세포의 배양 상태를 확인할 때마다 세포를 배양기에서 꺼내어 현미경을 통해 관찰해야 하였으므로, 배양기의 문을 열고 닫을 때마다 세포 배양기 내부의 환경에 외부 오염원이 침투하여 세포를 오염시키거나 하는 등의 문제점이 있었다. 또한, 배양기 내부를 적절한 온도 및 습도 조건으로 유지하기 위해 공급하는 수증기 등에 의해서도 배양기 내부와 세포가 오염되는 경우도 많았다. 이러한 오염을 최소화하기 위해, 멸균실 내에 세포 배양기를 배치할 수도 있지만, 이러한 설비는 설치가 용이하지 않고, 막대한 유지비용이 발생하는 문제가 있다.
전술한 문제들을 해결하기 위해, 현미경 등이 내장된 배양기가 개발되고 있지만, 배양기의 크기에 비해 현저히 큰 현미경을 배치할 수밖에 없어서 한번에 배양 가능한 세포의 양이 한정적이거나, 다량의 세포를 동시에 관찰하기는 부적절한 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 문을 개방하지 않고도 세포의 배양 상태 및 오염 여부를 육안으로 확인할 수 있으며, 상대적으로 많은 개수의 세포를 동시에 배양할 수 있는 세포 배양기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 예에서, 세포 배양기는, 도어가 개폐 가능하게 장착된 본체; 본체에 설치된 촬영 장치; 및 본체의 내부에서 촬영 장치의 촬영 영역을 지나가며 상하 방향으로 연장된 루프 궤도를 따라 순환 이동되도록 마련되고, 세포 배양 용기가 놓여지는 복수 개의 배양 플레이트를 포함하며, 복수 개의 배양 플레이트가 순차적으로 촬영 영역을 지나갈 때, 촬영 장치가 촬영한 영상 정보를 기초로 세포의 배양 상태를 확인 가능하다.
다른 예에서, 소정의 경로를 따라 배치되는 순환 벨트와, 순환 벨트가 경로를 따라 회전하도록 순환 벨트를 지지하는 복수 개의 종동 기어 및 복수 개의 종동 기어를 회전시키는 구동 기어를 구비하는 구동 장치를 더 포함하고, 복수 개의 배양 플레이트는, 순환 벨트에 결합됨으로써 루프 궤도를 따라 순환 이동할 수 있다.
또 다른 예에서, 본체의 내측에 마련되고, 배양 플레이트가 연장된 방향을 따라 서로 대향하는 한 쌍의 측벽을 구비하는 내부 본체를 더 포함하고, 순환 벨트, 종동 기어 및 구동 기어는, 한 쌍의 측벽에 각각 마련되며, 복수 개의 배양 플레이트 각각은, 양단이 순환 벨트에 연결된 결합 로드에 결합됨으로써 루프 궤도를 따라 순환 이동할 수 있다.
또 다른 예에서, 구동 장치는, 배양 플레이트가 연장된 방향을 따라 연장되고, 양단에 구동 기어가 결합된 구동 로드와, 복수 개의 종동 기어 중 적어도 어느 하나와 구동 기어의 회전을 연동시키는 연동 벨트를 더 구비하고, 순환 벨트는, 구동 로드의 회전 동력이 구동 기어, 연동 벨트 및 종동 기어로 전달됨에 따라, 경로를 따라 회전할 수 있다.
또 다른 예에서, 배양 플레이트는, 평판 형상의 저면 플레이트와, 저면 플레이트의 양단에서 상측으로 돌출된 삼각형 모양의 측면 플레이트를 구비하고, 결합 로드는, 측면 플레이트의 상단 모서리에 결합될 수 있다.
또 다른 예에서, 저면 플레이트 및 측면 플레이트에는, 적어도 하나의 개구가 형성되어 있을 수 있다.
또 다른 예에서, 본체 내에서 복수 개의 배양 플레이트의 하측에 설치되고, 물을 살균하여 순환 이동시키는 멸균수 순환 장치를 더 포함하고, 멸균수 순환 장치에서 멸균수가 상측으로 증발하는 것에 의해, 본체의 내부로 수증기가 공급될 수 있다.
또 다른 예에서, 복수 개의 배양 플레이트는, 순환 중에 촬영 영역에 도달하면 일시적으로 정지하는 형태로 구동될 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 본체 또는 상기 도어에 설치된 디스플레이를 더 포함하고, 상기 영상 정보는 상기 디스플레이를 통해 출력될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상하 방향으로 순환 이동하는 복수 개의 배양 플레이트를 구비함으로써, 배양 플레이트를 다층으로 적재 가능하여 상대적으로 많은 개수의 세포들을 동시에 배양할 수 있다.
또한, 본 발명의 의하면, 촬영 장치가 순환 이동하는 세포들을 촬영하고, 촬영한 영상 정보가 디스플레이를 통해 출력됨으로써, 사용자는 도어를 개방하지 않고도 세포의 배양 상태 및 오염 여부를 확인할 수 있고, 이에 따라 세포가 오염되거나 배양 환경이 변동되는 것을 초기에 발견하여 조치할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수 개의 배양 플레이트의 하측에는 멸균수 순환 장치가 마련되어 증발하는 멸균수를 통해 수증기를 배지에 직접 접촉 없이 공급하므로, 세포 배양에 적합한 온도와 습도 조건을 유지하기 위해 바람 또는 수증기를 배양기 내부로 직접 공급함으로써 배양 중인 세포와 직접 접촉 등에 의해 오염이 발생하거나 하는 등의 오염 요소를 사전에 차단할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기의 분해 상태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 본체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 본체를 나타내는 측면도이다.
이하, 본 개시의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기의 분해 상태를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 본체를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 내부 본체를 나타내는 측면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기는, 본체(100), 내부 본체(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 내부 본체(200)는 본체(100)의 내측에 결합되며, 세포 배양 용기(미도시)가 놓여지는 배양 플레이트(250)가 내부 본체(200)에 설치된다(도 3 참조). 그러나 내부 본체(200)가 구비되지 않고, 배양 플레이트(250)가 직접 본체(100)의 내측에 결합될 수도 있다.
내부 본체(200)의 하측에는 제어부(300)가 설치된다. 본체(100) 내에는 배양 공간을 세포 배양에 적절한 환경으로 조절하기 위해, 온도, 산소 농도, 이산화탄소 농도 등을 조절하기 위한 장치들(미도시)이 설치되고, 내부 본체(200)의 상측에는 세포 배양 용기를 촬영하기 위한 카메라와 같은 촬영 장치(270)가 설치되며(도 4 참조), 제어부(300)는 이들 장치를 제어한다.
본체(100)에는 도어(110)가 개폐 가능하게 장착되고, 사용자는 도어(110)를 개방하여 세포 배양 용기를 배양 플레이트(250)에 놓을 수 있다. 도어(110)에는 디스플레이(115)가 설치되며, 디스플레이(115)는 예를 들어 터치 패널로 형성될 수 있다. 사용자는 디스플레이(115)를 통해 배양 공간의 온도, 산소 농도, 이산화탄소 농도 등 배양 환경을 조절할 수 있다. 또한, 촬영 장치(270)에 의해 촬영된 영상 정보가 디스플레이(115)에 출력되고, 사용자는 그 영상 정보를 통해 세포의 배양 상태를 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 촬영 장치(270)가 촬영한 영상 정보는 무선 통신을 통해 스마트폰과 같은 외부 기기로 전송될 수도 있다.
본체(100) 내에서 내부 본체(200)의 하측, 즉 복수 개의 배양 플레이트(250)의 하측에는 물을 살균하여 순환시키는 멸균수 순환 장치(미도시)가 설치되어 있다. 멸균수 순환 장치에 의해 순환되던 물이 상측으로 증발하는 것에 의해, 본체(100)의 내부로 수증기가 공급되고, 세포 배양에 적절한 온도 및 습도를 제공할 수 있다. 증발되는 멸균수 수증기는 배양 중인 세포와 직접 접촉하지 않도록 배양기 하부로부터 공급되므로, 바람 또는 수증기를 배양기 내부로 직접 공급하는 과정에서 배양 중인 세포와 직접 접촉 등에 의해 오염이 발생하거나 하는 등의 오염 요소를 사전에 차단할 수 있다. 또한, 멸균수 순환 장치가 마련됨으로써, 배양기 내에 멸균된 수증기를 지속적으로 공급할 수 있고, 도어(110)를 열지 않고도 배양기 내부 환경을 임의로 조절할 수 있으므로, 잦은 도어 개폐에 의하여 외부 오염원이 유입되거나, 배양 환경이 갑작스레 변화하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
일례로, 상기 멸균수 순환 장치는, 백금 도금된 티타늄 메쉬플레이트 한 쌍, 상기 한 쌍의 티타늄 메쉬플레이트 사이에 개재된 실리콘 절연판을 포함하는 전기분해부를 구비할 수 있고, 상기 구성에 있어서, 한 쌍의 티타늄 메쉬플레이트는 각각 양극과 음극으로 작용하며, 실리콘 절연판은 분리막으로 작용할 수 있다. 한편, 상기 구성에 의해 순환하는 물이 사전에 설정한 주기로 전기분해됨으로써 발생하는 하이드록시 라디칼(OH·)은, 순환하는 물을 살균하는 작용을 수행한다. 또한, 상기 전기분해 주기 등을 조절함으로써, 상기 배양기 하부를 통해 간접적으로 공급되는 멸균수 수증기의 양과 온도 등을 추가적으로 조절할 수 있으므로, 온도 및 습도 등을 포함한 배양기 내부 환경을 세포 생육에 적합한 수준으로 임의 조절도 가능하다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 내부 본체(200)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 3을 참조하면, 내부 본체(200)는 서로 대향하는 한 쌍의 측벽(210)과, 한 쌍의 측벽(210)의 하단부 및 상단부를 연결하는 하벽(211) 및 상벽(218)을 구비한다.
하벽(211)에는 복수 개의 하벽 개구(211a)가 형성되어, 전술한 멸균수가 증발하여 배양 공간 내로 원활하게 이동되게 할 수 있고, 내부 본체(200)의 무게를 경감시키는 효과도 가져올 수 있다. 그리고 상벽(218)에도 중앙부에 상벽 대개구(218a)가 형성되고, 상벽 대개구(218a)의 주변에 복수 개의 상벽 소개구(218b)가 형성되어 있다. 상벽 대개구(218a)가 형성됨으로써, 내부 본체(200)의 상측에 설치된 촬영 장치(270)가 배양 플레이트(250)에 놓여 있는 세포 배양 용기를 촬영하기 위한 시야를 확보할 수 있다. 그리고 상벽 소개구(218b)는 하벽 개구(211a)와 마찬가지로 증발한 멸균수의 원활한 이동을 가능하게 하고, 내부 본체(200)의 무게를 경감시킬 수 있다.
이러한 내부 본체(200)의 내측에 복수 개의 배양 플레이트(250)가 상하 방향으로 연장된 루프 궤도를 따라 순환 이동 가능하게 설치된다. 각각의 배양 플레이트(250)는, 평판 형상의 저면 플레이트(251)와, 저면 플레이트(251)의 양단에서 상측으로 돌출된 삼각형 모양의 측면 플레이트(253)를 구비한다. 저면 플레이트(251) 및 측면 플레이트(253)에도 개구(251a, 253a)가 형성되어, 내부 본체(200)의 무게를 경감시키고 증발한 멸균수가 원활하게 이동하도록 할 수 있다.
복수 개의 배양 플레이트(250)는, 촬영 장치(270)의 촬영 영역을 지나가며 순환 이동하도록 마련된다. 복수 개의 배양 플레이트(250)가 순차적으로 촬영 영역을 지나갈 때, 촬영 장치(270)가 촬영한 영상 정보를 기초로, 사용자는 세포의 배양 상태를 확인할 수 있다.
이때, 복수 개의 배양 플레이트(250)는 순환 중에 촬영 영역에 도달하면 일시적으로 정지하도록 구동되어, 더욱 선명한 영상 정보가 제공되도록 할 수 있다. 따라서 사용자는 세포의 배양 상태를 확인하기 위해 세포 배양 용기를 배양기로부터 꺼내지 않고, 촬영 장치(270)에 의해 촬영된 영상 정보를 디스플레이(115)를 통해 육안으로 확인할 수 있다. 이에 따라, 배양 공간이 외부와 노출되어 오염되거나, 배양 환경이 변동되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 내부 본체(200)에는 이러한 배양 플레이트(250)의 순환 이동을 위한 구동 장치가 설치된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동 장치는 구동 기어(231), 복수 개의 종동 기어(233), 구동 모터(236), 연동 벨트(241) 및 순환 벨트(243)를 구비한다. 구동 기어(231), 종동 기어(233), 연동 벨트(241) 및 순환 벨트(243)는 한 쌍의 측벽(210) 각각에 한 쌍으로 설치되어, 배양 플레이트(250)가 안정적으로 순환 이동할 수 있도록 구동된다.
순환 벨트(243)는 소정의 경로를 따라 배치된다. 양단이 한 쌍의 순환 벨트(243)에 연결된 결합 로드(215)가 측면 플레이트(253)의 상단 모서리에 결합됨으로써 순환 벨트(243)가 소정의 경로를 따라 회전하면, 각각의 배양 플레이트(250)는 상하 방향으로 연장된 루프 궤도를 따라 일방향 또는 양방향으로 순환 이동할 수 있다.
종동 기어(233)는 순환 벨트(243)가 소정의 경로를 따라 회전하도록 순환 벨트(243)를 지지한다. 도 4에 도시된 것과 같이, 복수 개의 종동 기어(233)는 순환 벨트(243)의 각 모서리 부근에 설치되고, 제자리에서 같은 방향으로 회전함에 따라 순환 벨트(243)가 일 방향으로 순환하도록 작동한다. 복수 개의 종동 기어(233)는 그 회전이 서로 연동되도록 연동 기어(미도시)에 의해 연결되어 있을 수도 있다.
구동 기어(231)는 복수 개의 종동 기어(233)를 회전시킨다. 보다 구체적으로, 구동 기어(231)와 종동 기어(233)는 연동 벨트(241)를 통해 서로의 회전이 연동되도록 연결되어 있다. 본 실시예에서는 구동 기어(231)와 하나의 종동 기어(233)가 서로 연결된 것으로 도시되어 있지만, 복수 개의 종동 기어(233)가 구동 기어(231)와 연결될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 구동 기어(231)는 구동 모터(236)와 연결된 구동 로드(235)의 양측에 마련되어, 구동 모터(236)가 구동 로드(235)를 회전시키는 것에 의해 순환 벨트(243)가 순환 이동하게 된다.
즉, 구동 모터(236)가 구동 로드(235)를 회전시키면, 구동 로드(235)의 회전 동력이 구동 기어(231), 연동 벨트(241) 및 종동 기어(233)로 전달됨에 따라, 순환 벨트(243)가 일정한 경로를 따라 회전하게 된다. 다만, 구동 로드(235)가 구동 모터(236)에 의해 회전되는 것으로 한정되는 것은 아니고, 사용자에 의해 수동적으로 회전하도록 구성될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 세포 배양기는, 이와 같이 상하 방향으로 연장된 루프 궤도를 따라 순환 이동하는 복수 개의 배양 플레이트(250)를 구비함으로써, 다층으로 적재가 가능하여 상대적으로 많은 개수의 세포들을 동시에 배양할 수 있다.
또한, 촬영 장치(270)가 순환 이동하는 세포들을 촬영하고, 촬영한 영상 정보가 디스플레이(115)를 통해 출력됨으로써, 사용자는 도어(110)를 개방하지 않고도 세포의 배양 상태 및 오염 여부를 확인할 수 있고, 이에 따라 세포가 오염되거나 배양 환경이 변동되는 것을 초기에 발견하여 조치할 수 있게 한다.
나아가, 복수 개의 배양 플레이트(250)의 하측에는 멸균수 순환 장치가 마련되어 증발하는 멸균수를 통해 수증기를 배지에 직접 접촉 없이 공급하므로, 세포 배양에 적합한 온도와 습도 조건을 유지하기 위해 바람 또는 수증기를 배양기 내부로 직접 공급함으로써 배양 중인 세포와 직접 접촉 등에 의해 오염이 발생하거나 하는 등의 오염 요소를 사전에 차단할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본체
110: 도어
115: 디스플레이
200: 내부 본체
210: 측벽
211: 하벽
215: 결합 로드
218: 상벽
231: 구동 기어
233: 종동 기어
235: 구동 로드
236: 구동 모터
250: 배양 플레이트
251: 저면 플레이트
253: 측면 플레이트
241: 연동 벨트
243: 순환 벨트
270: 촬영 장치
300: 제어부

Claims (9)

  1. 도어가 개폐 가능하게 장착된 본체;
    상기 본체에 설치된 촬영 장치;
    상기 본체의 내측에 마련되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측벽과, 상기 한 쌍의 측벽의 하단부 및 상단부를 연결하는 하벽 및 상벽을 구비하는 내부 본체;
    상기 내부 본체에 설치되며, 상기 촬영 장치의 촬영 영역을 지나가며 상하 방향으로 연장된 루프 궤도를 따라 순환 이동되도록 마련되고, 세포 배양 용기가 놓여지는 복수 개의 배양 플레이트; 및
    상기 본체 내에서 상기 내부 본체의 하측에 설치되고, 물을 살균하여 순환 이동시키는 멸균수 순환 장치를 포함하며,
    상기 복수 개의 배양 플레이트가 순차적으로 상기 촬영 영역을 지나갈 때, 상기 촬영 장치가 촬영한 영상 정보를 기초로 세포의 배양 상태를 확인 가능하고,
    상기 하벽 및 상기 상벽에는, 각각 하벽 개구 및 상벽 개구가 형성되어 있고,
    상기 멸균수 순환 장치에서 상측으로 증발한 멸균수가 상기 하벽 개구 및 상기 상벽 개구를 통해 배양 공간으로 공급되는, 세포 배양기.
  2. 제1항에 있어서,
    소정의 경로를 따라 배치되는 순환 벨트와, 상기 순환 벨트가 상기 경로를 따라 회전하도록 상기 순환 벨트를 지지하는 복수 개의 종동 기어 및 상기 복수 개의 종동 기어를 회전시키는 구동 기어를 구비하는 구동 장치를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 배양 플레이트는, 상기 순환 벨트에 결합됨으로써 상기 루프 궤도를 따라 순환 이동하는, 세포 배양기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측벽은, 상기 배양 플레이트가 연장된 방향을 따라 서로 대향하고,
    상기 순환 벨트, 상기 종동 기어 및 상기 구동 기어는, 상기 한 쌍의 측벽에 각각 마련되며,
    상기 복수 개의 배양 플레이트 각각은, 양단이 상기 순환 벨트에 연결된 결합 로드에 결합됨으로써 상기 루프 궤도를 따라 순환 이동하는, 세포 배양기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 배양 플레이트가 연장된 방향을 따라 연장되고, 양단에 상기 구동 기어가 결합된 구동 로드와, 상기 복수 개의 종동 기어 중 적어도 어느 하나와 상기 구동 기어의 회전을 연동시키는 연동 벨트를 더 구비하고,
    상기 순환 벨트는, 상기 구동 로드의 회전 동력이 상기 구동 기어, 상기 연동 벨트 및 상기 종동 기어로 전달됨에 따라, 상기 경로를 따라 회전하는, 세포 배양기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배양 플레이트는, 평판 형상의 저면 플레이트와, 상기 저면 플레이트의 양단에서 상측으로 돌출된 삼각형 모양의 측면 플레이트를 구비하고,
    상기 결합 로드는, 상기 측면 플레이트의 상단 모서리에 결합되는, 세포 배양기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저면 플레이트 및 상기 측면 플레이트에는, 적어도 하나의 개구가 형성되어 있는, 세포 배양기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배양 플레이트는, 순환 중에 상기 촬영 영역에 도달하면 일시적으로 정지하는 형태로 구동되는, 세포 배양기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 본체 또는 상기 도어에 설치된 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 영상 정보는 상기 디스플레이를 통해 출력되는, 세포 배양기.
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