KR102324318B1 - 세포 배양 장치 - Google Patents

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KR102324318B1 KR1020190107994A KR20190107994A KR102324318B1 KR 102324318 B1 KR102324318 B1 KR 102324318B1 KR 1020190107994 A KR1020190107994 A KR 1020190107994A KR 20190107994 A KR20190107994 A KR 20190107994A KR 102324318 B1 KR102324318 B1 KR 102324318B1
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Abstract

일 실시예에 따른 세포 배양 장치는, 세포를 배양할 수 있도록 내부에 배양실이 형성되는 챔버 및 상기 챔버 내에 수용되는 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터를 포함하고, 상기 세포 배양 인큐베이터는, 일정한 간격으로 복수의 초음파 소자가 배치된 셀 플레이트, 연성의 재질로 형성되어 가변성이 있으며 일정한 간격으로 초음파 소자가 배치되고 상기 셀 플레이트 상에 배치될 수 있는 초음파 밴드를 포함할 수 있으며, 세포 배양을 위하여 3차원적으로 초음파를 발생시킬 수 있다.

Description

세포 배양 장치 {A CELL CULTURE DEVICE}
아래의 실시예들은 세포 배양 장치에 관한 것이다.
일반적인 세포 배양 시스템은 세포 즉, 동물세포, 식물세포 및 심지어 미생물 등을 배양하는 장치로서, 세포배양의 최적 조건을 만들기 위해 배양 온도, 배지의 수소이온농도(pH), 용존산소량(Dissolved Oxygen; DO)과 적절한 교반조절기능 등 세포배양의 물리적, 화학적 배양환경 요소들을 자동으로 조절할 수 있다.
최근에는 생체 내와 동등한 기능을 갖는 3차원 세포 조직인 스페로이드의 배양이 주목을 받고 있으며, 암을 모사하기 위한 세포응집을 유도하기도 하고, 당뇨 치료를 위한 인슐린의 정산 분비를 유도하기 위해서 췌도 세포를 이식함에 있어 응집된 세포를 이식하는 방법 등이 쓰이고 있어 간편한 스페로이드 생산 및 배양 방법이 요구되고 있다.
세포치료제는 환자의 안전과 저렴한 생산원가가 가장 중요한데 GMP 기준에 부합되면서 생산 원가를 절감하는 것이 세포 치료제의 개발 기술의 가장 중요한 과제이며, 기존의 세포 치료제 생산 기술은 복잡하고 오염 위험성이 높은 작업 과정을 거쳐야 하며 이에 따라 불필요한 비용이 발생되어 생산 원가가 매우 높으며 이러한 문제점을 해결하기 위해 세포 치료제 생산 공정이 신속하게 이루어지는 새로운 플랫폼 개발이 필요하다.
기존의 세포 배양 장치의 경우 하나의 세포를 배양한 후, 잔존 세포 및 배양액의 제거에 어려움이 있어 교차 오염의 우려가 있다.
또한, 일회용 세포 배양 장치의 경우 오염 확률을 줄일 수 있는 장점이 있으며 초기 투자금의 부담금이 없으나, 일회적 사용에 따라 지속적 소모품 구매로 공정비용이 증가 하여 세포치료제등의 가격에 큰 영향을 주고 내구성에 문제가 있다.
따라서, 기존의 세포 배양 장치들의 장점을 살린 내구성이 좋고 세포 교차 위험을 줄일수 있으며, 초기투자비가 적게 드는 효율적인 세포 배양 장치가 필요한 실정이다.
국내공개특허 제2013-0139051호에는 다기능 인큐베이터에 관한 발명이 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 복수의 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 세포 간의 교차 위험을 줄일 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 3차원으로 초음파를 발생시켜 효율적으로 세포를 배양할 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 선택적으로 셀 플레이트의 형상 및 환경 조건을 변형 또는 제어할 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 세포 배양 장치는, 세포를 배양할 수 있도록 내부에 배양실이 형성되는 챔버 및 상기 챔버 내에 수용되는 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터를 포함하고, 상기 세포 배양 인큐베이터는, 일정한 간격으로 복수의 초음파 소자가 배치된 셀 플레이트, 연성의 재질로 형성되어 가변성이 있으며 일정한 간격으로 초음파 소자가 배치되고 상기 셀 플레이트 상에 배치될 수 있는 초음파 밴드를 포함할 수 있으며, 세포 배양을 위하여 3차원적으로 초음파를 발생시킬 수 있다.
상기 초음파 밴드의 일단과 타단이 서로 연결되어, 상기 초음파 밴드는 원형 또는 다각형 형상의 플랜지를 형성할 수 있으며, 상기 초음파 밴드가 상기 셀 플레이트에 상에 배치된 상태에서, 상기 셀 플레이트에 배치된 복수의 초음파 소자 중에서 상기 플랜지의 내측에 존재하는 초음파 소자만이 작동할 수 있다.
상기 초음파 밴드의 일단의 일면에는 상기 초음파 밴드의 타단의 타면과의 연결을 위한 체결요소가 배치될 수 있다.
상기 세포 배양 인큐베이터는, 상기 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되어 상기 초음파 밴드와 연결되는 제1 연결요소 및 상기 초음파 밴드의 타단의 일면에 배치되어 상기 제1 연결요소와 연결되는 제2 연결요소를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 연결요소는, 상기 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되는 와이어, 상기 와이어의 일단에 배치되는 플러그 커넥터, 상기 와이어의 처짐을 방지하기 위해 상기 세포 배양 인큐베이터의 어느 하나의 측벽에 배치되어 상기 와이어를 지지하는 제1 지지요소 및 상기 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 상기 플러그 커넥터를 지지하기 위하여 상기 세포 배양 인큐베이터의 어느 하나의 측벽에 배치되는 제2 지지요소를 포함하고, 상기 제2 연결요소는 상기 플러그 커넥터와 연결되는 리셉터클 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 세포 배양 인큐베이터는, 상기 와이어를 밀봉시켜 상기 와이어의 방수 기능을 유지시키는 제1 씰 및 상기 플러그 커넥터와 상기 리셉터클 커넥터가 연결된 경우, 상기 플러그 커넥터 및 상기 리셉터클 커넥터를 밀봉시켜 방수 기능을 유지시키는 제2 씰을 더 포함할 수 있다.
상기 세포 배양 인큐베이터는, 상기 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 상기 플러그 커넥터를 보호하기 위한 캡을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 세포 배양 장치는, 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 온도, 습도, 이산화탄소 농도 또는 초음파의 주파수를 개별적으로 제어하는 제어부 및 상기 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 전원을 개별적으로 제어하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 복수의 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 세포 간의 교차 위험을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 3차원으로 초음파를 발생시켜 효율적으로 세포를 배양할 수 있다.
일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 선택적으로 셀 플레이트의 형상 및 환경 조건을 변형 또는 제어할 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 세포 배양 인큐베이터의 셀 플레이트 및 초음파 밴드를 나타낸다.
도3은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치가 원형의 플레이트를 형성한 상태를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치가 사각형의 플레이트를 형성한 상태를 나타낸다.
도5는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 제1 연결요소 및 제2 연결요소를 나타낸다.
도6은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 제1 연결요소 및 제2 연결요소에 의하여 초음파 밴드가 세포 배양 인큐베이터와 연결된 상태를 나타낸다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치를 나타내며, 도2는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 세포 배양 인큐베이터의 셀 플레이트 및 초음파 밴드를 나타낸다. 도3은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치가 원형의 플레이트를 형성한 상태를 나타내며, 도4는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치가 사각형의 플레이트를 형성한 상태를 나타낸다. 도5는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 제1 연결요소 및 제2 연결요소를 나타내고, 도6은 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 제1 연결요소 및 제2 연결요소에 의하여 초음파 밴드가 세포 배양 인큐베이터와 연결된 상태를 나타낸다.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는, 세포를 배양할 수 있도록 내부에 배양실이 형성되는 챔버(100) 및 챔버(100) 내에 수용되는 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터(200)를 포함할 수 있다. 즉, 세포 배양 인큐베이터(200)는 필요에 따라 단일로 구성될 수도 있으며, 복수 개로 구성될 수도 있다. 복수 개로 세포 배양 인큐베이터(200)가 구성될 경우, 하나의 세포 배양 장치에서 서로 다른 종류의 세포를 개별적인 조건 하에서 배양시킬 수 있다.
구체적으로, 도2를 참조하면, 상기 세포 배양 인큐베이터(200)는, 일정한 간격으로 복수의 초음파 소자(211)가 배치된 셀 플레이트(210), 연성의 재질로 형성되어 가변성이 있으며 일정한 간격으로 초음파 소자(221)가 배치되고 셀 플레이트(210, cell plate) 상에 배치될 수 있는 초음파 밴드(220)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 상기 세포 배양 장치는 세포 배양을 위하여 세포의 하측에 배치된 초음파 소자(211) 뿐만 아니라 세포의 일측에 배치된 초음파 소자(221)를 통하여 초음파를 발생시킴으로써 3차원적으로 초음파를 발생시킬 수 있다.
이 때, 상기 초음파 소자에 의한 초음파 처리는 출력강도 1W/cm2 내지 20W/cm2의 초음파를 1 내지 20 분, 구체적으로, 출력강도 2W/cm2 내지 10W/cm2의 초음파를 5 내지 15 분, 더 구체적으로, 출력강도 3W/cm2 내지 7W/cm2의 초음파를 7 내지 13 분 동안 동안 수행하는 것일 수 있다.
다만, 상기 초음파 소자는 일 실시예에 해당하며, 필요에 따라 상기 초음파 소자는 레이저 소자 또는 열처리 소자 등으로 대체될 수 있다.
아울러, 상기 초음파 밴드(220)의 일단의 일면에는 초음파 밴드의 타단의 타면과의 연결을 위한 체결요소(222)가 배치될 수 있다. 이 때, 상기 체결요소(222)는 일 예로서 밸크로로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의하여 용이하게 도출될 수 있는 다른 형상으로 형성될 수 있음은 자명하다. 이와 같은 구성을 통하여, 초음파 밴드(220)는 필요에 따라 다양한 형상의 플랜지(flange)를 형성할 수 있다. 즉, 원형, 삼각형, 사각형 또는 기타 다른 다각형의 형상으로 플랜지를 형성할 수 있다.
또한, 상기 초음파 밴드(220)가 셀 플레이트(210)에 상에 배치된 상태에서, 셀 플레이트에 배치된 복수의 초음파 소자 중에서 상기 초음파 밴드(220)에 의하여 형성된 플랜지의 내측에 존재하는 초음파 소자만이 작동할 수 있다.
구체적으로, 도3과 같이 초음파 밴드(220)가 원형의 형상의 플랜지를 형상하여 셀 플레이트(210) 상에 놓여진 경우, 상기 셀 플레이트에 배치된 복수의 초음파 소자 중에서 초음파 밴드(220)에 의해 형성된 플랜지의 내측 부분(A)에 존재하는 초음파 소자만이 작동하게 된다. 이 때, 초음파 밴드(220) 상에 배치된 초음파 소자도 함께 작동됨은 당연하다.
이와 달리, 도4와 같이 초음파 밴드(220)가 사각형의 형상의 플랜지를 형성하여 셀 플레이트(210) 상에 놓여진 경우, 상기 셀 플레이트에 배치된 복수의 초음파 소자 중에서 초음파 밴드(220)에 의해 형성된 플랜지의 내측 부분(A')에 존재하는 초음파 소자만이 작동하게 된다. 이 경우도, 초음파 밴드(220) 상에 배치된 초음파 소자도 함께 작동됨은 당연하다.
도5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 세포 배양 인큐베이터(200)는, 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되어 초음파 밴드(220)와 연결되는 제1 연결요소(230) 및 초음파 밴드(220)의 타단의 일면에 배치되어 제1 연결요소(230)와 연결되는 제2 연결요소(240)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 제1 연결요소(230)는, 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되는 와이어(231), 와이어(231)의 일단에 배치되는 플러그 커넥터(232), 와이어(231)의 처짐을 방지하기 위해 세포 배양 인큐베이터(200)의 어느 하나의 측벽에 배치되어 와이어(231)를 지지하는 제1 지지요소(233) 및 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 플러그 커넥터를 지지하기 위하여 세포 배양 인큐베이터의 어느 하나의 측벽에 배치되는 제2 지지요소(234)를 포함하고, 제2 연결요소(240)는 플러그 커넥터와 연결되는 리셉터클 커넥터를 포함할 수 있다.
아울러, 세포 배양 인큐베이터(200)는, 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 플러그 커넥터를 보호하기 위한 캡(235)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 도6과 같이, 초음파 밴드(220)는, 제1 연결요소(230)와 제2 연결요소(240)에 의하여 세포 배양 인큐베이터(200)와 연결되고, 셀 플레이트(210) 상에 놓인 상태에서 작동될 수 있다.
뿐만 아니라, 세포 배양 인큐베이터(200)는, 와이어를 밀봉시켜 와이어의 방수 기능을 유지시키는 제1 씰(미도시) 및 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터가 연결된 경우 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터를 밀봉시켜 방수 기능을 유지시키는 제2 씰(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 세포 배양 장치(10)는, 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 온도, 습도, 이산화탄소 농도 또는 초음파의 주파수를 개별적으로 제어하는 제어부(미도시) 및 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 전원을 개별적으로 제어하는 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 통하여, 세포 배양 장치(10) 내에 복수 개의 세포 배양 인큐베이터가 수용된 경우, 세포가 배양되고 있는 세포 배양 인큐베이터만을 가동시킬 수 있으며, 각각의 세포 배양 인큐베이터에서 배양되는 세포의 종류에 따라 적절한 배양 환경을 조성하도록 개별적으로 제어할 수 있다.
상기에서 설명한 구성들을 포함하는 일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 복수의 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 세포 간의 교차 위험을 줄일 수 있으며, 3차원적으로 초음파를 발생시켜 효율적으로 세포를 배양할 수 있다.
뿐만 아니라, 일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 다양한 종류의 세포를 배양함에 있어서 선택적으로 셀 플레이트의 형상 및 환경 조건을 변형 또는 제어할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 세포 배양 장치
100 : 챔버
200 : 세포 배양 인큐베이터
210 : 셀 플레이트
211 : 초음파 소자
220 : 초음파 밴드
221 : 초음파 소자
222 : 체결요소
230 : 제1 연결요소
231 : 와이어
232 : 플러그 커넥터
233 : 제1 지지요소
234 : 제2 지지요소
235 : 캡
240 : 제2 연결요소

Claims (8)

  1. 세포를 배양할 수 있도록 내부에 배양실이 형성되는 챔버; 및
    상기 챔버 내에 수용되는 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터;
    를 포함하고,
    상기 세포 배양 인큐베이터는,
    일정한 간격으로 복수의 초음파 소자가 배치된 셀 플레이트;
    연성의 재질로 형성되어 가변성이 있으며, 일정한 간격으로 초음파 소자가 배치되고, 상기 셀 플레이트 상에 배치될 수 있는 초음파 밴드;
    를 포함하며,
    세포 배양을 위하여 3차원적으로 초음파를 발생시킬 수 있으며,
    상기 초음파 밴드의 일단과 타단이 서로 연결되어, 상기 초음파 밴드는 원형 또는 다각형 형상의 플랜지를 형성할 수 있으며,
    상기 초음파 밴드가 상기 셀 플레이트에 상에 배치된 상태에서,
    상기 셀 플레이트에 배치된 복수의 초음파 소자 중에서 상기 플랜지의 내측에 존재하는 초음파 소자만이 작동하고,
    상기 초음파 밴드의 일단의 일면에는 상기 초음파 밴드의 타단의 타면과의 연결을 위한 체결요소가 배치되며,
    세포의 하측에 배치된 셀 플레이트의 초음파 소자 및 세포의 일측에 배치된 초음파 밴드의 초음파 소자가 초음파를 발생시킴으로써 상기 세포에 대하여 3차원적으로 초음파를 발생시킬 수 있는,
    세포 배양 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세포 배양 인큐베이터는,
    상기 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되어 상기 초음파 밴드와 연결되는 제1 연결요소; 및
    상기 초음파 밴드의 타단의 일면에 배치되어 상기 제1 연결요소와 연결되는 제2 연결요소;
    를 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결요소는,
    상기 세포 배양 인큐베이터의 일 측벽으로부터 연장되는 와이어;
    상기 와이어의 일단에 배치되는 플러그 커넥터;
    상기 와이어의 처짐을 방지하기 위해 상기 세포 배양 인큐베이터의 어느 하나의 측벽에 배치되어 상기 와이어를 지지하는 제1 지지요소; 및
    상기 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 상기 플러그 커넥터를 지지하기 위하여 상기 세포 배양 인큐베이터의 어느 하나의 측벽에 배치되는 제2 지지요소;
    를 포함하고,
    상기 제2 연결요소는 상기 플러그 커넥터와 연결되는 리셉터클 커넥터를 포함하는, 세포 배양 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세포 배양 인큐베이터는,
    상기 와이어를 밀봉시켜 상기 와이어의 방수 기능을 유지시키는 제1 씰; 및
    상기 플러그 커넥터와 상기 리셉터클 커넥터가 연결된 경우, 상기 플러그 커넥터 및 상기 리셉터클 커넥터를 밀봉시켜 방수 기능을 유지시키는 제2 씰;
    을 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세포 배양 인큐베이터는,
    상기 플러그 커넥터가 사용되지 않는 경우 상기 플러그 커넥터를 보호하기 위한 캡;
    을 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 온도, 습도, 이산화탄소 농도 또는 초음파의 주파수를 개별적으로 제어하는 제어부; 및
    상기 적어도 하나의 세포 배양 인큐베이터 내의 전원을 개별적으로 제어하는 전원부;
    를 더 포함하는, 세포 배양 장치.
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