KR102365228B1 - 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템을 제공한다. 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트에 약물을 디스펜싱하는 약물 디스펜싱 모듈; 상기 플레이트의 웰에 담겨 배양되는 세포를 촬상하는 배양 모니터링 모듈; 그리고 상기 플레이트를 수평이동, 상하이동 및 회전이동시킬 수 있는 플레이트 핸들링 모듈로서, 상기 플레이트를 상기 약물 디스펜싱 모듈로부터 상기 배양 모니터링 모듈로 이송시키거나, 상기 배양 모니터링 모듈로부터 상기 약물 디스펜싱 모듈로 이송시키는 플레이트 핸들링 모듈;을 포함한다.
Description
본 발명은 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 약물처리 및 세포배양의 과정을 자동화한 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템에 관한 것이다.
세포를 이용한 검사 또는 검진을 위해서, 인간 또는 동물의 혈액으로부터 살아 있는 세포(live cell)를 분리하는 기술과 이를 사용하여 세포 배양을 하는 기술이 필요하다.
세포를 분리하는 기술의 일 예로, 암진단을 위해 혈액 중 혈중 종양세포(CTCs: Circulating Tumor Cells)를 분리하는 기술이 개발되고 있다. 혈중 종양세포(CTC/CTCs)는 1차적인 종양조직 즉 원발암으로부터 떨어져 나와 혈액 속을 돌아다니는 소수의 종양세포로 전이암의 핵심요인으로 알려져 있다.
혈중 종양세포의 검출을 위한 기술으로는, 항 EpCAM(상피 세포 접착 분자) 항체를 고정화한 자성 입자 또는 기둥 형상 구조 등의 수지 표면에 캡처 항체를 결합시킨 마이크로 유체 디바이스를 이용하는 기술과, 혈중 종양세포와 혈구 세포의 크기 차이를 이용하여 필터를 사용하는 기술이 알려져 있다.
예를 들어, 혈중 종양세포의 검출을 위해 필터를 사용하는 경우, 칩에 약물을 디스펜싱하여 표적세포를 분리하고, 분리된 표적세포를 피펫으로 회수할 수 있다.
이와 같이 분리된 세포를 세포배양을 하여 인체 질병의 진단 또는 치료 등의 목적으로 사용하게 된다.
세포 배양은 분자 생물학을 비롯한 생물학 연구에 있어서 매우 중요한 기술로서, 일반적으로 세포 배양은 세포 배양 모니터링 모듈을 사용하여 이루어진다. 세포 배양 모니터링 모듈은 커버 글라스, 배양접시 및 덮개를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 세포 배양 모니터링 모듈을 사용하여 세포를 배양하고 이를 관찰하는 방법은 다음과 같다. 얇은 유리로 된 커버글라스 상에 약물로 처리된 세포 또는 특정 유전자가 재조합된 세포와 배양액을 넣고 이를 배양 접시 내에 배치한 후 덮개를 덮고, 덮개가 덮인 배양 접시를 인큐베이터(Incubator)에 인입시킴으로써, 세포 배양 준비를 마친다. 인큐베이터는 세포 배양 목적에 맞는 특정 환경을 조성함으로써 세포를 증식시키게 되며, 세포 증식이 완료되면 커버 글라스를 핀셋으로 꺼내어 유리 슬라이드를 얹고 현미경을 통해 이를 관찰하게 된다.
이와 같은 이와 같이, 세포를 분리하고 세포배양하는 종래의 방법은 세포분리 후 작업자가 세포분리 장치로부터의 플레이트를 직접 세포배양기로 수동으로 이동시키게 된다.
또한, 세포분리작업이 주기적으로 필요한 경우에도 작업자가 그 때마다 조작과 작동을 수행해야한다.
또한, 세포의 배양을 관찰하기 위해서 주기적으로 관찰대상이 되는 플레이트를 작업자가 교체하거너 필요한 위치로 이송시키는 등 계속해서 조작하고 제어해야 하므로 불편한 문제점이 있다.
이와 같이, 작업자의 지속적 개입과 수동조작이 필요한 종래의 방법에 의하면, 작업의 효율이 저하되고, 플레이트를 작업자가 수동으로 이송시 일정하지 못한 움직임과 오염 가능성 등의 문제점이 있다.
세포를 분리하는 기술의 일 예로, 암진단을 위해 혈액 중 혈중 종양세포(CTCs: Circulating Tumor Cells)를 분리하는 기술이 개발되고 있다. 혈중 종양세포(CTC/CTCs)는 1차적인 종양조직 즉 원발암으로부터 떨어져 나와 혈액 속을 돌아다니는 소수의 종양세포로 전이암의 핵심요인으로 알려져 있다.
혈중 종양세포의 검출을 위한 기술으로는, 항 EpCAM(상피 세포 접착 분자) 항체를 고정화한 자성 입자 또는 기둥 형상 구조 등의 수지 표면에 캡처 항체를 결합시킨 마이크로 유체 디바이스를 이용하는 기술과, 혈중 종양세포와 혈구 세포의 크기 차이를 이용하여 필터를 사용하는 기술이 알려져 있다.
예를 들어, 혈중 종양세포의 검출을 위해 필터를 사용하는 경우, 칩에 약물을 디스펜싱하여 표적세포를 분리하고, 분리된 표적세포를 피펫으로 회수할 수 있다.
이와 같이 분리된 세포를 세포배양을 하여 인체 질병의 진단 또는 치료 등의 목적으로 사용하게 된다.
세포 배양은 분자 생물학을 비롯한 생물학 연구에 있어서 매우 중요한 기술로서, 일반적으로 세포 배양은 세포 배양 모니터링 모듈을 사용하여 이루어진다. 세포 배양 모니터링 모듈은 커버 글라스, 배양접시 및 덮개를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 세포 배양 모니터링 모듈을 사용하여 세포를 배양하고 이를 관찰하는 방법은 다음과 같다. 얇은 유리로 된 커버글라스 상에 약물로 처리된 세포 또는 특정 유전자가 재조합된 세포와 배양액을 넣고 이를 배양 접시 내에 배치한 후 덮개를 덮고, 덮개가 덮인 배양 접시를 인큐베이터(Incubator)에 인입시킴으로써, 세포 배양 준비를 마친다. 인큐베이터는 세포 배양 목적에 맞는 특정 환경을 조성함으로써 세포를 증식시키게 되며, 세포 증식이 완료되면 커버 글라스를 핀셋으로 꺼내어 유리 슬라이드를 얹고 현미경을 통해 이를 관찰하게 된다.
이와 같은 이와 같이, 세포를 분리하고 세포배양하는 종래의 방법은 세포분리 후 작업자가 세포분리 장치로부터의 플레이트를 직접 세포배양기로 수동으로 이동시키게 된다.
또한, 세포분리작업이 주기적으로 필요한 경우에도 작업자가 그 때마다 조작과 작동을 수행해야한다.
또한, 세포의 배양을 관찰하기 위해서 주기적으로 관찰대상이 되는 플레이트를 작업자가 교체하거너 필요한 위치로 이송시키는 등 계속해서 조작하고 제어해야 하므로 불편한 문제점이 있다.
이와 같이, 작업자의 지속적 개입과 수동조작이 필요한 종래의 방법에 의하면, 작업의 효율이 저하되고, 플레이트를 작업자가 수동으로 이송시 일정하지 못한 움직임과 오염 가능성 등의 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 약물처리 및 세포배양의 과정을 자동화한 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템을 제공한다. 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트에 약물을 디스펜싱하는 약물 디스펜싱 모듈; 상기 플레이트의 웰에 담겨 배양되는 세포를 촬상하는 배양 모니터링 모듈; 상기 플레이트를 수평이동, 상하이동 및 회전이동시킬 수 있는 플레이트 핸들링 모듈로서, 상기 플레이트를 상기 약물 디스펜싱 모듈로부터 상기 배양 모니터링 모듈로 이송시키거나, 상기 배양 모니터링 모듈로부터 상기 약물 디스펜싱 모듈로 이송시키는 플레이트 핸들링 모듈; 그리고 상기 약물 디스펜싱 모듈과 상기 배양 모니터링 모듈의 사이에 상기 플레이트 핸들링 모듈이 위치하도록, 상기 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 수납되는 수납 프레임;을 포함하며, 상기 수납 프레임은 복수의 구역으로 구획된 수납용 틀로서, 상기 수납 프레임의 각 구역에는 상기 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈, 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 구분되어 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플레이트 핸들링 모듈은, 상기 플레이트를 잡거나 놓는 그립부; 상기 그립부를 수평방향으로 이동시키는 수평이동부; 상기 수평이동부를 상하방향으로 이동시키는 수직이동부; 그리고 상기 수직이동부를 회전시키는 회전이동부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부는, 상기 플레이트의 양 측면을 가압하여 집는 집게 형상을 가지는 집게부; 그리고 상기 집게부의 폭을 증감시키는 엑추에이터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수납 프레임에 설치되어 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 상기 플레이트를 취급하는 동작을 제어하는 전장 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 약물 디스펜싱 모듈은, 약물처리를 위한 팁(tip)들이 수용되는 팁카트리지; 약물용기들이 수용되는 약물카트리지; 상기 플레이트가 안착되는 플레이트 안착부; 그리고 상기 팁카트리지에서 팁을 장착하고 이송하며, 상기 약물카트리지에서 상기 팁에 약물을 흡입하고 상기 플레이트의 웰에 약물을 디스펜싱하는 팁이송부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 배양 모니터링 모듈은, 상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스; 상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부; 상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부; 그리고 상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부 또는 상기 플레이트를 이동시키는 스테이지부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부가 상기 플레이트 안착부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 배양 모니터링 모듈 측으로 상기 플레이트가 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부가 상기 상면부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 약물 디스펜싱 모듈의 상기 플레이트 안착부 상으로 상기 플레이트가 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 플레이트 핸들링 모듈이 제1 위치로 복귀함에 따라 상기 플레이트 핸들링 모듈의 초기 위치를 감지하는 제1 센서; 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 팁이송부가 제2 위치로 복귀함에 따라 상기 팁이송부의 초기 위치를 감지하는 제2 센서; 그리고 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 촬상부가 제3 위치로 복귀함에 따라 상기 촬상부의 초기 위치를 감지하는 제3 센서;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플레이트 핸들링 모듈은, 상기 플레이트를 잡거나 놓는 그립부; 상기 그립부를 수평방향으로 이동시키는 수평이동부; 상기 수평이동부를 상하방향으로 이동시키는 수직이동부; 그리고 상기 수직이동부를 회전시키는 회전이동부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부는, 상기 플레이트의 양 측면을 가압하여 집는 집게 형상을 가지는 집게부; 그리고 상기 집게부의 폭을 증감시키는 엑추에이터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수납 프레임에 설치되어 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 상기 플레이트를 취급하는 동작을 제어하는 전장 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 약물 디스펜싱 모듈은, 약물처리를 위한 팁(tip)들이 수용되는 팁카트리지; 약물용기들이 수용되는 약물카트리지; 상기 플레이트가 안착되는 플레이트 안착부; 그리고 상기 팁카트리지에서 팁을 장착하고 이송하며, 상기 약물카트리지에서 상기 팁에 약물을 흡입하고 상기 플레이트의 웰에 약물을 디스펜싱하는 팁이송부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 배양 모니터링 모듈은, 상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스; 상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부; 상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부; 그리고 상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부 또는 상기 플레이트를 이동시키는 스테이지부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부가 상기 플레이트 안착부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 배양 모니터링 모듈 측으로 상기 플레이트가 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부가 상기 상면부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 약물 디스펜싱 모듈의 상기 플레이트 안착부 상으로 상기 플레이트가 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 플레이트 핸들링 모듈이 제1 위치로 복귀함에 따라 상기 플레이트 핸들링 모듈의 초기 위치를 감지하는 제1 센서; 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 팁이송부가 제2 위치로 복귀함에 따라 상기 팁이송부의 초기 위치를 감지하는 제2 센서; 그리고 상기 수납 프레임에 설치되어 상기 촬상부가 제3 위치로 복귀함에 따라 상기 촬상부의 초기 위치를 감지하는 제3 센서;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 약물 디스펜싱 모듈과 배양 모니터링 모듈 사이에서 플레이트 핸들링 모듈이 플레이트를 이송하므로 약물처리 및 세포배양의 과정을 자동화한 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템의 제어로직의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3내지 도 5는 도 1에 도시된 약물 처리 및 배양 시스템의 플레이트 핸들링 모듈의 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 6은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 약물 디스펜싱 모듈의 일 예를 나타내는 도면이다.
도7은 약물 디스펜싱 모듈의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 배양 모니터링 모듈의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 배양 모니터링 모듈의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템의 제어로직의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3내지 도 5는 도 1에 도시된 약물 처리 및 배양 시스템의 플레이트 핸들링 모듈의 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 6은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 약물 디스펜싱 모듈의 일 예를 나타내는 도면이다.
도7은 약물 디스펜싱 모듈의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 배양 모니터링 모듈의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 배양 모니터링 모듈의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템의 제어로직의 일 예를 나타내는 블록도이다.
본 실시예의 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)에 약물을 디스펜싱하여 세포배양의 대상물을 준비하고, 이를 배양하며 촬상하는 등의 방법으로 배양과정을 모니터링하는 장치일 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 약물 디스펜싱 모듈(100), 배양 모니터링 모듈(300) 및 플레이트 핸들링 모듈(500)을 포함할 수 있다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)에 약물을 디스펜싱할 수 있다. 약물 디스펜싱 모듈(100)은 팁(Tip) 기반으로 약물을 디스펜싱하되, 자동으로 약물을 분주하는 기능을 할 수 있다.
배양 모니터링 모듈(300)은 플레이트(30)의 웰에 담겨 배양되는 세포를 촬상할 수 있다. 배양 모니터링 모듈(300)은 타임랩스(Time Lapse) 촬영 및 이미지 분석을 수행하여 실시간으로 배양을 모니터링할 수 있다.
플레이트 핸들링 모듈(500)은 약물 디스펜싱 모듈(100)과 배양 모니터링 모듈(300)의 사이에서 플레이트(30)를 이송할 수 있다. 플레이트 핸들링 모듈(500)은 플레이트(30)를 수평이동 및 상하이동 및 회전이동을 시켜 약물 디스펜싱 모듈(100)로부 배양 모니터링 모듈(300)로 이송시키거나, 배양 모니터링 모듈(300)로부터 약물 디스펜싱 모듈(100)로 이송시킬 수 있다.
도 3내지 도 5는 도 1에 도시된 약물 처리 및 배양 시스템의 플레이트 핸들링 모듈(500)의 일 예를 나타내는 도면들이다.
예를 들어, 플레이트 핸들링 모듈(500)은, 플레이트(30)를 잡거나 놓는 그립부(510), 그립부(510)를 수평방향으로 이동시키는 수평이동부(530), 수평이동부(530)를 상하방향으로 이동시키는 수직이동부(550), 수직이동부(550)를 회전시키는 회전이동부(570), 및 지지부(590)를 포함할 수 있다.
그립부(510)는 플레이트(30)의 양 측면을 가압하면서 집는 집게 형상을 가질 수 있다. 플레이트(30)와 접촉하는 그립부(510)의 표면에는 마찰력이 증가될 수 있는 실리콘이나 고무 등으로 된 소재가 부착될 수 있다. 집는 동작을 위해, 그립부(510)는 집게부와 집게부의 폭을 변경시키는 제1 엑추에이터를 포함할 수 있다. 그립부(510)는 수평이동부(530)에 결합될 수 있다.
수평이동부(530)는 도 4의 하측의 그림과 같이 레일(531)과 레일에 설치되어 구동력을 제공하는 제2 엑추에이터(533)를 포함할 수 있다. 제2 엑추에이터가 구동되면 레일(531)을 따라 전후진되며, 이러한 제2 엑추에이터에 결합되어 있는 그립부(510)가 수평이동부(530)를 따라 이동될 수 있다.
수직이동부(550)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평이동부(530)와 결합되어 수평이동부(530)를 상하방향으로 승강시킬 수 있다. 수평이동부(530)와 마찬가지로 수직이동부(550)도 도 4의 하측에 도시된 형태의 레일과 제3 엑추에이터를 포함할 수 있다.
한편 회전이동부(570)는 지지부(590) 상에 결합될 수 있고, 수직이동부(550)는 회전이동부(570) 상에 결합될 수 있다. 지지부(590)는 후술될 수납프레임(1000)의 지지면 상에 설치될 수 있다. 회전이동부(570)는 제4 엑추에이터의 구동력에 의해 수직이동부(550)를 상하방향을 회전축(Z축)으로 해서 회전시킬 수 있다. 이에 따라 Z축에 결합된 수평이동부(530)도 함께 회전될 수 있다. 회전된 이후, 수평이동부(530)에 의해 그립부(510)가 이동될 수 있다. 이에 따라, 플레이트(30)를 약물 디스펜싱 모듈(100)과 배양 모니터링 모듈(300) 간에 이동시킬 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 수납프레임(1000) 및 전장제어부(700)를 더 포함할 수 있다.
수납프레임(1000)은 도 1에 예시된 바와 같이, 복수의 구역으로 구획된 수납용 틀일 수 있다. 수납프레임(1000)은 외부와의 차폐를 위해 도어를 열고 닫는 구조일 수도 있고, 단순히 여러 수납용 구역을 제공하며 외부로 개방된 구조물일 수도 있다.
예를 들어, 수납프레임(1000)은 수납프레임(1000)을 상부와 하부로 구획하는 지지면(1010)을 가지고, 지지면을 기준으로 수납프레임(1000)의 하부에는 제어를 위한 전장제어부(700)가 수용될 수 있다.
지지면(1010)의 상측 공간은 좌측, 우측 및 가운데로 구분되는3개의 구역으로 구획될 수 있다. 예를 들어, 우측 구역에는 약물 디스펜싱 모듈(100)이 수용될 수 있고, 좌측 구역에는 배양 모니터링 모듈(300)이 수용될 수 있고, 가운데 구역에는 플레이트 핸들링 모듈(500)이 배치될 수 있다.
전장제어부(700)는 지지면(1010)을 기준으로 수납프레임(1000)의 하부에 설치될 수 있다. 전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100), 배양 모니터링 모듈(300) 및 플레이트 핸들링 모듈(500)의 동작을 제어하기 위한 회로부, 전원공급부 및 통신부 등을 포함할 수 있다.
전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100)에 의한 플레이트(30)의 복수의 웰에 약물 디스펜싱 과정, 약물이 디스펜싱된 플레이트(30)를 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 배양 모니터링 모듈(300)로 이송하는 과정, 배양 모니터링 모듈(300)에 의한 모니터링 과정, 필요한 경우 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 플레이트(30)를 약물 디스펜싱 모듈(100)로 이송시키는 과정을 제어할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 약물 디스펜싱 모듈(100)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7은 약물 디스펜싱 모듈(100)의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은 약물 등의 용액을 필요한 곳에 공급하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 약물 디스펜싱 모듈(100)은 플레이트(30)의 다수의 웰에 담겨진 대상물에 약물을 분주하여 처리할 수 있다. 약물 디스펜싱 모듈(100)은 이와 같이 약물을 분주할 뿐만 아니라 세포를 이용한 검사 또는 검진을 위해서, 인간 또는 동물의 혈액으로부터 살아 있는 세포(live cell)를 분리하기 위한 장치일 수도 있다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은, 약물처리를 위한 팁(tip)들이 수용되는 팁카트리지(110), 약물용기들이 수용되는 약물카트리지(130), 플레이트(30)가 안착되는 플레이트 안착부(150), 및 팁이송부(170)를 포함할 수 있다.
약물 공급팁(50)은 프로세스 약물이 수용되는 내부공간이 형성되는 수용부재와, 수용부재의 내부공간에 압력을 가하여, 내부공간에 위치한 약물을 외부로 배출하는 압력부재를 포함할 수 있다.
팁이송부(170)의 동작에 의해 약물 공급팁(50)은 카메라 모듈측으로 이송되거나, 프로세스용액을 디쉬에 옮기 거나, 여과칩으로부터 분리된 표적세포를 회수하는 등의 동작을 수행할 수 있다.
전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100)의 구성을 전체적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 전장제어부(700)는 유/무선 통신을 통해 팁이송모터, 엔코더 및 카메라 모듈과 전기적으로 연결될 수 있고, 이들 구성으로부터 정보를 제공받거나, 이들 구성에 작동신호를 인가할 수 있다.
도 7을 참조하면, 먼저, 팁이송부(170)는 센서가 설치된 일측 가장자리로 이동하여 초기 위치를 설정한다. 전장제어부(700)는 이러한 초기 위치 설정된 위치를 기준으로 팁이송부(170)를 제어할 수 있다.
이후, 전장제어부(700)의 제어에 이해 팁이송부(170)는 팁카트리지(110) 상으로 이동되고, 팁장착부가 하강하여 팁이 장착될 수 있다.
계속해서, 팁이송부(170)는 장착된 팁을 약물카트리지(130) 상으로 이동시키고, 팁이 하강되어 약물카트리지(130) 중 선택된 약물 용기에 팁이 삽입될 수 있다. 이에 따라 약물 용기에 있던 약물이 팁에 흡입될 수 있다.
이후, 팁이송부(170)는 팁을 상승시키고 플레이트 안착부(150)에 위치된 플레이트(30) 상으로 이동될 수 있다. 팁이송부(170)에 의해 플레이트(30)의 다수의 웰에 팁이 순차로 이동되면서 약물을 분주 내지 디스펜싱할 수 있다.
이와 같은 과정으로 약물처리된 플레이트(30)가 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 이송될 수 있다. 또는 사용목적에 따라서는 약물처리 이후 세포분리 과정 등 다른 과정이 더 수행될 수도 있다.
도 8은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 배양 모니터링 모듈(300)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 9는 배양 모니터링 모듈(300)의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
배양 모니터링 모듈(300)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)를 제공받아, 상기 웰 내의 세포를 촬영할 수 있다. 배양 모니터링 모듈(300) 는 케이스(310), 촬상부(330), 조명부(350), 스테이지부(370)를 포함할 수 있다.
케이스(310)는 플레이트(30)가 안착되는 상면부(311)를 가지는 박스 형상을 가질 수 있다. 상면부(311)에는 후술될 조명부(350)와 관련된 개구부 또는 투광부가 형성될 수 있다.
플레이트(30)는 상면부에 안착될 수 있고, 상기 투광부를 통해 촬상부(330)에 의해 플레이트(30)의 웰에 담긴 세포가 촬영될 수 있다.
촬상부(330)는 케이스(310)의 상면부(311)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 촬상부(330)는 전장제어부(700)의 제어에 따라 세포를 촬영할 수 있다.
조명부(350)는 웰에 광을 조사하기 위해, 플레이트(30)를 사이에 두고 촬상부(330)의 반대측에 위치할 수 있다.
예를 들어, 촬상부(330)는 케이스(310)의 상면부(311) 아래의 케이스(310) 내측에 위치하며, 조명부(350)는 상면부(311)의 위에 위치할 수 있다.
스테이지부(370)는 케이스(310) 내에 구비되며, 촬상부(330)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다. 이때, 조명부(350)도 함께 X, Y, Z축으로 이동될 수 있다.
전장제어부(700)는 웰에 담겨있는 세포를 규칙적으로, 예를 들어, 단위 시간 간격으로 촬영하도록(도 9 참조), 상기 촬상부(330), 조명부(350) 및 스테이지부(370)를 제어할 수 있다.
그립부(510)가 약물 디스펜싱 모듈(100)의 플레이트 안착부(150)에 위치한 플레이트(30)의 양 측면을 잡고, 수직이동부(550)에 의해 플레이트(30)가 상승되며, 회전이동부(570)에 의해 수직이동부(550)가 회전되면, 수평이동부(530)가 회전되며 플레이트(30)도 약물 디스펜싱 모듈(100) 측에서 배양 모니터링 모듈(300)측으로 회전될 수 있다. 수평이동부(530), 수직이동부(550) 및 회전이동부(570)에 의해 배양 모니터링 모듈(300)의 케이스(310)의 상면부에 플레이트(30)가 안착될 수 있다.
배양 모니터링 과정이 완료되거나 또는 배양 과정 중 주기적으로 또는 특정 시기에 특정한 약물을 디스펜싱할 필요가 있는 경우, 그립부(510)가 케이스(310)의 상면부에 위치한 플레이트(30)의 양 측면을 잡고, 수직이동부(550)에 의해 플레이트(30)가 상승되며, 회전이동부(570)에 의해 수직이동부(550)가 회전되어 플레이트(30)가 약물 모니터링 모듈(300)측으로 회전이동된 후, 수평이동부(530) 및 수직이동부(550)에 의해 약물 디스펜싱 모듈(100)의 플레이트 안착부(150) 상으로 플레이트(30)가 이송되어 놓일 수 있다.
이후, 전술된 약물 디스펜싱 모듈(100)에 의한 약물 디스펜싱 과정이 수행된 후 다시 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 플레이트(30)가 배양 모니터링 모듈(300)측으로 이송될 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서를 포함할 수 있다.
제1 센서는 수납프레임(1000)에 설치되어 플레이트 핸들링 모듈(500)이 제1 위치로 복귀함에 따라 플레이트 핸들링 모듈(500)의 초기 위치를 감지할 수 있다.
제2 센서는 수납프레임(1000)에 설치되어 팁이송부(170)가 제2 위치로 복귀함에 따라 팁이송부(170)의 초기 위치를 감지할 수 있다.
제3 센서는 상기 수납프레임(1000)에 설치되어 촬상부(330), 또는 조명부(350), 또는 스테이지가 제3 위치로 복귀함에 따라 각각의 초기 위치를 감지할 수 있다.
전술된 팁이송부(170), 플레이트 핸들링 모듈(500) 및 촬상부(330)(또는 조명부(350), 스테이지부)의 각 동작은 엔코터에 의해 그 위치가 파악될 수 있으며, 상기 각각의 초기 위치를 기준으로 제어부에 의해 현재의 위치가 파악되어 동작제어가 될 수 있다.
이와 같이, 제어부에 의해, 약물 공급팁(50)의 이동 높이가 제어되면, 혈중 종양세포와 같은 희소한 표적세포에 대해서, 자동화된 방식을 통해 대량으로 분리 작업이 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세스 약물을 공급하고, 표적세포를 분리하고 배양을 모니터링하는 공정이 자동화됨으로써, 혈중 종양세포의 회수율을 높일 수 있고, 반복 재현성 및 신뢰성을 회복할 수 있으며, 공간 활용도 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물처리 및 배양 시스템의 제어로직의 일 예를 나타내는 블록도이다.
본 실시예의 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)에 약물을 디스펜싱하여 세포배양의 대상물을 준비하고, 이를 배양하며 촬상하는 등의 방법으로 배양과정을 모니터링하는 장치일 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 약물 디스펜싱 모듈(100), 배양 모니터링 모듈(300) 및 플레이트 핸들링 모듈(500)을 포함할 수 있다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)에 약물을 디스펜싱할 수 있다. 약물 디스펜싱 모듈(100)은 팁(Tip) 기반으로 약물을 디스펜싱하되, 자동으로 약물을 분주하는 기능을 할 수 있다.
배양 모니터링 모듈(300)은 플레이트(30)의 웰에 담겨 배양되는 세포를 촬상할 수 있다. 배양 모니터링 모듈(300)은 타임랩스(Time Lapse) 촬영 및 이미지 분석을 수행하여 실시간으로 배양을 모니터링할 수 있다.
플레이트 핸들링 모듈(500)은 약물 디스펜싱 모듈(100)과 배양 모니터링 모듈(300)의 사이에서 플레이트(30)를 이송할 수 있다. 플레이트 핸들링 모듈(500)은 플레이트(30)를 수평이동 및 상하이동 및 회전이동을 시켜 약물 디스펜싱 모듈(100)로부 배양 모니터링 모듈(300)로 이송시키거나, 배양 모니터링 모듈(300)로부터 약물 디스펜싱 모듈(100)로 이송시킬 수 있다.
도 3내지 도 5는 도 1에 도시된 약물 처리 및 배양 시스템의 플레이트 핸들링 모듈(500)의 일 예를 나타내는 도면들이다.
예를 들어, 플레이트 핸들링 모듈(500)은, 플레이트(30)를 잡거나 놓는 그립부(510), 그립부(510)를 수평방향으로 이동시키는 수평이동부(530), 수평이동부(530)를 상하방향으로 이동시키는 수직이동부(550), 수직이동부(550)를 회전시키는 회전이동부(570), 및 지지부(590)를 포함할 수 있다.
그립부(510)는 플레이트(30)의 양 측면을 가압하면서 집는 집게 형상을 가질 수 있다. 플레이트(30)와 접촉하는 그립부(510)의 표면에는 마찰력이 증가될 수 있는 실리콘이나 고무 등으로 된 소재가 부착될 수 있다. 집는 동작을 위해, 그립부(510)는 집게부와 집게부의 폭을 변경시키는 제1 엑추에이터를 포함할 수 있다. 그립부(510)는 수평이동부(530)에 결합될 수 있다.
수평이동부(530)는 도 4의 하측의 그림과 같이 레일(531)과 레일에 설치되어 구동력을 제공하는 제2 엑추에이터(533)를 포함할 수 있다. 제2 엑추에이터가 구동되면 레일(531)을 따라 전후진되며, 이러한 제2 엑추에이터에 결합되어 있는 그립부(510)가 수평이동부(530)를 따라 이동될 수 있다.
수직이동부(550)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평이동부(530)와 결합되어 수평이동부(530)를 상하방향으로 승강시킬 수 있다. 수평이동부(530)와 마찬가지로 수직이동부(550)도 도 4의 하측에 도시된 형태의 레일과 제3 엑추에이터를 포함할 수 있다.
한편 회전이동부(570)는 지지부(590) 상에 결합될 수 있고, 수직이동부(550)는 회전이동부(570) 상에 결합될 수 있다. 지지부(590)는 후술될 수납프레임(1000)의 지지면 상에 설치될 수 있다. 회전이동부(570)는 제4 엑추에이터의 구동력에 의해 수직이동부(550)를 상하방향을 회전축(Z축)으로 해서 회전시킬 수 있다. 이에 따라 Z축에 결합된 수평이동부(530)도 함께 회전될 수 있다. 회전된 이후, 수평이동부(530)에 의해 그립부(510)가 이동될 수 있다. 이에 따라, 플레이트(30)를 약물 디스펜싱 모듈(100)과 배양 모니터링 모듈(300) 간에 이동시킬 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 수납프레임(1000) 및 전장제어부(700)를 더 포함할 수 있다.
수납프레임(1000)은 도 1에 예시된 바와 같이, 복수의 구역으로 구획된 수납용 틀일 수 있다. 수납프레임(1000)은 외부와의 차폐를 위해 도어를 열고 닫는 구조일 수도 있고, 단순히 여러 수납용 구역을 제공하며 외부로 개방된 구조물일 수도 있다.
예를 들어, 수납프레임(1000)은 수납프레임(1000)을 상부와 하부로 구획하는 지지면(1010)을 가지고, 지지면을 기준으로 수납프레임(1000)의 하부에는 제어를 위한 전장제어부(700)가 수용될 수 있다.
지지면(1010)의 상측 공간은 좌측, 우측 및 가운데로 구분되는3개의 구역으로 구획될 수 있다. 예를 들어, 우측 구역에는 약물 디스펜싱 모듈(100)이 수용될 수 있고, 좌측 구역에는 배양 모니터링 모듈(300)이 수용될 수 있고, 가운데 구역에는 플레이트 핸들링 모듈(500)이 배치될 수 있다.
전장제어부(700)는 지지면(1010)을 기준으로 수납프레임(1000)의 하부에 설치될 수 있다. 전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100), 배양 모니터링 모듈(300) 및 플레이트 핸들링 모듈(500)의 동작을 제어하기 위한 회로부, 전원공급부 및 통신부 등을 포함할 수 있다.
전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100)에 의한 플레이트(30)의 복수의 웰에 약물 디스펜싱 과정, 약물이 디스펜싱된 플레이트(30)를 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 배양 모니터링 모듈(300)로 이송하는 과정, 배양 모니터링 모듈(300)에 의한 모니터링 과정, 필요한 경우 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 플레이트(30)를 약물 디스펜싱 모듈(100)로 이송시키는 과정을 제어할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 약물 디스펜싱 모듈(100)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7은 약물 디스펜싱 모듈(100)의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은 약물 등의 용액을 필요한 곳에 공급하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 약물 디스펜싱 모듈(100)은 플레이트(30)의 다수의 웰에 담겨진 대상물에 약물을 분주하여 처리할 수 있다. 약물 디스펜싱 모듈(100)은 이와 같이 약물을 분주할 뿐만 아니라 세포를 이용한 검사 또는 검진을 위해서, 인간 또는 동물의 혈액으로부터 살아 있는 세포(live cell)를 분리하기 위한 장치일 수도 있다.
약물 디스펜싱 모듈(100)은, 약물처리를 위한 팁(tip)들이 수용되는 팁카트리지(110), 약물용기들이 수용되는 약물카트리지(130), 플레이트(30)가 안착되는 플레이트 안착부(150), 및 팁이송부(170)를 포함할 수 있다.
약물 공급팁(50)은 프로세스 약물이 수용되는 내부공간이 형성되는 수용부재와, 수용부재의 내부공간에 압력을 가하여, 내부공간에 위치한 약물을 외부로 배출하는 압력부재를 포함할 수 있다.
팁이송부(170)의 동작에 의해 약물 공급팁(50)은 카메라 모듈측으로 이송되거나, 프로세스용액을 디쉬에 옮기 거나, 여과칩으로부터 분리된 표적세포를 회수하는 등의 동작을 수행할 수 있다.
전장제어부(700)는 약물 디스펜싱 모듈(100)의 구성을 전체적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 전장제어부(700)는 유/무선 통신을 통해 팁이송모터, 엔코더 및 카메라 모듈과 전기적으로 연결될 수 있고, 이들 구성으로부터 정보를 제공받거나, 이들 구성에 작동신호를 인가할 수 있다.
도 7을 참조하면, 먼저, 팁이송부(170)는 센서가 설치된 일측 가장자리로 이동하여 초기 위치를 설정한다. 전장제어부(700)는 이러한 초기 위치 설정된 위치를 기준으로 팁이송부(170)를 제어할 수 있다.
이후, 전장제어부(700)의 제어에 이해 팁이송부(170)는 팁카트리지(110) 상으로 이동되고, 팁장착부가 하강하여 팁이 장착될 수 있다.
계속해서, 팁이송부(170)는 장착된 팁을 약물카트리지(130) 상으로 이동시키고, 팁이 하강되어 약물카트리지(130) 중 선택된 약물 용기에 팁이 삽입될 수 있다. 이에 따라 약물 용기에 있던 약물이 팁에 흡입될 수 있다.
이후, 팁이송부(170)는 팁을 상승시키고 플레이트 안착부(150)에 위치된 플레이트(30) 상으로 이동될 수 있다. 팁이송부(170)에 의해 플레이트(30)의 다수의 웰에 팁이 순차로 이동되면서 약물을 분주 내지 디스펜싱할 수 있다.
이와 같은 과정으로 약물처리된 플레이트(30)가 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 이송될 수 있다. 또는 사용목적에 따라서는 약물처리 이후 세포분리 과정 등 다른 과정이 더 수행될 수도 있다.
도 8은 도 1에 도시된 약물처리 및 배양 시스템의 배양 모니터링 모듈(300)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 9는 배양 모니터링 모듈(300)의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
배양 모니터링 모듈(300)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트(30)를 제공받아, 상기 웰 내의 세포를 촬영할 수 있다. 배양 모니터링 모듈(300) 는 케이스(310), 촬상부(330), 조명부(350), 스테이지부(370)를 포함할 수 있다.
케이스(310)는 플레이트(30)가 안착되는 상면부(311)를 가지는 박스 형상을 가질 수 있다. 상면부(311)에는 후술될 조명부(350)와 관련된 개구부 또는 투광부가 형성될 수 있다.
플레이트(30)는 상면부에 안착될 수 있고, 상기 투광부를 통해 촬상부(330)에 의해 플레이트(30)의 웰에 담긴 세포가 촬영될 수 있다.
촬상부(330)는 케이스(310)의 상면부(311)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 촬상부(330)는 전장제어부(700)의 제어에 따라 세포를 촬영할 수 있다.
조명부(350)는 웰에 광을 조사하기 위해, 플레이트(30)를 사이에 두고 촬상부(330)의 반대측에 위치할 수 있다.
예를 들어, 촬상부(330)는 케이스(310)의 상면부(311) 아래의 케이스(310) 내측에 위치하며, 조명부(350)는 상면부(311)의 위에 위치할 수 있다.
스테이지부(370)는 케이스(310) 내에 구비되며, 촬상부(330)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다. 이때, 조명부(350)도 함께 X, Y, Z축으로 이동될 수 있다.
전장제어부(700)는 웰에 담겨있는 세포를 규칙적으로, 예를 들어, 단위 시간 간격으로 촬영하도록(도 9 참조), 상기 촬상부(330), 조명부(350) 및 스테이지부(370)를 제어할 수 있다.
그립부(510)가 약물 디스펜싱 모듈(100)의 플레이트 안착부(150)에 위치한 플레이트(30)의 양 측면을 잡고, 수직이동부(550)에 의해 플레이트(30)가 상승되며, 회전이동부(570)에 의해 수직이동부(550)가 회전되면, 수평이동부(530)가 회전되며 플레이트(30)도 약물 디스펜싱 모듈(100) 측에서 배양 모니터링 모듈(300)측으로 회전될 수 있다. 수평이동부(530), 수직이동부(550) 및 회전이동부(570)에 의해 배양 모니터링 모듈(300)의 케이스(310)의 상면부에 플레이트(30)가 안착될 수 있다.
배양 모니터링 과정이 완료되거나 또는 배양 과정 중 주기적으로 또는 특정 시기에 특정한 약물을 디스펜싱할 필요가 있는 경우, 그립부(510)가 케이스(310)의 상면부에 위치한 플레이트(30)의 양 측면을 잡고, 수직이동부(550)에 의해 플레이트(30)가 상승되며, 회전이동부(570)에 의해 수직이동부(550)가 회전되어 플레이트(30)가 약물 모니터링 모듈(300)측으로 회전이동된 후, 수평이동부(530) 및 수직이동부(550)에 의해 약물 디스펜싱 모듈(100)의 플레이트 안착부(150) 상으로 플레이트(30)가 이송되어 놓일 수 있다.
이후, 전술된 약물 디스펜싱 모듈(100)에 의한 약물 디스펜싱 과정이 수행된 후 다시 플레이트 핸들링 모듈(500)에 의해 플레이트(30)가 배양 모니터링 모듈(300)측으로 이송될 수 있다.
약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템은 제1 센서, 제2 센서 및 제3 센서를 포함할 수 있다.
제1 센서는 수납프레임(1000)에 설치되어 플레이트 핸들링 모듈(500)이 제1 위치로 복귀함에 따라 플레이트 핸들링 모듈(500)의 초기 위치를 감지할 수 있다.
제2 센서는 수납프레임(1000)에 설치되어 팁이송부(170)가 제2 위치로 복귀함에 따라 팁이송부(170)의 초기 위치를 감지할 수 있다.
제3 센서는 상기 수납프레임(1000)에 설치되어 촬상부(330), 또는 조명부(350), 또는 스테이지가 제3 위치로 복귀함에 따라 각각의 초기 위치를 감지할 수 있다.
전술된 팁이송부(170), 플레이트 핸들링 모듈(500) 및 촬상부(330)(또는 조명부(350), 스테이지부)의 각 동작은 엔코터에 의해 그 위치가 파악될 수 있으며, 상기 각각의 초기 위치를 기준으로 제어부에 의해 현재의 위치가 파악되어 동작제어가 될 수 있다.
이와 같이, 제어부에 의해, 약물 공급팁(50)의 이동 높이가 제어되면, 혈중 종양세포와 같은 희소한 표적세포에 대해서, 자동화된 방식을 통해 대량으로 분리 작업이 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세스 약물을 공급하고, 표적세포를 분리하고 배양을 모니터링하는 공정이 자동화됨으로써, 혈중 종양세포의 회수율을 높일 수 있고, 반복 재현성 및 신뢰성을 회복할 수 있으며, 공간 활용도 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
30 : 플레이트
100 : 디스펜싱 모듈
110 : 팁카트리지
130 : 약물 카트리지
150 : 플레이트 안착부
170 : 팁이송부
300 : 모니터링 모듈
310 : 케이스
330 : 촬상부
350 : 조명부
370 : 스테이지부
500 : 핸들링 모듈
510 : 그립부
530 : 수평이동부
550 : 수직이동부
570 : 회전이동부
700 : 전장제어부
1000 : 수납 프레임
100 : 디스펜싱 모듈
110 : 팁카트리지
130 : 약물 카트리지
150 : 플레이트 안착부
170 : 팁이송부
300 : 모니터링 모듈
310 : 케이스
330 : 촬상부
350 : 조명부
370 : 스테이지부
500 : 핸들링 모듈
510 : 그립부
530 : 수평이동부
550 : 수직이동부
570 : 회전이동부
700 : 전장제어부
1000 : 수납 프레임
Claims (10)
- 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템에 있어서,
세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 플레이트에 약물을 디스펜싱하는 약물 디스펜싱 모듈;
상기 플레이트의 웰에 담겨 배양되는 세포를 촬상하는 배양 모니터링 모듈;
상기 플레이트를 수평이동, 상하이동 및 회전이동시킬 수 있는 플레이트 핸들링 모듈로서, 상기 플레이트를 상기 약물 디스펜싱 모듈로부터 상기 배양 모니터링 모듈로 이송시키거나, 상기 배양 모니터링 모듈로부터 상기 약물 디스펜싱 모듈로 이송시키는 플레이트 핸들링 모듈; 그리고
상기 약물 디스펜싱 모듈과 상기 배양 모니터링 모듈의 사이에 상기 플레이트 핸들링 모듈이 위치하도록, 상기 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 수납되는 수납 프레임;을 포함하며,
상기 수납 프레임은 복수의 구역으로 구획된 수납용 틀로서, 상기 수납 프레임의 각 구역에는 상기 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈, 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 구분되어 배치되는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 플레이트 핸들링 모듈은,
상기 플레이트를 잡거나 놓는 그립부;
상기 그립부를 수평방향으로 이동시키는 수평이동부;
상기 수평이동부를 상하방향으로 이동시키는 수직이동부; 그리고
상기 수직이동부를 회전시키는 회전이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 그립부는,
상기 플레이트의 양 측면을 가압하여 집는 집게 형상을 가지는 집게부; 그리고
상기 집게부의 폭을 증감시키는 엑추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수납 프레임에 설치되어 약물 디스펜싱 모듈, 상기 배양 모니터링 모듈 및 상기 플레이트 핸들링 모듈이 상기 플레이트를 취급하는 동작을 제어하는 전장 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 약물 디스펜싱 모듈은,
약물처리를 위한 팁(tip)들이 수용되는 팁카트리지;
약물용기들이 수용되는 약물카트리지;
상기 플레이트가 안착되는 플레이트 안착부; 그리고
상기 팁카트리지에서 팁을 장착하고 이송하며, 상기 약물카트리지에서 상기 팁에 약물을 흡입하고 상기 플레이트의 웰에 약물을 디스펜싱하는 팁이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 배양 모니터링 모듈은,
상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스;
상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부;
상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부; 그리고
상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부 또는 상기 플레이트를 이동시키는 스테이지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 그립부가 상기 플레이트 안착부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 배양 모니터링 모듈 측으로 상기 플레이트가 이송되는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 그립부가 상기 상면부에 위치한 상기 플레이트의 양 측면을 잡고, 상기 수직이동부에 의해 상승되며, 상기 회전이동부에 의해 회전된 후, 상기 수평이동부에 의해 상기 약물 디스펜싱 모듈의 상기 플레이트 안착부 상으로 상기 플레이트가 이송되는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템.
- 제6항 또는 제8항에 있어서,
상기 수납 프레임에 설치되어 상기 플레이트 핸들링 모듈이 제1 위치로 복귀함에 따라 상기 플레이트 핸들링 모듈의 초기 위치를 감지하는 제1 센서;
상기 수납 프레임에 설치되어 상기 팁이송부가 제2 위치로 복귀함에 따라 상기 팁이송부의 초기 위치를 감지하는 제2 센서; 그리고
상기 수납 프레임에 설치되어 상기 촬상부가 제3 위치로 복귀함에 따라 상기 촬상부의 초기 위치를 감지하는 제3 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템. - 삭제
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| JP2018183778A (ja) * | 2012-04-30 | 2018-11-22 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | ロボットによるポリヌクレオチドサンプル調製システムのためのモジュールおよび較正方法 |
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