KR102504813B1 - 세포 배양 장치 - Google Patents

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Abstract

세포 배양 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치는 일면으로부터 하방으로 인입된 적어도 하나의 수용부를 포함하는 배양 부재; 상기 수용부의 바닥면에 안착되며 세포가 부착되는 지지체; 및 상기 지지체가 상기 수용부에서 이동하지 않도록 상기 수용부에 삽입되고, 하부테두리가 상기 지지체의 가장자리를 압박하는 압박 부재;를 포함하고, 상기 압박 부재는, 파이프 형상의 베이스부; 상기 베이스부의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부; 및 상기 베이스부의 내측면으로부터 돌출되도록 형성된 링형상의 걸림턱;을 포함할 수 있다.

Description

세포 배양 장치{Cell culture apparatus}
본 발명은 세포 배양 장치에 관한 것이다.
질병 치료에 배양세포의 이용 및 응용이 확대됨에 따라 세포배양에 대한 관심과 연구가 활발하게 진행되고 있다. 세포배양은 세포를 생체로부터 채취하고, 생체 밖에서 배양시키는 기술로, 배양된 세포는 피부, 장기, 신경 등 신체의 다양한 조직으로 분화시키거나, 분화시키기 전 상태로 인체에 이식시켜 생착 및 분화가 동시에 이루어짐으로써 다양한 질병 치료에 활용될 수 있다.
한편, 일반적인 세포 배양 장치를 사용하는 세포 배양 방법은 배양기에 형성된 배양 공간에 부직포를 접착물질이나 접착테이프를 사용하여 부착시킨다. 그리고, 세포의 배양이 완료되면, 배양기로부터 부직포를 제거한다.
여기서, 부직포를 제거하는 과정에서 세포의 손상이 발생할 수 있다. 그리고, 여러 개의 부직포를 사용하여 세포를 배양하는 경우, 부직포를 배양기에 하나하나 부착했다가 제거하므로, 많은 시간이 소요될 수 있다.
그리고, 부직포에 접착물질이 충분히 도포되지 않거나 접착테이프의 접착력이 약한 경우, 부직포가 배양기에 강건하게 부착되지 않을 수 있다. 이에 따라, 부직포가 배양기 내부에서 미세하게 이동되면서 세포가 부직포에 적절하게 부착되지 않으므로 세포의 배양이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0033826호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 부직포의 설치 및 제거가 용이할 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 세포 배양이 안정적으로 이루어질 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 세포의 손상을 방지할 수 있는 세포 배양 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일면으로부터 하방으로 인입된 적어도 하나의 수용부를 포함하는 배양 부재; 상기 수용부의 바닥면에 안착되며 세포가 부착되는 지지체; 및 상기 지지체가 상기 수용부에서 이동하지 않도록 상기 수용부에 삽입되고, 하부테두리가 상기 지지체의 가장자리를 압박하는 압박 부재;를 포함하고, 상기 압박 부재는, 파이프 형상의 베이스부; 상기 베이스부의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부; 및 상기 베이스부의 내측면으로부터 돌출되도록 형성된 링형상의 걸림턱;을 포함하는 세포 배양 장치를 제공한다.
삭제
또한, 상기 압박 부재는, 상기 베이스부에서 외부로 노출된 부분에 형성되어 상기 압박 부재를 파지하는 파지 장치가 상기 압박 부재의 위치를 감지할 수 있게 하는 타겟부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 압박 부재가 상기 배양 부재의 수용부에 삽입되는 방향으로 갈수록 상기 베이스부의 중심을 향하여 경사지게 형성된 부분을 포함할 수 있다.
삭제
또한, 상기 걸림턱에는 일정 길이마다 내측으로 인입되는 이격홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스부에는 상기 압박 부재를 상기 수용부로부터 분리하는데 사용될 수 있는 지그가 삽입되는 지그 삽입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 세포 배양 장치는, 상기 배양 부재의 수용부를 커버하는 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지체는 부직포 또는 나노 섬유 멤브레인일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 압박 부재가 지지체를 강하게 압박하여 상기 지지체가 수용부로부터 이동되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 지지체에 세포가 안정적으로 부착되어 배양됨으로써, 수용부 내에서 세포의 배양이 원활하게 진행될 수 있다.
또한, 지지체에서 세포 배양이 완료된 이후, 압박 부재가 수용부로부터 제거되면 지지체가 수용부에서 용이하게 분리될 수 있다.
이에 따라, 지지체가 수용부에 설치되었다가 제거되는 과정이 신속하게 진행될 수 있다. 즉, 다량의 지지체들을 배양 부재에 설치하는 경우, 소요되는 시간이 종래의 세포 배양 장치보다 감소될 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치에서는 지지체가 수용부에 접착물질이나 접착테이프에 의해 부착되어 있지 않으므로, 지지체가 수용부로부터 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 지지체 상에 배양중인 세포가 지지체의 과도한 변형에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 세포의 배양 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 세포 배양 장치에서 일부의 지지체 및 압박 부재가 수용부로부터 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 압박 부재를 발췌하여 아래에서 바라본 도면,
도 4는 도 1의 세포 배양 장치에서 Ⅳ-Ⅳ'를 따라 절단한 단면도의 일부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치에서 커버 부재를 포함하는 형태를 나타낸 도면,
도 6은 압박 부재의 제 1변형예를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 압박 부재의 제 2변형예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배양 부재(110), 지지체(120) 및 압박 부재(130)를 포함한다.
상기 배양 부재(110)는 일면으로부터 하방으로 인입된 적어도 하나의 수용부(111)를 포함한다. 세포 배양을 위한 배양액은 상기 수용부(111)에 채워질 수 있다.
이러한 수용부(111)는 상기 배양 부재(110)에 다양한 수의 행과 다양한 수의 열로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(111)는 2개의 행과 3개의 열을 통해 총 6개로 상기 배양 부재(110)에 형성될 수 있다.
또한, 상기 수용부(111)는 3개의 행과 4개의 열을 통해 총 12개로 상기 배양 부재(110)에 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 수용부(111)는 6개의 행과 8개의 열을 통해 총 48개로 상기 배양 부재(110)에 형성될 수 있다.
상기 지지체(120)는 상기 수용부(111)의 바닥면에 안착되며 세포가 부착된다. 상기 지지체(120)의 형상은 일례로 원판형상일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 상기 지지체(120)는 일례로 부직포 또는 나노 섬유 멤브레인일 수 있다.
상기 나노 섬유 멤브레인은 일례로 생체물질이 용이하게 부착될 수 있는 소재이다. 상기 나노 섬유 멤브레인의 직경과 구조는 콜라겐 파이버(collagen fiber)나 콜라겐 피브릴(collagen fibril)로 구성된 인체의 세포외 기질(ECM, Extra Cellular Matrix)과 가장 유사한 구조를 가질 수 있다.
그러므로, 인간의 세포외 기질 구조인 ECM 구조와 유사한 나노 섬유를 이용하여 나노 섬유 멤브레인에 줄기세포를 신속하고 원활하게 부착시켜 줄기세포의 배양시간을 단축시킬 수 있고, 적합한 배양환경으로 양질의 줄기세포를 얻을 수 있다.
상기 나노 섬유 멤브레인의 제조 방법은 일례로 섬유 성형성 고분자 물질을 단일 또는 2종 이상을 유기용매에 용해하여 방사용액을 제조한 다음, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유가 적층된 나노 섬유 멤브레인을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 나노 섬유 멤브레인을 열 융착으로 성형한 후, 소정 크기로 커팅한다. 커팅된 나노 섬유 멤브레인은 세포 배양 전 멸균처리하여 사용할 수 있다.
상기 압박 부재(130)는 상기 배양 부재(110)의 수용부(111)에 삽입되어 상기 지지체(120)를 압박한다. 즉, 상기 수용부(111)에 지지체(120)가 위치된 상태에서 상기 압박 부재(130)의 하단이 상기 지지체(120)를 압박할 수 있다. 이에 따라, 상기 지지체(120)가 상기 수용부(111) 내부에서 이동되지 않음으로써, 세포가 지지체(120) 상에서 안정적으로 배양될 수 있다.
이를 위한 상기 압박 부재(130)는 일례로 베이스부(131) 및 돌출부(132)를 포함할 수 있다.
상기 베이스부(131)는 파이프 형상일 수 있다. 이때, 상기 수용부(111)는 원통형상일 수 있다. 그리고, 상기 베이스부(131)의 외경은 수용부(111)의 내경보다 작을 수 있다. 압박 부재(130)가 수용부(111) 내부에 삽입되면, 베이스부(131)는 하부테두리가 지지체(120)의 가장자리를 압박할 수 있다.
상기 돌출부(132)는 상기 베이스부(131)의 외주면으로부터 외측으로 돌출된다. 상기 돌출부(132)는 하나 또는 그 이상의 개수일 수 있다. 복수의 돌출부(132)는 상기 베이스부(131)의 외주면에서 상기 베이스부(131)의 가상의 중심을 기준으로 일정한 각도마다 형성될 수 있다.
예를 들어, 4개의 돌출부(132)는 상기 베이스부(131)의 가상의 중심을 기준으로 90°마다 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 압박 부재(130)가 3개의 돌출부(132)를 포함하는 경우, 3개의 돌출부(132)는 상기 베이스부(131)의 가상의 중심을 기준으로 120°마다 형성될 수 있다.
한편, 상기 돌출부(132)는 상기 압박 부재(130)가 상기 배양 부재(110)의 수용부(111)에 삽입되는 방향으로 갈수록 상기 베이스부(131)의 중심을 향하여 경사지게 형성되는 부분을 포함할 수 있다. 이에 따라, 압박 부재(130)는 수용부(111)에 더욱 원활하게 삽입될 수 있다. 이때, 상기 압박 부재(130)는 상기 수용부(111)에 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다.
상기 배양 부재(110)는 제조과정에서 복수의 수용부(111)에서 일부 수용부(111)의 내경의 크기에서 일부 차이가 발생될 수 있다. 이때, 상기 돌출부(132)는 상기 베이스부(131)와 상기 수용부(111)의 내벽면 사이에 삽입됨으로써 제조상 발생되는 공차를 보정하여 상기 압박 부재(130)가 수용부(111)에 안정적으로 삽입될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)로 세포를 배양하는 경우에는 상기 압박 부재(130)가 지지체(120)를 강하게 압박하여 상기 지지체(120)가 수용부(111)로부터 이동되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 지지체(120)에 세포가 안정적으로 부착되어 배양됨으로써, 세포의 배양이 원활하게 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)로 세포를 배양하는 경우에는 지지체(120)에서 세포 배양이 완료된 이후, 압박 부재(130)를 수용부(111)로부터 제거하면 지지체(120)는 수용부(111)에서 용이하게 분리될 수 있다.
이에 따라, 지지체(120)가 수용부(111)에 설치되었다가 제거되는 과정이 신속하게 진행될 수 있다. 즉, 사용자가 다량의 지지체(120)들을 배양 부재(110)에 설치하는 경우, 지지체(120) 설치에 소요되는 시간이 종래의 세포 배양 장치보다 감소될 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)에서는 지지체(120)가 수용부(111)에 접착물질이나 접착테이프에 의해 부착되지 않으므로, 지지체(120)가 제거되는 과정에서 지지체(120)가 수용부(111)로부터 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 지지체(120) 상에 배양중인 세포가 지지체(120)의 과도한 변형에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 세포의 배양 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 커버 부재(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 커버 부재(140)는 상기 배양 부재(110)의 수용부(111)를 커버한다. 상기 커버 부재(140)는 상기 배양 부재(110)의 일면과 대응될 수 있는 크기의 판 형상일 수 있다. 상기 커버 부재(140)는 외부의 접촉으로부터 지지체(120)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 커버 부재(140)는 먼지나 이물질이 상기 수용부(111) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 커버 부재(140)는 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 사용자가 외부에서 세포의 배양 상태를 용이하게 확인할 수 있다. 이를 위한 커버 부재(140)의 소재는 일례로 실리콘일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 압박 부재(130)는 걸림턱(133)을 더 포함할 수 있다. 상기 걸림턱(133)은 링 형상으로 이루어져서 상기 베이스부(131)의 내측면으로부터 내측방향으로 돌출된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)에 의한 세포 배양이 완료된 경우, 사용자가 손가락이나 별도의 지그(미도시)를 걸림턱(133)에 걸어서 상기 압박 부재(130)가 상기 수용부(111)로부터 용이하게 제거되도록 할 수 있다.
한편, 압박 부재(230)는 제 1변형예로 도 6에 도시된 바와 같이 상기 걸림턱(133)에는 일정 길이마다 내측으로 인입되는 이격홈(133a)이 형성될 수 있다. 이러한 이격홈(133a)에 의하여 서로 인접한 걸림턱(133) 각각의 단부는 서로 이격될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 압박 부재(230)는 상기 수용부(111)에 억지끼움 방식에 의해 수용될 수 있다.
이때, 설계나 제조 과정에서 복수의 수용부(111)에서 일부 수용부(111)의 크기가 다른 수용부(111)와 상이하게 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 압박 부재(230) 중에서 내경이 상대적으로 작은 수용부(111)에 삽입되는 압박 부재(230)의 경우 다른 압박 부재(230)보다 변형이 크게 발생될 수 있다.
여기서, 상기 압박 부재(230)는 전술한 이격홈(133a)이 걸림턱(133)에 형성됨으로써, 서로 인접한 걸림턱(133) 각각의 단부 사이의 간격이 상기 이격홈(133a)을 통해 좁아질 수 있기 때문에, 상기 압박 부재(230)는 더욱 원활하게 변형될 수 있다.
한편, 전술한 압박 부재(230)는 타겟부(134)를 더 포함할 수 있다.
상기 타겟부(134)는 상기 베이스부(131)에서 외부로 노출된 부분에 형성되어 상기 압박 부재(130)를 파지하는 파지 장치(미도시)가 상기 압박 부재(130)의 위치를 감지할 수 있다. 이를 위한 타겟부(134)는 특정 기호 또는 도형일 수 있다.
예를 들어, 타겟부(134)는 원형 또는 삼각형일 수 있으나, 타겟부(134)가 특정 도형인 것으로 한정하지는 않는다. 이러한 타겟부(134)는 상기 베이스부(131)의 상면에 형성될 수 있다. 여기서, 파지 장치는 물건을 자동으로 파지하여 다른 위치로 이동시키는 일반적인 장치일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
세포 배양이 시작되기 전에 상기 파지 장치가 상기 압박 부재(130)를 수용부(111)에 삽입하는 것도 가능할 수 있다. 그리고, 세포 배양이 완료된 후에 상기 파지 장치가 상기 압박 부재(130)를 수용부(111)로부터 분리하여 다른 위치로 이동시키는 것도 가능할 수 있다.
이때, 상기 파지 장치는 상기 타겟부(134)를 감지하여 상기 압박 부재(230)의 위치를 검출함으로써, 상기 압박 부재(230)를 더욱 정확하게 파지할 수 있다. 여기서, 파지 장치가 타겟부(134)를 감지하는 방법은 일례로 영상을 촬영하여 이미지를 처리하는 방법일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
한편, 압박 부재(330)는 제 2변형예로 도 7에 도시된 바와 같이 상기 베이스부(131)에 형성된 지그 삽입홈(135)을 포함할 수 있다. 상기 압박 부재(330)를 상기 수용부(111)로부터 분리하는데 사용될 수 있는 지그(미도시)가 지그 삽입홈(135)에 삽입된다. 상기 지그의 형상은 미도시하였으나 특정 형상으로 한정하지는 않으며, 알파벳 'L'형상이면서 끝부분이 상기 지그 삽입홈(135)에 삽입가능한 크기로 이루어진 것일 수 있다.
여기서, 상기 베이스부(131)에서 상기 지그 삽입홈(135)이 형성된 부분(136)은 평면으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 지그가 상기 지그 삽입홈(135)에 삽입된 상태에서 상기 지그와 베이스부(131)의 접촉 면적을 증가시켜서 지그와 압박 부재(330)가 안정적으로 결합되는데 있어서 유리할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(100)는 전능줄기세포, 만능줄기세포, 다능줄기세포, 올리고포텐트(oligopotent) 줄기세포 및 단일줄기세포로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 줄기세포 및 조혈모세포, 간세포, 섬유세포, 상피세포, 중피세포, 내피세포, 근육세포, 신경세포, 면역세포, 지방세포, 연골세포, 골세포, 혈액 세포 및 피부 세포로 이루어진 군에서 선택된 분화 세포 중 1종 이상을 포함하는 세포를 배양하는데 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 세포 배양 장치 110: 배양 부재
111: 수용부 120: 지지체
130: 압박 부재 131: 베이스부
132: 돌출부 133: 걸림턱
133a: 이격홈 134: 타겟부
140: 커버 부재

Claims (9)

  1. 일면으로부터 하방으로 인입된 적어도 하나의 수용부를 포함하는 배양 부재;
    상기 수용부의 바닥면에 안착되며 세포가 부착되는 지지체; 및
    상기 지지체가 상기 수용부에서 이동하지 않도록 상기 수용부에 삽입되고, 하부테두리가 상기 지지체의 가장자리를 압박하는 압박 부재;를 포함하고,
    상기 압박 부재는,
    파이프 형상의 베이스부;
    상기 베이스부의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부; 및
    상기 베이스부의 내측면으로부터 돌출되도록 형성된 링형상의 걸림턱;을 포함하는 세포 배양 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압박 부재는,
    상기 베이스부에서 외부로 노출된 부분에 형성되어 상기 압박 부재를 파지하는 파지 장치가 상기 압박 부재의 위치를 감지할 수 있게 하는 타겟부를 더 포함하는 세포 배양 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 압박 부재가 상기 배양 부재의 수용부에 삽입되는 방향으로 갈수록 상기 베이스부의 중심을 향하여 경사지게 형성된 부분을 포함하는 세포 배양 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 걸림턱에는 일정 길이마다 내측으로 인입되는 이격홈이 형성되는 세포 배양 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부에는 상기 압박 부재를 상기 수용부로부터 분리하는데 사용될 수 있는 지그가 삽입되는 지그 삽입홈이 형성된 세포 배양 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세포 배양 장치는,
    상기 배양 부재의 수용부를 커버하는 커버 부재를 더 포함하는 세포 배양 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는 부직포 또는 나노 섬유 멤브레인인 세포 배양 장치.
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