KR102545720B1 - 3차원 동작 기계식 배양 시스템 - Google Patents

3차원 동작 기계식 배양 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102545720B1
KR102545720B1 KR1020220101787A KR20220101787A KR102545720B1 KR 102545720 B1 KR102545720 B1 KR 102545720B1 KR 1020220101787 A KR1020220101787 A KR 1020220101787A KR 20220101787 A KR20220101787 A KR 20220101787A KR 102545720 B1 KR102545720 B1 KR 102545720B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
culture system
motion
plate
present
dimensional motion
Prior art date
Application number
KR1020220101787A
Other languages
English (en)
Inventor
이준범
신길균
Original Assignee
이준범
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이준범 filed Critical 이준범
Priority to PCT/KR2022/019690 priority Critical patent/WO2024025052A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102545720B1 publication Critical patent/KR102545720B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/16Vibrating; Shaking; Tilting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/22Petri dishes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/10Petri dish
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/26Constructional details, e.g. recesses, hinges flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/14Rotation or movement of the cells support, e.g. rotated hollow fibers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C12M3/06Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus with filtration, ultrafiltration, inverse osmosis or dialysis means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명의 3차원 동작 기계식 배양 시스템은, 하우징; 상기 하우징에 설치되며 편심으로 회전하는 둘 이상의 구동휠; 둘 이상의 구동휠 사이에서 회전하는 종동휠이 구비된 모션 플레이트; 및 상기 모션 플레이트와 결합하며 배아가 얹혀지는 테이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 미세진동과 높은 자유도를 가지도록 높낮이가 변하며 궤도를 그리는 3차원 동작에 의해 체내 환경과 최대한 유사하도록 모사 하는 효과를 제공한다.

Description

3차원 동작 기계식 배양 시스템{3D MOVING MECHANICAL CULTURE SYSTEM}
본 발명은 3차원 동작 기계식 배양 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자궁의 난관 및 혈관과 비슷한 환경을 체외에서 제공해 배아 및 면역세포를 포함한 혈액세포를 활성화하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템에 관한 것이다.
자연 임신 중 체내의 배아는 난관의 주기적인 수축 운동, 난관 세포의 섬모 운동 등으로부터 발생하는 6~20Hz의 미세한 진동에 노출되면서 발달이 진행되며, 이는 배아에 건강한 자극이 되어 분화와 유전자 발현에 도움을 주게 된다.
그러나 기존의 시험관 시술시 사용되는 배아 배양 시스템은 난자를 채취하고 정자와 수정을 시킨 배아를 3 ~ 5일간 배양기 안에 놓아두는 정적인 환경이다.
이에 따라, 시험관 시술, 즉 체외에서 배아를 배양할 때도 최대한 자연 임신과 같은 상태의 외부자극과 유사한 미세진동 자극을 배아에 주기적으로 전달하는 기술이 제안되었다.
즉, 진동기(모터, 바이브레이터)로 배아에 미세한 진동을 주는 미세 진동 배양 시스템(Micro-vibration culture system)이 제안되었다.
이러한 미세 진동 배양 시스템은 모든 성숙 단계에서 양질의 배아 제공, 배양액 속 독성 물질 감소, 배아 간의 물질 교류로 양질의 배반포 증가 및 배양액 속 유체 흐름을 통해 체내와 같은 자극을 전달한다.
특히 미세 진동 배양 시스템은 난소저반응군이나 미성숙 난자가 많이 채취된 경우, 배아 발달이 심하게 늦거나 발달이 정지된 경우에 적용하고 있고, 특히 나이가 많거나 반복적으로 착상에 실패하는 환자들에게 적용하고 있다.
그러나, 종래의 미세 진동 배양 시스템은 배아에 진동이라는 1차원 적인 자극만 전달하는 기술적 한계가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1845330호 (2018.03.29.) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0082341 (2013.07.19.)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 난관 내 미세진동과 체외서 정기적 또는 지속적으로 체내 환경과 최대한 유사한 자극을 모사 하여 배양액 독소감소와 세포 상호 간의 작용 상승으로 배아 발달과 임신율을 증진시키는 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 혈액 내 세포와 같이, 부유하여 유속에 의해 이동하며 자라는 세포들을 체외에서 좀 더 체내와 유사한 물리적 환경을 제공하여 기존 제한된 배양환경을 극복할 수 있는 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3차원 동작 기계식 배양 시스템은, 하우징; 상기 하우징에 설치되며 편심으로 회전하는 둘 이상의 구동휠; 둘 이상의 구동휠 사이에서 회전하는 종동휠이 구비된 모션 플레이트; 및 상기 모션 플레이트와 결합하며 배아가 얹혀지는 테이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동휠은 주축과, 상기 주축과 편심되며 종동휠과 맞닿아 회전하는 편심롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 편심롤러는 상기 주축과 평행하는 기준선에 대해 기울기를 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 테이블에 미세진동을 전달하는 진동모터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동모터를 모션 플레이트에 연결하는 탄성 플레이트가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성 플레이트에 얹혀지는 중량체가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성 플레이트에는 모션 플레이트와 결합하는 탄성편이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템에 따르면, 미세진동과 높은 자유도를 가지도록 높낮이가 변하며 궤도를 그리는 3차원 동작에 의해 체내 환경과 최대한 유사하도록 모사 하는 효과를 제공한다.
이에 따라, 배양액 독소감소와 세포 상호 간의 작용 상승으로 배아 발달과 체외 수정의 성공률을 높이므로 임신율을 증진시킨다.
특히, 일정한 시간 간격을 두고 반복적으로 높낮이가 변하면서 운동궤적이 폐곡선인 궤도를 그리도록 동작이 이루어진다.
즉, 배아의 운동 방향이 전후좌우 및 상하 등을 포함한 다방향으로 가능하여 배아 운동의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 세포 배양 증식 관련 연구 및 세포 치료제 연구 등에, 광범위하게 이용될 수 있다. 나아가 세포 배양 증식 외에도 인공 조직 배양 등에도 활용이 가능할 것으로 기대된다.
또한, 혈관 내 혈액의 유속 영향하에서 활성화 및 증식하는 면역세포를 포함한 혈액 세포들의 체외 배양 시 기존의 정적인 배양환경을 극복할 수 있으며, 최근 자가면역세포치료제로 사용되는 NK세포와 같은 면역세포의 체외 활성화 및 증식 시간 단축으로 빠른 이식을 유도하여 면역세포치료 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 부유하여 유속에 의해 이동하며 자라는 세포들을 체외에서 좀 더 체내와 유사한 물리적 환경을 제공하여 기존 제한된 배양환경의 업그레이드를 기대할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 분해 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 구동 롤러를 도시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 모션 플레이트의 구동을 도시한 동작상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 탄성 플레이트를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템을 분해 도시한 사시도이며, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 구동 롤러를 도시한 사시도이고, 도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 모션 플레이트의 구동을 도시한 동작상태도이며, 도 6은 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템의 탄성 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 동작 기계식 배양 시스템(S)은, 기계 구성요소가 실장되는 하우징(100)과, 하우징(100)에 회전 가능하게 설치되며 편심으로 회전하는 둘 이상의 구동휠(200)과, 둘 이상의 구동휠(200) 사이에서 회전하는 종동휠(310)이 구비된 모션 플레이트(300) 및 모션 플레이트(300)와 결합하며 배아가 얹혀지는 테이블(400)로 구성된다.
먼저, 하우징(100)은 구동휠(200)이 설치되도록 'ㄷ'자 단면의 수용부(110)가 형성되며, 수용부(110)의 사이로 구동휠(200)이 회전 가능하게 설치된다.
또한, 도 1 내지 도 2와 같이 하우징(100)의 개방된 단부를 마감하는 커버(120)가 구비된다.
이에 따라, 커버(120)에 의해 하우징(100) 내부의 기계 구성요소로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
그리고, 커버(120)의 중심으로 모션 플레이트(300)의 움직임을 테이블(400)로 전달하기 위한 관통공(121)이 형성된다,
한편, 하우징(100)과 커버(120)의 사이에는 배양액과 같은 수분 유입을 방지하기 위한 실링(130)이 구비된다.
이에 따라, 실링(130)에 의해 하우징(100)과 커버(120) 사이로의 수분 유입을 방지하여 기계 구성 요소의 고장 및 윤활제의 비산을 방지한다.
물론, 실링(130)이 설치되는 설치홈(131)이 하우징(100)과 커버(120) 모두 또는 둘 중 하나에 형성된다.
또한, 구동휠(200)은 수용부(120)의 사이에 3개가 등 간격으로 나란히 설치된다. 3개의 구동휠(200)은 동일 속도 또는 각기 다른 속도로 회전한다. 구동휠(200)의 갯수는 3개 이상으로 구성하여도 무방하다.
이러한 3개의 구동휠(200)을 회전 구동시키기 위해서는 별도의 구동수단(500)이 더 구비된다.
구체적으로, 구동수단(500)은, 구동력을 발생시키는 구동모터(510)와, 상기 구동모터에 설치된 구동기어(520)와, 구동휠(200)에 설치된 피동기어(530,530',530") 및 피동기어(530,530',530")의 사이에 설치된 유성기어(540)로 구성된다.
피동기어(530,530',530") 중 첫째 피동기어(530)는 구동기어(520)와 맞물려 회전하며, 첫째 피동기어(530)의 회전은 유성기어(540)를 통해 둘째 셋째 피동기어(530',530")로 전달하여 동일 방향으로 회전시킨다.
이때, 피동기어(530,530',530")는 피치 원(pitch circle)과 기어 잇수(gear tooth)가 동일하다. 2개의 유성기어(540)도 피치 원(pitch circle)과 기어 잇수(gear tooth)가 동일하다.
이에 따라, 피치 원(pitch circle)과 기어 잇수(gear tooth)가 동일한 피동기어(530,530',530")와, 유성기어(540)에 의해 피동기어(530,530',530")는 동일 방향으로 동일 속도로 회전한다.
물론, 유성기어(540)와 피동기어(530,530',530")의 피치 원(pitch circle)과 기어 잇수(gear tooth)를 다르게 구성할 수도 있다. 이 경우 3개의 구동휠(200)이 각각 다른속도로 자유도를 가지며 회전한다.
전술한 설명에서는 기어 구조로 설명하였지만, 기어 체인 조합구조, 벨트풀리 기어 조합 구조로도 대체 가능하다.
그리고, 구동모터(510)는 감속기와 모터가 하나로 조합된 기어드 모터(geared motor)로 구성되거나 펄스 모양의 전압에 의해 일정 각도로 회전하는 스텝 모터(step motor)로 구성될 수 있다.
즉, 구동모터(510)의 회전은 구동기어(520)를 통해 첫째 피동기어(530)로 전달되고, 피동기어(530)의 회전은 유성기어(540)를 통해 나머지 피동기어(530',530")로 전달되어 3개의 구동휠(200)을 동일 방향, 동일속도로 회전한다.
한편, 모션 플레이트(300)는 도 2 내지 도 3과 같이 3개의 구동휠(200)의 사이에 배치된 종동휠(310)이 맞물려 회전한다.
설명의 편의를 위해 도 2를 기준으로 보이는 종동휠(310)을 일측 종동휠, 도시되진 않았으나 일측 종동휠과 대면하고 있는 종동휠(310)을 타측 종동휠로 명시한다.
즉, 편심된 구동휠(200)의 회전에 의해 일측 종동휠(310)은 상승하고, 타측 종동휠(310)은 하강이 이루어진다.
이러한 일측 종동휠(310)과 타측 종동휠(310)의 서로 상반되는 상하 운동에 의해 모션 플레이트(300)는 궤도(orbital)를 그리며 움직인다.
이때, 도 5a 5b와 같이 종동휠(310)은 구동휠(200)의 상부와 하부를 감싸도록 구성될 수도 있다. 이 경우 모션 플레이트(300)가 구동휠(200)에서 이탈하는 것을 방지한다.
모션 플레이트(300)의 운동은 뒤에서 다시 설명한다.
또한, 테이블(400)은 배양액과 배아가 담긴 페트리 접시(Petri plate)가 얹혀지도록 넓은 플레이트의 형상을 가진다.
그리고, 테이블(400)의 사변 모서리로 페트리 접시의 이탈을 방지하기 위한 플랜지(410)가 형성된다.
한편, 테이블(400)에는 테이블(400)의 궤도와 수평을 시각적으로 확인하기 위한 수평계(420)가 설치된다.
이러한 테이블(400)은 모션 플레이트(300)와 직접 연결되거나 후술하는 중량체(800)와 직접 연결될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예에서는 테이블(400)이 더 큰 변위를 가지며 궤도를 그리도록 궤도 중심과 멀리 이격 설치된다. 이를 위해 도 2 내지 도 3과 같이 별도의 브라켓(900)에 의해 결합된다.
구체적으로, 도 3과 같이 중량체(800)에 스페이서(910)를 볼트(911) 체결에 의해 설치하고, 스페이서(910)에 브라켓(900)을 볼트(901) 체결에 의해 설치한다.
이와 같이 설치된 브라켓(900)에 테이블(400)을 설치한다. 이러한 브라켓(900)과 스페이서(910)의 결합 구조는 커버(120)의 상부에 테이블(400)을 용이하게 조립하기 위한 조립구조도 포함한다.
또한, 브라켓(900)은 궤도 중심과 멀리 이격시키도록 '工'자로 형성된다.
설명의 편의를 위해 도 2를 기준으로 구동휠(200)의 우측을 일측, 좌측을 타측으로 명시한다.
본 발명은 자유도를 가지도록 테이블(400)의 각 모서리의 높낮이가 변하며 궤도를 그리는 3차원 동작에 의해 체내 환경과 최대한 유사하도록 모사한다.
이를 위해, 도 4a, 4b의 도시와 같이 구동휠(200)은 주축(210)과, 주축(210)과 편심되며 종동휠(310)과 맞닿아 회전하는 편심롤러(220)로 구성된다. 이때, 1개의 종동휠(310)과 편심롤러(220)의 동작은 입체캠의 동작과 유사 또는 동일하다.
구체적으로, 편심롤러(220)는 주축(210)의 회전 중심선(c-c)과 평행하는 기준선(b-b)에 대해 기울기(α)를 가지도록 구성된다.
이에 따라, 도 5a, 5b와 같이 구동휠(200)은 편심 회전하면서도, 기울기(α)에 의해 구동휠(200)의 일측과 타측은 높낮이가 달라지며 회전한다.
이때, 1개의 종동휠(310)과 편심롤러(220)의 동작은 캠 프로파일을 따라 움직이는 캠(cam)의 동작과 유사 또는 동일하다.
이에 더해, 3개의 구동휠(200)의 편심도와 기울기를 각각 달리하거나 회전속도와 회전 각도를 달리하면 더 높은 자유도를 얻을 수 있다.
이를 위해 전술한 구동수단(500)의 기어비를 변경하거나, 구동휠(200)의 기울기(α)와 편심도를 달리함에 의해 얻을 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
결국, 도 2 내지 도 3과 같이, 모션 플레이트(300)의 전방 일측 모서리(e1), 전방 타측 모서리(e2), 후방 일측 모서리(e3) 및 후방 타측 모서리(e4)가 각각 높낮이가 변하는 동작이 이루어진다.
예를 들어 전방 일측 모서리(e1)가 상승 후 하강하고, 후방 일측 모서리(e3)가 상승 후 하강하고, 후방 타측 모서리(e4)가 상승 후 하강하고, 전방 타측 모서리(e2)가 상승 후 하강하는 동작을 반복할 수 있다.
결국, 각 모서리(e1~e4)가 독립된 캠 동작을 수행한다.
또한, 구동휠(200)의 편심롤러(220)는 2개로 분할되며, 분할된 편심롤러(220)의 사이로 주축(210)을 삽입 후 볼트와 같은 고정수단에 의해 조립한다.
이와 같은 조립구조에 의해 기울기와 편심된 구동휠(200)을 용이하게 가공 및 조립할 수 있다.
또한, 테이블(400)에 미세진동을 전달하는 진동모터(600)가 더 구비된다.
그리고, 진동모터(600)를 모션 플레이트(300)에 연결하는 탄성 플레이트(700)가 더 구비된다.
그리고, 탄성 플레이트(700)에 얹혀지는 중량체(800)가 더 구비된다. 이러한 중량체(800)는 진동 변위를 키워주도록 중량을 더하는 구성으로써 하단으로 무게가 집중되도록 돌출부(810)가 더 구비된다.
이러한 돌출부(810)와 간섭을 방지하기 위해 모션 플레이트(300)에는 안착홈(320)이 형성되며, 탄성 플레이트(700)에는 개구부(710)가 형성된다.
한편, 탄성 플레이트(700)에는 모션 플레이트(300)와 결합하는 탄성편(720)이 형성된다.
이때, 도 6과 같이 탄성편(720)은 독립적으로 움직임이 가능하도록 연결편(730)에 의해 탄성 플레이트(700)에 연결된다. 이러한 탄성편(720)과 연결편(730)은 그 주변이 절개된 상태로 외팔보와 같이 1점 고정되어 있어 독립적으로 움직임이 가능하다. 이러한 탄성편(720)은 중량체(800) 및 테이블(400)로는 진동을 전달하면서도 모션 플레이트(300)로 진동을 전달하지 않기 위함이다.
구체적으로 모션 플레이트(300), 탄성 플레이트(700) 및 중량체(800)의 조립구조를 설명한다.
먼저, 진동모터(600)가 결합된 탄성 플레이트(700)와 중량체(800)의 사이에 스페이서(801)를 넣은 후 볼트(802)에 의해 상호 체결한다. 탄성 플레이트(700)에는 볼트(802)가 가로지리는 볼트홀(701)이 형성된다.
다음, 모션 플레이트(300)의 상부에 탄성 플레이트(700)를 올린다. 이때, 탄성편(720)과 모션 플레이트(300)의 사이에 와셔(301)를 넣어 이격시킨 후 탄성편(720)과 모션 플레이트(300)는 볼트(302)에 의해 체결한다. 이때, 중량체(800)에는 볼트(302)가 지나가도록 볼트 설치공(803)이 형성된다. 볼트 설치공(803)은 조립성을 확보하기 위함이다.
즉, 탄성 플레이트(700)와 중량체(800)는 탄성편(720)을 제외하고 모션 플레이트(400)의 상부와 이격된 상태를 유지하게 된다.
결국, 진동모터(600)의 진동이 중량체(800)와 탄성 플레이트(700)로 집중되고 탄성편(720)에 의해 이격된 중량체(800)와 탄성 플레이트(700)는 상하 요동이 이루어진다.
이에 따라, 중량체(800)의 무게와 진동모터(600)의 진동이 더해져 테이블(400)로 전달된다.
마지막으로, 구동모터(510)와 진동모터(600)의 동작시간, 회전수 등을 제어하는 제어부(미도시)가 구비된다.
본 발명에 따르면, 진동모터(600)에 의한 미세진동과 구동휠(200)에 의해 높은 자유도를 가지도록 높낮이가 변하며 궤도를 그리는 3차원 동작에 의해 체내 환경과 최대한 유사하도록 모사한다.
이에 따라, 배양액 독소감소와 세포 상호 간의 작용 상승으로 배아 발달과 체외 수정의 성공률을 높이므로 임신율을 증진시킨다.
즉, 배아의 운동 방향이 전후좌우 및 상하 등을 포함한 다방향으로 가능하여 배아 운동의 자유도를 높일 수 있다.
특히, 일정한 시간 간격을 두고 반복적으로 높낮이가 변하면서 운동궤적이 폐곡선인 궤도를 그리도록 동작이 이루어진다. 테이블 각 모서리 기준으로 각각 궤적을 그리도록 동작된다.
즉, 배아의 운동 방향이 전후좌우 및 상하 등을 포함한 다방향으로 가능하여 배아 운동의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 세포 배양 증식 관련 연구 및 세포 치료제 연구 등에, 광범위하게 이용될 수 있다. 나아가 세포 배양 증식 외에도 인공 조직 배양 등에도 활용이 가능할 것으로 기대된다.
또한, 혈관 내 혈액의 유속 영향하에서 활성화 및 증식하는 면역세포를 포함한 혈액 세포들의 체외 배양 시 기존의 정적인 배양환경을 극복할 수 있으며, 최근 자가면역세포치료제로 사용되는 NK세포와 같은 면역세포의 체외 활성화 및 증식 시간 단축으로 빠른 이식을 유도하여 면역세포치료 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 부유하여 유속에 의해 이동하며 자라는 세포들을 체외에서 좀 더 체내와 유사한 물리적 환경을 제공하여 기존 제한된 배양환경의 업그레이드를 기대할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
전술한 설명에서는 배아의 배양에 사용하는 걸로 예시로 하여 설명하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 세포 배양 증식 관련 연구 및 세포 치료제 연구에 광범위하게 이용될 수 있다.
나아가 세포 배양 증식 외에도 인공 조직 배양 등에도 적용 가능하다.
덧붙여, 혈관 내 혈액의 유속 영향하에서 활성화 및 증식하는 면역세포를 포함한 혈액 세포들의 체외 배양 시에도 적용 가능하다.
S - 배양 시스템
100 - 하우징 200 - 구동휠
300 - 모션 플레이트 400 - 테이블
500 - 구동수단 600 - 진동모터
700 - 탄성 플레이트 800 - 중량체
900 - 브라켓

Claims (7)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 설치되는 주축과, 상기 주축의 중심에 대해 기울기를 가지는중심을 가지는 편심롤러로 구성된 둘 이상의 구동휠;
    둘 이상의 편심롤러의 사이에서 맞닿아 회전하는 종동휠이 구비된 모션 플레이트; 및
    상기 모션 플레이트와 결합하며 배아가 얹혀지는 테이블;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 테이블에 미세진동을 전달하는 진동모터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 진동모터를 모션 플레이트에 연결하는 탄성 플레이트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 탄성 플레이트에 얹혀지는 중량체가 더 구비된 것을 특징으로 하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 탄성 플레이트에는 모션 플레이트와 결합하는 탄성편이 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 동작 기계식 배양 시스템.
KR1020220101787A 2022-07-28 2022-08-16 3차원 동작 기계식 배양 시스템 KR102545720B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2022/019690 WO2024025052A1 (ko) 2022-07-28 2022-12-06 3차원 동작 기계식 배양 시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220093742 2022-07-28
KR1020220093742 2022-07-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102545720B1 true KR102545720B1 (ko) 2023-06-20

Family

ID=86994706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220101787A KR102545720B1 (ko) 2022-07-28 2022-08-16 3차원 동작 기계식 배양 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102545720B1 (ko)
WO (1) WO2024025052A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200262257Y1 (ko) * 2001-10-16 2002-03-18 주식회사 에스에프에이 흑연 교반기
KR20130082341A (ko) 2012-01-11 2013-07-19 주식회사 소닉월드 음파 진동을 이용한 바이오리액터
KR101845330B1 (ko) 2017-08-09 2018-04-05 이강민 체외 수정 세포 배양 장치
KR20190040715A (ko) * 2017-10-11 2019-04-19 자화전자(주) 탄성 부재 및 이를 포함하는 선형 진동 발생장치
KR20200120667A (ko) * 2018-02-09 2020-10-21 글로벌 라이프 사이언시즈 솔루션즈 유에스에이 엘엘씨 바이오프로세싱 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101721317B1 (ko) * 2015-06-10 2017-03-31 울산대학교 산학협력단 자이러토리 바이오 리액터
KR101784233B1 (ko) * 2016-04-22 2017-10-12 (주)마이크로디지탈 세포 배양 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200262257Y1 (ko) * 2001-10-16 2002-03-18 주식회사 에스에프에이 흑연 교반기
KR20130082341A (ko) 2012-01-11 2013-07-19 주식회사 소닉월드 음파 진동을 이용한 바이오리액터
KR101845330B1 (ko) 2017-08-09 2018-04-05 이강민 체외 수정 세포 배양 장치
KR20190040715A (ko) * 2017-10-11 2019-04-19 자화전자(주) 탄성 부재 및 이를 포함하는 선형 진동 발생장치
KR20200120667A (ko) * 2018-02-09 2020-10-21 글로벌 라이프 사이언시즈 솔루션즈 유에스에이 엘엘씨 바이오프로세싱 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024025052A1 (ko) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5071760A (en) Method for culturing and floating animal cells in a double-bag container
KR102545720B1 (ko) 3차원 동작 기계식 배양 시스템
CN102365356A (zh) 用于微生物培养的光合反应器以及用于微生物培养的方法
CN104168992B (zh) 搅拌装置以及具备其的吐出装置和吐出方法
CN101484571B (zh) 细胞或组织的培养方法
WO2003048296A1 (fr) Appareil de culture de tissu/cellules
JPH0799962A (ja) 細胞配列培養装置およびその方法
JPH0716393B2 (ja) 生物細胞用遠心分離装置及び細胞の分離方法
CN112371003A (zh) 一种消毒用振动搅拌装置
CN1089426A (zh) 溶液培养栽培装置
US6039573A (en) Portable apparatus for simulating ultrasonic examinations
CN207371998U (zh) 一种分隔式清洗箱
CN112481128B (zh) 一种用于细胞培养的高效生物反应器
CN2738750Y (zh) 一种心脏组织工程瓣膜脉动流培养装置
CN114342809A (zh) 一种高粱育种愈伤组织培养装置
CN207837918U (zh) 一种生物材料的清洗系统
CN114317270B (zh) 一种生物基因研究用细胞培育装置
CN105754856A (zh) 一种抽屉式三维类血管化组织培养器官芯片及其构建方法
CN214716168U (zh) 一种工业用酶试剂震荡器
JPH08173143A (ja) 微小重力用バイオリアクター
CN206940908U (zh) 防损伤nk细胞培养装置
CN115747059B (zh) 一种细胞组织培养环境模拟装置
CN110684660A (zh) 一种胚胎的微振动培养装置
CN214681269U (zh) 一种自带溶剂的鳕鱼小分子肽干粉精华瓶
CN210647214U (zh) 一种生物制药的过滤设备

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant