KR102590857B1 - 세포 배양 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포 배양 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면은, 베이스, 상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조 및 상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재를 포함하는 배양액 공급 유닛을 포함할 수 있다.

Description

세포 배양 장치{Cell culture apparatus}
본 발명은 세포 배양 장치에 관한 것이다.
인체에는 세포 등이 혈액의 흐름에 의해 영양분을 전달받고 대사산물을 배출할 수 있는 미세환경이 구현되어 있다. 인체의 세포는 이러한 미세환경에 기초하여 다양한 대사활동을 수행하고, 생장할 수 있다.
따라서, 의학적, 생물학적, 공학적 실험을 위해 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체를 배양하는 경우에도 이러한 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 미세환경에 근사하도록 배양환경이 구현되는 경우 배양체의 배양이 효율적이고 균일하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 배양체에 다양한 약물을 공급하면서 약물 평가를 수행하는 경우에도 이러한 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 인간의 미세 환경과 유사한 환경이 조성된 경우라 하더라도, 배양체를 대상으로 다양한 비교실험을 수행하기 위해서는 다수의 세포를 수행할 수 있는 장치와 다종의 약물을 공급할 수 있는 장치가 필요하다.
따라서, 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되도록 배양액의 유량과 유속을 제어할 수 있고, 나아가 다수의 세포를 배양할 수 있으며, 다종의 약물을 공급할 수 있는 세포 배양 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체의 대규모 및 장기 배양과 약물 평가를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배양액의 유량 및 유속을 제어할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 배양체를 동시에 배양할 수 있고, 배양체에 다양한 약물을 동시에 제공할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 베이스, 상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조 및 상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재를 포함하는 배양액 공급 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배양액 공급 유닛은 상기 베이스 상에 배치되되, 상기 제1 저장조와 이격되도록 배치되는 제2 저장조를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장조는 상기 수용공간을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장조는 상기 격벽에 의해 구획되는 복수의 공간마다 통공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 배양액 조절 부재는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 배양액 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 배양액의 경로를 안내하는 채널 및 상기 채널과 연결되도록 배치되는 적어도 하나의 웰을 포함하는 플레이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트 유닛은 상기 배양액 공급 유닛에 탈착 가능할 수 있다.
또한, 상기 채널은 복수개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 웰은 상기 채널의 길이를 따라 복수개가 배치될 수 있다.
본 발명은 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체의 대규모 및 장기 배양과 암 오가노이드 및 암 세포 구상체를 이용한 약물평가를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 배양액의 유량 및 유속을 제어할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 배양체를 동시에 배양할 수 있고, 배양체에 다양한 약물을 동시에 제공할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
다만, 이러한 효과는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 효과가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 저장조에 커버가 구비되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 저장조의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 배양액의 흐름을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 플레이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 A를 확대한 도면이다.
도 8은 플레이트 유닛의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 플레이트 유닛의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 배양액의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 배양체에 배양액이 공급되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 배양액이 흐르는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 표시했음으로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 전술한 원칙에 기초하여 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액 공급 유닛(100)과 플레이트 유닛(200)을 포함할 수 있다.
배양액 공급 유닛(100)은 배양체를 배양하는데 필요한 배양액을 수용하여 저장하고, 저장된 배양액을 플레이트 유닛(200)에 공급하는 수단일 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)으로부터 배양액을 공급받고, 공급받은 배양액이 흐르는 경로를 제공하며, 배양액이 배양체로 공급되는 공간을 제공하는 수단일 수 있다. 자세한 내용은 후술한다.
배양체는 3차원 세포를 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로 3차원 세포 구상체 및 오가노이드 등일 수 있다. 예를 들면, 배양체는 다세포 종양 스패로이드(multi-cellluar cancer spheroid), 장기 세포 스패로이드(organ cell spheroid), 환자유래 암 오가노이드, 일반 장기 오가노이드 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
배양액은 배양체의 배양을 위해 필요한 영양분이나 기타 성분을 포함하는 모든 물질을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 배양액은 배양체의 약물평가를 위해 배양체에 공급되는 약물을 포함할 수 있고, 예를 들면, 항암제, 촉진제 등과 같은 여러 약물을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 저장조(120)에 커버(130)가 구비되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 저장조(120)의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 배양액의 흐름을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배양액 공급 유닛(100)은 베이스(110), 상기 베이스(110) 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간(121)이 마련되며, 상기 수용공간(121)의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공(123)이 형성되는 저장조(120) 및 상기 통공(123)을 관통하도록 배치되어 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재(140)를 포함할 수 있다.
베이스(110)는 배양액 공급 유닛(100)의 일 면을 이룰 수 있고, 베이스(110)를 지지할 수 있다. 일 실시예로서, 베이스(110)는 넓이를 갖도록 판의 형상으로 형성될 수 있다.
베이스(110) 상에는 저장조(120)가 배치될 수 있다. 저장조(120)의 내부에는 배양액이 수용되는 수용공간(121)이 마련될 수 있고, 수용공간(121)의 일면에는 배양액이 외부와 유통하기 위한 통공(123)이 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 저장조(120)는 두개가 배치될 수 있다.
예를 들면, 저장조(120)는 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)를 포함할 수 있다. 제1 저장조(120a)는 베이스(110)의 일면에 배치되되, 일측에 편향되어 배치될 수 있고, 제2 저장조(120b)는 제1 저장조(120a)와 마찬가지로 베이스(110)의 일면에 배치되되, 제1 저장조(120a)와 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 저장조(120a)는 배양액을 공급하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 배양액은 제1 저장조(120a)로부터 공급될 수 있고, 플레이트 유닛(200)을 통과하면서 배양체와 물질을 교환한 후 제2 저장조(120b)로 회수될 수 있다.
선택적 실시예로서, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)는 동일한 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 실험자의 선택에 따라 제1 저장조(120a)는 배양액을 공급하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있다. 반대로, 실험자의 선택에 따라 제1 저장조(120a)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단이 될 수도 있다. 또는, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)는 배양액의 공급과 회수의 역할을 번갈아가면서 수행할 수도 있다. 이는 실험자의 선택에 의존할 수 있고, 예를 들면 후술하는 바와 같이 상대적으로 다량의 배양액이 수용된 저장조(120)는 배양액을 공급할 수 있고, 상대적으로 소량의 배양액이 수용된 저장조(120)는 배양액을 회수할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 별도로 언급하는 경우를 제외하고는 배양액은 제1 저장조(120a)로부터 공급되어 제2 저장조(120b)로 회수되는 경우로 예를 들어 설명하기로 한다.
저장조(120)의 내부에 마련된 수용공간(121)은 배양액이 수용되는 공간일 수 있다. 예를 들면, 배양체의 배양에 필요한 배양액은 제1 저장조(120a)의 수용공간(121)에 수용될 수 있고, 수용공간(121)으로부터 설정된 흐름에 따라 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있다. 이후, 플레이트 유닛(200)을 통과한 배양액은 제2 저장조(120b)의 수용공간(121)으로 회수될 수 있다.
수용공간(121)의 일면에는 배양액이 외부와 유통하기 위한 통공(123)이 형성될 수 있고, 예를 들면 통공(123)은 수용공간(121)의 밑면을 관통하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)에는 통공(123)이 각각 형성될 수 있다. 제1 저장조(120a)에 형성된 통공(123)은 배양액이 제1 저장조(120a)로부터 플레이트 유닛(200)으로 공급되는 경로일 수 있다. 또한, 제2 저장조(120b)에 형성된 통공(123)은 배양액이 플레이트 유닛(200)으로부터 제2 저장조(120b)로 회수되는 경로일 수 있다.
일 실시예로서, 저장조(120)는 수용공간(121)을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽(122)을 포함할 수 있다. 다시 도 3을 참조하면, 저장조(120)의 내부에 마련된 수용공간(121)은 격벽(122)에 의해 구획될 수 있고, 예를 들면 저장조(120)는 복수의 격벽(122)을 포함하여 수용공간(121)은 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 이때, 구획된 복수의 공간은 서로 배양액이 섞이지 않도록 고립될 수 있다. 따라서, 배양체에 다양한 배양액이나 다양한 약물을 공급하는 것이 가능할 수 있다.
이때, 격벽(122)에 의해 구획되는 복수의 공간에는 각각 통공(123)이 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 공간으로부터 배양액이 개별적으로 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있다.
선택적 실시예로서, 다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 커버(130)를 더 포함할 수 있다. 커버(130)는 저장조(120)의 개방된 부분을 커버(130)하여, 외부로부터 배양액에 이물질이 침입하는 것을 방지하는 수단일 수 있다.
따라서, 커버(130)는 배양액이 저장조(120)에 충진되는 경우에는 저장조(120)가 개방되도록 제거될 수 있고, 배양이 진행되는 도중에는 저장조(120)가 폐쇄되도록 저장조(120)의 개방된 위치에 배치될 수 있다.
커버(130)는, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b) 중 적어도 하나를 커버(130)할 수 있고, 바람직하게는 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)를 모두 커버(130)하도록 두개가 구비될 수 있다.
배양액 공급 유닛(100)은 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재(140)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배양액 조절 부재(140)는 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 유속과 유량을 조절할 수 있다.
일 실시예로서, 배양액 조절 부재(140)는 길이를 갖도록 형성되되, 배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하여 배양액의 흐름에 대해 저항을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 배양액 조절 부재(140)는 저장조(120)의 통공(123)을 관통하도록 배치될 수 있고, 이에 따라 배양액은 배양액 조절 부재(140)를 통해 플레이트 유닛(200)으로 이동할 수 있다. 이때, 배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하므로, 배양액의 흐름에 저항이 생기게 되며, 이에 따라 배양액의 유속 및 유량이 조절되게 된다.
배양액 조절 부재(140)는 배양액의 흐름에 대한 저항에 따라 다양한 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 특정 배양액 조절 부재(140)를 저장조(120)의 통공(123)에 배치시키는 경우, 해당 배양액 조절 부재(140)에 기인하여 발생하는 저항값에 대응되도록 배양액의 흐름이 제어될 수 있다. 따라서, 배양의 목표, 방법 등과 같은 구체적 상황에 따라 다양한 유속이나 유량으로 배양액이 제공되도록 배양액 조절 부재(140)는 다양한 종류가 구비될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배양액 조절 부재(140)는 탈착이 가능할 수 있고, 예를 들면 배양액 조절 부재(140)는 교체가 가능할 수 있다. 구체적으로, 실험자는 실험을 위해 특정 유속이나 특정 유량으로 배양액을 흐르게 하고 싶은 경우, 그 값을 갖는 흐름을 발생시킬 수 있는 배양액 조절 부재(140)를 선택하여 저장조(120)에 설치할 수 있다.
선택적 실시예로서, 저장조(120)는 배양액이 수용되는 수용공간(121)의 저면이 베이스(110)와 소정의 거리만큼 이격되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장조(120)는 바닥면이 베이스(110)와 이격되도록 둘레가 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 수용공간(121)의 저면에는 통공(123)이 형성되되, 통공(123)은 수용공간(121)의 저면으로부터 베이스(110)를 향한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 베이스(110)는 수용공간(121)에 형성된 통공(123)과 대응되는 위치에 베이스(110)로부터 수용공간(121)을 향한 방향으로 연장되어 형성되고, 관통홈이 형성되는 돌출부를 포함할 수 있다. 돌출부에 형성된 관통홈의 일단은 저장조(120)를 향한 방향으로 개방될 수 있고, 타단은 플레이트 유닛(200)을 향한 방향으로 개방될 수 있다. 따라서, 저장조(120)에 형성된 통공(123)과 베이스(110)에 형성된 돌출부는 서로 마주보도록 형성되며, 저장조(120)의 수용공간(121)으로부터 플레이트 유닛(200)까지는 배양액이 흐를 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 다만, 통공(123)과 돌출부는 반드시 서로 접촉되거나 이격되어야만 하는 것은 아니다.
이때, 배양액 조절 부재(140)는 길이를 갖도록 형성되되, 저장조(120)에 형성된 통공(123)과 베이스(110)에 형성된 돌출부를 관통하도록 배치될 수 있다. 이에 의해, 수용공간(121)에 저장된 배양액은 배양액 조절 부재(140)에 흡수되고, 배양액 조절 부재(140)를 따라 이동할 수 있다. 즉, 배양액은 배양액 조절 부재(140)를 따라 수용공간(121)으로부터 통공(123)을 지나 돌출부에 형성된 관통홈을 거쳐 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있게 된다. 이 과정에서 배양액은 흐름에 저항을 받게 되어 유량이나 유속이 제어될 수 있다.
배양액 조절 부재(140)는 배양액을 공급하는 저장조(120)에는 구비되는 것이 바람직하나, 배양액을 회수하는 저장조(120)에는 구비되지 않을 수 있다.
예를 들면, 실험자가 항상 일방향으로만 배양액의 흐름을 발생시키고 싶은 경우에는 배양액을 공급하는 저장조(120)에만 배양액 조절 부재(140)를 설치할 수 있다.
이와는 달리, 실험자가 필요에 따라 배양액의 흐름 방향을 조절하고 싶은 경우에는 배양액을 공급하는 저장조(120)와 배양액을 회수하는 저장조(120)에 모두 배양액 조절 부재(140)를 설치할 수 있다.
이와 같이, 배양액의 흐름에 대한 저항을 갖는 배양액 조절 부재(140)를 포함함으로써, 본 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액이 지나치게 빠른 속도로 흐름으로써 웰(230) 내에 존재하는 세포가 쓸려가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 배양액 조절 부재(140)는 배양액의 유량이나 유속을 인체의 미세환경과 유사하도록 조절할 수 있다.
또한, 배양액 조절 부재(140)는 필요에 따라 배양액의 유량이나 유속을 조절함으로써 배양액의 유량이나 유속을 변화시키면서 배양체에 미치는 영향을 분석하기에 용이하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)에 탈착 가능할 수 있다.
일 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양체의 배양이나 배양체를 대상으로하는 실험이 수행되는 도중에만 결합되어 이용될 수 있다. 구체적으로, 배양액 공급 유닛(100)과 플레이트 유닛(200)은 서로 분리된 상태로 제작, 보관, 보수, 유지될 수 있고, 사용시에는 결합되어 이용될 수 있다. 따라서, 유지 및 보수가 용이할 수 있다.
선택적 실시예로서, 도 5를 기준으로 플레이트 유닛(200)은 둘레를 따라 단차가 형성될 수 있고, 구체적으로는 바닥과 닿는 면이 그 상층보다 넓은 면적을 갖도록 단차가 형성될 수 있다. 또한, 배양액 공급 유닛(100)은 플레이트 유닛(200)에 형성된 단차 부분이 삽입되도록 저면이 내부를 향해 파인 형상으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)의 저면에 용이하게 삽입되어 결합될 수 있다. 또한, 이러한 결합으로 인해, 플레이트 유닛(200)과 배양액 공급 유닛(100)은 결합된 상태에서 정합을 이루어 흔들리거나 어긋나지 않을 수 있다.
도 6은 도 1의 플레이트 유닛(200)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 A를 확대한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 저장조(120)로부터 배양액(CM)을 공급받고, 공급받은 배양액(CM)이 흐를 수 있는 경로를 제공하는 수단일 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 배양액(CM) 공급 유닛(100)으로부터 공급되는 배양액(CM)의 경로를 안내하는 채널(220) 및 상기 채널(220)과 연결되도록 배치되는 적어도 하나의 웰(230)을 포함할 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 저장조(120)로부터 배양액(CM)이 일차적으로 공급되는 집액부(210)를 포함할 수 있다. 집액부(210)는 배양액(CM) 조절 부재(140)의 하측에 배치되어, 배양액(CM) 조절 부재(140)를 따라 이동한 배양액(CM)이 공급될 수 있다.
배양액(CM)은 집액부(210)로부터 채널(220)을 따라 이동할 수 있다. 채널(220)은 배양액(CM)의 이동경로를 제공할 수 있다.
일 실시예로서, 집액부(210)는 채널(220)의 양단에 각각 배치될 수 있다. 이때, 채널(220)의 일단에 배치된 집액부(210)는 공급되는 배양액(CM)이 집액되는 부분일 수 있고, 타측에 배치된 집액부(210)는 채널(220)을 통해 이동하여 회수되는 배양액(CM)이 집액되는 부분일 수 있다.
채널(220)은 복수개가 배치될 수 있고, 배양액(CM)은 복수의 채널(220)을 따라 이동할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 저장조(120)의 수용공간(121)이 복수의 공간으로 구획되는 경우 채널(220)은 구획된 복수의 공간에 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 수용공간(121)이 복수의 공간으로 구획되어, 다종의 배양액(CM)이 공급되는 경우, 각각의 배양액(CM)은 서로 상이한 채널(220)을 따라 이동하여 서로 혼합되지 않을 수 있다.
선택적 실시예로서, 플레이트 유닛(200)은 집액부(210)와 채널(220)의 사이에 배치되는 분기부(240)를 더 포함할 수 있다. 분기부(240)는 집액부(210)로부터 여러 갈래로 분기되는 부분일 수 있고, 여러 갈래로 분기되는 부분은 각각 채널(220)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 양측에 배치되는 집액부(210)의 사이에는 여러 채널(220)이 병렬로 배치될 수 있다.
따라서, 동일한 배양액(CM)은 복수의 채널(220)을 따라 흐를 수 있고, 이에 의해 다량의 배양체를 배양하거나, 상이한 배양체에 동일한 배양액(CM)을 공급함으로써 발생하는 변화를 관찰할 수 있다.
이처럼, 플레이트 유닛(200)은 병렬로 배치되는 복수의 채널(220)을 포함할 수 있고, 실험자의 선택에 따라 복수의 채널(220)에 동일한 약물을 공급하거나 상이한 약물을 공급할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액에 다양한 항암제, 촉진제 등 다양한 약제를 첨가할 수 있고, 이에 의해 배양체에 다양한 약물평가를 수행할 수 있게 된다.
도 8은 플레이트 유닛(200')의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 집액부(210')는 서로 연결되도록 형성될 수도 있다.
이 경우, 하나의 집액부(210')에 공급되는 배양액(CM)은 인접한 집액부(210')로 이동할 수 있다. 따라서, 동일한 배양액(CM)을 여러 배양체에 동시에 공급하고자 하는 경우에 본 변형예가 이용될 수 있다.
다만, 도면 상에는 복수의 집액부(210')가 서로 연결되는 것을 예시로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 채널(220')이나, 분기부(240')가 서로 유통되도록 연결될 수도 있다.
도 9는 플레이트 유닛(200")의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 플레이트 유닛(200")의 하나의 집액부(210")로 집액된 배양액(CM)은 분기부(240")에 의해 분기되어 여러 채널(220")로 공급될 수 있다. 이때, 분기부(240")는 적어도 하나의 세분화된 분기부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 분기부(240")는 제1 분기부(241"), 제2 분기부(242") 및 제3 분기부(243")를 포함할 수 있다. 이때, 집액부(210")로 공급된 배양액(CM)은 제1 분기부(241")에 의해 분기될 수 있고, 분기된 배양액(CM)은 제2 분기부(242")에서 다시 분기된 후, 제3 분기부(243")에서 다시 분기되어 채널(220")으로 흘러 들어갈 수 있다. 즉, 하나의 집액부(210")로 공급된 배양액(CM)은 복수의 세분화된 분기부(241" 242", 243")를 통과하면서 복수의 갈래로 분기된 후 각각 채널(220")로 공급될 수 있고, 이에 따라 복수의 웰(230")에 동일한 배양액(CM)이 공급될 수 있다.
이에 의해, 집액부(210")로 다량의 배양액(CM)이 공급되는 경우에도 공급된 배양액(CM)은 복수의 갈래로 분기되어 채널(220")로 공급되므로 그 유량과 유속이 상대적으로 감소될 수 있다. 즉, 실험자의 선택에 따라 공급되는 배양액(CM)의 유량과 유속이 용이하게 조절될 수 있다.
또한, 하나의 집액부(210")에만 배양액(CM)을 공급함으로써 복수의 채널(220")에 동일한 배양액(CM)을 동시에 공급할 수 있으므로, 배양 및 약물평가가 더욱 용이하고 효율적으로 수행될 수 있다.
다만, 도 12를 참조하면 본 실시예는 제1 분기부(241"), 제2 분기부(242") 및 제3 분기부(243")를 포함하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 2개의 세분화된 분기부만을 포함하거나, 3개 이상의 세분화된 분기부를 포함할 수도 있다.
도 10은 배양액(CM)의 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 배양체(OJ)에 배양액(CM)이 공급되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 웰(230)을 포함할 수 있다.
웰(230)은 배양체(OJ)가 배치되는 부분일 수 있다. 예를 들면, 웰(230)은 내부에 배양체(OJ)가 수용되는 공간이 마련될 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 배양액(CM)이 흐르는 경로 상에 배치될 수 있고, 예를 들면 웰(230)은 채널(220)과 연결되도록 배치될 수 있다.
따라서, 배양액(CM)은 채널(220)을 따라 흐르면서 배양체(OJ)에 공급될 수 있다. 이때, 배양액(CM)은 확산에 의해 배양체(OJ)로 공급될 수 있다.
구체적으로, 배양액(CM)이 채널(220)을 따라 흐르는 도중에 배양액(CM) 내에 포함된 영양분이나 산소 및 기타 첨가물질은 확산에 의해 배양체(OJ)로 공급될 수 있다. 또한, 배양액(CM)에 약물이 포함된 경우 약물은 배양체(OJ)로 공급될 수 있다. 나아가, 배양체(OJ)의 대사산물은 채널(220)을 따라 흐르는 배양액(CM)에 확산되어 들어갈 수 있다. 따라서, 채널(220)을 따라 흐르는 배양액(CM)에 의해 배양체(OJ)는 물질의 교환을 용이하게 할 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 채널(220)의 길이를 따라 배치되되, 채널(220)의 하측에 배치될 수 있다. 따라서, 배양액(CM)은 웰(230)의 내부에 배치된 배양체(OJ)로 더욱 용이하게 공급될 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 채널(220)의 길이를 따라 복수개가 배치될 수 있다. 즉, 채널(220)은 길이 방향을 따라 배양액(CM)의 흐름 경로를 제공하므로, 웰(230)은 배양액(CM)의 흐름 방향을 따라 복수개가 배치될 수 있다.
따라서, 하나의 채널(220)마다 복수개의 웰(230)이 연결될 수 있고, 이에 따라 다량의 배양체(OJ)를 동시에 배양하는 것이 가능하게 된다.
도 12는 배양액(CM)이 흐르는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 배양액(CM)은 제1 저장조(120a)로부터 제2 저장조(120b)로 흐를 수 있다. 이때, 각 저장조(120)에 채워진 배양액(CM)의 높이에 따라 배양액(CM)을 공급하는 저장조(120)와 배양액(CM)을 회수하는 저장조(120)로 구분될 수 있다.
구체적으로, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이의 상대적인 크기에 따라 배양액(CM)이 흐르는 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 도 12를 기준으로 제1 저장조(120a)는 오른쪽에 배치된 저장조(120)이고, 제2 저장조(120b)는 왼쪽에 배치된 저장조(120)이며, 이때, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)는 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)보다 클 수 있다. 이에 따라, 중력에 의해 제1 저장조(120a)에 저장된 배양액(CM)은 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있고, 배양액(CM)은 채널(220)을 따라 흐른 후 제2 저장조(120b)로 회수될 수 있다.
이와는 달리, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)가 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)보다 큰 경우에는 흐름이 반대로 형성될 수 있다. 즉, 배양액(CM)은 제1 저장조(120a)로부터 제2 저장조(120b)로 흐를 수 있게 된다.
또한, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)와 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)가 동일해지는 경우에는 배양액(CM)의 흐름이 정지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)를 이용하는 경우 3차원 세포 구상체 및 오가노이드를 인체의 미세환경과 유사한 환경에서 배양할 수 있다. 또한, 3차원 세포 구상체 및 오가노이드에 대하여 약물평가를 진행함에 있어서도 인체의 미세환경과 유사한 환경에서 약물평가를 진행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)에 의하면 배양체(OJ)를 대량으로 형성할 수 있고, 일정한 크기로 균일하게 형성을 촉진시킬 수 있어 배양체(OJ)의 규격화가 가능해질 수 있다. 또한, 본 발명에 의할 경우 항암제 등의 여러 약물을 이용하는 약물평가를 다수의 세포에 대하여 동시에 수행하고, 이를 스크리닝 할 수 있으므로, 균일한 약물평가 결과를 도출해낼 수 있으며, 다수의 표본을 추출하거나, 환자 맞춤형 정밀의료에 이용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, '필수적인', '중요하게' 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 '상기'의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10: 세포 배양 장치
100: 배양액 공급 유닛
110: 베이스
120: 저장조
121: 수용공간
122: 격벽
123: 통공
130: 커버
140: 배양액 조절 부재
200: 플레이트 유닛
210: 집액부
220: 채널
230: 웰
240: 분기부

Claims (9)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조;
    상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재;를 포함하는 배양액 공급 유닛; 및
    상기 배양액 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 배양액의 경로를 안내하는 채널;과 상기 채널로부터 상기 배양액의 진행 방향과 나란하지 않은 방향으로 연장되어 형성되는 적어도 하나의 웰;을 포함하는 플레이트 유닛;을 포함하고,
    상기 배양액 조절 부재는,
    상기 배양액 공급 유닛에 탈착 가능하게 배치되고, 길이를 갖도록 형성되되, 일측은 상기 통공을 관통하여 상기 수용공간을 향한 방향으로 연장되고, 타측은 상기 플레이트 유닛을 향한 방향으로 연장되는, 세포 배양 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 공급 유닛은,
    상기 베이스 상에 배치되되, 상기 제1 저장조와 이격되도록 배치되는 제2 저장조;를 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장조는,
    상기 수용공간을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함하는, 세포 배양 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저장조는,
    상기 격벽에 의해 구획되는 복수의 공간마다 통공이 형성되는, 세포 배양 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 조절 부재는,
    다공성 재질로 이루어지는, 세포 배양 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 유닛은,
    상기 배양액 공급 유닛에 탈착 가능한, 세포 배양 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 채널은 복수개가 구비되는, 세포 배양 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 웰은,
    상기 채널의 길이를 따라 복수개가 배치되는, 세포 배양 장치.
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