KR102596474B1 - 자동 종균 투입장치 - Google Patents

Abstract

배양조에 형성된 투입구에 연결되는 밸브모듈과, 밸브모듈의 상부에 결합되며, 종균이 수용된 종균 용기가 장착되는 용기 장착가이드모듈과, 용기 장착가이드모듈에 장착된 종균 용기에 수용된 종균을 배양조로 설정된 시간에 설정된 양만큼 공급하도록 밸브모듈의 개폐동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 종균 투입장치가 개시된다.

Description

자동 종균 투입장치{AN APPARATUS FOR INSERTING MICROORGANISMS}

본 발명은 자동 종균 투입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물 배양시 오염 발생 없이 종균을 투입하기 위한 자동 종균 투입장치에 관한 것이다.

최근 미생물을 이용하여 바이오의약품 생산, 농업, 축산업, 수산업 수질정화, 유기성 폐기물 발효제, 각종 공업 폐기물 정화를 위한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 미생물은 특별히 제작된 배양조에서 배양하여 사용하게 된다.

예를 들어, 가축사육시설 등의 악취를 저감하기 위한 목적으로, 미생물을 배양하고, 배양된 미생물을 저장탱크에 저장하여 두고서 일정 시간마다 분무형태로 공급하여 악취를 저감하는 용도로 사용하는 기술이 적용되고 있다.

한편, 종래의 배양기를 이용한 배양과정을 보면, 배양기에 배지를 넣고 멸균 과정을 거친 후 배양액의 온도가 상온으로 떨어지면 배양기에 종균을 접종하기 위한 주입구를 열어 직접 종균을 투입하여 사용한다.

이러한 종래의 기술은 종균을 주입하기 위해 주입구를 여닫는 과정에서 오염 문제가 발생할 수 있는데, 오염 문제가 발생한 경우, 미생물 발효를 위한 배양기 특성상 상품가치가 매우 떨어지게 되고, 특히, 의약품 생산을 위한 배양의 경우 전혀 사용할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 오염을 줄이기 위하여 배양기 주입구에 알코올을 이용하여 화염멸균을 이용하여 주입을 하는 방법을 사용하고 있으나 화염에 의하여 사용자가 부상을 입거나 멸균 후 배양기 덮개를 열다가 배양기 내부 압력차에 의해 튀어 나온 주입구에 부상을 입는 경우가 종종 발생한다.

본 발명은 강원도의 지원으로 수행된 것 (연구기간: 2020.06.01. ~ 2021.07.31)으로, 연구사업명은 2020 소재·부품·장비 기업육성 및 기술자립 지원 프로젝트이고, 연구과제명은 스마트팜용 자동배양 및 원격제어 가능한 미생물배양 시스템의 개발이다.

대한민국 등록특허 제10-1433351호(공개일자:2014.08.18)에는, 미생물 배양기에 관한 것으로, 배양액 순환에 특징이 있는 발명이나, 종균 접종시 배양기 주입구를 열어 투입해야 하는 문제가 있다. 대한민국 등록특허 제10-1235825호(공개일자:2012.12.11)에는, 미생물 배양기에 관한 것으로, LED광원을 배양기 내부에배치하여 빛을 공급하는것에 특징이 있는 발명이나, 종균 접종시 배양기 주입구를 열어 투입해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 배양조의 외측에 종균 용기를 직접 장착하여, 일정 시간을 설정하여 자동으로 정량의 종균을 투입할 수 있도록 개선하고, 이를 통해, 사용자의 안전성을 높이고 미생물 접종시 발생할 수 있는 오염 문제를 막을 수 있으며 최초 멸균전에 접종 준비를 완료하기 때문에 배양 중간에 인력을 투입 할 필요성이 줄어 들어 안전, 오염 방지, 편리성을 증대 시킬 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 종균 투입장치는, 배양조에 형성된 투입구에 연결되는 밸브모듈; 상기 밸브모듈의 상부에 결합되며, 종균이 수용된 종균 용기가 장착되는 용기 장착가이드모듈; 상기 용기 장착가이드모듈에 장착된 종균 용기에 수용된 종균을 상기 배양조로 설정된 시간에 설정된 양만큼 공급하도록 상기 밸브모듈의 개폐동작을 제어하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 배양조로 종균을 멸균 이후에 자동으로 정량 투입할 수 있다.

여기서, 상기 밸브모듈은, 하단은 상기 배양조의 투입구에 결합되고, 상단은 상기 용기 장착가이드모듈에 결합되는 밸브 지지용 결합패널; 상기 밸브 지지용 결합패널에서 상하로 관통하여 설치되고, 상단은 상기 용기 장착가이드모듈 쪽으로 돌출되는 니플; 및 상기 밸브 지지용 결합패널에 설치되어 상기 니플을 통한 종균의 투입량과 투입 여부를 결정하도록 상기 제어모듈에 의해 제어되는 솔레노이드밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 최단 배관거리에서 종균 용기의 종균을 배양조로 정량으로 자동 투입할 수 있다.

또한, 상기 용기 장착가이드모듈의 하단에 대응되는 높이에 위치하도록 상기 니플의 외측에는 잔량 투입용 구멍이 형성된 것이 좋다.

이로써, 종균 용기에 담긴 종균을 남김없이 모두 소진하여 투입하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 용기 장착가이드모듈에 장착된 종균 용기가 분리되지 않도록 고정하는 용기 고정모듈을 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 종균 용기가 배양조 내의 압력에 의해 분리되는 것을 방지하여, 종균을 안정적으로 투입할 수 있다.

또한, 상기 용기 고정모듈에 결합 가능하며, 상기 종균 용기로 외부 공기를 주입하는 공기 주입부; 및 상기 공기 주입부에 설치되는 에어필터;를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 종균 용기 내부의 압력을 조절하도록 정화된 공기를 주입하여 종균 용기의 종균이 배양조로 안정적으로 흘러들어가도록 할 수 있다.

본 발명의 자동 종균 투입장치에 따르면, 배양조의 외측에 종균 용기를 직접 장착하여, 일정 시간을 설정하여 자동으로 정량의 종균을 투입할 수 있도록 개선하고, 이를 통해, 사용자의 안전성을 높이고 미생물 접종시 발생할 수 있는 오염 문제를 막을 수 있으며 최초 멸균전에 접종 준비를 완료하기 때문에 배양 중간에 인력을 투입 할 필요성이 줄어 들어 안전, 오염 방지, 편리성을 증대 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 종균 투입장치를 나타내 보인 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동 종균 투입장치에 종균 용기를 장착한 상태를 보인 도면이다.
도 3은 도 2의 상태에서 에어 주입부 및 에어필터를 설치한 상태를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동 종균 투입장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 종균 투입장치는, 배양조(10)에 형성된 투입구(11)에 연결되는 밸브모듈(110)과, 상기 밸브모듈(110)의 상부에 결합되며 종균이 수용된 종균 용기(20)가 장착되는 용기 장착가이드모듈(120)과, 상기 용기 장착가이드모듈(120)에 장착된 종균 용기(20)에 수용된 종균을 상기 배양조(10)로 설정된 시간에 설정된 양만큼 공급하도록 상기 밸브모듈(110)의 개폐동작을 제어하는 제어모듈(130)을 구비한다.

여기서, 상기 배양조(10)의 상부에는 투입구(11)가 형성되며, 상기 투입구(11)에 상기 밸브모듈(110)이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

상기 밸브모듈(110)은 밸브 지지용 결합패널(111)과, 니플(113) 및 솔레노이드 밸브(115)를 구비한다.

밸브 지지용 결합패널(111)은 하단은 배양조(10)의 투입구(11)에 결합되고, 상단은 상기 용기 장착가이드모듈(120)에 결합된다. 이를 위해, 밸브 지지용 결합패널(111)의 하단은 상기 투입구(11)에 결합하기 위한 패널 즉, 플랜지가 구비되어 별도의 클램프와 같은 결합수단(30)에 의해 투입구(11)와 기밀을 유지하도록 결합된다. 그리고 밸브 지지용 결합패널(111)의 상단은 용기 장착가이드모듈(120)에 결합되도록 결합패널 즉, 플랜지가 구비되어 별도의 결합수단(40)에 의해 용기 장착가이드모듈(120)의 하단과 기밀을 유지하도록 결합될 수 있다. 물론, 밸브 지지용 결합패널(111)은 용기 장착가이드 모듈(120)과 일체로 형성될 수도 있다.

상기 니플(113)은 밸브 지지용 결합패널(111)의 중심에서 상하로 관통하도록 설치되며, 하단은 배양조(10)의 투입구(11)를 통해 배양조(10) 내부에 연결되고, 상단은 용기 장착가이드모듈(120) 쪽으로 돌출되게 형성된다. 이러한 니플(113)의 상단에 종균 용기(20)의 입구를 결합하며, 종균 용기(20)의 입구가 니플(113)에 의해 뚫리면서 니플(113)의 상단이 종균 용기(20) 입구로 진입되어, 종균 용기(20) 내의 종균을 니플(113)을 통해 배양조(10)로 흘러가도록 할 수 있다. 이러한 니플(113)은 관 구조를 가지며, 상단은 뾰족한 형상을 갖는다. 또한, 니플(113)의 상단으로부터 소정 거리 아랫부분에 구멍(113a)이 형성되어, 용기 장착가이드모듈(120)의 하단에 고이는 잔량 종균도 니플(113)을 통해서 배양조(10)로 흘러내려갈 수 있게 된다.

상기 니플(113)을 선택적으로 개폐하도록 상기 솔레노이드 밸브(115)가 밸브 지지용 결합패널(111)에 설치된다. 이러한 솔레노이드 밸브(115)는 제어부(130)에 의해 개폐동작이 제어되어, 니플(113)을 통해서 종균 용기(20)의 종균을 배양조(10)로 선택적으로 공급할 수 있으며, 공급시간과 공급량을 설정하여 동작되도록 제어된다.

상기 용기 장착가이드모듈(120)은 밸브 모듈(110)의 상단에 결합되는 결합부(121)와, 상기 결합부(121)의 상부로 확장 연장되어 종균 용기(20)가 안착되어 결합되는 용기 안착부(123)를 가진다. 결합부(121)의 하단은 클램프 등의 결합수단에 의해서 밸브 모듈(110)의 상단에 기밀을 유지하도록 결합되며, 바람직하게는 종균 용기(20)의 배출구(21)에 대응되는 형상 즉, 원통형상을 가지는 것이 좋다. 물론, 상기 결합부(121)는 종균 용기(20)의 배출구(21)의 형상에 대응되도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 용기 안착부(123)는 결합부(121)의 상단에서 확장되어 연장되며, 상기 종균 용기(20)의 배출구(21)와 몸체(23)의 연결부분을 감싸서 지지하도록 형성된다. 물론, 이러한 용기 안착부(123)의 형상도 종균 용기(20)의 형상에 대응되는 형상으로 제작된다.

상기 구성을 가지는 용기 장착가이드모듈(120)을 밸브모듈(110)과 기밀을 유지하도록 결합하면, 결합부(121) 쪽으로 니플(113)의 상단이 돌출되게 위치된다. 이 상태에서 용기 장착가이드모듈(120)에 종균 용기(20)를 도 2에 도시된 바와 같이, 거꾸로 뒤집어서 배출구(21)가 하부로 향하도록 하여 장착한다. 그러면, 배출구(21)가 결합부(121)에 끼워져 결합되면서 니플(113)에 의해 배출구(21)의 막이 개방된 상태로 장착된다.

상기 제어모듈(130)은 용기 장착가이드모듈(120)에 설치되거나 연결될 수 있으며, 상기 솔레노이드 밸브(115)의 개폐동작을 제어한다. 구체적으로는, 제어모듈(130)은 솔레노이드 밸브(115)의 개폐시기와 시간 등을 설정할 수 있는 입력부와, 설정값과 동작상태를 표시하는 표시부가 터치패널 형태로 구비될 수 있다. 이러한 제어모듈(130)은 유선 또는 무선통신 방식으로 솔레노이드 밸브(15)의 개폐동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 용기 장착가이드모듈(120)에 장착된 종균 용기(20)가 분리되지 않도록 고정하기 위한 용기 고정모듈(140)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 용기 고정모듈(140)은 종균 용기(20)를 감싸서 덮어주는 고정용 커버(141)와, 상기 고정용 커버(141)를 용기 장착가이드모듈(120)에 연결하기 위한 체결부재(143)를 구비한다. 바람직하게는 고정용 커버(141)는 종균 용기(20)의 몸체(23) 전체를 감싸서 덮을 수 있도록, 종균 용기(20)의 몸체(23) 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 체결부재(143)는 일단이 고정용 커버(141)에 움직임 가능하게 연결되고, 타단은 용기 장착가이드모듈(120)에 연결되는 연결고리 또는 클램핑부재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 체결부재(143)는 일단이 용기 장착가이드모듈(120)에 움직임 가능하게 연결되고, 타단이 고정용 커버(141)에 연결되는 구성을 가질 수도 있다. 이러한 체결부재(143)의 구성은 다양한 예가 가능하다.

이러한 구성의 용기 고정모듈(140)을 사용하게 되면, 배양조(10) 내의 압력이 불안정하게 상승하더라도 배양조(10) 내의 압력에 의해서 종균 용기(20)가 분리되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 종균 용기(20)가 장착된 상태를 안정적으로 유지하도록 하여 종균을 배양조(10)에 안정적으로 공급하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 용기 고정모듈(140)에 결합 가능하며 상기 종균 용기(20)로 외부 공기를 주입하는 공기 주입부(150)와, 상기 공기 주입부(150)에 설치되는 에어필터(160)를 더 구비하는 것이 좋다.

상기 공기 주입부(150)는 고정용 커버(141)에 결합되어, 상기 종균 용기(20)의 하부(뒤집힌 상태에서)를 관통하도록 결합될 수 있다. 이러한 공기 주입부(150)는 금속으로 이루어진 관 구조로서, 고정용 커버(141)와 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 종균 용기(20)에 고정용 커버(141)에 결합할 때, 공기 주입부(150)가 종균 용기(20)의 하부를 관통하도록 결합될 수 있다.

상기 에어필터(160)는 고정용 커버(141)의 외측으로 노출되는 공기 주입부(150)의 외측 단부에 결합되어, 공기 주입부(150)를 통해 종균 용기(20) 내부로 유입되는 공기를 필터링한다. 이처럼, 공기 주입부(150)와 에어필터(160)를 더 구비함으로써, 솔레노이드 밸브(115)를 개방시에 종균 용기(20) 내의 종균이 배양조(10) 내부로 안정적으로 흘러서 공급될 수 있게 된다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 자동 종균 투입장치(100)에 의하면, 밸브모듈(110)을 먼저 소독처리한 후 배양조(10)에 결합한다.

또한, 상기 밸브모듈(110)의 상단에 용기 장착가이드모듈(120)을 결합한다.

그런 다음, 상기 용기 장착가이드모듈(120)에 종균 용기(20)를 뒤집어서 꼽는다. 종균 용기(20)는 미리 별도의 멸균처리과정을 거친 후에 용기 장착가이드모듈(120)에 결합할 수 있다. 종균 용기(20)를 뒤집어서 결합할 때, 니플(113)의 상단에 의해서 종균 용기(20)의 배출구(21)에 결합된 뚜껑이 뚤리게 된다.

그리고 용기 고정모듈(140)을 이용하여 종균 용기(20)가 용기 장착가이드모듈(120)에서 분리되지 않도록 결합하고, 이 과정에서 에어 주입부(150)와 에어필터(160)도 연결하게 된다.

그리고 제어모듈(130)을 통해 솔레노이드 밸브(115)의 개폐시기와 개폐시간을 설정하게 되면, 설정된 시기에 솔레노이드 밸브(115)가 일정 시간동안 개방되어 배양조(10)로 정량의 종균을 공급할 수 있다.

또한, 용기 고정모듈(140)을 이용하여 종균 용기(20)를 용기 장착가이드모듈(120)에 고정함으로써, 혹시라도 배양조(10) 내부압력이 비 이상적으로 상승하더라도 종균 용기(20)가 배양조(10)의 내부압력에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 배양조(10)로 종균을 안정적으로 공급하여 오염발생 가능성을 효과적으로 줄여줄 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 에어 주입부(150)와 에어필터(160)를 대신하여 별도의 압력밸브를 설치하여, 종균 용기의 압력을 배양조(10) 내부의 압력과 동일하게 유지되도록 조절함으로써, 종균 용기(20) 내의 종균이 안정적으로 흘러내려서 배양조(10)로 투입되도록 할 수도 있다. 상기 압력밸브는 용기 고정모듈(140)에 설치되어 종균 용기(20)에 연결될 수도 있고, 용기 장착가이드모듈(120)에 설치되어 종균 용기(20)의 장착시에 압력밸브의 니플이 종균 용기(20)를 통과하여 내부로 진입하도록 하여 설치될 수도 있다.

앞서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10..배양조 20..종균 용기
100..자동 종균 투입장치 110..밸브모듈
120..용기 장착가이드모듈 130..제어모듈
140..용기 고정모듈 150..에어 투입부
160..에어필터

Claims (5)

1. 배양조에 형성된 투입구에 연결되는 밸브모듈;
   상기 밸브모듈의 상부에 결합되며, 종균이 수용된 종균 용기가 장착되는 용기 장착가이드모듈;
   상기 용기 장착가이드모듈에 장착된 종균 용기에 수용된 종균을 상기 배양조로 설정된 시간에 설정된 양만큼 공급하도록 상기 밸브모듈의 개폐동작을 제어하는 제어모듈;을 포함하고,
   상기 밸브모듈은,
   하단은 상기 배양조의 투입구에 결합되고, 상단은 상기 용기 장착가이드모듈에 결합되는 밸브 지지용 결합패널;
   상기 밸브 지지용 결합패널에서 상하로 관통하여 설치되고, 상단은 상기 용기 장착가이드모듈 쪽으로 돌출되는 니플; 및
   상기 밸브 지지용 결합패널에 설치되어 상기 니플을 통한 종균의 투입량과 투입 여부를 결정하도록 상기 제어모듈에 의해 제어되는 솔레노이드밸브;를 포함하고,
   상기 니플은 관 구조를 가지며 상단은 뾰족한 형상을 가짐에 따라, 상기 종균 용기의 입구가 상기 니플에 의해 뚫리면서 상기 니플의 상단이 상기 종균 용기 입구로 진입되어, 상기 종균 용기 내의 종균을 상기 니플을 통해 상기 배양조로 공급하는 것을 특징으로 하는 자동 종균 투입장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 용기 장착가이드모듈의 하단에 대응되는 높이에 위치하도록 상기 니플의 외측에는 잔량 투입용 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 자동 종균 투입장치.
   
4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용기 장착가이드모듈에 장착된 종균 용기가 분리되지 않도록 고정하는 용기 고정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 종균 투입장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 용기 고정모듈에 결합 가능하며, 상기 종균 용기로 외부 공기를 주입하는 공기 주입부; 및
   상기 공기 주입부에 설치되는 에어필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 종균 투입장치.