KR102618638B1 - 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 및 방법으로, 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 하나 이상의 배양기 및 하나 이상의 배양기의 환수배출구로부터 각기 배출되는 사육수를 수용하여 처리하는 수질관리 탱크를 포함하고, 하나 이상의 배양기는 각기 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기 형태의 배양기 본체와, 배양기 본체 내에서 사육수가 배출되는 환수배출구를 포함하고, 하나 이상의 배양기로부터 배출되어 수질관리탱크에서 처리된 사육수는 하나 이상의 배양기로 다시 주입되어 배양기와 수질관리탱크 사이에서 사육수가 순환되는 수질관리채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수질관리채널과 약물공급채널이 형성되는 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 실험용으로 가장 널리 사용되는 어류는 '제브라피쉬(Danio rerio, 제브라다니오)'이다. 제브라피쉬는 열대에 서식하는 담수어로 성어는 크기가 3cm로 인간의 아미노산 서열 분석에서 70% 이상의 높은 상동성을 보이며 심장, 뇌신경계를 포함한 각종 기관 형성과정이 사람과 유사하다. 또한 발생기간이 짧고 배아가 투명하여 발생과정 관찰이 용이하며 체외 수정되기 때문에 유전자 조작이 용이한 장점을 가진다.
제브라피쉬는 유전자 편집과 개체수 확보가 간편하여 신약개발 초기 단계에 실험동물 모델로써 신약개발을 가속화 및 비용절감을 가능하게 한다는 장점이 있다.
그러나 제브라피쉬의 사육은 질산/암모니아 농도, pH, 수온변화, 물의 순환 양, 빛 밝기 조절 등에 영향을 받는다. 이러한 제브라피쉬 등의 어류를 실험용으로 사용하기 위해서는 건강한 상태로 연구 규모에 따라 사육할 필요성이 있다. 제브라피쉬 뿐 아니라 일반적으로 실험용 어류를 위한 사육장치 시스템에서 가장 고려되어야 할 점은 수질을 좋은 상태로 유지시키는 것이다. 만일 질산/암모니아 농도, pH, 수온 등을 포함하는 수질의 항상성이 유지되지 않으면 어류는 독성과 독성 유도체에 의해 생체 밸런스가 무너지기 때문에 정확한 실험을 하기 어렵다.
한편, 제브라피쉬에 약물을 투여하는 방법은 배양액에 직접 투여, 꼬리, 복강 투여 등이 있다. 배양액에 직접 투여하는 경우 용해도에 따라 약물이 배양액에 골고루 퍼지지 않고, 그 외 투여 방법은 기술자의 숙련도에 따라 제브라피쉬 간의 데이터 편차 값이 매우 심하게 나타난다는 문제점이 있다.
제브라피쉬와 같은 실험용 소형 어류의 사육과 관련하여 한국 등록특허 제 10-1721192호(관리가 편리한 실험용 어류 사육장치), 한국 특허등록 제 10-2087606호(수질관리가 용이한 케이지를 갖는 사육장치) 등이 있다. 그러나, 약물투여를 고려한 사육 시스템은 없는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 실험용 어류를 고가의 설비없이 좁은 공간을 활용해 대량으로 사육하고 관리하면서 배양기 내 수질 안전성을 확보할 수 있는 공간자유도가 높은 실험용 어류 사육장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 약물 투여에서의 불균일성을 해소하여 실험자의 숙련도와 무관하게 일정한 데이터 값을 얻을 수 있는 실험용 어류 사육장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템은 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 하나 이상의 배양기; 및 상기 하나 이상의 배양기의 환수배출구로부터 각기 배출되는 사육수를 수용하여 처리하는 수질관리 탱크;를 포함하고, 상기 하나 이상의 배양기는 각기 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기(container) 형태의 배양기 본체와, 상기 배양기 본체 내에서 사육수가 배출되는 상기 환수배출구를 포함하고, 상기 하나 이상의 배양기로부터 배출되어 수질관리탱크에서 처리된 사육수는 상기 하나 이상의 배양기로 다시 주입되어 배양기와 수질관리탱크 사이에서 사육수가 순환되는 수질관리채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템은 상기 하나 이상의 배양기에 각기 약물을 공급하기 위한 하나 이상의 약물투여기; 및 상기 하나 이상의 약물투여기와 각기 대응되는 상기 하나 이상의 배양기 사이에서 약물혼합수를 순환시키도록 구성되는 하나 이상의 약물공급채널(channel)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 약물투여기는 각기 용기 형태의 약물투여기 본체와, 약물투여기 본체 내에 약물을 투입하기 위한 약물투여구를 포함한다.
상기 투입된 약물은 약물투여기 본체 내에 수용된 사육수에 혼합되어 약물 혼합수를 형성하고, 상기 약물혼합수는 약물공급채널(channel)을 통해 약물투여기와 배양기 사이에서 순환됨으로써 배양기에 균일한 농도의 약물을 공급하며, 상기 약물공급채널이 가동되면, 상기 수질관리채널은 폐쇄되어 사육수의 순환이 정지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템은 공간 활용성, 배치 용이성, 확장성이 있고 수질 관리가 용이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템은 작업자의 실험 숙련도와 무관하게 약물 투여량 오차를 줄여 약물 효능 평가의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템의 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실험용 소형 어류 사육 시스템(장치)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 어류 사육 시스템 중 복수의 배양기와 제1펌프, 수질관리탱크의 설치 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실험용 소형 어류 사육 시스템(장치)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 어류 사육 시스템 중 복수의 배양기와 제1펌프, 수질관리탱크의 설치 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법의 순서도이다.
도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템의 구성을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 약물발굴을 위한 소형 어류 시스템은 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 배양기(100), 배양기(100)로부터 배출되는 사육수를 수용하여 처리하는 수질관리 탱크(200)를 포함한다. 배양기(100)로부터 배출되어 수질관리탱크(200)에서 처리된 사육수는 배양기(100)로 다시 주입되는 방식으로 순환된다. 수질관리탱크(200)는 일종의 reservior로서 그 내부의 관리장치는 수질관리탱크(200) 내의 대량의 사육수를 일정한 온도, PH로 유지되도록 관리한다. 수질관리탱크(200) 내의 대량의 사육수는 관리장치에 의해 일정한 수질이 유지되므로, 상대적으로 작은 배양기(100) 내의 사육수가 상기 순환에 의해 수질관리탱크와 같은 수질을 유지할 수 있다. 하나의 수질관리탱크에 다수의 배양기가 연결되어 각기 사육수 순환이 이루어질 수 있다.
약물발굴을 위한 소형 어류 시스템은 하나 이상의 배양기(100)에 각기 약물을 공급하기 위한 하나 이상의 약물투여기(300)를 더 포함할 수 있다. 배양기와 약물투여기는 1: 1 관계로 대응되게 구성되며 다수의 배양기와 다수의 약물투여기가 포함될 수 있다.
약물투여기에 투입된 약물은 약물투여기 내에 수용된 사육수에 혼합되어 약물혼합수를 형성한다. 약물혼합수는 약물공급채널(channel)을 통해 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이를 순환함으로써 배양기에 균일한 농도의 약물을 공급할 수 있다.
약물공급채널이 가동되면, 수질관리탱크(200)와 배양기(100) 간의 사육수의 순환이 정지되도록 수질관리탱크와 배양기 간의 연통(fluid communication)이 차단된다. 이에 따라 소형 어류 사육 시스템에서 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에서 약물혼합수가 순환되므로, 주입된 약물은 보다 균일하고 정확하게 배양기에 공급될 수 있어 배양기 내의 모든 제브라피쉬는 일정한 농도의 약물을 취할 수 있다.
이하, 도 2와 도 3을 참조하여 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 구성에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 소형 어류 사육 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 어류 사육 시스템의 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
약물발굴을 위한 소형 어류 시스템은 실험용 어류 및 사육수(breeding water)를 수용하는 배양기(100), 배양기(100)에서 배출되는 사육수의 수질을 관리하는 수질관리탱크(200), 배양기(100)와 수질관리탱크(200) 간에 사육수가 순환되도록 구성되는 수질관리채널을 포함한다. 수질관리채널은 배양기(100)와 수질관리탱크(200) 간의 사육수의 순환을 위한 장치들의 집합으로 정의된다.
도 2, 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수질관리채널은 수질관리탱크(200)로부터 배양기(100)로 사육수를 공급하기 위한 제1 주입관(510)과 배양기(100)로부터 수질관리탱크(200)로 사육수를 배출하기 위한 제1 배출관(511) 및 수질관리채널을 통해 사육수가 순환되도록 하기 위한 제1 펌프(410)를 포함한다. 제1 주입관(510) 및 제1 배출관(511) 고무, 실리콘 또는 플라스틱 재질의 유연한 튜브인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
제1 펌프(410)는 제1 주입관(510)의 중간에 설치되어 수질관리탱크(200)의 사육수가 배양기(100)로 공급되도록 펌핑한다. 제1펌프는 축류식 펌프일 수 있으나 이에 한정되지 않고 액체 펌핑이 가능한 펌프라면 족하다.
제1 배출관(511)은 배양기(100)의 환수배출구에 연결되어 일정 수위를 넘는 사육수를 수질관리탱크(200)로 배출한다. 배양기(100)로부터 배출된 사육수는 수질관리탱크(200)를 거쳐 관리장치에 의해 처리되고, 제1 펌프(410)에 의해 펌핑되어 제1 주입관(510)을 통해 다시 배양기(100)로 순환된다.
배양기(100)는 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하여 실험용 어류가 사육되는 용기로, 어류사육공간을 형성한다. 배양기(100)는 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기 형태의 배양기 본체와, 배양기 본체 내에서 사육수가 배출되는 환수배출구(110)를 포함할 수 있다.
배양기(100)는 실험용 어류가 사육되기에 적합한 통상의 크기를 갖는 상부가 개방된 직육면체 형태의 용기인 것이 바람직하다. 배양기(100)의 크기는 어종에 의해, 사육규모에 의해 변경될 수 있으며 어류가 자유로이 헤엄칠 수 있는 충분한 수량을 확보할 수 있고, 사육밀도가 가능한 범위에서 일정한 크기가 바람직하다. 배양기(100)는 부식성이 적고 유독성분을 용출하지 않는 재질로서, 외부로부터 어류의 서식상태가 잘 관찰될 수 있는 재질, 예를 들어 아크릴, 유리, 플라스틱 또는 스테인리스 테두리를 갖는 유리제재가 바람직하다.
추가적으로 배양기(100)는 시간 및 투여량을 조절할 수 있는 자동 사료 급이기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 3과 같이 배양기 본체 일측 상부에 환수배출구(110)가 형성되고, 배양기 본체 내 사육수의 수위가 일정 높이 즉, 환수배출구(110)의 높이 이상이 되면 사육수가 수압에 의해 제1 배출관(511)을 통해 배양기(100) 보다 낮은 위치에 배치된 수질관리탱크(200)로 배출된다. 추가적으로 제1 배출관(511)에는 밸브가 설치되어 배출수의 배출여부 및 양을 제어할 수 있다. 환수배출구(110)에는 어류가 통과할 수 없도록 망이 설치될 수 있다.
수질관리탱크(200)는 하나 이상의 배양기(100)와 연통되어 배양기(100)로부터 배출된 사육수를 모아 수온 조절 및 수질의 안정성을 확보한 후, 제1 펌프(410)에 의해 제1주입관을 통해 각각의 배양기(100)로 정화된 사육수를 공급한다.
수질관리탱크(200)는 배양기(100) 보다 수용용량이 더 크고, 수질을 측정 및 정화할 수 있는 관리장치가 설치된다. 이때, 약물투여기(300), 배양기(100), 수질관리탱크(200)의 상대적인 크기는 약물투여기:배양기:수질관리탱크 = 1:2:50 내지 100이 바람직하다. 수질관리탱크(200)의 수질 관리는 어류에 따른 적정 수질 조건에 맞춰 조절될 수 있다.
한편, 수질을 측정 및 정화할 수 있는 관리장치(530)는 이물질을 걸러내기 위한 필터, 수온조절을 위한 온도제어기 및 살균램프를 포함할 수 있다.
필터는 어류의 사육과정에서 발생되는 어류의 배설물 등을 걸러내어, 질산/암모니아 농도, pH를 조절한다. 필터는 이물질을 걸러낼 수 있는 공지의 다양한 방식의 것을 적용할 수 있다.
살균램프는 이물질이 걸러진 물을 자외선 등으로 살균 처리하여 수질을 더욱 향상시킨다. 살균램프는 UV램프 등 빛을 사용한 공지의 다양한 램프를 사용할 수 있다.
온도제어기는 온도계와 열선이 포함된 발열장치가 포함되어, 온도에 따라 발열장치의 작동을 제어하여 수질관리탱크 내의 사육수의 수온을 조절할 수 있다.
관리장치(530)는 수질을 측정하고 모니터링하기 위해 예를 들어 에코바이저F4와 같은 수질오염도 측정기를 더 포함할 수 있다. 수질오염도 측정기와 온도계는 수질관리탱크 및/또는 배양기에 설치될 수 있다. 배양기 내 사육수의 오염도, 수온에 따라 제1펌프의 rpm을 증가 또는 감소하도록 하여 정화된 사육수의 공급을 제어할 수 있다.
추가적으로 수질관리탱크(200)는 하부에 복수개의 바퀴가 결합되어 수질관리탱크의 이동성, 공간활용성을 향상시키고 수질관리탱크(200) 내부 사육수의 교환이 용이하도록 한다. 또한 수질관리탱크(200) 상부에 커버가 결합할 수 있으며, 커버의 결합을 통해 수질관리탱크(200)를 개폐할 수 있다. 커버는 플라스틱 또는 스테인리스 재질로 이루어질 수 있고, 산소 투과 및 작업 편의를 위한 통기공이 형성될 수 있다.
수질 관리 탱크와 배양기의 크기 및 위치는 자유롭게 구성될 수 있으며 배양기의 개수를 조절할 수 있다. 유연한 재질의 제1 주입관(510) 및 제1 배출관(511)을 이용하여 1개의 수질관리탱크와 연결되는 다수의 배양기를 높은 자유도로 배치할 수 있다.
도 3의 실시예에 의하면, 배양기의 사육수 수위가 수질관리탱크의 사육수 수위 보다 높게 유지되는 구성으로, 배양기로부터 수질관리탱크로의 사육수 배출은 수압차에 의해 이루어진다. 배양기로부터 더 높이 위치한 수질관리탱크로의 사육수 공급은 제1펌프의 동력을 이용하여 이루어진다.
도 2를 참조하면, 소형 어류 사육 시스템은 약물혼합수를 수용하는 약물투여기(300)와, 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에서 약물혼합수를 순환시키는 제2 펌프(420)를 포함한다. 제2 펌프(420)는, 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에서 이루어지는 약물혼합수의 순환을 위한 기구들의 집합인 약물공급채널의 일부이다. 약물발굴을 위해 실험용 어류에 약물을 주입할 시, 약물은 약물투여기(300)로부터 제2 펌프(420)를 거쳐 배양기(100)에 공급되게 된다. 약물공급채널에 대해서는 후에 상세히 설명한다.
수질관리채널과 약물공급채널은 제어부(400)에 의해 제어된다.
약물투여기(300)는 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기 형태의 약물투여기 본체와 약물투여구(310)를 포함한다. 상기 약물투여구(310)는 용기의 오픈된 상면일 수 있으나, 커버가 있는 용기 상면에 형성된 개구 또는 개폐가능한 개구일 수 있다.
약물투여구(310)를 통해 투입된 약물은 약물투여기 내에 수용된 사육수와 혼합되어 약물혼합수를 형성한다. 상기 약물혼합수는 약물공급채널에 의해 약물투여구(310)-배양기(100)- 약물투여구(310)의 닫힌 경로(closed route)를 순환한다.
배양기에 직접 약물을 투입하거나 제브라피쉬에 투여하는 것보다, 이처럼 약물투여기에 약물을 투입하여 약물투여기 내의 사육수에 약물을 1차 혼합하고 약물혼합수를 배양기에 순환되게 함으로써 약물이 균일하게 사육수에 혼합되게 할 수 있다. 이에 따라 어류 개체별 약물 투여량의 편차를 없애고 실험자의 숙련도와 무관하게 일정한 농도의 약물 투여가 용이하게 된다. 순환 시간은 1 내지 2시간 정도가 바람직하나 어류의 생태, 약물의 종류 등에 따라 변동 가능하다.
약물투입기를 통해 배양기 내 약물을 투여하여 수질이 유지되면서 약물이 배양기 전면에 고르게 확산될 수 있다. 약물투여기를 버퍼로서 이용하되 배양기와 일정기간 약물혼합수를 순환되게 함으로써 약물 농도의 균일성, 투약의 간편성을 확보할 수 있다.
약물공급채널은 약물투여기(300)로부터 배양기(100)로 약물혼합수를 공급하기 위한 제2 주입관(520)과, 배양기(100)의 혼합수 배출구와 약물투여기(300) 사이에 연결되어 약물혼합수를 약물투여기(300)로 공급하기 위한 제2 배출관(521) 및 제2 펌프(420)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 배양기 본체의 상부 타측에는 약물혼합수의 배출을 위한 혼합수배출구(120)가 형성된다. 혼합수배출구(120)는 배양기 본체의 상부에 형성되어 배양기 본체 내 수위가 소정 높이 이상이 되면 수압에 의해 제2 배출관(521)을 통해 배양기(100)보다 낮은 위치에 배치된 약물투여기(300)로 약물 혼합수가 배출되도록 한다. 추가적으로 제2 배출관(521)은 밸브(미도시)를 포함하여 약물 혼합수의 배출여부 및 양을 제어할 수 있다.
제2 펌프(420)는 제2 주입관(520)에 설치되어 약물투여기(300)로부터 배양기(100)로 약물혼합수를 펌핑하여 약물혼합수가 배양기로 공급되고 순환되도록 한다. 제2 주입관(520)과 제2 배출관(521)은 유연 재질의 튜브일 수 있다.
도 3의 실시예에 의하면, 혼합수배출구(120)는 환수배출구(110)와 별개로 형성되되 환수배출구(110)와 비슷하거나 동일한 높이에 형성될 수 있다. 형성 위치는 반드시 대향하는 위치일 필요는 없고 제1 및 제2 배출관이 서로 간섭하지 않는 위치인 것이 바람직하다.
제어부(400)는 약물공급채널과 수질관리채널의 작동을 제어한다. 제어부(400)는 수질관리채널과 약물공급채널의 펌프 및 밸브를 제어하여 약물공급채널과 수질관리채널의 가동을 제어할 수 있다. 제어부(400)는 약물공급 시에는 약물공급채널만 가동하고 수질관리채널을 폐쇄하며, 약물공급이 완료되면 약물공급채널을 폐쇄하고 수질관리채널을 가동할 수 있다.
제어부(400)는 평상시에는 제1펌프를 가동하여 수질관리채널을 통해 사육수를 순환시키고 약물공급채널의 밸브를 잠궈 폐쇄할 수 있다. 경우에 따라서는 약물공급채널도 개방하여 배양기를 사이에 두고 수질관리탱크에 의해 관리된 사육수를 공급받을 수도 있다.
제어부는 약물 실험을 위해 약물공급채널이 가동되면, 수질관리채널을 폐쇄하여 사육수의 순환을 정지시킨다. 또한, 약물공급채널의 약물 혼합수의 공급이 완료되면, 제2펌프를 정지시키고 약물공급채널의 밸브를 잠궈 폐쇄하고, 수질관리채널의 밸브를 열고 제1 펌프를 가동한다. 이에 따라 약물 혼합수가 배양기(100)에 공급될 시, 배양기(100) 외부로의 약물 유출이 제한된다.
수질관리채널이 폐쇄되고 약물공급채널만이 가동되는 동안 약물혼합수는 약물공급채널을 통해 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에서 순환함으로써 배양기(100)에 균일한 농도의 약물을 공급한다. 약물공급채널과 수질관리채널의 개폐는 각 채널에 배치된 밸브를 개폐하고 펌프를 가동하거나 중지함으로써 이루어질 수 있다.
약물공급채널의 약물혼합수 및 수질관리채널의 사육수는 각각 약물투여기(300)와 배양기(100)를 연통하는 제2 주입관(520) 및 제2 배출관(521), 배양기(100)와 수질관리탱크(200)를 연통하는 제1 주입관(510) 및 제1 배출관(511)을 통해 순환된다.
도 3을 참조하면, 제1 주입관(510)은 제1 분기관과 제2 분기관으로 분기되어 제1 펌프(410)에 연결되어 2way 구조의 수질관리채널을 형성할 수 있고, 제2 주입관(520)도 2개의 분기관으로 분기되어 제2 펌프(420)에 연결되어 분기된 2 way 구조로 약물공급채널이 형성될 수 있다.
한편, 제1 펌프(410) 및/또는 제2 펌프(420)는 복수 개로 구성될 수 있고, 약물 투여기(300) 및/또는 배양기(100) 또한 제2 펌프(420)와 대응되도록 복수 개 구성되어 다층 구성을 이룰 수 있다. 이때, 펌프(410, 420)는 2 way 순환식 펌프로 구성된다. 2 way 순환식 펌프는 사육수의 순환을 위해 2개의 분기관을 통해 순환되되, 제1 분기관이 개방되면 제2 분기관은 폐쇄되고, 제2 분기관이 개방되면 제1 분기관이 폐쇄되어 펌프의 오작동으로 인한 변수 및 기기의 과열을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 복수개의 약물투여기와 복수의 배양기 그리고 하나의 수질 관리 탱크는 그 크기 및 위치를 자유롭게 구성하고 배양기의 개수를 조절할 수 있다. 주입관(510,520) 및 배출관(511,521)은 구부리기 쉽고 탄력적인 재질로 구성되며 바람직하게는 실리콘일 수 있다. 이에 따라 소형 어류 사육 시스템은 공간 활용 및 배치에 대한 유연성, 용이성을 가질 수 있다.
본 발명은 도 3의 배치에 한정되지 않고, 수질관리채널에 의한 사육수 순환이 이루어지도록 배치 및 구성을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 배양기 본체의 측면 상부에 환수배출구 및 혼합수배출구를 하나로 형성하되 단일 배관을 통해 제1 및 제2 배출관(511, 521)이 2개로 나눠지도록 형성될 수도 있다. 이 경우 밸브는 분기점에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 밸브 없이 제1 및 제2 펌프 제어만으로 약물공급채널과 수질관리채널의 가동을 제어할 수도 있다. 이 경우 수질관리탱크와 약물투여기의 수위가 동일하도록 배치하면 펌프 가동만으로 채널제어가 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형 어류 사육 시스템의 일부인 제1펌프와 복수의 배양기(100)를 테이블 상에, 수질관리탱크(200)를 테이블 하부에 배치한 상태를 나타낸 사진이다. 수질관리탱크(200)의 사육수에 연결된 주입관(510)은 제1펌프(410)에 연결되고 제1펌프(410)에서 나와 분기되어 복수의 배양기에 각기 사육수를 주입한다. 또한 복수의 배양기(100)의 측면 상부에는 사육수배출구가 각기 형성되어 배출관(511)을 통해 사육수가 수질관리탱크(200)로 배출된다.
도 4, 5를 참조하면 본 발명의 실시예에 의한 하나 이상의 약물투여기(300)와 각기 대응되는 하나 이상의 배양기(100)는 구성 개수 및 배치에 제한을 받지 않는다.
대량배양 시스템의 경우 편의를 위해, 프레임에 의해 배양기가 배치 및 이용될 수도 있다. 예를 들어 배양기(100)가 복수개의 다층 어레이 구조를 포함하는 배양기 프레임에 의해 배양기(100)가 다층 어레이로 배치될 수 있고, 복수개의 약물투여기(300)가 다층으로 배열되는 투여기 프레임에 의해 약물투여기(300)가 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6에서는 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 배양기(100)와, 필터와 온도조절기를 가지는 수질관리탱크(200)와, 약물을 투입하기 위한 약물투여구(310)를 포함하는 용기 형태의 약물투여기(300)를 포함하는 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법을 나타낸다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
도 6을 참조하면, 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법은 수질관리단계(S100), 실험 약물을 준비하는 단계(S200), 약물을 약물투여기에 투입하여 약물 혼합수를 생성하는 단계(S300), 약물공급단계(S400)를 포함한다.
수질관리단계(S100)는 배양기(100)와 수질관리탱크(200) 간의 사육수 순환을 통해 사육수를 청결한 상태로 일정하게 유지시킨다. 배양기(100)와 수질관리탱크(200)는 주입관 및 배출관에 의해 연통되고 사육수는 수압 및 제1 펌프에 의해 순환된다. 한편, 사육수 및 약물 혼합수의 수온은 제1 펌프의 rpm에 의해 미세조절될 수 있다. 이 때 수질관리채널은 배양기(100) 내 사육수를 수질관리탱크(200)로 배출하고 수질관리탱크(200)로부터 정화된 사육수를 다시 배양기(100)로 공급되게 한다.
실험 약물을 준비하는 단계(S200)는 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템에서 수행될 실험 약물을 준비하는 단계이다.
약물 혼합수를 생성하는 단계(S300)는 약물이 약물투여구(310)를 통해 사육수가 수용된 약물투여기(300) 내로 투입되고 사육수 중에 확산됨으로써 약물 혼합수가 생성되는 단계이다.
약물공급단계(S400)은 제어부가 수질관리탱크(200)와 배양기(100) 사이의 사육수 순환을 정지하고 약물혼합수를 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에 순환시키는 단계이다. 제어부(400)는 각기 펌프 및 밸브를 제어하여 약물공급채널을 가동하고, 수질관리채널을 폐쇄한다. 약물 혼합수가 약물공급채널을 통해 약물투여기(300)와 배양기(100) 사이에서 순환함으로써 배양기(100)에 균일한 농도의 약물을 공급된다.
소정 시간, 예를 들어 1 내지 2 시간이 경과하여 약물공급이 완료되면, 제어부(400)는 다시 수질관리채널을 가동하고 약물공급채널을 폐쇄한다. 따라서 약물 혼합수의 순환은 정지되고, 수질관리단계가 재개된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제브라피쉬를 대상으로 한 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 수질관리탱크의 적정 수질에 대한 바람직한 기준은 다음 표 1과 같다.
| 수온 | pH | Nitrate (NO3-) levels |
| 27 ~ 29.5 ℃ | 6.8 ~ 7.5 (sodium bicarbonate to increase the pH) |
Nitrate (NO3-) levels: <50 mg/L |
표 1과 같은 수준으로 수질관리단계를 진행할 경우 펌프 RPM은 50~100 회/분이다.
제브라피쉬를 대상으로 한 소형 어류 사육 시스템의 구성 요소에 대한 바람직한 기준으로는 다음 표2와 같다.
| 수질관리탱크 | 배양기 | 약물투여기 | |
| 크기 | 50~100L(500x400x500)mm | 1~2L | 0.5~1L |
| 수온 | 27 ~ 29.5 ℃ | 27 ~ 29.5 ℃ | 27 ~ 29.5 ℃ |
삭제
100: 배양기 200: 수질관리탱크
300: 약물투여기 400: 제어기
300: 약물투여기 400: 제어기
Claims (10)
- 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 배양기; 및
상기 배양기의 환수배출구로부터 각기 배출되는 사육수를 수용하여 처리하는 수질관리탱크;를 포함하고,
상기 배양기로부터 배출되어 수질관리탱크에서 처리된 사육수는 상기 배양기로 다시 주입되어 배양기와 수질관리탱크 사이에서 사육수가 순환되는 수질관리채널이 형성되는, 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템으로서,
상기 배양기에 약물을 공급하기 위한 약물투여기; 및
상기 약물투여기와 대응되는 상기 배양기 사이에서 약물혼합수를 순환시키도록 구성되는 약물공급채널(channel)을 더 포함하고,
약물투여기에 투입된 약물은 약물투여기 내에 수용된 사육수에 혼합되어 상기 약물 혼합수를 형성하고,
상기 약물혼합수는 약물공급채널(channel)을 통해 약물투여기와 배양기 사이에서 순환함으로써 배양기에 균일한 농도의 약물을 공급하며,
상기 약물공급채널이 가동되면, 상기 수질관리채널은 폐쇄되어 사육수의 순환이 정지되는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
수질관리탱크는 배양기 보다 수용용량이 더 크고, 필터 및 온도제어기를 포함하고,
상기 배양기는 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기 형태의 배양기 본체와, 상기 배양기 본체 내에서 사육수가 배출되는 상기 환수배출구를 포함하고,
상기 약물투여기는 내부에 사육수를 수용하기 위한 용기 형태의 약물투여기 본체와, 약물투여기 본체 내에 약물을 투입하기 위한 약물투여구를 포함하고,
상기 수질관리채널은 상기 수질관리탱크로부터 상기 배양기로 사육수를 공급하기 위한 제1주입관과, 상기 환수배출구와 상기 수질관리탱크 사이에 연결되어 배출수를 수질관리탱크로 공급하기 위한 제1배출관과, 상기 수질관리채널을 통해 사육수가 순환되도록 하기 위한 제1펌프를 포함하고,
상기 제1펌프는 2 way 순환식 펌프로서 사육수는 순환을 위해 2개의 분기관을 통해 순환되되, 제1 분기관이 개방되면 제2 분기관은 폐쇄되고, 제2 분기관이 개방되면 제1 분기관이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 환수배출구는 상기 배양기 본체의 일측 상부에 형성되어 상기 배양기 본체 내 사육수의 수위가 일정 높이 이상이 되면 사육수는 제1배출관을 통해 상기 배양기 보다 낮은 위치에 배치된 상기 수질관리탱크로 배출되고,
상기 제1펌프는 위한 제1주입관에 설치되어 상기 수질관리탱크로부터 상기 배양기로 사육수를 펌핑하고,
상기 제1주입관은 제1분기관과 제2분기관으로 분기되어 제1펌프에 연결되어 순차로 수질관리채널을 형성하는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 제1항에 있어서,
약물공급채널과 수질관리채널의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 약물공급채널(channel)은 약물투여기 내의 약물 혼합수를 상기 배양기로 공급하고 배양기로부터 배출되는 약물 혼합수를 다시 약물투여기 내로 주입되게 하여 약물혼합수가 약물투여기와 배양기 간에 순환하도록 구성되며,
상기 제어부는 상기 약물혼합수의 공급이 완료되면, 상기 약물공급채널을 폐쇄하고 상기 수질관리채널을 오픈하여 가동되게 하는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 약물공급채널은 상기 약물투여기로부터 상기 배양기로 약물혼합수를 공급하기 위한 제2주입관과, 배양기의 혼합수배출구와 상기 약물투여기 사이에 연결되어 약물 혼합수를 약물투여기로 공급하기 위한 제2배출관과, 상기 약물공급채널을 통해 약물혼합수가 순환되도록 하기 위한 제2펌프를 포함하고,
상기 혼합수배출구는 배양기 본체의 상부에 형성되어 상기 배양기 본체 내 수위가 소정 높이 이상이 되면 수압에 의해 제2배출관을 통해 상기 배양기 보다 낮은 위치에 배치된 약물투여기로 약물 혼합수가 배출되는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 제1항에 있어서
상기 배양기는 복수개의 배양기가 어레이로 배치되는 배양기 프레임과, 복수개의 약물투여기가 다층으로 배열되기 위한 투여기프레임을 포함하고,
복수의 배양기에는 각기 대응하는 약물투여기가 연결되며,
상기 복수의 배양기는 하나의 상기 수질 관리 탱크에 연결되는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 제1항에 있어서,
약물공급채널과 수질관리채널을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고,
상기 약물공급채널과 상기 수질관리채널은 각기 펌프를 포함하고,
상기 제어부는 상기 펌프를 제어하여, 약물공급 시에는 약물공급채널만 가동하고 상기 수질관리채널을 폐쇄하며, 약물공급이 완료되면 약물공급채널을 폐쇄하고 수질관리채널을 가동하는 것을 특징으로 하는, 소형 어류 사육 시스템. - 어류사육공간을 형성하고 소형 어류를 사육하기 위한 사육수를 수용하는 배양기와, 필터와 온도조절기를 가지는 수질관리탱크와, 약물을 투입하기 위한 약물투여구를 포함하는 용기 형태의 약물투여기를 포함하는 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법으로서,
상기 배양기와 상기 수질관리탱크를 연결하여 사육수를 순환시키는 수질관리단계;
실험 약물을 준비하는 단계;
상기 약물을 약물투여구를 통해 사육수가 수용된 약물투여기 내로 투입함으로써 약물 혼합수를 생성하는 단계; 및
상기 수질관리탱크와 배양기 사이의 사육수 순환을 정지하고 상기 약물혼합수를 상기 약물투여기와 배양기 사이에 순환시키는 약물공급단계;를 포함하고,
약물공급이 완료되면, 상기 수질관리단계를 재개하고,
상기 약물혼합수는 약물공급채널(channel)을 통해 약물투여기와 배양기 사이에서 순환함으로써 배양기에 균일한 농도의 약물을 공급하는 것을 특징으로 하는 소형 어류 사육 시스템에서 수행되는 약물 발굴 방법.
- 삭제
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| KR1020210022795A KR102618638B1 (ko) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 약물발굴을 위한 소형 어류 사육 시스템 및 방법 |
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| KR102220048B1 (ko) * | 2018-11-22 | 2021-02-24 | 김성환 | 다층 생장 장치 |
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Patent Citations (4)
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