KR20110121924A - 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템 - Google Patents

배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템에 관한 것으로서, 생체 조직을 배양하기 위하여 배양액 공급라인을 따라 생체 조직으로 배양액을 공급하는 박동식 배양 시스템을 구성함에 있어서, 생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액에 간헐적으로 압력을 인가하는 배양액 박동장치를 포함하여 이루어지고, 상기 배양액 박동장치는, 상기 배양액 공급라인에 설치되고, 내부에 상기 배양액이 흐르는 연질 튜브; 상기 배양액의 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브의 일측 외표면을 가압하는 가압체; 상기 가압체를 이동시키는 가압 액츄에이터; 및 상기 가압 액츄에이터에 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 이루어지기 때문에 생체의 박동 환경을 유사하게 재현하고, 각종 오염 사고를 원천적으로 사전에 방지할 수 있으며, 박동수 및 박동 압력을 생체 박동 환경과 가장 유사하고 정밀하게 재현할 수 있고, 제품의 내구성을 향상시키고, 장비의 운용 및 관리를 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템{Pulse apparatus for culture medium and pulse type culture system}
본 발명은 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재생의학이나 인간 장기 이식 등을 위해 혈관이나 요도관 등 도관류 생체 조직을 효율적으로 배양하기 위하여 생체의 박동 환경을 유사하게 재현할 수 있게 하는 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 재생 의학은 세포원, 줄기세포 등 각종 동식물, 인간의 생체 조직을 배양하여 성장시킬 수 있게 함으로써 각종 이식 수술의 성공률을 높이고, 장기를 장기간 보관할 수 있게 하는 등 미래의 의학 분야로서 크게 주목받고 있는 분야이다.
또한, 이러한 재생 의학은, 난치성 질환에 대한 적절한 치료의 대안이 될 수 있을 뿐만이 아니라 줄기세포 등을 이용한 생체 공학과도 연계되어 치료분야로도 활용될 수 있는 등 앞으로의 개발 가능성이 매우 높은 분야이다.
한편, 재생 의학 분야에서 생체 조직을 성장시킬 수 있도록 생체 조직 내부로 영양분을 공급하는 혈액 등과 유사한 성분을 갖는 배양액이 널리 사용된다.
통상적으로, 종래에는 생체 조직을 성장시킬 수 있도록 배양액이 수용된 배양 챔버 내부에 세포원이나 각종 세포 조직이나 혈관이나 요도관 등 도관류 생체 조직을 침전시키고, 상기 배양액을 순환시키는 배양 장치가 널리 이용되었다.
그러나, 이러한 종래의 배양 장치는, 상기 배양액의 순환 속도가 일정하여 실제 도관류 생체 조직 내부의 박동 환경을 유사하게 재현할 수 없었기 때문에 생체 조직의 성장속도가 떨어지고, 성장된 생체 조직이 건강하지 못했었던 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 종래에는 인간의 심장을 형상화하여 판막 등이 형성된 흡입 실린더와 배출 실린더 등으로 이루어지는 인공 심장이 개발되기도 하였으나 이러한 인공 심장은 인공 심장 내부에서 배양액이 각종 기계 부품 사이에 생존하는 미량의 균들에 의해서도 쉽게 오염되어 오랜 시간 배양시킨 생체 조직이 순간적으로 오염되는 치명적인 문제점이 있었다.
또한, 종래의 인공 심장은 상술된 균에 의한 오염을 방지하기 위하여 수시로 부품을 분해하여 내부를 세척해 주어야 하는 세척 과정이 매우 번거롭고, 완벽하게 세척하기란 불가능하기 때문에 생체 조직 오염 사고를 원천적으로 방지할 수 없었던 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 생체의 박동 환경을 유사하게 재현할 수 있는 것은 물론, 배양액이 외부로 노출되지 않고 외부의 균으로부터 온전하게 보호되어 각종 오염 사고를 원천적으로 사전에 방지할 수 있게 하는 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 박동 속도와 박동 변위를 쉽게 조정할 수 있는 리니어 모터 또는 핀치 밸브를 사용하고, 상기 배양액의 박동수 및 박동 압력을 생체 박동 환경과 가장 유사하고 정밀하게 재현할 수 있게 하는 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 구조가 간단하고, 제작이 매우 용이하며, 별도의 부품 세척이 필요 없거나 세척이 매우 간단하여 제품의 내구성을 향상시키고, 장비의 운용 및 관리를 용이하게 할 수 있는 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박동식 배양 시스템은, 생체 조직을 배양하기 위하여 배양액 공급라인을 따라 생체 조직으로 배양액을 공급하는 박동식 배양 시스템을 구성함에 있어서, 생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액에 간헐적으로 압력을 인가하는 배양액 박동장치를 포함하여 이루어지고, 상기 배양액 박동장치는, 상기 배양액 공급라인에 설치되고, 내부에 상기 배양액이 흐르는 연질 튜브; 상기 배양액의 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브의 일측 외표면을 가압하는 가압체; 상기 가압체를 이동시키는 가압 액츄에이터; 및 상기 가압 액츄에이터에 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가압체는, 프레임에 설치된 고정부재; 및 상기 가압 액츄에이터에 의해 상기 연질 튜브를 상기 고정부재 방향으로 가압하는 가동부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가압 액츄에이터는 리니어 모터 또는 핀치 밸브(pinch valve) 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 생체 조직은 도관류 생체 조직이고, 본 발명의 박동식 배양 시스템은, 상기 배양액 공급라인과 연결되어 도관류 생체 조직을 배양하는 배양장치;를 더 포함하여 이루어지며, 상기 배양장치는, 도관류 생체 조직의 일단부와 연통되고, 상기 배양액이 도관류 생체 조직 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인에 연결되는 제 1 파이프; 도관류 생체 조직의 타단부와 연통되고, 상기 배양액이 도관류 생체 조직 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인에 연결되는 제 2 파이프; 상기 도관류 생체 조직의 외부를 둘러싸는 배양 챔버; 및 상기 도관류 생체 조직의 외부에 제 2 배양액을 공급하도록 상기 배양 챔버와 연결되는 제 2 배양액 공급라인을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배양액 공급라인과 연결되고, 상기 배양액 공급라인 내부의 배양액 압력을 조정하는 배양액 압력조정장치;를 더 포함하여 이루어지고, 상기 배양액 압력조정장치는, 상기 배양액 공급라인과 연결되고, 내부에 배양액 수용공간이 형성되는 압력 보틀(bottle); 상기 압력 보틀에 설치되고, 가스의 압력을 이용하여 상기 배양액의 압력을 조정할 수 있도록 상기 저장조 내부에 가스를 공급하는 가스공급관; 상기 가스공급관에 설치되고 공급되는 가스의 유량을 조정하는 가스공급밸브; 및 상기 압력 보틀 내부의 가스 압력을 측정하는 압력센서로부터 압력 신호를 인가받아 상기 가스공급밸브에 제어신호를 인가하는 압력 제어부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배양액 공급라인과 연결되고, 상기 배양액 공급라인으로 배양액을 이송시키는 배양액 공급장치;를 더 포함하여 이루어지고, 상기 배양액 공급장치는, 상기 배양액 공급라인과 연결되고, 내부에 배양액 수용공간이 형성되는 배양액 저장조; 상기 배양액 저장조에 저장된 배양액을 모터가 설치된 교반 날개로 교반시키는 배양액 교반기; 상기 저장조에 설치된 수위 감지 센서로부터 수위 감지 신호를 인가 받아 배양액 공급라인에 설치된 밸브에 제어신호를 인가하는 수위 제어부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배양액 박동장치는, 생체 조직을 배양하기 위하여 배양액 공급라인을 따라 생체 조직으로 배양액을 공급하고, 생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액에 간헐적으로 압력을 인가하는 배양액 박동장치를 구성함에 있어서, 상기 배양액 공급라인에 설치되고, 내부에 상기 배양액이 유동하는 연질 튜브; 상기 배양액의 유동 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브의 일측 외표면을 가압하는 가압체; 상기 가압체를 이동시키는 가압 액츄에이터; 및 상기 가압 액츄에이터에 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템에 의하면, 생체의 박동 환경을 유사하게 재현하고, 각종 오염 사고를 원천적으로 사전에 방지할 수 있으며, 박동수 및 박동 압력을 생체 박동 환경과 가장 유사하고 정밀하게 재현할 수 있고, 제품의 내구성을 향상시키고, 장비의 운용 및 관리를 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 배양액 박동장치의 가동부재 상승상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 배양액 박동장치의 가동부재 하강상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 배양액 박동장치에 의해 공급되는 배양액의 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 배양액 박동장치에 의해 공급되는 배양액의 시간에 따른 압력 변화의 다른 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 배양 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1의 배양액 박동장치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 1의 배양액 박동장치 및 배양액 공급장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 여러 실시예들에 따른 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 첨부도면에 도시된 바에 국한되지 않고, 동일한 발명의 범주내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배양액 박동장치 및 박동식 배양 시스템을 나타내는 개념도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박동식 배양 시스템(100)은, 생체 조직의 일종인 도관류 생체 조직(1)을 배양하기 위하여 배양액 공급라인(10)을 따라 도관류 생체 조직(1)으로 배양액(2)을 공급하는 것으로서, 크게 배양액 박동장치(20)와, 배양장치(30)와, 배양액 공급장치(40) 및 배양액 압력조정장치(70)를 포함하여 이루어질 수 있는 구성이다.
여기서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배양액 박동장치(20)는, 생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액(2)에 간헐적으로 압력을 인가하는 것으로서, 연질 튜브(21)와, 가압체(22), 가압 액츄에이터(23) 및 제어부(24)를 포함하여 이루어지는 구성이다.
이러한, 상기 연질 튜브(21)는, 상기 배양액 공급라인(10)에 설치되는 것으로서, 내부에 상기 배양액(2)이 흐르고, 플랙시블한 성질의 튜브이다.
특히, 이러한 상기 연질 튜브(21)는 상기 배양액 공급라인(10)의 대부분에 설치되어 상기 배양액(2)의 이송 경로를 안내할 수 있는 것이다.
즉, 상기 연질 튜브(21)는 플랙시블한 성질을 띠고 있어서, 각각의 장치와 장치들을 연결시킬 수 있는 것은 물론이고, 상기 가압체(22)에 의해 가압될 때, 플랙시블한 성질 때문에 외력이 그대로 내부의 배양액(2)에 전달되어 내부 압력을 증대시킬 수 있는 것이다.
이 때, 상기 연질 튜브(21) 내부의 배양액(2)은 외부로 노출되지 않기 때문에 외부로부터 어떠한 균이나 기타 오염물질에 의해 오염되지 않는 것이다.
도 7은 도 1의 배양액 박동장치의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 8은 도 1의 배양액 박동장치 및 배양액 공급장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
한편, 상기 가압체(22)는, 상기 배양액(2)의 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브(21)의 일측 외표면을 가압하는 것으로서, 도 2, 도 3, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 프레임(25)에 설치된 고정부재(26) 및 상기 가압 액츄에이터(23)에 의해 상기 연질 튜브(21)를 상기 고정부재(26) 방향으로 가압하는 가동부재(27)를 포함하여 이루어질 수 있는 구성이다.
또한, 상기 가압 액츄에이터(23)는, 상기 가압체(22)를 이동시키는 것으로서, 변위 제어와 속도 제어가 용이한 리니어 모터(LM) 또는 핀치 밸브를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(24)는, 입력장치에 의해 미리 입력된 압력 데이터에 따라 상기 가압 액츄에이터(23)에 제어신호를 인가하고, 명령장치에 의해 상기 가압 액츄에이터(23)의 작동 변위나 작동 속도를 제어하는 것이다.
도 2는 도 1의 배양액 박동장치의 가동부재 상승상태를 나타내는 확대 단면도이고, 도 3은 도 1의 배양액 박동장치의 가동부재 하강상태를 나타내는 확대 단면도이다.
따라서, 이러한 본 발명의 상기 배양액 박동장치(20)의 작동 과정을 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터(LM)에 의해 상기 배양액 박동장치(20)의 가동부재(27)가 상승하면, 상기 연질 튜브(21)는 상기 가동부재(27)로부터 어떠한 압력도 받지 않기 때문에 상기 연질 튜브(21) 내부의 배양액(2) 역시 아무런 압력이 가해지지 않고, 오히려 순간적으로 상기 연질 튜브(21)의 내부 공간이 복원되면서 토출되는 배양액(2)의 유압이 낮아질 수 있는 것이다. 리니어 모터(LM)는 핀치 밸브(pinch valve)로 대체될 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터(LM)에 의해 상기 배양액 박동장치(20)의 가동부재(27)가 하강하면, 상기 고정부재(26)와 가동부재(27) 사이에 위치하는 연질 튜브(21)가 상기 가동부재(27) 및 고정부재(26)로부터 압력도 받기 때문에 상기 연질 튜브(21) 내부 통로 면적이 줄면서 배양액(2)에 압력이 가해져서 순간적으로 상기 배양액(2)의 내부 압력이 높아지고, 이로 인하여 토출되는 배양액(2)의 유압이 높아질 수 있는 것이다. 리니어 모터(LM)는 핀치 밸브(pinch valve)로 대체될 수 있다.
도 4는 도 1의 배양액 박동장치에 의해 공급되는 배양액의 시간에 따른 압력 변화의 일례를 나타내는 그래프이고, 도 5는 도 1의 배양액 박동장치에 의해 공급되는 배양액의 시간에 따른 압력 변화의 다른 일례를 나타내는 그래프이다.
즉, 도 4의 파장 1을 도 5의 파장 2로 조정하기 위해서는 상기 배양액(2)의 박동수를 조절할 수 있도록 상기 리니어 모터(LM) 또는 핀치 밸브의 박동 속도를 조절하는 파장 제어 신호를 인가하여 제어할 수 있고, 도 4의 진폭 1을 도 5의 진폭 2로 조정하기 위해서는, 상기 배양액(2)의 박동 압력을 조절할 수 있도록 상기 리니어 모터(LM) 또는 핀치 밸브의 박동 변위를 조절하는 진폭 제어 신호를 인가할 수 있는 것이다.
그러므로, 상기 리니어 모터(LM) 또는 핀치 밸브를 이용하여 예를 들어서, 인체 박동의 높은 혈압치 대 낮은 혈압치, 즉 120/80mmHg를 보다 정밀하고 유사하게 재현할 수 있는 것이다.
한편, 상기 생체 조직이 도관류 생체 조직(1)인 경우, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 배양장치(30)는, 상기 배양액 공급라인(10)과 연결되어 도관류 생체 조직(1)을 배양하는 것으로서, 제 1 파이프(31)와, 제 2 파이프(32)와, 배양 챔버(33) 및 제 2 배양액 공급라인(50)을 포함하여 이루어지는 구성이다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 파이프(31)는 도관류 생체 조직(1)의 일단부와 연통되고, 상기 배양액(2)이 도관류 생체 조직(1) 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인(10)에 연결되는 것이다.
또한, 상기 제 2 파이프(31)는 도관류 생체 조직(1)의 타단부와 연통되고, 상기 배양액(2)이 도관류 생체 조직(1) 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인(10)에 연결되는 것이다.
또한, 상기 배양 챔버(33)는 상기 도관류 생체 조직(1)의 외부를 둘러싸는 것으로서, 내부에 상기 도관류 생체 조직(1) 및 배양액(2)을 수용하는 수용공간이 형성되는 것이다.
또한, 상기 제 2 배양액 공급라인(50)은, 상기 도관류 생체 조직(1)의 외부에 제 2 배양액(3)을 공급하도록 상기 배양 챔버(33)와 연결되는 것이다.
여기서, 이러한 제 2 배양액 공급라인(50)에는 체크 밸브 등을 포함한 각종 밸브(V3), 펌프(P2), 제 2 배양액 저장조(51) 등의 각종 부가장치가 설치될 수 있는 것이다.
따라서, 상기 배양액(2)은 상기 배양액 박동장치(20)에 의해서 간헐적으로 상기 도관류 생체 조직(1) 내부에 공급되고, 상기 제 2 배양액(2)은 상기 제 2 배양액 공급라인(50)에 의해 일정한 유속으로 상기 도관류 생체 조직(2) 외부에 공급될 수 있는 것이다.
한편, 도 1, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배양액 압력조정장치(70)는, 상기 배양액 공급라인(10)과 연결되고, 상기 배양액 박동장치(20)로 제공되는 배양액(2)의 압력을 조정하는 장치로서, 압력 보틀(60)(bottle)과, 가스공급관(45)과, 가스공급밸브(46) 및 압력 제어부(53)를 포함하여 이루어질 수 있는 구성이다.
여기서, 상기 압력 보틀(60)은, 상기 배양액 공급라인(10)과 연결되어 내부 상방에 가스 수용공간 및 내부 하방에 배양액 수용공간이 형성되는 것이다.
또한, 상기 가스공급관(45)은, 상기 압력 보틀(60)의 가스 수용공간에 연통되어 설치되는 것으로서, 가스의 압력을 이용하여 상기 배양액(2)의 이송 압력을 조정할 수 있도록 상기 압력 보틀(60) 내부에 가스를 공급하는 것이다.
또한, 상기 가스공급밸브(46)는, 상기 가스공급관(45)에 설치되어 공급되는 가스의 유량을 조정하는 것이다.
또한, 상기 압력 제어부(53)는, 상기 압력 보틀(60) 내부의 가스 압력을 측정하는 압력센서(52)로부터 압력 신호를 인가받아 상기 가스공급밸브(46)에 제어신호를 인가하는 것이다.
여기서, 이러한 상기 가스공급밸브(46)과 압력 제어부(53)은 가스의 유량을 제어하는 MFC(mass flow controller)로 대체될 수 있다.
따라서, 상술된 바와 같이, 상기 압력 보틀(60) 내부의 가스 수용공간에 수용된 가스의 압력을 조정함으로써 상기 배양액(2)의 이송 압력이나 주기 등을 정밀하게 조정할 수 있는 것이다.
한편, 상기 배양액 공급장치(40)는, 상기 배양액 공급라인(10)과 연결되어 상기 배양액 공급라인(10)으로 배양액(2)을 이송시키는 것으로서, 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 배양액 저장조(41)와, 배양액 교반기(43) 및 수위 제어부(48)를 포함하여 이루어질 수 있는 구성이다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배양액 저장조(41)는, 상기 배양액 공급라인(10)과 연결되고, 내부에 배양액 수용공간이 형성되는 것으로서, 바람직하기로는 내부 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 원통의 형태로 제작될 수 있다.
또한, 상기 배양액 교반기(43)는, 상기 배양액 저장조(41)에 저장된 배양액(2)을 모터(M)가 설치된 교반 날개(42)로 교반시키는 것으로서, 다양한 배양액 내부의 성분들이 골고루 교반될 수 있게 하는 역할을 한다.
이와 같이 상기 배양액(2)을 배양장치(30)로 박동식으로 공급할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 가동부재(27)가 연질튜브(21)를 압착하느 경우에는, 배양액(2)의 배양장치(30)로의 유동을 차단하거나 감소시킬 수 있고, 가동부재(27)가 연질튜브(21)를 압착하지 않는 경우에는, 상기 가스 압력에 의하여 배양액(2)이 배양장치(30)로의 유동을 개시하거나 증가시킬 수 있다.
여기서, 상기 수위 제어부(48)는, 상기 저장조(41)에 설치된 수위 감지 센서(47)로부터 수위 감지 신호를 인가받아 상기 저장조(41)로 인입되는 배양액 라인(10)에 설치된 밸브(V1)에 제어신호를 인가할 수 있고, 상기 배양액(2)을 일정한 압력으로 상기 배양액 압력조정장치(70), 상기 배양액 박동장치(20) 및 상기 배양장치(30)에 공급할 수 있는 것이다.
이외에도, 상기 저장조(41) 내부에 배양액(2)의 부패를 방지하도록 산소를 공급하는 산소공급관(49) 등의 부가장치들이 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 배양액 공급라인(10)에는 체크 밸브(C) 등을 포함하는 각종 밸브(V1)(V2) 및 펌프(P1) 등의 각종 부가장치가 설치될 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
100: 박동식 배양 시스템 1: 도관류 생체 조직
2: 배양액 3: 제 2 배양액
10: 배양액 공급라인 20: 배양액 박동장치
21: 연질 튜브 22: 가압체
23: 가압 액츄에이터 LM: 리니어 모터
24: 제어부 25: 프레임
26: 고정부재 27: 가동부재
30: 배양장치 31: 제 1 파이프
32: 제 2 파이프 33: 배양 챔버
40: 배양액 공급장치 41: 배양액 저장조
42: 교반 날개 43: 배양액 교반기
45: 가스공급관 60: 압력 보틀
46: 가스공급밸브 47: 수위 감지 센서
48: 수위 제어부 49: 산소공급관
50: 제 2 배양액 공급라인 51: 제 2 배양액 저장조
M: 모터 V1, V2, V3: 밸브
P1, P2: 펌프 C: 체크밸브
52: 압력 센서 53: 압력 제어부
70: 배양액 압력조정장치

Claims (8)

  1. 생체 조직을 배양하기 위하여 배양액 공급라인을 따라 생체 조직으로 배양액을 공급하는 박동식 배양 시스템을 구성함에 있어서,
    생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액에 간헐적으로 압력을 인가하는 배양액 박동장치를 포함하여 이루어지고,
    상기 배양액 박동장치는,
    상기 배양액 공급라인에 설치되고, 내부에 상기 배양액이 흐르는 연질 튜브;
    상기 배양액의 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브의 일측 외표면을 가압하는 가압체;
    상기 가압체를 이동시키는 가압 액츄에이터; 및
    상기 가압 액츄에이터에 제어신호를 인가하는 제어부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압체는,
    프레임에 설치된 고정부재; 및
    상기 가압 액츄에이터에 의해 상기 연질 튜브를 상기 고정부재 방향으로 가압하는 가동부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 액츄에이터는 리니어 모터 또는 핀치 밸브(pinch valve)인 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배양액의 박동수를 조절할 수 있도록 상기 가압 액츄에이터의 박동 속도를 조절하는 파장 제어 신호를 인가하고,
    상기 배양액의 박동 압력을 조절할 수 있도록 상기 가압 액츄에이터의 박동 변위를 조절하는 진폭 제어 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 조직은 도관류 생체 조직이고,
    상기 배양액 공급라인과 연결되어 상기 도관류 생체 조직을 배양하는 배양장치;를 더 포함하여 이루어지며,
    상기 배양장치는,
    상기 도관류 생체 조직의 일단부와 연통되고, 상기 배양액이 상기 도관류 생체 조직의 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인에 연결되는 제 1 파이프;
    상기 도관류 생체 조직의 타단부와 연통되고, 상기 배양액이 상기 도관류 생체 조직의 내부로 순환되도록 상기 배양액 공급라인에 연결되는 제 2 파이프;
    상기 도관류 생체 조직의 외부를 둘러싸는 배양 챔버; 및
    상기 도관류 생체 조직의 외부에 제 2 배양액을 공급하도록 상기 배양 챔버와 연결되는 제 2 배양액 공급라인을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배양액 공급라인과 연결되고, 상기 배양액 공급라인 내부의 배양액 압력을 조정하는 배양액 압력조정장치;를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 배양액 압력조정장치는,
    상기 배양액 공급라인과 연결되고, 내부에 배양액 수용공간이 형성되는 압력 보틀(bottle);
    상기 압력 보틀에 설치되고, 가스의 압력을 이용하여 상기 배양액의 압력을 조정할 수 있도록 상기 저장조 내부에 가스를 공급하는 가스공급관;
    상기 가스공급관에 설치되고 공급되는 가스의 유량을 조정하는 가스공급밸브; 및
    상기 압력 보틀 내부의 가스 압력을 측정하는 압력센서로부터 압력 신호를 인가받아 상기 가스공급밸브에 제어신호를 인가하는 압력 제어부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배양액 공급라인과 연결되고, 상기 배양액 공급라인으로 배양액을 이송시키는 배양액 공급장치;를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 배양액 공급장치는,
    상기 배양액 공급라인과 연결되고, 내부에 배양액 수용공간이 형성되는 배양액 저장조;
    상기 배양액 저장조에 저장된 배양액을 모터가 설치된 교반 날개로 교반시키는 배양액 교반기;
    상기 저장조에 설치된 수위 감지 센서로부터 수위 감지 신호를 인가 받아 배양액 공급라인에 설치된 밸브에 제어신호를 인가하는 수위 제어부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박동식 배양 시스템.
  8. 생체 조직을 배양하기 위하여 배양액 공급라인을 따라 생체 조직으로 배양액을 공급하고, 생체 환경을 재현하기 위하여 상기 배양액에 간헐적으로 압력을 인가하는 배양액 박동장치를 구성함에 있어서,
    상기 배양액 공급라인에 설치되고, 내부에 상기 배양액이 유동하는 연질 튜브;
    상기 배양액의 유동 압력을 순간적으로 증대시키도록 상기 연질 튜브의 일측 외표면을 가압하는 가압체;
    상기 가압체를 이동시키는 가압 액츄에이터; 및
    상기 가압 액츄에이터에 제어신호를 인가하는 제어부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배양액 박동장치.
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