KR20110133589A - 세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치 - Google Patents

세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치 Download PDF

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KR20110133589A
KR20110133589A KR1020117023154A KR20117023154A KR20110133589A KR 20110133589 A KR20110133589 A KR 20110133589A KR 1020117023154 A KR1020117023154 A KR 1020117023154A KR 20117023154 A KR20117023154 A KR 20117023154A KR 20110133589 A KR20110133589 A KR 20110133589A
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조세프 자이들
미하엘 위치만
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판-시스테크 게엠베하
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Abstract

세포 배양 용기, 특히 미세 적정판에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치가 개시된다. 이 세포 자동 배양 장치는 적어도 하나의 현미경(7)과 적어도 하나의 카메라(6)를 구비한 관찰 유닛(3)과, 상기 세포 배양 용기를 수용하는 수용 장치(4)와, 상기 세포 배양 용기, 특히 상기 미세 적정판(2)의 우물(17)을 유체로 자동으로 채우고/채우거나 비우는 유체 분배 유닛(5)이 내부에 배치된 하우징(23)을 포함한다. 상기 세포 자동 배양 장치의 기후 조건들, 구체적으로는 가스 조성과 온도가 적어도 상기 세포 배양 용기의 영역에서 폐쇄 루프로 제어될 수 있다. 상기 하우징 내에는 기후 챔버(21)가 제공되며, 이 기후 챔버 내에서 원하는 온도 및/또는 특정 가스 조성이 자동으로 조정되며, 상기 세포 배양 용기(2)를 구비한 수용 장치(4)가 적어도 부분적으로 합체된다.

Description

세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치{DEVICE FOR AUTOMATICALLY CULTIVATING CELLS IN PARALLEL}
본 발명은 세포 배양 용기들, 특히 미세 적정판들[microtiter (MT) plates]에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치에 관한 것이다.
분리된 세포를 시험관 내에서 배양하는 것은 재현성 있는 데이터를 확보하기 위해 생의학적 연구에서 유용한 도구로서 인정되고 있다. 그러나 세포 배양은 여전히 심지어 오늘날에도 대부분 수동으로 수행되고 있다. 수동 처리 과정에서 현저한 변형은 피할 수 없고 종종 적절한 살균의 결여를 동반하기 때문에, 재현성과 세포 품질-예컨대 이것은 활성 물질을 개발할 때 성공적인 적용의 직접적인 원인이 됨-이 감소된다. 이 외에도, 인간이라는 인자는 특히 수많은 상이한 세포 라인과 함께 작업할 때 잘못되거나 불안정한 취급의 추가적인 위험을 항상 야기한다. 품질을 별론으로 하더라도, 수동 세포 배양에서 작업량은 제한적이거나, 해당 팀의 동료에 의해서만 평가될 수 있다.
세포 배양은 종종 제약, 화장품, 및 바이오 공학 산업에 이용되고 있으며, 특히 그 후에 필수적이었던 제약 및 살충제에서 새로운 활성 메커니즘과 물질의 연구에 이용되고 있다. 모든 세포 배양 파라미터에 대한 평가를 신뢰할 수 있는 표준화된 자동화 세포 배양 방법들만이 물질들과 이들의 활성 메커니즘을 장기간 비교할 수 있게 해주며, 이에 따라 무엇보다도 세포 배양 분야, 배지 개발(media development) 분야, 및 활성 물질(active substances)의 개발 분야에서 바이오 제약 산업의 연구 및 개발 활동을 위한 필수적인 기초를 구성한다.
선행 기술로부터 지금까지 알려진 세포 배양 방법들을 문서화해서 재생하는 것이 곤란한 것으로 증명되었는데, 왜냐하면 이들 세포 배양 방법의 수작업은 광범위한 연속 실험으로 인해 고도로 복잡하기 때문이다. 현재 세포 배양의 유연성과 자동화의 결여 때문에 세포 배양 조건에서 모든 원하는 변화는 결국 세포 배양의 유연성과 자동화의 결여에 대하여 높은 추가 비용을 유발하며, 사용자의 비용을 포함한 값비싼 인적 자원을 필요로 한다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하는 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치를 제공하는 것에 목적을 두고 있다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항으로부터 해석되는 특징을 가진 세포 배양 장치에 의해 달성된다.
현미경과 카메라를 포함한 관찰 유닛 덕분에 세포 성장 및 세포 형태(cell morphology)의 연속적인 관찰과 광학적인 평가가 이제 가능하다.
세포 배양 용기는 가령 세포 배양 플라스크일 수도 있지만, 바람직하게는 미세 적정판일 수도 있다.
미세 적정판은 유체 분배 유닛에 의해 자동으로 채워진다. 필요하지 않은 유체 또는 신선하지 않은 유체(fluid not required or stale)는 각각 비워지거나 다시 채워진다.
시스템의 모듈들(유체 분배 유닛, 수용 장치, 기후 챔버 및 유체 분배 유닛)은 특정은 하우징 속에 배열되며, 그 결과 하우징은 세균 오염의 위험을 크게 최소화하기 때문에 세포 배양 장치는 개방형 유체 공학(open fluidics) 및 배지 공급(media supply)을 허용하는 소위 살균 벤치(sterile bench)로서 역할을 한다.
전체 세포 배양 장치는 보통 자동으로 기능을 수행하며, 즉 세포를 배양할 때의 주된 작업 단계들, 예컨대 미세 적정판의 우물(well)의 채우기 및 비우기, 현미경적 관찰 및 평가는 모두 프로그래밍되어 자동으로 이루어지며, 그 결과 모든 단계는 시스템으로부터 가령 미세 적정판을 제거할 필요 없이 살균 벤치의 닫힌 시스템에서 수행될 수 있다. 세포 배양 장치에서 기후 조건은 폐쇄 루프에서 제어되기 때문에, 기후(온도 및/또는 가스 혼합물)는 외부에서 각각의 경우의 세포 배양물의 요건에 순응될 수 있다.
본 발명에 따른 세포 배양 장치는 기후 챔버를 포함하며, 이 기후 챔버 내에는 원하는 기후, 즉 원하는 온도 및/또는 원하는 습도 또는 특정 가스 조성이, 바람직하게는 자동으로 설정될 수 있고, 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판을 가진 수용 장치는 적어도 부분적으로 합체되며, 기후 챔버는 하우징 속에 배열된다. 하우징 내의 제한된 영역 내에서만 특정 기후를 발생시키는 것이 가능하게 하는 것이 바로 기후 챔버이다. 일반적으로 세포 배양물이 내부에 담긴 모든 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판은 모두 기후 챔버 내에 배열되어 있으며, 이 기후 챔버 내에는 해당 세포 배양물에 최적화한 특정 기후가 그때 설정된다. 온도는 20℃부터 45℃까지의 범위를 가진 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 일반적으로 이산화탄소 농도는 0%에서 20%까지의 범위에서 설정되는 반면에, 기후 챔버 내의 산소 농도는 보통 10%에서 40%까지의 범위를 가진다. 기후 챔버 내에서 기후를 감지하는 것은 바람직하게는 기후 챔버 내의 해당 센서들에 의해 이루어진다. 또한 기후 챔버는 세포 배양물을 주변 환경으로부터 추가로 차단하며, 이에 따라 세로 배양물이 세포 배양 용기에서 세균으로 오염될 위험을 최소화한다.
본 발명에 따른 세포 배양 장치의 특히 바람직한 하나의 실시 형태에서, 별도의 가스 용기들이 제공되어 다양한 가스, 바람직하게는 산소(O2), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)를 수용하며, 가스 플라스크들로부터 흐르는 각각의 가스는 제어될 수 있고, 특정 양의 가스 각각은 혼합 챔버 속으로 향하며, 그 결과로 생긴 가스 혼합물은 혼합 챔버로부터 기후 챔버 속으로 나아간다. 이러한 방식 및 수단에 의해 정밀하게 미리 정해진 가스 혼합물이 생성되며, 먼저 혼합 챔버로부터 기후 챔버 속으로 나아가기 전에 원하는 조성에 대해 분석된다. 특정의 가스 조성을 설정하는 것은 세포를 배양할 때 특히 중요하다. 그러나 한편 종양 세포는 가령 주변 환경에서 통상적인 산소보다 훨씬 더 적은 산소 중에서 성장하고, 한편 손상된 뉴런 세포(damaged neuronal cells)는 예컨대 정착한 종양 세포의 산소 농도보다 더 높은 산소 농도에서 평가될 수 있다. 유리하게는 혼합 챔버에서 생성된 가스 혼합물이 기후 챔버 속으로 향하기 전에 특정 온도까지 상승되며, 이러한 방법 및 수단에 의해 다양한 배양 대상 세포를 위한 최적 조건이 달성된다.
수용 장치에 의해 예컨대 개수와 우물의 개수(각각의 미세 적정판에 대해 6개, 12개, 24개, 48개, 96개, 384개)가 다른 미세 적정판이 수용된다. 본 발명에 따른 세포 배양 장치의 바람직한 일 실시 형태에서, 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판은 바람직하게는 관찰 유닛의 영역 및/또는 유체 분배 유닛의 영역에서 캐리지(carriage) 또는 로봇식 아암에 의해 기후 챔버로/기후 챔버로부터 바람직하게는 자동으로 운반될 수 있다. 이러한 방법 및 수단에 의해 특정의 선택된 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판은 유체로 채우기 위한 기후 챔버로부터 단시간에 운반될 수 있다. 특정의 세포 배양 용기는 또한 관찰을 위한 관찰 유닛의 영역으로 운반될 수 있다. 세포 배양 용기를 기후 챔버로부터 단시간에 운반하는 것은 기후 챔버 내의 기후에 어떠한 악영향도 미치지 않는다. 세포 배양 용기를 기후 챔버로/기후 챔버로부터 자동으로 운반하는 것은 높은 오염 위험을 가진 시스템 내에서 미세 적정판을 수동으로 이동해야 하는 것을 제거한다.
바람직하게는 관찰 유닛 및/또는 유체 분배 유닛은 기후 챔버의 외측에 배열되는데, 이들 유닛이 때때로 극심한 기후 변화에 노출되지 않는다는 장점 때문이며, 기후 챔버는 가령 이들 유닛에 해로울 수도 있는 높은 습도로부터 이들 유닛을 보호하면서도 이들 유닛에 의한 세포 배양물의 오염을 방지한다.
유리하게는 수용 장치는 바람직하게는 적층되어 있고, 바람직하게는 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판을 지지하는 수단과 함께 배열된 적어도 2개의 수용 유닛을 구비한다. 이들 수용 유닛을 적층하는 것은 공간을 크게 절약하게 해준다. 이러한 적층은 또한 시스템 비용을 감소시키는 데에 기여하고, 실질적으로 더 많은 세포 배양 용기가 기후 챔버에 수용될 수 있게 해준다. 이들 지지 수단은 예컨대 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판을 안치하도록 형성된 수용 유닛 내에 오목부로서 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 다른 실시 형태에서, 하나의 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판이 관찰 유닛의 영역에서 바람직하게는 제어 하에 움직일 수 있도록 고안되어 있다.
유리하게는 관찰 유닛의 광학 기기(카메라를 포함한 현미경) 및/또는 관찰용 세포 배양 용기는 움직일 수 있으며, 카메라 또는 세포 배양 용기의 움직임은 바람직하게는 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 광학 기기에 사용되는 현미경은 일반적인 (투과광;transmitted light) 현미경, 또는 위상차(phase contrast) 현미경, 또는 세포를 관찰 및/또는 분석하기 위한 다른 어떤 검출 장치일 수도 있다. 그러나 형광 현미경 검사도 역시 본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치로 이루어지기 때문에, 이 현미경은 형광 현미경(fluorescent microscope)일 때가 종종 유리하다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 광학 기기는 자동 초점 조절(AUTO focussing)에 특징이 있다. 게다가 광학 기기는 보통 대물 렌즈의 자동 변경(AUTO changing)에 특징이 있다.
관찰 유닛은 세포의 형태, 생리, 응답 및 성장을 온라인으로 평가하기 위해 공학적으로 설계되는 것이 바람직하며, 세포 배양 데이터를 평가하는 것은 일반적으로 특수하게 고안된 소프트웨어 및 사용자 표면(user surface)을 가진 개인용 컴퓨터에서 이루어진다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 바람직한 다른 실시 형태에서, 유체 분배 유닛은 다양한 유체, 예컨대 세포 용액, 영양분 및 착색제를 담는 복수의 수용체와, 한정 및 제어된 유체를 상기 세포 배양 용기 속으로, 특히 미세 적정판의 우물 속으로 분배하고, 또한 바람직하게는 유체를 세포 배양 용기로부터, 특히 미세 적정판의 우물로부터 제거하는 미세 분배기를 포함하며, 이 미세 분배기의 움직임과 작동은 제어될 수 있다. 유체 분배 유닛을 다양한 유체를 담는 복수의 수용체와 함께 구성함으로써 복수의 수용체는 예컨대 미세 적정판의 특정 우물에 추가될 수 있다. 가령 운용상 형광 현미경 검사가 필요한 경우, 일부 우물에서 세포 용액과 영양분 외에 착색제도 형광 현미경 검사를 위해 도입될 수 있으며, 이에 반해 일부 우물에서 유체를 제거할 필요가 있는 경우 이것은 유체 분배 유닛의 미세 분배 유닛에 의해 유사하게 이루어질 수 있다. 수용체는 미세 분배 유닛 주위에 원형으로 위치 조정될 수도 있으며, 이 경우 미세 분배 유닛은 회전 및/또는 상하 이동해서 미세 분배 유닛이 개개의 수용체를 위치시킬 수 있도록 공학적으로 설계되는 것이 바람직하다.
유리하게는 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판과, 바람직하게는 미세 적정판의 우물 또한 각각의 미세 적정판 마다 인덱스 처리되며, 바람직하게는 각각에 시스템, 특히 후술하는 소프트웨어에 의해 인식되는 인덱스(index)가 할당된다.
처리 시에 개개의 단계의 특별히 정확한 제어를 위해, 세포 배양 물질(예컨대 세포와 유체)를 개개의 배양 용기에 정밀하게 할당하기 위해, 그리고 개개의 배양 용기를 개개의 처리 스테이션(유체 스테이션, 배양 스테이션, 광학기기 스테이션)에 할당하기 위해, 인덱싱은 4 단계로 계획되는 것이 바람직하다. 첫 번째 인덱싱 단계에서는 각각의 배양 용기가 내부 인덱스/숫자 (예컨대 MTP 1 내지 MTP 24)를 제공함으로써 명시적인 할당과 식별을 위해 인덱스 처리된다. 두 번째 인덱싱 단계에서는 하나의 배양 용기의 각각의 종속 용기(일반적으로는 하나의 미세 적정판의 각각의 우물)이 인덱스 처리된다. 세 번째 인덱싱 단계에서는 수용 장치에서 (특히 기후 챔버 내에서) 각각의 위치가 명시적인 할당 및 식별을 위해 인덱스 처리된다(예컨대 MTP 1 내지 MTP 24). 네 번째 인덱싱 단계에서는 시스템의 각각의 처리 지점이 전체적으로 명시적인 할당, 식별 및 제어를 위해 인덱스 처리된다(예컨대 유체 스테이션 = 1, 수용체 스테이션 = 2, 광학기기 스테이션 = 3).
세포 배양 용기는 투명하게 구성되어 특히 형광 현미경 검사를 포함하여 모든 종류의 현미경 검사의 적용을 허용하는 것이 특히 바람직하다. 사용된 미세 적정판은 매우 얇게 치수 조정되는 것이 바람직하며, 그 결과 현미경의 대물 렌즈가 가능한 한 관찰용 세포 배양물에 가까이 위치 조정될 수 있다. 가령 얇은 필름으로 바닥을 댄 미세 적정판이 가령 유리, 플라스틱, 등과 같은 투명한 재료로 성형될 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, 미세 적정판의 변형예로서 다른 어떠한 세포 배양 용기들, 예컨대 T25 또는 T75와 같은 세포 배양 플라스크들 또는 폐쇄 자동 플라스크들(closed AUTO flasks)이 사용될 수 있다. 바람직한 일 실시 형태에서, 전술한 다양한 배양 용기들이 번갈아 가면서 또는 조합해서 사용될 수 있으며, 이를 위해 예컨대 세포 배양 용기를 수용하는 수용 장치는 다양한 어댑터(diverse adapters)를 포함하며, 이들 어댑터는 수용 장치를 배양 용기의 상이한 모양 및 크기에 적응시킨다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 특히 바람직한 다른 실시 형태에서, 모든 관련 파라미터, 특히 온도, 이산화탄소 농도, 산소 농도, 질소 농도, 습도 및/또는 상기 세포 배양 용기 속으로, 특히 상기 미세 적정판의 우물 속으로의 유체 공급을 감지하는 센서가 기후 조건과 세포 배양 용기로의 유체 공급을 완전 자동으로 감지 및 제어하기 위한 기초로서 특징을 이룬다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 특히 바람직한 다른 실시 형태는 아래의 처리 파라미터들 또는 단계들 중의 적어도 하나, 바람직하게는 전부를 자동으로 감지 및 제어하는 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템에 특징이 있다.
a) 온도, 특히 상기 기후 챔버 내의 온도,
b) 가스 중의 산소 농도, 특히 기후 챔버 내의 가스 중의 산소 농도와,
c) 가스 중의 이산화탄소 농도, 특히 기후 챔버 내의 가스 중의 이산화탄소 농도,
d) 가스 중의 질소 농도, 특히 기후 챔버 내의 가스 중의 질소 농도,
e) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물을 선택된 횟수로 선택된 유체의 선택된 양으로 채우고/채우거나 비우는 단계,
f) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물 내의 세포 배양물에 대해 선택된 기법, 가령 형광, 투과광 또는 위상차 현미경 검사에 의해 선택된 횟수로 현미경적인 관찰 및 평가를 수행하는 단계.
바람직하게는 시스템을 작동시킬 때 모든 파라미터 또는 단계는 저장되며, 이에 대해 예컨대 기후 조건들은 시스템에 의해 폐쇄 루프로 자동으로 제어된다. 하나 이상의 파라미터가 세포 배양 사이클의 과정에서 (예컨대 기후 챔버를 잠시 개방해서 미세 적정판을 기후 챔버 속으로 또는 기후 챔버로부터 운반하는 과정에서) 이들 저장 값에서 벗어나는 경우, 이것은 저장 값을 수정함으로써 폐쇄 루프로 자동으로 제어된다. 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물을 선택된 유체의 선택된 양으로 채우기 위해, 미세 적정판 및 바람하게는 미세 적정판의 우물 또한 인덱스 처리되고, 이에 따라 후에 시스템에 의한 이들의 즉각적인 인식을 위해 이들을 시스템 내로 도입하는 것을 매우 용이하게 한다. 광학 기기의 도움으로 세포 배양물은 시스템에서 연속적으로 이미지 처리되어 저장되는 것이 바람직하다. 또한 시스템은 세포 배양물에 대한 어떠한 변화도 인식하는 것이 바람직하며, 전술한 처리 파라미터 또는 단계의 폐쇄 루프 제어를 보정함으로써 그러한 변화에 응답한다.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 바람직한 일 실시 형태는 세포 배양 용기를 바람직하게는 자동으로 뚜껑으로 씌우고 벗기는 뚜껑장착기/뚜껑탈착기에 특징이 있다(도면의 설명을 참조).
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치의 바람직한 다른 실시 형태에서, 개개의 배양 용기와 우물 사이의 상호 오염을 방지할 때 유체 분배 유닛에서 일 회 또는 다중 적용을 위한 피펫을 제어 하에 선택적으로 사용하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치에서, 두 가지 형태의 피펫(pipette)이 사용되며, 하나는 배양 동안에 다중 적용 용도로 된 소위 작업 피펫(working pipette)이며, 이 피펫은 본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치 내에서 살균 상자 속에 둠으로써 살균 상태로 수용 및 복귀될 필요가 있다. 유체 분배 유닛의 영역에서 로봇식 아암은 대개 수납 상자에서 살균된 작업 피펫을 꺼내며, 이 후에는 원하는 유체 작동이 세포 배양 용기에서 수행되며, 유체 분배 유닛의 로봇식 아암은 그리고나서 수납 상자로 살균된 작업 피펫을 복귀시킨다. 이러한 작업 사이클은 세포 배양 중에 여러 번 반복될 수 있다.
작업 피펫 외에 일회용 피펫은 일반적으로 적용되며, 세포 배양 중에 단지 한 번만 사용되며, 일회용 작동을 수행한 후에 일회용 살균 수납 및 안전한 처리를 제공하는 것을 필요로 한다. 일회용 피펫은 유체 스테이션의 영역에서 살균된 일회용 상자에 수용된다. 유체 작동 중에 로봇식 아암은 일회용 피펫을 살균된 수납 상자로부터 골라내고, 이 후에 원하는 유체 작동이 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판에서 수행된다. 이 작동 다음에는 로봇식 아암이 일회용 피펫을 폐기물 상자 속으로 퇴출시킨다. 이러한 작업 사이클은 일회용 피펫을 이용한 세포 배양 중에 한 번만 일어난다.
게다가 본 발명은 세포 배양 시스템, 특히 청구항 제1항 내지 제15항 중의 하나에 기재된 세포 자동 배양 장치에 위치한 세포 배양 용기들, 특히 미세 적정판들에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 방법에 관한 것으로서, 아래의 처리 단계를 포함한다.
a) 상기 시스템을 세포 배양 용기로 채우는 단계,
b) 상기 시스템을 세포 배양 배지(cell culture medium), 세포 현탁액(cell suspension), 실험 물질(test substance), 착색제(stain)와 같은 사용 대상 유체를 담는 수용체로 채우는 단계,
c) 산소, 이산화탄소, 질소와 같은 사용 대상 가스를 담는 수용체로 상기 시스템을 구성하는 단계,
d) 아래의 파라미터들 중의 적어도 하나를 자동으로 설정하기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계,
-온도
-가스 중의 산소 농도
-가스 중의 이산화탄소 농도
-가스 중의 질소 농도
e) 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물을 선택된 유체의 선택된 양으로 선택된 횟수로 자동으로 채우고/채우거나 비우기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계,
f) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물 내의 세포 배양물에 대해 선택된 기법, 예컨대 형광, 투과광 또는 위상차 현미경 검사 또는 세포를 분석 및/또는 관찰하기 위한 다른 어떤 검출 방법에 의해 선택된 횟수로 현미경적인 관찰 및 평가를 수행하기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치 및 방법에서, 시스템은 폐쇄 회로 컨트롤러의 감지로 기후 조건들을 자동으로 제어해서 기후 조건들을 일정하게 유지시킨다. 게다가 시스템은 현미경 검사를 위해 프로그래밍된 바에 따라 현미경적인 평가를 수행한다.
광학적인 평가를 위해 자유롭게 선택 가능한 다수의 관심점(points of interest: POI)이 각각의 배양 용기 또는 종속 유닛에서 정의될 수 있으며[가령 배양 용기(4)의 우물(2)에서 POI 1 내지 POI 10), 특정의 제어 소프트웨어가 종속 유닛에서 자유롭게 선택되며, 이러한 POI에 대해서 배양 용기는 제때에 그 관심점에서, 그리고 광학적인 방법(예컨대 형광, 투과광 또는 위상차 현미경 검사)에 의해 평가될 수 있다. 특히 바람직한 것은 각각의 POI가 시스템에 의한 초점 조정, 이미지 처리, 평가 및 기억을 위해 3개의 축(수평 및 수직 양자)으로 이동 유닛[교차 테이블(cross table)]에 의해 이동될 수 있다. POI를 이미지 처리하고 기억할 능력은 배양 용기에서, 각각 그 종속 유닛에서 다양한 평면에서 초점 조정을 3차원적으로 허용한다.
각기 모든 POI는 1 미크론 이상의 고정밀도로 이동 및 평가될 수 있으며, 그렇지만 단일 촬영(single takes)과 평가 외에도 단일 이미지들의 조합에 의해 각기 모든 POI의 가속 촬영 및 동적인 평가(speeded-up takes and dynamic evaluation)를 달성하는 것도 가능하다. 게다가 특정 소프트웨어 및 유닛에 의해 광학 이미지 정보(예컨대 세포의 개수, 움직임 및 형상과, 착색제 정보, 형광 현미경 세포 성분, 착색된 세포의 개수)를 자동으로 분석하는 것도 일반적으로 가능하다.
게다가 신선하지 않은 배지와 신선한 배지(培地)는 각각 시스템으로부터 제거될 수 있고, 시스템에 추가될 수 있다.
시스템을 세포 배양 용기로 채우는 것과 시스템을 사용 대상 유체를 담고 있는 수용체로 채우는 것은 보통 수동으로 이루어지며, 이것은 또한 사용 대상 가스를 담고 있는 수용체로 시스템을 구성하는 것에도 적용되며 이를 위해 본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치는 상술한 가스 플라스크를 수용하는 추가의 하우징을 포함할 수도 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치와 방법은 특히 현재 아래의 장점에 특징이 있다.
- 모든 세포 배양 파라미터(예컨대, 온도, 이산화탄소 농도, 산소 농도, 질소 농도, 습도, 유체 지지체, 활성 물질)를 자동으로 감지하는 전체 시스템에서 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판에서 동시에 세포를 자동으로 배양하는 것,
- 낮은 비용,
- 새로운 개선된 세포 라인의 개발과 높은 재현성을 가진 새로운 활성 물질의 효과적인 선별과 개발을 달성하는 바이오 제약 산업을 위한 개방형 시스템 플랫폼 솔루션(open system platform solution),
- 작동 기술(operating personnel skills)을 간단하게 달성하는 데에 요구되는 간결하고 균일하고 직관적인 작동,
- 더 고가의 구성요소들의 사용시 변동의 최소화에 기인한 우수한 사용 경제성
- 높은 바이오 호환 능력에 특징이 있는, 공학적으로 설계된 단순하고 인체공학적이고 모듈 방식인 긴 수명의 구성요소
- 동일한 조건들에서 다양한 세포들을 병행하여 동시에 배양
- 용이한 검색 및 평가를 위한 모든 관련 데이터의 연속적인 현미경적인 관찰, 문서화 및 기억,
- 배지 조성에 따른 평가 가능성을 가진 배양 조건의 변화로 인한 효과의 직접적인 측정,
- 많은 정보를 제공하는 결과로 인한 개발 품질의 향상과 함께 형태적인 변화의 즉각적인 인식,
- 개별 물질의 최적 농도를 설정하는 것과 현재 가능한 배양 조건의 원활한 변화,
- 병렬처리로 인해 인자(factor) 2 내지 4에 의해 단축된 단축된 현재 개발 요구 시간(예컨대 지금까지 12개월 걸린 배지 최적화에 필요한 시간을 3개월 내지 6개월로 감소시킴),
- 자동화로 인해 인자 2 내지 3 에 의해 감소된 현재 개발 비용(예컨대 지금까지 75,000 유로가 든 배지 최적화에 필요한 비용을 25,000 유로 내지 40,000 유로로 감소시킴),
- 가령 동물을 대상으로 한 실험의 필요성 또는 횟수를 감소시키는 독성 효과를 분석하기 위해 복잡한 세포 배양의 자동화된 실시.
본 발명에 따른 세포 자동 배양 장치 및 방법에 허용되는 응용 분야는 가령 아래와 같다.
- 무혈청 시스템(serum-free system)의 개발
- 영양분 최적화,
- 줄기 세포 연구,
- 생물 복제,
- 활성 물질 조사
- 세포 상호 작용,
- 기관 시뮬레이션(organ simulation),
- 세포 독성 실험,
- 세포 처리,
- 세포 기반 치료법 체계화 연구
- 동물 실험의 필요성을 감소시키기 위해 복잡한 세포 배양의 자동화 실시.
본 발명의 다른 특징들은 도면 및 종속 청구항과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대한 아래의 설명으로부터 해석되며, 이들 특징은 개별적으로 또는 이들의 조합으로 달성될 수 있다는 것도 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(하우징 및 기후 챔버 미도시)의 측면도이며,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 장치의 평면도이며,
도 4는 기후 챔버를 구비한, 도 1에 도시된 장치의 사시도이며,
도 5는 하우징을 구비한, 도 4에 도시된 장치의 사시도이며,
도 6은 본 발명에 따른 장치의 개방 및 폐쇄 루프 제어를 위한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 장치의 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(capper/uncapper)의 사시도이며,
도 8은 도 7에 도시된 뚜껑장착기/뚜껑탈착기의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 관찰 유닛(3)과, 미세 적정판(2, microtiter (MT) plates)을 수용하는 수용 장치(4)와, 유체 분배 유닛(5)을 포함하여 미세 적정판(2)에서 동시에 세포를 자동으로 배양하는, 본 발명에 따른 장치(1)의 측면도가 예시되어 있다. 관찰 유닛(3)은 CCD 카메라(6)와 현미경(7)을 구비한다. 카메라(6)와 현미경(7)은 지지체(8)에 배열되어 있다. 관찰 유닛(3)은 미세 적정판(2)을 수용하기 위해 수용 테이블(9)을 더 구비한다.
수용 장치(4)는 적층된 4개의 수용판(10)을 구비한다. 수용판(10)은 미세 적정판(2)을 배치하기 위한 우물(well, 미도시)을 구비한다. 수용 장치(4)는 상승 및 하강할 수 있다. 수용 장치(4)의 수용판(10) 내에서 미세 적정판(2)이 이동할 수 있다. 미세 적정판(2a)이 어떻게 캐리지(11)의 도움으로 수용 장치(4)에서 관찰 유닛(3)의 영역으로 운반되느냐는 하는 것은 도면으로부터 명확하게 알 수 있다. 수용 장치(4)의 상하 운동과 하나의 평면 내에서 미세 적정판(2)을 운반하는 수단의 상하 운동은 원하는 미세 적정판(2)을 가령 관찰 유닛(3) 또는 유체 분배 유닛(5)으로 공급하는 것을 가능하게 해준다.
유체 분배 유닛(5)은 특히 회전 운동 및/또는 상하 운동을 수행하기 위한 가동 분배기 아암(13)을 가진 미세 분배기(12, microdispenser)를 포함하며, 고정형 또는 대체형 피펫(pipette)(14)을 구비한다. 유체 분배 유닛(5)은 다양한 유체, 가령 세포 용액(cell solutions), 영양분(netrients), 착색제(stains) 등을 담는 복수의 수용체(15)를 더 포함한다. 이들 수용체(15)는 미세 분배기(12)에 대하여 정해진 배열 상태로 위치하며, 피펫(14)은 분배기 아암(13)의 회전 운동 및/또는 상하 운동에 의해 그리고/또는 분배기 아암(13)의 상측부(16)를 따라 이동하는 피펫의 움직임에 의해 개개의 수용체(15)로 위치 조정될 수 있다. 미세 적정판(2)의 우물(17, well)을 채우기 위해, 미세 적정판(2)은 수용 장치(4)에 의해 캐리지(carriage)의 도움으로 유체 분배 유닛(5)의 영역으로 자동으로 운반될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 미세 적정판(2b)은 유체 분배 유닛(5)의 영역에 배열되며, 이 영역에서는 미세 적정판(2b)은 미세 분배기(12)에 의해 특정 유체로 채워진다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 장치의 사시도가 예시되어 있는데, 수용 장치(4)의 수용판(10)이 적층 배열된 것을 명확히 알 수 있으며, 각각의 수용판은 미세 적정판(2)이 제 위치에 수용 및 유지될 수 있도록 치수 조정된 오목부(18,recesses)를 구비한다.
이제 도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)의 평면도가 예시되어 있다. 하우징(미도시) 아래에 위치한 실제 작업 공간 외에도 챔버(19)가 가스 플라스크(flasks)(20)를 수용하도록 배열되어 있다.
이제 도 4를 참조하면, 수용 장치(4)가 기후 챔버(21) 내에 배열되어 있는 장치(1)가 예시되어 있다. 기후 챔버(21)의 하우징(21a)은 투명하거나 불투명하게 공학적으로 제조될 수 있다. 하우징(21a)은 수용 장치(4)를 실질적으로 기밀 상태로 폐쇄하며, 이에 따라 미세 적정판의 오염을 피하는 데에 일조한다. 기후 챔버(21) 내에는 원하는 기후가 예컨대 온도, 산소 농도, 이산화탄소 농도, 질소 농도 및 습도를 설정함으로써 설정될 수 있으며, 이에 따라 세포가 배양되는 각각의 경우에 필요에 따라 세포 배양물 설정한다. 관찰 유닛(3)과 유체 분배 유닛(5)은 기후 챔버(21)의 외측에 배열되며, 이에 따라 관찰 유닛(3)과 유체 분배 유닛(5)의 오염(예컨대, 윤활용 그리스)이 미세 적정판(2)으로 들어가는 것을 방지하면서 최적의 세포 배양물에 필요한 기후 파라미터에 노출되지 않는다. 하우징(21a) 내에는 미세 적정판(2)을 기후 챔버(21)로부터/로 운반하는 것을 허용하는 2개의 개방 구멍(22)이 배열되어 있다. 이들 개방 구멍(22)은 관찰 유닛(3)의 영역뿐만 아니라 유체 분배 유닛(5)의 영역 내에 배열되어 있으며, 이들 구멍은 미세 적정판(2)의 운반을 허용하며, 이 후에 이들 구멍(22)은 폐쇄될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 완전하게 투명하거나 불투명하게 공학적으로 제조될 수 있는 하우징(23)을 장착하는 장치(1)가 예시되어 있으며, 이 하우징(23)은 본 실시 형태에서와 같이 개방식 창문으로서 구성될 수도 있는 유리 디스크의 형태인 투명 부분(24)을 포함하며, 그 결과 필요에 따라 개방식 창문(24)을 통해 하우징(23)의 내부로 접근이 이루어진다. 전체 장치(1)는 소위 "살균 벤치"로서 구성된다. 하우징(23)은 배양 공간을 실질적으로 기밀 상태로 폐쇄해서 먼지, 세균, 등이 외부로부터 내부 공간으로 유입하는 것을 방지한다.
기후 챔버(21) 또는 하우징(23)의 내부에서 각기 모든 기후 조건은 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템에 의해 제어된다. 하우징(23)의 내부 또는 기후 챔버(21) 내부에서 센서들은 해당 공간 내의 모든 조건에 대한 정보를 연속적으로 제공하며, 감지 및 제어 소프트웨어가 기후 조건들을 규정된 레벨로 유지시킨다. 특정 미세 적정판의 우물(17)을 특정 양의 특정 유체로 채우는 것은 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템에 의해서 역시 제어된다. 이를 위해, 미세 적정판(2)과 미세 적정판(2)의 개별 우물(17)은 시스템에 의해 인식을 위해 인덱스 처리된다. 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템은 프로그래밍될 수 있으며, 그 결과 선택된 미세 적정판(2)의 특정 우물(17)이 특정 양의 특정 유체로 특정 횟수로 채워진다.
유사하게 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템은 특정 미세 적정판(2)에서, 특히 미세 적정판(2)의 특정 우물에서 특정 기술, 가령 형광, 투과광, 또는 위상차 현미경 검사(phase contrast microscopy)에 의해 그리고/또는 세포를 관찰 및/또는 분석하기 위한 기타 검출 방법에 의해 특정 횟수로 세포 배양물의 현미경적 관찰 및 평가를 위해 프로그래밍될 수 있다. 게다가 이 시스템은 특정 횟수로 세포 배양물을 이미지 처리하기 위해 프로그래밍될 수 있으며, 이들 이미지는 대체로 연속 평가를 위해 저장된다.
이제 도 6을 참조하면, 기후 챔버(21) 내부 또는 하우징(23)의 내부에서 기후 조건의 개방 및 폐쇄 루프 제어를 위한 도면이 예시되어 있다. 기후 챔버(21) 내에는 가스 센서(25), 즉 이산화탄소 센서(26), 질소 센서(27) 및 산소 센서(도시 생략)가 배열되어 있으며, 다른 가스 센서들이 추가로 제공될 수 있다는 것도 이해될 것이다. 가스 센서에 의해 검출된 농도는 기후 챔버 폐쇄 루프 컨트롤러(28)로 전송된다. 습도 센서(29)는 기후 챔버(21) 내부 또는 하우징(23)의 내부의 습도를 연속적으로 검출한다. 게다가 온도 센서(30)는 온도를 연속적으로 감지한다. 습도 센서(29)와 온도 센서(30) 양자는 판독 자료(readings)를 기후 챔버 폐쇄 루프 컨트롤러(28)로 전송한다. 다른 온도 센서(31)가 하우징(23)의 내부의 온도를 연속적으로 추적하고, 이와 동시에 소위 층류 히터(laminar flow heater)(32)가 하우징 내의 온도를 바람직하게는 기후 챔버 내의 온도에 대응하여 설정하며, 이에 따라 기후 챔버의 영역에서 응축물 형성을 방지한다. 가습기(33)를 통해 기후 챔버 폐쇄 루프 컨트롤러(28)는 기후 챔버(21) 내부의 습도를 제어한다. 가습기(33)와 기후 챔버(21) 사이에는 필터 소자(34)가 배치되어 있다. 또한 신선한 공기(35)가 하우징(23)과 기후 챔버(21)의 내부로 도입될 수 있다. 기후 챔버 폐쇄 루프 컨트롤러(28)를 통해 가스 플라스크(20)로부터의 가스 흐름이 가스 흐름 제어에 의해 제어되며, 그 결과 특정 양의 가스가 혼합 챔버(36) 속으로 도입된다. 가스 순환 펌프(37)를 통해 기후 챔버 폐쇄 루프 컨트롤러(28)에 의해 폐쇄 루프로 제어되는 바와 같이, 원하는 가스 혼합물이 기후 챔버(21)로 향하며, 가스 혼합물의 원하는 온도가 도관 히터(38)에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 장치는 또한 도면들에 도시한 바와 다르게 구성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서 미세 적정판을 수용하는 장치도 역시 적층 디스크로서 구성될 수도 있으며, 이들 디스크 각각은 나머지와는 독립적으로 회전 가능하다. 수용 장치의 개별 요소들도 역시 미세 적정판들의 선형 배열과 이들의 선형 운반에 의해 달성되는 컨베이어 벨트처럼 구성될 수도 있다.
게다가 기후 챔버가 적어도 기후 챔버의 벽을 통해 현미경 검사 또는 관찰하는 관찰 유닛의 영역에서 투명하게 공학적으로 제조될 수 있다는 것도 실현될 수 있으며, 그 결과 기후 챔버 밖으로 미세 적정판을 이동시킬 필요가 사라진다. 이를 위해 기후 챔버도 역시 미세 적정판이 관찰을 위해 안치되는 오목부(recess)를 특징으로 할 수 있다.
본 실시 형태와 상관없이, 미세 적정판의 위치는 관찰될 때마다 동일한 것으로 정의될 필요가 있다. 환언하면, 관찰 위치는 다중통과 동작(multipass operation) 중에 고정확도로 매회 재차 획득될 필요가 있다. 시스템의 정확도는 미세 적정판의 외부 치수의 정확도에 의해 결정되며, 이들이 어떻게 공학적으로 설계될 것인가에 관해서는 다양한 변형들이 존재한다. 미세 적정판의 필름으로 바닥을 형성할 수 있으며, 이에 의해 광학적으로 정의되는 데, Z축 방향으로 소정 편차를 가진다. 미세 적정판의 다른 실시 형태에서, 미세 적정판은 유리 디스크로 공학적으로 제조되어 광학적으로 정의되며, 그때 미세 적정판은 Z축 방향으로 편차를 거의 가지지 않는다.
미세 적정판이 광학 기기에 반복적으로 제공되면, 미세 적정판에서 세포 위치는 시스템에서 치수 편차로 보상될 필요가 있으며, 이것 역시 컴퓨터화한 감지 시스템에 의해 이루어진다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시 형태에서 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(capper/uncapper)(40)의 사시도가 예시되어 있으며, 이 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(40)는 로봇식 아암(41)과 뚜껑 홀더(cap holder)(42)를 구비한다. 뚜껑 홀더(42)의 평면도는 도 8로부터 알 수 있다. 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(40)는 미세 적정판(2)에 뚜껑을 씌우거나 벗기는 역할을 하며, 이들 미세 적정판은 보통 뚜껑이 폐쇄된 상태에서 배양을 위한 기후 챔버 내에 저장되며, 이에 반해 이들 미세 적정판은 유체 또는 광학 기기 스테이션에서는 뚜껑 없이 처리될 수 있다. 이것은 이들 미세 적정판이 반복적으로 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(40)에 의해 가능하게 되는 바와 같이 뚜껑으로 씌우고 벗길 필요가 있기 때문이다. 예를 들면, 미세 적정판이 배양기로부터 광학기기 스테이션으로 운반되어야 하는 경우, 로봇식 아암(41)이 기후 챔버 내의 선택 위치("보관 위치")로부터 해당 미세 적정판을 가져오며, 이 후에 로봇식 아암(41)은 뚜껑 홀더(42) 아래로 뚜껑 홀더(42)를 향하여 이동한다. 뚜껑 홀더(42)는 스프링 또는 기계식 가동 핀(45)에 의해 가동될 수 있는 수평 방향 변위 클립(clips)(43)을 구비한다. 미세 적정판(2)을 뚜껑 홀더(42)까지 상승시킬 때 미세 적정판(2)의 뚜껑(44)이 궁극적으로는 뚜껑 홀더(42) 속에 삽입되고, 클립(43)에 의해 제 위치에 유지된다. 다음에 로봇식 아암(41)이 미세 적정판(2)과 함께 하방으로 이동하며, 뚜껑(44)은 뚜껑 홀더(42) 속에 잔류한다. 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(40)는 기후 챔버(21) 속에서 위치 조정된다.
로봇식 아암(41)이 그때 개방된 미세 적정판(2)을 기후 챔버로부터 관찰 유닛(광학기기 스테이션)으로 운반한다. 미세 적정판이 소정 시간 동안 관찰 유닛에 잔류하면서 뚜껑(44)은 뚜껑장착기/뚜껑탈착기(40)에 계속 유지된다.
광학기기 스테이션에서 작동이 완료되었을 때 로봇식 아암(41)은 개방된 미세 적정판을 광학기기 스테이션으로부터 기후 챔버 속으로 재차 운반하며, 여기에서 로봇식 아암(41)은 개방된 미세 적정판(2)을 뚜껑 홀더(42)의 방향으로 상향 운반해서 정밀한 끼워 맞춤 상태로 뚜껑(44)에 결합시킨다. 그때 클립(43)이 뚜껑(44)을 해제시키며, 그 결과 뚜껑은 미세 적정판(2)으로 복귀되며, 로봇식 아암(41)은 그때 원하는 대기 위치(parking location)로 미세 적정판을 하강시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 세포 배양 용기들, 특히 미세 적정판(2)에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 장치로서, 적어도 하나의 현미경(7)과 적어도 하나의 카메라(6)를 포함하는 관찰 유닛(3)과, 상기 세포 배양 용기를 수용하는 수용 장치(4)와, 상기 세포 배양 용기들, 특히 상기 미세 적정판(2)의 우물들(17)을 유체로 자동으로 채우고/채우거나 비우는 유체 분배 유닛(5)이 내부에 배치된 하우징(23)을 포함하며, 상기 장치 의 기후 조건들, 특히 가스 조성과 온도가 적어도 상기 세포 배양 용기의 영역에서 폐쇄 루프로 제어될 수 있으며, 상기 하우징 내에는 기후 챔버(21)가 제공되며, 상기 기후 챔버 내에서 원하는 온도 및/또는 특정한 가스 조성이 자동으로 조정되고, 상기 기후 챔버 내에서 상기 세포 배양 용기(2)를 구비한 수용 장치(4)가 적어도 부분적으로 합체되어 있는, 세포 자동 배양 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가스 용기들이 제공되어 다양한 가스, 바람직하게는 산소, 이산화탄소 및 질소를 수용하며, 가스 플라스크로부터의 가스 흐름은 제어될 수 있고 혼합 챔버 내로 향하는 가스의 양을 한정하며, 상기 혼합 챔버에서 생긴 가스 혼합물이 상기 혼합 챔버로부터 상기 기후 챔버 속으로 향하며, 상기 가스 혼합물은 상기 기후 챔버 속으로 도입되기 전에 바람직하게는 원하는 온도로 상승되는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세포 배양 용기(2)는 바람직하게는 상기 관찰 유닛(3)의 영역 및/또는 상기 유체 분배 유닛(5)의 영역에서 캐리지(11) 또는 로봇식 아암에 의해 바람직하게는 자동으로 상기 기후 챔버(21)로부터 그리고 상기 기후 챔버(21) 속으로 운반될 수 있는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  4. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 관찰 유닛(3) 및/또는 상기 유체 분배 유닛(5)은 상기 기후 챔버(21)의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  5. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 수용 장치(4)는 바람직하게는 적층 방식으로 배열된 적어도 2개의 수용 유닛(10)을 포함하고, 바람직하게는 상기 미세 적정판(2)을 지지하는 오목부(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  6. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 관찰 유닛(3)의 광학기기(카메라(6)를 포함하는 현미경(7))는 움직일 수 있으며, 이 움직임은 바람직하게는 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  7. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 관찰 유닛(3)의 영역 내에 위치한 세포 배양 용기(2a)는 움직일 수 있으며, 이 움직임은 바람직하게는 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  8. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 현미경(7)은 투과광 현미경 및/또는 위상차 현미경 및/또는 형광 현미경인 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  9. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 유체 분배 유닛(5)은 다양한 유체, 예컨대 세포 용액, 영양분 및 착색제를 담는 복수의 수용체와, 상기 한정 및 제어된 유체를 상기 세포 배양 용기(2) 속으로, 특히 상기 미세 적정판(2)의 우물(17) 속으로 분배하고 또한 바람직하게는 상기 유체를 상기 세포 배양 용기로부터, 특히 상기 미세 적정판의 우물로부터 제거하는 미세 분배기(12)를 포함하며, 상기 미세 분배기의 움직임과 작동은 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  10. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 세포 배양 용기, 특히 상기 미세 적정판(2), 그리고 바람직하게는 상기 미세 적정판의 우물(17)은 인덱스 처리되는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  11. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 세포 배양 용기(2)는 투명하게 구성되는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  12. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    모든 관련 파라미터, 특히 온도, 이산화탄소 농도, 산소 농도, 질소 농도, 습도 및/또는 상기 세포 배양 용기 속으로, 특히 상기 미세 적정판(2)의 우물(17) 속으로의 유체 공급을 감지하는 센서(25, 26, 27, 29, 30, 31)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  13. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 아래의 처리 파라미터들 또는 단계들, 즉,
    a) 온도, 특히 상기 기후 챔버(21) 내의 온도,
    b) 상기 가스 중의 산소 농도, 특히 상기 기후 챔버 내의 가스 중의 산소 농도,
    c) 상기 가스 중의 이산화탄소 농도, 특히 상기 기후 챔버 내의 가스 중의 이산화탄소 농도,
    d) 상기 가스 중의 질소 농도, 특히 상기 기후 챔버 내의 가스 중의 질소 농도,
    e) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판(2)의 선택된 우물(17)을 선택된 유체의 선택된 양으로 선택된 횟수로 채우고/채우거나 비우는 단계,
    f) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물 내의 세포 배양물에 대해 선택된 기법, 예컨대, 형광, 투과광 또는 위상차 현미경 검사에 의해 선택된 횟수로 현미경적인 관찰 및 평가를 수행하는 단계,
    중의 적어도 하나, 바람직하게는 모두를 자동으로 감지 및 제어하는 컴퓨터화한 감지 및 제어 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  14. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    세포 배양 용기를 바람직하게는 자동으로 뚜껑으로 씌우고 벗기는 뚜껑장착기/뚜껑탈착기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  15. 선행한 청구항들 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 유체 분배 유닛에서 일 회 또는 다중 적용을 위한 피펫을 제어 하에 선택적으로 사용하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는, 세포 자동 배양 장치.
  16. 세포 배양 시스템, 특히 청구항 제1항 내지 제15항 중의 어느 하나에 기재된 세포 자동 배양 장치에 위치한, 세포 배양 용기, 특히 미세 적정판(2)에서 세포를 동시에 자동으로 배양하는 방법으로서, 아래의 처리 단계, 즉
    a) 상기 시스템을 세포 배양 용기(2)로 채우는 단계와,
    b) 상기 시스템을 세포 배양 배지, 세포 현탁액, 실험 물질, 착색제와 같은 사용 대상 유체를 담는 수용체(15)로 채우는 단계와,
    c) 상기 시스템을 산소, 이산화탄소, 질소와 같은 사용 대상 가스를 담는 수용체(20)로 구성하는 단계와,
    d) 아래의 파라미터들 중의 적어도 하나를 자동으로 설정하기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계와,
    -온도
    -가스 중의 산소 농도
    -가스 중의 이산화탄소 농도
    -가스 중의 질소 농도
    e) 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판(2)의 선택된 우물(17)을 선택된 유체의 선택된 양으로 선택된 횟수로 자동으로 채우고/채우거나 비우기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계와,
    f) 선택된 세포 배양 용기, 특히 선택된 미세 적정판의 선택된 우물 내의 세포 배양물에 대해 선택된 기법, 예컨대, 형광, 투과광 또는 위상차 현미경 검사에 의해 선택된 횟수로 현미경적인 관찰 및 평가를 수행하기 위해 상기 시스템을 프로그래밍하는 단계
    를 포함하는, 세포 자동 배양 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020060052A1 (ko) * 2018-09-19 2020-03-26 메디칸 주식회사 자가 줄기세포의 자가 배양 방법 및 장치
KR20200062476A (ko) * 2018-11-27 2020-06-04 김철 인장자극 및 실시간 관찰이 가능한 배양체 인큐베이터 시스템
KR20210064717A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 (주)인포바이오테크 세포 배양기
KR20210065367A (ko) * 2019-11-27 2021-06-04 (주)인포바이오테크 세포 배양기

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6095671B2 (ja) 2011-10-07 2017-03-15 ポール テクノロジー ユーケイ リミテッドＰａｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｋ Ｌｉｍｉｔｅｄ 流体処理制御システムおよび対応する方法
KR101341833B1 (ko) 2011-10-24 2013-12-16 대한민국 공기전염 병원성 미생물 무인 포자채집장치
ES2435092B1 (es) * 2012-06-14 2014-09-09 Aglaris Cell S.L. Método y sistema de cultivo celular
ES2907974T3 (es) * 2013-03-01 2022-04-27 Genea Ip Holdings Pty Ltd Aparato, método y sistema para la monitorización del desarrollo de muestras cultivadas
US10202568B2 (en) 2013-08-12 2019-02-12 Invivosciences Inc. Automated cell culture system and method
CN107058097B (zh) * 2013-12-12 2020-04-14 雅马哈发动机株式会社 对象物的移动装置
WO2015136794A1 (ja) * 2014-03-10 2015-09-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 撮像装置、撮像システムおよびインキュベーター
JP6619544B2 (ja) * 2014-03-19 2019-12-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 検査装置
US11041871B2 (en) 2014-04-16 2021-06-22 Bd Kiestra B.V. System and method for incubation and reading of biological cultures
DE102014213348B4 (de) 2014-07-09 2024-07-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Durchlichtmikroskop und Verfahren zur Durchlichtmikroskopie
DE102014220306B3 (de) * 2014-10-07 2015-09-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Automatisches Verfahren zur Beobachtung von Zellkulturwachstum
JP6934418B2 (ja) * 2015-03-18 2021-09-15 ロート製薬株式会社 培養細胞製品の製造装置及び製造方法
EP3287515B1 (en) * 2015-04-23 2019-10-23 Hitachi High-Technologies Corporation Sensitivity measuring device and inspection device
KR101767336B1 (ko) * 2015-07-09 2017-08-10 사회복지법인 삼성생명공익재단 자동 세포 배양기 및 그 배양기의 동작 방법
US10351812B2 (en) 2015-08-28 2019-07-16 Axion Biosystems, Inc. Device and system for creating and maintaining a localized environment for a cell culture plate
CN106244456B (zh) * 2016-08-29 2019-05-10 杭州键一生物科技有限公司 全自动智能培养箱及其控制方法
KR102444077B1 (ko) 2017-11-29 2022-09-16 한국전자통신연구원 세포 노출 시스템
CN110643577A (zh) * 2018-06-26 2020-01-03 深圳市北科生物科技有限公司 基于机械臂的全自动细胞培养方法及其系统
CN108707551B (zh) * 2018-06-27 2022-12-20 深圳市深研生物科技有限公司 一种细胞观察方法
LU100885B1 (de) * 2018-07-25 2020-01-27 Cytena Gmbh Vorrichtung mit wenigstens einem Behältnis
CN109294909A (zh) * 2018-09-30 2019-02-01 镇江华智睿安物联科技有限公司 一种细胞观察培养箱
DE102019134003A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Aixinno Limited Verfahren und Vorrichtung zum Kultivieren biologischer Zellen
CN111004706B (zh) * 2019-12-23 2023-06-16 长春长光辰英生物科学仪器有限公司 一种用于微小尺寸目标分选仪器中的高通量接收系统
JP7418759B2 (ja) 2020-03-18 2024-01-22 ファナック株式会社 顕微鏡観察システム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2924446C2 (de) * 1979-06-18 1982-09-16 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau Verfahren und Vorrichtung zum Kultivieren von Zellen und Geweben von Menschen und Tieren oder von Mikroorganismen
US6673595B2 (en) * 2001-08-27 2004-01-06 Biocrystal, Ltd Automated cell management system for growth and manipulation of cultured cells
US20030092178A1 (en) * 2001-11-15 2003-05-15 Biospherix, Ltd. Cell culture incubator with dynamic oxygen control
JP2004051920A (ja) * 2002-07-24 2004-02-19 Jfe Steel Kk 生分解性プラスチックとその製造方法およびその製造装置
US20050170491A1 (en) * 2002-07-31 2005-08-04 Mutsumi Takagi Automatic culture apparatus for cell or tisse with biological origin
EP1612262A4 (en) * 2003-04-09 2009-07-22 Olympus Corp DEVICE FOR TREATING CULTURES AND AUTOMATIC DEVICE FOR TREATING CULTURES
CA2527342A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-16 Bioprocessors Corp. System and method for process automation
EP1598415A1 (en) * 2004-05-20 2005-11-23 The Automation Partnership (Cambridge) Limited Smart cell culture
DE102005023855A1 (de) * 2004-05-26 2006-01-26 Olympus Corporation Kulturmikroskop und Computerprogramm zur Steuerung des Kulturmikroskops
JP4599937B2 (ja) * 2004-08-18 2010-12-15 株式会社ニコン 自動培養装置、および自動培養システム
CA2601704A1 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 Irm Llc Compound profiling devices, systems, and related methods
JP2007024576A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Fujifilm Holdings Corp 細胞重層培養物における毒性試験装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020060052A1 (ko) * 2018-09-19 2020-03-26 메디칸 주식회사 자가 줄기세포의 자가 배양 방법 및 장치
KR20200062476A (ko) * 2018-11-27 2020-06-04 김철 인장자극 및 실시간 관찰이 가능한 배양체 인큐베이터 시스템
KR20210064717A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 (주)인포바이오테크 세포 배양기
KR20210065367A (ko) * 2019-11-27 2021-06-04 (주)인포바이오테크 세포 배양기

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