KR20170007092A - 자동 세포 배양기 및 그 배양기의 동작 방법 - Google Patents

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KR20170007092A
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Abstract

본 발명의 일 실시예로써, 세포를 배양하기 위한 적어도 하나의 용기를 수용하는 인큐베이터, 용기 내의 세포 상태를 관찰하기 위한 현미경, 용기의 위치를 이동시키기 위한 로봇암, 용기로 액체를 유입시키거나 용기로부터 액체를 유출시키기 위한 액체 취급기 및 인큐베이터, 현미경, 로봇암 및 액체 취급기 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어 디바이스를 포함하는 자동 세포 배양기가 제공될 수 있다.

Description

자동 세포 배양기 및 그 배양기의 동작 방법{THE DEVICE FOR AUTOMATIC CELL CULTURE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동 세포 배양기 및 그 배양기의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인큐베이터, 현미경, 로봇암, 저장소, 액체 취급기, 원심분리기 및 제어 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 자동 세포 배양기 및 그 배양기의 동작 방법에 관한 것이다.
세포 배양(cell culture)이란, 일반적으로 생물체로부터 분리한 세포를 분리하여 배양하는 과정을 지칭한다. 생체조직을 무균적으로 선발해서 트립신이나 프로나아제 등의 소화효소로 처리하여 단세포로 분리하여 초대배양을 하고, 또 계대중인 세포계나 세포주를 같은 효소처리로 분산시켜 얻어낸 단세포를 증식배지에 이식, 접종하여 다음의 계대배양을 한다. 이와 같이 단백질분해효소 등의 처리로 단세포를 분산해서 배양하는 방법을 세포배양이라고 지칭한다.
1950년대 이후 트립신처리에 의한 세포분산법을 개발하여 소위 세포배양을 시작했다. 세포배양법의 개발은 생체를 구성하고 있던 세포를 단세포생물처럼 취급하는 것을 가능케 했다. 이러한 방법으로 획득된 연구 결과를 이용하여, 세포의 기본적 대사, 증식, 분화, 노화, 발암 바이러스 감염 등을 세포 수준에서 정량적으로 취급할 수 있게 되었다. 세포배양에는 세포가 배양기에 부착하여 증식하는 단층배양과 세포가 부착/신전하지 않고 부유 상태로 증식하는 현탁배양 등이 있다. 또한, 단일의 세포를 배양하여 콜로니를 형성하는 단세포배양이나, 역으로 대량의 세포를 배양하는 대량배양이 있다.
이러한 세포 배양의 고도하고 안정적인 수행을 위하여, 근래들어 다양한 연구 및 개발이 더욱 가속화되고 있다.
본 발명은 인큐베이터, 현미경, 로봇암, 저장소, 액체 취급기, 원심분리기 및 제어 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는 자동 세포 배양기를 제공하고, 그 배양기의 동작에 관한 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예로써, 자동 세포 배양기가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예로써 자동 세포 배양기의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기는, 세포를 배양하기 위한 적어도 하나의 용기를 수용하는 인큐베이터, 용기 내의 세포 상태를 관찰하기 위한 현미경, 용기의 위치를 이동시키기 위한 로봇암, 용기로 액체를 유입시키거나 용기로부터 액체를 유출시키기 위한 액체 취급기 및 인큐베이터, 현미경, 로봇암 및 액체 취급기 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어 디바이스를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기는 로봇암에 의하여 위치가 이동될 용기를 보관하기 위한 저장소 및 원심력을 이용하여 용기 내에 포함된 물질의 입자를 분리하기 위한 원심분리기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 동작 방법은, 인큐베이터 내에서 소정의 시간 동안 배양된 세포가 수용된 적어도 하나의 용기를 로봇암을 이용하여 인큐베이터로부터 추출하는 단계, 추출된 용기 내의 세포 상태를 현미경을 이용하여 관찰하는 단계, 관찰의 결과에 기초하여 용기에 대한 동작 프로토콜을 선택하는 단계 및 선택된 동작 프로토콜에 따라 로봇암을 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 용기에 대한 동작 프로토콜은, 용기를 인큐베이터 내로 재투입하기 위한 동작에 대한 프로토콜, 용기 내에 배지(media)를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜 및 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 용기 내에 배지를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜이 선택되는 경우, 로봇암을 구동하는 단계는 로봇암으로 하여금 인큐베이터 또는 저장소로부터 추출된 용기를 로더로 이동시키게 하는 단계를 포함하고, 자동 세포 배양기의 동작 방법은, 로더로 이동된 용기를 액체 취급기에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부로 이동시키는 단계, 배지 보관소에 마련된 배지를 액체 취급기를 이용하여 흡입하고, 흡입된 배지를 제 1 작업부에 위치한 용기에 분주하는 단계, 배지가 분주된 용기를 그립부를 이용하여 로더로 이동시키는 단계 및 로더로 이동된 용기를 인큐베이터 내로 재투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜이 선택되는 경우, 로봇암을 구동하는 단계는 로봇암으로 하여금 인큐베이터 또는 저장소로부터 추출된 용기를 로더로 이동시키게 하는 단계를 포함하고, 자동 세포 배양기의 동작 방법은, 로더로 이동된 용기를 액체 취급기에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부로 이동시키는 단계, 제 1 작업부로 이동된 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계, 소정의 형상의 용기를 원심 분리기로 이동시켜서 원심 분리를 수행하는 단계, 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계, 가공된 입자를 현미경을 이용하여 관찰하는 단계, 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계 및 신규 용기를 인큐베이터 내로 재투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소정의 형상의 용기는 마개를 갖는 튜브 형상의 용기이고, 예를 들면, E-tube(Eppendorf-Tube) 또는 C-tube(Centrifuge-Tube)일 수 있다. 또한, 제 1 작업부로 이동된 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계는, 제 1 작업부로 이동된 용기에 소정의 용액을 분주하여 섞은(shaking) 후 획득된 혼합액을 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계는, 원심 분리를 통하여 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계, 소정의 형상의 용기에 소정의 물질을 주입하여 혼합(mixing)하고 부유(suspension)분리 시키는 단계, 부유 분리된 물질이 수용된 용기에 대하여 원심 분리를 수행하는 단계, 원심 분리를 통하여 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계, 용기로 배지를 주입하여 혼합(mixing)하는 단계 및 소정의 형상을 갖는 타 용기를 이용하여 소정의 물질과 세포액을 혼합(mixing)하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 소정의 물질은 효소 또는 인산염완충식염수 (phosphate buffered saline: PBS)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공된 입자를 현미경을 이용하여 관찰하는 단계는, 현미경으로 관찰하기 전에 소정의 형상의 용기 내에 포함된 물질을 관찰보조기구로 이전하는 단계를 더 포함하고, 관찰보조기구는 세포수를 측정하기 위한 현미경용 칩(예컨대, C-chip 등)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계는, 입자의 이전에 앞서 신규 용기로 배지를 분주하는 단계를 더 포함하고, 가공된 입자가 포함된 물질은 배지가 분주된 신규 용기로 이전될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기를 이용하여 일정한 배양 프로토콜을 적용하여 실험자간 편차를 최소화 함으로서 세포를 체계적으로 배양할 수 있다.
암세포 배양시 발생할 수 있는 실험자 감염 또는 암세포 접촉 등을 최소화함으로서 안전하게 배양할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기를 이용하면, 안정적이고 정밀하게 세포를 배양하거나 세포를 분리(예컨대, 원심분리 등), 가공(예컨대, 효소첨가, 파이펫팅, 배지 첨가 등)할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기를 이용하여 죽은 세포 비율을 확인할 수 있는 Trypan blue 분주, 세포 확인(예컨대, counting 등)을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 블록도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 구현예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 작업 공간에 대한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선택된 프로토콜에 기초한 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6a 내지 도 6c는 선택된 프로토콜에 따른 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇암이 생략된 자동 세포 배양기의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구현예이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열부의 구현예이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업부의 구현예이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그립부의 구현예이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 디캡퍼의 구현예이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경의 구현예이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인큐베이터 및 인큐베이터 로더의 구현예이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 영상획득부의 구현예 및 (b) 획득된 영상 화면의 일 예이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)는, 세포를 배양하기 위한 적어도 하나의 용기를 수용하는 인큐베이터(100), 용기 내의 세포 상태를 관찰하기 위한 현미경(200), 용기의 위치를 이동시키기 위한 로봇암(300), 용기로 액체를 유입시키거나 용기로부터 액체를 유출시키기 위한 액체 취급기(400) 및 인큐베이터(100), 현미경(200), 로봇암(300) 및 액체 취급기(400) 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어 디바이스(500)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)의 인큐베이터(100)에는 세포가 수용된 용기가 적어도 하나가 존재할 수 있다. 다시 말해서, 인큐베이터(100) 내에서는 세포가 소정의 시간 동안 배양될 수 있다. 예를 들면, 소정의 시간은 1일 내지 1주일이 될 수 있고, 세포의 배양 조건에 따라 인큐베이터 내에서 세포가 존재하여야 하는 시간은 2일이나 3일 등으로 기간이 늘어나거나 줄어들 수 있다. 이러한 세포가 수용된 용기는 예컨대, 6well plate일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 세포 및 세포액 중 적어도 하나가 수용될 수 있는 용기이면 본 명세서에서 언급되는 "용기"로 지칭될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경(200)은 도립 현미경으로써, 자동으로 렌즈가 교체될 수 있다. 예를 들면, 제어 디바이스(500)로부터 인가된 렌즈 교체 신호에 기초하여 x1.25, x4, x10 또는 x20 등의 배율을 갖는 렌즈로 교체될 수 있다. 현미경(200)을 이용하여 배지의 색상, 면적 또는 크기 등을 정밀하고 정확하게 관찰할 수 있다. 또한, 세포의 배양 상태에 대하여도 관찰할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암(300)은 일 말단에 각종 용기를 파지(grip)하기 위한 로드부를 포함하고, 적어도 하나의 모터에 의하여 조작되는 다관절 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 로봇암(300)은 로드부의 수평 또는 수직 상태를 유지하며 상, 하, 좌, 우 또는 회전 이동이 가능하다. 로봇암(300)은 제어 디바이스(500)에 의하여 전술한 동작이 제어될 수 있다. 또한, 로봇암(300)은 자동 세포 배양기(1000)의 정중앙에 배치되어 각종 용기의 이동에 사용될 수 있거나 일 측면에 추가로 배치되어 세포의 가공 과정 등에 활용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 취급기(400)는 용기 또는 용액 등을 운송할 수 있다. 액체 취급기(400)에 포함될 수 있는 파이펫(Pipette)을 이용하여 용기로 액체를 유입시키거나 용기로부터 액체를 유출시킬 수 있다. 또한, 액체 취급기(400)에 포함된 그립부 등을 이용하여 용기를 파지하여 위치를 이동시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 디바이스(500)는 개인용 컴퓨터, 랩탑, 태블릿 PC, 스마트폰, PDA 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등일 수 있다. 다시 말해서, 제어 디바이스(500)는 타 장치와 유선 또는 무선으로 데이터 송수신이 가능한 디바이스를 지칭할 수 있다. 또한, 제어 디바이스(500)는 디스플레이 기능을 구비하고 있어서, 자동 세포 배양기(1000)의 동작상태 정보, 세포 정보 등을 실시간으로 사용자에게 제공할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 블록도이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)는 로봇암(300)에 의하여 위치가 이동될 용기를 보관하기 위한 저장소(600) 및 원심력을 이용하여 용기 내에 포함된 물질의 입자를 분리하기 위한 원심분리기(700)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장소(600)는 각종 용기를 일시적으로 또는 단기적으로 보관할 수 있는 적어도 하나의 거치 브라켓을 포함할 수 있다. 또한, 저장소(600)는 제어 디바이스(500)로부터 인가된 신호에 기초하여 회전 이동이 가능할 수 있다. 전술한 바와 같이 로봇암(300)은 각종 용기를 저장소(600)로 운송할 수 있을 뿐만 아니라 저장소(600)로부터 각종 용기를 추출하여 인큐베이터(100)로 재투입하는 등 각종 용기의 위치를 자유롭게 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기(700)는 용기(예컨대, C-tube 등)에 수용된 세포를 분리하기 위한 것으로, 원심력을 이용하여 세포 층을 분리할 수 있다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기(700)는 용기를 수용하는 버킷(710), 버킷(710)을 고속으로 회전시키기 위한 고속 회전 모터(720), 고속 회전 모터(720)로부터 회전력을 전달받아 용기를 회전시키기 위한 적어도 하나의 로드가 포함된 고속 회전 공간인 고속 회전부(730), 고속 회전 모터(720)의 회전 속도를 감지하여 충분히 속도가 감소되었을 때(예컨대, 1 r/min 등), 전자석을 이용하여 버킷(710)의 회전을 정지시키기 위한 전자석 클러치(740), 고속 회전 모터(720)와 전자석 클러치(740)를 기존의 회전 방향 또는 반대 방향으로 저속으로 회전시켜 버킷(710)의 위치를 사용자의 목적 위치로 회전 이동시키기 위한 위치 제어 모터(750)를 포함할 수 있다. 사용자의 목적 위치는 원심 분리 전 버킷(710)으로 용기를 삽입할 때의 위치(예컨대, 시작시 위치 등)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기(700)는 원심 분리할 용액이 담긴 용기의 용액량을 카메라부 등을 이용하여 측정한 후, 원심을 분리할 용액이 담긴 용기가 수용된 버킷의 반대편 버킷에 수용된 용기에 같은 양의 물 등을 자동으로 채움으로써 원심 분리시 요구될 수 있는 무게 중심을 안정적으로 잡아주는 원리가 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 구현예이다.
도 2에 도시된 예는, 설명을 위한 개략도이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)는 다양한 구조와 형태로 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)는 인큐베이터(100), 현미경(200), 로봇암(300), 액체 취급기(400), 제어 디바이스(500)를 포함할 수 있다. 인큐베이터, 현미경, 로봇암 및 액체 취급기 중 적어도 하나는 제어 디바이스(500)와 연결될 수 있고, 제어 디바이스(500)에 의하여 조작될 수 있다. 또한, 자동 세포 배양기(1000)에는 저장소(600)와 원심분리기(700)가 더 포함될 수 있다. 또한, 자동 세포 배양기(1000)에는 제 1 작업부, 제 2 작업부 등과 같이 세포의 관찰, 측정, 가공 등을 위한 작업 공간(예컨대, 도 2의 원형 점선 영역)이 마련되어 있다. 이와 관련해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 작업 공간에 대한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)는 작업 공간에서 세포의 관찰, 측정 또는 가공 등의 과정이 수행될 수 있다. 도 3에서와 같이, 작업 공간에는 적어도 하나의 파이펫 보관부(예컨대, 1, 2), C-tube 보관부(예컨대, 3), 대기부(buffer zone)(예컨대, 4, 14), 로더(5)가 포함될 수 있다. 로더(5)는 소정의 방향과 각도로 이동이 가능하다. 또한, 자동 세포 배양기(1000)에는 폐기물보관소(6), 제 1 작업부(7), 제 2 작업부(8), 영상획득부(9), 배지용기(10) 등이 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 영상획득부(9)는 적어도 하나의 카메라부와 조명부를 포함할 수 있다. 카메라부는 세포가 포함된 용기에 대한 이미지를 획득하고, 획득된 이미지의 휘도값, 채도값, 픽셀값 등에 기초하여 세포층 등을 판별할 수 있다. 다시 말해서, 획득된 이미지에 대한 일반적인 영상 처리 기법을 적용하여, 이미지의 경계를 판별하고, 판별된 경계에 따라 세포층 등을 비교적 정확하게 추정할 수 있다.
또한, 자동 세포 배양기(1000)에는 제 1 배지(물질) 보관소(11), 제 2 배지(물질) 보관소(12), T-flask 작업부(13), 디캡퍼(decapper)(예컨대, 16, 17), 액체 취급기(400), 원심분리기(700)이 더 포함될 수 있다. T-flask 작업부(13)는 제어 디바이스(500)로부터 인가된 신호에 기초하여 T-flask를 상, 하 방향으로 단일 또는 복수회수로 이동시킬 수 있다. 또한, 디캡퍼는 T-flask 디캡퍼(16)와 C-tube 디캡퍼(17) 등일 수 있다. 액체 취급기(400)는 종축 로드를 따라 전, 후 방향으로 이동이 가능하다. 또한, 액체 취급기(400)는 횡축 로드를 따라 좌, 우 방향으로 이동이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)의 동작과 관련해서는 이하 도 4 내지 도 6c를 참조하여 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)의 동작 방법은, 인큐베이터(100) 내에서 소정의 시간 동안 배양된 세포가 수용된 적어도 하나의 용기를 로봇암(300)을 이용하여 인큐베이터(100)로부터 추출하는 단계(S100), 추출된 용기 내의 세포 상태를 현미경(200)을 이용하여 관찰하는 단계(S200), 관찰의 결과에 기초하여 용기에 대한 동작 프로토콜을 선택하는 단계(S300) 및 선택된 동작 프로토콜에 따라 로봇암(300)을 구동하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)의 인큐베이터(100)에서 예컨대, 3일 내지 4일 동안 세포가 배양될 수 있다. 배양된 세포에 대한 관찰, 측정 또는 가공을 위하여 세포가 수용된 용기는 인큐베이터(100)로부터 작업 공간으로 이동될 필요가 있다. 인큐베이터(100) 내에서 소정의 시간 동안(예컨대, 3일 내지 4일) 배양된 세포가 수용된 적어도 하나의 용기는 로봇암(300)에 의하여 인큐베이터(100)로부터 추출될 수 있다(S100). 추출된 용기 내의 세포 상태는 현미경(200)을 이용하여 관찰될 수 있다(S200). 다시 말해서, 현미경(200)을 통하여 세포 상태가 촬영될 수 있다. 촬영을 통하여 획득된 세포의 현미경 이미지는 제어 디바이스(500)로 전송되어 디스플레이될 수 있다. 사용자는 세포의 현미경 이미지를 관찰 또는 분석하여 세포가 수용된 용기에 대한 동작 프로토콜을 선택할 수 있다(S300). 다시 말해서, 제어 디바이스(500)를 통하여 사용자에 의하여 선택된 동작 프로토콜에 따라 자동 세포 배양기(1000)의 동작이 제어될 수 있다(S400). 선택된 동작 프로토콜에 따라 로봇암이 구동되어 용기의 위치가 변경될 수 있고, 위치가 변경되며 용기에 대한 다양한 작업(예컨대, 배양된 세포에 대한 관찰, 측정 또는 가공 등)이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용기에 대한 동작 프로토콜은, 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하기 위한 동작에 대한 프로토콜, 용기 내에 배지(media)를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜 및 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜 중 적어도 하나일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선택된 프로토콜에 기초한 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 세포 배양기(1000)의 동작 방법은, 인큐베이터(100) 내에서 소정의 시간 동안 배양된 세포가 수용된 적어도 하나의 용기를 로봇암(300)을 이용하여 인큐베이터(100)로부터 추출하는 단계(S100), 추출된 용기 내의 세포 상태를 현미경(200)을 이용하여 관찰하는 단계(S200), 관찰의 결과에 기초하여 용기에 대한 동작 프로토콜을 선택하는 단계(S300)를 포함할 수 있고, 선택된 동작 프로토콜에 따라 로봇암(300)이 구동될 수 있다. 다시 말해서, 도 5에서와 같이 제 1 프로토콜이 선택되는 경우 로봇암(300)의 구동과 관련해서는 A 단계로 진행될 수 있다. 또한, 제 2 프로토콜이 선택되는 경우 로봇암(300)의 구동과 관련하여 B 단계로 진행될 수 있고, 제 3 프로토콜이 선택되는 경우 로봇암(300)의 구동과 관련하여 C 단계로 진행될 수 있다. 예를 들어 제 1 프로토콜은 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하기 위한 동작에 대한 프로토콜일 수 있다. 또한, 제 2 프로토콜은 용기 내에 배지를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜일 수 있고, 제 3 프로토콜은 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜일 수 있다. 전술한 A, B 또는 C 각 단계로의 진행과 관련해서는 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 후술한다.
도 6a 내지 도 6c는 선택된 프로토콜에 따른 자동 세포 배양기의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6a에서와 같이, 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하기 위한 동작에 대한 프로토콜일 수 있는 제 1 프로토콜이 선택된 경우, 로봇암(300)에 의하여 용기는 인큐베이터(100) 내로 재투입될 수 있다(S410). 다시 말해서, 선택된 동작 프로토콜(예컨대, 제 1 프로토콜)에 따라 로봇암(300)을 구동하는 단계(S400)는 로봇암(300)을 이용하여 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하는 단계(S410)를 포함할 수 있다.
도 6b에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 용기 내에 배지를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜일 수 있는 제 2 프로토콜이 선택된 경우, 로봇암(300)을 구동하는 단계(S400)는 로봇암(300)으로 하여금 인큐베이터(100) 또는 저장소(600)로부터 추출된 용기를 로더(5)로 이동시키게 하는 단계(S420)를 포함할 수 있다. 또한, 자동 세포 배양기(1000)의 동작 방법은, 로더(5)로 이동된 용기를 액체 취급기(400)에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부(7)로 이동시키는 단계(S510), 배지 보관소에 마련된 배지를 액체 취급기(400)를 이용하여 흡입하고, 흡입된 배지를 제 1 작업부(7)에 위치한 용기에 분주하는 단계(S520), 배지가 분주된 용기를 그립부를 이용하여 로더(5)로 이동시키는 단계(S530) 및 로더(5)로 이동된 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하는 단계(S540)를 더 포함할 수 있다.
제어 디바이스(500)로부터 인가된 신호에 기초하여 로봇암(300)은 인큐베이터(100) 또는 저장소(600)로부터 추출된 용기를 로더(5)로 이동시킬 수 있다. 전술한 바와 같이 용기는 6well plate 등과 같은 세포 용기 일 수 있다. 로더(5)로 이동된 용기는 액체 취급기(400)에 포함된 그립부에 의하여 제 1 작업부(7)로 이동될 수 있다. 또한, 6well plate에 뚜껑이 존재하는 경우, 제 1 작업부(7)로 이동된 6well plate의 뚜껑이 개방될 수 있다. 제 2 배지(물질) 보관소(12)에 마련된 배지를 액체 취급기(400)를 이용하여 흡입하고, 흡입된 배지를 제 1 작업부(7)에 위치한 용기에 분주할 수 있다(S520). 배지 분주 후 6well plate의 뚜껑이 폐쇄될 수 있다. 배지가 분주된 용기는 그립부에 의하여 로더(5)로 이동될 수 있다. 로더(5)로 이동된 용기는 인큐베이터(100) 내로 재투입될 수 있다.
또한, 도 6c에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜일 수 있는 제 3 프로토콜이 선택된 경우, 로봇암(300)을 구동하는 단계(S400)는 로봇암(300)으로 하여금 인큐베이터(100) 또는 저장소(600)로부터 추출된 용기를 로더(5)로 이동시키게 하는 단계(S430)를 포함할 수 있다. 또한, 자동 세포 배양기(1000)의 동작 방법은, 로더(5)로 이동된 용기를 액체 취급기(400)에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부(7)으로 이동시키는 단계(S610), 제 1 작업부(7)으로 이동된 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부(8)에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계(S620), 소정의 형상의 용기를 원심분리기(700)로 이동시켜서 원심 분리를 수행하는 단계(S630), 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계(S640), 가공된 입자를 현미경(200)을 이용하여 관찰하는 단계(S650), 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계(S660) 및 신규 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입하는 단계(S670)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소정의 형상의 용기는 마개를 갖는 튜브 형상의 용기이고, 예를 들면, E-tube(Eppendorf-Tube) 또는 C-tube(Centrifuge-Tube) 등일 수 있다. 단계 S620에서, 6well plate 세포 용기 내에 포함된 물질(예컨대, 세포, 세포액 등)은 제 2 작업부(8)에 위치한 소정의 형상의 용기(예컨대, C-tube)로 이전될 수 있다.
로봇암(300)이 로더(5)로 6well plate 세포 용기를 이동시키면, 액체 취급기(400)는 로더(5)의 세포 용기를 제 1 작업부(7)로 이동시킬 수 있다. 또한, 액체 취급기(400)는 C-tube 보관부(예컨대, 3)의 C-tube를 디캡퍼(decapper)(17)로 이동시키고, 디캡퍼(17)로 하여금 C-tube의 뚜껑을 개봉하게 할 수 있다. 뚜껑이 개봉된 C-tube는 액체 취급기(400)에 의하여 제 2 작업부(8)로 이동될 수 있다. 제 1 작업부(7)로 이동된 6well plate 세포 용기의 뚜껑은 액체 취급기(400)에 의하여 개봉될 수 있다. 제 1 작업부(7)는 기울어(tilting)질 수 있고, 액체 취급기(400)에 의하여 기울어진 6well plate 세포 용기 내의 세포액은 제 2 작업부(8)의 C-tube로 이전될 수 있다. 세포액의 이전 후, 6well plate 세포 용기의 뚜껑은 액체 취급기(400)에 의하여 폐쇄될 수 있다.
또한, 제 1 작업부(7)으로 이동된 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부(8)에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계(S620)는, 제 1 작업부(7)로 이동된 용기에 소정의 용액을 분주하여 섞은(shaking) 후 획득된 혼합액을 소정의 형상의 용기(예컨대, C-tube)로 이전하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고 나서, 원심 분리를 통하여 용기 내에 생성된 상층액이 제거될 수 있다. C-tube에 소정의 물질을 주입하여 혼합(mixing)하고 소정 시간 동안 대기할 수 있다. 소저의 물질은 효소 등일 수 있고, 소정의 시간은 3분일 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 액체 취급기(400)는 제 2 배지(물질) 보관소(12)의 PBS 용액 등을 흡입하여, 제 1 작업부(7)의 6well plate 세포 용기에 분주할 수 있다. 전술한 바와 같이 제 1 작업부(7)는 기울어(tilting)질 수 있으므로, 제 1 작업부(7)가 반복적으로 기울어지며 움직임으로써 섞임(shaking) 과정이 수행될 수 있다. 액체 취급기(400)는 제 1 작업부(7)의 6well plate 세포 용기에서 PBS 용액을 흡입하여, 제 2 작업부(8)에 마련된 C-tube에 분주할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계(S640)는, 원심 분리를 통하여 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계, 소정의 형상의 용기에 소정의 물질을 주입하여 혼합(mixing)하고 부유(suspension)분리 시키는 단계, 부유 분리된 물질이 수용된 용기에 대하여 원심 분리를 수행하는 단계, 원심 분리를 통하여 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계, 용기로 배지를 주입하여 혼합(mixing)하는 단계 및 소정의 형상을 갖는 타 용기를 이용하여 소정의 물질과 세포액을 혼합(mixing)하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 소정의 물질은 효소 또는 PBS(Phosphate Buffer Saline)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, C-tube에 소정의 물질(예컨대, PBS 등)을 첨가한 후 부유(suspension) 분리시킬 수 있다. 또한, 부유 분리된 물질을 수용하고 있는 C-tube를 원심분리기(700)로 이동시켜서 원심 분리를 수행할 수 있다. 원심 분리를 통하여 용기(C-tube) 내에 생성된 상층액을 제거하고, 용기로 배지를 주입하여 혼합(mixing)할 수 있다.
전술한 바와 같이, 액체 취급기(400)는 상층액이 제거된 C-tube를 제 2 작업부(8)로 이동시킬 수 있다. 또한, 액체 취급기(400)는 제 2 배지(물질) 보관소(12)의 효소를 흡입하여, 제 2 작업부(8)의 C-tube에 분주하고, C-tube에서 흡입, 토출을 반복하여 혼합(mixing)을 수행할 수 있다. 혼합(mixing) 후 소정 시간 동안 대기할 수 있다.
또한, 액체 취급기(400)는 제 2 배지(물질) 보관소(12)의 PBS 용액을 흡입하여, 제 2 작업부(8)에 마련된 C-tube에 토출할 수 있다. 액체 취급기(400)는 제 2 작업부(8)에 마련된 C-tube에서 흡입, 토출을 반복하여 부유 분리를 수행할 수 있다. 부유 분리된 물질을 수용한 C-tube는 액체 취급기(400)에 의하여 제 2 작업부(8)로부터 디캡퍼(17)로 이동되고, 디캡퍼(17)에 의하여 C-tube의 뚜껑이 폐쇄될 수 있다.
뚜껑이 폐쇄된 C-tube는 원심분리기(700)로 이동되어 원심 분리될 수 있다. 원심 분리를 통하여 용기(C-tube) 내에 생성된 상층액은 액체 취급기(400)에 의하여 제거될 수 있다.
원심 분리되고 상층액이 제거된 용기(C-tube)는 액체 취급기(400)에 의하여 제 2 작업부(8)로 이동될 수 있다. 액체 취급기(400)는 제 2 배지(물질) 보관소(12)의 배지를 흡입하여, 제 2 작업부(8)로 이동된 C-tube에 분주할 수 있다. 또한, 액체 취급기(400)는 C-tube에서 흡입, 토출을 반복하여 혼합(mixing)을 수행할 수 있다.
액체 취급기(400)는 제 2 작업부(8)에 마련된 E-tube에 PBS를 분주할 수 있다. 또한, 액체 취급기(400)는 제 2 작업부(8)에 마련된 C-tube에서 세포액을 흡입하여, E-tube에 분주할 수 있다. E-tube에서 흡입, 토출을 반복하여 혼합(mixing)을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공된 입자를 현미경(200)을 이용하여 관찰하는 단계는, 현미경(200)으로 관찰하기 전에 소정의 형상의 용기 내에 포함된 물질을 관찰보조기구로 이전하는 단계를 더 포함하고, 관찰보조기구는 현미경용 칩(예컨대, C-chip 등)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 액체 취급기(400)는 trypan blue를 흡입하여, 제 1 작업부(7)에 위치된 관찰보조기구(예컨대, C-chip)에 분주할 수 있다. 또한, 제 2 작업부(8)의 C-tube에서 세포액을 흡입하여, C-chip에 분주할 수 있고, C-chip에서 흡입, 토출을 반복하여 혼합(mixing)을 수행할 수 있다. 또한, 혼합액을 타 C-chip으로 이전할 수 있다. 그리고 나서, 액체 취급기(400)는 C-chip을 로더(5)로 이동시킬 수 있다. 로더(5)로 이동된 C-chip은 로봇암(300)에 의하여 현미경(200)으로 이동될 수 있고, 현미경을 통하여 세포 상태가 관찰될 수 있다. 다시 말해서, 제어 디바이스(500)에서는 현미경을 통하여 획득된 세포의 현미경 이미지의 분석을 통하여 세포 카운팅(cell counting)을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계(S660)는, 입자의 이전에 앞서 신규 용기로 배지를 분주하는 단계를 더 포함하고, 가공된 입자가 포함된 물질은 배지가 분주된 신규 용기로 이전될 수 있다.
로봇암(300)은 저장소(600) 등에 보관 중인 신규 용기(예컨대, 6well plate)를 로더(5)로 이동시킬 수 있다. 로더(5)로 이동된 신규 용기는 액체 취급기(400)에 의하여 제 1 작업부(7)로 이동될 수 있다. 또한, 신규 용기의 뚜껑은 개방될 수 있다. 액체 취급기(400)는 제 2 배지(물질) 보관소(12)의 배지를 제 1 작업부(7)에 위치한 신규 용기에 분주할 수 있다.
또한, 액체 취급기(400)는 제 2 작업부(8)의 C-tube에서 세포액을 흡입하여 제 1 작업부(7)의 신규 용기에 분주할 수 있다. 그리고 나서, 신규 용기의 뚜껑은 폐쇄될 수 있다.
액체 취급기(400)는 제 1 작업부(7)의 신규 용기를 로더(5)로 이동시킬 수 있다. 로봇암(300)은 로더(5)의 신규 용기를 인큐베이터(100) 내로 재투입할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇암이 생략된 자동 세포 배양기의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구현예이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열부의 구현예이다. 또한, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업부의 구현예이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그립부의 구현예이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 디캡퍼의 구현예이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경의 구현예이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인큐베이터 및 인큐베이터 로더의 구현예이다. 참고로, 도 8 내지 10의 (a) 및 (b)는 시점(view point)을 달리하여 각각 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 세포 배양기(2000)에는 로봇암(300)이 생략될 수 있다. 로봇암(300)이 생략됨에 따라 자동 세포 배양기(2000)의 크기는 전술한 자동 세포 배양기(1000) 보다 더 축소될 수 있다. 다만 생략 가능한 로봇암(300)의 역할은 그립부(410)가 수행할 수 있다. 따라서, 로봇암(300)이 생략되더라도 그립부(410) 등에 의하여 자동 세포 배양기(1000)와 유사한 기능을 안정적으로 수행할 수 있다.
도 7에서와 같이, 자동 세포 배양기(2000)에는 폐기물 보관소(6), 영상획득부(9), 디캡퍼(16), 6 well 용기 커버 데크(32), 작업부(30), 효소 튜브 데크(40), 가열부(50), 현미경(60), 냉각부(70), 인큐베이터(100), 인큐베이터 로더(110), 그립부(410), 저장소(600), 원심분리기(700) 등이 포함될 수 있고, 이러한 자동 세포 배양기(2000)는 제어디바이스(500)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(70)에는 펠티어(peltier) 소자, 방열판, 냉각용 팬이 포함되고, 슬라이딩 도어를 통하여 냉각부(70) 내부의 온도가 일정하게 유지될 수 있다. 다시 말해서, 냉각부(70)는 용기(10) 내의 배지 또는 PBS 용액을 4 도씨로 유지하기 위한 냉장 기능을 제공할 수 있다. 펠티어 소자에 대한 전류 공급 등을 통하여 온도 조절이 가능할 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 냉각부(70)에 의하여 냉각된 배지 또는 PBS 용액은 전기 히터와 온도 센서를 구비한 가열부(50)에 의하여 가열될 수도 있다. 예를 들어 가열부(50)에 의하여 배지 또는 PBS 용액 등은 37 도씨까지 가열될 수 있다.
도 10을 참조하면, 작업부(30)에서는 이송된 용기(10)에 대한 회전, 쉐이킹(shaking) 및 틸팅(tilting) 중 적어도 하나가 수행될 수 있다. 다시 말해서, 6 well 용기, 75 T-Flask 등에 대한 다양한 움직임을 수행할 수 있다. 용기(10)의 안정적인 고정을 위하여 작업부(30)와 용기(10)가 접촉되는 부위에는 적어도 하나의 진공 패드(vacuum pad)가 장착되어 있을 수 있다. 도 10에서와 같이, 작업부(30)의 상단부에는 용기(10)의 회전을 위한 회전축이 존재하고, 중단부에는 용기(10)의 틸팅을 위한 틸팅축이 존재할 수 있다.
도 11을 참조하면, 그립부(410)는 6 well plate, T-Flask, C-tube 등의 용기(10)를 쥐어(grip) 이송할 수 있는 모터 그립부일 수 있다. 또한, 그립부(410)는 도 11에서와 같이 일 단부에 진공 패드가 장착된 진공 그립부 일 수 있다. 진공 그립부는 진공 패드 등을 이용하여 6 well plate의 뚜껑 등을 이송할 수 있다.
도 12를 참조하면, 디캡퍼(16)는 C-Tube 및 T-Flask 의 뚜껑을 열고 닫는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 용기(10)를 용기 고정부로 고정한 후, 디캡퍼(16)가 뚜껑 여는 위치로 이동하여 뚜껑 고정부가 아래로 내려온 후 뚜껑 여는 방향으로 회전하여 용기(10)의 뚜껑을 개봉할 수 있다. 또한, 이와 유사하게 용기(10)를 용기 고정부로 고정한 후 디캡퍼(16)가 뚜껑 닫는 위치로 이동하여 뚜껑 고정부가 아래로 내려온 후 뚜껑 닫는 방향으로 회전하여 뚜껑을 닫을 수 있다. 디캡퍼(16)에 포함된 뚜껑 감지센서를 이용하여 뚜껑 열기/닫기의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 13에서와 같이 자동 세포 배양기(2000)에는 세포 배양 상태 관찰을 위한 현미경(60)이 포함될 수 있다. 현미경(60)은 현미경(60) 내부에 마련된 용기 로더부를 이용하여 용기를 상/하/좌우로 이동시키면서 영상을 획득할 수 있다. 또한, 현미경(60)은 전동 터렛을 이용하여 현미경(60)의 렌즈 배율을 변경할 수 있다.
도 14를 참조하면, 자동 세포 배양기(2000)에는 인큐베이터(100)와 인큐베이터(100) 내/외부로 용기(10)를 운반하기 위한 인큐베이터 로더(110)가 포함될 수 있다. 인큐베이터 로더(110)는 인큐베이터(100)의 출입문을 통하여 유입 또는 유출될 수 있는 용기(10)를 운반하기 위하여 사용될 수 있다. 다시 말해서, 인큐베이터(100)의 출입문이 열리고, 인큐베이터 로더(110)위의 용기가 인큐베이터(100) 내부로 들어오면, 용기 로더부가 용기(10)를 인계 받아서 plate hotel 로 용기(10)를 위치시킬 수 있다. plate hotel은 하단 중심에 장착된 모터 등을 이용하여 회전시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 영상획득부의 구현예 및 (b) 획득된 영상 화면의 일 예이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비전 카메라를 포함하는 영상획득부(9)를 이용하여 Liquid Level Detection 기능(vLLD)을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 원심분리 후, 세포 펠릿의 위치를 획득된 영상에 기초하여 검출하고, 세포 펠릿을 제외하고 나머지 용액을 빨아들여(suction) 버릴 수 있게 할 수 있다. 다시 말해서, 원심분리된 용액 등을 영상획득부(9)를 이용하여 촬영하고, 촬영된 영상으로부터 세포 펠릿 등의 위치를 판별해냄으로써, 사용자는 추출 대상을 정밀하게 추출해낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법과 관련하여서는 전술한 장치(예컨대, 자동 세포 배양기)에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 방법과 관련하여, 전술한 장치에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 2: 파이펫 보관부 3: C-tube 보관부
4, 14: 대기부(buffer zone) 5: 로더
6: 폐기물보관소 7: 제 1 작업부
8: 제 2 작업부 9: 영상획득부
10: 배지용기 11: 제 1 배지(물질) 보관소(11)
12: 제 2 배지(물질) 보관소(12) 13: T-flask 작업부
16, 17: 디캡퍼(decapper)
100: 인큐베이터 200: 현미경
300: 로봇암 400: 액체 취급기
500: 제어 디바이스 600: 저장소
700: 원심분리기 710: 버킷
720: 고속 회전 모터 730: 고속 회전부
740: 전자석 클러치 750: 위치 제어 모터
1000: 자동 세포 배양기

Claims (13)

  1. 자동 세포 배양기에 있어서,
    세포를 배양하기 위한 적어도 하나의 용기를 수용하는 인큐베이터;
    상기 용기 내의 세포 상태를 관찰하기 위한 현미경;
    상기 용기의 위치를 이동시키기 위한 로봇암;
    상기 용기로 액체를 유입시키거나 상기 용기로부터 액체를 유출시키기 위한 액체 취급기; 및
    상기 인큐베이터, 현미경, 로봇암 및 액체 취급기 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇암에 의하여 위치가 이동될 용기를 보관하기 위한 저장소; 및
    원심력을 이용하여 상기 용기 내에 포함된 물질의 입자를 분리하기 위한 원심분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기.
  3. 자동 세포 배양기의 동작 방법에 있어서,
    인큐베이터 내에서 소정의 시간 동안 배양된 세포가 수용된 적어도 하나의 용기를 로봇암을 이용하여 상기 인큐베이터로부터 추출하는 단계;
    상기 추출된 용기 내의 세포 상태를 현미경을 이용하여 관찰하는 단계;
    상기 관찰의 결과에 기초하여 상기 용기에 대한 동작 프로토콜을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 동작 프로토콜에 따라 상기 로봇암을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용기에 대한 동작 프로토콜은,
    상기 용기를 상기 인큐베이터 내로 재투입하기 위한 동작에 대한 프로토콜, 상기 용기 내에 배지(media)를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜 및 상기 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 용기 내에 배지를 주입하기 위한 동작에 대한 프로토콜이 선택되는 경우, 상기 로봇암을 구동하는 단계는 상기 로봇암으로 하여금 상기 인큐베이터 또는 저장소로부터 추출된 상기 용기를 로더로 이동시키게 하는 단계를 포함하고,
    상기 자동 세포 배양기의 동작 방법은,
    상기 로더로 이동된 상기 용기를 액체 취급기에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부로 이동시키는 단계;
    배지 보관소에 마련된 상기 배지를 상기 액체 취급기를 이용하여 흡입하고, 상기 흡입된 배지를 상기 제 1 작업부에 위치한 상기 용기에 분주하는 단계;
    상기 배지가 분주된 용기를 상기 그립부를 이용하여 상기 로더로 이동시키는 단계; 및
    상기 로더로 이동된 용기를 상기 인큐베이터 내로 재투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 용기를 이용한 서브컬쳐링 동작에 대한 프로토콜이 선택되는 경우, 상기 로봇암을 구동하는 단계는 상기 로봇암으로 하여금 상기 인큐베이터 또는 저장소로부터 추출된 상기 용기를 로더로 이동시키게 하는 단계를 포함하고,
    상기 자동 세포 배양기의 동작 방법은,
    상기 로더로 이동된 상기 용기를 액체 취급기에 포함된 그립부를 이용하여 제 1 작업부로 이동시키는 단계;
    상기 제 1 작업부로 이동된 상기 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계;
    상기 소정의 형상의 용기를 원심 분리기로 이동시켜서 원심 분리를 수행하는 단계;
    상기 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계;
    상기 가공된 입자를 상기 현미경을 이용하여 관찰하는 단계;
    상기 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계; 및
    상기 신규 용기를 상기 인큐베이터 내로 재투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소정의 형상의 용기는 마개를 갖는 튜브 형상의 용기이고,
    상기 제 1 작업부로 이동된 상기 용기 내에 포함된 물질을 제 2 작업부에 위치한 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계는, 상기 제 1 작업부로 이동된 상기 용기에 소정의 용액을 분주하여 섞은(shaking) 후 획득된 혼합액을 상기 소정의 형상의 용기로 이전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 원심 분리를 통하여 분리된 입자를 가공하는 단계는,
    상기 원심 분리를 통하여 상기 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계;
    상기 소정의 형상의 용기에 소정의 물질을 주입하여 혼합(mixing)하고 부유(suspension)분리 시키는 단계;
    상기 부유 분리된 물질이 수용된 상기 용기에 대하여 원심 분리를 수행하는 단계;
    상기 원심 분리를 통하여 상기 용기 내에 생성된 상층액을 제거하는 단계;
    상기 용기로 배지를 주입하여 혼합(mixing)하는 단계; 및
    소정의 형상을 갖는 타 용기를 이용하여 상기 소정의 물질과 세포액을 혼합(mixing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소정의 물질은 효소 또는 PBS인 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 가공된 입자를 상기 현미경을 이용하여 관찰하는 단계는,
    상기 현미경으로 관찰하기 전에 상기 소정의 형상의 용기 내에 포함된 물질을 관찰보조기구로 이전하는 단계를 더 포함하고,
    상기 관찰보조기구는 현미경용 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 가공된 입자를 신규 용기로 이전하는 단계는,
    상기 입자의 이전에 앞서 상기 신규 용기로 배지를 분주하는 단계를 더 포함하고,
    상기 가공된 입자가 포함된 물질은 상기 배지가 분주된 신규 용기로 이전되는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기의 동작 방법.
  12. 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  13. 자동 세포 배양기에 있어서,
    세포를 배양하기 위한 적어도 하나의 용기를 수용하는 인큐베이터;
    상기 용기를 이송하기 위한 그립부;
    상기 이송된 용기에 대한 회전, 쉐이킹 및 틸팅 중 적어도 하나를 수행하기 위한 작업부; 및
    상기 인큐베이터, 그립부 및 작업부 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세포 배양기.


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