KR20200021227A - Manufacturing apparatus and method of 3d cell culture dish - Google Patents

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Abstract

An apparatus for manufacturing a 3D cell culture according to an embodiment of the present invention comprises: a laser generator that generates an ultra-short laser beam; a branching module that branches the ultra-short laser beam into a plurality of sub-beams; a cell culture plate in which the plurality of sub-beams are irradiated to form a plurality of cell culture grooves; and an air blow to remove debris generated in the cell culture plate. According to the present invention, it is possible to reduce a manufacturing cost and manufacturing time.

Description

3차원 세포 배양체의 제조 장치 및 방법{MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD OF 3D CELL CULTURE DISH}3D CELL CULTURE DISH} MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD OF 3D CELL CULTURE DISH

본 발명은 3차원 세포 배양체의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing a three-dimensional cell culture.

2차원 세포 배양체를 이용하여 2차원 평면으로 진행되는 세포 배양 방법은 실제 생체 내에서 자라는 세포와 차이가 크므로, 실험 단계에서는 성공했던 연구가 임상 단계에서는 실패하는 사례가 많았다.Cell culture methods that proceed in a two-dimensional plane by using a two-dimensional cell culture differ greatly from cells that grow in vivo, and thus, many studies that have been successful in the experimental stage have failed in the clinical stage.

따라서, 2차원 세포 배양체의 한계를 극복하기 위해 3차원 배양체(3D Cell culture dish)가 개발되고 있다. Therefore, in order to overcome the limitations of the two-dimensional cell culture, a three-dimensional culture (3D cell culture dish) has been developed.

그러나, 이러한 3차원 세포 배양체는 소프트 리소그래피(Soft lithography) 및 포토리소그래피(Photo lithography) 공정을 이용하여 제조하므로, 제조 비용이 증가하게 된다.However, these three-dimensional cell cultures are manufactured using soft lithography and photo lithography processes, thereby increasing manufacturing costs.

또한, 3차원 세포 배양체의 패턴을 제조하거나 설계 변경을 위해서는 지속적으로 마스크(Mask)를 제조해야 하므로, 제조 비용 및 제조 시간이 증가하게 된다.In addition, in order to manufacture the pattern of the three-dimensional cell culture or to change the design of the mask (Mask) to be continuously produced, manufacturing cost and manufacturing time increases.

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조 비용 및 제조 시간을 절감할 수 있는 3차원 세포 배양체의 제조 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the above-described background, to provide an apparatus and method for producing a three-dimensional cell culture that can reduce the manufacturing cost and manufacturing time.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치는 극초단 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기, 상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분기하는 분기 모듈, 상기 복수개의 서브 빔이 조사되어 복수개의 세포 배양 홈이 형성되는 세포 배양판, 그리고 상기 세포 배양판에 발생한 잔해를 제거하는 에어 블로우를 포함한다.An apparatus for manufacturing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention includes a laser generator for generating an ultrashort laser beam, a branch module for branching the ultrashort laser beam into a plurality of subbeams, and the plurality of subbeams are irradiated. A cell culture plate in which a plurality of cell culture grooves are formed, and an air blow to remove debris generated in the cell culture plate.

상기 분기 모듈은 상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분리하는 회절 광학 소자, 그리고 상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 서브 빔을 스캐닝하여 상기 서브 빔의 조사 위치를 조절하는 스캐너를 포함할 수 있다.The branch module may include a diffractive optical element for separating the ultra-short laser beam into a plurality of sub beams, and a scanner for adjusting the irradiation position of the sub beam by scanning the sub beam passing through the diffractive optical element. .

상기 분기 모듈은 상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 복수개의 서브 빔간의 간격을 조절하는 간격 조절부, 그리고 상기 간격 조절부를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 서로 평행하게 하는 시준기를 더 포함할 수 있다.The branch module may further include a spacing controller for adjusting a spacing between the plurality of sub beams passing through the diffractive optical element, and a collimator for paralleling the plurality of sub beams having passed through the spacing controller.

상기 간격 조절부 및 상기 시준기는 상기 회절 광학 소자와 상기 스캐너 사이에 위치할 수 있다.The gap adjuster and the collimator may be positioned between the diffractive optical element and the scanner.

상기 세포 배양판은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드(Polyimide, PI), 유리 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The cell culture plate may include any one selected from polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), and glass.

상기 세포 배양판에 남겨진 잔해를 제거하는 후처리 장치를 더 포함하고, 상기 후처리 장치는 상기 세포 배양판을 산처리하는 산 세정부 또는 초음파 처리하는 초음파 세정부를 포함할 수 있다.Further comprising a post-treatment device for removing the debris left in the cell culture plate, the post-treatment device may include an acid cleaning unit for acid treatment of the cell culture plate or an ultrasonic cleaning unit for ultrasonic treatment.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법은 극초단 레이저 빔을 발생시키는 단계, 상기 극초단 레이저 빔을 분기 모듈에 통과시켜 복수개의 서브 빔으로 분기하는 단계, 상기 복수개의 서브 빔을 세포 배양판에 조사하여 복수개의 세포 배양 홈을 동시에 형성하는 단계, 그리고 에어 블로우를 이용하여 상기 세포 배양판에 발생한 잔해를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention comprises the steps of generating an ultra-short laser beam, passing the ultra-short laser beam through a branch module to branch into a plurality of sub-beams, Irradiating the sub-beams to the cell culture plate to simultaneously form a plurality of cell culture grooves, and removing debris generated in the cell culture plate using an air blow.

상기 복수개의 서브 빔으로 분기하는 단계는 회절 광학 소자를 이용하여 상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분리하는 단계, 상기 서브 빔의 광 경로 상에 위치하는 간격 조절부를 이용하여 상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 복수개의 서브 빔간의 간격을 조절하는 단계, 시준기를 이용하여 상기 간격 조절부를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 서로 평행하게 하는 단계, 그리고 스캐너를 이용하여 상기 시준기를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 스캐닝하여 상기 서브 빔의 조사 위치를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.The dividing into the plurality of sub-beams may include splitting the ultra-short laser beam into a plurality of sub-beams using a diffractive optical element, and using the spacing controller positioned on an optical path of the sub-beams. Adjusting the spacing between the plurality of sub-beams passing through, paralleling the plurality of sub-beams passing through the spacing control unit with a collimator, and using the scanner to pass through the collimator The method may include adjusting the irradiation position of the sub beam by scanning the sub beam.

상기 세포 배양 홈을 형성하는 단계에서, 상기 서브 빔을 원형 형상을 따라 회오리 방향으로 스캔하거나 상기 서브 빔을 다각형 형상을 따라 스캔할 수 있다.In the forming of the cell culture groove, the sub-beams may be scanned in a whirlwind direction along a circular shape or the sub-beams may be scanned along a polygonal shape.

상기 세포 배양판을 후처리 장치에 투입하여 상기 잔해를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cell culture plate may further include the step of removing the debris by the post-treatment device.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치 및 방법은 극초단 레이저 빔과 분기 모듈을 세포 배양판에 조사하여 세포 배양 홈을 동시에 가공하여 형성할 수 있으므로, 소프트 리소그래피(Soft lithography) 및 포토리소그래피(Photo lithography) 공정을 이용하지 않아 제조 비용이 절감된다. Since the apparatus and method for manufacturing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention may be formed by simultaneously processing a cell culture groove by irradiating an ultra-short laser beam and a branch module to a cell culture plate, soft lithography And a photolithography process is not used to reduce manufacturing costs.

또한, 세포 배양 홈의 패턴을 변경하는 경우 분기 모듈을 조절하여 간단하게 세포 배양 홈의 패턴을 변경할 수 있으므로, 별도의 마스크를 사용하지 않아도 되어 제조 비용이 절감된다. In addition, when the pattern of the cell culture groove is changed, the pattern of the cell culture groove can be simply changed by adjusting the branch module, so that a manufacturing cost is reduced without using a separate mask.

또한, 극초단 레이저 빔과 분기 모듈을 이용하여 세포 배양 홈을 형성하므로, 가공 속도가 빠르고, 원하는 패턴의 복수개의 세포 배양 홈을 동시에 형성할 수 있다.In addition, since the cell culture groove is formed using the ultra-short laser beam and the branch module, the processing speed is high, and a plurality of cell culture grooves having a desired pattern can be simultaneously formed.

또한, 극초단 레이저 빔을 이용하여 비열 가공이 가능하므로 열에 반응성이 높은 세포 배양판의 열적 데미지를 최소화할 수 있다.In addition, since non-thermal processing is possible using an ultra-short laser beam, thermal damage of a cell culture plate that is highly reactive to heat can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 발생기 및 분기 모듈을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 후처리 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법을 이용하여 제조한 3차원 세포 배양체의 실제 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법을 이용하여 제조한 3차원 세포 배양체의 단면도이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the laser generator and the branch module of FIG. 1 in detail.
Figure 3 is a schematic diagram of the post-treatment apparatus of the apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart of a method for producing a three-dimensional cell culture in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is an actual view of a three-dimensional cell culture prepared using the method for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view of a three-dimensional cell culture prepared using the method for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 상세하게 설명한다.This will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 with respect to the apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 개략적인 도면이고, 도 2는 도 1의 레이저 발생기 및 분기 모듈을 구체적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the laser generator and the branch module of Figure 1 in detail.

우선, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치는 극초단 레이저 빔(1)을 발생시키는 레이저 발생기(10), 극초단 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 빔(2)으로 분기하는 분기 모듈(20), 복수개의 서브 빔(2)이 조사되어 복수개의 세포 배양 홈(H)이 동시에 형성되는 세포 배양판(30), 그리고 세포 배양판(30)에 발생한 잔해(Debris)(3)를 제거하는 에어 블로우(Air blow)(40)를 포함한다.First, as shown in Figures 1 and 2, the apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention is a laser generator 10 for generating an ultra-short laser beam 1, an ultra-short laser beam ( Branch module 20 for branching 1) into a plurality of sub-beams 2, a cell culture plate 30 in which a plurality of sub-beams 2 are irradiated to simultaneously form a plurality of cell culture grooves H, and cells It includes an air blow (40) for removing the debris (3) generated in the culture plate (30).

레이저 발생기(10)에서 생성한 극초단 레이저 빔(1)은 피코초(=10-12초) 내지 펨토초(=10-15초)의 짧은 펄스폭(지속 시간)을 갖는 레이저 빔이다. The ultrashort laser beam 1 generated by the laser generator 10 is a laser beam having a short pulse width (duration time) of picoseconds (= 10 -12 seconds) to femtoseconds (= 10 -15 seconds).

극초단 레이저 빔(1)은 세포 배양판(30)의 열 영향 영역(HAZ) 또는 열 손상을 최소화할 수 있어 가공 중에 발생하는 잔해(Debris) 또는 재질 변형을 최소화할 수 있다.The ultra-short laser beam 1 can minimize the heat affected zone (HAZ) or thermal damage of the cell culture plate 30 to minimize debris or material deformation that occurs during processing.

분기 모듈(20)은 회절 광학 소자(Diffractive optical element, DOE)(21), 간격 조절부(22), 시준기(Collimator)(23), 그리고 스캐너(Scanner)(24)를 포함한다. The branch module 20 includes a diffractive optical element (DOE) 21, a gap adjuster 22, a collimator 23, and a scanner 24.

회절 광학 소자(21)는 회절 현상을 이용하여 극초단 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 빔(2)으로 분리할 수 있다. The diffractive optical element 21 may separate the ultra-short laser beam 1 into a plurality of sub beams 2 using a diffraction phenomenon.

간격 조절부(22)는 회절 광학 소자(21)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)간의 간격을 조절할 수 있다. 간격 조절부(22)는 복수개의 렌즈를 포함할 수 있다. The gap controller 22 may adjust a gap between the plurality of sub beams 2 passing through the diffractive optical element 21. The gap controller 22 may include a plurality of lenses.

회절 광학 소자(21)와 간격 조절부(22) 사이에는 빔 개수 조절부(25)가 설치될 수 있다. 빔 개수 조절부(25)는 마스크를 포함할 수 있다. 따라서, 빔 개수 조절부(25)를 이용하여 일부의 서브 빔(20을 차단함으로써, 필요한 수의 서브 빔(2)으로 조절하여 필요한 수의 세포 배양 홈(H)을 동시에 형성할 수 있다. The beam number adjusting unit 25 may be installed between the diffractive optical element 21 and the gap adjusting unit 22. The beam number adjusting unit 25 may include a mask. Therefore, by blocking some of the sub-beams 20 using the beam number adjusting unit 25, it is possible to form the required number of cell culture grooves (H) at the same time by adjusting the required number of sub-beams (2).

시준기(23)는 간격 조절부(22)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)을 서로 평행하게 할 수 있다. The collimator 23 may parallel the plurality of sub-beams 2 passing through the gap adjuster 22 with each other.

간격 조절부(22) 및 시준기(23)는 회절 광학 소자(21)와 스캐너(24) 사이에 위치할 수 있다.The gap adjuster 22 and the collimator 23 may be positioned between the diffractive optical element 21 and the scanner 24.

스캐너(Scanner)(24)는 시준기(23)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)을 소정 각도로 반사시켜 스캐닝함으로써, 서브 빔(2)이 세포 배양판(30)에 조사되는 조사 위치를 조절할 수 있다. The scanner 24 reflects and scans the plurality of sub-beams 2 passing through the collimator 23 at a predetermined angle, thereby adjusting the irradiation position at which the sub-beams 2 are irradiated onto the cell culture plate 30. Can be.

스캐너(24)는 서브 빔(2)의 X 방향 및 Y 방향의 조사 위치를 조절할 수 있다. 그리고, 분기 모듈(20)에 연결된 스캐너 이동부(50)를 이용하여 분기 모듈(20)을 Z 방향으로 이동함으로써, 서브 빔(2)의 Z 방향의 조사 위치를 조절할 수 있다.The scanner 24 can adjust the irradiation position of the sub-beam 2 in the X direction and the Y direction. In addition, by moving the branch module 20 in the Z direction by using the scanner moving unit 50 connected to the branch module 20, the irradiation position in the Z direction of the sub beam 2 may be adjusted.

스캐너(24)와 세포 배양판(30) 사이에는 서브 빔(2)의 초점 거리를 조절하여 서브 빔(2)의 크기를 확대 또는 축소하는 스캔 광학계(26)가 설치될 수 있다.The scanning optical system 26 may be installed between the scanner 24 and the cell culture plate 30 to adjust the focal length of the sub beam 2 to enlarge or reduce the size of the sub beam 2.

스캐너(24)와 세포 배양판(30) 사이에는 대물 렌즈(Objective lens)(60)가 위치할 수 있다. 대물 렌즈(60)는 스캐너(24)를 통과한 서브 빔(2)을 집광시킬 수 있다. An objective lens 60 may be positioned between the scanner 24 and the cell culture plate 30. The objective lens 60 may focus the sub beam 2 that has passed through the scanner 24.

세포 배양판(30)은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드(Polyimide, PI), 유리 등을 포함할 수 있다. The cell culture plate 30 may include polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), glass, or the like.

특히, 폴리디메틸실록산(PDMS) 등으로 이루어진 세포 배양판(30)은 생체 적합성과 광학적 투과성이 우수하다. 폴리디메틸실록산(PDMS) 등으로 이루어진 세포 배양판(30)은 열에 취약한 재료이긴 하나, 낮은 출력의 극초단 레이저 빔(1)을 이용하므로, 세포 배양판(30)이 손상되지 않는 동시에 높은 가공성을 가질 수 있다. In particular, the cell culture plate 30 made of polydimethylsiloxane (PDMS) or the like is excellent in biocompatibility and optical transmittance. The cell culture plate 30 made of polydimethylsiloxane (PDMS) or the like is a heat-sensitive material. However, since the ultra-short laser beam 1 of low power is used, the cell culture plate 30 is not damaged and high processability is achieved. Can have

이와 같이, 극초단 레이저 빔(1)을 이용하여 비열 가공이 가능하므로, 열에 반응성이 높은 세포 배양판(30)의 열적 데미지를 최소화할 수 있다.In this way, since the non-thermal processing is possible using the ultra-short laser beam 1, it is possible to minimize the thermal damage of the cell culture plate 30 that is highly reactive to heat.

또한, 열에 대한 반응성이 높은 세포 배양판(30)을 사용하므로, 극초단 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 빔(2)으로 분리되어 출력이 저하되어도 가공성에 큰 영향을 주지 않게 된다.In addition, since the cell culture plate 30 having high heat responsiveness is used, the ultra-short laser beam 1 is separated into a plurality of sub-beams 2 so that even if the output is reduced, the workability is not significantly affected.

에어 블로우(40)는 세포 배양판(30)과 인접하여 위치한다. 세포 배양판(30) 위에는 서브 빔(2)에 의해 복수개의 세포 배양 홈(H)이 형성되고 잔해(3)가 발생한다. 에어 블로우(40)는 세포 배양판(30)에 바람 등을 발생시켜 세포 배양판(30)에 발생한 잔해(3)를 제거할 수 있다.The air blow 40 is located adjacent to the cell culture plate 30. On the cell culture plate 30, a plurality of cell culture grooves H are formed by the sub beam 2, and debris 3 is generated. The air blow 40 may generate wind or the like on the cell culture plate 30 to remove debris 3 generated in the cell culture plate 30.

이와 같이, 에어 블로우(40)를 이용하여 세포 배양판(30)에 발생한 잔해(3)를 제거함으로써, 3차원 세포 배양체의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 제조 공정 중 실시간으로 에어 블로우(40)를 이용하여 잔해(3)를 제거함으로써, 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 가공성을 향상시킬 수 있다.As such, by removing the debris 3 generated in the cell culture plate 30 using the air blow 40, the quality of the three-dimensional cell culture can be improved. In addition, by removing the debris 3 using the air blow 40 in real time during the manufacturing process, it is possible to improve the processability of the manufacturing apparatus of the three-dimensional cell culture.

이러한 에어 블로우(40)는 일정한 강도로 세포 배양판(30)에 제공될 수 있다. 따라서, 에어 블로우(40)의 바람 등이 서브 빔(2)의 포커싱에 영향을 주는 것을 최소화할 수 있다.This air blow 40 may be provided to the cell culture plate 30 at a constant strength. Therefore, it is possible to minimize the influence of the wind of the air blow 40 or the like on the focusing of the sub beam 2.

한편, 에어 블로우(40)를 이용하여 잔해(3)를 제거하여도 세포 배양판(30)에 잔해가 일부 남겨질 수 있다. 이러한 잔해(3)를 보다 완벽히 제거하기 위해 세포 배양판(30)을 후처리 장치(70)에 투입할 수 있다. Meanwhile, even when the debris 3 is removed using the air blow 40, some debris may remain on the cell culture plate 30. In order to more completely remove these debris (3), the cell culture plate 30 can be put into the post-treatment device (70).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 후처리 장치의 개략도이다. Figure 3 is a schematic diagram of the post-treatment apparatus of the apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 후처리 장치(70)는 세포 배양판(30)이 투입되는 산 세정부(71) 또는 초음파 세정부(72)를 포함할 수 있다. 산 세정부(71)는 세포 배양판(30)을 산 처리하여 잔해(3)를 제거하며, 초음파 세정부(72)는 세포 배양판(30)을 초음파 처리하여 잔해(3)를 제거할 수 있다. As shown in FIG. 3, the post-treatment apparatus 70 may include an acid cleaner 71 or an ultrasonic cleaner 72 into which the cell culture plate 30 is introduced. The acid washing unit 71 may acid-treat the cell culture plate 30 to remove debris 3, and the ultrasonic cleaning unit 72 may ultrasonically treat the cell culture plate 30 to remove debris 3. have.

이러한 후처리 장치(70)를 이용하여 세포 배양판(30)에 남겨진 잔해(3)를 보다 완벽히 제거할 수 있다. The post-treatment device 70 may be used to more completely remove the debris 3 left in the cell culture plate 30.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 극초단 레이저 빔(1)을 분기 모듈(20)을 경유하여 세포 배양판(30)에 조사함으로써, 세포 배양판(30)에 세포 배양 홈(H)을 동시에 가공하여 3차원 세포 배양체를 형성할 수 있다. 따라서, 소프트 리소그래피(Soft lithography) 및 포토리소그래피(Photo lithography) 공정을 이용하지 않으므로 제조 비용이 절감된다. As described above, in one embodiment of the present invention, the ultra-short laser beam 1 is irradiated to the cell culture plate 30 via the branch module 20 to thereby open the cell culture grooves H to the cell culture plate 30. It can be processed simultaneously to form three-dimensional cell cultures. Thus, manufacturing costs are reduced because no soft lithography and photo lithography processes are used.

또한, 세포 배양 홈(H)의 패턴을 변경하는 경우 분기 모듈(20)을 조절하여 간단하게 세포 배양 홈(H)의 패턴을 변경할 수 있으므로, 별도의 마스크를 사용하지 않아도 된다.In addition, when changing the pattern of the cell culture groove (H), it is possible to simply change the pattern of the cell culture groove (H) by adjusting the branch module 20, it is not necessary to use a separate mask.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 장치를 이용한 제조 방법에 대해 이하에서 도면을 참고로 상세하게 설명한다.On the other hand, a manufacturing method using the apparatus for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법의 순서도이다.Figure 4 is a flow chart of a method for producing a three-dimensional cell culture in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 우선 레이저 발생기(10)를 이용하여 극초단 레이저 빔(1)을 발생시킨다(S10). 극초단 레이저 빔(1)은 세포 배양판(30)의 열 영향 영역(HAZ) 또는 열 손상을 최소화할 수 있어 가공 중에 발생하는 잔해(Debris) 또는 재질 변형을 최소화할 수 있다.1 and 4, the ultra-short laser beam 1 is generated using the laser generator 10 (S10). The ultra-short laser beam 1 can minimize the heat affected zone (HAZ) or thermal damage of the cell culture plate 30 to minimize debris or material deformation that occurs during processing.

다음으로, 극초단 레이저 빔(1)을 분기 모듈(20)에 통과시켜 복수개의 서브 빔(2)으로 분기한다(S20).Next, the ultra-short laser beam 1 passes through the branch module 20 to branch into a plurality of sub-beams 2 (S20).

이에 대해 아래에서 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. This will be described in detail with reference to FIG. 2 below.

분기 모듈(20)의 회절 광학 소자(21)는 극초단 레이저 빔(1)을 복수개의 서브 빔(2)으로 분리한다. The diffractive optical element 21 of the branch module 20 separates the ultrashort laser beam 1 into a plurality of sub beams 2.

그리고, 회절 광학 소자(21)와 이격되어 위치하며, 서브 빔(2)의 광 경로 상에 위치하는 간격 조절부(22)를 이용하여 회절 광학 소자(21)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)간의 간격을 조절한다. 이를 통해 세포 배양판(30)에 형성되는 세포 배양 홈(H) 사이의 간격을 조절할 수 있다. Then, the plurality of sub-beams 2 that are spaced apart from the diffractive optical element 21 and have passed through the diffractive optical element 21 by using the spacing adjuster 22 positioned on the optical path of the sub-beam 2. Adjust the interval between). Through this it is possible to adjust the interval between the cell culture groove (H) formed in the cell culture plate (30).

그리고, 간격 조절부(22)와 인접하여 위치하며, 서브 빔(2)의 광 경로 상에 위치하는 시준기(23)를 이용하여 간격 조절부(22)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)을 서로 평행하게 한다. Then, the plurality of sub-beams 2 passing through the gap adjusting unit 22 are positioned by using the collimator 23 positioned adjacent to the gap adjusting unit 22 and positioned on the optical path of the sub beam 2. Parallel to each other.

그리고, 시준기(23)와 인접하여 위치하며, 서브 빔(2)의 광 경로 상에 위치하는 스캐너(24)를 이용하여 시준기(23)를 통과한 복수개의 서브 빔(2)을 스캐닝한다. 이와 같이, 스캐너(24)를 이용하여 세포 배양판(30)에 조사되는 서브 빔(2)의 조사 위치를 조절할 수 있다.The plurality of sub-beams 2 passing through the collimator 23 are scanned using the scanner 24 positioned adjacent to the collimator 23 and positioned on the optical path of the sub-beam 2. In this way, the irradiation position of the sub-beam 2 irradiated to the cell culture plate 30 can be adjusted using the scanner 24.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법을 이용하여 제조한 3차원 세포 배양체의 실제 도면이다.5 is an actual view of a three-dimensional cell culture prepared using the method for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, 분기 모듈(20)의 스캐너(24)를 이용하여 서브 빔(2)을 스캐닝함으로써, 세포 배양판(30)에 세포 배양 홈(H)을 형성할 수 있다. 이때, 스캐너(24)의 스캔 방향(SD)을 조절하여 세포 배양 홈(H)의 크기, 깊이, 형상 등을 조절할 수 있다.1 and 5, by scanning the sub beam 2 using the scanner 24 of the branch module 20, the cell culture groove H can be formed in the cell culture plate 30. have. In this case, the size, depth, shape, etc. of the cell culture groove H may be adjusted by adjusting the scan direction SD of the scanner 24.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 서브 빔(2)을 제1 스캔 방향(SD1) 즉, 원형 형상을 따라 회오리 방향으로 스캐닝하여 세포 배양 홈(H)을 형성할 수 있다.That is, as illustrated in FIG. 5, the cell culture grooves H may be formed by scanning the sub beam 2 in the tornado direction along the first scan direction SD1, that is, in a circular shape.

또한, 서브 빔(2)을 제2 스캔 방향(SD2) 즉, 다각형 형상을 따라 스캔하여 세포 배양 홈(H)을 형성할 수도 있다.In addition, the cell beams H may be formed by scanning the sub-beam 2 along the second scan direction SD2, that is, the polygonal shape.

이 때, 제1 스캔 방향(SD1)처럼 반시계 방향으로 스캔할 수도 있고, 제2 스캔 방향(SD2)처럼 시계 방향으로 스캔할 수도 있다.In this case, scanning may be performed in a counterclockwise direction as in the first scan direction SD1, or may be scanned in a clockwise direction as in the second scan direction SD2.

또한, 오른쪽부터 스캔을 시작할 수도 있고, 왼쪽부터 스캔을 시작할 수도 있다.You can also start scanning from the right or scan from the left.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 세포 배양체의 제조 방법을 이용하여 제조한 3차원 세포 배양체의 단면도이다.Figure 6 is a cross-sectional view of a three-dimensional cell culture prepared using the method for producing a three-dimensional cell culture according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 서브 빔(2)의 선폭 및 강도를 조절하여 여러 번 조사함으로써, 세포 배양판(30)에 계단 형상의 내벽을 만들고 최종적으로 테이퍼(Taper) 형상의 내벽(31)을 가지는 세포 배양 홈(H)을 형성할 수 있다. As shown in FIG. 6, by adjusting the line width and intensity of the sub-beam 2 and irradiating several times, a stepped inner wall is formed on the cell culture plate 30, and finally a tapered inner wall 31 is formed. The cell culture groove H can be formed.

다음으로, 복수개의 서브 빔(2)을 세포 배양판(30)에 조사하여 복수개의 세포 배양 홈(H)을 동시에 형성하여 3차원 세포 배양체를 완성한다(S30).Next, the plurality of sub-beams 2 are irradiated to the cell culture plate 30 to form a plurality of cell culture grooves H at the same time to complete the three-dimensional cell culture (S30).

다음으로, 에어 블로우(40)를 이용하여 세포 배양판(30)에 발생한 잔해(3)를 제거한다(S40). 따라서, 3차원 세포 배양체의 제조 장치의 가공성을 향상시킬 수 있다.Next, the debris 3 generated in the cell culture plate 30 is removed using the air blow 40 (S40). Therefore, the processability of the manufacturing apparatus of a three-dimensional cell culture can be improved.

다음으로, 세포 배양판(30)을 후처리 장치(70)에 투입하여 보다 완벽하게 잔해(3)를 제거할 수 있다(S50).Next, the cell culture plate 30 may be put into the post-treatment device 70 to more completely remove the debris 3 (S50).

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described through the preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the claims set out below. Those in the technical field to which they belong will easily understand.

10: 레이저 발생기 20: 분기 모듈
30: 세포 배양판 40: 에어 블로우10: laser generator 20: branch module
30: cell culture plate 40: air blow

Claims (10)

극초단 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기,
상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분기하는 분기 모듈,
상기 복수개의 서브 빔이 조사되어 복수개의 세포 배양 홈이 형성되는 세포 배양판, 그리고
상기 세포 배양판에 발생한 잔해를 제거하는 에어 블로우
를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치.A laser generator for generating an ultra-short laser beam,
A branch module for branching the ultra-short laser beam into a plurality of sub-beams,
A cell culture plate on which the plurality of sub-beams are irradiated to form a plurality of cell culture grooves, and
Air blow to remove debris generated in the cell culture plate
Apparatus for producing a three-dimensional cell culture comprising a. 제1항에서,
상기 분기 모듈은
상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분리하는 회절 광학 소자, 그리고
상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 서브 빔을 스캐닝하여 상기 서브 빔의 조사 위치를 조절하는 스캐너
를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치. In claim 1,
The branch module
A diffractive optical element for separating the ultra-short laser beam into a plurality of sub-beams, and
A scanner for scanning the sub-beam passing through the diffractive optical element to adjust the irradiation position of the sub-beam
Apparatus for producing a three-dimensional cell culture comprising a. 제2항에서,
상기 분기 모듈은
상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 복수개의 서브 빔간의 간격을 조절하는 간격 조절부, 그리고
상기 간격 조절부를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 서로 평행하게 하는 시준기
를 더 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치.In claim 2,
The branch module
A spacing controller for adjusting a spacing between the plurality of sub-beams passing through the diffractive optical element, and
A collimator for paralleling the plurality of sub-beams passing through the gap adjuster with each other
Apparatus for producing a three-dimensional cell culture further comprising. 제3항에서,
상기 간격 조절부 및 상기 시준기는 상기 회절 광학 소자와 상기 스캐너 사이에 위치하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치.In claim 3,
The spacing controller and the collimator is a device for producing a three-dimensional cell culture located between the diffractive optical element and the scanner. 제1항에서,
상기 세포 배양판은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드(Polyimide, PI), 유리 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치.In claim 1,
The cell culture plate is a polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (Polyethylene terephthalate (PET), polyimide (Polyimide, PI), apparatus for producing a three-dimensional cell culture comprising any one selected from glass. 제1항에서,
상기 세포 배양판에 남겨진 잔해를 제거하는 후처리 장치를 더 포함하고,
상기 후처리 장치는 상기 세포 배양판을 산처리하는 산 세정부 또는 초음파 처리하는 초음파 세정부를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 장치.In claim 1,
Further comprising a post-treatment device for removing debris left in the cell culture plate,
The post-treatment device is an apparatus for producing a three-dimensional cell culture comprising an acid cleaning unit for acid treatment or ultrasonic treatment for ultrasonic treatment of the cell culture plate. 극초단 레이저 빔을 발생시키는 단계,
상기 극초단 레이저 빔을 분기 모듈에 통과시켜 복수개의 서브 빔으로 분기하는 단계,
상기 복수개의 서브 빔을 세포 배양판에 조사하여 복수개의 세포 배양 홈을 동시에 형성하는 단계, 그리고
에어 블로우를 이용하여 상기 세포 배양판에 발생한 잔해를 제거하는 단계
를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 방법.Generating an ultrashort laser beam,
Passing the ultra-short laser beam through a branch module to branch into a plurality of sub-beams,
Irradiating the plurality of sub-beams on a cell culture plate to simultaneously form a plurality of cell culture grooves, and
Removing debris generated in the cell culture plate using an air blow
Method for producing a three-dimensional cell culture comprising a. 제7항에서,
상기 복수개의 서브 빔으로 분기하는 단계는
회절 광학 소자를 이용하여 상기 극초단 레이저 빔을 복수개의 서브 빔으로 분리하는 단계,
상기 서브 빔의 광 경로 상에 위치하는 간격 조절부를 이용하여 상기 회절 광학 소자를 통과한 상기 복수개의 서브 빔간의 간격을 조절하는 단계,
시준기를 이용하여 상기 간격 조절부를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 서로 평행하게 하는 단계, 그리고
스캐너를 이용하여 상기 시준기를 통과한 상기 복수개의 서브 빔을 스캐닝하여 상기 서브 빔의 조사 위치를 조절하는 단계
를 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 방법.In claim 7,
Branching into the plurality of sub-beams is
Separating the ultra-short laser beam into a plurality of sub-beams using a diffractive optical element,
Adjusting a gap between the plurality of sub beams passing through the diffractive optical element by using a gap controller positioned on an optical path of the sub beam,
Using a collimator to parallel the plurality of sub-beams passing through the gap adjusting unit with each other, and
Adjusting the irradiation position of the sub-beams by scanning the plurality of sub-beams passing through the collimator using a scanner
Method for producing a three-dimensional cell culture comprising a. 제7항에서,
상기 세포 배양 홈을 형성하는 단계에서,
상기 서브 빔을 원형 형상을 따라 회오리 방향으로 스캔하거나 상기 서브 빔을 다각형 형상을 따라 스캔하는 3차원 세포 배양체의 제조 방법.In claim 7,
In forming the cell culture groove,
The method of manufacturing a three-dimensional cell culture for scanning the sub-beams in a whirlwind direction along a circular shape or the sub-beams along a polygonal shape. 제7항에서,
상기 세포 배양판을 후처리 장치에 투입하여 상기 잔해를 제거하는 단계를 더 포함하는 3차원 세포 배양체의 제조 방법.In claim 7,
The method for producing a three-dimensional cell culture further comprising the step of removing the debris by putting the cell culture plate in a post-treatment device.
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