KR20230028786A - 오비탈 쉐이커를 갖는 인큐베이터 - Google Patents

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공저 장
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청샹 장
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Abstract

오비탈 인큐베이터 쉐이커는 인큐베이션 챔버(2)를 형성하는 인큐베이터 하우징(1), 및 쉐이킹 테이블(4)을 쉐이킹하도록 구성되는 오비탈 쉐이커(3)를 포함한다. 오비탈 쉐이커(3)는, 스테이터(7, 8) 및 로터(9, 10)를 포함하는 구동 모터, 및 로터(9, 10)에 장착되는 편심 베어링(11, 12)을 포함한다. 오비탈 쉐이커(3)는 인큐베이션 챔버(2) 내에 고정되거나, 모바일 버전에서는 고정 없이 단지 인큐베이션 챔버(2) 내부에 배치된다. 오비탈 쉐이커(3)는 고정체(13, 14) 상에서 로터(9, 10)를 지지하도록 구성되는 베어링(16)을 더 포함한다. 로터(9, 10), 베어링(16), 및 고정체(13, 14)는 인큐베이션 챔버(2)로부터 스테이터(7, 8)를 밀봉하도록 구성된다.

Description

오비탈 쉐이커를 갖는 인큐베이터
본 개시는 오비탈 인큐베이터 쉐이커에 관한 것으로, 특히, 인큐베이터와 오비탈 쉐이커의 기능을 가지는 장치에 관한 것이다.
공지된 오비탈 쉐이커는 오비탈 모션으로 분석 또는 테스트 샘플을 교반하기 위해 실험실 환경에서 사용된다. 오비탈 인큐베이터 쉐이커는 미리 결정된 환경 조건에서 교반하는 동안 생물학적 물질을 유지하기 위한 인큐베이션 챔버를 포함한다. 이러한 공지된 오비탈 인큐베이터 쉐이커는, 온도, 상대 습도, 이산화탄소 농도와 같은 인큐베이션 챔버 내부의 다양한 환경 파라미터를 제어함으로써 특정 성장 요구사항을 충족하는 광범위한 기능을 제공한다.
그러나, 공지된 모든 오비탈 인큐베이터 쉐이커는 인큐베이터 내부의 쉐이킹 장치의 최적 사용을 방해하는 특정 결점을 갖는다.
예를 들어, 문서 US2010/0330663 A1는 쉐이커 장치를 갖는 인큐베이터에 관한 것이다. 인큐베이터는 세포를 배양하기 위한 인큐베이션 챔버와 인접한 장치 챔버를 포함한다. 쉐이킹 테이블, 구동 암, 구동 샤프트 및 편심 회전 조인트를 포함하는 쉐이커 장치의 부품은 인큐베이션 챔버 내부에 위치하는 반면, 모터 및 구동 벨트를 포함하는 쉐이커 장치의 다른 부품은 인접한 장치 챔버에 위치된다. 베이스 플레이트는 장치 챔버로부터 인큐베이션 챔버를 밀봉한다. 쉐이킹 장치의 부품 중 일부는 인큐베이션 챔버 내부에 위치되고, 일부는 인접한 장치 챔버에 위치되므로, 모터와 쉐이킹 테이블 사이의 거리가 비교적 커서, 쉐이킹 테이블에서 강한 진동을 일으킬 수 있다. 더욱이, 인큐베이션 챔버 내부에 위치된 쉐이커 장치의 복수의 부품은, 세척이 어렵고 소독 또는 오염 제거가 보장될 수 없다. 또한, 베이스 플레이트와 인큐베이션 챔버의 바닥 사이의 시일은 마모되는 부품이며, 전체 쉐이커 장치를 제거하게 하는 정기적인 교체를 요구한다.
문서 EP 1626082 B1은 세포 배양 인큐베이터를 위한 쉐이킹 시스템에 관한 것이다. 인큐베이터는 인큐베이션 챔버와 인큐베이션 챔버 아래의 장치 챔버를 포함한다. 인큐베이션 챔버에서 배양된 세포를 함유하는 용기를 쉐이킹하기 위해, 수평면에서 회전하고 편심 이동을 하는 축이 인큐베이션 챔버로 돌출한다. 축의 자유 단부에는 세포 배양 용기를 유지하기 위한 쉐이킹 테이블이 제공된다. 그러나, 쉐이커 구동 및 쉐이킹 테이블 상의 하중 사이의 상대적으로 큰 높이 차이는 강한 진동으로 이어진다. 더욱이, 쉐이킹 이동이 가능하도록 인큐베이션 챔버와 장치 챔버 사이의 밀봉은 탄성 벨로우즈 유형 밀봉으로 제조되어 있다. 그러나, 탄성 벨로우즈 유형 밀봉의 이동으로 인한 시간이 지남에 따라 발생할 수 있는 크랙으로 인해 장치 챔버에서 배양 챔버로 오염이 유입될 수 있다.
본 개시는 상술한 문제점을 극복한 오비탈 인큐베이터 쉐이커를 제공한다.
일 측면에 따르면, 인큐베이션 챔버를 형성하는 인큐베이터 하우징, 및 쉐이킹 테이블을 쉐이킹하도록 구성되는 오비탈 쉐이커를 포함하고, 오비탈 쉐이커는, 스테이터 및 로터를 포함하는 구동 모터, 및 로터에 장착되는 편심 베어링을 포함하고, 오비탈 쉐이커는 상기 인큐베이션 챔버 내에 위치되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커가 제공된다.
인큐베이션 챔버는 미리 결정된 환경 조건에서 교반하는 동안 생물학적 물질을 유지할 수 있는 일종의 폐쇄된 또는 폐쇄 가능한 챔버일 수 있다. 예를 들어, 인큐베이션 챔버는 포유류 세포 배양에 사용될 수 있다. 쉐이킹 테이블은 편심 베어링 상에 고정된 방식으로 배치될 수 있다. 쉐이킹 테이블 상에, 복수의 컨테이너, 예를 들어, 생물학적 물질을 저장하는 삼각 플라스크가 해제 가능하게 고정 및 교반될 수 있다.
편심 베어링은 쉐이킹 테이블이 타원 궤도, 특히, 가변 타원 궤도로 이동되도록 가이드할 수 있다. 이를 위해, 편심 베어링은 폐쇄된 볼 베어링을 포함할 수 있다. 편심 베어링은 또한 강제된 회전으로 오비탈 모션을 제공하기 위한 기계적 가이드를 포함할 수 있다. 편심 베어링은 로터에 고정된 방식으로 장착될 수 있다. 로터 상의 편심 베어링의 위치가 다른 위치로 변경될 수 있어 오비탈 모션의 쉐이킹 직경이 변경될 수 있다. 이를 위해, 로터 상의 편심 베어링의 위치를 변화 및 고정하기 위한 기계적 수단이 제공될 수 있다.
로터에 장착될 편심 베어링 및 인큐베이션 챔버 내에 고정되거나 인큐베이션 챔버 내부에 배치될 모바일 버전의 오비탈 쉐이커의 구조로 인해, 쉐이킹 테이블에서의 강한 진동을 방지하는데 도움을 주는, 구동 모터와 쉐이킹 테이블 사이의 상대적으로 작은 높이 차이를 갖는 콤팩트한 디자인이 제공된다.
오비탈 쉐이커는, 오비탈 쉐이커를 인큐베이터 하우징의 베이스에 고정하도록 구성된 고정체를 포함할 수 있어 오비탈 쉐이커가 인큐베이션 챔버의 내부까지 연장된다. 바람직하게는, 오비탈 쉐이커와 인큐베이터 하우징의 베이스 사이에 추가적인 베이스 플레이트의 제공 없이, 오비탈 쉐이커는 인큐베이터 하우징의 베이스에 직접 고정될 수 있다.
모바일 버전에서, 오비탈 쉐이커는 인큐베이터 하우징의 베이스에 고정되지 않고 인큐베이터 내부에 배치될 수도 있다. 이 경우, 오비탈 쉐이커는 인큐베이터 하우징의 베이스에 오비탈 쉐이커를 유지하도록 구성된 스탠드를 포함할 수 있다.
오염으로 인한 세포 배양물의 손실을 방지하기 위해, 인큐베이션 챔버, 즉, 인큐베이션 챔버 내의 모든 표면을 효율적으로 세척, 소독 및 오염 제거하는 것이 중요하다. 예를 들어, 우수 제조 관리 기준(Good-Manufacturing-Practice-, GMP) 준수 세포 배양에 필수적이다. 더욱이, 최적의 세포 배양 조건을 유지하기 위하여는 인큐베이션 챔버의 정밀하게 제어된 기후가 필수적이다. 이 요구 사항을 만족하기 위해, 오비탈 쉐이커는 고정체 또는 스탠드 상에 로터를 지지하도록 구성된 베어링을 포함할 수 있으며, 로터, 베어링, 및 고정체 또는 스탠드는 인큐베이션 챔버로부터 스테이터를 밀봉하도록 구성된다. 바람직하게는, 베어링은 볼 베어링을 포함한다. 따라서, 오비탈 쉐이커, 즉, 스테이터는 완전히 캡슐화되고, 완전히 캡슐화된 오비탈 쉐이커는 인큐베이션 챔버 내부에 위치된다. 특히, 오비탈 쉐이커의 논-모바일 버전에서 고정체의 일부를 제외하고, 오비탈 쉐이커는 완전히 인큐베이션 챔버 내부에 위치될 수 있다. 따라서, 한편으로, 로터, 베어링, 고정체 또는 스탠드에 의한 인큐베이션 챔버로부터의 스테이터의 밀봉은 쉽게 세척, 소독 및 오염 제거될 수 있는 인큐베이션 챔버 내의 표면을 제공하는데 도움이 된다. 반면에, 인큐베이션 챔버로부터 발열 스테이터의 밀봉은 인큐베이션 챔버의 온도를 용이하게 제어하는데 도움이 된다.
인큐베이션 챔버로부터 스테이터의 밀봉을 개선하기 위해, 로터는 로터 플레이트를 포함할 수 있고, 베어링은 로터 플레이트와 고정체 사이 또는 로터 플레이트와 스탠드 사이 위치된 밀봉된 베어링일 수 있다. 바람직하게는, 밀봉된 베어링은 밀봉된 볼 베어링을 포함한다. 밀봉된 베어링에 의해, 오비탈 쉐이커의 임의의 이동하는 부분의 인큐베이션 챔버로의 침투가 방지될 수 있다. 더욱이, 로터 플레이트는 로터에 나사 고정될 수 있고, 밀봉된 베어링은 인큐베이션 챔버로부터 스테이터를 밀봉 가능하게 하고 추가로 윤활유가 베어링으로부터 인큐베이션 챔버로 누출되는 것을 방지하도록 설계된 레비린스 시일(labyrinth seal)을 갖는 베어링 아이솔레이터를 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로 오비탈 쉐이커는 다른 다이나믹 시일을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 로터, 다이나믹 시일, 및 고정체 또는 스탠드는 인큐베이션 챔버로부터 스테이터를 밀봉하도록 구성된다. 다이나믹 시일은 수분과 유체를 유지하거나 분리하고, 오염 물질을 차단하고, 인큐베이션 챔버의 온도와 기후를 포함하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 이는 회전 오비탈 쉐이커에서 이동 및 고정 표면 사이에 배리어를 생성한다. 다이나믹 시일은 양압(positive pressure) 하에서 접합 표면에 대해 시일을 지지하는 접촉 시일이거나, 마찰 접촉이 없도록 양의 간극으로 작동하는 간극 시일일 수 있다.
일 실시예에서, 다이나믹 시일은 로터 상에 장착되는 립 시일(lip seal)을 포함한다. 립 시일은 가요성 립일 수 있으며, 인큐베이션 챔버를 깨끗하고 오염 제거된 상태로 유지하기 위해 인큐베이션 챔버를 향할 수 있다. 다이나믹 시일은 립 시일이 고정체 또는 스탠드에 접촉하도록 유지하는 것을 돕는 스프링을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 립 시일은 미국 식품의약국(Food and Drug Administration-, FDA) 승인 타이트 시일이다.
오비탈 쉐이커의 논-모바일 버전의 추가 실시예에서, 고정체는 부싱(bushing) 및 샤프트를 포함할 수 있고, 부싱은 인큐베이터 하우징에 장착되고, 베어링은 샤프트에 장착된다. 바람직하게는, 샤프트는 중공 샤프트이다.
오비탈 쉐이커의 모바일 버전의 다른 실시예에서, 스탠드는 베이스 요소 및 샤프트를 포함할 수 있고, 베이스 요소는 인큐베이터 하우징의 바닥 상에 배치되고, 베어링은 샤프트에 장착된다. 바람직하게는 샤프트는 중공 샤프트이다.
오비탈 쉐이커의 논-모바일 버전에서 인큐베이션 챔버로부터의 스테이터의 밀봉을 개선하기 위해, 인큐베이터 하우징에 부싱을 밀봉하는 정적 밀봉, 예를 들어, O링이 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 구동 모터는 직접 구동 모터, 특히 회전식 직접 구동 모터이다. 회전식 구동 모터는 토크 모터(torque motor)일 수 있다. 직접 구동 모터의 스테이터는 직류 전자석 및 센서를 포함할 수 있고, 로터는 내주면에 영구 자석을 포함할 수 있다. 스테이터의 전자석은, 센서에 의해 결정되는 로터의 위치에 따라 제어 유닛(예를 들어, 마이크로 프로세서)에 의해 전환될 수 있다. 회전식 직접 구동 모터는 기계적인 동력 전달 수단(예를 들어, 벨트)을 포함하지 않기 때문에, 마모가 거의 없다. 더욱이, 회전식 직접 구동 모터는 저소음, 저전력 소비, 및 저발열의 장점을 제공한다. 또한, 회전식 직접 구동 모터의 모터 속도는 쉐이킹 테이블의 쉐이킹 속도와 동일하므로, 제어 유닛은 쉐이킹 테이블의 쉐이킹 직경을 쉽게 변경할 수 있다. 특히, 회전식 직접 구동 모터는 쉐이킹 테이블의 쉐이킹 속도(rpm) 및 하중(kg)에 대한 고성능 회전 운동을 보장한다.
구동 모터에 의해 생성된 열의 방출을 가능하게 하기 위해, 오비탈 쉐이커의 논-모바일 버전의 오비탈 쉐이커는 인큐베이터 하우징의 베이스를 통해 연장되는 통로를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 통로는 스테이터와 인큐베이션 챔버의 외측 사이 중공 샤프트를 통해 연장되어 구동 모터에서 발생하는 열이 외부로 방출될 수 있다. 열 방출 개선을 위해, 환풍기가 제공될 수 있다.
오비탈 쉐이커는 통로 내에 냉각 채널을 더 포함할 수 있다. 냉각 채널은 냉각 액체가 그 곳을 통해 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 스테이터는 냉각 채널로부터의 액체로 능동 냉각을 통해 히트 싱크로 사용될 수 있다.
쉐이킹 테이블 상에 고정된 컨테이너에 저장된 액체 덩어리에 의해 생성된 원심력을 보상하기 위해, 오비탈 쉐이커는 로터에 조정 가능한 카운터웨이트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정 가능한 카운터웨이트는 로터에 나사 고정될 수 있다. 카운터웨이트는 불균형 상황에서 수동 보정을 허용하여 컨테이너에 저장된 액체가 높은 속도로 쉐이킹될 수 있다. 카운터웨이트는 로터 상의 편심 베어링의 위치의 변화에 따라 조정될 수도 있다.
바람직하게는, 쉐이킹 테이블의 오비탈 이동의 직경은 19 및 50mm 사이일 수 있다. 보다 바람직하게는, 쉐이킹 테이블의 회전 속도는 80 및 200rpm으로 최대 회전 속도 400rpm일 수 있다. 보다 바람직하게는, 쉐이킹될 하중은 25kg 이하일 수 있다.
인큐베이션 챔버 내의 모든 표면의 내부식성, 내약품성 및 세척 용이성을 보장하기 위해, 로터, 카운터웨이트 및 인큐베이션 챔버의 내부 중 적어도 하나는 스테인리스 스틸로 제조된다.
쉐이킹 테이블 상에 높이가 365mm까지이고 10ml 및 3000ml 사이의 액체를 함유할 수 있는 삼각 플라스크 153개 내지 5개가 해제 가능한 방식으로 고정될 수 있다. 쉐이킹 동안 각각의 레버 힘을 흡수하기 위해, 편심 베어링은 서로 위에 적층된 두개의 밀봉된 베어링을 포함할 수 있다. 추가로, 쉐이킹 테이블은 기계적으로 가이드되어 원형 이동이 아닌 오비탈 이동을 수행한다. 대안적으로, 이러한 안정적인 이동은 두 쌍의 리프 스프링으로 얻어질 수 있다.
도 1은 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 제1 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도이고; 및
도 2는 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 제2 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
일반적으로, 여기서 사용되는 모든 용어는 다른 의미가 명확하게 주어지거나 및/또는 사용되는 문맥에서 암시되지 않는 한, 관련 기술 분야에서의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. 요소, 장치, 구성, 수단, 단계, 등에 대한 모든 참조는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 적어도 한 경우의 요소, 장치, 구성, 수단, 단계, 등으로 공개적으로 해석되어야 한다. 여기서 개시된 임의의 실시예의 임의의 특징은 적절한 경우의 임의의 다른 실시예에 적용될 수 있다.
마찬가지로, 임의의 실시예의 임의의 이점은 임의의 다른 실시예에 적용될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 동봉된 실시예의 다른 목적, 특징, 및 이점은 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
여기서 고려되는 실시예 중 일부는 이제 첨부된 도면을 참조하여 보다 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 다른 실시예 다른 실시예들이 여기서 개시된 주제의 범위 내에 포함되며, 개시된 주제는 여기서 개시된 실시예에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이 실시예는 통상의 기술자에게 주제의 범위를 전달하기 위한 예로서 제공된다.
도 1은 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 제1 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 오비탈 인큐베이터 쉐이커는 인큐베이션 챔버(2) 및 오비탈 쉐이커(3)를 형성하는 인큐베이션 하우징(1)을 갖는 인큐베이터를 포함한다. 인큐베이터는 인큐베이터를 작동하기 위해 도 1에는 도시되지 않은 추가 요소, 예를 들어, 공기를 가열하기 위한 별도의 가열 장치, 인큐베이션 챔버(2)로 공기를 흡입하는 팬 및 공기가 전체 챔버를 통해 순환하도록 강제하는 다른 장치, 온도 및 기후 제어 수단, 유저 인터페이스, 등을 더 포함할 수 있다.
오비탈 쉐이커(3) 상에, 쉐이킹 테이블(4)이 해제 가능하게 고정된다. 쉐이킹 테이블(4)의 상부에는, 세개의 삼각 플라스크(5)가 해제 가능하게 고정된다. 각각의 삼각 플라스크(5) 내에는, 생물학적 액체(6)가 저장된다. 쉐이킹 테이블(4)이 오비탈 쉐이커(3)에 의해 쉐이킹되면, 생물학적 액체(6)가 쉐이킹된다.
오비탈 쉐이커(3)는 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 고정되고, 인큐베이션 챔버(2) 내부에 위치된다.
오비탈 쉐이커(3)는, 구동 모터(7, 8, 9, 10) 및 편심 베어링(11, 12), 조정 가능한 카운터웨이트(21), 오비탈 쉐이커(3)를 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 고정하기 위한 고정체(13, 14), 두개의 베어링(16), 및 립 시일(18)을 포함한다. 도 1은 구동 모터(7, 8, 9, 10)를 제어하는 제어 유닛(25)을 더 도시한다.
구동 모터(7, 8, 9, 10)는 회전 직접 구동 모토이고, 스테이터(7, 8) 및 로터(9, 10)를 포함한다. 스테이터는 자기 코일(8)이 감겨 있고 전자석으로 작용하는 복수의 축 요소(7)를 포함한다. 로터(9)의 내주면에는 복수의 영구 자석(10)이 배치된다. 또한, 로터(9)의 위치를 결정하기 위한 센서(도 1에는 도시되지 않음)가 제공된다. 로터(9)의 결정된 위치에 따라, 제어 유닛(25)은 로터(9)를 회전시키기 위해 자기 코일(8)에 공급되는 전류를 제어한다.
로터(9)의 바닥에는 로터 플레이트(17)가 부착(예를 들어, 나사 고정)된다. 로터(9) 및 로터 플레이트(17)는 축 요소(7), 자기 코일(8), 및 영구 자석(10)을 둘러싼다. 로터 플레이트(17)는 또한 영구 자석(10)을 지지한다. 로터(9)를 로터 플레이트(17)에 밀봉하기 위해, 로터(9)와 로터 플레이트(17) 사이에 O링(22)이 제공된다.
고정체(13, 14)는 부싱(13) 및 중공 샤프트(14)를 포함한다. 부싱(13)은 단면이 이중 T 형상이고 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 고정(예를 들어, 나사 고정)된다. 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)은 부싱(13)이 연장되는 개구를 포함한다. 특히, 부싱(13)은 개구의 내부 벽에 부착된다. 따라서, 부싱(13)은 인큐베이션 챔버(2)의 내부와 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 있는 개구에서 연장된다. 추가로, 부싱(13)은 인큐베이션 챔버(2)의 외측으로 연장될 수 있다(도 1에서 도시되지 않음). 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 부싱(13)을 밀봉하기 위해, O링(19)이 부싱(13)에 있다. O링(19)은 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)의 내부 표면에 접촉된다.
부싱(13)에 부착된 것은 중공 샤프트(14)이다. 중공 샤프트(14)는 원통 형상을 갖는다. 중공 샤프트(14)의 외주면에는, 두개의 볼 베어링(16)이 장착된다. 중공 샤프트(14)는 로터(9)의 상부 표면으로부터 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 있는 개구까지 연장된다. 추가로, 중공 샤프트(14)는 인큐베이션 챔버(2)의 외측으로 연장될 수 있다(도 1에 도시되지 않음). 로터 플레이트(17)를 갖는 로터(9)는 두개의 볼 베어링(16)에 의해 지지되고, 중공 샤프트(14) 주위에서 회전되도록 구성된다.
로터(9)에 부착된(예를 들어, 로터(9)에 나사 고정된) 것은 카운터웨이트(21)이다. 카운터웨이트(21)는, 쉐이킹 테이블(4) 상에 배치된 무거운 하중(5, 6)으로 인한 불균형에 대응하기 위해 로터(9)로부터의 그 거리를 수동으로 조정할 수 있다는 점에서 조정 가능하다.
편심 베어링(11, 12)은 서로 위에 적층된 두개의 볼 베어링(11)과 편심부(12)를 포함한다. 로터(9)는 그 상부 단부에 트레이 형상 부분을 포함한다. 두개의 볼 베어링(11)은 트레이 형상 부분 내부에 장착된다. 편심부(12)는 두개의 볼 베어링(11) 내부에 지지되어 회전될 수 있는 원통 형상을 갖는 내부 샤프트를 포함한다. 추가로, 편심부(12)는 쉐이킹 테이블(4)이 오비탈 모션 이동 하도록 쉐이킹 테이블(4)을 기계적으로 가이드 한다. 편심부(12)는 로터(9)와 볼 베어링(11)의 상부 부분을 덮는다. 편심부(12)의 상부에는, 쉐이킹 테이블(4)이 배치된다. 쉐이킹 테이블(4)은 편심부(12)에 해제 가능하게 고정될 수 있다.
다른 실시예(도 1에 도시되지 않음)에서, 역학은 편심부(12)에 제공될 수 있으며, 이는 편심부(12)가 수평면에서 왼쪽 및/또는 오른쪽으로 다른 위치로 이동되고 잠길 수 있도록 한다. 이에 따라, 오비탈 모션의 쉐이킹 직경이 변경될 수 있다. 또한, 카운터웨이트(21)는 동시에 조정될 수 있다.
모든 볼 시일(11, 16)은 밀봉된 볼 시일이다. 따라서, 부싱(13), O링(19), 중공 샤프트(14), 밀봉된 볼 베어링(16), 로터 플레이트(17), O링(22), 및 로터(9)는 인큐베이션 챔버(2)로부터 스테이터(7, 8)를 완전히 캡슐화한다.
또한, 립 시일(18)은 부싱(13)과 로터 플레이트(17) 사이에 밀봉을 제공한다. 립 시일(18)은 가요성의 FDA 승인된 타이트 시일이며, 로터 플레이트(17) 상에 장착된다. 립 시일(18)은 부싱(13)을 향하여 인큐베이션 챔버(2)를 가리키고, 이는 인큐베이션 챔버(2)를 깨끗하고 오염 제거된 상태로 유지하는데 도움이 된다.
립 시일(18)은 또한 볼 베어링(16)이 밀봉된 볼 베어링(16)이 아니라 단지 일반 볼 베어링인 실시예에서도 사용될 수 있다. 이 경우, 부싱(13), O링(19), 립 시일(18), 로터 플레이트(17), O링(22), 및 로터(9)는 인큐베이션 챔버(2)로부터 스테이터(7, 8)를 완전히 캡슐화한다.
또한, 다른 실시예에서, 립 시일(18)은 생략될 수 있고, 단지 부싱(13), O링(19), 중공 샤프트(14), 밀봉된 볼 베어링(16), 로터 플레이트(17), O링(22), 및 로터(9)가 인큐베이션 챔버(2)로부터 스테이터(7, 8)를 완전히 캡슐화한다. 이 실시예는 오비탈 쉐이커(3)의 이동하는 부분이 인큐베이션 챔버(2)로 침투하지 않는다는 이점을 갖는다.
오비탈 인큐베이터 쉐이커의 세척, 소독, 및 오염 제거를 용이하게 하기 위해, 인큐베이터 하우징(1)의 내부 표면, 로터(9), 카운터웨이트(21), 중공 샤프트(14) 및/또는 부싱(13)은 스테인리스 스틸로 제조될 수 있다. 게다가, 인큐베이터 하우징(1)의 외부면 또는 전체 인큐베이터 하우징(1)이 스테인리스 스틸로 제조될 수 있다. 추가로, 인큐베이션 챔버(2)를 마주하는 오비탈 쉐이커(3)의 표면은 숨겨진 볼트(vault) 또는 데드 스페이스(dead space)가 존재하지 않도록 설계될 수 있다. 구체적으로, 오비탈 쉐이커(3)의 요소들의 모든 연결부는 덮일뿐 아니라 밀봉된다. 특히, 오비탈 쉐이커(3)는 표준 ISO 14159: 2002 "기계 안전 - 기계 설계에 대한 위생 요구 사항(Safety of machinery-Hygiene requirements for the design of machinery)"을 준수하도록 설계되어, 세척 및 소독을 위해 인큐베이션 챔버(2) 내부의 모든 부품에 접근할 수 있다.
중공 샤프트(14) 내부에는, 통로(20)가 제공된다. 통로(20)는 스테이터(7, 8)와 인큐베이터 하우징(1)의 외부 사이에서 연장된다. 특히, 통로(20)는 두개의 볼 베어링(16) 사이의 스테이터(7, 8)로부터 인큐베이터 하우징(1)의 외부로 연장된다. 통로(20)의 수단을 통해, 구동 모터(7, 8, 9, 10)로부터 발생된 열은 인큐베이터 하우징(1)의 외부로 방출될 수 있다.
추가로, 냉각 채널(도 1에 도시되지 않음)이 통로(20)에 제공될 수 있다. 특히, 냉각 채널은 스테이터(7, 8)와 인큐베이터 하우징(1)의 외부 사이로 연장될 수 있다. 냉각 채널 내에서, 구동 모터(7, 8, 9, 10)에 의해 발생된 열을 인큐베이터 하우징(1)의 외부로 방출하는데 도움이 되는 액체가 흐를 수 있다.
상술한 실시예는 다음과 같은 이점을 제공한다:
오비탈 인큐베이터 쉐이커는 공지된 위생 설계 원칙에 따라 설계된다. 재료 선택, 표면 품질 및 캐비티 없음은 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 쉽고 철저한 세척, 소독, 및 오염 제거가 가능하여 GMP 준수 세포 배양이 가능하다.
오비탈 쉐이커(3)의 캡슐화는 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 세척, 소독, 및 오염 제거에 사용되는 화학 물질뿐 아니라 습기 및 미생물 오염으로부터 스테이터 및 모든 전자 부품을 보호한다.
립 시일(18)을 제외하고는, 회전하는 부분은 인큐베이션 챔버(2)로 관통되지 않는다.
오비탈 쉐이커(3)는 심플하고 깔끔한 디자인을 가지며, 오비탈 쉐이커(3)는 쉽게 분해, 교체 및/또는 수리될 수 있다.
직접 구동 모터(7, 8, 9, 10)는 낮은 순 에너지 소비를 가져서 낮은 열 방출을 야기한다.
직접 구동 모터(7, 8, 9, 10)와 하중(5, 6) 사이 작은 높이 차이는 감소된 진동으로 이어진다.
도 2는 오비탈 인큐베이터 쉐이커의 제2 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시된 오비탈 인큐베이터 쉐이커가 도 1에 도시된 인큐베이터 쉐이커와 다른 점은 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 개구가 없다는 점이다. 또한, 부싱(13) 대신에, 베이스 요소(30)가 제공되고, 중공 샤프트(40)는 로터(9)로부터 베이스 요소(30)의 상부까지만 연장된다. 또한, O링(19)은 필수적이지 않다. 다른 모든 요소는 동일하고, 동일하거나 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 다시 설명하지 않는다.
도 2에 도시된 캡슐화된 오비탈 쉐이커(3)는 인큐베이션 챔버(2)에 배치되고 인큐베이션 챔버(2)로부터 제거될 수 있다. 특히, 오비탈 쉐이커(3)는 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15)에 고정되지 않고, 인큐베이터 하우징(1)의 바닥(15) 상에 베이스 요소(30)와 함께 배치될 수 있다. 베이스 요소(30)는 오비탈 쉐이커(3)의 하부 부분을 밀봉한다. 베이스 요소(30)는 스테인리스 스틸로 제조될 수 있다. 중공 샤프트(40)의 기능은 중공 샤프트(14)의 기능과 동일하다. 또한, 베이스 요소(30)와 중공 샤프트(40)는 일체형으로 제조될 수 있다.

Claims (15)

  1. 인큐베이션 챔버(2)를 형성하는 인큐베이터 하우징(1), 및
    쉐이킹 테이블(4)을 쉐이킹하도록 구성되는 오비탈 쉐이커(3)를 포함하고,
    상기 오비탈 쉐이커(3)는,
    스테이터(7, 8) 및 로터(9)를 포함하는 구동 모터, 및
    상기 로터(9)에 장착되는 편심 베어링(11, 12)을 포함하고,
    상기 오비탈 쉐이커(3)는 상기 인큐베이션 챔버(2) 내에 위치되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오비탈 쉐이커(3)는, 상기 오비탈 쉐이커(3)를 상기 인큐베이터 하우징(1)의 베이스(15)에 고정하도록 구성된 고정체(13, 14), 또는 상기 오비탈 쉐이커(3)를 상기 인큐베이터 하우징(1)의 베이스(15) 상에 유지하도록 구성된 스탠드(30, 40)를 포함하여 상기 오비탈 쉐이커(3)가 상기 인큐베이션 챔버(2)의 내부까지 연장되도록 하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오비탈 쉐이커(3)는 상기 로터(9)를 상기 고정체(13, 14) 또는 상기 스탠드(30, 40) 상에 지지하도록 구성된 베어링(16)을 더 포함하고,
    상기 로터(9), 상기 베어링(16), 및 상기 고정체(13, 14) 또는 상기 스탠드(30, 40)는 상기 인큐베이션 챔버(2)로부터 상기 스테이터(7, 8)를 밀봉하도록 구성되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 로터(9)는 로터 플레이트(17)를 포함하고,
    상기 베어링(16)은, 상기 로터 플레이트(17)와 상기 고정체(13, 14) 사이, 또는 상기 로터 플레이트(17)와 상기 스탠드(30, 40) 사이 위치되는 밀봉된 베어링인 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오비탈 쉐이커(3)는, 다이나믹 시일(18)을 더 포함하고,
    상기 로터(9), 상기 다이나믹 시일(18), 및 상기 고정체(13, 14) 또는 스탠드(30, 40)는 상기 인큐베이션 챔버(2)로부터 상기 스테이터(7, 8)를 밀봉하도록 구성되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 다이나믹 시일(18)은 상기 로터(9, 17) 상에 장착된 립 시일(lip seal)을 포함하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정체(13, 14)는 부싱(bushing)(13) 및 샤프트(14)를 포함하고,
    상기 부싱(13)은 상기 인큐베이터 하우징(1)에 장착되고, 상기 베어링(16)은 상기 샤프트(14)에 장착되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 부싱(13)을 상기 인큐베이터 하우징(1)에 밀봉하도록 구성되는 O링(19)을 더 포함하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 모터(7, 8, 9)는 회전식 직접 구동 모터인 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    빌트인 버전인 오비탈 쉐이커(3)는 인큐베이터 하우징(1)의 베이스(15)를 통해 연장되는 통로(20)를 더 포함하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 통로(20)는 상기 스테이터(7, 8)와 상기 인큐베이션 챔버(2)의 외측 사이에 연장되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 통로(20) 내의 냉각 채널을 더 포함하고,
    상기 냉각 채널은 냉각 액체가 그 곳을 통해 흐를 수 있도록 구성되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터(9)에 장착되는 조정 가능한 카운터웨이트(counterweight)(21)를 더 포함하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 로터(9), 상기 카운터웨이트(21), 및 상기 인큐베이션 챔버(2)의 내부 중 적어도 하나는 스테인리스 스틸로 제조되는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편심 베어링(11, 12)은 서로 위에 적층되는 두개의 밀봉된 베어링(11)을 포함하는 오비탈 인큐베이터 쉐이커.
KR1020237002635A 2020-06-22 2020-06-22 오비탈 쉐이커를 갖는 인큐베이터 KR20230028786A (ko)

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