KR20230053876A - 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세포의 관류 배양용 챔버들이 분리 및 결착 가능한 모듈형태로 제작되어 소형화가 가능하기 때문에 인큐베이터 내부에서 관류 배양이 가능하며, 모듈 교체를 통해 대사체 챔버내에 저장된 대사체를 포함한 세포 배양액 중에서 대사체를 분리하여 분석할 수 있도록 개선된 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치에 관한 것이다.

Description

세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치{All-in-one type device for cell perfusion culture and metabolite collection}

본 발명은 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세포의 관류 배양용 챔버들이 분리 및 결착 가능한 모듈형태로 제작되어 소형화가 가능하기 때문에 인큐베이터 내부에서 관류 배양이 가능하며, 모듈 교체를 통해 대사체 챔버내에 저장된 대사체를 포함한 세포 배양액 중에서 대사체를 분리하여 분석할 수 있도록 개선된 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치에 관한 것이다.

세포배양을 위해서는 세포가 배양될 수 있는 일정한 공간을 제공하는 세포배양챔버와 세포에 영양분을 공급하는 배양액이 필요하다.

배양액은 세포에 대한 배양 매체인 동시에 영양분이나 산소 등의 전송 매체이다.

즉, 배양액은 세포에게 필요한 영양분이나 산소 등을 공급하고 노폐물을 제거한다.

따라서, 배양액은 세포배양챔버에 주입되어 세포배양에 사용된 후 세포조직을 신선한 상태로 유지하기 위해서 적절한 주기로 교환되어야 한다.

이러한 이유로 세포배양챔버와, 이를 이용한 세포배양장치에는 계속적인 배양액의 공급과 배출과정을 원활히 수행할 수 있는 구성이 필요하다.

특히, 동물 세포를 배양할 때 고농도의 세포가 필요하거나 혹은 목적 단백질이 불안정한 경우 효율적이고 효과적인 배양을 위해 관류식 배양 방법이 널리 사용되고 있다.

예컨대, 대표적인 관류식 배양 방법은 아래 [그림1]과 같다.

[그림1] 3D cell/organoid culture 관류 배양 기술]

이러한 관류식 배양 방법은 연속배양처럼 새로운 배지를 공급하면서 배양체를 회수할 때 세포를 여과한 배지(즉, 배양 산물)만을 회수하는 방식으로서, 세포를 제거하지 않고 배양산물만을 확보하는데 최적화된 방법이다.

또한, 세포 재접종없이 2개월까지 배양가능(Hybridoma는 30일 배양 공정)하다는 장점이 있다.

반면에, 설비가 고가이고, 장기배양시 오염이나 감염의 위험이 크다는 단점이 있다.

특히, 설비(시스템) 구동을 위해 부피가 큰 펌프, 모터 등 다양한 부속품들을 필요로 하고, 설비의 볼륨과 구동 특성상 세포 배양시 보편적으로 사용되는 인큐베이터를 이용할 수 없다는 단점이 있다.

때문에, 세포 배양을 위해 관류 배양 설비에 맞는 맞춤형 인큐베이터와 같은 외부 장비를 별도로 필요하게 되고, 그에 따른 지출 비용이 급격히 증가하는 단점이 있다.

국내 등록특허 제10-1011154호(2011.01.20.), 세포배양 복합자극챔버와 이를 이용한 세포배양장치 국내 등록특허 제10-1367870호(2014.02.20.), 관류식 세포 배양 장치 국내 등록특허 제10-2064769호(2020.01.06.), 다공성 필름과 미세인공혈관 채널이 구비된 세포배양 플레이트, 이를 포함하는 세포배양 장치 및 세포배양 장치를 이용한 세포배양방법

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 세포의 관류 배양용 챔버들이 분리 및 결착 가능한 모듈형태로 제작되어 소형화가 가능하기 때문에 인큐베이터 내부에서 관류 배양이 가능하며, 모듈 교체를 통해 대사체 챔버내에 저장된 대사체를 포함한 세포 배양액 중에서 대사체를 분리하여 분석할 수 있도록 개선된 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 세포 배양액을 저장하는 배지챔버와, 배양액에 포함된 세포를 배양하는 반응챔버와, 대사체를 포함한 배양된 액을 저장하는 대사체챔버로 모듈화되어 상호 분리 및 결착이 가능한 챔버; 상기 챔버가 장탈착되며, 장착시 배지챔버-반응챔버-대사체챔버를 이동시켜 서로 접속시키는 도킹스테이션;을 포함하고, 상기 배지챔버에는 공기압에 따라 팽창되는 풍선이 내장되어 세포 배양액을 일정시간 동안 관류시켜 반응챔버 및 대사체챔버로 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치를 제공한다.

이때, 상기 도킹스테이션은 상부가 개방된 박스형상으로 형성되고; 상기 도킹스테이션의 장변방향으로 가로질러 관통하는 다수의 안내핀이 마련되며; 상기 안내핀에는 배지챔버, 반응챔버, 대사체챔버가 각각 장착되는 제1,2,3유동블럭이 끼워져 슬라이딩 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 도킹스테이션의 단변방향으로 가로질러 회전축이 더 고정되고; 상기 회전축의 일단부에는 래치기어가 키 고정되며; 상기 회전축의 타단에는 작동레버가 일체로 고정되고; 상기 회전축 상에는 일정길이만큼 레버판이 일체로 형성되어 제1유동블럭의 하단을 밀 수 있도록 구성되며; 상기 회전축과 간격을 두고 평행하게 래치축이 고정되고; 상기 래치축에는 상기 래치기어와 치결합되면서 상기 래치기어를 한 쪽 방향으로만 회전되게 제한하는 래치가 고정되며; 상기 래치의 하측에는 상기 래치가 래치기어에 항상 맞물려 있도록 탄성적으로 밀어 올리는 래치탄성재가 구비될 수 있다.

또한, 상기 래치탄성재는 코일스프링, 판스프링, 토션스프링 또는 신축성을 갖는 탄성패드 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 제3유동블럭과 도킹스테이션의 장변 사이에는 다수의 안내핀에 끼워진 채 개재되는 다수의 스프링이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 배지챔버와 대사체챔버가 서로 마주보는 면에는 반응챔버가 밀착될 수 있도록 라운드가공면이 형성되고; 상기 배지챔버의 라운드가공면 하단부에는 반응챔버와 통하는 배지도킹홀이 형성되며; 상기 배지챔버의 라운드가공면 반대측면 상에는 배지챔버 내 풍선에 공기를 공급하는 공기주입구가 형성되고; 상기 대사체챔버의 라운드가공면 상단부에는 반응챔버와 통하는 대사체도킹구가 형성되며; 상기 반응챔버의 외주면 일부 하측에는 상기 배지도킹홀에 도킹되는 하부도킹부가 형성되고; 상기 하부도킹부와 직경방향으로 대칭되는 외주면 상측에는 상기 대사체도킹구와 도킹하는 상부도킹부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 배지챔버와 반응챔버 및 대사체챔버의 양측 하단부에는 각각 개방홈이 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 개방홈에 대응되는 갯수로 제1,2,3유동블럭의 상면에는 상기 개방홈에 삽입되는 고정돌기가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 개방홈에 대응되는 갯수로 제2유동블럭의 상면에만 상기 개방홈에 삽입되는 고정돌기가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 개방홈이 끼워질 수 있도록 제1,2,3유동블럭의 상면에는 간격을 두고 다수개의 고정돌기가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 개방홈이 끼워질 수 있도록 제2유동블럭의 상면에만 간격을 두고 다수개의 고정돌기가 돌출 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 세포의 관류 배양용 챔버들이 분리 및 결착 가능한 모듈형태로 제작되어 소형화가 가능하기 때문에 인큐베이터 내부에서 관류 배양할 수 있다.

둘째, 모듈 교체를 통해 대사체 챔버내에 저장된 대사체를 포함한 세포 배양액 중에서 대사체를 분리하여 분석할 수 있다.

셋째, 세포주에 맞는 조직환경을 형성하며, pH 농도 등 세포의 관류 배양시 실시간 모니터링이 가능하다.

넷째, 추가적인 외부장비 구배없이 세포 배양이 가능하고, 독립적인 세포 배양환경 조성이 가능하여 대사체 수집 및 분석이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 배양장치의 예시적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 분해도이다.
도 3은 도 1의 예시적인 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배양장치의 일부를 절개하여 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배양장치를 구성하는 유동블럭들을 발췌하여 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배양장치를 구성하는 챔버의 형태를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배양장치를 구성하는 유동블럭들의 변형예를 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배양장치를 구성하는 챔버의 동작예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치는 도킹스테이션(100)과, 상기 도킹스테이션(100)에 탑재되는 다수의 챔버(200), 즉 배지챔버(Medium Chamber)(210), 반응챔버(Reactor Chamber)(220), 대사체챔버(Metabolites Chamber)(230)를 포함한다.

이때, 챔버(200), 즉 배지챔버(210)와 반응챔버(220) 및 대사체챔버(230)는 분리 및 결착이 가능하도록 모듈화된 상태로 다수개를 구비할 수 있어 동시 처리가 가능하므로 단시간내에 다량의 세포 배양을 위한 관류 처리가 가능하게 된다.

때문에, 소형화되어도 처리할 수 있는 양은 충분하므로 소형화에 따른 인큐베이터내 사용이 가능하다는 장점과, 구동에 필요한 부품들까지 내장한 형태로 설계될 수 있어 구조가 간소화됨은 물론, 부대설비를 별도로 구성하지 않음으로 인해 비용증대를 막는 장점이 있다.

여기에서, 배지챔버(Medium Chamber)(210)는 배양액을 저장하는 챔버이고, 반응챔버(Reactor Chamber)(220)는 배양액에 포함된 세포를 배양하는 챔버이며, 대사체챔버(Metabolites Chamber)(230)는 배양된 세포배양액(대사체 포함)을 저장하는 챔버이다.

이와 같이, 본 발명은 각 챔버(200)를 모듈화시킴으로써 독립적인 세포 배양 환경을 조성할 수 있을 뿐만 아니라, 모듈화되어 있으므로 챔버별로 부분 분리 및 결착이 가능하여 대사체 수집 및 분석이 용이한 장점을 갖는다.

한편, 도킹스테이션(100)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 간격을 두고 평행하게 배열되는 한 쌍의 장변판(110)과, 상기 장변판(110)의 양단 각각에 수직하게 고정되는 한 쌍의 단변판(120) 및 이들의 하단에 고정되어 바닥면을 이루는 바닥판(130)을 포함하는 상부가 개방된 박스형상을 갖는다.

그리고, 상기 도킹스테이션(100)에는 제1유동블럭(140), 제2유동블럭(150), 제3유동블럭(160)이 도킹스테이션(100)의 개방된 상부에 삽입된 상태에서 도킹스테이션(100)의 두 장변판(110)을 가로질러 관통하는 제1,2,3안내핀(142,152,162)에 의해 꿰어지도록 구성된다.

즉, 도 5의 도시와 같이, 서로 일정간격을 두고 평행하게 배열되는 제1,2,3안내핀(142,152,162)이 각각 제1,2,3유동블럭(140,150,160)을 관통한 후 각 양단이 장변판(110) 상에 걸려 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 제1,2,3안내핀(142,152,162)은 꼭 3개일 필요는 없고, 최소한 2개 이상이면 가능하며, 안정적인 구동을 위해 도시와 같이 3개를 구비함이 바람직하다.

따라서, 상기 제1,2,3유동블럭(140,150,160)은 제1,2,3안내핀(142,152,162)을 따라 슬라이딩 가능하게 된다.

이때, 상기 제1유동블럭(140)은 도 5를 기준으로 배지챔버(210)가 안착되도록 수평면을 제공하는 배지챔버안착면(146)과, 상기 배지챔버안착면(146)의 폭방향 일측단에 수직하게 일체로 형성된 걸림단부(148)를 가져 전체적으로 'ㅏ' 형상으로 형성된 부재이다.

즉, 상기 걸림단부(148)는 상기 배지챔버안착면(146)을 기준으로 그 상방 및 하방 양측으로 돌출된 형상을 갖는다.

그리하여, 상측 걸림단부는 배지챔버(210)를 슬라이딩시킬 때 밀 수 있는 일종의 밀대 기능을 수행하며, 하측 걸림단부는 후술되는 레버판(LP, 도 4 참조)과 접촉되면서 구동력을 전달하는 수단이 된다.

또한, 상기 제2유동블럭(150)은 도 5를 기준으로 반응챔버(220)가 안착되도록 수평면을 제공하는 반응챔버안착면(156)과, 상기 반응챔버안착면(156)의 양단에서 상방향으로 수직하게 돌출된 스토퍼(158)를 갖는 부재이다.

이 경우, 상기 스토퍼(158)은 서로 마주보는 면, 즉 안쪽면이 만곡지게 라운드 가공된다.

이것은 상기 반응챔버(220)가 원통형상이기 때문에 반응챔버(220)가 반응챔버안착면(156)에 안착된 후 스토퍼(158)에 의해 스토핑될 때 반응챔버(220)의 둘레면이 긴밀하게 밀착되도록 하기 위함이다.

뿐만 아니라, 상기 제3유동블럭(160)은 도 5를 기준으로 대사체챔버(230)가 안착되도록 수평면을 제공하는 대사체챔버안착면(166)과, 상기 대사체챔버안착면(166)의 일측 장변에수 수직하게 돌출된 걸림턱(168)을 가져 전체적으로 '역(逆) ㄴ' 형상으로 형성된 부재이다.

아울러, 상기 제3유동블럭(160)과 장변판(110) 사이에는 상기 제1,2,3안내핀(142,152,162)에 끼워진 채 개재되는 제1,2,3스프링(144.154.164)이 더 구비될 수 있다.

상기 제1,2,3스프링(144,154,164)은 필요에 따라 설치될 수 있는 선택적인 요소로서 각 챔버(200)가 서로 긴밀하게 밀착되도록 탄성지지하는 역할을 수행하게 된다.

다른 한편, 도 4 및 도 5의 예시와 같이, 한 쌍의 단변판(120)을 가로질러 회전축(170)이 고정되고, 상기 회전축(170)의 일단부측에는 래치기어(172)가 키 고정되어 일체를 이룬다.

이때, 상기 회전축(170)은 제1유동블럭(160)의 직하방에 배치됨이 바람직하다.

이는 제1유동블럭(160)에 안착되는 배지챔버(210)가 세포 관류 배양의 시발점이기 때문이다.

또한, 상기 회전축(170)의 타단에는 작동레버(L)가 일체로 고정되는데, 상기 작동레버(L)는 상기 회전축(170)이 단변판(110)을 관통한 후 도킹스테이션(100)의 외부에서 고정된다.

따라서, 오퍼레이터(Operator)는 상기 작동레버(L)를 회전조작함으로써 상기 래치기어(172)를 회전시킬 수 있게 된다.

아울러, 상기 회전축(170) 상에는 일정길이만큼 레버판(LP)이 일체로 형성되는데, 상기 레버판(LP)의 상단은 상기 제1유동블럭(140)의 걸림단부(148)중 하측 걸림단부의 바깥면에 접촉되어 이를 밀 수 있도록 구성된다.

결국, 상기 작동레버(L)가 회전됨으로 인해 상기 회전축(170)이 일정각도 회전하게 되는데, 회전축(170)과 일체로 형성된 레버판(LP)이 함께 회전되면서 제1유동블럭(140)을 한 쪽 방향으로 밀도록 동작하게 된다.

뿐만 아니라, 도 3 및 도 4의 예시와 같이, 상기 회전축(170)과 간격을 두고 평행하게 동일한 방식으로 래치축(180)이 한 쌍의 단변판(110)상에 고정된다.

그리고, 상기 래치축(180)에는 상기 래치기어(172)와 치결합되면서 상기 래치기어(172)가 한 쪽 방향으로만 회전되게 하고 반대방향으로는 회전을 제한하는 래치(182)가 일체로 고정된다.

특히, 상기 래치(182)의 하측에는 바닥판(130) 상에 고정된 래치탄성재(184)가 구비되어 상기 래치(182)가 래치기어(172)에 항상 맞물려 있도록 탄성작용하도록 구성된다.

이 경우, 상기 래치탄성재(184)는 코일스프링일 수도 있고, 혹은 판스프링, 토션스프링은 물론 신축성을 갖는 탄성패드가 될 수도 있다.

또다른 한편, 도 6의 (a)에 예시한 바와 같이, 배지챔버(210)와 대사체챔버(230)가 서로 마주보는 면에는 반응챔버(220)가 긴밀히 밀착될 수 있도록 라운드가공면(R1,R2)이 형성된다.

그리고, 상기 배지챔버(210)의 라운드가공면(R1) 하단부에는 반응챔버(220)와 통할 수 있도록 배지도킹홀(212)이 형성된다.

또한, 상기 배지챔버(210)의 라운드가공면(R1) 반대측면 상에는 배지챔버(210) 내부와 연통되어 공기를 공급하는 공기주입구(214)가 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 배지챔버(210) 내부에는 도 8의 예시와 같이 풍선(BL)이 구비되고, 상기 공기주입구(214)를 통해 공기를 공급받으면 풍선(BL)이 팽창할 수 있도록 구성된다.

아울러, 상기 대사체챔버(230)의 라운드가공면(R2) 상단부에는 반응챔버(220)와 통할 수 있도록 대사체도킹구(232)가 형성된다.

그리고, 상기 반응챔버(220)의 외주면 일부 하측에는 상기 배지도킹홀(212)에 긴밀하게 도킹되는 하부도킹부(222)가 형성되며, 상기 하부도킹부(222)와 직경방향으로 대칭되는 외주면 상측에는 상기 대사체도킹구(232)와 긴밀하게 도킹하는 상부도킹부(224)가 형성된다.

이러한 형태로 한 조를 이룬 챔버세트가 여러세트 구비되어 각각 도 7의 (a)와 같은 제1,2,3유동블럭(140,150,160) 상면에 안착되어 사용될 수 있다.

이때, 상기 제1,2,3유동블럭(140,150,160)의 상면은 평평한 상태로 구비될 수 있고, 상기 챔버세트는 단순히 수평면상에 안착된 채 구비되어 동작될 수 있다.

이것은 가장 기초적인 구성으로서 챔버세트의 흔들림과 무관하게 구성가능한 기본적인 예를 설명한 것이다.

때문에, 챔버세트가 고정된 상태에서 안정적으로 슬라이딩될 수 있도록 개량될 수 있는데, 바람직한 예로 도 6의 (b)와 같이 챔버(200)의 외형이 변형될 수 있고, 그에 맞게 도 7의 (b),(c)와 같이 제1,2,3유동블럭(140,150,160)의 상면 구조가 바뀔 수 있다.

예컨대, 도 6의 (b)와 같이, 배지챔버(210), 반응챔버(220), 대사체챔버(230)의 양측면 하단부에 각각 개방홈(S1,S2,S3)이 형성될 수 있다.

다만, 반응챔버(220)의 경우 원통형상이므로 간격을 맞출 수 있도록 간격유지돌기(D)가 돌출된 상태에서 이 간격유지돌기(D) 상에 개방홈(S2)이 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 개방홈(S1,S2,S3)은 모든 챔버(200)에 형성되지 않고, 오직 반응챔버(220)에만 형성되는 것도 가능하다.

왜냐하면, 반응챔버(220)는 중간에 위치하므로 이것만 고정해도 나머지 챔버들이 이에 도킹되면서 자동적으로 고정되기 때문이다.

덧붙여, 도 6의 (b)와 같은 챔버(200)의 개량에 대응하여 도 7의 (b),(c)와 같이 상기 챔버(200)를 고정할 수 있는 고정돌기(190)가 각 챔버(200)의 수평면상에 돌출 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 고정돌기(190)는 상기 반응챔버(220)와 대응되는 제2유동블럭(150)의 수평면, 즉 반응챔버안착면(156) 상에만 형성될 수 있다.

특히, 상기 고정돌기(190)는 상기 챔버세트의 갯수에 대응되는 갯수로 돌출형성되어 각 개방홈(S1,S2,S3)에 끼워져 각 챔버(200)를 움직이지 않도록 고정할 수 있다.

다만, 서로 결속관계를 유지하므로 도시와 같이, 반응챔버안착면(156)의 길이방향으로 간격을 두고 몇 개만 형성되어도 고정력을 제공하는데에는 문제가 없게 된다.

이와 같은 이유로, 상기 고정돌기(190)는 제1유동블럭(140)의 대지챔버안착면(146)과, 제3유동블럭(160)의 대사체챔버안착면(166) 상에 동일한 방식으로 다수 형성될 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

먼저, 사용하고자 하는 챔버(200), 즉 챔버세트를 도킹스테이션(100)에 안착시킨다.

보다 구체적으로, 배지챔버(210)-반응챔버(220)-대사체챔버(230)가 한 조를 이루는 여러조를 각각 제1,2,3유동블럭(140,150,160)의 배지챔버안착면(146), 반응챔버안착면(156), 대사체챔버안착면(166) 상에 안착시킨다.

이 상태에서, 오퍼레이터가 작동레버(L)를 잡고 시계방향으로 일정각도 회전시킨다.

그러면, 회전축(170)이 회전되며, 동시에 래치기어(172)는 래치(182)를 타고 넘으면서 회전된다.

이때, 회전축(170)에 일체로 고정되어 있던 레버판(LP)이 제1유동블럭(140)을 밀게 된다.

이에 따라, 상기 제1유동블럭(140)은 제2유동블럭(150) 쪽으로 밀리게 되고 어느 순간 두 개의 유동블럭이 밀착되면서 함께 제3유동블럭(160) 쪽으로 슬라이딩되게 된다.

여기에서, 제3유동블럭(160)의 후방측에 제1,2,3스프링(144,154,164)이 있는 경우에는 탄성적으로 압축되면서 보다 긴밀한 블럭간 밀착이 이루어진다.

이 과정에서, 제1,2,3유동블럭(140,150,160)의 배지도킹홀(212)과 하부도킹부(222)가 도킹되고, 또한 상부토킹부(224)와 대사체도킹구(232)가 도킹되어 3개의 챔버(200)는 서로 긴밀한 접속관계를 유지하게 된다.

이 경우, 챔버세트 모두는 동시에 이러한 접속관계를 이룰 수 있어 매우 효율적이다.

이와 같이, 모든 챔버세트가 상호 접촉되면, 즉 오퍼레이터의 레버(L) 조작이 종료되면 래치기어(172)는 래치(182)에 역회전이 방지된 채 고정되기 때문에 래치(182)가 풀리지 않는 한 각 챔버(200)들간의 접속관계 또한 해제되지 않는다.

?첸?, 래치(182)를 해제하기를 원할 경우에는 래치(182)에 가해지는 탄성력을 제거하면 되는데, 래치(182)로 가하는 탄성력은 래치탄성재(184)에 의해 일어나므로 공구를 이용하여 그 기능을 정지시키거나 혹은 공구를 이용하여 래치(182)를 눌러 래치기어(172)와의 치결합 상태를 해제하면 된다.

이렇게 챔버간 접속이 완료되면, 배지챔버(210)에 세포 배지액을 주입한다.

이때, 각 챔버(200) 내부의 환경은 감지센서를 이용하여 검출이 가능하며, 검출된 결과는 메인시스템으로 송신되어 실시간 모니터링이 가능하게 된다.

세포 배지액에서 배양 조건에 따라 배양이 일어나면 아래 [그림2]와 같이 설정된 제어신호에 따라 공기주입구(214)를 통해 서서히 공기를 공급하여 풍선(BL)을 팽창시킴으로써 배지챔버(210)에 있던 세포 배지액이 반응챔버(220), 대사체챔버(230)로 순차 이동하게 된다.

[그림2]

아울러, 이러한 구조를 갖는 배양장치의 흐름성(Flow rate)을 확인하기 위해 11kpa/min의 공기압으로 약 11분 동안 풍선(BL)에 공기를 주입했을 때 풍선(BL)의 팽창에 의해 배지챔버(210)에서 대사체챔버(230)까지 전달된 유량은 0.75㎖로 확인되었다.

이에 따라, 풍선(BL)의 공기압을 이용한 유량조절이 가능하고, 매우 효용적이라고 판명되었다.

특히, 세포 배양액 중 원할 때 모듈화되어 있는 대사체챔버(230)를 새 것으로 교체한 뒤 기존 대사체챔버(230) 내부에 배양된 대사체를 곧바로 분석할 수 있어 분석 편의성이 증대된다.

뿐만 아니라, 반응챔버(220) 내부의 공압 조절이 가능하기 때문에 세포별 맞춤 배양이 가능한 장점도 있다.

100: 도킹스테이션 110: 장변판
120; 단변판 130: 바닥판
140: 제1유동블럭 150: 제2유동블럭
160: 제3유동블럭 170: 회전축
180: 래치축 190: 고정돌기
200: 챔버 210: 배지챔버
220: 반응챔버 230: 대사체챔버

Claims (11)

1. 세포 배양액을 저장하는 배지챔버와, 배양액에 포함된 세포를 배양하는 반응챔버와, 대사체를 포함한 배양된 액을 저장하는 대사체챔버로 모듈화되어 상호 분리 및 결착이 가능한 챔버;
   상기 챔버가 장탈착되며, 장착시 배지챔버-반응챔버-대사체챔버를 이동시켜 서로 접속시키는 도킹스테이션;을 포함하고,
   상기 배지챔버에는 공기압에 따라 팽창되는 풍선이 내장되어 세포 배양액을 일정시간 동안 관류시켜 반응챔버 및 대사체챔버로 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도킹스테이션은 상부가 개방된 박스형상으로 형성되고; 상기 도킹스테이션의 장변방향으로 가로질러 관통하는 다수의 안내핀이 마련되며; 상기 안내핀에는 배지챔버, 반응챔버, 대사체챔버가 각각 장착되는 제1,2,3유동블럭이 끼워져 슬라이딩 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 도킹스테이션의 단변방향으로 가로질러 회전축이 더 고정되고; 상기 회전축의 일단부에는 래치기어가 키 고정되며; 상기 회전축의 타단에는 작동레버가 일체로 고정되고; 상기 회전축 상에는 일정길이만큼 레버판이 일체로 형성되어 제1유동블럭의 하단을 밀 수 있도록 구성되며; 상기 회전축과 간격을 두고 평행하게 래치축이 고정되고; 상기 래치축에는 상기 래치기어와 치결합되면서 상기 래치기어를 한 쪽 방향으로만 회전되게 제한하는 래치가 고정되며; 상기 래치의 하측에는 상기 래치가 래치기어에 항상 맞물려 있도록 탄성적으로 밀어 올리는 래치탄성재가 구비된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 래치탄성재는 코일스프링, 판스프링, 토션스프링 또는 신축성을 갖는 탄성패드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제3유동블럭과 도킹스테이션의 장변 사이에는 다수의 안내핀에 끼워진 채 개재되는 다수의 스프링이 더 구비된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 배지챔버와 대사체챔버가 서로 마주보는 면에는 반응챔버가 밀착될 수 있도록 라운드가공면이 형성되고; 상기 배지챔버의 라운드가공면 하단부에는 반응챔버와 통하는 배지도킹홀이 형성되며; 상기 배지챔버의 라운드가공면 반대측면 상에는 배지챔버 내 풍선에 공기를 공급하는 공기주입구가 형성되고; 상기 대사체챔버의 라운드가공면 상단부에는 반응챔버와 통하는 대사체도킹구가 형성되며; 상기 반응챔버의 외주면 일부 하측에는 상기 배지도킹홀에 도킹되는 하부도킹부가 형성되고; 상기 하부도킹부와 직경방향으로 대칭되는 외주면 상측에는 상기 대사체도킹구와 도킹하는 상부도킹부가 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 배지챔버와 반응챔버 및 대사체챔버의 양측 하단부에는 각각 개방홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 개방홈에 대응되는 갯수로 제1,2,3유동블럭의 상면에는 상기 개방홈에 삽입되는 고정돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 개방홈에 대응되는 갯수로 제2유동블럭의 상면에만 상기 개방홈에 삽입되는 고정돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 개방홈이 끼워질 수 있도록 제1,2,3유동블럭의 상면에는 간격을 두고 다수개의 고정돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.
11. 제6항에 있어서,
    상기 개방홈이 끼워질 수 있도록 제2유동블럭의 상면에만 간격을 두고 다수개의 고정돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 관류 배양 및 대사체 수집을 위한 올인원 타입의 배양장치.

Images