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KR100932861B1 - 세포배양플라스크 - Google Patents

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KR100932861B1
KR100932861B1 KR1020070123912A KR20070123912A KR100932861B1 KR 100932861 B1 KR100932861 B1 KR 100932861B1 KR 1020070123912 A KR1020070123912 A KR 1020070123912A KR 20070123912 A KR20070123912 A KR 20070123912A KR 100932861 B1 KR100932861 B1 KR 100932861B1
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KR
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culture
cell culture
flask
cells
inlet
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정재준
김경숙
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코아스템(주)
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Abstract

본 발명은 배양액을 사용하여 세포를 배양할 수 있는 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치에 관한 것으로서, 특히 오염 없이 세포를 키울 수 있고 배양액과 가스의 주입 및 추출을 자동으로 할 수 있으며 순차적으로 적층(stack)이 가능한 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 상기 세포가 배양되는 일정한 면적의 배양공간, 상기 배양공간으로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 유입구, 상기 배양공간으로 공급된 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 배출구, 상기 배양공간으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 유입구를 포함하며, 전체적으로 밀폐되도록 형성되고 내부가 보일 수 있도록 투명한 플라스틱으로 구성된 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치가 제공된다.
세포배양, 세포배양플라스크, 세포배양장치, 배양액, 유입구, 배출구, 원통관, 피스톤, 실링부재, 동력공급장치, 주입장치, 수거장치, 연결부재

Description

세포배양플라스크{A CELL CULTURE FLASK}
본 발명은 배양액을 사용하여 세포가 배양되는 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치에 관한 것으로서, 특히 오염 없이 세포를 키울 수 있고 배양액과 가스의 주입 및 추출을 자동으로 할 수 있으며 순차적으로 적층(stack)이 가능한 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치에 관한 것이다.
세포배양이라 함은 다세포생물의 개체로부터 무균적으로 조직편을 떼내어 여기에 영양을 주고 용기 내에서 배양, 증식시키는 일로 식물의 경우 무제한으로 조직을 증식시킬 수 있다.
배양법에는 커버글라스법, 플라스크법, 회전관법 등이 있다. 일반적으로 배양조직의 성장을 촉진시키는 것에는 배엑스나 백혈구 또는 지라엑스가 유효한데, 그 본체는 확실히 밝혀져 있지 않다. 최근에는 항생물질을 이용하거나 비타민, 아미노산을 혼합한 이글배양액 등을 사용하기도 한다.
조직배양으로 1개의 세포로부터 세포집단까지의 배양, 작은 기관의 배양, 식물조직의 배양도 가능하게 되었다.
시험관 내에서의 살아있는 세포의 배양은 세포 신진대사의 부가적인 부산물의 회수, 바이러스 백신의 제조, 인공기관을 만들기 위한 의도적인 세포의 배양, 동물세포의 유전자 조작에 의한 의약품 생산이나 식물의 세포 융합에 의한 육종 등의 공업화를 포함한 다양한 목적을 위하여 행하여진다.
일반적으로 동물세포의 배양은 아미노산, 당류, 무기 염류, 비타민 등의 영양분을 함유한 배양지가 필요하며 배양조건이 어렵지만 식물세포의 경우는 동물과는 달리 광합성을 하기 때문에 생존능력이 높아 배양이 쉬우나 증식속도는 늦다.
효과적인 동물세포 배양을 위해서 최근에는 세포의 특성에 따른 배양법에 관심을 많이 가지게 되었다. 그 결과 하이브리도마(hybridomas), 배아줄기세포(embryonic stem cell) 등은 각각의 세포 특성에 알맞은 배양방법이 연구개발되어 널리 사용되고 있다. 그러나 섬유아세포(fibroblastoid)나 상피세포(epithelial-like cell)와 같은 부착성 세포의 대량 배양에 있어서는 아직까지 완벽한 방법이 개발되지 않아 배양수율이 낮고 장시간 배양이 어려운 점이 있다.
세포 배양을 위해서는 세포가 배양될 수 있는 일정한 공간과 세포에 영양분을 공급하는 배양액 및 각종 가스 등이 필요하다. 물론 식물 세포 배양의 경우도 마찬가지이다.
특히 배양액과 각종 가스들은 배양 공간에 주입되어 세포 배양에 사용된 후 세포 조직을 신선한 상태로 유지하기 위해서 적절한 주기로 교환되어야 한다.
따라서 세포배양장치에는 계속적인 배양액 및 각종 가스의 공급과 배출과정을 원할하게 수행할 수 있는 구성이 필수적이다.
이러한 배양액의 교환을 위해서, 피펫을 이용하여 배양액을 흡입하여 배양공간에 주입하고 배출하는 방식이 있는데, 이러한 방식은 세포의 유실 위험이 크며 배양액의 원할한 교환이 이루어지기 어려워 비효율적이다.
종래 기술에 의하면, 배양공간의 일 측에 배양액 주입구를 형성시켜 배양액을 자동 또는 수동시스템을 통해 일정액 주입하며, 배양공간의 타 측에 배양액 배출구를 형성시켜 사용된 배양액을 자동 또는 수동시스템을 통해 배출하는 방식이 있다.
이러한 방식은 배양액 주입구 또는 배양액 배출구를 통해 이물질이 들어가서 세포가 오염될 수 있고, 사용자가 장치의 작동에 항상 관여해야 하므로 불편하다. 또한, 단일 장치의 사용으로 작업면적의 효율성이 떨어져서 대량 배양이 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 특히 밀폐된 공간을 제공하여 오염 없이 세포를 키울 수 있고 배양액과 가스의 주입 및 추출을 자동으로 할 수 있으며 순차적으로 적층(stack)이 가능하여 대량 배양이 가능한 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 세포배양플라스크는 상기 세포가 배양되는 일정한 면적의 배양공간; 상기 배양공간으로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 유입구; 상기 배양공간으로 공급된 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 배출구; 상기 배양공간으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 유입구;를 포함하며 전체적으로 밀폐되도록 형성되고 내부가 보일 수 있도록 투명한 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 배양액 유입구와 배양액 배출구는 배양액이 수용될 수 있도록 외부로 돌출되어 있고, 일 측에 구멍이 형성되어 배양액이 유통될 수 있는 원통관 부재; 상기 원통관 부재 내부에서 왕복 운동할 수 있는 피스톤 부재; 상기 피스톤 부재에 일 측이 연결되고, 외부의 동력공급장치에 타 측이 연결된 연결부재; 상기 원통관 부재의 끝단에 부착되고 상기 연결부재의 왕복운동이 가능하도록 개구가 형성된 실 링부재;로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 동력공급장치는 케이블을 통하여 외부로부터 전기를 공급받아 작동하는 탈착 가능한 모터이고, 상기 연결부재는 직선 봉 또는 리드 스크류인 것이 바람직하다.
상기 세포배양플라스크는 상기 배양공간으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 배출구를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 이물질을 투입할 수 있도록 하나 또는 2 이상의 이물질 유입구가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 이물질 유입구는 캡 형태의 마개로 개폐되어 질 수 있는 것이 바람직하다.
상기 세포배양플라스크는 중앙에 상기 배양공간을 포함하는 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되며, 상기 배양액 유입구와 배양액 배출구, 가스 유입구와 가스 배출구 및 이물질 유입구는 상기 원통의 옆 면을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
상기 투명한 물질은 렉산이나 아크릴 등의 플라스틱 또는 강화유리인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 제공되는 세포배양장치는 세포가 배양되는 배양공간을 형성하며, 상기 배양공간으로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 하는 배양액 유입구, 상기 배양공간으로 유입된 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 하는 배양액 배출구, 상기 배양공간으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 하 는 가스 유입구가 형성되고 전체적으로 밀폐되고 내부가 보일 수 있도록 투명한 플라스틱으로 구성된 세포배양플라스크; 상기 세포배양플라스크의 배양액 유입구를 통하여 상기 세포배양플라스크 내부로 배양액을 공급할 수 있는 주입장치; 상기 세포배양플라스크의 배양액 배출구를 통하여 상기 세포배양플라스크 외부로 배양액을 추출할 수 있는 수거장치; 상기 주입장치와 수거장치가 장착될 수 있는 주입부와 수거부, 상기 주입부와 수거부의 상부 또는 하부를 따로 연결하는 판 형태의 연결부, 상기 연결부의 일 측에 설치된 받침부로 구성된 세포배양플라스크 수용부;를 포함하며 상기 세포배양플라스크는 상기 세포배양플라스크 수용부의 연결부 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 세포배양장치는 상기 배양공간으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 배출구를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 세포배양장치는 이물질을 투입할 수 있도록 하나 또는 2 이상의 이물질 유입구가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 이물질 유입구는 캡 형태의 마개로 개폐되어 질 수 있는 것이 바람직하다.
상기 세포배양플라스크는 중앙에 상기 배양공간을 포함하는 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되며, 상기 배양액 유입구와 배양액 배출구, 가스 유입구와 가스 배출구 및 이물질 유입구는 상기 원통의 옆 면을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
상기 투명한 물질은 렉산이나 아크릴 등의 플라스틱 또는 강화유리인 것이 바람직하다.
상기 주입장치와 수거장치는 동력공급장치가 내부에 장착되는 실린지부; 상기 실린지부와 연결되고 배양액을 수용할 수 있는 배양액 저장부; 상기 배양액 저장부와 연결되고 상기 세포배양플라스크의 배양액 유입구 또는 배양액 배출구와 접촉하여 배양액이 유동되는 접촉부; 상기 배양액 저장부 내부에서 왕복 운동할 수 있는 피스톤 부재; 상기 피스톤 부재에 일 측이 연결되고, 상기 동력공급장치에 타 측이 연결된 연결부재;를 포함하며 전체적으로 주사기 형태인 것이 바람직하다.
상기 연결부재는 직선 봉 또는 리드 스크류인 것이 바람직하다.
상기 동력공급장치는 케이블을 통하여 외부로부터 전기를 공급받아 작동하는 탈착 가능한 모터인 것이 바람직하다.
상기 세포배양플라스크 수용부의 주입부와 수거부는 세포배양플라스크의 외부 면과 방사상으로 연결되도록 설치되거나 세포배양플라스크의 외부 면과 직각으로 연결되도록 설치될 수 있는 것이 바람직하다.
상기 세포배양플라스크 수용부는 투명한 물질인 렉산이나 아크릴 등의 플라스틱으로 형성되거나 스테인리스로 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치에 의하면, 특히 밀폐된 공간을 제공하여 오염 없이 동물 세포를 키울 수 있고 배양액과 가스의 주입 및 추출을 자동으로 할 수 있으며 순차적으로 적층(stack)이 가능하여 대량생산이 가능함에 따라 공간 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 세포배양플라스크 및 이를 구비한 세포배양장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세포배양플라스크의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에서 나타낸 세포배양플라스크의 정면도를 나타낸 것이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 세포배양플라스크(100)는 세포가 배양될 수 있는 일정한 면적의 배양공간(110), 배양공간(110) 내로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 설치된 배양액 유입구(120), 배양공간(110) 내부의 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 설치된 배양액 배출구(130), 배양공간(110)으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 설치된 가스 유입구(140)를 포함한다.
배양액 유입구(120), 배양액 배출구(130), 가스 유입구(140)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다.
또한, 세포배양플라스크(100)에는 배양공간(110)으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 하는 가스 배출구(150)와 이물질을 투입할 수 있도록 하는 이물질 유입구(160)가 더 포함될 수 있다.
그리고, 가스 배출구(150)와 이물질 유입구(160)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다.
세포배양플라스크(100) 내부에 구비된 배양공간(110)은 일반적으로 굴곡이 없으며 기울어지지 않은 평면이고 경우에 따라서 배양공간(110)의 일부 면이 경사면으로 될 수 있다.
배양액 유입구(120)와 배양액 배출구(130)는 세포배양플라스크(100)의 외부 면에 돌출되어 형성되어 있고, 끝단이 좁게 형성될 수 있다. 이는 배양액 유입구(120)와 배양액 배출구(130)를 통해 배양액이 유동 되지 않은 경우에 이물질의 유입을 막을 수 있도록 한다.
또한, 배양액 유입구(120)와 배양액 배출구(130)는 서로 맞은 편에 위치하여 배양액의 유입 또는 추출시 배양액의 유동 방향이 구분되도록 하는 것이 좋다. 서로 근접하여 위치하는 경우 배양액의 유입을 원하여 배양액 유입구(120)를 개방하였는데, 배양액 배출구(130) 쪽으로 배양액이 유동하면 외부로 배양액이 세어 나갈 수 있기 때문이다. 이러한 염려가 없다면, 배양액 유입구(120)와 배양액 배출구(130)를 서로 근접하게 설치할 수 있다.
가스 유입구(140)는 배양액 유입구(120)나 배양액 배출구(130)와는 별개로 하나 또는 2 개 이상 설치될 수 있다. 세포배양플라스크 내부에서 배양되는 세포가 동물 세포인 경우 산소(O₂)가 필요하고, 식물 세포인 경우 이산화탄소(CO₂)가 필요한 것이 일반적이기 때문에 가스 유입구(120)를 통하여 이러한 가스들을 공급할 수 있다. 물론, 질소(N₂)나 그 밖의 가스도 공급이 가능하다.
세포배양플라스크 내부에서 생장하는 세포조직을 신선하게 유지하도록 하기 위해서는 원할한 가스 공급과 배출이 필수적이다. 이를 위해서 세포배양플라스크 내부로 공급된 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출구(150)가 설치될 수 있다. 세포배양플라스크(100)가 일회용인 경우 일정량의 배양액과 가스를 공급하고, 생장한 세포를 채취하므로 가스 배출구(150)가 별도로 필요하지 않을 수 있으나, 세포배양플라스크(100)를 지속적으로 사용하는 경우 세포의 신선도를 유지하고, 세포배양플라스크(100) 내부의 청결을 유지하기 위해서는 가스 배출구(150)가 필요하다.
또한, 가스가 과도하게 공급되거나, 세포 자체에서 발생한 가스를 제거하고 자 하는 경우 가스 배출구(150)를 이용할 수 있다.
세포의 원할한 생장을 위해 이물질을 투입할 수 있도록 이물질 유입구(160)가 별개로 설치될 수 있다. 이물질 유입구(160)는 별개의 캡 형태의 마개(165)가 마련되어 개폐될 수 있도록 한다. 마개(165)는 일반적으로 사용되는 고무 마개를 사용할 수 있다. 이물질 유입구(160)로 이물질을 투입하고자 하는 경우 피펫과 같은 채취 수단을 사용할 수 있다.
사용자는 이물질 유입구(160)를 통하여 필요한 양만큼의 세포를 채취할 수도 있을 것이다. 이 경우에도 피펫을 사용할 수 있다.
도 1과 도 2에서 나타낸 세포배양플라스크(100)는 전체적으로 밀폐되고, 내부가 보일 수 있도록 투명한 재질로 구성될 수 있다. 이는 실험자가 세포의 성장 정도를 관찰할 수 있도록 하기 위함이다.
투명한 재질로는 렉산이나 아크릴 등의 투명 플라스틱을 사용하거나 다른 플 라스틱을 사용할 수 있고, 쉽게 깨지지 않는 강화유리를 사용하는 것이 좋다.
도 1과 도 2에서 도시된 세포배양플라스크(100)는 원통형의 구조를 가지고 있으나, 다른 형태, 즉 직육면체나 다면체의 구조를 가질 수 있다. 다만, 세포배양플라스크(100)의 구조가 원통형인 경우 모서리부분이 없어서 사용될 수 있는 세포배양공간이 넓고, 외부로부터 충격을 받아도 파손될 위험이 적으며, 용이하게 이동시킬 수 있다.
본 발명에서 세포배양플라스크(100)는 중앙에 배양공간이 마련된 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되고, 배양액 유입구(120)와 배양액 배출구(130), 가스 유입구(140)와 가스 배출구(150) 및 이물질 유입구(160)는 원통의 옆면을 따라 형성된다.
이는 세포배양플라스크의 다양한 구조 중 일 실시예를 나타낸 것으로서, 세포배양플라스크가 다른 다면체 구조일 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 세포배양플라스크(200)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 평면도를 나타낸 것이며, 도 5는 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 투시평면도를 나타낸 것이다. 그리고 도 6은 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)에 모터를 장착한 상태의 사시도이고, 도 7은 도 6에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 세포배양플라스크(200)는 세포가 배양될 수 있는 일정한 면적의 배양공간(210), 배양공간(210) 내 로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 설치된 배양액 유입구(220), 배양공간(210) 내부의 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 설치된 배양액 배출구(230), 배양공간(210)으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 설치된 가스 유입구(240)를 포함한다.
배양액 유입구(220), 배양액 배출구(230), 가스 유입구(240)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다.
배양액 유입구(220)와 배양액 배출구(230)는 배양액이 수용될 수 있도록 외부로 돌출되고 일 측에 구멍(224,234)이 형성되어 배양액이 유통될 수 있는 원통관 부재(222,232), 원통관 부재(222,232) 내부에서 배양액 또는 세포의 유입 또는 유출을 위해 왕복 운동할 수 있는 피스톤 부재(223,233), 피스톤 부재(223,233)에 일 측이 연결되고, 외부의 동력공급장치에 타 측이 연결된 연결부재(225,235), 원통관 부재(222,232)의 끝단에 부착되고 연결부재(225,235)의 왕복운동이 가능하도록 개구가 형성된 실링부재(226,236)를 포함한다.
도 6과 도 7에 도시된 동력공급장치는 케이블을 통하여 외부로부터 전기를 공급받아 작동하는 탈착 가능한 모터(228,238)일 수 있고, 전동기 또는 펌프 등의 장치가 사용될 수 있다.
연결부재(225,235)는 단순히 왕복운동을 하는 직선 봉이거나, 회전운동을 하면서 왕복운동을 하는 리드 스크류일 수 있다. 단, 연결부재(225,235)로서 리드 스크류를 사용하는 경우 모터에서 회전력을 발생시켜서 리드 스크류를 작동시켜야 할 것이다.
연결부재(225,235)에 모터와 같은 동력공급장치를 사용하지 않고, 사용자가 연결부재(225,235)의 외부 끝부분을 잡고 힘을 가하여 피스톤 부재(223,233)가 움직이도록 할 수 있음은 물론이다. 세포배양의 목적이 대량 생산이 아니고 실험을 위하여 소량의 특정 세포가 필요한 경우라면 사용자가 직접 연결부재를 작동시켜 배양액이나 세포를 추출할 수 있을 것이다.
사용자는 배양액을 배양액 유입구(220)를 통하여 배양액을 주입하기 위해서 원통관 부재(222) 상에 형성된 구멍(224)를 통하여 배양액을 투입하고, 수동 또는 모터를 이용하여 연결부에 힘을 가해서 피스톤 부재(223)를 세포배양플라스크(200) 쪽으로 밀어 넣는다. 이때 압력에 의하여 세포 또는 배양액이 세포배양플라스크 내부로 밀려 들어간다.
반대로 사용자가 배양액을 배양액 배출구(230)을 통하여 배양액을 추출하기 위해서 수동 또는 모터를 이용하여 연결부에 힘을 가해서 피스톤 부재(233)를 세포배양플라스크(200)의 바깥방향으로 뺀다. 이때 세포배양플라스크(200) 내부에 있던 배양액 또는 세포는 피스톤 부재(233)와 원통관 부재(232) 사이의 공간으로 배출되고, 사용자는 원통관 부재(232)의 구멍(234)을 통하여 배양액 또는 세포를 추출할 수 있다.
세포배양플라스크(200)에는 배양공간(210)으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 하는 가스 배출구(250)와 이물질을 투입할 수 있도록 하는 이물질 유입구(260)가 더 포함될 수 있다.
그리고, 가스 배출구(250)와 이물질 유입구(260)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다.
배양액 유입구(220)와 배양액 배출구(230)는 서로 맞은 편에 위치하여 배양액의 유입 또는 추출시 배양액의 유동 방향이 구분되도록 하는 것이 좋다. 서로 근접하여 위치하는 경우 배양액의 유입을 원하여 배양액 유입구(220)를 개방하였는데, 배양액 배출구(230) 쪽으로 배양액이 유동하면 외부로 배양액이 세어 나갈 수 있기 때문이다. 이러한 염려가 없다면, 배양액 유입구(220)와 배양액 배출구(230)를 서로 근접하게 설치할 수 있다.
가스 유입구(240)는 배양액 유입구(220)나 배양액 배출구(230)와는 별개로 하나 또는 2 개 이상 설치될 수 있다. 세포배양플라스크 내부에서 배양되는 세포가 동물 세포인 경우 산소(O₂)가 필요하고, 식물 세포인 경우 이산화탄소(CO₂)가 필요한 것이 일반적이기 때문에 가스 유입구(20)를 통하여 이러한 가스들을 공급할 수 있다. 물론, 질소(N₂)나 그 밖의 가스도 공급이 가능하다.
세포배양플라스크 내부에서 생장하는 세포조직을 신선하게 유지하도록 하기 위해서는 원할한 가스 공급과 배출이 필수적이다. 이를 위해서 세포배양플라스크 내부로 공급된 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출구(250)가 설치될 수 있다. 세포배양플라스크(200)가 일회용인 경우 일정량의 배양액과 가스를 공급하고, 생장한 세포를 채취하므로 가스 배출구(250)가 별도로 필요하지 않을 수 있으나, 세포배양플라스크(200)를 지속적으로 사용하는 경우 세포의 신선도를 유지하고, 세포배양플라스크(200) 내부의 청결을 유지하기 위해서는 가스 배출구(250)가 필요하다.
세포의 원할한 생장을 위해 이물질을 투입할 수 있도록 이물질 유입구(260) 가 별개로 설치될 수 있다. 이물질 유입구(260)는 별개의 캡 형태의 마개(265)가 마련되어 개폐될 수 있도록 한다. 마개(265)는 일반적으로 사용되는 고무 마개를 사용할 수 있다. 이물질 유입구(260)로 이물질을 투입하고자 하는 경우 피펫과 같은 채취 수단을 사용할 수 있다.
사용자는 이물질 유입구(260)를 통하여 필요한 양만큼의 세포를 채취할 수도 있을 것이다. 이 경우에도 피펫을 사용할 수 있다.
투명한 재질로는 렉산이나 아크릴 등의 투명 플라스틱을 사용하거나 다른 플라스틱을 사용할 수 있고, 쉽게 깨지지 않는 강화유리를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 세포배양플라스크(200)는 중앙에 배양공간이 마련된 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되고, 배양액 유입구(220)와 배양액 배출구(230), 가스 유입구(240)와 가스 배출구(250) 및 이물질 유입구(260)는 원통의 옆면을 따라 형성된다.
이는 세포배양플라스크의 다양한 구조 중 일 실시 예를 나타낸 것으로서, 세포배양플라스크가 다른 다면체 구조일 수 있음은 물론이다.
도 8은 도 1의 세포배양플라스크(310)가 설치된 세포배양장치(300)의 일 실시 예를 나타낸 사시도, 도 9는 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 평면 투시도, 도 10는 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 정면도, 도 11은 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 정면 투시도, 도 12는 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)가 적층된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 세포배양플라스 크(310)가 구비된 세포배양장치(300)는 배양액과 가스를 공급하여 세포가 성장할 수 있도록 하는 세포배양플라스크(310)와 세포배양플라스크(310)의 배양액 유입구(320)를 통하여 세포배양플라스크(310)의 내부로 배양액을 공급할 수 있는 주입장치(374), 세포배양플라스크(310)의 배양액 배출구(330)를 통하여 세포배양플라스크(310) 외부로 배양액을 추출할 수 있는 수거장치(381), 주입장치(374)와 수거장치(381) 및 세포배양플라스크(310)가 설치될 수 있는 세포배양플라스크 수용부(370)를 포함한다.
이러한 세포배양장치(300)에는 세포배양에 필요한 가스와 배양액의 공급량을 조절하는 제어부(미도시) 배양공간과 연결되는 각종 호스 및 밸브(미도시), 공급될 배양액과 가스등을 저장하는 저장부(미도시) 등이 포함될 수 있는데, 이러한 구성요소들은 일반적인 세포배양장치에 적용되는 장치들이 사용될 수 있는 것으로서 상세한 설명은 생략한다.
세포배양플라스크(310)는 세포가 배양될 수 있는 일정한 면적의 배양공간(미도시), 배양공간 내로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 설치된 배양액 유입구(320), 배양공간 내부의 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 설치된 배양액 배출구(330), 배양공간으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 설치된 가스 유입구(340)를 포함한다.
배양액 유입구(320), 배양액 배출구(330), 가스 유입구(340)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다. 또한, 세포배양플라스크(310)에는 배양공간으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 하는 가스 배출구(350)와 이물질을 투 입할 수 있도록 하는 이물질 유입구(360)가 더 포함될 수 있다. 그리고, 가스 배출구(350)와 이물질 유입구(360)는 필요에 따라 하나 또는 2 이상이 설치될 수 있다.
이물질 투입구(360)는 별개의 캡 형태의 마개(365)가 마련되어 개폐될 수 있도록 한다. 마개(365)는 일반적으로 사용되는 고무 마개를 사용할 수 있다. 이물질 투입구(360)로 이물질을 투입하고자 하는 경우 피펫과 같은 채취 수단을 사용할 수 있다.
사용자는 이물질 투입구(360)를 통하여 필요한 양만큼의 세포를 채취할 수도 있을 것이다. 이 경우에도 피펫을 사용할 수 있다.
세포배양플라스크(310)는 중앙에 배양공간이 마련된 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되고, 배양액 유입구(320)와 배양액 배출구(330), 가스 유입구(340)와 가스 배출구(350) 및 이물질 유입구(360)는 원통의 옆면을 따라 형성된다. 이는 세포배양플라스크(310)의 다양한 구조 중 일 실시 예를 나타낸 것으로서, 세포배양플라스크(310)가 다른 다면체 구조일 수 있음은 물론이다.
세포배양플라스크(310)는 전체적으로 밀폐되고, 내부가 보일 수 있도록 투명한 재질로 구성될 수 있다. 이는 실험자가 세포의 성장 정도를 관찰할 수 있도록 하기 위함이다. 투명한 재질로는 렉산이나 아크릴 등의 투명 플라스틱을 사용하거나 다른 플라스틱을 사용할 수 있고, 쉽게 깨지지 않는 강화유리를 사용하는 것이 좋다.
세포배양플라스크(310) 전체가 밀폐됨으로서 외부의 오염물질이 쉽게 내부로 투입되는 것을 막을 수 있다.
도 9를 살펴보면, 세포배양플라스크(310)로 배양액을 공급하기 위한 주입장치(374)와 세포배양플라스크(310)로부터 배양액을 추출하기 위한 수거장치(381)는 전체적으로 주사기 형태를 갖추고 있고, 동력공급장치(380,387))가 구비된 실린지부(375,382), 실린지부(375,382)와 연결되어 있고 배양액을 수용할 수 있는 배양액 저장부(376,383), 배양액 저장부(376,383)와 연결되고 세포배양플라스크(310)의 배양액 유입구(320) 또는 배양액 배출구(330)와 접촉하여 배양액이 유동되는 접촉부 (377, 384), 배양액 저장부(376,383) 내부에서 왕복 운동할 수 있는 피스톤 부재(378,385), 피스톤 부재(378,385)에 일 측이 연결되고, 동력공급장치(380,387)에 타 측이 연결된 연결부재(379,386)를 포함한다.
주입장치(374)와 수거장치(381)는 세포배양플라스크(310)와 접촉 또는 분리될 수 있고, 마찬가지로 세포배양플라스크 수용부(370)에 탈착이 가능하다. 즉, 평상시에는 세포배양플라스크 수용부(370)에 세포배양플라스크(310)만 장착하고, 배양액의 공급 또는 추출을 원하는 경우 주입장치(374) 또는 수거장치(381)를 세포배양플라스크(310)의 주입부(371)와 수거부(372)에 장착하여 사용할 수 있다.
실린지부(375,382)의 내부에는 소형의 동력공급장치(380,387)가 구비되는데, 이는 케이블을 통하여 외부로부터 전기를 공급받아 작동하는 탈착 가능한 모터를 사용할 수 있다. 또한, 모터 이외에도 전동기 또는 펌프 등이 사용될 수 있다.
연결부재(379,386)는 단순히 왕복운동을 하는 직선 봉이거나, 회전운동을 하면서 왕복운동을 하는 리드 스크류일 수 있다. 단, 연결부재(379,386)로서 리드 스크류를 사용하는 경우 모터에서 회전력을 발생시켜서 리드 스크류를 작동시켜야 할 것이다.
연결부재(379,386)에 모터와 같은 동력공급장치를 사용하지 않고, 사용자가 연결부재(379,386)의 외부 끝부분을 잡고 힘을 가하여 피스톤 부재(378,385)가 움직이도록 할 수 있음은 물론이다. 세포배양의 목적이 대량 생산이 아니고 실험을 위하여 소량의 특정 세포가 필요한 경우라면 사용자가 직접 연결부재를 작동시켜 배양액이나 세포를 추출할 수 있을 것이다.
실린지부(375,382)와 연결된 배양액 저장부(376,383)는 피스톤 부재(378,385)에 따라 유동되는 배양액을 저장하는 역할을 한다.
배양액 저장부(376,383)와 연결된 접촉부(377,384)는 세포배양플라스크(310)의 배양액 유입구(320) 또는 배양액 배출구(330)와 접촉하여 배양액이 유동될 수 있도록 하는 통로의 역할을 한다.
접촉부(377,384)는 주사기의 끝부분, 즉 깔대기 모양을 하고 있어서 배양액이 통과하는 구멍이 좁아지도록 하여 유동하는 배양액의 유속을 빠르게 할 수 있다.
주입장치(374)와 수거장치(381)로서 자동제어장치를 사용하여 배양액의 주입과 추출을 용이하게 할 수 있으며, 가스유입구(340)와 가스배출구(350)에도 자동제어장치를 부착하여 가스의 공급과 배출을 용이하게 할 수도 있을 것이다.
도 8 내지 도 11에서 도시된 세포배양장치(300)의 세포배양플라스크 수용부(370)는 주입장치(374)와 수거장치(381)가 장착될 수 있는 주입부(371)와 수거부(372), 주입부(371)와 수거부(372)의 상부 또는 하부를 따로 연결하는 판 구조의 연결부(373), 연결부(373)의 일 측에 설치된 받침부(390)를 포함한다.
또한, 세포배양플라스크 수용부(370)의 주입부(371)와 수거부(372)는 세포배양플라스크(310)의 외부 면과 방사상으로 연결되도록 설치되어 있음을 알 수 있다.
세포배양플라스크 수용부(370)의 주입부(371)와 수거부(372)는 주입장치(374)와 수거장치(381)가 장착될 수 있도록 주입장치(374)와 수거장치(381)의 외형에 맞게 형성된다.
주입부(371)와 수거부(372)를 연결하는 판 구조의 연결부(373)는 상부연결부와 하부연결부로 나뉘어져 설치되고, 연결부(373) 사이에 세포배양플라스크(310)가 장착되는 경우 이를 수용할 수 있도록 연결부(373) 중앙부는 원형 판이 구비될 수 있다. 연결부(373)는 세포배양플라스크(310)를 안정감 있게 수용하는데 목적이 있는바, 이러한 목적을 이룰 수 있다면 판 구조가 아닌 봉 구조를 사용할 수도 있음은 물론이다.
연결부(373)의 일 측, 구체적으로는 하부연결부에는 세포배양장치 전체(300)를 지지할 수 있는 받침부(390)가 더 포함될 수 있다. 세포배양플라스크(310)가 원형인 경우, 받침부(390)는 세포배양플라스크 전체(310)를 보호할 수 있도록 하기 위해 원형구조인 것이 사용될 수 있다.
도 12은 도 8에서 도시된 세포배양장치(300)가 적층된 상태를 나타낸 도면이다.
이를 살펴보면, 세포배양장치(300)의 받침부(390)의 존재로 인하여 각 세포배양장치(300)가 서로 이격될 수 있고, 받침부(390)는 세포배양플라스크 전체(310) 를 보호할 수 있을 정도로 넓기 때문에 세포배양장치(300)가 안정감 있게 적층될 수 있도록 한다. 위와 같이 세포배양장치(300)는 순차적으로 적층(stack)이 가능하여 대량 배양이 가능하다는 장점이 있다.
도 13은 도 1의 세포배양플라스크(410)가 설치된 세포배양장치(400)의 다른 실시 예를 나타낸 사시도, 도 14는 도 13에서 나타낸 세포배양장치(400)의 평면도, 도 15는 도 13에서 나타낸 세포배양장치(400)의 정면도를 나타낸 것이다.
여기서, 세포배양에 필요한 가스와 배양액의 공급량을 조절하는 제어부(미도시) 배양공간과 연결되는 각종 호스 및 밸브(미도시), 공급될 배양액과 가스등을 저장하는 저장부(미도시) 등이 포함될 수 있는데, 이러한 구성요소들은 일반적인 세포배양장치에 적용되는 장치들이 사용될 수 있는 것으로서 상세한 설명은 생략한다.
도 13 내지 도 15에서 살펴보면, 세포배양플라스크 수용부(470)의 주입부(471)와 수거부(472)는 세포배양플라스크(410)의 외부 면과 직각으로 연결되도록 설치되어 있음을 알 수 있다.
이 경우 주입장치와 수거장치가 세포배양플라스크와 용이하게 탈착이 가능하도록 세포배양플라스크의 배양액 유입구(420)와 배양액 배출구(430)는 직각으로 꺽인 상태일 수 있다.
본 발명에서의 세포배양플라스크 수용부(370, 470)는 세포배양플라스크(310, 410) 내부에서 성장하고 있는 세포를 관찰하는데 방해되지 않도록 투명한 물질인 렉산이나 아크릴을 사용하여 형성될 수 있고, 세포배양플라스크 수용부(370,470) 자체가 외부의 오염물질에 의해 부식되는 것을 막고 충격에 의해 손상되지 않도록 스테인리스를 사용하여 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 세포배양플라스크(100)의 사시도.
도 2는 도 1에서 나타낸 세포배양플라스크(100)의 정면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 세포배양플라스크(200)의 사시도.
도 4는 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 평면도.
도 5는 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 투시평면도.
도 6은 도 3에서 나타낸 세포배양플라스크(200)에 모터를 장착한 상태의 사시도.
도 7은 도 6에서 나타낸 세포배양플라스크(200)의 평면도.
도 8은 도 1의 세포배양플라스크(310)가 설치된 세포배양장치(300)의 일 실시 예를 나타낸 사시도.
도 9는 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 평면 투시도.
도 10는 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 정면도.
도 11은 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)의 정면 투시도.
도 12은 도 8에서 나타낸 세포배양장치(300)가 적층된 상태를 나타낸 도면.
도 13은 도 1의 세포배양플라스크(410)가 설치된 세포배양장치(400)의 다른 실시 예를 나타낸 사시도.
도 14은 도 13에서 나타낸 세포배양장치(400)의 평면도.
도 15은 도 13에서 나타낸 세포배양장치(400)의 정면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 310, 410 : 세포배양플라스크
300, 400 : 세포배양장치 110, 210 : 배양공간
120, 220, 320, 420 : 배양액 유입구
130, 230, 330, 430 : 배양액 배출구
140, 240, 340, 440 : 가스 유입구
150, 250, 350, 450 : 가스 배출구
160, 260, 360, 460 : 이물질 유입구
165, 265, 365, 465 : 마개
222, 232 : 원통관 부재 223, 233 : 피스톤 부재
224, 234 : 구멍 225, 235 : 연결부재
226, 236 : 실링부재 228, 238 : 동력공급장치
370, 470 : 세포배양플라스크 수용부
371, 471 : 주입부 372, 472 : 수거부
373, 473 : 연결부 375, 382 : 실린지부
376, 383 : 배양액 저장부 377, 384 : 접촉부
378, 385 : 피스톤 부재 379, 386 : 연결부재
374 : 주입장치 381 : 수거장치

Claims (19)

  1. 배양액과 각종 가스를 사용하여 세포를 배양할 수 있는 세포배양플라스크에 있어서, 상기 세포가 배양되는 일정한 면적의 배양공간(110, 210); 상기 배양공간으로 배양액 또는 세포가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 유입구(120, 220, 320, 420); 상기 배양공간으로 공급된 배양액 또는 세포가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 배양액 배출구(130, 230, 330, 430); 및 상기 배양공간으로 각종 가스가 유입될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 유입구(140, 240, 340, 440);를 포함하고, 상기 배양액 유입구(120, 220, 320, 420)와 배양액 배출구(130, 230, 330, 430)는 (a) 배양액이 수용될 수 있도록 외부로 돌출되어 있고, 일 측에 구멍(224, 234)이 형성되어 배양액이 유통될 수 있는 원통관 부재(222, 232); (b) 상기 원통관 부재(222, 232) 내부에서 배양액 또는 세포의 유입 또는 유출을 위해 왕복 운동할 수 있는 피스톤 부재(223, 233); (c) 상기 피스톤 부재(223, 233)에 일 측이 연결되고, 외부의 동력공급장치(228, 238)에 타 측이 연결된 연결부재(225, 235); 및 (d) 상기 원통관 부재의 끝단에 부착되고 상기 연결부재(225, 235)의 왕복운동이 가능하도록 개구가 형성된 실링부재(226, 236);로 구성되며, 전체적으로 밀폐되도록 형성되고 내부가 보일 수 있도록 투명한 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크(100, 200, 310, 410).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력공급장치(228, 238)는 케이블을 통하여 외부로부터 전기를 공급받아 작동하는 탈착 가능한 모터이고, 상기 연결부재(225, 235)는 직선 봉 또는 리드 스크류인 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세포배양플라스크는 상기 배양공간으로 공급된 각종 가스가 배출될 수 있도록 구비된 하나 또는 2 이상의 가스 배출구(150, 250, 350, 450)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    이물질을 투입할 수 있도록 하나 또는 2 이상의 이물질 유입구(160, 260, 360, 460)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이물질 유입구(160, 260, 360, 460)는 캡 형태의 마개로 개폐되어 질 수 있는 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세포배양플라스크는 중앙에 상기 배양공간(110, 210)을 포함하는 일정한 높이를 가지는 원통 모양으로 형성되며,
    상기 배양액 유입구와 배양액 배출구, 가스 유입구와 가스 배출구 및 이물질 유입구는 상기 원통의 옆면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 물질은 플라스틱 또는 강화유리인 것을 특징으로 하는 세포배양플라스크.
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