KR102337372B1

KR102337372B1 - 인공피부 제조장치 및 마이크로 플레이트

Info

Publication number: KR102337372B1
Application number: KR1020190100123A
Authority: KR
Inventors: 박상희; 배륜; 전승한; 오명열
Original assignee: (주)한국바이오셀프
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2039-08-16
Also published as: KR20210020552A

Abstract

인공피부 제조장치가 개시된다. 본 발명에 따른 인공피부 제조장치는, 배양 공간을 갖고 인공피부의 배양 환경을 제공하는 인큐베이터 장치; 및 분주 공간을 갖고 상기 마이크로 플레이트 내의 유체를 흡입하거나 상기 마이크로 플레이트 내에 유체를 분주하는 분주 장치; 를 포함한다.

Description

인공피부 제조장치 및 마이크로 플레이트{APPARATUS FOR MANUFACTURING ARTIFICAIL SKIN AND MICRO PLATE}

본 발명은 인공피부를 제조하는 인공피부 제조장치, 및 인공피부 제조장치에 사용되는 마이크로 플레이트에 관한 것이다.

바이오 프린터 또는 수작업으로 인공피부를 제조할 때, 세포 등의 배양을 위해서 마이크로 플레이트(Micro plate)가 사용되고 있다. 이러한 마이크로 플레이트는, 미디어가 담겨질 수 있는 웰이 형성된 플레이트 베이스에 세포 등이 담겨진 인서트를 투입하고, 플레이트 커버를 덮는 형태로 사용된다.

종래의 인공피부 제조 방법은, 마이크로 플레이트의 플레이트 커버를 수작업으로 열어서 세포 또는 콜라겐을 분주한 다음에 플레이트 커버를 다시 닫아서 인큐베이터에 넣어 배양을 한다. 이처럼 수작업으로 마이크로 플레이트에서 배양 중인 인공피부의 미디어를 교체할 때, 인서트를 손으로 하나씩 들어올려서 웰에서 빼내고, 손으로 인서트를 들고 있는 상태에서 웰에 미디어를 넣어준 다음, 인서트를 다시 웰에 내려놓은 작업을 반복하게 된다.

이러한 미디어 교체 과정에서 사용자의 실수로 인하여, 인서트를 떨어뜨리거나 오염을 발생시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전체적인 과정에 시간과 비용이 많이 들게 된다.

공개특허 제2017-0093105호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마이크로 플레이트 내에 세포 및 각종 유체를 분주하는 과정, 및 미디어의 교체 과정이 모두 자동으로 이루어지며, 다수 개의 인서트가 한번에 조작 가능함으로서, 인공피부 제조 과정에서 시간과 비용이 절감되며, 오염 발생이 방지될 수 있는 인공피부 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 플레이트를 이용하여 인공피부를 제조하는 인공피부 제조장치는, 배양 공간을 갖고 인공피부의 배양 환경을 제공하는 인큐베이터 장치; 및 분주 공간을 갖고 상기 마이크로 플레이트 내의 유체를 흡입하거나 상기 마이크로 플레이트 내에 유체를 분주하는 분주 장치; 를 포함하며, 상기 마이크로 플레이트는, 복수 개의 웰이 형성된 플레이트 베이스, 상기 플레이트 베이스 상에 놓이며 복수 개의 캐리어 홀이 형성된 인서트 캐리어, 상기 웰 내에 투입되며 적어도 일 부분이 상기 인서트 캐리어 상에 지지되는 복수 개의 인서트, 및 상기 플레이트 베이스를 덮는 플레이트 커버를 포함하고, 상기 분주 장치는, 상기 인서트 캐리어를 상하로 변위시킬 수 있는 인서트 캐리어 승강 모듈을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인서트 캐리어 승강 모듈은, 상기 인서트 캐리어를 그립하는 캐리어 그립퍼, 및 상기 캐리어 그립퍼를 상하로 변위시킬 수 있는 캐리어 그립퍼 운반 모듈을 더 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 그립퍼는, 흡입력을 이용하여 상기 인서트 캐리어를 흡착하는 흡착 패드를 포함하고, 상기 흡착 패드는 상기 인서트 캐리어의 상기 캐리어 홀 사이 부분을 흡착한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인서트 캐리어 승강 모듈은, 위치가 가변하며 상기 캐리어 그립퍼 아래에 위치할 수 있는 드롭 캐쳐, 및 상기 드롭 캐쳐를 위치 이동시키는 드롭 캐쳐 운반 모듈을 더 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 분주 장치는, 유체의 분주 및 흡입을 수행하는 유체 흡입/분주 모듈, 및 상기 마이크로 플레이트를 상기 유체 흡입/분주 모듈과 상기 인큐베이터 장치 사이에서 위치 이동시키는 용기 이송 모듈을 더 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인서트 캐리어 승강 모듈은, 상기 용기 이송 모듈에 의한 상기 마이크로 플레이트의 위치 이동 경로 상에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 용기 이송 모듈은, 수평 방향으로 적어도 일 방향으로 연장되는 이송 가이드 레일과, 상기 이송 가이드 레일을 따라서 위치 이동하는 용기 적재 블록을 포함하고, 상기 용기 적재 블록은, 상기 유체 흡입/분주 모듈과 상기 인큐베이터 장치 사이를 이동하며, 상기 인서트 캐리어 승강 모듈은 상기 인서트 캐리어를 그립하는 캐리어 그립퍼를 포함하되, 상기 캐리어 그립퍼는 상기 이송 가이드 레일 상에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 유체 흡입/분주 모듈은, 유체를 분주하는 유체 분주 모듈, 유체를 분주 및 흡입하는 자동 피펫 모듈, 및 상기 유체 분주 모듈과 상기 자동 피펫 모듈을 위치 이동시키는 모듈 운반 로봇을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 유체 분주 모듈은, 유체가 보관되는 유체 용기, 상기 유체 용기에 공압을 제공하는 공압 배관, 및 상기 유체 용기를 냉각하는 냉각부를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 자동 피펫 모듈은, 일회용 팁을 탈착가능하게 끼울 수 있는 팁 장착 돌부를 포함하고, 상기 일회용 팁은, 상기 분주 장치 내에 보관된다.

일 실시예에 의하면, 상기 분주 장치는, 툴 보관 모듈을 더 포함하며, 상기 툴 보관 모듈은, 세포 및 미디어가 보관되는 소정의 튜브 용기가 보관되는 용기 보관부, 유체의 흡입 및 분주에 사용되는 일회용 팁이 보관되는 팁 보관부를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 툴 보관 모듈은, 상기 용기 보관부에 보관된 튜브 용기를 가열하는 가열부를 더 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 툴 보관 모듈은, 사용된 상기 일회용 팁이 처리되는 팁 처리부, 및 사용된 유체가 처리되는 유체 처리부를 더 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인큐베이터 장치는, 내부에 상기 배양 공간이 형성되는 제1 하우징, 상기 마이크로 플레이트가 적재되는 제1 용기 적재 모듈, 상기 마이크로 플레이트를 운반하는 제1 용기 운반 로봇, 및 상기 인큐베이터 하우징 내의 환경을 제어하는 환경 제어 모듈을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 하우징은 일 측에 구비된 연결 도어를 포함하며, 상기 연결 도어를 통해서 상기 분주 장치와 상기 인큐베이터 하우징의 배양 공간이 연통된다.

일 실시예에 의하면, 상기 분주 장치는, 내부에 상기 분주 공간이 형성되는 제2 하우징, 및 상기 마이크로 플레이트가 적재되는 제2 용기 적재 모듈을 더 포함하며, 상기 제2 하우징은 개폐 가능한 메인 도어를 포함하고, 상기 메인 도어의 내측에 상기 제2 용기 적재 모듈이 배치된다.

일 실시예에 의하면, 상기 분주 장치는, 상기 제2 하우징 내에서 상기 마이크로 플레이트를 운반하는 제2 용기 운반 로봇을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인큐베이터 장치와 상기 분주 장치를 제어하는 제어 장치;를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 인공피부 제조장치에 사용되는 마이크로 플레이트는, 복수 개의 웰이 형성된 플레이트 베이스; 상기 플레이트 베이스 상에 놓이며 복수 개의 캐리어 홀이 형성된 인서트 캐리어; 상기 웰 내에 투입되는 인서트; 및 상기 플레이트 베이스를 덮는 플레이트 커버;를 포함하며, 상기 인서트는, 상기 웰 내에 투입되는 바닥이 투명한 멤브레인으로 되어 있는 바디, 상기 바디의 상단부에 형성되며 수평 방향으로 돌출되어 상기 인서트 캐리어 상에 지지되는 지지대를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 인서트는, 상기 바디의 외측 둘레면에 형성된 관통부를 더 포함한다.

본 발명에 의한 인공피부 제조장치에 의하면, 마이크로 플레이트 내에 세포 및 유체를 분주하는 과정, 및 미디어의 교체 과정이 모두 자동으로 이루어질 수 있다. 또한, 인서트 캐리어에 의해서 다수 개의 인서트가 한번에 들어올려 질 수 있다. 따라서, 인공피부 제조 과정에서 시간과 비용이 절감되며, 오염 발생이 방지될 수 있다.

도 1 내지 3 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치에 사용되는 마이크로 플레이트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 8 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제1 하우징 및 제2 하우징을 분리한 상태의 외관을 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제1 용기 적재 모듈, 및 제1 용기 운반 로봇을 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제2 용기 적재 모듈, 및 제2 용기 운반 로봇의 일 부분을 나타낸 도면이다.
도 11 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 툴 보관 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 유체 분주 모듈, 자동 피펫 모듈, 및 운반 로봇을 나타낸 도면이다.
도 13 및 14 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 유체 분주 모듈을 나타낸 도면이다.
도 15 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 용기 이송 모듈 및 인서트 캐리어 승강 모듈을 나타낸 도면이다.
도 16 내지 도 18 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 인서트 캐리어 승강 모듈의 작동을 나타낸 도면이다.
도 19 및 20 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제2 용기 운반 로봇을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이하, 설명에서 좌우, 전후, 상하 등 방향을 나타내는 설명은 각 도면에 도시된 X 축, Y 축, Z 축을 기준으로 한다. 즉, Y 축은 전후 방향이며, X 축은 좌우 방향이고, Z 축은 상하 방향이다. 물론, 좌우, 전후, 상하 방향은 상대적인 개념으로서, 각각 특정한 방향에 한정하지 않으며, 보는 방향에 따라서 달리 파악될 수 있다.

아울러, 이하에서 "유체"라 함은 특정한 상(phase)에 한정되는 개념이 아니다. 즉, "유체" 는 액상의 물질일 수도 있고, 유체와 고체가 혼합된 것일 수도 있으며, 콜로이드, 또는 겔(gel) 형태일 수도 있다. 따라서 본 명세서에서, "유체" 는 일반적인 "물질"로 이해될 수 있으며, "유체"를 "물질"로 그 용어를 달리 사용해도 의미가 달라지지 않는다.

<마이크로 플레이트(1)>

도 1 내지 3 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치에 사용되는 전체 구조를 나타낸 것이며, 도 2 는 플레이트 베이스(10) 내에 인서트 캐리어(20)와 인서트(30)이 수납된 상태를 나타낸 것이고, 도 3 은 인서트 캐리어(20)를 이용하여 복수 개의 인서트(30)을 꺼내는 것을 나타낸 것이다.

이하에서는 도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조 장치에 사용되는 마이크로 플레이트(1)에 대해서 먼저 설명한다.

마이크로 플레이트(1)는, 플레이트 베이스(10), 인서트 캐리어(20), 인서트(30), 및 플레이트 커버(40)를 포함한다.

플레이트 베이스(10)는 마이크로 플레이트(1)의 하부분을 구성하며, 상면에 형성된 복수 개의 웰(well)(12)을 포함한다. 각각의 웰(12)은 소정의 깊이 및 단면적을 가질 수 있다. 상기 복수 개의 웰(12)은 MXN 의 행렬 형태의 배열을 가질 수 있다. 상기 웰(12) 내에는 인공피부 제조에 사용되는 각종 액상의 미디어가 충진될 수 있다.

인서트 캐리어(20)는 플레이트 베이스(10)의 상면에 놓여지는 플레이트 형태의 부재이다. 인서트 캐리어(20)는 상하로 관통된 캐리어 홀(22)을 갖는다. 캐리어 홀(22)은 복수 개 형성된다. 상기 복수 개의 캐리어 홀(22)은, 플레이트 베이스(10)에 형성된 복수 개의 웰(12)에 대응하는 크기 및 배열을 가질 수 있다. 즉, 각각의 캐리어 홀(22)의 크기는 각각의 웰(12)의 크기와 대응(동일하거나 유사)될 수 있고, 상기 복수 개의 캐리어 홀(22)은 MXN 의 행렬 형태의 배열을 가질 수 있다.

인서트(insert) (30) 는 각각의 웰(12)에 투입되는 용기 형태의 부재이다. 인서트(30)는 바닥이 투명한 멤브레인으로 되어 있는 바디(32)와, 상기 바디(32)의 상단부에 구비되는 지지대(34)를 갖는다.

바디(32)는 소정의 깊이와 단면적을 갖는 컵 형태의 부분이다. 바디(32)는 상기 인서트 캐리어(20)의 캐리어 홀(22)을 관통하여 플레이트 베이스(10)의 웰(12) 내에 투입될 수 있는 깊이 및 단면적을 가질 수 있다. 또한, 바디(32)의 외측 둘레면에는 수평 방향으로 관통된 관통부(36)가 형성된다.

바디(32) 내에는 인공피부 제조에 사용되는 각종 세포 등이 담겨질 수 있다. 따라서, 바디(32) 내에 세포 등이 담겨진 상태에서 바디(32)가 웰(12) 내에 투입되면, 웰(12) 내에 충진된 각종 미디어가 상기 관통부(36)를 통과하며, 바디(32) 내의 세포 등이 상기 미디어에 담겨질 수 있다.

지지대(34)는 바디(32)의 상단부에 구비되며, 수평 방향으로 돌출되어, 수평 방향으로 바디(32)보다 외측으로 돌출된다. 따라서, 인서트(30)를 인서트 캐리어(20)의 캐리어 홀(22) 내에 투입하면, 지지대(34)가 인서트 캐리어(20) 상에 지지될 수 있다.

플레이트 커버(40)는 플레이트 베이스(10)를 덮는 부재이다. 플레이트 베이스(10) 상에 인서트 캐리어(20)가 놓이고, 이어서 인서트(30)가 투입된 상태에서 플레이트 커버(40)가 플레이트 베이스(10)를 덮을 수 있다.

인공피부 제조에 있어서, 인서트(30) 내에는 인공피부를 만들기 위한 재료인 세포 및 콜라겐이 분주되어 충진되며, 웰(12) 내에는 인공피부의 배양을 위한 미디어가 충진된다. 이때, 미디어는 수일 주기로 교체될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가짐에 따라서, 플레이트 베이스(10) 내에 복수 개의 인서트(30)를 간단하게 투입할 수 있으며, 또한 플레이트 베이스(10) 내에 투입된 복수 개의 인서트(30)를 간단하게 꺼낼 수 있다.

예컨대, 인서트 캐리어(20)가 없는 구조일 경우에는, 인서트(30)를 플레이트 베이스(10) 내에 투입하거나 또는 인서트(30)를 플레이트 베이스(10)로부터 꺼낼 때, 인서트(30)를 하나씩 잡아서 작업해야 한다.

이 경우, 예컨대 마이크로 플레이트(1)의 웰(12)에 충진된 미디어를 교체할 때, 수작업으로 인서트(30)를 하나씩 들어올려서 웰(12)에서 빼낸 다음에 웰(12)에 미디어를 넣어준 다음에 인서트(30)를 웰(12)에 다시 투입해야 한다. 따라서, 미디어를 교체하는 과정에서 사용자의 실수로 인서트(30)를 떨어뜨리거나 오염이 발생할 수 있다. 아울러, 작업 시간도 오래 걸리게 된다.

본 발명의 실시예에서는 인서트 캐리어(20)가 구비되므로, 인서트 캐리어(20)를 이용하여 한번에 인서트(30)를 들어올려서 웰(12) 내의 미디어를 쉽게 교체할 수 있다. 마찬가지로, 인서트(30)를 투입할 때에도, 복수 개의 인서트(30)를 쉽게 투입할 수 있다.

<인공피부 제조장치 전체 구조>

도 4 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 외관을 나타낸 도면이다. 도 5 내지 8 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(210)을 분리한 상태의 외관을 각 방향에서 나타낸 도면이다. 이하에서는 도 4 내지 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 전체 구조에 대해서 설명한다.

본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치는, 크게 인큐베이터 장치(100), 분주 장치(200), 및 제어 장치(300)를 포함한다.

인큐베이터 장치(100)는, 인공피부를 배양할 수 있는 환경을 제공하는 장치이다. 인큐베이터 장치(100)는, 제1 하우징(110), 제1 용기 적재 모듈(120), 제1 용기 운반 로봇(130), 및 환경 제어 모듈(미도시)을 포함한다.

분주 장치(200)는 마이크로 플레이트(1) 내에 각종 미디어, 세포, 콜라겐 등을 분주할 수 있는 장치이다. 분주 장치(200)는, 제2 하우징(210), 제2 용기 적재 모듈(220), 툴 보관 모듈(230), 유체 분주 모듈(240), 자동 피펫 모듈(250), 모듈 운반 로봇(260), 용기 이송 모듈(270), 인서트 캐리어 승강 모듈(280), 제2 용기 운반 로봇(290)을 포함할 수 있다.

제어 장치(300)는 인큐베이터 장치(100), 및 분주 장치(200)의 작동을 제어할 수 있는 장치이다. 제어 장치(300)는, 소정의 CPU, 출력 수단, 및 입력 수단을 포함할 수 있다. 제어 장치(300)는 사용자의 신호를 입력받고, 각종 명령을 처리하여, 인큐베이터 장치(100) 및 분주 장치(200)의 작동을 제어한다. 예컨대, 제어 장치(300)는 인큐베이터 장치(100)의 환경 제어 모듈(미도시)을 제어하여, 인공피부의 배양에 적합한 환경을 인큐베이터 장치(100) 내에 조성할 수 있다.\

<인큐베이터 장치(100)>

도 9 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 인큐베이터 장치(100) 내의 제1 용기 적재 모듈(120), 및 제1 용기 운반 로봇(130)을 나타낸 도면이다. 이하에서는 도 4 내지 도 9 를 참조하여 인큐베이터 장치(100)에 대해서 설명한다.

인큐베이터 장치(100)는 제1 하우징(110), 제1 용기 적재 모듈(120), 제1 용기 운반 로봇(130), 및 환경 제어 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.

제1 하우징(110)은, 내부에 공간을 갖는 소정의 하우징으로 구성된다. 상기 제1 하우징(110) 내의 공간은 세포 배양 환경을 갖춘 배양 공간(112)으로 이루어진다. 제1 하우징(110)은, 상기 배양 공간(112)과 외부 사이의 기체, 습도 및 온도 교환을 차단하기에 적절한 구조 및 재질을 가질 수 있다. 따라서, 배양 공간(112)이 세포 배양 환경을 유지하도록 할 수 있다.

제1 하우징(110)의 일 측에는 연결 도어(114)가 구비된다. 연결 도어(114)를 통해서, 제1 하우징(110) 내의 배양 공간(112)은 분주 장치(200) 내의 분주 공간(212)과 연통할 수 있다. 연결 도어(114)는 개폐 가능한 도어를 구비할 수도 있고, 또는 별도의 도어가 없는 연통 공간으로 구성될 수도 있다.

제1 용기 적재 모듈(120)은 마이크로 플레이트(1)를 적재할 수 있는 장치이다. 제1 용기 적재 모듈(120)은 제1 하우징(110)의 배양 공간(112) 내에 내장된다.

제1 용기 적재 모듈(120)은 다수 개의 마이크로 플레이트(1)를 적재할 수 있는 타워형의 다층 선반으로 구성될 수 있다. 제1 용기 적재 모듈(120)은, 복수 개의 수납 공간(121)을 가질 수 있다. 상기 수납 공간(121) 내에 각각의 마이크로 플레이트(1)가 적재될 수 있다. 수납 공간(121)은 일 측으로 개방되어, 수납 공간(121) 내에 마이크로 플레이트(1)를 넣거나 뺄 수 있다.

제1 용기 운반 로봇(130)은, 제1 그립퍼 모듈(131), 제1 그립퍼 모듈(131)을 3 차원 공간 내에서 위치 이동시킬 수 있는 운반 모듈(132), 및 축 구동 장치(136)를 포함한다.

제1 그립퍼 모듈(131)은 마이크로 플레이트(1)를 그립하는 장치이다. 제1 그립퍼 모듈(131)의 구성은 한정하지 않는다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 그립퍼 모듈(131)은, 마이크로 플레이트(1)의 저면을 지지하여 옮길 수 있는 소정의 지지 패널을 가질 수 있다.

운반 모듈(132)은 제1 그립퍼 모듈(131)을 3 차원 공간 내에서 위치 이동시킬 수 있는 장치이다. 운반 모듈(132)의 구체적인 형태는 한정하지 않는다. 예컨대, 실시 형태와 같이, 각각 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 연장되는 3 개의 가이드 빔(133, 134, 135)을 구비하는 3축 모션 장치일 수 있다.

축 구동 장치(136)는 상기 제1 그립퍼 모듈(131)을 회전시킬 수 있다. 실시예에 의하면, 상기 Z 축을 중심으로 하여 제1 그립퍼 모듈(131)을 회전시킬 수 있다.

상기 제1 그립퍼 모듈(131)은 상기 운반 모듈(132)에 의해서 3 차원 공간 내에서 위치 이동할 수 있다. 또한, 축 구동 장치(136)에 의해서 Z 축을 중심으로 하여 회전 가능하다.

상기 운반 모듈(132) 및 축 구동 장치(136)의 동작에 의해서, 마이크로 플레이트(1)는 상기 연결 도어(114)를 통해서 외부(분주 공간(212))로 운반될 수도 있고, 제1 용기 적재 모듈(120)에 수납될 수도 있다.

환경 제어 모듈(미도시)은 인큐베이터 장치(100) 내의 배양 공간(112)의 환경을 제어할 수 있는 장치이다. 여기서, 환경이라 함은 가스, 습도, 온도 등을 포함하며, 특정한 요소에 한정하지 않는다.

인큐베이터 장치(100) 내 배양 공간(112)은, 세포 배양에 적합한 환경을 유지해야 한다. 따라서, 배양 공간(112) 내부에는 불활성 가스(예컨대, CO₂ 가스), 습도, 및 온도(예컨대 37℃)가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 이에 따라서, 환경 제어 모듈(미도시)은, 가스 제어부, 습도 제어부, 및 온도 제어부를 포함할 수 있다. 가스 제어부는 불활성 가스를 공급하며, 습도 제어부는 습도를 특정한 수준으로 제어하고, 온도 제어부는 온도를 특정 온도(예컨대 37℃)로 유지시킬 수 있다.

<분주 장치(200)>

이하에서는 도 4 내지 8을 참조하여 분주 장치(200)에 대해서 설명한다.

분주 장치(200)는 마이크로 플레이트(1) 내에 각종 미디어, 세포, 콜라겐 등을 분주할 수 있는 장치이다. 분주 장치(200)는, 제2 하우징(210), 제2 용기 적재 모듈(220), 툴 보관 모듈(230), 자동 피펫 모듈(250), 유체 분주 모듈(240), 모듈 운반 로봇(260), 용기 이송 모듈(270), 인서트 캐리어 승강 모듈(280), 제2 용기 운반 로봇(290)을 포함할 수 있다.

제2 하우징(210)은, 내부에 내부에 공간을 갖는 소정의 하우징으로 구성된다. 상기 제2 하우징(210) 내의 공간은 유체 등의 분주가 이루어질 수 있는 분주 공간(212)으로 이루어진다.

상기 제2 하우징(210)은, 상기 분주 공간(212)과 외부 사이의 기체, 습도 및 온도 교환을 차단하기에 적절한 구조 및 재질을 가질 수 있다. 따라서, 분주 공간(212)이 외부 환경에 의해서 오염되는 것을 방지할 수 있다. 분주 공간(212)은 배양 공간(112)과 마찬가지로 일정한 온도, 습도, 및 불활성 가스가 충진된 상태를 유지할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제2 하우징(210)의 일 측은 상기 인큐베이터 장치(100)의 연결 도어(114)와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 연결 도어(114)를 통해서, 인큐베이팅 하우징 내의 배양 공간(112)과 분주 장치(200) 내의 분주 공간(212)이 서로 연통할 수 있다.

제2 하우징(210)의 전방에는 개폐 가능한 메인 도어(214)가 구비될 수 있다. 메인 도어(214)는 사용자에 의해서 개폐될 수 있다.

이하에서는 분주 장치(200) 내의 각 구성에 대해서 설명한다.

<제2 용기 적재 모듈(220)>

도 10 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제2 용기 적재 모듈(220), 및 제2 용기 운반 로봇(290)의 일 부분을 나타낸 도면이다.

제2 용기 적재 모듈(220)은 마이크로 플레이트(1)를 적재할 수 있는 장치이다. 제2 용기 적재 모듈(220)은 제2 하우징(210)의 분주 공간(212) 내에 내장된다.

제2 용기 적재 모듈(220)은 다수 개의 마이크로 플레이트(1)를 적재할 수 있는 타워형의 다층 선반으로 구성될 수 있다. 제2 용기 적재 모듈(220)은, 복수 개의 수납 공간(221)을 가질 수 있다. 상기 수납 공간(221) 내에 각각의 마이크로 플레이트(1)가 적재될 수 있다.

실시예에 의하면, 상기 수납 공간(221)은 전후 방향으로 개방될 수 있다. 아울러, 제2 용기 적재 모듈(220)의 전방에는 상기 수납 공간(221)의 후방을 개폐하는 개폐 도어(223)가 구비될 수 있다. 또한, 실시예에 의하면, 제2 용기 적재 모듈(220)은 분주 공간(212) 내의 전방에 위치하며, 메인 도어(214)의 후방에 제2 용기 적재 모듈(220)이 위치할 수 있다.

따라서, 제2 용기 적재 모듈(220)의 후방으로부터 마이크로 플레이트(1)가 운반되어 상기 수납 공간(221) 내에 투입될 수 있다. 아울러, 제2 하우징(210)의 전방에 구비된 메인 도어(214)를 열면 제2 용기 적재 모듈(220)이 노출되며, 제2 용기 적재 모듈(220)에 구비된 개폐 도어(223)를 열어서 수납 공간(221) 내의 마이크로 플레이트(1)를 사용자가 꺼낼 수 있다.

또한, 실시예에 의하면, 상기 수납 공간(221)의 양 측에는 오픈부(222)가 형성되어 측 방향으로 오픈되어 있을 수 있다. 상기 오픈부(222)를 통해서 수납 공간(221)에 투입된 마이크로 플레이트(1)의 양 측부가 노출될 수 있다. 따라서, 후술하는 용기 운반 로봇(260)의 그립 가이드(293)가 상기 오픈부(222)를 통해서 마이크로 플레이트(1)의 양 측을 그립할 수 있다.

<툴 보관 모듈(230)>

도 11 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 툴 보관 모듈(230)을 나타낸 도면이다.

툴 보관 모듈(230)은, 유체, 세포, 미디어 등 인공피부 제조에 사용되는 각종 수단의 보관, 분주, 흡입, 처리를 위해 사용되는 각종 툴(tool)을 보관하는 구성이다. 툴 보관 모듈(230)은, 모듈 하우징(231), 용기 보관부(232), 가열부(234), 팁 보관부(235), 팁 처리부(237), 및 유체 처리부(238)를 포함할 수 있다.

모듈 하우징(231)은 전체적으로 장방향의 입체 형상을 가질 수 있다. 모듈 하우징(231)에 용기 보관부(232), 가열부(234), 팁 보관부(235), 팁 처리부(237), 유체 처리부(238)가 구비된다. 따라서, 용기 보관부(232), 가열부(234), 팁 보관부(235), 팁 처리부(237), 및 유체 처리부(238)가 일체로 하나의 모듈을 구성할 수 있다.

용기 보관부(232)는 인공 피부를 만들기 위한 세포 또는 미디어 등이 담겨지는 용기를 보관할 수 있는 수단이다. 상기 용기는 예컨대 C-튜브 용기일 수 있으며, 상기 C-튜브 용기가 용기 보관부(232) 내에 안착되어 보관될 수 있다. 용기 보관부(232)의 상면에는, 복수개의 지지 홈(233)이 형성될 수 있다. 복수 개의 지지 홈(233)은 예컨대 M×N 의 행렬을 가지며 배열되고, 각각의 지지 홈(233) 내에 C-튜브 용기가 안착될 수 있다.

한편, 용기 보관부(232)는 서로 상이한 종류의 C-튜브 용기를 보관할 수 있도록 복수 개 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 C-튜브 용기(C-A)를 보관하는 제1 용기 보관부(232A)와, 제2 C-튜브 용기(C-B)를 보관하는 제2 용기 보관부(232B)가 구비될 수 있다. 이때, 제1 C-튜브 용기(C-A)에는 미디어가 담겨지며, 제2 C-튜브 용기(C-B)에는 세포가 담겨질 수 있다. 단, 이에 한정하는 것은 아니다.

가열부(234)는 용기 보관부(232)에 안착된 C-튜브 용기에 일정한 온도의 열을 제공하는 수단이다. C-튜브 용기 내의 세포 또는 미디어는 일정한 온도(37℃)로 온도를 유지할 필요가 있다. 따라서, 가열부(234)는 적정한 열을 제공하여, C-튜브 용기 내에 내장된 세포 또는 미디어의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 가열부(234)는 예컨대 온도 감지 센서, 히터, 및 히터를 제어하는 온도 제어부를 포함할 수 있다.

팁 보관부(235)는 일회용 팁(tip)(T)이 안착되어 보관될 수 있는 수단이다. 일회용 팁(T)은 유체의 흡입 및 분주에 사용될 수 있는 스트로 형태의 부재이다. 팁 보관부(235)의 상면에는, 복수개의 끼움 홈(236)이 형성될 수 있다. 복수 개의 끼움 홈(236)은 예컨대 M×N 의 행렬을 가지며 배열되고, 각각의 끼움 홈(236) 내에 일회용 팁(T)이 끼워져 보관될 수 있다.

팁 처리부(237)는 사용이 끝난 일회용 팁(T)이 버려지는 곳이다. 팁 처리부(237)는 상방향으로 오픈된 수거 공간을 갖는 박스 형태의 부분일 수 있다. 팁 처리부(237)는 사용자에 의해서 외부로 꺼내어 질 수 있다. 따라서, 팁 처리부(237) 내의 일회용 팁(T)을 제거할 수 있다.

유체 처리부(238)는 사용이 끝난 유체가 버려지는 곳이다. 유체 처리부(238)는 상방향으로 오픈된 수거 공간을 갖는 박스 형태의 부분일 수 있다. 유체 처리부(238)는 사용자에 의해서 외부로 꺼내어 질 수 있다. 따라서, 유체 처리부(238) 내의 유체를 제거할 수 있다.

상기와 같이 툴 보관 모듈(230)이 구비됨으로서, 인공피부 제조에 사용되는 각종 툴, 및 유체 등이 일 모듈 내에 일체로 보관될 수 있다.

< 유체 분주 모듈(240), 자동 피펫 모듈(250), 모듈 운반 로봇(260)>

도 12 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 유체 분주 모듈(240), 자동 피펫 모듈(250), 및 운반 로봇(260)을 나타낸 도면이다. 아울러, 도 13 및 14 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 유체 분주 모듈(240)을 나타낸 도면이다.

유체 분주 모듈(240), 자동 피펫 모듈(250), 및 모듈 운반 로봇(260)은 각종 유체의 흡입, 및/또는 분주에 관여하는 장치이다. 따라서, 상기 유체 분주 모듈(240), 자동 피펫 모듈(250), 및 모듈 운반 로봇(260)은 일 모듈(유체 흡입/분주 모듈)을 구성한다고 할 수 있다.

유체 분주 모듈(240)은 유체 용기(241), 공압 배관(242), 유체 용기(241) 고정부, 및 냉각부(245)를 포함한다.

유체 용기(241)는 소정의 유체(예컨대 콜라겐 등)가 담겨질 수 있는 용기이다. 유체 용기(241)는 유체 분주 모듈(240) 내에 탑재된다.

공압 배관(242)은 소정의 길이를 갖는 배관으로서, 일 단은 소정의 분주용 공압 제어부(미도시)와 연결되며, 타단은 유체 분주 모듈(240) 내에 탑재되는 유체 용기(241)에 연결될 수 있다. 공압 배관(242)을 통해서, 분주용 공압 제어부(미도시)에서 제공되는 공기 압력이 유체 용기(241)에 전달될 수 있다. 따라서, 분주용 공압 제어부(미도시)에서 제공되는 공기 압력에 의해서, 유체 용기(241) 내의 유체가 외부로 분주될 수 있다.

고정 가이드(243)는 상기 공압 배관(242)의 일 부분을 고정시키는 소정의 고정 수단일 수 있다. 고정 가이드(243)는 분주 모듈 내에 투입된 유체 용기(241)와 상기 공압 배관(242) 사이의 연결이 유지되도록 할 수 있다.

고정 핀(244)은 유체 분주 모듈(240) 내에 탑재된 유체 용기(241)를 고정시키는 소정의 핀일 수 있다.

상기 고정 가이드(243)와 고정 핀(244)은, 유체 분주 모듈(240) 내에 탑재되는 유체 용기(241)와, 상기 공압 배관(242)을 고정시키는 고정 수단의 일 예로서, 그 형태를 한정하지 않는다.

냉각부(245)는 유체 분주 모듈(240) 내에 탑재된 유체 용기(241)에 냉기를 제공하는 수단이다. 유체 용기(241)에는 인공 피부를 제작하기 위한 콜라겐을 담을 수 있으며, 콜라겐은 상온에서 굳어지기 때문에 일정 온도(예컨대 10℃ 이하)로 온도를 유지해야 한다. 따라서, 냉각부(245)은 냉기를 제공하여, 유체 용기(241) 내에 내장된 콜라겐을 냉각시킬 수 있다. 냉각부(245)은 예컨대 온도 감지 센서, 펠티어 소자, 및 펠티어 소자를 제어하는 온도 제어부를 포함할 수 있다.

분주 니들(246)은 유체 분주 모듈(240)의 하단에 돌출되게 구비될 수 있다. 일 예로, 유체 용기(241)가 유체 분주 모듈(240)에 탑재되면 유체 용기(241)의 하단은 분주 니들(246)과 연결될 수 있다. 물론, 유체 용기(241)의 하단에 분주 니들(246)이 일체로 구비될 수도 있다. 공압 배관(242)을 통해서 공기 압력이 유체 용기(241)에 전달되면 유체 용기(241) 내의 유체가 분주 니들(246)을 통해서 하방으로 분주될 수 있다.

자동 피펫 모듈(250)은, 유체를 흡입, 및 분주할 수 있는 장치이다. 자동 피펫 모듈(250)은 하방향으로 돌출된 팁 장착 돌부(251)를 구비한다. 상기 팁 장착 돌부(251)에 일회용 팁(T)이 장착될 수 있다. 따라서, 자동 피펫 모듈(250)은, 일회용 팁(T)을 이용하여 유체를 흡입한 후, 분주를 행할 수 있다. 자동 피펫 모듈(250)의 구체적인 구성은 한정하지 않으며, 일회용 팁(T)을 끼워서 유체의 흡입 및 분주를 행할 수 있는 장치면 무엇이든 가능하다.

모듈 운반 로봇(260)은 자동 피펫 모듈(250) 및 유체 분주 모듈(240)을 3 차원 공간 내에서 위치 이동시킬 수 있는 장치이다. 모듈 운반 로봇(260)의 구체적인 형태는 한정하지 않는다. 일 예로, 실시 형태와 같이, 모듈 운반 로봇(260)은, 각각 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 연장되는 3 개의 가이드 빔(261, 262, 263)을 구비하며 상기 가이드 빔(261, 262, 263)을 따라서 3 차원 공간 내에서 자동 피펫 모듈(250) 및 유체 분주 모듈(240)을 위치 가변시키는 3축 모션 장치일 수 있다.

모듈 운반 로봇(260)의 가동 범위 내에서, 자동 피펫 모듈(250) 및 유체 분주 모듈(240)이 변위할 수 있으므로, 모듈 운반 로봇(260)의 가동 범위 내에서 유체의 흡입 및 분주가 이루어질 수 있다. 즉, 모듈 운반 로봇(260)의 가동 범위는 유체 분주 및 흡입 영역이라고 파악될 수 있다.

이때, 상기 자동 피펫 모듈(250)과 유체 분주 모듈(240)은 X 축, Y 축 방향으로는 일체로 이동하되, Z 축 방향으로는 각각 별개로 변위할 수 있다. 예컨대, X 축 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 이동 블록(264)이 구비되며, 상기 이동 블록(264)의 일 측에는 자동 피펫 모듈(250)이 연결되고, 타 측에는 유체 분주 모듈(240)이 연결될 수 있다. 아울러, 자동 피펫 모듈(250)과 유체 분주 모듈(240)은 상기 이동 블록(264)에 연결되어 각각 독립적으로 Z 축으로 변위할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가짐으로써, 자동 피펫 모듈(250)과 유체 분주 모듈(240)을 작동시키기 위한 수단이 절감되고, 간편한 제어가 이루어질 수 있다.

<용기 이송 모듈(270) 및 인서트 캐리어 승강 모듈(280)>

도 15 는 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 용기 이송 모듈(270) 및 인서트 캐리어 승강 모듈(280)을 나타낸 도면이다. 아울러, 도 16 내지 도 18 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 인서트 캐리어 승강 모듈(280)의 작동을 나타낸 도면이다.

용기 이송 모듈(270)은, 이송 가이드 레일(271)과, 이송 가이드 레일(271) 상에 배치되어 이송 가이드 레일(271)을 따라서 이동 가능한 용기 적재 블록(272)을 포함한다.

이송 가이드 레일(271)은 1 축 방향으로 연장되며 가이드 라인을 갖는 소정의 빔일 수 있다. 이송 가이드 레일(271)의 연장 방향은 X 축 방향일 수 있다.

이송 가이드 레일(271)의 일 단은 연결 도어(114)에 인접하며, 타 단은 상기 유체 분주 및 흡입 영역(운반 로봇(260)의 가동 범위) 내의 일 위치에 인접할 수 있다. 또한, 이송 가이드 레일(271)은 인서트 캐리어 승강 모듈(280)을 관통한다.

용기 적재 블록(272)은 마이크로 플레이트(1)가 적재될 수 있는 소정의 블록이다. 용기 적재 블록(272) 상에 마이크로 플레이트(1)가 하나 이상 적재될 수 있다. 용기 적재 블록(272)은 이송 가이드 레일(271) 상에 배치된다. 용기 적재 블록(272)은 이송 가이드 레일(271)을 따라서 X 축 방향으로 이동 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이, 이송 가이드 레일(271)의 일 단은 인큐베이터 장치(100)의 연결 도어(114)에 인접하며, 타 단은 유체 분주 및 흡입 영역 내의 일 위치에 인접한다. 또한, 이송 가이드 레일(271)은 인서트 캐리어 승강 모듈(280)을 관통할 수 있다. 따라서, 용기 적재 블록(272)은, 연결 도어(114)와 유체 분주 및 흡입 영역 사이에서 이동하며, 아울러, 인서트 캐리어 승강 모듈(280)을 통과할 수 있다.

인서트 캐리어 승강 모듈(280)은, 스탠드(281), 캐리어 그립퍼(282), 캐리어 그립퍼(282)를 이동시키는 캐리어 그립퍼 운반 모듈(283), 드롭 캐쳐 (drop catcher) (284), 및 드롭 캐쳐 운반 모듈(285)을 포함할 수 있다.

스탠드(281)는 직립한 바 형태의 부분이다. 스탠드(281)는 용기 이송 모듈(270)의 이송 가이드 레일(271)이 통과하는 경로의 일 측에 위치한다.

캐리어 그립퍼(282)는 인서트 캐리어(20)를 그립할 수 있는 장치이다. 캐리어 그립퍼(282)는 캐리어 그립퍼 운반 모듈(283)을 통해 스탠드(281)에 연결되며, 이송 가이드 레일(271)이 통과하는 경로 위에 위치한다.

캐리어 그립퍼(282)의 구체적인 형태는 한정하지 않는다. 일 예로, 캐리어 그립퍼(282)는 인서트 캐리어(20)를 흡착하는 흡착 패드와, 흡착 패드에 대해서 흡입력을 제공하는 흡입 펌프 및 흡입 밸브를 포함할 수 있다. 따라서, 캐리어 그립퍼(282)는 음압을 이용하여 인서트 캐리어(20)를 흡착해서 그립할 수 있다. 흡착 패드는, 인서트 캐리어(20)에 형성된 각각의 캐리어 홀(22) 사이 부분을 흡입하여 인서트 캐리어(20)를 흡착할 수 있다.

다른 예로, 캐리어 그립퍼(282)는 인서트 캐리어(20)의 적어도 일 부분을 지지하여 들어 올릴 수 있는 수단일 수도 있다.

캐리어 그립퍼 운반 모듈(283)은 캐리어 그립퍼(282)를 이동시킬 수 있는 장치이다. 캐리어 그립퍼 운반 모듈(283)은 캐리어 그립퍼(282)를 상하 방향(Z 축 방향)으로 위치 이동시킬 수 있다. 이에 따라서, 캐리어 그립퍼 운반 모듈(283)은 캐리어 그립퍼(282)를 Z 축 방향으로 이동시킬 수 있는 1 축 모션 로봇일 수 있다.

드롭 캐쳐(284)는 소정의 그릇과 같은 장치일 수 있다. 드롭 캐쳐(284)는 소정의 면적을 가질 수 있으며, 실시예에 의하면 마이크로 플레이트(1)의 면적 이상의 면적을 가질 수 있다. 드롭 캐쳐(284)는 상기 캐리어 그립퍼(282)와 Y 축 방향으로 동일 선상에 위치할 수 있다.

드롭 캐쳐 운반 모듈(285)은 드롭 캐쳐(284)를 이동시킬 수 있는 장치이다. 드롭 캐쳐 운반 모듈(285)은 드롭 캐쳐(284)를 소정의 높이(예컨대, 용기 적재 블록(272)과 캐리어 그립퍼(282) 사이 높이) 상에서 수평 방향(예컨대, Y 축 방향)으로 위치 이동시킬 수 있다. 이에 따라서, 드롭 캐쳐 운반 모듈(285)은 드롭 캐쳐(284)를 Y 축 방향으로 이동시킬 수 있는 1 축 모션 로봇일 수 있다.

인서트 캐리어 승강 모듈(280)의 작동에 대해서 설명하면 아래와 같다.

앞서 설명한 바와 같이, 인서트 캐리어 승강 모듈(280)은 용기 이송 모듈(270)의 이송 가이드 레일(271)의 양 단부 사이의 일 위치에 위치할 수 있다. 따라서, 용기 적재 블록(272)의 이동 경로 상에 인서트 캐리어 승강 모듈(280)이 위치하며, 용기 적재 블록(272)이 이송 가이드 레일(271)을 따라서 위치 이동할 때 인서트 캐리어 승강 모듈(280)을 통과할 수 있다.

플레이트 커버(40)가 제거된 상태의 마이크로 플레이트(1)가 용기 이송 모듈(270)의 용기 적재 블록(272) 상에 놓인 상태에서 용기 이송 모듈(270)의 이송 가이드 레일(271)을 따라서 X 축 방향으로 이동할 수 있다. 용기 적재 블록(272)이 인서트 캐리어 승강 모듈(280)이 위치한 지점에 위치하면 용기 적재 블록(272)이 정지한다.

이 상태에서 캐리어 그립퍼(282)가 Z 축 방향으로 아래로 이동하여 인서트 캐리어(20)를 흡착한다. 이어서, 캐리어 그립퍼(282)는 인서트 캐리어(20)를 흡착하여 그립한 상태로 상방향으로 이동한다.

이어서, 드롭 캐쳐(284)가 드롭 캐쳐 운반 모듈(285)에 의해서 Y 축방향으로 이동한다. 따라서, 드롭 캐쳐(284)는 캐리어 그립퍼(282) 및 인서트 캐리어(20) 아래에 위치하며, 동시에 마이크로 플레이트(1)의 플레이트 베이스(10) 상에 위치하게 된다. 따라서, 인서트 캐리어(20)에 의해서 들어올려진 인서트 캐리어(20) 및 인서트(30)로부터 낙하하는 각종 액상물은 드롭 캐쳐(284)에 떨어진다. 따라서, 상기 액상물에 의한 오염을 방지할 수 있다.

이러한 캐리어 그립퍼(282)의 작동 및 드롭 캐쳐(284)의 작동은 도 16 내지 18 에 도시된 바와 같다. 즉, 도 16 내지 18 의 화살표 A 와 같이 캐리어 그립퍼(282)가 인서트 캐리어(20) 및 인서트(30)를 승강시키며, 이어서 드롭 캐쳐(284)가 화살표 B 와 같이 이동하여 인서트 캐리어(20) 및 인서트(30)에서 낙하하는 액상물이 드롭 캐쳐(284)에 떨어진다.

<제2 용기 운반 로봇(290) >

도 19 및 20 은 본 발명의 실시예에 의한 인공피부 제조장치의 제2 용기 운반 로봇(290)을 나타낸 도면이다.

제2 용기 운반 로봇(290)은, 그립퍼 모듈(291)과, 그립퍼 모듈(291)을 3 차원 공간 내에서 위치 이동시킬 수 있는 운반 모듈(292)을 포함한다.

그립퍼 모듈(291)은 마이크로 플레이트(1)(또는, 마이크로 플레이트(1)의 적어도 일 부분)를 그립하는 장치이다. 일 예로, 그립퍼 모듈(291)은 폭이 가변하게 구성되는 그립 가이드(293)와, 상기 그립 가이드(293)의 폭을 가변시키는 작동 수단(294), 및 그립퍼 모듈(291)을 회전시킬 수 있는 축 구동 장치(295)를 포함한다.

그립 가이드(293)는 복수 개 구비될 수 있다. 작동 수단(294)은 그립 가이드(293) 사이의 간격을 가변시킬 수 있다. 따라서, 2 개의 그립 가이드(293) 사이에 마이크로 플레이트(1) 등 운반 대상물이 그립될 수 있다.

축 구동 장치(295)는 중심축(C)을 중심으로 하여 상기 그립 가이드(293)를 회전시킬 수 있다. 실시예에 의하면, Z 축을 중심으로 하여 그립 가이드(293)를 회전시킬 수 있다. 본 설명에서는 그립 가이드(293)가 회전된다고 설명되었으나, 그립퍼 모듈(291) 전체가 회전되는 것도 가능하며, 도면에서는 그립퍼 모듈(291) 전체가 중심축(C)을 중심으로 회전 가능하게 도시되어 있다.

운반 모듈(292)은 그립퍼 모듈(291)을 3 차원 공간 내에서 위치 이동시킬 수 있는 장치이다. 운반 모듈(292)의 구체적인 형태는 한정하지 않는다. 예컨대, 실시 형태와 같이, 각각 X 축, Y 축, 및 Z 축으로 연장되는 3 개의 가이드 빔(296, 297, 298)을 구비하는 3축 모션 장치일 수 있다.

상기 그립퍼 모듈(291)은 상기 운반 모듈(292)에 의해서 3 차원 공간 내에서 위치 이동할 수 있다.

제2 용기 운반 로봇(290)은, 분주 장치(200)의 분주 공간(212) 내에서 상기 마이크로 플레이트(1)를 위치 이동시킬 수 있다. 따라서, 각종 작업이 이루어지도록 할 수 있다.

예컨대, 상기 제2 용기 운반 로봇(290)은, X 축 방향으로는 툴 보관 모듈(230)과 연결 도어(114) 사이에 위치하며, Y 축 방향으로는 제2 용기 적재 모듈(220)과 용기 이송 모듈(270) 사이에 위치할 수 있다.

따라서, 마이크로 플레이트(1)를 제2 용기 적재 모듈(220)에 위치시키거나, 용기 이송 모듈(270) 상에 놓인 마이크로 플레이트(1)의 플레이트 커버(40)를 개폐시키는 동작 등을 수행할 수 있다.

<인공피부 제조를 위한 콜라겐 분주>

이하에서는, 인공피부 제조를 위한 콜라겐 분주에 대해서 설명한다.

먼저, 인큐베이터 장치(100) 내의 제1 용기 적재 모듈(120)에 적재된 마이크로 플레이트(1)가, 제1 용기 운반 로봇(130)에 의해서 운반된다. 제1 용기 운반 로봇(130)에 의해서, 마이크로 플레이트(1)는 연결 도어(114)를 통과하여 분주 장치(200) 내의 용기 이송 모듈(270)의 용기 적재 블록(272)으로 운반된다.

이어서, 마이크로 플레이트(1)의 플레이트 커버(40)를 오픈한다. 이때, 분주 장치(200) 내의 제2 용기 운반 로봇(290)의 그립퍼 모듈(291)을 이용하여, 마이크로 플레이트(1)의 플레이트 커버(40)를 오픈할 수 있다.

이어서, 용기 이송 모듈(270)은 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다. 이에 따라서, 용기 적재 블록(272) 및 용기 적재 블록(272)에 적재된 마이크로 플레이트(1)(플레이트 커버(40) 오픈 상태)는, 운반 로봇(260)의 가동 범위(유체 분주 및 흡입 영역) 내에 위치하도록 운반된다.

이어서, 모듈 운반 로봇(260)은 용기 적재 블록(272) 상으로 유체 분주 모듈(240)을 이동시킨다. 유체 분주 모듈(240)은, 유체 용기(241) 내의 콜라겐을 마이크로 플레이트(1)의 인서트(30) 내에 분주한다.

콜라겐의 분주가 완료되면, 용기 이송 모듈(270)이 작동하여, 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다. 따라서, 용기 적재 블록(272)은 연결 도어(114)가 위치한 방향으로 이동한다.

이어서, 마이크로 플레이트(1) 상에 플레이트 커버(40)를 덮는다. 이때, 제2 용기 운반 로봇(290)을 이용하여 용기 적재 블록(272) 상의 마이크로 플레이트(1) 상에 플레이트 커버(40)를 덮을 수 있다. 따라서, 콜라겐이 분주된 인서트(30)가 플레이트 커버(40)에 의해서 덮인다.

제1 용기 운반 로봇(130)은, 상기 마이크로 플레이트(1)를 제1 용기 적재 모듈(120)로 운반하여 제1 용기 적재 모듈(120)에 다시 적재되게 한다.

<인공피부 제조를 위한 세포 분주>

이하에서는, 인공피부 제조를 위한 세포 분주에 대해서 설명한다.

이어서, 용기 이송 모듈(270)은 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다. 이에 따라서, 용기 적재 블록(272) 및 용기 적재 블록(272)에 적재된 마이크로 플레이트(1)(플레이트 커버(40) 오픈 상태)는, 운반 로봇(260)의 가동 범위 내에 위치하도록 운반된다.

이어서, 모듈 운반 로봇(260)은 자동 피펫 모듈(250)을 툴 보관 모듈(230) 상으로 이동시켜서 툴 보관 모듈(230)의 C-Tube 에 있는 세포를 흡입하도록 한다. 이때, 자동 피펫 모듈(250)은 세포를 흡입하기 전에 팁 장착 돌부(251)에 일회용 팁(T)을 끼울 수 있다.

자동 피펫 모듈(250)이 세포 흡입을 완료하면, 운반 로봇(260)은 용기 적재 블록(272) 상으로 자동 피펫 모듈(250)을 이동시킨다. 자동 피펫 모듈(250)은, 세포를 마이크로 플레이트(1)의 인서트(30) 내에 분주한다.

세포의 분주가 완료되면, 용기 이송 모듈(270)이 작동하여, 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다. 따라서, 용기 적재 블록(272)은 연결 도어(114)가 위치한 방향으로 이동한다.

이어서, 마이크로 플레이트(1) 상에 플레이트 커버(40)를 덮는다. 이때, 제2 용기 운반 로봇(290)을 이용하여 용기 적재 블록(272) 상의 마이크로 플레이트(1) 상에 플레이트 커버(40)를 덮을 수 있다. 따라서, 세포가 분주된 인서트(30)가 플레이트 커버(40)에 의해서 덮인다.

<미디어 교체 동작 설명>

이하에서는, 마이크로 플레이트(1)의 웰(12) 내의 미디어의 교체에 대해서 설명한다.

먼저, 인큐베이터 장치(100) 내의 제1 용기 적재 모듈(120)에 적재된 마이크로 플레이트(1)가, 제1 용기 운반 로봇(130)에 의해서 운반된다. 마이크로 플레이트(1) 내에는 배양 중인 인공피부가 담겨져 있다. 제1 용기 운반 로봇(130)에 의해서, 마이크로 플레이트(1)는 연결 도어(114)를 통과하여 분주 장치(200) 내의 용기 이송 모듈(270)의 용기 적재 블록(272)으로 운반된다.

이어서, 용기 이송 모듈(270)은 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다. 용기 적재 블록(272) 및 용기 적재 블록(272)에 적재된 마이크로 플레이트(1)(플레이트 커버(40) 오픈 상태)가 인서트 캐리어 승강 모듈(280)이 위치한 위치에 위치하면 용기 이송 모듈(270)이 정지한다.

이어서, 인서트 캐리어 승강 모듈(280)의 캐리어 그립퍼(282)를 이용하여, 인서트 캐리어(20)를 들어 올린다. 이때, 앞서 마이크로 플레이트(1)에 관한 설명에서 설명한 바와 같이, 인서트 캐리어(20)가 들어 올려지면, 인서트(30)도 함께 들어 올려진다.

이와 같이 인서트 캐리어(20) 및 인서트(30)가 들어 올려짐에 따라서, 용기 적재 블록(272) 상의 마이크로 플레이트(1)는 플레이트 베이스(10)만 남게 된다. 이때, 드롭 캐쳐 운반 모듈(285)이 작동하여, 인서트 캐리어(20)와 인서트(30)에서 낙하하는 액상물이 드롭 캐쳐(284) 상에 떨어지도록 할 수 있다.

이어서, 용기 이송 모듈(270)은 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 다시 이동시킨다. 이에 따라서, 용기 적재 블록(272) 및 용기 적재 블록(272)에 적재된 마이크로 플레이트(1)(플레이트 베이스(10)만 남은 상태)는, 운반 로봇(260)의 가동 범위 내에 위치하도록 운반된다.

이어서, 운반 로봇(260)은 자동 피펫 모듈(250)을 상기 마이크로 플레이트(1) 상으로 이동시켜서, 마이크로 플레이트(1)의 웰(12)에 충진되어 있던 기존의 미디어를 흡입한 후, 유체 처리부(238)에 버린다. 이때, 자동 피펫 모듈(250)은 미디어를 흡입하기 전에 팁 장착 돌부(251)에 일회용 팁(T)을 끼울 수 있다. 이어서, 운반 로봇(260)은 자동 피펫 모듈(250)을 툴 보관 모듈(230) 상으로 이동시켜서 툴 보관 모듈(230)의 C-튜브 용기에 있는 새로운 미디어를 흡입하도록 한다.

자동 피펫 모듈(250)이 미디어 흡입을 완료하면, 운반 로봇(260)은 용기 적재 블록(272) 상으로 자동 피펫 모듈(250)을 이동시킨다. 자동 피펫 모듈(250)은, 새로운 미디어를 플레이트 베이스(10)의 웰(12) 내에 분주한다. 따라서, 웰(12) 내의 미디어의 교체가 이루어진다.

미디어의 분주가 완료되면, 용기 이송 모듈(270)이 작동하여, 이송 가이드 레일(271)을 따라서 용기 적재 블록(272)을 이동시킨다.

용기 적재 블록(272)이 다시 인서트 캐리어 승강 모듈(280)이 위치한 지점에 위치하면, 인서트 캐리어 승강 모듈(280)은 인서트(30) 및 인서트 캐리어(20)를 플레이트 베이스(10) 상에 내려 놓는다. 물론, 이때, 드롭 캐쳐(284)는 캐리어 그립퍼(282) 아래 위치에서 이탈한다. 플레이트 베이스(10) 상에는 인서트 캐리어(20)가 놓이며, 웰(12) 내에 인서트(30)가 다시 투입된다.

이어서, 용기 이송 모듈(270)은 용기 적재 블록(272)을 연결 도어(114)가 위치한 방향으로 이동시키며, 제2 용기 운반 로봇(290)은 용기 적재 블록(272) 상의 마이크로 플레이트(1) 상에 플레이트 커버(40)를 덮는다.

본 발명에 의한 인공피부 제조장치에 의하면, 마이크로 플레이트(1) 내에 세포 및 유체를 분주하거나 유체 등을 흡입하는 과정, 및 미디어의 교체 과정이 모두 자동으로 이루어질 수 있다. 또한, 인서트 캐리어(20)에 의해서 다수 개의 인서트(30)이 한번에 들어올려 질 수 있다. 따라서, 인공피부 제조 과정에서 시간과 비용이 절감되며, 오염 발생이 방지될 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

1: 마이크로 플레이트
10: 플레이트 베이스
12: 웰
20: 인서트 캐리어
22: 캐리어 홀
30: 인서트
32: 바디
34: 지지대
36: 관통부
40: 플레이트 커버
100: 인큐베이터 장치
110: 제1 하우징
112: 배양 공간
114: 연결 도어
120: 제1 용기 적재 모듈
121: 수납 공간
130: 제1 용기 운반 로봇
131: 제1 그립퍼 모듈
132: 운반 모듈
133, 134, 135: 가이드 빔
136: 축 구동 장치
200: 분주 장치
210: 제2 하우징
212: 분주 공간
214: 메인 도어
220: 제2 용기 적재 모듈
221: 수납 공간
222: 오픈부
223: 개폐 도어
230: 툴 보관 모듈
231: 모듈 하우징
232: 용기 보관부
233: 지지 홈
234: 가열부
235: 팁 보관부
236: 끼움 홈
237: 팁 처리부
238: 유체 처리부
240: 유체 분주 모듈
241: 유체 용기
242: 공압 배관
243: 고정 가이드
244: 고정 핀
245: 냉각부
246: 분주 니들
250: 자동 피펫 모듈
251: 팁 장착 돌부
260: 모듈 운반 로봇
261, 262, 263: 가이드 빔
264: 이동 블록
270: 용기 이송 모듈
271: 이송 가이드 레일
272: 용기 적재 블록
280: 인서트 캐리어 승강 모듈
281: 스탠드
282: 캐리어 그립퍼
283: 캐리어 그립퍼 운반 모듈
284: 드롭 캐쳐
285: 드롭 캐쳐 운반 모듈
290: 제2 용기 운반 로봇
291: 그립퍼 모듈
292: 운반 모듈
293: 그립 가이드
294: 작동 수단
295: 축 구동 장치
296, 297, 298: 가이드 빔
300: 제어 장치

Claims

마이크로 플레이트를 이용하여 인공피부를 제조하는 인공피부 제조장치에 있어서,
상기 인공피부 제조장치는,
배양 공간을 갖고 인공피부의 배양 환경을 제공하는 인큐베이터 장치; 및
분주 공간을 갖고 상기 마이크로 플레이트 내의 유체를 흡입하거나 상기 마이크로 플레이트 내에 유체를 분주하는 분주 장치; 를 포함하며,
상기 마이크로 플레이트는,
복수 개의 웰이 형성된 플레이트 베이스,
상기 플레이트 베이스 상에 놓이며 복수 개의 캐리어 홀이 형성된 인서트 캐리어,
상기 웰 내에 투입되며 적어도 일 부분이 상기 인서트 캐리어 상에 지지되는 복수 개의 인서트, 및
상기 플레이트 베이스를 덮는 플레이트 커버를 포함하고,
상기 분주 장치는,
상기 인서트 캐리어를 상하로 변위시킬 수 있는 인서트 캐리어 승강 모듈;
유체의 분주 및 흡입을 수행하는 유체 흡입/분주 모듈; 및
상기 마이크로 플레이트를 상기 유체 흡입/분주 모듈과 상기 인큐베이터 장치 사이에서 위치 이동시키는 용기 이송 모듈;을 포함하고,
상기 인서트 캐리어 승강 모듈은,
상기 용기 이송 모듈에 의한 상기 마이크로 플레이트의 위치 이동 경로 상에 위치하며,
상기 용기 이송 모듈은,
수평 방향으로 적어도 일 방향으로 연장되는 이송 가이드 레일과,
상기 이송 가이드 레일을 따라서 위치 이동하는 용기 적재 블록을 포함하고,
상기 용기 적재 블록은, 상기 유체 흡입/분주 모듈과 상기 인큐베이터 장치 사이를 이동하며,
상기 인서트 캐리어 승강 모듈은 상기 인서트 캐리어를 그립하는 캐리어 그립퍼를 포함하되, 상기 캐리어 그립퍼는 상기 이송 가이드 레일 상에 위치하는 인공피부 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 인서트 캐리어 승강 모듈은,
상기 인서트 캐리어를 그립하는 캐리어 그립퍼, 및
상기 캐리어 그립퍼를 상하로 변위시킬 수 있는 캐리어 그립퍼 운반 모듈을 더 포함하는 인공피부 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 캐리어 그립퍼는,
흡입력을 이용하여 상기 인서트 캐리어를 흡착하는 흡착 패드를 포함하고,
상기 흡착 패드는 상기 인서트 캐리어의 상기 캐리어 홀 사이 부분을 흡착하는 인공피부 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 인서트 캐리어 승강 모듈은,
위치가 가변하며 상기 캐리어 그립퍼 아래에 위치할 수 있는 드롭 캐쳐, 및
상기 드롭 캐쳐를 위치 이동시키는 드롭 캐쳐 운반 모듈을 더 포함하는 인공피부 제조장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 유체 흡입/분주 모듈은,
유체를 분주하는 유체 분주 모듈,
유체를 분주 및 흡입하는 자동 피펫 모듈, 및
상기 유체 분주 모듈과 상기 자동 피펫 모듈을 위치 이동시키는 모듈 운반 로봇을 포함하는 인공피부 제조장치.
제8항에 있어서,
상기 유체 분주 모듈은,
유체가 보관되는 유체 용기,
상기 유체 용기에 공압을 제공하는 공압 배관, 및
상기 유체 용기를 냉각하는 냉각부를 포함하는 인공피부 제조장치.
제8항에 있어서,
상기 자동 피펫 모듈은,
일회용 팁을 탈착가능하게 끼울 수 있는 팁 장착 돌부를 포함하고,
상기 일회용 팁은,
상기 분주 장치 내에 보관되는 인공피부 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 분주 장치는,
툴 보관 모듈을 더 포함하며,
상기 툴 보관 모듈은,
세포 및 미디어가 보관되는 소정의 튜브 용기가 보관되는 용기 보관부,
유체의 흡입 및 분주에 사용되는 일회용 팁이 보관되는 팁 보관부를 포함하는 인공피부 제조장치.
제11항에 있어서,
상기 툴 보관 모듈은,
상기 용기 보관부에 보관된 튜브 용기를 가열하는 가열부를 더 포함하는 인공피부 제조장치.
제11항에 있어서,
상기 툴 보관 모듈은,
사용된 상기 일회용 팁이 처리되는 팁 처리부, 및
사용된 유체가 처리되는 유체 처리부를 더 포함하는 인공피부 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 인큐베이터 장치는,
내부에 상기 배양 공간이 형성되는 제1 하우징,
상기 마이크로 플레이트가 적재되는 제1 용기 적재 모듈,
상기 마이크로 플레이트를 운반하는 제1 용기 운반 로봇, 및
상기 인큐베이터 하우징 내의 환경을 제어하는 환경 제어 모듈을 포함하는 인공피부 제조장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 하우징은 일 측에 구비된 연결 도어를 포함하며,
상기 연결 도어를 통해서 상기 분주 장치와 상기 인큐베이터 하우징의 배양 공간이 연통되는 인공피부 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 분주 장치는,
내부에 상기 분주 공간이 형성되는 제2 하우징, 및
상기 마이크로 플레이트가 적재되는 제2 용기 적재 모듈을 더 포함하며,
상기 제2 하우징은 개폐 가능한 메인 도어를 포함하고,
상기 메인 도어의 내측에 상기 제2 용기 적재 모듈이 배치되는 인공피부 제조장치.
제16항에 있어서,
상기 분주 장치는,
상기 제2 하우징 내에서 상기 마이크로 플레이트를 운반하는 제2 용기 운반 로봇을 포함하는 인공피부 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 인큐베이터 장치와 상기 분주 장치를 제어하는 제어 장치;를 더 포함하는 인공피부 제조장치.
삭제
삭제