미생물 배양기{Microbe cultivation apparatus}

본 발명은 미생물 배양기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 구성을 단순하게 하면서, 미생물이 함유된 배양액을 배용용기에 투입하거나 배양용기로부터 배출을 쉽게 할 수 있고, 배양용기를 지지함체에 안착시켜 지지함으로써 배양용기가 흔들리지 않으면서 안정된 상태를 유지할 수 있는 미생물 배양기에 관한 것이다.

미생물은 크기가 매우 작고 분포 밀도가 작아 눈으로 관찰 및 연구하기 어려운 생물이기 때문에 미생물의 배양법을 이용하여 연구 목적에 용이한 배양을 한 후 쓰인다. 미생물학자들은 실험실에서 미생물을 키우기 위해 크게 다섯 가지 기본적인 방법을 사용한다. 접종(inoculation), 배양(incubation), 분리(isolation), 검사(inspection), 동정(identification)이 그 다섯 가지 방법으로서 각각의 미생물의 특징을 찾기 위해 쓰인다.

최근 미생물을 이용한 농업, 축산, 수산업이 개발되어 널리 이용되고 있으며, 이 미생물의 수요에 따라 다양한 배양방법 및 배양 장치가 개발되고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1469828호에는, 미생물 배양액이 투입된 반응조에 LED(light emitting diode)를 조사하여 미생물의 배양효율을 향상시키고, 천연고분자 응집제와 마이크로 공기 기포를 적용하여 배양된 미생물을 수확하는 미생물 배양장치 및 배양방법이 개시되어 있으나, 미생물를 배양하는 기본적인 구성만 제시되어 있고, 배양 및 수확이 복잡한 장치로 구성하는 단점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-0420492호는 상부에 뚜껑을 구비하고 내부에 채워진 배양수상에 pH센서와 분산기가 설치된 투명한 아크릴재질의 배양수조; 상기 배양수조가 다수개가 장착되고 그 배양수조에 빛을 공급하는 다수의 형광등이 구비된 배양수조틀; 에어와 이산화탄소를 혼합하여 상기 분산기를 통해 배양수조에 공급함으로써 배양수의 pH를 조절하는 pH조절기; 상기 pH조절기에 에어필터를 매개로 정화된 에어를 연속적으로 공급하는 에어펌프; 및 상기 pH조절기에 이산화탄소를 공급하는 CO ₂ 탱크;를 포함한 미생물용 고밀도 배양 장치 및 에어펌프와 CO ₂ 탱크에서 나오는 에어량와 이산화탄소량을 조절하여 상기 pH조절기로 공급하는 에어/CO ₂ 조절기를 더 포함하고, pH조절기는 에어와 이산화탄소를 믹싱시키는 믹싱탱크와, 이 믹싱탱크에 공급되는 이산화탄소를 선택적으로 차단하는 솔레노이드밸브 및, pH센서의 신호를 받아 pH를 조절하는 컨트롤러로 구성된 미생물용 고밀도 배양장치가 개시되어 있으나, 이 배양장치 역시 구성이 복잡한 단점이 있다.

따라서, 미생물을 배양하기 위한 최적의 구성을 가지는 배양장치의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 구성을 단순하게 하면서, 미생물이 함유된 배양액을 배용용기에 투입하거나 배양용기로부터 배출을 쉽게 할 수 있는 미생물 배양기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배양용기를 지지함체에 안착시켜 지지함으로써 배양용기가 흔들리지 않으면서 안정된 상태를 유지할 수 있는 미생물 배양기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 투명 튜브에서 흔들리지 않고 고정된 상태로 광을 배양용기로 조명할 수 있으며, 배양용기의 외주면에 광원을 쉽게 배치할 수 있는 미생물 배양기를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 미생물 배양기는, 상측 개방 영역 및 하측 개방 영역이 구비된 투명한 통체로 이루어져 있으며, 미생물이 함유된 배양액을 담을 수 있는 배양용기;

상기 상측 개방 영역을 폐쇄시키며 상기 배양용기의 상측에 결합되고, 중앙에 관통 영역이 구비된 상부 커버;

상기 상부 커버의 관통 영역에 삽입 고정된 모터; 상기 모터의 동력으로 상기 배양액을 교반하는 교반기;

상기 배양용기의 하측 개방 영역에 연통되는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 배양용기를 안착시키는 지지함체;

상기 지지함체에 내장되어 있으며, 상기 배양용기의 하측 개방 영역에 일측이 연결되고, 타측이 상기 지지함체를 관통하여 외부에 노출되고 코크(Cock)가 설치된 입배출관; 및

상기 상부 커버에 일측이 고정되고 상기 지지함체에 타측이 고정되어 상기 배양용기의 외주면에 배치되고, 상기 배양용기를 통하여 상기 배양액에 함유된 미생물에 광을 조사하는 광원;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배양용기의 상기 상측 개방 영역의 폭은 상기 하측 개방 영역의 폭보다 크며, 상기 통체는 상기 상측 개방 영역에서 상기 하측 개방 영역까지 상측 개방 영역의 폭과 동일한 제1영역; 상기 제1영역에서 상기 하측 개방 영역의 주변까지 곡면으로 연장된 제2영역; 및 상기 제2영역으로부터 하방으로 돌출되고, 상기 하측 개방 영역이 형성된 제3영역;을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 지지함체의 상부면에 상기 돌출된 제3영역과 대응되는 홈부가 형성되어 있고, 상기 관통홀은 상기 홈부의 중심부에 형성되어 있으며, 상기 돌출된 제3영역은 상기 지지함체의 상부면의 홈부에 체결될 수 있다.

또한, 상기 지지함체 상부면에 상기 배양용기의 곡면 형상의 제2영역과 대응되는 오목한 곡면이 형성되어 있고, 상기 배양용기의 제2영역이 상기 지지함체 상부면의 오목한 곡면에 안착될 수 있다.

아울러, 상기 광원은 메탈PCB; 상기 메탈PCB에 실장된 다수의 LED; 상기 메탈PCB가 내장되고, 상기 다수의 LED에서 출사된 광을 투과시켜 배양용기로 조사하는 투명 튜브; 및 상기 투명 튜브의 양단 각각에 삽입되어 고정되고, 상기 메탈PCB의 양단 각각과 결합되는 홈이 형성되어 있는 제1 및 제2마개;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 배양용기의 상측 끝단에 연결된 플랜지가 구비되어 있고, 상기 광원은 상기 플랜지와 상기 지지함체 사이에 장착될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상측 개방 영역 및 하측 개방 영역이 구비된 일체화된 통체 형상으로 배양용기를 구현하여, 미생물이 함유된 배양액을 배용용기에 투입하거나 배양용기로부터 배출하기가 용이한 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 메탈PCB의 양단과 결합하는 마개를 이용하여 투명 튜브에서 흔들리지 않고 고정된 상태로 광을 배양용기로 조명할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 메탈PCB가 내장된 투명 튜브를 배양용기의 플랜지와 지지함체 사이에 간단히 장착하여, 배양용기의 외주면에 광원을 쉽게 배치할 수 있는 구조적인 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 배양용기를 지지함체에 안착시켜 지지함으로써 배양용기가 흔들리지 않으면서 안정된 상태를 유지하게 되어, 흔들리지 않는 배양액에서 미생물의 배양력을 증가시킬 수 있는 잇점이 있다.

본 발명에 의하면, 배양용기의 하측 개방 영역과 연결된 입배출관을 통하여, 배양액을 배양용기로 쉽게 투입하고, 미생물 배양이 완료된 배양액을 신속하게 회수할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 일부 결합 구성단면도,
도 3은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 광원의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 비교예의 교반기를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기가 동작되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 일부 결합 구성단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 미생물 배양기는 상측 개방 영역(110) 및 하측 개방 영역(120)이 구비된 투명한 통체로 이루어져 있으며, 미생물이 함유된 배양액(700)을 담을 수 있는 배양용기(100); 상기 상측 개방 영역(110)을 폐쇄시키며 상기 배양용기(100)의 상측에 결합되고, 중앙에 관통 영역(151)이 구비된 상부 커버(150); 상기 상부 커버(150)의 관통 영역에 삽입 고정된 모터(600); 상기 모터(600)의 동력으로 상기 배양액을 교반하는 교반기(500); 상기 배양용기(100)의 하측 개방 영역(120)에 연통되는 관통홀(311)이 형성되어 있고, 상기 배양용기(100)를 안착시키는 지지함체(200); 상기 지지함체(200)에 내장되어 있으며, 상기 배양용기(100)의 하측 개방 영역(120)에 일측이 연결되고, 타측이 상기 지지함체(200)를 관통하여 외부에 노출되고 코크(Cock)가 설치된 입배출관(250); 및 상기 상부 커버(150)에 일측이 고정되고 상기 지지함체(200)에 타측이 고정되어 상기 배양용기(100)의 외주면에 배치되고, 상기 배양용기(100)를 통하여 상기 배양액(700)에 함유된 미생물에 광을 조사하는 광원(300);을 포함한다.

본 발명의 미생물 배양기(100)는 입배출관(250) 또는 배양용기(100)의 상측 개방 영역(110)을 통하여 미생물이 함유된 배양액을 배양용기(100)에 투입시키고, 모터(600)를 구동시켜 교반기(500)로 배양액을 교반하고, 미생물의 광합성을 돕기위하여 광원에서 광을 조사하여 미생물을 대량으로 배양할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상측 개방 영역(110) 및 하측 개방 영역(120)이 구비된 일체화된 통체 형상으로 배양용기를 구현하여, 미생물이 함유된 배양액을 배용용기에 투입 및 배출하기가 용이한 장점이 있다.

여기서, 미생물은 규조류와 같은 미세조류인 것이 바람직하고, 본 발명의 미생물 배양기도 미세조류를 배양하는데 사용하는 것이 바람직하다.

도 2에서, 본 발명에 따른 미생물 배양기(100)의 배양용기(100)는 배양하는 미생물을 담을 수 있도록 상측 개방 영역(110) 및 하측 개방 영역(120)이 구비된 통체 형상이며, 통체의 상측 개방 영역(110)의 폭(W1)은 하측 개방 영역(120)의 폭(W2)보다 크며, 통체는 상측 개방 영역(110)에서 하측 개방 영역(120)까지 상측 개방 영역(110)의 폭(W1)과 동일한 제1영역; 및 제1영역에서 하측 개방 영역(120)의 주변까지 곡면으로 연장된 제2영역;을 포함한다.

여기서, 본 발명에서는 도 2와 같이, 제2영역으로부터 하방으로 돌출된 제3영역을 포함할 수 있다.

그리고, 하측 개방 영역(120)은 제3영역의 중심부에 위치되어 있으며, 지지함체(200)의 상부면에 돌출된 제3영역과 대응되는 홈부가 형성되어 있고, 이 홈부의 중심부에 관통홀(211)이 형성되어 있으며, 배양용기(100)과 하측 개방 영역(120)과 지지함체(200)의 관통홀(211)은 연통되도록 대응되어 있다.

그러므로, 본 발명에서는 배양용기(100)의 돌출된 제3영역은 지지함체(200)의 상부면의 홈부에 체결되어, 배양용기(100)의 흔들림을 더욱 방지할 수 있는 것이다.

또한, 제2영역의 곡면은 배양용기(100)의 하측에 위치되고, 이 제2영역의 중심영역에 제3영역이 위치됨으로써, 제3영역의 관통홀(211)을 통하여 배양액을 배출하기가 용이한 것이다.

본 발명에서는 배양용기(100)의 상측 끝단에 연결된 플랜지(130)가 구비되어 있고, 이 플랜지(130)에 광원을 삽입하여, 광원이 플랜지(130)와 지지함체(200) 사이에 고정될 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 광원은 배양용기(100)의 외주면에 배치되어 배양액에 광을 조사할 수 있다.

그리고, 상부 커버(150)는 배양용기(100)의 상측에 올려져 상측 개방 영역(110)을 폐쇄시켜 뚜껑 역할을 수행한다. 여기서, 상부 커버(150)의 중앙에 관통 영역(151)이 구비되어 있고, 이 관통 영역(151)에 모터가 삽입 고정되어, 상부 커버(150)는 모터의 무게에 의해 배양용기(100)에 밀착되어, 외부의 오염된 공기 및 습기가 배양용기로 침투되지 않는다.

또, 상부 커버(150)에는 산소주입관이 관통되어 설치될 수 있으며, 산소주입관은 배양되는 미생물의 종류에 따라 산소를 공급할 수 있다.

또한, 상부 커버(150)에는 배양용기(100)의 내측으로 삽입될 수 있는 단턱(152)이 형성되어 있어, 상부 커버(150)가 배양용기(100)에 올려놓을 때 상부 커버(150)의 단턱(152)이 배양용기(100)에 삽입됨으로써, 상부 커버(150)와 배양용기(100)의 결합력이 증대되어 상부 커버(150)의 커버 능력을 향상시킬 수 있고, 상부 커버(150)와 배양용기(100)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

지지함체(200)는 내부가 비어있는 공간이 마련된 사각 형상의 통체이며, 배양용기를 안착시켜 지지함으로써 배양용기(100)가 흔들리지 않으면서 안정된 상태를 유지하게 되어, 흔들리지 않는 배양액에서 미생물의 배양력을 증가시킬 수 있다. 즉, 우수한 배양 환경을 제공할 수 있는 것이다.

여기서, 지지함체(200) 상부면에는 배양용기(100)의 곡면 형상의 제2영역과 대응되는 오목한 곡면(210)이 형성되어 있으므로, 배양용기(100)의 제2영역이 지지함체(200) 상부면의 오목한 곡면(210)에 안착되어, 배양용기(100)의 흔들림을 제거할 수 있다.

그리고, 지지함체(200)의 상부면에 관통홀(211)이 형성되어 있고, 이 관통홀(211)은 배양용기의 하측 개방 영역(120)에 연통되며, 지지함체(200)의 내부 공간(201)에 수용된 입배출관(250)의 일측에 연결된다. 여기서, 하측 개방 영역(120)과 입배출관(250)이 연결된 상태에서 배양액의 누수를 방지하는 오링, 테입 등의 수단이 부가된 것은 당연하다.

따라서, 본 발명에서는 배양용기(100)의 하측 개방 영역(120)과 연결된 입배출관(250)을 통하여, 배양액을 배양용기(100)로 쉽게 투입하고, 미생물 배양이 완료된 배양액을 신속하게 회수할 수 있는 구조적인 특징이 있는 것이다.

그리고, 하측 개방 영역(120)과 입배출관(250)의 연결은 나사 결합 등 다양한 형태로 구현할 수 있다.

입배출관(250)의 일측이 하측 개방 영역(120)에 연결되고, 타측이 지지함체를 관통하여 외부에 노출되고 코크가 설치될 수 있도록, 입배출관(250)은 'L'형태의 관이 바람직하다.

또한, 광원 제어, 모터 제어, 누전차단, 기포 발생, 호이스트(hoist) 제어 등의 미생물 배양기의 전기적인 제어를 수행할 수 있는 제어모듈(270)은 지지함체(200)의 외측면에 부착되거나, 또는 지지함체(200)의 내부 공간(201)에 수납될 수 있다. 여기서, 호이스트는 모터에 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 광원의 단면도이다.

도 3을 참고하면, 광원(300)은 메탈PCB(330); 상기 메탈PCB(330)에 실장된 다수의 LED(350); 상기 메탈PCB(330)가 내장되고, 상기 다수의 LED(350)에서 출사된 광을 투과시켜 배양용기로 조사하는 투명 튜브(310); 및 상기 투명 튜브(310)의 양단 각각에 삽입되어 고정되고, 상기 메탈PCB(330)의 양단 각각과 결합되는 홈(321a,322a)이 형성되어 있는 제1 및 제2마개(321,322);를 포함하여 구성된다.

메탈PCB(330)는 실장된 LED(350)에서 광이 출사될 때 발생되는 열을 방열하는 기능을 수행한다.

메탈PCB(330)가 투명 튜브(310)에 삽입된 후, 제1 및 제2마개(321,322)가 투명 튜브(310)의 양단 각각에 삽입될 때, 제1 및 제2마개(321,322)의 홈(321a,322a)이 메탈PCB(330)의 양단 각각과 결합됨으로써, 메탈PCB(330)는 투명 튜브(310)에서 흔들리지 않고 고정된 상태로 광을 배양용기로 조명할 수 있게 된다.

이와 같은 메탈PCB(330)가 내장된 투명 튜브(310)를 배양용기(100)의 플랜지(130)와 지지함체(200) 사이에 장착하는 간단한 작업으로, 광원을 배양용기(100)의 외주면에 쉽게 배치할 수 있는 구조적인 특징을 본 발명은 구비하고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 비교예의 교반기를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기가 동작되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 미생물 배양기의 비교예의 교반기(50)는 모터에 연결되어 회전하는 회전축(51); 및 상기 회전축(51)에 연결된 다수의 교반날개(52)로 구성된다.

이와 같은 비교예의 교반기(50)는 회전축(51)의 회전으로, 회전축(51)에 연결된 다수의 교반날개(52)가 회전되어 배양액을 교반한다.

그러나, 도 5와 같이, 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기(500)는 모터에 연결되어 회전하는 회전축(510); 및 상기 회전축(510)에 수직 교차하는 교차축(520); 상기 교차축(520)의 양단에 연결되고, 상기 회전축(510)의 끝단에 연결되며, 라운드형상으로 휘어진 교반 와이어(530);을 포함하여 구성된다.

그러므로, 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기(500)는 회전축(510)이 회전되면 교차축(520)과 교반 와이어(530)가 회전되어 배양액을 교반한다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 교차축(520)과 교반 와이어(530)가 회전될 때, 교차축(520)과 교반 와이어(530) 사이에 개방되지 않은 구속된 영역(K)이 존재하게 되어, 이 구속된 영역(K)의 배양액은 회전에 따라 순간 소정의 구속된 체적(A)을 가지게 되고, 구속된 영역(K)에 존재하는 체적(A)에 해당하는 배양액은 회전되는 교반 와이어(530)이 지나가는 공간으로 휘쓸리며 교반된다.

따라서, 본 발명에 따른 미생물 배양기의 교반기(500)는 비교예의 교반기(50)보다 회전에 의한 구속 영역이 존재하여 배양액의 교반 능력을 우월하게 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

본 발명은 구성을 단순하게 하면서, 미생물이 함유된 배양액을 배용용기에 투입 및 배출을 쉽게 할 수 있고, 배양용기를 지지함체에 안착시켜 지지함으로써 배양용기가 흔들리지 않으면서 안정된 상태를 유지할 수 있는 미생물 배양기에 적용될 수 있다.

51,510: 회전축 52: 교반 날개
100: 배양 용기 110: 상측 개방 영역
120: 하측 개방 영역 130: 플랜지
150: 상부 커버 151: 관통 영역 200: 지지함체 250: 입배출관 300: 광원 500: 교반기
520: 교차축 530: 교반 와이어
600: 모터 700: 배양액