KR100737848B1 - 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치 - Google Patents

Abstract

세포주화성검출·주화성세포분리장치에 사용되는 세포관찰챔버(30)에 제1 온도조정기(62)와 제2 온도조정기(63)를 구비하며, 제1 온도조정기(62)는 챔버내의 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하여, 이를 소정의 온도로 조정하도록 하고, 제2 온도조정기(63)는 챔버(30)를 외부로부터 가열하여, 이에 의해 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부(64)의 온도를 측정하여 이를 소정의 예열온도로 조정하도록 한다. 이에 의해, 용액의 온도를 소정의 온도로 유지하면서, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태, 수를 정확하게 관찰, 계측할 수 있어, 용액의 온도관리의 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

세포, 세포관찰챔버, 주화성, 용액, 온도조정기, 온도조정장치

Description

세포관찰챔버내의 용액온도조정장치{SOLUTION TEMPERATURE CONTROL DEVICE IN BIOLOGICAL CELL OBSERVING CHAMBER}

본원발명은 세포관찰챔버(Chamber)내의 용액온도조정장치에 관한 것으로, 특히 세포가 자력(自力)으로 일정한 쪽으로 이동하는지의 여부의 판정, 세포가 자력으로 일정한 쪽으로 이동하는 상태의 관찰, 자력으로 일정한 쪽으로 이동한 세포 수의 계측 및 자력으로 일정한 쪽으로 이동하는 세포의 분리 등을 위해 사용되는 장치, 즉, 세포주화성(細胞走化性)검출·주화성세포분리장치에 있어, 세포관찰챔버내의 용액의 온도를 소정의 온도로 관리하여, 그들 작업의 정밀도를 향상시킨 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치에 관한 것이다.

종래, 세포주화성검출·주화성세포분리장치로서는 여러가지의 것이 제안되어 시판되고 있지만, 특히 주화성인자(因子)에 의한 세포의 주화성 또는 주화성인자 저해제(阻害劑)에 의한 세포의 주화성 저해를 검출함에 있어, 소량의 세포시료를 사용하여, 세포의 자력에 근거하는 움직임을 정확하게, 또한 그 과정을 용이하게 관찰, 정량할 수 있도록 한 장치로서, 일본특개 2002-159287호 공보에 기재된 것이 있다. 이에 있어서는 또한, 세포의 주화성을 이용하여, 세포를 분리하는 것도 가능하다.

상기 공보에 기재된 세포주화성검출·주화성세포분리장치에 있어, 세포관찰챔버는 다음과 같이 구성되어 있다.

도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 그 세포관찰챔버(00)는 바닥부(低部) 중앙에 세포의 움직임을 관찰하는 창(01c)을 구비한 원형의 얕은 접시형상의 바닥지지체(01)와, 바닥지지체(01)의 바닥부(01a) 위에 재치(載置)되는 유리기판(08)과, 바닥지지체(01)에 장착되어, 이후에 설명하는 커버(Cover, 04)의 바닥지지체(01)에 대한 나사결합에 의해, 유리기판(08)을 위쪽에서 누르고, 이것을 바닥부(01a) 위에 고정하는 접시형상의 중간지지체(02)와, 중간지지체(02)의 바닥부 중앙에 형성된 사각형상의 개구부(02c)에 끼워 넣어져서, 유리기판(08) 위에 고정 배치되는 기판(07) 및 패킹(Packing)부재(010)와, 중간지지체(02)의 중앙 오목(凹)부에 끼워 넣어져서, 기판(07)을 패킹부재(010)를 통하여 누르고, 도시되어 있지 않은 누름나사에 의해 이를 유리기판(08) 위에 고정하는 블록체(Bloch Body, 09)와, 바닥지지체(01)에 나사결합에 의해 장착되어, 블록체(09)를 위쪽에서 눌러, 이를 중간지지체(02) 내에 고정하는 커버(04)로 이루어져 있다. 기판(07)은 실리콘 단결정 소재로 제작되어 있다.

바닥지지체(01)와 중간지지체(02)와의 결합은 바닥지지체(01)의 몸통체부(胴體部) 내주면에 형성된 암나사(01d)에, 중간지지체(02)의 몸통체부 외주면에 형성된 수나사(02d)가 나사결합됨으로써, 또한, 바닥지지체(01)와 커버(04)와의 나사결합에 의해 이루어진다. 이 바닥지지체(01)와 커버(04)와의 나사결합은 커버(04)의 둘레부 내주면에 형성된 암나사(04a)에, 바닥지지체(01)의 외주면에 형성된 수나사 (01e)가 나사결합됨으로써 이루어진다. 중간지지체(02)는 그 플랜지부(Flange Portion, 02b)의 하면에 형성된 안내핀(Guide Pin) 수용공(02f)에 바닥지지체(01)의 몸통체부 상면에 세워 설치된 안내핀(도시되어 있지 않음)이 삽입통과됨으로써, 바닥지지체(01) 위에 위치결정된다. 또한, 블록체(09)는 그 바닥면에 형성된 안내핀 수용공(09a)에 중간지지체(02)의 바닥면에 세워 설치된 안내핀(013)이 삽입통과됨으로써, 중간지지체(02) 안에 위치결정된다.

그리고, 이들의 부품이 일체로 조립되어, 사용되는 상태에서는 기판(07)과 유리기판(08)과의 사이에, 적어도 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통(連通)하는 유로가 형성된다. 이들의 웰 중 한 쪽의 웰에는 세포부유액(細胞浮遊液)이 넣어지고, 다른 쪽의 웰에는 주화성인자함유용액이 넣어져서, 세포가 주화성인자에 반응하여, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 이동한다. 그 상태의 관찰이나 이동하는 세포의 수의 계측이 창(01c)을 통하여 현미경 관찰에 의해 행하여진다.

기판(07)과 유리기판(08)과의 사이에 형성되는 한 쪽의 웰에의 세포부유액의 주입, 다른 쪽의 웰에의 주화성인자함유용액의 주입은 마이크로 피펫(Micro Pipet)을 이용하여, 블록체(09), 패킹부재(010), 기판(07)에 각각 형성된 전용(專用)의 통공(通孔)을 이어 행하여진다. 바닥지지체(01), 중간지지체(02), 커버(04)를 조립한 후, 바닥지지체(01)에 충전된 각 용액이 누설되지 않도록, 중간지지체(02)와 유리기판(08)과의 사이에는 0링(011)이 개재되어 있다. 한편, 패킹부재(010)도, 기판(07)과 블록체(09)와의 사이에 있어, 양쪽 웰과 그들의 사이를 통하는 유로로부터 용액이 누설되지 않도록 하기 위하여 유용하게 사용된다.

그런데, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 이동하는 세포 상태의 관찰이나, 이동하는 세포의 수의 계측을 정확하게 행하는 데에는, 이들의 영역을 채우고 있는 세포부유액이나 주화성인자함유용액 또는 그들을 포함하는 혼합액의 온도를, 세포의 활동에 알맞은 온도로 관리할 필요가 있다. 또한, 세포의 온도변화에 의한 반응 등을 따라 정확하게 계측, 분석하고 싶을 때에도, 용액의 온도관리는 필요하다. 그 때문에, 이 장치에 있어서는, 세포관찰챔버(00)를 도시되어 있지 않은 발열체로 이루어지는 가열부 위에 재치(載置)하여, 이 가열부의 온도를 소정의 온도로 관리하면서, 바닥지지체(01)의 벽을 통하여 간접적으로 이들의 용액을 가열하고, 이들의 용액의 온도가 소망의 온도로 되도록 조정하는 온도조정장치가 사용되고 있다.

종래의 세포관찰챔버는 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 그 세포관찰챔버(00)내의 웰(Well)이나, 웰과 웰을 연통하는 유로 안을 채우는 용액의 가열은 세포관찰챔버(00)의 외부로부터, 예컨대, 바닥지지체(01)의 벽을 통하여 간접적으로 행하여지고 있고, 온도센서도 외부에 설치되어 있으므로, 용액의 온도를 소망의 일정한 온도로 유지하는 것이 용이하지 않아, 용액의 온도관리의 정밀도가 충분하다고 말하기 어려웠다.

특허문헌1 : 일본특개 2002-159287호 공보

특허문헌1 : 일본특개 2003-088357호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본원발명은 종래의 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치가 갖는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하여, 세포관찰챔버내의 용액의 온도를 소망의 일정한 온도로 유지하는 것이 용이하여, 용액의 온도관리의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는 세포의 주행성(走行性)의 검출, 계측, 주행성 세포의 분리 등의 작업의 정밀도를 높일 수 있는, 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본원발명에 의하면, 이러한 과제는 다음과 같은 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치에 의해 해결된다.

즉, 그 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 세포의 주화성을 검출하거나, 주화성세포를 분리하거나 하기 위한 장치에 사용되고, 바닥부 중앙에 세포의 움직임을 관찰하기 위한 창(窓)이 설치된 접시형상의 바닥지지체와, 상기 바닥지지체의 바닥면 위에 재치되는 유리기판과, 바닥부 중앙에 개구부가 형성되고, 상기 바닥지지체에 장착되어, 상기 유리기판을 위쪽에서 누르고, 이를 상기 바닥지지체의 바닥면 위에 고정하는 접시형상의 중간지지체와, 세포부유액 및 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공(通孔)이 상하방향으로 복수 관통 형성됨과 아울러, 상기 유리기판의 중앙부의 표면상에 고정배치되어, 상기 유리기판과의 사이에 적어도 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 형성하는 요철형상이 상기 유리기판과의 대향면에 형성되어 있는 기판과, 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체의 바닥부 중앙에 형성된 상기 개구부에 끼워 넣어져, 상기 기판을 위쪽에서 누르는 패킹부재와, 바닥부 중앙에 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체가 장착되는 바닥지지체에 장착되어, 상기 기판을 상기 패킹부재를 통하여 위쪽에서 누르고, 이를 상기 유리기판위에 고정하는 접시형상의 커버 블록체(Cover Block Body)와, 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 소정의 온도로 관리하는 용액온도조정장치를 구비하고, 상기 한 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에는 상기 세포부유액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되고, 다른 쪽의 웰에는 상기 주화성인자함유용액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 다른 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되며, 이들의 용액 또는 이들의 용액을 포함하는 혼합액의 온도를 소정의 온도로 유지하면서, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태 및 그 수(數)가 상기 바닥지지체에 설치된 상기 창을 통하여 관찰, 계측할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰챔버내의 상기 용액온도조정장치가 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하고, 이를 소정의 온도로 조정하는 제1 온도조정기와, 상기 세포관찰챔버를 외부에서 가열하고, 이에 의해, 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부의 온도를 측정하여, 이를 소정의 예열(予熱)온도로 조정하는 제2 온도조정기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 상기와 같이 구성되어 있고, 그 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 제1 온도조정기와 제2 온도조정기를 구비하며, 제1 온도조정기는 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하여, 이를 소정의 온도로 조정하고, 제2 온도조정기는 세포관찰챔버를 외부에서 가열하고, 이에 의해, 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부의 온도를 측정하여, 이를 소정의 예열온도로 조정하므로, 제2 온도조정기에 의해 소정의 예열온도로 조정된 가열부에 세포관찰챔버를 재치하고, 이어서, 제1 온도조정기에 의해, 세포관찰챔버내의 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하면서, 이를 소정의 온도로 조정하여 유지할 수 있고, 이 결과, 세포관찰챔버내의 용액의 온도를 소망의 일정한 온도로 하는 데에 필요로 하는 시간을 단축하여 그 온도관리의 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

바람직한 실시형태에서는, 제1 온도조정기는 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고, 그 온도센서는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되고, 그 온도측정부가 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액 중에 침지(浸漬)되어 있고, 그 액체류실은 그 안의 용액이 가열부에 의한 간접적인 가열을 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 다 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 있도록 된다.

이에 의해, 액체류실내의 용액은 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 같이 온도상승하므로, 제1 온도조정기가 구비되는 온도센서의 온도측정부는 한 쌍의 웰이나 유로내에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염되는 일 없이 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 온도센서는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되므로, 그 부착·분리가 간단하고, 세포관찰챔버의 조립·분해에 있어, 그것을 분리함으로써, 방해되는 일도 없어, 조립·분해 작업을 원활하게 행할 수 있다.

다른 바람직한 실시형태에서는, 제2 온도조정기는 가열부의 과열방지기능을 갖추도록 된다. 이 결과, 세포의 사멸이나 주화성인자함유용액 등 시료용액의 기능의 손상을 방지할 수 있음과 아울러, 세포관찰챔버의 과열에 의한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 가열부와 세포관찰챔버와의 사이에 접촉불량이 있었다 하더라도, 확실하게 가열부의 과열을 방지할 수 있다.

또한, 다른 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 세포의 주화성을 검출하거나, 주화성세포를 분리하거나 하기 위한 장치에 사용되며, 이하의 수단, 즉, 바닥부 중앙에 세포의 움직임을 관찰하기 위한 창이 설치된 접시형상의 바닥지지체와, 상기 바닥지지체의 바닥면 위에 재치되는 유리기판과, 바닥부 중앙에 개구부가 형성되고, 상기 바닥지지체에 장착되어, 상기 유리기판을 위쪽에서 누르고, 이를 상기 바닥지지체의 바닥면위에 고정하는 접시형상의 중간지지체와, 세포부유액 및 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성됨과 아울러, 상기 유리기판의 중앙부의 표면상에 고정배치되어, 상기 유리기판과의 사이에 적어도 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 형성하는 요철(凹凸)형상이 상기 유리기판과의 대향면에 형성되어 있는 기판과, 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체의 바닥부 중앙에 형성된 상기 개구부에 끼워 넣어져 상기 기판을 위쪽에서 누르는 패킹(Packing)부재와, 바닥부 중앙에 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체에 장착되어, 상기 기판을 상기 패킹부재를 통하여 위쪽에서 누르고, 이를 상기 유리기판위에 고정하는 접시형상의 커버 블록체와, 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 소정온도로 관리하는 용액온도조정장치를 구비하고 있다. 그리고, 상기 한 쌍의 웰 중 한쪽의 웰에는 상기 세포부유액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되고, 다른 쪽의 웰에는 상기 주화성인자함유용액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 다른 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되며, 이들의 용액 또는 이들의 용액을 포함하는 혼합액의 온도를 소정의 온도로 유지하면서, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태 및 그 수가 상기 바닥지지체에 설치된 상기 창을 통하여 관찰, 계측할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 용액온도조정장치는 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서는 상기 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되어, 그 온도측정부가 상기 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액중에 침지(浸漬)되어 있고, 상기 액체류실은 그 안의 용액이 상기 가열부에 의한 간접적인 가열을 상기 한 쌍의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액과 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 다른 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 상기와 같이 구성되어 있고, 그 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치는 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고, 그 온도센서는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되어, 그 온도측정부가 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액중에 침지되어 있고, 그 액체류실은 그 안의 용액이 가열부에 의한 간접적인 가열을 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 다 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 있으므로, 액체류실내의 용액은 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 마찬가지로 온도상승할 수 있고, 제1 온도조정기가 구비하는 온도센서의 온도측정부는 한 쌍의 웰이나 유로내에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염되는 일 없이 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 온도센서는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되므로, 그 부착·분리가 간단하고, 세포관찰챔버의 조립·분해에 있어서, 그것을 분리함으로써, 방해되는 일도 없어, 조립·분해 작업을 원활하게 행할 수 있다.

발명의 효과

이상에 설명한 바와 같이, 본원발명에 의하면, 세포관찰챔버내의 용액의 온도를 소망의 일정한 온도로 하는 데에 필요로 하는 시간을 단축하여, 그 용액의 온도관리의 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 온도조정기가 구비하는 온도센서의 온도측정부는 한 쌍의 웰이나 유로내에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염시키는 일 없어, 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 가열부의 과열을 방지할 수 있어, 가열부의 과열로 인한 세포의 사멸(死滅), 시료용액(세포부유액, 주화성인자함유용액등)의 기능의 손상, 세포관찰챔버의 손상 등을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 온도센서의 부착·분리는 간단하고, 세포관찰챔버의 조립·분해에 있어서, 그것을 분리함으로써, 방해되는 일도 없어, 조립·분해 작업을 원활하게 행할 수 있다.

도 1은 본원발명의 세포관찰챔버의 작동원리를 나타내는, 웰, 유로 및 통공을 포함하는 장치유닛부분의 종단면도이다.

도 2는 도 1의 장치유닛부분의 하면도이다.

도 3은 그 유로부분의 확대 횡단면도이다.

도 4는 그 유로부분의 하면도이다.

도 5는 그 유로부분의 종단면도이다.

도 6은 본 실시예의 세포관찰챔버가 적용되는 세포주화성검출·주화성세포분리 장치의 전체 사시도이다.

도 7은 본 실시예의 세포관찰챔버의 전체 사시도이다.

도 8은 본 실시예의 세포관찰챔버의 평면도이다.

도 9은 본 실시예의 세포관찰챔버의 전(前)측면도이다.

도 10은 본 실시예의 세포관찰챔버의 우측면도이다.

도 11은 도 8의 XI-XI선 화살표방향에서 본 단면도이다.

도 12는 도 8의 XII-XII선 화살표방향에서 본 단면도이다.

도 13은 본 실시예의 세포관찰챔버의 일부 분해 사시도이다.

도 14는 분해를 더 행한 본 실시예의 세포관찰챔버의 일부 분해 사시도이다.

도 15는 챔버내 혼합액의 온도제어시스템의 블록선도(Block Diagram)이다.

도 16은 종래의 세포관찰챔버의 분해도이다.

부호의 설명

1…세포의 유로(流路), 2(2A, 2B)…웰(Well),

3, 3'、3-1, 3-2…통공, 4, 4'、4-1, 4-2…통공,

5…홈, 6…장벽(障壁),

7…기판, 8…유리기판,

9…블록체,

10…세포주화성검출·주화성세포분리장치,

20…케이싱(Casing), 21…수준기(水準器),

22…밝기조정손잡이, 23…위치조정손잡이,

24…초점조정레버, 30…세포관찰챔버,

31…바닥지지체, 31a …바닥부,

31b…몸통체부(胴體部), 31c…창(窓),

32…중간지지체, 32a…바닥부,

32b…플랜지부(Flange Portion), 32c…개구부,

33…커버 블록체(Cover Block Body),

33a…바닥부, 33b…플랜지부,

33c…중앙오목(凹)부,

34…가이드 블록체(Guide Block Body),

34a…중앙팽대(膨大)부, 34b…아암(Arm)부,

34c…통공, 35…온도센서,

35a…받침대자리부분, 35b…온도측정부,

36…캠조작레버, 36a…다리부의 단부(端部),

36b…캠홈(溝), 37…캠조작레버,

37a…다리부의 단부, 37b…캠홈,

38…지지축, 39, 40, 41…핀(Pin),

42, 43…O링(Ring), 44…패킹(Packing)부재,

45…액체류실, 46, 47…핀,

50 …노트북 컴퓨터,

60…챔버내 혼합액 온도제어시스템,

61…컴퓨터, 62, 63…온도조절기,

64…가열부, 65…온도센서,

66…온도조절스위치, 67…전환스위치,

68…릴레이(Relay),

69…고체상태 릴레이(Solid State Relay ; SSR),

70…현미경, a…중심선,

L…액레벨(液 Level)

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

세포관찰챔버내의 용액의 온도관리를 위해, 제1 온도조정기와 제2 온도조정기를 사용하고, 제1 온도조정기는 세포관찰챔버내의 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하여, 이를 소정의 온도로 조정하기 위한 온도조정기로 하고, 제2 온도조정기는 세포관찰챔버를 외부로부터 가열하고, 이에 의해, 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부의 온도를 측정하여, 이를 소정의 예열온도로 조정하기 위한 온도조정기로 한다. 그리고, 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 정확하게 소정의 온도로 유지하면서, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태 및 그 수를 관찰, 계측할 수 있도록 한다.

또한, 제1 온도조정기가 구비되는 온도센서의 온도측정부는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착하고, 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액 중에 침지시켜, 이 액체류실내의 용액의 온도를 측정시킨다. 이 액체류실은 그 안의 용액이 가열부에 의한 간접적인 가열을 한 쌍의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 다 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치한다. 또한, 제2 온도조정기에는 가열부의 과열방지기능을 갖추게 한다.

실시예

다음에, 본원발명의 하나의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 본원발명이 적용되는 세포주화성검출·주화성세포분리 장치의 작동원리에 대하여 설명한다. 이 세포주화성검출·주화성세포분리 장치는, 복수의 웰이 유로를 끼워 결합하여, 서로 연통하고 있고, 각각의 웰에는 시료를 주입 또는 채취하기 위한 관(管) 및 시료의 주입 또는 채취에 의한 웰내의 승압(昇壓) 또는 감압(減壓)을 회피하기 위한 관인 두 개의 관이 설치되어 있다. 이 관은 블록에 형성된 통공에 의해 형성되어도 좋다. 여기에서, 유로란, 두 개의 웰을 연통시키고 있는 부분이고, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 세포가 이동할 때에, 세포가 통과하는 통로이다. 이 장치에 의하면, 시료를 주입·채취할 때, 유로에 있어서 마주 대하는 웰을 향하는 방향의 액흐름이 생기기 어려워, 유로의 양단(兩端)에 있는 웰의 액체가 혼합되는 일이 없고, 그 결과, 세포가 오직 주화성인자의 작용만에 의해 이동하는 경우를 검출할 수 있다.

도면에 근거하여 그 원리를 설명하면, 도 1 및 도 2에 있어, 1은 유로, 2는 세포부유액이나 검체용액 등의 시료를 수납하는 웰이며, 한 쌍의 웰(2A, 2B)로 이루어진다. 이들의 시료는 마이크로 피펫 등에 의해 블록체(9)에 형성된 통공(3)을 통하여 웰(2)에 공급되며, 또한, 웰(2)로부터 채취된다. 웰(2)의 한 쪽의 웰(2A)에 세포부유액을 넣었을 때, 세포는 다른 쪽의 웰(2B)에 넣어진 검체용액(檢體溶液)이 주화성인자(因子)를 포함하는 것(주화성인자함유용액)인 경우에는, 웰(2B)을 향하여 이동하려고 하여 유로(1)를 통과한다.

시료의 한 개인 세포부유액을, 마이크로 피펫 등에 의해, 통공(3)을 통하여 웰(2A)에 공급할 때, 주입하는 액체압력에 의해, 세포가 유로(1)를 통과하여 반대측의 웰(2B)로 이동하여 버리는 일이 생긴다. 이 사태가 생기면, 세포의 이동이 검체가 갖는 주화성인자에 의한 것인지의 여부의 판정에 혼란을 주는 요인으로 됨 과 아울러, 세포의 분리를 목적으로 하는 경우에는 소망의 세포에 다른 세포가 혼입하여 버리게 되어, 목적이 달성되지 않게 된다. 이 문제점을 해결하기 위하여, 이 장치에 있어서는 통공(3)에 가해지는 주입압(注入壓)을 통공(4)쪽으로 나가게 하여, 유로(1)를 향하여 세포가 강제적으로 흘려지는 것을 방지하고 있다.

마찬가지로, 검체용액을, 마이크로 피펫 등에 의해, 통공(3)을 통하여 웰(2B)에 공급할 때에도, 주입하는 액체압력에 의해, 검체용액이 유로(1)를 통과하여 반대측의 웰(2A)로 들어가, 세포부유액과 혼합하는 사태가 생기고, 세포가 그 주화성에 의해 유로(1)를 통과하는 현상이 혼란하거나 저해된다. 이러한 사태의 발생을 방지하기 위하여, 검체를 수납하는 웰(2B)에 있어서도, 통공(4)을 설치하도록 하고 있다.

이와 같이 하여, 시료를 주입하는 통공(3)에 연통하는 통공(4)을 설치함으로써, 수평방향으로의 액체압력의 영향을 최소한으로 할 수 있고, 검체용액이 주화성을 갖는지의 여부의 판정을 보다 정확하게 행할 수 있다. 통공(4)에 의한 압력차의 완화작용은 웰로부터 세포 등의 시료를 채취할 때의 감압을 완화한 후에도 유효하여, 시료의 채취를 용이하게 한다.

본 장치에 있어서, 웰(2)에 시료를 주입하는 경우를 도 1에 의해 설명하면, 미리 각 웰(2A, 2B) 및 유로(1)를 세포등장액(細胞等張液)으로 채워 두고, 웰(2A)의 통공(3)으로부터 세포부유액을, 웰(2B)의 통공(3)으로부터 주화성인자함유용액을 각각 대략 동일한 양씩 주입한다. 이렇게 함으로써, 시료주입시의 승압은 통공(4)에 의해 완화된다.

유로(1)는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 웰(2A)로부터 웰(2B)에, 또는 그 반대로 향하는 방향과 직교하는 방향으로 뻗는 장벽(6)에, 웰(2A)로부터 웰(2B)에, 또는 그 반대로 향하는 방향을 따라 형성된 한 개 또는 복수개, 예컨대, 약 백 개의 홈(5)에 의해 구성되어 있다. 이들의 홈(5)은 세포의 직경 또는 그 변형능력에 맞춘 폭으로 형성된다. 이러한 홈(5)을 설치함으로써, 세포를 각각의 레벨로 관찰하는 것이 가능하게 되고, 또한, 세포를 소망의 종류마다 분리하는 것이 가능하게 된다.

한편, 도 1 내지 도 3에서의 부호 7a는 웰(2A)과 웰(2B)과의 사이에 형성되는 둑을 나타내고, 도 3 및 도 4에서의 부호 7b은 둑(7a)에 형성되는 테라스(Terrace)를 나타내고 있다. 테라스(7b)는 장벽(6)을 둘러싸는 평탄부이다.

세포가 유로(1)를 이동하는 상태의 관찰, 유로(1)를 통과하는 도중 또는 통과한 후의 세포수의 계측은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 유로(1)에 검지(檢知)장치, 예컨대, 현미경(70)을 설치함으로써 행하여진다. 또한, 현미경과 비디오카메라 또는 CCD카메라를 조합시킴으로써, 자동적으로 세포가 이동하는 경과를 기록할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같은 통공(3, 4)을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 장치를 하나의 유닛(Unit)으로 하여, 복수의 유닛을 집적(集積)시킴으로써, 다른 종류의 검체(檢體) 또는 다른 종류의 세포를 대상으로 하고, 동시에 세포의 이동(주화성)의 검출이나 주화성세포의 분리를 행할 수 있는 장치를 구성할 수 있다. 이러한 장치는, 전체적으로 소형화되어 있어, 시료의 처 리를 미량(微量)으로 행할 수 있다. 또한, 액체의 주입·채취량의 프로그램 제어에 의해, 처리를 자동화하여 행하는 것이 용이하다.

이상에 설명한 바와 같은 통공(3, 4)을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 유닛은 실제로는 다음과 같이 하여 제작된다.

웰(2A, 2B), 유로(1)의 내부형상은 실리콘 단결정 소재로 이루어지는 기판(7)의 표면상에, 이미 알려진 집적회로의 제작기술을 응용함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이 하여, 그 표면상에 웰(2A, 2B), 유로(1)의 내부형상을 모사한 요철형상이 새겨진 기판(7)을 유리기판(8)과 대면시켜 포개면, 그들 양쪽 기판(7, 8)의 사이에 웰(2A, 2B), 유로(1)가 형성된다.

기판(7)에는, 또한, 웰(2A), 웰(2B)의 각각 대응시켜, 세포부유액 또는 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공(3)이 상하방향으로 관통 형성되어 있음과 아울러, 그들의 용액을 웰(2A), 웰(2B)에 주입 또는 거기에서 채취할 때에 생기는 승압(昇壓), 강압(降壓)을 완화시키기 위한 통공(4')이 통공(3')과 쌍으로 되어, 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 통공(3', 4')은 웰(2A) 또는 웰(2B)을 통하여 연통하여 있음과 아울러, 블록체(9)에 상하방향에 관통 형성된 통공(3, 4)에 각각 연통하여 있다. 한편, 기판(7)과 블록체(9)와의 사이에는 실제로는 패킹이 개재되어 그들의 사이의 액 밀봉이 되도록 되어 있다.

다음에, 상기한 바와 같은 통공(3, 4)을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 유닛이 복수 조립되어 이루어지는 본 실시예의 세포관찰챔버에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 실시예의 세포관찰챔버가 적용되는 세포주화성검출·주화성세포분리장치의 전체구조의 개요에 대하여 설명한다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예의 세포관찰챔버(30)가 적용되는 세포주화성검출·주화성세포분리장치(10)는 비교적 높이가 낮은 직방체(直方體) 형상의 케이싱(20)의 상면으로부터 그 일부가 노출하도록 하여, 세포관찰챔버(30)가 수납되어 있다. 또한, 그 케이싱(20)의 상면에는 노트북 컴퓨터(50)가 설치되어 있고, 이 노트북 컴퓨터(50)의 작동에 의해, 세포부유액 등 함유용액의 온도제어부에 대한 지령, 그 온도 데이터나 세포관찰 데이터의 해석, 기록, 모니터 표시 등이 행하여진다. 이 모니터 표시에는 세포의 실제의 움직임의 영상표시도 포함된다.

케이싱(20)의 상면에는 그 밖에 수준기(21)가 설치되어 있어, 장치(10)의 수평을 항시 감시할 수 있다. 또한, 케이싱(20)의 앞측면에는, 도 6에 있어서 우측 아래쪽으로부터 좌측 위쪽을 향하여 순서대로, 현미경에 의한 세포관찰 화상의 밝기(빛의 강약)조정손잡이(22), 현미경의 위치조정손잡이(23), 초점조정레버(24) 등이 설치되어 있다. 도시되어 있지 않은 현미경의 광학계 광축(光軸)은 케이싱(20)안에 수평으로 배치되어 있으므로, 케이싱(20), 나아가서는 장치(10)의 전체 높이를 낮게 할 수 있고, 테이블 위에 놓여진 상기 장치(10)에 대하여, 앉은 자리에서 세포주화성의 검출, 주화성세포의 분리, 계수(計數) 등의 작업을 행할 수 있어, 조작성이 크게 개선된다.

세포관찰챔버(30)는 다음과 같이 하여 구성되어 있다.

도 7∼도 10, 도 13 및 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 세포관찰챔 버(30)는 그 외관 및 이후에 설명하는 캠조작레버(36, 37)의 간단한 회동조작에 의한 그 일부 분해로부터, 다음과 같이 하여 구성되어 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 최하단에 배치되는 원형 접시형상의 바닥지지체(31) 위에는, 마찬가지로 원형 접시형상의 중간지지체(32)가 장착되고, 중간지지체(32) 위에는, 마찬가지로 원형 접시형상으로 바닥부(33a)가 비교적 두껍고, 외주 플랜지부(33b)가 비교적 폭이 넓은 커버 블록체(33)가 장착되고, 커버 블록체(33) 위에는, 그 커버 블록체(33)의 중앙오목부(33c)를 걸쳐 앉아, 그 중앙팽대부(34a)를 그 중앙오목부(33c)에 잠기도록 하여, 가이드 블록체(34)가 장착되며, 커버 블록체(33)의 상면에는 온도센서(35)의 받침대자리부분(35a)이 착석되어 있다.

그리고, 커버 블록체(33)는 캠조작레버(36)를 회동함으로써, 중간지지체(32)에 위쪽으로부터 압접(壓接)되고, 이에 의해, 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 위쪽으로부터 압접되며, 최종적으로는 커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착된다. 또한, 중간지지체(32)는 캠조작레버(37)를 회동함으로써, 바닥지지체(31)에 위쪽으로부터 압접되어, 이에 장착되어 있다. 한편, 실제의 장착 순서는 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 장착되고나서, 커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착되게 된다. 분해의 경우에는, 이 반대의 순서로 된다. 커버 블록체(33)는 종래의 세포관찰챔버(00, 도 16 참조)에서의 블록체(09)와 커버(04)가 합체(合體)된 것에 상당하고 있다.

캠조작레버(36, 37)는 어느 것이나 평면에서 보아 ㄷ자형을 이루고 있고, 그들의 양 다리부의 단부(36a, 37a)는 원형 접시형상의 바닥지지체(31)의 몸통체부 (31b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에 심어서 설치된 한 쌍의 지지축(38)의 주위로 회동가능하게 지지되어 있다. 또한, 그들의 양 다리부의 단부(36a, 37a)는 정면에서 보아 사각형상으로 팽대화(膨大化)되어 있고, 그들의 내면에는, 캠조작레버(36)에 대하여는 캠홈(36b)이, 캠조작레버(37)에 대하여는 캠홈(37b)이 각각 만곡형상으로 형성되어 있다(도 13, 도 14 참조).

원형 접시형상의 커버 블록체(33)의 외주 플랜지부(33b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에는 핀(40)이 심어서 설치되어 있다(도 14, 도 11 참조). 이 핀(40)은 캠조작레버(36)의 캠홈(36b)에 끼워 넣어져서, 캠조작레버(36)가 회동조작될 때, 캠홈(36b) 안을 미끄럼 이동한다. 이에 의해, 커버 블록체(33)는 그 외주 플랜지부(33b)의 하면이 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)의 상면에 위쪽으로부터 접근하여, 이에 접촉하고, 바닥지지체(31)에 장착된다. 또한, 캠조작레버(36)를 반대로 회동조작함으로써, 커버 블록체(33)는 바닥지지체(31)로부터 분리된다. 커버 블록체(33)의 외주 플랜지부(33b)와 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)와의 사이에는 커버 블록체(33)가 중간지지체(32)에 장착되었을 때, 이들 사이에 형성되는 내부공간으로부터 매질(媒質)이 누설하는 것을 방지하기 위하여, 0링(42)이 개재되어 있다.

마찬가지로, 원형 접시형상의 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에는 핀(41)이 심어서 설치되어 있다 (도 11 참조). 이 핀(41)은 캠조작레버(37)의 캠홈(37b)에 끼워 넣어져서, 캠조작레버(37)이 회동조작될 때, 캠홈(37b) 안을 미끄럼 이동한다. 이에 의해, 중간지 지체(32)는 그 외주 플랜지부(32b)의 하면이 바닥지지체(31)의 몸통체부(31b)의 상면에 위쪽으로부터 접근하여, 이에 접촉하고, 바닥지지체(31)에 견고하게 장착된다. 또한, 캠조작레버(37)를 반대로 회동조작함으로써, 중간지지체(32)는 바닥지지체(31)로부터 분리된다.

가이드 블록체(34)의 중앙팽대부(34a)에는, 상하방향으로 관통하여 가이드 블록체(34)의 길이방향으로 일렬로 정렬시켜서, 미세한 여섯 개의 통공(34c)이 형성되어 있다. 이들의 통공(34c)은 작업자가 세포부유액이나 검체용액 등의 시료를 포함한 마이크로 피펫(도시되어 있지 않음)의 침 선단을 챔버(30) 안에 삽입하고, 또한, 거기에서 뽑아낼 때에, 마이크로 피펫의 침 선단을 안내함과 아울러, 마이크로 피펫으로부터 토출된 그들의 용액을 이후에 설명하는 웰(이 웰은 상기한 한 쌍의 웰(2A, 2B, 도 1) 중 어느 쪽의 웰과 같은 것이다.)로 안내하는 데에 도움이 된다. 여섯 개의 통공(34c)의 정렬위치는 가이드 블록체(34)를 평면에서 보아 폭방향으로 이분(二分)하는 중심선(a)으로부터 한 쪽으로 약간 변위시켜져 있다(도 8 참조).

가이드 블록체(34)는 그 중앙팽대부(34a)를 끼운 양측의 아암부(34b, 34b)와 커버 블록체(33)의 플랜지부(33b)와의 사이에 핀(39)이 통과됨으로써, 위치결정되어, 플랜지부(33b) 위에 착탈가능하게 장착되어 있다. 따라서, 가이드 블록체(34)는 이를 커버 블록체(33)로부터 제거하여, 양측의 아암부(34b, 34b)의 위치가 교체되도록 180도 회전시켜, 반전(反轉) 전과 같이 핀(39)에 의해 위치결정함으로써, 커버 블록체(33)의 플랜지부(33b) 위에 다시 착탈가능하게 장착할 수 있다. 이때, 여섯 개의 통공(34c)의 정렬위치는 반전 전의 정렬위치와 중심선(a)에 관하여 대칭인 위치에 있다.

커버 블록체(33)와 중간지지체(32)와의 사이의 원주방향의 상대적인 위치결정을 행하기 위하여, 한 쌍의 위치결정용핀(46a, 46b)이 커버 블록체(33)와 중간지지체(32)에 걸쳐 앉도록 하여, 각각 형성된 구멍 안으로 통과시켜져 있다. 마찬가지로, 중간지지체(32)와 바닥지지체(31)와의 사이의 원주방향의 상대적인 위치결정을 행하기 위하여, 한 쌍의 위치결정용핀(47a, 47b)이 중간지지체(32)와 바닥지지체(31)에 걸쳐 앉도록 하여, 각각 형성된 구멍 안으로 통과시켜져 있다. 핀(46a)과 핀(46b), 핀(47a)과 핀(47b)은 각각 다른 직경을 갖고, 조립시의 실수를 미연에 방지하는 기능을 하고 있다.

다음에, 상기 세포관찰챔버(30)의 내부구조에 대하여 상세하게 설명한다.

바닥지지체(31)는 그 바닥부(31a)의 중앙에, 세포의 움직임을 관찰하는 창(31c)이 설치되어 있다. 또한, 그 바닥면 위에는 투명한 유리기판(8)이 재치되어 있다. 이 유리기판(8)은 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 장착되었을 때, 중간지지체(32)의 바닥부(32a)에 의해 바닥부(31a)에 강하게 압착되어, 거기에 고정된다. 바닥부(32a)와 유리기판(8)과의 사이에는 그들의 외주측에 0링(43)이 개재되어 있고, 이에 의해, 그들 사이에 형성되는 내부공간으로부터 매질이 누설하는 것을 방지하도록 되어 있다.

유리기판(8)의 중앙부의 표면상에는 기판(7)이 재치되어 있다. 이들 유리기판(8), 기판(7)은 상기한, 도 1에서의 유리기판(08), 기판(07)과 기본적으로 같은 구조의 것이다. 따라서, 기판(7)의 유리기판(8)과 대향하는 쪽의 표면상에는, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과, 이들을 연통시키는 유로(1)의 내부형상을 모사한 요철형상이 여섯 유닛 분(分)이 새겨져 있고, 이것이 유리기판(8)과 대면시켜져, 포개진 상태에 있어서는 그들 양쪽기판(7, 8) 사이에 여섯 유닛 분(分)의 웰(2A, 2B), 유로(1)의 조합구조가 형성된다.

기판(7)에는 또한, 상기한 바와 같이, 웰(2A), 웰(2B)의 각각에 대응시켜서, 세포부유액 또는 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공(3')이 상하방향으로 관통 형성되어 있음과 아울러, 그들의 용액을 웰(2A), 웰(2B)에 주입 또는 거기에서 채취할 때에 생기는 승압, 강압을 완화시키기 위한 통공(4')이 통공(3')과 쌍으로 되어 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 통공(3', 4')은 웰(2A) 또는 웰(2B)을 통하여 연통하고 있다.

중간지지체(32)의 바닥부(32a)의 중앙부에는 개구부(32c)가 형성되어 있고, 이 개구부(32c)에는 바닥부(32a)의 두께보다 약간 두꺼운 패킹부재(44)가 끼워 넣어져서, 그로부터 돌출하여 유리기판(8) 위에 재치된 기판(7)을 위쪽으로부터 눌러, 이를 유리기판(8)에 압착한다.

기판(7)은 매우 얇으므로, 도 11, 도 12에 있어서는 유리기판(8)과 패킹부재(44)에 끼워진 굵은 실선의 선분으로서 그려져 있다. 기판(7)에 형성되는 통공(3', 4'), 웰(2A, 2B), 유로(1)의 형상은 도시되어 있지 않다.

이 패킹부재(44)에는 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4')에 각각 연통하는 통공(3-1, 4-1)이 통공(3', 4')의 총수와 같은 수만큼, 상하방향으로 관통 형성되 어 있다. 통공(3', 4')은 그들 한 쌍이 웰(2A), 웰(2B)의 각각에 형성되어 있기 때문에, 하나의 유닛에 대하여 합계 네 개의 통공이 형성되어 있게 되고, 그것이 여섯 유닛 분 집적되기 때문에, 총계 스물네 개의 통공(통공(3-1, 4-1)의 군)이 종횡(縱橫)으로 정렬시켜져 형성되어 있게 된다. 통공(3-1)은 도 11에 있어서, 지면과 직교하는 안쪽 및 앞쪽에 있고, 도시되어 있지 않다.

한편, 패킹부재(44)에 관통 형성되는 통공(3-1, 4-1)은 반드시 분리하여 개별적으로 형성될 필요는 없고, 통공(3-1)이 통공(4-1)에 합체시켜져도 좋다. 이렇게 하여도, 예컨대, 아래로 흐르는 용액과 상승하려고 하는 기체가 혼합되어 버리는 일은 없고, 기체는 아래로 흐르는 용액 속을 빠져서, 그 위의 통공(4-2)을 통하여 배기(排氣)되므로, 웰 내의 승압을 완화하는 기능에 지장은 생기지 않는다. 도 12에는 이와 같이 이루어진 패킹부재(44)의 구조가 도시되어 있다. 또한, 그것을 위하여는 커버 블록체(33)에 형성되는 통공(3-2, 4-2)의 하단부를 약간의 길이 정도 절제하고, 거기에 작은 빈 곳을 형성하도록 하면, 승압·강압 완화의 기능을 더욱 확실하게 유지할 수 있다(도 12 중, 통공(3-2, 4-2) 바로 아래의 좌우 두 개의 작은 공백부 참조).

커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착될 때, 커버 블록체(33)의 바닥부(33a)의 하면은 패킹부재(44)의 상면에 접촉하여, 이를 누른다. 따라서, 기판(7)은 결국, 패킹부재(44)를 통하여 커버 블록체(33)에 의해 압착되어 유리기판(8) 위에 고정되게 된다.

커버 블록체(33)의 바닥부(33a)의 둘레 테두리 부근의 한 곳에는 챔버(30) 내의 혼합액이 중앙오목부(33c)에 출입하기 위한 비교적 큰 직경의 통공(33d)이 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 또한, 바닥부(33a)의 중앙부에는 패킹부재(44)에 관통 형성된 통공(3-1, 4-1)에 연통하는 통공(3-2, 4-2)이 통공(3-1, 4-1)의 총수와 같은 수만큼, 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 바닥부(33a)의 중앙부에 형성된 통공 군(群) 중, 웰(2A) 측에 속하는 통공(4-2)의 여섯 유닛 분, 즉, 웰(2A) 측에 속하는 정렬시켜진 여섯 개의 통공(4-2)은 도 8에 도시되는 자세로 커버 블록체(33)에 장착된 가이드 블록체(34)의 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하여, 그들의 중심선을 공유하고 있다.

가이드 블록체(34)을 도 8에 도시되는 자세로부터 180도 회전시켜서, 양측의 아암부(34b, 34b)의 위치를 교체하면, 이번은 웰(2B) 측에 속하는 정렬시켜진 여섯 개의 통공(4-2)이 가이드 블록체(34)의 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하게 된다. 가이드 블록체(34)의 이러한 자세의 전환은 예컨대, 마이크로 피펫에 의한 세포부유액의 웰(2A)에의 주입과, 마이크로 피펫에 의한 주화성인자함유용액의 웰(2B)에의 주입이 계속되어 행하여지는 경우에, 채용될 수 있다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4'), 패킹부재(44)에 관통 형성된 통공(3-1, 4-1), 커버 블록체(33)의 바닥부(33a)에 관통 형성된 통공(3-2, 4-2)은 각각 연통하여 맞추어져 있고, 이와 같이 하여 연통하여 맞추는 통공(4', 4-1, 4-2)으로부터 형성되는 한 개의 통공 집합체의 여섯 유닛 분는 도 8에 도시되는 자세로 커버 블록체(33)에 장착된 가이드 블록체(34)에 형성된 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하여, 그들의 중심선을 공유하 고 있다(도 11, 도 12 참조). 한편, 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4')은 매우 미소하므로, 도 11, 도 12에 있어서는 도시되어 있지 않다. 통공(4-1, 4-2)으로부터 이루어지는 통공의 집합체는 도 1에서의 통공(4)에 상당하고 있다.

따라서, 지금, 웰(2A, 2B), 통로(1)에 세포등장액이 채워져, 웰(2B)에 주화성인자함유용액이 주입되어 있는 것으로 하고, 웰(2A)에 마이크로 피펫에 의해 세포부유액을 주입하려고 할 때, 마이크로 피펫의 선단을 사용 대칭이 되는 유닛의 웰(2A)에 통하는 통공(34c)에 삽입하여, 이에 안내시키면서 소정 깊이까지 진입시키고, 거기에서 세포부유액을 토출하면, 토출된 세포부유액은 이어서, 통공(4-2, 4-1, 4')을 순차적으로 아래로 흘러, 웰(2A)에 이른다. 이때, 웰(2A) 내의 압력상승은 통공(3', 3-1, 3-2)을 거쳐 외부로 빠져나갈 수 있고, 주화성인자함유용액에 반응하는 세포의 주화성에 대한 압력변동의 영향을 최소한으로 할 수 있다.

웰(2B)에 마이크로 피펫에 의해 주화성인자함유용액을 주입하려고 할 때도, 마찬가지의 요령으로 행하여, 마이크로 피펫으로부터 토출된 주화성인자함유용액을, 이번은 웰(2B) 측에 속하는 통공(4-2, 4-1, 4')을 순차적으로 아래로 흘려, 웰(2B)에 이르게 할 수 있다.

웰(2A)에 공급된 세포부유액 중의 세포는 웰(2B) 내의 주화성인자함유용액에 반응하면, 유로(1)를 통하여 웰(2A)에서부터 웰(2B)로 이동한다. 그 상태 및 수를, 세포 레벨로, 창(31c)을 통하여 현미경에 의해 관찰, 계측할 수 있다.

이와 같이 하여, 유로(1)를 통하여 웰(2A)에서부터 웰(2B)로 이동하는 세포의 주화성의 검출, 그 성질을 이용한 세포의 분리 등의 작업을 행하는 데에는 이들 의 영역을 채우고 있는 혼합액의 온도를, 그 세포의 활동에 적합한 온도로 관리할 필요가 있다. 또한, 세포의 온도변화에 의한 반응 등을 따라 정확하게 계측, 분석하고 싶을 때에도, 혼합액의 온도관리는 필요하다. 한편, 여기에서, 이들의 영역을 채우고 있는 혼합액이란, 세포등장액과 세포부유액의 혼합액, 세포등장액과 주화성인자함유용액의 혼합액이며, 양쪽 혼합액의 온도는 거의 같다.

상기 목적을 위하여, 본 실시예에 있어서는 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 두 대의 온도조절기(62, 63)을 사용하고, 그 중의 한 대째의 온도조절기(62)는 온도센서(35)를 이용하여 혼합액의 온도를 직접 계측하고, 히터에 의해 가열되는 가열부(64)를, 챔버(30)를 그 위에 설치한 상태에서, 온도 제어하여 온도관리의 정밀도를 높인다. 또한, 두 대째의 온도조절기(63)는 가열부(64)를 사전에 가열하여 두고, 혼합액의 온도가 소망의 온도로 조절할 수 있을 때까지의 시간을 단축할 수 있도록 한다. 이 온도조절기(63)는 또한, 가열부(64)의 과열방지의 기능도 구비하고 있다.

온도센서(35)를 이용하여 혼합액의 온도를 직접 계측하기 위하여, 온도센서(35)의 온도감지부(35b)는 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 받침대자리부분(35a)으로부터 아래쪽으로 뻗어, 혼합액과 동등한 용액으로 채워진 액체류실(45) 안에 직접 잠겨져 있다. 이 액체류실(45) 내의 용액은 가열부(64)에 의한 간접적인 가열을 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액과 같게 받아, 그 용액의 온도와 같은 온도로 상승시킬 수 있고, 온도센서(35)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액의 온도와 같은 온도를 측정할 수 있다. 액체류실(45) 내 의 용액의 액 수위 레벨은 커버 블록체(33) 내의 혼합액의 액 수위 레벨(L)과 거의 같다.

액체류실(45)은 커버 블록체(33)의 몸통체부의 외주벽의 일부가 상하방향으로 깎아내서 형성된 오목부가 중간지지체(32)의 내주벽에 의해 주위를 둘러싸서 형성된 것이다. 이 액체류실(45)은 웰(2A, 2B), 통로(1) 및 이들에 연통하는 영역으로부터 격리되어 설치되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 액체류실(45)의 아래쪽부에 있어서, 액체류실(45)이 웰(2A, 2B), 통로(1) 및 이들에 연통하는 영역과 접속하는 곳에 패킹(도시되어 있지 않음)을 개재하도록 한다. 이렇게 함으로써, 한 대째의 온도조정기(62)의 온도감지부(35b)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)이나 유로(1) 안에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염하는 일 없이, 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

도 15에 도시되는 블록선도에 의해, 챔버 내 혼합액의 온도제어시스템(60)에 대하여 더 상세하게 설명하면, 먼저, 온도조절스위치(66)가 온(ON)으로 되어, 전환스위치(67)의 예열(予熱)측이 온으로 됨으로써, 온도조절기(63)에 의한 조절하에서의 가열부(64)의 예열이 시작된다. 이 예열은 가열부(64)의 온도를 센서(65)에 의해 측정하고, 그것을 피드백(Feed-back)하면서 행하여진다. 예열온도의 지정은 컴퓨터(61)에 의해 행하여진다. 이 컴퓨터(61)는 노트북 컴퓨터(50)에 내장되는 것이다. 69는 고체상태 릴레이(Solid State Relay ; SSR)이다.

가열부(64)의 온도가 소정의 예열온도에 도달하고, 가열부(64) 위에 세포관찰챔버(30)이 재치되면, 전환스위치(67)의 가열측이 온되도록 전환되어, 온도조절 기(62)에 의한 조절하에서의 가열부(64)의 가열이 시작된다. 이 가열은 챔버 내 혼합액을 소정의 온도까지 가열하는 것을 목적으로 하고 있고, 챔버 내 혼합액의 온도를 센서(35)에 의해 측정하여, 그것을 피드백하면서 행하여진다. 가열 온도의 지정은 컴퓨터(61)에 의해 행하여진다. 가열부(64)는 상기한 예열에 의해, 소정의 온도까지 상승하고 있으므로, 이 가열에 의해, 챔버 내 혼합액을 소정의 온도까지 가열하는 데에는 단시간으로 행하여진다.

챔버 내 혼합액의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 온도조절기(62)는 그 온도를 유지하도록 가열부(64)의 가열제어를 행한다. 어떠한 원인, 예컨대, 챔버(30)가 가열부(64)에 접촉하고 있지 않은 등에 의해, 가열부(64)의 온도가 이상(異常)(예컨대, 43℃)으로 상승하면, 온도조절기(63)가 릴레이(68)를 작동시켜, 회로를 차단한다. 한편, 온도조절기(62)도, 챔버 내 혼합액의 온도가 이상(예컨대, 38∼40℃)으로 상승하면, 릴레이(68)를 작동시켜, 회로를 차단하도록 되어 있다.

컴퓨터(61)는 가열부(64)의 온도, 챔버 내 혼합액의 온도, 센서(35, 65)의 상태 등을 항시 모니터링하여, 디스플레이에 표시하고, 또한, 온도조절기(62), 온도조절기(63)에 가열온도, 예열온도의 지정을 각각 행한다.

한편, 여기에서, 본 실시예의 세포관찰챔버(30)의 실제의 조립순서에 대하여 상세하게 설명하여 둔다.

먼저, 바닥지지체(31)에 유리기판(8)을 장착한다. 다음에, 바닥지지체(31)에 중간지지체(32)를 끼워 맞춰, 캠조작레버(37)를 회동함으로써, 중간지지체(32)를 위쪽으로부터 0링(43)을 통하여 바닥지지체(31)에 압접시켜서, 이에 장착한다. 이에 의해, 매질의 누설이 방지되어, 이들의 부품조립체에 용기로서의 기능을 갖게 할 수 있다. 다음에, 중간지지체(32)의 바닥부(32a)의 중앙부에 형성된 개구부(32c)에 안내시키면서, 기판(7)을 유리기판(8)위에 재치하고, 바닥면부에 패킹부재(44)가 장착된 커버 블록체(33)를 중간지지체(32)에 끼워 맞춰, 캠조작레버(36)를 회동함으로써, 패킹부재(44)를 위쪽으로부터 기판(7)에 압접시킴과 아울러, 기판(7)을 유리기판(8)에 압접시킨다. 동시에, 커버 블록체(33)는 0링(42)을 통하여 중간지지체(32)에 압접되어, 매질의 누설이 방지되고, 이들의 부품 전체로 이루어지는 조립체(세포관찰챔버(30))에도, 용기로서의 기능을 갖게 할 수 있다.

본 실시예의 세포관찰챔버(30)는 상기와 같이 구성되어 있으므로, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

세포관찰챔버(30)내의 용액온도조정장치는 제1 온도조정기(62)와 제2 온도조정기(63)를 구비하고, 제1 온도조정기(62)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하여, 이를 소정의 온도로 조정하며, 제2 온도조정기(63)는 세포관찰챔버(30)을 외부로부터 가열하고, 이에 의해, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부(64)의 온도를 측정하여, 이를 소정의 예열온도로 조정하므로, 제2 온도조정기(63)에 의해 소정의 예열온도로 조정된 가열부(64)에 세포관찰챔버(30)을 재치하고, 나아가서는, 제1 온도조정기(62)에 의해, 세포관찰챔버(30)내의 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하면서, 이를 소정의 온도로 조정하여 유지할 수 있고, 세포관찰챔버(30)내의 용액의 온도를 소망의 일정한 온도로 하는 데에 필요로 하는 시간을 단축하여, 그 온도관리의 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 온도조정기(62)가 구비되는 온도센서(35)의 온도측정부(35b)는 세포관찰챔버(30)에 착탈가능하게 장착되고, 세포관찰챔버(30)내에 형성된 액체류실(45)내의 용액 중에 침지되어 있고, 그 액체류실(45)은 그 안의 용액이 가열부(64)에 의한 간접적인 가열을 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액과 같이 받아서 그 용액의 온도와 마찬가지의 온도로 상승할 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 있으므로, 온도측정부(35b)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)이나 유로(1)안에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염시키는 일 없이, 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 온도센서(35)는 세포관찰챔버(30)에 착탈가능하게 장착되므로, 그 부착·분리가 간단하고, 세포관찰챔버(30)의 조립·분해에 있어서, 그것을 분리함으로써, 방해되는 일도 없어, 조립·분해 작업을 원활하게 행할 수 있다.

또한, 제2 온도조정기(63)는 가열부(64)의 과열방지기능을 갖추고 있으므로, 세포의 사멸이나 시료용액(세포부유액, 주화성인자함유용액 등)의 기능의 손상을 방지할 수 있음과 아울러, 세포관찰챔버(30)의 과열에 의한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 가열부(64)와 세포관찰챔버(30)와의 사이에 접촉불량이 있어도, 제1 온도조정기(62)에 과열방지기능을 갖춘 것으로는, 가열부(64)의 과열을 방지할 수 없지만, 제2 온도조정기(63)에 과열 방지 기능을 갖추고 있으므로, 확실하게, 가열부(64)의 과열을 방지할 수 있다.

그 밖에, 전술한 바와 같은 여러가지의 효과를 발휘할 수 있다.

한편, 본원발명은 이상의 실시예에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어, 각종의 변형이 가능하다.

Claims (4)

1. 세포의 주화성(走化性)을 검출하거나, 주화성세포를 분리하거나 하기 위한 장치에 사용되고,

   바닥부 중앙에 세포의 움직임을 관찰하기 위한 창(窓)이 설치된 접시형상의 바닥지지체와,

   상기 바닥지지체의 바닥면 위에 재치(載置)되는 유리기판과,

   바닥부 중앙에 개구부가 형성되고, 상기 바닥지지체에 장착되어, 상기 유리기판을 위쪽에서 누르고, 이를 상기 바닥지지체의 바닥면 위에 고정하는 접시형상의 중간지지체와,

   세포부유액 및 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공(通孔)이 상하방향으로 복수 관통 형성됨과 아울러, 상기 유리기판의 중앙부의 표면상에 고정배치되어, 상기 유리기판과의 사이에 한 쌍 이상의 웰(Well)과, 이들의 웰을 연통하는 유로(流路)를 형성하는 요철형상이 상기 유리기판과의 대향면에 형성되어 있는 기판과,

   상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체의 바닥부 중앙에 형성된 상기 개구부에 끼워 넣어져, 상기 기판을 위쪽에서 누르는 패킹(Packing)부재와,

   바닥부 중앙에 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체가 장착되는 바닥지지체에 장착되어, 상기 기판을 상기 패킹부재를 통하여 위쪽에서 누르고, 이를 상기 유리기판위에 고정하는 접시형상의 커버 블록체(Cover Block Body)와,

   상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 소정의 온도로 관리하는 용액온도조정장치를 구비하고,

   상기 한 쌍 이상의 웰에 있어서 각 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에는 상기 세포부유액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되고, 다른 쪽의 웰에는 상기 주화성인자함유용액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 다른 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되며, 이들의 용액 또는 이들의 용액을 포함하는 혼합액의 온도를 소정의 온도로 유지하면서, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태 및 그 수(數)가 상기 바닥지지체에 설치된 상기 창을 통하여 관찰, 계측할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰챔버내의 상기 용액온도조정장치가,

   상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하고, 이를 소정의 온도로 조정하는 제1 온도조정기와,

   상기 세포관찰챔버를 외부에서 가열하고, 이에 의해, 상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액을 간접적으로 가열하는 가열부의 온도를 측정하여, 이를 소정의 예열(予熱)온도로 조정하는 제2 온도조정기와,

   를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 온도조정기는 한 쌍 이상의 웰과 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고,

   그 온도센서는 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되고, 그 온도측정부가 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액 중에 침지(浸漬)되어 있고, 그 액체류실은 그 안의 용액이 가열부에 의한 간접적인 가열을 한 쌍 이상의 웰과 유로를 채우고 있는 용액과 다 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 것을 특징으로 하는 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 온도조정기는 가열부의 과열방지기능을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치.
4. 세포의 주화성을 검출하거나, 주화성세포를 분리하거나 하기 위한 장치에 사용되며,

   바닥부 중앙에 세포의 움직임을 관찰하기 위한 창이 설치된 접시형상의 바닥지지체와,

   상기 바닥지지체의 바닥면 위에 재치되는 유리기판과,

   바닥부 중앙에 개구부가 형성되고, 상기 바닥지지체에 장착되어, 상기 유리기판을 위쪽에서 누르고, 이를 상기 바닥지지체의 바닥면위에 고정하는 접시형상의 중간지지체와,

   세포부유액 및 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성됨과 아울러, 상기 유리기판의 중앙부의 표면상에 고정배치되어, 상기 유리기판과의 사이에 한 쌍 이상의 웰과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 형성하는 요철형상이 상기 유리기판과의 대향면에 형성되어 있는 기판과,

   상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체의 바닥부 중앙에 형성된 상기 개구부에 끼워 넣어져 상기 기판을 위쪽에서 누르는 패킹부재와,

   바닥부 중앙에 상기 세포부유액 및 상기 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공이 상하방향으로 복수 관통 형성되어 있고, 상기 중간지지체에 장착되어, 상기 기판을 상기 패킹부재를 통하여 위쪽에서 누르고, 이를 상기 유리기판위에 고정하는 접시형상의 커버 블록체와,

   상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 소정온도로 관리하는 용액온도조정장치를 구비하며,

   상기 한 쌍 이상의 웰에 있어서 각 쌍의 웰 중 한쪽의 웰에는, 상기 세포부유액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되고, 다른 쪽의 웰에는 상기 주화성인자함유용액이 상기 커버 블록체, 상기 패킹부재 및 상기 기판에 각각 형성된 복수의 통공 중 다른 한 개의 통공을 통하여 공급 또는 채취되며, 이들의 용액 또는 이들의 용액을 포함하는 혼합액의 온도를 소정의 온도로 유지하면서, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 세포가 이동하는 상태 및 그 수가 상기 바닥지지체에 설치된 상기 창을 통하여 관찰, 계측할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰챔버내의 상기 용액온도조정장치가,

   상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하고,

   상기 온도센서는 상기 세포관찰챔버에 착탈가능하게 장착되어, 그 온도측정부가 상기 세포관찰챔버내에 형성된 액체류실내의 용액중에 침지(浸漬)되어 있고,

   상기 액체류실은 그 안의 용액이 상기 가열부에 의한 간접적인 가열을 상기 한 쌍 이상의 웰과 상기 유로를 채우고 있는 용액과 같이 받을 수 있는, 격리된 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있는 세포관찰챔버내의 용액온도조정장치.

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