KR100818290B1 - 성분 분리 장치 및 성분 분리 방법 - Google Patents

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KR100818290B1
KR100818290B1 KR1020070035730A KR20070035730A KR100818290B1 KR 100818290 B1 KR100818290 B1 KR 100818290B1 KR 1020070035730 A KR1020070035730 A KR 1020070035730A KR 20070035730 A KR20070035730 A KR 20070035730A KR 100818290 B1 KR100818290 B1 KR 100818290B1
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박종면
김병철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 시료(試料)를 수용할 수 있게 마련되고, 상기 시료가 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체로 형성되는 장소인 메인 챔버(main chamber); 상기 메인 챔버에 연결되며, 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함된 특정 층을 수용할 수 있게 마련된 성분 분리 챔버; 상기 메인 챔버와 상기 성분 분리 챔버를 연결하는 제1 채널; 및, 상기 제1 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 제1 채널에 구비되는 제1 채널 밸브;를 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치와, 이를 이용한 성분 분리 방법을 제공한다.

Description

성분 분리 장치 및 성분 분리 방법{Component separating apparatus and method}
도 1a 내지 도 1b는 종래의 일 예에 따라 전혈(WB; whole blood)에서 백혈구(WBC: white blood cell)를 분리 추출하는 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성분 분리 장치를 도시한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 순수 파라핀 왁스와, 레이저 조사에 의해 발열하는 미세 발열입자가 포함된 파라핀 왁스에 레이저를 조사할 때 녹는점 도달시간을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 성분 분리 장치를 도시한 평면도이다.
도 6a 내지 도 6h는 도 5의 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 실험 결과를 순차적으로 나타낸 사진이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6h의 성분 분리 챔버와 웨이스트 챔버 내부를 각각 확대하여 촬상한 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...성분 분리 장치 105 ...스핀들 모터
110 ...기판 111 ...성분 분리 유닛
115 ...메인 챔버(main chamber) 117, 118, 119 ...유체 수용부
121, 122 ...모세관 125 ...성분 분리 챔버
126 ...제1 채널 130 ...웨이스트 챔버
131 ...제2 채널 141, 143 ...밸브
본 발명은 시료로부터 특정 성분 물질을 분리 추출하기 위한 성분 분리 장치와, 상기 성분 분리 장치의 제조 방법과, 상기 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 방법에 관한 것이다.
근래에 혈액으로부터 백혈구 등의 특정 성분을 분리 추출하여 각종 질병을 진단하는 진단 방법이 널리 적용되고 있다. 혈액 등의 시료(試料)로부터 백혈구 등의 특정 성분을 추출하는 방법에는, 화학적 처리를 통해 시료에서 나머지 성분들을 차례로 제거하고 필요로 하는 특정 성분만 남겨 추출하는 방법과, 원심 분리를 통해 시료를 성분 별로 층(層)이 형성된 복수 층 유체로 형성하고, 상기 복수 층 유체로부터 필요로 하는 특정 성분이 다량 포함된 특정 층을 분리 추출하는 방법 등이 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 일 예에 따라 원심 분리를 통하여 전혈(WB; whole blood)에서 백혈구(WBC: white blood cell)를 분리 추출하는 방법을 순차적 으로 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 전혈(WB)에서 백혈구(WBC)를 추출하기 위하여, 먼저 튜브(10)에 시약(試藥)인 밀도구배매질(DGM: density gradient medium)(20) 100 ㎕를 주입하고, 전혈(WB) 100 ㎕, 0.9% 농도의 소금물 100 ㎕, 및 소량의 항응고제(anticoagulant)를 혼합한 혈액 희석액(22)을 상기 시약(20) 위에 적층되게 상기 튜브(10)에 주입한다. 그리고, 화살표 F 방향으로 원심력이 가해지도록 상기 튜브(10)를 회전시키면 밀도 차이에 의해 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체가 형성된다. 가장 아래의 제1 층(31)은 적혈구(RBC: red blood cell)가 다량 포함된 진한 붉은 색의 액체이고, 그 위의 제2 층(32)은 백혈구(WBC)가 다량 포함된 무색의 액체이며, 가장 위의 제3 층(33)은 적혈구(RBC) 및 백혈구(WBC)가 거의 포함되지 않은 연한 붉은 색이 감도는 액체이다. 피펫(15)을 이용한 수작업을 통해 상기 튜브(10) 내의 복수 층 유체로부터 백혈구(WBC)를 포함한 제2 층(32)이 추출될 수 있다.
그런데, 상기한 방법은 밀도구배매질(20)과 혈액 희석액(22)을 튜브(10)에 주입하는 과정이나, 상기 제2 층(32)을 튜브(10)에서 추출하는 과정이 수작업으로 이루어지고 있다. 따라서, 작업자의 숙련도에 따라 백혈구(WBC)가 충분히 얻어지지 않을 수도 있고, 작업 도중에 백혈구가 오염될 수도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 숙련된 수작업을 필요로 하지 않아 작업자의 숙련도와 무관하게 일정한 수율(收率)이 가능한 성분 분리 장 치와, 상기 성분 분리 장치의 제조 방법과, 상기 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 시료(試料)를 수용할 수 있게 마련되고, 상기 시료가 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체로 형성되는 장소인 메인 챔버(main chamber); 상기 메인 챔버에 연결되며, 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함된 특정 층을 수용할 수 있게 마련된 성분 분리 챔버; 상기 메인 챔버와 상기 성분 분리 챔버를 연결하는 제1 채널; 및, 상기 제1 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 제1 채널에 구비되는 제1 채널 밸브;를 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 메인 챔버 및 성분 분리 챔버는 하나의 기판에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치는 상기 기판을 회전시키기 위한 회전 수단을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력의 방향과 평행한 방향으로 연장될 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 특정 층이 상기 메인 챔버로부터 상기 성분 분리 챔버를 향해 펌핑(pumping)되게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치는 상기 메인 챔버와 연결되나 상기 성분 분리 챔버와 다른 위치에 연결되며, 상기 메인 챔버에 형성된 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함되지 않은 층을 수용할 수 있게 마련된 웨이스트 챔버(waste chamber), 상기 메인 챔버와 상기 웨이스트 챔버를 연결하는 제2 채널 및, 상기 제2 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 제2 채널에 구비되는 제2 채널 밸브를 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 챔버, 성분 분리 챔버, 및 웨이스트 챔버는 하나의 기판에 형성되고, 상기 성분 분리 장치는 상기 기판을 회전시키기 위한 회전 수단을 더 구비하며, 상기 웨이스트 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 특정 성분이 포함되지 않은 층이 상기 메인 챔버로부터 상기 웨이스트 챔버를 향해 펌핑(pumping)되게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치는 상기 메인 챔버에 형성된 복수 층 유체 중에서 서로 다른 복수 개의 특정 층을 분리 수용할 수 있도록 상기 성분 분리 챔버를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 성분 분리 챔버에 대응되게 상기 제1 채널 및 제1 채널 밸브를 상기 성분 분리 챔버와 동수(同數)로 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 성분 분리 챔버는 서로 다른 위치에서 상기 메인 챔버에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 챔버는 적어도 한 쌍의 유체 수용부와, 인접한 유체 수용부를 연결하는 적어도 하나의 모세관을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유체 수용부들 중 일부의 유체 수용부는 상기 시료가 수용되는 장소이고, 다른 일부의 유체 수용부는 상기 시료와 반응하여 상기 복수 층 유체의 형성을 돕는 시약(試藥)이 수용되는 장소이며, 상기 모세관은 상기 복수 층 유체가 형성되기 전에 상기 시료와 시약을 격리시키기 위하여 마련된 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 대응되는 채널을 폐쇄하는, 상온에서는 고체상태이나 에너지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질을 포함하고, 상기 성분 분리 장치는 상기 밸브에 에너지를 공급하여 상기 유로를 개방시키기 위한 에너지원을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산된, 에너지를 흡수하면 발열하는 다수의 미세 발열입자를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에너지원은 상기 밸브에 전자기파를 조사하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 에너지원은 상기 밸브에 레이저를 조사하는 레이저 광원을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 성분 분리 장치를 이용하여 시료(試料)로부터 특정 성분을 분리하는 방법으로서, 상기 메인 챔버에 시료를 주입하는 시료 주입 단계; 상기 시료를 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체로 형성하는 층 형성 단계; 및, 상기 제1 채널 밸브를 개방하여 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함된 특정 층을 상기 성분 분리 챔버로 배출시키는 성분 추출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 시료는 전혈(WB: whole blood), 가래(sputum), 소 변(urine), 및 침(saliva)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 시료는 전혈(WB: whole blood)이고, 상기 성분 추출 단계에서 특정 성분이 상대적으로 다량 포함된 층을 상기 성분 분리 챔버로 배출시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 챔버로 배출되는 특정 성분은 세포 또는 바이러스일 수 있다.
바람직하게는, 상기 세포는 백혈구(WBC:white blood cell)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 방법은 상기 시료와 반응하여 상기 복수 층(層) 유체의 형성을 돕는 시약(試藥)을 상기 메인 챔버에 주입하는 시약 주입 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 시약은 밀도구배매질(DGM: density gradient medium)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 시약 주입 단계가 시료 주입 단계에 앞설 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치의 메인 챔버는 적어도 한 쌍의 유체 수용부와, 인접한 유체 수용부를 연결하는 적어도 하나의 모세관을 포함하고, 상기 층 형성 단계 전에는 상기 메인 챔버에 주입된 상기 시료와 시약을 서로 다른 유체 수용부에 수용하여 상기 모세관을 사이에 두고 격리시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 층 형성 단계는 상기 메인 챔버에 수용된 시료에 원심력을 가하여 상기 복수 층 유체의 형성을 촉진하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 추출 단계는 상기 복수 층 유체에 원심력을 가하여 상기 특정 층을 상기 메인 챔버로부터 상기 성분 분리 챔버로 펌핑(pumping)하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치는 상기 메인 챔버에 연결되나 상기 성분 분리 챔버와 다른 위치에 연결되는 웨이스트 챔버(waste chamber), 및 상기 메인 챔버와 상기 웨이스트 챔버를 연결하는 제2 채널 및, 상기 제2 채널에 구비되는 제2 채널 밸브를 더 구비하고, 상기 성분 분리 방법은 상기 층 형성 단계 후에 상기 메인 챔버와 웨이스트 챔버 사이의 밸브를 개방하여 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함되지 않은 층을 상기 웨이스트 챔버로 배출시키는 웨이스트 배출 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 웨이스트 배출 단계는 상기 복수 층 유체에 원심력을 가하여 상기 특정 성분이 포함되지 않은 층을 상기 메인 챔버로부터 상기 웨이스트 챔버로 펌핑(pumping)하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 웨이스트 배출 단계가 상기 성분 추출 단계에 앞설 수 있다.
바람직하게는, 상기 성분 분리 장치는 상기 성분 분리 챔버를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 성분 분리 챔버에 대응되게 상기 제1 채널 및 제1 채널 밸브를 상기 성분 분리 챔버와 동수(同數)로 구비하여, 상기 성분 추출 단계에서 서로 다른 복수 개의 특정 층을 분리하여 상기 복수 개의 성분 분리 챔버로 각각 배출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 유로를 폐쇄하는, 상온에서는 고체상태이나 에너 지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질을 포함하고, 상기 밸브에 에너지를 공급하여 상기 유로를 개방시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산된, 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브에 전자기파를 조사하여 에너지를 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전자기파는 레이저(laser)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 장치, 이의 제조 방법 및, 성분 분리 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성분 분리 장치를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 성분 분리 장치(100)는 반경이 대략 6 cm 인 원반 형태의 기판(110)과 상기 기판(110)을 회전시키기 위한 회전수단의 일 예인 스핀들 모터(105)를 구비한다. 상기 기판(110)은 그 회전 중심으로부터 등각도 간격으로 배치된 복수 개의 성분 분리 유닛(111)을 구비한다. 각 성분 분리 유닛(111)은 기판(110)의 회전에 의해 발생되는 원심력 F(도 3b 참조)의 방향과 평행한 방향으로, 즉 기판(110)의 회전 중심 주변에서 방사상으로 연장된 메인 챔버(main chamber, 115)와, 성분 분리 챔버(125)와, 웨이스트 챔버(130)를 구비한다. 또한, 상기 성분 분리 챔버(125)와 메인 챔버(115)를 연결하는 제1 채널(126)과, 상기 웨이스트 챔버(130)와 메인 챔버(115)를 연결하는 제2 채널(131)를 구비한다. 상기 제1 채널(126)과 제2 채널(131)은 각각 제1 채널 밸브(141)와 제2 채널 밸브(143)에 의해 개방 가능하게 폐쇄된다.
상기 메인 챔버(115)는 특정 성분 추출의 대상인 시료(試料)를 수용하는 챔버로서, 시료 외에도 상기 시료와 반응하여 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체(도 3c 참조)의 형성을 돕는 시약(試藥)도 수용할 수 있다. 상기 메인 챔버(115)는 제1, 제2, 및 제3 유체 수용부(117, 118, 119)와, 상기 제1 유체 수용부(117)와 제2 유체 수용부(118)를 연결하는 제1 모세관(121), 및 상기 제2 유체 수용부(118)와 제3 유체 수용부(119)를 연결하는 제2 모세관(122)을 구비한다. 기판(110)의 상측면에는 상기 메인 챔버(115)에 유체를 주입하기 위한 인렛홀(inlet hole, 135)이 형성되어 있다.
상기 성분 분리 챔버(125)는 메인 챔버(115)에 형성된 복수 층의 유체(도 3c 참조) 중에서 추출을 원하는 특정 성분이 포함된 특정 층을 수용하는 챔버이며, 상기 웨이스트 챔버(130)는 특정 성분이 포함되지 않은 층을 수용하는 챔버이다. 상기 성분 분리 챔버(125)와 웨이스트 챔버(130)는 기판(110)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 메인 챔버(115)에 수용된 유체가 펌핑(pumping)될 수 있게 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 채널(126)이 메인 챔버(115)와 연결되는 부분인 제1 채널 연결부(126a)의 위치보다 성분 분리 챔버(125)의 위치가 기판(110)의 외주부에 더 근접하게 배치되고, 상기 제2 채널(131)이 메인 챔버(115)와 연결되는 부분인 제2 채널 연결부(131a)의 위치보다 웨이스트 챔버(130)의 위치가 기판(110)의 회전 중심으로부터 더 이격되게 배치된다.
한편, 상기 제1 채널 연결부(126a)의 위치가 제2 채널 연결부(131a)의 위치보다 기판(110)의 회전 중심으로부터 더 이격되게 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 채널 연결부(126a)는 제2 유체 수용부(118)와 제1 모세관(121)이 연결되는 위치에 마련되고, 상기 제2 채널 연결부(131a)는 제2 유체 수용부(118)와 제2 모세관(122)이 연결되는 위치에 마련된다.
도면 참조번호 136은 기판(110)의 상측면에 형성된, 상기 성분 분리 챔버(125)로 이동된 유체를 기판(110) 외부로 배출하기 위한 제1 아웃렛홀(outlet hole)이고, 참조번호 137은 기판(110)의 상측면에 형성된, 상기 웨이스트 챔버(130)로 이동된 유체를 기판(110) 외부로 배출하기 위한 제2 아웃렛홀이다. 또한, 참조번호 138 및 139는 기판(110)의 상측면에 형성된, 공기 유출입을 위한 제1 및 제2 벤트홀(vent hole)이다.
상기 제1 채널(126)을 폐쇄하는 제1 채널 밸브(141)와 제2 채널(131)을 폐쇄하는 제2 채널 밸브(143)는 상온에서 고체 상태이나 에너지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질과, 상기 상전이 물질에 고르게 분산된, 에너지를 흡수하면 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함한다. 상기 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 상기 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피 팽창한다. 상기 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.
한편, 상기 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 상기 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등 이 채용될 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지로는, COC, PMMA, PC, PS, POM, PFA, PVC, PP, PET, PEEK, PA, PSU, 또는 PVDF 등이 채용될 수 있다.
상기 미세 발열입자는 예컨데 레이저빔(laser beam) 조사 등의 방법을 통하여 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 상기 미세 발열입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 미세 발열입자는 Fe로 이루어진 코어와, 상기 Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 분자구조를 가질 수 있다.
통상적으로, 상기 미세 발열입자들은 캐리어 오일(carrrier oil)에 분산된 상태로 보관된다. 소수성 표면구조를 갖는 상기 미세 발열입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성인 것이 바람직하다. 왁스에 상기 미세 발열입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합함으로써 밸브 재료를 제조할 수 있다. 상기 미세 발열입자의 입자 형태는 상기 예로써 든 중합체(polymer) 형태에 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead)의 형태도 가능하다.
도 4는 순수 파라핀 왁스와, 레이저 조사에 의해 발열하는 미세 발열입자가 포함된 파라핀 왁스에 레이저를 조사할 때 녹는점 도달시간을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 실선으로 도시된 그래프가 순수(100%) 파라핀 왁스의 온도 그래프이고, 점선으로 도시된 그래프가 평균 직경 10 nm 의 미세 발열입자가 분산된 캐리어 오일과 파라핀 왁스가 1 대 1 비율로 혼합된 50% 불순물(미세 발열입자) 파라핀 왁스의 온도 그래프이며, 이점 쇄선으로 도시된 그래프는 평균 직경 10 nm 의 미세 발열입자가 분산된 캐리어 오일과 파라핀 왁스가 1 대 4 비율로 혼합된 20% 불순물(미세 발열입자) 파라핀 왁스의 온도 그래프이다. 808 ㎚ 의 파장을 갖는 레이저가 실험에 사용되었다. 파라핀 왁스의 녹는점은 대략 섭씨 68 내지 74도이다. 도 4를 참조하면, 순수 파라핀 왁스는 레이저 조사 후 20초 이상이 경과되어야 녹는점에 도달한다((ii) 참조). 반면에, 50% 불순물(미세 발열입자) 파라핀 왁스 및 20% 불순물(미세 발열입자) 파라핀 왁스는 레이저 조사 후 급속히 가열되어 대략 5초 만에 녹는점에 도달하는 것을 확인할 수 있다((i) 참조).
상기 미세 발열입자는, 예컨대 Fe, Ni, Co, 또는 이들의 산화물과 같은 강자성(强磁性) 물질을 성분으로 포함할 수 있다. 또한, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는, HfO2 등의 금속 산화물을 성분으로 포함할 수도 있다.
상기 성분 분리 장치(100)는 상기 밸브들(141, 143)에 에너지를 공급하여 제1 채널(126) 및 제2 채널(131)을 개방시키기 위한 에너지원의 일 예로서, 레이저 광원(미도시)을 포함한다. 상기 레이저 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode)를 구비하여, 전자기파의 일종인 레이저빔을 조사한다. 도면 참조부호 127 및 132는 각각 제1 채널(126) 및 제2 채널(131) 상에 형성된 제1 드레인홈(drain groove)과 제2 드레인홈이다.
상전이 물질과 미세 발열입자를 포함하는 밸브 재료가 제1 채널(126) 상에서 경화하여 제1 채널 밸브(141)가 형성되고, 상기 밸브 재료가 제2 채널(131) 상에서 경화하여 제2 채널 밸브(143)가 형성된다. 상기 제1 채널 밸브(141)에 레이저 광원을 이용하여 잠시 동안 레이저빔을 조사하면, 경화된 밸브 재료가 폭발적으로 용융 팽창하여 제1 드레인홈(127)에 수용됨으로써 폐쇄되었던 제1 채널(126)이 개방된다. 마찬가지로, 상기 제2 채널 밸브(143)에 레이저 광원을 이용하여 잠시 동안 레이저빔을 조사하면, 경화된 밸브 재료가 폭발적으로 용융 팽창하여 제2 드레인홈(132)에 수용됨으로써 폐쇄되었던 제2 채널(131)이 개방된다. 한편, 본 발명의 성분 분리 장치(100)가 구비하는 에너지원은 상기한 레이저 광원에 한하지 않으며 적외선(IR)을 조사(照射)하거나, 고온 가스를 분사(噴射)하여 밸브(141, 143)를 용융시킬 수도 있다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 방법을 순차적으로 나타낸 도면으로, 이하에서 이들 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 방법을 설명한다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 방법은 전혈(WB)에서 백혈구(WBC)를 분리 추출하기 위한 것으로, 먼저, 메인 챔버(115)에 시약(151)과 시료를 주입하는 단계를 포함한다. 상기 시약(151)은 밀도구배매질(DGM)으로서 전혈(WB)에 포함된 성분들이 밀도에 따라 복수 층(層)을 형성하도록 돕는 기능을 수행한다. 상기 밀도구배매질(DGM)은 염화세슘(cesium chloride) 등의 알칼리 금속염, 자당(sucrose) 등의 수용성 중성 분자, 덱스트란 그래디언트(dextran gradients) 등의 친수성 고분자, 및 합성 분자를 포함하여 이루어지며, 예컨대 림 포프렙(Lymphoprep.TM)이 사용될 수 있다.
상기 림포프렙 등의 밀도구배매질(DGM)을 제조하는 제조자는, 자신이 제조한 밀도구배매질을 사용하여 시료로부터 특정 성분을 분리 추출하는 실험을 수행하는데 적합한 실험 조건, 즉 프로토콜(protocol)을 제공한다. 상기 프로토콜에 따라 시료인 전혈(WB)은 소금물에 희석되어 메인 챔버(115)에 투입된다. 구체적으로, 밀도구배매질(DGM)(151) 100 ㎕를 인렛홀(135)을 통해 메인 챔버(115)에 주입하고, 스핀들 모터(105)를 구동하여 제1 유체 수용부(117)를 채우도록 펌핑(pumping)한다. 그리고, 전혈(WB) 100 ㎕, 0.9% 농도의 소금물 100 ㎕, 및 소량의 항응고제(anticoagulant)를 혼합한 혈액 희석액(153)을 인렛홀(135)을 통해 메인 챔버(115)에 주입한다. 상기 혈액 희석액(153)은 제3 유체 수용부(119)에 채워진다. 상기 제2 유체 수용부(118)와 제1 및 제2 모세관(121, 122)은 배출되지 못한 공기로 채워지며, 이에 의해 상기 제1 유체 수용부(117)의 밀도구배매질(151) 및 제3 유체 수용부(119)의 혈액 희석액(153)은 격리된다.
도 3b를 참조하면, 상기 스핀들 모터(105)를 다시 구동하여 기판(110)을 회전시키면 상기 혈액 희석액(153)이 제2 모세관(122), 제2 유체 수용부(118) 및, 제1 모세관(121)을 차례로 통과하여 밀도구배매질(DGM)(151)로 서서히 침투한다. 실험을 위한 상기 프로토콜에 따르면 전혈(WB)로부터 백혈구(WBC)를 원심 분리하기 위하여 700G 내지 800G의 원심력이 가해져야 한다. 여기서, 상기 G는 중력 가속도를 의미한다. 반경이 대략 6 cm인 기판(110)에 700G 내지 800G의 원심력 F를 가하 기 위해서는 3000 내지 3500 rpm(round per minute)으로 기판(110)을 회전시키면 된다.
3000 내지 3500 rpm으로 기판(110)을 5분 이상 회전시키면, 도 3c에 도시된 바와 같이 밀도에 따라 3층으로 구분된 복수 층 유체가 형성된다. 기판(110)의 외주변에 근접한 메인 챔버(115)의 일 단부(115a)로부터 제1 내지 제3 층(156, 157, 158)이 순차적으로 형성된다. 상기 제1 층(156)은 적혈구(RBC: red blood cell)가 다량 포함된 진한 붉은 색의 액체로, 상대적으로 밀도가 가장 크다. 상기 제2 층(157)은 추출하고자 하는 특정 물질인 백혈구(WBC)가 다량 포함된 무색의 액체로, 상기 제1 층(156)보다는 밀도가 작다. 상기 제3 층(158)은 적혈구(RBC) 및 백혈구(WBC)가 거의 포함되지 않은 연한 붉은 색이 감도는 액체로, 상대적으로 밀도가 가장 작다.
상기 제1 층(156)과 제2 층(157)의 경계면은 상기 제1 채널 연결부(126a)와 대략 같은 위치에 형성되고, 상기 제2 층(157)과 제3 층(158)의 경계면은 상기 제2 채널 연결부(131a)와 대략 같은 위치에 형성된다. 이는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 종래의 원심 분리 실험을 복수 회 반복 실시하고, 그 데이터에 기초하여 상기 제1 채널 연결부(126a) 및 제2 채널 연결부(131a)의 위치를 설정한데 기인한 것으로, 후술될 성분 분리 장치 제조방법에서 상세하게 설명한다.
다음으로, 제2 채널(131)을 폐쇄하고 있던 제2 채널 밸브(143)를 제거하여 상기 제2 채널(131)을 개방시키고 상기 스핀들 모터(105)를 다시 구동하여 기판(110)을 회전시키면, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 제3 층(158)이 펌핑되어 메 인 챔버(115)로부터 웨이스트 챔버(130)로 배출된다. 레이저 광원(미도시)를 이용하여 상기 제2 채널 밸브(143)에 레이저빔을 조사하면 밸브 재료가 용융되면서 제2 드레인홈(132)으로 배출되어 제2 채널(131)이 개방된다. 상기 웨이스트 챔버(130)에 수용되는 제3 층(158)은 본 발명에 따른 성분 분리 방법을 수행하는 작업자가 필요로 하지 않는 층이므로 폐기된다.
다음으로, 제1 채널(126)을 폐쇄하고 있던 제1 채널 밸브(141)를 제거하여 상기 제1 채널(126)을 개방시키고 상기 스핀들 모터(105)를 다시 구동하여 기판(110)을 회전시키면, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 제2 층(157)이 펌핑되어 메인 챔버(115)로부터 성분 분리 챔버(125)로 배출된다. 레이저 광원(미도시)를 이용하여 상기 제1 채널 밸브(141)에 레이저빔을 조사하면 밸브 재료가 용융되면서 제1 드레인홈(127)으로 배출되어 제1 채널(126)이 개방된다. 상기 성분 분리 챔버(125)에 수용되는 제2 층(157)은 본 발명에 따른 성분 분리 방법을 수행하는 작업자가 필요로 하는 특정 성분을 포함한 층이므로 제1 아웃렛홀(136)을 통해 추출한다.
이하에서는, 도 2를 다시 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 장치 제조방법을 상세하게 설명한다.
상기 성분 분리 장치(100)의 기판(110)은 실리콘(Si), 유리, 또는 폴리머를 소재로 한다. 상기 기판(110) 상에 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 패턴을 형성한 후, 에칭(etching) 또는 샌드블라스팅(sandblasting)과 같은 미세 기계가공(micromachining)을 통해 챔버(115, 125, 130), 채널(126, 131), 및 홀들(135, 136, 137, 138, 139)을 형성할 수 있다.
상기 성분 분리 챔버(125)가 상기 메인 챔버(115)에 연결되는 위치, 즉 제1 채널 연결부(126a)와, 상기 웨이스트 챔버(130)가 상기 메인 챔버(115)에 연결되는 위치, 즉 제2 채널 연결부(131a)의 형성 위치를 설정하기 위하여, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 종래의 원심 분리 실험을 복수 회 반복 실시하여 데이터를 축적한다. 그 데이터는 튜브(10, 도 1a 참조)에 원심력 F을 가하여 복수 층 유체를 형성한 후 제1 내지 제3 층(31, 32, 33, 도 1b 참조) 각각의 부피를 측정한 것으로, 다음의 표 1에 4회의 반복 실험 결과 얻어진 각 층(31, 32, 33, 도 1b 참조)의 부피와 그 평균이 정리되어 있다.
제1 시험(㎕) 제2 시험(㎕) 제3 시험(㎕) 제4 시험(㎕) 평균(㎕)
제1 층 71 56 73 67 67
제2 층 117 114 94 105 108
제3 층 112 130 133 127 126
상기 데이터를 통하여 백혈구(WBC)가 포함된 특정 층, 즉 제2 층(32, 도 1b 참조)의 평균 부피가 108 ㎕ 이고, 상기 제2 층(32, 도 1b 참조)보다 먼저 형성되는 선행 층, 즉 제1 층(31, 도 1b 참조)의 평균 부피가 67 ㎕ 임을 알 수 있다. 상기 제1 층(31, 도 1b 참조)의 평균 부피에 대응되는 67 ㎕가 남겨지도록 메인 챔버(115)의 일 단부(115a)로부터 이격된 지점을 제1 채널 연결부(126a)의 형성 위치로 설정하여 기판(110)에 제1 채널(126)을 형성한다. 또한, 상기 제1 층(31, 도 1b 참조)의 평균 부피와 제2 층(32, 도 1b 참조)의 평균 부피를 합한 부피에 대응되는 175 ㎕가 남겨지도록 메인 챔버(115)의 일 단부(115a)로부터 이격된 지점을 제2 채널 연결부(131a)의 형성 위치로 설정하여 기판(110)에 제2 채널(131)을 형성한다. 그 결과, 상술한 바와 같이 상기 제1 채널 연결부(126a)는 제2 유체 수용부(118)와 제1 모세관(121)이 연결되는 위치에 마련되고, 상기 제2 채널 연결부(131a)는 제2 유체 수용부(118)와 제2 모세관(122)이 연결되는 위치에 마련된다.
이로 인하여, 복수 층의 유체 형성(도 3c 참조) 후 웨이스트 챔버(158)로 배출되는 유체에는 제3 층(158, 도 3d 참조)이 대부분 포함되고, 제2 층(157)은 없거나 미량 포함된다. 또한, 성분 분리 챔버(125)로 배출되는 유체에는 제2 층(157, 도 3e 참조)이 대부분 포함되고, 제1 층(156) 또는 제3 층(158)은 없거나 미량 포함된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 성분 분리 장치를 도시한 평면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 성분 분리 장치(200)는 도 2를 참조하여 설명한 성분 분리 장치(100)와 유사하므로 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 상기 성분 분리 장치(200)는 회전 중심으로부터 등각도 간격으로 배치된 복수 개의 성분 분리 유닛(211)을 구비한 기판(210)과, 상기 기판(210)을 회전시키기 위한 스핀들 모터(205)를 구비한다. 각 성분 분리 유닛(211)은 메인 챔버(215)와, 성분 분리 챔버(225)와, 웨이스트 챔버(230)와, 상기 성분 분리 챔버(225)와 메인 챔버(215)를 연결하는 제1 채널(226)과, 상기 웨이스트 챔버(230)와 메인 챔버(215)를 연결하는 제2 채널(231)을 구비한다. 상기 제1 채널(226)과 제2 채널(231)은 각각 제1 채널 밸브(241)와 제2 채널 밸브(243)에 의해 개방 가능하게 폐쇄된다.
상기 메인 챔버(215)는 제1 및 제2 유체 수용부(217, 218)와, 상기 제1 유체 수용부(217)와 제2 유체 수용부(218)를 연결하는 모세관(220)을 구비한다. 한편, 상기 제1 채널(226)이 메인 챔버(215)에 연결되는 부분인 제1 채널 연결부(226a)는 제1 유체 수용부(217)의 대략 중간 위치에 마련되고, 상기 제2 채널(231)이 메인 챔버(215)와 연결되는 부분인 제2 채널 연결부(231a)는 제2 유체 수용부(218)의 대략 중간 위치에 마련된다.
상기 기판(210)의 상측면에는, 상기 메인 챔버(215)에 유체를 주입하기 위한 인렛홀(inlet hole, 235)과, 상기 성분 분리 챔버(225)로 이동된 유체를 기판(210) 외부로 배출하기 위한 제1 아웃렛홀과, 상기 웨이스트 챔버(230)로 이동된 유체를 기판(210) 외부로 배출하기 위한 제2 아웃렛홀(237)과, 공기 유출입을 위한 제1 및 제2 벤트홀(vent hole)(238, 239)이 형성된다.
상기 제1 채널 밸브(241)와 제2 채널 밸브(243)는 상온에서 고체 상태이나 에너지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질과, 상기 상전이 물질에 고르게 분산된, 에너지를 흡수하면 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함한다. 상기 성분 분리 장치(200)는 상기 밸브들(241, 243)에 에너지를 공급하여 제1 채널(226) 및 제2 채널(231)을 개방시키기 위한 에너지원의 일 예로서, 레이저 광원(미도시)을 포함한다. 상기 밸브(241, 243)에 관해서는 제1 실시예에 따른 성분 분리 장치(100)에서 상술하였으므로 중복되는 설명을 생략한다. 도면 참조부호 227 및 232는 각각 제1 채널(226) 및 제2 채널(131) 상에 형성된 제1 드레인홈(drain groove)과 제2 드레인홈으로, 레이저빔 조사에 의해 용융된 밸브 재료가 수용되는 장소이다.
도 6a 내지 도 6h는 도 5의 성분 분리 장치를 이용한 성분 분리 실험 결과를 순차적으로 나타낸 사진으로, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 방법을 설명한다. 후술할 성분 분리 방법도 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한 성분 분리 방법과 유사하므로 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 6a를 참조하면, 상기 성분 분리 방법은 먼저, 밀도구배매질(DGM)(251) 100 ㎕를 인렛홀(235)을 통해 메인 챔버(215)에 주입하고, 스핀들 모터(205)를 구동하여 제1 유체 수용부(217)를 채우도록 펌핑(pumping)하며, 전혈(WB) 100 ㎕, 0.9% 농도의 소금물 100 ㎕, 및 소량의 항응고제(anticoagulant)를 혼합한 혈액 희석액(253)을 인렛홀(235)을 통해 메인 챔버(215)에 주입한다. 상기 혈액 희석액(253)은 제2 유체 수용부(218)에 채워진다. 상기 모세관(220)은 배출되지 못한 공기로 채워지며, 이에 의해 상기 제1 유체 수용부(217)의 밀도구배매질(251) 및 제2 유체 수용부(218)의 혈액 희석액(253)은 격리된다.
상기 스핀들 모터(205)를 다시 구동하여 기판(210)을 회전시키면 도 6b 내지 도 6e에 순차적으로 나타난 것처럼 상기 혈액 희석액(253)이 모세관(220)을 통과하여 밀도구배매질(DGM)(251)로 서서히 침투하며, 층(層)이 형성되기 시작한다. 3000 내지 3500 rpm으로 기판(210)을 5분 이상 회전시키면, 도 6f에 도시된 바와 같이 밀도에 따라 3층으로 구분된 복수 층 유체가 형성된다. 제1 층(256)은 적혈구(RBC: red blood cell)가 다량 포함된 진한 붉은 색의 액체로, 상대적으로 밀도가 가장 크다. 제2 층(257)은 추출하고자 하는 특정 물질인 백혈구(WBC)가 다량 포함된 무색의 액체로, 상기 제1 층(256)보다는 밀도가 작다. 제3 층(258)은 적혈구(RBC) 및 백혈구(WBC)가 거의 포함되지 않은 연한 붉은 색이 감도는 액체로, 상대적으로 밀도가 가장 작다.
상기 제1 층(256)과 제2 층(257)의 경계면은 상기 제1 채널 연결부(226a)와 대략 같은 위치에 형성되고, 상기 제2 층(257)과 제3 층(258)의 경계면은 상기 제2 채널 연결부(231a)와 대략 같은 위치에 형성된다. 다음으로, 폐쇄되어 있던 제2 채널(231)을 개방시키고 상기 기판(210)을 회전시키면, 도 6g에 도시된 바와 같이 상기 제3 층(258)이 펌핑되어 메인 챔버(215)로부터 웨이스트 챔버(230)로 배출된다. 다음으로, 폐쇄되어 있던 제1 채널(226)을 개방시키고 상기 기판(210)을 회전시키면, 도 6h에 도시된 바와 같이 상기 제2 층(257)이 펌핑되어 메인 챔버(215)로부터 성분 분리 챔버(225)로 배출된다.
이하에서는, 도 5를 다시 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성분 분리 장치 제조방법을 상세하게 설명한다. 후술할 성분 분리 장치의 제조방법도 도 도 2를 참조하여 설명한 성분 분리 장치의 제조방법과 유사하므로 다른 부분을 중심으로 설명한다.
상기 성분 분리 챔버(225)가 상기 메인 챔버(215)에 연결되는 위치, 즉 제1 채널 연결부(226a)와, 상기 웨이스트 챔버(230)가 상기 메인 챔버(215)에 연결되는 위치, 즉 제2 채널 연결부(231a)의 형성 위치를 설정하는 과정도 상술한 바와 마찬가지로 먼저, 표 1에 도시된 바와 같은 데이터를 축적하는 단계를 필요로 한다. 표 1의 데이터로부터 상기 제1 층(31, 도 1b 참조)의 평균 부피에 대응되는 67 ㎕가 남겨지도록 메인 챔버(215)의 일 단부(215a)로부터 이격된 지점을 제1 채널 연결부(226a)의 형성 위치로 설정하여 기판(210)에 제1 채널(226)을 형성한다. 또한, 상기 제1 층(31, 도 1b 참조)의 평균 부피와 제2 층(32, 도 1b 참조)의 평균 부피를 합한 부피에 대응되는 175 ㎕가 남겨지도록 메인 챔버(215)의 일 단부(215a)로부터 이격된 지점을 제2 채널 연결부(231a)의 형성 위치로 설정하여 기판(210)에 제2 채널(231)을 형성한다. 그 결과, 상술한 바와 같이 상기 제1 채널 연결부(226a)는 제1 유체 수용부(217)의 대략 중간 위치에 마련되고, 상기 제2 채널 연결부(231a)는 제2 유체 수용부(218)의 대략 중간 위치에 마련된다.
이로 인하여, 복수 층의 유체 형성(도 6f 참조) 후 웨이스트 챔버(258)로 배출되는 유체에는 제3 층(258, 도 6g 참조)이 대부분 포함되고, 제2 층(257)은 없거나 미량 포함된다. 또한, 성분 분리 챔버(225)로 배출되는 유체에는 제2 층(257, 도 6h 참조)이 대부분 포함되고, 제1 층(256) 또는 제3 층(258)은 없거나 미량 포함된다.
도 7a 및 도 7b는 도 6h의 성분 분리 챔버와 웨이스트 챔버 내부를 각각 확대하여 촬상한 사진으로, 성분 분리 챔버(225) 내에는 작은 점으로 나타나는 백혈구(WBC)가 다량 포함된 것이 보이는 반면(도 7a 참조), 웨이스트 챔버(230) 내에는 이를 참조하면, 백혈구를 나타내는 작은 점이 거의 보이지 않음을 확인할 수 있다.
다음의 표 2에 상기 종래의 원심 분리 실험을 4회 반복 실험하여 제2 층과 제3 층(32, 33, 도 1b 참조)에 포함된 백혈구의 수를 측정한 결과가 정리되어 있고, 표 3에 본 발명의 성분 분리 장치(200)를 이용한 성분 분리 방법을 2회 반복 실험하여 성분 분리 챔버(225)와 웨이스트 챔버(230)에 포함된 백혈구의 수를 측정한 결과가 정리되어 있다.
제1 시험 제2 시험 제3 시험 제4 시험 평균
제2 층의 백혈구 수 54400 59040 40720 74240 57100
제3 층의 백혈구 수 0 0 3547 0 887
제1 시험 제2 시험 평균
성분 분리 챔버의 백혈구 수 27000 30400 28700
웨이스트 챔버의 백혈구 수 660 1200 909
표 2의 결과는 원심 분리 실험 분야의 숙련된 전문가의 실험 수행에 의해 얻어진 결과이고, 표 3의 결과는 비전문가인 발명자의 실험 수행에 의해 얻어진 결과임을 감안하면, 본 발명의 성분 분리 장치(200)를 이용하여 질병 진단에 필요한 충분한 양의 백혈구를 신뢰성 있게 추출할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서, 전혈(WB)로부터 백혈구(WBC)를 추출하는 본 발명의 실시예만을 도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 성분 분리 방법은 이에 한정되지 않으며, 예컨데, 가래(sputum), 소변(urine), 침(saliva) 등과 같은 전혈(WB)이 아닌 다른 시료로부터 특정 성분을 분리 추출하는 것도 본 발명에 포함될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 달리 성분 분리 챔버를 복수 개 구비한 성분 분리 장치와, 이를 이용하여 복수 종류의 특정 성분을 분리 추출하는 방법도 본 발명에 포함될 수 있다. ,
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면 작업자의 숙련도와 무관하게 일정한 수율(收率)로 시료로부터 특정 성분을 분리 추출할 수 있다. 또한, 성분 분리 추출 작업 과정 중에 오염 유발 요인을 줄여, 필요로 하는 특정 성분의 추출 실패 및 오염된 특정 성분으로 인한 오진 가능성을 줄일 수 있다.

Claims (34)

  1. 시료(試料)를 수용할 수 있게 마련되고, 상기 시료가 원심력에 의해 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체로 형성되는 장소인 메인 챔버(main chamber);
    상기 메인 챔버에 연결되며, 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함된 특정 층을 수용할 수 있게 마련된 성분 분리 챔버;
    상기 메인 챔버와 상기 성분 분리 챔버를 연결하는 제1 채널; 및,
    상기 제1 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 제1 채널에 구비되는 제1 채널 밸브;를 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 챔버 및 성분 분리 챔버는 하나의 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기판을 회전시키기 위한 회전 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 메인 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력의 방향과 평행 한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 성분 분리 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 특정 층이 상기 메인 챔버로부터 상기 성분 분리 챔버를 향해 펌핑(pumping)될 수 있게 배치된 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 챔버와 연결되나 상기 성분 분리 챔버와 다른 위치에 연결되며, 상기 메인 챔버에 형성된 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함되지 않은 층을 수용할 수 있게 마련된 웨이스트 챔버(waste chamber), 상기 메인 챔버와 상기 웨이스트 챔버를 연결하는 제2 채널 및, 상기 제2 채널을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 제2 채널에 구비되는 제2 채널 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 메인 챔버, 성분 분리 챔버, 및 웨이스트 챔버는 하나의 기판에 형성되고, 상기 성분 분리 장치는 상기 기판을 회전시키기 위한 회전 수단을 더 구비하며, 상기 웨이스트 챔버는 상기 기판의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 특정 성분이 포함되지 않은 층이 상기 메인 챔버로부터 상기 웨이스트 챔버를 향해 펌핑(pumping)될 수 있게 배치된 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 챔버에 형성된 복수 층 유체 중에서 서로 다른 복수 개의 특정 층을 분리 수용할 수 있도록 상기 성분 분리 챔버를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 성분 분리 챔버에 대응되게 상기 제1 채널 및 제1 채널 밸브를 상기 성분 분리 챔버와 동수(同數)로 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 성분 분리 챔버는 서로 다른 위치에서 상기 메인 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 챔버는 적어도 한 쌍의 유체 수용부와, 인접한 유체 수용부를 연결하는 적어도 하나의 모세관을 포함한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 유체 수용부들 중 일부의 유체 수용부는 상기 시료가 수용되는 장소이고, 다른 일부의 유체 수용부는 상기 시료와 반응하여 상기 복수 층 유체의 형성을 돕는 시약(試藥)이 수용되는 장소이며, 상기 모세관은 상기 복수 층 유체가 형성되 기 전에 상기 시료와 시약을 격리시키기 위하여 마련된 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  12. 제1 항, 제6 항, 및 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브는 대응되는 채널을 폐쇄하는, 상온에서는 고체상태이나 에너지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질을 포함하고, 상기 성분 분리 장치는 상기 밸브에 에너지를 공급하여 상기 유로를 개방시키기 위한 에너지원을 더 구비한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산된, 에너지를 흡수하면 발열하는 다수의 미세 발열입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 에너지원은 상기 밸브에 전자기파를 조사하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 에너지원은 레이저(laser)를 조사하는 레이저 광원을 포함한 것을 특징으로 하는 성분 분리 장치.
  16. 메인 챔버(main chamber)와, 상기 메인 챔버에 연결된 성분 분리 챔버와, 상기 메인 챔버와 상기 성분 분리 챔버를 연결하는 제1 채널과, 상기 제1 채널에 구비되는 제1 채널 밸브를 구비한 성분 분리 장치를 이용하여 시료(試料)로부터 특정 성분을 분리하는 방법으로서,
    상기 메인 챔버에 시료를 주입하는 시료 주입 단계;
    상기 시료를 성분 별로 층(層)지게 구분된 복수 층 유체로 형성하는 층 형성 단계; 및,
    상기 제1 채널 밸브를 개방하여 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함된 특정 층을 상기 성분 분리 챔버로 배출시키는 성분 추출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 시료는 전혈(WB: whole blood), 가래(sputum), 소변(urine), 및 침(saliva)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 시료는 전혈(WB: whole blood)이고, 상기 성분 추출 단계에서 특정 성분이 상대적으로 다량 포함된 층을 상기 성분 분리 챔버로 배출시키는 것을 특징으 로 하는 성분 분리 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 성분 분리 챔버로 배출되는 특정 성분은 세포 또는 바이러스인 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 세포는 백혈구(WBC:white blood cell)인 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  21. 제16 항에 있어서,
    상기 시료와 반응하여 상기 복수 층(層) 유체의 형성을 돕는 시약(試藥)을 상기 메인 챔버에 주입하는 시약 주입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 시약은 밀도구배매질(DGM: density gradient medium)인 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 시약 주입 단계가 시료 주입 단계에 앞서는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 성분 분리 장치의 메인 챔버는 적어도 한 쌍의 유체 수용부와, 인접한 유체 수용부를 연결하는 적어도 하나의 모세관을 포함하고,
    상기 층 형성 단계 전에는 상기 메인 챔버에 주입된 상기 시료와 시약을 서로 다른 유체 수용부에 수용하여 상기 모세관을 사이에 두고 격리시키는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  25. 제16 항에 있어서,
    상기 층 형성 단계는 상기 메인 챔버에 수용된 시료에 원심력을 가하여 상기 복수 층 유체의 형성을 촉진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  26. 제16 항에 있어서,
    상기 성분 추출 단계는 상기 복수 층 유체에 원심력을 가하여 상기 특정 층을 상기 메인 챔버로부터 상기 성분 분리 챔버로 펌핑(pumping)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  27. 제16 항에 있어서,
    상기 성분 분리 장치는 상기 메인 챔버에 연결되나 상기 성분 분리 챔버와 다른 위치에 연결되는 웨이스트 챔버(waste chamber), 상기 메인 챔버와 상기 웨이스트 챔버를 연결하는 제2 채널 및, 상기 제2 채널에 구비되는 제2 채널 밸브를 더 구비하고,
    상기 성분 분리 방법은 상기 층 형성 단계 후에 제2 채널 밸브에 의해 폐쇄된 제2 채널을 개방하여 상기 복수 층 유체 중에서 특정 성분이 포함되지 않은 층을 상기 웨이스트 챔버로 배출시키는 웨이스트 배출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 웨이스트 배출 단계는 상기 복수 층 유체에 원심력을 가하여 상기 특정 성분이 포함되지 않은 층을 상기 메인 챔버로부터 상기 웨이스트 챔버로 펌핑(pumping)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 웨이스트 배출 단계가 상기 성분 추출 단계에 앞서는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  30. 제16 항에 있어서,
    상기 성분 분리 장치는 상기 성분 분리 챔버를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 성분 분리 챔버에 대응되게 상기 제1 채널 및 제1 채널 밸브를 상기 성분 분리 챔버와 동수(同數)로 구비하여,
    상기 성분 추출 단계에서 서로 다른 복수 개의 특정 층을 분리하여 상기 복수 개의 성분 분리 챔버로 각각 배출하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  31. 제16 항, 제27 항 및, 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브는 유로를 폐쇄하는, 상온에서는 고체상태이나 에너지를 흡수하면 용융되는 상전이 물질을 포함하고,
    상기 밸브에 에너지를 공급하여 상기 유로를 개방시키는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산된, 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  33. 제31 항에 있어서,
    상기 벨브에 전자기파를 조사하여 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 전자기파는 레이저(laser)인 것을 특징으로 하는 성분 분리 방법.
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