KR100940099B1 - Device and Method for Discriminating between Cancerous and Normal Cells - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치 및 그 세포구별방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 암세포와 정상세포에는 서로 다른 함량의 골격단백질을 갖고 있으므로, 세포를 가압해 인장응력을 발생시키면 골격단백질 사이로 돌출되는 벌지(bulge)의 형태가 달리 형성되고 이를 확인하여 암세포인지 정상세포인지를 구별하도록 하는 세포구별장치 및 구별방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells from normal cells and a method for distinguishing the cells. More specifically, since cancer cells and normal cells have different amounts of skeletal proteins, the cells are pressurized to generate tensile stress. When the shape of the bulge (bulge) protruding between the skeletal protein is formed differently and confirms it relates to a cell discrimination device and a method for distinguishing between cancer cells and normal cells.

본 발명은 유로가 형성된 유체채널과, 탄성변형이 가능한 격막과, 단속챔버와 가압챔버가 형성된 제어채널이 순차적으로 적층된 세포구별장치에 의해 세포를 가압하여 인장응력을 발생시키면 세포막표면에 벌지가 생성된다. 상기 벌지의 형태는 세포의 골격을 유지시키는 골격단백질의 량에 따라 그 형태를 달리하는 것으로, 골격단백질이 많은 정상세포의 경우에는 벌지가 가늘고 길게 다수 형성되고, 골격단백질이 적은 암세포의 경우에는 벌지가 짧고 굵은 형태로 형성됨으로 세포구별에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 세포의 변형(deformation)과 강도(rigidity)에 관한 기계적 특성과, 세포막(cellular membrane)의 강건함 등을 측정하여 연구할 수 있는 유용한 장치 및 방법의 제공이 가능하게 되었다.The present invention provides a bulge on the surface of a cell membrane by generating a tensile stress by pressurizing the cells by a cell discrimination apparatus in which a fluid channel in which a flow path is formed, a diaphragm capable of elastic deformation, and a control channel in which an intermittent chamber and a pressurized chamber are sequentially stacked. Is generated. The form of the bulge is different depending on the amount of the skeletal protein to maintain the skeleton of the cell, a large number of bulge is formed in the case of normal cells with a lot of skeletal protein, the bulge in the case of cancer cells with less skeletal protein Is formed in a short and thick form can be effectively used for cell discrimination. In addition, it is possible to provide a useful device and method that can be studied by measuring the mechanical properties of the cell (deformation) and rigidity, the robustness of the (cellular membrane) and the like.

암세포, 세포구별, 세포벽, 골격단백질, 벌지 Cancer Cell, Cell Differentiation, Cell Wall, Skeletal Protein, Bulge

Description

암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치 및 그 세포구별방법{Device and Method for Discriminating between Cancerous and Normal Cells}Device and Method for Discriminating Between Cancerous and Normal Cells for Distinguishing Cancer Cells from Normal Cells

본 발명은 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치 및 그 세포구별방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 암세포와 정상세포에는 서로 다른 함량의 골격단백질을 갖고 있으므로, 세포를 가압해 인장응력을 발생시키면 골격단백질 사이로 돌출되는 벌지(bulge)의 형태가 달리 형성되고 이를 확인하여 암세포인지 정상세포인지를 구별하도록 하는 세포구별장치 및 구별방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells from normal cells and a method for distinguishing the cells. More specifically, since cancer cells and normal cells have different amounts of skeletal proteins, the cells are pressurized to generate tensile stress. When the shape of the bulge (bulge) protruding between the skeletal protein is formed differently and confirms it relates to a cell discrimination device and a method for distinguishing between cancer cells and normal cells.

일반적으로 점성과 탄성으로 대표되는 세포의 기계적 성질은 세포 내에 있는 골격단백질(cytoskeleton)의 구조를 나타내주고 있으며, 이 중에서 탄성은 세포의 상태와 기능에 대한 정보를 제공한다고 알려져 있다. In general, the mechanical properties of a cell, represented by viscosity and elasticity, indicate the structure of the cytoskeleton in the cell, of which elasticity is known to provide information about the state and function of the cell.

따라서, 세포의 변형에 대한 생체역학적인 반응을 연구하기 위하여 여러 종류의 생체역학 도구들이 개발되었는데, 그 중에서도 원자현미경(atomic force microscopy)은 최근에 암세포 분석에 사용되어 정상세포와 유사한 형태의 암세포를 탄성계수의 차이를 통해 구분하였다. Therefore, a variety of biomechanical tools have been developed to study biomechanical responses to cell transformation. Among them, atomic force microscopy has recently been used in cancer cell analysis to detect cancer cells that resemble normal cells. The difference was based on the difference in elastic modulus.

하지만 이와같은 도구들은 작은 변형을 일으켜 세포들을 검사하게 되는데 이와 같은 작은 변형시에는 세포막에 의한 영향이 가장 크기 때문에 골격단백질의 양과 구조에 차이가 있는 암세포와 정상세포의 차이를 구별하는 것이 쉽지 않으므로, 보다 용이하게 암세포와 정상세포를 구분할 수 있는 방법 및 장치의 연구가 필요하다.However, these tools cause small deformations to examine the cells. In such small deformations, the effects of the cell membrane are the greatest, which makes it difficult to distinguish cancer cells from normal cells that differ in the amount and structure of skeletal proteins. There is a need for a method and apparatus for more easily distinguishing cancer cells from normal cells.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치는,Cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells and normal cells of the present invention for solving the above problems,

세포가 포함된 유체가 이송되는 유로가 상면에 형성된 유체채널과; 상기 유체채널의 상부에 적층되는 격막과; 상기 유체채널의 유로 양단부와 대응되도록 유 입구와 배출구가 형성되고, 내측 유로와 대응되는 하부면에는 유입단속챔버와 가압챔버 및 배출단속챔버가 독립적으로 형성되고, 상기 챔버는 각각의 공기압력조절기에 연결되는 제어채널;을 포함하여 구성된다.A fluid channel formed on an upper surface of a channel through which fluid containing cells is transferred; A diaphragm stacked on top of the fluid channel; An oil inlet and an outlet are formed to correspond to both ends of the flow channel of the fluid channel, and an inflow control chamber, a pressurization chamber, and an discharge control chamber are formed independently on the lower surface corresponding to the inner flow path, and the chamber is provided to each air pressure regulator. It is configured to include a control channel connected.

또한, 상기 세포구별장치를 이용한 세포구별방법은,In addition, the cell discrimination method using the cell discrimination apparatus,

유체가 이송되는 유로가 형성된 유체채널과, 압력에 의해 탄성변형되는 격막과, 상기 유로 방향으로 유입단속챔버와 가압챔버 및 배출단속챔버가 형성된 제어채널이 순차적으로 적층된 세포구별장치를 이용한 세포구별방법에 있어서, 측정 대상인 세포를 함유한 유체를 유로로 공급하는 세포공급단계와; 상기 공급된 세포가 가압챔버의 하부에 위치하게 되면 배출단속챔버와 유입단속챔버에 압력을 가하여 유로를 차단시키고 유체의 공급을 중단하여 세포를 안착시키는 세포안착단계와; 상기 세포가 안착되면 배출단속챔버와 유입단속챔버의 압력은 제거하고, 가압챔버에는 압력을 공급하여 가압챔버와 유로 사이의 격막이 하부의 유로 내측으로 팽창하여 세포를 가압시키는 가압단계와; 상기 가압에 의해 세포막을 통해 돌출된 벌지를 확인하여 암세포와 정상세포를 판별하는 구별단계;를 포함하여 이루어진다.Cell discrimination using a cell discrimination apparatus in which a fluid channel having a flow path through which a fluid is transferred, a diaphragm elastically deformed by pressure, and a control channel having an inflow control chamber, a pressure chamber, and a discharge control chamber formed in the flow path direction are sequentially stacked. A method, comprising: a cell supplying step of supplying a fluid containing a cell to be measured to a flow path; A cell seating step of applying pressure to the discharge control chamber and the inlet control chamber to block the flow path and stop the supply of fluid when the supplied cells are positioned under the pressurizing chamber; A pressure step of removing pressure from the discharge control chamber and the inflow control chamber when the cells are seated and supplying pressure to the pressure chamber to expand the diaphragm between the pressure chamber and the flow path into the lower flow path to pressurize the cells; And identifying a bulge protruding through the cell membrane by the pressing to discriminate between cancer cells and normal cells.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치 및 그 세포구별방법은,As described in detail above, a cell discrimination apparatus and a cell discrimination method for distinguishing cancer cells from normal cells of the present invention,

유로가 형성된 유체채널과, 탄성변형이 가능한 격막과, 단속챔버와 가압챔버가 형성된 제어채널이 순차적으로 적층된 세포구별장치에 의해 세포를 가압하여 인 장응력을 발생시키면 세포막표면에 벌지가 생성된다. 상기 벌지의 형태는 세포의 골격을 유지시키는 골격단백질의 량에 따라 그 형태를 달리하는 것으로, 골격단백질이 많은 정상세포의 경우에는 벌지가 가늘고 길게 다수 형성되고, 골격단백질이 적은 암세포의 경우에는 벌지가 짧고 굵은 형태로 형성됨으로 세포구별에 효과적으로 사용될 수 있다. A bulge is formed on the surface of the cell membrane by generating a tensile stress by pressurizing the cells by a cell discrimination device in which a fluid channel having a flow path, a diaphragm capable of elastic deformation, and a control channel having an intermittent chamber and a pressure chamber are sequentially stacked. . The form of the bulge is different depending on the amount of the skeletal protein to maintain the skeleton of the cell, a large number of bulge is formed in the case of normal cells with a lot of skeletal protein, the bulge in the case of cancer cells with less skeletal protein Is formed in a short and thick form can be effectively used for cell discrimination.

또한, 세포의 변형(deformation)과 강도(rigidity)에 관한 기계적 특성과, 세포막(cellular membrane)의 강건함 등을 측정하여 연구할 수 있는 유용한 장치 및 방법의 제공이 가능하게 되었다.In addition, it is possible to provide a useful device and method that can be studied by measuring the mechanical properties of the cell (deformation) and rigidity, the robustness of the (cellular membrane) and the like.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조한 바와같이 본 발명에 따른 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치(10)는 유로(21)가 형성되는 유체채널(20)과, 상기 유체채널의 상부에 적층되는 격막(30)과, 상기 유로와 대응되는 방향으로 유입(43) 및 배출 단속챔버(45)와 가압챔버(44)가 형성된 제어채널(40)로 구성된다. 참고로 상기 유체채널(20)과 제어채널(40)의 제작은 multilayer soft lithography (MSL) 기술을 이용하여 제작하였다.As shown in FIG. 1, the cell discrimination apparatus 10 for distinguishing cancer cells from normal cells according to the present invention includes a fluid channel 20 in which a flow path 21 is formed, and a diaphragm 30 stacked on the fluid channel. ) And a control channel 40 in which the inflow 43 and the discharge intermittent chamber 45 and the pressure chamber 44 are formed in a direction corresponding to the flow path. For reference, the fluid channel 20 and the control channel 40 were manufactured using multilayer soft lithography (MSL) technology.

상기 세포구별장치(10)는 도 2에 도시된 바와같이 가장 단순한 형태로 제공될 수 있다.The cell discrimination apparatus 10 may be provided in the simplest form as shown in FIG.

참조한 바와같이 세포구별장치는 유체채널(20)과 격막(30)과 제어채널(40)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 상기 유체채널(20)은 상면에 세포를 포함한 유체가 이동되는 유로(21)가 하나 형성되고, 상기 제어채널(40)은 유체채널의 유로(21)와 대응되는 방향으로 유입단속챔버(43)와 가압챔버(44) 및 배출단속챔버(45)가 각각 형성된다. 또한, 상기 유로(21)의 양단부와 대응되는 부분의 제어채널(40)에는 유입구(41)와 배출구(42)가 각각 형성되어 세포를 포함하는 유체를 이송관을 통해 유로(21)에 공급하거나 배출되도록 한다. 이 때 상기 격막(30)은 유체의 공급에 방해되지 않도록 한다. 즉, 상기 격막(30)은 유체채널(20)과 제어채널(40)을 구획시키는 것으로, 제어채널의 각 챔버가 형성된 부분에만 한정적으로 설치사용할 수 있다.As described above, the cell discrimination apparatus is formed by sequentially stacking the fluid channel 20, the diaphragm 30, and the control channel 40. The fluid channel 20 has one flow path 21 through which fluid including cells is moved, and the control channel 40 has an inflow control chamber 43 in a direction corresponding to the flow path 21 of the fluid channel. And a pressurized chamber 44 and a discharge intermittent chamber 45 are formed, respectively. In addition, the inlet 41 and the outlet 42 are formed in the control channel 40 corresponding to both ends of the flow path 21, respectively, and supply fluid containing cells to the flow path 21 through the transfer pipe. To be discharged. At this time, the diaphragm 30 does not interfere with the supply of the fluid. That is, the diaphragm 30 partitions the fluid channel 20 and the control channel 40, and can be installed only in a portion where each chamber of the control channel is formed.

상기한 바와같이 하부의 유로(21)와 상부의 각 챔버(43,44,45)가 격막(30)에 의해 구획된 구조에서 상기 챔버에는 공기압력조절기(48)가 각각 연결되어 공기압력조절기에서 가해지는 압력에 의해 챔버내의 압력을 상승 또는 하강시키고, 챔버내의 압력에 따라 격막(30)이 하부의 유로(21)상으로 휘어지게 하여 유로를 단속하거나 유로상의 세포를 가압하도록 한다. 따라서, 상기 격막(30)은 압력에 의해 휘어짐이 용이하게 이루어지도록 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane)으로 제조하고, 격막의 두께는 10~20μm로 형성하는 것이 바람직하다. 아울러 제어챔버를 형성하는 홈의 깊이는 40~60μm, 유체채널에 형성된 유로의 폭은 250~350μm, 유로의 깊이는 55~60μm로 형성하는 것이 바람직하다.As described above, in the structure in which the lower passage 21 and the upper chambers 43, 44, and 45 are partitioned by the diaphragm 30, the air pressure regulator 48 is connected to the chamber, The pressure in the chamber is raised or lowered by the applied pressure, and the diaphragm 30 is bent onto the lower flow path 21 according to the pressure in the chamber to interrupt the flow path or pressurize the cells on the flow path. Therefore, the diaphragm 30 is made of polydimethylsiloxane (PDMS, polydimethylsiloxane) so that it is easily bent under pressure, the thickness of the diaphragm is preferably formed to 10 ~ 20μm. In addition, the depth of the groove forming the control chamber is preferably 40 ~ 60μm, the width of the flow path formed in the fluid channel is 250 ~ 350μm, the depth of the flow path is preferably formed to 55 ~ 60μm.

또한, 상기 유입단속챔버(43)와 배출단속챔버(45)는 도 3을 참조한 바와같이 연통로(46)에 의해 서로연통되도록 함으로써 하나의 공기압력조절기(48)를 이용하여 동시에 제어할수 있도록 할 수 있다. 즉, 배출단속챔버(45)로 공기압력을 가하면 연통로(46)에 의해 유입단속챔버(43)로 압력이 전달되어 단속이 이루어지도록 한 것이다.In addition, the inflow control chamber 43 and the discharge control chamber 45 are to be communicated with each other by the communication path 46 as shown in Figure 3 to be controlled at the same time using a single air pressure regulator 48. Can be. That is, when air pressure is applied to the discharge control chamber 45, the pressure is transmitted to the inlet control chamber 43 by the communication path 46 so that the control may be performed.

이러한 세포구별장치(10)는 복수의 유로(21)를 형성하여 동시에 두가지 세포를 판별하도록 할 수 있다. 이때 상기 각 유로(21)상에는 유입단속챔버(43)와 가압챔버(44) 및 배출단속챔버(45)가 각각 형성되어 있고 도 4a에 도시된 바와같이 각각의 챔버에 공기압력조절기(48)가 연결되도록 하거나, 도 4b를 참조한 바와같이 유입단속챔버(43)와 배출단속챔버(45)는 연통로(46)에 의해 연통시켜 공기압력조절기(48)의 설치수를 줄이도록 할 수 있다.The cell discrimination apparatus 10 may form a plurality of flow paths 21 to discriminate two cells at the same time. In this case, the inflow control chamber 43, the pressure chamber 44, and the discharge control chamber 45 are formed on each of the flow paths 21, and as shown in FIG. 4A, an air pressure regulator 48 is provided in each chamber. As shown in FIG. 4B, the inflow control chamber 43 and the discharge control chamber 45 may communicate with each other by the communication path 46 to reduce the number of installations of the air pressure regulator 48.

아울러 도 5a를 참조한 바와같이 인접된 유로(21)에 형성된 동일한 기능을 갖는 챔버끼리 연결로(47)로 연통되게 할 수 있다. 도시된 바와같이 각 챔버를 연결시키면 두개의 배출단속챔버(45)와 두개의 유입단속챔버(43)를 하나의 공기압력조절기(48)로 제어하고, 두 가압챔버(44)도 하나의 공기압력조절기로 제어하도록 함으로써 복수의 유로를 사용함에 있어 공기압력조절기(48)의 수를 줄일 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5A, chambers having the same function formed in adjacent flow paths 21 may be connected to the connection paths 47. As shown, by connecting each chamber, two discharge control chambers 45 and two inlet control chambers 43 are controlled by one air pressure regulator 48, and the two pressure chambers 44 also have one air pressure. By controlling with a regulator, the number of air pressure regulators 48 can be reduced in using a plurality of flow paths.

상기 가압챔버(44)는 하나의 연결로(47)에 의해 연통될 경우 압력의 전달이 용이하게 이루어지지 않아 두 가압챔버 간의 압력전달에 시간차가 발생됨으로, 도 5b에 도시된 바와같이 다수개의 연결로(47)를 형성하여 인접 가압챔버(44)로의 압력전달이 신속히 이루어지도록 할 수 있다.When the pressure chamber 44 is communicated by one connection path 47, the pressure is not easily transferred, and thus a time difference is generated in the pressure transmission between the two pressure chambers. The furnace 47 may be formed so that pressure transfer to the adjacent pressure chamber 44 may be quickly performed.

이 때 상기 두 가압챔버(44)는 연결로의 형성없이 하나의 챔버로 형성할 수 있으나, 이 경우에는 하나의 가압챔버(44)가 두개의 유로와 겹쳐 형성되기 때문에 챔버의 압력이 낮을 경우 유체의 유속력에 의해 격막이 들떠 인접 유로간에 유체교환이 이루어지게 된다. 또한 가압챔버(44)를 고압으로 형성하여 격막을 휘게할 경우 도 5c를 참조한 바와같이 유로(21)사이의 격막(30)이 들뜨게 됨으로 격막의 양측이 비대칭으로 휘어지는 단점이 있다. 따라서, 상기 가압챔버(44)는 각각 분리된 형태로 형성하되 그 사이에 다수의 연결로를 형성하여 압력의 이동이 용이하게 이루어지도록 하여 두 가압챔버 간의 가압이 동일하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the two pressurizing chambers 44 may be formed as one chamber without forming a connection path. However, in this case, since one pressurizing chamber 44 is formed to overlap two flow paths, the pressure of the chamber is low. The diaphragm rises due to the flow rate, and fluid exchange is performed between adjacent flow paths. In addition, when the pressure chamber 44 is formed at a high pressure to deflect the diaphragm, as shown in FIG. 5C, the diaphragm 30 between the flow paths 21 is lifted, so that both sides of the diaphragm are asymmetrically bent. Therefore, the pressure chambers 44 are each formed in a separate form, but it is preferable to form a plurality of connection paths therebetween so that the pressure can be easily moved to make the pressure between the two pressure chambers the same.

다음으로 도 6a와 도 6b를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 세포구별장치(10)는 측정이 완료된 세포를 배출하는 배출측 유로(21)를 하나로 합류되도록 하여 하나의 배출구(42)에 의해 배출이 이루어지도록 할 수 있다. 6A and 6B, the cell discrimination apparatus 10 according to the present invention allows the discharge side flow path 21 for discharging the completed cells to be combined into one to discharge the discharge by one discharge port 42. Can be done.

도시된 바와같이 세포구별장치(10)는 유입측 유로가 두개로 형성되어 각각의 유입구(41)에 배관이 이루어져 세포가 포함된 유체를 공급하도록 하고, 연통된 유입(43) 및 배출 단속챔버(45)와 가압챔버(44)에 각각 압력을 조절하여 공급하는 공기압력조절기(48)가 배관 연결되고, 측정이 완료된 세포는 유로(21)를 따라 하나로 합류되어 하나의 배출구(42)를 통해 외부로 배출되도록 하는 구조로 이루어져 배출 구에 연결하는 배관의 수를 줄여 장치를 단순화시키는 것이다.As shown, the cell discrimination apparatus 10 has two inflow passages formed therein so as to provide a pipe to each inlet 41 so as to supply a fluid containing cells, and communicate with the inflow 43 and the discharge intermittent chamber ( 45) and the air pressure regulator 48 for supplying the pressure to the pressure chamber 44, respectively, is connected to the pipe, and the measured cells are joined together along the flow path 21 to the outside through one outlet 42. It is designed to simplify the device by reducing the number of pipes connected to the outlet.

상기한 바와같이 유체채널(20)과 격막(30)과 제어채널(40)이 순차적으로 적층된 구조의 세포구별장치(10)는 도 7에 도시된 바와같이 상부의 제어채널(40)에 형성된 가압챔버(44)에 압력을 높이면 격막(30)은 압력에 의해 하부의 유로(21)로 휘어지게 되고, 휘어지는 정도에 따라 유로(21)상의 세포를 가압하여 세포막표면에 벌지가 나타나도록 할 수 있으며, 이러한 벌지형태를 확인하여 암세포와 정상세포를 구별하는 것이다. 또한, 상기 유로(21)의 단면은 라운드지게 형성하여 휘어지는 격막에 의해 유체채널이 닫칠 수 있도록 하는 것이 바람직하다.As described above, the cell discrimination apparatus 10 having a structure in which the fluid channel 20, the diaphragm 30, and the control channel 40 are sequentially stacked is formed in the upper control channel 40 as shown in FIG. 7. When the pressure in the pressure chamber 44 is increased, the diaphragm 30 may be bent into the lower flow path 21 by the pressure, and the bulge may appear on the surface of the cell membrane by pressing the cells on the flow path 21 according to the degree of bending. The bulge is to identify cancer cells and normal cells. In addition, the cross section of the flow path 21 is preferably formed to be round so that the fluid channel can be closed by the curved diaphragm.

한편 본 발명의 세포구별장치를 이용한 세포구별방법은 도 8을 참조한 바와같이 측정대상인 세포를 이송유체에 투입하여 유입구를 통해 유로에 공급하는 공급단계(S1)가 선행되어 이루어진다.On the other hand, the cell discrimination method using the cell discrimination apparatus of the present invention is preceded by a supply step (S1) for supplying the cell to be measured in the transfer fluid to the flow path through the inlet as shown in FIG.

상기 단계에서 공급된 세포는 가압챔버의 하부에 위치하게 되면 배출단속챔버와 유입단속챔버에 압력을 가하여 격막의 휨에 의해 유로를 차단시키고 유체의 공급을 중단하여 세포가 가압챔버가 위치하는 유로상에 안착되도록 하는 안착단계(S2)가 이루어진다.When the cells supplied in the step are located in the lower portion of the pressurizing chamber, the pressure is applied to the discharge control chamber and the inlet control chamber to block the flow path by the bending of the diaphragm, and stop supplying the fluid so that the cells are in the shape of the flow path where the pressure chamber is located. The seating step (S2) is made to be seated on.

상기 세포를 안착시킨 후에는 가압단계(S3)가 이루어진다. 상기 단계에서는 가압챔버에 압력을 가하여 격막을 하부의 유로 방향으로 휘게 해 세포를 가압하여 세포막표면의 벌지가 형성되도록 하는 단계이다. 이 때 가압은 공기압력조절기에서 미세하게 조절가능함으로, 필요에 따라서는 세포벽의 파열한도를 측정하는 등 다양한 결과를 수득할 수 있다.After the cells are seated, a pressing step S3 is performed. In this step, the pressure is applied to the pressure chamber to deflect the diaphragm in the direction of the lower flow path so as to pressurize the cells to form bulges on the surface of the cell membrane. At this time, since the pressurization is finely controlled by the air pressure regulator, various results such as measuring the rupture limit of the cell wall can be obtained if necessary.

다음으로는 구별단계(S4)가 이루어지는데 상기 단계에서는 가압에 의해 세포막의 변형으로 돌출된 벌지의 형태를 확인하여 암세포와 정상세포를 판별하도록 한다.Next, a distinguishing step (S4) is performed in which the cancer cells and normal cells are distinguished by checking the shape of the bulge protruding by deformation of the cell membrane by pressure.

상기 구별단계가 완료되면, 가압챔버의 압력을 낮추고 유입구로부터 유체를 공급하여 구별이 완료된 세포가 유로를 따라 이동하여 배출구를 통해 배출되도록 하여 검사가 완료된다.When the differentiation step is completed, the pressure is lowered in the pressure chamber and the fluid is supplied from the inlet port so that the distinguished cells move along the flow path and are discharged through the outlet port.

세포 내에는 골격단백질(cytoskeleton)이 존재하여 세포의 구조를 유지하여 주는데 이 골격단백질 중 F-actin은 세포막 밑에 붙어 있어서 세포의 골격 유지와 운동성 등에 영향을 미친다. Skeletal protein (cytoskeleton) is present in the cell to maintain the structure of the cell. Among the skeletal protein F-actin is attached to the cell membrane to affect the skeletal maintenance and motility of the cell.

암세포의 경우 이 F-actin 과 같은 골격단백질의 양은 정상세포에 비해 현저히 적은 양(30~50%정도)을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.In the case of cancer cells, the amount of F-actin-like skeletal protein is known to have a significantly smaller amount (about 30-50%) than normal cells.

따라서 이 골격단백질의 양에 차이가 있는 정상세포와 암세포를 본 발명에 따른 세포구별장치를 이용하여 세포의 정상 유무를 구별하고자 하였다. Therefore, normal cells and cancer cells having a difference in the amount of this skeletal protein were used to distinguish between normal and normal cells using the cell discrimination apparatus according to the present invention.

실시예1Example 1 - 격막 휨 측정 -Diaphragm warpage measurement

먼저 격막의 휨을 측정하기 위해 제어채널에 가해진 압력에 따른 격막의 휘 는 정도를 알아보기 위해 유체채널에 fluorescein 용액을 채워 CCD 카메라가 부착된 형광현미경을 사용하여 이미지를 얻어 분석하였다.First, to measure the deflection of the diaphragm according to the pressure applied to the control channel to measure the deflection of the diaphragm, the fluorescein solution was filled in the fluid channel and the image was analyzed using a fluorescence microscope attached with a CCD camera.

상기 실험에서 각 유로를 가로지르는 방향으로의 픽셀 강도를 도 9에 표시하였다. 표시된 바와같이 가해진 압력에 대해 두 유로에서 동시에 같은 크기의 변화가 발생됨을 관측하였다.The pixel intensity in the direction crossing each flow path in the experiment is shown in FIG. 9. As indicated, it was observed that the same magnitude of change occurred simultaneously in both flow paths for the applied pressure.

실시예2Example 2 -  - 벌지(Bulge)생성에On creating bulge 의한 세포구별 Cell differentiation

두개의 유로에 각각 골격단백질의 양이 다르게 존재하는 암세포(MCF7)와 정상세포(MCF10A)를 투입하였다. 제어채널의 가압챔버를 서서히 승압시켜 격막이 세포를 가압하게 함으로써 벌지를 발생시켰다. Cancer cells (MCF7) and normal cells (MCF10A), each having a different amount of skeletal protein, were injected into the two channels. The pressure chamber in the control channel was gradually boosted to cause the septum to pressurize the cells to produce bulges.

상기 벌지가 생성된 세포의 측정사진을 도 10에 나타내었다.The measurement photograph of the bulge-producing cells is shown in FIG. 10.

생성된 벌지를 보면 정상세포인 MCF10A 의 경우 bulge 들이 세포의 가장자리 부분에 고르게 생성되는 반면, 암세포인 MCF7 의 경우 불규칙하게 분포되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, bulge 의 형태도 MCF10A 의 경우 튜브형태로 가늘고 길게 돌출되는 것에 비해 MCF7 은 크고 볼록하게 돌출되는 것을 볼 수 있었다. In the generated bulge, the bulges were evenly generated at the edges of the cells in the case of normal cells MCF10A, while in the case of MCF7 cancer cells, they were irregularly distributed. In addition, the shape of the bulge MCF10A in the case of the tube-like protruding thin and long, MCF7 was seen to protrude large and convex.

또한, 도 11a와 도 11b는 점차적으로 가압하면서 벌지가 생성되는 과정을 측정한 사진과 벌지 생성순간의 peripheral strain을 계산한 그래프로써, 참고한 바와같이 벌지가 생성되는 순간의 peripheral strain는 정상세포인 MCF10A는 46.3±12.1%이고, 암세포인 MCF7는 71.9±15.7%로 나타나며, 25%가량 차이를 보임을 알 수 있다.In addition, Figure 11a and 11b is a graph that calculates the peripheral strain between the bulge generation moment and the photograph measuring the process of bulge generation while gradually pressing, as shown in the peripheral strain is the normal cell MCF10A was 46.3 ± 12.1%, and cancer cells, MCF7, were 71.9 ± 15.7%, showing a difference of about 25%.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.

도 1은 본 발명의 실시일예에 따른 세포구별장치를 도시한 분리사시도.1 is an exploded perspective view showing a cell discrimination apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 6b는 본 발명에 따른 다양한 실시예를 도시한 평면도 및 사시사진.2 to 6b are plan and perspective views showing various embodiments according to the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작용상태를 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view showing an operating state according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 세포구별방법의 과정을 도시한 블록도.8 is a block diagram showing the process of the cell discrimination method of the present invention.

도 9는 본 발명의 장치에서 가압챔버의 압력에 따른 두 유로상의 격막 휨정도를 나타낸 그래프.9 is a graph showing the degree of deflection of the diaphragm in two flow paths according to the pressure of the pressure chamber in the apparatus of the present invention.

도 10은 압축에 의해 변형된 암세포와 정상세포의 벌지 생성 사진.10 is a bulge generation photo of cancer cells and normal cells modified by compression.

도 11a는 벌지가 생성되는 과정을 측정한 사진.Figure 11a is a photograph measuring the process of generating bulge.

도 11b는 벌지 생성순간의 peripheral strain을 계산한 비교그래프.Figure 11b is a comparative graph calculating the peripheral strain of the bulge generation instant.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 세포구별장치10: cell discriminator

20 : 유체채널20: fluid channel

21 : 유로21: Euro

30 : 격막30: diaphragm

40 : 제어채널40: control channel

41 : 유입구 42 : 배출구 43 : 유입단속챔버41: inlet port 42: outlet port 43: inlet control chamber

44 : 가압챔버 45 : 배출단속챔버 46 : 연통로44: pressurized chamber 45: discharge control chamber 46: communication path

47 : 연결로 48 : 공기압력조절기47: connection path 48: air pressure regulator

S1 : 공급단계 S1: Supply stage

S2 : 안착단계 S2: Settling Step

S3 : 가압단계 S3: Pressurization Step

S4 : 구별단계S4: Distinguishing step

Claims (8)

세포가 포함된 유체가 이송되는 유로(21)가 상면에 형성된 유체채널(20)과;A fluid channel 20 in which a flow path 21 through which fluid containing cells is transported is formed on an upper surface thereof; 상기 유체채널의 상부에 적층되는 격막(30)과;A diaphragm 30 stacked on the fluid channel; 상기 유체채널의 유로(21) 양단부와 대응되도록 유입구(41)와 배출구(42)가 형성되고, 내측 유로와 대응되는 하부면에는 유입단속챔버(43)와 가압챔버(44) 및 배출단속챔버(45)가 독립적으로 형성되고, 상기 챔버는 각각의 공기압력조절기(48)에 연결되는 제어채널(40);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.The inlet 41 and the outlet 42 are formed to correspond to both ends of the flow channel 21 of the fluid channel, the inlet intermittent chamber 43 and the pressurizing chamber 44 and the discharge intermittent chamber ( 45) is formed independently, the chamber is characterized in that it comprises a control channel (40) connected to each air pressure regulator (48), the cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells and normal cells. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유입단속챔버(43)와 배출단속챔버(45)는 연통로(46)가 형성되어 하나의 공기압력조절기(48)에 의해 내부압력이 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.The inflow control chamber 43 and the discharge control chamber 45 has a communication path 46 is formed to distinguish between cancer cells and normal cells, characterized in that the internal pressure is controlled by one air pressure regulator 48 Cell discriminator for. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로(21)의 단면은 라운드로 형성한 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.Cross section of the passage 21 is a cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells from normal cells, characterized in that formed in a round. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로(21)와 이에 대응되는 유입단속챔버(43)와 가압챔버(44) 및 배출단속챔버(45)를 복수로 형성하고 상기 유로(21) 각각에 유입구(41)와 배출구(42)를 형성하여 동시에 두개의 세포구별이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.A plurality of flow paths 21, corresponding inflow control chambers 43, pressure chambers 44, and discharge control chambers 45 are formed, and inlets 41 and outlets 42 are formed in the flow paths 21, respectively. Cell discrimination apparatus for distinguishing between cancer cells and normal cells, characterized in that to form two cell discrimination at the same time. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 배출단속챔버(45)를 통과한 유로(21)는 인접유로와 합류되도록 하여 하나의 배출구(42)를 통해 배출이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.The flow passage 21 passing through the discharge control chamber 45 is joined to an adjacent flow passage so as to be discharged through one discharge port 42, the cell discrimination apparatus for distinguishing cancer cells from normal cells. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 복수로 형성된 유입단속챔버(43), 가압챔버(44), 배출단속챔버(45)는 각각이 연결로(47)에 의해 서로 연통되도록 구성된 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.The plurality of inlet control chamber 43, the pressurization chamber 44, the discharge control chamber 45 is formed of a plurality of cells for distinguishing between cancer cells and normal cells, characterized in that each is configured to communicate with each other by a connecting passage (47) Differentiator. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 두 가압챔버(44) 사이에는 다수의 연결로(47)가 형성되어 두 챔버에 접한 격막(30)에 동일한 압력이 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별장치.A plurality of connection passages (47) are formed between the two pressure chambers (44) to distinguish between cancer cells and normal cells, characterized in that the same pressure is delivered to the diaphragm 30 in contact with the two chambers. 유체가 이송되는 유로가 형성된 유체채널과, 압력에 의해 탄성변형되는 격막과, 상기 유로 방향으로 유입단속챔버와 가압챔버 및 배출단속챔버가 형성된 제어채널이 순차적으로 적층된 세포구별장치를 이용한 세포구별방법에 있어서,Cell discrimination using a cell discrimination apparatus in which a fluid channel having a flow path through which a fluid is transferred, a diaphragm elastically deformed by pressure, and a control channel having an inflow control chamber, a pressure chamber, and a discharge control chamber formed in the flow path direction are sequentially stacked. In the method, 측정 대상인 세포를 함유한 유체를 유로로 공급하는 세포공급단계(S1)와;Cell supply step (S1) for supplying a fluid containing a cell to be measured to the flow path; 상기 공급된 세포가 가압챔버의 하부에 위치하게 되면 배출단속챔버와 유입단속챔버에 압력을 가하여 유로를 차단시키고 유체의 공급을 중단하여 세포를 안착시키는 세포안착단계(S2)와;A cell seating step (S2) of applying the pressure to the discharge control chamber and the inflow control chamber to block the flow path and stop the supply of fluid when the supplied cells are positioned under the pressure chamber (S2); 상기 세포가 안착되면 배출단속챔버와 유입단속챔버의 압력은 제거하고, 가압챔버에는 압력을 공급하여 가압챔버와 유로 사이의 격막이 하부의 유로 내측으로 팽창하여 세포를 가압시키는 가압단계(S3)와;When the cells are seated, the pressure between the discharge control chamber and the intake control chamber is removed, and the pressure is supplied to the pressure chamber so that the diaphragm between the pressure chamber and the flow path expands into the lower flow path and pressurizes the cells. ; 상기 가압에 의해 세포막을 통해 돌출된 벌지를 확인하여 암세포와 정상세포를 판별하는 구별단계(S4);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 세포구별방법.Distinguishing step (S4) to determine the bulge protruding through the cell membrane by the pressure (S4); Cell discrimination method for distinguishing between cancer cells and normal cells comprising the.
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