KR100967850B1 - Apparatus and Method of Automatic Multi-Cell Injection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 세포의 반력(Reaction Force)을 이용하여 다양한 종류의 세포에 사용자가 원하는 물질을 주입할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 상기 장치는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정하는 집게장치, 고정된 하나 이상의 세포의 반력을 측정하는 힘 측정 시스템 및 힘 측정 시스템과 연동하여 상기 고정된 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 주입 시스템을 포함할 수 있다. 본 발명은 세포 표면에서 발생하는 반력을 이용하여 주입물을 주입할 수 있는 순간을 자동으로 포착하여, 사용자가 원하는 종류의 세포에 사용자가 원하는 종류의 다양한 물질을 자동으로 주입할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for injecting certain substances into one or more cells. More specifically, the present invention provides an apparatus and method for injecting a user's desired substance into various kinds of cells using the reaction force of the cells. The device is an injection device for injecting a predetermined substance into the fixed one or more cells in conjunction with a forceps device for fixing the one or more cells in a predetermined position, a force measuring system for measuring the reaction force of the fixed one or more cells and a force measuring system It may include a system. The present invention can automatically capture the moment when the injection can be injected using the reaction force generated on the surface of the cell, it is possible to automatically inject a variety of materials of the desired type to the cell of the desired type.
세포, 반력, 주입물질, 세포주입장치, 세포주입방법 Cell, reaction force, injection material, cell injection device, cell injection method
Description
본 발명은 세포의 반력(Reaction Force)을 이용하여, 하나 이상의 다양한 크기의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입시키는 자동화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automated apparatus and method for automatically injecting a predetermined substance into one or more cells of various sizes using the reaction force of the cells.
이하 본 발명의 기술분야와 관련하여 일반적으로 사용되는 기술에 대하여 간략히 설명한다.Hereinafter, a description will be briefly given of techniques generally used in connection with the technical field of the present invention.
일반적으로 생체조직에 세포를 주입하기 위한 방법으로써, 고정된 조직을 미소 진동하는 주입바늘로 찔러 그 바늘을 통해 세포 부유액을 조직 내에 주입하는 방법이 있다. 또한, 생체의 장기와 연결된 혈관을 통해 줄기세포를 카테터(catheter)를 이용하여 주입하는 방법이 있다.In general, as a method for injecting cells into a living tissue, there is a method of injecting the fixed tissue with a micro vibrating injection needle to inject cell suspension into the tissue through the needle. In addition, there is a method of injecting stem cells using a catheter through blood vessels connected to the organs of the living body.
한편, 일반적으로 사용되는 주입방법으로써, 세포 자체에 소정의 물질을 주입하는 기술은 자동화되어 있지 않으며, 작업자의 수작업이 많이 필요로 하는 문제점이 있다. 또한, 세포에 소정의 물질을 주입하는 경우에, 소정의 물질을 주입하는 성공률도 작업자의 능력에 따라 결정되기 때문에 새로운 형태의 주입 자동화 시스 템이 필요하다.On the other hand, as a commonly used injection method, the technique of injecting a predetermined substance into the cell itself is not automated, there is a problem that requires a lot of manual work of the operator. In addition, in the case of injecting a predetermined substance into the cell, the success rate of injecting the predetermined substance is also determined by the ability of the operator, so a new type of injection automation system is required.
또한, 일반적인 기술들을 이용하여 각각의 세포에 소정의 물질을 주입하는 방법과 각각의 세포에 소정의 물질을 주입하는 자동화 장치를 구현하기는 어렵다. 일반적인 기술들은 다수의 세포를 특정 생체 조직 또는 장기에 주입하는 방법이나 장치에 관한 것이기 때문이다. In addition, it is difficult to implement a method of injecting a predetermined substance into each cell using general techniques and an automated device for injecting a predetermined substance into each cell. This is because general techniques relate to a method or device for injecting multiple cells into a particular biological tissue or organ.
본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 세포를 고정하여 각각의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the general technique as described above, an object of the present invention is to provide a device and method for automatically injecting a predetermined substance into each cell by fixing a plurality of cells.
본 발명의 다른 목적은 세포에 소정의 물질을 주입하기 위해 주입기를 삽입할 때 세포 자체 또는 세포의 표면에서 발생하는 반력을 이용하여 세포에 소정의 물질을 주입하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for injecting a substance into a cell by using reaction force generated on the cell itself or the surface of the cell when inserting the injector to inject the substance into the cell.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 세포를 동시에 고정하고, 각각의 세포의 반력을 이용하여 각각의 세포에 사용자가 원하는 주입물질을 주입하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a device and method for simultaneously fixing a plurality of cells and injecting an injection material desired by a user into each cell by using reaction force of each cell.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 다양한 크기의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입시킬 수 있는 자동화 장치 및 주입방법에 관한 것이다.In order to solve the above technical problem, embodiments of the present invention are directed to an automated device and an injection method capable of automatically injecting a predetermined substance into one or more cells of various sizes.
본 발명의 일 양태로서, 하나 이상의 세포의 반력을 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 세포주입장치는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정하는 집게장치, 고정된 하나 이상의 세포의 반력을 측정하는 힘 측정 시스템 및 힘 측정 시스템과 연동하여 고정된 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 주입 시스템을 포함할 수 있다.In one aspect of the present invention, a cell injection device for injecting a predetermined substance into one or more cells using the reaction force of one or more cells is a forceps device for fixing one or more cells in a predetermined position, the reaction force of the fixed one or more cells It may include a force measuring system for measuring and an injection system for injecting a predetermined substance into one or more cells fixed in conjunction with the force measuring system.
이때, 하나 이상의 세포에서 발생하는 반력은 주입 시스템에 포함된 하나 이상의 주입기가 하나 이상의 세포에 접촉할 때 발생할 수 있다.At this time, reaction force generated in one or more cells may occur when one or more injectors included in the injection system come into contact with one or more cells.
또한, 상기 장치에서 집게장치는 하나 이상의 압전물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치에서 집게장치는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.In addition, the tongs device in the device may include one or more piezoelectric materials. In addition, the tongs device in the device may include one or more electrodes.
본 발명의 다른 양태로서, 하나 이상의 세포의 반력을 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 세포주입장치는, 하나 이상의 세포가 이동하는 유체 시스템, 유체 시스템의 일측에 구비되어 하나 이상의 세포의 이동 및 위치에 관한 정보를 획득하는 카운터, 유체 시스템의 일측에 구비되고, 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정하는 집게장치, 고정된 하나 이상의 세포에 주입물질을 주입하는 하나 이상의 주입기를 포함하는 주입 시스템, 주입 시스템의 일측에 구비되어 하나 이상의 주입기가 하나 이상의 세포에 삽입될 때 발생하는 하나 이상의 세포 각각의 반력을 측정할 수 있는 힘 측정 시스템 및 상기 유체 시스템, 상기 카운터, 상기 집게장치, 상기 주입 시스템 및 상기 힘 측정 시스템을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, a cell injection device for injecting a predetermined substance into one or more cells by using the reaction force of one or more cells, is provided on one side of the fluid system, fluid system to which one or more cells are moved A counter for acquiring information regarding movement and position, an inlet including one or more injectors provided on one side of the fluid system, for holding one or more cells in a predetermined position, and one or more injectors for injecting the injectable material into the fixed one or more cells A force measuring system and the fluid system, the counter, the forceps, and the injection system, which are provided on one side of the system, the injection system and can measure the reaction force of each of the one or more cells generated when the one or more injectors are inserted into the one or more cells. It may include a control unit for controlling the system and the force measurement system.
또한 상기 세포주입장치에서 유체 시스템은, 하나 이상의 세포를 저장하는 제 1 세포 저장부, 제 1 세포 저장부의 일측에 구비되어 하나 이상의 세포를 이동 시키기 위한 소정의 유체를 포함하는 세포 터널, 세포 터널의 일측에 구비되어 하나 이상의 주입기가 삽입되는 하나 이상의 주입기 입구 및 세포 터널의 일측에 구비되어 하나 이상의 세포를 저장하는 제 2 세포 저장부를 포함할 수 있다.In the cell injection device, the fluid system includes a cell tunnel and a cell tunnel, each cell including a first cell storage unit for storing one or more cells and a predetermined fluid provided on one side of the first cell storage unit for moving one or more cells. One side may include one or more injector inlet and one or more injector is inserted into one side of the cell tunnel and a second cell storage unit for storing one or more cells.
또한 상기 세포주입장치에서 카운터는, 세포의 이동 및 위치를 인식하기 위한 신호를 전송하는 발신부 및 발신부에서 전송된 신호를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.In addition, the counter in the cell injection device may include a transmitter for transmitting a signal for recognizing the movement and position of the cell and a receiver for receiving the signal transmitted from the transmitter.
또한 상기 세포주입장치에서 주입 시스템은, 하나 이상의 주입기의 일측에 구비되어 하나 이상의 세포에 주입될 소정의 물질을 저장하는 주입물질 저장부 및 하나 이상의 주입기 및 주입물질 저장부를 구동하여 소정의 물질을 하나 이상의 세포에 주입시키기 위한 구동부를 포함하고, 하나 이상의 주입기는 하나 이상의 주입기 입구를 통해 고정된 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입할 수 있다. 이때, 소정의 물질은 하나 이상의 세포 각각의 반력에 따라 그 종류 및 주입 여부가 결정될 수 있다.In addition, the injection system in the cell injection device is provided on one side of one or more injectors to store a predetermined material to be injected into one or more cells and one or more injector and the injection material storage unit to drive a predetermined material one One or more injectors may inject a predetermined substance into one or more cells fixed through one or more injector inlets. At this time, the predetermined substance may be determined according to the reaction force of each of the one or more cells and whether or not the injection.
본 발명의 또 다른 양태로서, 하나 이상의 세포의 반력을 이용하여 상기 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 세포주입방법은 하나 이상의 세포를 고정하는 단계, 상기 고정된 하나 이상의 세포 각각의 반력을 측정하는 단계 및 측정된 하나 이상의 세포 각각의 반력을 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, a cell injection method for injecting a predetermined substance into the one or more cells using the reaction force of one or more cells, the method comprising the steps of fixing one or more cells, the reaction force of each of the fixed one or more cells Measuring and injecting a substance into one or more cells using the reaction force of each of the measured one or more cells.
또한, 상기 세포주입방법에서 하나 이상의 세포를 고정하는 단계는 하나 이상의 세포를 고정하기 위해 하나 이상의 세포의 위치정보를 획득하는 단계를 더 포 함하고, 획득한 위치정보를 기반으로 하나 이상의 세포를 각각 고정할 수 있다.In addition, the fixing of the one or more cells in the cell injection method further comprises the step of obtaining the location information of the one or more cells to fix the one or more cells, each of the one or more cells based on the acquired location information Can be fixed
또한, 상기 세포주입방법에서 하나 이상의 세포의 반력을 측정하는 단계는 하나 이상의 세포 각각에 소정의 압력을 가하여, 하나 이상의 세포에서 발생하는 반력을 동시에 측정할 수 있다.In addition, in the cell injection method, the reaction force of one or more cells may be measured by applying a predetermined pressure to each of the one or more cells, and simultaneously measuring the reaction force generated in the one or more cells.
또한, 상기 세포주입방법에서 하나 이상의 세포의 반력을 측정하는 단계는 하나 이상의 세포 각각에 소정의 압력을 가하여, 하나 이상의 세포 각각에서 발생하는 반력을 개별적으로 측정할 수 있다.In addition, in the cell injection method, the reaction force of one or more cells may be measured by applying a predetermined pressure to each of the one or more cells to individually measure the reaction force generated in each of the one or more cells.
또한, 상기 세포주입방법에서 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 단계는 하나 이상의 세포 각각의 반력에 따라 소정의 물질의 종류 및 주입 여부를 결정하여, 하나 이상의 세포에 소정 물질을 동시에 주입할 수 있다. In addition, injecting a predetermined substance into one or more cells in the cell injection method may determine the type and injection of the predetermined substance according to the reaction force of each of the one or more cells, and simultaneously inject the predetermined substance into one or more cells. have.
또한, 상기 세포주입방법에서 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 단계는 하나 이상의 세포 각각의 반력에 따라 소정의 물질의 종류 및 주입 여부를 결정하여, 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 하나 이상의 세포 중 소정의 세포에만 주입할 수 있다. In addition, the step of injecting a predetermined substance into one or more cells in the cell injection method determines the type and injection of the predetermined substance in accordance with the reaction force of each of the one or more cells, one or more cells to the predetermined substance Only predetermined cells can be injected.
발명의 또 다른 양태로서, 하나 이상의 세포의 반력을 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 세포주입방법은 하나 이상의 세포가 유체 시스템을 통해서 이동할 때 카운터를 이용하여 세포 각각의 위치정보를 획득하는 단계, 소정의 힘을 인가하면 힘이 인가된 방향으로 모양이 변형되어 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정시키는 하나 이상의 압전물질을 포함하는 집게장치를 이용하여 획득한 위치정보에 따라 하나 이상의 세포를 고정하는 단계, 주입 시스템에 포함된 하나 이상의 주입기를 고정된 하나 이상의 세포 각각에 삽입하는 단계, 힘 측정 시스템을 이용하여 하나 이상의 주입기를 하나 이상의 세포 각각에 삽입할 때 발생하는 반력에 대한 정보를 측정하는 단계 및 반력에 대한 정보를 기반으로 하나 이상의 세포에 하나 이상의 주입기를 이용하여 소정의 물질을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.In still another aspect of the present invention, a cell injection method for injecting a substance into one or more cells by using the reaction force of one or more cells uses a counter to determine location information of each cell when one or more cells move through the fluid system. Acquiring step, at least one according to the position information obtained by using a forceps device including one or more piezoelectric materials to deform the shape in the direction in which the force is applied when the predetermined force is applied to fix one or more cells to a predetermined position Fixing the cells, inserting one or more injectors included in the injection system into each of the fixed one or more cells, information about reaction forces generated when inserting one or more injectors into each of the one or more cells using a force measurement system To measure at least one cell based on the information and the reaction force Using more than one injector may comprise the step of injecting a predetermined material.
본 발명의 또 다른 양태로서, 하나 이상의 세포의 반력을 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 세포주입방법은, 하나 이상의 세포가 유체 시스템을 통해서 이동할 때 카운터를 이용하여 하나 이상의 세포 각각의 위치정보를 획득하는 단계, 유체 시스템의 일측에 구비되고 교류전압을 하나 이상의 전극에 인가할 때 발생하는 유전체 전기영동을 이용하여 하나 이상의 세포 각각을 고정시키는 집게장치를 이용하여, 위치정보에 따라 세포를 고정하는 단계, 주입 시스템에 포함된 하나 이상의 주입기를 고정된 하나 이상의 세포 각각에 삽입하는 단계, 힘 측정 시스템을 이용하여 하나 이상의 주입기를 하나 이상의 세포 각각에 삽입할 때 발생하는 반력에 대한 정보를 측정하는 단계 및 측정한 반력에 대한 정보를 기반으로 하나 이상의 세포에 하나 이상의 주입기를 이용하여 소정의 물질을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.As another aspect of the invention, a cell injection method for injecting a substance into one or more cells using the reaction force of one or more cells, each of the one or more cells using a counter when one or more cells move through the fluid system Acquiring the position information of the apparatus using a forceps device provided at one side of the fluid system and fixing each of the one or more cells using dielectric electrophoresis generated when an alternating voltage is applied to at least one electrode. Fixing the cells, inserting one or more injectors included in the injection system into each of the fixed one or more cells, information about reaction forces generated when inserting one or more injectors into each of the one or more cells using a force measurement system One or more based on information about the steps and the reaction force Injecting a predetermined substance into the cells of using one or more injectors.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명은 유체장치부 및 카운터, 집게장치, 주입부 및 힘측정부를 이용하여 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입할 수 있는 세포주입장치를 제공할 수 있다. First, the present invention may provide a cell injection device capable of automatically injecting a predetermined substance into one or more cells by using a fluid device and a counter, a forceps, an injection unit, and a force measuring unit.
둘째, 세포에 소정의 물질을 주입하는 주입방법을 수작업으로 수행하는 경우 오랜 시간의 연습시간이 필요하고, 작업자의 숙련도 및 피로도에 따른 성공률이 달라지는 어려움이 있다. 이를 보완하기 위해 본 발명에서는, 주입기를 세포에 삽입할때 세포 표면 또는 세포 자체에서 발생하는 반력을 이용하여 소정의 물질을 세포 내에 주입하는 순간을 세포주입장치가 자동으로 포착하여, 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 절차를 자동으로 수행할 수 있다.Second, when the injection method of injecting a predetermined substance into the cell by hand, a long time practice time is required, and the success rate depends on the skill and fatigue of the operator. In order to compensate for this, in the present invention, when the injector is inserted into the cell, the cell injecting device automatically captures the moment of injecting a predetermined substance into the cell by using reaction force generated on the cell surface or the cell itself, and thus, the cell injector is applied to one or more cells. The procedure of injecting the desired substance can be performed automatically.
셋째, 본 발명의 실시예들을 이용하면, 하나 이상의 세포에 동시 또는 개별적으로 사용자가 원하는 주입물질을 주입할 수 있다.Third, using embodiments of the present invention, one or more cells can be injected simultaneously or separately with a desired injection material.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하나 이상의 세포를 하나 이상의 집게장치에 각각 고정시키고, 세포에 주입기를 삽입할 때 발생하는 반력을 이용하여, 각각의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입하는 장치 및 방법에 관한 것이다.In order to solve the above technical problem, the present invention is fixed to each of the one or more cells to one or more forceps, using the reaction force generated when inserting the injector into the cells, each cell is automatically injected with a predetermined material It relates to an apparatus and a method.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있 고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.The following embodiments combine the components and features of the present invention in a predetermined form. Each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. In addition, some of the elements and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 '위에' 있다고 할 때, 이는 다른 부분 '바로 위에' 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 '바로 위에' 있다고 할 때는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is 'just above' another part, there is no other part in the middle.
이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Specific terms used in the following description are provided to help the understanding of the present invention, and the use of the specific terms may be modified in other forms without departing from the technical spirit of the present invention.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어 중에 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입하는 장치를 '세포주입장치'라 부르기로 하고, 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 자동으로 주입하는 방법을 '세포주입방법'이라 부르기로 한다.
본 발명의 실시예들에서 "반력 (Reaction Force)"이라 함은 대상 물체에 작용하는 힘에 대한 반작용으로 생기는 힘으로써, "반발력", "반작용력" 및/또는 "반동력" 등과 동일한 의미를 나타낸다. 또한, 본 발명의 실시예들에서 "세포의 반력"이라 함은, 상기 사전적 의미를 적용하면, 세포에 작용하는 물리적 힘에 대해 반작용에 의해 세포 자체 또는 세포 표면에서 발생하는 힘을 의미한다.Among the terms used in the embodiments of the present invention, a device for automatically injecting a predetermined substance into one or more cells is called a 'cell injection device', and a method of automatically injecting a predetermined substance into one or more cells is called ' Cell injection method.
In the embodiments of the present invention, "reaction force" refers to a force generated by reaction to a force acting on an object, and has the same meaning as "reaction force", "reaction force" and / or "reaction force". . In addition, in the embodiments of the present invention, the term "cell reaction force", when applying the above meaning, means a force generated on the cell itself or the cell surface by reaction to the physical force acting on the cell.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 세포주입기의 블록도(a) 및 사시도(b)를 나타낸다.1 shows a block diagram (a) and a perspective view (b) of a cell injector, in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 1(a)를 참조하면, 세포주입장치(100)는 세포를 소정의 유체 내에서 이동시키는 유체 시스템(200), 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득하는 카운터(300), 유체 내에서 이동하는 하나 이상의 세포를 고정하는 하나 이상의 집게장치(400), 고정된 세포에 주입기를 삽입(insertion)하는 주입 시스템(500) 및 주입 시스템의 일측에 구비되어 주입기를 세포에 삽입할 때 발생하는 반력을 측정할 수 있는 힘 측정 시스템(540)을 포함할 수 있다. 또한, 세포주입장치(100)는 제어부(610) 및 상기 각 구성요소에 전원을 공급해주는 전원 입력부(620)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 "시스템"이라 함은 하나 이상의 구성요소를 포함하여 본 발명의 실시예들에 따른 하나 이상의 목적을 수행하는 장치 또는 장치의 부분을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들에서 "시스템"은 임의의 하드웨어 또는 소프트웨어를 이용하여 특정 목적을 수행하기 위한 장치 또는 장치의 부분을 의미한다. 따라서, 본원 발명의 실시예들에서, "유체시스템"은 "유체장치부(200)"와 동일한 의미로 사용될 수 있고, "주입 시스템"은 "주입부(500)"와 동일한 의미로 사용될 수 있으며, "힘 측정 시스템"은 "힘측정부(540)"와 동일한 의미로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1A, the
In the embodiments of the present invention, the term "system" means an apparatus or a part of an apparatus including one or more components to perform one or more purposes according to the embodiments of the present invention. In addition, in the embodiments of the present invention, "system" means an apparatus or part of an apparatus for performing a specific purpose using any hardware or software. Thus, in embodiments of the present invention, "fluid system" may be used in the same sense as "
이때, 제어부(610)는 상기 카운터(300)를 통해 획득한 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 이용하여 하나 이상의 집게장치(400)를 작동시키고, 힘 측정 시스템(540)을 이용하여 세포 내에 소정의 물질을 주입(injection)하도록 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(610)는 힘 측정 시스템(540)에서 측정한 각각의 세포에 대한 반력을 이용하여 주입시스템(500)을 구동할 수 있다.At this time, the
도 1(b)를 참조하면, 세포주입장치(100)는 유체 시스템(200)을 포함한다. 유체 시스템(200)은 초기에 세포가 저장되는 제 1 세포 저장부(210), 유체를 통해 세포가 이동하는 세포터널(220), 주입기가 삽입되는 하나 이상의 주입기 입구 및 소정의 물질이 주입된 세포가 저장되는 제 2 세포 저장부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1B, the
유체 시스템(200)의 일측에는 카운터(300), 집게장치(400), 주입 시스템(500) 및 힘 측정 시스템이 구비될 수 있다. 또한, 세포주입장치(100)는 유체 시스템(200), 카운터(300), 집게장치(400), 주입 시스템(500) 및 힘 측정 시스템(540)을 제어하는 제어부(610)와 상기 세포주입장치(100)에 전원을 공급하는 전원 입력부(620)를 더 포함할 수 있다.One side of the
도 1(b)에 도시된 세포주입장치(100)의 형태는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내기 위한 일례에 불과하다. 따라서, 도 1(a)의 구성을 포함한다면 어떠한 형태의 세포주입장치라도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.The shape of the
또한, 도 1(b)에서 각 구성요소들의 형태를 명확하게 나타내기 위해 단순화된 기하학적 도형으로 표시하였다. 따라서, 도 1(b)의 각 구성요소들은 실제 구현에 있어서 바람직한 형태로 변형이 가능하다.In addition, in Figure 1 (b) it is shown in a simplified geometric figure to clearly show the shape of each component. Accordingly, each component of FIG. 1 (b) may be modified into a preferred form in an actual implementation.
도 2는 본 발명의 실시예서 사용될 수 있는 유체 시스템(200)을 나타내는 도면이다.2 is a diagram of a
도 2를 참조하면, 유체 시스템(200)은 최초 세포들(250)이 저장되는 제 1 세포 저장부(210), 제 1 세포 저장부(210)의 일측에 구비되어 최초 세포들(250)을 이동시키기 위한 적절한 용액을 포함하는 세포 터널(220), 세포 터널(220)의 일측에 구비되어 주입 시스템에 포함된 하나 이상의 주입기가 삽입되는 통로를 형성하는 하나 이상의 주입기 입구(230) 및 소정의 물질이 주입된 세포들이 저장되는 제 2 저장부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
이때, 주입기 입구는 하나 이상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 세포주입장치에 5 개의 주입기 입구가 구비된 형태를 나타내고 있지만, 사용자의 요구사항에 따라 더 적은 수 또는 더 많은 수의 주입기 입구를 구비할 수 있다.At this time, the injector inlet may be formed in one or more. In the exemplary embodiment of the present invention, the cell injector is provided with five injector inlets, but may be provided with fewer or more injector inlets according to user requirements.
상기 유체 시스템(200)의 제 1 세포 저장부(210)에 저장된 초기 세포들(250)에 차례로 소정의 물질을 주입하기 위해, 제 1 세포 저장부(210)에서 제 2 세포 저장부(240)로 초기 세포들을 이동시켜야 한다. 따라서, 전원 공급부(620)에서 공급된 전원을 이용하여 제 1 세포 저장부(210)에 압력을 인가하면, 제 1 세포 저장 부(210)에 저장된 초기 세포들(250)이 세포 터널(220)을 통해 이동하게 된다. 이때, 제 1 세포 저장부에 인가되는 압력은, 작은 세포들이 이동하는데 필요한 정도면 충분하다. In order to inject a predetermined substance into the
도 2에서 세포터널(220) 내의 화살표는 세포의 진행방향을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 제 1 세포 저장부(210)에 압력을 가해 세포들을 펌핑(pumping)하는 것을 예로 들었지만, 역학적 에너지를 이용하여 세포들을 이동시킬 수도 있다.In FIG. 2, the arrow in the
유체 시스템(200)은 다양한 종류의 물질을 이용하여 제작할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 바람직하게는 실리콘(Si)을 이용하여 유체 시스템을 생성하는 것을 예로 들어 설명한다. 유체 시스템을 실리콘으로 제작하게 되면 작업자가 세포의 이동을 용이하게 관찰할 수 있는 장점이 있다.The
또한, 유체 시스템(200)에서 주입기 입구(230)의 높이(h)는 유체(또는 용액)에 가해진 압력(P)과 유체의 밀도(δ)에 의해 결정될 수 있다. In addition, the height h of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 세포(250)의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 카운터(300)를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a
도 3을 참조하면, 카운터(300)는 세포의 이동 및 위치를 인식하기 위한 신호를 전송하는 발신부(310) 및 발신부에서 전송된 신호를 수신하는 수신부(320)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
세포(250)의 위치에 관한 정보는 발신부(310)와 수신부(320)의 신호의 끊김 현상을 이용하여 획득할 수 있다. 예를 들어, 카운터(300)의 발신부(310)에서 수신 부(320)로 지속적으로 신호를 전송하다가, 세포(250a)가 발신부(310)와 수신부(320) 사이를 이동하면 신호가 끊기게 된다. 카운터(300)는 이러한 신호의 끊김 현상을 이용하여 세포(250a)의 위치에 관한 정보를 획득할 수 있다.Information about the position of the
본 발명의 실시예에서는 발신부에서 생성하는 신호로서 빛의 신호를 이용할 수 있다. 즉, 발신부(310)는 발광부가 되고 수신부(320)는 수광부가 될 수 있다. 발광부(310)에서 레이저(laser)신호를 연속적으로 발생하다가, 세포(250a)가 지나가는 순간 레이저 신호가 끊어지는 순간을 이용하여 세포의 위치를 인식할 수 있다. 물론, 발신부에서 생성되는 신호로서 전자기파 또는 음파 등의 신호를 이용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a signal of light may be used as a signal generated by the transmitter. That is, the
이때, 카운터(300)에서 세포의 위치를 인식하면 다음 세포의 이동을 방지하기 위해서 제 1 저장부(210)에 걸어준 압력을 멈출 수 있다. 이때 이미 알고 있던 거리(d)와 유속(v)에 대한 정보를 이용하여 집게장치(400)에서 세포를 원하는 위치에서 고정시킬 수 있다.At this time, when the position of the cell is recognized by the
도 3에 도시한 카운터(300)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 따라서, 세포 터널(220)의 일측에 카운터(300)가 구비되고, 발신부(310)에서 전송된 신호가 세포 터널(220)을 지나 수신부(320)로 전송될 수 있다면, 카운터(300)는 어떠한 형태라도 취할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정하는데 사용되는 집게장치(400)의 일례를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an example of the
도 4를 참조하면 세포주입장치는 세포를 고정하기 위해 압전물질을 이용하는 집게장치(400)를 포함할 수 있다. 집게장치는 하나 이상의 압전물질을 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 5개의 압전물질(410a, 430a, 450a, 470a 및 490a)이 유체 시스템(200)에 구비되어 각각 세포를 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 집게장치는 유체시스템의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 4, the cell injection device may include a
본 발명의 실시예들에서, 압전물질이란 기계적인 변형(Mechanical Deformation)에 의해 전하의 분극 현상이 발생하거나, 반대로 전기장(Electric Field)을 걸면 변형이 생기는 물질을 말한다. 또한, 이러한 현상을 압전(Piezo Electricity) 현상이라 한다. 이때, 압전현상이 잘 발생하는 물질들을 압전물질이라 부른다. 압전물질들 중 대표적인 것으로 수정, 전기석 및 로셸염(Rochelle salt) 등이 있으며, 다양한 압전물질을 인공적으로 제조하여 사용할 수 있다.In the embodiments of the present invention, the piezoelectric material refers to a material in which polarization of charges occurs due to mechanical deformation, or on the contrary, deformation occurs when an electric field is applied. This phenomenon is also called a piezoelectricity phenomenon. At this time, materials that are well formed piezoelectric phenomenon are called piezoelectric materials. Representative examples of the piezoelectric materials include quartz, tourmaline, and Rochelle salt, and various piezoelectric materials may be artificially manufactured and used.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a process of fixing a cell using a forceps device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제 1 저장부(210)에 압력(P)이 인가되면 초기 세포(250)들이 순차적으로 제 2 저장부(240)로 이동하게 된다. 이때, 카운터(300)에서 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득하면, 소정의 시간 후에 세포의 이동을 위해 제 1 저장부(210)에 인가된 압력을 끊을 수 있다. 이에 따라, 세포의 이동이 정지하게 되고, 세포가 압전물질(410a) 위에 위치했을 때 압전물질(410a)을 작동시켜주면 세포를 사용자가 원하는 위치에서 고정시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, when pressure P is applied to the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.6 is a view showing a process of fixing a cell using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 첫 번째 세포가 첫 번째 압전물질(410a)에 고정된 후, 다시 제 1 저장부(210)에 압력(P)을 인가하여 두 번째 세로를 이동시킨다. 이때, 카운터(300)에서 두 번째 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 두 번째 세포가 사용자가 원하는 위치로 이동하면, 두 번째 압전물질(430a)에 교류전압을 인가한다. 따라서, 압전물질(430a)에 전자기력이 가해지고, 압전물질(430a)이 변형되어 사용자가 원하는 위치에서 세포를 고정할 수 있다.6 shows that after the first cell is fixed to the first
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a process of fixing the cells using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 4 내지 도 6의 과정을 거쳐서 집게장치(400)의 각 압전물질들을 이용하여 모든 세포들을 각 압전물질 상에서 포획한 모습을 나타낸다. 이로써, 집게장치를 이용하여 다수의 세포들을 고정시킬 수 있으며, 고정된 다수의 세포에 소정의 물질을 주입할 준비를 마치게 된다. 도 4 내지 도 7에서 집게장치는 5개의 압전물질을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 다만, 집게장치에는 사용자의 요구사항에 따라 5개 이상 또는 그 이하의 압전물질을 포함할 수 있으며, 그 개수는 사용자의 요구사항에 따라 달라질 수 있다.7 shows a state in which all the cells are captured on each piezoelectric material by using the piezoelectric materials of the
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에서 고정하는데 사용되는 집게장치(400)의 다른 일례를 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing another example of the
도 8에서 집게장치로서 사용되는 전극의 개수는 5개(410b, 430b, 450b, 470b 및 490b)인 경우를 예로 들어 설명한다. 도 8을 참조하면, 제 1 저장부(210)에 압력이 인가되면 초기 세포(250)들이 순차적으로 제 2 저장부(240)로 이동하게 된다. 이때, 카운터(300)에서 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득하면, 소정의 시간 후에 세포의 이동을 위해 제 1 저장부(210)에 인가된 압력을 끊을 수 있다. 따라서, 세포의 이동이 정지하게 되고, 세포가 전극(410b) 주위에 위치했을 때 전극(410b)에 교류전압을 인가하면 세포(250)를 고정할 수 있다. 즉, 전극에 인가되는 교류전압에 의해 발생되는 유전체 전기영동 힘을 이용하여 세포를 고정할 수 있다. In FIG. 8, the number of electrodes used as the forceps device is described as an example of five (410b, 430b, 450b, 470b, and 490b). Referring to FIG. 8, when pressure is applied to the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치(400)를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a process of fixing the cells using the
도 9를 참조하면, 첫 번째 세포가 첫 번째 전극(410b)의 주위에 위치했을 때, 전극에 교류 전압을 인가하여 세포를 고정시키는 모습을 확인할 수 있다. 또한, 두 번째 세포를 원하는 위치로 이동시키기 위해 제 1 세포 저장부에 다시 압력(P)을 인가한다. 제 1 세포 저장부에 압력이 인가되어 두 번째 세포는 세포터널(220)을 통해 이동하고, 카운터(300)는 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 9, when the first cell is positioned around the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.10 is a view showing a process of fixing a cell using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 두 번째 세포가 두 번째 전극(430b)의 주위에 위치하게 되면, 두 번째 전극(430b)에 교류 전압을 인가하여 두 번째 세포를 포획하는 모습을 확인할 수 있다. 또한, 카운터(300)를 이용하여 세 번째 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 10, when the second cell is positioned around the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.11 is a view showing a process of fixing a cell using a forceps device according to an embodiment of the present invention.
도 11은 도 8 내지 도 10의 과정을 통해 집게장치(400)로서 각 전극들을 이용하여 모든 세포들을 고정한 모습을 나타낸다. 또한, 도 8 내지 도 11에서 집게장치는 5개의 전극을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 다만, 집게장치에는 사용자의 요구사항에 따라 5개 이상 또는 그 미만의 전극을 포함할 수 있으며, 그 개수는 사용자의 요구사항에 따라 달라질 수 있다.FIG. 11 shows a state in which all cells are fixed using the electrodes as the
도 4 내지 도 11을 통해, 압전물질 또는 전극을 포함하는 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 방법을 설명하였다. 즉, 사용자는 하나 이상의 집게장치를 이용하여 다수의 세포를 원하는 위치에서 효과적으로 고정할 수 있다. 또한, 사용자는 고정된 다수의 세포 각각에 주입기를 삽입하고 소정의 물질을 주입할 수 있다.4 to 11, a method of fixing a cell by using a forceps device including a piezoelectric material or an electrode. That is, the user can effectively fix a plurality of cells in a desired position using one or more forceps. In addition, a user may insert an injector into each of a plurality of fixed cells and inject a predetermined substance.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 하나 이상의 고정된 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 주입시스템(a) 및 작동과정의 일례(b)를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating an injection system (a) and an example of an operation procedure (b) for injecting a substance into one or more fixed cells, according to one embodiment of the invention.
도 12(a)에서, 주입시스템(500)은 세포의 외벽을 뚫고 소정의 주입물질을 세포에 주입하는 하나 이상의 주입기(510), 세포에 주입되는 소정의 물질을 저장하는 주입물질 저장부(520), 주입기를 정밀하게 작동시켜서 세포에 소정의 물질을 주입하는 구동기(530) 및 주입기를 세포에 주입했을 때 발생하는 반력(Reaction Force)을 실시간으로 측정할 수 있는 힘 측정 시스템(540)을 포함할 수 있다.In FIG. 12A, the
이때, 하나 이상의 주입기(510)는 동시에 동작하도록 제어하거나, 각각 따로 동작하도록 제어할 수 있다. 주입물질 저장부(520)는 사용자의 요구사항에 따라 하 나 이상의 주입물질을 저장할 수 있다. 또한, 힘 측정 시스템(540)은 여러 종류의 세포의 반력에 대한 정보를 가지고 있을 수 있으며, 힘 측정 시스템(540)은 새로운 세포의 반력에 대한 정보를 측정하고 저장할 수 있다.In this case, the one or
도 12(a) 및 도 12(b)에서 하나 이상의 세포에 소정의 물질을 주입하는 원리는 다음과 같다. 세포의 외벽에 특정 물체(예를 들어, 주입기)를 이용하여 압력을 가하면, 세포의 외벽에서 반력이 발생한다. 사용자는 상기 반력을 이용하여 세포의 외벽이 뚫리는 순간을 포착할 수 있다.12 (a) and 12 (b), the principle of injecting a predetermined substance into one or more cells is as follows. When pressure is applied to an outer wall of a cell using a specific object (eg, an injector), reaction forces are generated on the outer wall of the cell. The user may capture the moment when the outer wall of the cell is pierced by using the reaction force.
도 13은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 반력과 삽입거리의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between reaction force and insertion distance that may be used in an embodiment of the present invention. FIG.
도 13에서, 세로축은 반력(Reaction Force)을, 가로축은 세포의 표면에서부터 주입기가 삽입된 거리(Insertion Depth)의 관계를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 반력과 삽입거리는 일정한 비율로서 증가하다가, 어느 순간 반력이 갑자기 급격하게 감소하는 부분을 확인할 수 있다. 이는, 세포의 외벽에 주입기가 접촉하는 순간부터, 일정한 힘을 주입기에 계속해서 인가함으로써, 세포의 외벽이 뚫리는 순간의 위치를 나타내는 것이다. 따라서, 도 13을 이용하여 세포의 외벽이 뚫리는 순간, 즉 소정의 물질을 세포 내부에 주입할 시간 또는 거리에 대한 정보를 획득할 수 있다.In Figure 13, the vertical axis represents the reaction force, and the horizontal axis represents the relationship between the insertion depth from the surface of the cell (Insertion Depth). Referring to FIG. 13, the reaction force and the insertion distance increase at a constant ratio, and at a certain moment, the reaction force suddenly decreases rapidly. This indicates the position of the moment when the outer wall of the cell is opened by continuously applying a constant force to the injector from the moment when the injector contacts the outer wall of the cell. Thus, using FIG. 13, information about a time or a distance at which the outer wall of the cell is punctured, that is, a predetermined substance is injected into the cell may be obtained.
다시 도 12(b)를 참조하면, 각 세포들이 제 1 세포 저장부(210)에서 세포터널(220)을 통해 제 2 세포 저장부(240)로 이동한다. 세포 터널(220)의 상부에 설치된 카운터(300)에서 하나 이상의 세포의 이동 및 위치에 관한 정보를 획득하여 제 어부(610)로 전달하면, 제어부(610)는 소정 시간이 경과된 후에 제 1 세포 저장부(210)에 인가된 압력을 제어한다. 또한, 제어부(610)는 각 세포가 집게장치(400)인 하나 이상의 전극(410b, 430b, 450b, 470b 및 490b) 위에 멈추게 되면, 각 전극에 교류전압을 인가하여 세포를 고정할 수 있다.Referring back to FIG. 12 (b), each cell moves from the
제어부(620)는 구동기(530)를 구동시켜 하나 이상의 주입기(510)를 각각의 주입기 입구(230)를 통해 세포에 삽입할 수 있다. 하나 이상의 주입기(510)가 세포 외벽에 접촉하는 순간, 힘 측정 시스템(540)은 각각의 세포에서 발생하는 반력을 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 힘 측정 시스템(540)은 측정된 각 세포의 반력에 따라 소정의 물질을 세포에 주입할 수 있는 시간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 힘 측정 시스템(540)은 획득한 시간 정보를 제어부(610)에 전달하고, 제어부(610)는 각 주입 시스템(500)을 제어하여 소정의 물질을 각 세포에 주입할 수 있다.The
도 12에서, 하나 이상의 세포들에 동시에 동일한 소정의 물질을 주입할 수 있다. 또한, 하나 이상의 세포들에 동시에 서로 다른 소정의 주입물질을 주입할 수도 있다. 또한, 세포주입장치가 세포의 반력에 대한 정보를 가지고 있다면, 힘 측정 시스템에서 측정한 반력과 일치하는 세포에 대해서만 소정의 주입물질을 동시에 주입할 수 있다. In FIG. 12, one or more cells may be injected with the same predetermined substance at the same time. In addition, one or more cells may be injected with different predetermined injection materials at the same time. In addition, if the cell injector has information on the reaction force of the cell, it is possible to simultaneously inject a predetermined injection material only for cells that match the reaction force measured in the force measurement system.
즉, 하나 이상의 세포에 동시에 동일한 물질 또는 상이한 물질을 주입하거나, 하나 이상의 세포에서 소정의 세포를 선별하여 동일한 물질 또는 상이한 물질을 주입할 수 있다. 즉, 도 12에서 설명한 방법을 이용하면 사용자는 간단한 조작 으로서, 세포를 고정시키고 세포 내에 소정의 물질을 자동으로 주입할 수 있다.That is, the same substance or different substances may be injected into one or more cells at the same time, or the same substance or different substances may be injected by selecting predetermined cells from one or more cells. That is, using the method described in FIG. 12, the user can fix the cell and automatically inject a predetermined substance into the cell by a simple operation.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세포주입방법의 수행 과정을 나타내는 도면이다.14 is a view showing a process of performing a cell injection method according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 제어부에서 세포주입방법의 시작을 나타내는 시작 신호를 세포주입장치에 전달한다(S1401).Referring to Figure 14, the control unit transmits a start signal indicating the start of the cell injection method to the cell injection device (S1401).
시작 신호에 따라 전원 공급부(620)에서 전원이 유체 시스템(200)에 공급된다. 유체 시스템(200)의 제 1 세포 저장부(210)에 압력이 인가되면, 제 1 세포 저장부(210)에 저장된 다수의 세포들이 차례로 세포 터널(220)을 통해 이동한다. 이때, 세포 터널의 상부 일측에 구비된 카운터(300)는 세포의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 세포의 위치정보를 얻는 과정은 도 3을 참조할 수 있다(S1402).Power is supplied from the
S1402 단계에서 획득한 세포의 이동 및 위치에 대한 정보는 제어부(610)로 전달되고, 제어부(610)는 상기 위치정보에 따라 집게장치를 구동하여, 하나 이상의 세포들을 각각 소정의 위치에서 고정할 수 있다. 즉, 각각의 세포에 주입기를 삽입할 수 있는 위치에서 각각의 세포를 고정시킬 수 있다. 이때, 세포를 고정하는 과정은 도 4 내지 도 11을 참조할 수 있다.(S1403).Information about the movement and location of the cells obtained in step S1402 is transmitted to the
주입시스템(500)은 하나 이상의 주입기(510)를 각 주입기 입구(230)를 통해 고정된 하나 이상의 세포(250)에 삽입할 수 있다. 이때, 힘 측정 시스템(540)은 각각의 주입기(510)를 세포에 삽입할 때 발생하는 반력을 실시간으로 측정할 수 있다. 반력을 측정하는 원리는 도 12 및 도 13의 설명을 참조할 수 있다(S1404).
다만, S1404 단계에서 힘 측정 시스템(540)은 각 세포의 반력을 측정할 수 있으며, 측정된 반력에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 미리 실험 대상 세포에 대한 반력을 알고 있다면, 여러 종류의 세포들 중에서 특정 세포를 선택하여 소정의 물질을 주입할 수 있다.However, in step S1404, the
제어부(610)는 힘 측정 시스템에서 측정한 반력에 대한 정보를 이용하여 세포의 외벽이 뚫리는 순간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(610)는 하나 이상의 주입기(510)를 이용하여 상기 정보에 따라 세포 내에 소정의 물질을 자동으로 주입할 수 있다. 이때, 세포 내에 소정의 물질을 주입하는 방법은 도 12 및 도 13의 설명을 참조할 수 있다. 또한, 제어부(610)는 세포 내에 소정의 물질을 주입한 후에 구동기(530)를 구동하여 주입기(510)를 제거할 수 있다(S1405).The
제어부는 유체시스템(200)의 제 1 세포 저장부(210)에 저장된 모든 세포들(또는, 소정 개수의 세포들)에 주입물질이 주입되었는지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 모든 세포들(또는, 소정 개수의 세포들)에 주입물질이 주입되면 세포주입방법은 종료하게 된다(S1406).The controller may determine whether an injection material is injected into all cells (or a predetermined number of cells) stored in the first
만약, 모든 세포들(또는, 소정 개수의 세포들)에 주입물질이 주입되지 않았다면, S1402 단계로 돌아가 S1402 내지 S1406 단계를 반복할 수 있다. 이러한 과정을 통해 세포주입방법을 자동적으로 수행할 수 있다.If all the cells (or a predetermined number of cells) have not been injected with the injection material, the process returns to step S1402 and steps S1402 to S1406 may be repeated. Through this process, the cell injection method can be automatically performed.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위 는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.The invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. In addition, claims that do not have an explicit citation in the claims may be combined to form an embodiment or included in a new claim by amendment after the application.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 세포주입기의 블록도(a) 및 사시도(b)를 나타낸다.1 shows a block diagram (a) and a perspective view (b) of a cell injector, in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예서 사용될 수 있는 유체 시스템(200)을 나타내는 도면이다.2 is a diagram of a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 세포(250)의 이동 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 카운터(300)를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에 고정하는데 사용되는 집게장치(400)의 일례를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an example of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a process of fixing a cell using a forceps device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.6 is a view showing a process of fixing a cell using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a process of fixing the cells using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 하나 이상의 세포를 소정의 위치에서 고정하는데 사용되는 집게장치(400)의 다른 일례를 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing another example of the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치(400)를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a process of fixing the cells using the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 세포주입장치의 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.10 is a view showing a process of fixing a cell using the forceps of the cell injection device according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 집게장치를 이용하여 세포를 고정하는 과정을 나타내는 도면이다.11 is a view showing a process of fixing a cell using a forceps device according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 하나 이상의 고정된 세포에 소정의 물질을 주입하기 위한 주입시스템(a) 및 작동과정의 일례(b)를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating an injection system (a) and an example of an operation procedure (b) for injecting a substance into one or more fixed cells, according to one embodiment of the invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 반력과 삽입거리의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between reaction force and insertion distance that may be used in an embodiment of the present invention. FIG.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세포주입방법의 수행 과정을 나타내는 도면이다.14 is a view showing a process of performing a cell injection method according to another embodiment of the present invention.
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