KR101911436B1 - 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터 - Google Patents

높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR101911436B1
KR101911436B1 KR1020120053778A KR20120053778A KR101911436B1 KR 101911436 B1 KR101911436 B1 KR 101911436B1 KR 1020120053778 A KR1020120053778 A KR 1020120053778A KR 20120053778 A KR20120053778 A KR 20120053778A KR 101911436 B1 KR101911436 B1 KR 101911436B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
substrate
barrier
inlet
filter
Prior art date
Application number
KR1020120053778A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130067200A (ko
Inventor
심태석
김민석
김연정
백상현
송미정
오진미
이정건
이준영
정효영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to CN2012104608178A priority Critical patent/CN103160430A/zh
Priority to EP12196935.6A priority patent/EP2605012A1/en
Priority to US13/713,678 priority patent/US9322755B2/en
Publication of KR20130067200A publication Critical patent/KR20130067200A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101911436B1 publication Critical patent/KR101911436B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/14—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus with filters, sieves or membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0631—Purification arrangements, e.g. solid phase extraction [SPE]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G01N2001/4088—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration

Abstract

샘플 내에 있는 소정 크기 이상의 세포나 입자들을 용이하게 포획할 수 있는 동시에 포획된 세포나 입자들에 의한 유로의 폐색(clogging)을 방지하고 포획된 세포나 입자들에 작용하는 스트레스를 감소시킬 수 있는 필터가 개시된다. 개시된 필터는 제 1 표면을 갖는 제 1 기판 및 상기 제 1 기판의 제 1 표면과 접합되는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판을 포함하며, 상기 제 1 기판은 샘플이 흐르도록 제 1 표면에 형성된 유로 및 상기 유로를 가로질러 돌출된 배리어를 포함하고, 상기 제 2 기판은 상기 돌출부와 대응하는 제 2 표면 상의 영역에 형성된 미세 홈을 포함할 수 있으며, 상기 돌출부의 표면과 상기 미세 홈 사이에 간극이 존재할 수 있다.

Description

높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터{Extremely high aspect ratio filter for capturing cell}
개시된 실시예들은 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샘플 내에 있는 소정 크기 이상의 세포나 입자들을 용이하게 포획할 수 있는 동시에 포획된 세포나 입자들에 의한 유로의 폐색(clogging)을 방지하고 포획된 세포나 입자들에 작용하는 스트레스를 감소시킬 수 있는 필터에 관한 것이다.
암은 조기 발견이 중요하기 때문에, 빠르고 간편하며 정확한 검사 방법을 찾기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 최근에는 혈액 내에 포함되어 있는 순환 종양 세포(circulating tumor cell; CTC)를 혈액으로부터 포획하여 암을 진단하는 방법이 제안되고 있다. 그러나 CTC는 109 개의 세포 중에서 1 개가 발견될 정도로 그 양이 매우 적기 때문에 포획하기가 매우 어렵다. 예를 들어, 유방암의 경우에는 혈액 약 7.5㎖ 중에 약 5개 미만의 CTC가 발견되며, 대장암의 경우에는 혈액 약 7.5㎖ 중에 약 3개 미만의 CTC가 발견될 수 있다. 따라서, 정확한 암진단을 위해서는 희소한 CTC를 소실없이 포획하는 것이 중요하다. 뿐만 아니라, CTC는 쉽게 사멸되기 때문에 세포에 악영향을 미치는 환경을 최소화 하면서 포획이 이루어져야 한다.
CTC의 포획은 예를 들어 혈액 내의 적혈구와 백혈구를 흘려보내고 CTC만을 걸러내는 필터를 이용할 수 있다. 그러한 필터는 통상적으로 혈액이 흐를 수 있는 미세 유로 내에 기둥 형태의 다수의 복잡한 패턴들이 형성된 구조를 갖는다. 그러면 비교적 크기가 작은 적혈구와 백혈구는 패턴들 사이를 지나갈 수 있지만, 크기가 큰 CTC는 패턴들 사이에 포획될 수 있다. 그러나, 이러한 구조의 필터에서는 포획된 CTC에 의해 유로가 폐색될 수 있다. 일단 폐색이 발생하게 되면, CTC에 스트레스가 작용하여 CTC가 손상될 수도 있으며, CTC와 함께 백혈구들이 포획되어 분석 효율이 저하되고 분석 시간이 증가하게 될 수 있다.
샘플 내에 있는 소정 크기 이상의 세포나 입자들을 용이하게 포획할 수 있는 동시에 포획된 세포나 입자들에 의한 유로의 폐색을 방지하고 포획된 세포나 입자들에 작용하는 스트레스를 감소시킬 수 있는 필터를 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따른 필터는, 샘플이 유입되는 유입구; 샘플이 배출되는 배출구; 상기 유입구와 배출구 사이에서 샘플이 흐르도록 서로 대향하는 제 1 바닥면과 제 2 바닥면을 갖는 유로; 및 상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함할 수 있으며, 상기 필터부는 상기 유로를 가로막도록 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 제 1 바닥면을 향해 돌출된 배리어, 및 상기 배리어와 상기 유로의 제 1 바닥면 사이에 형성된 간극을 포함할 수 있다.
상기 간극의 크기는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자의 크기보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 필터부의 폭과 상기 간극 사이의 종횡비는 적어도 1,000:1일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배리어는 경사진 측벽을 가질 수 있다.
상기 필터부는 상기 유입구보다 상기 배출구에 더 가깝게 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유로는, 상기 유입구와 연결되는 제 1 단부, 상기 배출구와 연결되는 제 2 단부, 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 중심부를 포함하며, 상기 제 1 단부는 상기 유입구로부터 상기 중심부를 향하여 점점 넓어지도록 테이퍼진 형태를 갖고, 상기 제 2 단부는 상기 중심부로부터 상기 배출구를 향하여 점점 좁아지도록 테이퍼진 형태를 가질 수 있다.
상기 필터는 상기 필터부와 상기 유입구 사이의 유로 내에 배치된 유체 저항부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터는 상기 유체 저항부와 상기 유로의 제 1 단부 사이에 형성된 미세 채널을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유체 저항부는 마름모 또는 다이아몬드의 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유체 저항부는 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 돌출하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 유형에 따른 필터는, 제 1 표면을 갖는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 제 1 표면과 접합되어 있는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판; 제 1 기판 또는 제 2 기판을 각각 관통하여 형성된 유입구와 배출구; 상기 유입구와 배출구 사이에서 상기 제 2 기판의 제 2 표면을 식각하여 형성된 유로; 및 상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함할 수 있으며, 상기 필터부는, 상기 유로를 가로막도록 상기 유로의 바닥면으로부터 돌출된 배리어; 상기 배리어와 대응하는 제 1 기판의 제 1 표면 상의 영역을 식각하여 형성된 홈; 및 상기 홈과 상기 배리어 사이에 형성된 간극;을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 홈의 폭은 상기 배리어의 상부 표면의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 필터는 상기 필터부와 상기 유입구 사이의 유로 내에 배치된 유체 저항부를 더 포함할 수 있으며, 상기 유체 저항부의 상부 표면 및 상기 배리어의 상부 표면은 상기 제 2 기판의 제 2 표면과 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터는, 샘플이 유입되는 유입구; 샘플이 배출되는 배출구; 상기 유입구와 배출구 사이에서 샘플이 흐르도록 서로 대향하는 제 1 바닥면과 제 2 바닥면을 갖는 유로; 및 상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 적어도 2개의 필터부;를 포함하며, 상기 적어도 2개의 필터부는 상기 유로 내에서 샘플이 흐르는 방향을 따라 서로 나란하게 배열되어 있고, 각각의 필터부는 상기 유로를 가로막도록 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 제 1 바닥면을 향해 돌출된 배리어, 및 상기 배리어와 상기 유로의 제 1 바닥면 사이에 형성된 간극을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 필터는, 제 1 표면을 갖는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 제 1 표면과 대향하는 제 2 표면을 가지며, 상기 제 1 기판과 접합되는 제 2 기판; 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 중앙부를 관통하여 형성된 유입구; 상기 유입구와 연결되어 있으며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간에 형성된 유로; 상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함하며, 상기 필터부는 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 둘레 부분을 따라 전체적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 필터부는, 상기 제 2 기판의 제 2 표면의 둘레 부분을 따라 제 2 표면으로부터 돌출하여 형성된 배리어; 기 배리어와 대응하는 상기 제 1 기판의 제 1 표면의 둘레 부분을 따라 제 1 표면에 음각된 홈; 및 상기 홈과 상기 배리어 사이에 형성된 간극;을 포함할 수 있다.
상기 필터는 상기 제 2 기판의 제 2 표면으로부터 돌출되어 형성된 다수의 분리막을 더 포함할 수 있으며, 상기 다수의 분리막들은 상기 유입구를 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 각각의 분리막들은 상기 배리어와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유로는 상기 다수의 분리막들에 의해 서로 분리되어 있는 다수의 유로를 포함할 수 있다.
또한, 인접하는 두 분리막 사이에 형성된 각각의 유로는 유입구로부터 배리어를 향해 그 폭이 점차 넓어질 수 있다.
개시된 세포 포획용 필터는 높은 종횡비를 갖기 때문에 어느 한 부분에 포획된 세포나 입자가 있더라도 다른 세포들이 우회할 수 있는 충분한 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 포획된 세포나 입자들에 의한 유로의 폐색을 방지할 수 있다. 또한, 유로의 폐색이 거의 없기 때문에 포획된 세포들에 스트레스가 작용하여 세포가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 개시된 세포 포획용 필터는 포획된 세포들을 분석하기가 용이한 구조를 갖는다. 또한, 개시된 세포 포획용 필터는 플라스틱이나 유리와 같은 저렴하고 일반적인 재료로도 제작하기 쉽다.
도 1은 일 실시예에 따른 세포 포획용 필터의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세포 포획용 필터의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 세포 포획용 필터의 두 기판에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 두 기판을 접합한 상태를 보이는 개략적인 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 세포 포획용 필터의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 세포 포획용 필터의 동작을 예시적으로 보이는 개략적인 부분 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 세포 포획용 필터의 동작을 예시적으로 보이는 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 세포 포획용 필터의 동작을 예시적으로 보이는 개략적인 부분 단면도와 부분 평면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 세포 포획용 필터의 필터부에 대한 부분 단면도이다.
도 10 및 도 11은 또 다른 실시예에 따른 세포 포획용 필터의 개략적인 분해 사시도이다.
도 12는 도 10에 도시된 세포 포획용 필터에 대한 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
먼저, 도 1은 일 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 개략적인 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)는 검사될 샘플이 유입되는 유입구(122), 검사된 샘플이 배출되는 배출구(123), 상기 유입구(122)와 배출구(123) 사이에서 샘플이 흐르도록 형성된 유로(124), 및 유로(124)를 통해 흐르는 샘플 내에 있는 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 유로(124)를 가로질러 형성된 필터부(130)를 포함할 수 있다. 필터부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입구(122)보다 배출구(123)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)는 상기 유입구(122)와 필터부(130) 사이의 유로(124) 내에서 유입구(122)에 가깝게 배치된 유체 저항부(125)를 더 포함할 수 있다. 유체 저항부(125)로 인해, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입구(122)로부터 유입된 샘플은 유체 저항부(125)와 유로(124)의 내벽 사이에 형성된 2개의 좁은 미세 채널(126)을 통해 유로(124)의 가장가리 쪽으로 흐르게 된다. 그런 후 샘플은 화살표로 표시된 바와 같이 유로(125)의 가장자리로부터 중앙으로 흐르게 될 수 있다. 이러한 유체 저항부(125)는 유입구(122)로 유입된 샘플의 속도와 유선(stream line)의 분포 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 유체 저항부(125)는 유입구(122)로부터 유입된 샘플이 직접 유로(124)로 흘러들어가는 것을 방지하여 샘플의 속도를 감소시킬 수 있으며, 유로(124)에서의 샘플의 속도를 일정한 범위 내에서 유지되게 할 수 있다. 또한, 유체 저항부(125)는 샘플의 유선이 유로(124) 내에서 고르게 분포하게 할 수 있으며 각 유선의 길이가 비슷하게 할 수 있다. 따라서, 유체 저항부(125)에 의해 샘플이 유로(124)를 따라 고르게 흐르게 될 수 있으며, 필터부(130)의 어느 특정 영역에 샘플이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유체 저항부(125)는 마름모 또는 다이아몬드의 형태를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유체 저항부(125)의 모양은 삼각형, 사각형 등의 다각형일 수 있으며, 또한, 원형, 타원형, 부채꼴, 유선형 또는 상기 모양들을 조합한 형태 등일 수도 있다.
본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)는, 예컨대, 상술한 유입구(122), 배출구(123), 유로(124), 유체 저항부(125), 필터부(130) 등이 형성되어 있는 평평한 표면을 갖는 2장의 기판(110, 120)을 접합하여 형성될 수 있다. 도 2는 이러한 기판(110, 120)의 표면 구조를 보이는 본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 제 1 기판(110)은 평평한 제 1 표면(111)을 갖는다. 제 1 기판(110)은 폭(W)이 길이(L)보다 2배 또는 그 이상 넓은 장방형의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(110)의 폭(W)은 약 3cm, 길이(L)는 약 1.5cm일 수 있다. 제 1 표면(111)에는 필터부(130)의 일부를 구성하는 미세한 홈(115)이 형성될 수 있다. 상기 홈(115)은 제 1 기판(110)의 폭 방향을 따라 길고 좁은 일직선 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈(115)은 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)을 습식 식각(wet etching) 방식으로 식각하여 형성될 수 있다. 제 1 기판(110)은 투명한 유리나 투명한 플라스틱 재료로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제 1 기판(110)의 재료로는, 아크릴레이트(acrylate), 폴리메틸아크릴레이트(polymethylacrylate), PMMA(polymethylmethacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지(epoxy resin), PDMS(Polydimethylsiloxane), 파릴렌(parylene) 등이 있다.
또한, 제 2 기판(120)은 평평한 제 2 표면(121)을 갖는다. 제 2 기판(120)도 역시 제 1 기판(110)과 동일한 폭(W)과 길이(L)를 가질 수 있다. 그러나, 필요에 따라서는, 제 2 기판(120)이 제 1 기판(110)보다 더 크거나 또는 더 작을 수도 있다. 제 2 기판(120)은 포획된 세포나 입자를 관찰할 수 있도록 투명한 유리, 석영, 플라스틱, 폴리머 등의 재료로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(120)을 완전히 관통하여 유입구(122)와 배출구(123)가 형성될 수 있다. 유입구(122)와 배출구(123) 사이에는 유로(124)가 형성되어 있다. 예를 들어, 유로(124)는 제 2 표면(121)을 습식 식각 방식으로 식각하여 형성될 수 있다. 또한, 유로(124) 내에는 유체 저항부(125)와 배리어(127)가 유로(124)의 바닥으로부터 돌출하여 형성되어 있다. 예컨대, 유체 저항부(125)와 배리어(127)는, 유로(124)를 형성하기 위하여 제 2 표면(121)을 식각할 때, 마스크(도시되지 않음)를 통해 제 2 표면(121)의 일부 영역이 식각되지 않도록 하여 형성될 수 있다. 따라서, 유체 저항부(125)와 배리어(127)의 상부 표면은 제 2 기판(120)의 제 2 표면(121)과 동일한 높이일 수 있다.
한편, 상기 유로(124)는 유입구(122)와 연결되는 영역인 제 1 단부(124a), 배출구(123)와 연결되는 영역인 제 2 단부(124b), 및 상기 제 1 단부(124a)와 제 2 단부(124b) 사이의 영역인 중심부(124c)를 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 단부(124a)와 제 2 단부(124b)는 테이퍼진 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 단부(124a)는 유입구(122)로부터 중심부(124c)를 향하여 점점 넓어질 수 있다. 또한, 제 2 단부(124b)는 중심부(124c)로부터 배출구(123)를 향하여 점점 좁아질 수 있다. 중심부(124c)는 길이(L1)보다 폭(W1)이 매우 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 중심부(124c)의 폭(W1)과 길이(L1)의 비는 3:1 또는 그 이상일 수 있으며, 100:1 이하일 수 있다. 이 경우, 샘플의 유속이 지나치게 빨라지는 것을 방지할 수 있고 유로(124)에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유체 저항부(125)는 배출구(123)보다 유입구(122)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 또한, 유체 저항부(125)는 상기 유로(124)의 제 1 단부(124a)와 유사한 정도로 테이퍼진 형태를 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 유체 저항부(125)는 마름모나 다이아몬드, 또는 다른 다각형 형태를 가질 수 있다. 따라서, 유체 저항부(125)와 유로(124)의 내벽 사이에는 2개의 좁은 미세 채널(126)이 형성될 수 있다. 유체 저항부(125)의 양측 가장자리는 유로(124)의 양측 내벽과 대향하고 있다. 따라서, 유입구(122)로부터 유입된 샘플은 미세 채널(126)을 따라 흐른 후, 유로(124)의 양측 가장자리로 제공될 수 있다. 그런 후, 샘플은 유로(124)의 중심부(124c)에서 고르게 분포되어 배출구(123)를 향해 흐를 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배리어(127)는 유입구(122)보다 배출구(123)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 배리어(127)는 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)에 형성된홈(115)과 대응하는 영역에 형성되어 있어서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 접합시에 배리어(127)와 홈(115)이 서로 대향하게 될 수 있다. 배리어(127)도 역시 홈(115)과 마찬가지로 제 2 기판(120)의 폭 방향을 따라 길고 좁은 일직선 형태로 형성될 수 있다. 이러한 배리어(127)는 유로(124)를 완전히 가로질러 가로 막고 있도록 형성될 수 있다.
도 3은 상술한 구조를 갖는 세포 포획용 필터(100)의 두 기판(110, 120)의 개략적인 단면도로서, 도 3의 (a)는 제 2 기판(120)을 A-A' 방향으로 절단한 단면도이며, 도 3의 (b)는 제 1 기판(110)을 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 제 2 기판(120)을 관통하여 유입구(122)와 배출구(123)가 형성되어 있으며, 유입구(122)와 배출구(123) 사이에 유로(124)가 형성되어 있다. 또한, 유로(124) 내에는 유체 저항부(125)와 배리어(127)가 유로(124)의 바닥으로부터 돌출하여 형성되어 있다. 유체 저항부(125)와 배리어(127)의 높이는 제 2 표면(121)의 높이가 같을 수 있다. 또한, 도 3의 (b)를 참조하면, 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)에는 배리어(127)와 대응하는 영역에 미세한 홈(115)이 형성되어 있다.
도 4는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 접합한 상태를 보이는 개략적인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)과 제 2 기판(120)의 제 2 표면(121)이 서로 대향하여 접합될 수 있다. 그러면, 유체 저항부(125)의 상부 표면은 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)과 완전히 접할 수 있다. 반면, 배리어(127)와 대향하는 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)의 영역에는 홈(115)이 형성되어 있기 때문에, 배리어(127)와 홈(115) 사이에 미세한 간극이 존재하게 된다. 간극의 크기는 홈(115)의 깊이에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 간극의 크기는 포획될 타깃 세포나 타깃 입자의 직경보다 작도록 형성될 수 있다. 즉, 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)에 형성되는 홈(115)의 깊이는 포획될 타깃 세포나 타깃 입자의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 정렬 오차를 고려하여 홈(115)의 폭은 배리어(127)의 상부 표면의 폭보다 넓을 수 있다. 이러한 홈(115)과 배리어(127)는 세포 포획용 필터(100)의 필터부(130)를 구성하게 된다.
비록 도 2 내지 도 4에는 제 2 기판(120)에 유입구(122)와 배출구(123)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이는 단순한 하나의 예일 뿐이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 유입구(122)와 배출구(123)는 제 2 기판(120)이 아니라 제 1 기판(110)을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 유로(124), 유체 저항부(125) 및 배리어(127)는 제 2 기판(120)에 형성되고, 유입구(122), 배출구(123) 및 홈(115)은 제 1 기판(110)에 형성될 수도 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 동작을 예시적으로 설명하기 위하여 필터부(130)만을 보이고 있는 개략적인 부분 단면도이다. 도 6을 참조하면, 배리어(127)와 홈(115)은 서로 대향하여 배치되어 있으며, 홈(115)은 소정의 깊이(D)를 갖는다. 따라서, 배리어(127)의 상부 표면(127b)과 홈(115)의 바닥 사이에는 홈(115)의 깊이(D)에 해당하는 간극이 형성될 수 있다. 간극은 예를 들어 CTC를 포획하고자 하는 경우에는 약 8um일 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 홈(115)의 바닥의 폭(W3)은 배리어(127)의 상부 표면(127b)의 폭(W2)보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 접합할 때 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 정밀하게 정렬할 필요가 없다. 비록 약간의 정렬 오차가 있더라도 배리어(127)가 홈(115) 내에 충분히 배치될 수 있기 때문에, 배리어(127)의 상부 표면(127b)이 제 1 기판(110)의 제 1 표면(111)에 직접 접촉되지 않을 수 있다.
한편, 배리어(127)의 측벽(127a)은 유로(124)의 바닥에 대해 수직할 필요가 없으며 경사지게 형성될 수도 있다. 따라서, DRIE(deep reactive ion etching)와 같은 방식으로 배리어(127)를 형성할 필요는 없으며, 단순히 습식 식각으로도 배리어(127)를 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 홈(115)도 역시 단순한 습식 식각만으로 형성될 수 있다. 따라서, 세포 포획용 필터(100)의 제조 공정이 단순해지고 제조 시간 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 6에서, 왼쪽은 유입구(122)를 향하고 있으며 오른쪽은 배출구(123)를 향하고 있다고 가정한다. 예를 들어, 유입구(122)를 통해 혈액 샘플이 유입되면, 혈액 샘플은 유로(124)를 따라 배출구(123)로 흐르게 된다. 상기 유로(124)는 제 1 기판(110)에 의해 형성되는 제 1 바닥면(124d)과 제 2 기판(120)에 의해 형성되는 제 2 바닥면(124e)을 가질 수 있다. 유로(124)의 높이(H), 즉 서로 대향하여 배치된 제 1 바닥면(124d)과 제 2 바닥면(124e) 사이의 간격은 혈액 샘플이 용이하게 흐를 수 있도록 예를 들어 약 50um일 수 있다. 이를 위해, 제 2 기판(120)의 제 2 표면(121)을 식각할 때 약 50um의 깊이로 식각할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 유로(124) 내에는 배리어(127)와 홈(115)에 의해 형성된 미세한 간극을 갖는 필터부(130)가 위치하고 있다. 예를 들어, 배리어(127)는 제 2 바닥면(124e)으로부터 제 1 바닥면(124d)을 향해 돌출하여 있으며, 배리어(127)와 제 1 바닥면(124d) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 따라서, 혈액 샘플이 유로(124)를 통해 배출구(123)로 흐르는 동안 필터부(130)를 지나게 된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 혈액 샘플 내의 적혈구(151)들은 지름이 약 7~8um이고 두께가 약 1~2um인 납작한 원반 형태이기 때문에 필터부(130)를 통과할 수 있다. 반면, 직경이 약 20um정도로, 간극보다 크기가 큰 CTC(152)들은 간극을 통과하지 못하여 필터부(130)에 포획될 수 있다.
본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 경우, 필터부(130)가 매우 큰 종횡비를 갖기 때문에, CTC(152)와 같은 타깃 세포나 또는 다른 타깃 입자들이 포획되더라도 필터부(130)가 폐색되지 않을 수 있다. 도 7은 이러한 본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 동작 원리를 예시적으로 보이는 개략적인 평면도이다. 도 7을 참조하면, 유입구(122)로부터 제공된 혈액 샘플은 유체 저항부(125)에 의해 형성된 미세 채널(126)을 통해 유로(124)의 가장자리쪽으로 유입된다. 그런 후, 혈액 샘플은 유로(124)의 가장자리로부터 중앙부로 고르게 퍼지면서 배출구(123)를 향해 흐르게 된다. 배출구(123)의 전방에는 배리어(127)가 배치되어 있다. 배리어(127)의 폭은 유로(124)의 폭과 같아서 배리어(127)는 유로(124)를 완전히 가로막고 있다. 따라서, 유로(124)를 따라 흐르는 동안 혈액 샘플 내의 CTC(152)들은 배리어(127)에 걸리게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 배리어(127)의 상부 표면(127b)과 홈(115)의 바닥 사이의 간극은 약 8um 정도이고 배리어(127)의 폭은 약 3cm에 가까울 수 있기 때문에, 필터부(130)의 종횡비는 30,000:8 정도로 매우 크다. 여기서, 종횡비의 수치 30,000:8는 하나의 예에 불과하며, 실제의 수치는 티깃의 종류나 검사 환경에 따라 달라질 수 있지만 약 1,000:1 이상일 수 있다. 따라서, 배리어(127)의 일부 영역을 CTC(152)들이 막고 있더라도, 혈액 샘플이 우회할 수 있는 충분한 여유 공간이 있다. 그 결과, 배리어(127) 상의 동일한 위치에 다수의 CTC(152)들이 한꺼번에 몰려있어서 발생하는 스트레스에 의해, 포획된 CTC(152)들이 손상되는 일이 거의 발생하지 않는다. 또한, 다수의 CTC(152)들이 배리어(127) 상의 다수 영역들에 걸리게 되더라도 그로 인한 유속 및 유압의 증가도 크지 않기 때문에, 포획된 CTC(152)들이 유속 및 유압의 증가에 의한 스트레스에 의해 손상되는 일이 거의 발생하지 않는다. 예를 들어, 한번의 혈액 샘플 검사에서 포획되는 CTC(152)들의 최대 갯수는 대략 100개 내외이므로, CTC(152)들의 직경(약 20um)과 유로(124)의 폭(예컨대, 약 3cm)을 고려할 때, 포획된 CTC(152)들에 의해 줄어드는 유로(124)의 폭은 유속 및 유압에 큰 영향을 주지 않는다.
또한, 본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)는 포획된 CTC(152)들을 관찰하기에도 편리하다. CTC(152)들이 포획되었는지 여부 및 포획된 CTC(152)들의 갯수는 단순히 일직선 형태로 형성되어 있는 배리어(127)의 가장자리를 따라 현미경으로 관찰하면 알 수 있다. 제 2 기판(120)이 투명한 재료로 이루어져 있기 때문에, 세포 포획용 필터(100)를 직접 현미경의 재물대에 놓고 관찰하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 배리어(127)의 측벽(127a)이 경사지게 형성되어 있기 때문에, 필터부(130)에 포획된 세포들의 직경을 알 수 있다. 즉, 세포의 크기가 커질수록 도 8에 도시된 배리어(127)의 중심선으로부터 멀어진다. 따라서, 배리어(127)의 중심선으로부터의 거리(d1, d2)로부터 포획된 세포의 직경을 대략적으로 계산할 수 있으며, 그로부터 세포의 종류를 확인하는 것도 가능하다.
지금까지, 세포 포획용 필터(100)가 하나의 배리어(127)와 하나의 홈(115)을 갖는 하나의 필터부(130)만을 포함하는 것으로 설명하였으나, 다수의 배리어(127)와 다수의 홈(115)을 각각 갖는 다수의 필터부(130)가 형성될 수도 있다. 도 9는 다수의 필터부(130)를 포함하는 다른 실시예에 따른 세포 포획용 필터(100)의 필터부(130)에 대한 부분 단면도이다.
도 9를 참조하면, 유로(124) 내에서 샘플이 흐르는 방향을 따라 다수의 나란한 배리어(127)가 제 2 기판(120)의 표면에 형성되어 있으며, 상기 배리어(127)들에 각각 대향하는 다수의 나란한 홈(115)들이 제 1 기판(110)의 표면에 형성되어 있다. 도 9에는 나란하게 배열된 3개의 배리어(127)와 3개의 홈(115)이 도시되어 있으나, 이는 단지 하나의 예일뿐이다. 필요에 따라, 2개의 배리어(127)와 홈(115)이 형성될 수도 있으며, 또는 4개 이상의 배리어(127)와 홈(115)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 필터부(130)를 다단계로 형성함으로써, 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자의 회수율을 향상시킬 수 있다. 즉, 샘플이 흐르는 방향을 기준으로, 맨 앞에 있는 배리어(127)를 통과한 타깃 세포나 타깃 입자는 그 다음에 배치된 배리어(127)에 의해 포획될 수 있다.
한편, 지금까지 필터부(130)가 세포 포획용 필터(100)의 한쪽 측면에만 배치된 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 10 및 도 11은 둘레 부분을 따라 필터부가 형성되어 있는 또 다른 실시예에 따른 세포 포획용 필터(200, 300)의 개략적인 분해 사시도를 도시하고 있다. 먼저, 도 10에 도시된 사각형 형태의 세포 포획용 필터(200)의 경우, 세포 포획용 필터(200)의 네 변에 모두 필터부(215, 227)가 형성되어 있다. 또한, 도 11에 도시된 원 형태의 세포 포획용 필터(300)의 경우, 둘레 부분을 따라 원형의 필터부(215, 227)가 형성되어 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 세포 포획용 필터(200, 300)의 형태는 단지 예시일 뿐이며, 삼각형, 오각형 등과 같은 다각형의 형태로 세포 포획용 필터가 형성될 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 필터부(215, 227)가 세포 포획용 필터(200, 300)의 둘레 전체를 따라 형성되어 있기 때문에, 필터부(215, 227)의 종횡비를 더욱 증가시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 세포 포획용 필터(200)는 평평한 제 1 표면(211)을 갖는 제 1 기판(210)과 평평한 제 2 표면(221)을 갖는 제 2 기판(220)을 포함할 수 있다. 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220)은 상기 제 1 표면(211)과 제 2 표면(221)이 서로 대향하도록 접합될 수 있다. 제 1 기판(210)의 제 1 표면(211)에는 그 둘레 부분을 따라 음각된 미세한 홈(215)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 기판(220)의 제 2 표면(221)에는 그 둘레 부분을 따라 제 2 표면(221)으로부터 돌출된 배리어(227)가 형성되어 있다. 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220)의 접합시, 상기 홈(215)과 배리어(227)는 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 배리어(227)와 홈(215) 사이에는 홈(215)의 깊이만큼의 미세한 간극이 존재하게 된다. 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220)의 정렬 오차를 고려하여 홈(215)의 폭은 배리어(227)의 폭보다 넓을 수 있다.
또한, 제 2 기판(220)의 중앙을 관통하여 유입구(222)가 형성될 수 있다. 제 2 표면(221)에는 또한, 유입구(222)로부터 제 2 기판(220)의 대각선 방향으로 다수의 돌출된 분리막(225)이 형성될 수 있다. 각각의 분리막(225)은 제 2 기판(220)의 꼭지점 부근에서 배리어(227)와 연결될 수 있다. 인접하는 두 분리막(225) 사이에는 유입구(222)와 연결되어 있으며 샘플이 흐르는 유로(224)가 형성될 수 있다. 따라서, 유입구(222)를 중심으로 방사형으로 배치되어 있는 다수의 분리막(225)에 의해 서로 분리되어 있는 다수의 유로(224)가 형성될 수 있다. 각각의 유로(224)는 유입구(222)로부터 배리어(227)를 향해 그 폭이 점차 넓어지는 형태를 갖게 된다. 유입구(222)를 통해 제공된 샘플은 다수의 유로(224)에 각각 분배되어 흐르게 되는데, 샘플이 흐르는 방향을 따라 유로(224)의 폭이 점차 넓어지기 때문에 유로(224) 내에 샘플이 고르게 퍼질 수 있다. 도 10에 도시된 세포 포획용 필터(200)의 경우, 별도의 배출구가 형성되어 있지 않으며, 샘플은 세포 포획용 필터(200)의 가장자리를 통해 최종적으로 배출될 수 있다.
도 12는 도 10에 도시된 세포 포획용 필터(200)에 대한 개략적인 단면도로서, 도 10의 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다. 도 12를 참조하면, 제 1 기판(210)에 형성된 홈(215)과 제 2 기판(220)으로부터 돌출된 배리어(227)가 서로 대향하여 배치되어 있다. 도 12의 단면도에서 세포 포획용 필터(200)의 양쪽 단부 부분에 배리어(227)와 홈(215)으로 이루어진 필터부가 도시되어 있다. 양측의 필터부 사이 및 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220) 사이의 공간에는 유로(224)가 형성되어 있다. 도 12의 단면도에는 도시되어 있지 않지만, 제 2 기판(220)으로부터 돌출된 분리막(225)의 표면이 제 1 기판(110)의 표면에 접합되어 있으며, 이에 따라 유로(224)가 여러 구역으로 분리될 수 있다. 또한, 도 10 및 도 12에는 유입구(222)가 제 2 기판(220)을 관통하여 유로(224)와 연결되는 것으로 도시되어 있지만, 도 5의 실시예에서와 마찬가지로 제 1 기판(210)을 관통하여 유입구(222)가 형성될 수도 있다.
도 10과 도 12를 참조하여 위에서 설명한 세포 포획용 필터(200)의 상세한 구조는 도 11에 도시된 세포 포획용 필터(300)에도 그대로 적용될 수 있다. 도 11에 도시되 세포 포획용 필터(300)는 단지 원형이라는 점에서만 차이가 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 도시된 세포 포획용 필터(300)의 경우에도, 도 9와 같이 필터부가 다단계로 형성될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100, 200, 300.....필터 210, 110.....제 1 기판
111, 211.....제 1 표면 115, 215.....홈
120, 220.....제 2 기판 121, 221.....제 2 표면
122, 222.....유입구 123.....배출구
124, 224.....유로 125.....유체 저항부
126.....미세 채널 127, 227.....배리어
130.....필터부 225.....분리막

Claims (28)

  1. 샘플이 유입되는 유입구;
    샘플이 배출되는 배출구;
    상기 유입구와 배출구 사이에서 샘플이 흐르도록 서로 대향하는 제 1 바닥면과 제 2 바닥면을 갖는 유로; 및
    상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함하며,
    상기 필터부는 상기 유로를 가로막도록 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 제 1 바닥면을 향해 돌출된 배리어, 및 상기 배리어와 상기 유로의 제 1 바닥면 사이에 형성된 간극을 포함하고,
    상기 유로는 상기 유입구와 연결되는 제 1 단부, 상기 배출구와 연결되는 제 2 단부, 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 중심부를 포함하며,
    상기 제 1 단부는 상기 유입구로부터 상기 중심부를 향하여 점점 넓어지도록 테이퍼진 형태를 가지며,
    상기 제 2 단부는 상기 중심부로부터 상기 배출구를 향하여 점점 좁아지도록 테이퍼진 형태를 갖는 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간극의 크기는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자의 크기보다 작은 필터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부의 폭과 상기 간극 사이의 종횡비는 적어도 1,000:1인 필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어는 경사진 측벽을 갖는 필터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 유입구보다 상기 배출구에 더 가깝게 배치되어 있는 필터.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부와 상기 유입구 사이의 유로 내에 배치된 유체 저항부를 더 포함하는 필터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 저항부와 상기 유로의 제 1 단부 사이에 형성된 미세 채널을 더 포함하는 필터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 저항부는 마름모 또는 다이아몬드의 형태를 갖는 필터.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 저항부는 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 돌출하여 형성된 필터.
  11. 제 1 표면을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판의 제 1 표면과 접합되어 있는 제 2 표면을 갖는 제 2 기판;
    제 1 기판 또는 제 2 기판을 각각 관통하여 형성된 유입구와 배출구;
    상기 유입구와 배출구 사이에서 상기 제 2 기판의 제 2 표면을 식각하여 형성된 유로; 및
    상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함하며,
    상기 필터부는:
    상기 유로를 가로막도록 상기 유로 내에 배치된 배리어;
    상기 배리어와 대응하는 제 1 기판의 제 1 표면 상의 영역을 식각하여 형성된 홈; 및
    상기 홈과 상기 배리어 사이에 형성된 간극;을 포함하고,
    상기 유로는 상기 유입구와 연결되는 제 1 단부, 상기 배출구와 연결되는 제 2 단부, 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 중심부를 포함하며,
    상기 제 1 단부는 상기 유입구로부터 상기 중심부를 향하여 점점 넓어지도록 테이퍼진 형태를 가지며,
    상기 제 2 단부는 상기 중심부로부터 상기 배출구를 향하여 점점 좁아지도록 테이퍼진 형태를 갖는 필터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 간극의 크기는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자의 크기보다 작은 필터.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터부의 폭과 상기 간극 사이의 종횡비는 적어도 1,000:1인 필터.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 배리어는 경사진 측벽을 갖는 필터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 상기 배리어의 상부 표면의 폭보다 넓은 필터.
  16. 삭제
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터부와 상기 유입구 사이의 유로 내에 배치된 유체 저항부를 더 포함하는 필터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체 저항부와 상기 유로의 제 1 단부 사이에 형성된 미세 채널을 더 포함하는 필터.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체 저항부는 마름모 또는 다이아몬드의 형태를 갖는 필터.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체 저항부의 상부 표면은 상기 제 1 기판의 제 1 표면과 접하는 필터.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체 저항부의 상부 표면 및 상기 배리어의 상부 표면은 상기 제 2 기판의 제 2 표면과 동일한 높이를 갖는 필터.
  22. 샘플이 유입되는 유입구;
    샘플이 배출되는 배출구;
    상기 유입구와 배출구 사이에서 샘플이 흐르도록 서로 대향하는 제 1 바닥면과 제 2 바닥면을 갖는 유로; 및
    상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 적어도 2개의 필터부;를 포함하며,
    상기 적어도 2개의 필터부는 상기 유로 내에서 샘플이 흐르는 방향을 따라 서로 나란하게 배열되어 있고,
    각각의 필터부는 상기 유로를 가로막도록 상기 유로의 제 2 바닥면으로부터 제 1 바닥면을 향해 돌출된 배리어, 및 상기 배리어와 상기 유로의 제 1 바닥면 사이에 형성된 간극을 포함하고,
    상기 유로는 상기 유입구와 연결되는 제 1 단부, 상기 배출구와 연결되는 제 2 단부, 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 중심부를 포함하며,
    상기 제 1 단부는 상기 유입구로부터 상기 중심부를 향하여 점점 넓어지도록 테이퍼진 형태를 가지며,
    상기 제 2 단부는 상기 중심부로부터 상기 배출구를 향하여 점점 좁아지도록 테이퍼진 형태를 갖는 필터.
  23. 제 1 표면을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판의 제 1 표면과 대향하는 제 2 표면을 가지며, 상기 제 1 기판과 접합되는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 중앙부를 관통하여 형성된 유입구;
    상기 유입구와 연결되어 있으며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간에 형성된 유로;
    상기 유로를 통해 흐르는 샘플 내의 타깃 세포 또는 타깃 입자를 포획하기 위하여 상기 유로 내에 배치된 필터부;를 포함하며,
    상기 필터부는 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 둘레 부분을 따라 전체적으로 형성되어 있는 필터.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 필터부는:
    상기 제 2 기판의 제 2 표면의 둘레 부분을 따라 제 2 표면으로부터 돌출하여 형성된 배리어;
    상기 배리어와 대응하는 상기 제 1 기판의 제 1 표면의 둘레 부분을 따라 제 1 표면에 음각된 홈; 및
    상기 홈과 상기 배리어 사이에 형성된 간극;을 포함하는 필터.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 제 2 표면으로부터 돌출되어 형성된 다수의 분리막을 더 포함하며, 상기 다수의 분리막들은 상기 유입구를 중심으로 방사형으로 배치되어 있는 필터.
  26. 제 25 항에 있어서,
    각각의 분리막들은 상기 배리어와 연결되어 있는 필터.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 다수의 분리막들에 의해 서로 분리되어 있는 다수의 유로를 포함하는 필터.
  28. 제 27 항에 있어서,
    인접하는 두 분리막 사이에 형성된 각각의 유로는 유입구로부터 배리어를 향해 그 폭이 점차 넓어지는 필터.
KR1020120053778A 2011-12-13 2012-05-21 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터 KR101911436B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012104608178A CN103160430A (zh) 2011-12-13 2012-11-15 具有高的长宽比的细胞捕获过滤器
EP12196935.6A EP2605012A1 (en) 2011-12-13 2012-12-13 Cell capturing filter having high aspect ratio
US13/713,678 US9322755B2 (en) 2011-12-13 2012-12-13 Cell capturing filter having high aspect ratio

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134003 2011-12-13
KR20110134003 2011-12-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130067200A KR20130067200A (ko) 2013-06-21
KR101911436B1 true KR101911436B1 (ko) 2018-10-25

Family

ID=48863158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120053778A KR101911436B1 (ko) 2011-12-13 2012-05-21 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101911436B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103923816B (zh) * 2014-03-28 2016-05-25 大连理工大学 一种基于微流控技术的细胞捕获阵列
KR101970646B1 (ko) * 2016-03-10 2019-04-19 삼성전자주식회사 미세 유체 소자, 및 이를 이용한 단일 세포 처리 방법
KR101712770B1 (ko) * 2016-03-16 2017-03-07 한국기계연구원 표적세포 포획용 필터소자 및 이를 이용한 표적세포 회수방법
KR101879500B1 (ko) * 2016-08-01 2018-07-19 한국기계연구원 회수형 미세유체소자
CN113841037A (zh) * 2019-05-24 2021-12-24 株式会社奥极科技 靶细胞捕获过滤器和靶细胞捕获方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020039783A1 (en) 1998-12-24 2002-04-04 Cepheid Device and method for lysing cells, spores, or microorganisms
US20040096960A1 (en) 1999-02-23 2004-05-20 Caliper Technologies Corp. Manipulation of microparticles in microfluidic systems
US20050224352A1 (en) 2002-05-24 2005-10-13 The Governors Of The University Of Alberta Apparatus and method for trapping bead based reagents within microfluidic analysis systems
WO2011027832A1 (ja) * 2009-09-04 2011-03-10 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 有核赤血球濃縮回収用チップ及び有核赤血球濃縮回収方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101688854A (zh) * 2007-05-23 2010-03-31 Vrije布鲁塞尔大学 用于横跨微构分离通道分配试样和载液的设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020039783A1 (en) 1998-12-24 2002-04-04 Cepheid Device and method for lysing cells, spores, or microorganisms
US20040096960A1 (en) 1999-02-23 2004-05-20 Caliper Technologies Corp. Manipulation of microparticles in microfluidic systems
US20050224352A1 (en) 2002-05-24 2005-10-13 The Governors Of The University Of Alberta Apparatus and method for trapping bead based reagents within microfluidic analysis systems
WO2011027832A1 (ja) * 2009-09-04 2011-03-10 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 有核赤血球濃縮回収用チップ及び有核赤血球濃縮回収方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130067200A (ko) 2013-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101911436B1 (ko) 높은 종횡비를 갖는 세포 포획용 필터
US20130264295A1 (en) Filter for capturing target material
JP6752338B2 (ja) 粒子クラスタを単離するためのマイクロ流体方法およびシステム
US8889071B2 (en) Apparatus and method for separating plasma
CN106754240B (zh) 用于捕获和鉴定循环肿瘤细胞的微流控芯片
US7993821B2 (en) Methods and apparatus for the isolation and enrichment of circulating tumor cells
KR101911435B1 (ko) 유체 제어 장치, 이를 포함하는 필터 및 바이오칩
US20120295340A1 (en) Separation and concentration of biological cells and biological particles using a one-dimensional channel
WO2008157257A1 (en) A biochip for high-throughput screening of circulating tumor cells
EP3201599A1 (en) Method, device and system for hydrodynamic flow focusing
KR101508974B1 (ko) 종양 세포의 검출장치 및 검출방법
US20140356890A1 (en) Method of re-collecting target material
US9322755B2 (en) Cell capturing filter having high aspect ratio
KR101199505B1 (ko) 초음파 융착을 이용한 마이크로 유체칩 제작 방법
JP2010071857A (ja) 血漿分離装置
KR100897524B1 (ko) 혈장 분리용 마이크로 필터 소자
KR101768123B1 (ko) 수력학 필터, 이를 구비한 필터링 장치 및 이에 의한 필터링 방법
EP2537586B1 (en) Hydrodynamic filter unit, hydrodynamic filter including the hydrodynamic filter unit, and method of filtering target material by using the hydrodynamic filter unit and the hydrodynamic filter
CN217499254U (zh) 可用于超高流速稳定捕获ctc的微流控芯片及装置
CN215757253U (zh) 可用于超高流速稳定捕获ctc的三维微流控芯片及装置
KR101190035B1 (ko) 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩
KR20170107723A (ko) 둑을 구비하는 미세입자 분리소자
WO2023189095A1 (ja) 白血球捕捉デバイス
KR20130064461A (ko) 혈액 내 암 세포 분리 장치
CN113186088A (zh) 可用于超高流速稳定捕获ctc的微流控芯片及装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant