KR101918485B1

KR101918485B1 - 순환 종양 세포 클러스터 검출 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101918485B1
Application number: KR1020160057941A
Authority: KR
Inventors: 조수제
Original assignee: 조수제
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2018-11-14
Also published as: KR20170127637A

Abstract

순환 종양 세포 클러스터 검출 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 순환 종양 세포 클러스터 검출 장치는 혈액이 유입되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 혈액이 흐르는 혈액 경로가 형성된 몸체, 및 상기 몸체의 혈액 경로와 연결된 CTC 클러스터 필터를 포함하며, 상기 CTC 클러스터 필터는, 필터 기판, 및 상기 필터 기판에 수직 또는 사선으로 형성되어, 상기 혈액을 구성하는 복수의 성분들 중 일정 크기 이상의 제1 성분은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 복수의 마이크로 채널들을 포함한다.

Description

순환 종양 세포 클러스터 검출 장치 및 그 방법{Apparatus of Detecting Circulating Tumor Cell Clusters And Method there-of}

본 발명은 순환 종양 세포 클러스터를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

순환종양세포 클러스터는 원발성 종양(Primary tumor)로부터 파생된, 혈액 중을 순환하는 암세포군을 의미한다.

순환종양세포 클러스터는 단일 순환종양세포에 비하여, 증가된 전이 경향(metastatic propensity)을 보인다. 환자에게서 순환종양세포 클러스터가 많다는 것은 부정적인 결과를 나타낸다.

단일 순환종양세포(Circulating Tumor Cell)의 경우 혈액을 통해 순환하는 과정에서 죽어버리기도 하고 종양으로 발전하는 확률도 떨어진다. 반면에 두 개 이상 결합된 순환종양세포의 경우 그 수가 증가됨에 따라 전이되는 정도가 높아진다.

그러므로 순환종양세포를 검출하는 것 보다 순환종양세포 클러스터(Circulating Tumor Cell Clusters)를 검출하는 것이 종양의 전이능력을 검출하는 데 효과적이다.

이에 따라, 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 노력들이 이어지고 있다. 그 중의 하나가 도 1에 도시된 하버드 의대에서 개발한 CTC 클러스터 검출시스템이다.

도 1을 참조하면, 하버드 의대에서 개발한 CTC 클러스터 검출시스템은, 이차원 평면 상에 마이크로 기둥(삼각 기둥)을 구축해 놓은 구조체로 평면상으로 유체가 흘러가게 되어 단위 시간에 통과되는 혈액의 양이 적어서 분석하는 데 많은 시간이 소요된다. 또한, 역류가 발생되어 고가의 열전소자 냉각시스템 등을 필요로 한다.

A microfluidic device for label-free, physical capture of circulating tumor cell clusters, Nature Methods　12,　685-691　(2015)

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 순환종양세포 클러스터를 단시간에, 보다 효과적으로 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터 검출 장치는, 혈액에 포함된 순환종양세포(CTC: Circulating Tumor Cell) 클러스터를 검출하기 위한 장치로서, 상기 혈액이 유입되는 유입구 및 상기 유입구를 통해 유입된 혈액이 흐르는 혈액 경로가 형성된 몸체; 및 상기 몸체의 혈액 경로와 연결된 CTC 클러스터 필터를 포함한다.

상기 CTC 클러스터 필터는 필터 기판; 및 상기 필터 기판에 수직 또는 사선으로 형성되어, 상기 혈액을 구성하는 복수의 성분들 중 일정 크기 이상의 제1 성분은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 복수의 마이크로 채널들을 포함한다.

상기 복수의 마이크로 채널들 각각의 상부의 단면적은 하부의 단면적보다 크다.

실시예에 따라, 상기 필터 기판은 유리로 구현되고, 상기 필터 기판(210)의 두께(FD1)는 200 ㎛ 내지 300 ㎛ 일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 필터 기판은 금속으로 구현되고, 필터 기판(210)의 두께(FD1)는 20 ㎛ 내지 50 ㎛ 일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터 검출 장치는, 혈액이 유입되는 유입구 및 상기 유입구를 통해 유입된 혈액이 흐르는 혈액 경로가 형성된 몸체; 상기 몸체에 부착되어 상기 혈액 중 제1 크기 이상의 제1 성분은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 CTC 클러스터 필터; 및 상기 CTC 클러스터 필터를 통과한 혈액 중 제2 크기 이상의 제2 성분은 통과시키지 않고 나머지는 통과시키는 CTC 필터를 포함한다.

상기 CTC 클러스터 필터 및 CTC 필터 각각은 필터 기판; 및 상기 필터 기판에 수직 또는 사선으로 형성되어, 상기 혈액의 통로로 기능하는 복수의 마이크로 채널들을 포함한다.

실시예에 따라, 상기 몸체는 상부 몸체(101), 중간 몸체(102), 및 하부 몸체를 접합하여 구현될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 상부 몸체(101), 중간 몸체(102), 및 하부 몸체는 유리로 구현되며, 상기 중간 몸체(102), 및 하부 몸체간의 접합은 실리콘수지를 이용하여 분리 가능하도록 구현될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 상부 몸체(101)의 상부면과 상기 CTC 클러스터 필터의 상부면 간의 수직 거리는 0.3 mm 내지 0.5 mm 일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 혈액 경로는 상기 유입구와 상기 CTC 클러스터 필터 사이에 형성되는 제1 혈액 경로; 및 상기 CTC 클러스터 필터와 상기 CTC 필터 사이에 형성되는 제2 혈액 경로를 포함하고, 상기 하부 몸체에는 상기 CTC 필터를 통과한 혈액이 유출되는 유출구가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, Z축으로 많은 마이크로 채널들을 형성하여 유체(혈액)의 흐름을 원활하게 하며, Z축으로 유체가 흐르므로 역류가 발생하지 않는다. 따라서, 열전소자나 냉각시스템 등이 불필요하므로, 검출 장치의 단가가 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 검출 장치에 따르면, 유체(혈액)의 흐름이 원활하여 검출 속도가 개선된다. 따라서, 검출 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 검출 장치에 따르면, 필터를 다 단계로 구성하여, 하나의 검출 장치로 다양한 크기의 세포들, 예컨대, CTC 클러스터 뿐만 아니라 CTC, 백혈구 등도 검출할 수 있다.

도 1은 선행 기술에 따른 순환종양세포(CTC) 클러스터 검출 시스템을 나태는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 CTC 클러스터 필터를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4a는 도 3에 도시된 CTC 클러스터 필터의 평면도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 3에 도시된 CTC 클러스터 필터의 평면도의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4c는 도 4b의 일부를 확대한 평면도이다.
도 4d는 도 4c의 평면도에 대응하는 저면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 CTC 클러스터 필터를 수직으로 절단한 단면의 다른 실시예이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치의 개략적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치의 개략적인 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되거나, 층이 다른 층 또는 기판과 결합 또는 접착된다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

상단, 하단, 상면, 하면, 전면, 후면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 장치는 진단(혹은 검출) 대상이 되는 샘플(예컨대, 혈액)으로부터 CTC 클러스터를 검출할 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 CTC를 검출할 수도 있다.

'순환 종양 세포(CTC)' 또는 'CTC 클러스터'는 대상자의 샘플에서 발견되는 임의의 종양세포 또는 종양세포들의 클러스터를 의미하는 것이다.

통상적으로, CTC는 고형 종양으로부터 박리된 것이다. 따라서, CTC는, 암(혹은 종양)을 갖는 환자의 순환혈액에서 매우 저농도로 발견되는 고형 종양으로부터 떨어져 나온 상피 세포일 수 있다. CTC는 또한 육종으로부터의 중피세포 또는 흑색종으로부터의 멜라닌 세포일 수 있다. CTC는 또한 원발성, 2차 또는 3차 종양으로부터 비롯된 세포일 수 있다.

본 명세서에서 종양은 특정 종양에 한정되지 않으며, 공지되어 있는 다양한 종양 유형을 포함할 수 있다.

대상자의 '샘플'은 본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법에 따라, CTC 클러스터를 검출하기에 적합한 임의의 샘플을 말한다. 예컨대, 샘플은 검진 대상자로부터 채취한 혈액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치의 개략적인 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 CTC 클러스터 필터를 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 검출 장치(10A)는 몸체(body)(100A) 및 CTC 클러스터 필터(200)를 포함한다.

몸체(100A)는 유입구(110), 혈액 경로(120) 및 유출구(130)를 포함한다.

예컨대, 몸체의 상부에는 샘플 유입구(110)가 형성된다. 유입구(110)는 몸체(100A) 내부에 형성된 혈액 경로(120)와 연결된다.

혈액 경로(120)는 CTC 클러스터 필터(200)에 연결된다.

CTC 클러스터 필터(200)는 몸체(100A)의 유출구(130)에 장착될 수 있다.

따라서, 혈액 샘플은 유입구(110)를 통해, 몸체(100A) 내부의 혈액 경로(120)로 투입되며, 혈액 경로(120)를 통해 CTC 클러스터 필터(200)로 유입된다.

몸체(100A)는 유리(glass)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 몸체(100A)는 플라스틱이나, 다른 재질로 구현될 수도 있다.

CTC 클러스터 필터(200)는 혈액 샘플 중 일정 크기 이상의 CTC 클러스터(230)는 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 필터이다. 이에 따라, 혈액 샘플 중 일정 크기 이상의 성분은 CTC 클러스터 필터(200) 내에 남게 되고, 나머지는 유출구(130)를 통해 유출된다.

도 3의 실시예에 따른 CTC 클러스터 필터(200A)는 필터 기판(210) 및 필터 기판(210)에 수직으로 형성된 복수의 마이크로 채널(220A)을 포함한다. 예컨대, CTC 클러스터 필터(200)는 필터 기판(210)에 수직(즉, Z축)으로 또는 사선으로(비스듬하게) 복수의 마이크로 채널(220)을 형성함으로써 구현될 수 있다. 도 3의 실시예에서는 마이크로 채널(220A)은 Z축으로 구현되나, 다른 실시에에서는, Z축에서 임의의 각도를 갖는 경사채널로 구현될 수도 있다.

필터 기판(210)은 유리로 구현될 수 있다. 필터 기판(210)이 유리로 구현되는 경우, 필터 기판(210)의 두께(FD1)는 200㎛ 내지 300 ㎛ 의 범위에 속하는 것이 바람직하다.

실시예에 따라, 필터 기판(210)은 금속으로 구현될 수도 있다. 예컨대, 필터 기판(210)은 니켈, 납, 은, 구리, 주석, 아연 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속 또는 합금으로 구현될 수 있고, 금속에 니켈 도금이나 금 도금하여 구현될 수도 있다.

필터 기판(210)이 금속인 경우, 필터 기판(210)의 두께(FD1)는 20㎛ 내지 50 ㎛ 의 범위에 속하는 것이 바람직하다.

또한, CTC 클러스터 필터(200A)가 금속 필터인 경우, 세포친화적이 되도록 최종적으로 금도금을 하는 것이 바람직하다.

복수의 마이크로 채널들(220A)은 혈액이 통과하는 통로이다. 복수의 마이크로 채널들(220A) 각각은 하단 개구부(223)의 단면적이 상단 개구부(221)의 단면적 보다 적도록 형성된다.

필터 기판(210)이 유리 기판인 경우 복수의 마이크로 채널들(220A)을 형성하는 방법의 일 실시예를 기술한다. 그러나, 실시예에 따라, 복수의 마이크로 채널들(220A)을 형성하는 방법은 달라질 수 있으며, 필터 기판(210)의 재질 역시 상술한 바와 같이 달라질 수 있다.

유리 기판(210)에 마이크로 채널들(220A))을 형성할 영역(이하, '채널 영역' 이라 함)을 표시할 수 있다. 즉, 유리 기판(210)에 그리드 패턴을 그리거나, 패턴지(pattern sheet)를 붙여서 채널 영역을 구분할 수 있다. 그런 다음, 유리 기판(210)에서 채널 영역만을 레이저로 노광 처리할 수 있다.

예를 들어, 유리 기판(210)에 채널 영역을 표시하는 소정의 그리드 패턴을 그린 후, 그려진 그리드 패턴에 따라 채널 영역을 레이저로 노광 처리하여, 그리드 패턴을 형상화한다.

그리드 패턴이 형상화된 유리 기판을 열처리하여 패턴 형상을 결정화할 수 있다. 예컨대, 레이저 노광 처리된 유리 기판을 열처리 장치에 넣어서 정해진 시간 동안 정해진 온도로 열 처리하여 채널 영역을 결정화할 수 있다.

상기 열처리 시의 온도는 섭씨 500도 이상, 예컨대, 550도 내지 800도(550°C ~ 800°C)일 수 있다. 상기 열처리에 따라, 채널 영역은 결정 상태가 될 수 있다.

결정화된 채널 영역을 제외한 나머지 유리 기판(210)은 비결정 상태로 남아 있을 수 있다.

다음으로, 유리 기판(100)에서 결정화된 채널 영역을 제거하여 실제 마이크로 채널들(220A)을 형성할 수 있다. 실시예에 따라, 에칭 공정을 통해 결정화된 채널 영역을 식각할 수 있다. 이와 같은 에칭 공정을 통해 결정화된 채널 영역이 식각됨으로써, 유리기판(210)을 관통하는 마이크로 채널들(220A)이 형성될 수 있다.

도 3의 실시예에 따른 마이크로 채널(220A)은 사선형일 수 있다. 사선형 마이크로 채널(220A)의 상부면(221)의 직경(R1)과 하부면(223)의 직경(R2)이 다르며, 수직 단면이 사다리꼴 모양으로 비스듬하게 형성된 채널이다. 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(즉, 단면적이 넓은 개구부)(221)를 통해 혈액 샘플이 유입되고, 마이크로 채널(220A)의 하단 개구부(즉, 단면적이 좁은 개구부)(223)를 통해 혈액 샘플이 유출된다. CTC 클러스터 필터(200)의 각 마이크로 채널(220A)로 유입된 혈액 샘플을 구성하는 복수의 성분들 중 일정 크기 이상의 성분(예컨대, CTC 클러스터(230))은 마이크로 채널(220A)에 걸리므로(trap), 하단 개구부(223)를 통해 유출되지 못한다. 이에 반하여, 혈액 샘플의 성분들 중 일정 크기 미만의 성분(예컨대, CTC)은 하단 개구부(223)를 통해 유출된다.

마이크로 채널(220A)은 CTC 클러스터(230)는 통과하지 못하고, 단일 CTC(240)는 마이크로 채널(220A)을 통과할 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 마이크로 채널(220A) 각각의 상단 개구부(221)의 폭(R1)은 50㎛ 내지 100㎛ 이고, 하단 개구부(223)의 폭(R2)은 10㎛ 내지 30㎛ 일수 있다.

도 4a는 도 3에 도시된 CTC 클러스터 필터(200A)의 평면도의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 3에 도시된 CTC 클러스터 필터(200A)의 평면도의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 4c는 도 4b의 일부(250)를 확대한 평면도이며, 도 4d는 도 4c의 평면도에 대응하는 저면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, CTC 클러스터 필터(200A)의 평면 패턴은 다양할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 회색 부분은 CTC 클러스터 필터(200A)의 기판(210)을 나타내고, 흰색 부분은 CTC 클러스터 필터(200A)의 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(221)를 나타낸다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(221) 및 하단 개구부(223)는 각각 직사각형 이나 타원형일 수 있다. 그러나, 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(221) 및 하단 개구부(223)의 모양은 달라질 수 있다. 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(221)의 폭(R1)은 하단 개구부(223)의 폭(R2) 보다 크다. 즉, 마이크로 채널(220A)의 상단 개구부(221)의 단면적이 하부 개구부(223)의 단면적 보다 크도록 형성된다.

도 5는 도 2에 도시된 CTC 클러스터 필터(200)를 수직으로 절단한 단면의 다른 실시예이다. 예컨대, 도 5는 도 4c 또는 4d 에서 A-A'를 따라 수직으로 절단한 단면을 나타내는 도면일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, CTC 클러스터 필터(200)의 마이크로 채널(220B)은 유선형(streamlined form)일 수 있다.

유선형의 마이크로 채널(220B) 역시 상단 개구부(221)의 단면적이 하단 개구부(223)의 개구부보다 넓다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치(10A)는 수직(Z축)으로 형성된 복수의 마이크로 채널(220A, 220B)을 갖는 CTC 클러스터 필터(200A, 200B)를 이용하여, CTC 클러스터를 검출한다.

CTC 클러스터 필터(200A, 200B)에서 Z축으로 형성된 많은 마이크로 채널은 유체(혈액)의 흐름을 원활하게 한다. 따라서, CTC 클러스터 검출에 소요되는 시간이 짧다.

또한, Z축으로 유체가 흐르므로 역류가 발생하지 않는다. 따라서, 역류 방지용 소자나, 냉각 소자 등의 별도의 장치가 필요하지 않다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치(10B)의 개략적인 도면이다. 도 6을 참조하면, 검출 장치(10B)는 몸체(body)(100B) 및 CTC 클러스터 필터(200) 및 CTC 필터(300)를 포함한다.

도 6의 검출 장치(10B)는 도 2의 검출 장치(10A)에 비하여, CTC 필터(300)를 더 포함한다. 이에 따라, 몸체(100B)의 구조 역시 도 2의 검출 장치(10A)의 몸체(100A)의 구조와는 다르다.

도 6의 검출 장치(10B)의 몸체(100B)는 유입구(110), 제1 및 제2 혈액 경로(120-1, 120-2) 및 유출구(130)를 포함한다.

예컨대, 몸체(100B)의 상부에는 유입구(110)가 형성된다. 유입구(110)는 몸체(100B) 내부에 형성된 제1 혈액 경로(120-1)와 연결된다.

제1 혈액 경로(120-1)는 CTC 클러스터 필터(200)의 상부에 연결된다.

CTC 클러스터 필터(200)의 하부는 제2 혈액 경로(120-2)에 연결된다.

따라서, 혈액 샘플은 유입구(110)를 통해, 몸체(100B) 내부의 제1 혈액 경로(120-1)로 투입된다. 혈액 샘플은 제1 혈액 경로(120-1)를 통해 CTC 클러스터 필터(200)로 유입된다.

CTC 클러스터 필터(200)는 혈액 샘플을 구성하는 성분들 중 제1 크기 이상(예컨대, 제1 직경 이상)의 성분들은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 필터이다. 이에 따라, 특정 크기 이상의 CTC 클러스터는 CTC 클러스터 필터(200)를 통과하지 못하고 검출된다. CTC 클러스터 필터(200)를 통과하지 못하고 필터(200) 내에 남아 있는 CTC 클러스터(230)는 현미경을 이용하여 관찰될 수 있다.

CTC 클러스터 필터(200)를 통과한 혈액은 제2 혈액 경로(120-2)를 통해 CTC 필터(300)로 유입된다.

CTC 필터(300)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상술한 CTC 클러스터 필터(200)와 유사하게 구현될 수 있다. 다만, CTC 필터(300)의 마이크로 채널들(210) 각각은 CTC 클러스터 필터(200)의 마이크로 채널들(220A, 220B) 각각에 비하여 좁게 형성될 수 있다.

예컨대, CTC 필터(300)의 상단 개구부의 단면적은 CTC 클러스터 필터(200)의 상단 개구부(221)의 단면적 보다 작고, CTC 필터(300)의 하단 개구부의 단면적은 CTC 클러스터 필터(200)의 하단 개구부(223)의 단면적 보다 작다.

CTC 필터(300)는 CTC 클러스터 필터(200)를 통과한 혈액 중 제2 크기 이상(예컨대, 제2 직경 이상)의 성분들은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 필터이다. 이 때, 제2 크기(예컨대, 제2 직경)는 제1 크기(예컨대, 제1 직경) 보다 작다.

이에 따라, CTC 클러스터 필터(200)를 통과한 혈액 속에 포함된 CTC는 CTC 필터(300)에 의해 검출될 수 있다.

CTC 필터(300)에 의해 검출된 CTC는 분광 장치(분광분석기 또는 분광측정기)를 이용하여 분석될 수 있다. 예컨대, CTC 필터(300)를 통과하지 못하고 필터(300) 내에 남아 있는 CTC를 분광 장치를 이용하여 분석할 수도 있고, CTC 필터(300)로부터 CTC를 분리한 후, 분리된 CTC를 분광 장치를 이용하여 분석할 수도 있다.

CTC 필터(300)는 유출구(130)에 장착될 수 있다. 이에 따라, 혈액 샘플 중 제2 크기 이상의 성분은 CTC 필터(300) 내에 남게 되고, 나머지는 유출구(130)를 통해 유출된다.

검출 장치(10B)의 몸체(100B)는 유리(glass)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 몸체(100B)는 플라스틱이나, 다른 재질로 구현될 수도 있다.

몸체(100B)는 둘 이상의 부분 몸체(101, 102, 103)를 접합하여 구현될 수 있다. 예컨대, 몸체(100B)는 상부 몸체(101), 중간 몸체(102), 및 하부 몸체(103)로 구현될 수 있다.

부분 몸체들(101, 102, 103) 간의 접합은 실리콘수지(자외선 경화 방식 또는 기타)를 이용하여 필요 시 분리 가능하도록 구현될 수 있다.

몸체(100B)는 강화유리를 사용하여 분리시 잘 깨지지 않도록 구현될 수 있다. 상부 몸체(101), 중간 몸체(102), 및 하부 몸체(103) 각각의 두께가 얇을 수록 분리가 용이할 수 있다. 그러나, 상부 몸체(101), 중간 몸체(102), 및 하부 몸체(103) 각각의 두께(DL1, DL2, DL3)는 CTC 클러스터 필터(200)의 두께(도 3의 FD1)와 CTC 필터(300)의 두께를 고려하여 적절한 범위로 구현될 수 있다. 또한, CTC 클러스터(230)를 관찰하기 위한 현미경의 초점 거리도 고려될 수 있다.

CTC 클러스터(230)를 관찰하기 위한 현미경은 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 몸체(101)의 위에 위치할 수 있다. 이에 따라, 현미경의 초점 거리를 고려하여, 상부 몸체(101)의 상부면과 상기 CTC 클러스터 필터(200)의 상부면 간의 수직 거리(DFC)는 0.3 mm 내지 0.5mm 사이에 속하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 검출 장치(10C)의 개략적인 도면이다.

도 7의 실시예에 따른 검출 장치(10C)는 도 6의 실시예에 따른 검출 장치(10B)와 그 구성 및 동작이 유사하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 차이점 위주로 기술한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 검출 장치(10C)는 몸체(body)(100B) 및 CTC 클러스터 필터(200) 및 CTC 필터(300) 외에 유입 튜브(111) 및 유출 튜브(131)를 더 포함한다.

유입 튜브(111)는 유입구(110)에 결합되어, 혈액 샘플의 유입을 용이하게 할 수 있다. 유출 튜브(131)는 유출구(130)에 결합되어, CTC 필터(300)를 통과한 혈액의 유출을 용이하게 할 수 있다.

도 6 및 도 7의 실시예에 따르면, 검출 장치(10B, 10C)는 2 단계의 필터(200, 300)를 포함하도록 구성되나, 필터의 수는 달라질 수 있다. 이에 따라, 하나의 검출 장치(10B, 10C)로 다양한 크기의 세포들, 예컨대, CTC 클러스터 뿐만 아니라 CTC, 백혈구 등도 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 검출 장치(10A, 10B, 10C)는 일회용 진단 키트로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 검출 장치(10A, 10B, 10C)는 Z축으로 많은 마이크로 채널들을 형성하여 유체(혈액)의 흐름을 원활하게 한다. 이에 따라, 검출 속도가 개선된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 검출 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10A, 10B, 10C: 검출 장치
110: 유입구
120, 120-1, 120-2: 혈액 경로
130: 유출구
200A, 200B: CTC 클러스터 필터
210: 필터 기판
221: 상단 개구부
220A, 220B: 마이크로 채널
223: 하단 개구부
300: CTC 필터

Claims

혈액에 포함된 순환종양세포(CTC: Circulating Tumor Cell) 및 순환종양세포 클러스터를 검출하기 위한 순환종양세포 클러스터 검출 장치에 있어서,
상기 혈액이 유입되는 유입구 및 상기 유입구를 통해 유입된 혈액이 흐르는 혈액 경로가 형성된 몸체; 및
상기 몸체의 혈액 경로와 연결된 CTC 클러스터 필터를 포함하며,
상기 CTC 클러스터 필터는
필터 기판; 및
상기 필터 기판에 수직 또는 사선으로 상기 필터 기판을 관통하도록 형성되고, 상기 필터 기판의 평면상에서 수직, 수평 또는 사선으로 서로 평행한 일군을 형성하여 상기 일군이 복수 회 반복적으로 상기 평면상에 배열되거나 또는 상기 일군과 방향이 다른 패턴의 일군이 조합되어 규칙적으로 상기 평면상에 배열되며, 상기 혈액을 구성하는 복수의 성분들 중 일정 크기 이상의 제1 성분은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 복수의 마이크로 채널들을 포함하며,
상기 복수의 마이크로 채널들 각각의 단면적은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지고,
상기 복수의 마이크로 채널들 각각은 혈액이 유입되는 상단 개구부와 혈액이 유출되는 하단 개구부를 가지고,
상기 상단 개구부 및 상기 하단 개구부 각각은 폭에 비하여 길이가 긴 형태를 가지며,
상기 필터 기판은 유리로 구현되는 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터 기판의 두께는 200㎛ 내지 300㎛ 인 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 채널들 각각의 상단 개구부 및 하단 개구부는
직사각형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터의 수직 단면은
유선형 또는 사선형인 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 몸체는
상기 CTC 클러스터 필터를 통과한 혈액이 유출되는 유출구를 더 구비하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
혈액에 포함된 순환종양세포(CTC: Circulating Tumor Cell) 클러스터를 검출하기 위한 순환종양세포 클러스터 검출 장치에 있어서,
상기 혈액이 유입되는 유입구 및 상기 유입구를 통해 유입된 혈액이 흐르는 혈액 경로가 형성된 몸체;
상기 몸체에 부착되어 상기 혈액 중 제1 크기 이상의 제1 성분은 통과시키지 않고, 나머지는 통과시키는 CTC 클러스터 필터; 및
상기 CTC 클러스터 필터를 통과한 혈액 중 제2 크기 이상의 제2 성분은 통과시키지 않고 나머지는 통과시키는 CTC 필터를 포함하며,
상기 CTC 클러스터 필터 및 CTC 필터 각각은
필터 기판; 및
상기 필터 기판에 수직 또는 사선으로 상기 필터 기판을 관통하도록 형성되고, 상기 필터 기판의 평면상에서 수직, 수평 또는 사선으로 서로 평행한 일군을 형성하여 상기 일군이 복수 회 반복적으로 상기 평면상에 배열되거나 또는 상기 일군과 방향이 다른 패턴의 일군이 조합되어 규칙적으로 상기 평면상에 배열되며, 상기 혈액의 통로로 기능하는 복수의 마이크로 채널들을 포함하고,
상기 복수의 마이크로 채널들 각각의 단면적은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지며,
상기 복수의 마이크로 채널들 각각은 혈액이 유입되는 상단 개구부와 혈액이 유출되는 하단 개구부를 가지고,
상기 상단 개구부 및 상기 하단 개구부 각각은 폭에 비하여 길이가 긴 형태를 가지며,
상기 몸체는 유리로 구현되는 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제6항에 있어서, 상기 몸체는
상부 몸체, 중간 몸체, 및 하부 몸체를 접합하여 구현되는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제7항에 있어서, 상기 중간 몸체, 및 하부 몸체간의 접합은 실리콘수지를 이용하여 분리 가능하도록 구현되는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제7항에 있어서, 상기 상부 몸체의 상부면과 상기 CTC 클러스터 필터의 상부면 간의 수직 거리는 0.3 mm 내지 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제7항에 있어서, 상기 혈액 경로는
상기 유입구와 상기 CTC 클러스터 필터 사이에 형성되는 제1 혈액 경로; 및
상기 CTC 클러스터 필터와 상기 CTC 필터 사이에 형성되는 제2 혈액 경로를 포함하고,
상기 하부 몸체에는 상기 CTC 필터를 통과한 혈액이 유출되는 유출구가 형성되는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제10항에 있어서, 상기 순환종양세포 클러스터 검출 장치는
상기 유입구에 결합되는 유입 튜브; 및
상기 유출구에 결합되는 유출 튜브를 더 포함하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.
제7항에 있어서, 상기 CTC 클러스터 필터 또는 상기 CTC 필터의 재질은 구리, 니켈, 은, 주석, 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 금속이고,
상기 CTC 클러스터 필터 또는 상기 CTC 필터가 금속필터인 경우 최종적으로 금도금된 것을 특징으로 하는 순환종양세포 클러스터 검출 장치.