KR101926111B1 - 표적 세포 회수 방법 - Google Patents

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Abstract

혈액, 생리학적 유체 등의 유체샘플로부터 표적 세포를 분리한 후, 분리된 표적 세포의 손상을 방지하면서 효율적으로 회수하는 표적 세포 회수 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법은, 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서, 상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계; 버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계; 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하는 단계; 상기 측정된 버퍼의 수위와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계; 상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계; 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 포함한다.

Description

표적 세포 회수 방법{METHOD FOR RECOVERING TARGET CELL}
본 발명은 표적 세포 회수 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 혈액, 생리학적 유체 등의 유체샘플로부터 표적 세포를 분리한 후, 분리된 표적 세포의 손상을 방지하면서 효율적으로 회수하는 표적 세포 회수 방법에 관한 것이다.
최근 인간의 질병을 치료하기 위한 동물시험 및 임상시험에 대한 규제가 강화되고 있다. 이러한 동물시험 및 임상시험을 대체하기 위하여 인간의 혈액으로부터 살아있는 세포(Live cell)를 채집하기 위한 연구와 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 세포의 채집은 미세유체장치(Microfluidic device), 씨티씨칩(CTC chip, Circulating tumor cells chip), 필터(Filter) 등 다양한 세포 채집 장치들에 의하여 실시되고 있다.
세포 채집 장치의 일례로 미국 특허출원공개 제2007/0025883A1호는 유체로부터 세포를 여과하기 위한 파릴렌 멤브레인 필터(Parylene membrane filter)를 개시하고 있다. 멤브레인 필터는 체임버(Chamber) 내에 장착되어 있으며, 세포, 예를 들어 암세포(Cancer cell)가 통과되지 못하도록 형성되어 있는 복수의 세공(Pore)들을 갖는다.
세포 채집 장치의 다른 예로 미국 특허출원공개 제2009/0188864A1호는 세포 분리를 위한 정밀여과 장치 및 방법(Method and apparatus for microfiltration to perform cell separation)을 개시하고 있다. 정밀여과 장치의 중앙사각구멍(Central square hole)에 복수의 필터패치(Filter patch)들이 설치되어 있다. 필터패치들은 세포의 여과를 위한 복수의 세공들을 갖는 멤브레인으로 구성되어 있다. 그런데 이 특허 문헌들의 기술은 필터에 여과되어 있는 암세포를 체임버 또는 중앙사각구멍으로부터 회수하여 채집하기 위해서는 체임버 내에 솔루션(Solution), 예를 들어 물(Water)을 역방향으로 공급하여 체임버 밖으로 강제로 배출시켜야 하므로, 필터로부터 암세포를 회수하여 채집하기 매우 곤란한 문제가 있다. 또한, 암세포가 체임버로부터의 배출 과정에서 쉽게 손상되는 문제가 있다.
따라서, 혈액, 생리학적 유체 등의 유체샘플로부터 표적 세포를 분리한 후, 분리된 표적 세포의 손상을 방지하면서 효율적으로 회수하는 표적 세포 회수 방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하는 것으로, 혈액, 생리학적 유체 등의 유체샘플로부터 표적 세포를 분리한 후, 분리된 표적 세포의 손상을 방지하면서 효율적으로 회수하는 것을 가능케 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제(목적)들은 이상에서 언급한 기술적 과제(목적)들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제(목적)들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 세포 회수 방법은, 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서, 상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계; 버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계; 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하는 단계; 상기 측정된 버퍼의 수위와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계; 상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계; 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 포함하며, 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 용기 또는 상기 용기 이외의 다른 용기인 제 2 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것이며, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단부에 마련된 여과구멍을 통해 비표적 세포를 통과시키고, 상기 여과구멍을 통과하지 못하여 상기 여과구멍의 상면에 잔류하는 표적세포를 버퍼와 함께 흡입 수단에 의해 흡입하는 것이며, 또한, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단과 상기 흡입 수단의 말단부 간의 거리를 미리 정해진 거리로 유지한 상태로, 상기 흡입 수단을 미리 정해진 모양으로 이동시키며 상기 버퍼를 흡입하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법을 제공한다.
이 때, 상기 용기의 내부로 이동시키는 단계는, 상기 바이오 칩을, 버퍼가 담긴 용기의 내부로 이동시키며, 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 바이오 칩 하단의 메시를 통하여 상기 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 용기의 내부로 이동시키는 단계는, 상기 바이오 칩을, 버퍼가 담겨있지 않은 용기의 내부로 이동시키며, 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 버퍼를 상기 용기에 주입시키는 단계; 및 상기 바이오 칩 하단의 메시를 통하여 상기 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
이 때, 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 바이오 칩 내부의 측면 방향인 상기 바이오 칩 내벽으로 버퍼를 주입시킴으로써 상기 버퍼가 상기 바이오 칩 내벽을 타고 상기 바이오 칩의 내부로 낙하하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단과, 상기 버퍼를 흡입하기 위한 흡입 수단의 말단부 간의 거리가 0.01mm 내지 3.0mm를 유지한 상태로 상기 버퍼를 흡입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 소용돌이 모양으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하거나, 원형 또는 다각형 모양으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하거나, '갈지(之)'자 또는 'ㄹ'자 모양으로 이동하거나, 직선 모양을 따라 상하측 방향으로 반복 이동하며 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계 이후에, 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 2차 주입시키는 단계; 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 2차적으로 흡입하여 회수 공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 버퍼를 2차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계 이후에, 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 3차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 버퍼를 3차적으로 흡입하여 회수 공간에 회수하는 단계 이후에, 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 4차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 바이오 칩은, 슬리브(Sleeve); 및 상기 슬리브의 하단에 결합된 칩(Chip)으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이 때, 상기 표적 세포는, 혈중종양세포(CTCs; Circulating Tumor Cells)인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 세포 회수 방법은, 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서, 상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계; 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계; 버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계; 상기 측정된 바이오 칩의 하단 높이와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계; 상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계; 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 포함하며, 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 용기 또는 상기 용기 이외의 다른 용기인 제 2 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것이며, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단부에 마련된 여과구멍을 통해 비표적 세포를 통과시키고, 상기 여과구멍을 통과하지 못하여 상기 여과구멍의 상면에 잔류하는 표적세포를 버퍼와 함께 흡입 수단에 의해 흡입하는 것이며, 또한, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단과 상기 흡입 수단의 말단부 간의 거리를 미리 정해진 거리로 유지한 상태로, 상기 흡입 수단을 미리 정해진 모양으로 이동시키며 상기 버퍼를 흡입하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법을 제공한다.
이 때, 상기 바이오 칩은, 슬리브(Sleeve) 및 상기 슬리브의 하단에 결합된 칩(Chip)으로 구성되며, 상기 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계에서, 상기 위치감지센서는 상기 칩의 상면 또는 하면 높이를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 혈액, 생리학적 유체 등의 유체샘플로부터 표적 세포를 분리한 후, 분리된 표적 세포의 손상을 방지하면서 효율적으로 회수할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 바이오 칩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 바이오 칩을 활용하여 세포 혼합액에서 표적 세포를 분리하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 바이오 칩의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 바이오 칩을 활용하여 세포 혼합액에서 표적 세포를 분리하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서의 표적 세포라 함은 바람직하게는 혈중종양세포(CTCs; Circulating Tumor Cells)를 의미하는 것이고, 반드시 혈중종양세포로 한정하는 것은 아니다. 상기 혈중종양세포는 1차적인 종양조직 즉 원발암으로부터 떨어져 나와 혈액 속을 돌아다니는 소수의 종양세포로 전이암의 핵심요인으로 알려져 있다. 통계에 따르면 암 환자의 약 90%가 전이암으로 인하여 사망하고 있는 것으로 조사되었다.
혈중종양세포는 암 종류에 따라 혈액 1ml 당 한 개에서 수천 개에 이르는데, 최근 혈중종양세포를 효과적으로 분리할 수 있는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
세포의 채집은 바이오칩(Biochip), 미세유체장치(Microfluidic device) 등 다양한 세포 채집 장치들에 의하여 실시되고 있다. 바이오칩(Biochip)은 마이크로어레이(Microarrary)와 미세유체장치로 구분되고 있다. 마이크로어레이는 디엔에이(DNA, Deoxyribonucleic acid), 단백질(Protein) 등을 배열하여 인간의 타액, 땀 등의 생리학적 유체(Physiological fluid)와 혈액(Blood) 등의 샘플로부터 DNA, 단백질, 효소(Enzyme) 등의 타깃(target)을 포획하여 분석하는 장치이며, DNA칩(DNA chip), 단백질칩(Protein chip) 등이 있다.
미세유체장치는 샘플을 흘려 보내면서 센서, 생물분자 등과 반응하는 타깃을 분석하는 장치이며, 미세유체 칩(Microfluidic chip) 또는 랩온어칩(Lab-on a chip)이라 부르고도 있다.
도 1을 참조할 때, 바이오 칩(100)은 슬리브(Sleev, 110)와 칩(chip, 120)으로 구성되며, 각각을 분리하거나 결합한 상태로 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법을 실시할 수 있다. 이 때, 상기 슬리브(110)의 높이는 용기 내의 버퍼가 바이오 칩(100)으로 흘러들어오지 않을 정도의 높이이면 충분하며, 그 형상은 도 1에 도시된 실시예에 제한되지 않으므로 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 칩(120)의 하단부(121)는 표적 세포를 여과하기 위한 복수개의 기공(Pore)을 구비하고 있다.
도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 혈액(세포 혼합액)(2)은 복수개의 기공을 구비하는 상기 칩(120)의 하단부(121)에 의하여 여과하기 위한, 표적세포인 복수의 암세포(4)들과, 복수의 비표적세포(Non-target cell, 6)들을 포함하고 있다. 상기 비표적세포(6)들은 적혈구(Red blood cell)와 백혈구(White blood cell)로 이루어진다.
상기 하단부(121)는 표면(12), 이면(14)과 암세포(4)들의 여과를 위하여 형성되어 있는 복수의 여과구멍들을 갖는다. 여과구멍들은 규칙적인 패턴으로 배열되어 있다. 또한, 상기 하단부(121)의 형상은 사각형, 타원형 등으로 적절하게 변경될 수 있으나, 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법을 실시하기 위한 바람직한 실시형태는 원형으로 이해될 것이다.
여과구멍들의 직경은 암세포(4)들의 직경보다 작게 형성되어 있다. 여과구멍들의 직경은 5~25㎛으로 형성되어 있다. 바람직하기로 여과구멍들의 직경은 7~25㎛으로 형성될 수 있다. 상기 하단부(121)는 예를 들어 스테인리스스틸(Stainless steel), 니켈(Nickel), 알루미늄(Aluminum), 동(Copper)을 소재로 제작될 수 있다. 마이크로미터 크기의 여과구멍들은 멤스(MEMS, Micro-electro mechanical systems; 미세전기기계시스템) 기술을 이용한 에칭(Etching)에 의하여 형성될 수 있다.
혈액(세포 혼합액)(2)은 혈액 공급수단에 의하여 바이오 칩(100)에 공급된다. 혈액 공급수단은, 예를 들어 정량의 혈액을 저장하여 바이오 칩에 공급할 수 있는 주사기(Syringe), 채혈관(Blood collection tube), 백(Bag), 팩(Pack) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 혈액 공급수단은 시린지펌프(Syringe pump), 플런저펌프(Plunger pump) 등으로 구성될 수도 있다.
혈액(세포 혼합액)(2) 속의 암세포(4)들은 여과구멍들을 통과하지 못하고 표면(12)에 잔류된다. 암세포(4)들은 적혈구와 백혈구보다 변형률이 낮아 그 직경보다 작은 직경의 여과구멍들을 통과하지 못한다.
한편, 비표적 세포(6)들은 여과구멍들을 통과한다. 비표적 세포(6)들의 일례로 적혈구의 직경은 7.2~8.4㎛ 정도이다. 인간의 적혈구는 가운데가 오목한 원판 모양이며, 핵이 없다. 적혈구는 그 변형률이 높아 직경 5㎛의 여과구멍들을 쉽게 통과한다. 직경 7㎛ 이상의 암세포(4)들을 여과하기 위하여 여과구멍들의 직경이 7㎛으로 형성되어 있는 경우, 적혈구는 여과구멍(16)들을 원활하게 통과한다. 따라서 혈액 1㎣당 약 500만개가 존재하는 적혈구에 의한 여과구멍들의 막힘 현상이 방지되고, 혈액(2)의 흐름이 원활하게 유지된다.
비표적세포(6)들의 다른 예로 백혈구는 모양과 크기, 핵의 모양과 수, 과립의 유무에 따라 그 종류가 다양하고, 직경 10~21㎛ 정도이다. 백혈구는 세포질(Cytoplasm)의 변형에 의하여 그 직경보다 작은 직경의 여과구멍들을 쉽게 통과한다. 백혈구 중 가장 큰 대식세포(Macrophage)의 직경은 21㎛이다. 여과구멍들의 직경이 20㎛으로 형성되는 경우, 혈액 1㎣당 7,000~8,000개가 존재하는 대부분의 백혈구는 여과구멍(16)들을 통과한다.
이와 같이, 비표적 세포(6)들이 통과하고 나면, 바이오 칩(100)에는 표적 세포(암세포)의 대부분과 미량의 비표적 세포가 존재하게 된다.
여기서, 상기 바이오 칩(100)에 남아 있는 표적 세포(암세포)를 회수하기 위한 방법이 제안된다.
도 3은 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법의 흐름도이다. 도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면, 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법은, 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서, 상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계(S100); 버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계(S110); 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하는 단계(S120); 상기 측정된 버퍼의 수위와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계(S130); 상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계(S140); 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계(S150)를 포함하여 진행된다.
또한, 실시예에 따라서는 상기 S100 단계 또는 상기 S110 단계 이전에, 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부의 액위를 감지하는 단계가 더 포함될 수 있다. 즉, 바이오 칩 내부에 버퍼가 주입되기 전에 액위를 감지함으로써 기준이 되는 기준면에 대한 정보를 획득할 수 있는 것이다. 이와 같은 기준면이라 함은, 바이오 칩 내부의 바닥면의 높이를 의미하는 것으로 이해될 것이다.
보다 구체적으로, 상기 S100 단계의 실시예와 관련하여, 상기 바이오 칩을, 버퍼가 담긴 용기의 내부로 이동시킬 수도 있으며, 버퍼가 담기지 않은 용기로 이동시킬 수도 있다.
또한, 상기 S110 단계의 실시예와 관련하여, 바이오 칩 내부에 버퍼를 주입시키는 방법으로는 상기 용기에 담겨져 있는 버퍼를 상기 바이오 칩에 주입시킬 수도 있으며, 상기 용기 이외의 다른 용기인 제 2 용기에 담겨져 있는 버퍼를 상기 바이오 칩에 주입시킬 수도 있다. 또한, 버퍼를 상기 바이오 칩에 주입시키는 방법으로는 상기 용기 또는 상기 제 2 용기로부터 버퍼를 직접 주입시키는 방법으로 진행될 수도 있고, 버퍼가 담겨져 있는 상기 용기에 상기 바이오 칩을 삽입함으로써 상기 바이오 칩의 하단에 형성된 메시(mesh)를 통하여 상기 용기에 담긴 버퍼가 상기 바이오 칩 내부에 주입되도록 할 수도 있다.
또한, 버퍼를 상기 바이오 칩에 주입하는 방법으로는 상기의 방법들을 적절하게 선택 또는 조합함으로써 복수회의 주입을 수행할 수 있다. 즉, 서로 다른 방법 또는 동일한 방법을 통하여 버퍼가 추가 주입될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 용기 또는 상기 제 2 용기에 담겨져 있는 버퍼를 상기 바이오 칩에 직접 주입하는 방법과 관련하여, 실시예에 따라 상기 바이오 칩 내부의 측면 방향인 상기 바이오 칩 내벽으로 버퍼를 주입시킴으로써 상기 버퍼가 상기 바이오 칩 내벽을 타고 상기 바이오 칩의 내부로 낙하하도록 할 수 있다. 이와 같이 버퍼를 바이오 칩의 하단부에 수직으로 주입하지 않고 바이오 칩의 측면 벽을 따라 주입하게 됨에 따라 표적 세포의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 바이오 칩 하단의 형태는 원형이 될 수도 있고, 실시예에 따라서는 사각형 또는 삼각형의 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 S120 단계의 실시예와 관련하여, 위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하게 되는데, 여기서 위치감지센서라 함은 수위를 감지하는 수위감지센서 또는 액체감지센서로도 이해될 수 있으며, 바이오 칩 내부에 버퍼가 어느 정도 주입되었는지를 감지하는 기능을 수행한다. 또한, 실시예에 따라서는 상기 설명한 바와 같이, S100 단계 또는 S110 단계 이전에 버퍼가 주입되기 전의 수위인 기준면의 수위에 대한 정보를 획득함에 따라 S110 단계에서 주입된 버퍼의 양을 확인할 수 있다.
또한, 상기 S130 단계의 실시예와 관련하여, 상기 측정된 버퍼의 수위와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하게 된다. 즉, 상기 S120 단계에서 측정된 버퍼의 수위와, 바이오 칩 내부의 면적을 곱하여 기정해진 버퍼의 수위에 맞도록 버퍼를 보충하는 것이다. 예컨대, 1회 회수 용량이 100ul일 때 바이오 칩 내부 버퍼 의 양이 200ul여야 한다면 바이오 칩 내부 볼륨을 측정 하기 위해 수위(높이 값)을 측정하고(바이오 칩 내부 면적은 이미 알고 있으므로) 이를 바탕으로 버퍼의 양을 조절(기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록)하여 적정량을 유지하게 된다.
또한, 상기 S140 단계의 실시예와 관련하여, 상기 S130 단계에서 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하게 된다. 즉, 바이오 칩의 수위를 통하여 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 양을 알 수 있게 되며, 1회 회수 용량에 따라 그 주입된 버퍼의 수위 값이 달라질 것이므로 회수한 이후에 버퍼가 적절한 양이 될 수 있도록 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산함으로써 회수의 양 및 회수 이후에 바이오 칩의 수위를 계산하게 되는 것이다.
또한, 상기 S150 단계의 실시예와 관련하여, 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 S140 단계에서 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하게 된다. 이 때, 실시예에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역(A)에서 소용돌이 모양으로 시계방향으로 회전하며 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수할 수 있으며, 실시예에 따라서는 소용돌이 모양으로 반시계 방향으로 회전하며 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수할 수도 있다.
또한, 다른 실시예로는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역(A)에서 삼각형 모양으로 반시계 방향으로 회전하며 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수 할 수 있으며, 원형 또는 다각형 모양으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하며 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수할 수도 있다.
또한, 또 다른 실시예로는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역(A)에서 '갈지(之)' 자 또는 'ㄹ' 자 모양으로 이동하며 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수할 수 있으며, 실시예에 따라서는 '갈지(之)' 자 또는 'ㄹ' 자 모양으로 이동하는 방향이 변동될 수 있다. 즉, '갈지(之)' 자 또는 'ㄹ' 자의 왼쪽 상단에서 시작하여 오른쪽 하단의 방향으로 이동할 수도 있고, '갈지(之)' 자 또는 'ㄹ' 자의 오른쪽 하단에서 시작하여 왼쪽 상단의 방향으로 이동할 수도 있는 것이다.
또한, 또 다른 실시예로는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역(A)에서 직선 모양을 따라 상하측 방향으로 반복 이동하며 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수할 수 있으며, 실시예에 따라서는 직선 모양을 따라 상하측 방향으로 반복 이동하는 방향이 변동될 수 있다. 즉, 직선 모양을 따라 상측에서 하측 방향으로 이동할 수도 있고, 직선 모양을 따라 하측에서 상측 방향으로 이동할 수도 있다. 또한, 상측에서 하측, 하측에서 상측을 복수번 반복하여 이동할 수도 있다.
또한, 상기 바이오 칩의 하단과, 상기 버퍼를 흡입하기 위한 흡입 수단의 말단부 간의 거리가 0.01mm 내지 3.0mm를 유지한 상태로 상기 버퍼를 흡입하는 것이 바람직하다. 0.01mm 미만의 거리로 버퍼를 흡입할 경우 흡입 수단(피펫 등)의 말단부와 상기 바이오 칩의 하단의 거리가 너무 가깝기 때문에 표적 세포의 손상이 발생할 우려가 있기 때문이며, 3.0mm를 초과하는 거리의 간격에서 버퍼를 흡입할 경우, 효율적인 흡입이 이루어지지 않기 때문이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표적 세포 회수 방법은 상기 S150 단계 이후에, 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 2차 주입시키는 단계(S160); 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 2차적으로 흡입하여 회수 공간에 회수하는 단계(S170)가 진행되고, 상기 S170 단계 이후에는 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 3차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계(S180) 및 상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 4차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계(S190)가 진행될 수 있다.
이 때, 실시예에 따라서는 상기 S160 단계 이후에, 상기 S120 단계 내지 상기 S140 단계를 동일하게 적용한 이후, 상기 S170 단계를 진행할 수도 있다.
한편, 이상의 설명에서는 위치감지센서를 이용하여 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하고, 이를 기초로 버퍼의 수위를 조절하게 되지만, 본 발명이 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 버퍼(buffer)를 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계(S110) 이전에, 위치감지센서를 이용하여 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계를 거칠 수 있다. 이 경우 위치감지센서를 이용하여 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하는 단계(S120)는 생략될 수도 있다. 또한, 이 경우 S130 단계는 측정된 바이오 칩의 하단 높이와, 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계가 될 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이 바이오 칩은 슬리브 및 이 슬리브의 하단에 결합된 칩으로 구성되며, 앞서 설명한 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계에서는, 위치감지센서가 칩의 상면 또는 하면 높이를 측정할 수 있다.
또한, 버퍼를 흡입하는 흡입 수단, 예컨대 피펫의 팁(tip) 높이는 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 위치감지센서에 의해, 또는 별도의 위치감지센서에 의해 센싱될 수 있으며, 이러한 피펫의 팁 높이를 고려하여 보다 정밀한 버퍼 수위 조절이 이루어질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 바이오 칩
110: 슬리브(Sleeve)
120: 칩(Chip)
121: 하단부
4: 표적 세포(암세포)
6: 비표적 세포
2: 세포 혼합액(혈액)
12: 표면
14: 이면

Claims (14)

  1. 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서,
    상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계;
    버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계;
    위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩 내부에 주입된 버퍼의 수위를 측정하는 단계;
    상기 측정된 버퍼의 수위와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계;
    상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계; 및
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 포함하며,
    상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 용기 또는 상기 용기 이외의 다른 용기인 제 2 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것이며,
    상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단부에 마련된 여과구멍을 통해 비표적 세포를 통과시키고, 상기 여과구멍을 통과하지 못하여 상기 여과구멍의 상면에 잔류하는 표적세포를 버퍼와 함께 흡입 수단에 의해 흡입하는 것이며,
    또한, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단과 상기 흡입 수단의 말단부 간의 거리를 0.01mm 내지 3.0mm를 유지한 상태로, 상기 흡입 수단을 미리 정해진 모양으로 이동시키며 상기 버퍼를 흡입하는 것이며,
    상기 표적 세포는 혈중종양세포(CTCs; Circulating Tumor Cells)인 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기의 내부로 이동시키는 단계는,
    상기 바이오 칩을, 버퍼가 담긴 용기의 내부로 이동시키며,
    상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는,
    상기 바이오 칩 하단의 메시를 통하여 상기 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기의 내부로 이동시키는 단계는,
    상기 바이오 칩을, 버퍼가 담겨있지 않은 용기의 내부로 이동시키며,
    상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는,
    버퍼를 상기 용기에 주입시키는 단계; 및
    상기 바이오 칩 하단의 메시를 통하여 상기 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는,
    상기 바이오 칩 내부의 측면 방향인 상기 바이오 칩 내벽으로 버퍼를 주입시킴으로써 상기 버퍼가 상기 바이오 칩 내벽을 타고 상기 바이오 칩의 내부로 낙하하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 회수공간에 회수하는 단계는,
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 소용돌이 모양으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하거나, 원형 또는 다각형 모양으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하거나, '갈지(之)'자 또는 'ㄹ'자 모양으로 이동하거나, 직선 모양을 따라 상하측 방향으로 반복 이동하며 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계 이후에,
    버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 2차 주입시키는 단계; 및
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 2차적으로 흡입하여 회수 공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 버퍼를 2차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계 이후에,
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 3차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 버퍼를 3차적으로 흡입하여 회수 공간에 회수하는 단계 이후에,
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 버퍼를 4차적으로 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이오 칩은,
    슬리브(Sleeve); 및
    상기 슬리브의 하단에 결합된 칩(Chip)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  12. 삭제
  13. 세포 혼합액에서 분리된 표적 세포를 회수하는 방법에 있어서,
    상기 분리된 표적 세포가 위치한 바이오 칩(Bio Chip)을, 용기의 내부로 이동시키는 단계;
    위치감지센서를 이용하여 상기 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계;
    버퍼(buffer)를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계;
    상기 측정된 바이오 칩의 하단 높이와, 상기 바이오 칩 내부 면적을 고려하여 기정해진 버퍼의 수위에 일치하도록 상기 바이오 칩 내부의 버퍼 수위를 조절하는 단계;
    상기 조절된 버퍼의 수위를 기반으로 회수할 버퍼의 양에 대응하는 버퍼의 수위를 계산하는 단계; 및
    상기 바이오 칩 내부의 소정의 영역에서 상기 계산된 버퍼의 수위에 대응되도록 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계를 포함하며,
    상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 단계는, 상기 용기 또는 상기 용기 이외의 다른 용기인 제 2 용기에 담긴 버퍼를 상기 바이오 칩 내부에 주입시키는 것이며,
    상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단부에 마련된 여과구멍을 통해 비표적 세포를 통과시키고, 상기 여과구멍을 통과하지 못하여 상기 여과구멍의 상면에 잔류하는 표적세포를 버퍼와 함께 흡입 수단에 의해 흡입하는 것이며,
    또한, 상기 버퍼를 흡입하여 회수공간에 회수하는 단계는, 상기 바이오 칩의 하단과 상기 흡입 수단의 말단부 간의 거리를 0.01mm 내지 3.0mm를 유지한 상태로, 상기 흡입 수단을 미리 정해진 모양으로 이동시키며 상기 버퍼를 흡입하는 것이며,
    상기 표적 세포는 혈중종양세포(CTCs; Circulating Tumor Cells)인 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 바이오 칩은, 슬리브(Sleeve) 및 상기 슬리브의 하단에 결합된 칩(Chip)으로 구성되며,
    상기 바이오 칩의 하단 높이를 측정하는 단계에서, 상기 위치감지센서는 상기 칩의 상면 또는 하면 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 표적 세포 회수 방법.
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