KR102027861B1 - 표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법 - Google Patents

표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여과칩 및 회수 피펫 간 정확한 상대 높이를 확인할 수 있는 표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법을 제공한다. 이 중에서 표적세포 아이솔레이터는, 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리하는 여과칩과 여과칩을 승강시키기 위한 칩 구동모터를 포함하는 칩 어셈블리와, 여과칩으로부터 분리된 표적세포를 회수하는 회수 피펫과 회수 피펫을 승강시키기 위한 피펫 구동모터를 제공하는 피펫 어셈블리와, 표적세포가 분리된 잔여 프로세스용액이 수용되는 디쉬 카트리지와, 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 회수 피펫 및 여과칩을 감지하기 위한 감지센서와, 회수 피펫 및 여과칩이 세팅 지점에 위치될 때, 칩 구동모터 및 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 엔코더와, 엔코더에서 카운팅된 구동축 회전수에 대한 정보를 통해, 기 설정된 상대 높이에 맞는 회수 피펫 및 여과칩의 선정 높이를 산출하고, 여과칩에 잔류한 표적세포의 회수시, 산출된 선정 높이에 맞추어 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법{TARGET CELLS ISOLATOR AND POSITION DETERMINING METHOD THEREOF}
본 발명은 표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과칩 및 회수 피펫 간 정확한 상대 높이를 확인할 수 있는 표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법에 관한 것이다.
세포를 이용한 검사 또는 검진을 위해서, 인간 또는 동물의 혈액으로부터 살아 있는 세포(live cell)를 분리하기 위한 기술이 필요하다.
일 예로, 암진단을 위해 혈액 중 혈중 종양세포(CTCs: Circulating Tumor Cells)를 분리하는 기술이 개발되고 있다. 혈중 종양세포(CTC/CTCs)는 1차적인 종양조직 즉 원발암으로부터 떨어져 나와 혈액 속을 돌아다니는 소수의 종양세포로 전이암의 핵심요인으로 알려져 있다.
혈중 종양세포의 검출을 위한 기술으로는, 항 EpCAM(상피 세포 접착 분자) 항체를 고정화한 자성 입자 또는 기둥 형상 구조 등의 수지 표면에 캡처 항체를 결합시킨 마이크로 유체 디바이스를 이용하는 기술과, 혈중 종양세포와 혈구 세포의 크기 차이를 이용하여 필터를 사용하는 기술이 알려져 있다.
그런데, 종래 혈중 종양세포의 검출을 위해 필터를 사용하는 경우, 표적세포를 분리하는 칩과 분리된 표적세포를 회수하는 피펫의 팁 사이의 상대 높이를 별도의 측정 방식으로 각각 확인하는데, 이들 상호 간의 상대 높이를 정확하게 측정하기 쉽지 않으므로, 리커버리 레잇(Recovery Rate)값이 일정하지 않게 될 수 있다.
특히, 피펫의 팁 높이와 여과칩의 높이를 각각 다른 감지장치로 측정하게 되면, 각각의 팁 및 여과칩을 측정하는 주변환경(조도, 명도...)에 따라, 감지장치의 인식률에 차이가 발생될 수 있고, 정확한 높이 측정이 어려울 수 있다.
아울러, 피펫의 팁 및 칩의 상대 높이 차이를 정확하게 파악하기 어렵게 되면, 장비의 셋업시 육안으로 이들 간의 상대 높이 차리를 확인해야 하므로, 장비의 셋업 작업 많은 시간이 소요될 수 있다.
국내 공개특허공보 10-2011-0101072호 (2011. 09. 15. 공개)
본 발명의 실시예들은 표적세포를 분리하는 여과칩과 분리된 표적세포를 회수하는 회수 피펫 사이의 상대 높이를 정확하게 확인할 수 있는 표적세포 아이솔레이터 및 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 표적세포 아이솔레이터는, 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리하는 여과칩과, 상기 여과칩을 승강시키기 위한 칩 구동모터를 포함하는 칩 어셈블리; 상기 여과칩으로부터 분리된 상기 표적세포를 회수하는 회수 피펫과, 상기 회수 피펫을 승강시키기 위한 피펫 구동모터를 제공하는 피펫 어셈블리; 상기 표적세포가 분리된 잔여 프로세스용액이 수용되는 디쉬 카트리지; 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 감지하기 위한 감지센서; 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩이 상기 세팅 지점에 위치될 때, 상기 칩 구동모터 및 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 엔코더; 및 상기 엔코더에서 카운팅된 상기 구동축 회전수에 대한 정보를 통해, 기 설정된 상대 높이에 맞는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 선정 높이를 산출하고, 상기 여과칩에 잔류한 표적세포의 회수시, 산출된 상기 선정 높이에 맞추어 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 이동 높이를 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 칩 어셈블리는 상기 디쉬 카트리지의 일측에 배치되는 칩 베이스; 상기 칩 베이스 상에 설치되고, 상기 여과칩의 수평 이동을 안내하는 수평가이드와, 상기 여과칩의 승강 이동을 안내하는 수직가이드를 제공하는 가이드유닛; 상기 칩 구동모터의 구동축에 구동 연결되는 구동 풀리와, 상기 구동 풀리에 벨트 연결되는 종동 풀리와, 상기 종동 풀리에 구동 연결되고 외주면에 승강기어가 회전결합되는 종동축과, 상기 수직가이드를 따라 승강되도록 일단부가 상기 승강기어를 통해 상기 종동축에 구동 연결되고 타단부에 상기 여과칩이 장착되는 칩 브라켓을 포함하는 승강유닛; 상기 수평가이드를 따라 상기 승강유닛을 수평방향으로 이송시키기 위한 칩 이송모터; 및 상기 가이드유닛, 상기 승강유닛 및 상기 칩 이송모터를 보호하도록 상기 칩 베이스를 덮는 베이스 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디쉬 카트리지는 디쉬 하우징; 상기 세팅 지점을 제공하도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 마련되고, 내측벽에 상기 감지센서가 배치되는 감지구; 상기 감지구에서 이격되도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 마련되는 디쉬; 및 상기 프로세스용액이 수용 가능하도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 구비되는 용액튜브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디쉬는 바닥면이 경사지게 형성되는 본체부; 및 상기 본체부의 상부에 결합되고, 상기 여과칩을 지지하는 지지편이 구비된 지지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 여과칩은 상기 표적세포를 분리하기 위해, 복수의 여과홀(hole)이 형성된 메시필터(mesh filter)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 표적세포는 혈중 종양세포(Circulating Tumor Cell, CTC/CTCs)일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법은, 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 회수 피펫 및 여과칩을 감지하는 단계; 상기 회수 피펫 및 여과칩이 감지되면, 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 승강시키는 상기 칩 구동모터 및 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 단계; 상기 구동축 회전수에 대한 정보를 통해, 기 설정된 상대 높이에 맞는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 선정 높이를 산출하는 단계; 및 상기 여과칩에 잔류한 표적세포의 회수시, 산출된 상기 선정 높이에 맞추어 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계는, 상기 선정 높이에 해당되는 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 상기 피펫 구동모터의 구동축을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계는, 상기 선정 높이에 해당되는 상기 칩 구동모터의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 상기 칩 구동모터의 구동축을 회전시키고, 상기 칩 구동모터의 구동축이 회전되면, 상기 칩 구동모터의 구동축에 구동 연결된 구동 풀리가 종동 풀리의 종동축을 회전시켜, 상기 여과칩이 장착되는 칩 브라켓을 수직가이드를 따라 승강시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 표적세포를 분리하는 여과칩 및 회수 피펫 사이의 상대 높이를 정확하게 측정하기 쉽지 않으므로, 리커버리 레잇(Recovery Rate)값을 일정하게 유지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리 및 회수하는 전체 공정이 자동화됨으로써, 혈중 종양세포의 회수율을 높일 수 있고, 반복 재현성 및 신뢰성을 확보할 수 있으며, 공간 활용도 및 생산성을 향상시킬 수 있다는 이점이 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 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 제어로직을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 칩 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 디쉬 카트리지를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 7a는 도 5의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 디쉬 카트리지의 감지구에 여과칩이 삽입되는 상태를 도시한 상태도이다.
도 7b는 도 5의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 디쉬 카트리지의 감지구에 회수 피펫이 삽입되는 상태를 도시한 상태도이다.
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 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 제어로직을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 칩 어셈블리를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터(10)는, 칩 어셈블리(100), 피펫 어셈블리(200), 디쉬 카트리지(300), 감지센서(400), 엔코더(500) 및 컨트롤러(600)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 칩 어셈블리(100)는 여과칩(110)을 이용하여 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리(여과)할 수 있다. 여기서, 프로세스용액은 샘플용액(혈액공급자의 혈액에서 적혈구를 분리 제거된 용액)을 복수 종류의 완충용액/버퍼액에 혼합한 용액으로 이해될 수 있고, 표적세포는 혈중 종양세포(Circulating Tumor Cell, CTC/CTCs)일 수 있다.
이러한 칩 어셈블리(100)는 여과칩(110), 칩 구동모터(120), 칩 베이스(130), 가이드유닛(140), 승강유닛(150), 칩 이송모터(160) 및 베이스 커버(170)를 포함할 수 있다.
여과칩(110)은 표적세포를 포집하기 위한 필터로, 복수의 여과홀(hole)이 형성된 메시필터(mesh filter)를 구비할 수 있다. 메시필터에 구비된 여과홀 면적은 표적세포가 가지는 단면적 중 최소 단면적보다 작아, 표적세포가 여과홀을 통과하지 못하도록 할 수 있다. 다만, 표적세포의 크기는 각기 다를 수 있으므로, 메시필터는 표적세포의 포집률을 고려하여 여과홀의 면적이 적정해지도록 제조될 수 있다.
여과칩(110)은 승강유닛(150)의 칩 브라켓(155)에 장착되므로, 컨트롤러(600)의 작동신호에 따른 칩 구동모터(120) 및 칩 이송모터(160)의 작동에 의해 이동될 수 있다. 예컨대, 여과칩(110)은 승강유닛(150)에 의해 아이솔레이터의 상하방향(도면의 z방향)으로 승강될 수 있고, 칩 이송모터(160)에 의해 아이솔레이터의 수평방향(도면의 x방향)으로 이동될 수 있다.
칩 구동모터(120)는 여과칩(110)을 표적세포 아이솔레이터(10)의 상하방향으로 승강시키기 위한 구동모터로, 컨트롤러(600)의 작동신호 인가시, 승강유닛(150)을 통해 여과칩(110)에 구동력을 제공할 수 있다. 이때, 칩 구동모터(120)의 구동축 회전수는 엔코더(500)에 의해 카운팅될 수 있다.
칩 베이스(130)는 디쉬 카트리지(300)의 일측에 설치되는 지지 플레이트 형태로 제공될 수 있다. 칩 베이스(130) 상에는 칩 구동모터(120), 가이드유닛(140), 승강유닛(150) 및 칩 이송모터(160)가 장착될 수 있다. 칩 베이스(130)는 칩 구동모터(120), 가이드유닛(140), 승강유닛(150) 및 칩 이송모터(160)를 보호하기 위해, 베이스 커버(170)에 의해 감싸질 수 있다.
가이드유닛(140)은 여과칩(110)을 수평방향(도면의 x방향)으로 안내하도록 칩 베이스(130) 상에 레일 형태로 제공되는 수평가이드(141)와, 여과칩(110)을 수직방향(도면의 z방향)으로 안내하도록 칩 베이스(130) 상에 레일 형태로 제공되는 수직가이드(142)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 수평가이드(141)는 여과칩(110)을 도면의 x방향으로 안내하는 레일로 설명되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 수평가이드(141)는 필요에 따라 여과칩(110)을 도면의 y방향으로 안내하는 레일로 구성될 수도 있을 것이다.
승강유닛(150)은 칩 구동모터(120)의 구동축(156)에 구동 연결되는 구동 풀리(151)와, 구동 풀리(151)에 벨트(157)로 연결되는 종동 풀리(152)와, 종동 풀리(152)에 구동 연결되고 외주면에 승강기어(154)가 회전결합되는 종동축(153)과, 종동축(153)에 구동 연결되는 칩 브라켓(155)을 포함할 수 있다. 이때, 칩 브라켓(155)의 일단부는 수직가이드(142)를 따라 승강되도록 승강기어(154)를 매개로 종동축(153)에 구동 연결될 수 있고, 칩 브라켓(155)의 타단부에는 여과칩(110)이 장착될 수 있다.
따라서, 칩 구동모터(120)의 작동에 의해, 칩 구동모터(120)의 구동축(156)이 회전되면, 칩 구동모터(120)의 구동축(156)에 구동 연결된 구동 풀리(151)가 회전되면서, 구동 풀리(151)에 벨트(157)로 연결된 종동 풀리(152)가 회전될 수 있다. 그리고 종동 풀리(152)의 회전에 의해 종동 풀리(152)의 종동축(153)이 회전되면, 종동축(153)에 회전(나사)결합된 승강기어(154)가 승강되면서, 여과칩(110)이 장착된 칩 브라켓(155)을 수직가이드(142)를 따라 승강시킬 수 있다.
칩 이송모터(160)는 승강유닛(150)을 수평방향으로 이송하기 위한 구동력을 승강유닛(150)에 제공할 수 있다. 칩 이송모터(160)가 작동되면, 승강유닛(150)은 가이드유닛(140)의 수평가이드(141)를 따라 이동되므로, 승강유닛(150)의 칩 브라켓(155)에 장착된 여과칩(110)은 수평방향(예를 들면, 도면의 x방향)으로 이동될 수 있다.
피펫 어셈블리(200)는 여과칩(110)으로부터 분리된 표적세포를 회수하는 회수 피펫(210)과, 회수 피펫(210)을 승강(도면의 z방향)시키는 피펫 구동모터(220)와, 회수 피펫(210)을 수평방향(도면의 x방향 또는 y방향)으로 이동시키기 위한 피펫 이송모터(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 피펫 어셈블리(200)는 컨트롤러(600)로부터 작동신호를 인가받아 회수 피펫(210)을 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(600)의 작동신호가 피펫 구동모터(220) 및 피펫 이송모터에 인가되면, 피펫 구동모터(220)는 회수 피펫(210)을 도면의 z방향으로 승강시킬 수 있고, 피펫 이송모터는 회수 피펫(210)을 도면의 x방향 또는 y방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 회수 피펫(210)은 용액튜브(340) 내 프로세스용액을 디쉬(330)에 옮길 수 있고, 여과칩(110)으로부터 분리된 표적세포를 회수할 수 있다. 표적세포를 회수한 회수 피펫(210)은 별도로 마련된 회수튜브(미도시)에 표적세포를 담을 수 있다.
그리고 프로세스용액의 주입 및 배출 또는 표적세포의 회수에 사용된 회수 피펫(210)은, 재 사용을 하지 않으므로, 새로운 다른 회수 피펫(210')으로 교환될 수 있다. 회수 피펫(210)를 통한 채집 횟수는 표적세포의 종류에 따라 달라질 수 있고, 하나의 여과칩(110)에 포집된 표적세포는 회수 피펫(210)에 의해 복수 회 채집될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적세포 아이솔레이터의 디쉬 카트리지를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이고, 도 7a는 도 5의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 디쉬 카트리지의 감지구에 여과칩이 삽입되는 상태를 도시한 상태도이며, 도 7b는 도 5의 "C-C"선부를 절개하여 도시한 디쉬 카트리지의 감지구에 회수 피펫이 삽입되는 상태를 도시한 상태도이다.
도 5 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 디쉬 카트리지(300)는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 높이에 대한 세팅이 이루어지는 세팅 지점을 제공할 수 있다. 아울러, 디쉬 카트리지(300)는 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리 및 회수하는 작업공간을 제공할 수 있고, 표적세포가 분리된 잔여 프로세스용액을 수용할 수 있다.
여기서, 세팅 지점은 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 높이에 대한 기준을 설정하기 위한 위치로, 본 실시예에서는, 디쉬 카트리지(300)의 감지구(320)가 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 높이에 대한 세팅이 이루어지는 세팅 지점으로 사용될 수 있다.
디쉬 카트리지(300)는 디쉬 하우징(310)과, 세팅 지점을 제공하도록 디쉬 하우징(310)의 상부에 마련되는 감지구(320)와, 감지구(320)에서 이격되도록 디쉬 하우징(310)의 상부에 마련되는 디쉬(330)와, 프로세스용액이 수용 가능하도록 디쉬 하우징(310)의 상부에 구비되는 용액튜브(340)를 포함할 수 있다.
이때, 디쉬(330)는 바닥면이 경사지게 형성되는 본체부(331)와, 여과칩(110)을 지지하는 지지편(333)이 구비되어 본체부(331)의 상부에 결합되는 지지부(332)로 구성될 수 있다. 감지구(320)의 내측벽에는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 위치를 측정하기 위한 감지센서(400)가 배치될 수 있다.
아울러, 용액튜브(340)는 다른 종류의 프로세스용액이 담긴 복수 개로 이루어질 수 있고, 디쉬 하우징(310)의 상부에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 용액튜브(340)에는 프로세스용액이 수용되지만, 프로세스용액 이외에도, 샘플용액, 복수 종류의 완충용액/버퍼액 등이 선택적으로 수용될 수 있다.
감지센서(400)는 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 감지할 수 있다. 감지센서(400)에 의해 감지된 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 위치에 대한 정보는 컨트롤러(600)에 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 감지센서(400)는 디쉬 카트리지(300)의 감지구(320)에 삽입되는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 감지하는 레이저 센서로 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 아니하며, 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 감지하기 위한 다양한 종류의 센서장치가 사용될 수 있다. 다만, 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)에 대한 정확하고 효과적인 감지를 위해서, 감지센서(400)는 하나의 센서장치로 구성되어야 한다.
엔코더(500)는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)이 세팅 지점에 위치될 때, 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수를 카운팅할 수 있다. 이때, 측정된 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수에 대한 정보는 컨트톨러에 제공될 수 있다.
이러한 엔코더(500)는 구동축 회전수의 측정이 가능한 로터리엔코더(Rotary Encoder)가 사용될 수 있다. 물론, 로터리엔코더 이외에도, 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수를 정확하게 측정할 수 있는 다양한 종류의 엔코더가 사용될 수 있을 것이다.
컨트롤러(600)는 표적세포 아이솔레이터(10)의 구성을 전체적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(600)는 유/무선 통신을 통해 칩 구동모터(120), 칩 이송모터(160), 피펫 구동모터(220), 피펫 이송모터, 엔코더(500) 및 감지센서(400)와 전기적으로 연결될 수 있고, 이들 구성으로부터 정보를 제공받거나, 이들 구성에 작동신호를 인가할 수 있다.
특히, 컨트롤러(600)는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)이 세팅 지점에 위치될 때, 엔코더(500)에서 카운팅된 구동축 회전수에 대한 정보를 인가받을 수 있고, 인가 받은 구동축 회전수에 대한 정보를 이용하여, 기 설정된 상대 높이에 맞는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 선정 높이를 산출할 수 있다.
여기서, 기 설정된 상대 높이는, 여과칩(110)에 잔류한 표적세포를 회수 피펫(210)이 회수할 때, 회수 피펫(210)을 통해 표적세포의 회수가 정확하게 이루어질 수 있는 회수 피펫(210)의 팁과 여과칩(110)의 메시필터 간 상대 높이 차이로 이해될 수 있다.
예컨대, 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)이 세팅 지점에 위치될 때, 엔코더(500)에서 칩 구동모터(120) 및 칩 구동모터(120)의 구동축 회전수를 카운팅하면, 컨트롤러(600)는 세팅 지점을 기준으로 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 정확한 높이를 구할 수 있고, 이를 토대로 여과칩(110)에 잔류한 표적세포의 회수시, 기 설정된 상대 높이에 맞추어 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 선정 높이를 산출할 수 있다.
그리고 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 선정 높이가 산출되면, 컨트롤러(600)는 여과칩(110)에 잔류한 표적세포의 회수시, 선정 높이에 맞추어 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 이동 높이를 조절할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(600)가 선정 높이에 부합하는 작동신호를 칩 구동모터(120) 및 칩 구동모터(120)에 인가하면, 작동신호를 인가받은 칩 구동모터(120) 및 칩 구동모터(120)는 기 설정된 상대 높이에 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 선정 높이가 부합되도록 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 승강시킬 수 있다.
이와 같이, 컨트롤러(600)에 의해, 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 이동 높이가 제어되면, 혈중 종양세포와 같은 희소한 표적세포에 대해서, 자동화된 방식통해 대량으로 분리 작업이 실시될 수 있다.
이하, 표적세포의 분리(회수)의 원리에 대해 설명하면 다음과 같다.
프로세스용액에는 표적세포 및 다양한 물질이 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 여과칩(110) 내에 프로세스용액이 투입되면, 여과칩(110)에서는 소정의 시간 동안 프로세스용액(하나의 완충용액이거나 완충용액의 혼합액, 잔여물)에 대해 여과가 진행될 수 있다.
소정의 시간이 지난 후, 표적세포만 여과칩(110)을 통과하지 않아 되면, 여과칩(110)에는 표적세포만이 포집될 수 있다. 여과칩(110)에 포집된 표적세포는 회수 피펫(210)에 의해 회수될 수 있다. 이때, 여과칩(110)을 통과한 잔여 프로세스용액(잔여물과 완충용액의 혼합물)은 디쉬(330)에 담길 수 있다. 중력에 의해 잔여 프로세스용액은 기울어진 디쉬(330)의 바닥면이 하측으로 모아질 수 있다.
물론, 여과칩(110) 내에는 표적세포 이외에도 완충용액의 일부가 잔존할 수 있다. 이는, 여과칩(110)에 담긴 완충용액과 잔여프로세스용액이 만나는 면적에 대해서, 여과칩(110)에 담긴 완충용액의 중량을 잔여 프로세스용액 내부 압력에 의한 힘이 상쇄시키기 때문일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법은, 회수 피켓 및 여과칩을 감지하는 단계와, 칩 구동모터 및 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 단계와, 회수 피펫 및 여과칩의 선정 높이를 산출하는 단계와, 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 회수 피켓 및 여과칩을 감지하는 단계는, 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 감지센서(400)를 통해 감지한다. 이때, 세팅 지점은 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 높이에 대한 세팅이 이루어지는 디쉬 카트리지(300)의 감지구(320)일 수 있다.
상기 칩 구동모터 및 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 단계는, 세팅 지점에서 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)이 감지되면, 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)을 승강시키는 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수를 카운팅한다. 여기서, 카운팅된 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수는, 세팅 지점에 위치한 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 높이에 해당되는 구동축 회전수이다.
상기 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계는, 세팅 지점에서 카운팅된 칩 구동모터(120) 및 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수를 이용하여, 기 설정된 상대 높이에 맞는 회수 피펫(210) 및 여과칩(110)의 선정 높이를 산출한다.
이때, 선정 높이에 해당되는 피펫 구동모터(220)의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 피펫 구동모터(220)의 구동축을 회전시킬 수 있다. 또한, 선정 높이에 해당되는 칩 구동모터(120)의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 칩 구동모터(120)의 구동축(156)을 회전시킬 수 있다.
특히, 칩 구동모터(120)의 작동에 의해, 칩 구동모터(120)의 구동축(156)이 회전되면, 칩 구동모터(120)의 구동축(156)에 구동 연결된 구동 풀리(151)가 회전되면서, 구동 풀리(151)에 벨트(157) 연결된 종동 풀리(152)가 회전될 수 있고, 종동 풀리(152)의 회전에 의해 종동 풀리(152)의 종동축(153)이 회전되면, 종동축(153)에 회전결합된 승강기어(154)가 승강되면서, 여과칩(110)이 장착된 칩 브라켓(155)을 수직가이드(142)를 따라 승강시킬 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 : 칩 어셈블리
110 : 여과칩
120 : 칩 구동모터
130 : 칩 베이스
140 : 가이드유닛
141 : 수평가이드
142 : 수직가이드
150 : 승강유닛
151 : 구동 풀리
152 : 종동 풀리
153 : 종동축
154 : 승강기어
155 : 칩 브라켓
160 : 칩 이송모터
200 : 피펫 어셈블리
210 : 회수 피펫
220 : 피펫 구동모터
300 : 디쉬 카트리지
310 : 디쉬 하우징
320 : 감지구
330 : 디쉬
340 : 용액튜브
400 : 감지센서
500 : 엔코더
600 : 컨트롤러

Claims (11)

  1. 프로세스용액으로부터 표적세포를 분리하는 여과칩과, 상기 여과칩을 승강시키기 위한 칩 구동모터를 포함하는 칩 어셈블리;
    상기 여과칩으로부터 분리된 상기 표적세포를 회수하는 회수 피펫과, 상기 회수 피펫을 승강시키기 위한 피펫 구동모터를 제공하는 피펫 어셈블리; 그리고
    상기 표적세포가 분리된 잔여 프로세스용액이 수용되는 디쉬 카트리지를 포함하고,
    상기 칩 어셈블리는,
    상기 디쉬 카트리지의 일측에 배치되는 칩 베이스;
    일단부가 상기 칩 구동모터에 구동 연결되고, 타단부에 상기 여과칩이 장착되는 칩 브라켓을 구비하는 승강유닛;
    상기 승강유닛의 수평 이동을 안내하며, 상기 칩 베이스 상에 설치되고, 상기 칩 브라켓과 상기 칩 구동모터의 사이에 위치하는 수평가이드; 그리고
    상기 승강유닛에 설치되어 상기 칩 브라켓의 수직 이동을 안내하는 수직가이드를 포함하는, 표적세포 아이솔레이터.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 승강유닛은,
    상기 칩 구동모터의 구동축에 구동 연결되는 구동 풀리;
    상기 구동 풀리에 벨트 연결되는 종동 풀리; 그리고
    상기 종동 풀리에 구동 연결되고 외주면에 승강기어가 회전결합되는 종동축을 더 포함하고,
    상기 칩 브라켓의 일단부는,
    상기 승강기어를 통해 상기 종동축에 구동 연결되며,
    상기 수평가이드는,
    상기 구동축과 상기 종동축의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    표적세포 아이솔레이터.
  3. 청구항 제1항에 있어서,
    기 지정된 세팅 지점에 위치되는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 감지하기 위한 감지센서를 더 포함하고,
    상기 디쉬 카트리지는
    디쉬 하우징;
    상기 세팅 지점을 제공하도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 마련되고, 내측벽에 상기 감지센서가 배치되는 감지구;
    상기 감지구에서 이격되도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 마련되는 디쉬; 및
    상기 프로세스용액이 수용 가능하도록 상기 디쉬 하우징의 상부에 구비되는 용액튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 디쉬는
    바닥면이 경사지게 형성되는 본체부; 및
    상기 본체부의 상부에 결합되고, 상기 여과칩을 지지하는 지지편이 구비된 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 여과칩은
    상기 표적세포를 분리하기 위해, 복수의 여과홀(hole)이 형성된 메시필터(mesh filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 표적세포는
    혈중 종양세포(Circulating Tumor Cell, CTC/CTCs)인 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터.
  7. 청구항 제1항의 표적세포 아이솔레이터를 이용하여 상기 여과칩의 위치를 결정하는, 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법에 있어서,
    상기 표적세포 아이솔레이터는,
    상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 감지하는 감지센서와, 회전수를 카운팅하는 엔코더와, 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 이동을 조절하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 감지센서를 통해, 기 지정된 세팅 지점에 위치되는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 감지하는 단계;
    상기 컨트롤러가, 상기 감지센서를 통해 상기 회수 피펫 및 여과칩이 감지되면, 상기 엔코더를 통해 상기 여과칩을 승강시키는 피펫 구동모터의 구동축 회전수와 상기 칩 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 단계;
    상기 컨트롤러가, 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수와 상기 칩 구동모터의 구동축 회전수에 대한 정보를 통해, 기 설정된 상대 높이에 맞는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 선정 높이를 산출하는 단계; 및
    상기 컨트롤러가, 상기 여과칩에 잔류한 표적세포의 회수시, 산출된 상기 선정 높이에 맞추어 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계는,
    상기 컨트롤러가, 상기 선정 높이에 해당되는 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 상기 피펫 구동모터의 구동축을 회전시키는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 회수 피펫 및 여과칩의 이동 높이를 조절하는 단계는,
    상기 컨트롤러가, 상기 선정 높이에 해당되는 상기 칩 구동모터의 구동축 회전수를 산출하고, 산출된 구동축 회전수만큼 상기 칩 구동모터의 구동축을 회전시키고, 상기 칩 구동모터의 구동축이 회전되면, 상기 칩 구동모터의 구동축에 구동 연결된 구동 풀리가 종동 풀리의 종동축을 회전시켜, 상기 칩 브라켓을 상기 수직가이드를 따라 승강시키는 것을 특징으로 하는, 표적세포 아이솔레이터의 위치결정방법.
  10. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 수평가이드는,
    상기 칩 베이스에 인접한 제1 수평가이드; 그리고
    상기 제1 수평가이드의 길이방향과 나란하게 연장되어 형성되되, 상기 제1 수평가이드의 상부에 위치하는 제2 수평가이드를 포함하는,
    표적세포 아이솔레이터.
  11. 청구항 제1항에 있어서,
    기 설정된 세팅 지점에 위치되는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩을 감지하기 위한 감지센서;
    상기 회수 피펫 및 상기 여과칩이 상기 세팅 지점에 위치될 때, 상기 칩 구동모터 및 상기 피펫 구동모터의 구동축 회전수를 카운팅하는 엔코더; 그리고
    상기 엔코더에서 카운팅된 상기 구동축 회전수에 대한 정보를 통해, 기 설정된 상대 높이에 맞는 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 선정 높이를 산출하고, 상기 여과칩에 잔류한 표적세포의 회수시, 산출된 상기 선정 높이에 맞추어 상기 회수 피펫 및 상기 여과칩의 이동 높이를 조절하는 컨트롤러를 더 포함하는,
    표적세포 아이솔레이터.
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