KR102036723B1 - Intracytoplasmic sperm injection system and method of sperm injection - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 관점에 따르면, 난세포 및 정자가 주입되는 적어도 하나의 채널 및 상기 난세포와 상기 정자가 결합하는 내부 공간을 포함하는 미세 유체 칩; 및 상기 미세 유체 칩에 이동 가능하게 결합되며 상기 내부 공간에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터를 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, the microfluidic chip includes at least one channel into which the oocytes and sperm are injected, and an inner space to which the oocytes and the sperm bind; And at least one manipulator movably coupled to the microfluidic chip and capable of steering in the interior space.
Description
본 발명은 세포질내 정자 주입(ICSI) 시스템 및 이를 이용한 정자 주입 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 미세 유체 칩 및 자동화 시스템에 의해 구동되는 매니퓰레이터가 통합된 로보틱 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an intracellular sperm injection (ICSI) system and a method for sperm injection using the same, and more particularly, a robotic intracellular sperm injection system and a sperm injection method incorporating a manipulator driven by a microfluidic chip and an automated system. It is about.
세포질내 정자 직접 주입술(ICSI)은 체외 수정(IVF; in vitro fertilization)의 일종으로 단일 정자를 난세포 내로 인위적으로 주입하는 방법을 말하는 것으로, 정자의 농도, 형태 또는 운동성에 결함이 있는 경우 등의 남성 인자 불임(male factor infertility)을 극복하기 위한 목적으로 또는 수정의 근본적인 메카니즘에 대한 연구 목적으로 사람을 포함하는 동물의 수정에 광범위하게 사용되고 있다. ICSI가 처음으로 개발된 이래로, 이 방법을 사용하여 매우 높은 수준의 수정 성공에 이르게 되었다.Intracellular Sperm Direct Injection (ICSI) is a type of in vitro fertilization (IVF) that involves artificially injecting a single sperm into an egg cell. It is widely used in fertilization of animals, including humans, for the purpose of overcoming male factor infertility or for the study of the underlying mechanism of fertilization. Since the inception of ICSI for the first time, this approach has led to very high levels of modification success.
ICSI는 특정 유형의 남성 불임을 극복하기 위한 매우 유용한 도구가 될 뿐만 아니라, 실험 동물의 수정 또는 정자-매개 유전자 전달(Sperm-mediated gene transfer, 이하 'SMGT'로 약칭함)의 도구로 사용되기도 한다ICSI is not only a very useful tool for overcoming certain types of male infertility, but also as a tool for fertilization or sperm-mediated gene transfer (abbreviated as SMGT) in experimental animals.
1992년 이후 20년 동안 ICSI는 고도로 숙련된 기술자가 현미경의 접안렌즈를 통해 직접 보면서 미세 매니퓰레이터(micromanipulator) 등을 조정함으로써 수동으로 수행되었다. 그러나, 이러한 수동 조작의 경우 기술자의 숙련도 및 컨디션에 따라 수율이 변화하며 50 % 내지 80 %의 비교적 낮은 수정률을 갖는다. For two decades after 1992, ICSI was performed manually by a highly skilled technician adjusting the micromanipulator and the like while looking directly through the microscope's eyepiece. However, in the case of such manual operation, the yield varies depending on the skill and condition of the technician and has a relatively low modification rate of 50% to 80%.
이에, 지난 10년 동안 자동화 및 로보틱스 접근을 이용하여 세포 주입을 자동화하려는 노력이 이루어졌으나, 일부의 단계들만 자동화되고 매니퓰레이터의 제어를 여전히 기술자에 의해 수동적으로 수행하거나 수동 단계를 최소화하기 위해 고가의 매니퓰레이터 및 스테이지를 사용하는 문제가 존재하였다. In the past decade, efforts have been made to automate cell injection using automation and robotics approaches, but only a few steps are automated and expensive manipulators are still required to manually control the manipulator or minimize manual steps. And the problem of using stages.
본 발명은, ICSI 과정을 자동화하여 높고 균일한 수정률을 달성할 수 있는 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an intracellular sperm injection system and a sperm injection method capable of automating the ICSI process to achieve a high and uniform fertilization rate.
또한, 자기장으로 조향할 수 있는 매니퓰레이터를 채용함으로써 제조 비용이 낮은 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide an intracellular sperm injection system and a sperm injection method having low manufacturing cost by employing a manipulator capable of steering with a magnetic field.
또한, 밀폐형 일회용 미세 유체 칩을 사용함으로써 오염을 방지할 수 있고, 일회용 미세 유체 칩만을 교체하여 반복적인 사용이 가능한 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide an intracellular sperm injection system and a sperm injection method which can prevent contamination by using a sealed disposable microfluidic chip and can be used repeatedly by replacing only the disposable microfluidic chip.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 관점에 따르면, 난세포 및 정자가 주입되는 적어도 하나의 채널 및 상기 난세포와 상기 정자가 결합하는 내부 공간을 포함하는 미세 유체 칩; 및 상기 미세 유체 칩에 이동 가능하게 결합되며 상기 내부 공간에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터를 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, the microfluidic chip includes at least one channel into which the oocytes and sperm are injected, and an inner space to which the oocytes and the sperm bind; And at least one manipulator movably coupled to the microfluidic chip and capable of steering in the interior space.
상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재를 더 포함하며, 상기 미세 유체 칩은 상기 지지 부재에 장착 및 탈착이 가능할 수 있다.The microfluidic chip may further include a support member for supporting the microfluidic chip, and the microfluidic chip may be attached to or detached from the support member.
상기 지지 부재는 상기 적어도 하나의 채널에 대응되는 적어도 하나의 채널 연결부 및 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터가 삽입되는 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있다.The support member may include at least one channel connection portion corresponding to the at least one channel and at least one opening into which the at least one manipulator is inserted.
상기 지지 부재의 외측에 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터와 결합되어, 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터를 이동시키는 전후 이동 수단을 더 포함할 수 있다.It may further include a front and rear movement means coupled to the at least one manipulator outside the support member to move the at least one manipulator.
상기 매니퓰레이터를 조향하는 자기장 발생 장치를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a magnetic field generator configured to steer the manipulator.
상기 자기장 발생 장치는 복수의 코일을 포함하며, 상기 복수의 코일은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재에 내장될 수 있다.The magnetic field generating device may include a plurality of coils, and the plurality of coils may be embedded in a supporting member supporting the microfluidic chip.
상기 매니퓰레이터는 마그넷을 포함할 수 있다.The manipulator may comprise a magnet.
상기 미세 유체 칩은 공기압을 제어하여 상기 난세포를 지지하는 흡입부를 포함할 수 있다.The microfluidic chip may include an intake unit for supporting the egg cells by controlling air pressure.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 난세포 및 정자가 주입되는 적어도 하나의 채널 및 상기 난세포와 상기 정자가 결합하는 내부 공간을 포함하는 미세 유체 칩 및 상기 미세 유체 칩에 이동 가능하게 결합되며 상기 내부 공간에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터를 포함하는 세포질내 정자 주입 시스템을 이용한 정자 주입 방법에 있어서, 상기 마이크로 유체 칩의 상기 내부 공간의 환경을 조성하는 단계; 상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 난세포를 주입하는 단계; 상기 난세포의 위치를 결정하는 단계; 상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 정자를 주입하는 단계; 상기 정자를 포획하는 단계; 및 상기 난세포에 상기 정자를 주입하는 단계를 포함하는, 정자 주입 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the microfluidic chip comprising at least one channel into which the oocytes and sperm are injected and an inner space to which the oocytes and the sperm bind, and the microfluidic chip movably coupled to the microfluidic chip, A sperm injection method using an intracellular sperm injection system comprising at least one manipulator capable of steering, comprising: creating an environment of the interior space of the microfluidic chip; Injecting the egg cells through the at least one channel; Determining the location of the egg cell; Injecting the sperm through the at least one channel; Capturing the sperm; And injecting the sperm into the egg cells.
상기 매니퓰레이터는 제1매니퓰레이터 및 제2매니퓰레이터를 포함하며, 상기 제1매니퓰레이터를 이용하여 상기 난세포의 위치를 결정하는 단계를 수행하며, 상기 제2매니퓰레이터를 이용하여 상기 정자를 포획하는 단계 및 상기 난세포에 상기 정자를 주입하는 단계를 수행할 수 있다.The manipulator includes a first manipulator and a second manipulator, performing the step of determining the position of the egg cell using the first manipulator, capturing the sperm using the second manipulator and Injecting the sperm may be performed.
상기 난세포의 위치를 결정하는 단계와 상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 정자를 주입하는 단계 사이에, 상기 난세포에 구멍을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a hole in the egg cell between determining the location of the egg cell and injecting the sperm through the at least one channel.
상기 적어도 하나의 채널은 복수의 채널을 포함하며, 상기 환경을 조성하기 위한 용액 및 기체, 상기 난세포 및 상기 정자는 각각 서로 다른 채널을 통해 주입될 수 있다.The at least one channel includes a plurality of channels, and the solution and gas, the egg cell and the sperm may be injected through different channels, respectively, to create the environment.
상기 세포질내 정자 주입 시스템은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재를 더 포함하며, 상기 미세 유체 칩은 상기 지지 부재에 장착 및 탈착이 가능할 수 있다.The intracellular sperm injection system may further include a support member for supporting the microfluidic chip, and the microfluidic chip may be attached to or detached from the support member.
상기 세포질내 정자 주입 시스템은, 상기 매니퓰레이터와 결합되어 상기 매니퓰레이터를 이동시키는 전후 이동 수단 및 상기 매니퓰레이터를 조향하는 자기장 발생 장치를 더 포함할 수 있다.The intracellular sperm injection system may further include a front and rear movement means coupled to the manipulator to move the manipulator and a magnetic field generating device for steering the manipulator.
상기 자기장 발생 장치는 복수의 코일을 포함하며, 상기 복수의 코일은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재에 내장될 수 있다.The magnetic field generating device may include a plurality of coils, and the plurality of coils may be embedded in a supporting member supporting the microfluidic chip.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following detailed description, claims, and drawings.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, ICSI 과정을 자동화하여 높고 균일한 수정률을 달성할 수 있는 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention made as described above, it is possible to provide an intracellular sperm injection system and sperm injection method that can achieve a high and uniform fertilization rate by automating the ICSI process.
또한, 자기장으로 조향할 수 있는 매니퓰레이터를 채용함으로써 제조 비용이 낮은 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공할 수 있다.In addition, by employing a manipulator capable of steering with a magnetic field, it is possible to provide an intracellular sperm injection system and a sperm injection method having a low manufacturing cost.
또한, 밀폐형 일회용 미세 유체 칩을 사용함으로써 오염을 방지할 수 있고, 일회용 미세 유체 칩만을 교체하여 반복적인 사용이 가능한 세포질내 정자 주입 시스템 및 정자 주입 방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an intracellular sperm injection system and a sperm injection method which can prevent contamination by using a sealed disposable microfluidic chip and can be repeatedly used by replacing only the disposable microfluidic chip.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 구성 요소가 결합된 세포질내 정자 주입 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 3은 자기장 발생 장치 및 현미경 시스템을 더 포함하는 도 2의 세포질내 정자 주입 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 정자 주입 방법의 단계들을 순차적으로 나타낸 순서도다.
도 5a 내지 도 5h는 도 4의 단계들 각각에 대응되는 미세 유체 칩의 상태를 개략적으로 나타낸 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the components of the intracellular sperm injection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an intracellular sperm injection system to which the components of FIG. 1 are combined. FIG.
3 is a schematic perspective view of the intracellular sperm injection system of FIG. 2 further comprising a magnetic field generating device and a microscope system.
4 is a flow chart sequentially illustrating the steps of the sperm injection method.
5A to 5H are conceptual views schematically illustrating a state of the microfluidic chip corresponding to each of the steps of FIG. 4.
6 is a perspective view schematically showing the components of another intracellular sperm injection system according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view schematically showing the components of the intracellular sperm injection system according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.DETAILED DESCRIPTION Various embodiments of the present disclosure are described below in connection with the accompanying drawings. Various embodiments of the present disclosure may have various changes and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present disclosure to specific embodiments, it should be understood to include all modifications and / or equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments of the present disclosure. In the description of the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "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.Expressions such as “comprises” or “can include” that can be used in various embodiments of the present disclosure indicate the existence of the corresponding function, operation or component disclosed, and additional one or more functions, operations or It does not restrict the components. In addition, in various embodiments of the present disclosure, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
본 개시의 다양한 실시예에서 “또는” 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, “A 또는 B”는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, an expression such as “or” includes any and all combinations of words listed together. For example, "A or B" may include A, may include B, or may include both A and B.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 “제1”, “제2”, “첫째”, 또는 “둘째” 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Expressions such as “first”, “second”, “first”, or “second”, etc. used in various embodiments of the present disclosure may modify various elements of the various embodiments, but do not limit the corresponding elements. Do not. For example, the above expressions do not limit the order and / or importance of the corresponding elements. The above expressions may be used to distinguish one component from another. For example, both a first user device and a second user device are user devices and represent different user devices. For example, without departing from the scope of the various embodiments of the present disclosure, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ”연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ”직접 연결되어” 있다거나 ”직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It is to be understood that there may be new other components between the other components. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it may be understood that there is no new other component between the component and the other component. Should be able.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in various embodiments of the present disclosure are merely used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the various embodiments of the present disclosure. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which various embodiments of the present disclosure belong.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are ideally or excessively formal, unless expressly defined in the various embodiments of the present disclosure. It is not interpreted in the sense.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성 요소가 결합된 세포질내 정자 주입 시스템을 나타낸 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the components of the intracellular sperm injection system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an intracellular sperm injection system combined with the components of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입(ICSI; intracytoplasmic sperm injection) 시스템(1)은, 난세포(OC, 도 5b) 및 정자(SM, 도 5f)가 주입되는 적어도 하나의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)과 상기 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)과 연결되며 난세포(OC)와 정자(SM)가 결합하는 내부 공간(113)을 포함하는 미세 유체 칩(110) 및 미세 유체 칩(110)에 이동 가능하게 결합되며 상기 내부 공간에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터(130)를 포함한다.1 and 2, an intracytoplasmic sperm injection (ICSI)
상기 미세 유체 칩(110)은 미소의 크기를 갖는 채널을 이용하여 적은 양의 유체를 처리하거나 조작하는 데 사용되는 칩으로서, 유체의 주입 및 배출을 용이하게 제어할 수 있다.The
도 1에서는 미세 유체 칩(110)이 6개의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 포함하는 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)의 개수는 특별히 제한되지 않는다. 상기 채널은 용액, 난세포(OC), 정자(SM), 및 기체 등이 주입되는 "주입구"로서 기능할 뿐만 아니라 용액, 난세포(OC), 정자(SM), 기체, 및 수정체 등이 배출되는 "배출구"로서 기능할 수도 있다. 즉, 적어도 하나의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 통해 주입하고자 하는 용액 등이 주입될 수도 있고 배출될 수도 있다.Although FIG. 1 illustrates that the
일 실시예에 따르면, 미세 유체 칩(110)은 복수의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 포함하며, 복수의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 각각을 통해 서로 다른 물질이 주입 또는 배출될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 서로 다른 물질이 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 공유함에 따라 발생할 수 있는 오염을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.According to an embodiment, the
미세 유체 칩(110)은 공기압을 제어하여 난세포(OC)를 지지하는 흡입부(SP) 및 적어도 하나의 매니퓰레이터(130)가 결합되는 매니퓰레이터 결합부(MP)를 더 포함할 수 있다.The
채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 통해 주입된 난세포(OC)는 흡입부(SP)에 의해 위치가 결정(positioning)되며, 고정되어 있는 난세포(OC)에 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 통해 주입된 정자(SM)를 주입시킴으로써 난세포(OC)와 정자(SM)를 결합시킬 수 있다. 이와 같이 난세포(OC)와 정자(SM)가 결합되는 공간은 미세 유체 칩(110)의 내부 공간(113)으로 정의될 수 있다.Oocytes (OC) injected through the channels (P1, P2, P3, P4, P5, P6) is positioned by the suction unit (SP), and the channels (P1, By injecting sperm (SM) injected through P2, P3, P4, P5, P6 it is possible to combine the ovum cells (OC) and sperm (SM). As such, the space in which the ova cells OC and the sperm SM are coupled may be defined as the
일 실시예에 따르면, 세포질내 정자 주입 시스템(1)은 미세 유체 칩(110)을 지지하는 지지 부재(120)를 포함할 수 있다. 지지 부재(120)는 프레임(121) 및 미세 유체 칩(110)의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)들에 연결된 채널 연결 포트(PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6)를 포함할 수 있다. 프레임(121)에는 채널 연결 포트(PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6)에 대응되는 개구(H1, H2, H3, H4, H5, H6)가 형성되어 있으며, 채널 연결 포트(PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6)는 프레임(121)의 개구(H1, H2, H3, H4, H5, H6)로부터 연장된 통로일 수 있다. 외부의 난세포 소스(미도시) 및 정자 소스(미도시) 등은 채널 연결 포트(PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6)와 연결되며, 채널 연결 포트(PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6)를 통해 난세포(OC) 및 정자(SM) 등이 미세 유체 칩(100)의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)로 주입될 수 있다.According to one embodiment, the intracellular
지지 부재(120)는 미세 유체 칩(110)의 흡입부(SP)와 연결된 흡입부 연결 포트(SPC)를 포함하며, 흡입부 연결 포트(SPC)는 외부의 압력 조정 장치(미도시)에 연결될 수 있다. 즉, 압력 조정 장치(미도시)를 이용하여 흡입부 연결 포트(SPC)를 통해 흡입부(SP)의 압력이 조정될 수 있다. 프레임(121)에는 흡입부 연결 포트(SPC)에 대응되는 개구(H7)가 형성되어 있으며, 흡입부 연결 포트(SPC)는 프레임(121)의 개구(H7)로부터 연장된 통로일 수 있다.The
또한, 지지 부재(120)는 매니퓰레이터(130)가 삽입될 수 있는 개구(H8, H9, H10)를 포함하며, 상기 개구(H8, H9, H10)는 미세 유체 칩(110)의 매니퓰레이터 결합부(MP)에 대응되는 위치에 배치되며 매니퓰레이터(130)의 개수에 대응되는 수를 가질 수 있다. 매니퓰레이터(130)는 개구(H8, H9, H10)에 전후 이동이 가능하도록 삽입될 수 있다. In addition, the
난세포(OC)의 위치 결정 및 정자(SM)의 주입은 매니퓰레이터(130)를 이용하여 수행되며, 매니퓰레이터(130)는 이러한 동작을 수행하기 위해 미세 유체 칩(110)에 이동 가능하게 결합되며 내부 공간(113)에서 조향이 가능할 수 있다.Positioning of the egg cell (OC) and injection of sperm SM are performed using the
도 1에서는 매니퓰레이터(130)가 3개, 즉 제1매니퓰레이터(131), 제2매니퓰레이터(132) 및 제3매니퓰레이터(131, 132, 133)를 포함하는 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 매니퓰레이터는 1개 또는 2개일 수 있고, 4개 이상일 수도 있다. 제1 내지 제3매니퓰레이터(131, 132, 133)는 각각 정자 주입 방법에서 서로 다른 기능을 수행할 수 있다.Although FIG. 1 illustrates that the
매니퓰레이터(130)는 전후 이동 및 조향이 가능하도록 배치되며, 일 실시예에 따르면, 매니퓰레이터(130)의 전후 이동은 지지 부재(120)의 외측에 배치된 전후 이동 수단(140)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 전후 이동 수단(140)은 마이크로 스테이지일 수 있으며, 제1매니퓰레이터(131), 제2매니퓰레이터(132) 및 제3매니퓰레이터(133)는 각각 제1스테이지(141), 제2스테이지(142) 및 제3스테이지(143)에 의해 각각 이동될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 내지 제3스테이지(141, 142, 143)는 제어 박스(150) 내에 배치될 수 있으며, 제어 박스(150)에는 제1 내지 제3스페이지(141, 142, 143)의 구동을 제어하는 회로부(미도시)가 더 배치될 수 있다. 제어 박스(150)는 중앙 처리 장치를 포함하는 외부 호스트 컴퓨터(미도시)에 연결될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 매니퓰레이터(130)의 조향은 자기장의 제어에 의해 수행될 수 있다. 자기장에 의한 조향을 위해, 제1매니퓰레이터(131), 제2매니퓰레이터(132) 및 제3매니퓰레이터(131, 132, 133)는 각각 제1마그넷(M1), 제2마그넷(M2), 및 제3마그넷(M3)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.According to an embodiment, steering of the
미세 유체 칩(110)은 지지 부재(120)에 장착 및 탈착이 가능할 수 있다. 예컨대, 미세 유체 칩(110)은 일회용(disposal)일 수 있으며 사용 후 다른 미세 유체 칩(110)으로 교체될 수 있다. 미세 유체 칩(110)은 하판(111) 및 상판(112)을 포함하며, 하판(111)과 상판(112) 사이에 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 및 내부 공간(113)이 형성된다. 미세 유체 칩(110)의 내부 공간(113)은 지지 부재(120)에 장착된 상태에서 지지 부재(120), 매니퓰레이터(130), 하판(111) 및 상판(112)에 의해 실질적으로 외부 환경으로부터 밀폐된 상태를 유지할 수 있다.The
따라서, 미세 유체 칩(110)은 쉽게 외부 환경으로부터 오염되지 않으며, 일회용으로 구성되어 정자 주입 방법 수행에 의해 오염된 미세 유체 칩(110)은 새로운 미세 유체 칩(110)으로 교체될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 난세포(OC)와 정자(SM)가 결합되는 내부 공간(113)의 오염을 방지할 수 있다.Therefore, the
또한, 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(1)은 미세 유체 칩(110), 지지 부재(120) 및 매니퓰레이터(130)가 집적된 통합 플랫폼을 형성한 간이한 구성을 가지며 제조 비용이 낮아 상용화가 용이할 수 있다.In addition, the intracellular
도 3은 자기장 발생 장치 및 현미경 시스템을 더 포함하는 도 2의 세포질내 정자 주입 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.3 is a schematic perspective view of the intracellular sperm injection system of FIG. 2 further comprising a magnetic field generating device and a microscope system.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(1)은 자기장 발생 장치(160) 및 이미징 시스템(170)을 더 포함하며, 세포질내 정자 주입 공정을 수행하는 과정에서 자기장 발생 장치(160)를 이용하여 매니퓰레이터(130, 도 2)를 조향하며 이미징 시스템(170)을 이용하여 미세 유체 칩(110), 난세포(OC, 도 5b), 정자(SM, 도 5f) 및 매니퓰레이터(130)를 실시간으로 촬영 및 관찰할 수 있다.Referring to FIG. 3, the intracellular
예컨대, 자기장 발생 장치(160)는 8개의 코일을 포함할 수 있다. 각각의 코일은 자기장을 발생시키며, 각 코일에 의해 발생되는 자기장이 중첩되어 관심영역, 즉 내부 공간(113)에 최종적으로 자기장을 생성해 내고 이를 조정함으로써 마그넷(M1, M2, M3)을 포함하는 매니퓰레이터(130)을 일 축에 대하여 조향할 수 있다. 도 3에서는 자기장 발생 장치(160)가 8개의 코일을 포함하는 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.For example, the magnetic
일 실시예에 따르면, 이미징 시스템(170)은 카메라를 포함하는 현미경 기반의 시스템일 수 있으며, 이미징 시스템(170)을 통해 촬영된 영상은 호스트 컴퓨터에 전달되어 소정의 영상처리 알고리즘을 통해 처리될 수 있다. 실시간으로 처리되는 영상을 기반으로 매니퓰레이터(130)를 조정하여 정자(SM)를 트랙킹하여 포획(capturing)한 뒤 난세포(OC) 내로 주입되도록 할 수 있다.According to an embodiment, the
도 4는 정자 주입 방법의 단계들을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 5a 내지 도 5h는 도 4의 단계들 각각에 대응되는 미세 유체 칩의 상태를 개략적으로 나타낸 개념도들이다. 4 is a flow chart sequentially showing the steps of the sperm injection method, Figures 5a to 5h is a conceptual diagram schematically showing the state of the microfluidic chip corresponding to each of the steps of FIG.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 정자 주입 방법은 마이크로 유체 칩(110)의 내부 공간(113)의 환경을 조성하는 단계(S111), 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 통해 난세포(OC)를 주입하는 단계(S112), 제1매니퓰레이터(131)를 이용하여 난세포(OC)의 위치를 결정하는 단계(S113), 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6)을 통해 정자(SM)를 주입하는 단계(S115), 제2매니퓰레이터(132)를 이용하여 정자를 포획하는 단계(S116), 및 제2매니퓰레이터(132)를 이용하여 난세포(OC)에 정자(SM)를 주입하는 단계(S117)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the sperm injection method according to an embodiment, the environment of the
다른 실시예에 따르면, 난세포의 위치를 결정하는 단계(S113)와 정자를 주입하는 단계(S115) 사이에 제3매니퓰레이터(133)를 이용하여 난세포(OC)에 구멍을 형성하는 단계(S114)가 더 수행될 수 있다.According to another embodiment, a step S114 of forming an opening in the egg cell OC using the
도 5a를 참조하면, 난세포(OC)를 주입하기 전에 미세 유체 칩(110)의 내부 공간(113)을 난세포(OC)와 정자(SM)가 수정되기에 적합한 환경으로 조성하는 단계(S111)를 수행할 수 있다. Referring to FIG. 5A, before implanting the egg cells OC, forming the
예컨대, 복수의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 중 하나의 채널(P5)을 통해 소정의 용액을 주입하고, 다른 채널(P6)을 통해 소정의 기체를 주입할 수 있다. 예컨대, 용액은 점도를 갖는 물질일 수 있으며, 기체는 용액의 산성도를 조절할 수 있는 이산화가스(CO2)일 수 있다. 이산화가스(CO2)는 정자 주입 방법의 단계들이 수행되는 동안 지속적으로 주입되어 용액의 산성도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 도시하진 않았지만, 세포질내 정자 주입 장치는 가열부(미도시)를 더 포함하며, 가열부(미도시)는 미세 유체 칩(110)의 내부 공간(113)을 일정한 온도, 예컨대 약 37도로 유지시킬 수 있다. For example, a predetermined solution may be injected through one of the channels P1, P2, P3, P4, P5, and P6, and a predetermined gas may be injected through the other channel P6. For example, the solution may be a substance having a viscosity, and the gas may be dioxide gas (CO 2 ) that can control the acidity of the solution. Dioxide (CO 2 ) can be continuously injected while the steps of the sperm injection method are performed to keep the acidity of the solution constant. Although not shown, the intracellular sperm injection device may further include a heating unit (not shown), and the heating unit (not shown) may maintain the
도 4b를 참조하면, 복수의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 중 하나의 채널(P3)을 통해 난세포(OC)를 주입하는 단계(S112)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 4B, an operation of injecting oocytes OC through one of the channels P3 among the plurality of channels P1, P2, P3, P4, P5, and P6 may be performed (S112).
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 주입된 난세포(OC)를 제1매니퓰레이터(131)를 이용하여 난세포(OC)를 조종(handling)하여 상대적으로 낮은 압력을 갖는 흡입부(SP)에 위치를 결정(positioning)하는 단계(S113)를 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 4C and 4D, the implanted egg cell OC is handled by using the
제1매니퓰레이터(131)는 제1마그넷(M1)을 포함하며, 자기장에 의해 제1마그넷(M1)을 포함하는 제1매니퓰레이터(131)를 조향함으로써 상기 난세포(OC)의 조종 및 위치 결정을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1매니퓰레이터(131)는 제1스테이지(141)에 의해 전후로 이동할 수 있으며, 자기장 발생 장치(160, 도 3)의 자기장을 조종함으로써 원하는 방향으로 조향될 수 있다. The
도 4e를 참조하면, 제3매니퓰레이터(133)를 이용하여 고정되어 있는 난세포(OC)에 구멍을 형성(puncturing)하는 단계(S114)를 수행할 수 있다. 제3매니퓰레이터(133)는 제3마그넷(M3)을 포함할 수 있으며, 제3스테이지(143)에 의해 전후 이동 및 자기장에 의해 조향이 가능할 수 있다.Referring to FIG. 4E, a step (S114) of forming a hole in the egg cell OC fixed using the
난세포(OC)는 난자(OCa), 난자(OCa)를 둘러싸고 있는 투명대(OCb) 및 핵(OCc)을 포함한다. 난세포(OC)에 구멍을 형성하지 않고 정자(SM)를 주입하기 위해서는 난세포(OCb)의 투명대를 뚫기 위해 충격을 가해야만 한다. 이러한 충격 및 침습에 의해 난세포(OCb)가 손상될 수 있다.Egg cell (OC) comprises an egg (OC a), egg (OC a) the surrounding zona pellucida (OC b) and core (OC c) with. In order to inject sperm (SM) without forming a hole in the egg (OC), an impact must be applied to penetrate the zona pellucida of the egg (OC b ). These shocks and invasion can damage the egg cells (OC b ).
일 실시예에 따르면, 난세포(OC)에 충격을 최소화하면서 구멍을 미리 형성하는 단계를 수행할 수 있으며 이러한 단계를 수행함으로써 난세포(OC)의 손상을 최소화할 수 있다.According to one embodiment, the step of preforming holes may be performed while minimizing the impact on the oocytes (OC), and by performing these steps, damage to the oocytes (OC) may be minimized.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 다른 실시예에 따르면, 난세포(OC)에 구멍을 형성하는 단계(S114)가 생략될 수 있다.However, the present invention is not limited to this. That is, according to another embodiment, the step (S114) of forming a hole in the egg cell (OC) can be omitted.
도 4f를 참조하면, 복수의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 중 하나의 채널(P2)을 통해 정자(SM)를 주입하는 단계(S115)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 4F, a step S115 of injecting sperm SM through one channel P2 of the plurality of channels P1, P2, P3, P4, P5, and P6 may be performed.
도 4g를 참조하면, 제2매니퓰레이터(132)를 이용하여 정자(SM)를 포획하는 단계(S116)를 수행할 수 있다. 제2매니퓰레이터(132)는 제2마그넷(M2)을 포함할 수 있으며, 제2스테이지(142)에 의해 전후 이동 및 자기장에 의해 조향이 가능할 수 있다. 정자(SM)는 이미징 시스템(170)에 의해 촬영된 영상의 분석을 통해 트랙킹될 수 있으며, 트랙킹된 정보를 토대로 제2매니퓰레이터(132)를 이동시켜 정자(SM)를 포획할 수 있다. 제2매니퓰레이터(132)를 정자를 포획하기 위한 내부 홀을 포함하며, 홀의 내부에는 소정의 용액이 존재할 수 있다. 또한, 제2매니퓰레이터(132)의 내부 홀의 압력은 조정가능하며, 홀의 압력 조정을 통해 흡입력을 제공함으로써 정자(SM)를 포획할 수 있다.Referring to FIG. 4G, the step S116 of capturing the sperm SM may be performed using the
도 4h를 참조하면, 제2매니퓰레이터(132)를 이용하여 포획된 정자(SM)를 난세포(OC)에 주입할 수 있다.Referring to FIG. 4H, the captured sperm SM may be injected into the egg cell OC using the
상기 도 4a 내지 도 4h의 단계들을 통해 세포질내 정자 주입이 이루어질 수 있으며, 난세포(OC)와 정자(SM)가 결합된 수정란은 미세 유체 칩(110)에 포함된 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 중 적어도 하나를 통해 배출될 수 있다.The intracellular sperm injection may be performed through the steps of FIGS. 4A to 4H, and the fertilized egg in which the ova cells (OC) and the sperm (SM) are coupled to the channels P1, P2, P3, P4, P5, P6) may be discharged through at least one.
도 5a 내지 도 5h를 참조하면, 미세 유체 칩(110)의 내부 공간(113)에 용액, 기체, 난세포(OC), 및 정자(SM)를 주입하기 위해 각각 다른 채널을 사용하도록 함으로써 용액, 기체, 난세포(OC), 및 정자(SM)를 주입하는 과정에서 발생할 수 있는 오염을 최소화하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 적어도 일부의 주입 물질은 채널을 공유할 수 있다. Referring to FIGS. 5A through 5H, a solution, a gas, and the like may be used by injecting different channels to inject a solution, a gas, an egg cell (OC), and a sperm (SM) into the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view schematically showing the components of another intracellular sperm injection system according to another embodiment of the present invention.
이하, 도 2의 세포질내 정자 주입 시스템(1)과의 차이점을 중심으로 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(2)에 관하여 설명한다.Hereinafter, the intracellular sperm injection system 2 according to an embodiment will be described with focus on the difference from the intracellular
도 6을 참고하면, 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(2)은 난세포(OC, 도 5b) 및 정자(SM, 도 5f)가 주입되는 적어도 하나의 채널(P1, P2, P3, P4, P5, P6) 및 내부 공간(213)을 포함하는 미세 유체 칩(210), 및 미세 유체 칩(210)에 이동 가능하게 결합되며 내부 공간(213)에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터(230)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the intracellular sperm injection system 2 according to an embodiment may include at least one channel P1, P2, P3, and P4 into which egg cells (OC, FIG. 5B) and sperm (SM, FIG. 5F) are injected. ,
세포질내 정자 주입 시스템(2)은 미세 유체 칩(210)을 지지하는 지지 부재(220) 및 매니퓰레이터(230)를 조향하기 위한 자기장 발생 장치(260)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 코일을 포함하는 자기장 발생 장치(260)는 지지 부재(220)에 내장될 수 있다. 즉, 자기장 발생 장치(260)는 도 3과 같이 지지 부재(220)의 외부에 위치하지 않고, 지지 부재(220) 내에 배치되어 미세 유체 칩(210) 및 매니퓰레이터(230)와 함께 하나의 통합 플랫폼을 형성할 수 있다. 도 6에서는 코일이 2쌍인 것을 도시하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 매니퓰레이터(230) 조향의 자유도를 증가시키기 위해 추가적인 코일이 지지 부재(220)의 내부 및/또는 외부에 더 배치될 수 있다.The intracellular sperm injection system 2 may include a
이러한 구성을 통해 세포질내 정자 주입 시스템(2)의 소형화를 도모할 수 있으며, 세포질내 정자 주입 시스템(2)을 사용할 수 있는 장소에 대한 자유도가 증가될 수 있다.Through such a configuration, it is possible to miniaturize the intracellular sperm injection system 2 and to increase the degree of freedom for the place where the intracellular sperm injection system 2 can be used.
일 실시예에 따르면 매니퓰레이터(230)는 제1매니퓰레이터(231), 제2매니퓰레이터(232) 및 제3매니퓰레이터(233)를 포함할 수 있으며, 상술한 바와 같이 난세포(OC, 도 5b)에 구멍을 형성하는 단계(S114, 도 4)를 생략하는 경우 제3매니퓰레이터(233)는 생략될 수 있다. 상기 제1매니퓰레이터(231), 제2매니퓰레이터(232) 및 제3매니퓰레이터(233)는 각각 제1마그넷(M1), 제2마그넷(M2) 및 제3마그넷(M3)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 사시도이다.Figure 7 is a perspective view schematically showing the components of the intracellular sperm injection system according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(3)은 난세포(OC, 도 5b) 및 정자(SM, 도 5f)가 주입되는 적어도 하나의 채널(P1, P2) 및 내부 공간(313)을 포함하는 미세 유체 칩(310), 및 미세 유체 칩(310)에 이동 가능하게 결합되며 내부 공간(313)에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터(330)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the intracellular
세포질내 정자 주입 시스템(3)은 미세 유체 칩(310)을 지지하는 지지 부재(320)를 포함하며, 지지 부재(320)는 채널(P1, P2)에 대응되는 채널 연결부(PC1, PC2)를 포함할 수 있다. 상기 매니퓰레이터(330)는 마그넷(M)을 포함하며, 세포질내 정자 주입 시스템(3)은 매니퓰레이터(3)를 조향하기 위한 자기장 발생 장치(160, 도 3)를 포함할 수 있다. The intracellular
도 7의 미세 유체 칩(310)은 도 2의 미세 유체 칩(110)보다 적은 수의 채널(P1, P2)을 포함하며 매니퓰레이터(330) 또한 하나만을 포함하므로 더욱 간이한 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 환경 조성을 위한 용액, 기체, 난세포(OC, 도 5b) 및 정자(SM, 도 5f) 중 적어도 일부는 채널(P1, P2)을 공유할 수 있다.Since the
매니퓰레이터(330)는 난세포(OC, 도 5b) 위치를 결정하는 단계(S113, 도 4), 난세포(OC, 도 5b)에 구멍을 형성하는 단계(S114), 정자를 포획 및 주입하는 단계(S116, S117)를 모두 수행할 수 있는 형태를 갖는 하나의 매니퓰레이터(330)일 수도 있고, 단계에 따라 교체할 수 있는 다른 형태의 매니퓰레이터(330)를 통칭하는 것일 수도 있다.
상술한 실시예들에 따른 세포질내 정자 주입 시스템(1, 2, 3) 및 정자 주입 방법을 통해, ICSI 과정을 자동화하여 높고 균일한 수정률을 달성할 수 있다. 또한, 자기장으로 조향할 수 있는 매니퓰레이터(130, 230, 330)를 채용함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 밀폐형 일회용 미세 유체 칩(110, 210, 310)을 사용함으로써 오염을 방지할 수 있고, 일회용 미세 유체 칩만을 교체하여 반복적인 사용이 가능할 수 있다.Through the intracellular sperm injection system (1, 2, 3) and sperm injection method according to the embodiments described above, it is possible to automate the ICSI process to achieve a high and uniform fertilization rate. In addition, the manufacturing cost can be reduced by employing the
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
1, 2, 3: 세포질내 정자 주입 시스템
110, 210, 310: 미세 유체 칩
120, 220, 320: 지지 부재
130, 230, 330: 매니퓰레이터
140: 전후 이동 수단
160, 260: 자기장 발생 장치
170: 이미징 시스템
P1, P2, P3, P4, P5, P6: 채널
SP: 흡입부
MP: 매니퓰레이터 결합부
M1, M2, M3, M: 마그넷1, 2, 3: intracellular sperm injection system
110, 210, 310: microfluidic chip
120, 220, 320: support member
130, 230, 330: manipulator
140: back and forth means of transportation
160, 260: magnetic field generating device
170: imaging system
P1, P2, P3, P4, P5, P6: Channel
SP: suction
MP: Manipulator Coupling
M1, M2, M3, M: Magnet
Claims (15)
상기 미세 유체 칩에 이동 가능하게 결합되며 상기 내부 공간에서 조향이 가능한 적어도 하나의 매니퓰레이터를 포함하고,
상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재를 더 포함하며,
상기 미세 유체 칩은 상기 지지 부재에 장착 및 탈착이 가능하며,
상기 지지 부재는 상기 적어도 하나의 채널에 대응되는 적어도 하나의 채널 연결부 및 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터가 삽입되는 적어도 하나의 개구를 포함하고,
상기 적어도 하나의 채널은 복수의 채널을 포함하며,
상기 내부 공간의 환경을 조성하기 위한 용액 및 기체, 상기 난세포 및 상기 정자는 각각 서로 다른 채널을 통해 주입되는, 세포질내 정자 주입 시스템.A microfluidic chip comprising at least one channel into which the egg cells and sperm are injected and an inner space to which the egg cells and the sperm bind; And
At least one manipulator movably coupled to the microfluidic chip and capable of steering in the interior space;
Further comprising a support member for supporting the microfluidic chip,
The microfluidic chip may be attached to or detached from the support member.
The support member includes at least one channel connection portion corresponding to the at least one channel and at least one opening into which the at least one manipulator is inserted.
The at least one channel includes a plurality of channels,
Intracellular sperm injection system, the solution and gas for creating the environment of the inner space, the egg cell and the sperm are each injected through different channels.
상기 지지 부재의 외측에 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터와 결합되어, 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터를 이동시키는 전후 이동 수단을 더 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템.The method of claim 1,
Intracellular sperm injection system coupled to the at least one manipulator on the outside of the support member, further comprising a forward and backward movement means for moving the at least one manipulator.
상기 매니퓰레이터를 조향하는 자기장 발생 장치를 더 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템.The method of claim 1,
And a magnetic field generating device for steering said manipulator.
상기 자기장 발생 장치는 복수의 코일을 포함하며,
상기 복수의 코일은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재에 내장된, 세포질내 정자 주입 시스템.The method of claim 5,
The magnetic field generating device includes a plurality of coils,
And the plurality of coils are embedded in a support member for supporting the microfluidic chip.
상기 매니퓰레이터는 마그넷을 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템.The method of claim 5,
And the manipulator comprises a magnet.
상기 미세 유체 칩은 공기압을 제어하여 상기 난세포를 지지하는 흡입부를 포함하는, 세포질내 정자 주입 시스템.The method of claim 1,
The microfluidic chip includes an inhalation portion that controls the air pressure to support the egg cells.
상기 미세 유체 칩의 상기 내부 공간의 환경을 조성하는 단계;
상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 난세포를 주입하는 단계;
상기 난세포의 위치를 결정하는 단계;
상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 정자를 주입하는 단계;
상기 정자를 포획하는 단계; 및
상기 난세포에 상기 정자를 주입하는 단계를 포함하고,
상기 세포질내 정자 주입 시스템은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재를 더 포함하며,
상기 미세 유체 칩은 상기 지지 부재에 장착 및 탈착이 가능하며,
상기 지지 부재는 상기 적어도 하나의 채널에 대응되는 적어도 하나의 채널 연결부 및 상기 적어도 하나의 매니퓰레이터가 삽입되는 적어도 하나의 개구를 포함하고,
상기 적어도 하나의 채널은 복수의 채널을 포함하며,
상기 환경을 조성하기 위한 용액 및 기체, 상기 난세포 및 상기 정자는 각각 서로 다른 채널을 통해 주입되는, 정자 주입 방법.
A microfluidic chip including at least one channel into which the oocytes and sperm are injected, and an inner space in which the egg cells and the sperm are coupled, and at least one manipulator movably coupled to the microfluidic chip and capable of steering in the inner space. In the sperm injection method using an intracellular sperm injection system,
Creating an environment of the interior space of the microfluidic chip;
Injecting the egg cells through the at least one channel;
Determining the location of the egg cell;
Injecting the sperm through the at least one channel;
Capturing the sperm; And
Injecting the sperm into the egg cell,
The intracellular sperm injection system further includes a support member for supporting the microfluidic chip,
The microfluidic chip may be attached to or detached from the support member.
The support member includes at least one channel connection portion corresponding to the at least one channel and at least one opening into which the at least one manipulator is inserted.
The at least one channel includes a plurality of channels,
Solution and gas for the environment, the egg cell and the sperm are each injected through a different channel, sperm injection method.
상기 매니퓰레이터는 제1매니퓰레이터 및 제2매니퓰레이터를 포함하며,
상기 제1매니퓰레이터를 이용하여 상기 난세포의 위치를 결정하는 단계를 수행하며, 상기 제2매니퓰레이터를 이용하여 상기 정자를 포획하는 단계 및 상기 난세포에 상기 정자를 주입하는 단계를 수행하는, 정자 주입 방법.The method of claim 9,
The manipulator includes a first manipulator and a second manipulator,
And determining the position of the egg cells using the first manipulator, capturing the sperm using the second manipulator, and injecting the sperm into the egg cells.
상기 난세포의 위치를 결정하는 단계와 상기 적어도 하나의 채널을 통해 상기 정자를 주입하는 단계 사이에,
상기 난세포에 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하는, 정자 주입 방법.The method of claim 9,
Between determining the location of the egg cells and injecting the sperm through the at least one channel,
Sperm injection method further comprising the step of forming a hole in the egg cell.
상기 세포질내 정자 주입 시스템은, 상기 매니퓰레이터와 결합되어 상기 매니퓰레이터를 이동시키는 전후 이동 수단 및 상기 매니퓰레이터를 조향하는 자기장 발생 장치를 더 포함하는, 정자 주입 방법.The method of claim 9,
The intracellular sperm injection system further comprises a back and forth movement means coupled to the manipulator to move the manipulator and a magnetic field generating device for steering the manipulator.
상기 자기장 발생 장치는 복수의 코일을 포함하며,
상기 복수의 코일은 상기 미세 유체 칩을 지지하는 지지 부재에 내장된, 정자 주입 방법.The method of claim 14,
The magnetic field generating device includes a plurality of coils,
And the plurality of coils are embedded in a support member for supporting the microfluidic chip.
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---|---|---|---|
KR1020180016492A KR102036723B1 (en) | 2018-02-09 | 2018-02-09 | Intracytoplasmic sperm injection system and method of sperm injection |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180016492A KR102036723B1 (en) | 2018-02-09 | 2018-02-09 | Intracytoplasmic sperm injection system and method of sperm injection |
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KR20190096717A KR20190096717A (en) | 2019-08-20 |
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Citations (1)
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US20140004557A1 (en) * | 2011-01-13 | 2014-01-02 | Tsinghua University | Microfluidic device and its use for positioning of cells or organisms |
Family Cites Families (1)
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CA2340199A1 (en) | 1998-08-11 | 2000-02-24 | University Of Hawaii | Mammalian transgenesis by intracytoplasmic sperm injection |
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Patent Citations (1)
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US20140004557A1 (en) * | 2011-01-13 | 2014-01-02 | Tsinghua University | Microfluidic device and its use for positioning of cells or organisms |
Non-Patent Citations (1)
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전남대학교 로봇연구소 마이크로의료로봇센터 홍보 카탈로그., "Robot Research Initiative Medical Microrobot Center" (2017*)* |
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