KR102056216B1

KR102056216B1 - 스택형 종이를 이용하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트 및 이를 이용한 시료 분리 방법

Info

Publication number: KR102056216B1
Application number: KR1020180016167A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 이준우; 유용경; 한성일; 김천중; 이경재; 허유희
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-12-16
Also published as: KR20190096565A

Abstract

본 발명은 시료 분리 장치로서, 특히 분리 대상물질을 분리하기 위하여 원심 분리 기반의 시료 분리 시트를 개시한다. 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 하나의 디스크가 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부; 및 상기 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 디스크를 서로 고정하고 서로 다른 크기의 디스크가 추가로 실장 되기 위한 개방 영역이 형성되는 접합부; 를 포함한다.

Description

스택형 종이를 이용하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트 및 이를 이용한 시료 분리 방법 {Sheet for Separating Sample Stacking Paper based using Centrifugal Force and Method using the same}

본 발명은 시료 분리 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원심력을 이용하여 시료를 분리 하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체가 유동하는 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요하고, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되거나 별도의 펌프에 의한 압력이 이용될 수 있다. 최근에는 이러한 유체 내 소량의 표적 물질 또는 분리 대상 물질을 검출하기 위하여, 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 랩온어디스크, 랩온어칩 등의 기술 개발이 활발하다.

랩온어칩을 혈액분석에 이용하여, 임상에서 채혈한 혈액으로부터 신속하게 다양한 정보를 얻고자 하는 연구가 이루어졌으며, 또한, 콤팩트디스크 형상의 회전판에 미세 유동 구조물을 배치하여 원심력을 이용하는 시료 분리 장치들이 많이 제안되었다.

다만, 종래의 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 분리하거나 분석하는 장치들은 프레임에 고정되지 않거나, 움직이는 회전체의 특성상 유체의 흐름을 제어하거나 유닛의 온도를 제어하는 등의 조작이 용이하지 않은 문제점이 있다.

또한, 종래의 시료 분리 장치들은 원심 분리 후 각 단계의 원심 분리후 상층액을 계속 옮겨야 하는 문제점이 있고, 상층액을 옮기는데 있어 전문가적인 숙련도가 필요한 한계가 있다.

따라서, 낮은 비용으로 누구나 사용할 수 있는 시료 분리 장치의 개발이 요구되고 있다.

한국 등록 특허 제 10-1099495 (공고)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시료 분리 시트를 개시한다. 특히, 엑소좀을 분리하기 위하여 종이 기반의 원심력을 이용하는 시료를 분리할 수 있는 시트를 개시한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부; 및 상기 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 디스크를 서로 고정하고 서로 다른 크기의 디스크가 추가로 실장 되기 위한 개방 영역이 형성되는 접합부; 를 포함한다.

본 발명에서 상기 원심 분리 기반의 시료 분리 시트는 상기 몸체부의 일단에서 상기 디스크의 일면을 차폐하여 상기 시료의 이동 경로를 차단하는 차폐부; 를 더 포함하고, 상기 차폐부를 이용하여 상기 몸체부 외부로 유동되는 상기 시료를 차단할 수 있다.

본 발명에서 상기 원심 분리 기반의 시료 분리 시트는 상기 몸체부의 일단에 형성되고, 상기 디스크의 적어도 일부분에 연결되어 상기 시료가 주입되는 시료 주입부; 를 더 포함하고, 상기 시료 주입부는 상기 몸체부의 일단에서 상기 디스크와 연결될 수 있다.

본 발명에서 상기 디스크는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되는 소수성 영역을 포함하고, 상기 형성된 소수성 영역은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분할 수 있다.

본 발명에서 상기 접합부는 상기 디스크 사이에서 상기 디스크를 고정하기 위한 접합제가 미리 마련되어 상기 소수성 영역에 접합되는 접합면을 포함하고, 상기 접합면을 이용하여 상기 디스크를 서로 고정하거나 탈착 시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 개방 영역은 상기 디스크에서 시료가 이동하는 이동 경로상에 위치하고, 상기 소수성 영역의 경계를 따라 형성되는 상기 접합부에 마련되는 내측벽 또는 상기 접합부 양면에 마련되는 서로 다른 디스크면을 이용하여 추가로 실장 되는 상기 디스크를 고정할 수 있다.

본 발명에서 상기 몸체부의 외주면에서 소수성 물질을 열처리하여 막으로 형성되고, 상기 몸체부를 외부로부터 분리하는 코팅층; 을 더 포함하고, 상기 코팅층은 상기 열처리된 소수성 물질이 상기 디스크의 적어도 일부 깊이까지 흡습되어 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 디스크는 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역을 포함하고, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조될 수 있다.

본 발명에서 상기 적층된 디스크의 두께, 상기 적층된 디스크의 수 및 상기 개방 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련되고, 상기 구동 압력은 모세관력을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 몸체부는 상기 적층된 디스크의 상부에 위치하여, 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버; 를 더 포함하고, 상기 샘플 레저버가 위치할 디스크는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정될 수 있다.

본 발명에서 상기 몸체부는 회전 구동부 내의 튜브 내에 고정되거나 상기 회전 구동부에 기계적으로 체결되기 위한 체결부; 를 더 포함하고, 상기 회전 구동부에 고정되어 회전중심을 중심으로 회전됨으로서 원심력을 구동 압력으로 하여 상기 시료를 이동시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 분리 대상 물질은 생체 단백질로서 엑소좀을 포함하고, 상기 시료는 상기 엑소좀을 추출하기 위한 버퍼, 덱스트란(dextran), 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부; 상기 몸체부의 일단에서 상기 디스크의 일면을 차폐하여 상기 시료의 이동 경로를 차단하는 차폐부; 및 상기 몸체부의 외주면에서 소수성 물질을 열처리하여 막으로 형성되고, 상기 몸체부를 외부로부터 분리하는 코팅층; 을 포함한다.

본 발명에서 상기 차폐부는 상기 몸체부의 일단에 위치하는 상기 디스크의 양면에 미리 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되는 소수성 영역을 이용하여 상기 소수성 영역이 형성된 디스크에 인접한 상기 디스크의 일면을 차폐할 수 있다.

본 발명에서 상기 몸체부는 상기 적층된 디스크의 상부에 위치하여, 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버; 를 더 포함하고, 상기 샘플 레저버가 위치할 디스크는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정되며, 상기 적층된 디스크의 두께 및 상기 적층된 디스크의 수 및 상기 소수성 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련되고, 상기 구동 압력은 모세관력을 포함할 수 있다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원심력 기반의 시료 분석 방법은 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부에 상기 시료를 주입하는 단계; 상기 시료가 주입된 몸체부를 회전 구동부에 기계적으로 체결하고, 상기 회전 구동부의 회전 중심을 중심으로 기 설정된 시간 동안 회전시켜 상기 시료를 원심 분리 하는 단계; 및 상기 시료가 원심 분리된 상기 몸체부에서 상기 분리 대상 물질이 포함된 적어도 하나의 디스크를 제거하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 기 설정된 시간은 상기 시료에 포함된 상기 분리 대상 물질의 종류에 따라 서로 다르고, 상기 제거하는 단계는 상기 서로 다른 기 설정된 시간 마다 상기 몸체부에 포함된 적어도 하나의 상기 디스크를 반복하여 제거할 수 있다.

본 발명에서 상기 디스크는 기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질(Density Gradient Medium)이 미리 침윤되어 순서대로 적층되고, 상기 디스크의 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역을 포함하며, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조될 수 있다.

본 발명에서 상기 몸체부는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도에 따라 서로 다른 위치의 디스크 상부에 위치하여 상기 시료가 저장되거나 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버를 포함하고, 상기 샘플 레저버를 통하여 상기 시료를 주입 받을 수 있다.

본 발명에서 상기 적층된 디스크의 두께, 상기 적층된 디스크의 수 및 상기 소수성 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련되고, 상기 구동 압력은 모세관력을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 분리 가능한 디스크를 이용하여 시료를 분리할 수 있다.

특히, 원심력을 이용하여 생물학적 시료 내 엑소좀을 손쉽게 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 시트의 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시 예에서 몸체부에 적층되는 디스크 및 디스크 사이에 교대로 위치하는 접합부의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트의 실시 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 시트의 블록도이다.
도 5는 도 4의 실시 예에서 원심 분리 기반의 시료 분리 시트의 구성을 나타낸다.
도 6은 도 1 또는 도 4의 실시 예에서 적층된 디스크에 추가되는 샘플 레저버의 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 방법의 과정을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트가 체결되는 회전 구동부의 구성을 나타낸다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 용어를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서 설명하는 각 단계는 하나 또는 여러 개의 소프트웨어 모듈로도 구비가 되거나 또는 각 기능을 담당하는 하드웨어로도 구현이 가능하며, 소프트웨어와 하드웨어가 복합된 형태로도 가능하다. 각 용어의 구체적인 의미와 예시는 각 도면의 순서에 따라 이하 설명 한다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 블록도이다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 몸체부(100), 접합부(200), 차폐부(300), 시료 주입부(400) 및 코팅층(500)을 포함한다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 적어도 하나의 분리 대상 물질이 포함된 시료를 적층된 디스크상에 형성된 이동 경로를 통하여 이동시켜서 분리할 수 있다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 원심력(Centrifugal Force) 또는 모세관력을 구동 압력으로 하여 시료를 이동 시키는 장치로서, 원심 분리기(Centrifugation) 또는 회전 구동부에 기계적으로 체결되거나, 회전 구동부 내부의 튜브에 위치하여 분리 대상 물질이 포함된 시료를 분리할 수 있다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 시료를 흡착하여 저장하거나 이동 경로를 제공하는 디스크가 적층 되어 형성되는데, 적층된 디스크를 손쉽게 탈착함으로서 원하는 분리 대상 물질이 포함된 시료를 분리할 수 있다. 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 이용하면, 새로운 튜브를 사용하여 상층액(Supernatant)를 계속 옮길 필요 없이 필요한 디스크만을 분리하여 원하는 물질이 포함된 시료를 분리할 수 있고, 상층액을 옮기는데 필요한 전문가적인 숙련도가 없는 사용자도 시료를 분리할 수 있다. 또한, 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 분별 원심 분리(differential centrifugation), 밀도차를 이용한 원심 분리법(density gradient ultracentrifugation), 수성 이상 시스템(aqueous two phase system) 및 엑소퀵(exoquick)과 같이 특정 시료를 분리하기 위한 다양한 방법에 사용될 수 있다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)내 적층된 디스크의 두께, 적층된 디스크의 수 및 상기 개방 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련될 수 있고, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)가 이용하는 구동 압력은 모세관력 또는 원심력을 포함한다. 예를 들어, 몸체부(100)에 적층된 디스크 한층에 포함된 친수성 영역의 반지름 및 두께를 고려하여 디스크 한층에서 시료가 이동하는 경로의 부피를 계산할 수 있고, 디스크가 복수인 경우 상기 계산된 부피에 디스크의 수를 곱한 체적(부피)값이 시료의 부피만큼 달성 되도록 하여 디스크의 수 및 개방 영역의 면적을 설정할 수 있다. 예를 들어, 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피가 100ul이고, 적층된 디스크중 하나의 디스크의 크기가 반지름 2mm, 두께가 180um인 경우, 적층에 필요한 디스크는 총 45층으로 마련될 수 있다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 주입되는 시료에 포함된 분리 대상 물질은 생체 단백질로서 엑소좀을 포함하고, 상기 시료는 상기 엑소좀을 추출하기 위한 버퍼, 덱스트란(dextran), 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에서 시료는 분리 대상 물질 외에도 수성 2상 시스템(Aqueous two phase system, ATPS)을 위한 덱스트란(dextran), 및 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 엑소퀵과 같은 덱소좀을 추출하기 위한 기타 용액을 포함할 수 있다.

엑소좀은 여러 종류의 세포들로부터 분비되는 막 구조의 작은 입자로서, 엑소좀(exosome)은 막 구조의 작은 소낭으로, 직경은 대략 30~100nm인 것으로 보고되어 있다. 엑소좀은 정상 상태 및 병적 상태 이 두가지 모든 상태하에서 다수의 다른 세포 유형으로부터 분리되어 방출된다고 알려져 있다. 엑소좀에는 여러가지 RNA가 포함되어 있으며, 이것의 존재 유무 및 존재량을 검출하여 질병을 진단하는 방법에 대하여 연구가 활발하다. 그러나, 엑소좀을 이용하여 정확한 진단을 하기 위해서는 질환을 갖는 사람 체내에 존재하는 정확한 엑소좀의 함량을 아는 것이 중요하다.

몸체부(100)는 샘플 레저버(140, 160) 및 체결부(600)를 포함한다. 예를 들어, 몸체부(100)는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층 되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 몸체부(100)는 시료가 흡착되어 저장되거나 이동하는 친수성 영역이 포함된 이동 경로를 포함하고, 주입된 시료를 상기 이동 경로상에서 이동시킬 수 있다. 몸체부(100)에서 적층되는 디스크의 간의 간격은 디스크층의 표면의 상태 또는 디스크 내에 포함된 섬유 조직에 따라 서로 다르게 마련될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한다.

예를 들어, 몸체부(100)에 적층되는 디스크(120)는 적어도 일부에 섬유 조직이 형성되는 섬유층을 포함하고, 바람직하게는 Whatman 여과지로 마련될 수 있다. 본 발명의 디스크는 적어도 일부 섬유 조직을 갖는 재료를 포함하며, 종이가 사용될 수 있지만 이에 한정 되지 않고, 기타 섬유 조직 구조의 재료로 대체될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 디스크는 PLATE로서, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 및 나일론(Polystyrene, Polypropyrene, Polycarbonate 및 Nylon)을 포함하고, plate가 positive charge를 가지도록 하기 위하여 gamma-irradated 상태로 제공되는 plate로 마련될 수 있다. 예를 들어, 디스크(120)는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되는 소수성 영역(122)을 포함하고, 상기 형성된 소수성 영역(122)은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분할 수 있다.

본 발명에서 디스크(120)에 미리 패턴 형상으로 양면 인쇄되는 소수성 물질은 서로 다른 용융점을 가질 수 있고, 알코올 지방산 에스터로서 왁스뿐만 아니라 기타 소수성 물질로서 아크릴(Acrylics), 올레핀(Olefins), 아미드, 스티렌, 카보네이트, 비닐 아세탈, 디엔(Dienes), 비닐, 에스테르, 비닐에스테르, 케톤, 플루오르카본, 테플론(Teflon), PDMS, 실란(Silane), 파라필름(parafilm, plastic paraffin film) 등을 포함한다. 또한, 본 발명의 디스크(120)에 미리 인쇄된 소수성 물질은 Fujixerox waxprinter 를 이용하여 미리 인쇄될 수 있고, 소수성 영역(122)은 미리 인쇄된 소수성 물질을120도의 오븐에서 1분 20초간 열처리를 하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 디스크(120)는 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역(124)을 포함하고, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액(PBS)으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조될 수 있다. 즉 본 발명의 디스크(120)는 디스크에 흡착을 방지하기 위해 50Nm NaCl 또는 1xPBS(인산완충용액)등을 100ul에 적셔두어 오븐에서 60도로 미리 건조 처리 될 수 있다.

또한, 본 발명에서 몸체부(100)에 적층된 디스크는 기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질(Density Gradient Medium)이 미리 침윤될 수 있고, 순서대로 적층되어 몸체부(100) 전체에서 형성되는 디스크의 농도 구배는5~10% 또는 20~30%로 마련될 수 있다. 또한, 몸체부(100)에 적층된 디스크는 농도 구배를 갖는 순서대로 적층될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질이 미리 침윤된 원심 분리 기반의 시료 분리 시트를 이용하여 density gradient ultracentrifugation 방법을 수행할 수 있고, 이는 하기의 시계열적으로 수행되는 단계들을 포함한다.

먼저, 몸체부(100)에 적층된 디스크에 미리 기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질(Density Gradient Medium)이 미리 침윤시킨다. 밀도구배매질은 High Salt Neutral Sucrose Velocity Gradient, Low Salt Neutral Sucrose Velocity Gradient, Alkaline Sucrose Velocity Gradient, Neutral CsCl Equilibrium Density Gradient, Alkaline CsCl Equilibrium Density Gradient 및 Neutral CsCl-EtBr Equilibrium Density Gradient을 포함한다. 미리 마련된 밀도구배매질의 농도 구배 순서대로 디스크를 적층하여 원심 분리 기반의 시료 분리 시트를 구성하고, 이를 이용하여 원심 분리를 수행한 후 원하는 시료가 점착된 디스크 층을 분리하여 확인할 수 있다.

본 발명의 몸체부(100)에 적층된 디스크의 일 실시 재료로서, 섬유층으로 사용되는 종이는 원가가 저렴하고, 탄성 및 성형성이 좋고, 소수성 물질과 흡착, 침투시키는 형태로 종이 내 섬유 조직 위에 일정한 두께를 갖는 코팅층을 형성시키는 것이 용이하며, 소수성 코팅물질과의 결합력도 우수한 장점이 있다. 또한, 종이는 파이버 형태로 구성된 친수성 재료로서 파이버 구조에 따라 모세관이 형성되고, 종이 위의 액체는 모세관 현상(모세관력)에 의해 이동하게 된다. 즉, 별도의 외부에서 동력을 제공하지 않더라도, 모세관 현상에 따라 액체가 이동할 수 있기 때문에 생체 분자의 농축이나 성분을 구분하여 이동하기에 용이하다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 섬유층 이외에도 파이버 형태의 친수성 재료로 알려진 다른 물질들도 디스크의 재료로 같이 사용할 수 있다.

예를 들어 몸체부(100)는 적층된 디스크의 상부에 위치하여, 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버를 더 포함하고, 샘플 레저버가 위치할 디스크는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10) 내부의 몸체부(100)를 통하여 시료를 유동하는 경우 시간이 다소 소모될 수 있고, 따라서, 실험의 편리성을 위하여 임의의 디스크 상부에 위치하여 추가로 적층되는 샘플 레저버를 포함하여, 시료 분리 과정에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 샘플 레저버가 위치하는 디스크의 위치가 몸체부(100)의 하층에 위치할수록 시료가 분리되는데 걸리는 시간은 짧아질 수 있다.

또한, 몸체부(100)는 회전 구동부(700) 내의 튜브 내에 고정되거나 상기 회전 구동부(700)에 기계적으로 체결되는 체결부(600)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체부(100)는 상기 체결부(600)를 이용하여 회전 구동부(700)에 고정되어 회전중심을 중심으로 회전됨으로서 원심력을 구동 압력으로 하여 상기 시료를 이동시킬 수 있다.

접합부(200)는 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 디스크를 서로 고정하고 서로 다른 크기의 디스크가 추가로 실장 되기 위한 개방 영역(224)이 형성된다. 예를 들어 접합부(200)는 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 디스크를 고정하기 위한 복수의 접합 부재(220)가 적층 되어 마련될 수 있고, 접합 부재(220)를 이용하여 적층된 디스크를 서로 고정할 수 있다. 일 실시 예로, 본 발명에서 접합부(200)가 단일의 접합 부재(220)로 형성되는 경우 접합부(200)는 서로 다른 크기의 디스크가 추가로 실장 되기 위한 개방 영역(224)을 포함할 수 있고, 디스크 사이에서 상기 디스크를 고정하기 위한 접합제가 미리 마련되어 상기 소수성 영역(122)에 접합되는 접합면(222)을 이용하여 상기 디스크를 서로 고정하거나 탈착 시키도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 접합부(200)가 복수로 마련되는 경우 본 발명의 접합부(200)는 디스크 사이에 교대로 위치하고, 양면으로 형성되는 접합면(222)을 이용하여 디스크 각각의 소수성 영역(122)의 양면에 접합되어 디스크를 고정시킬 수 있다. 본 발명의 접합부(200)에 형성된 개방 영역(224)은 디스크 각각의 친수성 영역(124)과 동일 축상 또는 시료가 이동하는 경로상에 위치하여 이동 경로를 구성할 수 있고, 상기 소수성 영역의 경계를 따라 형성되는 상기 접합부에 마련되는 내측벽 또는 상기 접합부 양면에 마련되는 서로 다른 디스크면을 이용하여 추가로 실장 되는 상기 디스크를 고정할 수 있다.

예를 들어, 접합부(200)의 개방 영역에 몸체부(100)에 적층된 디스크와 다른 크기의 디스크, 셀룰로오스 파우더 및 페이퍼 디스크 중 적어도 하나를 실장하는 경우, 시료 또는 시료에 포함된 물질의 역전 현상을 방지할 수 있다. 즉, 접합부(200)의 개방 영역(224)에 실장 되는 몸체부(100)에 적층된 디스크의 크기와 다른 크기의 디스크는 페이퍼 디스크 또는 셀룰로오스 파우더(Cellulose Poweder)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 본 발명의 접합부(200)는 3M 양변 테이프로 마련되어 몸체부(100)에 적층된 디스크를 고정할 수 있다.

차폐부(300)는 상기 몸체부(100)의 일단에서 상기 디스크의 일면을 차폐하여 상기 시료의 이동 경로를 차단한다. 예를 들어, 차폐부(300)는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)가 회전 구동부에 체결되어 회전중심을 중심으로 회전 되는 경우, 몸체부(100)의 일단에 위치하여 시료의 이동 경로를 차단하여 더 이상 시료가 몸체부(100)내에서 유동되는 것을 차단할 수 있다.

차폐부(300)는 탈 부착이 가능한 접합제가 미리 코팅된 테이프로 마련되어 탈착 또는 부착될 수 있다. 예를 들어, 차폐부(300)는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)가 회전 구동부에서 목표 시간 동안 회전 후에 표적 물질이 포함된 디스크를 제거하기 위하여 몸체부(100)의 일단에서 탈착될 수 있고, 표적 물질이 포함된 디스크가 제거된 후 다시 몸체부(100)의 일단에 부착될 수 있다. 차폐부(300)는 전술한 테이프를 사용하지 않고, 후술하는 바와 같이 몸체부(100)의 일단에 위치 위치하는 디스크의 양면에 미리 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되는 소수성 영역을 이용하여 구현될 수 있고, 상기 소수성 영역을 이용하여 상기 소수성 영역이 형성된 디스크에 인접한 상기 디스크의 일면을 차폐할 수 있다.

시료 주입부(400)는 몸체부의 일단에 형성되고, 상기 디스크의 적어도 일부분에 연결되어 상기 시료를 주입 받는다. 예를 들어, 시료 주입부(400)는 상기 몸체부(100)의 일단에서 디스크와 연결될 수 있고, 연결된 디스크로 주입된 시료를 전달할 수 있다. 본 발명의 시료 주입부(400)는 후술하는 바와 같이 샘플 레저버와 동일한 기능을 수행할 수 있지만, 몸체부(100)의 일단에 형성되는 점에서 장착 위치가 다르게 마련될 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 분리하고자 하는 시료의 종류 또는 목적에 따라 서로 다른 실시 타입으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 시료 분리 시트(20)는 접합부(200)의 개방 영역에 페이퍼 디스크, 셀룰로오스 파우더 등이 실장 되는지 여부에 따라 서로 다른 실시 예로 사용될 수 있다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(30)는 접합부(200)에 마련되는 내측벽, 상기 접합부(200)양면에 마련되는 서로 다른 디스크면으로 형성되는 개방 영역에 서로 다른 크기의 디스크(226)가 추가로 실장 되어 시료를 분리할 수 있지만, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(20)는 접합부(200)에 마련되는 내측벽, 상기 접합부(200)양면에 마련되는 서로 다른 디스크면으로 형성되는 개방 영역에 추가 디스크를 포함하지 않고, 공동인 상태에서 시료를 분리할 수도 있다.

코팅층(500)은 몸체부(100)의 외주면에서 소수성 물질을 열처리하여 막으로 형성되고, 상기 몸체부(100)를 외부로부터 분리할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(500)은 상기 열처리된 소수성 물질이 상기 디스크의 적어도 일부 깊이까지 흡습되어 형성될 수 있다. 코팅층(500)을 형성하기 위한 소수성 물질은 몸체부(100)에 적층되는 디스크에 소수성 영역(122)을 형성하기 위한 소수성 물질과 동일하게 마련될 수 있고, 바람직하게는 파라필름(Parafilm)으로 설정될 수 있다. 도 4 및 도5를 참조하여 설명한다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 분리하고자 하는 시료의 종류와 실험 목적에 따라 다양한 실시 예로 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 몸체부(100), 차폐부(300) 및 코팅층(500)을 포함하여 시료를 분리할 수 있다. 즉, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 따로 접합부를 포함하지 않고, 몸체부(100)에 적층된 디스크 중 몸체부(100)의 일단에 위치하는 디스크 양면에 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 차폐부(300)로 활용하며, 몸체부(100)의 외주면 역시 소수성 물질을 열처리하여 막으로 하우징하여 외부로부터 몸체부(100)를 분리함으로서 시료를 분리할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)가 접합부(200)를 포함하지 않고, 코팅층(500)을 포함하여 사용되는 경우 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)와 같은 구성으로 구현될 수 있다.

몸체부(100)는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되어 형성될 수 있다. 상기 디스크는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되는 소수성 영역을 포함하고, 상기 형성된 소수성 영역은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분할 수 있다.

또한, 몸체부(100)는 회전 구동부(700) 내의 튜브 내에 고정되거나 상기 회전 구동부(700)에 기계적으로 체결되기 위한 체결부(600)를 더 포함하고, 체결부를 이용하여 회전 구동부(700)에 고정되어 회전중심을 중심으로 회전됨으로서 원심력을 구동 압력으로 하여 상기 시료를 이동시킬 수 있다.

또한, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 마련되는 몸체부(100)는 적층된 디스크의 상부에 위치하여, 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버를 더 포함하고, 상기 샘플 레저버가 위치할 디스크는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정되며, 상기 적층된 디스크의 두께 및 상기 적층된 디스크의 수 및 상기 소수성 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련될 수 있다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 포함된 디스크에 관한 사항은 전술한 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)와 동일하므로 생략한다.

차폐부(300)는 몸체부(100)의 일단에서 상기 디스크의 일면을 차폐하여 상기 시료의 이동 경로를 차단한다. 차폐부(300)는 몸체부(100)의 일단에 위치하는 상기 디스크의 양면에 미리 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되는 소수성 영역을 이용하여 상기 소수성 영역이 형성된 디스크에 인접한 상기 디스크의 일면을 차폐할 수 있다. 즉, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)가 테이프와 같은 차폐재를 차폐부(300)로 이용하는 것과는 달리, 몸체부(100)의 가장 하층에 위치하는 디스크의 양면에 미리 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 소수성 영역을 형성하고, 형성된 소수성 영역을 차폐부(300)로 활용할 수 있다. 코팅층(500)은 몸체부(100)의 외주면에서 소수성 물질을 열처리하여 막으로 형성되고, 상기 몸체부를 외부로부터 분리한다. 코팅층(500)과 관련된 사항은 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에서 전술한 바와 같으므로 생략한다. 도 6을 참조하여 설명한다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 마련된 몸체부(100)는 샘플 레저버(140)를 포함할 수 있고, 마찬 가지로 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 마련된 몸체부(100) 역시 샘플 레저버(160)를 포함할 수 있다. 예를 들어 샘플 레저버(140, 160)는 몸체부(100)에 적층된 디스크의 상부에 위치하여 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되도록 할 수 있다. 본 발명에서 샘플 레저버(140, 160)가 위치할 몸체부(100)의 디스크는 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정될 수 있다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 연결되는 샘플 레저버(140)는 몸체부(100)의 적어도 하나의 디스크에 연결되는 디스크 레저버(142) 및 접합부(200)에 연결되는 접합 레저버(144)를 포함한다. 예를 들어, 디스크 레저버(142) 및 접합 레저버(144)는 시료를 저장하거나 분리할 시료를 주입 받는 기능은 동일하게 마련될 수 있지만, 디스크 상부에서 연결되는 구조적 차이로 구분될 수 있다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 연결되는 샘플 레저버(160)는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에는 접합부(200)가 마련되지 않으므로 접합 레저버를 포함하지 않으며 디스크 상부에만 연결될 수 있는 단일 구조의 레저버로 형성될 수 있다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 연결되는 샘플 레저버(160)는 몸체부(100)의 외부에 접합되고, 상기 몸체부(100)의 외부에 접합된 샘플 레저버(160)의 외주면은 소수성 물질이 열처리 되어 형성되는 소수성 막으로 커버링되어 외부로부터 분리될 수 있다.

도 2는 도 1의 실시 예에서 몸체부(100)에 적층되는 디스크 및 디스크 사이에 교대로 위치하는 접합부의 구성을 나타낸다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 마련된 몸체부(100)는 교대로 적층되는 디스크와 접합부를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 디스크(120)는 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역(124)을 포함하고, 또한 적어도 일부에 기 설정된 패턴 형상으로 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되는 소수성 영역(122)이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 접합부(200)는 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 디스크를 서로 고정하고 서로 다른 크기의 디스크가 추가로 실장 되기 위한 개방 영역(224)을 포함할 수 있다. 본 발명의 접합부(200)에 포함된 개방 영역(224)은 디스크에서 시료가 이동하는 이동 경로상에 위치하고, 상기 소수성 영역의 경계를 따라 형성되는 상기 접합부에 마련되는 내측벽 또는 상기 접합부 양면에 마련되는 서로 다른 디스크면을 포함하여 닫힌 공동(Cavity)을 형성할 수 있다. 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(20)는 개방 영역은 몸체부(100)에 적층된 디스크와 다른 크기의 디스크, 페이퍼 디스크 또는 셀룰로오스 파우더 중 적어도 하나를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.

도 3은 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(20, 30)의 실시 예를 나타낸다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 접합부(200) 내부에 소정의 두께로 마련되는 내측벽 또는 상기 접합부 양면에 마련되는 서로 다른 디스크면을 포함하여 형성되는 개방 영역(226)을 빈 공동으로 유지하여 사용될 수도 있지만(원심 분리 기반의 시료 분리 시트(20)), 상기 개방 영역(226)에 페이퍼 디스크 또는 셀룰로오스 파우더 중 적어도 하나를 포함하여 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다(원심 분리 기반의 시료 분리 시트(30).

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)의 블록도이다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 몸체부(100), 차폐부(300) 및 코팅층(500)을 포함한다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 마련되는 접합부(200)를 포함하지 않고, 디스크만을 적층하여 몸체부(100)를 형성하고, 형성된 몸체부(100)의 일단과 몸체부(100)의 외주면을 열처리된 소수성 물질을 이용하여 외부와 분리할 수 있다. 차폐부(300) 및 코팅층(500)을 형성하는 구체적인 방법은 전술한 바와 같으므로 생략한다.

도 5는 도 4의 실시 예에서 원심 분리 기반의 시료 분리 시트의 구성을 나타낸다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)는 몸체부(100), 차폐부(300) 및 코팅층(500)을 포함한다. 몸체부(100)에서 적층된 디스크는 접합부(200)를 통하여 고정될 수도 있지만, 단순히 디스크를 적층하여 형성된 몸체부(100)의 외주면을 파라핀과 같은 소수성 물질로 하우징하고, 하우징된 소수성 물질을 열처리하여 소수성 영역을 몸체부(100) 외주면에 형성함으로서, 내부의 적층된 디스크를 고정할 수 있다.

원심 분리 기반의 시료 분리 시트(40)에 마련되는 차폐부(300)는 몸체부(100)에 적층된 디스크 양면에 미리 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 소수성 영역을 형성하고, 형성된 소수성 영역으로 상기 몸체부(100)의 일단을 차폐할 수 있다. 차폐부(300)로 사용되는 소수성 영역이 형성된 디스크는 다른 디스크와 다른 두께로 마련될 수 있다.

도 6은 도 1 또는 도 4의 실시 예에서 적층된 디스크에 추가되는 샘플 레저버의 구성을 나타낸다.

샘플 레저버(140, 160)는 몸체부(100)에 적층된 적어도 하나의 디스크 상부에 추가로 적층되어 시료를 저장하거나, 외부로부터 시료를 주입 받는다. 샘플 레저버(140, 160)가 추가로 적층되는 디스크는 이동 시킬 시료의 점도 또는 시료의 이동 속도를 고려하여 선정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 방법의 흐름도이다.

원심 분리 기반의 시료 분리 방법은 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 이용하여 수행되는 하기의 단계들을 포함한다. 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 분별 원심 분리(differential centrifugation), 밀도차를 이용한 원심 분리법(density gradient ultracentrifugation), 수성 이상 시스템(aqueous two phase system) 및 엑소퀵(exoquick)과 같이 특정 시료를 분리하기 위한 다양한 방법에 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 이용한 가장 대표적인 실시 예를 순서대로 나열하면 다음과 같다.

S100에서, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 하나의 디스크가 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부(100)에 상기 시료를 주입받는다. 예를 들어, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 몸체부(100)의 일단에서 위치하는 시료 주입부로(400)부터 시료를 주입 받을 수 있지만, 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 점도 또는 시료의 이동 속도를 고려하여 서로 다른 위치의 디스크 상부에 위치하여 적층되는 샘플 레저버(140, 160)를 통하여 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 주입 받을 수 있다.

S200에서, 시료가 주입된 몸체부를 회전 구동부에 기계적으로 체결하고, 상기 회전 구동부의 회전 중심을 중심으로 기 설정된 시간 동안 회전시켜 상기 시료를 원심 분리한다. 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 시료를 몸체부(100)상에 형성된 이동 경로를 이동시키기 위하여 모세관력을 구동 압력으로 이용할 수도 있지만, 필요한 경우 원심력(Centrifugal Force)를 추가로 이용하여 효과적으로 원하는 시료를 분리할 수 있다. 본 발명에서 상기 기 설정된 시간은 시료에 포함된 상기 분리 대상 물질의 종류에 따라 서로 다르고, 상기 제거하는 단계는 상기 서로 다른 기 설정된 시간 마다 상기 몸체부에 포함된 적어도 하나의 상기 디스크를 반복하여 제거할 수 있다.

S300에서, 시료가 원심 분리된 상기 몸체부에서 상기 분리 대상 물질이 포함된 적어도 하나의 디스크를 제거한다. 본 발명의 몸체부(100)에 적층된 디스크는 분리 가능하고, 적층된 디스크 중 임의의 디스크를 먼저 분리하여 원심 분리된 시료를 확인할 수 있다. 본 발명에서 몸체부(100)에 적층된 디스크는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되는 소수성 영역을 포함하고, 상기 형성된 소수성 영역은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분할 수 있음은 전술한 바와 같다. 본 발명에서 적층된 디스크의 두께, 상기 적층된 디스크의 수 및 상기 소수성 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련될 수 있음은 전술한 바와 같다.

또한, 본 발명에서 몸체부(100)에 적층된 디스크는 기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질(Density Gradient Medium)이 미리 침윤되어 순서대로 적층될 수 있고, 상기 디스크의 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역을 포함하며, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조될 수 있음은 전술한 바와 같다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 이용하여 시료를 분리하는 방법 중 일 실시 예로서, 수성 이상 시스템(aqueous two phase system) 기반의 시료 분리 방법은 다음과 같다. 수성 이상 시스템 중 밀도가 낮은 소수성 폴리에틸렌 글리콜(peg)과 친수성이 높고 밀도가 높은 dextran 용액을 이용하는 peg-dextran 시스템을 기준으로 설명한다. 먼저, 430 ul PEG, 70 ul Dextran을 혼합한 용액에 human serum을 주입하여 분리 대상 물질을 포함하는 시료를 생성한다. 생성된 해당 시료를 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 디스크에 적시고, 회전 구동부에 결합하여 1000 g에서 10분간 원심분리를 한다. 원심 분리된 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 몸체부에서 dextran이 위치한 종이층을 분리하여 원하는 시료를 채취할 수 있다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 이용하여 시료를 분리하는 방법 중 일 실시 예로서, 엑소퀵(exoquick)을 이용하여 시료를 분리하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 100 ul human serum, 25 ul exoquick 을 혼합하여 분리 대상 물질을 포함한 시료를 생성한다. 생성된 시료를 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 몸체부 내 에 50층으로 적층한 디스크에 적셔준다. 분리 대상 물질이 포함된 시료를 몸체부(100)내 적층된 디스크 상에서 4도의 온도로 1시간 반응시킨다. 1시간동안 반응 후 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 회전 구동부에 결합하여1500 g, 4도, 30분 원심분리 한다. 원심 분리된 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 가장 아래에 모인 pellet 층을 분리하여 원하는 시료를 채취할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 기반의 시료 분리 방법의 과정을 나타낸다.

S702에서 분리 대상 물질이 포함된 시료로서 배양상층액(culture supernatant)를 주입 받는다. 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 전술한 시료를 넣고, 300g(g-force)에서 10분 원심 분리하면, 가장 크기가 큰 셀 펠릿(cells pellet)이 가장 하층의 디스크에 점착된다. 셀 펠릿(cells pellet)을 제거하기 위하여 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 가장 하층 디스크를 제거할 수 있다. 이때, 차폐부(300)는 필요한 경우, 몸체부(100)의 일단에서 탈 부착 될 수 있다.

S704에서, 다시 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 2000g에서 10분 원심 분리하면 데드 셀 펠릿(dead cells pellet)이 가장 하층의 디스크에 점착된다. 데드 셀 펠릿(dead cells pellet)을 제거하기 위하여 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)의 가장 하층 디스크를 제거할 수 있다. S706에서, 데드 셀 펠릿(dead cells pellet)이 점착된 디스크를 제거 후, 다시 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 10000g에서 30분 원심 분리 하는 경우 셀 데브리 펠렛(cell debris pellet)이 가장 하층의 디스크에 점착되고, 탈부착되는 차폐부(300)를 제거 후, 셀 데브리 펠렛(cell debris pellet)이 적층된 디스크를 제거한다.

S708에서, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)를 100000g에서 70분 원심 분리 하는 경우, 몸체부(100)의 가장 하층 디스크에는 엑소좀(exosome)과 기타 단백질(contaminating protein)이 적층되며, 필요한 경우 double pelleting 과정을 더 행할 수 있다.

도 9는 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트가 체결되는 회전 구동부의 구성을 나타낸다.

본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 회전 구동부(700)에 기계적으로 체결되어 회전 구동부의 회전 중심을 중심으로 회전됨으로서, 원심력을 통하여 시료를 분리할 수 있다. 보다 상세하게는, 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)에 포함된 몸체부(100)의 일단에는 회전 구동부(700)에 체결되기 위한 체결부(600)가 마련될 수 있고, 이를 통하여 회전 구동부(700)에 기계적으로 체결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 원심 분리 기반의 시료 분리 시트(10)는 따로 체결부(600)를 포함하지 않고도, 회전 구동부(700)에 마련되는 튜브 등에 삽입되어 이용될 수 있음은 물론이다.

상기 설명된 본 발명의 일 실시예의 방법의 전체 또는 일부는, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 기록 매체의 형태(또는 컴퓨터 프로그램 제품)로 구현될 수 있다. 여기에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드디스크, 자기/광학 매체 또는 SSD(Solid-State Drive) 등)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법의 전체 또는 일부는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 처리되는 프로그래밍 가능한 기계 명령어를 포함하고, 고레벨 프로그래밍 언어(High-level Programming Language), 객체 지향 프로그래밍 언어(Object-oriented Programming Language), 어셈블리 언어 또는 기계 언어 등으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서의 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다. 다시 말해, 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 상술한 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치에 의해 실행됨으로써 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 프로세서와, 메모리와, 저장 장치와, 메모리 및 고속 확장포트에 접속하고 있는 고속 인터페이스와, 저속 버스와 저장 장치에 접속하고 있는 저속 인터페이스 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 성분들 각각은 다양한 버스를 이용하여 서로 접속되어 있으며, 공통 머더보드에 탑재되거나 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

원심 분리 기반의 시료 분리 시트에 있어서,
분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 제1 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부; 및
상기 제1 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 제1 디스크를 고정하고 상기 제1 디스크보다 작은 크기를 갖는 제2 디스크가 실장 되기 위한 개방 영역이 형성되는 접합부; 를 포함하며,
상기 제1 디스크는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 소수성 물질을 이용하여 형성되는 소수성 영역을 갖는 접합 영역을 포함하고,
상기 형성된 소수성 영역은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분하고,
상기 제1 디스크의 상기 접합 영역과 상기 접합부가 연결되어 구조체를 형성하는 방식으로 상기 둘 이상의 제1 디스크들의 친수성 영역과 상기 접합부의 개방 영역에 실장된 제2 디스크가 연결된 이동 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제1항에 있어서,
상기 몸체부의 일단에서 상기 디스크의 일면을 차폐하여 상기 시료의 이동 경로를 차단하는 차폐부; 를 더 포함하고,
상기 차폐부를 이용하여 상기 몸체부 외부로 유동되는 상기 시료를 차단하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제1항에 있어서,
상기 몸체부의 일단에 형성되고, 상기 제1 디스크의 적어도 일부분에 연결되어 상기 시료가 주입되는 시료 주입부; 를 더 포함하고,
상기 시료 주입부는 상기 몸체부의 일단에서 상기 제1 디스크와 연결되는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
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제1항에 있어서, 상기 접합부는
상기 제1 디스크 사이에서 상기 제1 디스크를 고정하기 위한 접합제가 미리 마련되어 상기 소수성 영역에 접합되는 접합면을 포함하고,
상기 접합면을 이용하여 상기 제1 디스크를 서로 고정하거나 탈착 시키는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제1항에 있어서, 상기 개방 영역은
상기 제1 디스크에서 시료가 이동하는 이동 경로상에 위치하고, 상기 소수성 영역의 경계를 따라 형성되는 상기 접합부에 마련되는 내측벽 또는 상기 접합부 양면에 마련되는 서로 다른 디스크면을 이용하여 추가로 실장 되는 상기 제2 디스크를 고정하며,
상기 제2 디스크는 페이퍼 디스크 또는 셀룰로오스 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제1항에 있어서,
상기 몸체부의 외주면에서 양면 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 막으로 형성되고, 상기 몸체부를 외부로부터 분리하는 코팅층; 을 더 포함하고,
상기 코팅층은 상기 열처리된 소수성 물질이 상기 디스크의 적어도 일부 깊이까지 흡습되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제5항에 있어서, 상기 제1 디스크는
적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역을 포함하고, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조되는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제8항에 있어서,
상기 적층된 제1 디스크의 두께, 상기 적층된 제1 디스크의 수 및 상기 개방 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련되고,
상기 구동 압력은 모세관력을 포함하는 것을 특징으로 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제6항에 있어서, 상기 몸체부는
상기 적층된 제1 디스크의 상부에 위치하여, 상기 시료가 저장되거나, 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버; 를 더 포함하고,
상기 샘플 레저버가 위치할 제1 디스크는 상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제1항에 있어서, 상기 몸체부는
회전 구동부 내의 튜브 내에 고정되거나 상기 회전 구동부에 기계적으로 체결되기 위한 체결부; 를 더 포함하고,
상기 회전 구동부에 고정되어 회전중심을 중심으로 회전됨으로서 원심력을 구동 압력으로 하여 상기 시료를 이동시키는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
제9항에 있어서,
상기 분리 대상 물질은 생체 단백질로서 엑소좀을 포함하고, 상기 시료는 상기 엑소좀을 추출하기 위한 버퍼, 덱스트란(dextran), 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 시트.
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시료 분리 시트를 이용하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법에 있어서,
분리 대상 물질을 포함하는 시료를 흡착하여 저장하거나, 원심력을 포함하는 적어도 하나의 구동 압력을 기반으로 상기 시료가 이동하는 이동 경로를 제공하는 분리 가능한 적어도 둘 이상의 제1 디스크들이 미리 정해진 간격으로 적층되는 몸체부에 상기 시료를 주입하는 단계;
상기 시료가 주입된 몸체부를 회전 구동부에 기계적으로 체결하고, 상기 회전 구동부의 회전 중심을 중심으로 기 설정된 시간 동안 회전시켜 상기 시료를 원심 분리 하는 단계; 및
상기 시료가 원심 분리된 상기 몸체부에서 상기 분리 대상 물질이 포함된 적어도 하나의 제1 디스크를 제거하는 단계; 를 포함하며,
상기 시료 분리 시트는 상기 제1 디스크 사이에 교대로 위치하여 상기 제1 디스크를 고정하고 상기 제1 디스크보다 작은 크기를 갖는 제2 디스크가 실장 되기 위한 개방 영역이 형성되는 접합부를 포함하며,
상기 제1 디스크는 적어도 일부 영역에서 기 설정된 패턴 형상으로 소수성 물질을 이용하여 형성되는 소수성 영역을 갖는 접합 영역을 포함하고,
상기 형성된 소수성 영역은 상기 시료의 흡착을 방지하고 상기 시료가 저장되는 저장공간 또는 상기 이동 경로를 구분하고,
상기 제1 디스크의 상기 접합 영역과 상기 접합부가 연결되어 구조체를 형성하는 방식으로 상기 둘 이상의 제1 디스크들의 친수성 영역과 상기 접합부의 개방 영역에 실장된 제2 디스크가 연결된 이동 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.
삭제
제17항에 있어서,
상기 기 설정된 시간은 상기 시료에 포함된 상기 분리 대상 물질의 종류에 따라 서로 다르고,
상기 제거하는 단계는 상기 서로 다른 기 설정된 시간 마다 상기 몸체부에 포함된 적어도 하나의 상기 제1 디스크를 반복하여 제거하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 디스크는
기 설정된 농도 구배를 형성하기 위한 밀도구배매질(Density Gradient Medium)이 미리 침윤되어 순서대로 적층되고,
상기 제1 디스크의 적어도 일부가 파이버 구조로 형성되는 친수성 영역을 포함하며, 상기 시료의 흡착을 방지하기 위하여 기 설정된 농도의 염화나트륨 또는 인산완충용액으로 웨팅되어 소정의 온도에서 건조되는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.
제17항에 있어서, 상기 몸체부는
상기 시료의 점도 또는 상기 시료의 이동 속도에 따라 서로 다른 위치의 디스크 상부에 위치하여 상기 시료가 저장되거나 외부로부터 상기 시료가 주입되는 샘플 레저버를 포함하고,
상기 샘플 레저버를 통하여 상기 시료를 주입 받는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.
제20항에 있어서,
상기 적층된 제1 디스크의 두께, 상기 적층된 제1 디스크의 수 및 상기 소수성 영역의 면적은 상기 분리 대상 물질을 포함하는 시료의 부피에 따라 서로 다르게 마련되고,
상기 구동 압력은 모세관력을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.
제19항에 있어서,
상기 분리 대상 물질은 생체 단백질로서 엑소좀을 포함하고,
상기 시료는 상기 엑소좀을 추출하기 위한 버퍼, 덱스트란(dextran), 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리 기반의 시료 분리 방법.