KR102057788B1 - Continuously sedimentation-based microfluidic separation and cell culture system and method using hydraulic jump phenomenon - Google Patents

Continuously sedimentation-based microfluidic separation and cell culture system and method using hydraulic jump phenomenon Download PDF

Info

Publication number
KR102057788B1
KR102057788B1 KR1020180095481A KR20180095481A KR102057788B1 KR 102057788 B1 KR102057788 B1 KR 102057788B1 KR 1020180095481 A KR1020180095481 A KR 1020180095481A KR 20180095481 A KR20180095481 A KR 20180095481A KR 102057788 B1 KR102057788 B1 KR 102057788B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capture
inlet
sample
target particle
particles
Prior art date
Application number
KR1020180095481A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김봉준
하미드레자 시린카미
Original Assignee
재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 filed Critical 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단
Application granted granted Critical
Publication of KR102057788B1 publication Critical patent/KR102057788B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/16Microfluidic devices; Capillary tubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04Cell isolation or sorting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652Sorting or classification of particles or molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668Trapping microscopic beads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627Sensor or part of a sensor is integrated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819Microarrays; Biochips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

The present invention relates to a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using hydraulic leap phenomenon and to a method thereof. The continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using hydraulic leap phenomenon according to an embodiment comprises: an inlet port for inducing a sample; an outlet port through which the sample is discharged; and a capture space portion for capturing at least one target particle included in the sample disposed between the inlet port and the outlet port so as to have height higher than that of the inlet port and the outlet port, and flowing from the inlet port toward the outlet port using the hydraulic leap phenomenon.

Description

수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템 및 방법{CONTINUOUSLY SEDIMENTATION-BASED MICROFLUIDIC SEPARATION AND CELL CULTURE SYSTEM AND METHOD USING HYDRAULIC JUMP PHENOMENON}CONTINUOUSLY SEDIMENTATION-BASED MICROFLUIDIC SEPARATION AND CELL CULTURE SYSTEM AND METHOD USING HYDRAULIC JUMP PHENOMENON}

아래의 설명은 마이크로스케일의 입자(이하, 입자는 세포를 포함함)를 분리 및 배양하는 기술로서, 보다 상세하게 수력학적 도약 현상(hydraulic jump phenomenon)을 이용하여 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 분리하여 포획하고, 분리 및 포획된 적어도 하나의 타겟 입자를 배양함으로써 분리와 배양을 연속적으로 수행할 수 있는 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.The description below is a technique for separating and culturing microscale particles (hereinafter, the particles include cells), and more specifically, selectively separating at least one target particle using a hydraulic jump phenomenon. The present invention relates to a system and a method for continuously separating and culturing by culturing at least one target particle separated and captured.

수력학적 도약 현상을 이용하여 타겟 입자를 분리하는 기술에 대해서는 참고문헌(Appl. Phys. Lett. 97, 154101 (2010); doi: 10.1063/1.3479052, Biomicrofluidics 8, 064108 (2014); doi: 10.1063/1.4902906, Hamidreza Shirinkami et al lab on a chip, 2018 (submitted) Large-scale microchip for size-selective particle and cell sorting based on hydraulic jump phenomenon)에 개시되어 있다.Techniques for separating target particles using hydraulic leap phenomena (Appl. Phys. Lett. 97, 154101 (2010); doi: 10.1063 / 1.3479052, Biomicrofluidics 8, 064108 (2014); doi: 10.1063 / 1.4902906 , Hamidreza Shirinkami et al lab on a chip, 2018 (submitted) Large-scale microchip for size-selective particle and cell sorting based on hydraulic jump phenomenon.

일 실시예들은 수력학적 도약 현상을 이용하여, 시료에 포함되는 복수의 입자들 중 원하는 물리적 특성(크기 및 밀도)의 적어도 하나의 입자(이하, 적어도 하나의 타겟 입자로 기재함)를 선택적으로 분리 및 포획하는 시스템 및 방법을 제공한다.One embodiment utilizes a hydraulic jump phenomenon to selectively separate at least one particle (hereinafter referred to as at least one target particle) of desired physical properties (size and density) among a plurality of particles included in a sample. And systems and methods for capturing.

보다 상세하게, 일 실시예들은 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 적어도 하나의 포획 배지를 배치함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획하는 시스템 및 방법을 제공한다.More specifically, one embodiment provides a system and method for selectively capturing at least one target particle by placing at least one capture medium at the dropping point of the at least one target particle in view of the settling velocity of the at least one target particle. To provide.

이 때, 일 실시예들은 적어도 하나의 포획 배지를 이용하여, 포획된 적어도 하나의 타겟 입자를 배양함으로써, 분리와 배양을 연속적으로 수행하는 시스템 및 방법을 제공한다.At this time, one embodiment provides a system and method for continuously separating and culturing by culturing at least one target particle captured using at least one capture medium.

또한, 일 실시예들은 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 포획 공간부의 길이를 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 분리 및 포획하는 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, one embodiment provides a system and method for selectively separating and capturing at least one target particle by determining and adjusting the length of the capture space based on the settling velocity of the at least one target particle.

또한, 일 실시예들은 포획 공간부의 폭을 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 처리량을 극대화하는 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, one embodiment provides a system and method for maximizing throughput for capturing at least one target particle by determining and adjusting the width of the capture space.

일 실시예에 따르면, 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은, 시료가 유입되는 유입구; 상기 시료가 배출되는 배출구; 및 상기 유입구 및 상기 배출구 사이에 배치된 채 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획하는 포획 공간부를 포함한다.According to one embodiment, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon, the sample inlet; An outlet through which the sample is discharged; And at least one target particle included in the sample disposed between the inlet and the outlet so as to have a height higher than that of the inlet and the outlet, and flowing from the inlet toward the outlet. And a capture space portion for capturing.

일 측면에 따르면, 상기 포획 공간부는, 상기 포획 공간부의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 포획 공간부에서 저하됨에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 침강시켜 포획할 수 있다.According to one aspect, the capture space portion, the height of the capture space portion is sharply higher than the height of the inlet port can be captured by seizing the at least one target particles as the movement speed of the sample is lowered in the capture space portion. .

다른 측면에 따르면, 상기 포획 공간부는, 상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획할 수 있다.According to another aspect, the capture space portion, as the particles have different falling points and settling speed based on the size or density of each of the particles included in the sample, the at least one target particle of the particles Can be selectively captured.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포획 공간부는, 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하여 배양하는 적어도 하나의 포획 배지를 포함할 수 있다.According to another aspect, the capture space portion, at least one of capturing and culturing the at least one target particle while being disposed at the dropping point of the at least one target particle in consideration of the settling velocity of the at least one target particle Capture media.

또 다른 측면에 따르면, 상기 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은, 상기 적어도 하나의 포획 배치에서 배양된 적어도 하나의 타겟 입자를 관찰하는 광학 센서를 더 포함할 수 있다.According to another aspect, the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system may further include an optical sensor for observing at least one target particle cultured in the at least one capture batch.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포획 공간부의 길이는, 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 결정될 수 있다.According to another aspect, the length of the capture space portion may be determined based on the sedimentation velocity of the at least one target particle.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포획 공간부의 폭은, 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 처리량에 기초하여 결정될 수 있다.According to another aspect, the width of the capture space portion may be determined based on the throughput of capturing the at least one target particle.

일 실시예에 따르면, 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법은, 유입구를 통해 시료를 유입시키는 단계; 상기 유입구와 상기 시료가 배출되는 배출구 사이에 배치된 채 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되는 포획 공간부를 통해, 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획하는 단계; 및 상기 배출구를 통해 상기 적어도 하나의 타겟 입자가 포획되고 난 시료를 배출시키는 단계를 포함한다.According to one embodiment, the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture method using a hydraulic leap phenomenon, the step of introducing a sample through the inlet; At least one target particle included in the sample flowing from the inlet toward the outlet through a capture space formed between the inlet and the outlet through which the sample is discharged, and having a height higher than that of the inlet and the outlet. Capturing using a hydraulic jump phenomenon; And discharging the sample from which the at least one target particle is captured through the discharge port.

일 측면에 따르면, 상기 포획하는 단계는, 상기 포획 공간부의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 포획 공간부에서 저하됨에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 침강시켜 포획하는 단계일 수 있다.According to one aspect, the step of capturing, by seizing and capturing the at least one target particle as the height of the capture space is sharply higher than the height of the inlet port so that the moving speed of the sample is lowered in the capture space portion Can be.

다른 측면에 따르면, 상기 포획하는 단계는, 상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획하는 단계일 수 있다.According to another aspect, the capturing may include the at least one target of the particles as the particles have different drop points and settling speeds based on the size or density of each of the particles included in the sample. Selectively capturing the particles.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포획하는 단계는, 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 적어도 하나의 포획 배지를 통해, 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하여 배양하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, the capturing may include at least one target particle through at least one capture medium disposed at a dropping point of the at least one target particle in consideration of the settling velocity of the at least one target particle. It may include the step of capturing the culture.

일 실시예에 따르면, 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은, 시료가 유입되는 유입구; 상기 시료가 배출되는 배출구; 및 상기 유입구 및 상기 배출구 사이에 직렬 또는 병렬로 배치되는 복수의 포획 공간부들-상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 서로 다른 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획함-을 포함한다.According to one embodiment, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon, the sample inlet; An outlet through which the sample is discharged; And a plurality of capture space portions disposed in series or in parallel between the inlet and the outlet, wherein each of the plurality of capture spaces is formed to have a height higher than that of the inlet and the outlet, and flows from the inlet to the outlet. Different target particles contained in the sample are captured using a hydraulic jump phenomenon.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 복수의 포획 공간부들 각각의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 복수의 포획 공간부들 각각에서 저하됨에 따라 상기 서로 다른 타겟 입자를 침강시켜 포획할 수 있다.According to one aspect, each of the plurality of capture spaces, the height of each of the plurality of capture spaces is sharply higher than the height of the inlet port so that the movement speed of the sample is lowered in each of the plurality of capture spaces Other target particles can be sedimented and captured.

다른 측면에 따르면, 상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 서로 다른 타겟 입자를 선택적으로 포획할 수 있다.According to another aspect, each of the plurality of capture spaces, the particles having a different drop point and the settling speed based on the size or density of each of the particles included in the sample, the said one of the particles Other target particles can be selectively captured.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 서로 다른 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 서로 다른 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 서로 다른 타겟 입자를 포획하여 배양하는 포획 배지를 포함할 수 있다.According to another aspect, each of the plurality of capture spaces, capture medium for capturing and incubating the different target particles while being disposed at the falling point of the different target particles in consideration of the settling speed of the different target particles It may include.

또 다른 측면에 따르면, 상기 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은, 상기 포획 배치에서 배양된 타겟 입자를 관찰하도록 상기 복수의 포획 공간부들 각각에 대응하여 구비되는 복수의 광학 센서들을 더 포함할 수 있다.According to another aspect, the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system may further include a plurality of optical sensors provided corresponding to each of the plurality of capture spaces to observe the target particles cultured in the capture batch. have.

또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 서로 다른 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.According to another aspect, each of the plurality of capture spaces may be formed in different lengths based on the settling velocity of the different target particles.

일 실시예에 따르면, 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은, 제1 시료가 유입되는 제1 유입구; 상기 제1 시료가 배출되는 제1 배출구; 제2 시료가 유입되는 제2 유입구; 상기 제2 시료가 배출되는 제2 배출구; 및 상기 제1 유입구 및 상기 제1 배출구 사이와 상기 제2 유입구 및 상기 제2 배출구 사이에 배치된 채 상기 제1 유입구, 상기 제2 유입구, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 수력학적 도약 현상에 기초하여 상기 제1 유입구로부터 상기 제1 배출구를 향해 흐르는 상기 제1 시료에 포함되는 적어도 하나의 제1 타겟 입자 및 상기 2 유입구로부터 상기 제2 배출구를 향해 흐르는 상기 제2 시료에 포함되는 적어도 하나의 제2 타겟 입자 각각을 포획하는 포획 공간부를 포함한다.According to one embodiment, the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon, the first inlet for the first sample is introduced; A first outlet through which the first sample is discharged; A second inlet through which a second sample is introduced; A second outlet through which the second sample is discharged; And a height higher than that of the first inlet, the second inlet, the first outlet, and the second outlet, disposed between the first inlet and the first outlet and between the second inlet and the second outlet. And at least one first target particle included in the first sample and flowing from the second inlet toward the second outlet based on a hydraulic leap phenomenon. A capture space portion for capturing each of the at least one second target particle included in the second sample is included.

일 실시예들은 수력학적 도약 현상을 이용하여, 시료에 포함되는 복수의 입자들 중 원하는 물리적 특성(크기 및 밀도)의 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 분리 및 포획하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.One embodiment can provide a system and method for using hydrodynamic leap to selectively separate and capture at least one target particle of desired physical properties (size and density) among a plurality of particles included in a sample. .

보다 상세하게, 일 실시예들은 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 적어도 하나의 포획 배지를 배치함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.More specifically, one embodiment provides a system and method for selectively capturing at least one target particle by placing at least one capture medium at the dropping point of the at least one target particle in view of the settling velocity of the at least one target particle. Can be provided.

이 때, 일 실시예들은 적어도 하나의 포획 배지를 이용하여, 포획된 적어도 하나의 타겟 입자를 배양함으로써, 분리와 배양을 연속적으로 수행하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.At this time, one embodiment may provide a system and method for continuously separating and culturing by culturing the captured at least one target particle using at least one capture medium.

또한, 일 실시예들은 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 포획 공간부의 길이를 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 분리 및 포획하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, one embodiment may provide a system and method for selectively separating and capturing at least one target particle by determining and adjusting the length of the capture space based on the settling velocity of the at least one target particle.

또한, 일 실시예들은 포획 공간부의 폭을 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 처리량을 극대화하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, one embodiment may provide a system and method for maximizing throughput for capturing at least one target particle by determining and adjusting the width of the capture space.

도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2b는 일 실시예에 따라 적어도 하나의 포획 배지가 추가된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 일 실시예에 따라 복수 개의 포획 공간부들이 직렬로 연결되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 복수 개의 포획 공간부들이 병렬로 연결되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6b는 다른 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.
1A-1C illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system according to one embodiment.
2A-2B illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system with at least one capture medium added in accordance with one embodiment.
3 is a flow chart illustrating a method of continuous sedimentation based microfluidic separation and culture according to one embodiment.
4 is a diagram illustrating a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system in which a plurality of capture spaces are connected in series, according to one embodiment.
5 is a diagram illustrating a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system in which a plurality of capture spaces are connected in parallel, according to one embodiment.
6A-6B illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system according to another embodiment.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Also, like reference numerals in the drawings denote like elements.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(Terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 예컨대, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Also, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of a viewer, an operator, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification. For example, in this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the text. Also, as used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to one or more other components, steps, operations and / or elements. It does not exclude the presence or addition of devices.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 제시된 각각의 실시예 범주에서 개별 구성요소의 위치, 배치, 또는 구성은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.In addition, it should be understood that various embodiments of the present invention are different from one another, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. In addition, it should be understood that the position, arrangement, or configuration of individual components in each of the exemplary embodiments presented may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention.

이하에서 기재되는 타겟 입자는 시료에 포함되는 복수의 입자들 중 원하는 물리적 특성(크기 및 밀도)를 갖는 입자로서, 분리 및 포획하고자 하는 입자를 의미한다.The target particles described below are particles having desired physical properties (size and density) among the plurality of particles included in the sample, and mean particles to be separated and captured.

도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다. 보다 상세하게, 도 1a는 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 상면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 단면도이며, 도 1c는 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템이 이용하는 수력학적 도약 현상을 설명하기 위한 도면이다.1A-1C illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system according to one embodiment. In more detail, Figure 1a is a top view showing a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system according to an embodiment, Figure 1b is a cross-sectional view showing a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system shown in Figure 1a, Figure 1c is a view for explaining a hydraulic leap phenomenon used by the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system according to an embodiment.

도 1a 내지 1c를 참조하면, 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)(100)은, 시료가 유입되는 유입구(110), 시료가 배출되는 배출구(120) 및 유입구(110) 및 배출구(120) 사이에 배치되는 포획 공간부(130)를 포함한다.1A to 1C, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system (hereinafter, referred to as a system) 100 according to an embodiment includes an inlet 110 through which a sample is introduced and an outlet through which a sample is discharged ( 120 and a capture space 130 disposed between the inlet 110 and the outlet 120.

포획 공간부(130)는, 유입구(110) 및 배출구(120)보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 유입구(110)로부터 배출구(120)를 향해 흐르는 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획한다.The capture space 130 is formed to have a height higher than that of the inlet 110 and the outlet 120, so that at least one target particle 140 included in the sample flowing from the inlet 110 toward the outlet 120 is included. Capture using hydraulic leap phenomena.

구체적으로, 도 1c에서 나타나듯이 유입구(110)로부터 매우 빠른 속도로 유입되는 시료는 포획 공간부(130)에 진입할 때 급격한 높이 변화(H=h/h0)로 인해 이동 속도가 급격하게 저하되게 된다(여기서, h는 포획 공간부(1300의 높이를 나타내고, h0는 유입구(110) 및 배출구(120)의 높이를 나타냄). 즉, 시료에 포함되는 입자들(140, 150)에 대해, 유입구(110)에서는 배출구(120)를 향한 항력(drag force)이 중력보다 더 크게 작용하며, 포획 공간부(130)에서는 배출구(120)를 향한 항력보다 중력이 더 크게 작용하게 된다. 따라서, 시료에 포함되는 입자들(140, 150)은 포획 공간부(130) 내에서 침강하는 바, 일 실시예에 따른 시스템(100)은 포획 공간부(130)의 높이가 유입구(110)의 높이보다 급격히 높아져 시료의 속도 VT(종방향의 속도인 Traveling velocity)가 포획 공간부(130)에서 저하됨에 따른 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 수력학적 도약 현상 에 의한 침강을 이용하여 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 시료로부터 분리하고 포획 공간부(130) 내에 포획할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 1C, the sample flowing at a very high speed from the inlet 110 rapidly decreases in movement speed due to a rapid height change (H = h / h 0 ) when entering the capture space 130. (Where h represents the height of the capture space 1300 and h 0 represents the height of the inlet 110 and outlet 120), ie for the particles 140, 150 included in the sample. In the inlet 110, the drag force toward the outlet 120 acts more than gravity, and in the capture space 130, the gravity acts more than the drag toward the outlet 120. Particles (140, 150) included in the sample is settled in the capture space 130, bar system according to an embodiment the height of the capture space 130 is greater than the height of the inlet 110 dramatically increased the speed of the sample V T decreases in (Traveling speed of velocity in the longitudinal direction) are trapped space 130 At least one target particle 140 using the sedimentation due to the hydraulic jump phenomenon separating at least one target particle 140 from the sample according to and can be trapped in the trapping recess 130.

이 때, 시료가 유입구(110)로 유입되는 초기 속도가 V0일 때 평균 이동 속도는 V0*H-1로 계산되며, 침강 속도 VS는 시료에 포함되는 입자들(140, 150) 각각의 크기 및 밀도에 비례하고 시료의 점성에 반비례하는 관계식을 갖는다. 이에, 입자들(140, 150) 각각의 크기 및 밀도가 다름에 따라, 입자들(140, 150) 각각의 침강 속도 및 낙하 지점 역시 서로 다르게 된다. 일례로, 크기 및 밀도가 큰 입자(140)의 침강 속도는 크기 및 밀도가 작은 입자(150)의 침강 속도보다 빠를 수 있으며, 크기 및 밀도가 큰 입자(140)의 낙하 지점은 크기 및 밀도가 작은 입자(150)의 낙하 지점보다 포획 공간부(130) 상 유입구(110)로부터 더 가까울 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 시스템(100)은 시료에 포함되는 입자들(140, 150) 각각의 침강 속도 및 낙하 지점을 고려함으로써, 복수의 입자들(140, 150) 중 적어도 하나의 타겟 입자(140)만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있다.At this time, when the initial velocity of the sample flowing into the inlet 110 is V 0 , the average moving velocity is calculated as V 0 * H −1 , and the sedimentation velocity V S is each of the particles 140 and 150 included in the sample. It has a relation proportional to the size and density of and inversely proportional to the viscosity of the sample. Thus, as the size and density of each of the particles 140 and 150 are different, the settling velocity and the falling point of each of the particles 140 and 150 are also different. For example, the settling speed of the particles 140 having a larger size and density may be faster than the settling speed of the particles 150 having a smaller size and density, and the dropping points of the particles 140 having a larger size and density may have a larger size and density. It may be closer from the inlet 110 on the capture space 130 than the drop point of the small particles 150. Therefore, the system 100 according to an exemplary embodiment may consider the settling velocity and the dropping point of each of the particles 140 and 150 included in the sample, thereby providing at least one target particle of the plurality of particles 140 and 150. Only 140 may be selectively captured and separated.

보다 상세하게, 시료에 포함되는 입자들(140, 150) 각각이 침강하는 침강 시간 tS은 아래의 식 1과 같이 계산될 수 있으며, 시료에 포함되는 입자들(140, 150) 각각의 포획 공간부(130) 통과 시간 tT는 식 2와 같이 계산될 수 있다.More specifically, the settling time t S at which each of the particles 140 and 150 included in the sample is settled may be calculated as in Equation 1 below, and the capture space of each of the particles 140 and 150 included in the sample may be calculated. The pass time t T of the unit 130 may be calculated as in Equation 2.

<식 1><Equation 1>

tS

Figure 112018080902563-pat00001
h/2*VS t S
Figure 112018080902563-pat00001
h / 2 * V S

<식 2><Equation 2>

tT

Figure 112018080902563-pat00002
l*H/V0 t T
Figure 112018080902563-pat00002
l * H / V 0

이에, 일 실시예에 따른 시스템(100)은, 입자들(140, 150) 중 분리 및 포획하고자 하는 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 침강 속도를 고려하여 포획 공간부(130)의 길이 l를 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(140)만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 침강 속도에 따른 침강 시간이 적어도 하나의 타겟 입자의 통과 시간보다 적은 조건(tS<tT)을 만족시키도록 포획 공간부(130)의 길이를 결정 및 조절하여 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획 공간부(130) 내에 분리 및 포획할 수 있다.Accordingly, the system 100 according to an embodiment may determine the length l of the capture space 130 in consideration of the settling velocity of at least one target particle 140 to be separated and captured among the particles 140 and 150. By determining and adjusting, only at least one target particle 140 can be selectively captured and separated. For example, the system 100 may include a capture space such that the settling time according to the settling velocity of the at least one target particle 140 satisfies a condition t S <t T less than the passage time of the at least one target particle. The length of the 130 may be determined and adjusted to separate and capture the at least one target particle 140 in the capture space 130.

이 때, 시스템(100)은 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 침강 속도를 고려하여 포획 공간부(130)의 길이를 결정 및 조절하는 동시에, 시료에 포함되는 입자들(140, 150) 중 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 제외한 나머지 입자들(150)의 침강 속도를 고려할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 침강 속도에 따른 침강 시간이 통과 시간보다 작은 조건(tS<tT)을 만족시키는 동시에, 나머지 입자들(150) 각각의 침강 속도에 따른 침강 시간이 통과 시간보다 큰 조건(tS>tT)을 만족시키도록 포획 공간부(130)의 길이를 결정 및 조절하여, 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획 공간부(130) 내에 분리 및 포획하는 동시에 나머지 입자들(150)은 배출구(120)를 통해 배출시킬 수 있다.At this time, the system 100 determines and adjusts the length of the capture space 130 in consideration of the settling velocity of the at least one target particle 140, and at least one of the particles 140 and 150 included in the sample. It is also possible to consider the settling velocity of the remaining particles 150 except for one target particle 140. For example, the system 100 may satisfy the condition t S <t T where the settling time according to the settling speed of the at least one target particle 140 is less than the passage time, while at the same time each of the remaining particles 150 The length of the capture space 130 is determined and adjusted so that the settling time according to the settling velocity satisfies a condition (t S > t T ) greater than the passage time, so that the at least one target particle 140 is captured. While separating and capturing in 130, the remaining particles 150 may be discharged through the outlet 120.

또한, 일 실시예에 따른 시스템(100)은, 입자들(140, 150) 중 분리 및 포획하고자 하는 적어도 하나의 타겟 입자(140)의 낙하 지점을 포함하는 길이로 포획 공간부(130)의 길이 l를 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(140)만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있다. 특히, 시스템(100)은 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 선택적으로 포획하기 위한 적어도 하나의 포획 배지(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 2b를 참조하여 기재하기로 한다.In addition, the system 100 according to an exemplary embodiment may include a length of the capture space 130 having a length of a drop point of at least one target particle 140 to be separated and captured among the particles 140 and 150. By determining and adjusting l , only at least one target particle 140 can be selectively captured and separated. In particular, the system 100 may further include at least one capture medium (not shown) for selectively capturing the at least one target particle 140. Detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 2A to 2B.

도면에는 도시되지 않았지만, 입자들 중 복수의 타겟 입자들을 분리 및 포획하고자 한다면, 시스템(100)은 복수의 타겟 입자들 각각의 침강 속도 및 낙하 지점을 고려하여 포획 공간부(130)의 길이를 결정 및 조절할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 복수의 타겟 입자들 각각의 침강 속도에 따른 침강 시간이 복수의 타겟 입자들 각각의 통과 시간보다 적은 조건을 만족시키며, 복수의 타겟 입자들 각각의 낙하 지점을 포함하는 길이로 포획 공간부(130)의 길이를 결정 및 조절할 수 있다.Although not shown in the drawings, if the plurality of target particles are to be separated and captured, the system 100 determines the length of the capture space 130 in consideration of the settling velocity and the falling point of each of the plurality of target particles. And can be adjusted. For example, the system 100 satisfies the condition that the settling time according to the settling speed of each of the plurality of target particles is less than the passage time of each of the plurality of target particles, and includes a drop point of each of the plurality of target particles. The length of the capture space 130 may be determined and adjusted to the length to be.

만약, 복수의 타겟 입자들의 침강 속도 및 낙하 지점을 고려할 때, 포획 공간부(130)의 길이가 조절되는 것만으로 복수의 타겟 입자들의 포획 및 분리가 불가능하다면, 시스템(100)은 하나의 포획 공간부(130)가 아닌 복수 개의 포획 공간부들을 포함하도록 구현될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 5를 참조하여 기재하기로 한다.In consideration of the settling velocity and the falling point of the plurality of target particles, if the capture space 130 cannot be captured and separated from the plurality of target particles only by adjusting the length of the capture space 130, the system 100 may include one capture space. It may be implemented to include a plurality of capture space portions other than the portion 130. Detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 4 to 5.

여기서, 시료의 평균 이동 속도가 증가되면 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 처리량은 향상될 수 있으며, 포획 공간부(130)에서의 시료의 속도가 감소되면 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 포획율이 향상될 수 있는 바, 일 실시예에 따른 시스템(100)은 유입구(110)에서의 시료의 속도를 증가시켜 시료의 평균 이동 속도를 증가시키는 동시에 포획 공간부(130)에서의 시료의 속도가 감소시켜 처리량 및 포획율 모두를 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 일 실시예에 따른 시스템(100)은 시료의 평균 이동 속도와 관련된 포획 공간부(130)의 부피, 유입구(110)의 부피를 적응적으로 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 처리량과 포획율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 유입구(110)의 부피를 줄여 유입구(110)에서의 시료의 속도를 증가시키고, 포획 공간부(130)의 부피를 크게 하여 포획 공간부(130)에서의 시료의 속도를 감소시킴으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 처리량과 포획율을 향상시킬 수 있다. 이 때, 포획 공간부(130)의 부피 및 유입구(110)의 부피 각각은 포획 공간부(130)의 폭 및 유입구(110)의 폭과 관련되므로, 시스템(100)은 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 처리량 및 포획율에 기초하여 포획 공간부(130)의 폭 및 유입구(110)의 폭을 결정 및 조절할 수 있다.Here, the throughput of capturing at least one target particle 140 may be improved when the average moving speed of the sample is increased, and at least one target particle 140 is reduced when the velocity of the sample in the capture space 130 is reduced. The capture rate to capture the bar can be improved, the system 100 according to an embodiment increases the speed of the sample at the inlet 110 to increase the average moving speed of the sample at the same time in the capture space 130 The sample rate can be reduced to improve both throughput and capture rate. Specifically, the system 100 according to an embodiment adaptively determines and adjusts the volume of the capture space 130 and the volume of the inlet 110 associated with the average moving speed of the sample, thereby providing at least one target particle ( It is possible to improve the throughput and capture rate to capture. For example, the system 100 reduces the volume of the inlet 110 to increase the speed of the sample at the inlet 110, and increases the volume of the capture space 130 to increase the volume of the sample at the capture space 130. By reducing the speed of the substrate, the throughput and the capture rate of capturing the at least one target particle 140 may be improved. At this time, since each of the volume of the capture space 130 and the volume of the inlet 110 is related to the width of the capture space 130 and the width of the inlet 110, the system 100 is at least one target particle ( The width of the capture space 130 and the width of the inlet 110 may be determined and adjusted based on the throughput and the capture rate for capturing 140.

일 실시예에 따른 시스템(100)은 이처럼 포획 공간부(130)의 폭을 넓게 결정 및 조절함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(140)를 포획하는 처리량의 향상을 도모할 뿐만 아니라, 혈소판 시료를 사용하는 혈소판 기능성 검사에 활용될 경우 포획 공간부(130)에 전단응력이 낮게 작용되기 때문에 혈소판의 활성화 없이 혈장을 포획할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.The system 100 according to the exemplary embodiment may not only improve the throughput of capturing the at least one target particle 140, but also use platelet samples by widely determining and adjusting the width of the capture space 130. When used in the platelet functional test, since the shear stress is lowered in the capture space 130, the effect of capturing plasma without activating platelets can be achieved.

이처럼 분리 및 포획된 적어도 하나의 타겟 입자(140)는 시스템(100)에 더 포함되는 광학 센서(미도시)에 의해 관찰될 수 있다. 이하, 분리 및 포획된 적어도 하나의 타겟 입자(140)가 광학적 방식에 기반하는 광학 센서에 의해 관찰되는 것으로 기재되나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 전기적 방식 또는 화학적 방식을 통해 관찰 및 모니터링하는 다양한 센서가 광학 센서를 대체해 사용될 수 있다.The at least one target particle 140 thus separated and captured may be observed by an optical sensor (not shown) further included in the system 100. Hereinafter, the at least one target particle 140 separated and captured is described as being observed by an optical sensor based on an optical method, but various sensors for observing and monitoring through an electrical method or a chemical method are not limited thereto. It can be used instead of the optical sensor.

도 2a 내지 2b는 일 실시예에 따라 적어도 하나의 포획 배지가 추가된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다. 보다 상세하게, 도 2a는 적어도 하나의 포획 배지가 추가된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템에서 포획된 적어도 하나의 타겟 입자가 배양되기 이전의 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 적어도 하나의 포획 배지가 추가된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템에서 포획된 적어도 하나의 타겟 입자가 배양된 이후의 상태를 나타낸 단면도이다.2A-2B illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system with at least one capture medium added in accordance with one embodiment. More specifically, FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state prior to culture of at least one target particle captured in a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system to which at least one capture medium is added, and FIG. 2B shows at least one capture A cross-sectional view showing the state after at least one target particle captured in the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system to which the medium is added is cultured.

도 2a 내지 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)(200)은, 적어도 하나의 타겟 입자(220)의 침강 속도를 고려하여 적어도 하나의 타겟 입자(220)의 낙하 지점에 배치되는 적어도 하나의 포획 배지(210)를 더 포함함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자(220)를 선택적으로 포획할 수 있다.2A to 2B, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system (hereinafter referred to as a system) 200 according to one embodiment may include at least one of the settling speeds of at least one target particle 220. By further including at least one capture medium 210 disposed at the dropping point of one target particle 220, it is possible to selectively capture at least one target particle 220.

특히, 시스템(200)은 적어도 하나의 포획 배지(210)를 더 포함함으로써, 도 1a 내지 1c를 참조하여 상술된 바와 같이 포획된 적어도 하나의 타겟 입자(220)를 배양하여 분리와 배양을 연속적으로 수행할 수 있다. 이러한 경우, 포획 공간부(230)에는 적어도 하나의 포획 배지(210)에서 적어도 하나의 타겟 입자(220)를 배양하는데 필요한 광원(240)이 더 구비될 수 있다.In particular, the system 200 further includes at least one capture medium 210, thereby culturing at least one target particle 220 captured as described above with reference to FIGS. 1A-1C to continuously separate and culture. Can be done. In this case, the capture space 230 may be further provided with a light source 240 for culturing the at least one target particle 220 in the at least one capture medium 210.

예를 들어 lung cancer CTC의 입자 같은 경우 그 크기가 12.5um 내지 30.6um으로, 10um 크기인 백혈구 및 5um 크기인 적혈구보다 매우 크지만, 혈액 내 아주 낮은 농도로 존재하기 때문에, 기존의 크기 기반 분리 방법은 관찰할 만큼의 CTC를 분리하기 매우 어려운 한계를 갖는다. 이에, 기존의 크기 기반 분리 방법을 활용하는 시스템은 한계를 극복하기 위해, 유입되는 시료의 양 자체를 늘려 포획하는 CTC의 숫자를 증가시키는 방식 또는 고성능의 광학 센서를 구비하여 소수의 CTC에 대한 관찰을 지원하는 방식을 적용하도록 개선되었으나, 해당 방식들 모두 추가적인 비용이 소모되는 단점을 갖는다.For example, the size of particles of lung cancer CTC is 12.5um to 30.6um, which is much larger than 10um white blood cells and 5um red blood cells, but is present in very low concentrations in the blood. Has very difficult limitations to separate the CTCs to be observed. Therefore, in order to overcome the limitation, the system utilizing the existing size-based separation method increases the number of incoming CTCs to increase the number of captured CTCs or observes a small number of CTCs with a high performance optical sensor. It has been improved to apply a method to support the, but all of the methods have the disadvantage that additional costs are consumed.

반면에, 일 실시예에 따른 시스템(200)은 적어도 하나의 포획 배지(210)에 소수의 CTC를 분리한 뒤 소수의 CTC를 적어도 하나의 포획 배지(210) 상에서 배양액만을 바꾸어 그대로 배양하여 그 숫자를 늘림으로써, 추가적인 시료의 후처리(예컨대, 형광 염색법, 항체 표지 등)없이 보급화된 성능의 광학 센서(미도시)를 통한 관찰을 지원할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 포획 배지(210)를 포함하는 시스템(200)은 포획된 입자의 손상 및 손실과, 입자 관찰에 소모되는 비용을 최소화할 수 있다. 또한, 시료의 종류에 따라 다양한 환경적 요구 조건이 필요로 되는데(예컨대, 혈관 내피세포와 같은 입자의 경우 배양 시 전단응력을 필요로 하는 미세환경을 요구함), 일 실시예에 따른 시스템(200)은 적어도 하나의 포획 배지(210)가 배치되는 포획 공간부(230)의 부피 및 폭을 적절하게 결정 및 조절함으로써, 미세환경을 적응적으로 제어할 수 있어 시료에 따른 환경적 요구 조건을 쉽게 충족시킬 수 있는 효과를 갖는다.On the other hand, the system 200 according to an embodiment separates a small number of CTCs in at least one capture medium 210 and then incubates the number of small numbers of CTCs by changing only the culture medium on the at least one capture medium 210. Increasing may support observation through an optical sensor (not shown) of pervasive performance without further processing of the sample (eg, fluorescence staining, antibody labeling, etc.). Thus, a system 200 including at least one capture medium 210 can minimize damage and loss of captured particles and the cost of particle observation. In addition, various environmental requirements are required depending on the type of sample (eg, a particle such as vascular endothelial cells requires a microenvironment requiring shear stress in culture), and the system 200 according to an embodiment By appropriately determining and adjusting the volume and width of the capture space 230 in which the at least one capture medium 210 is disposed, the microenvironment can be adaptively controlled to easily meet the environmental requirements of the sample. It has an effect that can be made.

이상, 시스템(200)이 하나의 포획 배지(210)를 포함하는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 입자들 중 복수의 타겟 입자들을 분리 및 포획하고자 한다면 복수의 타겟 입자들에 대응하도록 구비되는 복수의 포획 배지들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 포획 배지들은 포획하고자 하는 복수의 타겟 입자들 각각의 낙하 지점을 고려하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 포획 배지는 제1 타겟 입자의 낙하 지점에 배치되며, 제2 포획 배지는 제2 타겟 입자의 낙하 지점에 배치될 수 있다.Although the system 200 has been described as including one capture medium 210, the present invention is not limited thereto, and the system 200 is provided to correspond to the plurality of target particles if it is to separate and capture the plurality of target particles. It may comprise a plurality of capture media. In this case, the plurality of capture media may be disposed in consideration of the falling points of each of the plurality of target particles to be captured. For example, the first capture medium may be disposed at the dropping point of the first target particle, and the second capture medium may be disposed at the dropping point of the second target particle.

도 3은 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 이하, 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법은 도 1a 내지 2b를 참조하여 상술된 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)에 의해 수행된다.3 is a flow chart illustrating a method of continuous sedimentation based microfluidic separation and culture according to one embodiment. Hereinafter, the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture method according to one embodiment is performed by the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system described below with reference to FIGS. 1A to 2B.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 시스템은 단계(S310)에서 유입구를 통해 시료를 유입시킨다.Referring to FIG. 3, the system according to an embodiment introduces a sample through an inlet at step S310.

이어서, 시스템은 단계(S320)에서 유입구와 시료가 배출되는 배출구 사이에 배치된 채 유입구 및 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되는 포획 공간부를 통해, 유입구로부터 배출구를 향해 흐르는 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획한다. 단계(S320)에서 시스템이 수력학적 도약 현상을 이용하여 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 것은, 포획 공간부의 높이가 유입구의 높이보다 급격히 높아져 시료의 속도가 포획 공간부에서 저하됨에 따라 적어도 하나의 타겟 입자를 침강시켜 포획하는 것을 의미한다.Subsequently, the system includes at least one target included in the sample flowing from the inlet to the outlet through a capture space formed to have a height higher than the inlet and the outlet while being disposed between the inlet and the outlet through which the sample is discharged in step S320. Particles are captured using a hydraulic jump phenomenon. In step S320, the system captures the at least one target particle by using the hydraulic leap phenomenon, wherein the height of the capture space is drastically higher than the height of the inlet so that the velocity of the sample is lowered in the capture space. By sedimentation and capture of particles.

보다 상세하게, 시스템은 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 되는 특성을 이용하여, 단계(S320)에서 입자들 중 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 포획 공간부의 길이를 포획하고자 하는 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도 및 낙하 지점에 기초하여 결정 및 조절하여 설계함으로써, 적어도 하나의 타겟 입자만을 선택적으로 포획할 수 있다.More specifically, the system utilizes the property that the particles have different drop points and settling rates based on the size or density of each of the particles included in the sample, so that at least one target particle of the particles in step S320 is used. Can be selectively captured. For example, the system can selectively capture only at least one target particle by determining and adjusting the design based on the sedimentation velocity and the dropping point of the at least one target particle to capture the length of the capture space.

특히, 시스템은 단계(S320)에서 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 적어도 하나의 포획 배지를 통해 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하여 배양할 수 있다.In particular, the system may capture and incubate at least one target particle through at least one capture medium disposed at the dropping point of the at least one target particle in consideration of the settling velocity of the at least one target particle in step S320. .

그 후, 시스템은 단계(S330)에서 배출구를 통해 적어도 하나의 타겟 입자가 포획되고 난 시료를 배출시킨다.The system then discharges the sample from which the at least one target particle has been captured through the outlet in step S330.

이처럼 시스템은 단계들(S310 내지 S330)를 통해 포획 공간부에 적어도 하나의 타겟 입자를 포획함으로써, 광학 센서를 이용한 적어도 하나의 타겟 입자의 관찰을 지원할 수 있다. 특히, 단계(S320)에서 포획된 적어도 하나의 타겟 입자의 배양을 수행함으로써, 시스템은 배양된 적어도 하나의 타겟 입자의 관찰을 지원할 수도 있다.As such, the system may support observation of at least one target particle using the optical sensor by capturing at least one target particle in the capture space through steps S310 to S330. In particular, by performing culturing of at least one target particle captured in step S320, the system may support observation of the at least one target particle that has been cultured.

도 4는 일 실시예에 따라 복수 개의 포획 공간부들이 직렬로 연결되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system in which a plurality of capture spaces are connected in series, according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)(400)은, 직렬로 연결된 복수의 포획 공간부들(410, 420)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system (hereinafter, referred to as a system) 400 according to an embodiment may include a plurality of capture spaces 410 and 420 connected in series. have.

이러한 경우, 복수의 포획 공간부들(410, 420) 각각의 길이는 시스템(400)이 포획하고자 하는 복수의 타겟 입자들 각각의 침강 속도 및 낙하 지점에 기초하여 결정 및 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 포획 공간부(410)는 시료에 포함되는 입자들(430, 440) 중 분리 및 포획하고자 하는 제1 타겟 입자(430)의 침강 속도 및 통과시키고자 하는 제2 타겟 입자(440)의 침강 속도를 고려하여 길이가 결정 및 조절됨으로써, 제1 타겟 입자(430)만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있고, 제2 포획 공간부(420)는 시료에 포함되는 입자들(430, 440) 중 분리 및 포획하고자 하는 제2 타겟 입자(440)의 침강 속도를 고려하여 길이가 결정 및 조절됨으로써, 제2 타겟 입자(440)만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 제1 포획 공간부(410)의 길이는, 제1 타겟 입자(430)의 침강 속도에 따른 침강 시간 t1S이 통과 시간 t1T보다 작은 조건(t1S<t1T)과 제2 타겟 입자(440)의 침강 속도에 따른 침강 시간 t2S이 통과 시간 t2T보다 큰 조건(t2S>t2T)을 만족시키도록 결정 및 조절되고, 제2 포획 공간부(420)의 길이는 제2 타겟 입자(440)의 침강 속도에 따른 침강 시간 t2S이 통과 시간 t2T보다 작은 조건(t2S<t2T)을 만족시키도록 결정 및 조절됨으로써, 제1 타겟 입자(430)는 제1 포획 공간부(410)에 분리 및 포획되고 제2 타겟 입자(440)는 제2 포획 공간부(420)에 분리 및 포획될 수 있다.In this case, the length of each of the plurality of capture spaces 410, 420 may be determined and adjusted based on the settling velocity and the dropping point of each of the plurality of target particles to be captured by the system 400. For example, the first capture space 410 may set the sedimentation rate of the first target particles 430 to be separated and captured among the particles 430 and 440 included in the sample, and the second target particles to be passed ( By determining and adjusting the length in consideration of the settling velocity of 440, only the first target particles 430 may be selectively captured and separated, and the second capture space 420 may include particles 430, included in the sample. Since the length is determined and adjusted in consideration of the settling speed of the second target particles 440 to be separated and captured in the 440, only the second target particles 440 may be selectively captured and separated. More specifically, for example, the length of the first capture space 410 may include a condition t 1S <t 1T in which the settling time t 1S corresponding to the settling speed of the first target particle 430 is smaller than the passage time t 1T. The settling time t 2S according to the settling speed of the second target particle 440 is determined and adjusted to satisfy the condition t 2S > t 2T greater than the passage time t 2T , and the length of the second capture space 420 Is determined and adjusted so that the settling time t 2S according to the settling speed of the second target particle 440 satisfies a condition t 2S <t 2T less than the passage time t 2T , thereby making the first target particle 430 the first target particle 430. The first capture space 410 may be separated and captured, and the second target particles 440 may be separated and captured in the second capture space 420.

이 때, 복수의 포획 공간부들(410, 420) 각각은 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 포획 배지(미도시)를 더 포함함으로써, 타겟 입자의 포획 및 배양을 연속적으로 수행할 수 있다. 또한, 복수의 포획 공간부들(410, 420) 각각에는 포획 및 배양된 타겟 입자를 관찰하도록 구비되는 광학 센서가 더 구비될 수 있다.In this case, each of the plurality of capture spaces 410 and 420 may further include a capture medium (not shown) described above with reference to FIGS. 2A to 2B to continuously capture and culture the target particles. In addition, each of the plurality of capture spaces 410 and 420 may be further provided with an optical sensor provided to observe the captured and cultured target particles.

또한, 시스템(400)은 도면에 도시된 바와 같이 직렬로 연결된 복수의 포획 공간부들(410, 420)에 복수의 타겟 입자들(430, 440)을 포획 및 분리하는 대신에, 병렬로 연결된 복수의 포획 공간부들에 복수의 타겟 입자들을 포획 및 분리할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 기재하기로 한다.In addition, the system 400 instead of capturing and separating the plurality of target particles 430 and 440 into the plurality of capture spaces 410 and 420 connected in series as shown in FIG. It is also possible to capture and separate a plurality of target particles in the capture spaces. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 일 실시예에 따라 복수 개의 포획 공간부들이 병렬로 연결되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system in which a plurality of capture spaces are connected in parallel, according to one embodiment.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)(500)은, 병렬로 연결된 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system (hereinafter referred to as a system) 500 according to one embodiment includes a plurality of capture space portions 510, 520, and 530 connected in parallel. can do.

이러한 경우, 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각의 길이는 시스템(500)이 포획하고자 하는 복수의 타겟 입자들 각각의 침강 속도 및 낙하 지점에 기초하여 결정 및 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 포획 공간부(510)는 시료에 포함되는 입자들 중 분리 및 포획하고자 하는 제1 타겟 입자의 침강 속도 및 통과시키고자 하는 제2 타겟 입자와 제3 타겟 입자 각각의 침강 속도를 고려하여 길이가 결정 및 조절됨으로써, 제1 타겟 입자만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있고, 제2 포획 공간부(520)는 시료에 포함되는 입자들 중 분리 및 포획하고자 하는 제2 타겟 입자의 침강 속도 및 통과시키고자 하는 제1 타겟 입자와 제3 타겟 입자 각각의 침강 속도를 고려하여 길이가 결정 및 조절됨으로써, 제2 타겟 입자만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있으며, 제3 포획 공간부(530)는 시료에 포함되는 입자들 중 분리 및 포획하고자 하는 제3 타겟 입자의 침강 속도 및 통과시키고자 하는 제1 타겟 입자와 제2 타겟 입자 각각의 침강 속도를 고려하여 길이가 결정 및 조절됨으로써, 제3 타겟 입자만을 선택적으로 포획 및 분리할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 제1 포획 공간부(510)의 길이는, 제1 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t1S이 통과 시간 t1T보다 작은 조건(t1S<t1T), 제2 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t2S이 통과 시간 t2T보다 큰 조건(t2S>t2T)과 제3 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t3S이 통과 시간 t3T보다 큰 조건(t3S>t3T)을 만족시키도록 결정 및 조절되고, 제2 포획 공간부(520)의 길이는 제2 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t2S이 통과 시간 t2T보다 작은 조건(t2S<t2T), 제1 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t1S이 통과 시간 t1T보다 큰 조건(t1S>t1T)과 제3 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t3S이 통과 시간 t3T보다 큰 조건(t3S>t3T)을 만족시키도록 결정 및 조절되며, 제3 포획 공간부(530)의 길이는 제3 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t3S이 통과 시간 t3T보다 작은 조건(t3S<t3T), 제1 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t1S이 통과 시간 t1T보다 큰 조건(t1S>t1T)과 제3 타겟 입자의 침강 속도에 따른 침강 시간 t3S이 통과 시간 t3T보다 큰 조건(t3S>t3T)을 만족시키도록 결정 및 조절될 수 있다.In this case, the length of each of the plurality of capture spaces 510, 520, 530 can be determined and adjusted based on the settling velocity and the dropping point of each of the plurality of target particles that the system 500 is intended to capture. For example, the first capture space 510 may set the sedimentation rate of the first target particle to be separated and captured among the particles included in the sample, and the sedimentation rate of each of the second and third target particles to pass through. By determining and adjusting the length in consideration of the above, only the first target particles may be selectively captured and separated, and the second capture space 520 may be configured to separate and capture the second target particles from among the particles included in the sample. The length is determined and adjusted in consideration of the sedimentation rate and the sedimentation rate of each of the first target particle and the third target particle to be passed, so that only the second target particle can be selectively captured and separated, and the third capture space portion ( 530 is a length in consideration of the sedimentation rate of the third target particles to be separated and captured among the particles included in the sample and the sedimentation speed of each of the first and second target particles to pass through. It is determined and adjusted, only the target particles 3 can be selectively captured and isolated from each other. More specifically, for example, the length of the first capture space 510 may be defined by a condition in which the settling time t 1S corresponding to the settling velocity of the first target particle is smaller than the passage time t 1T (t 1S <t 1T ) and the second target. Settling time t 2S according to the settling velocity of the particles is greater than the passing time t 2T (t 2S > t 2T ) and settling time t 3S is greater than the passing time t 3T according to the settling velocity of the third target particle (t 3S > t 3T ), and the length of the second capture space 520 is determined such that the settling time t 2S according to the settling velocity of the second target particle is smaller than the passing time t 2T (t 2S <t 2T ), the settling time t 1S according to the settling speed of the first target particle is greater than the passing time t 1T (t 1S > t 1T ) and the settling time t 3S according to the settling speed of the third target particle t 3T It is determined and adjusted to satisfy a larger condition (t 3S > t 3T ), the length of the third capture space 530 is the length of the third target particles Settling time t 3S according to the settling velocity is smaller than the passing time t 3T (t 3S <t 3T ), and settling time t 1S is larger than the passing time t 1T according to the settling velocity of the first target particle (t 1S > t 1T ) and the settling time t 3S according to the settling velocity of the third target particle may be determined and adjusted to satisfy a condition (t 3S > t 3T ) greater than the passage time t 3T .

이 때, 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각은 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술된 포획 배지(미도시)를 더 포함함으로써, 타겟 입자의 포획 및 배양을 연속적으로 수행할 수 있다. 또한, 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각에는 포획 및 배양된 타겟 입자를 관찰하도록 구비되는 광학 센서가 더 구비될 수 있다.In this case, each of the plurality of capture spaces 510, 520, and 530 may further include a capture medium (not shown) described above with reference to FIGS. 2A to 2B to continuously capture and culture the target particles. . In addition, each of the plurality of capture spaces 510, 520, and 530 may further include an optical sensor provided to observe the captured and cultured target particles.

이상, 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각이 서로 다른 타겟 입자를 포획 및 분리하는 경우가 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 시스템(500)은 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각이 동일한 타겟 입자를 포획하도록 구현될 수 있다. 이는 타겟 입자를 포획하는 처리량의 향상을 도모하기 위한 것으로, 이러한 경우 복수의 포획 공간부들(510, 520, 530) 각각의 길이는 모두 동일하게 결정 및 조절될 수 있다.As described above, a case in which each of the plurality of capture spaces 510, 520, and 530 captures and separates different target particles has been described. However, the present disclosure is not limited thereto, and the system 500 includes a plurality of capture spaces 510, 520. 530 may be implemented such that each captures the same target particle. This is to improve the throughput of capturing the target particles, in which case the length of each of the plurality of capture spaces 510, 520, 530 can all be determined and adjusted equally.

도 4 내지 5를 참조하여, 복수의 포획 공간부들(410, 420, 510, 520, 530) 각각의 길이가 분리 및 포획하고자 하는 타겟 입자들(430, 440) 각각의 침강 속도에 기초하여 결정되는 것으로 설명되었으나, 도 1a 내지 1c를 참조하여 상술된 바와 같이 분리 및 포획하고자 하는 타겟 입자들(430, 440) 각각의 낙하 지점에 기초하여 결정될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 1a 내지 1c를 참조하여 상술되었으므로 생략하기로 한다.4 to 5, the length of each of the plurality of capture spaces 410, 420, 510, 520, and 530 is determined based on the settling velocity of each of the target particles 430 and 440 to be separated and captured. As described above with reference to FIGS. 1A-1C, it may be determined based on the drop points of each of the target particles 430 and 440 to be separated and captured. Detailed description thereof has been described above with reference to FIGS. 1A to 1C and will be omitted.

도 6a 내지 6b는 다른 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 6a는 제1 유입구 및 제1 배출구가 열렸을 때의 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 상면도이고, 도 6b는 제2 유입구 및 제2 배출구가 열렸을 때의 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템을 나타낸 상면도이다.6A-6B illustrate a continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system according to another embodiment. Specifically, FIG. 6A is a top view showing a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system when the first inlet and the first outlet are opened, and FIG. 6B is a continuous settling-based microstructure when the second inlet and the second outlet are opened. Top view showing a fluid separation and culture system.

도 6a 내지 6b를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템(이하, 시스템으로 기재함)(600)은, 도 2a 내지 2b에 도시된 시스템(200)과 같이 하나의 포획 공간부(610)를 포함하나, 유입구 및 배출구가 각각 두 개씩 구비된다는 점에서 차이가 있다.6A-6B, a continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system (hereinafter referred to as a system) 600 according to another embodiment is one such as the system 200 shown in FIGS. 2A-2B. Including the capture space portion 610, there is a difference in that the inlet and outlet are provided with two each.

보다 상세하게, 시스템(600)이 제1 방향으로 배치되어 제1 방향으로 흐르는 제1 시료가 유입되는 제1 유입구(620) 및 제1 시료가 배출되는 제1 배출구(621)와, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되어 제2 방향으로 흐르는 제2 시료가 유입되는 제2 유입구(630) 및 제2 시료가 배출되는 제2 배출구(631)를 포함함으로써, 포획 공간부(610)는 제1 유입구(620) 및 제1 배출구(621) 사이와 제2 유입구(630) 및 제2 배출구(631) 사이에 배치된 채 제1 유입구(620), 제2 유입구(630), 제1 배출구(621) 및 제2 배출구(631)보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 수력학적 도약 현상에 기초하여 제1 유입구(620)로부터 제1 배출구(621)를 향해 흐르는 제1 시료에 포함되는 적어도 하나의 제1 타겟 입자 및 2 유입구(630)로부터 제2 배출구(631)를 향해 흐르는 제2 시료에 포함되는 적어도 하나의 제2 타겟 입자 각각을 포획할 수 있다.More specifically, the system 600 is disposed in the first direction, the first inlet 620 through which the first sample flowing in the first direction is introduced, the first outlet 621 through which the first sample is discharged, and the first direction. The capture space 610 includes a second inlet 630 disposed in a second direction orthogonal to the second sample flowing in the second direction and a second outlet 631 through which the second sample is discharged. The first inlet 620, the second inlet 630, and the first outlet are disposed between the first inlet 620 and the first outlet 621, and between the second inlet 630 and the second outlet 631. At least one of the first sample is formed to have a height higher than the 621 and the second outlet 631, and flows from the first inlet 620 toward the first outlet 621 based on the hydraulic leap phenomenon At least one second target included in the second sample flowing from the first target particles and the second inlet 630 toward the second outlet 631. Each particle can be captured.

예를 들어, 제1 시료에 포함되는 적어도 하나의 제1 타겟 입자를 포획할 때 시스템(600)은, 도 6a와 같이 제1 유입구(620) 및 제1 배출구(621)를 열린 상태로 유지하고 제2 유입구(630) 및 제2 배출구(631)를 닫힌 상태로 유지하여 제1 시료를 포획 공간부(610)로 유입시켜 도 1a 내지 1c를 참조하여 상술된 수력학적 도약 현상을 이용하여 제1 시료에 포함되는 제1 타겟 입자들을 제1 포획 배지들(622, 623)에 포획 및 배양할 수 있다. 이 때, 제1 포획 배지들(622, 623) 중 제1-1 포획 배지(622)는 제1 타겟 입자들 중 침강 속도가 빠르고 낙하 지점이 가까운 타겟 입자를 포획 및 배양하고, 제1-2 포획 배지(623)는 제1 타겟 입자들 중 침강 속도가 느리고 낙하 지점이 먼 타겟 입자를 포획 및 배양할 수 있다.For example, when capturing at least one first target particle included in the first sample, the system 600 maintains the first inlet 620 and the first outlet 621 open as shown in FIG. 6A. The first inlet 630 and the second outlet 631 are maintained in the closed state to introduce the first sample into the capture space 610 so as to firstly utilize the hydraulic jumping phenomenon described above with reference to FIGS. 1A to 1C. The first target particles included in the sample may be captured and cultured in the first capture media 622 and 623. In this case, the first-first capture medium 622 of the first capture mediums 622 and 623 captures and incubates target particles having a high sedimentation rate and a closest drop point among the first target particles, and the first-second capture medium 622. The capture medium 623 may capture and culture target particles having a slow sedimentation rate and far drop points among the first target particles.

다른 예를 들면, 제2 시료에 포함되는 적어도 하나의 제2 타겟 입자를 포획할 때 시스템(600)은, 도 6b와 같이 제2 유입구(630) 및 제2 배출구(631)를 열린 상태로 유지하고 제1 유입구(620) 및 제1 배출구(621)를 닫힌 상태로 유지하여 제2 시료를 포획 공간부(610)로 유입시켜 도 1a 내지 1c를 참조하여 상술된 수력학적 도약 현상을 이용하여 제2 시료에 포함되는 제2 타겟 입자들을 제2 포획 배지들(632, 633)에 포획 및 배양할 수 있다. 이 때, 제2 포획 배지들(632, 633) 중 제2-1 포획 배지(632)는 제2 타겟 입자들 중 침강 속도가 빠르고 낙하 지점이 가까운 타겟 입자를 포획 및 배양하고, 제2-2 포획 배지(633)는 제2 타겟 입자들 중 침강 속도가 느리고 낙하 지점이 먼 타겟 입자를 포획 및 배양할 수 있다.For another example, when capturing at least one second target particle included in the second sample, the system 600 maintains the second inlet 630 and the second outlet 631 open as shown in FIG. 6B. And the first inlet 620 and the first outlet 621 are kept closed so that the second sample is introduced into the capture space 610 so as to use the hydraulic jump phenomenon described above with reference to FIGS. 1A to 1C. The second target particles included in the second sample may be captured and cultured in the second capture media 632 and 633. At this time, the second-first capture medium 632 of the second capture mediums 632 and 633 captures and incubates the target particles having a high sedimentation rate and near the drop point among the second target particles, and second-2-2. The capture medium 633 may capture and culture target particles having a slow sedimentation rate and far drop points among the second target particles.

따라서, 포획 공간부(610)의 제1 방향으로의 길이(611)는 제1 시료에 포함되는 적어도 하나의 제1 타겟 입자의 침강 속도 및 낙하 지점에 기초하여 결정 및 조절될 수 있고, 포획 공간부(610)의 제2 방향으로의 길이(612)는 제2 시료에 포함되는 적어도 하나의 제2 타겟 입자의 침강 속도 및 낙하 지점에 기초하여 결정 및 조절될 수 있다.Accordingly, the length 611 of the capture space 610 in the first direction can be determined and adjusted based on the sedimentation velocity and the dropping point of the at least one first target particle included in the first sample, and the capture space The length 612 of the portion 610 in the second direction may be determined and adjusted based on the settling velocity and the dropping point of the at least one second target particle included in the second sample.

이러한 구조의 시스템(600)은 복수의 포획 공간부들을 포함하는 시스템보다 소형화가 가능한 이점을 가질 수 있다.The system 600 having such a structure may have an advantage of miniaturization than a system including a plurality of capture spaces.

이상, 시스템(600)이 포획 배지들(622, 623, 632, 633)을 포함하는 구조가 설명되었으나. 실시예에 따라 포획 배지들(622, 623, 632, 633)은 생략될 수 있다.In the foregoing, a structure in which the system 600 includes capture media 622, 623, 632, and 633 has been described. In some embodiments, the capture media 622, 623, 632, and 633 may be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different manner than the described method, or other components. Or, even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims (18)

수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템에 있어서,
시료가 유입되는 유입구;
상기 시료가 배출되는 배출구; 및
상기 유입구 및 상기 배출구 사이에 배치된 채 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획하는 포획 공간부
를 포함하고,
상기 유입구의 폭은,
상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 처리량을 향상시키기 위하여 상기 유입구에서의 시료의 속도를 증가시키는 값으로 결정되며,
상기 포획 공간부의 폭은,
상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 포획율을 향상시키기 위하여 상기 포획 공간부에서의 시료의 속도를 감소시키는 값으로 결정되고,
상기 수력학적 도약 현상은,
상기 유입구를 통해 유입되는 시료가 상기 포획 공간부로 진입할 때 상기 유입구와 상기 포획 공간부 사이의 급격한 높이 변화로 인해 상기 적어도 하나의 타겟 입자가 상승했다가 침강하는 현상을 포함하며,
상기 포획 공간부는,
상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하여 배양하는 적어도 하나의 포획 배지를 포함하고,
상기 포획 공간부의 부피 및 폭은,
상기 적어도 하나의 포획 배지에서 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 배양하는 미세환경 요구 조건에 기초하여 결정되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
In the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon,
An inlet through which a sample is introduced;
An outlet through which the sample is discharged; And
It is disposed between the inlet and the outlet and has a height higher than that of the inlet and the outlet, and captures at least one target particle included in the sample flowing from the inlet toward the outlet using a hydraulic jump phenomenon. Capture space part to say
Including,
The width of the inlet,
Determined to increase the rate of sample at the inlet to improve throughput of capturing the at least one target particle,
The width of the capture space portion,
Determined to reduce the velocity of the sample in the capture space to improve the capture rate for capturing the at least one target particle,
The hydraulic leap phenomenon,
When the sample flowing through the inlet enters the capture space portion includes the phenomenon that the at least one target particles rise and settle due to the rapid height change between the inlet and the capture space portion,
The capture space portion,
At least one capture medium for capturing and culturing the at least one target particle while being disposed at a dropping point of the at least one target particle in consideration of the settling velocity of the at least one target particle,
The volume and width of the capture space portion,
A continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system determined based on microenvironmental requirements for culturing the at least one target particle in the at least one capture medium.
제1항에 있어서,
상기 포획 공간부는,
상기 포획 공간부의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 포획 공간부에서 저하됨에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 침강시켜 포획하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 1,
The capture space portion,
The sedimentation-based microfluidic separation and culture system of seizing the at least one target particles as the height of the capture space is sharply higher than the height of the inlet, the moving speed of the sample is lowered in the capture space.
제2항에 있어서,
상기 포획 공간부는,
상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 2,
The capture space portion,
Continuous sedimentation-based microparticles, which selectively capture the at least one target particle of the particles as the particles have different drop points and sedimentation rates based on the size or density of each of the particles included in the sample Fluid Separation and Culture System.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은,
상기 적어도 하나의 포획 배지에서 배양된 적어도 하나의 타겟 입자를 관찰하는 광학 센서를 더 포함하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 1,
The continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system,
And further comprising an optical sensor for observing at least one target particle incubated in said at least one capture medium.
제3항에 있어서,
상기 포획 공간부의 길이는,
상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 결정되는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 3,
The length of the capture space portion,
And a sedimentation based microfluidic separation and culture system based on the sedimentation rate of the at least one target particle.
삭제delete 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법에 있어서,
유입구를 통해 시료를 유입시키는 단계;
상기 유입구와 상기 시료가 배출되는 배출구 사이에 배치된 채 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되는 포획 공간부를 통해, 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 적어도 하나의 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획하는 단계; 및
상기 배출구를 통해 상기 적어도 하나의 타겟 입자가 포획되고 난 시료를 배출시키는 단계
를 포함하고,
상기 유입시키는 단계는,
상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 처리량을 향상시키기 위하여 상기 유입구에서의 시료의 속도를 증가시키는 값으로 폭이 결정된 유입구를 통해 상기 시료를 유입시키는 단계이며,
상기 포획하는 단계는,
상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 포획율을 향상시키기 위하여 상기 포획 공간부에서의 시료의 속도를 감소시키는 값으로 폭이 결정된 포획 공간부를 통해 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하는 단계이고,
상기 수력학적 도약 현상은,
상기 유입구를 통해 유입되는 시료가 상기 포획 공간부로 진입할 때 상기 유입구와 상기 포획 공간부 사이의 급격한 높이 변화로 인해 상기 적어도 하나의 타겟 입자가 상승했다가 침강하는 현상을 포함하며,
상기 포획하는 단계는,
상기 적어도 하나의 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 적어도 하나의 포획 배지를 통해, 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 포획하여 배양하는 단계
를 포함하고,
상기 포획 공간부의 부피 및 폭은,
상기 적어도 하나의 포획 배지에서 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 배양하는 미세환경 요구 조건에 기초하여 결정되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법.
In the sedimentation-based microfluidic separation and cultivation method using a hydraulic leap phenomenon,
Introducing a sample through an inlet;
At least one target particle included in the sample flowing from the inlet toward the outlet through a capture space formed between the inlet and the outlet through which the sample is discharged to have a height higher than that of the inlet and the outlet. Capturing using a hydraulic jump phenomenon; And
Discharging the sample captured by the at least one target particle through the outlet;
Including,
The introducing step is
Introducing the sample through an inlet whose width is determined to increase the speed of the sample at the inlet in order to improve the throughput of capturing the at least one target particle,
The capturing step,
Capturing the at least one target particle through the capture space portion whose width is determined to reduce the velocity of the sample in the capture space portion to improve the capture rate for capturing the at least one target particle,
The hydraulic leap phenomenon,
When the sample flowing through the inlet enters the capture space portion includes the phenomenon that the at least one target particles rise and settle due to the rapid height change between the inlet and the capture space portion,
The capturing step,
Capturing and incubating the at least one target particle through at least one capture medium disposed at a dropping point of the at least one target particle in consideration of the settling velocity of the at least one target particle
Including,
The volume and width of the capture space portion,
And a method for continuous sedimentation based microfluidic separation and culturing determined on the basis of microenvironmental requirements for culturing the at least one target particle in the at least one capture medium.
제8항에 있어서,
상기 포획하는 단계는,
상기 포획 공간부의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 포획 공간부에서 저하됨에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 침강시켜 포획하는 단계인, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법.
The method of claim 8,
The capturing step,
Continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture method of the step of seizing the at least one target particles as the height of the capture space is sharply higher than the height of the inlet, the moving speed of the sample is lowered in the capture space. .
제9항에 있어서,
상기 포획하는 단계는,
상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 적어도 하나의 타겟 입자를 선택적으로 포획하는 단계인, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 방법.
The method of claim 9,
The capturing step,
Continuous sedimentation, which selectively captures the at least one target particle of the particles as the particles have different drop points and settling rates based on the size or density of each of the particles included in the sample Based microfluidic separation and culture methods.
삭제delete 수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템에 있어서,
시료가 유입되는 유입구;
상기 시료가 배출되는 배출구; 및
상기 유입구 및 상기 배출구 사이에 직렬 또는 병렬로 배치되는 복수의 포획 공간부들-상기 복수의 포획 공간부들 각각은, 상기 유입구 및 상기 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 흐르는 상기 시료에 포함되는 서로 다른 타겟 입자를 수력학적 도약 현상을 이용하여 포획함-
을 포함하고,
상기 유입구의 폭은,
상기 서로 다른 타겟 입자를 포획하는 처리량을 향상시키기 위하여 상기 유입구에서의 시료의 속도를 증가시키는 값으로 결정되며,
상기 복수의 포획 공간부들 각각의 폭은,
상기 서로 다른 타겟 입자를 포획하는 포획율을 향상시키기 위하여 상기 복수의 포획 공간부들 각각에서의 시료의 속도를 감소시키는 값으로 결정되고,
상기 수력학적 도약 현상은,
상기 유입구를 통해 유입되는 시료가 상기 복수의 포획 공간부들 각각으로 진입할 때 상기 유입구와 상기 복수의 포획 공간부들 각각 사이의 급격한 높이 변화로 인해 상기 서로 다른 타겟 입자가 상승했다가 침강하는 현상을 포함하며,
상기 복수의 포획 공간부들 각각은,
상기 서로 다른 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 서로 다른 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 서로 다른 타겟 입자를 포획하여 배양하는 포획 배지를 포함하고,
상기 복수의 포획 공간부들 각각의 부피 및 폭은,
상기 포획 배지에서 상기 서로 다른 타겟 입자를 배양하는 미세환경 요구 조건에 기초하여 결정되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
In the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon,
An inlet through which a sample is introduced;
An outlet through which the sample is discharged; And
A plurality of capture spaces disposed in series or in parallel between the inlet and the outlet, each of the plurality of capture spaces being formed to have a height higher than that of the inlet and the outlet and flowing toward the outlet from the inlet; Capture different target particles included in the ship using hydraulic leap
Including,
The width of the inlet,
Determined to increase the rate of sample at the inlet to improve throughput of capturing the different target particles,
The width of each of the plurality of capture spaces,
And to reduce the velocity of the sample in each of the plurality of capture spaces in order to improve the capture rate for capturing the different target particles,
The hydraulic leap phenomenon,
And when the sample flowing through the inlet enters each of the plurality of capture spaces, the different target particles rise and settle due to a sudden height change between the inlet and each of the plurality of capture spaces. ,
Each of the plurality of capture spaces,
A capture medium for capturing and culturing the different target particles while being disposed at falling points of the different target particles in consideration of the settling speeds of the different target particles;
The volume and width of each of the plurality of capture spaces,
Continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system determined based on microenvironmental requirements for culturing the different target particles in the capture medium.
제12항에 있어서,
상기 복수의 포획 공간부들 각각은,
상기 복수의 포획 공간부들 각각의 높이가 상기 유입구의 높이보다 급격히 높아져 상기 시료의 이동 속도가 상기 복수의 포획 공간부들 각각에서 저하됨에 따라 상기 서로 다른 타겟 입자를 침강시켜 포획하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 12,
Each of the plurality of capture spaces,
A continuous sedimentation-based microfluid fluid that seizes and captures different target particles as the height of each of the plurality of capture spaces is sharply higher than the height of the inlet so that the moving speed of the sample decreases in each of the plurality of capture spaces. Separation and Culture System.
제13항에 있어서,
상기 복수의 포획 공간부들 각각은,
상기 시료에 포함되는 입자들 각각의 크기 또는 밀도에 기초하여 상기 입자들이 서로 다른 낙하 지점과 침강 속도를 갖게 됨에 따라, 상기 입자들 중 상기 서로 다른 타겟 입자를 선택적으로 포획하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 13,
Each of the plurality of capture spaces,
Continuous sedimentation-based microfluid, which selectively captures the different target particles among the particles as the particles have different drop points and sedimentation rates based on the size or density of each of the particles included in the sample. Separation and Culture System.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템은,
상기 포획 배지에서 배양된 타겟 입자를 관찰하도록 상기 복수의 포획 공간부들 각각에 대응하여 구비되는 복수의 광학 센서들을 더 포함하는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 12,
The continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system,
And a plurality of optical sensors provided in correspondence with each of the plurality of capture spaces to observe the target particles incubated in the capture medium.
제14항에 있어서,
상기 복수의 포획 공간부들 각각은,
상기 서로 다른 타겟 입자의 침강 속도에 기초하여 서로 다른 길이로 형성되는, 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
The method of claim 14,
Each of the plurality of capture spaces,
Continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system is formed of different lengths based on the sedimentation rate of the different target particles.
수력학적 도약 현상을 이용한 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템에 있어서,
제1 시료가 유입되는 제1 유입구;
상기 제1 시료가 배출되는 제1 배출구;
제2 시료가 유입되는 제2 유입구;
상기 제2 시료가 배출되는 제2 배출구; 및
상기 제1 유입구 및 상기 제1 배출구 사이와 상기 제2 유입구 및 상기 제2 배출구 사이에 배치된 채 상기 제1 유입구, 상기 제2 유입구, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구보다 높은 높이를 갖도록 형성되어, 수력학적 도약 현상에 기초하여 상기 제1 유입구로부터 상기 제1 배출구를 향해 흐르는 상기 제1 시료에 포함되는 적어도 하나의 제1 타겟 입자 및 상기 제2 유입구로부터 상기 제2 배출구를 향해 흐르는 상기 제2 시료에 포함되는 적어도 하나의 제2 타겟 입자 각각을 포획하는 포획 공간부
를 포함하고,
상기 제1 유입구의 폭은,
상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자를 포획하는 처리량을 향상시키기 위하여 상기 제1 유입구에서의 제1 시료의 속도를 증가시키는 값으로 결정되며,
상기 제2 유입구의 폭은,
상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자를 포획하는 처리량을 향상시키기 위하여 상기 제2 유입구에서의 제2 시료의 속도를 증가시키는 값으로 결정되고,
상기 포획 공간부의 폭은,
상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자 및 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자 각각을 포획하는 포획율을 향상시키기 위하여 상기 포획 공간부에서의 제1 시료 및 제2 시료 각각의 속도를 감소시키는 값으로 결정되고,
상기 수력학적 도약 현상은,
상기 제1 유입구를 통해 유입되는 시료가 상기 포획 공간부로 진입할 때 상기 제1 유입구와 상기 포획 공간부 사이의 급격한 높이 변화로 인해 상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자가 상승했다가 침강하는 현상과, 상기 제2 유입구를 통해 유입되는 시료가 상기 포획 공간부로 진입할 때 상기 제2 유입구와 상기 포획 공간부 사이의 급격한 높이 변화로 인해 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자가 상승했다가 침강하는 현상을 포함하며,
상기 포획 공간부는,
상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자를 포획하여 배양하는 적어도 하나의 제1 포획 배지 및 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자의 침강 속도를 고려하여 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자의 낙하 지점에 배치된 채 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자를 포획하여 배양하는 적어도 하나의 제2 포획 배지를 포함하고,
상기 포획 공간부의 부피 및 폭은,
상기 적어도 하나의 제1 포획 배지에서 상기 적어도 하나의 제1 타겟 입자를 배양하는 미세환경 요구 조건 및 상기 적어도 하나의 제2 포획 배지에서 상기 적어도 하나의 제2 타겟 입자를 배양하는 미세환경 요구 조건에 기초하여 결정되는 연속적 침강 기반 미세유체 분리 및 배양 시스템.
In the continuous sedimentation-based microfluidic separation and culture system using a hydraulic leap phenomenon,
A first inlet through which the first sample is introduced;
A first outlet through which the first sample is discharged;
A second inlet through which a second sample is introduced;
A second outlet through which the second sample is discharged; And
It is formed to have a height higher than the first inlet, the second inlet, the first outlet and the second outlet while being disposed between the first inlet and the first outlet and between the second inlet and the second outlet. And at least one first target particle included in the first sample flowing from the first inlet toward the first outlet and the second flow from the second inlet toward the second outlet based on a hydraulic jump phenomenon. Capture space portion for capturing each of the at least one second target particles contained in the second sample
Including,
The width of the first inlet,
A value that increases the speed of the first sample at the first inlet to improve throughput of capturing the at least one first target particle,
The width of the second inlet,
Determined to increase the speed of the second sample at the second inlet to improve throughput of capturing the at least one second target particle,
The width of the capture space portion,
And to decrease the speed of each of the first sample and the second sample in the capture space to improve the rate of capture of each of the at least one first target particle and the at least one second target particle. ,
The hydraulic leap phenomenon,
When the sample flowing through the first inlet enters the capture space, the at least one first target particle rises and sinks due to a sudden height change between the first inlet and the capture space; And when the sample flowing through the second inlet enters the capture space, the at least one second target particle rises and sinks due to a sudden height change between the second inlet and the capture space. ,
The capture space portion,
At least one first capture medium for capturing and culturing the at least one first target particle while being disposed at a dropping point of the at least one first target particle in consideration of the settling velocity of the at least one first target particle; At least one second capture medium for capturing and culturing the at least one second target particle while being disposed at a dropping point of the at least one second target particle in consideration of the settling velocity of the at least one second target particle Including,
The volume and width of the capture space portion,
Microenvironmental requirements for culturing the at least one first target particle in the at least one first capture medium and microenvironmental requirements for culturing the at least one second target particle in the at least one second capture medium. Continuous sedimentation based microfluidic separation and culture system determined on the basis of.
KR1020180095481A 2018-07-26 2018-08-16 Continuously sedimentation-based microfluidic separation and cell culture system and method using hydraulic jump phenomenon KR102057788B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180087338 2018-07-26
KR1020180087338 2018-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102057788B1 true KR102057788B1 (en) 2019-12-19

Family

ID=69056163

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180095482A KR102061979B1 (en) 2018-07-26 2018-08-16 Free sedimentation-based microfluidic filtering system and method with improved throughput
KR1020180095481A KR102057788B1 (en) 2018-07-26 2018-08-16 Continuously sedimentation-based microfluidic separation and cell culture system and method using hydraulic jump phenomenon

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180095482A KR102061979B1 (en) 2018-07-26 2018-08-16 Free sedimentation-based microfluidic filtering system and method with improved throughput

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102061979B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090223874A1 (en) 2005-03-21 2009-09-10 Utah State University Apparatus for particle sorting by fluidic vectoring
JP2012504243A (en) 2008-09-26 2012-02-16 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション Particle capture
JP2017512130A (en) * 2013-12-16 2017-05-18 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Particulate separation device and related method and system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090223874A1 (en) 2005-03-21 2009-09-10 Utah State University Apparatus for particle sorting by fluidic vectoring
JP2012504243A (en) 2008-09-26 2012-02-16 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション Particle capture
JP2017512130A (en) * 2013-12-16 2017-05-18 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Particulate separation device and related method and system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102061979B1 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11944971B2 (en) Sorting particles in a microfluidic device
Warkiani et al. An ultra-high-throughput spiral microfluidic biochip for the enrichment of circulating tumor cells
US7735652B2 (en) Apparatus and method for continuous particle separation
US10613015B2 (en) Methods for classification and sorting of cancer cells
JP6265508B2 (en) Microfluidic device and use thereof
Johnston et al. Dean flow focusing and separation of small microspheres within a narrow size range
JP2017500006A (en) Microfluidic sorter for cell detection and isolation
Kavanagh et al. Current and emerging techniques of fetal cell separation from maternal blood
Zheng et al. Deterministic lateral displacement MEMS device for continuous blood cell separation
EP3684507B1 (en) Particle sorting in a microfluidic system
El Hasni et al. Focusing and sorting of particles in spiral microfluidic channels
KR102057788B1 (en) Continuously sedimentation-based microfluidic separation and cell culture system and method using hydraulic jump phenomenon
Deng et al. High purity and viability cell separation of a bacterivorous jakobid flagellate based on a steep velocity gradient induced soft inertial force
Cho et al. Tunable viscoelastic size-based particle separation in straight microchannels with triangular cross-sections
Tervamäki Label-free size-based rare cell separation by microfluidics
Nivedita et al. Cell Separation using Inertial Microfluidics
Hur et al. Passive label-free rare cell enrichment inertial microfludic device using cell deformability as a biomarker
Zhang et al. On-chip sample preparations for point-of-care cellular analysis of blood
Braam Circulating tumor cells in microfluidic devices

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant