KR102263754B1 - 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 - Google Patents
비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102263754B1 KR102263754B1 KR1020180153776A KR20180153776A KR102263754B1 KR 102263754 B1 KR102263754 B1 KR 102263754B1 KR 1020180153776 A KR1020180153776 A KR 1020180153776A KR 20180153776 A KR20180153776 A KR 20180153776A KR 102263754 B1 KR102263754 B1 KR 102263754B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- newtonian fluid
- channel
- discharge channel
- bio
- sample
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers 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
- B01L3/502761—Containers 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers 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
- B01L3/502769—Containers 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 multiphase flow arrangements
- B01L3/502776—Containers 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 multiphase flow arrangements specially adapted for focusing or laminating flows
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
- G01N35/085—Flow Injection Analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0636—Focussing flows, e.g. to laminate flows
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
- B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
- G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
- G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
다수의 입자 또는 세포를 포함하는 바이오 샘플에서 타겟을 분류하는 분류방법은, (a) 메인 채널을 제공하는 단계, (b) 비 뉴턴 유체의 공급을 위한 제1 유입 채널 및 뉴턴 유체의 공급을 위한 제2 유입 채널을 메인 채널의 입구 단부(inlet section)에 제공하는 단계, (c) 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체 중 하나에 바이오 샘플을 혼합하는 단계, (d) 메인 채널에서 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체가 층류로서 경계층을 이루도록 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체를 공급하는 단계, (e) 메인 채널의 출구 단부(outlet section)에 분기되는 제1 배출 채널과 제2 배출 채널을 이용하여 바이오 샘플의 입자 또는 세포를 분리하는 단계, 비 뉴턴 유체의 매질(medium)은 제1 배출 채널을 통해 주로 배출되며 뉴턴 유체의 매질은 제2 배출 채널을 통해 주로 배출됨, 및 (f) 제2 배출 채널과 교차하도록 연결된 복수개의 브랜치 채널을 이용하여 제2 배출 채널을 통과하는 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 미세 유체 채널을 이용한 분류방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용하여 균일 또는 불균일한 바이오 샘플 중에서 원하는 타겟을 높은 순도로 획득하기 위한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩에 관한 것이다.
미세 유체 채널을 이용하여 미세입자 또는 생체 세포를 분리하는 기술은 생화학 분석연구, 질병 진단, 임상 진단 등의 분야에서 크게 주목을 받고 있다. 최근 개발되는 미세 유체 채널을 이용한 분리 기술은 광학, 전기, 자기, 압력, 음향파 등을 통과하는 입자에 제공하여 분리하는 능동적 방식이 있으며, 유체역학적인 특성과 미세 채널의 구조에 의해서만 입자를 제어하는 수동적 방식이 있다.
능동적 방식은 미세 유체 채널 내에서 입자의 흐름을 제어하기가 상대적으로 편하다는 장점은 있지만, 상술한 바와 같이 전기, 자기, 광학 등의 외부 요인을 가해야 하기 때문에, 작은 디바이스에 별도의 장치를 추가로 장치해야 하는 경우가 있으며, 이런 별도 장치가 추가되면 다른 미세 유체 채널 플랫폼과 융합되기가 어렵다는 단점이 있다.
물론, 수동적 방식은 외부 요인을 공급하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않기 때문에 간단한 플랫폼을 유지할 수 있지만, 입자 또는 세포의 다이나믹한 제어가 어렵고 그만큼 정밀하고 복잡한 채널 구조 설계가 요구된다.
한국등록특허 제10-1824080호는 비 뉴턴성 유체 기반의 미세입자 분리 소자에 관한 것으로서, 상기 한국등록특허에는 입자들을 포커싱하는 포커싱 채널, 포커싱된 입자들이 분기의 벽면을 따라 이동하도록 하는 제 1 분기부, 및 입자들의 이동량 차이를 이용하여 입자들을 분리하는 제 2 분기부를 포함하며, 편의성 및 성능효율의 확장을 위하여 하나의 입구를 가지며, 추가적인 도움 유체를 사용할 필요없이 비 뉴턴성 유체의 특성만을 이용함으로써 고수율, 고효율 미세입자, 혈액 및 질환 세포를 크기별로 분리가 가능하다.
상기 한국등록특허에서는 비 뉴턴성 유체 하나만 사용하여 입자의 크기에 따른 입자의 이동량 차이를 이용하여 입자들을 분리한다. 여기서 입자의 크기가 클수록 수직적인 이동량이 커진다는 것을 이용하지만, 실제 바이오 샘플은 균일한 크기를 갖지 않기 때문에 이들 사이에서 이러한 조건만으로 원하는 타겟을 분리하는 것은 용이하지 않다.
본 발명은 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 이용하여 바이오 샘플 중 원하는 크기의 타겟을 분류하는 방법 및 이를 위한 미세 유체 칩을 제공한다.
본 발명은 바이오 샘플이 균일하지 않다는 점을 반영하여, 넓은 사이즈로 분포된 타겟을 높은 순도로 획득할 수 있는 분류 방법 및 이를 위한 미세 유체 칩을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 다수의 입자 또는 세포를 포함하는 바이오 샘플에서 타겟을 분류하는 분류방법은, (a) 메인 채널을 제공하는 단계, (b) 비 뉴턴 유체의 공급을 위한 제1 유입 채널 및 뉴턴 유체의 공급을 위한 제2 유입 채널을 메인 채널의 입구 단부(inlet section)에 제공하는 단계, (c) 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체 중 하나에 바이오 샘플을 혼합하는 단계, (d) 메인 채널에서 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체가 층류로서 경계층을 이루도록 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체를 공급하는 단계, (e) 메인 채널의 출구 단부(outlet section)에 분기되는 제1 배출 채널과 제2 배출 채널을 이용하여 바이오 샘플의 입자 또는 세포를 분리하는 단계, 비 뉴턴 유체의 매질(medium)은 제1 배출 채널을 통해 주로 배출되며 뉴턴 유체의 매질은 제2 배출 채널을 통해 주로 배출됨, 및 (f) 제2 배출 채널과 교차하도록 연결된 복수개의 브랜치 채널을 이용하여 제2 배출 채널을 통과하는 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 바이오 샘플은 혈액 세포, 암 세포, 종양 세포, 줄기 세포, 곰팡이 등을 의미할 수 있으며, 이들 바이오 샘플은 예를 들어 평균 2㎛의 크기를 갖는다고 하더라도, 실질적으로 약 1~5㎛의 범위 내에서 다양한 크기로 존재할 수 있다는 가능성을 내포하고 있다. 따라서, 균일한 크기를 가정한 종래의 분류 방법을 그대로 바이오 샘플에 적용한다면 타겟을 얻는 과정에서 상당히 낮은 순도의 결과물을 얻을 수 있다.
하지만, 본 실시예에서는 복수개의 브랜치 채널을 이용함으로써 제1 배출 채널 및 제2 배출 채널의 출구에서 상당히 높은 순도의 결과물을 얻을 수 있다.
뉴턴 유체의 유속을 비 뉴턴 유체의 유속보다 높게 유지함으로써, 입구 단부에서 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체가 서로 물리적으로 혼입되는 것을 방지할 수 있으며, 바이오 샘플의 입자 또는 세포 등이 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체의 경계에서 자연스럽게 이동할 수 있는 조건을 형성할 수 있다.
복수개의 브랜치 채널은 제2 배출 채널과 수직하게 교차하도록 연결될 수 있으며, 브랜치 채널과 제1 배출 채널은 미세 유체 칩에서 다른 출구와 연결될 수도 있지만, 경우에 따라서는 동일 출구를 통해서 배출될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 1회의 분류로 원하는 타겟을 얻을 수 있지만, 다른 실시예에서는 2회 이상 동일 또는 유사한 분류 과정을 통해서 더 높은 순도의 타겟을 얻을 수 있으며, 이를 위해서 최초 바이오 샘플 중 일부, 예를 들어 복수개의 브랜치 채널을 통해 수집된 바이오 샘플을 이용하여 (a) 내지 (e) 단계를 더 수행할 수도 있다. 2회 이후의 수행에서 (f)단계를 수행할 수 있는 미세 유체 칩을 이용할 수도 있고, 브랜치 채널을 포함하지 않아 (f)단계를 수행할 수 없는 미세 유체 칩을 이용할 수도 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 다수의 입자 또는 세포를 포함하는 바이오 샘플에서 타겟을 분류하기 위한 미세 유체 칩은, 메인 채널, 메인 채널의 입구 단부(inlet section)로 비 뉴턴 유체를 공급하는 제1 유입 채널, 메인 채널의 입구 단부로 뉴턴 유체를 공급하는 제2 유입 채널, 메인 채널의 출구 단부에서 분기되어 비 뉴턴 유체의 매질(medium)을 주로 배출하는 제1 배출 채널, 메인 채널의 출구 단부에서 분기되어 뉴턴 유체의 매질을 주로 배출하는 제2 배출 채널, 및 제2 배출 채널과 교차하도록 연결되어 제2 배출 채널을 통과하는 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 복수개의 브랜치 채널을 포함한다.
분류를 위한 상기 바이오 샘플은 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체 중 하나에 혼합되어 제공되며, 메인 채널에서 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체가 층류로서 경계층을 이루도록 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체가 공급되며, 상기 경계층에서 입자나 세포 크기에 따른 이동이 발생하여 순도 높은 타겟을 얻을 수 있다.
본 발명의 분류방법 및 미세 유체 칩에 따르면, 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 이용하여 바이오 샘플 중 원하는 크기의 타겟을 더 높은 순도로 적은 횟수로 얻을 수가 있다.
또한, 바이오 샘플이 균일하지 않다는 점을 반영하여, 넓은 사이즈로 분포된 타겟을 효과적으로 획득할 수 있다.
또한, 종래의 한국등록특허 제10-1824080호는 큰 입자를 타겟팅 하였을 때 큰 입자가 그대로 PEO 용액 내부에 존재하지만, 본 발명의 분류방법에 따르면 큰 입자가 뉴턴 용액으로 넘어와 워싱이 같이 진행될 수 있다는 장점이 있다. 참고로, PEO용액도 바이오 컴패터블한 용액이지만 세포와 같은 민감한 바이오 샘플의 경우 PBS와 같은 뉴턴 용액이 더 적합하기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 입체 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 미세 유체 칩의 미세 유체 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 미세 유체 칩을 이용하여 바이오 샘플로부터 타겟을 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩을 이용하여 1차 수집된 바이오 샘플로부터 타겟을 다시 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩 중 제1 배출 채널과 브랜치 채널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 미세 유체 칩의 미세 유체 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 미세 유체 칩을 이용하여 바이오 샘플로부터 타겟을 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩을 이용하여 1차 수집된 바이오 샘플로부터 타겟을 다시 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩 중 제1 배출 채널과 브랜치 채널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 입체 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 미세 유체 칩의 미세 유체 채널을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 미세 유체 칩을 이용하여 바이오 샘플로부터 타겟을 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 유체 칩(100)은 베이스를 형성하는 유리 기판(110) 및 미세 유체 채널이 형성된 PDMS 상판(120)을 포함하며, PDMS 상판(120)에는 외부와 연결하기 위한 제1 입구(145), 제2 입구(155), 제1 출구(165), 제2 출구(175) 및 제3 출구(185)가 형성되어 있다. PDMS 상판(120)은 종래의 PDMS 성형 과정을 통해서 형성될 수가 있으며, 상기 재질 외에도 다른 재질을 이용하여 베이스 및 상판 등이 형성될 수 있다.
참고로, 본 실시예에서는 PEO(폴리에틸렌옥사이드) 용액과 같은 비 뉴턴 유체가 바이오 샘플(A, B, C)과 혼합되어 제1 입구(145)를 통해 공급되는 경우를 설명하지만, 경우에 따라서는 물(DI water)과 같은 뉴턴 유체에 바이오 샘플이 혼합되어 제2 입구(155)를 통해 공급되는 경우에도 적용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 유체 칩(100)은, 메인 채널(130), 메인 채널(130)의 입구 단부(132)로 비 뉴턴 유체를 공급하는 제1 유입 채널(140), 메인 채널(130)의 입구 단부(132)로 뉴턴 유체를 공급하는 제2 유입 채널(150), 메인 채널(130)의 출구 단부(134)에서 분기되어 비 뉴턴 유체의 매질을 주로 배출하는 제1 배출 채널(160), 메인 채널(130)의 출구 단부(134)에서 분기되어 뉴턴 유체의 매질을 주로 배출하는 제2 배출 채널(170), 및 제2 배출 채널(170)과 교차하도록 연결되어 제2 배출 채널(170)을 통과하는 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 복수개의 브랜치 채널(180)을 포함한다.
본 실시예에서 바이오 샘플은 A, B, C 의 세포 또는 입자를 포함하며, A 세포는 1~2㎛(평균 1.5㎛), B 세포는 3~7㎛(평균 5.0㎛), C 세포는 6~12㎛(평균 10㎛)의 크기 분포를 가진다고 가정할 수 있다. 바이오 샘플은 비 뉴턴 유체 및 뉴턴 유체 중 하나에 혼합되어 제공될 수 있지만, 본 실시예에서는 비 뉴턴 유체에 포함되어 제공된다고 가정하며, 타겟은 C로 가정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 1차 분류에서 바이오 샘플(A, B, C)은 PEO 용액과 혼합되어 약 1.5㎕/min의 유속으로 제1 유입 채널(140)을 통해 공급되며, 뉴턴 유체로서 물은 약 20㎕/min의 유속으로 제2 유입 채널(150)을 통해 공급될 수 있다.
제1 유입 채널(140) 및 제2 유입 채널(150)을 통해 공급되는 비 뉴턴 유체와 뉴턴 유체는 입구 단부(132)에서 메인 채널(130)로 쉬스 플로우(sheath flow)로 유입되며, 층류로서 경계층(I1)을 형성할 수 있다.
바이오 샘플의 입자 또는 세포들은 크기에 따라 다른 이동량으로 측면으로(laterally) 이동할 수 있으며, C 세포 및 B 세포는 비 뉴턴 유체의 매질에서 이동하여 경계층(I1)을 넘어 뉴턴 유체의 매질로 이전될 수 있다. 하지만, A 세포나 B 세포의 일부는 크기가 작아 뉴턴 매질로 이전될 수 없다.
메인 채널(130)의 출구 단부(134)에서 제1 배출 채널(160)과 제2 배출 채널(170)로 분기될 수 있으며, 뉴턴 유체의 대부분은 제2 배출 채널(170)로 배출되며, 비 뉴턴 유체의 대부분은 제1 배출 채널(160)로 배출될 수 있다. 참고로, 본 실시예에서는 C 세포가 타겟이기 때문에 A 및 B 세포의 유입을 막기 위해 뉴턴 유체의 일부가 제1 배출 채널(160)로 유입되도록 조정될 수가 있다.
도 4를 참조하면, 제2 배출 채널(170)에는 B, C 세포가 유입될 수 있으며, 5개의 브랜치 채널(180)과 교차하는 영역을 통과하면서 상대적으로 작은 세포는 브랜치 채널(180)로 유입되어 필터링 될 수 있다.
제2 배출 채널(170)에 복수개의 브랜치 채널(180)이 연결되어 있기 때문에, 제2 배출 채널(170)로 들어오는 유량의 일부분이 브랜치 채널(180)로 흐르고, 이를 제외한 나머지 유량은 동일하게 제2 배출 채널(170)로 흐를 수 있다. 이때, 제2 배출 채널(170)에서 일부가 브랜치 채널(180)로 들어간다고 가정할 때, 상대적으로 10㎛의 입자가 브랜치 채널(180)에 들어가지 못하도록 설계할 수 있다.
브랜치 채널(180)은 제2 배출 채널(170)과 수직하게 교차하도록 연결될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩을 이용하여 1차 수집된 바이오 샘플로부터 타겟을 다시 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 위 과정에서 브랜치 채널(180)을 통해 수집된 바이오 샘플의 일부에는 B 세포 및 C 세포가 포함될 수 있으며, 이로부터 다시 C 세포를 분리하는 과정을 수행할 수 있다.
이를 위해서, 수집된 바이오 샘플은 PEO 용액과 혼합되어 약 3.0㎕/min의 유속으로 제1 유입 채널(140)을 통해 공급될 수 있으며, 뉴턴 유체로서 물은 약 15㎕/min의 유속으로 제2 유입 채널(150)을 통해 공급될 수 있다. 참고로, 1차 분류 과정에 비해, 비 뉴턴 유체의 유속을 증가시키고 뉴턴 유체의 유속을 감소시켜, 양 유속 간의 차이를 상대적으로 감소시켜 진행할 수 있다.
본 실시예에서는 도 1과 동일한 구조의 미세 유체 칩을 이용하여 수행하지만, 경우에 따라서는 브랜치 채널이 없는 구조를 2회 분류 과정 이후에서 사용할 수도 있다.
이러한 과정을 통해서 타겟으로서의 C 세포를 더 높은 순도로 더 많은 양을 수집할 수가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩 중 제1 배출 채널과 브랜치 채널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에서는 브랜치 채널(180)과 제1 배출 채널(160)이 서로 다른 출구(165, 185)로 연결되지만, 도 6에서와 같이, 브랜치 채널(180)과 제1 배출 채널(160)이 같은 하나의 출구(185)로 연결될 수 있다. 이 역시 타겟이 C 세포인 경우 이용될 수 있으며, 이러한 구조 역시 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 미세 유체 칩 130 : 메인 채널
140 : 제1 유입 채널 150 : 제2 유입 채널
160 : 제1 배출 채널 170 : 제2 배출 채널
180 : 브랜치 채널
140 : 제1 유입 채널 150 : 제2 유입 채널
160 : 제1 배출 채널 170 : 제2 배출 채널
180 : 브랜치 채널
Claims (8)
- 다수의 입자 또는 세포를 포함하는 바이오 샘플에서 타겟을 분류하기 위한 방법에 있어서,
(a) 메인 채널을 제공하는 단계;
(b) 비 뉴턴 유체의 공급을 위한 제1 유입 채널 및 뉴턴 유체의 공급을 위한 제2 유입 채널을 상기 메인 채널의 입구 단부(inlet section)에 제공하는 단계;
(c) 상기 비 뉴턴 유체 및 상기 뉴턴 유체 중 하나에 상기 바이오 샘플을 혼합하는 단계;
(d) 상기 메인 채널에서 상기 비 뉴턴 유체와 상기 뉴턴 유체가 층류로서 경계층을 이루도록 상기 비 뉴턴 유체와 상기 뉴턴 유체를 공급하는 단계;
(e) 상기 메인 채널의 출구 단부(outlet section)에 분기되는 제1 배출 채널과 제2 배출 채널을 이용하여 상기 바이오 샘플의 입자 또는 세포를 분리하는 단계, 상기 비 뉴턴 유체의 매질(medium)은 상기 제1 배출 채널을 통해 배출되며 상기 뉴턴 유체의 매질은 상기 제2 배출 채널을 통해 배출됨; 및
(f) 상기 제2 배출 채널과 교차하도록 연결된 복수개의 브랜치 채널을 이용하여 상기 제2 배출 채널을 통과하는 상기 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 단계;를 포함하며,
상기 뉴턴 유체의 유속을 상기 비 뉴턴 유체의 유속보다 높게 유지하고,
상기 경계층은 상기 메인 채널 내에서 형성되고 상기 제2 배출 채널에서는 형성되지 않도록 조절되며,
복수개의 상기 브랜치 채널 모두의 사이즈는 상기 바이오 샘플에 포함된 모든 입자 또는 세포의 사이즈보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 바이오 샘플의 분류방법. - 다수의 입자 또는 세포를 포함하는 바이오 샘플에서 타겟을 분류하기 위한 방법에 있어서,
(a) 메인 채널을 제공하는 단계;
(b) 비 뉴턴 유체의 공급을 위한 제1 유입 채널 및 뉴턴 유체의 공급을 위한 제2 유입 채널을 상기 메인 채널의 입구 단부(inlet section)에 제공하는 단계;
(c) 상기 비 뉴턴 유체 및 상기 뉴턴 유체 중 하나에 상기 바이오 샘플을 혼합하는 단계;
(d) 상기 메인 채널에서 상기 비 뉴턴 유체와 상기 뉴턴 유체가 층류로서 경계층을 이루도록 상기 비 뉴턴 유체와 상기 뉴턴 유체를 공급하는 단계;
(e) 상기 메인 채널의 출구 단부(outlet section)에 분기되는 제1 배출 채널과 제2 배출 채널을 이용하여 상기 바이오 샘플의 입자 또는 세포를 분리하는 단계, 상기 비 뉴턴 유체의 매질(medium)은 상기 제1 배출 채널을 통해 배출되며 상기 뉴턴 유체의 매질은 상기 제2 배출 채널을 통해 배출됨; 및
(f) 상기 제2 배출 채널과 교차하도록 연결된 복수개의 브랜치 채널을 이용하여 상기 제2 배출 채널을 통과하는 상기 바이오 샘플 중 일부를 필터링하는 단계;를 포함하며,
상기 뉴턴 유체의 유속을 상기 비 뉴턴 유체의 유속보다 높게 유지하고,
상기 복수개의 브랜치 채널을 통해 수집된 상기 바이오 샘플 중 일부를 이용하여 상기 (a) 내지 (e) 단계를 더 수행하되, 나중에 수행되는 분류 과정에서는 이전에 수행된 분류 과정보다 비 뉴턴 유체의 유속을 증가시키고 뉴턴 유체의 유속을 감소시켜, 양 유속 간의 차이를 상대적으로 감소시켜 진행하는 것을 특징으로 하는 바이오 샘플의 분류방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수개의 브랜치 채널은 상기 제2 배출 채널과 수직하게 교차하도록 연결된 것을 특징으로 하는 바이오 샘플의 분류방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 브랜치 채널과 상기 제1 배출 채널은 동일 출구를 통해서 배출되는 것을 특징으로 하는 바이오 샘플의 분류방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수개의 브랜치 채널을 통해 수집된 상기 바이오 샘플 중 일부를 이용하여 상기 (a) 내지 (e) 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 바이오 샘플의 분류방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180153776A KR102263754B1 (ko) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180153776A KR102263754B1 (ko) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200067304A KR20200067304A (ko) | 2020-06-12 |
| KR102263754B1 true KR102263754B1 (ko) | 2021-06-11 |
Family
ID=71088295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180153776A KR102263754B1 (ko) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102263754B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023075041A1 (ko) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 고려대학교 산학협력단 | 미세 입자 분리 및 세척 장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102439514B1 (ko) * | 2020-07-27 | 2022-09-02 | 울산과학기술원 | 미세 대상물 분리장치 및 그 분리장치를 이용한 미세 대상물 분리방법 |
| KR102591001B1 (ko) * | 2020-12-04 | 2023-10-19 | 한국과학기술원 | 다상유동을 이용한 바이오센서 및 그 작동 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004358453A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-12-24 | Tosoh Corp | 微小流路構造体及びそれを用いた流体の化学操作方法 |
| JP2015058394A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 凸版印刷株式会社 | 成分分離方法、成分分析方法及び成分分離装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101855490B1 (ko) * | 2016-01-22 | 2018-05-08 | 한국과학기술원 | 점탄성유체와 점성유체의 병행층류를 이용한 미소 입자 분리 및 세정 방법 |
-
2018
- 2018-12-03 KR KR1020180153776A patent/KR102263754B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004358453A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-12-24 | Tosoh Corp | 微小流路構造体及びそれを用いた流体の化学操作方法 |
| JP2015058394A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 凸版印刷株式会社 | 成分分離方法、成分分析方法及び成分分離装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023075041A1 (ko) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 고려대학교 산학협력단 | 미세 입자 분리 및 세척 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200067304A (ko) | 2020-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11944971B2 (en) | Sorting particles in a microfluidic device | |
| KR102263754B1 (ko) | 비 뉴턴 유체와 미세 유체 채널을 이용한 바이오 샘플 분류방법 및 이를 이용한 미세 유체 칩 | |
| JP7029175B2 (ja) | 粒子分離装置及び粒子分離方法 | |
| Kim et al. | Cascaded spiral microfluidic device for deterministic and high purity continuous separation of circulating tumor cells | |
| JP5641213B2 (ja) | 連続的２次元粒子分離装置および粒子分離方法 | |
| KR101662808B1 (ko) | 나선형 분지채널을 이용한 미세유체칩 여과 장치 및 방법 | |
| JP2015535728A (ja) | マイクロ流体装置およびその使用 | |
| US11219897B2 (en) | Device for separating or aligning fine particles, and method for separating or aligning fine particles using same | |
| JP2007514522A (ja) | 流体力学的多層シースフロー構造 | |
| KR20140084075A (ko) | 형상 기반 입자 분리를 위한 기기들 및 방법들 | |
| CN108431201A (zh) | 用于离散接种微点的具有微保持架的流动单元 | |
| JP4982768B2 (ja) | 粒子処理用マイクロ流路システムおよび粒子処理方法 | |
| JP2012239991A (ja) | 微粒子分級装置 | |
| CN217140437U (zh) | 一种高稳定性的液滴分选系统及包含该系统的微流控芯片 | |
| Feng et al. | Size and shape based chromosome separation in the inertial focusing device | |
| KR102474060B1 (ko) | 미세유체칩 유동에 의한 세포입자의 크기별 분리 장치와 방법 | |
| Bayareh et al. | Cancer cell separation using passive mechanisms: A review | |
| Mohammadi et al. | Label-free isolation of circulating tumor cells using negative lateral dielectrophoresis-assisted inertial microfluidics | |
| CN112044479A (zh) | 微流道装置 | |
| US20230152301A1 (en) | Micro-fluidic device and module, manufacturing method thereof , and method for testing reactivity of cancer cells to anti-cancer drug | |
| EP4223865A1 (en) | Fine particle capture device | |
| KR101997742B1 (ko) | 삼각형 미세 채널을 이용한 미세 입자 분리 장치 | |
| Wang | Inertial microfluidic vortex cell sorter | |
| CN115337967A (zh) | 分离芯片 | |
| TW202045243A (zh) | 微流道裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |