KR102593919B1 - 세포 포획 카트리지 - Google Patents

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Abstract

세포 포획 카트리지가 제공된다. 본 발명에 따른 세포 포획 카트리지는 기판; 및 상기 기판의 상면 상에 제공되며, 열 방향과 나란한 복수의 열들을 구성하는 구조체들을 포함할 수 있다. 열들 중에서 어느 하나의 열의 구조체들은 이웃한 열의 구조체들로부터 상기 열 방향으로 오프셋될 수 있다. 상기 구조체들 각각은 상기 기판의 일 측을 향하는 제1 측면; 및 상기 제1 측면과 대향되고, 상기 제1 측면보다 넓은 너비를 갖는 제2 측면을 가질 수 있다.

Description

세포 포획 카트리지{A cartridge for cell-capturing}
본 발명은 세포 포획 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 세포 포획 카트리지의 구조체에 관한 것이다.
차세대 융합 기술인 나노바이오테크놀로지(Nanobio-technology: NBT)는 인간의 질병진단과 치료에 관한 기술로서 그 중요성이 높아지고 있다. 그 중에서도 암 세포와 같은 생체 세포에 관한 연구들이 증가하고 있다. 생체 세포는 소량으로 생체 내에 존재할 수 있다. 이에 따라, 단일 생체 세포를 포획/분리하는 것이 요구되고 있다. 생체 세포의 연구를 위하여, 생체 세포를 포획/분리하는 다양한 장치들이 개발되고 있다. 세포 포획 장치는 포획된 세포로부터 전기적 또는 광학적 신호 변화를 유발함으로써, 세포를 정량적 또는 정성적으로 검출할 수 있다. 세포 포획 장치는 대량 생산 가능하도록 단순한 구조를 가질 것이 요구되고 있다. 더불어, 세포 포획 장치의 포획율을 향상시킬 필요성이 제기되고 있다.
특허 문헌 1: 미국 특허출원공개공보 US2013/0236885호
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 향상된 포획 효율을 갖는 세포 포획 카트리지 및 이를 포함하는 미세 세포 포획 장치에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 세포 포획 카트리지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 세포 포획 카트리지는 일 측, 상기 일 측과 대향되는 타 측, 및 상기 일 측과 상기 타 측을 잇는 상면을 갖는 하부 기판; 상기 하부 기판의 상기 상면 상에 제공되며, 상기 하부 기판의 상기 일 측을 향하는 제1 측면 및 상기 제1 측면과 대향되고 상기 제1 측면보다 더 넓은 너비를 갖는 제2 측면을 갖는 구조체; 및 상기 구조체 상에 제공되는 상부 기판을 포함하되, 상기 구조체는: 상기 하부 기판의 상기 일 측과 나란한 제1 방향을 따라 배열되는 제1 구조체들; 및 상기 제1 구조체들 중에서 어느 하나로부터 상기 제1 방향으로 오프셋된 제2 구조체를 포함하되, 상기 제1 구조체들은 상기 제2 구조체보다 상기 하부 기판의 상기 일측에 더 인접할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체는 상기 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면을 향하여 함몰된 포획부를 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 제1 구조체들은 그들 사이에 통로를 가지고, 상기 제2 구조체의 상기 포획부는 상기 통로와 제2 방향을 따라 정렬되며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체는 상기 하부 기판으로부터 돌출되며, 상기 구조체는 상기 하부 기판과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체는 상기 상부 기판으로부터 돌출되며, 상기 구조체는 상기 상부 기판과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 상부 기판은 그 제1 측에 입구 오프닝를 가지며, 상기 상부 기판의 상기 제1 측은 평면적 관점에서 상기 하부 기판의 상기 일 측과 중첩될 수 있다.
본 발명에 따른 세포 포획 카트리지는 기판; 및 상기 기판의 상면 상에 제공되며, 제1 방향과 나란한 복수의 열들을 구성하는 구조체들을 포함하되, 상기 열들 중에서 어느 하나의 열의 구조체들은 이웃한 열의 구조체들로부터 상기 열 방향으로 오프셋되고, 상기 기판은 상기 열 방향과 나란한 일 측 및 상기 일 측과 대향되는 타 측을 가지고, 상기 상면은 상기 일 측과 타 측을 잇고, 상기 구조체들 각각은: 상기 기판의 상기 일 측을 향하는 제1 측면; 및 상기 제1 측면과 대향되고, 상기 제1 측면보다 넓은 너비를 갖는 제2 측면을 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체들 각각은 상기 제1 측면에 함몰부를 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체들 각각은 채널을 포함하며, 상기 채널은 상기 함몰부의 내측면 및 상기 제2 측면을 연결할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 함몰부는: 상기 제1 측면에 인접한 제1 부분; 및 상기 제1 부분과 연결되며, 상기 제1 부분보다 넓은 평균 너비를 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 구조체들 각각은 상기 제2 측면에 포획부를 더 가지며, 상기 포획부는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면을 향하여 함몰될 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 어느 하나의 열의 상기 구조체들은 그들 사이에 통로를 가지며, 상기 이웃한 열의 상기 구조체들은 상기 통로로부터 제2 방향을 따라 정렬되고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상기 열들 중에서 어느 인접한 두 열 사이의 간격은 다른 인접한 두 열 사이의 간격과 다를 수 있다.
본 발명에 따르면, 열들 중에서 어느 하나의 열을 구성하는 구조체들은 이에 인접한 열을 구성하는 구조체들로부터 제1 방향으로 오프셋(offset) 배열될 수 있다. n+1번째 열의 구조체들의 포획부들은 n번째 열의 통로들과 정렬될 수 있다.(n은 자연수) 구조체들의 포획부들은 통로들을 통과한 세포들을 높은 확률로 포획할 수 있다.
구조체들의 제2 측면들은 제1 측면들보다 더 넓은 너비를 가질 수 있다. 통로들의 출구들에서 너비들은 그 입구들에서의 너비들보다 좁을 수 있다. n+1번째 열의 통로들의 출구들을 빠져나온 세포들은 n번째 열의 포획부들에 보다 집중될 수 있다. 이에 따라, 구조체들의 포획부들은 세포들을 더 높은 확률로 포획할 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 도움을 위해, 참조가 아래의 설명에 첨부도면과 함께 주어져 있고 참조번호가 아래에 나타나 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 세포 포획 장치를 도시한 모식도이다.
도 2a는 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 분해 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다.
도 2c는 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 단면도이다.
도 3은 일 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 Z영역을 확대 도시하였다.
도 5는 일 실시예들에 따른 세포 포획 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지를 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 다른 실시예들에 따른 구조체를 도시한 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8d는 일 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 제조 과정을 도시한 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 제조 과정을 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 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. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 구성 요소들(또는 구조체들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 구성 요소들(또는 구조체들)을 다른 구성 요소들(또는 구조체들)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제1 구조체로 언급된 구성 요소가 다른 실시예에서는 제2 구조체로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 구성 요소 두께 및/또는 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 개념에 따른 세포 포획 카트리지 및 이를 사용하는 세포 포획 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 세포 포획 장치를 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 세포 포획 장치(1000)는 샘플 고정부(10), 샘플 공급부(20), 광원부(30), 및 센싱부(40)를 포함할 수 있다. 세포 포획 장치(1000)는 단일 세포를 포획 또는 검출할 수 있다. 상기 세포는 암 세포와 같은 생체 세포일 수 있다. 상기 세포는 미세 직경, 예를 들어, 1μm 내지 20 μm의 평균 직경을 가질 수 있다.
샘플 고정부(10)는 플레이트(11)를 포함할 수 있다. 상기 플레이트(11) 상에 세포 포획 카트리지(1)가 삽입될 수 있다. 세포 포획 카트리지(1)는 플레이트(11) 상에 탈착 가능하게 제공되는 일회용 카트리지일 수 있다.
샘플 공급부(20)는 샘플 고정부(10)와 인접하여 배치될 수 있다. 샘플 공급부(20)는 샘플 고정부(10)에 세포 샘플을 제공할 수 있다. 세포 샘플은 세포 및 용매를 포함할 수 있다.
광원부(30)가 샘플 고정부(10) 상에서 세포 포획 카트리지(1)로부터 이격 배치될 수 있다. 광원부(30)는 샘플 고정부(10)의 세포 포획 카트리지(1)에 포획된 세포에 광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 세포 포획 카트리지(1) 상에 제1 파장의 빛이 조사될 수 있다. 세포는 광원부(30)로부터 조사된 제1 파장의 빛을 흡수하여, 제2 파장의 빛을 방출할 수 있다. 제2 파장은 제1 파장과 다를 수 있다.
센싱부(40)가 샘플 고정부(10)와 인접하여 제공될 수 있다. 센싱부(40)는 세포 포획 카트리지(1)의 포획된 세포로부터 방출된 제2 파장의 빛을 감지할 수 있다.
도 2a는 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 분해 사시도이다. 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 세포 포획 카트리지(1)는 하부 기판(100), 구조체들(200), 및 상부 기판(300)을 포함할 수 있다. 하부 기판(100)은 일 측(100a), 타 측(100b), 및 상면(100c)을 가질 수 있다. 하부 기판(100)의 일 측(100a)은 제1 방향(D1)과 나란하며, 도 1의 샘플 공급부(20)를 향할 수 있다. 하부 기판(100)의 타 측(도 2b에서 100b)은 상기 일 측(100a)과 대향되고, 상면(100c)은 일 측(100a) 및 타 측(100b)을 이을 수 있다. 하부 기판(100)은 유리 또는 실리콘과 같은 무기물을 포함할 수 있다. 다른 예로, 하부 기판(100)은 폴리머를 포함할 수 있다.
적어도 3개의 구조체들(200)이 하부 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 구조체들(200)은 포획부들(250)을 포함할 수 있다. 도 2b와 같이, 구조체들(200)은 하부 기판(100)과 일체(one united body)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 구조체들(200)은 하부 기판(100)의 상면(100c)으로부터 상부 기판(300)을 향하여 돌출된 하부 기판(100)의 일 부분일 수 있다. 구조체들(200)은 하부 기판(100)과 연결되며, 하부 기판(100)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상부 기판(300)이 구조체들(200) 상에 제공될 수 있다. 상부 기판(300)의 제1 측(300a)에 입구(inlet) 개구부가 제공될 수 있다. 상부 기판(300)의 제1 측(300a)은 평면적 관점에서 하부 기판(100)의 일 측(100a)과 중첩될 수 있다. 입구 마커(310)가 상부 기판(300)의 상면 상에서 제1 측(300a)에 인접하여 제공될 수 있다. 도 2a에서 입구 마커(310)는 상부 기판(300)의 상면 상에 형성된 문자 또는 도형일 수 있다. 다른 예로, 입구 마커(310)는 상부 기판(300)의 제1 측(300a) 상에 제공될 수 있다. 도 2b와 같이, 상부 기판(300)의 제2 측(300b)에 출구 개구부(302)가 제공될 수 있다. 상부 기판(300)의 제2 측(300b)은 제1 측(300a)과 대향될 수 있다. 세포 샘플은 입구 개구부(301)를 통해 하부 기판(100)의 상면(100c) 상에 공급되며, 출구 개구부(302)를 통해 세포 포획 카트리지(1)로부터 배출될 수 있다. 상부 기판(300)은 폴리머, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리 에틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 또는 환형 올레핀 공중합체(cyclo olefin copolymer, COC)를 포함할 수 있다.
도 2c는 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 단면도로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면에 대응된다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2c를 참조하면, 구조체들(200)은 상부 기판(300)과 일체(one united body)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 구조체들(200)은 상부 기판(300)의 하면으로부터 하부 기판(100)을 향하여 돌출된 상부 기판(300)의 일 부분일 수 있다. 구조체들(200)은 상부 기판(300)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
다른 예로, 구조체들(200)은 하부 기판(100) 또는 상부 기판(300)과 일체를 이루지 않을 수 있다. 구조체들(200)은 하부 기판(100) 및 상부 기판(300)과 별도로 제조될 수 있다.
도 3은 일 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지를 도시한 평면도로, 도 2a의 세포 포획 카트리지의 평면에 대응된다. 도 4는 도 3의 Z영역을 확대 도시하였다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 세포 포획 카트리지(1)는 하부 기판(100), 구조체들(200), 및 상부 기판(300)을 포함할 수 있다. 하부 기판(100)의 상면(100c) 상에 구조체들(200)이 제공될 수 있다. 구조체들(200)은 복수의 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)을 따라 배열될 수 있다. 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)은 제1 방향(D1)과 나란할 수 있다. 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 중에서 적어도 하나는 복수의 구조체들(200)을 포함할 수 있다. 이 경우, 통로들(400)이 상기 열의 구조체들(200) 사이에 제공될 수 있다. 통로들(400)은 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)과 교차할 수 있다. 도시된 바와 달리, 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 중에서 어느 하나는 단수의 구조체를 포함할 수 있다. 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 및 구조체들(200)의 개수는 도시된 바에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 중에서 어느 하나의 열을 구성하는 구조체들(200)은 이에 바로 인접한 다른 하나의 열을 구성하는 구조체들(200)로부터 제1 방향(D1)으로 오프셋(offset) 배열될 수 있다. 예를 들어, 두번째 열(R2)의 구조체들(200)은 첫번째 열(R1)의 구조체들(200)의 중심점들 사이의 평균 간격의 1/2의 간격만큼 제1 방향(D1)으로 오프셋될 수 있다. 첫번째 열(R1)은 상부 기판(300)의 일 측(100a)에 인접한 열로 정의할 수 있다. 열들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)은 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 어느 인접한 두 열들을 사이의 간격은 다른 인접한 두 열들 사이의 간격과 동일할 수 있다. 예를 들어, 첫번째 열(R1)과 두번째 열(R2) 사이의 간격(A1)은 두번째 열(R2)과 세번째 열(R3) 사이의 간격(A2)과 동일할 수 있다. 본 명세서에서, 열들 사이의 간격은 상기 열들을 구성하는 구조체들(200) 사이의 간격을 의미할 수 있다. 홀수번째 열들(R1, R3, R5)의 구조체들(200)은 서로 제2 방향(D2)으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 세번째 열(R3)의 구조체들(200)은 첫번째 열(R1)의 구조체들(200)과 각각 제2 방향(D2)으로 정렬될 수 있다. 짝수번째 열들(R2, R4, R6)의 구조체들(200)은 서로 제2 방향(D2)으로 정렬될 수 있다
구조체들(200)은 제1 측면들(200a) 및 제2 측면들(200b)을 가질 수 있다. 구조체들(200)의 제1 측면들(200a)은 하부 기판(100)의 일 측(100a)을 향할 수 있다. 제2 측면들(200b)은 제1 측면들(200a)과 대향될 수 있다. 구조체들(200)의 제1 측면들(200a)의 너비들(W1)은 제2 측면들(200b)의 너비들(W2)보다 더 넓을 수 있다. 본 명세서에서 너비는 제1 방향(D1)과 나란한 방향에서의 측정된 값일 수 있다. 구조체들(200)의 제1 측면들(200a)의 너비들(W1)은 10μm 내지 15μm이고, 제2 측면들(200b)의 너비들(W2)은 16μm 내지 30μm일 수 있다. 구조체들(200)은 포획부들(250)을 가질 수 있다. 포획부들(250)은 구조체들(200)의 제1 측면들(200a)에 제공될 수 있다. 포획부들(250)은 상기 제1 측면들(200a)로부터 제2 측면들(200b)을 향하여 함몰될 수 있다. 도 4를 참조하여, 구조체들(200)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4를 도 3과 함께 참조하면, 구조체들(200)은 제1 구조체들(210) 및 제2 구조체(220)를 포함할 수 있다. 제1 구조체들(210)은 제1 방향(D1)으로 배열되어, 첫번째 열(R1)을 이룰 수 있다. 제1 구조체들(210) 사이에 통로(400)가 제공될 수 있다. 제2 구조체(220)는 두번째 열(R2)을 구성할 수 있다. 제2 구조체(220)는 제1 통로(410)와 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다.
평면적 관점에서 제1 구조체들(210)은 제1 측면들(200a) 및 제2 측면들(200b)을 잇는 제3 측면들(200c)을 가질 수 있다. 제3 측면들(200c)이 제2 방향(D2)과 이루는 각도(θ)는 0보다 크고 90보다 작을 수 있다. 포획부들(250)의 너비들(W3)은 세포들의 직경들보다 더 넓을 수 있다. 예를 들어, 포획부들(250)의 너비들(W3)은 6μm 내지 20μm 일 수 있다. 제2 구조체(220)의 평면적 형상은 제1 구조체들(210)의 그것과 동일할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 두번째 열(R2)의 구조체들(200)의 포획부들(250)은 첫번째 열(R1)의 구조체들(200) 사이의 통로들(400)과 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다. 마찬가지로, 세번째 열(R3)의 포획부들(250)은 두번째 열(R2)의 통로들(400)과 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다.
도 5는 일 실시예들에 따른 세포 포획 방법을 설명하기 위한 도면으로, 세포 포획 장치의 일부분의 평면도이다.
도 5를 도 1과 함께 참조하면, 세포 포획 카트리지(1)는 하부 기판(100)상에 제공된 적어도 3개의 구조체들(200)을 포함할 수 있다. 세포 포획 카트리지(1)는 도 3에서 설명한 세포 포획 카트리지(1)와 동일할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상부 기판(300)이 구조체들(200) 상에 더 제공될 수 있다. 세포 포획 카트리지(1)는 도 1의 세포 포획 장치(1000)의 샘플 고정부(10)에 삽입될 수 있다. 이 때, 하부 기판(100)의 일 측(100a)은 샘플 공급부(20)를 향하여 배치될 수 있다. 세포 샘플이 샘플 공급부(20)로부터 하부 기판(100)의 상면(100c) 상으로 제공될 수 있다. 세포 샘플은 하부 기판(100)의 상면(100c) 상에서 하부 기판(100)의 일 측(100a)으로부터 타 측(100b)을 향하여 제2 방향(D2)을 따라 흘러갈 수 있다. 구조체들(200)의 포획부들(250)은 샘플 공급부(20)를 향하여 배치될 수 있다. 세포들(800) 중 일부는 첫번째 열(R1)의 구조체들(200)의 포획부들(250)에 의해 포획될 수 있다. 세포들(800) 중 다른 일부는 첫번째 열(R1)의 통로들(400)로 흘러갈 수 있다. 두번째 열(R2)의 구조체들(200)은 첫번째 열(R1)의 통로들(400)과 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다. 두번째 열(R2)의 구조체들(200)의 포획부들(250)은 첫번째 열(R1)의 통로들(400)을 향할 수 있다. 이에 따라, 두번째 열(R2)의 포획부들(250)은 첫번째 열(R1)의 통로들(400)을 통과한 세포들(800)을 높은 확률로 포획할 수 있다. 구조체들(200)의 제2 측면들(200b)의 너비들(W2)은 제1 측면들(200a)의 너비들(W1)보다 더 넓으므로, 통로들(400)의 출구들에서 너비들은 그 입구들에서의 너비들보다 좁을 수 있다. 여기에서, 통로들(400)의 출구들은 구조체들(200)의 제2 측면들(200b)과 제1 방향(D1)으로 나란한 구조체들(200) 사이의 부분을 의미한다. 첫번째 열(R1)의 통로들(400)의 출구들을 빠져나온 세포들(800)은 두번째 열(R2)의 포획부들(250)에 보다 집중될 수 있다. 이에 따라, 두번째 열(R2)의 포획부들(250)은 세포들(800)을 더 높은 확률로 포획할 수 있다. 통로들(400)의 입구들에서 출구들을 향해 갈수록, 세포 샘플의 유속은 증가될 수 있다. 마찬가지로, 세번째 열(R3)의 포획부들(250)은 두번째 열(R2)의 통로들(400)을 통과한 세포들(800)을 높은 확률로 포획할 수 있다. 본 발명에 따른 세포 포획 카트리지(1)는 높은 세포 포획율을 가질 수 있다.
도 6은 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지를 도시한 단면도이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 6을 참조하면, 세포 포획 카트리지(1)는 하부 기판(100) 및 구조체들(200)을 포함할 수 있다. 하부 기판(100)의 상면(100c) 상에 구조체들(200)이 제공될 수 있다. 구조체들(200)은 복수의 열들(R1, R2, R3, R4, R5)을 따라 배열될 수 있다. 열들(R1, R2, R3, R4, R5) 중에서 어느 하나의 열을 구성하는 구조체들(200)은 이에 바로 인접한 다른 하나의 열을 구성하는 구조체들(200)로부터 제1 방향(D1)으로 오프셋될 수 있다.
열들(R1, R2, R3, R4, R5) 사이의 간격들은 다양할 수 있다. 어느 인접한 두 열들 사이의 간격은 다른 인접한 두 열들 사이의 간격과 다를 수 있다. 예를 들어, 첫번째 열(R1)과 두번째 열(R2) 사이의 간격(A1)은 두번째 열(R2)과 세번째 열(R3) 사이의 간격(A2)과 다를 수 있다. 이와 달리, 어느 인접한 두 열들을 구성하는 구조체들(200) 사이의 간격은 다른 인접한 두 열들 사이의 간격과 동일할 수 있다. 첫번째 열(R1)과 두번째 열(R2) 사이의 간격(A1)은 세번째 열(R3)과 네번째 열 사이의 간격(A3)과 동일할 수 있다.
구조체들(200)의 제1 측면들(200a)의 너비들(W1)은 제2 측면들(200b)의 너비들(W2)보다 더 넓을 수 있다. n+1번째 열의 포획부들(250)은 n번째 열의 사이의 통로들(400)과 제2 방향(D2)을 따라 정렬될 수 있다.(여기에서 n은 자연수이다)
도 7a 내지 도 7c는 각각 다른 실시예들에 따른 구조체를 도시한 단면도들이다. 이하, 단수의 구조체에 대하여 설명하며, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 7a 내지 도 7c를 도 3과 함께 참조하면, 구조체(201, 202, 203)는 제1 측면(200a) 및 제2 측면(200b)을 가질 수 있다. 구조체(201, 202, 203)의 제1 측면(200a)은 하부 기판(100)의 일 측(100a)을 향할 수 있다. 제2 측면(200b)의 너비(W1)는 제1 측면(200a)의 너비(W2)보다 더 넓을 수 있다. 포획부(250)가 구조체(201, 202, 203)의 제1 측면(200a)에 제공될 수 있다. 구조체(201, 202, 203)는 그 내부에 채널(260)을 가질 수 있다. 채널(260)은 평면적 관점에서 제2 방향(D2)을 따라 연장되고, 구조체(201, 202, 203)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널(260)은 포획부(250)의 내측면(250i) 및 구조체(201, 202, 203)의 제2 측면(200b)을 연결할 수 있다. 세포 샘플의 용매가 포획부(250) 내에 과도하게 제공되면, 용매의 와류가 포획부(250) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 용매는 포획부(250)로부터 제2 방향(D2)과 반대 방향으로 흐를 수 있다. 이 때, 세포가 와류에 의해 용매와 함께 포획부(250)로부터 방출될 수 있다. 실시예에 따르면, 용매가 채널(260)을 통해 포획부(250)로부터 방출될 수 있다. 용매에 의한 와류의 발생이 채널(260)에 의해 감소될 수 있다. 포획부(250)에 제공된 세포들은 채널(260)을 통과하지 못할 수 있다. 이에 따라, 구조체(201, 202, 203)에 포획된 세포의 손실이 방지/감소될 수 있다. 채널(260)은 세포들의 평균 직경보다 좁은 너비(W4)를 가질 수 있다. 예를 들어, 채널(260)의 너비(W4)는 0.5μm 내지 8μm일 수 있다. 채널(260)의 너비(W4)는 세포의 평균 직경에 따라 조절될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 포획부(250)는 제1 부분(251) 및 제2 부분(252)을 포함할 수 있다. 포획부(250)의 제1 부분(251)의 너비(W5)은 제2 부분(252)의 너비(W6)보다 좁을 수 있다. 여기에서, 포획부(250)의 제1 부분(251)은 구조체(202)의 제1 측면(200a)에 인접한 부분일 수 있다. 예를 들어, 포획부(250)의 제1 부분(251)에서의 너비(W5)는 대략 6μm 내지 20μm 일 수 있다. 제2 부분(252)에서의 너비(W6)는 10μm 내지 25μm 일 수 있다. 포획부(250)의 제2 부분(252)은 제1 부분(251)과 연결될 수 있다. 실시예들에 따르면, 세포 샘플 내의 용매에 의한 와류에도 불구하고, 세포는 포획부(250)의 제2 부분(252)에 양호하게 고정될 수 있다. 다른 예로, 채널(260)은 생략될 수 있다.
도 7c를 도 3과 함께 참조하면, 구조체(203)는 제1 포획부(253) 및 제2 포획부(254)를 가질 수 있다. 제1 포획부(253)는 구조체(203)의 제1 측면(200a)에 제공될 수 있으며, 제2 포획부(254)는 구조체(203)의 제2 측면(200b)에 제공될 수 있다. 구조체(203)의 제2 측면(200b)과 인접한 열의 구조체(미도시)에 의해 용매의 와류가 발생할 수 있다. 세포는 상기 와류에 의해 인접한 열의 구조체(미도시)로부터 제2 포획부(254)를 향해 흐를 수 있다. 상기 와류에 의해 이동하는 세포는 제2 포획부(254)에 의해 고정될 수 있다. 채널(260)은 제1 포획부(253) 및 제2 포획부(254)를 연결할 수 있다. 다른 예로, 채널(260)은 생략될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 일 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 제조 과정을 도시한 단면도들로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면들에 대응된다.
도 8a를 참조하면, 마스크 패턴(550)이 몰드(500) 상에 형성될 수 있다. 몰드(500)는 금속, 실리콘, 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 몰드(500)가 마스크 패턴(550)을 사용하여 식각될 수 있다. 이에 따라, 몰드(500) 내에 리세스부들(510)이 형성될 수 있다. 이후, 마스크 패턴(550)은 제거될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상부 기판(300) 및 구조체들(200)이 몰드(500) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리머가 상기 몰드(500) 상에 공급되어, 리세스부들(510) 내를 채울 수 있다. 폴리머는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리 에틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 또는 환형 올레핀 공중합체(cyclo olefin copolymer, COC)를 포함할 수 있다. 상기 폴리머가 경화되어, 상부 기판(300) 및 구조체들(200)이 형성될 수 있다. 볼트와 너트처럼, 구조체들(200)은 리세스부들(510)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 구조체들(200)은 도 2c에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 예를 들어, 구조체들(200)은 상부 기판(300)과 일체(one united body)일 수 있다. 구조체들(200)은 도 3 또는 도 5와 같은 배열을 가질 수 있다. 구조체들(200)은 도 4, 도 7a, 도 7b, 또는 도 7c와 같은 형상을 가질 수 있다. 이후, 상부 기판(300)은 몰드(500)로부터 분리될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 입구 개구부(301) 및 출구 개구부(302)가 상부 기판(300)의 제1 측(300a) 및 제2 측(300b)에 각각 형성될 수 있다. 입구 개구부(301) 및 출구 개구부(302)는 드릴링 또는 펀칭 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 하부 기판(100)이 제공될 수 있다. 구조체들(200)이 하부 기판(100)을 향하도록 상부 기판(300)이 하부 기판(100) 상에 정렬될 수 있다. 이 때, 도 8c의 상부 기판(300)이 사용될 수 있다. 지금까지 설명한 제조예에 의해 도 2c의 세포 포획 카트리지(2)의 제조가 완성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 다른 실시예들에 따른 세포 포획 카트리지의 제조 과정을 도시한 단면도들로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면들에 대응된다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 9a를 참조하면, 몰드(500) 내에 리세스부들(510)이 형성될 수 있다. 리세스부들(510)은 마스크 패턴(550)을 사용한 몰드(500)의 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 이후, 마스크 패턴(550)은 제거될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 하부 기판(100) 및 구조체들(200)이 몰드(500) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리머가 상기 몰드(500) 상에 공급되어, 리세스부들(510) 내를 채울 수 있다. 상기 폴리머가 경화되어, 하부 기판(100) 및 구조체들(200)이 형성될 수 있다. 볼트와 너트처럼, 구조체들(200)은 리세스부들(510)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 구조체들(200)은 도 2b에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 예를 들어, 구조체들(200)은 하부 기판(100)으로부터 돌출될 수 있다. 이후, 하부 기판(100) 및 구조체들(200)은 몰드(500)로부터 분리될 수 있다.
도 9c를 도 9b와 함께 참조하면, 구조체들(200)이 위를 향하도록, 하부 기판(100)이 뒤집어질 수 있다. 상부 기판(300)이 구조체들(200) 상에서 하부 기판(100)과 정렬될 수 있다. 지금까지 설명한 제조예에 의해 도 2b의 세포 포획 카트리지(1)의 제조가 완성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 일 측, 상기 일 측과 대향되는 타 측, 및 상기 일 측과 상기 타 측을 잇는 상면을 갖는 하부 기판;
    상기 하부 기판의 상기 상면 상에 제공되며, 상기 하부 기판의 상기 일 측을 향하는 제1 측면 및 상기 제1 측면과 대향되고 상기 제1 측면보다 더 넓은 너비를 갖는 제2 측면을 갖는 구조체; 및
    상기 구조체 상에 제공되는 상부 기판을 포함하되,
    상기 구조체는:
    상기 하부 기판의 상기 일 측과 나란한 제1 방향을 따라 배열되는 제1 구조체들; 및
    상기 제1 구조체들 중에서 어느 하나로부터 상기 제1 방향으로 오프셋된 제2 구조체를 포함하되,
    상기 제1 구조체들은 상기 제2 구조체보다 상기 하부 기판의 상기 일측에 더 인접하고,
    상기 구조체는 상기 제1 측면에 제공되는 제1 포획부 및 상기 제2 측면에 제공되는 제2 포획부를 포함하되,
    상기 제1 포획부는 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면을 향하여 함몰되고,
    상기 제2 포획부는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면을 향하여 함몰되는 세포 포획 카트리지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 제1 포획부 및 상기 제2 포획부를 연결하는 채널을 포함하는 세포 포획 카트리지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구조체들은 그들 사이에 통로를 가지고,
    상기 제2 구조체의 상기 제1 포획부 및 상기 제2 포획부는 상기 통로와 제2 방향을 따라 정렬되며,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 세포 포획 카트리지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 하부 기판으로부터 돌출되며, 상기 구조체는 상기 하부 기판과 동일한 물질을 포함하는 세포 포획 카트리지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 상부 기판으로부터 돌출되며, 상기 구조체는 상기 상부 기판과 동일한 물질을 포함하는 세포 포획 카트리지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 기판은 그 제1 측에 입구 오프닝를 가지며,
    상기 상부 기판의 상기 제1 측은 평면적 관점에서 상기 하부 기판의 상기 일 측과 중첩되는 세포 포획 카트리지.
  7. 기판; 및
    상기 기판의 상면 상에 제공되며, 제1 방향과 나란한 복수의 열들을 구성하는 구조체들을 포함하되,
    상기 열들 중에서 어느 하나의 열의 구조체들은 이웃한 열의 구조체들로부터 상기 제1 방향으로 오프셋되고,
    상기 기판은 상기 열 방향과 나란한 일 측 및 상기 일 측과 대향되는 타 측을 가지고, 상기 상면은 상기 일 측과 타 측을 잇고,
    상기 구조체들 각각은:
    상기 기판의 상기 일 측을 향하는 제1 측면; 및
    상기 제1 측면과 대향되고, 상기 제1 측면보다 넓은 너비를 갖는 제2 측면을 가지고,
    상기 구조체들 각각은 상기 제1 측면에 제공되는 제1 포획부 및 상기 제2 측면에 제공되는 제2 포획부를 포함하되,
    상기 제1 포획부는 상기 제1 측면으로부터 상기 제2 측면을 향하여 함몰되고,
    상기 제2 포획부는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면을 향하여 함몰되는 세포 포획 카트리지.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 구조체들 각각은 채널을 포함하며, 상기 채널은 상기 제1 포획부 및 상기 제2 포획부를 연결하는 세포 포획 카트리지.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 어느 하나의 열의 상기 구조체들은 그들 사이에 통로를 가지며,
    상기 이웃한 열의 상기 구조체들은 상기 통로로부터 제2 방향을 따라 정렬되고,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 세포 포획 카트리지.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 열들 중에서 어느 인접한 두 열 사이의 간격은 다른 인접한 두 열 사이의 간격과 다른 세포 포획 카트리지.
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