KR102626812B1 - 외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법 - Google Patents
외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 개시는 외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은 유체 주입 장치; 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부; 상기 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부에 주입하기 위한 통합 주입구; 상기 타겟 대상물 분리부에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 통합 배출구; 타겟 대상물 수집부; 상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구를 연결하는 제1 연결부 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구와 타겟 대상물 수집부를 연결하는 제2 연결부 중 적어도 하나를 포함하는 연결부를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물의 폐쇄적 자동 분리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
세포 등과 같은 미세입자 또는 혈장을 분리 및 농축하는 시료 전처리 기술은 생물학적 연구, 체외진단, 치료, 제약 등 다양한 분야에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 이러한 특정 미세입자 또는 혈장을 분리 및 농축하기 위해 주로 세포 간 밀도차이를 통하여 미세입자 또는 혈장을 분리 및 농축하는 원심분리기가 사용되고 있다. 그러나 원심분리기는 고가의 장비이며, 미세입자들 또는 혈장에 물리적으로 손상을 가할 위험도 존재한다.
이에 따라, 최근에는 마이크로 유체칩 기반의 미세입자 또는 혈장의 분리 및 농축 기술이 개발되고 있는데, 이는 수십 마이크로미터에서 수 밀리미터의 채널 내에 유동을 조작할 수 있는 임의의 구조물을 설치하여 미세입자 또는 혈장을 분리 및 농축하는 기술이다. 마이크로 유체칩 기반의 미세입자 또는 혈장 분리 및 농축 기술에 따르면, 적은 양의 시약과 적은 동력으로 분리 및 농축이 가능하며 휴대성이 높고, 낮은 비용으로 빠른 분석 및 검출이 수행될 수 있다. 다만, 적은 양이 아닌, 수리터에서 수십 리터의 시약을 처리해야 하는 경우에는 마이크로 유체칩 하나만으로는 많은 시간과 노동력이 필요하다.
따라서, 원심분리기와 달리 세포에 손상을 가하지 않으면서도, 마이크로 유체칩과 달리 많은 양의 시약을 처리할 수 있는 분리 장치 또는 시스템이 필요한 실정이다.
본 개시의 일 실시예는 우수한 타겟 대상물의 분리 및 농축 기능을 수행하는, 외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 일 실시예는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물의 폐쇄적 자동 분리 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시예는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 제공할 수 있다. 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은 유체 주입 장치; 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부; 상기 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부에 주입하기 위한 통합 주입구; 상기 타겟 대상물 분리부에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 통합 배출구; 상기 타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 타겟 대상물을 수집하는 타겟 대상물 수집부; 및 상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구를 연결하는 제1 연결부 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구와 타겟 대상물 수집부를 연결하는 제2 연결부 중 적어도 하나를 포함하는 연결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은, 상기 타겟 대상물 분리부로부터 상기 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 (non-target) 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 통합 배출구; 및 상기 논-타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 논-타겟 대상물을 수집하는 논-타겟 대상물 수집부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 상기 논-타겟 대상물 통합 배출구와 상기 논-타겟 대상물 수집부를 연결하는 제3 연결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치는 병렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결부는, 상기 유체 주입 장치, 상기 타겟 대상물 분리부, 상기 통합 주입구, 상기 타겟 대상물 통합 배출구, 및 상기 타겟 대상물 수집부 중 둘 이상을 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은, 사용자 입력부; 및 상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 입력부를 통하여 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 구동하기 위한 제1 사용자 입력을 획득하고, 상기 제1 사용자 입력에 기초하여, 유체를 타겟 대상물 분리부에 연속적으로 주입하기 위하여 상기 유체 주입 장치를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은, 디스플레이; 및 상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 디스플레이에 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템의 분리 동작 정보를 출력하고, 상기 분리 동작 정보는, 상기 유체의 정보, 상기 타겟 대상물의 정보, 논-타겟 대상물의 정보, 유속 정보, 분리 속도 정보, 경과 시간 정보, 및 소요 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은, 유속을 제어하기 위한 알고리즘을 저장하는 메모리; 사용자 입력부; 및 상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 입력부를 통하여 유속을 제어하기 위한 제2 사용자 입력을 수신하고, 상기 제2 사용자 입력 및 상기 유속을 제어하기 위한 알고리즘에 기초하여, 주입되는 유체의 속도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물 분리부는, 상기 타겟 대상물의 종류 및 상기 타겟 대상물 분리부의 사용 여부에 따라 교체 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치 각각은, 상기 통합 주입구로부터 유입된 유체가 주입되는 주입부; 하나 이상의 제1 구조물을 포함하고, 상기 주입된 유체가 유동하는 과정에서 상기 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 제1 통로부; 및 상기 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치 각각은, 논-타겟(non-target) 대상물 배출부, 상기 주입부로부터 상기 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부, 상기 제1 통로부와 별도로 형성되며 상기 제1 통로부와 동일한 높이를 가지는 제2 통로부, 및 상기 주입부, 상기 제1 통로부, 상기 제2 통로부, 상기 타겟 대상물 획득부, 상기 논-타겟(non-target) 대상물 배출부 중 하나 이상의 영역에 배치되는 기둥 구조물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 타겟 대상물의 자동 분리 방법으로서, 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부의 통합 주입구에 주입하는 단계; 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 상기 타겟 대상물 분리부에 의해 상기 유체를 유동시키는 단계; 상기 유체를 유동시킨 것에 기초하여, 상기 타겟 대상물 분리부에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 타겟 대상물 통합 배출구를 통해 배출하는 단계; 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 타겟 대상물을 타겟 대상물 수집부에 수집하는 단계를 포함하고, 상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구 사이, 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구와 타겟 대상물 수집부 사이 중 어느 하나 이상은, 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결되는 타겟 대상물의 자동 분리 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 유체를 유동시킨 것에 기초하여, 상기 타겟 대상물 분리부로부터 상기 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 (non-target) 대상물을 논-타겟 대상물 통합 배출구를 통해 배출하는 단계; 및 상기 논-타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 논-타겟 대상물을 논-타겟 대상물 수집부에 수집하는 단계를 더 포함하고, 상기 논-타겟 대상물 통합 배출구와 상기 논-타겟 대상물 수집부는, 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치는 병렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 방법은, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 구동하기 위한 제1 사용자 입력을 획득하는 단계; 상기 제1 사용자 입력에 기초하여, 상기 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부에 연속적으로 주입하기 위하여 상기 통합 주입구 및 상기 제1 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 단계; 유속을 제어하기 위한 제2 사용자 입력을 수신하는 단계; 상기 제2 사용자 입력 및 상기 유속을 제어하기 위한 알고리즘에 기초하여, 주입되는 유체의 속도를 제어하는 단계; 및 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템의 분리 동작 정보를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 분리 동작 정보는, 상기 유체의 정보, 상기 타겟 대상물의 정보, 논-타겟 대상물의 정보, 유속 정보, 분리 속도 정보, 경과 시간 정보, 및 소요 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물 분리부는, 상기 타겟 대상물의 종류 및 상기 타겟 대상물 분리부의 사용 여부에 따라 교체 가능할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키도록 기록매체에 저장된 프로그램을 포함한다.
본 개시의 일 실시예는, 본 개시의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.
본 개시의 일 실시예는, 본 개시의 일 실시예에서 사용되는 데이터베이스를 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 많은 양의 유체로부터 타겟 대상물의 손상 없이 타겟 대상물을 분리할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부를 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 기둥 구조물을 포함하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC(Quality Control)가 개선된 타겟 대상물 분리 장치를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부를 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 기둥 구조물을 포함하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC(Quality Control)가 개선된 타겟 대상물 분리 장치를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 장치의 블록도이다.
본 개시의 기술적 사상을 명확하게 하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다. 본 개시의 각 동작은 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적, 또는 개별적으로 수행될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시 전체에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
"적어도 하나의"와 같은 표현은, 구성요소들의 리스트 전체를 수식하고, 그 리스트의 구성요소들을 개별적으로 수식하지 않는다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"는 오직 A, 오직 B, 오직 C, A와 B 모두, B와 C 모두, A와 C 모두, A와 B와 C 전체, 또는 그 조합을 가리킨다.
또한, 본 개시에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 개시 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시 전체에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 시스템"이라는 표현은, 그 시스템이 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어 "약"은 주어진 수치 또는 범위의 10% 이내, 바람직하게는 5% 이내, 더욱 바람직하게는 1% 이내를 의미한다.
본 개시의 일 실시예는 세포 등과 같은 특정 미세입자 또는 혈장을 원하는 방향으로 분리 및/또는 농축하기 위한 타겟 대상물 분리 시스템, 장치 및 방법으로, 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물의 폐쇄적 자동 분리 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 개시 전체에서 "타겟 대상물" 또는 "타겟 대상"이란, 타겟 대상물 분리 장치를 통해 분리하고자 하는 목표 대상으로, 예를 들어, 미세입자, 혈장 등을 포함할 수 있다. 여기서, 미세입자는 적혈구, 혈소판, 백혈구, 순환 종양 세포, 줄기 세포, 무력해진 보관된 적혈구(effete stored erythrocytes), 자가 T-세포 팽창으로부터 유래되는 T-세포, 유기 미세입자, 무기 미세입자, 유기 금속성 미세입자, 금속성 미세입자, 에어로졸 입자, 박테리아, 효모, 진균, 해조류, 바이러스, 미세 무척추 동물 또는 이의 알(egg), 꽃가루, 세포 또는 조직 단편, 세포괴, 세포 파편(예컨대, DNA 또는 RNA 정제와 연관된 세포 파편), 생물반응기-생산 세포 또는 입상체, 단백질, 단백질 응집물, 프리온, 소포, 리포솜, 석출물(예컨대, 혈액 또는 혈액 분획으로부터의 석출물, 산업용 공정 석출물, 폐수 석출물 등), 발효 식품으로부터의 입상체 또는 세포(예컨대, 발효 음료로부터의 입상체 또는 세포), 거대분자, 거대분자 응집물, DNA, 세포 기관, 포자, 기포, 액적 및 엑소좀 등을 포함할 수 있다.
본 개시 전체에서 타겟 대상물 분리 장치는 타겟 대상물 분리 칩, 마이크로 유체칩, 미세유체 칩, 마이크로플루이딕 칩 등으로 지칭될 수도 있다.
세포를 이용한 세포 치료제, 바이오 시밀러 등 세포 기반의 의료 기술이 발달하면서, 세포 처리 공정 개선에 대한 수요도 급증하였다. 기존의 원심 분리 기반의 세포 분리 방법을 사용하는 경우, 원심 분리기로 세포를 옮기는 과정에서 외부 오염의 위험이 있으며, 원심력에 의한 세포 손상이 존재한다. 또한, 수리터에서 수십 리터의 시료를 처리해야 하는 경우, 원심 분리로 세포를 분리하면 많은 시간과 노동력이 필요하기 때문에 자동화의 필요성이 요구되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 세포 손상이 없는 ‘타겟 대상물 분리 장치’와 외부 오염의 위험을 없애고 전과정을 자동화하기 위해 ‘자동 구동 장치’와 ‘폐쇄적 연결 시스템(closed loop)’을 결합하여 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 폐쇄적 자동 타겟 대상물 분리 시스템을 제공하고자 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)은 유체 주입 장치(110), 타겟 대상물 분리부(120), 유체 주입 장치(110)를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부(120)에 주입하기 위한 통합 주입구(130), 타겟 대상물 분리부(120)에서 유체가 유동한 결과 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 통합 배출구(140), 타겟 대상물 분리부(120)에서 유체가 유동한 결과 타겟 대상물이 아닌 논-타겟(non-target) 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 통합 배출구(150), 타겟 대상물 통합 배출구(140)로 배출된 타겟 대상물을 수집하는 타겟 대상물 수집부(170), 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)로 배출된 논-타겟 대상물을 수집하는 논-타겟 대상물 수집부(160) 등을 포함할 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 구성 요소 모두가 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)의 필수 구성 요소인 것은 아니다. 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)이 구현될 수도 있고, 도 1에 도시된 구성 요소보다 적은 구성 요소에 의해 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)이 구현될 수도 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)은 유체 주입 장치(110)와 통합 주입구(130)를 연결하는 제1 연결부(182), 타겟 대상물 통합 배출구(140)와 타겟 대상물 수집부(170)를 연결하는 제2 연결부(186), 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)와 논-타겟 대상물 수집부(160)를 연결하는 제3 연결부(184), 통합 주입구(130)로부터 타겟 대상물 분리 장치까지를 연결하는 제4 연결부, 타겟 대상물 자동 분리 장치 외부에 위치하는 유체가 유체 주입 장치까지 이동하기 위한 제5 연결부 등을 포함하는 연결부를 더 포함할 수 있다. 연결부는 연결 대상들을 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결부(182)는 유체 주입 장치(110)에 의해 통합 주입구(130)까지 유체가 이동함에 있어서 외부 노출이 없도록 유체 주입 장치(110)와 통합 주입구(130)를 폐쇄적으로 연결할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 연결부(186)는 타겟 대상물 통합 배출구(140)로부터 배출되는 타겟 대상물을 타겟 대상물 수집부(170)까지 이동함에 있어서 외부 노출이 없도록 타겟 대상물 통합 배출구(140)와 타겟 대상물 수집부(170)를 폐쇄적으로 연결할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제3 연결부(184)는 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)로부터 배출된 논-타겟 대상물이 논-타겟 대상물 수집부(160)까지 이동함에 있어서 외부 노출이 없도록 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)와 논-타겟 대상물 수집부(160)를 폐쇄적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연결부는 각 연결대상들을 폐쇄적으로 연결함으로써 외부 환경으로 인한 오염을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 수집부(170) 및 논-타겟 대상물 수집부(160)는 각각 타겟 대상물 및 논-타겟 대상물을 포함하는 용액의 용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟 대상물 수집부(170) 및 논-타겟 대상물 수집부(160)는 용기, 세포 배양백, 혈액팩 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 타겟 대상물이 백혈구인 경우, 논-타겟 대상물 통합 배출구에서는 적혈구가 획득될 수 있다. 또는, 타겟 대상물이 혈장인 경우, 논-타겟 대상물 통합 배출구에서는 혈구가 획득될 수 있다. 또는, 타겟 대상물이 세포인 경우, 논-타겟 대상물 배출구에서는 세포가 제거된 배양액이 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리부(120)는 복수의 타겟 대상물 분리 장치를 포함할 수 있다. 복수의 타겟 대상물 분리 장치는 병렬로 배치되어 타겟 대상물 분리부(120)에 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 타겟 대상물 분리 장치가 병렬 연결됨으로써, 시간 당 처리량이 증가될 수 있다. 이와 관련하여는 도 2를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다. 또한, 타겟 대상물 분리부(120)는 일회용의 타겟 대상물 분리 장치들을 포함함으로써, 사용 시 마다 교체될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 세포 분리, 전혈 분리 등 용도에 따라 타겟 대상물 분리부(120)만 교체하여 사용하면 되므로, 하드웨어의 교체 없이 용도에 따라 확장 사용이 가능해진다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리부(120)는 타겟 대상물 분리부(120)를 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)에서 자동으로 구동될 수 있도록 연결하는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟 대상물 분리부(120)는 통합 주입구(130)로부터 타겟 대상물 분리 장치들 각각까지의 연결 구조, 타겟 대상물 분리 장치들의 타겟 대상물 획득부들로부터 타겟 대상물 통합 배출구(140)까지의 연결 구조, 타겟 대상물 분리 장치들의 논-타겟 대상물 배출부들로부터 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)까지의 연결 구조 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 타겟 대상물 분리부(120)에 포함되는 연결 구조 및 자동 분리 시스템(100)을 구성하는 연결부들(예를 들어, 제1 연결부(182), 제2 연결부(186), 제3 연결부(184), 제4 연결부, 제5 연결부 등)의 구조는 관, 튜브, 루어락(Luer Lock), 원기둥, 다각기둥, 핀치 클램프, MPC quick connecter 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부를 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 타겟 대상물 분리부(120)는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 다섯 개의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 경우가 도시되어 있으나, 이는 일 예시일 뿐, 2개, 3개, 4개, 6개, 10개 등 다양한 개수의 타겟 대상물 분리 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 각각은 통합 주입구(130)로부터 유입된 유체가 주입되는 주입부, 주입된 유체가 유동하는 과정에서 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 제1 통로부, 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부, 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 배출부, 주입부로부터 타겟 대상물 획득부 사이의 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부, 제1 통로부와 별도로 형성되며 제1 통로부와 동일한 높이를 가지는 제2 통로부, 기둥 구조물 등을 포함할 수 있다. 주입부, 제1 통로부, 타겟 대상물 획득부, 논-타겟 대상물 배출부, 고속 채널부와 관련하여는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 제1 통로부는 제1 구조물을 포함하고,. 제1 통로부에 형성되는 제1 구조물들에 의해 음각 구조물이 형성될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 제1 구조물 사이에 형성되는 홈 형태를 음각 구조물로 지칭될 수 있다. 즉, 제1 통로부는 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 음각 구조물을 포함할 수 있다. 기둥 구조물은 음각 구조물이 형성되지 않은 통로부의 영역에 배치될 수 있다. 기둥 구조물과 관련하여는 도 4를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리부(120)의 일면에는 유체를 타겟 대상물 분리부(120)에 주입하기 위한 통합 주입구(130), 타겟 대상물 분리부(120)에서 유체가 유동한 결과 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 통합 배출구(140), 및 타겟 대상물 분리부(120)에서 유체가 유동한 결과 타겟 대상물이 아닌 논-타겟(non-target) 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 통합 배출구(150) 등이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 통합 주입구(130)는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 각각의 주입구에 나누어서 분리대상 유체를 주입하기 위한 주입구일 수 있다. 이에 따라, 통합 주입구(130)와 타겟 대상물 분리 장치의 주입구 사이에는 튜브, 관, 루어락(Luer Lock) 구조, 원기둥 구조, 다각기둥 구조, 핀치 클램프, MPC quick connecter 등으로 연결되어 있을 수 있다. 즉, 연결부는 통합 주입구(130)와 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 주입구 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 통합 배출구(140)는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 각각의 타겟 대상물 획득부를 통하여 배출된 타겟 대상물을 모아서 배출하는 배출구일 수 있다. 이에 따라, 타겟 대상물 통합 배출구(140)와 타겟 대상물 분리 장치의 타겟 대상물 배출부 사이에는 튜브, 관, 루어락(Luer Lock) 구조, 원기둥 구조, 다각기둥 구조, 핀치 클램프, MPC quick connecter 등으로 연결되어 있을 수 있다. 즉, 연결부는 타겟 대상물 통합 배출구(140)와 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 타겟 대상물 획득부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 각각의 논-타겟 대상물 배출부를 통하여 배출된 논-타겟 대상물을 모아서 배출하는 배출구일 수 있다. 이에 따라, 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)와 타겟 대상물 분리 장치의 논-타겟 대상물 배출부 사이에는 튜브, 관, 루어락(Luer Lock) 구조, 원기둥 구조, 다각기둥 구조, 핀치 클램프, MPC quick connecter 등으로 연결되어 있을 수 있다. 즉, 연결부는 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)와 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 논-타겟 대상물 배출부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 타겟 대상물이 세포인 경우가 도 2에 도시된다. 통합 주입구(130)에는 세포 배양액이 주입되고, 주입된 세포 배양액은 복수의 타겟 대상 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208)의 주입구로 나눠지며, 세포 배양액이 복수의 타겟 대상 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 각각을 유동함에 따라, 타겟 대상물 통합 배출구(140)에서는 집중된 세포가 획득될 수 있고, 논-타겟 대상물 통합 배출구(150)에서는 타겟 대상물 세포가 제거된 배지가 획득될 수 있다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치를 도시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도 2에서 타겟 대상물 분리부(120)가 포함하는 하나 이상의 타겟 대상물 분리 장치(200, 202, 204, 206, 208) 중에서 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)를 예시로 하여 타겟 대상물 분리 장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 유사한 구성은 다른 타겟 대상물 분리 장치(202, 204, 206, 208)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)는 주입구(210), 주입부(215), 제1 통로부(220), 제2 통로부(미도시), 타겟 대상물 획득부(230b), 논-타겟(non-target) 대상물 배출부(230a), 고속 채널부(250) 등을 포함할 수 있다(단, 제2 통로부와 고속 채널부(250)는 선택적 구성일 수 있음). 일 실시예에서, 미세입자를 포함하는 유체는 주입구(210)를 통하여 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)에 주입될 수 있다. 주입부(215)는 주입구(210) 근처의 유체 유동 통로를 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 주입된 유체가 주입부(215) 및 제1 통로부(220)를 통과하여 유동함에 따라 타겟 대상물이 집중적으로 일정 방향으로 분리될 수 있다. 또한, 분리된 타겟 대상물은 타겟 대상물 획득부(230b)로 집중될 수 있다. 또한, 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 대상물은 논-타겟 대상물 배출부(230a)로 집중될 수 있다.
일 실시예에서, 주입부(215), 제1 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230b) 및 논-타겟 대상물 배출부(230a) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 기둥 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 백혈구를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치에는 주입부(215)에 기둥 구조물이 존재하고, 혈장을 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치에는 주입부(215), 제1 통로부(220)에 기둥 구조물이 존재하며, 세포를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치에는 주입부(215), 제1 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230b), 논-타겟 대상물 배출부(230a) 모두에 기둥 구조물이 존재할 수 있다. 이들 각 장치의 제2 통로부에도 역시 기둥 구조물이 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 각 영역에 기둥 구조물은 복수 개 존재할 수도 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 기둥 구조물은 제1 타겟 대상물 분리 장치의 다양한 영역에 다양한 개수로 존재할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 기둥 구조물은 채널 중앙부 처짐 현상에 의한 채널 변형을 방지하고 타겟 대상물의 손상 또는 유동에 악영향을 방지할 수 있다. 기둥 구조물과 관련하여는 도 4를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
도 3a에서는 제2 통로부가 도시되지 않았지만, 제1 통로부(220)의 높이가 일정한 높이로 형성되었는지 확인하기 위한 제2 통로부가 제1 통로부(220)와는 별도로 형성될 수 있다. 제1 통로부(220) 및 제2 통로부를 형성하는 방법과 관련하여는 도 5a를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 주입구(210)에는 미세입자를 포함하는 유체가 주입될 수 있다. 예를 들어, 튜브, 주사기, 파이펫 등을 통하여 유체가 주입될 수 있다. 또한, 예를 들어, 유체는 백혈구 또는 혈장 획득을 목적으로 하는 전혈을 포함할 수 있다. 또는, 유체는 세포 배양액을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 주입된 유체가 주입부(215) 및 제1 통로부(220)에서 유동하는 동안, 타겟 대상물이 특정 방향으로 분리될 수 있다. 이에 따라, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 일정 방향의 끝단에 타겟 대상물 획득부(230b)가 구비됨으로써, 분리된 타겟 대상물이 획득될 수 있다. 또한, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 유체 통로의 끝단에는 논-타겟 대상물 배출부(230a)가 구비되어 논-타겟 대상물이 획득될 수 있다.
또는, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 유체 통로의 끝단에 타겟 대상물 획득부가 구비되고, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 일정 방향의 끝단에 논-타겟 대상물 배출부가 구비될 수도 있다(도시 안됨). 예컨대 논-타겟 대상물 배출부는 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 유체 통로의 중간에 구비되도록 채널을 형성할 수 있다. 또한, 논-타겟 대상물 배출부는 복수 개 구비될 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 타겟 대상물은 타겟 대상물 분리 장치(200)의 제1 통로부(220)의 패턴에 따라 달라질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서는 타겟 대상물 획득부(230b) 및 논-타겟 대상물 배출부(230a)가 각각 1개씩인 경우를 도시하였으나, 이는 일 예시일 뿐 타겟 대상물 획득부 및 논-타겟 대상물 배출부 중 적어도 하나는 복수 개일 수도 있다. 예를 들어, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)는 2개 이상, 예컨대 4개 내지 10개의 타겟 대상물 획득부를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예에서, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)는 3개 이상, 예컨대 4개 내지 30개, 보다 구체적으로는 8개 내지 15개의 논-타겟 대상물 배출부를 포함할 수 있다. 이러한 타겟 대상물 획득부 및 논-타겟 대상물 배출부의 각각의 개수는 타겟 대상물에 따라 동일하거나 또는 상이하게 결정될 수 있다.
또한, 타겟 대상물 획득부(230b)가 제1 타겟 대상물 획득부로 지칭되고, 논-타겟 대상물 배출부(230a)가 제2 타겟 대상물 획득부로 지칭될 수도 있다. 타겟 대상물 획득부(230b) 또는 논-타겟 대상물 배출부(230a)의 개수에 관한 구성은 달리 언급이 없더라도 이하 언급되는 각 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 타겟 대상물 획득부 및 논-타겟 대상물 배출부에도 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)에는 복수개의 채널이 형성될 수 있다. 채널이란 주입구로부터 타겟 대상물 획득부 또는 논-타겟 대상물 배출부까지 이어지는 통로로, 타겟 대상물에 따라 채널의 개수가 동일하거나 상이하게 결정될 수 있다. 채널의 개수는 1개 내지 40개, 상세하게는 2개 내지 30개, 보다 상세하게는 5개 내지 20개 일 수 있다. 예를 들어, 주입구로부터 타겟 대상물 획득부까지의 채널 개수에 있어, 백혈구 분리 장치는 채널 개수가 6개이고, 혈장 분리 장치는 채널 개수가 6개이며, 세포 분리 장치는 채널 개수가 2개일 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 다양한 개수의 채널로 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 채널은 주입구(210)에서 시작하여 타겟 대상물 획득부(230b) 또는 논-타겟 대상물 배출부(230a)로 이어지는 통로 중간에 여러 개의 채널로 갈라질 수 있으며, 이에 따라 추가 채널이 생성될 수 있다. 예컨대, 채널 중간에 별도의 채널이 생성되어 그 말단에는 논-타겟 대상물 배출부가 형성될 수 있다. 예를 들어 논-타겟 대상물 배출구가 8개 존재하는 경우, 주입구에서 시작된 채널(들)에서 8개의 추가 채널이 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 통로부(220)에는 미세패턴이 형성될 수 있다. 미세 패턴은 하나 이상의 제1 구조물 및 복수의 음각 구조물에 의해 형성될 수 있다. 상기 음각 구조물은 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는데, 복수의 음각 구조물 사이의 양각 형태가 제1 구조물을 형성하게 된다. 일 실시예에서, 주입구(210)를 통해 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)에게 주입된 유체가 주입부(215) 및 제1 통로부(220)에서 유동함에 따라, 타겟 대상물은 집중적으로 일정 방향으로 분리될 수 있다. 이러한 타겟 대상물의 분리는 제1 통로부(220) 내에 구비된 채널의 천장 또는 바닥면에 배치된 복수의 음각 구조물에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 음각 구조물은 음각 채널부 또는 홈으로 지칭될 수도 있다.
일 실시예에서, 복수의 음각 구조물은 복수개가 서로 단절되어 형성된 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 음각 구조물은 유체가 주로 유동하는 방향에 수직한 방향으로 이차 유동(secondary flow)을 유도하여, 효율적으로 미세입자가 분리 및 농축될 수 있다.
일 실시예에서, 음각 구조물은 길이 방향으로 곡선 형태를 가지는 경사구조물일 수 있다. 예를 들어, 복수의 음각 구조물에 의해 형성되는 미세 패턴은 곡선 형태일 수 있다. 예를 들어, 곡선은 원의 적어도 일부, 타원의 적어도 일부, 싸이클로이드 형상의 적어도 일부, 임의의 곡선 형태 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 미세패턴은 유체의 주 유동 방향을 기준으로, 45 내지 135도의 각도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유체의 주 유동 방향을 x축으로 잡는 경우, 미세패턴의 각도(θ)는 약 45도 내지 약 135도의 각도를 가질 수 있다. 이 때, 미세패턴의 각도(θ)는 타겟 대상물이 무엇인지에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 타겟 대상물에 따라, 타겟 대상물 분리 장치 내 일 채널에서의 미세패턴의 각도(θ)는 약 45도이고, 다른 채널에서의 미세패턴의 각도(θ)는 약 135도일 수 있다. 또다른 예에서, 일 채널에서의 미세패턴의 각도(θ)는 약 60도이고 다른 채널은 약 120도일 수 있다. 또다른 예에서, 일 채널에서의 미세패턴의 각도(θ)는 약 75도이고 다른 채널은 약 105도일 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 타겟 대상물에 따라 미세패턴의 각도(θ)는 적절히 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 주입구(210)로부터 타겟 대상물 획득부(230b) 사이 영역의 적어도 일부에는 고속 채널부(250)가 형성될 수 있다. 또한, 고속 채널부(250)에는 음각 구조물 (또는 제1 구조물)이 배치되지 않고, 고속 채널부(250) 이외의 영역에만 복수의 음각 구조물 (또는 제1 구조물)이 배치될 수 있다. 고속 채널부(250)와 관련하여는 도 3b를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
도 3a에서는 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)의 끝단에 타겟 대상물 획득부(230b) 또는 논-타겟 대상물 배출부(230a)가 배치되는 것으로 도시되었으나 이는 예시일 뿐, 타겟 대상물 획득부 및 논-타겟 대상물 배출부 중 적어도 하나는 타겟 대상물 분리 장치의 중간 부분에 위치할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치가 혈장 분리 장치인 경우, 타겟 대상물인 혈장 획득부는 혈장 분리 장치의 끝단에 위치하고, 논-타겟 대상물인 적혈구 또는 백혈구 배출구는 분리 장치의 중간 부분에 위치할 수 있다. 유사하게, 타겟 대상물 분리 장치가 백혈구 분리 장치인 경우, 타겟 대상물인 백혈구 획득부는 분리 장치의 끝단에 위치하고, 논-타겟 대상물인 적혈구 배출구는 분리 장치의 중간 부분에 위치할 수 있다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 도시하는 도면이다.
도 3b를 참조하면, 도 3a의 제1 통로부(220)의 일부가 확대된 도면이 도시된다. 일 실시예에서, 제1 통로부는 복수의 제1 구조물과 고속 채널부(250)를 포함할 수 있다. 또한, 양각 형태의 복수의 제1 구조물에 의해 음각 구조물이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 음각 구조물은 길이 방향으로 곡선 형태를 가지고, 이러한 음각 구조물(및 양각 형태의 제1 구조물)에 의하여 곡선의 미세 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 음각 구조물로 인해 형성되는 미세 패턴은 아크 형태를 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 곡선은 원의 적어도 일부, 타원의 적어도 일부, 싸이클로이드 형상의 적어도 일부, 임의의 곡선 형태 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고속 채널부(250)에는 음각 구조물이 배치되지 않고, 복수의 음각 구조물은 고속 채널부(250) 이외의 통로부에만 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 고속 채널부(250)는 미세입자가 농축되는 방향에 깊이 방향으로 형성되는 도랑형 채널로, 도랑형 채널을 형성함에 따라 타겟 대상물의 농축 효율을 높이고 반대 방향으로의 손실을 감소시킬 수 있다. 즉, 고속 채널부(250)는 미세입자를 가두기 위한 구조물로서의 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 고속 채널부(250)는 주입부로부터 타겟 대상물 획득부까지의 영역의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 고속 채널부(250)의 존재로 인하여 유체 저항이 저하되고, 국부적 유속이 증가될 수 있다. 또한, 이에 따라 압력이 감소하여 고속 채널부(250) 방향으로의 흐름이 발생하여 타겟 대상물의 농축 효율이 증가될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 기둥 구조물을 포함하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 채널 중앙부 처짐 현상을 방지하기 위하여 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)에 기둥 구조물(270)이 설치될 수 있다. 도 4에서도 제1 타겟 대상물 분리 장치(200)를 예로 들어 설명하지만, 다른 타겟 대상물 분리 장치에도 본 개시의 일 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(270)은 주입부, 제1 통로부, 제2 통로부, 타겟 대상물 획득부, 논-타겟 대상물 배출부 중 적어도 하나에 배치될 수 있으며, 복수 개의 기둥 구조물(270)이 배치될 수도 있다. 예를 들어, 백혈구를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(200)에는 기둥 구조물(270)이 주입부에만 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 혈장을 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(200)에는 주입부, 제1 통로부에 기둥 구조물(270)이 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 세포를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(200)에는 주입부, 제1 통로부, 타겟 대상물 획득부에 기둥 구조물(270)이 배치될 수 있다. 이들 각 장치의 제2 통로부에도 역시 기둥 구조물이 선택적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 기둥 구조물(270)은 채널의 중앙에 배치되거나, 적정 간격으로 배치되거나, 음각 구조물들 사이에 배치되거나, 채널 중앙부에 적정 간격으로 기둥 구조물(270)이 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(270)은 복수의 음각 구조물(280) 외의 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기둥 구조물(270)은 음각 구조물(280)을 형성하는 구조물들(260)(예를 들어, 제1 구조물 또는 제2 구조물)의 적어도 일부 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 기둥 구조물(270)은 용혈(hemolysis) 현상이 나타나지 않고, 유동에 영향을 주지 않는 선에서 배치되어야 한다. 이에 따라, 기둥 구조물(270)의 높이는 통로부의 높이와 동일하되, 유체의 주 운동방향을 x축, 채널의 너비 방향을 y축으로 둘 때 xy 평면으로 자른 단면은 원, 타원, 유선형(예: 배 모양), 둥근 다각형 등일 수 있다. 단면이 다각형인 경우 꼭짓점 부분의 단면적이 작아 꼭짓점에 세포 등과 같은 타겟 대상물 또는 논-타겟 대상물이 부딪힐 경우 충격량이 크기 때문에 이들의 손상을 야기할 수 있다. 따라서 기둥 구조물(270)이 꼭짓점을 포함하는 다각형일 경우, 기둥 구조물(270)의 단면은 꼭짓점 부분을 둥글게 만든 둥근 다각형으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(270)의 높이는 통로부의 높이와 동일할 수 있다. 이에 따라, 기둥 구조물(270)은 원기둥, 타원 기둥, 유선형 기둥, 또는 둥근 다각형 기둥의 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 기둥 구조물(270)이 존재하는 경우에는 미세입자의 손상을 방지하기 위하여 복수의 기둥 구조물 사이의 간격은 미세입자의 지름보다 넓어야 한다. 이는 기둥 구조물에 의한 미세입자 끼임 현상과 용혈과 같은 미세입자의 손상을 방지하기 위함이다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(270)은 플라스틱으로 제작될 수 있다. 이 경우 기둥 구조물(270)의 종횡비(높이/단면의 길이; 즉, 통로부의 높이/단면의 최대 길이)는 특정 값 이하이어야 한다. 예를 들어, QDM (Quick Delivery Mold)의 방법으로 타겟 대상물 분리 장치(200)를 제작하는 경우, 기둥 구조물(270)의 종횡비가 3을 초과하면 제조 과정에서 기둥 구조물이 손상될 수 있다. 이에 따라, 통로부의 높이에 따라 구조물의 단면의 최대 길이가 결정될 수 있다. 예를 들어, 통로부의 높이가 약 40μm 인 경우 구조물 단면의 최대 길이는 약 13μm 이상이어야 한다.
일 실시예에서, 채널 중앙부 처짐 현상을 방지하기 위하여 채널의 양끝으로부터 채널 너비의 약 50%가 되는 지점 안에 적어도 하나의 기둥 구조물(270)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 채널 중앙에 기둥 구조물(270)이 배치되거나, 채널 양끝으로부터 채널 너비의 약 1/3, 즉, 약 33%가 되는 지점들에 기둥 구조물(270)이 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 미세입자의 유동에 영향을 주지 않기 위하여 기둥 구조물(270)이 복수개 존재하는 경우, 기둥 구조물(270)의 간격은 음각 구조물(280)의 길이보다 같거나 넓어야 한다. 타겟 대상물 분리 장치의 분리 원리에 의하면 시료가 타겟 대상물 분리 장치에 주입되면 음각 구조물(280)의 경사 방향을 따라 이차 유동(defocusing flow)이 형성되고, 통로부에서는 반대 방향의 흐름(focusing flow)이 발생할 수 있다. 이 때, 이 반대 방향의 흐름에 의해 미세 입자가 한쪽 벽면으로 치우치게 되어 입자가 분리될 수 있다. 이 과정에서 기둥 구조물(270)이 음각 구조물(280)의 길이에 비해 짧은 간격으로 존재하게 되면 음각 구조물 방향의 흐름(defocusing flow)이 기둥 구조물(270)에 의해 방해받게 되고, 이에 의해 반대 방향의 흐름(focusing flow)이 약해지기 때문에 타겟 대상물 분리 장치(200)의 분리 효율에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 기둥 구조물(270)들의 간격은 이차 유동을 방해하지 않도록 음각 구조물(280)의 길이보다 넓게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기둥 구조물(270)을 이용하여 타겟 대상물 분리 장치의 채널 중앙부 처짐 현상이 방지될 수 있다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC(Quality Control)가 개선된 타겟 대상물 분리 장치를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(200)를 제조하는 방법은 베이스 기판(310)을 마련하고, 베이스 기판(310)에 하나 이상의 제1 구조물(330, 335) 및 하나 이상의 제2 구조물(320, 325)을 형성하는 제1 레이어를 큐어링(curing)하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 구조물(330, 335)는 주입부에 주입된 유체가 유동하는 과정에서 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하기 위한 제1 통로부(380)에 형성되는 구조물이고, 제2 구조물(320, 325)는 제1 통로부의 높이가 일정한 높이로 형성되었는지 확인하기 위하여 제1 통로부와는 별도로 형성되는 제2 통로부(370, 375)에 형성되는 구조물일 수 있다. 또한, 제1 구조물(330, 335)과 제2 구조물(320, 325)는 동일한 높이로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 통로부(370, 375)는 일정 패턴으로 반복하여 혹은 복수개의 변형된 패턴으로 제2 통로부(370, 375)의 전체 또는 일부에 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(200)를 제조하는 방법은 베이스 기판(310)에 타겟 대상물 분리 장치의 기둥(340, 345) 및 차단벽(350, 355)을 형성하는 제2 레이어를 큐어링(curing)하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기둥(340, 345)과 차단벽(350, 355)은 동일한 높이로 형성될 수 있다. 차단벽(350, 355)은 제1 통로부(380)와 제2 통로부(370, 375) 사이의 벽으로, 제1 통로부(380)와 제2 통로부(370, 375)가 서로 간의 유체 통과, 유입, 간섭 등이 없도록 하는 독립적인 통로를 갖게 할 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(200)를 제조하는 방법은 상기와 같은 과정으로 만들어진 기둥 및 차단벽의 상부에 커버를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 커버가 결합됨으로써, 제1 통로부(380)와 제2 통로부(370, 375)가 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 통로부(380)와 제2 통로부(370, 375)는 하나일 수도 있고 복수 개일 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 통로부(370, 375)에 QC 용액을 채워 QC 프로세스가 진행될 수 있다. 또한, QC 용액에 광원을 조사하여, 제2 통로부(370, 375)의 높이 및 제2 구조물(320, 325)의 높이가 식별될 수 있다. 일 실시예에서, QC 용액에 대한 광원의 조사는 LED 또는 가시광선 등을 통해 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 통로부(370, 375)의 높이는 제1 통로부(370)의 높이와 동일하게 제작하였으므로, QC 용액을 통해 식별된 제2 통로부(370, 375)의 높이로 제1 통로부(370)의 높이가 간접적으로 구해질 수 있다. 마찬가지로, 제2 구조물(320, 325)의 높이는 제1 구조물(330, 335)의 높이와 동일하게 제작하였으므로, QC 용액을 통해 식별된 제2 구조물(320, 325)의 높이로 제1 구조물의 높이가 간접적으로 구해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 통로부(370, 375)를 통해 타겟 대상물 분리 장치의 사용 전에 미세입자를 포함하는 유체가 통과하는 제1 통로부가 일정한 높이로 제작되었는지가 확인될 수 있다. 여기서, 일정한 높이라는 것은 특정 값을 지칭하는 것은 아니고 특정 범위 내의 높이를 포함하는 개념일 수 있다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 QC 방법을 도시하는 도면이다.
도 5b를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(200)의 QC는 통로부의 높이 차에 따른 색 변화로 감지될 수 있다. 즉, 높이가 높은 통로에서는 색이 진하게 보이고, 높이가 낮은 통로에서는 연하게 보이는데, 이를 광학 센서로 감지하여 색 변화(흡광도 변화)로부터 높이를 산출한다. 이를 위해 우선 검량선(Reference curve)를 작성하여야 하는데, 이는 동일한 색소 용액을 각 높이 별로 이미지를 촬영하고 소프트웨어로 어두운 정도를 분석하여, 이를 바탕으로 x 축이 높이이고, y 축이 흡광도인 검량선(Reference curve)를 작성한다.
일 실시예에서, QC 용액에 광원을 조사하여 제2 통로부(QC 채널)의 높이와 제2 구조물의 높이가 식별되는 방법이 도시된다. 도 5b를 참조한 설명에서는 비어-람베르트 법칙(Beer-Lambert Law)이 이용되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 통로부와 제2 구조물의 높이를 식별할 수 있는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, QC 용액을 채운 뒤 제2 통로부의 다양한 영역의 이미지를 획득하고, 전용 소프트웨어로 다양한 영역의 이미지를 분석하여 색의 밝기를 통해 제2 통로부의 다양한 영역의 높이가 식별될 수 있다.
일 실시예에서, 비어-람베르트 법칙에 의해, 물질을 통과한 빛의 세기는 다음의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
여기서 I는 두께 x만큼의 QC 용액을 통과한 후의 빛(또는 광자)의 선량 또는 세기(intensity)이고, I0는 초기의 빛(또는 광자)의 선량 또는 세기(intensity)이고, 는 선형 감쇠 계수(linear attenuation coefficient)이고, x는 QC 용액의 두께일 수 있다. [수학식 1]과 사전에 작성해둔 높이-흡광도 검량선(Reference curve)를 이용하여, 제2 통로부 및 제2 구조물 중 적어도 하나의 높이가 식별될 수 있다.
예를 들어, 제2 통로부에 QC 용액을 채운 후, 해당 이미지를 촬영한 후, 전용 소프트웨어를 통해 빛의 세기를 측정할 수 있다. 제1 지점(400)에서 제2 통로부를 통과한 후의 빛의 세기가 I1인 경우, 검량선을 통해 I1에 대응되는 높이가 X1임이 식별될 수 있다. 이에 따라, 제2 통로부의 높이에서 제2 구조물의 높이를 뺀 높이가 X1임을 알 수 있고, 더 나아가 이 높이가 제1 통로부의 높이에서 제1 구조물의 높이를 뺀 높이로 인식될 수 있다. 또한, 제2 지점(500)에서 제2 통로부를 통과한 후의 빛의 세기가 I2인 경우, 검량선을 통해 I2에 대응되는 높이가 X2임이 식별될 수 있다. 이에 따라, 제2 통로부의 높이가 X2임을 알 수 있고, 이 높이가 제1 통로부의 높이로 간접적으로 인식될 수 있다. 또한, 제2 구조물의 높이는 X2-X1으로 식별될 수 있으며, 이 높이는 곧 제1 구조물의 높이로 간접적으로 인식될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 통로부의 높이 및 제2 구조물의 높이 중 적어도 하나가 기준 범위를 벗어나면 해당 타겟 대상물 분리 장치는 불량으로 판단되어 사용되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 사용되는 QC 용액은 제2 통로부에 채워지고 QC 프로세스를 마친 후, 경화되어 타겟 대상물 분리 장치의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 QC 용액은 하나 이상의 바이닐(vinyl) 그룹을 가지면서 액체 상태인 주 물질을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, QC 용액은 주 물질에 녹는 개시제, 주 물질에 녹는 색소 등을 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)은 유체(610)를 타겟 대상물(620)과 논-타겟 대상물(630)로 분리하기 위한 시스템이다. 일 실시예에서, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템(100)은 유체 주입 장치(110) 및 타겟 대상물 분리부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 타겟 대상물 분리부(120)는 병렬로 배치된 복수의 타겟 대상물 분리 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 주입 장치(110)는 타겟 대상물 분리부(120)의 유체가 통합 주입구, 통합 주입구를 넘어서 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 주입구에 주입되도록 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 유체 주입 장치(110)는 연동 펌프(peristaltic pump), 다이어프램 펌프(Diaphragm Pump), 시린지 펌프(Syringe Pump), 기어 펌프, 진공 펌프, 피스톤 펌프 등과 같은 펌프일 수 있다. 즉, 유체 주입 장치(110)는 통합 주입구 및 타겟 대상물 분리 장치들의 주입구에 유체를 연속적으로 주입할 수 있도록 유체를 제어하는 장치일 수 있다.
일 실시예에서, 유체는 유체 주입 장치(110)에 의해 타겟 대상물 분리부(120)의 통합 주입구에 주입되고, 통합 주입구에 주입된 유체는 복수의 타겟 대상물 분리 장치들의 주입구들에 각각 유입될 수 있다. 복수의 타겟 대상물 분리 장치들의 주입구에 유입된 유체들은 각 타겟 대상물 분리 장치 내를 유동하면서 타겟 대상물을 일정 방향으로 농축시키고, 다른 방향으로 논-타겟 대상물을 배출할 수 있다. 이에 따라, 타겟 대상물 분리 장치에는 일정 방향으로 농축된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 획득부와 논-타겟 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 배출부가 구비될 수 있다. 복수의 타겟 대상물 획득부로부터 배출된 타겟 대상물은 타겟 대상물 통합 배출구로 모여 배출되고, 배출된 타겟 대상물은 타겟 대상물 수집부에 수집될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 논-타겟 대상물 배출부로부터 배출된 논-타겟 대상물은 논-타겟 대상물 통합 배출구로 모여 배출되고, 배출된 논-타겟 대상물은 논-타겟 대상물 수집부에 수집될 수 있다.
일 실시예에서, 유제 주입 장치(110), 타겟 대상물 분리부(120), 통합 주입구, 통합 배출구, 및 유체 주입 장치와 통합 주입구를 폐쇄적으로 연결하는 연결부만이 타겟 대상물 자동 분리 장치에 포함될 수도 있고, 타겟 대상물 수집부와 논-타겟 대상물 수집부까지 타겟 대상물 자동 분리 장치에 포함될 수도 있다.
도 6에는 세포 배양액을 이용하여 세포를 분리하는 것을 예시로 하여 도시되어 있으나, 유체가 세포 배양액에 한정되는 것은 아니고, 전혈 등 다양한 미세입자를 포함하는 유체를 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의상 아래에서는 유체가 세포 배양액임을 예시로 들어 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 유체 주입 장치(110)는 세포 배양액인 유체(610)를 획득하여, 타겟 대상물 분리부(120)에 연속적으로 주입되도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 유체 주입 장치(110)는 연동 펌프로, 정해진 시간 내에 일정량의 양의 유체가 통합 주입구에 주입되도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 유체 주입 장치(110)는 1분에 0.1 내지 20 mL의 유체가 주입되도록 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 타겟 대상물 분리부(120)의 통합 주입구에 유입된 일정량의 유체는 병렬로 연결된 타겟 대상물 분리 장치들의 주입구에 나뉘어져 주입될 수 있다. 세포 배양액은 타겟 대상물 분리 장치들 내부를 유동하면서 세포 배양액에 포함된 세포가 일정 방향으로 농축될 수 있다. 이에 따라, 일정 방향으로 농축된 세포를 획득하기 위한 타겟 대상물 획득부에 의해 고농도의 세포가 획득될 수 있다. 예를 들어, 유체보다 약 5 내지 100 배 사이의 농도의 타겟 대상물이 획득될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물 자동 분리 장치에 의해 빠른 시간 내에 고농도의 타겟 대상물을 획득할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물의 자동 분리 장치의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는, 유체 주입 장치(710), 메모리(720), 디스플레이(730), 사용자 입력부(740), 연결부(750), 및 프로세서(760)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 7에 도시된 구성 요소 모두가 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)의 필수 구성 요소인 것은 아니다. 도 7에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)가 구현될 수도 있고, 도 7에 도시된 구성 요소보다 적은 구성 요소에 의해 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)가 구현될 수도 있다.
예를 들어, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는 타겟 대상물 분리부, 타겟 대상물 수집부, 논-타겟 대상물 수집부 등을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 주입 장치(710)는 유체를 타겟 대상물의 자동 분리 장치의 타겟 대상물 분리부로 연속적으로 주입시키기 위한 장치일 수 있다. 유체 주입 장치(710)는 펌프를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 메모리(720)에는 애플리케이션과 같은 프로그램 및 파일 등과 같은 다양한 종류의 데이터가 설치 및 저장될 수 있다. 프로세서(760)는 메모리(720)에 저장된 데이터에 접근하여 이를 이용하거나, 또는 새로운 데이터를 메모리(720)에 저장할 수도 있다. 일 실시예에서, 메모리(720)는 데이터 베이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메모리(720)는 유속을 제어하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(760)는 메모리(720)에 저장된 알고리즘을 이용하여 유체 주입 장치를 이용하여 주입되는 유체의 속도를 제어할 수 있다. 더 나아가, 유체의 속도는 유체 주입 장치의 동작 속도, 예를 들어, 회전 속도를 제어함으로써 조절될 수도 있다.
일 실시예에서, 디스플레이(730)는 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)에서 처리되는 정보를 표시 출력할 수 있다. 디스플레이(730)와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이(730)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 디스플레이(730)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)의 구현 형태에 따라 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는 디스플레이(730)를 2개 이상 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 사용자 입력부(740)는 사용자가 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)를 제어하기 위한 데이터를 입력하는 수단을 의미한다. 예를 들어, 사용자 입력부(740)에는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치, 음성 인식 장치, 제스쳐 인식 장치 등이 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 연결부(750)는 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)의 구성요소들을 서로 연결시킬 수 있다. 연결부(750)는 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700) 내에서 유체, 타겟 대상물 분리부, 타겟 대상물 수집부, 논-타겟 대상물 수집부 사이에서 유체의 누수 없이 외부와의 노출도 없도록 연결시키는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연결부(750)는 튜브, 관 등을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 연결부(750)는 멸균 가능한 실리콘, 바이오프렌, DEHP-free PVC 등의 재질로 형성될 수 있다. 기존 원심 분리 방법으로 타겟 대상물을 분리하기 위해서는 대상물을 원심 분리용 튜브로 옮기는 작업이 필수적이기 때문에, 대상물이 외부 오염에 노출될 수밖에 없었던 반면, 일 실시예에 따르면, 폐쇄 구조로 이루어져 있어 외부에 노출되지 않기 때문에 외부 환경으로 인한 오염이 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(760)는 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)의 전체적인 동작을 제어하며, CPU, GPU 등과 같은 프로세서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 프로세서(760)는 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)를 작동하기 위한 동작을 수행하도록 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)에 포함된 다른 구성들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(760)는 메모리(720)에 저장된 프로그램을 실행시키거나, 저장된 파일을 읽어오거나, 새로운 파일을 저장할 수도 있다. 일 실시예에서, 프로세서(760)는 메모리(720)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)를 작동하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(760)는 사용자 입력부(740)를 통하여 자동 타겟 대상물 분리 시스템을 구동하기 위한 사용자 입력을 획득하고, 해당 사용자 입력에 기초하여, 유체 주입 장치(710)를 제어하여 유체를 타겟 대상물 분리부에 연속적으로 주입시킬 수 있다. 또한, 예를 들어 프로세서(760)는 디스플레이(730)에 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700) 또는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템의 분리 동작 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 분리 동작 정보에는 동작 여부, 유체의 정보(예: 유체의 종류, 양, 식별 정보), 타겟 대상물의 정보, 논-타겟 대상물의 정보, 유속 정보, 분리 속도 정보, 경과 시간 정보, 소요 시간 정보 등이 포함될 수 있다. 또한, 예를 들어, 프로세서(760)는 사용자 입력부(740)를 통하여 유속을 제어하기 위한 사용자 입력을 획득하고, 메모리(720)에 저장된 유속을 제어하기 위한 알고리즘에 기초하여, 주입되는 유체의 속도를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 별도의 작업 없이 자동으로 타겟 대상물이 분리될 수 있다. 기존의 원심 분리기를 이용하면, 원심 분리가 끝난 후 수작업으로 상층액을 제거해주어야 하지만, 일 실시예에 따른 장치는 자동으로 타겟 대상물을 분리시키기 때문에 별도의 작업 없이 전과정이 자동으로 수행될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는 시료의 용량에 관계없이 연속적으로 타겟 대상물을 분리할 수 있다. 미세 유체칩과 같은 타겟 대상물 분리 장치는 필터나 멤브레인 구조가 없어 막힘 현상이 일어나지 않기 때문에, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는 시료의 용량에 관계없이 연속적으로 타겟 대상물을 분리할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물의 자동 분리 장치(700)는 타겟 대상물을 분리시킴에 있어서 타겟 대상물의 손상 없이 처리할 수 있다. 타겟 대상물 분리 장치는 원심 분리와 달리 수 초 밖에 되지 않는 매우 짧은 시간 동안의 전단 응력만이 지배적으로 가해지기 때문에, 타겟 대상물의 물리적 손상이 적다. 이러한 장점으로 세포 치료제 제조와 같은 민감한 공정에도 적용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은 구동 장치가 소형화 될 수 있어, 클린 벤치 안에서도 사용될 수 있다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 개시의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (16)
- 타겟 대상물의 자동 분리 시스템에 있어서,
유체 주입 장치;
복수의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 타겟 대상물 분리부;
상기 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 상기 타겟 대상물 분리부에 주입하기 위한 통합 주입구;
상기 타겟 대상물 분리부에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 배출하는 타겟 대상물 통합 배출구;
상기 타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 타겟 대상물을 수집하는 타겟 대상물 수집부; 및
상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구를 연결하는 제1 연결부 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구와 타겟 대상물 수집부를 연결하는 제2 연결부 중 적어도 하나를 포함하는 연결부를 포함하고,
상기 연결부는,
상기 통합 주입구와 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 주입구 사이를 연결하는 제4 연결부를 더 포함하고,
상기 통합 주입구에 주입된 유체는, 상기 제4 연결부를 통해 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 주입구에 나뉘어져 주입되는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은,
상기 타겟 대상물 분리부로부터 상기 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 (non-target) 대상물을 배출하는 논-타겟 대상물 통합 배출구; 및
상기 논-타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 논-타겟 대상물을 수집하는 논-타겟 대상물 수집부를 더 포함하고,
상기 연결부는,
상기 논-타겟 대상물 통합 배출구와 상기 논-타겟 대상물 수집부를 연결하는 제3 연결부를 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치는 병렬로 배치되는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 연결부는,
상기 유체 주입 장치, 상기 타겟 대상물 분리부, 상기 통합 주입구, 상기 타겟 대상물 통합 배출구, 및 상기 타겟 대상물 수집부 중 둘 이상을 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은,
사용자 입력부; 및
상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 사용자 입력부를 통하여 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 구동하기 위한 제1 사용자 입력을 획득하고,
상기 제1 사용자 입력에 기초하여, 유체를 타겟 대상물 분리부에 연속적으로 주입하기 위하여 상기 유체 주입 장치를 제어하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은,
디스플레이; 및
상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 디스플레이에 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템의 분리 동작 정보를 출력하고,
상기 분리 동작 정보는,
상기 유체의 정보, 상기 타겟 대상물의 정보, 논-타겟 대상물의 정보, 유속 정보, 분리 속도 정보, 경과 시간 정보, 및 소요 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템은,
유속을 제어하기 위한 알고리즘을 저장하는 메모리;
사용자 입력부; 및
상기 유체 주입 장치 및 상기 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 사용자 입력부를 통하여 유속을 제어하기 위한 제2 사용자 입력을 수신하고,
상기 제2 사용자 입력 및 상기 유속을 제어하기 위한 알고리즘에 기초하여, 주입되는 유체의 속도를 제어하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물 분리부는,
상기 타겟 대상물의 종류 및 상기 타겟 대상물 분리부의 사용 여부에 따라 교체 가능한, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각은,
상기 통합 주입구로부터 유입된 유체가 주입되는 주입부;
하나 이상의 제1 구조물을 포함하고, 상기 주입된 유체가 유동하는 과정에서 상기 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 제1 통로부; 및
상기 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부를 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각은,
논-타겟(non-target) 대상물 배출부,
상기 주입부로부터 상기 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부,
상기 제1 통로부와 별도로 형성되며 상기 제1 통로부와 동일한 높이를 가지는 제2 통로부, 및
상기 주입부, 상기 제1 통로부, 상기 제2 통로부, 상기 타겟 대상물 획득부, 상기 논-타겟(non-target) 대상물 배출부 중 하나 이상의 영역에 배치되는 기둥 구조물 중 적어도 하나를 더 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템. - 타겟 대상물의 자동 분리 방법으로서,
유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부의 통합 주입구에 주입하는 단계;
복수의 타겟 대상물 분리 장치를 포함하는 상기 타겟 대상물 분리부에 의해 상기 유체를 유동시키는 단계;
상기 유체를 유동시킨 것에 기초하여, 상기 타겟 대상물 분리부에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 타겟 대상물 통합 배출구를 통해 배출하는 단계; 및
상기 타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 타겟 대상물을 타겟 대상물 수집부에 수집하는 단계를 포함하고,
상기 타겟 대상물 분리부에 의해 상기 유체를 유동시키는 단계는,
상기 통합 주입구와 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각의 주입구 사이를 연결하는 제4 연결부를 통해 상기 통합 주입구에 주입된 유체를 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치들 각각의 주입구에 나누어 주입하는 단계; 및
상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치들 각각의 주입구에 주입된 유체를 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치 각각에서 유동시키는 단계를 포함하고,
상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구 사이, 및 상기 타겟 대상물 통합 배출구와 타겟 대상물 수집부 사이 중 어느 하나 이상은, 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결되는, 타겟 대상물의 자동 분리 방법. - 제11항에 있어서,
상기 유체를 유동시킨 것에 기초하여, 상기 타겟 대상물 분리부로부터 상기 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 (non-target) 대상물을 논-타겟 대상물 통합 배출구를 통해 배출하는 단계; 및
상기 논-타겟 대상물 통합 배출구로 배출된 논-타겟 대상물을 논-타겟 대상물 수집부에 수집하는 단계를 더 포함하고,
상기 논-타겟 대상물 통합 배출구와 상기 논-타겟 대상물 수집부는, 외부 노출이 없도록 폐쇄적으로 연결되는, 타겟 대상물의 자동 분리 방법. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치는 병렬로 배치되는, 타겟 대상물의 자동 분리 방법. - 제11항에 있어서, 상기 타겟 대상물의 자동 분리 방법은,
상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템을 구동하기 위한 제1 사용자 입력을 획득하는 단계;
상기 제1 사용자 입력에 기초하여, 상기 유체 주입 장치를 이용하여 유체를 타겟 대상물 분리부에 연속적으로 주입하기 위하여 상기 통합 주입구 및 상기 유체 주입 장치와 상기 통합 주입구를 연결하는 제1 연결부 중 적어도 하나를 제어하는 단계;
유속을 제어하기 위한 제2 사용자 입력을 수신하는 단계;
상기 제2 사용자 입력 및 상기 유속을 제어하기 위한 알고리즘에 기초하여, 주입되는 유체의 속도를 제어하는 단계; 및
상기 타겟 대상물의 자동 분리 시스템의 분리 동작 정보를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 분리 동작 정보는,
상기 유체의 정보, 상기 타겟 대상물의 정보, 논-타겟 대상물의 정보, 유속 정보, 분리 속도 정보, 경과 시간 정보, 및 소요 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 방법. - 제11항에 있어서, 상기 타겟 대상물 분리부는,
상기 타겟 대상물의 종류 및 상기 타겟 대상물 분리부의 사용 여부에 따라 교체 가능한, 타겟 대상물의 자동 분리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유체 주입 장치는 상기 통합 주입구에 유입된 일정량의 유체가 정해진 시간 내에 상기 복수의 타겟 대상물 분리 장치들의 주입구에 나뉘어져 연속적으로 주입될 수 있도록 조절하는 연동 펌프를 포함하는, 타겟 대상물의 자동 분리 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230064717A KR102626812B1 (ko) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 외부와의 노출이 없도록 설계되는 타겟 대상물의 자동 분리 시스템 및 방법 |
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| KR20210108970A (ko) * | 2018-12-07 | 2021-09-03 | 엘리먼트 바이오사이언스, 인크. | 플로우 셀 디바이스 및 그의 용도 |
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