KR102656113B1 - 타겟 대상물 분리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시예는 미세입자를 포함하는 유체가 주입되는 주입부; 상기 주입된 유체가 유동하는 과정에서, 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 통로부 - 상기 통로부는 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물을 포함함; 및 상기 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부를 포함하고, 상기 주입부, 상기 통로부, 및 상기 타겟 대상물 획득부 중 적어도 하나는, 상기 복수의 음각 구조물 외의 영역에 배치되는 기둥 구조물을 포함하는, 타겟 대상물 분리 장치를 제공하고자 한다.
Description
본 개시는 타겟 대상물 분리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 장치 내부에 홈, 구조물 등을 배치하여 타겟 대상물의 분리를 원활하게 수행하는 장치 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 많은 양의 샘플들을 처리할 때 유용하지만, 적은 양을 고효율로 처리하기에는 한계가 있고, 고가의 장비이며, 미세입자들 또는 혈장에 물리적으로 손상을 가할 위험도 존재한다.
이에 따라, 최근에 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 시약과 적은 동력으로 분리 및 농축이 가능하며 휴대성이 높고, 낮은 비용으로 빠른 분석 및 검출이 수행될 수 있다.
그러나, 현존하는 마이크로 유체칩은 칩의 제조 공정상의 열 변형으로 인한 채널 중앙부 처짐 현상이 발생하고, 일부에 역방향 유선에 의해 세포 농축 효과가 저하되는 문제점이 있다. 이에 따라, 우수한 미세입자 분리 및 농축 기능을 수행하면서도 채널 중앙부 처짐 현상 및 역방향 유선에 따른 농축 효과 저하 현상을 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
본 개시의 일 실시예는 우수한 타겟 대상물의 분리 및 농축 기능을 수행하는 타겟 대상물 분리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 개시의 일 실시예는 마이크로 유체칩의 채널 중앙부 처짐 현상을 해결하고자 한다.
또한, 본 개시의 일 실시예는 역방향 유선에 의해 농축 효과가 저하되는 현상을 해결하고자 한다.
본 개시의 일 실시예는 우수한 타겟 대상물 분리 및 농축 기능을 수행하는 타겟 대상물 분리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시예는 미세입자를 포함하는 유체가 주입되는 주입부; 상기 주입된 유체가 유동하는 과정에서, 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 통로부를 포함하는 타겟 대상물 분리 장치를 제공하고자 한다. 상기 통로부는 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물을 포함할 수 있다. 또한, 타겟 대상물 분리 장치는 상기 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부를 더 포함하고, 상기 주입부, 상기 통로부, 및 상기 타겟 대상물 획득부 중 적어도 하나는, 상기 복수의 음각 구조물 외의 영역에 배치되는 기둥 구조물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물 분리 장치는, 논-타겟(non-target) 대상물 배출부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물은, 상기 복수의 음각 구조물에 의해 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 이차 유동이 발생되어 일정 방향으로 집중될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물 분리 장치는, 상기 주입부로부터 상기 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 음각 구조물은, 상기 고속 채널부에는 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 복수의 음각 구조물은 고속 채널부 이외의 통로부에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고속 채널부는, 상기 미세입자가 농축되는 방향에 대응되는 상기 통로부의 일측에 깊이 방향의 도랑형 채널로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고속 채널부는, 상기 통로부의 너비의 0.1% 내지 50%의 너비를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 음각 구조물에 의해 형성되는 미세 패턴은 곡선 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 음각 구조물은 상기 미세입자 분리 장치의 바닥면 또는 천장면에 배치되고, 상기 복수의 음각 구조물은 복수개가 서로 단절되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 음각 구조물은, 직선 형태의 미세 패턴을 형성하며, 상기 직선 형태의 미세 패턴은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 45도 내지 135도의 각도를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 음각 구조물은, 시작 지점인 제1 점으로부터 끝 지점인 제2 점까지 형성되는 곡선 형태의 미세 패턴을 형성하며, 상기 제1 점의 접선은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 45도 내지 135도의 각도를 가지며, 상기 제2 점의 접선은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 0도 내지 75도 또는 105도 내지 180도의 각도를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물이 백혈구인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에는 적혈구가 획득되고, 상기 타겟 대상물이 혈장인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에서는 혈구가 획득되며, 상기 타겟 대상물이 세포인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에서는 상기 세포가 제거된 배양액이 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기둥 구조물의 높이는 상기 통로부의 높이에 대응되고, 상기 기둥 구조물은 원, 타원, 유선형, 또는 둥근 다각형의 단면을 가지는 기둥 형태를 가지며, 상기 기둥 형태의 단면의 최대 길이는 (상기 통로부의 높이)/(상기 단면의 최대 길이)가 특정 값을 넘지 않도록 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기둥 구조물이 복수개 존재하는 경우, 복수의 기둥 구조물 간의 간격은 획득하고자 하는 미세입자의 지름 또는 상기 음각 구조물의 길이보다 넓거나 같을 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 타겟 대상물 분리 장치를 이용하여 유체로부터 타겟 대상물의 분리 방법으로서, 주입부에 미세입자를 포함하는 유체를 주입시키는 단계; 및 타겟 대상물 획득부에서, 상기 주입된 유체가 통로부에서 유동하는 과정에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 통로부는, 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물을 포함하고, 상기 주입부, 상기 통로부, 및 상기 타겟 대상물 획득부 중 적어도 하나는, 상기 복수의 음각 구조물 외의 영역에 배치되는 기둥 구조물을 포함하는, 타겟 대상물의 분리 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물의 분리 방법은, 논-타겟(non-target) 대상물 배출부에서 논-타겟 대상물을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물은, 상기 복수의 음각 구조물에 의해 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 유동이 발생되어 일정 방향으로 집중될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타겟 대상물 분리 장치는, 상기 주입부로부터 상기 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물이 효율적으로 분리 및 농축될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면 마이크로 유체칩의 채널 중앙부 처짐 현상을 해결할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면 역방향 유선에 의해 농축 효과가 저하되는 현상을 해결할 수 있다.
또한 본 개시의 일 실시예에 따르면 마이크로 유체칩에는 곡선 형태의 경사구조물인 미세패턴이 형성되어 있으며, 곡선 형태의 경사구조물은 직선 형태의 경사구조물에 비해 이차 유동의 유속을 크게 향상시킬 수 있고, 이 향상된 유속은 혈장, 세포 또는 미세 입자의 분리 성능을 크게 증가시킬 수 있는 효과를 가진다. 또한 이러한 효과를 가지는 본 개시에 의한 마이크로 유체칩을 사용함으로써 기존의 세포 분리 및 농축 기술보다 사용성이 우수하며, 세포의 손상이 최소화될 수 있으며, 나아가 마이크로 유체칩 기술 기반의 세포 분리 및 농축 기술은 일반적인 세포 배양 기반의 실험 과정부터 줄기세포 및 면역세포 치료제의 개발/생산 공정까지 적용 가능한 효과를 가진다.
도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1b는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 1c는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 2c는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 미세입자 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부를 포함하는 미세입자 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상이 존재하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상을 해결한 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7a 내지 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물에 의해 미세 입자가 분리되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 음각 구조물의 배열과 배치를 나타내는 개략도이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 직선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 실험한 결과를 나타내는 그림이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하지 않는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이다.
도 1b는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 1c는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 2c는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 미세입자 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부를 포함하는 미세입자 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상이 존재하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상을 해결한 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7a 내지 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물에 의해 미세 입자가 분리되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 음각 구조물의 배열과 배치를 나타내는 개략도이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 직선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 실험한 결과를 나타내는 그림이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하지 않는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이다.
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 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물 분리 장치는 채널의 천장 또는 바닥면에서 유체 유동에 수직한 방향으로 이차 유동(Secondary flow)을 유도하여 혈장, 세포 또는 미세입자 등을 분리 및/또는 농축할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물 분리 장치는 곡선 형태의 경사 구조물을 이용하여 직선 형태의 경사 구조물을 이용할 때보다 이차 유동의 유속을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 향상된 유속으로 인해 타겟 대상물에 대한 분리 성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치는 기존의 미세입자 분리 및 농축 장치보다 사용성이 우수하고, 세포와 같은 미세 입자의 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치 및 방법은 일반적인 세포 배양 기반의 실험 과정부터 줄기세포 및 면역세포 치료제의 개발/생산 공정까지 다양하게 적용될 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 타겟 대상물 분리 장치의 패턴 형상을 이용하여 타겟 대상물을 원하는 방향으로 분리할 수 있다. 또한, 타겟 대상물 분리 장치의 패턴 형상을 통해 저렴하고 간편하게 타겟 대상물이 특정 방향으로 분리될 수 있다.
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.
도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(100)는 주입구(110), 주입부(115), 통로부(120), 타겟 대상물 획득부(130a), 논-타겟(non-target) 대상물 배출부(130b) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 미세입자를 포함하는 유체는 주입구(110)를 통하여 타겟 대상물 분리 장치(100)에 주입될 수 있다. 주입부(115)는 주입구(110) 근처의 유체 유동 통로를 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 주입된 유체가 주입부(115) 및 통로부(120)를 통과하여 유동함에 따라 타겟 대상물이 집중적으로 일정 방향으로 분리될 수 있다. 또한, 분리된 타겟 대상물은 타겟 대상물 획득부(130a)로 집중될 수 있다. 또한, 타겟 대상물이 아닌 논-타겟 대상물은 논-타겟 대상물 배출부(130b)로 집중될 수 있다.
이하에서는, 유체가 주입구(110)에 주입되어 타겟 대상물 획득부(130a)로 타겟 대상물이 집중되는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
일 실시예에서, 주입구(110)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(115) 및 통로부(120)에서 유동하는 동안, 타겟 대상물이 특정 방향으로 분리될 수 있다. 이에 따라, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 일정 방향의 끝단에 타겟 대상물 획득부(130a)가 구비됨으로써, 분리된 타겟 대상물이 획득될 수 있다. 또한, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 유체 통로의 끝단에는 논-타겟 대상물 배출부(130b)가 구비되어 논-타겟 대상물이 획득될 수 있다.
또는, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 유체 통로의 끝단에 타겟 대상물 획득부가 구비되고, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 일정 방향의 끝단에 논-타겟 대상물 획득부가 구비될 수도 있다(도시 안됨). 예컨대 논-타겟 대상물 획득부는 타겟 대상물 분리 장치(100)의 유체 통로의 중간에 구비되도록 채널을 형성할 수 있다. 또한, 논-타겟 대상물 획득부는 복수 개 구비될 수도 있다.
예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치(100)가 혈장을 분리하기 위한 장치인 경우, 주입구(110)에 혈액을 주입하면, 타겟 대상물 획득부(130a)에는 혈장이 집중되고, 논-타겟 대상물 배출부(130b)에는 혈구(예컨대, 백혈구, 적혈구, 혈소판 등)가 집중될 수 있다. 이에 따라, 혈장 분리 장치에 의해 혈장을 분리하더라도 혈구 등이 버려지지 않고 사용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치(100)가 백혈구를 분리하기 위한 장치인 경우, 주입구(110)에 혈액을 주입하면, 타겟 대상물 획득부(130a)를 통해 백혈구가 추출되고, 논-타겟 대상물 배출부(130b)를 통해 적혈구가 추출될 수 있다.
또한, 예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치(100)가 세포를 분리하기 위한 장치인 경우, 주입구(110)에 세포 배양액 또는 세포 부유액을 주입하면, 타겟 대상물 획득부(130a)를 통해 농축된 세포가 추출되고, 논-타겟 대상물 배출부(130b)를 통해 특정 세포가 제거된 배양액이 추출될 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 타겟 대상물은 타겟 대상물 분리 장치(100)의 유체 통로 패턴에 따라 달라질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서는 타겟 대상물 획득부(130a) 및 논-타겟 대상물 배출부(130b)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, 타겟 대상물 분리 장치(100)는 2개 이상, 예컨대 4개 내지 10개의 타겟 대상물 획득부를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예에서, 타겟 대상물 분리 장치(100)는 3개 이상, 예컨대 4개 내지 30개, 보다 구체적으로는 8개 내지 15개의 논-타겟 대상물 배출부를 포함할 수 있다. 이러한 타겟 대상물 획득부 및 논타겟 대상물 배출부의 각각의 개수는 타겟 대상물에 따라 동일하거나 또는 상이하게 결정될 수 있다.
또한, 타겟 대상물 획득부(130a)가 제1 타겟 대상물 획득부로 지칭되고, 논-타겟 대상물 배출부(130b)가 제2 타겟 대상물 획득부로 지칭될 수도 있다. 타겟 대상물 획득부(130a) 또는 논-타겟 대상물 배출부(130b)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, 타겟 대상물 분리 장치(100)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 상기 채널 개수가 6개이고, 혈장 분리 장치는 상기 채널 개수가 6개이며, 세포 분리 장치는 채널 개수가 상기 2개일 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 다양한 개수의 채널로 타겟 대상물 분리 장치(100)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 채널은 주입구에서 시작하여 타겟 대상물 획득부 또는 논-타겟 대상물 배출부로 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.
도 1b는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 1b를 참조하면, 도 1a의 통로부(120)의 일부(140)가 확대된 도면이 도시된다. 일 실시예에서, 타겟 대상물의 분리는 타겟 대상물 분리 장치(100) 내에 유체의 주 운동 방향에 대하여 소정의 각도로 경사도를 가진 일정 패턴을 이용하여 수행될 수 있다. 패턴의 종류, 크기, 배치 등은 유체의 주 운동 방향과 타겟 대상물을 분리시키고자 하는 특정 방향에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치(100)의 미세패턴은 유체의 주 유동 방향을 기준으로, 타겟 대상물을 분리시키고자 하는 특정 방향에 대해 기울어진 경사도를 가질 수 있으며, 경사도는 유체의 주 운동 방향에 대하여 45 내지 135도의 경사도를 포함할 수 있다. 이러한 경사도에 의하여, 미세입자를 포함하는 유체가 타겟 대상물 분리 장치(100)에 주입되면, 유체가 경사진 패턴 홈에 수직한 방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되면서 유동할 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(100) 내의 미세패턴은 복수의 홈에 의하여 형성될 수 있다. 홈의 형태는 분리시키고자 하는 타겟 대상물의 종류에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 홈의 형태는 홈의 높이, 너비, 길이, 통로부(120)의 높이 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홈의 높이와 너비는 타겟 대상물의 지름의 0.5배 내지 2배 이내, 홈의 길이는 타겟 대상물의 지름의 3배 내지 10배 이내, 통로부의 높이는 타겟 대상물의 지름의 1배 내지 3배 이내일 수 있다. 여기서, 미세입자 지름은 미세입자의 평균 지름을 포함할 수 있다. 또한, 통로부(120) 내의 패턴은 홈이 일정 간격으로 배열되어 형성되는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일정 간격은 약 1 내지 70㎛(micrometer) 내외, 예컨대 약 5 내지 40㎛, 또는 약 10 내지 20㎛를 포함할 수 있다. 홈의 형태는 직사각형, 마름모, 삼각형, 타원형, 별 모양 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 홈은 음각 채널부 또는 음각 구조물로 지칭될 수 있다. 즉, 타겟 대상물의 분리는 통로부(120) 내에 구비된 채널의 천장 또는 바닥면에 배치된 복수의 음각 구조물에 의해 수행될 수 있다. 음각 구조물과 관련하여는 도 7을 참조하여, 음각 구조물에 의해 형성되는 미세 패턴과 관련하여는 도 1c를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 특정 방향으로 이동된 타겟 대상물은 유체의 층류(Laminar Flow)에 의해, 일정 패턴이 없는 부분에서도 통로부(120)의 수직한 방향으로의 위치를 유지하게 되므로, 끝단에 위치한 타겟 대상물 획득부(130a)를 통해 고농도로 농축된 타겟 대상물을 포함하는 유체가 획득될 수 있다. 즉, 통로부(120)에 의해 타겟 대상물이 집중적으로 일정 방향으로 분리되어 유동할 수 있으므로, 일정 방향의 끝단에 타겟 대상물 획득부(130a)를 설치하여 분리된 타겟 대상물을 획득할 수 있다.
예를 들어, 타겟 대상물 획득부(130a)를 갖는 타겟 대상물 분리 장치(100)를 통해, 전혈을 이용한 백혈구 분리가 수행될 수 있다. 즉, 통로부(120)를 통한 분리 유동 과정을 이용하여 타겟 대상물 획득부(130a)에서는 높은 비율의 백혈구가 획득되고, 타겟 대상물 획득부(130a)로 백혈구가 밀집되어 이동됨에 따라, 논-타겟 대상물 배출부(130b)에서는 상대적으로 높은 비율의 적혈구가 획득될 수 있다. 타겟 대상물 획득부(130a) 및 논-타겟 대상물 배출부(130b)의 지름은 각각 타겟 대상물 및 논-타겟 대상물이 무엇인지에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 타겟 대상물이 백혈구이고, 논-타겟 대상물이 적혈구인 경우, 타겟 대상물 획득부(130a)의 지름은 논-타겟 대상물 배출부(130b)의 지름보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(100)는 폴리머(PS(polystyrene), PC(polycarbonate), PMMA(polymethylmethacrylate), PDMS(polydimethylsiloxane) 등) 등에 기초하여 제작될 수 있으며, 표면이 소수성인 경우에도 타겟 대상물을 분리 및 정렬할 수 있으나, 유체의 유동을 고려하여 그 표면은 친수성을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
도 1c는 도 1a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 1c를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(100)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 채널는 약 120도일 수 있다. 또다른 예에서, 일 채널에서의 미세패턴의 각도(θ)는 약 75도이고 다른 채널는 약 105도일 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 타겟 대상물에 따라 미세패턴의 각도(θ)는 적절히 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 미세패턴은 타겟 대상물 분리 장치(100)의 음각 구조물에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세입자를 포함하는 유체가 타겟 대상물 분리 장치(100)에 주입되면, 유체가 경사진 음각 채널부에 의해 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 이동하게 되고, 미세패턴의 각도에 따라 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되면서 유동할 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 대상물 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(200)는 도 1a를 참조하여 전술한 타겟 대상물 분리 장치(100)와 비교하여, 고속 채널부(250)를 더 포함하고, 미세패턴의 형태가 서로 다를 수 있다. 이러한 차이점 또는 차이점으로 발생하는 부분 외에 있어서는, 타겟 대상물 분리 장치(200)는 도 1을 참조하여 전술한 타겟 대상물 분리 장치(100)의 특징을 가질 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에서는 직선 형태의 미세 패턴을 포함하는 타겟 대상물 분리 장치(100)가 도시되고, 도 2a 내지 도 2c에서는 곡선 형태의 미세 패턴 및 고속 채널부(250)를 포함하는 타겟 대상물 분리 장치(200)가 도시되나, 타겟 대상물 분리 장치의 형태가 이에 한정되는 것은 아니고, 임의의 타겟 대상물 분리 장치는 직선 형태의 미세 패턴, 곡선 형태의 미세 패턴, 및 고속 채널부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 분리 장치(200)는 미세입자를 포함하는 유체가 주입되는 주입구(210), 주입구(210) 근처의 유체 유동 통로인 주입부(215), 주입된 유체가 유동하는 과정에서 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 통로부(220), 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부(230a), 논-타겟 대상물 배출부(230b), 고속 채널부(250) 등을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서는 타겟 대상물 획득부(230a)가 1개인 경우를 도시하였으나, 이는 일 예시일 뿐 타겟 대상물 획득부(230a)는 2개일 수도 있고, 3개 이상, 예컨대 4개 내지 10개의 미세입자 획득부를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 논-타겟 대상물 배출부(230b)도 하나인 경우가 도 2a에 도시되었으나, 복수 개일 수도 있다. 예를 들어, 타겟 대상물 분리 장치(100)는 3개 이상, 예컨대 4개 내지 30개, 보다 구체적으로는 8개 내지 15개의 논-타겟 대상물 배출부를 포함할 수 있다. 이러한 타겟 대상물 획득부 및 논타겟 대상물 배출부의 각각의 개수는 타겟 대상물에 따라 동일하거나 또는 상이하게 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 타겟 대상물 획득부(230a) 및 논-타겟 대상물 배출부(230b)는 각각 제1 타겟 대상물 획득부 및 제2 타겟 대상물 획득부로 지칭될 수도 있으며, 제1 타겟 대상물 획득부(230a)가 복수 개이고, 제2 타겟 대상물 배출부(230b)가 복수 개일 수도 있다. 주입구(210), 주입부(215), 및 통로부(220)는 각각 도 1a를 참조하여 전술한 주입구(110), 주입부(115) 및 통로부(120)에 대응될 수 있다. 또한, 타겟 대상물 획득부(230a) 및 논-타겟 대상물 배출부(230b)는 각각 도 1를 참조하여 전술한 타겟 대상물 획득부(130a) 및 논-타겟 대상물 배출부(130b)에 대응될 수 있다. 따라서, 주입구(210), 주입부(215), 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230a), 및 논-타겟 대상물 배출부(230b)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 타겟 대상물 분리 장치(200)의 미세패턴과 타겟 대상물 분리 장치(100)의 미세패턴의 구조, 형태, 배치 위치, 개수 등이 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 미세 패턴은 유체의 주 유동방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 음각 구조물에 의해 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 주입부(215), 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230a), 및 논-타겟 대상물 배출부(230b) 중 적어도 하나는 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 주입구(210)를 통해 타겟 대상물 분리 장치(200)에게 주입된 유체가 주입부(215) 및 통로부(220)에서 유동함에 따라, 타겟 대상물은 집중적으로 일정 방향으로 분리될 수 있다. 이러한 타겟 대상물의 분리는 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. 음각 구조물에 의해 타겟 대상물이 분리되는 과정과 관련하여는 도 7을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
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 유체의 주 유동 방향을 기준으로, 미세 입자를 분리시키고자 하는 특정 방향에 대해 기울어진 경사도를 가질 수 있으며, 즉, 음각 구조물은 경사 구조물을 포함할 수 있다. 경사도는 유체의 주 유동 방향에 대하여 45 내지 135도의 경사도를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 타겟 대상물 분리 장치(200)에 미세입자를 포함하는 유체를 흘려주게 되면, 미세입자는 경사진 음각 구조물에 수직한 방향으로 이동함으로써 일정 방향으로 집중되어 유동할 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, 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 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 타겟 대상물 분리 장치(200)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 채널은 주입구에서 시작하여 타겟 대상물 획득부 또는 논-타겟 대상물 배출부로 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, 주입구(210)로부터 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에는 고속 채널부(250)가 형성될 수 있다. 또한, 고속 채널부(250)에는 음각 구조물이 배치되지 않고, 고속 채널부(250) 이외의 영역에만 복수의 음각 구조물이 배치될 수 있다. 고속 채널부(250)와 관련하여는 도 2b, 도 3 및 도 4를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 주입부(215), 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230a) 및 논-타겟 대상물 배출부(230b) 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) 및 통로부(220)에 기둥 구조물이 존재하며, 세포를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치에는 주입부(215), 통로부(220), 타겟 대상물 획득부(230a), 논-타겟 대상물 배출부(230b) 모두에 기둥 구조물이 존재할 수 있다. 또한, 각 영역에 기둥 구조물은 복수 개 존재할 수도 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐 기둥 구조물은 타겟 대상물 분리 장치의 다양한 영역에 다양한 개수로 존재할 수 있다. 기둥 구조물과 관련하여는 도 5 및 도 6을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
도 1a 내지 도 2c에는 타겟 대상물 분리 장치의 끝단에 타겟 대상물 획득부 또는 논-타겟 대상물 배출부가 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 2b는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 도 2a의 통로부(220)의 일부(240)가 확대된 도면이 도시된다. 일 실시예에서, 통로부는 복수의 음각 구조물과 고속 채널부(250)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 통로부의 천장면 또는 바닥면의 적어도 일부에 복수의 음각 구조물을 배치함으로써 유체가 유동하는 방향에 수직한 방향으로 이차 유동이 유도될 수 있다. 또한, 이차 유동에 기초하여 타겟 대상물이 분리 및 농축될 수 있다. 음각 구조물은 유체의 주 유동 방향에 대하여 소정의 경사도를 가질 수 있으며, 경사도는 유체의 주 유동 방향과 미세입자를 분리시키고자 하는 특정 방향에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 복수의 음각 구조물은 복수 개가 서로 단절되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 음각 구조물은 길이 방향으로 곡선 형태를 가지고, 이러한 음각 구조물에 의하여 곡선의 미세 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2c에서와 같이, 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. 고속 채널부(250)의 역할은 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다. 또한, 타겟 대상물의 농축 효율은 도 9a 및 도 9b를 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
도 2c는 도 2a의 타겟 대상물 분리 장치의 미세 패턴의 경사도를 설명하는 도면이다.
도 2c를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(200)의 미세패턴은 곡선 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 곡선 형태는 아크 형태일 수 있다. 아래에서는 통로부의 일부(270)를 예시로 하여 미세패턴에 대하여 설명하기로 한다. 유체의 주 유동방향을 x축으로 하여, 통로부의 일부(270)에 형성되는 미세패턴의 곡선의 시작점에서의 접선의 x축에 대한 각도를 θ1이라고 할 때, 시작점에서의 미세패턴의 각도(θ1)는 45도 내지 135도의 각도를 형성할 수 있다. 또한, 통로부의 일부(270)에 형성되는 미세패턴의 곡선의 끝점에서의 접선의 x축에 대한 각도를 θ2라고 할 때, 끝점에서의 미세패턴의 각도(θ2)는 0도 내지 75도 또는 105도 내지 180도를 형성할 수 있다. 이 때, 미세패턴의 각도(θ1, θ2)는 타겟 대상물이 무엇인지에 따라 결정될 수 있다.
일 예에서, 미세패턴의 시작점에서의 각도(θ1)는 85도이고, 끝점에서의 각도(θ2)는 45도 일 수 있다. 또다른 예에서, 미세패턴의 시작점에서의 각도(θ1)는 105도, 끝점에서의 각도(θ2)는 135도일 수 있다. 또다른 예에서, 타겟 대상물 분리 장치 내 일 채널에서의 미세패턴의 시작점에서의 각도(θ1)는 60도이고 미세패턴의 끝점에서의 각도(θ2)는 30도이고; 다른 채널에서의 미세패턴의 시작점에서의 각도(θ1)는 120도이고 끝점에서의 각도(θ2)는 150도일 수 있다.
다만, 이는 일 예시일 뿐 타겟 대상물에 따라 미세패턴의 각도(θ1, θ2)는 적절히 선택될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 미세입자 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치의 일 예로 미세입자 분리 장치(300), 더 구체적으로 세포 분리 장치를 예로 들어 설명하나, 이는 단지 예시일 뿐 도 3의 미세입자 분리 장치(300)의 실시예들은 세포뿐만 아니라, 혈장 분리 장치 등 다양한 타겟 대상물 분리 장치에도 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 미세입자 분리 장치(300)는 복수의 음각 구조물(310, 320, 330, 340, 350, 360)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 미세입자 분리 장치(300)의 주입부로 주입된 유체는 유동하는 과정에서 특정 방향으로 이동하면서 미세입자가 특정 방향으로 집중될 수 있다. 도 3에서는 미세입자가 오른쪽 방향으로 집중되는 것을 예시로 들어 설명하기로 한다. 미세입자를 포함하는 유체는 복수의 음각 구조물에 의해 형성되는 일정 형태의 패턴에 기초하여 오른쪽 방향으로 집중될 수 있다. 다만, 복수의 음각 구조물에 의하여 역방향 유선이 발생할 수 있는데, 이 경우 역방향 유선에 의하여 미세입자의 농축 효율이 낮아질 수 있다.
일 실시예에서는, 역방향 유선에 의한 미세입자 농축 효율 저하를 해결하기 위하여, 미세입자가 농축되는 쪽(예를 들어, 도 3에서는 오른쪽)에 깊이 방향의 도랑형 채널인 고속 채널부를 포함하는 미세입자 분리 장치가 제공될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부를 포함하는 미세입자 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치의 일 예로 미세입자 분리 장치(400), 더 구체적으로 세포 분리 장치를 예로 들어 설명하나, 이는 단지 예시일 뿐 도 4의 미세입자 분리 장치(400)의 실시예들은 세포뿐만 아니라, 혈장 분리 장치 등 다양한 타겟 대상물 분리 장치에도 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 미세입자 분리 장치(400)는 복수의 음각 구조물(410, 420, 430, 440, 450) 및 고속 채널부(460)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 고속 채널부(460)에는 음각 구조물이 배치되지 않을 수 있다. 또한, 고속 채널부(460)는 미세입자가 농축되는 쪽에 깊이 방향의 도랑형 채널로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서는 통로부의 오른쪽에 고속 채널부(460)가 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 고속 채널부에는 음각 구조물을 형성하는 경사 구조물이 배치되지 않음에 따라, 고속 채널부(460)에서의 역방향 유선이 발생하지 않아, 농축된 미세입자의 역방향 이동 확률이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 고속 채널부는 농축 효율을 높이고 반대 방향으로의 손실을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고속 채널부(460)에는 음각 구조물을 형성하는 경사 구조물이 배치되지 않으므로, 고속 채널부에서는 경사 구조물이 존재하는 경우보다 유체 저항이 감소될 수 있다. 이에 따라, 국부적으로 유속이 증가될 수 있으며, 압력이 감소될 수 있다. 압력이 감소되면 고속 채널부(460) 방향으로 유체의 흐름이 더 발생하여 세포의 농축 효율이 증가될 수 있다.
일 실시예에서, 고속 채널부의 너비는 미세입자 분리 장치의 채널 너비의 0.1% 내지 50%의 임의의 값으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 혈장 분리 장치의 고속 채널부의 너비는 채널 너비의 약 20% 내지 약 30%, 예컨대 약 27%로 형성되고, 세포 분리 장치의 고속 채널부의 너비는 채널 너비의 약 0.1 내지 5%, 예컨대 약 2%로 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐, 타겟 대상물을 효율적으로 농축 및 분리시키기 위한 적절한 너비가 선택될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상이 존재하는 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 타겟 대상물 분리 장치(500)에는 타겟 대상물 분리 장치(600)의 제작 과정에서 플라스틱의 열 변형 등으로 인한 채널 중앙부 처짐 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해, 미세 유체 채널의 단차가 변화하여 타겟 대상물의 분리 효율에 영향이 미치게 된다. 본 개시의 일 실시예는 채널 중앙부 처짐 현상을 방지하기 위하여 도 6과 같은 기둥 구조물을 포함하는 타겟 대상물 분리 장치(600)를 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 채널 중앙부 처짐 현상에 의한 채널 변형이 방지될 수 있다. 또한, 채널 중앙부 처짐 현상 방지와 함께 타겟 대상물의 손상 또는 유동에 악영향이 방지될 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 채널 중앙부 처짐 현상을 방지하기 위한 타겟 대상물 분리 장치를 제공하고자 한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 채널 중앙부 처짐 현상을 해결한 타겟 대상물 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 채널 중앙부 처짐 현상을 방지하기 위하여 타겟 대상물 분리 장치(600)에 기둥 구조물(630)이 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 기둥 구조물(630)은 주입부, 통로부, 타겟 대상물 획득부, 논-타겟 대상물 배출부 중 적어도 하나에 배치될 수 있으며, 복수 개의 기둥 구조물(630)이 배치될 수도 있다. 예를 들어, 백혈구를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(600)에는 기둥 구조물(630)이 주입부에만 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 혈장을 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(600)에는 주입부 및 통로부에 기둥 구조물(630)이 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 세포를 분리하기 위한 타겟 대상물 분리 장치(600)에는 주입부, 통로부, 타겟 대상물 획득부 모두에 기둥 구조물(630)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 기둥 구조물(630)은 채널의 중앙에 배치되거나, 적정 간격으로 배치되거나, 음각 구조물들 사이에 배치되거나, 채널 중앙부에 적정 간격으로 기둥 구조물(630)이 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(630)은 복수의 음각 구조물 외의 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기둥 구조물(630)은 음각 구조물을 형성하는 경사 구조물들의 적어도 일부 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 기둥 구조물(630)은 용혈(hemolysis) 현상이 나타나지 않고, 유동에 영향을 주지 않는 선에서 배치되어야 한다. 이에 따라, 기둥 구조물의 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(630)이 꼭짓점을 포함하는 다각형일 경우, 기둥 구조물(630)의 단면은 꼭짓점 부분을 둥글게 만든 둥근 다각형으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 기둥 구조물(630)의 높이는 통로부의 높이와 동일할 수 있다. 이에 따라, 기둥 구조물(630)은 원기둥, 타원 기둥, 유선형 기둥, 또는 둥근 다각형 기둥의 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 기둥 구조물(630)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(630)은 플라스틱으로 제작될 수 있다. 이 경우 기둥 구조물(630)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(600)를 제작하는 경우, 기둥 구조물(630)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(630)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 채널 중앙에 기둥 구조물(630)이 배치되거나, 채널 양끝으로부터 채널 너비의 약 1/3, 즉, 약 33%가 되는 지점들에 기둥 구조물(630)이 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 미세입자의 유동에 영향을 주지 않기 위하여 기둥 구조물(630)이 복수개 존재하는 경우, 기둥 구조물(630)의 간격은 음각 구조물의 길이보다 같거나 넓어야 한다. 타겟 대상물 분리 장치의 분리 원리에 의하면 시료가 타겟 대상물 분리 장치에 주입되면 음각 구조물의 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 구조물이 음각 구조물의 길이에 비해 짧은 간격으로 존재하게 되면 음각 구조물 방향의 흐름(defocusing flow)이 기둥 구조물(630)에 의해 방해받게 되고, 이에 의해 반대 방향의 흐름(focusing flow)이 약해지기 때문에 타겟 대상물 분리 장치의 분리 효율에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 기둥 구조물(630)들의 간격은 이차 유동을 방해하지 않도록 음각 구조물의 길이보다 넓게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기둥 구조물(630)을 이용하여 타겟 대상물 분리 장치의 채널 중앙부 처짐 현상이 방지될 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물에 의해 미세 입자가 분리되는 과정을 도시하는 도면이다. 도 7a 내지 도 7c의 음각 구조물은 통로부(220) 내에 구비된 채널의 바닥면에 배치되어 있다.
도 7a 내지 도 7c에서는 타겟 대상물 분리 장치를 미세입자 분리 장치를 예로 들어 설명하나, 미세입자 분리 장치에 한정되는 것은 아니고 혈장 분리 장치에도 동일한 실시예가 적용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 미세입자 분리 장치(700)는 복수의 음각 구조물(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 음각 구조물(710, 720, 730)은 홈 형태로 파인 구조일 수 있다. 또한, 음각 구조물(710, 720, 730)은 경사도를 가진 경사 구조물의 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 경사도는 유체의 주 유동 방향에 대하여 약 45도 내지 약 135도의 경사도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 혈장 분리 장치는 약 70 내지 약 80도, 예컨대 약 75도의 각도를 가지는 음각 구조물을 포함할 수 있다. 음각 구조물(710, 720, 730)은 음각 형태, 즉 홈의 형태를 가지므로 주 유동 방향(bulk flow)으로 유동이 형성되고, 도 7b와 같이 유체의 주 유동 방향(bulk flow)에 수직한 방향으로 이차 유동이 형성되어, 이에 따라 도 7c과 같이 미세입자의 횡 이동이 발생할 수 있다. 또한, 음각 구조물(710, 720, 730)들은 서로 단절된 형태로 배치될 수 있다. 서로 단절되어 배치되는 음각 구조물(710, 720, 730)이 파인 구조로 형성되어 있으므로, 미세 입자의 집속 효과가 나타날 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 음각 구조물의 배열과 배치를 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 복수의 음각 구조물에 기초하여 미세 패턴이 형성될 수 있다. 도 8에서 미세패턴(800)의 길이방향으로의 길이(L1)를 음각 구조물의 길이라 정의하고, 음각 구조물들 사이의 간격(L2)을 단절 간격, 또한 음각 구조물의 세로방향으로의 너비(W)을 미세패턴의 너비로 정의하기로 한다.
일 실시예에서, 곡선 형태의 음각 구조물의 너비와 깊이는 분리하고자 하는 타겟 대상물의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 음각 구조물의 높이, 너비, 길이, 간격은 아래 [표 1]과 같이 결정될 수 있다. [표 1]에 표시된 값들은 대략적인 값을 의미할 수 있으며, 예컨대 ±20%, ±15%, ±10%, ±5%, 또는 ±1%의 편차를 가질 수 있다.
| 백혈구 분리 장치 | 혈장 분리 장치 | 세포 분리 장치 | |
| 높이 (㎛) | 20 | 10 | 20 |
| 너비 (㎛) | 20 | 10 | 20 |
| 길이 (㎛) | 120 | 50 | 200 |
| 간격 (㎛) | 20 | 10 | 30 |
일 실시예에서, 미세입자가 5 내지 20μm인 것에 기초하여, 음각 구조물의 높이, 너비, 간격은 미세 입자 지름의 0.5배 내지 3배로 제작될 수 있다.일 실시예에서, 곡선 형태의 음각 구조물의 길이는 음각 구조물의 너비의 4배 내지 30배로 제작될 수 있으며, 곡선 형태의 음각 구조물들의 단절 간격은 미세 패턴의 너비의 0.1배 내지 5배 사이로 제작될 수 있다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 직선 형태를 가지는 미세 패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이고, 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 시뮬레이션한 그림이다.
도 9a 및 도 9b는 경사구조물의 미세 패턴의 형상에 따른 미세 입자의 분리 영역의 차이를 보여준다.
도 9a는 직선 형태의 미세 패턴을 나타내고, 도 9b는 곡선 형태의 미세 패턴을 나타내며, CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 직선 형태와 곡선 형태의 미세 패턴의 미세 입자 분리 성능을 비교한 결과 곡선 형태의 미세 패턴에서 미세 입자 분리영역이 좁아 분리 성능이 더 우수한 것으로 나타났다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 곡선 형태를 가지는 미세패턴의 형상에 따른 세포 분리 성능을 실험한 결과를 나타내는 그림이다.
도 10a 및 도 10b는 실제 세포를 이용한 실험 결과를 나타낸다. 도 10a는 형광으로 염색한 세포를 미세 패턴이 있는 마이크로 유체 채널에 유동시키면서 주입구로부터의 거리가 각각 13mm, 45mm, 75mm 인 지점에서 얼마만큼 세포가 집중되었는지를 형광현미경으로 촬영한 사진이다. 도 10a의 위쪽은 곡선(Cycloid) 형태의 미세 패턴을 갖는 마이크로 유체 채널에서 세포가 집중되는 모습이고, 도 10a의 아래쪽은 직선(Straight) 형태의 미세 패턴을 갖는 마이크로 유체 채널에서 세포가 집중되는 모습이다.
도 10b를 참조하면, 곡선 형태의 미세 패턴에서는 미세 패턴 통과길이에 따라 세포가 분리되어 농축되는 폭이 점차 줄어 직선 형태의 패턴에 비해 분리 성능이 뛰어남을 알 수 있다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하지 않는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이고, 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 고속 채널부가 존재하는 경우의 타겟 대상물의 분리 성능을 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 타겟 대상물이 흘러간 궤적에 따라 색상이 표시될 수 있다. 속도가 빠를수록 빨간 색상(도면에서 오른쪽)으로 표현되고 느릴수록 파란 색상(도면에서 왼쪽)으로 표시된다. 즉, 도 11a보다 도 11b에서 타겟 대상물들이 더 빠른 속도로 고속 채널부를 통해 유동되는 것이 확인된다. 즉, 고속 채널부에 의해 국보적 유속이 증가되고, 미세입자의 농축 효율이 향상될 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 (15)
- 미세입자를 포함하는 유체가 주입되는 주입부;
상기 주입된 유체가 유동하는 과정에서, 타겟 대상물이 일정 방향으로 집중되어 유동하도록 하는 통로부이며, 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 홈 형태를 가지는 복수의 음각 구조물을 포함하는 통로부;
상기 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 타겟 대상물 획득부; 및
상기 주입부로부터 상기 타겟 대상물 획득부 사이 영역의 적어도 일부에 연장되어 형성되는 고속 채널부를 포함하며,
상기 고속 채널부는 상기 복수의 음각 구조물에 의해 분리된 미세입자가 지나가는 통로이며,
상기 고속 채널부는 상기 미세입자가 농축되는 방향에 대응되는 상기 통로부의 일측에 깊이 방향의 도랑형 채널로 형성되며,
상기 고속 채널부에서는 상기 복수의 음각 구조물을 포함하는 통로부에 비하여 역방향 유선의 발생 가능성이 낮아지는 것을 특징으로 하는,
타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 음각 구조물은,
상기 고속 채널부 이외의 통로부에 배치되는, 타겟 대상물 분리 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 고속 채널부는,
상기 통로부의 너비의 0.1% 내지 50%의 너비를 가지는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주입부, 상기 통로부, 및 상기 타겟 대상물 획득부 중 적어도 하나는,
상기 복수의 음각 구조물 외의 영역에 배치되는 기둥 구조물을 포함하는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제5항에 있어서,
상기 기둥 구조물은 복수 개 존재하고,
상기 복수의 기둥 구조물 간의 간격은 상기 음각 구조물의 길이보다 넓거나 같은, 타겟 대상물 분리 장치. - 제5항에 있어서, 상기 기둥 구조물의 높이는 상기 통로부의 높이에 대응되고,
상기 기둥 구조물은 원, 타원, 유선형, 또는 둥근 다각형의 단면을 가지는 기둥 형태를 가지며,
상기 기둥 형태의 단면의 최대 길이는 (상기 통로부의 높이)/(상기 단면의 최대 길이)가 특정 값을 넘지 않도록 결정되는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 타겟 대상물 분리 장치는,
논-타겟(non-target) 대상물 배출부를 더 포함하는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제8항에 있어서,
상기 타겟 대상물이 백혈구인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에는 적혈구가 획득되고,
상기 타겟 대상물이 혈장인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에서는 혈구가 획득되며,
상기 타겟 대상물이 세포인 경우, 상기 논-타겟 대상물 배출부에서는 상기 세포가 제거된 배양액이 획득되는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 타겟 대상물은,
상기 복수의 음각 구조물에 의해 상기 유체의 주 유동 방향에 수직한 방향으로 이차 유동이 발생되어 일정 방향으로 집중되는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 음각 구조물은 상기 타겟 대상물 분리 장치의 바닥면 또는 천장면에 배치되고, 상기 복수의 음각 구조물은 복수개가 서로 단절되어 형성되는, 타겟 대상물 분리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 음각 구조물은,
직선 형태의 미세 패턴을 형성하며,
상기 직선 형태의 미세 패턴은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 45도 내지 135도의 각도를 가지는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 음각 구조물은,
시작 지점인 제1 점으로부터 끝 지점인 제2 점까지 형성되는 곡선 형태의 미세 패턴을 형성하며,
상기 제1 점의 접선은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 45도 내지 135도의 각도를 가지며, 상기 제2 점의 접선은 상기 유체의 주 유동 방향에 대해 0도 내지 75도 또는 105도 내지 180도의 각도를 가지는, 타겟 대상물 분리 장치. - 제5항에 있어서,
상기 기둥 구조물이 복수개 존재하는 경우, 복수의 기둥 구조물 간의 간격은 획득하고자 하는 미세입자의 지름보다 넓거나 같은, 타겟 대상물 분리 장치. - 주입부에 미세입자를 포함하는 유체를 주입시키는 단계; 및
타겟 대상물 획득부에서, 상기 주입된 유체가 통로부에서 유동하는 과정에서 일정 방향으로 집중된 타겟 대상물을 획득하는 단계를 포함하는, 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 타겟 대상물 분리 장치를 이용하여 유체로부터 타겟 대상물을 분리하는 방법.
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