KR200215406Y1 - 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치에 관한 것으로서, 현미경 으로서, 인버트 현미경; 상기 현미경에 이동 가능하게 결합되며 미세 홀 가공된 지지대를 가지고 이 지지대를 미세이동 시키기 위한 미세이동기구; 및 상기 미세이동기구 지지대의 미세 홀에 삽입 고정된 프로브 니들을 포함하고, 상기 호스트 컴퓨터에는 상기 프로브 니들의 휨 정도를 유한요소 법으로 해석하여 상기 부착력을 측정하는 측정프로그램이 탑재되며, 상기 현미경에는 비전 카메라가 설치되어, 이 카메라가 찍은 화면 정보를 통하여 프로브 니들의 움직임을 스스로 판단하여, 변형형상 및 방향과 같은 정보를 호스트 컴퓨터에 전달하도록 구성되어서, 해당 운반체에 부착된 세포에 미세 프로브 니들를 접근시키고, 프로브 니들 전체를 미세이동장치로 이동시켜, 운반체에 대하여 세포를 탈거시킬 때의 프로브 니들의 휨 정도에 의거하여 유한요소 법으로 부착력에 대한 저항도를 측정함으로써, 극히 미소한 세포의 부착력을 보다 정확한 정량적 계량으로 신속하게 측정할 수 있도록 하였다.

Description

운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치{Apparatus for the quantitative measurement of adhesive force of cell to constructs}

본 고안은 체외 조직재생 기법에 있어, 세포의 부착력의 정량적 측정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 조직공학에서, 인체의 어느 특정 조직이 그 기능을 상실하였을 때에 인공물질로 대체하여 그 기능을 대체하는 것이 종래에 행해지던 기법이었지만, 근래 조직공학의 개념은 손상된 조직 중 아직 그 기능이 조금이라도 남아있는 조직에서 그 조직의 근간을 이루는 세포를 체외에서 분리하여 조직을 배양하고, 다시 삽입함으로써 조직의 재생을 통한 기능의 회복을 도모하고자 하는 기술이다.

여기에서, 분리된 세포를 근간으로 체외에서 조직을 배양할 때, 가장 중요한 요소는 세포를 운반하는 운반체(construct)에 세포가 붙어 면역 문제가 해결된 자체의 조직을 어느 정도 빠른 시간에 생성하는가 하는 것이다. 이를 위해 가장 기초가 되는 요소는 바로 세포의 부착력이다.

세포의 운반체로서는 생 분해성 고분자 물질, 세라믹 등 여러 가지가 있는데, 이러한 물질들의 평가방법 중 하나가 바로 부착력 측정이다. 세포의 부착력 측정법은 세포를 원하는 운반체의 표면에 안착시키고, 여기에 배양액을 흘려 보낸 후 현미경을 통해 일정한 범위 내에서 존재하는 세포의 수를 배양액을 흘려보내기 이전의 세포 수와 비교 계수하여 부착력의 증대 혹은 감소 정도를 비교한다.

그런데, 종래의 세포 부착력 측정 기법은 다분히 정성적이고, 유동 속도 및 유동량을 제어하기가 사실상 어렵기 때문에 수 나노 뉴턴(Nano Newton's, iNano = 10^-9)에 불과한 세포부착력을 정확하게 측정할 수 있는 정량적인 측정기법이 필요하게 되었다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서 본 고안의 목적은, 해당 운반체에 부착된 세포에 미세 프로브 니들를 접근시키고, 프로브 니들 전체를 미세이동장치로 이동시켜, 운반체에 대하여 세포를 탈거시킬 때의 프로브 니들의 휨 정도에 의거하여 유한요소 법으로 부착력에 대한 저항도를 측정함으로써, 세포의 부착력을 보다 정확한 정량적 기법으로 신속하게 측정할 수 있는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치는,

인버트 현미경;

상기 현미경에 이동 가능하게 결합되며 미세 홀 가공된 지지대를 가지고 이 지지대를 미세이동 시키기 위한 미세이동기구; 및 상기 미세이동기구 지지대의 미세 홀에 삽입 고정된 프로브 니들을 포함하고,

상기 호스트 컴퓨터에는 상기 프로브 니들의 휨 정도를 유한요소 법으로 해석하여 상기 부착력을 측정하는 측정프로그램이 탑재되며,

상기 현미경에는 비전 카메라가 설치되어, 이 카메라가 찍은 화면 정보를 통하여 프로브 니들의 움직임을 스스로 판단하여, 변형형상 및 방향과 같은 정보를 호스트 컴퓨터에 전달하도록 구성된 것을 특징으로 한다.이로써, 해당 운반체에 부착된 세포에 미세 프로브 니들를 접근시키고, 프로브 니들 전체를 미세이동장치로 이동시킨 후, 운반체에 대하여 세포를 탈거시킬 때의 프로브 니들의 휨 정도에 의거하여 유한요소 법으로 부착력에 대한 저항도를 측정함으로써, 세포의 부착력을 보다 정확한 정량적 계량 계산으로 간편하고도 신속하게 측정할 수 있도록 하였다.

도1은 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정장치의 접속상태를 도시한 구성도,

도2는 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정장치를 개략적으로 구성한 구조도, 및

도3은 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정기법의 일례를 도시한 일부 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인버트 현미경 20 : 카메라

30 : 호스트 컴퓨터 40 : 비디오

50 : 디스플레이 DB : 기억수단

100 : 미세이동기구 101 : 지지대

110 : 프로브 니들

이하, 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도1은 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정장치의 접속상태를 도시한 구성도이고, 도2는 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정장치를 개략적으로 구성한 구조도이며, 도3은 본 고안에 따른 세포의 부착력 측정기법의 일례를 도시한 확대도이다.

부호 '10'은, 도1에 도시된 바와 같이, 비전 카메라(20)가 찍은 화면 정보를 통하여 후술하는 프로브 니들(110)의 움직임을 스스로 판단하여, 프로브 니들(110)의 변형 형상 및 방향과 같은 정보를 호스트 컴퓨터(30)의 마이콤에 전달하도록 구성된 인버트 현미경(invert microscope)이다.

또, 상기 현미경(10)에는, 미세 홀 가공 지지대(101)와 이 지지대(101)를 미세이동 시키기 위한 미세이동기구(100) 직선 이동 또는 사방 이동 가능하게 결합되어 있다.

상기 미세이동기구(100)의 지지대(101)의 미세 홀에는 프로브 니들(110)이 삽입 고정되어 있다.

상기 호스트 컴퓨터(30)에는 상기 프로브 니들(110)의 휨 정도를 유한요소 법으로 해석하여 그 결과치를 후술하는 디스플레이(50)에 출력하도록 상기 부착력을 측정하는 측정프로그램이 탑재되어 있다.

또한, 상기 프로브 니들(110)은, 두께 20∼30 마이크로미터( u m ), 폭 50∼60 마이크로미터의 사각 기둥형상으로 이루어져 있다.

물론, 상기 프로브 니들(110)은, 원형 기둥형상으로 이루어져도 된다.

또, 상기 미세이동기구(100)는 CPU를 탑재한 제어기, 자체 전원 및 지지대 구동모터(도시하지 않음)가 내장되어 있고, 외부와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 호스트 컴퓨터(30)에는, 상기 비전 카메라(20)에 의해 촬영된 프로브 니들(110)의 휨 정도를 가시화하기 위해 디스플레이(50)가 연결되어 있다.

또, 상기 미세이동기구(100)의 지지대(101)에는, 상기 프로브 니들(110) 장착용 미세 홀이 가공된 기판에 수직방향으로 결합하고, 에폭시로 이루어진 프로브카드가 내장되어도 좋다.

다음에, 다음에 이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다.

우선, 운반체에 부착된 세포의 표본을 추출하여 현미경(10)에 탑재한다(S1).

상기 미세이동기구(100)를 가동시켜 프로브 니들(110)이 결합된 지지대(101)를 이동시키면서 운반체에 부착된 세포를 밀어내어 분리한다(S2).

이때, 이러한 분리과정을 비전 카메라(20)로 연속촬영 함은 물론이다.

다음에, 상기 세포 분리 전후를 촬영한다(S3).

이때, 상기 현미경(10) 위에 설치된 비전 카메라가 찍은 화면 정보를 통하여 프로브 니들(110)의 움직임을 스스로 판단하여, 변형 형상, 변형 방향 및 기계적 특성과 같은 정보를 호스트 컴퓨터의 마이콤에 전달한다(S4).

또, 상기 프로브니들(110)의 휨 정도를 판단하여, 유한요소 법을 이용하여 상기 부착력을 연산 해석한다(S5).

여기서, 모든 촬영 명령은 호스트 컴퓨터(30)가 내린다. 호스트 컴퓨터(30)는 프로브 니들(110)의 변형 형상 및 변형 방향을 마이콤에 전달하도록 구성된다.

상기 호스트 컴퓨터는 마이콤(CPU)을 탑재한 제어 장치 자체 전원, 구동장치 등이 내장되어 있고, 통신부를 구비하여 외부와 무선으로 통신할 수 있도록 설계되어도 좋다.

디스플레이(50)는, 기존 화상기에 비하여 4배 이상의 해상도를 갖는 제품으로 고해상도의 분해능을 갖고 있으며, VGA-SGXA까지의 다양한 PC출력 FORMAT을 지원하여 어떠한 액정 프로젝터로 접속하여 사용할 수 있도록 해도 좋다.

상기 미세이동기구(100)에 장착된 지지대(101) 이송을 위한 모터 제어용 칩은 기존의 소프트웨어에 의해 구현된 제어기법 들을 통합, 핵심이 되는 알고리즘을 집약하여 하드웨어로 처리할 수 있도록 제작된 칩을 통해 미세 이동되도록 구성되어도 좋다.

상기한 휨 정도에 의거하여 부착력을 측정하기 위한 측정 프로그램은, 윈도우 기반 소프트웨어로, 유한요소 법을 사용하여 부착력을 해석하는 시뮬레이터를 이용해도 좋으며, 윈도우상에서 동작하는 과학기술 용 설계 소프트웨어로 공학 및 수학분야에서 알고리즘의 해석 및 설계를 위한 다양한 함수와 그래픽 결과출력, 고급프로그래밍기능 등을 제공한다. 또한 실시간 실험이 가능한 통합환경을 제공함으로써 구현하고자 하는 알고리즘의 분석 및 개발시간을 획기적으로 단축시켜 줄 수 있다.

따라서, 해당 운반체에 부착된 세포에 미세 프로브 니들를 접근시키고, 프로브 니들 전체를 미세이동장치로 이동시켜, 운반체에 대하여 세포를 탈거시킬 때의 프로브 니들의 휨 정도에 의거하여 유한요소 법으로 부착력에 대한 저항도를 측정함으로써, 세포의 부착력을 보다 정량적으로 간편하고도 신속하게 측정할 수 있게 되는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치에 의하면, 기존의 정성적인 부착력의 정도 판별에 의거하여 운반체에 대한 세포의 부착력을 정성적으로 부착력의 크기에 대한 변동 내력만을 파악하는 기법과는 달리, 세포의 부착력을 정량적으로 간단하고도 신속하게 판별하여 조직공학에 활용할 수 있게 됨으로써, 보다 신속한 기법으로 세포의 특성을 파악할 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 인버트 현미경;

   상기 현미경에 이동 가능하게 결합되며 미세 홀 가공된 지지대를 가지고 이 지지대를 미세이동 시키기 위한 미세이동기구; 및 상기 미세이동기구 지지대의 미세 홀에 삽입 고정된 프로브 니들을 포함하고,

   상기 호스트 컴퓨터에는 상기 프로브 니들의 휨 정도를 유한요소 법으로 해석하여 상기 부착력을 측정하는 측정프로그램이 탑재되며,

   상기 현미경에는 비전 카메라가 설치되어, 이 카메라가 찍은 화면 정보를 통하여 프로브 니들의 움직임을 스스로 판단하여, 변형형상 및 방향과 같은 정보를 호스트 컴퓨터에 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프로브 니들은, 두께 20∼30 마이크로미터, 폭 50∼60 마이크로미터의 사각 기둥형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 미세이동기구는 CPU를 탑재한 제어기, 자체 전원 및 지지대 구동모터가 내장되어 있고, 외부와 무선으로 통신할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 비전 카메라에 의해 촬영된 프로브 니들의 휨 정도를 가시화하기 위해 상기 호스트 컴퓨터에 연결된 디스플레이를 구비한 것을 특징으로 하는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 미세이동기구의 지지대에는, 상기 프로브 니들을 미세 홀이 가공된 기판에 수직방향으로 결합하고, 탄성체로 이루어진 프로브카드가 내장된 것을 특징으로 하는 운반체에 대한 세포의 부착력 측정장치.