KR20030009482A - Microfluidic channel embryo and/or oocyte handling, analysis and biological evaluation - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 배아의 핸들링 및 배치에 사용되는 배아 크기의 미세유체 채널(14)은 개선된 방식으로 배아를 평가 및 처리할 수 있는 기회를 제공한다. 유체 흐름을 이용하여 미세유체 채널 내에서 배아를 이동 및 배치시키고, 채널의 구조를 이용하여 특정 위치에 배아를 배치할 수 있다. 배아의 표면 특성 및 컴플라이언스(변형) 특성은 생존율의 지표로서 평가된다. 미세유체 채널은 배아에 대한 손상이 발생할 것으로 알려진 정도보다 약간 적은 힘에서 여러가지 평가를 실시할 수 있도록 압력을 정밀하게 조절할 수 있게 한다. 동일한 압력 구배의 미세유체 채널 내에서 배아가 회전하여 진행하는 거리 및/또는 속도를 측정하는 것을 통해, 건강한 배아는 더 천천히, 더 짧은 거리를 이동한다는 것을 알 수 있는데, 이는 건강한 배아가 채널 벽에 더 잘 부착하는 것으로 나타났기 때문이다.Embryonic size microfluidic channels 14 used for handling and placing embryos in accordance with the present invention provide an opportunity to evaluate and process embryos in an improved manner. Fluid flow can be used to move and position the embryo within the microfluidic channel, and the structure of the channel can be used to place the embryo at a specific location. Embryo surface and compliance (deformation) characteristics are evaluated as indicators of survival. The microfluidic channel allows for precise control of the pressure so that various assessments can be made at a force slightly less than that known to cause damage to the embryo. By measuring the distance and / or speed at which the embryo progresses within the microfluidic channel of the same pressure gradient, it can be seen that healthy embryos travel slower and shorter distances, which means that healthy embryos Because it appeared to attach better.

Description

미세유체 채널 배아 및/또는 난모세포 핸들링, 분석 및 생물학적 평가{MICROFLUIDIC CHANNEL EMBRYO AND/OR OOCYTE HANDLING, ANALYSIS AND BIOLOGICAL EVALUATION}Microfluidic channel embryo and / or oocyte handling, analysis and biological evaluation {MICROFLUIDIC CHANNEL EMBRYO AND / OR OOCYTE HANDLING, ANALYSIS AND BIOLOGICAL EVALUATION}

배아를 그 포유동물 생물원으로부터 독립적으로 핸들링하는 보조 생식술은 중요성과 사용 빈도가 증가하고 있다. 이러한 기술은 비보조 유성 생식을 통해서는 아기를 가질 수 없는 사람들에게 커다란 직접적 이익을 제공한다. 농업 역시 이러한 보조 생식술에 대한 의존도가 증가하고 있다. 소의 더 빠른 유전적 진화 및 뛰어난 유전적 특질을 지닌 한마리의 암소 또는 황소로부터 그 특질이 비보조 유성 생식에 의해 가능한 것보다 훨씬 더 많은 수의 자손으로 전달될 수 있게 하는 것과 같은 현상 등을 조절하기 위해 가축 번식에 배아 조작이 이용되고 있다.Assisted reproductive technology, which handles embryos independently from their mammalian source, is of increasing importance and frequency of use. This technology provides a huge direct benefit to those who cannot have babies through non-assisted sexual reproduction. Agriculture is also increasingly dependent on this reproductive technique. To control phenomena such as faster genetic evolution of cattle and from one cow or bull with superior genetic traits to allow the trait to be transferred to a much larger number of offspring than would be possible by non-assisted sexual reproduction Embryo manipulation is used for livestock breeding.

가축 배아 조작은 유전자 조작, 클로닝 및 시험관내 수정(IVF) 기술의 발달에 의해 더욱 보편화되고 있다. 가축에서의 배아 조작의 총체적인 목적은 생산 효율성을 높이는 것이며, 특히 번식, 우유 생산 또는 특수한 우유 성분의 생산, 저지방 함량의 마른 조직 발육 및 특정 질병에 대한 감수성 감소를 증가시키는 것이다. 배아 이식 역시 가치 있는 생식세포질을 도입 또는 구제하고, 멸종위기에 있는 외래종과 같은 번식율이 낮은 동물을 번식시키는 데 이용된다.Livestock embryo manipulation is becoming more common due to the development of genetic engineering, cloning and in vitro fertilization (IVF) techniques. The overall purpose of embryo manipulation in livestock is to increase production efficiency, in particular to increase reproduction, milk production or the production of special milk ingredients, low fat dry tissue development and reduced susceptibility to certain diseases. Embryo transplants are also used to introduce or rescue valuable germ plasm and to breed low-reproductive animals such as endangered exotic species.

비용 문제와 비교적 낮은 성공율은 사람과 가축에게 이러한 보조 생식술을 적용하는 데 상당한 제한을 부과한다. 사람 생식의 경우, 비용과 실패율 외에도 윤리적인 문제와 경제적인 문제가 부가된다. 또한, 실패에 대비한 보호책은 종종 원하지 않는 또는 수습하기 어려운 다태아 출산은 물론, 유지가 필요한 부가적인 저장 배아 및 일정 기간 후 처분을 결정해야 하는 어려움을 초래한다. 가축 번식에 있어서는 비용이 주된 관심사이다.Cost issues and relatively low success rates impose significant limitations on the application of this assisted reproductive technology to humans and livestock. In the case of human reproduction, in addition to cost and failure rate, ethical and economic problems are added. In addition, protection against failure often results in the birth of unwanted or difficult-to-recover multiple fetuses, as well as additional storage embryos that require maintenance and the difficulty of determining disposal after a period of time. Cost is a major concern for livestock breeding.

생식술 뿐만 아니라, 테스트 기법 및 기타 배아 핸들링 기법에 있어서의 실패율의 원인은 대개 이러한 기법들을 수행할 때 배아를 많이 핸들링하고 조작한다는 데 있다. 동물 번식 기술은 최근 수년간 진보하였지만, 동물 번식에 사용된 물리적 도구는 크게 변화되지 않았다. 미세한 구멍의 유리 피펫이 여전히 발생학자의 기본 도구 중 하나이다. 난자의 시험관내 성숙(IVM), 시험관내 수정 및 배아 배양(EC) 등의 절차는 표준 페트리 디쉬를 사용하여 각 절차마다 수차례 개개의 난자와 배아를 피킹업하고 분주하는 것을 필요로 한다.In addition to reproductive technology, the failure rate in test techniques and other embryo handling techniques is largely due to the handling and manipulation of many embryos when performing these techniques. Animal breeding techniques have advanced in recent years, but the physical tools used for animal breeding have not changed significantly. Microporous glass pipettes are still one of the basic tools of the embryologist. Procedures such as in vitro maturation of eggs (IVM), in vitro fertilization and embryo culture (EC) require picking up and dispensing individual eggs and embryos several times for each procedure using standard Petri dishes.

이러한 핸들링과 한 페트리 디쉬에서 다른 페트리 디쉬로 옮기는 과정에는 손상 또는 오염의 가능성이 크다. 하지만, 아마도 보다 중요한 것은 페트리 디쉬 내의 정체 상태의 배아가 상응하는 자연의 생물학적 생식 조건을 모의하지 못한다는 점일 것이다. 페트리 디쉬를 교반시켜서 디쉬 내의 배아를 이동시키려는 노력도 기울여 보았지만, 이것은 무모한 방법이다. 통상적인 수작업의 페트리 디쉬 배아 핸들링법에는 비교적 다량의 생물학적 배지가 요구되기 때문에 비용 문제 역시 제기된다. 소 배아는 피펫을 사용하여 개개를 핸들링하므로 그 조작에는 비용이 상당히 많이 소요된다. 사람 배아의 경우 그 배양에 필요한 성장 인자를 포함하는 다량의 생물학적 배지가 사용되므로 해당 시험관내 절차에 더 많은 비용이 소요된다. 가축 성장 인자는, 예를 들어 50 ㎍당 $200이 넘는 비용이 든다.This handling and the process of moving from one Petri dish to another Petri dish are likely to be damaged or contaminated. Perhaps more important, however, is that stagnant embryos in Petri dishes do not simulate the corresponding natural biological reproductive conditions. Efforts have also been made to move the embryos in the dishes by stirring the Petri dishes, but this is a reckless method. Cost issues also arise because conventional manual petri dish embryo handling methods require relatively large amounts of biological media. Since bovine embryos are individually handled using a pipette, the manipulation is quite expensive. In the case of human embryos, a large amount of biological medium is used which contains the growth factors required for its cultivation, thus making the in vitro procedure more expensive. Livestock growth factors, for example, cost over $ 200 per 50 μg.

또한, 이러한 정적 배양 시스템은 배아가 발생함에 따라 배양 배지의 환경을 변화시킬 수 없다는 문제도 있다. 배지를 유동시키는 현행의 배양 시스템은 0.2∼0.5 ㎖ 정도의 작은 배양 챔버를 포함한다. 그러나, 배양 부피는 필요한 것보다 더 크며 배지는 재빨리 재충전되어야 한다. 발생을 촉진하는 내생 성장 인자는 희석되어 사라져 버린다. 필요한 다량의 배지는 IGF-II($200/50 ㎍) 등의 고가의 성장 인자를 사용하는 경우 비용을 상당히 증가시킨다. 그 밖에, 공지된 시스템은 개개의 배아를 탐지할 수 없다.In addition, such a static culture system also has a problem that it is not possible to change the environment of the culture medium as the embryo develops. Current culture systems for flowing medium include small culture chambers on the order of 0.2-0.5 ml. However, the culture volume is larger than necessary and the medium must be refilled quickly. Endogenous growth factors that promote development dilute and disappear. The large amount of media required significantly increases the cost when using expensive growth factors such as IGF-II ($ 200/50 μg). In addition, known systems are unable to detect individual embryos.

종래의 핸들링 기법은 제한된 배아 평가 능력을 제공한다. 배아, 전핵 접합체 및 난모세포를 비롯하여 착상전 배아를 평가하는 능력은 착상의 성공율을 높일 것이다. 현재는 배아를 수용자에게 착상시키기 전에 대부분의 배아의 형태를 평가한다. 형태 관찰은 큰 결함을 지닌 배아를 골라낼 수 있지만 아주 믿을만한 생존율 지표는 되지 못한다. 일정 기간에 걸친 화학적 모니터링이 이용되고 있지만, 이는 일정 기간 동안 수차례 측정해야만 한다. 그 결과를 통해서는 훨씬 더 정확한 생존율 예측(약 80%)이 가능하지만, 다수의 배아가 모니터링 과정에서 생존하지 못한다. 이 역시 추가의 배아 사용을 필요로 한다. 이로 인해 다태아 출산, 기타 합병증이 초래되며, 노동 비용도 부가된다.Conventional handling techniques provide limited embryo evaluation capabilities. The ability to assess preimplantation embryos, including embryos, pronuclear conjugates and oocytes, will increase the success rate of implantation. Currently, most embryos are evaluated before they are implanted into their recipients. Morphological observation can pick out embryos with large defects but are not very reliable indicators of survival. Chemical monitoring over a period of time is used, but this must be measured several times over a period of time. The result is a much more accurate estimate of survival (approximately 80%), but many embryos do not survive the monitoring process. This also requires the use of additional embryos. This results in multiple births and other complications, and adds labor costs.

또한, 종래 기술은 키메라 배아의 제조에 있어서 중요한 단계인 투명대 제거를 위한 가혹한 방법을 이용한다. 통상적으로, 배아는 배양 배지를 포함하는 하나의 조직 배양 디쉬로부터 산성 배지를 포함하는 배양 디쉬로 마우스 피펫팅하여 옮긴다. 일정 시간(수십초) 동안 배아를 배지 중에 둔 다음, 신선한 배양 배지를 포함하는 디쉬로 마우스 피펫팅하여 옮긴다. 그 후 모든 산성 배지가 재빨리 분산되게 하고 세포막에 대한 손상을 최소화하기 위해 배아를 몇차례 피펫으로 빨아들였다 내뿜었다 한다. 마우스 피펫의 개구는 배아의 크기와 거의 같기 때문에, 피펫을 통한 유출은 배아에 전단 응력을 가하게 된다. 그러므로, 마우스 피펫팅이 부정확하면 손상 기회가 많아진다.In addition, the prior art utilizes a harsh method for removing zona pellucida, which is an important step in the preparation of chimeric embryos. Typically, embryos are transferred by mouse pipetting from one tissue culture dish containing culture medium to a culture dish containing acidic medium. Embryos are placed in the medium for a period of time (tens of seconds) and then transferred by pipetting the mouse into a dish containing fresh culture medium. The embryos are then sucked and flushed several times to allow all acidic media to disperse quickly and to minimize damage to the cell membrane. Since the opening of the mouse pipette is about the same size as the embryo, the outflow through the pipette exerts shear stress on the embryo. Therefore, inaccurate mouse pipetting increases the chance of damage.

따라서, 공지된 배아 핸들링 기법에 있어서의 문제점을 해결한 개선된 배아 핸들링 장치 및 방법이 요구되고 있다. 개선된 배아 핸들링 장치 및 방법은 자연 상태를 개선적으로 모의하여야 한다. 이는 또한 보다 크고/크거나 보다 강력하고 정확한 기구의 기초가 될 수 있는 빌딩 블록, 예컨대 배아 배양 시스템, 배아 분석 시스템, 배아 저장 시스템 및 유사 시스템을 제공하여야 한다. 개선된 배아 생존율 평가도 요망된다.Accordingly, there is a need for an improved embryo handling apparatus and method that solves the problems in known embryo handling techniques. Improved embryo handling devices and methods should better simulate the natural state. It should also provide building blocks, such as embryo culture systems, embryo assay systems, embryo storage systems, and similar systems, which may be the basis for larger and / or more powerful and accurate instruments. Improved embryo survival rates are also desired.

발명의 개요Summary of the Invention

상기 요구사항은 현재의 미세유체 배아 핸들링 장치 및 방법으로 충족되지않거나, 또는 그 이상이 제공된다. 본 발명은 배아의 생물학적 회전(rotating)을 모의한다. 배아 유체 채널은 그 안에 삽입된 배아를 유체와 함께 이동시키는데, 그 크기는 핸들링할 특정 유형의 배아(들)의 크기와 동일하다. 채널 크기와 유체 수송은 배아의 모의된 생물학적 회전을 유발한다. 또한, 배아(들)와 함께, 그 주변으로 흐르는 유체는 배아가 정체되는 것을 막음으로써 배아(들)가 "욕창(bed sores)"를 형성할 가능성을 감소시킨다.These requirements are not met, or more, are provided by current microfluidic embryo handling devices and methods. The present invention simulates biological rotation of the embryo. Embryonic fluid channels move the embryo inserted therein with the fluid, the size of which is equal to the size of the particular type of embryo (s) to be handled. Channel size and fluid transport cause simulated biological rotation of the embryo. In addition, the fluid flowing around the embryo (s) prevents the embryos from stagnation, thereby reducing the likelihood that the embryo (s) will form "bed sores."

본 발명은 또한 생물학적 배지 유체가 점진적으로 변화될 수 있게 하는데, 이는 피펫 또는 페트리 디쉬를 통해 한 배지에서 다른 배지로 배아를 수작업으로 반복적으로 옮기는 것에 비해 상당한 이점을 갖는다. 점진적 변화는 국소 환경의 급작스런 변화에 의한 쇼크를 막는다. 본 발명의 미세유체 시스템은 또한 한 배아와 다른 배아의 동시 배양, 배아(들)와 배아(들)의 상류 세포의 동시 배양 및 대상 배아(들)와 공통의 생물학적 배지를 공유하는 별도의 대조군 배양의 유지를 가능하게 하여, 테스트 배아들이 대상 배아(들)와 동일한 환경 조건에 직면하도록 보장한다.The present invention also allows for a gradual change in biological medium fluid, which has significant advantages over the manual and repeated transfer of embryos from one medium to another via pipettes or Petri dishes. Gradual changes prevent shock from sudden changes in the local environment. The microfluidic system of the present invention also allows for co-culture of one embryo and another embryo, co-culture of upstream cells of the embryo (s) and embryo (s), and separate control cultures sharing a common biological medium with the embryo (s) of interest. To ensure that the test embryos face the same environmental conditions as the target embryo (s).

본 발명의 다른 양태는 배아의 조작, 평가 및 배치를 위해 보다 광범위한 미세유체 배아 핸들링 원리를 특이적으로 이용하는 것에 관한 것이다. 일 양태는 배아로부터 주변 물질을 제거하기 위해 단계적인 일련의 협착부(constriction)를 이용하는 것에 관한 것이다. 이렇게 하면 난모세포로부터 주변 적세포(積細胞)를 제거할 수 있는 것으로 입증되었다. 앞부분의 몇개의 협착부는 적세포를 절단하며, 이어서 난모세포의 통과를 막을 정도의 크기인 뒷부분의 작은 협착부에서 난모세포로부터 절단된 적세포를 흡출해 낼 수 있다.Another aspect of the invention relates to the specific use of a broader range of microfluidic embryo handling principles for manipulation, evaluation and placement of embryos. One aspect relates to using a series of constrictions in stages to remove surrounding material from an embryo. This proved to be able to remove peripheral red cells from oocytes. Several stenosis in the first section cleaves the red cells, and can then exhale the cut red cells from the oocytes in the small stenosis in the back that is large enough to block the passage of oocytes.

본 발명의 기본 원리에 따라 배아 평가도 가능하다. 바람직한 평가에서는 배아의 표면 특성 및 컴플라이언스(변형) 특성을 평가한다. 미세유체 채널은 배아에 대한 손상이 발생할 것으로 알려진 정도보다 약간 적은 힘에서 다양한 평가를 수행할 수 있도록 압력을 정밀하게 조절할 수 있는 기회를 제공한다. 동일한 압력 구배의 미세유체 채널 내에서의 배아의 회전 거리 및/또는 속도의 측정은, 건강한 배아가 채널 벽에 더 많이 부착됨으로 인해 더 느리게 또는 더 짧은 거리를 이동한다는 정보를 제공한다. 또한, 협착부에 배치된 건강한 배아는 협착부로 더 쉽게 끌려가는 건강하지 않은 배아보다 더 적게 변형되는 것으로 나타난다. 뿐만 아니라, 건강한 배아는 그 형태를 더 쉽게 회복하는 것으로 나타난다.Embryo evaluation is also possible according to the basic principles of the present invention. In a preferred assessment, the surface properties and compliance (deformation) properties of the embryo are evaluated. Microfluidic channels provide an opportunity to precisely control pressure so that various assessments can be performed at a force slightly less than what is known to cause damage to the embryo. Measurement of the rotational distance and / or velocity of embryos within microfluidic channels of the same pressure gradient provides information that healthy embryos travel slower or shorter distances due to more adherence to the channel walls. In addition, healthy embryos placed in the stenosis appear to be less deformed than unhealthy embryos that are more easily attracted to the stenosis. In addition, healthy embryos appear to recover their form more easily.

미세유체 채널을 빠져 나온 유체는 배아 환경을 변화시키지 않고 하류에 쉽게 수집되어, 종래의 수작업 핸들링 및 샘플링 기법보다 화학적 유체 분석의 화학적 분석의 더 좋은 기회를 제공한다. 또한, 미세유체 채널로부터 수집된 모든 유체가 배아를 지나쳐 통과하였다. 이는 페트리 디쉬 내에서 배아의 주변에 정체되어 있는 유체보다 더 우수한 평가 정보를 제공한다.Fluid exiting the microfluidic channel is easily collected downstream without changing the embryo environment, providing a better opportunity for chemical analysis of chemical fluid analysis than conventional manual handling and sampling techniques. In addition, all fluid collected from the microfluidic channel passed past the embryo. This provides better evaluation information than the fluid stagnated around the embryo in the Petri dish.

본 발명에 의하면, 배지는 연속적으로 또는 주기적으로 배아 위를 통과하여 하류에 수집될 수 있으므로, 페트리 디쉬 기법에서 요구되는 추가 핸들링이 필요하지 않다. 유체는 동일한 방식으로 반복적으로 수집될 수 있으므로 본 발명은 보다 일관된 유체 샘플을 제공하는 반면, 페트리 디쉬로부터 취해진 샘플은 배지를 흡입하는 피펫의 위치, 즉 배아에 얼마나 멀리 또는 가까이에서 흡입하느냐에 따라 달라질 수 있다.According to the present invention, the medium can be collected downstream downstream, either continuously or periodically, so that no additional handling is required in the Petri dish technique. Since the fluid can be collected repeatedly in the same manner, the present invention provides a more consistent fluid sample, while the sample taken from the petri dish may vary depending on the position of the pipette to inhale the medium, i.e., how far or close to the embryo it is inhaled. have.

투명한 채널 구획의 사용은 많은 유형의 광학적 분석을 가능하게 한다. 투명한 구획에서의 시각적 검사를 위해 착색제 또는 염료를 첨가할 수 있다. 미세유체 채널은 영상화 장비에 의한 분석을 위한 위치에 배아를 정확히 배치하도록 구조를 갖출 수 있기 때문에 투명한 구획은 또한 영상 분석 장치를 사용할 수 있는 기회를 제공한다.The use of transparent channel compartments enables many types of optical analysis. Colorants or dyes may be added for visual inspection in transparent compartments. Transparent compartments also provide an opportunity to use an image analysis device because the microfluidic channel can be structured to precisely place the embryo in position for analysis by imaging equipment.

본 발명의 채널 및 협착부를 이용하는 배아의 정확한 배치, 및/또는 흐름 조작은 또한 포유동물 배아의 투명대 제거를 위한 개선된 방법을 가능하게 한다. 투명대 제거를 위해 배아가 용해제로 세척될 수 있는 정확한 위치로 배아는 흐름을 타고 이동된다.Accurate placement of the embryos, and / or flow manipulations using the channels and constrictions of the present invention also allow for improved methods for removing the zona pellucida of mammalian embryos. The embryo is flowed to an exact location where the embryo can be washed with solubilizer to remove the zona pellucida.

본 발명은 대체로 배아의 핸들링에 관한 것이다. 본 발명은 또한 난모세포(수정전 배아) 및 난자의 핸들링에 관한 것이다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 배아는 난모세포 및 난자는 물론, 수정된 배아를 모두 포함한다. 보다 구체적으로 본 발명은 배양, 조작 및 분석을 위한 배아의 미세유체적 핸들링에 관한 것이다.The present invention relates generally to the handling of embryos. The invention also relates to the handling of oocytes (primary embryos) and eggs. Thus, the embryo as used herein includes both oocytes and eggs as well as fertilized embryos. More specifically, the present invention relates to microfluidic handling of embryos for culture, manipulation and analysis.

본 발명의 그 밖의 목적, 특징 및 이점들은 상세한 설명과 첨부하는 도면을 참조로 하면 당업자에게 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon reading the detailed description and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 바람직한 미세유체 배아 핸들링 장치의 횡단면을 도시한 것이다.1 shows a cross section of a preferred microfluidic embryo handling device constructed in accordance with the present invention.

도 2(a)는 배아 배치를 위한 바람직한 좁은 미세유체 채널 협착부를 보여주는 평면도이다.2 (a) is a plan view showing a preferred narrow microfluidic channel constriction for embryo placement.

도 2(b)는 배아 배치를 위한 대안의 바람직한 얕은 미세유체 채널 협착부의 횡단면도이다.2 (b) is a cross-sectional view of an alternative preferred shallow microfluidic channel constriction for embryo placement.

도 2(c) 및 2(d)는 대안의 바람직한 유체 역학적 협착부의 개략도이다.2 (c) and 2 (d) are schematic diagrams of alternative preferred hydrodynamic constrictions.

도 2(e)는 대안의 바람직한 유체 역학적 협착부의 개략도이다.2 (e) is a schematic representation of an alternative preferred hydrodynamic constriction.

도 2(f)는 대안의 바람직한 기계적 협착부 구조를 도시한 것이다.2 (f) shows an alternative preferred mechanical constriction structure.

도 2(g)는, 예컨대 투명대 처리에 유용한 도 2(e)의 유체 역학적 협착부에서의 특정 흐름 양상을 나타낸 것이다.FIG. 2 (g) shows a particular flow pattern in the hydrodynamic constriction of FIG. 2 (e) useful, for example, for translucent treatment.

도 3(a)는 본 발명에 따라 제작된 바람직한 중력 흐름 추진 미세유체 배양 장치 및 테스트 장치의 투시도이다.Figure 3 (a) is a perspective view of a preferred gravity flow propulsion microfluidic culture device and test device made in accordance with the present invention.

도 3(b)는 본 발명의 투명대 제거 절차를 위한 미세유체 채널의 개략적 횡단면도이다.Figure 3 (b) is a schematic cross-sectional view of the microfluidic channel for the present invention strip removal procedure.

도 4는 본 발명에 따라 제작된 배아 분석 장치의 블록 다이아그램이다.4 is a block diagram of an embryo analysis apparatus manufactured according to the present invention.

도 5(a)-5(c)는 본 발명에 따른 바람직한 배아 미세유체 채널 삽입 및 제거 구조를 도시한 것이다.5 (a) -5 (c) illustrate preferred embryo microfluidic channel insertion and removal structures in accordance with the present invention.

도 6(a)-6(b)는 본 발명에 따라 제작된 바람직한 배양 장치를 도시한 것이다.6 (a) -6 (b) show a preferred culture device constructed in accordance with the present invention.

도 7(a) 및 7(b)는 난모세포로부터 적세포를 제거하는 데 유용한 협착된 채널 구조를 개략적으로 도시한 것이다.7 (a) and 7 (b) schematically illustrate the constricted channel structure useful for removing erythrocytes from oocytes.

도 8(a) 및 8(b)는 적세포 제거를 위한 전체 원형 장치를 도시한 것이다.8 (a) and 8 (b) show the entire prototype device for red cell removal.

도 8(c)-(f)는 난모세포로부터 적세포를 제거하기 위해 도 8(a) 및 8(b)의 원형 장치를 사용하는 실험에 이용된 단계를 예시한 것이다.8 (c)-(f) illustrate the steps used in the experiment using the prototype device of FIGS. 8 (a) and 8 (b) to remove red cells from oocytes.

도 9(a)-9(d)는 배아 생존율의 지표로서 사용된 배아의 변형 평가를 나타낸 것이다.9 (a) -9 (d) show modification evaluation of embryos used as an indicator of embryo survival.

본 발명은 자연의 생물학적 숙주 외부에서 핸들링되는 배아에 가해지는 스트레스를 감소시킨 미세유체 배아 핸들링 장치를 제공한다. 이러한 장치 및 방법은 배아의 미끄러짐과 회전을 촉진시키는 채널 내의 유체 보조 이동을 통해 배아의 모의된 생물학적 회전을 재현한다. 본 명세서에서 사용된 회전이란 용어는 완전 회전 또는 부분 회전 둘다를 포함할 수 있다. 부분 회전은 진동 움직임(rocking motion)으로 칭하여도 좋다.The present invention provides a microfluidic embryo handling device that reduces stress on embryos handled outside a natural biological host. These devices and methods recreate simulated biological rotation of the embryo through fluid assisted movement in the channel to facilitate the sliding and rotation of the embryo. As used herein, the term rotation can include both complete rotation or partial rotation. Partial rotation may be referred to as rocking motion.

도 1에서는 적어도 부분적으로는 대체로 배아 크기인 채널(14)로 형성된 배아 수송 망(12)을 포함하는 미세유체 배아 핸들링 장치(10)의 횡단면도가 도시되어 있다. 채널(14) 내의 배아(16)는 채널(14) 내의 유체 흐름과 함께 이동하게 되며, 배아의 크기에 가까운 채널의 크기는 배아(14)가 모의된 생물학적 회전 움직임으로 이동하게 한다. 회전과 미끄러짐을 유발하기 위해 배아 크기의 10배 이하의 채널이 사용되었다. 생물학적 숙주에서, 발생 초기 단계에서 발생중인 배아는 회전과 미끄러짐의 움직임으로 자궁을 향해 나아가 자궁에 부착하게 된다. 미세유체 채널(14)은 이러한 움직임을 모의하게 한다.In FIG. 1 a cross-sectional view of a microfluidic embryo handling device 10 comprising an embryo transport network 12 formed at least in part of a substantially embryonic size channel 14 is shown. The embryo 16 in the channel 14 moves with the fluid flow in the channel 14, and the size of the channel close to the size of the embryo causes the embryo 14 to move in a simulated biological rotational movement. Channels up to 10 times the size of the embryo were used to cause rotation and slippage. In a biological host, embryos that develop during the early stages of development are directed toward the uterus and attached to the uterus by rotational and sliding movements. Microfluidic channel 14 simulates this movement.

채널의 크기 설정은 생물학적 회전을 확립하는 데 있어서 중요하다. 높이는 중요한 치수로서, 배아 직경의 약 3배 이하의 높이가 회전을 유도하는 것으로 확인되었다. 이러한 비율은, 유체 흐름이 일정 역할을 하기 때문에 다소 다르게 측정될 수 있지만, 3 대 1의 최대 비율이 회전을 유도하는 것으로 밝혀졌다. 채널 폭은 덜 중요한 것으로 생각된다. 폭은 임의로 선택해도 좋다. 따라서, 배아를 일렬로 정렬시킬 경우 폭은 배아 직경의 2배 이하로 하면 된다. 더 많은 배아를 사용할 경우 더 넓은 폭의 채널을 사용할 수 있다.Sizing of channels is important for establishing biological rotation. Height is an important dimension, and it has been found that heights up to about three times the diameter of the embryo induce rotation. This ratio can be measured somewhat differently because the fluid flow plays a role, but it has been found that the maximum ratio of 3 to 1 induces rotation. Channel width is considered less important. The width may be arbitrarily selected. Therefore, when arranging embryos in a row, the width should be no more than twice the diameter of the embryo. If you use more embryos, you can use a wider channel.

채널(14)의 망은 배아를 배양하기 위한 수단일 뿐만 아니라 배아를 적소로 이동시키고 배치하기 위한 수단이기도 하다. 초기 발생 단계 동안에는 대부분의 포유동물 배아의 크기는 수정 후 처음 며칠간 대체로 일정하게 유지된다. 따라서, 채널(14)의 크기는 그 안에서 배아를 배양하는 데 지장을 주지 않는다. 배아(16)에 대한 가능한 유해 생물학적 효과를 피하기 위해 배아(16)는 계속 이동시키고/시키거나, 그 둘레로 연속적인 또는 규칙적인 유체 흐름이 통과하도록 하는 것이 이롭다.The network of channels 14 is not only a means for culturing the embryo but also a means for moving and placing the embryo in place. During the early developmental stage, the size of most mammalian embryos remains largely constant during the first few days after fertilization. Thus, the size of the channel 14 does not interfere with the culture of the embryo therein. In order to avoid possible harmful biological effects on the embryo 16, it is advantageous to keep the embryo 16 moving and / or allow continuous or regular fluid flow to pass around it.

채널을 포함하는 장치(10)의 바람직한 구성예 역시 도 1에 도시되어 있다. 임의의 적절한 미세기계가공법에 의해 실리콘 웨이퍼(18) 등의 적절한 재료로 미세유체 채널(14)을 형성할 수 있다. 선택된 재료는 멸균이 가능한 것이어야 하고 배아에 생물학적 위협을 부과하지 않아야 한다. 장치의 채널(들)(14)은 커버(20)를 통해 밀폐된다. 유리나 기타 투명한 재료의 커버를 형성하면 채널(들)(14) 내의 배아의 시각적 모니터링이 편리해진다. 결합제(22)는 커버(20)를 웨이퍼(18)에 결합시킨다. 또한, 커버의 재료는 채널(들)(14) 내의 배아(들)를 유해 방사선으로부터 보호하도록 제조될 수 있다.A preferred configuration of the device 10 comprising a channel is also shown in FIG. 1. The microfluidic channel 14 may be formed of a suitable material such as silicon wafer 18 by any suitable micromachining method. The material chosen should be sterile and should not pose a biological threat to the embryo. The channel (s) 14 of the device are sealed through the cover 20. Forming a cover of glass or other transparent material facilitates visual monitoring of the embryo in the channel (s) 14. The binder 22 couples the cover 20 to the wafer 18. In addition, the material of the cover can be made to protect the embryo (s) in the channel (s) 14 from harmful radiation.

유체 배지 중에서 부유하는 경향이 있는 다른 세포와는 달리, 비교적 크고 무거운 배아는 미세유체 채널(14)의 바닥으로 가라앉는다. 중요한 포유동물의 착상전 배아의 전형적 크기는 구 직경이 90∼180 ㎛이다. 각각의 배아에는 막이 각 세포(할구)를 둘러싸고 있으며, 투명대(당단백질 막 또는 외피)가 전체 세포 덩어리를 둘러싸고 있다. 본 발명의 원리를 기초로 하여 제작된 것과 동일한 장치 내에서세포는 수정 후 처음 며칠간 수차례 분열하며, 이때 배아의 체적은 일정하게 유지되고, 난자가 수정되어 배반포로 배양될 수 있다. 배반포는 배아가 자궁 내에 착상하기 전의 마지막 단계이다.Unlike other cells, which tend to float in the fluid medium, relatively large and heavy embryos sink to the bottom of the microfluidic channel 14. Typical sizes of preimplantation embryos of important mammals have a sphere diameter of 90-180 μm. In each embryo, a membrane surrounds each cell (a blast), and a zona pellucida (glycoprotein membrane or envelope) surrounds the entire cell mass. Within the same device as the one manufactured based on the principles of the present invention, the cells divide several times in the first few days after fertilization, in which the volume of the embryo remains constant, and the eggs can be fertilized and cultured into blastocysts. Blastocysts are the final stage before embryos implant in the uterus.

이와 같은 장치 및 유사한 장치를 제조하는 데 있어서 개개의 배아 또는 소수의 배아를 핸들링할 수 있는 능력 역시 중요하다. 배아를 일정 위치에 배치하고, 다른 위치로 이동시키고, 배아(들) 주변의 생물학적 조건을 일정하게 유지하거나 변화시키는 것은 본 발명의 기본 원리에 의해 제공되는 능력이며, 이러한 능력의 일부 또는 전부에 의존하는 수정 장치, 배양 장치, 테스트 장치 및 기타 장치의 제작을 가능하게 한다. 배양 기간 동안 배아를 계속 이동시키기 위해서는 긴 채널을 형성하거나, 루프를 형성할 수 있다. 대안으로, 배아의 정착은 도 6(a) 및 6(b)에 도시된 것과 같은 배양 스테이션에서 일어날 수 있다. 또한, 제한된 크기의 구획 또는 채널을 사용하여 유체 흐름을 변화시킴으로써 내부의 배아를 앞뒤로 구르게 할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 도 6(a) 및 6(b)를 참고로 하여 추가로 설명한다.The ability to handle individual or few embryos is also important in making such and similar devices. Placing embryos in position, moving them to other positions, and keeping or changing biological conditions around the embryo (s) is a capability provided by the basic principles of the present invention and depends on some or all of these capabilities. It is possible to manufacture a crystal device, a culture device, a test device and other devices. Long channels or loops can be formed to keep the embryos moving throughout the incubation period. Alternatively, the settling of the embryo can take place in a culture station such as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). In addition, a limited size compartment or channel can be used to vary the flow of fluid to roll the embryo back and forth, as will be further described below with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).

본 발명에서는 협착부를 이용하여 개개의 배아를 정확히 배치시키는데, 이것의 바람직한 예는 도 2(a) 및 2(b)에 도시되어 있다. 도 2(a)는 미세유체 채널(14) 내에 형성된 좁은 협착부(24)의 횡단면의 평면도이다. 배아 핸들링 장치(10)에서 정확한 배치가 요구되는 이유는 다수 있다. 장치에 설치된 분석 장비에서는 배아가전극, 광검출기, 현미경의 촛점 또는 기타 유사한 감지 장치에 정확히 배치될 필요가 있다. 협착부(24)로의 배아의 수송은 피드백 시스템에 의존하지 않고 이와 같이 요구되는 배치를 가능하게 한다. 단순히 생물학적 유체 배지(30)의 흐름을 역류시키면 배아(16)는 협착부(24)로부터 유리된다. 배아(16)가 협착부에 고정되어 있어도 유체(30)는 협착부(24)를 통과하여 배아를 지나 흐르기 때문에 배아(16) 둘레에는 생물학적 유체 배지가 흐르게 된다. 정체된 유체 내의 배아는 "욕창"(배아 핸들링 기법의 낮은 성공율의 원인인 것으로 의심되나 입증된 것은 아님)을 형성할 가능성이 증가하기 때문에 상기한 점은 유리하게 작용한다.In the present invention, the individual embryos are accurately positioned using the constriction, a preferred example of which is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). 2A is a plan view of a cross section of a narrow constriction 24 formed in the microfluidic channel 14. There are many reasons why precise placement in the embryo handling device 10 is required. In the analytical equipment installed on the device, the embryo needs to be precisely placed on the electrode, photodetector, microscope focus or other similar sensing device. Transportation of the embryos to the constriction 24 enables this required placement without depending on the feedback system. Simply backflowing the flow of biological fluid medium 30 frees the embryo 16 from the constriction 24. Even when the embryo 16 is fixed to the constriction, the fluid 30 flows through the constriction 24 and passes through the embryo, so that a biological fluid medium flows around the embryo 16. The above points work advantageously because of the increased likelihood that embryos in stagnant fluid will form "bedsores" (which are suspected to be the cause of the low success rate of embryo handling techniques but are not proven).

미세유체 채널(14)의 측벽 부분(28a)(28b)은 배아(16)의 통과를 막도록 원하는 위치에서 채널을 협착시킨다. 협착부(24)는 생물학적 유체 배지(30)가 협착부(24)에 위치한 배아(16)를 지나 통과할 수 있도록 미세유체 채널(14)을 완전히 폐쇄시키지는 않는다. 도 2(b)는 배아(16)가 협착부에 위치할 경우 생물학적 유체 배지(30)가 유사하게 통과할 수 있는 대안의 얕은 협착부(26)의 측면 횡단면을 보여준다. 다른 형태의 협착부도 가능하다. 일반적으로, 배아(16)는 협착부를 통과하지 못하게 하면서 동시에 유체는 통과하여 흐를 수 있게 하는 어떠한 형태(예, 비대칭형 및 빗형 섬유)도 본 발명의 따른 장치(10) 내에 배아를 배치하는 데 적합할 수 있다. 협착부의 크기는, 배아의 배치가 배아를 이동시키기 위해 장치(10)에 사용된 유압으로부터 압력을 증가시키지 않고 배아의 통과를 막을 수 있는 크기로 만드는 것이 바람직하다. 미세유체 채널의 협착부는 미세유체 채널(14)의 비협착부보다 단위 길이당 훨씬 더 큰 유체 저항력을 보유하기 때문에 협착부의 길이는 유체 조절 문제를 피할 수 있을 정도로 작게 유지되어야 한다.Sidewall portions 28a and 28b of microfluidic channel 14 confine the channel at a desired location to prevent passage of the embryo 16. The constriction 24 does not completely close the microfluidic channel 14 so that the biological fluid medium 30 can pass through the embryo 16 located in the constriction 24. 2 (b) shows a lateral cross section of an alternative shallow constriction 26 through which biological fluid medium 30 can similarly pass when the embryo 16 is located in the constriction. Other forms of stenosis are possible. In general, any shape (eg, asymmetric and comb fibers) that does not allow the embryo 16 to pass through the constriction while allowing fluid to flow therethrough is suitable for placing the embryo within the device 10 according to the present invention. can do. The size of the constriction is preferably such that the placement of the embryo is such that it prevents passage of the embryo without increasing pressure from the hydraulic pressure used in the device 10 to move the embryo. Since the constriction of the microfluidic channel has much greater fluid resistance per unit length than the non constriction of the microfluidic channel 14, the length of the constriction should be kept small to avoid fluid control problems.

배아의 배치에는 미세유체 채널(14) 내의 유체 역학을 이용할 수도 있다. 도 2(a) 및 2(b)의 협착부는 물리적 협착부이지만, 효과적인 유체 역학적 협착부는 배아의 통과에 대한 물리적 장벽이 없는 도 2(c) 및 2(d)에서 실현된다. 도 2(c) 및 2(d)에서는 증가된 깊이의 미세유체 채널 웰 부분(14a)이 배아(16)가 유체 역학(즉, 웰 부분(14a)을 통한 흐름)의 조절에 의해 의도적으로 보유될 수 있는 위치를 한정한다. 도 2(c)에서는 고속의 층류 또는 비층류로 인해 배아(16)가 웰 부분에 머무르게 되는데, 이는 흐름 분리가 웰 부분(14a)의 앞 모서리(leading edge)에서 발생하기 때문이다. (더 낮은) 유속에서는, 유체 흐름 라인이 웰 부분(14a)을 포함하는 미세유체 채널(14)의 윤곽에 부합되어 배아를 웰 부분 밖으로 쓸어낸다. 한개의 배아를 개별적으로 보유하고 일소하는 일정 유속은 특정 웰 구조와 크기에 대해 계산할 수 있거나, 또는 실험적으로 결정할 수 있다. 도 2(e)는 대안의 배아(16) 배치 방법을 도시한다. 도 2(e)에는 미세유체 채널(14)의 교차점에 T-접합점(14b)이 형성되어 있다. 도 2(e)에 도시된 바와 같이 균형잡힌 유체 흐름 조건에서는 배아의 위치에서 흐름이 일어나지 않아서 배아가 제자리에서 머무르게 한다. 도시되어 있지는 않지만 만입 또는 기타의 작은 물리적 형태가 도 2(e)에서의 배아(16)의 안정성을 증가시킬 수 있다. 또 다른 협착 구조가 도 2(f)에 도시되어 있다.Embryo placement may also utilize fluid dynamics in the microfluidic channel 14. While the constriction of FIGS. 2 (a) and 2 (b) is a physical constriction, an effective hydrodynamic constriction is realized in FIGS. 2 (c) and 2 (d) without a physical barrier to passage of the embryo. In FIGS. 2 (c) and 2 (d), the microfluidic channel well portion 14a of increased depth is intentionally retained by the regulation of the fluid dynamics (ie flow through the well portion 14a) of the embryo 16. It defines the possible location. In FIG. 2 (c), the high velocity laminar or non-laminar flow causes the embryo 16 to stay in the well portion because flow separation occurs at the leading edge of the well portion 14a. At (lower) flow rates, the fluid flow line conforms to the contour of the microfluidic channel 14 including the well portion 14a to sweep the embryo out of the well portion. The constant flow rate for individually holding and sweeping one embryo can be calculated for a particular well structure and size or can be determined experimentally. 2 (e) shows an alternative embryo 16 placement method. In FIG. 2E, a T-junction 14b is formed at the intersection of the microfluidic channel 14. In a balanced fluid flow condition as shown in FIG. 2 (e), no flow occurs at the embryo's position, allowing the embryo to stay in place. Although not shown, indentation or other small physical forms can increase the stability of the embryo 16 in FIG. 2 (e). Another constriction structure is shown in Fig. 2 (f).

도 2(a)-2(f)의 구조 및 흐름을 이용하면 미세유체 채널 망 내의 정확한 위치에 배아를 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해 배아의 시각적 검사, 배아 제거, 배아 테스트, 영상화 장치나 기타 장치에 의한 배아의 분석 및 배아의 처리 등의기회가 제공된다. 이에 따라, 다수의 기계적 배아 조작이 실시될 수 있으며, 배아의 움직임의 정확한 위치 결정 및 흐름 환경을 조작하고 제어하는 능력으로부터 이익을 얻는 임의의 처리, 분석 또는 조작은 본 발명을 적용함으로써 이익을 얻을 수 있다.Using the structure and flow of FIGS. 2 (a) -2 (f) it is possible to place the embryo at the correct location within the microfluidic channel network. This provides opportunities for visual examination of embryos, embryo removal, embryo testing, analysis of embryos by imaging or other devices, and treatment of embryos. Accordingly, a number of mechanical embryo manipulations can be performed, and any processing, analysis, or manipulation that benefits from the ability to manipulate and control the exact positioning of the embryo's movements and flow environment would benefit from applying the present invention. Can be.

도 2(a)-2(e) 장치와 같은 장치 내에 배아를 배치하기 위해 협착부 및 미세유체 채널 흐름을 이용하는 처리 기법의 한가지 구체적인 예는 배아로부터 투명대를 제거하는 것이다. 투명대는 배 세포를 둘러싸고 있는 당단백질 세포간질이다. 두개의 DNA 세트를 갖고 있는 단일 키메라 동물은 투명대를 제거하여 개별 배 세포를 결합시켜서 제조된다. 투명대 박막화 또는 제거는 또한 형질전환 기법, IVF 및 세포 생검에 있어서 중요하다. 정착 위치는 투명대 제거를 위해 정해지는데, 예로서 도 2(f)를 참조하라. 도 2(f)의 협착부의 평면도의 경우 0.01 정도의 낮은 종횡비로 인하여 붕괴를 막기 위한 지지체를 필요로 할 수 있다. 원형 장치에서는 협착 영역을 둘러싼 작은 PDMS(폴리디메틸실옥산) 기둥으로 이를 달성하였다. 배아, 또는 다수의 배아가 머무르는 협착 영역은 배아를 서로 결합시키는 형태를 띨 수 있으며, 이는 키메라 형성에 필요하다. v-형의 지지면(resting surface)은 상기 방식으로 배아를 결합시킨다. 도 2(f)에 도시된 것과 같은 협착부의 상류에서, 미세유체 채널은 산성 용액의 제어 세척이 정착된 배아(들)의 흐름을 유도하도록 하는 구조를 갖는다. 예컨대, 산성 유입구는 주된 흐름이 도 2(f)의 정착 영역으로 향하도록 t-접합될 수 있다. 예컨대, 용해 플러그는 투명대 제거를 수행하기 위한 짧은 시간 동안 협착부의 근처 또는 상류에 있는 주요 채널로 산성 용액을 제공한다. 미세유체 채널을 사용하면 필요한 시간 동안 흐름을 정확히 제어하는 것이 가능하다. 원형 장치에서는, 협착부를 포함한 주요 미세유체 채널과 "T" 교차점 채널에 시린지를 연결하여 배아 배치와 배치된 배아 위로의 흐름을 조절하였다. 시린지를 사용하면 정확한 유체 조절이 가능하며, 컴퓨터 제어 마이크로시린지는 흐름 조절과 타이밍의 정확성을 보조할 것이다.One specific example of a treatment technique using constriction and microfluidic channel flow to place embryos in a device such as the device of FIGS. 2 (a) -2 (e) is to remove the zona pellucida from the embryo. The zona pellucida is a glycoprotein cytoplasm that surrounds germ cells. Single chimeric animals with two sets of DNA are prepared by removing individual zona pellucida and combining individual germ cells. The zona pellucida thinning or removal is also important for transformation techniques, IVF and cell biopsies. The anchoring position is determined for the removal of the zona pellucida, see Fig. 2 (f) as an example. The plan view of the constriction of FIG. 2 (f) may require a support to prevent collapse due to a low aspect ratio of about 0.01. In a prototype device, this was accomplished with a small PDMS (polydimethylsiloxane) column surrounding the constricted area. An embryo, or a constriction region in which a plurality of embryos stay, can take the form of binding embryos together, which is necessary for chimera formation. A v-shaped resting surface joins the embryo in this manner. Upstream of the constriction as shown in FIG. 2 (f), the microfluidic channel has a structure such that a controlled wash of acidic solution induces flow of the settled embryo (s). For example, the acid inlet may be t-bonded such that the main flow is directed to the anchoring region of FIG. 2 (f). For example, the dissolution plug provides an acidic solution to the main channel near or upstream of the constriction for a short time to effect the removal of the zona pellucida. Using microfluidic channels it is possible to precisely control the flow for the required time. In the prototype device, a syringe was connected to the main microfluidic channel including the constriction and the "T" junction channel to control embryo placement and flow over the embryos placed. Syringes allow precise fluid control, and computer-controlled microsyringes will assist with flow control and timing accuracy.

투명대 제거를 위한 대안의 기계적 방법은 투명대에 기계적 손상을 가하는 것이다. 이 방법은, 예컨대 투명대에 흠집을 내거나 또는 절단하는 기계적 구조를 포함하는 본 발명의 미세유체 채널에 투명대를 통과시킴으로써 이루어진다. 본 발명의 정확한 유체 조절은 또한 투명대에 "흠집을 내는" 층류 방법을 이용할 수 있게 해준다. 도 2(e)의 "T" 접합점에서는 2종의 상이한 용액의 두가지 독립된 흐름이 "T"에서 만나서 하나의 채널로 유입되는데, 이는 도 2(g)에 도시되어 있으며, 여기서 점선은 흐름의 분리를 나타낸다. 이러한 흐름은 단일 채널 내에서 층류에 의해 분리된 상태로 유지될 수 있다. 예컨대, 한쪽 흐름(왼쪽)은 투명대 박막화를 위한 산을 함유한다. 추진 압력은 배아(16)의 투명대가 산에 의해 "흠집이 생기도록" 두가지 용액 사이의 계면의 측면 위치를 조절한다.An alternative mechanical method for removing the zona pellucida is to mechanically damage the zona pellucida. This method is achieved by passing the transparent band through the microfluidic channel of the present invention, which includes a mechanical structure that scratches or cuts the transparent band, for example. Accurate fluid control of the present invention also allows the use of laminar flow methods that "scratch" the zona pellucida. At the "T" junction of Figure 2 (e) two independent streams of two different solutions meet at "T" and enter one channel, which is shown in Figure 2 (g), where the dashed line separates the flow. Indicates. This flow can be kept separated by laminar flow within a single channel. For example, one stream (left) contains an acid for transparence thinning. The propulsion pressure regulates the lateral position of the interface between the two solutions such that the zona pellucida of the embryo 16 is "scratched" by acid.

배아의 배치를 위한 도 2(a)에 도시된 것과 같은 협착부를 포함하는 배양 및 테스트 장치(31)가 도 3(a)에 도시되어 있다. 이 장치(31)는 다수의 유체 저장소(34) 내 유체(30)의 레벨에 따라 중력에 의해 추진되는 유체 흐름을 미세유체 채널(14)의 망(32) 내에 보유한다. 유체(30)를 추진시키기 위한 임의의 적절한 수단(예, 펌핑)은 본 발명의 일반적 원리와 양립할 수 있는 것으로 간주되지만, 도3(a)에 도시된 중력 방법이 간단하고 효율적이기 때문에 바람직하다. 흐름의 방향은 저장소(34) 내의 유체의 레벨에 의해 간단히 조절된다. 따라서, 예컨대 적절한 기구에 의한 배양 또는 관찰을 위해 협착부(24)에 보유된 배아(16)는 우선 유입구(36)에서 협착부(24)로의 이동을 유도하도록 유체 레벨을 설정함으로써 배치되고, 유체 흐름이 협착부(24)를 통해 역류할 때 해리된다. 배아(16)의 제거는 배출구(38)로 배아를 이동시키도록 유체 흐름을 유발시킴으로써 이루어진다.A culture and test device 31 comprising a constriction as shown in FIG. 2 (a) for placement of the embryo is shown in FIG. 3 (a). The device 31 retains the fluid flow driven by gravity in the network 32 of the microfluidic channel 14 depending on the level of the fluid 30 in the plurality of fluid reservoirs 34. Any suitable means for propelling the fluid 30 (eg, pumping) is deemed to be compatible with the general principles of the present invention, but is preferred because the gravity method shown in FIG. 3 (a) is simple and efficient. . The direction of flow is simply controlled by the level of fluid in the reservoir 34. Thus, for example, the embryo 16 retained in the constriction 24 for incubation or observation by a suitable instrument is first placed by setting the fluid level to induce movement from the inlet 36 to the constriction 24 and the fluid flow is It dissociates when it flows back through the constriction 24. Removal of the embryo 16 is accomplished by inducing fluid flow to move the embryo to the outlet 38.

망(32)의 미세유체 채널(14)을 통한 이동 중에, 전술한 바와 같이 배아(들)는 포유동물 숙주 내의 자궁을 향한 배아의 자연적 이동을 모의하기 위해 회전하고 미끄러진다. 이러한 바람직한 이동 방식은 BSA(소 혈청 알부민)와 같은 적절한 계면활성제에 의해 촉진될 수 있다. 계면활성제는 배아가 회전할 때 다소 미끄러지는 것을 촉진할 것이다.During movement through the microfluidic channel 14 of the net 32, the embryo (s), as described above, rotate and slide to simulate the natural movement of the embryo towards the uterus in a mammalian host. This preferred mode of migration can be facilitated by suitable surfactants such as BSA (bovine serum albumin). The surfactant will promote some sliding as the embryo rotates.

도 3(a)는 또한 추가의 미세유체 핸들링 및 배양 장치(31a)의 병용을 제공하는 본 발명의 추가 이점을 도시하고 있다. 추가 장치(31a)는 장치(31)의 것과 유사한 구조를 지니지만, 더 적은 수의 미세유체 채널이나 단일 미세유체 채널을 보유할 수 있다. 그 구조는 동일한 것이 이상적이다. 장치(31a)의 중요한 특징은 주 장치의 유입구(36)와 유출구(38)가 있는 공통의 유체 공급원을 공유한다는 것이다. 장치(31a) 내에서 핸들링되는 배아(들)는 주 장치(31) 내의 배아(들)로부터 생물학적으로 분리되어 있지만, 동일한 유체 공급원, 압력 및/또는 동일한 생물학적 배지 조건을 공유함으로써 동일한 생물학적 조건에 노출된다. 그러므로 대표적인 사용예에서는, 추가 장치(31a)가 테스트 배아(들)의 발생 또는 발생의 결여를 통해 주 장치(31)에 형성된 조건의 적합성 또는 부적합성을 확인할 수 있는 중요한 대조군 배양을 형성할 수 있다.3 (a) also illustrates a further advantage of the present invention that provides for the combination of additional microfluidic handling and culture apparatus 31a. The further device 31a has a structure similar to that of the device 31 but can have fewer microfluidic channels or a single microfluidic channel. The structure is ideally the same. An important feature of the device 31a is that it shares a common fluid source with the inlet 36 and the outlet 38 of the main device. The embryo (s) handled in the device 31a are biologically isolated from the embryo (s) in the main device 31 but exposed to the same biological conditions by sharing the same fluid source, pressure and / or the same biological medium conditions. do. Thus, in a representative use case, the additional device 31a can form an important control culture that can confirm the suitability or incompatibility of the conditions formed in the main device 31 through the development or lack of development of the test embryo (s).

도 4는 배아 분석 장치의 블록 다이아그램이다. 도 4의 장치에서는 미세유체 채널(14)의 망(32)이 배아를 한개 이상의 분석 스테이션(40a, 40b 또는 40c)으로 이동시킨다. 배아는 전술한 것과 유사한 협착부를 통과하여 해당 분석 스테이션에 배치된다. 분석 스테이션은 배아에 관한 정보를 얻을 수 있는 임의의 기구를 포함할 수 있으며, 분석 스테이션에 사용된 특정 기구를 위한 적절한 감지 지점에 배아를 배치하도록 협착부가 형성되어 있다. 배아는 하나 이상의 유출구(38a, 38b)를 통해 장치의 외부로 이동되거나, 아니면 배아를 위한 정착 영역 형태의 배양 스테이션, 추가 길이의 미세유체 채널(14), 또는 배양 중의 배아의 연속 이동을 위한 미세유체 채널 루프로 유도될 수 있다.4 is a block diagram of an embryo analysis apparatus. In the device of FIG. 4, a network 32 of microfluidic channels 14 moves the embryo to one or more assay stations 40a, 40b or 40c. The embryo passes through a constriction similar to that described above and is placed at that assay station. The assay station may include any instrument capable of obtaining information about the embryo, and the constriction is formed to place the embryo at an appropriate sensing point for the particular instrument used in the assay station. Embryos may be moved out of the device through one or more outlets 38a, 38b, or otherwise in a culture station in the form of a fixed area for embryos, microfluidic channels 14 of additional length, or for microscopic movement of embryos in culture. It can be led to a fluid channel loop.

본 발명의 장치에 사용된 유입구 및 유출구는 배아 삽입 또는 제거를 위한 임의의 통상적인 방식 또는 구조를 포함할 수 있다. 그러나, 삽입 및 제거를 위한 추가의 바람직한 구조가 도 5(a)-5(c)에 도시되어 있다. 도 5(a)에는 미세유체 채널(14)과 유체로 소통되는 웰(42)이 사용된다. 웰(42) 내의 유체는 채널(14) 내의 미세유체 흐름의 추진을 촉진하는 중력 공급원 역시 포함한다. 배아(16)가 웰(42)에 배치되면 배아는 생물학적 배지가 채워진 채널(14)로 이동하거나, 또는 흐름 상태가 형성되지 않는다면 흐름의 도움없이 단순히 채널(14)로 가라앉게 된다. 피펫(44) 또는 유사한 장치를 사용하여 배아를 제거하는 데 유사한 제2의 웰(42)을 이용할 수 있는데, 이것은 삽입을 위해서도 사용될 수 있다. 도 5(b)에서는 삽입및 제거를 위해 채널(14)의 끝부분에 행잉 드롭(hanging drop)(46)이 이용된다. 행잉 드롭(46)은 표면 장력에 의해 지탱된다. 배아 삽입 후 그 지점에 유체를 첨가하거나, 또는 배아는 장치 내의 유체 흐름에 의해 흡입될 수 있다. 대안으로, 장치를 기울여서 행잉 드롭(46)으로부터 배아가 이동되기 쉽게 할 수 있다. 도 5(c)에는 채널(14)과 직접 소통된 삽입 및 제거에 사용되는 깔대기 형상의 구멍(48)이 이용된다. 깔대기 형상은 피펫(44) 또는 유사 장치를 배치하는 것을 보조한다. 작은 직경의 구멍(48)에서의 표면 장력이 유체가 누출되는 것을 막긴 하지만, 채널(14) 내의 압력은 표면 장력을 초과하여 유체가 누출되도록 하는 지점을 초과해서는 안된다. 삽입된 배아는 채널(14)로 가라앉지만, 배아가 접근해 있는 경우, 상기 구멍(48)으로부터 유체를 빨아들임으로써 배아를 제거할 수 있다. 물론, 도 5의 어느 기법이나 주어진 핸들링 장치에서의 삽입 및 제거를 위한 통상적인 기법과 서로 병용될 수 있다. 또한, 웰(42) 또는 구멍(48)은 오염 및/또는 증발을 막기 위한 보호장치로서 제거가능한 커버 또는 플랩으로 커버할 수 있다.Inlets and outlets used in the device of the present invention may comprise any conventional manner or structure for embryo insertion or removal. However, further preferred structures for insertion and removal are shown in Figures 5 (a) -5 (c). In FIG. 5A, a well 42 in fluid communication with the microfluidic channel 14 is used. The fluid in the well 42 also includes a gravity source that facilitates the promotion of the microfluidic flow in the channel 14. When the embryo 16 is placed in the well 42, the embryo moves to the channel 14 filled with the biological medium, or simply sinks into the channel 14 without the aid of flow if no flow condition is formed. A similar second well 42 can be used to remove the embryo using a pipette 44 or similar device, which can also be used for insertion. In Figure 5 (b) a hanging drop 46 is used at the end of the channel 14 for insertion and removal. Hanging drop 46 is supported by surface tension. Fluid may be added at that point after embryo insertion, or the embryo may be aspirated by fluid flow in the device. Alternatively, the device may be tilted to facilitate movement of the embryo from the hanging drop 46. In FIG. 5C, a funnel-shaped hole 48 used for insertion and removal in direct communication with the channel 14 is used. The funnel shape assists in placing the pipette 44 or similar device. Although the surface tension at the small diameter holes 48 prevents the fluid from leaking, the pressure in the channel 14 should not exceed the point that causes the fluid to leak beyond the surface tension. The inserted embryo sinks into the channel 14, but if the embryo is approaching, the embryo can be removed by sucking fluid from the hole 48. Of course, any of the techniques of FIG. 5 can be combined with conventional techniques for insertion and removal in a given handling device. In addition, the well 42 or hole 48 may be covered with a removable cover or flap as a protector to prevent contamination and / or evaporation.

도 6(a) 및 6(b)에는, 본 발명에 따른 배아 배양 장치(50)가 도시되어 있다. 배양 장치(50) 내의 유체 배지 흐름은 배지 유입구(52)와 배지 유출구(54) 사이의 어느 한쪽 방향으로 형성된다. 이 장치는 다수의 트랩 또는 구획(56)을 포함한다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 트랩(56)은 얕은 영역(58)에 의해 분리되어 있는 깊은 영역을 포함한다. 유입구(52)와 유출구(54) 사이의 유체는 얕은 영역 위를 지나 깊은 영역을 통과하여 흘러서 깊은 영역 구획(56) 내의 배아를 앞뒤로 이동시킨다. 배아는 진입 구멍(60)을 통해 삽입 및 제거되며, 이 구멍은 도 5(a)-5(c)에 도시된바람직한 방법 중 하나에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 당업자라면 장치(50)에서 배아가 구획(56) 내에서 앞뒤로 움직임으로써 생물학적 회전을 모의하고, 배양액 내의 다른 배아와 동일한 배지 조건에 노출될 수 있으며, 쉽게 제거 및 삽입될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 6(a) 및 6(b)는 구획 내에 배아를 배치하기 위한 상부 장입의 구체예를 보여주고 있으나, 이 장치는 도 6(a) 및 6(b)에 도시된 것에 사실상 거꾸로 된 하부 장입 배치로도 작동할 수 있다. 이러한 하부 장입 배치에서는 배아는 여전히 깊은 부분에 보유되나 얕은 부분을 통과할 수 없게 된다. 다른 구체예는, 얕은 협착부 대신에 갭을 포함할 수 있는데, 이때 배아는 갭을 통과할 수 없지만 유체 흐름은 갭 사이에서 일어날 수 있으며, 갭의 깊이는 배아 보유 구획의 깊이와 동일할 수 있다.6 (a) and 6 (b) show an embryo culture apparatus 50 according to the present invention. The fluid medium flow in the culture apparatus 50 is formed in either direction between the medium inlet 52 and the medium outlet 54. The device includes a number of traps or compartments 56. As shown in FIG. 6 (b), the trap 56 includes a deep region separated by a shallow region 58. Fluid between inlet 52 and outlet 54 flows over the shallow region and through the deep region to move the embryo back and forth in deep region compartment 56. The embryo is inserted and removed through the entry hole 60, which can be formed by one of the preferred methods shown in FIGS. 5 (a) -5 (c). Thus, those skilled in the art will appreciate that in device 50 embryos can be moved back and forth within compartment 56 to simulate biological rotation, be exposed to the same media conditions as other embryos in culture, and can be easily removed and inserted. . Figures 6 (a) and 6 (b) show an embodiment of upper loading for placing embryos in compartments, but the device is inverted lower charging substantially as shown in Figures 6 (a) and 6 (b). It can also work in batches. In this lower loading arrangement, the embryo is still held deep but cannot pass through the shallow portion. Another embodiment may include a gap instead of a shallow constriction, wherein the embryo may not pass through the gap but fluid flow may occur between the gaps, and the depth of the gap may be equal to the depth of the embryo retention compartment.

도 3(a)에 도시된 것과 유사한 원형 장치를 제조하여 테스트하였다. 이해를 돕기 위해 본 명세서에서는 통상적인 원형에 대해서 설명한다. 당업자라면 원형의 제작 방식이 임의의 다른 통상적인 정밀 제작 기법에 의해 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 당업자는 장치 제작 방법이 크게 다를 수 있으며, 원형 장치의 특수한 수치 크기 및 조건이 본 발명을 전술한 범위로 제한하는 것은 아님을 알 것이다.Circular devices similar to those shown in FIG. 3 (a) were made and tested. For the sake of clarity, a conventional prototype is described herein. Those skilled in the art will appreciate that the prototype fabrication scheme may be by any other conventional precision fabrication technique. In addition, those skilled in the art will appreciate that the method of fabricating the device can vary widely, and that the particular numerical size and conditions of the prototype device do not limit the invention to the foregoing ranges.

통상의 원형 채널에서는 압력 구배 1 Pa/mm가 평균 속도 1∼2 mm/s로 10-10m3/s(100 nl/s)로 배지의 흐름을 유도한다. 이러한 흐름 조건 하에서는 배아는 채널의 바닥을 따라 굴러가게 되는데, 이동 속도는 채널의 같은 영역에서 형성될 수 있는 유체 속도의 1/3∼1/2이다. 채널 끝부분에 연결된 웰에서 압력을 조작함으로써, 배아를 배양 구획과 회수 웰을 포함하는 특정 위치로 수송하고 그 곳에 보유되도록 할 수 있다. 배아는 채널의 상당 부분에 채워져서 배지의 흐름을 크게 변화시키게 된다. 채널을 통과하는 배지의 흐름은 층류이다.In a typical circular channel, a pressure gradient of 1 Pa / mm induces media flow at 10 −10 m 3 / s (100 nl / s) at an average speed of 1-2 mm / s. Under these flow conditions, the embryo rolls along the bottom of the channel, where the rate of travel is 1/3 to 1/2 of the fluid velocity that can be formed in the same region of the channel. By manipulating the pressure in a well connected to the end of the channel, the embryo can be transported to and retained at a specific location including the culture compartment and recovery wells. The embryo fills a significant portion of the channel, which significantly changes the flow of the medium. The flow of medium through the channel is laminar.

원형 미세유체 채널 망은 3 인치 <100> 실리콘 웨이퍼 내의 트렌치(trench)를 에칭한 후, 유리 커버를 결합시켜서 채널을 형성함으로써 도 3(a)에 도시된 것과 유사한 장치 내에 제작되었다. 미세유체 채널을 포함하는 장치 역시 마이크로몰딩 기법에 의해 탄성중합체로 제조되었다. 예컨대 열가소성 재료의 주입 성형을 비롯한 다른 조형술과 기법 역시 적절할 것으로 생각된다. 통상적인 채널 망은 장치의 중앙 부근에서 교차되는 수개의 미세유체 채널 분지를 포함한다. 길이가 1.5∼2.5 cm인 분지는 상부에서 깊이가 160∼200 ㎛이고 폭이 250∼350 ㎛이다. 원형 장치를 제조하는 제1 단계는 통상적인 사진석판술을 이용하여 질화규소(SiN) 코팅을 패턴화하는 것을 포함한다. 미세유체 채널은 수산화칼륨(KOH) 용액으로 이방성으로 에칭한다. 통상적으로 탄화물 팁 송곳을 사용하거나 초음파를 이용하여 유리 커버 내에 진입 구멍을 뚫는다. 유리 커버는 UV 경화성 에폭시(NOA 61, 뉴저지주 뉴 브룬스윅 소재의 놀랜드 프로덕츠 인코포레이티드 제품)를 사용하여 웨이퍼에 부착시키거나, 450℃에서 500 V를 이용하여 파이렉스 7740 커버를 웨이퍼의 애노드에 부착시킨다. 질화물 코팅은 애노드 부착 전에 완충된 산화물 에칭액(BOE)을 사용하여 제거한다. 에폭시(Quick Stick 5 Minute Epoxy 또는 5 Hour Set Epoxy Glue; 둘다 일리노이주 록포드 소재의 GC 일렉트로닉스 제품) 또는 실리콘 접착제(뉴욕주 워터포드 소재의 제너럴 일렉트릭 컴퍼니에서 제조한 RTV 108 및 RTV 118, 또는 마이애미주 미드랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션에서 제조한 SylgardBrand 184)를 사용하여 채널 망의 각 분지의 끝부분에서 유리 웰에 유리 커버를 부착시킨다.Circular microfluidic channel networks were fabricated in an apparatus similar to that shown in FIG. 3 (a) by etching trenches in a 3 inch silicon wafer and then joining the glass covers to form a channel. Devices comprising microfluidic channels were also made of elastomer by micromolding techniques. Other sculptural techniques and techniques, such as injection molding of thermoplastic materials, are also contemplated. Conventional channel networks include several microfluidic channel branches that cross near the center of the device. Branches 1.5-2.5 cm in length are 160-200 μm deep and 250-350 μm wide at the top. The first step in manufacturing the prototype device involves patterning the silicon nitride (SiN) coating using conventional photolithography. The microfluidic channel is anisotropically etched with potassium hydroxide (KOH) solution. Carbide tip augers are typically used or ultrasonic waves are used to drill entry holes in the glass cover. The glass cover is attached to the wafer using a UV curable epoxy (NOA 61, Norland Products, New Brunswick, NJ), or the Pyrex 7740 cover is an anode of the wafer using 500 V at 450 ° C. Attach to. The nitride coating is removed using a buffered oxide etchant (BOE) prior to anode attachment. Epoxy (Quick Stick 5 Minute Epoxy or 5 Hour Set Epoxy Glue; both from GC Electronics, Rockford, Ill.) Or silicone adhesive (RTV 108 and RTV 118, manufactured by General Electric Company, Waterford, NY, or Miami Sylgard, manufactured by Dow Corning Corporation, Midland Brand 184) is used to attach the glass cover to the glass well at the end of each branch of the channel network.

원형 장치에서, 도 2(a)("좁은") 및 2(b)("얕은") 둘다에 도시된 것과 같은 협착부 역시 제작 및 테스트하였다. 도 2(a)에 도시된 바와 같은 "좁은" 협착부를 지닌 채널은 1회의 마스크 및 에칭 작업을 이용하여 제작할 수 있다. 도 2(b)에 도시된 바와 같은 "얕은" 협착부를 지닌 채널은 2회의 마스크 및 2회의 에칭 작업을 필요로 한다.In the prototype device, a constriction as shown in both FIG. 2 (a) ("narrow") and 2 (b) ("shallow") was also fabricated and tested. Channels with “narrow” constrictions as shown in FIG. 2 (a) can be fabricated using one mask and etching operation. Channels with “shallow” constrictions as shown in FIG. 2 (b) require two masks and two etching operations.

5분 에폭시(5 Minute Epoxy)를 제외하고는 원형 장치의 모든 성분 재료들을 배아 생체적합성에 대해 테스트하였다. 당업자라면 본 발명에 적용시에 원형 장치를 위해 선택된 것 외의 대체 재료를 사용할 수 있으나, 반드시 사전 데이타 수집 및/또는 테스트를 통해 생체적합성 여부를 확인하여야 한다는 것을 알 것이다. 많은 재료들이 특정 세포와 화합성인지 또는 그 세포에 대해 독성을 나타내는 지에 대해 알려져 있지만, 배아를 이용한 정밀 제작에 사용된 재료의 화합성에 대해서는 조사가 거의 이루어지지 않았다. 선택된 재료는 또한 핸들링할 특정 배아를 취한 포유동물의 유형에 따라 달라질 수 있다.Except for 5 Minute Epoxy, all component materials of the prototype device were tested for embryo biocompatibility. Those skilled in the art will appreciate that alternative materials other than those selected for the prototype device may be used in the application of the present invention, but must be pre-data collected and / or tested for biocompatibility. Although many materials are known to be compatible with or toxic to specific cells, little is known about the compatibility of materials used for precision fabrication with embryos. The material selected may also vary depending on the type of mammal taking the particular embryo to be handled.

원형 테스트에서는 2-세포 마우스 배아(B6SJL/F2)를 기판 상에 무작위로 할당시키고, 소 혈청 알부민(BSA; 4 mg/㎖; 시그마)을 함유하는 배지 M16(시그마, 미주리주 세인트 루이스 소재) 중에서 배양하였으며, 상기 배지는 미네랄 오일(시그마)로 커버된 상태였다. 모든 배아는 5% CO2를 포함하는 공기중 37℃에서 96시간 동안 배양하였다. 배아의 발생 속도는 24시간 마다 조사하였다. 각 재료에 대해 배반포 단계에 도달한 배아의 비율을 대조군의 비율과 비교하였다. 배반포 단계(배아 이식 전의 가능한 마지막 단계)에 도달한 마우스 배아는 아마도 발생 진행을 방해 받지 않는 것으로 생각된다. 대리모 마우스로 배아를 이식시킨 후 새끼가 태어날 때까지 모니터링하지 않는다면 역효과가 없다는 것을 확신할 수 없으므로, 실용적인 이유와 경제적인 이유로 인해 테스트는 일반적으로 배반포 단계에서 결론을 내린다. 실리콘 웨이퍼, SiN 코팅, NOA 61 및 RTV 118을 비롯하여 테스트된 대부분의 재료가 매우스 배아와 화합성인 것으로 입증되었다. 5분 에폭시와 같은 일부 재료는 테스트하지 않았는데, 그 이유는 이들 재료는 본 발명의 기계적 요소 및 유체 요소를 설명하기 위한 개념적 장치에만 사용된 것으로, 생산 장치에는 사용되지 않을 것이기 때문이다.In prototype testing, two-cell mouse embryos (B6SJL / F2) were randomly allocated on a substrate and in medium M16 (Sigma, St. Louis, MO) containing bovine serum albumin (BSA; 4 mg / ml; Sigma) The medium was incubated with mineral oil (Sigma). All embryos were incubated for 96 hours at 37 ° C. in air containing 5% CO 2 . The rate of embryo development was examined every 24 hours. The proportion of embryos that reached the blastocyst stage for each material was compared with that of the control group. Mouse embryos that have reached the blastocyst stage (the last possible stage prior to embryo transplantation) are probably considered unhindered in developmental progression. Since embryos are implanted in surrogate mice and not monitored until the birth of the pups, it is not certain that there is no adverse effect, so for practical and economic reasons the test usually concludes at the blastocyst stage. Most materials tested, including silicon wafers, SiN coatings, NOA 61 and RTV 118, have proven to be compatible with very embryonic embryos. Some materials, such as 5-minute epoxy, have not been tested because these materials are used only in the conceptual apparatus for describing the mechanical and fluid components of the present invention and will not be used in production equipment.

원형 장치의 몇가지 양태를 조사하기 위해서 테스트를 실시하였다. 상이한 테스트는 상이한 채널 구조를 지닌 장치를 필요로 하였다. 모든 테스트에서는 광섬유를 사용한 할로겐 전구로 채널을 조명하였으므로, 채널은 입체현미경 하에서도 관찰되었다. 눈금 실린더와 스톱워치를 사용하여 유속을 측정하였다. 유체는 압축할 수 없으므로, 채널의 임의의 구획에서의 평균 유체 속도는 대략 유속을 횡단면적으로 나눈 값이다.Tests were conducted to investigate some aspects of the prototype device. Different tests required devices with different channel structures. In all tests, the channel was illuminated with a halogen bulb using an optical fiber, so the channel was observed under a stereoscopic microscope. The flow velocity was measured using a graduated cylinder and stopwatch. Since the fluid is not compressible, the average fluid velocity in any section of the channel is approximately the flow rate divided by the cross section.

주어진 유속에 대한 배아의 이동 속도의 측정은 길이 29 mm, 깊이 162 ㎛ 및폭 160∼380(하부-상부) ㎛인 단순한 직선형 채널에서 실시하였다. 압력 구배는 변화시켰으며, 배아의 속도는 매 설정마다 측정하였다. 채널에는 BSA를 함유하거나 함유하지 않는 인산염 완충 염수(PBS)를 채웠다. 배지 플라스크를 채널에 연결하였다. 마이크로미터 헤드 병진 단을 이용하여 플라스크의 높이를 조정함으로써 압력 차이가 0.05 Pa에 속하도록 정밀하게 조정하였다. 압력 헤드를 0으로 만들기 위해 각 테스트 사이에 플라스크에 관을 달아서 서로 연결하였다. 정밀 제작된 원형 장치를 과산화수소/수산화암모늄/탈이온수 용액 중에서 세척하고, 테스트를 실시하기 전에 에폭시를 사용하여 새 피펫 팁을 부착시켰다. BSA를 함유하는 PBS를 사용하기 전에 BSA를 함유하지 않는 PBS를 사용하여 모든 테스트를 실시하였다. 일단 채널이 배지로 채워지면 마우스 배아를 채널 입구에 있는 유입구 웰에 넣었다.Measurements of the rate of movement of the embryo for a given flow rate were made in a simple straight channel 29 mm long, 162 μm deep and 160-380 (bottom-top) μm wide. Pressure gradients were varied and embryo speed was measured at each setting. The channels were filled with phosphate buffered saline (PBS) with or without BSA. The medium flask was connected to the channel. The height of the flask was adjusted using a micrometer head translation stage to precisely adjust the pressure difference to be within 0.05 Pa. The flasks were piped and connected to each other between each test to bring the pressure head to zero. The precision manufactured prototype device was washed in hydrogen peroxide / ammonium hydroxide / deionized water solution and a new pipette tip was attached using epoxy prior to testing. All tests were performed using PBS containing no BSA before using PBS containing BSA. Once the channel was filled with medium, mouse embryos were placed in the inlet wells at the channel inlet.

채널의 크기와 형태가 배아의 수송에 미치는 영향을 관찰하기 위한 테스트를 실시하였다. 이 테스트를 위해서 각각의 깊이가 140, 164, 194 및 210 ㎛ 중 하나인 11개 구획이 있는 한개의 긴 우회형의 채널로 장치를 제작하였다. 각 깊이에서 채널은 2 또는 3개의 상이한 폭을 지녔다. 웨이퍼의 표면에서 측정한 폭의 범위는 275∼480 ㎛였다. 가장 좁은 구획에서는 배아는 V-그루브 위를 이동하도록 구조적으로 제한되었지만, 다른 영역에서는 평평한 바닥의 채널을 따라 이동하도록 구조가 형성되었다. 이동 속도 및 회전 특성을 관찰하여 다른 구획의 것과 비교하였다.Tests were conducted to observe the effect of channel size and shape on embryo transport. For this test, the device was fabricated with one long bypass channel with 11 compartments, each one of 140, 164, 194 and 210 μm in depth. At each depth the channels had two or three different widths. The range of the width | variety measured from the surface of the wafer was 275-480 micrometers. In the narrowest section, the embryos were structurally limited to move over the V-groove, but in other areas the structure was formed to move along the flat bottom channel. Travel speed and rotational properties were observed and compared with those of the other compartments.

협착부에 있는 배아의 관찰은, 좁은 형태의 협착부와 얕은 형태의 협착부를 모두 갖춘 몇개의 장치에서 실시하였다. 배아는 실제로 특정 협착부로 향하였다. 유체를 가하거나 감하여 각 웰 내의 배지의 높이를 변화시킴으로써 채널 망의 각분지에서의 압력 구배를 조정하였다. 압력 헤드는 1∼8 mm(10∼80 Pa)로 조정하였다.Observation of the embryos in the stenosis was carried out on several devices equipped with both narrow and shallow stenosis. The embryo was actually directed to a specific constriction. The pressure gradient in each branch of the channel network was adjusted by varying the height of the medium in each well by adding or subtracting fluid. The pressure head was adjusted to 1-8 mm (10-80 Pa).

배지 중에 배치된 배아가 용기의 바닥으로 가라앉자 마자, 미세유체 채널 내에 배치된 배아는 바닥에 정착하기 시작한다. 모든 테스트에서 배지가 흐르면 배아는 흐름 방향으로 채널의 바닥을 따라 회전하고 미끄러졌다. 배아는 채널의 측벽 중 한쪽에 부착되어 있는 경우도 있었다. 배지(인산염 완충 염수) 중에 어떠한 계면활성제도 없는 초기 테스트에서는 배아는 채널의 바닥을 따라 미끄러지지 않고 회전하는 것으로 나타났다. 배지 중에 BSA(4 mg/㎖)가 함유되는 후속 테스트에서는 배아는 바닥을 따라 활강하거나 미끄러지면서 회전하였다.As soon as embryos placed in the medium sink to the bottom of the vessel, embryos placed in the microfluidic channel begin to settle to the bottom. In all tests, as the medium flowed, the embryo rotated and slipped along the bottom of the channel in the flow direction. Embryos were sometimes attached to one of the side walls of the channel. Initial tests without any surfactant in the medium (phosphate buffered saline) showed that the embryos did not slide along the bottom of the channel. In subsequent tests containing BSA (4 mg / ml) in the medium, the embryo glides or slides along the bottom.

테스트를 통해 채널 내의 배아의 이동 속도는 배지의 유속에 의존한다는 것을 알게 되었다. 배아 주변의 유속이 50 ㎛/s 이하인 경우에는 배아가 채널의 바닥에 부착되는 경우가 종종 있다. PBS 및 PBS/BSA의 두가지 배지 모두에서 0.16 Pa/mm의 압력 구배는 채널을 통해 평균 속도 약 380 ㎛/s의 흐름을 유도한다. 배아는 380 ㎛/s의 49∼66%인 187∼250 ㎛/s로 회전하였다. 배지가 더 빨리 흐를수록 배아는 더 빨리 회전하였으며 이들은 회전하면서 미끄러졌다. 실제 이동 속도 및 부착 경향은 배아마다 다르다. 같은 채널 내에서 동시에 거의 동일한 경로에서도 한 배아는 다른 배아보다 25% 더 빨리 이동하는 것으로 관찰되었다. 관찰된 범위 150∼1,000 ㎛/s에서 속도는 압력 구배와 비례한다.Testing revealed that the rate of movement of the embryos in the channel depends on the flow rate of the medium. If the flow rate around the embryo is 50 μm / s or less, the embryo is often attached to the bottom of the channel. A pressure gradient of 0.16 Pa / mm in both PBS and PBS / BSA induces an average rate of about 380 μm / s flow through the channel. The embryos were rotated at 187-250 μm / s, 49-66% of 380 μm / s. The faster the medium flowed, the faster the embryos rotated and they slipped as they rotated. Actual travel speeds and attachment trends vary from embryo to embryo. One embryo was found to move 25% faster than the other, even in the same channel at the same time in the same channel. In the observed range 150-1000 μm / s, the velocity is proportional to the pressure gradient.

채널 크기와 형태의 효과를 테스트한 결과는 선험적 예측값과 일치한다. 일정 유속에 대해 평균 유체 속도 및 배아 속도는 횡단면적이 더 작은 채널에서 더빠르다. 반대로, 일정 압력 구배에 대해서는 평균 유체 속도 및 배아 속도는 횡단면적이 더 큰 채널에서 더 빠르다. 두 경우 모두 배아는 평평한 바닥의 채널에서보다 V-그루브 상에서 더 천천히 이동한다. 배아는 또한 평평한 바닥의 채널보다 V-그루브에 끼여 들어 들러 붙게 되는 경향이 컸다.The results of testing the effects of channel size and shape are consistent with a priori estimates. For constant flow rates, mean fluid velocities and embryo velocities are faster in channels with smaller cross sections. In contrast, for constant pressure gradients, the mean fluid velocity and embryo velocity are faster in channels with larger cross sections. In both cases the embryos travel more slowly on the V-groove than in the flat bottom channel. Embryos were also more prone to clinging to V-grooves than flat bottom channels.

전기삼투압 흐름 하의 유체는 배아가 채널을 통해 회전하도록 유도하였다. 압력에 의해 추진되는 세류에 의해 약 10 ㎛/s로 배아는 채널 바닥을 따라 회전하였다. 전압을 인가하자 마우스 배아는 20 ㎛/s 더 빨리, 약 30 ㎛/s로 음극이 있는 웰을 향해 채널 바닥을 따라 회전하였다. 전압 극성을 바꾸자 배아는 반대 방향으로 약 10 ㎛/s의 속도로 회전하였다. BSA와 같은 계면활성제를 사용하지 않았으므로 미끄러짐은 거의 또는 전혀 없었다. 배아를 움직이게 하는 데 전기의 조력을 이용할 경우 바람직하지 않은 배지의 가열을 피하기 위해 각별히 통제된 조건 하에서 전기를 가해야 한다.Fluid under electroosmotic flow induced the embryo to rotate through the channel. The embryo was rotated along the channel bottom at about 10 μm / s by pressure-driven trickle. Upon application of voltage, mouse embryos rotated along the bottom of the channel toward the well with the cathode at about 30 μm / s faster, about 30 μm / s. By changing the voltage polarity, the embryos rotated at a rate of about 10 μm / s in the opposite direction. There was little or no slip since no surfactant such as BSA was used. If electrical assistance is used to move the embryo, it must be energized under specially controlled conditions to avoid undesired heating of the medium.

Fluent/UNS 4.2(뉴헴프셔주 레바논 소재의 플루언트 인코포레이티드)를 이용하는 컴퓨터 유체 역학 모델링 및 퀵필드(캘리포니아주 타르자나 소재의 테라 어낼러시스 인코포레이티드)를 사용한 일정한 횡단면을 갖는 원형 미세유체 채널의 2차원적 유한 성분 분석을 통해, 관찰된 유속 및 흐름 패턴을 검증하였다. 배아를 단단한 구 형태로 모델링하였다. 배아는 통상의 조건에서 변형되지 않는다는 점을 상기하라. 층류를 분석하기 위해, 채널의 1 mm 또는 2 mm 구획에 10,000∼30,000개의 구멍이 있는 4각형 망을 설치하였다. 검증한 후 컴퓨터 모델링을 이용하여 유속 프로필을 결정하고, 더 낮은 압력이 가해지는 협착부를 디자인하여, 협착부에 보유된배아에 가해진 힘을 관찰하였으며, 유사한 채널에 전기적으로 유도된 흐름을 분석하였다. 그러나, 채널 벽으로의 배아의 부착과 배아의 변형 등의 분석은 훨씬 더 복잡하기 때문에 시도하지 않았다.Computational fluid dynamics modeling using Fluent / UNS 4.2 (Fluorent Inc., Lebanon, New Hampshire) and a uniform cross-section with Quickfield (Teraanaxis Inc. Two-dimensional finite element analysis of the microfluidic channel confirmed the observed flow rate and flow pattern. Embryos were modeled as solid spheres. Recall that embryos do not deform under normal conditions. To analyze laminar flow, a square network with 10,000 to 30,000 holes was installed in the 1 mm or 2 mm section of the channel. After verification, computer modeling was used to determine the velocity profile, to design a constriction with lower pressure, to observe the force applied to the embryo retained in the constriction, and to analyze the flow induced in similar channels. However, the analysis of the attachment of the embryo to the channel wall and the deformation of the embryo is much more complicated and has not been attempted.

전술한 바와 같이, 직선형 채널에서의 배아 속도 테스트에서 배지는 0.16 Pa/mm의 압력 구배에서 평균 속도가 380 ㎛/s였다. 유한 성분 분석에 의하면 이러한 조건에서의 중간 속도는 815 ㎛/s였다. 채널을 이동할 때 배아는 바닥과 한쪽 벽에 접한 상태였다. 바닥과 채널의 한쪽 측면에 접하는 원의 직경을 100 ㎛로 가정하자. 배아가 존재하지 않을 경우 이 원을 통과하여 흐르는 유체의 평균 속도는 480 ㎛/s이다. 그러나, 배아는 PBS 및 PBS/BSA 배지 둘 다에서 그 속도의 39∼52%인 187∼250 ㎛/s로 회전하였다. 이 속도 프로필은 배아가 벽을 따라서 앞으로 회전하도록 하였으며, 이러한 현상은 시각적 관찰로 확인된다. 요약하면, 배아는 횡단면이 같은 영역에서 유체가 흐르는 속도의 1/3∼1/2의 속도로 회전한다.As described above, in the embryo velocity test in the straight channel, the medium had an average velocity of 380 μm / s at a pressure gradient of 0.16 Pa / mm. Finite component analysis showed that the median velocity under these conditions was 815 μm / s. Embryos were in contact with the floor and one wall when moving the channel. Assume that the diameter of the circle contacting the bottom and one side of the channel is 100 μm. If no embryo is present, the average velocity of the fluid flowing through this circle is 480 μm / s. However, embryos were spun at 187-250 μm / s, 39-52% of their speed in both PBS and PBS / BSA medium. This velocity profile allowed the embryo to rotate forward along the wall, which is confirmed by visual observation. In summary, the embryos rotate at a rate of 1/3 to 1/2 of the rate at which fluid flows in the same cross section.

협착부는 채널 내의 유체 저항을 상당히 증가시킨다. 표준 분석 식을 이용하면 저항의 근사값을 알 수 있지만, 협착부의 횡단면 모양은 위치에 따라 달라진다. 협착부의 3차원 모델을 분석한 후 마스크를 디자인하고 웨이퍼를 에칭하였다. 유한 원소 분석으로부터 얻은 정보로 협착부의 최적 크기를 도출하였다. 장치의 구조마다 개별적으로 크기를 정한 얕은 협착부는 최소 흐름 저항과 힘든 제작의 요구를 절충한다. 통상의 협착부는 최소 깊이가 20 ㎛이다.The constriction significantly increases the fluid resistance in the channel. Standard analytical equations give an approximation of the resistance, but the cross-sectional shape of the constriction varies with location. After analyzing the three-dimensional model of the constriction, a mask was designed and the wafer was etched. The information obtained from the finite element analysis yielded the optimal size of the constriction. Individually sized shallow constrictions for each device structure compromise the minimum flow resistance and demanding fabrication requirements. Typical constrictions have a minimum depth of 20 μm.

트랩에서의 배아 위치에 대한 연구를 통해 10-8∼10-7N의 측력이 배아를 측면으로 이동시키고, 입구의 진입로를 얕은 협착부로 분기시키는 것으로 밝혀졌다.Studies of embryo position in the trap have revealed that side forces of 10 −8 to 10 −7 N move the embryo laterally and diverge the entry way into the shallow constriction.

테스트를 통해 몇가지 흥미로운 미세유체 수송 특성이 밝혀졌는데, 예컨대 배아들간의 속도의 편차 및 채널의 바닥을 따라, 종종 측벽에 접하여 이동하는 경향이 그것이다. 그러나, 테스트는 다른 몇가지 현상들은 밝혀내지 못했다. 전기삼투압 흐름은 배아 이동을 보조하는 데 유용하며, 배아 처리 및 수정에 사용되는 플러그의 형성을 보조할 수 있다. 고전압은 여러 방식으로 배아에 해를 끼칠 수 있기 때문에 유체 흐름의 전기적 제어는 주의를 기울여 실시해야 한다. 전기장으로부터 떨어진 채널의 구획 내에 배아가 존재할지라도 인가된 에너지는 생리적 온도 이상으로 배지의 온도를 가열하게 되며(줄 가열), 전기분해 생성물은 pH를 변화시킨다. 배아는 약 0.029 Osmol, 즉 비교적 높은 전도성을 필요로 한다는 점에 주목하라. 또한, EOF는 계면활성제를 포함하는 채널에서 분해되지만, 배아는 BSA와 같은 계면활성제를 포함하는 배지에서 더 잘 생존한다.Testing has revealed some interesting microfluidic transport properties, such as variations in speed between embryos and the tendency to move along the bottom of the channel, often along the sidewalls. However, the test did not reveal some other phenomena. Electroosmotic flow is useful for assisting embryo migration and can assist in the formation of plugs used for embryo processing and fertilization. Because high voltage can harm embryos in many ways, electrical control of fluid flow must be done with care. Even if there is an embryo in the compartment of the channel away from the electric field, the applied energy heats the temperature of the medium above the physiological temperature (joule heating), and the electrolysis product changes the pH. Note that the embryo needs about 0.029 Osmol, ie relatively high conductivity. In addition, EOF degrades in the channel containing the surfactant, but the embryo survives better in the medium containing the surfactant such as BSA.

도 3(a)에 도시된 것과 유사한 장치에 가해진 중력을 통해, 또는 펌핑된 유압 장치를 통해 공급되는 전기의 도움이 없는 미세유체 수송은 중요한 이점을 제공한다. 발생중인 배아의 변화하는 요구조건을 충족시키기 위해 배지를 시간의 경과에 따라 쉽게 변화시킬 수 있다. 배지 조성을 점진적으로 변화시키면, 제1 페트리 디쉬에서 상이한 배지를 함유하는 제2 페트리 디쉬로의 운반 중에 종종 수반되는 급격한 환경 변화로 인해 배아에 가해지는 스트레스 유발을 피할 수 있다. 본 발명에 의한 배아의 미세유체적 핸들링은 피펫을 사용한 운반보다 물리적으로 덜 가혹하고 외막을 관통하는 것을 비롯하여 통상의 실시에 이용되는 다수의 기법보다 확실히 손상이 적다.The microfluidic transport without the help of electricity supplied through gravity applied to a device similar to that shown in FIG. 3 (a), or through a pumped hydraulic device, provides an important advantage. The medium can easily be changed over time to meet the changing requirements of developing embryos. Gradually changing the medium composition avoids the stress induced on the embryo due to the sudden environmental changes often involved during the transfer from the first Petri dish to the second Petri dish containing different media. Microfluidic handling of embryos in accordance with the present invention is physically less severe than delivery with pipettes and certainly less damage than many techniques used in conventional practice, including through the outer membrane.

도 3(a)에 도시된 것과 유사한 핸들링 장치에서의 유체 흐름의 조절과, 그로 인한 배아 배치는 거의 자동화된 장치를 위한 프로그래밍된 제어 기구를 통해 핸들링될 것으로 기대한다. 본 발명의 배아 핸들링 장치 내에서 감지된 상태를 기초로 하여 경보기와 경고기를 포함시킬 수 있다. 유사한 방식으로 통상의 기구를 사용하는 배아의 모니터링을 본 발명의 핸들링 장치에 적용하였다. 당업자는 미세유체 배아 핸들링 장치가 다수의 유용한 장치의 기초가 될 수 있는 기본 빌딩 블록을 형성하며, 이러한 장치는 본 발명의 핵심을 포함한다는 것을 대체로 이해할 것이다.It is expected that the regulation of fluid flow in a handling device similar to that shown in FIG. 3 (a) and the resulting embryo placement will be handled through a programmed control mechanism for an almost automated device. An alarm and a warning device may be included based on the detected state in the embryo handling device of the present invention. In a similar manner, monitoring of embryos using conventional instruments was applied to the handling device of the present invention. Those skilled in the art will generally understand that microfluidic embryo handling devices form the basic building blocks upon which many useful devices can be based, and that such devices encompass the core of the present invention.

배아 및 난모세포의 조작, 테스트 및 핸들링을 위한 몇몇 특수한 장치를 개시하였다. 미세유체 채널의 특정 기하학적 구조가 도 7(a) 및 7(b)에 개략적으로 도시되어 있으며, 이는 난모세포로부터 적세포를 제거할 수 있는 것으로 입증되었다. 이 구조는 미세유체 채널의 차차 더 좁아지는 일련의 구획 형태이며, 이는 만곡된 구획 내에 위치된다. 도 7(a) 및 7(b)는 만곡된 협착 구획을 포함하고 있지만 협착 구획이 반드시 만곡되어야 하는 것은 아니다. 협착 구획의 내면은 적세포가 통과할 때 절단되도록 돕기 위해 이빨이나 톱니 모양의 돌출부를 갖고 있다. 이러한 일련의 구조 중 마지막 구획은 난모세포에 가해지는 손상을 막기 위해 돌출부가 일정 거리를 두고 이격되어 있는데, 유압이 난모세포를 협착 구획으로 유입시킬 때 주변 적세포의 일부를 잘라내기 위해 앞부분 구획은 점차적으로 더 좁은 거리를 두고 이격된 돌출부를 갖는다. 도 7(a)에는 다수의 협착 구획(만곡된 구획)이 각각 개별적으로 동일한 간격을 두고 돌출부를 갖고 있는데, 바로 앞 구획의 하류 구획은 더 작은 간격의 돌출부를 갖는다. 배아에 손상을 주지 않고 여러 위치에서 적세포를 더 깊이 절단하기 위한 동일한 목적을 달성하기 위해 구획 내의 돌출부가 점차 서로 더 가까이 위치하도록 단일 구획을 구성하는 것도 가능하다. 도 7(a) 및 7(b)의 구조는 소 난모세포로부터 적세포를 제거하는 데 이용되었다. 원형 장치에서 미세유체 채널의 직선형 구획은 폭이 500 미크론이었다. 5개의 협착 구획이 이용되었다. 첫번째의 가장 큰 구획은 폭이 50 미크론인 5번째의 협착 구획까지 300 미크론 간격으로 간격이 점점 줄어드는 돌출부를 포함하였다. 처음 4개의 협착부는 적세포-난모세포 복합체가 통과함에 따라 유체 흐름에 의한 힘으로 적세포를 절단한다["모호크(mohawk)" 절단이 관찰되었다]. 5번째 협착부에서 적세포의 절반이 흡출되었다. 적세포의 나머지 절반이 마지막 협착부를 통과하여 흡출될 때까지 난모세포를 재배치하기 위해 흐름을 수차례 역류시켰다. 따라서, 적절한 크기의 협착부와 구조를 이용하여 배아와 주변 구조를 배치하고 컨디셔닝할 수 있다.Several special devices for the manipulation, testing, and handling of embryos and oocytes have been disclosed. The specific geometry of the microfluidic channel is schematically shown in Figures 7 (a) and 7 (b), which has proven to be able to remove red cells from oocytes. This structure is in the form of a series of compartments that become narrower in the microfluidic channel, which is located within the curved compartments. 7 (a) and 7 (b) include curved constriction sections, but the constriction sections are not necessarily curved. The inner surface of the stenosis compartment has teeth or serrated protrusions to help cut off the red cells as they pass through. The last section of this series of structures is spaced apart at a distance to prevent damage to the oocytes. When the hydraulic flows oocytes into the stenosis, the front compartment cuts off some of the surrounding red cells. It has progressively spaced apart projections at narrower distances. In Figure 7 (a) a number of constricted compartments (curved compartments) each have projections spaced apart individually, with the downstream compartment of the immediately preceding compartment having projections of smaller spacing. It is also possible to construct a single compartment such that the protrusions in the compartments are located closer to each other in order to achieve the same purpose of cutting deeper red cells at different positions without damaging the embryo. The structures of FIGS. 7 (a) and 7 (b) were used to remove red cells from bovine oocytes. The straight section of the microfluidic channel in the prototype device was 500 microns wide. Five stenosis compartments were used. The first largest compartment contained protrusions that were gradually spaced apart at 300 micron intervals to the fifth stenosis compartment, 50 microns wide. The first four constrictions cleave the erythrocytes by force of fluid flow as the erythrocyte-oocyte complexes pass ("mohawk" cleavage was observed). Half of the red cells were aspirated from the fifth constriction. The flow was reversed several times to rearrange oocytes until the other half of the red cells passed through the last constriction. Thus, embryos and surrounding structures can be placed and conditioned using constrictions and structures of appropriate size.

적세포 제거를 위한 전체 원형 장치가 도 8(a) 및 8(b)에 도시되어 있고, 도 8(c)-8(f)에는 난모세포로부터 적세포를 제거하기 위한 도 8(a) 및 8(b) 원형을 사용한 실험에 이용된 단계가 예시되어 있다. 폴리프로필렌 웰은 도 8(a)에 도시된 유입구에서 더 큰 유체 저장소를 제공하기 위한 장입구에 결합되어 있다. 아크릴 시린지는 모듈 유출구를 연결하여 표준 시린지 또는 다른 부속품이 장치에 연결될 수 있게 한다. 시린지는 수동적 압력 조절을 가능하게 하거나, 시린지 펌프는 정확한 흐름 컨트롤러로서 작용하여 플렉시 유리 및 PDMS 원형이 테스트 중에 난모세포가 적소에 정착하게 하고 채널 망 전체에 걸쳐 배아가 배치되도록 하였다. 또한,원형 장치는 완벽한 광학적 접근(배아 분석에 있어서 중요함), 신속한 원형테스트 및 추가 분석 센서를 사용한 용이한 통합을 제공한다. 장치 내로의 난모세포의 장입은 깔대기형 유입구 웰[도 8(b)에 삽입]을 사용하여 간편화할 수 있다. 깔대기 형상은 채널 헤드에 연결된 깔대기의 끝부분을 보유하는 채널의 입구에 성형되어 있다. 이러한 넓은 깔대기 구조로 인해 난모세포 복합체가 쉽게 삽입될 수 있다. 난모세포는 통상 깔대기 바닥으로 가라 앉는다. 경사진 벽은 복합체를 깔대기 바닥에 있는 채널 입구로 안내한다. 이러한 장입 방법은 정확한 측면 배치를 필요로 하지 않기 때문에 핸들링 절차를 단순화시킨다. 완벽한 적세포 제거를 가능하게 하는 구조가 되도록 적세포를 조작하기 위해서 복합체를 두개의 협착 영역을 통해 통과시킨다[도 8(c)]. 도 8(d)에 도시된 바와 같이 이러한 좁은 영역은 난모세포의 앞뒤에서 적세포를 크게 두개의 덩어리로 나눈다. 두개의 적세포 컨디셔닝 협착 영역[도 8(a)]은 폭이 각각 200 ㎛ 및 150 ㎛였다. 적세포는 컨디셔닝 영역에서 손상을 받아서 뭉쳐졌으며, 그 후 제거구로 흘러가는데[도 8(d)-8(f) 참조], 제거구는 원형 장치의 미세유체 채널 내의 굴곡부에서 서로 90도로 배치된 두개의 얇은 채널을 포함하였다. 적세포는 이 제거구를 통해 진입이 가능하지만[도 8(e) 및 8(f)], 난모세포가 진입하기에는 너무 작다. 유체 흐름 조절을 이용하여 먼저 제1 구를 통과시킨 다음 나머지 구를 통과시켜서 적세포를 난모세포로부터 흡출해 낸다.The entire circular device for erythrocyte removal is shown in Figures 8 (a) and 8 (b), and Figures 8 (c) -8 (f) show Figures 8 (a) and 8 for removing erythrocytes from oocytes and The steps used in the experiment with 8 (b) prototypes are illustrated. The polypropylene well is coupled to an inlet to provide a larger fluid reservoir at the inlet shown in FIG. 8 (a). The acrylic syringe connects the module outlet so that a standard syringe or other accessory can be connected to the device. Syringes were capable of passive pressure regulation, or the syringe pumps acted as accurate flow controllers, allowing the plexiglass and PDMS primitives to set up oocytes in place during testing and embryo placement throughout the channel network. In addition, the prototype device provides complete optical access (important for embryo analysis), rapid prototyping, and easy integration with additional analytical sensors. Loading of oocytes into the device can be simplified using funnel inlet wells (inserted in FIG. 8 (b)). The funnel shape is molded at the inlet of the channel which holds the end of the funnel connected to the channel head. This wide funnel structure allows for easy insertion of oocyte complexes. Oocytes usually sink to the bottom of the funnel. The sloping wall guides the complex to the channel entrance at the bottom of the funnel. This charging method simplifies the handling procedure because it does not require accurate side placement. The complex is passed through two constriction zones to manipulate the red cells to a structure that allows complete red cell removal (FIG. 8 (c)). As shown in Fig. 8 (d), this narrow region divides the red cells into two large masses before and after the oocytes. The two red cell conditioning constricted regions (FIG. 8 (a)) were 200 μm and 150 μm in width, respectively. The erythrocytes are damaged and aggregated in the conditioning area, which then flows to the purge (see FIGS. 8 (d) -8 (f)), which are placed at 90 degrees to each other in the bend in the microfluidic channel of the circular device. Thin channels were included. The erythrocytes are able to enter through these eliminators (Figs. 8 (e) and 8 (f)) but are too small for the oocytes to enter. Using fluid flow control, first pass the first sphere and then pass the remaining spheres to draw out the red cells from the oocytes.

본 발명의 미세유체 채널은 또한 배아의 물리적 특성의 분석에 의한 새로운 배아 건강 평가 방법을 현실화하는 데 이용되었다. 건강한 배아를 구별하는 것으로입증된 구체적인 물리적 특성에는 배아의 표면 특성과 변형 특성이 포함된다. 배아가 영구 손상 직전 지점까지 변형된 후에 그 형태를 회복하는 경향은, 배아가 능동적으로 자신의 형태를 유지하기 때문에 건강의 지표로 볼 수 있다고 본다. 배아는 자신의 막을 통해 선택적으로 이온을 수송하고, 투명대의 단백질은 외력을 견디기 위해 그 자신을 끊임없이 재배향시킨다. 이온 및 기타 기질/대사물질의 배 세포 내외로의 수송은 배아의 건강 상태의 함수가 된다. 건강하지 않은 배아는 이온 수송 능력에 결함이 있으므로, 영구 손상을 피하는 지점까지 변형된 후에 그 형태를 회복하는 해당 능력에도 결함이 있다. 압력 조절 및 협착부에 배아를 배치하는 능력은 건강한 배아의 영구 변형을 막도록 조절함으로써 배아를 변형시킬 수 있는 기회를 제공한다. 변형 테스트는 압력 구배를 0.1 Pa/m(1 mm 물/cm) 이하로 유지하고 유속을 수 mm/초 이하로 유지하면서 수행하였다.The microfluidic channels of the present invention have also been used to realize new embryonic health assessment methods by analyzing the physical properties of embryos. Specific physical properties that have been demonstrated to distinguish healthy embryos include the surface and deformation properties of the embryo. The tendency to recover its shape after it has been deformed to the point just before permanent damage is considered an indicator of health because the embryo actively maintains its shape. Embryos selectively transport ions through their membranes, and the zona pellucida protein constantly redirects itself to withstand external forces. Transport of ions and other substrates / metabolites into and out of embryonic cells becomes a function of embryo health. Unhealthy embryos have a defect in their ability to transport ions, and therefore their ability to recover their shape after being deformed to the point of avoiding permanent damage. The ability to control the pressure and place the embryo in the constriction provides an opportunity to transform the embryo by adjusting it to prevent permanent deformation of a healthy embryo. The deformation test was performed while maintaining the pressure gradient below 0.1 Pa / m (1 mm water / cm) and the flow rate below several mm / second.

도 9(a)-9(d)는 배아 생존율의 지표로서 사용된 배아의 변형 평가를 나타낸 것이다. 협착부는 배아의 통과시 유압으로 인해 배아의 변형을 유발할 정도의 크기이다. 도 9(d)에서 건강한 배아는 협착부를 통과한 후 그 형태를 쉽게 회복한다. 또는, 배아는 통과를 막을 정도의 크기의 협착부에서 변형될 수 있다. 협착부에서의 변형 기간 후에 흐름은 역류되거나, 역류되고 중단되거나, 또는 중단되어 배아는 그 형태를 회복하게 된다.9 (a) -9 (d) show modification evaluation of embryos used as an indicator of embryo survival. The stenosis is large enough to cause deformation of the embryo due to hydraulic pressure during passage of the embryo. In Figure 9 (d) healthy embryos easily recover their shape after passing through the constriction. Alternatively, the embryo may be deformed at a constriction large enough to block passage. After the deformation period in the constriction, the flow is reversed, refluxed and stopped, or stopped so that the embryo recovers its shape.

건강한 배아는 더 잘 들러붙기 때문에 미체유체 채널에 의해 제공되는 정확한 압력 조절은 채널 벽에 대한 배아의 부착을 평가할 수 있게 해준다. 따라서, 건강하지 않은 배아에 비해 채널 아래로 더 천천히 이동하는 건강한 배아를 정량적으로 측정할 수 있다. 또는, 유사하게 이동 거리를 비교할 수 있는데, 건강한 배아는 동일한 흐름 및 압력 조건에서 더 짧은 거리를 이동한다.Because healthy embryos stick better, the precise pressure control provided by the fluid channel allows us to assess the attachment of the embryo to the channel wall. Thus, healthy embryos that move more slowly down the channel than unhealthy embryos can be quantitatively measured. Or, similarly, distances can be compared, where healthy embryos travel shorter distances under the same flow and pressure conditions.

배아의 유체 분석은 본 발명의 미세유체 채널을 포함하는 장치에 의해 보다 용이하게 실시할 수 있다. 유체는 본 발명의 미체유체 채널 배양 장치의 하류 채널로부터 수집된다. 본 발명에 따라 제조된 장치에 의하면, 수집된 유체는 배아를 지나쳐 흐르는데, 본 발명의 장치가 정체 상태를 피하게 하고 미세유체 채널의 크기가 채널 내의 유체를 배아에 더 가까이 통과하도록 하기 때문이다. 하류 유체가 수집되면, 압력을 유지하기 위해 유사한 양의 상류 유체를 첨가하여 유체 샘플이 회수되고 있는 미세유체 장치 내를 흐르도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 유체 샘플을 제거하고 상류 유체를 추가 삽입하는 데 프로그래밍화된 시린지 펌프를 사용할 수 있다. 대안으로, 배아의 하류에 있는 모든 유체를 수집할 수 있다. 그 후 이 유체를 화학적 분석 또는 광학적 분석 등의 분석에 의해 분석한다.Embryo fluid analysis can be performed more easily with a device comprising the microfluidic channel of the present invention. Fluid is collected from the downstream channel of the microfluidic channel culture apparatus of the present invention. According to the device manufactured according to the present invention, the collected fluid flows past the embryo, because the device of the present invention avoids stagnation and the size of the microfluidic channel allows the fluid in the channel to pass closer to the embryo. Once the downstream fluid is collected, it may be desirable to add a similar amount of upstream fluid to maintain the pressure so that the fluid sample flows through the microfluidic device being recovered. A programmed syringe pump can be used to remove the fluid sample and further insert the upstream fluid. Alternatively, all fluids downstream of the embryo may be collected. This fluid is then analyzed by analysis such as chemical analysis or optical analysis.

본 발명의 시스템은 가혹한 조작 기법을 이용하지 않고 완전한 난모세포 성숙, 수정 및 배아 배양을 위해 사용될 수 있다. 유체를 조절하고 배아를 배치할 수 있는 능력은 난모세포를 성숙시켜서 정자와 접촉하게 한 후 생물학적 배아 배양을 모의할 수 있는 기회를 제공하며, 이들 모두는 본 발명의 단일 장치 내에 포함된다. 성숙(IVM), 수정(IVF) 및 배양(EC)에는 상이한 배지, 정자 수정능 획득 및 세정 과정이 필요하다. 미세유체 채널을 이용하는 본 발명의 시스템은 이러한 조건의 급격한 변화와 정확한 제어를 가능하게 하여, 수시간에서 수일 동안 유체 배지의 조성을 변화시켜서, 여성 생식관 내의 성장 인자의 분비 및 축적을 모의하고, 생식관의 서로 다른 부분들로의 배아의 이동을 모의한다. 신선한 영양분을 공급하기 위해 배지가 개개의 배아(또는 난모세포)를 천천히 통과하여 흐르도록 조절할 수 있다. 연속 흐름이 아니라 주기적인 흐름, 예컨대 1시간에 한번 흐르게 하는 것은 노폐물이 축적되지 않게 하면서 유용한 자기분비성 및 측분비성 인자만이 축적될 수 있게 한다. 현재의 IMF, IVF 및 EC 기법 모두는 본 발명의 단일 장치에서 수행될 수 있으므로, 주어진 난모세포 - 배아는 순차적인 IMF, IVF 및 EC 절차 또는 개별 절차의 어느 하나 중에 핸들링하거나 이동시킬 필요가 없다.The system of the present invention can be used for complete oocyte maturation, fertilization and embryo culture without the use of harsh manipulation techniques. The ability to control fluids and place embryos offers the opportunity to mature oocytes to come into contact with sperm and then simulate biological embryo culture, all of which are included within a single device of the present invention. Maturation (IVM), fertilization (IVF) and culture (EC) require different media, sperm fertility acquisition and washing procedures. The system of the present invention using microfluidic channels allows for rapid changes and precise control of these conditions, altering the composition of the fluid medium from hours to days to simulate the secretion and accumulation of growth factors in the female reproductive tract, Simulate the movement of embryos to different parts of the coffin. The medium can be adjusted to flow slowly through individual embryos (or oocytes) to provide fresh nutrients. Periodic flows, such as once per hour, rather than continuous flows ensure that only useful self-secretory and lateral secretory factors can accumulate while preventing waste from accumulating. Since all current IMF, IVF and EC techniques can be performed in a single device of the present invention, a given oocyte-embryo need not be handled or moved during either sequential IMF, IVF and EC procedures or individual procedures.

본 발명의 시스템은 다정자수정율을 감소시킬 수 있으며, 더 적은 수의 정자를 사용하고, 가장 운동성이 큰 정자를 선별하기 위한 스윔-업(swim-up) 기법을 포함할 수 있다. 통상적인 사람 IVF 절차에서는 난자는 배지 0.5∼1.0 ㎖ 중의 50,000∼100,000개의 정자에 의해 둘러싸인다. 미세유체 채널은 정자와 난자가 서로 결합하도록 흐름을 조절하기 때문에 이 수를 감소시킬 수 있다.The system of the present invention can reduce the sperm fertilization rate and can include a swim-up technique to use fewer sperm and to screen the most motile sperm. In a typical human IVF procedure, eggs are surrounded by 50,000-100,000 sperm in 0.5-1.0 ml of medium. Microfluidic channels can reduce this number because they regulate the flow of sperm and eggs to bind to each other.

가축 IVF에서는 다정자수정율이 높으며, 예컨대 돼지의 경우 약 40∼70%이다. 본 발명에 따르면 미세유체 채널은 정자가 난모세포에 매우 근접하게, 예컨대 약 30 ㎛의 거리를 두고 통과하도록 유도한다. 또한, 정자가 난모세포 근처에 머무는 시간 간격을 배지 유속을 조절함으로써 조절할 수 있다. 대안으로, 본 발명에 따라 배치된 정착 난모세포는 비교적 작은 유체 패킷의 정자의 삽입 지점에 매우 근접하게 유지될 수 있으므로, 다정자수정 기회를 줄이면서 난모세포 근처에서의 정자 농도를 높일 수 있다. 개별 플러그 또는 환은 1개 내지 수개의 정자만을 전달하여, 어느 시점에서든지 수개의 정자만이 존재하는 생체내 난관의 상황과 유사한상황을 만들 수 있다. 이러한 능력은, 배아를 배치하기 위한 T-접합점 또는 기타 물리적 또는 효과적 협착부를 사용함으로써, 다정자수정의 기회를 감소시키기 위해 난자의 근처에 1개 내지 수개의 정자만이 전달되도록 한다. 또한, 배아 크기 정도의 채널 구조는 난자와 정자 사이의 접촉을 증가시킨다. 측벽에서 "튀어오른" 정자는 정자와 난자간의 효과적인 접촉을 증가시킨다.In livestock IVF, sperm fertilization rate is high, for example about 40-70% in pigs. According to the present invention the microfluidic channel induces sperm to pass very close to oocytes, eg at a distance of about 30 μm. In addition, the time interval in which sperm stays near oocytes can be controlled by controlling the medium flow rate. Alternatively, the anchored oocytes arranged in accordance with the present invention can be kept very close to the insertion point of the sperm of a relatively small fluid packet, thereby increasing sperm concentration near the oocytes while reducing the chance of fertilization. Individual plugs or rings can deliver only one to several sperm, creating a situation similar to that of an in vivo fallopian tube in which only a few sperm are present at any point in time. This ability allows only one to several sperm to be delivered in the vicinity of the egg to reduce the chance of polysperm fertilization by using a T-junction or other physical or effective stenosis to place the embryo. In addition, embryonic sized channel structures increase the contact between the ovum and the sperm. Sperm "jumping" from the sidewalls increases the effective contact between the sperm and the egg.

냉동보존은 본 발명에 따라 배아를 배치하는 능력 및 배아 주변의 유체 환경을 정확히 조절하는 능력으로부터 이익을 얻을 수 있는 또 다른 기법이다. 본 발명의 장치에 배치된, 또는 이동중인 배아에 냉동보존제를 전달할 수 있으며, 이는 나중에 냉동보존 과정을 복귀시키는 데 사용될 수 있다. 그 후 전술한 바와 같이 유체의 변화를 성숙, 수정 및 배양을 실시하는 데 이용할 수 있다.Cryopreservation is another technique that can benefit from the ability to place embryos and the ability to precisely control the fluid environment around the embryos in accordance with the present invention. Cryopreservatives can be delivered to embryos placed in or on the device of the present invention, which can later be used to restore the cryopreservation process. Changes in the fluid can then be used to effect maturation, fertilization and incubation as described above.

지금까지 본 발명의 다양한 구체예를 개시하고 설명하였지만, 당업자라면 다른 변형, 대용물 및 대안에 대해 잘 알 것이다. 이러한 변형, 대용물 및 대안은 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있는 것으로, 이는 첨부하는 청구범위로부터 결정되어야 한다.While various embodiments of the invention have been disclosed and described so far, those skilled in the art will be familiar with other variations, substitutes, and alternatives. Such modifications, substitutions and alternatives can be made without departing from the spirit and scope of the invention, which should be determined from the appended claims.

본 발명의 다양한 특징은 첨부하는 청구범위에 개시되어 있다.Various features of the invention are set forth in the appended claims.

Claims (15)

대략 배아 크기의 유체 채널 내에 배아를 배치하는 단계;Placing the embryo in a fluid channel of approximately embryo size; 유체 채널 내에서 유체 흐름을 유발시키는 단계; 및Causing fluid flow in the fluid channel; And 배아가 배아 크기의 유체 채널 내에 위치하는 동안 배아의 특성을 평가하는 단계Assessing the characteristics of the embryo while the embryo is located in an embryonic fluid channel 를 포함하는 배아의 평가 방법.Embryonic evaluation method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 유발 단계는 유체 채널 내에서 배아를 이동시키고, 상기 배아 특성 평가 단계는 유체 채널 내에서 배아가 이동하는 속도를 측정하는 것을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the step of inducing fluid flow moves the embryo in a fluid channel, and the step of evaluating embryo characteristics comprises measuring the rate at which the embryo moves within the fluid channel. 제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 유발 단계는 유체 채널 내에서 배아를 이동시키고, 상기 배아 특성 평가 단계는 유체 채널 내에서 배아가 이동하는 거리를 측정하는 것을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the step of inducing fluid flow moves the embryo in a fluid channel and the step of evaluating embryo characteristics comprises measuring the distance the embryo travels in the fluid channel. 제1항에 있어서, 상기 평가 단계는 유체 채널 내의 배아의 하류에 있는 유체 채널로부터 유체 샘플을 취하는 것 및 유체 샘플의 화학적 분석을 실시하는 것을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the evaluating step comprises taking a fluid sample from a fluid channel downstream of the embryo in the fluid channel and conducting a chemical analysis of the fluid sample. 제1항에 있어서, 유체 채널은 배아가 채널을 통과할 때 배아를 변형시킬 수 있는 크기의 협착부를 포함하고, 상기 평가 단계는 배아가 협착부를 통과한 후 그 형태를 회복하는 경향을 평가하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the fluidic channel comprises a constriction of a size capable of deforming the embryo as the embryo passes through the channel, wherein the evaluating step assesses the tendency of the embryo to regain its shape after passing through the constriction. How to be. 제1항에 있어서, 유체 채널은 배아의 통과를 막을 수 있는 크기의 협착부를 포함하고, 상기 유체 흐름 유발 단계는 유체 흐름을 유발하여 배아를 협착부로 이동시킨 후 단시간 동안 유압에 의해 그 형태가 약간 변형되도록 하며, 상기 평가 단계는 배아가 단기간 동안 변형된 후에 그 형태를 회복하는 경향을 평가하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the fluid channel comprises a constriction of a size capable of preventing passage of the embryo, wherein the fluid flow inducing step causes the fluid flow to slightly change its shape by hydraulic pressure for a short time after moving the embryo to the constriction. Wherein the evaluating step evaluates the tendency of the embryo to recover its shape after being deformed for a short period of time. 대략 배아 크기의 유체 채널 내에 배아를 배치하는 단계;Placing the embryo in a fluid channel of approximately embryo size; 유체 채널 내에서 유체 흐름을 유발시키는 단계; 및Causing fluid flow in the fluid channel; And 배아가 유체 채널 내에 위치하는 동안 배아의 특성이 변화되도록 배아를 처리하는 단계Processing the embryo such that the characteristics of the embryo change while the embryo is in a fluid channel 를 포함하는 배아의 처리 방법.Embryo treatment method comprising a. 제7항에 있어서, 상기 유체 채널은 서로간의 간격이 점점 좁아지는 돌출부가 있는 일련의 협착부를 포함하고, 상기 처리 단계는 배아가 하나 이상의 협착부를 통과하여 적세포(積細胞)를 제거하도록 유체 채널 내의 유체 흐름을 조작하는 것을 포함하는 것인 방법.8. The fluidic channel of claim 7, wherein the fluidic channel comprises a series of constrictions with protrusions that become increasingly narrower from each other, the processing step in which the fluidic channel passes through the one or more constrictions to remove red cells. Manipulating the fluid flow in the chamber. 제8항에 있어서, 일련의 협착부 중 마지막 부분은 배아의 통과를 막을 수 있는 크기이며, 상기 처리 단계는 배아가 일련의 협착부 중 나머지 부분들을 통과하도록 유체 채널 내의 유체 흐름을 조작한 후, 배아가 일련의 협착부 중 마지막 부분에 위치할 때 적세포를 흡출해 내도록 유체 흐름을 조작하는 것을 포함하는 것인 방법.The method of claim 8, wherein the last portion of the series of constrictions is sized to prevent passage of the embryo, wherein the processing step involves manipulating the fluid flow in the fluid channel so that the embryo passes through the remaining portions of the series of constrictions. Manipulating the fluid flow to aspirate red cells when positioned at the end of a series of constrictions. 제7항에 있어서, 유체 채널은 배아의 통과를 막을 수 있는 크기의 협착부를 포함하고, 상기 처리 단계는 투명대를 제거하기 위해 협착부에 위치한 배아 위로 산성 용액이 통과하도록 유체 채널 내의 유체를 변화시키는 것을 포함하는 것인 방법.The method of claim 7, wherein the fluid channel comprises a constriction sized to prevent passage of the embryo, wherein the processing step comprises changing the fluid in the fluid channel to allow an acidic solution to pass over the embryo located in the constriction to remove the zona pellucida. Which method. 제10항에 있어서, 상기 처리 단계는 투명대를 제거하기 위해 협착부에 위치한 두개의 배아 위로 산성 용액이 통과하도록 유체 채널 내의 유체를 변화시킨 후 두개의 배아로부터 키메라의 배양을 촉진하도록 유체 채널 내의 유체를 변화시킴으로써 키메라를 형성하는 데 이용되는 것인 방법.The method of claim 10, wherein the treating step changes the fluid in the fluid channel to allow an acidic solution to pass over two embryos located in the constriction to remove the zona pellucida, and then the fluid in the fluid channel to promote culture of chimeras from the two embryos. Used to form chimeras by changing. 삽입된 배아의 이동을 위한 생물학적 배지를 보유하는 배아 수송 망(32,50)을 포함하는 미세유체 배아 핸들링 장치로서, 상기 수송 망은 대략 배아 크기의 배아 유체 채널(14) 및 수송 망으로 유체를 전달하기 위한 개구(36,52)를 포함하는것인 장치.A microfluidic embryo handling device comprising an embryo transport network (32,50) that retains a biological medium for the movement of an inserted embryo, wherein the transport network delivers fluid to an embryonic fluid channel (14) and transport network of approximately embryo size. And an opening (36,52) for delivery. 제12항에 있어서, 두개의 유체 채널의 교차점에 형성된 수송 망 내의 t-접합점(14b) 및 별도의 유체 채널 위치에서 수송 망으로 유체를 전달하기 위한 제2 개구를 포함하는 것인 장치.13. An apparatus according to claim 12, comprising a t-junction (14b) in the transport network formed at the intersection of the two fluid channels and a second opening for delivering fluid to the transport network at separate fluid channel locations. 제13항에 있어서, 상기 유체 채널 내에서 일정 유속의 기간 동안에는 배아를 보유하고, 상기 유체 채널 내에서 상기의 일정 유속보다 낮은 유속의 기간 동안에는 배아를 배출시키도록 형성된 유체 채널 내의 웰(14a)을 추가로 포함하는 것인 장치.14. The well 14a in the fluid channel according to claim 13, wherein the well 14a in the fluid channel is formed to retain the embryo for a period of constant flow rate in the fluid channel and to discharge the embryo during a period of flow rate lower than the constant flow rate in the fluid channel. And further comprising. 내부에 삽입된 배아의 이동을 위한 생물학적 배지를 보유하는 배아 수송 망(32,50)을 포함하는 미세유체 배아 수정 장치로서, 상기 수송 망은 대략 배아 크기의 배아 유체 채널(14) 및 수송 망으로 유체를 전달하기 위한 개구(36,52); 그리고 두개의 유체 채널의 교차점에 형성된 수송 망 내의 T-접합점(14b) 및 별도의 유체 채널 위치에서 수송 망으로 정액을 전달하기 위한 제2 개구를 포함하는 것인 장치.A microfluidic embryo fertilization device comprising an embryo transport network (32,50) that retains a biological medium for the transfer of embryos inserted therein, said transport network into an embryonic fluid channel (14) and transport network of approximately embryo size. Openings 36 and 52 for delivering fluids; And a T-junction (14b) in the transport network formed at the intersection of the two fluid channels and a second opening for delivering semen to the transport network at separate fluid channel locations.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100891487B1 (en) * 2007-11-01 2009-04-01 한국과학기술원 Enucleation system of oocyte or ovum which based on microfluid mechanics
WO2009079474A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for facilitating automation of blastocyst microinjection
KR20180128568A (en) * 2017-05-24 2018-12-04 한국기계연구원 Droplet based biochip, a method for producing a tumor, and a method for deciding a metastasis tumor
KR20210019781A (en) * 2019-08-13 2021-02-23 경희대학교 산학협력단 Automated in vitro fertilization device and method for operating thereof

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2666849A3 (en) * 2002-04-01 2014-05-28 Fluidigm Corporation Microfluidic particle-analysis systems
JP2007501633A (en) * 2003-05-06 2007-02-01 ベル ブルック ラブズ リミテッド ライアビリティ カンパニー Three-dimensional cell culture in a microscale fluid handling system
JP2006527028A (en) * 2003-06-06 2006-11-30 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Integrated device for extraction and insemination of microfluidic sperm
GB0321158D0 (en) * 2003-09-10 2003-10-08 Central Research Lab Ltd Apparatus and method for handling cells,embryos or oocytes
EP1609850A1 (en) 2004-06-24 2005-12-28 Biovir v/Jacob Mollenbach Culture dish for culturing biological cells
JP2006055072A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Fujitsu Ltd Apparatus and method for conveying control
WO2006101051A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Effector Cell Institute, Inc. Cell observation aiding instrument and method of cell observation therewith
GB0508983D0 (en) * 2005-05-03 2005-06-08 Oxford Gene Tech Ip Ltd Cell analyser
US20070090166A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-26 Shuichi Takayama Microfluidic cell culture device
US20070084706A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Shuichi Takayama Microfluidic cell culture device and method for using same
US20110104730A1 (en) * 2007-08-24 2011-05-05 Smart Biosystems Aps Mesoscale bioreactor platform for perfusion
TW200920841A (en) * 2007-09-25 2009-05-16 Cytyc Corp Microfluidic apparatus for manipulating imaging and analyzing cells of a cytological specimen
WO2009118014A1 (en) * 2008-08-01 2009-10-01 Smart Biosystems Aps A chamber of a bioreactor platform
GB2464300A (en) * 2008-10-10 2010-04-14 Univ Dublin City Microfluidic multiplexed cellular and molecular analysis device and method
GB0821636D0 (en) 2008-11-26 2008-12-31 Ucl Business Plc Device
US20120196358A1 (en) * 2009-06-01 2012-08-02 Fred Burbank Device for removing cumulus from oocytes
US8621943B2 (en) * 2009-09-30 2014-01-07 Weyerhaeuser Nr Company Method of singulating embryos
EP2316565A1 (en) * 2009-10-26 2011-05-04 Fei Company A micro-reactor for observing particles in a fluid
CN101947124B (en) 2010-06-25 2012-07-04 博奥生物有限公司 Integrated microfluidic chip device and using method thereof
EP2621344B1 (en) * 2010-09-27 2023-12-27 Ares Trading S.A. Apparatus, method, and system for the automated imaging and evaluation of embryos, oocytes, and stem cells
WO2013158658A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-24 Cornell University Automated intracytoplasmic sperm injection assisted fertilization system
AU2013202635B2 (en) * 2013-03-14 2015-10-29 Inguran, Llc Apparatus and methods for high throughput sperm sorting
US10371622B2 (en) 2013-03-14 2019-08-06 Inguran, Llc Device for high throughput sperm sorting
US10662408B2 (en) 2013-03-14 2020-05-26 Inguran, Llc Methods for high throughput sperm sorting
AU2015203738B2 (en) * 2013-03-14 2017-10-05 Inguran, Llc Apparatus and methods for high throughput sperm sorting
US9757726B2 (en) 2013-03-14 2017-09-12 Inguran, Llc System for high throughput sperm sorting
GB201512600D0 (en) * 2015-07-17 2015-08-26 Koniku Ltd Cell culture, transport and investigation
WO2018208332A2 (en) 2017-02-17 2018-11-15 Koniku, Inc. Systems for detection
WO2019195620A1 (en) * 2018-04-04 2019-10-10 The General Hospital Corporation Microfluidic systems and methods to denude mammalian oocytes
US11654434B2 (en) 2018-06-24 2023-05-23 Nemametrix Inc. Microinjection chip, device, system and uses thereof for unicellular or multicellular organisms
FR3084121B1 (en) * 2018-07-17 2021-01-15 Skf Aerospace France MECHANICAL ASSEMBLY AND MECHANICAL DEVICE
CN111073817A (en) * 2018-10-22 2020-04-28 曾繁根 Integrated wafer and method for sperm sorting, ovum breeding, in vitro fertilization
CN111378556A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 青岛华大智造普惠科技有限公司 Micro-fluidic chip and preparation method thereof, and preparation method of single-cell micro-droplets
US20220218896A1 (en) * 2019-05-24 2022-07-14 University Of Houston System Apparatus and methods for medical applications of laser driven microfluid pumps
KR102267433B1 (en) * 2019-07-29 2021-06-21 연세대학교 산학협력단 A cell culture plate
DE102020214862B4 (en) * 2020-11-26 2022-08-04 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, Körperschaft des öffentlichen Rechts System and device for characterizing changes in the maturation process of an egg cell, and their use
CN117660183B (en) * 2024-01-31 2024-04-16 山东大学 Embryo microfluidic dynamic culture dish and culture method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69303898T3 (en) * 1992-05-01 2007-01-18 Trustees Of The University Of Pennsylvania LIQUID TREATMENT IN MICROFABRICATED ANALYTICAL DEVICES
AU763433B2 (en) * 1998-05-22 2003-07-24 California Institute Of Technology Microfabricated cell sorter
US6193647B1 (en) * 1999-04-08 2001-02-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microfluidic embryo and/or oocyte handling device and method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100891487B1 (en) * 2007-11-01 2009-04-01 한국과학기술원 Enucleation system of oocyte or ovum which based on microfluid mechanics
WO2009079474A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for facilitating automation of blastocyst microinjection
KR20180128568A (en) * 2017-05-24 2018-12-04 한국기계연구원 Droplet based biochip, a method for producing a tumor, and a method for deciding a metastasis tumor
KR20210019781A (en) * 2019-08-13 2021-02-23 경희대학교 산학협력단 Automated in vitro fertilization device and method for operating thereof

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