KR20060086972A - 세포관찰장치 - Google Patents

Abstract

세포관찰챔버(30)와 광학적관찰수단(70)을 구비하고, 챔버(30)는 그 내부에 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 구비하고, 한 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에 저장된 세포부유용액 속의 세포가 다른 쪽의 웰에 저장된 주화성인자함유용액에 반응하여, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 이동할 수 있도록 되고, 광학적관찰수단(70)은 유로를 통과하여 이동하는 세포를 챔버(30)의 외부에서 광학적으로 관찰할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰장치에 있어서, 챔버(30)는 그 일부가 케이상(20)으로부터 노출하도록 하여, 케이싱(20) 내에 수용되고, 광학적관찰수단(70)은 챔버(30)의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여, 케이싱(20) 내에 수용되어 있다. 이에 의해, 소형화되고, 이동이 용이하고, 조작성이 크게 개선된 세포관찰장치가 얻어진다.

세포, 세포관찰챔버, 주화성, 용액, 온도조정기, 온도조정장치

Description

세포관찰장치{CELL OBSERVATION APPARATUS}

본원발명은 세포관찰장치에 관한 것이고, 세포가 자력(自力)으로 일정한 쪽으로 이동하는지의 여부의 판정, 세포가 자력으로 일정한 쪽으로 이동하는 상태의 관찰, 자력으로 일정한 쪽으로 이동한 세포의 수(數)의 계측 등을 위해 사용되는 세포관찰장치에 있어서, 특히 장치의 소형화와 조작성의 향상을 도모한 세포관찰장치에 관한 것이다. 이 장치는 또한, 자력으로 일정한 쪽으로 이동하는 세포의 분리를 위해서도 사용될 수 있다.

종래, 세포관찰장치로서는, 여러가지의 것이 제안되어 시판되고 있지만, 특히 주화성인자(走化性因子)에 의한 세포의 주화성 또는 주화성인자 저해제(阻害劑)에 의한 세포의 주화성 저해를 검출함에 있어, 소량의 세포시료를 사용하여, 세포의 자력에 근거하는 움직임을 정확하게, 또한 그 과정을 용이하게 관찰, 정량할 수 있도록 한 장치로서, 일본특개 2002-159287호 공보, 일본특개 2003-180336호 공보에 기재된 것이 있다. 이에 있어서는 또한, 세포의 주화성을 이용하여, 세포를 분리하는 것도 가능하다.

상기 공보에 기재된 세포관찰장치에 있어서, 세포관찰챔버(Chamber)는 다음과 같이 구성되어 있다.

도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 그 세포관찰챔버(00)는 바닥부(低部) 중앙에 세포의 움직임을 관찰하는 창(窓, 01c)을 구비한 원형의 얕은 접시형상의 바닥지지체(01)와, 바닥지지체(01)의 바닥부(01a) 위에 재치(載置)되는 유리기판(08)과, 바닥지지체(01)에 장착되어, 이후에 설명하는 커버(Cover, 04)의 바닥지지체(01)에 대한 나사결합에 의해, 유리기판(08)을 위쪽에서 누르고, 이을 바닥부(01a) 위에 고정하는 접시형상의 중간지지체(02)와, 중간지지체(02)의 바닥부 중앙에 형성된 사각형상의 개구부(02c)에 끼워 넣어져서, 유리기판(08) 위에 고정 배치되는 기판(07) 및 패킹(Packing)부재(010)와, 중간지지체(02)의 중앙 오목(凹)부에 끼워 넣어져서, 기판(07)을 패킹부재(010)를 통하여 누르고, 도시되어 있지 않은 누름나사에 의해 이를 유리기판(08) 위에 고정하는 블록체(Block Body, 09)와, 바닥지지체(01)에 나사결합에 의해 장착되어, 블록체(09)를 위쪽에서 눌러, 이를 중간지지체(02) 내에 고정하는 커버(04)로 이루어져 있다. 기판(07)은 실리콘 단결정 소재로 제작되어 있다.

바닥지지체(01)와 중간지지체(02)와의 결합은 바닥지지체(01)의 몸통체부(胴體部) 내주면에 형성된 암나사(01d)에, 중간지지체(02)의 몸통체부 외주면에 형성된 수나사(02d)가 나사결합됨으로써, 또한, 바닥지지체(01)와 커버(04)와의 나사결합에 의해 이루어진다. 이 바닥지지체(01)와 커버(04)와의 나사결합은 커버(04)의 둘레부 내주면에 형성된 암나사(04a)에, 바닥지지체(01)의 외주면에 형성된 수나사(01e)가 나사결합됨으로써 이루어진다. 중간지지체(02)는 그 플랜지부(Flange Portion, 02b)의 하면에 형성된 안내핀(Guide Pin) 수용공(02f)에 바닥지지체(01) 의 몸통체부 상면에 세워 설치된 도시되어 있지 않은 안내핀이 삽입통과됨으로써, 바닥지지체(01) 위에 위치결정된다. 또한, 블록체(09)는 그 바닥면에 형성된 안내핀 수용공(09a)에 중간지지체(02)의 바닥면에 세워 설치된 안내핀(013)이 삽입통과됨으로써, 중간지지체(02) 안에 위치결정된다.

그리고, 이들의 부품이 일체로 조립되어, 사용되는 상태에서는 기판(07)과 유리기판(08)과의 사이에, 적어도 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통(連通)하는 유로가 형성된다. 이들의 웰 중 한 쪽의 웰에는 세포부유액(細胞浮遊液)이 넣어지고, 다른 쪽의 웰로는 주화성인자함유용액이 넣어져서, 세포가 주화성인자에 반응하여, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 이동한다. 그 상태의 관찰이나 이동하는 세포의 수의 계측이 창(01c)을 통하여 현미경 관찰에 의해 행하여진다.

기판(07)과 유리기판(08)과의 사이에 형성되는 한 쪽의 웰에의 세포부유액의 주입, 다른 쪽의 웰로의 주화성인자함유용액의 주입은 마이크로 피펫(Micro Pipet)을 이용하여, 블록체(09), 패킹부재(010), 기판(07)에 각각 형성된 전용(專用)의 통공(通孔)을 이어 행하여진다. 바닥지지체(01), 중간지지체(02), 커버(04)를 조립한 후, 바닥지지체(01)에 충전된 각 용액이 누설되지 않도록, 중간지지체(02)와 유리기판(08)과의 사이에는 0링(011)이 개재되어 있다. 한편, 패킹부재(010)도, 기판(07)과 블록체(09)와의 사이에 있어, 양쪽 웰과 그들의 사이를 잇는 유로로부터 용액이 누설되지 않도록 하는 데에 유용된다.

또한, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 이동하는 세포 상태의 관찰이나, 이동하는 세포의 수의 계측을 정확하게 행하는 데에는, 이들의 영 역을 채우고 있는 세포부유액이나 주화성인자함유용액 또는 그들을 포함하는 혼합액의 온도를, 세포의 활동에 알맞은 온도로 관리할 필요가 있다. 또한, 세포의 온도변화에 의한 반응 등을 따라 정확하게 계측, 분석하고 싶을 때에도, 용액의 온도관리는 필요하다. 그 때문에, 이 장치에 있어서는, 세포관찰챔버(00)를 도시되어 있지 않은 발열체로 이루어지는 가열부 위에 재치(載置)하여, 이 가열부의 온도를 소정의 온도로 관리하면서, 바닥지지체(01)의 벽을 통하여 간접적으로 이들의 용액을 가열하고, 이들의 용액의 온도가 소망의 온도로 되도록 조정하는 온도조정장치가 사용되고 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 세포관찰챔버(00)를 이용하여, 주화성세포의 이동하는 상태의 관찰이나 이동하는 세포의 수의 계측을 창(01c)을 통하여 현미경관찰에 의해 행함에 있어서는 이 현미경 내의 광학계 광축을 수직으로 행하고 있었으므로, 이들 세포관찰챔버(00), 현미경설비 등을 내장하는 세포관찰장치 전체가 대형화하여 이동이 번거롭고, 조작성에 있어서 여전히 개선해야 할 여지가 있는 것으로 되어 있었다.

특허문헌1: 일본특개 2002-159287호 공보

특허문헌2: 일본특개 2003-088357호 공보

특허문헌3: 일본특개 2003-180336호 공보

특허문헌4: 일본특개평 11-118819호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본원발명은 종래의 세포관찰장치가 갖는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하여, 소형화되어 이동이 용이하고, 조작성이 크게 개선된 세포관찰장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본원발명에 의하면, 이러한 과제는 다음과 같은 세포관찰장치에 의해 해결된다.

즉, 그 세포관찰장치는 세포관찰챔버와, 광학적관찰수단을 구비하고, 상기 세포관찰챔버는 그 내부에 한 쌍의 웰(Well)과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 구비하고, 상기 한 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에 저장된 세포부유용액 속의 세포가 다른 쪽의 웰로 저장된 주화성인자함유용액에 반응하고, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 이동할 수 있도록 되고, 상기 광학적관찰수단은 상기 유로를 통과하여 이동하는 세포를, 상기 세포관찰챔버의 외부에서 광학적으로 관찰할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰장치에 있어서, 상기 세포관찰챔버는 그 용액공급 또는 채취(採取)측이 상기 세포관찰장치의 케이싱(Casing)으로부터 일부 노출하도록 하여 상기 케이싱 내에 수용되고, 상기 광학적관찰수단은 상기 세포관찰챔버의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여 상기 케이싱 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 세포관찰장치에 의하면, 그 광학적관찰수단은 세포관찰챔버의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여 케이싱 내에 수용되어 있으므로, 케이싱의 전체 높이 치수를 크게 줄일 수 있어, 세포관찰장치를 소형화하고, 경량화하고, 이동하기 쉬운 것으로 할 수 있다. 또한, 그 조작이 용이하게 되어, 조작성을 크게 개선할 수 있다.

바람직한 실시형태에서는, 그 광학적관찰수단은 XY 이차원평면상을 이동가능한 스테이지(Stage) 위에, 대물렌즈와, 복수의 반사경과, 하프미러(Half-mirror)와, 광원과, 카메라로 이루어지는 광학계를 구비하고, 대물렌즈는 유로를 통하여 이동하는 세포를 관찰할 수 있도록 세포관찰챔버에 마련된 창에 근접하게 배치되고, 광원은 유로를 통하여 이동하는 세포를 광학계를 통하여 비추고, 이것을 카메라에 시각화 가능하게 촬상(撮像)시키도록 된다.

이에 의해, 광학적관찰수단은 그 대물렌즈가 관찰하고 싶은 세포가 이동하는 유로의 바로 아래의 위치에 이르도록 이동하여 위치 맞춤을 하고, 거기의 세포를 확대하여, 시각화 가능한 영상으로서 카메라에 촬상시키고, 이 영상에 의해 세포의 이동의 상태나 수 등을 관찰, 계측할 수 있도록 하므로, 세포관찰작업이 극히 용이하게 된다. 또한, 하프미러를 구비하고 있으므로, 광축을 임의의 각도로 변하게 할 수 있어, 세포관찰장치를 더욱 소형화할 수 있다.

다른 바람직한 실시형태에서는, 그 세포관찰장치는 온도조정수단을 더 구비하고, 그 온도조정수단은 케이싱 내 및 케이싱 본체의 분위기를 소정의 온도로 조정하는 수단을 더 갖고 있으므로, 케이싱 내에 수용되는 세포관찰장치를 구성하는 각각의 부품의 온도변화가 세포의 주화성에 미치는 영향을 일정하게 할 수 있어, 세포관찰의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

발명의 효과

이상으로 설명한 바와 같이, 본원발명에 의하면, 세포관찰장치를 소형화하고, 경량화하고, 이동하기 쉬운 것으로 할 수 있고, 또한, 그 조작이 용이하게 되어 조작성을 크게 개선할 수 있다.

또한, 그 광학적관찰수단은 유로를 통하여 이동하는 세포를 소망의 크기로 확대하여 시각화 가능하게 카메라에 촬상시킴과 아울러, 세포관찰장치의 조작, 세포의 상태의 관찰, 데이터의 수납, 처리, 분석 등에 퍼스널컴퓨터를 사용하는 것도 가능하므로, 세포관찰작업이 극히 용이하게 되어 테이블작업도 가능하게 된다.

또한, 그 세포관찰장치는 케이싱 내 및 케이싱 본체의 분위기를 소정의 온도로 조정하는 온도조정수단을 갖고 있으므로, 케이싱 내에 수용되는 세포관찰장치를 구성하는 각각의 부품 및 케이싱 본체의 온도변화가 세포의 주화성에 미치는 영향을 일정하게 할 수 있어, 세포관찰의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본원발명의 세포관찰챔버의 작동원리를 나타내는, 웰, 유로 및 통공(通孔)을 포함하는 장치 유닛 부분의 종단면도이다.

도 2는 도 1의 장치 유닛 부분의 하면도이다.

도 3은 그 유로부분의 확대 횡단면도이다.

도 4는 그 유로부분의 하면도이다.

도 5는 그 유로부분의 종단면도이다.

도 6은 본 실시예의 세포관찰챔버가 적용되는 세포주화성검출·주화성세포분 리장치의 전체 사시도이다.

도 7은 본 실시예의 세포관찰챔버의 전체 사시도이다.

도 8은 본 실시예의 세포관찰챔버의 평면도이다.

도 9는 본 실시예의 세포관찰챔버의 전(前)측면도이다.

도 10은 본 실시예의 세포관찰챔버의 우측면도이다.

도 11은 도 8의 XI-XI선 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 12는 도 8의 XII-XII선 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 13은 본 실시예의 세포관찰챔버의 일부 분해 사시도이다.

도 14는 분해를 더 행한 본 실시예의 세포관찰챔버의 분해 사시도이다.

도 15는 챔버내 혼합액의 온도제어시스템의 블록선도(Block Diagram)이다.

도 16은 본 실시예의 세포관찰장치의 케이싱 내부의 사시도이다.

도 17은 광학적관찰수단의 개략구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 18은 종래의 세포관찰챔버의 분해도이다.

부호의 설명

1…세포의 유로, 2(2A, 2B)…웰,

3, 3', 3-1, 3-2…통공, 4, 4', 4-1, 4-2…통공,

5…홈, 6…장벽,

7…기판, 8…유리기판,

9…블록체, 10…세포주화성검출·주화성세포분리장치,

20…케이싱, 21…수준기(水準器),

22…조도(照度)조정손잡이, 23…위치조정손잡이,

24…초점조정노브(Nob), 25…바닥판,

26…지주(支柱), 27…경사조정수단,

28…설치가설대, 29…나사봉

30…세포관찰챔버, 31…바닥지지체,

31a…바닥부, 31b…몸통체부(胴體部),

31c…창(窓), 32…중간지지체,

32a…바닥부, 32b…플랜지부(Flange),

32c…개구부, 33…커버블록체(Cover Block Body),

33a…바닥부, 33b…플랜지부,

33c…중앙오목(凹)부, 33d…통공,

34…가이드(Guide)블록체, 34a…중앙팽대부(膨大部),

34b…아암(Arm)부, 34c…통공,

35…온도센서, 35a…받침대자리부분,

35b…온도측정부, 36…캠(Cam)조작레버,

36a…다리부의 단부(端部), 36b…캠홈,

37…캠조작레버, 37a…다리부의 단부,

37b…캠홈, 38…지지축,

39, 40, 41…핀(Pin), 42, 43…0링,

44…패킹(Packing)부재, 45…액체류실,

46, 47…핀, 50…노트북컴퓨터,

60…챔버내 혼합액체온도제어시스템,

61…컴퓨터, 62, 63…온도조절기,

64…가열부, 65…온도센서,

66…온도조절스위치, 67…전환스위치,

68…릴레이,

69…고체상태 릴레이(Solid State Relay ; SSR),

70…광학적관찰수단(광학계 또는 광학계와 카메라와의 조합),

71…제1 스테이지(Stage), 72…리니어 가이드(Linear Guide),

73…제2 스테이지, 74…리니어 가이드,

75…모터(스테핑 모터(Stepping Motor)),

76…나사봉, 80…광학계,

81…광원, 82…반사경,

83…하프미러(Half-Mirror), 84…반사경,

85…대물렌즈, 86…카메라,

87…설치대, 88…리니어 가이드,

89…나사봉, 90…팬(Fan),

100…노이즈 필터(Noise Filter),

110…제어회로부, 120…커넥터(Connector),

130…전원부, 131…전원램프,

132, 133…경보램프, a…중심선,

L…액레벨(液 Level)

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

세포관찰챔버와, 광학적관찰수단을 구비하고, 세포관찰챔버는 그 내부에 한 쌍의 웰과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 구비하고, 한 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에 저장된 세포부유용액 속의 세포가 다른 쪽의 웰에 저장된 주화성인자함유용액에 반응하여, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 유로를 통하여 이동할 수 있도록 되고, 광학적관찰수단은 유로를 통하여 이동하는 세포를, 세포관찰챔버의 외부에서 광학적으로 관찰할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰장치에 있어서, 세포관찰챔버는 그 용액공급 또는 채취측이 세포관찰장치 케이싱으로부터 일부 노출하도록 하여 케이싱 내에 수용되도록 하고, 광학적관찰수단은 세포관찰챔버의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여 케이싱 내에 수용되도록 한다.

광학적관찰수단은 XY 이차원평면상을 이동가능한 스테이지 위에, 대물렌즈와, 복수의 반사경과, 하프미러와, 광원과, 카메라로 이루어지는 광학계를 구비하고, 대물렌즈는 유로를 통하여 이동하는 세포를 관찰할 수 있도록 세포관찰챔버에 마련된 창에 근접하게 배치되고, 광원은 유로를 통하여 이동하는 세포를 광학계를 통하여 비추고, 이를 카메라에 시각화 가능하게 촬상시키도록 한다.

세포관찰장치에는, 온도조정수단을 더 구비하고, 이 온도조정수단은 웰과 유로를 채우고 있는 용액을 소정의 온도로 조정함과 아울러, 케이싱 내의 분위기를 소정의 온도로 조정하는 기능을 갖는 것으로 한다.

케이싱의 상면에는, 온도조정수단에 의한 온도제어의 프로그램이나 세포관찰 데이터 등을 수납하여, 데이터를 처리하고, 소망의 데이터를 그 디스플레이상에 표시할 수 있는 퍼스널컴퓨터를 설치함과 아울러, 케이싱의 하면에는 케이싱의 경사를 조정하는 경사조정수단을 설치한다.

실시예

다음에, 본원발명의 하나의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 본원발명의 세포관찰장치의 작동원리에 대하여 설명한다.

이 세포관찰장치에 내장되는 세포관찰챔버에 있어서는, 복수의 웰이 유로를 끼워서 결합하여, 서로 연통하고 있고, 각각의 웰에는 시료를 주입 또는 채취하기 위한 관 및 시료의 주입 또는 채취에 의한 웰내의 승압(昇壓) 또는 감압(減壓)을 회피하기 위한 관인 두 개의 관이 설치되어 있다. 이 관은 블록에 형성된 통공에 의해 형성되어도 좋다. 여기에서, 유로란, 두 개의 웰을 연통시키고 있는 부분이고, 한 쪽의 웰에서부터 다른 쪽의 웰로 세포가 이동할 때에, 세포가 통과하는 통로이다. 이 장치에 의하면, 시료를 주입·채취할 때, 유로에 있어서 마주 대하는 웰을 향하는 방향의 액흐름이 생기기 어려워, 유로의 양단(兩端)에 있는 웰의 액체가 혼합되는 일이 없고, 그 결과, 세포가 오직 주화성인자의 작용만에 의해 이동하는 경우를 검출할 수 있다.

도면에 근거하여 그 원리를 설명하면, 도 1 및 도 2에 있어, 1은 유로, 2는 세포부유액이나 검체용액 등의 시료를 수납하는 웰이며, 한 쌍의 웰(2A, 2B)로 이 루어진다. 이들의 시료는 마이크로 피펫 등에 의해 블록체(9)에 형성된 통공(3)을 통하여 웰(2)에 공급되며, 또한, 웰(2)로부터 채취된다. 웰(2)의 한 쪽의 웰(2A)에 세포부유액을 넣었을 때, 세포는 다른 쪽의 웰(2B)에 넣어진 검체용액(檢體溶液)이 주화성인자(因子)를 포함하는 것(주화성인자함유용액)인 경우에는, 웰(2B)을 향하여 이동하려고 하여 유로(1)를 통과한다.

시료의 한 개인 세포부유액을, 마이크로 피펫 등에 의해, 통공(3)을 통하여 웰(2A)에 공급할 때, 주입하는 액체압력에 의해, 세포가 유로(1)를 통과하여 반대측의 웰(2B)로 이동하여 버리는 일이 생긴다. 이 사태가 생기면, 세포의 이동이 검체가 갖는 주화성인자에 의한 것인지의 여부의 판정에 혼란을 주는 요인으로 됨과 아울러, 세포의 분리를 목적으로 하는 경우에는 소망의 세포에 다른 세포가 혼입하여 버리게 되어, 목적이 달성되지 않게 된다. 이 문제점을 해결하기 위하여, 이 장치에 있어서는 통공(3)에 가해지는 주입압(注入壓)을 통공(4)쪽으로 나가게 하여, 유로(1)를 향하여 세포가 강제적으로 흘려지는 것을 방지하고 있다.

마찬가지로, 검체용액을, 마이크로 피펫 등에 의해, 통공(3)을 통하여 웰(2B)에 공급할 때에도, 주입하는 액체압력에 의해, 검체용액이 유로(1)를 통과하여 반대측의 웰(2A)로 들어가, 세포부유액과 혼합하는 사태가 생기고, 세포가 그 주화성에 의해 유로(1)를 통과하는 현상이 혼란하거나 저해된다. 이러한 사태의 발생을 방지하기 위하여, 검체를 수납하는 웰(2B)에 있어서도, 통공(4)을 설치하도록 하고 있다.

이와 같이 하여, 시료를 주입하는 통공(3)에 연통하는 통공(4)을 설치함으로 써, 수평방향으로의 액체압력의 영향을 최소한으로 할 수 있고, 검체용액이 주화성을 갖는지의 여부의 판정을 보다 정확하게 행할 수 있다. 통공(4)에 의한 압력차의 완화작용은 웰로부터 세포 등의 시료를 채취할 때의 감압을 완화한 후에도 유효하여, 시료의 채취를 용이하게 한다.

본 세포관찰챔버에 있어서, 웰(2)에 시료를 주입하는 경우를 도 1에 의해 설명하면, 미리 각 웰(2A, 2B) 및 유로(1)를 세포등장액(細胞等張液)으로 채워 두고, 웰(2A)의 통공(3)으로부터 세포부유액을, 웰(2B)의 통공(3)으로부터 주화성인자함유용액을 각각 대략 동일한 양씩 주입한다. 이렇게 함으로써, 시료주입시의 승압은 통공(4)에 의해 완화된다.

유로(1)는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 웰(2A)로부터 웰(2B)에, 또는 그 반대로 향하는 방향과 직교하는 방향으로 뻗는 장벽(6)에, 웰(2A)로부터 웰(2B)에, 또는 그 반대로 향하는 방향을 따라 형성된 한 개 또는 복수개, 예컨대, 약 백 개의 홈(5)에 의해 구성되어 있다. 이들의 홈(5)은 세포의 직경 또는 그 변형능력에 맞춘 폭으로 형성된다. 이러한 홈(5)을 설치함으로써, 세포를 각각의 레벨로 관찰하는 것이 가능하게 되고, 또한, 세포를 소망의 종류마다 분리하는 것이 가능하게 된다. 한편, 도 1 내지 도 3에서의 부호 7a는 웰(2A)과 웰(2B)과의 사이에 형성되는 둑을 나타내고, 도 3 및 도 4에서의 부호 7b은 둑(7a)에 형성되는 테라스(Terrace)를 나타내고 있다. 테라스(7b)는 장벽(6)을 둘러싸는 평탄부이다.

세포가 유로(1)를 이동하는 상태의 관찰, 유로(1)를 통과하는 도중 또는 통 과한 후의 세포수의 계측은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 유로(1)에 검지(檢知)수단, 예컨대, 현미경 또는 이후에 설명하는 바와 같이, 현미경과 비디오카메라 또는 CCD카메라(전하결합소자카메라)를 조합시킨 주조의 광학적관찰수단(70, 도 17 참조)을 설치함으로써 행해진다. 이러한 광학적관찰수단(70)을 사용함으로써, 자동적으로 세포가 이동하는 경로를 기록할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같은 통공(3, 4)을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 장치를 하나의 유닛(Unit)으로 하여, 복수의 유닛을 집적(集積)시킴으로써, 다른 종류의 검체(檢體) 또는 다른 종류의 세포를 대상으로 하고, 동시에 세포의 이동(주화성)의 검출이나 주화성세포의 분리를 행할 수 있는 장치를 구성할 수 있다. 이러한 장치는, 전체적으로 소형화되어 있어, 시료의 처리를 미량(微量)으로 행할 수 있다. 또한, 액체의 주입·채취량의 프로그램 제어에 의해, 처리를 자동화하여 행하는 것이 용이하다.

이상에 설명한 바와 같은 통공(3, 4)을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 유닛은 실제로는 다음과 같이 하여 제작된다.

웰(2A, 2B), 유로(1)의 내부형상은 실리콘 단결정 소재로 이루어지는 기판(7)의 표면상에, 이미 알려진 집적회로의 제작기술을 응용함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이 하여, 그 표면상에 웰(2A, 2B), 유로(1)의 내부형상을 모사한 요철형상이 새겨진 기판(7)을 유리기판(8)과 대면시켜 포개면, 그들 양쪽 기판(7, 8)의 사이에 웰(2A, 2B), 유로(1)가 형성된다.

기판(7)에는, 또한, 웰(2A), 웰(2B)의 각각 대응시켜, 세포부유액 또는 주화 성인자함유용액을 통과시키는 통공(3')이 상하방향으로 관통 형성되어 있음과 아울러, 그들의 용액을 웰(2A), 웰(2B)에 주입 또는 거기에서 채취할 때에 생기는 승압(昇壓), 강압(降壓)을 완화시키기 위한 통공(4')이 통공(3')과 쌍으로 되어, 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 통공(3', 4')은 웰(2A) 또는 웰(2B)을 통하여 연통하여 있음과 아울러, 블록체(9)에 상하방향에 관통 형성된 통공(3, 4)에 각각 연통하여 있다. 한편, 기판(7)과 블록체(9)와의 사이에는 실제로는 패킹이 개재되어 그들의 사이의 액 밀봉이 되도록 되어 있다.

다음에, 상기한 바와 같은 통공(3', 4')을 각각 구비한 웰(2A, 2B)이 유로(1)를 통하여 연통되어 이루어지는 유닛이 복수 조립되어 이루어지는 본 실시예의 세포관찰챔버에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 실시예의 세포관찰챔버가 적용되는 세포관찰장치의 전체구조의 개요에 대하여 설명한다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예의 세포관찰챔버(30)가 적용되는 세포관찰장치(10)는 비교적 높이가 낮은 직방체(直方體) 형상의 케이싱(20)의 상면으로부터 그 일부가 노출하도록 하여, 세포관찰챔버(30)가 수납되어 있다. 또한, 그 케이싱(20)의 상면에는 노트북 컴퓨터(50)가 분리가능하게 설치 또는 재치되어 있고, 이 노트북 컴퓨터(50)의 작동에 의해, 세포부유액 등 함유용액의 온도제어부에 대한 지령, 그 온도 데이터나 세포관찰 데이터의 해석, 기록, 모니터 표시 등이 행하여진다. 이 모니터 표시에는 세포의 실제의 움직임의 영상표시도 포함된다.

케이싱(20)의 상면에는 그 밖에 수준기(21)가 설치되어 있어, 장치(10)의 수 평을 항시 감시할 수 있다. 그리고, 수평으로부터 변이(變移)하고 있는 경우에는 케이싱(20)의 하면에 설치된 경사조정수단(27, 도 16 참조)의 누진량(螺進量)을 조정함으로써, 수평을 회복할 수 있다. 또한, 이 경사조정수단(27)의 누진량을 다양하게 조정함으로써, 장치(10)를 다양한 각도로 기울게 할 수 있어, 세포의 주화성에 미치는 중력의 영향에 의한 관찰도 가능하게 된다.

케이싱(20)의 앞측면에는, 도 6에서 우측 아래쪽에서 좌측 위쪽을 향하여 순서대로, 광학적관찰수단(70)에 의한 세포관찰 화상의 밝기(빛의 조도)조정손잡이(22), 광학적관찰수단(70)의 위치조정손잡이(23), 초점조정노브(24) 등이 설치되어 있다. 이후에 설명하는 바와 같이, 광학적관찰수단(70)의 광축은 케이싱(20) 내에 있어서 수평으로 뻗도록 배치되어 있으므로, 케이싱(20), 나아가서는 장치(10)의 전체 높이를 낮게 할 수 있고, 테이블 위에 놓여진 본 장치(10)에 대하여, 앉은 자리에서 세포주화성의 검출, 주화성세포의 분리, 계수(計數) 등의 작업을 행할 수 있어, 조작성이 크게 개선된다. 케이싱(20) 내의 제반 장치의 배치구성에 대하여는 이후에 상세하게 설명된다.

세포관찰챔버(30)은 다음과 같이 하여 구성되어 있다.

도 7은 본 세포관찰챔버(30)의 전체 사시도, 도 8은 그 평면도, 도 9는 그 전측면도, 도 10은 그 우측면도, 도 11은 도 8의 XI-XI선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 12는 도 8의 XII-XII선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 13은 그 세포관찰챔버(30)의 일부 분해 사시도, 도 14는 분해를 더 행한 세포관찰챔버(30)의 일부 분해 사시도이다.

도 7∼도 10, 도 13 및 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 세포관찰챔버(30)는 그 외관 및 이후에 설명하는 캠조작레버(36, 37)의 간단한 회동조작에 의한 그 일부 분해로부터, 다음과 같이 하여 구성되어 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 최하단에 배치되는 원형 접시형상의 바닥지지체(31) 위에는, 마찬가지로 원형 접시형상의 중간지지체(32)가 장착되고, 중간지지체(32) 위에는, 마찬가지로 원형 접시형상으로 바닥부(33a)가 비교적 두껍고, 외주 플랜지부(33b)가 비교적 폭이 넓은 커버 블록체(33)가 장착되고, 커버 블록체(33) 위에는, 그 커버 블록체(33)의 중앙오목부(33c)를 걸쳐 앉아, 그 중앙팽대부(34a)를 그 중앙오목부(33c)에 잠기도록 하여, 가이드 블록체(34)가 장착되며, 커버 블록체(33)의 상면에는 온도센서(35)의 받침대자리부분(35a)이 착석되어 있다.

그리고, 커버 블록체(33)는 캠조작레버(36)를 회동함으로써, 중간지지체(32)에 위쪽으로부터 압접(壓接)되고, 이에 의해, 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 위쪽으로부터 압접되며, 최종적으로는 커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착된다. 또한, 중간지지체(32)는 캠조작레버(37)를 회동함으로써, 바닥지지체(31)에 위쪽으로부터 압접되어, 이에 장착되어 있다. 한편, 실제의 장착 순서는 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 장착되고나서, 커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착되게 된다. 분해의 경우에는, 이 반대의 순서로 된다. 커버 블록체(33)는 종래의 세포관찰챔버(00, 도 18 참조)에서의 블록체(09)와 커버(04)가 합체(合體)된 것에 상당하고 있다.

캠조작레버(36, 37)는 어느 것이나 평면에서 보아 ㄷ자형을 이루고 있고, 그 들의 양 다리부의 단부(36a, 37a)는 원형 접시형상의 바닥지지체(31)의 몸통체부(31b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에 심어서 설치된 한 쌍의 지지축(38)의 주위로 회동가능하게 지지되어 있다. 또한, 그들의 양 다리부의 단부(36a, 37a)는 정면에서 보아 사각형상으로 팽대화(膨大化)되어 있고, 그들의 내면에는, 캠조작레버(36)에 대하여는 캠홈(36b)이, 캠조작레버(37)에 대하여는 캠홈(37b)이 각각 만곡형상으로 형성되어 있다(도 13, 도 14 참조).

원형 접시형상의 커버 블록체(33)의 외주 플랜지부(33b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에는 핀(40)이 심어서 설치되어 있다(도 14, 도 11 참조). 이 핀(40)은 캠조작레버(36)의 캠홈(36b)에 끼워 넣어져서, 캠조작레버(36)가 회동조작될 때, 캠홈(36b) 안을 미끄럼 이동한다. 이에 의해, 커버 블록체(33)는 그 외주 플랜지부(33b)의 하면이 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)의 상면에 위쪽으로부터 접근하여, 이에 접촉하고, 바닥지지체(31)에 장착된다. 또한, 캠조작레버(36)를 반대로 회동조작함으로써, 커버 블록체(33)는 바닥지지체(31)로부터 분리된다. 커버 블록체(33)의 외주 플랜지부(33b)와 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)와의 사이에는 커버 블록체(33)가 중간지지체(32)에 장착되었을 때, 이들 사이에 형성되는 내부공간으로부터 매질(媒質)이 누설하는 것을 방지하기 위하여, 0링(42)이 개재되어 있다.

마찬가지로, 원형 접시형상의 중간지지체(32)의 외주 플랜지부(32b)의 외주면상으로서, 그 축중심에 관하여 대칭인 위치에는 핀(41)이 심어서 설치되어 있다 (도 11 참조). 이 핀(41)은 캠조작레버(37)의 캠홈(37b)에 끼워 넣어져서, 캠조작 레버(37)이 회동조작될 때, 캠홈(37b) 안을 미끄럼 이동한다. 이에 의해, 중간지지체(32)는 그 외주 플랜지부(32b)의 하면이 바닥지지체(31)의 몸통체부(31b)의 상면에 위쪽으로부터 접근하여, 이에 접촉하고, 바닥지지체(31)에 견고하게 장착된다. 또한, 캠조작레버(37)를 반대로 회동조작함으로써, 중간지지체(32)는 바닥지지체(31)로부터 분리된다.

가이드 블록체(34)의 중앙팽대부(34a)에는, 상하방향으로 관통하여 가이드 블록체(34)의 길이방향으로 일렬로 정렬시켜서, 미세한 여섯 개의 통공(34c)이 형성되어 있다. 이들의 통공(34c)은 작업자가 세포부유액이나 검체용액 등의 시료를 포함한 마이크로 피펫(도시되어 있지 않음)의 침 선단을 챔버(30) 안에 삽입하고, 또한, 거기에서 뽑아낼 때에, 마이크로 피펫의 침 선단을 안내함과 아울러, 마이크로 피펫으로부터 토출된 그들의 용액을 이후에 설명하는 웰(이 웰은 상기한 한 쌍의 웰(2A, 2B, 도 1) 중 어느 쪽의 웰과 같은 것이다.)로 안내하는 데에 도움이 된다. 여섯 개의 통공(34c)의 정렬위치는 가이드 블록체(34)를 평면에서 보아 폭방향으로 이분(二分)하는 중심선(a)으로부터 한 쪽으로 약간 변위시켜져 있다(도 8 참조).

가이드 블록체(34)는 그 중앙팽대부(34a)를 끼운 양측의 아암부(34b, 34b)와 커버 블록체(33)의 플랜지부(33b)와의 사이에 핀(39)이 통과됨으로써, 위치결정되어, 플랜지부(33b) 위에 착탈가능하게 장착되어 있다. 따라서, 가이드 블록체(34)는 이를 커버 블록체(33)로부터 제거하여, 양측의 아암부(34b, 34b)의 위치가 교체되도록 180도 회전시켜, 반전(反轉) 전과 같이 핀(39)에 의해 위치결정함으로써, 커버 블록체(33)의 플랜지부(33b) 위에 다시 착탈가능하게 장착할 수 있다. 이때, 여섯 개의 통공(34c)의 정렬위치는 반전 전의 정렬위치와 중심선(a)에 관하여 대칭인 위치에 있다.

커버 블록체(33)와 중간지지체(32)와의 사이의 원주방향의 상대적인 위치결정을 행하기 위하여, 한 쌍의 위치결정용핀(46a, 46b)이 커버 블록체(33)와 중간지지체(32)에 걸쳐 앉도록 하여, 각각 형성된 구멍 안으로 통과시켜져 있다(도 12, 도 14 참조). 마찬가지로, 중간지지체(32)와 바닥지지체(31)와의 사이의 원주방향의 상대적인 위치결정을 행하기 위하여, 한 쌍의 위치결정용핀(47a, 47b)이 중간지지체(32)와 바닥지지체(31)에 걸쳐 앉도록 하여, 각각 형성된 구멍 안으로 통과시켜져 있다(도 12 참조). 핀(46a)과 핀(46b), 핀(47a)과 핀(47b)은 각각 다른 직경을 갖고, 조립시의 실수를 미연에 방지하는 기능을 하고 있다.

다음에, 상기 세포관찰챔버(30)의 내부구조에 대하여 상세하게 설명한다.

바닥지지체(31)는 그 바닥부(31a)의 중앙에, 세포의 움직임을 관찰하는 창(31c)이 설치되어 있다. 또한, 그 바닥면 위에는 투명한 유리기판(8)이 재치되어 있다. 이 유리기판(8)은 중간지지체(32)가 바닥지지체(31)에 장착되었을 때, 중간지지체(32)의 바닥부(32a)에 의해 바닥부(31a)에 강하게 압착되어, 거기에 고정된다. 바닥부(32a)와 유리기판(8)과의 사이에는 그들의 외주측에 0링(43)이 개재되어 있고, 이에 의해, 그들 사이에 형성되는 내부공간으로부터 매질이 누설하는 것을 방지하도록 되어 있다.

유리기판(8)의 중앙부의 표면상에는 기판(7)이 재치되어 있다. 이들 유리기 판(8), 기판(7)은 상기한, 도 1에서의 유리기판(08), 기판(07)과 기본적으로 같은 구조의 것이다. 따라서, 기판(7)의 유리기판(8)과 대향하는 쪽의 표면상에는, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과, 이들을 연통시키는 유로(1)의 내부형상을 모사한 요철형상이 여섯 유닛 분(分)이 새겨져 있고, 이것이 유리기판(8)과 대면시켜져, 포개진 상태에 있어서는 그들 양쪽기판(7, 8) 사이에 여섯 유닛 분(分)의 웰(2A, 2B), 유로(1)의 조합구조가 형성된다.

기판(7)에는 또한, 상기한 바와 같이, 웰(2A), 웰(2B)의 각각에 대응시켜서, 세포부유액 또는 주화성인자함유용액을 통과시키는 통공(3')이 상하방향으로 관통 형성되어 있음과 아울러, 그들의 용액을 웰(2A), 웰(2B)에 주입 또는 거기에서 채취할 때에 생기는 승압, 강압을 완화시키기 위한 통공(4')이 통공(3')과 쌍으로 되어 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 통공(3', 4')은 웰(2A) 또는 웰(2B)을 통하여 연통하고 있다.

중간지지체(32)의 바닥부(32a)의 중앙부에는 개구부(32c)가 형성되어 있고, 이 개구부(32c)에는 바닥부(32a)의 두께보다 약간 두꺼운 패킹부재(44)가 끼워 넣어져서, 그로부터 돌출하여 유리기판(8) 위에 재치된 기판(7)을 위쪽으로부터 눌러, 이를 유리기판(8)에 압착한다. 기판(7)은 매우 얇으므로, 도 11, 도 12에 있어서는 유리기판(8)과 패킹부재(44)에 끼워진 굵은 실선의 선분으로서 그려져 있다. 기판(7)에 형성되는 통공(3', 4'), 웰(2A, 2B), 유로(1)의 형상은 도시되어 있지 않다.

이 패킹부재(44)에는 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4')에 각각 연통하는 통공(3-1, 4-1)이 통공(3', 4')의 총수와 같은 수만큼, 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 통공(3', 4')은 그들 한 쌍이 웰(2A), 웰(2B)의 각각에 형성되어 있기 때문에, 하나의 유닛에 대하여 합계 네 개의 통공이 형성되어 있게 되고, 그것이 여섯 유닛 분 집적되기 때문에, 총계 스물네 개의 통공(통공(3-1, 4-1)의 군)이 종횡(縱橫)으로 정렬시켜져 형성되어 있게 된다. 통공(3-1)은 도 11에 있어서, 지면과 직교하는 안쪽 및 앞쪽에 있고, 도시되어 있지 않다.

한편, 패킹부재(44)에 관통 형성되는 통공(3-1, 4-1)은 반드시 분리하여 개별적으로 형성될 필요는 없고, 통공(3-1)이 통공(4-1)에 합체시켜져도 좋다. 이렇게 하여도, 예컨대, 아래로 흐르는 용액과 상승하려고 하는 기체가 혼합되어 버리는 일은 없고, 기체는 아래로 흐르는 용액 속을 빠져서, 그 위의 통공(4-2)을 통하여 배기(排氣)되므로, 웰 내의 승압을 완화하는 기능에 지장은 생기지 않는다. 도 12에는 이와 같이 이루어진 패킹부재(44)의 구조가 도시되어 있다. 또한, 그것을 위하여는 커버 블록체(33)에 형성되는 통공(3-2, 4-2)의 하단부를 약간의 길이 정도 절제하고, 거기에 작은 빈 곳을 형성하도록 하면, 승압·강압 완화의 기능을 더욱 확실하게 유지할 수 있다(도 12 중, 통공(3-2, 4-2) 바로 아래의 좌우 두 개의 작은 공백부 참조).

커버 블록체(33)가 바닥지지체(31)에 장착될 때, 커버 블록체(33)의 바닥부(33a)의 하면은 패킹부재(44)의 상면에 접촉하여, 이를 누른다. 따라서, 기판(7)은 결국, 패킹부재(44)를 통하여 커버 블록체(33)에 의해 압착되어 유리기판(8) 위에 고정되게 된다.

커버 블록체(33)의 바닥부(33a)의 둘레 테두리 부근의 한 곳에는 챔버(30) 내의 혼합액이 중앙오목부(33c)에 출입하기 위한 비교적 큰 직경의 통공(33d)이 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 또한, 바닥부(33a)의 중앙부에는 패킹부재(44)에 관통 형성된 통공(3-1, 4-1)에 연통하는 통공(3-2, 4-2)이 통공(3-1, 4-1)의 총수와 같은 수만큼, 상하방향으로 관통 형성되어 있다. 이들 바닥부(33a)의 중앙부에 형성된 통공 군(群) 중, 웰(2A) 측에 속하는 통공(4-2)의 여섯 유닛 분, 즉, 웰(2A) 측에 속하는 정렬시켜진 여섯 개의 통공(4-2)은 도 8에 도시되는 자세로 커버 블록체(33)에 장착된 가이드 블록체(34)의 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하여, 그들의 중심선을 공유하고 있다.

가이드 블록체(34)을 도 8에 도시되는 자세로부터 180도 회전시켜서, 양측의 아암부(34b, 34b)의 위치를 교체하면, 이번은 웰(2B) 측에 속하는 정렬시켜진 여섯 개의 통공(4-2)이 가이드 블록체(34)의 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하게 된다. 가이드 블록체(34)의 이러한 자세의 전환은 예컨대, 마이크로 피펫에 의한 세포부유액의 웰(2A)에의 주입과, 마이크로 피펫에 의한 주화성인자함유용액의 웰(2B)에의 주입이 계속되어 행하여지는 경우에, 채용될 수 있다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4'), 패킹부재(44)에 관통 형성된 통공(3-1, 4-1), 커버 블록체(33)의 바닥부(33a)에 관통 형성된 통공(3-2, 4-2)은 각각 연통하여 맞추어져 있고, 이와 같이 하여 연통하여 맞추는 통공(4', 4-1, 4-2)으로부터 형성되는 한 개의 통공 집합체의 여섯 유닛 분는 도 8에 도시되는 자세로 커버 블록체(33)에 장착된 가이드 블록 체(34)에 형성된 여섯 개의 통공(34c)에 1 대 1로 대응하여, 그들의 중심선을 공유하고 있다(도 11, 도 12 참조). 한편, 기판(7)에 관통 형성된 통공(3', 4')은 매우 미소하므로, 도 11, 도 12에 있어서는 도시되어 있지 않다. 통공(4-1, 4-2)으로부터 이루어지는 통공의 집합체는 도 1에서의 통공(4)에 상당하고 있다.

따라서, 지금, 웰(2A, 2B), 통로(1)에 세포등장액이 채워져, 웰(2B)에 주화성인자함유용액이 주입되어 있는 것으로 하고, 웰(2A)에 마이크로 피펫에 의해 세포부유액을 주입하려고 할 때, 마이크로 피펫의 선단을 사용 대칭이 되는 유닛의 웰(2A)에 통하는 통공(34c)에 삽입하여, 이에 안내시키면서 소정 깊이까지 진입시키고, 거기에서 세포부유액을 토출하면, 토출된 세포부유액은 이어서, 통공(4-2, 4-1, 4')을 순차적으로 아래로 흘러, 웰(2A)에 이른다. 이때, 웰(2A) 내의 압력상승은 통공(3', 3-1, 3-2)을 거쳐 외부로 빠져나갈 수 있고, 주화성인자함유용액에 반응하는 세포의 주화성에 대한 압력변동의 영향을 최소한으로 할 수 있다.

웰(2B)에 마이크로 피펫에 의해 주화성인자함유용액을 주입하려고 할 때도, 마찬가지의 요령으로 행하여, 마이크로 피펫으로부터 토출된 주화성인자함유용액을, 이번은 웰(2B) 측에 속하는 통공(4-2, 4-1, 4')을 순차적으로 아래로 흘려, 웰(2B)에 이르게 할 수 있다.

한편, 통공(3-2, 3-1, 3')을 용액공급용 통로로서 사용하고, 통공(4', 4-1, 4-2)을 압력완화용 통로로서 사용하는 것도 가능하다.

웰(2A)에 공급된 세포부유액 중의 세포는 웰(2B) 내의 주화성인자함유용액에 반응하면, 유로(1)를 통하여 웰(2A)에서부터 웰(2B)로 이동한다. 그 상태 및 수 를, 세포 레벨로, 창(31c)을 통하여 현미경에 의해 관찰, 계측할 수 있다.

이와 같이 하여, 유로(1)를 통하여 웰(2A)에서부터 웰(2B)로 이동하는 세포의 주화성의 검출, 그 성질을 이용한 세포의 분리 등의 작업을 행하는 데에는 이들의 영역을 채우고 있는 혼합액의 온도를, 그 세포의 활동에 적합한 온도로 관리할 필요가 있다. 또한, 세포의 온도변화에 의한 반응 등을 따라 정확하게 계측, 분석하고 싶을 때에도, 혼합액의 온도관리는 필요하다. 한편, 여기에서, 이들의 영역을 채우고 있는 혼합액이란, 세포등장액과 세포부유액의 혼합액, 세포등장액과 주화성인자함유용액의 혼합액이며, 양쪽 혼합액의 온도는 거의 같다.

상기 목적을 위하여, 본 실시예에 있어서는 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 두 대의 온도조절기(62, 63)을 사용하고, 그 중의 한 대째의 온도조절기(62)는 온도센서(35)를 이용하여 혼합액의 온도를 직접 계측하고, 히터에 의해 가열되는 가열부(64)를, 챔버(30)를 그 위에 설치한 상태에서, 온도 제어하여 온도관리의 정밀도를 높인다. 또한, 두 대째의 온도조절기(63)는 가열부(64)를 사전에 가열하여 두고, 혼합액의 온도가 소망의 온도로 조절할 수 있을 때까지의 시간을 단축할 수 있도록 한다. 이 온도조절기(63)는 또한, 가열부(64)의 과열방지의 기능도 구비하고 있다.

온도센서(35)를 이용하여 혼합액의 온도를 직접 계측하기 위하여, 온도센서(35)의 온도감지부(35b)는 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 받침대자리부분(35a)으로부터 아래쪽으로 뻗어, 혼합액과 동등한 용액으로 채워진 액체류실(45) 안에 직접 잠겨져 있다. 이 액체류실(45) 내의 용액은 가열부(64)에 의한 간접적 인 가열을 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액과 같게 받아, 그 용액의 온도와 같은 온도로 상승시킬 수 있고, 온도센서(35)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액의 온도와 같은 온도를 측정할 수 있다. 액체류실(45) 내의 용액의 액 수위 레벨은 커버 블록체(33) 내의 혼합액의 액 수위 레벨(L)과 거의 같다.

액체류실(45)은 커버 블록체(33)의 몸통체부의 외주벽의 일부가 상하방향으로 깎아내서 형성된 오목부가 중간지지체(32)의 내주벽에 의해 주위를 둘러싸서 형성된 것이다. 이 액체류실(45)은 웰(2A, 2B), 통로(1) 및 이들에 연통하는 영역으로부터 격리되어 설치되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 액체류실(45)의 아래쪽부에 있어서, 액체류실(45)이 웰(2A, 2B), 통로(1) 및 이들에 연통하는 영역과 접속하는 곳에 패킹(도시되어 있지 않음)을 개재하도록 한다. 이렇게 함으로써, 한 대째의 온도조정기(62)의 온도감지부(35b)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)이나 유로(1) 안에 채워진 세포를 포함하는 용액을 오염하는 일 없이, 그 용액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

도 15에 도시되는 블록선도에 의해, 챔버내 혼합액의 온도제어시스템(60)에 대하여 더 상세하게 설명하면, 먼저, 온도조절스위치(66)가 온(ON)으로 되어, 전환스위치(67)의 예열(予熱)측이 온으로 됨으로써, 온도조절기(63)에 의한 조절하에서의 가열부(64)의 예열이 시작된다. 이 예열은 가열부(64)의 온도를 센서(65)에 의해 측정하고, 그것을 피드백(Feed-back)하면서 행하여진다. 예열온도의 지정은 컴퓨터(61)에 의해 행하여진다. 이 컴퓨터(61)는 노트북 컴퓨터(50)에 내장되는 것 이다. 69는 고체상태 릴레이(Solid State Relay ; SSR)이다.

가열부(64)의 온도가 소정의 예열온도에 도달하고, 가열부(64) 위에 세포관찰챔버(30)이 재치되면, 전환스위치(67)의 가열측이 온되도록 전환되어, 온도조절기(62)에 의한 조절하에서의 가열부(64)의 가열이 시작된다. 이 가열은 챔버내 혼합액을 소정의 온도까지 가열하는 것을 목적으로 하고 있고, 챔버내 혼합액의 온도를 센서(35)에 의해 측정하여, 그것을 피드백하면서 행하여진다. 가열 온도의 지정은 컴퓨터(61)에 의해 행하여진다. 가열부(64)는 상기한 예열에 의해, 소정의 온도까지 상승하고 있으므로, 이 가열에 의해, 챔버내 혼합액을 소정의 온도까지 가열하는 데에는 단시간으로 행하여진다.

챔버내 혼합액의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 온도조절기(62)는 그 온도를 유지하도록 가열부(64)의 가열제어를 행한다. 어떠한 원인, 예컨대, 챔버(30)가 가열부(64)에 접촉하고 있지 않은 등에 의해, 가열부(64)의 온도가 이상(異常)(예컨대, 43℃)으로 상승하면, 온도조절기(63)가 릴레이(68)를 작동시켜, 회로를 차단한다. 한편, 온도조절기(62)도, 챔버내 혼합액의 온도가 이상(예컨대, 38∼40℃)으로 상승하면, 릴레이(68)를 작동시켜, 회로를 차단하도록 되어 있다.

컴퓨터(61)는 가열부(64)의 온도, 챔버내 혼합액의 온도, 센서(35, 65)의 상태 등을 항시 모니터링하여, 디스플레이에 표시하고, 또한, 온도조절기(62), 온도조절기(63)에 가열온도, 예열온도의 지정을 각각 행한다.

한편, 여기에서, 본 실시예의 세포관찰챔버(30)의 실제의 조립순서에 대하여 상세하게 설명하여 둔다.

먼저, 바닥지지체(31)에 유리기판(8)을 장착한다. 다음에, 바닥지지체(31)에 중간지지체(32)를 끼워 맞춰, 캠조작레버(37)를 회동함으로써, 중간지지체(32)를 위쪽으로부터 0링(43)을 통하여 바닥지지체(31)에 압접시켜서, 이에 장착한다. 이에 의해, 매질의 누설이 방지되어, 이들의 부품조립체에 용기로서의 기능을 갖게 할 수 있다. 다음에, 중간지지체(32)의 바닥부(32a)의 중앙부에 형성된 개구부(32c)에 안내시키면서, 기판(7)을 유리기판(8)위에 재치하고, 바닥면부에 패킹부재(44)가 장착된 커버 블록체(33)를 중간지지체(32)에 끼워 맞춰, 캠조작레버(36)를 회동함으로써, 패킹부재(44)를 위쪽으로부터 기판(7)에 압접시킴과 아울러, 기판(7)을 유리기판(8)에 압접시킨다. 동시에, 커버 블록체(33)는 0링(42)을 통하여 중간지지체(32)에 압접되어, 매질의 누설이 방지되고, 이들의 부품 전체로 이루어지는 조립체(세포관찰챔버(30))에도, 용기로서의 기능을 갖게 할 수 있다.

다음에, 도 16 및 도 17에 도시되는 본 실시예의 세포관찰장치(10)의 내부구조에 대하여 설명한다.

도 16은 본 실시예의 세포관찰장치(10)의 케이싱(20) 내부의 사시도, 도 17은 광학적관찰수단의 개략구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 실시예의 세포관찰장치(10)의 케이싱(20) 내에는, 상기한 바와 같이, 세포관찰챔버(30)가 케이싱(20)의 상면으로부터 그 일부(용액공급 또는 채취측의 일부)가 노출하도록 하여, 케이싱(20)의 한 쪽 구석쪽에 수용되어 있다. 이 세포관찰챔버(30)는 케이싱(20) 내에 설치된 설치가설대(28)의 중앙오목부 내에 잠기도록 하고, 거기에 설치되어, 필요에 따라 용이하게 세포관찰챔버(30)를 교환하는 것을 가능하게 하고 있다.

세포관찰챔버(30)의 아래쪽에는 광학적관찰수단(70)이 설치되어 있다. 이 광학적관찰수단(70)은 도 17에 도시되는 바와 같이, XY 이차원평면상을 이동가능한 스테이지 위에, 대물렌즈(85)과, 두 개의 반사경(82, 84)과, 이들의 반사경(82, 84)의 사이에 배치된 하프미러(83)과, 광원(81)과, CCD카메라(86)로 이루어지는 광학계(80)를 구비하고 있고, 일점쇄선으로 표시되는 그 광축은 대물렌즈(85)를 광이 통과하는 약간의 부분에서 수직을 이루는 것 이외에는 굴곡하는 부분을 가지면서도, 수평으로 뻗고 있다. 이 광학계(80)는 현미경에 CCD카메라(86)를 조합시킨 구조로 이루어지는 것이다.

대물렌즈(85)는 한 쌍의 웰(2A, 2B)을 연통하는 유로(1)를 통하여 이동하는 세포를 관찰할 수 있도록, 세포관찰챔버(30)의 바닥지지체(31)의 바닥부(31a) 중앙에 마련된 창(31c)에 가깝게, 그 바로 아래에 배치되어 있다.

광원(81)으로부터 발생한 광은 반사경(82), 하프미러(83), 반사경(84)에 의해 순차적으로 반사되어, 대물렌즈(85)에 입사되고, 여기를 통과하여, 유로(1)에 있는 세포를 비춘다. 이렇게 하여 밝게 비추어진 세포의 모습은 대물렌즈(85)에 의해 소정의 크기로 확대되어, 반사경(84)에 입사되고, 이에 의해 반사되어, 하프미러(83)에 입사된다. 그리고, 여기를 바로 통과하여, 카메라(86)에 의해 포착되고, 이에 의해 시각화 가능한 상(像)으로서 촬상된다. 광원(81)의 조도의 조절은 조도조정손잡이(22)를 조작함으로써 행하여진다

카메라(86)는 설치대(87) 위에 고정되어 있고, 이 설치대(87)는 이후에 설명 하는 제2 스테이지(73) 위에, 리니어 가이드(88)를 따라 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 초점조정노브(24)를 조작함으로써, 그 초점조정노브(24)에 연계하는 나사봉(89)과 설치대(87)와의 나사결합을 통하여, 하프미러(83) 방향으로 슬라이드 가능하고, 이에 의해, 카메라(86)의 초점조정이 행하여지도록 되어 있다.

카메라(86)에 의해 촬상된 세포의 상은 디지털 데이터화되어 퍼스널컴퓨터(50)로 보내져, 거기에 수납·기억됨과 아울러, 필요에 따라 퍼스널컴퓨터(50)의 디스플레이상에 표시된다. 세포의 상의 확대도를 바꾸는 데에는 대물렌즈(85)가 교환된다. 또한, 퍼스널컴퓨터(50)에 내장되는 줌(Zoom) 기능을 이용하여 확대·축소할 수도 있다. 이렇게 하여, 유로(1)를 통하여 웰(2A)에서부터 웰(2B)로 이동하는 세포의 상태 및 수를, 세포 수준으로 관찰, 계측하는 것이 가능하게 된다.

광학적관찰수단(70)의 베이스(Base, 基台)를 이루는, XY 이차원평면상을 이동가능한 스테이지는 다음과 같이 하여 구성되어 있다.

이 스테이지는 도 17에 도시되는 바와 같이, 제1 스테이지(71)와 제2 스테이지(73)와의 2단계 구성으로 이루어진다. 제1 스테이지(71)는 리니어 가이드(72)를 따라 케이싱(20)의 바닥판(25)에 대하여 X방향으로 슬라이드 가능하게, 바닥판(25) 위에 설치되어 있다. 여기에서, X방향이란, 카메라(86)와 반사경(84)을 연결하는 광축에 직교하는 방향이다. 이 제1 스테이지(71)의 X방향으로의 슬라이드는 위치조정손잡이(23)를 조작함으로써, 그 위치조정손잡이(23)와 일체의 나사봉(29)과 제1 스테이지(71)와의 나사결합을 통하여 행하여진다.

또한, 제2 스테이지(73)는 리니어 가이드(74)를 따라 제1 스테이지(71)에 대 하여 Y방향(X방향에 직각인 방향)으로 슬라이드 가능하게, 제1 스테이지(71) 위에 설치되어 있다. 이 제2 스테이지(73)의 Y방향으로의 슬라이드는 모터(스테핑 모터, 75)의 작동에 의해, 그 모터(75)의 회전축과 일체의 나사봉(76)과 제2 스테이지(73)와의 나사결합을 통하여 행해진다. 모터(75)의 제어는 퍼스널컴퓨터(50)를 통하여 행할 수 있다.

한편, 조도조정손잡이(22), 위치조정손잡이(23), 초점조정노브(24)에 의해, 조도의 조정, 스테이지의 위치조정, 초점의 조정을 행하고 있지만, 각각의 조정 기능을 퍼스널컴퓨터 프로그램에 내장하고, 프로그램 스위치나 퍼스널컴퓨터에 부수적인 스위치 키에 의해, 이들의 조정을 행하도록 하여도 좋다. 또한, 각각의 동작 기능은 모터 등의 자동기동기기(自動起動機器)로 동작되는 것 이외에, 각각의 조정 부분에 조정손잡이를 준비하여, 수동으로 조정하도록 하여도 좋다.

케이싱(20) 내에는, 또한, 챔버내 혼합액의 온도제어시스템(60)의 구성요소를 이루는 제1의 온도조정기(62)와 제2의 온도조정기(63), 팬(90), 노이즈 필터(100), 제어회로부(110), 각종 배선접속용의 커넥터(120), 전원부(130) 등이 수용되어 있다.

이들 중, 온도제어시스템(60)은 상기한 바와 같이, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액(혼합액)을 소정의 온도로 조정하는 수단(온도조정수단)을 이룬다. 팬(90)은 외기를 받아들어, 케이싱(20) 내로 구석구석까지 흘러, 배출함으로써, 케이싱(20) 내의 분위기온도가 가능한 한 균일해지도록 한다. 제어회로부(110)는 커넥터(120)를 통하여 퍼스널컴퓨터(50)에 접속되어 있다.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 케이싱(20) 내에는, 케이싱(20) 내의 분위기를 소정의 온도로 조정하기 위한 수단(온도조정수단)을 더 설치하여도 좋다. 이 수단은 히터와, 분위기온도측정용 센서와, 온도조정기를 갖고, 퍼스널컴퓨터(50)에 접속되어, 케이싱(20) 내 분위기의 가열 또는 냉각을 행하고, 케이싱(20) 안이 균일한 온도의 분위기로 만족시켜지도록 하는 것도 가능하다. 이렇게 함으로써, 챔버(30) 내의 혼합액에 대한 외부의 온도변화에 의한 영향을 더 완화하여, 소정의 온도로 유지하는 것도 가능하게 된다.

케이싱(20)의 하면의 네 구석부에는 케이싱(20)의 경사를 조정하기 위한 경사조정수단(27)이 설치되어 있다. 이 경사조정수단(27)은 고정볼트의 나사부를 케이싱(20)의 하면 네 구석부의 각각에 형성된 암나사부에 나사결합시킴으로써 구성되어 있으므로, 수준기(21)에 의해 케이싱(20)의 수평이 무너지고 있는 것이 발견되었을 때, 무너지고 있는 부위에 대응하는 구석부에 설치되어 있는 경사조정수단(27)을 회동조작함으로써, 수평을 회복할 수 있다. 또한, 세포의 주화성에 미치는 중력의 영향을 관찰하고 싶을 때에는 대응하는 경사조정수단(27)을 소정량 회동조작하여, 케이싱(20)을 소정의 각도로 경사시킴으로써, 이를 실행할 수 있다.

케이싱(20)의 전면의 우측 상부에는 전원램프(131)이 설치되어, 전원부(130)의 온, 오프상태가 표시되게 되어 있다. 또한, 경보램프(132, 133)가 설치되어 있다. 경보램프(132)는 가열시스템에 이상이 발생하였을 때에 점등한다. 예컨대, 가열판(Heat Plate)의 온도가 서모스탯(Thermostat)의 설정온도를 초과하여 고온 (예컨대, 52℃)으로 되었을 때 등에 점등한다. 또한, 경보램프(133)은 경보램 프(132)에서, 예컨대, 더 고온(예컨대, 90℃)으로 되었을 때 등에 점등한다.

케이싱(20)의 바닥판(25) 위에는 케이싱(20)의 덮개판을 떠받치는 지주(26)가 복수개, 적소에 세워 설치되어 있다.

본 실시예의 세포관찰장치(10)는 상기와 같이 구성되어 있으므로, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

광학적관찰수단(70)은 세포관찰챔버(30)의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여, 케이싱(20) 내에 수용되어 있으므로, 케이싱(20)의 전체 높이 치수를 크게 줄일 수 있어, 세포관찰장치(10)를 소형화하고, 경량화하고, 이동하기 쉬운 것으로 할 수 있다. 또한, 그 조작이 용이하게 되어, 조작성을 크게 개선할 수 있다.

또한, 광학적관찰수단(70)은 그 대물렌즈(85)가 관찰하고 싶은 세포가 이동하는 유로(1)의 바로 아래의 위치에 이르도록 이동하고, 위치 맞춤을 하여, 거기의 세포를 확대하고, 시각화 가능한 영상으로서 카메라(86)에 촬상시켜, 이 영상에 의해 세포의 이동의 상태나 수를 관찰, 계측할 수 있게 하므로, 세포관찰작업이 극히 용이하게 된다. 또한, 하프미러(83)를 구비하고 있으므로, 이을 반사경(84)과 카메라(86)와의 사이, 반사경(84)과 반사경(82)과의 사이에 배치함으로써, 광축을 임의의 각도로 바꿀 수 있고, 세포관찰장치(10)을 더 소형화할 수 있다.

또한, 세포관찰장치(10)는 온도조정수단을 구비하고, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액(혼합액)이나 케이싱(20) 내의 분위기를 소정의 온도로 조정하므로, 세포의 활동에 적합한 온도에 있어서, 세포의 주화성을 정확하게 검출 할 수 있어, 세포의 주화성의 온도에 의한 영향을 정확하게 계측, 분석할 수 있고, 또한, 케이싱(20) 내에 수용되는, 세포관찰장치(10)를 구성하는 각각의 부품의 온도변화가 세포의 주화성에 미치는 영향을 일정하게 할 수 있고, 이들에 의해, 세포관찰의 정밀도, 심도(深度)를 향상시킬 수 있다.

특히, 한 쌍의 웰(2A, 2B)과 유로(1)를 채우고 있는 용액을 소정의 온도로 조정하는 온도조정수단(온도제어시스템(60))은 용액의 온도를 직접적으로 측정하여 이를 소정의 온도로 되도록 조정하고 있으므로, 세포관찰의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 케이싱(20)의 상면에는, 온도조정수단에 의한 온도제어의 프로그램이나 세포관찰 데이터 등을 수납하고, 데이터를 처리하고, 소망의 데이터를 그 디스플레이상에 표시할 수 있는 퍼스널컴퓨터(50)가 설치 가능하게 되어 있으므로, 세포관찰장치(10)의 조작, 세포의 상태의 관찰, 데이터의 수납, 처리, 분석 등, 일련의 세포관찰작업이 현저하게 용이해져, 테이블 위의 작업도 가능하게 된다. 또한, 퍼스널컴퓨터(50)의 설치공간을 절약할 수 있고, 세포관찰장치(10)와 일체로 이동시킬 수 있으므로, 그 이동도 용이하게 된다.

또한, 케이싱(20)의 하면에는 케이싱(20)의 경사를 조정하는 경사조정수단(27)이 설치되어 있으므로, 중력이 세포의 주화성에 미치는 영향을 일정하게 할 수 있고, 또한, 중력이 세포의 주화성에 미치는 영향을 정확하게 계측, 분석할 수 있다.

한편, 본원발명은 이상의 실시예에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 여러가지의 변형이 가능하다.

Claims (3)

1. 세포관찰챔버와, 광학적관찰수단을 구비하고,

   상기 세포관찰챔버는 그 내부에 한 쌍의 웰(Well)과, 이들의 웰을 연통하는 유로를 구비하고, 상기 한 쌍의 웰 중 한 쪽의 웰에 저장된 세포부유용액 속의 세포가 다른 쪽의 웰에 저장된 주화성인자함유용액에 반응하여, 상기 한 쪽의 웰에서부터 상기 다른 쪽의 웰로 상기 유로를 통하여 이동할 수 있도록 되고,

   상기 광학적관찰수단은 상기 유로를 통과하여 이동하는 세포를, 상기 세포관찰챔버의 외부에서 광학적으로 관찰할 수 있도록 되어 이루어지는 세포관찰장치에 있어서,

   상기 세포관찰챔버는 그 용액공급 또는 채취측이 상기 세포관찰장치의 케이싱으로부터 일부 노출하도록 하여, 상기 케이싱 내에 수용되고,

   상기 광학적관찰수단은 상기 세포관찰챔버의 아래쪽으로, 그 광축이 수평으로 뻗도록 하여, 상기 케이싱 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 세포관찰장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광학적관찰수단은 XY 이차원평면상을 이동가능한 스테이지(Stage) 위에, 대물렌즈와, 복수의 반사경과, 하프미러와, 광원과, 카메라로 이루어지는 광학계를 구비하고,

   상기 대물렌즈는 상기 유로를 통과하여 이동하는 세포를 관찰할 수 있도록 상기 세포관찰챔버에 마련된 창에 근접하게 배치되고,

   상기 광원은 상기 유로를 통과하여 이동하는 세포를 상기 광학계를 통하여 비추고, 이를 상기 카메라에 시각화 가능하게 촬상시키는 것을 특징으로 하는 세포관찰장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   온도조정수단을 더 구비하고,

   상기 온도조정수단은 상기 케이싱 내 및 상기 케이싱 본체의 분위기를 소정의 온도로 조정하는 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 세포관찰장치.

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