KR20060097004A - 세포혼합액에서 자기적으로 세포를 분리하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

종래 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액으로부터 필요로 하는 세포를 분리하는 과정에서 분리 효율이 높은 경우에는 분리 과정이 번거롭거나 또는 분리 과정이 간단한 경우에는 상대적으로 분리 효율이 낮았던 문제점이 있어 왔다.

이 발명은, 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액이 위로 볼록한 형태로 수용되는 세포혼합액 수용부가 상면에 구비되는 하판부와, 상기 하판부의 상부에 마주하게 위치하며 상기 세포혼합액 수용부에 수용된 세포혼합액이 하면에 흡착되게 하는 상판부 사이의 간격을 조절하여, 세포혼합액 층으로 형성 및 형성된 세포혼합액 층의 상판부에서 자력을 인가하면서 폭 조절과 해체를 통해 세포를 간편하고 효율 높게 분리하는 세포 분리 장치 및 방법을 제공한다.

Description

세포혼합액에서 자기적으로 세포를 분리하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MAGNETICALLY SEPARATING CELLS FROM MIXTURE}

이 발명은 세포를 분리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네틱 캐리어(magnetic carrier)가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액에 자력을 인가하여 필요로 하는 세포를 분리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

미국특허 제 6,602,422호(마이크로 컬럼 시스템)에서는, 작은 쇠구슬들이 적층되어 있는 컬럼(column) 내부에 마그네틱 캐리어로서 마그네틱 비드(magnetic bead)가 부착된 특정세포가 혼합된 세포혼합액을 중력 방향으로 넣으면서 외부 측면에서 자력을 인가하게 되면, 특정세포들은 자화된 쇠구슬 사이의 공극으로 이동하는 과정에서 흡착되고 특정 세포 이외의 나머지 세포들은 아래로 흘러내리게 되는데, 여기서 쇠구슬에 부착되어 분리된 특정세포들은 가해 주었던 자력을 제거한 후 버퍼 수용액을 흘려주어 수거한다.

그러나, 상기 컬럼형 세포 분리 장치를 사용하여 다양한 크기의 세포를 분리하는 경우에, 상기 쇠구슬 사이로 생성되는 공극의 크기가 세포의 이동을 방해할 수 있기 때문에 분리하고자 하는 특정세포의 흡착 정도나 크기와 같은 특성과 마그네틱 비드의 크기에 따라 사용되는 쇠구슬들의 크기도 그때마다 교체해 주어야만 한다.

또한, 상기 세포혼합액 내에 혼합되어 있는 세포들이 직접 쇠구슬 표면에 달라붙으면서 분리된 특정세포의 수거를 어렵게 할 수 있다.

더욱이, 세포들이 응집되면서 쇠구슬 사이의 공극이 막히는 현상을 제거하기 위해 분리 과정 중에 파이펫 등을 이용하여 주기적으로 균질화시켜 주어야 하는 번거로움도 있게 된다.

한편, 미국특허 제 5,602,042호(혼합액에서 생체입자를 자기적으로 분리하는 방법 및 장치)에서는, 자석과 평판을 구비한 분리 수단을 밀폐된 용기에 채워진 혼합액 내부에 담근 상태에서 상하 및 회전 운동하면서 인가하는 자력에 의해 마그네틱 비드가 부착된 생체입자가 평판에 부착 분리되게 한다.

그러나, 상기 용기형 세포 분리 장치를 사용하여 분리하는 경우에, 상기 분리 수단을 혼합액으로부터 외부로 빼내는 과정에서 분리 수단의 하우징 측면에 붙어있던 다른 생체입자들도 평판으로 모여들어 분리 효율이 매우 낮아지게 된다.

또한, 밀폐된 용기에 혼합액을 채운 상태에서 분리하기 때문에 많은 양의 시료를 필요로 하여 비용이 많이 들어가고, 상하 및 회전 운동 메카니즘을 구현하는 분리 수단이 복잡해지며, 분리 수단의 하우징과 같은 노출 부분이 혼합액과 직접적으로 접촉되면서 혼합액의 오염 가능성이 높게 된다.

이로부터, 본 발명자 등에 의해 제안된 대한민국 특허출원 제 2004-25421호(물방울형 셀 서스펜션을 이용한 세포 분리 장치 및 방법)에서는, 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 포함되어 있는 세포혼합액을 물방울 형태의 세포혼합액으로 생 성시키고, 여기에 자력을 인가하여 상부에 특정세포와 하부에 특정세포 이외의 나머지 세포들로 구분 지은 후, 버퍼 수용액만을 별도로 상기 물방울 형태의 세포혼합액에 추가 공급하여 하부의 특정세포 이외의 나머지 세포들을 중력에 의해 완전히 분리시킨 상태에서 특정세포만을 수거하게 하여 간단한 구조와 공정의 단순화를 실현하였다.

그러나, 상기 물방울 형태의 세포혼합액을 이용하여 세포를 분리하는 경우에, 세포혼합액을 물방울 형태로 형성시키는 장치와 과정이 복잡해지게 된다.

또한, 상기 물방울 형태의 세포혼합액의 하부가 매달려 공기에 노출된 상태이므로 미세한 주변 공기의 흐름에도 내부의 특정세포 이외의 나머지 세포들이 요동을 치게 되고, 더욱이 분리하고자 하는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 제거하기 위해 버퍼 수용액을 추가 주입하는 과정에서 하부에 있던 특정세포 이외의 나머지 세포들 중 일부가 다시 상부의 특정세포 쪽으로 이동하여 분리 효율이 낮아지는 문제점이 있게 된다.

한편, 상기의 분리 과정 중에 특정세포 이외의 나머지 세포들이 특정세포가 수거되는 면에 일부 붙어있게 되는 경우에는, 수거된 특정세포를 이용하여 하고자 하는 이후 단계의 실험에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 특정세포의 순도를 최대한 높일 필요가 있게 된다.

기술적 과제

이 발명은, 상판부와 그 하부에 마주하게 위치하는 세포혼합액을 수용한 하판부의 간격을 조절하여 세포혼합액 층으로 형성 및 형성된 세포혼합액 층의 상판부에서 자력을 인가하면서 폭 조절과 해체를 통해 세포를 간편하고 효율 높게 분리하는 세포 분리 장치 및 방법의 제공을 목적으로 한다.

기술적 해결방법

상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액이 위로 볼록한 형태로 수용되는 세포혼합액 수용부가 상면에 구비되는 하판부와; 상기 하판부의 상부에 마주하게 위치하며, 상기 세포혼합액 수용부에 수용된 세포혼합액이 하면에 흡착되게 하는 상판부; 상기 상판부의 상면에 위치하는 자력 인가수단; 및, 상기 상판부 또는 하판부에 결합되어 상기 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 또는 넓어지게 조절하는 상·하판부 간격 조절수단;을 포함하고, 상기 세포혼합액 수용부에 수용된 세포혼합액이 상기 상판부의 하면에 흡착되면서 세포혼합액 층으로 형성되도록 상기 상·하판부 간격 조절수단에서 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 조절하고, 상기에서 형성된 세포혼합액 층에 상기 자력 인가수단을 통해 인가되는 자력에 의해 상판부 측으로 이동된 특정세포와 중력에 의해 하판부 측으로 이동되어진 특정세포 이외의 나머지 세포들을, 세포혼합액 층이 해체되면서 각각 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 분리 위치되도록 상기 상·하판부 간격 조절수단에서 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 조절하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 상판부의 하면에 상기 세포혼합액이 흡착되게 하는 세포혼합액 흡착부를 형성시키고, 상기 세포혼합액 흡착부에 대응하여 하판부의 세포혼합액 수용부를 위치하게 하여도 좋다.

바람직하게는, 하측으로 개방된 상부 하우징과 상측으로 개방된 하부 하우징을 각각 구비하고, 상기 상부 하우징의 내부에는, 상기 자력 인가수단 및 상기 자력 인가수단이 상면에 위치하게 상판부가 설치되며, 상기 하부 하우징의 내부에는, 상기 하판부 및 상기 하판부와 결합되게 상기 상·하판부 간격 조절수단이 설치되고, 상기 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부가 마주하면서 위치하게 상부 하우징의 하측과 하부 하우징의 상측을 결합시킨 상태에서, 상기 상·하판부 간격 조절수단으로 하판부를 상하로 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 상·하판부 간격 조절수단을 상부에 상기 하판부를 수용하는 홈과 하부에 볼트 형태의 연결부를 형성하는 하판부 받침대와, 상기 하판부 받침대의 볼트 형태의 연결부와 나사 결합되는 너트 형태의 연결부를 갖는 하판부 받침대 이동 다이얼을 포함하고, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전에 의해 하판부 받침대를 상하로 이동시키게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 상·하판부 간격 조절수단에 상기 세포혼합액 층이 유지되도록 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전을 제한하는 다이얼 회전 제한 스토퍼를 더 구비하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼를 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 하부와, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전을 제한하여야 할 위치에서 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 하부와 맞닿게 상기 하부 하우징의 해당 부분에 설치되게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 상·하판부 간격 조절수단을 상부에 상기 하판부를 수용하는 홈과 하부에 축을 중심으로 구름 회전하는 구름 회전부를 돌출 형성하는 하판부 받침대와, 상기 하판부 받침대의 구름 회전부와 상부에 형성된 일 측에서 타 측으로 가면서 높이가 낮아지게 형성된 다단 부분이 접촉하면서 상기 하판부 받침대를 상하로 이동시키는 하판부 받침대 이동 바 및, 상기 하판부 받침대 이동 바의 측면에 형성된 기어 직선부와 측면을 돌아가며 형성된 기어 주연부가 기어 결합되는 바 이동 다이얼을 포함하고, 상기 바 이동 다이얼을 회전시켜 상기 하판부 받침대의 구름 회전부와 접촉되는 상기 하판부 받침대 이동 바의 다단 부분의 높이가 변화하면서 상기 하판부 받침대를 상하로 이동시키게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 다단 부분에 상기 하판부 받침대의 이동을 일시적으로 제한하는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈이 더 형성되게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 하판부 받침대 이동 바를 상기 다단 부분 중에서 가장 높은 단을 연장시키고, 여기에 다수의 홈을 형성시킨 하판부 받침대 진동 발생부가 더 설치되게 하여도 좋다.

바람직하게는, 하우징을 구비하고, 상기 하우징의 내부에 상기 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부가 마주하면서 위치하게 상판부와 하판부가 설치되고, 상기 자력 인가수단이 상기 상판부의 상면에 위치하게 설치되며, 상기 상·하판부 간격 조절수단이 상기 상판부와 결합되게 설치되고, 상기 상·하판부 간격 조절수단으로 상판부를 상하로 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 상·하판부간격 조절수단에 상기 세포혼합액 층이 유지되도록 상기 상판부 받침대의 상부 쪽으로 이동을 제한하는 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼를 더 포함하게 하여도 좋다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 하판부의 세포혼합액 수용부에 위로 볼록한 형태로 수용된 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액을, 상기 하판부의 세포혼합액 수용부에 마주하게 위치하는 상판부의 하면에서 흡착되도록 상기 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 조절하여 세포혼합액 층으로 형성시키는 단계와; 상기 단계에서 형성된 세포혼합액 층의 상판부 측에서 자력을 인가하여 세포혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들도 세포혼합액 층의 하판부 측으로 이동되어지게 하는 단계; 및, 상기 단계에서 세포혼합액 층의 상판부 측으로 이동된 특정세포와 하판부 측으로 이동된 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여, 상기 세포혼합액 층이 해체되면서 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 분리 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 세포혼합액 층으로 형성시키는 단계 이후에, 상기 상판부와 하판부의 간격을 조절하여 상기 세포혼합액 층의 폭이 필요로 하는 세포의 분리를 최적화시키는 상태로 유지되게 하는 단계를 추가로 수행하게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 단계에서 분리되어 하판부에 위치하는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 모두 제거 또는 새로운 하판부로 교체하고 상기 하판부에 어떠한 세포도 들어있지 않은 버퍼 수용액만을 주입 수용한 후 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 하여 특정세포 혼합액 층을 형성시키는 단계와; 상기 단계에서 형성된 특정세포 혼합액 층을 유지하면서 상기 상판부와 하판부의 간격을 다수 회 반복 변화시켜 특정세포 혼합액 층을 균질화시키는 단계; 상기 단계에서 균질화된 특정세포 혼합액 층의 상판부 측에서 인가되는 자력에 의해 특정세포 혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 특정세포 혼합액 층의 하판부 측으로 이동되어지게 하는 단계; 및, 상기 단계에서 특정세포 혼합액 층의 상판부 측과 하판부 측으로 이동된 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여 상기 혼합 수용액 층이 해체되면서, 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;를 추가로 수행하게 하여도 좋다.

바람직하게는, 상기 단계에서 분리되어 상판부에 위치하는 특정세포를 모두 제거 또는 새로운 상판부로 교체하고 상기 하판부에 어떠한 세포도 들어 있지 않은 버퍼 수용액을 추가로 주입 수용한 후 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 하여 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층을 형성시키는 단계와; 상기 단계에서 형성된 나머지 세포 혼합액 층을 유지하면서 상기 상판부와 하판부의 간격을 다수 회 반복 변화시켜 나머지 세포 혼합액 층을 균질화시키는 단계; 상기 단계에서 균질화된 나머지 세포 혼합액 층의 상기 상판부 측에서 인가되는 자력에 의해 나머지 세포 혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 나머지 세포 혼합액 층의 하판부 측으로 이동되어지게 하는 단계; 및, 상기 단계에서 나머지 세포 혼합액 층의 상판부 측과 하판부 측으로 이동된 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여 상기 나머지 세포 혼합액 층이 해체되면서, 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;를 추가로 수행하게 하여도 좋다.

유리한 효과

이 발명의 세포 분리 장치 및 방법에 의하면, 상판부와 세포혼합액을 수용하는 하판부로 이루어지는 세포 분리 칩의 상하 간격을 조절하여 세포혼합액 층으로 형성 및 형성된 세포혼합액 층의 폭 조절과 해체하는 과정을 통해 필요로 하는 세포를 분리함으로써, 크기에 제한 없이 모든 세포의 분리를 하나의 세포 분리 칩으로 할 수 있고, 분리 과정도 파이펫팅이나 회전 또는 버퍼 수용액 주입과 같은 별도의 추가 공정 없이 간편하게 수행할 수 있으며, 상대적으로 강한 자력을 세포에 노출시키면서 분리 조건에 따라 세포혼합액 층의 폭을 조절하여 분리 효율을 최대로 높이는 한편, 필요로 하는 세포를 분리한 상태에서 균질화 과정을 통해 필요로 하지 않는 세포들을 추가로 제거하여 분리 효율이 더욱 향상되는 효과가 있게 된다.

도 1은 이 발명의 한 실시 예에 따른 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액 층에 자력을 인가하여 세포를 분리하는 장치의 분해사시도 이고,

도 2는 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치에서 상판부와 하판부가 장착되지 않은 상태를 도시한 것이고,

도 3은 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치에서 하판부에 세포혼합액이 수용된 상태를 도시한 것이고,

도 4는 도 3에서 하판부에 수용된 세포혼합액을 세포혼합액 층으로 형성시켜 세포를 분리하기 위해 상체로 하체를 덮어 결합시킨 상태를 도시한 것이고,

도 5 내지 도 8은 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치에서 세포 분리할 때의 작동 관계 및 그 때의 세포혼합액 상태를 도시한 것이고,

도 9는 도 8의 과정 이후에 상체와 하체를 분리시켰을 때 상판부와 하판부의 상태를 도시한 것이고,

도 10은 도 9의 상판부에 남아있는 특정세포의 순도를 높이기 위해 하판부의 특정세포 이외의 나머지 세포들을 제거한 후 새로운 수용액으로 수용한 상태를 도시한 것이고,

도 11 내지 도 18은 도 10에서 상체와 하체가 결합되어 특정세포 수용액을 균질화 시킨 후 세포를 분리하는 과정을 도시한 것이고,

도 19는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액 층에 자력을 인가하여 세포를 분리하는 장치의 분해사시도이고,

도 20 내지 도 22는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치를 사용 하여 세포를 분리하는 과정을 도시한 것이고,

도 23은 도 22의 과정 이후에 하판부에 남아있는 특정세포 이외의 나머지 세포들의 순도를 높이기 위해 상판부의 특정세포를 제거하고 하판부에 새로운 수용액을 적정량 수용한 상태를 도시한 것이고,

도 24 내지 도 28은 도 23에서 상체와 하체가 결합되어 특정세포 이외의 나머지 수용액을 균질화 시킨 후 세포를 분리하는 과정을 도시한 것이고,

도 29 및 도 30은 이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액 층에 자력을 인가하여 세포를 분리하는 장치를 도시한 것이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치

11, 21 : 상체 33, 111, 211 : 상판부

112, 212 : 세포혼합액 흡착부 32, 113, 213 : 자석

114, 214 : 상판부 고정수단 115, 215 : 상부 하우징

12, 22 : 하체 35, 121, 221 : 하판부

122, 222 : 세포혼합액 수용부 36, 123, 223 : 하판부 받침대

124 : 하판부 받침대 이동 다이얼

125, 125', 125" : 다이얼 회전 제한 스토퍼

126, 228 : 하부 하우징

20 : 이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치

224 : 하판부 받침대 이동 바

225-1, 225-2, 225-3 : 하판부 받침대 이동 일시제한 홈

226 : 하판부 받침대 진동 발생부 227 : 바 이동 다이얼

30 : 이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치

31 : 하우징 34 : 상판부 받침대

37 : 상판부 받침대 이동 다이얼

38 : 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼 41 : 특정세포

42 : 마그네틱 비드

43 : 특정세포 이외의 나머지 세포들

발명의 실시를 위한 최선의 형태

이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)는, 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상체(11)와 하체(12)로 이루어지는데, 세포혼합액이 수용된 하체(12) 위에 자력이 인가되는 상체(11)를 덮어 일체로 결합시킨 상태에서 세포를 분리하는 과정을 수행한다.

상기 상체(11)는, 상판부(111)와, 상기 상판부(111)의 상면에 위치하여 자력을 인가하는 자석(113)과, 하측으로 개방되고 상기 상판부(111)와 자석(113)을 내부에 수용 설치하는 상부 하우징(115) 및 상기 상판부(111)를 상기 상부 하우징(115)에 고정시키는 상판부 고정수단(114)으로 이루어진다.

상기 상판부(111)는, 하면에 형성된 세포혼합액 흡착부(112)에 상기 하체(12)에 수용된 세포혼합액이 흡착되게 한다. 상기 상판부(111)는, 3mm 이내의 두께 를 갖는 평평하고 투명한 칩 형태로 구현될 수 있다.

상기 세포혼합액 흡착부(112)는, 상기 상판부(111)가 생체 적합성 물질로서 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리프로필렌 또는 폴리이미드와 같은 친수성 물질이면 홈을 형성시키거나 생체 적합성 물질 중에 예를 들면 폴리다이메틸실로세인(PDMS, polydimethylSiloxane)과 같은 소수성 물질로 링을 형성시킬 수 있다. 이 경우, 세포혼합액이 상기 홈의 내부에 흡착되거나 세포혼합액이 흡착되는 주위를 상기 링으로 둘러싸면서 경계를 형성시킨다.

상기 자석(113)은, 상기 상부 하우징(115)의 내부에 수용된 상태로 고정 설치된다. 상기 자석(113)은, 세포혼합액 흡착부(112)에 자력이 집중적으로 인가되도록 상기 세포혼합액 흡착부(112)에 대응하게 위치시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 자석(113)의 크기는 상기 세포혼합액 흡착부(112)의 크기와 같거나 약간 작게 형성시키고, 자력이 충분하게 미치도록 세포혼합액 흡착부(112)의 두께를 3mm 이내인 상판부(111)보다 얇게 형성시킨다.

상기 자석(113)에서 인가되는 자력은, 상기 하체(12)에 수용된 세포혼합액의 마그네틱 비드가 부착된 특정세포를 상판부(111) 측으로 이동시키기 위해, 상기 특정세포에 작용하는 중력의 크기를 극복할 수 있을 정도 이상의 크기를 유지한다.

이 발명의 실시 예들에서는 상기 자석(113)으로 예를 들면 영구자석인 네오디윰을 사용하여 최소의 공간을 차지하면서도 대략 0.5T 정도의 상대적으로 강한 자력을 발생시키게 한다. 이로부터, 이 발명의 실시 예들에 따른 세포 분리 장치는 높은 분리 효율을 유지하면서 소형화를 실현할 수 있게 된다.

상기 상판부 고정수단(114)은, 상기 자석(113)과 상면이 마주하게 위치하는 상판부(111)를 상부 하우징(115)에 고정시킨다.

상기 하체(12)는, 하판부(121)와, 상기 하판부(121)가 안착된 상태에서 분리 과정을 수행하게 받쳐주는 하판부 받침대(123)와, 상기 하판부 받침대(123)를 상하로 이동시키게 회전하는 하판부 받침대 이동 다이얼(124) 및, 상측으로 개방되고 상기 하판부(121)와 하판부 받침대(123) 그리고 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 내부에 수용 설치하는 하부 하우징(126)으로 이루어진다.

또한, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 하부와 상기 하부 하우징(126)의 해당 부분에는 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 일정 범위 이상으로 회전하지 못하게 제한하는 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)(125')(125")가 설치된다.

상기 하판부(121)는, 분리하고자 하는 세포혼합액이 상면에 구비된 세포혼합액 수용부(122)에서 위로 볼록한 형태로 수용되게 한다. 상기 하판부(121)는, 3mm 이내의 두께를 갖는 평평하고 투명한 칩 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 상판부(111)와 한 세트의 세포 분리 칩을 이루어 1회용으로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 세포혼합액 수용부(122)는, 원형 또는 이와 유사한 형태로, 상기 하판부(121)에 액체를 수평인 고체표면 위에 놓을 때 액체표면과 고체표면이 이루는 접촉각(angle of contact)이 90°내외 또는 그 이상으로 유지되도록, 표면을 코팅 처리하거나 홈을 형성시키고, 여기에 세포혼합액을 일정량 주입 수용하여 위로 볼록 한 형태의 세포혼합액으로 형성시키게 한다.

여기서, 상기 세포혼합액 수용부(122)를 홈으로 형성하는 경우, 상기 하판부(121)가 친수성 물질이면 상기 홈의 외부로 세포혼합액이 흘러나가지 않아 별다른 처리가 없어도 되지만, 상기 하판부(121)가 소수성 물질이면 상기 홈의 내부를 친수성 물질로 코팅하여 세포혼합액이 잘 흡착되도록 한다.

상기 세포혼합액 수용부(122)는, 상기 상판부(111)의 세포혼합액 흡착부(112)에 대응하여 위치되게 형성하여, 수용되는 세포혼합액이 상기 세포혼합액 흡착부(112)에 흡착되면서 층을 형성시킨다.

상기 층은 위쪽으로는 자력이 아래쪽으로는 중력이 작용하는 액체로 이루어진 공간을 형성시키고, 이 공간 안에서 마그네틱 비드가 부착된 특정세포와 이러한 특정세포 이외의 나머지 세포들이 서로 정 반대로 작용하는 힘에 의해 극명하게 분리될 수 있는 환경을 제공해 준다.

상기 세포혼합액 흡착부(112)와 세포혼합액 수용부(122) 사이에서 세포혼합액 층을 형성시켜 세포를 분리하는 경우에는, 세포혼합액을 동적상태가 아닌 정적인 안정된 상태에서 상기 세포혼합액 흡착부(112)로 자력이 최대한 인가되면서 세포 분리 과정이 수행되므로 간편하면서도 분리 효율이 높게 되며, 또한 분리에 필요한 세포혼합액의 양만큼만 사용하면 되어 비용도 적게 든다.

이러한 세포혼합액 층을 형성하는 상기 상판부(111)의 세포혼합액 흡착부(112)와 상기 하판부(121)의 세포혼합액 수용부(122)는, 크기나 개수에 따라 분리하고자 하는 세포의 양을 결정할 수 있으며, 동시에 여러 종류의 세포 분리도 가능 하여 상황에 적합한 세포 분리를 할 수 있게 된다.

그런데, 상기 세포혼합액 수용부(122)는, 수용되는 세포혼합액의 부피, 즉 면적이 증가하면 중력의 영향이 커지면서 접촉각이 작아진다.

이로부터, 이 발명의 실시 예들에서는 분리를 위해 세포혼합액 층의 폭을 대략 2∼3mm 범위 내에서 유지하도록 상기 세포혼합액 수용부(122)의 직경을 대략 18mm 를 넘지 않게 하며 바람직하게는 14mm로 하여 최적의 분리 환경을 유지시킨다.

상기 하판부 받침대(123)는, 상부에 상기 하판부(121)를 수용하는 홈을 형성하여 상기 하판부(121)가 상기 홈 내부에 안착된 상태에서 분리 과정을 수행하게 한다.

또한, 상기 하판부 받침대(123)는 상기 하부 하우징(126)의 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되며, 하부에 볼트 형태의 연결부를 형성하여 상기 볼트 형태의 연결부와 나사 결합되는 너트 형태의 연결부를 갖는 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 회전에 의해 상하로 이동하면서 상기 하판부(121)를 상하로 이동되게 한다.

상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)은, 상기 하부 하우징(126)의 전면측에서 외부로 가장자리 일부를 노출시킨 상태에서, 상기 하판부 받침대(123)를 상하로 이동 가능하게 노출된 부분을 좌우로 회전시키도록 설치된다.

상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 좌우로 회전하면서 상기 하판부 받침대(123)를 상하로 이동시켜 하판부(121)의 상하 위치를 조절하는 것에 의해, 상 기 세포혼합액 수용부(122)에 수용된 세포혼합액이 상기 세포혼합액 흡착부(112)에 흡착되어 상기 상판부(111)와 하판부(121) 사이에서 층을 형성시키거나 형성된 세포혼합액 층을 해체시킨다.

여기서, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)에 상기 세포혼합액 층이 형성 및 해체되는 위치나 범위를 숫자나 문자 또는 색 등으로 표시하여 세포 분리 조작 과정을 간편하게 할 수 있다.

예를 들면, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 가장자리에 왼쪽에서 오른쪽으로 '1', '2' 및 '3'의 숫자를 표시하고, '1'의 경우에는 세포혼합액 층이 눌려진 상태를 의미하고, '2'의 경우에는 세포혼합액 층이 분리에 적당한 폭을 유지하는 상태를 의미하며, '3'의 경우에는 세포혼합액 층이 해체된 상태를 의미하는 것으로 할 수 있다.

이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)에서는, 상기 세포혼합액 수용부(122)의 직경을 14mm로 한 경우에 상기 상판부(111)와 하판부(121) 사이의 폭을 '1'인 경우에 2mm, '2'인 경우에 2.5∼3mm 및 '3'인 경우에 5-6mm로 설정할 수 있다.

이로부터, 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)에서는, 상기 하판부 받침대(123)와 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이, 세포혼합액 층의 형성과 형성된 세포혼합액 층의 폭을 조절 및 해체하는 과정을 수행하도록 상기 하판부(121)를 이동시켜 상기 상판부(111)와 하판부(121) 간격이 좁아지게 또는 넓어지게 조절하는 상·하판부 간격 조절수단의 기능을 수행한다.

상기 상판부(111)와 하판부(121)의 간격이 좁아지게 또는 넓어지게 조절하면서 세포혼합액 층을 형성 및 형성된 층을 해체시켜 세포를 분리하는 경우에는, 층 내부에서 중력과 자력에 의해 정해지는 세포들의 분포와 중력에 의해 정해지는 층의 형성 및 해체가 동시에 결정되므로 추가의 기기적인 접근 없이도 자연스럽게 분리를 도출해낼 수 있게 된다.

또한, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124) 하부의 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)는, 상기 '1'과 '3'에 해당되는 위치에 돌기 형태로 형성된다.

그리고, 상기 하부 하우징(126) 바닥면의 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')는, 상기 '1'이 상기 하부 하우징(126)의 전면 측에서 외부로 노출되게 위치할 때 '3'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)와 맞닿으면서 더 이상의 회전을 할 수 없게 해당 위치에 돌기 형태로 설치되며, 또한 상기 '3'이 외부로 노출되게 위치할 때에도 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)와 맞닿으면서 더 이상의 회전을 할 수 없게 해당 위치에 돌기 형태로 설치된다.

따라서, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)은 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)(125')에 의해 상기 '1'과 '3'의 범위 내에서만 회전되게 하여 별다른 주의를 기울이지 않고 간편하게 세포혼합액 층의 형성과 형성된 층을 해체시키는 과정을 수행할 수 있도록 한다.

상기 하부 하우징(126)은, 개방된 상측이 상부 하우징(115)의 개방된 하측과 일체로 결합되도록 형성된다. 상기 하부 하우징(126)의 테두리에는 돌출부를 형성시켜 상기 상부 하우징(115)과의 결합을 용이하게 할 수 있도록 한다.

상기 하부 하우징(126)과 상부 하우징(115)이 결합되면서 내부에 밀폐된 공간을 형성시켜 세포혼합액 층을 형성하는 주변의 수분 증발이나 온도 변화를 최소화하면서 세포가 분리과정 중에 생존하는 최적의 환경을 유지시킨다.

한편, 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)에서 분리된 특정세포에 필요로 하지 않는 특정세포 이외의 나머지 세포들이 함께 붙어 있는 경우에, 층을 유지시킨 상태에서 균질화 하는 과정을 통해 분리 제거하여 특정세포의 순도를 더욱 높일 수 있도록 한다.

상기의 균질화 과정을 수행할 때 층이 유지되는 범위 내에서만 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 회전하도록 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 하부 하우징(126)의 전면 일 측에 설치한다.

상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")는, 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동 위치할 수 있게 설치되어 상기 하부 하우징(126)의 전면 일 측에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 때, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 위치한 방향으로 형성된 돌출 부분이 상기 하부 하우징(126)의 내부에서 좌우로 동시에 이동된다.

따라서, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 왼쪽으로 이동 위치시키면, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 상기 '2'가 노출되게 위치할 때 상기 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)를 돌출 부분으로 가로막아 더 이상 회전할 수 없게 되므로 세포혼합액 층을 유지하면서 신속 간편하게 균질화 과정을 수행할 수 있도록 한다.

그러나, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 오른쪽으로 이동 위치시킨 경우에는 상기 '2'가 노출되게 위치할 때에도 상기 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)를 돌출 부분으로 가로 막지 않아 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)이 오른쪽으로 '3' 까지 회전할 수 있게 된다.

이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)는, 상기 상판부(111)와 하판부(121)가 세포를 분리할 때마다 새로이 교체하면서 사용되는 경우를 고려하여, 상판부(111)와 하판부(121)로 이루어지는 세포 분리 칩과, 상기 세포 분리 칩의 상판부(111)와 하판부(121) 간격을 조절하면서 인가되는 자력에 의해 세포를 분리하게 조작하는 세포 분리 조작부로 구분할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)를 사용하여 세포를 분리하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)의 상체(11)를 하체(120)에서 분리시키고, 상기 하체(12)의 하판부(121)에 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액을, 예를 들면 직경이 14mm 인 세포혼합액 수용부(122)마다 500㎕ 를 주입 수용한다.

다음으로, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하체(12)에 상체(11)를 덮어 일체로 결합시킨다. 여기서, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하체(12)의 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시킨 경우에는, 상기 '3'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)와 상기 하부 하우징(126) 바닥 면에 설치된 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')가 맞닿으면서 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 더 이상 왼쪽으로 회전시킬 수 없게 된다.

이 경우, 상기 상판부(111)의 세포혼합액 흡착부(112)와 하판부(121)의 세포혼합액 수용부(122) 사이에서 특정세포와 그 이외의 나머지 세포들이 고르게 분포된 세포 혼합액 층이 눌려진 상태로 형성된다.

다음으로, 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시켰던 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '2'가 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124) 하부에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)가 오른쪽으로 이동하지만 상기 하부 하우징(126) 바닥 면에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')와는 맞닿지 않게 된다.

이 경우, 상기 하판부(121)가 하부로 이동하면서 상판부(111)와의 간격이 넓어져 눌려진 상태의 세포 혼합액 층이 세포 분리에 적합한 폭을 갖는 층으로 형성된다.

그런데, 세포 분리하는 모든 경우에 상기 상판부(111)와 하판부(121) 사이에서 형성된 세포 혼합액 층의 폭을 일정하게 유지하는 것이 오히려 바람직하지 않은 경우도 있게 된다.

일반적으로, 조절되는 세포혼합액 층의 상하 폭을, 즉 상판부(111)와 하판부(121) 간격을 넓게 할수록 특정세포에 가해지는 자력과 특정세포 이외의 나머지에 가해지는 중력에 의해 세포의 분리를 확실하게 할 수 있다.

그러나, 세포혼합액 층이 형성되고 난 후 제조사마다 다른 마그네틱 비드의 성질(크기, 밀도, 자화 정도 등)을 모두 수용할 수 있는 호환성(범용성 확보)을 갖게 하거나 또는 세포혼합액에 포함된 특정세포의 함유 정도(세포 농도)가 다르므로 분리하고자 하는 특정세포 자체의 특성에 적절하게 대처하거나 또는 사용되는 세포 분리용 칩으로 상판부(111)와 하판부(121)의 재질이 친수성(hydrophilic)인가 소수성(hydrophobic)인가에 따라 흡착 정도가 달라지는 것을 조절하기 위해서도 상판부(111)와 하판부(121)의 간격을 조절하여 필요로 하는 세포의 분리를 최적의 상태로 유지시켜야 한다.

이로부터, 상기에서 형성된 세포혼합액 층의 폭을 조금 더 넓히는 것이 최적의 세포 분리 상태를 유지한다고 가정하면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '2'가 외부로 노출되는 경우보다 조금 오른쪽으로 회전시켜 상기 하판부(121)가 도 6의 경우보다 하부로 조금 더 이동되게 한다.

이 경우, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124) 하부에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)가 오른쪽으로 조금 더 이동하지만 상기 하부 하우징(126) 바닥 면에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')와는 맞닿지 않게 된다.

이 후에, 상기에서 최적의 폭을 유지하는 세포혼합액 층의 상판부(111) 상면에서 자석(113)을 통해 자력을 인가하면서 7∼15분간 그 상태를 유지하면 세포 혼합액 층의 상판부(111) 측으로 특정세포가 이동되면서, 동시에 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들도 세포 혼합액 층의 하판부(121) 측으로 이동된다.

마지막으로, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)가 오른쪽으로 이동하면서 상기 하부 하우 징(126) 바닥 면에 설치된 해당 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')와 맞닿아 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 회전을 제한한다.

이 경우, 상기 하판부(121)가 하부로 완전히 이동하면서 세포혼합액 층을 해체시켜, 상기 상판부(111)에는 특정세포가 상기 하판부(121)에는 특정세포 이외의 나머지 세포들이 각각 분리 위치되게 한다.

따라서, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)은 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)(125')에 의해 상기 '1'과 '3'의 범위 내에서만 회전하면서 간편하게 세포혼합액 층의 형성과 형성된 층의 폭을 조절 및 해체시키면서 세포를 분리하는 과정을 수행한다.

그러면, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 상체(11)의 상판부(111)와 상기 하체(12)의 하판부(121)에는 각각 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들로 분리되고, 이후 필요로 하는 세포들을 수거하여 이용하게 된다.

여기서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하체(12)에 상체(11)를 덮어 일체로 결합시킬 때, 상기 하체(12)의 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '2' 또는 '3'이 외부로 노출되게 위치시키고, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 좌우로 돌리면서 세포혼합액 층을 유지 또는 형성시켜도 좋다.

이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)는, 조작이 간단하고 크기도 작게 할 수 있어 휴대 가능하며, 4℃를 유지해야하는 특정세포 분리의 경우 별도의 장소로 이동 혹은 추가의 냉각기기 없이 냉장고에 넣고 분리할 수 있어 간편하다.

그런데, 상기 상판부(111)에 흡착되는 세포들은 모두 특정세포이어야 하지만, 실제로는 층을 형성할 때 특정 세포 이외의 나머지 세포들이 흡착되거나 또는 특정세포가 상기 자석(113)에서 인가되는 자력에 의해 상판부(111) 측으로 끌려 이동할 때 함께 엉겨 붙어 있던 특정세포 이외의 나머지 세포들이 일부 포함될 수 있다. 이로부터, 상기 상판부(111)에 흡착되어 있는 필요로 하지 않는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 분리해 내야 한다.

따라서, 먼저 특정세포와 함께 엉겨 붙어있는 특정세포 이외의 나머지 세포들의 분리를 최적화시키는 환경을 조성하기 위해, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 분리된 하판부(121)의 특정세포 이외의 나머지 세포들을 모두 제거하거나 또는 새로운 하판부(121)로 교체하고, 세포들이 포함되어 있지 않은 버퍼 수용액을 주입 수용한 하판부(121)를 구비한 하체(12)에 특정세포가 흡착되어 있는 상판부(111)를 구비한 상체(11)를 덮어 일체로 결합시킨다.

이 경우, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 위치시킨 상태이므로, 상판부(111)에는 특정세포가 위치하고, 상기 하판부(121)에는 버퍼 수용액이 위치되지만 층을 형성하지는 않는다.

다음으로, 도 12 및 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '3'이 외부로 노출되게 위치시킨 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '2'와 '1'이 차례로 외부에 노출되게 왼쪽으로 회전시키면, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124) 하부에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)가 왼쪽으로 이동하면서 상기 하부 하 우징(126) 바닥 면에 설치된 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')와 맞닿아 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 더 이상 왼쪽으로 회전시킬 수 없도록 한다.

이 경우, 상기 하판부(121)가 상부로 이동하면서 상하판부의 간격이 좁아져 상기 상판부(111)에 흡착된 특정세포와 하판부(121)에 수용된 버퍼 수용액이 합쳐 지면서 세포 분리에 적합한 특정세포 혼합액 층을 형성시키고, 형성된 층은 다시 상하로 눌려진 상태로 된다.

다음으로, 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시킨 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 그대로 유지하면서, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 왼쪽으로 이동 위치시킨다.

다음으로, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 왼쪽으로 이동 위치시킨 상태에서, 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시킨 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '2'가 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")가 상기 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)의 오른쪽으로 이동을 가로막아 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 더 이상 오른쪽으로 회전시킬 수 없도록 한다.

다음으로, 상기 상판부(111)와 하판부(121) 사이에 형성된 특정세포 혼합액 층을 유지하면서 도 15 및 도 16에 도시되어 있는 과정을 다수 회, 예를 들면 10회 미만 반복하여 특정세포 혼합액 층을 신속 간편하게 균질화시킨다.

그러면, 특정세포 혼합액 층을 유지한 상태로 상하로 최대한 흔들어 주게 되어 상기 자석(113)에 반응하는 특정세포와 엉겨 붙은 채 상판부(111)에 붙어 있던 특정세포 이외의 나머지 세포들이 떨어지면서 단일세포화(single cell state)된다.

상기의 균질화 과정을 수행한 후, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '2'가 외부로 노출되게 위치시킨 상태에서 7∼15분간 그대로 두면, 상기에서 균질화된 특정세포 혼합액 층의 상판부(111) 측에서 자석(113)을 통해 인가되는 자력에 의해 특정세포 혼합액 층의 상판부(111) 측으로 특정세포를 이동시키면서 동시에 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 특정세포 혼합액 층의 하판부(121) 측으로 이동되게 한다.

이러한 상태에서, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125")를 오른쪽으로 이동 위치시킨 후, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '1'에 해당되는 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125)가 오른쪽으로 이동하면서 상기 하부 하우징(126) 바닥 면에 설치된 해당 상기 다이얼 회전 제한 스토퍼(125')와 맞닿아 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 회전을 제한한다.

이 경우, 상기 하판부(121)가 하부로 완전히 이동하면서 세포혼합액 층을 해체시켜, 상기 상판부(111)에 특정세포와 상기 하판부(121)에 특정세포 이외의 나머지 세포들로 각각 분리 위치된다.

이로부터, 상기에서 분리된 특정세포에 포함되어 있던 특정세포 이외의 나머지 세포들을 추가로 분리하여 상판부(111)로부터 제거함으로써 필요로 하는 특정세포의 순도를 현저하게 높일 수 있다.

이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)는, 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 상기에서 설명한 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)와 동일하고 다만 상·하판부 간격 조절수단에 차이가 있는바, 이하에서는 상·하판부 간격 조절수단을 중심으로 설명한다.

상기에서 설명한 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)의 상·하판부 간격 조절수단이 하판부(121)의 상하 위치를 조절하기 위해, 상기 하판부 받침대(123) 하부에 형성된 볼트 형태의 연결부와 나사 결합되는 너트 형태의 연결부를 갖는 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)을 회전시켜 상기 하판부 받침대(123)를 상하로 이동시키는 것을, 이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)에서는 상기 하판부 받침대 이동 바(224)의 측면에 형성된 기어 직선 부와 기어 결합되는 기어 주연부를 갖는 바 이동 다이얼(227)을 회전시켜, 상기 하판부 받침대(223) 하부에 형성된 구름 회전부와 접촉되는 상기 하판부 받침대 이동 바(224) 상부에 형성된 3단 부분의 높이가 변화하게 좌우로 이동하면서 상기 하판부 받침대(223)를 상하로 이동시키는 것에 차이가 있다.

이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)에서 상기 3단 부분은, 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)의 상기 하판부 받침대 이동 다이얼(124)의 가장자리에 표시된 '1', '2' 및 '3'과 같은 의미로 사용된다.

상기 하판부 받침대(223)는, 이 발명의 한 실시 예에 따른 세포 분리 장치(10)의 상기 하판부 받침대(123) 하부에 볼트 형태의 연결부가 형성되는 것과 달리, 하부에 축을 중심으로 회전하는 구름 회전부를 돌출 형성한다.

상기 하판부 받침대 이동 바(224)는, 이 발명의 다른 실시 예에서는 상부에 상기 '1'내지 '3'에 해당되는 상기 하판부 받침대(223)의 상하 이동을 구현하기 위해 왼쪽에서 오른쪽으로 높이가 낮아지게 3단 부분을 형성시키지만 필요에 따라 단을 변경할 수 있고, 각 단간을 경사지게 연결한다.

상기 하판부 받침대(223) 하부에 돌출 형성된 구름 회전부는, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)의 상부에 형성된 3단 부분과 접촉 상태를 유지한다.

이로부터, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)를 좌우로 이동시키면 상기 3단 부분의 높이가 변화하면서 접촉 상태를 유지하는 구름 회전부를 갖는 하판부 받침대(223)가 상하로 이동하게 된다.

상기 3단 부분에는, 상기 하판부 받침대(223)의 이동을 일시적으로 제한하는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225)이 각 단 부분마다 형성된다.

상기 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225)은, 일정 이상의 힘이 가해질 때까지 일시적으로 고정되어, 상기 '1', '2' 및 '3'을 감각으로 구분 지어 사용자에게 층의 형성과 형성된 층의 폭을 조절 및 해체 조작의 편리함을 제공한다.

또한, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)의 상부에는, 상기 '1'에 해당하는 상기 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225)에서 연장되어 다수의 홈이 형성된 하판부 받침대 진동 발생부(226)가 설치된다.

상기 하판부 받침대 진동 발생부(226)에서 발생되는 진동은, 상기 하판부 받침대(223)를 통해 상기 하판부(221)로 전달되어 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층의 균질화 과정을 수행한다.

상기 바 이동 다이얼(227)은, 상기 하부 하우징(228)의 전면 측에서 외부로 가장자리 일부를 노출시킨 상태에서, 노출된 부분을 좌우로 회전시키면 상기 하판부 받침대 이동 바(224)가 우좌로 이동하게 설치된다.

여기서, 상기 바 이동 다이얼(227)의 측면을 돌아가며 형성된 기어 주연부와 하판부 받침대 이동 바(224)의 측면에 형성된 기어 직선부가 기어 결합되게 하여, 상기 바 이동 다이얼(227)을 회전시켜 상기 하판부 받침대(223) 하부에 형성된 구름 회전부와 접촉되는 상기 하판부 받침대 이동 바(224) 상부에 형성된 3단 부분의 높이가 변화하면서 상기 하판부 받침대(223)를 상하로 이동시킨다.

상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)를 사용하여 세포를 분리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)의 하체(22)에 세포 혼합액을 주입 수용한 후, 상체(21)를 덮어 일체로 결합시킨다. 여기서, 도 20에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하체(22)의 상기 바 이동 다이얼(227)을 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시키면, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)의 왼쪽에 형성된 상기 '1'에 해당되는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225-1)에 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부가 일시적으로 고정된 상태로 위치하게 된다.

이 경우, 상기 상판부(211)의 세포혼합액 흡착부(212)와 하판부(221)의 세포혼합액 수용부(222) 사이에서 특정세포와 그 이외의 나머지 세포들이 고르게 분포된 세포 혼합액 층이 눌려진 상태로 형성된다.

다음으로, 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시켰던 상기 바 이동 다이얼 (227)을 상기 '2'가 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 21에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)가 왼쪽으로 이동하면서 상기 하판부 받침대(223)가 하부로 이동하여 상하판부의 간격이 넓어져 세포 분리에 적합한 폭을 갖는 세포혼합액 층을 형성한다.

이 경우, 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부는 상기 '2'에 해당되는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225-2)에 일시적으로 고정된 상태를 유지한다.

이후, 상기에서 적합한 폭을 유지하는 세포혼합액 층의 상판부(211) 상면에서 자석(213)을 통해 자력을 인가하면서 7∼15분간 그 상태를 유지하면, 세포 혼합액 층의 상판부(211) 측으로 특정세포가 이동되면서 동시에 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들도 세포 혼합액 층의 하판부(221) 측으로 이동된다.

마지막으로, 상기 '2'가 외부로 노출되게 위치시켰던 상기 바 이동 다이얼(227)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 22에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)가 왼쪽으로 이동하면서 상기 하판부 받침대(223)가 하부로 완전히 이동하여 상하판부의 간격이 넓어져 세포혼합액 층을 해체시켜, 상판부(211)에는 특정세포가, 상기 하판부(221)에는 특정세포 이외의 나머지 세포들이 각각 분리 위치되게 한다.

이 경우, 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부는 상기 '3'에 해당되는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225-3)에 일시적으로 고정된 상태를 유지한다.

그러면, 도 9에 도시되어 있는 바와 동일하게, 상기 상체(21)의 상판부(211)와 상기 하체(22)의 하판부(221)에는 각각 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세 포들로 분리되고, 이후 필요로 하는 세포들을 수거하여 이용하게 된다.

이 발명의 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(20)는, 세포혼합액 층의 형성과 형성된 층의 폭을 조절 및 해체 단계를 일시적으로 고정된 상태를 감각으로 구분 지우게 하여 사용자가 직접 느끼면서 간편하고 정확하게 세포 분리 과정을 수행할 수 있게 된다.

그런데, 상기 하판부(221)에 흡착되는 세포들은 모두 특정세포 이외의 나머지 세포들이어야 하지만, 실제로는 특정세포 이외의 나머지 세포들이 중력에 의해 하판부(221) 측으로 내려갈 때 함께 엉겨 붙어 눌려 있던 특정세포가 일부 포함되게 된다.

여기서, 수거하고자 하는 세포에는 일반적으로 마그네틱 비드가 부착된 특정세포가 많이 해당되지만, 임상으로 사용할 때 특정세포를 지정하여 분리한 후 마그네틱 비드가 전혀 붙지 않은 특정 세포 이외의 나머지 세포들을 사용하는 경우도 있게 된다.

이로부터, 상기 상판부(211)에 흡착되어 있는 필요로 하지 않는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 분리해 내야 한다.

먼저, 특정세포 이외의 나머지 세포들과 함께 엉겨 붙어있는 특정세포의 분리를 최적화시키는 환경을 조성하기 위해, 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 상기에서 분리된 상판부(211)의 특정세포를 모두 제거하거나 또는 새로운 상판부(211)로 교체한다.

그리고, 상판부(211)로 이동한 특정세포를 보충하는 정도의 양으로, 세포들 이 포함되어 있지 않은 버퍼 수용액을 주입 수용한 하판부(221)를 구비한 하체(22)에 비어 있는 상판부(211)를 구비한 상체(21)를 덮어 일체로 결합시킨다.

이 경우, 도 24에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 바 이동 다이얼(227)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 위치시킨 상태이므로, 상기 상판부(211)에는 비어 있고, 상기 하판부(121)에만 특정세포 이외의 나머지 세포 수용액이 수용되지만 층을 형성하지는 않는다.

다음으로, 도 25 및 도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '3'이 외부로 노출되게 위치시킨 상기 바 이동 다이얼(227)을 상기 '2'와 '1'이 차례로 외부에 노출되게 왼쪽으로 회전시키면, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)가 오른쪽으로 이동하면서 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부와 접촉하는 상부의 3단 부분이 높아져 상기 하판부 받침대(223)를 밀어 올리게 된다.

이 경우, 상기 하판부(221)가 상부로 이동하면서 상하판부의 간격이 좁아져 상기 상판부(211)와 하판부(221)에 수용된 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액이 부딪치면서 세포 분리에 적합한 나머지 세포 혼합액 층을 형성시키고, 이어서 형성된 층은 상하로 눌려진 상태로 된다.

다음으로, 도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '1'이 외부로 노출되게 위치시킨 상기 바 이동 다이얼(227)을 다시 왼쪽으로 이동(도 26에서 점선으로 도시)시키면, 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부와 상기 하판부 받침대 진동 발생부(226)가 접촉하면서 오른쪽으로 이동할 때 발생되는 진동이 상기 하판부 받침대(223)를 통해 하판부(221)에 전달된다.

여기서, 상기 바 이동 다이얼(227)을 반대로 오른쪽으로 이동시켜 상기 '1'에 해당되는 하판부 받침대 이동제한 홈(225-1)까지 이동시키는 경우에도, 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부와 상기 하판부 받침대 진동 발생부(226)가 접촉하면서 왼쪽으로 이동할 때 발생되는 진동이 상기 하판부 받침대(223)를 통해 하판부(221)에 전달된다.

상기 하판부(221)로 전달되는 진동이 특정세포 이외의 나머지 혼합액 층에 가해지면서 진행되는 균질화 과정은, 상기 상판부(211)와 하판부(221) 사이에 형성된 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층을 유지하면서 다수 회, 예를 들면 10회 미만 반복한다.

그러면, 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층을 유지한 상태로 최대한 진동이 가해져 상기 중력에 의해 하판부(221)로 내려가는 특정세포 이외의 나머지 세포들과 엉겨 붙은 채 하판부(221)에 붙어 있던 특정세포가 떨어지면서 상기 자석(213)에서 인가되는 자력에 의해 상판부(211) 측으로 이동하게 된다.

상기의 균질화 과정을 수행한 후, 도 27에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 '2'가 외부로 노출되게 위치시켜 '2'에 해당되는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225-2)에 일시적으로 고정된 상태에서 7∼15분간 그대로 두면, 상기에서 균질화된 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층의 상판부(211) 측에서 자석(213)을 통해 인가되는 자력에 의해 특정세포 혼합액 층의 상판부(211) 측으로 특정세포를 이동시키면서 동시에 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 특정세포 혼합액 층의 하판부(121) 측으로 이동되게 한다.

이러한 상태에서, 마지막으로 상기 '2'가 외부로 노출되게 위치시켰던 상기 바 이동 다이얼(227)을 상기 '3'이 외부로 노출되게 오른쪽으로 회전시키면, 도 28에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하판부 받침대 이동 바(224)가 왼쪽으로 이동하면서 상기 하판부 받침대(223)가 하부로 완전히 이동하여 상하판부의 간격이 넓어져 세포혼합액 층을 해체시켜, 상판부(211)에 특정세포가 상기 하판부(221)에 특정세포 이외의 나머지 세포들이 각각 분리 위치되게 한다.

이 경우, 상기 하판부 받침대(223)의 구름 회전부는 상기 '3'에 해당되는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈(225-3)에 일시적으로 고정된 상태를 유지한다.

이로부터, 상기에서 분리된 특정세포 이외의 나머지 세포들에 포함되어 있던 필요로 하지 않는 특정세포를 추가로 분리하여 하판부(221)로부터 제거함으로써 필요로 하는 특정세포 이외의 나머지 세포들의 순도를 현저하게 높일 수 있다.

이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(30)는, 상기에서 설명한 이 발명의 실시 예들에 따른 세포 분리 장치와 동일하고, 다만 세포혼합액이 수용된 하체 위에 자력이 인가되는 상체를 덮어 일체로 결합시킨 상태에서 하판부를 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하면서 세포를 분리하는 것에 대해, 하나의 하우징 내부에 상판부와 하판부를 설치한 상태에서 상판부를 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하면서 세포를 분리하는 것에 차이가 있는바, 이를 중심으로 설명한다.

이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(30)는, 전면 일부가 개방된 하우징(31)의 내부에 상판부 받침대(34)와 하판부 받침대(36)가 전후방 측으로 이동 가능하게 설치된다. 여기서, 상기 하판부 받침대(36)는 상기 하우징(31)의 하부에 고정 설치되고, 상기 상판부 받침대(34)는 상기 하판부 받침대(36)와 일정 거리를 두고 상부에 위치하면서 상기 하우징(31)의 내부에서 상하로 이동가능하게 설치된다.

상기 상판부 받침대(34)와 하판부 받침대(36)에는, 상판부(33)와 하판부(35)를 수용하는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈에는 상기 상판부(33)의 세포혼합액 흡착부와 하판부(35)의 세포혼합액 수용부가 마주하면서 위치하게 상판부(33)와 하판부(35)가 설치된다.

그리고, 상기 상판부 받침대(34)의 상부에는 상판부(33)의 상면과 마주하게 자석(32)이 설치된다.

또한, 상기 상판부 받침대(34)는 상기 하우징(31)의 외부 일 측에 설치된 상판부 받침대 이동 다이얼(37)과 기어 결합(도면에 도시하지 않음)되어, 상판부 받침대 이동 다이얼(37)의 회전에 의해 상하로 이동된다.

여기서, 상기 상판부 받침대(34)가 상하로 이동하는 경우에는 상기 자석(32)과 상판부(33)도 일체로 이동된다.

또한, 상기 상판부 받침대 이동 다이얼(37)의 회전에 의해 상하로 이동하는 상판부 받침대(34)의 상하 이동을 제한하는 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼(38)가 상기 하우징(31)의 외부 일 측에 설치된다.

상기 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼(38)는, 세포혼합액 층이 유지되도록, 밀어 넣는 조작에 의해 상기 하우징(31)의 내부로 돌출되게 형성된 돌출부가 상기 상판부 받침대(34)의 상부 쪽으로 이동을 제한한다.

상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 또 다른 실시 예에 따른 세포 분리 장치(30)를 사용하여 세포를 분리하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 하판부 받침대(36)를 프론트 로딩 방식으로 사용자가 위치하고 있는 전방 측으로 꺼내 세포혼합액 수용부가 상부로 향하게 하판부(35)를 홈에 안착시킨 상태에서 하판부(35)에 세포혼합액을 주입 수용하고, 다시 후방 측으로 넣는다.

다음으로, 상기 상판부 받침대(34)를 프론트 로딩 방식으로 사용자가 위치하고 있는 전방 측으로 꺼내 세포혼합액 흡착부가 하부로 향하게 상판부(33)를 홈에 안착시키고, 다시 후방 측으로 넣는다. 상기 과정은 순서를 바꾸어 진행하여도 관계없다.

다음으로, 상기 상판부 받침대 이동 다이얼(37)의 회전에 의해 상기 자석(32)과 상판부(33) 그리고 상판부 받침대(34)가 상하로 함께 이동하면서 상판부(33)를 하판부(35)로 가까워지게 이동시켜 세포혼합액 층을 형성시키고, 형성된 세포혼합액 층의 상판부(33) 측에서 자석(32)을 인가하여 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들을 각각 상판부(33)와 하판부(35) 측으로 이동시킨 상태에서 다시 상판부(33)를 하판부(35)와 멀어지게 이동시켜 분리한다.

여기서, 상기 상판부 받침대(34)와 하판부 받침대(36)가 맞닿으면서 상판부(33)와 하판부(35) 사이에 세포혼합액 층을 눌려진 상태로 형성시킬 수 있다.

마지막으로, 상기 상판부 받침대(34)를 전방 측으로 꺼내 상기 상판부(33)에 흡착되어 있는 특정세포를 수거하거나 또는 상기 하판부 받침대(36)를 전방 측으로 꺼내 상기 하판부(35)에 남아 있는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 수거하게 된다.

또한, 이 발명의 실시 예들에 따른 세포 분리 장치(10)(20)에서 수행되었던 균질화 과정도 상기 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼(38)를 조작하여 구현할 수 있다.

상기와 같은 이 발명의 실시 예들에 따른 세포혼합액으로부터 세포를 분리하는 과정을 실험한 내용은 다음과 같다.

먼저, 골수세포를 플러싱하여 얻어진 세포 혼합액을 마그네틱 비드레이블링하여 준비한다. 각각의 항체에 대한 세포 혼합액으로부터 특정 세포를 분리하기 위해 사용된 세포 혼합액의 농도는 10⁷개/㎕이며, 온도에 대한 영향을 배제시키기 위해 세포 분리 과정을 4℃의 저온실에서 실시한다.

여기서, 이 발명의 실시 예들에 따른 세포 분리 장치(10)(20)의 경우에는, 상체와 하체가 일체로 결합되면서 내부에 밀폐된 공간을 형성시키고, 세포혼합액을 세포혼합액 수용부에 수용시킨 후 추가의 조작이나 저온실 없이도 4℃ 내외의 온도로 유지되는 냉장고 등에서 7∼15분간 놓아둔 상태에서 하판부 이동 다이얼을 '3'의 위치에 두는 것으로 분리 과정이 모두 완료되어 매우 편리하게 된다.

분리된 특정 세포를 포지티브(Positive)로 하고, 특정 세포 이외 나머지 세포들을 네거티브(Negative)라고 정의했을 때, 여러 가지 다른 항체를 사용하여 얻 은 포지티브 분리 효율 결과는 다음과 같다.

표 1

또한, 분리된 특정 세포 이외에 나머지 세포, 즉 네거티브(Negative)를 수집한 후, 분리 에러 율(Error ratio, 포지티브가 제대로 분리되지 않은 채 네거티브에 남아있는 비율)을 확인한 결과는 다음과 같다.

표 2

상기와 같은 이 발명의 실시 예들에 따른 세포혼합액 층에 자력을 인가하여 분리시킨 세포의 순도를 향상시키는 과정을 구체적으로 실험한 내용은 다음과 같다.

이 발명에서 설명하는 실험 예는, 포지티브가 하판부의 수용액인 네거티브 수용액에 어느 정도 포함되어 있는가를 체크하는 것에 의해 분리 에러를 확인할 수 있도록, 분리 후에 네거티브 수용액을 수거하여 세포의 상태를 측정한 것이다.

기본적으로 실험 예에서 사용된 세포는 Ter119의 항체에 반응하는 세포들이고, 상기 자석에서 인가되는 자력은 0.5 T이며 노출된 시간은 9분으로 한다.

표 3

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 분리하고자 하는 세포혼합액 내에 특정세포가 13.30％(여기서, Control.002는 대조군을 의미하며, 분리를 위해 사용하는 세포혼합액의 상태를 실험하기 전에 측정함으로서 세포의 상태와 분리 효율을 비교하는데 사용) 존재했을 때의 분리 결과는 다음과 같다.

표 4

표 4에서 알 수 있는 바와 같이, MB-P.022는 분리하고 난 후 포지티브의 상 태를 측정한 것으로 93.77％의 분리 효율을 보였다. 그와 동시에 네거티브에는 10.10％의 포지티브들이 포함되어 있음을 MB1-N.023을 통해 알 수 있다.

여기서, 10.10％의 포지티브들을 포함하고 있는 네거티브 수용액 속에서, 포지티브를 제거하여 상대적으로 네거티브의 순도를 높이는 과정을 수행하였는바, 포지티브(MB-P.022)를 분리하고 난 후 동시에 생겨나는 네거티브(MB1-N.0.23) 내에 포지티브를 에러로 생각하여 조사된 비율이 최초 비율(10.10％) 보다 2.09％가 떨어진 8.01％임을 확인할 수 있었다.

이로 인해, 네거티브 수용액 속에 에러로 포함되어 있던 포지티브는 약 20.7％의 감소와 동시에 네거티브는 상대적으로 약 2.3％의 순도가 높아지게 됨을 확인하였다.

또한, 포지티브의 경우에도 Sca1에 반응하는 세포를 대상으로 하여 동일한 조건(0.5T의 자력에 9분 노출)에서 실험하였다.

표 5

표 5에서 보이듯이, 2.09％의 포지티브를 가지고 있는 세포를 대상으로 분리 하였을 때, 포지티브의 경우 6.30％, 네거티브의 경우 2.51％로 확인되었다.

여기서, 특정세포의 비율이 2.09％로 작기 때문에 포지티브를 대상으로 순도향상 과정을 추가로 수행하였고, 그 비율은 13.55％로서 최초 비율에 비해 약 115％ 증가함을 확인하였다.

이 발명은 상기의 실시 예들에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

이 발명의 실시 예들에 따른 세포 분리 장치에서는, 사용자의 직접적인 조작에 의해 상판부 또는 하판부를 이동시켜 세포혼합액 층의 형성과 형성된 층의 폭을 조절 및 해체시키도록 하고 있지만, 사용자의 직접적인 조작 대신에 모터와 같은 구동 수단과 이를 프로그램에 의해 제어하는 마이크로프로세서를 사용하여 미리 설정된 내용으로의 자동 조작도 가능하다.

이 발명의 세포 분리 장치 및 방법은, 상판부와 세포혼합액을 수용하는 하판부로 이루어지는 세포 분리 칩의 상하 간격을 조절하여 세포혼합액 층으로 형성 및 형성된 세포혼합액 층의 폭 조절과 해체하는 과정을 통해 필요로 하는 세포를 분리하며, 필요로 하는 세포를 분리한 상태에서 균질화 과정을 통해 필요로 하지 않는 세포들을 추가로 제거할 수 있다.

Claims (15)

1. 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액이 위로 볼록한 형태로 수용되는 세포혼합액 수용부가 상면에 구비되는 하판부와;

   상기 하판부의 상부에 마주하게 위치하며, 상기 세포혼합액 수용부에 수용된 세포혼합액이 하면에 흡착되게 하는 상판부;

   상기 상판부의 상면에 위치하는 자력 인가수단; 및,

   상기 상판부 또는 하판부에 결합되어 상기 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 또는 넓어지게 조절하는 상·하판부 간격 조절수단;을 포함하고,

   상기 세포혼합액 수용부에 수용된 세포혼합액이 상기 상판부의 하면에 흡착되면서 세포혼합액 층으로 형성되도록 상기 상·하판부 간격 조절수단에서 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 조절하고,

   상기에서 형성된 세포혼합액 층에 상기 자력 인가수단을 통해 인가되는 자력에 의해 상판부 측으로 이동된 특정세포와 중력에 의해 하판부 측으로 이동되어진 특정세포 이외의 나머지 세포들을, 세포혼합액 층이 해체되면서 각각 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 분리 위치되도록 상기 상·하판부 간격 조절수단에서 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 조절하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상판부는,

   하면에 상기 세포혼합액이 흡착되게 하는 세포혼합액 흡착부를 형성시키고,

   상기 세포혼합액 흡착부에 대응하여 하판부의 세포혼합액 수용부를 위치하게 하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   하측으로 개방된 상부 하우징과 상측으로 개방된 하부 하우징을 각각 구비하고,

   상기 상부 하우징의 내부에는, 상기 자력 인가수단 및 상기 자력 인가수단이 상면에 위치하게 상판부가 설치되며,

   상기 하부 하우징의 내부에는, 상기 하판부 및 상기 하판부와 결합되게 상기 상·하판부 간격 조절수단이 설치되고,

   상기 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부가 마주하면서 위치하게 상부 하우징의 하측과 하부 하우징의 상측을 결합시킨 상태에서, 상기 상·하판부 간격 조절수단으로 하판부를 상하로 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 상·하판부 간격 조절수단은,

   상부에 상기 하판부를 수용하는 홈과 하부에 볼트 형태의 연결부를 형성하는 하판부 받침대와,

   상기 하판부 받침대의 볼트 형태의 연결부와 나사 결합되는 너트 형태의 연결부를 갖는 하판부 받침대 이동 다이얼을 포함하고,

   상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전에 의해 하판부 받침대를 상하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 상·하판부 간격 조절수단은,

   상기 세포혼합액 층이 유지되도록 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전을 제한하는 다이얼 회전 제한 스토퍼를 더 구비한 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 다이얼 회전 제한 스토퍼는,

   상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 하부와, 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 회전을 제한하여야 할 위치에서 상기 하판부 받침대 이동 다이얼의 하부와 맞닿게 상기 하부 하우징의 해당 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 상·하판부 간격 조절수단은,

   상부에 상기 하판부를 수용하는 홈과 하부에 축을 중심으로 구름 회전하는 구름 회전부를 돌출 형성하는 하판부 받침대와,

   상기 하판부 받침대의 구름 회전부와 상부에 형성된 일 측에서 타 측으로 가면서 높이가 낮아지게 형성된 다단 부분이 접촉하면서 상기 하판부 받침대를 상하로 이동시키는 하판부 받침대 이동 바 및,

   상기 하판부 받침대 이동 바의 측면에 형성된 기어 직선부와 측면을 돌아가며 형성된 기어 주연부가 기어 결합되는 바 이동 다이얼을 포함하고, 상기 바 이동 다이얼을 회전시켜 상기 하판부 받침대의 구름 회전부와 접촉되는 상기 하판부 받침대 이동 바의 다단 부분의 높이가 변화하면서 상기 하판부 받침대를 상하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 다단 부분은, 상기 하판부 받침대의 이동을 일시적으로 제한하는 하판부 받침대 이동 일시제한 홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 하판부 받침대 이동 바는, 상기 다단 부분 중에서 가장 높은 단을 연장시키고, 여기에 다수의 홈을 형성시킨 하판부 받침대 진동 발생부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    하우징을 구비하고,

    상기 하우징의 내부에 상기 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부가 마주하면서 위치하게 상판부와 하판부가 설치되고, 상기 자력 인가수단이 상기 상판부의 상면에 위치하게 설치되며, 상기 상·하판부 간격 조절수단이 상기 상판부와 결합되게 설치되고, 상기 상·하판부 간격 조절수단으로 상판부를 상하로 이동시켜 상판부와 하판부의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 상·하판부 간격 조절수단은,

    상기 세포혼합액층이 유지되도록 상기 상판부 받침대의 상부 쪽으로 이동을 제한하는 상판부 받침대 이동 제한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 장치.
12. 하판부의 세포혼합액 수용부에 위로 볼록한 형태로 수용된 마그네틱 캐리어가 부착된 특정세포가 혼합되어 있는 세포혼합액을, 상기 하판부의 세포혼합액 수용부에 마주하게 위치하는 상판부의 하면에서 흡착되도록 상기 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 조절하여 세포혼합액 층으로 형성시키는 단계와;

    상기 단계에서 형성된 세포혼합액 층의 상판부 측에서 자력을 인가하여 세포혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들도 세포혼합액 층의 하판부 측으로 이동되어지게 하는 단계; 및,

    상기 단계에서 세포혼합액 층의 상판부 측으로 이동된 특정세포와 하판부 측으로 이동된 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여, 상기 세포혼합액 층이 해체되면서 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;로

    이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 분리 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 세포혼합액 층으로 형성시키는 단계 이후에, 상기 상판부와 하판부의 간격을 조절하여 상기 세포혼합액 층의 폭이 필요로 하는 세포의 분리를 최적화시키는 상태로 유지되게 하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 방법.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 단계에서 분리되어 하판부에 위치하는 특정세포 이외의 나머지 세포들을 모두 제거 또는 새로운 하판부로 교체하고 상기 하판부에 어떠한 세포도 들어있지 않은 버퍼 수용액만을 주입 수용한 후 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 하여 특정세포 혼합액 층을 형성시키는 단계와;

    상기 단계에서 형성된 특정세포 혼합액 층을 유지하면서 상기 상판부와 하판부의 간격을 다수 회 반복 변화시켜 특정세포 혼합액 층을 균질화시키는 단계;

    상기 단계에서 균질화된 특정세포 혼합액 층의 상판부 측에서 인가되는 자력에 의해 특정세포 혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 특정세포 혼합액 층의 하판부 측으로 이동되게 하는 단계; 및,

    상기 단계에서 특정세포 혼합액 층의 상판부 측과 하판부 측으로 이동된 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여 상기 혼합 수용액 층이 해체되면서, 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 방법.
15. 제 12항에 있어서,

    상기 단계에서 분리되어 상판부에 위치하는 특정세포를 모두 제거 또는 새로운 상판부로 교체하고 상기 하판부에 어떠한 세포도 들어 있지 않은 버퍼 수용액을 추가로 주입 수용한 후 상판부와 하판부의 간격이 좁아지게 하여 특정세포 이외의 나머지 세포 혼합액 층을 형성시키는 단계와;

    상기 단계에서 형성된 나머지 세포 혼합액 층을 유지하면서 상기 상판부와 하판부의 간격을 다수 회 반복 변화시켜 나머지 세포 혼합액 층을 균질화시키는 단계;

    상기 단계에서 균질화된 나머지 세포 혼합액 층의 상기 상판부 측에서 인가되는 자력에 의해 나머지 세포 혼합액 층의 상판부 측으로 특정세포를 이동시키면 서 중력에 의해 특정세포 이외의 나머지 세포들을 나머지 세포 혼합액 층의 하판부 측으로 이동되게 하는 단계; 및,

    상기 단계에서 나머지 세포 혼합액 층의 상판부 측과 하판부 측으로 이동된 특정세포와 특정세포 이외의 나머지 세포들이, 상기 상판부와 하판부의 간격이 넓어지게 하여 상기 나머지 세포 혼합액 층이 해체되면서, 상판부의 하면과 하판부의 세포혼합액 수용부에 각각 분리 위치되게 하는 단계;를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 방법.

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