KR20070033946A - 세포, 배아 또는 난모세포 취급 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

세포 실체를 취급하기 위한 장치는, 그 주 표면 쪽으로 개방되는 제1 웰의 어레이를 갖는 제1 기판을 포함하고, 상기 제1 웰은 세포 실체를 보유하게 되어 있다. 상기 장치는 각각의 웰 쪽으로 개방되는 유체 채널을 추가로 포함한다. 상기 웰은 그 각각의 주어진 위치에 세포 실체를 배치시키기 위해 테이퍼지고, 유체 채널은 상기 제1 기판의 주 표면과 대면하도록 배치된 추가 기판의 주 표면에 형성되며, 상기 추가 기판은 상기 제1 기판에 해제가능하게 고정된다.

웰, 기판, 덮개, 세포 실체, 유체 채널, 테이퍼, 개구, 밀봉면, 매질, 클램핑 수단

Description

세포, 배아 또는 난모세포 취급 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR HANDLING CELLS, EMBRYOS OR OOCYTES}

본 발명은 세포와 기타 세포 실체(cellular entities), 특히 난모세포와 배아를 취급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

피펫 등을 사용하여 단일 세포를 조작하고 단일 세포를 웰(well)에 어레이 포맷으로 격리시키는 것은 공지되어 있다. 상기 웰은 세포 보다 크거나 작은 사이즈일 수 있다. 체(sieve)형 또는 필터형 기판에서의 세포 유지(holding) 어레이가 공지되어 있으며, 세포는 규칙적인 어레이 또는 불규칙한 패턴으로 위치를 갖는다. 세포는 통상 기판을 통한 액체 유동을 제공하는 흡인(suction)을 사용하여 배치되지만, 종래 기술에서는 전기영동 또는 유전영동 또는 중력하 침전과 같은 다른 힘도 사용된다. 오늘날의 어레이-기초 장치를 사용해서는, 필요한 액체 양을 최소화하면서 세포 주위의 액체 조건을 정확히 제어하기가 어렵다. 이는 액체가 고가이거나 예를 들어 난모세포 또는 배아의 조작시에 마주하는 액체 변화의 점진적 변화 또는 패턴이 필요할 경우에 단점이 된다.

미국 특허 제6,193,647호는 배아를 취급하기 위한 마이크로유체 채널의 네트워크를 개시하고 있으며, 이들 배아는 유동에 동반되어 '배아 이송 채널'을 통해서 액체 중에서 이동되고, 채널 내의 '구조'를 사용하여 소요 위치에, 특히 구속부(constriction)에 보유된다. 이는 주어진 채널로부터 단일 배아의 용이한 삽입 및 회수를 제공하지만, 채널 내에 하나 이상의 배아가 존재하면 덜 유리하다.

특정 적용에서는 난모세포와 배아를 그룹으로 배양하는 것이 유리한 것으로 알려져 있다. 동일 채널 내에는 수많은 배아가 수용될 수 있지만 특정한 한 개에 접근하기는 어렵다. 미국 특허 제6,193,647호에는 주어진 그룹에서 단일 배아를 선택하는 수단은 개시되어 있지 않다. 미국 특허 제6,193,647호에 개시된 실시예에서는, 주어진 난모세포 위에 용액을 침지 및 교환하려면 비교적 많은 양의 용액이 필요하다. 미국 특허 제6,193,647호에 개시된 장치는 여러가지 결점을 안고 있다. 예를 들어, 이는 실리콘내 미세가공과 같은 배아 장치의 대량 생산을 위해서는 비교적 복잡한 조립을 요한다. 또한, 상기 장치는 배아를 로봇식으로 삽입 및 철회를 쉽게 구현하는데는 적합하지 않다.

본 발명은, 그룹 중의 개별 세포 실체에 대해 쉽게 접근할 수 있으며 상기 그룹을 공통 액체 조건에 쉽게 노출시켜 예를 들면 그 발달 또는 대사작용을 프로그래밍하거나 그에 대한 테스트 절차를 수행할 수 있는, 세포, 난모세포, 및 배아와 같은 세포 실체를 취급하기 위한 개선된 장치를 제공한다. 본 발명의 목적은, 액체 유동이 그 근처에서 유지될 수 있는 동안 세포 실체가 장치 내의 주어진 위치에 보유될 수 있는 미세유체 접근방식의 장점을, 세포 실체가 미세유체 채널과 연통하는 예비형성된 웰에 보유되는 어레이 포맷에 의해 가능한 용이한 조작과 조합하는 것이다.

본 발명에 의해 취급될 수 있는 세포 실체는 난모세포, 세포의 배아 또는 다른 복합체, 개별 세포들 자체, 및 단일 또는 혼합된 형태의 세포 그룹을 포함한다. 통상적인 세포는 난모세포나 배아보다 작을 것이나, 동일한 원리가 보다 작은 크기의 스케일에 적용된다. 난모세포, 배아, 세포, 및 세포 실체의 용어는 이하의 설명에서 같은 의미로 사용된다.

본 발명에 따르면, 청구범위에서 한정되는 장치가 제공된다.

본 발명은 종래의 유체 로봇공학의 사용과 병행하여 하나 이상의 난모세포 또는 세포 실체를 취급하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 이 장치는,

복수의 난모세포를 공통 유체 조건에 노출될 수 있게 하면서 다른 것들에 대한 방해를 최소로 하여 개별 난모세포를 선택 및 취급할 수 있고,

개별 또는 그룹의 난모세포 위에서 매질(medium)을 쉽게 교체할 수 있으며,

특정 실시예에서는, 원위치에서 시각 평가 및 선택이 가능하도록 난모세포의 양호한 가시성(visibility)을 달성할 수 있고,

난모세포 환경 내의 제어된 조건을 유지하면서 이송 또는 저장용 장치로부터 주어진 구속 부재를 격리시킬 수 있으며,

상기 장치의 폐기가능한 부분을 저렴하게 벌크로 만들 수 있다.

상기 장치 및 방법은, 예를 들어 줄기 세포 또는 기타 연구에서 단일 세포 또는 세포 그룹의 클로닝 또는 체외 수정, 배양, 성숙과 같은 절차에서 배아 및 난모세포를 배양 및 성숙시키는데 사용될 수 있다.

이제 본 발명의 실시예를 단지 예시적으로만 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도1a 및 1b는 본 발명에 따른 제1 장치의 단면도 및 평면도이다.

도1c는 변형예의 단면도이다.

도2는 바람직한 웰 형상의 단면도이다.

도3은 장치내의 액체가 공기압을 사용하여 이동되는 방법의 도시도이다.

도4a 내지 4o는 본 발명에 따른 변형예의 단면도 및 평면도이다.

도5 및 도6은 본 발명의 추가 실시예의 단면도이다.

도7은 본 발명에 따른 장치 및 로봇형 피펫의 사시도이다.

도8은 함께 조립되는 제1 및 제2 기판을 갖는 변형예의 단면도이다.

도9는 도8의 변형예에서 제1 기판과 제2 기판이 분리된 상태의 도시도이다.

도10은 조립시의 장치의 평면도이다.

도11은 도10의 장치의 X-X선상에서 취한 단면도이다.

도12는 도10의 장치의 Y-Y선상에서 취한 단면도이다.

(예 1)

도1은 제1 기판(10)에 제1 웰(12)의 어레이가 상기 기판의 주 표면 쪽으로 개방하여 제공된 본 발명에 따른 장치를 도시한다. 각각의 웰(12)은 난모세포 또는 기타 세포 실체(14)를 보유하게 되어 있다. 본 실시예에서 웰은 각 웰의 특정 위치에 세포 실체를 위치시키도록 테이퍼 형성된다. 본 장치는 또한 각 웰 쪽으로 개방되는 하나 이상의 유체 채널(32)을 포함한다.

도1에 도시된 실시예에서, 유체 채널은 추가 기판(20)의 주 표면에 형성되며, 상기 표면은 웰 어레이를 갖는 제1 기판과 대면하도록 배치된다. 본 실시예의 이 추가 기판은 밀봉면(22)에서 기판에 밀봉되는 덮개(lid)를 형성하며, 상기 덮개는 입구 채널 포트(24), 입구 채널(26), 출구 채널(28), 및 출구 포트(30)를 포함하고, 기판에 대해 밀봉되었을 때 유체가 입구 포트로부터 출구 포트로 통과 유동할 수 있는 채널(32)을 하나 이상의 웰(12)과 연통하여 형성하는 채널 구조를 갖는다. 도1a에 도시된 액체 연결부의 배치는 도식적이며, 채널에 대한 연결은 당업계에 공지된 임의의 방식으로 이루어질 수 있다.

상기 기판은 투명한 것이 바람직하고, 상기 웰(12)은 도립형(inverted) 현미경을 사용하여 바라볼 때 아래로부터 양호한 가시성을 제공하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 덮개(20)는 투명하며, 덮개 내의 채널 구조(32)의 상부면은 세포 실체를 위에서 관찰할 수 있도록 양호한 광학적 품질을 갖는다. 기판과 웰은 피펫을 사용하여 위로부터 접근할 수 있도록 설계된다. 웰은 도7에 도시하듯이, 로봇식 피페터(pipettor: 分注器)에 대한 경계면을 준비할 수 있도록 예를 들어 SBS 마이크로플레이트 기준에 따른 위치에 1D 또는 2D 어레이로 규칙적으로 임의적으로 이격 배치된다.

웰(12)은 위로부터 쉽게 접근하여 웰 베이스의 작은 영역에 세포 실체를 배치할 수 있도록 테이퍼지는 것이 바람직하다. 웰은 도2a에 도시하듯이 세포 실체(14)의 직경에 가까운 크기를 갖도록 치수형성될 수 있으며, 이 경우 상기 실체를 취급하려면 소직경 피펫이 필요할 것이며, 취급시에 이는 피펫에 흡인된 액체에 혼입(entrain)되지 않을 것이나, 대신에 홀딩 피펫의 종래 사용에서와 같이 피펫의 단부에 대해 보유될 것이다. 웰은 충분한 내경의 사용될 피펫이 상기 실체를 주위 매질과 함께 피펫에 혼입시킬 수 있도록 크기를 갖는 것이 바람직하다. 웰은 도2b에 도시하듯이 세포 실체의 직경에 가까운 세포 실체 보유 위치로 테이퍼지는 것이 바람직할 것이다. 세포 실체는, 세포 실체가 채널(32)을 통한 유동에 의해 영향받지 않도록 크기를 갖는 웰의 베이스에 수용된다. 채널(32)은 세포 실체가 이를 통과하지 못하도록 하는 크기를 가질 수도 있다.

도1a에 도시된 실시예에서, 채널(32)은 덮개의 표면에 형성되는 것으로 도시되어 있다. 변형예에서, 채널(32)은 기판(10)의 표면에 형성될 수 있으며, 이후 덮개는 웰의 위치에 대해서 편평한 프로파일을 갖는다.

덮개와 기판 사이의 밀봉면(22)은 둘 사이에 밀봉 채널을 형성할 필요가 있다. 밀봉(seal)은 예를 들어 기판이나 덮개에 장착되는 개스킷과 같은 유연성 표면(22)을 사용하여 달성될 수도 있으며, 대안적으로 덮개는 부분적으로 또는 완전히 PDMS와 같은 유연성 재료로 형성될 수도 있다. 밀봉은 채널(32) 내의 용액이 밀봉면(22)을 적시도록 확산되지 않도록 밀봉 영역의 소수성(疎水性)을 이용하여 형성될 수 있다. 소수성 표면은 기판이나 덮개 또는 이들 모두를 위한 소수성 재료, 소수성 개스킷, 또는 하나 또는 양 표면 상의 코팅을 사용하여 달성될 수 있다.

덮개는, 덮개와 기판을 서로에 대해 위치시키고 밀봉을 달성하며 덮개를 기 판에 대해 고정 상태로 유지하는 클램핑 수단(도시되지 않음)을 사용하여 기판에 클램핑되는 것이 바람직하다.

(도시되지 않은) 변형예에서, 용액은 표면(22)을 젖게 할 수 있으며, 표면들 사이의 젖음 정도는, 밀봉 영역에서의 액체 막과 채널을 통해 유동하는 액체 사이에서의 성분 교환이 무시할 정도로 허용될 수 있도록 설계에서 허용될 수 있다.

도1의 장치가 사용되는 방법은 다음과 같다.

덮개가 제거되면, 기판이 자동 피페터 내에 배치되고, 세포 실체가 이들을 상당히 충진하는 다량의 매질과 함께 하나의 웰에 하나씩 분배된다. 피펫은 그 안에 세포 실체를 보유하도록 크기를 갖는다. 이후 세포 실체는 웰의 베이스 내의 보유 위치로 침전한다. 이후 클램핑 기구(도시되지 않음)를 사용하여 덮개가 끼워져 적소에 유지되고, 액체는 채널(32)을 통해서 유동되어 웰 내의 메니스커스(meniscus)와 접촉한다.

웰의 내용물은 능동적으로 웰로부터 유출되지 못하며, 채널과 웰 사이에서는 확산에 의해 화합물이 교환된다. 웰과 채널은 이 교환이 적절하게 빨리 발생하도록 스케일 형성된다. 일반적으로 난모세포 또는 배아 성숙용 장치에서는 화학적 환경의 신속한 변화가 요구되지 않으며(일반적으로는 회피됨), 따라서 필요한 확산 시간이 너무 짧지 않고 따라서 채널 및 웰의 치수도 너무 작지 않다.

통상의 확산 시간 및 거리는 완전한 평형을 위해 Dt/1²~ 1 관계에 있다. 통상의 성숙 매질에서 최대 분자인 통상의 저분자 단백질에 있어서, D~ 10^-6㎝²s^-1 은, 100㎛ 깊이 웰에 대해서는 100s의 평형 시간을 제공하고 200㎛ 깊이 웰에 대해서는 400s의 평형 시간을 제공한다. 하나의 단백질과 다른 단백질의 (거의) 완전한 교환은 약 5의 Dt/1²에 대응하여, 더 긴 시간이 걸릴 것이다. 이러한 시간은 길지만, 난모세포 성숙에 적용하기 위해서는 너무 길지 않다.

채널(32)은 덮개가 기판으로부터 제거되기 전에 비워지는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 이러한 비움은 채널에 가스를 통과시킴으로써 달성되며, 따라서 액체가 출구를 통해서 배출된다. 웰은 출구를 갖지 않으며, 따라서 웰 내의 액체 레벨은 도3a 및 3b에 도시하듯이 무시할 정도로 영향받는다. 덮개는 이후 용액이 없어지고 제거될 수 있으며, 웰 내의 세포 실체 환경을 영향받지 않는 상태로 남겨둔다.

취급 시스템은 각 웰 내의 세포 실체의 상태와, 그것에 대한 화합물의 적용을 추적하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 취급 시스템은 이후 각 세포 실체에 대한 관찰을 그 위치와 상관시키기 위해 자동 현미경 스테이지 및 데이터 입력 시스템과 인터페이스 연결될 수도 있으며, 따라서 용이한 데이터 취급 및 실험의 추적이 가능하다.

일부 예에서는 각각의 웰에 대해 하나 이상이 유리하게 작용하지만 각각의 웰은 대개 단일의 세포 실체를 수용하기 위한 것이다. 웰은, 세포 실체가 피펫으로부터 웰 내로 분배될 수 있도록 또한 중력 하에 침전되거나 웰 내의 보유 위치를 향해 액체에 혼입된 채로 이동하도록 치수형성된다. 세포 실체는 미국 특허 제 6,193,647호의 의미에서는 채널에서의 액체 유동에 의해 롤링 운동과 함께 이송되지 않으며, 오히려 당업계에 공지된 것과 유사하게 웰 내로 분배되지만, 세포 실체를 그 안의 선택된 위치에 유지하기에 적합하게 만들고 세포 실체를 둘러싸는 액체의 용이한 교환을 제공하는 개선된 특징을 갖는다.

난모세포 배양에서는, 매질의 함량을 특정 한계 이내로 유지할 필요가 있다. 일반적으로 매질은 이상적으로 공기 중에서 5% CO₂와 평형 상태에 있으며; 난모세포에 의한 대사작용은 가스가 난모세포 근처의 매질에 공급될 필요가 있음을 의미한다. 종래의 배양에서 이는 인큐베이터 분위기로부터 매질을 통한 확산에 의해 발생한다. 본 발명의 장치에서, 가스는 전방측 채널에 있는 매질로부터 웰의 내외로 확산된다. 특히 매질이 일정 기간 동안 고정되어 있으면, 일부 적용에서는 웰에 대한 가스의 일정한 공급을 보장하는 것이 유리하다. 이는 덮개(20)가 도1a에서와 동일한 도1c에 도시된 실시예에서 달성되지만, 기판(10)은 가스-투과성 재료에 의해 웰 내부로부터 분리되는, 웰의 베이스(또는 사이드) 근처로 이어지는 가스 공급 채널(34)을 추가로 포함한다. 이는 실제로, 웰 베이스 또는 기판(10) 전체를 PDMS와 같은 가스-불투과성 재료로 제조함으로써 간단히 달성된다. 웰 베이스는 기판 구조물에 적층된 가스-투과성 재료의 층에 의해 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 적층된 구조물에는 웰 베이스를 형성하기 위해 다공성 플루오로카본 막과 같은 다공 소수성 재료가 사용될 수도 있다.

다른 실시예에서, 웰에는 채널이 구비되는 바, 이 채널은, 그 베이스로부터 도4에 도시하듯이 제2 웰로 이어지거나, 또는 그 안에 제1 웰로부터 유동할 수 있거나 또는 그 안에 위로부터 분배될 수 있는 액체를 보유하도록 작용하는 채널로 이어진다. 적어도 제1 웰은 또한 그 내용물이 피펫 내로 흡인되도록 설계된다. 제2 웰은 흡인 중에 제2 웰로부터 제1 웰로의 액체 유동을 제공하는 작용을 하며, 이 유동은 세포 실체를 웰로부터 피펫 내로 이송시키는 작용을 한다.

세포 실체의 관찰은 아래로부터 또는 위로부터 이루어질 수 있다. 웰 내에서의 세포 실체 보유 위치는 웰의 베이스가 되는 것이 바람직하며, 기판의 재료는 투명하고, 따라서 세포 실체를 도립형 현미경을 사용하여 아래로부터 쉽게 관찰할 수 있다. 대안적으로, 세포 실체를 위치시키는 작용을 하는 구조에 의해 세포 실체의 보유 위치가 베이스 보다 높은 위치가 될 수도 있다. 증발을 감소시키고, 또한 선택적으로 웰의 체적을 한정하기 위해 커버가 제공될 수도 있으며, 웰의 액체 내용물은 사용시에 덮개의 레벨보다 낮게 위치할 수 있거나 또는 덮개와 접촉할 수도 있다. 위로부터의 관찰의 경우에는 광학적으로 깨끗한 인터페이스를 제공하기 위하여 후자의 배치가 유리하다.

웰은 분리되어 있거나 하나 이상의 공통 유체 채널과 링크될 수 있으며, 따라서 웰에 대한 액체의 공통 공급이 가능하다. 웰로의 또는 웰로부터의 액체 유동은 전적으로 위로부터의 피펫팅 수단에 의해 이루어지거나 또는 그것과 웰과 연통하는 채널을 통한 유동의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서 가스 압력은 제1 및 제2 웰 사이에서, 이들중 어느 하나 또는 양자와 공통 채널 사이에서 액체를 이송하는데 사용될 수 있다. 이런 식으로, 액체는 기판 상의 하나 이상 의 채널 내에 분배된 후 외부 가스 압력에 의해 기판 상에서 이동될 수 있다. 가스 압력은 정의 압력이거나 부의 압력일 수 있다. 특히, 액체를 제1 웰에서 제2 웰로 유동시킴으로써, 세포 실체를 보유 위치에 위치시키거나 또는 액체 유동이 그 위치에 있는 동안의 세포 실체를 지나게 하기 위해 제2 웰에 부압이 사용될 수 있다.

웰은 액체 및 세포 실체의 로봇을 이용한 취급을 용이하게 하기 위해 기판에 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 웰은 SBS 표준 1536 웰 플레이트 상의 웰 위치에 배치될 수도 있다. 이는 플레이트 상의 세포 실체에 대해, 웰의 소요 치수로부터 실현가능한 것보다 낮은 밀도를 제공할 것이나, 외부 로봇에 대한 용이한 인터페이싱을 허용한다. 보다 정확한 액체 취급 장비가 사용되면 웰의 밀도가 더 높아질 수 있다.

기판에 대한 유체 연결은 피펫에 의해서만 이루어질 수 있는 바, 즉 유체가 통과 유동하는 기판에 대한 물리적 연결이 전혀 없거나, 또는 기판 상의 하나 이상의 위치에 대한 그러한 연결이 있을 수 있다. 유체 연결은 기판의 하측에 대해 또는 기판의 상측 중 피펫 접근 영역 측면이면서 피펫 접근 영역이 없는 영역에 대해 이루어질 수 있으며, 웰에 대한 연결은 기판 내의 채널에 의해서 또는 이들 양자에 의해 이루어진다. 대안적으로, 기판은 연결이 필요할 때 기판과 접촉하고 필요하지 않을 때, 예를 들어 피펫팅을 위해 상면에 대한 접근이 필요할 때는 제거되는 가동 부재에 의해 이루어지는 연결을 가질 수 있다. 웰에 대한 유동 채널은 연결 부재로 형성될 수 있는 바, 연결 부재는 일부 실시예에서 이후 특정한 웰 또는 채 널을 작동 사이클의 한 시점에서 연결하고 다른 시점에서 다른 것들을 연결하기 위해 기판 상에 유체 연결부를 프로그래밍하도록 작용할 수 있다. 그러한 연결 부재는 기판과 접촉하는 유체-밀봉적인 시일을 형성하기 위해 유연한 부분을 포함할 것이다.

기판은 세포 실체 환경에 대해 소정의 변화 순서를 달성하기 위해 각 웰에 대한 피펫 추가의 순서를 계획하는 취급 시스템의 일부로서 사용되는 것이 바람직하다. 취급 시스템은 세포 실체의 관찰을 쉽게 기록할 수 있도록 자동 현미경 스테이지에 결합되는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서는 관찰이 위로부터 이루어지며, 덮개 부재는 양호한 가시성을 위한 정해진 액체 경계면을 제공하도록 적소에 위치할 필요가 있다. 이후 시스템은 덮개가 제거될 때 차후 실행을 위한 세포 실체 취급에 대한 결정을 저장한다. 웰을 규칙적인 어레이로 레이아웃 함으로써 이것에 도움이 되는 바, 그러한 시스템의 사용은 조작자의 노력 필요성을 최소화하면서 많은 수의 세포 실체가 단일 기판에서 취급될 수 있게 해준다.

(예 2)

도4a 내지 도4h는 도1에 따른 기판의 웰 구조물 형성부의 부분 도시도이다. 도4a에 도시된 실시예는, 세포 실체를 수용하게 되어 있는 하나 이상의 제1 웰(50)을 구비하는 기판(10)을 포함하며, 각각의 제1 웰은 채널(52)을 통해서 제2 웰(54)과 연통한다. 상기 채널은 제1 웰에 구속되게 되어 있는 세포 실체가 이를 통과할 수 없도록 치수 형성된다. 기판에는 덮개(60)가 밀봉면(62)에서 밀봉되며, 이 덮개는 제1 및 제 2 웰과 연통하는 하나 이상의 유동 채널(64, 66)을 포함한다. 본 실시예의 특징은 덮개에 채널을 배치함으로써 웰 내의 제1 패턴이 결정된다는 것이다. 도4a는 덮개 채널이 종이의 평면에 대해 수직하게 연장되고 제1 및 제2 웰의 하나 이상과 연통할 수도 있는 배치를 도시한다. 이러한 배치는 도4b에 평면도로 도시되어 있으며, 여기에서는 입구 채널(64) 및 출구 채널(66)에 다수의 제1 웰(50) 및 제2 웰(54)이 각각 병렬 연결된다. 이 실시예에서의 기판(10)은 도4c에 도시되어 있고 덮개는 도4d에 도시되어 있다.

변형예에서는, 채널(64, 66)의 하나 또는 양자가 기판(10)의 표면에 형성되며, 제1 및 제2 웰을 각각 연결한다. 이후 덮개(60)는 웰의 위치에서 편평한 프로파일을 갖는다. 이 실시예에서, 웰에 대한 웰 사이의 유체 연결은 덮개의 설계보다는 기판의 설계에 의해 고정된다. 이 실시예는 덮개의 보다 간단한 설계를 가능하게 하며, 덮개와 기판이 결합될 때 이들 사이의 정렬에 대한 일부 요건을 완화시킨다.

덮개내 채널의 다른 배치가 도4e에 평면 도시되어 있고 도4f에 단면 도시되어 있다. 채널(76)은 제1 쌍의 웰중 제2 웰(54)을 제2 쌍의 웰중 제1 웰(50)에 연결하며, 따라서 웰을 입구 포트(68)로부터 출구 포트(74)로 직렬 연결시킨다. 이 실시예는 덮개(20)가 기판에 끼워질 때 형성되는 공동부(air pocket)를 시스템에서 제거하기 위한 수단의 제공을 요하며, 이는 각각의 웰에 액체 슬러그를 그 위에 공기 공간이 있는 상태로 갖는다. 이는 바람직하게는 웰 위에 존재하는 덮개의 채널 내의 가스-투과 영역(78)에 의해 달성된다. 시스템이 처음 압축될 때, 공기가 이들 영역을 통해서 강제 배출됨으로써 액체가 시스템을 통한 연속 경로를 형성할 수 있게 된다.

사용 시에, 세포 실체는 기판내 제1 웰 내로 피펫팅되며, 덮개가 끼워진 후 매질이 입구 웰(68)로부터 입구 채널(64)을 통해서 제1 웰로 유동한다.

제2 웰(54)은 제1 웰보다 작은 직경일 수 있거나, 또는 피펫 분배 또는 흡인을 허용하거나, 출구 채널에 연결되지 않고 간단한 오버플로우 웰로서 작용하는 경우에는 동일한 크기 또는 더 큰 크기일 수 있다. 일부 실시예에서 이는 충진시에 공기가 이탈될 수 있도록 덮개를 통해서 배출될 수 있다.

본 발명의 쌍을 이룬 웰 개념의 유용성이 도4g에 도시되어 있다. 제1 웰(50)은 현미경 관찰을 위한 용이한 위치를 제공하기 위해, 세포 실체(14)를 웰의 한정된 위치에 보유하게 되어 있다. 자동화 스테이지가 세포 실체를 고배율의 시야에 또한 대략 초점에 운반하도록 위치가 x, y, z 차원으로 잘 배치되는 것이 이상적이다. 이는 웰(50)의 베이스가, 피펫(80)에 의한 접근이 가능하도록 클수록 유리한 상측 부분(82)보다 작은 직경의 영역(84)을 가지면 달성될 수 있다. 구속부(84)는, 채널(52)과 제2 웰(54)을 사용하여 달성되는 그 부분을 통한 유동이 전혀 없으면 액체로 쉽게 씻겨나가지 않을 것이다.

제1 웰(50)은, 세포 실체가 정해진 위치에 보유되고 제1 웰로부터 제2 웰로의 유동에 대해 구속될 수 있는 공통적인 특징을 갖는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 도4h에는 구속부(86)가 웰의 베이스 보다는 웰 내에 제공되는 변형예가 도시되어 있으며, 이는 세포 실체가 유동에 의해 구속부 상에 중심조정됨으로써 웰이 세포 실체보다 상당히 클 수 있고 여전히 정확한 위치결정을 달성할 수 있는 장점 을 갖는다. 이는 본 발명의 장치가 난모세포보다 작은 포유류 세포와 같은 세포에 쉽게 적용될 수 있게 한다.

상기 웰(50) 및 구속부(86)는 몰딩, 엠보싱, 레이저 드릴링, 종래의 드릴링과 같은 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로 상기 구속부는, 당업계에 공지된 수단에 의해 관통 구멍이 형성될 수 있고 웰을 한정하는 기판에 장착되는 실리콘 다이와 같은 부재에 형성될 수 있다. 구속부의 속성은 난모세포 또는 세포를 관찰하는 방식을 한정하는 바, 구속부가 불투명하면 관찰은 위로부터 이루어질 것이고, 이 경우 덮개와 기판을 포함하는 본 발명의 장치는 특히 유리하며, 미세유체 이송을 포함하는 덮개는 제거될 수 있고 그 장소에 광학적으로 투명한 덮개가 관찰 중에 장착된다.

도4a 내지 4h에 도시된 실시예에서의 채널(52)은, 몰딩, 엠보싱, 레이저 드릴링 또는 절제와 같은 당업계에 공지된 임의의 적절한 수단에 의해 또는 구조물을 형성하기 위한 적절한 층의 적층에 의해 형성될 수 있다. 채널은 웰들 사이에 균일한 단면을 가질 수 있거나, 바람직하게는 유동 저항을 최소화하기 위해 세포 실체를 유지하기 위한 웰 근처에서는 보다 작은 최소 치수의 부분을 갖고 다른 곳에서는 보다 큰 치수를 갖는다. 채널을 형성하는 바람직한 수단은 두 개의 비다공성 층 사이에 다공성 재료의 층을 적층하는 것이며, 제1 웰(난모세포 함유)은 그 자체가 부분적으로 다공성 재료의 층 내의 절취 영역이고, 보다 큰 채널과 연통하는 재료의 다른 에지는 제2 웰로 이어진다.

아래로부터의 가시성이 요구되지 않는 적용에서 유용한 추가적인 바람직한 실시예에서, 제1 웰의 베이스는 다공성 재료로 형성되는 바, 이로 인해 매질이 그 재료를 통해서 유동할 수 있고 종(species)이 그 내부에서 확산하여 세포 실체의 하측에 도달한다.

(예 2a)

도4i는 세포 실체가 이전 실시예들보다 밀착하여 패킹될 수 있으며 이로 인해 세포 실체를 둘러싸기 위한 용액의 전체 체적이 감소될 수 있는 실시예를 도시한다. 여기에서 난모세포는 기판(150) 내의 마이크로웰(152)에 보유되며, 상기 마이크로웰은 전방 유동 채널(154) 및 후방 유동 채널(156)과 연통한다. 전방 유동 채널은 기판(150) 및 제거가능한 덮개(158) 사이에 형성되며, 상기 덮개는 제거되었을 때는 난모세포를 추가 또는 제거하기 위해 피펫에 의해 웰에 접근할 수 있고, 기판에 대해 밀봉된 위치에 있을 때는 도1a의 실시예에서와 같이 입구로부터 채널(154)을 통해서 출구로 액밀한 경로를 형성한다. 후방 채널(156)은 유사하게 기판 및 제거가능한 후방 부재(160) 사이에 형성될 수 있으며; 대안적으로 후방 부재(160)가 기판에 영구적으로 결합될 수 있거나 또는 채널(156)이 기판 자체 내에 형성될 수도 있다. 후방 채널은 도시하듯이 입구와 출구 사이에서 유동할 수 있거나, 또는 유체가 이를 통해서 어느 방향으로 유동할 수 있는 단일 연결부로 이어질 수 있을 뿐이다.

사용 시에 도4i의 실시예는 전술한 바와 같이 작동하며, 덮개(158)가 제거된 상태에서 피펫에 의해 난모세포가 추가 또는 제거되고, 웰의 베이스에 있는 채널(162)을 통한 현탁액의 유동은 채널(156)내의 압력에 의해 제어된다. 덮개(158)가 교체될 때, 용액은 채널(154)을 통해서 유동될 수 있다. 채널로부터 공기를 추방하기 위해서는, 채널 내의 전진 메니스커스가 웰 내의 액체와 접촉할 필요가 있다. 이는 메니스커스가 웰 상부에 안착하도록 웰을 적절하게 설계함으로써 또는 메니스커스를 액체 선단부가 그와 접촉하도록 배치하기 위해 후방 채널에 약간의 배압(backpressure)을 사용함으로써 배열될 수 있다. 마이크로웰은 마이크로몰딩, 마이크로엠보싱(microembossing), 레이저 드릴링, 포토리소그래픽 패터닝후 습식 또는 건식 화학적 에칭과 같은 미세가공 분야에 공지된 적절한 수단에 의해 기판에 형성될 수 있다. 마이크로웰은 예를 들면 폴리머 성분의 부분에 구멍 패턴을 레이저 드릴링함으로써 기판을 제조하는 재료로 형성될 수도 있다. 대안적으로, 마이크로웰은 기판 부재(150)에 장착되는 별도 부재에 형성될 수도 있다. 이 경우 유리한 제조 방법은 예를 들면 실리콘 기판에 웰을 에칭하는 것, 포토에폭시 SUB 와 같은 광-패터닝 가능한 재료에 웰 어레이 또는 유사한 공지된 수단을 패터닝 및 형성하는 것이다.

(예 2b)

도4j, 4k, 4l은 채널(162)이 웰의 베이스로부터 측방으로 이어져서 난모세포의 아래로부터의 가시성을 보다 명료하게 할 수 있다는 점을 제외하고는 도4i와 유사한 특징을 갖는 추가 실시예를 도시한다. 도4k는 부분들에 도4i에서와 같이 부호가 병기된 평면도를 도시한다. 도4j는 도4k에서의 AA선상에서 취한 난모세포를 통한 단면도를 도시하며, 도4l은 채널(162)이 후방 유동 채널(156)과 어떻게 교차하는지를 도시하는 BB선상에서의 단면도이다.

(예 2c)

도4m은 기판(150)에 형성되는 난모세포 웰(152)이 난모세포를 유지하도록 작용하는 구속부를 그 안에 포함하는 추가 실시예를 도시한다. 상기 웰은 저장 모세관처럼 작용하며, 매질이 충진될 때는 표면 장력에 의해 매질을 유지한다. 기판(150)은 친수성(親水性) 재료(예를 들면, 아크릴)로 형성될 수 있고 웰의 통상적인 직경은 1㎜보다 작을 것이며, 따라서 모세관 유지가 효과적일 것이다. 난모세포는 기판의 상면과 하면을 커버(166, 168)로 커버하는 것만으로 그 벽에 유지될 수 있다. 이는 난모세포를 운송하는 매우 간단하고 다루기 쉬운 수단을 형성한다. 난모세포가 매질에 의해 관류되면 이후 커버는 도4n에 도시하듯이 유동 덮개(158, 160)로 교체된다. 입구 채널(158)을 통해 유동한 액체는 이후 웰 내의 메니스커스와 접촉하고 매질이 웰을 통해 유동할 수 있게 한다. 메니스커스의 접촉 및 입구 채널(158)로부터의 공기 추방은, 후방으로부터 압력을 가하여 메니스커스를 웰(152)의 상부로 이동시킴으로써 도움을 받을 수 있다.

사용 시에, 난모세포는 위로부터 웰 내로 피펫팅되며, 피펫팅된 액체와 함께 이동하거나 중력에 의해 설치 위치에 안착된다. 웰은 도4m 및 도4n에 완전히 확대 도시되어 있지만, 피펫 용적은 메니스커스를 웰의 정확히 단부에는 아니지만, 단부 근처에 유지하도록 선택될 수 있다. 난모세포는 가시성이 만족스러우면 웰의 축에 평행하게 위로부터 관찰될 수 있다. 대안적으로 웰은 측면으로부터 관찰될 수 있다. 장치는 표준 도립 현미경이 사용될 수 있도록 그 측방에서 작동될 수 있고, 이후 피펫 접근이 가능하도록 다시 수직하게 돌아갈 수 있다. 측방 가시성이 필요 하면 웰은 1차원 어레이로 배치되어야 하며, 상부로부터의 가시성이 적당하다면 웰은 2차원으로 배치될 수 있다. 어느 경우에나, 웰의 작은 크기 및 그 밀착 배치는 다수의 난모세포가 비교적 작은 장치에서 배양될 수 있음을 의미한다. 장치가 사용되는 시스템은, 어느 난모세포가 개입후 검사를 요하는지를 기록할 컴퓨터를 포함하는 것으로 간주된다. 각각에 대한 고정 작업은 일단 기판이 피페팅 방향으로 되돌아오면 자동으로 이루어질 수 있다.

도4o는 유동 채널 덮개가 적소에 위치할 때 난모세포가 개별 위치에 확고하게 유지되는 추가 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 덮개(158)는, 웰(152)과 정렬하도록 이격 배치된 하나 이상의 채널(174)과 연통하는 전방 유동 채널(154)을 포함한다. 채널의 직경은 난모세포의 직경보다 작으며, 따라서 난모세포는 덮개(158)와 기판(150)의 조합체가 경사지거나 뒤집어지면 역류 조건 하에서 또는 중력 하에서 채널(154)에 진입하는 것이 방지된다. 이 실시예에서 후방 채널(156)은 별도 부재와 접촉에 의해서 보다는 기판(150)의 일부로서 형성된다. 이 실시예는 매질에 의한 난모세포의 관류를 허용하는 난모세포 이송 장치에 적합하다.

난모세포의 개별 확인이 요구되지 않는다면 본 발명의 실시예들중 어느 것이나 주어진 웰 내에 하나의 난모세포 또는 다른 세포 실체를 수용할 수 있음은 명백하다. 도4m, 4n, 4o의 실시예는 특히 이것에 적합하다. 웰(152)은 난모세포가 순차로 유지되도록 난모세포와 유사한 직경으로 제조될 수 있다. 웰은 균일한 직경이거나, 도4a에 도시하듯이 입부(mouth)에서는 큰 직경을 갖고 베이스에서는 난모세포의 직경과 유사하게 좁아질 수 있다. 웰 입부가 난모세포와 유사한 치수인 경우 에, 피페터는 웰 내에 수용되지 않을 것이며, 따라서 피펫팅 공정 도중에 입부 주위에서 기판(150)의 표면에 대해 밀봉하도록 배치될 수 있다.

(예 3)

도5a 및 5b는 본 발명의 변형예를 도시한다. 도5a에서 제1 웰(50)은 세포 실체를 수용하도록 선택된 직경의 베이스 부분(90), 및 웰 내로의 액체 피펫팅을 수용하도록 작용하는 넓은 입부 부분(92)을 갖는다. 채널(52)은 제2 웰(54)과 연통하고, 다시 베이스 부분(94) 및 입부 부분(96)과 연통한다. 도5b에서 기판은 제1 및 제2 채널(64, 66)을 포함하는 덮개(12)와 조립되는 것으로 도시되어 있다. 이들 채널은 도1a의 방식으로 입구 웰로부터 출구 웰로 유동한다. 각각의 웰에서, 넓은 입부 부분과 좁은 베이스 부분 사이의 연결부에는 모세관 정지부가 존재한다. 기판의 재료는 친수성이도록 준비되고, 따라서 좁은 채널 내의 메니스커스를 가로지르는 압력은 넓은 채널 내의 그것보다 크며: 따라서 낮은 압력은 넓은 부분에 있는 메니스커스를 이동시키기에는 충분하지만 좁은 부분에서는 그렇지 못하다.

사용 시에, 난모세포는 측정된 양의 매질과 함께 제1 웰 내에 피펫팅된다. 액체는 모세관 작용에 의해 채널(52)을 통해서 제2 웰(54)로 유동한다. 제2 웰은 제1 웰보다 좁으며, 따라서 좁은 베이스가 넓은 입부와 만나는 지점에서 메니스커스(100)에 대한 모세관 작용에 의해 충진할 것이다. 제1 웰 내의 메니스커스(98)는 제1 웰에서의 모세관 정지 위치에 또는 그 위에 있게 될 것이다. 난모세포는 아래로부터 관찰된다. 난모세포 주위의 액체가 교환될 필요가 있을 때, 덮개(12)가 끼워지고 액체가 채널(66)을 통해서 유동하였다. 이것이 메니스커스(100)와 접 촉할 때 웰(54) 내의 모세관 정지부가 파괴된다. 이후 채널(66) 내의 압력이 저하되고, 액체는 제1 웰 내의 메니스커스가 좁은 베이스 부분의 시작부에 도달할 때까지 제1 웰에서 제2 웰로 유동할 것이며, 상기 좁은 부분은 채널(66) 내의 압력이 모세관 정지 위치에서의 메니스커스를 가로지르는 압력보다 낮으면 모세관 정지부로서 작용한다. 채널(64)을 통해서 제1 웰에 추가된 액체는 메니스커스와 접촉할 것이고 모세관 정지부는 파괴될 것이며: 이후 액체는 메니스커스가 다시 한번 모세관 정지 위치에 도달할 때까지 제1 웰을 통해서 제2 웰을 거쳐서 출구 채널(66)로 유동할 수 있다.

본 실시예의 모세관 정지부 특징은 또한 당업계에 공지되어 있듯이 웰의 벽에 대한 액체의 접촉 각도의 변화를 사용하여 달성될 수 있으며, 이는 직경 변화와 함께 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 웰의 하측 부분은 친수성으로 만들어지고 상측 부분은 덜 친수성이거나 소수성으로 만들어지며, 웰은 이후 메니스커스가 친수성 부분의 시작부에 도달할 때까지 채널(52)로부터의 부압 하에 비워질 것이며(또한 제1 웰(50)의 상측 부분이 소수성이면, 이 부분에서의 메니스커스를 가로지르는 정압), 이후 접촉 각도는 감소할 것이고 메니스커스를 가로지르는 압력은 증가할 것이며, 채널(52) 및 제2 웰(54)의 정확한 설계가 주어지면 유동은 중단될 것이다.

도5a 및 도5b에서의 실시예는 예를 들어 표준 플라스틱 성형 공정에 의해 제조된다. 제1 웰의 베이스 부분(90)은 작고: 500 미크론 이하인 것이 바람직하다. 이 베이스 부분은 몰딩되거나, 또는 예를 들어 레이저 드릴링 공정에 의해 드릴링 될 수 있다. 제2 웰(54)은 실제로 그 안의 액체에 모세관 힘을 가하는 임의의 구조물, 예를 들면 모세관 채널, 기판 내의 얕은 챔버, 또는 큰 최소 치수의 웰 또는 챔버 내에 배치된 흡수성 재료일 수 있다. 기판은 단일 재료로 형성될 수 있거나 또는 특히 제1 웰의 상측 부분에 상이한 접촉 각도가 요구된다면 하나 이상의 재료로 형성될 수 있고, 이는 하측 부분의 것에 결합된 상이한 플라스틱으로 형성될 수 있으며, 대안적으로 두 부분에서의 접촉 각도를 제어하기 위해 표면 코팅이나 처리가 사용될 수 있다. 웰의 하측 부분은 미세가공에 의해, 예를 들면 SUB 포토에폭시의 포토패터닝에 의해 기판의 서브 부재에 형성될 수 있으며, 서브 부재는 이후 웰의 상측 부분을 포함하는 플라스틱 몰딩에 장착될 것이다.

(예 4)

이전 실시예들에서 장치는 기판내 웰로의 유동 경로를 제공하기 위해 덮개를 포함하였다. 도6a 및 6b는 웰에 대한 액체 공급이 순차적 피펫팅에 의해 이루어지는 실시예를 도시하는 바, 웰을 통한 액체 유동은 이전 실시예에서와 같이 채널에 의해 달성된다. 이 실시예에서는 제거가능한 덮개가 더 이상 필요치 않으며, 제1 웰은 공정의 모든 스테이지에서 피펫팅을 위해 개방 및 접근가능한 상태로 남아있을 수 있다. 기판(10)은 웰 채널(52)과 연통하는 하나 이상의 출구 채널(66)을 포함한다. 채널(66) 내의 액체에는 약간의 부압이 가해지며, 이 압력은 액체가 입구 웰 내의 모세관 정지부를 지나게 하는데 필요한 것보다 작다. 웰 내에 피펫팅되는 각각의 분취량(aliquot)에 있어서, 액체는 메니스커스가 모세관 정지부에 도달할 때까지 제1 웰로부터 채널(66) 내로 유동할 것이며, 도달 이후 유동은 정지할 것이 다. 웰을 통한 유동은 피펫팅 작용에 의해 제어된다. 이런 식으로, 피펫팅되는 용적이 베이스 부분(90)의 용적보다 크면, 어느쪽 용액이 마지막으로 피펫팅되었든 간에 난모세포가 침지된다. 피펫팅된 용적이 작으면, 이후 혼합된 용액은 베이스 부분에 공존할 것이고, 확산에 의해 천천히 혼합될 것이다. 이 시스템에서 시간에 따른 농도 구배를 달성하기 위해서는, 웰 내에서의 확산 혼합(난모세포를 위에서 아래로의 농도 구배에 노출시키며 따라서 바람직하지 않을 수 있음)에 의존하거나 또는 농도가 점차 변화하는 일련의 분취량을 원격 혼합하여 이를 웰 내에 순차로 피펫팅할 필요가 있다. 도6a 및 도6b에서의 실시예에서 난모세포는 웰의 베이스에서의 한 위치에 보유된다. 동일 원리가 도6c의 실시예에 적용되며, 여기에서 난모세포는 웰의 베이스 부분에 있는 구조물(106)에 보유된다.

(예 5)

도8 및 도9는, 유동 채널 덮개가 적소에 있을 때 난모세포, 배아 또는 다른 세포와 같은 하나 이상의 세포 실체가 기판 상의 개별 위치에 확고하게 유지되는, 도4o에 도시된 형태의 추가 실시예를 도시한다. 간명함을 위해 도8의 장치는 단일 유지 위치를 도시하지만, 본 발명은 복수의 그러한 유지 위치를 갖는 장치를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 상기 장치는 기판(본 예에서는 베이스 부재로 지칭됨)(150)과 덮개 부재(158)를 포함하고, 이들 부재의 각각은 유동 시스템을 포함하며, 난모세포 위치를 통해서 유동 경로를 완성하도록 함께 조립되고 난모세포를 장치에 로딩하거나 그로부터 제거하기 위해 분리될 수 있도록 배치된다. 베이스 부재는 베이스 밀봉면(153)을 갖고 덮개 부재는 덮개 밀봉면(159)을 가지며, 이들 표 면 근접했을 때 베이스와 덮개 사이에 하나 이상의 유체 경로를 완성하도록 작용한다. 도8은 베이스 상에 덮개가 조립된 상태를 도시한다. 도9는 장치를 분해했을 때 두 부재의 외관을 도시하기 위해 베이스로부터 덮개가 상방으로 변위된 상태를 도시한다. 공통적인 도면부호는 도4o와 도8 및 도9에서 공통적인 부분을 지칭한다.

베이스 부재(150)는, 그 각각이 베이스 밀봉면(153) 쪽으로 개방하는 웰(152)을 포함하는 하나 이상의 제1 유동 시스템을 구비하고, 상기 웰은 하나 이상의 난모세포를 수용하게 되어 있으며, 상기 웰로부터는 채널(156)이 연장되고, 상기 채널은 난모세포가 웰을 떠나는 것을 방지하게 되어 있으며, 상기 채널은 선택적으로 하나 이상의 추가 채널을 통해서 포트(157)와 유체 연통한다. 포트(157)와 외부 유동 시스템 사이의 유체 연통을 촉진하기 위해 선택적으로 유체 연결부(218)가 베이스 부재의 일부로서 제공된다. 대안적으로, 상기 유체 연결부는 베이스 부재가 위치하는 기구와 연관될 수도 있다. 상기 웰(152)은 그 깊이에 걸쳐서 균일한 단면 치수를 가질 수 있다. 상기 웰은 선택적으로, 넓은 개구(200)와 좁은 내측 영역(202)을 포함하는 바, 상기 개구는 하나 이상의 난모세포를 웰에 분배하거나 웰로부터 흡인하기 위한 피펫 삽입을 허용하도록 크기를 가지며, 상기 좁은 영역(202)은 난모세포를 정해진 위치에 위치시키도록 크기를 갖는다. 채널(156)은 난모세포가 웰을 떠나는 것을 방지하도록 위치되고 크기를 갖는 구조물(164)을 가질 수 있다.

선택적으로, 도8 및 도9에 도시하듯이, 베이스 부재에는 하나 이상의 제2 유 동 시스템이 구비되며, 그 각각은 베이스 밀봉면(153)상의 포트(215)로 연장되는 채널(214)을 포함하고, 상기 채널(214)은 선택적으로 하나 이상의 추가 채널(216)을 통해서 추가 포트(217)와 유체 연통한다. 상기 포트(217)와 외부 유동 시스템 사이의 유체 연통을 촉진하기 위해 선택적으로 유체 연결부(220)가 베이스 부재의 일부로서 제공된다. 대안적으로, 상기 유체 연결부는 베이스 부재가 위치하는 기구와 연관될 수도 있다.

덮개 부재(158)는 하나 이상의 유동 시스템을 구비하고, 각각의 유동 시스템은 덮개가 베이스에 조립될 때 웰(152)과 유체 연통하는 도4o의 실시예에서의 채널(174)과 유사한 채널(204)을 포함하며, 상기 채널(204)은 덮개에 형성된 출구 포트(213)와 유체 연통한다. 상기 유동 시스템은, 포트(213)로 연장되는 유체 경로를 형성하는, 상기 채널(204)로부터 연장되는 하나 이상의 추가 채널(154)을 선택적으로 포함한다. 채널(204)과 채널(154)의 하나 또는 양자는 난모세포가 채널(204)을 떠나는 것을 방지하게 되어 있다. 상기 포트(213)와 외부 유동 시스템 사이의 유체 연통을 촉진하기 위해 선택적으로 유체 연결부(도8과 도9에는 도시되지 않음)가 덮개 부재의 일부로서 제공된다. 대안적으로, 상기 유체 연결부는 덮개 부재가 위치하는 기구와 연관될 수도 있다.

도8 및 도9의 실시예는 덮개 밀봉면(159)에 포트(213)가 설치되도록 바람직한 배치를 가지며, 덮개내 유동 시스템에 대한 유체 연결은 전술했듯이 베이스 부재(150)에 포함되는 제2 유동 시스템을 거쳐서 이루어지고, 베이스 부재 내의 상기 제2 유동 시스템은 베이스 밀봉면(153)에 형성된 제1 포트(215)를 가지며, 포트 (215)로부터 제2 포트(217)로 연장되는 유체 경로를 형성한다. 덮개와 베이스에 있는 유동 시스템은, 덮개가 베이스에 조립될 때 베이스 밀봉면(153)과 덮개 밀봉면(159)이 근접하고 채널(212)이 포트(213, 215)를 거쳐서 베이스에 있는 제2 유동 시스템과 유체 연통하도록 배치된다. 이 제2 유동 시스템은 포트(217)와 덮개에 있는 포트(213) 사이에 유체 연통을 제공하고 따라서 웰(152)에 대한 유체 연통을 제공한다.

채널(204)은 임의의 균일한 단면 치수일 수 있다. 도8 및 도9에 도시된 바람직한 실시예에서, 채널(204)은 테이퍼지고 단면이 원형이며, 웰(152)과 대략 동일한 직경의 개구를 갖는다.

채널(204) 및 채널(154)의 하나 또는 양자는 난모세포가 웰(152)로부터 유체 경로를 통해서 외부 연결부로 이동하는 것을 방지하도록 크기를 가질 수 있다. 선택적으로, 도8 및 도9에 도시하듯이, 채널(154)에는 구속부(210)가 제공되며, 이는 난모세포가 채널(154)을 따라서 이동하는 것을 방지하는 작용을 한다.

도8 및 도9에서의 실시예는 포트(157, 217)와 맞닿는 튜브형 부분을 갖는 루어(Luer) 형태의 유체 연결부(218, 220)를 도시한다. 이들 연결부는 장치의 유동 시스템과, 상기 장치에 대해 유체를 유입 또는 유출시키기 위해 사용되는 임의의 외부 유동 시스템 또는 기구 사이를 연통시키기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 임의의 또는 모든 포트가, 당업계에 공지된 임의의 방식으로, 외부 기구와 연관된 포트와 유체 연통할 수 있다. 상기 장치는, 포트를 기구에 배치된 포트와 정렬시킴으로써 그 사이에서 유체가 이동할 수 있게 하는 방식으로, 기구와 조립되도록 설계될 수 있다.

상기 베이스(150)와 덮개(158)는 조립시에 이들을 함께 유지되게 하는 특징부를 갖는다. 그러한 특징부는 스냅-핏(snap-fit) 특징부이거나, 또는 베이스, 덮개 또는 양자의 일부로서 형성되는 다른 클립형 특징부일 수 있다. 대안적으로, 베이스와 덮개를 함께 유지하기 위해 별도의 클립 또는 장착 장치가 제공될 수도 있다. 공통 장착 장치에는 복수의 베이스 부재 및 덮개 부재가 수용될 수 있는 바, 이는 예를 들어 이들 부재를 하나의 그룹으로서 취급할 수 있기 위한 것이다. 이 실시예는, 복수의 소형 장치가 표준 로봇식 유체 취급 장치에 적합한 포맷으로 배열될 수 있게 하는데 특히 유리할 수 있다.

밀봉면(153, 159)은 편평할 수 있거나, 또는 근접 유지될 때 이를 통한 유체 경로의 폐쇄를 보조하는 특징부를 가질 수 있다. 그러한 특징부는 상기 표면들을 함께 유지하거나 이들 표면에 평행한 평면에 정렬하여 유지하도록 작용하는 만입부 또는 키결합(keying) 특징부를 구비할 수 있다. 표면들중 적어도 하나는, 전체 표면 위에 배치되거나 포트 근처에만 배치되는 유연성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 표면들의 하나 또는 양자에 있는 포트를 둘러싸는 돌출부와 같은 특징부는, 상기 표면들을 함께 유지하기 위해 사용되는 주어진 힘에 대해 이들 영역에서의 고압으로 밀봉하기 위해 제공되는 것이 바람직하다.

상기 장치는 당업계에 공지된 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 도8 및 도9에 도시된 실시예는 광범위한 재료 및 제조 방법이 사용될 수 있게 하는 설계를 갖는다. 특히 유리한 특징은 투명한 재료가 사용되면 웰(152)이나 채널(204)에 배치 되었을 때 난모세포를 쉽게 관찰할 수 있다는 것인 바, 특히 난모세포가 웰의 내부 영역(202)에 배치되면 이 경우 난모세포는 웰의 중실 베이스를 통해서 관찰될 수 있다. 도8 및 도9의 설계에서, 이 베이스는 제조 공정에서 쉽게 선택 또는 제어될 수 있는 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 설계는 중실 웰 베이스 재료의 광학 특성에 매치될 수 있는 대물 렌즈를 사용한 관찰을 허용하는 바, 이는 가변적이고 불확실한 특성의 액체 매질의 깊이를 통해서, 불확실한 콘트래스트를 갖는 필터 매질을 통해서 또는 필터 매질에 대하여 이루어지지 않는다.

도8 및 도9의 실시예의 베이스 부재는 웰, 채널, 구속부, 포트, 및 외부 유체 연결을 촉진하는 특징부를 포함하는 유동 시스템의 한정된 부재인 몸체 부분(230)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 몸체 부분의 주 표면을 향해 개방되는 부재들은 개방형 채널 또는 다른 특징부 형태일 것이다. 몸체 부분은, 몸체 부분의 하면에 형성된 유동 부재를 폐쇄하도록 작용하는 평면 부재(232)에 밀봉된다. 마찬가지로, 덮개 부재는 평면 부재(236)에 의해 폐쇄되는, 몸체 부분(234)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 바람직한 제조 방법은 몰딩된 PDMS로 몸체 부재를 형성하고 유리로 평면 부재(232, 236)를 형성한 후, 결합(bond)을 달성하기 위해 하나 또는 양 연결 표면의 플라즈마 활성화를 사용하는 것이다. 그러한 조립 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 수정된 플라즈마 결합 공정과 함께 플라스틱 평면 폐쇄부재를 사용하거나, 예를 들어 클램핑 또는 클립-피팅(clip-fitting)에 의해 몸체 부분 및 평면 부분을 함께 유지하기 위한 힘을 사용하는 다른 제조 방법이 공지되어 있다. 하나 또는 두 개의 부재를 형성하기 위해 사출 성형이나 엠보 싱과 같은 플라스틱 형성 방법이 사용될 수 있다. 도8의 실시예는 몸체 부재(230, 234)에 형성된 채널 및 기타 유동 부재를 도시하지만, 변형예에서는 하나 이상의 유동 부재가 평면 부재(232, 236)에 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다.

장치의 유체 특징부의 통상적인 치수는 취급될 세포 실체의 형태 및 의도된 적용에 적합하도록 선택된다. 일부 적용에서는 각각의 세포 실체에 대해 개별적인 화학적 분위기를 달성하거나 이들을 쉽게 배치될 수 있는 X-Y 위치에 배치하기 위해 단일의 세포 실체 또는 소그룹의 세포 실체가 개별 웰에 보유될 필요가 있다. 이러한 적용의 예는, X-Y 스테이지의 신속한 이동을 사용하여 장치 내의 원위치에서 난모세포 또는 배아의 수를 관찰할 수 있으려면 화학적 환경의 개별 제어가 바람직하고 또한 유용한, 예를 들면 화학적 환경의 개별 제어가 바람직할 수 있는 난모세포와 배아의 취급과 같은 발생학에서 발생한다. 이러한 적용에서 웰의 내부 영역은 단 하나의 세포 실체 또는 소수의 세포 실체를 유지하도록 크기를 가질 것이다. 따라서 웰의 내부 영역의 단면 치수는 상기 실체의 최대 단면 치수의 1 내지 대략 10배의 범위에 있는 것이 바람직하며, 1 내지 5배의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 최대 치수 100㎛의 난모세포 및 배아와 함께 사용하기 위해서는, 웰의 내부 영역이 100㎛ 내지 1mm 범위의 치수를 갖는 것이 바람직하며, 100㎛ 내지 500㎛ 범위의 치수를 갖는 것이 보다 바람직하다. 단일 포유류 세포 또는 소그룹의 세포의 배양 또는 취급을 위해서, 웰 치수는 10㎛ 내지 100㎛의 범위에 있는 것이 바람직할 것이며, 10㎛ 내지 50㎛의 범위에 있는 것이 보다 바람직할 것이다. 다른 실시예에서 웰의 내부 영역의 부분은 세포 실체의 최대 치수보다 작은 단면 치수를 갖는다.

유동 시스템의 웰 및 기타 특징부는 적용 및 제조 방법에 적합한 임의의 단면 프로파일을 가질 수 있다. 특히, 제조의 용이함을 위해, 웰은 원형 단면을 가질 수 있다. 채널은 기계가공된 몰드로부터 몰딩 또는 엠보싱에 의해 형성되면 대략 장방형 단면을 가질 수 있거나, 또는 당업계에 공지되어 있는 포토리소그래피/ 필름 증착/ 에칭 공정과 같은 표준 미세가공 공정에 사용되는 예를 들어 마이크로엔지니어링 방법을 사용하여 중실 기판으로부터 에칭되면 라운드형 프로파일을 가질 수 있다.

웰로부터 이어지는 채널, 또는 존재할 경우 채널 내의 구속부의 최소 치수는, 세포 실체가 압력하에 변형하는 경향에 대한 허용이 이루어짐과 더불어 세포 실체를 상기 웰 및 채널을 통한 액체 유동에 의한 움직임에 대항하여 유지하기에 충분하도록 선택된다. 구속부의 바람직한 최소 치수는 상기 실체의 최소 치수의 절반 정도이다.

난모세포 및 배아에 대해 사용하기 위한, 도8 및 도9의 실시예를 위한 예시적인 치수는 다음과 같다(모든 치수는 근사치임). 웰(152)은 베이스 밀봉면(153)에 형성된 개구(200)에서 3mm 직경의 원형 단면이고, 내부 영역(202)에서는 500㎛ 직경으로 테이퍼진다. 상기 웰은 대략 3mm 깊이를 갖는다. 채널(204) 또한, 덮개 밀봉면(159)에 형성된 개구(206)에서는 3mm 직경의 원형 단면이고 채널(154)과의 연결부 근처의 내부 영역에서는 1mm 직경의 원형 단면인 테이퍼진 웰 형태이다. 구속부(164, 210)는 50㎛ 높이를 갖는다.

장치의 유체 연결 및 작동의 예는 이하에 주어진다. 본 발명의 범위 내에서 다른 형태의 연결 및 작동도 가능하다.

장치는 먼저 웰(152)에 대한 접근을 제공하기 위해 분해된다. 웰(152)은 이후, 채널(156)을 거쳐서, 유체 연결부(218)를 사용하여 포트(157)를 통해서 매질로 부분 충진된다. 하나 이상의 난모세포가 웰에 피펫팅되고, 덮개(158)가 베이스(150) 상에 조립된다. 장치를 통과하는 유체 경로는 이후 포트(157)를 통해서 충진될 수 있으며, 단수 또는 복수의 난모세포는 구속부(164, 210) 사이의 유체 경로내 영역, 즉 웰(152)과 채널(204)에 의해 형성된 공간에 유지된다. 이후 매질이 웰을 통해서 어느 하나의 방향으로 유동될 수 있다. 난모세포는 이전 실시예들에서와 같이 덮개가 제거된 상태에서 웰(152)로부터 피펫팅 됨으로써 웰로부터 회수될 수 있다. 채널(156)을 통한 유동은 흡인 공정을 보조하도록 활성화될 수 있다. 작동 시에는 기포의 갇힘(trapping)없이 액체로 장치를 완전히 충진하고 또한 만약 도입되어야 한다면 기포를 시스템으로부터 효과적으로 제거하는 것이 유리하다. 장치를 조립했을 때의 유체 경로가 테이퍼진 채널(204)과 인접하는 테이퍼진 웰(152)을 포함하는 도8 및 도9의 배치는, 직경의 급격한 변화 또는 오버행(overhang)을 갖는 정방형 베이스 또는 경로를 조립된 장치에 구비하는 웰과 같은 다른 배치에 비해 양호한 프라이밍(priming) 및 이어지는 기포 제거를 제공한다는 사실이 실험에서 밝혀졌으므로 특히 바람직하다. 이러한 이유로, 채널(204)내 웰(152, 206)의 개구(200)가 동일한 단면 형상을 갖는 설계가 바람직하다. 웰(152)과 채널(204)의 개구가 원형 단면이고 동일한 직경인 본 실시예가 특히 바람직하 다.

도10, 도11, 및 도12는, 복수의 웰이 제공되고, 각각의 웰은 도8 및 도9에서의 실시예에 대해 설명된 유동 시스템과 연관되며, 추가 채널 및 포트가 복수의 웰에 병렬 유체 연결을 제공하도록 배치되는 추가 실시예를 도시한다. 웰과 연관된 유동 시스템의 배치는 도8 및 도9에 도시된 것과 유사하며, 동일한 특징부는 동일한 도면부호로 지칭된다. 도10은 조립되었을 때의 장치의 평면도이고, 도11은 X-X선상에서의 단면도이며, 도12는 Y-Y선상에서의 단면도이다.

장치는, 입구 포트로부터 출구 포트로 장치를 통과하는 폐쇄 유체 경로를 형성하도록 함께 조립될 수 있으며, 웰(152)에 대한 접근을 제공하도록 분해될 수 있는 베이스 부재(150) 및 덮개 부재(158)를 포함한다. 베이스 부재는 베이스 밀봉면(153)을 가지며, 덮개 부재는 덮개 밀봉면(159)을 갖는 바, 이들 표면은 근접했을 때 베이스와 덮개 사이에 복수의 개별 유동 경로를 완성하도록 작용한다. 상기 베이스 부재는 복수의 유동 시스템을 구비하고, 각각의 유동 시스템은 베이스 밀봉면(153) 쪽으로 개방되는 웰(152), 및 상기 웰로부터 연장되는 적어도 하나의 채널(156)을 포함하며, 채널 내에는 난모세포가 웰로부터 떠나는 것을 방지하는 선택적(optional) 구속부(164)가 구비된다. 채널(156)은, 그 각각이 유체 연결부(218)와 유체 연통하는 하나 이상의 포트(253, 254)로 연장되는 제1 매니폴드 채널(250)과 유체 연통하며, 상기 단수 또는 복수의 포트는 장치 외부의 유동 시스템에 대해 유체가 유입 또는 유출할 수 있도록 작용한다. 도10에는 유체 연결부가 포트(253, 254)와 맞닿는 튜브(218)로서 도시되어 있지만, 도8 및 도9의 실시예에 도시된 루 어 유동 연결부와 같은, 당업계에 공지된 임의의 적절한 유동 연결부가 사용될 수도 있다.

도10의 실시예는 도8 및 도9에서의 배치와 유사한 바람직한 배치를 가지며, 따라서 베이스 부재(150)를 경유하여 유체 연결이 이루어진다. 따라서 베이스 부재는, 그 각각이 베이스 부재의 밀봉면(153)에 형성된 포트(215)로 연장되는 복수의 채널(214)을 포함하는 제2 유동 시스템을 추가로 구비하며, 상기 복수의 채널(214)은 제2 매니폴드 채널(252)과 유체 연통한다. 제2 매니폴드 채널(252)은 그 각각이 유체 연결부(218)와 유체 연통하는 하나 이상의 포트(255, 256)로 연장되며, 이들 포트는 장치 외부의 유동 시스템에 대해 유체가 유입 또는 유출할 수 있도록 작용한다.

상기 덮개 부재(158)는 그 각각이 덮개 밀봉면(159) 쪽으로 개방되는 채널(204)을 포함하는 복수의 유동 시스템을 구비하며, 상기 채널은 선택적으로 도11 및 도12에 도시된 테이퍼진 웰 형태이고, 채널(204)은 덮개에 형성된 포트(213)와 유체 연통한다. 유동 시스템은 포트(213)로 연장되는 유체 경로를 형성하는 하나 이상의 추가 채널(154)을 선택적으로 포함한다. 채널(204)이나 채널(154)은 예를 들어 웰과의 연결부에 구속부(210)가 제공됨으로써 난모세포가 채널(204)로부터 떠나는 것을 방지하게 되어 있다.

도10, 도11, 및 도12에 도시된 바람직한 실시예에서는, 베이스 내의 제2 유동 시스템을 거쳐서 덮개 내의 유동 시스템에 대한 유체 연결이 이루어지며, 덮개 내의 유동 시스템에는, 채널(204)과 연통하고 덮개 밀봉면(159)에 형성된 포트 (213) 쪽으로 개방되는 추가 채널(212)이 제공된다. 덮개 및 베이스 내의 유동 시스템은, 덮개가 베이스에 조립되었을 때 베이스 밀봉면(153)과 덮개 밀봉면(159)이 근접하고 채널(212)이 포트(213, 215)를 거쳐서 베이스 내의 제2 유동 시스템에 있는 채널(214)과 유체 연통하도록 배치되어 있다. 이 제2 유동 시스템은 제2 매니폴드 채널(252)과 채널(204) 사이에 유체 연통을 제공하며, 따라서 웰(152)의 상부 개구에 유체 연통을 제공한다.

장치가 조립되면, 각각의 유동 시스템에 있어서 각 웰(152)로의 개구는 각 채널(204)로의 개구와 유체 연통하게 되고, 덮개 내의 채널(212)은 베이스 내의 채널(214)과 유체 연통하게 된다. 이는 제1 매니폴드 채널(250)로부터, 채널(156), 구속부(164)(존재할 경우), 웰(152), 덮개내 채널(204), 덮개내 구속부(210)(존재할 경우), 채널(154, 212), 채널(214), 및 제2 매니폴드 채널(252)을 통과하는, 각 웰을 통과하는 폐쇄 유체 경로를 형성한다.

본 발명에는, 덮개 부재와 연관된 하나 이상의 유체 연결부를 거쳐서 각 유동 시스템의 채널(204)과의 유체 연통이 달성되는 실시예가 포함된다. 이 경우 전술한 베이스 내의 제2 유동 시스템은 생략될 수 있다. 이는 덮개에 배치된 포트(213)를 통해서 독립적으로 덮개 내의 각 유동 시스템에 대한 유체 연결부를 포함할 수 있다. 본 발명에는, 덮개 부재에 제2 매니폴드 채널(252)이 형성되는 실시예가 포함된다. 이 경우, 덮개와 연관된 유체 연결부를 통해서 제2 매니폴드 채널에 대한 하나 이상의 유체 연결이 이루어질 수 있다. 대안적으로, 덮개 내의 제2 매니폴드 채널의 각 단부와 유체 연통하고, 장치가 조립되었을 때 개별 유동 시스 템에 대해 전술한 방식으로 유체 연통을 정렬 및 형성하는 연결 채널이 덮개와 베이스에 제공될 수도 있다.

제1 및 제2 매니폴드 채널은 그 길이를 따라서 단면 치수가 균일하거나, 또는 변화될 수 있다. 웰(152) 및 연통 채널을 구비하는 유동 시스템은 본질적으로 서로 유사할 수 있거나, 또는 상이하게 설계될 수 있다. 각각의 유동 시스템은 다른 것들과 병렬적으로 나타나며, 제1 및 제2 매니폴드 채널 사이를 연통한다. 액체로 충진될 때, 각 유동 시스템을 통한 유동은 각각을 통한 액체 유동 저항에 비례할 것이다. 장치는 매니폴드 채널의 단부에 있는 포트 사이에서 측정되는, 각 유동 시스템을 통한 액체 유동 저항이 유사하도록 설계된다. 매니폴드 채널 내의 유동 저항이 각 유동 시스템을 통한 유동 저항에 비하면 무시될 수 있도록 장치가 설계되면, 이후 각 유동 시스템을 유사하게 설계함으로써 각 유동 시스템을 통한 유동이 유사할 것이다. 그러나 매니폴드 채널 내의 유동 저항이 상당하다면, 전체 유동 저항 및 그로 인한 각 웰을 통한 액체 유동을 유사하게 만들기 위해, 매니폴드 채널의 치수가 그 길이를 따라서 변화하도록 설계되거나, 유동 시스템의 치수가 서로 상이하도록 설계될 것이다. 어떤 경우에는 웰을 통한 유동이 상이하도록 설계하는 것이 유리할 수도 있으며, 이 경우 매니폴드 채널 및/또는 유동 시스템의 치수도 그에 따라 설정될 수 있다.

도10, 도11, 및 도12의 실시예는 도8 및 도9의 실시예에 대해서 또는 임의의 이전 실시예에 대해 사용된 것과 동일한 수단에 의해 제조될 수 있다. 채널 위치 및 기타 유동 특징에 있어서의 유사한 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 도10, 도11, 및 도12의 실시예에서의 특징부의 치수는 도8 및 도9의 실시예에 대해 특정된 것과 유사할 것이다.

장치의 유체 연결 및 작동의 일 예가 하기에 주어진다. 다른 형태의 연결 및 작동이 가능하며 이는 본 발명의 범위에 포함된다.

제1 매니폴드 채널에 둘 이상의 연결부가 제공되면, 도10에 도시하듯이, 하나의 연결부(260)가 유체 입구 및 배출구(262)로서 기능할 것이다. 상이한 액체 매질을 장치에 도입할 필요가 있으면 추가 연결부가 추가 입구로서 작용하도록 제공될 것이다. 일부 실시예에서는 제1 매니폴드 채널에 대해 단 하나의 유체 연결부가 형성될 것이며, 이 경우 이는 유체 입구로서 작용할 것이고 배출은 웰 및 연통 채널을 포함하는 유동 시스템을 통해서 달성될 것이다. 제2 매니폴드 채널의 적어도 극단에는 유체 연결부(264, 266)가 제공되는 것이 바람직하다. 정상 사용시에 이들은 유체 출구로서 작용한다. 배출구(262)를 개폐하기 위해 밸브(272)가 제공되며, 출구(264, 266)에 대해 밸브(274, 276)가 제공된다. 입구(260)로의 유체 유동을 작동시키기 위해 펌프(270)가 제공된다.

사용 시에, 장치는 먼저 웰(152)에 대한 접근을 제공하기 위해 분해된다. 제1 매니폴드 채널(250)은 배출 밸브(272)가 개방된 상태에서 펌프(270)에 의해 매질로 세척된다. 이후 밸브(272)가 폐쇄되고 웰(152)은 펌프를 사용하여 제1 매니폴드 채널을 통해서 매질로 부분 충진된다. 이후 난모세포는 웰 내로 피펫팅되고, 덮개 부재가 조립된다. 밸브(274, 276)가 개방되고 밸브(272)가 폐쇄된 상태에서, 펌프를 작동시키면 유동 시스템의 잔여부가 충진될 것이다. 제2 매니폴드 채널 (252)의 양 극단에 출구 포트가 제공되면, 공기가 액체에 의해 양 방향으로 배출될 수 있으며, 하나의 출구만 존재할 때 공기와 출구 사이의 제2 매니폴드 채널에 배치된 액체 슬러그에 의해 공기 갇힘이 초래되는 상황이 방지된다. 제2 매니폴드 채널은 양 출구로의 액체에 의해 충진되며, 이후 밸브 중 하나의 밸브(말하자면 274)가 폐쇄되고 액체는 다른 출구 포트 및 출구 밸브(276)를 경유하여 시스템을 통해서 유동할 것이다. 최적의 배출을 달성하기 위해 필요하다면 제2 매니폴드 채널의 길이를 따르는 지점들에 둘 이상의 출구가 제공될 수도 있다.

도10, 도11, 및 도12에서의 실시예는 제1 및 제2 매니폴드 채널 사이에 병렬 연결되는 다수의 유동 시스템을 도시한다. 다른 형태의 유체 연결부도 본 발명의 범위에 포함되는 것을 알 것이다. 예를 들어, 장치의 유동 시스템의 전부 또는 일부의 직렬 연결도 고려된다. 또한 추가적인 제1 및 제2 매니폴드 채널이 제공될 수도 있는 바, 각각의 쌍은 유동 시스템의 추가 그룹과 연통한다. 추가적인 제1 및 제2 매니폴드 채널과 연통하여 그것에 대해 유입 또는 유출하는 유체 유동을 제공하는 분배 채널이 장치의 일부로서 제공될 수도 있다. 이들 추가 채널은 전부 베이스 부재 내에 형성되거나, 전부 덮개 부재에 형성되거나, 또는 조립시에 그 사이에 형성되어 폐쇄될 수 있다. 이들 채널은 전술한 방식으로 유체 연통하는 포트에 의해 베이스 부재와 덮개 부재 사이를 통과할 수 있다.

전술한 실시예들중 임의의 실시예에 따른 장치에는, 장치에 구비되는 웰 및 유동 시스템의 일부 또는 전부에 대해 유체를 공급 또는 수용하도록 작용하는 유체 저장조가 포함될 수도 있다. 이들 저장조는 베이스 부재 또는 덮개 부재에 설치될 수 있거나, 베이스 또는 덮개 부재와 끼워맞춤되어 그와의 유체 연결을 제공하기 위한 추가 부재에 설치될 수 있다. 상기 장치에는 펌프 및 밸브 또한 베이스, 덮개 또는 추가 부재의 일부로서 제공될 수 있다. 덮개를 베이스로부터 분해하지 않은 상태에서, 유체 저장조, 밸브, 및 펌프를 포함하는 부재는 장치로부터 제거될 수 있도록 또는 그 역도 가능하도록 설계될 수 있다.

본 발명의 장치는, 이 장치에 대해 유입 또는 유출하는 유체 유동을 제공 및 제어하는 기구와 함께 작동하도록 설계된다. 이 기구는 그러한 장치를 하나 이상 수용할 수 있다. 이 기구는 상기 장치에 대해 액체를 공급하거나 그로부터 액체를 수용할 수 있으며, 또는 예를 들어 장치 상의 액체 저장조에 가스 압력을 인가하거나 장치의 변형가능한 부분에 물리적 힘을 가하여 그 내부에 유체 유동을 유도함으로써 장치 상의 액체 저장조로의 또는 액체 저장조로부터의 유체 유동을 생성하도록 상기 장치에 작용할 수 있다. 상기 장치는 전기적으로 급전되거나 제어되는 부재와 같은 추가 부재, 예를 들면 펌프, 밸브, 측정 기기, 및 온도 제어기를 포함할 수 있으며, 따라서 기구 상의 대응 연결부와 접촉하기 위한 전기 접속부를 구비할 수 있다. 상기 장치는 그것이 설치될 때 유체 포트를 접점과 연통시키거나 및/또는 전기 접속시키기 위해 기구 상에 또는 기구에 설치될 수 있다. 상기 장치는 이 장치가 기구로부터 분리될 때 그러한 부재들을 작동시키기 위한 전력을 저장할 수 있는 전력 공급원을 구비할 수 있다. 상기 장치는 기구와 독립적으로 기간 작동할 수 있도록 추가적인 휴대용 전원 및 외부 제어 수단과 함께 작동할 수 있고, 세포 실체를 하나의 기구와 이로부터 멀리 위치한 다른 기구 사이에서 그 내부에 세포 실체를 선적하기 위해 사용될 수 있도록 설계되는 것이 유리하다.

덮개 내의 채널(204)이 피펫을 수용하기에 충분히 큰 웰 형태일 때 웰로부터 난모세포를 언로딩하는 추가 방법이 사용될 수 있다. 난모세포는 유동에 의해 웰(152)과 채널(204) 사이에서 이동될 수 있거나, 또는 장치가 여전히 조립된 상태에 있는 동안 뒤집어지면, 난모세포는 웰로부터 채널 내로 침전될 것이다. 이후 베이스(150)가 덮개로부터 제거됨으로써 채널(204)은 개구(206)를 통한 피펫의 접근이 가능하도록 개방된다. 이후 난모세포는 채널(204)의 내부 영역(208)으로부터 피펫 내로 흡인된다. 도8 및 도9에 도시된 실시예는 채널(204)이 그 내부 영역의 직경이 웰(152)의 내부 영역의 직경보다 큰 웰 형태이도록 개조되었을 때 이 추가적인 언로딩 방법에 적합하다. 이는 용이한 광학적 관찰을 위한 난모세포의 정확한 배치 또는 매질에 대한 노출의 제어를 위해 웰(152)의 내부 영역에 봉입 환경을 여전히 제공하는 한편으로, 웰(152)로부터가 아닌 덮개 내의 채널(204)로부터 보다 용이한 피펫팅을 가능하게 한다. 일부 실시예에서 제2 웰(204)은 피펫이 웰의 바닥에 도달할 수 있도록 충분히 큰 내부 영역을 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 웰은 단수 또는 복수의 난모세포에 대한 피펫의 접근을 제어하기 위해 피펫을 바닥 위 일정 거리에 위치시키도록 치수형성될 수 있다. 이후 채널 또는 웰(204)은 움직이는 난모세포를 취급하기 위해 사용될 수 있으며, 그러한 웰이 다수 제공되면 이전 실시예들에서의 웰(50, 152)에 대해 설명한 것과 마찬가지로 로봇식 피펫팅 장비와 함께 사용하기 위해 적합해질 수 있다.

일 태양에서 본 발명은, 다른 기판과 만나는 하나의 기판의 표면에 의해 그 길이를 따라서 폐쇄되는 채널을 갖는 장치를 제공한다. 다른 태양에서 본 발명은, 두 기판의 어느 하나 또는 양자 내에 채널이 형성되고, 이들 채널은 정렬된 포트, 개구 또는 웰이 유체 경로를 제공하도록 결합되며, 포트, 개구 또는 웰 주위를 밀봉하도록 밀봉면이 제공되는 장치를 제공한다. 어느 경우에나 덮개 기판과 베이스 기판은 완성된 유동 경로를 형성하도록 결합된다.

Claims (12)

1. 제1 기판의 그 제1 주 표면 쪽으로 개방되는 제1 웰의 어레이를 갖는 상기 제1 기판을 포함하는 장치이며,

   상기 제1 웰은 세포 실체를 보유하게 되어 있고,

   상기 장치는 각각의 웰 쪽으로 개방되는 하나 이상의 유체 채널을 추가로 포함하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 웰은 세포 실체를 각 웰의 주어진 위치에 배치하도록 테이퍼지는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 채널의 적어도 하나는 추가 기판의 주 표면과 상기 제1 기판의 주 표면 사이에 형성되고, 상기 추가 기판은 상기 제1 기판에 해제가능하게 고정되는 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 채널의 적어도 하나는 추가 기판의 주 표면과 상기 제1 기판의 상기 제1 주 표면 상에 형성되고, 상기 추가 기판은 상기 제1 기판에 해제가능하게 고정되는 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 채널의 적어도 하나는 상기 제1 또는 추가 기판의 몸체 내에 형성되고, 상기 채널은 다른 기판 내의 포트 또는 웰과 정렬하는 개구를 가지며, 이들 기판에는 개구 주위에 밀봉을 제공하기 위한 밀봉면이 제공되는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 채널은 또한 상기 제1 기판의 상기 제1 주 표면 내의 하나 이상의 제2 웰 쪽으로 개방되어 있는 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웰은 기판을 통해서 그 추가 주 표면으로 연장되고, 하나 이상의 유체 채널은 상기 제1 기판의 상기 추가 주 표면과 대면하도록 구성되고 배열된 추가 기판의 주 표면에 형성되며, 추가 기판은 상기 제1 기판에 해제가능하게 고정되는 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 실체가 상기 유체 채널의 관찰 없이 상기 주 표면들에 대해 실질적으로 수직하게 상기 제1 또는 추가 기판을 통해서 관찰될 수 있도록 상기 유체 채널은 상기 제1 웰로부터 횡방향으로 변위되는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 채널을 충진할 때 유체 매질 내의 기포 갇힘을 방지하기 위해, 하나의 기판 내의 개구와 다른 기판 내의 포 트 또는 웰은 주 표면에서 멀수록 작아지도록 테이퍼지는 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유체 채널에는 액체로 충진될 때 상기 유체 채널로부터 가스 포켓 또는 기포를 제거할 수 있도록 가스 투과성 영역이 제공되는 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기판과 추가 기판을 정렬 상태로 유지하고 이들 기판을 상호 결합시키기 위한 클램핑 수단을 구비하는 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 장치, 및 또 다른 세포 실체 취급 수단을 구비하는 세포 실체 취급 시스템.

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