KR20140065556A - On chip cell culture-monitor combine unit and combine kit using the unit - Google Patents

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Abstract

Disclosed are: an on-chip integrated unit for cell culture observation, wherein an incubator and observation equipment are formed on one chip; and an on-chip integrated kit for cell culture observation. The on-chip integrated unit for cell culture observation comprises one observation unit, and one cell culture unit. The observation unit is formed on a surface of a substrate. The cell culture unit is formed at an upper portion of the observation unit to culture cells, and is surrounded by a partition wall with a predetermined height.

Description

온 칩 세포배양관찰 통합유닛 및 온 칩 세포배양관찰 통합키트{On chip cell culture-monitor combine unit and combine kit using the unit} On-chip cell culture observation integrated unit and on-chip cell culture-monitoring combine unit and combine kit using the unit [

본 발명은 세포배양 및 배양된 세포를 관찰할 수 있는 세포배양관찰 장치에 관한 것으로, 특히, 배양된 세포를 관찰하는데 사용되는 관찰부와 상기 관찰부의 상부에 세포를 배양하는 세포배양부가 형성된 온 칩 세포배양관찰 통합유닛에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell culture observation apparatus capable of observing cell cultures and cultured cells, and more particularly to an observation cell used for observing cultured cells and an on-chip cell in which a cell culture section for culturing cells is formed on the observation section And a culture observation integrated unit.

세포의 배양은 세포가 포함된 배지(culture plate)를 배양기(incubator)에 넣어 세포를 배양하는 세포 배양단계와 세포의 배양과정 및 분화 특성을 관찰하고 분석하는 모니터링 단계로 크게 구분할 수 있다. 세포 배양이 진행되는 배양기의 내부와 관찰이 진행되는 관찰 장비가 설치된 곳의 환경은 상당히 다르다. 따라서, 관찰도중 세포는 스트레스를 받거나 오염되어, 세포에 대한 특정 자극에 따른 변화를 관찰 할 때 오류가 발생하게 된다. The cell culture can be roughly divided into a cell culture step in which a culture plate containing a cell is incubated in an incubator, and a monitoring step in which the culture process and the differentiation characteristics of the cell are observed and analyzed. The environment inside the incubator where the cell culture proceeds and the environment where the observing equipment is installed is quite different. Thus, during observation, cells become stressed or contaminated, causing errors when observing changes due to a particular stimulus on the cell.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 배양기와 관찰 장비가 하나로 결합한 통합시스템이 제안되었다. 세포배양 통합시스템은 관찰 장비를 배양기의 내부에 설치하는 것인데, 고성능의 관찰 장비는 그 부피가 크기 때문에, 정밀한 환경에서 운영되어야 하는 배양기의 규모를 크게 하는 문제점이 있다. 또한 고성능의 관찰 장비는 고가여서 세포관찰에 소요되는 경비가 증가하게 되는 문제가 있다.
To solve this problem, an integrated system in which the incubator and observation equipment are combined into one is proposed. The cell culture integration system is to install the observation equipment inside the incubator. Since the high-performance observation equipment has a large volume, there is a problem of enlarging the size of the incubator to be operated in a precise environment. In addition, high-performance observation equipment is expensive, which increases the cost of observing the cells.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배양기와 관찰장비를 하나의 칩에 구현한 온 칩 세포배양관찰 통합유닛을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an integrated unit for observing on-chip cell culturing in which an incubator and observation equipment are integrated into a single chip.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 온 칩 세포배양관찰 통합유닛을 이용하는 온 칩 세포배양관찰 통합키트를 제공하는 것에 있다.
Another aspect of the present invention is to provide an integrated kit for on-chip cell culture observation using the integrated unit for on-chip cell culture observation.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면(one aspect) 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛은, 하나의 관찰부 및 하나의 세포배양부를 포함한다. 상기 관찰부는 기판의 표면에 형성된다. 상기 세포배양부는 상기 관찰부의 상부에 형성되어 세포를 배양하며, 일정한 높이의 격벽으로 둘러 쌓여 있다.
According to one aspect of the present invention, there is provided an integrated unit for observing on-chip cell culture observation, including an observation unit and a cell culture unit. The observation portion is formed on the surface of the substrate. The cell culture unit is formed on the upper part of the observation unit and cultivates the cells, and is surrounded by barrier ribs of a certain height.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면(another aspect)에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛은, 하나의 관찰부 및 복수 개의 세포배양부를 포함한다. 상기 관찰부는 기판의 표면에 형성된다. 상기 세포배양부는 상기 관찰부의 상부에 형성되며 세포를 배양한다. 상기 복수 개의 세포배양부 전체는 일정한 높이의 단일 격벽으로 둘러 쌓여 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated unit for observing on-chip cell culture, comprising an observation unit and a plurality of cell culture units. The observation portion is formed on the surface of the substrate. The cell culture part is formed on the observation part and cultivates the cells. The entirety of the plurality of cell culture units is surrounded by a single partition having a predetermined height.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면(still another aspect)에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛은, 복수 개의 관찰부 및 복수 개의 세포배양부를 포함한다. 상기 관찰부는 기판의 표면에 형성된다. 상기 세포배양부는 상기 복수 개의 관찰부의 상부에 각각 형성되며 세포를 배양한다. 상기 세포배양부 각각은 일정한 높이의 격벽으로 둘러쌓여 있다. According to still another aspect of the present invention, there is provided an integrated unit for observing on-chip cell culture, comprising a plurality of observation units and a plurality of cell culture units. The observation portion is formed on the surface of the substrate. The cell culture unit is formed on each of the plurality of observation units and cultivates the cells. Each of the cell culture portions is surrounded by a partition wall having a predetermined height.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합키트는 청구항 제1항에 기재된 온 칩 세포배양관찰 통합유닛을 복수 개 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated chip for on-chip cell culture observation, comprising: a plurality of on-chip cell culture observation integration units according to claim 1;

본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛 및 온 칩 세포배양관찰 통합키트는, 센서에서 검출된 신호를 이용하여 센서의 표면에서 배양되는 세포의 성장단계와 분화특성을 실시간으로 용이하게 관찰할 수 있는 장점이 있다. The on-chip cell culture observation integration kit and the on-chip cell culture observation integration kit according to the present invention can easily observe the growth stage and differentiation characteristics of the cells cultured on the surface of the sensor in real time There is an advantage.

또한 종래의 세포배양관찰 유닛에 비해 그 부피가 적기 때문에 종래의 배양기의 구조에도 다양하게 적용이 가능하다는 장점이 있다.
In addition, since the volume is smaller than that of a conventional cell culture observation unit, it can be applied to various structures of a conventional incubator.

도 1은 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛의 일 실시 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛의 다른 일 실시 예이다.
도 3은 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합키트의 일 실시 예이다.
도 4는 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합키트의 다른 일 실시 예이다. 1 is an embodiment of an integrated unit for observing on-chip cell culture according to the present invention.
2 is another embodiment of an integrated unit for observing on-chip cell culture according to the present invention.
3 is an embodiment of an integration kit for on-chip cell culture observation according to the present invention.
4 is another embodiment of the integration kit for on-chip cell culture observation according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention and the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which are provided for explaining exemplary embodiments of the present invention, and the contents of the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛의 일 실시 예이다. 1 is an embodiment of an integrated unit for observing on-chip cell culture according to the present invention.

도 1의 상부에는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(100)의 상부에서 본 도면이 도시되어 있고, 도 1의 하부에는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(100)의 단면이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(100)은 관찰부(130) 및 세포배양부(150)를 포함한다. 관찰부(130)는 기판(110)의 상부에 형성되며 복수개의 이미지센서용 픽셀(140)을 포함한다. 세포배양부(150)는 관찰부(130)의 상부에 형성되며, 일정한 높이의 격벽(120)으로 둘러쌓여 있다. 1 is a top view of the on-chip cell culture observation integrated unit 100, and a bottom view of FIG. 1 shows a cross-section of the on-chip cell culture observation integrated unit 100. The on-chip cell culture observation integrated unit 100 according to the present invention includes an observation unit 130 and a cell culture unit 150. The observation unit 130 is formed on the substrate 110 and includes a plurality of pixels 140 for image sensors. The cell culture unit 150 is formed on the observation unit 130 and is surrounded by a partition 120 having a constant height.

각각의 이미지센서용 픽셀(140)에는 세포배양부(150)에서 배양된 세포를 통과하여 입사되는 빛에 대응되는 전하를 생성하는 포토다이오드(미도시) 및 포토다이오드로부터 생성된 전하에 대응되는 전기신호를 생성하는 변환회로를 포함한다. 본 발명에서 사용하고자 하는 이미지센서용 픽셀(140)은 어떠한 형태의 것이라도 관계없으므로, 여기서는 이미지센서용 픽셀의 구체적인 설명은 생략한다. A pixel 140 for each image sensor is provided with a photodiode (not shown) that generates charges corresponding to the light incident through the cells cultured in the cell culture unit 150 and a photodiode And a conversion circuit for generating a signal. Since the image sensor pixel 140 to be used in the present invention does not matter in any form, a detailed description of the pixel for the image sensor is omitted here.

격벽(120)은 세포배양부(150)를 구별하는 것으로, 배양되는 세포가 접촉하게 되므로, 생체와의 접촉에도 문제가 발생하지 않는 폴리머(Polymer) 또는 유리질(glass, quartz, SiO2)로 구현하는 것이 바람직하다. 격벽(120)은 일반적인 반도체 제조 공정 중에 상기 재질을 이용하여 형성하는 것도 가능하지만, 공정이 종료된 후 이종접합방식으로 접합하는 것도 가능하다. The partition wall 120 distinguishes the cell culture unit 150 so that the cells to be cultured are brought into contact with each other so that the cell 120 is formed of polymer or quartz or SiO 2 that does not cause problems in contact with living bodies. . The barrier ribs 120 may be formed using the above materials during a general semiconductor manufacturing process, but may be bonded by a heterojunction method after the process is completed.

당연한 설명이지만, 하나의 세포배양부(150)에 대응되는 하나의 관찰부(130)에 포함되는 이미지센서용 픽셀(140)의 개수는 배양되는 세포의 종류와 관찰부(130)의 면적에 따라 변할 수 있다. The number of the image sensor pixels 140 included in one observation unit 130 corresponding to one cell culture unit 150 may vary depending on the type of cells to be cultured and the area of the observation unit 130 have.

도 1에는 설명의 편의를 위해, 하나의 세포배양부(150)와 이에 대응되는 하나의 관찰부(130)에 대하여 도시하였지만, 다양한 형태의 변형이 가능하다. Although FIG. 1 illustrates one cell culture unit 150 and one observation unit 130 corresponding to the one cell culture unit 150, various modifications are possible.

도 2는 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛의 다른 일 실시 예이다. 2 is another embodiment of an integrated unit for observing on-chip cell culture according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(200)은 격벽(120)으로 둘러싸인 하나의 세포배양부에 복수 개의 관찰부(131 ~134)가 형성되어 있는 구조로도 구현할 수 있다. 이 경우 각각의 관찰부(131~134)는 개별적으로 제어를 할 수 있어야 함은 당연하다. 2, the integrated unit 200 for observing on-chip cell cultures according to the present invention can be implemented in a structure in which a plurality of observation units 131 to 134 are formed in one cell culture unit surrounded by barrier ribs 120 have. In this case, it is a matter of course that each of the observation sections 131 to 134 should be individually controllable.

복잡함을 피하기 위해 도면에는 도시하지 않았지만, 하나의 관찰부에 복수 개의 세포배양부를 형성하도록 하는 구조도 가능하며, 이 구조도 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. Although not shown in the drawing in order to avoid complication, a structure in which a plurality of cell culturing portions are formed in one observation portion is also possible, and this structure is also included in the scope of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합키트의 일 실시 예이다. 3 is an embodiment of an integration kit for on-chip cell culture observation according to the present invention.

도 3을 참조하면, 온 칩 세포배양관찰 통합키트(300)는 각각 격벽(121~124)으로 둘러싸인 복수 개의 세포배양부 및 세포배양부의 하부에 형성된 복수 개의 관찰부(131~134)를 포함한다. 도 3에 도시된 온 칩 세포배양관찰 통합키트(300)는 도 1에 도시된 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(100)을 2차원적으로 배열함으로써 구현할 수도 있다. 이 경우 각각의 세포배양부에는 한 종류의 세포를 각각 다른 배양조건으로 배양하는 경우에 효과적일 것이다. Referring to FIG. 3, the on-chip cell culture observation integration kit 300 includes a plurality of cell culture units surrounded by the partition walls 121 to 124 and a plurality of observation units 131 to 134 formed on the lower part of the cell culture unit. The on-chip cell culture observation integration kit 300 shown in FIG. 3 may be implemented by two-dimensionally arranging the on-chip cell culture observation integration unit 100 shown in FIG. In this case, each cell culture part may be effective in culturing one kind of cells under different culture conditions.

도 4는 본 발명에 따른 온 칩 세포배양관찰 통합키트의 다른 일 실시 예이다. 4 is another embodiment of the integration kit for on-chip cell culture observation according to the present invention.

도 4를 참조하면, 온 칩 세포배양관찰 통합키트(400)는 도 2에 도시된 온 칩 세포배양관찰 통합유닛(200)을 2차원적으로 배열함으로써 구현할 수도 있다. Referring to FIG. 4, the on-chip cell culture observation integration kit 400 may be implemented by two-dimensionally arranging the on-chip cell culture observation integration unit 200 shown in FIG.

이 구조는 여러 종류의 세포를 동일한 배양 조건으로 배양하거나, 한 종류의 세포를 다양한 배양 조건으로 배양하는데 효과적이다. This structure is effective for culturing various kinds of cells under the same culture conditions or culturing one kind of cells under various culture conditions.

도면의 복잡함을 피하기 위하여, 도 2 내지 도 4의 경우, 관찰부(131 ~134)에는 이미지센서용 픽셀이 생략되어 있다. In order to avoid the complexity of the drawing, in the case of FIGS. 2 to 4, the pixels for the image sensor are omitted in the observation units 131 to 134.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

110: 기판 120, 121 ~ 124: 격벽
130, 131~134: 관찰부 140: 이미지센서용 픽셀
150: 세포배양부 110: substrate 120, 121 to 124: partition wall
130, 131 to 134: observation part 140: pixel for image sensor
150: Cell culture section

Claims (8)

기판의 표면에 형성된 하나의 관찰부; 및
상기 관찰부의 상부에 형성되며 세포를 배양하는 적어도 하나의 세포배양부;를 포함하며,
상기 세포배양부는 일정한 높이의 격벽으로 둘러쌓여 있는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
An observation section formed on a surface of the substrate; And
And at least one cell culture unit formed on the observation unit for culturing the cells,
Wherein the cell culture unit is surrounded by barrier ribs having a predetermined height.
기판의 표면에 형성된 관찰부; 및
상기 관찰부의 상부에 형성되며 세포를 배양하는 복수 개의 세포배양부;를 포함하며,
상기 복수 개의 세포배양부 전체는 일정한 높이의 단일 격벽으로 둘러 쌓여있는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
An observation part formed on a surface of the substrate; And
And a plurality of cell culture units formed on the observation unit and culturing the cells,
Wherein the plurality of cell culture units are surrounded by a single partition having a predetermined height.
기판의 표면에 형성된 복수 개의 관찰부; 및
상기 복수 개의 관찰부의 상부에 각각 형성되며 세포를 배양하는 복수 개의 세포배양부;를 포함하며,
상기 복수 개의 세포배양부 각각은 일정한 높이의 단일 격벽으로 둘러 쌓여있는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
A plurality of observation portions formed on the surface of the substrate; And
And a plurality of cell culturing units formed on top of the plurality of observation units and culturing the cells,
Wherein each of the plurality of cell culture units is surrounded by a single partition having a predetermined height.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 관찰부에는,
복수 개의 이미지센서용 픽셀들이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
The apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the pixels for the plurality of image sensors are arranged.
제4항에 있어서, 상기 이미지센서용 픽셀 각각에는,
배양된 세포를 통과하여 입사되는 빛에 대응되는 전하를 생성하는 포토다이오드; 및
상기 포토다이오드로부터 생성된 전하에 대응되는 전기신호를 생성하는 복수 개의 트랜지스터를 포함하는 변환회로;가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
5. The image sensor according to claim 4,
A photodiode for generating charges corresponding to light incident through the cultured cells; And
And a conversion circuit including a plurality of transistors for generating an electric signal corresponding to the charge generated from the photodiode.
제5항에 있어서, 상기 격벽은,
생체에 적합한 폴리머 또는 유리질로 형성되는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합유닛.
The plasma display apparatus according to claim 5,
The integrated unit for on-chip cell culture observation is characterized in that it is formed of a polymer or vitreous suitable for a living body.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 온 칩 세포배양관찰 통합유닛을 복수 개 포함하는 온 칩 세포배양관찰 통합키트.
An integrated kit for on-chip cell culture observation comprising a plurality of on-chip cell culture observation integration units according to any one of claims 1 to 3.
제7항에 있어서, 상기 격벽은,
생체에 적합한 폴리머 또는 유리질로 형성되는 것을 특징으로 하는 온 칩 세포배양관찰 통합키트.The plasma display apparatus according to claim 7,
Wherein the cell is formed of a polymer or glass suitable for a living body.
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