KR20140143247A - 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치 - Google Patents

음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140143247A
KR20140143247A KR1020130064410A KR20130064410A KR20140143247A KR 20140143247 A KR20140143247 A KR 20140143247A KR 1020130064410 A KR1020130064410 A KR 1020130064410A KR 20130064410 A KR20130064410 A KR 20130064410A KR 20140143247 A KR20140143247 A KR 20140143247A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separation
module
channel
array electrode
electrode substrate
Prior art date
Application number
KR1020130064410A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101501983B1 (ko
Inventor
김병규
김영웅
김도원
이동규
김동욱
정찬민
Original Assignee
한국항공대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공대학교산학협력단 filed Critical 한국항공대학교산학협력단
Priority to KR1020130064410A priority Critical patent/KR101501983B1/ko
Publication of KR20140143247A publication Critical patent/KR20140143247A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101501983B1 publication Critical patent/KR101501983B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0424—Dielectrophoretic forces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 모듈 조립체 및 컨테이너 모듈을 포함하는 다단 세포 분리 장치로서, 상기 모듈 조립체는 상부로부터 수직 채널 모듈 및 복수의 분리 모듈로 결합되고, 상기 수직 채널 모듈과 상기 복수의 분리 모듈 중 최상부 분리 모듈 사이에는 전기장을 인가하여 세포 혼합 수용액을 분리하는 어레이 전극 기판이 배치되고, 상기 복수의 분리 모듈 사이 각각에는 전기장을 인가하여 세포 혼합 수용액을 분리하는 어레이 전극 기판이 배치되는 다단 세포 분리 장치를 제공할 수 있다.

Description

음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치{NEGATIVE DIELECTROPHORESIS FORCE(N-DEP) BASED HIGH EFFICIENCY CELL SORTING PLATFORM EMPLOYING MULTI SEPARATION MODULES}
본 발명은 음의 유전 영동력을 이용하여 세포 분리가 가능한 장치로서, 다단의 세포 분리 과정을 통해 고효율의 세포 분리가 가능한 세포 분리장치에 관한 것이다.
의학 진단 및 병리학 분야에 있어서, 생물학적 세포 입자의 분리 및 처리에 관한 연구가 이루어지고 있다. 또한, 병원균 검출, 신약 개발, 약물 검사, 세포대체 치료법 등의 현대 의학 분야에 있어서, 대상 세포를 선별하고 분리하는 작업은 필수적이다.
이러한 의학 분야의 연구와 함께, 최근, 미세 전자 기계 시스템(micro electro mechanical system:MEMS) 기술이 발전함에 따라, 의학 분야의 다양한 분리 장치에 관한 연구가 이루어지고 있다.
예를 들어, 형광 세포 분리 장치(fluorescence-activated cell sorter:FACS), 자기 세포 분리 장치(magnetic-activated cell sorter:MACS), 유전 영동 세포 분리 장치(dielectrophoresis-activated cell sorter:DACS) 등의 분리 장치가 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 상기의 형광 세포 분리 장치 및 자기 세포 분리 장치의 경우, 대상 세포를 선별하기 위해 대상 세포만을 표식하는 전처리 작업이 필수적이다. 그러나, 이러한 대상 세포만을 표식하는 전처리 작업에서, 대상 세포가 손상되는 현상은 피할 수 없다.
그러나, 유전 영동 세포 분리 장치의 경우, 세포 자체의 전도도, 유전율 등의 특성 차이를 이용하여, 세포를 분리할 수 있어, 전술한 대상 세포 표식 전처리 작업이 요구되지 않는다는 점에서, 대상 세포의 손상을 피할 수 있다.
또한, 이러한 유전 영동 세포 분리 방법은 비균일 전기장 중에서 유전적으로 분극 가능한 입자는 비록 전하가 있지 않더라도 입자의 유효 분극성(polarizability)이 주위 매질의 분극성과 다른 경우, 유전 영동력(dielectrophoresis force)을 받게 되는 현상을 이용하고, 이러한 입자의 이동은 전기 영동에서 알려져 있는 바와 같이, 입자의 전하에 의해 결정되는 것이 아니라, 전술한 입자 자체의 전도도 및 유전율과 같은 유전 특성에 의해 결정된다.
도 1에는 종래의 유전 영동 세포 분리 장치(100)의 일례를 기재하고 있다. 이러한 종래의 유전 영동 세포 분리 장치(100)는 전압을 인가할 수 있는 어레이 전극 기판(300)을 중력 방향으로 이동하는 입자의 경로에 배열하고 있다.
또한, 상기의 유전 영동 세포 분리 장치(100)는 분리할 입자 특성에 따라 어레이 전극 기판(300)에 전압 및 주파수를 인가하여 비균일 전기장을 형성하고, 그 후, 분리할 입자를 포함한 수용을 투입하여, 입자들의 크기, 전도도 및 유전율 등의 특성 차이에 따른 편향을 통해 대상 입자를 분리할 수 있다.
그러나, 종래의 유전 영동 세포 분리 장치(100)는 전처리 작업이 필요없다는 점에서 장점을 가질 수 있으나, 세포 분리 장치(100)에 어레이 전극 기판(300)이 1개만 설치되어 있어, 분리할 대상 세포의 종류가 다양한 경우, 세포 분리 작업을 수차례 반복하고 그 때마다 어레이 전극 기판(300)에 인가하는 전압 및 주파수를 변경하여야 한다는 점에서 효율성이 크게 떨어진다.
따라서, 본 발명은 전술한 형광 세포 분리 장치 및 자기 세포 분리 장치의 문제점을 해결하고, 동시에, 종래의 유전 영동 세포 분리 장치(100)의 효율성을 크게 향상할 수 있는 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리 장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 모듈 조립체 및 컨테이너 모듈을 포함하는 다단 세포 분리 장치로서,
상기 모듈 조립체는 상부로부터 수직 채널 모듈 및 복수의 분리 모듈로 결합되고, 순차적으로 적층되는 상기 수직 채널 모듈과 상기 복수의 분리 모듈 각각의 사이에는 전기장을 인가하여 세포 혼합 수용액을 분리하는 어레이 전극 기판이 배치되는 다단 세포 분리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치는 수직 채널 모듈의 일단면 및 상기 수직 채널 모듈의 일단면과 동일한 방향의 상기 복수의 분리 모듈의 일단면에는 종방향으로 채널이 각각 형성되어 있어 상기 모듈 조립체로 결합시 상기 채널들이 일직선을 이루는 다단 세포 분리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치는 복수의 분리 모듈 중 최상부 분리 모듈 채널의 일측에는 분리 채널이 종방향으로 형성되어 있고, 상기 분리 채널은 상기 최상부 분리 모듈 채널의 하부 분리 모듈 채널들에 형성된 연장 채널과 종방향으로 일치하고, 상기 하부 분리 모듈 채널들의 연장 채널의 반대 방향에는 분리 채널이 종방향으로 형성되는 다단 세포 분리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치는 상기 컨테이너 모듈이 상기 모듈 조립체를 둘러싸는 다단 세포 분리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치는 어레이 전극 기판은 분리 모듈의 상부 표면에 경사를 이루어 장착될 수 있으며, 이러한 경사각은 분리 모듈 상부 표면의 경사각에 따라 어레이 전극 기판의 경사각이 조절되는 다단 세포 분리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치의 어레이 전극 기판은 방사형의 전극을 복수 포함하고, 상기 전극의 말단 전극들 사이에는 간극이 형성되며, 상기 어레이 전극 기판의 말단 전극들 중 일측 최외단 말단 전극과 상기 기판 사이의 간극이 상기 수직 채널 모듈의 채널과 일치하도록 형성되고, 타측 최외단 말단 전극과 상기 기판은 서로 접촉하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 다수의 어레이 전극 기판을 중력 방향으로 이동하는 입자의 경로에 다중으로 배열시켜, 세포의 크기와 유전 특성에 따른 분리를 통해, 세포 분리를 고속 및 고효율로 실행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다수의 어레이 전극 기판에 작용하는 전압 등을 각각 변경하여, 최소 2종류 이상의 대상 세포가 포함된 혼합 수용액을 한번에 분리할 수 있다.
도 1은 종래의 유전 영동 세포 분리 장치를 개략적으로 기재하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다단 세포 분리 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다단 세포 분리 장치의 분리 모듈 조립체의 구체적인 부품들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 수직 채널 모듈의 개략적인 형상을 나타내는 사시도이다.
도 5는 제 1 분리 모듈의 개략적인 형상 및 제 1 분리 모듈에 제 1 어레이 전극 기판이 장착된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 제 2 분리 모듈의 개략적인 형상 및 제 2 분리 모듈에 제 2 어레이 전극 기판이 장착된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8은 제 1 어레이 전극 기판과 제 2 어레이 전극 기판의 표면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 도 4내지 도 6에 기재된 수직 채널 모듈, 제 1 어레이 전극 기판, 제 1 분리 모듈, 제 2 어레이 전극 기판 및 제 2 분리 모듈을 순차적으로 조립한 분리 모듈 조립체의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분리 장치로 실시한 분리 결과를 나타낸 데이터이다.
이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직할 실시 형태를 통하여, 본 발명에 따른 다단 세포 분리 장치의 구성과 작용에 대하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성요소에 대해서만 설명하기로 한다.
한편, 본 발명은 다단 세포 분리 장치로서, 분리 모듈의 개수는 사용자의 필요에 따라 그 수를 적절하게 조절할 수 있지만, 하기의 상세한 설명에서는 2단의 분리 모듈로서 세포를 분리하는 과정을 본 발명의 일 실시예로서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다단 세포 분리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 사시도가 기재되어 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 다단 세포 분리 장치는 기본적으로, 분리 모듈 조립체(2)와 이를 둘러싼 컨테이너 모듈(1)로 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다단 세포 분리 장치의 분리 모듈 조립체(2)의 구체적인 부품들을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 3에 기재된 바와 같이, 분리 모듈 조립체(2)는 상부로부터 수직 채널 모듈(21), 제 1 어레이 전극 기판(22), 제 1 분리 모듈(23), 제 2 어레이 전극 기판(24), 제 2 분리 모듈(25)로 구성된다.
도 3에 기재된 바와 같이, 수직 채널 모듈(21)의 하부에 제 1 분리 모듈(23)의 상부가 서로 조립되고, 그 사이에 제 1 어레이 전극 기판(22)이 배치된다.
또한, 제 1 분리 모듈(23)의 하부에 제 2 분리 모듈(25)의 상부가 서로 조립되고, 그 사이에 제 2 어레이 전극 기판(24)이 배치된다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명은 다단의 세포 분리 장치로서, 사용자의 필요에 따라, 제 3 분리 모듈 및 제 4 분리 모듈과 같이 복수의 분리 모듈을 순차적으로 상기 제 2 분리 모듈 하부에 배치할 수 있으며, 마찬가지로, 각 분리 모듈 사이에는 어레이 전극 기판이 배치될 수 있다.
또한, 수직 채널 모듈(21), 제 1 분리 모듈(23) 및 제 2 분리 모듈(25)의 중앙에는 종방향으로 직선의 채널(211, 231, 251)이 형성되어 있어, 이를 통해 공급되는 혼합 수용액이 통과된다. 혼합 수용액의 통과 과정에 관한 자세한 설명은 하기의 설명들을 통해 후술하기로 한다.
도 4는 수직 채널 모듈(21)의 개략적인 형상을 나타내며, 전술한 바와 같이, 수직 채널 모듈(21)의 중앙에는 종방향으로 채널(211)이 형성되어 있다.
도 5는 제 1 분리 모듈(23)의 개략적인 형상 및 상기 제 1 분리 모듈(23)에 제 1 어레이 전극 기판(22)이 장착된 모습을 개략적으로 나타내며, 전술한 바와 같이, 제 1 분리 모듈(23)의 중앙에는 종방향으로 채널(231)이 형성되어 있다.
이 실시 형태에 있어서, 제 1 분리 모듈(23)의 채널(211)의 일측에는 추가적인 제 1 분리 채널(232)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 분리 채널(232)을 통해 제 1 어레이 전극 기판(22)에서 분리된 대상 세포가 배출된다.
한편, 어레이 전극 기판(22, 24)에서 혼합 수용액 중 세포가 분리되는 과정은 구체적으로 도시하지는 않았으나, 종래의 유전 영동 세포 분리 장치 기술분야에서 알려진 바와 같이, 전원이 가해진 어레이 전극 기판(22, 24) 상부에 분리하고자 하는 대상 세포를 포함하는 혼합 수용액을 가했을 때, 분리하고자 대상 세포는 어레이 전극 기판(22, 24)의 전극(222) 과 반응하여 어레이 전극 기판(22, 24) 상부에 머무르게 되고, 대상 세포 이외의 나머지 혼합 수용액은 어레이 전극 기판(22, 24)의 말단 전극(22, 243) 사이에 형성된 간극으로 중력으로 인하여 하부로 배출된다.
제 1 어레이 전극 기판(22)이 제 1 분리 모듈(23)에 장착되는 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 분리 모듈(23)에 제 1 어레이 전극 기판(22)이 장착될 수 있도록 홈이 형성되어, 이러한 제 1 분리 모듈(23)의 홈 내부로 제 1 어레이 전극 기판(22)이 평면 상태로 나란하게 삽입되는 형태를 취할 수 있다.
또한, 상기 제 1 어레이 전극 기판(22)이 장착되는 제 1 분리 모듈(23)의 표면은 경사면을 이루도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 전술한 바와 같이, 분리된 대상 세포가 제 1 어레이 전극 기판(22)의 상부에 머무르고, 중력으로 인하여 상기 경사면을 따라 상기 제 1 분리 채널(232)로의 배출이 용이해진다. 또한, 각도의 크기는 특별히 한정되지 않으며, 분리될 대상 세포의 종류 및 크기에 따라 분리 모듈 표면의 경사각을 조절함으로써 이에 장착되는 어레이 전극 기판의 경사각을 조절할 수 있다.
도 6은 제 2 분리 모듈(25)의 개략적인 형상 및 상기 제 2 분리 모듈(25)에 제 2 어레이 전극 기판(24)이 장착된 모습을 개략적으로 나타내며, 전술한 바와 같이, 제 2 분리 모듈(25)의 중앙에는 종방향으로 채널(251)이 형성되어 있다.
이 실시 형태에 있어서, 제 1 분리 모듈(23)과 마찬가지로, 제 2 분리 모듈(25)의 채널(251)의 일측에는 추가적인 제 2 분리 채널(252)이 형성되어 있어, 상기 제 2 분리 채널(252)을 통해 제 2 어레이 전극 기판(24)에서 분리된 대상 세포가 배출된다. 또한, 상기 제 2 분리 모듈(25)은 추가적인 연장 채널(253)이 제 2 분리 모듈(25)의 채널(251)을 기준으로 상기 제 2 분리 채널(252)의 반대 방향에 위치하고 있다. 상기 연장 채널(253)의 작용 및 효과에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 제 1 어레이 전극 기판(22)이 제 1 분리 모듈(23)에 장착되는 형태와 마찬가지로, 예를 들어, 제 2 분리 모듈(25)에 제 2 어레이 전극 기판(24)이 장착될 수 있도록 홈이 형성되어, 이러한 제 2 분리 모듈(25)의 홈 내부로 제 1 어레이 전극 기판(24)이 평면 상태로 나란하게 삽입되는 형태를 취할 수 있다.
또한, 상기 제 1 어레이 전극 기판(22)이 장착되는 제 1 분리 모듈(23)의 표면과 마찬가지로, 제 2 어레이 전극 기판(24)이 장착되는 제 2 분리 모듈(25)의 표면은 경사면을 이루고 있고, 다만, 제 2 분리 모듈(25)의 경사면의 경사 방향은 제 1 분리 모듈(23)의 경사 방향과는 서로 반대 방향을 이루고 있다. 제 1 분리 모듈(23)의 경사면과 마찬가지로, 제 2 분리 모듈(25)의 경사면의 각도의 크기는 특별히 한정되지 않는다.
도 9는 도 4내지 도 6에 기재된 수직 채널 모듈(21), 제 1 어레이 전극 기판(22), 제 1 분리 모듈(23), 제 2 어레이 전극 기판(24) 및 제 2 분리 모듈(25)을 순차적으로 조립한 분리 모듈 조립체(2)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 수직 채널 모듈(21), 제 1 분리 모듈(23) 및 제 2 분리 모듈(25)을 모듈 조립체(2)로 조립하였을 때, 모듈 조립체(2)의 단면의 형상이 직사각형의 형태가 되도록 각 모듈(21, 23, 25)의 대면 형상이 서로 일치하도록 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모듈들(21, 23, 25)을 모듈 조립체(2)로 조립하였을 때, 각 모듈(21, 23, 25)의 채널들(211, 231, 251)은 그 입출구가 서로 일치하도록 일직선으로 형성되어 있고, 특히, 제 1 분리 모듈(23)의 제 1 분리 채널(232)과 제 2 분리 모듈(25)의 연장 채널(253)의 입출구가 서로 일치하도록 일직선으로 형성되어 있다.
이하, 도 10에 기재된 사항을 참고하여, 본 발명의 작동 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 대상 세포를 포함하는 혼합 수용액이 수직 채널 모듈(21)의 채널(211)을 통해 공급된다. 이러한 대상 세포를 포함하는 혼합 수용액은 중력으로 인하여 하부로 이동하게 되고, 제 1 분리 모듈(23)에 장착된 제 1 어레이 전극 기판(22)과 대면하게 된다. 이 때, 제 1 어레이 전극과 반응하는 대상 세포는 중력으로 인하여 제 1 어레이 전극 기판(22)의 경사면을 따라 제 1 분리 채널(232)로 별도로 배출되고, 제 1 어레이 전극(222)과 반응하지 않는 나머지 혼합 수용액은 제 1 어레이 전극 기판(22)의 말단 전극(223) 사이에 형성된 간극을 통과하게 된다.
상기 제 1 분리 채널(232)을 배출된 분리된 대상 세포는 상기 제 1 분리 채널(232)과 일직선으로 형성된 제 2 분리 모듈(25)의 연장 채널(253)을 지나 도시하지 않은 대상 세포 수집기에서 수집된다.
다음으로, 제 1 분리 과정을 거쳐 대상 세포가 제외된 혼합 수용액은 제 2 분리 모듈(25)을 통해 제 2 분리 과정을 거치게된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명은 2개의 종류의 세포 분리 시 대상 세포의 특성 및 유체역학 특성에 의해 대상 세포의 일부만 분리할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 사용자의 필요에 따라 제 3 분리 모듈 및 제 4 분리 모듈과 같이, 추가로 복수의 분리 모듈을 배치하여 반복적으로 세포 분리를 실시할 수 있으며, 또한, 다수의 종류의 세포를 반복적으로 분리하여 다수의 종류의 세포도 분리가 가능해진다.
제 2 분리 과정에서는 제 1 분리 과정에서 선택한 대상 세포를 다시 분리하는 과정을 취할 수 있고, 제 1 분리 과정에서 선택한 대상 세포와는 다른 대상 세포를 분리하는 과정을 취할 수 있다.
제 1 분리 과정과 마찬가지로, 대상 세포를 포함하는 혼합 수용액은 제 1 분리 모듈(23)의 제 1 분리 채널(232)을 통해 중력으로 인하여 제 2 분리 모듈(25)에 공급되어 제 2 어레이 전극 기판(24)과 대면하게 된다. 이 때, 제 2 어레이 전극(242)과 반응하는 대상 세포는 중력으로 인하여 제 2 어레이 전극 기판(24)의 경사면을 따라 제 2 분리 채널(252)로 별도로 배출되어 도시하지 않은 수집기에서 수집되고, 제 2 어레이 전극(242)과 반응하지 않는 나머지 혼합 수용액은 제 2 어레이 전극 기판(24)의 말단 전극(243) 사이에 형성된 간극을 통과하여 배출된다.
상기 간극을 통과하여 배출된 대상 세포를 포함하지 않는 이외의 혼합 수용액은 제 2 분리 모듈(25)의 채널(251)을 통해 배출된다.
한편, 도시하지는 않았으나, 모듈 조립체(2)의 외부에는 분리할 대상 세포의 크기와 유전 특성을 고려하여 상기 어레이 전극 기판(22, 24)에 포함된 각각의 전극(222, 242)에 전압 및 주파수를 인가하는 제어수단을 포함할 수 있다.
이러한 제어수단은 사용자의 조작에 따라 전압 및 주파수를 설정하기 위한 전압 조정 볼륨과 주파수 조정 볼륨을 구비하며, 전원 공급을 위한 스위치와 기타 조작 제어를 위한 버튼 등을 구비할 수 있으며, 바람직하게, 제어를 위한 중앙처리장치(CPU)와 데이터 저장을 위한 메모리를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어수단은 세포 분리 장치(1)와는 별도의 독립 제품으로 구현될 수 있으며, 이 때, 커넥터를 이용하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 세포 분리 장치(1)에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 세포 분리 장치(1)는 제 1 어레이 전극 기판(22)과 제 2 어레이 전극 기판(24)의 경사각은 이들이 장착되는 제 1 분리 모듈(23)과 제 2 분리 모듈(25) 표면의 경사각에 따라 어레이 전극 기판의 경사각이 변경될 수 있다.
도 7 및 도 8은 제 1 어레이 전극 기판(22)과 제 2 어레이 전극 기판(23)의 표면을 더욱 상세히 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8에 기재된 바와 같이, 전극 기판(22, 24)의 상면에는 전극(222, 242)이 방사형으로 배치되어 있으며, 특히, 각 전극(222, 242)의 말단 전극(223, 243)이 외팔보 형태로 배치되어, 양극(+)과 음극(-)이 교차하도록 배열된다. 특히, 제 1 어레이 전극 기판(22)의 말단 전극(223) 중 도면에서 좌측 최외단 말단 전극이 기판(22)과 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하고, 우측 최외단 말단 전극과 기판(22) 사이의 간극이 상기 수직 채널 모듈(21)의 채널(211)과 일치하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 어레이 전극 기판(24)의 말단 전극(243) 중 도면에서 우측 최외단 말단 전극이 기판(24)과 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하고, 좌측 최외단 말단 전극이 기판(24) 사이의 간극이 상기 제 1 분리 모듈(23)의 채널(231)과 일치하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 말단 전극(223, 243)의 기판(22, 24) 사이의 간극과 채널들(211, 231) 사이의 배치를 통해, 분리 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 말단 전극 사이의 간극은 분리할 특정 입자의 크기를 고려하여 서로 다르게 구현할 수도 있으며, 동일한 간격으로 구현할 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도면은 전극의 개수가 6개로 기재되어 있으나, 전체 장치 크기나 분리 속도의 조절을 위해 전극의 개수를 적절하게 변경할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 일 실시 형태에 따른 분리 장치로서, 살아있는 세포(대상 세포)와 죽은 세포의 분리를 실시하였고, 그 결과 데이터를 도 10에 기재하였다.
살아있는 세포와 죽은 세포의 비율을 5:1로 조절하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분리 장치를 적용하였다.
그 결과는, 도 10에 기재된 바와 같이, 제 1 분리 모듈(23)에서 분리되어 제 1 분리 채널(232) 및 연장 채널(253)을 통해 수집된 제 1 분리 과정에서의 수율은 54%로 나타났다. 또한, 제 2 분리 모듈(25)에서 분리되어 제 2 분리 채널(252)을 통해 수집된 제 2 분리 과정에서의 수율은 39%로 나타났다.
즉, 전체 분리 수율은 93%로서 그 효율이 크게 향상되었음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 상기 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 컨테이너 모듈
2 모듈 조립체
21 수직 채널 모듈
22 제 1 어레이 전극 기판
23 제 1 분리 모듈
24 제 2 어레이 전극 기판
25 제 2 분리 모듈
211, 231, 251 채널
232 제 1 분리 채널
252 제 2 분리 채널
253 연장 채널
222 제 1 어레이 전극
223 제 1 어레이 전극 말단 전극
242 제 2 어레이 전극
243 제 2 어레이 전극 말단 전극

Claims (8)

  1. 모듈 조립체 및 컨테이너 모듈을 포함하는 다단 세포 분리 장치로서,
    상기 모듈 조립체는 상부로부터 수직 채널 모듈 및 복수의 분리 모듈로 결합되고,
    순차적으로 적층되는 상기 수직 채널 모듈과 상기 복수의 분리 모듈 각각의 사이에는 전기장을 인가하여 세포 혼합 수용액을 분리하는 어레이 전극 기판이 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 채널 모듈의 일단면 및 상기 수직 채널 모듈의 일단면과 동일한 방향의 상기 복수의 분리 모듈의 일단면에는 종방향으로 채널이 각각 형성되어 있어 상기 모듈 조립체로 결합시 상기 채널들이 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분리 모듈 중 최상부 분리 모듈 채널의 일측에는 분리 채널이 종방향으로 형성되어 있고, 상기 분리 채널은 상기 최상부 분리 모듈 채널의 하부 분리 모듈 채널들에 형성된 연장 채널과 종방향으로 일치하고,
    상기 하부 분리 모듈 채널들의 연장 채널의 반대 방향에는 분리 채널이 종방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너 모듈은 상기 모듈 조립체를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 전극 기판은 상기 분리 모듈의 상부 표면에 경사를 이루어 장착되는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 어레이 전극 기판의 경사각은 상기 분리 모듈의 상부 표면의 경사각에 따라 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 전극 기판은 방사형의 전극을 복수 포함하고, 상기 전극의 말단 전극들 사이에는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 어레이 전극 기판의 말단 전극들 중 일측 최외단 말단 전극과 상기 기판 사이의 간극이 상기 채널과 일치하도록 형성되고, 타측 최외단 말단 전극과 상기 기판은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 다단 세포 분리 장치.
KR1020130064410A 2013-06-05 2013-06-05 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치 KR101501983B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064410A KR101501983B1 (ko) 2013-06-05 2013-06-05 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064410A KR101501983B1 (ko) 2013-06-05 2013-06-05 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140143247A true KR20140143247A (ko) 2014-12-16
KR101501983B1 KR101501983B1 (ko) 2015-03-13

Family

ID=52674143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130064410A KR101501983B1 (ko) 2013-06-05 2013-06-05 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101501983B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583633B1 (ko) * 2015-01-12 2016-01-08 한국항공대학교산학협력단 음의 유전 영동력 기반의 입자 분리 장치 및 이를 이용한 입자 분리 방법
CN110982777A (zh) * 2018-10-02 2020-04-10 吴宏伟 细胞分选方法及系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9615775D0 (en) * 1996-07-26 1996-09-04 British Tech Group Apparatus and method for characterising particles using dielectrophoresis
DE10311716A1 (de) * 2003-03-17 2004-10-14 Evotec Oai Ag Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Partikeln in einer Flüssigkeitsströmung
KR101023040B1 (ko) * 2008-11-13 2011-03-24 한국항공대학교산학협력단 고속 입자분리 장치 및 그 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583633B1 (ko) * 2015-01-12 2016-01-08 한국항공대학교산학협력단 음의 유전 영동력 기반의 입자 분리 장치 및 이를 이용한 입자 분리 방법
CN110982777A (zh) * 2018-10-02 2020-04-10 吴宏伟 细胞分选方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR101501983B1 (ko) 2015-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1224023B1 (en) Continuous particle and molecule separation with an annular flow channel
Ghallab et al. Sensing methods for dielectrophoresis phenomenon: from bulky instruments to lab-on-a-chip
US20060141618A1 (en) Cell separation apparatus
Burgarella et al. A modular micro-fluidic platform for cells handling by dielectrophoresis
JP2009501628A (ja) 粒子の操作及び／又は検出のための方法および装置
US8366898B2 (en) System and method for high throughput particle separation
KR101511569B1 (ko) 입자 분리 장치
CN109456874A (zh) 一种细胞双向介电泳单细胞操控微流控芯片
US20180111124A1 (en) High-throughput selective capture of biological cells by dielectrophoresis at a bipolar electrode array
KR101501983B1 (ko) 음의 유전 영동력 기반의 고효율 다단 세포 분리장치
US11186860B2 (en) Microchamber array device and method of analyzing inspection object using same
CN113201435A (zh) 一种数字微流控系统
Kumar et al. A novel microfluidic device with tapered sidewall electrodes for efficient ternary blood cells (WBCs, RBCs and PLTs) separation
EP2039433A1 (en) Dielectrophoretic device for manipulation of particles
Faraghat et al. Low‐cost, high‐throughput and rapid‐prototyped 3D‐integrated dielectrophoretic channels for continuous cell enrichment and separation
CN113265327A (zh) 一种基于藻类脂质含量的交流-介电泳微藻多级分选装置及方法
CN109225366B (zh) 一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置及方法
JP6755178B2 (ja) 粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法
CN112334234A (zh) 用于介电泳地捕集微粒的装置
KR100872497B1 (ko) 연속적 입자 분류기
KR101284725B1 (ko) 유전영동력을 이용한 고속 입자분리 시스템
Pakhira et al. Microfluidic design for continuous separation of blood particles and plasma using dielectrophoretic force principle
Sengul et al. Single cell level dielectrophoretic responses & dielectrophoretic deformations of monocytes to quantify population heterogeneity
CN110193386A (zh) 一种基于介电电泳/电浸润效应的微流芯片
Kumar et al. Electrode optimization for improved dielectrophoretic separation of microparticles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171121

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181115

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200227

Year of fee payment: 6