KR20160048558A - 세포 융합 장치 및 세포 융합 방법 - Google Patents

Abstract

세포 융합 장치는 유입부와 유출부를 포함하며 적어도 세포를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 구비되어 상기 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하고 상기 유체 내의 상기 세포를 포획하기 위한 포획부 및 상기 포획부에 연통되며 상기 포획부를 통해 유입된 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키기 위한 공간을 제공하는 융합부를 갖는 적어도 하나의 세포 융합 구조물, 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부에 구비되며 상기 포획부의 상기 유체 채널의 단면적을 제어하여 상기 세포를 선택적으로 포획하도록 작동하는 가변형 박막 구조물, 및 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 인가하기 위한 박막 제어부를 포함한다.

Description

세포 융합 장치 및 세포 융합 방법{Device and method for cell pairing and fusion}

본 발명은 세포 융합 장치 및 세포 융합 방법에 관한 것으로, 미세 유체 채널 내에서 흐르는 유체 내의 세포 쌍 형성 및 융합을 위한 세포 융합 장치 및 이를 이용한 세포 융합 방법에 관한 것이다.

일반적으로 미세 유체기술을 이용한 세포 쌍 형성 및 융합 방법은 교류 전류가 흐르는 영역이나 바이오틴-스트렙타비딘과 같이 물질막이 코팅이 되어 있는 영역으로 두 종류의 세포가 포함된 용액을 흘려주는 방식으로 이루어져 왔다.

그러나 이러한 방법은 화학적, 전기적 자극에 의해 세포막 특성이 바뀌지 않는 세포들의 수가 많으며 이로 인해 원하지 않은 세포들끼리 쌍을 이루어 원하지 않는 세포 융합이 일어나는 문제점이 있다. 따라서, 원하는 높은 수율의 정확한 세포 쌍 형성 및 융합을 위한 새로운 기술이 요구되고 있다.

본 발명의 일 과제는 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 미세 유로 내에서 원하는 세포 쌍을 정확하고 높은 수율로 형성하고 이를 융합시킬 수 있는 세포 융합 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 상술한 세포 융합 장치를 이용하여 세포 쌍을 형성하고 융합하는 방법을 제공하는 데 있다.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치는 유입부와 유출부를 포함하며 적어도 세포를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 구비되어 상기 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하고 상기 유체 내의 상기 세포를 포획하기 위한 포획부 및 상기 포획부에 연통되며 상기 포획부를 통해 유입된 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키기 위한 공간을 제공하는 융합부를 갖는 적어도 하나의 세포 융합 구조물, 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부에 구비되며 상기 포획부의 상기 유체 채널의 단면적을 제어하여 상기 세포를 선택적으로 포획하도록 작동하는 가변형 박막 구조물, 및 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 인가하기 위한 박막 제어부를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세포 융합 구조물은 상기 챔버의 일측벽 상에 형성되어 상기 유체 채널을 정의하는 적어도 제1 및 제2 채널 패턴들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널 패턴들은 서로 마주하도록 배치되며 상기 포획부 및 상기 융합부를 형성할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세포 융합 구조물의 입구는 제1 폭을 가지며, 상기 포획부는 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가지며, 상기 융합부는 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 융합부는 상기 세포의 직경에 대응하는 폭을 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가변형 박막 구조물은 상기 인가된 압력에 의해 변형하여 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 게이트 박막부를 포함할 수 있다. 상기 게이트 박막부는 상기 인가된 압력에 의해 변형하여 상기 세포 융합 구조물의 입구를 차단할 수 있다. 상기 박막 제어부는 상기 게이트 박막부에 압력을 인가하기 위한 박막 가압부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 박막 제어부는 상기 챔버의 일측벽에 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부와 교차하도록 연장 형성된 리세스를 포함할 수 있다. 상기 가변형 박막 구조물은 상기 리세스를 커버하는 게이트 박막부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 박막 제어부는 공압 공급원과 연결되어 공압에 의해 상기 가변형 박막 구조물을 변형시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세포 융합 장치는 상기 세포 융합 구조물의 양측에 배치되며 상기 융합부에 수용된 상기 세포들에 전기적 신호를 인가하기 위한 한 쌍의 전극 패턴들을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전극 패턴들은 상기 챔버의 일측벽 상에 형성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세포 융합 장치는 상기 전극 패턴들에 연결되며 상기 전기적 신호를 인가하는 전기적 신호 발생기를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세포 융합 구조물은 제1 방향을 따라 다수개가 배열되어 하나의 포획 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 포획 어레이는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 다수개가 배열될 수 있다.

상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위해 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 방법에 있어서, 유입부와 유출부를 포함하는 챔버, 상기 챔버 내에 구비되어 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하고 포획부 및 상기 포획부에 연통된 융합부를 갖는 적어도 하나의 세포 융합 구조물, 및 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부에 배치된 가변형 박막 구조물을 포함하는 세포 융합 장치를 제공한다. 상기 가변형 박막 구조물을 변형시켜 상기 포획부의 상기 유체 채널의 단면적을 제어한다. 상기 유입부를 통해 상기 챔버 내에 세포를 포함하는 유체를 유입시킨다. 상기 포획부를 통해 상기 융합부에 포획된 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시킨다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가변형 박막 구조물을 변형시키는 단계는 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 인가하여 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 단계는 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 변형시켜 상기 세포 융합 구조물의 입구를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유입부를 통해 상기 챔버 내에 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계는, 제1 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계, 및 제2 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키는 단계는 상기 융합부에 수용된 상기 세포들에 전기적 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 융합된 세포를 상기 챔버 내에서 배양시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 챔버 내의 상기 융합된 세포의 특성을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 발명에 따른 세포 융합 장치에 있어서, 다수개의 세포 융합 구조물들은 선택적으로 변형될 수 있는 가변형 박막 구조물과 함께, 세포 쌍 형성 및 융합 구조물로서의 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 세포 융합 장치는 다수개의 세포 쌍을 동시에 또는 선택적으로 융합할 수 있고, 원하는 세포들만을 정확하고 용이하게 전기적 융합 또는 화학적 융합을 수행할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 세포 융합 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 세포 융합 구조물들을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 세포 융합 구조물을 나타내는 확대도이다.
도 5는 도 1의 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 박막 제어 라인을 나타내는 확대도이다.
도 7은 도 2의 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 1의 전기적 신호 발생기를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 2의 세포 융합 구조물들 및 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 B-B' 라인을 따라 각각 절단한 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12g는 도 1의 세포 융합 장치를 이용하여 세포를 융합시키는 방법을 나타내는 평면도들이다.
도 13a 내지 도 13g는 도 12a 내지 도 12g의 B-B' 라인을 따라 각각 절단한 단면도들이다.
도 14a 내지 도 14d는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도들이다.
도 15a 내지 도 15d는 도 14a 내지 도 14d의 세포 융합 구조물들에 각각 대응하는 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도이다.
도 17a 내지 도 17d는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도들이다.
도 18a 내지 도 18c는 예시적인 실시예들에 따른 전극 패턴들을 나타내는 평면도이다.
도 18a 내지 도 18c는 예시적인 실시예들에 따른 전극 패턴들을 나타내는 평면도이다.
도 19는 예시적인 실시예들에 따른 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도이다.
도 20a 및 도 20b는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물들을 나타내는 평면도들이다.
도 21a 및 도 21b는 도 20a 및 도 20b의 세포 융합 구조물들에 각각 대응하는 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다.
도 22는 예시적인 실시예들에 따른 유입부를 나타내는 평면도이다.
도 23은 예시적인 실시예들에 따른 유출부를 나타내는 평면도이다.
도 24a 및 도 24b는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 챔버를 나타내는 평면도들이다.
도 25는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 유입부를 나타내는 평면도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 세포 융합 장치를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 1의 세포 융합 구조물들을 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 세포 융합 구조물을 나타내는 확대도이다. 도 5는 도 1의 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도이다. 도 6은 도 5의 A 부분을 나타내는 확대도이다. 도 7은 도 2의 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 8은 도 1의 전기적 신호 발생기를 나타내는 평면도이다. 도 9는 도 2의 세포 융합 구조물들 및 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다. 도 10 및 도 11은 도 9의 B-B' 라인을 따라 각각 절단한 단면도들이다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 세포 융합 장치(10)는 챔버(110), 챔버(110) 내에 구비되며 챔버(110) 내에서 유체 채널을 형성하며 유체 내의 세포들을 선택적으로 포획하고 서로 융합시키기 위한 다수개의 세포 융합 구조물들(120)을 갖는 적어도 하나의 포획 어레이(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f), 세포 융합 구조물들(120)에 구비되는 가변형 박막 구조물(202), 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 선택적으로 인가하기 위한 박막 제어부로서의 박막 제어 라인(210), 및 세포 융합 구조물(120)의 양측에 구비되어 전기적 신호를 인가하기 위한 적어도 한 쌍의 전극 패턴들(300a, 300b)을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 챔버(110)는 양측부에 각각 구비된 유입부(150) 및 유출부(160)를 포함할 수 있다. 챔버(110)는 미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공할 수 있다. 챔버(110)는 다각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 하지만, 챔버(110)의 형상은 이에 제한되지 않고, 원형, 다각형 또는 이들의 조합을 가진 형상을 가질 수 있다.

유체는 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내로 유입되고, 유출부(160)를 통해 배출될 수 있다. 이와 반대로, 회수 유체는 유출부(160)를 통해 챔버(110) 내로 유입되고 유입부(150)를 통해 배출될 수 있다. 예를 들면, 유체 공급 요소(도시되지 않음)가 유입부(150) 및 유출부(160)에 연결되어 상기 유체를 챔버(110) 내로 공급하고 배출할 수 있다. 또한, 챔버(110)를 회전시켜 원심력을 이용하거나 분석 장치(10)를 특정 방향으로 기울이는 방법 등으로 챔버(110) 내의 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 이 경우에 있어서, 챔버(110)의 회전 속도, 회전 가속도 또는 회전 방향 및 분석 장치(10)의 기울기를 조절하여 상기 유체의 이송 속도를 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 유체는 다양한 종류의 세포와 같은 생화학적 미소입자를 포함하는 용액일 수 있다. 상기 세포의 예로서는, 섬유아세포, 배아줄기세포, 골수종 세포 등일 수 있다. 또한, 상기 유체는 생화학적이지 않은 미소입자를 포함할 수 있다. 상기 유체는 상기 세포 융합 구조물 내에 포획된 세포들을 화학적으로 융합시킬 수 있는 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 유체는 화학적 세포 융합 과정에서 자주 쓰이는 폴리에틸렌글리콜(polyehtylene glycol, PEG)을 포함할 수 있다.

챔버(110), 상기 세포 융합 구조물, 상기 가변형 박막 구조물, 상기 박막 제어 라인 및 상기 전극 패턴은 포토리소그래피, 이온리소그래피, 전자리소그래피 및 스캐닝 프로브를 이용한 결정 구조의 성장 및 에칭을 포함하는 반도체 제조 공정들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 챔버(110)는 폴리머 물질, 무기 물질 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 폴리머 물질의 예로서는, PDMS, PMMA, SU-8 등을 들 수 있다. 상기 무기 재료의 예로서는, 유리, 석영, 실리콘 등을 들 수 있다. 상기 전극 패턴은 금속 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 금속 물질의 예로서는, 금, 은, 백금, 구리, 알루미늄 등을 들 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 세포 융합 장치(10)는 순차적으로 적층된 제1 기판(100), 제2 기판(102), 가변형 박막(200) 및 제3 기판(104)을 포함할 수 있다.

제1 기판(100) 상에 제2 기판(102)이 형성되어 챔버(110) 및 챔버(110) 내에서 다수개의 세포 융합 구조물들(120)이 배열된 제1 내지 제6 포획 어레이들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 정의할 수 있다. 제1 내지 제6 포획 어레이들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)은 유입부(150)로부터 유출부(160)를 향하여 챔버(110) 내에서 제1 방향(X 방향)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다. 이와 다르게, 하나의 기판에 상기 챔버를 정의하는 개구부 및 상기 개구부 내에 상기 세포 융합 구조물들이 형성될 수 있다. 또한, 세포 융합 구조물들(120)의 높이들은 제2 기판(102)의 높이와 같거나 더 작을 수 있다.

제2 기판(102) 상에는 가변형 박막(200)이 적층되고, 제2 기판(102) 상에는 가변형 박막(200)을 사이에 두고 제3 기판(104)이 적층될 수 있다. 가변형 박막(200)은 세포 융합 구조물들(120)을 커버하여 세포 융합 구조물(120)은 제1 기판(100)의 상부면 및 가변형 박막(200)의 하부면과 함께 하나의 유체 채널을 형성할 수 있다. 제3 기판(104)은 상기 유체 채널을 형성하는 상기 가변형 박막의 일부분(가변형 박막 구조물)을 변형시키기 위한 적어도 하나의 박막 제어 라인(210)을 제공할 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2 기판들(100, 102)을 향하는 제3 기판(104)의 하부면에는 상기 박막 제어 라인을 형성하기 위한 리세스가 형성될 수 있다. 상기 리세스는 상기 세포 융합 구조물과 교차하도록 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y 방향)을 따라 연장 형성될 수 있다. 가변형 박막(200)은 제3 기판(104) 상에 상기 리세스를 커버하도록 형성되어 상기 유체 채널의 일측벽을 구성하는 상기 가변형 박막 구조물을 제공할 수 있다. 따라서, 제1 기판(100)의 상부면이 챔버(110)의 하부벽을 구성하고, 제3 기판(104)의 하부면이 챔버(110)의 상부벽을 구성할 수 있다.

제3 기판(104)의 하부면에는 다수개의 상기 리세스들이 형성되어 다수개의 박막 제어 라인들(210)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 박막 제어 라인들은 상기 제2 방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 상기 박막 제어 라인은 적어도 하나의 세포 융합 구조물(120)과 교차하도록 상기 제1 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 상기 박막 제어 라인들(210a, 210b, 210c)은 공통 공압 공급원(205)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 세포 융합 구조물(120)에는 박막 제어 라인(210)에 의해 압력을 받아 변형되는 가변형 박막 구조물(202)이 배치될 수 있다.

또한, 가변형 박막(200)에는 유입부(150)와 연통되는 제1 관통홀(250)과 유출부(160)와 연통되는 제2 관통홀(252)이 형성될 수 있다. 따라서, 유체는 유입부(150) 및 제1 관통홀(250)을 통해 챔버(110) 내로 유입되고, 제2 관통홀(252) 및 유출부(160)를 통해 유출될 수 있다.

유체가 챔버(110) 내에서 제1 흐름 방향, 즉, 유입부(150)로부터 유출부(160)로 이동할 때, 상기 유체는 순차적으로 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 포획 어레이들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 통과할 수 있다. 여기서, 상기 제1 흐름 방향은 유체 내의 미소입자를 포획하기 위한 포획 흐름 방향일 수 있다.

또한, 유체가 챔버(110) 내에서 제2 흐름 방향, 즉, 유출부(160)로부터 유입부(150)로 이동할 때, 상기 유체는 순차적으로 제6, 제5, 제4, 제3, 제2 및 제1 포획 어레이들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 통과할 수 있다. 여기서, 상기 제2 흐름 방향은 상기 포획된 미소입자를 회수하기 위한 회수 흐름 방향일 수 있다.

제1 포획 어레이(130a)는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y 방향)으로 서로 이격 배치된 다수개의 세포 융합 구조물들(120)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 내지 제6 포획 어레이들(130b, 130c, 130d, 130e, 130f)은 상기 세포 융합 구조물들과 유사하거나 동일한 다수개의 세포 융합 구조물들을 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 세포 융합 구조물(120)은 챔버(110)의 일측벽 상에 형성되어 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하는 적어도 한 쌍의 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)은 서로 마주하도록 배치되며 포획부(122) 및 융합부(124)를 형성할 수 있다. 융합부(124)는 포획부(122)와 연통되며 포획부(122)를 통해 유입된 미소입자들을 수용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)의 전단부들은 유체가 유입되는 입구(121)를 형성하고, 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)의 후단부들은 이들 사이에 배치된 제3 채널 패턴(120c)과 함께 유체가 유출되는 출구(123)를 형성할 수 있다.

세포 융합 구조물(120)의 입구(121)는 유체 내의 미소입자가 유압에 의해 변형하여 상기 입구를 통해 포획부(122) 내로 유입될 수 있는 크기(폭(W1))를 가질 수 있다. 세포 융합 구조물(120)의 출구(123)는 세포 융합 구조물(120) 내의 미소입자가 유압에 의해 변형되더라도 상기 출구를 통해 유출될 수 없도록 하는 크기(폭(W4))를 가질 수 있다. 포획부(122)는 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W1)을 가지고 융합부(124)는 제1 폭(W1)보다 크고 제2 폭(W2)보다 작은 제3 폭(W3)을 가질 수 있다. 포획부(122)는 제1 길이를 가지며 융합부(124)는 상기 제1 길이와 같거나 다른 제2 길이(L)를 가질 수 있다. 포획부(122) 및 융합부(124)의 길이는 포획하여 융합하고자 하는 세포들의 개수 및 크기 등을 고려하여 결정될 수 있다.

유체가 챔버(110) 내에서 상기 제1 흐름 방향으로 이동할 때, 상기 유체는 세포 융합 구조물(120)의 상기 유체 채널을 통과할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 유체 내의 미소입자는 포획부(122)가 개방될 때 포획부(122)를 통해 세포 융합 구조물(120)로 진입하여 융합부(124) 내에 포획될 수 있다.

도 10은 도 9의 박막 제어 라인에 공압이 인가되지 않을 때의 가변형 박막 구조물을 나타내고, 도 11은 도 9의 박막 제어 라인에 공압이 인가될 때의 가변형 박막 구조물을 나타낸다.

도 2 및 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 박막 제어 라인(210)은 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122)와 교차하도록 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다. 박막 제어 라인(210)은 포획부(122) 내에 있는 가변형 박막(200)의 일부분을 팽창시키기 위한 박막 가압부(212)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 박막 가압부(212)는 포획부(122)의 형상에 대응하여 원형 형상을 가질 수 있다.

따라서, 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122)에는 박막 가압부(212)에 의해 제어되는 게이트 박막부(202)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 가변형 박막 구조물은 포획부(122)에 배치된 게이트 박막부(202)를 포함할 수 있다. 박막 제어 라인(210)은 공압 공급원(205)과 연결되어 게이트 박막부(202)를 제어할 수 있다.

예를 들면, 유체 내에서 포획하고자 하는 세포가 약 15 내지 25μm의 직경을 가질 때, 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)는 세포의 변형적 특성을 고려하여 약 7 내지 10μm의 폭(W1)을 가지고, 세포 융합 구조물(120)의 출구(123)는 약 1 내지 3μm의 폭(W4)을 가질 수 있다. 세포 융합 구조물(120)의 상기 채널 패턴은 약 20 내지 30μm의 높이를 가질 수 있다. 박막 가압부(212)는 약 130 내지 160μm의 직경을 가질 수 있다. 박막 제어 라인(210)에 약 80kPa의 압력이 인가될 때, 상기 가변형 박막 구조물의 변형되는 최대 변위(Z 방향의 높이)는 약 60 내지 100μm일 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 박막 제어 라인(210)에 공압이 인가되면, 박막 가압부(212)는 게이트 박막부(202)를 변형시킬 수 있다. 게이트 박막부(202)는 인가된 압력에 의해 변형하여 포획부(122)의 유체 채널의 크기를 감소시켜 미소입자가 포획부(122)를 통과하지 못하도록 차단할 수 있다. 게이트 박막부(202)는 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)에 인접하게 배치되고, 게이트 박막부(202)가 변형되어 입구(121)로부터 포획부(122) 내로 미소입자가 유입되지 않게 하고 입구(121)의 일부를 부분적으로 차단할 수 있다. 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)가 부분적으로 차단될 때, 유체 내의 미소입자는 유압에 의해 변형하여 입구(121)에서 임시적으로 포획될 수 있다.

이 때, 상기 게이트 박막부의 직경은 상기 박막 가압부의 직경에 따라 결정될 수 있다. 상기 게이트 박막부는 하나의 세포만을 포획할 수 있도록 충분한 크기의 폭(직경)을 가질 수 있다.

한편, 게이트 박막부(202)가 변형될 때, 융합부(124)가 상대적으로 작은 폭(W3)을 가지고 있으므로 융합부(124) 내로 변형되는 상기 가변형 박막 구조물의 길이가 상대적으로 작다. 따라서, 게이트 박막부(202)가 변형되더라고 융합부(124) 내에 수용된 미소입자는 상기 가변형 박막 구조물에 의해 거의 압력을 받지 않을 수 있다.

또한, 박막 제어 라인(210)으로부터 공압이 배출될 때, 게이트 박막부(202)는 원래 위치로 탄성적으로 복귀할 수 있다. 게이트 박막부(202)가 다시 최초 상태로 복귀되면, 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)는 완전히 개방되고 미소입자는 포획부(122)를 통해 융합부(124) 내로 수용될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 세포 융합 장치(10)는 세포 융합 구조물(120)의 양측에 배치된 적어도 한 쌍의 전극 패턴들(300a, 300b) 및 전극 패턴들(300a, 300b)에 전기적 신호를 인가하기 위한 전기적 신호 발생기(400)를 더 포함할 수 있다.

제1 전극 패턴(300a) 및 제2 전극 패턴(300b)은 상기 포획 어레이를 사이에 두고 상기 제2 방향을 따라 연장할 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)은 챔버(110)의 양단부에 각각 배열될 수 있다. 전기적 신호 발생기(400)는 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)의 접속 단자들에 각각 연결되어, 상기 전극 패턴들 사이에 교류 전압과 같은 전기적 신호를 인가할 수 있다. 세포 융합 구조물(120)의 융합부(124) 내에 수용된 서로 다른 세포들은 상기 전기적인 신호에 의해 세포 융합이 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122)에는 게이트 박막부(202)가 배치되고, 게이트 박막부(202)는 이에 대응하는 박막 가압부(212)에 의해 선택적으로 가압되어 유체 내의 하나의 세포만을 포획할 수 있다. 상기 게이트 박막부가 선택적으로 변형됨으로써 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122)를 통과하여 융합부(124)에 포획되는 미소입자들의 개수 및 종류를 조절할 수 있다. 또한, 융합부(124)에 수용된 서로 다른 세포들은 화학적 용액 또는 전기적 신호를 이용하여 세포 융합될 수 있다. 나아가, 융합부(124)에서 융합된 세포는 반응 분석 또는 세포 배양될 수 있다.

따라서, 다수개의 세포 융합 구조물들(120)은 선택적으로 변형될 수 있는 가변형 박막 구조물과 함께, 세포 쌍 형성 및 융합 구조물로서의 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 세포 융합 장치(10)는 다수개의 세포 쌍을 형성하고 융합할 수 있고, 원하는 세포들만을 정확하고 용이하게 전기적 융합 또는 화학적 융합을 수행할 수 있다.

이하에서는, 도 1의 세포 융합 장치를 이용하여 세포 쌍 형성 및 융합하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 12a 내지 도 12g는 도 1의 세포 융합 장치를 이용하여 세포를 융합시키는 방법을 나타내는 평면도들이다. 도 13a 내지 도 13g는 도 12a 내지 도 12g의 B-B' 라인을 따라 각각 절단한 단면도들이다.

먼저, 도 12a 및 도 13a를 참조하면, 박막 제어 라인(210)에 공압을 인가하여 게이트 박막부(202)를 변형시킨다. 이어서, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 제1 세포들(C1)을 포함하는 제1 유체(F1)를 유입시킨다.

게이트 박막부(202)는 박막 제어 라인(210)의 박막 가압부(212)에 의해 변형하여 제1 세포(C1)가 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122) 내로 유입되는 것이 차단될 수 있다. 이 때, 포획부(122)에 인접한 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)는 부분적으로 차단되고, 제1 유체(F1) 내의 제1 세포(C1)는 유압에 의해 변형하여 입구(121)에서 임시적으로 포획될 수 있다.

도 12b 및 도 13b를 참조하면, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 미소입자 없이 제2 유체(F2)를 유입시킨다. 이에 따라, 입구(121) 내에 포획되지 않은 제1 세포들(C1)을 유출부(160)를 통해 배출시킬 수 있다.

도 12c 및 도 13c를 참조하면, 박막 제어 라인(210)으로부터 공압을 배출시켜 게이트 박막부(202)를 원래 위치로 복귀시킬 수 있다. 이어서, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 미소입자 없이 제3 유체(F3)를 유입시킨다.

이에 따라, 입구(121)에 포획된 제1 세포(C1)는 포획부(122)를 통해 융합부(124) 내로 이동하여 수용될 수 있다. 따라서, 세포 융합 구조물(120)의 융합부(124)에는 하나의 제1 세포(C)가 포획될 수 있다.

도 12d 및 도 13d를 참조하면, 박막 제어 라인(210)에 공압을 인가하여 게이트 박막부(202)를 변형시킨다. 이어서, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 제2 세포들(C2)을 포함하는 제4 유체(F4)를 유입시킨다.

게이트 박막부(202)는 박막 제어 라인(210)의 박막 가압부(212)에 의해 변형하여 제2 세포(C2)가 세포 융합 구조물(120)의 포획부(122) 내로 유입되는 것이 차단될 수 있다. 이 때, 포획부(122)에 인접한 세포 융합 구조물(120)의 입구(121)는 부분적으로 차단되고, 제4 유체(F1) 내의 제2 세포(C2)는 유압에 의해 변형하여 입구(121)에서 임시적으로 포획될 수 있다.

도 12e 및 도 13e를 참조하면, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 미소입자 없이 제5 유체(F5)를 유입시킨다. 이에 따라, 입구(121) 내에 포획되지 않은 제2 세포들(C2)을 유출부(160)를 통해 배출시킬 수 있다.

도 12f 및 도 13f를 참조하면, 박막 제어 라인(210)으로부터 공압을 배출시켜 게이트 박막부(202)를 원래 위치로 복귀시킬 수 있다. 이어서, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 미소입자 없이 제6 유체(F6)를 유입시킨다.

이에 따라, 입구(121)에 포획된 제2 세포(C2)는 포획부(122)를 통해 융합부(124) 내로 이동하여 수용될 수 있다. 따라서, 세포 융합 구조물(120)의 융합부(124)에는 하나의 제2 세포(C2)가 이미 포획된 제1 세포(C1)와 함께 포획될 수 있다.

이어서, 박막 제어 라인(210)으로부터 공압을 배출시켜 게이트 박막부(202)를 원래 위치로 복귀시킬 수 있다.

도 12g 및 도 13g를 참조하면, 세포 융합 구조물(120)의 융합부(124) 내에서 제1 세포(C1) 및 제2 세포(C2)를 서로 융합시킬 수 있다.

예를 들면, 유입부(150)를 통해 챔버(110) 내에 PEG와 같은 화학적 세포 융합을 위한 중합체를 포함하는 제7 유체(F7)를 유입시켜 융합 세포(C3)를 형성할 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)에 전기적 신호를 인가하여 전기적 세포 융합을 통해 제1 세포(C1) 및 제2 세포(C2)를 융합하여 제3 세포(C3)를 형성할 수 있다.

이어서, 융합 세포(C3)를 챔버(100) 내에서 배양시키거나 챔버(100) 내에서 융합 세포(C3)의 특성을 분석할 수 있다.

이에 따라, 다수개의 세포 융합 구조물들(120)의 융합부들(124) 내에 원하는 두 종의 세포들을 정확하고 용이하게 포획하고 화학적 또는 전기적 세포 융합을 수행할 수 있다. 또한, 융합부(124) 내에서 융합된 세포를 분석 또는 세포 배양할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 세포 융합 장치(10)는 챔버(110)의 일측벽 또는 상기 가변형 박막 구조물 상에 코팅된 화학적 또는 생물학적 물질막을 더 포함할 수 있다. 상기 물질막은 상기 챔버의 일측벽 상에 형성되어 상기 미소입자와의 접착을 증가시키거나 또는 방지할 수 있다. 이와 다르게, 상기 물질막은 상기 챔버의 표면을 변화시켜 형성될 수 있다. 예를 들면, 콜라겐과 같은 물질막이 제1 기판(100) 상에 코팅될 수 있다.

또한, 세포 융합 장치(10)는 상기 게이트 박막부 또는 챔버의 일측벽 상에 상기 미소입자의 포획을 위한 추가적인 고정 구조물을 더 포함할 수 있다. 세포 융합 장치(10)는 상기 세포 융합 구조물 또는 상기 포획 어레이의 양측에 상기 미소입자들을 계수하기 위한 전극을 더 포함할 수 있다.

도 14a 내지 도 14d는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도들이다. 도 15a 내지 도 15d는 도 14a 내지 도 14d의 세포 융합 구조물들에 각각 대응하는 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다.

도 14a 내지 도 15d를 참조하면, 세포 융합 구조물(120)의 한 쌍의 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b) 사이의 거리는 연장 방향을 따라 변화하여 세포 융합 구조물(120)의 입구 및 출구를 형성할 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)의 폭들은 길이 방향을 따라 변화할 수 있다.

제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)에 의해 형성된 포획부(122)는 원형, 다각형 및 이들의 조합을 갖는 형상을 가질 수 있다. 박막 제어 라인(210)은 포획부(122)에 대응하는 형상을 가질 수 있다.

도 16은 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도이다.

도 16을 참조하면, 세포 융합 구조물(120)의 융합부(124)는 연장하는 길이(L)에 따라 융합될 수 있는 세포들의 개수가 조절될 수 있다. 예를 들면, 융합부(124)에는 서로 융합되는 제1 세포(C1) 및 제2 세포(C2)와 서로 융합되는 제3 세포(C3) 및 제4 세포(C4)가 수용될 수 있다. 제1 및 제2 세포들(C1, C2) 및 제3 및 제4 세포들(C3, C4) 사이에는 비생화학적 미소입자(P)가 포획되어 배치될 수 있다.

도 17a 내지 도 17d는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물을 나타내는 평면도들이다.

도 17a 및 도 17b를 참조하면, 제3 채널 패턴(120c)은 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)의 후단부들에 인접하게 배치되어 유체가 유출되는 출구(123)를 형성할 수 있다. 제3 채널 패턴(120c)의 형상 및 배열에 따라 출구들(123)의 개수 및 유체가 배출되는 방향들이 결정될 수 있다.

도 17c 및 도 17d를 참조하면, 한 쌍의 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b) 사이의 거리는 연장 방향을 따라 변화하여 세포 융합 구조물의 입구(121) 및 출구(123)를 형성할 수 있다. 제1 및 제2 채널 패턴들(120a, 120b)의 폭들은 길이 방향을 따라 변화할 수 있다.

도 18a 내지 도 18c는 예시적인 실시예들에 따른 전극 패턴들을 나타내는 평면도이다.

도 18a를 참조하면, 제1 전극 패턴(300a) 및 제2 전극 패턴(300b)은 제1 방향(X 방향)을 따라 연장하고 서로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)은 포획 어레이들을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)은 챔버의 양측부에 각각 배열될 수 있다.

도 18b를 참조하면, 제1 전극 패턴(300a), 제2 전극 패턴(300b), 제3 전극 패턴(300c), 제4 전극 패턴(300d) 및 제5 전극 패턴(300e)은 상기 제1 방향(X 방향)을 따라 연장하고 서로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)은 제1 열의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제2 및 제3 전극 패턴들(300b, 300c)은 제2 열의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제3 및 제4 전극 패턴들(300c, 300d)은 제3 열의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제4 및 제5 전극 패턴들(300d, 300e)은 제4 열의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 열 중 적어도 어느 하나의 열의 세포 융합 구조물들(120)에서 선택적으로 화학적 융합이 일어날 수 있다.

도 18c를 참조하면, 제1 전극 패턴(300a), 제2 전극 패턴(300b), 제3 전극 패턴(300c) 및 제4 전극 패턴(300d)은 제2 방향(Y 방향)을 따라 연장하고 서로 이격될 수 있다. 예를 들면, 제1 행의 세포 융합 구조물들(120)은 상기 제1 방향(X 방향)을 따라 지그재그 형상으로 배열될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 행의 전극 구조물들(120) 및 제3 행의 세포 융합 구조물들(120)은 상기 제1 방향을 따라 지그재그 형상으로 배열될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴들(300a, 300b)은 제1 행의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제2 및 제3 전극 패턴들(300b, 300c)은 제2 행의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 제3 및 제4 전극 패턴들(300c, 300d)은 제3 행의 세포 융합 구조물들(120)을 사이에 두고 연장할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 행 중 적어도 어느 하나의 행의 세포 융합 구조물들(120)에서 선택적으로 화학적 융합이 일어날 수 있다.

도 19는 예시적인 실시예들에 따른 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도이다.

도 19를 참조하면, 다수개의 박막 제어 라인들이 개별적인 공압 공급원들에 각각 연결되어 독립적으로 구동될 수 있다. 제1 박막 제어 라인(210a)은 제1 공압 공급원(205a)과 연결되며, 챔버 내에서 제1 열의 세포 융합 구조물들과 교차하도록 제1 방향(X 방향)으로 연장할 수 있다. 제2 박막 제어 라인(210b)은 제2 공압 공급원(205b)과 연결되며, 상기 챔버 내에서 제2 열의 세포 융합 구조물들과 교차하도록 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다. 제3 박막 제어 라인(210c)은 제3 공압 공급원(205c)과 연결되며, 상기 챔버 내에서 제3 열의 세포 융합 구조물들과 교차하도록 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다. 제4 박막 제어 라인(210d)은 제4 공압 공급원(205d)과 연결되며, 상기 챔버 내에서 제4 열의 세포 융합 구조물들과 교차하도록 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다.

도 20a 및 도 20b는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 구조물들을 나타내는 평면도들이다. 도 21a 및 도 21b는 도 20a 및 도 20b의 세포 융합 구조물들에 각각 대응하는 박막 제어 라인들을 나타내는 평면도들이다.

도 20a 내지 도 21b를 참조하면, 챔버 내의 세포 융합 구조물들(120)의 배열은 다양하게 구성될 수 있다. 세포 융합 구조물들(120)은 제2 방향(Y 방향)으로 배열된 하나의 포획 어레이를 형성할 수 있다. 세포 융합 구조물들(120)은 상기 제2 방향으로 따라 지그재그 형상으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 포획 어레이는 다수개가 제1 방향(X 방향)으로 배열될 수 있다. 박막 제어 라인들(210)은 세포 융합 구조물들(120)과 교차하도록 연장할 수 있다. 하나의 박막 제어 라인은 하나의 열의 세포 융합 구조물들과 교차하도록 연장할 수 있다. 박막 제어 라인(210)은 세포 융합 구조물들(120)에 각각 대응하는 박막 가압부(212)를 포함할 수 있다. 세포 융합 구조물들(120) 사이의 거리, 박막 가압부들(212)의 크기는 상기 세포 융합 구조물들의 배열, 미소입자의 크기 등을 고려하여 결정될 수 있다.

도 22는 예시적인 실시예들에 따른 유입부를 나타내는 평면도이다.

도 22를 참조하면, 유입부는 다수개의 유입구들(152, 154, 156, 158)을 포함할 수 있다. 상기 유입구들을 통해 미소입자들을 포함하는 유체가 챔버 내로 유입될 수 있다. 이와 다르게, 상기 유입구마다 다른 미소입자들을 포함하는 유체가 챔버 내로 동시에 또는 순차적으로 유입될 수 있다. 상기 유입구들 중 일부는 유체의 흐름을 위한 압력을 제공하거나 챔버 내의 미소입자들을 회수하거나 챔버의 세정을 위한 유체의 흐름을 위해 사용될 수 있다.

도 23은 예시적인 실시예들에 따른 유출부를 나타내는 평면도이다.

도 23을 참조하면, 유출부는 다수개의 유출구들(162, 164, 166, 168)을 포함할 수 있다. 상기 유출구들을 통해 동일하거나 서로 다른 미소입자들을 회수할 수 있다. 상기 유출구들 중 일부는 유체의 흐름을 위한 압력을 제공하거나 챔버 내의 미소입자들을 회수하거나 챔버의 세정을 위한 유체의 흐름을 위해 사용될 수 있다.

도 24a 및 도 24b는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 챔버를 나타내는 평면도들이다.

도 24a 및 도 24b를 참조하면, 세포 융합 장치는 챔버(110) 내에 배치되는 가이딩 구조물(112)을 더 포함할 수 있다. 가이딩 구조물(112)은 챔버(110) 내의 유체의 흐름을 가이딩할 수 있다. 상기 가이딩 구조물은 유체의 혼합 또는 각 유로의 분배를 제어할 수 있다.

도 25는 예시적인 실시예들에 따른 세포 융합 장치의 유입부를 나타내는 평면도이다. 상기 세포 융합 장치는 유입 유로의 제어 수단을 제외하고는 도 1의 세포 융합 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명을 생략하기로 한다.

도 25를 참조하면, 세포 융합 장치는 유입부의 유입 유로(116)에 구비되며 유입 유로(116)를 개폐시키기 위한 가변형 밸브 구조물(242) 및 가변형 밸브 구조물(242)에 압력을 인가하기 위한 밸브 제어 라인(240)을 포함할 수 있다. 밸브 제어 라인(240)은 챔버의 일측벽, 즉, 제2 기판의 일면에 연장하도록 형성된 리세스를 포함할 수 있다. 가변형 밸브 구조물(242)은 상기 리세스를 커버하여 공압 라인을 형성하고 유입 유로(116)의 일측벽을 구성할 수 있다. 따라서, 밸브 제어 라인(240)에 공압이 충진될 때, 가변형 밸브 구조물(242)은 상기 공압에 의해 변형되어 유입 유로(116)를 폐쇄시킬 수 있다. 밸브 제어 라인(240)으로부터 공압이 배출될 때, 가변형 밸브 구조물(242)은 원래 위치로 복귀하여 유입 유로(116)를 다시 개방시킬 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 상기 가변형 밸브 구조물 및 상기 밸브 제어 라인은 유출부의 유출 유로에 구비될 수 있다. 또한, 상기 유입부의 상기 유입 유로는 외부의 유체 공급 라인과 연결되며, 상기 유체 공급 라인에는 외부 밸브가 설치될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 세포 융합 장치 100: 제1 기판
102: 제2 기판 104: 제3 기판
110: 챔버 120: 세포 융합 구조물
121: 입구 122: 포획부
123: 출구 124: 융합부
130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f: 포획 어레이
150: 유입부 160: 유출부
200: 가변형 박막 202: 게이트 박막부
210, 210a, 210b, 210c: 박막 제어 라인
212: 박막 가압부 240: 밸브 제어 라인
242: 가변형 밸브 구조물
300a, 300b, 300c, 300d, 300e: 전극 패턴
400: 전기적 신호 발생기

Claims (22)

1. 유입부와 유출부를 포함하며, 적어도 세포를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 챔버;
   상기 챔버 내에 구비되어 상기 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하고, 상기 유체 내의 상기 세포를 포획하기 위한 포획부 및 상기 포획부에 연통되며 상기 포획부를 통해 유입된 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키기 위한 공간을 제공하는 융합부를 갖는 적어도 하나의 세포 융합 구조물;
   상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부에 구비되며, 상기 포획부의 상기 유체 채널의 단면적을 제어하여 상기 세포를 선택적으로 포획하도록 작동하는 가변형 박막 구조물; 및
   상기 가변형 박막 구조물에 압력을 인가하기 위한 박막 제어부를 포함하는 세포 융합 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세포 융합 구조물은 상기 챔버의 일측벽 상에 형성되어 상기 유체 채널을 정의하는 적어도 제1 및 제2 채널 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널 패턴들은 서로 마주하도록 배치되며 상기 포획부 및 상기 융합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 세포 융합 구조물의 입구는 제1 폭을 가지며, 상기 포획부는 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가지며, 상기 융합부는 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가변형 박막 구조물은 상기 인가된 압력에 의해 변형하여 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 게이트 박막부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 게이트 박막부는 상기 인가된 압력에 의해 변형하여 상기 세포 융합 구조물의 입구를 차단하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 박막 제어부는 상기 게이트 박막부에 압력을 인가하기 위한 박막 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 제어부는 상기 챔버의 일측벽에 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부와 교차하도록 연장 형성된 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 가변형 박막 구조물은 상기 리세스를 커버하는 게이트 박막부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 제어부는 공압 공급원과 연결되어 공압에 의해 상기 가변형 박막 구조물을 변형시키는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 세포 융합 구조물의 양측에 배치되며 상기 융합부에 수용된 상기 세포들에 전기적 신호를 인가하기 위한 한 쌍의 전극 패턴들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 전극 패턴들은 상기 챔버의 일측벽 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 전극 패턴들에 연결되며 상기 전기적 신호를 인가하는 전기적 신호 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 세포 융합 구조물은 제1 방향을 따라 다수개가 배열되어 하나의 포획 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 포획 어레이는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 다수개가 배열되는 것을 특징으로 하는 세포 융합 장치.
16. 유입부와 유출부를 포함하는 챔버, 상기 챔버 내에 구비되어 유체가 흐르는 유체 채널을 형성하고 포획부 및 상기 포획부에 연통된 융합부를 갖는 적어도 하나의 세포 융합 구조물, 및 상기 세포 융합 구조물의 상기 포획부에 배치된 가변형 박막 구조물을 포함하는 세포 융합 장치를 제공하는 단계;
    상기 가변형 박막 구조물을 변형시켜 상기 포획부의 상기 유체 채널의 단면적을 제어하는 단계;
    상기 유입부를 통해 상기 챔버 내에 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계; 및
    상기 포획부를 통해 상기 융합부에 포획된 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키는 단계를 포함하는 세포 융합 방법.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 가변형 박막 구조물을 변형시키는 단계는 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 인가하여 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 포획부를 통한 상기 세포의 유입을 차단하는 단계는 상기 가변형 박막 구조물에 압력을 변형시켜 상기 세포 융합 구조물의 입구를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 유입부를 통해 상기 챔버 내에 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계는,
    제1 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계; 및
    제2 세포를 포함하는 유체를 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 세포들을 서로 융합시키는 단계는 상기 융합부에 수용된 상기 세포들에 전기적 신호를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.
21. 제 16 항에 있어서, 상기 융합된 세포를 상기 챔버 내에서 배양시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.
22. 제 16 항에 있어서, 상기 챔버 내의 상기 융합된 세포의 특성을 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 융합 방법.

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