KR20160111421A - 유체 중의 세포를 분리하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체 중의 세포를 분리하는 장치로서, 제1 구동 펌프; 분리 칼럼; 검출 칼럼; 제2 구동 펌프; 복수의 삼방 밸브 및 서브 구동 펌프;를 구비하고, 분리 칼럼은 한쪽 끝이 제1 삼방 밸브를 통해 제1 구동 펌프에 접속되고, 다른 쪽 끝이 제2 삼방 밸브를 통해 제2 구동 펌프에 접속되며, 상기 분리 칼럼은 병렬된 적어도 5개의 서브 여과 칼럼을 포함하고, 상기 서브 여과 칼럼은 고정 브래킷과, 고정 브래킷의 바닥 및 측면 둘레에 장착되는, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막을 포함하는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 장치는 생체 동물의 혈액 중에 암세포가 있는지 여부를 정확하게 판단하기 위한 새로운 방법과, 생체 동물의 혈액 중 암세포를 선별 및 계수하기 위한 새로운 방법뿐만 아니라, 암 전이의 치료나 체내의 암세포 제거를 위한 선구적인 신방법 및 신장치를 제공하여 매우 높은 경제적 가치와 사회적 가치를 가진다.

Description

유체 중의 세포를 분리하는 장치{DEVICE FOR SEPARATING CELL IN FLUID}
본 발명은 유체 중의 세포를 분리하는 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 세포 현탁액에서의 목적 세포를 막에 의해 여과 분리하는 장치에 관한 것이다.
종래, 생체 동물(인간을 포함)의 혈액 중에서 암세포(circulating tumor cells, CTC)를 분리 및 검출할 필요가 있을 경우, 모두 일정량의 혈액을 추출하여, 밀도 구배 원심법 등의 방법으로 세포의 선별 및 계수(計數)를 행하고 있다. 밀도 구배 원심법에서는 일정한 미디어에 의해 원심관 내에서 연속 또는 불연속적인 밀도 구배를 형성하고, 세포 현탁액 또는 호모지네이트(homogenate)를 미디어의 꼭대기 부분에 놓고, 중력 또는 원심력장의 작용에 의해 세포를 선별한다. 그 단점은 아래와 같다. 즉, 첫째, 원심 분리기의 제한으로 인해, 동시에 큰 배치(batch)량의 세포 현탁액을 원심하여 세포를 분리할 수 없어 효율이 낮다. 둘째, 담긴 미디어는 세포의 활성 및 용액의 성질에 영향을 미쳐, 미디어를 제거하는 작업에 수고가 든다. 셋째, 조작이 복잡하고 미디어의 배치에 대한 요구가 높다. 따라서 당 분야에서는 생체 동물의 혈액 중의 암세포를 분리하여 그 수를 검출하기 위한 새로운 장치 및 방법이 필요하게 되었다. 최근, 당 분야에서는 트랙 에치막을 이용해서 혈액 중의 암세포를 분리하는 방법이 제안되었는데, 예를 들면 최완화, 왕세성 등이 발표한 "폴리카보네이트 트랙 정밀 여과막(track microfiltration membrane)의 조제와 응용"에는 트랙 정밀 여과막을 이용해서 혈액 중의 암세포를 진단하고, 구체적으로는 트랙 정밀 여과막에 의해 여과 채취된 암세포를 현미경으로 관찰하는 것이 개시되어 있다. 본 발명의 발명자도 상기 막을 이용해서 몇 종류의 생체 동물(예를 들면 토끼)의 혈액 중의 암세포를 분리하고, 그 암세포에 대해 진단 및 계수를 행하였다. 그러나 이러한 방법에 적용되는 장치는 1회의 분리로 생체 동물의 대부분 또는 모든 혈액 중의 암세포를 효과적으로 분리할 수 없으며, 생체 동물의 극히 적은 일부 혈액 중의 암세포밖에 분리할 수 없다. 이러한 단점은 특히 몸집이 비교적 큰 생체 동물(예를 들면 인간)에게 더욱 두드러진다. 그 이유로는 동물의 정상적인 생존 상태를 유지하기 위해서는, 생체 동물의 전신의 혈액을 모조리 취하여 그 안의 암세포를 분리하는 것이 불가능하며, 그러한 일을 하면 그 개체는 사망하기 때문이다. 또한 혈액 중의 종양 세포(CTC)의 수는 극히 적기 때문에, 생체 동물의 혈액을 소량만 추출하여 분리 및 검출을 행하면, 그 분리 및 검출 감도가 크게 저하된다(검출 결과가 부정확해지기 쉽다). 한편, 처리할 혈액의 양을 증가시키면, 생체 동물의 건강에 대해서도 생명에 대해서도 위협이 된다. 따라서, 당 분야에서는 생체 동물(인간을 포함)의 혈액 중의 암세포를 분리 및 검출하기 위한 새로운 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은 전혀 새로운 발상을 통해 전술한 기술과제를 해결하였다. 본 발명의 발명자는 "트랙 에치막을 포함하는 분리 칼럼"과 "하나의 주순환 관로"를 조합한 장치를 통해, 전술한 기술 목적을 실현하였다. 본 발명의 장치의 샘플 입구(20)와 샘플 출구(21)를 세포 액체 용기의 양 끝(생체 동물의 동맥과 정맥)에 접속하고, 혈액을 장치의 주순환 관로에서 순환 유동시킴으로써 암세포의 순환 여과 분리를 실현하고 있으므로, 그 암세포를 수집하면 생체 동물의 혈액 중에 암세포가 포함되어 있는지 여부를 정확하게 고감도로 검출할 수 있으며, 생체 동물 체내의 혈액 중의 모든 암세포를 정확히 계수하는 것을 편리하게 실현할 수 있다. 본 발명의 장치를 사용함으로써 또한 하기 2개의 부가적인 효과가 발휘된다. 첫 번째 효과는 장치에 흘러들어온 혈액을 모두 해당 생체 동물 체내에 돌려보낼 수 있어, 생체 동물의 혈액을 한 방울도 낭비하지 않는다는 점이다. 두 번째 효과는, 혈액 중에 암세포가 포함되어 있던 생체 동물은 본 발명의 순환 장치를 사용한 후, 혈액 중의 암세포가 거의 전부 여과 제거되므로, 암세포가 초기 발병 부위에서 체내의 다른 기관으로 전이되는 것을 차단할 수 있다는 점이다. 따라서, 본 발명의 장치는 막대한 경제적 이익과 사회적 이익을 가져올 수 있는 것이다.
본 발명은 유체 중의 세포를 분리하는 장치로서, 샘플 입구에 연통(連通)되는 제1 구동 펌프; 분리 칼럼; 검출 칼럼; 분리 칼럼에서 분리된 세포를 검출 칼럼에 들여보내도록 구동하기 위한 제2 구동 펌프; 복수의 삼방 밸브 및 서브 구동 펌프;를 구비하고, 상기 분리 칼럼은 한쪽 끝이 제1 삼방 밸브를 통해 제1 구동 펌프에 접속되고, 다른 쪽 끝이 제2 삼방 밸브를 통해 제2 구동 펌프에 접속되며, 상기 검출 칼럼은 제1 삼방 밸브의 3번째 채널 포트에 접속되고, 상기 제2 삼방 밸브의 3번째 채널 포트는 샘플 출구에 접속되며, 세포 액체 용기는 본 발명의 장치와 함께 순환 통로를 형성할 수 있도록, 상기 샘플 입구와 샘플 출구 사이에 착탈 가능하게 접속되고, 상기 장치는 샘플 입구, 제1 구동 펌프, 제1 삼방 밸브, 분리 칼럼, 샘플 출구, 세포 액체 용기, 샘플 입구를 순차적으로 연통시키는 주순환 관로를 더 구비하고, 주순환 관로에 항응고 생리 식염수를 주입하기 위한 제3 삼방 밸브는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 입구와 분리 칼럼 사이에 위치하고, 주순환 통로에 항응고 길항제를 주입하기 위한 제4 삼방 밸브는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 출구와 분리 칼럼 사이에 위치하며, 상기 분리 칼럼은 병렬된 적어도 5개의 서브 여과 칼럼을 포함하고, 상기 서브 여과 칼럼은 고정 브래킷과, 고정 브래킷의 바닥 및 측면 둘레에 장착되는, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막을 포함하고, 상기 검출 칼럼은 활동 가능하게 접속되는 2부분을 구비하고, 2부분의 자유단 외측에는 모두 관로에 적응하는 액체 채널 포트가 마련되며, 상기 2부분의 사이에는 밀폐 중공 캐비티가 형성되고, 중공 캐비티에는 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막이 하나 또는 복수층 마련되어 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 제공하는 트랙 에치막(7)은 구멍직경이 분리 대상인 암세포의 크기와 매치되어 있기 때문에, 혈액 중의 정상 적혈구, 백혈구 및 혈소판, 그리고 기타 소분자는 모두 정상적으로 통과하는 한편, 암세포는 트랙 에치막(7)의 상류측에 여과 채취된다.
본 발명의 장치는 생체 동물의 혈액 중에 암세포가 있는지 여부를 정확하게 판단하기 위한 새로운 방법이나, 생체 동물의 혈액 중의 암세포를 선별 및 계수하기 위한 새로운 방법뿐만 아니라, 암 전이의 치료와 체내의 암세포 제거를 위한 선구적인 신방법 및 신장치를 제공하여, 극히 높은 경제적 가치와 사회적 가치를 가진다.
본 발명에서 상기 "항응고 생리 식염수"란, 항응고제 함유 생리 식염수를 가리키며, 상기 항응고제는 예를 들면 EDTA염 또는 구연산(레몬산)염 등이다. 유체(암세포 함유 혈액)가 분리 칼럼(3)에 들어가 상기 트랙 에치막(7)과 접촉하는 과정에서 혈액 응고가 발생하지 않도록 "항응고 생리 식염수"를 주순환 관로에 주입한다. 상기 "항응고 길항제"란, 항응고제의 길항제 함유 생리 식염수를 가리키며, 상기 "항응고제의 길항제"는 칼슘염이며, 예를 들면 염화 칼슘이다. 암세포가 여과 제거된 혈액을 생체 동물(인간을 포함)의 체내에 돌려보내기 전에, 분리 칼럼(3)의 하류의 주순환 관로에 상기 "항응고 길항제"를 주입할 필요가 있다. 이렇게 해서, 항응고제를 첨가한 혈액을 생체 동물에 직접 도입함으로써 생체 동물에게 독성 작용을 일으키지 않도록 할 수 있다.
본 발명에서 상기 트랙 에치막(7)은 고정 브래킷의 외측, 내측에 마련되거나, 또는 브래킷에 끼워서 장착해도 되며, 이에 대해 한정하지 않는다. 본 발명에서 상기 분리 칼럼(3) 및 검출 칼럼(4)은 모두 자유롭게 수평 또는 연직으로 놓이거나, 또는 다른 형태로 놓여도 되며, 어떻게 해도 본 발명의 실시에 영향을 주지 않는다. 본 발명에서 상기 검출 칼럼(4)은 관찰이나 검출을 위해 목적 세포를 농화(濃化)하는 역할을 하며, 상기 검출 칼럼의 막은 꺼내서 검출 장치에 두고 검출할 수 있다(예를 들면, 염색한 뒤 현미경으로 관찰하여 판단하거나 목적 세포를 계수하거나 함). 그러므로, 상기 검출 칼럼(4)은 보다 정확하게 정의하자면 세포 농화 칼럼이다. 본 발명에서 상기 분리 칼럼(3)의 트랙 에치막(7)은 1층의 막이어야 하며, 2층을 겹쳐서 사용해서는 안 된다. 상기 고정 브래킷의 내측 및 외측에 각각 1층의 트랙 에치막(7)이 마련되는 형태는 주순환 관로의 유체 흐름에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다. 상기 검출 칼럼(4)의 트랙 에치막(7)도 1층의 막으로 하는 것이 좋으며, 그렇지 않으면 유체의 속도에 크게 영향을 미친다. 단, 검출 칼럼(4)에는 총 2층 이상의 트랙 에치막(7)이 마련되어도 되고, 이 경우, 막 사이에 일정한 간격을 두면 된다. 상기 검출 칼럼(4)에 트랙 에치막(7)이 1층만 마련되는 것이 더욱 바람직하지만, 세포 농화를 위해 직렬로 된 2개 이상의 검출 칼럼(4)을 사용하는 것이 바람직하며, 이렇게 해서 얻어지는 목적 세포의 수는 이론적으로 보다 정확해진다.
구체적인 일 실시형태에서 제1 서브 펌프는 상기 제3 삼방 밸브의 3번째 채널 포트에 접속되고, 제2 서브 펌프는 상기 제4 삼방 밸브의 3번째 채널 포트에 접속된다.
구체적인 일 실시형태에서 상기 제3 삼방 밸브는 샘플 입구와 제1 구동 펌프 사이 또는 제1 구동 펌프와 분리 칼럼 사이에 위치하고, 상기 제4 삼방 밸브는 샘플 출구와 제2 삼방 밸브 사이 또는 제2 삼방 밸브와 분리 칼럼 사이에 위치한다.
바람직하게는, 상기 검출 칼럼의 트랙 에치막의 구멍직경은 상기 분리 칼럼의 트랙 에치막의 구멍직경 이하이다.
구체적인 일 실시형태에서 상기 분리 칼럼은 샘플 입구에 근접한 끝에 위치하는 액체 분산 영역; 및 중앙에 위치하는 서브 여과 칼럼;을 포함한다. 바람직하게는, 상기 액체 분산 영역은 한쪽 단면(端面)이, 액체 채널 포트가 개구되어 있는 포트 커버 플레이트이고, 다른 쪽 단면이, 모든 상기 서브 여과 칼럼의 단면에 대응하는 스루 홀이 개구되어 있는 지지 플레이트이다. 상기한 바람직한 형태의 구조는 도 3에 도시되어 있다. 한편, 본 발명의 도 5에 도시한 서브 여과 칼럼(19)은 모두 가늘고 긴 원기둥형상이지만, 상기 서브 여과 칼럼(19)은 가늘고 긴 원기둥형상에 한정되지 않으며, 그 밖의 형상, 예를 들면 단면(斷面)이 삼각형이나 직사각형인 가느다란 장척(長尺)형상 또는 단면이 가늘고 긴 직사각형인 긴 시트형상이어도 된다.
구체적인 일 실시형태에서 상기 구동 펌프는 연동 펌프이다. 구동 펌프로서 연동 펌프를 선택함으로써 유체의 흐름을 보다 원활하게 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 서브 펌프 또는 제2 서브 펌프는 연동 펌프 또는 푸쉬식 수액 펌프이다.
본 발명에 기재된 장치는 상기 주순환 관로에 마련되며 제1 구동 펌프와 분리 칼럼 사이에 위치하는 압력 센서와, 관로 히터를 더 구비하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 분리 칼럼 및 검출 칼럼의 트랙 에치막은 모두 구멍직경이 8~10㎛이다.
구체적인 일 실시형태에서 상기 검출 칼럼은 가소화 폴리염화비닐로 이루어진다.
본 발명에서는 "입체식 트랙 에치막을 포함하는 분리 칼럼"과 "순환식 막 분리 구조"를 조합하여 상기 장치가 얻어지며, 아래와 같은 유익한 효과를 가진다.
첫째, 생체 동물의 혈액 중의 세포를 분리한다. 도 8을 참조하면, 본 발명은 순환 방식으로 여과를 행한다. 즉, 당해 시스템의 입구를 통해 들어간 액체는 여과가 종료된 뒤, 시스템의 출구로부터 원래의 용액 중으로 되돌아가고, 이렇게 해서 하나의 순환 회로를 형성하여, 무중단 순환 과정에서 세포 현탁액 중의 특정 대(大)체적의 세포를 여과 채취하고, 소(小)체적의 세포는 여과막을 통과하여 용액 중으로 되돌아간다. 이것의 이점은 본 시스템(장치) 밖의 세포 현탁액의 총 체적이 변하지 않아, 그 안의 소체적의 세포 수가 변하지 않는 점이다.
따라서 본 장치의 샘플 입구를 동물의 동맥에 접속하고, 샘플 출구를 동물의 정맥단에 접속하여, 동력 펌프를 통해 동맥에서 혈액 샘플을 빼낼 수 있으며, 분리 칼럼에서 적절한 구멍직경의 막을 거쳐, 관심 있는 목적 세포가 분리되고, 그 밖의 성분은 정맥에 의해 돌아온다. 이렇게 해서 동물의 생존을 유지하면서(특히 주순환 관로에서 분리 칼럼의 상류단에 항응고제를 주입하고, 그 하류단에 항응고제의 길항제를 주입할 필요가 있음), 가능한 한 많은 혈액 샘플을 처리할 수 있어, 보다 많은 관심 있는 세포를 분리할 수 있다. 종래의 방법에 비해 분리 효율과 분리 감도가 대폭으로 높아짐과 아울러 동물의 생존이 확보된다. 이렇게 해서 동일한 동물에 대해 세포 분리를 복수 회 및 복수 타이밍으로 실시할 수 있다. 이는 지금까지의 세포 선별 방식으로는 실현할 수 없는 것이다.
둘째, 분리 효율이 높아진다. 직경이 6cm, 길이가 11cm인 C-ISET 분리 칼럼을 예로 해서, 그 내측에는 직경이 1cm, 길이가 10cm인 원기둥형의 서브 여과 칼럼이 11개 병렬로 장착된다. 이러한 규격의 분리 칼럼의 유효 여과 면적은 354㎠이다. 통상적인 직경 6cm의 여과 장치(1층의 트랙 에치막을 포함하는 원반형상의 분리 칼럼이며, 그 안의 트랙 에치막의 형상은 원형이고, 그 형상은 본 발명의 검출 칼럼(4)의 구조와 유사함)는 그 유효 여과 면적이 고작 28.26㎠이다. 본 발명의 분리 칼럼의 유효 여과 면적은 종래 여과 장치의 여과 면적의 1252%이며, 종래보다 11.52배 높아졌다. 이는 단위 시간 내에서의 샘플 처리 능력이 대폭으로 높아져, 동일 체적의 샘플에 대한 처리 시간이 대폭으로 감소되는 것을 의미한다.
셋째, 입체식 여과는 여과막의 표면 압력을 저하시킨다. 세포는 매우 부드럽고 변형성이 강하기 때문에 세포 선별, 특히 생체 세포 선별에 있어서는 저압 여과를 채용하여 세포의 활성을 유지하는 것이 매우 중요하다. 트랙 에치막으로 분리 칼럼의 브래킷의 하단과 측면을 피복하는 입체식 여과 방식을 채용할 경우, 그 막 위의 압력은 통상적인 평면식보다 9~12배 감소되고 있어, 세포(예를 들면 인간의 혈액 중의 적혈구)의 완전성을 효과적으로 유지할 수 있다.
넷째, 미디어를 넣을 필요가 없다. 본 장치는 물리 방식으로 세포를 여과하여, 세포의 활성과 용액의 성질에 영향을 미치는 화학 물질을 넣을 필요가 없다. 이렇게 해서, 여과 후, 목적 세포 및 비목적 세포의 형태 및 활성이 파괴되지 않고 본래의 용액의 성질이 파괴되지 않는다.
다섯째, 샘플량이 크다. 본 발명의 유체 막 여과 장치의 순환 회로는 1회의 조작으로 5000mL를 넘는(거의 인체 내의 혈액 총량에 상당함) 세포 현탁액을 여과할 수 있어, 큰 샘플량의 세포 현탁액에 대한 여과에 특히 적합하다.
본 발명은 이상에 기재된 목적, 특징 및 이점에 더해, 다른 목적, 특징 및 이점도 가진다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.
본 출원의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것이지, 본 발명을 부당하게 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 분리 통로의 구조 모식도이다(도면에서 화살표의 방향은 유체의 흐름방향이다).
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 검출 통로의 구조 모식도이다(도면에서 화살표의 방향은 유체의 흐름방향이다).
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 분리 칼럼의 한쪽 끝의 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 분리 칼럼의 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 분리 칼럼의 전체 구조 모식도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예의 검출 칼럼의 분해 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예의 외관 구조 모식도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예의 주순환의 구조 모식도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예와 통상적인 장치에 의한 시험 결과의 데이터 비교도이다.
도 10은 종래 기술이나 본 발명의 연동 펌프의 펌프 헤드가 병렬되는 구조 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 자세히 설명하지만, 본 발명은 특허청구범위에 의해 한정되어 커버되는 복수의 다른 형태로 실시할 수 있다.
본 발명은 혈액 중의 암세포를 분리하는 장치로서, 샘플 입구에 연통되는 제1 구동 펌프; 분리 칼럼; 검출 칼럼; 분리 칼럼에서 분리된 세포를 검출 칼럼에 들여보내도록 구동하기 위한 제2 구동 펌프; 복수의 삼방 밸브 및 서브 구동 펌프;를 구비하고, 상기 분리 칼럼은 한쪽 끝이 제1 삼방 밸브를 통해 제1 구동 펌프에 접속되고, 다른 쪽 끝이 제2 삼방 밸브를 통해 제2 구동 펌프에 접속되며, 상기 검출 칼럼은 제1 삼방 밸브의 3번째 채널 포트에 접속되고, 상기 제2 삼방 밸브의 3번째 채널 포트는 샘플 출구에 접속되며, 세포 액체 용기(생체 동물)는 본 발명의 장치와 함께 순환 통로를 형성할 수 있도록, 상기 샘플 입구와 샘플 출구 사이에 착탈 가능하게 접속되고(그 동맥과 정맥을 연통시키고), 상기 장치는 샘플 입구, 제1 구동 펌프, 제1 삼방 밸브, 분리 칼럼, 샘플 출구, 세포 액체 용기, 샘플 입구를 순차적으로 연통시키는 주순환 관로를 더 구비하며, 주순환 관로에 항응고 생리 식염수를 주입하기 위한 제3 삼방 밸브는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 입구와 분리 칼럼 사이에 위치하고, 주순환 통로에 항응고 길항제를 주입하기 위한 제4 삼방 밸브는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 출구와 분리 칼럼 사이에 위치하며, 상기 분리 칼럼은 병렬된 적어도 5개의 서브 여과 칼럼을 포함하고, 상기 서브 여과 칼럼은 고정 브래킷과, 고정 브래킷의 바닥 및 측면 둘레에 장착되는, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막을 포함하고, 상기 검출 칼럼은 활동 가능하게 접속되는 2부분을 구비하고, 2부분의 자유단 외측에는 모두, 관로에 적응하는 액체 채널 포트가 마련되고, 상기 2부분의 사이에는 밀폐 중공 캐비티가 형성되고, 중공 캐비티에는 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막이 하나 또는 복수층 마련되어 있는 장치를 제공하는 것이다.
제1 삼방 밸브(5)가 다른 위치로 회전되면, 분리 칼럼(3)은 각각 제1 구동 펌프(1) 및 검출 칼럼(4) 중 어느 하나에 연통할 수 있다.
상기 분리 칼럼(3)은 병렬된 적어도 5개의 서브 여과 칼럼을 포함하고, 상기 서브 여과 칼럼은 고정 브래킷(13)과, 고정 브래킷(13)의 바닥 및 측면 둘레에 장착되는 트랙 에치막(7)을 포함하고, 입체식 피복 형태로 사각지대 없이 세포를 선별하여 효율이 보다 좋다. 세포 현탁액이 분리 칼럼(3)을 흐르면, 사이즈가 5~25㎛보다 큰 세포는 트랙 에치막(7)에 의해서 여과 채취되어 서브 분리 칼럼의 내부에 체류하고, 작은 세포는 자유롭게 통과한다. 트랙 에치막(7)은, 바람직하게는 구멍직경이 8~10㎛이다.
트랙 에치막(7)은 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재로 이루어져도 되며, 어떻게 해도 본 실시예의 실시에 영향을 주지 않는다. 트랙 에치막은 동위 원소 트랙 에칭 기술을 채용함으로써, 막의 표면이 매끄럽고 구멍의 분포가 균일하며, 구멍직경이 상당히 일치하여 원활하므로, 생물 세포의 분리에 있어 이상적인 재료이다. 본 발명에 따른 트랙 에치막(7)으로는 종래 시판되는 트랙 에치막을 채용하면 된다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 분리 칼럼은 양단의 포트 커버 플레이트(15); 포트 커버 플레이트(15) 내의 지지 플레이트(14); 및 샘플 입구의 지지 플레이트(14)와 샘플 출구의 포트 커버 플레이트(15) 사이(샘플 출구에 근접한 끝에는 지지 플레이트가 마련되어도 되고, 지지 플레이트가 마련되지 않아도 됨)에 위치하며, 복수의 고정 브래킷(13) 및 트랙 에치막으로 이루어진 서브 여과 칼럼;을 더 포함할 수 있다. 상기한 각 부품은 모두 따로따로 분해 가능하며 유연하게 사용할 수 있다. 또한, 다른 요구에 따라서 다른 수의 서브 여과 칼럼(19)을 마련해도 된다. 지지 플레이트(14)에는 고정 브래킷(13)을 구조적으로 안정시키도록 걸어맞추기 위한 둥근 구멍이 복수개 마련된다. 포트 커버 플레이트(15)에는 현탁액이 흐르기 쉽도록, 관로에 적응하는 액체 채널 포트(8)가 마련된다. 도 4 및 도 5에는 서브 여과 칼럼마다 트랙 에치막(7)의 위쪽에 시일링 링 및 나사 이음이 접속되어 있는 것이 도시되어 있지만, 이는 지지 플레이트(14)와 서브 여과 칼럼(19) 사이의 양호한 시일링을 꾀하기 위한 것이다.
원기둥형의 서브 여과 칼럼의 바닥면 직경이 8mm, 길이가 10cm이면, 10개의 서브 여과 칼럼이 병렬되고, 그 외면이 폴리카보네이트재의 하우징으로 봉지되어 둘러싸이고, 여과 칼럼의 총 여과 면적은 256㎠가 된다. 이러한 설계는 여과 면적을 증가시키는 한편, 분리막이 보다 큰 압력에 견딜 수 있도록 한다.
도 6을 참조하면, 검출 칼럼(4)은 가소화 폴리염화비닐재로 이루어지고, 활동 가능하게 접속되는 상하 2부분을 구비하며, 2부분의 외측에는 모두 관로에 적응하는 액체 채널 포트(8)가 마련되며, 봉지된 2부분 사이의 중공 부위에는 구멍직경이 5~25㎛, 바람직하게는 8~10㎛인 트랙 에치막(7)이 1층 마련된다. 세포 현탁액이 액체 채널 포트(8)를 통해 검출 칼럼(4)에 흐르면, 사이즈가 5~25㎛보다 큰 세포는 트랙 에치막(7)에 의해서 여과 채취되어 체류하게 된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 장치는 삼방 밸브와 분리 칼럼과 검출 칼럼에 의해 2개의 작동 통로를 구성하고 있다. 첫 번째 통로에서는 도 1(도면에서 화살표 방향은 액체의 흐름방향을 나타냄)에 도시한 바와 같이, 큰 샘플량의 세포 현탁액은 세포 액체 용기(18)에서 샘플 입구(20), 제1 구동 펌프(1), 제1 삼방 밸브(5)를 통해 분리 칼럼(3)에 들어가서 다른 쪽 끝으로 흘러나가고, 여과된 후 샘플 출구(21)를 통해 세포 액체 용기(18)로 되돌아가, 특정 대체적의 세포를 효율적으로 분리하는 목적을 달성한다. 세포 액체 용기-펌프-분리 칼럼이라는 무중단 순환에 의해 분리를 하기 때문에, 분리 과정에서 유체 막 여과 시스템 밖의 세포 현탁액의 총 체적이 변하지 않아, 그 안의 소체적의 세포 수가 변하지 않도록 할 수 있다. 도 1에는 또한 관로(11b)에서 주순환 관로로 항응고 생리 식염수를 주입하는 것, 및 관로(12b)에서 주순환 관로로 항응고 길항제를 주입하는 것이 포함되어 있다.
예를 들면, 생체 동물(인간을 포함)을 특정 세포 액체 용기로 하면, 혈액을 동맥으로부터 펌프에 의해 꺼내고 분리 칼럼에서 여과한 후 정맥에 수혈하여, 생체 동물의 건강에 영향을 끼치지 않고 특정 세포를 분리할 수 있다.
두 번째 통로에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 삼방 밸브를 조절하여 샘플 입구(20)와 분리 칼럼(3)의 접속 채널을 닫고, 유체(예를 들면 생리 식염수)가 제2 구동 펌프(2)에서 분리 칼럼(3)으로 역류하여(주순환 관로의 유체 흐름방향과는 반대 방향으로 흘러) 다른 쪽 끝으로 흘러나가 검출 칼럼(4)으로 들어간다. 이 통로에 의해, 분리 칼럼(3)에서 여과 채취된 특정 대체적의 세포를 더욱 농화하여(먼저, 제2 구동 펌프(2)의 작용하에서 대체적의 세포를 분리 칼럼(3) 중의 막으로부터 이탈시키고, 이 대체적 세포 함유 생리 식염수가 검출 칼럼(4)에 들어가), 검출 칼럼(4)의 여과막(트랙 에치막)에 집중시킴으로써, 막 위의 세포에 대한 하류에서의 각 조작 검출을 편리하게 행할 수 있다. 폐액은 검출 칼럼(4)의 다른 쪽 끝에서 흘러나간다.
실질적으로는 본 발명의 장치에서 적어도 3개의 단계가 행해진다. 즉, 단계 A에서는 순환 여과를 하여, 즉 순환 여과의 조건으로 분리 칼럼의 트랙 에치막에 의해 제1 유체(예를 들면, 혈액) 중의 목적 세포를 여과 채취한다. 단계 B에서는 이탈을 행하여, 즉 여과 채취된 목적 세포를 막에서 이탈시키기 위해, 제2 유체(예를 들면 생리 식염수)를 제1 유체와는 반대 방향으로 흘려보낸다. 단계 C에서는 세포의 수취 또는 세포의 농화를 행하는데, 상기 세포의 수취란, 하나의 용기를 이용해서 목적 세포 및 제2 유체를 모두 수취하는 것이고, 상기 세포의 농화란, 트랙 에치막을 포함하는 검출 칼럼(4)을 이용해서 상기 제2 유체를 여과함과 아울러, 상기 목적 세포를 트랙 에치막의 상류측으로 농화하는 것이다. 단계 C에서 본 발명이 제공하는 농화 방식이 보다 바람직한 것은 명백하므로, 이렇게 함으로써 수취한 용액에 대해 원심기 등의 통상적인 수단을 이용해서 세포의 농화를 할 필요가 없게 된다. 한편, 본 발명의 상기한 "순환 여과를 행하는 단계 A"의 전과 후에는 모두 세정 단계, 구체적으로는 생리 식염수를 이용해서 장치의 관로를 세정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 순환 여과를 행하는 단계 후의 세정 단계에 의해, 세포 액체 용기(18)의 체내로부터의 혈액을 모두 세포 액체 용기(18)의 체내로 돌려보낼 수 있어, 관로 장치에는 혈액이 전혀 남지 않는다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 장치는 터치 스크린(16), 주연동 펌프, 압력 센서, 부연동 펌프, 푸쉬식 수액 펌프, 여과 칼럼 고정 브래킷, 공기 배출 장치, 관로 히터, 베이스 브래킷, 접속 관로 등의 부품에 의해 일체적으로 구성되는 기기이며, 콤팩트한 구조, 완전한 기능, 시기적절한 정보 샘플링이라는 이점이 있다. 여기서, 터치 스크린(16)은 각 부품의 작동 상황을 표시하는 단말이며, 기기의 마더 보드에 접속되어, 압력, 유량, 회전 속도, 온도, 시간 등의 중요 정보를 표시하고, 터치 기능을 가짐으로써 스크린 상에서 다른 각 부품의 작동을 제어할 수 있다. 주연동 펌프는 주된 동력 공급 장치이며, 턴 테이블의 철골 기둥이 관로의 벽에 접촉하여 관로의 벽을 누름으로써 동력을 공급한다. 압력 센서는 관로에서의 압력 변화 상황을 검출하기 위한 것이며, 시스템 전체가 원활하게 작동하고 있는지 여부를 검출한다. 푸쉬식 수액 펌프에 의해서, 유체가 원활하게 흘러 고체 불순물이 발생하지 않는 것을 보증하기 위해 필요한 약물(항응고 생리 식염수 또는 항응고 길항제)을 접속 관로에 계속해서 공급할 수 있다. 여과 칼럼 고정 브래킷은 막 여과 칼럼을 고정하기 위한 것이다. 공기 배출 장치는 관로 중의 공기를 배출하여, 공기가 접속 관로에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 관로 히터(17)는 관로 중의 유체를 37℃라는 세포 생존에 최적인 온도를 유지하도록 가열할 수 있다. 관로 히터(17)는 관로의 임의의 한 개소, 예를 들면 샘플 입구, 제1 삼방 밸브, 제2 삼방 밸브, 세포 액체 용기, 샘플 출구 등의 개소에 접속해도 된다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 장치와 통상적인 분리 장치에 의한 체외에서의 시험의 분리 결과를 비교한다.
먼저, A549, LLC, H520, H1299의 4종류의 폐암 세포를 각각 1000개 배치하고, 생리 식염수와 함께 5L의 세포 현탁액을 형성한다.
본 발명의 장치에서 분리 칼럼은 직경이 6cm, 길이가 11cm이며, 분리 칼럼에는 직경이 1cm, 길이가 10cm인 원기둥형의 서브 여과 칼럼이 11개 병렬로 장착된다. 상기 분리 칼럼의 총 유효 여과 면적은 354㎠이다. 세포 현탁액은 분리 칼럼에서 순환적으로 흐르고, 이 분리 칼럼 처리에 있어서 세포 현탁액은 총량이 5L이고 유체의 유속이 250mL/min이다.
통상적인 분리 장치는 그 분리 칼럼의 형상 및 구조가 본 발명의 검출 칼럼(4)과 유사하고, 그 6cm 직경의 트랙 에치막의 유효 여과 면적은 28.26㎠이다. 세포 현탁액은 분리 칼럼에서 순환적으로 흐르는 것이 아니라 1회만 여과되고, 이 분리 칼럼 처리에 있어 상기 세포 현탁액의 총량은 5mL이다. 그러므로 이론적으로 이 세포 현탁액에는 세포가 1개 정도밖에 포함되지 않는다.
도 9에서 흑색 동그라미는 본 발명의 장치에 의한 결과를 나타내고, 백색 동그라미는 통상적인 분리 장치에 의한 결과를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 장치에 의해 선별된 완전하고 무파괴된 A549, LLC, H520, H1299의 4종류의 폐암 세포의 수는 각각 988.33±148.17개, 862.67±103.65개, 1048±79.3개, 855±91.39개이다. 세포 현탁액에 배치되어 이용되는 1000개의 세포 및 도 9의 결과 데이터는 모두 셀 카운터에 의해서 얻어진 것이므로 약간의 오차를 포함할 수 있다. 한편, 통상적인 분리 장치에 의한 복수회의 분리의 결과는 이론값(1개의 암세포)에서 상하 변동하고, 이렇게 얻어진 데이터에서는 생체 동물(인간을 포함)의 체내 혈액 중에 암세포가 존재하는지 여부, 또는 혈액 중에 어느 정도의 암세포가 존재하는지를 정확하게 판단할 수 없다.
암세포의 크기는 정상적인 혈액 세포의 체적보다 크다. 본 발명의 장치에서 혈액이 분리 칼럼을 1회 흐르는 과정에서 일부 암세포가 그 막을 투과하거나, 또는 극히 일부의 혈액 세포가 막에 여과 채취되더라도, 본 발명의 장치에 의한 분리 단계는 순환적으로 이루어지기 때문에, 혈액이 분리 칼럼을 복수회 흐른 뒤에는 막에 의한 정상적인 혈액 세포와 암세포 사이의 분리가 매우 철저하게 이루어지게 된다.
본 발명의 청구항(특히 청구항 1)의 발명이 이하의 점에서 등가적으로 치환되는 것은 당업자에게 쉽게 이해될 것이다.
먼저, 상기 삼방 밸브는 삼방 관과, 관로에 각각 마련된 차단 밸브(예를 들면 셧오프 밸브, 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 게이트 밸브 등의 형태)와의 어떠한 조합에 의해서 등가적으로 치환되어도 된다.
다음으로 복수대의 연동 펌프도 마찬가지로, 1대의 연동 펌프와, 그것에 마련된 병렬로 된 복수개의 관로와의 조합에 의해 등가적으로 치환되어도 된다(도 10의 연동 펌프의 사진은 1대의 연동 펌프에 병렬로 된 복수의 펌프 헤드가 장착된 것을 나타내고 있다). 예를 들면 관로(11b)(제1 서브 펌프(11)가 주순환 관로에 접속되는 관로)와 관로(12b)(제2 서브 펌프(12)가 주순환 관로에 접속되는 관로)는 모두 개별적으로 제1 구동 펌프(1)에 접속되고, 제1 구동 펌프(1)에 접속되는 주순환 관로(1a)와 병렬시켜도 된다. 이로써 1대의 연동 펌프(즉, 제1 구동 펌프(1))로, 본 발명의 총 3대의 연동 펌프(1, 11 및 12)의 기능을 대체할 수 있다. 또는 제1 서브 펌프(11)와 제2 서브 펌프(12)를 병렬시키거나, 또는 제1 구동 펌프(1)와 제1 서브 펌프(11)를 병렬시키는 등의 다양한 병렬 형태가 있다. 예를 들면, 본 발명의 장치에 총 3개의 연동 펌프의 펌프 헤드(다른 하나의 펌프는 푸쉬 펌프임)를 마련할 경우, 그 중 2개를 병렬시키고 다른 1개를 독립시켜도 되고, 3개를 병렬시켜도 된다.
또한, 본 발명의 도 1 및 청구항 1에는 유체가 샘플 입구(20)에서 제1 구동 펌프(1), 제1 삼방 밸브(5) 및 분리 칼럼(3)에 흐르는 순서가 한정되어 있다. 그러나, 당업자라면 본 발명을 읽고서, 검출 칼럼(4)은 주순환 관로 중의 유체의 흐름방향에서(분리 칼럼(3)의 하류단이 아니라) 분리 칼럼(3)의 상류단에 접속하면 된다는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기 제1 구동 펌프(1)와 제1 삼방 밸브(5)의 위치를 바꾼 것은 본 발명의 등가적인 치환 형태이다. 즉, 주순환 관로에 있어서, 유체는 샘플 입구(20)에서 제1 삼방 밸브(5), 제1 구동 펌프(1) 및 분리 칼럼(3)의 순서로 흐른다.
또한, 본 발명에서 제2 구동 펌프(2) 및 검출 칼럼(4)은 각각 이탈(분리 칼럼(3)에서 막에 여과 채취된 세포를 막으로부터 이탈시키는 것) 및 농화(목적 세포를 검출 칼럼(4)의 막에 농화시키는 것)의 역할을 한다. 사실상 검출 칼럼(4)은 하나의 수취 용기와 원심 분리 단계와의 조합에 의해서 등가적으로 치환되어도 된다. 즉, 본 발명에서 검출 칼럼(4) 대신에 그 부위에 하나의 수취 용기(예를 들면 메스플라스크, 비커 등)를 접속하고, 수취 용기 중의 유체를 1회 또는 복수회에 걸쳐 원심관에 전송하여 원심 및 농화시켜서 목적 세포를 취득하고, 또한 이 농화한 목적 세포를 검출 장치에 보내서 그 수를 검출하면 된다.
또한 본 발명의 청구항 1에는 분리 칼럼의 서브 여과 칼럼(19)의 병렬 개수가 5개 또는 그 이상인 것으로 한정되어 있지만, 당업자라면 서브 여과 칼럼의 수를 4개, 3개, 2개, 나아가서는 1개로 해도 된다는 것을 알 수 있다. 가령 분리 칼럼에 서브 여과 칼럼을 1개밖에 마련하지 않았다고 해도, 그 여과의 효과는 본 발명의 장치에서 원형 평면막이 1층밖에 붙어 있지 않은 분리 칼럼(본 발명의 검출 칼럼(4)과 유사한 구조의 분리 칼럼)을 1개 접속한 것의 효과보다 뛰어나다. 이러한 서브 여과 칼럼이 5개보다 적은 형태도 본 발명의 등가적인 치환 형태(예를 들면, 막 관의 형상이나 크기에 대한 통상적인 설계에 의해 서브 여과 칼럼의 4개와 5개와의 차이를 보완함)에 해당한다.
한편, 본 발명의 청구항 1에는 서브 여과 칼럼의 고정 브래킷의 바닥 및 측면 둘레의 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재의 트랙 에치막에 대해 한정되어 있으나, 서브 여과 칼럼의 고정 브래킷의 바닥의 표면적이 그 측면 둘레의 표면적에 비해 훨씬 작을(예를 들면, 측면 표면적의 합이 바닥면 면적의 5배 이상일) 경우, 바닥면에는 트랙 에치막을 마련하지 않고(총 면적에 대해 바닥면의 면적은 거의 무시할 수 있음), 다른 재료(예를 들면, 가소화 폴리염화비닐)로 봉지해도 된다. 또는 고정 브래킷의 어느 면의 총 면적이 매우 작아, 종래의 프로세스로는 그 위에 트랙 에치막을 마련할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 당연히 바닥면 또는 둘레 중 어느 하나 또는 복수의 측면에는 막을 마련하지 않고 다른 재료로 봉지해도 된다. 이러한 형태도 본 발명의 청구항 1의 등가적인 치환 형태에 포함된다. 이상의 기재는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명에 다양한 수정이나 변경을 가할 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다. 본 발명의 정신 및 원칙 내에서 이루어지는 모든 변경, 등가적인 치환, 개선 등은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되어야 할 것이다.
1 제1 구동 펌프
2 제2 구동 펌프
3 분리 칼럼
4 검출 칼럼
5 제1 삼방 밸브
6 제2 삼방 밸브
7 트랙 에치막
8 액체 채널 포트
9 제3 삼방 밸브
10 제4 삼방 밸브
11 제1 서브 펌프
12 제2 서브 펌프
13 고정 브래킷
14 지지 플레이트
15 포트 커버 플레이트
16 스크린
17 관로 히터
18 세포 액체 용기
19 서브 여과 칼럼
20 샘플 입구
21 샘플 출구
1a 주순환 관로
11b 제1 서브 펌프(11)가 주순환 관로에 접속되는 관로
12b 제2 서브 펌프(12)가 주순환 관로에 접속되는 관로
2c 제2 구동 펌프가 주순환 관로에 접속되는 관로
2c' 검출 칼럼이 주순환 관로에 접속되는 관로

Claims (11)

  1. 유체 중의 세포를 분리하는 장치로서,
    샘플 입구(20)에 연통되는 제1 구동 펌프(1); 분리 칼럼(3); 검출 칼럼(4); 분리 칼럼에서 분리된 세포를 검출 칼럼으로 들여보내도록 구동하기 위한 제2 구동 펌프(2); 복수의 삼방 밸브 및 서브 구동 펌프;를 구비하고,
    상기 분리 칼럼(3)은 한쪽 끝이 제1 삼방 밸브(5)를 통해 제1 구동 펌프(1)에 접속되고, 다른 쪽 끝이 제2 삼방 밸브(6)를 통해 제2 구동 펌프(2)에 접속되며, 상기 검출 칼럼은 제1 삼방 밸브(5)의 3번째 채널 포트에 접속되고, 상기 제2 삼방 밸브(6)의 3번째 채널 포트는 샘플 출구(21)에 접속되며,
    세포 액체 용기(18)는 상기 장치와 함께 순환 통로를 형성할 수 있도록, 상기 샘플 입구(20)와 샘플 출구(21) 사이에 착탈 가능하게 접속되고,
    상기 장치는 샘플 입구(20), 제1 구동 펌프(1), 제1 삼방 밸브(5), 분리 칼럼(3), 샘플 출구(21), 세포 액체 용기(18), 샘플 입구(20)를 순차적으로 연통시키는 주순환 관로(1a)를 더 구비하고,
    주순환 관로에 항응고 생리 식염수를 주입하기 위한 제3 삼방 밸브(9)는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 입구(20)와 분리 칼럼(3) 사이에 위치하고, 주순환 통로에 항응고 길항제를 주입하기 위한 제4 삼방 밸브(10)는 주순환 관로에 접속됨과 아울러 샘플 출구(21)와 분리 칼럼(3) 사이에 위치하며,
    상기 분리 칼럼(3)은 병렬된 적어도 5개의 서브 여과 칼럼(19)을 포함하고, 상기 서브 여과 칼럼은 고정 브래킷(13)과, 고정 브래킷의 바닥 및 측면 둘레에 장착되는, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막(7)을 포함하고,
    상기 검출 칼럼(4)은 활동 가능하게 접속되는 2부분을 구비하고, 2부분의 자유단 외측에는 모두, 관로에 적응하는 액체 채널 포트(8)가 마련되고, 상기 2부분의 사이에는 밀폐 중공 캐비티가 형성되고, 중공 캐비티에는 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르재이며 구멍직경이 5~25㎛인 트랙 에치막이 하나 또는 복수층 마련되어 있는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 서브 펌프(11)는 상기 제3 삼방 밸브(9)의 3번째 채널 포트에 접속되고, 제2 서브 펌프(12)는 상기 제4 삼방 밸브(10)의 3번째 채널 포트에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 삼방 밸브(9)는 샘플 입구(20)와 제1 구동 펌프(1) 사이 또는 제1 구동 펌프(1)와 분리 칼럼(3) 사이에 위치하고, 상기 제4 삼방 밸브(10)는 샘플 출구(21)와 제2 삼방 밸브(6) 사이 또는 제2 삼방 밸브(6)와 분리 칼럼(3) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 칼럼(4)의 트랙 에치막(7)의 구멍직경은 상기 분리 칼럼(3)의 트랙 에치막(7)의 구멍직경 이하인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 칼럼(3)은 샘플 입구(20)에 근접한 단부에 위치하는 액체 분산 영역; 및 중앙에 위치하는 서브 여과 칼럼(19);을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 액체 분산 영역은 한쪽 단면이 액체 채널 포트(8)가 개구되어 있는 포트 커버 플레이트(15)이고, 다른 쪽 단면이 모든 상기 서브 여과 칼럼의 단면에 대응하는 스루 홀이 개구되어 있는 지지 플레이트(14)인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 펌프는 연동 펌프인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 서브 펌프 또는 제2 서브 펌프는 연동 펌프 또는 푸쉬식 수액 펌프인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주순환 관로에 마련됨과 아울러 제1 구동 펌프(1)와 분리 칼럼(3) 사이에 위치하는 압력 센서; 및 관로 히터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 칼럼(3) 및 검출 칼럼(4)에서의 트랙 에치막은 모두 구멍직경이 8~10㎛인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 칼럼(4)은 가소화 폴리염화비닐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190049603A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 피디젠 미세 잔류암 세포 분리 배양기

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103725599B (zh) * 2014-01-14 2015-05-27 刘韬 一种流体膜过滤细胞分离装置
CN104711188B (zh) * 2015-04-01 2017-11-07 湖南赛科菲特医疗科技有限责任公司 一种分离血液流体中肿瘤细胞的装置
CN104694381B (zh) * 2015-04-01 2017-06-16 湖南赛科菲特医疗科技有限责任公司 一种分离血液流体中肿瘤细胞的过滤器及整体装置
US11391744B2 (en) 2015-06-08 2022-07-19 Arquer Diagnostic Limited Methods and kits
ES2806498T3 (es) 2015-06-08 2021-02-17 Arquer Diagnostics Ltd Métodos para el análisis de una muestra de orina
CN105505760B (zh) * 2015-12-31 2018-05-25 上海白泽医疗器械有限公司 全自动非离心封闭式细胞洗涤系统
CN106282001A (zh) * 2016-10-09 2017-01-04 陈静 一种高通量快速捕获提纯循环肿瘤细胞的设备及方法
CN108251291A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 上海新微技术研发中心有限公司 一种细胞筛选装置和细胞筛选方法
CN107475094B (zh) * 2017-08-11 2021-01-26 河南科技大学第一附属医院 一种血细胞分离管和分离方法
CN108148736A (zh) * 2018-01-12 2018-06-12 上海元创生物科技有限公司 生物反应器内置活细胞清液分离装置
CN108175448A (zh) * 2018-02-02 2018-06-19 广州益养生物科技有限公司 一种可作液体活检的体外循环细胞捕捉系统
US20220023352A1 (en) * 2018-11-27 2022-01-27 Duke University Systems, devices, and methods for separating and washing microorganisms
CN109810873A (zh) * 2019-02-20 2019-05-28 暨南大学 一种不同粒径浮游甲藻分离器
IT201900022563A1 (it) * 2019-11-29 2021-05-29 Italtractor Componente di macchina operatrice
CN111841331A (zh) * 2020-07-17 2020-10-30 惠州市科近离子膜材料研究院 一种基于核孔膜的管式膜与应用
CN112080393B (zh) * 2020-09-29 2021-09-10 深圳睿思生命科技有限公司 一种针对肿瘤细胞的自动化分离富集装置及方法
CN112358958B (zh) * 2020-11-23 2023-10-27 浙江省人民医院 肿瘤科用的肿瘤细胞团的分选过滤装置
KR20230018311A (ko) * 2021-07-29 2023-02-07 주식회사 엠디뮨 세포 압출 시스템 및 이를 이용한 세포 압출 방법
CN114130203B (zh) * 2021-11-18 2024-07-26 上海拜高乐生物技术有限公司 一种细胞过滤装置
CN114813302B (zh) * 2022-06-01 2023-06-20 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种多种循环肿瘤细胞单采及自动鉴定机
CN114874911A (zh) * 2022-06-07 2022-08-09 上海拜高乐生物技术有限公司 一种细胞及其排泄物分离装置
CN115072664B (zh) * 2022-06-30 2023-04-25 衡水瑞森化工科技有限公司 一种盐酸提纯及硫酸根分离装置及方法
CN115216397A (zh) * 2022-09-01 2022-10-21 深圳零一生命科技有限责任公司 一种全自动核酸提取扩增诊断一体机
CN117946857B (zh) * 2024-03-27 2024-06-25 山东格林医学科技有限公司 一种car-nk细胞培养装置及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1116919C (zh) * 1998-04-07 2003-08-06 成都迪康血液科技有限公司 小面积中空纤维膜血浆分离滤器
CN1713951B (zh) * 2002-06-19 2010-05-26 西北生物治疗药物公司 切向流过滤设备和白细胞富集方法
US7424821B1 (en) * 2004-06-25 2008-09-16 Baxter International Inc. Characterization of porous media
US7022518B1 (en) * 2005-01-31 2006-04-04 Glen Feye Apparatus and method for co-culturing of cells
JP2006325833A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Hidetoshi Tsuchida 血中微粒子製剤の除去装置
JP5032792B2 (ja) * 2006-05-22 2012-09-26 浜松ホトニクス株式会社 細胞選別装置
CN201046965Y (zh) * 2007-05-14 2008-04-16 高大勇 添加和去除细胞悬浮液中低温保护剂的通用细胞处理机
EP3789056A1 (en) * 2007-08-31 2021-03-10 SeaStar Medical, Inc. Selective cytopheresis devices and related methods thereof
JP5704590B2 (ja) * 2010-02-05 2015-04-22 国立大学法人東京農工大学 サイズ選択マイクロキャビティアレイを用いた循環腫瘍細胞の検出
WO2013043433A2 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Fenwal, Inc. Disposable fluid circuits and methods for cell washing
JP2013036818A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Kaneka Corp 腫瘍細胞の濃縮方法及び分離材
CN103243026B (zh) * 2012-02-14 2014-09-03 常州医凌生命科技有限公司 多功能全自动细胞及溶液处理仪
CN102796662B (zh) * 2012-08-06 2013-12-18 中国科学技术大学 一种全自动细胞处理装置及其应用
GB201319141D0 (en) * 2013-10-30 2013-12-11 Exmoor Pharma Concepts Ltd Volume reduction devices and method
CN103725599B (zh) * 2014-01-14 2015-05-27 刘韬 一种流体膜过滤细胞分离装置
CN203754717U (zh) * 2014-01-14 2014-08-06 刘韬 一种流体膜过滤细胞分离装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190049603A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 피디젠 미세 잔류암 세포 분리 배양기

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