KR20210104063A - 유체 내에서 입자의 농도를 변경하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20210104063A
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제레미 가슐랭
니콜라 베르탱
엠마누엘 뱅상
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애니티스 테크놀로지스
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Abstract

유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하기 위한 시스템(1)으로서, 상기 시스템은: - 제 1 용기(11) 및 제 2 용기(12); - 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)로서, 상기 제 1 용기(11)는 제 1 이송 장치(13)의 입구(133)에 유동적으로 연결되고 제 2 용기(12)는 제2 이송 장치(14)의 입구(143)에 유동적으로 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 각각은 상기 챔버 내에서 음향파를 생성하기 위해 적어도 하나의 음향파 생성기(16)와 연관되도록 구성된 챔버(131, 141); 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 제 2 출구(135, 145)를 포함하는 적어도 2개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하고, 상기 제 1 출구(134, 144)는 제 1 용기(11)에 유동적으로 연결되고 제 2 출구(135, 145)는 제 2 용기(12)에 유동적으로 연결되는, 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14); 및 - 상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 각각의 유체의 부피를 일정하게 유지하기 위한 수단을 포함한다.

Description

유체 내에서 입자의 농도를 변경하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 유체에서 입자의 농도 변경에 의한 유체 분류 및 농축 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 음향파(acoustic wave) 생성기와 관련된 시스템을 사용하여 유체에서 주어진 입자 군의 농도를 변경하는 것을 포함한다.
여과 또는 원심 분리 공정에 기초한 시스템은 입자 현탁액, 특히 전혈, 골수, 또는 뇌척수액과 같은 세포 현탁액, 또는 광산 슬러리 또는 진흙과 같은 미네랄 현탁액에서 성분의 분리를 위해 당업계에 주지되어 있다.
일반적인 혈액 분류 과정에서, 전혈은 제 1 튜브에 수집된 다음 원심 분리되어 전혈을 그 성분으로 분리한다. 빈 튜브를 제 1 튜브에 연결하고 밸브를 조작하면, 혈액 성분이 다른 튜브로 전달된다. 상기 혈액 성분은 적혈구, 혈소판, 혈장, 등일 수 있다.
그러나 전혈의 여과 또는 원심 분리는 몇 가지 문제를 제기한다. 원심 분리의 높은 회전 속도는 전혈의 층화를 허용하여 그 성분을 분리하지만 세포에 강한 전단을 유도한다. 혈구는 막 구멍을 통해 강제로 통과되기 때문에 여과에 의해 손상될 수도 있다. 여과 및 원심 분리 공정도 비용이 많이 들고 장비의 광범위한 세척이 필요하며 전혈 성분을 분리하는 데 100% 효율적이지 않으며 시간이 많이 걸리며 샘플을 조작해야 하는 부담이 있다.
전혈 성분의 음향 영동 분리(acoustophoretic separation)는 이러한 많은 단점을 극복한다. 실제로, 회전력이나 기계력이 필요하지 않고 가해지는 음향력이 더 낮기 때문에 혈액 성분의 손상을 방지한다.
전혈 성분의 전형적인 음향 영동 분리에서, 전혈이 채널에 도입되고 초음파 필드가 상기 채널 내에서 생성된다. 이를 통해 채널에서 음압 노드(acoustic pressure)를 생성할 수 있다. 전혈 성분이 음압 노드로 이동하여 선택적으로 분리할 수 있다.
문서 WO 2017/191289호는 다중 혈액 주머니 시스템을 사용하여 전혈 성분의 이러한 음향 영동 분리를 개시한다. 상기 시스템은 여러 개의 혈액 수집 주머니와 직렬로 배열된 유체를 전달하기 위한 이송 수단을 포함한다. 전혈은 시스템에 도입되고 이송 수단에서 연속적인 음향 영동 분리를 거쳐 구성 요소의 분리를 유도한다. 그러나 이러한 시스템은 분리 주기를 수행할 수 없고 성분의 일부가 음향 영동 분리를 벗어날 수 있기 때문에 전혈 성분의 100% 효과적인 분리를 허용하지 않는다.
수질 오염이나 유체의 입자 농도를 변경해야 하는 기타 분야와 같은 혈액 분류 이외의 분야에서도 유사한 문제가 생성한다.
위에서 확인된 최신 기술과 관련하여, 본 발명의 기초가 되는 하나의 목적은 유체, 특히, 최적의 효율성을 가지고, 유체의 분류, 하나 또는 여러 성분이 있는 유체의 농축, 하나 또는 여러 성분의 유체 고갈에서 입자의 하나 또는 여러 군의 농도 변화를 허용하는 단순하고 비싸지 않은 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체에서 하나 또는 여러 입자 군의 농도를 변경하는 간단하고 빠른 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하기 위한 시스템에 관한 것으로, 시스템은
- 제 1 용기 및 제 2 용기;
- 제 1 이송 장치 및 제 2 이송 장치로서, 상기 제 1 용기는 제 1 이송 장치의 입구에 유동적으로 연결되고, 제 2 용기는 제 2 이송 장치의 입구에 유동적으로 연결되며, 제 1 및 제 2 이송 장치 각각은
챔버(chamber) 내에서 음향파를 생성하기 위해 적어도 하나의 음향파 생성기와 연관되도록 구성된 챔버;
상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 제 2 출구를 포함하는 적어도 2개의 출구를 포함하고,
제 1 출구는 제 1 용기에 유동적으로 연결되고, 제 2 출구는 제 2 용기에 유동적으로 연결되는, 제 1 이송 장치 및 제 2 이송 장치; 및
- 제 1 및 제 2 용기 각각의 유체의 부피를 일정하게 유지하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에서, "유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하는 것(changing a concentration of at least one given group of particles comprised in a fluid)"이라는 표현은 특히 적어도 하나의 주어진 입자 군으로 유체를 농축하거나 적어도 하나의 주어진 입자 군의 유체를 고갈하는 것을 목적으로 상기 농도를 증가시키거나, 상기 농도를 감소시키는 것을 포함한다.
본 발명의 시스템은 유체를 주어진 복수의 입자 군으로 분류하는데 사용될 수 있다.
상기 주어진 입자 군의 입자는 생성된 음향파의 파장 및 채널의 기하학적 구조에 따라 각각의 이송 장치의 제 1 출구로 선택적으로 안내된다. 예를 들어, 제 1 중앙 출구 및 2개의 제 2 주변 출구를 포함하는 3개의 출구를 갖는 챔버의 경우, 입자는 제 1 중앙 출구로 안내된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 특히 용기의 출구에서 이송 장치의 입구로 그리고 이송 장치의 출구에서 용기의 입구로 시스템 내에서 제어된 흐름을 적용하기 위한 흐름 제어 수단을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 흐름 제어 수단은 제어 유닛, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정을 수행하기 위한 측정 수단, 및 시스템 내에 유체 흐름을 부과하기 위한 유동 수단을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능(function)으로서 상기 시스템 내에서 순환하는 유체의 유량(flow rate)을 조절함으로써 제 1 및 제 2 용기 각각 내의 유체의 부피를 일정하게 유지하도록 구성된다. 이 실시예에서, 시스템 내의 유체의 흐름은 바람직하게는 항상 제어된다.
일 실시예에서, 측정 수단은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 중량 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 유체 유량을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 측정 수단은 중량, 부피, 유량, 또는 당업계에 공지된 부피를 나타내는 임의의 다른 값을 측정하기 위한 계량 스케일, 유량계, 또는 임의의 다른 수단일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피의 측정, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 중량의 측정, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기에서 유체 유량의 측정이다. 특히, 유체 유량은 유리하게는 제 1 용기의 입구 및/또는 제 2 용기의 입구에서 측정된다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기는 중량이 일정하게 유지되고 유량이 전자적으로 조절되는 것을 보장하기 위해 실시간으로 계량된다.
일 실시예에서, 유동 수단은 제 1 및 제 2 용기와 제 1 및 제 2 이송 장치의 입구에서 유량을 조절하도록 구성된다. 이 실시예에서, 상기 유동 수단은 측정 수단과 협력하여 제 1 및 제 2 용기 각각에 있는 유체의 부피가 일정한 것을 보장한다. 전형적으로, 유동 수단에 의해 부과되는 유량은 용기 내의 유체의 부피 및/또는 용기의 중량, 및/또는 용기 내의 유체 유량을 측정하는 측정 수단에 의해 제어된다.
일 실시예에서, 유동 수단은 제 1 및 제 2 용기와 제 1 및 제 2 이송 장치의 출구에 위치한다.
일 실시예에서, 유동 수단은 예를 들어 연동 펌프, 기어 펌프, 원심 펌프, 다이어프램 펌프, 회전 날개 펌프, 피스톤 펌프, 압력 펌프, 중력, 및 이들의 파생물과 같은 펌프를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 유동 수단은 밸브를 포함한다. 이 실시예에서, 상기 유동 수단은 제 1 및/또는 제 2 용기의 완전한 비움을 방지하기 위해 제 1 및 제 2 용기 및 챔버의 입구에서 유량을 조절한다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 이송 장치 각각의 입구에서의 유체 유량은 0.1 mL/min 내지 50 mL/min 이다.
일 실시예에서, 각각의 제 1 및 제 2 용기의 입구에서의 유체 유량은 0.1 mL/min 내지 50 mL/min이다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 중앙 출구 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 2개의 제 2 주변 출구를 포함하는 적어도 3개의 출구를 포함한다. 이 실시예에서, 챔버에 음향장을 인가하면, 주어진 입자 군이 챔버의 중앙에 생성된 음압 노드로 이동하여 제 1 중앙 출구에서 전달되는 반면 유체의 다른 성분은 제 2 주변 출구에서 챔버의 측면에 전달된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 폐 루프 시스템이다. 이 실시예에서, 유체는 주어진 입자 군의 농도가 제 2 용기에서 미리 정의된 수준에 도달할 때까지 시스템에서 여러 번 순환한다.
일 실시예에서, 상기 미리 정의된 수준은 상기 입자에 대한 순도 요건 이하이다. 상기 요건은 규제 요건 또는 클라이언트 요건일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 폐 루프 분리기이다. 이것은 유체로부터 주어진 입자 군을 분리하고 및/또는 상기 입자 군으로 상기 유체를 농축하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 무균이다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 폐쇄 시스템이다.
일 실시예에서, 시스템은 일회용이다. 이 실시예에서, 일회용은 양호한 위생, 규정 준수를 보장하고 시간을 절약한다. 이 실시예에서, 시스템은 매 사용 후에 변경된다.
일 실시예에 따르면, 시스템 및 모든 부품은 소독 가능하다. 이 실시예에서, 시스템은 세정조, 소독 와이프, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 수단을 사용하여 소독될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 휴대용 시스템이다. 이 실시예에서, 시스템의 치수 및 상기 시스템의 각 부분 사이의 연결은 상기 시스템의 용이한 운송을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 유체는 액체이다.
일 실시예에서, 유체는 인간 및/또는 비-인간 세포 현탁액, 세포 클러스터(cell cluster) 현탁액, 혈액, 전혈, 외과용 혈액, 혈소판이 농축된 혈장, 담황막, 소변, 혈청, 림프, 유동화된 배설물, 지방 조직, 골수, 뇌척수액, 정자, 제대혈, 우유, 타액, 조직, 난단백, 조개 껍질 혼합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 생물학적 유체이다.
일 실시예에서, 유체는 완충 배지, 물, 오일, 진흙, 공기, 또는 이들의 혼합물일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기에 포함된 유체는 인간 및/또는 비-인간 세포 현탁액, 혈액, 전혈, 외과용 혈액, 혈소판이 농축된 혈장, 담황막, 소변, 혈청, 림프, 유동화된 배설물, 지방 조직, 골수, 뇌척수액, 정자, 제대혈, 우유, 타액, 조직, 난단백, 조개 껍질 혼합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 생물학적 유체이다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기에 포함된 유체는 완충 배지, 물, 오일, 진흙, 공기, 또는 이들의 혼합물일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
일 실시예에 따르면, 완충 배지는 보존 및/또는 항 응고를 위한 첨가 용액이다. 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 보존용 첨가제 용액은 예를 들어 SAG-만니톨(Mannital)(SAGM), PAS III M 또는 SSP+이다.
예시적인 일 실시예에 따르면, 항응고용 첨가제 용액은 예를 들어 시트레이트-포스페이트-덱스트로스 용액(CPD)이다.
일 실시예에서, 입자는 생물학적 세포, 분산 배지에 분산된 세포, 단분산(monodisperse) 또는 다분산(polydisperse) 세포, 혈구, 혈소판, 적혈구, 백혈구, 암 세포, 줄기 세포, 전구 세포, 박테리아, 단백질, 리포솜(liposome), 소기관(organelle), 세포 클러스터, 바이러스, 소포(vesicle), 미세 입자(microparticle), 나노 입자, 미세 기포, 마이크로비드(microbead), 미생물, 기생충, 조류(algae), 모래, 침전물, 먼지, 항체, 분말, 생식 세포(gamete), 기생충 알, 플랑크톤, 조직, 지방, 꽃가루 , 포자, 금속 입자, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
다 분산 세포의 경우, 세포 사이의 크기 차이는 챔버의 두께를 따라 생성된 음압 노드(acoustic pressure node)를 향한 이동 속도의 차이에 따라 세포가 분리되도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 생물학적 유체는 전혈이고 본 발명의 시스템은, 원심 분리 없이, 적혈구(RBC), 백혈구(WBC), 혈소판, 혈소판 불량 혈장(PPP) 또는 혈소판 농축 혈장(PRP)과 같은 혈장과 같은 혈액 제품으로 분획화 및 농축을 허용한다.
일 실시예에서, 입자는 1 nm 내지 1 mm 범위의 평균 크기를 갖는다. 작은 단백질은 일반적으로 평균 크기가 약 1nm인 반면 세포 클러스터는 평균 크기가 최대 1mm일 수 있다.
일 실시예에서, 음향파의 파장은 분리될 입자의 평균 크기보다 크며, 바람직하게는 이 평균 크기의 10배 이상이다.
일 실시예에서, 챔버의 두께는 적어도 음향파가 생성되는 종축(longitudinal axis)을 따르는 위치에서 분리될 입자의 평균 크기의 10배 이상이다.
일 실시예에서, 유체는 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개의 입자 군과 같이 유체로부터 분리될 하나 초과의 입자 군을 포함한다. 이 실시예에서, 유체로부터 각각의 입자 군을 분리하기 위해 별개의 파장을 갖는 음향파가 사용된다.
일 실시예에서, 유체는 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개의 입자 군과 같은 하나 초과의 입자 군으로 농축된다.
일 실시예에서, 유체는 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개의 입자 군과 같은 하나 초과의 입자 군이 고갈된다.
일 실시예에서, 제 1 용기 내의 유체는 적어도 하나의 입자 군으로 농축되는 반면, 제 2 용기는 적어도 또 다른 입자 군으로 농축된다.
일 실시예에서, 시스템의 부품들 사이의 연결은 무균이다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기는 각각 유체를 포함하도록 구성되고, 제 1 용기에 포함된 유체는 적어도 하나의 주어진 입자 군으로 농축되고 제 2 용기에 포함된 유체는 상기 입자 군이 고갈된다.
일 실시예에서, 각각의 제 1 및 제 2 용기는 유체가 전달, 저장 또는 수집되는 챔버, 생물 반응기, 병, 주머니, 파우치, 바이알, 저장소, 모듈 또는 병이다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및 제 2 용기는 동일한 부피를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및 제 2 용기는 별개의 부피를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 용기의 부피와 제 2 용기의 부피 사이의 비율은 0.1 내지 10 범위이다.
제 1 및 제 2 용기 내의 유체의 부피 또는 상기 부피 사이의 비율을 제어하면 유체의 부피 및 주어진 입자 군의 농도 측면에서 제 1 용기에 수집된 최종 유체를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 용기는 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 용기는 상기 용기에 유체를 삽입하고 챔버의 제 1 출구에 유체적으로 연결되도록 구성된 하나의 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 2 용기는 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 2 용기는 상기 용기에 유체를 삽입하고 챔버의 제 2 출구에 유체적으로 연결되도록 구성된 하나의 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 용기는 2개의 입구, 즉 상기 용기에 유체를 삽입하도록 구성된 제 1 입구 및 챔버의 제 1 출구에 유체적으로 연결된 제 2 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 2 용기는 2개의 입구, 즉 상기 용기에 유체를 삽입하도록 구성된 제 1 입구 및 챔버의 제 2 출구에 유체적으로 연결된 제 2 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기는 일회용이다. 이 실시예에서, 일회용은 양호한 위생, 규제 요건을 보장하고 시간을 절약한다. 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기는 매 사용 후 교체된다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 용기는 바늘을 사용하여 그 내용물을 주입하거나 샘플링할 수 있도록 하는 격막에 의해 폐쇄된 제 2 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 용기는 분리 공정 전에 그 내용물을 제 1 및/또는 제 2 용기로 분배하기 위해 다른 용기에 유체 연결될 수 있도록 하는 제 2 입구를 갖는다.
일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 용기는 적어도 하나의 정맥 천자 바늘에 유체 연결된다. 이 실시예에서, 상기 정맥 천자 바늘은 피험자(subject)의 정맥에 연결될 수 있다. 정맥 천자 바늘은 상기 피험자로부터 제 1 및/또는 제 2 용기로 혈액을 이송하고, 이송 장치에서 적어도 한 번 통과한 후 농축된 혈액을 상기 피험자에게 다시 이송하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기 및/또는 챔버는 생체 적합성, 항균 및/또는 저자극성 물질을 포함한다. 생체 적합성 물질은 생물학적 유체와의 접촉을 허용하므로 유리한다. 항균 및/또는 저자극성 물질은 유체와 접촉시 바람직하지 않은 미생물 및/또는 알레르기의 성장을 방지하므로 유리한다.
일 실시예에서, 상기 물질의 예는 예를 들어 유기 중합체 또는 무기 중합체와 같은 중합체; 예를 들어 스테인리스 강과 같은 금속; 예를 들어 하이드로 겔과 같은 겔; 예를 들어 용융 석영, 파이렉스와 같은 유리; 예를 들어 실리콘과 같은 결정; 예를 들어 실리콘 카바이드와 같은 세라믹; 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 중합체의 예는 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리디메틸실록산, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 이송 장치는 직렬로 배열되지 않는다. 이 실시예에서, 용기에 포함된 유체는 제 1 및 제 2 이송 장치에서 음향파로 연속적으로 처리되지 않는다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 이송 장치는 병렬로 배열된다. 이 실시예에서, 용기에 포함된 유체는 제 1 또는 제 2 용기에 수집되기 전에 제 1 및 제 2 이송 장치의 음향파와 동시에 처리되어 각각의 용기의 유체의 부피가 항상 일정하게 유지되도록 한다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 이송 장치는 일회용이다. 이 실시예에서, 일회용은 양호한 위생, 규제 요건을 보장하고 시간을 절약한다. 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기는 매 사용 후 교체된다.
일 실시예에서, 제 1 또는 제 2 이송 장치 각각은 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 입구를 포함하고, 상기 입구는 제 1 또는 제 2 용기 중 하나에 유체 연결된다.
일 실시예에서, 각각의 이송 장치의 챔버는 세로 축을 따라 연장하고, 제 1 횡축(transverse axis)을 따라 측정된 폭 및 제 1 횡축에 수직인 제 2 횡축을 따라 측정된 두께를 갖는 단면을 가지며, 폭은 두께 이상이고, 챔버는 제 2 횡축을 따라 제 1 및 제 2 벽을 갖는다.
일 실시예에서, 챔버는 원통형 형상 또는 평행육면체 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 챔버는 채널이다.
일 실시예에서, 챔버의 폭/두께 비율은 1보다 크다.
챔버의 두께는 제 1 벽과 제 2 벽을 분리하는 제 2 횡축을 따라 측정된 거리와 동일하다.
일 실시예에서, 챔버의 두께는 10 ㎛ 내지 1 mm 범위이다.
일 실시예에서, 챔버는 마이크로 채널이고, 즉 챔버는 전체 길이에 걸쳐 1mm 이하의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 음향파는 파장 λ를 갖고 챔버의 두께는 λ/4의 배수와 실질적으로 동일하다.
일 실시예에서, 챔버의 두께는 챔버의 종축을 따라 일정하거나 가변적이다.
일 실시예에서, 챔버의 폭은 0.1mm보다 크다.
일 실시예에서, 챔버의 폭은 챔버의 종축을 따라 일정하거나 가변적이다.
일 실시예에서, 챔버는 길이의 적어도 일부, 특히 전체 길이에 걸쳐 직사각형, 정사각형, 난형 또는 원형 단면을 갖는다.
일 실시예에서, 종축을 따른 챔버의 길이는 1cm보다 크다.
일 실시예에서, 각각의 제 1 또는 제 2 이송 장치는 종축을 따라 상기 적어도 하나의 음향파 생성기 반대편에 위치한 적어도 하나의 반사기를 포함한다.
일 실시예에서, 반사기는 금속, 바람직하게는 티타늄 또는 스테인리스 강으로 만들어진 층이다.
일 실시예에서, 반사기는 자유 공기 층이거나, 예를 들어 코르크와 같은 발포체 유사 물질이다.
일 실시예에서, 반사기는 이송 장치의 챔버 외부에 있는 자유 공기 층이다.
일 실시예에서, 한편으로는 반사기와 유체 및 다른 한편으로 벽의 물질 사이의 임피던스 차이로 인해 챔버의 제 1 벽과 제 2 벽 사이에서 앞뒤로 이동하는 음향파의 다중 반사가 있다.
일 실시예에서, 반사기의 음향 반사 계수는 0.5 내지 1, 바람직하게는 0.75 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1의 범위이다. 일 실시예에 따르면, 제 2 벽(즉, 반사기 층)은 0.5 내지 1, 바람직하게는 0.75 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1 범위의 음향 반사 계수를 나타내는 물질로 만들어진다.
일 실시예에서, 반사기는 유체의 음향 임피던스와 구별되는 음향 임피던스를 갖는 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 반사기는 유체의 음향 임피던스보다 열등한 음향 임피던스를 갖는 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 반사기는 유체의 음향 임피던스보다 우수한 음향 임피던스를 갖는 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽, 바람직하게는 둘 모두는 유체와 유사한 음향 임피던스를 갖는 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 음향파 생성기와 결합된 제 1 벽을 향하는 제 2 벽은 유체의 음향 임피던스보다 적어도 10배 더 큰 음향 임피던스를 갖는 물질을 포함한다. 챔버 벽에 높은 음향 임피던스를 갖는 물질을 사용하는 것은 현저한 압력 극값의 형성을 촉진하여 입자의 음향 집중을 향상시키기 때문에 유리한다.
일 실시예에서, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽, 바람직하게는 둘 다 미네랄 유리, 유기 유리, 석영, 예를 들어 PMMA 또는 폴리 카보네이트와 같은 열가소성 물질, 금속, 또는 혼합물의 군으로부터 선택된 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 플레이트, 실린더의 일부 또는 구체의 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 불투명하다, 즉, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 광학적으로 투명하지 않으며, 즉 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 200nm 내지 50μm의 파장에 투명하지 않다.
일 실시예에서, 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 광학적으로 투명하며, 즉 챔버의 제 1 및/또는 제 2 벽은 200nm 내지 50μm의 파장에 투명하다. 이 실시예는 챔버 내에 존재하는 세포와 같은 입자의 이미지를 획득하는 것이 바람직하다면 특히 유리하다.
일 실시예에서, 제 1 이송 장치 및/또는 제 2 이송 장치는 챔버와 유체 연통하는 단일 입구를 포함한다.
일 실시예에서, 제 1 이송 장치 및/또는 제 2 이송 장치는 챔버의 길이를 따라 배열된 복수의 음향파 생성기를 포함한다. 상기 음향파 생성기는 챔버의 동일한 측면에 위치한다. 대안적으로, 상기 음향파 생성기는 서로 반대편에 위치한다.
복수의 음향파 생성기의 사용은 유체가 고속으로 흐를 때 또는 큰 입자 층이 생성될 때 유리한다. 첫 번째 경우, 유체 속도가 증가함에 따라 발전기 아래의 비행 시간이 감소한다. 집중을 맞추기 위해 더 많은 수의 변환기를 사용하는 것을 요구할 수 있다. 두 번째 경우, 예를 들어 흐름이 없는 경우, 다수의 음향파 생성기를 사용하여 큰 입자의 층을 형성하는 것이 가능하다.
복수의 음향파 생성기를 사용하는 경우, 복수의 음향파 생성기 중 적어도 하나는 챔버의 폭을 따라 음향파를 생성시킬 수 있다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 압전 변환기, 광대역 음향파 생성기, 또는 전자기 진동기이다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 챔버 외부에 있다.
일 실시예에서, 제 1 이송 장치 및/또는 제 2 이송 장치는 음향파 생성기에 결합된 송신기 층을 더 포함한다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 챔버의 제 1 벽과 결합된다.
일 실시예에서, 예를 들어 음향파 생성기는 건식 음향 결합에 의해 챔버의 제 1 벽과 결합된다. 상기 실시예에서, 제 1 벽은 송신기이고 제 2 벽은 반사기 층이다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 음향파 생성기는 결합 층으로 제 1 벽(즉, 송신기 층)에 결합된다.
일 실시예에 따르면, 상기 결합 층은 열가소성 엘라스토머, 열가소성 폴리우레탄, 또는 실리콘으로 제조된다.
일 실시예에 따르면, 상기 결합 층은 오일 또는 오일을 포함하는 혼합물로 만들어진다.
일 실시예에 따르면, 제 1 벽(즉, 송신기 층)의 음향 전도 계수는 0.5 내지 1, 바람직하게는 0.75 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1의 범위이다. 일 실시예에 따르면, 제 1 벽(즉, 송신기 층)은 0.5 내지 1, 바람직하게는 0.75 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1 범위의 음향 전도 계수를 나타내는 물질로 제조된다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 예를 들어 본딩 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의해 챔버의 제 1 벽 내에 통합된다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 예를 들어 챔버의 제 1 벽에 고정될 수 있다. 이 고정은 당업자에게 공지된 임의의 방법, 특히 접착에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 반사기는 예를 들어 챔버의 제 2 벽에 고정될 수 있다. 이 고정은 당업자에게 공지된 임의의 방법, 특히 접착에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 반사기는 예를 들어 일시적으로 챔버의 제 2 벽에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 정현파 전압이 공급될 수 있다. 변형에서, 음향파 생성기는 삼각파 또는 구형파 전압이 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 디지털 또는 아날로그 제어에 의해 작동될 수 있다.
일 실시예에서, 음향 정합 물질 층이 음향파 생성기와 챔버의 제 1 벽 사이에 존재할 수 있다. 음향 정합은 이 목적에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 물질을 사용하여 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 부피 음향파, 표면 음향파, 스탠딩 표면 음향파, 다차원 음향파 또는 스탠딩 음향파를 생성한다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 챔버의 폭이 아닌 두께에 걸쳐 음향력장을 생성한다. 이 실시예는 입자 층의 형성을 허용하기 때문에 특히 유리하다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 챔버의 두께 및 폭에 걸쳐 음향력장을 생성한다. 이 실시예는 챔버의 임의의 영역에서 크기에 따라 입자 군을 이동시켜 생물학적 유체와 같은 입자 현탁액을 구분하고 분류하는 것이 가능할 수 있기 때문에 특히 유리하다.
일 실시예에서, 음향파는 예를 들어 85° 내지 95°, 예를 들어 89°에서 91°까지의 범위의 챔버의 종축에 대한 입사각을 갖는다.
일 실시예에서, 음향파는 실질적으로 90°의 챔버의 종축에 대한 입사각을 갖는다.
일 실시예에서, 음향파는 5 ㎛ 내지 2 cm 범위의 파장(λ)을 갖는다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 제 2 횡축을 따라 챔버의 공진 주파수(f0)와 다를 수 있는 주파수(f)에서 작동한다.
"f0는 제 2 횡축을 따른 챔버의 공진 주파수(f0 being a resonance frequency of the chamber along the second transverse axis)"라는 표현은 f0이 챔버의 종축을 따라 주어진 위치에서 측정된 챔버의 두께(e)가 e=nλ/2에 의해 결정되는 것을 의미하며, 여기서 n은 정수이며, λ=Cf/fo, 여기서 Cf는 유체 온도(예를 들어, 20℃)에서 챔버 내에 존재하는 유체의 음속을 나타낸다. 즉, 주파수 f0은 챔버의 종축을 따라 주어진 위치에서 챔버의 음향파 공명 조건을 충족시키고 제 2 횡축을 따른, 즉 두께를 따른 정상파의 형성을 일으키는 이론적 주파수와 동일하다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 100MHz 이하, 특히 0.05 내지 100MHz 범위의 주파수에서 작동한다. 이 실시예는 살아있는 세포를 손상시키지 않고 취급할 수 있기 때문에 특히 유리하다.
일 실시예에서, 음향파 생성기는 바람직하게는 f0과는 다르고 0.75f0 내지 1.25f0 범위에 있는 주파수(f)에서 작동한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 입자 층, 예를 들어 세포는 음향 집중에 의해 형성된다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 음향 압력의 극한은 생성된 음향파에 의해 유체 내에 형성된다.
입자 층은 바람직하게는 생성된 음향파에 의해 유체 내에 형성된 극한 음향 압력(음향 노드 또는 안티노드)에 집중된다. 예를 들어, 별개의 입자의 복수의 층이 형성되고, 이들 층 각각은 별개의 음향 압력 극값으로 존재한다.
이 실시예에서, 세포 층은 극한 음향 압력에서 챔버에 형성될 수 있으며, 이는 상기 세포와 함께 제 1 용기 내의 유체의 농축을 허용한다.
형성되는 입자 층은 챔버의 종축을 따라 길어지는 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 집중면에 수직인 방향에서 볼 때 타원형 또는 직사각형 형상일 수 있다. 변형에서, 형성되는 입자 층은 집중면에 수직인 방향에서 볼 때 타원형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 시스템의 상이한 부분들 사이의 유체 연결은 가요성 매니 폴드 또는 튜브 및 클램프 또는 밸브와 같이 당업자에게 공지된 임의의 수단을 포함한다. 도면에서의 표현은 치수와 위치를 나타내지 않는다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 제 3 용기 및 제 3 이송 장치를 더 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 복수의 용기 및 복수의 이송 장치를 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 용기는 하나의 이송 장치에 연결될 수 있고, 즉, 용기의 수는 이송 장치의 수와 같거나, 각각의 용기는 하나 초과의 이송 장치, 일반적으로 두 개의 이송 장치에 연결될 수 있다. 이 실시예는 유체에서 하나 초과의 입자 군의 분리를 허용하므로 특히 유리하다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 음향, 광학, 또는 전자기 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않는 비-침습적 수단을 통해 측정을 허용하도록 설계된 여러 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 시스템에 의해 유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하는 방법에 관한 것으로, 상기 시스템은
- 제 1 용기 및 제 2 용기;
- 제 1 이송 장치 및 제 2 이송 장치로서, 각각
챔버 내에서 음향파를 생성하기 위해 적어도 하나의 음향파 생성기와 연관되도록 구성된 챔버,
상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 제 2 출구를 포함하는 입구 및 적어도 2개의 출구를 포함하는 제 1 이송 장치 및 제 2 이송 장치를 포함하며,
상기 방법은:
(a) 일정 부피의 유체를 제 1 용기에 도입하고 일정 부피의 유체를 제 2 용기에 도입하는 단계;
(b) 상기 제 1 및 제 2 이송 장치 각각의 챔버 내부에 음향파를 생성시켜 음향장(acoustic field)을 인가하는 단계인 예비 단계와;
후속되는,
(c) 동시에 제 1 용기에 포함된 유체를 제 1 이송 장치의 챔버로 이송하고 제 2 용기에 포함된 유체를 제 2 이송 장치의 챔버로 이송하는 단계;
(d) 동시에 제 1 및 제 2 이송 장치의 제 1 출구로부터 수집된 상기 주어진 입자 군으로 농축된 유체를 제 1 용기로 이송하고, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치의 제 2 출구로부터 수집된 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 제 2 용기로 이송하는 단계를 포함하고;
상기 제 1 및 제 2 용기 내의 유체의 각각의 부피는 단계 (c) 및 (d) 동안 일정하게 유지된다.
일 실시예에서, 상기 방법은:
(a') 전술된 본 발명의 시스템을 제공하는 단계;
(a) 일정한 부피의 유체를 제 1 용기에 도입하고 일정한 부피의 유체를 제 2 용기에 도입하는 단계;
(b) 상기 제 1 및 제 2 이송 장치 각각의 챔버 내부에 음향파를 생성시켜 음향장을 인가하는 단계를 포함하고;
후속되는,
(c) 동시에 상기 제 1 용기에 포함된 유체를 제 1 이송 장치의 챔버로 이송하고 상기 제 2 용기에 포함된 유체를 제 2 이송 장치의 챔버로 이송하는 단계,
(d) 동시에 제 1 및 제 2 이송 장치의 제 1 출구로부터 수집된 상기 주어진 입자 군으로 농축된 유체를 제 1 용기로 이송하고, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치의 제 2 출구로부터 수집된 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 제 2 용기로 이송하는 단계를 포함하고,
제 1 및 제 2 용기 내의 유체의 각각의 부피는 단계 (c) 및 (d) 동안 일정하게 유지된다.
본 발명의 방법은 유체에서 적어도 하나의 주어진 입자 군을 분리하기 위한 간단하고 빠른 방법이다.
본 발명의 방법은 또한 취급된 입자의 선택적 음향 집중에 의해 무 필터 여과를 수행할 수 있게 한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 전술한 바와 같이 본 발명의 시스템에 의해 구현된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 각각의 이송 장치의 챔버 내에서 음향파를 생성하기 위한 적어도 하나의 음향파 생성기와 관련된다.
일 실시예에서, 단계 (c) 및 단계 (d)는 동시적이다.
일 실시예에서, 유체는 제 1 및 제 2 용기 중 하나로부터 제 1 및 제 2 이송 장치 중 하나를 통해 제 1 및 제 2 용기 중 하나로 연속적으로 순환된다.
일 실시예에서, 본 발명의 방법은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 중량 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기에서 유체 유량의 측정을 포함한다.
일 실시예에서, 제어된 흐름을 특히 용기의 출구에서 이송 장치의 입구로 그리고 이송 장치의 출구에서 용기의 입구로 인가하기 위한 흐름 제어 수단이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 흐름 제어 수단은 제어 유닛, 측정 수단, 및 흐름 수단을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능으로서 시스템에서 순환하는 유체의 유량을 조절함으로써 제 1 및 제 2 용기 각각의 유체의 부피를 일정하게 유지하도록 구성된다. 이 실시예에서, 시스템 내의 유체의 흐름은 바람직하게는 항상 제어된다.
일 실시예에서, 측정 수단은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 중량, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체 유량을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 측정 수단은 중량, 부피, 흐름, 또는 당업계에 공지된 부피를 나타내는 임의의 다른 값을 측정하기 위한 저울, 유량계, 또는 임의의 다른 수단일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피의 측정, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기의 중량의 측정, 및/또는 제 1 용기 및/또는 제 2 용기에서 유체 유량의 측정이다.
일 실시예에서, 제 1 용기 및/또는 제 2 용기는 중량이 일정하게 유지되고 유량이 전자적으로 조절되는 것을 보장하기 위해 실시간으로 계량된다.
일 실시예에서, 유동 수단은 제 1 및 제 2 용기와 제 1 및 제 2 이송 장치의 입구에서 유량을 조절하도록 구성된다. 이 실시예에서, 상기 유동 수단은 측정 수단과 협력하여 제 1 및 제 2 용기 각각에 있는 유체의 부피가 일정하다는 것을 보장한다. 일반적으로, 유동 수단에 의해 부과되는 유량은 용기의 부피 또는 중량을 측정하는 측정 수단에 의해 제어된다.
일 실시예에서, 유동 수단은 제 1 및 제 2 용기와 제 1 및 제 2 이송 장치의 출구에 위치한다.
일 실시예에서, 유동 수단은 예를 들어 연동 펌프, 기어 펌프, 원심 펌프, 다이어프램 펌프, 회전 날개 펌프, 피스톤 펌프, 압력 펌프, 중력 및 이들의 파생물과 같은 펌프를 포함한다. 일 실시예에서, 유동 수단은 밸브를 포함한다. 이 실시예에서, 상기 유동 수단은 제 1 및/또는 제 2 용기의 완전한 비움를 방지하기 위해 제 1 및 제 2 용기 및 챔버의 입구에서 유량을 조절한다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 이송 장치 각각의 입구에서의 유체 유량은 0.1 mL/min 내지 50 mL/min이다.
일 실시예에서, 각각의 제 1 및 제 2 용기의 입구에서의 유체 유량은 0.1 mL/min 내지 50 mL/min이다.
일 실시예에서, 방법은 제 1 용기 및/또는 제 2 용기 내의 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능으로서 제 1 및 제 2 용기 및 제 1 및 제 2 이송 장치의 입구에서 각각의 유량을 조절하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 단계(c) 및(d)는 유체에서 주어진 입자 군의 농도가 제 2 용기에서 미리 정의된 수준에 도달할 때까지 반복된다. 이 실시예에서, 용기에 포함된 유체는 주어진 입자 농도 군의 미리 정의된 수준이 제 2 용기에 도달할 때까지, 즉 적어도 하나의 입자 군으로 제 1 용기의 유체를 농축하고 상기 입자 군으로 제 2 용기 내의 유체를 동시에 고갈시킬 때까지 이송 장치에서 반복적으로 순환한다. 이 실시예에서, 상기 방법은 폐쇄 루프 방법 또는 연속 루프 방법이다.
일 실시예에서, 상기 미리 정의된 수준은 초기 수준 이하이다.
일 실시예에서, 단계 (c) 및 (d)는 유체에서 주어진 입자 군의 농도가 제 2 용기에서 무시할 수 있는 수준 이하가 될 때까지 반복된다.
일 실시예에서, 상기 무시할 수 있는 수준은 요구되는 순도 수준보다 열등하거나 동일하다. 혈장의 경우, EU 요건은 리터당 50x109 혈소판, 리터당 6x109 적혈구 및 리터당 0.1x109 백혈구이다.
일 실시예에서, 상기 방법은 피험자로부터 유체 샘플링하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 유체는 예를 들어 혈액 샘플링, 헌혈, 소변 샘플링, 대변 샘플링, 장기 기증, 요추 천자, 제대혈 기증, 골수 채취, 착유, 모유 기증, 조개 껍질 혼합, 생검, 또는 당 업계에 공지된 임의의 절차에 의해 피험자로부터 샘플링될 수 있다.
일 실시예에서, 유체는 예를 들어 물 샘플링, 진흙 샘플링, 또는 당 업계에 공지된 임의의 절차에 의해 환경으로부터 샘플링될 수 있다.
일 실시예에서, 혈구가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 혈구가 고갈된 혈장은 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 혈소판이 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 혈장은 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 혈구가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 혈구가 고갈된 혈액은 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 혈소판이 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고, 혈소판이 고갈되고 적혈구 및 백혈구를 포함하는 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 랑게르한스 섬이 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 랑게르한스 섬이 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 줄기 세포가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 줄기 세포가 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 거핵구가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 거핵구가 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 리포솜이 농축된 유체는 제 2 용기에 수집되고 리포솜이 고갈된 유체는 제 1 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 미생물이 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 미생물이 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 순환 세포가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 순환 세포가 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 기생충이 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 기생충이 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 유지방이 농축된 유체는 제 2 용기에 수집되고 유지방이 고갈된 유체는 제 1 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 입자가 농축된 유체는 제 1 용기에 수집되고 입자가 고갈된 유체는 제 2 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 미세 기포가 농축된 유체는 제 2 용기에 수집되고 미세 기포가 고갈된 유체는 제 1 용기에 수집된다.
일 실시예에서, 상기 방법은 적어도 하나의 주어진 입자 군이 농축된 유체를 피험자에게 반환 또는 재 투여하는 최종 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 적어도 하나의 주어진 입자 군이 농축된 유체를 초기 유체 샘플을 제공한 피험자에게 재 투여하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 방법은 음향 집중에 의해 형성될 세포와 같은 적어도 하나의 입자 층을 가능하게 할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법은 음향 집중에 의해 형성된 층에 존재하는 적어도 2종의 화학 종 또는 2종의 세포가 반응하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 방법은 단계 (c) 및 (d) 사이에 여러 단계를 더 포함하여 음향, 광학, 또는 전자기 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않는 비 침습적 수단을 통한 측정을 허용하여 음향 생성기 및/또는 유동 수단은 제 1 및 제 2 용기에서 최종 제품을 완벽하게 제어할 수 있도록 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법의 용도에 관한 것이다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 유체 농축 또는 유체 분별에 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 예를 들어 세포 조작과 같은 입자 조작, 예를 들어 세포 분리와 같은 입자 분리, 예를 들어 세포 세척과 같은 입자 세척, 예를 들어 세포 분류와 같은 입자 분류, 입자 농도, 입자 제거, 입자 격리를 위해 사용된다. 상기 입자는 세포, 미생물, 세포 기관, 박테리아, 바이러스, 기생충, 모래, 침전물, 플랑크톤, 조류, 세포 클러스터, 조직, 단백질, 미세 기포, 지방, 꽃가루, 포자, 금속 입자, 기생충 알 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 예를 들어 세포 세척 및 세포 분류와 같은 세포 요법에 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 유동 세포 분석에 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 종을 분류하는 방법; 진단 또는 분석 방법; 종의 정화, 농축 또는 고갈 방법; 종의 합성 방법; 종의 물리적 또는 화학적 특성을 수정하는 방법; 의약품 연구 방법; 또는 혼합 방법 또는 확산 계수 측정 방법에 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 재생 의학에 사용된다. 본 실시예에서, 농축된 유체는 조직 또는 유체의 재생을 보장하기 위해 피험자에게 투여될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 본 발명의 방법은 예를 들어 광업 또는 시추 시설에서 물, 오일 또는 석유를 오염 제거하기 위해 사용된다.
정의
본 발명에서, 다음 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다.
- "혈액(blood)"은 혈장 및/또는 첨가제 용액에 현탁된 혈구의 조합을 의미한다.
- "혈구(blood cells)"는 적혈구, 백혈구 및 혈소판을 의미한다.
- "담황막(Buffy coat)"은 전혈을 원심 분리하여 얻은 백혈구와 혈소판을 대부분 포함하는 현탁액(혈장 층과 적혈구 층 사이의 얇은 층)을 말한다.
- "세포 클러스터(cell cluster)"는 응집체 또는 세포 군을 의미한다.
- "세포 처리(cell processing)"는 진단 또는 생산 목적으로 세포 현탁액에 적용되는 모든 공정을 의미한다.
- "세포 현탁액(cell suspension)"은 세포 혼합물 또는 배지, 바람직하게는 액체 배지에 현탁된 단일 유형의 세포를 의미한다.
- "일정 부피(constant volume)"는 10% 미만, 바람직하게는 1% 미만의 편차를 갖는 부피를 의미한다.
- "고갈된 유체(depleted fluid)" 또는 부족한 유체는 초기 농도와 비교하여 주어진 입자 군의 적어도 50% 손실된 유체를 의미한다.
- "농축된 유체(enriched fluid)"는 초기 농도에 비해 주어진 입자 군의 적어도 50%를 얻은 유체를 의미한다.
- "유동적으로 연결(Fluidly connected)"이란 유체가 서로 안전하게 이송될 수 있도록 튜브를 사용하여 연결된 장치의 여러 부분을 의미한다.
- "챔버의 종축(longitudinal axis of the chamber)"은 챔버 단면의 중앙 세트를 연결하는 선을 의미한다. 챔버의 종축은 직선형 또는 곡선 형일 수 있으며 챔버의 횡단면의 일부 또는 모두에 대한 대칭 평면일 수 있는 평면에 담길 수 있다.
- "입자(particle)"는 유체에 포함된 모든 물체, 구성 요소, 또는 세포를 의미한다.
- "혈장(plasma)"은 적혈구, 백혈구, 및 혈소판이 제거된 혈액의 액체 성분을 의미한다.
- "혈소판(Platelets)"은 혈전 형성으로 이어지는 1차 지혈의 세포 기전에 관여하는 무핵 세포를 의미한다. 혈소판 또는 혈전구라는 용어는 서로 바꿔서 사용할 수 있다.
다음의 상세한 설명은 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 예시의 목적으로, 시스템이 바람직한 실시예에 도시되어 있다. 그러나, 적용은 도시된 정확한 배열, 구조, 특징, 실시예, 및 양태로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 도면은 일정한 비율로 그려진 것이 아니며, 청구 범위를 묘사된 실시예로 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 첨부된 청구 범위에 언급된 특징 뒤에 참조 부호가 오는 경우, 그러한 부호는 청구 범위의 명료성을 향상시키기 위한 목적으로만 포함되며 청구 범위의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 특징 및 이점은 시스템의 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 이 설명은 단지 예로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 제공된다:
도 1은 챔버 내의 입자에 음향장의 인가 상태를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2의 시스템의 이송 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 단계를 보여주는 흐름도이다.
다양한 실시예가 설명되고 예시되었지만, 상세한 설명은 여기에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 청구 범위에 의해 정의된 개시 내용의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시예에 대한 다양한 수정이 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음향파 생성기(16)와 반사기(4) 사이의 챔버 내의 입자(2)에 음향장(acoustic field)을 인가하면 상기 입자(2)의 이동이 유도되어 상기 음향장의 노드에서 상기 입자(2)를 모을 수 있다.
이 예에서, 초음파는 반사기(4)와 송신기 층과 결합된 음향파 생성기(16)와 관련된 벽(5) 사이의 챔버에서 생성된다. 이것은 챔버의 중앙에(음파 생성기(16)가 작동하는 선택된 주파수에 따라) 음향 압력 노드 및 이에 따른 음향 복사력(ARF)의 생성을 가능하게 한다. ARF는 입자(2)를 최대 100배의 중력에 상당하는 힘으로 압력 노드를 향하여 밀어낸다. 유체에 떠있는 입자(2)는 음압 노드로 이동하여 이 위치에 갇힌 채로 있을 수 있다.
복수의 음향 노드가 챔버 내에 생성될 수 있으며, 상기 음향 노드는 챔버의 중앙에 위치하거나 챔버의 중앙에서 떨어져 있을 수 있다.
이는 특히 상기 입자(2)가 세포와 같이 깨지기 쉬운 경우, 상기 입자(2)를 손상시킬 수 있는 어떠한 기계적 힘, 여과, 또는 원심 분리 단계 없이 유체 내에서 입자(2)의 격리를 허용하기 때문에 특히 유리하다.
도 2 및 도 3에 도시된 제 1 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템(1)은
- 입구(111) 및 출구(112)를 포함하는 제 1 용기(11);
- 입구(121) 및 출구(122)를 포함하는 제 2 용기(12);
- 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)로서, 제 1 용기(11)는 제 1 이송 장치(13)의 입구(133)에 유동적으로 연결되고, 제 2 용기(12)는 제 2 이송 장치(14)의 입구(143)에 유동적으로 연결되고, 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 각각은
● 챔버(131, 141);
● 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 중앙 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 2개의 제 2 주변 출구(135, 145)를 포함하는, 3개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하는, 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14); 및
- 입구(111, 121, 133, 143)에서 유량을 조절하도록 구성된 펌프(15)를 포함한다.
도 3은 도 2에 나타낸 시스템에 포함된 이송 장치(13, 14)의 챔버(131 또는 141)의 개략적인 확대도를 도시한다.
이 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기(11, 12)는 각각 유체를 포함하도록 구성되고, 제 1 용기(11)에 포함된 유체는 적어도 하나의 입자 군으로 농축되고 제 2 용기(12)에 포함된 유체는 상기 입자 군이 고갈된다.
이 실시예에서, 시스템(1)을 작동시키는 것은 유체의 일정 부피가 제 1 용기(11)에 도입되고 유체의 일정 부피가 제 2 용기(12)에 도입되고; 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 각각의 챔버(131, 141) 내부에 음향파를 생성함으로써 상기 유체에 음향장이 인가되고; 그 다음 제 1 용기(11)에 포함된 유체는 제 1 이송 장치(141)의 챔버(131)로 이송되고, 제 2 용기(12)에 포함된 유체는 동시에 제 2 이송 장치(14)의 챔버(141)로 이송되고, 이에 의해 주어진 군의 입자는 챔버(131, 141)에서 음향장의 생성에 의해 생성된 챔버(13, 14)의 음압 노드로 이동하고 중앙 출구(134, 144)에서 전달되는 반면 유체의 다른 성분은 주변 출구(135, 145)에서 챔버(131, 141)의 측면에 전달되고; 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 중앙 출구(134, 144)로부터 수집된 상기 주어진 입자 군으로 농축된 유체는 제 1 용기(11)로 이송되고, 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체는 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 주변 출구(135, 145)로부터 수집된 주어진 입자 군의 고갈된 유체가 제 2 용기 내로 동시에 이송된다. 제 1 및 제 2 용기 내의 각각의 유체의 부피는 제 1 용기(11) 및/또는 제 2 용기(12)의 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능으로서 펌프(15)를 통해 얻은 시스템(1)에서 순환하는 유체의 유량의 조절을 통해 작동 중에 일정하게 유지된다.
이 실시예는 주어진 입자 군이 어떠한 기계적 힘도 사용하지 않고 유체의 다른 성분으로부터 분리되어 상기 주어진 입자 군에 대한 손상을 방지하기 때문에 특히 유리하다.
이 실시예는 용기 및 챔버의 입구(111, 121, 133, 143)에서의 유량이 조절되어 상기 용기(11, 12) 각각의 유체의 부피가 항상 일정하게 유지되는 것을 보장하여 상기 용기(11, 12) 중 하나의 부적절한 비움을 방지하기 때문에 특히 유리한다. 이러한 용적을 일정하게 유지함으로써, 최종 제품의 부피 및 입자 농도가 완벽하게 제어된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 각각의 이송 장치(13, 14)는
● 음향파를 생성하기 위한 음향파 생성기(16)와 연관되도록 구성된, 챔버(131, 141);
● 상기 적어도 하나의 음향파 생성기(16) 반대편에 위치한 반사기로서, 이 예에서 상기 반사기는 챔버(131, 141)를 둘러싸는 공기(3)인, 반사기; 및
● 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 중앙 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 2개의 제 2 주변 출구(135, 145)를 포함하는, 3개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함한다.
이 실시예에서, 각각의 이송 장치(13, 14)의 챔버(131, 141)는 종축(x)을 따라 연장하고, 제 1 횡축(y)을 따라 측정된 폭과 제 1 횡축에 수직인 제 2 횡축(z)을 따라 측정된 두께를 갖는 단면을 가지며, 상기 폭은 두께보다 크거나 같고, 챔버(131, 141)는 제 2 횡축(z)을 따라 제 1 및 제 2 벽(132, 136, 142, 146)을 갖는다. 챔버(131, 141)의 두께는 350 내지 450㎛, 폭은 0.7 내지 2.1cm, 길이는 1 내지 6cm이며 벽(132, 136, 142, 146)은 PMMA로 구성된다.
이 실시예에서, 유체는 챔버(131, 141)의 입구(133, 143)에서 도입된다. 챔버(131, 141)의 입구(133, 143)에서의 유량은 0.4 내지 0.6 mL/min 범위이다. 상기 챔버(131, 141)와 관련된 음향 생성기(16)는 챔버(131, 141)의 외부에 위치하는 공기(3)인 반사기에 의해 반사되는 챔버(131, 141)에서 1.8 내지 2MHz 범위의 주파수를 갖는 음향파를 생성시킨다. 이것은 챔버(131, 141)에 적어도 하나의 압력 노드를 생성하여 중앙 출구(134, 144)를 향해 주어진 입자 군의 선택적인 이동을 허용하는 반면 유체의 다른 성분은 주변 출구(135, 145)에서 배출된다. 음향파 생성기(16)는 송신기 층(도 3에 도시 안됨)과 결합될 수 있다.
이 실시예는 음향장이 음향파 생성기(16)에 의해 챔버(131) 내에서 생성되기 때문에 특히 유리하다. 도 1에 설명된 바와 같이, 이 간단한 배열은 특히 상기 입자가 세포처럼 깨지기 쉬운 경우 상기 입자를 손상시킬 수 있는 어떠한 기계적 힘, 여과, 또는 원심 분리 단계 없이 유체 내에서 입자의 분리를 허용한다.
도 4에 도시된 제 2 실시예에서, 제 1 실시예의 요소와 유사한 요소는 동일한 참조 부호를 갖는다. 제 2 실시예의 시스템(1)은 각각의 이송 장치(13, 14)가 2개의 출구만을 포함한다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 보다 정확하게는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시스템(1)은
- 입구(111) 및 출구(112)를 포함하는 제 1 용기(11);
- 입구(121) 및 출구(122)를 포함하는 제 2 용기(12);
- 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)로서, 제 1 용기(11)는 제 1 이송 장치(13)의 입구(133)에 유동적으로 연결되고 제 2 용기(12)는 제 2 이송 장치(14)의 입구(143)에 유동적으로 연결되며, 각각 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)는
● 챔버(131, 141); 및
● 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 제 2 출구(135, 145)를 포함하는, 2개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하는, 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14); 및
- 제 1 및 제 2 용기와 챔버(111, 121, 133, 143)의 입구에서 유량을 조절하도록 구성된 펌프(15)를 포함한다.
이 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기(11, 12)는 각각 유체를 포함하도록 구성되고, 제 1 용기(11)에 포함된 유체는 적어도 하나의 입자 군으로 농축되고 제 2 용기(12)에 포함된 유체는 상기 입자 군이 고갈된다.
이 실시예에서, 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 내의 유체의 각각의 부피는 항상 일정하게 유지된다.
이 실시예는 용기 및 챔버(111, 121, 133, 143)의 입구에서 유량이 조절되어 상기 용기(11, 12) 각각의 유체의 부피가 항상 일정하게 유지되어 상기 용기(11, 12) 중 하나의 부적절한 비움을 방지하기 때문에 특히 유리하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은
- 본 발명의 시스템(1)을 제공하는, 단계;
- 각각의 음향파 생성기(16)에 의해, 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 각각의 챔버(131, 141) 내부에 음향파를 생성함으로써 음향장을 인가하는, 단계;
- 동시에 제 1 용기(11)에 포함된 유체를 제 1 이송 장치(13)로 이송하고, 제 2 용기(12)에 포함된 유체를 제 2 이송 장치(14)로 이송하는, 단계;
- 동시에 제 1 출구(들)로부터 수집된 적어도 하나의 입자 군이 농축된 유체를 제 1 용기(11)로, 그리고 제 2 출구(들)로부터 수집된 상기 입자 군이 고갈된 유체를 제 2 용기(12)로 이송하는, 단계를 포함한다.
또한, 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 및 챔버(131, 141)의 입구(111, 121, 133, 143)의 유량을 조절하여 제 1 및 제 2 용기(11, 12)에 있는 유체의 각각의 부피가 방법의 단계 동안 일정하게 유지된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은 희석이 필요하지 않고 유체로부터 적어도 하나의 입자 군을 분리하는 간단하고 빠른 방법이다. 또한, 여과, 원심 분리 단계, 또는 기계적 힘을 필요로 하는 어떠한 단계도 상기 방법 동안 필요하지 않다. 이는 분리될 입자 군의 손상을 방지한다.
예
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 설명된다. 다음 예는 특히 도 2와 도 3의 시스템을 사용하여 구현된다.
예 1: 혈소판 농축
물질 및 방법
혈소판이 농축된 혈장은 본 발명의 제 1 및 제 2 용기에 동일한 양으로 주입되므로, 각각은 시스템 내 혈소판 총량의 50%를 보유한다. 혈소판 농도는 고농도에서 희석된 샘플까지 다양할 수 있다. 혈소판의 평균 직경은 2 μm이다.
흐름 수단에 의해 이송 장치를 통해 흐름이 유도된다. 흐름 제어 수단이 활성화되어 각각의 용기가 그에 따라 유량이 제어되는 공정을 통해 일정한 부피의 유체를 보유한다. 이송 장치 입구에서의 흐름은 0.4 내지 0.6 mL/min 이내로 유지된다. 이송 장치 챔버의 두께는 350 내지 450 μm, 폭은 0.7 내지 2.1cm, 그리고 길이는 1 내지 6cm이다.
음향력 장은 음향파 생성기를 통해 이송 장치에서 유도된다. 음향파의 주파수는 정현파로 1.8 내지 2MHz로 설정된다.
결과
제 1 용기에는 혈소판이 농축된 반면 제 2 용기에서 미리 정의된 혈소판 수준에 도달할 때까지 제 2 용기에서 혈소판이 고갈된다. 2.5 시간의 처리후, 제 1 용기는 혈소판의 60 내지 80%를 보유하는 반면 제 2 용기는 혈소판의 20 내지 40%를 보유한다.
예 2: 혈액 분류
물질 및 방법
희석된 전혈은 본 발명의 제 1 및 제 2 용기에 동일한 양으로 주입되므로, 각각은 시스템 내 전체 혈구 양의 50%를 보유한다. 혈구의 농도는 고농도에서 희석된 샘플까지 다양하다. 적혈구의 평균 직경은 6 μm인 반면, 혈소판의 평균 직경은 2 μm이다.
흐름 수단에 의해 이송 장치를 통해 흐름이 유도된다. 흐름 제어 수단은 각각의 용기가 그에 따라 제어되는 유량으로 공정을 통해 일정한 부피의 유체를 보유하도록 활성화된다. 이송 장치 입구에서의 유량은 0.6 내지 1mL/min 이내로 유지된다. 이송 장치 챔버의 두께는 350 내지 450 μm, 폭은 0.7 내지 2.1cm, 그리고 길이는 1 내지 6cm이다.
음향력 장은 음향파 생성기를 통해 이송 장치에서 유도된다. 음향파의 주파수는 정현파로 1.8 내지 2MHz로 설정된다. 이 음향력 장은 혈소판이 측면 출구에 머무르는 경향이 있는 동안 중앙 출구로 적혈구의 이동을 유도한다.
결과
상기 제 1 용기에는 적혈구가 농축된 반면, 상기 제 2 용기에서 사전 정의된 적혈구 수준에 도달할 때까지 상기 제 2 용기에는 적혈구가 고갈된다. 2.5시간의 처리 후 제 1 용기는 적혈구의 95 내지 99%를 보유하는 반면, 제 2 용기는 적혈구의 1 내지 5%를 보유한다.
1 - 시스템
11 - 제 1 용기
111 - 입구
112 - 출구
12 - 제 2 용기
121 - 입구
122 - 출구
13 - 제 1 이송 장치
131 - 챔버
132 - 챔버의 제 1 벽
133 - 입구
134 - 제 1 출구
135 - 제 2 출구
136 - 챔버의 제 2 벽
14 - 제 2 이송 장치
141 - 챔버
142 - 챔버의 제 1 벽
143 - 입구
144 - 제 1 출구
145 - 제 2 출구
146 - 챔버의 제 2 벽
15 - 흐름 수단
16 - 음향파 생성기
2 - 입자
3 - 공기
4 - 반사기
5 - 벽
x - 종축
y - 제 1 횡축
z - 제 2 횡축

Claims (16)

  1. 유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하기 위한 시스템(1)으로서,
    - 제 1 용기(11) 및 제 2 용기(12);
    - 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)로서, 상기 제 1 용기(11)는 상기 제 1 이송 장치(13)의 입구(133)에 유동적으로 연결되고 상기 제 2 용기(12)는 상기 제2 이송 장치(14)의 입구(143)에 유동적으로 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 각각은:
    챔버(chamber; 131, 141) 내에서 음향파(acoustic wave)를 생성하기 위해 적어도 하나의 음향파 생성기(16)와 연관되도록 구성된 챔버(131, 141); 및
    상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 제 2 출구(135, 145)를 포함하는, 적어도 2개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하고,
    상기 제 1 출구(134, 144)는 상기 제 1 용기(11)에 유동적으로 연결되고, 제 2 출구(135, 145)는 상기 제 2 용기(12)에 유동적으로 연결되는, 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14); 및
    - 상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 각각의 유체의 부피를 일정하게 유지하기 위한 수단을 포함하는, 시스템(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 중앙 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 위한 2개의 제 2 주변 출구(135)를 포함하는 적어도 3 개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하는, 시스템(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12)에서 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능으로서 상기 시스템(1) 내에서 순환하는 유체의 유량(flow rate)을 조절함으로써, 상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 각각에서의 유체의 부피를 일정하게 유지하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 시스템(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 용기 및/또는 제 2 용기(11, 12) 내의 유체의 부피를 나타내는 상기 측정은 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12) 내의 유체의 부피의 측정, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12)의 중량의 측정, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12)내의 유체 유량의 측정인, 시스템(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12) 내의 상기 유체의 부피, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12)의 상기 중량, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12) 내의 상기 유체 유량을 측정하기 위한 측정 수단을 포함하는, 시스템(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 이송 장치(13, 14)의 상기 챔버(131, 141)는 종축(longitudinal axis; x)을 따라 연장되고, 제 1 횡축(transverse axis; y)을 따라 측정된 폭 및 상기 제 1 횡축에 대해 수직인 제 2 횡축(z)을 따라 측정된 두께를 갖는 단면을 갖고,
    상기 폭은 상기 두께 보다 크거나 동일하고, 상기 챔버(131, 141)는 상기 제 2 횡축(z)을 따라 제 1 및 제 2 벽(132, 136, 142, 146)을 갖는, 시스템(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버(131, 141)의 폭/두께 비율이 1보다 큰, 시스템(1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향파는 파장(λ)을 갖고 상기 챔버(131, 141)의 두께는 λ/4의 배수와 실질적으로 동일한, 시스템(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 입구(133, 143)에서의 유량이 0.1 mL/min 내지 50 mL/min인, 시스템(1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체는 인간 및/또는 비인간 세포 현탁액, 세포 클러스터(cell cluster) 현탁액, 혈액, 전혈(whole blood), 외과용 혈액, 혈소판 농축 혈장, 백혈구 연층(buffy coat), 소변, 혈청, 림프, 유동화 배설물, 지방 조직, 골수, 뇌척수액, 정액, 제대혈, 밀크(milk), 타액, 조직, 달걀 알부민(egg albumen), 조개 껍질 혼합물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 생물학적 유체인, 시스템(1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자는 생물학적 세포, 분산 배지 내의 분산된 세포, 단분산(monodisperse) 또는 다분산(polydisperse) 세포, 혈구, 혈소판, 적혈구, 백혈구, 암세포, 박테리아, 단백질, 리포솜(liposome), 소기관(organelle), 세포 클러스터, 바이러스, 소포(vesicle), 미세 입자(microparticle), 나노 입자, 미세 기포, 마이크로비드(microbead), 미생물, 기생충, 조류(algae), 모래, 침전물, 먼지, 항체, 분말, 생식 세포(gamete), 기생충 알, 플랑크톤, 조직, 지방, 꽃가루, 포자, 금속 입자, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는, 시스템(1).
  12. 시스템(1)에 의해, 유체에 포함된 적어도 하나의 주어진 입자 군의 농도를 변경하는 방법으로서,
    상기 시스템(1)은:
    - 제 1 용기(11) 및 제 2 용기(12);
    - 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)로서, 각각:
    챔버 내에서 음향파를 생성하기 위해 적어도 하나의 음향파 생성기(16)와 연관되도록 구성된 챔버(131, 141);
    입구(133, 143) 및, 상기 주어진 입자 군이 농축된 유체를 위한 제 1 출구(134, 144) 및 상기 주어진 입자 군이 고갈되는 유체를 위한 제 2 출구(135, 145)를 포함하는 적어도 2개의 출구(134, 135, 144, 145)를 포함하는, 제 1 이송 장치(13) 및 제 2 이송 장치(14)를 포함하고,
    상기 방법은:
    (a) 상기 제 1 용기(11) 내에 일정 부피의 유체를 도입하고 상기 제 2 용기(12) 내에 일정 부피의 유체를 도입하는 단계;
    (b) 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 각각의 챔버(131, 141) 내부에 음향파를 생성시켜 음향장(acoustic field)을 인가하는 단계인 예비 단계와;
    후속되는,
    (c) 동시에, 상기 제 1 용기(11)에 포함된 유체를 상기 제 1 이송 장치(13)의 챔버(131) 내로 이송하고, 상기 제 2 용기(12)에 포함된 유체를 상기 제 2 이송 장치(14)의 챔버(141)로 이송하는 단계;
    (d) 동시에, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 제 1 출구(134, 144)로부터 수집된 상기 주어진 입자 군으로 농축된 유체를 상기 제 1 용기(11)로 이송하고, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14)의 제 2 출구(135, 145)로부터 수집된, 상기 주어진 입자 군이 고갈된 유체를 상기 제 2 용기(12) 내로 이송하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12)의 각각의 유체의 부피는 상기 단계(c) 및 (d) 동안 일정하게 유지되는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체는 상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 중 하나로부터, 상기 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 14) 중 하나를 통해, 그리고 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 중 하나로 연속적으로 순환되는, 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12) 내의 유체의 부피, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12)의 중량, 및/또는 상기 제 1 용기(11) 및/또는 상기 제 2 용기(12) 내의 유체 유량의 측정하는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 용기(11) 및/또는 제 2 용기(12) 내의 유체의 부피를 나타내는 측정의 기능으로서, 상기 제 1 및 제 2 용기(11, 12) 및, 제 1 및 제 2 이송 장치(13, 12)의 입구(111, 121, 133, 143)에서 각각의 유량의 조절하는 것을 포함하는, 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계(c) 및 (d)는 상기 제 2 용기(12)에 포함된 유체 내에서 상기 주어진 입자 군의 농도가 미리 정의된 수준에 도달할 때까지 반복되는, 방법.
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