KR20230058917A - A size-selective filtration of extracellular vesicles with a movable-layer system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fluid control system capable of filtering extracellular vesicles by size, wherein the system comprises: a rotatable housing; a plurality of chambers disposed in the housing and open at the top; a nanopore filter disposed in the chamber and composed of a filter net having nanopores; a flow pipe connecting the chamber and neighboring chambers to provide a passage for fluid samples sequentially flowing through the chambers; and a plunger disposed spaced apart from the housing to be aligned with the chamber and pumping the fluid sample contained in the chamber by flowing in and out of the chamber.

Description

세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템 {A SIZE-SELECTIVE FILTRATION OF EXTRACELLULAR VESICLES WITH A MOVABLE-LAYER SYSTEM}Fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles {A SIZE-SELECTIVE FILTRATION OF EXTRACELLULAR VESICLES WITH A MOVABLE-LAYER SYSTEM}

본 발명은 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동화 및 일체화된 과정으로 생체 유체 샘플을 단기간에 여러 크기 간격으로 세포외 소포체(Extracellular Vesicles, EV)를 필터링하여 세포외 소포체의 분석 및 세포외 소포체 기반 바이오마커 발견을 용이하게 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, and more specifically, by filtering extracellular vesicles (EVs) at various size intervals in a biological fluid sample in an automated and integrated process in a short period of time. A fluid control system capable of filtering by the size of extracellular vesicles, which facilitates the analysis of extracellular vesicles and the discovery of extracellular vesicle-based biomarkers.

세포외 소포체(Extracellular vesicles, EV)는 암, 신장병, 당뇨병과 같은 다양한 질병에 대한 바이오 마커로서 상당한 관심을 받고 있다.Extracellular vesicles (EVs) are receiving considerable attention as biomarkers for various diseases such as cancer, kidney disease, and diabetes.

(이하, 세포내 소포체를 EV로 표기한다.)(Hereinafter, intracellular endoplasmic reticulum is referred to as EV.)

EV는 크기가 30~1000nm인 소포이며, 물리화학적 및 병리학적 자극에 대한 반응으로 대부분의 세포 유형에서 분비되는 것으로, 특히, 소변, 타액 및 혈액과 같은 체액에서 검출되는 EV는 임상 분석을 위한 매력적인 수단이 된다. EVs are vesicles ranging in size from 30 to 1000 nm and are secreted by most cell types in response to physicochemical and pathological stimuli. In particular, EVs detected in bodily fluids such as urine, saliva and blood are attractive for clinical analysis. become a means

또한, 병리학적 상태는 EV 표면의 막 단백질과 EV 내부의 DNA, miRNA를 포함한 핵산을 통해 감지될 수 있다.In addition, pathological conditions can be detected through membrane proteins on the surface of EVs and nucleic acids including DNA and miRNA inside EVs.

그러나, EV를 분리하는 것은 마이크론 이하의 크기와 체액의 이질적인 함량으로 인해 간단한 작업이 아니다.However, isolating EVs is not a straightforward task due to their submicron size and heterogeneous content of body fluids.

따라서, EV의 보다 광범위한 사용을 위한 EV 분리 방법은 다음과 같은 몇가지 요구 사항을 충족해야 한다.Therefore, EV isolation methods for wider use of EVs must meet several requirements as follows.

빠르고 간단해야 하며, 높은 순도와 수율을 제공해야 하고, 높은 분리 분해능으로 크기 기반 격리 기능이 있어야 한다.It should be fast and simple, should provide high purity and yield, and should feature size-based isolation with high separation resolution.

또한, EV의 크기별 분리가 필요한 이유는 크기가 다른 EV가 실질적으로 다른 분자 함량을 가질 수 있고, 각 세포 유형마다 다른 크기의 EV를 분비하기 때문이다.In addition, the reason why separation of EVs by size is necessary is that EVs of different sizes may have substantially different molecular contents, and different cell types secrete EVs of different sizes.

지금까지 다양한 EV 분리 방법이 연구되었으나 상술한 요구 사항을 모두 충족하는 분리 방법은 구현되지 못하고 있다.So far, various EV separation methods have been studied, but a separation method that satisfies all of the above requirements has not been implemented.

초원심 분리 방법은 EV 분리 방법 중 가장 널리 통용되는 분리 방법으로, 낮은 순도와 수율 및 긴 공정 시간을 갖는 문제점이 있다.The ultracentrifugal separation method is the most widely used separation method among EV separation methods, and has problems of low purity and yield and long processing time.

또한, 폴리에틸렌 글리콜과 같은 시약에 의한 EV의 침전을 사용하는 침전 기반 방법은 긴 배양 시간이 필요하고 순도가 낮으며, immunomagnetic bead 방법은 표적 표면 단백질로 EV를 잡을 수 있지만 비용이 많이 들며 하위 분석에 많은 제약이 따른다.In addition, precipitation-based methods using precipitation of EVs by reagents such as polyethylene glycol require long incubation times and have low purity, while immunomagnetic bead methods can capture EVs with target surface proteins, but are expensive and difficult to sub-analyze. Many restrictions follow.

또한, 상술한 방법들은 EV의 고해상도 크기 기반 분리가 불가능하다.In addition, the above-described methods are unable to perform high-resolution size-based separation of EVs.

대안적으로, 마이크로 및 나노 유체 기술을 이용하여 EV 분리에 적용되었으나 이러한 방식은 상대적으로 높은 순도와 분리 분해능을 가지지만 장치를 만들기 위해 복잡한 제조 공정이 필요하고 상대적으로 소량만 처리할 수 있어 다양한 하위 분석에 어려움이 따른다.Alternatively, it has been applied to EV separation using micro- and nanofluidic technologies, but this method has relatively high purity and separation resolution, but requires a complicated manufacturing process to make the device and can process only a relatively small amount, so that various subscales Difficulties arise in analysis.

한편, 필터 멤브레인으로 EV를 분리하는 방법이 있다.On the other hand, there is a method for separating EVs with a filter membrane.

필터 멤브레인의 사용은 격리 프로세서를 단순화하고 다양한 크기 간격으로 EV의 크기 기반 격리를 가능하게 한다.The use of filter membranes simplifies the isolation process and enables size-based isolation of EVs at various size intervals.

최근, 필터 멤브레인으로 EV를 분리하는 방법을 적용한 미세유체 원심 디스크는 나노미터 크기의 기공으로 구성된 두 개의 필터를 포함하여 비교적 짧은 시간 내에 EV를 효과적으로 분리할 수 있기는 하나, 폐쇄된 챔버에 두 개의 필터와 밸브를 통합하면 제조 및 작동이 복잡해져 여과 후 EV에 액세스 하기가 어려운 문제점이 있다.Recently, a microfluidic centrifugal disk to which a method for separating EVs with a filter membrane is applied includes two filters composed of nanometer-sized pores, and can effectively separate EVs in a relatively short time. Integrating filters and valves complicates manufacturing and operation, making it difficult to access EVs after filtration.

또한, 필터 멤브레인 층이 직렬로 연결되어 여러 크기별 분류를 구현하긴 하나, 직렬 및 모듈식 연결로 인해 큰 데드 볼륨과 상당한 압박 강하를 초래할 뿐 아니라 작업이 자동화되지 못하는 단점이 있다.In addition, although the filter membrane layers are connected in series to realize various size classifications, the series and modular connection not only causes a large dead volume and considerable pressure drop, but also has disadvantages in that the operation is not automated.

따라서, 다양한 크기별로 EV의 분리가 구현되고, 분리 과정 및 장치가 간단하며 효과적이며, 특히, 자동화된 방식으로 순차적인 필터링이 가능한 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for the development of a fluid control system capable of separating EVs by various sizes, having a simple and effective separation process and apparatus, and filtering by size of extracellular vesicles, in particular, capable of sequentially filtering in an automated manner. .

[특허 문헌] KR 10-2020-0000792호 (공개일자 2020년 01월 03일)[Patent Document] KR 10-2020-0000792 (published on January 03, 2020)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 회전 가능한 하우징, 상기 하우징에 배치되고 상방이 개방된 다수개의 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고 나노 기공을 갖는 여과망으로 구성된 나노 기공 필터, 상기 챔버와 이와 이웃하는 챔버를 연결하여 유체 샘플의 유동을 위한 통로를 제공하는 유로관 및 상기 챔버와 정렬되도록 상기 하우징과 이격 배치되고 상기 챔버 내로 유입 및 유출되어 상기 챔버에 담지된 유체 샘플을 펌핑하는 플랜저를 포함함으로써, 다양한 질병의 바이오 마커로의 세포외 소포체를 자동화 및 일체화된 시스템으로 단시간에 여러 크기 간격으로 분리가 가능하고 분리 과정 및 장치가 간단할 뿐 아니라 특히, 자동화된 방식으로 순차적인 필터링이 가능하여 효과적인 세포외 소포체의 크기별 필터링이 구현되는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention is a rotatable housing, a plurality of chambers disposed in the housing and open at the top, a nanopore filter disposed in the chamber and composed of a filter net having nanopores, the chamber and its neighbors Including a flow tube connecting the chambers to provide a passage for the flow of the fluid sample and a plunger disposed spaced apart from the housing to be aligned with the chamber and pumping the fluid sample carried in the chamber by flowing in and out of the chamber , It is an automated and integrated system that can separate extracellular vesicles as biomarkers of various diseases into various size intervals in a short time, and the separation process and device are simple, and in particular, sequential filtering is possible in an automated manner, which is effective An object thereof is to provide a fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles in which filtering according to the size of extracellular vesicles is implemented.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템은, 회전가능한 하우징; 상기 하우징에 배치되고, 상방이 개방된 다수개의 챔버; 상기 챔버 내에 배치되고, 나노 기공을 갖는 여과망으로 구성된 나노 기공 필터; 상기 챔버 및 이와 이웃하는 챔버를 연결하여 상기 챔버를 순차적으로 유동하는 유체 샘플의 통로를 제공하는 유로관; 및 상기 챔버와 정렬되도록 상기 하우징과 이격 배치되고, 상기 챔버 내로 유입 및 유출되어 상기 챔버에 담지된 유체 샘플을 펌핑하는 플랜저;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a rotatable housing; a plurality of chambers disposed in the housing and having an open top; a nanopore filter disposed in the chamber and composed of a filter net having nanopores; a flow pipe connecting the chamber and neighboring chambers to provide passages for fluid samples sequentially flowing through the chambers; and a plunger disposed spaced apart from the housing to align with the chamber, pumping the fluid sample supported in the chamber by flowing in and out of the chamber.

또한, 본 발명에 따른 상기 유로관은, 일측 챔버의 나노 기공 필터 하부에서 상기 일측 챔버와 이웃하는 타측 챔버의 나노 기공 필터 상부로 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the flow pipe according to the present invention is characterized in that it is connected from the lower part of the nanopore filter of one chamber to the upper part of the nanopore filter of the other chamber adjacent to the one chamber.

또한, 본 발명에 따른 상기 유로관은, 일측에 유체 샘플의 단방향 유동을 제어하는 체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flow pipe according to the present invention is characterized in that it comprises a; check valve for controlling the one-way flow of the fluid sample on one side.

또한, 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템은 임의의 챔버에 상기 플랜저가 유입되면, 상기 챔버로 유체 샘플이 유입되는 유로관에 배치된 체크밸브는 폐쇄되고, 상기 챔버에서 유체 샘플을 유출하는 유로관에 배치된 체크밸브를 개방되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the fluid control system capable of filtering by the size of extracellular vesicles according to the present invention, when the flanger is introduced into a chamber, a check valve disposed in a flow pipe through which a fluid sample is introduced into the chamber is closed, and in the chamber It is characterized in that the check valve disposed in the flow pipe through which the fluid sample is discharged is opened.

또한, 본 발명에 따른 상기 나노 기공 필터는, 상기 챔버로부터 선택적으로 탈부착되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nanopore filter according to the present invention is characterized in that it is selectively detachable from the chamber.

또한, 본 발명에 따른 상기 챔버는, 여과를 마친 유체 샘플을 보관하기 위한 폐기물챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chamber according to the present invention is characterized in that it comprises; a waste chamber for storing the fluid sample that has been filtered.

또한, 본 발명에 따른 상기 나노 기공 필터는, 200nm 내지 30nm 직경의 기공을 갖는 여과망으로 구성되고, 상기 챔버는, 서로 다른 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터가 장착되며, 상기 유체 샘플의 유동 단계별로 순차적으로 작은 기공의 나노 기공 필터가 장착되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nanopore filter according to the present invention is composed of a filtering net having pores of 200 nm to 30 nm in diameter, the chamber is equipped with nanopore filters having different pore diameters, and the fluid sample flow step by step sequentially. It is characterized in that a small pore nanopore filter is mounted.

또한, 본 발명에 따른 상기 하우징은, 일측에 상기 하우징의 회전이동을 제어하는 회전모터;를 포함하고, 상기 플랜저는 상기 플랜저의 승강 이동을 제어하는 버티컬모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the housing according to the present invention includes a rotation motor for controlling the rotational movement of the housing on one side, and the flanger includes a vertical motor for controlling the elevation movement of the flanger.

또한, 본 발명에 따른 상기 회전모터는, 상기 플랜저가 임의의 제1챔버를 펌핑 후 상승 이동하면, 상기 제1챔버와 이웃하는 제2챔버가 상기 플랜저에 정렬되도록 기설정된 각도로 상기 하우징을 회전시키고, 상기 버티컬모터는 상기 제2챔버가 상기 플랜저에 정렬되면 상기 제2챔버로 상기 플랜저를 하강이동하여 유체 샘플을 펌핑 후 상기 플랜저를 상승 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotary motor according to the present invention rotates the housing at a predetermined angle so that the second chamber adjacent to the first chamber is aligned with the flanger when the flanger moves upward after pumping an arbitrary first chamber. When the second chamber is aligned with the flanger, the vertical motor lowers the flanger into the second chamber, pumps a fluid sample, and then moves the flanger upward.

또한, 본 발명에 따른 상기 체크밸브는, 중심부에 유체 샘플 유동구를 갖도록 상기 유로관 내주면에 부착되는 한 쌍의 탄성멤브레인; 및 상기 유동구와 인접하게 배치되어 상기 유체 샘플의 유동 방향에 따라 상기 유동구를 개폐시키는 밸브시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the check valve according to the present invention, a pair of elastic membranes attached to the inner circumferential surface of the flow pipe to have a fluid sample flow hole in the center; and a valve seat disposed adjacent to the flow hole to open and close the flow hole according to the flow direction of the fluid sample.

아울러, 본 발명에 따른 상기 밸브시트는, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘, 라텍스 및 고무등으로 이루어진 군에서 선택되는 탄성 물질인 것을 특징으로 한다.In addition, the valve seat according to the present invention is characterized in that it is an elastic material selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone, latex and rubber.

상기와 같은 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템에 의하면, 수직으로 승강이동하는 플랜저와 체크밸브를 통해 개방되는 챔버가 순차적으로 연결 배치된 회전식 하우징으로 구성됨으로써, 다양한 질병의 바이오 마커로의 세포외 소포체를 자동화 및 일체화된 시스템으로 단시간에 여러 크기 간격으로 분리가 가능하고 분리 과정 및 장치가 간단할 뿐 아니라 특히, 자동화된 방식으로 순차적인 필터링이 가능하여 효과적인 세포외 소포체의 크기별 필터링이 구현되는 효과가 있다.According to the fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention as described above, it is composed of a rotary housing in which a vertically moving plunger and a chamber opened through a check valve are sequentially connected, thereby preventing various diseases. It is an automated and integrated system that can separate extracellular vesicles as biomarkers into various size intervals in a short time, and the separation process and device are simple, and in particular, sequential filtering is possible in an automated manner, so that effective extracellular vesicles can be separated. Filtering by size has the effect of being implemented.

또한, 나노 기공을 갖는 다공성 멤브레인 여과망으로 구성된 나노 기공 필터가 상기 챔버에 서로 다른 기공 직경을 갖도록 챔버에 탈부착이 가능하도록 장착되어 30, 50, 80, 100 및 200 nm 의 다양한 크기 간격으로 EV에서 분리되는 효과가 있다.In addition, a nanopore filter composed of a porous membrane filtration network having nanopores is attached to and detached from the chamber to have different pore diameters in the chamber, and is separated from the EV at various size intervals of 30, 50, 80, 100 and 200 nm. has the effect of

또한, 나노 기공 필터가 챔버 내에 탈부착이 가능하도록 구성되어 다양한 기공 직경을 갖는 필터를 선택적으로 적용하여 필터링할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the nanopore filter is configured to be detachable in the chamber, filters having various pore diameters can be selectively applied to perform filtering.

또한, 나노 기공 필터의 기공 크기보다 큰 입자를 7% 미만으로 함유하는 높은 분리 분해능과 8.1 × 1010 입자/mg의 순도가 구현되는 효과가 있다.In addition, there is an effect of implementing a high separation resolution containing less than 7% of particles larger than the pore size of the nanopore filter and a purity of 8.1 × 10 10 particles / mg.

아울러, 장치 표면에 Pluronic 코팅을 사용하여 89%의 높은 EV 회수율을 얻는 효과가 있다.In addition, there is an effect of obtaining a high EV recovery rate of 89% by using Pluronic coating on the surface of the device.

도 1(a)는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1(b)는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템의 세부적인 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2(a)는 본 발명에 따른 하우징 및 챔버의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2(b)는 본 발명에 따른 하우징의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3(a)는 본 발명에 따른 체크밸브의 개방 상태를 나타낸 상태도이다.
도 3(b)는 본 발명에 따른 체크밸브의 폐쇄 상태를 나타낸 상태도이다.
도 3(c)는 본 발명에 따른 밸브시트를 나타낸 도이다.
도 3(d)는 본 발명에 따른 밸브시트의 평면도 및 측면도를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러, 솔레노이드 밸브, 버티컬 모터 및 회전모터의 제어 관계를 보여주는 블록도이다.
도 6은 혈장을 사용한 EV의 선택적 분리 성능을 나타낸 그래프이다.
도 7은 세포 배양 상층액에서 EV의 크기별 선택적 분리 성능을 평가한 도이다.1(a) is a block diagram showing the overall configuration of a fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention.
1(b) is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention.
Figure 2 (a) is a configuration diagram showing the configuration of the housing and chamber according to the present invention.
Figure 2 (b) is an exploded perspective view showing the detailed configuration of the housing according to the present invention.
Figure 3 (a) is a state diagram showing the open state of the check valve according to the present invention.
Figure 3 (b) is a state diagram showing the closed state of the check valve according to the present invention.
Figure 3 (c) is a view showing a valve seat according to the present invention.
Figure 3 (d) is a view showing a plan view and a side view of the valve seat according to the present invention.
4 is a photograph of a fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention.
5 is a block diagram showing a control relationship among a controller, a solenoid valve, a vertical motor, and a rotary motor according to the present invention.
6 is a graph showing the selective separation performance of EVs using plasma.
7 is a diagram illustrating selective separation performance by size of EVs in cell culture supernatants.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that identical components or parts in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

도 1(a)는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 1(b)는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템의 세부적인 구성을 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템을 촬영한 사진이다.1(a) is a block diagram showing the overall configuration of a fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention, and FIG. 1(b) is a fluid control capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention. Figure 4 is a cross-sectional view showing the detailed configuration of the system, and Figure 4 is a photograph taken of the fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention.

본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템(1)은 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(100), 챔버(200), 나노 기공 필터(300), 유도관(400) 및 플랜저(500)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1, 2 and 4, the fluid control system 1 capable of filtering by the size of extracellular vesicles according to the present invention includes a housing 100, a chamber 200, a nanopore filter 300, an induction It may include a tube 400 and a flanger 500.

도 2(a)는 본 발명에 따른 하우징 및 챔버의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2(b)는 본 발명에 따른 하우징의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.Figure 2 (a) is a configuration diagram showing the configuration of the housing and chamber according to the present invention, Figure 2 (b) is an exploded perspective view showing the detailed configuration of the housing according to the present invention.

본 발명에 따른 상기 하우징(100)은 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이회전 가능한 디스크 형상으로 구성되고, 내부에 유체 샘플(10)이 주입되는 챔버(200)가 다수개로 배치될 수 있는 공간을 포함한다.As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the housing 100 according to the present invention is configured in a rotatable disk shape, and has a plurality of chambers 200 into which fluid samples 10 are injected. Includes space where dogs can be placed.

또한, 상기 하우징(100)은 다수개의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 제1레이어(110), 제2레이어(120), 제3레이어(130), 제4레이어(140) 및 제5레이어(150)의 5개 층으로 구성될 수 있다.In addition, the housing 100 may be composed of a plurality of layers, for example, as shown in FIG. 2 (b), the first layer 110, the second layer 120, and the third layer 130 ), the fourth layer 140 and the fifth layer 150 may be composed of five layers.

이 때, 상기 제3레이어(130)는 후술할 체크밸브(410)의 탄성 멤브레인(413) 및 실리콘 가스켓을 포함하고, 상기 제3레이어(130) 및 제4레이어(140) 사이에는 상기 나노 기공 필터(300)가 배치된다.At this time, the third layer 130 includes an elastic membrane 413 and a silicon gasket of the check valve 410 to be described later, and the nanopores are between the third layer 130 and the fourth layer 140. A filter 300 is disposed.

또한, 상기 제2레이어(120)는 챔버(200)가 배치될 수 있다.In addition, the chamber 200 may be disposed in the second layer 120 .

또한, 상기 하우징(100)은 일측에 상기 하우징(100)의 회전 이동을 제어하는 회전모터(160)를 포함할 수 있다.In addition, the housing 100 may include a rotation motor 160 for controlling the rotational movement of the housing 100 on one side.

상기 회전모터(160)는 상기 플랜저(500)가 임의의 제1챔버(210)를 펌핑 후 상승 이동하면, 상기 제1챔버(210)와 이웃하는 제2챔버(220)가 상기 플랜저(500)에 정렬되도록 기설정된 각도로 상기 하우징(100)을 회전시키는 모터일 수 있다.When the rotary motor 160 moves upward after pumping the first chamber 210 by the flanger 500, the second chamber 220 adjacent to the first chamber 210 rotates the flanger 500. It may be a motor that rotates the housing 100 at a preset angle so as to align with the .

또한, 상기 회전모터(160)는 본 발명에 따른 유체 제어 시스템(1)의 자동화된 동작을 위해 컨트롤러(미도시)의 제어에 의해 작동된다.In addition, the rotary motor 160 is operated by the control of a controller (not shown) for automated operation of the fluid control system 1 according to the present invention.

상기 컨트롤러(미도시)는 플랜저(500)의 승강 이동을 제어하는 후술할 버티컬모터(510)와 함께 상기 회전모터(160)를 제어할 수 있다.The controller (not shown) may control the rotary motor 160 together with a vertical motor 510 to be described later that controls the elevation movement of the plunger 500 .

따라서, 상기 하우징(100)은 상기 플랜저(500)가 하단에 정렬된 챔버(200)에 하강하여 챔버(200) 내 담지된 유체 샘플(10)을 펌핑한 후 상승 이동하게 되면, 상기 회전모터(160)가 작동되어 상기 챔버(200)와 이웃하는 챔버(200)가 플랜저(500) 하단에 배치될 수 있도록 상기 하우징(100)을 기설정된 각도로 회전시키게 된다.Therefore, when the housing 100 moves upward after the flanger 500 descends to the chamber 200 aligned at the bottom and pumps the fluid sample 10 supported in the chamber 200, the rotary motor ( 160) is operated to rotate the housing 100 at a predetermined angle so that the chamber 200 and the neighboring chamber 200 can be disposed at the lower end of the flanger 500.

또한, 상기 회전모터(160)는 톱니가 달린 휠과 전자석을 사용하여 한번에 한 스텝씩 움직이는 스텝퍼 모터(Stepper Motor)일 수 있다.In addition, the rotary motor 160 may be a stepper motor that moves one step at a time using a toothed wheel and an electromagnet.

상기 챔버(200)는 상기 하우징(100)에 배치되고, 상방이 개방된 다수개로 구성될 수 있다.The chamber 200 is disposed in the housing 100 and may be composed of a plurality of open tops.

구체적으로, 상기 챔버(200)는 유체 샘플(10)이 주입되어 담지되는 공간이 제공되도록 상방이 개방된 다수개로 구성되며, 각각의 챔버(200)는 이웃하는 챔버(200)와 상기 유로관(400)을 통해 연결되도록 배치된다.Specifically, the chamber 200 is composed of a plurality of chambers 200 with an open top so as to provide a space in which the fluid sample 10 is injected and supported, and each chamber 200 is connected to the neighboring chamber 200 and the flow pipe ( 400) are arranged to be connected through.

따라서, 상기 챔버(200)는 주입된 유체 샘플(10)의 단방향 흐름 운동을 허용하는 유로관(400) 및 상기 유로관(400)에 배치되는 체크밸브(410)를 통해 순차적으로 연결될 수 있다.Accordingly, the chamber 200 may be sequentially connected through the flow pipe 400 allowing the unidirectional flow movement of the injected fluid sample 10 and the check valve 410 disposed in the flow pipe 400.

또한, 상기 챔버(200)는 내부에 나노 기공 필터(300)가 장착된 여과용 챔버와 여과를 마친 유체 샘플(10)을 보관하는 폐기물챔버(260)로 구성될 수 있다.In addition, the chamber 200 may be composed of a filtration chamber equipped with a nanopore filter 300 therein and a waste chamber 260 storing the filtered fluid sample 10 .

일실시예에 따른 상기 챔버(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1챔버(210), 제2챔버(220), 제3챔버(230), 제4챔버(240) 및 제5챔버(250)로 구성된 여과용 챔버와 마지막에 배치되는 폐기물챔버(260)가 순차적으로 연결되어 배치된다.As shown in FIG. 1, the chamber 200 according to an embodiment includes a first chamber 210, a second chamber 220, a third chamber 230, a fourth chamber 240, and a fifth chamber ( 250) and the waste chamber 260 disposed last are sequentially connected and disposed.

또한, 상기 챔버(200)는 내부에 선택적으로 탈부착되는 나노 기공 필터(300)가 장착되고, 상기 나노 기공 필터(300)는 각각의 챔버(200)에 서로 다른 기공 직경을 갖는 필터가 장착되게 된다.In addition, the chamber 200 is equipped with a nanopore filter 300 that is selectively detachable therein, and the nanopore filter 300 is equipped with filters having different pore diameters in each chamber 200. .

또한, 상기 챔버(200)는 유체 샘플(10)의 유동 단계별로 순차적으로 작은 기공의 나노 기공 필터(300)가 장착되도록 구성된다.In addition, the chamber 200 is configured to be sequentially equipped with small-pore nano-pore filters 300 according to the flow of the fluid sample 10 .

예를 들면, 상기 챔버(200)는 상기 제1챔버(210)에 200 nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300), 상기 제2챔버(220)에 100 nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300), 상기 제3챔버(230)에 80 nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300), 상기 제4챔버(240)에 50 nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300), 상기 제5챔버(250)에 30 nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300)가 장착될 수 있다.For example, the chamber 200 includes a nanopore filter 300 having a pore diameter of 200 nm in the first chamber 210 and a nanopore filter having a pore diameter of 100 nm in the second chamber 220. (300), the nanopore filter 300 having a pore diameter of 80 nm in the third chamber 230, the nanopore filter 300 having a pore diameter of 50 nm in the fourth chamber 240, the first A nanopore filter 300 having a pore diameter of 30 nm may be mounted in the 5-chamber 250 .

또한, 상기 챔버(200)는 크기 간격이 다른 EV를 분리하기 위해 제1챔버(210)-제3챔버(230)-제5챔버(250)-폐기물챔버(260)로 순차적으로 연결되거나, 제1챔버(210)-제4챔버(240)-폐기물챔버(260)로 이어지는 순차 연결과 같은 다양한 챔버 연결 조합을 사용할 수 있다.In addition, the chamber 200 is sequentially connected to the first chamber 210-third chamber 230-fifth chamber 250-waste chamber 260 in order to separate EVs having different size intervals, or Various chamber connection combinations, such as a sequential connection of the first chamber 210 - the fourth chamber 240 - the waste chamber 260, may be used.

또한, 상기 챔버(200)는 크기 간격이 다른 EV(20) 분리를 위한 다양한 챔버 연결 조합을 구현하기 위해 제1챔버(210)-제2챔버(220)-제3챔버(230)-폐기물챔버(260)로 이어지는 배열 상태에서, 상기 제1챔버(210)에 200 nm의 나노 기공 필터(300), 제2챔버(220)에 80 nm의 나노 기공 필터(300), 제3챔버(230)에 30nm의 나노 기공 필터(300)를 장착하여 크기 간격이 다른 EV(20)의 분리가 구현될 수도 있다.In addition, the chamber 200 consists of a first chamber 210 - a second chamber 220 - a third chamber 230 - a waste chamber in order to implement various chamber connection combinations for separation of EVs 20 having different size intervals. In the arrangement state leading to (260), the 200 nm nano pore filter 300 in the first chamber 210, the 80 nm nano pore filter 300 in the second chamber 220, and the third chamber 230 Separation of EVs 20 having different size intervals may be implemented by mounting a 30 nm nanopore filter 300 thereon.

또한, 다양한 나노 기공 필터(300)의 장착을 통해 상술한 크기 간격과 다른 나노 기공 필터의 연결 조합으로 크기 간격이 다른 EV의 분리가 구현될 수 있다.In addition, separation of EVs with different size intervals can be implemented by a combination of the above-described size intervals and the connection of different nanopore filters through the mounting of various nanopore filters 300 .

상기 나노 기공 필터(300)는 상기 챔버(200) 내에 배치되고, 나노 기공을 갖는 여과망으로 구성될 수 있다.The nanopore filter 300 may be disposed in the chamber 200 and configured as a filtering net having nanopores.

구체적으로, 상기 나노 기공 필터(300)는 챔버(200)에 유입된 유체 샘플(10)로부터 나노 입자를 여과할 수 있는 200 nm 내지 30 nm의 기공을 갖는 필터로써, 상기 챔버(200)로부터 선택적으로 탈부착이 가능하며, 상기 챔버(200)에 서로 다른 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300)가 장착되도록 한다.Specifically, the nanopore filter 300 is a filter having pores of 200 nm to 30 nm capable of filtering nanoparticles from the fluid sample 10 introduced into the chamber 200, and is selectively removed from the chamber 200. It is detachable and allows the nanopore filter 300 having different pore diameters to be mounted in the chamber 200 .

이 때, 상기 나노 기공 필터(300)는 순차적으로 연결된 챔버(200)에 유체 샘플(10)의 유동 단계별로 작은 직경의 기공을 갖는 나노 기공 필터(300)가 장착되도록 한다.At this time, the nanopore filter 300 allows the nanopore filter 300 having small diameter pores to be mounted in the chamber 200 sequentially connected to each flow stage of the fluid sample 10 .

따라서, 제2챔버(220)의 나노 기공 필터(300)의 기공 직경이 100 nm이고, 제3챔버(230)의 나노 기공 필터(300)의 기공 직경이 80 nm 일 경우, 상기 제2챔버(220)에 유체 샘플(10)이 유입된 후 플랜저(500)가 하강하여 제2챔버(220)를 펌핑하면 제2챔버(220)의 나노 기공 필터(300)의 기공 크기 때문에 100 nm 보다 큰 EV(20)가 제2챔버(220) 필터 상부에 남게 되고 100 nm 미만의 EV(20)는 제2챔버(220) 필터 하단에서 유로관(400)을 통해 제3챔버(230)로 이동하게 된다.Therefore, when the pore diameter of the nanopore filter 300 of the second chamber 220 is 100 nm and the pore diameter of the nanopore filter 300 of the third chamber 230 is 80 nm, the second chamber ( When the plunger 500 descends and pumps the second chamber 220 after the fluid sample 10 is introduced into the second chamber 220, the EV greater than 100 nm is due to the pore size of the nanopore filter 300 in the second chamber 220. 20 remains on the top of the second chamber 220 filter, and EVs 20 of less than 100 nm move from the bottom of the second chamber 220 filter to the third chamber 230 through the flow pipe 400. .

또한, 상기 제3챔버(230)로 유체 샘플(10)이 이동하면 상기 하우징(100)이 회전하여 플랜저(500)와 제3챔버(230)가 정렬하게 된 후 상기 플랜저(500)가 하강하여 제3챔버(230) 내 유체 샘플(10)을 펌핑하게 되면 80 nm 보다 큰 EV(20)는 제3챔버(230) 필터(300) 상부에 남게 되고 80 nm 미만의 EV(20)는 제3 챔버(230) 필터(300) 하단에서 유로관(400)을 통해 제4챔버(240)로 이동하게 된다.In addition, when the fluid sample 10 moves into the third chamber 230, the housing 100 rotates to align the flanger 500 and the third chamber 230, and then the flanger 500 descends. When the fluid sample 10 in the third chamber 230 is pumped, EVs 20 larger than 80 nm remain on the top of the filter 300 in the third chamber 230, and EVs 20 smaller than 80 nm remain on the third chamber 230. It moves from the bottom of the filter 300 in the chamber 230 to the fourth chamber 240 through the flow pipe 400 .

상기 유로관(400)은 상기 챔버(200) 및 이와 이웃하는 챔버(200)를 연결하여 상기 챔버(200)를 순차적으로 유동하는 유체 샘플(10)의 통로를 제공한다.The flow pipe 400 connects the chamber 200 and the neighboring chamber 200 to provide a passage for the fluid sample 10 to sequentially flow through the chamber 200 .

또한, 상기 유로관(400)은 일측 챔버(200)의 나노 기공 필터(300) 하부에서 상기 일측 챔버(200)와 이웃하는 타측 챔버(200)의 나노 기공 필터(300) 상부로 연결될 수 있다.In addition, the flow pipe 400 may be connected from a lower portion of the nanopore filter 300 of one chamber 200 to an upper portion of the nanopore filter 300 of the other chamber 200 adjacent to the one chamber 200.

구체적으로, 상기 유로관(400)은 상기 챔버(200)를 순차적으로 연결하는 연결관으로, 각각의 챔버(200)와 연통되며 유로관(400)에 유동하는 유체 샘플(10)의 단방향 유동을 제어하기 위해 일측에 체크밸브(410)가 배치될 수 있다.Specifically, the flow pipe 400 is a connection pipe that sequentially connects the chambers 200, communicates with each chamber 200, and controls the unidirectional flow of the fluid sample 10 flowing through the flow pipe 400. A check valve 410 may be disposed on one side to control.

또한, 상기 유로관(400)은 유체 샘플(10)의 유동 흐름 단계에서 이전 단계 챔버의 나노 기공 필터(300)의 하측에 일단이 연결되고, 다음 단계 챔버(200)의 나노 기공 필터(300)의 상측에 타단이 연결되도록 구성되어, 나노 기공 필터(300)를 통과한 유체 샘플(10)을 다음 단계의 챔버(200)로 이동시킬 수 있도록 한다.In addition, the flow pipe 400 has one end connected to the lower side of the nanopore filter 300 of the previous stage chamber in the flow stage of the fluid sample 10, and the nanopore filter 300 of the next stage chamber 200 It is configured such that the other end is connected to the upper side of the nanopore filter 300 so that the fluid sample 10 that has passed through can be moved to the chamber 200 in the next step.

또한, 상기 유로관(400)은 중심측에 단방향 유동을 제어하는 체크밸브(410)가 구비된다.In addition, the flow pipe 400 is provided with a check valve 410 for controlling one-way flow at the center side.

도 3(a)는 본 발명에 따른 체크밸브의 개방 상태를 나타낸 상태도이고, 도 3(b)는 본 발명에 따른 체크밸브의 폐쇄 상태를 나타낸 상태도이며, 도 3(c)는 본 발명에 따른 밸브시트를 나타낸 도이고, 도 3(d)는 본 발명에 따른 밸트 시트의 평면도 및 측면도를 나타낸 도이다.Figure 3 (a) is a state diagram showing the open state of the check valve according to the present invention, Figure 3 (b) is a state diagram showing the closed state of the check valve according to the present invention, Figure 3 (c) is according to the present invention It is a view showing a valve seat, and FIG. 3 (d) is a view showing a plan view and a side view of the belt seat according to the present invention.

본 발명에 따른 상기 체크밸브(410)는 도 3(a) 내지 도 3(d)에 도시된 바와 같이 유로관(400) 일측에 배치되는 것으로, 임의의 챔버(200)에 상기 플랜저(500)가 유입되면, 챔버(200) 내로 유체 샘플(10)을 유입시키는 유로관(400)에 배치된 체크밸브(410)는 폐쇄하고 다음 단계 챔버(200)로 유체 샘플(10)을 유출시키는 유로관(400)에 배치된 체크밸브(410)는 개방하여 유체 샘플(10)이 순차적으로 한 방향 유동이 가능할 수 있도록 제어한다.The check valve 410 according to the present invention is disposed on one side of the flow pipe 400 as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), and the plunger 500 When is introduced, the check valve 410 disposed in the flow pipe 400 through which the fluid sample 10 flows into the chamber 200 is closed, and the flow pipe through which the fluid sample 10 flows into the next step chamber 200. The check valve 410 disposed at 400 is opened to control the flow of the fluid sample 10 sequentially in one direction.

예를 들면, 상기 플랜저(500)가 제2챔버(220)로 하강하여 제2챔버(220)에 담지된 유체 샘플(10)을 펌핑하여 제2챔버(220)에 배치된 나노 기공 필터(300)를 통과한 유체 샘플(10)이 제3챔버(230)로 이동할 경우, 상기 제2챔버(220)로 유체를 유입시키는 유로관(400)에 배치된 제1체크밸브(411)는 폐쇄되어 제2챔버(220)에서 제1챔버(210)로 유체 샘플(10)이 누출되는 것을 방지한다.For example, the flanger 500 descends into the second chamber 220 and pumps the fluid sample 10 supported in the second chamber 220 so that the nanopore filter 300 disposed in the second chamber 220 is pumped. ) When the fluid sample 10 passing through moves to the third chamber 230, the first check valve 411 disposed in the flow pipe 400 through which the fluid flows into the second chamber 220 is closed. The leakage of the fluid sample 10 from the second chamber 220 to the first chamber 210 is prevented.

이와는 대조적으로, 상기 제2챔버(220)에서 제3챔버(230)로 유체 샘플(10)을 유출시키는 유로관(400)에 배치된 제2체크밸브(412)는 개방됨으로써, 제2챔버(220)에서 제3챔버(230)로의 유체 유동을 허용하게 된다.In contrast, the second check valve 412 disposed in the flow pipe 400 through which the fluid sample 10 is discharged from the second chamber 220 to the third chamber 230 is opened, so that the second chamber ( 220) to allow fluid flow into the third chamber 230.

또한, 상기 체크밸브(410)는 중심부에 유체 샘플(10) 유동구를 갖도록 상기 유로관(400) 내주면에 부착되는 한 쌍의 탄성멤브레인(413) 및 상기 유동구와 인접하게 배치되어 상기 유체 샘플(10)의 유동 방향에 따라 선택적으로 상기 유동구를 개폐시키는 밸브시트(414)를 포함할 수 있다.In addition, the check valve 410 is disposed adjacent to a pair of elastic membranes 413 attached to the inner circumferential surface of the flow pipe 400 to have a flow hole for the fluid sample 10 at the center and the flow hole to have the fluid sample 10 ) It may include a valve seat 414 that selectively opens and closes the flow port according to the flow direction of the.

또한, 상기 밸브시트(414)는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 구성될 수 있다.In addition, the valve seat 414 may be composed of polydimethylsiloxane (PDMS).

또한, 상기 밸브시트(414)는 실리콘, 라텍스 및 고무등으로 이루어진 군에서 선택되는 탄성 물질 중 하나로 구성될 수도 있다.In addition, the valve seat 414 may be made of one of the elastic materials selected from the group consisting of silicone, latex and rubber.

따라서, 상기 체크밸브(414)는 유체 샘플(10)이 전진 흐름을 보일 경우, 상기 탄성멤브레인(413)이 상방의 힘을 받아 밸브시트(414)에서 이탈되어 유체 샘플(10)이 유동할 수 있는 유동구가 형성되어 전진하는 유체 샘플(10)의 순방향 유동이 가능하다.Therefore, in the check valve 414, when the fluid sample 10 shows a forward flow, the elastic membrane 413 receives an upward force and is separated from the valve seat 414 so that the fluid sample 10 can flow. A flow hole is formed so that forward flow of the moving fluid sample 10 is possible.

또한, 상기 체크밸브(410)는 유체 샘플(10)이 후진 흐름을 보일 경우, 상기 탄성멤브레인(413)이 하방으로 힘을 받아 밸브시트(414)에 부착되어 유체 샘플(10) 유동을 위한 유동구가 폐쇄되어 후진하는 유체 샘플(10)의 역방향 유동을 차단하게 된다.In addition, when the fluid sample 10 shows a backward flow, the check valve 410 is attached to the valve seat 414 by receiving a downward force on the elastic membrane 413 to flow the fluid sample 10. is closed to block the reverse flow of the backward fluid sample 10.

따라서, 상기 체크밸브(410)는 유체 샘플(10)의 순방향의 흐름이 가능할 수 있도록 제어한다.Therefore, the check valve 410 controls the forward flow of the fluid sample 10 to be possible.

도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러, 솔레노이드 밸브, 버티컬 모터 및 회전모터의 제어 관계를 보여주는 블록도이다.5 is a block diagram showing a control relationship among a controller, a solenoid valve, a vertical motor, and a rotary motor according to the present invention.

상기 플랜저(500)는 상기 챔버(200)와 정렬되도록 상기 하우징(100)과 이격 배치되고, 상기 챔버(200) 내로 유입 및 유출되어 상기 챔버(200)에 담지된 유체 샘플(10)을 펌핑하도록 구비된다.The plunger 500 is spaced apart from the housing 100 so as to be aligned with the chamber 200, flows in and out of the chamber 200, and pumps the fluid sample 10 supported in the chamber 200. are provided

구체적으로, 상기 플랜저(500)는 상기 하우징(100) 상측에 배치되어 하단에 정렬된 챔버(200) 내로 유입되어 챔버(200) 내 유체 샘플(10)을 펌핑 후 상승 이동하고, 상기 하우징(100)의 회전 이동에 의해 다음 챔버(200)가 하단에 정렬되면 다음 챔버(200) 내로 유입되어 유체 샘플(10)을 펌핑하며, 이러한 과정을 순차적으로 수행하여 제1챔버(210)에서 폐기물 챔버(260)까지 펌핑을 수행하게 된다.Specifically, the flanger 500 is introduced into the chamber 200 disposed above the housing 100 and aligned at the bottom, pumps the fluid sample 10 in the chamber 200, and then moves upward. When the next chamber 200 is aligned at the bottom by the rotational movement of ), it is introduced into the next chamber 200 to pump the fluid sample 10, and by sequentially performing this process, the waste chamber ( 260) to perform pumping.

따라서, 상기 플랜저(500)는 플랜저(500)의 승강 이동을 제어하는 버티컬 모터(510) 및 플랜저 암(520)을 포함하여 구성될 수 있다.Accordingly, the flanger 500 may include a vertical motor 510 and a flanger arm 520 that control the lifting movement of the flanger 500 .

상기 버티컬 모터(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 임의의 제1챔버(210)를 펌핑하도록 상기 플랜저(500)를 하강 후 상승 이동시키고, 펌핑이 완료되면 회전모터(160)에 의해 하우징(100)이 회전 이동하여 제1챔버(210)와 이웃하는 제2챔버(220)에 플랜저(500)가 정렬되면 상기 플랜저(500)를 하강 이동하여 제2챔버(220)의 유체 샘플(10)을 펌핑할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 5, the vertical motor 510 lowers and then moves the flanger 500 upward to pump the first chamber 210, and when the pumping is completed, the housing ( When the flanger 500 is aligned with the second chamber 220 adjacent to the first chamber 210 by rotating the fluid sample 10 in the second chamber 220 by moving the flanger 500 downward. to be able to pump.

또한, 상술한 과정이 제1챔버(210)에서 폐기물 챔버(260)까지 반복적으로 수행되어 유체 샘플(10)이 순차적으로 펌핑될 수 있게 된다.In addition, the above process is repeatedly performed from the first chamber 210 to the waste chamber 260 so that the fluid sample 10 can be sequentially pumped.

또한, 상기 버티컬 모터(510)는 톱니가 달린 휠과 전자석을 사용하여 한번에 한 스텝씩 움직이는 스텝퍼 모터(Stepper Motor)일 수 있다.Also, the vertical motor 510 may be a stepper motor that moves one step at a time using a toothed wheel and an electromagnet.

한편, 유체 샘플(10)의 필터링이 완료되면 챔버(200) 내 EV 순도를 높이기 위해 챔버(200)의 세척 과정이 수행되는데, 이 과정에서 상기 플랜저(500)의 펌핑과정이 동일하게 이루어진다.Meanwhile, when the filtering of the fluid sample 10 is completed, a cleaning process of the chamber 200 is performed to increase the EV purity in the chamber 200. During this process, the pumping process of the plunger 500 is performed in the same way.

구체적으로, 챔버(200)의 세척 과정은 필터링이 완료된 챔버(200)에 세척액을 주입하고 플랜저(500)가 세척액을 펌핑하여 EV 순도를 높이는 챔버(200)의 세척 과정이 용이하게 이루어진다.Specifically, the cleaning process of the chamber 200 is facilitated by injecting a cleaning liquid into the chamber 200 after filtering and pumping the cleaning liquid by the flanger 500 to increase EV purity.

또한, 제1챔버(210)에 대한 유체 샘플(10) 및 세척액 버퍼의 주입 부피는 각각 800μL이며, 챔버(200)에서 플랜저(500)의 삽입 깊이는 필터링 후 100 μL의 부피가 남도록 제어된다.In addition, the injection volume of the fluid sample 10 and the washing liquid buffer into the first chamber 210 is 800 μL, respectively, and the insertion depth of the flanger 500 in the chamber 200 is controlled so that a volume of 100 μL remains after filtering.

또한, 플랜저(500)와 용액 사이의 접촉을 방지하기 위해 플랜저(500)와 유체 샘플(10) 간의 초기 간격은 3.5mm로 설정된다.Also, in order to prevent contact between the flanger 500 and the solution, the initial distance between the flanger 500 and the fluid sample 10 is set to 3.5 mm.

또한, 각 챔버(200)에 대한 플랜저(500)의 유입 및 유출 속도는 각각 5 μm/s 및 0.5 mm/s이며, 세척은 3회로 수행될 수 있다.In addition, the inlet and outlet speeds of the plunger 500 for each chamber 200 are 5 μm/s and 0.5 mm/s, respectively, and cleaning may be performed three times.

이하, 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템(1)의 분리 성능을 평가한 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment in which the separation performance of the fluid control system 1 capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention is evaluated will be described.

도 6은 혈장을 사용한 EV의 선택적 분리 성능을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the selective separation performance of EVs using plasma.

도 6은 혈장을 사용하여 EV 선택적 분리 성능을 평가한 것이다. 6 is an evaluation of EV selective separation performance using plasma.

도 6(a)는 혈장에서 EV(20)의 크기 분포를 보여준 것이고, 도 6(b)는 제1챔버(210)-제2챔버(220)-제3챔버(230)-제5챔버(250)의 순차 연결시, 크기가 다른 EV(20)가 각 챔버(200)에서 크기별로 분리되는 것을 도시한다.Figure 6 (a) shows the size distribution of EV (20) in plasma, Figure 6 (b) is a first chamber 210 - second chamber 220 - third chamber 230 - fifth chamber ( 250), EVs 20 of different sizes are separated by size in each chamber 200.

도 6(c)는 챔버(200) 표면의 Pluronic 코팅 시간, 플랜저 속도 및 EV 농도를 포함한 매개 변수를 변경하고 EV 여과에 미치는 영향을 분석한 것으로, 첫째, 챔버(200) 표면에서 EV(20)의 비특이적 흡착을 방지하기 위해 Pluronic을 사용하고 코팅 시간을 변경했다.6(c) shows the changes in parameters including Pluronic coating time, plunger speed, and EV concentration on the surface of the chamber 200 and analyzing the effect on EV filtration. First, the EV 20 on the surface of the chamber 200 Pluronic was used and the coating time was changed to prevent non-specific adsorption of .

이 때, 제3챔버(230)는 여과에 사용되었으며, EV는 제3챔버(230) 및 페기물 챔버(260)에서 수집된다. 또한, 최대 89%의 회수율을 보인 폴리머 입자와 달리 EV(20) 회수율은 Pluronic 코팅 없이 66%로 낮게 나타난다. 또한, 코팅시간이 2시간으로 증가함에 따라 회수율은 88%로 증가하게 된다. 또한, 코팅 시간이 2시간에서 4시간으로 증가함에 따라 회수율은 단 1%만 89%로 증가한다. 이는, 2시간의 코팅시간 동안 Pluronic이 챔버(200) 표면에 EV(20)의 비특이적 흡착을 방지하기 위해 거의 최대 정도로 챔버(200) 표면에 코팅되었음을 시사한다. 따라서, EV(20) 분리를 위해 2시간의 코팅 시간을 사용한다.At this time, the third chamber 230 is used for filtration, and EVs are collected in the third chamber 230 and the waste chamber 260 . In addition, unlike the polymer particles, which showed a recovery rate of up to 89%, the EV (20) recovery rate was as low as 66% without Pluronic coating. In addition, as the coating time increases to 2 hours, the recovery rate increases to 88%. Also, as the coating time increases from 2 h to 4 h, the recovery rate increases by only 1% to 89%. This suggests that during the coating time of 2 hours, Pluronic was coated on the surface of the chamber 200 to the maximum extent to prevent non-specific adsorption of the EV 20 to the surface of the chamber 200 . Therefore, we use a coating time of 2 h for EV 20 isolation.

또한, 플랜저(500)의 삽입 속도가 EV(20) 분리에 미치는 영향을 연구하기 위해 제1챔버(210)-제3챔버(230)-폐기물 챔버(260)의 순차연결을 사용한 결과 제3챔버(230) 및 폐기물 챔버(260)의 직경(D)이 각각 80 ≤ D ≤ 200 nm 및 D ≤ 80 nm 인 EV가 포함되으며, 더 큰 입자인 D > 200 nm인 EV는 제3챔버(230)에서, D > 80 nm인 입자는 폐기물 챔버(260)에서 분리되고, 상기한 더 큰 입자 비율은 더 큰 입자 농도를 각 챔버(200)의 총 입자 농도로 나눈 것에 정의된다.In addition, in order to study the effect of the insertion speed of the plunger 500 on the separation of the EV 20, the sequential connection of the first chamber 210 - the third chamber 230 - waste chamber 260 was used, and the third chamber 230 and the diameter (D) of the waste chamber 260 include EVs of 80 ≤ D ≤ 200 nm and D ≤ 80 nm, respectively, and EVs with D > 200 nm, which are larger particles, are stored in the third chamber (230 ), particles with D > 80 nm are separated in the waste chamber 260, and the larger particle ratio described above is defined as the larger particle concentration divided by the total particle concentration in each chamber 200.

도 6(d)는 플랜저(500) 삽입 속도가 50 에서 10 μm/s로 감소함에 따라 더 큰 입자 비율이 두 챔버(200)에 대해 35 내지 16%로 크게 감소함을 알 수 있다.6(d) shows that as the plunger 500 insertion speed decreases from 50 to 10 μm/s, the proportion of larger particles decreases significantly from 35 to 16% for both chambers 200.

또한, 상기한 더 큰 입자 비율은 플랜저(500) 삽입 속도가 10에서 5 μm/s로 감소하면서 제3챔버(230)에서 7%, 폐기물 챔버(260)에서 11% 더 감소하며, 이러한 결과는 챔버(200) 압력의 변화에 기인하고, 챔버(200) 압력은 플랜저(500) 삽입 속도에 따라 증가한다. (도 6(e))In addition, the larger particle ratio described above is further reduced by 7% in the third chamber 230 and by 11% in the waste chamber 260 as the plunger 500 insertion speed decreases from 10 to 5 μm/s, these results Due to the change in chamber 200 pressure, the chamber 200 pressure increases with the plunger 500 insertion rate. (FIG. 6(e))

여기에서 제1챔버(210)-제3챔버(230)-제5챔버(250)-폐기물 챔버(260)의 순차 챔버(200) 연결을 사용하였으며, EV(20)는 탄성과 변형이 가능하기 때문에 변형된 EV(20)가 나노 기공 필터(300)의 기공을 통과할 수 있다. 따라서, 고압에서는 나노 기공 필터(300)의 기공 직경보다 큰 EV(20)가 필터 기공을 통과할 수 있다.Here, the sequential chamber 200 connection of the first chamber 210 - the third chamber 230 - the fifth chamber 250 - the waste chamber 260 was used, and the EV 20 is elastic and deformable. Therefore, the modified EV 20 can pass through the pores of the nanopore filter 300 . Accordingly, at high pressure, EVs 20 larger than the pore diameter of the nanopore filter 300 may pass through the filter pores.

다음으로, EV 크기별 여과에 대한 EV 농도의 영향을 분석하면, 도 6(d)에 도시된 바와 같이 제1챔버(210)-제3챔버(230)-폐기물 챔버(260)의 연결을 사용할 경우, 제3챔버(230)의 EV(20) 농도가 109개에서 105개 입자/mL 로 감소함에 따라 제3챔버(230)의 더 큰 입자 비율은 7%에서 3%로 감소한다.(도 6(f)의 왼쪽 패널) Next, when the effect of EV concentration on filtration for each EV size is analyzed, as shown in FIG. , as the EV 20 concentration in the third chamber 230 decreases from 109 to 105 particles/mL, the proportion of larger particles in the third chamber 230 decreases from 7% to 3% (FIG. 6). Left panel in (f))

이 결과, 더 높은 EV(20) 농도에서 EV(20)가 더 높은 속도로 나노 기공 필터(300)를 통해 제1챔버(210)에서 제3챔버(230)를 통과했음을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the EVs 20 passed through the nanopore filter 300 from the first chamber 210 to the third chamber 230 at a higher rate at a higher concentration of EVs 20 .

또한, 나노 기공 필터(300)의 기공 보다 작은 EV(20)의 상대적인 양을 확인하기 위해 D ≤ 80 nm의 EV(20) 농도를 제3챔버(230)에서 얻은 총 입자 농도로 나눈 더 작은 입자 비율을 정의했다. 더 작은 입자 비율은 제3챔버(230)의 EV(20) 농도 감소에도 불구하고 거의 변하지 않는다.(도 6(f)의 오른쪽 패널) 이는 나노 기공 필터(300)의 기공 크기보다 작은 EV(20)가 EV 농도에 관계없이 동일한 속도로 나노 기공 필터(300)을 통과함으로 시사한다.In addition, in order to determine the relative amount of EVs 20 smaller than the pores of the nanopore filter 300, the EV 20 concentration of D ≤ 80 nm was divided by the total particle concentration obtained in the third chamber 230 to determine the smaller particle size. ratio is defined. The smaller particle ratio is almost unchanged despite the decrease in the EV 20 concentration in the third chamber 230 (right panel of FIG. 6(f)). ) passes through the nanopore filter 300 at the same rate regardless of the EV concentration.

또한, 세척 주기가 EV(20) 순도에 미치는 영향을 분석한다. 이 때, 여과된 용액을 제1챔버(210) 및 제3챔버(230)에서 수집하고, EV(20) 순도는 총 단백질 농도당 입자 농도로 정의한다. 따라서, 총 단백질 농도가 감소함에 따라 순도가 증가한다. 총 단백질 농도는 첫 번째 세척 후 3배까지 급격히 감소함을 도 6(g)에서 알 수 있다. 이후 세척 횟수가 1회에서 5회로 증가함에 따라 4.7mg/mL에서 3.7mg/mL로 소정으로 감소한다. EV(20) 농도는 세척 횟수가 증가함에 따라 점차 증가하는데, 이는 순도 향상으로 이어진다(그림 6(h)). 플랜저(500)의 유입 속도(VI) = 5 μm/s를 사용하고 한 챔버(200)에서 세 번 세척을 수행했을 때 해당 챔버(200)에서 여과에 1시간이 소요된다.In addition, the effect of the washing cycle on the EV 20 purity is analyzed. At this time, the filtered solution is collected in the first chamber 210 and the third chamber 230, and EV 20 purity is defined as particle concentration per total protein concentration. Thus, purity increases as total protein concentration decreases. It can be seen in Fig. 6(g) that the total protein concentration rapidly decreased up to 3-fold after the first wash. Thereafter, as the number of washings increases from 1 to 5, the concentration decreases from 4.7 mg/mL to 3.7 mg/mL. The EV(20) concentration gradually increased as the number of washes increased, leading to improved purity (Fig. 6(h)). When the flow rate (VI) of the flanger 500 is 5 μm/s and washing is performed three times in one chamber 200, filtration in the corresponding chamber 200 takes 1 hour.

또한, 상기한 조건에서 크기별 EV 여과는 제1챔버(210)-제3챔버(230)-제5챔버(250)와 같은 3개의 순차적 연결이 있는 챔버(200)에 대해 3시간이 소요된다. 그러나 플랜저(500)의 유입속도(VI) = 10 μm/s를 사용하고 각 챔버(200)를 한 번 세척할 경우 소요 시간을 45분으로 줄일 수 있다. 또한, 상기 VI를 5에서 10 μm/s로 증가시키면 더 큰 입자 비율이 7-11%에서 16%로 미미하게 증가할 수 있고,(도 6(d)) 세척 사이클 수를 3에서 1로 줄이면 순도가 8.1 × 1010에서 5.8 × 1010 입자/mg로 약간 감소할 수 있다.(도 6(h)).In addition, EV filtration by size under the above conditions takes 3 hours for the chamber 200 having three sequential connections, such as the first chamber 210 - the third chamber 230 - the fifth chamber 250. However, when the inlet speed VI of the plunger 500 is 10 μm/s and each chamber 200 is washed once, the required time can be reduced to 45 minutes. In addition, increasing the VI from 5 to 10 μm/s can slightly increase the proportion of larger particles from 7-11% to 16% (Fig. 6(d)), and reducing the number of washing cycles from 3 to 1 The purity may decrease slightly from 8.1 × 10 10 to 5.8 × 10 10 particles/mg (Fig. 6(h)).

도 7은 세포 배양 상층액에서 EV의 크기별 선택적 분리 성능을 평가한 도이다.7 is a diagram illustrating selective separation performance by size of EVs in cell culture supernatants.

한편, 도 7은 세포 배양 상층액에서 EV의 크기별 선택적 분리 성능을 평가한 것으로, 전단 흐름에서 내피 세포의 EV 생성을 특성화하기 위해 전단 흐름(SF) 또는 전단 흐름 없이(NF) HUVEC 세포를 배양하고 세포 배양 상층액에서 EV를 얻는다. 이때, EV는 제1챔버(210)-제2챔버(220)-제3챔버(230)-제5챔버(250)-폐기물 챔버(260)가 있는 하우징(100)을 사용하여 선택적인 방식으로 EV의 크기별 분리가 이루어진다. On the other hand, FIG. 7 evaluates the size-specific separation performance of EVs in cell culture supernatant. In order to characterize EV production of endothelial cells in shear flow, HUVEC cells were cultured with or without shear flow (NF) Obtain EVs from cell culture supernatants. At this time, the EV selectively uses the housing 100 having the first chamber 210 - the second chamber 220 - the third chamber 230 - the fifth chamber 250 - the waste chamber 260. A size-specific separation of EVs is made.

도 7(a)는 SF(상단 패널) 및 NF(하단 패널) 조건에서 얻은 EV의 크기 분포를 보여준다. 또한, 도 7(b)는 크기 분포를 기반으로 각 챔버(200)의 EV(20) 농도를 합산한 것이다. 이 때, SF 조건에서 제1챔버(210)에서 제5챔버(250)까지 더 작은 크기의 EV(20) 그룹을 선택하면 EV(20) 농도가 7 × 1010에서 5 × 109 입자/mL로 감소한다. 이것은 HUVEC가 더 큰 크기의 더 많은 EV를 분비한다는 것을 보여준다. 또한, NF 조건에서 EV 농도는 SF 조건에서와 유사한 경향을 나타내지만 적어도 한 자릿수가 낮은 값이 나타난다.Figure 7(a) shows the size distribution of EVs obtained in SF (top panel) and NF (bottom panel) conditions. In addition, FIG. 7( b ) shows the sum of EV 20 concentrations in each chamber 200 based on the size distribution. At this time, when a group of EVs (20) with a smaller size is selected from the first chamber 210 to the fifth chamber 250 under SF conditions, the EV (20) concentration is 7 × 10 10 to 5 × 10 9 particles / mL decreases to This shows that HUVECs secrete more EVs of larger size. In addition, the EV concentration in the NF condition shows a similar trend to that in the SF condition, but at least one order of magnitude lower.

이는 HUVEC가 SF 조건에서 더 많은 수의 EV를 분비했음을 나타내며, 각 크기 그룹에서 상기한 경향을 분석하기 위해 각 챔버(200)에 대한 농도 비율을 정의한다. 이는 SF 조건에서의 EV 농도를 NF 조건에서의 농도로 나눈 값이다. This indicates that HUVECs secreted a higher number of EVs in the SF condition, and we defined the concentration ratio for each chamber 200 to analyze the above trend in each size group. This is the EV concentration in the SF condition divided by the concentration in the NF condition.

도 7(c)는 더 큰 크기의 EV 그룹이 존재하는 제1챔버(210) 및 제2챔버(220)에서 농도 비율이 각각 17 및 20임을 나타낸다. 그 비율은 가장 작은 크기의 EV 그룹(30 ≤ D ≤ 80 nm)이 속하는 제5챔버(250)에서 139로 크게 증가한다. 따라서, 가장 작은 크기의 EV 그룹은 SF에서 더 높게 나타난다. 또한, 도 7(d)는 EV 크기가 다른 그룹에서 EV 표면(CD63) 및 내부(TSG101) 단백질의 발현 수준을 정성적으로 보여준다. SF 조건하에서 제1챔버(210)와 제2챔버(220)의 CD63 단백질은 유사한 수준으로 발현된다. 대조적으로, NF 조건 하에서 제1챔버(210)의 발현 수준은 제2챔버(220)의 발현 수준보다 상당히 낮다. 제1챔버(210)의 EV 농도와 제2챔버(220)의 NF 농도는 유사하게 나타난다.(도 7(b)). 이는 NF 조건에서 EV당 CD63 단백질의 발현이 제2챔버(220)보다 제1챔버(210)에서 더 낮음을 시사한다. SF 조건하에서 제3챔버(230)와 제5챔버(250)에서 CD63의 발현은 제1챔버(210)와 제2챔버(220)에서보다 낮다. 이는 제3챔버(230) 및 제5챔버(250)의 EV 농도가 낮기 때문일 수 있다. 이러한 경향은 NF의 경우에도 동일하다. 또한, TSG101 단백질의 발현 수준은 NF와 SF 모두에서 유사하게 나타난다. 이는 NF 조건에서 EV에서 다량의 TSG101 단백질이 발현되었음을 의미한다.FIG. 7(c) shows that concentration ratios are 17 and 20 in the first chamber 210 and the second chamber 220, respectively, in which larger EV groups exist. The ratio greatly increases to 139 in the fifth chamber 250 to which the smallest EV group (30 ≤ D ≤ 80 nm) belongs. Thus, the EV group with the smallest size appears higher in SF. In addition, Fig. 7(d) shows qualitatively the expression levels of EV surface (CD63) and internal (TSG101) proteins in groups with different EV sizes. Under SF conditions, the CD63 protein in the first chamber 210 and the second chamber 220 are expressed at similar levels. In contrast, the expression level of the first chamber 210 under NF conditions is significantly lower than that of the second chamber 220 . The EV concentration in the first chamber 210 and the NF concentration in the second chamber 220 appear similar (FIG. 7(b)). This suggests that the expression of CD63 protein per EV in the NF condition is lower in the first chamber 210 than in the second chamber 220 . Under SF conditions, the expression of CD63 in the third chamber 230 and the fifth chamber 250 is lower than that in the first chamber 210 and the second chamber 220. This may be because EV concentrations in the third chamber 230 and the fifth chamber 250 are low. This tendency is the same in the case of NF. In addition, the expression level of TSG101 protein appears similar in both NF and SF. This means that a large amount of TSG101 protein was expressed in EVs under NF conditions.

따라서, 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템(1)은 30, 50, 80, 100 및 200nm의 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터(300)를 선택적으로 장착하여 다양한 크기 간격의 EV를 분리하는 것으로, 나노 기공 필터(300)의 기공 크기보다 큰 입자를 7% 미만으로 함유하는 높은 분리 해상도와 8.1 × 1010 입자/mg 의 순도가 달성된다. 또한, 5 μm/s의 플랜저(500) 삽입 속도와 세 번의 세척 주기 후 장치 표면에 Pluronic 코팅을 사용하여 89%의 높은 EV 회수율을 얻는다. 이로 인해 800μL의 원 유체 샘플 부피에 대해 각 챔버(200)에서 1시간의 분리 시간이 발생하며, 상기 분리 시간은 10 μm/s의 플랜저(500) 속도로 각 챔버(200)에서 15분으로 크게 줄어들 수 있고, 한 번의 세척 후에는 분리 분해능과 순도가 크게 저하되지 않는다. Therefore, the fluid control system 1 capable of filtering by the size of extracellular vesicles according to the present invention selectively mounts the nanopore filter 300 having a pore diameter of 30, 50, 80, 100 and 200 nm to obtain various size intervals. By separating the EV, a high separation resolution containing less than 7% of particles larger than the pore size of the nanopore filter 300 and a purity of 8.1 × 10 10 particles/mg are achieved. In addition, a high EV recovery rate of 89% was obtained using a plunger (500) insertion speed of 5 μm/s and a Pluronic coating on the device surface after three cleaning cycles. This results in a separation time of 1 hour in each chamber 200 for a raw fluid sample volume of 800 μL, which significantly increases to 15 minutes in each chamber 200 at a plunger 500 speed of 10 μm/s. It can be reduced, and the separation resolution and purity do not significantly decrease after one washing.

또한, 전단 흐름에서 내피 세포에 대한 크기 선택적 EV 분리를 수행한 결과세포가 더 큰 크기의 EV를 더 많이 분비하고 CD63 단백질의 발현이 더 큰 크기의 EV에서 더 높았으며, 그 발현 수준은 전단 유동이 없는 경우보다 전단 유동에서 더 높게 나타난다. In addition, size-selective EV separation for endothelial cells in shear flow showed that the cells secreted more larger-sized EVs and the expression of the CD63 protein was higher in larger-sized EVs, the expression level of which was higher in shear flow It appears higher in shear flow than in the case without it.

대조적으로, TSG101 단백질의 발현 수준은 두 유동 조건 모두에서 유사하였으며, 이는 NF 조건 하에서 다량의 TSG101 단백질이 발현되었음을 의미한다. In contrast, the expression level of TSG101 protein was similar in both flow conditions, indicating that a large amount of TSG101 protein was expressed under NF condition.

따라서, 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템(1)은 간단하고 효과적인 방식으로 작동하며 비싸고 복잡한 오프칩 컨트롤러가 필요하지 않다. Therefore, the fluid control system 1 capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention operates in a simple and effective manner and does not require an expensive and complicated off-chip controller.

따라서 암 및 기타 질병 환자의 예후, 진단 및 치료 모니터링에 광범위하게 적용되는 분자 분석 및 EV 기반 바이오마커 발견에 적합할 수 있다.Therefore, it may be suitable for molecular analysis and EV-based biomarker discovery, which has broad applications in prognosis, diagnosis, and treatment monitoring of patients with cancer and other diseases.

상기와 같은 본 발명에 따른 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템에 의하면, 수직으로 승강이동하는 플랜저와 체크밸브를 통해 개방되는 챔버가 순차적으로 연결 배치된 회전식 하우징으로 구성됨으로써, 다양한 질병의 바이오 마커로의 세포외 소포체를 자동화 및 일체화된 시스템으로 단시간에 여러 크기 간격으로 분리가 가능하고 분리 과정 및 장치가 간단할 뿐 아니라 특히, 자동화된 방식으로 순차적인 필터링이 가능하여 효과적인 세포외 소포체의 크기별 필터링이 구현되는 효과가 있다.According to the fluid control system capable of filtering according to the size of extracellular vesicles according to the present invention as described above, it is composed of a rotary housing in which a vertically moving plunger and a chamber opened through a check valve are sequentially connected, thereby preventing various diseases. It is an automated and integrated system that can separate extracellular vesicles as biomarkers into various size intervals in a short time, and the separation process and device are simple, and in particular, sequential filtering is possible in an automated manner, so that effective extracellular vesicles can be separated. Filtering by size has the effect of being implemented.

또한, 나노 기공을 갖는 다공성 멤브레인 여과망으로 구성된 나노 기공 필터가 상기 챔버에 서로 다른 기공 직경을 갖도록 챔버에 탈부착이 가능하도록 장착되어 30, 50, 80, 100 및 200 nm 의 다양한 크기 간격으로 EV에서 분리되는 효과가 있다.In addition, a nanopore filter composed of a porous membrane filtration network having nanopores is attached to and detached from the chamber to have different pore diameters in the chamber, and is separated from the EV at various size intervals of 30, 50, 80, 100 and 200 nm. has the effect of

또한, 나노 기공 필터가 챔버 내에 탈부착이 가능하도록 구성되어 다양한 기공 직경을 갖는 필터를 선택적으로 적용하여 필터링할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the nanopore filter is configured to be detachable in the chamber, filters having various pore diameters can be selectively applied to perform filtering.

또한, 나노 기공 필터의 기공 크기보다 큰 입자를 7% 미만으로 함유하는 높은 분리 분해능과 8.1 × 1010 입자/mg의 순도가 구현되는 효과가 있다.In addition, there is an effect of implementing a high separation resolution containing less than 7% of particles larger than the pore size of the nanopore filter and a purity of 8.1 × 10 10 particles / mg.

아울러, 장치 표면에 Pluronic 코팅을 사용하여 89%의 높은 EV 회수율을 얻는 효과가 있다.In addition, there is an effect of obtaining a high EV recovery rate of 89% by using Pluronic coating on the surface of the device.

이에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in this specification and claims described herein should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the present inventors appropriately use the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configurations shown in the drawings and embodiments described in this specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so they can be replaced at the time of the present application. It should be understood that there may be many equivalents and variations.

1 : 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템
10 : 유체 샘플 20 : 세포외 소포체, EV
100 : 하우징 110 : 제1레이어
120 : 제2레이어 130 : 제3레이어
140 : 제4레이어 150 : 제5레이어
160 : 회전모터 200 : 챔버
210 : 제1챔버 220 : 제2챔버
230 : 제3챔버 240 : 제4챔버
250 : 제5챔버 260 : 폐기물 챔버
300 : 나노 기공 필터 400 : 유로관
410 : 체크밸브 411 : 제1체크밸브
412 : 제2체크밸브 413 : 탄성 멤브레인
414 : 밸브시트 500 : 플랜저
510 : 버티컬 모터 520 : 플랜저 암1: Fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles
10: fluid sample 20: extracellular endoplasmic reticulum, EV
100: housing 110: first layer
120: second layer 130: third layer
140: 4th layer 150: 5th layer
160: rotation motor 200: chamber
210: first chamber 220: second chamber
230: third chamber 240: fourth chamber
250: fifth chamber 260: waste chamber
300: nanopore filter 400: flow tube
410: check valve 411: first check valve
412: second check valve 413: elastic membrane
414: valve seat 500: plunger
510: vertical motor 520: flanger arm

Claims (11)

회전가능한 하우징;
상기 하우징에 배치되고, 상방이 개방된 다수개의 챔버;
상기 챔버 내에 배치되고, 나노 기공을 갖는 여과망으로 구성된 나노 기공 필터;
상기 챔버 및 이와 이웃하는 챔버를 연결하여 상기 챔버를 순차적으로 유동하는 유체 샘플의 통로를 제공하는 유로관; 및
상기 챔버와 정렬되도록 상기 하우징과 이격 배치되고, 상기 챔버 내로 유입 및 유출되어 상기 챔버에 담지된 유체 샘플을 펌핑하는 플랜저;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
a rotatable housing;
a plurality of chambers disposed in the housing and having an open top;
a nanopore filter disposed in the chamber and composed of a filter net having nanopores;
a flow pipe connecting the chamber and neighboring chambers to provide passages for fluid samples sequentially flowing through the chambers; and
a plunger disposed spaced apart from the housing to be aligned with the chamber, pumping a fluid sample supported in the chamber by flowing in and out of the chamber;
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it comprises a.
 제 1항에 있어서,
상기 유로관은,
일측 챔버의 나노 기공 필터 하부에서 상기 일측 챔버와 이웃하는 타측 챔버의 나노 기공 필터 상부로 연결되는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
The flow pipe,
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that connected from the bottom of the nanopore filter of one chamber to the top of the nanopore filter of the other chamber adjacent to the one chamber.
 제 1항에 있어서,
상기 유로관은,
일측에 유체 샘플의 단방향 유동을 제어하는 체크밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
The flow pipe,
Check valve for controlling the one-way flow of the fluid sample on one side;
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it comprises a.
 제 3항에 있어서,
임의의 챔버에 상기 플랜저가 유입되면, 상기 챔버로 유체 샘플이 유입되는 유로관에 배치된 체크밸브는 폐쇄되고, 상기 챔버에서 유체 샘플을 유출하는 유로관에 배치된 체크밸브를 개방되는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 3,
When the flanger is introduced into any chamber, the check valve disposed on the flow pipe through which the fluid sample flows into the chamber is closed, and the check valve disposed on the flow pipe through which the fluid sample flows from the chamber is opened. A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles.
 제 1항에 있어서,
상기 나노 기공 필터는,
상기 챔버로부터 선택적으로 탈부착되는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
The nanopore filter,
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that selectively attached and detached from the chamber.
 제 1항에 있어서,
상기 챔버는,
여과를 마친 유체 샘플을 보관하기 위한 폐기물챔버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
the chamber,
A waste chamber for storing the filtered fluid sample;
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it comprises a.
 제 1항에 있어서,
상기 나노 기공 필터는,
200nm 내지 30nm 직경의 기공을 갖는 여과망으로 구성되고,
상기 챔버는,
서로 다른 기공 직경을 갖는 나노 기공 필터가 장착되며, 상기 유체 샘플의 유동 단계별로 순차적으로 작은 기공의 나노 기공 필터가 장착되는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
The nanopore filter,
It consists of a filtering net having pores of 200 nm to 30 nm in diameter,
the chamber,
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that nanopore filters having different pore diameters are installed, and nanopore filters of small pores are sequentially installed for each flow step of the fluid sample.
 제 1항에 있어서,
상기 하우징은,
일측에 상기 하우징의 회전이동을 제어하는 회전모터;를 포함하고,
상기 플랜저는,
상기 플랜저의 승강 이동을 제어하는 버티컬모터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 1,
the housing,
Including; a rotation motor for controlling the rotational movement of the housing on one side,
The flanger,
a vertical motor controlling the elevation movement of the flanger;
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it comprises a.
 제 8항에 있어서,
상기 회전모터는,
상기 플랜저가 임의의 제1챔버를 펌핑 후 상승 이동하면, 상기 제1챔버와 이웃하는 제2챔버가 상기 플랜저에 정렬되도록 기설정된 각도로 상기 하우징을 회전시키고,
상기 버티컬모터는,
상기 제2챔버가 상기 플랜저에 정렬되면 상기 제2챔버로 상기 플랜저를 하강이동하여 유체 샘플을 펌핑 후 상기 플랜저를 상승 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 8,
The rotary motor,
When the flanger moves upward after pumping an arbitrary first chamber, the housing is rotated at a predetermined angle so that a second chamber adjacent to the first chamber is aligned with the flanger,
The vertical motor,
When the second chamber is aligned with the flanger, the flanger is moved downward to the second chamber to pump a fluid sample, and then the flanger is moved upward.
 제 3항에 있어서,
상기 체크밸브는,
중심부에 유체 샘플 유동구를 갖도록 상기 유로관 내주면에 부착되는 한 쌍의 탄성멤브레인; 및
상기 유동구와 인접하게 배치되어 상기 유체 샘플의 유동 방향에 따라 상기 유동구를 개폐시키는 밸브시트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.
According to claim 3,
The check valve is
a pair of elastic membranes attached to the inner circumferential surface of the flow pipe to have a fluid sample flow hole in the center; and
a valve seat disposed adjacent to the flow hole to open and close the flow hole according to the flow direction of the fluid sample;
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it comprises a.
 제 10항에 있어서,
상기 밸브시트는,
폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘, 라텍스 및 고무등으로 이루어진 군에서 선택되는 탄성 물질인 것을 특징으로 하는 세포외 소포체의 크기별 필터링이 가능한 유체 제어 시스템.According to claim 10,
The valve seat,
A fluid control system capable of filtering by size of extracellular vesicles, characterized in that it is an elastic material selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone, latex and rubber.
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