KR20150101178A

KR20150101178A - Grid formed of a plurality of cell culture wells and consisting of a plurality of channels which connect to the fluid cell culture device

Info

Publication number: KR20150101178A
Application number: KR1020140022541A
Authority: KR
Inventors: 박인수; 안진철; 정재윤; 정필상
Original assignee: 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-09-03

Abstract

The present invention relates to a fluid cell cultivation apparatus. The fluid cell cultivation apparatus according to the present invention comprises: a plurality of first inlets individually formed at one end of the apparatus; a fluid diffusion section connected to the first inlets and including a plurality of ends and a plurality of first channels; a cell cultivation chamber connected to the fluid diffusion section, in which attaching cultivation of cells is performed, and including a plurality of cell cultivation wells formed as a grid; a plurality of second inlets individually connected to a plurality of second channels in one shaft direction of a lattice of the cell cultivation well; and an outlet connected to a plurality of third channels in another shaft direction of the lattice of the cell cultivation well. According to the present invention, various cells are effectively cultivated within one cultivation apparatus under different environments (samples such as a culture medium, a drug and the like having various concentration and types); and the optimal type, ratio and the like of samples can be tested at one time by analyzing the cells. In addition, a fluid cell analysis apparatus including the fluid cell cultivation apparatus is provided.

Description

격자로 형성된 복수의 세포 배양 웰 및 이를 연결하는 복수의 채널로 이루어진 유체 세포 배양장치{Grid formed of a plurality of cell culture wells and consisting of a plurality of channels which connect to the fluid cell culture device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fluid cell culture device comprising a plurality of cell culture wells formed in a lattice and a plurality of channels connecting the cell culture wells,

본 발명은 유체 세포 배양장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 격자로 형성된 복수의 세포 배양 웰 및 이를 연결하는 복수의 채널을 통하여 다른 종류의 세포가 부착 및 배양됨과 동시에 다른 종류의 시료들이 이에 처리될 수 있는 유체 세포 배양장치 및 이를 포함하는 유체 세포 분석장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluid cell culture apparatus, and more particularly, to a cell culture apparatus using a plurality of cell culture wells formed in a lattice and a plurality of channels connecting the cell culture wells, wherein different kinds of cells are adhered and cultured, And a fluid cell analyzer including the same.

세포 배양 기술은 줄기세포 분화 및 암세포 독성 실험 등 다양한 생물학적 분석실험에 필수적으로 사용되어야 하는 기술이다.Cell culture technology is a technique that must be used for various biological analysis experiments such as stem cell differentiation and cancer cell toxicity experiment.

종래 세포 배양 방법으로 행잉 드롭 방식(Hanging drop method)이 있다. 이는 세포배양 접시의 뚜껑 안쪽 면에 세포를 포함한 배양액 방울을 떨어뜨린 후, 뒤집어서 중력에 의해서 세포들이 물방울의 끝부분에 모이게 하여 세포와 세포를 서로 응집(aggregation)시켜 세포 덩어리를 만드는 기술이다. 그러나 이때 생성된 배양액 방울의 크기는 평균 지름이 3mm로 세포에 비해 너무 크고, 물방울의 모양들이 균일하지 못하기 때문에 배아체가 형성되는데 걸리는 시간이 적어도 3일 정도가 소요되며, 여러 개의 배양액 방울을 떨어뜨려 여러 개의 배아체를 얻고자 할 때에도 각각의 배아체가 형성되는데 각기 다른 시간들이 소요된다. 또한, 모든 작업이 실험자의 수작업에 의해 이루어지므로, 다량의 세포 덩어리를 형성하기 위해서는 많은 시간과 노동 강도가 요구된다.Conventional cell culture methods include the Hanging drop method. This is a technique for dropping culture drops containing cells on the inner surface of a cell culture dish, and then inverting and collecting cells at the ends of water droplets by gravity to aggregate cells and cells to form cell clumps. However, the size of the resulting culture droplet is 3 mm in average diameter, which is too large for the cells and the shapes of the droplets are not uniform. Therefore, it takes at least 3 days for the embryo to form, Even when trying to obtain multiple embryoid bodies, different times are required to form each embryoid body. Further, since all the work is performed manually by the experimenter, much time and labor intensity are required to form a large amount of cell mass.

배아체 형성을 위한 또 다른 방법으로서, 로테이팅 바이오리액터(rotating bioreactor)가 있다. 상기 로테이팅 바이오리액터는 회전하는 원통 안에서 세포들 간의 응집에 의해 세포 덩어리를 형성하는 장치이다. 이 장치는 회전하는 챔버 안에서 세포간 응집에 의해 세포 덩어리를 형성하기 때문에 작업자의 노동 강도는 적지만, 서로 상이한 크기를 갖는 세포 덩어리들이 형성된다는 문제점을 가지고 있다.As another method for embryoid body formation, there is a rotating bioreactor. The rotating bioreactor is a device for forming cell clusters by agglomeration of cells in a rotating cylinder. This apparatus has the problem that cell masses having different sizes are formed although the labor intensity of the worker is small because the cell mass is formed by intercellular coagulation in the rotating chamber.

한편, 현재 세계적으로 유통되고 있는 화학물질은 수십 만여 종에 이르며 매년 여러 종의 새로운 화학물질이 개발되어 상품화되고 있어 이들에 의한 인체 및 환경 위해성이 날로 증가되고 있는 추세이다. 이로 인해 증가하는 신약의 스크리닝 및 그 유해성에 대한 평가가 신속하게 이루어져야 하는 요구가 증가하고 있다. 또한 이와 같은 견지에서 다양한 생물학적 공정에 대한 화합물의 효과에 대해 이를 신속하게 검정할 수 있는 방법의 개발이 요청되고 있다. 예를 들어, 제약 업계에서는 생물학적 분자 간의 상호작용을 억제, 감소 또는 심지어 증강시킬 수 있는 화합물을 확인하는데 많은 초점을 맞추고 있기 때문에, 상기와 같은 분석기술, 특히 세포 분석기술이 필요하다.On the other hand, there are hundreds of thousands of chemical substances circulating in the world at present, and new kinds of new chemical substances are developed and commercialized every year, and human and environmental risks thereof are increasingly increasing. As a result, there is a growing demand for rapid screening of new drugs and evaluation of their harmfulness. From this perspective, there is also a need to develop a method for rapidly assaying the effects of compounds on a variety of biological processes. For example, there is a need in the pharmaceutical industry for such analytical techniques, especially for cell analysis techniques, because much focus is placed on identifying compounds that can inhibit, reduce or even enhance the interaction of biological molecules.

이와 관련된 종래 기술로써 마이크로플레이트 리더(Microplate Reader)를 이용한 측정법이 있다. 마이크로플레이트 리더는 마이크로플레이트 웰(Microplate Well) 내에서 반응한 물질의 정성, 정량 분석에 이용되는 장비로써 적절한 용매, 용해 또는 분산된 시료에 자외선, 가시광선, 적외선 영역 등의 빛을 통과시켜 흡광, 발광, 형광도 등을 측정한다. 광원으로부터 유래한 빛은 여러 가지 필터와 단색화 장치를 통해 특정 파장의 빛으로 만들어진 후 시료에 96개 혹은 그 이상의 경로를 통해 조사되어 각각의 웰에 담긴 시료의 성분 및 농도에 따라 발생한 형광 또는 투과된 빛이 검출기를 통하여 분석될 수 있다. 이와 같은 방법으로 측정된 결과를 바탕으로 세포의 증식능력과 세포 생존능력을 관찰할 수 있다. 마이크로플레이트 리더기를 이용한 측정법의 한 예로서 세포의 활성도(viability)를 분석하기 위해 MTT(Tetrazolium-based colorimetric) 검색법이 대표적이다. 그러나 상기 마이크로플레이트 리더의 멀티 웰 플레이트(Multiwell plate)를 기반으로 수행되는 분석방법은 비수용성의 결정을 유기용매에 용해시켜야 하는 등, 복잡하고 비가역적인 시료의 전처리 과정이 필요하므로 일회성 측정에는 적합하나 세포의 성장 및 사멸과정에 따른 연속적인 모니터링에는 부적합하다.As a related art, there is a measurement method using a microplate reader. The microplate reader is a device used for the qualitative and quantitative analysis of materials reacted in a microplate well. It passes light such as ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays to an appropriate solvent, dissolved or dispersed sample, Luminescence, fluorescence and the like. Light from a light source is made into light of a specific wavelength through various filters and monochromators, and is then irradiated through 96 or more paths to the sample. The fluorescence or transmitted light generated by the component and concentration of the sample in each well Light can be analyzed through the detector. Based on these results, we can observe cell proliferation and cell viability. Tetrazolium-based colorimetric (MTT) detection is a typical method for analyzing the viability of cells as an example of a measurement method using a microplate reader. However, the analytical method based on the multiwell plate of the microplate reader requires a complicated and irreversible sample pretreatment process in which water-insoluble crystals must be dissolved in an organic solvent, so that it is suitable for one-time measurement It is unsuitable for continuous monitoring by cell growth and death processes.

세포의 분류 및 계수에 이용되어 오던 다른 방법으로 유체 세포측정법(Flow Cytometry, FACS)을 들 수 있다. 유체 세포측정법의 일반적인 원리는 일정한 파장의 빛을 세포에 조사하였을 때 세포가 가진 성질 및 부착된 형광 색소(fluorochrome)에 따라 방출할 수 있는 파장의 광선이 다르다는 점을 기본 원리로 하여 세포분석에 이용되고 있다. 그러나, 이러한 FACS는 매우 고가의 장비로서 일반적인 연구자들이나 산업용으로 사용되기에는 부적합하다. 또한, FACS는 형광염료를 이용한 시표 표지를 수반하므로 비가역적인 전처리가 필요하여 일회성 측정에는 적합하나 세포의 성장 및 사멸과정에 따른 연속적인 모니터링에는 부적합하다. 이러한 문제점을 해결하고자 최근 생명공학분야에서는 유체 세포칩을 이용한 세포분석기구의 개발연구가 활발히 이루어지고 있다.
Another method that has been used for cell sorting and counting is Flow Cytometry (FACS). The general principle of the fluid cell measurement method is that the cell is irradiated with light of a certain wavelength and differs in the wavelength of emitted light depending on the properties of the cell and the attached fluorochrome. . However, such FACS is very expensive equipment and is not suitable for general researchers or industrial use. In addition, FACS is suitable for one - time measurement because it requires a non - irreversible pretreatment since it involves a target label using a fluorescent dye, but it is not suitable for continuous monitoring according to the growth and death process of the cell. In order to solve these problems, researches on cell analysis apparatus using fluid cell chips have been actively conducted in the field of biotechnology.

세포 배양 조건의 발견 및 최적화는 상기와 같은 화합물 및 배양액을 테스트하기 위한 분석방법의 처리율에 큰 영향을 받는다. 특히, 여러 종류의 상이한 화합물을 스크리닝하는 경우, 각각의 화합물 스크리닝에 필요한 시간 및 노력을 줄일 필요가 있다. 이는 로봇공학, 고처리율 검출 시스템과 같은 병렬 스크리닝 방법 및 그 밖의 여러 기술들이 발전 되어 왔음 에도 불구하고, 현재까지의 스크리닝 기술은 여전히 많은 문제점을 갖고 있다. 예를 들어, 현존하는 병렬 스크리닝 방법을 사용하여 다수의 샘플을 스크리닝하려면 샘플 및 장비, 예를 들어 로보틱스를 수용하기 위한 넓은 공간이 필요하며, 또한 고가의 장비 비용과 다량의 시약이 필요한 문제가 있다. The discovery and optimization of cell culture conditions is greatly influenced by the throughput of the compounds and the assay method for testing the culture medium as described above. In particular, when screening different kinds of different compounds, it is necessary to reduce the time and effort required for each compound screening. Despite the development of parallel screening methods such as robotic engineering, high throughput detection systems, and other techniques, screening techniques to date still have many problems. For example, screening a large number of samples using existing parallel screening methods requires a large space to accommodate samples and equipment, e.g., robots, and also requires expensive equipment costs and large quantities of reagents .

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 시스템을 개발하기 위해서는 다양한 검정 및 분석 방법적 측면을 고려해야 한다. 이는 다수의 샘플(세포)을 하나의 유체 장치에서 조작할 수 있어야 한다. 특히, 고처리율 스크리닝 내지 반복적 검정 스크리닝을 수행하고 조작할 수 있는 관련 장치가 필요하다.In order to develop a system to solve such a problem, various verification and analytical aspects should be considered. It should be possible to manipulate multiple samples (cells) in one fluidic device. In particular, there is a need for an associated device capable of performing and manipulating high throughput screening or repetitive screening.

한편 이와 관련된 종래 기술로 대한민국특허 등록번호 제10-1038484호에서는 미세유체 세포칩 및 이를 이용한 세포분석장치가 개시되어 있다. 이는 구체적으로, 시료주입구와 배지주입구가 별개로 형성되고 유체의 확산이 가능한 채널이 존재하여 시료의 농도구배별 세포감응성을 분석할 수 있는 미세유체 세포칩에 관한 것이다. 그러나, 상기 등록특허는 다양한 종류의 세포를 하나의 장치 내에 도입하여 배양 및 분석할 수 없고, 크기가 작아 대량의 세포 배양 및 실험이 용이치 않으며, 나아가 유체 채널이 제한적으로만 형성되어 있어 다양한 농도를 갖는 복수의 시료를 한번에 하나의 장치 내에서 검정해 보는 것이 어렵다는 문제가 있다.On the other hand, Korean Patent Registration No. 10-1038484 discloses a microfluidic cell chip and a cell analysis apparatus using the microfluidic cell chip. Specifically, the present invention relates to a microfluidic cell chip capable of analyzing cell sensitivity by a concentration gradient of a sample, in which a sample injection port and a medium injection port are separately formed and a channel capable of diffusing fluids is present. However, the above-mentioned patent does not allow the cultivation and analysis of various kinds of cells into a single device, and because of its small size, it can not be used for a large number of cell cultures and experiments. Furthermore, There is a problem in that it is difficult to test a plurality of samples having one sample at a time in one apparatus.

(특허문헌 1) KR 10-1038484 B1
(Patent Document 1) KR 10-1038484 B1

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다른 종류의 세포가 하나의 유체 장치에 도입되어 부착 및 배양될 수 있으며, 여기에 다양한 농도와 종류의 배양액, 약물 등의 시료가 처리될 수 있는 유체 세포 분석장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for introducing and culturing different types of cells into a single fluid device, And to provide a fluid cell analysis apparatus.

또한, 주입구, 채널 및 밸브 시스템을 이용하여 상기 세포 및 시료들을 다양하게 변화시켜가며 처리할 수 있고, 이를 분석하여 최적의 시료 종류, 비율 등을 하나의 장치를 통해 시험할 수 있다.In addition, the cells and the sample can be processed in various ways by using an injection port, a channel and a valve system, and the optimum sample type, ratio, and the like can be tested through a single apparatus.

또한, 장치의 크기를 크게 하여 약물 스크리닝 뿐만 아니라 대량의 세포 배양 내지 세포 실험이 가능할 수 있으며, 다수의 세포에 대한 복잡한 세포 실험을 간단히 한번의 실험으로 수행할 수 있다.In addition, by enlarging the size of the device, it is possible to perform not only drug screening but also a large number of cell cultures or cell experiments, and complex cell experiments on a large number of cells can be performed simply by one experiment.

또한, 복수의 세포 배양 웰 및 이와 연결된 채널에 다른 종류의 재료로 코팅하거나 패턴을 형성하여 다양한 환경에서의 세포의 배양, 증식 및 분화 실험에 유용할 수 있다.
In addition, it may be useful for culturing, multiplying and differentiating cells in various environments by coating or patterning a plurality of cell culture wells and channels connected thereto with different kinds of materials.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 유체 세포 배양장치는 일 말단에 각각 형성된 복수의 제1 주입구; 상기 복수의 제1 주입구와 연결되고, 복수의 제1 채널 및 이로 이루어진 복수의 단을 구비한 유체 확산 구간; 상기 유체 확산 구간과 연결되고, 세포의 부착 배양이 이루어지며 격자로 형성된 복수의 세포 배양 웰을 구비한 세포 배양 챔버; 상기 세포 배양 웰의 격자의 어느 한 축 방향으로 복수의 제2 채널과 각각 연결되는 복수의 제2 주입구; 및 상기 세포 배양 웰의 격자의 다른 축 방향으로 복수의 제3 채널과 연결되는 배출구를 포함하며, 상기 세포 배양 웰은 이와 연결되는 제2 채널 또는 제3 채널 상에 위치하는 밸브 및 이를 제어하는 밸브 제어부를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fluid cell culture apparatus comprising: a plurality of first injection ports each formed at one end; A fluid diffusion section connected to the plurality of first injection ports and having a plurality of first channels and a plurality of stages thereof; A cell culture chamber connected to the fluid diffusing section and having a plurality of cell culture wells formed by lattice maturation of cell adhesion; A plurality of second injection ports respectively connected to the plurality of second channels in an axial direction of the lattice of the cell culture well; And an outlet communicating with a plurality of third channels in the other axial direction of the lattice of the cell culture well, wherein the cell culture well comprises a valve positioned on a second channel or a third channel connected thereto and a valve And a control unit.

상기 유체 세포 배양장치 상에 위치하며, 상기 세포 배양 챔버 내의 세포의 성장, 분화 및 증식 중 어느 하나 이상을 위한 저출력 레이저 또는 LED를 조사하는 광조사기(light illuminator)를 추가로 포함할 수 있다.And a light illuminator disposed on the fluid cell culture apparatus and irradiating a low-power laser or LED for at least one of growth, differentiation and proliferation of cells in the cell culture chamber.

상기 유체 확산 구간은 상기 복수의 제1 채널 상에 위치하는 밸브 및 이를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비할 수 있다.The fluid diffusion section may further include a valve positioned on the plurality of first channels and a valve control section for controlling the valve.

상기 복수의 제1 채널 및 이의 일 말단을 연결하는 제4 채널은 하나의 단을 형성하고, 유체의 흐름 방향으로 이와 인접한 단은 더 많은 제1 채널의 개수를 구비할 수 있다.The plurality of first channels and the fourth channel connecting one end of the plurality of first channels form one end, and the adjacent end in the flow direction of the fluid may have a larger number of first channels.

상기 복수의 제1 주입구는 유체 확산 구간의 최상부에 위치한 제4 채널과 연결될 수 있다.The plurality of first injection ports may be connected to a fourth channel located at the top of the fluid diffusion section.

상기 유체 확산 구간에서 상기 복수의 제1 채널 및 복수의 단을 통해 시료의 농도 구배가 형성될 수 있다.A concentration gradient of the sample may be formed through the plurality of first channels and the plurality of stages in the fluid diffusion section.

상기 유체 확산 구간과 상기 세포 배양 챔버는 상기 복수의 제1 채널을 통해 연결되고, 상기 제3 채널은 상기 복수의 제1 채널이 연장된 채널일 수 있다.The fluid diffusion section and the cell culture chamber may be connected through the plurality of first channels, and the third channel may be a channel in which the plurality of first channels are extended.

상기 복수의 세포 배양 웰은 서로 다른 종류의 세포가 부착 및 배양될 수 있다.Different types of cells can be attached and cultured in the plurality of cell culture wells.

상기 복수의 제2 주입구로 서로 다른 종류의 세포를 주입함으로써, 상기 어느 한 축 상의 일 선상의 세포 배양 웰 간에는 동일 세포가 배양되되, 다른 선상의 세포 배양 웰에는 상기 세포와는 다른 종류의 세포가 동일하게 배양될 수 있다.By injecting different kinds of cells into the plurality of second injection ports, the same cells are cultivated between one cell culture wells on one axis, while cells of a different kind from those of the other cells are cultured in the other cell culture wells Can be cultured in the same manner.

상기 밸브 시스템은 공기압을 이용하는 막(membrane) 밸브일 수 있다.The valve system may be a membrane valve utilizing air pressure.

상기 유체 세포 배양장치는 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리시클릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 재질로 제조될 수 있다.The fluid cell culture device may be made of polymeric materials such as polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins, Polyimides, polyurethanes, and the like. The polymeric material may be selected from the group consisting of polyimides, polyimides, and polyurethanes.

상기 배출구와 연결되는 유체 저장조; 및 상기 유체 저장조와 연결되어 유체를 상기 제1 주입구로 순환시키는 펌프를 추가로 포함할 수 있다.A fluid reservoir connected to the discharge port; And a pump connected to the fluid reservoir and circulating the fluid to the first injection port.

상기 제1 주입구 및 제2 주입구를 통해 세포, 배양액 및 시료로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유체가 주입될 수 있다.A fluid containing at least one selected from the group consisting of cells, culture medium, and sample may be injected through the first inlet and the second inlet.

또한, 본 발명에 따른 유체 세포 분석장치는 상기 유체 세포 배양장치; 및 실시간으로 상기 세포 배양 챔버를 촬영하기 위한 광학영상분석 장치를 포함한다.The apparatus for analyzing fluid cells according to the present invention may further comprise: the fluid cell culture apparatus; And an optical image analyzer for photographing the cell culture chamber in real time.

상기 유체 세포 배양장치는 광학적 측정을 위해 플레이트 상부에 접합되며, 상기 플레이트는 슬라이드 글라스, 크리스탈 및 유리 글라스로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
The fluid cell culture device is bonded to the top of the plate for optical measurement, and the plate may be selected from the group consisting of a slide glass, a crystal and a glass glass.

본 발명은 다양한 종류의 세포를 하나의 배양장치 내에서 서로 다른 환경(다양한 농도와 종류의 배양액, 약물 등의 시료) 하에서 효과적으로 배양할 수 있으며, 나아가 이를 분석하여 최적의 시료 종류, 비율 등을 한번에 시험할 수 있다. The present invention can effectively cultivate various kinds of cells in one culture apparatus under different environments (samples of various concentrations and kinds of culture media, drugs, etc.), and further analyze the optimum types and ratios at once Can be tested.

또한, 광조사기를 통해 세포 배양을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
In addition, the cell culture can be performed more efficiently through the light irradiator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 세포 배양장치(100)의 개략도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 세포 분석장치를 각 부분 구성요소에 따라 나누어 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram of a fluid cell culture apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of a portion A in Fig.
FIG. 3 and FIG. 4 are views showing a fluid cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention, which is divided according to each partial component.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시 예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The embodiments described are provided by way of illustration for the purposes of illustration and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명에 따른 유체 세포 배양장치 및 유체 세포 분석장치를 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.The components constituting the fluid cell culture apparatus and the fluid cell analysis apparatus according to the present invention can be used integrally or individually. In addition, some components may be omitted depending on the usage form.

본 발명에 따른 유체 세포 배양장치의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
Preferred embodiments of the fluid cell culture apparatus according to the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, the definitions of these terms should be described based on the contents throughout this specification.

본 발명에 따른 유체 세포 배양장치(100)의 구성설명Description of the constitution of the fluid cell culture apparatus (100) according to the present invention

본 발명에 있어서, 상기 “시료”는 세포에 처리하고자 하는 물질로써, 예를 들어 세포에 처리하여 시험, 검정 또는 분석을 위한 약물이 포함될 수 있다.In the present invention, the " sample " is a substance to be treated with a cell, for example, a drug for testing, assay or analysis by treating the cell.

본 발명에 있어서, 상기 “세포”는 본 발명에 따른 장치를 통해 배양 내지 분석하고자 하는 물질로써, 지방유래 줄기세포, 골수유래 중간엽 줄기세포 등이 포함될 수 있다. 나아가 상기 다른 종류의 세포란 다수의 공여자에게서 유래한 세포일 수 있다.In the present invention, the " cell " is a substance to be cultured or analyzed through the device according to the present invention, and may include fat-derived stem cells and bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Further, the different kind of cells may be cells derived from a plurality of donors.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 세포 배양장치(100)의 구성을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a configuration of a fluid cell culture apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명에 따른 유체 세포 배양장치(100)는 일 말단에 각각 형성된 복수의 제1 주입구(10); 상기 복수의 제1 주입구(10)와 연결되고, 복수의 제1 채널(21) 및 이로 이루어진 복수의 단을 구비한 유체 확산 구간(20); 상기 유체 확산 구간(20)과 연결되고, 세포의 부착 배양이 이루어지며 격자로 형성된 복수의 세포 배양 웰(31)을 구비한 세포 배양 챔버(30); 상기 세포 배양 웰(31)의 격자의 어느 한 축 방향으로 복수의 제2 채널(32)과 각각 연결되는 복수의 제2 주입구(40); 및 상기 세포 배양 웰(31)의 격자의 다른 축 방향으로 복수의 제3 채널(33)과 연결되는 배출구(50)를 포함하며, 상기 세포 배양 웰(31)은 이와 연결되는 제2 채널(32) 또는 제3 채널(33) 상에 위치하는 밸브(34) 및 밸브 제어부(35)를 구비한다.
A fluid cell culture apparatus (100) according to the present invention includes: a plurality of first injection ports (10) formed at one end; A fluid diffusion section (20) connected to the plurality of first injection ports (10) and having a plurality of first channels (21) and a plurality of ends thereof; A cell culture chamber 30 connected to the fluid diffusing section 20 and having a plurality of cell culture wells 31 formed in a lattice in which cells are adhered and cultured; A plurality of second inlets (40) connected to the plurality of second channels (32) in either axial direction of the lattice of the cell culture well (31); And a discharge port (50) connected to a plurality of third channels (33) in the other axial direction of the lattice of the cell culture well (31), wherein the cell culture well (31) Or a valve 34 and a valve control 35 which are located on the third channel 33.

본 발명의 유체 세포 배양장치(100)는 이의 상부에 위치하며, 상기 세포 배양 챔버 내의 세포의 성장, 분화 및 증식 중 어느 하나 이상을 위한 저출력 레이저 또는 LED를 조사하는 광조사기를 추가로 포함할 수 있다. 이는 세포 배양 챔버(30) 내의 세포 배양 웰(31) 상에 부착된 세포에 저출력 레이저 또는 LED를 조사하여 세포의 성장, 분화 등을 촉진 시킴으로써 세포 배양에 도움을 줄 수 있다. 상기 광조사기의 광원에서 유래한 빛은 여러 가지 필터와 단색화 장치를 통해 특정 파장의 빛으로 만들어진 후, 세포 또는 시료가 처리된 세포에 조사될 수 있다.The fluid cell culture apparatus 100 of the present invention may further include an optical irradiator for irradiating a low-power laser or LED for at least one of growth, differentiation, and propagation of cells in the cell culture chamber, have. This can assist in cell culture by exposing cells adhering on the cell culture well 31 in the cell culture chamber 30 to a low power laser or LED to promote cell growth, differentiation, and the like. Light derived from the light source of the light irradiator can be made into light of a specific wavelength through various filters and a monochromator, and then irradiated to the cell or the treated cell.

제1 주입구(10)는 세포, 배양액 및 시료로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 유체 세포 배양장치(100) 내로 주입되는 곳으로, 바람직하게는 주입되는 물질은 액체 상태의 유체로서 배양액, 시료 또는 이의 혼합물이 주입될 수 있다.The first inlet (10) is a place where at least one selected from the group consisting of cells, culture liquids and samples is injected into the fluid cell culture apparatus (100), and preferably the material to be injected is a liquid fluid, A mixture thereof can be injected.

제1 주입구(10)는 복수로 형성되어, 각각의 제1 주입구(10)마다 서로 다른 유체가 주입될 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 하나의 제1 주입구(10)에는 시료 A 및 배양액의 혼합물이 주입되고, 다른 하나의 제1 주입구(10)에는 시료 B 및 배양액의 혼합물이 주입될 수 있다. 이로써, 유체 확산 구간(20)을 통하여 시료 A와 시료 B가 다양한 농도구배를 형성할 수 있으며, 이들이 세포 배양 챔버(30) 내의 세포 배양 웰(31)에 서로 다르게 처리될 수 있다.A plurality of first injection ports (10) may be formed, and different fluids may be injected for each first injection port (10). As shown in FIG. 1, a mixture of the sample A and the culture liquid is injected into one first injection port 10, and the mixture of the sample B and the culture liquid is injected into the first injection port 10 of another one. Thereby, the sample A and the sample B can form various concentration gradients through the fluid diffusion section 20, and they can be treated differently in the cell culture well 31 in the cell culture chamber 30.

제1 주입구(10)는 2개 이상일 수 있으며, 이는 예를 들어 적용하고자 하는 시료의 종류에 따라 변경될 수 있는 것으로, 특별히 제한되는 것은 아니다.The number of the first injection ports 10 may be two or more, which is not particularly limited, for example, which can be changed according to the kind of sample to be applied.

유체 확산 구간(20)은 복수의 제1 주입구(10)로부터 주입된 배양액 및 시료가 서로 혼합되면서 다단으로 형성된 복수의 제1 채널(21)을 통과하면서 확산되는 구간이며, 특히 유체 확산 구간(20)을 통해 배양액 또는 시료의 농도 구배가 형성될 수 있다. The fluid diffusing section 20 is a section that diffuses through a plurality of first channels 21 formed in a plurality of stages while a culture fluid injected from the plurality of first injection ports 10 and a sample are mixed with each other. ), A concentration gradient of the culture medium or the sample may be formed.

구체적으로, 유체 확산 구간(20) 내에는 한 단에 형성된 복수의 제1 채널(21)의 일 말단을 연결하는 제4 채널(22)이 구비되어 있으며, 이러한 단이 수개 형성되어 복수의 제4 채널(22)이 구비될 수 있다. 한편 최상부의 위치한 제4 채널(22)은 복수의 제1 주입구(10)와 연결되어, 복수의 제1 주입구(10)로 주입된 복수의 배양액 또는 시료를 유체 확산 구간(20) 내로 도입할 수 있다.Specifically, in the fluid diffusion section 20, a fourth channel 22 connecting one end of a plurality of first channels 21 formed at one end is provided, and a plurality of such channels are formed, A channel 22 may be provided. The fourth channel 22 located at the uppermost position is connected to the plurality of first injection ports 10 to introduce a plurality of culture fluids or samples injected into the plurality of first injection ports 10 into the fluid diffusion section 20 have.

한편, 어느 한 단과 유체의 흐름 방향으로 인접한 단은 더 많은 제1 채널(21)의 개수를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 나타난 바와 같이 유체 확산 구간(20)의 첫 번째 단에는 3개의 제1 채널(21)이 형성되어 있으나, 이와 유체 흐름 방향(아래쪽)으로 인접한 단에는 4개의 제1 채널(21)이 형성되어 있다. 구체적으로, 제1 주입구(10)를 통해 서로 다른 시료가 혼합되면서 층류(laminar flow)가 형성될 수 있고, 시간이 지남에 따라 혼합물 내의 시료들이 확산 됨으로써 다양한 시료 농도가 형성될 수 있다.이때, 상기와 같이 혼합 시료들이 각 단을 통과할 때마다 점점 증가하는 제1 채널(21)의 개수로 인해 계속하여 분배될 수 있고, 이로써 각 단의 제1 채널(21)마다 서로 다른 농도 및 서로 다른 종류의 시료 혼합물이 형성될 수 있다.On the other hand, the end adjacent to one of the ends in the flow direction of the fluid may have a larger number of first channels. For example, as shown in FIG. 1, three first channels 21 are formed at the first end of the fluid diffusion section 20, and four first channels 21 are formed at the end adjacent to the fluid flow direction (Not shown). Specifically, laminar flow can be formed by mixing different samples through the first injection port 10, and various sample concentrations can be formed by spreading the samples in the mixture over time. At this time, As described above, the mixed samples can be continuously distributed due to the increasing number of the first channels 21 each passing through the respective stages, whereby the first channels 21 of each stage have different concentrations and different concentrations A kind of sample mixture can be formed.

유체 확산 구간(20)은 복수의 제1 채널(21) 상에 위치하는 밸브(24) 및 이를 제어하는 밸브 제어부(25)를 더 구비할 수 있다. 밸브를 구비할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 하나 이상의 단에 위치한 복수의 제1 채널(21) 상에 일괄적으로 구비될 수 있으며, 이때 밸브 제어부(25)는 밸브의 개폐를 제어하여 주입된 배양액 및 시료의 농도구배를 제어할 수 있다. The fluid diffusion section 20 may further include a valve 24 positioned on the plurality of first channels 21 and a valve control section 25 for controlling the valve 24. 1, the valve control unit 25 controls the opening and closing of the valve so as to control the opening and closing of the valve, The concentration gradient of the culture medium and the sample can be controlled.

세포 배양 챔버(30)는 내부에 복수의 세포 배양 웰(31)을 구비하며, 이때 세포 배양 웰(31)은 격자로 형성된다. 또한, 복수의 세포 배양 웰(31) 간의 어느 한 축 방향(도 1의 X축, 이하 같음)을 연결하는 복수의 제2 채널(32)이 형성되어 있으며, 또한 복수의 세포 배양 웰(31) 간의 다른 축 방향(도 1의 Y축, 이하 같음)을 연결하는 복수의 제3 채널(33)이 형성되어 있다. 이로써 상기 제2 채널(32) 및 제3 채널(33)은 세포 배양 웰(31)을 중심으로 서로 교차 될 수 있다.The cell culture chamber 30 has a plurality of cell culture wells 31 therein, wherein the cell culture wells 31 are formed in a lattice. A plurality of second channels 32 are formed to connect any one axial direction (X-axis in FIG. 1, hereinafter) between the plurality of cell culture wells 31, and a plurality of cell culture wells 31, A plurality of third channels 33 connecting the other axial directions (Y-axis in FIG. 1, hereinafter the same) are formed. Thus, the second channel 32 and the third channel 33 may intersect with each other about the cell culture well 31.

한편, 복수의 제2 채널(32)의 일단은 각각 복수의 제2 주입구(40)와 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 제2 주입구(40)를 통해 어느 한 축 방향으로 복수의 세포 배양 웰(31)에 서로 다른 세포 또는 서로 다른 시료 등을 주입할 수 있다. 즉, 복수의 세포 배양 웰(31)에는 서로 다른 종류의 세포가 부착 및 배양될 수 있다.On the other hand, one ends of the plurality of second channels 32 may be connected to the plurality of second injection ports 40, respectively. Therefore, different cells or different samples can be injected into the plurality of cell culture wells 31 in any one axial direction through the plurality of second injection ports 40. That is, different kinds of cells can be adhered to and cultured in the plurality of cell culture wells 31.

보다 구체적으로, 복수의 제2 주입구(40)로 서로 다른 종류의 세포를 주입함으로써, 어느 한 축의 동일 선상의 세포 배양 웰(31) 간에는 동일 세포가 배양되되, 다른 선상의 세포 배양 웰(31)에는 상기 세포와는 다른 종류의 세포가 동일하게 배양될 수 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 첫 번째 제2 주입구(40)에는 세포 A를 주입하고, 두 번째 제2 주입구(40)에는 세포 B를 주입하고, 동일한 방식으로 마지막 다섯 번째 제2 주입구(40)에는 세포 E를 주입하는 경우, 상기 어느 한 축 방향의 일 선상에 위치되는 세포 배양 웰(31)에는 세포 A로만 이루어져 있되, 다른 선상에 위치되는 세포 배양 웰(31)에는 B세포 내지 E세포의 각각 서로 다른 세포들로 동일하게 배양될 수 있다. 이를 통해 서로 다른 종류의 세포를 하나의 배양장치 내에 도입하여 한 번에 배양 및 분석 실험을 수행할 수 있다.More specifically, by injecting different kinds of cells into a plurality of second injection ports 40, the same cells are cultivated in the same linear cell culture wells 31 on either axis, A different kind of cells than the above cells can be cultured in the same manner. 1, the cells A are injected into the first injection port 40, the cells B are injected into the second injection port 40, and the cells B are injected into the final fifth injection port 40 When the cell E is injected, the cell culture well 31 located on one line in any one axial direction is composed only of the cell A, while the cell culture well 31 located on the other line is provided with the B cell to E cell Can be cultured identically with different cells. In this way, different types of cells can be introduced into one culture device to carry out culture and analysis experiments at once.

필요한 경우, 배출구(50)를 통해 동일 세포를 주입하여 모든 세포 배양 웰(31) 상에 동일 세포를 배양하거나, 복수의 제2 주입구(40)를 통해 동일 세포를 주입하여 모든 세포 배양 웰(31) 상에 동일 세포를 배양할 수 있으며, 이는 당업자가 원하는 세포 배양 및 분석 실험에 맞추어 적절히 변경할 수 있다.If necessary, the same cells are injected through the discharge port 50 to cultivate the same cells on all the cell culture wells 31, or the same cells are injected through a plurality of second injection ports 40 to form all cell culture wells 31 ), Which can be suitably modified in accordance with the cell culture and assay experiments desired by a person skilled in the art.

유체 확산 구간(20)과 세포 배양 챔버(30)는 복수의 제1 채널(21)을 통해 연결될 수 있다. 이때, 제3 채널(33)은 제1 채널(21)이 세포 배양 챔버(30) 내로 그대로 연장된 형태의 채널일 수 있다. 이로써, 유체 확산 구간(20)을 통해 발생된 시료의 농도구배가 유지된 채 제3 채널(33)을 통하여 복수의 세포 배양 웰(31)에 처리될 수 있다. The fluid diffusion section 20 and the cell culture chamber 30 may be connected through a plurality of first channels 21. [ At this time, the third channel 33 may be a channel in which the first channel 21 is extended into the cell culture chamber 30 as it is. Thereby, the concentration gradient of the sample generated through the fluid diffusion section 20 can be maintained and maintained in the plurality of cell culture wells 31 through the third channel 33.

한편 세포 배양 챔버(30) 내의 복수의 세포 배양 웰(31)은 서로 간에 연결되는 사방의 채널(32, 33)을 통하여, 유체 확산 구간(20) 내지 복수의 제2 주입구(40)로부터 주입된 배양액 및 시료들이 이의 내부에서도 다양한 농도 구배를 형성할 수 있다.The plurality of cell culture wells 31 in the cell culture chamber 30 are injected from the fluid diffusing section 20 to the plurality of second injection ports 40 through the four channels 32 and 33 connected to each other The culture medium and the samples may form various concentration gradients therein.

도 2를 통하여 세포 배양 웰(31) 및 이와 연결되는 제2 채널(32) 및 제3 채널(33)에 대해 보다 상세히 설명한다. 세포 배양 웰(31)의 격자의 어느 한 축 방향으로는 세포 배양 웰(31)로 유체가 주입되는 제2 채널(32) 및 유체가 배출되는 또 다른 제2 채널(32)이 연결된다. 또한, 세포 배양 웰(31)의 격자의 다른 축 방향으로는 세포 배양 웰로 유체가 주입되는 제3 채널(33) 및 유체가 배출되는 또 다른 제3 채널(33)이 연결된다. 이로써, 어느 하나의 세포 배양 웰(31)을 기준으로 이의 사방에 채널이 형성되어 있다.The cell culture well 31 and the second channel 32 and the third channel 33 connected to the cell culture well 31 will be described in more detail with reference to FIG. A second channel 32 into which the fluid is injected into the cell culture well 31 and another second channel 32 through which the fluid is discharged are connected in an axial direction of the lattice of the cell culture well 31. In the other axial direction of the lattice of the cell culture well 31, a third channel 33 into which the fluid is injected into the cell culture well and another third channel 33 through which the fluid is discharged are connected. As a result, channels are formed in four directions on the basis of any one cell culture well 31.

세포 배양 웰(31)은 이와 연결되는 제2 채널(32) 또는 제3 채널(33) 상에 위치하는 밸브(34) 및 밸브(34)의 개폐를 제어하는 밸브 제어부(35)를 구비할 수 있다. 밸브 제어부(35)가 밸브(34)의 개/폐를 제어하여 어느 한 축 방향으로의 유체 흐름 또는 다른 축 방향으로의 유체 흐름을 조절할 수 있으며, 이를 통해 각각의 세포 배양 웰(31)에 서로 다른 농도 내지 종류의 시료를 도입할 수 있다. 따라서 각각의 세포 배양 웰(31)에는 당업자의 제어에 따라 서로 다른 종류의 세포를 서로 다른 환경(서로 다른 배양액 농도 또는 서로 다른 시료 농도 등) 하에서 배양시킬 수 있으며, 나아가 최적의 시료 농도의 탐색과 같은 분석을 한번에 수행할 수 있는 이점이 있다.The cell culture well 31 may have a valve 34 positioned on the second channel 32 or the third channel 33 connected thereto and a valve control 35 controlling the opening and closing of the valve 34 have. The valve control unit 35 controls the opening / closing of the valve 34 to regulate fluid flow in one axial direction or fluid flow in the other axial direction, thereby controlling the flow of the fluid in the respective cell culture wells 31 Samples of different concentrations or types can be introduced. Therefore, different kinds of cells can be cultured in different cell culture wells 31 under the control of a person skilled in the art under different environments (different culture liquid concentrations or different sample concentrations, etc.), and furthermore, There is an advantage to perform the same analysis at once.

세포 배양 웰(31)은 내부 유체가 정적인 상태를 유지하도록 하여 유체의 흐름에 따른 세포의 손실이 없도록 하는 것이 세포 배양 및 지속적인 세포 분석에 있어서 바람직하다. 따라서, 원하는 시기에 제2 채널(32) 또는 제3 채널(33) 상에 구비된 밸브(34)를 폐하여 정적인 상태로 만들 수 있다. 또한, 밸브(34)가 개방되어 유체의 흐름이 계속적으로 진행되는 상태이더라도 세포 배양 웰(31)에서는 세포가 평면 부착 배양이 이루어질 수 있으므로, 특별히 제한되는 것은 아니다.It is preferable that the cell culture well 31 keep the internal fluid in a static state so that there is no cell loss due to the flow of the fluid in cell culture and continuous cell analysis. Therefore, the valve 34 provided on the second channel 32 or the third channel 33 can be closed at a desired time to be in a static state. Further, even if the valve 34 is opened and the flow of the fluid continues, there is no particular limitation, since the cells can be cultured in the cell culture well 31 in a flat manner.

본 발명에 있어서, 상기 밸브(24, 34)는 공기압을 이용하는 막 밸브일 수 있다. 막 밸브는 공기압을 이용하는 것으로, 밸브 제어부(25, 35)에서 밸브(24, 34)에 가압 또는 감압을 가함으로써 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.
In the present invention, the valves 24 and 34 may be membrane valves using air pressure. The membrane valve utilizes air pressure, and valve opening and closing can be controlled by applying a pressure or a reduced pressure to the valves (24, 34) in the valve control sections (25, 35).

상기 배출구(50)는 세포 배양 챔버(30)와 연결되어, 본 발명의 유체 세포 배양장치를 통과한 유체(배양액, 시료 등)가 배출되는 통로이다. 구체적으로, 상기 배출구는 복수의 제3 채널(33)과 연결된다.The outlet (50) is connected to the cell culture chamber (30) and is a passage through which fluid (culture fluid, sample, etc.) passing through the fluid cell culture apparatus of the present invention is discharged. Specifically, the outlet is connected to the plurality of third channels 33.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 상기 배출구는 단순히 유체를 배출하는 통로일 뿐만 아니라, 복수의 세포 배양 웰(31)에 세포를 부착하기 위한 세포 주입구로의 역할도 수행할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, as described above, the outlet is not only a passage for discharging the fluid but also serves as a cell inlet for attaching cells to a plurality of cell culture wells 31, and is not particularly limited.

또한, 유체 세포 배양장치(100)는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리시클릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 재질로 제조될 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
In addition, the fluid cell culture apparatus 100 may be formed of a material selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins ), Polyimides, and polyurethanes, but is not particularly limited to these materials.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명은 배출구(50)를 통해 배출된 유체를 다시 순환하기 위해, 상기 배출구와 연결되는 유체 저장조(110); 및 유체 저장조(110)와 연결되어 유체를 제1 주입구(10)로 순환시키는 펌프(120)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 펌프(120)와 제1 주입구(10) 사이에 유체 내 기포를 제거하는 버블 트랩(130)이 추가로 구비될 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3, the present invention includes a fluid reservoir 110 connected to the discharge port for circulating the fluid discharged through the discharge port 50 again. And a pump 120 connected to the fluid reservoir 110 to circulate the fluid to the first injection port 10. Bubbles trap 130 for removing bubbles in the fluid may be additionally provided between the pump 120 and the first injection port 10, but is not particularly limited.

유체 저장조(110)는 배출된 유체, 특히 배양액이 저장되는 곳으로, 이를 저장함과 동시에 저장 기간 동안 이의 기포가 자연스럽게 제거될 수 있다. 펌프(120)는 저장된 유체를 다시 유체 세포 배양장치(100)에 투입하기 위하여 유체에 가압을 하는 장치로서, 복수의 제1 주입구(10) 중 어느 하나 이상과 연결되어 유체를 이에 전송할 수 있다.The fluid reservoir 110 is where the discharged fluid, particularly the culture fluid, is stored, and at the same time, the bubbles of the fluid can be removed naturally during the storage period. The pump 120 is connected to one or more of the plurality of first injection ports 10 to transfer the fluid to the fluid cell culture apparatus 100. The pump 120 is a device for applying the stored fluid to the fluid cell culture apparatus 100.

본 발명은 상기와 같은 유체 저장조(110) 및 펌프(120)를 통해, 유체, 특히 배양액을 다시 재순환시킴으로써 경제적인 세포 배양이 가능한 이점이 있다.
The present invention has the advantage that economical cell culture can be achieved by recirculating fluid, especially the culture liquid, through the fluid reservoir 110 and the pump 120 as described above.

본 발명에 따른 유체 세포 분석장치의 구성설명DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 세포 분석장치의 구성을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 유체 세포 분석장치는 유체 세포 배양장치(100); 및 실시간으로 세포 배양 챔버(30)를 촬영하기 위한 광학영상분석 장치(200)를 포함한다.Hereinafter, a configuration of a fluid cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The apparatus for analyzing fluid cells according to the present invention comprises a fluid cell culture apparatus (100); And an optical image analyzer 200 for photographing the cell culture chamber 30 in real time.

유체 세포 분석장치는 대표적으로 주입되는 시료의 세포독성을 평가하기 위한 것일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 광학영상분석 장치(200)는 광학이미지 취득을 위한 가시광선영역에서의 광원으로서 텅스텐 램프, LED 광원 및 레이져 광원으로 이루어진 군으로부터 선택되는 광원; 대물렌즈로부터 모아진 세포영상을 검출하는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라; 세포 배양 챔버를 포함하는 유체 세포 배양장치(100)를 배치시키기 위한 플랫폼; 상기 CCD로 부터 얻어진 이미지를 분석 및 처리하여 세포형태인자를 추출하고 세포사멸과정을 정량화 할 수 있는 영상처리 프로그램을 포함하는 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있다.The fluid cell analyzer may be one for evaluating the cytotoxicity of a sample to be injected, but is not particularly limited. The optical image analysis apparatus 200 includes: a light source selected from the group consisting of a tungsten lamp, an LED light source, and a laser light source as a light source in a visible light region for obtaining an optical image; A CCD (Charge Coupled Device) camera for detecting a cell image collected from the objective lens; A platform for placing a fluid cell culture device (100) comprising a cell culture chamber; A computer system including an image processing program capable of analyzing and processing an image obtained from the CCD to extract a cell type factor and quantifying a cell death process can be used.

본 발명의 유체 세포 분석장치에 있어서, 유체 세포 배양장치(100)는 광학적 측정을 위해 플레이트(300) 상부에 접합될 수 있으며, 예를 들어 플레이트(300)는 슬라이드 글라스, 크리스탈 및 유리 글라스로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
In the fluid cell analysis apparatus of the present invention, the fluid cell culture apparatus 100 may be bonded onto the plate 300 for optical measurement. For example, the plate 300 may be formed of a slide glass, a crystal, Lt; / RTI >

본 발명에 따른 장치를 이용한 세포 배양 및 분석방법Cell culture and assay using a device according to the invention

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 세포 배양장치(100) 및 유체 세포 분석장치를 이용하여 세포를 배양 및 분석하는 방법에 대해 설명한다.A method for culturing and analyzing cells using the fluid cell culture apparatus 100 and the fluid cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명에 따른 세포의 배양 및 분석 방법은, 상기 본 발명의 유체 세포 배양장치(100)를 준비하는 단계; 복수의 제2 주입구(40)를 통해 서로 다른 종류의 세포를 주입시키는 단계; 복수의 제1 주입구(10) 또는 복수의 제2 주입구(40)를 통해 배양액을 주입하여 복수의 세포 배양 웰(31) 상에 세포를 배양하는 단계; 복수의 제1 주입구(10)를 통해 서로 다른 종류의 시료를 주입하고 유체 확산 구간(20)을 통과시켜 농도구배를 형성하는 단계; 상기 농도구배가 형성된 시료를 상기 제2 채널(32) 또는 제3 채널(33) 상의 밸브를 제어하여 복수의 세포 배양 웰(31)에 서로 다른 농도로 도입하는 단계; 서로 다른 농도로 도입된 시료에 노출된 세포를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.The method for culturing and analyzing cells according to the present invention comprises: preparing the fluid cell culture apparatus (100) of the present invention; Injecting different kinds of cells through the plurality of second injection ports 40; Culturing the cells on a plurality of cell culture wells (31) by injecting a culture solution through a plurality of first injection ports (10) or a plurality of second injection ports (40); Injecting different kinds of samples through a plurality of first injection ports (10) and passing them through a fluid diffusion section (20) to form a concentration gradient; Introducing the sample with the concentration gradient into the plurality of cell culture wells (31) at different concentrations by controlling the valves on the second channel (32) or the third channel (33); And analyzing the cells exposed to the sample introduced at different concentrations.

이상, 본 발명에 따른 유체 세포 배양장치 및 유체 세포 분석장치에 의하면, 다양한 종류의 세포를 하나의 배양장치 내에서 서로 다른 환경(다양한 농도와 종류의 배양액, 약물 등의 시료) 하에서 효과적으로 배양할 수 있으며, 나아가 이를 분석하여 최적의 시료 종류, 비율 등을 한번에 시험할 수 있고, 광조사기를 통해 세포 배양을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
As described above, according to the fluid cell culture apparatus and the fluid cell analysis apparatus of the present invention, various types of cells can be effectively cultured in different environments (samples of various concentrations and types of culture media, drugs, etc.) In addition, it is possible to test the optimum sample type, ratio, etc. at once, and to perform cell culture more efficiently through the light irradiator.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the present invention can be changed.

10 : 제1 주입구
20 : 유체 확산 구간
21 : 제1 채널
22 : 제4 채널
30 : 세포 배양 챔버
31 : 세포 배양 웰
32 : 제2 채널
33 : 제3 채널
40 : 제2 주입구
50 : 배출구
100 : 유체 세포 배양장치
110 : 유체 저장조
120 : 펌프
130 : 버블 트랩
200 : 광학영상분석 장치
300 : 플레이트
24, 34 : 밸브
25, 35 : 밸브 제어부10: First inlet
20: Fluid diffusion section
21: First channel
22: fourth channel
30: Cell culture chamber
31: Cell culture well
32: Second channel
33: the third channel
40: second inlet
50: Outlet
100: Fluid cell culture device
110: fluid reservoir
120: pump
130: Bubble Trap
200: Optical image analyzer
300: plate
24, 34: valve
25, 35: valve control section

Claims

일 말단에 각각 형성된 복수의 제1 주입구;
상기 복수의 제1 주입구와 연결되고, 복수의 제1 채널 및 이로 이루어진 복수의 단을 구비한 유체 확산 구간;
상기 유체 확산 구간과 연결되고, 세포의 부착 배양이 이루어지며 격자로 형성된 복수의 세포 배양 웰을 구비한 세포 배양 챔버;
상기 세포 배양 웰의 격자의 어느 한 축 방향으로 복수의 제2 채널과 각각 연결되는 복수의 제2 주입구; 및
상기 세포 배양 웰의 격자의 다른 축 방향으로 복수의 제3 채널과 연결되는 배출구를 포함하며,
상기 세포 배양 웰은 이와 연결되는 제2 채널 또는 제3 채널 상에 위치하는밸브 및 상기 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 구비하는,
유체 세포 배양장치.
A plurality of first injection ports each formed at one end thereof;
A fluid diffusion section connected to the plurality of first injection ports and having a plurality of first channels and a plurality of stages thereof;
A cell culture chamber connected to the fluid diffusing section and having a plurality of cell culture wells formed by lattice maturation of cell adhesion;
A plurality of second injection ports respectively connected to the plurality of second channels in an axial direction of the lattice of the cell culture well; And
And an outlet communicating with the plurality of third channels in the other axial direction of the lattice of the cell culture well,
Wherein the cell culture well has a valve positioned on a second channel or a third channel connected thereto and a valve control section for controlling the valve,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 유체 세포 배양장치 상에 위치하며, 상기 세포 배양 챔버 내의 세포의 성장, 분화 및 증식 중 어느 하나 이상을 위한 저출력 레이저 또는 LED를 조사하는 광조사기(light illuminator)를 더 포함하는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a light illuminator located on the fluid cell culture apparatus and irradiating a low-power laser or LED for at least one of growth, differentiation and proliferation of cells in the cell culture chamber.
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 유체 확산 구간은 상기 복수의 제1 채널 상에 위치하는 밸브 및 상기 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid diffusion section further comprises a valve positioned on the plurality of first channels and a valve control section controlling the valve,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제1 채널 및 이의 일 말단을 연결하는 제4 채널은 하나의 단을 형성하고,
유체의 흐름 방향으로 이와 인접한 단은 더 많은 제1 채널의 개수를 구비하는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
The plurality of first channels and the fourth channel connecting one end thereof form one stage,
Wherein the adjacent end in the flow direction of the fluid has a greater number of first channels,
Fluid cell culture device.

제 4 항에 있어서,
상기 복수의 제1 주입구는 유체 확산 구간의 최상부에 위치한 제4 채널과 연결되는,
유체 세포 배양장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of first injection ports are connected to a fourth channel located at the top of the fluid diffusion section,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 유체 확산 구간에서 상기 복수의 제1 채널 및 복수의 단을 통해 시료의 농도 구배가 형성되는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein a concentration gradient of the sample is formed through the plurality of first channels and the plurality of stages in the fluid diffusion section,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 유체 확산 구간과 상기 세포 배양 챔버는 상기 복수의 제1 채널을 통해 연결되고,
상기 제3 채널은 상기 복수의 제1 채널이 연장된 채널인,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid diffusion section and the cell culture chamber are connected through the plurality of first channels,
Wherein the third channel is a channel in which the plurality of first channels are extended,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 복수의 세포 배양 웰은 서로 다른 종류의 세포가 부착 및 배양되는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of cell culture wells are cells in which different kinds of cells are adhered and cultured,
Fluid cell culture device.

제 8 항에 있어서,
상기 복수의 제2 주입구로 서로 다른 종류의 세포를 주입함으로써, 상기 어느 한 축 상의 일 선상의 세포 배양 웰 간에는 동일 세포가 배양되되, 다른 선상의 세포 배양 웰에는 상기 세포와는 다른 종류의 세포가 동일하게 배양되는,
유체 세포 배양장치.
9. The method of claim 8,
By injecting different kinds of cells into the plurality of second injection ports, the same cells are cultivated between one cell culture wells on one axis, while cells of a different kind from those of the other cells are cultured in the other cell culture wells The same culture,
Fluid cell culture device.

제1항에 있어서,
상기 밸브는 공기압을 이용하는 막(membrane) 밸브인,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein the valve is a membrane valve using air pressure,
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 유체 세포 배양장치는 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리시클릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 재질로 제조되는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
The fluid cell culture device may be made of polymeric materials such as polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins, , Polyimides, and polyurethanes, which are made of a polymer material selected from the group consisting of polyimides, polyimides, and polyurethanes.
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 배출구와 연결되는 유체 저장조; 및
상기 유체 저장조와 연결되어 유체를 상기 제1 주입구로 순환시키는 펌프;를 추가로 포함하는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
A fluid reservoir connected to the discharge port; And
And a pump connected to the fluid reservoir to circulate the fluid to the first injection port.
Fluid cell culture device.

제 1 항에 있어서,
상기 제1 주입구 및 제2 주입구를 통해 세포, 배양액 및 시료로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유체가 주입되는,
유체 세포 배양장치.
The method according to claim 1,
Wherein a fluid containing at least one selected from the group consisting of cells, a culture medium, and a sample is injected through the first injection port and the second injection port,
Fluid cell culture device.

제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 유체 세포 배양장치; 및
실시간으로 상기 세포 배양 챔버를 촬영하기 위한 광학영상분석 장치를 포함하는,
유체 세포 분석장치.
14. A fluid cell culture apparatus according to any one of claims 1 to 13, And
And an optical image analyzing apparatus for photographing the cell culture chamber in real time.
Fluid cell analyzer.

제 14 항에 있어서,
상기 유체 세포 배양장치는 광학적 측정을 위해 플레이트 상부에 접합되며,
상기 플레이트는 슬라이드 글라스, 크리스탈 및 유리 글라스로 이루어진 군으로부터 선택되는,
유체 세포 분석장치.
15. The method of claim 14,
The fluid cell culture device is bonded to the top of the plate for optical measurement,
Wherein the plate is selected from the group consisting of a slide glass, a crystal and a glass glass.
Fluid cell analyzer.