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KR102230589B1 - Microfluidic chip for promoting airway differentiation by controlling air flow - Google Patents

Microfluidic chip for promoting airway differentiation by controlling air flow Download PDF

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KR102230589B1
KR102230589B1 KR1020190063591A KR20190063591A KR102230589B1 KR 102230589 B1 KR102230589 B1 KR 102230589B1 KR 1020190063591 A KR1020190063591 A KR 1020190063591A KR 20190063591 A KR20190063591 A KR 20190063591A KR 102230589 B1 KR102230589 B1 KR 102230589B1
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김성원
황세환
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박정아
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가톨릭대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 공기 흐름 제어를 통한 호흡기 분화 촉진을 위한 미세 유체 칩에 관한 것으로, 특히, 다층 세포 칩과 관련되며, 구체적으로, 호흡기 특화 조직을 만들고자 고안된 다층 세포 칩으로서, 실제 호흡기 조직의 세포에서 섬모의 움직임이 단일 방향으로 이루어짐에 따라, 공기의 흐름을 한 방향으로 줄 경우 이러한 섬모 움직임을 가지는 조직 형성을 촉진 할 수 있는 미세 유체 칩에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic chip for promoting respiratory differentiation through air flow control, in particular, related to a multilayered cell chip, and specifically, a multilayered cell chip designed to create a respiratory specialized tissue. It relates to a microfluidic chip capable of promoting the formation of a tissue having such ciliary movements when the flow of air is reduced in one direction as the movement of the cells is performed in a single direction.

Description

공기 흐름 제어를 통한 호흡기 분화 촉진을 위한 미세 유체 칩{Microfluidic chip for promoting airway differentiation by controlling air flow} Microfluidic chip for promoting airway differentiation by controlling air flow}

본 발명은 공기 흐름 제어를 통한 호흡기 분화 촉진을 위한 미세 유체 칩에 관한 것으로, 특히, 다층 세포 칩과 관련되며, 구체적으로, 호흡기 특화 조직을 만들고자 고안된 다층 세포 칩으로서, 실제 호흡기 조직의 세포에서 섬모의 움직임이 단일 방향으로 이루어짐에 따라, 공기의 흐름을 한 방향으로 줄 경우 이러한 섬모 움직임을 가지는 조직 형성을 촉진 할 수 있는 미세 유체 칩에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic chip for promoting respiratory differentiation through air flow control, in particular, related to a multilayered cell chip, and specifically, a multilayered cell chip designed to create a respiratory specialized tissue. It relates to a microfluidic chip capable of promoting the formation of a tissue having such ciliary movements when the flow of air is reduced in one direction as the movement of the cells is performed in a single direction.

세포나 조직 등을 인공적인 환경하에서 효과적으로 배양하는 것이 요구되고 있다. It is required to effectively cultivate cells or tissues in an artificial environment.

일반적으로 세포 배양에서 배지를 배양 용기에 공급하기 위한 배지 용기와, 세포 배양에 사용하기 위한 배양 용기를 유체 이동 가능하게 연결하여 세포 배양 유닛을 구성한다. 이때, 세포 배양 유닛은 세포가 배양될 때, 세포의 배양환경을 정확하게 모사할 수 있도록 구성되는 것이 중요하다.In general, in cell culture, a cell culture unit is configured by fluidly movably connecting a medium container for supplying a medium to a culture container and a culture container for use in cell culture. At this time, it is important that the cell culture unit is configured to accurately mimic the culture environment of the cells when the cells are cultured.

도 1은 호흡기도 점막 해부도이다.1 is an anatomical view of the mucous membrane of the respiratory tract.

도 1을 참조하면, 호흡기도 점막은 상피층(1), 기적막(2), 상피하층(3, 4)를 포함한다. 이때, 상피하층(3, 4)은 섬유아세포(3), 혈관내피세포(4)로 구성된다. 이와 같이, 호흡기 점막은 다층 구조를 이루고 있다.1, the respiratory tract mucosa includes an epithelial layer (1), a miracle membrane (2), and a sub-epithelial layer (3, 4). At this time, the sub-epithelial layer (3, 4) is composed of fibroblasts (3) and vascular endothelial cells (4). As such, the respiratory mucosa has a multi-layered structure.

따라서, 호흡기 점막의 세포를 배양할 때, 다층 구조를 모사할 수 있는 배양 세포 칩이 요구되고, 배양 시, 세포로 배지 공급뿐만 아니라 공기 공급이 함께 요구되므로, 이러한 특성을 만족시킬 수 있는 배양 세포 칩이 요구된다.Therefore, when culturing the cells of the respiratory mucosa, a cultured cell chip capable of simulating a multilayered structure is required, and during cultivation, not only supply of medium to the cells but also supply of air is required. Chip is required.

대한민국 등록특허공보 제10-1776187호(공고일: 2017.09.08.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1776187 (Announcement date: 2017.09.08.)

본 발명은 호흡기 특화 조직을 만들고자 고안된 미세 유체 칩으로서, 실제 호흡기 조직의 세포에서 섬모의 움직임이 단일 방향으로 이루어짐에 따라, 공기의 흐름을 한 방향으로 줄 경우 이러한 섬모 움직임을 가지는 조직 형성을 촉진 할 수 있는 미세 유체 칩을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention is a microfluidic chip designed to create specialized tissues for the respiratory tract, and as the movement of the cilia in the cells of the actual respiratory tissue is performed in a single direction, it is possible to promote the formation of a tissue having such a ciliary movement when the flow of air is given in one direction. It is an object to be solved to provide a microfluidic chip that can be used.

또한, 본 발명은 세포 배양 시, 배지 공급 및 공기 공급이 동시에 이루어질 수 있는 미세 유체 기반의 ALI(air-liquid interface) 배양 다층 세포 칩을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a microfluidic-based air-liquid interface (ALI) cultured multilayer cell chip capable of simultaneously supplying a medium and supplying air during cell culture.

또한, 본 발명은 다층 구조로 배양이 가능한 미세 유체 기반의 ALI(air-liquid interface) 배양 다층 세포 칩을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a microfluidic-based air-liquid interface (ALI) cultured multilayered cell chip capable of culturing in a multilayered structure.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 제1 유체통로를 갖는 제1 부재, 제1 부재를 수용하고, 수용 시, 제1 부재가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서를 포함하고, 제1 부재 및 제1 스페이서 사이에 형성된 제1 공간은 제1 유체통로와 연통되도록 마련된 제2 부재, 제2 부재를 수용하기 위한 관통홀을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로를 갖는 베이스부재, 복수 개의 제2 유체 통로 및 관통홀과 각각 연결되는 유동 채널을 갖는 배지 유동부재, 및 배지 유동부재가 장착되는 기재를 포함하는 미세 유체 칩이 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a first member having a plurality of first fluid passages, a plurality of first spacers for accommodating the first member, and in which the first member is seated upon receiving Including, the first space formed between the first member and the first spacer has a second member provided to communicate with the first fluid passage, a through hole for accommodating the second member, and having a plurality of second fluid passages A microfluidic chip including a base member, a discharge medium flow member having a flow channel connected to each of the plurality of second fluid passages and through holes, and a substrate on which the discharge flow member is mounted is provided.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수 개의 제1 유체통로를 갖는 제1 부재, 제1 부재를 수용하고, 수용 시, 제1 부재가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서를 포함하고, 제1 부재 및 제1 스페이서 사이에 형성된 제1 공간은 제1 유체통로와 연통되도록 마련된 제2 부재, 제2 부재를 수용하기 위한 관통홀을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로를 갖는 베이스부재, 복수 개의 제2 유체 통로 중 적어도 하나 및 관통홀과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 제1 유동 채널을 갖는 제1 배지 유동부재, 복수 개의 제2 유체 통로 중 적어도 하나 및 제1 유동 채널과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 제2 유동 채널을 갖는 제2 배지 유동부재, 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널 사이에 배치되는 메쉬 부재, 및 제2 배지 유동부재가 장착되는 기재를 포함하는 미세 유체 칩이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a first member having a plurality of first fluid passages, and accommodating the first member, including a plurality of first spacers for seating the first member upon receiving, the first The first space formed between the first member and the first spacer has a second member provided to communicate with the first fluid passage, a through hole for accommodating the second member, a base member having a plurality of second fluid passages, and a plurality of A first medium flow member having at least one of the second fluid passages and a first flow channel connected to each of the through holes to be fluidly movable, at least one of the plurality of second fluid passages, and the first flow channel, respectively, to allow fluid movement A microfluidic chip including a second medium flow member having a second flow channel connected, a mesh member disposed between the first flow channel and the second flow channel, and a substrate on which the second medium flow member is mounted is provided.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the microfluidic chip according to an embodiment of the present invention has the following effects.

호흡기 특화 조직을 만들고자 고안된 미세 유체 칩으로서, 실제 호흡기 조직의 세포에서 섬모의 움직임이 단일 방향으로 이루어짐에 따라, 공기의 흐름을 한 방향으로 줄 경우 이러한 섬모 움직임을 가지는 조직 형성을 촉진 할 수 있는 작용효과를 갖는다.As a microfluidic chip designed to create specialized tissues for the respiratory tract, the movement of the cilia in the cells of the actual respiratory tissue is in a single direction, so if the flow of air is reduced in one direction, it can promote the formation of tissues with such ciliary movements. Has an effect.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 미세 유체 기반의 ALI(air-liquid interface) 배양 다층 세포 칩에 따르면, 세포 배양 시, 배지 공급 및 공기 공급이 동시에 이루어질 수 있고, 다층 구조로 배양이 가능하다.In addition, according to the microfluidic-based air-liquid interface (ALI) cultured multilayer cell chip according to at least one embodiment of the present invention, during cell culture, medium supply and air supply can be simultaneously performed, and culture in a multilayer structure is possible. Do.

도 1은 호흡기도 점막 해부도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 다층 세포 칩을 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예와 관련된 다층 세포 칩을 나타내는 개략 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 측면도이다.1 is an anatomical view of the mucous membrane of the respiratory tract.
2 is a schematic perspective view showing a multilayered cell chip according to the first embodiment of the present invention.
3 is a schematic plan view of a state in which the first member is accommodated in the second member shown in FIG. 2.
4 is a schematic side view of a state in which the first member is accommodated in the second member shown in FIG. 2.
5 is a schematic perspective view showing a multilayered cell chip according to a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic side view of a state in which the first member is accommodated in the second member shown in FIG. 5.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩(이하, '다층 세포 칩'이라고도 함)을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a microfluidic chip (hereinafter, also referred to as a'multilayer cell chip') according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 호흡기 특화 조직을 만들고자 고안된 미세 유체 칩으로서, 실제 호흡기 조직의 세포에서 섬모의 움직임이 단일 방향으로 이루어짐에 따라, 공기의 흐름을 한 방향으로 줄 경우 이러한 섬모 움직임을 가지는 조직 형성을 촉진 할 수 있는 미세 유체 칩을 제공한다. The present invention is a microfluidic chip designed to create specialized tissues for the respiratory tract, and as the movement of the cilia in the cells of the actual respiratory tissue is performed in a single direction, it is possible to promote the formation of a tissue having such a ciliary movement when the flow of air is given in one direction. It provides a microfluidic chip capable of.

또한, 본 발명은 미세 유체 기반의 ALI(air-liquid interface) 배양 다층 세포 칩(이하, '다층 세포 칩'이라 함)을 제곤한다.In addition, the present invention provides a microfluidic-based air-liquid interface (ALI) cultured multilayered cell chip (hereinafter referred to as a'multilayered cell chip').

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same or similar reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted, and the size and shape of each component member shown for convenience of explanation are exaggerated or reduced. Can be.

도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 다층 세포 칩(100)을 나타내는 개략 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 측면도이다.FIG. 2 is a schematic perspective view showing a multilayered cell chip 100 related to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic plan view of a state in which a first member is accommodated in the second member shown in FIG. 2, and FIG. 4 is It is a schematic side view of a state in which the first member is accommodated in the second member shown in FIG. 2.

본 발명의 제1 실시예와 관련된 다층 세포 칩(100)은 제1 부재(110), 제2 부재(120), 베이스부재(130), 배지 유동부재(140) 및 기재(150)를 포함한다. 상기 제1 부재(110) 및 제2 부재(120)는 배양될 세포가 안착되는 웰(well)을 형성한다.The multilayered cell chip 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first member 110, a second member 120, a base member 130, a medium flow member 140, and a substrate 150. . The first member 110 and the second member 120 form a well in which cells to be cultured are seated.

상기 다층 세포 칩(100)은 복수 개의 제1 유체통로(111, 112)를 갖는 제1 부재(110)를 포함한다. 상기 제1 부재는 수지 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어 폴리에스테르 수질로 형성될 수 있다. 상기 제1 부재(110)는 원통 형상을 가질 수 있고, 복수 개의 제1 유체통로(111, 112)는 제1 부재(110)를 관통하도록 형성될 수 있으며, 예를 들어, 복수 개의 제1 유체통로(111, 112)는 제1 부재(110)의 상부면 및 바닥면(113)을 관통하도록 형성될 수 있다. 복수 개의 제1 유체통로(111 내지 114)는 원형, 타원형, 또는 다각형 등의 다양한 형상의 유동 단면을 가질 수 있다. 복수 개의 제1 유체통로(111, 112)는 2개 이상 구비될 수 있다.The multilayer cell chip 100 includes a first member 110 having a plurality of first fluid passages 111 and 112. The first member may be formed of a resin material, for example, may be formed of polyester water quality. The first member 110 may have a cylindrical shape, and the plurality of first fluid passages 111 and 112 may be formed to penetrate the first member 110, for example, a plurality of first fluids. The passages 111 and 112 may be formed to pass through the upper surface and the bottom surface 113 of the first member 110. The plurality of first fluid passages 111 to 114 may have a flow cross section of various shapes such as a circle, an ellipse, or a polygon. Two or more first fluid passages 111 and 112 may be provided.

또한, 다층 세포 칩(100)은 제1 부재(110)를 수용하고, 수용 시, 제1 부재(110)가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서(123, 124)를 포함하고, 제1 부재(110) 및 제1 스페이서(123, 124) 사이에 형성된 제1 공간(10)이 제1 유체통로(111 내지 114)와 연통되도록 마련된 제2 부재(120)를 포함한다.In addition, the multi-layered cell chip 100 accommodates the first member 110 and includes a plurality of first spacers 123 and 124 for mounting the first member 110 when the first member 110 is received, and the first member ( The first space 10 formed between the 110 and the first spacers 123 and 124 includes a second member 120 provided to communicate with the first fluid passages 111 to 114.

제2 부재(120)는 제1 부재(110)를 수용할 수 있도록 중공부(121)를 갖는 원통형상을 가질 수 있다. 이때, 제2 부재(120)는 제1 부재(110) 측, 즉 상부가 개방되고, 하부에 바닥면(122)을 가질 수 있다. 이때, 제1 부재(110)는 제2 부재(120)의 개방된 상부로 진입하여 제2 부재(120) 내에 수용될 수 있다. 제1 부재(110)가 제2 부재(120)에 수용된 상태에서, 제1 부재(110)와 제2 부재(120)는 세포가 배양되기 위한 제1 공간(10)을 갖는 웰(well)을 형성한다. 제2 부재(120)는 제1 스페이서(123, 124)가 상부에 배치되는 바닥면(122)을 갖는다. 제1 스페이서(123, 124)는 복수 개로 구비될 수 있고, 예를 들어, 한 쌍으로 구비될 경우, 각각의 제1 스페이서(123, 124)는 소정 간격 떨어져 위치된다. 제1 스페이서(123, 124)는 제2 부재(120)의 바닥면(122)의 상부에 배치되고, 제1 스페이서(123,124)에 제1 부재(110)의 바닥면(113)이 안착된다. 따라서, 제1 부재(110)의 바닥면(113)과 제2 부재(120)의 바닥면(122) 사이에, 제1 스페이서(123, 124)에 의해 소정 크기를 갖는 제1 공간(10)이 형성되며, 제1 공간(10)은 복수 개의 제1 유체통로(111 내지 114)가 유체 이동 가능하게 연결됨에 따라, 제1 공간(10) 내에서 배양되는 세포로 외부 공기를 공급하기 위한 공기채널을 형성한다. 상기 제2 부재(120)는 수지 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어 폴리에스테르 수질로 형성될 수 있다. The second member 120 may have a cylindrical shape having a hollow portion 121 to accommodate the first member 110. In this case, the second member 120 may have a bottom surface 122 on the side of the first member 110, that is, an upper portion of which is open and a lower portion of the second member 120. In this case, the first member 110 may enter the open upper portion of the second member 120 and may be accommodated in the second member 120. In a state in which the first member 110 is accommodated in the second member 120, the first member 110 and the second member 120 form a well having a first space 10 for culturing cells. To form. The second member 120 has a bottom surface 122 on which the first spacers 123 and 124 are disposed. The first spacers 123 and 124 may be provided in plural. For example, when provided as a pair, each of the first spacers 123 and 124 is positioned at a predetermined interval. The first spacers 123 and 124 are disposed above the bottom surface 122 of the second member 120, and the bottom surface 113 of the first member 110 is mounted on the first spacers 123 and 124. Accordingly, between the bottom surface 113 of the first member 110 and the bottom surface 122 of the second member 120, the first space 10 having a predetermined size by the first spacers 123 and 124 Is formed, and the first space 10 is air for supplying external air to cells cultured in the first space 10 as the plurality of first fluid passages 111 to 114 are connected to be fluidly movable. To form a channel. The second member 120 may be formed of a resin material, for example, may be formed of polyester water.

본 문서에서 바닥면(122)은 상부가 개방된 원통형상인 제2 부재(120)의 바닥부재를 의미하고, 제2 부재(120)의 중공부(121) 측으로 노출된 면을 바닥면(122)(또는 바닥부재)의 상부라 지칭하고, 외부로 노출된 면을 바닥면(122)(또는 바닥부재)의 하부라 지칭한다.In this document, the bottom surface 122 refers to the bottom member of the second member 120 having a cylindrical shape with an open top, and the surface exposed toward the hollow portion 121 of the second member 120 is the bottom surface 122 (Or the bottom member) is referred to as the upper portion, and the surface exposed to the outside is referred to as the bottom surface 122 (or the bottom member).

또한, 제2 부재(120)는 제2 부재(120)의 바닥면(122)의 하부에 배치된 제2 스페이서(125, 126)를 포함할 수 있다. 이러한 구조에서, 제2 스페이서(125, 126)에 의해, 제2 부재(120)의 바닥면(122)의 하부에도 소정 크기를 갖는 제2 공간(20)이 형성될 수 있다. 제2 공간(20)은 후술할 배지 유동을 위한 배지채널을 형성하게 된다. 따라서, 제1 부재(110)가 제2 부재(120) 내에 수용된 상태에서, 제1 공간(10) 내에 세포가 수용되면, 제1 부재(120)의 바닥면(122)을 기준으로, 상부에는 공기 채널(제1 공간)이 형성되고, 하부에는 배지 채널(제2 공간)이 형성된다. 제2 부재(120)의 바닥면(122)(또는 바닥부재)은 유체 통과성 막으로 형성된다. 즉, 배지 채널을 유동하는 배지는 바닥면(122)을 통과하여 제1 공간 내의 세포 측으로 공급될 수 있다. 또한, 상기 바닥면(122)은 유체 통과성 막(membrane)으로 형성되되, 세포가 통과하지 못하도록 마련될 수 있다.In addition, the second member 120 may include second spacers 125 and 126 disposed under the bottom surface 122 of the second member 120. In this structure, a second space 20 having a predetermined size may be formed under the bottom surface 122 of the second member 120 by the second spacers 125 and 126. The second space 20 forms a discharge channel for medium flow, which will be described later. Therefore, when the first member 110 is accommodated in the second member 120 and the cells are accommodated in the first space 10, based on the bottom surface 122 of the first member 120, the upper portion An air channel (first space) is formed, and a discharge channel (second space) is formed below. The bottom surface 122 (or bottom member) of the second member 120 is formed of a fluid-passing film. That is, the medium flowing through the medium channel may pass through the bottom surface 122 and be supplied to the cells in the first space. In addition, the bottom surface 122 may be formed of a fluid-passing membrane, and may be provided to prevent cells from passing through.

다층 세포 칩(100)은 제2 부재(120)를 수용하기 위한 관통홀(131)을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로(132, 133)를 갖는 베이스부재(130)를 포함한다. 또한, 상기 베이스부재(130)는 원통 형태, 또는 직육면체 형태 등을 가질 수 있고, 예를 들어, PDMS(폴리디메틸실록산) 재질로 형성될 수 있다. 복수 개의 제2 유체 통로(132, 133)는 베이스부재(130)를 관통하도록 마련될 수 있다. 복수 개의 제2 유체 통로(132, 133)는 각각 배지의 유입 및 유출 통로로 기능한다.The multilayer cell chip 100 includes a base member 130 having a through hole 131 for accommodating the second member 120 and having a plurality of second fluid passages 132 and 133. In addition, the base member 130 may have a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape, and may be formed of, for example, a PDMS (polydimethylsiloxane) material. The plurality of second fluid passages 132 and 133 may be provided to pass through the base member 130. The plurality of second fluid passages 132 and 133 function as inlet and outlet passages for the medium, respectively.

또한, 다층 세포 칩(100)은 복수 개의 제2 유체 통로(132, 133) 및 관통홀(131)과 각각 연결되는 유동 채널(141)을 갖는 배지 유동부재(130)를 포함한다. 또한, 유동 채널(141)의 양 종단부에는 각각 연결부(142, 143)가 마련되며, 각각의 연결부는 제2 유체 통로(132, 133)와 각각 유체 이동 가능하게 연결된다. 즉, 어느 한 제2 유체 통로(132)를 통해 유입된 배지는 상기 제2 유체 통로(132)와 연결된 어느 한 연결부(142)를 통해 유동 채널(141)을 유동한 후, 또 다른 연결부(143) 및 상기 연결부(143)와 유체 이동 가능하게 연결된 제2 유체 통로(133)를 통해 칩 외부로 유출될 수 있다. 예시적으로, 유동 채널(141)는 배지 유동부재(140)를 관통하도록 형성될 수도 있다. 상기 배지 유동부재(140)는 PDMS(폴리디메틸실록산) 재질로 형성될 수 있다.In addition, the multilayer cell chip 100 includes a medium flow member 130 having a plurality of second fluid passages 132 and 133 and a flow channel 141 connected to each of the through holes 131. In addition, connection portions 142 and 143 are provided at both ends of the flow channel 141, respectively, and each connection portion is connected to the second fluid passages 132 and 133 so as to be fluidly movable, respectively. That is, the medium introduced through one second fluid passage 132 flows through the flow channel 141 through one connecting portion 142 connected to the second fluid passage 132, and then another connecting portion 143 ) And the second fluid passage 133 connected to the connection part 143 to be fluidly movable, and may flow out to the outside of the chip. For example, the flow channel 141 may be formed to pass through the medium flow member 140. The medium flow member 140 may be formed of a PDMS (polydimethylsiloxane) material.

또한, 다층 세포 칩(100)은 배지 유동부재(140)가 장착되는 기재(150)를 포함한다. 예를 들어, 상기 기재(150)는 유리 재질로 형성될 수 있다. 상기 유동 채널(141)은 전술한 제2 공간(20)과 유체 이동 가능하게 연결된다. In addition, the multilayer cell chip 100 includes a substrate 150 on which the medium flow member 140 is mounted. For example, the substrate 150 may be formed of a glass material. The flow channel 141 is fluidly connected to the second space 20 described above.

전술한 바와 같이, 제2 부재(120)의 바닥면(122)에는 유동 채널(141)과 접촉하는 복수 개의 제2 스페이서(125, 126)가 마련되며, 제2 스페이서(125, 126)가 유동 채널(141)의 바닥면에 접촉되어, 제2 부재(120)의 바닥면(122)이 유동 채널(141)의 바닥면으로부터 소정 간격 떨어져 위치할 수 있다. 또한, 유동 채널(141)는 배지 유동부재(140)를 관통하는 경우, 상기 기재(150)는 유동 채널(141)의 바닥면을 형성할 수 있다.As described above, a plurality of second spacers 125 and 126 in contact with the flow channel 141 are provided on the bottom surface 122 of the second member 120, and the second spacers 125 and 126 flow. In contact with the bottom surface of the channel 141, the bottom surface 122 of the second member 120 may be positioned at a predetermined distance from the bottom surface of the flow channel 141. In addition, when the flow channel 141 passes through the medium flow member 140, the substrate 150 may form a bottom surface of the flow channel 141.

정리하면, 제2 부재(120)는 관통홀(131)을 통해 베이스부재(130) 내에 배치될 때, 바닥면(122)이 배지 유동부재(140)의 유동 채널(141)과 유체 이동 가능하게 배치된다.In summary, when the second member 120 is disposed in the base member 130 through the through hole 131, the bottom surface 122 allows fluid movement with the flow channel 141 of the discharge flow member 140. Is placed.

또한, 적어도 하나의 제1 유체통로(111 내지 114)는 제2 부재(120)의 바닥면(122) 측으로 갈수록 적어도 일부에서 유동 단면적이 증가하도록 마련될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제1 유체통로(111, 112)는 제2 부재(120)의 바닥면(122) 측으로 갈수록 적어도 일부에서, 제1 부재(110)의 중심축 방향(원통 형상의 중심축)으로 유동 단면이 확장되도록 마련될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제1 유체통로(111, 112)는 제2 부재(120)의 바닥면(122) 측으로 갈수록 적어도 일부에서, 제1 부재(110)의 중심축을 기준으로 하여, 원주방향으로 유동 단면이 확장되도록 마련될 수 있다.In addition, at least one of the first fluid passages 111 to 114 may be provided such that a flow cross-sectional area increases at least in part toward the bottom surface 122 of the second member 120. In addition, the at least one first fluid passage (111, 112) is at least partially toward the bottom surface 122 of the second member 120, in the direction of the central axis of the first member 110 (cylindrical central axis) It may be provided to expand the flow cross section. In addition, at least one of the first fluid passages 111 and 112 flows in the circumferential direction with respect to the central axis of the first member 110 in at least a portion toward the bottom surface 122 of the second member 120 It may be provided so that the cross section is expanded.

또한, 기재(150) 상에 배지 유동부재(140)가 배치되고, 배지 유동 부재(140) 상에 베이스부재(130)가 배치되며, 베이스부재(130)의 관통홀(131) 내에 제2 부재(120)가 배치되고, 제2 부재(120) 내에 제1 부재(110)가 수용된다.In addition, the discharge flow member 140 is disposed on the substrate 150, the base member 130 is disposed on the discharge flow member 140, and a second member in the through hole 131 of the base member 130 120 is disposed, and the first member 110 is accommodated in the second member 120.

이러한 구조에서, 제2 부재(120)의 바닥면(122)은 제1 부재(110)와의 사이에 제1 공간을 형성하며, 제1 공간(10)에 세포가 배치될 때, 제1 유체통로(111, 112)를 통해 공기가 제1 공간(10)으로 유동하고, 유동 채널(141)을 통해 유동하는 배지가 제2 부재(120)의 바닥면(122)을 통과하여 제1 공간(10)의 세포 측으로 공급된다. In this structure, the bottom surface 122 of the second member 120 forms a first space between the first member 110 and, when the cells are arranged in the first space 10, the first fluid passage Air flows into the first space 10 through (111, 112), and the medium flowing through the flow channel 141 passes through the bottom surface 122 of the second member 120 to form the first space 10 ) Is supplied to the cell side.

도 5는 본 발명의 제2 실시예와 관련된 다층 세포 칩(200)을 나타내는 개략 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 제2 부재 내에 제1 부재가 수용된 상태의 개략 측면도이다.5 is a schematic perspective view showing a multilayered cell chip 200 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic side view of a state in which the first member is accommodated in the second member shown in FIG. 5.

제2 실시예와 관련된 다층 세포 칩(200)은 제1 부재(210), 제2 부재(220), 베이스 부재(230), 제1 배지 유동부재(240), 제2 배지 유동부재(250), 소정 직경의 복수의 포어(pore)를 갖는 메쉬(mech) 부재(270) 및 기재(260)를 포함한다. The multilayer cell chip 200 related to the second embodiment includes a first member 210, a second member 220, a base member 230, a first medium flow member 240, and a second medium flow member 250. , And a mesh member 270 and a substrate 260 having a plurality of pores having a predetermined diameter.

제1 부재(210) 및 제2 부재(220)는 제1 실시예에서 설명한 제1 부재(110) 및 제2 부재(120)와 동일한 구조를 갖는다. 간략히 설명하면, 제1 부재(210)는 복수 개의 제1 유체통로(210, 211)을 갖는다. 또한, 제2 부재(220)는 제1 부재(210)를 수용하기 위한 중공부(221)를 갖고, 제1 부재(210) 수용 시, 제1 부재(210)가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서(223, 224)를 포함한다. 또한, 제1 부재(210) 및 제1 스페이서(223, 224) 사이에 형성된 제1 공간(10)은 제1 유체통로(210, 211)와 연통되도록 마련된다. 상기 제1 공간(10)은 제1 부재(213)의 바닥면, 한 쌍의 제1 스페이서(223, 224) 및 제2 부재(220)의 바닥면(222) 사이에 형성된다.The first member 210 and the second member 220 have the same structure as the first member 110 and the second member 120 described in the first embodiment. Briefly, the first member 210 has a plurality of first fluid passages 210 and 211. In addition, the second member 220 has a hollow portion 221 for accommodating the first member 210, and when accommodating the first member 210, a plurality of first members for receiving the first member 210 It includes spacers 223 and 224. In addition, the first space 10 formed between the first member 210 and the first spacers 223 and 224 is provided to communicate with the first fluid passages 210 and 211. The first space 10 is formed between the bottom surface of the first member 213, the pair of first spacers 223 and 224, and the bottom surface 222 of the second member 220.

다층 세포 칩(200)은 제2 부재(220)를 수용하기 위한 관통홀(231)을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로(232 내지 235)를 갖는 베이스부재(230)를 포함한다. 제2 실시예에서, 복수 개의 제2 유체 통로(232 내지 235)는 4개 이상 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 적어도 2개의 제2 유체 통로(232, 233)는 제1 배지 유동부재(240)의 제1 유동채널(241)과 유체 이동 가능하게 연결되고, 적어도 2개의 제2 유체 통로(234, 235)는 제2 배지 유동부재(250)의 제2 유동채널(251)과 유체 이동 가능하게 연결된다.The multilayer cell chip 200 includes a base member 230 having a through hole 231 for accommodating the second member 220 and having a plurality of second fluid passages 232 to 235. In the second embodiment, it is preferable that four or more of the plurality of second fluid passages 232 to 235 are provided. At this time, the at least two second fluid passages 232 and 233 are connected to the first flow channel 241 of the first medium flow member 240 to be fluidly movable, and at least two second fluid passages 234 and 235 ) Is fluidly connected to the second flow channel 251 of the second medium flow member 250.

한편, 제2 부재(220)의 바닥면(222)에는 제1 유동 채널(241)과 접촉하는 복수 개의 제2 스페이서(225, 226)가 마련되며, 제2 스페이서(225, 226)가 제1 유동 채널(141)의 바닥면(후술할 메쉬 부재(270))에 접촉되어, 제2 부재(220)의 바닥면(222)이 제1 유동 채널(241)의 바닥면으로부터 소정 간격 떨어져 위치할 수 있다. Meanwhile, a plurality of second spacers 225 and 226 in contact with the first flow channel 241 are provided on the bottom surface 222 of the second member 220, and the second spacers 225 and 226 are the first In contact with the bottom surface of the flow channel 141 (mesh member 270 to be described later), the bottom surface 222 of the second member 220 can be positioned at a predetermined distance from the bottom surface of the first flow channel 241. I can.

또한, 다층 세포 칩(200)은 복수 개의 제2 유체 통로 중 적어도 2개 및 관통홀(231)과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 제1 유동 채널(241)을 갖는 제1 배지 유동부재(240)를 포함한다. 제1 유동 채널(241)은 제1 배지 유동부재(240)을 관통하도록 형성된다. In addition, the multilayer cell chip 200 includes a first medium flow member 240 having at least two of the plurality of second fluid passages and a first flow channel 241 connected to each of the through holes 231 to be fluidly movable. Includes. The first flow channel 241 is formed to pass through the first medium flow member 240.

또한, 다층 세포 칩(200)은 복수 개의 제2 유체 통로 중 적어도 2개(234, 235) 및 제1 유동 채널(241)과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 제2 유동 채널(251)을 갖는 제2 배지 유동부재(250)를 포함한다. 제2 유동 채널(251)은 제2 배지 유동부재(250)을 관통하도록 형성된다.In addition, the multilayer cell chip 200 includes at least two of the plurality of second fluid passages 234 and 235 and a second flow channel 251 connected to each of the first flow channels 241 to be fluidly movable. It includes 2 medium flow member 250. The second flow channel 251 is formed to pass through the second medium flow member 250.

제1 배지 유동부재(240)의 제1 유동채널(241)은 2개 이상의 제2 유동채널(232, 233)과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 2개이상의 제1 연결부(242, 243)을 갖는다. The first flow channel 241 of the first medium flow member 240 has two or more second flow channels 232 and 233 and two or more first connection portions 242 and 243 that are respectively fluidly connected to each other. .

또한, 제2 배지 유동부재(250)의 제2 유동채널(251)은 2개 이상의 제2 유동채널(234, 235)과 각각 유체 이동 가능하게 연결되기 위한 2개이상의 제2 연결부(252, 253)를 갖는다. In addition, the second flow channel 251 of the second medium flow member 250 includes two or more second connection portions 252 and 253 for fluid-moving connection to two or more second flow channels 234 and 235, respectively. ).

또한, 제1 배지 유동부재(240)는 2개 이상의 제2 유동채널(234, 235)과 제2 연결부(252, 253)를 유체 이동 가능하게 연결하기 위한 제3 연결부(244, 245)를 갖는다.In addition, the first medium flow member 240 has a third connection portion 244, 245 for connecting two or more second flow channels 234, 235 and the second connection portions 252, 253 to enable fluid movement. .

또한, 제2 배지 유동부재(250)는 제4 연결부(254, 255)를 가지며, 이러한 제4 연결부(254, 255)는 또 다른 배지 유동부재가 추가로 배치될 때, 사용될 수 있다.In addition, the second discharge flow member 250 has fourth connection parts 254 and 255, and these fourth connection parts 254 and 255 may be used when another discharge flow member is additionally disposed.

또한, 다층 세포 칩(200)은 제1 유동 채널(241) 및 제2 유동 채널(251) 사이에 배치되는 메쉬 부재(270)를 포함한다. 상기 메쉬 부재(270)은 제1 유동 채널(241) 및 제2 유동 채널(251)을 유체 이동 가능하게 연결한다.In addition, the multilayer cell chip 200 includes a mesh member 270 disposed between the first flow channel 241 and the second flow channel 251. The mesh member 270 connects the first flow channel 241 and the second flow channel 251 in a fluid movement manner.

또한, 다층 세포 칩(200)은 제2 배지 유동부재(250)가 장착되는 기재(260)를 포함한다.In addition, the multilayer cell chip 200 includes a substrate 260 on which the second medium flow member 250 is mounted.

기재(250) 상에 제2 배지 유동부재(250)가 배치되고, 제2 배지 유동 부재(250) 상에 메쉬 부재(270)를 매개로 제1 배치 유동부재(240)가 배치되며, 제1 배지 유동부재(240) 상에 베이스부재(230)가 배치되고, 베이스부재(230)의 관통홀(231) 내에 제2 부재(220)가 배치되고, 제2 부재(220) 내에 제1 부재(210)가 수용된다.The second discharge flow member 250 is disposed on the substrate 250, and the first batch flow member 240 is disposed on the second discharge flow member 250 via the mesh member 270, and the first The base member 230 is disposed on the discharge fluid member 240, the second member 220 is disposed in the through hole 231 of the base member 230, and the first member ( 210) is accepted.

이러한 구조에서, 제2 부재(220)의 제2 스페이서(225, 226)에 의해, 제2 부재(220)의 바닥면(222)의 하부에도 소정 크기를 갖는 제2 공간(20)이 형성될 수 있다. 제2 공간(20)은 제1 배지 유동을 위한 제1 유동채널(241)과 유체 이동 가능하게 연결된다. 또한, 메쉬 부재(270), 제2 유동 채널(251) 및 기재(260)에 의해 제3 공간(30)이 형성된다. 즉, 제3 공간(30)은 배지 유동을 위한 제2 유동채널(251)과 유체 이동 가능하게 연결된다. 또한, 제3 공간(30) 및 제2 공간(20)은 메쉬 부재(270)를 매개로 유체 이동 가능하게 연결되고, 제2 공간(20) 및 제1 공간(10)은 제2 부재(220)의 바닥면(222, 또는 '바닥부재'라고도 함)를 매개로 유체 이동 가능하게 연결된다.In this structure, by the second spacers 225 and 226 of the second member 220, a second space 20 having a predetermined size is also formed under the bottom surface 222 of the second member 220. I can. The second space 20 is fluidly connected to a first flow channel 241 for a first medium flow. In addition, a third space 30 is formed by the mesh member 270, the second flow channel 251 and the substrate 260. That is, the third space 30 is fluidly connected to the second flow channel 251 for medium flow. In addition, the third space 30 and the second space 20 are connected to be fluidly movable through the mesh member 270, and the second space 20 and the first space 10 are connected to the second member 220. ) Through the bottom surface 222 (or also referred to as a'floor member') to be fluidly movable.

이와 같이, 동일 또는 상이한 배지가 다층 구조를 형성할 수 있고, 제1 유동채널(241)의 배지 및 제2 유동채널(251)의 배지가 제1 공간(10)으로 공급될 수 있다.In this way, the same or different medium may form a multilayer structure, and the medium of the first flow channel 241 and the medium of the second flow channel 251 may be supplied to the first space 10.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the following claims.

100, 200: 다층 세포 칩(미세 유체 칩)100, 200: multilayer cell chip (microfluidic chip)

Claims (8)

복수 개의 제1 유체통로를 갖는 제1 부재;
제1 부재를 수용하고, 수용 시, 제1 부재가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서를 포함하고, 제1 부재 및 제1 스페이서 사이에 형성된 제1 공간은 제1 유체통로와 연통되도록 마련된 제2 부재;
제2 부재를 수용하기 위한 관통홀을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로를 갖는 베이스부재;
복수 개의 제2 유체 통로 및 관통홀과 각각 연결되는 유동 채널을 갖는 배지 유동부재; 및
배지 유동부재가 장착되는 기재를 포함하며,
제2 부재는, 유체 통과성 막으로 형성되며 제1 스페이서가 상부에 배치되고 관통홀을 통해 베이스부재 내에 배치될 때에 배지 유동부재의 유동 채널과 유체 이동 가능하게 배치되는 바닥면을 갖고,
제2 부재의 바닥면에는 유동 채널과 접촉하며 유동 채널과 유체 이동 가능하게 연결되는 제2 공간을 형성하는 제2 스페이서가 마련되되,
제1 부재가 제2 부재 내에 수용된 상태에서 제1 공간 내에 세포가 수용되면, 제1 공간은 제1 공간 내에서 배양되는 세포로 외부 공기를 공급하기 위한 공기 채널로 마련되고 제2 공간은 유동 채널을 통해 유동된 배지가 제2 공간을 통과하여 제1 공간의 세포 측으로 공급되도록 하는 배지 유동을 위한 배지 채널로 마련되는, 미세 유체 칩.A first member having a plurality of first fluid passages;
A second member accommodating the first member, and including a plurality of first spacers for seating the first member upon receiving, the first space formed between the first member and the first spacer is provided to communicate with the first fluid passage absence;
A base member having a through hole for accommodating the second member and having a plurality of second fluid passages;
A medium flow member having a plurality of second fluid passages and flow channels respectively connected to the through holes; And
It includes a substrate on which the medium flow member is mounted,
The second member is formed of a fluid-permeable membrane and has a bottom surface disposed to be fluidly movable with a flow channel of the discharge medium flow member when the first spacer is disposed on the top and disposed in the base member through the through hole,
A second spacer is provided on the bottom surface of the second member to form a second space in contact with the flow channel and fluidly connected to the flow channel,
When cells are accommodated in the first space while the first member is accommodated in the second member, the first space is provided as an air channel for supplying external air to cells cultured in the first space, and the second space is a flow channel. A microfluidic chip provided as a medium channel for medium flow so that the medium flowing through the medium passes through the second space and is supplied to the cell side of the first space. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
제2 부재의 바닥면에는 유동 채널과 접촉하는 제2 스페이서가 마련된 미세 유체 칩.The method of claim 1,
A microfluidic chip provided with a second spacer in contact with the flow channel on the bottom surface of the second member. 제 1 항에 있어서,
제1 유체통로는 제2 부재의 바닥면 측으로 갈수록 적어도 일부에서 유동 단면적이 증가하도록 마련된 미세 유체 칩.The method of claim 1,
A microfluidic chip provided such that the flow cross-sectional area increases in at least a portion of the first fluid passage toward the bottom surface of the second member. 제 5 항에 있어서,
제1 유체통로는 제2 부재의 바닥면 측으로 갈수록 적어도 일부에서, 제1 부재의 중심축을 기준으로 하여, 원주방향으로 유동 단면이 확장되도록 마련된 미세 유체 칩.The method of claim 5,
A microfluidic chip provided such that the flow cross section of the first fluid passage extends in a circumferential direction in at least a part of the first fluid passage toward the bottom surface of the second member, based on the central axis of the first member. 삭제delete 복수 개의 제1 유체통로를 갖는 제1 부재;
제1 부재를 수용하고, 수용 시, 제1 부재가 안착되기 위한 복수 개의 제1 스페이서를 포함하고, 제1 부재 및 제1 스페이서 사이에 형성된 제1 공간은 제1 유체통로와 연통되도록 마련된 제2 부재;
제2 부재를 수용하기 위한 관통홀을 갖고, 복수 개의 제2 유체 통로를 갖는 베이스부재;
복수 개의 제2 유체 통로 중 적어도 2개 및 관통홀과 각각 유체 이동 가능하게 연결되는 제1 유동 채널을 갖는 제1 배지 유동부재;
복수 개의 제2 유체 통로 중 제1 유동 채널과 연결되지 않은 나머지 2개와 유체 이동 가능하게 연결되는 제2 유동 채널을 갖는 제2 배지 유동부재;
제1 유동 채널 및 제2 유동 채널 사이에 배치되는 메쉬 부재; 및
제2 배지 유동부재가 장착되는 기재를 포함하며,
제2 부재는, 유체 통과성 막으로 형성되며 제1 스페이서가 상부에 배치되고 관통홀을 통해 베이스부재 내에 배치될 때에 배지 유동부재의 유동 채널과 유체 이동 가능하게 배치되는 바닥면을 갖고,
제2 부재의 바닥면에는 유동 채널과 접촉하며 유동 채널과 유체 이동 가능하게 연결되는 제2 공간을 형성하는 제2 스페이서가 마련되되,
제1 부재가 제2 부재 내에 수용된 상태에서 제1 공간 내에 세포가 수용되면, 제1 공간은 제1 공간 내에서 배양되는 세포로 외부 공기를 공급하기 위한 공기 채널로 마련되고 제2 공간은 유동 채널을 통해 유동된 배지가 제2 공간을 통과하여 제1 공간의 세포 측으로 공급되도록 하는 배지 유동을 위한 배지 채널로 마련되는, 미세 유체 칩.A first member having a plurality of first fluid passages;
A second member accommodating the first member, and including a plurality of first spacers for seating the first member upon receiving, the first space formed between the first member and the first spacer is provided to communicate with the first fluid passage absence;
A base member having a through hole for accommodating the second member and having a plurality of second fluid passages;
A first discharge medium flow member having at least two of the plurality of second fluid passages and a first flow channel connected to each of the through holes so as to be fluidly movable;
A second medium flow member having a second flow channel fluidly connected to the remaining two of the plurality of second fluid passages that are not connected to the first flow channel;
A mesh member disposed between the first flow channel and the second flow channel; And
It includes a substrate on which the second medium flow member is mounted,
The second member is formed of a fluid-permeable membrane and has a bottom surface disposed to be fluidly movable with a flow channel of the discharge medium flow member when the first spacer is disposed on the top and disposed in the base member through the through hole,
A second spacer is provided on the bottom surface of the second member to form a second space in contact with the flow channel and fluidly connected to the flow channel,
When cells are accommodated in the first space while the first member is accommodated in the second member, the first space is provided as an air channel for supplying external air to cells cultured in the first space, and the second space is a flow channel. A microfluidic chip provided as a medium channel for medium flow so that the medium flowing through the medium passes through the second space and is supplied to the cell side of the first space.
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