KR102127765B1

KR102127765B1 - 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치

Info

Publication number: KR102127765B1
Application number: KR1020200028512A
Authority: KR
Inventors: 임태근; 이기윤; 김정수; 김동영
Original assignee: 주식회사 퀀타매트릭스
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-06-29
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: EP4006137A1; WO2021177531A1; EP4006137A4

Abstract

복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치로서, 상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및 상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되, 상기 제1 유체 수용부는; 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈이 형성되어 있는 것; 또는 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하는 것인 세포배양검사 장치가 제공된다.

Description

고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치{Rapid Cell Culture Device For Preventing Movement Of Solidified Fluid}

본 명세서에 개시된 기술은 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체 분주시 칩의 웰 내에서 이탈을 막을 수 있어 정확한 관찰이 용이한 세포배양검사 장치에 관한 것이다.

인체 감염균에 의한 감염 시 적절한 시기에 항생제를 처방 받는 것은 생존율에 큰 영향을 끼친다. 올바른 항생제 처방을 위해서는 우선 감염 원인균주의 생장이 특정 항생제의 특정 농도에서 억제되는지에 대한 확인이 필요한데, 이러한 확인을 항생제 감수성 검사라고 부른다.

항생제 감수성 검사는 일반적으로 감염 원인균을 배양액과 항생제를 다양한 농도로 섞은 마이크로 웰에서 18시간 가량 배양한 후 자랐는지 여부를 광투과성으로 판단하게 되는데, 여기에 소요되는 배양 시간을 최소화하고 업무를 자동화하기 위한 제품이 많이 개발되고 있다.

배양 시간을 최소화하기 위해서는 우선 배양 환경의 소형화가 기본적인 조건이며, 이러한 소형화와 자동화를 위해 미세 유체를 분주하고 원하는 형상과 시퀀스로 조정할 수 있는 마이크로 단위의 구조물을 가지는 일회용 플라스틱 플레이트를 도입하는 사례가 급증하는 추세이다.

한편 본 출원인은 이러한 미세유체 플레이트를 도입하여 현미경 이미징 방식으로 균의 성장 여부를 판단하는 항생제 감수성 검사 시스템을 개발하였는데, 본 시스템을 이용하면 수 시간 내에 항생제 감수성 검사를 마칠 수 있는 장점이 있으나, 유체의 이동 및 정착 과정에서 유체의 순차적인 주입에 따른 기 주입된 유체의 이탈이 발생하여 항생제 감수성 검사 결과가 왜곡되는 문제가 발생할 수 있어 이를 개선한 새로운 안이 필요하다.

(0001) 대한민국 공개특허 제10-2017-0132856호 (0002) 대한민국 공개특허 제10-2017-0003177호

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유체 분주시 칩의 웰 내에서 이탈을 막을 수 있어 정확한 관찰이 용이한 세포배양검사 장치를 제공하고자 한다.

본 명세서에 개시된 기술의 일 측면에 의하면, 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치로서, 상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및 상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되, 상기 제1 유체 수용부는; 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈이 형성되어 있는 것; 또는 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하는 것인 세포배양검사 장치를 제공한다.

일 구현 예에 있어서, 상기 제1 유체 수용부는 고형화된 제1 유체가 제2 유체의 공급에 의하여 이동 또는 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 테두리 홈은 두께 1~2000um 폭 300~2000um으로 형성될 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 세포배양검사 장치는 후면부에 제1 유체의 누출을 방지하기 위한 후면 본딩 수단을 포함할 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 후면 본딩 수단은 광학적으로 투명한 필름일 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 후면 본딩 수단은 상기 제1 유체 수용부 및 상기 테두리 홈에 제1 유체의 주입을 용이하도록 하는 압력제어 채널을 포함할 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 바닥부는 상기 제2 유체를 수용할 수 있으며 특정 위치에 항생제를 적재하기 위한 제2 서브웰을 포함할 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 웰 유닛의 내벽의 둘레를 따라 상기 웰 유닛의 중심방향으로 돌출된 단차부가 존재함으로써, 상기 웰 유닛이 상기 입구부 쪽의 상단부보다 좁은 내부 너비를 갖는 하단부를 가질 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 단차부는 상기 제2 유체의 주입시 상기 바닥부로부터 수직방향 전진을 막을 수 있도록 상기 제2 유체의 전진방향에 대해 90도 이상의 각도를 가질 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 단차부는 상기 내벽의 둘레를 따라 연결된 모서리의 형상을 가질 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 단차부의 높이는 상기 바닥부의 내부 모서리로부터 상기 바닥부 중심까지의 거리 이하일 수 있다.

일 구현 예에 있어서, 상기 바닥부와 유닛 내벽이 형성하는 바닥부의 내부모서리는 바닥부를 기준으로 70~120°의 각도를 가질 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술의 다른 측면에 의하면, 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치를 이용한 세포의 분석방법으로서, 상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및 상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰 및 제2 유체를 수용할 수 있으며 항생제를 적재하기 위한 제2 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되, 상기 제1 유체 수용부는 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈이 형성되어 있는 것; 또는 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하는 것이며, (a) 상기 제1 유체를 상기 제1 서브웰에 주입하고, 상기 혼합용액을 고화하여 고체 박막을 형성하는 단계; (b) 상기 제2 유체를 제2 서브웰에 투입하여 항생제를 분산 또는 용해하며, 제2 유체를 제2 서브웰 상부의 웰 유닛까지 투입하여 상기 제1 서브웰 내부의 제1 유체의 고체 박막과 접촉시키는 것으로 상기 항생제를 상기 고체 박막으로 확산시키는 단계; 및 (c) 상기 제1 유체의 고체 박막과 상기 제2 유체가 서로 만나 형성된 계면에서 일어나는 생물학적 물질의 변화를 단일세포 단위로 관찰하는 단계;를 포함하는 세포의 분석 방법을 제공한다.

일 구현 예에 있어서, (d) 상기 항생제에 대한 생물학적 물질의 변화를 단일 세포 단위로 관찰하여 최소 억제 농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC) 또는 최소 바이오필름 박멸 농도(Minimum Biofilm Eradication Concentration, MBEC)를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치는 유체의 주입이후 고형화된 고체 박막의 이탈을 최대한 방지할 수 있어 기존의 항생제 검사장치에 비하여 정확한 검사를 수행할 수 있으며, 고체박막 내에 고정된 세포를 이용하여 항생제의 거동을 관찰하고 있어 기존의 장치에 비하여 신속한 항생제 감수성 검사가 가능하다.

또한 본 발명에 의한 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치는 일반적으로 단일 세포(single bacteria)의 성장변화는 수십 분(보통 30분) 이내에 관찰이 가능하고, 단일 세포 군집(single colony of bacteria)의 변화에는 보통 4~6시간 이내에 관찰이 가능하기 때문에 생물학적 물질에 대한 생리활성물질의 영향을 기존 방식에 비해 정확하고 빠르게 확인할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치는 생리활성물질에 대한 생물학적 물질의 변화를 단일 세포 군집 단위로 관찰하여 최소 억제 농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC) 또는 최소 바이오필름 박멸 농도(Minimum Biofilm Eradication Concentration, MBEC)를 측정할 수 있음에 따라, 항생제 감수성 시험 뿐 아니라 바이오필름 어세이(biofilm assay)에도 매우 유용하게 활용할 수 있다.

도 1은 세포배양검사 장치의 일 구현 예를 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 일 구현 예에 따른 세포배양검사 장치의 웰 유닛의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 기존의 웰에서 사용되는 고체박막을 나타낸 것으로 (a)는 정위치에 존재하는 고체박막의 단면과 사진, (b)는 외력에 의하여 이탈된 고체박막의 단면과 사진을 각각 나타낸 것이다.
도 4는 제1 유체 및 제2 유체를 웰 유닛에 도입하여 항생제 감수성 검사를 하는 과정을 나타낸다.
도 5는 웰 유닛의 제조 시 금형의 이동을 도시한 것으로 (a)는 기존의 방식과 같은 금형을 사용한 경우 (b)는 언더컷 형상에 따라 수정된 금형을 사용하는 경우를 각각 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 희생홈의 구조를 도시한 것이다.
도 7은 (a) 표면장력에 의하여 내벽의 일부에 고르게 퍼지지 못한 유체를 도시한 것이며, (b)는 그 단면을 각기 나타낸 것이다.
도 8은 구조물의 두 표면이 만나는 모서리에서의 접촉각을 각기 나타낸 것이다.
도 9는 구조물의 한 표면에서의 이동거리와 두 표면이 만나는 모서리에서의 이동거리를 각기 나타낸 것이다.
도 10은 단차부에서의 유체이동양상을 간략히 도시한 것이다.
도 11은 유체가 웰 유닛에 주입될 때의 거동을 간략히 나타낸 것이다.
도 12는 유체가 웰 유닛에 주입될 때 단차부의 유무에 따른 유체의 거동을 간략히 나타낸 것이다.

이하 본 명세서에 개시된 기술에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 명세서에 개시된 기술의 구현 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구현 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구현 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 기술의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. "제1 " 또는 "제2 " 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

본 명세서에 개시된 기술의 일 측면에 의하면, 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치가 제공된다. 도 1은 세포배양검사 장치의 일 구현 예를 나타낸다. 도 1의 (a)는 세포배양검사 장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, (b)는 세포배양검사 장치의 일부를 확대한 것이고 (c)는 웰 유닛의 단면을 나타낸 것이다. 이 때 상기 웰 유닛(110)이 다수 정렬되어 전체적으로 상용 멀티-웰 플레이트와 유사한 규격을 가질 수 있다. 바람직하게는 웰 유닛(110)의 중심이 상용 멀티-웰의 중심과 일치할 수 있다. 웰 유닛(110)은 제1 유체 및 제2 유체를 투입하기 위한 입구부(120)와 제1 서브웰(132)과 제2 서브웰(134)를 갖는 바닥부(130)를 포함한다. 또한 제1 서브웰(132)은 제1 유체를 수용하기 위한 제1 유체 수용부를 포함하며, 제1 유체 수용부의 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈(150)이 존재한다.

화학적, 생화학적, 및/또는 생물학적 분석에 있어서 멀티-웰 플레이트는 다수의 샘플을 처리하고 분석하기 위한 표준 도구이다. 멀티-웰 플레이트는 다양한 형태, 크기 및 모양을 취할 수 있는데, 일반적으로 표준 크기 및 모양으로 만들어지고, 웰들의 표준 배열을 가진다. 상기 멀티-웰 플레이트와의 호환성을 위하여 상기 복수의 웰 유닛은 96-웰 플레이트(12x8의 웰 배열), 384-웰 플레이트(24x16의 웰 배열), 및 1536-웰 플레이트(48x32의 웰 배열)의 표준 웰배열을 가질 수 있으며, 기타 다양한 방식의 상용 멀티-웰 플레이트와 동일 또는 유사한 배열을 가질 수 있다. 세포배양검사 장치(100)이 상용 멀티-웰 플레이트와 동일 또는 유사한 규격을 가짐으로써 종래의 다양한 생물학적 분석 기술과 용이하게 호환될 수 있다. 따라서 본 발명에서 복수의 웰 유닛은 1x1, 1x2, 1x4, 2x4, 4x6, 12x8, 24x16 또는 48x32의 웰 배열을 갖는 것일 수 있다.

입구부(120)는 통상 웰 유닛(110)의 상부에 위치하며 전면이 개방된 형태 또는 부분적으로 개방된 형태일 수 있다. 입구부(120)는 단일 또는 복수의 개구부를 구비할 수 있다. 피펫팅이나 인젝션 등에 의해 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체가 입구부(120)을 통해 웰 유닛(110) 내부에 도입될 수 있다.

바닥부(130)는 깊이 방향으로 움푹 들어간 제1 서브웰(132)을 구비하며, 제1 서브웰(132)은 입구부(120)를 통해 도입된 상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1 유체 수용부(135)를 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 유체를 상기 입구부(120)에 직접 주입하는 것도 가능하지만 바람직하게는 상기 바닥부에 제2 서브웰(134)을 설치하여 입구부(120)를 통해 도입된 상기 제2 유체의 적어도 일부를 수용할 수 있다.

이때 상기 제1 서브웰(132)를 통하여 박테리아의 성장 변화를 관찰하게 되므로 상기 제1 서브웰(132)의 단면적을 최대한 크게 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 제1서브웰(132)은 횡단면이 원형 또는 타원형으로 제작될 수 있으며, 제2 서브웰(134)이 설치되는 경우 제2 서브웰(134)의 횡단면은 타원형 또는 초승달형으로 제작될 수 있다. 상기 제1 서브웰(132) 및 제2 서브웰(134)이 각각 원형의 횡단면을 가지도록 제작되는 경우 상기 제1 서브웰과 제2서브웰의 직경의 합은 상기 바닥부(130)의 직경을 초과할 수 없다. 특히 제2 서브웰(134)에 일정량의 항생제 또는 제2 유체가 주입되어야 하므로 실질적으로는 상기 제1 서브웰(132)의 직경은 상기 바닥부(130) 직경의 2/3까지로 제한된다. 하지만 상기 제1서브웰(132)을 타원형의 횡단면을 가지도록 제작하는 경우 제2 서브웰(134)의 크기 변화 없이 더욱 넓은 시야를 확보할 수 있으며, 제2 서브웰(134)을 타원형 또는 초승달형의 횡단면을 가지도록 제작하는 경우 제2 서브웰(134)의 수용량을 유지하면서도 상기 제1 서브웰(132)의 직경을 더욱 크게 제작할 수 있다.

또한 상기 제1 서브웰(132)과 제2 서브웰(134)은 분리격벽(142)를 통하여 물리적으로 구분될 수 있다. 상기 분리격벽(142)은 제1 서브웰(132) 및 제2 서브웰(134)을 수평방향으로 분리시켜주는 역할을 수행하지만 수직방향으로는 물리적인 분리가 되지 않아 제2 유체가 공급되는 경우 상기 분리격벽의 상부를 통하여 제2 유체가 제1 서브웰로 공급될 수 있도록 할 수 있다. 특히 본 발명에서는 상기 제2 유체에 의하여 분산 또는 용해된 항생제가 상기 제1 유체의 고체 박막과 접촉하여야 하므로 상기 분리격벽의 높이는 상기 제1 서브웰(132) 및 제2 서브웰(134)의 측면벽과 유사한 높이를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 통상적으로 물을 70~99중량% 바람직하게는 85~99중량%, 가장 바람직하게는 93~99중량%의 분산매 또는 용매로서 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유체는 고형화제(gelling agent)를 함유한 액상 매질과 생물학적 물질(biological agent)의 혼합용액일 수 있다. 상기 범위 내에서 물은 분산매로서 최적의 성능을 발휘할 수 있다.

상기 액상 매질(제1유체 및 제2유체)은 물을 포함할 수 있으며 고형화제의 존재에 의해 고체화될 수 있다. 고형화제의 예로 한천(agar), 아가로즈(agarose), 젤라틴(gelatin), 알기네이트(alginate), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin) 등을 들 수 있다. 바람직하게는 한천 또는 아가로즈가 사용될 수 있다. 일 예로 액상 매질 내에는 한천이 0.3 내지 4 중량%가 사용될 수 있다. 통상적으로 액상 매질은 영양성분을 필요로 하지 않지만, 몇몇 예에 있어 영양성분을 포함할 수도 있고, 특정 세포의 분열을 촉진시키는 배지를 포함한 용액일 수 있다. 상기 한천이 0.3중량% 미만으로 포함되는 경우 고형화가 이루어지지 않을 수 있으며, 4중량%를 초과하는 경우 과도한 고형화로 인하여 생물학적 물질의 확산이 용이하지 않을 수 있다.

상기 생물학적 물질은 바이러스, 박테리아, 균류, 조류, 원생동물, 기생 병원균, 사람 또는 포유류의 세포 및 바이오필름 등을 포함한다. 또한 상기 생물학적 물질은 박테리아, 바이러스, 균류 등과 같이 감염성을 나타내는 생물학적 물질과 혈구 세포의 혼합 상태일 수 있다. 예를 들어, 박테리아에 감염된 사람으로부터 채취한 혈액일 수 있는데, 이런 경우 혈구 세포와 박테리아 세포를 구별할 수 있도록 박테리아 세포의 분열만 촉진시키는 배지를 사용하여 혈구 세포와의 크기 변화 차이로 구별할 수 있다. 상기 생물학적 물질은 액상 또는 고상의 배지 내에서 성장할 수 있고 외부 생리활성물질의 종류 및 농도에 따라 성장에 영향을 받을 수 있다. 상기 혼합용액 내에서의 상기 생물학적 물질의 밀도는 10² 내지 10¹⁰ cells/ml, 바람직하게는 10⁴ 내지 10⁹ cells/ml, 더 바람직하게는 10⁵ 내지 10⁸cells/ml 일 수 있다. 상기 범위 미만에서는 생물학적 물질의 위치를 파악하기 어려울 수 있고 상기 범위 초과에서는 개별적인 생물학적 물질의 상태를 파악하기 어려울 수 있다.

바닥부(130) 또는 제1 서브웰(132)이 고체 형태의 항생제를 포함하고 있는 경우, 상기 항생제는 건조된 상태일 수 있다. 건조된 항생제를 용해하는 용매로는 물, 세포배양용 배지, Dimethylformamide(DMF), Dimethyl sulfoxide (DMSO) 가 사용될 수 있다. 상기 항생제를 용해하는 용매는 고체 형태의 항생제를 완전히 용해시키고, 용해된 후 용액의 균일한 농도를 갖도록 하기 위해 피펫팅하면서 도입될 수 있다. 아울러 상기 항생제는 효능을 떨어트리지 않는 건조법이라면 제한없이 사용하여 건조할 수 있지만 바람직하게는 가열건조, 동결건조 또는 감압건조를 이용하여 건조될 수 있고 가장 바람직하게는 가열건조를 통하여 건조될 수 있다. 또한 상기 항생제는 상기와 같은 건조법을 이용하여 건조된 다음, 상기 바닥부 또는 제1 서브웰에 주입될 수 있으며, 바닥부 또는 제1 서브웰에 항생제 용액을 주입한 다음, 상기 건조법을 이용하여 건조시키는 것도 가능하다.

다만 상기 제2 서브웰(134)이 있는 형태의 세포배양검사 장치를 사용하는 경우 상기 항생제는 제2 서브웰에 건조되어 있는 것이 바람직하다. 이때 제2 유체는 제2 서브웰에 주입되어 제2 서브웰 내에 존재하는 항생제를 용해시키며 웰 바닥부(130)와 웰 하단부(112)를 채우는 것이 바람직하다.

상기 제2 유체는 항생제를 함유한 용액일 수 있고, 항생제를 용해시키는 용매일 수 있다. 그 결과 제2 서브웰(134)에는 항생제가 함유된 제2 유체가 적재될 수 있다. 제2 서브웰(134)의 부피는 목표로 하는 시스템의 스케일에 따라 달라질 수 있으나 구현 가능한 범위인 1㎕ 내지 50㎕ 일 수 있다. 제2 서브웰의 부피가 1㎕ 미만인 경우 웰의 크기가 감소하여 원활한 피펫팅 및 건조가 어려울 수 있으며, 50㎕를 초과하는 경우 필요한 샘플 및 시약의 양이 늘어남에 따라 효율이 감소될 수 있다.

도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 일 구현예에 따른 세포배양검사 장치의 웰 유닛의 단면을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 세포배양검사 장치의 웰 유닛(110)을 위에서 내려다 본 모습이고, 도 2의 (b)는 (a)의 A-A' 단면의 모습을 나타낸 것이다. 제1 서브웰(132)은 상기 제1 유체를 수용하기 위한 것으로, 충분한 크기의 공간을 가지는 웰 형태일 수 있다. 제1 서브웰(132)의 부피는 특별히 제한되지 않지만 제1 유체를 주입한 후 장시간 동안 반응을 관찰하기 위해 충분한 크기를 가질 수 있으며, 예를 들어 1 ㎕ 내지 50 ㎕일 수 있다. 제1 서브웰의 부피가 1㎕ 미만인 경우 웰의 크기가 감소하여 원활한 관찰이 어려울 수 있으며, 50㎕를 초과하는 경우 필요한 샘플 및 시약의 양이 늘어남에 따라 효율이 감소될 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술의 가장 큰 특징은 제1 서브웰(132)은 제1 유체를 수용하기 위한 제1 유체 수용부(135)를 포함하고, 상기 제1유체 수용부의 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈(150)을 가지거나 상기 제1유체 수용부(135)가 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하도록 설치된 것이라는 점이다.

상기 테두리 홈(150)은 도 2에 나타난 바와 같이 상부에서 서브웰을 내려다볼 때 관측되지 않는 부분에 위치해 있지만, 제1 서브웰(132)에 공급되는 제1 유체의 일부를 수용할 수 있다. 기존의 일회용 플라스틱 칩(멀티웰 플레이트)의 경우 일반적으로 사출성형 방식으로 제작됨에 따라 상단부가 하단부보다 넓은 언더컷의 형상을 가지지 않도록 웰의 형상을 구성하고 있다. 이러한 언더컷 형상을 가지지 않는 단일바디 제품의 경우 사출 성형 이후 금형에서 제거하기 쉬우며 제거시의 파손을 최소화 할 수 있다는 장점을 가진다. 하지만 단일바디 제품의 특성상 본원 발명과 같이 제1 유체를 공급하여 고체박막을 형성하는 경우 외력에 의한 상기 고체 박막의 이동이나 탈락 역시 쉽다는 단점을 가진다. 이러한 고체 박막의 이동 또는 탈락은 일정한 위치를 검사하도록 설계된 시스템 상에서 적절한 검사의 신뢰성을 방해하는 요소로 작용할 수 있다. 특히 현미경을 사용하는 이미지 획득 및 처리의 경우 이러한 이동이나 탈락이 발생하여 부정확한 이미지가 획득 되거나 이미지 획득에 실패할 수 있다. 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 고체박막이 정상적으로 결합되어 있는 경우 원활한 관찰이 가능하지만 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 제2유체의 분주에 의하여 고체박막이 이동하거나 탈락될 수 있으며, 이 경우 실험결과의 관찰이 용이하지 않을 수 있다.

기존의 멀티 웰 플레이트의 경우 이러한 이동이나 탈락 현상을 방지하기 위하여 바닥면에 화학적 처리를 하거나 바닥면과 벽면에 돌기 등을 성형하여 마찰에 의한 탈락 방지를 수행하고 있다. 하지만 화학적 처리를 하는 방법은 검사대상인 세포에 영향을 줄 수 있으며, 그 효과도 그리 크지 못한 것으로 알려져 있으며, 돌기 등을 성형하는 경우 현미경을 통한 이미지 획득 시 돌기에 의한 왜곡 현상이 발생하여 부정확한 이미지가 나타날 수 있다.

본 발명에서는 도 4에 나타난 바와 같이, 제1 서브웰(132)의 제1 유체 수용부에 공급된 제1 유체의 일부는 상기 테두리 홈(150)으로 수용될 수 있으며, 이후 제1 유체가 고화되어 고체박막을 형성할 때 상기 테두리 홈(150)의 내부에 있는 제1 유체도 같이 고화될 수 있다. 이후 제2 유체가 공급되면 외력에 의한 압력이 발생하지만, 본원 발명의 고체 박막은 상기 테두리 홈(150) 내부에 위치하는 고형체에 의하여 고정되어 있으므로, 이동 및 탈락이 최소화 될 수 있다. 이를 위하여 상기 테두리 홈(150)은 두께 1~2000um 폭 300~2000um 의 크기로 형성될 수 있다. 상기 범위 이내의 수치에서는 상기 테두리 홈(150)에 유입된 제1 유체에 의하여 고체박막의 이동이 방지되는 효과를 가지고 있지만 상기 범위 미만으로 테두리 홈(150)이 제작되는 경우 이러한 이동 및 탈락방지 효과가 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 크기로 테두리 홈(150)이 제작되는 경우 테두리 홈(150)에 유입되는 제1 유체의 양이 늘어남에 따라 검사에 필요한 시료의 양이 늘게 되어 비효율적이다.

또한 상기 제1 유체 수용부의 경우 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하도록 제작될 수 있다. 상기 제1 유체 수용부(135)는 제1 서브웰(132)에 공급되는 제1 유체를 수용하기 위한 공간으로, 도 2 및 도 3 에 나타난 바와 같이 상단부에 비하여 하단부의 직경이 크도록 제작되어 제1 유체가 고형화된 고체 박막이 상측으로 이동 또는 이탈하지 못하도록 막는 역할을 수행한다. 이때 상기 제1 유체 수용부(135)는 제1 서브웰(132)과 동일하게 원형 또는 타원형으로 제작될 수 있다. 특히 타원형으로 제작되는 경우 상기 와 같이 고체 박막의 이탈을 방지하기 위하여 장축 또는 단축 중 하나 이상이 상단부에 비하여 하단부가 크도록 제작될 수 있다. 또한 상기 제1 유체 수용부의 벽면은 수직선을 기준으로 1~80°의 역경사를 가지도록 제작할 수 있다. 상기 제1 유체 수용부의 벽면이 1°미만의 역경사를 가지는 경우 고체 박막의 이탈방지 효과가 없으며, 80°를 초과하는 역경사 각도를 가지는 경우 제1 유체 수용부의 높이가 낮아져 고체박막의 두께가 관찰에 용이하지 않을 수 있다.

다만 본 발명의 경우 상기와 같은 제1유체 수용부(135) 및 테두리 홈(150)을 형성함에 있어서 제1 유체 수용부(135)의 하단 및 테두리 홈의 직경이 제1 유체 수용부의 상단 보다 크기 때문에 언더컷 형상을 가지게 되어 사출성형만으로는 제작이 어렵다는 단점을 가지고 있지만 웰 플레이트 제작용 하부 금형에 상기 제1유체 수용부(135) 및 테두리 홈(150)의 형상을 성형하여 제작하는 경우 사출 성형으로 제작이 가능하다. 도 5에 나타난 바와 같이, 기존의 방식으로 하부금형을 제작하는 경우(도 5의 (a)), 제1 유체 수용부 및 테두리 홈 부분의 금형이 상부보다 커지게 되는 언더컷에 의하여 금형의 분리가 어렵지만 도 5의 (b)에 나타난 바와 같이 제1 유체 수용부 및 테두리 홈 부분을 하부금형에 성형하여 제작하는 경우 언더컷 부분이 없이 금형의 분리가 가능하다.

이렇게 제작된 세포배양검사 장치는 제1 유체 수용부(135) 및 테두리 홈(150)의 하단부가 외부에 노출되어 제1 유체를 수용할 수 없는 형상이지만 상기 세포배양검사 장치의 후면부에 제1 유체의 누출을 방지하기 위한 후면 본딩 수단(160)을 부착하여 상기 제1 유체 수용부(135) 및 테두리 홈(150)이 제1 유체를 수용할 수 있도록 제작할 수 있다. 이때 상기 본딩 수단(160)은 상기 웰 플레이트의 후면 부위와 동일한 크기로 제작되어 각 웰 유닛의 후면을 한 번에 본딩하도록 제작될 수 있으며 각각의 웰 유닛의 크기에 맞게 제작되어 각각의 웰 유닛을 따로따로 본딩하도록 제작되어 사용하는 것도 가능하다. 아울러 본원 발명의 경우 상기 웰 플레이트 후면에서 상기 제1 서브웰(132) 하부의 고체 박막을 관찰하므로, 상기 본딩 수단은 광학적으로 투명한 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 후면 본딩 수단에는 압력제어 채널이 포함될 수 있다. 상기 압력제어 채널은 상기 제1 유체 주입시 제1 유체 수용부 및 테두리 홈에 존재하는 기체의 통로로서 사용되는 것으로, 상기 압력제어 채널은 상기 제1 유체 수용부 또는 테두리 홈과 연통되어 대기에 노출됨으로써, 상기 제1 유체가 제1 유체 수용부 및 테두리 홈을 채움에 따라, 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 특히 상기 제1 유체는 상기 제1유체 수용부에 우선 주입된 다음, 모세관 현상을 이용하여 상기 테두리 홈으로 주입됨에 따라, 상기 압력제어 채널은 상기 테두리 홈과 연통되는 것이 더욱 바람직하다.

아울러 상기 압력제어 채널과 제1 유체 수용부 또는 테두리 홈은 모세관 밸브에 의하여 연결되는 것이 바람직하다. 상기 압력제어 채널이 상기 제1 유체 수용부 또는 테두리 홈과 직접적으로 연통되어 있는 경우 제1 유체의 주입시 제1 유체의 일부가 상기 압력제어 채널로 주입될 수 있다. 특히 본원 발명의 제1 유체 주입부의 경우 구조상 유체의 양이 변화하면 제1 유체가 고화되어 생성되는 고체 박막의 두께가 달라질 수 있으며, 이 경우 분석에 영향을 줄 수 있다. 따라서 상기 제1 유체 주입부에 항상 동일한 양의 제1 유체가 존재하도록 압력제어 채널과 제1 유체 수용부 또는 테두리 홈 사이에 모세관 밸브를 형성하여 압력제어 채널과 제1 유체 수용부 또는 테두리 홈에 포함된 공기를 배출하면서도 제1 유체가 압력제어 채널로 유입되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉 모세관 밸브(160)의 두께와 너비는 모세관 현상을 유지하도록 제어되며, 통상 1㎛ 내지 500㎛의 두께, 200㎛ 내지 2mm의 너비를 가질 수 있다. 상기 모세관 밸브가 상기 범위 이내인 경우 상기 제1 유체는 상기 압력제어 채널로 유입되지 않으며 공기만 배출될 수 있지만 상기 범위 미만인 경우 공기의 배출이 원활하지 않고, 상기 범위를 초과하는 경우 제1유체가 압력제어 채널로 유입될 수 있다.

도 4는 제1 유체 및 제2 유체를 웰 유닛에 도입하여 항생제 감수성 검사를 하는 과정을 나타낸다.

고형화제(gelling agent)를 함유한 액상 매질과 생물학적 물질(biological agent)의 혼합용액인 제1 유체가 제1 서브웰(132)의 하부에 위치하는 제1 유체 수용부에 도입된 후 고화됨으로써 생물학적 물질, 예를 들어 박테리아가 겔 매트릭스 내에 고정될 수 있다. 이후 제2 유체가 입구부(120)를 통해 도입되어 항생제를 녹이고, 제2 유체의 부피가 점점 늘어남에 따라 웰 유닛(110)의 하단부를 채우면서 제1 서브웰(132)에 채워진 겔 매트릭스와 계면을 형성하게 된다. 그리하여 항생제가 계면을 통하여 겔 매트릭스 내로 확산되고 겔 매트릭스 내에 고정된 박테리아의 성장 변화를 관찰함으로써 항생제에 대한 감수성을 현미경으로 관찰할 수 있다.

공급된 제1 유체는 위와 같은 고화과정을 거쳐 고체 박막을 형성하는데 이때 상기 테두리 홈에 수용된 제1 유체의 일부는 테두리 홈 내부에서 고화됨에 따라 제1 유체 수용부에서 고화된 제1 유체와 더불어 외력에 의하여 상기 고체 박막이 탈출하지 못하도록 하는 고정대로서의 역할을 수행할 수 있다.

이를 상세히 살펴보면 제1 서브웰에 공급된 유체는 제1 서브웰의 하단부에 위치한 제1 유체 수용부 및 외주면에 형성된 테두리 홈으로 공급된다. 이때 상기 제1 유체 수용부는 위에서 살펴본 바와 같이 상단부에 비하여 하단부의 직경이 크도록 제작됨에 따라, 주입구 방향으로는 상기와 같이 고화된 고체 박막이 탈출할 수 없도록 할 수 있다. 또한 상기 제1 유체는 모세관 현상 및 표면 장력을 이용하여 상기 테두리 홈을 채우게 된다.

상기와 같이 제1 서브웰 및 테두리 홈에 공급된 제1 유체는 이후 고화되어 고체 박막을 형성한다. 이때 상기 테두리 홈에 주입된 제1 유체로 같이 고화되며, 상기 고체 박막을 고정하는 역할을 수행한다. 또한 기존의 언더컷 형상으로 제작된 웰 플레이트의 경우 제2 유체의 공급시 유체의 주입방향과 고체박막 및 웰 유닛의 벽면의 경계면 방향이 일치하여 제2 유체에 의한 고체 박막의 이동 및 탈락 현상이 많이 있었으며, 고체 박막의 하부까지 제2 유체가 유입되어 정확한 이미지 획득이 어려운 경우도 있었다. 하지만 본원 발명의 경우 제1 유체의 주입시 고체박막 및 웰 유닛의 벽면의 경계면으로 제2 유체가 유입되더라도 상기 테두리 홈 내부에서 고화된 제1 유체에 의하여 이동 및 탈락이 방지되며, 제2 유체가 고체박막의 하부까지 침투하기 위해서는 상기 테두리 홈 내부의 고형화된 제1 유체의 외면을 따라 이동해야 하므로 제2 유체의 유입에 따른 이미지 저하를 최소화 할 수 있다.

현미경 관찰을 위해 제1 서브웰(132)이 위치한 곳의 바닥면을 통해 상기 제1 유체 내의 대상을 관찰할 수 있도록 웰 유닛의 바닥면의 적어도 일부가 광학적으로 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 상기 본딩 수단이 제1 서브웰의 바닥을 이루고 있으므로, 상기 본딩수단을 투명재질로 제작하는 경우 용이하게 광학적인 관찰이 가능하다. 이때 상기 본딩수단은 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리카보네이트와 같은 고분자 수지일 수 있다. 아울러 부착의 용이성 및 부착이후 부피감소 등을 목적으로 상기 본딩수단은 광학적으로 투명한 필름일 수 있다. 상기 필름은 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 등과 같은 광학적으로 투명한 필름일 수 있다. 세포배양검사 장치의 웰 유닛부는 고분자 수지를 사출하는 방식으로 제조될 수 있다.

아울러 상기 본딩수단을 이용하여 바닥면을 제작하는 경우 상기 본딩수단과 웰 플레이트를 접착하기 위한 접착제가 사용될 수 있다. 다만 상기 접착제의 경우 제1 유체와 접촉하게 되면 실험결과에 영향을 줄 수 있으므로, 이를 최소화하기 위하여 테두리 홈(150)의 외주면에 희생홈(Sacrificial groove)을 설치하는 것이 바람직하다. 상기 희생홈은 상기 테두리 홈(150)보다 높게 제작되어, 테두리 홈을 채운 제1 유체가 빠져나오기 어렵도록 capillary valve를 형성한다. 따라서 제1 유체와 접착제가 직접적으로 접촉하는 경우를 차단하고 안정적인 로딩이 가능하다(도 6 참조).

또한 본 발명은 웰 유닛(110)의 내벽의 둘레를 따라 웰 유닛(110)의 중심방향으로 돌출된 단차부(140)가 존재한다. 웰 유닛(110)의 단면 형상으로부터 알 수 있듯이 단차부(140)의 존재로 인해, 웰 유닛(110)이 입구부(120) 쪽의 상단부(114)보다 좁은 내부 너비를 갖는 하단부(112)를 갖게 된다. 이때 단차부(140)는 상기 내벽의 둘레를 따라 연결된 모서리의 형상을 갖는다. 단차부(140)가 상기 형상을 가짐에 따라 웰 유닛(110) 내 유체의 거동이 제어됨으로써 전체 웰 유닛(110) 내부에 유체가 고르게 퍼질 수 있다. 단차부(140)의 기능은 구체적으로 아래와 같이 서술될 수 있다.

고정된 구조물에 유체가 유입될 때, 유체의 유입 시 관성력 외에 유체의 거동에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 유체와 구조물 표면에 작용하는 표면장력과 유체에 작용하는 중력이다. 그러나 부피가 작아질수록 유체의 질량에 비해 표면 면적에 의해 영향을 받는 표면장력이 점점 주도적인 힘으로 작용하게 되고, 중력은 상대적으로 미미한 효과를 가지게 된다. 따라서 본 세포배양검사 장치에서 주로 다루는 수~수백 uL 스케일의 부피 범위에서는 물에 대해 중력이 거의 영향을 끼치지 못하거나 약한 영향을 끼치는 수준으로 이러한 범위에서는 유체의 거동에 주로 표면장력이 중요한 영향을 끼칠 수 있다.

도 7의 (a)는 표면장력에 의하여 내벽의 일부에 고르게 퍼지지 못한 유체를 도시한 것이며, (b)는 그 단면을 나타낸 것이다.

먼저 제2 유체가 목적하는 바와 상반되는 형태로 구조물의 일부분에 갇혀 고르게 퍼지지 못하는 경우, 유체는 가로에 비해 세로의 비율이 더 높은 형태를 가지며, 중력의 영향으로 상단보다는 하단으로 쏠린 형태를 지닌다. 또한 유체와 구조물 간의 경계면은 낮은 접촉각으로 인해 뾰족한 형태를 가지는 형태로 볼 수 있으나(도 7의 (a)), 유체의 볼륨에 비해 적은 면적에 분포하여 그 단면은 볼록한 형태감을 가진다(도 7의 (b)).

이러한 환경에서 유입된 유체가 위 기술한 바와 같이 목적한 구조물 내를 완전히 채우기 위해서는 우선 유체에 대한 구조물 표면의 접촉각이 90도 이내를 유지하는 것이 좋으며, 유체의 표면장력은 일부 유체를 제외하고 가장 강한 물의 표면장력보다 낮거나 같은 경우를 유지하는 경우를 가지는 것이 바람직하다. 더 자세하게는 10도 이상, 90도 이하의 접촉각을 가지는 것이 바람직하다. 또한 밀도는 0.1g/mL 이상, 10g/mL 이하이고 점도는 0.1mPa/s 이상, 10mPa/s 이하이며 부피는 10㎕ 이상, 200㎕ 이하인 것이 바람직하다. 상기 밀도 및 점도 범위에서 유체는 상기 구조물에 완전히 퍼지도록 작용할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 유체의 경우 상기 구조물에 고르게 퍼지지 못할 수 있다. 여기서는 유체의 표면장력과 밀도, 점도가 물과 유사(72dyne/cm, 1g/mL, 1mPa/s)하며, 접촉각이 50도, 볼륨은 대략 100㎕ 인 경우를 가정하여 기술한다.

접촉각이 50도 가량 되는 경우 기본적으로 유체는 웰 유닛 구조물 표면에 살짝 퍼지다 말고 둥근 형태로 뭉치게 되나, 구조물의 두 표면이 만나는 상기 바닥부의 내부모서리에서는 보다 멀리까지 이동할 수 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 구조물의 두 표면이 만나는 모서리에서는 유체와 구조물의 표면간의 접촉각이 낮아지는 효과가 발생하여, 이에 따라 더욱 먼 거리까지 유체가 퍼져나갈 수 있다.

이를 더욱 상세히 살펴보면 유체와 한 표면 사이의 접촉각 θ가 Concus-Finn 범위 내에 있는 경우(예를 들어 두 표면이 90도의 각을 이룰 때 유체와 한 표면 사이의 접촉각은 45도 이내), 이론적으로 유체는 모서리를 따라 무제한의 거리를 이동하게 된다. 하지만 유체와 한 표면 사이의 접촉각 θ가 Concus-Finn범위보다 크고 90도 보다 작은 경우 모서리에서 유체가 두 표면과 동시에 이루는 접촉각 θ`은 하기의 식 1에 따라 계산될 수 있다.

[식 1]

위 식 1에서 접촉각 θ`은 항상 접촉각 θ보다 작은 값을 가지며 이는 하기의 식 2에서 확인할 수 있다.

[식 2]

또한 구조물의 한 표면에서의 유체이동거리(a)와 두 표면이 만나는 모서리에서의 유체의 이동거리(a`)는 하기의 식 3으로 표현될 수 있다(도 9 참조).

[식 3]

따라서 상기 바닥부와 유닛 내벽이 형성하는 바닥부의 내부모서리는 바닥부를 기준으로 70~120°의 각도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 내부모서리의 각도가 70°미만인 경우 입구우의 크기가 작아져 유체의 주입이 어려울 뿐만 아니라 웰 유닛의 크기가 작아져 원활한 검사가 어려울 수 있으며, 내부모서리의 각도가 120°를 초과하는 경우 모서리를 따라 이동하는 유체의 이동거리가 짧아져 유체의 주입이 원활하지 않을 수 있다.

이와는 반대로 유체의 전진 방향에 수직한 단차를 만나면 90도의 추가 접촉각을 가지도록 부피가 증가하기 전까지 전진을 중단하고 멈춘다(도 10 참조). 위의 조건을 바탕으로 유체의 고른 분포를 달성하기 위해 본 구조물에서는 목표 공간 바닥면의 이어진 모서리 구조물과 목표 공간 상단부의 단차를 이용하였다(도 10).

이를 더욱 상세히 살펴보면 웰 유닛(110)에 주입된 유체는 표면장력으로 인하여 벽면을 타고 올라가는데, 그 높이는 유체의 중력과 균형을 이루어 결정된다(도 9). 유체가 벽면과 바닥면에 형성하는 구간의 길이(도 11의 a, b)는 유체의 부피에 따라 증가함과 더불어 중력의 영향을 받게 된다. 따라서 유체가 벽면과 바닥면에 형성하는 구간의 길이는 a≥b의 관계를 형성한다.

이때 제1 단차부의 역할은 유체의 수직 방향 전진을 방해하여 유체가 차지하는 표면 면적을 줄이고 중력의 영향을 증대시켜 유체의 수평 방향으로 힘을 가하고 보다 전진시키는 것이며, 도 12에 나타난 바와 같이, 단차가 없는 경우에 비하여 유체가 추가되는 형상이 수평방향으로 쏠릴 수 있다. 또한 단차가 존재하는 경우 용액의 전진방향은 단차의 반대방향으로 제한되므로, 제1 단차부의 높이(b`)이 바닥면의 반지름의 길이(a`)보다 작은 경우에 위 디자인을 적용하는데에 바람직하다. 즉 0<b`<a`의 관계가 성립된다.

또한 중력에 의하여 유체가 균일한 표면을 가질 수 있는 높이는 하기의 식 4와 같으므로,

[식 4]

상기 h높이 이상의 웰유닛에서는 단차 없이도 유체가 충분히 퍼질 수 있으며 이에 따라 제1 단차부의 높이(b`)는 상기 식 4의 h보다 낮은 것이 바람직하다(즉 b`<h). 이때 상기 h는 각 유체에 따라 다른 값을 가질 수 있지만 물의 경우 약 4mm이므로 물과 유사하거나 낮은 h값을 가지는 제1유체를 사용하는 본 발명에서는 상기 제1 단차부의 높이(b`)는 4mm 이하인 것이 바람직하다.

제 2 유체의 부피에 따라 제1 단차부의 높이는 달라질 수 있지만, 제2 유체의 부피가 100㎕ 이며 96웰 플레이트를 구성하기 위해 한 웰의 바닥면의 직경이 대략 8mm 라고 가정할 때, 제1 단차부의 높이는 최소 0.5mm 임을 알 수 있다. 제 2 유체의 부피가 10㎕ 이며 384웰 플레이트를 구성하기 위해 한 웰의 바닥면의 직경이 4mm 라고 가정한다면 제1 단차부의 높이는 0.2mm 임을 알 수 있다. 따라서 제1 단차부의 높이(b`)는 0.2mm 이상인 것이 바람직하다.

즉 상기 단차부의 높이는 0.2~4mm인 것이 바람직하다. 단차부가 0.2mm미만의 높이를 가지는 경우 제2유체가 단차부의 윗부분까지 채우게 되므로 단차부를 사용하는 이점이 없으며, 4mm를 초과하는 높이는 가지는 경우 단차 없이도 유체가 충분히 퍼질 수 있어 이 역시 단차부를 사용하는 이점이 없을 수 있다.

상기 기술에 따라 상기 단차부와 바닥부 내부모서리를 가지는 본 발명의 경우 단차부에 의하여 일정 높이 이상으로의 유체이동이 차단됨과 동시에 바닥부 내부모서리를 통하여 상기 유체의 이동을 빠르게 하는 것으로 웰의 내부에 유체가 고르고 신속하게 분주될 수 있다.

상기 고체 박막의 두께와 너비는 상기 제1 서브웰의 너비와 주입되는 제1 유체의 양에 따라 정해진다. 본 명세서에서 "박막"이라 함은 상기 생물학적 물질을 고정하여 단일 세포 단위로 관찰할 수 있을 정도면 두께가 특별히 제한되지 않으나, 대체로 1㎛ 내지 5mm, 또는 1㎛ 내지 3mm, 또는 1㎛ 내지 2mm, 또는 1㎛ 내지 1.5mm, 또는 1㎛ 내지 1mm, 또는 1㎛ 내지 800㎛, 또는 1㎛ 내지 500㎛, 1㎛ 내지 100㎛, 또는 10㎛ 내지 3mm, 또는 100㎛ 내지 500㎛ 또는 10㎛ 내지 1mm, 또는 100㎛ 내지 1mm, 또는 200㎛ 내지 1mm, 또는 500㎛ 내지 1mm 중 어느 하나의 범위를 갖는 얇은 층을 의미한다. 여기서 고체 박막의 두께는 관찰하고자 하는 고체 박막 면에 대한 수직방향의 크기에 해당할 수 있다. 고체 박막은 상술한 범위의 두께를 가지므로 내부에 고정된 생물학적 물질을 개별 세포(single cell) 단위로 관찰할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 기술의 일 구현예에 따른 세포배양검사 장치를 사용하면 유체를 분주할 때 제1 유체가 테두리 홈으로 주입된 다음 고화됨에 따라 제1 유체에 의하여 형성되는 고체 박막의 이동 또는 탈락을 최소화 할 수 있으며, 광학 현미경을 이용한 항생제 감수성 검사 시 대상 생물학적 물질의 성장변화를 정확하게 이미징할 수 있다.

또한 상기 제1유체 수용부의 경우 도 1에 나타난 바와 같이 제2 서브웰과는 일정한 단차를 가지게 되며, 분리격벽을 통하여 물리적으로 분리될 수 있다. 하지만 이러한 단차로 인하여 제2 유체가 제2 서브웰에 주입된 다음, 제1 서브웰의 상부로 공급될 때 바닥면 테두리 부분에 기포가 발생할 수 있다. 이러한 기포 형성의 방지를 위하여 상기 제1 서브웰을 벽면은 일정한 경사를 가지는 곡면으로 제작될 수 있다. 특히 분리격벽 쪽의 벽면을 곡면으로 제작하여 제2 유체가 제1 서브웰로 공급될 때 분리격벽의 하단부에서 기포가 발생하는 것을 막음과 동시에 제2 유체가 제1 서브웰을 내부로 균일하게 주입될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 고형화된 유체의 이탈을 방지할 수 있는 신속한 세포배양검사 장치는 체결 구조를 통해 개폐 가능한 방식으로 제공하거나 혹은 실리콘, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 테프론 또는 폴리비닐클로라이드(PVC)를 포함하는 재질의 커버 필름으로 처리하여 제공할 수 있다. 상기 커버 필름의 하부 제1 서브웰(120)에 대응하는 위치에 십자 혹은 X자 형태의 타발이 형성되어, 미소량의 제1 유체 투입을 용이하게 하는 제1 유체 투입구로서 작용할 수 있다. 상기 필름의 하부 제2 서브웰(130)에 대응하는 위치에도 십자 혹은 X자 형태의 타발이 형성되어 제2 유체의 투입을 용이하게 하는 제2 유체 투입구로서 작용할 수 있다. 사용상 편의를 고려하여, 제1 유체 투입구의 형태와 제2 유체 투입구의 형태를 달리 하는 것이 바람직하다.

상기 제1 서브웰의 바닥면은 관찰 대상의 위치 정보를 제공하는 포커싱 표지를 포함할 수 있다. 포커싱 표지는 세포배양검사 장치의 관찰 영역을 자동적으로 추적(tracking)할 수 있도록 제1 서브웰 바닥면에 표지될 수 있다. 바닥면에 구비된 포커싱 표지는 사출 몰딩(injection molding)의 방법을 통해서 마이크로채널(microchannel)의 형태로 바닥면에 제작된다. 고체 박막 내 생물학적 물질은 고정되어 있으므로 포커싱 표지를 이용하여 촬영하면, 촬영 시간마다 같은 영역을 촬영할 수 있다. 포커싱 표지는 관찰 영역의 자동 추적에 있어서 x축, y축, z축 3가지 축 방향으로의 위치를 보정하는 역할을 한다.

이하 본 발명을 세포 분석방법을 통하여 상세히 설명한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치를 이용한 세포의 분석방법으로서, 상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및 상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰 및 제2 유체를 수용할 수 있으며 항생제를 적재하기 위한 제2 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되, 상기 제1 유체 수용부는 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈이 형성되어 있는 것; 또는 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하는 것이며, (a) 상기 제1 유체를 상기 제1 서브웰에 주입하고, 상기 혼합용액을 고화하여 고체 박막을 형성하는 단계; (b) 상기 제2 유체를 제2 서브웰에 투입하여 항생제를 분산 또는 용해하며, 제2 유체를 제2 서브웰 상부의 웰 유닛까지 투입하여 상기 제1 서브웰 내부의 제1 유체의 고체 박막과 접촉시키는 것으로 상기 항생제를 상기 고체 박막으로 확산시키는 단계; 및 (c) 상기 제1 유체의 고체 박막과 상기 제2 유체가 서로 만나 형성된 계면에서 일어나는 생물학적 물질의 변화를 단일세포 단위로 관찰하는 단계;를 포함하는 세포의 분석 방법에 관한 것이다.

먼저 고형화제(gelling agent)를 함유한 액상 매질과 생물학적 물질(biological agent)의 혼합 용액(제1 유체)을 만든다.

상기 액상 매질은 약 95% 이상의 물을 포함할 수 있으며 고형화제의 존재에 의해 고체화될 수 있다. 고형화제의 예로 한천(agar), 아가로즈(agarose), 젤라틴(gelatin), 알기네이트(alginate), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin) 등을 들 수 있다. 바람직하게는 한천 또는 아가로즈가 사용될 수 있다. 일 예로 액상 매질 내에는 한천이 0.3 내지 4 중량%가 사용될 수 있다. 통상적으로 액상 매질은 영양성분을 필요로 하지 않지만, 몇몇 예에 있어 영양성분을 포함할 수도 있다.

상기 생물학적 물질은 바이러스, 박테리아, 균류, 조류, 원생동물, 기생 병원균, 사람 또는 포유류의 세포 및 바이오필름 등을 포함한다. 상기 생물학적 물질은 액상 또는 고상의 배지 내에서 성장할 수 있고 외부 생리활성물질의 종류 및 농도에 따라 성장에 영향을 받을 수 있다. 상기 혼합용액 내에서의 상기 생물학적 물질의 밀도는 10²내지 10¹⁰cells/ml, 바람직하게는 10⁴내지 10⁹cells/ml, 더 바람직하게는 10⁵내지 10⁸cells/ml 일 수 있다. 상기 범위 미만에서는 생물학적 물질의 위치를 파악하기 어려울 수 있고 상기 범위 초과에서는 개별적인 생물학적 물질의 상태를 파악하기 어려울 수 있다.

이후 상기 제1 서브웰에 제1 유체를 공급한다. 공급된 제1 유체는 위에서 살펴본 바와 같이 제1 유체 수용부에 형성된 테두리 홈에 주입되며 이에 따라 고체 박막 형성시 탈락이 방지될 수 있다. 아울러 테두리 홈을 대신하여 상기 제1 유체 수용부의 벽면을 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하도록 설치하여 탈락을 방지할 수도 있다. 이때 제1 유체는 1㎕ 이상, 50㎕ 이하가 공급될 수 있으며, 주입이 완료된 이후 상기 제1 유체를 고화시켜 상기 생물학적 물질이 고정된 고체박막을 형성할 수 있다. 높은 온도에서 액상 매질의 온도가 내려감에 따라 매질이 고화됨으로써 상기 생물학적 물질의 움직임이 저하된다. 상기 고정에 의하여 운동성이 있는 상기 생물학적 물질을 계속해서 용이하게 관찰할 수 있다

다음으로 상기 웰 유닛(110)에 물, 세포배양용 배지, Dimethylformamide(DMF) 또는 Dimethyl sulfoxide (DMSO)를 포함하는 용매인 제2 유체를 공급한다. 상기 제 2 유체는 웰 유닛(110) 내에 적재되어 있는 항생제를 분산 또는 용해하여 공급하는 역할을 한다. 이때 상기 제2 유체는 바닥부(130)와 하단부(112)를 완전히 채운 이후 계속적으로 공급되어 상기 웰 유닛을 채우게 된다.

아울러 상기와 같이 웰 유닛을 채운 제2 유체는 상기 제1 서브웰까지 공급되어 상기 제1 유체의 고체 박막과 접촉하게 된다. 이에 따라 상기 제2 유체에 분산 또는 용해된 항생제는 상기 고체 박막의 내부로 확산될 수 있다. 또한 이때 위에서 살펴본 바와 같이 테두리 홈 또는 제1유체 수용부의 벽면 형상으로 인하여 상기 제2 유체의 주입에 따른 고체 박막의 탈락이나 이동을 방지할 수 있다.

다음으로, 상기 항생제에 대한 상기 생물학적 물질의 반응을 관찰한다. 상기 생물학적 물질이 상기 고체 박막에 고정됨으로써 2차원적으로 분포하게 되어 결과적으로 단일 세포 단위로 관찰이 가능하다. 일반적으로 개별세포의 성장변화는 수십 분(보통 30분) 이내에 관찰이 가능하기 때문에 생물학적 물질에 대한 항생제의 영향을 기존 방식에 비해 정확하고 빠르게 확인할 수 있다. 예를 들어 박테리아 세포에 대해서 생리활성 검사를 수행할 경우 3~4시간 이내에 검사를 끝낼 수 있다. 본 명세서에서 이러한 빠른 생리활성 검사 방법을 단일 세포 모폴로지 분석(single-cell morphological analysis, SCMA)라고 칭하기로 한다. 상술한 어레이 구조를 가지는 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치를 이용하면 다양한 항생제 조건 하에서 단일 세포 모폴로지의 변화를 시간 경과 이미징(time-lapse imaging)으로 관찰할 수 있다.

관찰을 위해 광학 측정 장치가 사용될 수 있다. 상기 광학 측정 장치는 CCD 또는 CMOS 카메라와 같은 이미지화 시스템을 포함할 수 있다. 상기 광학 측정 장치는 또한 초점을 맞추고 빛을 이미지화하는 데 필요한 렌즈, 조명 및 빛 가이드 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 광학 측정 장치는 카메라에 의해 관찰된 이미지 데이터를 가공 및 분석하기 위한 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 상기 광학 측정 장치는 검사 과정에 나타난 생물학적 물질의 성장변화를 빠른 속도로 기록하고 분석하여 검사 결과를 얻는다. 상기 제1 유체의 고체 박막과 상기 제2 유체가 접하는 계면 주위가 이미징 영역이 되는데 상기 이미징 영역은 약 100㎛*100㎛ 내지 4000㎛*4000㎛의 크기를 가질 수 있다. 적어도 상기 제1 서브웰의 횡단면은 상기 이미징 영역보다 큰 너비를 가지는 것이 바람직하다.

결국, 생물학적 물질의 고정과 항생제의 확산방식을 이용하는 상술한 검사 방법을 이용하면 약물 검사에 필요한 약물 및 세포의 양이 종래 기술에 비해 대폭 저감될 수 있고, 단일 세포의 성장변화를 빠른 속도로 추적할 수 있어 빠르면 2 시간 이내에 보통 3~4 시간에 빠른 약물 검사 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 이는 현재까지 알려진 최고의 검사 속도이다

바이오필름은 미생물이 감염되거나 부착된 부분에서 나타나며, 폴리머 기질로 감싸인 미생물에 의해 형성된 점액질의 미생물 복합체를 이루는 막이다. 바이오필름의 형성은 사람의 건강에도 중대한 영향을 끼칠 수 있다. 바이오필름에 의한 감염증으로 폐 감염증, 중이염, 치주염 등이 있다 그런데 바이오필름 내의 세균은 부유 상태보다 항생물질에 대한 내성이 1000배 이상이 되어 문제가 된다. 종래 바이오필름을 연구하기 위한 방법으로 플로우 셀 시스템(flow cell system)이나 웰 기반의 시스템(well based system) 등을 이용한 방법들이 있었으나 이들 어세이 시스템들은 바이오필름 형성을 위해 수 일 간의 장시간이 요구되며, 관찰을 위해서는 염색을 해야 하고, 컨포칼 현미경(confocal microscope)을 이용해야 하는 등의 어려운 면들이 있었다. 또한 최소 억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)나 최소 바이오필름 박멸 농도(Minimum Biofilm Eradication Concentration, MBEC)를 측정할 경우 추가적인 실험이 필요하다. 또한 이러한 시스템들은 크기가 매우 클 뿐 아니라, 바이오필름 형성 단계들(biofilm formation stages)을 분명하게 보여주지 못하고 박테리아 감염에 있어 체내(in vivo) 바이오필름 형성을 대표하지 못한다.

바이오필름의 형성과정과 항생제에 대한 반응성을 연구하기 위한 효율적인 시스템이 요구되며 본 발명의 일 구현 예에 따른 어레이 구조를 가지는 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치는 훌륭한 대안이 될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

실시예 1

열가소성 플라스틱 수지(폴리스티렌)를 도 1 및 도 2에 도시된 구조로 사출성형하여 12 x 8개의 정렬된 웰 유닛의 어레이를 갖는 항생제 감수성 검사용 칩을 준비하였다. 이후 후면에 폴리프로필렌 필름을 부착하여 항생제 감수성 검사용 칩을 완성하였다. 이때 상기 제1 유체 수용부의 벽면은 수직으로 제작하였으며, 테두리 홈은 두께 100um, 폭 500um의 크기로 제작하였다.

준비된 웰 유닛에 제1 유체로서 아가로오즈와 균액의 혼합물 10uL를 제1 서브웰의 제1 유체 수용부에 분주하였다. 제1유체 수용부, 테두리홈 및 희생홈에 상기 제1유체가 정상적으로 주입된 것을 확인할 수 있었으며, 제1 유체의 주입이 완료된 다음, 제1유체를 고형화 하고 제2유체(배양액)를 제1 유체와 동일한 방법으로 제2 서브웰에 주입하였으며, 이때 제2 유체는 상기 제1 단차부까지 동일한 양(100uL)을 주입하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 제1 유체 수용부의 벽면을 수직면을 기준으로 30°의 역경사를 가지도록 제작한 것으로 제외하고 동일하게 실시하였다.

실시예 3

상기 실시예 2에서 테두리홈이 없이 제작한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 제1 유체 수용부의 벽면을 수직면 기준으로 85°의 역경사를 가지도록 제작한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 상기 테두리 홈을 두께 0.5um, 폭 200um로 제작한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.

비교예 3

상기 실시예1 에서 상기 테두리홈의 두께를 2500um, 폭 2500um로 제작한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.

비교예 4

상기 실시예 1에서 테두리 홈이 없이 제작한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.

시험예

상기 실시예1~3 및 비교예 1~5의 항생제 감수성 검사용 칩을 각각 20개 제작한 다음(각각 1920 웰), 제1유체 및 제2유체의 주입 불량 여부를 확인하였다. 주입불량은 고체박막 이탈, 고체박막 생성 불량, 생물학적 물질 관찰 불량을 기준으로 판단하였으며, 그 결과는 하기의 표 1과 같다.

	고체박막 이탈	고체박막 생성 불량	관찰 불량
실시예 1	0	3	0
실시예 2	0	12	0
실시예 3	0	13	0
비교예 1	0	508	1920
비교예 2	44	2	0
비교예 3	0	1920	0
비교예 4	82	4	0

표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우 고체박막의 이탈이 최소화되었으며, 생성 불량 및 관찰 불량도 적게 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 경우 제1 유체 수용부의 높이가 낮아짐에 따라 제1유체가 제1유체 수용부의 외부인 제1 서브웰의 내부에서 박막을 형성하는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 고체 박막의 생성불량 및 관찰 불량이 늘어나는 것을 확인하였다. 제1유체 수용부의 벽면을 수직으로 제작하고 테두리 홈의 크기가 작아진 비교예 2의 경우 많은 웰에서 고체박막의 이탈이 나타난 것으로 확인되었다. 테두리홈의 크기를 크게 제작한 비교예 3의 경우 제1유체의 대부분이 테두리홈으로 주입되어 제1유체 수용부에는 박막이 형성되지 않는 경우가 발생하였으며, 이에 따라 고체박막의 생성 불량 및 관찰 불량이 늘어나는 것을 확인할 수 있었다. 제1유체 수용부의 벽면을 수직으로 제작하고 테두리홈을 제작하지 않은 비교예 4의 경우 가장 많은 박막 이탈이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

즉 본원 발명의 실시예 1 및 2와 같이 테두리 홈을 설치하는 경우 고체박막의 이탈을 방지할 수 있었으며, 실시예 3과 같이 단순히 제1유체 수용부의 벽면을 일정각도로 경사지게 제작하는 경우에도 이러한 이탈방지효과가 최대화되는 것을 확인할 수 있었다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치로서,
상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및
상기 제1 유체를 수용하기 위한 제1 유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되,
상기 제1 유체 수용부는;
하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 테두리 홈이 형성되어 있으며,
상기 테두리 홈은 두께 1~2000um 및 폭 300~2000um으로 형성되는 세포배양검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1유체 수용부는 고형화된 제1 유체가 제2 유체의 공급에 의하여 이동 또는 탈락되는 것을 방지하는 세포배양검사 장치.
제1항에 있어서
상기 유체 수용부는 상단부에서 하단부 방향으로 직경이 증가하는 것인 세포배양검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 세포배양검사 장치는 후면부에 제1 유체의 누출을 방지하기 위한 후면 본딩 수단을 포함하는 세포배양검사 장치.
제4 항에 있어서,
상기 후면 본딩 수단은 광학적으로 투명한 필름인 세포배양검사 장치.
제4 항에 있어서,
상기 후면 본딩 수단은 상기 제1 유체 수용부 및 상기 테두리 홈에 제1 유체의 주입을 용이하도록 하는 압력제어 채널을 포함하는 세포배양검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 바닥부는 상기 제2 유체를 수용할 수 있으며 항생제를 특정 위치에 적재하기 위한 제2 서브웰을 포함하는 세포배양검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 웰 유닛의 내벽의 둘레를 따라 상기 웰 유닛의 중심방향으로 돌출된 단차부가 존재함으로써, 상기 웰 유닛이 상기 입구부 쪽의 상단부보다 좁은 내부 너비를 갖는 하단부를 갖는 세포배양검사 장치.
제8 항에 있어서,
상기 단차부는 상기 제2 유체의 주입시 상기 바닥부로부터 수직방향 전진을 막을 수 있도록 상기 제2 유체의 전진방향에 대해 90도 이상의 각도를 갖는 것인 세포배양검사 장치.
제8 항에 있어서,
상기 단차부는 상기 내벽의 둘레를 따라 연결된 모서리의 형상을 갖는 것인 세포배양검사 장치.
복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치를 이용한 세포의 분석방법으로서,
상기 웰 유닛은 제1 유체 및 제2 유체를 주입하기 위한 입구부; 및 상기 제1유체를 수용하기 위한 제1 유체 수용부를 포함하는 제1 서브웰 및 제2 유체를 수용할 수 있으며 항생제를 적재하기 위한 제2 서브웰이 형성된 바닥부를 포함하되, 상기 제1 유체 수용부는 하단부 외주면을 따라 상기 제1 유체의 일부를 수용할 수 있는 두께 1~2000um 및 폭 300~2000um의 테두리 홈이 형성되어 있으며,
(a) 상기 제1 유체를 상기 제1 서브웰에 주입하고, 상기 제1 유체를 고화하여 고체 박막을 형성하는 단계;
(b) 상기 제2 유체를 상기 제2 서브웰에 투입하여 항생제를 분산 또는 용해하며, 상기 제2 유체를 상기 제2 서브웰 상부의 웰 유닛까지 투입하여 상기 제1 서브웰 내부의 상기 제1 유체의 고체 박막과 접촉시키는 것으로 상기 항생제를 상기 고체 박막으로 확산시키는 단계; 및
(c) 상기 제1 유체의 고체 박막과 상기 제2 유체가 서로 만나 형성된 계면에서 일어나는 생물학적 물질의 변화를 단일세포 단위로 관찰하는 단계;를 포함하는 세포의 분석 방법.
제11 항에 있어서,
(d) 상기 항생제에 대한 생물학적 물질의 변화를 단일 세포 단위로 관찰하여 최소 억제 농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC) 또는 최소 바이오필름 박멸 농도(Minimum Biofilm Eradication Concentration, MBEC)를 측정하는 단계를 더 포함하는 세포의 분석 방법.