KR100471377B1 - Microfluidic Devices Controlled by Surface Tension - Google Patents

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KR100471377B1
KR100471377B1 KR10-2002-0072344A KR20020072344A KR100471377B1 KR 100471377 B1 KR100471377 B1 KR 100471377B1 KR 20020072344 A KR20020072344 A KR 20020072344A KR 100471377 B1 KR100471377 B1 KR 100471377B1
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Abstract

본 발명은 표면장력으로 제어되는 미세유체소자에 관한 것으로, 상부 기판 및 하부 기판이 결합되어 유체를 제어하고 반응시키는 미세유체소자에 있어서, 하부 기판은, 제1 유체 및 제2 유체가 각각 저장되는 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버와, 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버와 연결되는 감지 챔버와, 제1 유체 또는 제2 유체의 이동을 정지시키는 제1 유동 정지부 및 제2 유동 정지부와, 제1 유체 또는 제2 유체의 이동 속도를 감소시키는 유동 지연부와, 반응이 완료된 제1 유체 또는 제2 유체가 폐기되는 폐기 챔버 및 유체가 이동되도록 유동 지연부와 폐기 챔버 사이를 연결하는 유로를 포함하고, 상부 기판은 감지 챔버 내의 생화학반응을 측정하는 감지부를 포함하며, 제1 유체가 모세관 힘에 의해 감지 챔버로 이동하여 1차 생화학 반응이 일어나고, 소정 시간 경과 후 제2 유체가 모세관 힘에 의해 감지 챔버로 유입되면 제1 유체의 교체 및 2 차 생화학반응이 일어나는 것을 특징으로 한다. 따라서, 추가적인 장치 및 전원공급이 필요 없게 되어, 장치의 소형화, 휴대화가 가능하고, 제조비를 낮춤과 동시에 제조 수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 사용 시 고장이 거의 없는 효과가 있다.The present invention relates to a microfluidic device controlled by the surface tension, the microfluidic device is coupled to the upper substrate and the lower substrate to control and react with the fluid, the lower substrate, the first fluid and the second fluid are respectively stored A first storage chamber and a second storage chamber, a sensing chamber connected with the first storage chamber and the second storage chamber, a first flow stop and a second flow stop to stop movement of the first or second fluid. And a flow delay unit for reducing the moving speed of the first fluid or the second fluid, a waste chamber in which the reaction of the first fluid or the second fluid is discarded and a connection between the flow delay unit and the waste chamber so that the fluid is moved. The upper substrate includes a sensing unit for measuring a biochemical reaction in the sensing chamber, and the first fluid is moved to the sensing chamber by capillary force, whereby a first biochemical reaction occurs. After the passage of time, when the second fluid enters the sensing chamber by capillary force, the first fluid is replaced and the secondary biochemical reaction occurs. Therefore, no additional device and power supply are required, so that the device can be miniaturized and portable, and the manufacturing cost can be lowered and the manufacturing yield can be increased.

Description

표면장력으로 제어되는 미세유체소자{Microfluidic Devices Controlled by Surface Tension}Microfluidic Devices Controlled by Surface Tension

본 발명은 바이오 칩에 적용되는 미세유체소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프와 같은 외부적인 힘의 작용을 이용하지 않고 유체의 표면장력만을 이용하여 극소량의 유체를 이송, 정지, 속도조절 및 유체 교환 등의 유체 유동을 제어하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자에 관한 것이다. The present invention relates to a microfluidic device applied to a biochip, and more particularly, to transfer, stop, and control a very small amount of fluid using only the surface tension of the fluid without using an external force such as a pump. The present invention relates to a microfluidic device controlled by surface tension that controls fluid flow such as exchange.

미세유체소자는 바이오칩(bio chip)의 가장 기본적이며 핵심적인 구성요소이다. 즉, 유체이송, 혼합, 반응, 감지 등의 바이오칩에 필요한 생화학적 작용을 위해서 미세 유체제어소자는 유체유동의 제어가 이루어지도록 한다. 이와 같은 작용을 위해서 미세유체소자는 다양한 구동원리로 구현될 수 있는데, 그 예로는 극소형으로 가공한 마이크로 펌프와 밸브를 유로나 챔버 상에 구현한 마이크로 액츄에이터형 구동방법(Microactuating Method), 미세한 유로 사이에 전압을 걸어서 유체를 이동시키는 전기영동법(Electrophoretic Method)이나 전기삼투압법(Electroosmotic Method), 모세관 힘에 의한 모세관 유동법(Capillary Flow Method) 등이 있다. Microfluidic devices are the most basic and key components of biochips. That is, the microfluidic control device allows the fluid flow to be controlled for the biochemical action required for the biochip such as fluid transfer, mixing, reaction, and sensing. The microfluidic device can be implemented with various driving principles for such a function. Examples include a microactuating method (Microactuating Method) and a microchannel in which a micropump and a valve are processed on a microchannel and a chamber are formed on a channel or a chamber. Electrophoretic method (Electrophoretic Method), Electroosmotic Method (Electrosmotic Method), Capillary Flow Method (Capillary Flow Method) by capillary force is applied.

이러한 구동원리를 이용한 유체제어소자는 능동형 소자(Active Microfluidic Component) 및 수동형 소자(Passive Microfluidic Component)로 구분할 수 있다. 능동형 소자는 전기 및 기계적인 외력으로 구동되는 마이크로펌프, 밸브 등을 이용하여 유체제어가 이루어지도록 하고, 수동형 소자는 자연적인 힘을 이용하고 유로나 챔버의 표면 개질이나 형상 변화를 통해서 유체제어를 실현한다. 이러한 유체제어소자들은 다양하게 응용될 수 있는데, 미세하고 정확한 유동제어가 필요한 단백질 칩, DNA 칩, 약물주입기(Drug Delivery System), 미세 생물/화학 반응기(Micro Biological/Chemical Reactor)를 포함한 다양한 바이오 소자 등에서 적용되고 있다.The fluid control device using the driving principle may be classified into an active microfluidic component and a passive microfluidic component. Active elements allow fluid control using micro pumps and valves driven by electric and mechanical external forces, and passive elements realize fluid control through natural force and surface modification or shape change of flow path or chamber. do. These fluid control devices can be applied in a variety of applications, including a variety of bio devices including protein chips, DNA chips, drug delivery systems, and microbiological / chemical reactors that require fine and accurate flow control. It is applied in the back.

이들 중 모세관 유동을 이용한 유체제어소자는 수동형 소자로서, 미세한 유로의 내부표면과 유체사이의 표면장력에 의해 자연적으로 인력 또는 척력이 발생하는 원리를 이용하여 유체의 정지, 이송, 또는 더 나아가 이동속도 조절이 가능하도록 한다. 매우 작은 크기의 유체시스템에서는 체적에 대한 표면적의 비가 증가하여 표면에 관련된 힘이 상대적으로 중요한 작용을 하는데, 특히 액체의 경계면이 기체에 노출된 경우에 표면장력이 발생하고, 고체벽면과 만났을 때 접촉각도를 이루며, 모세관에 적용되었을 때 모세관 유동이 발생한다. Among them, the fluid control device using the capillary flow is a passive device, and the fluid stops, feeds, or further moves speeds by using a principle in which attraction or repulsion naturally occurs due to the surface tension between the inner surface of the fine flow path and the fluid. Make adjustments possible. In very small fluid systems, the ratio of surface area to volume increases, so that the forces associated with the surface play a relatively important role, especially when the liquid interface is exposed to gas and the surface tension occurs, and the contact angle when it encounters a solid wall. In the figure, capillary flow occurs when applied to a capillary tube.

도 1은 미소액적이 고체 표면과 접촉되거나 모세관에 적용되었을 때 액체와 고체 사이의 표면장력의 상대적 크기차이에 따라 발생하는 액적의 모양 변화와 모세관 유동의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이때 도 1(a)는 친수성을 띠는 물질로 만들어진 평판 위에 액체 방울이 올려져 있는 형상을 도시하고 있고, 도 1(b)는 친수성 모세관을 흐르는 액체의 선단형상을 도시하고 있으며, 도 1(c)는 소수성을 띠는 물질로 만들어진 평판 위에 액체 방울이 올려져 있는 형상을 도시하고 있고, 도 1(d)는 소수성을 띠는 모세관을 흐르는 유체의 선단형상을 도시하고 있다. 1 is a view for explaining the shape of the droplets and the shape of the capillary flow caused by the difference in the relative magnitude of the surface tension between the liquid and the solid when the microdroplets are in contact with the solid surface or applied to the capillary. In this case, Figure 1 (a) shows the liquid droplets on the plate made of a hydrophilic material, Figure 1 (b) shows the shape of the tip of the liquid flowing through the hydrophilic capillary, Figure 1 (c ) Shows a shape in which a liquid drop is placed on a plate made of a hydrophobic material, and FIG. 1 (d) shows a tip shape of a fluid flowing through a hydrophobic capillary.

도 1(a) 및 (b)를 참조하면, 고체면이 친수성(hydrophilic)일 때 접촉각도 θ가 90도 이하인 경우에는 액체가 고체면을 적셔서 채널에서 액체는 오른쪽으로 움직이게 된다. 도 1(c) 및 (d)를 참조하면, 고체면이 소수성(hydrophobic)일 때 접촉각도 θ가 90도 이상인 경우에는 고체가 액체를 밀어내어 채널에서 액체는 왼쪽으로 움직이게 된다. 여기서, 접촉각도 θ는 영의 식(Young's equation)에 따라 결정되며 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 1 (a) and (b), when the contact angle θ is 90 degrees or less when the solid surface is hydrophilic, the liquid wets the solid surface and the liquid moves to the right in the channel. Referring to FIGS. 1 (c) and (d), when the contact angle θ is 90 degrees or more when the solid surface is hydrophobic, the solid pushes the liquid out so that the liquid moves to the left in the channel. Here, the contact angle θ is determined according to the Young's equation and can be expressed as Equation 1.

여기서,σgl, σgs, σsl는 각각 액체-기체, 고체-기체, 고체-액체 경계면에서의 단위면적당 에너지이다. 특히,σgl 는 액체의 표면장력과 같다.Σ gl, σ gs and σ sl are the energy per unit area at the liquid-gas, solid-gas and solid-liquid interfaces, respectively. In particular, σ gl is equal to the surface tension of the liquid.

도 2는 모세관 유동을 설명하기 위한 여러가지 형태의 유로에 대한 예시도이다. 도 2(a)는 임의의 단면을 가지는 관이며 액체와 기체 사이의 유체선단에 표면장력에 의해 작용하는 압력은 수학식 2와 같다. 2 is an exemplary view of various types of flow paths for explaining capillary flow. Figure 2 (a) is a tube having an arbitrary cross-section and the pressure acting by the surface tension at the front end of the fluid between the liquid and gas is expressed by the equation (2).

여기서, r1과 r2는 유체경계면 곡률의 두 주축반경이다.Where r 1 and r 2 are the two major axis radii of the fluid interface curvature.

도 2(b), 2(c) 및 2(d)는 각각 원형관, 2차원 채널, 3차원 사각채널을 나타내고, 액체와 기체사이의 유체선단에 표면장력에 의해 작용하는 압력은 수학식 3, 4 및 5와 같다. 2 (b), 2 (c) and 2 (d) show a circular tube, a two-dimensional channel and a three-dimensional square channel, respectively, and the pressure acting by the surface tension on the fluid tip between the liquid and the gas is represented by Equation 3 , 4 and 5.

이때, W는 채널의 폭을 나타내고, H는 채널의 높이를 나타낸다. At this time, W represents the width of the channel, H represents the height of the channel.

도 2(e) 및 2(f)는 유로의 높이가 확장 및 축소되는 채널이며, 축소 및 확대각도에 따라 유동이 진행방향이 다음과 같이 결정된다. 2 (e) and 2 (f) are channels through which the height of the flow path expands and contracts, and the flow direction of the flow is determined as follows according to the reduction and expansion angles.

θ> 90°-β: 왼쪽방향으로 진행θ> 90 ° -β: go left

θ< 90°-β: 오른쪽방향으로 진행θ <90 ° -β: go right

θ= 90°-β: 정지θ = 90 ° -β: stop

여기서, β는 수평선에 대하여 반시계방향으로 확대되거나 축소된 각도이다. Here, β is an angle enlarged or reduced counterclockwise with respect to the horizontal line.

도 2(g) 및 2(h)는 각각 반지름이 다른 원형관의 결합과 높이가 다른 2차원 채널의 결합이며 유체선단이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 과정에서 유체에 미치는 압력 변화량은 수학식 6, 7과 같다. 2 (g) and 2 (h) are combinations of circular tubes having different radii and two-dimensional channels having different heights, respectively, and the change in pressure on the fluid during the flow of the fluid tip from left to right is represented by Equation 6, Same as 7.

이때, r1과 r2는 반지름을 나타내며, h1과 h2는 높이를 나타낸다. 이 값은 채널의 결합지점에서 유동을 지속시키기 위해서 유체에 인가해야할 추가적 압력을 의미한다.At this time, r 1 and r 2 represent the radius, h 1 and h 2 represents the height. This value represents the additional pressure that must be applied to the fluid to continue the flow at the point of engagement of the channel.

도 2(i)는 높이가 확장되는 채널이며 확장시작점에서 압력 장벽은 수학식 8 같다. 2 (i) is a channel in which the height is extended and the pressure barrier at the starting point of expansion is shown in Equation 8.

여기서 α는 유체선단의 곡률반경이다. Where α is the radius of curvature of the fluid tip.

도 2(j)는 높이와 폭이 다른 3차원 채널 결합된 채널이며 유체선단이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 과정에서 유체에 미치는 압력 변화량은 수학식 9와 같다. 2 (j) is a three-dimensional channel-coupled channel having different heights and widths, and a pressure change amount on the fluid in the process of moving the fluid tip from left to right is expressed by Equation 9.

도 2(k)는 폭이 증가하는 3차원 채널이며 확장시작점에서 최대 압력장벽은 수학식 10과 같다. Figure 2 (k) is a three-dimensional channel of increasing width and the maximum pressure barrier at the start of expansion is expressed by Equation 10.

채널의 벽면을 이종재료로 사용하거나, 표면개질과 같은 처리가 있는 경우에는 상술한 수학식에 접촉각도를 변화시키면 된다. If the wall surface of the channel is used as a dissimilar material, or if there is a treatment such as surface modification, the contact angle may be changed in the above equation.

이상과 같이 모세관힘에 대한 수학식들을 이용하여 표면장력만을 구동력으로 하는 미소유체시스템을 설계할 수 있다. 마이크로 시스템에 표면장력을 이용한 예로는 마이크로 정지밸브(micro stop valve), 압력센서, 가속도계, 마이크로펌프, 마이크로모터, 유체이송, 유체충진, 잉크젯, 로봇탐침, MOEMS 기기, 광학 셔터, 마이크로 스위치 등 다양하다. 이러한 모세관 유동을 이용한 유체제어소자는 구동체가 없기 때문에 부가적인 전원공급 등의 장치가 필요 없어서 바이오칩을 포함하는 모체의 소형화가 가능하고 제조 단가 및 운전비가 절감될 뿐만 아니라 고장이 거의 없다는 장점이 있다. As described above, the microfluidic system using only the surface tension as a driving force can be designed using the equations for capillary force. Examples of using surface tension in microsystems include micro stop valves, pressure sensors, accelerometers, micropumps, micromotors, fluid transfer, fluid filling, inkjet, robot probes, MOEMS devices, optical shutters, and micro switches. Do. Since the fluid control device using the capillary flow does not have a driving body, there is no need for an additional power supply device, so that the mother body including the biochip can be miniaturized, manufacturing costs and operating costs are reduced, and there is almost no failure.

하지만 유체제어소자의 응용분야에 따라서 순수한 모세관 유동만으로 성능이 뛰어난 바이오 칩을 구현하기 위해서는 매우 조심스러운 설계 과정이 필요하다. 즉, 외부적인 힘이 작용하지 않기 때문에 초기에 유로형상 설계가 잘못되면 유동이 유지되어야 할 부분에서 정지가 일어난다든지, 정지되어야 할 부분에서 유동이 발생하는 작동문제가 생긴다. 또한, 작동중에 외부에서 부가적인 힘의 작용이 없으므로 유체 유동의 정확한 시간 및 위치 조절이 매우 힘들게 된다. 특히 감지방법이 광학식인 경우에 완충용액의 재투입이 필요 없지만, 감지방법에 있어서 전기화학적 측정방식(Electrochemical Detection Method)을 사용하는 바이오 칩에서는 투입된 시료가 감지전극 위에서 생화학 반응을 하고 난 후, 시료에 부유하는 작은 입자나 콜로이드 또는 반응 후 감지전극과의 결합이 약한 반응물들을 세척함과 동시에, 전기화학적인 측정에 알맞도록 시료를 완충용액(Buffer Solution)으로 교체해 주어야 한다. 이와 같은 완충용액의 교체를 위해서는 일반적으로 강제유동이 필요하다고 알려져 있다. 이상에서 열거한 문제점들로 인하여 많은 미세유체제어소자는 능동형 소자를 필수적으로 사용하였다. 그러나, 면밀하고 적절한 설계과정을 통하여 능동형 소자의 역할을 대체한 유체제어소자를 제작하면 이상에서 설명한 모세관힘을 이용하는 수동형유체제어소자의 장점을 크게 부각시킬 수 있게 되며, 매우 까다로운 유체의 교체도 이룰 수 있다. However, depending on the application of the fluid control device, a very careful design process is required to realize a high performance biochip with pure capillary flow. In other words, since no external force is applied, if the flow path design is initially incorrect, there may be an operation problem in which a flow occurs at a part where flow is to be maintained or a flow is generated at a part to be stopped. In addition, there is no external force during operation, which makes precise time and position control of the fluid flow very difficult. In particular, when the detection method is optical, the buffer solution does not need to be reinserted.However, in the biochip using the electrochemical detection method, the injected sample undergoes a biochemical reaction on the detection electrode. The sample should be replaced with a buffer solution to suit the electrochemical measurements, while washing small particles suspended in the colloid, colloids, or reactants with weak coupling with the sensing electrode after the reaction. It is generally known that forced flow is required for the replacement of such buffer solutions. Due to the problems listed above, many microfluidic control devices essentially use an active device. However, if a fluid control device that replaces the role of an active device is manufactured through a careful and proper design process, the advantages of the passive fluid control device using the capillary force described above can be greatly emphasized, and a very difficult fluid replacement can be achieved. Can be.

모세관 유동을 이용한 유체제어소자의 전형적인 예로는 "capillary microvalve"를 발명의 명칭으로 하여 2000년 11월 7일 자로 등록된 미국특허 제6143248호, "microscale devices and reactions in microscale devices"를 발명의 명칭으로 하여 2000년 5월 2일 자로 등록된 미국특허 제6057149호, "Diagnostic Devices Method and Apparatus for the Controlled Movement of Reagents without Membranes"를 발명의 명칭으로 하여 2001년 8월 7일 자로 등록된 미국특허 제6,271,040 B1호, "Fluid Circuit Components Based upon Passive Fluid Dynamics"를 발명의 명칭으로 하여 2001년 10월 2일 자로 등록된 미국특허 제6,296,0020 B1호 또는 "Devices Comprising Multiple Capillarity Inducing Surfaces"를 발명의 명칭으로 하여 2000년 9월 5일 자로 등록된 미국특허 제6,113,855호 등이 있다.A typical example of a fluid control device using capillary flow is U. S. Patent No. 6143248, “microscale devices and reactions in microscale devices,” registered November 7, 2000, using “capillary microvalve” as the name of the invention. No. 6,271,040, filed Aug. 7, 2001, entitled " Diagnostic Devices Method and Apparatus for the Controlled Movement of Reagents without Membranes, " US Patent No. 6,296,0020 B1 or "Devices Comprising Multiple Capillarity Inducing Surfaces", registered on October 2, 2001, entitled "Bluid Circuit Components Based upon Passive Fluid Dynamics," as the name of the invention. US Patent No. 6,113,855, issued September 5, 2000, and the like.

여기서, 미국특허 제6143248호인 "capillary microvalve"는 모세관 원리와 원심력을 이용하여 채널의 크기와 원심력으로 마이크로 저장 챔버로부터 전달채널로 미소량의 유체를 이송하는 마이크로 밸브를 제시하였다. 미국 특허 제 6057149호는 온도변화에 의한 유체의 표면장력과 접촉각도의 변화를 이용하여 마이크로채널을 통한 미소액적의 이동과 혼합을 수행하는 미소유체소자를 제시하였다. 미국특허 제6,271,040 B1호인 "Diagnostic Devices Method and Apparatus for the Controlled Movement of Reagents without Membranes"는 모세관 유동만을 이용하여 시료를 이송하고, 챔버 및 유로 상에서 시료가 반응을 일으키게 하여, 광학적인 방법으로 시료의 반응 유무를 판단하는 진단용 바이오 칩 구조를 제시하였다. 미국특허 제6,296,0020 B1호인 "Fluid Circuit Components Based upon Passive Fluid Dynamics"는 모세관 내에서 유로의 급격한 확대 또는 소수성을 띠는 재료를 사용하여 유동을 정지시킬 수 있는 구조를 제시하였다. 미국특허 제6,113,855호인 "Devices Comprising Multiple Capillarity Inducing Surfaces"는 챔버에 육각형의 마이크로 기둥을 적절히 배열하여 모세관 힘을 발생시키는 기술적 사상을 개시하고 있다. Here, "capillary microvalve" of U. S. Patent No. 6,614,48 discloses a microvalve that transfers a small amount of fluid from the micro storage chamber to the delivery channel with the size and centrifugal force of the channel using capillary principle and centrifugal force. U. S. Patent No. 6057149 proposes a microfluidic device that performs the movement and mixing of microdroplets through a microchannel by using a change in surface tension and contact angle of a fluid due to temperature change. U.S. Patent No. 6,271,040 B1, "Diagnostic Devices Method and Apparatus for the Controlled Movement of Reagents without Membranes," transfers a sample using only capillary flow and causes the sample to react on the chamber and flow path, thereby reacting the sample in an optical manner. A diagnostic biochip structure for determining the presence or absence of the present invention has been presented. U.S. Patent No. 6,296,0020 B1, "Fluid Circuit Components Based upon Passive Fluid Dynamics," proposes a structure capable of stopping flow by using a material having a rapid expansion or hydrophobicity of a flow path in a capillary tube. U.S. Patent No. 6,113,855, "Devices Comprising Multiple Capillarity Inducing Surfaces," discloses a technical idea of generating capillary forces by properly arranging hexagonal micro pillars in a chamber.

상기에서 제시한 미국 특허들은 유로의 구조변경 또는 표면처리에 의한 모세관 힘의 강약에 의해 유체가 흐르거나 정지하는 수단 및 방법만을 제시하고 있다. 즉, 모세관 유동만으로 유체의 이송속도를 적절히 제어하거나 챔버 내에서의 용액을 전면적으로 교체하는 것 등은 실현하지는 못하였다. The above-mentioned U.S. patents only suggest means and methods for fluid to flow or stop due to the weakening of capillary forces by alteration of the flow path or surface treatment. That is, it was not possible to properly control the conveying speed of the fluid only by capillary flow or to completely replace the solution in the chamber.

따라서, 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 모세관 힘에 의한 자연유동만을 통하여 미소량의 유체를 이송 및 정지시킬 뿐만 아니라, 유로의 형상변화, 표면 개질 및 온도제어를 통하여 유체의 이동속도를 조절하고 용액의 전면적 교체를 실현할 수 있는 미세유체소자를 제공하는데 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and not only transports and stops a small amount of fluid through natural flow by capillary force, but also changes the fluid's shape through surface change, surface modification, and temperature control. It is an object of the present invention to provide a microfluidic device capable of controlling the moving speed and realizing a total replacement of a solution.

상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자는, 상부 기판 및 하부 기판이 결합되어 유체를 제어하고 반응시키는 미세유체소자에 있어서, 하부 기판은, 제1 유체 및 제2 유체가 각각 저장되는 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버와, 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버와 연결되는 감지 챔버와, 제1 유체 또는 제2 유체의 이동을 정지시키는 제1 유동 정지부 및 제2 유동 정지부와, 제1 유체 또는 제2 유체의 이동 속도를 감소시키는 유동 지연부와, 반응이 완료된 제1 유체 또는 제2 유체가 폐기되는 폐기 챔버 및 유체가 이동되도록 유동 지연부와 폐기 챔버 사이를 연결하는 유로를 포함하고, 상부 기판은 감지 챔버 내의 생화학반응을 측정하는 감지부를 포함하며, 제1 유체가 모세관 힘에 의해 감지 챔버로 이동하여 1차 생화학 반응이 일어나고, 소정 시간 경과 후 제2 유체가 모세관 힘에 의해 감지 챔버로 유입되면 제1 유체의 교체 및 2 차 생화학반응이 일어나는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the microfluidic device controlled by the surface tension according to the present invention, the upper substrate and the lower substrate is coupled to the microfluidic device to control and react the fluid, the lower substrate, the first fluid and the second A first storage chamber and a second storage chamber in which fluid is stored, a sensing chamber connected to the first storage chamber and a second storage chamber, a first flow stop for stopping movement of the first or second fluid, and A second flow stop, a flow retarder to reduce the moving speed of the first fluid or the second fluid, a waste chamber in which the first fluid or the second fluid is disposed of, and a flow retarder and waste to move the fluid A flow passage connecting the chambers, the upper substrate including a sensing unit for measuring the biochemical reaction in the sensing chamber, wherein the first fluid is moved to the sensing chamber by capillary force, Is taking place, it is preferable that when the second fluid is introduced into the detection chamber by capillary force that occurs is replaced and the secondary biochemical reaction of the first fluid after the lapse of a predetermined time.

상기 과제를 이루기 위해, 상기 미세유체소자가 복수개 직렬로 배열되는 미세유체소자 직렬 어레이는, N-1 번째 미세유체소자의 폐기 챔버가 N 번째 미세유체소자의 감지 챔버에 연결되고, 각각의 제2 저장 챔버에 서로 다른 제2 유체가 주입되어 각각의 감지 챔버에서 생화학적 반응이 순차적으로 일어나는 것이 바람직하고, 상기 미세유체소자가 복수개 병렬로 배열되는 미세유체소자 병렬 어레이는 각각의 감지 챔버는 공통의 제1 저장 챔버와 연결되고, 각각의 제2 저장 챔버에 서로 다른 제2 유체가 주입되어 각각의 감지 챔버에서 생화학적 반응이 동시에 일어나는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the microfluidic device series array in which the plurality of microfluidic devices are arranged in series, the waste chamber of the N-1 th microfluidic device is connected to the sensing chamber of the N-th microfluidic device, each second Preferably, different second fluids are injected into the storage chamber so that biochemical reactions occur sequentially in the respective sensing chambers. The microfluidic parallel arrays in which a plurality of microfluidic elements are arranged in parallel are common to each sensing chamber. Preferably, the second fluid is connected to the first storage chamber, and different second fluids are injected into each of the second storage chambers so that a biochemical reaction occurs simultaneously in each sensing chamber.

본 발명에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자는 펌프와 같은 외부 기기의 작용 없이 순수하게 모세관 힘에만 의존하여 극소량의 유체에 대한 미세제어가 가능한 소자이다. 유체제어는 표면장력조절을 통한 미소량의 유체를 이송 및 정지하는 것, 형상이나 온도조절에 의한 표면장력변화 및 표면개질을 이용한 이송속도를 조절하는 것, 정지된 유체의 재유동법과 이종 유체로 교환 이송하는 것 등을 포함한다. 본 발명에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자는 상부 기판과 하부 기판이 결합되는 형태로 구성되는데, 하부 기판은 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버, 감지 챔버, 유동 지연부, 유동 정지부, 격리턱, 유로 및 폐기 챔버로 이루어진다. 그리고 상부 기판은 전기화학적 측정을 위한 감지부, 제1 유체 주입구, 제2 유체 주입구, 폐기 챔버의 공기구멍으로 이루어지는데, 제1 유체 주입구, 제2 유체 주입구, 폐기 챔버의 공기구멍은 상부 기판 뿐만 아니라 하부 기판에도 형성될 수 있다. 제1 유체 주입구와 제2 유체 주입구를 통해 주입된 제1 유체와 제2 유체가 일정시간 간격을 두고 반응 챔버에서 머물다가 교환이 이루어지며, 전과정이 모세관 힘에 의한 자연유동에 의하여 이루어진다. The microfluidic device controlled by the surface tension according to the present invention is a device capable of fine control of a very small amount of fluid by purely relying on capillary force without the action of an external device such as a pump. Fluid control is to transfer and stop a small amount of fluid through surface tension control, to change the surface tension by surface or temperature control and to control the transfer speed by surface modification, to reflow the suspended fluid, and to heterogeneous fluid. Exchange transfer and the like. The microfluidic device controlled by the surface tension according to the present invention is configured in such a way that the upper substrate and the lower substrate are coupled, the lower substrate is a first storage chamber, a second storage chamber, a sensing chamber, a flow delay unit, a flow stop unit, It consists of isolation jaw, flow path and waste chamber. The upper substrate includes a sensing unit for electrochemical measurement, a first fluid inlet, a second fluid inlet, and an air hole of the waste chamber, and the air hole of the first fluid inlet, the second fluid inlet, and the waste chamber is not only an upper substrate. It may also be formed on the lower substrate. The first fluid and the second fluid injected through the first fluid inlet and the second fluid inlet stay in the reaction chamber at a predetermined time interval and are exchanged, and the whole process is performed by natural flow by capillary force.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It is not.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자의 하부 기판 및 상부 기판의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 상부 기판과 하부 기판이 결합되었을 때의 단면도이다. 3 is a plan view of the lower substrate and the upper substrate of the microfluidic device controlled by the surface tension according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view when the upper substrate and the lower substrate shown in FIG.

도 3(a)는 하부 기판의 평면도로서, 하부 기판(100)은 제1 유체가 저장되는 제1 저장 챔버(102), 제2 유체가 저장되는 제2 저장 챔버(104), 감지 챔버(106), 감지 챔버 연결부(108), 제1 저장 챔버와 감지 챔버 연결부 사이의 격리턱(110), 제1 유동 정지부(112), 제2 유동 정지부(114), 유동 지연부(116), 유로(118), 폐기 챔버(120) 및 폐기 챔버 구조물(122)로 이루어진다. 도 3(a)에서 표시된 명암의 차이는 상부 기판(130)과 결합되었을 때 하부 기판(100)의 깊이를 표시하며, 명암이 짙을수록 깊이가 커지는 것을 나타낸다. 도 3(b)는 상부 기판의 평면도로서, 상부 기판(130)에는 감지부가 형성되어 있는데, 감지부는 감지 챔버(106)에 대응하는 부분에 형성된 감지전극(132), 외부와의 결합을 통해 외부에서 들어오거나 또는 외부로 나가는 전기적인 신호를 전달하는 전극패드(134), 감지전극(19)과 전극패드(17) 사이의 전기적인 신호를 전달해 주는 전극배선(136)으로 이루어진다. 제1 유체 주입구(124)와 제2 유체 주입구(126) 및 폐기 챔버의 공기구멍(128)은 하부 기판(100)이나 상부 기판(130)에 선택적으로 형성될 수 있는데, 도 3(a)와 3(b)를 참조하면 상부 기판(130)에 형성된 경우를 예시하였다. 한편, 상부 기판(130)의 점선 모양의 유로 및 챔버는 실제 가공될 형상을 나타내는 것이 아니라, 도 4에서와 같이 하부 기판(100)과 접합했을 때 형성되는 유로 및 챔버의 모양을 이해하는 데 도움을 주기 위함이다. 도 4(a)와 4(b)는 각각 도 3(a)와 3(b)의 하부 기판과 상부 기판이 결합되었을 때 도 3(a)의 A-A'선 및 B-B'선에 대한 단면도이다.3A is a plan view of the lower substrate, in which the lower substrate 100 includes a first storage chamber 102 in which a first fluid is stored, a second storage chamber 104 in which a second fluid is stored, and a sensing chamber 106. ), The sensing chamber connection 108, the isolation jaw 110 between the first storage chamber and the sensing chamber connection, the first flow stop 112, the second flow stop 114, the flow retardation 116, It consists of a flow path 118, a waste chamber 120, and a waste chamber structure 122. The difference in contrast shown in FIG. 3 (a) indicates the depth of the lower substrate 100 when combined with the upper substrate 130, and the higher the contrast, the greater the depth. 3 (b) is a plan view of the upper substrate, in which a sensing unit is formed in the upper substrate 130. The sensing unit is formed in a portion corresponding to the sensing chamber 106 by the outside of the sensing electrode 132. The electrode pad 134 transmits an electrical signal coming in from or to the outside, and an electrode wiring 136 transferring an electrical signal between the sensing electrode 19 and the electrode pad 17. The first fluid inlet 124, the second fluid inlet 126, and the air hole 128 of the waste chamber may be selectively formed in the lower substrate 100 or the upper substrate 130. Referring to 3 (b) has been illustrated a case formed on the upper substrate 130. On the other hand, the dotted line flow path and the chamber of the upper substrate 130 does not represent the shape to be actually processed, but as shown in Figure 4 helps to understand the shape of the flow path and chamber formed when bonded to the lower substrate 100 To give. 4 (a) and 4 (b) show the lines A-A 'and B-B' of FIG. 3 (a) when the lower and upper substrates of FIGS. 3 (a) and 3 (b) are combined, respectively. This is a cross section.

도 3(a)와 3(b) 및 도 4(a)와 4(b)를 참조하면, 제1 유체 주입구(124)로는 제1유체가 유입되고, 유입된 제1 유체는 모세관 힘에 의해 격리턱(110)을 넘어 감지 챔버 연결부(108)를 지나 감지 챔버(106)로 이동한다. 그리고, 제1 유체는 제1 유동 정지부(112)와 제2 유동 정지부(114)에서 각각 정지한다. 제1 유체는 시료일 수 있다. 제2 유체 주입구(126)로는 제2 유체가 유입되어 모세관 힘에 의하여 제2 저장 챔버(104)를 채우고, 제2 유동 정지부(114)에서 정지되어 대기한다. 여기서 제2 유체는 완충용액이 될 수 있으며, 완충용액의 주입은 진단이 이루어지는 시점 혹은 칩이 제작되는 시점에 미리 이루어질 수 있다. 제1 유체는 모세관 힘에 의하여 감지 챔버 연결부(108)에 측면으로 연결된 유동 지연부(116)로 유입되고, 제2 유동 정지부(114) 및 유로(118)로 이동한다. 여기서 유동경로에 차이를 두어 유로(118)를 통해 이동하는 제1 유체가 제1 유동 정지부(112)에 도달하는 것보다, 감지 챔버를 지나 제2 유동 정지부(114)로 이동하는 제1 유체가 제2 유동 정지부(114)에 자연적으로 먼저 도착하도록 한다. 제1 유체는 일정시간 동안 유동 지연부(116)를 통과하게 되고, 제1 유동 정지부(112)보다 제2 유동 정지부(114)에 먼저 도달한 제1 유체는 제2 저장 챔버(104)와 감지 챔버(106)로부터 제2 유동 정지부(114)에서 정지하고 있는 제1 유체 및 제2 유체와 결합하고, 결합된 유체는 유로(118)로 이동하는 유체의 모세관 힘에 의해 유로(118)로 계속 구동된다. 이 때 제1 유체는 제1 저장 챔버(102)-격리턱(110)-감지 챔버 연결부(108)를 지나 감지 챔버(106)-제2 유동 정지부(114)-유로(118)의 경로와 유동 지연부(116)-유로(118)의 경로로 이동되고, 제2 유체는 제2 저장 챔버(104)-제2 유동 정지부(114)-유로(118)로 이동하게 된다. 유로(118)를 따라온 제1 유체와 제2 유체의 혼합유체는 제1 유동 정지부(112)에 정지된 제1 유체와 만나서 폐기 챔버(120)로 이동하여 저장된다. 폐기되는 유체의 이송을 원활히 하기 위하여 상부 기판(130)에 별도의 공기구멍(128)을 형성한다. 폐기 챔버에 형성된 구조물(122)은 표면장력을 증가시켜서 원할한 유동이 지속되도록 하는 역할을 한다. 이후의 주요한 유동은 제1 유체의 경우는 제1 저장 챔버(102)-격리턱(110)-감지챔버 연결부(108)-제1 유동 정지부(112)-폐기 챔버(120)의 경로로 이루어지고, 제2 유체의 경우는 제2 저장 챔버(104)-제2 유동 정지부(114)-감지 챔버(106)-감지 챔버 연결부(108)-제1 유동 정지부(112)-폐기 챔버(120)의 경로로 이루어진다. 이 때 제2 유체의 주 유동 경로가 직진형태를 이루는 것은 곡선경로(제2 저장 챔버(104)-제2 유동 정지부(114)-유로(118)-제1 유동 정지부(112)-폐기 챔버(120)의 경로)로 이동하는 경우에 비하여 높이차 및 경로차에 의해서 상대적으로 매우 적은 유동저항을 가지도록 하여 이루어진다. 3 (a) and 3 (b) and 4 (a) and 4 (b), the first fluid is introduced into the first fluid inlet 124, and the first fluid is introduced by capillary force. It moves beyond the isolation jaw 110 and passes through the sensing chamber connection 108 to the sensing chamber 106. And, the first fluid stops at the first flow stop 112 and the second flow stop 114, respectively. The first fluid may be a sample. A second fluid flows into the second fluid inlet 126 to fill the second storage chamber 104 by capillary force, and is stopped at the second flow stop 114 to stand by. Here, the second fluid may be a buffer solution, and the injection of the buffer solution may be performed in advance at the time of diagnosis or at the time when the chip is manufactured. The first fluid enters the flow retardation portion 116 laterally connected to the sensing chamber connection 108 by capillary force and moves to the second flow stop 114 and the flow path 118. Here, the first fluid moving through the sensing chamber to the second flow stop 114 rather than reaching the first flow stop 112 with a difference in flow path reaching the first flow stop 112. Allow the fluid to arrive at the second flow stop 114 naturally first. The first fluid passes through the flow delay unit 116 for a predetermined time, and the first fluid that reaches the second flow stop 114 before the first flow stop 112 is the second storage chamber 104. And a first fluid and a second fluid stopped at the second flow stop 114 from the sensing chamber 106, and the combined fluid flows through the flow path 118 by capillary force of the fluid moving to the flow path 118. Will continue to run). The first fluid then passes through the first storage chamber 102-the isolation 110-the sensing chamber connection 108 and the path of the sensing chamber 106-the second flow stop 114-the flow path 118. It is moved in the path of the flow retardation portion 116-the flow path 118, and the second fluid is moved to the second storage chamber 104-the second flow stop 114-flow path 118. The mixed fluid of the first fluid and the second fluid along the flow path 118 meets the first fluid stopped at the first flow stop 112 and moves to the waste chamber 120 to be stored. A separate air hole 128 is formed in the upper substrate 130 in order to smoothly transport the waste fluid. The structure 122 formed in the waste chamber serves to increase the surface tension to maintain a smooth flow. The main flow thereafter consists of the path of the first storage chamber 102-the isolation 110-the sensing chamber connection 108-the first flow stop 112-the waste chamber 120 in the case of the first fluid. Second storage chamber 104-second flow stop 114-sensing chamber 106-sensing chamber connection 108-first flow stop 112-disposal chamber in the case of a second fluid. 120). At this time, the main flow path of the second fluid forms a straight path in a curved path (second storage chamber 104-second flow stop 114-flow path 118-first flow stop 112-waste). Compared to the case of moving to the path of the chamber 120, it has a relatively small flow resistance by the height difference and the path difference.

이상의 과정을 통하여 감지 챔버(106)에서는 초기에 제1 유체인 시료가 채워져서 생화학적 결합 및 반응이 이루어지고, 일정시간이 경과한 후 제2 유체인 완충용액이 채워짐으로써 반응 후 감지 전극(132)과의 결합이 약한 반응물들을 세척함과 동시에, 전기화학적인 측정에 알맞도록 시료를 완충용액(Buffer Solution)으로 교체하는 과정이 이루어진다. 따라서 감지 챔버(106)에서는 기존의 제1 유체에서 제2 유체로의 유체의 전면적인 교환이 일어나며, 이러한 모든 과정은 자연적으로 발생하는 표면장력에 의해서만 이루어지는 특징을 가지게 된다. Through the above process, the sensing chamber 106 is initially filled with a sample which is the first fluid to perform biochemical coupling and reaction, and after a predetermined time, the sensing electrode 132 after the reaction is filled with the second fluid buffer solution. At the same time as washing the weakly bound reactants, the sample is replaced with a buffer solution suitable for electrochemical measurements. Therefore, in the sensing chamber 106, a full exchange of the fluid from the existing first fluid to the second fluid occurs, and all of these processes are characterized by only the naturally occurring surface tension.

여기서, 상기 하부 기판(100)은 PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), COC(cycloolefin copolymer), PDMS(polydimethylsiloxane), PA(polyamide), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PPE(polyphenylene ether), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PEEK(polyetheretherketone), PTFE(polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PBT(polybutyleneterephthalate), FEP(fluorinated ethylenepropylene), PFA(perfluoralkoxyalkane) 등을 포함한 다양한 폴리머, 또는 알루미늄, 구리, 철 등을 포함한 다양한 금속과 더불어 실리콘, 유리, PCB(Printed Circuit Board) 등의 단일 물질을 사용하거나 이종 물질을 사용할 수 있다. 하부 기판(100)은 핫엠보싱(Hot Embossing), 사출성형(Injection Molding), 캐스팅(Casting), 광조형(Stereolithography), 레이저 어블레이션(Laser Ablation), 쾌속조형(Rapid Prototyping), 실크스크린 뿐만 아니라, NC(Numerical Control) 머시닝과 같은 전통적인 기계가공법 또는 증착 및 식각을 이용한 반도체가공법으로 제작될 수 있다. 그리고, 상부 기판(130)은 상술한 하부 기판(100) 제작에 사용될 수 있는 물질 및 제조방법이 공히 적용될 수 있다. 감지 전극(132)의 상부에는 감지 대상체에 따라 항원, 항체를 포함한 단백질이나 또는 DNA 등과 같은 갖가지 생화학물질이 고정화되어 있을 수 있고, 자기정렬 단분자막(Self Assembled Monolayer)과 같은 표면처리가 되어 있을 수 있으며, 필요에 따라서 계면활성제를 포함한 다양한 화학물질들이 미리 형성되어 있을 수 있다. The lower substrate 100 may include polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC), polydimethylsiloxane (PDMS), polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polyphenylene ether (PPE). , Polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PEEK), polyvinylchloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polybutyleneterephthalate (PBT), fluorinated ethylenepropylene (FEP), and perfluoralkoxyalkane (PFA) In addition to a variety of polymers, or a variety of metals including aluminum, copper, iron, etc., a single material such as silicon, glass, printed circuit board (PCB), or a heterogeneous material may be used. The lower substrate 100 may be formed by hot embossing, injection molding, casting, stereolithography, laser ablation, rapid prototyping, and silk screen. It can be manufactured by conventional machining methods such as NC (Numerical Control) machining or semiconductor processing methods using deposition and etching. In addition, the upper substrate 130 may be a material and a manufacturing method that can be used to fabricate the lower substrate 100 described above. The upper part of the sensing electrode 132 may be immobilized with various biochemicals such as antigens, proteins, or DNA including antibodies, and surface treatments such as a self-assembled monolayer. If desired, various chemicals, including surfactants, may be pre-formed.

하부 기판(100)과 상부 기판(130)이 접합물질에 의해 접합되어 있는 유체제어소자를 도시하고 있는 도 4를 참조하면, 접합 시 사용되는 접합물질은 액체형의 접착재료 뿐만 아니라 분말형이나 종이와 같은 얇은 판 형태의 접착재료도 사용될 수 있다. 특히 접합 시 생화학물질의 변성을 막기 위하여 상온 또는 저온 접합이 필요한 경우에는 압력만으로 접합이 이루어지는 점착제(Pressure Sensitive Adhesive)를 사용하거나 초음파 에너지를 이용하여 기판을 국부적으로 용융하여 접합하는 초음파접합(Ultrasonic Bonding) 방법을 사용할 수 있다. 두 기판의 접합에 있어서 반드시 고려해야 할 사항 중 하나가 주입된 용액이 외부로 빠져 나오거나 또는 이미 형성된 유로를 통하지 않은 채 미세한 틈새나 공극을 통해 다른 챔버로 흘러들어가지 않도록 유로와 챔버 주위로의 완벽한 접합이 이루어져야 한다는 것이다. 또한, 하부 기판(100)과 상부 기판(130)을 클립형태의 부가구조물을 이용하여 강제적으로 체결하거나 또는 하부 기판(100)과 상부 기판(130) 중 하나에 양각 모양의 홈을 만들고 나머지 하나에 음각 모양의 홈을 만들어 끼우는 방법으로 두 기판을 체결할 수 있으며, 이러한 접합을 사용할 경우에는 미세한 틈새가 발생하지 않도록 접촉면에 탄성을 가진 폴리머 층을 덧 댈 수도 있다. Referring to FIG. 4, which shows a fluid control device in which the lower substrate 100 and the upper substrate 130 are joined by a bonding material, the bonding material used in the bonding may be a powder or paper as well as a liquid adhesive material. The same thin plate adhesive material may also be used. In particular, when bonding at room temperature or low temperature is required in order to prevent denaturation of biochemicals during bonding, Ultrasonic Bonding is performed by using pressure sensitive adhesive, which is bonded only by pressure, or by locally melting a substrate using ultrasonic energy. ) Method can be used. One of the things to consider when joining two substrates is to ensure that the injected solution does not flow out or flow into the other chamber through tiny gaps or voids without passing through the already formed flow path. The junction must be made. In addition, the lower substrate 100 and the upper substrate 130 are forcibly fastened using a clip-shaped additional structure, or an embossed groove is formed in one of the lower substrate 100 and the upper substrate 130 and the other The two substrates can be joined by making and inserting an indented groove, and when using such a joint, an elastic polymer layer can be added to the contact surface so that a small gap does not occur.

이하에서는, 유체제어소자에서 각 유체가 이동되는 전체적인 설명에 이어 유체제어소자의 각 부분의 특징 및 역할에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the features and roles of each part of the fluid control element will be described in detail following the overall description of the movement of each fluid in the fluid control element.

제1 저장 챔버(102)는 제1 유체 주입구(124)을 통해 주입된 제1 유체인 시료가 감지 챔버(106)까지 충분히 도달할 수 있을 정도로 커야 하며, 제1 저장 챔버(102)의 체적은 일반적으로 격리턱(110), 감지 챔버 연결부(108), 감지 챔버(106), 유동 지연부(116), 유로(118)를 합한 체적의 2배 이상이 되는 것이 바람직하다. 제2 저장 챔버(104)는 제2 유체 주입구(126)를 통해 주입된 제2 유체인 완충용액이 감지 챔버(106)를 충분히 세척할 수 있을 정도로 커야 하며, 제2 저장 챔버(104)의 체적은 일반적으로 제2 유동 정지부(114), 감지 챔버(106), 감지 챔버 연결부(108), 유로(118)를 합한 체적의 5배 이상이 되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 저장 챔버(102)와 제2 저장 챔버(104)는 표면장력에 의하여 원활한 유동이 일어날 수 있도록 하기 위하여 유체의 유동이 진행되는 방향으로 저장 챔버의 폭이 좁아지는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이는 챔버의 폭이 넓을수록 표면장력에 의한 압력이 작게 작용하고, 유동진행의 역방향으로 작용하는 표면장력의 크기가 작아지기 때문에, 유입된 시료의 유동방향 뒷부분 유체선단이 저장 챔버 내로 진행되었을 때 유동진행의 역방향으로 작용하는 힘이 최소화 되어 순조로운 유동이 지속되게 하기 위한 것이다. The first storage chamber 102 should be large enough so that the sample, the first fluid injected through the first fluid inlet 124, can reach the sensing chamber 106 sufficiently, and the volume of the first storage chamber 102 is In general, the isolation jaw 110, the sensing chamber connection 108, the sensing chamber 106, the flow retardation unit 116 and the flow path 118 are preferably at least twice the combined volume. The second storage chamber 104 should be large enough that the buffer solution, the second fluid injected through the second fluid inlet 126, can sufficiently wash the sensing chamber 106, and the volume of the second storage chamber 104 is reduced. It is generally preferred to be at least five times the combined volume of the second flow stop 114, the sensing chamber 106, the sensing chamber connection 108, and the flow path 118. In addition, the first storage chamber 102 and the second storage chamber 104 preferably has a shape in which the width of the storage chamber is narrowed in a direction in which the flow of fluid proceeds in order to allow smooth flow to occur by surface tension. Do. This is because the larger the width of the chamber, the smaller the pressure due to the surface tension and the smaller the amount of surface tension acting in the reverse direction of the flow process. The force acting in the reverse direction of the process is minimized to keep the smooth flow.

격리턱(110)은 제1 저장 챔버(102)와 감지 챔버(106)를 분리하여 각 챔버의 크기를 한정함과 동시에 감지 챔버(106)에서 반응한 시료가 확산에 의해 제1 저장 챔버(102)로 역류하는 것을 최소화하는 역할을 한다. 또한, 격리턱(110)은 세척과정에서는 제2 유체가 대류에 의해 제1 저장 챔버(102)로 역류하는 것을 방지하고, 감지 챔버 연결부(108)에서 제1 유체의 유량이 제2 유체의 유량보다 적게 해주는 역할을 한다. The isolation jaw 110 separates the first storage chamber 102 and the sensing chamber 106 to define the size of each chamber, and at the same time, the sample reacted in the sensing chamber 106 is spread by the first storage chamber 102. ) To minimize backflow. In addition, the isolation jaw 110 prevents the second fluid from flowing back into the first storage chamber 102 by convection during the cleaning process, and the flow rate of the first fluid in the sensing chamber connection 108 is the flow rate of the second fluid. It does less.

제1 유동 정지부(112) 및 제2 유동 정지부(114)는 유입된 제1 유체인 시료가 감지 챔버(106)에 정지하여 일정시간동안 머물게 하여 감지 챔버(106)에서 반응이 일어나도록 하며, 또한 제2 유동 정지부(114)는 제2 유체인 완충용액이 정지하도록 하는 역할도 한다. 종래 기술에서는 유로에서의 급격한 출구 확대 또는 부가적인 소수성 재료를 형성한 정지밸브를 이용하였으나, 급격한 출구 확대만을 이용하면 채널이 강한 친수성 재료이고 채널의 높이가 폭에 비해서 얕은 경우에 채널의 상하면에서의 친수성 표면장력 구동력에 의해서 정지가 불가능한 경우가 발생하고, 부가적인 소수성 재료를 형성은 제작에서 추가적인 과정이 필요한 단점을 가진다. 따라서 본 발명에서는 유동이 특정부분에서 정지하도록 하는 정지밸브를 도 5에 예시된 형태를 제안한다. The first flow stop part 112 and the second flow stop part 114 allow the sample, which is the first fluid introduced, to stop in the sensing chamber 106 and to stay for a predetermined time so that a reaction occurs in the sensing chamber 106. In addition, the second flow stop 114 also serves to stop the buffer solution, which is the second fluid. In the prior art, a stop valve in which a sudden outlet enlargement or additional hydrophobic material is formed in a flow path is used. However, only a sudden outlet enlargement is used in the upper and lower surfaces of the channel when the channel is a strong hydrophilic material and the height of the channel is shallow compared to the width. It is impossible to stop due to hydrophilic surface tension driving force, and the formation of additional hydrophobic material has the disadvantage that an additional process is required in manufacturing. Accordingly, the present invention proposes a type of stop valve illustrated in FIG. 5 to allow the flow to stop at a specific portion.

유동 정지부(112,114)에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 도 5는 급격한 출구확대와 채널 높이의 증가를 통해 유체의 유동을 정지시키는 유동 정지부를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 도 5(a)는 유동 정지부의 평면도를, 도 5(b)는 단면도를, 도 5(c)는 투시도를 나타낸 것으로서, 각 β는 출구확대의 각도이다. Flow stops 112 and 114 are described in more detail. 5 is a view for explaining a flow stop unit for stopping the flow of the fluid through the rapid expansion of the outlet and the increase in the channel height. 5 (a) is a plan view of the flow stop, FIG. 5 (b) is a sectional view, and FIG. 5 (c) is a perspective view, and each β is an angle of exit enlargement.

기판 성형을 위하여 반도체공정이나 소형 기계가공에 의한 금형제작을 이용할 경우 일반적으로 깊이방향으로 점진적인 증가나 감소를 가지는 채널 형성은 힘들고 계단형태를 가지게 된다. 따라서, 채널깊이의 증가는 일반적으로 도 6의 (a),(b) 및 (c)에 예시한 형태로 제작 가능하다. 도 7에서는 유동 정지부(112,114)의 급격한 출구확대의 예를 도시하고 있는데, 유체 표면장력의 크기, 채널벽면의 친소수성에 따른 접촉각도, 채널의 깊이에 따라 출구확대의 각도 β를 적절히 조정하여 유동 정지부를 구현할 수 있다. 유체 표면장력의 크기가 클수록, 채널벽면이 친수성이 강하여 접촉각도가 작을수록, 채널의 깊이가 작을수록 큰 β값을 가지는 형상을 이용하도록 한다. 특히, 도 7에 도시된 예 중에서 확장 출구의 끝에 뾰족한 형상은 β를 매우 크게 할 수 있는 예로서 안정적인 정지밸브 역할을 할 수 있는 형상이다. 그러나, 이 경우에는 유동경로에 방해를 줄 수 있고 가공이 힘든 단점을 가질 수 있다. In the case of using a mold manufacturing by semiconductor processing or small machining for forming a substrate, it is generally difficult to form a channel having a gradual increase or decrease in the depth direction and have a step shape. Therefore, the increase in the channel depth can generally be manufactured in the form illustrated in (a), (b) and (c) of FIG. 7 shows an example of rapid expansion of the outlets of the flow stops 112 and 114. The angle β of the expansion of the outlet is appropriately adjusted according to the magnitude of the fluid surface tension, the contact angle according to the hydrophilicity of the channel wall, and the depth of the channel. Flow stops can be implemented. The larger the surface tension of the fluid, the stronger the hydrophilicity of the channel wall surface, the smaller the contact angle, and the smaller the depth of the channel, the larger the value of β. In particular, the pointed shape at the end of the expansion outlet in the example shown in Figure 7 is a shape that can serve as a stable stop valve as an example that can be very large β. In this case, however, the flow path may be disturbed and processing may be difficult.

격리턱(110)과 감지 챔버 연결부(108) 사이의 형상은 도 8에 나타낸 형태를 갖는 것이 바람직하다. 도 8(a), 8(b) 및 8(c)는 각각 평면도, 단면도 및 투시도를 나타낸다. 격리턱(110)은 상술한 기능을 위하여 깊이가 얕아야 하고, 감지 챔버 연결부(108)는 세척 시 유동저항을 최소화하기 위하여 상대적으로 깊어야 한다. 수학식 9에서 설명한 바와 같이 유체가 친수성을 띠는 경우에 채널의 깊이가 갑자기 커지게 되면 정지밸브 역할을 하여 깊은 채널로 이동이 불가능하게 된다. 이 경우에 유동을 지속시키기 위한 제안으로 얕은 채널과 깊은 채널사이에 도 8에 도시된 예에서와 같이 폭이 축소되는 깊은 채널을 추가하면, 추가된 채널의 끝선단에서 유동방향으로의 표면장력이 크게 작용하여 유동이 정지하는 것을 막을 수 있게 된다. 축소되는 각 β는 채널의 상대적 깊이 차에 따라 달라져야 하며, 깊이 차가 클수록 작은 β를 주어야 유동 지속성이 보장된다. The shape between the isolation jaw 110 and the sensing chamber connection 108 preferably has the shape shown in FIG. 8. 8 (a), 8 (b) and 8 (c) show a plan view, a sectional view and a perspective view, respectively. The isolation jaw 110 should be shallow in depth for the above-described function, and the sensing chamber connection 108 should be relatively deep in order to minimize flow resistance during cleaning. As described in Equation 9, when the fluid is hydrophilic, if the depth of the channel suddenly increases, it becomes impossible to move to the deep channel by acting as a stop valve. In this case, if a deep channel is reduced in width as in the example shown in Fig. 8 between the shallow channel and the deep channel as a proposal to continue the flow, the surface tension in the flow direction at the end of the added channel is reduced. It works great to prevent the flow from stopping. The reduced angle β should depend on the relative depth difference of the channels, and the larger the depth difference, the smaller β will ensure flow persistence.

유동 지연부(116)는 감지 챔버(106) 안에서 이루어지는 시료와 생화학 물질간의 반응 시간을 충분히 확보해 주기 위해서, 시료의 유동속도를 현저하게 저하시키는 역할을 한다. 예를 들면, 모세관 힘에 의해 빠르게 이동하던 시료는 유동 지연부(116)를 지나며 약 2~10분에 걸쳐 천천히 흐르게 된다. 일반적인 유동속도 조절 방법으로는 채널의 형상조절, 유체의 표면장력 변화를 위한 온도 조절, 고체면의 접촉각도 변화를 위한 다양한 계면활성제를 첨가하는 방법 등이 있다. Flow delay unit 116 serves to significantly reduce the flow rate of the sample in order to ensure a sufficient reaction time between the sample and the biochemical made in the sensing chamber 106. For example, the sample moving rapidly by the capillary force flows slowly through the flow retardation unit 116 over about 2 to 10 minutes. Typical flow rate control methods include controlling the shape of the channel, controlling the temperature for changing the surface tension of the fluid, and adding various surfactants for changing the contact angle of the solid surface.

도 9는 채널의 형상을 조절하여 유동지연을 시키는 방법을 예시한 것으로서 유동 지연부(116)의 평면도이다. 도 9(a)는 2차원 직선채널의 경우로서 표면장력에 의한 채널내의 유동에서 진행거리 L에 대한 지연시간 t는 다음의 수학식 11과 같다.9 is a plan view illustrating the flow delay unit 116 as an example of controlling the shape of the channel to delay flow. 9 (a) is a case of a two-dimensional linear channel, the delay time t for the traveling distance L in the flow in the channel due to the surface tension is expressed by Equation 11 below.

여기서, h는 채널의 높이, σ는 표면장력, θ는 접촉각도, μ는 점성계수를 나타낸다. 높이가 점진적으로 확장되는 경우 유동 지체시간은 다음의 수학식 12로 표현된다. Where h is the height of the channel, σ is the surface tension, θ is the contact angle, and μ is the viscosity coefficient. When the height is gradually expanded, the flow delay time is represented by the following equation (12).

수학식 11 및 수학식 12는 입구와 출구의 압력차가 없이 표면장력만으로 구동되는 경우에 입구로부터의 길이 및 시간을 표현한다. 실제의 경우, 채널의 벽면에서의 거칠기와 매우 작은 크기의 채널에서의 점성변화 및 속도 경계조건의 변화를 적절히 고려해 주어야 한다. 또한, 유동 지연부(116)가 입구에 있는 경우가 아니면 유동 지연부 전방에 있는 채널의 구조 및 유동저항을 고려해야 한다. 도 7(b)는 디퓨저 효과(diffuser effect)를 통하여 유동속도를 지체시키는 형상을 도시한다. 디퓨저 효과란 채널폭을 넓게 하여 유동속도를 감소시키면서 구동압력을 증가시키는 것을 의미한다. 도 7(c)는 확장 및 축소 채널을 연결한 형상을 도시하며, 도 7(d)와 7(e)는 도 7(c)의 형상을 밀집시킨 형상을 도시하고 있다. 이와 같이 채널의 폭, 길이, 높이를 적절히 조정하여 원하는 시간동안 유동이 지체되도록 할 수 있다. Equations 11 and 12 represent the length and time from the inlet when driven by surface tension alone without the pressure difference between the inlet and outlet. In practice, due consideration should be given to the roughness at the wall of the channel and to changes in viscosity and velocity boundary conditions in very small channels. In addition, consideration should be given to the structure and flow resistance of the channel in front of the flow retarder unless the flow retarder 116 is at the inlet. FIG. 7 (b) shows the shape of retarding the flow rate through the diffuser effect. The diffuser effect means that the driving pressure is increased while reducing the flow velocity by widening the channel width. FIG. 7 (c) shows a shape in which expansion and contraction channels are connected, and FIGS. 7 (d) and 7 (e) show a shape in which the shape of FIG. 7 (c) is concentrated. In this way, the width, length, and height of the channel can be adjusted appropriately to allow the flow to stall for the desired time.

도 10은 온도 조절을 통한 유체의 표면장력 변화를 이용하여 유동지연을 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10(a)는 온도(T)의 변화에 따른 유체의 표면장력(σ) 변화를 나타내며, 일반적으로 온도가 높을수록 표면장력이 감소한다. 수학식 11에서 설명한 바와 같이 유동지연시간은 표면장력의 크기에 반비례한다. 도 10(b)는 사각 채널의 바닥 면에 전극과 같은 온도변화가 가능한 구조를 삽입하여 온도가 점진적으로 또는 다양한 형식으로 변화를 줌으로써 유동속도를 변화시키는 것을 설명하기 위한 도면이다. 유체의 선단에서 표면장력이 작용하므로, 유체의 선단이 도달하는 위치에서 발열패치(140)의 온도를 조정하면 표면장력 조절이 이루어져서 속도조절이 가능하다. 도 10(c)는 온도변화를 통한 표면장력 변화를 이용한 마이크로 밸브의 예시도로서, 확장에 의해 멈춘 유체선단에 발열패치(142)에 의한 온도변화 및 표면장력 변화를 주어 밸브 기능을 하게 할 수 있다. 10 is a view for explaining a method of delaying the flow by using the change in the surface tension of the fluid through temperature control. 10 (a) shows the change in the surface tension σ of the fluid according to the change in temperature T. In general, the higher the temperature, the lower the surface tension. As described in Equation 11, the flow delay time is inversely proportional to the magnitude of the surface tension. FIG. 10 (b) is a view for explaining a method of changing a flow rate by changing a temperature gradually or in various forms by inserting a structure capable of temperature change such as an electrode on a bottom surface of a square channel. Since the surface tension acts at the tip of the fluid, by adjusting the temperature of the heat generating patch 140 at the position where the tip of the fluid reaches, it is possible to control the speed by making the surface tension. Figure 10 (c) is an illustration of a microvalve using the surface tension change through the temperature change, by giving the temperature change and the surface tension change by the heating patch 142 to the end of the fluid stopped by expansion can be a valve function. have.

도 11은 폐기 챔버(120)를 설명하기 위한 예시도이다. 폐기 챔버(120)는 제1 유체 주입구(124)와 제2 유체 주입구(126)를 통하여 주입된 제1 유체와 제2 유체의 체적을 모두 포함할 수 있도록 충분한 체적을 가져야한다. 또한, 세척과정이 폐기 챔버에서 작용하는 모세관 힘에 의해서 일어나므로 충분한 구동력이 생기는 구조를 가져야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 디퓨져형 챔버와 디퓨저 형상과 구조물이 결합된 형상, 폭이 점진적으로 감소하는 형상을 제안한다. 디퓨져형 챔버는 도 11(a), 11(b) 및 11(c)와 같은 사각, 삼각 및 원형 챔버, 도 11(d), 11(e)와 같은 다중 챔버가 결합된 형상, 도 11(f), 11(g)와 같은 점진적으로 감소하는 형상, 도 11(h)와 같이 디퓨저형과 폭감소형이 결합된 형상이 이용될 수 있다. 11 is an exemplary view for explaining the waste chamber 120. The waste chamber 120 should have a sufficient volume to include both volumes of the first fluid and the second fluid injected through the first fluid inlet 124 and the second fluid inlet 126. In addition, since the cleaning process is caused by the capillary force acting in the waste chamber, it should have a structure that generates sufficient driving force. To this end, the present invention proposes a shape in which the diffuser-type chamber and the diffuser shape and the structure are combined, and the width gradually decreases. The diffuser chamber is a square, triangular and circular chamber as shown in FIGS. 11 (a), 11 (b) and 11 (c), and a shape in which multiple chambers as shown in FIGS. 11 (d) and 11 (e) are combined. f), a gradually decreasing shape such as 11 (g), and a shape in which a diffuser type and a width reducing type are combined as shown in FIG. 11 (h) may be used.

도 12는 도 11의 디퓨저형 폐기 챔버 내에 설치될 수 있는 구조물의 형상을 설명하기 위한 예시도이다. 이 구조물은 표면적의 증가를 이용하여 표면장력을 충분히 증가시키는 형상이다. 각 형상은 채널의 높이와 같지 않아도 상관없으며, 크기, 방향 및 배열이 변화될 수 있고, 이종패턴을 결합하거나 디퓨저형 폐기 챔버 전체 혹은 국부에 배치할 수 있다. 또한, 이 구조물은 유동 시 유체의 전체적인 선단 모양을 균일하게 하여 국부적인 유동속도 차이에 의하여 생길 수 있는 미세 공기방울의 출현을 미연에 방지하는 용도로도 이용될 수 있다. FIG. 12 is an exemplary diagram for describing a shape of a structure that may be installed in the diffuser type waste chamber of FIG. 11. This structure is shaped to sufficiently increase the surface tension using an increase in surface area. Each shape does not have to be the same as the height of the channel, and may vary in size, direction, and arrangement, and may combine heterogeneous patterns or may be placed throughout or at the diffuser waste chamber. In addition, the structure may be used to uniformize the overall tip shape of the fluid during the flow to prevent the appearance of fine air bubbles that may be caused by the local flow rate difference.

도 13은 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자에 반응 챔버(150)가 추가된 모습을 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다. 도 13을 참조하면, 도 3에서 도시한 바와 같이 시료가 감지 챔버(106)로 곧바로 이동되지 않고, 추가적인 반응을 일으키는 반응 챔버(150)가 하부 기판 상에 추가된 실시예를 볼 수 있다. 추가된 반응 챔버(150)에는 주입된 시료와 반응을 할 수 있도록 반응물질부착구조물(152)에 분말, 콜로이드, 젤 또는 용액 상태의 생화학(Biological/Chemical)물질을 미리 형성시켜 놓을 수 있으며, 시료와 생화학물질간의 반응을 돕거나 또는 반응한 시료의 유동속도를 조절하기 위하여 다양한 계면활성제를 첨가할 수 있다. 도 13을 참조하면, 추가된 반응 챔버에서 반응을 위하여 시간지연의 역할을 하는 추가적인 격리턱인 시간 지연부(154)가 도입될 수 있다. 격리턱인 시간 지연부(154)의 옆 벽면에는 시간 지연부에서 유체선단의 속도를 일정하게 만들기 위하여 선단형상유지 돌기 구조(156)가 도입되었다. 이 돌기 구조(156)는 먼저 도착한 액체선단을 잡아주어서 축방향으로 유체선단이 균일하게 이동하도록 돕는 역할을 한다.FIG. 13 is a plan view of a lower substrate for explaining a state in which the reaction chamber 150 is added to the microfluidic device controlled by the surface tension of FIG. 3. Referring to FIG. 13, an example in which a sample is not directly moved to the sensing chamber 106 as illustrated in FIG. 3, and an reaction chamber 150 that causes an additional reaction is added on the lower substrate. In the added reaction chamber 150, a biochemical / chemical compound in a powder, colloid, gel, or solution state may be previously formed on the reactant attachment structure 152 to react with the injected sample. Various surfactants may be added to aid the reaction between the biochemical and the biochemical or to control the flow rate of the reacted sample. Referring to FIG. 13, a time delay unit 154 may be introduced, which is an additional isolation barrier that serves as a time delay for the reaction in the added reaction chamber. A tip-shaped holding protrusion 156 is introduced on the side wall of the time delay part 154, which is the isolation jaw, to make the velocity of the fluid tip constant at the time delay part. The protrusion structure 156 serves to hold the liquid tip that has arrived first to help the fluid tip to move uniformly in the axial direction.

도 14는 도 13에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자의 다른 실시예를 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다. 도 14를 참조하면, 도 3에서 도시된 미세유체소자의 형상에 반응 챔버(150)가 추가되고, 다른 형태의 제2 저장 챔버(104) 및 폐기 챔버(120)가 이용된 실시예를 제시한다. 이와 같이 목적에 따라 반응 챔버가 추가 및 제거되거나 형상의 크기 및 형태를 변화시킬 수 있다. 14 is a plan view of a lower substrate for explaining another embodiment of the microfluidic device controlled by the surface tension shown in FIG. 13. Referring to FIG. 14, an embodiment in which a reaction chamber 150 is added to the shape of the microfluidic device illustrated in FIG. 3, and another form of the second storage chamber 104 and the waste chamber 120 is used. . As such, the reaction chamber may be added and removed or the size and shape of the shape may be changed according to the purpose.

도 15는 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자가 직렬 또는 병렬로 배열된 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 15a는 도 3에 의한 미세유체소자가 직렬로 배열된 실시예이다. 이 경우에는 제2 저장 챔버에 각기 다른 시료 및 완충용액을 주입하여 감지 챔버에서 각기 다른 반응이 순차적으로 일어나도록 할 수 있다. 도 15b는 도 3에 의한 미세유체소자가 병렬로 배열된 실시예이다. 이 경우에는 제2 저장 챔버에 각기 다른 시료 및 완충용액을 주입하여 감지 챔버에서 각기 다른 반응이 동시에 일어나도록 할 수 있다. FIG. 15 is a view for explaining an embodiment in which microfluidic devices controlled by the surface tension of FIG. 3 are arranged in series or in parallel. 15A illustrates an embodiment in which the microfluidic devices of FIG. 3 are arranged in series. In this case, different samples and buffers may be injected into the second storage chamber so that different reactions occur sequentially in the sensing chamber. FIG. 15B illustrates an embodiment in which the microfluidic devices of FIG. 3 are arranged in parallel. In this case, different samples and buffers may be injected into the second storage chamber so that different reactions may occur simultaneously in the sensing chamber.

도 16은 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자가 다중 전극열을 갖는 실시예를 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다. 도 16를 참조하면, 각각의 감지챔버에서 서로 다른 반응의 발생이 가능하도록 하기 위해 감지부가 병렬로 다수개 배열되었다. 각각의 감지부 중 감지 전극에는 각기 다른 생화학적 결합이 일어나도록 특정 생화학적 물질을 미리 부착시킬 수 있다.FIG. 16 is a plan view of a lower substrate for explaining an embodiment in which the microfluidic device controlled by the surface tension of FIG. 3 has multiple electrode strings. Referring to FIG. 16, a plurality of sensing units are arranged in parallel in order to enable generation of different reactions in each sensing chamber. The sensing electrode of each sensing unit may be previously attached to a specific biochemical material so that different biochemical coupling occurs.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자는, 모세관 힘에 의한 자연유동만을 통하여 미소량의 유체를 이송 및 정지시킬 뿐만 아니라, 유로의 형상변화, 표면 개질 및 온도제어를 통하여 유체의 이동속도를 조절하고 용액의 전면적 교체를 실현할 수 있는 미세 유체제어소자를 제공하므로, 추가적인 장치 및 전원공급이 필요 없게 되어, 장치의 소형화, 휴대화가 가능하고, 제조비를 낮춤과 동시에 제조 수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 사용 시 고장이 거의 없는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자는, 미세하고 정확한 유동제어가 필요한 단백질 칩, DNA 칩, 약물주입기(Drug Delivery System), 미세 생물/화학 반응기(Micro Biological/Chemical Reactor)를 포함한 다양한 바이오 소자에 적용될 수 있다.As described above, the microfluidic device controlled by the surface tension according to the present invention not only transfers and stops a small amount of fluid through natural flow by capillary force, but also changes in shape of the flow path, surface modification, and temperature control. By providing a microfluidic control element that can control the moving speed of the fluid and realize a total replacement of the solution through the need, no additional device and power supply is required, making the device compact and portable, lowering the manufacturing cost and at the same time manufacturing In addition to increasing the yield, there is almost no effect in use. In addition, the microfluidic device controlled by the surface tension according to the present invention includes a protein chip, a DNA chip, a drug delivery system, and a microbiological / chemical reactor, which require fine and accurate flow control. It can be applied to various bio devices.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

도 1은 미소액적이 고체 표면과 접촉되거나 모세관에 적용되었을 때 액적의 모양 변화와 모세관 유동의 형태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the shape change of the droplet and the form of the capillary flow when the microdroplet is in contact with the solid surface or applied to the capillary.

도 2는 모세관 유동을 설명하기 위한 여러가지 형태의 유로에 대한 예시도이다.2 is an exemplary view of various types of flow paths for explaining capillary flow.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자의 하부 기판 및 상부 기판의 평면도이다. 3 is a plan view of the lower substrate and the upper substrate of the microfluidic device controlled by the surface tension according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 상부 기판과 하부 기판이 결합되었을 때의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view when the upper substrate and the lower substrate shown in FIG. 3 are combined.

도 5는 급격한 출구확대와 채널 높이의 증가를 통해 유체의 유동을 정지시키는 유동 정지부를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a flow stop unit for stopping the flow of the fluid through the rapid expansion of the outlet and the increase in the channel height.

도 6은 유동 정지부의 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view for explaining a modification of the flow stop.

도 7은 유동 정지부의 급격한 출구 확대 형상의 변형 예에 대한 평면도이다. 7 is a plan view of a modification of the sudden exit enlarged shape of the flow stop.

도 8은 격리턱과 감지 챔버 연결부 사이의 형상을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the shape between the isolation jaw and the sensing chamber connection.

도 9는 유동 지연부를 설명하기 위한 평면도이다. 9 is a plan view for explaining the flow delay unit.

도 10은 온도 조절을 통한 유체의 표면장력 변화를 이용하여 유동지연을 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a method of delaying the flow by using the change in the surface tension of the fluid through temperature control.

도 11은 폐기 챔버를 설명하기 위한 예시도이다. 11 is an exemplary view for explaining a waste chamber.

도 12는 도 11의 디퓨저형 폐기 챔버 내에 설치될 수 있는 구조물의 형상을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 12 is an exemplary diagram for describing a shape of a structure that may be installed in the diffuser type waste chamber of FIG. 11.

도 13은 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자에 반응 챔버가 추가된 모습을 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다. FIG. 13 is a plan view of a lower substrate for explaining a state in which a reaction chamber is added to the microfluidic device controlled by the surface tension of FIG. 3.

도 14는 도 13에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자의 다른 실시예를 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다. 14 is a plan view of a lower substrate for explaining another embodiment of the microfluidic device controlled by the surface tension shown in FIG. 13.

도 15는 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자가 직렬 또는 병렬로 배열된 실시예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a view for explaining an embodiment in which microfluidic devices controlled by the surface tension of FIG. 3 are arranged in series or in parallel.

도 16은 도 3에 의한 표면장력으로 제어되는 미세유체소자가 다중 전극열을 갖는 실시예를 설명하기 위한 하부 기판의 평면도이다.FIG. 16 is a plan view of a lower substrate for explaining an embodiment in which the microfluidic device controlled by the surface tension of FIG. 3 has multiple electrode strings.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 하부 기판 102 : 제1 저장 챔버 100: lower substrate 102: first storage chamber

104 : 제2 저장 챔버 106 : 감지 챔버 104: second storage chamber 106: detection chamber

108 : 감지 챔버 연결부 110 : 격리턱108: detection chamber connection 110: isolation jaw

112 : 제1 유동 정지부 114 : 제2 유동 정지부112: first flow stop 114: second flow stop

116 : 유동 지연부 118 : 유로116: flow delay unit 118: flow path

120 : 폐기 챔버 122 : 폐기 챔버 구조물120: waste chamber 122: waste chamber structure

124 : 제1 유체 주입구 126 : 제2 유체 주입구124: first fluid inlet 126: second fluid inlet

128 : 폐기 챔버의 공기구멍128: air hole in the waste chamber

130 : 상부 기판 132 : 감지전극130: upper substrate 132: sensing electrode

134 : 전극패드 136 : 전극배선134: electrode pad 136: electrode wiring

Claims (15)

상부 기판 및 하부 기판이 결합되어 유체를 제어하고 반응시키는 미세유체소자에 있어서,In the microfluidic device that the upper substrate and the lower substrate is combined to control and react with the fluid, 상기 하부 기판은,The lower substrate, 제1 유체 및 제2 유체가 각각 저장되는 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버;A first storage chamber and a second storage chamber in which the first fluid and the second fluid are respectively stored; 상기 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버와 연결되는 적어도 하나의 감지 챔버;At least one sensing chamber in communication with the first storage chamber and the second storage chamber; 상기 제1 유체 또는 제2 유체의 이동을 정지시키는 제1 유동 정지부 및 제2 유동 정지부;A first flow stop and a second flow stop to stop movement of the first or second fluid; 상기 제1 유체 또는 제2 유체의 이동 속도를 감소시키는 유동 지연부;A flow delay unit for reducing a moving speed of the first fluid or the second fluid; 반응이 완료된 상기 제1 유체 또는 제2 유체가 폐기되는 폐기 챔버; 및A waste chamber in which the first fluid or the second fluid in which the reaction is completed is discarded; And 유체가 이동되도록 상기 유동 지연부와 폐기 챔버 사이를 연결하는 유로를 포함하고, A flow path connecting the flow retardation unit and the waste chamber to move the fluid, 상기 상부 기판은 The upper substrate is 상기 감지 챔버 내의 생화학반응을 측정하는 적어도 하나의 감지부를 포함하며, At least one sensing unit for measuring the biochemical reaction in the sensing chamber, 상기 제1 유체가 모세관 힘에 의해 상기 감지 챔버로 이동하여 1차 생화학 반응이 일어나고, 소정 시간 경과 후 제2 유체가 모세관 힘에 의해 상기 감지 챔버로 유입되면 상기 제1 유체의 교체 및 2 차 생화학반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.When the first fluid moves to the sensing chamber by capillary force, a first biochemical reaction occurs, and after a predetermined time, when the second fluid enters the sensing chamber by capillary force, the first fluid is replaced and the second biochemistry. Microfluidic device controlled by the surface tension, characterized in that the reaction takes place. 제1 항에 있어서, 상기 하부 기판은 The method of claim 1, wherein the lower substrate 상기 제1 저장 챔버와 감지 챔버 사이에 격리턱 및 감지 챔버 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.And a isolation jaw and a sensing chamber connection portion between the first storage chamber and the sensing chamber. 제2 항에 있어서, 상기 격리턱 및 감지챔버 연결부는The method of claim 2, wherein the isolation jaw and the sensing chamber connecting portion 각각 채널 높이의 계단형 증가와 채널 폭의 감소를 통하여 표면장력에 의한 유체의 유동이 멈춤없이 지속되도록 하는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.Surface tension-controlled microfluidic device, characterized in that the flow of the fluid by the surface tension through the stepped increase in the channel height and the decrease in the channel width, respectively. 제1 항에 있어서, 상기 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버는 The method of claim 1, wherein the first storage chamber and the second storage chamber is 각각 제1 유체 및 제2 유체가 주입되는 제1 유체 주입구 및 제2 유체 주입구를 갖는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.And a first fluid inlet and a second fluid inlet through which the first fluid and the second fluid are injected, respectively. 제1 항에 있어서, 상기 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버는 The method of claim 1, wherein the first storage chamber and the second storage chamber is 표면장력에 의해 제1 유체 및 제2 유체가 이동할 수 있도록 이동이 진행되는 방향으로 폭이 좁아지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.The microfluidic device controlled by the surface tension of the first fluid and the second fluid by the surface tension has a shape that narrows in the direction in which the movement proceeds. 제1 항에 있어서, 상기 감지부는 The method of claim 1, wherein the detection unit 상기 감지 챔버에 대응되는 부분에 형성되는 감지 전극;A sensing electrode formed at a portion corresponding to the sensing chamber; 외부와의 결합을 통해 전기적 신호를 전달하는 전극 패드; 및 An electrode pad transferring an electrical signal through coupling with an outside; And 상기 감지 전극과 전극 패드 사이를 연결하는 전극 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.The microfluidic device is controlled by the surface tension comprising an electrode wiring for connecting between the sensing electrode and the electrode pad. 제6 항에 있어서, 상기 감지 전극에는 The method of claim 6, wherein the sensing electrode 단백질 또는 DNA 등의 생화학물질이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.A microfluidic device controlled by surface tension, characterized in that a biochemical such as protein or DNA is fixed. 제1 항에 있어서, 상기 하부 기판은The method of claim 1, wherein the lower substrate 상기 제1 저장 챔버와 감지 챔버 사이에 제1 유체에 대한 전처리 생화학반응이 일어나는 반응 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.And a reaction chamber in which a pretreatment biochemical reaction with respect to the first fluid occurs between the first storage chamber and the sensing chamber. 제1 항에 있어서, 상기 폐기 챔버는 The method of claim 1, wherein the waste chamber is 표면장력을 증가시키기 위해 상기 폐기 챔버 내의 표면적을 증가시키는 구조물을 갖는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.Surface tension-controlled microfluidic device having a structure for increasing the surface area in the waste chamber to increase the surface tension. 제1 항에 있어서, 상기 폐기 챔버는 The method of claim 1, wherein the waste chamber is 표면장력을 증가시키고 충분한 체적확보를 위해 채널 폭의 점진적 확대 또는 점진적 축소 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.Surface tension-controlled microfluidic device characterized in that it has a form of gradual enlargement or gradual reduction of the channel width to increase the surface tension and ensure sufficient volume. 제1 항에 있어서, 상기 제1 유동 정지부 및 제2 유동 정지부는 The method of claim 1, wherein the first flow stop and the second flow stop 채널 폭의 계단형 확대 및 채널 높이의 계단형 증가를 이용하거나 온도에 따른 유체의 표면장력조절을 이용하여 유체의 이동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.A microfluidic device controlled by surface tension, characterized by stopping the movement of the fluid by using a stepped enlargement of the channel width and a stepped increase of the channel height or by controlling the surface tension of the fluid with temperature. 제11 항에 있어서, 상기 제1 유동 정지부 및 제2 유동 정지부는 The method of claim 11, wherein the first flow stop and the second flow stop are 서로 다른 유체의 결합을 통해 표면장력 장벽을 소멸함으로써 유동이 재개되는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.Surface tension-controlled microfluidic device, characterized in that the flow is resumed by dissipating the surface tension barrier through the combination of different fluids. 제1 항에 있어서, 상기 유동 지연부는The method of claim 1, wherein the flow delay unit 채널의 형상을 변화시키거나, 채널 벽면의 온도를 변화시킴으로써 유체의 표면장력을 변화시키거나, 채널 벽면의 접촉각도 변화를 위해 계면활성제를 첨가하여 유체의 이동 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 표면장력으로 제어되는 미세유체소자.Surface tension, characterized by changing the shape of the channel, changing the surface tension of the fluid by changing the temperature of the channel wall, or by adding a surfactant to change the contact angle of the channel wall, reducing the speed of fluid movement. Microfluidic device controlled by. 제1 항에 의한 미세유체소자가 복수개 직렬로 배열되는 미세유체소자 직렬 어레이에 있어서, In the microfluidic device series array in which a plurality of microfluidic devices according to claim 1 are arranged in series, N-1 번째 미세유체소자의 폐기 챔버가 N 번째 미세유체소자의 감지 챔버에 연결되고, 각각의 제2 저장 챔버에 서로 다른 제2 유체가 주입되어 각각의 감지 챔버에서 생화학적 반응이 순차적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 미세유체소자 직렬 어레이.A waste chamber of the N-1 th microfluidic device is connected to the sensing chamber of the N th microfluidic device, and a different second fluid is injected into each second storage chamber so that biochemical reactions occur sequentially in each sensing chamber. Microfluidic device series array, characterized in that. 제1 항에 의한 미세유체소자가 복수개 병렬로 배열되는 미세유체소자 병렬 어레이에 있어서, In the microfluidic device parallel array in which a plurality of microfluidic devices according to claim 1 are arranged in parallel, 각각의 감지 챔버는 공통의 제1 저장 챔버와 연결되고, 각각의 제2 저장 챔버에 서로 다른 제2 유체가 주입되어 각각의 감지 챔버에서 생화학적 반응이 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 미세유체소자 병렬 어레이.Each sensing chamber is connected to a common first storage chamber, and a different second fluid is injected into each of the second storage chambers so that a biochemical reaction occurs simultaneously in each sensing chamber. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100941069B1 (en) 2008-12-22 2010-02-09 한국전자통신연구원 Microfluidic dilution device
KR20220091639A (en) * 2020-12-23 2022-07-01 성균관대학교산학협력단 Fluidic diode and fluidic transporting device

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100785029B1 (en) * 2006-11-10 2007-12-12 삼성전자주식회사 Device and method for controlling flow
KR100912531B1 (en) * 2007-12-17 2009-08-18 한국전자통신연구원 Filter chip and Method for manufacturing filter chip
KR101312090B1 (en) 2009-12-18 2013-09-25 한국전자통신연구원 The lab-on a chip and method of driving the same
KR101955330B1 (en) 2012-12-21 2019-03-07 삼성전자주식회사 Reagent storage device for analysis of nucleic acid
KR102171936B1 (en) * 2014-02-19 2020-10-30 서울대학교산학협력단 A method for liquid patterning and cell immobilization in microfluidic platform using surface tension
KR102037757B1 (en) 2018-06-11 2019-10-29 충남대학교산학협력단 Acceleration Method of Local Flow Rate for Microfluidic Chip Based on Lateral Flow
RU2753251C1 (en) * 2020-10-19 2021-08-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Apparatus for estimation of flotation activity of reagents in chemical group composition
KR102337597B1 (en) * 2020-12-30 2021-12-09 주식회사 지앤아이솔루션 Micro reactor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756884A (en) * 1985-08-05 1988-07-12 Biotrack, Inc. Capillary flow device
US6296020B1 (en) * 1998-10-13 2001-10-02 Biomicro Systems, Inc. Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics
US6319469B1 (en) * 1995-12-18 2001-11-20 Silicon Valley Bank Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
KR20020085902A (en) * 2001-05-10 2002-11-18 대한민국(관리부서 서울대학교(정밀기계설계공동연구소)) Channel unit and apparatus for mixing fluids using the unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756884A (en) * 1985-08-05 1988-07-12 Biotrack, Inc. Capillary flow device
US6319469B1 (en) * 1995-12-18 2001-11-20 Silicon Valley Bank Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
US6296020B1 (en) * 1998-10-13 2001-10-02 Biomicro Systems, Inc. Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics
KR20020085902A (en) * 2001-05-10 2002-11-18 대한민국(관리부서 서울대학교(정밀기계설계공동연구소)) Channel unit and apparatus for mixing fluids using the unit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100941069B1 (en) 2008-12-22 2010-02-09 한국전자통신연구원 Microfluidic dilution device
KR20220091639A (en) * 2020-12-23 2022-07-01 성균관대학교산학협력단 Fluidic diode and fluidic transporting device
KR102561447B1 (en) 2020-12-23 2023-08-01 성균관대학교산학협력단 Fluidic diode and fluidic transporting device

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