KR100806568B1 - Microfluidic Device and Apparatus for Diagnosing and Analyzing Having the Same - Google Patents

Microfluidic Device and Apparatus for Diagnosing and Analyzing Having the Same Download PDF

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KR100806568B1 KR1020040066171A KR20040066171A KR100806568B1 KR 100806568 B1 KR100806568 B1 KR 100806568B1 KR 1020040066171 A KR1020040066171 A KR 1020040066171A KR 20040066171 A KR20040066171 A KR 20040066171A KR 100806568 B1 KR100806568 B1 KR 100806568B1
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Abstract

본 발명은, 미세 유체 소자 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미세 유체 소자는, 미세 유체가 유동하는 미세 유로를 갖는 미세 유체 소자에서, 상기 미세 유체가 유동하는 제1단면을 갖는 유입부; 상기 유입부로부터 배출되는 미세유체가 유입되며, 상기 제1단면으로부터 상기 제1단면의 면적보다 큰 면적을 갖는 제2단면까지 소정 길이를 가지고 점차 확장되는 단면확장부; 및 상기 제2단면과 실질적으로 동일한 단면을 갖는 유동가속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 모세관 힘에 의한 자연적인 유동에서 유로의 형상 설계를 통하여 추가적인 조작 및 에너지가 필요 없이 반응의 선별성을 위한 세척 효과를 위하여 특정 시점에서만 유동 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 또한 제작이 용이하고 사용이 단순하게 된다.The present invention relates to a microfluidic device and a diagnostic and analysis device having the same, wherein the microfluidic device according to the present invention is a microfluidic device having a microchannel through which a microfluid flows, wherein the microfluidic device has a first flow through which the microfluid flows. An inlet having a cross section; A microfluidic discharged from the inlet, and having a predetermined length extending from the first end face to a second end face having an area larger than that of the first end face; And a flow accelerator having a cross section substantially the same as the second cross section. Thereby, through the shape design of the flow path in the natural flow by capillary force, not only does it need to increase the flow rate at a specific point in time for the washing effect for the selectivity of the reaction without additional manipulation and energy, but it is also easy to manufacture. Simple to use.

미세 유체역학(microfluidics), 미세 유로(microchannel), 모세관 유동(capillary flow), 진단 장치(diagnostic device), 분석 장치(analytical device)Microfluidics, microchannels, capillary flow, diagnostic devices, analytical devices

Description

미세 유체 소자 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치{Microfluidic Device and Apparatus for Diagnosing and Analyzing Having the Same}Microfluidic Device and Apparatus for Diagnosing and Analyzing Having the Same}

도 1은 일반적인 미세 유로의 개략도,1 is a schematic diagram of a typical microchannel;

도 2는 모세관 유동의 압력 분포의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프,2 is a graph showing the change over time of the pressure distribution of the capillary flow,

도 3a는 유동 가속 모델의 개략도,3A is a schematic representation of a flow acceleration model,

도 3b는 도 3a에서 계면이 위치한 영역에 내부 벽을 삽입한 유동 가속 모델의 개략도,FIG. 3b is a schematic diagram of a flow acceleration model in which an inner wall is inserted into an area where an interface is located in FIG. 3a;

도 4a는 유동 통과 단면적 확대 경우의 압력 분포의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프,Figure 4a is a graph showing the change over time of the pressure distribution in the case of expanding the flow passage cross-sectional area,

도 4b는 유동 통과 단면적 확대 경우의 구간별 속도 변화를 도시한 그래프,Figure 4b is a graph showing the change in speed for each section in the case of flow passage cross-sectional area enlargement,

도 4c는 유동 가속 모델의 내부에 벽을 삽입하여 계면 압력의 크기를 증가시킨 경우에 대한 D1 영역 속도의 시간에 따른 변화 결과를 도시한 그래프,Figure 4c is a graph showing the results of the change over time of the D 1 zone velocity for the case where the wall is inserted into the flow acceleration model to increase the size of the interfacial pressure,

도 4d는 삽입된 내부 벽 개수가 속도에 미치는 영향을 도시한 그래프,4d is a graph showing the effect of the number of internal walls inserted on the velocity;

도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 유동 가속 모델의 미세 유체 소자의 개략도,5A is a schematic diagram of a microfluidic device of the flow acceleration model according to the first embodiment of the present invention;

도 5b 내지 도 5c는 모세관 힘을 증가시키기 위해 다양한 형상의 구조물을 포함한 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에 따른 유동 가속 모델의 개략도,5b to 5c are schematic views of a flow acceleration model according to the second and third embodiments of the present invention, including structures of various shapes for increasing capillary force;

도 6은 본 발명에 따른 유동 가속 모델을 응용한 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 및 분석 장치의 개략도이다.Figure 6 is a schematic diagram of a diagnostic and analysis device according to an embodiment of the present invention applying the flow acceleration model according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 미세 유체 소자를 구비한 진단 및 분석 장치      1: Diagnostic and analysis device with microfluidic device

20 : 미세 유체 소자 21 : 유입부     20 microfluidic element 21 inlet

22 : 단면확장부 23 : 유동가속부      22: cross-sectional expansion portion 23: flow acceleration portion

24 : 가속벽 25 : 가속벽의 선단부     24: acceleration wall 25: tip of acceleration wall

26 : 가속유로 101 : 시료도입부     26: acceleration passage 101: sample introduction portion

102 : 반응부 103 : 검출부    102 reaction unit 103 detection unit

104, 105 : 유동 지연 모델 110 : 유동 가속 모델 104, 105: flow delay model 110: flow acceleration model

본 발명은 미세 유체 소자(microfluidic device) 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 모세관 힘에 의한 자연적인 모세관 유동에서 극소량의 유체의 흐름을 정량적으로 조절할 수 있는 미세 유체 소자(microfluidic device) 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic device and a diagnostic and analysis device having the same, and more particularly, to a microfluidic device capable of quantitatively controlling the flow of a very small amount of fluid in a natural capillary flow by capillary force. (microfluidic device) and a diagnostic and analysis device having the same.

극소량의 유체를 이송하고 제어하는 유동 발생 및 제어에 관한 미세 유체 기술은 진단 및 분석 장치의 구동을 가능하게 하는 핵심 요소 기술로서 이러한 기술 은 다양한 구동 원리로 구현될 수 있다. 그 중에서 유체 주입 부분에 압력을 가하는 압력 구동 방식(pressure-driven method), 미세 유로 사이에 전압을 인가하여 유체를 이송하는 전기 영동법(electrophoretic method)이나 전기 삼투압법(electroosmotic method), 그리고 모세관 힘을 이용한 모세관 유동 방식(capillary flow method) 등이 대표적이다. The microfluidic technology of flow generation and control, which transfers and controls very small amounts of fluid, is a key element that enables the operation of diagnostic and analytical devices, which can be implemented with various driving principles. Among them, a pressure-driven method for applying pressure to the fluid injection portion, an electrophoretic method for transferring fluid by applying a voltage between the microchannels, an electroosmotic method, and a capillary force The capillary flow method used is representative.

인위적인 압력에 의한 압력 구동 방식의 미세 유체 소자의 대표적인 예로서 미국등록특허 제6,296,020호가 있는데, 미국등록특허 제6,296,020호는 소수성의 유체 소자에서 유로 단면적의 조절, 유로의 소수성 조절 등의 수동형 밸브를 이용한 유체 회로 소자를 개시하고 있다. 또한 이 외에도 미국등록특허 제6,637,463호는 압력 구배를 가지는 유로를 설계하여 다수의 유로로 유체를 균일하게 분배하는 미세 유체 소자를 개시하고 있다.A representative example of a microfluidic device of a pressure-driven microfluidic device by artificial pressure is U.S. Patent No. 6,296,020. U.S. Patent No. 6,296,020 uses a manual valve such as control of a cross-sectional area of a hydrophobic fluid element and hydrophobic control of a flow path. A fluid circuit element is disclosed. In addition, U.S. Patent No. 6,637,463 discloses a microfluidic device for uniformly distributing fluid into a plurality of flow paths by designing a flow path having a pressure gradient.

한편, 모세관 유동 방식은 미세 유로에서 자연적으로 발생하는 모세관 현상을 이용하므로 추가 장치 없이 유체 주입 부분에 놓여진 극소량의 유체가 자연적이고 즉각적으로 주어진 유로를 따라서 이동하게 되는 장점을 가지는데, 따라서 현재 이를 활용한 미세 유체 시스템 설계에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국등록특허 제6,271,040호는 다공성 물질을 사용하지 않으면서 미세 유로에서의 자연적인 모세관 유동만을 이용하여 시료를 이송하고 시료의 반응을 유발하여 광학적인 방법으로 시료 내의 특정 물질을 검출하는 진단용 바이오 칩을 개시하고 있다. 그리고 미국등록특허 제6,113,855호는 진단 장치에서 떨어진 두 지점간에 시료의 이송을 위하여 육각형의 기둥을 적절히 배열하여 모세관 힘을 발생시키는 장치를 개 시하고 있다. On the other hand, the capillary flow method takes advantage of the capillary phenomenon that occurs naturally in the micro-channel, so that an extremely small amount of fluid placed in the fluid injection portion without additional device moves naturally and immediately along a given channel, which is currently utilized. There is an active research on the design of a microfluidic system. U.S. Patent No. 6,271,040 discloses a diagnostic biochip that detects a specific substance in a sample by an optical method by transferring the sample using a natural capillary flow in a microchannel without using a porous material and causing a reaction of the sample. It is starting. In addition, US Patent No. 6,113,855 discloses a device for generating capillary force by properly arranging hexagonal pillars for the transfer of samples between two points away from the diagnostic device.

그런데, 종래의 미세 유체 소자(microfluidic device) 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치에 있어서는, 진단 및 분석 장치에서 전체 소요 시간을 최소화하면서도, 반응의 선별성을 위한 세척 효과를 위하여 특정 시점에서만 유동 속도를 증가시키는 형태의 유로 설계가 중요함에도 불구하고 이러한 기술에 대한 연구가 거의 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 고려하여 계면 장력을 부분적으로 변화시키거나 모세관 벽면의 표면에너지를 부분적으로 변화시켜서 평형 접촉각을 바꾸는 방법 등을 생각할 수 있으나 이러한 방법은 추가 장치나 추가 작업이 필요한 문제점이 있게 된다.However, in the conventional microfluidic device and the diagnostic and analysis device having the same, the flow rate is increased only at a specific time point for the washing effect for the selectiveness of the reaction while minimizing the overall time required in the diagnostic and analysis device. Although the design of the flow path in the form of a key is important, there is a problem that there is little research on such technology. In consideration of these problems, a method of changing the equilibrium contact angle by partially changing the interfacial tension or partially changing the surface energy of the capillary wall may be considered, but such a method requires a further device or additional work.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 모세관 힘에 의한 자연적인 유동에서 유로의 형상 설계를 통하여 추가적인 조작 및 에너지가 필요 없이 반응의 선별성을 위한 세척 효과를 위하여 특정 시점에서만 유동 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 또한 제작이 용이하고 사용이 단순한 미세 유체 소자 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to solve this problem of the prior art, only through a specific design for the cleaning effect for the selective selectivity of the reaction without the need for additional manipulation and energy through the shape design of the flow path in the natural flow by capillary force It is to provide a microfluidic device capable of increasing the flow rate as well as being easy to manufacture and simple to use, and a diagnostic and analysis device having the same.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 미세 유체가 유동하는 미세 유로를 갖는 미세 유체 소자에서, 상기 미세 유체가 유동하는 제1단면을 갖는 유입부; 상기 유입부로부터 배출되는 미세유체가 유입되며, 상기 제1단면으로부터 상기 제1단면의 면적보다 큰 면적을 갖는 제2단면까지 소정 길이를 가지고 점차 확장되는 단면확장부; 및 상기 제2단면과 실질적으로 동일한 단면을 갖는 유동가속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자에 의해 달성된다. The object is, according to the present invention, in the microfluidic device having a microchannel through which the microfluid flows, an inlet having a first cross section through which the microfluid flows; A microfluidic discharged from the inlet, and having a predetermined length extending from the first end face to a second end face having an area larger than that of the first end face; And a flow accelerator having a cross section substantially the same as the second cross section.

여기서, 상기 유동가속부는, 내부에 상기 미세 유체가 유동하는 길이 방향의 가로로 소정 간격을 두고 상기 길이 방향을 따라 정렬되어 내부에 복수의 유로를 형성하는 적어도 하나의 가속벽을 갖는 것이 바람직하다. Here, the flow acceleration unit, it is preferable to have at least one acceleration wall arranged in the longitudinal direction at a predetermined interval horizontally in the longitudinal direction in which the microfluid flows to form a plurality of flow paths therein.

그리고, 상기 단면확장부로부터 상기 유동가속부로 유입되는 상기 미세 액체가 상기 복수의 유로로 분리되어 유동하도록 상기 가속벽의 상기 단면확장부 측 단부가 뾰족한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the end portion of the cross-sectional extension part side of the acceleration wall is pointed so that the fine liquid flowing into the flow acceleration part from the cross-sectional extension part flows separately into the plurality of flow paths.

그리고, 상기 가속벽은 상기 유동가속부의 길이방향으로 길게 형성된 박판일 수 있다.And, the acceleration wall may be a thin plate formed in the longitudinal direction of the flow acceleration portion.

또한, 상기 유동가속부의 유로의 표면은 친수성 처리되는 것이 바람직하다.In addition, the surface of the flow path of the flow acceleration portion is preferably hydrophilic treatment.

그리고, 상기 유입부는, 상기 미세 유체가 내부에 존재하는 고정 항체와 반응하는 검출부와 연결된 유로일 수 있다.The inlet may be a flow path connected to a detection unit in which the microfluid reacts with the immobilized antibody present therein.

또한, 본 발명에 따르면, 전술한 미세 유체 소자를 구비한 진단 및 분석 장치가 제공된다. In addition, according to the present invention, there is provided a diagnostic and analysis device having the aforementioned microfluidic device.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 모세관 효과로 흐르는 유체의 속도를 특정 영역에서 효과적으로 증대시키는 것으로서, 우선 모세관 유동의 근본 원인인 계면에서의 압력 차이 및 접촉각 현상에 대한 모델 방정식을 정리하고 이를 이용한 유동을 가속시키는 유동 가속 모듈의 설계 원리를 설명하기로 한다. The present invention effectively increases the velocity of a fluid flowing through a capillary effect in a specific region. First, a flow acceleration module for arranging model equations for pressure difference and contact angle at the interface, which is the root cause of capillary flow, and for accelerating the flow using the capillary effect The design principle of the circuit will be described.                     

모세관 유동 발생은 기체-액체 계면에서 발생하는 압력의 불연속 변화에 기인하며 계면이 곡률을 가지며 휘어진 경우에 발현된다. 계면 곡률의 원인은 기체-액체 계면과 고체 벽면이 만나는 삼중점에서 계면과 벽면이 이루는 접촉각(θ)이다. 일반적으로 접촉각은 벽면과 계면이 이루는 액체 쪽으로의 각도로 정의하는데, 벽면이 기체보다 액체와 더 친밀한 경우 0〈θ〈π/2 이며 반대의 경우 π/2〈θ〈π로 주어진다. 유체가 흐르는 유로의 단면이 직사각형인 경우에 대한 관의 모서리 효과를 무시하면 유동 효과를 제외한 압력 변화량은 다음과 같이 표현할 수 있다.Capillary flow generation is due to a discontinuous change in pressure occurring at the gas-liquid interface and is manifested when the interface is curved and curved. The cause of the interfacial curvature is the contact angle (θ) between the interface and the wall at the triple point where the gas-liquid interface and the solid wall meet. In general, the contact angle is defined as the angle toward the liquid at the interface between the wall and the surface, where 0 <θ <π / 2 if the wall is more intimate with the liquid than gas, and vice versa π / 2 <θ <π. Neglecting the edge effect of the tube in the case where the cross section of the fluid flow path is rectangular, the pressure change excluding the flow effect can be expressed as follows.

Figure 112004037504760-pat00001
------ (수학식 1)
Figure 112004037504760-pat00001
------ (Equation 1)

도 1은 일반적인 미세 유로의 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이, 일반적인 미세 유로는 수십에서 수백 마이크로미터(μm)의 깊이와 폭을 가지도록 제작된다. 수학식 1에서 깊이를 b, 폭을 c로 표현하였고 대부분의 경우 b<c의 조건으로 제작된다. 따라서 ΔP 발생에 대한 공헌에 따라 b를 1차 길이(primary length), c를 2차 길이(secondary length)라고 할 수 있다. 계면에서 발생한 압력변화는 계면의 위치(a)와 연결되어 ΔP/a의 압력 경사를 발생시키고 이는 유체의 움직임을 만들어낸다. 발생한 유동은 층류 영역에 포함되며, 압력 경사 항 및 유로 벽면에 의한 저항력 항(Π)과 유속(v)은 다음의 관계를 갖는다.FIG. 1 is a schematic diagram of a general microchannel, as shown here, where the general microchannel is manufactured to have a depth and width of several tens to hundreds of micrometers (μm). In Equation 1, depth is represented by b and width is represented by c. In most cases, it is manufactured under the condition of b <c. Therefore, b may be referred to as primary length and c as secondary length according to the contribution to ΔP generation. The pressure change occurring at the interface is connected to the position (a) of the interface to generate a pressure gradient of ΔP / a, which produces the motion of the fluid. The generated flow is included in the laminar flow region, and the resistive terms (?) And the flow rate (v) due to the pressure gradient term and the flow path wall surface have the following relationship.

Figure 112004037504760-pat00002
---------- (수학식 2)
Figure 112004037504760-pat00002
---------- (Equation 2)

유동 통과 단면적이 직사각형인 경우 저항력 항은 도 1의 1차 길이(b) 및 2차 길이(c)에 대하여 다음과 같이 주어진다. In the case of a rectangular flow passage cross section, the resistive term is given as follows for the primary length (b) and the secondary length (c) of FIG.                     

Figure 112004037504760-pat00003
------- (수학식 3)
Figure 112004037504760-pat00003
------- (Equation 3)

유사 정상 상태를 가정하면 계면 위치에 대한 다음의 상미분 방정식을 얻을 수 있다.Assuming a pseudo steady state, the following ordinary differential equation for the interface position can be obtained.

Figure 112004037504760-pat00004
--------- (수학식 4)
Figure 112004037504760-pat00004
--------- (Equation 4)

도 1에서와 같이 유동 통과 단면적이 직사각형이고 일정한 경우 계면 위치, 유동 속도 및 압력 분포에 관한 이론해를 얻을 수 있다. 도 2에서 2b=50μm, 2c=200μm, Υ=0.07N/m, θ=π/3인 경우에 모세관 유동의 압력 분포의 시간에 따른 변화를 나타내었다. 도 2에서 압력의 기울기가 음수인 구간이 액상 영역이고 압력 변화가 없는 구간이 기상 영역이며 기울기가 갑자기 변하는 지점이 계면의 위치에 해당한다. 액상 영역의 압력 변화량만큼 발생한 유동은 계면의 위치를 이동시키게 되며 계면의 위치가 이동한 만큼 압력 변화의 기울기는 조금씩 완만해지고 따라서 계면 이동 속도는 시간에 따라 감소하게 된다. As shown in FIG. 1, if the flow passage cross section is rectangular and constant, a theoretical solution regarding the interface position, flow velocity, and pressure distribution can be obtained. In FIG. 2, the time-dependent change in the pressure distribution of the capillary flow is shown when 2b = 50 μm, 2c = 200 μm, Υ = 0.07 N / m, and θ = π / 3. In FIG. 2, a negative pressure gradient is a liquid phase region, a pressure free interval is a gas phase region, and a sudden change in slope corresponds to a position of an interface. The flow generated by the amount of pressure change in the liquid phase region shifts the position of the interface, and as the position of the interface moves, the slope of the pressure change gradually decreases, and thus the speed of the interface movement decreases with time.

본 발명은 특정 영역에서 모세관 유동의 유속을 증가시키는 유동 가속 모델을 제공하는 것이다. 수학식 2에서 알 수 있듯이, 모세관 유동 속도는 유동이 진행됨에 따라 계면의 위치(a)가 증가한다. 따라서 ΔP가 고정된 경우, 계면의 이동 속도는 시간에 따라 감소하며 이를 다시 가속시킬 방법은 a가 증가하는 만큼 ΔP를 증가시키는 방법밖에는 없으나 이를 구현하는 방법은 매우 제한적이다. 하지만, 진 단 장치의 유로 설계에서 계면의 이동 속도가 아닌 유로 내부 특정 위치의 속도를 가속시키는 것이 필요한 경우, 본 발명에서 개발한 유동 가속 모델은 강력한 효과를 발휘하게 된다. 본 발명에서 활용한 유동 관계식은 유체 통과 단면이 다른 두 개의 유로가 연결된 경우에 대한 다음의 질량 보존식이다. The present invention provides a flow acceleration model that increases the flow rate of capillary flow in a particular region. As can be seen from Equation 2, the capillary flow velocity increases at the position (a) of the interface as the flow proceeds. Therefore, when ΔP is fixed, the moving speed of the interface decreases with time, and the only way to accelerate it again is to increase ΔP as a increases, but the implementation thereof is very limited. However, when it is necessary to accelerate the speed of a specific position inside the flow path rather than the moving speed of the interface in the flow path design of the diagnostic apparatus, the flow acceleration model developed in the present invention has a powerful effect. The flow relation formula utilized in the present invention is the following mass conservation formula for the case where two flow paths having different fluid passage cross sections are connected.

Figure 112004037504760-pat00005
-------------- (수학식 5)
Figure 112004037504760-pat00005
-------------- (Equation 5)

수학식 5에서 V1은 가속시키고자 하는 영역(D1)의 속도이며 V2는 계면이 위치하는 영역(D2)의 유동 속도에 해당한다. 수학식 5에서, V1을 증가시키는 방법은 V 2를 증가시키거나 모세관 1차 길이의 비(b2/b1) 혹은 2차 길이의 비(c2 /c1)를 증가시키는 것임을 알 수 있다. 이때 V2는 수학식 2의 지배를 받는 변수이므로 이를 증가시키는 것은 매우 제한적이지만, 모세관 1차 혹은 2차 길이의 비는 상대적으로 매우 자유롭게 변화시킬 수 있다. 본 발명의 유동 가속 모델 설계의 특징은 V1에 대한 b2/b1 혹은 c2/c1의 영향을 집중적으로 이용하였다는 것이다. In Equation 5, V 1 is the velocity of the region D 1 to be accelerated and V 2 corresponds to the flow velocity of the region D 2 at which the interface is located. In Equation 5, it can be seen that the method of increasing V 1 is to increase V 2 or increase the ratio of the capillary primary length (b 2 / b 1 ) or the ratio of the secondary length (c 2 / c 1 ). have. At this time, since V 2 is a variable controlled by Equation 2, it is very limited to increase it, but the ratio of the capillary primary or secondary lengths can be changed relatively freely. A feature of the design of the flow acceleration model of the present invention is the intensive use of the effect of b 2 / b 1 or c 2 / c 1 on V 1 .

도 3a는 모세관 1차 길이는 일정하게 유지하고 2차 길이의 비를 증가시킨 경우의 유동 가속 모델의 개략도이다. 모세관 1차 길이를 일정하게 유지한 이유는 계면의 위치가 2차 길이 증가 영역으로 이동하는 순간에 계면이 경험하는 유동 지연 효과를 최소화하기 위한 것이다. 이때 유의해야 할 것은 c2/c1의 증가로 인하여 계면에서의 모세관 압력이 감소하며 이는 유속 감소 효과를 유발한다는 것이다. 본 발명에서는 이에 대한 대비책으로 계면이 위치한 영역에 내부 벽을 삽입한 유동 가속 모델을 설계하였고 이를 도 3b에 예시하였다. 이때, 도 3b에서 삽입된 내부 벽의 개수의 증가는 ΔP 증가 효과로 유속을 증가시키지만, 어느 이상의 개수로 삽입된 내부 벽은 벽면 저항력을 증가시키므로 유속을 감소시킨다. 다시 말하면, 삽입하는 내부 벽의 두께 별로 V1을 최대화 할 수 있는 최적의 벽 개수가 존재한다. 이때 수학식 5를 이용하면 삽입하는 벽의 두께에 따라 벽의 최적 개수를 이론적으로 예측할 수 있다. 3A is a schematic diagram of a flow acceleration model when the capillary primary length is kept constant and the ratio of the secondary lengths is increased. The reason for keeping the capillary primary length constant is to minimize the flow retardation effect experienced by the interface at the moment the position of the interface moves to the secondary length increasing region. It should be noted that the capillary pressure at the interface decreases due to an increase in c 2 / c 1 , which causes a flow rate reducing effect. In the present invention, as a countermeasure, a flow acceleration model in which an inner wall is inserted into a region where an interface is located is illustrated and illustrated in FIG. 3B. At this time, the increase in the number of the inner wall inserted in Figure 3b increases the flow rate by the effect of increasing ΔP, but the inner wall inserted in any number of more increases the wall resistance force to reduce the flow rate. In other words, there is an optimal number of walls to maximize V 1 for the thickness of the inner wall to be inserted. In this case, using Equation 5 can theoretically predict the optimal number of walls according to the thickness of the wall to be inserted.

도 4a에서 a1=2000μm, 2b1=50μm, 2c1=200μm, 2b2=50μm, 2c2=2000μm, Υ=0.07N/m, θ=π/3인 경우의 압력 분포의 시간에 따른 변화를 나타내었다. 즉 단순 직선 유로에 대한 도 2의 계산 조건이 a1=2000μm까지 유지되다가 모세관 2차 길이 방향으로 10배 길이 증가한 조건에 해당한다. 도 4a에서 유체 통과 단면적이 작은 영역(D1)에서 압력은 급격하게 변하며 단면적이 큰 영역(D2)에서 완만한 기울기를 가지며 변하는 것을 확인할 수 있다. 두 영역(D1, D2)의 압력 변화 기울기의 비는 유체 통과 단면적 비와 저항력 항의 비에 반비례한다. 도 4a의 계산 조건은 저항력 항의 변화는 상대적으로 적은 경우에 해당하므로 압력 변화 기울기의 비는 대략 10:1로 주어진다. 두 영역의 속도 비는 면적 비에 반비례하므로 단면적이 작은 영역(D1)의 속도는 단면적이 큰 영역(D2)의 속도의 10배를 유지한다. 도 2의 결과와 비교하면 도 4a의 조건에서 유체 통과 단면적의 확대로 인하여 계면 압력의 크기가 작아지고 D2에서 압력 변화 기울기는 완만해졌으나 오히려 D1에서는 압력 변화 기울기가 급격하게 증가하였음을 확인할 수 있다. In FIG. 4A, the change over time of the pressure distribution when a 1 = 2000 μm, 2b 1 = 50 μm, 2c 1 = 200 μm, 2b 2 = 50 μm, 2c 2 = 2000 μm, Υ = 0.07 N / m, θ = π / 3 Indicated. That is, it corresponds to a condition in which the calculation condition of FIG. 2 for the simple straight flow path is maintained up to a 1 = 2000 μm and the length is increased ten times in the capillary secondary length direction. In FIG. 4A, the pressure rapidly changes in a region D 1 having a small fluid passage cross-sectional area, and changes with a gentle slope in the region D 2 having a large cross-sectional area. The ratio of the slope of the pressure change in the two regions D 1 and D 2 is inversely proportional to the ratio of the cross-sectional area of the fluid passage and the ratio of the resistive term. The calculation condition of FIG. 4A corresponds to a case where the change in the resistive term is relatively small, so that the ratio of the gradient of the pressure change is given by approximately 10: 1. Since the velocity ratio of the two regions is inversely proportional to the area ratio, the velocity of the region D 1 having a small cross-sectional area is maintained at ten times the velocity of the region D 2 having a large cross-sectional area. Compared with the results of FIG. 2, the size of the interfacial pressure was reduced due to the expansion of the fluid passage cross-sectional area under the conditions of FIG. 4a, and the slope of the pressure change was smoothed at D 2 , but the slope of the pressure change was rapidly increased at D 1 . Can be.

도 4b는 영역 별 속도의 시간에 따른 변화 결과이다. 그림에서 점선 부분은 유체 통과 단면적의 변화가 없는 도 2의 조건에 대한 계산 결과이고 실선 부분은 단면적 10배 확대한 도 4a의 조건에 대한 결과이다. 따라서 단면적 확대는 계면의 이동 속도(V2)를 감소시키지만, D1에서의 속도(V1)는 상대적으로 큰 값으로 유지시키는 효과를 만들어 냄을 알 수 있다. 즉 모세관 유동에서 유동 통과 단면적 확대 효과는 작은 단면적 영역 속도의 감소를 억제하는 것이라고 할 수 있다.4B is a result of time-dependent change in velocity for each region. The dotted line in the figure is the calculation result for the condition of FIG. 2 with no change in the cross-sectional area of the fluid passage, and the solid line is the result for the condition of FIG. 4A with a 10 times larger cross-sectional area. Therefore, the cross-sectional area enlargement reduces the moving speed (V 2) of the surface speed (V 1) of the D 1 can know the clearance made relative to the effect of maintaining a large value. In other words, the flow passage cross-sectional enlargement effect in the capillary flow can be said to suppress the decrease of the small cross-sectional area velocity.

도 4c는 유동 가속 모델의 내부에 벽을 삽입하여 계면 압력의 크기를 증가시킨 경우에 대한 D1 영역 속도의 시간에 따른 변화 결과를 도시한 그래프이다. 계산 조건은 도 4a의 경우와 동일하며 D2 영역에 10μm두께의 내부 벽면이 n개 삽입되었다. 도 4c에서 내부 벽의 삽입은 계면 발생 압력의 크기를 증가시키고 D1 영역의 속도(V1)를 증가시킴을 확인할 수 있다. 내부 벽을 과도하게 삽입하는 경우, 벽면의 저항력이 증가하므로 모세관 유동 속도가 감소한다. 도 8c에서 볼 수 있듯이, 내부 벽 20개 삽입은 모든 시간 구간의 속도를 증가시키지만, 내부 벽 40개 삽입의 경우 유동 가속 모델에 계면이 진입한 초기 속도는 증가하지만 내부 벽면 저항력 증가로 인하여 속도는 급격하게 다시 감소하여 t=1[s]에서의 속도는 내부 벽이 없는 경우보다 더 작은 값을 가진다. Figure 4c is a graph showing the results of the change over time of the D 1 zone speed for the case where the wall is inserted into the flow acceleration model to increase the size of the interfacial pressure. Calculation conditions are the same as in the case of FIG. 4A, and n inner wall surfaces having a thickness of 10 μm are inserted in the region D 2 . In FIG. 4C, it can be seen that the insertion of the inner wall increases the magnitude of the interface generating pressure and increases the speed V 1 of the D 1 region. In the case of excessive insertion of the inner wall, the resistance of the wall increases and thus the capillary flow rate decreases. As can be seen in FIG. 8C, the insertion of 20 inner walls increases the speed of all time intervals, while the 40 insertions of the inner walls increase the initial velocity at which the interface enters the flow acceleration model, but the speed is increased due to the increase of internal wall resistance. Suddenly decreasing again, the velocity at t = 1 [s] is smaller than without the inner wall.

본 발명에서는 사용한 수식 모델을 사용하면 주어진 조건에서 삽입할 내부 벽 개수의 최적 값을 계산할 수 있으며 이에 대한 결과를 도 4d에 나타내었다. 사용된 계산 조건은 도 4c의 경우와 동일하며 t=1[s]의 결과에 해당한다. 도 4d에서 내부 벽면 두께 별로 V1을 최대화 할 수 있는 최적의 벽면 개수가 존재하며, 삽입된 벽면의 두께가 얇을수록 유속 증가 효과는 커짐을 확인할 수 있다. 본 발명의 이론 해석 결과로부터 가능한 얇은 두께를 가지는 내부 벽의 삽입은 계면 압력 발생량을 증가시킴과 동시에 내부 저항력을 최소화하므로 유동 가속에 가장 효과적임을 알 수 있다. 단, 제작 방법에 따라 얇은 두께의 벽 제작이 제한적이므로 본 발명에서는 실제 미세 유로 제작의 용이성 등을 함께 고려하여 유동 가속 모델을 설계하였다.In the present invention, using the mathematical model used, the optimum value of the number of interior walls to be inserted under a given condition can be calculated, and the results are shown in FIG. 4D. The calculation condition used is the same as that of FIG. 4C and corresponds to the result of t = 1 [s]. In FIG. 4D, there is an optimal number of walls to maximize V 1 for each inner wall thickness, and as the thickness of the inserted wall is thinner, the effect of increasing the velocity increases. From the theoretical analysis results of the present invention, it can be seen that the insertion of the inner wall having the thinnest thickness possible is the most effective in accelerating the flow because it increases the amount of interfacial pressure and minimizes the internal resistance. However, since the production of a thin wall is limited according to the fabrication method, the present invention designed a flow acceleration model in consideration of the ease of fabrication of the actual microchannel.

도 5a는 본 발명의 제1실시예에 따른 유동 가속 모델의 미세 유체 소자의 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동 가속 모듈의 미세 유체 소자(10)는, 미세 유체가 유동하는 제1단면을 갖는 유입부(11)와, 유입부(11)로부터 배출되는 미세유체가 유입되며 제1단면으로부터 제1단면의 면적보다 큰 면적을 갖는 제2단면까지 소정 길이를 가지고 점차 확장되는 단면확장부(12)와, 제2단면과 실질적으로 동일한 단면을 가지며 내부에 미세 유체가 유동하는 길이 방향의 가로로 소정 간격을 두고 길이 방향을 따라 정렬되어 내부에 복수의 유로를 형성하는 적어도 하나의 가속벽(14)을 갖는 유동가속부(13)를 구비한다. Figure 5a is a schematic diagram of a microfluidic device of the flow acceleration model according to the first embodiment of the present invention, as shown in the microfluidic device 10 of the flow acceleration module according to the present invention, the An inlet portion 11 having a first cross section and a microfluid discharged from the inlet portion 11 flow in and gradually extend from the first cross section to a second cross section having an area larger than that of the first cross section. At least one having a cross-sectional extension 12 and a cross-section substantially the same as the second cross-section and are arranged along the longitudinal direction at predetermined intervals in a horizontal direction in the longitudinal direction in which the microfluid flows, thereby forming a plurality of flow paths therein. It has a flow acceleration portion 13 having an acceleration wall (14) of.

여기서, 단면확장부(12)의 미세 액체가 복수의 유로로 분리되어 유동하도록 가속벽(14)의 단면확장부(12) 측 선단부(15)는 뾰족한 형상을 가지며, 모세관 힘을 증가시키기 위한 가속벽(14)은 유동가속부(13)의 길이방향으로 길게 형성된 박판이다. 그리고 가속벽(14)에 의하여 유동가속부(13)는 적어도 둘 이상의 가속유로(16)를 형성하게 된다. 한편, 유동가속부(13)의 유로의 표면을 친수성 처리할 수 있다.Here, the front end portion 15 of the cross-sectional extension portion 12 side of the acceleration wall 14 has a pointed shape so that the fine liquid of the cross-sectional extension portion 12 is separated into a plurality of flow paths, and the acceleration for increasing the capillary force is increased. The wall 14 is a thin plate formed long in the longitudinal direction of the flow acceleration part 13. In addition, the acceleration accelerator 13 forms the at least two acceleration passages 16 by the acceleration walls 14. On the other hand, the surface of the flow path of the flow acceleration part 13 can be hydrophilic.

이러한 구성으로 유입부(11)로 공급된 모세관 유동은 단면확장부(12)를 통해 복수의 가속유로(16)로 이송된다. 하나의 가속 유로는 단면적이 작기 때문에 모세관 힘이 크며, 다수의 가속 유로를 배열함으로써 전체 유동이 이동하는 단면적은 증가하면서 또한 모세관 힘이 증대된다. 따라서 단면확장부(12)에서 가속유로(16)로 이송된 유동은 가속유로(16)가 없는 경우에 비해서 유속이 증대되며, 이는 유입부(11)의 유속을 현저히 증가시킨다.In such a configuration, the capillary flow supplied to the inlet 11 is transferred to the plurality of acceleration passages 16 through the cross-sectional extension 12. One acceleration flow path has a large capillary force because of its small cross-sectional area, and by arranging a plurality of acceleration flow paths, the cross-sectional area through which the entire flow moves increases and capillary force increases. Therefore, the flow transferred from the cross-sectional extension 12 to the acceleration passage 16 increases the flow rate compared to the case without the acceleration passage 16, which significantly increases the flow velocity of the inlet portion (11).

한편, 모세관 유동에 대한 저항력을 최소화하기 위하여 삽입된 가속벽(14)의 두께는 얇을수록 좋으며, 단면확장부(12)와 가속유로(16)가 연결되는 지점에서의 벽의 선단부(15)는 뾰족한 삼각형 형상을 유지하는 것이 효과적이다. 또한 모세관 유동에 저항을 주지 않기 위하여 유입부(11)와 단면확장부(12)가 연결되는 지점, 단면확장부(12)와 가속유로(16)가 연결되는 지점은 곡선으로 제작한다.  On the other hand, the thinner the thickness of the acceleration wall 14 inserted in order to minimize the resistance to capillary flow is better, the tip portion 15 of the wall at the point where the cross-sectional extension 12 and the acceleration flow path 16 is connected Maintaining a pointed triangular shape is effective. In addition, the point where the inlet portion 11 and the cross-sectional extension portion 12 are connected, and the point where the cross-sectional extension portion 12 and the acceleration passage 16 are connected to each other are manufactured in a curved line so as not to give resistance to the capillary flow.

도 5b와 도 5c는 모세관 힘을 증가시키기 위해 다양한 형상의 구조물을 포함한 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에 따른 유동 가속 모델의 개략도이다. 도 5a의 제1실시예에 대응되는 구성요소에는 각각 'a' 및 'b'가 부가되어 지시되는데, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 도 5a의 가속벽(14)을 대신하여 원형이나 사각형 등의 다양한 구조물을 삽입함으로써 유동 가속 모델의 모세관 힘을 증가시킨다. 이 때 구조물은 유로의 바닥면에서 윗면까지 연결되는 기둥 형태이거나 유로의 바닥면에서 윗면 사이의 높이까지 적절한 높이를 선택하여 제작될 수 있다.5B and 5C are schematic diagrams of a flow acceleration model according to the second and third embodiments of the present invention including structures of various shapes to increase capillary force. The components corresponding to the first embodiment of FIG. 5A are indicated by adding 'a' and 'b', respectively, as shown in these figures, in place of the acceleration wall 14 of FIG. Increase the capillary force of the flow acceleration model by inserting the various structures of. In this case, the structure may be manufactured by selecting a suitable height from the bottom surface of the flow path to the top or a height between the top surface and the bottom surface of the flow path.

도 6은 본 발명에 따른 유동 가속 모델을 응용한 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 및 분석 장치의 개략도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 및 분석 장치(1)는 외부에서 진단하고자 하는 시료가 공급되는 시료도입부(101)와, 반응부(102)와, 유동 지연 모델(104, 105)과, 검출부(103)와, 유동 가속 모델(110)을 구비한다. 여기서 유동 지연 모델은 ΔP를 감소시킨 방법을 사용한 것으로서, 1차 길이 혹은 2차 길이에 대하여 벽면에 굴곡을 줌으로써 계면 곡률을 효과적으로 조절하여 유동을 특정 영역에서 지연시킨 것이다.Figure 6 is a schematic diagram of a diagnostic and analysis device according to an embodiment of the present invention applying the flow acceleration model according to the present invention, the diagnostic and analysis device 1 according to an embodiment of the present invention to be diagnosed from the outside The sample introduction part 101 to which a sample is supplied, the reaction part 102, the flow delay models 104 and 105, the detection part 103, and the flow acceleration model 110 are provided. Here, the flow retardation model uses a method of reducing ΔP. The flow retardation model retards the flow in a specific region by effectively adjusting the interface curvature by bending the wall with respect to the primary length or the secondary length.

반응부(102)에는 검출 항체(detection antibody)와 형광 발색단(fluorescent dye)의 결합체가 미리 포함되며, 검출부(103)에는 고정 항체(capture antibody)가 미리 표면에 고정된다. 진단 및 분석 장치(1)의 시료도입부를 통해 공급된 시료는 미세 유로를 통해 반응부(102)로 이송된다. 반응부(102)에서는 시료 내의 항원(antigen)이 검출 항체 및 형광 발색단의 결합체와 반응하여, 항원-항체-형광 발색단 결합체를 구성한다. 이 때 반응 시간을 확보하기 위하여 유동 지연 모델(104, 105)이 도입되며, 유동 지연 모델(104, 105)의 설계에 따라 반응부(102)에서의 반응 시간을 조절할 수 있다. 반응부(102)에 미리 포함된 검출 항체-형광 발색단 결합체는 이 장치에 고정된 것이 아니기 때문에 반응부(102)에서의 항원-항체-형광 발색단 결합체는 미세 유로를 통해 검출부(103)로 이송된다. 검출부(103)에는 고정 항체가 표면에 고정되어 있어서, 항원-항체-형광 발색단 결합체가 검출부(103)의 고정 항체와 반응하여 검출부(103)에 고정된다. 이 때 유동 지연 모델(104, 015)을 이용하여 검출부(103)의 반응 시간을 조절한다. 검출부(103)에서의 반응이 완료된 후, 시료는 유동 가속 모델(110)로 이동한다. 유동 가속 모델(110)의 작용으로 유동 가속 모델(110) 이전의 미세 유로에 있는 시료는 유속이 증가하며, 이를 통해, 검출부(103)에 존재하는 불필요한 물질이나 비특이적으로 결합된 항원-항체-형광 발색단 결합체가 제거된다.The reaction unit 102 includes a combination of a detection antibody and a fluorescent dye in advance, and the detection unit 103 is fixed to the surface in advance. The sample supplied through the sample introduction unit of the diagnostic and analysis device 1 is transferred to the reaction unit 102 through the microchannel. In the reaction unit 102, an antigen in a sample reacts with a combination of a detection antibody and a fluorophore to form an antigen-antibody-fluorescence chromophore conjugate. At this time, the flow delay models 104 and 105 are introduced to secure the reaction time, and the reaction time in the reaction unit 102 may be adjusted according to the design of the flow delay models 104 and 105. Since the detection antibody-fluorescence chromophore conjugate previously included in the reaction unit 102 is not fixed to this device, the antigen-antibody-fluorescence chromophore conjugate in the reaction unit 102 is transferred to the detection unit 103 through the microchannel. . The immobilized antibody is immobilized on the surface of the detector 103 so that the antigen-antibody-fluorescent chromophore conjugate reacts with the immobilized antibody of the detector 103 and is immobilized to the detector 103. At this time, the reaction time of the detector 103 is adjusted using the flow delay models 104 and 015. After the reaction in the detector 103 is completed, the sample moves to the flow acceleration model 110. The flow rate of the sample in the microchannel before the flow acceleration model 110 is increased by the action of the flow acceleration model 110, through which the unnecessary substance or non-specifically bound antigen-antibody-fluorescence present in the detector 103 is increased. The chromophore conjugate is removed.

본 발명에서 제작되는 미세 유로는 음각의 패턴을 포함한 플레이트를 평평하거나 양각 또는 음각이 포함된 플레이트로 덮어 형성하게 된다. 이 플레이트는 폴리머, 금속, 실리콘, 유리, PCB(Printed Circuit Board) 등의 다양한 소재가 가능하며, 바람직하게는 폴리머 물질을 구비한다. 예를 들면 PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), COC(cycloolefin copolymer), PDMS(polydimethylsiloxane), PA(polyamide), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PPE(polyphenylene ether), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PEEK(polyetherketone), PTFE(polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PBT(polybutyleneterephthalate), FEP(fluorinated ethylenepropylene)과 같은 플라스틱을 말한다. 이와 같은 물질들은 사출 성형, 핫 엠보싱 또는 캐스팅과 같은 주형 성형에 많이 이용되고 있다. 특히, 이와 같은 물질은 일반적으로 불활성 물질이면서 제작의 용이성, 저렴한 비용 및 일회성에 기인하여 위 미세 유로에 바람직하다. The micro-channel manufactured in the present invention is formed by covering the plate including the pattern of the intaglio flat or embossed or the plate containing the intaglio. The plate may be made of various materials such as polymer, metal, silicon, glass, printed circuit board (PCB), and preferably includes a polymer material. For example, PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), COC (cycloolefin copolymer), PDMS (polydimethylsiloxane), PA (polyamide), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PPE (polyphenylene ether), PS (polystyrene), It refers to plastics such as polyoxymethylene (POM), polyetherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylchloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polybutyleneterephthalate (PBT), and fluorinated ethylenepropylene (FEP). Such materials are widely used in mold molding such as injection molding, hot embossing or casting. In particular, such materials are generally inert and are preferred for the gastric flow path due to their ease of manufacture, low cost and one-off.                     

본 발명에 따라 미세 유로를 제작하는 방법은 미세 유로와 대응되는 형상의 양각으로 형성된 주형판을 제작하고, 주형판 위에 음각의 플레이트를 본뜬 후, 각각의 플레이트와 제2 플레이트의 표면의 친수성을 조절하며, 음각의 플레이트를 제2 플레이트에 접합하게 된다.According to the present invention, a method for manufacturing a micro-channel includes manufacturing a mold plate formed with an embossed shape corresponding to the micro-channel, and imitating a negative plate on the template, and then adjusting the hydrophilicity of the surface of each plate and the second plate. And, the negative plate is bonded to the second plate.

전술한 실시 예들에서는, 유동가속부에 가속벽이 설치된 것에 대하여 상술하였으나, 유동가속부의 단면적을 유입부보다 확장함으로써 유입부의 유속의 증가를 충분히 유도할 수 있다면 유동가속부에 가속벽을 설치하지 않을 수 있음은 당연하다.In the above-described embodiments, the acceleration wall is provided in the flow acceleration section, but the acceleration wall is not installed in the flow acceleration section if the flow velocity of the inflow section can be sufficiently increased by extending the cross-sectional area of the flow acceleration section than the inflow section. Of course it can.

또한 전술한 실시 예들에서는 미세 유체 소자의 단면적 형상이 사각형인 것에 대하여 상술하였으나, 이는 예시적인 것으로서 미세 유체 소자의 단면적 형상은 원형 등 다양한 형상일 수 있음은 물론이다. In addition, in the above-described embodiments, the cross-sectional shape of the microfluidic device has been described above as a quadrangular shape. However, the cross-sectional shape of the microfluidic device may be various shapes such as a circular shape.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모세관 힘에 의한 자연적인 유동에서 유로의 형상 설계를 통하여 추가적인 조작 및 에너지가 필요 없이 반응의 선별성을 위한 세척 효과를 위하여 특정 시점에서만 유동 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 또한 제작이 용이하고 사용이 단순하도록 한 미세 유체 소자 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, through the shape design of the flow path in the natural flow by the capillary force, it is possible to increase the flow rate only at a certain time point for the washing effect for the selectivity of the reaction without the need for additional manipulation and energy. In addition, there is also provided a microfluidic device that is easy to manufacture and simple to use, and a diagnostic and analysis device having the same.

Claims (7)

미세 유체가 유동하는 미세 유로를 갖는 미세 유체 소자에서, 상기 미세 유체가 유동하는 제 1 단면을 갖는 유입부;A microfluidic device having a microchannel through which microfluids flow, an inlet having a first cross section through which the microfluid flows; 상기 유입부로부터 배출되는 미세유체가 유입되며, 상기 제 1 단면으로부터 상기 제 1 단면의 면적보다 큰 면적을 갖는 제 2 단면까지 소정 길이를 가지고 점차 확장되는 단면확장부; 및A microscopic fluid flowing in from the inlet, and having a predetermined length extending from the first cross-section to a second cross-section having an area larger than that of the first cross-section; And 모세관 유동에 의해 상기 유입부에서의 유속을 가속시킬 수 있도록 상기 제 2 단면과 동일한 단면을 가지고, 내부에 상기 미세 유체가 유동하는 길이 방향의 가로로 소정 간격을 두고 상기 길이 방향에 따라 정렬되어 내부에 복수의 유로를 형성하는 적어도 하나의 가속벽을 갖는 유동가속부;It has the same cross section as the second cross section so as to accelerate the flow rate at the inlet by capillary flow, and is aligned along the length direction at a predetermined interval in the horizontal direction in which the microfluid flows therein. A flow acceleration part having at least one acceleration wall forming a plurality of flow paths in the flow path; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자.Microfluidic device comprising a. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 단면확장부로부터 상기 유동가속부로 유입되는 상기 미세 액체가 상기 복수의 유로로 분리되어 유동하도록 상기 가속벽의 상기 단면확장부 측 단부가 뾰족한 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자.The microfluidic device of claim 1, wherein the end surface of the accelerated wall has a pointed end portion such that the microfluidic liquid flowing from the cross-sectional extension part to the flow acceleration part is separated into the plurality of flow paths. 제 1 항에 있어서, 상기 가속벽은 상기 유동가속부의 길이방향으로 길게 형성된 박판인 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자.The microfluidic device of claim 1, wherein the acceleration wall is a thin plate formed to extend in the longitudinal direction of the flow acceleration part. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유동가속부의 유로의 표면은 친수성 처리된 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자.The surface of the flow path of the flow acceleration portion is a microfluidic device, characterized in that the hydrophilic treatment. 제1항에서,In claim 1, 상기 유입부는, 상기 미세 유체가 내부에 존재하는 고정 항체와 반응하는 검출부와 연결된 유로인 것을 특징으로 하는 미세 유체 소자.The inlet is a microfluidic device, characterized in that the flow path is connected to the detection unit for the microfluid reacts with the immobilized antibody present therein. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 미세 유체 소자를 구비한 진단 및 분석 장치.A diagnostic and analysis device comprising the microfluidic device according to any one of claims 1 and 3 to 6.
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