KR102564002B1 - Microfluidic system and microfluidic control method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세유체 제어 시스템 및 이를 이용한 미세유체 제어 방법에 관한 것으로, 반응액을 저장하기 위한 저장 챔버 및 저장 챔버와 연통된 수용 챔버를 포함하는 미세유체 칩; 및 미세유체 칩 내의 반응액을 제어하기 위한 미세유체 제어장치를 포함하되, 미세유체 제어장치는: 미세유체 칩과 접촉하여, 미세유체 칩의 이동과 함께 회전하는 제1 롤러; 및 제1 롤러의 외주면 상에 형성된 가압돌기를 포함하고, 가압돌기는 저장 챔버와 대응되는 형상을 갖는 미세유체 제어 시스템이 제공된다.The present invention relates to a microfluidic control system and a microfluidic control method using the same, comprising: a microfluidic chip including a storage chamber for storing a reaction solution and a receiving chamber communicating with the storage chamber; and a microfluidic control device for controlling a reaction solution in the microfluidic chip, wherein the microfluidic control device includes: a first roller that contacts the microfluidic chip and rotates along with the movement of the microfluidic chip; and a pressure protrusion formed on an outer circumferential surface of the first roller, wherein the pressure protrusion has a shape corresponding to that of the storage chamber.
Description
본 발명은 미세유체 제어 시스템 및 이를 이용한 미세유체 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 반응액을 정밀하게 이송할 수 있는 미세유체 제어 시스템 및 이를 이용한 미세유체 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic control system and a microfluidic control method using the same, and more particularly, to a microfluidic control system capable of precisely transferring a reaction solution and a microfluidic control method using the same.
생체 시료를 손쉽고 빠르게 진단 분석하기 위한 바이오칩의 개발이 이루어지고 있다. 이들 바이오칩에는 생체시료만 투입하는 방식과 여러가지 반응액을 순차적으로 투입하는 방식이 있다. 전자는 간단한 형태라는 장점이 있지만 복잡한 생화학적 반응이 필요한 진단 분석에는 적용이 불가하다. 후자는 복잡한 반응이 가능하여 여러가지 분석 프로토콜의 적용이 가능한 장점이 있는 반면에 반응액 저장 및 공급을 위한 복잡한 구동 장치가 추가로 필요하다.Biochips are being developed for easily and quickly diagnosing and analyzing biological samples. These biochips include a method in which only biological samples are injected and a method in which various reaction solutions are sequentially introduced. The former has the advantage of being a simple form, but cannot be applied to diagnostic analysis that requires complex biochemical reactions. The latter is capable of complex reactions and has the advantage of being able to apply various analysis protocols. On the other hand, a complex driving device for storing and supplying the reaction solution is additionally required.
최근의 바이오칩 개발 동향을 살펴보면, 고감도, 정량화, 재현성, 다종 동시 분석 등을 갖춘 고기능성 바이오칩의 개발이 주류를 이루고 있다. 또한, 시료 전처리, 분석 및 측정을 순차적으로 하나의 칩에서 수행하는 랩온어칩(lab-on-a-chip) 형태의 바이오칩의 개발이 이루어지고 있다. 이와 같이, 고기능성 랩온어칩 형태의 바이오칩 개발을 위해서는 복잡한 반응 프로토콜의 재현성 있는 구현이 필요하며, 이는 정밀하고, 자동화된 반응액의 공급에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 재현성 있고 정밀한 반응 프로토콜의 구현을 위한 미세유체 제어 시스템과 이를 이용한 미세유체 제어 방법에 대한 연구가 필요하다.Looking at recent biochip development trends, the development of highly functional biochips equipped with high sensitivity, quantification, reproducibility, and simultaneous analysis of multiple types is mainstream. In addition, a lab-on-a-chip biochip in which sample preprocessing, analysis, and measurement are sequentially performed on one chip is being developed. As such, reproducible implementation of complex reaction protocols is required to develop highly functional lab-on-a-chip type biochips, which can be achieved by precise and automated supply of reaction solutions. Therefore, research on a microfluidic control system and a microfluidic control method using the microfluidic control system for implementing a reproducible and precise reaction protocol is required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반응액의 정밀한 제어가 가능하고, 다양한 랩온어칩(lab-on-a-chip)에 적용이 가능한 미세유체 제어 시스템 및 이를 이용한 미세유체 제어 방법을 제공하는데 있다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a microfluidic control system capable of precise control of a reaction solution and applicable to various lab-on-a-chips, and a microfluidic control method using the same.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어장치는 반응액을 저장하기 위한 저장 챔버 및 상기 저장 챔버와 연통된 수용 챔버를 포함하는 미세유체 칩; 및 상기 미세유체 칩 내의 상기 반응액을 제어하기 위한 미세유체 제어장치를 포함하되, 상기 미세유체 제어장치는: 미세유체 칩과 접촉하여, 상기 미세유체 칩의 이동과 함께 회전하는 제1 롤러; 및 상기 제1 롤러의 외주면 상에 형성된 가압돌기를 포함하고, 상기 가압돌기는 상기 저장 챔버와 대응되는 형상을 가질 수 있다.A microfluidic control device according to embodiments of the present invention for solving the above problems includes a microfluidic chip including a storage chamber for storing a reaction solution and a receiving chamber communicating with the storage chamber; and a microfluidic control device for controlling the reaction solution in the microfluidic chip, wherein the microfluidic control device includes: a first roller that contacts the microfluidic chip and rotates along with the movement of the microfluidic chip; and a pressure protrusion formed on an outer circumferential surface of the first roller, wherein the pressure protrusion may have a shape corresponding to that of the storage chamber.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하되, 상기 저장 챔버는 상기 몸체부 및 상기 커버시트에 의해 정의될 수 있다.According to embodiments, the microfluidic chip may include a body and a cover sheet covering the body, and the storage chamber may be defined by the body and the cover sheet.
실시예들에 따르면, 상기 커버시트는 신축성을 가질 수 있다.According to embodiments, the cover sheet may have elasticity.
실시예들에 따르면, 상기 몸체부와 마주하는 상기 커버시트의 일면 상의 접착층을 더 포함할 수 있다.According to embodiments, an adhesive layer on one side of the cover sheet facing the body portion may be further included.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 칩은 상기 미세유체 칩 내부의 공기를 배기하기 위한 배기홀을 더 포함하되, 상기 배기홀은 상기 수용 챔버와 연통될 수 있다.According to embodiments, the microfluidic chip may further include an exhaust hole for exhausting air inside the microfluidic chip, and the exhaust hole may communicate with the accommodation chamber.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하되, 상기 배기홀은 상기 커버시트 내에 형성되고, 상기 배기홀은 상기 몸체부 내에 형성된 배기 채널에 의해 상기 수용 챔버와 연통될 수 있다.According to embodiments, the microfluidic chip includes a body and a cover sheet covering the body, wherein the exhaust hole is formed in the cover sheet, and the exhaust hole is accommodated by an exhaust channel formed in the body. It can communicate with the chamber.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 제어장치는 제1 롤러와 인접하게 배치되는 제2 롤러를 더 포함하되, 상기 미세유체 칩은 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러에 의해 지지되고, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러는 미세유체 칩의 이동과 함께 회전할 수 있다.According to embodiments, the microfluidic control device further includes a second roller disposed adjacent to the first roller, wherein the microfluidic chip is supported by the first roller and the second roller, and the first roller The roller and the second roller may rotate together with the movement of the microfluidic chip.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 제어장치는 상기 제2 롤러의 내부에 배치되어, 제2 롤러의 외주면의 일부를 구성하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.According to embodiments, the microfluidic controller may further include an elastic member disposed inside the second roller and constituting a part of an outer circumferential surface of the second roller.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 제어장치는 구동 부재를 더 포함하되, 상기 구동 부재는 상기 제1 롤러에 회전력을 인가하도록 구성될 수 있다.According to embodiments, the microfluidic control device may further include a driving member, and the driving member may be configured to apply rotational force to the first roller.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 제어장치는 상기 제1 롤러의 내부에 배치되는 온도제어부를 더 포함할 수 있다.According to embodiments, the microfluidic control device may further include a temperature controller disposed inside the first roller.
실시예들에 따르면, 상기 제1 롤러의 외주면 상에서, 상기 온도제어부와 상기 가압돌기 사이의 거리는 상기 저장 챔버와 상기 수용 챔버의 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.According to embodiments, on an outer circumferential surface of the first roller, a distance between the temperature controller and the pressure protrusion may be substantially the same as a distance between the storage chamber and the accommodation chamber.
실시예들에 따르면, 상기 저장 챔버 및 상기 가압돌기는 테이퍼(taper)진 형상을 가질 수 있다.According to embodiments, the storage chamber and the pressure protrusion may have a tapered shape.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 방법은 반응액을 저장하기 위한 저장 챔버 및 상기 저장 챔버와 연통된 수용 챔버를 포함하는 미세유체 칩 내의 미세유체 제어 방법에 있어서, 상기 미세유체 칩을 제1 롤러 및 상기 제1 롤러의 외주면 상에 형성된 가압돌기를 포함하는 미세유체 제어장치에 결합시키는 것; 상기 제1 롤러를 회전시켜 상기 가압돌기로 상기 저장 챔버를 가압하는 것을 포함하되, 상기 저장 챔버 내의 반응액은 상기 가압하는 것에 의해 상기 수용 챔버 내부로 이송될 수 있다.A microfluidic control method according to embodiments of the present invention for solving the above problems is a microfluidic control method in a microfluidic chip including a storage chamber for storing a reaction solution and an accommodation chamber communicating with the storage chamber, coupling the microfluidic chip to a microfluidic control device including a first roller and a pressure protrusion formed on an outer circumferential surface of the first roller; The method may include pressing the storage chamber with the pressing protrusion by rotating the first roller, and the reaction liquid in the storage chamber may be transferred into the accommodation chamber by the pressing.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하고,According to embodiments, the microfluidic chip includes a body and a cover sheet covering the body,
상기 저장 챔버는 상기 몸체부 및 상기 커버시트에 의해 정의되되, 상기 저장 챔버를 가압하는 것은 상기 커버시트를 상기 가압돌기로 가압하는 것을 포함할 수 있다.The storage chamber may be defined by the body and the cover sheet, and pressing the storage chamber may include pressing the cover sheet with the pressing protrusion.
실시예들에 따르면, 가압돌기로 커버시트를 가압하는 것은: 상기 가압돌기를 이용하여 상기 커버시트를 상기 저장 챔버의 바닥면의 일 지점으로부터 타 지점까지 순차적으로 접촉시키는 것을 포함할 수 있다.According to embodiments, pressing the cover sheet with the pressure protrusion may include sequentially contacting the cover sheet from one point to another point on the bottom surface of the storage chamber using the pressure protrusion.
실시예들에 따르면, 상기 가압하는 것에 의해, 상기 몸체부와 마주하는 커버시트의 일면의 적어도 일부는 상기 저장 챔버의 바닥면과 접착될 수 있다.According to embodiments, by the pressing, at least a portion of one surface of the cover sheet facing the body portion may be adhered to the bottom surface of the storage chamber.
실시예들에 따르면, 상기 제1 롤러가 회전하는 동안 상기 미세유체 칩은 선형으로 이동하되, 제1 롤러의 외주면의 선속도는 상기 미세유체 칩의 이동속도와 동일할 수 있다.According to embodiments, while the first roller rotates, the microfluidic chip moves linearly, and the linear speed of the outer circumferential surface of the first roller may be the same as the moving speed of the microfluidic chip.
실시예들에 따르면, 상기 미세유체 제어장치는 제1 롤러 내부에 배치되는 온도제어부를 더 포함하되, 상기 온도제어부를 상기 수용 챔버 상에 위치시켜 상기 수용 챔버로 이송된 상기 반응액의 온도를 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.According to embodiments, the microfluidic controller further includes a temperature control unit disposed inside the first roller, and controls the temperature of the reaction liquid transferred to the accommodation chamber by placing the temperature control unit on the accommodation chamber. may further include
본 발명의 실시예들에 따르면, 반응액의 정밀한 제어가 가능하고, 다양한 종류의 반응액의 이송이 가능한 미세유체 제어 시스템이 제공될 수 있다.According to embodiments of the present invention, a microfluidic control system capable of precisely controlling reaction liquids and transporting various types of reaction liquids may be provided.
본 발명의 실시예들에 따르면, 간편하고, 비용이 저렴하며, 미세유체의 이송속도를 용이하게 조절할 수 있는 미세유체 제어 방법이 제공될 수 있다.According to the embodiments of the present invention, a microfluidic control method that is simple, inexpensive, and can easily adjust the transport speed of the microfluid can be provided.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 도면으로, 미세유체 칩의 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예들에 따른 가압돌기를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예들에 따른 저장 챔버와 그에 대응하는 형상을 갖는 가압 돌기를 설명하기 위한 도면들로, 도 2의 저장부에 대응된다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제2 롤러 및 미세유체 칩을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 미세유체 제어 시스템을 이용한 미세유체 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12 내지 도 15는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 미세유체 제어 시스템을 이용한 미세유체 제어 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a diagram for explaining a microfluidic control system according to embodiments of the present invention.
2 is a plan view for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention.
3 is a view for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention, and is an exploded perspective view of the microfluidic chip.
4 and 5 are plan views for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a microfluidic control system according to embodiments of the present invention.
7A to 7D are cross-sectional views for explaining a pressing protrusion according to embodiments of the present invention.
8A to 8C are drawings for explaining a storage chamber according to embodiments of the present invention and a pressure protrusion having a shape corresponding to the storage chamber, and corresponds to the storage unit of FIG. 2 .
9 is a perspective view illustrating a second roller and a microfluidic chip according to embodiments of the present invention.
10 is a diagram for explaining a microfluidic control system according to embodiments of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a microfluidic control method using the microfluidic control system described with reference to FIGS. 1 to 10 .
12 to 15 are cross-sectional views for explaining a microfluidic control method using the microfluidic control system described with reference to FIGS. 1 to 10 .
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' means that a stated component, step, operation, and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shapes shown, but also include changes in shapes generated according to manufacturing processes. For example, an etched region shown at right angles may be round or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention.
이하 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Referring to the following drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a microfluidic control system according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 시스템은 미세유체 칩(100, microfluidic chip) 및 미세유체 제어장치(200)를 포함할 수 있다. 미세유체 칩(100)은 그 내부에 반응액(300)을 저장할 수 있다. 미세유체 칩(100)은 미세유체 제어장치(200)에 투입될 수 있으며, 미세유체 제어장치(200)는 미세유체 칩(100) 내에 저장된 반응액(300)을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a microfluidic control system according to embodiments of the present invention may include a microfluidic chip (100) and a
구체적으로, 미세유체 칩(100)은 반응액(300)을 저장하기 위한 저장 챔버(110) 및 저장 챔버(110)와 연통된 수용 챔버(130)를 포함할 수 있다. 미세유체 칩(100)은 저장 챔버(110) 내에 반응액(300)이 저장된 상태로 미세유체 제어장치(200)에 투입될 수 있다. 미세유체 제어장치(200)로 투입된 미세유체 칩(100)은 일 방향으로 이동하여 미세유체 제어장치(200)를 통과할 수 있다.Specifically, the
미세유체 제어장치(200)는 서로 인접한 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)를 포함할 수 있으며, 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220) 사이에는 미세유체 칩(100)을 투입하기 위한 투입구(215)가 형성될 수 있다. 제1 롤러(210)의 외주면 상에는 저장 챔버(110)와 대응되는 형상을 갖는 가압돌기(230)가 형성될 수 있다. 가압돌기(230)는 미세유체 칩(100)이 미세유체 제어장치(200)를 통과하는 동안 저장 챔버(110)를 가압하여, 저장 챔버(110) 내의 반응액(300)을 수용 챔버(130) 내부로 이송할 수 있다. 미세유체 칩(100) 및 미세유체 제어장치(200)를 포함하는 미세유체 제어 시스템의 동작에 대해서는 이후 도 10 내지 도 15를 참조하여 다시 상세하게 설명한다. The
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 도면으로, 미세유체 칩의 분해 사시도이다.2 is a plan view for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention. 3 is a view for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention, and is an exploded perspective view of the microfluidic chip.
도 2 및 도 3을 참조하면, 미세유체 칩(100)은 일 방향으로 배열된 저장부(R1), 수용부(R2) 및 배기부(R3)를 포함할 수 있다. 저장부(R1)는 반응액을 저장하기 위한 부분일 수 있으며, 수용부(R2)는 저장부(R1)로부터 반응액(300)을 공급받는 부분일 수 있다. 배기부(R3)는 저장부(R1) 및 수용부(R2) 내의 공기를 배기하기 위한 부분일 수 있다. 미세유체 칩(100)은 바이오 칩 또는 화학 반응 칩일 수 있다. 미세유체 칩(100)은, 예컨대, 바이오 칩으로서, 면역반응 칩, 유전자 칩, 세포반응 칩 또는 세포 분리 칩일 수 있다. 미세유체 칩(100)은, 예컨대, 화학반응 칩으로서, 성분 분리 칩, 유체 혼합 칩 또는 유체 희석 칩일 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
미세유체 칩(100)은 일 방향으로 배열된, 저장 챔버(110), 이송채널(120) 수용 챔버(130), 배기채널(140) 및 배기홀(150)을 포함할 수 있다. 저장 챔버(110)가 저장부(R1)에 형성될 수 있다. 저장 챔버(110)는 반응액(300)을 저장하기 위한 내부공간을 가질 수 있다. 저장 챔버(110)는 평탄한 바닥면을 가질 수 있으며, 수직적 관점에서 직사각형의 형상을 가질 수 있다. The
수용 챔버(130)가 수용부(R2)에 배치될 수 있다. 수용 챔버(130)는 저장 챔버(110)로부터 반응액(300)을 공급받기 위한 내부 공간을 가질 수 있다. 실시예들에 따르면, 수용 챔버(130) 내에는 생체 시료(예컨대, 혈액, 배뇨, 또는 타액 등)에 포함된 바이오마커, 즉, 타겟 물질과 생화학 반응이 수행되기 위한 항체, 유전자, 나노 입자, 리셉터, 염분 등의 반응 물질이 제공될 수 있다. 수용 챔버(130)는 반응 물질이 타겟 물질을 포함하는 반응액(300)이 반응하는 반응공간일 수 있다. 예컨대, 수용 챔버(130)의 내부에서는 중합효소 연쇄반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)이 수행될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 수용 챔버(130)는 저장 챔버(110)의 내부 공간과 동일한 크기의 내부 공간을 가질 수 있다. 수용 챔버(130)는 저장 챔버(110)와 유사한 구조를 가질 수 있다.An
이송채널(120)이 저장 챔버(110)와 수용 챔버(130)의 사이에 형성될 수 있다. 이송채널(120)은 저장 챔버(110)와 수용 챔버(130)를 연결할 수 있다. 즉, 저장 챔버(110) 및 수용 챔버(130)는 이송채널(120)에 의해 서로 연통될 수 있다. 이송채널(120)은 저장 챔버(110)로부터 수용 챔버(130)로 반응액(300)을 전달할 수 있도록 관의 형태를 가질 수 있다. 이송채널(120)은 저장 챔버(110) 및 수용 챔버(130)에 비해 작은 폭 및/또는 깊이를 가질 수 있다. A
배기홀(150)이 배기부(R3) 내에 형성될 수 있다. 배기홀(150)은 미세유체 칩(100) 내의 공기를 미세유체 칩(100)의 외부로 배기할 수 있다. 실시예들에 따르면, 배기홀(150)은 수용 챔버(130)와 인접하게 배치될 수 있으며, 배기채널(140)에 의해 수용 챔버(130)와 연결될 수 있다. 즉, 배기홀(150)과 수용 챔버(130)는 배기채널(140)의 일단 및 타단에 각각 연결되어 서로 연통될 수 있다. 이에 따라, 배기홀(150)은 수용 챔버(130) 내부의 공기를 미세유체 칩(100)의 외부로 배기할 수 있다. 배기홀(150)은 반응액(300)의 이송을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 저장 챔버(110) 내의 반응액(300)이 수용 챔버(130)로 이송되는 경우, 수용 챔버(130) 내부의 압력이 증가할 수 있다. 증가된 수용 챔버(130) 내부의 압력은 반응액(300)의 이송을 방해할 수 있다. 배기홀(150)은 저장 챔버(110) 내의 반응액(300)이 수용 챔버(130)로 이송되는 동안 수용 챔버(130) 내부의 공기를 미세유체 칩(100)의 외부로 배기하여 수용 챔버(130) 내부의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다. An
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 미세유체 칩(100)은 복수의 층들이 적층된 구조를 가질 수 있다. 미세유체 칩(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(180) 및 몸체부(180)를 덮는 커버시트(190)를 포함할 수 있다. Referring back to FIGS. 2 and 3 , the
몸체부(180)는 기판(182) 및 기판(182) 상의 중간층(184)을 포함할 수 있다. 기판(182)은 평판의 구조를 가질 수 있다. 기판(182)은 평탄한 상면을 가질 수 있다. 중간층(184)이 기판(182)상에 배치될 수 있다. 중간층(184)은 저장 챔버(110), 이송채널(120), 수용 챔버(130) 및 배기채널(140)의 형상에 대응되는 개구부(186)를 가질 수 있다. 몸체부(180)는, 미세유체 제어장치(200)의 내부에서 일정한 형상을 유지할 수 있도록, 커버시트(190)에 비해 강성(rigidity)이 높은 재질을 포함할 수 있다. 몸체부(180)는, 예컨대, 플라스틱, 유리, 금속, 펄프 또는 이들이 조합된 물질로 이루어질 수 있다.The
커버시트(190)가 중간층(184)의 상면 상에 배치될 수 있다. 커버시트(190)는 기판(182) 및 중간층(184)에 비해 얇은 두께 및 낮은 강성(rigidity)을 가질 수 있다. 커버시트(190)는 신축성을 가질 수 있다. 커버시트(190)는 예컨대, 라텍스, PDMS(polydimethylsiloxane), 금속 박막, 필름 등을 포함할 수 있다. 커버시트(190)는, 도 1을 참조하여 설명한 가압돌기(230)에 의해 가압되는 경우, 형상이 변할 수 있다. 몸체부(180)와 마주하는 커버시트(190)의 일면은 접착력을 가질 수 있다. 실시예들에 따르면, 몸체부(180)와 마주하는 커버시트(190)의 일면 상에는 접착층(192)이 배치될 수 있다. 커버시트(190)는 접착력을 갖는 면이 몸체부(180)를 향하도록 몸체부(180)에 부착될 수 있다. 커버시트(190)가 가압돌기(230)에 의해 가압되는 경우, 커버시트(190)의 상기 일면의 적어도 일부는 기판(182)의 상면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 반응액(300)의 역류가 방지될 수 있다(도 14 참조). 실시예들에 따르면, 커버시트(190)는 접착층(192) 없이 열을 이용한 라미네이팅 공정에 의해 몸체부(180)에 접착될 수도 있다. 실시예들에 따르면, 커버시트(190)는 복원력을 갖지 않는 재질로 구성될 수 있다. 커버시트(190)가 가압돌기(230)에 의해 가압되는 경우, 커버시트(190)는 커버시트(190)의 상기 일면의 적어도 일부는 기판(182)의 상면에 접촉하도록 변형될 수 있다. A
저장 챔버(110) 및 수용 챔버(130)는 몸체부(180) 및 커버시트(190)에 의해 경계면이 정의될 수 있다. 구체적으로, 기판(182)의 상면은 저장 챔버(110)와 수용 챔버(130)의 바닥면을 정의할 수 있다. 중간층(184)의 개구부(186)의 내측면들은 저장 챔버(110) 및 수용 챔버(130)의 내측면을 정의할 수 있다. 커버시트(190)의 하면은 저장 챔버(110) 및 수용 챔버(130)의 윗면을 정의할 수 있다.A boundary between the
배기홀(150)은 커버시트(190) 내에 형성될 수 있으며, 배기채널(140)은 몸체부(180) 내에 형성될 수 있다. 배기홀(150)은 배기채널(140)의 일단 상에 배치될 수 있다. 배기홀(150)은 배기채널(140)에 의해 수용 챔버(130)와 연통될 수 있다.The
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 칩을 설명하기 위한 평면도들이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 미세유체 칩과의 차이점을 위주로 설명하고, 중복되는 구성의 상세한 설명은 생략한다.4 and 5 are plan views for explaining a microfluidic chip according to embodiments of the present invention. Differences from the microfluidic chip described with reference to FIGS. 2 and 3 will be mainly described, and detailed descriptions of overlapping configurations will be omitted.
도 4를 참조하면, 미세유체 칩(100)은 제1 저장 챔버(110a) 및 제2 저장 챔버(110b)를 포함할 수 있다. 제1 저장 챔버(110a) 및 제2 저장 챔버(110b)의 내부에는 서로 다른 종류의 반응액들이 저장될 수 있다. 예컨대, 제1 저장 챔버(110a)의 내부에는 제1 반응액(300a)이 저장될 수 있고, 제2 저장 챔버(110b)의 내부에는 제2 반응액(300b)이 저장될 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
이송채널(120)이 수용 챔버(130)와 저장 챔버들(110a, 110b)의 사이에 배치될 수 있다. 이송채널(120)의 일단은 수용 챔버(130)와 연결될 수 있으며, 이송채널(120)의 타단은 복수의 채널로 분기되어 제1 저장 챔버(110a) 및 제2 저장 챔버(110b)와 각각 연결될 수 있다. 실시예들에 따르면, 이송채널(120)의 내부에서 제1 반응액(300a)과 제2 반응액(300b)이 혼합될 수 있다. 그러나 이와 달리, 제1 반응액(300a)과 제2 반응액(300b)은 수용 챔버(130) 내부로 순차적으로 공급될 수도 있다.The
도 5를 참조하면, 미세유체 칩(100)은 제1 수용 챔버(130a) 및 제2 수용 챔버(130b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 수용 챔버(130a)와 제2 수용 챔버(130b)의 내부에는 서로 다른 반응 물질이 제공될 수 있으나, 본 발명의 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 배기채널(140)이 수용 챔버들(130a, 130b)과 배기부(R3) 사이에 배치될 수 있다. 배기채널(140)의 일단은 배기부(R3)와 연결될 수 있으며, 배기채널(140)의 타단은 복수의 채널로 분기되어 제1 수용 챔버(130a) 및 제2 수용 챔버(130b)와 각각 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예들에 따른 가압돌기를 설명하기 위한 도면들로, 도 6의 B 부분에 대응된다.6 is a cross-sectional view illustrating a microfluidic control system according to embodiments of the present invention. 7A to 7D are diagrams for explaining a pressing protrusion according to embodiments of the present invention, corresponding to part B of FIG. 6 .
도 6을 참조하면, 미세유체 제어장치(200)는 제1 롤러(210), 제2 롤러(220), 가압돌기(230), 및 탄성부재(222)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the
제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)가 서로 인접하게 배치될 수 있다. 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)의 사이에는 미세유체 칩(100)을 투입할 수 있도록 투입구(215)가 형성될 수 있다. 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)는 투입구(215)에 투입된 미세유체 칩(100)을 지지할 수 있다. 미세유체 제어장치(200)의 내부에서 미세유체 칩(100)은 선형으로 이동할 수 있다. The
제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)는 미세유체 칩(100)과 접촉하여, 미세유체 칩(100)의 이동과 함께 회전할 수 있다. 일 예로, 제1 롤러(210) 및/또는 제2 롤러(220)에 회전력이 인가되는 경우, 제1 롤러(210) 및/또는 제2 롤러(220)는 미세유체 칩(100)에 마찰력을 인가할 수 있으며, 이에 따라 미세유체 칩(100)이 이동할 수 있다. 다른 예로, 미세유체 칩(100)에 외력이 인가되는 경우, 미세유체 칩(100)은 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)에 마찰력을 인가할 수 있으며, 이에 따라 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)가 회전할 수 있다.The
가압돌기(230)가 제1 롤러(210)의 외주면 상에 형성될 수 있다. 가압돌기(230)는 수직적 관점(즉, 제1 롤러(210)의 외주면을 내려다 보는 관점)에서 저장 챔버(110)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 가압돌기(230)와 저장 챔버(110)의 구체적인 수직적 형상에 대해서는 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 후술한다. A
도 7a에 도시된 바와 같이, 미세유체 칩(100)과 접촉하는 가압돌기(230)의 제1 표면(232)은 미세유체 칩(100)에 일정한 압력을 인가할 수 있도록 소정의 곡률을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 표면(232)의 곡률 반지름은 제1 롤러(210)의 곡률 반지름과 동일할 수 있다. 가압돌기(230)는 평평한 측면(234)을 가질 있다. 이에 따라, 가압돌기(230)의 제1 표면(232)과 측면(234) 사이에는 각이 진 모서리가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 7A , the
실시예들에 따르면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 가압돌기(230)의 측면(234)은 가압돌기(230)의 제1 표면(232)을 향하여 기울어 질 수 있다. 즉, 가압돌기(230)의 제1 표면(232)과 가압돌기(230)의 측면(234)은 둔각을 이룰 수 있다. 이에 따라, 가압돌기(230)로 저장 챔버(110)를 가압하는 동안 커버시트(190)가 손상되는 것이 방지될 수 있다.According to embodiments, as shown in FIG. 7B , the
실시예들에 따르면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 가압돌기(230)의 측면(234)은 곡면의 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 가압돌기(230)는 각진 모서리 없이 매끄럽게 형성될 수 있으며, 가압돌기(230)로 저장 챔버(110)를 가압하는 동안 커버시트(190)가 손상되는 것이 방지될 수 있다.According to embodiments, as shown in FIG. 7C , the
실시예들에 따르면, 도 7d에 도시된 바와 같이, 가압돌기(230)는 복수의 돌기들을 포함할 수도 있다.According to embodiments, as shown in FIG. 7D , the
탄성부재(222)가 제2 롤러(220)의 내부에 배치되어, 제2 롤러(220)의 외주면의 일부를 구성할 수 있다. 탄성부재(222)는 고무 또는 플라스틱 등의 재질로 이루어질 수 있다. 탄성부재(222)는 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220)가 미세유체 칩(100)을 지지하는 동안 미세유체 칩(100)에 인가되는 압력을 조절함으로써, 미세유체 칩(100)의 파괴를 방지할 수 있다.An
다시 도 6을 참조하면, 미세유체 제어장치(200)는 구동 부재(250), 온도제어부(214) 및 제어기(400)를 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 6 , the
구동 부재(250)는 제1 롤러(210)에 연결되어 제1 롤러(210)에 회전력을 제공할 수 있다. 구동 부재(250)는 제1 롤러(210)와 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 구동 부재(250)는 제1 롤러(210)를 소정의 선형 속도로 회전시켜 미세유체 제어장치(200) 내에 투입된 미세유체 칩(100)을 이동 시킬 수 있다. 구동 부재(250)는 전동기일 수 있다. 실시예들에 따르면, 구동 부재(250)는 제1 롤러(210)가 아닌 제2 롤러(220)에 연결되거나 또는 제1 롤러(210) 및 제2 롤러(220) 모두에 연결될 수 있다.The driving
온도제어부(214)가 제1 롤러(210)의 내부에 배치될 수 있다. 온도제어부(214)는 제1 롤러(210)의 외주면과 인접하게 배치되거나 또는 제1 롤러의 외주면의 일부를 구성할 수 있다. 온도제어부(214)는 히터 및/또는 쿨러를 포함할 수 있다. 온도제어부(214)는, 예컨대, 필름형 히터 또는 열전 소자를 포함할 수 있다. 또한, 온도제어부(214)는 온도센서를 포함할 수 있다. 온도센서는, 예컨대, 열전대(thermo-couple)일 수 있다. 제1 롤러(210)의 외주면 상에서 온도제어부(214)와 가압돌기(230) 사이의 거리(d1)는 저장 챔버(110)와 수용 챔버(130) 사이의 거리(d2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 온도제어부(214)는 제1 롤러(210)의 회전에 따라 수용 챔버(130) 상에 위치할 수 있으며, 수용 챔버(130) 내에 제공되는 반응액(300)의 온도를 조절할 수 있다.A
제어기(400)가 구동 부재(250) 및 온도제어부(214)와 연결될 수 있다. 제어기(400)는 중앙처리유닛(CPU)과 메모리의 조합일 수 있다. 제어기(400)는 구동 부재(250)와 온도제어부(214)를 제어할 수 있다.The
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예들에 따른 저장 챔버와 그에 대응하는 형상을 갖는 가압 돌기를 설명하기 위한 도면들로, 도 2의 저장부에 대응된다.8A to 8C are drawings for explaining a storage chamber according to embodiments of the present invention and a pressure protrusion having a shape corresponding to the storage chamber, and corresponds to the storage unit of FIG. 2 .
도 2, 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 저장 챔버(110)는 수용 챔버(130)와 멀어지는 방향으로 길쭉하게 연장될 수 있다. 가압돌기(230)는 저장 챔버(110)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 저장 챔버(110)가 가압돌기(230)에 의해 가압되는 경우, 저장 챔버(110)가 가압돌기(230)에 대응하는 형상을 가짐에 따라 저장 챔버(110) 내부의 반응액(300)이 수용 챔버(130)의 내부로 용이하게 이송될 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 8A to 8C , the
도 8a에 도시된 바와 같이, 저장 챔버(110)는 직사각형의 형상을 가질 수 있으며, 저장 챔버(110)의 폭(w1)은 일정할 수 있다. 이에 따라, 가압돌기(230)는 직사각형의 형상을 가질 수 있으며, 가압돌기(230)의 폭(w2)은 일정할 수 있다. 저장 챔버(110) 및 가압돌기(230)가 일정한 폭(w1, w2)을 가짐에 따라, 가압돌기(230)가 저장 챔버(110)를 가압하는 동안 반응액(300)이 수용 챔버(130)로 이송되는 속도는 일정할 수 있다. As shown in FIG. 8A , the
도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 저장 챔버(110) 및 가압돌기(230)가 테이퍼(taper)진 형상을 가질 수 있다. 가압돌기(230)는 제1 롤러(210)의 회전에 따라 저장 챔버(110)의 일 지점으로부터 타 지점까지 순차적으로 가압하게 되므로, 저장 챔버(110) 및 가압돌기(230)의 폭을 변화시킴으로써, 반응액(300)이 이송되는 속도를 조절할 수 있다. 저장 챔버(110) 및 가압돌기(230)가 테이퍼(taper)진 형상을 갖는 경우, 반응액(300)이 이송되는 속도는 점점 감소하거나 또는 점점 증가할 수 있다.As shown in FIGS. 8B and 8C , the
구체적으로, 8b에 도시된 바와 같이, 저장 챔버(110) 폭(w1) 및 가압돌기(230)의 폭(w2)이 수용 챔버(130)와 멀어질수록 증가하는 경우, 가압돌기(230)가 저장 챔버(110)를 가압하는 동안 반응액(300)이 수용 챔버(130)로 이송되는 속도는 점점 감소할 수 있다. 이와 반대로, 8c에 도시된 바와 같이, 저장 챔버(110) 폭(w1) 및 가압돌기(230)의 폭(w2)이 수용 챔버(130)와 멀어질수록 감소되는 경우, 가압돌기(230)가 저장 챔버(110)를 가압하는 동안 반응액(300)이 수용 챔버(130)로 이송되는 속도는 점점 증가할 수 있다.Specifically, as shown in 8b, when the width w1 of the
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제2 롤러 및 미세유체 칩을 설명하기 위한 사시도이다.9 is a perspective view illustrating a second roller and a microfluidic chip according to embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 미세유체 제어장치(200) 및 미세유체 칩(100)은 서로간의 결합을 용이하게 하기 위한 결합부재들을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 롤러(220)의 외주면 상에 결합돌기(224)가 형성될 수 있고, 미세유체 칩(100)의 가장자리에 결합홈(102)이 형성될 수 있다. 결합돌기(224)와 결합홈(102)은 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 결합돌기(224)를 결합홈(102)에 삽입하여 미세유체 칩(100)을 미세유체 제어장치(200)에 결합시킬 수 있다. Referring to FIG. 9 , the
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 미세유체 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 미세유체 제어 시스템은 도 6의 미세유체 제어장치(200)의 제2 롤러(220)가 하부 지지부(221)로 바뀐 것을 제외하면 실질적으로 동일할 수 있다. 설명의 간소화를 위해 중복되는 구성의 설명은 생략한다.10 is a diagram for explaining a microfluidic control system according to embodiments of the present invention. The microfluidic control system of FIG. 10 may be substantially the same except that the
도 10을 참조하면, 미세유체 제어장치(200)는 하부 지지부(221)를 포함할 수 있다. 하부 지지부(221)가 제1 롤러(210)와 인접하게 배치될 수 있다. 하부 지지부(221)는 평판의 형태를 가질 수 있다. 하부 지지부(221)는 미세유체 칩(100)이 미세유체 제어장치(200)를 통과하는 동안 미세유체 칩(100)을 지지할 수 있다. 미세유체 칩(100)은 도 6을 참조하여 설명한 것과 달리, 하부 지지부(221)와 제1 롤러(210) 사이에 투입될 수 있다. 하부 지지부(221)의 상면(221t)은 미세유체 칩(100)이 용이하게 이동할 수 있도록 평평하고 매끄러울 수 있다. 일 예에 따르면, 미세유체 칩(100)은 하부 지지부(211)의 상면(221t)에 고정될 수 있으며, 하부 지지부(221)는 제1 롤러(210)의 회전방향으로 이동할 수 있다. 하부지지부(221) 이동 속도는 제1 롤러(210)의 외주면의 선속도와 동일할 수 있다. 하부 지지부(221)는, 예컨대, 플라스틱, 유리, 금속 또는 이들이 조합된 물질로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
도 11은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 미세유체 제어 시스템을 이용한 미세유체 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 12 내지 도 15는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 미세유체 제어 시스템을 이용한 미세유체 제어 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.11 is a flowchart illustrating a microfluidic control method using the microfluidic control system described with reference to FIGS. 1 to 10 . 12 to 15 are cross-sectional views for explaining a microfluidic control method using the microfluidic control system described with reference to FIGS. 1 to 10 .
도 11 및 도 12을 참조하면, 먼저, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 미세유체 제어 시스템이 준비될 수 있다. 미세유체 칩(100)은 저장 챔버(110) 내에 반응액(300)이 채워진 상태로 준비될 수 있다. 이어서, 미세유체 칩(100)을 미세유체 제어장치(200)에 결합시킬 수 있다(S10). 즉, 미세유체 칩(100)이 제1 롤러(210)의 회전에 따라 이동하도록, 미세유체 칩(100)과 제1 롤러(210)를 접촉시킬 수 있다. 도 9를 참조하여 설명한 것과 같이, 미세유체 칩(100)과 미세유체 제어장치(200)가 결합홈(102) 및 결합돌기(224)를 각각 포함하는 경우, 결합돌기(224)를 결합홈(102)에 삽입함으로써 미세유체 칩(100)을 미세유체 제어장치(200)에 결합시킬 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 12 , first, the microfluidic control system described with reference to FIGS. 1 to 10 may be prepared. The
도 11, 도 13, 도 14 및 도 15를 참조하면, 미세유체 제어장치(200)의 제1 롤러(210)를 회전시켜 가압돌기(230)로 미세유체 칩(100)의 저장 챔버(110)를 가압할 수 있다(S20). 즉, 가압돌기(230)로 커버시트(190)를 가압하여, 저장 챔버(110) 내부에 압력을 인가할 수 있다. 저장 챔버(110) 내부에 압력이 인가됨에 따라, 반응액(300)이 저장 챔버(110)로부터 수용 챔버(130)로 이송될 수 있다. Referring to FIGS. 11, 13, 14, and 15, the
구체적으로, 미세유체 칩(100)은 제1 롤러(210)가 회전하는 동안 선형으로 이동할 수 있다. 이때, 제1 롤러(210)와 미세유체 칩(100)이 접촉하여 결합되어 있으므로, 제1 롤러(210)의 외주면의 선속도는 미세유체 칩(100)의 이동속도와 동일할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 가압돌기(230)의 일측이 커버시트(190)를 가압할 수 있다. 이에 따라, 커버시트(190)의 일부가 저장 챔버(110) 바닥면과 접촉할 수 있다. 저장 챔버(110)의 내부의 공간이 줄어듦에 따라, 저장 챔버(110) 내의 압력이 증가될 수 있고, 반응액(300)이 수용 챔버(130) 내부로 이송될 수 있다. 이어서, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 가압돌기(230)는 제1 롤러(210)의 회전에 따라 커버시트(190)를 저장 챔버(110)의 바닥면의 일 지점으로부터 타 지점까지 순차적으로 접촉시킬 수 있다. 예컨대, 제1 롤러(210)의 회전 속도는 도 6을 참조하여 설명한 제어기(400)에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 반응액(300)이 이송되는 속도가 제어될 수 있다.Specifically, the
이어서, 제1 롤러(210)의 회전에 따라 가압돌기(230)는 저장 챔버(110)와 분리될 수 있다. 가압돌기(230)와 저장 챔버(110)가 분리된 이후, 커버시트(190)는 커버시트(190)의 하면의 적어도 일부가 저장 챔버(110)의 바닥면과 접착된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 반응액(300)이 다시 저장 챔버(110)로 역류하는 것이 방지될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예에 따르면, 커버시트(190)는 복원력을 갖지 않는 재질로 구성될 수 있으며, 이에 따라 영구변형될 수 있다. 커버시트(190)의 하면이 접착력을 갖지 않는 경우, 커버시트(190)는 가압돌기(230)에 의해 가압되기 이전의 상태로 복원될 수 있다.Subsequently, the
도 11 및 도 15를 참조하면, 제1 롤러(210) 내의 온도제어부(214)를 수용 챔버(130) 상에 위치시켜 반응액(300)의 온도를 제어할 수 있다(S30). 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 롤러(210)의 외주면 상에서 온도제어부(214)와 가압돌기 사이의 거리가 저장 챔버(110)와 수용 챔버(130) 사이의 거리와 실질적으로 동일하므로, 제1 롤러(210)를 회전시켜, 온도제어부(214)를 수용 챔버(130) 상에 위치 시킬 수 있다. 이어서, 온도제어부(214)를 이용하여 반응액(300)을 가열 또는 냉각할 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 15 , the
미세유체 칩(100)을 미세유체 제어장치(200)로부터 분리시킬 수 있다(S40). 제1 롤러(210)를 회전시켜, 미세유체 칩(100)을 투입된 방향과 반대방향으로 인출할 수 있다.The
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (18)
상기 미세유체 칩 내의 상기 반응액을 제어하기 위한 미세유체 제어장치를 포함하되,
상기 미세유체 제어장치는:
상기 미세유체 칩과 접촉하여, 상기 미세유체 칩의 이동과 함께 회전하는 제1 롤러;
상기 제1 롤러 내부에 배치되는 온도제어부; 및
상기 제1 롤러의 외주면 상에 형성된 가압돌기를 포함하고,
상기 제1 롤러의 상기 외주면 상에서 상기 온도제어부와 상기 가압돌기 사이의 거리는 상기 저장 챔버와 상기 수용 챔버의 사이의 거리와 동일하고,
상기 가압돌기는 상기 저장 챔버와 대응되는 형상을 갖고,
상기 가압돌기는:
상기 미세유체 칩과 접촉하는 제1 표면; 및
평평한 측면을 포함하고,
상기 제1 표면의 곡률 반지름은 상기 제1 롤러의 곡률 반지름과 동일한 미세유체 제어 시스템.a microfluidic chip including a storage chamber for storing a reaction solution and a receiving chamber communicating with the storage chamber; and
Including a microfluidic control device for controlling the reaction solution in the microfluidic chip,
The microfluidic control device:
a first roller that contacts the microfluidic chip and rotates along with the movement of the microfluidic chip;
a temperature controller disposed inside the first roller; and
And a pressure projection formed on the outer circumferential surface of the first roller,
The distance between the temperature controller and the pressure protrusion on the outer circumferential surface of the first roller is the same as the distance between the storage chamber and the receiving chamber;
The pressure protrusion has a shape corresponding to the storage chamber,
The pressure protrusion is:
a first surface in contact with the microfluidic chip; and
includes a flat side;
The radius of curvature of the first surface is the same as the radius of curvature of the first roller microfluidic control system.
상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하되,
상기 저장 챔버는 상기 몸체부 및 상기 커버시트에 의해 정의되는 미세유체 제어 시스템.According to claim 1,
The microfluidic chip includes a body and a cover sheet covering the body,
The storage chamber is defined by the body and the cover sheet microfluidic control system.
상기 커버시트는 신축성을 갖는 재질로 이루어지는 미세유체 제어 시스템.According to claim 2,
The cover sheet is a microfluidic control system made of a material having elasticity.
상기 미세유체 칩은 상기 몸체부와 마주하는 상기 커버시트의 일면 상의 접착층을 더 포함하는 미세유체 제어 시스템.According to claim 2,
The microfluidic chip further comprises an adhesive layer on one surface of the cover sheet facing the body portion.
상기 미세유체 칩은 상기 미세유체 칩 내부의 공기를 배기하기 위한 배기홀을 더 포함하되,
상기 배기홀은 상기 수용 챔버와 연통되는 미세유체 제어 시스템.According to claim 1,
The microfluidic chip further includes an exhaust hole for exhausting air inside the microfluidic chip,
The exhaust hole is a microfluidic control system that communicates with the receiving chamber.
상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하되,
상기 배기홀은 상기 커버시트 내에 형성되고,
상기 배기홀은 상기 몸체부 내에 형성된 배기 채널에 의해 상기 수용 챔버와 연통되는 미세유체 제어 시스템.According to claim 5,
The microfluidic chip includes a body and a cover sheet covering the body,
The exhaust hole is formed in the cover sheet,
The exhaust hole communicates with the accommodation chamber through an exhaust channel formed in the body.
상기 미세유체 제어장치는 상기 제1 롤러와 인접하게 배치되는 제2 롤러를 더 포함하되,
상기 미세유체 칩은 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러에 의해 지지되고,
상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러는 상기 미세유체 칩의 이동과 함께 회전하는 미세유체 제어 시스템.According to claim 1,
The microfluidic control device further includes a second roller disposed adjacent to the first roller,
The microfluidic chip is supported by the first roller and the second roller,
The first roller and the second roller rotate along with the movement of the microfluidic chip.
상기 미세유체 제어장치는 상기 제2 롤러의 내부에 배치되어, 상기 제2 롤러의 외주면의 일부를 구성하는 탄성부재를 더 포함하는 미세유체 제어 시스템.According to claim 7,
The microfluidic control device further includes an elastic member disposed inside the second roller and constituting a part of an outer circumferential surface of the second roller.
상기 미세유체 제어장치는 구동 부재를 더 포함하되,
상기 구동 부재는 상기 제1 롤러에 회전력을 인가하도록 구성되는 미세유체 제어 시스템.According to claim 1,
The microfluidic control device further includes a driving member,
The driving member is configured to apply a rotational force to the first roller microfluidic control system.
상기 저장 챔버 및 상기 가압돌기는 테이퍼(taper)진 형상을 갖는 미세유체 제어 시스템.According to claim 1,
The storage chamber and the pressure protrusion have a tapered (tapered) microfluidic control system.
상기 미세유체 칩을 제1 롤러, 상기 제1 롤러의 내부에 배치되는 온도제어부 및 상기 제1 롤러의 외주면 상에 형성된 가압돌기를 포함하는 미세유체 제어장치에 결합시키는 것;
상기 제1 롤러를 회전시켜 상기 가압돌기로 상기 저장 챔버를 가압하는 것;
상기 저장 챔버 내의 반응액은 상기 가압하는 것에 의해 상기 수용 챔버 내부로 이송되는 것; 및
상기 온도제어부를 상기 수용 챔버 상에 위치시켜 상기 수용 챔버로 이송된 상기 반응액의 온도를 제어하는 것을 포함하되,
상기 제1 롤러의 상기 외주면 상에서 상기 온도제어부와 상기 가압돌기 사이의 거리는 상기 저장 챔버와 상기 수용 챔버의 사이의 거리와 동일하고,
상기 가압돌기는 상기 미세유체 칩과 접촉하는 제1 표면 및 평평한 측면을 포함하고, 상기 제1 표면의 곡률 반지름은 상기 제1 롤러의 곡률 반지름과 동일한 미세유체 제어 방법.In the microfluidic control method in a microfluidic chip comprising a storage chamber for storing a reaction solution and a receiving chamber communicating with the storage chamber,
coupling the microfluidic chip to a microfluidic control device including a first roller, a temperature controller disposed inside the first roller, and a pressure protrusion formed on an outer circumferential surface of the first roller;
pressing the storage chamber with the pressing protrusion by rotating the first roller;
The reaction liquid in the storage chamber is transferred into the receiving chamber by the pressurization; and
Including controlling the temperature of the reaction liquid transferred to the accommodation chamber by locating the temperature controller on the accommodation chamber,
The distance between the temperature controller and the pressure protrusion on the outer circumferential surface of the first roller is the same as the distance between the storage chamber and the receiving chamber;
The pressure protrusion includes a first surface in contact with the microfluidic chip and a flat side surface, and a radius of curvature of the first surface is equal to a radius of curvature of the first roller.
상기 미세유체 칩은 몸체부 및 상기 몸체부를 덮는 커버시트를 포함하고,
상기 저장 챔버는 상기 몸체부 및 상기 커버시트에 의해 정의되되,
상기 저장 챔버를 가압하는 것은 상기 커버시트를 상기 가압돌기로 가압하는 것을 포함하는 미세유체 제어 방법.According to claim 13,
The microfluidic chip includes a body and a cover sheet covering the body,
The storage chamber is defined by the body and the cover sheet,
Pressurizing the storage chamber includes pressing the cover sheet with the pressing protrusion.
상기 가압돌기로 상기 커버시트를 가압하는 것은:
상기 가압돌기를 이용하여 상기 커버시트를 상기 저장 챔버의 바닥면의 일 지점으로부터 타 지점까지 순차적으로 접촉시키는 것을 포함하는 미세유체 제어방법.According to claim 14,
Pressing the cover sheet with the pressing protrusion:
The microfluidic control method comprising sequentially contacting the cover sheet from one point to another point on the bottom surface of the storage chamber by using the pressure protrusion.
상기 가압하는 것에 의해, 상기 몸체부와 마주하는 상기 커버시트의 일면의 적어도 일부는 상기 저장 챔버의 바닥면과 접착되는 미세유체 제어 방법.15. The method of claim 14,
By the pressing, at least a portion of one surface of the cover sheet facing the body is adhered to the bottom surface of the storage chamber.
상기 제1 롤러가 회전하는 동안 상기 미세유체 칩은 선형으로 이동하되,
상기 제1 롤러의 외주면의 선속도는 상기 미세유체 칩의 이동속도와 동일한 미세유체 제어 방법.According to claim 13,
While the first roller rotates, the microfluidic chip moves linearly,
The linear speed of the outer circumferential surface of the first roller is the same as the moving speed of the microfluidic chip.
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