KR100634545B1 - 마이크로 칩 조립체 - Google Patents

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KR100634545B1
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base holder
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오광욱
서유진
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따르면, 마이크로 칩 조립체가 개시된다. 상기 마이크로 칩 조립체는, 베이스 홀더, 베이스 홀더에 장착되는 것으로, 반응 시료가 주입되는 적어도 하나의 유입홀 및 주입된 반응 시료가 수용되는 적어도 하나의 마이크로 챔버가 형성된 마이크로 칩, 베이스 홀더의 마이크로 칩 외측에 회전 가능하게 장착되어서 수직 직립한 자세로 플립-업 또는 수평한 자세로 플립-다운되면서 마이크로 칩의 유입홀을 개폐하는 플립퍼, 및 베이스 홀더의 플립퍼 외측에 슬라이딩 가능하게 장착된 것으로, 플립퍼를 직립한 상태로 지지하고, 내측으로 이동하면서 플립-다운시키는 슬라이더를 포함한다. 개시된 마이크로 칩 조립체에 의하면, 상대적으로 간단한 구조로 이루어지면서도 마이크로 챔버의 개폐 동작이 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

마이크로 칩 조립체 {Microchip assembly }
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 칩 조립체의 분해 사시도로서, 플립-업 상태를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 칩의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 칩 조립체의 일부에 대한 확대 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 마이크로 칩 조립체의 일부에 대한 사시도로서, 플립-다운 상태를 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 캡하우징에 대한 사시도로서, 하측 방향에서 도시한 사시도,
도 6a 내지 도 6f는 마이크로 칩 조립체의 일부에 대한 측면도로서, 작동 상태를 설명하기 위한 도면들.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
110 : 베이스 홀더 111 : 가이드 부재
113 : 가이드편 115 : 거치대
120 : 캡하우징 121 : 주입구
125 : 가압돌출편 150 : 마이크로 칩
151 : 수용부재 152 : 유동레인
153 : 마이크로 챔버 155 : 커버부재
157 : 유입홀 159 : 벤트홀
161 : 슬라이더 165 : 가이드홈
171 : 플립퍼 173 : 힌지축
175 : 가압탄성부재 177 : 플립 업 수단
G : 수용홀
본 발명은 마이크로 칩 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반응의 대상이 되는 혼합 시료를 수용하고, 이를 밀봉하여 반응 환경을 제공하는 마이크로 칩 조립체에 관한 것이다.
생명공학, 유전공학, 진단의학 등의 분야에서 극미량 물질의 반응을 연구, 분석하는데 있어서 마이크로 챔버가 요구되고 있다. 그 중에서 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)은 특정의 유전자를 특이적으로 반복 합성하여 일정 공간 내에서 원하는 유전자를 증폭시키는 반응으로서, 아주 적은 양의 유전자를 이용하여 많은 양의 동일한 복제 유전자를 얻는 것이다. PCR은 목적이 되는 유전자와 중합효소, 단일염기, 중합시약 등의 PCR에 필요한 시약류를 혼합한 시료를 마이크로 챔버 내에 주입한 후, 반응에 필요한 온도로 가열 및 냉각을 반복함으로써, 유전자 합성이 이루어지도록 한다.
종래에는 피펫등을 이용하여 마이크로 챔버 내에 시료를 직접 주입하는 방식이 사용되어 왔다. 이에 의하면, 마이크로 챔버 내에 반응 시료를 수작업으로 직접 주입하고, 대략 100도 정도까지 상승하는 열순환 반응을 거치면서 챔버 내에 수용된 시료의 증발을 방지하기 위하여, 마이크로 챔버를 광학 테이프(optical tape)로 밀봉하는 과정을 거치게 된다. 그러나, 시료의 주입작업은 정교한 수작업이 요구되어, 숙련 정도에 따라서 시료의 누출이 있을 수 있고, 특히, 최근에는 다수의 시료를 동시에 처리할 수 있도록 멀티 챔버(multi-chamber) 방식이 이용되고 있는데, 멀티 챔버에 서로 다른 시료들이 수용되는 경우에는 이들의 주입과정에서 혼합되어 반응 결과의 신뢰도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점 및 그 밖의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마이크로 챔버의 밀봉 동작이 용이하게 이루어질 수 있는 마이크로 칩 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 챔버 내에 반응 시료의 누출이나 혼동없이 정확하게 주입할 수 있도록 한 마이크로 칩 조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 마이크로 칩 조립체는, 베이스 홀더, 상기 베이스 홀더에 장착되는 것으로, 반응 시료가 주입되는 적어도 하나의 유입홀 및 주입된 반응 시료가 수용되는 적어도 하나의 마이크로 챔버가 형성된 마이크로 칩, 상기 베이스 홀더의 상기 마이크로 칩 외측에 회전 가능하게 장착되어서 수직 직립한 자세로 플립-업 또는 수평한 자세로 플립-다운되면서 상기 마이크로 칩의 유입홀을 개폐하는 플립퍼, 및 상기 베이스 홀더의 플립퍼 외측에 슬라이딩 가능하게 장착된 것으로, 상기 플립퍼를 직립한 상태로 지지하고, 내측으로 이동하면서 플립-다운시키는 슬라이더를 포함한다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 플립퍼는 상기 마이크로 칩을 사이에 두고 서로 마주보도록 쌍을 이루어 배치되고, 상기 슬라이더는 상기 플립퍼의 외측에서 쌍을 이루어 배치된다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 베이스 홀더에는 상기 마이크로 칩의 수납 공간을 제공하는 수용홀이 형성되고, 상기 수용홀의 테두리를 따라서는 하측으로 단차져서 상기 마이크로 칩의 이탈을 저지하는 거치대가 형성된다.
바람직하게, 상기 베이스 홀더의 마이크로 칩 외측에는 상기 플립퍼 및 슬라이더를 사이에 끼워 고정하는 가이드 부재의 쌍이 형성된다. 여기서, 상기 가이드 부재에는 일 방향으로 돌출된 가이드편이 형성되고, 상기 슬라이더에는 상기 가이드편과 정합되는 형상의 가이드홈이 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 플립퍼의 양측에는 힌지축이 돌출 형성되고, 상기 가이드 부재에는 각 힌지축이 삽입되어 힌지결합되는 관통홀이 형성된다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 마이크로 칩을 덮는 플립퍼의 바닥 부분에는 가압탄성부재가 형성되는데, 상기 플립퍼의 바닥 부분에는 캐비티가 형성되고, 상기 가압탄성부재는 상기 캐비티에 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 가압탄성부재는 상기 플립퍼의 바닥면으로부터 돌출되어 단차를 형성하는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 가압탄성부재는 그 바닥면과 상기 플립퍼의 바닥면이 상호 동일한 평면을 이루도록 탄성적으로 압축된 상태로 상기 마이크로 칩의 유입홀을 밀봉한다.
상기 가압탄성부재는 PDMS 또는 실리콘 고무를 주소재로 하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 플립퍼의 상기 마이크로 칩에 반대되는 면 상에는 걸림턱이 형성되고, 상기 플립퍼는 상기 걸림턱에 거치된 파지수단에 의해 플립-업 상태로 선회된다. 또는 상기 플립퍼의 상기 마이크로 칩에 반대되는 면 상에는 금속패드가 형성되고, 상기 플립퍼는 상기 금속패드에 자기적인 인력을 작용하는 영구자석에 의해 플립-업 상태로 선회된다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 베이스 홀더 상에는 캡하우징이 안착되되, 상기 캡하우징에는 반응 시료를 하방의 마이크로 칩으로 전달하는 주입용구가 삽입되는 적어도 하나의 주입구가 형성된다. 이때, 상기 주입구는 상기 주입용구에 상응하여 정합되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 주입구는 깔대기 형상으로 형성되고, 상기 주입구에 삽입되는 주입용구는 피펫일 수 있다. 또는 상기 주입구에는 암나사부가 형성되고, 상기 주입구에 삽입되는 주입용구에는 상기 암나사부와 정합되는 숫나사부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 캡하우징의 하단면은 수평한 면을 이루어 상기 베이스 홀더 상에 면접되되, 상기 마이크로 칩에 대응되는 부위에는 상기 하단면보다 하방으로 돌출되게 형성된 돌출가압편이 형성되고, 상기 돌출가압편은 상 기 마이크로 칩을 압박하여 고정한다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 캡하우징에는 복수로 형성된 주입구를 각각 식별할 수 있도록 하는 인식표지가 형성된다. 한편, 상기 캡하우징은 광투명한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마이크로 칩 조립체에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 칩 조립체가 도시되어 있다. 상기 마이크로 칩 조립체는 크게, 반응 시료가 주입되는 마이크로 칩(150) 및 상기 마이크로 칩(150)을 수용 장착하는 베이스 홀더(110)를 포함하며, 마이크로 칩(150)이 장착된 베이스 홀더(110) 상에는 캡하우징(120)이 안착된다.
도 2를 참조하면, 상기 마이크로 칩(150)은 상하로 대면 접합된 수용부재(151) 및 커버부재(155)를 포함하여 이루어진다. 상측의 커버부재(155)는 마이크로 칩(150) 내부에 수용된 반응 시료의 증발을 방지하고, 이 물질의 출입을 방지한다. 상기 커버부재(155)에는 동일한 마이크로 챔버(153)와 유동레인(152)을 통하여 연결된 유입홀(157) 및 벤트홀(159)이 쌍을 이루도록 형성되는데, 보다 상세히 내측과 외측에서 쌍을 이루는 유입홀(157) 및 벤트홀(159)은 각각 서로 다른 마이크로 챔버(153)와 연통된다. 이들 유입홀(157)을 통해서는 유전자 샘플, PCR에 필요한 폴리머라제(Polymerase) 등의 효소류 및 그밖에 필요한 시약류 등이 혼합된 반응 시료가 투입된다. 상기 벤트홀(159)은 반응 시료가 마이크로 챔버(153)로 유입됨에 따라 이를 채우고 있던 불순가스의 배출로를 제공한다. 이러한 커버부재(155)는, 예를 들어, 투명한 글라스 소재로 형성될 수 있다.
상기 커버부재(155)의 하측에 대면 접합되는 수용부재(151)에는 소정의 형상으로 식각된 마이크로 챔버(153) 및 이와 연통된 유동레인(152)이 형성되어 있다. 마이크로 칩(150) 내부로 투입된 시료는 유동레인(152)의 안내를 받아 마이크로 챔버(153)로 이동한다. 유동레인(152)은 협폭으로 형성되어, 모세관 현상에 의해 목적물이 마이크로 챔버(153)로 이동하도록 한다. 이때, 마이크로 챔버(153)에 충진되어 있던 불순가스는 마이크로 챔버(153)와 연통된 유동레인(152)을 통해 벤트홀(159)로 안내되며, 여기서, 외부로 방출된다.
상기 수용부재(151)는 열전도도가 우수한, 예를 들어, 실리콘 소재로 형성될 수 있다. 반응 시료가 수용된 마이크로 칩이 열 순환 반응을 제공하는 서멀 사이클러(thermal cycler)에 장착되면, 상기 수용부재(151) 하측을 통하여 도시되지 않은 가열 플레이트로부터 반응 시료로 열에너지가 공급되며, 이로써, 열 순환 반응이 개시된다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 이렇게 구성된 마이크로 칩(150)은 베이스 홀더(110)에 장착되는데, 보다 구체적으로, 상기 베이스 홀더(110) 중앙에는 대략 장방형의 수용홀(G)이 형성되며, 이 수용홀(G)의 가장자리를 따라서는 하측으로 단차진 거치대(115, 도 3 참조)가 형성된다. 상기 마이크로 칩(150)은 이 거치대(115)에 의해 지지되어서, 베이스 홀더(110)로부터의 이탈이 방지된다. 베이스 홀더(110)에 장착된 마이크로 칩(150)은 수용홀(G)을 통하여 그 바닥면이 노출되는데, 노출된 마이크로 칩(150)의 바닥면은 도시되지 않은 가열 플레이트에 밀착되어서 소정의 서멀 사이클을 따라 가열된다.
상기 수용홀(G)에 인접한 베이스 홀더(110) 상에는 가이드 부재(111)들이 돌출 형성되는데, 보다 구체적으로, 서로 마주보고 쌍을 이루는 가이드 부재(111) 쌍이 좌우에 대칭적으로 형성된다. 쌍을 이루는 가이드 부재(111)들 사이에는 슬라이더(161)가 활주 가능하게 지지되고, 이들에 의해 슬라이더(161)의 전후진 이동이 안내된다. 도 1에서는 설명의 편의를 위하여, 좌측에 형성된 가이드 부재(111) 쌍 사이에만 슬라이더(161)가 삽입되는 것으로 도시되어 있으나, 좌우 대칭을 이루도록 우측의 가이드 부재(111) 쌍 사이에도 동일한 구조의 슬라이더가 삽입된다. 도 3에는 도 1에 도시된 베이스 홀더의 일부가 확대 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 슬라이더(161)의 양측에는 일 방향으로 가이드홈(165)이 형성되는데, 이러한 가이드홈(165)이 가이드 부재(111)에 평행하게 돌출 형성된 가이드편(113)에 정합되도록 슬라이더(161)가 가이드 부재(111) 쌍 사이에서 결합된다.
슬라이더(161) 내측에는 쌍을 이루는 가이드 부재(111)들 사이에서 회전 가능하게 힌지된 플립퍼(171)가 배치된다. 보다 구체적으로, 가이드 부재(111)에 형성된 관통공(111`)에 플립퍼(171)의 힌지축(173)이 삽입됨으로써, 플립퍼(171)는 힌지축(173)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 상기 플립퍼(171)는 가이드 부재(111)에 삽입된 힌지축(173)을 중심으로 선회하면서 마이크로 칩(150)의 유입홀(157)을 개방 또는 폐쇄한다.
상기 플립퍼(171)의 베이스 홀더(110)를 향하는 면에는 탄성가압부재(175)가 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 탄성가압부재(175)는 플립퍼(171)의 바닥을 이루는 소정 영역에 캐비티(cavity, 미도시)를 형성하고, 캐비티에 탄성가압부재(175)를 끼워 맞춤으로써 플립퍼(171)에 고정될 수 있다. 여기서, 탄성가압부재(175)는 플립퍼(171)의 바닥면으로부터 돌출되어서 소정의 단차(t)를 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 플립퍼(171)가 베이스 홀더(110) 측으로 선회하여 마이크로 칩(150)의 유입홀(157)을 폐쇄하도록 플립-다운(flip-dowm) 될 경우, 탄성가압부재(175)는 그 단차(t)에 해당하는 만큼 압축되고, 이 압축에 의한 탄성력으로 인하여, 마이크로 칩(150)은 가압된 상태로 폐쇄된다. 이로써, 마이크로 칩(150) 내부에 수용된 반응 시료가 서멀 사이클을 경험하면서 소정 온도로 가열되는 경우에도 그로 인한 증기압에 대항하면서 밀봉 상태를 유지할 수 있게 된다. 이 탄성가압부재(175)는 완충성 내지 탄성을 가지는 소재로서, 예를 들어, PDMS나 실리콘 고무 등으로 형성될 수 있다. 한편, 이러한 탄성가압부재(175) 이외에, 전술한 베이스 홀더(110), 슬라이더(161), 및 플립퍼(171) 등은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 등의 고분자 수지 소재로 형성될 수 있다.
이하에서는 이러한 플립퍼(171)의 플립 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다. 플립-업(flip-up) 상태의 플립퍼(171)는, 도 1에서 볼 수 있듯이, 그 외측에 배치된 슬라이더(161)에 의해 직립한 상태로 지지되어 있으며, 이러한 플립-업 상태에서는 베이스 홀더(110)에 장착된 마이크로 칩(150)이 개방된 상태가 되므로, 그 유입홀(157)을 통하여 마이크로 칩(150) 내부로 반응 시료를 주입할 수 있다. 반응 시료의 주입이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 수작업에 의해 슬라이더 (161)가 A 위치로부터 내측의 B 위치로 이동되는데, 이러한 슬라이더(161)의 동작에 의해 플립퍼(171)는 베이스 홀더(110)에 장착된 마이크로 칩(150)을 덮도록 플립-다운(flip-down)된다. 즉, 플립퍼(171)는 도 1에 도시된 바와 같이, 슬라이더(161)에 지지된 직립한 자세로부터 내측으로 이동하는 슬라이더(161)에 의해 밀리면서 힌지축(173)을 중심으로 베이스 홀더(110) 측으로 선회하게 되고, 이로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로 칩(150) 상에 안착된 수평한 자세로 전환된다.
한편, 반응이 완료된 후에는 마이크로 칩(150)을 베이스 홀더(110)로부터 탈착하여 그 내부에 수용된 시료를 제거한다. 이를 위해 우선, 슬라이더(161)를 B 위치로부터 A 위치로 이동시키고, 마이크로 칩(150)을 덮고 있는 플립퍼(171)를 상측으로 선회시킨다. 이러한 플립-업(flip-up) 동작은 수작업으로 이루어질 수 있으며, 이를 위하여 플립퍼(171)에는 플립퍼(171)를 용이하게 잡고 끌어올릴 수 있도록 플립-업 수단이 마련될 수 있다. 이러한 플립-업 수단은, 일례를 들어, 플립퍼(171)의 적당한 부위, 예를 들어, 플립퍼(171)의 베이스 홀더(110)에 반대되는 면 상에 마련된 걸림턱으로 이루어질 수 있다. 작업자는 핀셋 등을 걸림턱에 파지하고 이를 끌어 당김으로써, 플립퍼를 개방위치로 플립-업시킬 수 있다.
대안으로, 도 4에 도시된 플립-업 수단(177)은 플립퍼(171)의 베이스 홀더(110)에 반대되는 면에 형성된 금속패드로 이루어진다. 이때, 작업자는 선단에 영구자석이 형성된 로드부재(미도시)를 이 금속패드 상에 접촉시키고, 로드부재를 상방으로 끌어당김으로서, 용이하게 플립퍼(171)를 상측으로 선회하여 개방시킬 수 있다.
상기 베이스 홀더(110) 상에는 내부에 공간부가 마련되어, 베이스 홀더(110) 상의 구조들을 덮는 캡하우징(120)이 안착된다. 도 5에는 이러한 캡하우징(120)의 일 형태가 도시되어 있는데, 동 도면은 캡하우징(120)을 그 하측에서 도시한 사시도이다. 이 캡하우징(120)은 광투명한 소재로 형성되는 것이 바람직한데, 이로써, 캡하우징(120)이 장착된 상태에서도 베이스 홀더(110)의 내부 구조가 확인될 수 있다. 이러한 광투명한 소재로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET), PC, PMMA 등이 있다.
상기 캡하우징(120)에는 반응 시료가 투입되는 적어도 하나의 주입구(121)가 형성되는데, 일례로서, 동도면에 도시된 캡하우징(120)에는 4개의 주입구(121)가 형성될 수 있다. 다만, 이러한 주입구(121)의 개수는 칩(150)에 형성된 마이크로 챔버(153)의 수에 상응하여 가감될 수 있는 것이다. 각각의 주입구(121)는 하방의 마이크로 칩(150)과 연결되는데, 보다 구체적으로는 마이크로 칩(150)의 유입홀(157)과 연통된다.
이러한 주입구(121)에는 반응 시료를 마이크로 칩(150) 내로 전달하는 주입도구(미도시)가 투입되는데, 주입구(121)는 주입도구를 정위치에 파지하여 반응 시료가 정확한 위치로 주입되도록 하고, 반응 시료의 누출을 방지한다. 바람직하게, 상기 주입구(121)는 이에 투입되는 주입도구에 상응되게 형성되는데, 예를 들어서, 주입도구로 통상적인 피펫(pipette)이 사용되는 경우, 주입구(121)는 이에 대응하는 깔대기 모양으로 형성될 수 있다. 주입도구로서는 피펫이외에도, 예를 들어, 실리콘 튜브(silicon tube), 모세관 튜브(capillary tube), 또는 실린지(syringe) 등 이 사용될 수 있으며, 이에 따라 캡하우징(120)의 주입구(121)는 각각의 주입도구에 정합되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 일례로서, 주입도구에는 숫나사부가 형성되고, 캡하우징(120)의 주입구(121)에는 상기 숫나사부에 정합되는 암사나사부가 형성되면, 이들 상호간의 정교한 피팅(fitting)이 가능하여, 반응 시료의 누출이 방지된다.
한편, 캡하우징(120)의 상면에는 각 주입구(121)를 식별할 수 있도록 인식표지(129, 도 1 참조)가 형성될 수 있다. 각 주입구(121)를 통하여 서로 다른 반응 시료가 투입되는 경우, 이러한 인식표지(129)의 도움을 받아 혼동없이 정확한 반응 시료가 투입될 수 있다.
상기 캡하우징(120)은 그 하단면(120a)이 베이스 홀더(110)의 상면과 대면되게 안착되는데, 캡하우징(120)의 대략 중앙에는 양측의 장변부(127)로부터 서로 마주보는 방향으로 연장된 돌출가압편(125)이 형성된다. 이 돌출가압편(125)은 하단면(120a)과 하측으로 단차를 형성함으로써, 베이스 홀더(110)에 장착된 마이크로 칩(150)을 소정의 압력으로 압박하게 되고, 마이크로 칩(150)이 상측의 돌출가압편(125) 및 하측의 거치대(115) 사이에서 밀착 고정되도록 한다. 이로써, 캡하우징(120)이 베이스 홀더(110) 상에 안착되면, 대략 중앙부위의 돌출가압편(125)은 마이크로 칩(150)을 압박하고, 캡하우징(120)의 하단면(120a)은 베이스 홀더(110)의 상면과 면접하게 된다. 상기 주입구(121)는 캡하우징(120)의 상면에 부착된 보호테이프(131, 도 6a 참조)에 의해 외부와 연통되지 않도록 하는 것이 바람직한데, 이는 주입구(121)를 통하여 내부로 먼지 등의 이물질이 유입되면, 반응 시료의 순도 및 반응 결과의 신뢰도를 떨어뜨리기 때문이다.
도 6a 내지 도 6f에는 전술한 마이크로 칩 조립체의 사용시 그 작동 구조가 차례대로 도시되어 있다. 도 6a에서 볼 수 있듯이, 마이크로 칩 조립체는 그 상면에 보호테이프(131)가 부착된 상태로 납품되고, 사용시 작업자에 의해 이 보호테이프(131)는 제거되며, 이로써 캡하우징(120)의 주입구(121)가 개방된다. 이어서, 도 6b에서 볼 수 있듯이, 개방된 주입구(121)에 주입도구(210)로서의 피펫을 투입하고, 이를 통하여 반응 시료(R)를 마이크로 칩(150) 내부로 주입한다. 이때, 반응 시료(R)는 유입홀(157)을 통하여 마이크로 칩(150) 내부로 주입되고, 유동레인(152)의 안내를 받으면서 마이크로 챔버로 유동된다. 여기서, 반응 시료(R)는 모세관 현상에 의해 유동레인(152)을 따라 유동하게 되며, 반응 시료(R)가 마이크로 챔버 내로 유입됨에 따라 마이크로 챔버 내에 존재하던 불순가스는 마이크로 챔버와 연통된 유동레인의 가이드를 받아 벤트홀로 보내지고, 여기서, 마이크로 칩 조립체의 외부로 배기된다.
반응 시료(R)의 주입이 완료되면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 효용이 다한 캡하우징(120)을 제거하고, 슬라이더(161)를 내측으로 이동시킨다. 이때, 슬라이더(161)의 내측에는 플립퍼(171)가 직립한 자세로 지지되어 있는데, 도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 슬라이더(161)를 A 위치에서 내측의 B 위치로 가압하면, 슬라이더(161)가 플립퍼(171)를 내측으로 밀어내면서, 플립퍼(171)는 그 힌지축(173)을 중심으로 선회하게 되고, 마이크로 칩(150)을 향하여 플립-다운된다. 여기서, 슬라이더(161)가 플립-다운되는 플립퍼(171)의 상면을 타고 내측으로 이동하면서, 플립퍼(171)의 바닥면에 형성된 가압탄성부재(175)는 플립-업시의 단차(t)가 제거될 때까지 상하방향으로 압축되고, 도 6f에서 볼 수 있듯이, 마이크로 칩(150)의 유입홀(157)은 가압탄성부재(175)에 의해 밀봉된다. 이렇게 준비된 마이크로 칩 조립체는 열순환 반응을 제공하는 서멀 사이클러(thermal cycler)에 장착되는데, 이때, 단독으로 서멀 사이클러에 장착되거나, 복수의 마이크로 칩 조립체가 함께 서멀 사이클러에 장착될 수 있다.
소정의 서멀 사이클이 완료되면, 일회 사용된 마이크로 칩 조립체는 그대로 폐기되거나, 재활용을 위하여 내부의 반응 시료를 제거하는 과정을 거치게 된다. 후자의 경우, 우선, 슬라이더(161)를 외측으로 밀어내고, 플립퍼(171)를 상방으로 플립-업시켜서 플립퍼(171)가 직립된 상태가 되게 한다. 이때, 플립퍼(171)의 상면 소정 영역에는 플립-업 수단(미도시)으로서의 금속패드가 형성될 수 있고, 금속패드에 영구자석을 근접시킴으로써, 용이하게 플립퍼를 개방위치로 끌어올릴 수 있다. 마이크로 칩의 입구가 개방되면, 챔버 내부에 채워진 반응 혼합액을 제거하고, 클리닝 공정을 거쳐서 재사용에 대비한다.
이상과 같은 구조를 갖는 마이크로 칩 조립체에 의하면 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 마이크로 챔버의 밀봉 동작이 용이하게 이루어질 수 있다. 본 발명의 마이크로 칩 조립체는 플립-업/플립-다운 기구에 의하여 마이크로 칩의 개방/폐쇄 작동이 이루어지므로, 다른 작동 기구와 비교하여, 동작중에 발생되는 마찰이 적고 상대적으로 적은 조작력이 요구되는 장점이 있다. 또한, 상대적으로 마찰이 적은 작동 구조를 갖게 됨으로써, 부품들간의 마찰에 의한 파손이나 손상이 방지된다.
둘째, 본 발명의 마이크로 칩 조립체는 상대적으로 간단한 구조로 마이크로 칩의 고정 및 밀봉이 이루어짐으로서, 제조비용이 절감되고, 일회용에 적합한 마이크로 칩 조립체가 제공될 수 있다.
셋째, 반응 혼합액의 주입시, 피펫등의 주입도구가 정확하게 거치될 수 있도록 주입도구에 정합되는 형상의 주입구가 형성됨으로서, 반응 혼합액의 누출이 방지된다.
넷째, 마이크로 칩을 가압 밀봉하도록 가압탄성부재가 형성됨으로써, 마이크로 칩이 서멀 사이클을 통하여 소정의 온도, 예를 들어, 약 100도의 온도로 가열되는 경우에도 증기압에 대항하여 마이크로 칩이 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 베이스 홀더;
    상기 베이스 홀더에 장착되는 것으로, 반응 시료가 주입되는 적어도 하나의 유입홀 및 주입된 반응 시료가 수용되는 적어도 하나의 마이크로 챔버가 형성된 마이크로 칩;
    상기 베이스 홀더의 상기 마이크로 칩 외측에 회전 가능하게 장착되어서 수직 직립한 자세로 플립-업 또는 수평한 자세로 플립-다운되면서 상기 마이크로 칩의 유입홀을 개폐하는 플립퍼; 및
    상기 베이스 홀더의 플립퍼 외측에 슬라이딩 가능하게 장착된 것으로, 상기 플립퍼를 직립한 상태로 지지하고, 내측으로 이동하면서 플립-다운시키는 슬라이더;를 포함한 마이크로 칩 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플립퍼는 상기 마이크로 칩을 사이에 두고 서로 마주보도록 쌍을 이루어 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이더는 상기 플립퍼의 외측에서 쌍을 이루어 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 홀더에는 상기 마이크로 칩의 수납 공간을 제공하는 수용홀이 형성되고, 상기 수용홀의 테두리를 따라서는 하측으로 단차져서 상기 마이크로 칩의 이탈을 저지하는 거치대가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 홀더의 마이크로 칩 외측에는 상기 플립퍼 및 슬라이더를 사이에 끼워 고정하는 가이드 부재의 쌍이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드 부재에는 일 방향으로 돌출된 가이드편이 형성되고, 상기 슬라이더에는 상기 가이드편과 정합되는 형상의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 플립퍼의 양측에는 힌지축이 돌출 형성되고, 상기 가이드 부재에는 각 힌지축이 삽입되어 힌지결합되는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 칩을 덮는 플립퍼의 바닥 부분에는 가압탄성부재가 형성된 것을 특징으로하는 마이크로 칩 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플립퍼의 바닥 부분에는 캐비티가 형성되고, 상기 가압탄성부재는 상기 캐비티에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가압탄성부재는 상기 플립퍼의 바닥면으로부터 돌출되어 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압탄성부재는 그 바닥면과 상기 플립퍼의 바닥면이 상호 동일한 평면을 이루도록 탄성적으로 압축된 상태로 상기 마이크로 칩의 유입홀을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 가압탄성부재는 PDMS 또는 실리콘 고무를 주소재로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 플립퍼의 상기 마이크로 칩에 반대되는 면 상에는 걸림턱이 형성되고, 상기 플립퍼는 상기 걸림턱에 거치된 파지수단에 의해 플립-업 상태로 선회되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 플립퍼의 상기 마이크로 칩에 반대되는 면 상에는 금속패드가 형성되고, 상기 플립퍼는 상기 금속패드에 자기적인 인력을 작용하는 영구자석에 의해 플립-업 상태로 선회되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 홀더 상에는 캡하우징이 안착되되, 상기 캡하우징에는 반응 시료를 하방의 마이크로 칩으로 전달하는 주입용구가 삽입되는 적어도 하나의 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 주입구는 상기 주입용구에 정합되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 주입구는 깔대기 형상으로 형성되고, 상기 주입구에 삽입되는 주입용구는 피펫인 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 주입구에는 암나사부가 형성되고, 상기 주입구에 삽입되는 주입용구에는 상기 암나사부와 정합되는 숫나사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 캡하우징의 하단면은 수평한 면을 이루어 상기 베이스 홀더 상에 면접되되, 상기 마이크로 칩에 대응되는 부위에는 상기 하단면보다 하방으로 돌출되게 형성된 돌출가압편이 형성되고, 상기 돌출가압편은 상기 마이크로 칩을 압박하여 고정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 캡하우징에는 복수로 형성된 주입구를 각각 식별할 수 있도록 하는 인식표지가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 캡하우징은 광투명한 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 조립체.
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