KR100670590B1 - 확장된 채널을 가진 마이크로칩 및 이를 이용하는 미세입자 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 입자 분석 장치용 마이크로칩으로서, 광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 채널 포인트 주위에서의 채널을 확장시킴으로써, 포커싱된 샘플 입자들이 확장된 채널 포인트 근방을 통과할 때 샘플 입자의 유속이 느려지도록 하여 샘플 입자 검출 강도를 향상시킨다.

Description

확장된 채널을 가진 마이크로칩 및 이를 이용하는 미세 입자 분석 장치{MICROCHIP WITH EXPANSION CHANNEL AND FLOWCYTOMETER USING THIS MICROCHIP}
도 1은 종래의 유세포 분석 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래의 미세 입자 분석 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 확장된 채널을 가진 마이크로칩에서 각각의 위치에서 관측된 신호 강도를 도시한다.
도 4a 및 4b는 확장된 채널을 가진 마이크로칩에서, 형광성 샘플 입자가 확대된 채널과 확대되지 않은 정상 채널을 통과할 때 측정한 신호 강도 및 가변계수를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 확장된 채널을 가진 마이크로칩 및 각각의 부분에서의 샘플 입자와 샘플 플로우의 폭과 크기를 상세히 도시한다.
도 6의 여러 가지 조건의 샘플 플로우 폭과 샘플 입자 직경에 대한 유효 포커싱 샘플 플로우 폭의 예를 도시한다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
200 : 포커싱 챔버 210 : 샘플 채널
220,230 : 쉬스 플로우 채널 240 : 포커싱 채널
250,260 : 분류 채널 310,320,330,350,360 : 용기
410,420,430,450,460 : 압력 컨트롤러 431 : 압력 센서
500 : 영상 획득 수단 600 : 영상 컨트롤러
본 발명은 미세 입자 분석 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 미세 채널 내에서 샘플의 검출감도를 향상시키기 위한 확장된 채널 영역을 갖는 마이크로 칩의 채널 설계에 관한 것이다.
미세 입자 분석 분야, 예를 들면 유세포 분석 분야에서, 세포를 버퍼(buffer) 용액인 쉬스 플로우(sheath flow)와 함께 부유시켜 흘러 보내면서 세포를 분석하는 방식은 널리 알려져 있다. 이러한 방식을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
쉬스 플로우의 흐름은 교란되어 수적(水滴)을 형성하고, 이 수적이 인접하는 흐름의 단부를 절단시킬 때, 세포들이 작은 물방울에 포함되어진다. 이어서, 개개의 수적이 흐름의 인접부로부터 이탈하기 직전에, 원하는 세포들을 탐지하고 개개의 수적 상에 전기장을 인가하는 것에 의해, 각 수적들이 분류된다. 그런 다음, 원하는 세포가 포함된 수적은 전기장에 의해 편향되어 수집 컨테이너에 모여지게 된다. 이러한 과정 중에, 특정 수적이 대전되고 반면에 다른 주변 수적들은 약간만 대전되도록 하기 위해서, 원하는 세포가 포함된 수적이 대전 영역에 도달하는 정확한 시점을 아는 것이 매우 중요하다.
상기된 기본적인 유세포 분석 방식을 응용한 미국특허(등록번호 6,120,666)가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조로, 세포(120)가 통과할만한 정도로 매우 짧은 폭을 갖는 미세 채널이 십자형으로 기판(미도시)에 형성되어 있다. 미세 채널의 십자형 교차부가 포커싱 챔버(22)가 된다. 포커싱 챔버(22)를 CCD 카메라와 같은 영상획득 장치(160)가 촬영하여, 이 영상이 영상제어 프로세서(150)에서 처리되므로써, 세포가 분석된다.
한편, 포커싱 챔버(22)를 중심으로 위로부터 이어진 채널이 샘플 채널(100)로서, 샘플인 세포(120)가 샘플 채널(100)을 통해 유입된다. 포커싱 챔버(22)의 양측에 연결된 한 쌍의 채널이 포커싱 채널(102,104)로서, 각 포커싱 채널(102,104)을 통해 쉬스 플로우가 유입된다.
도면에 도시된 바대로, 샘플 채널(100)을 통해 유입되던 복수개의 세포(120)는 포커싱 챔버(22)에서 양측 쉬스 플로우 채널(102,104)로부터 유입되는 쉬스 플로우에 의해 둘러싸이게 됨으로써, 하나씩 일렬로 포커싱 챔버(22)내를 통과하게 된다. 이러한 배열의 세포(120)가 영상획득장치(160)에 의해 촬영된 후, 영상제어 프로세서(150)에 의해 분석된다.
한편, 세포(120)와 쉬스 플로우의 흐름은 각 채널(100,102,104,106)에 전기장을 인가하여, 각 채널(100,102,104,106)간에 발생되는 전위차에 의해 수행된다.
그런데, 종래의 유세포 분석 장치는 전술된 바와 같이, 세포와 쉬스 플로우를 전기장을 이용해서 흐르도록 하기 때문에, 다음과 같은 문제점이 발생된다.
우선, 전기장 인가를 위한 기구가 종래의 유세포 분석 장치에 요구되는데, 이 기구가 고가인 관계로 장치의 가격이 상당히 비싸다는 단점이 있다.
특히, 쉬스 플로우로 사용되는 버퍼 용액이 전기장에 의해 유도되어야 하므로, 버퍼 용액이 반드시 전도성 물질로 제한된다. 이로 인하여, 버퍼 용액으로 사용 가능한 범위가 극히 좁아진다.
또한, 쉬스 플로우가 전위차로 이동되므로, 일단 이동 속도가 너무 느리다는 문제점이 있다. 이동 속도가 느리면, 분석 시간이 많이 소요되는 파급 문제가 유발된다. 이러한 문제점을 해소하기 위해서는, 각 채널에 수 kV 정도의 강한 전기장을 인가하여 전위차를 크게 해야 하나, 강한 전기장은 세포내의 단백질과 같은 특정 물질을 분리시키는 새로운 문제점을 유발한다. 이로 인하여, 강한 전기장 사용이 제한되므로, 쉬스 플로우의 이동 속도가 느리다는 단점은 여전히 해소되지 못하고 있는 실정이다.
그리고 미세 입자가 누락된 부분을 갖는 경우, 특히 변형된 형상을 갖는 적혈구인 경우, 또는 미세 입자가 경사진 상태로 흐르는 경우, 누락된 부분이나 경사져서 비어 있는 공간을 통해서 스캐닝 수단인 레이저가 그대로 통과하는 경우가 발생될 소지가 높았다. 즉, 미세 입자를 영상 획득 장치가 인식하지 못하는 경우가 있었다.
이러한 종래의 전기장 인가 방식의 미세입자 분석 장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이 본 출원의 공동출원인에 의하여 특허 등록된 한국특허 제 473362호(명칭: 미세 입자 분석 장치 및 방법)이다. 이는 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 상기 개선된 장치는 포커싱 챔버가 형성된 기판을 포함한다. 세포와 같은 미세 입자인 샘플이 포커싱 챔버내로 유입되는 적어도 하나의 샘플 채널이 기판에 형성된다. 샘플이 포커싱 챔버 내에서 하나씩 일렬로 흐르도록 샘플을 둘러싸는 쉬스 플로우가 포커싱 챔버내로 유입되는 적어도 하나의 쉬스 플로우 채널이 기판에 형성된다. 샘플 채널과 쉬스 플로우 채널 및 분류 채널에는 각 채널 간에 압력 구배를 형성하는 압력 제어 수단이 설치된다. 각 압력 제어 수단에 의해 발생된 압력 구배에 의해, 샘플과 쉬스 플로우가 각 채널로부터 포커싱 채널 및 분류 채널로 흐르게 된다.
이때, 압력 제어 수단은 각 용기에 연결된 진공 펌프와, 진공 펌프와 용기 사이에 배치된 마이크로 밸브와, 용기 내의 압력을 감지하는 압력 센서 및 압력 센서의 신호에 따라 마이크로 밸브의 동작을 제어하는 압력 컨트롤러를 포함한다.
한편, 압력 제어 수단에 의한 압력 구배로 포커싱 챔버 내에서 쉬스 플로우에 의해 하나씩 일렬로 이동하는 샘플은 영상 획득 수단에 의해 촬영된다. 영상 획득 수단에서 촬영된 영상은 영상 컨트롤러로 전송되어, 영상 컨트롤러가 포커싱 챔버 내를 이동하는 샘플의 수를 카운팅함과 아울러 샘플을 분석하게 된다. 영상 컨트롤러는 샘플의 종류를 인식하여, 이를 분류 채널용 압력 컨트롤러에 전송하므로써, 해당 압력 컨트롤러에 의해 샘플이 종류별로 각 분류 채널을 통해 분류되어진다.
이와 같이 개선된 압력 구배 방식의 개선된 장치에서는 전위차를 이용한 흐름 방식 대신에 압력 구배 방식을 채용함으로써, 버퍼 용액의 적용 범위에 제한을 받지 않으면서 쉬스 플로우의 흐름 속도를 매우 빠르게 할 수 있음과 아울러 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 강한 전기장으로 인한 세포 분리 현상을 방지하여, 세포 분석 결과의 신뢰도를 대폭 향상시키며, 누락된 부분을 갖는 변형된 형상을 갖는 미세 입자에 대해서도 정확한 인식을 가능하게 하고, 아울러 미세 입자가 경사진 상태로 흐르지 않도록 한다.
그러나 이러한 압력 구배 방식의 미세 입자 분석 장치에서는 샘플과 쉬스 플로우의 이동 속도가 증가하기 때문에 작업 처리량이 증가하지만, 광학부로부터 조사된 레이저 빛이 포커싱되는 채널 포인트에서 세포 입자들이 너무 빨리 지나가기 때문에 충분한 양의 형광이나 산란이 충분히 발생하지 않음으로써 결과적으로 검출기에서의 검출 신호가 미약하여 정확한 샘플 분석에 문제점을 가진다. 특히 형광성이 약한 샘플에 대해서는 그 검출이 불가능함에 따라, 분석 장치의 성능에 절대적인 영향을 준다.
물론, 쉬스 플로우의 압력을 조절하여 샘플과 쉬스 플로우의 속도를 감속시키면 이러한 문제가 해소되겠지만, 이 경우 작업 처리량이 상당히 감소하게 되는 문제가 발생할 것이다. 또한, 분해능이 상당히 높은 광학 구조물을 이용함으로써 샘플 검출의 품질을 향상시킬 수 있지만, 이 경우 광학 구조물의 정밀도가 증가함에 따라 장치의 비용이 필연적으로 고가화될 것이며, 광학 구조물의 정밀도 역시 한계가 있을 것이다.
따라서 본 발명은 종래의 미세 분석 장치가 가지고 있는 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 빠른 샘플 및 쉬스 플로우의 속도에서도 정확하게 샘플을 검출함으로써 샘플 처리 작업량의 감소 없이 샘플 검출 품질을 높이는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 현재 샘플 검출 분해능을 높임으로써 현재 보다 샘플 및 쉬스 플로우의 유속을 높이더라도 정확하게 샘플 검출이 이루어지도록 하여 샘플 처리 작업량을 높이는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미세 입자 분석 장치용 마이크로칩에서 광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 채널 포인트 주위에서의 채널을 확장시킴으로써, 포커싱된 샘플 입자들이 확장된 채널 포인트 근방을 통과할 때만 포커싱된 샘플 입자들이 포커싱 상태를 유지하면서 유속이 느려지도록 하여 샘플 입자 검출 강도를 향상시킨다. 이와 같은 본 발명에 따른 미세 입자 분석 장치에 사용되는 마이크로칩은, 샘플이 흐르는 샘플 채널, 쉬스 플로우가 흐르는 쉬스 플로우 채널, 상기 샘플과 상기 쉬스 플로우가 합쳐진 포커싱된 샘플 입자가 흐르는 포커싱 채널 및 상기 포커싱 채널의 일부중 샘플 분석이 이루어지는 포인트 주위를 확장한 확장 채널을 포함한다.
본 발명은 또한 마이크로 칩을 이용하여 샘플 입자 검출 강도가 향상된 한 미세입자 분석 장치를 제공하는데, 이 미세입자 분석 장치는: 기판에 형성된 포커싱 챔버; 상기 포커싱 챔버에 연결된 샘플 채널; 상기 포커싱 챔버에 연결되어, 상기 샘플 채널을 통해 포커싱 챔버내로 유입된 샘플 주위를 둘러싸서 상기 샘플이 하나씩 일렬로 흐르게 하는 쉬스 플로우가 유입되는 적어도 하나의 쉬스 플로우 채널; 상기 샘플과 상기 쉬스 플로우가 합쳐진 포커싱된 샘플 입자가 흐르는 포커싱 채널; 상기 각 채널 간에 압력 구배를 형성하여, 상기 샘플과 쉬스 플로우가 포커싱 챔버를 통해 각 분류 채널로 흐르게 하는 압력 제어 수단; 및 광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 샘플로부터 발생되는 신호를 검출하는 신호 검출 장치를 포함하며, 미세 입자 분석 장치의 광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 채널 포인트 주위에서의 채널을 확장시킴으로써, 포커싱된 샘플 입자들이 확장된 채널 포인트 근방을 통과할 때만 샘플 입자의 유속이 느려지도록 하여 샘플 입자 검출 강도를 향상시키도록 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명을 용이하게 이해하기 위하여 용어를 정리하면, 다음과 같다. 용어"샘플 용액"은 쉬스 플로우와 합쳐지기 전의 샘플 용액을 의미한다. 용어 "샘플 플로우"는 샘플 용액이 쉬스 플로우와 합쳐진 후의 포커싱된 샘플 용액을 의미한다.
도 3은 본 발명에 따라 확장된 채널을 가진 마이크로칩을 도시한다. 또한 상기 도 3은 샘플 입자가 포커싱 채널에서 확장된 채널을 통과하는 동안, 포커싱 채널, 정상 채널 및 확장 채널 각각의 위치에서 샘플 입자의 검출 강도가 변화되는 것을 도시한다. 종래에는 샘플 용액과 쉬스 플로우가 합쳐지는 포커싱 채널 이하의 채널 부분이 동일한 폭을 가졌지만, 본 발명의 구조적 특징은 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 폭을 가진 채널의 일부를 확장시키고, 확장된 채널에서 광을 조사하여 샘플을 검출하도록 하는 것이다. 이렇게 되면 샘플 입자 들이 포커싱되는 확장된 채널 포인트 근방에서만 유속이 느려지게 되어 샘플 검출 신호 감도가 향상되게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 구조적 차이로 인한 샘플 검출 강도의 차이는 도 3으로부터 명확히 관측될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호샘플 용액과 쉬스 플로우가 합쳐진 채널 아래의 확장되지 않은 정상 채널에서는 형광성 샘플 입자의 검출강도가 약하지만, 확장된 채널에서의 샘플 입자의 검출 강도는 상당히 강하다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따라 설계된 마이크로칩에서, 확장된 채널 영역에서는 확장되지 않은 채널에 비하여 샘플 용액의 유속이 느려지기때문에 샘플 입자의 검출 감도를 높일 수 있다.
도 4a는 확장된 채널의 형상은 다르지만, 도 3과 마찬가지로 형광성 샘플 입자가 확대된 채널(B영역)과 확대되지 않은 정상 채널(A영역)을 통과할 때의 신호 강도를 도시한다. 또한, 도 4b에서는 도 4a의 정상 채널(A영역) 및 확장 채널(B영역)에서 측정된 신호를 도시하는데, 확장 채널과 정상 채널간의 신호 강도뿐만 아니라 가변계수(CV: coefficients of variation)의 차이를 도시한다. 상기 도 4a 및 도 4b는 3μm 폴리우레탄 마이크로비드(미국 펜실베이니아, 월링톤, 폴리사이언스사)에 대한 형광 신호를 관측한 결과이다. 또한, 정상 채널과 확장 채널에 대한 검출 처리량은 모두 동일하다(약 1,500입자/초). 도 3과 마찬가지로 확장 채널에서의 신호 강도가 정상채널에서의 신호 강도 보다 약 10배 정도 크다. 또한, 확장 채널에서의 신호 강도에 대한 가변계수(CV)는 정상 채널에서의 신호 강도에 대한 가변계수(CV) 보다 약 20% 낮은 것으로 관측되었다(도 4의 측정치에 따르면, 정상 채널에 대한 가변계수의 평균은 1.8%이고, 확장 채널에 대한 가변계수의 평균은 1.4%이다). 이러한 관측 결과는 검출 처리량을 낮추지 않고도 확장채널에서 검출 신호의 강도와 순도를 향상시킬 수 있음을 증명하는 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 확장된 채널을 가진 마이크로칩에서 포커싱 채널, 정상 채널 및 확장 채널 각각의 위치에서 샘플 입자 크기에 따른 샘플 흐 름의 폭을 상세히 보여준다. 도 5a 및 도 5b에 따르면, 본 발명에 따라 새롭게 설계된 마이크로칩에서, 확장 채널 영역에서의 샘플 플로우는 확장되지 않은 정상 채널에 비하여 샘플 플로우의 유속에 비하여 현저하게 느려지는 것을 알 수 있다.
이는 각각의 영역에서 촬영한 샘플 입자를 관찰하면 명확히 알 수 있는데, 이는 도 5b에 명확히 도시되어 있다. 도 5a에서 쉬스 플로우와 결합되기 전의 샘플 용액은 영역Ⅰ로 표시되어 있고, 샘플 용액과 쉬스 플로우가 결합한 상태에서의 샘플 플로우는 영역Ⅱ로 표시되어 있고, 확장된 채널 영역에서 샘플 플로우는 영역Ⅲ로 표시되어 있다. 예로써 도 5a에서, W1+W2+W3 = 100μm, W2 = 10μm이며, W'1+W'2+W'3 = 300μm, W'2 = 30μm이다.
도 5b의 영역Ⅲ에서 알 수 있는 바와 같이, 샘플 입자와 샘플 입자를 감싸는 샘플 플로우가 확장된 영역을 통과할 때, 샘플 입자의 궤도와 이를 감싸고 흐르는 샘플 플로우의 유선(streamline)사이에 차이가 발생한다. 또한, 이러한 차이는 샘플 입자 사이즈가 클수록 커진다는 것을 발견했다. 도 5b의 영역Ⅲ에서, 샘플 입자의 직경(d)이 2μm인 경우, 샘플 입자의 궤도의 폭과 샘플 입자를 감싸고 흐르는 샘플 플로우의 폭은 거의 차이가 없다. 하지만, 직경(d)이 10μm인 경우, 샘플 입자의 궤도의 폭은 샘플 입자 직경과 동일한 폭을 가지는 반면, 샘플 플로우의 폭은 변화가 없다. 따라서 샘플 입자의 궤도의 폭과 샘플 플로우의 폭 사이의 차가 크다.
샘플 입자는 이들 샘플 입자 주위의 액체와 달리, 확장된 채널 영역을 통과 한 후에도 거의 정확하게 포커싱되려고 한다. 예를 들어, 포커싱된 샘플 흐름의 폭이 10μm에서 100μm로 확장될 경우, 샘플 플로우의 유선은 10배로 넓어지지만, 샘플 플로우내의 샘플 입자는 계속 (그 직경이 10μm로) 중심라인에 유지된다. 이는 입자의 직경이 포커싱된 샘플 플로우의 폭과 유사해질 때, 입자의 크기 효과가 매우 커지기 때문이다. 샘플 입자가 확장된 채널 영역을 통과할 때, 샘플 입자의 측방 속도가 감소하기 때문에, 샘플 입자가 플로우의 중심라인으로부터 벗어나지 않고도 포커싱된 샘플 입자의 속도를 국부적으로 감소시킬 수 있다. 그 결과, 확장 채널 영역에서 빽빽하고, 포커싱되고 속도가 느린 한 줄로 된 입자 스트림을 얻을 수 있다(도 5b의 직경d=10μm 입자).
한편, 채널을 확장함으로써 샘플 입자의 검출 강도를 향상시키기 위해서는 쉬스 플로우와 샘플 채널의 폭, 깊이, 샘플 입자 사이즈, 채널 확장비율, 검출 스폿 직경사이의 관계가 중요하다.
샘플 입자의 직경이 포커싱된 샘플 플로우 폭과 유사해질 때, 샘플 입자의 크기 효과가 매우 커지기 때문에, 확장된 채널을 이용함에 있어서, 다음과 같이 유효 포커싱 샘플 플로우 폭(Weff)이라는 개념이 필요하다.
Weff = Wsample - dsample (1)
여기서 Wsample는 샘플 플로우 폭이며,
dsample는 샘플 입자의 직경이다.
유효 포커싱 샘플 플로우 폭(Weff)은 이처럼 실제 샘플 플로우 폭에서 샘플 입자의 직경을 뺀 값이다. 도 6의 여러 가지 조건의 샘플 플로우 폭과 샘플 입자 직경의 경우의 유효 포커싱 샘플 플로우 폭의 예를 도시한다.
확장된 채널 영역에서 샘플 플로우의 폭이 확장된 샘플 플로우 폭(Wfinal)은 확장 이전의 유효 포커싱 샘플 플로우 폭에 확장비(α)를 곱한 값이다. 따라서 이는 다음과 같이 식 2로 나타낸다.
Wfinal = αㆍ Weff (2)
실제로 레이저 빔에 조사되는 부분은 상기 샘플 플로우 폭(Wfinal)에 입자 직경(dsample)이 더해진 것과 같거나 이보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 샘플 입자 신호 측정을 위해서는 다음을 만족시키는 것이 바람직하다.
Wfinal + dsample ≤ Wbeam (3)
여기서 Wbeam은 검출 스폿의 직경이다.
다시 말해, 상기 식(3)을 만족할 경우에는 신호 측정 감도에 문제가 없게 된다. 만약 도 6에 도시된 바와 같이, 샘플 플로우 폭이 샘플 입자 크기보다 작게 포커싱되어 유효 포커싱 샘플 플로우 폭(Weff)이 0이 되었을 경우엔 이론적으로 채널을 무한 팽창시켜도(α=∞), 식(2)에서 Wfinal = 0이 되어 식(3)은 자동으로 만족하게 된다(일반적으로 레이저 빔의 검출 스폿 직경은 입자 직경보다 크기 때문에 dsample≤Wbeam이다).
본 발명의 미세입자 분석 장치에서는 샘플을 분석하기 위한 신호 검출 장치를 포함한다. 상기 신호 검출 장치로서 영상을 촬영하는 영상 획득 수단을 사용할 수 있다. 또한, 신호 검출 장치로서 샘플로부터 방출된 형광 신호를 검출하는 광증대관(Photo Multiplier Tube:PMT) 또는 스캐터 신호를 검출하기 위한 광다이오드(Photo Diode:PD)를 사용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 입자 분석 장치에 대해서 설명 및 도시하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되지 않고 하기의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따라서, 빠른 샘플 및 쉬스 플로우의 속도에서도 정확하게 샘플을 검출함으로써 샘플 처리 작업량의 감소 없이 샘플 검출 품질을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 현재 샘플 검출 분해능을 높임으로써 현재 보다 샘플 및 쉬스 플로우의 유속을 높이더라도 정확하게 샘플 검출이 이루어지도록 하여 샘플 처리 작업량을 높인다.

Claims (7)

  1. 기판에 형성된 미세 채널을 따라 흐르는 미세 입자인 샘플을 분석하는 미세 입자 분석 장치에 사용되는 마이크로칩으로서,
    샘플이 흐르는 샘플 채널;
    쉬스 플로우가 흐르는 쉬스 플로우 채널;
    상기 샘플과 상기 쉬스 플로우가 합쳐진 포커싱된 샘플 입자가 흐르는 포커싱 채널; 및
    상기 포커싱 채널의 일부중 샘플 분석이 이루어지는 포인트 주위를 확장한 확장 채널을 포함하여,
    상기 포커싱된 샘플 입자들이 확장 채널을 통과할 때 상기 포커싱된 샘플 입자들이 포커싱 상태를 유지하면서 유속이 느려지도록 하여 샘플 입자 검출 강도를 향상시키도록 구성된 마이크로칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장된 채널의 확장 폭은 다음의 관계식:
    Weff = Wsample - dsample (1)
    Wfinal = αㆍ Weff (2)
    Wfinal + dsample ≤ Wbeam (3)
    여기서, Weff는 유효 포커싱 샘플 플로우 폭이고,
    dsample는 샘플 입자의 직경이며,
    Wfinal은 확장된 채널 영역에서 샘플 플로우의 폭이 확장된 샘플 플로우 폭이고,
    α는 확장비이며,
    Wbeam은 검출 스폿의 직경임,
    을 만족시키는 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로칩.
  3. 삭제
  4. 제 1 또는 2항에 있어서, 상기 미세입자 분석 장치는 영상 획득 수단, 광증대관(Photo Multiplier Tube:PMT) 또는 광다이오드(Photo Diode:PD)로 이루어진 신호 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩.
  5. 기판에 형성된 포커싱 챔버;
    상기 포커싱 챔버에 연결된 샘플 채널;
    상기 포커싱 챔버에 연결되어, 상기 샘플 채널을 통해 포커싱 챔버내로 유입된 샘플 주위를 둘러싸서 상기 샘플이 하나씩 일렬로 흐르게 하는 쉬스 플로우가 유입되는 적어도 하나의 쉬스 플로우 채널;
    상기 샘플과 상기 쉬스 플로우가 합쳐진 포커싱된 샘플 입자가 흐르는 포커싱 채널;
    상기 각 채널 간에 압력 구배를 형성하여, 상기 샘플과 쉬스 플로우가 포커싱 챔버를 통해 각 분류 채널로 흐르게 하는 압력 제어 수단; 및
    광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 샘플로부터 발생되는 신호를 검출하는 신호 검출 장치를 포함하는 미세 채널을 따라 흐르는 미세 입자인 샘플을 분석하는 미세 입자 분석 장치로서,
    미세 입자 분석 장치의 광학부로부터 방출된 레이저 빛이 포커싱되는 포커싱 채널 포인트 주위에서의 채널을 확장시킴으로써, 포커싱된 샘플 입자들이 확장된 채널 포인트 근방을 통과할 때 포커싱된 샘플 입자들이 포커싱 상태를 유지하면서 유속이 느려지도록 하여 샘플 입자 검출 강도를 향상시키도록 구성된 미세 입자 분석 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확장된 채널의 확장 폭은 다음의 관계식:
    Weff = Wsample - dsample (1)
    Wfinal = αㆍ Weff (2)
    Wfinal + dsample ≤ Wbeam (3)
    여기서, Weff는 유효 포커싱 샘플 플로우 폭이고,
    dsample는 샘플 입자의 직경이며,
    Wfinal은 확장된 채널 영역에서 샘플 플로우의 폭이 확장된 샘플 플로우 폭이고,
    α는 확장비이며,
    Wbeam은 검출 스폿의 직경임,
    을 만족시키는 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 분석 장치.
  7. 제 5 또는 6항에 있어서, 상기 신호 검출 장치는 영상 획득 수단, 광증대관(Photo Multiplier Tube:PMT) 또는 광다이오드(PHOTO Diode:PD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 분석 장치.
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