KR100846489B1 - Microfluidic chip and manuplating apparatus having the same - Google Patents

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KR100846489B1 KR1020050121905A KR20050121905A KR100846489B1 KR 100846489 B1 KR100846489 B1 KR 100846489B1 KR 1020050121905 A KR1020050121905 A KR 1020050121905A KR 20050121905 A KR20050121905 A KR 20050121905A KR 100846489 B1 KR100846489 B1 KR 100846489B1
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민준홍
남궁각
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00—Circuit elements having no moving parts

Abstract

본 발명은 미세유체 칩 및 그를 구비한 미세유체 조작장치를 개시한다. 개시된 미세유체 칩은: 기판 내부에 형성된 적어도 하나의 미세유체 조작 유니트를 구비한다. 상기 미세유체 조작 유니트는: 기판 내부에 형성된 복수의 마이크로 채널; 상기 각 마이크로 채널의 일단에 형성되며, 상기 기판으로부터 노출된 인입구; 상기 마이크로 채널에 형성된 트랩; 상기 마이크로 채널들의 타단에 연결된 챔버; 및 상기 챔버에 연결되며, 그 단이 상기 기판으로부터 노출된 배출구;를 구비하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a microfluidic chip and a microfluidic manipulation device having the same. The disclosed microfluidic chip comprises: at least one microfluidic manipulation unit formed inside a substrate. The microfluidic operation unit includes: a plurality of microchannels formed inside the substrate; An inlet formed at one end of each microchannel and exposed from the substrate; A trap formed in the micro channel; A chamber connected to the other end of the micro channels; And an outlet port connected to the chamber, the end of which is exposed from the substrate.

Description

미세유체 칩 및 그를 구비한 미세유체 조작장치{Microfluidic chip and manuplating apparatus having the same}Microfluidic chip and manuplating apparatus having the same

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세유체 칩을 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a microfluidic chip according to a first embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 미세유체 칩의 작용을 설명하는 도면이다. 2A to 2C are views illustrating the action of the microfluidic chip of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세유체 칩을 보여주는 도면이다. 3 is a view showing a microfluidic chip according to a second embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4e는 도 3의 미세유체 칩의 작용을 설명하는 도면이다. 4A to 4E illustrate the operation of the microfluidic chip of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세유체 칩을 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a microfluidic chip according to a third embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세유체 조작장치를 도시한 단면도다. 6 is a cross-sectional view showing a microfluidic manipulation device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 평면도이다. FIG. 7 is a plan view of FIG. 6.

도 8a 및 도 8b는 미세유체 칩에 가해지는 원심력의 방향을 설명하는 도면이다. 8A and 8B illustrate the direction of centrifugal force applied to the microfluidic chip.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

100,200,300,430: 미세유체 칩 102,202,302: 인입구100,200,300,430: Microfluidic chip 102,202,302: Inlet

104,204: 배출구 130,230,240: 마이크로 채널104,204: outlet 130,230,240: micro channel

250: 챔버 410: 디스크250: chamber 410: disk

420: 제1모터 440: 제2모터420: the first motor 440: the second motor

450: 수직이동수단450: vertical movement means

본 발명은 마이크로 채널의 형상으로 미세유체(microfluid) 트랩을 구현한 미세유체 칩 및 미세유체 조작장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic chip and a microfluidic manipulation device that implement a microfluid trap in the shape of a microchannel.

미세유체공학(microfluidics)에서는 미세유체 칩(microfluidic chip)에 포토리소그래피, 고온 엠보싱(hot embossing), 몰딩 등의 미세 가공기술로 만들어진 미세채널구조를 형성하여, 미세유체의 이동, 혼합을 조작한다. 하나의 미세유체 칩에 다수의 마이크로 채널을 형성하는 경우, 소모되는 시료의 양이 줄고, 분석시간이 짧아진다.In microfluidics, microfluidic chips form microchannel structures made of microfabrication techniques such as photolithography, hot embossing, and molding to manipulate microfluidic chips. In the case of forming a plurality of microchannels in one microfluidic chip, the amount of samples consumed is reduced and the analysis time is shortened.

마이크로 채널내의 미세유체를 조작하기 위해서는 펌프, 밸브가 필요하다. 특히, 하나의 칩에서 여러 종류의 용액을 조작하기 위해서는 다수의 펌프 및 밸브가 필요하다. Pumps and valves are required to operate the microfluid in the microchannels. In particular, many pumps and valves are needed to manipulate different types of solutions on one chip.

미세가공기술의 발전과 함께 미세유체 칩의 크기는 감소되어 왔지만, 아직도 기계적 펌프 및 밸브의 크기는 랩온어칩(lab-on-a-chip)의 소형화에 있어서 장애요인이다. 따라서, 미세유체공학에서는 기계적 펌프 및 밸브를 대체하기 위해 연구해왔다. Although the size of microfluidic chips has been reduced with the development of micromachining techniques, the size of mechanical pumps and valves is still an obstacle to the miniaturization of lab-on-a-chip. Therefore, microfluidics has been working to replace mechanical pumps and valves.

미국특허 제6,408,878호에는 마이크로채널 내의 밸브를 탄성물질로 형성하고, 밸브를 개폐(open/close)하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 발명에서는 기계적 펌프가 필요하다. U. S. Patent No. 6,408, 878 discloses a technique for forming a valve in a microchannel with an elastic material, and for opening and closing the valve. However, this invention requires a mechanical pump.

미국특허 제4,963,498호에는 원심력을 이용한 유체의 이송방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 발명에서는 원심력의 크기를 조절하여야 한다. 또한, 마이크로 채널의 내면에서 표면장력이 다르게 형성된 부분을 구비하여야 한다. U.S. Patent No. 4,963,498 discloses a method of transferring fluid using centrifugal force. However, in this invention, the magnitude of the centrifugal force must be adjusted. In addition, the inner surface of the microchannel should be provided with a portion having a different surface tension.

본 발명의 목적은 마이크로 채널의 형상으로 트랩을 형성한 미세유체 칩을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a microfluidic chip in which a trap is formed in the shape of a microchannel.

본 발명의 다른 목적은 상기 미세유체 칩의 원심력 방향을 조절하는 미세유체 조작장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a microfluidic manipulation device for adjusting the centrifugal force direction of the microfluidic chip.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩은: Microfluidic chip according to an embodiment of the present invention to achieve the above object is:

기판 내부에 형성된 적어도 하나의 미세유체 조작 유니트를 구비하며, At least one microfluidic manipulation unit formed inside the substrate,

상기 미세유체 조작 유니트는: The microfluidic operation unit is:

기판 내부에 형성된 복수의 마이크로 채널;A plurality of micro channels formed inside the substrate;

상기 각 마이크로 채널의 일단에 형성되며, 상기 기판으로부터 노출된 인입구;An inlet formed at one end of each microchannel and exposed from the substrate;

상기 마이크로 채널에 형성된 트랩;A trap formed in the micro channel;

상기 마이크로 채널들의 타단에 연결된 챔버; 및A chamber connected to the other end of the micro channels; And

상기 챔버에 연결되며, 그 단이 상기 기판으로부터 노출된 배출구;를 구비하는 것을 특징으로 한다. It is connected to the chamber, the stage is characterized in that it comprises a discharge port exposed from the substrate.

본 발명에 따르면, 상기 트랩은 U 자 형상이다. According to the invention, the trap is U-shaped.

상기 트랩은 상기 인입구에 유입되는 액체의 이동방향인 제1방향에 대해서 예각을 형성하는 것이 바람직하다. The trap preferably forms an acute angle with respect to the first direction, which is a moving direction of the liquid flowing into the inlet.

본 발명에 따르면, 상기 트랩은 제1트랩을 구비하며, 상기 제1트랩은 상기 제1방향 또는 상기 제1트랩과 예각을 이루는 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩한다. According to the present invention, the trap has a first trap, wherein the first trap has the liquid when the centrifugal force is applied in the first direction or in a second direction perpendicular to the first direction that forms an acute angle with the first trap. To trap.

상기 트랩은 상기 제1트랩 및 상기 챔버 사이에 형성된 제2트랩을 더 구비하며, 상기 제2트랩은 상기 제2방향과 반대방향인 제3방향 또는 상기 제1방향과 반대방향인 제4방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩한다.The trap further includes a second trap formed between the first trap and the chamber, wherein the second trap is in a third direction opposite to the second direction or in a fourth direction opposite to the first direction. The centrifugal force acts to trap the liquid.

상기 제2트랩은 상기 제1트랩과 반대방향으로 형성되는 것이 바람직하다. The second trap is preferably formed in a direction opposite to the first trap.

본 발명에 따르면, 상기 배출구는 상기 제2방향으로 형성된다. According to the invention, the outlet is formed in the second direction.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 미세유체 조작장치는:In order to achieve the above object another microfluidic control device of the present invention:

회전 플레이트;Rotating plate;

상기 회전 플레이트에 고정되게 설치된 미세유체 칩;A microfluidic chip fixedly mounted to the rotating plate;

상기 회전 플레이트를 회전하는 제1구동수단; 및First driving means for rotating the rotating plate; And

상기 미세유체 칩을 상기 회전 플레이트 상에서 회전시키는 제2구동수단;을 구비하며, And second driving means for rotating the microfluidic chip on the rotating plate.

상기 미세유체 칩은: The microfluidic chip is:

기판 내부에 형성된 적어도 하나의 미세유체 조작 유니트를 구비하며, At least one microfluidic manipulation unit formed inside the substrate,

상기 미세유체 조작 유니트는: The microfluidic operation unit is:

상기 기판 내부에 형성된 마이크로 채널;A micro channel formed inside the substrate;

상기 각 마이크로 채널의 일단에 형성되며, 상기 기판으로부터 노출된 인입구;An inlet formed at one end of each microchannel and exposed from the substrate;

상기 마이크로 채널에 형성된 트랩;A trap formed in the micro channel;

상기 마이크로 채널들의 타단에 연결된 챔버; 및A chamber connected to the other end of the micro channels; And

상기 챔버의 일측에 연결되며, 그 단이 상기 기판으로부터 노출된 배출구;를 구비하는 것을 특징으로 한다. It is connected to one side of the chamber, the end is characterized in that it comprises a discharge port exposed from the substrate.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유체 칩 및 그를 구비한 미세유체 조작장치를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a microfluidic chip and a microfluidic control device having the same according to a preferred embodiment of the present invention. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세유체 칩을 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a microfluidic chip according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 미세유체 칩(100)은 시료 유입구(102)와 시료 배출구(104)를 구비하는 상부기판(110)과, 하부 기판(120)을 포함한다. 또한, 상부기판(110) 및 하부기판(120) 사이에는 마이크로 채널(130)이 형성되어 있다. 마이크로 채널(130)은 상부기판(110) 및 하부기판(120) 중 어느 하나의 기판에 형성되고 다른 기판은 캐핑하는 역할을 할 수 있다. 또한, 각각의 기판(110, 120)에 노출된 홈을 형성하고 기판들(110, 120)의 홈의 결합에 의해서 마이크로 채널(130)을 형성할 수도 있다. 시료 유입구(102), 시료 배출구(104), 마이크로 채널(130)을 포토리소그라피, 고온-엠보싱 또는 플라스틱 몰딩과 같은 방법을 이용하여 형성한다. Referring to FIG. 1, the microfluidic chip 100 includes an upper substrate 110 having a sample inlet 102 and a sample outlet 104, and a lower substrate 120. In addition, a micro channel 130 is formed between the upper substrate 110 and the lower substrate 120. The micro channel 130 may be formed on any one of the upper substrate 110 and the lower substrate 120, and the other substrate may serve to cap. In addition, the grooves exposed to the substrates 110 and 120 may be formed, and the microchannels 130 may be formed by combining the grooves of the substrates 110 and 120. The sample inlet 102, sample outlet 104, and microchannel 130 are formed using methods such as photolithography, hot-embossing or plastic molding.

상기 마이크로 채널(130)에는 상기 인입구(102)에서 상기 배출구(104) 방향에 대해서 경사지게 제1트랩(132)이 형성되어 있다. 상기 제1트랩(132)은 U자 형상 이다. 상기 제1트랩(132) 사이에는 제1트랩(132)와 반대방향으로 제2트랩(134)이 형성되어 있다. A first trap 132 is formed in the micro channel 130 to be inclined with respect to the direction of the outlet 104 from the inlet 102. The first trap 132 is U-shaped. A second trap 134 is formed between the first traps 132 in a direction opposite to the first trap 132.

상부와 하부 기판(110, 120)은 애노딕 본딩(anodic bonding)이나 열적 본딩, 접착제를 이용한 본딩 등으로 접합시켜 내부에 액체가 보관될 수 있도록 형성한다. 미세유체 칩(100)은 실리콘 기판, 플라스틱, 유리 등으로 제조될 수 있다. The upper and lower substrates 110 and 120 are bonded to each other by anodical bonding, thermal bonding, or bonding using an adhesive to form a liquid therein. The microfluidic chip 100 may be made of a silicon substrate, plastic, glass, or the like.

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 미세유체 칩(100)의 작용을 설명하는 도면이다. 2A to 2C are diagrams illustrating the operation of the microfluidic chip 100 of FIG. 1.

도 2a를 참조하면, 미세유체 칩(100)의 인입구(102)로 액체(L)를 주입한다. 화살표 A 방향으로 소정의 힘, 예컨대 원심력을 가하면, 액체(L)는 화살표 A 방향으로 이동되어 제1트랩(132)으로 이동된다. 제1트랩(132)은 화살표 A 방향에 대해서 예각, 예컨대 45도 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2A, the liquid L is injected into the inlet 102 of the microfluidic chip 100. When a predetermined force, such as centrifugal force, is applied in the direction of arrow A, the liquid L is moved in the direction of arrow A and moved to the first trap 132. The first trap 132 is preferably formed at an acute angle with respect to the arrow A direction, for example, in a 45 degree direction.

도 2b를 참조하면, 화살표 방향으로 계속 원심력을 가해도 액체(L)는 화살표 방향으로 더 이동되지 않으며, 따라서 액체(L)는 마이크로 채널(130)의 트랩(132) 내에서 트랩된 상태로 된다. Referring to FIG. 2B, even if the centrifugal force is continuously applied in the direction of the arrow, the liquid L does not move further in the direction of the arrow, and thus the liquid L is trapped in the trap 132 of the microchannel 130. .

도 2c를 참조하면, 화살표 B 방향으로 원심력을 가하면, 액체(L)는 위로 이동되어 제2트랩(134)에서 트랩된다. 결국, 소정 거리 좌측으로 이동된다. 계속해서 화살표 B 방향으로 원심력을 가해도 액체(L)는 이동되지 않고 트랩된 상태로 유지된다. Referring to FIG. 2C, when centrifugal force is applied in the direction of arrow B, the liquid L is moved upward and trapped in the second trap 134. As a result, it is moved to the left of the predetermined distance. Subsequently, even if the centrifugal force is applied in the direction of arrow B, the liquid L is not moved and remains trapped.

상기 도 2b 및 도 2c 과정을 계속하면 액체(L)를 인입구(102)로부터 배출구(104)로 이동시키게 된다. 2B and 2C, the liquid L is moved from the inlet 102 to the outlet 104.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세유체 칩(200)을 보여주는 도면이 다. 3 is a view showing a microfluidic chip 200 according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 미세유체 칩(200)은 제1 및 제2 인입구(201, 202), 챔버(250), 배출구(204)와, 인입구(201, 202) 및 챔버(250)를 연결하는 제1 및 제2 마이크로 채널(230, 240)로 이루어져 있다. 제1 마이크로 채널(230)에는 제1트랩(232)이 형성되어 있으며, 제2 마이크로 채널(240)에는 제1 및 제2 트랩(242, 244)가 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 마이크로 채널(230, 240)의 일단은 각각 제1 및 제2 인입구(201, 202)에 연통되어 있다. 제1 및 제2 마이크로 채널(230, 240)의 타단은 챔버(250)의 일측에 연결되어 있다. Referring to FIG. 3, the microfluidic chip 200 connects the first and second inlets 201 and 202, the chamber 250, the outlet 204, and the inlets 201, 202 and the chamber 250. It consists of first and second microchannels 230, 240. A first trap 232 is formed in the first micro channel 230, and first and second traps 242 and 244 are formed in the second micro channel 240. One end of the first and second microchannels 230 and 240 is in communication with the first and second inlets 201 and 202, respectively. The other ends of the first and second micro channels 230 and 240 are connected to one side of the chamber 250.

상기 배출구(204)는 상기 챔버(250)에서 상기 마이크로 채널(230, 240)이 연결되는 부분과 대략 수직방향의 부분에 연결된다. 상기 트랩(232, 242, 244)은 U 자 형상이며, 액체가 이동되는 방향(원심력 방향)에 대해서 예각, 예컨대 45도 각도로 형성된다. The outlet 204 is connected to a portion in the chamber 250 that is substantially perpendicular to a portion to which the microchannels 230 and 240 are connected. The traps 232, 242, 244 are U-shaped and are formed at an acute angle, for example 45 degrees, with respect to the direction in which the liquid moves (centrifugal force direction).

도 4a 내지 도 4e는 도 3의 미세유체 칩(200)의 작용을 설명하는 도면이다. 4A to 4E illustrate the operation of the microfluidic chip 200 of FIG. 3.

도 4a를 참조하면, 제1 및 제2 인입구(201, 202)로 각각 제1액체(L1) 및 제2액체(L2)를 주입한다. 미세유체 칩(200)에 제1방향(화살표 방향)으로 소정의 힘, 예컨대 원심력을 가하면, 액체(L1, L2)는 제1방향으로 이동된다. Referring to FIG. 4A, the first liquid L1 and the second liquid L2 are injected into the first and second inlets 201 and 202, respectively. When a predetermined force, such as centrifugal force, is applied to the microfluidic chip 200 in the first direction (arrow direction), the liquids L1 and L2 are moved in the first direction.

도 4b를 참조하면, 액체(L1, L2)는 제1트랩(232, 242)에 트랩되며, 제1방향으로 미세유체 칩(200)에 계속 원심력을 가해도 액체(L1, L2)는 제1트랩(232, 242)에 트랩된 상태로 된다. 제1트랩(232,242)은 제1방향 또는 상기 제1방향과 수직이며 상기 제1트랩(232,242)와 예각을 이루는 제2방향으로 원심력이 작용시 액체(L1, L2)를 트랩한다. Referring to FIG. 4B, the liquids L1 and L2 are trapped in the first traps 232 and 242, and the liquids L1 and L2 are formed in the first direction even though the microfluidic chip 200 continues to apply centrifugal force in the first direction. The traps are trapped in the traps 232 and 242. The first traps 232 and 242 trap the liquids L1 and L2 when a centrifugal force is applied in a first direction or in a second direction perpendicular to the first direction and at an acute angle with the first traps 232 and 242.

도 4c를 참조하면, 미세유체 칩(200)에 제3방향(화살표 B 방향)으로 원심력을 가하면, 액체(L1)는 제1트랩(232)으로부터 벗어나서 챔버(250)로 들어간다. 액체(L2)는 제2트랩(244)에서 정지된다. 상기 제2트랩(242)은 미세유체 칩(200)에 상기 제3방향 또는 상기 제1방향과 반대방향인 제4방향으로 원심력이 가해질 때 액체를 트랩한다. Referring to FIG. 4C, when the microfluidic chip 200 is subjected to a centrifugal force in the third direction (arrow B direction), the liquid L1 is released from the first trap 232 and enters the chamber 250. The liquid L2 is stopped at the second trap 244. The second trap 242 traps the liquid when the centrifugal force is applied to the microfluidic chip 200 in the third direction or the fourth direction opposite to the first direction.

도 4d를 참조하면, 마이크로 칩(200)에 제1방향으로 원심력을 가하면, 제2트랩(242)에 트랩된 액체(L2)는 챔버(250)로 진행된다. 챔버(250)에서 액체(L1) 및 액체(L2)는 혼합된다. Referring to FIG. 4D, when the centrifugal force is applied to the microchip 200 in the first direction, the liquid L2 trapped in the second trap 242 proceeds to the chamber 250. In the chamber 250, liquid L1 and liquid L2 are mixed.

도 4e를 참조하면, 마이크로 칩(200)에 제2방향(화살표 D 방향)으로 원심력을 가하면, 혼합된 제1액체(L1) 및 제2액체(L2)는 배출구(104)를 통해서 외부로 배출된다. Referring to FIG. 4E, when the centrifugal force is applied to the microchip 200 in the second direction (arrow D direction), the mixed first liquid L1 and the second liquid L2 are discharged to the outside through the outlet 104. do.

이와 같이, 서로 다른 액체(L1, L2)를 서로 다른 마이크로 채널(230, 240)에 주입하고, 원심력 방향을 변경하면 두 액체(L1, L2)가 챔버에 도달되는 시간을 조절할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 3개의 마이크로 채널을 형성하고 각 마이크로 채널에 트랩수를 변경하면 순차적으로 액체를 챔버에 도달되게 할 수 있다. As such, by injecting different liquids L1 and L2 into different microchannels 230 and 240 and changing the centrifugal force direction, it is possible to control the time that the two liquids L1 and L2 reach the chamber. In addition, although not shown in the figure, by forming three microchannels and changing the number of traps in each microchannel, the liquid can be sequentially reached in the chamber.

상기 배출구(204)로부터 배출된 혼합된 액체는 다른 마이크로 채널에 연결하여서 상술한 원리로 외부 힘이 가해지는 방향을 바꾸면 혼합된 액체를 다른 액체와도 반응시킬 수 도 있다. The mixed liquid discharged from the outlet 204 may be connected to other microchannels so that the mixed liquid may react with other liquids by changing the direction in which external force is applied in the above-described principle.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세유체 칩(300)을 보여주는 도면이다. 5 illustrates a microfluidic chip 300 according to a third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 마이크로 칩(300)에는 미세유체 조작 유니트(310)가 다수 형성되어 있다. Referring to FIG. 5, a plurality of microfluidic manipulation units 310 are formed in the microchip 300.

제3 실시에에 따른 미세유체 칩(300)은 동시에 다수의 미세유체 조작 유니트(310)에서 액체를 조작할 수 있으므로, 상기 미세유체 칩(300)에 가하는 힘으로 동시에 액체를 이동시키고, 혼합을 할 수 있게 된다. 따라서, 각 조작 유니트(310)에 필요한 펌프들 및 밸브들을 마이크로 채널의 형상으로 구현할 수 있으며, 동시에 다수의 조작 유니트(310)를 조작할 수 있다. Since the microfluidic chip 300 according to the third embodiment can operate liquids in a plurality of microfluidic operation units 310 at the same time, the liquid is simultaneously moved by a force applied to the microfluidic chip 300 and mixing is performed. You can do it. Therefore, pumps and valves required for each operation unit 310 can be implemented in the shape of a micro channel, and a plurality of operation units 310 can be operated at the same time.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세유체 조작장치(400)를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 6의 평면도이다. 6 is a cross-sectional view showing a microfluidic device 400 according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of FIG.

도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 미세유체 조작장치(400)는 회전 플레이트인 디스크(410), 디스크(410)를 회전시키는 제1구동수단, 예컨대 제1모터(420), 디스크(410) 상에 배치된 미세유체 칩(430)을 회전시키는 제2구동수단, 예컨대 제2모터(440)를 구비한다. 6 and 7 together, the microfluidic device 400 includes a disk 410 which is a rotating plate, first driving means for rotating the disk 410, for example, a first motor 420, and a disk 410. A second driving means, for example, a second motor 440 for rotating the microfluidic chip 430 disposed thereon is provided.

상기 제1모터(420)는 디스크(410)를 일 방향으로 정속으로 회전시켜서 디스크(410) 상에 배치된 미세유체 칩(430)에 원심력을 준다. 디스크(410) 상에는 다수의 미세유체 칩(430)이 고정되게 설치될 수 있다. 상기 제2모터(440)는 상기 디스크(410)의 하방에 설치되며 수직이동수단(450)에 의해서 상기 미세유체 칩(430)과 연결되거나 또는 디스크(410)의 하부로부터 이격된다. 제2모터(440)는 미세유체 칩(430)을 회전시켜서 미세유체 칩(430)에 가해지는 원심력 방향을 조절한다. The first motor 420 rotates the disk 410 at a constant speed in one direction to give a centrifugal force to the microfluidic chip 430 disposed on the disk 410. A plurality of microfluidic chips 430 may be fixedly installed on the disk 410. The second motor 440 is installed below the disk 410 and is connected to the microfluidic chip 430 by a vertical moving means 450 or spaced apart from the bottom of the disk 410. The second motor 440 rotates the microfluidic chip 430 to adjust the direction of centrifugal force applied to the microfluidic chip 430.

도 8a 및 도 8b는 미세유체 칩(430)에 가해지는 원심력의 방향을 설명하는 도면이다. 8A and 8B illustrate the direction of centrifugal force applied to the microfluidic chip 430.

도 8a를 참조하면, 디스크(410)를 일방향으로 회전시 제1위치(431)의 미세유체 칩은 미세유체 칩(430)을 기준으로 상기 제1방향으로 원심력을 받는다. Referring to FIG. 8A, when the disk 410 is rotated in one direction, the microfluidic chip at the first position 431 receives centrifugal force in the first direction based on the microfluidic chip 430.

도 8b를 참조하면, 제2구동모터(440)로 미세유체 칩(430)을 시계방향으로 90 도 회전하면, 미세유체 칩(432)은 디스크(410) 상에서 제2방향(432)으로 원심력을 받는다. 같은 방법으로 미세유체 칩을 시계방향으로 90도 회전하면, 미세유체 칩(430)은 상기 제1방향(431) 및 제2방향(432)와 반대방향인 제3방향과 제4방향으로 원심력을 받는다. 따라서, 제1모터(420)로 디스크(410)를 회전시키면서, 제2모터(440)로 미세유체칩(430)의 방향을 회전시키면 미세유체 칩(430)에 가해지는 원심력의 방향을 조절할 수 있다. 따라서, 미세유체 칩(430)에 형성된 미세유체의 이동을 조작할 수 있다. Referring to FIG. 8B, when the microfluidic chip 430 is rotated 90 degrees clockwise by the second driving motor 440, the microfluidic chip 432 may exert centrifugal force on the disk 410 in the second direction 432. Receive. In the same manner, when the microfluidic chip is rotated 90 degrees clockwise, the microfluidic chip 430 generates centrifugal force in the third and fourth directions opposite to the first and second directions 431 and 432. Receive. Therefore, when the disk 410 is rotated with the first motor 420, the direction of the centrifugal force applied to the microfluidic chip 430 can be adjusted by rotating the direction of the microfluidic chip 430 with the second motor 440. have. Therefore, the movement of the microfluid formed on the microfluidic chip 430 can be manipulated.

상기 제4 실시예에서는 미세유체 칩(430)을 지지하는 디스크(410)를 개시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 디스크(410) 대신에 바 형상의 플레이트가 사용될 수도 있다. In the fourth embodiment, the disk 410 supporting the microfluidic chip 430 is disclosed, but is not necessarily limited thereto. For example, a bar shaped plate may be used instead of the disk 410.

또한, 제2모터(440)는 디스크(410)의 하부에서 미세유체 칩(430)과 고정되게 설치되어서 제1모터(420)에 의해 디스크(410)와 함께 회전되게 설치될 수도 있다. In addition, the second motor 440 may be installed to be fixed to the microfluidic chip 430 at the lower portion of the disk 410 to be rotated together with the disk 410 by the first motor 420.

본 발명의 미세유체 칩에 따르면, 원심력으로 미세유체 칩에 주입된 액체를 용이하게 트랩시키고 이동시킬 수 있으며, 따라서 기계적 펌프 및 밸브를 사용하지 않고 미세액체를 조작할 수 있다.According to the microfluidic chip of the present invention, the liquid injected into the microfluidic chip can be easily trapped and moved by centrifugal force, and thus the microliquid can be manipulated without using a mechanical pump and a valve.

또한, 미세유체 칩에 다수의 미세유체 조작 유니트를 형성하여 동시에 다수의 미세유체 조작 유니트를 사용할 수 있다. In addition, a plurality of microfluidic operation units may be formed on the microfluidic chip to simultaneously use a plurality of microfluidic operation units.

본 발명의 미세유체 트랩을 구비한 미세유체 조작장치에 따르면, 미세유체에 가해지는 원심력의 방향을 용이하게 조절할 수 있다. According to the microfluidic manipulation device provided with the microfluidic trap of the present invention, the direction of the centrifugal force applied to the microfluidic can be easily adjusted.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments with reference to the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.

Claims (16)

기판 내부에 형성된 적어도 하나의 미세유체 조작 유니트를 구비하며, At least one microfluidic manipulation unit formed inside the substrate, 상기 미세유체 조작 유니트는: The microfluidic operation unit is: 기판 내부에 형성된 복수의 마이크로 채널;A plurality of micro channels formed inside the substrate; 상기 각 마이크로 채널의 일단에 형성되며, 상기 기판으로부터 노출된 인입구;An inlet formed at one end of each microchannel and exposed from the substrate; 상기 마이크로 채널에 형성된 U 자 형상의 트랩;A U-shaped trap formed in the micro channel; 상기 마이크로 채널들의 타단에 연결된 챔버; 및A chamber connected to the other end of the micro channels; And 상기 챔버에 연결되며, 그 단이 상기 기판으로부터 노출된 배출구;를 구비하며,A discharge port connected to the chamber, the end of which is exposed from the substrate; 상기 트랩은 상기 인입구에 유입되는 액체의 이동방향인 제1방향에 대해서 예각을 형성하며,The trap forms an acute angle with respect to the first direction, which is a moving direction of the liquid flowing into the inlet, 상기 트랩은 제1트랩을 구비하며, 상기 제1트랩은 상기 제1방향 또는 상기 제1트랩과 예각을 이루는 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩하는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩. The trap has a first trap, wherein the first trap traps the liquid when the centrifugal force is applied in the first direction or in a second direction perpendicular to the first direction that forms an acute angle with the first trap. Microfluidic chip. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 트랩은 상기 제1트랩 및 상기 챔버 사이에 형성된 제2트랩을 더 구비하며, 상기 제2트랩은 상기 제2방향과 반대방향인 제3방향 또는 상기 제1방향과 반대방향인 제4방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩하는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩. The trap further includes a second trap formed between the first trap and the chamber, wherein the second trap is in a third direction opposite to the second direction or in a fourth direction opposite to the first direction. And a microfluidic chip which traps the liquid when centrifugal force is applied. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제2트랩은 상기 제1트랩과 반대방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체칩.The second trap is a microfluidic chip, characterized in that formed in the opposite direction to the first trap. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 배출구는 상기 제2방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체 칩. The discharge port is a microfluidic chip, characterized in that formed in the second direction. 회전 플레이트;Rotating plate; 상기 회전 플레이트에 고정되게 설치된 미세유체 칩;A microfluidic chip fixedly mounted to the rotating plate; 상기 회전 플레이트를 회전하는 제1구동수단; 및First driving means for rotating the rotating plate; And 상기 미세유체 칩을 상기 회전 플레이트 상에서 회전시키는 제2구동수단;을 구비하며, And second driving means for rotating the microfluidic chip on the rotating plate. 상기 미세유체 칩은: The microfluidic chip is: 기판 내부에 형성된 적어도 하나의 미세유체 조작 유니트를 구비하며, At least one microfluidic manipulation unit formed inside the substrate, 상기 미세유체 조작 유니트는: The microfluidic operation unit is: 상기 기판 내부에 형성된 마이크로 채널;A micro channel formed inside the substrate; 상기 각 마이크로 채널의 일단에 형성되며, 상기 기판으로부터 노출된 인입구;An inlet formed at one end of each microchannel and exposed from the substrate; 상기 마이크로 채널에 형성된 U 자 형상의 트랩;A U-shaped trap formed in the micro channel; 상기 마이크로 채널들의 타단에 연결된 챔버; 및A chamber connected to the other end of the micro channels; And 상기 챔버의 일측에 연결되며, 그 단이 상기 기판으로부터 노출된 배출구;를 구비하며, Is connected to one side of the chamber, the end thereof has an outlet exposed from the substrate; 상기 트랩은 상기 인입구에 유입되는 액체의 이동방향인 제1방향에 대해서 예각을 형성하며,The trap forms an acute angle with respect to the first direction, which is a moving direction of the liquid flowing into the inlet, 상기 트랩은 제1트랩을 구비하며, 상기 제1트랩은 상기 제1방향 또는 상기 제1트랩과 예각을 이루는 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩하는 것을 특징으로 하는 미세유체 조작장치. The trap has a first trap, wherein the first trap traps the liquid when the centrifugal force is applied in the first direction or in a second direction perpendicular to the first direction that forms an acute angle with the first trap. Microfluidic control device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 트랩은 상기 제1트랩 및 상기 챔버 사이에 형성된 제2트랩을 더 구비하며, 상기 제2트랩은 상기 제2방향과 반대방향인 제3방향 또는 상기 제1방향과 반대방향인 제4방향으로 원심력이 작용시 상기 액체를 트랩하는 것을 특징으로 하는 미세유체 조작장치. The trap further includes a second trap formed between the first trap and the chamber, wherein the second trap is in a third direction opposite to the second direction or in a fourth direction opposite to the first direction. And a microfluidic device trapping the liquid when the centrifugal force is applied. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 제2트랩은 상기 제1트랩과 반대방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체 조작장치.And the second trap is formed in a direction opposite to the first trap. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 배출구는 상기 제2방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체 칩. The discharge port is a microfluidic chip, characterized in that formed in the second direction. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제2구동수단을 상기 회전 플레이트에 대해서 승강시켜서, 상기 제2구동 수단과 상기 미세유체 칩을 연결 또는 단절시키는 수직이동수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 미세유체 조작장치. And moving the second driving means with respect to the rotating plate so as to vertically connect or disconnect the second driving means and the microfluidic chip. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제2구동수단은 상기 회전 플레이트의 하부에 고정되게 설치되어서 상기 회전 플레이트의 회전과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 미세유체 조작장치.The second driving means is fixed to the lower portion of the rotating plate is a microfluidic control device, characterized in that rotated with the rotation of the rotating plate.
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