KR100886187B1 - 유체 분석용 칩 - Google Patents

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주식회사 디지탈바이오테크놀러지
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Abstract

본 명세서에서는 몸체부; 상기 몸체부의 일 단부에 형성되는 유체 투입구;
상기 몸체부의 타 단부에 형성되는 경로 전환부; 상기 몸체부 내에 형성되는 통로로서, 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부까지 연장하는 제1깊이의 제1채널 및 상기 제1채널과 나란히 연장하며 상기 제1채널에 대해 개방된 제2깊이의 제2채널 구비하는 통로; 을 포함하며, 상기 제2깊이가, (1) 상기 유체 투입구로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점까지는 상기 제1높이보다 큰 깊이를 가지며, (2) 상기 경로 전환부에서 상기 제1높이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지는 감소하는, 유체 분석용 칩에 관해 개시한다.
자유 계면, 유체 시료, 경사

Description

유체 분석용 칩 {CHIP FOR ANALYZING FLUIDS}
본 발명은 유체가 이동하는 미세채널이 구비된 칩에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 시료투입구 및 서로 연통된 두 개 이상의 채널을 구비하여, 세척에 필요한 유속을 확보할 수 있는 유체 분석용 칩에 관한 것이다.
유체시료의 생물학적, 화학적 및/또는 광학적 분석은, 화학 또는 생명공학 분야뿐만 아니라, 임상에서 환자로부터 채취한 혈액 또는 체액 등의 분석, 및 질병의 진단에 주로 이용된다. 유체시료 분석을 더욱 효율적으로 수행할 수 있는, 더욱 소형화된 분석 및/또는 진단 장비를 제공하기 위해, 다양한 종류의 칩 구조물이 개발되어 이용되고 있다. 이와 같이, 다양한 기능을 하나의 칩에서 수행하여 분석 및/또는 질병의 진단 효율을 높이고, 신속한 진단키트(rapid kit)의 제조를 가능하게 하는 것이 랩온어칩의 개발이다.
랩온어칩(lab-on-a-chip)은 실험실에서 수행되는 다양한 실험과정 예를 들어, 시료의 분리, 정제, 혼합, 표지화(labeling), 분석, 및 세척 등을 작은 크기의 칩 상에서 구현하는 것을 의미한다. 랩온어칩의 설계에는, 미세유체역학(micro-fluidics), 미세유체조작시스템(micro-LHS) 관련 기술이 주로 이용된다. 또한, 미 세유체역학 및 미세유체조작시스템을 구현하는 칩 구조물을 제작함에 있어, 반도체 회로설계 기술을 이용하여 미세한 채널을 칩 내부에 형성시킨 칩이 시판 중에 있다.
일반적으로, 랩온어칩을 사용하여 혈액 또는 체액 등의 유체시료로부터 이에 함유된 미량의 분석대상물질을 분석하는 과정을, 종래기술에 따른 유체 분석용 칩(10)을 도시하는 도 1 내지 3을 참조하여, 유체시료의 이동 경로를 따라 살펴보면 다음과 같다.
먼저 칩(10)을 구성하는 상부 플레이트(11)상의 일측 단부에 형성된 유체투입구(21)를 통해 유체시료(도시되지 않음)가 투입되고, 이와 같이 투입된 유체시료는 칩(10) 내부에 형성된 채널(22) 내에서 유체시료와 채널 내벽(22a, 22b, 22c, 22d)과의 표면장력에 의해 칩(10)의 타측 단부까지 유동하게 된다. 채널을 통해 유동하는 유체시료는 유체시료 내의 분석대상물질과 컨쥬게이트(conjugate)시키기 위한 표지를 포함하는 컨쥬게이션(conjugation)부(30) 및 분석대상물질을 고정시키기 위한 프로브가 채널 내벽에 부착되어 있는 반응부(40)를 통과한다. 유체시료 내의 분석대상물질은 반응부(40)를 통과하면서 상기 프로브에 의해 채널 내벽(22a, 22b, 22c, 22d)에 대해 그 위치가 고정되게 된다.
표지는 형광물질을 포함하고 있으므로, 반응부(40)에 검측용 광을 조사하여 검출되는 빛의 세기를 검사함으로써 유체시료 내에 존재하는 분석대상물질이 간접적으로 조사될 수 있다. 그러나 반응부 내에는 분석대상물질과 컨쥬게이트되지 않은 표지 또는 분석대상물과과 컨쥬게이트되었으나 프로브에 의해 고정되지 않고 부 유하는 표지 등과 같은 다수의 표지가 존재할 수 있다. 따라서 정확한 검측이 이루어지도록 하기 위해서는 이러한 부유 표지를 반응부(40)로부터 제거하는 과정이 필수적이며, 이는 유체시료의 유동 속도를 소정치 이상으로 증가시켜 반응부 내에 존재하는 부유 표지가 "씻겨" 내려가게 하는 세척과정을 수행함으로써 달성된다.
한편, 투입된 유체시료가 채널(10) 내부를 유동함에 따라 채널(10) 내부에 존재하는 유체시료의 질량 증가 및 프와죄유(Poiseuille) 압력의 증가로 인해 유체시료의 이동 속도는 점차 감소되어, 세척이 필요한 시간대에서는 정작 충분한 유속을 확보할 수 없다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 종래 기술에서는 외부 펌프(도시되지 않음)에 펌핑작용에 의해 유체를 강제적으로 유동시켜 필요 유속을 확보하고자 하는 방안, 반응부(40) 하류에 다수의 모세관 채널을 추가로 형성하여 유체를 이동시키는 구동력인 표면 장력을 증가시킴으로써 필요 유속을 확보하고자 하는 방안 등이 시도되어 왔었다.
그러나, 외부 펌프에 의해 유체를 강제 유동시키는 방안은 칩의 구성을 복잡하게 하여 제조 시간 및 비용을 증가시키고 검사 과정을 복잡하게 하는 문제점이 있어 바람직하지 않으며, 다수의 모세관 채널을 형성하는 방법 역시 표면 장력의 증가와 비례하여 프와죄유 압력과 같이 유체의 유동속도를 감소시키는 텀(term)도 증가시킨다는 점에서 바람직한 해결방안은 아니었다.
또한, 유체시료가 유동하는 채널 내벽(22a, 22b, 22c, 22d)과 유체시료 간의 표면 장력을 구동력으로 하여 유체시료를 유동시키는 종래 기술에 따른 유체 분석 용 칩에서는, 도 4에서와 같이 채널 내벽(22a, 22b, 22c, 22d)이 서로 만나는 모서리부분에서 유체시료(50)가 상대적으로 빠르게 유동하는 현상이 발생하고, 이로 인해 도 5에서와 같이, 유체시료(50) 중심부의 유체 유동속도가 모서리부의 유체 유동속도를 미처 따라가지 못하게 되어 결과적으로 유동부 중심에 기포(51)가 발생되는 현상이 발생하게 된다. 기포(51)가 발생되는 위치에서는 유체시료의 반응이 이루어지지 않게 됨으로써 결과적으로는 측정의 오차를 증가시키는 등과 같이 유체시료의 검측에 많은 문제점을 야기하게 된다.
본원발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 채널 내부를 유동하는 유체 시료가 균일한 패턴으로 유동하게 함으로써 유체시료 내에 기포 발생을 억제시킬 수 있는 유체 분석용 칩을 제공하고자 하는 것이다.
본원발명의 다른 목적은 부유 표지를 제거하기 위한 세척 과정에 충분한 유속을 확보할 수 있도록 유체 유동 채널이 구성된 유체 분석용 칩을 제공하고자 하는 것에 있다.
본원발명의 또 다른 목적은 가급적 간단하고 저렴하게 구성될 수 있는 유체 분석용 칩을 제공하고자 하는 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 검측 오차를 줄일 수 있는 유체 분석용 칩을 제공하고자 하는 것이다.
이외의 추가적인 목적은 본원발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서로부터 자명하게 알 수 있을 것이다.
본 발명을 설명함에 앞서 본원발명에서 사용되는 용어의 의미에 대해 설명한다.
용어 "채널"은 그 측면 중 하나 이상이 개방된 형태를 포함한다.
용어 "자유 계면"은 유체의 유동 표면 중 채널의 내벽과 접하지 않는 표면을 의미한다.
용어 "순방향"은 유체 투입구로부터 투입된 유체가 경로의 전환을 갖기 전까지 흐르는 방향을 의미한다.
용어 "역방향"은 유체 투입구로부터 투입된 유체가 경로의 전환을 갖은 이후 흐르는 방향을 의미한다.
본원발명에서는 몸체부; 상기 몸체부의 일 단부에 형성되는 유체 투입구;
상기 몸체부의 타 단부에 형성되는 경로 전환부; 상기 몸체부 내에 형성되는 통로로서, 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부까지 연장하는 제1 깊이의 제1 채널 및 상기 제1 채널과 나란히 연장하며 상기 제1 채널에 대해 개방된 제2 깊이의 제2 채널을 구비하는 통로; 를 포함하며, 상기 제2 깊이가, (1) 상기 유체 투입구로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점까지는 상기 제1높이보다 큰 깊이를 가지며, (2) 상기 경로 전환부에서 상기 제1 높이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지는 감소하는, 유체 분석용 칩을 제공한다.
이와 같은 구성에 의해 제1채널을 유동하는 유체시료는 균일한 패턴으로 유동하게 되고 이로써 기포 발생이 억제된다. 또한, 경로 전환부까지 도달한 유체가 제2채널을 따라 유동하게 되고, 이로써 제1채널의 경로 전환부 인접 부분에서 유체 시료의 자유계면이 붕괴되어 세척시 필요한 유속을 확보할 수 있게 된다.
또한 본원발명에서는, 몸체부; 상기 몸체부의 일 단부에 형성되는 유체 투입구; 상기 몸체부의 타 단부에 형성되는 경로 전환부; 상기 몸체부 내에 형성되며 상기 유체 투입구와 연통하는 통로로서, 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부까지 연장하는 제1깊이의 제1채널과 상기 제1채널과 나란히 연장하며 상기 제1채널에 대해 개방된 제2깊이의 제2채널과 상기 재2채널과 나란히 연장하며 상기 제2채널에 대해 개방된 제3깊이의 제3채널을 구비하는 통로; 를 포함하며, 상기 제2깊이가, (1) 상기 유체 투입구측 단부로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점 이전까지는 상기 제1깊이보다 큰 깊이를 가지며, (2) 상기 경로 전환부에서 상기 제1높이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지는 감소하며, 상기 제3깊이가 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점에서의 깊이 이하의 깊이를 갖는, 유체 분석용 칩을 제공한다.
이와 같은 구성에 의하여 제2채널을 따라 유동하는 유체 시료로 균일한 패턴으로 이동할 수 있게 된다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 제2채널이 상기 제1채널의 양 측면에 모두 형성된다. 이로써 세척시 요구되는 유체시료의 유동 속도를 더욱 안정적으로 확보할 수 있게 된다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 제2채널의 제1채널 반대측 측면이 개방되되도록 구성되며, 다른 실시예에서는 상기 제2채널의 제1채널 반대측 측면이 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 개방되도록 구성된다.
이와 같은 구성에 의하여 제2채널을 따라 유동하는 유체 시료로 균일한 패턴으로 이동할 수 있게 된다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 제2깊이가 상기 시료 투입구로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점까지 일정한 깊이를 갖는다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2 높이가 연속적으로 감소한다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2 높이가 선형적으로 감소한다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2 높이가 불연속적으로 감소한다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 유체 투입구 하류의 일 지점이 유체시료와 프로브의 반응부 하류에 위치한다.
본원발명의 일 실시예에서는 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부를 따른 일부의 경로 상에서 상기 제2채널로부터 제1채널을 차단하기 위한 측벽을 더 포함한다.
이와 같은 구성에 의해 유체 시료의 유동 속도를 제어할 수 있게 된다.
본원발명의 구성에 따라, 저렴하고 간단한 구성에 의해 부유 표지를 제거하기 위한 세척 과정에 충분한 유속을 확보할 수 있으며, 유체 시료를 균일한 패턴으로 유동하게 함으로써 유체시료 내에 기포 발생을 억제하여 측정 오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.
이하에서는 일 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 본원발명 사상에 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.
<구성>
도 6에는 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩(10)은 그 내부에 유체시료가 유동할 수 있는 통로를 형성하는 몸체부(100)를 포함한다. 몸체부(100)는, 바람직하게는, 도시된 바와 같이 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)가 결합되는 구조로 이루어진다. 상부 플레이트(110)에는 유체시료를 투입하기 위한 유체 투입구(130)가 형성된다. 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)에는 각각 본원발명에 따른 유동 통로를 구성하기 위한 형상부가 상보적으로 형성되어 있어서, 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120)의 결합에 의해 유체시료가 유동할 수 있는 통로가 형성되며, 이러한 통로는 유체 투입구(130)와 연통된다.
상기 통로는 유체시료가 유동하는 제1채널(141) 및 상기 제1채널(141)의 양측면에서 제1채널(141)과 나란히 형성되는 제2채널(142)을 구비한다. 바람직한 실시예에서는, 상기 통로가 상기 제2채널(142)과 나란히 형성되는 제3채널(143)을 구비한다. 제3채널(143)은 후술되는 바와 같이 경로 전환부(160)에서 유체 투입구(130) 측을 향해 유동하는 역방향 유동의 측면에 자유계면을 형성시키기 위한 구성이다. 따라서, 대안적인 실시예로서, 도 16에 도시된 바와 같이 역방향 유동이 이루어지는 부분에 대해 하부 플레이트(120)의 측면을 개방시킴으로써 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 바람직한 실시예에서는, 제2채널(142)이 제1채널(141)의 좌우 양 측면에 각각 구비되며, 제3채널(143)이 각각의 제2채널(142)의 측면에 구비된다.
도 12에는 도 8의 절단선 A-A 를 따른 단면도가 도시되어 있다.
도 12에서 알 수 있듯이, 제1채널(141)은 상부 내벽(111) 및 하부 내벽(112a)에 의해 형성되고, 제2채널(142)은 각각 상부 내벽(111), 하부 내벽(112b, 112b'), 측벽(114)에 의해 형성되며, 제3채널(143)은 상부 내벽(111), 하부 내벽(112b), 측벽(113)에 의해 형성된다. 여기서 측벽(114)은, 제1채널(141)과 제2채널(142) 사이에는 내벽이 존재하지 않아 서로에 대해 개방될 수 있도록, 측벽(113)에 비해 낮은 높이를 갖는다. 그러나 제1채널(141)과 제2채널(142)은 유체시료의 유동 경로 전체를 통해 서로 개방될 필요는 없으며, 도 9에 도시된 바와 같이 유체시료의 유동 속도에 대한 제어 필요성에 따라 유체시료의 유동 경로 상의 일부분에 걸쳐 부분적으로 형성되는 내벽(150)에 의해 서로 차단될 수 있다. 이로써 제1채널(141)과 제2채널(142)은 유체시료의 유동 경로의 일부분에서 서로에 대해 폐쇄되게 된다. 내벽(150)의 개수, 설치 위치, 형상 등은 유체 시료의 유동 제어 목적에 따라 적절히 선택된다.
제2채널(142)과 제3채널(143)은 본질적으로 서로 개방된 구조이며 측벽에 의해 분리되지 않는다.
제1채널(141), 제2채널(142) 및 제3채널(143)은 모두 유체 투입구(130)측 단 부로부터 아래에서 자세히 설명되는 경로 전환부(160)까지 연장한다. 제1채널(141)은 유체 투입구(130)를 통해 투입된 유체시료가 실질적으로 유동하는 통로를 형성하며, 그 폭과 깊이는 유체시료를 유동시키는데 있어 요구되는 표면장력이 형성되기에 충분한 치수를 갖는다.
한편, 제2채널(142)의 깊이(h2)는 기본적으로 상기 제1채널(141)의 깊이(h1)보다 크게 형성되고, 이때 제1채널(141)과 제2채널(142)을 연결하는 연결부는 제1채널(141)을 통해 유동하는 유체시료가 그 제2채널(142)측 측면에 자유계면을 형성하기에 충분한 각도의 경사부로써 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 상기 경사부의 경사각도는 90°이다.
이러한 제2채널(142)의 깊이는 유체투입구 하류의 일 지점(170)으로부터 점차 감소되어 후술하는 경로 전환부(160)에서는 제1채널(141)의 깊이와 같아지게 된다. 즉, 경로 전환부(160)에서 제1채널(141)과 제2채널(142)은 합쳐져 하나의 채널을 형성하게 된다.
제2채널(142)의 깊이가 감소되기 시작하는 위치(170)는 원하는 유체시료의 유동량, 유동속도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 후술되는 유체시료와 프로브의 반응부 하류에 위치하는 것이 좋다. 또한, 도면에서는 좌우 제2채널(142)의 깊이가 동일 지점(170)으로부터 감소하는 것으로 도시되었으나 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 또한, 나머지 부분에서의 제2채널(142)의 깊이는 일정한 것이 바람직하나 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 요구에 따라 적절한 프로파일로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 도면에서는 제2채널(142)의 깊이가 위치(170)에서 단차(180b, 181b, 182b)를 두고 감소하는 것으로 도시되어 있으나, 단차를 제거할 수도 있다.
도 10 및 11는 제2채널(142)의 깊이가 다른 방식으로 감소하는 구성을 도시한다. 도 8에서는 제2채널(142)의 깊이가 선형적 형태(180a)로 감소하는 반면, 도 10에서 제2채널(142)은 오목한 곡선형태(지수함수방식)(181a)로 감소하며 도 11에서 제2채널(142)은 계단함수형태(182a)로 불연속적으로 감소한다. 물론 이외의 다른 감소형태를 취할 수 있음은 명백하다.
제3채널(143)의 깊이는 그 전체에 걸쳐 제2채널(142)의 최저 깊이와 동일하다.
<작동 방식>
이하에서는 위와 같이 구성되는 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩(10)의 작동방식에 대해 설명한다.
도 13에는 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩(10)에 유체시료가 유체 투입구(130)를 통해 투입된 직후를 도시하며, 여기서는 설명을 위해 제1채널(141) 내에서 유동하는 유체시료 부분(190)만을 도시하였다.
도 13에 도시된 바와 같이, 유체시료 내의 분석대상물질을 검출하기 위하여 유체 시료가 유체 분석용 칩의 유체 투입구(130)로 투입되면, 투입된 유체시료(190)는 제1채널(141)의 상부 내벽(111) 및 하부 내벽(112a)과 유체시료 간에 발 생하는 표면장력에 의해 도 13에 화살표로 표시된 바와 같이 진행하게 된다.
유체시료(190)가 제1채널(141)을 따라 이동하게 될 때, 제1채널(141)과 제2채널(142)이 서로에 대해 개방되어 있으며 제1채널(141)의 깊이(h1)가 제2채널(142)의 깊이(h2)보다 작으므로, 유체의 좌우 측면(192)은 내측으로 오목한 자유계면을 형성하게 된다. 한편, 제1채널(141)의 상부 내벽(111)과 하부 내벽(112a)과 접하는 유체시료의 부분에는 표면장력이 발생하게 되고 이로써 유동하는 유체의 전면부(191)에 형성되는 자유계면은 그 상류를 향해 오목한 형상을 갖게 된다. 또한 제1채널(141)과 제2채널(142)과의 개방으로 인해 유체시료(190)의 양 측면(192) 상에서보다 중심부에서의 표면장력이 더 커지게 되고, 이로써 유체시료의 전면부(191)는 중심부가 볼록한 형상을 갖게 된다. 이러한 복합적인 요인의 결과로서 유체시료(190)의 전면부(191)는 도 15에 도시된 바와 같이 말안장형태의 자유계면을 갖게 된다.
한편, 이와 같이 유동하는 유체시료(190)는 먼저 유체 투입구(130)의 하류에 위치하는 컨쥬게이션부(conjugation part)(230)를 지나게 되는데, 여기서 유체시료의 내부에 존재하는 분석대상물질은 광학측정을 통해 검출될 수 있도록 형광물질을 포함하는 표지와 통상적으로 결합된다.
계속해서 유체시료(190)는 상기 컨쥬게이션부(230) 하류에 위치하는 반응부(240)를 지나게 되고, 여기서는 표지와 컨쥬게이트된 분석대상물질이 제1채널(141)에 대해 위치가 고정된 프로브와 반응하여 결합하게 된다.
상부 및 하부 내벽(111, 112a)과의 표면장력에 의해 유체시료(190)는 상기 반응부(240)를 지나 경로 전환부(160)를 향해 계속 이동하게 된다. 경로 전환부(160)에 유체시료(190)의 전면부(191)가 도달하면, 유체는 경로 전환부(160) 좌우측에서 제2채널(142)을 향해 유동하게 되고, 계속하여 제2채널(142)의 경사부를 따라 유체 투입구(130) 측을 향해 역방향으로 유동하게 된다.
한편, 유체시료(190)가 경로 전환부(160)에서 경로를 전환하여 다시 유체 투입구(130) 측을 향해 역방향으로 유동하려는 순간에, 유체시료(190)의 부분 중 유체 투입구(130) 측을 향해 유동하는 부분(역방향 유동부분)과 경로 전환부(160)를 향해 유동하는 부분(순방향 유동부분)은 서로 인접하게 되고, 이로써 이들 두 부분 사이에는 표면장력이 작용하게 되어 순방향 유동부분에 존재하는 측면 자유계면이 붕괴하게 된다. 자유계면의 붕괴로 인해 경로 전환부(160) 이전의 위치에서도 순방향 유동부분과 역방향 유동부분 사이에 표면장력이 작용하게 되고, 결과적으로 측면 자유계면의 붕괴는 마치 도미노 현상과 같이 유체 투입구(130) 방향을 향해 순차적으로 진행하게 된다.
이와 같은 자유계면 붕괴 현상으로 유량의 변화는 반응부에서의 유체시료의 유동 속도의 증가를 가져오게 되고, 이로써 세척에 필요한 유속이 확보된다.
한편, 제2채널(142)의 경사부를 따라 유체 투입구(130) 측을 향한 역방향 유동에 있어서, 상기 위치(170)에 존재하는 단차(180b, 181b, 182b)로 인해 유동은 상기 위치(170)에서 종료된다. 또한 제2채널(142)의 경사부의 제1채널(141)과 인접하지 않은 측면은 제3채널에 대해 개방되어 있으므로, 상기 역방향 유동부분의 제3채널(14) 측 측면에도 자유계면이 형성되어 유동의 진행이 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 유체 분석용 칩의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 유체 분석용 칩의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 유체 분석용 칩의 측단면도를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따른 유체 분석용 칩의 채널 내부의 유체시료 유동형태를 개략적으로 도시한다.
도 5는 종래 기술에 따른 유체 분석용 칩의 채널에서 기포가 발생되는 현상을 도시한다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩의 개략적인 전개 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 하부 플레이트에 대한 평면도를 도시한다.
도 8은 도 6의 유체 분석용 칩의 결합상태에 대한 측단면도를 도시한다.
도 9는 본원발명의 다른 실시예에 따른 유체 분석용 칩의 개략적인 전개 사시도를 도시한다.
도 10 및 11은 본원발명의 경사부에 대한 대안적인 실시예를 도시한다.
도 12는 도 8의 절단선 A-A를 따른 단면도를 도시한다.
도 13 및 14는 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩 내부에 유체 시료가 유동하는 상태를 각각 단계별로 개략적으로 도시한다.
도 15는 본원발명의 일 실시예에 따른 유체 분석용 칩의 채널 내부의 유체시료 유동형태를 개략적으로 도시한다.
도 16은 제3채널을 구비하지 않는 본원발명의 실시예에 따른 유체 분석용 칩의 개략적인 전개 사시도를 도시한다.

Claims (18)

  1. 몸체부;
    상기 몸체부의 일 단부에 형성되는 유체 투입구;
    상기 몸체부의 타 단부에 형성되는 경로 전환부;
    상기 몸체부 내에 형성되며 상기 유체 투입구와 연통하는 통로로서, 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부까지 연장하는 제1깊이의 제1채널 및 상기 제1채널과 나란히 연장하며 상기 제1채널에 대해 개방된 제2깊이의 제2채널 구비하는 통로; 를 포함하며,
    상기 제2깊이가,
    (1) 상기 유체 투입구측 단부로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점 이전까지는 상기 제1깊이보다 큰 깊이를 가지며,
    (2) 상기 경로 전환부에서 상기 제1깊이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지는 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2채널이 상기 제1채널의 양 측면에 모두 형성되는,
    유체 분석용 칩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2채널의 제1채널 반대측 측면이 개방되는,
    유체 분석용 칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2채널의 제1채널 반대측 측면이 상기 유체 투입구 하류의 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 개방되는,
    유체 분석용 칩.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2깊이가 상기 유체 투입구로부터 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점까지 일정한 깊이를 갖는,
    유체 분석용 칩.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 연속적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 선형적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 불연속적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점이 유체시료와 프로브의 반응부 하류에 위치하는,
    유체 분석용 칩.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부를 따른 경로의 일부 상에서 상기 제2채널로부터 제1채널을 차단하기 위한 측벽을 더 포함하는,
    유체 분석용 칩.
  11. 몸체부;
    상기 몸체부의 일 단부에 형성되는 유체 투입구;
    상기 몸체부의 타 단부에 형성되는 경로 전환부;
    상기 몸체부 내에 형성되며 상기 유체 투입구와 연통하는 통로로서, 상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부까지 연장하는 제1깊이의 제1채널과 상기 제1채널과 나란히 연장하며 상기 제1채널에 대해 개방된 제2깊이의 제2채널과 상기 재2채널과 나란히 연장하며 상기 제2채널에 대해 개방된 제3깊이의 제3채널을 구비하는 통로; 를 포함하며,
    상기 제2깊이가,
    (1) 상기 유체 투입구측 단부로부터 상기 유체 투입구 하류의 일 지점 이전까지는 상기 제1깊이보다 큰 깊이를 가지며,
    (2) 상기 경로 전환부에서 상기 제1높이와 동일한 높이를 갖도록, 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지는 감소하며,
    상기 제3깊이가 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점에서의 깊이 이하의 깊이를 갖는,
    유체 분석용 칩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2채널이 상기 제1채널의 양 측면에 모두 형성되는,
    유체 분석용 칩.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제2깊이가 상기 유체 투입구로부터 상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점까지 일정한 깊이를 갖는,
    유체 분석용 칩.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 연속적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 선형적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점으로부터 상기 경로 전환부까지 상기 제2깊이가 불연속적으로 감소하는,
    유체 분석용 칩.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투입구 하류의 상기 일 지점이 유체시료와 프로브의 반응부 하류에 위치하는,
    유체 분석용 칩.
  18. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투입구로부터 상기 경로 전환부를 따른 경로의 일부 상에서 상기 제2채널로부터 제1채널을 차단하기 위한 측벽을 더 포함하는,
    유체 분석용 칩.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002207031A (ja) 2001-01-11 2002-07-26 Shimadzu Corp マイクロチャンネル型チップ
KR200362770Y1 (ko) 2004-06-12 2004-09-22 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 채널이 구비된 미세입자 관찰용 칩
JP2007216123A (ja) 2006-02-15 2007-08-30 Ymc Co Ltd マイクロチャネルチップ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002207031A (ja) 2001-01-11 2002-07-26 Shimadzu Corp マイクロチャンネル型チップ
KR200362770Y1 (ko) 2004-06-12 2004-09-22 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 채널이 구비된 미세입자 관찰용 칩
JP2007216123A (ja) 2006-02-15 2007-08-30 Ymc Co Ltd マイクロチャネルチップ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102094687B1 (ko) * 2018-10-15 2020-03-30 주식회사 스몰머신즈 유체 분석용 칩

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