KR100912540B1 - Chip of micro-channel network for increasing washing effect - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액상 시료에 대한 분석을 수행하는 미세 채널 구조의 칩을 세척함에 있어 그 효과를 극대화하기 위한 미세 채널의 구조에 관한 것으로, 액상 시료가 흐르는 적어도 하나의 액상 이동 채널과 기질이 흐르는 기질 이동 채널이 주도관에 병렬적으로 연결된 미세 채널 구조를 가지는 칩에 있어서, 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널이 상기 기질 이동 채널 상에 연결되도록 하여 액상 시료의 잔존물이 최종 기질에 영향을 주지 않도록 세척액이 흐르는 채널의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to the structure of the microchannels for maximizing the effect in cleaning the chip of the microchannel structure for performing the analysis of the liquid sample, at least one liquid transfer channel flows through the liquid sample and substrate transfer through the substrate In a chip having a microchannel structure in which channels are connected in parallel to a main tube, a channel through which the washing liquid flows so that the washing liquid moving channel through which the washing liquid flows is connected on the substrate moving channel so that the residue of the liquid sample does not affect the final substrate. It is about the structure.

세척액, 미세 채널, LOC(Lab-on-a-chip)Wash solution, microchannels, lab-on-a-chip

Description

세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널을 형성하는 칩{CHIP OF MICRO-CHANNEL NETWORK FOR INCREASING WASHING EFFECT}CHIP OF MICRO-CHANNEL NETWORK FOR INCREASING WASHING EFFECT}

본 발명은 액상 시료에 대한 분석을 수행하는 미세 채널 구조의 칩을 세척함에 있어 그 효과를 극대화하기 위한 미세 채널의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상 시료, 세척액 및 최종 기질이 순차적으로 흐르는 미세 채널에서 액상 시료의 잔존물이 최종 기질에 영향을 주지 않도록 세척액이 흐르는 채널의 구조를 개선하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to the structure of the micro-channel to maximize the effect in washing the chip of the micro-channel structure for performing an analysis on the liquid sample, more specifically, the liquid sample, the washing liquid and the final substrate flows in sequence It relates to a technique for improving the structure of the channel through which the wash liquor flows such that the residue of the liquid sample in the channel does not affect the final substrate.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 :2006-S-007-02 과제명 : IT원천기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2006-S-007-02 Task name: IT source technology development].

최근 MEMS(micro-electro mechanical system) 공정 및 미세 가공(micromachining) 기술을 이용하여 수십 ㎛ 이상의 크기로 각종 다양한 기능을 갖는 구조물들을 칩 위에 구현하는 LOC(Lab-on-a-chip)에 대한 연구가 활발하다. 이러한 LOC(Lab-on-a-chip)는 고속으로 자동 분석을 수행하기 위해 고안된 초소형 분석 장치 혹은 넓은 의미로 그 분야을 말한다. Recently, a research on a lab-on-a-chip (LOC) using micro-electro mechanical system (MEMS) process and micromachining technology to implement structures having various functions on the chip with a size of several tens of micrometers or more has been conducted. It is actively. This lab-on-a-chip (LOC) refers to the field of analysis, or in a broad sense, a microanalytical device designed to perform automated analysis at high speed.

LOC(Lab-on-a-chip)를 이용한 분리 분석은 극소량의 시료만으로도 실험이 수행될 수 있다는 점에서 다량의 시료 채취가 곤란한 의료, 진단 분야와 생물학적인 응용분야에 효율적으로 이용될 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, DNA와 단백질에 대한 연구에서 세포를 다루는 예까지 많은 적용 예들이 최근에 보고되고 있고, 현장에서의 실시간 분석을 위한 각종 화학 물질 및 생리 분자에 관한 분석용 연구에도 활발하게 적용되고 있다. Separation analysis using lab-on-a-chip (LOC) can be efficiently used in medical, diagnostic and biological applications where it is difficult to collect a large amount of samples in that experiments can be performed with only a small amount of samples. There is this. Accordingly, many applications have been recently reported from researches on DNA and proteins to examples of handling cells, and are actively applied to analytical research on various chemicals and physiological molecules for real-time analysis in the field.

이러한 LOC(Lab-on-a-chip)는 다양한 미세 채널 구조를 채택하여 이를 통하여 분석 대상이 되는 유체를 수송한다. 따라서, 채널 구조의 최적화는 제작상의 용이성과 비용뿐만 아니라 분석 결과의 질적인 수준과도 직접 연관되는 중요한 부분이다. 이러한 미세 채널 구조를 채택하는 LOC(Lab-on-a-chip)를 이용하여 피 등의 유체에 포함된 특정 물질을 면역학적인 방법으로 감지하는 경우, 특정 위치로 대상 시료를 이송시키고 최종적으로 세척과 그에 따르는 기질의 주입 등의 과정이 따른다. 하지만, 액상 시료를 처리하고 세척을 하는 경우에도 채널의 구조적인 문제로 인해 잔존 액상 시료를 완전하게 제거할 수 없는 문제가 있다. The lab-on-a-chip (LOC) adopts a variety of microchannel structures to transport the fluid to be analyzed. Therefore, the optimization of the channel structure is an important part directly related to the quality level of the analysis result as well as the ease of production and cost. When using a lab-on-a-chip (LOC) that employs this microchannel structure to detect specific substances in fluids, such as blood, by immunological method, the sample is transported to a specific location and finally cleaned and This is followed by a process such as injection of the substrate. However, even when the liquid sample is processed and washed, there is a problem in that the remaining liquid sample cannot be completely removed due to the structural problem of the channel.

이에 따라, 미세 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)에서 세척효과를 개선할 수 있는 기술적 수단이 필요하게 되었고, 특히 부가적인 첨가물이나 복잡한 구조 변경을 하지 않고 간단하게 세척 효과를 개선할 수 있는 수단이 필요하게 되었다. Accordingly, there is a need for a technical means for improving the cleaning effect in a lab-on-a-chip (LOC) including a microstructure. In particular, the cleaning effect can be easily improved without additional additives or complicated structural changes. The means to do it was needed.

따라서, 본 발명은 미세 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)에 있어서 새로운 채널 구조를 이용해 액상 시료가 잔존하지 않도록 하는 기술을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a technique for preventing a liquid sample from remaining using a new channel structure in a lab-on-a-chip (LOC) including a microstructure.

상기와 같은 필요를 충족시키기 위해, 본 발명의 세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널을 형성하는 칩은 액상 시료가 흐르는 적어도 하나의 액상 이동 채널과 기질이 흐르는 기질 이동 채널이 주도관에 병렬적으로 연결된 미세 채널 구조를 가지는 칩에 있어서, 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널이 상기 기질 이동 채널 상에 연결되는 것을 특징으로 한다. In order to meet the above needs, the chip forming the microchannel to improve the cleaning effect of the present invention is connected to the at least one liquid flow channel and the substrate flow channel in which the liquid sample flows in parallel to the main tube In a chip having a microchannel structure, the washing liquid moving channel through which the washing liquid flows is connected to the substrate moving channel.

특히, 상기 세척액 이동 채널은 상기 기질 이동 채널과 상기 주도관이 연결되는 교차지점에 인접한 상기 기질 이동 채널 상에 연결되는 것을 특징으로 한다. In particular, the wash liquor transfer channel is connected on the substrate transfer channel adjacent to the intersection where the substrate transfer channel and the main conduit connect.

한편, 본 발명의 세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널을 형성하는 칩은 적어도 2 개 이상 이동 채널이 병렬적으로 연결된 미채 채널 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)에 있어서, 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널이 상기 이동 채널 중 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the chip forming the micro-channel for improving the cleaning effect of the present invention is a lab-on-a-chip (LOC) comprising a camouflage channel structure in which at least two or more moving channels are connected in parallel, the cleaning liquid is A flowing wash liquid moving channel is connected to at least one of the moving channels.

이때, 상기 세척액 이동 채널이 연결되는 상기 이동 채널은 기질이 흐르는 채널인 것을 특징으로 한다. In this case, the moving channel to which the washing liquid moving channel is connected is a channel through which the substrate flows.

이에 따라, 본원발명에 의한 세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널을 형성하는 칩은 여러 종류의 액상 시료 및 기질을 단독 혹은 조합으로 사용하는 경우에도 기존의 세척액을 그대로 이용하여 채널의 구조 변경을 통해 세척 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다. 특히, 기존의 채널 구조에서 발생한 오염을 제거하여 특징적 신호를 검출할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the chip forming the microchannel to improve the washing effect according to the present invention is washed by changing the structure of the channel using the existing washing liquid as it is, even when using a variety of liquid samples and substrates alone or in combination There is an effect that can maximize the effect. In particular, there is an effect that can detect the characteristic signal by removing the contamination generated in the existing channel structure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.

도 1 은 종래 미세 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)의 채널 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a channel structure of a lab-on-a-chip (LOC) including a conventional microstructure.

도 1에 의한 미세 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)는 2 개의 액상 시료가 흐르는 두 개의 액상 이동 채널(10, 11)과 최종 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널(12), 기질이 유입되는 기질 이동 채널(13) 그리고 액상 시료, 세척액 및 기질은 주도관(14)을 통해 흘러 배출구(15)로 배출되는 구조로 이루어져 있다. 도 1 은 LOC(Lab-on-a-chip)의 전체 구조가 아니라 단지 주도관(14)에 적어도 두 개의 채널이 병렬로 연결되어 액상 시료, 세척액 혹은 기질이 흐르는 구조를 나타낸다. The lab-on-a-chip (LOC) including the microstructure according to FIG. 1 includes two liquid flow channels 10 and 11 through which two liquid samples flow, a wash liquid flow channel 12 through which a final wash liquid flows, and a substrate. The incoming substrate transfer channel 13 and the liquid sample, the washing liquid and the substrate flow through the main pipe 14 and are discharged to the outlet 15. FIG. 1 shows a structure in which at least two channels are connected to the main pipe 14 in parallel and flows a liquid sample, a washing liquid or a substrate, rather than the entire structure of a lab-on-a-chip (LOC).

두 개의 액상 이동 채널(10, 11)을 통해 먼저 액상 시료가 유입되어 주도관(14)을 통해 배출구(15)로 배출된다. 이 과정에서 주도관(14)은 물론 주도관(14)과 세척액 이동 채널(12)이 교차하는 지점 혹은 주도관(14)과 기질 이동 채널(13)이 교차하는 지점에 액상 시료의 일부가 잔존하게 된다. The liquid sample is first introduced through the two liquid moving channels 10 and 11 and discharged to the outlet 15 through the main pipe 14. In this process, a part of the liquid sample remains at the point where the main pipe 14 and the washing liquid moving channel 12 intersect with the main pipe 14 as well as the intersection of the main pipe 14 and the substrate moving channel 13. Done.

이후에 세척액을 이용해 주도관(14) 등을 세척하게 되는데, 이러한 과정에서 세척액은 세척액 이동 채널(12)을 통해 흘러 주도관(14)을 통해 배출구(15)로 배출된다. 하지만, 이러한 세척을 통해 주도관(14)에 잔존하는 액상 시료 등은 제거될 수 있지만, 주도관(14)과 기질 이동 채널(13)의 교차 지점에 잔존하는 잔존 액상 시료(20)는 제거되지 않는다. Thereafter, the washing liquid is washed with the main tube 14 and the like. In this process, the washing liquid flows through the washing liquid moving channel 12 and is discharged to the outlet 15 through the main tube 14. However, the liquid sample remaining in the main pipe 14 may be removed through such washing, but the residual liquid sample 20 remaining at the intersection of the main pipe 14 and the substrate transfer channel 13 may not be removed. Do not.

따라서, 최종 세척이 이루어진 후에 기질을 주입하면, 교차 지점에 잔존하는 잔존 액상 시료(20) 등이 기질과 섞여 배출구를 통해 배출되어 반응지점에서 반응을 하기 때문에 특이적 신호를 검출할 수 없다. Therefore, when the substrate is injected after the final washing, the residual liquid sample 20 remaining at the cross point is mixed with the substrate and discharged through the outlet to react at the reaction point, so that a specific signal cannot be detected.

따라서, 본 발명은 도 2 와 같은 새로운 채널 구조를 이용해 잔존 액상 시료(20)를 제거하고자 한다. Therefore, the present invention intends to remove the remaining liquid sample 20 using the new channel structure as shown in FIG.

도 2 는 본 발명에 의해 세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널의 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the structure of the microchannel for improving the cleaning effect by the present invention.

도 2는 LOC(Lab-on-a-chip)에 있어서 채널 구조를 중심으로 도시된 것으로 도 1 에서 설명한 바와 같이 2 개의 액상 시료가 흐르는 두 개의 액상 이동 채널(10, 11)과 최종 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널(12), 기질이 유입되는 기질 이동 채널(13) 그리고 액상 시료, 세척액 및 기질은 주도관(14)을 통해 흘러 배출구(15)로 배출되는 구조로 이루어져 있다. 도 2 또한 LOC(Lab-on-a-chip)의 전체 구조가 아니라 단지 주도관(14)에 적어도 두 개의 채널이 병렬로 연결되어 액상 시료, 세척액 혹은 기질이 흐르는 구조를 나타낸다. FIG. 2 is a view illustrating a channel structure in a lab-on-a-chip (LOC). As illustrated in FIG. 1, two liquid moving channels 10 and 11 through which two liquid samples flow and a final washing liquid flow therethrough. The washing liquid moving channel 12, the substrate moving channel 13 into which the substrate is introduced, and the liquid sample, the washing liquid, and the substrate are configured to flow through the main pipe 14 and discharged to the outlet 15. FIG. 2 also shows a structure in which at least two channels are connected in parallel to the main pipe 14 instead of the entire structure of a lab-on-a-chip (LOC) to flow a liquid sample, a washing solution, or a substrate.

본 발명에 있어서, 세척액 이동 채널(12)은 도 1 과 달리 주도관(14)에 연결되는 것이 아니라, 기질 이동 채널(13)에 연결된다. 특히, 기질 이동 채널(13)과 주도관(16)이 교차하는 지점에 근접한 기질 이동 채널(13) 상에 연결된다. In the present invention, the wash liquid moving channel 12 is connected to the substrate moving channel 13, rather than to the main tube 14, unlike in FIG. In particular, it is connected on the substrate transfer channel 13 close to the point where the substrate transfer channel 13 and the main conduit 16 intersect.

따라서, 액상 시료가 주도관(14)을 통해 흘러 배출구(15)로 배출된 후에 기질 이동 채널(13)과 교차하는 지점에 잔존하는 잔존 액상 시료는 세척액 이동 채널(12)을 통해 흐르는 세척액에 의해 완전히 세척된다. 그 결과 기질 이동 채널(13)을 통해 기질이 반응지점으로 흘러 가는 경우에도 기질이 오염될 염려가 없다. Therefore, the remaining liquid sample remaining at the point of intersection with the substrate transfer channel 13 after the liquid sample flows through the main pipe 14 and is discharged to the outlet 15 is discharged by the washing liquid flowing through the wash liquid transfer channel 12. Washed thoroughly. As a result, even when the substrate flows through the substrate transfer channel 13 to the reaction point, the substrate is not contaminated.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.   The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

도 1 은 종래 미세 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)의 채널 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a channel structure of a lab-on-a-chip (LOC) including a conventional microstructure.

도 2 는 본 발명에 의해 세척 효과를 개선하기 위한 미세 채널의 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the structure of the microchannel for improving the cleaning effect by the present invention.

Claims (4)

액상 시료가 흐르는 적어도 하나의 액상 이동 채널과 기질이 흐르는 기질 이동 채널이 주도관에 병렬적으로 연결된 미세 채널 구조를 가지는 칩에 있어서, In a chip having a microchannel structure in which at least one liquid flow channel through which the liquid sample flows and the substrate flow channel through which the substrate flows are connected in parallel to the main tube, 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널이 상기 기질 이동 채널 상에 연결되는 것을 특징으로 하는 세척 효과를 개선하는 미세 채널을 형성하는 칩. A chip forming a fine channel to improve the cleaning effect, characterized in that the washing liquid flow channel through which the washing liquid flows is connected to the substrate transfer channel. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 세척액 이동 채널은 상기 기질 이동 채널과 상기 주도관이 연결되는 교차지점으로부터 기설정된 거리만큼 이격되어 상기 기질 이동 채널의 측벽에 연결되는 것을 특징으로 하는 세척 효과를 개선하는 미세 채널을 형성하는 칩.And the washing liquid moving channel is connected to the sidewall of the substrate moving channel at a predetermined distance from an intersection point at which the substrate moving channel and the main tube are connected to each other to form a micro channel. 적어도 2 개 이상 이동 채널이 병렬적으로 연결된 미채 채널 구조를 포함하는 LOC(Lab-on-a-chip)에 있어서, In a lab-on-a-chip (LOC) comprising a camouflage channel structure in which at least two mobile channels are connected in parallel, 세척액이 흐르는 세척액 이동 채널이 상기 이동 채널 중 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 세척 효과를 개선하는 미세 채널을 형성하는 칩.A chip forming a fine channel to improve the cleaning effect, characterized in that the cleaning liquid flow channel flowing through the cleaning liquid is connected to at least one of the moving channels. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 세척액 이동 채널이 연결되는 상기 이동 채널은 기질이 흐르는 채널인 것을 특징으로 하는 세척 효과를 개선하는 미세 채널을 형성하는 칩.And the moving channel to which the washing liquid moving channel is connected is a channel through which a substrate flows.
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