KR101190035B1 - Blood Plasma Separation Chip with Radial Filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈액에서 혈장을 분리해 내는 혈장 분리칩에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 혈구를 필터링하는 필터를 방사형으로 구성하고, 혈구의 크기에 따라 이중으로 배치함으로써 별도의 구동수단 없이도 혈액으로부터 혈장을 효율적으로 분리할 수 있도록 한 혈장 분리칩에 관한 것이다.
본 발명은 상부기판(100)과 하부기판(200)으로 되고 혈액유입구(110)와 혈장유출구(120)를 갖는 혈장 분리칩(10)에 있어서, 상기 기판(100, 200) 중 하나에는 모세관력을 이용하여 혈장을 이동시키는 혈장이동채널(240, 250)이 구비되고, 백혈구를 걸러내는 제1필터부(220)와 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)가 혈장의 이동 경로를 따라 순차적으로 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩을 제공한다.The present invention relates to a plasma separation chip that separates plasma from blood, and more particularly, to radially filter a blood cell, and to arrange the plasma from the blood without a separate driving means by arranging a dual according to the size of the blood cells. It relates to a plasma separation chip that can be efficiently separated.
In the present invention, in the plasma separation chip 10 including the upper substrate 100 and the lower substrate 200 and having a blood inlet 110 and a plasma outlet 120, one of the substrates 100 and 200 has a capillary force. Plasma moving channels 240 and 250 are provided to move the plasma using the first filter unit 220, and the second filter unit 230 filtering the red blood cells sequentially filters the leukocytes along the plasma path. It provides a plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that it is included.

Description

방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩{Blood Plasma Separation Chip with Radial Filter}Blood Plasma Separation Chip with Radial Filter

본 발명은 혈액에서 혈장을 분리해 내는 혈장 분리칩에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 혈구를 필터링하는 필터를 방사형으로 구성하고, 혈구의 크기에 따라 다중으로 배치함으로써 별도의 구동수단 없이도 혈액으로부터 혈장을 효율적으로 분리할 수 있도록 한 혈장 분리칩에 관한 것이다.
The present invention relates to a plasma separation chip that separates plasma from blood, and more particularly, to radially filter a blood cell, and to multiply according to the size of the blood cells by arranging the plasma from blood without a separate driving means. It relates to a plasma separation chip that can be efficiently separated.

최근 들어 혈액 등의 생체 샘플로부터 각종 생체 정보를 검출하여 건강 상태를 측정함으로써 질병의 진단뿐만 아니라 예후 관리 등에 사용하고자 하는 바이오센서 및 바이오칩들이 대량 제작되어 활용되고 있다.Recently, a large amount of biosensors and biochips intended to be used for prognostic management as well as diagnosis of diseases by detecting various biometric information from a biological sample such as blood are used.

바이오센서 및 바이오칩는 신뢰성 있는 정보를 제공하기 위해 재현성과 고감도 신호의 검출이 요구된다. 예를 들어, 단백질 검출을 목적으로 제작된 단백질 칩(chip)은 혈액을 이용하여 특정 단백질의 유무와 잔량을 측정하는 것인데 이 때, 혈액은 적혈구, 백혈구, 혈소판과 혈장으로 이루어지고 혈장은 지방 대사물, 당질, 효소, 항원, 항체 등의 각종 단백질 성분을 포함하고 있어 대부분의 단백질이 주로 혈액의 혈장에 내포되는바, 따라서 재현성 및 측정 오차를 줄이기 위해서는 혈장을 혈액에서 분리해 내는 과정이 필요하다.Biosensors and biochips require reproducibility and detection of high sensitivity signals to provide reliable information. For example, a protein chip designed for protein detection is to measure the presence and remaining amount of a specific protein using blood, wherein blood consists of red blood cells, white blood cells, platelets and plasma, and plasma metabolizes fat. As it contains various protein components such as water, sugars, enzymes, antigens, and antibodies, most proteins are mainly contained in blood plasma. Therefore, in order to reduce reproducibility and measurement error, it is necessary to separate plasma from blood. .

혈액으로부터 혈장을 분리하기 위한 칩(chip) 형태의 분리수단으로는 다공성 매질 또는 멤브레인을 혈액 유로의 측면 또는 정면에 배치하여 혈구를 분리하는 혈장 분리칩, 혈구의 자중에 의한 침강 효과를 이용하여 혈구와 혈장이 층을 이루도록 하여 혈장만을 추출해 내는 혈장 분리칩 등이 있으며, 이 외에도 원심력을 이용하는 분리칩, 전기적 신호를 이용하는 분리칩 등이 제안되고 있다.A chip-type separation means for separating plasma from blood is a plasma separation chip that separates blood cells by placing a porous medium or membrane on the side or front of the blood flow path, and blood cells using the sedimentation effect of the blood cells. And plasma separation chips that extract plasma only by forming plasma layers. In addition, separation chips using centrifugal force and separation chips using electrical signals have been proposed.

모세관 현상을 이용하는 무동력 형태의 분리칩은 혈액이 모세관 현상에 의해 이동하도록 하면서 혈구 성분이 통과하지 못하도록 필터를 이동 채널 내에 설치함으로써 혈장만을 분리해 내는 것을 특징으로 한다.The non-powered separation chip using a capillary phenomenon is characterized by separating only the plasma by installing a filter in the moving channel to prevent blood cell components from passing while allowing blood to move by the capillary phenomenon.

원심력을 이용하여 혈장을 분리하는 일례로는 혈액채취수단, 혈장분리수단, 분석수단을 순차적으로 구비하고 원심 조작에 의해 혈액의 유로 내에서 혈장이 자동으로 분리되도록 하며, 유로 크기의 조작을 통해 혈장을 추출해 내는 것이 있다.As an example of separating plasma using centrifugal force, blood sampling means, plasma separation means, and analytical means may be sequentially provided, and the plasma may be automatically separated in the blood flow path by centrifugal operation. Is to extract.

전기적 신호에 의한 분리칩으로는 혈액의 이동 통로를 마련하고 입구에서 길고 짧은 구간의 압력 펄스를 인가하여 전기적 신호로서 혈구의 흐름을 편향시켜 혈구의 이동력 차이로부터 혈장만을 분리해 내는 방법이 있다.As a separation chip by an electrical signal, a blood passage is provided and a long and short pressure pulse is applied at the inlet to deflect the flow of blood cells as an electrical signal to separate only the plasma from the difference in blood cell mobility.

도 1에 종래의 혈장 분리칩(바이오센서)으로서 모세관력을 구동력을 사용하는 혈장 분리칩(1)을 간략하게 도시하였다.FIG. 1 briefly illustrates a plasma separation chip 1 using a capillary force driving force as a conventional plasma separation chip (biosensor).

모세관형 혈장 분리칩(1)은 혈장이 이동하는 채널(4, 5)을 제공하는 하부기판(3)과 이를 덮는 상부기판(2)으로 구성되며, 채널의 일부에 분석수단(6)을 구비하고 상기 분석수단(6)으로부터 신호를 추출하는 신호추출부(7)를 포함한다. 혈장의 이동 채널(4, 5)은 혈액을 떨어트리는 혈액도입부(4)와 혈장에 모세관력을 부여할 정도의 마이크로 스케일로 되고 혈구는 통과하지 못할 정도의 작은 높이를 가져 필터 역할을 하는 마이크로 채널(5)로 구성된다.The capillary plasma separation chip 1 is composed of a lower substrate 3 providing channels 4 and 5 through which plasma moves, and an upper substrate 2 covering the plasma substrate, and having an analysis means 6 in a part of the channel. And a signal extraction unit 7 for extracting a signal from the analysis means 6. Plasma moving channels (4, 5) is a microchannel that acts as a filter with a blood introduction section (4) dropping blood and a microscale enough to impart capillary force to the plasma, and small enough that blood cells cannot pass through. It consists of (5).

혈액도입부(4)에 샘플용 혈액을 떨어트리면 마이크로 채널(5)의 모세관력에 의해 혈액이 이동하게 되는데, 이 때 혈구 성분은 마이크로 채널(5)을 통과할 수 없어 마이크로 채널(5)의 입구에서 필터링 되고 혈장만 분석수단(6)에 이르게 되며, 따라서 혈장만을 분석하여 정밀하게 생체신호를 측정하는 것이 가능해 진다.When the blood for the sample is dropped into the blood introduction part 4, the blood moves by the capillary force of the microchannel 5. At this time, the blood cell component cannot pass through the microchannel 5, and thus the microchannel 5 It is filtered at the inlet and only the plasma reaches the analyzing means 6, thus making it possible to precisely measure the biosignal by analyzing only the plasma.

그러나 종래의 모세관력을 이용하는 혈장 분리칩(1)은 특별한 구동수단을 구비하지 않고도 혈장을 분리하는 것이 가능하고 컴팩트하게 분리칩을 구성할 수 있는 등 여러 가지 장점에도 불구하고 분석에 필요한 소요량 만큼의 혈장을 신속하게 분리해 내는 데에는 한계가 있다. 왜냐하면 마이크로 채널(5)의 입구에 혈구들이 필터링 되어 쌓이게 되면 채널(5)이 막혀 혈장이 흘러갈 유동면적이 줄어들기 때문이다. 따라서 채널(5) 입구 막힘으로 인해 모세관력이 충분하지 않은 경우에는 혈장의 분리 속도가 느려 별도의 외부 구동수단을 마련해야 하는 경우도 발생한다.
However, the plasma separation chip 1 using the conventional capillary force is capable of separating the plasma without providing a special driving means, and the separation chip can be compactly configured. There is a limit to the rapid separation of plasma. This is because when the blood cells are filtered and accumulated at the inlet of the micro channel 5, the flow area through which the plasma flows is reduced due to the channel 5 being blocked. Therefore, when the capillary force is not sufficient due to blockage of the inlet of the channel 5, a separate external driving means may be required due to the low rate of plasma separation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충분히 큰 모세관력과 유동표면적을 가져 별도의 구동수단 없이도 혈액으로부터 혈장을 신속하고 효율적으로 분리할 수 있는 혈장 분리칩을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention is to solve the above problems, and to provide a plasma separation chip that can have a sufficiently large capillary force and flow surface area capable of separating plasma from blood quickly and efficiently without a separate driving means.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부기판(100)과 하부기판(200)으로 되고 혈액유입구(110)와 혈장유출구(120)를 갖는 혈장 분리칩(10)에 있어서, 상기 기판(100, 200) 중 하나에는 모세관력을 이용하여 혈장을 이동시키는 혈장이동채널(240, 250)이 구비되고, 백혈구를 걸러내는 제1필터부(220)와 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)가 혈장의 이동 경로를 따라 순차적으로 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an upper substrate 100 and a lower substrate 200, and includes a plasma inlet chip 10 having a blood inlet 110 and a plasma outlet 120, wherein the substrate 100, One of the 200 is provided with plasma moving channels 240 and 250 for moving the plasma using capillary force, the first filter unit 220 for filtering leukocytes and the second filter unit 230 for filtering red blood cells. It provides a plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that it is included sequentially along the path of plasma movement.

여기서, 혈장의 이동 경로를 기준으로 상기 제1필터부(220)의 상류에는 혈액유입구(110)를 통해 유입되는 분리용 혈액을 유지하는 혈액도입부(210)가 더 포함되는 것이 바람직하다.Here, the blood introduction unit 210 for maintaining the blood for separation flowing through the blood inlet 110 upstream of the first filter unit 220 on the basis of the movement path of the plasma is preferably further included.

또한, 혈장의 이동 경로를 기준으로 상기 제2필터부(230)의 하류에 배치되는 혈장이동채널(240, 250)은 분리된 혈장을 혈장도출부(260)로 이송시키는 것이 바람직하다.In addition, the plasma moving channels 240 and 250 disposed downstream of the second filter unit 230 based on the plasma moving path may transfer the separated plasma to the plasma extraction unit 260.

더욱이, 상기 혈장유출구(120)의 직하부에 마련되는 혈장도출부(260)는 혈장이동채널(240, 250)보다 높이가 높게 형성되어 혈장 보관량이 증가되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the plasma extraction unit 260 provided directly below the plasma outlet 120 is formed to have a height higher than that of the plasma moving channels 240 and 250 to increase the plasma storage amount.

한편, 제1필터부(220)를 구성하는 제1필터돌기(221)들이 방사형으로 배치되는 것이 유리하다.On the other hand, it is advantageous that the first filter protrusions 221 constituting the first filter unit 220 are arranged radially.

여기서, 상기 방사형으로 배치되는 제1필터돌기(221)들은 여러 겹으로 배치되어 분리 효율이 증가하는 것이 더욱 유리하다.Here, it is more advantageous that the radially arranged first filter protrusions 221 are arranged in multiple layers to increase the separation efficiency.

또한, 제2필터부(230)를 구성하는 제2필터돌기(233)들이 방사형으로 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the second filter protrusions 233 constituting the second filter unit 230 may be disposed radially.

여기서, 상기 방사형으로 배치되는 제2필터돌기(233)들은 여러 겹으로 배치되어 분리 효율이 증가하는 것이 더욱 바람직하다.Here, it is more preferable that the radially arranged second filter protrusions 233 are arranged in multiple layers to increase the separation efficiency.

또한, 제2필터부(230)에는 모세관력을 증대시키기 위한 것으로 혈장의 이동 경로를 기준으로 하류로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 필터유로(232)가 더 포함되는 것이 유리하다.In addition, the second filter unit 230 may further include a filter channel 232 for increasing capillary force, the filter channel 232 being narrower toward the downstream with respect to the movement path of the plasma.

또한, 상기 혈장이동채널(240, 250)의 일부는 모세관력을 증대시키기 위한 것으로 혈장의 이동 경로를 기준으로 하류로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 것이 유리하다.In addition, a portion of the plasma channel (240, 250) is to increase the capillary force, it is advantageous that the width gradually narrower toward the downstream relative to the plasma path.

또한, 제1필터부(220)를 구성하는 제1필터돌기(221)와 제2필터부(230)를 구성하는 제2필터돌기(233) 중 적어도 하나가 필터돌기(221, 233)의 높이 방향을 따라 직경이 점점 줄어들도록 만곡 사면을 갖는 원기둥 형상인 것이 바람직하다.In addition, at least one of the first filter protrusion 221 constituting the first filter unit 220 and the second filter protrusion 233 constituting the second filter unit 230 is the height of the filter protrusions 221 and 233. It is preferable that it is a cylindrical shape with a curved slope so that the diameter gradually decreases along the direction.

또한, 상기 상부기판(100) 또는 하부기판(200) 중 적어도 어느 하나에는 혈장의 유동 압력손실을 줄이기 위한 부가채널(130)이 더 포함되는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that at least one of the upper substrate 100 or the lower substrate 200 further includes an additional channel 130 for reducing the flow pressure loss of the plasma.

본 발명에서 제공하는 혈장 분리칩은 방사형으로서 다중의 필터 구조를 가져 최소한의 유동 저항으로 신속하고 효율적으로 혈장만을 분리해 낼 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 혈장 분리칩은 필터를 형성하는 채널 구조가 최대한의 모세관력을 발휘함으로서 별도의 구동수단 없이도 효율적인 혈장 분리가 가능한 효과가 있다.
Plasma separation chip provided in the present invention has a radial filter has a multiple filter structure has the effect that can be separated only plasma quickly and efficiently with minimal flow resistance. In addition, in the plasma separation chip of the present invention, the channel structure forming the filter exhibits the maximum capillary force, thereby enabling effective plasma separation without a separate driving means.

도 1은 종래의 모세관력을 이용하는 혈장 분리칩 사시도
도 2는 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩의 사시도
도 3은 본 발명의 혈장 분리칩의 내부 구조물을 도시하는 상면도
도 4는 본 발명의 혈장 분리칩의 구조를 설명하기 위한 측단면도
도 5는 본 발명의 혈장 분리칩의 제2실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 사시도 및 측단면도
도 6은 본 발명의 제3실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100 : 상부기판 110 : 혈장유입구
120 : 혈장유출구 130 : 부가채널
200 : 하부기판 220 : 제1필터부
221 : 제1필터돌기 220 : 제2필터부
233 : 제2필터돌기 240 : 제1혈장이동채널
250 : 제2혈장이동채널 260 : 혈장도출부1 is a perspective view of a plasma separation chip using a conventional capillary force
Figure 2 is a perspective view of the plasma separation chip having a radial filter structure of the present invention
3 is a top view showing the internal structure of the plasma separation chip of the present invention;
Figure 4 is a side cross-sectional view for explaining the structure of the plasma separation chip of the present invention
5 is a perspective view and a cross-sectional side view of the filter protrusion for explaining a second embodiment of the plasma separation chip of the present invention;
6 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the third embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
100: upper substrate 110: plasma inlet
120: plasma outlet 130: additional channel
200: lower substrate 220: first filter portion
221: first filter projection 220: second filter portion
233: second filter protrusion 240: the first plasma transfer channel
250: second plasma channel 260: plasma extraction unit

본 발명의 구체적 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 혈장 분리칩의 내부 구조물을 도시하는 상면도이며, 도 4는 본 발명의 혈장 분리칩의 구조를 설명하기 위한 측단면도를 나타낸다. 한편, 도 5는 본 발명의 혈장 분리칩의 제2실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 사시도 및 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예를 설명하기 위한 필터 돌기의 측단면도이다. 종래 기술과 다르지 않은 부분으로서 발명의 기술적 사상을 이해하는데 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 2 is a perspective view of a plasma separation chip having a radial filter structure of the present invention, Figure 3 is a top view showing the internal structure of the plasma separation chip of the present invention, Figure 4 illustrates the structure of the plasma separation chip of the present invention The side cross section for the following is shown. 5 is a perspective view and a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the second embodiment of the plasma separation chip of the present invention, and FIG. 6 is a side cross-sectional view of the filter protrusion for explaining the third embodiment of the present invention. Matters that are not required to understand the technical spirit of the invention as parts that are not different from the prior art are excluded from the description, but the technical spirit and protection scope of the present invention are not limited thereto.

먼저 도 2, 도 3 및 도 4를 이용하여 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩(10)의 제1실시예를 자세히 설명한다.First, the first embodiment of the plasma separation chip 10 having the radial filter structure of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3 and 4.

본 발명의 혈장 분리칩(10)은 상부기판(100)과 하부기판(200)으로 되고 상부기판(100)에는 혈액유입구(110)와 혈장유출구(120)를 갖는 혈장 분리칩(10)에 있어서, 상기 하부기판(200)에는 모세관력을 이용하여 혈장을 이동시키는 혈장이동채널(240, 250)이 구비되고, 백혈구를 걸러내는 제1필터부(220)와 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)가 순차적으로 포함되는 것이 특징이다.The plasma separation chip 10 of the present invention comprises an upper substrate 100 and a lower substrate 200, and the plasma separation chip 10 having the blood inlet 110 and the plasma outlet 120 in the upper substrate 100. The lower substrate 200 includes plasma moving channels 240 and 250 for moving the plasma using capillary force, and includes a first filter unit 220 for filtering leukocytes and a second filter unit for filtering red blood cells ( 230 is sequentially included.

상기 혈장이동채널(240, 250)은 모세관력을 주기 위해 상부기판(100)과 하부기판(200) 사이의 높이가 대략 10~20 마이크로미터 수준으로 유지하도록 구성한다.The plasma moving channels 240 and 250 are configured to maintain a height between the upper substrate 100 and the lower substrate 200 at a level of about 10 to 20 micrometers to impart capillary force.

상기 혈장 분리칩(10)의 하부기판(200)에는 혈액유입구(110)의 하부로서 혈장의 이동 경로를 기준으로 제1필터부(220)의 상류에 혈액도입부(210)가 마련되어 혈액유입구(110)를 통해 떨어트려진 혈액이 초기에 충분한 양으로 유지될 수 있다.The lower substrate 200 of the plasma separation chip 10 is provided with a blood inlet 210 upstream of the first filter unit 220 based on the path of the plasma as a lower portion of the blood inlet 110. Blood dropped through) may be initially maintained in sufficient volume.

모세관력에 의한 혈장의 이동 경로를 기준으로 혈액도입부(210)의 직하류에는 백혈구를 걸러내기 위한 제1필터부(220)가 혈액도입부(210)를 중심으로 둘러싸고 방사형(원형)으로 마련된다. 제1필터부(220)는 기본적으로 원기둥 형상의 제1필터돌기(221) 들이 원형으로 나열된 것으로 상기 나열된 원형은 필요한 혈장 분리 효율에 따라 여러 겹으로 구성할 수 있다. 도 2b에서는 바람직한 제1필터부(220) 구조로서 네 겹으로 형성한 예를 도시하고 있다.A first filter unit 220 for filtering leukocytes is provided radially (circular) around the blood inlet 210 to be disposed directly downstream of the blood inlet 210 based on the capillary force. The first filter unit 220 is basically a cylindrical first filter protrusions 221 are arranged in a circle, the circle listed above may be configured in multiple layers according to the required plasma separation efficiency. 2B illustrates an example in which four layers are formed as a preferable first filter unit 220 structure.

원기둥 형상의 제1필터돌기(221) 들은 백혈구가 걸러지는 제1간극(222)을 형성한다. 제1간극은 백혈구가 필터링 될 수 있도록 통상적인 백혈구의 크기(대략 10 마이크로미터 수준)보다 작도록 구성하면 족하나, 적혈구의 크기보다는 크게 하여 제1필터부(220)에서 적혈구까지 걸러져 막히는 현상이 발생하지 않도록 하여야 한다.The cylindrical first filter protrusions 221 form a first gap 222 through which leukocytes are filtered. If the first gap is configured to be smaller than the size of the normal white blood cells (approximately 10 micrometers level) so that the white blood cells can be filtered, but larger than the size of the red blood cells, the phenomenon that is blocked by the red blood cells from the first filter unit 220 is blocked. It should not occur.

혈장의 이동 경로를 기준으로 제1필터부(220)의 직하류에는 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)가 마련된다. 제2필터부(230)의 제2필터돌기(233)는 제1필터부(220)의 제1필터돌기(221)와 마찬가지로 기본적으로 원기둥 형상으로서 제1필터부(220)를 중심으로 둘러싸고 방사형(원형)으로 여러 겹 배치되되, 이 때 제2필터돌기(233)들 사이에 형성되는 제2간극(234)은 적혈구가 걸러질 수 있도록 통상적인 적혈구의 크기(대략 5 마이크로미터 수준)보다 작도록 구성된다. 도 2b에서는 바람직한 제2필터부(230) 구조로서 제2필터돌기(233)가 세 겹으로 둘러싼 예를 도시하고 있다.A second filter unit 230 for filtering red blood cells is provided directly downstream of the first filter unit 220 based on the movement path of the plasma. Like the first filter protrusion 221 of the first filter unit 220, the second filter protrusion 233 of the second filter unit 230 is basically a cylindrical shape and surrounds the first filter unit 220 around the radial shape. (Circular) is arranged in several layers, wherein the second gap 234 formed between the second filter protrusions 233 is smaller than the size of the normal red blood cells (about 5 micrometers level) to filter the red blood cells It is configured to. 2B illustrates an example in which the second filter protrusion 233 is tripled as a structure of the second filter unit 230.

제2필터부(230)에는 모세관력을 극대화 시키기 위한 것으로 혈장의 이동 경로를 기준으로 하류로 갈 수록 폭이 점점 좁아지는 필터유로(232)가 더 포함된다(도 3b 참조). 필터유로(232)는 대략 사다리꼴 형태의 유로형성수단(231)이 제2필터돌기(233)를 따라 등간격으로 배치되면서 자연스럽게 형성되는 것으로 하류에서의 필터유로(232) 폭(S2)이 상류에서의 필터유로(232) 폭(S1)보다 작게 구성되어 모세관력이 혈장의 이동 경로 방향으로 추가로 발생되도록 되어 있다.The second filter unit 230 further includes a filter channel 232 that maximizes the capillary force and gradually decreases in width toward the downstream of the plasma path (see FIG. 3B). The filter flow path 232 is naturally formed while the flow path forming means 231 having a substantially trapezoidal shape is disposed at equal intervals along the second filter protrusion 233, and the filter flow path 232 width S2 in the downstream is upstream. It is configured to be smaller than the filter channel 232 width (S1) of the capillary force is to be further generated in the direction of the movement path of the plasma.

혈장의 이동 경로를 기준으로 제2필터부(230)의 직하류에는 분리된 혈장을 혈장도출부(260)로 이동시키기 위한 제1혈장이동채널(240)이 마련된다. 제1혈장이동채널(240) 또한 모세관력을 극대화시키기 위해 하류로 갈수록 폭이 작아지게 구성된다(도 3 참조). 혈장이동채널(240, 250)의 마이크로 단위의 높이에 기인한 기본적인 모세관력에 부가하여 전술의 제2필터부(230)의 필터유로(232) 폭 변화에 의한 모세관력과 제1혈장이동채널(240)의 폭 변화에 의한 모세관력이 합쳐져 종래의 혈장 분리칩에 비해 훨씬 더 강력한 혈장 구동력을 얻을 수 있다.A first plasma moving channel 240 for moving the separated plasma to the plasma extraction unit 260 is provided directly downstream of the second filter unit 230 based on the plasma moving path. The first plasma channel 240 is also configured to be smaller in width toward the downstream to maximize capillary force (see FIG. 3). In addition to the basic capillary force attributable to the height of the microchannels of the plasma shift channels 240 and 250, the capillary force and the first plasma shift channel due to the change in the width of the filter channel 232 of the second filter unit 230 described above ( The capillary force due to the width change of 240 is combined to obtain a much stronger plasma driving force than the conventional plasma separation chip.

혈장의 이동 경로를 기준으로 제1혈장이동채널(240)의 하류에는 혈장도출부(260)와 연결되는 제2혈장이동채널(250)이 형성된다. 제2혈장이동채널(250)은 제1혈장이동채널(240)의 전술한 폭이 조정되면서 발생하는 자연스러운 혈장의 이동 경로로서 혈구가 제거된 혈장을 혈장도출부(260)까지 운송하는 역할을 수행한다.A second plasma movement channel 250 is formed downstream of the first plasma movement channel 240 based on the plasma movement path 240 to be connected to the plasma extraction portion 260. The second plasma movement channel 250 serves as a natural path of movement of plasma generated while the aforementioned width of the first plasma movement channel 240 is adjusted to transport plasma from which blood cells have been removed to the plasma extraction unit 260. do.

상부기판(100)에 구비되는 것으로 혈장유출구(120)의 직하부에 마련되는 혈장도출부(260)는 혈구가 완전히 제거된 혈장을 분석에 앞서 유지하는 부분으로 분석에 필요한 만큼 충분히 보관할 수 있도록 제2혈장이동채널(250)의 높이보다 높게 형성하여 공간을 확보하는 것이 바람직하다(도 4의 절단면도 참조).The plasma extracting unit 260 provided in the upper substrate 100 to be provided directly below the plasma outlet 120 is a part for maintaining the blood plasma from which blood cells have been completely removed prior to analysis, so as to be sufficiently stored for analysis. It is preferable to form a space higher than the height of the two plasma moving channel 250 (see the cross-sectional view of Figure 4).

한편, 제1실시예에서는 제1필터부(220), 제2필터부(230), 혈장이동채널(240, 250) 등의 혈장 분리칩(10) 내부 구조물이 하부기판(200)에 형성되는 것으로 기술하였으나, 반드시 하부기판(200)에 구성할 필요는 없고 통상의 기술자의 자유로운 설계변경으로 상부기판(100)에도 마련될 수 있음은 당연하게 예측할 수 있다. Meanwhile, in the first embodiment, the internal structure of the plasma separation chip 10, such as the first filter unit 220, the second filter unit 230, and the plasma moving channels 240 and 250, is formed on the lower substrate 200. As described above, it is not necessarily necessary to configure the lower substrate 200, and it can be obvious that the upper substrate 100 may be provided by the design change by a person skilled in the art.

다음으로 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩에 의한 혈장의 분리 작용을 설명한다.Next, the separation effect of plasma by the plasma separation chip having the radial filter structure of the present invention will be described.

먼저, 분석용 혈액이 상부기판(100)의 혈액유입구(110)를 통해 혈액도입부(210)에 투입되면 유입된 혈액은 제1, 제2혈장이동채널(240, 250)의 모세관력에 의해 혈장유출구(120) 쪽으로 구동력을 받아 이동하게 된다. 이동하던 혈액은 비교적 큰 사이즈의 제1필터부(220)에서 백혈구가 걸러지는바, 제1필터부(220)의 제1필터돌기(221) 들이 방사형으로 배치되어 있어 유동면적이 커 백혈구가 신속하게 분리되고 혈장의 이동속도도 빠르다.First, when the blood for analysis is introduced into the blood introduction unit 210 through the blood inlet 110 of the upper substrate 100, the introduced blood is plasma by the capillary force of the first and second plasma movement channels 240 and 250. It is moved by the driving force toward the outlet 120. As the blood flows, the leukocytes are filtered by the first filter unit 220 having a relatively large size. The first filter protrusions 221 of the first filter unit 220 are radially disposed, so that the leukocytes are rapidly flowed. It is separated and the movement speed of plasma is also fast.

제1필터부(220)를 통과한 혈액은 대부분의 백혈구가 제거된 것으로 연이어 배치된 비교적 사이즈가 작은 제2필터부(230)를 지나면서 적혈구가 걸러진다. 제2필터부(230)에서는 필터유로(232)의 형상에 의해 혈장은 추가적인 모세관력을 받아 이동 속도가 증가한다. 제2필터부(230)를 지나면서 적혈구까지 제거된 혈액은 분석에 필요한 혈장의 형태로 흘러가 제1혈장이동채널(240)에서 다시 한번 추가적인 모세관력을 받아 결과적으로 혈장도출부(260)에 모이게 된다. 혈장도출부(260)는 분석에 필요한 혈장을 충분히 보관할 수 있도록 크게 형성되어 있어 편리하며, 보관된 혈장은 필요에 따라 상부기판(100)의 혈장도출구(120)를 통해 채취되어 분석을 위한 시료로 활용된다.The blood that has passed through the first filter unit 220 is removed from most leukocytes, and then the red blood cells are filtered while passing through the second filter unit 230 having a relatively small size. In the second filter unit 230, the plasma receives additional capillary force due to the shape of the filter channel 232, thereby increasing the moving speed. The blood removed to the red blood cells passing through the second filter unit 230 flows in the form of plasma required for analysis, and receives additional capillary force in the first plasma moving channel 240 to collect in the plasma extracting unit 260 as a result. do. The plasma deriving unit 260 is conveniently formed to largely store the plasma necessary for analysis, and the stored plasma is collected through the plasma deriving port 120 of the upper substrate 100 as necessary and analyzed for analysis. Is utilized.

다음으로 도 5를 이용하여 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩에 관한 제2실시예를 설명하기로 한다.Next, a second embodiment of a plasma separation chip having a radial filter structure according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.

본 발명의 혈장 분리칩의 제2실시예는 제1필터부(220)의 제1필터돌기(221)과 제2필터부(230)의 제2필터돌기(233)가 도 5a에 도시한 바와 같이 원기둥 형상이면서 만곡 사면을 갖는 것에 특징이 있다. 이 때, 백혈구나 적혈구가 빠져나가지 않도록 제1필터부(220)와 제2필터부(230)를 각각 구성하는 제1필터돌기(221)와 제2필터돌기(233)의 제1필터간극(222) 및 제2필터간극(234)은 적절히 조절되어야 한다.In the second embodiment of the plasma separation chip of the present invention, the first filter protrusion 221 of the first filter unit 220 and the second filter protrusion 233 of the second filter unit 230 are shown in FIG. 5A. Likewise, it is characterized by having a curved shape while having a cylindrical shape. At this time, the first filter gap between the first filter protrusion 221 and the second filter protrusion 233 constituting the first filter unit 220 and the second filter unit 230 so that the white blood cells or the red blood cells do not escape. 222 and the second filter gap 234 should be properly adjusted.

본 발명의 제2실시예의 의해 혈장이 지나가는 유로가 충분히 확보되어 유동저항이 작아짐으로서 원활한 혈장 분리가 가능하다는 장점이 있다. 즉, 도 5b와 같이 필터간극(222, 234)이 하부기판(200)의 기저부에서는 W1을 갖고 상부기판(200)과의 접합면에서는 W1보다는 큰 W2를 갖도록 필터간극(222, 234)이 설정되는 경우, 혈구의 필터링 효과로 간극(222, 234)이 혈구에 의해 막히더라도 필터유로 여유부(236)가 발생하므로 혈장이 지나갈 수 있는 통로가 확보되어 유동저항이 감소하는 것이다. 본 발명의 제2실시예에 의한 혈장 유동저항의 감소는 적은 모세관력으로도 별도의 외부 구동수단 없이도 충분한 분리 효율을 보일 수 있음을 의미한다.According to the second embodiment of the present invention, the flow path through which the plasma passes is sufficiently secured, so that the flow resistance is reduced, thereby enabling the smooth plasma separation. That is, as shown in FIG. 5B, the filter gaps 222 and 234 are set such that the filter gaps 222 and 234 have W1 at the base of the lower substrate 200 and W2 larger than W1 at the junction surface with the upper substrate 200. In this case, even if the gaps 222 and 234 are blocked by the blood cells due to the filtering effect of the blood cells, the clearance portion 236 is generated as the filter oil, so that a passage through which plasma can pass is secured, thereby reducing the flow resistance. The decrease in plasma flow resistance according to the second embodiment of the present invention means that a sufficient separation efficiency can be obtained without a separate capillary force without a separate external driving means.

다음으로 도 6을 이용하여 본 발명의 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩의 제3실시예를 설명한다.Next, a third embodiment of the plasma separation chip having the radial filter structure of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 혈장 분리칩의 제3실시예는 상부기판(100)의 하면 즉, 하부기판(200)과 접합되는 접합면 측에 혈장의 유동 압력손실을 줄여 혈장의 이동을 원활하게 하도록 하는 부가채널(130)이 형성되는 것이 특징이다. 이 때, 부가채널(130)의 크기는 혈구들이 통과되지 않을 정도로 설정되면 충분하다.The third embodiment of the plasma separation chip of the present invention is an additional channel to reduce the flow pressure loss of the plasma on the lower surface of the upper substrate 100, that is, the junction surface to be bonded to the lower substrate 200 to facilitate the movement of plasma. Characterized in that 130 is formed. At this time, the size of the additional channel 130 is sufficient to be set so that blood cells do not pass.

본 발명의 제3실시예에 의해 혈구에 의해 필터간극(222, 234)이 막히더라도 혈장이 지나가기 위한 통로가 따로 마련됨으로써 혈장의 유동 압력손실이 크게 줄어들어 제2실시예에서와 같이 별도의 구동수단 없이도 모세관력만으로도 충분한 분리 효율을 나타내게 된다.According to the third embodiment of the present invention, even though the filter gaps 222 and 234 are blocked by the blood cells, a passage for passing the plasma is provided separately, so that the flow pressure loss of the plasma is greatly reduced, so that separate driving as in the second embodiment is performed. Without means, capillary forces alone provide sufficient separation efficiency.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

본 발명에 의한 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩의 제공으로 생체신호 측정 등을 위한 혈액의 혈장 분리가 신속하고 효율 높게 가능해져 바이오칩으로서의 산업상 이용가능성이 충분하다고 할 수 있다.By providing a plasma separation chip having a radial filter structure according to the present invention, plasma separation of blood for biological signal measurement and the like can be made quickly and efficiently, and thus industrial applicability as a biochip can be said to be sufficient.

Claims (12)

상부기판(100)과 하부기판(200)으로 되고 혈액유입구(110)와 혈장유출구(120)를 갖는 혈장 분리칩(10)에 있어서, 상기 기판(100, 200) 중 하나에는 모세관력을 이용하여 혈장을 이동시키는 혈장이동채널(240, 250)이 구비되고, 백혈구를 걸러내는 제1필터부(220)와 적혈구를 걸러내는 제2필터부(230)가 혈장의 이동 경로를 따라 순차적으로 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.In the plasma separation chip 10 having an upper substrate 100 and a lower substrate 200 and having a blood inlet 110 and a plasma outlet 120, one of the substrates 100 and 200 may be formed using capillary force. Plasma moving channels 240 and 250 are provided to move the plasma, and the first filter unit 220 for filtering leukocytes and the second filter unit 230 for filtering red blood cells are sequentially included along the movement path of the plasma. Plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that. 제 1 항에 있어서, 혈장의 이동 경로를 기준으로 상기 제1필터부(220)의 상류에는 혈액유입구(110)를 통해 유입되는 분리용 혈액을 유지하는 혈액도입부(210)가 더 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The method of claim 1, wherein the blood inlet portion 210 for maintaining the separation blood flows through the blood inlet 110 upstream of the first filter unit 220 on the basis of the movement path of the plasma is further characterized. A plasma separation chip having a phosphorus radial filter structure. 제1항에 있어서, 상기 혈장이동채널(240, 250) 중 혈장의 이동 경로를 기준으로 상기 제2필터부(230)의 하류에 배치되는 혈장이동채널(240, 250)은 분리된 혈장을 혈장도출부(260)로 이송시키는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The plasma shift channels 240 and 250 of the plasma shift channels 240 and 250 are disposed downstream of the second filter unit 230 based on the plasma path. Plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that it is transferred to the derivation unit (260). 제 3 항에 있어서, 상기 혈장유출구(120)의 직하부에 마련되는 혈장도출부(260)는 혈장이동채널(240, 250)보다 높이가 높게 형성되어 혈장 보관량이 증가되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The radial filter structure of claim 3, wherein the plasma extracting unit 260 provided below the plasma outlet 120 is formed higher than the plasma moving channels 240 and 250 to increase the plasma storage amount. Plasma separation chip having a. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1필터부(220)를 구성하는 제1필터돌기(221)들이 방사형으로 배치되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The plasma separation chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the first filter protrusions (221) constituting the first filter unit (220) are arranged radially. 제 5 항에 있어서, 상기 방사형으로 배치되는 제1필터돌기(221)들은 여러 겹으로 배치되어 분리 효율이 증가하는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The plasma separation chip according to claim 5, wherein the radially arranged first filter protrusions (221) are arranged in multiple layers to increase separation efficiency. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2필터부(230)를 구성하는 제2필터돌기(233)들이 방사형으로 배치되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The plasma separation chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the second filter protrusions (233) constituting the second filter unit (230) are arranged radially. 제 7 항에 있어서, 상기 방사형으로 배치되는 제2필터돌기(233)들은 여러 겹으로 배치되어 분리 효율이 증가하는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.8. The plasma separation chip of claim 7, wherein the radially arranged second filter protrusions (233) are arranged in multiple layers to increase separation efficiency. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2필터부(230)에는 모세관력을 증대시키기 위한 것으로 혈장의 이동 경로를 기준으로 하류로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 필터유로(232)가 더 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The filter channel 232 according to any one of claims 1 to 4, wherein the second filter part 230 includes a filter flow passage 232 which is narrower in width toward the downstream with respect to the movement path of plasma to increase capillary force. Plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that it further comprises. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈장이동채널(240, 250)의 일부는 모세관력을 증대시키기 위한 것으로 혈장의 이동 경로를 기준으로 하류로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The method of any one of claims 1 to 4, wherein the portion of the plasma channel (240, 250) is to increase the capillary force, characterized in that the width becomes narrower toward the downstream based on the path of plasma movement A plasma separation chip having a phosphorus radial filter structure. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1필터부(220)를 구성하는 제1필터돌기(221)와 제2필터부(230)를 구성하는 제2필터돌기(233) 중 적어도 하나가 필터돌기(221, 233)의 높이 방향을 따라 직경이 점점 줄어들도록 만곡 사면을 갖는 원기둥 형상인 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The first filter protrusion 221 constituting the first filter part 220 and the second filter protrusion 233 constituting the second filter part 230 according to any one of claims 1 to 4. At least one plasma separation chip having a radial filter structure characterized in that the cylindrical shape having a curved slope so that the diameter gradually decreases along the height direction of the filter projections (221, 233). 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부기판(100) 또는 하부기판(200) 중 적어도 어느 하나에는 혈장의 유동 압력손실을 줄이기 위한 부가채널(130)이 더 포함되는 것이 특징인 방사형 필터 구조를 갖는 혈장 분리칩.The method of claim 1, wherein at least one of the upper substrate 100 and the lower substrate 200 further includes an additional channel 130 for reducing the flow pressure loss of plasma. A plasma separation chip having a phosphorus radial filter structure.
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