KR101278154B1 - 원심력 기반의 미세유동 장치, 이를 구비한 미세유동시스템 및, 상기 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법 - Google Patents

원심력 기반의 미세유동 장치, 이를 구비한 미세유동시스템 및, 상기 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전 가능한 플랫폼; 및, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로;를 구비한 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치; 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터; 상기 미세유동 장치로 광을 투사(投射)하는 발광부; 상기 발광부에서 투사된 광을 감지하기 위한 수광부; 및, 상기 발광부에서 투사된 광이 수광부에서 감지될 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 콘트롤러;를 구비하고, 상기 발광부에서 투사된 광은 상기 미세유동 장치가 기설정(旣設定)된 위치에 있을 경우에만 상기 광 경로를 경유하여 상기 수광부에 입사(入射)되도록 구성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 미세유동 시스템을 이용한 상기 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법을 제공한다.

Description

원심력 기반의 미세유동 장치, 이를 구비한 미세유동 시스템 및, 상기 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법{Centrifugal force based microfluidic device, microfluidic system with the same, and method for determining a home position of the microfluidic device}
도 1은 종래의 미세유동 장치의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 미세유동 장치를 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 미세유동 장치를 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...미세유동 시스템 101 ...미세유동 장치
102 ...플랫폼 103 ...스핀들 모터 장착공
105 ...광 경로 125 ...스핀들 모터
127 ...관통공 130 ...발광부
133 ...수광부 135 ...콘트롤러
137 ...반응 검출기 138 ...외부 에너지원
본 발명은 원심력 기반의 미세유동 장치와, 이를 구비한 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 시스템을 이용하여 미세유동 장치의 홈 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 미세유동 장치를 구성하는 미세유동 구조물에는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 및 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛 등이 포함될 수 있다. 소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 칩 형태의 기판에 이러한 미세유동 구조물을 배치한 것을 일컬어 바이오 칩이라고 하고, 특히 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a chip)이라 한다.
미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 콤팩트디스크 형상의 플랫폼에 미세유동 구조물을 배치하여 원심력을 이용하는 원심력 기반의 미세유동 장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on a CD)라 하기도 한다.
이러한 원심력 기반의 미세유동 장치는 챔버에서 예컨대, 면역 혈청 검사, 유전자 검사 등과 같은 고유한 용도에 따른 시료의 반응이 수행되고, 그 반응 결과는 대응되는 반응 검출기를 통해 검출된다. 미세유동 장치에서 시료의 반응을 수행하고 반응 검출기를 이용하여 반응 결과를 검출하기 위해서는 디스크 형상의 플랫폼 상에 배치된 밸브, 기능성 유닛들, 및 반응 검출을 위한 챔버들의 위치가 정확히 파악되어야 한다.
도 1은 종래의 미세유동 장치의 일 예를 도시한 평면도로서, 미국등록특허 USP6992278에 개시된 미세유동 장치이다.
도 1을 참조하면, 종래의 미세유동 장치(10)는 플랫폼(11)의 주변부에 마크(15)를 형성하여 홈 위치(home position)를 표시한다. 상기 마크(15)에 광을 조사하고 반사된 광을 검출하여 이 지점을 홈 위치로 함으로써 밸브, 기능성 유닛, 및 챔버의 상대적 위치를 파악할 수 있다. 그런데, 이러한 종래 기술은 홈 위치 검출 에러를 줄이기 위하여 상기 마크(15)를 비교적 크게 형성해야 하며, 광의 조사 및 반사 과정에서 광이 확산되어 홈 위치 결정의 오차가 커질 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홈 위치 결정의 정확성이 향상되도록 개선된 원심력 기반의 미세유동 장치와, 이를 구비한 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 시스템을 이용한 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 회전 가능한 플랫폼; 및, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로;를 구비한 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치; 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터; 상기 미세유동 장치로 광을 투사(投射)하는 발광부; 상기 발광부에서 투사된 광을 감지하기 위한 수광부; 및, 상기 발광부에서 투사된 광이 수광부에서 감지될 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 콘트롤러;를 구비하고, 상기 발광부에서 투사된 광은 상기 미세유동 장치가 기설정(旣設定)된 위치에 있을 경우에만 상기 광 경로를 경유하여 상기 수광부에 입사(入射)되도록 구성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 광 경로는 상기 플랫폼에 형성된 홀(hole) 또는 그루브(groove)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 그루브는 플랫폼의 저면에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 경로는 상기 플랫폼을 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성되고, 상기 발광부에서 투사된 광이 상기 광 경로를 통과하여 상기 수광부에 입사되도록 상기 발광부와 수광부는 상기 플랫폼을 사이에 두고 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 플랫폼의 중심부에 상기 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 모터 장착공을 관통하는 가상의 일직선을 따라 연장되게 형성되며, 상기 모터에는 상기 광 경로가 차단되지 않도록 관통공(through hole)이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 플랫폼의 중심부에 상기 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼의 일 외주변으로부터 상기 모터 장착공까지 연장되게 형성되고, 상기 모터는 상기 발광부에서 투사되어 상기 광 경로를 따라 상기 모터에 입사되는 광을 반사하는 반사면을 구비하며, 상기 반사면에서 반사된 광을 감지할 수 있도록 상기 수광부는 발광부와 동일한 일 측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광부에서 투사된 광을 통과시키고, 상기 반사면에서 반사된 광을 상기 수광부를 향해 반사시키는 하프 미러(half mirror)를 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광부는 LED(light emitting diode) 또는 LD(laser diode)를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수광부는 포토다이오드(photo diode)를 구비할 수 있다.
또한 본 발명은, (a) 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치를 회전시키는 단계; (b) 발광부를 이용하여 상기 미세유동 장치로 광을 투사하는 단계; 및, (c) 상기 투사된 광이 상기 광 경로를 경유하여 수광부에서 감지될 때, 그 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 광 경로는 상기 플랫폼을 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성되고, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은 (c) 단계에서 상기 광 경로를 통과하여, 상기 플랫폼을 사이에 두고 상기 발광부와 마주보게 배치된 수광부에 입사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 플랫폼의 중심부에는 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 것으로, 관통공이 형성된 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 모터 장착공을 관통하는 가상의 일직선을 따라 연장되게 형성되며, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은 (c) 단계에서 상기 관통공을 통해 상기 수광부에 입사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 플랫폼의 중심부에는 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 것으로, 반사면을 구비한 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼의 일 외주변으로부터 상기 모터 장착공까지 연장되게 형성되며, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은, (c) 단계에서 상기 광 경로를 따라 상기 반사면에 입사되고 다시 반사되어 상기 발광부와 동일한 측에 배치된 수광부에 입사할 수 있다.
바람직하게는, (c) 단계에서 상기 반사면에서 반사된 광은 하프 미러(half mirror)에 의해 반사되어 상기 수광부로 투사될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심력 기반의 미세유동 장치와, 이를 구비한 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 미세유동 장치를 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템(100)은 회전 가능한 디스크형 플랫폼(102)을 구비한 미세유동 장치(101)와, 상기 미세유동 장치(101)를 제어 가능하게 회전시키기 위한 모터의 일종인 스핀들 모터(125)와, 상기 미세유동 장치(101)의 홈 위치(home position)를 결정하기 위한 발광부(130), 수광부(133) 및, 콘트롤러(135)를 구비한다.
상기 미세유동 장치(101)는 플랫폼(102) 상에 소량의 특정 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버, 유체가 흐를 수 있는 채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 또는 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛을 구비한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 미세유동 장치(101)는 면역 혈청 반응을 수행하여 그 결과를 검출할 수 있도록 고안된 미세유동 장치로서, 시료 챔버(111)와, 비드 챔버(112)와, 혼합 챔버(114)와, 버퍼 챔버(113)와, 웨이스트 챔버(116)와, 반응 챔버(115)를 구비한다.
상기 시료 챔버(111)는 예컨데,혈청과 같은 시료가 수용되는 장소이고, 상기 비드 챔버(112)는 상기 시료와 혼합되는 비드(bead)가 수용되는 장소이다. 상기 혼합 챔버(114)는 시료에 포함된 특정 단백질을 포집하여 비드에 결합되는 특정 검출 프로브(detection probe)를 수용하는 장소로서, 시료, 비드, 및 검출 프로브가 혼합되는 장소이다. 상기 버퍼 챔버(113)는 시료, 비드, 및 검출 프로브의 혼합액을 희석, 세정하고 잔류물을 배출하기 위한 버퍼(buffer)가 수용되는 장소이고, 상기 웨이스트 챔버(116)는 상기 배출된 잔류물이 수용되는 장소이며, 상기 반응 챔버(115)는 비드에 부착되어 함께 이송된 검출 프로브와 반응하는 특정 기질(substrate) 및 효소(enzyme)를 수용하는 장소로서, 상기 검출 프로브와 기질의 반응으로 광학적 신호가 발현된다. 상기 미세유동 시스템(100)은 상기 반응으로 인한 광학적 신호를 검출하기 위한 반응 검출기(137)를 더 구비한다.
상기 시료 챔버(111), 비드 챔버(112) 및, 버퍼 챔버(113)는 채널을 통해 혼합 챔버(114)에 각각 연결되고, 각 채널에는 유체의 흐름을 통제하는 밸브(117, 118, 119)가 마련된다. 상기 3개의 밸브(117, 118, 119)는 채널을 폐쇄하고 있다가 일정한 조건 하에서 채널을 개방하는 소위, 개방 밸브일 수 있다. 상기 미세유체 시스템(100)은 채널을 개방하기 위하여 상기 밸브(117, 118, 119)에 에너지를 공급하는 외부 에너지원(138)을 더 구비한다. 상기 외부 에너지원(138)은 레이저를 조사하는 레이저 광원일 수 있다.
상기 미세유동 장치(101)는 플랫폼(102)의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장된 광 경로(105)를 구비한다. 상기 광 경로(105)는 플랫폼(102)의 저면에 형성된 그루브(groove)이다. 도 2 및 도 3에는 그루브 형태의 광 경로(105)가 도시되어 있으나, 본 발명의 광 경로는 이에 한정되지 않으며, 예컨대 홀(hole) 형태의 광 경로도 본 발명에 포함된다. 또한, 플랫폼의 저면이 아닌 플랫폼의 상면에 형성된 그루브 형태의 광 경로도 본 발명에 포함된다.상기 광 경로(105)는 플랫폼(102)의 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성되고, 광 경로(105)의 중간에 스핀들 모터(125)가 장착되는 스핀들 모터 장착공(103)이 마련된다. 상기 스핀들 모터 장착공(103)에 장착되는 스핀들 모터(125)에 의해 가상의 일직선을 따라 연장되는 광 경로(105)가 차단되지 않도록, 스핀들 모터(125)에는 관통공(127)이 형성된다.
상기 발광부(130)는 회전하는 미세유동 장치(101)를 향해 수평 방향으로 광을 투사(投射)하는 것으로, 가시광을 투사할 수 있는 LED(light emitting diode) 또는 레이저를 투사할 수 있는 LD(laser diode)를 구비할 수 있다. 상기 미세유동 장치(101)가 회전 중에 특정 위치에 있게 될 때 상기 발광부(130)에서 투사된 광의 투사 방향과 플랫폼(102)에 구비된 광 경로(105)의 연장 방향이 일치하게 된다. 따라서, 이때에만 상기 발광부(130)에서 투사된 광은 광 경로(105)를 따라 플랫폼(102)을 통과할 수 있으며, 이때의 상기 미세유동 장치(101)의 위치를 홈 위치로 설정할 수 있다. 상기 광 경로(105)의 길이가 길고, 그루브의 폭이 작을수록 홈 위치 설정의 정밀도는 향상된다.
상기 수광부(133)는 발광부(130)에서 투사되어 플랫폼(102)을 통과한 광을 감지하기 위한 것으로, 광기전력효과(光起電力效果)를 이용하여 입사된 광을 감지하는 포토다이오드(photodiode)를 구비할 수 있다. 상기 수광부(133)는 상기 플랫폼(102)을 사이에 두고 발광부(130)와 마주보게 배치된다. 상기 콘트롤러(135)는 발광부(130), 수광부(133), 반응 검출기(137) 및, 외부 에너지원(138)과 통신 가능하게 연결된 컴퓨터(미도시)일 수 있다. 상기 콘트롤러(135)는 상기 발광부(130)에서 투사된 광이 수광부(133)에 입사(入射)되어 감지될 시점의 상기 미세유동 장치(101)의 위치를 홈 위치로 결정한다.
이하에서, 상기 미세유동 시스템(100)을 이용한 미세유동 장치(101)의 홈 위치 결정 방법을 설명한다. 먼저, 상기 미세유동 장치(101)를 스핀들 모터(125)에 장착하고 상기 스핀들 모터(125)를 구동하여 회전시킨다. 이때 미세유동 장치(101)의 광 경로(105)가 스핀들 모터(125)에 의해 차단되지 않도록 스핀들 모터(125)의 관통공(127)과 광 경로(105)를 정렬(align)한다. 다음으로, 발광부(130)를 이용하여 회전하는 미세유동 장치(101)를 향해 광을 투사한다. 그리고, 상기 투사된 광이 상기 광 경로(105)를 경유하여 수광부(133)에 입사하여 감지될 때, 그 시점의 미세유동 장치(101)의 위치를 홈 위치로 결정한다.
상기 미세유동 장치(101) 내에서 반응 검출이 필요한 반응 챔버(115) 및 에너지 공급이 필요한 밸브(117, 118, 119)의 상대적 위치에 대한 정보는 콘트롤러(135)에 저장되어 있으므로, 콘트롤러(135)는 위와 같이 홈 위치를 결정한 후에 스핀들 모터(125)를 적절히 제어하여 상기 반응 챔버(115)의 상대 위치 또는 밸브(117, 118, 119)의 상대 위치에 대응되는 각도만큼 미세유동 장치(101)를 회전시킴으로써, 반응 챔버(115)를 반응 검출기(137) 아래에 정렬(align)하거나, 밸브(117, 118, 119)를 외부 에너지원(138) 아래에 정렬할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 미세유동 장치를 아래에서 보고 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템(200)은 디스크형 플랫폼(202)을 구비한 미세유동 장치(201)와, 상기 미세유동 장치(201)를 회전시키는 스핀들 모터(225)와, 상기 미세유동 장치(101)의 홈 위치(home position)를 결정하기 위한 발광부(230), 수광부(233) 및, 콘트롤러(235)를 구비한다.
상기 미세유동 장치(201)는 플랫폼(202) 상에 소량의 특정 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버, 유체가 흐를 수 있는 채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 또는 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛을 구비한다. 구체적으로, 도 4에 도시된 미세유동 장치(201)는, 도 2에 도시된 미세유동 장치(100)와 마찬가지로 면역 혈청 반응을 수행하여 그 결과를 검출할 수 있도록 고안된 미세유동 장치로서, 시료 챔버(211)와, 비드 챔버(212)와, 혼합 챔버(214)와, 버퍼 챔버(213)와, 웨이스트 챔버(216)와, 반응 챔버(215)와, 유체의 흐름을 통제하는 밸브(217, 218, 219)를 구비한다. 상기 챔버들(211, 212, 213, 214, 215, 216) 및 밸브들(217, 218, 219)의 기능은 도 2에 구비된 챔버들(111, 112, 113, 114, 115, 116) 및 밸브들(117, 118, 119)의 기능과 동일하므로 중복된 설명을 생략한다. 상기 미세유동 시스템(200)은 면역 혈청 반응으로 인한 광학적 신호를 검출하기 위한 반응 검출기(237)와, 상기 밸브들(217, 218, 219)에 에너지를 공급하는 외부 에너지원(238)을 더 구비한다. 상기 외부 에너지원(238)은 레이저를 조사하는 레이저 광원일 수 있다.
상기 미세유동 장치(201)는 플랫폼(202)의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장된 광 경로(205)를 구비한다. 상기 광 경로(205)는 플랫폼(202)의 저면에 형성된 그루브(groove)이다. 도 4 및 도 5에는 그루브 형태의 광 경로(205)가 도시되어 있으나, 본 발명의 광 경로는 이에 한정되지 않으며, 예컨대 홀(hole) 형 태의 광 경로도 본 발명에 포함된다.
상기 플랫폼(202)의 중심부에는 스핀들 모터(225)가 장착되는 스핀들 모터 장착공(203)이 형성되고, 상기 광 경로(205)는 플랫폼(202)의 일 외주변으로부터 상기 스핀들 모터 장착공(203)까지 연장되게 형성된다. 상기 스핀들 모터 장착공(203)에 장착되는 스핀들 모터(225)는 상기 광 경로(205)를 따라 스핀들 모터(225)에 입사되는 광을 반사하는 반사면(227)을 구비한다. 상기 반사면(227)은 스핀들 모터(227) 외주면의 전부 또는 일부를 광 반사 가능한 금속으로 코팅하여 형성할 수 있다.
상기 발광부(230)는 회전하는 미세유동 장치(201)를 향해 수평 방향으로 광을 투사(投射)하는 것으로, 가시광을 투사할 수 있는 LED(light emitting diode) 또는 레이저를 투사할 수 있는 LD(laser diode)를 구비할 수 있다. 상기 미세유동 장치(201)가 회전 중에 특정 위치에 있게 될 때 상기 발광부(230)에서 투사된 광의 투사 방향과 플랫폼(202)에 구비된 광 경로(205)의 연장 방향이 일치하게 된다. 따라서, 이때에만 상기 발광부(230)에서 투사된 광은 광 경로(205)를 따라 스핀들 모터(225)의 반사면(227)에 입사되고, 다시 상기 반사면(227)에 의해 반사될 수 있으며, 이때의 상기 미세유동 장치(201)의 위치를 홈 위치로 설정할 수 있다. 상기 광 경로(205)의 길이가 길고 그루브의 폭이 작을수록 홈 위치 설정의 정밀도는 향상된다.
상기 수광부(233)는 상기 반사면(227)에서 반사되어 광 경로(205)를 따라 다시 플랫폼(202)의 외주변으로 향하는 광을 감지하기 위한 것으로 상기 발광부(230) 와 동일한 일 측에 배치된다. 상기 수광부(233)는 광기전력효과(光起電力效果)를 이용하여 입사된 광을 감지하는 포토다이오드(photo diode)를 구비할 수 있다.
상기 미세유동 시스템(200)은 발광부(230)와 플랫폼(202)의 외주변 사이에 하프 미러(232)를 구비한다. 상기 하프 미러(232)는 발광부(230)에서 미세유동 장치(201)를 향해 투사된 광은 통과시키고, 상기 반사면(227)에서 반사되어 다시 플랫폼(202)의 외주변으로 향하는 광은 상기 수광부(233)를 향해 반사시킨다.
상기 콘트롤러(235)는 발광부(230), 수광부(233), 반응 검출기(237) 및, 외부 에너지원(238)과 통신 가능하게 연결된 컴퓨터(미도시)일 수 있다. 상기 콘트롤러(235)는 상기 발광부(230)에서 투사된 광이 수광부(233)에 입사(入射)되어 감지될 시점의 상기 미세유동 장치(201)의 위치를 홈 위치로 결정한다.
이하에서, 상기 미세유동 시스템(200)을 이용한 미세유동 장치(201)의 홈 위치 결정 방법을 설명한다. 먼저, 상기 미세유동 장치(201)를 스핀들 모터(225)에 장착하고 상기 스핀들 모터(225)를 구동하여 회전시킨다. 이때 상기 스핀들 모터(225)의 반사면(227)과 광 경로(205)의 스핀들 모터 장착공(203) 측의 말단이 대면하도록 미세유동 장치(201)를 정렬(align)한다. 다음으로, 발광부(230)를 이용하여 회전하는 미세유동 장치(201)를 향해 광을 투사한다. 이렇게 투사된 광이 하프 미러(232)를 통과하여 반사면(227)에 의해 반사되고, 다시 상기 하프 미러(232)에 의해 반사되어 상기 수광부(233)에 입사하여 감지될 때, 그 시점의 미세유동 장치(201)의 위치를 홈 위치로 결정한다.
상기 미세유동 장치(201) 내에서 반응 검출이 필요한 반응 챔버(215) 및 에 너지 공급이 필요한 밸브(217, 218, 219)의 상대적 위치에 대한 정보는 콘트롤러(235)에 저장되어 있으므로, 콘트롤러(235)는 위와 같이 홈 위치를 결정한 후에 스핀들 모터(225)를 적절히 제어하여 상기 반응 챔버(215)의 상대 위치 또는 밸브(217, 218, 219)의 상대 위치에 대응되는 각도만큼 미세유동 장치(201)를 회전시킴으로써, 반응 챔버(215)를 반응 검출기(237) 아래에 정렬(align)하거나, 밸브(217, 218, 219)를 외부 에너지원(238) 아래에 정렬할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 종래 기술에 의한 홈 위치 결정 방식보다 홈 위치 결정의 정확도가 향상될 수 있다. 홈 위치 결정 정확도는 광 경로가 길수록, 광 경로의 폭이 작을수록 향상될 수 있다.

Claims (20)

  1. 회전 가능한 플랫폼; 및,
    상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로;를 구비하고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼에 형성된 홀(hole) 또는 그루브(groove)이고, 상기 그루브는 플랫폼의 상면 또는 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로는 상기 플랫폼을 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
  5. 회전 가능한 플랫폼; 및,
    상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로;를 구비하고,
    상기 플랫폼의 중심부에 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 모터 장착공을 관통하는 가상의 일직선을 따라 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
  6. 회전 가능한 플랫폼; 및,
    상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로;를 구비하고,
    상기 플랫폼의 중심부에 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼의 일 외주변으로부터 상기 모터 장착공까지 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
  7. 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치;
    상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터;
    상기 미세유동 장치로 광을 투사(投射)하는 발광부;
    상기 발광부에서 투사된 광을 감지하기 위한 수광부; 및,
    상기 발광부에서 투사된 광이 수광부에서 감지될 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 콘트롤러;를 구비하고,
    상기 발광부에서 투사된 광은 상기 미세유동 장치가 기설정(旣設定)된 위치에 있을 경우에만 상기 광 경로를 경유하여 상기 수광부에 입사(入射)되도록 구성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼에 형성된 홀(hole) 또는 그루브(groove)이고, 상기 그루브는 플랫폼의 상면 또는 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치;
    상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터;
    상기 미세유동 장치로 광을 투사(投射)하는 발광부;
    상기 발광부에서 투사된 광을 감지하기 위한 수광부; 및,
    상기 발광부에서 투사된 광이 수광부에서 감지될 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 콘트롤러;를 구비하고,
    상기 발광부에서 투사된 광은 상기 미세유동 장치가 기설정(旣設定)된 위치에 있을 경우에만 상기 광 경로를 경유하여 상기 수광부에 입사(入射)되도록 구성되고,
    상기 광 경로는 상기 플랫폼을 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성되고, 상기 발광부에서 투사된 광이 상기 광 경로를 통과하여 상기 수광부에 입사되도록 상기 발광부와 수광부는 상기 플랫폼을 사이에 두고 배치된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 플랫폼의 중심부에 상기 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 모터 장착공을 관통하는 가상의 일직선을 따라 연장되게 형성되며, 상기 모터에는 상기 광 경로가 차단되지 않도록 관통공(through hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  12. 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치;
    상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 모터;
    상기 미세유동 장치로 광을 투사(投射)하는 발광부;
    상기 발광부에서 투사된 광을 감지하기 위한 수광부; 및,
    상기 발광부에서 투사된 광이 수광부에서 감지될 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 콘트롤러;를 구비하고,
    상기 발광부에서 투사된 광은 상기 미세유동 장치가 기설정(旣設定)된 위치에 있을 경우에만 상기 광 경로를 경유하여 상기 수광부에 입사(入射)되도록 구성되고,
    상기 플랫폼의 중심부에 상기 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼의 일 외주변으로부터 상기 모터 장착공까지 연장되게 형성되고, 상기 모터는 상기 발광부에서 투사되어 상기 광 경로를 따라 상기 모터에 입사되는 광을 반사하는 반사면을 구비하며, 상기 반사면에서 반사된 광을 감지할 수 있도록 상기 수광부는 발광부와 동일한 일 측에 배치된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발광부에서 투사된 광을 통과시키고, 상기 반사면에서 반사된 광을 상기 수광부를 향해 반사시키는 하프 미러(half mirror)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 발광부는 LED(light emitting diode) 또는 LD(laser diode)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 수광부는 포토다이오드(photo diode)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 시스템.
  16. (a) 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치를 회전시키는 단계;
    (b) 발광부를 이용하여 상기 미세유동 장치로 광을 투사하는 단계; 및,
    (c) 상기 투사된 광이 상기 광 경로를 경유하여 수광부에서 감지될 때, 그 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 광 경로는 상기 플랫폼을 일 외주변으로부터 타 외주변까지 가로지르게 형성되고, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은 (c) 단계에서 상기 광 경로를 통과하여, 상기 플랫폼을 사이에 두고 상기 발광부와 마주보게 배치된 수광부에 입사하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 플랫폼의 중심부에는 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 것으로, 관통공이 형성된 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 모터 장착공을 관통하는 가상의 일직선을 따라 연장되게 형성되며, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은 (c) 단계에서 상기 관통공을 통해 상기 수광부에 입사하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법.
  19. (a) 회전 가능한 플랫폼과, 상기 플랫폼의 외주변으로부터 수평 방향으로 일직선으로 연장되게 형성된 광 경로를 구비한 미세유동 장치를 회전시키는 단계;
    (b) 발광부를 이용하여 상기 미세유동 장치로 광을 투사하는 단계; 및,
    (c) 상기 투사된 광이 상기 광 경로를 경유하여 수광부에서 감지될 때, 그 시점의 상기 미세유동 장치의 위치를 홈 위치(home position)로 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 플랫폼의 중심부에는 상기 미세유동 장치를 제어 가능하게 회전시키는 것으로, 반사면을 구비한 모터가 장착되는 모터 장착공이 형성되고, 상기 광 경로는 상기 플랫폼의 일 외주변으로부터 상기 모터 장착공까지 연장되게 형성되며, (b) 단계에서 상기 발광부로부터 투사된 광은, (c) 단계에서 상기 광 경로를 따라 상기 반사면에 입사되고 다시 반사되어 상기 발광부와 동일한 측에 배치된 수광부에 입사하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    (c) 단계에서 상기 반사면에서 반사된 광은 하프 미러(half mirror)에 의해 반사되어 상기 수광부로 투사되는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치의 홈 위치 결정 방법.
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