KR101357808B1 - 시약 보관용기, 미세 유동장치, 및 이들을 이용한 분석방법 - Google Patents

시약 보관용기, 미세 유동장치, 및 이들을 이용한 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 시약 보관용기는 챔버 내에 설치된 시약보관 용기에 있어서, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부, 및 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 포함하고, 상기 마개밸브는 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부의 개방을 통제한다.

Description

시약 보관용기, 미세 유동장치, 및 이들을 이용한 분석방법{REAGENT CONTAINER, MICROFLUIDIC DEVICE, AND ANALYSIS MEHTOD USING THEREOF}
본 발명은 시약을 수용 배출하는 시약 보관용기, 미세 유동장치, 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.
미세 유동장치는 소량의 유체를 수용하는 복수의 챔버와, 챔버들 사이의 유체 흐름을 제어하는 밸브와, 유체를 제공받아 지정된 기능을 수행하는 여러 가지 기능성 유닛을 포함한다.
랩 온어 칩(lab on a chip)은 소형 칩에 미세 유동장치가 설치된 것으로서, 여러 단계의 반응과 조작을 하나의 칩 상에서 수행할 수 있다. 특히 시료 분리와 유체 이송을 위한 구동 압력으로서 원심력을 이용하는 랩 온어 칩을 랩 온어 디스크(lab on a disc)라고 한다. 종래 랩 온어 디스크 형태의 미세 유동장치는 일반적으로 시료에서 하나의 표적 물질을 검출하는 구성으로 이루어진다.
시료에서 여러 개의 표적 물질을 검출하기 위해서는 표면의 지정된 위치에 서로 다른 종류의 표지 인자들을 코팅하고, 반응 이후에 반응 위치를 스캔하여 표적 물질을 분석하거나, 하나의 반응챔버 내에 바코드, 형광 입자, 다양한 모양의 비드와 같은 향후 식별이 가능한 반응 매개체를 활용한 예(한국 공개특허 10-2010-0038007호 등)가 알려져 있다. 그러나 이러한 종류의 미세 유동장치들은 검출용 하드웨어나 소프트웨어가 복잡하고, 분석 비용이 높아지는 불편함이 있다.
또한, 반응성이 높은 시약을 이용하여 성분을 검출할 경우에는 반응챔버를 이루는 물질과 시약이 반응하여 검출이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 반응성이 높은 시약을 이용하여 용이하게 성분을 분석할 수 있는 시약 보관용기, 및 이를 이용한 미세 유동장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 시약 보관용기는 챔버 내에 설치된 시약 보관용기에 있어서, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부, 및 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 포함하고, 상기 마개밸브는 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부의 개방을 통제한다.
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치될 수 있으며, 상기 마개밸브는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시킬 수 있다.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어질 수 있으며, 상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있다.
상기 바디부와 상기 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 시약의 반응성보다 더 작도록 이루어질 수 있으며, 상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 미세 유동장치는 복수의 챔버들을 갖는 판상의 플랫폼과, 상기 챔버들의 연통을 통제하는 밸브, 및 상기 챔버 내부에 설치되며, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부와 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 갖는 시약 보관용기를 포함한다.
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치될 수 있으며, 상기 마개밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시킬 수 있다.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어질 수 있으며, 상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 바디부와 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성보다 더 작게 형성될 수 있다.
상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있으며, 상기 바디부에 수용된 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어질 수 있다.
상기 플랫폼에는 시료 주입챔버와, 상기 시료 주입챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 미터링챔버, 및 상기 미터링챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 중간 반응챔버가 형성되고, 상기 중간 반응챔버 내에 상기 시약 보관용기가 설치될 수 있다.
상기 시료 주입챔버에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치한 측면에는 입자상 불순물을 분리하는 복수 개의 돌기들이 형성될 수 있으며, 상기 중간 반응챔버에는 상기 중간 반응챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 가깝게 배치된 서브챔버가 연결 설치될 수 있다.
상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 플랫폼에는 상기 플랫폼을 회전시키는 모터가 연결 설치될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 상전이 되어 상기 챔버들의 연통을 통제할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 분석 방법은 플랫폼과 플랫폼 내부에 형성된 복수 챔버를 갖는 미세 유동장치를 이용하여 분석하는 방법에 있어서, 상기 플랫폼에 형성된 중간 반응챔버 내에 설치된 시약 보관용기의 마개밸브를 상전이 시켜서 상기 시약 보관용기에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계와, 상기 중간 반응챔버에서 분석챔버로 시료를 이송시키는 이송 단계, 및 분광기를 이용하여 상기 분석챔버에서 시료의 성분을 분석하는 분석 단계를 포함한다.
상기 배출 단계는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 상기 마개밸브를 용융시켜서 시약을 배출시킬 수 있으며, 상기 배출 단계는 상기 마개밸브에 레이저를 조사하여 시약을 배출시키며, 분광기를 이용하여 중간 반응챔버에서 시료의 색깔 변화를 측정하여 레이저의 조사를 제어할 수 있다. 또한, 상기 배출 단계는 서브챔버에 수용된 시약을 중간 반응챔버로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이송 단계는 상기 플랫폼을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 이송시킬 수 있으며, 시료 주입챔버에서 복수 개의 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계와, 미터링챔버에서 중간 반응챔버로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함하고, 상기 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계는 상기 시료 주입챔버에 형성된 복수 개의 돌기들 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예의 미세 유동장치는 시약 보관용기를 이용하여 반응성이 큰 시약을 이용하여 용이하게 성분을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 미세 유동장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기의 단면도이다.
도 5는 시약 보관용기에서 시약을 배출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6a는 시약 보관용기의 개방 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 6b는 시약 보관용기의 개방 후 상태를 나타낸 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석장치의 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예의 성분 분석장치(200)는 회전 가능한 판상으로 이루어진 미세 유동장치(100)와 미세 유동장치(100)를 회전시키는 모터(231), 미세 유동장치(100)에 레이저를 조사하는 레이저 조사부(213), 분석을 위해 미세 유동장치(100)에 빛을 조사하는 광원(232) 및 미세 유동장치(100)를 통과한 빛을 분석하는 분광기(234)를 포함한다.
미세 유동장치(100)는 유체를 수용하는 복수개의 챔버들을 갖는 플랫폼(170)과 및 챔버들의 연통을 통제하는 밸브, 및 챔버 내에 설치된 시약 보관용기(180)를 포함한다.
또한, 성분 분석장치(200)는 감시를 위한 카메라(211)와 스트로브 라이트(215)를 더 포함할 수 있다. 성분 분석장치는 모터(231)와 레이저 조사부(213) 및 카메라(211)를 제어하는 제어부(212)를 포함한다.
도 2는 도 1에 도시한 미세 유동장치의 부분 확대도이다.
도 2를 참고하면, 플랫폼(170)은 회전 중심(O1)을 가지며, 예를 들어 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어질 수 있다. 플랫폼(170)은 성형이 용이한 플라스틱 소재, 예를 들어 폴리스타이렌(polystyrene, PS), 폴리디메틸실록산(poly(demethylsiloxane), PMDS), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 및 폴리우레탄(polyurethanes) 등으로 제조될 수 있다. 또한, 플랫폼(170)은 화학적 및 생물학적 안정성과 광학적 투명성을 가지는 소재로 이루어진다.
플랫폼(170)은 복수의 영역으로 구분되며, 각 영역마다 독립적으로 작동하는 미세 유동 구조물(110)이 마련된다. 이에 따라 플랫폼(170)에는 복수개의 미세 유동 구조물(110)이 마련되어 하나의 플랫폼(170)을 이용하여 복수개의 시료를 분석할 수 있다.
미세 유동 구조물(110)은 시료 주입챔버(160)와 미터링챔버(112, 131), 그리고 분석챔버(116, 134)를 포함한다. 각 챔버들은 채널을 통해서 연결되며 채널에는 채널을 개폐하는 밸브가 설치되어 있다. 다만 본 발명이 이제 제한되는 것은 아니며, 챔버들은 채널 없이 직접 연결될 수도 있다.
플랫폼(170)은 지름이 12cm인 원판으로 이루어지며, 플랫폼(170)에는 4개 이상의 미세 유동 구조물(110)이 형성된다.
본 실시예에서 밸브는 상전이(phase change)에 의하여 챔버의 연통을 통제한다. 이에 밸브는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 액상으로 변화될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 밸브는 상온에서 고체인 상전이 물질로 이루어질 수 있다. 밸브는 상전이 물질인 왁스로 이루어질 수 있으며 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피가 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.
상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다.
시료 주입챔버(160)는 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)에서 가장 가깝게 위치하는 챔버이다. 시료 주입챔버(160)는 플랫폼(170)의 플랫폼(170)의 반경방향을 기준으로 제일 외측에 위치하는 내측면에 형성된 복수 개의 돌기들(162)을 갖는다. 돌기들(162)은 시료에 포함된 입자상 불순물을 분리하는 역할을 하는 바, 시료 주입챔버(160)에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치하는 측면에 형성된다. 플랫폼(170)이 회전하면 상대적으로 무거운 입자상 불순물들이 원심력에 의하여 외측으로 밀려나서 돌기들(162) 사이에 갇히게 된다. 이 때, 시료의 정제를 위한 회전 속도는 시료에 포함된 입자상 불순물의 크기와 밀도에 따라 달라질 수 있다.
시료 주입챔버(160)는 미터링챔버들(112, 131) 및 웨이스트챔버(163)와 채널(164)을 통해서 연결된다. 미터링챔버들(112, 131)과 웨이스트챔버(163)는 시료 주입챔버(160) 보다 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)으로부터 더 멀게 위치된다. 시료 주입챔버(160)와 연통된 채널에는 밸브(V1)가 설치된다.
본 실시예에 따른 미세 유동 구조물(110)은 2개의 성분을 검출하기 위해서 2개의 미터링챔버(112, 131)를 갖는다. 미터링챔버들(112, 131)은 시료를 필요한 양만큼 분할하는 역할을 한다. 웨이스트챔버(163)는 미터링챔버들(112, 131)을 채우고 남은 시료가 더 이상 미터링챔버(112, 131)로 유입되지 않도록 수용하는 역할을 한다.
제1 미터링챔버(112)는 시료를 분할하기 위한 챔버로서 제1 미터링챔버(112)에는 제1 중간 반응챔버(114)가 연결 설치되고, 제1 중간 반응챔버(114)에는 제1 최종 반응챔버(115)가 연결 설치된다. 또한, 제1 최종 반응챔버(115)에는 제1 분석챔버(116)가 연결 설치된다. 제1 미터링챔버(112)와 제1 중간 반응챔버(114) 사이, 제1 중간 반응챔버(114)와 제1 최종 반응챔버(115) 사이, 및 제1 최종 반응챔버(115)와 제1 분석챔버(116) 사이에는 각각 밸브(V2, V3, V4)가 설치된다.
플랫폼의 회전 중심(O1)에서부터 제1 미터링챔버(112), 제1 중간 반응챔버(114), 제1 최종 반응챔버(115), 및 제1 분석챔버(116)가 순차적으로 설치된다.
제1 중간 반응챔버(114) 내부에는 시료를 산화시키기 위한 산화제가 수용된 시약 보관용기(180)가 설치되며, 산화제는 브롬수(bromine water)로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 시약 보관용기(180)에 산화제가 수용된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 시약 보관용기(180)에는 환원제가 수용될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기를 도시한 종단면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 시약 보관용기(180)는 시약이 보관되는 공간(181a)을 갖는 바디부(181)와 바디부(181)에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브(182, 183)를 갖는다. 바디부(181)는 길이 방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 원형의 관 형상으로 이루어질 수 있으며 마개밸브(182, 183)는 바디부(181)의 길이방향 양단에 고정 설치된다. 여기서 마개밸브(182, 183)는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 바디부(181)의 개방을 통제하며, 이를 위해서 마개밸브(182, 183)는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 액상으로 용융될 수 있는 물질로 이루어진다.
특히 마개밸브(182, 183)는 상온에서 고체인 상전이 물질로 이루어질 수 있다. 마개밸브(182, 183)는 상전이 물질인 왁스로 이루어질 수 있으며 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피가 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.
상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다.
특히, 마개밸브(182, 183)는 파라핀 왁스에 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있으며, 여기서 흡광성 미세입자는 산화철 나노입자로 이루어질 수 있다.
바디부(181)는 반응성이 매우 낮은 물질로 이루어지는 바, 본 실시예에 다른 시약 보관용기(180)는 브롬수 등과 같이 반응성이 매우 큰 산화제나 환원제의 보관에 사용된다. 본 실시예에 따른 바디부(181)는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있으며, 챔버를 형성하는 물질은 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.
바디부(181)와 시약(185)의 반응성은 챔버를 형성하는 물질과 시약(185)의 반응성보다 더 작게 된다. 이에 따라 반응성이 매우 큰 물질을 안정적으로 보관할 수 있을 뿐만 아니라 반응성이 큰 물질을 이용하여 시료를 분석하는 경우에도 1회용인 플랫폼을 고가의 재료로 형성할 필요가 없어 플랫폼 제작 원가를 절감할 수 있다.
또한, 제1 중간 반응챔버(114)에는 서브챔버(113)가 연결 설치되는 바, 서브챔버(113)에는 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 재가공하는 재가공 용액이 수용되어 있다. 이때, 재가공 용액은 페놀용액이 될 수 있다. 서브챔버(113)는 제1 중간 반응챔버(114) 보다 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)으로부터 더 가깝게 위치하며 서브챔버(113)와 제1 중간 반응챔버(114) 사이에는 밸브(V5)가 설치된다. 이에 따라 밸브(V5)가 개방되면 원심력을 이용하여 서브챔버(113)에 수용된 용액을 제1 중간 반응챔버(114)로 이송할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 서브챔버(113)를 구비하여 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 다시 한번 중간 처리하여 시료의 색상 등 원하는 특성을 변화시킬 수 있다.
제1 최종 반응챔버(115)에는 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 가공하는 물질이 수용되어 있다. 예를 들어 제1 최종 반응챔버(115)에는 질산염을 아질산염으로 환원시키기 위한 카드뮴(cadmium) 파티클들을 포함하는 시약이 수용될 수 있으며, 제1 분석챔버(116)에는 아질산염을 설파닐산(Sulfanilic acid)과 크로모트로프산(chromotropic acid)를 포함하는 시약이 수용될 수 있다.
제2 미터링챔버(131)는 시료를 분할하기 위한 챔버로서 제2 미터링챔버(131)에는 제2 중간 반응챔버(132)가 연결 설치되고, 제2 중간 반응챔버(132)에는 제2 최종 반응챔버(133)가 연결 설치된다. 또한, 제2 최종 반응챔버(133)에는 제2 분석챔버(134)가 연결 설치된다. 제2 미터링챔버(131)와 제2 중간 반응챔버(132) 사이, 제2 중간 반응챔버(132)와 제2 최종 반응챔버(133) 사이, 및 제2 최종 반응챔버(133)와 제2 분석챔버(132) 사이에는 각각 밸브(V6, V7, V8)가 설치된다.
제2 중간 반응챔버(132) 내부에는 시료를 산화시키기 위한 산화제가 수용된 시약 보관용기(180)가 설치된다.
제2 최종 반응챔버(133)에는 제2 중간 반응챔버(132)에서 가공된 시료를 가공하는 물질이 수용되어 있으며, 제2 분석챔버에는 시료를 최종적으로 가공하여 원하는 색상으로 변화시키는 물질이 수용되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분석방법은 제1 중간 반응챔버(114)에 삽입된 시약 보관용기(180)의 마개밸브를 상전이 시켜서 시약 보관용기(180)에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계와, 제1 중간 반응챔버(114)에서 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 이송 단계와 분광기(234)를 이용하여 성분을 분석하는 분석 단계를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이 배출 단계는 제1 중간 반응챔버(114)에 삽입된 시약 보관용기(180)의 마개밸브(182)를 가열하여 시약 보관용기(180)에 수용된 산화제를 배출시킨다. 여기서 마개 밸브의 가열은 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 이루어질 수 있으며, 마개 밸브가 용융되면 시약 보관용기에 수용된 시약이 챔버 내부로 배출될 수 있다.
산화제로는 브롬수가 적용되며, 제1 중간 반응챔버(114)의 시료의 색상이 변할 때까지 마개밸브(182)에 레이저를 조사한다. 브롬수는 시약에 포함된 아질산염을 질산염으로 산화시키는 역할을 하는 바, 아질산염이 질산염으로 모두 산화되면 시료의 색깔이 노란색으로 변한다. 분광기(234)를 이용하여 제1 중간 반응챔버(114)에서 시료의 색깔이 노란색으로 변한 것을 확인하면 제어부(212)에서 레이저의 조사를 중지시키므로 자동으로 레이저 조사를 제어할 수 있다. 레이저 조사가 중단되면 마개밸브(182)가 다시 고화되어 시약 보관용기가 닫혀서 브롬수의 배출이 중단된다.
도 6a는 시약 보관용기의 개방 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 6b는 시약 보관용기의 개방 후 상태를 나타낸 사진이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 산화제의 배출로 시료의 색상이 노란색으로 변한 것을 확인할 수 있다.
배출 단계에서는 레이저 조사가 중단되면 플랫폼(170)을 회전시켜서 제1 중간 반응챔버(114)에 수용된 시료를 혼합한다.
배출 단계는 밸브(V5)를 개방하여 서브챔버(113)에 수용된 페놀 시약을 제1 중간 반응챔버(114)로 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 시료의 색상을 통해서 물질의 양을 분석하므로 노란색으로 변한 시료를 무색으로 변화시킬 필요가 있다. 이에 페놀 시약을 이용하여 제1 중간 반응챔버(114)에 수용된 시료를 무색으로 변화시킨다. 여기서 서브챔버(113)에 보관된 시약의 이동은 플랫폼(170)의 회전에 의한 원심력으로 이루어진다.
또한, 배출 단계는 제2 미터링챔버(131)에 보관된 시료를 제2 중간 반응챔버(132)로 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 배출 단계에서는 플랫폼(170)의 회전에 의한 원심력으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.
이송 단계는 제1 중간 반응챔버(114)에서 제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계와 제1 최종 반응챔버(115)에서 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다.
제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계에서는 제1 최종 반응챔버(115)에 수용된 카드뮴(cadmium) 파티클들을 이용하여 질산염을 아질산염으로 환원시킨다. 또한, 제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계는 제2 중간 반응챔버(132)에서 제2 최종 반응챔버(133)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다. 제제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계 단계에서는 플랫폼(170)의 회전으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.
또한, 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계는 제2 최종 반응챔버(133)에서 제2 분석챔버(134)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다. 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계에서는 플랫폼(170)의 회전으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.
분석 단계는 광원과 분광기를 이용하여 시료의 색상에 따른 성분을 검출한다. 여기서, 분석 대상 물질의 농도가 높으면 흡광도도 이에 비례하여 증가하는 바, 분광기에서 측정된 흡광도를 바탕으로 분석 물질의 농도를 검출할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 분석방법은 시료 주입챔버(160)에 수용된 시료를 복수 개의 미터링챔버들(112, 131)로 이송시키는 단계와, 제1 미터링챔버(112)에서 제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
미터링챔버들(112, 131)로 시료를 이송시키는 단계는 시료 주입챔버(160)와 연결된 채널에 설치된 밸브(V1)를 액상으로 용융시킨 후, 플랫폼(170)을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 복수의 미터링챔버(112, 131)로 이동시킨다. 미터링챔버들(112, 131)을 채우고 남은 시료는 시료 주입챔버(160)와 연통된 웨이스트챔버(163)로 이동시킨다. 본 실시예에서는 2개의 미터링챔버들(112, 131)에 각각 시료를 주입한다.
또한, 미터링챔버들(112, 131)로 시료를 이송시키는 단계는 시료 주입챔버(160)에 형성된 복수 개의 돌기들(162) 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시키는 단계는 밸브(V2)를 개방하여 제1 미터링챔버(112)에서 제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
200: 수질 분석장치 100: 미세 유동장치
110: 미세 유동 구조물 211: 카메라
212: 제어부 213: 레이저 조사부
215: 스트로브 라이트 231: 모터
232: 광원 234: 분광기
112: 제1 미터링챔버 113: 서브챔버
114: 제1 중간 반응챔버 115: 제1 최종 반응챔버
116: 제1 분석챔버 131: 제2 미터링챔버
132: 제2 분석챔버 132: 제2 중간 반응챔버
133: 제2 최종 반응챔버 134: 제2 분석챔버
160: 시료 주입챔버 162: 돌기
163: 웨이스트챔버 170: 플랫폼
180: 시약 보관용기 181: 바디부
181a: 공간 182, 183: 마개밸브
185: 시약 200: 성분 분석장치
211: 카메라 212: 제어부
213: 레이저 조사부 215: 스트로브 라이트
231: 모터 232: 광원
234: 분광기

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  10. 복수의 챔버들을 갖는 판상의 플랫폼;
    상기 챔버들의 연통을 통제하는 밸브; 및
    상기 챔버 내부에 설치되며, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부와 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 갖는 시약 보관용기;
    를 포함하며,
    상기 바디부는 상기 챔버에 비하여 상기 시약과의 반응성이 더 작게 되며,
    상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어진 미세 유동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치된 미세 유동장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마개밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시키는 미세 유동장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마개밸브는 왁스로 이루어진 미세 유동장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어진 미세 유동장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어진 미세 유동장치.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어진 미세 유동장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 바디부에 수용된 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어진 미세 유동장치.
  19. 복수의 챔버들을 갖는 판상의 플랫폼;
    상기 챔버들의 연통을 통제하는 밸브; 및
    상기 챔버 내부에 설치되며, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부와 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 갖는 시약 보관용기;
    를 포함하며,
    상기 플랫폼에는 시료 주입챔버와, 상기 시료 주입챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 미터링챔버, 및
    상기 미터링챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 중간 반응챔버가 형성되고,
    상기 중간 반응챔버 내에 상기 시약 보관용기가 설치된 미세 유동장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 시료 주입챔버에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치한 측면에는 입자상 불순물을 분리하는 복수 개의 돌기들이 형성된 미세 유동장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 중간 반응챔버에는 상기 중간 반응챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 가깝게 배치된 서브챔버가 연결 설치된 미세 유동장치.
  22. 삭제
  23. 제10항에 있어서,
    상기 플랫폼에는 상기 플랫폼을 회전시키는 모터가 연결 설치된 미세 유동장치.
  24. 제10항에 있어서,
    상기 밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 상전이 되어 상기 챔버들의 연통을 통제하는 미세 유동장치.
  25. 플랫폼과 플랫폼 내부에 형성된 복수 챔버를 갖는 미세 유동장치를 이용하여 분석하는 방법에 있어서,
    상기 플랫폼에 형성된 중간 반응챔버 내에 설치된 시약 보관용기의 마개밸브를 상전이 시켜서 상기 시약 보관용기에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계;
    상기 중간 반응챔버에서 분석챔버로 시료를 이송시키는 이송 단계; 및
    분광기를 이용하여 상기 분석챔버에서 시료의 성분을 분석하는 분석 단계;
    를 포함하며,
    시료 주입챔버에서 복수 개의 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계와, 미터링챔버에서 중간 반응챔버로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함하고, 상기 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계는 상기 시료 주입챔버에 형성된 복수 개의 돌기들 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 포함하는 분석방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 배출 단계는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 상기 마개밸브를 용융시켜서 시약을 배출시키는 분석방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 배출 단계는 상기 마개밸브에 레이저를 조사하여 시약을 배출시키며, 분광기를 이용하여 중간 반응챔버에서 시료의 색깔 변화를 측정하여 레이저의 조사를 제어하는 분석방법.
  28. 삭제
  29. 제25항에 있어서,
    상기 이송 단계는 상기 플랫폼을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 이송시키는 분석방법.
  30. 삭제
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CN113009136B (zh) * 2020-08-21 2024-04-05 东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司 小型多指标检测样本分析装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022029A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 열 활성 유닛을 구비한 원심력 기반의 미세유동 장치, 이를포함하는 미세유동 시스템 및 상기 미세유동 시스템의구동방법
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022029A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 열 활성 유닛을 구비한 원심력 기반의 미세유동 장치, 이를포함하는 미세유동 시스템 및 상기 미세유동 시스템의구동방법
KR20080075406A (ko) * 2007-02-12 2008-08-18 삼성전자주식회사 연속희석을 위한 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를포함하는 미세유동시스템
KR20100007720A (ko) * 2008-07-10 2010-01-22 삼성전자주식회사 시약 카트리지, 시약 카트리지를 구비하는 미세유동장치, 그 제조방법, 및 이를 이용한 시료분석방법

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