KR101404657B1 - Manifold Package for Driving Lab-on-a-Chip That Can Supply Vacuum, Air Vent and Compressed Air - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세밸브를 장착한 랩온어칩을 구동하는 매니폴드 패키지에 관한 것으로서, 진공, 공기압, 대기압의 3 종류 압력을 랩온어칩에 공급할 수 있는 매니폴드 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a manifold package for driving a lab-on-a-chip equipped with a micro-valve, and more particularly, to a manifold device capable of supplying three types of pressures, vacuum, air pressure and atmospheric pressure, to a lab-on-a-chip.
생체에서 취한 액체시료에서 특정물질의 농도를 측정하여 특정질병과 관련지어 진단을 내릴 수 있으며, 이러한 진단검사는 실험실에서 일련의 복잡한 과정을 실험자가 수행하였으나, 기술의 진전으로 현재는 랩온어칩에서 상기의 과정을 수행할 수 있게 되었다.The concentration of a specific substance in a liquid sample taken from a living body can be measured in association with a specific disease, and the diagnostic test has been performed by a laboratory in a series of complicated processes. However, The above process can be performed.
랩온어칩은 플라스틱·유리·실리콘 등의 소재를 사용하여 나노 이하의 미세 채널을 가진 기판을 만들고, 이를 통해 극미량의 샘플이나 시료만으로 기존의 실험실에서 할 수 있는 실험이나 연구과정을 신속하게 대체할 수 있도록 만든 칩이다.The lab-on-a-chip uses substrates such as plastic, glass, and silicon to create substrates with sub-nanoscale channels, which can quickly replace experiments or research processes that can be done in existing laboratories with very small samples or samples. It is a chip made for you.
생명공학 연구실에서 단일세포를 랩온어칩에 배양하여 약물의 효능이나 부작용을 연구하는 약물 스크리닝 분야나 기타 다양한 세포를 배양하여 세포특성을 조사하는 연구분야와 같은 세포생물학 분야, 또는 랩온어칩에 세포나 단백질 또는 기타 물질을 넣고 특정 물질의 농도나 존재 여부를 조사하는 분자진단생물학 분야 등에 적용할 수 있다.In the biotechnology laboratory, a cell screening field is studied in which a single cell is cultured on a lab-on-a-chip to study the efficacy or side effects of the drug, or a cell biology field such as a research field in which a variety of cells are cultured to investigate cell characteristics. Or a molecular diagnostic biology field in which a protein or other substance is added to examine the concentration or presence of a specific substance.
랩온어칩은 그 종류가 다양하지만 현재 상업적으로 성공을 거둔 것은 디엔에이(DNA)칩과 신속면역진단키트를 들 수 있으며, 이 중에서 신속면역진단키트의 경우 인체에서 취한 액체시료를 키트에 주입하면 수 분 내에 광학적 또는 전기적인 신호가 발생 및 판독되어 신속진단이 이루어지므로 매우 편리하다.A variety of lab-on-a-chip types have been commercially successful, however, including DNA chips and rapid immune diagnostic kits. In the case of rapid immune diagnostic kits, a liquid sample taken from a human body can be injected into a kit It is very convenient because an optical or electrical signal is generated and read out within a minute and quick diagnosis is made.
랩온어칩은 챔버와 미세유로가 형성된 상하 기판 사이에 마이크로밸브 필름 막이 장착된 구조로 이루어지며, 상기 마이크로밸브 필름 막은 일반적으로 연질 실리콘 수지인 폴리디메틸실록산(polydimethylesiloxane, PDMS)을 이용하여 만들어진다.The lab-on-a-chip has a structure in which a microvalve film film is mounted between a chamber and upper and lower substrates on which a microchannel is formed. The microvalve film is generally made of polydimethylsiloxane (PDMS), which is a soft silicone resin.
이를 좀더 살펴보면, 연질 실리콘 수지가 상온에서 저점도의 용액으로 존재하는 성질을 이용하여 스핀코팅법을 통하여 매우 얇은 실리콘 막을 얻은 다음, 상기 실리콘 막을 상하 두 개의 유체기판 사이에 끼우고 산소플라스마 등으로 접합하여 3층 구조를 만든다.A silicon thin film is obtained by spin coating using a property that a soft silicone resin is present as a solution having a low viscosity at room temperature and then the silicon film is sandwiched between two upper and lower fluid substrates, To form a three-layer structure.
즉, 상부기판에는 액체가 흐르고 하부기판에는 기체가 흐르며, 두 유체가 흐르는 유로 사이에 얇은 필름 막이 있어서 서로 섞이지 않는 구조이며, 하부의 기체유로에 고압의 공기를 인가하면 막이 부풀어 오르면서 액체유로를 차단하고, 고압의 공기를 해제하면 필름 막의 탄성으로 인하여 원위치로 복귀되면서 다시 액체유로가 개방되어 마이크로밸브를 구현하는 것이다.That is, the liquid is flowing in the upper substrate and the gas flows in the lower substrate, and there is a thin film film between the channels in which the two fluids flow, so that they do not mix with each other. When high pressure air is applied to the lower gas channel, And when the high pressure air is released, the liquid film is returned to the original position due to the elasticity of the film film and the liquid channel is opened again to realize the microvalve.
그런데 연질 실리콘 소재의 랩온어칩에 형성된 미세밸브용 필름 막은 극히 얇아서 잘 휘어지고 표면에 점착성이 있어서 다른 표면에 잘 붙는 성질이 있는데, 종래의 랩온어칩 구동방식은 매니폴드에서 제공되는 공기압으로 필름 막을 휘어지게 하여 유로를 차단하고 대기압을 제공하여 필름 막을 원위치로 복귀하도록 하여 유로를 개방하는데, 이러한 방식은 필름 막의 휨성과 점착성으로 인하여 원위치로 정확히 복귀하지 않는 문제가 있다.On the other hand, the conventional film-on-a-chip driving method uses a pneumatic pressure provided by a manifold to apply a film to the film The film is curved to block the flow path and provide atmospheric pressure to return the film film to its original position, thereby opening the flow path. This method has a problem in that it does not return to the original position due to the bending and stickiness of the film.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 한국등록특허공보 제1150355호를 통하여 액체유로 상에 공기압 및 진공으로 구동되는 마이크로밸브를 구비하여 용액의 흐름을 제어하는 진단 칩을 제안한 바 있다.In order to solve the above problems, the applicant of the present invention has proposed a diagnostic chip for controlling flow of a solution through a microvalve driven by air pressure and vacuum on a liquid flow path through Korean Patent Registration No. 1150355.
상기의 진단 칩은 다수의 시약챔버, 반응챔버 및 흡수챔버를 구비하고, 상기 각 챔버를 액체유로로 서로 연결한 다음, 상기 액체유로 상에 공기압 및 진공으로 구동되는 마이크로밸브를 구비하고 있으며, 상기 시약챔버, 반응챔버, 흡수챔버 및 액체유로는 제1기판에 형성되고 상기 마이크로밸브를 구동하는 공기압의 기체유로는 제2기판에 형성되며, 상기 제1기판의 액체유로 형성면과 상기 제2기판의 기체유로 형성면은 5~30㎛ 두께의 저밀도폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐의 고분자막을 사이에 두고 서로 대향하여 접합되는 구조로 이루어진다.The diagnostic chip includes a microvalve having a plurality of reagent chambers, a reaction chamber, and an absorption chamber, each of the chambers being connected to each other by a liquid flow path, and then being driven by air pressure and vacuum on the liquid flow path, The gas flow path of the pneumatic pressure for driving the microvalve is formed on the second substrate, and the liquid flow path forming surface of the first substrate and the second substrate Is formed with a structure in which a low-density polyethylene or a polyvinyl chloride polymer membrane having a thickness of 5 to 30 mu m is interposed between and facing each other.
상기 진단 칩은 공기압 및 진공으로 구동되므로 액체유로를 신뢰성 있게 개폐할 수 있어서 진단의 재현성과 정확도를 높일 수 있으나, 공기압과 진공으로 구동되므로 고분자막은 항상 액체유로 형성면 또는 기체유로 형성면에 밀착된 형태를 취하고 이에 따라 고분자막은 항상 늘어난 상태를 유지하므로 고분자막이 사용 중에 종종 파손되는 문제가 발생한다.Since the diagnosis chip is driven by air pressure and vacuum, it is possible to reliably open and close the liquid flow path, thereby improving the reproducibility and accuracy of diagnosis. However, since the polymer chip is driven by air pressure and vacuum, the polymer membrane always comes in contact with the liquid flow path- The polymer membrane is kept stretched at all times, so that the polymer membrane often breaks down during use.
고분자막의 파손을 방지하기 위하여 막의 재질을 좀더 강한 경질소재로 할 경우에는 막의 유연성이 부족하여 정밀한 동작을 구현하지 못하는 문제가 있다.In order to prevent the breakage of the polymer membrane, when the material of the membrane is made of a stronger material, the flexibility of the membrane is insufficient and the precise operation can not be realized.
최근 들어 랩온어칩의 시장은 일회용 진단칩을 중심으로 갈수록 확대되고 있고, 특히 랩온어칩 기술이 발전하면서 의료용 진단기기 분야에서 일회용 랩온어칩의 필요성이 점점 더 증가하고 있으므로, 랩온어칩을 이용한 진단기기의 정밀도와 더불어 진단기기의 내구성 확보가 절실히 요구된다.In recent years, the market for lab-on-a-chip has been increasingly centered on disposable diagnostic chips. Particularly, with the development of lab-on-a-chip technology, the need for disposable lab-on-a- In addition to the accuracy of the diagnostic device, it is strongly required to secure the durability of the diagnostic device.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 랩온어칩에서 유체흐름을 제어하는 필름 막이 신뢰성 있게 동작하도록 하면서 필름 막이 동작 중에 파손되지 않도록 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a manifold package for driving a lab-on-a-chip, which prevents a film film from being damaged during operation, while allowing a film film for controlling fluid flow in a lab-
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 진공유로 및 공압유로가 형성되고, 솔레노이드(2)와 연동되어 상기 진공유로 및 공압유로와 연결핀(6)의 공기유로를 선택적으로 접속·차단하는 스위칭 밸브(26)가 구비된 매니폴드(1); 상기 매니폴드(1)의 일측면에 설치되고 상기 스위칭 밸브(26)를 구동하는 솔레노이드(2); 상기 매니폴드(1)에 진공을 공급하는 진공노즐(4); 상기 매니폴드(1)에 공압을 공급하는 공압노즐(5); 상기 매니폴드(1)의 타측면에 설치되고 스위칭 밸브(26)에 의해 진공유로 및 공압유로와 선택적으로 접속·차단되는 공기유로가 연장연결된 연결핀(6); 액체유로를 개방 또는 폐쇄하는 필름 막(11) 구동용 기체유로(12)가 내장되어 상기 연결핀(6)과 연결되는 랩온어칩(7); 및 상기 진공노즐(4)에 연결되고 진공펌프(32) 및 외기와 접속된 3-웨이밸브(34);를 포함하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지를 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vacuum cleaner comprising a vacuum passage and a pneumatic passage, a switching valve interlocked with the solenoid and selectively connecting / disconnecting the air passage of the connection pin, A
이때, 상기 매니폴드 패키지는 솔레노이드(2)를 제어하는 제어기판(3);과 상기 랩온어칩(7)을 매니폴드(1)의 타측면에 고정시키는 랩온어칩 가이드(8);를 더 포함하는 것이 바람직하다.The manifold package includes a
또한, 상기 진공노즐(4)은 3-웨이밸브(34)를 통하여 진공펌프(32) 및 외기와 연결되고, 상기 공압노즐(5)은 공기압축기(31)와 연결된 것이 바람직하다.The
또한, 상기 랩온어칩(7)의 액체유로 폐쇄시 스위칭 밸브(26)가 공압유로에 접속하면서 공기압축기(31)가 가동하여 필름 막(11)에 공압을 제공하고 액체유로 개방 전 진공펌프(32)가 가동하며, 액체유로 개방시 스위칭 밸브(26)가 진공유로에 접속함과 동시에 공기압축기(31)가 정지하면서 3-웨이밸브(34)가 진공펌프(32)와 진공유로를 연결하여 필름 막(11)에 진공을 제공하며, 이후 3-웨이밸브(34)가 외기와 진공유로를 연결하고 진공펌프(32)를 정지하여 필름 막(11)에 상압을 제공하는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 필름 막(11)의 소재는 폴리디메틸실록산, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리염화비닐 또는 폴리에틸렌인 것이 바람직하다.The material of the
또한, 상기 스위칭 밸브(26)는 진공노즐(4)로부터 진공유로를 통하여 공급되는 진공 또는 상압, 또는 공압노즐(5)로부터 공압유로를 통하여 공급되는 공압을 공기유로와 연결핀(6)을 통하여 랩온어칩(7)의 기체유로(12)에 선택적으로 공급하여 필름 막(11)을 진공상태(C), 상압상태(A) 또는 공압상태(B)로 동작시키는 것이 바람직하다.The
본 발명에 따른 공기압 매니폴드 패키지는 공압과 진공으로 랩온어칩의 마이크로밸브 필름 막을 동작시키므로 랩온어칩을 정확하고 신속하게 동작시킬 수 있다.The pneumatic manifold package according to the present invention operates the microvalve film membrane of the lab-on-a-chip with pneumatic and vacuum so that the lab-on-a-chip can be operated accurately and quickly.
또한, 진공으로 필름 막을 동작시킨 후 상압을 공급함으로써 필름 막이 늘어난 상태에서 원래의 길이로 복귀되도록 하여 필름 막에 가해지는 부하를 감소시킬 수 있으므로 필름 막이 파손되는 것을 방지하여 랩온어칩의 장기간 사용이 가능하다.In addition, since the film film is operated under vacuum and then the normal pressure is supplied, the film film is returned to the original length in the stretched state, and the load applied to the film film can be reduced so that the film film is prevented from being broken, It is possible.
도 1은 본 발명에 따른 매니폴드 패키지의 개략적인 단면구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 랩온어칩의 마이크로밸브 필름 막이 동작하는 모습을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 매니폴드 내의 스위칭 밸브에 의해 공압과 진공이 랩온어칩으로 접속·차단되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 제어기판이 공기압축기, 진공펌프 및 스위칭 밸브의 구동을 제어하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 제어기판이 공기압축기, 진공펌프, 스위칭 밸브 및 매니폴드·진공펌프·외기와 접속된 3-웨이밸브의 구동을 제어하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 랩온어칩의 필름 막에 공급되는 압력에 따라 공기압축기, 진공펌프 및 3-웨이밸브가 가동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 매니폴드에 형성된 여러 구성요소의 모습을 예시적으로 보여주는 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a manifold package according to the present invention.
2 is a view conceptually showing the operation of the microvalve film of the lab-on-a-chip.
Fig. 3 is a view showing a state in which the pneumatic pressure and the vacuum are connected / disconnected by the lab-on-a-chip by the switching valve in the manifold.
4 is a view showing the control substrate controlling the driving of the air compressor, the vacuum pump and the switching valve.
5 is a view showing a control substrate for controlling driving of a three-way valve connected to an air compressor, a vacuum pump, a switching valve, and a manifold, a vacuum pump, and an outside air.
6 is a view showing a state in which an air compressor, a vacuum pump and a 3-way valve are operated according to a pressure supplied to a film film of a lab-on-a-chip.
FIG. 7 is an exemplary view showing various components formed on a manifold. FIG.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공, 상압 및 공압을 제공하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지를 도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, a manifold package for driving a lab-on-a-chip providing a vacuum, an atmospheric pressure, and a pneumatic pressure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1에는 본 발명에 따른 매니폴드 패키지의 개략적인 단면구조가 도시되어 있다.FIG. 1 shows a schematic cross-sectional structure of a manifold package according to the present invention.
상기 매니폴드 패키지는 진공유로 및 공압유로가 형성되고, 솔레노이드(2)와 연동되어 상기 진공유로 및 공압유로와 연결핀(6)의 공기유로를 선택적으로 접속·차단하는 스위칭 밸브가 구비된 매니폴드(1); 상기 매니폴드(1)의 일측면에 설치되고 상기 스위칭 밸브를 구동하는 솔레노이드(2); 상기 매니폴드(1)에 진공을 공급하는 진공노즐(4); 상기 매니폴드(1)에 공압을 공급하는 공압노즐(5); 상기 매니폴드(1)의 타측면에 설치되고 스위칭 밸브에 의해 진공유로 및 공압유로와 선택적으로 접속·차단되는 공기유로가 연장연결된 연결핀(6); 및 액체유로를 개방 또는 폐쇄하는 필름 막 구동용 기체유로가 내장되어 상기 연결핀(6)과 연결되는 랩온어칩(7);을 포함한다.The manifold package includes a manifold package having a vacuum flow path and a pneumatic flow path formed therein and having a switching valve interlocked with the
또한, 상기 매니폴드 패키지는 랩온어칩(7)의 필름 막이 정해진 순서에 따라 동작되도록 하기 위하여 솔레노이드(2)를 제어하는 제어기판(3);과, 상기 랩온어칩(7)을 매니폴드(1)의 타측면에 고정시키는 랩온어칩 가이드(8);를 더 포함할 수 있다.The manifold package includes a
도 1에는 도시되어 있지 않으나 상기 진공노즐(4)은 진공펌프와 연결되어 진공을 제공받으며, 상기 공압노즐(5)은 공기압축기와 연결되어 공기압을 제공받는다.Although not shown in FIG. 1, the
상기 랩온어칩(7)은 통상적으로 챔버(시약챔버, 반응챔버, 흡수챔버 등)와 더불어 액체유로가 형성된 상부기판과 기체유로가 형성된 하부기판 사이에 마이크로밸브 필름 막이 장착된 구조로 이루어지며, 필름 막의 동작(개방 또는 폐쇄)에 따라 챔버의 액체들이 미세유로 상에서 이송되거나 차단된다.The lab-on-a-chip 7 typically has a structure in which a microvalve film film is mounted between an upper substrate on which a liquid flow path is formed, and a lower substrate on which a gas flow path is formed, together with a chamber (reagent chamber, reaction chamber, absorption chamber, The liquids in the chamber are transported or blocked on the microfluidic channel as a function of the film film (open or closed).
도 2에는 랩온어칩(7)의 마이크로밸브 필름 막이 동작하는 모습이 개념적으로 도시되어 있는데, 필름 막(11)은 하부기판(14)에 형성된 기체유로(12)를 통하여 진공, 상압 또는 공압을 제공받으며, 필름 막(11)이 상부기판(13)과 하부기판(14) 사이에서 공기압 및 진공을 받지 않은 상압상태(A), 공기압을 받아서 필름 막(11)이 상부기판(13)에 밀착된 공압상태(B) 및 진공을 받아서 필름 막(11)이 하부기판(14)에 밀착된 진공상태(C)를 보여준다.2 shows conceptually a microvalve film film of the lab-on-a-chip 7 is operated. The
상기 상압상태(A)와 진공상태(C)에서는 상부기판(13)에 형성된 액체유로가 개방되어 챔버의 액체들이 미세유로 상에서 이송되고 공압상태(B)에서는 액체유로가 폐쇄되어 챔버의 액체들이 미세유로 상에서 차단된다.In the atmospheric pressure state (A) and the vacuum state (C), the liquid flow path formed in the
상기 필름 막(11)은 유연성(flexibility)과 인성(toughness)을 만족하면서 유체의 투과율이 매우 낮은 특성이 요구되며, 이에 적합한 소재로서 연질 고분자 소재인 폴리디메틸실록산(polydimethylesiloxane, PDMS), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinyliden chloride, PVDC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC) 또는 폴리에틸렌(poly ethylene, PE)이 바람직하고 폴리디메틸실록산이 더욱 바람직하다.The
상기 매니폴드(1)는 랩온어칩(7)의 필름 막(11)이 상압상태(A), 공압상태(B) 또는 진공상태(C)로 동작하도록 랩온어칩(7)에 상압, 공압 또는 진공을 제공하는데, 도 3의 (D)에 도시된 바와 같이 공압노즐(5)과 연결된 공압연결구(21)를 통하여 매니폴드(1) 내 공압 미세유로에 공압이 형성되고, 도 3의 (E)에 도시된 바와 같이 진공노즐(4)과 연결된 진공연결구(22)를 통하여 매니폴드(1) 내 진공 미세유로에 진공이 형성된다.The
매니폴드(1)의 일측면에 설치된 솔레노이드(2)가 제어기판의 신호를 받아 매니폴드(1)의 스위칭 밸브(26)를 구동시키고, 스위칭 밸브(26)는 도 3의 (D)에서와 같이 연결핀(6)과 연결된 공기구(23)를 공압 미세유로와 접속(24)시키거나 (E)에서와 같이 공기구(23)를 진공 미세유로와 접속(25)시켜 랩온어칩(7)의 기체유로(12)에 공압 또는 진공을 제공한다.The
도 4에는 제어기판(33)이 공기압축기(31)와 진공펌프(32)의 가동 또는 정지, 솔레노이드(2)를 통한 스위칭 밸브(26)의 구동을 제어하는 모습이 도시되어 있는데, 제어기판(33)의 제어신호에 따라 솔레노이드(2)가 동작되고 솔레노이드(2)의 동작에 따라 스위칭 밸브(26)가 구동되며, 스위칭 밸브(26)의 구동에 따라 공기압축기(31)에서 공급되는 공압 또는 진공펌프(32)에서 공급되는 진공이 공기구(23), 연결핀(6), 랩온어칩(7)이 하부기판(14)에 형성된 기체유로(12)를 순차적으로 경유하여 랩온어칩(7)의 필름 막(11)을 공압상태(B) 또는 진공상태(C)로 동작시킨다.4 shows that the
그런데, 연질 고분자 소재로 제조된 얇은 필름 막(11)은 공압상태(B) 또는 진공상태(C)에서 상부기판(13) 또는 하부기판(14)에 밀착되어 대부분 늘어난 상태를 유지하다가 제어기판(33)의 제어신호에 따라 상하 위치를 신속히 전환하는 동작을 수행하므로 반복되는 동작 중에 파손될 우려가 있다.The
따라서 필름 막(11)이 늘어난 상태로 유지되는 것을 가능한 줄이고 원래의 길이를 유지하도록 하여 필름 막(11)에 가해지는 부하를 감소시킬 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the load applied to the
랩온어칩(7)에서의 필름 막(11)은 진공을 받아서 필름 막(11)이 하부기판(14)에 밀착된 진공상태(C)이거나 공기압을 받지 않은 상압상태(A) 모두에서 상부기판(13)에 형성된 액체유로를 개방하여 챔버의 액체들이 이송될 수 있으므로, 필름 막(11)이 진공상태(C)로 동작한 후 짧은 시간 이내에 상압상태(A)로 전환되도록 함으로써 필름 막(11)이 늘어난 상태가 아닌 원래의 길이상태를 유지할 수 있다.The
이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 매니폴드(1)의 진공연결구(22)와 진공펌프(32) 사이에 외기와 연결된 3-웨이밸브(34)를 설치하는 것이 바람직하며, 3-웨이밸브(34)가 진공펌프(32)와 매니폴드(1)의 진공연결구(22)에 연결된 진공노즐(4)을 연결하고 스위칭 밸브(26)가 매니폴드(1)의 진공 미세유로와 공기구(23)를 연결하여 필름 막(11)을 진공상태(C)로 동작시킨 직후, 3-웨이밸브(34)가 진공펌프(32)를 차단하고 외기로 연결하여 진공연결구(22)가 대기압을 받도록 함으로써 필름 막(11)을 상압상태(A)로 전환할 수 있다.To this end, it is preferable to provide a three-
상기 진공펌프(32)는 액체유로를 개방할 때 잠깐 동안만 가동하고 바로 정지할 수 있는데, 이는 진공이 랩온어칩(7)의 상부기판(13)에 달라붙은 필름 막(11)을 밑으로 당겨 떨어뜨리는 역할을 하기 때문이며, 공기압축기(31) 또한 액체유로를 폐쇄하는 동안만 가동될 수 있다.The
도 6에 도시된 바와 같이, 처음 필름 막(11)에 양압(공압)이 공급되는 동안(F)은 공기압축기(31)가 가동(G)하고 음압(진공)이 공급되는 동안(F)은 진공펌프(32)가 가동(H)하며, 음압이 잠시 걸린 후 3-웨이밸브(34)가 외기로 연결하여 상압이 형성(F)된다.As shown in Fig. 6, while the positive pressure (pneumatic pressure) is supplied to the
그런데 마이크로밸브가 내장된 랩온어칩(7)에서는 진공과 양압이 고속으로 변해야 하므로 진공펌프(32)의 온/오프만으로는 이 속도를 감당할 수 없다.On the other hand, in the lab-on-
따라서 이러한 문제를 극복하기 위해서는 진공펌프와 함께 3-웨이밸브(34)를 조합하여 랩온어칩(7)의 필름 막(11) 동작을 제어하여야 한다.Therefore, in order to overcome such a problem, the operation of the
즉, 시퀀스(sequence)가 시작되기 전에 진공펌프(32)을 미리 가동(H)시켜 특정 진공도에 도달하게 한 이후에 3-웨이밸브(34)를 순간적으로 온[진공펌프(32)로 연결]/오프[외기로 연결]하여 짧은 진공펄스를 만들어 낸다(I).That is, the 3-
상기 3-웨이밸브(34)가 오프되면 필름 막(11)에 상압이 걸리게 되며, 이러한 방법으로 고속의 양압/음압/상압의 펄스를 랩온어칩에 인가할 수 있다.When the 3-
도 7은 본 발명에 따른 매니폴드(1) 도면의 일례를 보여주고 있으며, 공압연결구(21)와 스위칭 밸브(26)를 연결하는 공압 미세유로, 진공연결구(22)와 스위칭 밸브(26)를 연결하는 진공 미세유로, 연결핀(6)을 통하여 랩온어칩(7)과 연결되는 공기구(23)의 모습을 볼 수 있다.
7 shows an example of the
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to illustrate the present invention. The scope of the present invention is not limited by these embodiments, It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
1:매니폴드, 2:솔레노이드, 3:제어기판, 4:진공노즐, 5:공압노즐, 6:연결핀, 7:랩온어칩, 8:랩온어칩 가이드, 11:필름 막, 12:기체유로, 13:상부기판, 14:하부기판, 21:공압연결구, 22:진공연결구, 23:공기구, 24:공압 미세유로 접속, 25:진공 미세유로 접속, 26:스위칭 밸브, 31:공기압축기, 32:진공펌프, 33:제어기판, 34:3-웨이밸브,
A:상압상태, B:공압상태, C:진공상태, D:공압 미세유로와 접속된 상태, E:진공 미세유로와 접속된 상태, F:필름 막의 압력상태, G:공기압축기 가동상태, H:진공펌프 가동상태, I:3-웨이밸브 온/오프 상태1: manifold 2: solenoid 3: control substrate 4: vacuum nozzle 5: pneumatic nozzle 6: connecting pin 7: lab-on-a-chip 8: The vacuum pump according to any one of
E: pressure state of the film film, G: air compressor operating state, H: pressure state of the film film, A: atmospheric pressure state, B: pneumatic state, C: vacuum state, D: : Vacuum pump operating state, I: 3-way valve on / off state
Claims (6)
상기 매니폴드 패키지는 솔레노이드(2)를 제어하는 제어기판(3);과 상기 랩온어칩(7)을 매니폴드(1)의 타측면에 고정시키는 랩온어칩 가이드(8);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지.The method according to claim 1,
The manifold package further includes a control board 3 for controlling the solenoid 2 and a lab-on-a-chip guide 8 for fixing the lab-on-a-chip 7 to the other side of the manifold 1 Wherein the package is a package for driving a lab-on-a-chip.
상기 진공노즐(4)은 3-웨이밸브(34)를 통하여 진공펌프(32) 및 외기와 연결되고, 상기 공압노즐(5)은 공기압축기(31)와 연결된 것을 특징으로 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지.The method according to claim 1,
Characterized in that the vacuum nozzle (4) is connected to the vacuum pump (32) and the outside air through a 3-way valve (34) and the pneumatic nozzle (5) is connected to the air compressor (31) Manifold package.
상기 랩온어칩(7)의 액체유로 폐쇄시 스위칭 밸브(26)가 공압유로에 접속하면서 공기압축기(31)가 가동하여 필름 막(11)에 공압을 제공하고 액체유로 개방 전 진공펌프(32)가 가동하며, 액체유로 개방시 스위칭 밸브(26)가 진공유로에 접속함과 동시에 공기압축기(31)가 정지하면서 3-웨이밸브(34)가 진공펌프(32)와 진공유로를 연결하여 필름 막(11)에 진공을 제공하며, 이후 3-웨이밸브(34)가 외기와 진공유로를 연결하고 진공펌프(32)를 정지하여 필름 막(11)에 상압을 제공하는 것을 특징으로 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지.The method of claim 3,
The switching valve 26 is connected to the pneumatic flow path at the time of closing the liquid channel of the lab-on-a-chip 7 and the air compressor 31 is operated to provide pneumatic pressure to the film film 11, Way valve 34 connects the vacuum pump 32 to the vacuum flow path while the switching valve 26 is connected to the vacuum flow path and the air compressor 31 is stopped at the time of opening the liquid flow path, Way valve 34 connects the outside air and the vacuum flow path and stops the vacuum pump 32 to provide atmospheric pressure to the film 11, Drive manifold package.
상기 필름 막(11)의 소재는 폴리디메틸실록산, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리염화비닐 또는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the material of the film film (11) is polydimethylsiloxane, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride or polyethylene.
상기 스위칭 밸브(26)는 진공노즐(4)로부터 진공유로를 통하여 공급되는 진공 또는 상압, 또는 공압노즐(5)로부터 공압유로를 통하여 공급되는 공압을 공기유로와 연결핀(6)을 통하여 랩온어칩(7)의 기체유로(12)에 선택적으로 공급하여 필름 막(11)을 진공상태(C), 상압상태(A) 또는 공압상태(B)로 동작시키는 것을 특징으로 하는 랩온어칩 구동용 매니폴드 패키지.The method according to claim 1,
The switching valve 26 is connected to the vacuum nozzle 4 through a vacuum or an atmospheric pressure supplied through a vacuum passage or a pneumatic pressure supplied from the pneumatic nozzle 5 through a pneumatic passage to the air- On-chip chip driving method characterized by operating the film film (11) in a vacuum state (C), an atmospheric pressure state (A) or a pneumatic state (B) Manifold package.
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