KR101480753B1 - 미소입자 처리 장치 - Google Patents

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조영호
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Abstract

미소입자 처리 장치는 제1 방향으로 연장하는 유로, 상기 유로의 일측부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출 형성되는 우회로, 및 상기 유로로부터 상기 우회로까지 연장하며 상기 유로와 상기 우회로의 내부로 변형 가능한 가변형 박막을 포함한다.

Description

미소입자 처리 장치{Particle Processing Device}
본 발명은 미소입자 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 내의 미소입자를 선택적으로 분리할 수 있는 미소입자 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유체 내의 미소입자를 검출 및 포획하는 대표적인 기술은 일정한 간격을 갖는 홀 또는 슬릿을 통과시키는 필터링 방법이다. 이때 필터의 간격을 조절하면 다양한 크기를 갖는 입자의 분리에 적용할 수 있다. 가장 널리 사용되는 방법은 유로의 일측벽에 공압에 의해 구동되는 박막 구조물 배치하고 이를 변형시키는 것이다. 그러나 이러한 박막 구조물을 이용한 방법은 박막의 주변부인 모서리에서의 변형이 상대적으로 작기 때문에 일정한 크기의 입자를 분리하는데 한계가 있다. 이를 위해 유로 단면을 직사각형이 아닌, 반구형으로 제작할 수 있으나 이에 따른 제조 단가가 상승되고 또한 정확한 단면 형상의 제어가 어려운 문제가 있다.
특허문헌 1: 미국공개특허공보 US2005/0040098 특허문헌 2: 미국공개특허공보 US2010/0068723
본 발명의 일 목적은 미소입자를 일정한 크기 별로 분리할 수 있는 미소입자 처리장치를 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치는 제1 방향으로 연장하는 유로, 상기 유로의 일측부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출 형성되는 우회로, 및 상기 유로로부터 상기 우회로까지 연장하며 상기 유로와 상기 우회로의 내부로 변형 가능한 가변형 박막을 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 미소입자 처리 장치는 공압에 의해 상기 가변형 박막을 변형시켜 상기 유로의 단면적을 제어하는 박막 제어부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가변형 박막은 상기 유로의 일측벽을 구성하는 중심 변형부 및 상기 우회로의 일측벽을 구성하는 주변 변형부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 중심 변형부는 상기 유로 내부로 변형하여 균일한 이격 간격을 갖는 유체 채널을 형성하고, 상기 주변 변형부는 상기 우회로 내부로 변형하여 상기 가변형 박막의 주변부로부터 점점 감소하는 이격 간격을 갖는 우회 채널을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 직교하는 방향일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유로 또는 상기 가변형 박막 상에는 미소입자와의 부착력을 조절할 수 있는 물질막이 코팅될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로의 양측부로부터 각각 연장하는 좌측 우회로 및 우측 우회로를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로를 따라 순차적으로 배열되는 제1 우회로 및 제2 우회로를 포함할 수 있다. 상기 가변형 박막은 상기 유로로부터 상기 제1 우회로까지 연장하는 제1 가변형 박막 및 상기 유로로부터 상기 제2 우회로까지 연장하는 제2 가변형 박막을 포함할 수 있다. 상기 제1 가변형 박막은 제1 폭을 가지며, 상기 제2 가변형 박막은 상기 제1 폭보다 더 큰 제2 폭을 가질 수 있다. 상기 제1 우회로는 제3 폭을 가지며, 상기 제2 우회로는 상기 제3 폭보다 더 큰 제4 폭을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 우회로에는 상기 유체의 흐름에 의해 기포 영역이 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치는 미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 유로, 상기 유로의 측부로부터 돌출 형성되는 우회로, 상기 유로로부터 상기 우회로까지 연장하며 상기 유로의 일측벽을 구성하는 중심 변형부 및 상기 우회로의 일측벽을 구성하는 주변 변형부를 구비하는 가변형 박막, 및 공압에 의해 상기 가변형 박막을 변형시켜 상기 유로의 단면적을 제어하는 박막 제어부을 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 중심 변형부는 상기 유로 내부로 변형하여 균일한 이격 간격을 갖는 유체 채널을 형성하고, 상기 주변 변형부는 상기 우회로 내부로 변형하여 상기 가변형 박막의 주변부로부터 점점 감소하는 이격 간격을 갖는 우회 채널을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로의 양측부로부터 각각 연장하는 좌측 우회로 및 우측 우회로를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유로는 상기 가변형 박막의 변형에 의해 1 내지 50㎛의 범위의 유효 지름을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 우회로에는 상기 유체의 흐름에 의해 기포 영역이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유체는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 미소입자는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치에 따르면, 박막 구조물과 우회로를 이용하여 미소입자를 일정한 크기 별로 분리할 수 있으며, 미소입자 분리 손실을 최소화하여 분리 효율을 높일 수 있다. 또한, 반구형 단면을 가진 유로의 제작 없이도, 일반적인 직사각형 단면의 유로에 손쉽게 적용할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 가변형 박막의 변형을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 1의 미소입자 처리 장치의 유로 내의 유체 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 2의 가변형 박막의 변형에 의해 유로 내에 형성된 기포 영역을 나타내는 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도들이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 2의 가변형 박막의 변형을 나타내는 단면도이다. 도 4a는 도 1의 미소입자 처리 장치의 유로 내의 유체 흐름을 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 2의 가변형 박막의 변형에 의해 유로 내에 형성된 기포 영역을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 미소입자 처리 장치(100)는 유로(110), 유로(110)의 측부로부터 돌출 형성되는 우회로, 및 유로(110)의 일측벽에 구비되는 가변형 박막(200), 및 가변형 박막(200)을 변형시키는 박막 제어부(250)를 포함할 수 있다.
유로(110)의 양단부는 제1 및 제2 포트들(도시되지 않음)에 각각 연결될 수 있다. 유로(110)는 상기 제1 및 제2 포트들 사이에 미소입자를 포함한 유체의 흐름을 위한 공간을 제공할 수 있다. 유체는 상기 제1 포트를 통해 유로(110) 내로 유입되고, 상기 제2 포트를 통해 유출될 수 있다. 예를 들면, 유체 공급 요소(도시되지 않음)가 상기 제1 및 제2 포트들에 연결되어 상기 유체를 미소 유로(110) 내로 공급할 수 있다.
예를 들면, 상기 유체는 생물학적 입자들을 포함하는 용액일 수 있다. 상기 용액의 예로서는, 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 미소입자들의 예로서는, 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집일 수 있다.
유로(110)는 제1 방향을 따라 연장할 수 있다. 상기 우회로는 유로(110)의 측부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출할 수 있다. 상기 우회로는 유로(110)의 양측부로부터 연장하는 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)를 포함할 수 있다. 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 연장할 수 있다.
유로(110)와 상기 우회로는 포토리소그래피, 결정 구조의 성장 및 에칭을 포함하는 반도체 제조 공정들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 유로(110)와 상기 우회로는 폴리머 물질, 무기 물질 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 폴리머 물질의 예로서는, PDMS, PMMA 등을 들 수 있다. 상기 무기 재료의 예로서는, 유리, 석영, 실리콘 등을 들 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 미소입자 처리 장치(100)는 제1 기판(112) 및 제2 기판(114)을 포함할 수 있다. 제2 기판(114)은 제1 기판(112) 상에 형성되어 상기 유로 및 우회로를 정의할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 기판(112)에는 상기 유로와 상기 우회로를 형성하기 위한 개구부(116)가 형성되고, 탄성막이 제1 기판(112) 상에 형성되어 유로(110) 및 상기 우회로의 일측벽을 구성하는 가변형 박막(200)을 제공할 수 있다. 예를 들면, 가변형 박막(200)은 PDMS를 이용하여 형성할 수 있다.
상기 탄성막 상에 제2 기판(114)이 형성될 수 있다. 제2 기판(114)에는 리세스(212)가 형성되고, 상기 리세스는 가변형 박막(200)의 일측벽과 함께 박막 제어부(250)를 형성할 수 있다. 박막 제어부(250)는 공압 라인(도시되지 않음)과 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공압 라인을 통해 박막 제어부(250)에 공압이 충진될 때, 가변형 박막(200)은 상기 공압에 의해 유로(110), 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)를 향하여 변형되어 유로(110) 내에 유체 채널(A) 그리고 좌측 우회로(120a)와 우측 우회로(120b) 내에는 우회 채널(B)을 각각 형성할 수 있다. 박막 제어부(250)로부터 공압이 배출될 때, 가변형 박막(200)은 원래 위치로 복귀하여 유로(110)를 완전히 개방시킬 수 있다.
따라서, 가변형 박막(200)은 공압에 의해 탄성적으로 변형되어 유로(110)의 단면적을 제어함으로써 유로(110)를 흐르는 유체 내의 미소입자를 검출 및 포획할 수 있는 필터 역할을 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가변형 박막(200)은 중심 변형부(202) 및 주변 변형부를 포함할 수 있다. 상기 주변 변형부는 좌측 주변 변형부(204a) 및 우측 주변 변형부(204b)를 포함할 수 있다. 중심 변형부(202)는 유로(110)의 일측벽을 구성하고, 좌측 주변 변형부(204a)는 좌측 우회로(120a)의 일측벽을 구성하고, 우측 주변 변형부(204b)는 우측 우회로(120b)의 일측벽을 구성할 수 있다.
박막 제어부(250)에 공압이 충진될 때, 중심 변형부(202)는 유로(110) 내부로 일정한 변위만큼 변형하여 균일한 이격 간격을 갖는 유체 채널(A)을 형성할 수 있다. 따라서, 중심 변형부(202)에 의해 형성된 유체 채널(A)을 통해 일정한 크기를 갖는 미소입자만을 선택적으로 분리할 수 있다. 예를 들면, 유로(110)는 가변형 박막(200)의 변형에 의해 1 내지 50㎛의 범위의 유효 지름(높이)을 가질 수 있다.
또한, 박막 제어부(250)에 공압이 충진될 때, 좌측 주변 변형부(204a)와 우측 주변 변형부(204b)는 좌측 우회로(120a)와 우측 우회로(120b) 내부로 변형하여 가변형 박막(200)의 모서리, 즉, 개구부(116)의 일측벽과 인접한 가변형 박막(200)의 주변부로부터 점점 감소하는 이격 간격을 갖는 우회 채널(B)을 형성할 수 있다.
유체 채널(A)은 유로(110)의 바닥면으로부터 제1 높이(h1)를 가질 수 있다. 우회 채널(B)은 상기 우회로의 바닥면으로부터 제2 높이(h2)를 가질 수 있다. 제1 높이(h1)는 유로(110)를 가로지르는 가변형 박막(200)의 중심 변형부(202)의 연장 방향을 따라 일정할 수 있다. 제2 높이(h2)는 상기 우회로를 가로지르는 가변형 박막(200)의 상기 주변 변형부의 연장 방향을 따라 연속적으로 변화할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 미소입자를 포함하는 유체가 상기 제1 포트로부터 상기 제2 포트로 흐를 때, 유체의 흐름은 가변형 박막(200)의 하부를 지나가거나 상기 우회로를 통해 유로(110)를 우회하여 통과하여야 한다. 구체적으로, 유체는 유로(110) 내의 중심 변형부(202)를 거쳐 통과(F 흐름)하거나 상기 우회로 내의 상기 주변 변형부를 거쳐 통과(C 흐름)할 수 있다.
이 때, 상기 우회로와 상기 가변형 박막 사이의 거리(d)를 감소시키고 상기 우회로를 길게 설계하여 유동 저항을 높이면, 대부분의 입자들은 유로(110) 내의 가변형 박막(200)의 중심 변형부(202)의 하부의 유체 채널(A)을 통해서만 지나가게 할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 유체가 상기 유로를 통해 지나가면, 상기 우회로 내에 기포가 남아있게 된다. 이 때, 이러한 기포는 기포 영역(130)을 형성할 수 있다. 상기 우회로 내에 남아있는 기포 영역(130)은 공기 버블 플러그(air bubble plug)의 역할을 할 수 있다. 상기 공기 버블 플러그는 미소입자를 포함한 유체가 상기 우회로를 통해 이동하는 것을 원천적으로 막아, 모든 미소입자들이 가변형 박막(200)의 중심 변형부(202) 아래의 일정한 이격 간격을 갖는 유체 채널(A)만을 통해서 흐를 수 있게 된다.
도 2를 다시 참조하면, 유로(110) 또는 가변형 박막(200) 상에는 세포와 같은 미소입자와의 부착력을 조절할 수 있는 물질막(118)이 코팅될 수 있다. 또한, 상기 우회로 상에도 상기 물질막이 코팅될 수 있다. 물질막(118)은 유로(110)의 바닥면 또는 가변형 박막(200) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 물질막은 미소입자와의 접착을 증가시키거나 접착을 방지할 수 있는 화학적 또는 생물학적 물질막일 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다. 상기 장치는 우회로 및 가변형 박막의 구조를 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 미소입자 처리 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)는 유로(110)의 양측부로부터 각각 돌출 형성될 수 있다. 좌측 및 우측 우회로들(120a, 120b)의 단부들의 형상은 원형일 수 있다. 이에 따라, 가변형 박막(200)의 좌측 주변 변형부(204a) 및 우측 주변 변형부(204b)의 단부들의 형상 역시 원형일 수 있다.
따라서, 우회로를 가능한 길게 설계하여 미소입자의 우회가 불가능하도록 함으로써, 모든 미소입자들이 일정한 이격 간격을 갖는 유로(110) 내의 유체 채널(A)을 통과할 수 있도록 할 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다. 상기 장치는 우회로 및 가변형 박막의 구조를 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 미소입자 처리 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)는 유로(110)의 양측부로부터 각각 돌출 형성될 수 있다. 좌측 및 우측 우회로들(120a, 120b)의 단부들의 형상은 삼각형일 수 있다. 이에 따라, 가변형 박막(200)의 좌측 주변 변형부(204a) 및 우측 주변 변형부(204b)의 단부들의 형상 역시 삼각형일 수 있다.
따라서, 상기 가변형 박막과 상기 우회로의 형상은 다각형 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 그러므로, 우회로를 가능한 길게 설계하여 미소입자의 우회가 불가능하도록 함으로써, 모든 미소입자들이 일정한 이격 간격을 갖는 유로(110) 내의 유체 채널(A)을 통과할 수 있도록 할 수 있다.
도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도들이다. 상기 장치들은 우회로의 연장 방향을 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 미소입자 처리 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 좌측 우회로(120a) 및 우측 우회로(120b)는 유로(110)의 양측부로부터 각각 돌출 형성될 수 있다. 좌측 및 우측 우회로들(120a, 120b)은 유로(110)의 양측부로부터 유로(110)의 연장 방향인 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출할 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 소정의 각도를 가지고 연장할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 우회로들(120a, 120b)의 연장 방향인 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 예각을 형성할 수 있다. 이에 따라, 가변형 박막(200)의 연장 방향 역시 상기 제1 방향에 대하여 예각을 형성하면서 유로(110)를 가로질러 연장할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 우회로들(120a, 120b)의 연장 방향인 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 둔각을 형성할 수 있다. 이에 따라, 가변형 박막(200)의 연장 방향 역시 상기 제1 방향에 대하여 둔각을 형성하면서 유로(110)를 가로질러 연장할 수 있다.
따라서, 상기 가변형 박막과 상기 우회로의 연장 방향은 유체의 흐름 방향에 대하여 기울어진 방향일 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 평면도이다. 상기 장치는 일렬로 배열된 상기 우회로들 및 가변형 박막들을 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 미소입자 처리 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 상기 우회로는 제1 방향으로 연장하는 유로(110)를 따라 순차적으로 형성된 제1 우회로, 제2 우회로 및 제3 우회로를 포함할 수 있다.
상기 제1 우회로는 유로(110)의 양측부로부터 연장하는 제1 좌측 우회로(120a) 및 제1 우측 우회로(120b)를 포함할 수 있다. 제1 좌측 우회로(120a) 및 제1 우측 우회로(120b)는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장할 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 소정의 각도를 가질 수 있다.
상기 제2 우회로는 유로(110)의 양측부로부터 연장하는 제2 좌측 우회로(122a) 및 제2 우측 우회로(122b)를 포함할 수 있다. 제2 좌측 우회로(122a) 및 제2 우측 우회로(122b)는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장할 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 소정의 각도를 가질 수 있다.
상기 제3 우회로는 유로(110)의 양측부로부터 연장하는 제3 좌측 우회로(124a) 및 제3 우측 우회로(124b)를 포함할 수 있다. 제3 좌측 우회로(124a) 및 제3 우측 우회로(124b)는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장할 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 소정의 각도를 가질 수 있다.
상기 가변형 박막은 유로(110)로부터 상기 제1 우회로까지 연장하는 제1 가변형 박막(200), 유로(110)로부터 상기 제2 우회로까지 연장하는 제2 가변형 박막(250), 및 유로(110)로부터 상기 제3 우회로까지 연장하는 제3 가변형 박막(220)을 포함할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 가변형 박막들(200, 210, 220)의 연장 방향들 역시 상기 제1 방향에 대하여 소정의 각도를 형성하면서 유로(110)를 가로질러 연장할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 내지 제3 좌측 및 우측 우회로들의 연장 방향인 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 예각을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 가변형 박막들의 연장 방향들 역시 상기 제1 방향에 대하여 예각을 형성하면서 유로(110)를 가로질러 연장할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 가변형 박막(200)은 제1 폭(W1)을 가지고, 제2 가변형 박막(210)은 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)을 가지고, 제3 가변형 박막(220)은 제2 폭(W2)보다 큰 제3 폭(W3)을 가질 수 있다.
따라서, 제1 가변형 박막(200)의 중심 변형부는 유로(110) 내부로 일정한 변위만큼 변형하여 유로(110)의 바닥면으로부터 제1 높이를 갖는 유체 채널(A)을 형성할 수 있다. 제2 가변형 박막(210)의 중심 변형부는 제1 가변형 박막(200)의 제1 높이보다 큰 높이를 갖는 유체 채널을 형성할 수 있다. 제3 가변형 박막(220)의 중심 변형부는 제2 가변형 박막(210)의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 유체 채널을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 우회로는 제4 폭(W4)을 가지고, 상기 제2 우회로는 제4 폭(W4)보다 큰 제5 폭(W5)을 가지고, 상기 제3 우회로는 제5 폭(W5)보다 큰 제6 폭(W6)을 가질 수 있다.
따라서, 폭과 크기가 다른 다수개의 박막 구조물들과 우회로들을 유동의 흐름 방향에 대해 직렬로 배치하여 다양한 크기를 갖는 미소입자를 선택적으로 분리할 수 있다.
상술한 바와 같이, 박막 구조물과 우회로를 이용하여 미소입자를 일정한 크기 별로 분리할 수 있으며, 미소입자 분리 손실을 최소화하여 분리 효율을 높일 수 있다. 또한, 반구형 단면을 가진 유로의 제작 없이도, 일반적인 직사각형 단면의 유로에 손쉽게 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 미소입자 처리석 장치 110 : 유로
112 : 제1 기판 114 : 제2 기판
116 : 개구부 118 : 물질막
120a : 좌측 우회로 120b : 우측 우회로
122a : 제2 좌측 우회로 122b : 제2 우측 우회로
124a : 제3 좌측 우회로 124b : 제3 우측 우회로
200 : 가변형 박막 202 : 중심 변형부
204a : 좌측 주변 변형부 204b : 우측 주변 변형부
210 : 제2 가변형 박막 220 : 제3 가변형 박막
250 : 박막 제어부

Claims (19)

  1. 제1 방향으로 연장하며 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 유로;
    상기 유로의 일측부로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출 형성되는 우회로; 및
    상기 유로로부터 상기 우회로까지 연장하고 상기 유로와 상기 우회로의 내부로 변형 가능한 가변형 박막을 포함하는 미소입자 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 공압에 의해 상기 가변형 박막을 변형시켜 상기 유로의 단면적을 제어하는 박막 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가변형 박막은 상기 유로의 일측벽을 구성하는 중심 변형부 및 상기 우회로의 일측벽을 구성하는 주변 변형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중심 변형부는 상기 유로 내부로 변형하여 균일한 이격 간격을 갖는 유체 채널을 형성하고, 상기 주변 변형부는 상기 우회로 내부로 변형하여 상기 가변형 박막의 모서리로부터 점점 감소하는 이격 간격을 갖는 우회 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 직교하는 방향인 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유로 또는 상기 가변형 박막 상에는 미소입자와의 부착력을 조절할 수 있는 물질막이 코팅되는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로의 양측부로부터 각각 연장하는 좌측 우회로 및 우측 우회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로를 따라 순차적으로 배열되는 제1 우회로 및 제2 우회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가변형 박막은 상기 유로로부터 상기 제1 우회로까지 연장하는 제1 가변형 박막 및 상기 유로로부터 상기 제2 우회로까지 연장하는 제2 가변형 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 가변형 박막은 제1 폭을 가지며, 상기 제2 가변형 박막은 상기 제1 폭보다 더 큰 제2 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 우회로는 제3 폭을 가지며, 상기 제2 우회로는 상기 제3 폭보다 더 큰 제4 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 우회로에는 상기 유체의 흐름에 의해 기포 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  13. 미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 유로;
    상기 유로의 측부로부터 돌출 형성되는 우회로;
    상기 유로로부터 상기 우회로까지 연장하며, 상기 유로의 일측벽을 구성하는 중심 변형부 및 상기 우회로의 일측벽을 구성하는 주변 변형부를 구비하는 가변형 박막; 및
    공압에 의해 상기 가변형 박막을 변형시켜 상기 유로의 단면적을 제어하는 박막 제어부을 포함하는 미소입자 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 중심 변형부는 상기 유로 내부로 변형하여 균일한 이격 간격을 갖는 유체 채널을 형성하고, 상기 주변 변형부는 상기 우회로 내부로 변형하여 상기 가변형 박막의 주변부로부터 점점 감소하는 이격 간격을 갖는 우회 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 우회로는 상기 유로의 양측부로부터 각각 연장하는 좌측 우회로 및 우측 우회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 유로는 상기 가변형 박막의 변형에 의해 1 내지 50㎛의 범위의 유효 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 우회로에는 상기 유체의 흐름에 의해 기포 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 유체는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 미소입자는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
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