KR101562318B1 - 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 유체에 포함된 기포에 의한 광신호 감도 저하를 적절히 방지함으로써, 측정 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 미세유체 칩이 제공된다. 상기 미세유체 칩은 수용되는 유체에 대하여 임의의 반응이 수행되며, 적어도 하나의 광 측정 영역을 포함하는 적어도 하나의 반응 챔버; 및 상기 유체에 포함된 기포가 상기 광 측정 영역 내에 위치하는 것을 방지하기 위해, 상기 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 상기 반응 챔버의 내측으로 돌출되어 형성되는 광 투과성 재질의 기포 제거부를 포함할 수 있다.

Description

미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치{MICROFLUIDIC CHIP AND REAL-TIME ANALYZING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 유체에 포함된 기포에 의한 광신호 감도 저하를 방지함으로써, 반응 산물에 대한 측정 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치에 관한 것이다.
미세유체 칩은 미세유체 채널을 통해 유체를 흘려보내 여러 가지 실험을 한꺼번에 수행할 수 있는 기능을 갖는다. 구체적으로, 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 기관을 이용하여 미세 채널을 만들고, 이러한 채널을 통해 유체(예를 들어, 액체 시료)를 이동시킨 후, 미세유체 칩 내의 복수의 챔버에서 혼합, 분리, 정제, 반응 및 분석하게 할 수 있다. 이와 같이, 종래에 실험실에서 행해지던 실험들을 작은 칩 내에서 수행한다는 점에서, 미세유체 칩은 "랩-온-어-칩"(lab-on-a-chip)이라 불리기도 한다.
미세유체 칩은 제약, 생물공학, 의학 등의 분야에서 비용과 시간절감의 효과를 창출해 낸 것은 물론 정확도, 효율성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 예를 들어, 미세유체 칩을 사용함으로써 단백질과 DNA 분석에 사용되는 값 비싼 시약들의 사용량을 기존의 방법보다 현저히 줄일 수 있어 상당한 비용 절감 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 단백질 샘플이나 세포 샘플도 기존의 방법보다 훨씬 적은 양이 사용되므로 샘플 낭비를 줄일 수 있다.
한편, 미세유체 칩에 수용되는 유체에는, 샘플 시료, 시약 등의 반응 유체를 주입하는 과정에서, 미세유체 칩 내부에 존재하는 미세 공동(micro cavity) 또는 핀홀(pinhole) 등에 의해 기포가 생성될 수 있다. 특히, 미세유체 칩을 이용하여 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 수행하는 경우, PCR은 열 공급 단계를 수반하기 때문에, 유체의 가열에 의해, 주입 시 발생한 작은 기포의 부피가 팽창하여 보다 큰 크기의 기포로 성장하거나, 다수의 작은 기포가 하나의 큰 기포로 합쳐짐으로써, 상당한 양의 기포가 유체 내에 생성되게 된다. 이러한 기포가 광학 측정 영역에 위치할 경우, 반응 산물의 광신호 감도를 감소시키는 주요 원인이 될 수 있다. 또한 기포가 불규칙적으로 움직임으로써, 광신호의 신뢰성을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.
도 1을 참조하면, 종래의 미세유체 칩의 내부에서 반응 수행 과정 중 유체에 포함된 기포로 인해 광신호 감도가 감소하는 현상을 확인할 수 있다. 즉, 소형화 된 미세유체 칩은, 생성된 기포 자체 크기 및 개수 대비 반응 챔버의 공간이 상당히 작아, 반응 챔버에 배치된 임의의 광 측정 영역의 상부에 생성된 기포가 위치할 가능성이 높으며, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 광 측정 영역 내에 기포가 위치하는 경우, 상기 기포가 반응 산물로부터 방출되는 광신호를 차단하여 상기 광신호의 감도를 떨어뜨리는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 미세유체 칩과 같이 반응 용기의 소형화를 구현하는 경우에 있어서, 광신호 감도의 감소 및 불균일에 따른 문제를 해소함으로써 측정 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소정의 형상의 기포 제거부를 이용하여 유체에 포함된 기포에 의한 광신호 감도 저하를 방지함으로써, 반응 산물에 대한 측정 결과의 신뢰성을 확보할 수 있는 미세유체 칩 및 이를 이용한 실시간 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 미세유체 칩이 제공된다. 상기 미세유체 칩은 수용되는 유체에 대하여 임의의 반응이 수행되며, 적어도 하나의 광 측정 영역을 포함하는 적어도 하나의 반응 챔버; 및 상기 유체에 포함된 기포가 상기 광 측정 영역 내에 위치하는 것을 방지하기 위해, 상기 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 상기 반응 챔버의 내측으로 돌출되어 형성되는 광 투과성 재질의 기포 제거부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기포 제거부는, 상기 반응 챔버의 바닥 면으로부터 상향으로 소정의 간격만큼 이격되는 위치까지 구현될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 기포 제거부는, 상기 기포 제거부의 중앙에 구비되는 평탄면과 상기 평탄면의 둘레로부터 연장되어 상기 미세유체 칩 상부의 내면과 연결되는 경사면으로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 기포 제거부에는, 상기 기포 제거부의 하단 면 중 적어도 일 영역으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부가 구비될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 기포 제거부의 둘레 중 적어도 일부를 따라 상기 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 미세유체 칩은, 평판 형상의 제 1 판; 상기 제 1 판의 상부에 배치되는 것으로서, 상기 반응 챔버를 구비하는 제 2 판; 및 상기 제 2 판의 상부에 배치되어, 상기 기포 제거부가 형성되는 제 3 판을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제 3 판에는, 상기 반응 챔버의 양 말단과 연결되는 상기 유체의 유입부 및 유출부가 구비될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 미세유체 칩은, 적어도 일부가 광 투과성을 가지는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 분석 장치가 제공될 수 있다. 상기 분석 장치는 상기 미세유체 칩; 및 상기 반응 챔버 내의 반응 산물을 실시간으로 측정하기 위해, 상기 미세유동 칩에 광을 조사하여, 상기 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 미세유체 칩의 극-소형화에도 불구하고, 광신호 감도의 감소 및 불균일에 따른 문제없이, 다수의 소량의 반응 산물을 동시에 신속하며 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 추가적인 화학적 처리나, 펌프 구동장치, 초음파 장치, 멤브레인(membrane) 등의 부가적인 장비 없이도, 미세유체 칩 내에 형성된 구조물만으로 유체 내의 기포를 광 측정 영역 밖으로 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 종래의 미세유체 칩에 있어서, 유체에 포함된 기포에 의해 광신호가 감소하는 현상을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 기본 구성 및 기포 제거 원리를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 보다 구체적인 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 형광 사진을 도시한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩에 있어서, 기포 제거부의 다양한 구현 예를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 기포 제거 수단을 구비하지 않은 종래의 미세유체 칩과 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 이용하여 각각 수행한 반응 산물 측정 결과의 비교 예를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 한편, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 기본 구성 및 기포 제거 원리를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은, 임의의 반응이 수행되는 반응 챔버(210) 및 미세유체 칩(200) 상부의 내면으로부터 반응 챔버(210) 내측으로 돌출 형성된 기포 제거부(220)를 포함할 수 있다.
반응 챔버(210)는, 샘플 시약, 시료 등의 유체(30)를 내부에 수용하여, 실험 목적에 부합하는 임의의 반응을 수행하기 위한 구성요소로서, 반응 챔버(210)에는 적어도 하나의 광 측정 영역(212)이 포함될 수 있다. 여기서, 광 측정 영역(212)이란, 반응 챔버(210) 내에서 반응 수행에 따른 결과를 실시간으로 측정하기 위해, 반응 산물로부터 방출되는 광신호(20)가 검출되는, 반응 챔버(210) 상의 대상 영역으로 정의될 수 있다.
이때, 반응 챔버(210)는, 실험 목적에 부합하는 임의의 반응을 수행에 적합하도록 구현되어야 하며, 특히, PCR이 수행되는 미세유체 칩(200) 경우, PCR 과정 중 반복적인 가열 및 냉각에 영향을 받지 않도록 구현되어야 한다. 따라서, 미세유체 칩(200)은, 이러한 기능을 유지할 수 있다면 특정 형상 및/또는 재질로 제한되지 않는다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은, 반응 산물의 실시간 광신호(20) 측정을 전제로 하기 때문에, 적어도 광 측정 영역(212)으로부터 방출되는 광신호(20)의 경로와 중첩되는 부분은 광 투과성 재질로 구현되는 것이 바람직하다.
기포 제거부(220)는, 유체(30)에 포함된 기포(10)가 광 측정 영역(212) 내에 위치하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도 2에 도시되는 바와 같이, 미세유체 칩(200) 상부의 내면으로부터 반응 챔버(210)의 내측으로 돌출되어 형성된 소정의 형상으로 구현될 수 있다. 기포 제거부(220)는, 적어도 일부가 유체(30)의 표면을 통과하여 유체(30) 내부에 잠기도록 반응 챔버(210)의 바닥 면으로부터 상향으로 소정의 간격만큼 이격되는 위치까지 구현될 수 있으며, 기포 제거부(220)의 돌출 형상은 다양할 수 있으나, 원기둥 또는 사각기둥 형상으로 구현되는 것이 바람직하다. 이때, 기포 제거부(220)는, 광 투과성 재질로 구성되고, 적어도 일부가 광 측정 영역(212) 내에 포함되도록 구성될 수 있다. 따라서, 광 측정 영역(212) 내의 반응 산물로부터 발생하는 광신호(20)는, 기포 제거부(220)를 통과하여, 미세유체 칩(200)의 외부로 방출될 수 있게 된다.
기포 제거부(220)는, 상술한 바와 같이, 유체(30) 내의 기포(10)가 광 측정 영역(212)내에 위치하는 것을 방지함으로써, 광신호(20) 감도를 증대시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)의 경우, 소정의 형상을 가진 기포 제거부(220)의 적어도 일부가 유체(30) 내에 잠긴 상태로 광 측정 영역(212)에 위치하기 때문에, 유체(30) 내에 포함된 기포(10)는, 유체(30)의 상부로 상승하려는 기포(10)의 부력에 의해, 광 측정 영역(212)의 주변 영역으로 밀려서 주변 공간에 배치되게 된다. 그에 따라, 기포(10)는, 광 측정 영역(212) 상에 존재하는 반응 산물로부터 방출되는 광신호(20)의 방출 경로에서 이탈하게 되고, 반응 산물을 실시간으로 측정하기 위한 광신호(20) 감도에 영향을 미치지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)을 이용하여 반응 챔버(210) 내의 반응 산물을 실시간으로 측정하는 경우, 미세유체 칩(200)의 극-소형화에도 불구하고, 반응 챔버(210) 내에 발생한 기포(10)의 영향을 받지 않게 되어 광신호(20) 감도가 상당하게 증가됨으로써, 다수의 소량의 반응 산물을 동시에 신속하며 정확하게 측정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 보다 구체적인 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)에는 1 이상의 반응 챔버(210)가 구비될 수 있다. 도 3에는 2개의 반응 챔버(210)가 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 반응 챔버(210)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)의 사용 목적 및 범위에 따라 2 이상 존재할 수 있다. 한편, 반응 챔버(210)는, 도 3에서 도시되는 바와 같이, 중심 영역이 'Ｕ'자 형상으로 구부러져, 반응 챔버(210)의 양 말단이 동일한 수직 선상에 위치하도록 구현될 수 있다. 이때, 기포 제거부(220) 및 광 측정 영역(212)은, 이러한 반응 챔버(210)의 구부러진 중심 영역 상에 위치할 수 있다. 다만, 도 3에서 도시되는 반응 챔버(210)의 형상 및 반응 챔버(210) 상의 기포 제거부(220) 및 광 측정 영역(212)의 위치는 예시적인 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따라, 다양하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 3에서 도시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)의 구조를 보다 상세히 살펴보면, 미세유체 칩(200)은, 평판 형상의 제 1 판(230); 제 1 판(230)의 상부에 배치되는 것으로서, 반응 챔버(210)를 구비하는 평판 형상의 제 2 판(240); 및 제 2 판(240)의 상부에 배치되는 것으로서, 기포 제거부(220)가 형성되는 제 3 판(250)을 포함하도록 구현될 수 있다.
제 1 판(230)은 평판 형상으로 구현되고, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)의 바닥 지지체(support) 역할을 수행할 수 있다. 이때, 제 1 판(230)은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는, 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질일 수 있으며, 실시예에 따라, 제 1 판(230)은 적어도 일부가 광 투과성 재질로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 제 1 판(230) 표면은, 친수성 표면을 갖도록 처리될 수 있다. 이때, 친수성 물질은 다양한 물질일 수 있으나, 바람직하게는 카르복시기(-COOH), 아민기(-NH2), 히드록시기(-OH), 및 술폰기(-SH)로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있고, 친수성 물질의 처리는 당업계에 공지된 방법에 따라 수행할 수 있다.
제 2 판(240)은 제 1 판(230)의 상부에 배치되는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)의 반응 챔버(210)를 형성하는 역할을 수행할 수 있다. 제 2 판(240)은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 사이클로올레핀 코폴리머(cycloolefin copolymer, COC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP), 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지 재질일 수 있으며, 실시예에 따라, 제 2 판(240)은 적어도 일부가 광 투과성 재질로 구현될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 제 2 판(240) 내벽은 DNA, 단백질(protein) 흡착을 방지하기 위해 실란(silane) 계열, 보바인 시럼 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 등의 물질로 코팅할 수 있고, 물질의 처리는 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다.
제 3 판(250)은 제 2 판(240)의 상부에 배치되어, 반응 챔버(210)를 커버하는 덮개 역할을 수행할 수 있으며, 제 3 판(250)의 하부 면에는 기포 제거부(220)가 반응 챔버(210) 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 제 3 판(250)은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는, 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질일 수 있으며, 또한 실시예에 따라, 제 3 판(250)은 적어도 일부가 광 투과성 재질로 구현될 수 있다. 한편, 제 3 판(250)에는, 반응 챔버(210)의 양 말단과 연결되는 유입부(251) 및 유출부(252)가 구비될 수 있다. 유입부(251)는 임의의 반응을 수행하고자 하는 샘플 시약, 시료 등의 유체(30)가 주입되는 부분이며, 유출부(252)는 반응이 종료된 후 유체(30)가 배출되는 부분이다. 실시예에 따라, 유입부(251) 및 유출부(252)에는, 별도의 커버 수단(도시되지 않음)이 구비되어, 반응 챔버(210) 내에서 유체(30)에 대한 임의의 반응이 진행될 때 용액이 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 커버 수단은 다양한 형상, 크기 또는 재질로서 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은, 개별 형성된 제 1 판(230), 제 2 판(240), 제 3 판(250)이 상호 접착되어 형성되거나, 실시예에 따라, 제 1 판(230), 제 2 판(240) 및 제 3 판(250) 중 두 개의 판이 일체로서 형성되고 나머지 판이 이에 접착되는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 판(230) 및 제 2 판(240)이 일체로 형성되고 나머지 제 3 판(250)이 이에 접착되거나, 제 2 판(240) 및 제 3 판(250)이 일체로서 형성되고 제 1 판(230)이 이에 접착되는 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 판(230), 제 2 판(240), 제 3 판(250) 사이의 접착은, 예를 들어, 열 접합, 초음파 접합, 자외선 접합, 용매 접합, 테이프 접합 등의 당해 분야에서 적용 가능한 다양한 접합 방법에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 형광 사진을 도시한다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200) 상에는, 동시에 다수의 반응 산물을 측정할 수 있도록, 복수 개의 반응 챔버(210)가 구현될 수 있다. 또한, 각각의 반응 챔버(210)의 일 영역, 바람직하게는, 반응 챔버(210)의 구부러진 중심 영역에는, 광 측정 영역(212) 및 광 측정 영역(212)의 내부에 배치된 기포 제거부(220)가 각각 위치하게 된다.
도 4에 따르면, 각각의 반응 챔버(210)의 광 측정 영역(212)에 존재하는 기포 제거부(220)에 의해, 반응 챔버(210) 내부의 기포(10)가, 각각의 광 측정 영역(212)으로부터 효과적으로 제거되었음을 확인할 수 있다. 즉, 기포(10)가, 광 측정 영역(212)의 주변 공간으로 이동 배치됨으로써, 광 측정 영역(212)으로부터 방출되는 광신호(20)의 방출 경로 상에서 이탈되었음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)에 따르면, 반응 챔버(210) 내에 발생한 기포(10)에 의한 영향을 배제함으로써, 반응 산물에 대한 측정 결과의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩에 있어서, 기포 제거부의 다양한 구현 예를 도시한다. 한편, 도 5 내지 도 7에서는, 설명의 간이함을 위하여, 기포 제거부 및 기포 제거부가 구비되는 미세유체 칩의 일부만을 도시한다.
먼저 도 5의 (a)를 참조하면, 기포 제거부(520)는, 기포 제거부(520)의 중앙에 구비되는 평탄면과 상기 평탄면의 둘레로부터 연장되어 미세유체 칩 상부의 내면과 연결되는 경사면으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 기포 제거부(520)의 측면이 경사면으로 이루어지는 경우, 기포(10)가 경사면을 따라 반응 챔버의 상측으로 이동 가능하기 때문에, 기포(10)를 광 측정 영역(512)의 주변 공간으로 보다 용이하게 이동 배치되도록 한다. 이 경우, 광 측정 영역(512)은, 도 5의 (b)에서 도시되는 바와 같이, 기포(10)가 포함되지 않도록, 기포 제거부(520)의 평탄면이 위치하는 반응 챔버 상의 영역으로 선택될 수 있다.
또한, 도 6의 (a)를 참조하면, 기포 제거부(620)는, 하단 면의 적어도 일 영역, 바람직하게는, 상기 하단 면의 둘레에 인접한 주변 부분의 적어도 일 영역으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부(622)를 구비하도록 구현될 수 있다. 기포 포집부(622)가 형성된 부분의 표면은, 기포 포집부(622)가 형성되지 않은 부분에 비해, 상대적으로 반응 챔버의 상측에 위치하기 때문에, 기포 제거부(620)의 중심 부분에서 밀려난 기포(10)는, 도 6의 (b)에 도시되는 바와 같이, 기포 포집부(622) 상에 포집될 수 있게 된다. 이 경우, 광 측정 영역(612)은, 도 6의 (b)에서 도시되는 바와 같이, 기포 제거부(620) 중 기포 포집부(622)가 형성된 부분을 제외한 부분이 위치하는 반응 챔버 상의 영역으로 선택될 수 있다.
한편, 기포 포집부(722)는, 도 7에서 도시되는 바와 같이, 기포 제거부(720)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 즉, 기포 포집부(722)는, 돌출 형성된 기포 제거부(720)의 둘레 중 적어도 일부를 따라 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 상측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이때, 도 7에서 도시되지는 않았으나, 도 6를 참조하여 설명한 바와 유사하게, 기포 제거부(720)에 의해 밀려난 기포(10)는 함몰 형성된 기포 포집부(722) 상에 포집되게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 분석 장치가 제공될 수 있다. 분석 장치는, 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200); 및 광 측정 모듈을 포함할 수 있다. 광 측정 모듈은, 반응 챔버(210) 내의 반응 산물을 실시간으로 측정하기 위해, 미세유동 칩(200)에 광을 조사하고, 광 측정 영역(212)으로부터 방출되는 광신호(20)를 검출하는 장치로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 적용 가능한 다양한 광 측정 모듈이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 측정 모듈은 미세유체 칩(200)의 반응 챔버(210)에 광을 제공하도록 배치된 광원, 및 반응 챔버(210)로부터 방출되는 광을 수용하도록 배치된 광 검출부를 포함할 수 있고, 광원과 광 검출부는 반응 챔버(210)를 사이에 두고 배치되거나(투과형 방식), 반응 챔버(210)의 일 방향에 모두 배치될 수 있다(반사형 방식).
도 8a 및 도 8b는 기포 제거 수단을 구비하지 않은 종래의 미세유체 칩과 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 이용하여 각각 수행한 반응 산물 측정 결과의 비교 예를 도시한다.
구체적으로, 기포 제거 수단을 구비하지 않은 종래의 미세유체 칩과 도 3에 따라 구현된 미세유체 칩(200)에 각각 PCR용 시료 및 시약을 주입하고, PCR을 진행하였으며, PCR 수행에 따른 핵산 증폭 결과를 광 측정모듈을 통해 측정하고, 시간 PCR 결과 그래프(X축: cycle 수, Y축: 형광도)를 통해 확인하였다.
도 8a를 참조하면, 기포 제거 수단이 없는 종래의 미세유체 칩을 이용한 실시간 PCR 측정 결과가 도시되고, 도 8b를 참조하면, 본 발명의 미세유체 칩(200)을 이용한 실시간 PCR 측정 결과가 도시된다. 도 8a 및 도 8b에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200)을 이용한 실시간 PCR 수행하는 경우, 많은 노이즈가 발생하는 종래의 미세유체 칩과 달리, 검출되는 광신호(20)에 포함된 노이즈가 효과적으로 제거되고 있음을 확인할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 기포 20: 광신호
30: 유체 200: 미세유체 칩
210: 반응 챔버 212, 512, 612: 광 측정 영역
220, 520, 620, 720: 기포 제거부 230; 제 1 판
240: 제 2 판 250: 제 3 판
251: 유입부 252: 유출부
622, 722: 기포 포집부

Claims (9)

  1. 미세유체 칩(microfluidic chip)에 있어서,
    수용되는 유체에 대하여 임의의 반응이 수행되며, 적어도 하나의 광 측정 영역을 포함하는 적어도 하나의 반응 챔버; 및
    상기 광측정 영역과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 상기 반응 챔버의 내측으로 돌출 형성되어, 상기 유체 내부에 포함된 기포가 상기 광 측정 영역의 외측으로 이동하게 함으로써, 상기 광 측정 영역 내의 기포를 제거하는 광 투과성 재질의 기포 제거부를 포함하는 것 특징으로 하는 미세유체 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는, 상기 반응 챔버의 바닥 면으로부터 상향으로 소정의 간격만큼 이격되는 위치까지 구현되는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는, 상기 기포 제거부의 중앙에 구비되는 평탄면과 상기 평탄면의 둘레로부터 연장되어 상기 미세유체 칩 상부의 내면과 연결되는 경사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 제거부에는, 상기 기포 제거부의 하단 면 중 적어도 일 영역으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 제거부의 둘레 중 적어도 일부를 따라 상기 미세유체 칩 상부의 내면으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 미세유체 칩은,
    평판 형상의 제 1 판; 상기 제 1 판의 상부에 배치되는 것으로서, 상기 반응 챔버를 구비하는 제 2 판; 및 상기 제 2 판의 상부에 배치되어, 상기 기포 제거부가 형성되는 제 3 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 판에는, 상기 반응 챔버의 양 말단과 연결되는 상기 유체의 유입부 및 유출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 미세유체 칩은,
    적어도 일부가 광 투과성을 가지는 플라스틱 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세유체 칩.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 미세유체 칩; 및
    상기 반응 챔버 내의 반응 산물을 실시간으로 측정하기 위해, 상기 미세유체 칩에 광을 조사하여, 상기 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈을 포함하는 분석 장치.
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