KR101569836B1 - 미세 유체 소자의 초기화 방법, 미세 유체 소자의 초기화 장치 및 미세 유체 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
폴리머 필름을 이용한 밸브를 갖는 미세 유체 소자에서 밸브의 온/오프를 초기화시키는 방법 및 장치와 밸브의 온/오프 초기화가 용이한 미세 유체 소자 패키지를 개시한다. 개시된 초기화 방법은, 미세 유체 소자의 제작 직후 및 미세 유체 소자의 사용 직전에 미세 유체 소자 내에 공압과 진공을 제공한다. 그러면 미세 유체 소자의 미세 유로 내에 있는 밸브 시트의 표면으로부터 폴리머 필름이 떨어지도록 초기화할 수 있다. 이러한 초기화 방법에 따르면, 미세 유체 소자의 동작시에 밸브 시트의 표면에 부착된 폴리머 필름이 밸브 시트로부터 떨어지지 않는 것을 방지할 수 있다. 따라서 미세 유체 소자의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
미세 유체 소자의 초기화 방법, 미세 유체 소자의 초기화 장치, 및 미세 유체 소자 패키지를 개시한다. 더욱 상세하게는, 폴리머 필름을 이용한 밸브를 갖는 미세 유체 소자에서 밸브의 온/오프를 초기화시키는 방법 및 장치와 밸브의 온/오프 초기화가 용이한 미세 유체 소자 패키지를 개시한다.
임상 혹은 환경과 관련된 시료의 분석은 일련의 생화학적, 화학적, 기계적 처리과정을 통하여 이루어진다. 최근에는 생물학적인 시료의 진단이나 모니터링을 위한 기술개발이 상당한 관심을 끌고 있다. 최근 핵산을 기반으로 한 분자진단 방법은 그 정확도 및 민감도가 우수하여 감염성 질환이나 암진단, 약물유전체학, 신약 개발 등에서 활용도가 상당히 증가하고 있다.
이러한 다양한 목적에 따라 시료를 간편하고 정밀하게 분석하기 위하여 미세 유체 소자가 널리 사용되고 있다. 미세 유체 소자는 얇은 기판 상에 시료 유입구, 시료 유출구, 미세 유로, 반응 챔버 등이 다수 형성되어 있어서, 하나의 시료에 대 해 다양한 검사를 간편하게 수행할 수 있다. 또한, 미세 유체 소자에서 시료 및 시약이 원하는 위치로 정확하게 제공될 수 있도록 미세 유로 내에는 미세한 밸브가 제공될 수 있다. 이러한 밸브는 통상적으로 얇은 폴리머 필름을 사용하여 형성된다. 미세 유체 소자의 사용시에, 폴리머 필름으로 이루어진 미세한 밸브가 정확하게 온/오프 될 수 있도록 제어하는 것이 중요하다.
폴리머 필름을 이용한 밸브를 갖는 미세 유체 소자에서 밸브의 온/오프를 초기화시키는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 폴리머 필름으로 이루어진 밸브의 온/오프 초기화가 용이한 미세 유체 소자 패키지를 제공한다.
한 유형에 따른 개시된 미세 유체 소자의 초기화 방법은, 예를 들어, 미세 유로 내에 돌출하여 형성된 밸브 시트를 갖는 제 1 기판, 상기 밸브 시트와 대응하는 위치에 빈 공간이 마련되어 있는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 폴리머 필름을 갖는 미세 유체 소자에 대하여 상기 제 1 기판의 미세 유로에 공압을 인가하는 동시에 상기 제 2 기판의 공간에 진공을 인가함으로써 상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 미세 유체 소자의 초기화 방법은, 상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계 후에, 상기 제 2 기판의 공간에 공압을 인가함으로써 상기 폴리머 필름을 상기 밸브 시트를 향해 미는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 미세 유체 소자의 초기화 방법은 또한, 상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계와 상기 폴리머 필름을 상기 밸브 시트 를 향해 미는 단계를 반복적으로 수행할 수도 있다.
상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계에서, 상기 폴리머 필름이 밸브 시트의 표면으로부터 떨어질 때까지 공압 또는 진공을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계는 미세 유체 소자의 제작 직후에 또는 미세 유체 소자의 사용 직전에 수행될 수 있다.
한편, 한 유형에 따른 미세 유체 소자 초기화 장치는, 미세 유체 소자를 사이에 두고 서로 결합하는 하부 기판과 상부 기판; 상기 하부 기판과 상부 기판의 서로 대응하는 표면들에 각각 형성된 미세 유체 소자 안착부; 상기 하부 기판과 상부 기판의 안착부 표면에 각각 형성된 다수의 공압홀; 및 진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 상기 공압홀들을 통해 미세 유체 소자에 진공 또는 공압을 인가할 수 있도록, 상기 하부 기판 및 상부 기판의 외부 표면에 각각 배치된 다수의 공압 포트를 포함할 수 있다.
상기 미세 유체 소자 초기화 장치는, 상기 하부 기판의 표면에 형성된 결합홈 및 상기 결합홈에 끼워지도록 상기 상부 기판의 표면에 형성된 결합폴을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하부 기판의 안착부에 형성된 공압홀들의 위치는 미세 유체 소자의 대향하는 제 1 기판 상에 형성된 홀들의 위치와 대응하도록 배열될 수 있다.
또한, 상기 상부 기판의 안착부에 형성된 공압홀들의 위치는 미세 유체 소자 의 대향하는 제 2 기판 상에 형성된 홀들의 위치와 대응하도록 배열될 수 있다.
특히, 상기 공압홀들은 미세 유체 소자 내의 밸브의 개폐와 관련된 홀들에만 대응하도록 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 공압 포트는 하부 기판에 배치된 제 1 공압 포트 및 상부 기판에 배치된 제 2 및 제 3 공압 포트를 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 및 제 2 공압 포트는 공압 펌프와 연결될 수 있으며, 상기 제 3 공압 포트는 진공 펌프와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 공압 포트는 진공 또는 공압의 인가를 위한 공압 포트의 역할과 시료의 유입을 위한 시료 유입 포트의 역할을 공유할 수 있다.
또한, 상기 하부 기판에는 제 1 공압 포트 이외에 시료의 유입을 위한 적어도 하나의 포트가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 상부 기판에는 제 2 및 제 3 공압 포트 이외에 시료의 유입을 위한 적어도 하나의 포트가 더 설치될 수 있다.
개시된 한 유형에 따른 시료 분석 시스템은 상술한 구조의 미세 유체 소자 초기화 장치를 포함할 수 있다.
개시된 한 유형에 따른 미세 유체 소자 패키지는, 상술한 구조의 미세 유체 소자 초기화 장치의 하부 기판과 상부 기판 및 그 사이의 미세 유체 소자가 하나의 제품으로서 함께 일체로 결합되어 제공될 수 있다.
또한, 다른 유형에 따른 미세 유체 소자 초기화 장치는, 기판; 상기 기판의 하부에 마련된 다수의 니들; 및 진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 상기 니들을 통해 미세 유체 소자에 진공 또는 공압을 인가할 수 있도록, 기판의 외부 표면에 배치된 적어도 하나의 공압 포트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다수의 니들은 미세 유체 소자에 형성된 다수의 홀들의 위치와 대응하도록 어레이를 이룰 수 있다.
특히, 상기 니들의 어레이는 미세 유체 소자의 밸브의 개폐와 관련된 홀들에만 대응하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 미세 유체 소자 초기화 장치는 미세 유체 소자의 제 1 기판 상에 형성된 홀들과 대응하는 니들들의 어레이를 갖는 장치와 미세 유체 소자의 제 2 기판 상에 형성된 홀들과 대응하는 니들들의 어레이를 갖는 장치가 함께 쌍을 이루어 제공될 수 있다.
개시된 미세 유체 소자의 초기화 방법, 미세 유체 소자의 초기화 장치, 및 미세 유체 소자 패키지에 따르면, 미세 유체 소자의 동작시에 밸브 시트의 표면에 부착된 폴리머 필름이 밸브 시트로부터 떨어지지 않는 것을 방지할 수 있다. 따라서 미세 유체 소자의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 미세 유체 소자의 초기화 방법, 미세 유체 소자의 초기화 장치, 및 미세 유체 소자 패키지에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 미세 유체 소자(10)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 정면도이다. 도 1을 참조하면, 미세 유체 소자(10)는 예를 들어 얇고 투명한 기판 상에 시료 또는 공기의 유입/유출을 위한 다수의 홀(15), 시료의 화학적/생물학적 반응이 일어나는 다수의 반응 챔버(14), 시료가 이동하는 통로인 다수의 미세 유로(16), 시료의 흐름을 원하는 위치로 정확하게 제어하기 위한 다수의 미세한 밸브(17) 등을 가질 수 있다. 다수의 홀(15)들 중에는 시료만이 유입/유출하는 홀과 밸브(17)를 제어하기 위한 공기만이 유입/유출하는 홀들이 개별적으로 존재할 수도 있다. 밸브(17)는 미세 유로(16) 내에 형성되어 있으며, 미세 유로(16) 내에서 시료를 통과시키거나 차단한다.
이러한 밸브(17)는 얇은 폴리머 필름으로 이루어질 수 있다. 도 2는 도 1의 예시적인 미세 유체 소자(10)에서 미세 유로(16) 내에 밸브(17)를 배치하기 위하여 제안된 미세 유체 소자(10)의 개략적인 단면도이다. 도 2의 단면도를 참조하면, 미세 유체 소자(10)는 투명한 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12), 상기 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12) 사이에 배치된 얇은 폴리머 필름(13)을 구비할 수 있다. 비록 도 2에는 홀(15)만이 도시되어 있지만, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)에는 각각 개별적으로 다수의 홀(15), 미세 유로(16) 등이 형성되어 있을 수 있다.
도 3은 도 1의 미세 유체 소자(10)의 미세 유로(16) 내에 형성될 수 있는 미세한 밸브(17)의 단면도를 예시적으로 도시하고 있다. 도 3의 단면도를 참조하면, 제 1 기판(11)에 형성된 미세 유로(16) 내에 밸브 시트(valve seat)(18)가 돌출하여 형성되어 있다. 또한, 제 2 기판(12)에서 밸브 시트(18)와 대응하는 위치에는 제 2 기판(12)을 에칭하여 형성된 빈 공간(19)이 마련되어 있다. 상기 공간(19)과 밸브 시트(18)는 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12) 사이의 폴리머 필름(13)에 의해 분리되어 있으며, 상기 폴리머 필름(13)과 각각 접하고 있다. 여기서, 상기 미세 유로(16)는 시료가 유입/유출되는 홀(15)과 연결되어 있을 수 있으며, 공간(19)은 공기가 유입/유출되는 홀(15)과 연결되어 있을 수 있다.
개시된 밸브(17)의 구조에서, 공간(19)을 통해 진공을 인가하며, 얇은 폴리머 필름(13)이 상기 공간(19)을 향해 당겨지면서 미세 유로(16)가 열리게 된다. 그러면 홀(15)을 통해 유입된 시료가 미세 유로(16)를 통해 특정한 위치로 흐를 수 있게 된다. 또한, 공간(19)을 통해 공압을 인가하게 되면, 폴리머 필름(13)이 밸브 시트(18)를 향해 밀리면서 미세 유로(16)가 닫히게 된다. 이에 따라 시료의 흐름이 멈추게 될 수 있다.
그런데 미세 유체 소자(10)를 제조한 후에 오랫동안 사용하지 않을 경우, 시간이 흐름에 따라 폴리머 필름(13)이 화학적 또는 물리적 반응에 의해 자연적으로 밸브 시트(18)의 표면에 접착될 수 있다. 이러한 현상이 발생할 경우, 미세 유체 소자(10)의 동작시에 밸브(17)가 정상적으로 개폐되지 않을 수 있다. 이를 방지하기 위해 밸브 시트(18)의 표면에만 표면 에너지(surface energy)가 낮은 재료를 코팅할 수도 있지만, 제 1 기판(11) 상의 특정 영역, 즉 밸브 시트(18)의 표면에만 선택적으로 코팅하는 것이 어려울 수도 있다.
따라서, 미세 유체 소자(10)를 제조한 직후에 및/또는 미세 유체 소자(10)를 사용하기 직전에, 밸브(17)가 안정적으로 동작할 수 있도록 미세 유체 소자(10)를 초기화시키는 것이 필요할 수 있다. 이러한 점에서, 미세 유체 소자(10)의 초기화는 밸브 시트(18)의 표면에 자연적으로 부착된 폴리머 필름(13)이 그로부터 떨어지도록 하는 것이라고 볼 수 있다.
도 4는 미세 유체 소자(10)의 초기화시에 도 3에 도시된 밸브(17)를 개방하는 동작을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제 1 기판(11) 상의 미세 유로(16)를 통해 공압을 인가하는 동시에, 제 2 기판(12) 상의 공간(19)을 통해 진공을 인가한다. 이러한 미세 유체 소자(10)의 초기화시에는 제 1 기판(11) 상으로 아직 시료를 유입시키지 않은 상태이므로, 미세 유로(16)를 통해 공압을 추가적으로 인가하는 것이 가능하다. 따라서 제 2 기판(12) 상의 공간(19)으로 인가된 진공만으로는 밸브 시트(18)의 표면으로부터 떨어지지 않을 수도 있는 폴리머 필름(13)도 초기화 동작시에 확실히 떨어지도록 할 수 있다. 이때, 폴리머 필름(13)이 밸브 시트(18)의 표면으로부터 떨어질 때까지 공압 또는 진공을 증가시키는 것도 가능하다. 이렇게 미세 유체 소자(10)를 초기화함으로써, 이후의 미세 유체 소자(10)의 사용시에 밸브(17) 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
폴리머 필름(13)이 밸브 시트(18)의 표면으로부터 떨어진 후에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 공간(19)으로 공압을 인가하여 밸브(17)를 차단하는 동작을 수행할 수도 있다. 또한, 일정한 시간 동안 또는 일정한 횟수 동안 도 4 및 도 5의 초기화 동작을 반복하는 것도 가능하다.
한편, 미세 유체 소자(10)의 이러한 초기화 동작을 신속하게 수행하기 위해서는, 폴리머 필름(13)을 밸브 시트(18)의 표면으로부터 떨어뜨리는 작업을 미세 유체 소자(10) 내의 모든 밸브(17)들에 대해 한꺼번에 수행하는 것이 유리하다. 이를 위해서는, 밸브(17)들과 관련된 다수의 홀(15)들을 통해 한꺼번에 공압 또는 진공을 인가할 필요가 있다. 따라서, 미세 유체 소자(10) 내의 밸브(17)들과 관련된 모든 홀(15)들에 연결되어 이들을 통해 한꺼번에 공압 또는 진공을 인가하도록 하는 미세 유체 소자 초기화 장치를 사용할 경우, 미세 유체 소자(10)의 초기화 동작이 간편하게 이루어질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 미세 유체 소자의 초기화를 위한 미세 유체 소자 초기화 장치(20)의 한 예를 개략적으로 도시하는 사시도로서, 도 6a는 미세 유체 소자 초기화 장치(20)의 하부 지그(jig)(21)를 도시하고 있으며, 도 6b는 미세 유체 소자 초기화 장치(20)의 상부 지그(22)를 도시하고 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 미세 유체 소자 초기화 장치(20)는 미세 유체 소자(10)를 사이에 두고 서로 결합하는 하부 지그(21)와 상부 지그(22)를 구비한다. 하부 및 상부 지그(21,22)의 표면의 중앙부에는 미세 유체 소자(10)가 안착되기 위한 안착부(25,26)가 각각 형성되어 있다. 또한, 하부 지그(21)의 표면에서 안착부(25) 바깥쪽으로는 결합홈(23)이 설치되어 있으며, 상부 지그(22)의 표면에서 안착부(26) 바깥쪽으로는 결합폴(24)이 설치되어 있다. 따라서, 미세 유체 소자(10)를 사이에 두고 하부 지그(21)의 결합홈(23)에 상부 지그(22)의 결합폴(24)을 끼워 하부 지그(21)와 상부 지그(22)를 결합시키면, 미세 유체 소자(10)는 하부와 상부의 안착부(25,26)에 안정적으로 배치될 수 있다.
또한, 미세 유체 소자(10)의 홀(15)을 통해 밸브(17) 내에 공압 또는 진공을 인가하기 위하여 각각의 안착부(25,26)의 표면에는 다수의 공압홀(27,28)들이 형성되어 있다. 예컨대, 하부 지그(21)의 안착부(25)에 있는 공압홀(27)들의 위치는 미세 유체 소자(10)의 제 1 기판(11) 상에 형성된 홀(15)들의 위치와 대응할 수 있다. 또한, 상부 지그(22)의 안착부(26)에 있는 공압홀(28)들의 위치는 미세 유체 소자(10)의 제 2 기판(12) 상에 형성된 홀(15)들의 위치와 대응할 수 있다. 여기서 상기 공압홀(27,28)들은 미세 유체 소자(10)의 모든 홀(15)들과 대응할 필요는 없으며, 설계에 따라서는 단지 밸브(17)의 개폐와 관련된 홀(15)들에만 대응하도록 형성될 수도 있다.
그리고, 하부 지그(21)와 상부 지그(22)의 측면에는, 진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 공압홀(27,28)들을 통해 미세 유체 소자(10)에 진공 및/또는 공압을 인가할 수 있도록 하는 공압 포트(29a, 29b, 29c)들이 배치되어 있다. 예를 들어, 하부 지그(21)의 제 1 공압 포트(29a)는 공압 펌프와 연결될 수 있으며, 상부 지그(21)의 제 2 공압 포트(29b)는 공압 펌프와 연결되고, 제 3 공압 포트(29c)는 진공 펌프와 연결될 수 있다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이 밸브(17)를 개방하는 초기화 동작시에, 제 1 공압 포트(29a)를 통해 제 1 기판(11) 내의 유로(16)에 공압을 인가하고, 제 3 공압 포트(29c)를 통해 제 2 기판(12) 내의 공간(19)에 진공을 인가할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 밸브(17)를 닫는 초기화 동작시에, 제 2 공압 포트(29b)를 통해 제 2 기판(12) 내의 공간(19)에 공압을 인가할 수도 있다. 한편, 도면에는 상기 공압 포트(29a, 29b, 29c)들이 하부 지그(21)와 상부 지그(22)의 측면에 각각 배치된 것으로 도시되어 있으나, 그 위치는 설계 에 따라 변경될 수도 있다. 예를 들어, 하부 지그(21)와 상부 지그(22)의 외측 전면에 공압 포트(29a, 29b, 29c)들이 배치되는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이 미세 유체 소자 초기화 장치(20)는 지그의 형태로 제작될 수 있다. 이 경우, 미세 유체 소자 초기화 장치(20)는 미세 유체 소자(10)와는 별도의 장치로서 존재한다. 또한, 미세 유체 소자 초기화 장치(20)는 상기 미세 유체 소자(10)를 이용하여 시료를 분석하고 관찰하는 분석 시스템과도 별도로 휴대가 가능하도록 제작될 수도 있다. 그러면, 미세 유체 소자(10)의 제작 직후에 미세 유체 소자(10)를 지그 형태의 초기화 장치(20)에 장착하여 초기화한 후에 사용자에게 배포하거나, 또는 최종 사용자가 미세 유체 소자(10)를 사용하기 직전에 지그 형태의 초기화 장치(20)에 장착하여 초기화한 후에 이를 시료 분석 시스템에 장착하여 시료 분석을 수행할 수도 있다.
그러나 도 6a 및 도 6b에 도시된 형태의 미세 유체 소자 초기화 장치(20)를 미세 유체 소자(10)에 또는 그의 시료 분석 시스템에 일체화하는 것도 가능하다. 그러면 미세 유체 소자(10)의 초기화가 더욱 간편하게 수행될 수도 있다.
예를 들어, 도 6a 및 도 6b에 도시된 형태로 미세 유체 소자 패키지를 제작할 수도 있다. 즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 것과 같은 공압홀(27,28)과 공압 포트(29a,29b,29c)를 구비하는 하부 및 상부 패키지 기판 사이에 미세 유체 소자(10)를 배치하고, 이들을 하나의 패키지 제품으로서 완전히 결합시킬 수 있다. 이렇게 미세 유체 소자(10)와 그의 초기화 장치가 하나의 제품으로서 함께 일체화된 미세 유체 소자 패키지가 제공되는 경우, 사용자는 별도의 초기화 장치 없이도 미세 유 체 소자(10)의 초기화가 가능하다. 또한 제작자도 제작 직후에 미세 유체 소자(10)를 별도의 초기화 장치로 이송할 필요 없이 제작된 미세 유체 소자(10)를 바로 초기화하는 것이 가능하다.
이렇게 미세 유체 소자(10)와 미세 유체 소자 초기화 장치(20)를 하나로 패키지화한 경우에, 하부 지그(21)의 제 1 공압 포트(29a)는 공압뿐만 아니라 미세 유체 시료의 유입 포트 역할을 할 수도 있다. 미세 유체 소자(10)의 초기화시에 제 1 기판(11) 상에 형성된 홀(15)은 공압이 유입되는 공압 유입구의 역할을 하지만, 시료의 분석시에는 미세 유체 시료가 유입되는 시료 유입구의 역할을 한다. 따라서 미세 유체 소자(10)가 초기화된 후에 실제 시료 분석에 사용되는 경우, 상기 제 1 공압 포트(29a)를 통해서 시료가 유입되도록 할 수도 있다. 이러한 방식으로 제 1 공압 포트(29a)가 공압 포트와 시료 유입 포트의 역할을 공유할 수도 있지만, 별도의 시료 유입 포트를 하부 지그(21)에 마련하는 것도 가능하다. 즉, 하부 지그(21)에는 도 6a에 도시된 제 1 공압 포트(29a) 이외에도 시료의 유입을 위한 적어도 하나의 포트(도시되지 않음)가 더 설치될 수 있다. 마찬가지 이유로, 상부 지그(22)에는 도 6b에 도시된 제 2 공압 포트(29b)와 제 3 공압 포트(29c) 이외에 적어도 하나의 포트(도시되지 않음)가 추가적으로 설치될 수 있다. 또한, 시료의 유입을 위한 이러한 추가적인 포트들은 미세 유체 소자 패키지에만 적용되는 것이 아니라, 상술한 미세 유체 소자 초기화 장치(20)에도 적용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 지그 형태의 미세 유체 소자 초기화 장치(20)는, 또한 미세 유체 소자(10)의 시료 분석 시스템에 일체화될 수도 있다. 예를 들어, 시료 분석 시스템의 스테이션(station) 위에 도 6a 및 도 6b에 도시된 것과 같은 미세 유체 소자 초기화 장치(20)를 장착할 수 있다. 그러면, 사용자는 시료의 분석 전에 시료 분석 시스템 위에서 직접 미세 유체 소자(10)를 초기화하고, 그 자리에서 시료의 분석까지 수행할 수 있다. 이렇게 미세 유체 소자 초기화 장치(20)를 시료 분석 시스템에 일체화하는 경우에도, 제 1 내지 제 3 공압 포트(29a, 29b, 29c)들 이외에 시료의 유입을 위한 상술한 추가적인 포트들이 하부 지그(21) 및 상부 지그(22)에 각각 더 마련될 수 있다.
한편, 도 7은 미세 유체 소자(10)를 초기화하기 위한 보다 간이한 초기화 장치로서 멀티-니들 장치(multi-needle apparatus)(30)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 멀티-니들 장치(30)는 기판(31), 상기 기판(31)의 하부에 마련된 다수의 니들(33), 및 진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 상기 니들(33)을 통해 미세 유체 소자(10)에 진공 및/또는 공압을 인가할 수 있도록 하는 공압 포트(32)를 구비할 수 있다. 도 7에는 공압 포트(32)가 기판(31)의 상부에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 기판(31)의 측면에 배치되는 것도 가능하다. 또한, 도 7에는 단지 하나의 공압 포트(32)만이 도시되어 있지만, 예를 들어 2개 또는 그 이상의 공압 포트(32)가 배치되는 것도 가능하다. 다수의 니들(33)은 미세 유체 소자(10)에 형성된 다수의 홀(15)들의 위치와 대응하도록 어레이를 이룰 수 있다. 특히, 상기 니들(33)의 어레이는 미세 유체 소자(10)의 모든 홀(15)들과 대응할 필요는 없으며 단지 밸브(17)의 개폐와 관련된 홀(15)들에만 대응하도록 형성될 수도 있다.
도 7에 도시된 것과 같은 멀티-니들 장치(30)는 미세 유체 소자(10)의 제 1 기판(11)에 형성된 홀(15)들과 제 2 기판(12)에 형성된 홀(15)들에 각각 대응하도록 2개가 하나의 쌍으로 제작될 수 있다. 즉, 미세 유체 소자(10)의 제 1 기판(11) 상에 형성된 홀(15)들과 대응하는 니들(33)들의 어레이를 갖는 멀티-니들 장치와 미세 유체 소자(10)의 제 2 기판(12) 상에 형성된 홀(15)들과 대응하는 니들(33)들의 어레이를 갖는 멀티-니들 장치가 함께 쌍을 이룰 수 있다. 그러면, 미세 유체 소자(10)의 제 1 기판(11)에 형성된 홀(15)들과 제 2 기판(12)에 형성된 홀(15)들에 각각의 대응하는 멀티-니들 장치(30)의 니들(33)들을 각각 끼워 넣은 후, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같은 초기화 작업을 수행할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 미세 유체 소자의 초기화 방법, 미세 유체 소자의 초기화 장치, 및 미세 유체 소자 패키지에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
도 1은 미세 유체 소자의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 미세 유체 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 미세 유체 소자 내에 형성된 미세한 밸브의 단면도이다.
도 4는 미세 유체 소자의 초기화시에 도 3에 도시된 밸브를 개방하는 동작을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 미세 유체 소자의 초기화시에 도 3에 도시된 밸브를 차단하는 동작을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 미세 유체 소자의 초기화를 위한 미세 유체 소자 초기화 장치의 일 예를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 미세 유체 소자의 초기화를 위한 멀티-니들 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10.....미세 유체 소자 11.....제 1 기판
12.....제 2 기판 13.....폴리머 필름
14.....반응 챔버 15.....홀
16.....미세 유로 17.....밸브
18.....밸브 시트 19.....공간
20.....미세 유체 소자 초기화 장치 21.....하부 지그
22.....상부 지그 23.....결합홈
24.....결합폴 25,26.....안착부
27,28.....공압홀 29a,29b,29c.....공압 포트
30.....멀티-니들 장치 31.....기판
32.....공압 포트 33.....니들
Claims (21)
- 유체가 흐르도록 구성된 미세 유로 및 상기 미세 유로 내에 돌출하여 형성된 밸브 시트를 갖는 제 1 기판, 상기 밸브 시트와 대응하는 위치에 빈 공간이 마련되어 있는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 폴리머 필름을 갖는 미세 유체 소자에서 상기 미세 유체 소자의 초기 동작시에 상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 확실히 떨어지도록 하기 위하여, 상기 제 1 기판의 미세 유로에 유체가 흐르기 전에 상기 미세 유로 내에 공압을 인가하는 동시에 상기 제 2 기판의 공간에 진공을 인가함으로써 상기 미세 유체 내의 밸브를 개방하는 동작을 수행하는 단계를 포함하는 미세 유체 소자의 초기화 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계 후에, 상기 제 2 기판의 공간에 공압을 인가함으로써 상기 폴리머 필름을 상기 밸브 시트를 향해 미는 단계를 더 포함하는 미세 유체 소자의 초기화 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계와 상기 폴리머 필름을 상기 밸브 시트를 향해 미는 단계를 반복적으로 수행하는 미세 유체 소자의 초기화 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계에서 상기 폴리머 필름이 밸브 시트의 표면으로부터 떨어질 때까지 공압 또는 진공을 증가시키는 미세 유체 소자의 초기화 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리머 필름이 상기 밸브 시트의 표면으로부터 떨어지도록 하는 단계는 미세 유체 소자의 제작 직후에 또는 미세 유체 소자의 사용 직전에 수행되는 미세 유체 소자의 초기화 방법.
- 유체가 흐르도록 구성된 미세 유로 및 상기 미세 유로 내에 돌출하여 형성된 밸브 시트를 갖는 제 1 기판, 상기 밸브 시트와 대응하는 위치에 빈 공간이 마련되어 있는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 폴리머 필름을 갖는 미세 유체 소자를 사이에 두고 서로 결합하는 하부 기판과 상부 기판;상기 하부 기판과 상부 기판의 서로 대응하는 표면들에 각각 형성된 미세 유체 소자 안착부;상기 하부 기판과 상부 기판의 안착부 표면에 각각 형성된 다수의 공압홀; 및진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 상기 공압홀들을 통해 미세 유체 소자에 진공 또는 공압을 인가할 수 있도록, 상기 하부 기판 및 상부 기판의 외부 표면에 각각 배치된 다수의 공압 포트를 포함하며,상기 제 1 기판의 미세 유로에 유체가 흐르기 전에, 상기 다수의 공압 포트 중에서 일부를 통해 상기 미세 유로 내에 공압을 인가하는 동시에, 상기 다수의 공압 포트 중에서 다른 일부를 통해 상기 제 2 기판의 공간에 진공을 인가함으로써 상기 미세 유체 내의 밸브를 개방하는 동작을 수행하도록 구성된 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 하부 기판의 표면에 형성된 결합홈 및 상기 결합홈에 끼워지도록 상기 상부 기판의 표면에 형성된 결합폴을 포함하는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 하부 기판의 안착부에 형성된 공압홀들의 위치는 미세 유체 소자의 대향하는 제 1 기판 상에 형성된 홀들의 위치와 대응하도록 배열되어 있는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 상부 기판의 안착부에 형성된 공압홀들의 위치는 미세 유체 소자의 대향하는 제 2 기판 상에 형성된 홀들의 위치와 대응하도록 배열되어 있는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 공압홀들은 미세 유체 소자 내의 밸브의 개폐와 관련된 홀들에만 대응하도록 형성되는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 공압 포트는 하부 기판에 배치된 제 1 공압 포트 및 상부 기판에 배치된 제 2 및 제 3 공압 포트를 포함하는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 공압 포트는 공압 펌프와 연결되어 있으며, 상기 제 3 공압 포트는 진공 펌프와 연결되어 있는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 3 공압 포트는 진공 또는 공압의 인가를 위한 공압 포트의 역할과 시료의 유입을 위한 시료 유입 포트의 역할을 공유하는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 하부 기판에는 제 1 공압 포트 이외에 시료의 유입을 위한 적어도 하나의 포트가 더 설치되는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 상부 기판에는 제 2 및 제 3 공압 포트 이외에 시료의 유입을 위한 적어도 하나의 포트가 더 설치되는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 미세 유체 소자 초기화 장치가 장착되어 있는 시료 분석 시스템.
- 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 미세 유체 소자 초기화 장치의 하부 기판과 상부 기판 및 그 사이의 미세 유체 소자가 하나의 제품으로서 함께 일체로 결합되어 있는 미세 유체 소자 패키지.
- 유체가 흐르도록 구성된 미세 유로, 상기 미세 유로 내에 돌출하여 형성된 밸브 시트, 및 공기의 유입/유출을 위한 다수의 제 1 홀을 갖는 제 1 기판, 상기 밸브 시트와 대응하는 위치에 마련된 빈 공간 및 공기의 유입/유출을 위한 다수의 제 2 홀을 갖는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 폴리머 필름을 갖는 미세 유체 소자의 상기 제 1 홀들과 대응하는 니들들의 어레이를 갖는 제 1 장치; 및상기 미세 유체 소자의 제 2 홀들과 대응하는 니들들의 어레이를 갖는 제 2 장치;를 포함하며,상기 제 1 장치와 제 2 장치는 각각:기판;상기 기판의 하부에 마련된 다수의 니들; 및진공 펌프 또는 공압 펌프와 연결되어 상기 니들을 통해 상기 미세 유체 소자에 진공 또는 공압을 인가할 수 있도록, 기판의 외부 표면에 배치된 적어도 하나의 공압 포트를 포함하고,상기 제 1 기판의 미세 유로에 유체가 흐르기 전에, 상기 공압 포트 중에서 일부를 통해 상기 미세 유로 내에 공압을 인가하는 동시에, 상기 공압 포트 중에서 다른 일부를 통해 상기 제 2 기판의 공간에 진공을 인가함으로써 상기 미세 유체 내의 밸브를 개방하는 동작을 수행하도록 구성된 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 1 장치의 다수의 니들은 상기 미세 유체 소자의 제 1 기판에 형성된 다수의 제 1 홀들의 위치와 대응하도록 어레이를 이루고 있으며, 상기 제 2 장치의 다수의 니들은 상기 미세 유체 소자의 제 2 기판에 형성된 다수의 제 2 홀들의 위치와 대응하도록 어레이를 이루고 있는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 니들의 어레이는 미세 유체 소자의 밸브의 개폐와 관련된 홀들에만 대응하도록 형성되어 있는 미세 유체 소자 초기화 장치.
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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