KR101575593B1 - Fibrous Network-based Microfludic Device and Use Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유 네트워크 기반 미세유체소자 및 그 용도에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 섬유 네트워크의 크기를 압력으로 조절하여 유체의 유속을 쉽게 조절할 수 있는 미세유체소자 및 그 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자는 유체의 유속을 쉽게 조절함으로써 다종의 유체를 순차적으로 이송시킬 수 있어, 이를 통해 세척과 반응 및 검출 과정을 한 번의 로딩으로 구현할 수 있는 효과로 간이 면역검사법을 사용하는 임신진단, 혈당검사 및 유해미생물 검출 등의 분야에서 산업적 규모로 유용하게 이용될 수 있다.
The present invention relates to a fibrous network-based microfluidic device and its use, and more particularly, to a microfluidic device capable of controlling the flow rate of a fluid by controlling the size of a fiber network with pressure and its use.
According to the present invention, a fibrous network-based microfluidic device is capable of sequentially transferring a plurality of fluids by easily controlling the flow rate of a fluid, thereby achieving cleaning, reaction, and detection processes with a single loading. It can be used on an industrial scale in fields such as pregnancy diagnosis using a test method, blood glucose test and detection of harmful microorganisms.

Description

섬유 네트워크 기반 미세유체소자 및 그 용도{Fibrous Network-based Microfludic Device and Use Thereof}Fibrous network-based microfluidic device and use thereof

본 발명은 섬유 네트워크 기반 미세유체소자 및 그 용도에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 압력을 이용하여 섬유 네트워크 제작 시 형성되는 공극 크기를 조절하여 유체의 유속을 쉽게 조절할 수 있는 미세유체소자 및 그 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a fibrous network-based microfluidic device and its use, and more particularly, to a microfluidic device capable of controlling a flow rate of a fluid by controlling a pore size formed in fabricating a fibrous network by using pressure, will be.

측면유동을 이용한 면역반응 기반의 스트립 검사법(Immunochromatographic lateral flow strip test)을 통한 임신진단 혹은 소변검사는 값이 싼 종이 기반의 재료를 사용하고, 육안으로 검사 결과를 확인할 수 있으며, 추가적인 기구의 사용 없이 사용 가능하며, 스트립을 건조한 상태에서 장기간 보관할 수 있다는 장점들이 있어 많은 개발과 적용이 있었다. 하지만 이와 같은 종래 간이 면역검사법은 하나의 물질을 대상으로 개발되었거나 임상 적용에 필요한 감도에 도달하지 못하였다. Immunochromatographic lateral flow strip test using lateral flow can be used for pregnancy diagnosis or urinalysis using low-cost paper-based materials and visual confirmation of test results. And there are many developments and applications because of the advantage that the strip can be kept in a dry condition for a long period of time. However, such a conventional simple immunoassay method has been developed for a single substance or has not reached the sensitivity required for clinical application.

한편, 종래 간이 면역검사법의 검출감도를 높이고 검출한계를 높이기 위하여 gold nanoparticle signal enhancer(Lu Y, et al., Anal. Chem., 82:329, 2010) 혹은 화학 발광을 이용하는 방법(Cho IH, et al., Anal. Chim. Acta, 632:247, 2009) 등이 개발되었지만 이들은 순차적으로 진행되는 샘플 로딩,세척, 및 인큐베이션 과정 등이 필요하기 때문에 자동화에 문제가 되고 있다. 또한 검사에 필요한 다종의 액체를 한 번의 로딩으로 수행하고 검사를 자동화하기 위해 시험에 필요한 기질이 포함된 패드를 유체 이동구간에 부착하거나(Joung HA, et al., Biosens. Bioelectron., 53:330, 2014), 종이 유체채널을 미리 액화된 설탕에 적신 후 건조시켜 그 부분으로 흐르는 유체의 속도를 선택적으로 늦추거나(Lutz B, et al., Lab Chip 13:2840, 2013) 종이 유체채널 위에 필름을 부착시켜 유속을 선택적으로 촉진시킬 수 있다(Jahanshahi-Anbuhi S, et al., Lab Chip 12:5079, 2012). 하지만 종래에 사용되던 종이기반 유체채널 내에서의 유속조절 방법들은 공정의 복잡도가 높기 때문에 대량생산이 어렵다는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional simple to increase the detection sensitivity of the immunological assay gold nanoparticle to enhance the detection limit signal enhancer (Lu Y, et al , Anal Chem, 82:... 329, 2010) or a method using chemiluminescent (Cho IH, et al., Anal. Chim. Acta, 632: 247, 2009) have been developed, but these have become a problem in automation due to the need for sequential sample loading, washing, and incubation procedures. In order to carry out multiple liquids required for the test in a single loading and to automate the test, a pad containing the substrate required for the test is attached to the fluid transfer section (Joung HA, et al., Biosens. Bioelectron. (Lutz B, et al., Lab Chip 13: 2840, 2013), the paper fluid channel is wetted with pre-liquefied sugar and then dried to selectively slow down the flow rate of the fluid (Jahanshahi-Anbuhi S, et al., Lab Chip 12: 5079, 2012). However, conventionally used methods for adjusting the flow rate in a paper-based fluid channel have a problem in that mass production is difficult because of the high complexity of the process.

이에, 본 발명자들은 단순한 방법으로 검사의 감도를 높이고, 검출 한도를 낮출 수 있는 미세유체소자를 개발하고자 예의 노력한 결과, 압력을 이용하여 섬유 네트워크 제작 시 형성되는 공극 크기를 조절함으로써 유체의 속도를 제어할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors have made extensive efforts to develop a microfluidic device capable of increasing the sensitivity of the test and lowering the detection limit by a simple method. As a result, it has been found that by controlling the size of the pores formed in the fabrication of the fiber network using the pressure, And the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 간단한 방법으로 유체의 유속 조절이 가능한 섬유 네트워크 기반 미세유체소자 및 그 용도를 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a fiber network-based microfluidic device capable of controlling the flow rate of a fluid by a simple method and its use.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 유체가 주입되어 비축되는 주입부(110); (b) 검출하고자하는 성분이 검출되는 제1이동부(120); (c) 유체의 유속을 제어하는 제2이동부(130); 및 (d) 상기 이동부를 통해 이동된 시료가 비축 및 배출되는 배출부(140)를 구비한 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an injection apparatus comprising: (a) an injection unit for injecting and reserving a fluid; (b) a first moving part 120 for detecting a component to be detected; (c) a second moving part 130 for controlling the flow rate of the fluid; And (d) a discharge unit 140 through which the sample moved through the moving unit is stored and discharged.

본 발명은 또한, 상기 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 유체 유속 제어방법을 제공한다.The present invention also provides a fluid flow rate control method using the fibrous network-based microfluidic device.

본 발명은 또한, 상기 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 간이 면역진단법을 제공한다.
The present invention also provides a simple immune diagnosis method using the fiber network-based microfluidic device.

본 발명에 따르면, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자는 유체의 유속을 쉽게 조절함으로써 다종의 유체를 순차적으로 이송시킬 수 있어, 이를 통해 세척과 반응 및 검출 과정을 한 번의 로딩으로 구현할 수 있는 효과로 간이 면역검사법을 사용하는 임신진단, 혈당검사 및 유해미생물 검출 등의 분야에서 산업적 규모로 유용하게 이용될 수 있다.
According to the present invention, a fibrous network-based microfluidic device is capable of sequentially transferring a plurality of fluids by easily controlling the flow rate of a fluid, thereby achieving cleaning, reaction, and detection processes with a single loading. It can be used on an industrial scale in fields such as pregnancy diagnosis using a test method, blood glucose test and detection of harmful microorganisms.

도 1은 섬유 네트워크 기반 미세유체소자의 개략도이다 [(a): 표준 섬유 네트워크 기반 미세유체소자; (b): 다수의 제2이동부(130)를 가지는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자].
도 2는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자의 제작 시 이동부에 가해진 압력에 따른 유체의 이동을 분석한 것이다 [(a): 로딩 30초 후 제작 시 가해진 압력에 따른 유체 이동거리 이미지; (b): 유체의 이동거리를 시간의 함수로 표현한 그래프].
도 3은 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 다양한 용액의 순차적 이송을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 섬유네트워크 기반 미세유체소자의 배리어(150) 형성으로 인한 유체 흐름의 방향 제어를 나타낸 것이다 [(a): 배리어(150) 안쪽(상단)부분에 유체를 떨어뜨린 경우; (b): 배리어(150) 가운데 부분에 유체를 떨어뜨린 경우].
도 5는 미세유체소자에 압력을 가하는 방법을 나타내는 개략도이다[(a): 속도조절을 위하여 부분적으로 압력을 가하는 것을 나타내는 개략도; (b): 배리어(150) 형성을 나타내는 개략도].
1 is a schematic diagram of a fiber network based microfluidic device [(a): a standard fiber network based microfluidic device; (b): a fiber network-based microfluidic device having a plurality of second moving parts 130].
FIG. 2 is an analysis of the movement of a fluid according to a pressure applied to a moving part in fabricating a fibrous network-based microfluidic device. [(A) Image of fluid movement distance according to applied pressure at 30 seconds after loading; (b): graph showing the moving distance of the fluid as a function of time].
3 is a schematic view for explaining sequential transfer of various solutions using a fiber network-based microfluidic device.
Figure 4 illustrates the directional control of fluid flow due to formation of a barrier 150 of a fiber network based microfluidic device. (A) When a fluid is dropped on the inner (upper) portion of the barrier 150; (b): a fluid is dropped in the middle of the barrier 150].
5 is a schematic view showing a method of applying pressure to a microfluidic device [(a): a schematic view showing partial pressure application for speed regulation; (b): schematic diagram showing barrier 150 formation).

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되고 있는 것이다. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명의 일 관점에서, (a) 시료 유체가 주입되어 비축되는 주입부(110); (b) 검출하고자하는 성분이 검출되는 제1이동부(120); (c) 유체의 유속을 제어하는 제2이동부(130); 및 (d) 상기 이동부를 통해 이동된 시료가 비축 및 배출되는 배출부(140)를 포함하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자에 있어서, 상기 제1이동부 및 제2이동부의 섬유 네트워크 제작 시, 가하는 압력을 달리하여 공극의 크기가 서로 다르게 제작된 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자에 관한 것이다.In one aspect of the present invention, there is provided an injection apparatus including: (a) an injection unit 110 in which a sample fluid is injected and reserved; (b) a first moving part 120 for detecting a component to be detected; (c) a second moving part 130 for controlling the flow rate of the fluid; And (d) a discharging unit (140) for discharging and discharging the sample moved through the moving unit, wherein in the fabrication of the fiber network of the first moving unit and the second moving unit, The microfluidic device is fabricated in such a way that the size of the pores is made different from each other.

본 발명에 있어서, 상기 섬유 네트워크 소재는 폴리프로필렌(polypropylene), 나이트로셀룰로오스(nitrocellulose), 폴리비닐페놀(polyvinylphenol), 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 고분자 물질 기반의 섬유 네트워크를 가진 소재로 구성된 군에서 선택될 수 있다.In the present invention, the fiber network material is selected from the group consisting of materials having a polymer network based on a polymer material such as polypropylene, nitrocellulose, polyvinylphenol, and polystyrene. .

본 발명에 있어서, 상기 섬유 네트워크 공정은 화학적 본딩법, 열 본딩법, 에어레이법, 습식레이법, 니들펀칭법, 수류결합법, 스펀본드법, 용융취입법, 스티치본드법 및 레진본드법에서 선택된 방법으로 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the fiber network process may be carried out by a chemical bonding method, a thermal bonding method, an airlaying method, a wet laid method, a needle punching method, a water flow bonding method, a spun bond method, a melt blowing method, a stitch bond method, But the present invention is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 미세유체소자는 압력으로 섬유 네트워크 공극의 크기를 조절할 수 있으며, 압력은 핸드프레스, 에어프레스 및 클램프로 구성된 군에서 선택되는 방법으로 가하는 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 핸드프레스를 사용하였다. In the present invention, the microfluidic device can control the size of the fiber network gap by the pressure, and the pressure is applied by a method selected from the group consisting of a hand press, an air press, and a clamp. Preferably, a hand press was used.

본 발명의 일 실시예에서는 미세유체소자를 제작하기 위하여 핸드프레스를 사용하였으며, 바닥에 압력 측정을 위하여 로드 셀(Load cell)을 비치하였다. 본 발명의 미세유체소자를 제작하기 위하여 로드 셀 위에 알루미늄판을 올리고, 제작하고자 하는 미세유체소자의 크기에 알맞는 두 개의 아크릴판 사이에 섬유 네트워크 기반 미세유체 소자를 끼워넣은 후, 알루미늄판에 위에 올려 압력을 가하여 제2이동부(130)를 가지는 미세유체소자를 제작하였다. In an embodiment of the present invention, a hand press is used to fabricate a microfluidic device, and a load cell is provided on the bottom for pressure measurement. In order to fabricate the microfluidic device of the present invention, an aluminum plate is placed on a load cell, a fiber network-based microfluidic device is sandwiched between two acrylic plates suitable for the size of a microfluidic device to be fabricated, And a microfluidic device having the second moving part 130 was manufactured by applying pressure.

본 발명에 있어서, 상기 유체는 검사대상의 시료, 세척을 위한 버퍼 및 검사 결과의 신호를 증대시키는 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the fluid may be selected from the group consisting of a sample to be inspected, a buffer for washing, and a material for increasing a signal of a test result.

본 발명에 있어서, 상기 주입부(110)는 복수개인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, a plurality of injection units 110 may be provided.

본 발명에 있어서, 상기 제1이동부(120)는 검출하고자 하는 성분과 결합할 수 있는 발색성분지대(160) 및 상기 검출하고자 하는 성분과 결합한 발색성분이 집합하여 발색반응을 나타내는 검출지대(170)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the first moving unit 120 includes a coloring component zone 160 that can be combined with a component to be detected, and a detection zone 170 And a control unit for controlling the display unit.

본 발명에 있어서, 상기 제2이동부(130)는 복수개인 것을 특징으로 할 수 있으며, 각각 섬유 네트워크 공극의 크기가 다른 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, a plurality of the second moving units 130 may be provided, and the sizes of the fiber network pores may be different from each other.

본 발명에서는 3개의 주입부(110), 제작 시 가하는 압력의 크기를 달리하여 섬유 네트워크의 공극 크기가 각기 다른 3개의 제2이동부(130), 제1이동부(120) 및 배출부(140)로 구성된 미세유체소자를 제작하였다. 제2이동부(130) 중 섬유 네트워크의 공극 크기가 가장 큰 제2이동부(130)와 연결된 주입부(110)의 유체가 먼저 이동하며, 순차적으로 제2이동부(130)의 섬유 네트워크의 공극 크기에 순서따라 유체가 이동하게 된다. 맨 먼저 이동한 유체는 제1이동부(120)에 도달하여 시료내 검출하고자 하는 성분이 발색성분과 결합된 후(160), 검출지대(170)에서 발색반응을 보일 수 있으며, 두 번째 용액은 세척버퍼가 흘러 제1이동부(120)에 남아있는 시료를 세척하게 되고, 마지막으로 제일 작은 섬유 네트워크를 가지는 제2이동부(130)로 이동한 인핸서가 검출지대에 함유된 검출성분의 발색반응을 유도 및 증폭하여, 높은 감도와 낮은 검출한도로 검출하고자 하는 성분을 확인할 수 있게 된다. In the present invention, three injection units 110, three second moving units 130, a first moving unit 120, and a discharging unit 140 having different sizes of pores of the fiber network, ) Was fabricated. The fluid of the injection unit 110 connected to the second moving unit 130 having the largest pore size of the fiber network of the second moving unit 130 is moved first and the fluid of the fiber network of the second moving unit 130 is sequentially moved The fluid moves in order of pore size. The first fluid reaches the first moving part 120, and a component to be detected in the sample is combined with a coloring component 160 (160). The fluid may show a color reaction in the detection zone 170, The washing buffer is flowed to wash the sample remaining in the first moving part 120. Finally, the enhancer moved to the second moving part 130 having the smallest fiber network moves the coloring reaction of the detection component contained in the detection zone And it is possible to confirm the component to be detected with high sensitivity and low detection limit.

본 발명에 있어서, 상기 제1이동부(120)와 제2이동부(130)의 네트워크의 공극 크기는 제작 시 가한 압력에 의해 서로 다르게 제작되며, 제2이동부의 섬유 네트워크 공극의 크기는 제1이동부의 섬유 네트워크 공극의 크기보다 작거나 같은 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the pore sizes of the networks of the first moving part 120 and the second moving part 130 are made different from each other by the pressure applied at the time of fabrication, and the size of the fiber network pores of the second moving part is And is smaller than or equal to the size of the fiber network pore of the moving part.

본 발명의 다른 실시예에서는 가하는 압력을 달리하여 각기 다른 공극 크기의 제2이동부(130)를 가지는 미세유체소자를 제작하여 유체의 유속제어를 수행하였다. 0, 6.5, 13.1 및 19.6MPa의 압력을 가하여 4개의 각기 다른 공극 크기의 제2이동부를 가지는 미세유체소자를 이용하여 유체의 유속을 확인한 결과, 섬유 네트워크의 공극 크기가 작아질수록 유체의 유속이 감소하는 것을 확인하였다. In another embodiment of the present invention, a microfluidic device having a second moving part 130 having a different pore size is manufactured at different pressures to control the fluid flow rate. As the pore size of the fiber network decreased, the flow rate of the fluid decreased as the microfluidic device with four different pore size second moving parts was applied at a pressure of 0, 6.5, 13.1, and 19.6 MPa. Respectively.

본 발명에 있어서, 상기 섬유 네트워크 기반 미세유체소자는 배리어(150)로 둘러싸이고, 배리어는 섬유 네트워크들 간에 물리적 본딩이 일어난 형태로 이루어져 있어 미세유체소자 밖으로 유체의 흐름을 방지하는 역할을 한다.In the present invention, the fibrous network-based microfluidic device is surrounded by a barrier 150, and the barrier is physically bonded between the fibrous networks to prevent fluid flow out of the microfluidic device.

본 발명에서 배리어(150)로 둘러싸인 미세유체소자를 제작하였다. 하나 또는 여섯개의 채널을 가지는 미세유체소자의 상단 또는 가운데에 식용색소 용액을 주입한 결과, 유체가 바깥으로 유출 없이 배리어(150)의 형태에 따라 용액이 이동하는 것을 확인하였다. In the present invention, a microfluidic device surrounded by the barrier 150 was fabricated. As a result of injecting the food coloring solution into the upper or middle portion of the microfluidic device having one or six channels, it was confirmed that the solution moves according to the shape of the barrier 150 without flowing out of the fluid.

본 발명은 다른 관점에서, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 시료내 원하는 성분의 분석방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a method for analyzing a desired component in a sample using a fibrous network-based microfluidic device.

본 발명의 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용하여, 공극의 크기가 감소된 부분으로 흐르는 유속의 속도를 조절하여 다종의 시료를 순차적으로 이송가능하며, 시료내의 성분을 고감도로 검출할 수 있다. By using the fibrous network-based microfluidic device of the present invention, it is possible to sequentially transfer a plurality of samples by controlling the velocity of the flow flowing through the reduced-size portion of the cavity, and to detect the components in the sample with high sensitivity.

본 발명은 또 다른 관점에서, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 유해미생물 검출방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a method for detecting harmful microorganisms using a fiber network-based microfluidic device.

본 발명은 또 다른 관점에서, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 포함하는 임신진단, 혈당검사 또는 유해미생물 검출키트에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to a pregnancy diagnosis, blood sugar test or harmful microorganism detection kit comprising a fiber network-based microfluidic device.

본 발명은 또 다른 관점에서, 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 포함하는 바이오칩에 관한 것이다.
In another aspect, the present invention relates to a biochip comprising a fibrous network-based microfluidic device.

실시예 1: 섬유 네트워크 기반 미세유체소자 제작Example 1 Fabrication of Microfluidic Device Based on Fiber Network

본 발명의 유체의 유속제어를 위한 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 제작하기 위하여 핸드프레스(삼우프레스, 시흥, 대한민국)를 사용하였으며, 핸드프레스의 바닥부분에는 압력을 측정하는 센서인 로드 셀(Load cell, Curiosity Technology, 파주, 대한민국)을 비치하여 가해지는 압력을 측정하였다(도 5의 (a)). 압력으로 섬유 네트워크의 공극 크기가 감소된 제2이동부(130)를 가지는 미세유체소자를 제작하기 위하여 로드 셀(Load cell) 위에 알루미늄판을 올리고, 제작하고자 하는 미세유체소자의 크기에 알맞은 두 개의 아크릴판 사이에 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 끼워 넣은 후, 알루미늄판 위에 올려 압력을 가하였다(도 5의 (a)). 상기와 같은 방법으로 하나(도 1의 (a)) 또는 다수의(도 1의 (b)) 제2이동부(130)를 가지는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 제작하였다. A hand press (Samwoo Press, Siheung, Korea) was used to fabricate a fibrous network-based microfluidic device for controlling the flow rate of the fluid of the present invention. In the bottom portion of the hand press, a load cell , Curiosity Technology, Paju, Korea) were provided to measure the applied pressure (Fig. 5 (a)). In order to fabricate a microfluidic device having a second moving part 130 in which the pore size of the fiber network is reduced by pressure, an aluminum plate is placed on a load cell, and two sheets of microfluidic devices The fibrous network-based microfluidic device was sandwiched between the acrylic plates and then put on an aluminum plate to apply pressure (FIG. 5 (a)). A fiber network-based microfluidic device having one (FIG. 1 (a)) or a plurality of second moving parts 130 (FIG. 1 (b)) was fabricated as described above.

또한, 배리어(140)를 추가로 제작하기 위하여 핸드프레스의 바닥부분에 알루미늄판을 비치한 후, 제작하고자 하는 채널의 형태를 가지는 알루미늄 몰드를 이용하여 배리어가 형성될 때까지 압력을 가하였다(도 5의 (b)). 알루미늄몰드는 원하는 채널의 형태에 따라 주문 제작할 수 있어, 다양한 모양으로 제작이 용이하다(도 4).
상기와 같은 방법으로 배리어(150)를 가지는 3개의 주입부(110a, 110b 및 110c), 3개의 제2이동부(130a, 130b, 130c), 제1이동부(120) 및 배출부(140)로 구성된 미세유체소자를 제작하였다(도 3). 제2이동부(130)는 각기 다른 크기의 섬유 네트워크를 가지고 있기 때문에(a>b>c), 주입부(110) a에 시료(예: 유해 미생물이 함유된 시료), 주입부(110) b에 세척 버퍼(예: 탈염수 또는 PBS), 그리고 주입부(110) c에 인핸서(enhancer)(예: 나노입자 인핸서)를 넣어주면, 제2이동부(130) a의 섬유 네트워크의 공극 크기가 가장 크기 때문에 주입부(110) a에 포함된 시료가 먼저 제1이동부(120)에 도달하게 된다. 상기 시료는 제1이동부(120)에 도달하여 시료내 검출하고자 하는 성분이 발색성분과 결합된 후(160), 검출지대(170)에서 발색반응을 보일 수 있다. 그 후, 섬유 네트워크의 공극 크기가 두번째로 큰 제2이동부(130) b로 인하여 주입부(110) b에 포함된 세척버퍼가 흘러 제1이동부(120)에 남아있는 시료를 세척하게 되고, 마지막으로 제일 작은 섬유 네트워크를 가지는 제2이동부(130) c로 주입부(110) c에 포함된 인핸서가 검출지대에서 함유된 검출성분의 발색반응을 증폭시켜, 검출하고자 하는 성분을 높은 감도와 낮은 검출한도로 확인할 수 있게 한다.
Further, in order to further manufacture the barrier 140, an aluminum plate was provided on the bottom of the hand press, and then pressure was applied until a barrier was formed using an aluminum mold having the shape of a channel to be manufactured 5 (b)). The aluminum mold can be customized according to the desired channel shape, and can be easily manufactured in various shapes (FIG. 4).
The three moving parts 130a, 130b, and 130c, the first moving part 120, and the discharging part 140 having the barrier 150, (Fig. 3). A sample (for example, a sample containing a harmful microorganism), an injection unit 110, and an injection unit 110 are provided in the injection unit 110 a since the second transfer unit 130 has a fiber network of different sizes (a>b> c) (eg, demineralized water or PBS) and an enhancer (eg, nanoparticle enhancer) in the injection section 110 c, the pore size of the fiber network of the second moving section 130 a The sample contained in the injection unit 110 a first reaches the first moving unit 120. The sample reaches the first moving part 120, and a component to be detected in the sample is combined with a coloring component (160), and the coloring reaction can be observed in the detection zone (170). Thereafter, the washing buffer contained in the injection part 110 b flows through the second moving part 130 b having the second largest pore size of the fiber network to wash the sample remaining in the first moving part 120 Finally, the enhancer included in the injection unit 110 c amplifies the coloring reaction of the detection component contained in the detection zone to the second movement unit 130 c having the smallest fiber network, And low detection limits.

삭제delete

실시예 2: 섬유 네트워크의 제작 시 가해지는 압력의 크기의 따라 달라진 공극 크기에 따른 유체의 유속 제어Example 2: Control of flow rate of fluid according to pore size depending on the magnitude of pressure applied in fabrication of fiber network

본 발명에 따른 섬유 네트워크 기반 미세유체소자의 유체의 유속제어를 수행하기 위하여, 각기 다른 압력으로 제작되어 섬유 네트워크의 공극 크기가 상이한 제2이동부를 가지는 미세유체소자를 제작하였다(도 2). 압력은 0, 6.5, 13.1 및 19.6MPa로 가하였으며, 그 결과 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 강한 압력을 가할수록 미세유체소자에 함유된 유체의 유속이 느린 것을 확인하였다. 또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압력을 가하지 않은 경우, 유체가 3㎝ 이동하는데 걸리는 시간은 약 30초지만, 19.6MPa의 압력을 가한 미세유체소자의 경우, 약 300초의 시간이 소요되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 축소된 섬유 네트워크로 인하여 유속이 감소하였음을 나타내는 것이다. In order to control the fluid flow rate of the fiber network-based microfluidic device according to the present invention, a microfluidic device having a second moving part having different pore sizes was fabricated with different pressures (FIG. 2). As a result, the flow rate of the fluid contained in the microfluidic device was found to be slower as the pressure was increased, as shown in FIG. 2 (a). As shown in Fig. 2 (b), when the pressure is not applied, the time taken for the fluid to move 3 cm is about 30 seconds. However, in the case of the microfluidic device to which the pressure of 19.6 MPa is applied, , Indicating that the flow rate has decreased due to the reduced fiber network.

또한, 배리어를 가지는 미세유체소자를 제작하여 유체 흐름의 방향제어를 수행하였다. 상기 실시예 1의 방법으로 제작된 하나 또는 6개의 채널을 가지는 미세유체소자를 제작하였다(도 4). 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배리어 안쪽(상단)에 황색 식용색소 용액을 주입한 경우, 유체가 배리어 바깥부분으로 유출 없이 하단으로 이동하는 것을 확인하였다. 아울러, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 미세유체소자의 가운데 부분에 황색 식용색소 용액을 주입한 경우에도 유체의 유출 없이 배리어의 형태에 따라 용액이 이동하는 것을 확인하였다. In addition, a microfluidic device having a barrier was fabricated to perform direction control of the fluid flow. A microfluidic device having one or six channels fabricated by the method of Example 1 was fabricated (Fig. 4). As shown in Fig. 4 (a), it was confirmed that when the yellow coloring dye solution was injected into the inside of the barrier (upper end), the fluid migrated to the outside of the barrier without flowing out. In addition, as shown in FIG. 4 (b), it was confirmed that even when the yellow coloring dye solution was injected into the middle portion of the microfluidic device, the solution migrated according to the barrier shape without flowing out the fluid.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

110: 주입부
120: 제1이동부
130: 제2이동부
140: 배출부
150: 배리어
160: 발색성분지대
170: 검출지대
110:
120: first moving part
130:
140:
150: Barrier
160: color development zone
170: Detection zone

Claims (19)

(a) 시료 유체가 주입되어 비축되는 주입부(110);
(b) 검출하고자하는 성분이 검출되는 제1이동부(120);
(c) 유체의 유속을 제어하는 제2이동부(130); 및
(d) 상기 제1이동부 또는 제2이동부를 통해 이동된 시료가 비축 및 배출되는 배출부(140)를 포함하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자에 있어서, 상기 제1이동부 및 제2이동부의 섬유 네트워크 제작 시, 가하는 압력을 달리하여 공극의 크기가 서로 다르게 제작된 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
(a) an injection unit 110 in which a sample fluid is injected and reserved;
(b) a first moving part 120 for detecting a component to be detected;
(c) a second moving part 130 for controlling the flow rate of the fluid; And
(d) a discharge section (140) through which the sample moved through the first moving section or the second moving section is stocked and discharged, wherein the fibers of the first moving section and the second moving section A fiber network based microfluidic device characterized in that the pore size is made different from each other with different applied pressures when fabricating a network.
제 1항에 있어서,
상기 섬유 네트워크 소재는 폴리프로필렌(polypropylene), 나이트로셀룰로오스(nitrocellulose), 폴리비닐페놀(polyvinylphenol) 및 폴리스티렌(polystyrene)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber network material is selected from the group consisting of polypropylene, nitrocellulose, polyvinylphenol, and polystyrene.
청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,
상기 섬유 네트워크 공정은 화학적 본딩법, 열 본딩법, 에어레이법, 습식레이법, 니들펀칭법, 수류결합법, 스펀본드법, 용융취입법, 스티치본드법 및 레진본드법에서 선택되는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
The fiber network process is performed by a method selected from a chemical bonding method, a thermal bonding method, an airlay method, a wet lay method, a needle punching method, a water flow bonding method, a spun bond method, a melt blown method, a stitch bond method and a resin bond method Fiber network based microfluidic device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압력은 핸드프레스, 에어프레스 및 클램프로 구성된 군에서 선택되는 방법으로 가하는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure is applied by a method selected from the group consisting of a hand press, an air press, and a clamp.
제 1항에 있어서,
상기 유체는 검사대상의 시료, 세척을 위한 버퍼 및 검사 결과의 신호를 증대시키는 물질로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid is selected from the group consisting of a sample to be tested, a buffer for washing, and a material for increasing the signal of the test result.
제1항에 있어서,
상기 주입부(110)는 복수개인 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
The fiber network-based microfluidic device of claim 1, wherein the injection unit (110) comprises a plurality of injection units (110).
삭제delete 제1항에 있어서,
제1이동부(120)는 검출하고자 하는 성분과 결합할 수 있는 발색성분지대(160) 및 상기 검출하고자 하는 성분과 결합한 발색성분이 집합하여 발색반응을 나타내는 검출지대(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
The first moving unit 120 includes a coloring component zone 160 that can be coupled to a component to be detected and a detection zone 170 that displays a color reaction by collecting color components combined with the component to be detected Fiber network based microfluidic device.
제1항에 있어서,
상기 제2이동부(130)는 복수개인 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the second moving part (130) is a plurality of fiber-network-based microfluidic devices.
제10항에 있어서,
상기 복수개의 제2이동부는 각각 섬유 네트워크 공극의 크기가 다르게 제작된 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
11. The method of claim 10,
Wherein the plurality of second moving parts have different fiber network pore sizes.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2이동부(130)의 섬유 네트워크 공극의 크기는 제1이동부(120)의 섬유 네트워크 공극의 크기보다 작거나 같도록 제작된 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
The fiber network-based microfluidic device of claim 1, wherein the size of the fiber network pores of the second moving part (130) is smaller than or equal to the size of the fiber network pores of the first moving part (120).
제 1항에 있어서,
상기 섬유 네트워크 기반 미세유체소자는 배리어(150)로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber network based microfluidic device is surrounded by a barrier (150).
제14항에 있어서,
상기 배리어(150)는 섬유 네트워크들 간에 물리적 본딩이 일어난 형태로 이루어져 있어 미세유체소자 밖으로 유체의 흐름을 방지하는 것을 특징으로 하는 섬유 네트워크 기반 미세유체소자.
15. The method of claim 14,
Wherein the barrier (150) is in the form of physical bonding between the fiber networks to prevent fluid flow out of the microfluidic device.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 시료내 원하는 성분의 분석방법.
A method for analyzing a desired component in a sample using the fiber network-based microfluidic device according to any one of claims 1 to 15.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 이용한 유해미생물 검출방법.
A method for detecting harmful microorganisms using a fiber network-based microfluidic device according to any one of claims 1 to 15.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 포함하는 임신진단, 혈당검사 또는 유해미생물 검출키트.
15. A kit for detecting pregnancy, blood sugar or a harmful microorganism comprising a fibrous network-based microfluidic device according to any one of claims 1 to 15.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 섬유 네트워크 기반 미세유체소자를 포함하는 바이오칩.

15. A biochip comprising a fibrous network-based microfluidic device according to any one of claims 1 to 15.

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