KR101711792B1 - 고속처리 미세유체소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속처리 미세유체소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고속처리 미세유체소자는 일 열로 복수의 미세유로가 형성된 미세유로부, 미세유로부의 일측에 미세유로부와 이격되어 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 공급유로를 형성하고, 일단에 형성된 유입구로부터 시료를 유입시키는 제 1 격벽 및 미세유로부의 타측에 미세유로부와 이격되어 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 회수유로를 형성하고, 일단에 형성된 유출구로 시료를 배출시키는 제 2 격벽을 포함하는 단위유로구조가 일직선이 아닌 형태로 형성되거나 병렬로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고속처리 미세유체소자{HIGH THROUGHPUT MICRO-FLUIDIC DEVICE}

본 발명은 고속처리 미세유체소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 또는 나노 크기의 미세 채널에 유체 상태의 시료가 흐르도록 하는 기능이 요구되는 미세유체소자에서 시료의 처리 속도를 향상시킬 수 있는 고속처리 미세유체소자에 관한 것이다.

마이크로 또는 나노 사이즈의 복수의 미세유로가 형성된 여과 구조체에 유체 상태의 시료를 유입시켜 시료에 포함되어 있는 세포와 같은 미세입자를 미세유로와의 크기 차이 등을 이용해서 여과 및 선별하는 것과 관련된 연구가 광범위하게 진행되고 있으며, 기능 및 성능에 대한 검증이 이루어지고 있다.

이때, 여과 특성은 미세유로의 크기에 영향을 받는데, 미세유로의 크기가 작을수록 더 작은 미세입자를 여과시킬 수가 있다. 이러한 미세유로는 전체 시료의 흐름에는 저항으로 작용하는데, 미세유로의 크기가 작을수록 시료가 통과하는 미세유로의 개수가 작을수록 시료의 흐름에 작용하는 저항은 더 커지게 되며, 동일한 시료의 흐름을 유지하기 위해서는 각 미세유로를 통과하는 시료의 속도가 크게 증가시켜야 한다. 이와 같은 각 미세유로에서의 과도한 유속 증가는, 시료 내에 포함되어 있는 세포와 같은 미세입자에 손상 또는 변형을 일으킬 수가 있다.

따라서, 미세유체소자에 있어서 시료의 처리속도를 향상시키면서 미세유로에서의 미세입자의 손상 또는 변형을 최소화하기 위해서는 더 많은 수의 미세유로를 형성하는 것이 필요하나, 이 경우 미세유로를 향하여 흐르는 시료의 본류의 폭 혹은 면적의 증가가 불가피하여 소자 설계에 있어서 큰 제약이 따르게 된다.

도 1은 종래의 미세유체소자의 개념도를 도시하고 있는데, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 복수의 미세유로(22)가 형성된 미세유로 열(20)을 시료가 흐르는 방향으로 복수의 열로 형성하고 각 미세유로의 열(20)에서 미세유로(22)에 비해 상당히 큰 폭을 가지는 바이패스 유로(24)를 부분적으로 형성하도록 하여 미세유로(22)를 통해 흐르는 시료의 양을 일정 비율로 제한함과 동시에 각 열의 미세유로(22)가 1열로 길게 배열되는 미세유로 배치와 유사한 효과를 얻을 수 있도록 하였다.

하지만, 도 1과 같은 유로의 설계가 여과를 목적으로 하는 경우 바이패스 유로(24)를 형성할 수 없는 마지막 열에는 결국은 전체 유량이 부과되므로 여과되는 미세입자에 대한 손상 또는 변형의 문제를 해결할 수 없어, 전체 시료의 처리 속도가 마지막 열 미세유로에서의 시료 속도에 의해 제한 되므로 개선 효과를 기대하기 어렵다.

또한, 도 2는 도 1에 따라 설계된 미세유체소자에 시료가 흐르는 유로 일부를 확대한 사진인데, 도 1과 같이 전 열(20a)에 형성된 미세유로(22a)를 통과한 세포 등의 미세입자가 서로 응집되어 더 커진 응집체를 구성하는 현상이 발생하였다. 이 경우 후 열(20b)의 미세유로(22b)를 크기가 큰 응집체가 통과하지 못하여 미세유로(22b) 및 경우에 따라서는 바이패스 유로(24b)를 차단하여 소자를 정상적으로 사용하지 못하는 문제가 발생하였다.

따라서, 소자의 효율적인 사용을 위해서는 전체 유량이 균일하게 분산될 수 있도록 더 많은 수의 미세유로를 동일한 면적에 도입함으로써 각 미세유로에서의 유속이 일정 값 이하로 유지되도록 하며, 시료에 포함된 세포와 같은 미세입자들이 소자 내에서 미세유로를 한번만 통과할 수 있게 하는 소자의 설계가 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 길이 방향으로 나란하게 시료가 흐르도록 형성된 공급유로와 회수유로 및 이 사이의 복수의 미세유로가 형성된 미세유로부를 포함하는 단위유로구조가 사행 형태, 나선 형태 등의 곡선으로 형성되어 대량의 미세유로를 효율적으로 동일한 소자 면적에 형성하면서도 전체 미세 유로에 대해서 균일한 유량을 부과할 수 있어, 세포와 같은 미세입자의 손상 또는 변형 없이 소자의 처리속도를 향상시킬 수 있으며, 시료가 미세유로를 1회만 통과하도록 하여 미세유로를 통과한 미세입자의 영향이 이후의 여과나 반응, 검출 등 미세유로에 의한 기능에 영향을 미치지 않아서 보다 정밀한 소자의 기능을 수행할 수 있는 고속처리 미세유체소자를 제공함에 있다.

또한, 복수 개의 상기 단위유로구조가 직선 형태 혹은 원형 등의 곡선 형태로 병렬로 배열되어, 상기와 동일한 혹은 개선된 기능을 수행할 수 있는 고속처리 미세유체소자를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 일 열로 복수의 미세유로가 형성된 미세유로부; 상기 미세유로부의 일측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 공급유로를 형성하고, 일단에 형성된 유입구로부터 시료를 유입시키는 제 1 격벽; 및 상기 미세유로부의 타측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 회수유로를 형성하고, 일단에 형성된 유출구로 상기 시료를 배출시키는 제 2 격벽을 포함하는 단위유로구조가 일직선이 아닌 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고속처리 미세유체소자에 의해 달성될 수가 있다. 여기서, 상기 단위유로구조의 형태는 사(蛇)선 형태, 나선 형태, 원형 형태, 반원 형태, 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성된 형태 또는 호의 형태 중 어느 하나의 형태일 수가 있다.

여기서, 상기 공급유로 또는 상기 회수유로의 크기는 상기 미세유로부의 길이 방향으로 변화할 수가 있다.

여기서, 상기 공급유로는 상기 유입구에서 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 작아지도록 형성되고, 상기 회수유로는 상기 유출구를 향하여 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 커지도록 형성될 수가 있다.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 일 열로 복수의 미세유로가 형성된 미세유로부; 상기 미세유로부의 일측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 공급유로를 형성하고, 일단에 형성된 유입구로부터 시료를 유입시키는 제 1 격벽; 및 상기 미세유로부의 타측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 회수유로를 형성하고, 일단에 형성된 유출구로 상기 시료를 배출시키는 제 2 격벽을 포함하는 단위유로구조가 병렬로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 고속처리 미세유체소자에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 공급유로 또는 상기 회수유로의 크기는 상기 미세유로부의 길이 방향으로 변화할 수 있다.

여기서, 상기 공급유로는 상기 유입구에서 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 작아지도록 형성되고, 상기 회수유로는 상기 유출구를 향하여 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 커지도록 형성될 수 있다.

여기서, 제 1 단위유로구조의 제 2 격벽은 이웃하는 제 2 단위유로구조의 제 1 격벽일 수 있다.

여기서, 상기 미세유체소자 내부로 상기 시료를 공급시키도록 하는 입구; 상기 입구와 병렬로 배열된 복수의 유입구를 연결하여 상기 입구로 공급된 시료를 상기 복수의 유입구를 통해 분배시키는 분배유로; 상기 미세유체소자 외부로 상기 시료를 배출시키도록 하는 출구; 및 상기 출구와 병렬로 배열된 복수의 유출구를 연결하여 각 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시켜 상기 출구로 유동하도록 하는 병합유로를 포함할 수가 있다.

여기서, 상기 분배유로의 높이는 상기 입구에서 상기 유입구를 향하여 갈수록 작아질 수가 있다.

여기서, 상기 병합유로의 높이는 상기 유출구에서 상기 출구를 향하여 갈수록 증가할 수가 있다.

여기서, 상기 단위유로구조는 일직선의 형태로 형성되고, 상기 단위유로구조가 병렬로 복수 개 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 일직선의 일단에는 각각의 단위유로구조의 유입구를 통해 상기 시료를 분배시키는 분배유로가 형성되고, 상기 일직선의 타단에는 각각의 단위유로구조의 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시키는 병합유로가 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 단위유로구조는 호의 형태로 형성되고, 서로 다른 곡률반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로 복수 개 배열될 수가 있다.

여기서, 상기 단위유로구조는 반원의 형태로 형성되고, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로 복수 개 배열될 수가 있다.

여기서, 상기 반경 방향으로 배열되는 복수의 단위유로구조가 좌우대칭으로 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 복수의 단위유로구조의 일단에는 각각의 단위유로구조의 유입구를 통해 상기 시료를 분배시키는 분배유로가 형성되고, 상기 복수의 단위유로구조의 타단에는 각각의 단위유로구조의 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시키는 병합유로가 형성될 수가 있다.

여기서, 상기 단위유로구조는 호의 형태로 형성되고, 상기 단위유로구조는 호의 방향으로 복수 개 배열될 수가 있다.

여기서, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로도 복수 개 배열될 수가 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 고속처리 미세유체소자에 따르면 각 미세유로에서의 시료의 유속은 일정 크기 이내로 유지하도록 하여 미세유로를 통과하거나 여과되는 시료에 포함된 세포와 같은 미세입자의 손상이나 변형은 최소화하면서 전체적인 유량은 증가시킬 수가 있어서 소자의 처리속도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 시료가 미세유로를 1회만 통과하도록 하여 미세유로를 통과한 미세입자의 영향이 이후의 여과나 반응, 검출 등 미세유로에 의한 기능에 영향을 미치지 않아서 보다 정밀한 소자의 기능을 수행할 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 종래의 미세유로가 다열로 배열된 미세유체소자의 개념도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 따라 설계된 미세유체소자에 시료가 흐르는 유로 일부를 확대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 사(蛇)선 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 나선 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 원형 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 반원 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 도 6의 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성된 형태의 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 호의 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위구조유로가 병렬로 형성된 고속처리 미세유체소자의 평면도이다.
도 10은 도 9의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 B-B'을 따라 자른 단면도이다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 발명에 따른 단위유로구조의 다양한 실시예를 도시한다.
도 13은 도 8의 다른 변형례를 도시한 도면이다.
도 14는 도 9의 또 다른 변형례를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 변형례를 도시한 도면이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 고속처리 미세유체소자를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 사(蛇)선 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 나선 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 원형 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 반원 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 도 6의 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성된 형태의 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위구조유로가 호의 형태로 형성된 고속처리 미세유체소자를 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속처리 미세유체소자(100)는 미세유로부(120), 제 1 격벽(130) 및 제 2 격벽(120)을 포함하여 형성될 수가 있다.

미세유로부(120)는 길게 형성되고 미세유로부(120)에는 길이 방향으로 복수의 나노 또는 마이크로 사이즈의 미세유로(122)가 형성된다. 이때, 본 발명에 따른 고속처리 미세유체소자(100)가 여과를 목적으로 사용되는 경우, 미세유로(122)는 도면에 도시되어 있는 것처럼 시료의 유동 방향에 따라 미세유로(122)의 폭(단면적)이 점차적으로 줄어들도록 형성하는 것이 바람직하다.

제 1 격벽(130)은 미세유로부(120)의 일측에 미세유로부(120)와 소정의 간격 이격되어 미세유로부(120)가 형성된 길이 방향으로 길게 형성되어, 제 1 격벽(130)과 미세유로부(120) 사이의 간격에 따른 공급유로(135)를 형성할 수가 있다. 도면에서 제 1 격벽(130)의 일단에는 시료가 유입되는 유입구(132)가 형성될 수가 있다. 이때, 유입구(132)로 유입된 시료 전체가 미세유로부(120)에 형성된 미세유로(122)를 통해서만 통과하여 지나가도록, 유입구(132)가 형성된 쪽의 반대쪽인 제 1 격벽(130)의 타단은 미세유로부(120)의 단부와 연결시켜 마감하도록 하는 것이 바람직하다.

제 2 격벽(140)은 미세유로부(120)의 타측에 미세유로부(120)와 소정의 간격 이격되어 미세유로부(120)가 형성된 길이 방향으로 길게 형성되어, 제 2 격벽(140)과 미세유로부(120) 사이의 간격에 따른 회수유로(145)를 형성할 수가 있다. 도면에서 제 2 격벽(140)의 일단에는 미세유로부(120)의 미세유로(122)를 통과한 시료가 유출되는 유출구(142)가 형성될 수가 있다. 이때, 미세유로(122)를 통과하여 시료 전체가 유출구(142)를 통해서만 통과하여 회수될 수 있도록, 유출구(142)가 형성된 쪽의 반대쪽인 제 2 격벽(140)의 타단은 미세유로부(120)의 단부와 연결시켜 마감하도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 미세유로부(120), 제 1 격벽(130) 및 제 2 격벽(140)을 포함하는 구조를 단위유로구조하고 하였을 때, 본 발명에서 단위유로구조는 곡선 또는 꺽인 직선의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 직선이 아닌 형태이면 무방하다.

단위유로구조가 일직선이 아닌 형태로 형성됨에 따라서 대량의 미세유로(122)를 동일한 소자 면적에 형성하면서도 전체 미세 유로(122)에 대해서 균일한 유량을 부과할 수 있어, 세포와 같은 미세입자의 손상 또는 변형 없이 소자의 처리속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 시료가 미세유로(122)를 1회만 통과하도록 하기 때문에, 도 2를 참조로 전술한 바와 같이 미세유로(22a)를 통과한 미세입자가 서로 응집하여 후단에 있는 미세유로(22b)를 통과할 때 영향을 미치는 문제를 해결할 수가 있어서 보다 정밀한 소자의 기능을 수행할 수가 있다.

단위유로구조가 가지는 일직선이 아닌 곡선 형태의 일 예로 도 3의 사(蛇)선 형태, 도 4의 나선 형태, 도 5의 원형 형태, 도 6의 반원 형태, 도 7의 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성된 형태 또는 도 8의 호의 형태일 수가 있는데, 곡선의 형태는 다양하게 변형시킬 수 있음은 물론이다.

도 7과 같이 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성되는 경우 최초 시료가 유입되는 유입구(132)에서 유입된 시료가 좌우로 분기하여 각각 반원의 공급유로(135)를 따라 일측에 형성된 미세유로(122)를 통과하여 반원의 회수유로(145)를 거쳐 다시 좌우에서 병합하여 유출구(142)를 통해 병합하여 외부로 배출될 수가 있다.

이하, 도 9 내지 도 15를 참조로 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고속처리 미세유체소자를 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위구조유로가 병렬로 형성된 고속처리 미세유체소자의 평면도이고, 도 10은 도 9의 A부분을 확대하여 도시한 도면이고, 도 11은 도 9의 B-B'을 따라 자른 단면도이고, 도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 발명에 따른 단위유로구조의 다양한 실시예를 도시하고, 도 13은 도 8의 다른 변형례를 도시한 도면이고, 도 14는 도 9의 또 다른 변형례를 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 변형례를 도시한 도면이다.

본 실시예에서는 도 3 내지 도 8을 참조로 설명한 것과 같이 미세유로부(120), 미세유로부(120)에 인접하게 형성되는 제 1 격벽(130) 및 제 2 격벽(140)이 단위유로구조(150)를 형성하게 되고, 단위유로구조(150)가 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 병렬로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.

미세유로부(120), 제 1 격벽(130) 및 제 2 격벽(140)을 포함하여 형성되는 단위유로구조(150)에 관한 설명은 전술한 내용과 동일하기 때문에 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9에 도시되어 있는 것과 같이 미세유체소자(100)의 일 영역에는 시료가 미세유체소자(100)로 최초 유입되는 입구(110)가 형성되고, 상기 입구(110)와 병렬로 배열된 복수의 유입구(132)를 연결하는 분배유로(112)가 형성될 수가 있다. 또한, 미세유체소자(100)의 다른 일 영역에는 미세유체소자(100) 내부로 유입된 시료가 내부의 유로를 거쳐서 외부로 배출되는 출구(116)가 형성되고, 상기 출구(116)와 병렬로 배열된 복수의 유출구(142)를 연결하는 병합유로(114)가 형성될 수가 있다.

도 9에 도시되어 있는 것과 같이 입구(110)에서 시료가 유입되면, 분배유로(112)를 거쳐 각 단위유로구조(150)에 형성된 유입구(132)를 통해 각각 분산되어 각 단위유로구조(150)의 공급유로(135)로 흘러 들어가게 된다. 공급유로(135)로 유입된 시료는 각 단위유로구조(150)에 형성된 미세유로(122)를 통과하여 지나가게 되고, 미세유로(122)를 통과한 시료는 각 단위유로구조(150)에 형성된 유출구(142)를 통해 각각 흘러나와 병합유로(114)에서 병합되어 최종적으로 출구(116)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이때, 입구(110)로부터 유입된 시료가 각 단위유로구조의 유입구(132)로 균일하게 배분될 수가 있도록 분배유로(112)의 형태는 도 11과 같은 형태일 수가 있다. 즉, 입구(110)와 각 단위유로구조의 유입구(132) 사이에는 분배유로(112)가 형성될 수가 있는데, 단위유로구조가 병렬로 복수 개 형성됨에 따라서 분배유로(112)의 폭은 점차적으로 커지는 형태일 수가 있다. 따라서, 분배유로(112)의 높이가 유동 방향을 따라 점차적으로 작아지도록 형성함으로써, 입구(110)로부터 유입된 시료가 분배유로(112)에서 효과적으로 퍼져나가도록 함으로써, 각 단위유로구조에 형성된 유입구(132)로 균일하게 시료가 공급되도록 시료를 분산시킬 수가 있다.

또한, 도시되지 않았지만, 도 11과 유사하게 각 단위유로구조의 유출구(142)와 출구(116) 사이에는 회수유로(145)가 형성될 수가 있는데, 회수유로(145)의 높이는 유동 방향을 따라서 점차적으로 커지도록 형성될 수가 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 고속처리 미세유체소자(100)는 동일 면적에 더 많은 수의 미세유로(122)를 형성하도록 하여 입구(110)로부터 유입된 시료를 각 미세유로(122)를 통해 분산시켜 통과하여 지나가도록 할 수가 있다. 따라서, 미세유로(122)에서의 시료의 유속은 일정 크기 이내로 유지하도록 하여 미세유로(122)를 통해 여과되는 시료에 포함된 세포와 같은 미세입자의 손상이나 변형을 최소화할 수가 있다. 또한, 시료가 미세유로(122)를 1회만 통과하도록 하기 때문에, 도 2를 참조로 전술한 바와 같이 미세유로(22a)를 통과한 미세입자가 서로 응집하여 후단에 있는 미세유로(22b)를 통과할 때 영향을 미치는 문제를 해결할 수가 있어서 보다 정밀한 소자의 기능을 수행할 수가 있다.

이때, 본 발명에서 미세유로부(120) 및 미세유로부(120)에 인접하게 형성되는 제 1 격벽(130) 과 제 2 격벽(140)이 형성하는 단위유로구조(150)가 병렬도 배열될 때, 도 10에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 단위유로구조(150a)의 제 2 격벽(140a)이 이웃하는 제 2 단위유로구조(150b)의 제 1 격벽(130b)이 되도록 할 수가 있다. 즉, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이 이웃하는 미세유로부(120a, 120b)의 일단과 타단을 연결하는 격벽(140a, 130b)이 연속적으로 형성될 수 있는데, 각각의 격벽(140a, 130b)을 기준으로 좌측의 미세유로부(120a)를 포함하는 제 1 단위유로구조(150a)에 대해서는 상기 격벽(140a, 130b)은 제 1 단위유로구조(150a)에서 회수유로(145)를 형성하는 제 2 격벽(140a)에 대응될 수가 있고, 격벽(140a, 130b)을 기준으로 우측의 미세유로부(120b)를 포함하는 제 2 단위유로구조(150b)에 대해서는 상기 격벽(140a, 130b)은 제 2 단위유로구조(150b)에서 공급유로(135)를 형성하는 제 1 격벽(130b)에 대응될 수가 있다.

또한, 본 발명에서 단위유로구조(150)를 형성하는 공급유로(135)와 회수유로(145)의 크기는 미세유로부(120)의 길이 방향으로 점차적으로 변화할수록 형성될 수가 있다. 예를 들어, 제 1 격벽(130)과 제 2 격벽(140)은 도 12a, 도 12b 및 도 12c에 도시되어 있는 것과 같이 평행하게 형성될 수가 있는데, 도 12b 및 도 12c에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 격벽과(130) 제 2 격벽(140)이 미세유로부(120)의 길이 방향과 소정의 각도로 경사지도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 공급유로(135) 및 회수유로(145)의 폭이 길이 방향을 따라 점차적으로 변경될 수가 있다.

도 12b와 같이 유입구(132)를 형성하는 제 1 격벽(130)의 일단에서 타단으로 갈수록 제 1 격벽(130)이 미세유로부(120)에 근접하도록 경사가 형성되면, 길이 방향을 따라 공급유로(135)의 폭이 점차적으로 작아질 수가 있다. 반대로 제 2 격벽(140)의 일단과 유출구(132)를 형성하는 타단으로 갈수록 제 2 격벽(140)이 미세유로부(120)에 멀어지도록 경사가 형성되면, 길이 방향을 따라 회수유로(145)의 폭이 점차적으로 커질 수가 있다.

반대로, 도 12c와 같이 유입구(132)를 형성하는 제 1 격벽(130)의 일단에서 타단으로 갈수록 제 1 격벽(130)이 미세유로부(120)에 멀어지도록 경사가 형성되면, 길이 방향을 따라 공급유로(135)의 폭이 점차적으로 커질 수가 있다. 반대로 제 2 격벽(140)의 일단과 유출구(132)를 형성하는 타단으로 갈수록 제 2 격벽(140)이 미세유로부(120)에 근접하도록 경사가 형성되면, 길이 방향을 따라 회수유로(145)의 폭이 점차적으로 작아질 수가 있다.

특히, 도 12b와 같이 길이 방향을 따라 공급유로(135)의 폭이 작아지도록 형성하면, 각 미세유로(122)를 통과하는 시료의 속도를 동일하게 할 수가 있다. 상단의 유입구(132)를 통해 유입된 시료가 공급유로(135)를 따라 유동할 때, 일부는 우측에 형성된 미세유로(122)를 통과하여 회수유로(145)로 이동하게 된다. 따라서, 도 12b와 같이 미세유로(122)를 통해 회수유로(145)로 빠져나간 유량에 대응되도록 공급유로(135)의 폭이 길이 방향을 따라 점차적으로 줄어들도록 형성되면, 길이 방향으로 형성된 미세유로(122) 각각을 통과하는 시료의 속도를 균일하게 할 수가 있다.

이와 같은 공급유로(135) 및 회수유로(145)의 크기가 길이 방향으로 변화하는 형태는 도 3 내지 도 8을 참조로 전술할 실시예에 있어도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.

복수의 단위유로구조(150)가 병렬로 형성된 구조로 도 13의 형태일 수도 있다.

도 13는 도 7과 같이 반원 형태가 좌우 대칭으로 형성된 단위구조유로가 동심원의 형태로 복수 개 병렬로 형성되는 구조이다. 각 반원의 일단과 타단에는 분배유로(112)와 병합유로(114)가 형성될 수가 있다. 도시되어 있는 것과 같이 시료가 소자에 유입되는 입구(110)와 좌반원과 우반원을 형성하는 각 단위유로구조의 일단을 연결하는 분배유로(112)가 형성될 수가 있고, 좌반원과 우반원을 형성하는 각 단위유로구조의 타단과 시료가 유출되는 출구(116) 사이를 연결하는 병합유로(114)가 형성될 수가 있다. 입구(110)로부터 유입된 시료는 분배유로(112)를 따라 흘러가게 되는데, 이때 좌우에 형성된 각 단위유로구조의 유입구(132)로 유입되게 된다. 각 단위유로구조의 유입구(132)로부터 유입된 시료는 공급유로(135)를 거쳐 각 단위유로구조의 미세유로(122)를 각각 통과하여 회수유로(145)로 이동하게 되고, 각 단위유로구조의 회수유로(145)를 거친 시료들은 다시 좌반원과 우반원의 타단에 형성된 회수유로(114)를 따라 병합되어 최종적으로 출구(116)로 유동하게 된다.

도시되어 있지 않지만, 반원으로 형성된 단위구조유로가 동심반원의 형태로 복수 개 병렬로 형성되는 구조로 형성될 수도 있다.

설명의 편의를 위한 것으로 전술한 복수의 단위구조유로가 동심원 및 동심반원을 형성하는 것으로 설명하였으나, 반드시 복수의 단위구조유로가 동일 중심을 가질 필요는 없고, 본 실시예에서는 반경을 달리하는 복수의 단위구조유로가 반경방향으로 배열된다면 다양하게 변형이 가능하다.

또한, 복수의 단위유로구조(150)가 병렬로 형성된 구조로 도 14 및 도 15의 형태일 수도 있다.

도 14에 도시되어 있는 것과 같이 도 8과 같은 호의 형태를 가지는 단위유로구조가 호의 방향으로 복수 개 배열될 수도 있다. 이때, 각 단위유로구조에는 입구(110)와 출구(116)가 각각 형성될 수가 있다.

또한, 도 15에 도시되어 있는 것과 같이 도 14와 같이 호의 방향으로 복수 개 배열된 복수의 단위유로구조가 반경방향으로 복수 개 배열되어 확장될 수가 있다.

지금부터는 도 9의 고속처리 미세유체소자(100)의 작동에 대하여 설명한다.

입구(110)를 통해 시료를 주입하면 주입된 시료는 분배유로(112)를 통해 각 단위유로구조(150)에 분산되어 유입구(132)를 통해 유입하게 된다. 이때, 각 단위유로구조의 유입구(132)로 유입되는 시료의 양이 분산될 수 있도록 입구(110)와 유입구(132) 사이의 분배유로(112)의 구조는 도 11을 참조로 설명한 것과 같이 높이가 점차적으로 작아져 분배유로(112)의 단면적이 점차적으로 작아지는 구조일 수가 있다.

이때, 각 유입구(132)를 통해 유입된 시료는 공급유로(135)의 길이 방향을 따라 유동하게 되고, 공급유로(135)를 따라 유동할 때 일부는 공급유로(135)의 일측에 형성된 미세유로(122)를 통과하여 지나가게 된다. 이때, 시료에 포함된 세포와 같은 미세입자를 여과시킬 수 있도록 미세유로(122)의 폭이 점차적으로 줄어들도록 형성된 경우, 소정의 크기를 가지는 미세입자를 미세유로(122) 상에 포집시킬 수가 있다.

이때, 도 12b와 같이 공급유로(135)의 폭이 길이 방향을 따라 점차적으로 줄어들도록 형성하면, 길이 방향으로 형성된 각 미세유로(122)를 통과하는 시료의 속도를 균일하게 조절할 수가 있다.

각 단위유로구조(150)에 있어서 미세유로부(120)의 미세유로(122)를 통과한 시료는 회수유로(145)로 이동하여 하단에 형성된 유출구(142)를 통해 흘러나가게 된다. 유출구(142)로부터 유출된 시료는 최종적으로 병합유로(114)를 통해 모여서 출구(116)를 통해 미세유체소자(100)의 외부로 배출될 수가 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

20: 미세유로 열 22: 미세유로
24: 바이패스유로 100: 고속처리 미세유체소자
110: 입구 112: 분배유로
114: 병합유로 116: 출구
120: 미세유로부 122: 미세유로
130: 제 1 격벽 132: 유입구
135: 공급유로 140: 제 2 격벽
142: 유출구 145: 회수유로
150: 단위유로구조

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 일 열로 복수의 미세유로가 형성된 미세유로부;
   상기 미세유로부의 일측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 공급유로를 형성하고, 일단에 형성된 유입구로부터 시료를 유입시키는 제 1 격벽; 및
   상기 미세유로부의 타측에 상기 미세유로부와 이격되어 상기 미세유로부의 길이 방향으로 길게 형성되어 회수유로를 형성하고, 일단에 형성된 유출구로 상기 시료를 배출시키는 제 2 격벽을 포함하는 단위유로구조가 병렬로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자에 있어서,
   상기 미세유체소자 내부로 상기 시료를 공급시키도록 하는 입구; 및
   상기 입구와 병렬로 배열된 복수의 유입구를 연결하여 상기 입구로 공급된 시료를 상기 복수의 유입구를 통해 분배시키는 분배유로를 더 포함하고,
   상기 분배유로의 높이는 상기 입구에서 상기 유입구를 향하여 갈수록 작아지도록 하여 각 단위유로구조의 유입구를 통해 상기 시료가 균일하게 유입되도록 하는 고속처리 미세유체소자.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공급유로 또는 상기 회수유로의 크기는 상기 미세유로부의 길이 방향으로 변화하는 고속처리 미세유체소자.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 공급유로는 상기 유입구에서 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 작아지도록 형성되고, 상기 회수유로는 상기 유출구를 향하여 상기 미세유로부의 길이방향을 따라 점점 커지도록 형성되는 고속처리 미세유체소자.
6. 제 3 항에 있어서,
   제 1 단위유로구조의 제 2 격벽은 이웃하는 제 2 단위유로구조의 제 1 격벽인 고속처리 미세유체소자.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 미세유체소자 외부로 상기 시료를 배출시키도록 하는 출구; 및
   상기 출구와 병렬로 배열된 복수의 유출구를 연결하여 각 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시켜 상기 출구로 유동하도록 하는 병합유로를 더 포함하는 고속처리 미세유체소자.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 병합유로의 높이는 상기 유출구에서 상기 출구를 향하여 갈수록 증가하는 고속처리 미세유체소자.
10. 제 3 항에 있어서,
    상기 단위유로구조는 일직선의 형태로 형성되고, 상기 단위유로구조가 병렬로 복수 개 형성되는 고속처리 미세유체소자.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 일직선의 일단에는 각각의 단위유로구조의 유입구를 통해 상기 시료를 분배시키는 분배유로가 형성되고,
    상기 일직선의 타단에는 각각의 단위유로구조의 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시키는 병합유로가 형성되는 고속처리 미세유체소자.
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 단위유로구조는 호의 형태로 형성되고, 서로 다른 곡률반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로 복수 개 배열되는 고속처리 미세유체소자.
13. 제 3 항에 있어서,
    상기 단위유로구조는 반원의 형태로 형성되고, 서로 다른 곡률 반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로 복수 개 배열되는 고속처리 미세유체소자.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 반경 방향으로 배열되는 복수의 단위유로구조가 좌우대칭으로 형성되는 고속처리 미세유체소자.
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 단위유로구조의 일단에는 각각의 단위유로구조의 유입구를 통해 상기 시료를 분배시키는 분배유로가 형성되고,
    상기 복수의 단위유로구조의 타단에는 각각의 단위유로구조의 유출구를 통해 유출된 시료를 병합시키는 병합유로가 형성되는 고속처리 미세유체소자.
16. 제 3 항에 있어서,
    상기 단위유로구조는 호의 형태로 형성되고, 상기 단위유로구조는 호의 방향으로 복수 개 배열되는 고속처리 미세유체소자.
17. 제 16 항에 있어서,
    서로 다른 곡률 반경을 가지는 단위유로구조가 반경 방향으로도 복수 개 배열되는 고속처리 미세유체소자.

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