KR101768040B1

KR101768040B1 - 랩온어칩용 밸브

Info

Publication number: KR101768040B1
Application number: KR1020160096832A
Authority: KR
Inventors: 이태재; 신수정; 이경균; 이문근; 배남호; 윤석오; 이석재
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-08-14

Abstract

본 발명의 일실시 예는 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브는, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부, 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판, 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 밸브판홀이 상판홀 상에 위치하도록 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판 및 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버를 포함한다.

Description

랩온어칩용 밸브{A valve for lap-on-a-chip}

본 발명은 랩온어칩용 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브에 관한 것이다.

랩온어칩(Lap on a chip)은, 바이오 칩의 일종으로, 작은 크기의 칩 하나로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치이다. 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 소재를 사용해 나노미터(㎚) 이하의 미세 채널을 만들고, 이를 통해 극미량의 샘플이나 시료만으로 기존의 실험실에서 할 수 있는 실험이나 연구 과정을 신속하게 대체할 수 있도록 만든 칩이다.

바이오물질이나 시료의 전처리, 반응, 분리, 검출 등의 과정을 하나의 칩(chip) 위에서 연속적으로 수행 가능하기 때문에 속도, 가격, 효율성 등의 측면에서 매우 뛰어나다. 랩온어칩 기술은 제약산업의 신약탐색 분야, 의료 진단장비, 건강 검진기기, 화학이나 생물공정 모니터링, 휴대 가능한 환경오염물질 분석기기, 화생방용 무인 화학/생물작용제 탐지/식별 장치 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1421098호(발명의 명칭: 다중측정 및 유체의 유동 제어가 가능한 랩온어칩, 이하 종래기술1이라 한다.)에서는, 필터가 수용되는 필터부 및 일단이 필터부에 연결되어 유체가 유동되는 채널이 형성된 베이스 부재, 및 베이스 부재를 커버하도록 베이스 부재에 결합되고, 필터부에 유체가 투입되도록 관통된 투입구가 형성되는 커버부를 포함하고, 채널의 측면 하단에 채널의 외측방향으로 연장된 모세관력 증진구조가 형성된 다중측정 및 유체의 유동 제어가 가능한 랩온어칩이 개시되어 있다.

상기 종래기술1은, 고정적으로 형성되는 필터부 및 압박부를 이용하여 유체의 유량을 조절하거나 유체의 유동을 중단할 수 있으므로, 가변적으로 유로의 개폐를 수행할 수 없다는 제1문제점을 갖는다.

그리고, 상기 종래기술1은, 하나의 소재인 베이스 부재에 채널을 형성하여, 채널 크기의 축소시키는데 한계가 있다는 제2문제점을 갖는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브에 있어서, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부; 상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판; 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판; 및 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버;를 포함하여 이루어지고, 상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며, 상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하는 것을 특징으로 하는 랩온어칩용 밸브를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널부는, 소정의 형상이 타공된 판재인 채널판, 및 상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판,을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브판, 상기 밸브커버, 상기 채널판, 상기 상판 또는 상기 하판은 필름 형태일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 상판은 상기 상판홀을 복수 개 구비하고, 상기 유로를 통해 유동하는 유체는, 상기 유로의 소정의 구간에서, 제1상판홀을 통해 상기 유로의 일측으로부터 상기 밸브판홀로 유입되고, 제2상판홀을 통해 상기 밸브판홀부터 상기 유로의 타측으로 배출될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브판홀은, 상기 제1상판홀 상에 위치하는 부위의 면적과 상기 제2상판홀 상에 위치하는 부위의 면적이 다를 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩에 있어서, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부; 상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판; 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판; 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버; 및 상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버;를 포함하여 이루어지고, 상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며, 상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하는 것을 특징으로 하는 랩온어칩을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 상판은 상기 상판홀을 복수 개 구비하고,

상기 유로를 통해 유동하는 유체는, 상기 유로의 소정의 구간에서, 제1상판홀을 통해 상기 유로의 일측으로부터 상기 밸브판홀로 유입되고, 제2상판홀을 통해 상기 밸브판홀부터 상기 유로의 타측으로 배출될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브판은, 제1밸브판홀 및 제2밸브판홀을 구비하고, 상기 제1밸브판홀을 유동하는 유체와 상기 제2밸브판홀을 유동하는 유체의 유동 방향이 다를 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 챔버는, 상기 유로 중 지그재그 형상의 구간일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩에 있어서, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부; 상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판; 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판; 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버; 상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버; 및 상기 상판 상부면의 일부위 또는 상기 하판의 하부면을 가열 또는 냉각시키는 열판부;를 포함하여 이루어지고, 상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며, 상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하고, 상기 챔버에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행되는 것을 특징으로 하는 랩온어칩을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 열판부는, 금속 박판으로 형성될 수 있다.

본 발명은, 밸브커버에 대해 가압 또는 가압 해제를 하여, 가변적으로 유로의 개폐를 수행할 수 있다는 제1효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 필름 형태의 판재를 적층시켜 채널 및 밸브를 형성하므로, 채널 크기를 축소시키는데 용이하고 채널의 형태를 다양하게 할 수 있다는 제2효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 밸브를 통해 가변적으로 유로의 개폐를 수행할 수 있으므로, 다양한 방식의 채널 연결이 가능하다는 제3효과를 갖는다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩용 밸브의 분해사시도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 채널판의 평면도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 상판의 평면도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 하판의 평면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브판과 밸브커버의 평면도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩용 밸브의 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩용 밸브의 분해사시도이다. 그리고, 도2는 본 발명의 실시 예에 따른 채널판(310)의 평면도이고, 도3은 본 발명의 실시 예에 따른 상판(400)의 평면도이며, 도4는 본 발명의 실시 예에 따른 하판(320)의 평면도이고, 도5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브판(100)과 밸브커버(200)의 평면도이다. 도5의 (a)는 밸브판(100)에 대한 도면이고, 도5의 (b)는 밸브커버(200)에 대한 도면이다.

(본 발명에서의 채널은, 채널부에 상판이 밀착되기 전의 개방된 유로를 의미한다.)

도1, 도2, 도3, 도4 및 도5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 랩온어칩용 밸브는, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐할 수 있으며, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부, 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)(410)을 구비하는 상판(400), 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀(110)을 구비한 판재로서 밸브판홀(110)이 상판홀(410) 상에 위치하도록 상판(400)의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판(100) 및 밸브판(100)의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버(200)를 포함하여 이루어질 수 있고, 채널부와 상판(400)의 밀착으로 유로가 형성되며, 밸브커버(200)에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 유로를 폐쇄 또는 개방할 수 있다.

여기서, 채널부는, 소정의 형상이 타공된 판재인 채널판(310), 채널판(310)의 하부면에 밀착되는 판재인 하판(320)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 채널부가 상기와 같이 채널판(310)과 하판(320)의 밀착으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 소정의 형상으로 파여진 홈부를 구비한 판재를 채널부로 이용할 수도 있다. 이러한 경우에도, 홈부가 형성된 채널부의 면에 상판(400)을 밀착하며, 실험 액체가 유동하는 유로를 형성할 수 있다.

밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 및 하판(320)은 필름 형태일 수 있다.

본 발명은, 필름 형태의 판재를 적층시켜 채널 및 밸브를 형성하므로, 채널 크기를 축소시키는데 용이하고 채널의 형태를 다양하게 할 수 있다.

밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)은 합성수지로 형성될 수 있다.

밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)을 형성하는 합성수지로는, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), ABS수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), SAN(AS)수지 (Styrene Acrylonitrile Copolymer, SAN), 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA), 폴리아미드(나일론)수지 (Polyamide, PA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 합성수지 소재일 수 있다.

밸브커버(200)는, 부피 또는 면적 변화에 대해 신축성이 우수하도록 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

밸브판(100), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)은 금속으로 형성될 수 있다.

밸브판(100), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)은 유리로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)이 상기에 나열된 소재로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 및 하판(320)은 실리콘 재질의 접착제에 의해 접착될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

밸브판(100), 채널판(310) 및 상판(400)은 상부면과 하부면에 접착제가 구비된 양면 접착형 필름일 수 있다.

상판(400)은 상판홀(410)을 복수 개 구비하고, 유로를 통해 유동하는 유체는, 유로의 소정의 구간에서, 제1상판홀(411)을 통해 유로의 일측으로부터 밸브판홀(110)로 유입되고, 제2상판홀(412)을 통해 밸브판홀(110)부터 유로의 타측으로 배출될 수 있다.

도1에서 보는 바와 같이, 유로는 소정의 구간에서 단절될 수 있고, 이러한 단절된 유로 구간을 중심으로 나뉘어진 양측의 유로 각각에 제1상판홀(411) 및 제2상판홀(412)이 연결될 수 있다. 유입구(311)로 유입된 후 유로의 일측을 유동하는 액체는 이러한 단절 구간까지 유동하다가 제1상판홀(411)을 통해 밸브판홀(110)로 유입될 수 있다. 그리고, 밸브판홀(110)로 유입된 액체는 유입구(311)에 공급되는 압력에 의해 다시 밸브판홀(110)로부터 유로의 타측으로 배출되어, 유로를 통한 유동을 계속 수행할 수 있다. 이 때, 밸브판홀(110)에 밀착되는 밸브커버(200)를 소정의 기구로 가압하면, 유로단절구간(313)을 기준으로 해서, 유로의 일측으로부터 유로의 타측으로 유동하는 액체의 경로를 폐쇄시킬 수 있다.

밸브판홀(110)은, 제1상판홀(411) 상에 위치하는 부위의 면적과 제2상판홀(412) 상에 위치하는 부위의 면적이 다를 수 있다.

상기와 같이, 유로의 일측으로부터 유로의 타측으로 유동하는 액체의 경로를 폐쇄시키는 경우, 밸브판홀(110)에 밀착되는 밸브커버(200)의 가압 부위가 특정될 수 있다. 밸브판홀(110)은 제1상판홀(411) 상에 위치하는 부위의 면적이 제2상판홀(412) 상에 위치하는 부위의 면적보다 작을 수 있다.

그리고, 밸브판홀(110)에 밀착되는 밸브커버(200)의 가압 부위는, 제1상판홀(411) 상에 위치하는 부위가 될 수 있다.

이하, 본 발명의 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩에 대해 설명하기로 한다.

도1, 도2, 도3, 도4 및 도5에서 보는 바와 같이, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩은, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부(300), 채널부(300)의 상부면에 밀착되는 판재로서 채널부(300)의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)(410)을 구비하는 상판(400), 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀(110)을 구비한 판재로서 밸브판홀(110)이 상판홀(410) 상에 위치하도록 상판(400)의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판(100), 밸브판(100)의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버(200) 및 유로 중 소정의 구간으로서 유체를 일시적으로 저장하는 챔버(330)를 포함하여 이루어질 수 있고, 채널부(300)와 상판(400)의 밀착으로 유로가 형성되며, 밸브커버(200)에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 유로를 폐쇄 또는 개방할 수 있다.

채널부(300)는, 소정의 형상이 타공된 판재인 채널판(310) 및 채널판(310)의 하부면에 밀착되는 판재인 하판(320)을 포함하여 이루어질 수 있다.

밸브판(100), 밸브커버(200), 채널판(310), 상판(400) 또는 하판(320)은 필름 형태일 수 있다.

밸브판(100)은, 제1밸브판홀(111) 및 제2밸브판홀(112)을 구비하고, 제1밸브판홀(111)을 유동하는 유체와 제2밸브판홀(112)을 유동하는 유체의 유동 방향이 다를 수 있다.

도1에서 보는 바와 같이, 유입구(311)를 통해 유입된 액체는 제1밸브판홀(111)을 통과해 유동하고, 제2밸브판홀(112)을 통과하여 배출구(312)를 통해 배출될 수 있으므로, 제1밸브판홀(111)을 유동하는 유체와 제2밸브판홀(112)을 유동하는 유체의 유동 방향은 서로 반대일 수 있다. 그리고, 유입구(311) 또는 배출구(312)의 위치에 따라 다양하게 유동 방향이 다를 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 제1밸브판홀(111)을 유동하는 유체와 제2밸브판홀(112)을 유동하는 유체의 유동 방향이 다를 수 있다고 설명하고 있으나, 유입구(311)와 배출구(312)가 대응되는 방향으로 형성되면, 제1밸브판홀(111)을 유동하는 유체와 제2밸브판홀(112)을 유동하는 유체의 유동 방향이 같을 수도 있다.

챔버(330)는, 유로 중 지그재그 형상의 구간일 수 있다.

챔버(330)는 유체를 일시적으로 저장하는 기능을 수행하므로, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 챔버(330)가 유로 중 소정의 구간으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 유로의 일측 및 유로의 타측과 연결되며 채널부(300)의 내부에 형성되는 소정의 공간일 수 있다.

그 외, 채널부(300), 상판(400), 밸브판(100) 및 밸브커버(200)에 대한 사항은, 상기에 기재된 본 발명의 랩온어칩용 밸브에 대한 사항과 동일하다.

이하, 이하, 본 발명의 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하고, 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행되는 랩온어칩에 대해 설명하기로 한다.

도1, 도2, 도3, 도4 및 도5에서 보는 바와 같이, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩은, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부(300), 채널부(300)의 상부면에 밀착되는 판재로서 채널부(300)의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)(410)을 구비하는 상판(400), 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀(110)을 구비한 판재로서 밸브판홀(110)이 상판홀(410) 상에 위치하도록 상판(400)의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판(100), 밸브판(100)의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버(200), 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버(330) 및 상판(400) 상부면의 일부위 또는 하판(320)의 하부면을 가열 또는 냉각시키는 열판부를 포함하여 이루어질 수 있고, 채널부(300)와 상판(400)의 밀착으로 유로가 형성되며, 밸브커버(200)에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 유로를 폐쇄 또는 개방하고, 챔버(330)에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행될 수 있다.

열판부는 상판(400)에 접촉되는 경우, 밸브커버(200)가 밀착되는 위치를 제외한 상판(400)의 나머지 부분에 접촉할 수 있다.

도1, 도3 및 도5에서 보는 바와 같이, 밸브판(100)은 제1밸브판홀(111) 및 제2밸브판홀(112)을 구비하고, 상판(400)은 제1상판홀(411), 제2상판홀(412), 제3상판홀(413) 및 제4상판홀(414)을 구비할 수 있다.

제1밸브판홀(111), 제1상판홀(411) 및 제2상판홀(412)을 이용하여 유입구(311)에서 유입된 액체가 챔버(330) 방향으로 유동하는 것을 제어할 수 있다. 그리고, 제2밸브판홀(112), 제3상판홀(413) 및 제4상판홀(414)을 이용하여 챔버(330) 측에서 배출구(312) 방향으로 유동하는 액체의 경로를 제어할 수 있다.

제1밸브판홀(111)과 제2밸브판홀(112) 상에 위치하는 밸브커버(200)를 가압하는 경우, 챔버(330)에 일시적으로 DNA를 포함한 액체가 저장될 수 있다.

챔버(330)에 일시적으로 DNA를 포함한 액체가 저장될 때, 열판부의 접촉에 의한 가열과 열판부의 접촉 해제에 의한 냉각에 의해 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행될 수 있다.

열판부의 가열에 의해 챔버(330)가 팽창할 수 있는데, 이러한 경우 팽창압력을 받는 채널부(300)의 일부위 또는 상판(400)의 일부위가 터짐에 의해 손상될 수 있다.

이를 예방하기 위해, 도1에서와 같이, 밸브판홀(110)의 넓은 면적 부위를 챔버(330) 방향으로 하여, 챔버(330)에 저장되는 액체가 팽창되는 경우, 밸브판홀(110)의 넓은 면적 부위에 저장되는 액체가 그러한 팽창력을 흡수하여 밸브커버(200)에 전달함으로서 팽창력을 상쇄시킬 수 있다.

열판부는, 금속 박판으로 형성될 수 있다.

이 때, 열판부는, 금속 박판 자체에 전류를 통전하여 열을 발생시킬 수 있다. 또는, 금속 박판의 일부위에 열선을 구비하도록 하여 열을 발생시킬 수도 있다.

이하, 본 발명의 랩온어칩용 밸브의 작동 방법에 대해 설명하기로 한다.

도6은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩용 밸브의 단면도이다. 도6의 (a)는 밸브커버(200)를 가압하지 않은 상태에 대한 도면이고, 도6의 (b)는 밸브커버(200)를 가압한 상태에 대한 도면이다. (화살표는 액체의 유동 여부 상태를 나타내고 있다.)

먼저, 유입구(311)를 통해 실험액체가 유입될 수 있다.

도6의 (a)에서 보는 바와 같이, 유입된 실험액체는 유로단절구간(313)에 이르러 제1상판홀(411)을 통과하여 제1밸브판홀(111)로 유동할 수 있다. 그리고, 실험액체는, 유입구(311)에 제공되는 압력에 의해, 제1밸브판홀(111)로부터 제2상판홀(412)을 통과하여 다시 유로로 유동할 수 있다.

이 때, 도6의 (b)에서 보는 바와 같이, 제1밸브판홀(111)과 제2상판홀(412) 상에 위치한 밸브커버(200) 부위를 소정의 기구로 가압하면, 유입구(311)로 유입된 실험액체는 유로단절구간(313)에서 정지하게 될 수 있다.

그리고, 제1밸브판홀(111)과 제2상판홀(412) 상에 위치한 밸브커버(200) 부위에 대한 가압을 해제하면, 유입구(311)로 유입된 실험액체는 유로단절구간(313) 이 후의 유로로 유동이 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 밸브커버(200)에 대한 가압 부위가 제1밸브판홀(111) 과 제2상판홀(412) 상에 위치한 밸브커버(200) 부위라고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1밸브판홀(111) 과 제1상판홀(411) 상에 위치한 밸브커버(200) 부위에 가압을 수행할 수도 있다.

제2밸브판홀(112), 제3상판홀(413) 및 제4상판홀(414)에서도 동일한 원리로 유로가 제어될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 밸브판
110 : 밸브판홀
111 : 제1밸브판홀
112 : 제2밸브판홀
200 : 밸브커버
300 : 채널부
310 : 채널판
311 : 유입구
312 : 배출구
313 : 유로단절구간
320 : 하판
330 : 챔버
400 : 상판
410 : 상판홀
411 : 제1상판홀
412 : 제2상판홀
413 : 제3상판홀
414 : 제4상판홀

Claims

각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브에 있어서,
소정의 형상이 타공된 판재인 채널판과 상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판을 구비하여, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부;
상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판;
제1상판홀 상에 위치하는 부위의 면적이 제2상판홀 상에 위치하는 부위의 면적보다 작게 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판; 및
부피 또는 면적 변화에 대해 신축성이 우수하도록 실리콘 재질로 형성되며, 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버;
를 포함하여 이루어지고,
상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며,
상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하고,
상기 밸브판홀에 밀착되는 상기 밸브커버의 가압 부위는, 상기 제1상판홀 상에 위치하는 상기 밸브커버의 부위이며,
상기 밸브판홀은 제1밸브판홀과 제2밸브판홀로 형성되며, 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 제1밸브판홀을 통과해 유동하고 상기 제2밸브판홀을 통과하여 배출구를 통해 배출되어, 상기 제1밸브판홀을 유동하는 유체와 상기 제2밸브판홀을 유동하는 유체의 유동 방향이 다른 것을 특징으로 하는 랩온어칩용 밸브.
삭제
청구항1에 있어서,
상기 밸브판, 상기 밸브커버, 상기 채널판, 상기 상판 또는 상기 하판은 필름 형태인 것을 특징으로 하는 랩온어칩용 밸브.
청구항1에 있어서,
상기 상판은 상기 상판홀을 복수 개 구비하고,
상기 유로를 통해 유동하는 유체는, 상기 유로의 소정의 구간에서, 상기 제1상판홀을 통해 상기 유로의 일측으로부터 상기 밸브판홀로 유입되고, 상기 제2상판홀을 통해 상기 밸브판홀부터 상기 유로의 타측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 랩온어칩용 밸브.
삭제
각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩에 있어서,
소정의 형상이 타공된 판재인 채널판과 상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판을 구비하여, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부;
상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판;
제1상판홀 상에 위치하는 부위의 면적이 제2상판홀 상에 위치하는 부위의 면적보다 작게 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판;
부피 또는 면적 변화에 대해 신축성이 우수하도록 실리콘 재질로 형성되며, 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버; 및
상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버;
를 포함하여 이루어지고,
상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며,
상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하고,
상기 밸브판홀에 밀착되는 상기 밸브커버의 가압 부위는, 상기 제1상판홀 상에 위치하는 상기 밸브커버의 부위이며,
상기 밸브판홀은 제1밸브판홀과 제2밸브판홀로 형성되며, 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 제1밸브판홀을 통과해 유동하고 상기 제2밸브판홀을 통과하여 배출구를 통해 배출되어, 상기 제1밸브판홀을 유동하는 유체와 상기 제2밸브판홀을 유동하는 유체의 유동 방향이 다른 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
삭제
청구항6에 있어서,
상기 밸브판, 상기 밸브커버, 상기 채널판, 상기 상판 또는 상기 하판은 필름 형태인 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
청구항6에 있어서,
상기 상판은 상기 상판홀을 복수 개 구비하고,
상기 유로를 통해 유동하는 유체는, 상기 유로의 소정의 구간에서, 상기 제1상판홀을 통해 상기 유로의 일측으로부터 상기 밸브판홀로 유입되고, 상기 제2상판홀을 통해 상기 밸브판홀부터 상기 유로의 타측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
삭제
삭제
청구항6에 있어서,
상기 챔버는, 상기 유로 중 지그재그 형상의 구간인 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 유로를 개폐하는 랩온어칩(Lap on a chip)용 밸브를 포함하는 랩온어칩에 있어서,
소정의 형상이 타공된 판재인 채널판과 상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판을 구비하여, 소정의 형상으로 채널이 형성된 채널부;
상기 채널부의 상부면에 밀착되는 판재로서 상기 채널부의 채널과 연결되도록 형성된 상판홀(hole)을 구비하는 상판;
제1상판홀 상에 위치하는 부위의 면적이 제2상판홀 상에 위치하는 부위의 면적보다 작게 타공된 밸브판홀을 구비한 판재로서, 상기 밸브판홀이 상기 상판홀 상에 위치하도록 상기 상판의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판;
부피 또는 면적 변화에 대해 신축성이 우수하도록 실리콘 재질로 형성되며, 상기 밸브판의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버;
상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버; 및
상기 상판 상부면의 일부위 또는 상기 하판의 하부면을 가열 또는 냉각시키는 열판부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 채널부와 상기 상판의 밀착으로 유로가 형성되며,
상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 유로를 폐쇄 또는 개방하고,
상기 챔버에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행되며,
상기 밸브판홀에 밀착되는 상기 밸브커버의 가압 부위는, 상기 제1상판홀 상에 위치하는 상기 밸브커버의 부위이고,
상기 밸브판홀은 제1밸브판홀과 제2밸브판홀로 형성되며, 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 제1밸브판홀을 통과해 유동하고 상기 제2밸브판홀을 통과하여 배출구를 통해 배출되어, 상기 제1밸브판홀을 유동하는 유체와 상기 제2밸브판홀을 유동하는 유체의 유동 방향이 다른 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
삭제
청구항13에 있어서,
상기 밸브판, 상기 밸브커버, 상기 채널판, 상기 상판 또는 상기 하판은 필름 형태인 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
청구항13에 있어서,
상기 상판은 상기 상판홀을 복수 개 구비하고,
상기 유로를 통해 유동하는 유체는, 상기 유로의 소정의 구간에서, 상기 제1상판홀을 통해 상기 유로의 일측으로부터 상기 밸브판홀로 유입되고, 상기 제2상판홀을 통해 상기 밸브판홀부터 상기 유로의 타측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 랩온어칩.
삭제
삭제
청구항13에 있어서,
상기 열판부는, 금속 박판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 랩온어칩.