KR101910818B1

KR101910818B1 - 유전자 판독용 랩온어칩

Info

Publication number: KR101910818B1
Application number: KR1020170069047A
Authority: KR
Inventors: 박중연; 강정하; 안철민; 노재구; 김은미; 이태재; 이석재; 이경균; 이문근; 배남호
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-10-30

Abstract

본 발명의 일실시 예는 각각 다른 형상인 복수 개의 필름 두께 판재를 적층시켜 형성하고, 복수 종류의 용액의 유입, 혼합 및 배출이 가능한 유전자 판독용 랩온어칩을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 판독용 랩온어칩은 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부; 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부; 채널부에 구비되고, 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서; 채널부와 결합하고, 유로와 접촉하는 필터; 및 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부를 포함한다.

Description

유전자 판독용 랩온어칩{A lap-on-a-chip for genetic testing}

본 발명은 유전자 판독용 랩온어칩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 각각 다른 형상인 복수 개의 필름 두께 판재를 적층시켜 형성하고, 복수 종류의 용액의 유입, 혼합 및 배출이 가능한 유전자 판독용 랩온어칩에 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.

대한민국 등록특허 제10-1421098호

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

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

또한, 상기 종래기술1은, 액체가 유동하는 중에 발생하는 기포를 제거할 수 있는 별도의 수단이 제공되지 않아, 기포에 의해 실험 결과, 검사 결과 등이 달라질 수 있다는 제3문제점을 갖는다.

그리고, 상기 종래기술1은, 복수 개의 액체가 용이하게 혼합되도록 하는 기능이 구비되지 않아, 복수 개의 액체가 부분적으로만 혼합되어 유동한다는 제4문제점을 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, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부; 상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부; 상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서; 상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 및 상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;를 포함하여 이루어지고, 상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며, 상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널부는, 상기 채널이 타공된 판재인 채널판, 상기 채널판의 상부면에 밀착되고, 상판믹서홀(hole)부와 상판채널이 타공된 판재인 상판, 및 상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판,을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 상판의 상기 상판채널 상에 상기 필터가 부착될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널부는, 상기 상판 상부면에 밀착되고, 믹서판홀(hole)부가 타공된 판재인 믹서판,을 더 포함하며, 상기 와류공간은 채널판믹서홀, 상판믹서홀과 믹서판홀이 결합하여 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 믹서는, 상기 믹서판의 상부면에 밀착하는 믹서커버를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널판, 상기 상판, 상기 하판, 상기 믹서판 또는 상기 믹서커버는 필름 형태일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널부는, 상판홀을 구비하고, 상기 밸브부는, 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 포함하고, 상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브판 또는 상기 밸브커버는, 필름 형태일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 채널부는 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.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 판독부는, 타공되어 상기 판독유로를 구성하는 판독유로판, 및 상기 판독유로판의 상부면에 밀착하며, 전극부가 형성되어 유전자 판독을 수행하는 판독판,을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 판독유로판 또는 상기 판독판은, 필름 형태일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 액체가 유입되는 유입부 또는 액체가 배출되는 배출부를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부; 상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부; 상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서; 상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 상기 필터와 접촉하고, 혼성화가 수행되는, 상기 유로 중 소정의 구간으로서의 혼성화유로; 및 상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;를 포함하여 이루어지고, 상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며, 상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩을 제공한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부; 상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부; 상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버; 상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서; 상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 및 상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;를 포함하여 이루어지고, 상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며, 상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하고, 상기 챔버에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 밸브부와 상기 챔버를 둘러싸는 형상으로 상기 채널부에 타공되어 형성되며, 상기 챔버에 공급되는 열이 상기 채널부의 나머지 부위에 전달되는 것을 차단하는 열전달방지타공부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부; 상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부; 상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서; 상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부; 및 상기 채널부 상부면의 일부위 또는 상기 채널부 하부면의 일부위를 가열 또는 냉각시키는 열판부;를 포함하여 이루어지고, 상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며, 상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩을 제공한다.

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.

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

또한, 본 발명은, 액체가 유동하는 중에 발생하는 기포를 제거할 수 있는 필터가 구비되어, 기포가 제거된 액체로 정밀한 실험, 검사가 가능하다는 제4효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 복수 개의 액체가 용이하게 혼합되도록 하는 믹서가 구비되어, 복수 개의 액체가 와류운동에 의해 전체적으로 혼합된 상태에서 유동할 수 있다는 제5효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 밸브부와 챔버를 둘러싸는 형상으로 채널부에 타공되어 형성되는 열전달방지타공부가 구비되어, 중합효소 연쇄반응의 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다는 제6효과를 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 랩온어칩의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩의 평면도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩의 분해사시도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 채널판의 평면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 상판의 평면도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 하판의 평면도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 믹서판 및 믹서커버에 대한 평면도이다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브판 및 밸브커버에 대한 평면도이다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 판독유로판 및 판독판에 대한 평면도이다.
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 필터가 밀착된 랩온어칩에 대한 단면도이다.
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 믹서의 단면도이다.
도12는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브부의 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 랩온어칩의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩의 평면도이며, 도3은 본 발명의 실시 예에 따른 랩온어칩의 분해사시도이다. 그리고, 도4는 본 발명의 실시 예에 따른 채널판(110)의 평면도이고, 도5는 본 발명의 실시 예에 따른 상판(120)의 평면도이며, 도6은 본 발명의 실시 예에 따른 하판(130)의 평면도이다.

도1 및 도2는, 각 구성요소가 결합된 상태에 대한 도면이다.

도1 및 도2에서 각 구성요소가 실선으로 표시된 것은, 각 판재가 투명 또는 반투명 재질로서, 각 구성요소가 투영되어 시각적으로 확인되기 때문일 수 있다.

(본 발명에서의 채널은, 채널판(110)의 타공으로 형성되며 상부와 하부가 개방된 상태의 유로를 의미하고, 본 발명에서의 유로는, 채널판(110), 상판(120) 및 하판(130)의 밀착으로 형성되는 액체의 유동 경로를 의미한다.)

도1, 도2, 도3, 도4, 도5 및 도6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 유전자 판독용 랩온어칩은, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)으로써, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부(100); 채널부(100)를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부(400); 채널부(100)에 구비되고, 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서(300); 채널부(100)와 결합하고, 유로와 접촉하는 필터(200); 및 채널부(100)를 유동하는 액체에 판독유로(511)를 제공하고, 판독유로(511)를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부(500);를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 믹서(300)는, 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간(140)이 하나 이상 구비되고, 와류공간(140)은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며, 필터(200)는 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거할 수 있다.

채널부(100)는, 채널이 타공된 판재인 채널판(110), 채널판(110)의 상부면에 밀착되고, 상판믹서홀(hole)부와 상판채널(127)이 타공된 판재인 상판(120), 및 채널판(110)의 하부면에 밀착되는 판재인 하판(130),을 포함할 수 있다.

상판(120)의 상판채널(127) 상에 필터(200)가 부착될 수 있다.

필터(200)는, 하나 이상이 채널부(100)에 구비될 수 있다.

도1에서는 미도시되어 있으나, 상판채널(241)과 필터(100) 사이에는 필터(100)의 부착을 위한 접착부(110)가 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 후단에 상세히 설명하기로 한다.

필터(200)는 소수성(hydrophobic) 소재일 수 있다.

유로를 따라 유동하는 판독액체는 단백질 입자를 포함할 수 있고, 이러한 판독액체는 물에 하나 이상의 친수성 액체가 혼합된 액체일 수 있다. 따라서, 필터(200)는 물과 친수성 액체를 통과시키지 않으면서 기체를 통과시키는 기능을 구비할 수 있다. 이에 따라, 필터(200)는 소수성 성질의 소재를 이용하여 기체만 분리하여 제거하는 기능을 수행할 수 있다.

필터(200)는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluore ethylene, PTFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride) 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 채널부(100)가 상기와 같이 채널판(110), 상판(120) 및 하판(130)의 밀착으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 소정의 형상으로 파여진 홈부를 구비한 판재를 채널판(110)과 하판(130)이 밀착된 형상과 동일하게 이용할 수도 있다. 이러한 경우에도, 홈부가 형성된 면에 상판(120)을 밀착하며, 실험 액체가 유동하는 유로를 형성할 수 있다.

채널부(100)는, 상판(120) 상부면에 밀착되고, 믹서판홀(hole)부가 타공된 판재인 믹서판(310),을 더 포함하며, 와류공간(140)은 채널판믹서홀(111), 상판믹서홀(121)와 믹서판홀(311)가 결합하여 형성될 수 있다.

(도5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 상판(120)에 상판믹서홀(121)이 2열로 복수 개 형성될 수 있다.)

도7은 본 발명의 실시 예에 따른 믹서판(310) 및 믹서커버(320)에 대한 평면도이다. 도7의 (a)는 믹서판(310)에 대한 도면이고, 도7의 (b)는 믹서커버(320)에 대한 도면이다.

믹서(300)는, 채널부(100)에 하나 이상 구비될 수 있다.

믹서(300)는, 믹서판(310)의 상부면에 밀착하는 믹서커버(320)를 더 포함할 수 있다.

믹서(300)에서는, 특정 물질을 포함한 액체와 워시액이 혼합될 수 있다.

상기의 특정 물질은 DNA와 같은 생체 물질일 수 있으며, 워시액은 분리된 DNA가 재결합되지 않도록 방지하는 역할을 할 수 있다.

믹서(300)는 와류공간(140)이 하나 이상 구비되고, 와류공간(140)은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비할 수 있다.

액체는, 채널판믹서홀의 일측(111-a)으로부터 하나의 상판믹서홀(121-a)을 통과하여 하나의 상판믹서홀(121-a)과 연결된 믹서판홀(311)로 유동한 후, 믹서판홀(311)로부터 다른 상판믹서홀(121-b)을 통과하여 채널판믹서홀의 타측(111-b)으로 유동할 수 있다.

이에 대해서는, 후단부의 믹싱(mixing) 방법에서 상세히 설명하도록 한다.

도8은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브판(410) 및 밸브커버(420)에 대한 평면도이다. 도8의 (a)는 밸브판(410)에 대한 도면이고, 도8의 (b)는 밸브커버(420)에 대한 도면이다.

채널부(100)는 상판홀(122)을 구비하고, 밸브부(400)는, 소정의 형상으로 타공된 밸브판홀(411)을 구비한 판재로서 밸브판홀(411)이 상판홀(122) 상에 위치하도록 상판(120)의 상부면에 하부면이 밀착되는 밸브판(410), 및 밸브판(410)의 상부면에 밀착되는 판재인 밸브커버(420)를 포함할 수 있다.

여기서, 채널부(100)는 상판(120), 채널판(110) 및 하판(130)으로 구성되고, 상판홀(122)을 상판(120)에 구비될 수 있다.

이 때, 밸브커버(420)에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 밸브유로를 폐쇄 또는 개방할 수 있다.

밸브커버(420)는, 부피 또는 면적 변화에 대해 신축성이 우수하도록 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

채널부(100)는 상판홀(122)을 복수 개 구비할 수 있다. 여기서, 상기와 같은 채널부(100)의 구성에 의해, 상판홀(122)을 상판(120)에 복수 개 구비될 수 있다.

상판(120)은 상판홀(122)을 복수 개 구비하고, 유로를 통해 유동하는 유체는, 유로의 소정의 구간에서, 제1상판홀(122a)을 통해 유로의 일측으로부터 밸브판홀(411)로 유입되고, 제2상판홀(122b)을 통해 밸브판홀(411)부터 유로의 타측으로 배출될 수 있다.

도3에서 보는 바와 같이, 유로는 소정의 구간에서 단절될 수 있고, 이러한 단절된 유로 구간을 중심으로 나뉘어진 양측의 유로 각각에 제1상판홀(122a) 및 제2상판홀(122b)이 연결될 수 있다. 밸브유입유로(113)로 유입된 후 유로의 일측을 유동하는 액체는 이러한 단절 구간까지 유동하다가 제1상판홀(122a)을 통해 밸브판홀(411)로 유입될 수 있다. 그리고, 밸브판홀(411)로 유입된 액체는 밸브유입유로(113)에 공급되는 압력에 의해 다시 밸브판홀(411)로부터 유로의 타측으로 배출되어, 유로를 통한 유동을 계속 수행할 수 있다. 이 때, 밸브판홀(411)에 밀착되는 밸브커버(420)를 소정의 기구로 가압하면, 유로단절구간(115)을 기준으로 해서, 유로의 일측으로부터 유로의 타측으로 유동하는 액체의 경로를 폐쇄시킬 수 있다.

밸브판홀(411)은, 제1상판홀(122a) 상에 위치하는 부위의 면적과 제2상판홀(122b) 상에 위치하는 부위의 면적이 다를 수 있다.

상기와 같이, 유로의 일측으로부터 유로의 타측으로 유동하는 액체의 경로를 폐쇄시키는 경우, 밸브판홀(411)에 밀착되는 밸브커버(420)의 가압 부위가 특정될 수 있다. 밸브판홀(411)은 제1상판홀(122a) 상에 위치하는 부위의 면적이 제2상판홀(122b) 상에 위치하는 부위의 면적보다 작을 수 있다.

그리고, 밸브판홀(411)에 밀착되는 밸브커버(420)의 가압 부위는, 제1상판홀(122a) 상에 위치하는 부위가 될 수 있다.

도9는 본 발명의 실시 예에 따른 판독유로판(510) 및 판독판(520)에 대한 평면도이다. 도9의 (a)는 판독유로판(510)에 대한 도면이고, 도9의 (b)는 판독판(520)에 대한 도면이다.

(도3에서는, 판독판(520)이 투명 재질로 형성되어, 각 전극(521, 522, 523)이 비쳐지게 보여지는 것을 도시하고 있다.)

판독부(500)는, 타공되어 판독유로(511)를 구성하는 판독유로판(510), 및 판독유로판(510)의 상부면에 밀착하며 전극부가 형성되어 유전자 판독을 수행하는 판독판(520),을 포함할 수 있다. 전극부는, 카운터전극(521), 레퍼런스전극(522) 및 워킹전극(523)을 구비할 수 있다.

카운터전극(521)은, 도9의 (b)에서 보는 바와 같이, 판독판(520)의 우측에 복수 개 나열되며, 외부 장치와 연결되어 전기 신호를 획득하는 기능을 수행할 수 있다.

레퍼런스전극(522)은, 도9의 (b)에서 보는 바와 같이, 워킹전극(523) 각각에 대해 연결되며, 워킹전극(523)에 전류를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.

워킹전극(523)은, 도9의 (b)에서 보는 바와 같이, 판독판(520)의 좌측에 복수 개 나열되며, 각각이 레퍼런스전극(522)와 연결되며, 각각의 워킹전극(523)에 각기 다른 프로브(probe) DNA가 심어질 수 있다.

믹서(300)에서 충분히 믹싱이 되고 혼성화유로(112)를 통과한 액체는, 판독유로(511)와 연결되는 채널부(100)의 유로 일측으로부터 판독유로(511)로 유입되어, 판독판(520)의 전극부에 의해 유전자 판독이 수행될 수 있다. 그리고, 판독유로(511)를 통과한 액체는, 판독유로(511)로부터 판독유로(511)와 연결되는 채널부(100)의 유로 타측으로 유동할 수 있다.

그 후, 액체는 배출부(126)로 배출될 수 있다.

도9에서 보는 바와 같이, 전극부는, 복수 개의 전극이 배열된 부분과 소정의 형상을 갖는 단일의 전극으로 형성될 수 있다.

여기서, 단일의 전극은, 판독유로(511)를 통과하는 액체와 접촉할 수 있도록 돌출 부위를 구비할 수 있고, 이러한 돌출 부위를 통해 판독유로(511)를 통과하는 액체에 통전을 수행할 수 있다.

그리고, 배열된 복수 개의 전극은, 각각의 말단이 판독유로(511)를 통과하는 액체와 접촉할 수 있도록 판독판(520)에 구비될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 전극도 판독유로(511)를 통과하는 액체에 통전을 수행할 수 있다.

배열된 복수 개의 전극에는 양극(+)이 접촉되고, 단일의 전극에는 음극(-)이 접촉될 수 있다. 그리고, 이와 반대로, 배열된 복수 개의 전극에는 음극(-)이 접촉되고, 단일의 전극에는 양극(+)이 접촉될 수 있다.

판독유로(511)를 통과하면서 전극부와 접촉한 액체에서는, 전기화학적 검출신호를 이용한 유전자 판독이 수행될 수 있다.

이 때, 전기화학적 검출은, 표지방식 또는 비표지방식 모두 사용 가능할 수 있다. 이에 대해서는 하단에서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 유전자 판독용 랩온어칩은, 액체가 유입되는 유입부 또는 액체가 배출되는 배출부(126)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

도3에서 보는 바와 같이, 제1유입부(123), 제2유입부(124), 제3유입부(125) 및 배출부(126)가 본 발명의 유전자 판독용 랩온어칩에 구비될 수 있다.

그리고, 제2유입부(124), 제3유입부(125) 또는 배출부(126)에는, 액체의 유입 또는 배출이 주사 장치에 의해 가능하도록 캡(150)이 결합할 수 있다.

이 때, 캡(150)은 고무 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 주사 바늘의 통과 시 액체의 누설이 되지 않는 소재는 모두 가능할 수 있다.

제1유입부(123)로는 판독대상의 유전자가 포함된 판독액체가 유입될 수 있고, 제2유입부(124)로는 워셔액이 유입될 수 있다. 그리고, 제3유입부(125)로는 버퍼액이 유입될 수 있다.

워셔액은, 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)에 의해 유전자 량이 증가한 판독액체와 합류하게 되고, 이에 따라, 농도가 증가한 판독액체에 대해 농도 저하 효과를 부여할 수 있다.

버퍼액은, 판독액체에 대해 전기화학적 검출신호를 이용한 유전자 판독이 가능하도록 하는 기능을 수행하고, 판독액체와 혼합되어 판독부(500)로 유동할 수 있다.

판독이 완료된 판독액체는, 배출부(126)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310) 또는 믹서커버(320)는 필름 형태일 수 있다.

그리고, 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)은 필름 형태일 수 있다.

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

채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310), 믹서커버(320), 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)은 합성수지로 형성될 수 있다.

채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310), 믹서커버(320), 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)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.

채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310), 믹서커버(320), 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)은 금속으로 형성될 수 있다.

채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310), 믹서커버(320), 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)은 유리로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 채널판(110), 상판(120), 하판(130), 믹서판(310), 믹서커버(320), 밸브판(410), 판독유로판(510) 또는 판독판(520)이 상기에 나열된 소재로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 혼성화유로(112)를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩에 대해 설명하기로 한다.

혼성화유로(112)를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩은, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)으로써, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부(100); 채널부(100)를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부(400); 채널부(100)에 구비되고, 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서(300); 채널부(100)와 결합하고, 유로와 접촉하는 필터(200); 필터(200)와 접촉하고, 혼성화가 수행되는, 유로 중 소정의 구간으로서의 혼성화유로(112); 및 채널부(100)를 유동하는 액체에 판독유로(511)를 제공하고, 판독유로(511)를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부(500);를 포함하여 이루어질 수 있다.

혼성화유로는 지그재그 형상을 구비할 수 있다.

혼성화유로는, 도1, 도2, 도3, 도4 및 도5에서 보는 바와 같이, 채널판혼성채널(112)과 상판채널(127)의 결합에 의해 형성되는 유로일 수 있다.

혼성화(hybridization)란, 근원이 서로 다른 두 개의 이중 가닥 DNA를 열처리하여 단일 가닥으로 만든 다음 이중가닥의 교잡된 DNA로 만드는 과정을 의미할 수 있다.

혼성화를 용이하게 수행하기 위해, 혼성화유로(112)는, 지그재그 형상을 구비하고, 또한 다른 유로 부위 보다 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 이는, 유동하는 액체의 속도를 줄여 혼성화가 일어나는데 용이하게 할 수 있다. 유동하는 액체의 속도를 줄이면, 단일 가닥의 DNA 간 접촉할 확률이 증가할 수 있기 때문이다.

필터(200)는, 전체 유로 중 어느 부위에든 접촉 가능하게 위치할 수 있으나, 기포 제거율을 증대시키기 위해서는 유속이 느려지는 혼성화유로(112)와 접촉하도록 위치하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 필터(100)가 혼성화유로의 일부분인 상판채널(241)을 유동하는 액체와 접촉할 수 있다.

이하, 챔버(116)를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩에 대해 설명하기로 한다.

챔버(116)를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩은, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)으로써, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부(100); 채널부(100)를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부(400); 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버(116); 채널부(100)에 구비되고, 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서(300); 채널부(100)와 결합하고, 유로와 접촉하는 필터(200); 및 채널부(100)를 유동하는 액체에 판독유로(511)를 제공하고, 판독유로(511)를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부(500);를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 믹서(300)는, 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간(140)이 하나 이상 구비되고, 와류공간(140)은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비할 수 있다. 그리고, 필터(200)는 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거할 수 있고, 챔버(116)에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행될 수 있다.

챔버(116)는, 유로 중 지그재그 형상의 구간일 수 있다.

챔버(116)는 유체를 일시적으로 저장하는 기능을 수행하므로, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 챔버(116)가 유로 중 소정의 구간으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 유로의 일측 및 유로의 타측과 연결되며 채널부(100)의 내부에 형성되는 소정의 공간일 수 있다.

본 발명의 유전자 판독용 랩온어칩은, 밸브부(400)와 챔버(116)를 둘러싸는 형상으로 채널부(100)에 타공되어 형성되며, 챔버(116)에 공급되는 열이 채널부(100)의 나머지 부위에 전달되는 것을 차단하는 열전달방지타공부(117)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

열전달방지타공부(117)에 의해 챔버(116)와 밸브부(400)의 일부위에만 열이 공급되고 채널부(100)의 다른 부위가 열의 영향을 받지 않아, 챔버(116)에서는 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)을 수행할 수 있고, 챔버(116)를 제외한 채널부(100)의 다른 부위를 유동하는 액체는 과도한 열에 의한 변질이 방지되면서 유동을 할 수 있다.

또한, 열전달방지타공부(117)에 의해 챔버(116)에 공급되는 열이 주위로 분산되지 않아, 중합효소 연쇄반응의 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 열판부를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩에 대해 설명하기로 한다.

열판부를 구비하는 유전자 판독용 랩온어칩은, 각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)으로써, 채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부(100); 채널부(100)를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부(400); 채널부(100)에 구비되고, 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서(300); 채널부(100)와 결합하고, 유로와 접촉하는 필터(200); 채널부(100)를 유동하는 액체에 판독유로(511)를 제공하고, 판독유로(511)를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부(500); 및 채널부(100) 상부면의 일부위 또는 채널부(100) 하부면의 일부위를 가열 또는 냉각시키는 열판부;를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 믹서(300)는, 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간(140)이 하나 이상 구비되고, 와류공간(140)은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비할 수 있다. 그리고, 필터(200)는 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거할 수 있다.

열판부는 상판(120)에 접촉되는 경우, 밸브커버(420)가 밀착되는 위치를 제외한 상판(120)의 나머지 부분에 접촉할 수 있다.

도3, 도5 및 도8에서 보는 바와 같이, 밸브판(410)은 제1밸브판홀(411-a) 및 제2밸브판홀(411-b)을 구비하고, 상판(120)은 제1상판홀(122a), 제2상판홀(122b), 제3상판홀(122c) 및 제4상판홀(122d)을 구비할 수 있다.

제1밸브판홀(411-a), 제1상판홀(122a) 및 제2상판홀(122b)을 이용하여 밸브유입유로(113)에서 유입된 액체가 챔버(116) 방향으로 유동하는 것을 제어할 수 있다. 그리고, 제2밸브판홀(411-b), 제3상판홀(122c) 및 제4상판홀(122d)을 이용하여 챔버(116) 측에서 밸브배출유로(114) 방향으로 유동하는 액체의 경로를 제어할 수 있다.

제1밸브판홀(411-a)과 제2밸브판홀(411-b) 상에 위치하는 밸브커버(420)를 가압하는 경우, 챔버(116)에 일시적으로 DNA를 포함한 액체가 저장될 수 있다.

챔버(116)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.

밸브판(410)은, 제1밸브판홀(411-a) 및 제2밸브판홀(411-b)을 구비하고, 제1밸브판홀(411-a)을 유동하는 유체와 제2밸브판홀(411-b)을 유동하는 유체의 유동 방향이 다를 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.

도10은 본 발명의 실시 예에 따른 필터(200)가 밀착된 랩온어칩에 대한 단면도이다.

도10에서 보는 바와 같이, 상판(120), 채널판(110) 및 하판(250)이 적층되고, 상판(120)의 상판채널(241) 상에 필터(200)가 접촉될 수 있다. 이에 따라, 필터(200)는 혼성화유로 일부의 상부에 밀착되고, 유로를 통해 유동하는 액체와 직접적으로 접촉하여, 액체에 존재하는 기포를 제거하는 기능을 수행할 수 있다.

이때, 필터(200)와 상판채널(127)이 형성된 상판(120) 일부위 사이에는, 접착을 위한 접착부(210)가 형성될 수 있다. 그리고, 액체와 필터(200)의 접촉을 위해 상판채널(120)의 형성과 동일한 타공부가 형성될 수 있다. 또한, 접착부(210)는, 양면테이프로 형성될 수 있다

이하, 믹서(300)에서의 믹싱(mixing) 방법에 대해 설명하기로 한다.

도11은 본 발명의 실시 예에 따른 믹서(300)의 단면도이다.

(도11의 화살표는 액체의 유동 경로를 의미한다.)

도11에서 보는 바와 같이, 채널판(110)을 통해 유동하는 액체는, 채널판(110)의 유로 일측인 채널판믹서홀의 일측(111-a)으로부터 하나의 상판믹서홀(121-a)을 통해 하나의 상판믹서홀(121-a)과 연결된 믹서판홀(311)로 유동한 후, 해당 믹서판홀(311)로부터 다른 상판믹서홀(121-b)을 통해 채널판(220)의 유로 타측인 채널판믹서홀의 타측(111-b)으로 유동할 수 있다. 이 때, 상판믹서홀(122)은 십자형, 일자형 등 소정의 형상으로 타공될 수 있고, 이러한 상판믹서홀(122)을 통과하면서 유동하는 액체는 와류(turbulenece) 운동을 할 수 있다.

여기서, 도11에서 보는 바와 같이, 하나의 상판믹서홀(121), 이러한 상판믹서홀(121)에 대응하는 믹서판홀(311) 및 하나의 상판믹서홀(121)에 대응하는 채널판믹서홀(111)이 결합하여 와류공간(230)이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 와류공간(140)은 하나 이상이 형성될 수 있다.

액체가 유동하는 경우, 액체가 혼성화유로(112)보다 믹서(300)를 먼저 통과하도록 믹서(300)가 위치할 수 있다. 믹서(300)에서는 혼합을 위한 와류 운동이 복수 회 수행되고, 이에 따라 기포 발생이 증가할 수 있다. 생성된 기포를 효율적으로 제거하여 실험 또는 검사하기 위해서 액체가 혼성화유로(112)보다 믹서(300)를 먼저 통과하도록 믹서(300)가 위치할 수 있다.

도4에서의 채널판믹서홀(111)를 참조하여 보는 바와 같이, 와류공간(140)은 2열로 배열될 수 있고, 도4 우측의 와류공간(140)은 일측열에 위치하는 것으로서 타측열의 와류공간(140)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 화살표가 상향으로 표시되어 타측열의 와류공간(140)으로 유동하는 액체를 표시할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 상판믹서홀(121)가 십자형, 일자형 등으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

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

도12는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브부(400)의 단면도이다.

도12의 (a)는 밸브커버(420)를 가압하지 않은 상태에 대한 도면이고, 도6의 (b)는 밸브커버(420)를 가압한 상태에 대한 도면이다. (화살표는 액체의 유동 여부 상태를 나타내고 있다.)

먼저, 판독액체가 유입될 수 있다.

도12의 (a)에서 보는 바와 같이, 유입된 판독액체는 유로단절구간(115)에 이르러 제1상판홀(122-a)을 통과하여 제1밸브판홀(411-a)로 유동할 수 있다. 그리고, 판독액체는, 밸브유입유로(113)에 제공되는 압력에 의해, 제1밸브판홀(411-a)로부터 제2상판홀(122-b)을 통과하여 다시 유로로 유동할 수 있다.

이 때, 도12의 (b)에서 보는 바와 같이, 제1밸브판홀(411-a)과 제2상판홀(122-b) 상에 위치한 밸브커버(420) 부위를 소정의 기구로 가압하면, 밸브유입유로(113)로 유입된 판독액체는 유로단절구간(115)에서 정지하게 될 수 있다.

그리고, 제1밸브판홀(411-a) 과 제2상판홀(122-b) 상에 위치한 밸브커버(420) 부위에 대한 가압을 해제하면, 유입된 판독액체는 유로단절구간(115) 이 후의 유로로 유동이 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 밸브커버(420)에 대한 가압 부위가 제1밸브판홀(411-a) 과 제2상판홀(122-b) 상에 위치한 밸브커버(420) 부위라고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1밸브판홀(411-a) 과 제1상판홀(122-a) 상에 위치한 밸브커버(420) 부위에 가압을 수행할 수도 있다.

제2밸브판홀(411-b), 제3상판홀(122-c) 및 제4상판홀(122-d)에서도 동일한 원리로 유로가 제어될 수 있다.

이하, 본 발명의 랩온어칩을 이용한 유전자 판독 방법에 대해 설명하기로 한다.

유전자 판독의 목적이 되는 타겟 DNA를 포함하며 중합효소 연쇄반응 과정과 다른 액체와의 혼합 과정을 수행한 판독 목적 액체는, 판독부(500)를 통과하며 유전자 판독될 수 있다.

이를 위해, 먼저, 워킹전극(523)에 프로브 DNA를 미리 심어놓을 수 있다.

유동 중인 판독 목적 액체는, 판독유로(511)를 지나면서 판독판(520)의 카운터전극(521) 및 워킹전극(523)에 접촉할 수 있다.

이때, 어느 하나의 워킹전극(523)에 있으며 타겟 DNA와 결합 가능한 프로브 DNA와 판독 목적 액체의 타겟 DNA가 결합할 수 있다. 이와 같은 결합에 의해, 판독판(520)의 각 전극에 대한 전류 값은 변화하게 되고, 이러한 변화 정도를 나타내는 신호레벨에 따라, 판독 목적 액체의 타겟 DNA 종류를 판독할 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 : 채널부 110 : 채널판
111 : 채널판믹서홀 112 : 채널판혼성채널
113 : 밸브유입유로 114 : 밸브배출유로
115 : 유로단절구간 116 : 챔버
117 : 열전달방지타공부 120 : 상판
121 : 상판믹서홀 122 : 상판홀
122-a : 제1상판홀 122-b : 제2상판홀
122-c : 제3상판홀 122-d : 제4상판홀
123 : 제1유입부 124 : 제2유입부
125 : 제3유입부 126 : 배출부
127 : 상판채널 130 : 하판
140 : 와류공간 150 : 캡
200 : 필터 210 : 접착부
300 : 믹서 310 : 믹서판
311 : 믹서판홀 320 : 믹서커버
400 : 밸브부 410 : 밸브판
411 : 밸브판홀 411-a : 제1밸브판홀
411-b : 제2밸브판홀 420 : 밸브커버
500 : 판독부 510 : 판독유로판
511 : 판독유로 520 : 판독판
521 : 카운터전극 522 : 레퍼런스전극
523 : 워킹전극

Claims

각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)에 있어서,
채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부;
상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부;
상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서;
상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 및
상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며,
상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항1에 있어서,
상기 채널부는,
상기 채널이 타공된 판재인 채널판,
상기 채널판의 상부면에 밀착되고, 상판믹서홀(hole)부와 상판채널이 타공된 판재인 상판, 및
상기 채널판의 하부면에 밀착되는 판재인 하판,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항2에 있어서,
상기 상판의 상기 상판채널 상에 상기 필터가 부착되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항2에 있어서,
상기 채널부는, 상기 상판 상부면에 밀착되고, 믹서판홀(hole)부가 타공된 판재인 믹서판,을 더 포함하며,
상기 와류공간은 채널판믹서홀, 상판믹서홀과 믹서판홀이 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항4에 있어서,
상기 믹서는, 상기 믹서판의 상부면에 밀착하는 믹서커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항5에 있어서,
상기 채널판, 상기 상판, 상기 하판, 상기 믹서판 또는 상기 믹서커버는 필름 형태인 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항1에 있어서,
상기 채널부는, 상판홀을 구비하고,
상기 밸브부는,
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 포함하고,
상기 밸브커버에 대한 가압 또는 가압 해제를 통해 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항7에 있어서,
상기 밸브판 또는 상기 밸브커버는, 필름 형태인 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항7에 있어서,
상기 채널부는 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 배출되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항9에 있어서,
상기 밸브판홀은, 상기 제1상판홀 상에 위치하는 부위의 면적과 상기 제2상판홀 상에 위치하는 부위의 면적이 다른 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항1에 있어서,
상기 판독부는,
타공되어 상기 판독유로를 구성하는 판독유로판, 및
상기 판독유로판의 상부면에 밀착하며, 전극부가 형성되어 유전자 판독을 수행하는 판독판,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항11에 있어서,
상기 판독유로판 또는 상기 판독판은, 필름 형태인 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항1에 있어서,
액체가 유입되는 유입부 또는 액체가 배출되는 배출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)에 있어서,
채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부;
상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부;
상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서;
상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터;
상기 필터와 접촉하고, 혼성화가 수행되는, 상기 유로 중 소정의 구간으로서의 혼성화유로; 및
상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며,
상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)에 있어서,
채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부;
상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부;
상기 유로 중 소정의 구간으로서, 유체를 일시적으로 저장하는 챔버;
상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서;
상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터; 및
상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며,
상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하고,
상기 챔버에서 중합효소 연쇄반응(PCR, Polymerase chain reaction)이 수행되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
청구항15에 있어서,
상기 밸브부와 상기 챔버를 둘러싸는 형상으로 상기 채널부에 타공되어 형성되며, 상기 챔버에 공급되는 열이 상기 채널부의 나머지 부위에 전달되는 것을 차단하는 열전달방지타공부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.
각각 다른 형상인 복수 개의 판재를 적층시켜 형성된 랩온어칩(Lap on a chip)에 있어서,
채널이 형성되어 유로를 제공하는 채널부;
상기 채널부를 유동하는 액체에 밸브유로를 제공하고, 상기 밸브유로를 폐쇄 또는 개방하는 밸브부;
상기 채널부에 구비되고, 상기 유로의 유동방향에 수직한 방향으로 액체를 유동시키는 믹서;
상기 채널부와 결합하고, 상기 유로와 접촉하는 필터;
상기 채널부를 유동하는 액체에 판독유로를 제공하고, 상기 판독유로를 통과하는 유전자를 판독하는 판독부; 및
상기 채널부 상부면의 일부위 또는 상기 채널부 하부면의 일부위를 가열 또는 냉각시키는 열판부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 믹서는, 상기 유로에서 유동 중인 액체를 와류(turbulenece) 운동시키기 위해 와류공간이 하나 이상 구비되고, 상기 와류공간은 와류 생성을 위한 소정의 형상을 구비하며,
상기 필터는 상기 유로에서 유동 중인 액체의 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독용 랩온어칩.