KR101929930B1 - Micro-fluidic device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세유체소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미세유체소자는 기판 상에 유체 상태의 시료가 유입되는 유입구, 시료가 통과하여 흐르는 마이크로 또는 나노 크기의 주채널 및 시료가 배출되는 유출구가 형성된 미세유체소자에 있어서, 유입구와 주채널 사이에는 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사(蛇)선 형태의 바이패스 유로 및 바이패스 유로에서 서로 다른 방향으로 흐르는 이웃하는 채널 사이의 채널 격벽에는 기포, 액포, 및 미세 입자 중 어느 하나 이상을 여과시키는 복수의 여과 유로가 형성된 여과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microfluidic device. The microfluidic device according to the present invention includes an inlet through which a fluid sample flows on a substrate, a microchannel main channel through which the sample flows, and an outlet through which the sample is discharged In the microfluidic device, a bypass line in the form of a serpentine line in which the moving direction is repeatedly changed between the inlet and the main channel, and a channel partition wall between neighboring channels flowing in different directions in the bypass line, And a filtration section in which a plurality of filtration channels for filtering at least one of liquid droplets, fine droplets, and fine particles is formed.

Description

미세유체소자{MICRO-FLUIDIC DEVICE}[0001] MICRO-FLUIDIC DEVICE [0002]

본 발명은 미세유체소자에 관한 것으로서, 보다 자세히는 바이오칩(biochip), 진단소자, 랩온어칩(lab on a chip) 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 등과 같이 마이크로 또는 나노 크기의 미세 채널에 유체가 흐르도록 하는 기능이 요구되는 미세유체소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microfluidic device, and more particularly, to a microfluidic device having micro or nano-sized microchannels, such as a biochip, a diagnostic device, a lab on a chip or a MEMS To the microfluidic device.

최근에 널리 개발되고 있는 바이오칩(biochip), 진단소자, 랩온어칩(lab on a chip) 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 등에는 유체 상태의 시료가 흐르도록 하는 마이크로 또는 나노 크기의 미세 채널이 형성된다. Microchannel or nano-sized microchannels, which allow fluid samples to flow, are widely used in biochips, diagnostic devices, lab-on-a-chip or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) .

이러한 미세 채널이 형성된 미세유체소자를 사용할 때, 시료의 준비과정, 시료의 공급과정 또는 시료가 소자 내부에서 흘러가는 과정 등에 있어서 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등이 발생할 수가 있다. 이때, 이러한 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등에 의해 미세 채널이 막히는 현상이 빈번하게 발생한다. 이와 같이 미세 채널이 막히는 경우 미세 채널이 적용되는 소자가 정상적으로 작동하지 않거나 기능이 저하되는 심각한 문제가 발생할 수 있다. When a microfluidic device having such a microchannel is used, bubbles, liquid droplets, or minute particle type impurities may be generated in preparation of a sample, a process of supplying a sample, or a process of flowing a sample inside the device. At this time, microchannels are frequently clogged by such bubbles, liquid vacuoles, or fine particle type impurities. If the microchannels are clogged in this manner, the microchannel-applied device may not operate normally or may suffer serious problems such as deterioration of function.

따라서, 관련 소자의 성능을 안정적으로 유지하기 위해서는 이러한 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등에 의해 미세 채널이 막히는 현상을 해결하는 것이 필요하다. Therefore, in order to stably maintain the performance of the related device, it is necessary to solve the phenomenon that the microchannels are clogged by such bubbles, liquid crystals or fine particle type impurities.

공개특허 10-2010-0020394≪ tb >

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주채널을 막을 수 있는 기포, 액포 및 미세 입자 등을 주채널에 도달하기 전에 미리 여과시키거나 제거하여 상기 여과된 물질에 의해 주채널이 막히는 현상을 방지할 수 있는 미세유체소자를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve such conventional problems, and it is an object of the present invention to solve the problems of the prior art by providing a method of filtering or removing bubbles, Thereby preventing the main channel from clogging.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 형성되어 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사(蛇)선 형태의 유로인 바이패스 유로; 및 상기 바이패스 유로에서 서로 다른 방향으로 흐르는 이웃하는 유로 사이의 격벽에 형성되며, 상기 바이패스 유로에 공급된 시료 중에서 기포, 액포, 및 미세 입자 중 어느 하나 이상을 여과시키는 여과 유로를 포함하는 미세유체소자에 의해 달성될 수 있다. According to the present invention, the above object can be accomplished by providing a bypass flow path formed in a substrate and being a serpentine line flow path in which the moving direction is repeatedly changed left and right; And a filtration flow path formed in a partition wall between neighboring flow paths flowing in different directions in the bypass flow path and filtering at least one of bubbles, liquid drops, and fine particles in the sample supplied to the bypass flow path. Can be achieved by a fluid device.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 형성되어 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사(蛇)선 형태의 유로인 바이패스 유로; 및 상기 바이패스 유로에서 서로 다른 방향으로 흐르는 이웃하는 유로 사이에는 격벽이 형성되며, 상기 격벽이 상부와 이격되어 형성되는 미세 틈으로서 상기 바이패스 유로에 공급된 시료 중에서 기포, 액포, 및 미세 입자 중 어느 하나 이상을 여과시키는 여과 유로를 포함하는 미세유체소자에 의해 달성될 수 있다. According to the present invention, the above object can also be accomplished by providing a bypass flow path, which is a serpentine flow path formed on a substrate and in which the moving direction is repeatedly changed in a lateral direction; And baffles, vacuoles, and fine particles in the sample supplied to the bypass flow path as fine gaps formed by the partition walls being spaced apart from the upper portion, And a filtration flow path for filtering at least one of the plurality of filtration channels.

여기서, 상기 여과 유로의 크기는 상기 바이패스 유로의 크기보다 작은 것이 바람직하다. Here, the size of the filtration flow path may be smaller than the size of the bypass flow path.

여기서, 상기 기판은 상기 바이패스 유로와 상기 여과 유로를 형성하는 격벽이 형성된 제 1 기판 및 상기 제 1 기판을 덮는 제 2 기판을 포함하여 형성될 수 있다. Here, the substrate may include a first substrate having a partition wall defining the bypass flow path and the filtration flow path, and a second substrate covering the first substrate.

여기서, 상기 기판의 측면과 상기 바이패스 유로를 연결하는 관통구로서 상기 기포를 외부로 배출하는 벤트부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a vent portion for discharging the bubble to the outside as a through-hole connecting the side surface of the substrate and the bypass flow path.

여기서, 상기 격벽은 이격되어 배치되는 복수의 마이크로 원기둥으로 형성되고, 이웃하는 상기 마이크로 원기둥 사이의 틈 사이로 상기 여과 유로를 형성할 수가 있다. Here, the partition may be formed of a plurality of microcylinders spaced apart from each other, and the filtration channel may be formed between gaps between adjacent microcylinders.

여기서, 상기 여과 유로는 상기 격벽에 형성된 복수의 미세 틈으로 형성되고, 상기 여과 유로의 입구쪽에는 여과되는 물질을 포집하는 공간인 포집부가 형성될 수 있다. Here, the filtration flow path may be formed of a plurality of fine gaps formed in the partition wall, and a collecting part may be formed on the inlet side of the filtration flow path, which is a space for collecting the filtered material.

여기서, 상기 여과 유로는 상기 격벽에 형성된 복수의 미세 틈으로 형성되고, 상기 미세 틈은 여과되는 물질이 포집되도록 상기 시료가 흐르는 경로를 따라 단면적이 점차적으로 작아지도록 형성될 수 있다.Here, the filtration channel may be formed of a plurality of fine gaps formed in the partition, and the fine gaps may be formed such that the cross-sectional area of the fine gap gradually decreases along a path through which the sample flows to collect the filtered material.

여기서, 상기 기판에 상기 시료가 유입되는 유입구; 상기 시료가 통과하여 흐르는 마이크로 또는 나노 크기의 주채널; 및 상기 시료가 배출되는 유출구를 더 포함하며, 상기 여과 유로를 포함하는 바이패스 유로는 상기 유입구와 상기 주채널 사이에 형성될 수 있다. An inlet through which the sample flows into the substrate; A micro- or nano-sized main channel through which the sample flows; And an outlet through which the sample is discharged, wherein a bypass flow path including the filtration flow path may be formed between the inlet and the main channel.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 형성되어 액체 시료를 이동시키는 유로; 및 상기 기판의 측면과 상기 유로를 연결하는 관통구로서 상기 시료에 형성된 기포를 외부로 배출하는 벤트부를 포함하는 미세유체소자에 의해 달성될 수가 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including: a flow path formed on a substrate to move a liquid sample; And a vent portion for discharging the bubble formed in the sample to the outside as a through-hole connecting the side surface of the substrate and the flow path.

여기서, 상기 유로는 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사(蛇)선 형태의 유로일 수 있다. Here, the flow path may be a serpentine flow path in which the moving direction is repeatedly changed in the lateral direction.

여기서, 상기 관통구의 내부에는 복수의 나노 기둥이 형성될 수가 있다. Here, a plurality of nano pillars may be formed in the through-hole.

여기서, 상기 벤트부가 형성된 상기 기판의 측면에 음압을 형성하는 음압 형성부를 더 포함할 수가 있다. The apparatus may further include a negative pressure forming part for forming a negative pressure on a side surface of the substrate on which the vent part is formed.

상기한 바와 같은 본 발명의 미세유체소자에 따르면 시료에 포함되어 있는 기포, 액포 또는 미세 입자를 주채널에 도달하기 전에 미리 여과시킴으로써 주채널이 막히는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다. According to the microfluidic device of the present invention as described above, it is possible to prevent clogging of the main channel by pre-filtering the bubbles, vacuole, or fine particles contained in the sample before reaching the main channel.

또한, 바이패스 유로를 형성하는 격벽에 복수의 여과 유로를 형성하도록 함으로써 바이패스 유로의 경로를 따라 많은 양의 물질을 여과시킬 수 있다는 장점도 있다. Further, since a plurality of filtration flow paths are formed in the partition walls forming the bypass flow path, a large amount of material can be filtered along the path of the bypass flow path.

또한, 주채널을 포함하는 미세유체소자의 성형 공정에서 시료에 포함되어 있는 기포, 액포 또는 미세 입자를 여과시키는 여과부를 동시에 구현함으로써, 추가적인 부품이나 공정없이 효율적으로 기포 등의 제거가 가능하다는 장점도 있다. In addition, the advantage of being able to efficiently remove bubbles or the like without additional parts or processes by simultaneously realizing bubbles, liquid vacuums, or filtration parts for filtering fine particles contained in the sample in the molding process of the microfluidic device including the main channel have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 여과부의 일부를 확대하여 도시한 것으로 여과 유로를 형성하는 격벽의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 여과 유로를 형성하는 격벽의 다른 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는 여과 유로를 형성하는 격벽의 또 다른 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 A-A를 따라 자른 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도 1의 A-A를 따라 자른 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 측면도의 일부분으로 벤트부를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 측면도의 일부분으로 벤트부의 다른 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 3의 실시예에 있어서 여과부에서의 시료의 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 도 4의 실시예에 있어서 여과부에서의 시료의 흐름을 도시한 도면이다.
1 is a schematic view illustrating a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged view of a part of the filtration unit of Fig. 1, and is a view showing an embodiment of a partition wall for forming a filtration flow path.
3 is a view showing another embodiment of the partition wall forming the filtration flow path.
4 is a view showing another embodiment of the partition wall forming the filtration channel.
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a vent portion as a part of the side view of FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the vent portion as a part of the side view of FIG. 1. FIG.
Fig. 9 is a view showing the flow of the sample in the filtration section in the embodiment of Fig. 3;
Fig. 10 is a view showing the flow of the sample in the filtration section in the embodiment of Fig. 4;

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of the embodiments are included in the detailed description and the drawings.

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 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 미세유체소자를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a microfluidic device according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 여과부의 일부를 확대하여 도시한 것으로 여과 유로를 형성하는 격벽의 일 실시예를 도시하는 도면이고, 도 3은 여과 유로를 형성하는 격벽의 다른 일 실시예를 도시하는 도면이고, 도 4는 여과 유로를 형성하는 격벽의 또 다른 일 실시예를 도시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 A-A를 따라 자른 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도 1의 A-A를 따라 자른 단면을 도시한 도면이고, 도 7은 도 1의 측면도의 일부분으로 벤트부를 도시한 도면이고, 도 8은 도 1의 측면도의 일부분으로 벤트부의 다른 일 실시예를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a view schematically showing a microfluidic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a part of the filtration part of FIG. 1 and shows an embodiment of a partition wall forming a filtration flow path FIG. 3 is a view showing another embodiment of the partition wall forming the filtration flow path, FIG. 4 is a view showing another embodiment of the partition wall forming the filtration flow path, and FIG. 5 is a cross- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 8 is a partial view of the side view of FIG. 1 showing another embodiment of the vent portion. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자(100)는 작은 기판 위에 DNA, 단백질 등의 생물 분자들을 결합시켜 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석해 낼 수 있는 미세유로 기반의 바이오칩(biochip), 마이크로 혹은 나노크기의 채널, 혼합기, 펌프, 및 밸브 기능의 구조 등을 단일 칩에 집적화하여 기존의 실험실에서 할 수 있는 실험 또는 분석을 극소량의 시료로 고속, 고효율로 수행할 수 있도록 하는 랩온어칩(lab on a chip), 미세 유로를 이용한 유동 제어 등이 요구되는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 또는 혈액과 같은 극소량의 생체액의 성분 분리 및 분석을 수행하는 진단 소자 등의 일부 또는 전체를 구성하는 소자(100)로 유체 상태의 시료가 흐르는 미세 채널이 기판(110) 상에 형성된다. The microfluidic device 100 according to an embodiment of the present invention includes a microchannel-based biochip capable of analyzing gene defects, protein distribution, and reaction patterns by binding biological molecules such as DNA and proteins onto a small substrate, , A micro-or nano-sized channel, a mixer, a pump, and a structure of a valve function on a single chip so that experiments or analyzes that can be performed in a conventional laboratory can be performed with a very small sample at high speed and high efficiency. A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element requiring a chip on a chip, a flow control using a micro flow path, or a diagnostic element for performing separation and analysis of a very small amount of biological fluid such as blood Microchannels are formed on the substrate 110 through which a fluid sample flows to the element 100 constituting the microchannel.

기판(110)은 플라스틱, 유리 등으로 만들어질 수가 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(110) 상에는 유체 상태의 시료가 유입되는 유입구(120) 및 시료가 통과하여 흐르는 주채널(140) 및 주채널(140)을 통과한 시료가 외부로 배출되도록 하는 유출구(150)가 형성될 수 있다. The substrate 110 may be made of plastic, glass, or the like, but is not limited thereto. An inlet 120 through which a fluid sample flows and a main channel 140 through which the sample flows and an outlet 150 through which the sample passed through the main channel 140 are discharged to the outside are formed on the substrate 110 .

도 1에 도시되어 있는 것과 같이 주채널(140)은 나노 또는 마이크로 크기의 미세 채널로 사(蛇)선 형태로 좌우로 이동방향이 반복적으로 바뀌도록 형성될 수가 있다. As shown in FIG. 1, the main channel 140 may be formed to have a nano- or micro-sized microchannel so that the moving direction of the main channel 140 is changed repeatedly in the form of a serpentine line.

본 발명에 따른 미세유체소자(100)는 유입구(120)와 주채널(140) 사이에 여과부(130)가 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 유입구(120)를 통해 유입되는 시료에는 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)이 포함되거나 발생할 수가 있다. 이러한 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)은 유체 상태의 시료가 주채널(140) 내에서 유동할 때 시료의 유동을 막을 수가 있다. 따라서, 본 발명에서는 주채널(140)의 전단부에 여과부(130)를 형성하도록 하여 미세한 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)을 여과시켜 주채널(140)에 유입되는 것을 차단함으로써, 주채널(140)에서 시료의 유동이 막히는 문제를 해결할 수 있도록 한다. The microfluidic device 100 according to the present invention may have a filtration part 130 formed between the inlet 120 and the main channel 140. As described above, the sample introduced through the inlet 120 may include or may include bubbles, liquid drops, or impurities in the form of fine particles. Such bubbles, vacuoles, or impurities in the form of fine particles 200 can prevent the flow of the sample when the fluid sample flows in the main channel 140. Accordingly, in the present invention, the filtration part 130 is formed at the front end of the main channel 140 to filter out fine bubbles, liquid fine particles, or impurities in the form of fine particles 200 to prevent them from flowing into the main channel 140 So that the problem of clogging of the flow of the sample in the main channel 140 can be solved.

본 실시예에서는 유입구(120)와 주채널(140) 사이에 여과부(130)가 형성된 유체입자소자(100)에 대해서 설명을 하나, 유과부(130) 만으로 구성되는 유체입자소자를 형성하여 다른 소자에 별도로 연결하여 사용할 수도 있다. The fluid particle device 100 in which the filtration part 130 is formed between the inlet 120 and the main channel 140 will be described. However, a fluid particle device composed of only the fluid part 130 is formed, It is also possible to connect them separately to the device.

여과부(130)는 유입구(120)와 주채널(140) 사이를 연결하는 미세 채널(132)로 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 좌우로 시료의 이동 방향이 반복적으로 바뀌도록 하는 사(蛇)선 형태의 미세 채널(132)로 형성될 수가 있다. 좌우로 시료의 이동 방향의 반복적으로 바뀌게 형성됨에 따라서 이웃하는 서로 다른 방향으로 시료가 흐르는 채널(132) 사이에는 격벽(133)이 형성될 수가 있다. 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 기판(110)의 좌우에서 연장되는 격벽(133)이 교대로 형성됨에 따라서 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사선 형태의 채널(132)이 형성될 수 있다. 이하, 격벽(133)에 의해 형성되는 채널(132)을 바이패스 유로(132)라고 칭하기로 한다. The filtration unit 130 is formed as a microchannel 132 connecting the inlet 120 and the main channel 140. It is preferable that the direction of movement of the sample is changed repeatedly as shown in FIG. The microchannel 132 may be formed as a serpentine line. The barrier ribs 133 may be formed between the channels 132 through which the sample flows in the neighboring different directions. As shown in FIG. 1, partition walls 133 extending from left and right sides of the substrate 110 are alternately formed, so that a slanted channel 132 in which the moving direction is repeatedly changed can be formed. Hereinafter, the channel 132 formed by the partition 133 will be referred to as a bypass flow path 132. [

여기서, 좌우 방향이라고 함은 설명의 편의를 위한 것으로, 도시되어 있는 것과 같이 유입구(120)와 유출구(150)를 연결하는 방향을 상하로 정의하였을 때를 기준으로 좌우로 의미한다. Here, the left and right directions are for the sake of convenience of description, and mean, as shown in the drawing, the direction connecting the inlet 120 and the outlet 150 is defined as a left-right direction when the upper and lower directions are defined.

이때, 본 발명에서는 바이패스 유로(132)를 형성하는 격벽(133)에는 격벽(133)의 길이 방향을 따라 복수의 여과 유로(134)가 형성될 수가 있다. 유입구(120)를 통해 유입된 시료는 바이패스 유로(132)의 경로를 따라 유동하게 되는데, 그 일부는 격벽(133)에 형성된 여과 유로(134)를 통과하여 지나갈 수가 있다. 이 과정에서 시료에 포함되어 있는 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)이 여과 유로(134)를 통해 여과될 수가 있다. 이때, 여과 유로(134)의 폭 또는 단면적은 여과하고자 하는 물질인 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)의 크기보다 작게 형성하도록 하여 여과되는 물질(200)을 제외한 나머지 시료들은 여과 유로(134)를 통해 통과할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In the present invention, a plurality of filtration flow paths 134 may be formed in the partition 133 forming the bypass flow path 132 along the longitudinal direction of the partition 133. The sample flowing through the inlet port 120 flows along the path of the bypass flow path 132. Part of the sample flows through the filtration flow path 134 formed in the partition 133. In this process, the bubbles, liquid droplets, or impurities in the form of fine particles 200 contained in the sample can be filtered through the filtration flow path 134. At this time, the width or cross-sectional area of the filtration channel 134 is formed to be smaller than the size of the bubble, liquid crystal or impurity in the form of fine particles 200, which is a substance to be filtered, (134). ≪ / RTI >

여과되는 물질(200)을 효과적으로 포집하기 위한 여과 유로(134)의 다양한 형상들을 도 2 내지 도 4를 참조로 설명하기로 한다. Various shapes of the filtration channel 134 for effectively trapping the material 200 to be filtered will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

도 2에 도시되어 있는 것과 같이 격벽(133a)은 소정의 간격을 가지도록 이격 배치되는 복수의 마이크로 원기둥으로 형성될 수가 있다. 일렬로 배열된 마이크로 원기둥은 격벽(133a)을 형성하고, 이웃하는 격벽(133a) 사이의 유로가 바이패스 유로(132)를 형성하게 된다. 이때, 일렬로 배열된 마이크로 원기둥에 있어서 이웃하는 마이크로 원기둥 사이의 틈으로 여과 유로(134)를 형성할 수가 있다. 마이크로 원기둥의 단면적이 원형으로 형성됨에 따라서 시료가 흐르는 경로를 따라 여과 유로(134)는 단면적이 점점 작아지다가 마이크로 원기둥의 중심을 연결하는 지점에서 최소가 되었다가 다시 커지는 형태로 형성될 수가 있다. As shown in FIG. 2, the barrier ribs 133a may be formed of a plurality of microcylinders spaced apart with a predetermined gap. The micro cylinders arranged in a line form the partition 133a and the flow path between the adjacent partition 133a forms the bypass flow path 132. [ At this time, in the microcylinders arranged in a line, the filtration flow path 134 can be formed in the gap between the adjacent microcylinders. As the sectional area of the microcylindrical body is formed in a circular shape, the filtration flow path 134 may be formed to have a small cross-sectional area along with the flow path of the sample, and to be minimized at a point connecting the centers of the microcylindrical bodies.

따라서, 여과 유로(134)의 단면적이 점점 작아지는 영역에서 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)은 여과 유로(134)를 통과하지 못하고 포집될 수가 있다. Therefore, in the region where the cross-sectional area of the filtration channel 134 becomes smaller, bubbles, liquid crystal, or impurities in the form of fine particles 200 can be collected without passing through the filtration channel 134.

또한, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 바이패스 유로(132)를 형성하는 격벽(133b)에 형성된 미세 틈으로 여과 유로를 형성할 수가 있고, 이때 시료가 흐르는 경로를 따라 단면적이 점차 작아지도록 여과 유로(134)가 형성되는 것이 바람직하다. 도 3에서는 여과 유로(134)의 단면적이 점차적으로 작아지도록 테이퍼진 경사 벽면이 형성되어 있는데, 여과 유로(134)의 형상은 단면적이 점차 작아지도록 형성된다면 도 3의 형상에 한정되는 것은 아니다. 3, the filtration flow path can be formed in the fine gaps formed in the partition 133b forming the bypass flow path 132. In this case, the cross-sectional area of the filtration flow path is gradually decreased along the path along which the sample flows, It is preferable that the first electrode layer 134 is formed. In FIG. 3, the tapered inclined wall surface is formed so that the cross-sectional area of the filtration path 134 gradually decreases. The shape of the filtration path 134 is not limited to the shape of FIG. 3 as long as the cross-sectional area is gradually decreased.

바이패스 유로(132)를 따라 시료가 유동할 때 일부는 여과 유로(134)를 향하게 된다. 이때, 시료에 포함된 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)도 함께 여과 유로(134)를 향하여 이동하게 된다. 이때, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 여과 유로(134)의 단면적이 점차로 작아짐에 따라서 여과 유로(134)의 입구단과 출구단의 단면적이 상이하게 되는데, 출구단의 크기보다 더 큰 크기를 가지는 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)은 여과 유로(134)를 통과하지 못하고 여과 유로(134) 상에 포집될 수가 있다. When the sample flows along the bypass flow path 132, a part thereof is directed to the filtration flow path 134. At this time, bubbles, liquid vacuums, or impurities in the form of fine particles 200 included in the sample are also moved toward the filtration flow path 134. 3, the cross-sectional areas of the inlet end and the outlet end of the filtration flow path 134 are different from each other as the cross-sectional area of the filtration flow path 134 gradually becomes smaller. As shown in FIG. 3, Impregnated particles 200 in the form of liquid or fine particles can be collected on the filtration channel 134 without passing through the filtration channel 134.

나아가, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 바이패스 유로(132)를 형성하는 격벽(133c)에 형성된 미세 틈으로 여과 유로를 형성할 수가 있는데, 이때 입구단에는 여과되는 물질인 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불술물 등(200)의 크기보다 크게 형성되어 여과 물질(200)을 포집할 수 있도록 하는 공간을 제공하는 포집부(135)가 형성될 수가 있다. 포집부(135) 후단에 위치하는 미세 틈(136)은 포집부(135)보다 단면적이 작도록 형성되어 포집부(135) 후단의 미세 틈(136)을 통해서는 여과된 시료가 흘러나가게 된다. Further, as shown in FIG. 4, the filtration flow path can be formed in the fine gap formed in the partition 133c forming the bypass flow path 132. In this case, the filtration flow path can be formed by bubbles, A collecting part 135 may be formed which is formed to be larger than the particle size of the inorganic substance 200 and provides a space for collecting the filtering substance 200. The fine gaps 136 located at the rear end of the collecting part 135 are formed to have a smaller cross sectional area than the collecting part 135 so that the filtered sample flows out through the fine gaps 136 at the rear end of the collecting part 135.

따라서, 포집부(135)에는 여과되는 물질(200)인 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)은 포집되고 이를 제외한 나머지 시료는 후단의 미세 틈(136)을 통해 통과하게 된다. Accordingly, bubbles, liquid droplets, or impurities in the form of fine particles 200, which are the substances 200 to be filtered, are collected in the collecting unit 135, and the remaining samples are passed through the fine gaps 136 at the rear end.

도 2 내지 도 4를 참조로 설명한 실시예에서는 격벽(133)에 형성된 여과 유로를 통해 기포, 액포 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)을 여과시키는 것을 설명하였으나, 이하 도 5 내지 도 6을 참조로 또 다른 형태의 여과 유로를 설명하기로 한다. In the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 4, bubbles, liquid drops, or impurities in the form of fine particles 200 are filtered through the filtration flow path formed in the partition 133. However, as shown in FIGS. 5 to 6 Another type of filtration flow path will be described.

본 발명에 따른 미세유체소자(100)는 상하에 위치하는 두 기판(112, 114)의 결합으로 형성될 수가 있다. 즉, 제 1 기판(112)에는 음각으로 파인 면상에 바이패스 유로(132)와 여과 유로(134)를 형성하도록 하는 격벽(133)이 형성되고, 제 1 기판(112)의 상부면을 제 2 기판(114)이 덮어 결합함으로써 제 1 기판(112)과 제 2 기판(114) 사이에 바이패스 유로(132) 및 여과 유로(134)가 형성된 미세유체소자(100)를 제작할 수가 있다. The microfluidic device 100 according to the present invention can be formed by coupling two substrates 112 and 114 located on the upper and lower sides. That is, the first substrate 112 is provided with a partition wall 133 for forming a bypass flow path 132 and a filtration flow path 134 on a fine-grained surface, and the upper surface of the first substrate 112 is divided into a second The microfluidic device 100 having the bypass flow path 132 and the filtration flow path 134 formed between the first substrate 112 and the second substrate 114 can be manufactured by covering and bonding the substrate 114.

이때, 본 발명에서는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 격벽(133)의 상면이 제 2 기판(114)과 접촉하도록 하여 격벽(133)과 제 2 기판(114) 사이에 틈이 형성되지 않을 수도 있고, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 격벽(133)과 제 2 기판(114) 사이에는 소정 간격 이격되어 수평의 미세 틈(134b)이 형성되도록 할 수도 있다. 5, a gap may not be formed between the barrier rib 133 and the second substrate 114 such that the upper surface of the barrier rib 133 is in contact with the second substrate 114, , A horizontal fine gap 134b may be formed between the barrier rib 133 and the second substrate 114 by a predetermined distance as shown in FIG.

이 수평의 미세 틈이 여과 유로(134b)를 형성하여 미세 틈(134b) 사이로 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불술물 등(200)을 제외한 시료만 흘러나가도록 할 수가 있다. 이때, 수평의 미세 틈이 형성하는 여과 유로(134b)는 도 2 내지 도 5를 참조로 설명한 격벽(133)에 형성된 여과 유로(133a)와 함께 형성될 수도 있고, 독립적으로 형성될 수도 있다. This horizontal fine gap forms the filtration flow path 134b so that only the sample excluding bubbles, liquid droplets, or the impurity substance 200 in the form of fine particles can flow out through the fine gaps 134b. At this time, the filtration flow path 134b formed by horizontal fine gaps may be formed together with the filtration flow path 133a formed in the partition 133 described with reference to FIGS. 2 to 5, or may be formed independently.

또한, 본 발명에 따른 미세유체소자는 벤트부(138)를 더 포함할 수가 있다. 도 1 및 도 7 내지 도 8을 참조로 설명을 하면, 벤트부(138)는 기판의 측면과 바이패스 유로(132)를 연결하는 관통구로서 여과부(130) 내 시료에 포함된 기포를 미세유체소자(100) 외부로 배출하도록 한다. The microfluidic device according to the present invention may further include a vent portion 138. Referring to FIGS. 1 and 7 to 8, the vent portion 138 is a through-hole connecting the side surface of the substrate and the bypass flow path 132, To be discharged to the outside of the fluid device 100.

이때, 벤트부(138)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 바이패스 유로(132)의 경로 방향이 전환되는 부분에 형성되는 것이 바람직하고, 주채널(140)에도 형성될 수가 있다. 또한, 도 1에서 벤트부(138)는 사선 형태의 바이패스 유로(132) 또는 주채널(140) 상에 형성되어 있는 것을 도시하고 있으나, 기판(110)에 형성된 유로와 기판(110)의 측면 사이를 연결하는 관통구의 형태로 사선 형태 이외의 다양한 형태의 유로를 가지는 미세유체소자(100)에도 적용되어, 유로를 따라 흐르는 시료에 포함된 기포를 미세유체소자 외부로 배출할 수가 있다. At this time, as shown in FIG. 1, the vent portion 138 is preferably formed at a portion where the path direction of the bypass flow path 132 is switched, and may also be formed in the main channel 140. 1, the bent portion 138 is formed on the diagonal bypass channel 132 or the main channel 140. However, since the channel formed on the substrate 110 and the side surface of the substrate 110 The bubbles included in the sample flowing along the flow path can be discharged to the outside of the microfluidic device.

벤트부(138)는 소수성의 미세한 틈으로 액체인 시료의 유출은 차단하면서 기체만 미세유체소자(100)의 외부로 배출되도록 한다. 벤트부(138)의 폭과 높이는 바이패스 유로(132)와 비교하여 아주 미세하게 형성되는 것이 바람직하고, 이때 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 벤트부(138)의 내부에는 나노 사이즈의 기둥(pillar)(139)가 형성되어 액체인 시료의 유출을 효과적으로 차단시킬 수가 있다. The vent portion 138 allows the gas to be discharged to the outside of the microfluidic device 100 while blocking the leakage of the liquid sample through the fine hydrophobic gap. The width and height of the vent portion 138 are preferably formed to be finer than the bypass flow path 132. At this time, as shown in FIG. 7, a nano-sized pillar ) 139 may be formed to effectively block the outflow of the liquid sample.

또한, 도시되어 있지 않지만 벤트부(138)의 바깥에 음압을 형성하는 음압 형성부가 형성될 수 있는데, 미세유체소자(100)의 내외부의 압력차이에 의해 시료에 포함된 기포를 효과적으로 외부로 배출시킬 수가 있다.Although not shown, a negative pressure forming portion that forms a negative pressure outside the vent portion 138 may be formed. Due to the pressure difference between the inside and the outside of the microfluidic device 100, the bubbles contained in the sample can be effectively discharged to the outside There is a number.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자(100)의 작동을 설명하기로 한다. Hereinafter, operation of the microfluidic device 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 도 3의 실시예에 있어서 여과부에서의 시료의 흐름을 도시한 도면이고, 도 10은 도 4의 실시예에 있어서 여과부에서의 시료의 흐름을 도시한 도면이다. FIG. 9 is a view showing the flow of the sample in the filtration section in the embodiment of FIG. 3, and FIG. 10 is a diagram showing the flow of the sample in the filtration section in the embodiment of FIG.

유입구(120)를 통해 유체 상태의 시료가 유입되면 유체는 여과부(130)를 통과하게 된다.When the fluid sample flows through the inlet 120, the fluid passes through the filtration unit 130.

이때, 여과부(130)에서 시료의 주요한 유동은 전술한 바이패스 유로(132)를 통해 사선 형태로 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 경로를 따라 이동하게 된다. 또한, 바이패스 유로(132)를 따라 유동하는 시료의 일부는 바이패스 유로(132)를 형성하는 격벽(133) 및 격벽(133)과 제 2 기판(114) 사이에 형성된 여과 유로(134)를 따라 여과되어 이동하게 된다. 이때, 도 3을 참조로 전술한 바와 같이 격벽(133)에만 여과 유로(134)가 형성될 수도 있고, 또한 도 4를 참조로 전술한 바와 같이 격벽(133)에 형성되는 여과 유로(133a)와 함께 격벽(133)과 제 2 기판(114) 사이의 수평의 틈으로 여과 유로(133b)가 형성될 수도 있다.At this time, the main flow of the sample in the filtration unit 130 moves along the path in which the moving direction is repeatedly changed in the diagonal direction through the bypass flow path 132 described above. Part of the sample flowing along the bypass flow path 132 includes the partition 133 forming the bypass flow path 132 and the filtration flow path 134 formed between the partition 133 and the second substrate 114 Filtered and moved. 3, the filtration flow path 134 may be formed only in the partition 133, and the filtration flow path 133a formed in the partition 133 as described above with reference to FIG. 4 And the filtration flow path 133b may be formed in the horizontal gap between the partition 133 and the second substrate 114 together.

따라서, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이 여과부(130) 내에서는 바이패스 유로(132)의 방향을 따라 이동하는 유동과 여과 유로(134)를 따라 이동하는 유동이 복합적으로 발생하게 된다. Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, a flow that moves along the direction of the bypass flow path 132 and a flow that moves along the filtration flow path 134 are generated in a complex manner within the filtration part 130 .

바이패스 유로(132)를 따라 유동하는 시료의 일부가 여과 유로(134)를 따라 이동할 때 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)도 여과 유로(134)를 향하여 이동하게 된다. 이때, 여과 유로(134) 상에 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)이 포집되어 시료가 여과될 수가 있다. 여과 물질(200)이 용이하게 포집될 수 있도록 하는 여과 유로(134)의 형상은 전술한 도 2 내지 도 4와 같은 형태로 형성되는 것이 바람직하다.When a part of the sample flowing along the bypass flow path 132 moves along the filtration flow path 134, bubbles, liquid drops, or impurities in the form of fine particles 200 also move toward the filtration flow path 134. At this time, bubbles, liquid vacuoles, or impurities 200 in the form of fine particles are collected on the filtration channel 134, and the sample can be filtered. It is preferable that the shape of the filtration channel 134 that enables the filtration material 200 to be easily collected is formed in the shape as shown in Figs. 2 to 4 described above.

이때, 본 발명에서는 바이패스 유로(132)를 형성하는 격벽(133)을 따라 복수의 여과 유로(134)가 형성되기 때문에 바이패스 유로(132)의 유동 경로를 따라 연속적으로 여과 물질(200)을 여과시킬 수가 있다. Since the plurality of filtration channels 134 are formed along the partition 133 forming the bypass channels 132 in the present invention, the filtration materials 200 are continuously supplied along the flow path of the bypass channels 132 It can be filtered.

또한, 바이패스 유로(132)를 따라 이동하는 시료에 포함된 기포는 전술한 벤트부(138)를 통해 외부로 배출될 수가 있다. The bubbles included in the sample moving along the bypass flow path 132 may be discharged to the outside through the vent portion 138 described above.

여과부(130)를 통과한 시료는 사선형태의 주채널(140)을 통과하여 유출구(150)로 유출될 수가 있다. 시료가 주채널(140)을 통과할 때 시료에 포함되어 있는 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)이 여과부(130)를 통해 여과되어 유입이 차단되었기 때문에 기포, 액포, 또는 미세한 입자형태의 불순물 등(200)으로 인해 주채널(140)이 막히는 문제를 해결할 수가 있다. The sample having passed through the filtration unit 130 can be discharged to the outflow port 150 through the main channel 140 having a slant shape. Since the sample 200 is filtered through the filtration unit 130 to block the inflow of air bubbles, liquid droplets, or fine particle type impurities 200 contained in the sample when the sample passes through the main channel 140, It is possible to solve the problem that the main channel 140 is clogged due to the fine particle type impurities 200 or the like.

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.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100: 미세유체소자 110: 기판
112: 제 1 기판 114: 제 2 기판
120: 유입구 130: 여과부
132: 바이패스 유로 133, 133a, 133b, 133c: 격벽
134, 134a, 134b: 여과 유로 135: 포집부
138: 벤트부 139: 기둥
200: 여과 물질
100: microfluidic device 110: substrate
112: first substrate 114: second substrate
120: inlet 130:
132: Bypass flow path 133, 133a, 133b, 133c:
134, 134a, 134b: Filtration channel 135:
138: Vent section 139: Column
200: filtration material

Claims (13)

삭제delete 기판에 음각으로 형성되어 좌우로 이동 방향이 반복적으로 바뀌는 사(蛇)행 경로 형태의 유로인 바이패스 유로 및 상기 바이패스 유로에서 서로 다른 방향으로 흐르는 이웃하는 유로 사이에는 격벽이 형성되는 제 1 기판; 및 상기 제 1 기판을 덮는 제 2 기판을 포함하며,
상기 격벽이 상기 제 2 기판과 이격되어 형성되는 미세 틈으로서 상기 바이패스 유로에 공급된 시료 중에서 기포, 액포, 및 미세 입자 중 어느 하나 이상을 여과시키는 여과 유로를 포함하고,
상기 격벽에는 제 2 여과유로가 형성되는 미세유체소자.
A first substrate on which a partition is formed between a bypass flow path which is a flow path in the form of a serpentine path in which a moving direction is repeatedly changed in a horizontal direction formed on the substrate at an obtuse angle and which flows in different directions in the bypass flow path, ; And a second substrate covering the first substrate,
And a filtration flow path for filtering at least one of bubbles, liquid crystals, and fine particles in the sample supplied to the bypass flow path as fine gaps formed by the partition wall being spaced apart from the second substrate,
And a second filtration flow path is formed in the partition wall.
제 2 항에 있어서,
상기 여과 유로의 크기는 상기 바이패스 유로의 크기보다 작은 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the size of the filtration flow path is smaller than the size of the bypass flow path.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 기판의 측면과 상기 바이패스 유로를 연결하는 관통구로서 상기 기포를 외부로 배출하는 벤트부를 더 포함하는 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
And a vent portion for discharging the bubble to the outside as a through hole connecting the side surface of the substrate and the bypass flow path.
제 2 항에 있어서,
상기 격벽은 이격되어 배치되는 복수의 마이크로 원기둥으로 형성되고, 이웃하는 상기 마이크로 원기둥 사이의 틈 사이로 상기 제 2 여과 유로를 형성하는 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the partition wall is formed of a plurality of microcylinders spaced apart and forming the second filtration flow path between the gaps between the adjacent microcylinders.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 여과 유로는 상기 격벽에 형성된 복수의 미세 틈으로 형성되고,
상기 제 2 여과 유로의 입구쪽에는 여과되는 물질을 포집하는 공간인 포집부가 형성되는 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
The second filtration flow path is formed of a plurality of fine gaps formed in the partition wall,
And a collecting section which is a space for collecting the filtered substance is formed on the inlet side of the second filtration channel.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 여과 유로는 상기 격벽에 형성된 복수의 미세 틈으로 형성되고,
상기 미세 틈은 여과되는 물질이 포집되도록 상기 시료가 흐르는 경로를 따라 단면적이 점차적으로 작아지도록 형성되는 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
The second filtration flow path is formed of a plurality of fine gaps formed in the partition wall,
Wherein the fine gap is formed such that a cross-sectional area of the fine gap gradually decreases along a path through which the sample is collected so as to collect the material to be filtered.
제 2 항에 있어서,
상기 기판에 상기 시료가 유입되는 유입구;
상기 시료가 통과하여 흐르는 마이크로 또는 나노 크기의 주채널; 및
상기 시료가 배출되는 유출구를 더 포함하며,
상기 여과 유로를 포함하는 바이패스 유로는 상기 유입구와 상기 주채널 사이에 형성되는 미세유체소자.
3. The method of claim 2,
An inlet through which the sample flows into the substrate;
A micro- or nano-sized main channel through which the sample flows; And
And an outlet through which the sample is discharged,
And a bypass flow path including the filtration flow path is formed between the inlet port and the main channel.
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