KR101949612B1 - 미세 유체칩 - Google Patents

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KR101949612B1
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 자동화 기기 사용 시의 내부에 유체 누출 현상이 발생하지 않고, 칩의 사용률 및 성공률이 향상된 미세 유체칩에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 유체칩은 유체가 주입되는 유체 주입부; 상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부; 및 상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부를 포함할 수 있다.

Description

미세 유체칩{THE MICROFLUIDIC DEVICE}
본 발명은 미세 유체칩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동화 기기 사용 시의 내부에 유체 누출 현상이 발생하지 않고, 칩의 사용률 및 성공률이 향상된 미세 유체칩에 관한 것이다.
미세유체 시스템을 이용한 3차원 세포 배양 기술 및 약물 평가 기술이 안정화되었고, 이로 인해 대용량으로 실험을 진행하는 어세이가 요구되고 있다. 관련된 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-0588355호가 있다.
기존에 개발된 멀티 파이펫이나, 자동화 파이펫 로봇을 이용할 수 있는 미세유체 시스템을 개발하게 되었다. 기존 개발된 3차원 세포 배양 칩의 경우는 젤 주입부와 배지 주입부로 나뉘는데, 젤 주입의 경우 사람이 일일이 주입을 해야 한다. 이 경우는 사람이 육안으로 젤 주입 정도를 확인하며 주입량을 조절하기 때문에 젤 주입부와 젤 채널부에서 누출(leakage) 현상을 예방할 수 있다. 하지만 이 역시도 숙달되지 않은 사용자의 경우 적절한 양의 젤 주입이 쉽지 않기 때문에 일정 기간 이상의 교육기간이 필요하며, 이는 미세 유체칩의 상업화 및 보급에 큰 걸림돌이 되고 있다.
또한, 멀티 파이펫과 자동화 파이펫 로봇의 경우 일률적으로 입력된 값을 loading하고 사출하기 때문에, 채널 내부에서 누출 현상이 빈번히 일어난다. 또한 기계 주입의 경우 각 파이펫 마다의 loading 차이가 있을 수 있기 때문에, 기존의 칩을 대용량 장치에 적용하는 것은 쉽지 않다.
따라서 대용량 장치에 적합하고, 안정적인 젤 또는 유체 필링이 가능한 미세 유체칩에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 자동화 기기 사용시의 칩 안의 유체 누출 현상을 막고, 칩의 사용률 및 성공률이 향상된 미세 유체칩을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 유체가 주입되는 유체 주입부; 상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부; 및 상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부를 포함하되, 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체는 상기 유체 주입부를 통해 유체가 더 주입되더라도 일정량이 유지되는 미세 유체칩이 개시된다.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 유체칩은 자동화 기기 사용시의 칩 안의 유체 누출 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 칩 안에서의 유체의 유동을 효율적으로 제어함으로써, 칩의 사용률 및 성공률이 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 필요 이상의 유체가 주입된 경우에는 유체의 누출을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제5실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제6실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예와 관련된 미세 유체칩에 유체 주입 시 칩 내 유체 누출이 발생하지 않고 성공한 예를 나타낸다.
도 8는 도 7의 과정을 미세 유체칩의 측면에서 바라봤을 때의 도면이다.
도 9 채널의 폭 설계가 도 1과 다른 미세 유체칩에 유체 주입 시 칩 내 유체 누출이 발생한 예를 나타낸다.
도 10은 도 8의 과정을 미세 유체칩의 측면에서 바라봤을 때의 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 미세 유체칩에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
보통 미세 유체칩의 사용 순서는 ECM(Extra Cellular Matrix) 채널을 먼저 채운 후 ECM을 gelation한 후 배지를 배지 채널에 주입한다. 이 때 ECM 채널을 안정적이고 견고하게 만드는 것이 세포를 배양하는데 중요한 요소이다.
기존의 대부분의 유체(예: gel) 주입 과정은 직접 사람이 manual 파이펫을 사용해 실험하며, 젤(gel)이 들어가는 형상을 보며 주입 속도와 양을 조절한다. 필요 양 이상의 젤이나 미세한 조절 없이 주입될 경우 ECM 채널 내에서 유동이 계속해서 생기게 되고, 이로 인해서 주입 중 젤이 다른 채널로 누출되는 일이 빈번하였다. 또한, 젤 누출 현상을 피하기 위해 매우 천천히 주입하는 경우 젤이 주입되는 도중에 젤이 gelation현상이 발생하고 gel이 clear하지 않은 경우가 존재하였다. 이렇게 생긴 젤의 경우 gel이 정상 gel의 강도가 약해 쉽게 무너지기 쉽다. 또한, 세포 임베딩 젤의 경우 젤채널 내부에서 계속된 유동으로 세포에 마찰을 주어 세포의 viability를 감소시키는 단점이 있다. 또한 기계 주입의 경우 기계마다 연결된 사출 팁의 메이커 별로 오차가 존재하기 마련이다. 이러한 오차를 극복하게 위해서 기계 주입의 경우 필요한 젤 주입량보다 더 많은 양을 주입하기 때문에 위에서 언급한 문제들이 발생하기 쉽다.
이하에서는 상기 언급된 문제들이 해결된 미세 유체칩에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 미세 유체칩(100)은 유체 주입부(110), 유체 충원부(120), 유체 누출부(130), 미디어 저장부(140) 및 미디어 채널(150)을 포함할 수 있다.
ECM(Extra Cellular Matrix) 채널은 상기 유체 주입부(110), 유체 충원부(120), 및 유체 누출부(130)을 포함하고, 상기 ECM(Extra Cellular Matrix) 채널로 배지 이외의 유체가 주입되고, 배지 채널은 미디어 저장부(140) 및 미디어 채널(150)을 포함하고, 상기 배지 채널로 배지 또는 배양액이 주입된다.
상기 유체 주입부(110)에는 자동화 기기를 통해 유체가 자동으로 주입될 수 있다. 상기 유체 주입부(110)로 주입된 유체는 제1채널(115)를 통해 상기 유체 충원부(120)에 충원된다. 상기 유체 충원부(120)는 상기 제1채널(115)를 통해 상기 유체 주입부(110)와 연결되어 있다.
상기 유체 충원부(120)에 주입된 유체가 소정량 이상 채워진 경우, 그 시점 이후 주입되는 유체는 유체 충원부(120) 외부로 유체가 누출되지 않도록 유체 누출부(130)로 흘러 저장된다. 상기 소정량은 상기 유체 충원부(120)의 내부 부피와 동일할 수 있다. 또한, 상기 소정량을 충원하기 위해 주입되는 유체의 주입량은 항상 소정량보다 크다. 상기 유체 충원부(120)에는 복수 개의 누출방지 돌기가 형성되어 있다. 그리고 상기 누출방지 돌기와 돌기 사이 통로는 제3채널(235)로 유체 충원부(120)에 충원된 유체 또는 미디어 채널(150)에 존재하는 배지 또는 배양액이 흐를 수 있는 유체 통로이다.
상기 유체 주입부(110)와 상기 유체 충원부(120) 사이에는 제1채널(115)이 위치하고, 상기 유체 주입부(110)와 상기 유체 누출부(130) 사이에는 상기 제2채널(125)이 위치할 수 있다. 그리고 상기 제1채널(115)과 상기 제2채널(125)은 분리되어 있다. 상기 제1채널(115)과 상기 제2채널(125)은 다양한 형상 및 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1채널(115)과 상기 제2채널(125)은 기억 자나 커브형상(미도시)일 수 있다. 또한, 제1채널(115)과 상기 제2채널(125)은 복수 개의 채널로 이루어질 수도 있다.
상기 유체 누출부(130)는 상기 제2채널(125)을 통해 상기 유체 주입부(110)와 연결되어 있다.
상기 유체 주입부(110)로 주입된 유체는 처음에는 제1채널(115)로 흘러 유체 충원부(120)에 충원된다. 그리고 유체 충원부(120)에 유체가 다 채워지면, 그 후 시점에 주입된 유체는 유체 충원부(120) 외부로 누출되지 않고, 상기 제1채널(115)과 반대 방향에 형성된 제2채널(125)로 흘러 상기 유체 누출부(130)에 저장된다.
한편, 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 유체가 더 주입되더라도 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체 및 상기 제1채널에 채워진 유체의 양은 유지될 수 있다.
상기와 같이, 주입된 유체가 흐르는 방향이 바뀌는 것은 상기 제1채널(115), 상기 제2채널(125) 및 상기 제3채널(135)에 흐르는 유체의 저항이 각각 다르기 때문이다. 즉, 제1채널(115)의 폭이 가장 크고, 그 다음으로 제2채널(125)의 폭이 크고, 상기 제3채널(135)의 폭이 가장 작게 형성되었기 때문이다. 상기와 같이, 유체 채널의 폭이 디자인 되었기 때문에, 주입된 유체가 칩 내에서 누출되지 않을 수 있는 것이다.
상기 제2채널(125)은 상기 제1채널(115)과 직접 연결되어 있지 않고, 상기 유체 주입부(110)와 직접 연결되어 있다. 만약, 제2채널(125)이 상기 제1채널(115)과 연결되어 유체 누출부(130)와 연결될 경우, 상기 제1채널(115)과 상기 제2채널(125)을 연결하는 통로를 별도로 형성하여야 하므로 제조 단가가 상승될 수 있다.
또한, 제2채널(125)이 상기 제1채널(115)과 연결되어 있지 않은 이유는 저항의 조절로 제1채널(115)의 유체 채움을 먼저 달성하기 위함이며, 이는 미세 유체칩(100)에 사용되는 유체 소요량이 최소화 및 제1채널(115) 내 유체가 최적화되게 하기 위함이다. 이후 제2채널(125)로 유도되는 잉여유체는 제2채널(125)로 잉여유체가 터지기 직전의 순간 최고 압력으로 제1채널(115)의 유체가 안정화되게 만들어 줄 수 있다. 하지만 전체 어세이의 대용량화 및 최적화를 위해 터져나가는 잉여유체의 양은 최소화될수록 좋다. 따라서 제1채널(115)과 제2채널(125)을 구분함으로써, 잉여유체의 양이 최소화 될 수 있다.
한편, 유체 충원부(120)에 저장된 유체 또는 미디어 채널(150)에 존재하는 배지는 제3채널(135)을 통해 이동될 수 있다. 그리고 상기 미디어 채널(150)는 상기 미디어 저장부(140)와 연결되어 있다.
한편, 유체 주입구(110), 상기 제1채널(115), 상기 유체 충원부(120), 상기 제2채널(125) 및 상기 유체 누출부(130)을 포함하는 ECM 채널에 유체가 다 채워진 후에는 상기ECM 채널에 채워진 유체는 상기 제3채널(135)을 통해 상기 미디어 채널(150)과 접촉될 수 있다.
유체 주입부(110)와 유체 누출부(130)는 칩 외부로 열려있는 구조이며 유체 주입부(110)와 유체 누출부(130)에 존재하는 유체(예: gel 형태의 유체)은 공기와 접촉하게 된다.
도 2는 본 발명의 제2실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 미세 유체칩(200)은 유체 주입부(210), 유체 충원부(220), 유체 누출부(230), 미디어 저장부(240) 및 미디어 채널(250)을 포함할 수 있다.
상기 유체 주입부(210)에는 자동화 기기를 통해 유체가 자동으로 주입될 수 있다. 상기 유체 주입부(210)로 주입된 유체는 제1채널(215)를 통해 상기 유체 충원부(220)에 충원된다. 상기 유체 충원부(220)는 상기 제1채널(215)를 통해 상기 유체 주입부(210)와 연결되어 있다.
상기 유체 충원부(220)에 주입된 유체가 소정량 이상 채워진 경우, 그 시점 이후 주입되는 유체는 유체 충원부(220) 외부로 유체가 누출되지 않도록 유체 누출부(230)로 흘러 저장된다. 상기 소정량은 상기 유체 충원부(220)의 내부 부피와 동일할 수 있다. 또한, 상기 소정량을 충원하기 위해 주입되는 유체의 주입량은 항상 소정량보다 크다. 상기 유체 충원부(220)에는 복수 개의 누출방지 돌기가 형성되어 있다. 그리고 상기 누출방지 돌기와 돌기 사이 통로는 제3채널(235)로 유체 충원부(220)에 충원된 유체 또는 미디어 채널(150)에 존재하는 배지 또는 배양액이 흐를 수 있는 유체 통로이다.
상기 유체 주입부(210)와 상기 유체 충원부(220) 사이에는 제1채널(215)이 위치하고, 상기 유체 주입부(210)와 상기 유체 누출부(230) 사이에는 상기 제2채널(225)이 위치할 수 있다. 그리고 상기 제1채널(215)과 상기 제2채널(225)은 분리되어 있다. 상기 제1채널(215)과 상기 제2채널(225)은 다양한 형상 및 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1채널(215)과 상기 제2채널(225)은 기억 자나 커브형상(미도시)일 수 있다.
상기 유체 누출부(230)는 두 방향으로 형성된 제2채널(225)을 통해 상기 유체 주입부(210)와 연결되어 있다.
상기 유체 주입부(210)로 주입된 유체는 처음에는 제1채널(215)로 흘러 유체 충원부(220)에 충원된다. 그리고 유체 충원부(220)에 유체가 다 채워지면, 그 후 시점에 주입된 유체는 유체 충원부(220) 외부로 누출되지 않고, 두 방향으로 형성된 제2채널(225)로 흘러 상기 유체 누출부(130)에 저장된다.
상기와 같이, 주입된 유체가 흐르는 방향이 바뀌는 것은 상기 제1채널(215), 상기 제2채널(225) 및 상기 제3채널(235)에 흐르는 유체의 저항이 각각 다르기 때문이다. 즉, 제1채널(215)의 폭이 가장 크고, 그 다음으로 제2채널(225)의 폭이 크고, 상기 제3채널(235)의 폭이 가장 작게 형성되었기 때문이다. 상기와 같이, 유체 채널의 폭이 디자인 되었기 때문에, 주입된 유체가 칩 내에서 누출되지 않을 수 있는 것이다.
상기 제2채널(225)은 상기 제1채널(115)과 직접 연결되어 있지 않고, 상기 유체 주입부(110)와 직접 연결되어 있다. 만약, 제2채널(225)이 상기 제1채널(215)과 연결되어 유체 누출부(130)와 연결될 경우, 상기 제1채널(215)과 상기 제2채널(225)을 연결하는 통로를 별도로 형성하여야 하므로 제조 단가가 상승될 수 있다.
또한, 제2채널(225)이 상기 제1채널(215)과 연결되어 있지 않은 이유는 저항의 조절로 제1채널(215)의 유체 채움을 먼저 달성하기 위함이며, 이는 미세 유체칩(200)에 사용되는 유체 소요량이 최소화 및 제1채널(115) 내 유체가 최적화되게 하기 위함이다. 이후 제2채널(225)로 유도되는 잉여유체는 제2채널(225)로 잉여유체가 터지기 직전의 순간 최고 압력으로 제1채널(215)의 유체가 안정화되게 만들어 줄 수 있다. 하지만 전체 어세이의 대용량화 및 최적화를 위해 터져나가는 잉여유체의 양은 최소화될수록 좋다. 따라서 제1채널(215)과 제2채널(225)을 구분함으로써, 잉여유체의 양이 최소화 될 수 있다.
한편, 유체 충원부(220)에 저장된 유체 또는 미디어 채널(250)에 존재하는 배지는 제3채널(235)을 통해 이동될 수 있다. 그리고 상기 미디어 채널(250)는 상기 미디어 저장부(240)와 연결되어 있다.
한편, 유체 주입구(210), 상기 제1채널(215), 상기 유체 충원부(220), 상기 제2채널(225) 및 상기 유체 누출부(230)을 포함하는 ECM 채널에 유체가 다 채워진 후에는 상기 ECM 채널에 채워진 유체는 gelation 과정을 마친 후에 상기 제3채널(235)을 통해 상기 미디어 채널(250)과 접촉될 수 있다.
유체 주입부(210)와 유체 누출부(230)는 칩 외부로 열려있는 구조이며 유체 주입부(210)와 유체 누출부(230)에 존재하는 유체(예: gel 형태의 유체)은 공기와 접촉하게 된다.
한편, ECM 채널에 주입되는 유체는 알지네이트(Alginate), 콜라겐(Collagen), 펩타이드(Peptide), 피브린(Fibrin), 히알루론산 (Hyaluronic Acid), 아가로즈(Agarose), PHEMA(Polyhydroxyethylmethacrylate), PVA(Polyvinyl alcohol), PEG(Poly(ethylene glycol)), PEO(Poly(ethylene oxide)), PEGDA(Polyethylene (glycol) diacrylate), 젤라틴(Gelatin), 매트리젤(Matrigel), PLLA(poly(L-lactic acid)), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxymethylcellulose), SAP, PHEMA-MMA, 덱스트란(Dextran), 키토산(Chitosan) 중 어느 하나의 재질 또는, 이들 중 둘 이상이 혼합된 재질로 이루어진 유체를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이 제3실시예에 의한 미세 유체칩(300)은 도 1의 미세 유체칩(100)의 구성과 거의 동일하다. 따라서 이하에서는 미세 유체칩(300)과 미세 유체칩(100)과 차이점에 대해 설명하고, 도 1에서 이미 설명된 구성에 대해서는 생략하도록 하겠다.
미세 유체칩(300)은 미세 유체칩(100)과 다르게 누출방지 돌기(310)가 복수 개의 형상으로 이루어져 있다. 누출방지 돌기(310)는 곡선 또는 원형 모양 부분에서는 제1형상의 누출방지 돌기(311)가 형성되어 있고, 직선 영역에서는 제2형상의 누출방지 돌기(312)가 형성되어 있다. 이렇게 복수 개의 형상으로 누출방지 돌기를 형성할 경우, 충원되는 유체가 더 안정화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이 제4실시예에 의한 미세 유체칩(400)은 도 1의 미세 유체칩(100)의 구성과 거의 동일하다. 따라서 이하에서는 미세 유체칩(400)과 미세 유체칩(100)과 차이점에 대해 설명하고, 도 1에서 이미 설명된 구성에 대해서는 생략하도록 하겠다.
미세 유체칩(400)은 분리된 2개의 배지 채널(410, 440)을 포함하고 있다. 즉, 미세 유체칩(400)은 제1배지 채널(410) 및 상기 제1배지 채널과 분리된 제2배지 채널(440)을 포함할 수 있다. 상기 제1배지 채널(410)은 제1미디어 저장부(415) 및 제1미디어 채널(420)을 포함하고 있다. 또한, 상기 제2배지 채널(440)은 제1미디어 저장부(445) 및 제1미디어 채널(450)을 포함하고 있다. 상기와 같이, 복수 개의 배지 채널을 서로 분리되게 형성하면, 세포 배양의 효율성을 도모할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이 제5실시예에 의한 미세 유체칩(500)은 도 4의 미세 유체칩(400)의 구성과 거의 동일하다. 따라서 이하에서는 미세 유체칩(500)과 미세 유체칩(400)과 차이점에 대해 설명하고, 도 1 및 도 4에서 이미 설명된 구성에 대해서는 생략하도록 하겠다.
미세 유체칩(500)은 분리된 3개의 배지 채널(510, 520, 530)을 포함하고 있다. 즉, 미세 유체칩(500)은 제1배지 채널(510), 제2배지 채널(520) 및 제3배지 채널(540)을 포함할 수 있다. 상기 제1배지 채널(510), 제2배지 채널(520) 및 제3배지 채널(540)은 각각 분리되어 있다.
미세 유체칩(500)은 제1ECM 채널(540) 및 제2ECM 채널(550)을 포함하고 있다. 상기 제1ECM 채널(540) 및 제2ECM 채널(550)은 제3배지 채널(540)을 중심으로 대칭되게 형성되어 있다. 상기와 같이, 배지 채널과 ECM 채널을 복수 개 형성할 경우, 세포 배양의 효율성을 도모할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제6실시예와 관련된 미세 유체칩을 나타낸다.
도시된 바와 같이 제6실시예에 의한 미세 유체칩(500)은 도 4의 미세 유체칩(400)의 구성과 거의 동일하다. 따라서 이하에서는 미세 유체칩(500)과 미세 유체칩(400)과 차이점에 대해 설명하고, 도 1 및 도 4에서 이미 설명된 구성에 대해서는 생략하도록 하겠다.
미세 유체칩(500)은 분리된 2개의 배지 채널(610, 620)을 포함하고 있다. 즉, 미세 유체칩(600)은 제1배지 채널(610) 및 상기 제1배지 채널(610)과 분리된 제2배지 채널(620)을 포함할 수 있다.
미세 유체칩(600)은 제1ECM 채널(630), 제2ECM 채널(640) 및 제3ECM 채널(650)을 포함하고 있다. 상기와 같이, 배지 채널과 ECM 채널을 복수 개 형성할 경우, 세포 배양의 효율성을 도모할 수 있다.
한편, 제1ECM 채널(630)에 유체가 다 채워진 후에는 상기 제1ECM(630) 채널에 채워진 유체는 gelation 과정을 마친 후에 상기 제1ECM 채널(630)에 존재하는 유체는 제2ECM 채널(640)과 접촉될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예와 관련된 미세 유체칩에 유체 주입 시 칩 내 유체 누출이 발생하지 않고 성공한 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 유체 충원부(노란색 화살표)로 먼저 주입된 유체가 유도된 후, 유체 주입이 완료되면(4), 벤트 홀(하얀색 화살표)로 유체가 유도되는 것을 확인할 수 있다. 계속 유체가 주입됨에도 불구하고, 이미 유체가 주입된 유체 충원부는 누출되지 않고 안정적임을 확인할 수 있다.
도 8는 도 7의 과정을 미세 유체칩의 측면에서 바라봤을 때의 도면이다.
유체 주입부(110)로 주입된 유체는 처음에는 유체 충원부(120)로 먼저 충원된다. 유체 충원부(120)에 유체가 다 채워지면 주입된 유체는 유체 충원부(130)로 유도된다. 계속 유체가 주입됨에도 불구하고, 이미 주입된 유체는 누출되지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 9 채널의 폭 설계가 도 1과 다른 미세 유체칩에 유체 주입 시 칩 내 유체 누출이 발생한 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 유체 충원부(노란색 화살표)로 먼저 주입된 유체가 유도된 후, 유체 주입이 완료(4)되지만, 벤트 홀(하얀색 화살표)로 유체가 유도되지 않고, 유체 누출 현상(빨간색 화살표)이 발생한다. 계속 유체가 주입됨에도 불구하고, 누출된 유체 충원부로 인해 다른 채널로 유체가 주입되는 것을 확인할 수 있고, 벤트홀 영역(하얀색 화살표)에는 유체가 전혀 가지 않았음을 확인할 수 있다.
도 10은 도 8의 과정을 미세 유체칩의 측면에서 바라봤을 때의 도면이다.
유체 주입부(1010)로 주입된 유체는 처음에는 유체 충원부(1020)로 먼저 충원된다. 유체 충원부(1020)에 유체가 다 채워지면 주입된 유체는 유체 충원부(1030)로 유도된다. 하지만, 계속 유체가 주입되는 경우 유체가 누출되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 유체칩은 자동화 기기 사용시의 칩 안의 유체 누출 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 칩 안에서의 유체의 유동을 효율적으로 제어함으로써, 칩의 사용률 및 성공률이 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 필요 이상의 유체가 주입된 경우에는 유체의 누출을 방지할 수 있다.
상기와 같이 설명된 미세 유체칩 디자인은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 미세 유체칩
110, 210: 유체 주입부
115, 215: 제1채널
120, 220: 유체 충원부
125, 225: 제2채널
130, 230: 유체 누출부
135, 235: 제3채널
140, 240: 미디어 저장부
150, 250: 미디어 채널

Claims (11)

  1. 유체가 주입되는 유체 주입부;
    상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부;
    상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부; 및
    상기 유체 충원부의 유체가 상기 유체 충원부 외부로 흘러갈 수 있게 형성된 제3채널을 포함하되,
    상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 유체가 더 주입되더라도 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체 및 상기 제1채널에 채워진 유체의 양은 유지되고,
    상기 제1채널, 상기 제2채널 및 상기 제3채널의 폭은 각각 다르게 형성되어 있고,
    상기 제1채널의 폭은 상기 제2채널의 폭 보다 크고, 상기 제2채널의 폭은 상기 제3채널의 폭 보다 크고,
    상기 유체 충원부와 상기 유체 누출부 사이에는 상기 제1채널이 위치하고, 상기 유체 주입부와 상기 유체 누출부 사이에는 상기 제2채널이 위치하며, 상기 제1채널과 상기 제2채널은 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유체가 주입되는 유체 주입부;
    상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부;
    상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부; 및
    상기 유체 충원부의 유체가 상기 유체 충원부 외부로 흘러갈 수 있게 형성된 제3채널을 포함하되,
    상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 유체가 더 주입되더라도 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체 및 상기 제1채널에 채워진 유체의 양은 유지되고,
    상기 제1채널, 상기 제2채널 및 상기 제3채널의 폭은 각각 다르게 형성되어 있고,
    상기 제1채널의 폭은 상기 제2채널의 폭 보다 크고, 상기 제2채널의 폭은 상기 제3채널의 폭 보다 크고,
    상기 소정량은 상기 유체 충원부 내부 부피와 동일하고, 상기 소정량을 충원하기 위해 주입되는 유체의 주입량은 항상 소정량보다 큰 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  6. 유체가 주입되는 유체 주입부;
    상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부;
    상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부;
    상기 유체 충원부의 유체가 상기 유체 충원부 외부로 흘러갈 수 있게 형성된 제3채널;
    미디어 저장부; 및
    상기 미디어 저장부와 연결된 미디어 채널을 포함하되,
    상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 유체가 더 주입되더라도 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체 및 상기 제1채널에 채워진 유체의 양은 유지되고,
    상기 제1채널, 상기 제2채널 및 상기 제3채널의 폭은 각각 다르게 형성되어 있고,
    상기 제1채널의 폭은 상기 제2채널의 폭 보다 크고, 상기 제2채널의 폭은 상기 제3채널의 폭 보다 크고,
    상기 제3채널은 상기 미디어 채널과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  7. 유체가 주입되는 유체 주입부;
    상기 유체 주입부와 제1채널을 통해 연결되어 상기 주입된 유체가 상기 제1채널을 통해 흘러 충원되는 유체 충원부;
    상기 유체 주입부와 제2채널을 통해 연결되어 상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 주입되는 유체가 상기 제2채널을 통해 흘러 저장되는 유체 누출부;
    상기 유체 충원부의 유체가 상기 유체 충원부 외부로 흘러갈 수 있게 형성된 제3채널을 포함하되,
    상기 유체 충원부에 주입된 유체가 소정량 충원된 시점 이후에 유체가 더 주입되더라도 상기 유체 충원부에 충원된 소정량 유체 및 상기 제1채널에 채워진 유체의 양은 유지되고,
    상기 제1채널, 상기 제2채널 및 상기 제3채널의 폭은 각각 다르게 형성되어 있고,
    상기 제1채널의 폭은 상기 제2채널의 폭 보다 크고, 상기 제2채널의 폭은 상기 제3채널의 폭 보다 크고,
    상기 유체 충원부의 가장 자리에는 복수 개의 누출방지 돌기가 형성되고,
    상기 제3채널은 상기 누출방지 돌기 사이에 형성된 유체 통로인 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 누출방지 돌기는
    제1형상이 누출방지 돌기 및 제2형상의 누출방지 돌기를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 미세 유체칩은
    제1ECM(Extra Cellular Matrix) 채널; 및
    제2ECM(Extra Cellular Matrix) 채널를 포함하되,
    상기 제1ECM 채널 및 상기 제2ECM 채널은 상기 유체 주입부, 상기 유체 충원부, 및 상기 유체 누출부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 미세 유체칩은
    제1배지 채널; 및
    제2배지 채널을 포함하되,
    상기 제1배지 채널 및 상기 제2배지 채널은 미디어 저장부 및 미디어 채널을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1ECM 채널에 유체가 다 채워진 후에는 상기 제1ECM 채널에 채워진 유체는 상기 제3채널을 통해 상기 제2ECM 채널 또는 미디어 채널과 접촉되는 것을 특징으로 하는 미세 유체칩.
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