KR101986429B1 - 음압발생부를 가진 미세유체분석칩 및 그 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 음압발생부를 통해 시료 또는 시약의 이동을 조절할 수 있는 미세유체분석칩을 개시한다. 본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징; 상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부;를 포함할 수 있다.

Description

음압발생부를 가진 미세유체분석칩 및 그 사용 방법{LAB ON A CHIP HAVING NEGATIVE PRESSURE GENERATOR AND USING METHOD THEREOF}
본 발명은 미세유체분석칩 및 그 사용 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 음압발생부를 통해 시료의 이동을 조절할 수 있는 미세유체분석칩 및 그 사용 방법에 관한 것이다.
바이오칩이란 유리, 실리콘 또는 나일론 등의 재질로 된 작은 기판 위에 DNA, 단백질 등의 생물분자 (Biomolecule)들을 집적시켜 놓은 것을 말하며, 이때 DNA를 집적시켜 놓으면 DNA칩이라 칭하고, 단백질을 집적 시켜 놓으면 단백질칩이라 칭한다. 또한 바이오칩은 마이크로어레이칩(Microarray Chip)과 마이크로플루이딕스 칩(Micro fluidics chip)으로 크게 나눌 수 있다.
마이크로어레이칩은 수천 혹은 수만개 이상의 DNA나 단백질 등을 일정 간격으로 배열하여 붙이고, 분석 대상 물질을 처리하여 그 결합 양상을 분석할 수 있는 바이오칩을 말한다. 그리고 마이크로플루이딕스칩은 미량의 분석 대상물질을 흘려보내면서 칩에 집적되어 있는 각종 생물분자 혹은 센서와 반응하는 양상을 분석할 수 있는 바이오칩으로서, 랩온어칩(Lab on a chip)이라 불리기도 하며, 생화학물질의 분석시 사용되는 자동분석장 치의 시료 전처리 과정에 필수적인 펌프, 밸브, 반응기, 추출기, 분리 시스템 등의 기능과 센서기술이 같이 접목된 첨단 기술이다.
랩온어칩을 좀 더 살펴보면, 랩온어칩은 화학 및 생화학 물질을 분석하기 위해 연구실 단위에서 거치 게 되는 시료주입, 전처리, 화학반응, 분리/분석 등의 과정을 수 cm2의 칩 내부에서 이루어지도록 제작한 미세 분석장치이다.
랩온어칩 기술은 수 피코 리터(pl)에서 수십 마이크로 리터(μl) 용량의 시료를 정확하게 이송, 분배, 혼합하는 극미량 유동 제어 기술과 멤스(MEMS) 미세가공기술이 복합된 것으로 미세종합분석시스템의 핵심기술이다.
극미량의 시료를 사용하고 화학성분을 빠르고 간편하게 분석하는 랩온어칩은 수많은 신약후보물질 중 유용한 신약을 고속으로 선별하기 위해 많이 사용되고 있으며, 최근 들어서는 환경오염물질의 검출, 질병진단 등을 목적으로 하는 여러 종류의 랩온어칩이 연구개발 중에 있다.
DNA칩이나 단백질(protein)칩과 같은 마이크로어레이칩(micro-array chip)과는 달리 랩온어칩은 아직 세계적으로 연구개발 단계에 머물러 있으며, 상용화도 제한적이며 소규모로 이루어지고 있는 실정이고, 현재 상용화되어 있는 랩온어칩의 경우 미세 채널의 네트워크가 단순하며 반응과정 역시 복잡하지 않은 단계에서 구현 되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0060723호 (2010.06.07)
본 명세서는 음압발생부를 통해 시료 또는 시약의 이동을 조절할 수 있는 미세유체분석칩을 제공하고자 한다.
본 명세서는 상기 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징; 상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면 상기 음압발생부는, 상기 메인채널용 미세관의 상부면 또는 하부면 중 어느 한쪽에 위치하여, 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관의 내부 공간으로 눌리는 눌림부; 및 상기 메인채널용 미세관의 상부면 또는 하부면 중 다른 한쪽에 위치하여, 상기 외력에 의해 함께 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 비가역적 형태 변형을 하는 밀림부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 눌림부는 상기 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관의 내부로 눌렸을 때 상기 외력을 탄성 에너지를 저장하는 재질로 구성될 수 있다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 상기 메인채널용 미세관의 어느 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관의 내부 공기와 상기 칩하우징의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 메인배기구; 및 상기 음압발생부가 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력을 증가시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 배기구를 개방시키고, 상기 음압발생부가 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력을 감소시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 배기구를 폐쇄하는 메인배기마개;를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 음압발생부는 자바라 구조 또는 주입기 구조를 가질 수 있다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 상기 시료 주입구와 상기 메인채널용 미세관 사이에 형성된 실링막;을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 외부 압력에 의해 상기 실링막을 침습하는 미세침;을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 미세침은 외부 압력에 의해 상기 시료 주입구를 밀폐시킬 수도 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징; 한 쪽 끝은 상기 메인채널용 미세관의 측면과 연결되며 내부에 시약이 주입된 적어도 하나 이상의 서브채널용 미세관; 상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부; 상기 시료 주입구를 개폐하는 시료주입구마개; 상기 서브채널용 미세관의 한 쪽 끝에 형성되어 상기 서브채널용 미세관의 내부 공기와 상기 칩하우징의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 서브배기구; 및 상기 서브배기구를 개폐하는 서브배기마개;를 포함할 수 있다. 그리고 상기 음압발생부는 자바라 구조 또는 주입기 구조를 가질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따라 음압발생부를 가진 미세유체분석칩을 사용하는 방법은, (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계; 및 (b) 상기 음압발생부를 조작하여 상기 메인채널용 미세관의 내부에 음압을 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 음압발생부는 밀림부 및 탄성재질의 눌림부를 가지며, 상기 (b) 단계는 상기 눌림부에 힘을 가하여 상기 압력조절부를 상기 메인채널용 미세관의 내부로 누르며, 이와 함께 상기 밀림부를 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 미는 단계;일 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 상기 음압발생부는 눌림부 및 밀림부를 가지고, 상기 (b) 단계는 상기 눌림부에 힘을 가하여 상기 눌림부를 상기 메인채널용 미세관의 내부로 누르며, 이와 함께 상기 밀림부를 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 미는 단계이며, (c) 상기 눌림부를 접촉하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력을 감소시키는 방향으로 형태를 복구시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따라 실링막을 가진 미세유체분석칩을 사용하는 방법은, (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계; (b) 상기 실링막을 뚫는 단계; 및 (c) 상기 음압발생부를 조작하여 상기 메인채널용 미세관의 내부에 음압을 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 미세유체분석칩은 미세침을 더 포함하고, 상기 (b) 단계는, 상기 미세침에 힘을 가하여 상기 실링막을 뚫는 단계;일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따라 시료주입구마개, 메인배기마개, 서브배기마개 및 음압발생부를 가진 미세유체분석칩의 사용 방법은, (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계; (b) 상기 시료주입구마개, 메인배기마개 또는 서브배기마개를 선택적으로 개폐하는 단계; (c) 상기 음압발생부를 조작하여 시료 또는 시약을 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩은 음압조절부를 통해 시료 또는 시약의 이동을 조절할 수 있으며, 필요에 따라 선택적 이동 및 이동 순서의 제어가 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 사용 방법을 도시한 참고도이다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 구성도이다.
도 4는 본 명세서에 따른 시료 주입구의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 구성도이다.
도 6은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 사용 방법 참고도이다.
본 명세서에 개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서가 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하고, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자(이하 '당업자')에게 본 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 명세서의 권리 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)은 칩하우징(110), 메인채널용 미세관(120) 및 음압발생부(130)를 포함할 수 있다.
상기 칩하우징(110)은 상기 메인채널용 미세관(120)을 감싸는 역할을 한다. 상기 칩하우징(110)은 플라스틱과 같은 고분자 물질로 제작될 수 있다. 상기 칩하우징(110)은 칩상부판과 칩하부판이 따로 제작된 다음에 결합하여 제작할 수 있으며, 플라스틱 사출 방식과 같이 한번에 제작될 수도 있다.
상기 메인채널용 미세관(120)은 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구(121)로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공한다. 상기 메인채널용 미세관(120)은 시료의 이동 통로 역할을 함과 동시에 시약과 반응하도록 공간을 제공하되, 상기 메인채널용 미세관 내 다른 공간에 비해 상대적으로 직경이 넓어서 시료와 시약이 반응하는 공간인 반응챔버가 형성될 수도 있다.
상기 음압발생부(130)는 상기 칩하우징(110) 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 음압발생부(130)는, 눌림부(131) 및 밀림부(132)를 포함할 수 있다.
상기 눌림부(131)는 상기 메인채널용 미세관(120)의 상부면 또는 하부면 중 어느 한쪽에 위치하여, 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 공간으로 눌릴 수 있다. 도 1에는 상기 메인채널용 미세관(120)의 하부면을 통해 칩하우징(110)의 하부면에 노출된 것으로 도시되어 있다.
상기 밀림부(132)는 상기 메인채널용 미세관(120)의 상부면 또는 하부면 중 다른 한쪽에 위치하여, 상기 외력에 의해 함께 상기 메인채널용 미세관(120)의 외부 방향으로 비가역적 형태 변형을 할 수 있다. 도 1에는 상기 메인채널용 미세관(120)의 상부면을 통해 칩하우징(110)의 상부면에 노출된 것으로 도시되어 있다. 실시예에 따라서는 밀림부(132)는 밀림 임계점을 넘으면 일순간에 미는 위치와 반대방향으로 대칭되게 미세관의 외부 방향으로 비가역적 형태 변형을 하는 것일 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 사용 방법을 도시한 참고도이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저 상기 시료 주입구에 시료를 주입한다. 다음으로 도 2의 (b)와 같이, 상기 눌림부(131)에 힘을 가하여 상기 눌림부(131)를 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부로 눌리도록 한다. 이때, 상기 외력에 의해 함께 상기 밀림부(132)를 상기 메인채널용 미세관(120)의 외부 방향으로 밀리도록 한다. 상기 외력에 의해 상기 눌림부(131) 및 밀림부(132)의 형태가 함께 변형되기 때문에 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력에는 변화가 거의 없다. 실시예에 따라서는 밀림부(132)를 미는 단계에서 밀림부(132)는 밀림 임계점을 넘으면 일순간에 미는 위치와 반대방향으로 대칭되게 미세관의 외부 방향으로 비가역적 형태 변형을 하는 것일 수 있다. 그리고 도 2의 (c)와 같이, 상기 눌림부(131)를 접촉하여 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력을 감소시키는 방향으로 형태를 복구 시킨다. 상기 눌림부(131)의 형태가 복구될 때, 상기 밀림부(132)는 비가역적 형태 변형을 하였기 때문에, 상기 밀림부(132)는 형태가 복구되지 않는다. 따라서, 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력에 음압이 발생하여 시료가 이동하게 된다.
상기 눌림부(131)에는, 상기 눌림부(131)의 형태를 복구시키기 위해, 상기 눌림부(131)의 표면 중심에는 당김 손잡이가 형성될 수 있다.
한편, 상기 눌림부(131)는 상기 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부로 눌렸을 때 상기 외력을 탄성 에너지를 저장하는 재질로 구성될 수 있다.
이 경우, 미세유체분석칩(100)의 사용 방법은 앞서 설명한 사용 방법과 조금 다를 수 있다. 도 2의 (a) 및 (b) 과정은 동일하다. 이후 눌림부(131)의 탄성력에 의해 스스로 형태가 복구되기 때문에, 도 2의 (c) 과정과 같이 의도적으로 상기 눌림부(131)의 형태를 복구시킬 필요가 없다. 따라서, 눌림부(131)가 탄성 재질인 미세유체분석칩을 사용하는 방법은 (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계; 및 (b) 상기 눌림부에 힘을 가하여 상기 압력조절부를 상기 메인채널용 미세관의 내부로 누르며, 이와 함께 상기 밀림부를 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 미는 단계;로 구성될 수 있다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)은 칩하우징(110), 메인채널용 미세관(120), 음압발생부(130), 메인배기구(141) 및 메인배기마개(142)를 포함할 수 있다. 상기 칩하우징(110), 메인채널용 미세관(120) 및 음압발생부(130)의 역할에 대해서는 앞서 설명하였으므로 반복적인 설명은 생략하고 상기 메인배기구(141) 및 메인배기마개(142)의 역할에 대해서 설명하겠다.
상기 메인배기구(141)는 상기 메인채널용 미세관(120)의 어느 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 공기와 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 역할을 한다.
상기 메인배기마개(142)는 상기 음압발생부(130)가 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력을 증가시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 메인배기구(141)를 개방시키고, 상기 음압발생부(130)가 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력을 감소시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 메인배기구(141)를 폐쇄하는 역할을 한다.
한편, 상기 음압발생부(130)는 자바라 구조 또는 주입기 구조(주사기 구조)를 가질 수 있다. 일실시예에 따른 자바라는 주름 모양을 가져서 길이 방향으로 신축성을 가진 구조를 의미할 수 있다. 예를 들어, 악기 중에 아코디언에서 늘어났다 줄어드는 부분 또는 구부러지는 빨대의 주름 부분 등이 자바라 구조일 수 있다. 일실시예에 따른 자바라 구조의 음압발생부(130)는 재질 자체가 탄성이 없어서 외력에 의해 눌려진 다음에 음압 발생을 위해 다시 펴주는 과정이 필요하거나, 재질 자체 또는 외부 탄성재질의 도움을 받아서 외력에 의해 눌려진 다음에 별도의 과정없이 펴질 수 있다.
도 3에는 자바라 구조의 음압발생기가 예시도 도시되어 있다.
본 명세서에 따라 음압발생부를 가진 미세유체분석칩의 사용 방법은, 도 3의 (a)와 같이, 상기 시료 주입구에 시료를 주입한다. 다음으로 상기 음압발생부(130)를 조작하여 상기 메인채널용 미세관의 내부에 음압을 발생시키는 단계이다. 보다 구체적으로 도 3의 (b)와 같이, 자바라 구조의 음압발생부(130)가 눌렸을 때, 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 압력을 증가되어 상기 메인배기구(140)가 개방된다. 이로 인해 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 공기가 외부로 나가게 된다. 이후 도 3의 (c)와 같이, 자바라 구조의 음압발생부(130)가 펴졌을 때, 상기 메인배기구(140)가 폐쇄된다. 이로 인해 상기 메인채널용 미세관(120) 내부에 음압이 발생하여 시료가 이동하게 된다.
도 4는 본 명세서에 따른 시료 주입구의 부분 확대 단면도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 명세서에 따른 미세유체분석칩(100)은 상기 시료 주입구(121)와 상기 메인채널용 미세관(120) 사이에 형성된 실링막(143)을 더 포함할 수 있다. 상기 실링막(143)은 평상시 외부 이물질이 상기 메인채널용 미세관(120) 내부로 유입되는 것을 막는 역할을 할 수 있다. 또한, 시료를 상기 시료 주입구(121)에 투입한 후 원하는 시점에 상기 메인채널용 미세관(120) 내부로 유입되도록 조절하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서에 따라 시료 주입구(121)에 실링막을 포함하는 미세유체분석칩(100)은 외부 압력에 의해 상기 실링막(143)을 침습하는 미세침(144)을 더 포함할 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 미세침(144)은 상기 실링막을 뚫어서 시료가 상기 메인채널용 미세관(120) 내부로 유입되도록 하는 역할을 한다.
나아가, 상기 미세침(144)은 외부 압력에 의해 상기 시료 주입구(121)를 밀폐시키는 역할을 할 수도 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 미세침(144)이 외부 압력에 의해 실링막(143)을 뚫은 이후에 상기 시료 주입구(121)를 밀폐한 것을 확인할 수 있다. 이를 위해 상기 미세침(144)은 상기 시료 주입구(121)를 충분히 밀폐할 수 있는 덮개를 가질 수 있으며, 상기 덮개와 상기 시료 주입구(121)가 접하는 부분에는 밀폐를 위한 가스켓이 형성될 수 있다. 이후 도 4의 (c)와 같이 상기 미세침(144)을 위로 올려서 상기 시료 주입구(121)를 다시 개방 시켜 외부 공기가 유입될 수 있게 할 수 있다.
한편 도 4의 (a), (b), (c)에는 미세침(144)이 실링막을 뚫은 후에 상기 시료 주입구(121)를 밀폐하는 예시를 도시하였으나, 도 4의 (d)와 같이, 상기 미세침(144)의 크기 또는 높이가 충분하여 상기 실링막을 뚫기 전에도 상기 시료 주입구(121)를 밀폐시킬 정도가 될 수도 있다.
한편, 상기 실링막(143)은 광분해 물질일 수 있다. 이 경우, 본 명세서에 따른 미세유체분석칩(100)은 상기 칩하우징(110)의 외부에서 조사된 빛이 상기 실링막(143)에 닿을 수 있도록 하는 조사창(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 4을 참조하여 실링막을 포함한 미세유체분석칩의 사용 방법에 대해서 설명하도록 하겠다. 먼저, 상기 시료 주입구(121)에 시료를 주입한다. 다음으로, 상기 실링막을 뚫는다. 이때 상기 미세유체분석칩(100)이 미세침(144)을 포함하는 경우, 상기 미세침(144)에 힘을 가하여 상기 실링막(143)을 뚫을 수 있다. 반면, 상기 실링막(143)은 광분해 물질이며, 상기 미세유체분석칩(100)은 조사창을 더 포함하는 경우, 상기 조사창을 통해 상기 실링막(143)에 빛을 조하여 상기 실링막을 뚫을 수 있다. 다음으로 상기 음압발생부(130)를 조작하여 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부에 음압을 발생시킨다. 상기 음압에 의해 시료가 이동하게 될 것이다.
상술한 미세유체분석칩(100)은 음압발생부를 이용하여 시료를 이동시키기는 예시를 살펴보았다. 그러나 음압발생부를 시료의 이동뿐만 아니라 시약의 이동시키는 도구로 확장하여 사용하는 것도 가능하다.
도 5는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)은 칩하우징(110), 메인채널용 미세관(120), 시료주입구마개(122), 음압발생부(130), 메인배기구(141), 메인배기마개(142), 서브채널용 미세관(150), 서브배기구(151) 및 서브배기마개(152)를 포함할 수 있다. 상기 메인채널용 미세관(120), 칩하우징(110) 및 음압발생부(130)에 대해서는 앞서 설명하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 하겠다.
상기 시료주입구마개(122)는 상기 시료 주입구를 개폐하여 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 유입되는 것을 임의로 조절할 수 있다.
상기 메인배기구(141)는 상기 메인채널용 미세관(120)에 연결되어 상기 메인채널용 미세관(120)의 내부 공기와 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 역할을 한다.
상기 메인배기마개(142)는 상기 메인배기구를 개폐하여 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 유입되는 것을 임의로 조절할 수 있다.
상기 서브채널용 미세관(150)은 한 쪽 끝은 상기 메인채널용 미세관(120)의 측면과 연결되며 내부에 시약이 주입된다. 도 5에는 1개의 서브채널용 미세관(150)이 도시되었으나, 상기 서브채널용 미세관(150)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.
상기 서브배기구(151)는 상기 서브채널용 미세관(150)의 다른 쪽 끝에 형성되어 상기 서브채널용 미세관(150)의 내부 공기와 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 역할을 한다.
상기 서브배기마개(152)는 상기 서브배기구를 개폐하여 상기 칩하우징(110)의 외부 공기가 유입되는 것을 임의로 조절할 수 있다.
상기 음압발생부(130)는 상기 자바라 또는 주입기 구조를 가질 수 있다. 이를 통해 상기 음압발생부(130)는 반복적으로 음압을 발생시킬 수 있다. 반복적인 동작이 가능하다는 특성을 사용하여 보다 다양하게 시료의 이동 및 시약의 이동이 가능하다.
이하에서 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)의 사용 방법에 대해서 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 사용 방법 참고도이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 실시예와 달리 2개의 서브채널용 미세관이 도시되어 있다. 도 6에서는 구분의 편의를 위해 2개의 서브채널용 미세관을 각각 '제1 서브채널용 미세관(150-1)' 및 '제2 서브채널용 미세관(150-2)'으로 명명하겠다. 그리고 상기 제1 서브채널용 미세관에는 제1 시약이, 상기 제2 서브채널용 미세관에는 제2 시약이 주입된 상태를 가정하겠다.
상기 시료 주입구(121)에 시료를 주입한다. 다음으로 상기 시료주입구마개(122), 메인배기마개(142) 또는 서브배기마개(152)를 선택적으로 개폐한다. 그리고 상기 음압발생부(130)를 조작하여 시료 또는 시약을 이동시킨다. 도 6에 도시된 실시예에서는 시료, 제1 시약, 제2 시약 순서로 이동시키는 예시가 도시되어 있다. 따라서 상기 시료주입구마개(122), 메인배기마개(142) 또는 서브배기마개(152)를 선택적 개폐에 대해서 보다 자세히 설명하겠다.
먼저, 도 6의 (a)와 같이, 메인배기마개(142)는 개방, 상기 시료주입구마개(122), 제1 서브배기마개(152-1) 및 제2 서브배기마개(152-2)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 눌러서 접힌 상태로 만든다(이하 '자바라 초기 상태'). 이때, 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)가 접히면서 생기 공기압은 상기 메인배기마개(142)를 통해 배출된다.
다음으로, 시료를 이동시키기 위해 도 6의 (b)와 같이, 상기 시료주입구마개(122)는 개방시키고, 상기 메인배기마개(142), 제1 서브배기마개(152-1) 및 제2 서브배기마개(152-1)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 펴서 상기 메인채널용 미세관(120) 내부에 음압을 발생시킨다. 이때 상기 시료주입구마개(122)는 개방된 상태이기 때문에 칩하우징(110) 외부의 공기압에 의해 상기 시료가 이동하게 된다.
상기 자바라 초기 상태를 위해, 메인배기마개(142)는 개방, 상기 시료주입구마개(122), 제1 서브배기마개(152-1) 및 제2 서브배기마개(152-2)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 눌러서 접힌 상태로 만든다('자바라 초기 상태 복귀'). 이때, 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)가 접히면서 생기 공기압은 상기 메인배기마개(142)를 통해 배출된다.
다음으로, 제1 시약을 이동시키기 위해 도 6의 (c)와 같이, 상기 제1 서브배기마개(152-1)는 개방시키고, 상기 메인배기마개(142), 시료주입구마개(122) 및 제2 서브배기마개(152-1)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 펴서 상기 메인채널용 미세관(120) 내부에 음압을 발생시킨다. 이때 상기 제1 서브배기마개(152-1)는 개방된 상태이기 때문에 칩하우징(110) 외부의 공기압에 의해 상기 제1 시약이 이동하게 된다.
또 다시 상기 자바라 초기 상태를 위해, 메인배기마개(142)는 개방, 상기 시료주입구마개(122), 제1 서브배기마개(152-1) 및 제2 서브배기마개(152-2)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 눌러서 접힌 상태로 만든다('자바라 초기 상태 복귀'). 이때, 상기 자바라 구조의 음압발생부가 접히면서 생기 공기압은 상기 메인배기마개(142)를 통해 배출된다.
다음으로, 제2 시약을 이동시키기 위해 도 6의 (d)와 같이, 상기 제2 서브배기마개(152-2)는 개방시키고, 상기 메인배기마개(142), 시료주입구마개(122) 및 제1 서브배기마개(152-1)는 폐쇄 상태로 만든다. 그리고 상기 자바라 구조의 음압발생부(130)를 펴서 상기 메인채널용 미세관(120) 내부에 음압을 발생시킨다. 이때 상기 제2 서브배기마개(152-2)는 개방된 상태이기 때문에 칩하우징(110) 외부의 공기압에 의해 상기 제2 시약이 이동하게 된다. 도 6를 통해 시약 또는 시료를 선택적으로 이동시키는 예시를 살펴보았으나, 본 명세서에 의해 상기 이동시키는 순서 및 대상이 제한되는 것은 아니다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 명세서의 실시예를 설명하였지만, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 미세유체분석칩
110 : 칩하우징
120 : 메인채널용 미세관
121 : 시료 주입구
122 : 시료주입구마개
130 : 음압발생부
131 : 눌림부
132 : 밀림부
141 : 메인배기구
142 : 메인배기마개
143 : 실링막
150 : 서브채널용 미세관
151 : 서브배기구
152 : 서브배기마개

Claims (9)

  1. 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관;
    상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징; 및
    상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부;
    를 포함하고,
    상기 음압발생부는
    상기 메인채널용 미세관의 상부면 또는 하부면 중 어느 한쪽에 위치하여, 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관의 내부 공간으로 눌리는 눌림부; 및
    상기 메인채널용 미세관의 상부면 또는 하부면 중 다른 한쪽에 위치하여, 상기 외력에 의해 함께 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 비가역적 형태 변형을 하는 밀림부
    를 포함하며,
    상기 눌림부는 상기 외력에 의해 상기 메인채널용 미세관의 내부로 눌렸을 때 상기 외력을 탄성 에너지로 저장하는 재질로 구성되는
    미세유체분석칩.
  2. 삭제
  3. 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관;
    상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징;
    상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부;
    상기 메인채널용 미세관의 어느 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관의 내부 공기와 상기 칩하우징의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 메인배기구; 및
    상기 음압발생부가 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력을 증가시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 배기구를 개방시키고, 상기 음압발생부가 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력을 감소시키는 방향으로 이동하였을 때 상기 배기구를 폐쇄하는 메인배기마개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 음압발생부는, 자바라 구조를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  5. 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관;
    상기 메인채널용 미세관을 감싸는 칩하우징;
    한 쪽 끝은 상기 메인채널용 미세관의 측면과 연결되며 내부에 시약이 주입된 적어도 하나 이상의 서브채널용 미세관;
    상기 칩하우징 내에 위치하여 상기 메인채널용 미세관의 내부 압력에 영향을 미칠 수 있도록 연결된 음압발생부;
    상기 시료 주입구를 개폐하는 시료주입구마개;
    상기 서브채널용 미세관의 한 쪽 끝에 형성되어 상기 서브채널용 미세관의 내부 공기와 상기 칩하우징의 외부 공기가 상호 이동하게 하는 서브배기구; 및
    상기 서브배기구를 개폐하는 서브배기마개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 음압발생부는, 자바라 구조를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  7. 청구항 제1항에 따른 미세유체분석칩을 사용하는 방법으로서,
    (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계; 및
    (b) 상기 눌림부에 힘을 가하여 상기 눌림부를 상기 메인채널용 미세관의 내부로 누르며, 이와 함께 상기 밀림부를 상기 메인채널용 미세관의 외부 방향으로 미는 단계
    를 포함하는 미세유체분석칩 사용 방법.
  8. 삭제
  9. 시료주입구마개, 메인배기마개, 서브배기마개 및 음압발생부를 가진 미세유체분석칩의 사용 방법으로서,
    (a) 상기 시료 주입구에 시료를 주입하는 단계;
    (b) 상기 시료주입구마개, 메인배기마개 또는 서브배기마개를 선택적으로 개폐하는 단계;
    (c) 상기 음압발생부를 조작하여 시료 또는 시약을 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩의 사용 방법.
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