KR102120189B1 - 레이저를 이용한 진단키트 제작장치 - Google Patents

Abstract

레이저를 이용한 진단키트 제작장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 레이저를 이용해 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작하는 장치에 있어서, 상기 멤브레인 구조체를 기 설정된 방향으로 이송하는 이송부와 이송되는 멤브레인 구조체로 기 설정된 폭의 레이저를 조사하는 광원과 상기 멤브레인 구조체를 기준으로 상기 광원의 반대방향에 배치되어, 상기 멤브레인 구조체를 흡착하거나 탈착하며 상기 멤브레인 구조체를 투과한 레이저를 반사시키는 반사판 및 레이저에 의한 식각으로 상기 멤브레인 구조체에 기 설정된 간격마다 채널을 형성하도록 상기 광원을 제어하고, 상기 광원의 레이저 조사 중에는 상기 이송부가 상기 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 상기 이송부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단키트 제작장치를 제공한다.

Description

레이저를 이용한 진단키트 제작장치{Apparatus for Producing Diagnostic Kit Using Laser}

본 발명은 레이저를 이용해 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작하는 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

인체의 체액(예를 들면, 혈액, 소변 등) 내 존재하는 질병지표 물질(예를 들면, 대사물질, 단백질, 세포 등)의 진단은 효소 반응, 항원-항체 결합 등과 같은 생물학적 반응을 이용하여 수행되는 것이 일반적이다. 이와 관련하여, 종래에 알려진 진단(또는 검출) 방법은 세포 배양, PCR, 및 효소 면역분석을 수반하는 절차로 수행되는 바, 노동 집약적이고 결과를 얻는데 수 시간에서 수 일이 소요되는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이에 대하여, 신속 정확하며 소량의 시료를 이용하여 검출할 수 있는 현장진단기기(POC: Point of Care) 관련 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 바, 이러한 현장진단 테스트는 현재 각종 병원, 연구기관 등에서 널리 적용되고 있다.

현재, 바이오센싱 및 현장진단 시스템에 적용하는 기술로서, (i) 고분자 기반의 미세유체 디바이스, (ii) 멤브레인 구조체 등이 이용되고 있는데, 이러한 기술은 작은 스케일로 짧은 시간 내에 분석을 수행할 수 있고, 샘플 및 시약(Reagent)의 소비량이 적고, 또한 높은 분석 재현성을 갖는 것으로 알려져 있다. 이때, 분석 또는 검출 가능한 물질은 글루코오스, 콜레스테롤, 단백질, 효소, 박테리아, 바이러스 또는 핵산 서열 등이다.

전술한 진단 기술에 있어서, 멤브레인 구조체는 미세 다공성 멤브레인 층을 포함하여 미세 다공성 멤브레인의 모세관 작용을 이용하는 것으로, 예를 들면, 이동상 시료 용액에 포함된 검체(Analytes)는 다른 화합물로부터 분리되는데 이는 고정된 고체상에 고정화된 포획 분자들(Capture Molecules)과의 결합 친화도(Affinity)에 의한다. 멤브레인 구조체는 바이오 물질을 용이하게 고정하고 저렴한 비용으로 바이오 물질을 간편하게 검출할 수 있기 때문에, 여러 연구 및 산업 분야에서 활용되고 있다. 통상적으로 사용하는 멤브레인 타입의 재료로서, 니트로셀룰로오스(Nitrocellulose)가 널리 알려져 있다. 니트로셀룰로오스는 기본적으로 친수성의 다공성(Porous) 구조를 가질 것이 요구되는데, 이는 종래의 현장진단 또는 신속 검사 키트(Rapid Kit) 등에서 검체에 대한 흡수를 이용하기 때문이다. 또한, 니트로셀룰로오스는 비교적 저렴한 단가, 모세관 유동 특성, 높은 단백질 결합능, 상대적으로 용이한 조작법(직접 캐스트법 또는 지지형 막) 등의 장점을 갖고 있다. 이외에도, 나일론 및 PVDF 막을 비롯한 다른 타입의 재료를 사용하려는 시도 역시 이루어진 바 있다.

이처럼, 신속한 현장진단용 진단장치 또는 시스템에 대한 필요성이 증가하는 상황 하에서 멤브레인 구조체는 비교적 저렴하면서 간단하고, 또한 휴대 가능한 장점을 갖고 있기 때문에 활용 범위가 점차 확대되고 있는 바, 최근에는 AIDS-관련 크립토코쿠스성 뇌수막염, 폐렴구균 폐렴, 결핵 또는 심근경색 등과 같은 다양한 감염성 질병의 진단에도 사용되고 있다.

이때, 멤브레인 구조체가 전술한 검체를 검출하기 위한 진단키트로 활용되기 위해서는 검체의 검출을 위한 시약이 도포되는 하나 이상의 채널을 포함하여야 한다. 이러한 하나 이상의 채널은 멤브레인 구조체 내의 미세 다공성 멤브레인 층에 형성되어야 하는데, 통상적으로 형성되는 채널은 수μm 내지 수백 μm로 아주 세밀한 폭을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 의해, 멤브레인 구조체에 채널을 형성하여 진단키트로 제작하기 위한 장치는 아주 정밀한 제어와 식각이 수행될 수 있어야 한다.

그러나 이처럼 아주 정밀한 제어와 식각을 수행할 수 있는 장비는 제작, 구매 및 작동을 시키는 데 있어 고비용이 소모되는 문제가 있어, 손쉽게 접근할 수 없는 문제를 가지며, 반면, 제작, 구매 및 작동을 시키는 데 있어 고비용이 소모되지 않는 장비는 전술한 것과 같이 아주 정밀한 제어와 식각이 수행되기 어려워, 제작되는 진단키트의 품질이 떨어지는 문제가 있다.

따라서 제작, 구매 및 작동을 시키는 데 있어 고비용이 소모되지 않는 장비로도 정밀한 제어와 식각을 수행하여, 멤브레인 구조체로부터 고품질의 진단키트를 제작할 수 있는 장비에 대한 수요가 존재한다.

본 발명의 일 실시예는, 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작함에 있어 식각 성능을 향상시켜 제작되는 진단키트의 품질을 향상시킨 진단키트 제작장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 멤브레인 구조체 내 형성된 검체의 검출을 위한 채널을 지지하는 지지부를 포함하여 채널의 형태가 유지되는 진단키트를 제작하는 진단키트 제작장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저를 이용해 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작하는 장치에 있어서, 상기 멤브레인 구조체를 기 설정된 방향으로 이송하는 이송부와 이송되는 멤브레인 구조체로 기 설정된 폭의 레이저를 조사하는 광원과 상기 멤브레인 구조체를 기준으로 상기 광원의 반대방향에 배치되어, 상기 멤브레인 구조체를 흡착하거나 탈착하며 상기 멤브레인 구조체를 투과한 레이저를 반사시키는 반사판 및 레이저에 의한 식각으로 상기 멤브레인 구조체에 기 설정된 간격마다 채널을 형성하도록 상기 광원을 제어하고, 상기 광원의 레이저 조사 중에는 상기 이송부가 상기 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 상기 이송부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단키트 제작장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 이송부는 상기 광원이 레이저를 조사하는 지점을 중심으로 두 부분으로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 반사판은 상기 이송부가 분리된 지점에 배치되어 상기 멤브레인 구조체를 흡착하며 레이저를 반사시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작함에 있어 식각 성능을 향상시켜 제작되는 진단키트의 품질을 향상시킨 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 멤브레인 구조체 내 형성된 검체의 검출을 위한 채널을 지지하는 지지부를 포함하여, 채널의 폭은 얇아지고 높이가 높아지더라도 채널의 형태가 유지될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트 제작장치의 사시도이다.
도 3은 종래의 멤브레인 구조체와 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체가 식각되는 모습을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부가 형성되는 모습을 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 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 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트(100)는 채널(110), 지지부(115), 개구부(120), 시료 유입부(130), 시료 검출부(140), 검체 검출부(150, 154, 158) 및 필름층(170)을 포함한다. 채널(110), 지지부(115), 개구부(120), 시료 유입부(130), 시료 검출부(140) 및 검체 검출부(150, 154, 158)는 모두 미세 다공성 멤브레인 층(160, 이하에서 '멤브레인 층'으로 약칭함)에 형성되거나 도포된다.

멤브레인 층(160)은 기 설정된 간격을 가지며 형성된 채널(110)과 채널(110)간을 물리적으로 분리하기 위해 채널과 채널 사이에 형성된 개구부(120)를 포함한다.

멤브레인 층(160)에는 하나 이상의 채널(110-1 내지 110-n)이 형성된다. 채널(110-1 내지 110-n)은 수μm 내지 수백μm의 폭(x축 방향으로의 길이)을 가지며, 모세관 현상에 의해 시료 유입부(130)로 유입되는 시료가 각 채널(110-1 내지 110-n)로 유동할 수 있도록 한다. 여기서, 시료는 내부에 검체에 해당하는 질병지표 물질(예를 들면, 대사물질, 단백질, 세포 등)을 포함하는 물질을 의미하는 것으로, 대표적인 예로 혈액 또는 소변 등의 인체의 체액이 이에 해당한다. 각 채널(110-1 내지 110-n)은 모세관 현상에 의해 유입된 시료가 각 채널(110-1 내지 110-n)에 도포된 시료 검출부(140)까지는 유동할 수 있도록 한다. 유입되는 시료의 성질과 시료의 성질에 따라 유동할 수 있는 길이(y축 방향의 길이)가 고려되어 각 채널(110-1 내지 110-n)의 폭이 결정된다.

개구부(120-1 내지 120-n-1)는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 사이에 형성되는 구성으로, 채널과 채널을 물리적으로 분리시킨다. 개구부(120-1 내지 120-n-1)는 채널간을 분리시킴으로써, 유입된 시료가 각 채널로 구분되어 유동할 수 있도록 한다.

각 채널(110-1 내지 110-n) 또는 개구부(120-1 내지 120-n-1)는 기 설정된 간격을 가진다.

시료 유입부(130)는 멤브레인 층(160)으로 시료가 유입될 수 있도록 한다. 시료 유입부(130)는 멤브레인 층(160)에서 각 채널(110-1 내지 110-n)이 형성되어 있는 반대편에 형성되어 있으며, 진단을 위한 시료가 유입될 수 있는 형태(예를 들어, 일정 넓이의 구멍이 형성되는 형태)로 형성된다. 유입되는 시료는 모세관 현상에 의해 각 채널(110-1 내지 110-n)로 유동한다.

시료 검출부(140)는 시료와 접촉하여 생물학적 반응을 일으키는 구성으로, 시료가 시료 검출부(140)의 위치까지 도달하였음을 외부로 알린다. 시료 검출부(140)는 시료와 접촉하여 생물학적 반응일 일으킬 수 있는 성분이 각 채널(110-1 내지 110-n) 상에 도포됨으로써 형성된다. 시료 검출부(140)는 각 채널(110-1 내지 110-n) 상에 도포되어, 시료 검출부(140)가 위치한 위치까지 각 채널(110-1 내지 110-n)을 따라 유동한 시료와 생물학적 반응을 일으킨다. 시료 검출부(140)가 생물학적 반응을 일으킨 것을 확인함으로써, 진단키트의 사용자는 시료가 온전히 전달되었음을 확인할 수 있다. 시료 검출부(140)는 각 채널(110-1 내지 110-n) 내에서 시료 유입부(130)를 기준으로 검체 검출부(150, 154, 158) 보다 먼 위치에 형성된다. 만약 시료 검출부가 존재하지 않을 경우, 검체를 검출하는 검체 검출부에서 어떠한 반응도 일어나지 않는다면, 이는 시료가 검체 검출부까지 유동하지 않았음을 의미할 수도, 시료 내 검체가 존재하지 않았음을 의미할 수도 있다. 이에 따라, 진단키트의 사용자는 결과를 명확히 확정할 수 없는 문제가 존재한다. 반면, 시료 검출부(140)가 시료 유입부(130)를 기준으로 검체 검출부(150, 154, 158) 보다 먼 위치에 형성되어 있음에 따라, 시료 검출부(140)에 의해 시료가 검출되었는지 여부에 따라 검체 검출부(150, 154, 158)의 검출결과가 명확히 해석될 수 있다.

검체 검출부(150, 154, 158)는 시료 내 검출하고자 하는 특정 검체와 접촉하여 생물학적 반응을 일으키는 구성으로, 시료 내 특정 검체가 존재함을 알린다. 각 검체 검출부(150, 154, 158)는 시료 검출부(140)와 마찬가지로, 시료 내 검체와 접촉하여 생물학적 반응일 일으킬 수 있는 시약이 각 채널(110-1 내지 110-n) 상에 도포됨으로써 형성된다. 각 검체 검출부(150, 154, 158)는 각 채널(110-1 내지 110-n) 상에 도포되어, 각 검체 검출부(150, 154, 158)가 위치한 위치까지 각 채널(110-1 내지 110-n)을 따라 유동한 시료 내 검체와 생물학적 반응을 일으킨다. 검체 검출부(150, 154, 158)는 각 채널(110-1 내지 110-n)에 시료 유입부(130)를 기준으로 시료 검출부(140)보다 가까운 위치에 형성되어, 시료 내 존재하는 검체를 검출한다. 각 채널(110-1 내지 110-n)에 형성된 검체 검출부(150, 154, 158)는 서로 다른 종류의 검체를 검출할 수 있다. 이에 따라, 진단키트(100)는 동시에 복수의 검체를 검출할 수 있어, 보다 정확한 진단결과를 제공할 수 있다.

멤브레인 층(160)은 필름층(170)의 상단(+z축 방향)에 형성된다. 각 구성(110 내지 158)이 형성되지 않은 멤브레인 층이 필름층(170) 상단에 도포되고, 이후, 식각 및 도포공정을 거치며 멤브레인 층(160)이 형성된다. 필름층(170)은 멤브레인 층(160)을 하단(-z축 방향)에서 지지한다. 또한, 필름층(170)은 레이저를 투과시키는 재질로 구현되어, 멤브레인 층(160) 내 각 채널 형성을 위해 조사되는 레이저에 의해 영향을 받지 않는다.

지지부(115)는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면(개구부에 의해 드러나는 필름층의 상면)에 형성되어 각 채널(110-1 내지 110-n)의 형태를 유지시킨다. 각 채널(110-1 내지 110-n)의 폭은 수μm 내지 수백μm를 갖는 반면, 각 채널(110-1 내지 110-n)의 높이(z축 방향의 길이)는 폭보다 상대적으로 길 수 있다. 이러할 경우, 각 채널(110-1 내지 110-n)은 형성된 최초의 형태를 유지하지 못하고 구부러지거나 하부로 휘어질 수 있다. 각 채널(110-1 내지 110-n)이 구부러지거나 휘어질 경우, 시료의 유동성에 악영향을 미치며 각 검출부(140, 150, 154, 158)의 시료나 검체의 검출률도 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면에 지지부(115)가 형성되어 각 채널(110-1 내지 110-n)의 형태를 유지시킨다. 여기서, 지지부(115)는 각 검출부(140, 150, 154, 158)가 도포되는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 상면에는 형성되지 않아, 각 검출부의 검출성능을 감퇴시키지 않는다. 지지부(115)가 형성되는 과정은 도 5를 참조하여 후술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트 제작장치의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트 제작장치(200)는 권취부(210), 이송부(220), 광원(230), 반사판(240), 증착부(250) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

권취부(210)는 멤브레인 층에 채널 형성을 위한 식각공정을 거치지 않은 멤브레인 구조체를 권취하여 공급하거나, 식각 공정을 거친 멤브레인 구조체를 권취한다. 권취부(210)는 아무런 식각이 수행되지 않은 멤브레인 구조체를 권취하여 이송부(220)에 의해 공급되도록 하며, 또한, 권취부(210)는 광원(230)에 의해 식각이 수행된 후 이송되는 멤브레인 구조체를 권취한다. 권취부(210)에 의해 식각된 후 이송되는 멤브레인 구조체는 롤 형태로 권취될 수 있다.

이송부(220)는 권취부(210)에 의해 권취되어 공급되는 멤브레인 구조체를 일방향으로 이송하거나 이송을 중지한다. 이송부(220)는 컨베이어 벨트 또는 복수의 롤러 등 다양한 방법으로 멤브레인 구조체를 일 방향으로 이송한다. 또한, 이송부(220)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 멤브레인 구조체의 이송을 중지한다.

광원(230)은 멤브레인 구조체로 기 설정된 폭의 레이저를 조사한다. 광원(230)은 이송부(220)에 의해 이송되는 멤브레인 구조체로부터 일 방향으로 떨어진 위치에 배치되어, 멤브레인 구조체로 멤브레인 구조체의 식각을 위한 레이저를 조사한다. 광원(230)에 의해 조사되는 레이저는 멤브레인 구조체, 특히, 멤브레인 층을 식각하여 개구부와 채널을 형성한다. 이때, 광원(230)은 개구부의 폭과 동일한 폭을 갖는 레이저를 조사함으로써, 레이저에 의해 멤브레인 층이 식각되어 개구부가 형성되도록 할 수 있다. 또한, 광원(230)은 기 설정된 폭의 레이저를 기 설정된 간격마다 조사함으로써, 개구부 또는 채널이 기 설정된 간격을 가지고 형성되도록 한다.

반사판(240)은 멤브레인 구조체를 기준으로 광원(230)의 반대방향에 배치되어, 멤브레인 구조체를 투과한 레이저를 반사시킨다.

반사판(240)은 멤브레인 구조체를 기준으로 광원(230)의 반대방향에 배치되어, 멤브레인 구조체를 흡착하거나 탈착한다. 멤브레인 구조체는 아주 얇은 구조체로서 멤브레인 구조체로 레이저가 조사될 경우, 멤브레인 구조체는 레이저에 의한 에너지의 전달에 의해 상하로 출렁이게 된다. 그러나 레이저의 조사로 인해 멤브레인 구조체에 형성될 채널과 개구부는 아주 세밀한 제어를 요구하기 때문에, 멤브레인 구조체가 상하로 출렁일 경우, 애초에 설계된 멤브레인 구조체 내의 위치에 채널이나 개구부가 형성되지 않을 확률이 상당히 높다. 이러한 문제를 해소하고자, 광원이 레이저를 조사하는 상황에서 반사판(240)은 멤브레인 구조체를 흡착하여 멤브레인 구조체가 상하로 출렁이는 것을 방지한다. 반대로, 식각이 모두 완료되어 멤브레인 구조체가 이송부(220)에 의해 이송될 경우, 반사판(240)은 멤브레인 구조체를 탈착하여 멤브레인 구조체가 이송될 수 있도록 한다.

또한, 반사판(240)의 적어도 멤브레인 구조체를 향하는 일면은 광을 반사시키는 재질로 구현된다. 반사판(240)의 멤브레인 구조체를 향하는 면이 광을 반사시키는 재질로 구현됨으로써, 반사판(240)은 멤브레인 구조체로 조사된 후 멤브레인 구조체를 통과한 레이저를 반사시킨다. 반사판(240)으로부터 반사된 레이저는 멤브레인 층을 다시 한번 식각하여 멤브레인 층에 형성되는 개구부와 채널부의 형상이 반듯하도록 한다. 멤브레인 구조체가 식각되는 모습은 도 3에 도시되어 있으며, 반사판(240)의 구조는 도 4에 상세히 도시되어 있다.

도 3은 종래의 멤브레인 구조체와 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체가 식각되는 모습을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판을 도시한 도면이다.

도 3(a)는 종래의 멤브레인 구조체의 단면도이다. 종래의 진단키트 내 채널(310)은 개구부(320)가 반듯하게 식각되지 않아 하단부에 돌출된 부위(315)를 포함한다. 채널은 반듯한 형상을 가져야 채널부로 시료가 원활히 유동(유입)할 수 있으며, 채널이 반듯한 형상을 갖지 못하고 하단부에 돌출된 부위(315)를 가질 경우, 해당 부위(315)는 시료의 유동을 방해하여 채널부로 시료가 원활히 유동(유입)하지 못하게 된다. 이러한 문제는 출력되는 레이저의 폭을 세밀히 조절하고 강도를 강하게 할 수 있는 광원, 예를 들어, 펨토초 레이저 장치를 사용하면 해결될 수 있다. 그러나 이러한 장비는 제작, 구매 및 작동에 고비용이 소모되어, 제작되는 진단키트의 단가가 지나치게 상승되는 문제를 가져온다. 반면, 출력되는 레이저의 폭을 세밀히 조절하고 강도를 강하게 할 수 있는 광원이 사용될 경우, 도 3(a)와 같이 채널(310)과 개구부(320)가 반듯하게 식각되지 않고 돌출된 부위(315)가 형성되는 문제를 갖는다.

도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 단면도이다. 광원(230)에서 조사되는 레이저에 의해 멤브레인 층이 식각될 뿐만 아니라, 멤브레인 층과 필름층(170)을 투과한 후 반사판(240)에 의해 반사된 레이저에 의해 멤브레인 층, 특히, 멤브레인 층의 하단이 재식각된다. 진단키트 제작장치(200)는 반사판(240)을 포함하여 반사판으로 레이저를 멤브레인 층의 하단으로 반사시킴으로써, 멤브레인 층에 형성되는 돌출된 부위(315)를 집중적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 고비용의 광원(230)이 사용되지 않고 상대적으로 저비용의 광원(230), 예를 들어, 나노초 레이저 장치가 사용되더라도, 반사판(240)에 의해 고비용의 광원(230)을 사용한 것과 동일한 효과를 불러올 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 전술한 대로, 반사판(240)은 광을 반사시키는 재질로 구현된 적어도 일면(410)을 포함하며, 멤브레인 구조체를 흡착하거나 탈착시키기 위한 하나 이상의 흡착공(420)을 포함한다. 반사판(240)은 하나 이상의 흡착공(420)으로 멤브레인 구조체를 흡착하여 고정하며, 그와 동시에 일면(410)으로 멤브레인 구조체를 투과한 레이저를 재반사시킨다.

다시 도 2를 참조하면, 증착부(250)는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면(개구부에 의해 드러나는 필름층의 상면)에 증착되어 지지부(115)로 형성될 금속 기체를 분사한다. 증착부(250)는 금속 기체를 분사하여 광원(230)에 의해 레이저가 조사되는 부위의 주변과 멤브레인 구조체의 주변에 금속 입자가 포함된 기체 분위기를 형성하고, 이에 따라, 광원(230)으로부터 조사된 레이저에 의해 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면에 지지부(115)가 형성된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부가 형성되는 모습을 도시한 도면이다.

전술한 대로, 증착부(250)는 금속 기체를 분사하여 광원(230)에 의해 레이저가 조사되는 부위의 주변과 멤브레인 구조체의 주변에 금속 입자가 포함된 기체 분위기를 형성한다. 이처럼 형성된 기체 분위기 상에서 광원(230)으로부터 레이저가 멤브레인 구조체를 향해 조사될 경우, 레이저가 조사되는 부위에서 열 및 광 반응이 발생하여 기체 분위기 내 포함된 금속 입자가 멤브레인 구조체에 증착된다. 이때, 레이저는 개구부를 형성하기 위한 폭만큼으로 조사되기 때문에, 레이저에 의해 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면에서 대부분의 열과 광이 발생하게 된다. 이에 따라, 금속 입자들은 거의 대부분 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면에 증착되어 지지부(115)를 형성하며, 각 검출부(140, 150, 154, 158)가 도포되는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 상면에는 증착되지 않는다. 이는 다음과 같은 장점을 갖는다.

통상적인 증착 방법은 바닥면으로의 증착은 용이하게 수행되나, 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 같은 수직면으로의 증착은 잘 수행될 수 없다. 이에 따라, 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면으로 금속 입자들을 증착시키기 위해 상당량의 금속 입자가 소모되어야만 하며, 그럼에도 불구하고 증착이 원활히 수행되지 못하게 된다. 또한, 금속입자의 증착은 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면과 개구부(120)의 바닥면으로만 수행되어야 하며, 각 채널(110-1 내지 110-n)의 상면으로는 수행되어서는 안된다. 이에 따라, 종래의 증착 방법을 이용해 금속 입자를 증착시키기 위해서는 각 채널(110-1 내지 110-n)의 상면으로의 증착을 방지하기 위한 마스크가 배치되어야 하는데, 이러한 마스크는 각 채널의 폭과 간격마다 조정되어야 하므로 멤브레인 층 내 각 채널에 지지부를 형성하기 위해서는 마스크를 제작해야만 하는 불편이 존재하였다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체 내 지지부(115)는 단지 증착부(250)가 금속 입자가 포함된 기체 분위기를 형성하고, 광원(230)이 레이저를 조사하는 것만으로도 간단하게 각 채널(110-1 내지 110-n)의 측면까지도 형성될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제어부(미도시)는 각 구성의 동작을 제어한다.

제어부(미도시)는 이송부(220) 및 광원(230)을 제어하여 멤브레인 구조체를 식각하도록 제어한다. 아무런 식각이 수행되지 않은 멤브레인 구조체가 이송부(220)에 의해 광원(230)이 광을 조사하는 지점으로 이송된 경우, 제어부(미도시)는 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 이송부(220)를 제어한다. 이후, 제어부(미도시)는 광원(230)을 제어하여 광원(230)이 멤브레인 구조체 내 멤브레인 층을 식각하여 채널 및 개구부를 형성하도록 레이저를 조사하도록 한다. 제어부(미도시)는 광원(230)이 기 설정된 깊이(도 1에서 y축 방향)까지 레이저를 조사하여 개구부를 형성하도록 제어하며, 기 설정된 간격마다 레이저를 조사하여 기 설정된 간격마다 개구부 및 채널이 형성되도록 제어한다. 식각이 모두 완료된 후, 제어부(미도시)는 멤브레인 구조체의 이송을 다시 진행하도록 이송부(220)를 제어한다. 이후, 다시 아무런 식각이 수행되지 않은 멤브레인 구조체가 이송부(220)에 의해 광원(230)이 광을 조사하는 지점으로 이송된 경우, 제어부(미도시)는 전술한 제어 과정을 반복한다.

광원(230)의 레이저 조사를 위해 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 이송부(220)를 제어한 경우, 제어부(미도시)는 반사판(240)이 멤브레인 구조체를 흡착하도록 제어한다. 이후, 레이저의 조사가 모두 완료된 경우, 제어부(미도시)는 반사판(240)이 멤브레인 구조체를 탈착하도록 제어한다.

또한, 광원(230)의 레이저 조사를 위해 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 이송부(220)를 제어한 경우, 제어부(미도시)는 광원(230)이 레이저를 조사하기 이전에 증착부(250)가 금속 기체를 분사하여 금속 입자가 포함된 기체 분위기를 형성하도록 제어한다. 이에 따라, 멤브레인 층이 레이저에 의해 식각되며 채널과 개구부가 형성되는 동시에, 채널의 측면과 개구부의 상면에 지지부가 형성된다.

진단키트 제작장치(200)는 멤브레인 층에 형성된 채널의 상면에 시료 검출부 또는 검체 검출부를 형성하기 위한 시약을 도포하는 추가 구성을 포함할 수 있다. 진단키트 제작장치(200)는 해당 구성을 이용해 식각이 모두 완료된 멤브레인 구조체에 추가적으로 시약을 도포함으로써, 시료 검출부 및 검체 검출부를 포함한 멤브레인 구조체를 제작할 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 진단키트
110, 310: 채널
115: 지지부
120, 320: 개구부
130: 시료 유입부
140: 시료 검출부
150, 154, 158: 검체 검출부
160: 멤브레인 층
170: 필름층
200: 진단키트 제작장치
210: 권취부
220: 이송부
230: 광원
240: 반사판
250: 증착부
315: 돌출된 부위
410: 반사면
420: 흡착공

Claims (3)

1. 레이저를 이용해 멤브레인 구조체를 식각하여 진단키트를 제작하는 장치에 있어서,
   상기 멤브레인 구조체를 기 설정된 방향으로 이송하는 이송부;
   이송되는 멤브레인 구조체로 기 설정된 폭의 레이저를 조사하는 광원;
   상기 멤브레인 구조체를 기준으로 상기 광원의 반대방향에 배치되어, 상기 멤브레인 구조체를 흡착하거나 탈착하며 상기 멤브레인 구조체를 투과한 레이저를 반사시키는 반사판; 및
   레이저에 의한 식각으로 상기 멤브레인 구조체에 기 설정된 간격마다 채널을 형성하도록 상기 광원을 제어하고, 상기 광원의 레이저 조사 중에는 상기 이송부가 상기 멤브레인 구조체의 이송을 중지하도록 상기 이송부를 제어하는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단키트 제작장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송부는,
   상기 광원이 레이저를 조사하는 지점을 중심으로 두 부분으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 진단키트 제작장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 반사판은,
   상기 이송부가 분리된 지점에 배치되어 상기 멤브레인 구조체를 흡착하며 레이저를 반사시키는 것을 특징으로 하는 진단키트 제작장치.
   

Images