KR102294916B1 - 모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템 - Google Patents

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Abstract

필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있SM는 모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템을 개시한다.
모듈형 유체 칩은 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는 바디, 및 바디를 내측에 수용 가능하고, 적어도 하나의 제1 홀에 대응하여 유체가 유동 가능한 제2 홀을 포함하고, 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 유체 연결부를 포함하는 하우징을 포함한다.

Description

모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템{MODULAR MICRO-FLUIDIC CHIP AND MICRO-FLUIDIC FLOW SYSTEM HAVING THEREOF}
본 발명은 모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있는 모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템에 관한 것이다.
기존의 진단 기법의 단점을 극복하기 위해 랩온어칩(Lab-on-a-chip, LOC) 기술이 각광을 받고 있다. 랩온어칩 기술은 NT, IT, BT의 융합기술의 대표적인 예로 MEMS나 NEMS와 같은 기술을 이용하여 시료의 희석, 혼합, 반응, 분리, 정량 등 시료의 모든 전처리 및 분석 단계를 하나의 칩 위에서 수행하도록 하는 기술을 말한다.
이와 같은, 랩온어칩 기술이 적용된 미세유체 장치(microfluidic devices)는 반응채널을 흐르는 유체 시료의 유동 혹은 반응채널에 공급된 유체 시료와 시약의 반응을 분석 및 진단함은 물론, 유체 시료의 제어와 관련된 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 유리, 실리콘 또는 플라스틱으로 된 수 ㎠ 크기의 소형의 칩 상에 분석에 필요한 다수의 유닛이 구비된 형태로 제작된다.
구체적으로, 미세유체 장치는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버, 유체가 흐를 수 있는 반응채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 그리고 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛 등을 포함하여 구성된다.
그러나, 종래의 미세유체 장치는 실험 목적에 따라 다수의 미세유체 장치와 연관된 기능을 가지도록 제작되므로, 하나의 기능에 문제가 생기거나 변동사항이 생겨도 장치 전체를 새로 제작해야만 하고, 이로 인해 제조비용이 증가함은 물론, 관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.
또한, 한번 제작된 미세유체 장치는 설계의 변경이 어렵고, 다른 미세유체 장치와의 호환이 불가능하여 정해진 실험 이외에 다른 실험을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 미세유체 장치는 제작할 수 있는 크기 및 사양이 제한되어 있어서, 구조적인 확장이 불가능하고, 이로 인해 실험의 일부만을 수행한 후, 전체 실험 결과를 예측해야만 하므로 정확한 실험 데이터를 도출할 수 없는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1150355호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있고, 이를 통해 다양하고 정확한 실험 데이터를 획득할 수 있음은 물론, 특정 부위의 변형 혹은 파손 시에도 해당 부분의 유체 칩만을 교체할 수 있는 모듈형 유체 칩 및 이를 포함하는 유체 유동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는 바디; 및 상기 바디를 내측에 수용 가능하고, 상기 적어도 하나의 제1 홀에 대응하여 상기 유체가 유동 가능한 제2 홀을 포함하고, 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 유체 연결부를 포함하는 하우징;을 포함한다.
상기 바디는 하나의 기능을 수행 가능한 모듈 형태로 형성되고, 상기 하우징에 선택적으로 교체할 수 있다.
상기 다른 모듈형 유체 칩은 상기 하나의 기능과는 다른 기능을 수행 가능한 바디를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 다른 모듈형 유체 칩에 수평 또는 수직방향으로 연결 가능하고, 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀은 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 제1 홀 및 제2 홀과 서로 정렬되어 연통될 수 있다.
상기 바디는, 상기 제1 홀과 연통되어 상기 유체가 유동 가능한 유체 채널;을 더 포함할 수 있다.
상기 유체 채널은, 직선형 채널, 유선형 채널, 적어도 하나의 웰을 가지는 채널, 밸브를 가지는 채널, 적어도 하나의 분지를 가지는 채널, 십자형의 채널, Y자형의 채널, 센서를 가지는 채널, 전기 출력부를 가지는 채널 및 광학 출력부를 가지는 채널 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 홀, 상기 제2 홀 및 상기 유체 채널은 단면이 원형 또는 타원형 또는 다각형 형상으로 형성되고, 상기 제1 홀, 상기 제2 홀 및 상기 유체 채널은 직경이 10nm 이상 1Cm 이하인 원의 범위 내에 미리 설정된 크기로 형성될 수 있다.
상기 하우징은, 세라믹, 금속 및 폴리머 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
다른 모듈형 유체 칩과 결합 시키기 위한 결합 유닛을 더 포함하고, 상기 결합 유닛은 자성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 결합 유닛은 서로 대응하는 볼록부 또는 오목부를 포함할 수 있다.
상기 결합 유닛은 상기 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 체결부를 포함할 수 있다.
상기 하우징에 결합되어 상기 바디를 감싸고, 투명한 물질로 형성되는 커버;를 더 포함할 수 있다.
상기 커버에 배치되는 촬상부; 및 상기 하우징 또는 상기 커버에 배치되는 광 소스;를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 또는 상기 커버에 설치되어, 상기 바디를 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는 바디; 상기 바디를 내측에 수용 가능하고, 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 결합 유닛을 포함하는 하우징; 및 상기 하우징에 수용되고, 상기 제1 홀에 대응하여 정렬되는 제3 홀을 포함하는 유체 연결체;를 포함한다.
상기 유체 연결체는, 상기 다른 모듈형 유체 칩의 연결 시, 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유체 연결체에 밀착되어 계면을 형성하고, 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩 사이로 유체의 누수를 차단할 수 있다.
상기 유체 연결체는 엘라스토머로 형성될 수 있다.
상기 유체 연결체는 상기 하우징의 외측 및 상기 하우징의 내측 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
상기 유체 연결체에는 상기 하우징에 결합 가능한 볼록부 또는 오목부가 마련될 수 있다.
상기 유체 연결체는, 상기 하우징의 외측에 수용되어 상기 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 안착부; 및 상기 하우징의 내측에 수용되어 상기 바디와 연결 가능한 볼록부;를 포함할 수 있다.
상기 안착부와 상기 볼록부 사이에 배치되어 상기 안착부 및 상기 볼록부와 연결 가능한 오링;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는 바디; 상기 바디를 내측에 수용 가능하고, 상기 적어도 하나의 제1 홀에 대응하여 상기 유체가 유동 가능한 제2 홀을 포함하고, 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 유체 연결체를 포함하는 하우징; 및 상기 유체로부터 발생하는 신호를 검출 가능한 적어도 하나의 센서;를 포함한다.
상기 적어도 하나의 센서는, 전기신호, 형광신호, 광학신호, 전기화학신호, 화학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, 금속, 유무기복합체 및 유기전도체 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, Au, Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag 및 Sn 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 금속전극으로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, 전도성 고분자 및 탄소 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 유기전극으로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, 상기 금속전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질과, 상기 유기전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질이 혼합된 유무기 복합체 전극으로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, 형광신호, 광학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있도록 투명도를 가지는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 하우징; 및 다른 모듈형 유체 칩과 결합될 수 있도록 상기 하우징에 마련되는 적어도 하나의 결합부;를 포함한다.
상기 결합부는, 상기 하우징의 외면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기와, 상기 하우징의 외면에 마련되는 적어도 하나의 수용홈을 포함할 수 있다.
상기 돌기와 상기 수용홈은 상기 하우징의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다.
상기 돌기와 상기 수용홈은 서로 대응되는 형상으로 마련될 수 있다.
상기 돌기는 그 일단에 형성된 경사면을 포함할 수 있다.
상기 결합부는, 복수의 자성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 자성부재는, 상기 돌기 및 상기 수용홈의 내측에 배치될 수 있다.
상기 복수의 자성부재는, 상기 하우징의 둘레를 따라 상기 하우징의 외면에 설치되되, 상기 돌기 및 상기 수용홈과 다른 위치에 배치될 수 있다.
상기 결합부는 상기 자성부재의 일 측에 배치되어 상기 자성부재의 자기력을 차단하도록 구성되는 차폐부재를 포함할 수 있다.
상기 하우징에 수용되는 바디;를 더 포함하고, 상기 바디에는, 상기 하우징이 상기 다른 모듈형 유체 칩과 연결될 경우, 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로에 정렬되어 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로와 연통되는 적어도 하나의 유로가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 적어도 하나의 유로를 포함하는 모듈형 유체 칩으로서, 다른 모듈형 유체 칩과 연결되어 상기 유로를 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로와 연통시키도록 구성되는 연결부재;를 포함한다.
내측에 상기 적어도 하나의 유로를 포함하고, 상기 연결부재를 통해 상기 다른 모듈형 유체 칩과 연결되도록 구성되는 바디;를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 상기 바디에 결합되어 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 바디에 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 연결부재는 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 다른 연결부재를 통해 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 바디에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 바디 및 상기 연결부재를 수용하는 하우징;을 더 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 그 외면으로부터 돌출되는 플랜지부를 포함하고, 상기 하우징은 상기 플랜지부를 수용, 지지하여 상기 연결부재의 유동을 제한하는 플랜지 수용홈을 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 서로 다른 재질을 가지는 제1 바디와 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 바디는 상기 유로와 연통될 수 있도록 그 내부가 중공된 튜브 형상을 가지며, 상기 제2 바디는 상기 제1 바디의 둘레를 감싸도록 결합될 수 있다.
상기 제2 바디는 상기 제1 바디보다 더 높은 경도를 가질 수 있다.
상기 연결부재는 그 양단에 형성된 경사면을 포함할 수 있다.
상기 바디는 상기 적어도 하나의 유로와 연통되는 결합홈을 포함하고, 상기 연결부재는 상기 결합홈에 삽입되어 상기 적어도 하나의 유로와 연통될 수 있다.
상기 바디와 상기 연결부재 사이에 압입되어 상기 바디와 상기 연결부재 사이를 밀폐시키도록 구성되는 기밀부;를 더 포함할 수 있다.
상기 기밀부는, 상기 바디와 상기 연결부재 사이에 압입되도록 구성되는 전위패럴부; 상기 전위패럴부를 가압함과 동시에, 상기 전위패럴부와 상기 연결부재 사이에 압입되도록 구성되는 후위패럴부; 및 상기 바디에 체결되어 상기 후위패럴부를 가압하도록 구성되는 가압부;를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 상기 바디와 일체로 형성될 수 있다.
상기 바디는 유리 또는 나무 재질을 포함할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩에 설치되고, 상호 결합 시 회전운동을 직선운동으로 변환하여 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩을 서로 밀착시키도록 구성되는 조임부;를 더 포함할 수 있다.
상기 조임부는, 일 측에 상기 하우징에 체결 가능한 체결부가 구비되고, 타 측에 돌기형상의 걸림부가 구비되는 축부; 및 상기 다른 모듈형 유체 칩에 설치되어 상기 걸림부를 내측에 수용하고, 외력이 가해질 경우 원주방향을 따라 회전하며 내측에 수용된 상기 걸림부를 가압하여 상기 걸림부를 축방향을 따라 직선이동 시키도록 구성되는 캠부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 포함하는 유체 유동 시스템은 제1 기능을 구현 가능한 제1 모듈형 유체 칩; 및 상기 제1 기능과 상이한 제2 기능을 구현 가능하고, 상기 제1 모듈형 유체 칩에 수평 및 수직방향 중 적어도 하나의 방향으로 연결 가능한 적어도 하나의 제2 모듈형 유체 칩;을 포함한다.
상기 제1 모듈형 유체 칩 및 상기 제2 모듈형 유체 칩은 각각, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는 바디; 및 상기 바디를 내측에 수용 가능하고, 상기 적어도 하나의 제1 홀에 대응하여 정렬되고 상기 유체가 유동 가능한 제2 홀 및 결합 유닛을 포함하는 하우징;을 포함하고, 상기 제1 모듈형 유체 칩과 상기 제2 모듈형 유체 칩의 연결 시, 상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들과 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들은 서로 연통되고, 상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들과 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들이 연통되는 부분은 서로 대응되는 크기 및 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 하우징 및 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 하우징은 동일한 형상 또는 동일한 크기 사양으로 형성될 수 있다.
상기 제1 모듈형 유체 칩 및 상기 제2 모듈형 유체 칩은 각각, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀에 대응하여 정렬되는 제3 홀을 포함하는 유체 연결체;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들과 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들은, 상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들과 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들이 연통되는 부분에서 유체 압력의 변화가 최소화되고, 유체의 조성이나 미세 액적의 형상이 유지되도록 하는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들과 상기 제2 모듈형 유체 칩에 구비된 홀들의 정렬은 상기 바디에 형성된 유체 채널에 수평하거나 수직하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 기능을 수행할 수 있는 유체 칩을 모듈 형태로 형성함으로써, 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있고, 이를 통해 다양하고 정확한 실험 데이터를 획득할 수 있음은 물론, 특정 부위의 변형 혹은 파손 시 해당 부분의 유체 칩 만을 교체 가능하여 제조 및 유지비용을 절감할 수 있다.
또한, 다른 모듈형 유체 칩에 연결 가능한 하우징과, 내부에 채널을 형성하여 하우징에 선택적으로 교체 가능한 바디를, 각각 모듈 형태로 형성함에 따라, 하나의 유체 유동 시스템에서 필요에 따라 선택된 구간의 위치 및 채널의 형상을 용이하게 변경 가능하고, 이를 통해 실험 조건을 신속히 변경 가능하여 설정시간 동안 종래의 유체 유동 시스템에 비하여 보다 다양한 실험이 가능함은 물론, 불량 혹은 파손 시 해당 부위의 하우징 혹은 바디만을 신속히 교체할 수 있다.
또한, 모듈형 유체 칩과 다른 모듈형 유체 칩의 연결 시 각 유체 칩의 홀들이 정렬된 상태로 연통되고, 모듈형 유체 칩과 다른 모듈형 유체 칩의 연결부위에, 서로 밀착되어 계면을 형성하는 유체 연결체를 구비함으로써, 유체의 유동 시 연결부위에서 유체의 누수를 차단하고, 유체 압력의 변화를 최소화하며, 나아가 유체의 조성이나 미세 액적의 형상을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 수평방향으로 연결된 유체 유동 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩의 커버가 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩의 바디에 형성된 채널의 다양한 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩의 평면을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 “A”, “B” 및 “C”부분의 단면을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에서 자성을 가지는 결합 유닛이 변형된 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 수직방향으로 연결된 유체 유동 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 12d는 수직 연결구조가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 13a, 도 13b, 도 13c 및 도 13d는 도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 12d의 분해 사시도이다.
도 14a는 도 12b에서 자성을 가지는 결합 유닛이 커버의 외측에 설치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 14b는 도 12c에서 자성을 가지는 결합 유닛이 하우징에 더 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 15a는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 수평방향으로 연결된 상태의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 15b 및 도 15c는 본 모듈형 유체 칩이 수직방향으로 연결된 상태의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 물리적으로 결합 가능한 결합구조가 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 촬상부 및 광 소스가 적용된 상태를 나타낸 분해 사시도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 온도 조절부가 적용된 상태를 나타낸 분해 사시도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 유체 연결체가 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 24는 도 23의 분해 사시도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 다른 모듈형 유체 칩과 연결된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 26은 도 25의 A’-A’선을 따라 절개한 단면도이다.
도 27 내지 도 32는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 유체 연결체의 다양한 실시예가 적용된 상태를 나타낸 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 센서가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 34는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 통해 구현된 유체 유동 시스템을 나타낸 평면도이다.
도 35는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 37은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 분해 사시도이다.
도 38은 도 35의 B-B선을 따라 절개한 단면도이다.
도 39 내지 도 41은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 적용되는 연결부재의 변형된 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 42는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 적용되는 연결부재의 외면에 기밀부가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 43은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 적용되는 자성부재가 돌기 및 수용홈과 다른 위치에 배치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 44는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 조임부를 통하여 다른 모듈형 유체 칩과 연결되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 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. 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 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 1 및 도 34를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)(이하 ‘모듈형 유체 칩(1)’이라 함)은 하나의 기능을 수행할 수 있는 모듈 형태로 형성되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되어, 다양한 구조의 유체 유동 시스템(1000)을 구현한다.
본 모듈형 유체 칩(1)을 통해 구현된 유체 유동 시스템(1000)은 체액, 혈액, 타액, 피부세포를 포함하는 액체 시료 등과 같은 유체로부터 샘플 채취, 샘플 파쇄, 채취된 샘플로부터 유전자 또는 단백질 등과 같은 물질 추출, 필터링, 믹싱, 저장, 밸브, RT-PCR 등을 포함하는 중합효소연쇄반응 등을 이용한 증폭, 항원항체반응, 친화크로마토그래피 (Affinity Chromatography) 및 전기적 센싱, 전기화학적 센싱, 캐패시터형 전기적 센싱, 형광물질을 포함하거나 포함하지 않는 광학적 센싱 등의 분석/검출 과정을 수행할 수 있다. 그러나, 본 모듈형 유체 칩(1)을 통해 구현된 유체 유동 시스템(1000)은 반드시 상기한 기능으로 한정되는 것은 아니며, 유체 분석 및 진단을 위한 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서는 모듈형 유체 칩들(1, 2)이 유체 이동을 위한 기능을 수행하는 것으로 도시하나, 유체 유동 시스템(1000)은 예를 들어 유체가 진입하여, 유체 내 세포가 파쇄되고, 필터링된 후, 유전자가 증폭되고, 증폭된 유전자에 형광물질이 부착되어 관찰되도록 하는 일련의 처리가 가능하도록 구성되어질 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)을 통해 구현된 유체 유동 시스템(1000)은 또 다른 유체 유동 시스템(1000)과의 연결을 통하여 팩토리온어칩(Factory-on-a-chip) 기술을 구현할 수 있다. 이를 통해 각 유체 유동 시스템(1000)에서 서로 다른 유체에 관한 유체 분석 및 진단을 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 본 유체 유동 시스템(1000)을 이용하여 수행할 수 있는 유체와 관련된 모든 실험(예컨대, 화학반응 및 물질합성 등)을 복수의 유체 유동 시스템(1000)을 통해서 동시에 수행할 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 수평방향(X 축 및 Y축 방향)으로 연결되어 하나의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다.
더 자세하게는, 본 모듈형 유체 칩(1)은 도면상에서 수평방향을 나타내는 X축 및 Y축 방향을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되어 복수개의 유체 유동 및 분석 구간을 구비한 하나의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다. 이에 따라, X 축 및 Y 축 방향으로 유체가 자유롭게 이동할 수 있다. 예컨대, 다른 모듈형 유체 칩(2)은 본 모듈형 유체 칩(1)을 중심으로 X 축 및 Y 축 방향을 따라 1 ~ 10,000 개 사이의 수량만큼 연결이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)를 포함한다.
바디(11)는 하나의 기능을 수행 가능한 모듈 형태로 형성되어 하우징(12)의 내측에 수용 가능하고, 필요에 따라 하우징(12)에 선택적으로 교체될 수 있다. 그리고, 바디(11)는 수용공간이 형성된 하우징(12)의 내면에 대응하는 형상으로 형성되고, 도면의 Z 축 방향을 기준으로 하우징(12)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 바디(11)는 MEMS나 3D 프린팅, 사출성형, CNC 가공, 임프린팅(imprinting), 고분자 캐스팅 등의 기술을 이용하여 제작될 수 있다.
또한, 바디(11)는 하우징(12)에 결합될 경우, 설정 위치에 정확히 고정될 수 있고, 하우징(12)의 내면에 면접촉 될 수 있도록 다면체 구조로 형성될 수 있다.
또한, 바디(11)는 외부에서 내부에 흐르는 유체의 유동을 육안으로 확인 할 수 있도록 전체가 투명도를 가지거나, 일부가 투명도를 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 바디(11)는 유리 등과 같은 비결정질(amorphous) 물질, 나무, 고분자 수지, 금속 및 엘라스토머 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 이들의 조합을 통하여 형성될 수 있다.
또한, 바디(11)의 일부는 엘라스토머 소재로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 바디(11)에서 유체가 흐르는 부분 혹은 타 부품과의 접촉이 이루어지는 부분은 엘라스토머 소재로 형성될 수 있다. 바디(11)가 부분적으로 엘라스토머 소재로 형성되는 경우, 바디(11)는 이종 사출 등을 통해 제조될 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 바디(11)에는 유체의 유동을 안내하는 제1 홀(111)이 형성된다.
제1 홀(111)은 후술할 하우징(12)의 제2 홀(121) 및 바디(11)의 내측에 형성되는 후술할 유체 채널(112)과 연통되어 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 유체의 흐름을 안내한다. 예컨대, 제1 홀(111)은 바디(11)의 외면으로부터 바디(11)의 내측을 향하여 소정의 구간에 형성되되, 유체 채널(112)이 형성된 구간보다 작은 크기의 구간에 형성될 수 있다.
또한, 제1 홀(111)은 하우징(12)에 구비된 제2 홀(121) 및 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 홀(111)은 유체의 흐름 시 하우징(12)과 바디(11) 사이에 유체의 압력이 높아지거나 유체의 흐름이 불안정한 현상을 예방할 수 있다. 예컨대, 제1 홀(111)은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 단면이 원형 형상으로 형성되거나, 도면에는 도시되지 않았으나 다각형 또는 타원 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 제1 홀(111)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 폭(w)이 10nm 이상 1Cm 이하인 제한범위(limit) 내에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 홀(111)과 제2 홀(121)이 대응되는 형상 및 크기를 가지고 서로 직선의 유체 경로를 형성하는 것은, 유체가 하나의 모듈에서 다른 모듈로 이동될 때 예측 가능한 유속을 가질 수 있게 한다. 종래의 일부 미세 유체 유동 장치들에서는 튜브를 통해서 유체를 이송시킨다. 튜브를 이용하는 장치의 경우, 튜브와 장치가 연결되는 부분에서 채널의 너비에 차이가 생기거나 채널에 공간이 생겨 유체에 볼텍스를 일으킬 수 있다. 이러한 볼텍스는 유속의 급격한 변화를 일으킬 뿐만 아니라 액적의 형상을 변형시킬 수도 있다. 또는, 유체 내의 물질들에 물리적 충격을 주거나 물질의 이동을 방해할 수 있다. 따라서, 바디(11)의 제1 홀(111)과 하우징(12)의 제2 홀(121)이 동일한 너비를 가지고 일직선으로 배열되는 것은 단순히 모듈들 간의 연결을 보장하는 기능에 더하여 유체의 안정적인 유속과 물질의 안정적인 이동을 가능하게 한다. 또한, 하우징(12)과 하우징(12)의 제2 홀(121)은 본원 모듈 시스템에서 모듈이 어떠한 기능이나 형상을 가지더라도 전술한 유체의 안정성을 담보할 수 있게 한다.
또한, 바디(11)에는 유체 채널(112)이 형성될 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 유체 채널(112)은 적어도 하나의 제1 홀(111)과 연통되어 유체의 유동을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 도 8의 (c)를 참조하면, 유체 채널(112)은 단면이 다각형 형상으로 형성되거나, 도면에는 도시되지 않았으나 원형 또는 타원형 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 유체 채널(112)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 폭(w)이 10nm 이상 1Cm 이하인 제한범위(limit) 내에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 유체 채널(112)은 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내함은 물론, 유동 중인 유체에 미리 설정된 하나의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 바디(11)의 내측에는 직선형 유체 채널(112)(도 4의 (a), (b)), 유선형 유체 채널(112)(도 4의 (c), (d), (e)), 적어도 하나의 웰(well)을 가지는 유체 채널(112)(도 4의 (f), (g), (h)), 밸브를 가지는 유체 채널(112)(도 5의 (a), (b), (c), (d), (e)), 적어도 하나의 분지(branch)를 가지는 유체 채널(112)(도 5의 (f), (g)), 십자형의 유체 채널(112)(도 5의 (h), 도 6의 (a)), Y자형의 유체 채널(112)(도 6의 (b)), 센서를 가지는 유체 채널(미도시), 전기 출력부를 가지는 유체 채널(미도시) 및 광학 출력부를 가지는 유체 채널(미도시) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다. 그러나, 유체 채널(112)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조 및 형상으로 변경되어 적용될 수 있음은 물론, 상술한 채널들의 조합을 통해 이루어질 수 있다.
한편, 본 모듈형 유체 칩(1)에 연결되는 다른 모듈형 유체 칩(2)은, 본 모듈형 유체 칩(1)의 바디(11)가 가지는 하나의 기능과는 다른 기능을 수행 가능한 바디(11)를 포함할 수 있다.
즉, 본 모듈형 유체 칩(1)의 바디(11)와 다른 모듈형 유체 칩(2)의 바디(11)에는 서로 다른 종류의 유체 채널(112)이 형성될 수 있다.
따라서, 서로 연결되어 본 유체 유동 시스템(1000)을 구현하는 복수개의 모듈형 유체 칩(1)들은 내부에 흐르는 유체에 각각 다른 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 서로 연결된 복수개의 모듈형 유체 칩(1)들은 각각 하나의 기능만을 수행하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 유체 칩(1)이 Y자형의 유체 채널(112)을 구비하여 믹싱을 위한 기능을 수행할 경우, 이에 연결된 다른 하나의 유체 칩(1)은 상술한 Y자형의 유체 채널(112)과 다른 종류의 유체 채널(112)을 구비하여 다른 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)을 포함한다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 하우징(12)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 바디(11)를 내측에 수용하도록 구성된다. 그리고, 하우징(12)에는 바디(11)가 수용공간에 수용될 경우, 바디(11)에 구비된 적어도 하나의 제1 홀(111)에 대응하여 유체의 유동을 가능하게 하는 제2 홀(121)이 형성된다.
제2 홀(121)은 하우징(12)의 둘레를 따라 적어도 하나의 위치에 형성되어, 바디(11)의 제1 홀(111)과 연통되어 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 유체의 흐름을 안내한다.
또한, 제2 홀(121)은 바디(11)에 구비된 제1 홀(111)에 대응되는 형상으로 형성되어 유체의 흐름 시 하우징(12)과 바디(11) 사이에 유체의 압력이 높아지거나 유체의 흐름이 불안정한 현상을 예방할 수 있다. 예컨대, 제2 홀(121)은 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 단면이 원형 형상으로 형성되거나, 도면에는 도시되지 않았으나 다각형 또는 타원 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 제2 홀(121)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 폭(w)이 10nm 이상 1Cm 이하인 제한범위(limit) 내에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 하우징(12)은 세라믹, 금속 및 폴리머 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 여기서, 세라믹은, 실리콘, 알루미늄, 타이타늄, 지르코늄 등과 같이 금속원소가 산소, 탄소, 질소와 결합하여 만든 산화물, 탄화물, 질화물로 구성된 물질을 의미하며, 하우징(12)은 상기한 세라믹 물질 중 어느 하나로 형성되거나, 상기한 세라믹 물질이 적어도 1종 이상 혼합된 세라믹 혼합물로 형성될 수 있다. 그리고, 금속은, Au, Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Sn, 등과 같이 화학주기율표에서 금속으로 명명되는 원소로 구성된 물질을 의미하며, 하우징(12)은 상기한 금속 물질 중 어느 하나로 형성되거나, 상기한 금속 물질이 적어도 1종 이상 혼합된 금속 혼합물로 형성될 수 있다. 그리고, 폴리머는, COC, PMMA, PDMS, PC, TIPP, CPP, TPO, PET, PP, PS, PEEK, Teflon, PI, PU, 등으로 구성된 물질을 의미하며, 하우징(12)은 상기한 폴리머 물질 중 어느 하나로 형성되거나, 상기한 폴리머 물질이 적어도 1종 이상 혼합된 폴리머 혼합물로 형성될 수 있다. 또한, 하우징(12)은 상기한 세라믹, 금속 및 폴리머가 서로 혼합된 혼합물로 형성될 수 있다. 그러나, 하우징(12)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 다양한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 하우징(12)은 상술한 바디(11)와 유사한 물질로 형성되거나, 바디(11)와 다른 물질로 형성될 수 있다.
더 자세하게는, 세라믹, 금속 및 폴리머 중 적어도 하나의 물질로 형성되는 하우징(12)과, 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 및 엘라스토머 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성되는 바디(11)는, 필요에 따라 서로 유사한 물질로 형성되거나, 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(12)과 바디(11)는 면 접촉 부위의 밀착력을 극대화하여 상호 이탈을 예방함은 물론, 연결부위에서 유체의 누수를 방지할 수 있다.
여기서, 하우징(12)이 바디(11)와 별도로 형성되는 것은 전술한 바와 같이 모듈형 유체 칩(1)들이 연결될 때 유체의 안정적인 유동을 담보하기 위한 목적도 있으나, 나아가 모듈형 유체 칩(1)들을 모듈화하는데 있어 편의성을 제공하기 위한 목적도 있다. 즉, 하우징(12)의 제2 홀(121)의 위치가 규격화 되어 있으므로, 바디(11)를 설계하고 제작 할 때, 규격화된 입출구 또는 제1 홀(111)을 가지도록 제작만 하면, 모듈간 인터페이싱 또는 유체 연결이 담보될 수 있다. 또한 바디(11)만 새로 제작하여 하우징(12)에 결합하면 새로운 기능을 하는 모듈이 어셈블(assemble)될 수 있다.
또한, 하우징(12)은 유체 연결부(17)를 포함한다.
유체 연결부(17)는 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결하도록 구성된다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 유체 연결부(17)는 시트(sheet) 혹은 패드(pad) 형태로 형성되어, 하우징(12)의 외면에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 하우징(12)의 외면에는 유체 연결부(17)가 안착 가능하도록 유체 연결부(17)에 대응되는 안착홈(123)이 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결부(17)에는 제1 홀(111)과 제2 홀(121)에 대응하여 정렬되는 제3 홀(171)이 형성될 수 있다.
또한, 도 25 및 도 26을 참조하면, 유체 연결부(17)는 타 유체 연결부(17)와의 접촉 시 계면을 형성하도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 유체 연결부(17)는 탄성 변형이 가능한 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성되어 타 유체 연결부(17)와의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 유체 연결부(17)의 일면에는 타 유체 연결부(17)와의 접촉 시 타 유체 연결부(17)의 일면에 점착 가능한 점착층이 구비될 수 있다.
그러나, 유체 연결부(17)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 조건 내에서 다양한 형태 또는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다. 예컨대, 유체 연결부(17)는 하우징(12)의 제작 시, 이종사출을 통하여 하우징(12)의 외면에 일체로 구비될 수 있고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상, 혹은 판형의 마개 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결부(17)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 유체 연결부(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 유체 연결부(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 이를 통해 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 사이의 연결부위를 완벽히 기밀하여 유체의 누수를 차단할 수 있다. 여기서, 본 모듈형 유체 칩(1) 및 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 각 하우징(12)의 내면에는 유체 연결부(17)의 밀착력을 극대화 할 수 있도록 자성을 가지는 후술할 결합 유닛(122)이 더 배치될 수 있다.
또한, 유체 연결부(17)는 하우징(12)의 외측 및 내측 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
도 27을 참조하면, 하우징(12)의 외측에 배치된 유체 연결부(17)는 타 유체 연결부(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 하우징(12)의 내측에 배치된 유체 연결부(17)는 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 하우징(12)의 내측에 배치된 유체 연결부(17)의 둘레에는 자성을 가지는 결합 유닛(122)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 하우징(12)의 외측에 배치되는 유체 연결부(17)의 밀찰력을 극대화하여 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 사이의 기밀 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체 연결부(17)는 하우징(12)에 결합 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 28 및 도 29를 참조하면, 유체 연결부(17)에는 외면으로부터 소정길이 돌출되어 하우징(12)에 형성된 안착홈(123)에 삽입되는 돌기형상의 볼록부(173)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 유체 연결부(17)는 하우징(12)에 보다 안정적으로 결합되어 유동이 제한될 수 있고, 나아가 본 모듈형 유체 칩(1)이 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 경우에도 하우징(12)으로부터 이탈되는 것을 예방할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 유체 연결부(17)에는 외면으로부터 소정 깊이 함몰되어 하우징(12)에 형성된 돌기에 결합되는 홈형상의 오목부가 형성될 수 있다.
그러나, 유체 연결부(17)에 구비된 결합 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 유체 연결부(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되어 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 30을 참조하면, 유체 연결부(17)는 하우징(12)에 수용되되, 하우징(12)을 관통하여 바디(11)의 외면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 유체 연결부(17)에 구비된 제3 홀(171)은 바디(11)에 구비된 제1 홀(111)에 직접적으로 연통되어 유체의 흐름을 가능하게 한다.
즉, 하우징(12)을 관통하여 설치된 유체 연결부(17)는, 일 측으로는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 유체 연결부(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 타 측으로는 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성함에 따라, 유체가 누수될 수 있는 포인트를 최소화하고, 이를 통해 안정적으로 유체의 흐름을 가능하게 할 수 있다.
예컨대, 유체 연결부(17)는 하우징(12)의 외면에 형성된 안착홈(123)에 안착되어 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 안착부(172)와, 안착부(172)의 일면으로부터 소정 길이 돌출되어 하우징(12)을 관통하고, 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성하는 볼록부(173)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징(12)의 내면에는 볼록부(173)의 외면에 대응되는 형상으로 형성되어 볼록부(173)를 지지하는 오목부(1231)가 구비될 수 있다. 또한, 볼록부(173)의 둘레에는 안착부(172)의 밀착력을 극대화할 수 있도록 자성을 가지는 후술할 결합 유닛(122)이 더 배치될 수 있다.
또한, 유체 연결부(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되되, 복수로 분할된 구조로 형성될 수 있다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 유체 연결부(17)는 안착부(172), 볼록부(173) 및 오링(174)(O-ring)을 포함할 수 있다.
안착부(172)는 하우징(12)의 외면에 형성된 안착홈(123)에 안착되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
볼록부(173)는 안착부(172)로부터 분리되어 하우징(12)의 내측에 마련된 오목부(1231)에 수용되고, 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
오링(174)은 안착부(172)와 볼록부(173) 사이에 배치되어 안착부(172)와 볼록부(173)를 서로 연결하고, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 연결 시 유체 연결체(17)에 축방향으로 작용하는 하중을 균일하게 분산시킴으로써, 안착부(172) 혹은 볼록부(173)의 변형을 예방할 수 있다. 예컨대, 오링(174)은 탄성체, 플라스틱 혹은 금속성 물질로 형성되고, 오링(174)의 내측에는 안착부(172) 및 볼록부(173)에 형성된 제3 홀(171)과 연통되는 또 다른 홀이 형성될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 결합 유닛(122)을 더 포함할 수 있다.
도 1, 도 3을 참조하면, 결합 유닛(122)은 수평방향(X축 및 Y축 방향)을 따라 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 결합시키도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 결합 유닛(122)은 하우징(12)에 수용되거나, 하우징(12)에 일체로 마련되어, 수평방향(X축 및 Y축 방향)을 따라 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 수평방향연결함과 동시에, 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 자동적으로 정렬 및 고정시킬 수 있다.
따라서, 수평방향을 따라 연결된 복수개의 모듈형 유체 칩(1, 2)은 복수개의 유체 유동 구간 및 유체 분석 구간을 구비한 하나의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다.
여기서, 결합 유닛(122)은 자성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 결합 유닛(122)은 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 이루어지고, 하우징(12)의 내측에 설치될 수 있다. 이를 통해, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 연결된 본 모듈형 유체 칩(1)은 다른 모듈형 유체 칩(2)과 면접촉된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 결합 유닛(122)은 하우징(12)의 외측에 설치될 수 있다. 이때, 하우징(12)의 외면에는 결합 유닛(122)이 안착 가능한 안착홈(123)이 형성될 수 있다. 따라서, 하우징(12)의 외측에 설치된 결합 유닛(122)은 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)과의 결속력을 보다 극대화 시킬 수 있다.
그러나, 결합 유닛(122)은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조로 변경 가능할 수 있다. 예컨대, 결합 유닛(122)은 하우징(12)의 내측 및 외측에 모두 구비될 수 있음은 물론, 필요에 따라 극성의 방향을 변경할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 결합 유닛(122)은 영구자석 등과 같은 자성체뿐만 아니라 동일 기능을 구현할 수 있는 다양한 자성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 9를 참조하면, 하우징(12)에 설치되는 결합 유닛(122)은 다른 모듈형 유체 칩(2)과의 연결 시, 다른 모듈형 유체 칩(2)의 제2 홀(121)과 본 모듈형 유체 칩(1)의 제2 홀(121)이 정렬되어 연통될 수 있도록 본 모듈형 유체 칩(1)의 제2 홀(121)과 동일한 중심축을 가지는 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 하우징(12)에는 결합 유닛(122)이 안착 가능한 안착홈(123)이 형성될 수 있다. 그리고, 안착홈(123)에 수용되는 결합 유닛(122)은 하우징(12)의 외측으로 노출되어 타 부품과 간섭되지 않도록 안착홈(123)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 결합 유닛(122)과 직접적으로 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)과 이에 대응하는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 결합 유닛(122)은 서로 대응하는 볼록부(1223) 또는 오목부(1224)를 포함할 수 있다. 예컨대, 볼록부(1223)와 오목부(1224)는 서로 대응하는 요철 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 볼록부(1223)와 오목부(1224)는 상호 결합 시 각 모듈형 유체 칩의 이탈 또는 유동을 예방할 수 있도록 원기둥 혹은 다각형상의 기둥 형태로 형성될 수 있다.
도 17 내지 도 20을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 체결부(1225)를 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 단부에 후크(hook) 형상의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 체결부(1225)에 대응되는 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 외주면에 나사산이 형성된 볼트 형상의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 체결부(1225)에 대응되는 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 19를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, ‘∩’형상을 가지는 핀 형태의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 핀 형태의 체결부(1225)가 삽입 가능한 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 볼트 형상의 체결부(1225)를 통하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 볼트 형상의 체결부(1225)가 체결 가능한 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 커버(13)를 더 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 커버(13)는 수직방향(Z 축 방향)을 따라 하우징(12)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 결합되어 바디(11)를 보호하도록 구성될 수 있다.
커버(13)는 하우징(12)에 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(12)에 결합 시 외부에서 바디(11)의 확인이 가능할 수 있도록 투명한 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 커버(13)의 내측에는 필요에 따라 광학 또는 전기적 케이블(미도시)이 실장될 수 있다.
또한, 커버(13) 및 하우징(12)에는 상호 연결을 위한 체결수단(131)이 더 구비될 수 있다.
더 자세하게는, 커버(13) 및 하우징(12)에는 각각 일면으로부터 외측으로 돌출된 결합부와, 상대 위치에 구비된 결합부가 삽입 가능한 삽입홈이 형성될 수 있다. 예컨대, 커버(13)에 형성된 결합부와 하우징(12)에 형성된 결합부는 서로 동일하거나, 서로 다른 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 커버(13) 및 하우징(12)에 구비된 체결수단(131)은 이에 한정되는 것은 아니며, 상호 체결 가능한 다양한 구조로 적용될 수 있다.
한편, 본 모듈형 유체 칩(1)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 수직방향으로 연결되어 하나의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다.
도 11a의 (a)를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)은 수직방향(Z축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되어 복수개의 유체 유동 구간 및 유체 분석 구간을 구비한 하나의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다. 그리고, 도 11a의 (b)를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)은 수평방향(X축 방향) 및 수직방향(Z 축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되어 또 다른 형태의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있다. 여기서, 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12)에 구비된 제2 홀(121)은 다른 모듈형 유체 칩(2)의 하우징(12)에 구비된 제2 홀(121)과 연통될 수 있다. 그리고, 도 11a의 (b)에서는 본 모듈형 유체 칩(1)이 X축 방향으로만 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결된 것으로 도시되어 있으나, 본 모듈형 유체 칩(1)은 X축 방향뿐만 아니라, Y축 방향 혹은 X축 및 Y축 방향을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결될 수 있다.
즉, 본 모듈형 유체 칩(1)은 수평방향 및 수직방향을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과의 연결이 가능하도록 구성되어, 다양한 방향으로 유체의 유동 경로를 생성할 수 있다. 예컨대, 서로 연결되어 유체 유동 시스템(1000)을 형성하는 복수개의 모듈형 유체 칩(2)은 수평방향 및 수직방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 1 ~ 10,000 개 사이의 수량만큼 연결될 수 있다.
한편, 도 11a를 참조하면, 수직방향(Z축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 본 모듈형 유체 칩(1)은 커버(13)가 결합되지 않은 상태로 다른 모듈형 유체 칩(2)에 결합될 수 있다.
이때, 하우징(12)에 구비된 제2 홀(121)은 본 모듈형 유체 칩(1)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 제2 홀(121)로 유체의 흐름을 안내할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 13a를 참조하면, 수직방향(Z축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 본 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)와 하우징(12)으로 구성되되, 하우징(12)에 형성되는 적어도 하나의 제2 홀(121)은 바디(11)에 형성된 제1 홀(111)과 연통되어 유체 채널(112)에 평행하게 배치되는 수평부(1211), 및 수평부(1211)와 연통되고 하우징(12) 내에서 수직으로 절곡되어 하우징(12)의 외부공간과 연통되는 수직부(1212)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징(12)에는 하우징(12)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)을 본 모듈형 유체 칩(1)에 연결 가능한 복수개의 결합 유닛(122)이 구비될 수 있다. 복수개의 결합 유닛(122)은 각각 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 형성되어, 하우징(12)의 상면과 하면에 구비된 안착홈(123)에 설치될 수 있다. 그리고, 복수개의 결합 유닛(122)에는 하우징(12)에 구비된 각 수직부(1212)와 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 관통공은 수직부(1212)에 대응되는 형상으로 형성되고, 수직부(1212)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.
따라서, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12)과, 다른 모듈형 유체 칩(2)이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 제1 홀(111) 및 제2 홀(121)은, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 제1 홀(111) 및 제2 홀(121)과 서로 정렬되어 연통될 수 있다.
또한, 상술한 본 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)에 커버(13)가 결합된 상태에서 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 12b 및 도 13b를 참조하면, 커버(13)에는 하우징(12)에 형성된 제2 홀(121)의 수직부(1212)와 연통되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연통되는 연장홀(132)이 형성될 수 있다.
그리고, 하우징(12) 및 커버(13)에는 각각 본 모듈형 유체 칩(1)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)을 본 모듈형 유체 칩(1)에 연결 가능한 복수개의 결합 유닛(122)이 구비될 수 있다.
복수개의 결합 유닛(122)은 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 형성되어 하우징(12)과 커버(13)에 설치될 수 있다.
더 자세하게는, 복수개의 결합 유닛(122)은 하우징(12)의 상면과 하면에 설치되는 제1 자성부(1221), 및 하우징(12)의 상측 및 하측에 결합되는 각 커버(13)의 내면에 설치되는 제2 자성부(1222)를 포함할 수 있다. 여기서, 커버(13)에 설치된 제2 자성부(1222)의 일 측은 하우징(12)에 설치된 제1 자성부(1221)와 자력에 의해 연결되고, 제2 자성부(1222)의 타 측은 다른 모듈형 유체 칩(2)의 커버(13)에 설치된 제2 자성부(1222)와 자력에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 하우징(12) 및 커버(13)에는 제1 자성부(1221) 및 제2 자성부(1222)가 수용되는 안착홈(123)이 형성될 수 있다.
또한, 제1 자성부(1221)에는 하우징(12)에 구비된 수직부(1212)와 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제1 자성부(1221)에 형성된 관통공은 수직부(1212)에 대응되는 형상으로 형성되고, 수직부(1212)와 동일한 중심축을 가질 수 있다. 그리고, 제2 자성부(1222)에는 커버(13)에 구비된 연장홀(132)과 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제2 자성부(1222)에 형성된 관통공은 연장홀(132)에 대응되는 형상으로 형성되고, 연장홀(132)과 동일한 중심축을 가질 수 있다.
또한, 하우징(12)의 상측에 결합되는 커버(13) 및 하우징(12)의 하측에 결합되는 커버(13)에는 본 모듈형 유체 칩(1)의 상측 및 하측에 연결되는 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합 가능한 결합구조가 더 구비될 수 있다.
더 자세하게는, 하우징(12)의 상측에 배치되는 커버(13)에는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홈부(134)와 결합 가능한 돌출부(133)가 형성되고, 하우징(120의 하측에 배치되는 커버(13)에는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌출부(133)와 결합 가능한 홈부(134)가 형성될 수 있다. 예컨대, 돌출부(133)와 홈부(134)는 서로 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
도 14a를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 간의 결속력을 보다 극대화 할 수 있도록, 자성체 형태의 결합 유닛(122)은 커버(13)의 외측에 설치될 수 있다.
여기서, 자성체 형태의 결합 유닛(122)은 도 14a의 (a)에 도시된 바와 같이 타블렛(tablet) 형태로 형성되거나, 도 14a의 (b)에 도시된 바와 같이 패널(panel) 형태로 형성되어, 커버(13)의 외면에 설치될 수 있다. 이때, 커버(13)의 외면에는 결합 유닛(122)이 안착 가능한 안착홈(123)이 형성될 수 있다.
한편, 도 11b룰 참조하면, 수직방향(Z축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 본 모듈형 유체 칩(1)은, 바디(11)에 형성된 유체 채널(112)이 본 모듈형 유체 칩(1)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)의 유체 채널(112)로 유체의 흐름을 안내할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
도 12c 및 도 13c를 참조하면, 수직방향(Z축 방향)을 따라 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 본 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)와 하우징(12)으로 구성되되, 바디(11)에 형성되는 유체 채널(112)은 하우징(12)에 형성된 제2 홀(121)에 평행하게 배치되는 수평부(1121), 및 수평부(1121)의 일 측 및 타 측 단부와 연통되고 상측 및 하측을 향하여 각각 수직으로 절곡되어 외부공간과 연통되는 수직부(1122)를 포함할 수 있다. 여기서, 바디(11)에는 하우징(12)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)을 본 모듈형 유체 칩(1)에 연결 가능한 복수개의 결합 유닛(122)이 구비될 수 있다. 복수개의 결합 유닛(122)은 각각 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 형성되어, 바디(11)의 상면과 하면에 구비된 안착홈(113)에 설치될 수 있다. 그리고, 복수개의 결합 유닛(122)에는 바디(11)에 구비된 각 수직부(1122)와 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 관통공은 수직부(1122)에 대응되는 형상으로 형성되고, 수직부(1122)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.
따라서, 도 15c에 도시된 바와 같이, 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12)과, 다른 모듈형 유체 칩(2)이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)의 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)은, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 유체 채널(112)과 서로 정렬되어 연통될 수 있다.
또한, 상술한 본 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)에 커버(13)가 결합된 상태에서 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 12d 및 도 13d를 참조하면, 커버(13)에는 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)의 수직부(1122)와 연통되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연통되는 연장홀(132)이 형성될 수 있다.
그리고, 바디(11) 및 커버(13)에는 각각 본 모듈형 유체 칩(1)의 상측 및 하측에 배치된 다른 모듈형 유체 칩(2)을 본 모듈형 유체 칩(1)에 연결 가능한 복수개의 결합 유닛(122)이 구비될 수 있다.
복수개의 결합 유닛(122)은 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 형성되어 바디(11)와 커버(13)에 설치될 수 있다.
더 자세하게는, 복수개의 결합 유닛(122)은 바디(11)의 상면과 하면에 설치되는 제1 자성부(1221), 각 커버(13)의 외면에 설치되는 제2 자성부(1222) 및 각 커버(13)의 내면에 설치되는 제3 자성부(1227)를 포함할 수 있다. 여기서, 커버(13)의 내면에 설치된 제3 자성부(1227)는 바디(11)에 설치된 제1 자성부(1221)와 자력에 의해 연결되고, 커버(13)의 외면에 설치된 제2 자성부(1222)는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 커버(13)에 설치된 제2 자성부(1222)와 자력에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 바디(11)에는 제1 자성부(1221)가 안착 가능한 안착홈(113)이 형성되고, 커버(13)에는 제2 자성부(1222) 및 제3 자성부(1227)가 안착 가능한 안착홈(135)이 형성될 수 있다.
또한, 제1 자성부(1221)에는 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)의 수직부(1122)와 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제1 자성부(1221)에 형성된 관통공은 수직부(1122)에 대응되는 형상으로 형성되고, 수직부(1122)와 동일한 중심축을 가질 수 있다. 그리고, 제2 자성부(1222) 및 제3 자성부(1227)에는 커버(13)에 구비된 연장홀(132)과 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제2 자성부(1222) 및 제3 자성부(1227)에 형성된 관통공은 연장홀(132)에 대응되는 형상으로 형성되고, 연장홀(132)과 동일한 중심축울 가질 수 있다.
도 14b를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 간의 결속력을 보다 극대화 할 수 있도록, 하우징(12)의 상면 및 하면에는 자성체 형태의 결합 유닛(122)이 더 설치될 수 있다.
여기서, 자성체 형태의 결합 유닛(122)은 도 14b의 (a)에 도시된 바와 같이 타블렛(tablet) 형태로 형성되거나, 도 14b의 (b)에 도시된 바와 같이 패널(panel) 형태로 형성되어 하우징(12)의 상면 및 하면에 설치될 수 있다. 이때, 하우징(12)의 상면 및 하면에는 결합 유닛(122)이 안착 가능한 안착홈(123)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 촬상부(14), 광 소스(15) 및 온도 조절부(16)를 더 포함할 수 있다.
도 21을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)은 커버(13)에 배치되어 유체가 유동하는 채널의 전체 혹은 채널의 일부를 촬영하는 촬상부(14), 및 하우징(12) 또는 커버(13)에 배치되어 채널 측으로 소정의 광을 조사하는 광 소스(15)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 22를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12) 또는 커버(13)에 설치되어, 바디(11)를 미리 설정된 온도로 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부(16)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 온도 조절부(16)는 펠티에 소자 또는 저항 소자 등으로 적용될 수 있으며, 이와는 달리 채널에 직접적으로 소정 온도의 가스 혹은 에어를 공급하는 채널 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 온도 조절부(16)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조 및 형태로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 가스공급부(미도시) 및 순환장치(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
가스공급부는 바디(11)와 하우징(12) 혹은 바디(11)와 커버(13) 사이의 간극으로 설정온도의 가스를 공급하거나, 바디(11)의 내부에 설정온도의 가스를 공급하여 바디(11)를 미리 설정된 온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
순환장치는 바디(11)의 제1 홀(111)과 연결되고, 펌핑작용을 통한 압력차를 이용하여 제1 홀(111)과 유체 채널(112)에 압력을 전달하고, 이를 통해 유체를 일 방향으로 안정적으로 이동시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 28 및 도 30을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)를 포함한다.
바디(11)에는 유체의 유동을 안내하는 적어도 하나의 제1 홀(111)이 형성된다.
제1 홀(111)은 바디(11)의 내측에 형성되는 유체 채널(112) 및 후술할 유체 연결체(17)에 형성되는 제3 홀(171)과 연통되어 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 유체의 흐름을 안내한다. 그리고, 제1 홀(111)은 유체 연결체(17)에 형성되는 제3 홀(171) 및 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 바디(11)에는 유체 채널(112)이 형성될 수 있다.
유체 채널(112)은 적어도 하나의 제1 홀(111)과 연통되어 유체의 유동을 가능하게 할 수 있다. 그리고, 유체 채널(112)은 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내함은 물론, 유동 중인 유체에 미리 설정된 하나의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)을 포함한다.
도 28 및 도 30을 참조하면, 하우징(12)은 바디(11) 및 유체 연결체(17)를 내측에 수용하도록 구성된다.
또한, 하우징(12)은 결합 유닛(122)을 포함한다.
결합 유닛(122)은 수평방향(X축 및 Y축 방향)을 따라 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 결합시키도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 결합 유닛(122)은 하우징(12)에 수용되거나, 하우징(12)에 일체로 마련되어, 수평방향(X축 및 Y축 방향)을 따라 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 연결함과 동시에, 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 자동적으로 정렬 및 고정시킬 수 있다.
결합 유닛(122)은 자성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
더 자세하게는, 결합 유닛(122)은 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 이루어지고, 하우징(12)의 내측 또는 외측에 설치될 수 있다.
또한, 결합 유닛(122)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 결합 유닛(122)과 직접적으로 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)과 이에 대응하는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 결합 유닛(122)은 서로 대응하는 볼록부(1223) 또는 오목부(1224)를 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 단부에 후크(hook) 형상의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 체결부(1225)에 대응되는 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 외주면에 나사산이 형성된 볼트 형상의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 체결부(1225)에 대응되는 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 19를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, ‘∩’형상을 가지는 핀 형태의 체결부(1225)를 구비하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 핀 형태의 체결부(1225)가 삽입 가능한 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 결합 유닛(122)은, 볼트 형상의 체결부(1225)를 통하여 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 수 있다. 이때, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)에는 볼트 형상의 체결부(1225)가 체결 가능한 체결홈(1226)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 유체 연결체(17)를 포함한다.
도 28 및 도 30을 참조하면, 유체 연결체(17)는 시트(sheet) 혹은 패드(pad) 형태로 형성되어, 하우징(12)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 하우징(12)에는 유체 연결체(17)를 수용 가능한 안착홈(123)이 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결체(17)에는 제1 홀(111)에 대응하여 정렬되는 제3 홀(171)이 형성될 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 계면을 형성하도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 유체 연결체(17)는 탄성 변형이 가능한 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성되어 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 유체 연결체(17)의 일면에는 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 타 유체 연결체(17)의 일면에 점착 가능한 점착층이 구비될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 조건 내에서 다양한 형태 또는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다. 예컨대, 유체 연결체(17)는 하우징(12)의 제작 시, 이종사출을 통하여 하우징(12)의 외면에 일체로 구비될 수 있고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상, 혹은 판형의 마개 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결체(17)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 유체 연결체(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 이를 통해 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 사이의 연결부위를 완벽히 기밀하여 유체의 누수를 차단할 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 하우징(12)의 외측 및 내측 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
도 32를 참조하면, 하우징(12)의 외측에 배치된 유체 연결체(17)는 타 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 하우징(12)의 내측에 배치된 유체 연결체(17)는 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 하우징(12)에 결합 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 28 및 도 30을 참조하면, 유체 연결체(17)에는 외면으로부터 소정길이 돌출되어 하우징(12)에 형성된 안착홈(123)에 삽입되는 돌기형상의 볼록부(173)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 유체 연결체(17)는 하우징(12)에 보다 안정적으로 결합되어 유동이 제한될 수 있고, 나아가 본 모듈형 유체 칩(1)이 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 경우에도 하우징(12)으로부터 이탈되는 것을 예방할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 유체 연결체(17)에는 외면으로부터 소정 깊이 함몰되어 하우징(12)에 형성된 돌기에 결합되는 홈형상의 오목부가 형성될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)에 구비된 결합 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되어 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 30을 참조하면, 유체 연결체(17)는 하우징(12)에 수용되되, 하우징(12)을 관통하여 바디(11)의 외면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 유체 연결체(17)에 구비된 제3 홀(171)은 바디(11)에 구비된 제1 홀(111)에 직접적으로 연통되어 유체의 흐름을 가능하게 한다.
즉, 하우징(12)을 관통하여 설치된 유체 연결체(17)는, 일 측으로는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 타 측으로는 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성함에 따라, 유체가 누수될 수 있는 포인트를 최소화하고, 이를 통해 안정적으로 유체의 흐름을 가능하게 할 수 있다.
예컨대, 유체 연결체(17)는 하우징(12)의 외면에 형성된 안착홈(123)에 안착되어 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되는 안착부(172)와, 안착부(172)의 일면으로부터 소정 길이 돌출되어 하우징(12)을 관통하고, 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성하는 볼록부(173)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징(12)의 내면에는 볼록부(173)의 외면에 대응되는 형상으로 형성되어 볼록부(173)를 지지하는 오목부(1231)가 구비될 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되되, 복수로 분할된 구조로 형성될 수 있다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 유체 연결체(17)는 안착부(172), 볼록부(173) 및 오링(174)(O-ring)을 포함할 수 있다.
안착부(172)는 하우징(12)의 외면에 형성된 안착홈(123)에 안착되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
볼록부(173)는 안착부(172)로부터 분리되어 하우징(12)의 내측에 마련된 오목부(1231)에 수용되고, 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
오링(174)은 안착부(172)와 볼록부(173) 사이에 배치되어 안착부(172)와 볼록부(173)를 서로 연결하고, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 연결 시 유체 연결체(17)에 축방향으로 작용하는 하중을 균일하게 분산시킴으로써, 안착부(172) 혹은 볼록부(173)의 변형을 예방할 수 있다. 예컨대, 오링(174)은 탄성체, 플라스틱 혹은 금속성 물질로 형성되고, 오링(174)의 내측에는 안착부(172) 및 볼록부(173)에 형성된 제3 홀(171)과 연통되는 또 다른 홀이 형성될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)를 포함한다.
바디(11)에는 유체의 유동을 안내하는 적어도 하나의 제1 홀(111)이 형성된다.
제1 홀(111)은 후술할 하우징(12)의 제2 홀(121) 및 바디(11)의 내측에 형성되는 후술할 유체 채널(112)과 연통되어 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 유체의 흐름을 안내한다. 그리고, 제1 홀(111)은 하우징(12)에 구비된 제2 홀(121) 및 바디(11)에 구비된 유체 채널(112)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 바디(11)에는 유체 채널(112)이 형성될 수 있다.
유체 채널(112)은 적어도 하나의 제1 홀(111)과 연통되어 유체의 유동을 가능하게 할 수 있다. 그리고, 유체 채널(112)은 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내함은 물론, 유동 중인 유체에 미리 설정된 하나의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)을 포함한다.
하우징(12)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 바디(11)를 내측에 수용하도록 구성된다. 그리고, 하우징(12)에는 바디(11)가 수용공간에 수용될 경우, 바디(11)에 구비된 적어도 하나의 제1 홀(111)에 대응하여 유체의 유동을 가능하게 하는 제2 홀(121)이 형성된다.
또한, 하우징(12)은 유체 연결체(17)를 포함한다.
유체 연결체(17)는 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결하도록 구성된다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 유체 연결체(17)는 시트(sheet) 혹은 패드(pad) 형태로 형성되어, 하우징(12)의 외면에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 하우징(12)의 외면에는 유체 연결체(17)가 안착 가능하도록 유체 연결체(17)에 대응되는 안착홈(123)이 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결체(17)에는 제1 홀(111)과 제2 홀(121)에 대응하여 정렬되는 제3 홀(171)이 형성될 수 있다.
또한, 도 25 및 도 26을 참조하면, 유체 연결체(17)는 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 계면을 형성하도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 유체 연결체(17)는 탄성 변형이 가능한 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성되어 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 유체 연결체(17)의 일면에는 타 유체 연결체(17)와의 접촉 시 타 유체 연결체(17)의 일면에 점착 가능한 점착층이 구비될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 조건 내에서 다양한 형태 또는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다. 예컨대, 유체 연결체(17)는 하우징(12)의 제작 시, 이종사출을 통하여 하우징(12)의 외면에 일체로 구비될 수 있고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상, 혹은 판형의 마개 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 유체 연결체(17)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 유체 연결체(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 이를 통해 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2) 사이의 연결부위를 완벽히 기밀하여 유체의 누수를 차단할 수 있다. 여기서, 본 모듈형 유체 칩(1) 및 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 각 하우징(12)의 내면에는 유체 연결체(17)의 밀착력을 극대화 할 수 있도록 자성을 가지는 후술할 결합 유닛(122)이 더 배치될 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 하우징(12)의 외측 및 내측 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
도 27을 참조하면, 하우징(12)의 외측에 배치된 유체 연결체(17)는 타 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 하우징(12)의 내측에 배치된 유체 연결체(17)는 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 하우징(12)에 결합 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 28 및 도 29를 참조하면, 유체 연결체(17)에는 외면으로부터 소정길이 돌출되어 하우징(12)에 형성된 안착홈(123)에 삽입되는 돌기형상의 볼록부(173)가 형성될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 유체 연결체(17)에는 외면으로부터 소정 깊이 함몰되어 하우징(12)에 형성된 돌기에 결합되는 홈형상의 오목부가 형성될 수 있다.
그러나, 유체 연결체(17)에 구비된 결합 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되어 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 30을 참조하면, 유체 연결체(17)는 하우징(12)에 수용되되, 하우징(12)을 관통하여 바디(11)의 외면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 유체 연결체(17)에 구비된 제3 홀(171)은 바디(11)에 구비된 제1 홀(111)에 직접적으로 연통되어 유체의 흐름을 가능하게 한다.
즉, 하우징(12)을 관통하여 설치된 유체 연결체(17)는, 일 측으로는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 유체 연결체(17)에 밀착되어 계면을 형성하고, 타 측으로는 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성함에 따라, 유체가 누수될 수 있는 포인트를 최소화하고, 이를 통해 안정적으로 유체의 흐름을 가능하게 할 수 있다.
또한, 유체 연결체(17)는 바디(11)와 직접적으로 연통되되, 복수로 분할된 구조로 형성될 수 있다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 유체 연결체(17)는 안착부(172), 볼록부(173) 및 오링(174)(O-ring)을 포함할 수 있다.
안착부(172)는 하우징(12)의 외면에 형성된 안착홈(123)에 안착되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
볼록부(173)는 안착부(172)로부터 분리되어 하우징(12)의 내측에 마련된 오목부(1231)에 수용되고, 바디(11)의 외면에 밀착되어 계면을 형성할 수 있다.
오링(174)은 안착부(172)와 볼록부(173) 사이에 배치되어 안착부(172)와 볼록부(173)를 서로 연결하고, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 연결 시 유체 연결체(17)에 축방향으로 작용하는 하중을 균일하게 분산시킴으로써, 안착부(172) 혹은 볼록부(173)의 변형을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 적어도 하나의 센서(18)를 더 포함할 수 있다.
도 33을 참조하면, 적어도 하나의 센서(18)는 유체 채널(112)이 형성된 바디(11)의 내측에 설치되어 미세채널을 통해 유체 채널(112)과 연결되고, 유체 채널(112)에 유체가 유동할 경우, 유체로부터 발생하는 신호를 검출할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 센서(18)는 전기신호, 형광신호, 광학신호, 전기화학신호, 화학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 센서(18)는, 금속, 유무기복합체 및 유기전도체 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
더 자세하게는, 적어도 하나의 센서(18)는, Au, Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag 및 Sn 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 금속전극으로 형성되거나, 전도성 고분자 및 탄소 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 유기전극으로 형성되거나, 금속전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질과, 유기전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질이 혼합된 유무기 복합체 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 센서(18)는, 형광신호, 광학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있도록 투명도를 가지는 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 센서(18)는, 도 33의 (a)에 도시된 바와 같이, 바디(11)의 내측에 설치되어 유체 채널(112)에 연결되는 전극과, 전극에 전기적으로 연결되고 외부에서 USB 커넥터로 접속 가능한 USB 포트(USB PORT)를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 센서(18)는, 도 33의 (b)에 도시된 바와 같이, 바디(11)의 내측에 설치되어 복수의 위치에서 유체 채널(112)에 연결되는 복수개의 전극과, 복수개의 전극에 연결되는 접촉패드(CONTACT PAD), 커버(13)에 형성되어 외부공간과 복수개의 접촉패드를 연통시키는 복수개의 연통공, 복수개의 연통공에 삽입되어 복수개의 접촉패드에 접촉되는 고정핀(PIN) 및 고정핀과 외부 연결장치(CONTACT DEVICE)를 서로 연결하여, 고정핀을 통해 감지된 신호를 외부 연결장치로 전달하는 연결선(CONTACT LINE)을 포함할 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 센서(18)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)을 포함한다.
하우징(12)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 후술할 바디(11)를 내측에 수용하도록 구성된다. 그리고, 하우징(12)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 연결될 경우, 내측에 수용된 바디(11)를 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 바디(11)과 연통시키도록 구성된다.
도 37을 참조하면, 하우징(12)은 분할 및 조립 가능한 복수개의 파트로 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 하우징(12)은 바디(11)의 하면을 지지하도록 구성되는 하부파트와, 하부파트에 결합되어 하부파트의 외측으로 노출된 바디(11)의 둘레면을 지지하도록 구성되는 상부파트로 구성될 수 있다.
여기서, 하부체에는 바디(11)의 하측이 수용되는 안착홈이 형성되고, 상부체에는 바디(11)의 상면을 외부공간으로 노출시키는 관통공이 형성될 수 있다.
또한, 하우징(12)을 구성하는 복수개의 파트는 자성을 이용하여 상호 결합될 수 있다.
예컨대, 도면에는 도시되지 않았으나 하부파트의 상면과 이에 대응하는 상부파트의 하면에는 상호 결합 가능한 자성체가 구비될 수 있다. 그러나, 복수개의 파트는 반드시 자성을 이용하여 결합되는 것은 아니며, 다양한 결합 방식을 통하여 상호 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 결합부(122)를 포함한다.
도 34를 참조하면, 결합부(122)는 하우징(12)에 마련되고, 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합시킬 수 있도록 구성된다.
결합부(122)는 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2)에 다양한 방향 및 다양한 각도로 연결시킬 수 있는 형태로 형성될 수 있다.
도 35 및 도 36을 참조하면, 결합부(122)는 하우징(12)의 외면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌기(1223)와, 하우징(12)의 외면에 마련되는 적어도 하나의 수용홈(1224)을 포함할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 돌기(1223)와 적어도 하나의 수용홈(1224)은 서로 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(12)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다.
예컨대, 하우징(12)의 일면에 마련된 돌기(1223)와 수용홈(1224)은 수평 또는 수직 방향을 따라 서로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 하우징(12)의 일면에 마련된 돌기(1223)와 수용홈(1224)은 각각 복수개로 마련되어 수평 또는 수직 방향을 따라 등간격으로 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이때, 하우징(12)의 일면에 복수개로 마련된 돌기(1223)와 수용홈(1224)은 배열방향을 따라 교대로 배치되거나, 종류별로 구분된 상태로 배치될 수 있다. 그러나, 돌기(1223)와 수용홈(1224)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)에 마련된 적어도 하나의 돌기(1223)와 적어도 하나의 수용홈(1224)은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)과 결합될 경우, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)을 정렬시키도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 적어도 하나의 돌기(1223) 및 적어도 하나의 수용홈(1224)에는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)을 미리 설정된 위치로 안내하는 경사면(122a)이 형성될 수 있다.
예컨대, 경사면(122a)은 돌기(1223) 및 수용홈(1224)의 단부에 형성될 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)에 마련된 적어도 하나의 돌기(1223)와 적어도 하나의 수용홈(1224)에 결합되는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)은 경사면(122a)을 통해 미리 설정된 위치로 안내되어 본 모듈형 유체 칩(1)의 돌기(1223)와 수용홈(1224)에 정렬되고, 이를 통해 본 모듈형 유체 칩(1)의 돌기(1223) 및 수용홈(1224)과 동일한 중심축의 위치에 배치될 수 있다.
또한, 결합부(122)는 복수개의 자성부재(1221)를 더 포함할 수 있다.
도 36 및 도 38을 참조하면, 복수개의 자성부재(1221)는 일 측이 S극, 타 측이 N극을 띄는 자성체로 이루어지고, 하우징(12)의 내측에 배치될 수 있다.
더 자세하게는, 복수개의 자성부재(1221)는 하우징(12)에 마련된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)의 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 돌기(1223)의 내측에 배치된 자성부재(1221)는 돌기(1223)와 동일한 중심축을 가지고, 수용홈(1224)의 내측에 배치된 자성부재(1221)는 수용홈(1224)과 동일한 중심축을 가질 수 있다. 그리고, 돌기(1223)의 내측에 배치된 자성부재(1221) 및 수용홈(1224)의 내측에 배치된 자성부재(1221)는 다른 모듈형 유체 칩(2)과의 결합을 고려하여 극성의 방향이 서로 반대되도록 배치될 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 연결될 경우, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)은 본 모듈형 유체 칩(1) 및 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 자성부재(1221)들의 결속력을 통하여 서로 밀착된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
그러나, 복수개의 자성부재(1221)는 반드시 하우징(12)에 마련된 돌기(1223) 및 수용홈(1224)의 내측에 배치되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.
도 43을 참조하면, 복수개의 자성부재(1221)는 하우징(12)의 둘레를 따라 하우징(12)의 외면에 설치되되, 돌기(1223) 및 수용홈(1224)과 다른 위치에 배치될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 복수개의 자성부재(1221)는 하우징(12)에 마련된 돌기(1223)의 내측 및 수용홈(1224)의 내측에 배치됨은 물론, 돌기(1223) 및 수용홈(1224)과 다른 위치에 더 배치될 수 있다.
또한, 결합부(122)는 차폐부재(124)를 더 포함할 수 있다.
도 38을 참조하면, 차폐부재(124)는 자성부재(1221)의 일 측에 배치되어 자성부재(1221)의 자기력을 차단할 수 있다.
즉, 차폐부재(124)는 유로(112) 측으로 작용하는 자성부재(1221)의 자기력에 영항을 가하여, 자기력을 감소시키거나, 자기력을 차단할 수 있다. 이에 따라, 자기력에 의해 유체의 흐름에 이상이 발생되거나, 본 모듈형 유체 칩(1)의 기능에 이상이 발생되는 것을 예방할 수 있다.
예컨대, 차폐부재(124)는 전도성물질 또는 자성물질로 이루어 질 수 있다. 일 예로, 차폐부재(124)는 철, 니켈, 크롬 및 구리를 이용한 합금 등으로 형성될 수 있다. 그러나, 차폐부재(124)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행 가능한 다양한 물질 또는 구조물 등으로 변경되어 적용될 수 있다.
또한, 결합부(122)는 조임부(160)를 더 포함할 수 있다.
도 44를 참조하면, 조임부(160)는 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 하우징(12)에 각각 설치되고, 별도의 공구(tool)를 통해 상호 결합되어 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)을 밀착시킬 수 있다.
여기서, 조임부(160)는 회전운동을 직선운동으로 변환하여 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)을 밀착시킬 수 있다.
더 자세하게는, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 설치된 조임부(160)는 공구(tool)를 통하여 회전운동을 수행하고, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 설치된 조임부(160)에 결합된 본 모듈형 유체 칩(1)에 설치된 조임부(160)는 회전운동을 수행하는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 조임부(160)를 통해 직선운동을 수행하여 본 모듈형 유체 칩(1)을 다른 모듈형 유체 칩(2) 측으로 이동시킬 수 있다.
조임부(160)는 축부(161) 및 캠부(162)를 포함할 수 있다.
축부(161)는 미리 설정된 길이를 가지는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 축부(161)의 일 측에는 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12)(또는 다른 모듈형 유체 칩(2)의 하우징(12))에 체결 가능한 체결부(1611)가 구비되고, 축부(161)의 타 측에는 돌기형상의 걸림부(1612)가 구비될 수 있다.
캠부(162)는 다른 모듈형 유체 칩(2)(또는 본 모듈형 유체 칩(1)의 하우징(12))에 설치되어 걸림부(1612)를 내측에 수용하고, 공구(tool)에 의해 외력이 가해질 경우 원주방향을 따라 회전하며 내측에 수용된 걸림부(1612)를 가압하여 걸림부(1612)를 축방향을 따라 직선이동 시킬 수 있다. 여기서, 다른 모듈형 유체 칩(2)의 하우징(12)에는 캠부(162)가 수용된 공간과 연통되어 축부(161)가 삽입 가능한 제1 삽입공 및 캠부(162)가 수용된 공간과 연통되어 공구(tool)가 삽입 가능한 제2 삽입공이 형성될 수 있다.
즉, 조임부(160)는 공구(tool)를 통해 회전운동을 수행하는 캠부(162)와, 캠부(162)의 회전운동에 의해 직선운동을 수행하는 축부(161)를 통하여 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)을 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)를 더 포함할 수 있다.
도 34 및 도 37을 참조하면, 바디(11)는 교체 가능한 모듈 형태로 형성되어 하우징(12)의 내측에 수용될 수 있다. 따라서, 바디(11)는 필요에 따라 선택적으로 교체될 수 있다.
또한, 바디(11)의 내측에는 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내할 수 있는 적어도 하나의 유로(112)가 형성될 수 있다.
유로(112)는 하우징(12)이 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결될 경우, 다른 모듈형 유체칩에 구비된 유로(112)에 정렬되어 다른 모듈형 유체칩에 구비된 유로(112)와 연통될 수 있다.
그러나, 바디(11)에는 반드시 유로(112)만 형성되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 기능부가 구비될 수 있다. 예컨대, 바디(11)에는 정량챔버, 유전자추출챔버, 웨이스트챔버, 믹싱챔버, 버퍼챔버, 밸브 등과 같은 다양한 기능부가 마련될 수 있다. 이에 따라, 본 모듈형 유체 칩(1)은 유체의 흐름을 안내하는 것뿐만 아니라, 유체의 혼합 또는 분배 등과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)의 유로(112)에는 코팅층이 더 형성될 수 있다.
더 자세하게는, 본 모듈형 유체 칩(1)의 유로(112)에는 소수성 또는 친수성 소재의 코팅층이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상술한 코팅층의 종류는 유체의 종류에 따라 본 모듈형 유체 칩(1)에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이를 통해 유체의 유동성능을 개선할 수 있다. 그러나, 코팅층은 반드시 유로(112)에만 형성되는 것은 아니며, 필요에 따라 정량챔버, 유전자추출챔버, 웨이스트챔버, 믹싱챔버, 버퍼챔버, 밸브 등과 같은 다양한 기능부에 더 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예 및 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 34 및 도 37을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 연결부재(17)를 포함한다.
연결부재(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 연결부재(17)와 연결되어 본 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 적어도 하나의 유로(112)를 다른 모듈형 유체 칩(2)의 바디(11)에 구비된 유로(112)와 연통시킬 수 있다.
연결부재(17)는 내부에 유로가 구비된 튜브 형태로 형성되고, 후술할 바디(11)의 외면에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 바디(11)의 외면에는 바디(11)에 구비된 유로(112)와 연통되어 연결부재(17)의 일부가 삽입 가능한 결합홈(113)이 형성될 수 있다. 따라서, 연결부재(17)가 결합홈(113)에 삽입될 경우, 연결부재(17)에 구비된 유로는 바디(11)에 구비된 유로(112)에 정렬되어 서로 연통될 수 있다. 예컨대, 결합홈(113)은 연결부재(17)의 외면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 연결부재(17)는 후술할 하우징(12)에 수용되어 지지될 수 있다. 여기서, 하우징(12)에는 연결부재(17)의 외면에 대응되어, 연결부재(17)의 외면을 지지하는 수용홈이 형성될 수 있다.
또한, 연결부재(17)는 바디(11) 및 타 연결부재(17)와의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성하도록 구성될 수 있다.
더 자세하게는, 연결부재(17)는 탄성 변형이 가능한 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성되어 바디(11) 및 타 연결부재(17)와의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 연결부재(17)의 일면 및 타면에는 점착층이 구비될 수 있다.
그러나, 연결부재(17)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 조건 내에서 다양한 형태 또는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다. 예컨대, 연결부재(17)는 바디(11)의 제작 시, 이종사출을 통하여 바디(11)의 외면에 일체로 형성되어 일 측으로만 계면을 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 연결부재(17)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 연결부재(17)의 일 측은 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성하고, 연결부재(17)의 타 측은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 연결부재(17)에 밀착되어 계면을 형성함에 따라, 유체의 누수를 완벽히 차단할 수 있다.
또한, 연결부재(17)는 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)을 직접적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
도 39를 참조하면, 본 모듈형 유체 칩(1)의 바디(11)에 결합된 연결부재(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 연결부재(17)를 거치지 않고, 다른 모듈형 유체 칩(2)의 바디(11)에 직접적으로 결합될 수 있다.
따라서, 연결부재(17)의 일 측은 본 모듈형 유체 칩(1)의 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성하고, 연결부재(17)의 타 측은 다른 모듈형 유체 칩(2)의 바디(11)에 밀착되어 계면을 형성함으로써, 유체의 누수 포인트를 최소화할 수 있다.
또한, 연결부재(17)는 하우징(12)에 수용될 경우 축방향으로의 유동이 제한되도록 구성될 수 있다.
도 40을 참조하면, 연결부재(17)는 외면으로부터 반경방향으로 돌출되어 하우징(12)의 내면에 지지되는 플랜지부(17a)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징(12)에는 플랜지부(17a)를 수용, 지지하여 연결부재(17)의 축방향으로 연결부재(17)의 유동을 제한하는 플랜지 수용홈(122b)이 형성될 수 있다. 예컨대, 플랜지 수용홈(122b)은 플랜지부(17a)에 대응되는 형성으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)이 다른 모듈형 유체 칩(2)으로부터 분리될 경우에도, 플랜지부(17a)가 하우징(12)의 내면에 지지되어 연결부재(17)를 정해진 위치에 고정시킬 수 있다.
또한, 연결부재(17)는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 연결부재(17)와의 결합 시 축방향으로의 변형이 최소화될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
도 41을 참조하면, 연결부재(17)는 서로 다른 재질로 이루어진 복수개의 바디를 포함할 수 있다.
더 자세하게는, 연결부재(17)는 서로 다른 재질을 가지는 제1 바디(17b)와 제2 바디(17c)를 포함할 수 있다.
제1 바디(17b)는 바디(11)에 구비된 유로(112)와 연통될 수 있도록 그 내부가 중공된 튜브 형상을 가질 수 있다.
제2 바디(17c)는 제1 바디(17b)의 둘레를 감싸도록 결합될 수 있다. 여기서, 제2 바디(17c)는 제1 바디(17b)보다 더 높은 경도를 가지는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 바디(17b)는 탄성체 재질로 형성되고, 제2 바디(17c)는 제1 바디(17b)에 비해 더 높은 경도를 가지는 탄성체 또는 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 형성될 수 있다. 그러나, 제2 바디(17c)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 재질로 적용될 수 있다. 그리고, 제1 바디(17b)와 제2 바디(17c)는 개별 제작되어 서로 결합되거나, 이종사출을 통하여 일체로 제작될 수 있다.
따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 서로 결합되어 연결부재(17)에 축방향으로 하중이 가해질 경우에도, 제2 바디(17c)를 통해 제1 바디(17b)의 변형을 최소화 할 수 있고, 이를 통해 연결부재(17)에 구비된 유로의 변형을 최소화하여 유체가 안정적으로 통과할 수 있다.
또한, 연결부재(17)의 양단에는 경사면(17d)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 연결부재(17)가 바디(11)의 결합홈(113)에 삽입될 경우, 연결부재(17) 단부의 가장자리가 바디(11)의 내면에 접촉되는 것이 방지되고, 이로 인해, 연결부재(17)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 경사면(17d)을 통해 결합홈(113) 내에 소정의 여유공간을 형성함에 따라, 다른 모듈형 유체 칩(2)으로부터 연결부재(17)에 하중이 가해질 경우에도, 연결부재(17)가 상기 여유공간을 채우도록 결합홈(113)에 수용된 상태에서 압축되어 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)이 완벽히 밀착 될 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 바디(11)를 더 포함할 수 있다.
도 34 및 도 37을 참조하면, 바디(11)는 교체 가능한 모듈 형태로 형성되어 후술할 하우징(12)의 내측에 수용될 수 있다. 그리고, 바디(11)의 내측에는 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내할 수 있는 적어도 하나의 유로(112)가 형성될 수 있다. 그러나, 바디(11)에는 반드시 유로(112)만 형성되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 기능부가 구비될 수 있다. 예컨대, 바디(11)에는 정량챔버, 유전자추출챔버, 웨이스트챔버, 믹싱챔버, 버퍼챔버, 밸브 등과 같은 다양한 기능부가 마련될 수 있다.
또한, 바디(11)는 유리 등과 같은 비결정질(amorphous) 물질, 나무, 고분자 수지, 금속 및 엘라스토머 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 이들의 조합을 통하여 형성될 수 있다.
또한, 바디(11)는 상술한 연결부재(17)를 통해 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결될 수 있다.
도 34, 도 36 및 도 37을 참조하면, 바디(11)에는 적어도 하나의 유로(112)와 연통되고, 연결부재(17)의 일부가 삽입되는 결합홈(113)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결부재(17)는 결합홈(113)을 통하여 바디(11)에 마련된 적어도 하나의 유로(112)와 연통될 수 있다. 또한, 상술한 바디(11)가 연결부재(17)를 통해 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결될 경우, 바디(11)에 마련된 유로(112) 및 연결부재(17)에 마련된 유로는 다른 모듈형 유체칩에 구비된 유로(112)와 정렬되어 연통될 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(12)을 더 포함할 수 있다.
도 34 및 35를 참조하면, 하우징(12)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 바디(11) 및 연결부재(17)를 내측에 수용하도록 구성될 수 있다.
또한, 하우징(12)은 분할 및 조립 가능한 복수개의 파트로 구성될 수 있다.
도 37을 참조하면, 하우징(12)은 바디(11)의 하면을 지지하도록 구성되는 하부파트와, 하부파트에 결합되어 하부파트의 외측으로 노출된 바디(11)의 둘레면을 지지하도록 구성되는 상부파트로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 기밀부(19)를 더 포함할 수 있다.
도 42를 참조하면, 기밀부(19)는 바디(11)와 연결부재(17) 사이에 압입되어 바디(11)와 연결부재(17) 사이를 밀폐시키고, 연결부재(17)를 바디(11)에 고정시킬 수 있다.
기밀부(19)는 링(ring)형태로 형성된 전위패럴부(191), 후위패럴부(192) 및 가압부(193)를 포함할 수 있다.
전위패럴부(191)는 결합홈(113)을 형성하는 바디(11)의 내면과 결합홈(113)에 삽입되는 연결부재(17)의 외면 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 전위패럴부(191)는 축 방향으로 외력이 가해질 경우 바디(11)의 내면에 마련된 경사면(11a)을 따라 결합홈(113) 측으로 이동하여 바디(11)와 연결부재(17) 사이에 압입될 수 있다.
후위패럴부(192)는 전위패럴부(191)의 내면과 연결부재(17)의 외면 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 후위패럴부(192)는 축 방향으로 외력이 가해질 경우 전위패럴부(191)를 가압함과 동시에, 전위패럴부(191)의 내면에 마련된 경사면(191a)을 따라 결합홈(113) 측으로 이동하여 전위패럴부(191)와 연결부재(17) 사이에 압입될 수 있다.
가압부(193)는 바디(11)에 체결되어 후위패럴부(192)의 후방에 배치되고, 회전 시 후위패럴부(192)를 전방으로 가압하거나, 가압을 해제할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 포함하는 유체 유동 시스템(1000)(이하 ‘유체 유동 시스템(1000)’이라 함)에 대하여 설명한다.
참고로, 본 유체 유동 시스템(1000)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 유체 유동 시스템(1000)은 체액 또는 혈액 등과 같은 유체로부터 샘플 채취, 채취된 샘플로부터 유전자 추출, 중합효소연쇄반응을 이용한 증폭 및 분석 과정을 수행할 수 있는 분자진단용 유체 유동 시스템(1000)으로서, 제1 기능을 구현 가능한 제1 모듈형 유체 칩(1)과, 제1 기능과 상이한 제2 기능을 구현 가능하고, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 수평 및 수직방향 중 적어도 하나의 방향으로 연결 가능한 적어도 하나의 제2 모듈형 유체 칩(2)을 포함한다. 여기서, 제2 모듈형 유체 칩(2)은 반드시 제1 모듈형 유체 칩(1)과 상이한 기능을 구현하는 것은 아니며, 필요에 따라 제1 모듈형 유체 칩(1)과 동일한 기능을 구현하도록 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 모듈형 유체 칩(1) 및 제2 모듈형 유체 칩(2)은 각각, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 제1 홀(111)을 포함하는 바디(11), 및 바디(11)를 내측에 수용 가능하고, 적어도 하나의 제1 홀(111)에 대응하여 정렬되고 유체가 유동 가능한 제2 홀(121) 및 결합 유닛(122)을 포함하는 하우징(12)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 하우징(12) 및 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 하우징(12)은 동일한 형상 또는 동일한 크기 사양으로 형성될 수 있다.
도 15a를 참조하면, 제1 모듈형 유체 칩(1)과 상기 제2 모듈형 유체 칩(2)의 연결 시, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 홀들(111, 121)과 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홀들(111, 121)은 서로 연통되고, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 홀들(111, 121)과 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홀들(111, 121)이 연통되는 부분은 서로 대응되는 크기 및 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 홀들(111, 121)과 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홀들(111, 121)은, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 홀들(111, 121)과 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홀들(111, 121)이 연통되는 부분에서 유체 압력의 변화가 최소화되고, 유체의 조성이나 미세 액적의 형상이 유지되도록 하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 모듈형 유체 칩(1)에 구비된 홀들(111, 121)과 제2 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 홀들(111, 121)은 바디(11)에 형성된 유체 채널(112)에 수평하거나 수직하도록 정렬될 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 제1 모듈형 유체 칩(1) 및 제2 모듈형 유체 칩(2)은 각각, 제1 홀(111)과 제2 홀(121)에 대응하여 정렬되는 제3 홀(171)을 포함하는 유체 연결체(17)를 더 포함할 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 기능을 수행할 수 있는 유체 칩을 모듈 형태로 형성함으로써, 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템(1000)을 구현할 수 있고, 이를 통해 다양하고 정확한 실험 데이터를 획득할 수 있음은 물론, 특정 부위의 변형 혹은 파손 시 해당 부분의 유체 칩만을 교체 가능하여 제조 및 유지비용을 절감할 수 있다.
또한, 다른 모듈형 유체 칩(2)에 연결 가능한 하우징(12)과, 내부에 유체 채널(112)을 형성하여 하우징(12)에 선택적으로 교체 가능한 바디(11)를, 각각 모듈 형태로 형성함에 따라, 하나의 유체 유동 시스템(1000)에서 필요에 따라 선택된 구간의 위치 및 유체 채널의 형상을 용이하게 변경 가능하고, 이를 통해 실험 조건을 신속히 변경 가능하여 설정시간 동안 종래의 유체 유동 시스템(1000)에 비하여 보다 다양한 실험이 가능함은 물론, 불량 혹은 파손 시 해당 부위의 하우징(12) 혹은 바디(11)만을 신속히 교체할 수 있다.
또한, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 연결 시 각 유체 칩의 홀들이 정렬된 상태로 연통되고, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 연결부위에, 서로 밀착되어 계면을 형성하는 유체 연결체(17)를 구비함으로써, 유체의 유동 시 연결부위에서 유체의 누수를 차단하고, 유체 압력의 변화를 최소화하며, 나아가 유체의 조성이나 미세 액적의 형상을 유지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
1000. 유체 유동 시스템
1. 모듈형 유체 칩, 제1 모듈형 유체 칩
11. 바디
111. 제1 홀
112. 유체 채널, 유로
1121. 수평부
1122. 수직부
113. 안착홈, 결합홈
12. 하우징
121. 제2 홀
1211. 수평부
1212. 수직부
122. 결합 유닛, 결합부
122a. 경사면
122b. 플랜지 수용홈
1221. 제1 자성부, 자성부재
1222. 제2 자성부
1223. 볼록부, 돌기
1224. 오목부, 수용홈
1225. 체결부
1226. 체결홈
1227. 제3 자성부
123. 안착홈
1231. 오목부
124. 차폐부재
13. 커버
131. 체결수단
132. 연장홀
133. 돌출부
134. 홈부
135. 안착홈
14. 촬상부
15. 광 소스
16. 온도 조절부
160. 조임부
161. 축부
1611. 체결부
1612. 걸림부
162. 캠부
17. 유체 연결부, 유체 연결체, 연결부재
17a. 플랜지부
17b. 제1 바디
17c. 제2 바디
17d. 경사면
171. 제3 홀
172. 안착부
173. 볼록부
174. 오링
18. 센서
19. 기밀부
191. 전위패럴부
191a. 경사면
192. 후위패럴부
193. 가압부
2. 다른 모듈형 유체 칩, 제2 모듈형 유체 칩

Claims (60)

  1. 모듈형 유체 칩으로서,
    다른 모듈형 유체 칩들에 결합되면서 상기 다른 모듈형 유체 칩들과 연통되도록 구성되는 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 수용되어 상기 하우징을 통해 상기 다른 모듈형 유체 칩들과 연통되고, 적어도 하나의 기능을 수행하도록 구성되는 바디를 포함하고,
    상기 바디는, 적어도 하나의 제1 홀과, 상기 제1 홀에 연통되는 유체 채널을 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 다른 모듈형 유체 칩들과 연통되는 복수의 제2 홀들을 포함하며,
    상기 바디는,
    상기 하우징에 선택적으로 교체 가능한 모듈 형태로 형성되고, 상기 제1 홀이 상기 제2 홀들 중 적어도 어느 하나와 연통되도록 상기 하우징에 결합되어 상기 제2 홀들 중 적어도 둘 사이에 유체가 유동되는 경로를 형성하는 모듈형 유체 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 홀들 중 어느 하나는 상기 하우징의 일측에 마련되고, 상기 제2 홀들 중 다른 하나는 상기 하우징의 타측에 마련되며,
    상기 바디가 상기 하우징에 결합되면, 상기 바디의 상기 유체 채널은 상기 하우징의 일측에 마련된 상기 제2 홀들 중 어느 하나와 상기 하우징의 타측에 마련된 상기 제2 홀들 중 다른 하나를 연통시키는, 모듈형 유체 칩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다른 모듈형 유체 칩들은 상기 하나의 기능과는 다른 기능을 수행 가능한 바디를 포함하는 모듈형 유체 칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 다른 모듈형 유체 칩들에 수평 또는 수직방향으로 연결 가능하고,
    상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩들이 수평 또는 수직방향으로 연결될 경우, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀들은 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 제1 홀 및 제2 홀과 서로 정렬되어 연통되는 모듈형 유체 칩.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유체 채널은,
    직선형 채널, 유선형 채널, 적어도 하나의 웰을 가지는 채널, 밸브를 가지는 채널, 적어도 하나의 분지를 가지는 채널, 십자형의 채널, Y자형의 채널, 센서를 가지는 채널, 전기 출력부를 가지는 채널 및 광학 출력부를 가지는 채널 중 어느 하나를 포함하는 모듈형 유체 칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홀, 상기 제2 홀들 및 상기 유체 채널은 단면이 원형 또는 타원형 또는 다각형 형상으로 형성되고,
    상기 제1 홀, 상기 제2 홀들 및 상기 유체 채널은 직경이 10nm 이상 1cm 이하인 원의 범위 내에 미리 설정된 크기로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    세라믹, 금속 및 폴리머 중 적어도 하나의 물질로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  9. 제1항에 있어서,
    다른 모듈형 유체 칩들과 결합시키기 위한 결합 유닛을 더 포함하고,
    상기 결합 유닛은 자성을 가지는 물질을 포함하는 모듈형 유체 칩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 결합 유닛은 서로 대응하는 볼록부 또는 오목부를 포함하는 모듈형 유체 칩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결합 유닛은 상기 다른 모듈형 유체 칩들과 연결 가능한 체결부를 포함하는 모듈형 유체 칩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되어 상기 바디를 감싸고, 투명한 물질로 형성되는 커버;를 더 포함하는 모듈형 유체 칩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 커버에 배치되는 촬상부; 및
    상기 하우징 또는 상기 커버에 배치되는 광 소스;를 더 포함하는 모듈형 유체 칩.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하우징 또는 상기 커버에 설치되어, 상기 바디를 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부;를 더 포함하는 모듈형 유체 칩.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제1항에 있어서,
    상기 유체로부터 발생하는 신호를 검출 가능한 적어도 하나의 센서;
    를 더 포함하는 모듈형 유체 칩.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    전기신호, 형광신호, 광학신호, 전기화학신호, 화학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출 가능한 모듈형 유체 칩.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    금속, 유무기복합체 및 유기전도체 중 어느 하나의 물질로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    Au, Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag 및 Sn 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 금속전극으로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    전도성 고분자 및 탄소 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 유기전극으로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는,
    상기 금속전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질과, 상기 유기전극을 구성하는 물질 중 적어도 하나의 물질이 혼합된 유무기 복합체 전극으로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는, 형광신호, 광학신호 및 분광학신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있도록 투명도를 가지는 물질로 형성되는 모듈형 유체 칩.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
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  59. 삭제
  60. 삭제
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