KR102351481B1 - Micro platform for observing reaction of microfluids - Google Patents
Micro platform for observing reaction of microfluids Download PDFInfo
- Publication number
- KR102351481B1 KR102351481B1 KR1020190155015A KR20190155015A KR102351481B1 KR 102351481 B1 KR102351481 B1 KR 102351481B1 KR 1020190155015 A KR1020190155015 A KR 1020190155015A KR 20190155015 A KR20190155015 A KR 20190155015A KR 102351481 B1 KR102351481 B1 KR 102351481B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- microchannel
- reaction
- channel
- negative pressure
- reaction chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
- G01N33/54386—Analytical elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5023—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures with a sample being transported to, and subsequently stored in an absorbent for analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/5302—Apparatus specially adapted for immunological test procedures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/558—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor using diffusion or migration of antigen or antibody
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/12—Specific details about materials
- B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
Abstract
본 발명은 미소유체 반응 관찰용 마이크로 플랫폼에 관한 것으로서, 마이크로채널(16)이 내부에 길게 형성되고, 마이크로채널(16)의 소정 부위에 반응 챔버(15)가 마련되며, 주입구(12)가 형성된 판 형태의 부재인 스테이지(10)와, 마이크로채널(16)과 연통되는 음압 채널(211)이 내부에 형성되는 탄성 블록(21)과, 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시키는 롤러 바(22)로 이루어지는 마이크로펌프(20) 및, 주입구(12)에 설치되어, 스테이지(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 멤브레인 필터(13)로 구성됨으로써, 극미량의 체액 시료가 롤러 바(22)의 가변으로 인해 마이크로채널(16)의 통과가 가능하여, 극미량의 시료로도 즉석에서 고해상도의 검출 반응 테스트가 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼을 제공하고자 한다.The present invention relates to a microplatform for observing microfluidic reactions, in which a microchannel 16 is formed long, a reaction chamber 15 is provided at a predetermined portion of the microchannel 16, and an injection hole 12 is formed. The stage 10 as a plate-shaped member, the elastic block 21 having a negative pressure channel 211 communicating with the microchannel 16 formed therein, and a roller bar generating negative pressure inside the microchannel 16 ( 22), and a membrane filter 13 installed at the inlet 12 to block the outside of the stage 10 and the inside of the microchannel 16, so that a very small amount of body fluid sample is transferred to the roller bar An object of the present invention is to provide a micro-platform characterized in that the microchannel 16 can pass due to the variability of (22), so that a high-resolution detection reaction test can be performed immediately even with a very small amount of sample.
Description
본 발명은 미소유체 반응 관찰용 플랫폼에 관한 것으로, 특히 복잡한 절차로 이루어지는 효소면역측정법(ELISA)의 전 과정이 작은 공간에서 하나의 장치로 이루어질 수 있게 구성되는 미소유체 반응 관찰용 마이크로 플랫폼에 관한 것이다.The present invention relates to a platform for observing microfluidic reactions, and in particular, to a micro platform for observing microfluidic reactions configured so that the entire process of enzyme immunoassay (ELISA), which is a complex procedure, can be achieved in a small space with one device. .
효소를 표식자로 하여 항원항체반응(抗原抗體反應)을 이용한 항원(抗原) 또는 항체량(抗體量) 측정 방법을 일반적으로 효소면역분석법으로 총칭한다. 이 방법을 개발한 Enbvall은 최초, 면역흡착제(免疫吸着濟, immunosorbent)를 사용하여 이를 Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay(ELISA)라고 부르나 최근에는 방법이 어떠하든 효소면역측정법(酵素免疫反應法)의 총칭(總稱)으로 Enzyme-LinKed ImmunoSpecific Assay(ELISA)로 부르자는 의견이 우세하고 있다. ELISA는 실험방법이 간단하고 정확할 뿐만 아니라 많은 샘플을 한번에 분석할 수 있다는 장점 때문에, 실제 의료 분야뿐만 아니라 단백질 연구 시 가장 많이 사용되는 실험이기도 하다.A method for measuring antigen or antibody amount using an antigen-antibody reaction using an enzyme as a marker is generally referred to as an enzyme immunoassay. Enbvall, who developed this method, first used an immunosorbent and called it Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA). ) as an Enzyme-LinKed ImmunoSpecific Assay (ELISA), the opinion prevails. ELISA is the most used experiment not only in the medical field but also in protein research because of the advantages of being able to analyze many samples at once as well as simple and accurate experimental method.
종래의 ELISA에서는 96개의 시료 비커 또는 튜브가 96개의 삽입 홀이 형성된 플레이트에 종횡으로 빽빽하게 삽입되어 이루어지는 96-well plate가 이용되어 공정이 수행되며, 비교적 장시간이 소요된 후에 색채로 판독 가능한 자료가 제공된다. 그리고 소요되는 시료의 양은 비커 또는 튜브를 일정 수위만큼 채울 수 있는 양이어야 하므로, 특히 고가의 시료의 경우 공정 수행에 상당한 비용이 소요된다. 따라서 현장에서의 즉석 진단이 필요한 경우에는 장시간이 소요되는 문제와 비용 문제로 인해 적용되기 힘든 문제가 있다.In the conventional ELISA, a 96-well plate in which 96 sample beakers or tubes are densely inserted vertically and horizontally into a plate with 96 insertion holes is used. do. And, since the amount of sample required should be enough to fill the beaker or tube to a certain level, especially in the case of expensive samples, a significant cost is required to perform the process. Therefore, when instantaneous on-site diagnosis is required, there is a problem that it is difficult to apply due to a problem that takes a long time and a problem of cost.
하지만 항체면역반응의 경우 연구소의 학술적 실험뿐만 아니라 광범위한 병원 현장의 시급한 처방을 위해서 광범위하게 이용되고 있으므로 시급한 치료를 위해서는 신속하게 수행될 필요가 있다. 그러나 종래 ELISA 공정은 상당한 시간과 비용 및 노력이 소요되므로 현장 의료의 요구에 부응하지 못하여 제때 정확한 진단을 통한 치료를 받지 못하는 경우가 너무 많다.However, in the case of antibody immune response, it is widely used not only for academic experiments in research institutes but also for urgent prescriptions in a wide range of hospitals, so it needs to be carried out quickly for urgent treatment. However, since the conventional ELISA process takes considerable time, cost, and effort, it cannot meet the needs of on-site medical care in many cases, so that it is not possible to receive treatment through an accurate diagnosis in a timely manner.
ELISA로 이루어지는 반응 과정은 도 3에 도시된 바와 같이 항체 포획 과정과, 포획된 항체에 목표로 하는 항원을 결합시키는 과정과, 항체-항원 결합체에 다시 샌드위치 형태로 항체를 결합시키면서 표식자를 항체와 함께 결합시키는 과정 및, 효소기질을 마지막으로 결합시키는 과정으로 이루어진다. 이때 각 반응 단계마다 항원 또는 항체 등의 시료를 주입시키고 장시간 반응을 기다려야 하고, 각 반응 중간에는 불필요한 반응물들을 세척해서 제거시키는 과정도 필요하다. 따라서 한 번의 면역반응에 막대한 시간이 소요될 수밖에 없으며, 종래의 96-well 플레이트가 사용될 경우 반응이 가시적으로 판별될 수 있기 위해 고가의 시료가 상당량이 사용되어 상당한 비용이 소요된다.As shown in FIG. 3, the reaction process consisting of ELISA includes the process of capturing the antibody, the process of binding the target antigen to the captured antibody, and the antibody-antigen conjugate again while binding the antibody in a sandwich form, and labeling the marker together with the antibody. It consists of a process of binding and a process of finally binding the enzyme substrate. In this case, it is necessary to inject a sample such as an antigen or antibody for each reaction step and wait for a long reaction, and a process of washing and removing unnecessary reactants is also required in the middle of each reaction. Therefore, an enormous amount of time is inevitably required for a single immune reaction, and when a conventional 96-well plate is used, a considerable amount of expensive samples is used so that the reaction can be visually determined, which incurs considerable costs.
한편 종래의 96-well 플레이트 이외에, 종래에는 보다 간단한 검사, 즉 소변이나 땀 또는 즉석 혈액 채취를 통한 임신진단 테스트나 혈당검사와 같은 즉석검사를 위한 핵심적인 도구로서 펄프 재질의 리트머스 용지나 그와 유사한 종이 재질이 사용된다. 이때 리트머스 용지는 일정 부위에 체액과 반응하여 색상이 변하는 항체 물질이 발라져 있고, 상기 일정 부위와 일정한 간격을 두고 체액을 리트머스 용지에 적시면 체액이 펄프 재질의 미세 틈새를 모세관 현상으로 이동하여 항체 물질까지 도달되면서 일어나는 반응으로 인한 변색을 육안으로 판단하여 검사가 이루어진다.On the other hand, in addition to the conventional 96-well plate, in the prior art, as a key tool for a simpler test, that is, a pregnancy diagnosis test through urine, sweat, or instant blood collection, or an instant test such as a blood sugar test, litmus paper made of pulp or similar Paper material is used. At this time, the litmus paper is coated with an antibody substance that changes color by reacting with the body fluid on a certain area. Inspection is performed by visually judging discoloration due to the reaction that occurs while reaching the
그런데, 이러한 리트머스 용지에서 체액이 이동되는 원리로 모세관 현상이 이용될 경우 반응 시간이 정확하게 제어될 수 없는 문제가 있다.However, when capillary action is used as the principle of movement of body fluids in such litmus paper, there is a problem in that the reaction time cannot be accurately controlled.
왜냐하면 혈액의 경우 점도는 연령에 따라 다르므로 리트머스 용지의 모세관 압력에 의한 반응 시간이 연령에 따라 다르게 나타나기 때문이다. 또한 혈액 이외의 체액 성분도 체액에 포함된 단백질 성분의 농도가 연령마다 다를 수 있으며, 이러한 경우 체액이 모세관 현상으로 이동 중 리트머스 용지의 미세한 통로를 단백질 덩어리가 막아버리게 되면서 실제로는 유사한 증상의 환자라도 연령대의 차이 및 기타 이유로 인해 검사 결과가 상당히 다르게 나타날 우려가 있다.This is because, in the case of blood, the viscosity varies according to age, so the reaction time by capillary pressure of litmus paper varies according to age. In addition, even in body fluids other than blood, the concentration of protein components in body fluids may vary according to age. There is a risk that the test results may appear significantly different due to differences in
따라서 종래의 ELISA 수행에 사용되던 96-well plate 보다 훨씬 신속하게 항체면역반응 분석이 이루어질 수 있으면서도, 극미량의 시료로도 분석이 가능하여 소요되는 비용도 훨씬 저렴하고, 복수의 반응 과정이 중간 세척을 포함하여 자동으로 수행되어 실험자의 노고가 감소될 수 있으며, 또한 최소한의 크기로 콤팩트 하게 제작 되면서도 다중 반응이 가능하여, 진단이 시급한 위중한 환자에 대해서도 현장에서 신속하게 면역 항체 검사가 가능하여 각종 전염병의 예방과 확산 방지에도 결정적으로 기여할 수 있는 반응 장치에 대한 기술이 요청된다.Therefore, antibody immunoreaction analysis can be performed much faster than the 96-well plate used for conventional ELISA, and even a very small amount of sample can be analyzed, so the cost is much lower, and multiple reaction processes require intermediate washing. It is performed automatically, including the inclusion of the test, so the labor of the experimenter can be reduced, and multiple reactions are possible while being compactly made with a minimum size. A technology for a reaction device that can decisively contribute to prevention and prevention of diffusion is required.
또한 혈액을 포함한 체액의 이동이 모세관 현상에 의존되지 않고 그 자체로 온전하게 이동되어 이동통로가 적체되는 단백질로 인해 막히는 현상이 원천적으로 해결될 수 있으면서도 즉석에서 활용 가능하여, 비 특이적 반응이 배재됨으로써 종래 리트머스 용지가 사용된 검사 장비보다 현저하게 정확한 결과를 도출할 수 있는 검사 장비에 대한 기술이 요청된다.In addition, the movement of body fluids, including blood, does not depend on the capillary phenomenon and moves completely by itself, so the phenomenon of blockage due to the protein that accumulates in the movement path can be fundamentally solved, but it can be used immediately, so non-specific reactions are excluded As a result, there is a demand for a technology for inspection equipment capable of deriving significantly more accurate results than inspection equipment using conventional litmus paper.
특허등록공보 제10-1515020호(공고일자: 2015. 04. 24)Patent Registration Publication No. 10-1515020 (Announcement Date: 2015. 04. 24)
이에 본 발명은 종래의 ELISA 수행에 사용되던 96-well plate 보다 훨씬 신속하게 항체면역반응 분석이 이루어질 수 있으면서도, 극미량의 시료로도 분석이 가능하여 소요되는 비용도 훨씬 저렴하고, 복수의 반응 과정이 중간 세척을 포함하여 자동으로 수행되어 실험자의 노고가 감소될 수 있으며, 또한 최소한의 크기로 콤팩트 하게 제작 되면서도 다중 반응이 가능하여, 진단이 시급한 위중한 환자에 대해서도 현장에서 신속하게 면역 항체 검사가 가능하고, 또한 혈액을 포함한 체액의 이동이 모세관 현상에 의존되지 않고 그 자체로 온전하게 이동되어 이동통로가 적체되는 단백질로 인해 막히는 현상이 원천적으로 해결될 수 있으면서도 즉석에서 활용 가능하여, 비 특이적 반응이 배재됨으로써 종래 리트머스 용지가 사용된 검사 장비보다 현저하게 정확한 결과를 도출할 수 있는 마이크로 플랫폼을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, antibody immune response analysis can be performed much more quickly than the 96-well plate used in the conventional ELISA, and the analysis is possible even with a very small amount of sample, so the cost is much lower, and multiple reaction processes are possible. Since it is performed automatically, including intermediate washing, the labor of the experimenter can be reduced, and multiple reactions are possible while being made compact with a minimum size. , In addition, the movement of body fluids including blood does not depend on capillary action and moves completely by itself, so the phenomenon of blockage due to protein accumulating in the movement path can be fundamentally solved, but it can be used immediately, so that non-specific reactions can occur. It is intended to provide a micro-platform capable of deriving significantly more accurate results than the inspection equipment using conventional litmus paper by being excluded.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 액체가 통과 가능한 마이크로채널(16)과, 마이크로채널(16)의 소정 부위에 일정한 면적을 가지는 챔버 형태로 형성되는 반응 챔버(15)와, 마이크로채널(16)과 반응 챔버(15)가 내부에 내장되며 마이크로채널(16)의 단부에는 외부와 연통되는 주입구(12)가 형성된 스테이지(10)와, 상기 마이크로채널(16)과 연통되는 음압 채널(211)이 내부에 형성되는 탄성 블록(21)과, 탄성 블록(21) 상부에서 탄성 블록(21)을 압박시키면서 가변됨으로써 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시키는 롤러 바(22)로 이루어지는 마이크로펌프(20)와, 상기 주입구(12)에 설치되어, 스테이지(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 멤브레인 필터(13); 로 구성됨으로써, 극미량의 체액 시료가 상기 롤러 바(22)의 가변으로 인해 마이크로채널(16)의 통과가 가능하여, 극미량의 시료로도 즉석에서 고해상도의 검출 반응 테스트가 가능하다.The micro platform according to the present invention for achieving this object includes a
여기서 상기 멤브레인 필터(13)는 바람직하게는 상부 또는 내부에 상기 체액과 반응하는 시료가 도포되어, 멤브레인 필터(13)를 통과하는 샘플 체액은 시료와 반응한 다음 마이크로채널(16)로 유입되되, 체액과 시료의 반응을 위한 혼합은 상기 롤러 바(22)의 가변으로 인해 발생되는 음압으로 인해 촉진된다.Here, the
또한 상기 탄성 블록(21)은 바람직하게는 스테이지(10) 상부에 배치되어 음압 채널(211)이 마이크로채널(16)과 평행을 이루고, 마이크로채널(16)에서 상기 주입구(12)의 반대 측 단부와 음압 채널(211)의 단부를 연결시키는 연결 채널(212)이 형성됨으로써, 롤러 바(22)의 가변에 따라 음압 채널(211) 내부의 음압의 변화가 마이크로채널(16)로 전달되어 마이크로채널(16) 내부에 음압이 발생 및 변화된다.Also, the
그리고 상기 반응 챔버(15)에는 바람직하게는 일 측의 마이크로채널(16) 및 타 측의 마이크로채널(16)과 연통되는 두 개의 채널 연통구(154)가 어느 한 측의 마이크로채널(16)과의 연결지점 마다 하나씩 마련되고, 반응 챔버(15)의 중심에는 마이크로채널(16)의 길이 방향으로 장변 방향이 배치되는 2차원 도형 형태의 반응 존(152)이 일정한 면적으로 형성되고, 상기 채널 연통구(154)는 반응 존(152)의 바닥에 연결되되, 각 채널 연통구(154)는 반응 존(152)의 길이 방향을 지나는 가상의 중심 선 산에서 반응 존(152)의 일측과 타측에 각각 형성된다.In addition, the
이 경우 상기 반응 존(152)과 스테이지(10)의 상면 사이에는 바람직하게는 반응 존(152)보다는 높고 스테이지(10)의 상면 보다는 낮은 단차 면(153)이 형성됨으로써, 반응 존(152)을 통과하는 시료가 반응 존(152)에서 넘치더라도 반응 챔버(15) 내에 수용이 가능하다.In this case, a
이때 상기 반응 챔버(15)의 상부에는 바람직하게는 반응 존(152)과 단차 면(153)의 면적보다 크고 투명한 원형 판 형태의 투명 캡(151)이 설치되며, 투명 캡(151)은 투명 캡(151) 저면에서 스테이지(10) 상면과 접촉되는 테두리 부위에 양면테이프 또는 접착 층이 마련되어 고정된다.At this time, a
또한 바람직하게는 일정한 높이를 가지는 수직 기둥 형상의 부재로서, 저면 중심은 돌출되어 반응 존(152) 전체에 밀착되고, 저면 테두리는 평면으로서 스테이지(10) 상면과 밀착되며, 상면 중심은 상기 반응 존(152)과 동일한 형태의 상부 반응 존(1552)으로 형성되고, 상면 테두리는 반응 챔버(15)의 단차 면(153)과 동일한 형태의 상부 단차 면(1553)으로 형성되며, 내부에는 상면으로부터 저면까지 관통되는 형태의 두 개의 마이크로채널(1551)이 형성되어 구성되는 반응 챔버 부양 칼럼(155)이 마련된다.Also preferably as a vertical column-shaped member having a constant height, the center of the bottom surface protrudes and is in close contact with the
이때 상기 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부는 바람직하게는 통상의 면역 반응 검사용 96웰 플레이트를 구성하는 비커(156)의 내부에 수밀하게 삽입될 수 있다.At this time, the upper portion of the reaction
그리고 상기 두 개의 수직 채널 각각은 바람직하게는 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 저면보다 더 돌출되어 반응 챔버(15)에 형성된 연통구에 단부가 삽입 가능하다.And each of the two vertical channels preferably protrudes more than the bottom surface of the reaction
본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 종래의 ELISA 수행에 사용되던 96-well plate 보다 훨씬 신속하게 항체면역반응 분석이 이루어질 수 있으면서도, 극미량의 시료로도 분석이 가능하여 소요되는 비용도 훨씬 저렴하고, 복수의 반응 과정이 중간 세척을 포함하여 자동으로 수행되어 실험자의 노고가 감소될 수 있으며, 또한 최소한의 크기로 콤팩트 하게 제작 되면서도 다중 반응이 가능하여, 진단이 시급한 위중한 환자에 대해서도 현장에서 신속하게 면역 항체 검사가 가능하고, 또한 혈액을 포함한 체액의 이동이 모세관 현상에 의존되지 않고 그 자체로 온전하게 이동되어 이동통로가 적체되는 단백질로 인해 막히는 현상이 원천적으로 해결될 수 있으면서도 즉석에서 활용 가능하여, 비 특이적 반응이 배재됨으로써 종래 리트머스 용지가 사용된 검사 장비보다 현저하게 정확한 결과를 도출할 수 있는 효과가 있다.The microplatform according to the present invention can perform antibody immune response analysis much faster than the 96-well plate used for conventional ELISA performance, and it is possible to analyze even a very small amount of sample, so the cost is much lower, and multiple The reaction process is automatically performed including intermediate washing, reducing the labor of the experimenter, and since it is made with a minimum size and compact, multiple reactions are possible. Also, the movement of body fluids, including blood, does not depend on capillary action and moves completely by itself, so the blockage of the movement path due to the protein accumulating can be fundamentally solved, but it can be used immediately, so it is non-specific By excluding the negative reaction, there is an effect of being able to derive significantly more accurate results than the inspection equipment in which the conventional litmus paper is used.
도 1은 항원-항체 반응을 이루는 각 구성요소와 반응 과정의 개념도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 플랫폼의 사시도,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4a와 4b는 주입구에서 혈액의 흡수 과정을 나타낸 측 단면도,
도 5a와 도 5b는 마이크로펌프의 원리를 나타내는 측 단면도,
도 6은 반응 챔버의 측 단면도,
도 7a는 도 2에서 반응 챔버 부양 칼럼이 적용된 실시예의 사시도,
도 7b는 반응 챔버 부양 칼럼과 반응 챔버의 분해 측 단면도,
도 7c는 반응 챔버 부양 칼럼과 반응 챔버의 분해 측 단면도의 부분 확대도,
도 8은 도 4a 내지 도 5b에 반응 챔버 부양 칼럼이 적용된 개념도,
도 9는 종래의 진단키트와 본 발명에 따른 검사 플랫폼의 측정 정확도 그래프,1 is a conceptual diagram of each component constituting the antigen-antibody reaction and the reaction process;
2 is a perspective view of a micro platform according to an embodiment of the present invention;
3 is a plan view of FIG. 2;
4a and 4b are side cross-sectional views showing the absorption process of blood at the inlet;
5A and 5B are side cross-sectional views showing the principle of the micropump;
6 is a cross-sectional side view of the reaction chamber;
Figure 7a is a perspective view of the embodiment to which the reaction chamber flotation column is applied in Figure 2;
7b is an exploded side cross-sectional view of the reaction chamber flotation column and reaction chamber;
7c is a partial enlarged view of an exploded side cross-sectional view of the reaction chamber flotation column and the reaction chamber;
8 is a conceptual view to which the reaction chamber flotation column is applied to FIGS. 4A to 5B;
9 is a measurement accuracy graph of a conventional diagnostic kit and a test platform according to the present invention;
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 내부에 마이크로채널(16)이 형성된 판 형태의 스테이지(10)와, 멤브레인 필터(13)로 구성된다.The micro platform according to the present invention is composed of a plate-
스테이지(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 액체가 통과 가능한 마이크로채널(16)이 내부에 길게 형성되고, 마이크로채널(16)의 소정 부위가 면적이 확장된 형태로 형성되는 반응 챔버(15)가 마련되며, 마이크로채널(16)의 단부에 형성되어 외부와 마이크로채널(16)을 외부와 연통시키는 주입구(12)가 형성된 판 형태의 부재이다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the
보다 구체적으로 스테이지(10)를 구성하는 판 형태의 부재는 두 개의 판인 하부 몸체(191)와 상부 몸체(192)가 서로 접합된 하나의 접합 몸체(19) 형태로 제작될 수 있다. More specifically, the plate-shaped member constituting the
이때 마이크로채널(16)과 반응 챔버(15)는 도 3a에 도시된 것처럼 상부 몸체(192)의 저면에 패턴 형태로 새겨지거나 또는 하부 몸체(191)의 상면에(미도시) 새겨져서 제작될 수 있다. 이 경우에 상부몸체(192)와 하부 몸체(191) 간의 접합은 접착제나 테이프 또는 열 융착 등 공지의 어떤 접합 방식도 채택 가능하다.At this time, the
이와 같이 상부 몸체(192)와 하부 몸체(191)가 서로 접합되고, 둘 중 어느 하나에 마이크로채널(16)이 패턴 형태의 가공으로 형성되면 하나의 판체 내부에 천공 형태로 가공하는 힘든 공정을 거치지 않더라도 스테이지(10)의 제작이 단순한 공정으로 이루어질 수 있다.In this way, when the
또는 마이크로채널(16)은 도 3b 내지 도 5b에 도시된 실시예에 따르면, 하부 몸체(191)와 상부 몸체(192) 사이에 배치되어, 하부 몸체(191)와 상부 몸체(192)를 서로 접합시키는 접착 성분을 포함하는 판 형태의 부재인 접착 패널(193)에 패턴 형태로 형성될 수 있다. 이때 패턴 형태로 형성되는 마이크로 채널(16)은 접착 패널(193)을 관통하는 형태로 새겨질 수도 있다. 접착 패널(193)에 대해서는 보다 상세하게 후술하기로 한다.Alternatively, the
멤브레인 필터(13)는 주입구(12)에 설치되어, 스테이지(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 작용을 한다. 다만 이때의 차단은 유체가 통과 할 수 있는 상태로 차단되는 것을 말한다.The
멤브레인 필터(13)의 설치는 도 3b와 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 멤브레인 필터(13)의 저면에 마련되는 필터 접착 층(131)으로 스테이지(10) 상면에 접합되는 형태로 설치될 수 있다. 여기서 필터 접착 층(131)은 통상의 접착제일 수도 있고 또는 양면테이프일 수도 있다.The
특히 멤브레인 필터(13)는 상부 또는 내부에 상기 체액과 반응하는 시료가 도포되어, 멤브레인 필터(13)를 통과하는 샘플 체액이 시료와 반응한 다음 마이크로채널(16)로 유입되되, 체액과 시료의 반응을 위한 혼합은 롤러 바(22)의 가변되어 음압 채널(211)에 발생되는 음압으로 촉진된다. 즉 샘플 체액이 멤브레인 필터(13)를 통과할 수 있게 만드는 구동력은 마이크로펌프(20)로부터 제공되는 것이다.In particular, the
또는 도 3b에 도시된 바와 같이 멤브레인 필터(13)와 주입구(12) 사이에는 액체가 통과 가능한 패드로서, 상기 체액(S1)에 함유된 항원에 결합된 1차 항체를 인식하여 결합하는 2차 항체(S2)가 도포된 2차 항체 패드(14)가 배치되되, 2차 항체 패드(14)는 멤브레인 필터(13)보다 면적이 작게 형성되고, 2차 항체 패드(14)의 테두리에는 멤브레인 필터(13)를 스테이지(10)의 상면에 접착시키는 접착층이 설치됨으로써, 멤브레인 필터(13)를 통과하는 체액(S1)이 전량 2차 항체 패드(14)를 통과하여, 체액(S1)과 2차 항체(S2)가 반응하여 형성되는 2차항체-항원 복합체(S3)가 마이크로 채널(16)로 진입될 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 3b , a pad through which a liquid can pass between the
또한, 마이크로채널(16) 내부를 통하여 시료가 전진 또는 후진될 수 있도록 마이크로펌프(20)가 설치될 수 있다.In addition, a
마이크로펌프는 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시켜, 채액(S1)이 멤브레인(13)필터를 통과하여 마이크로채널(16) 내부로 흡입시키거나, 마이크로채널(16) 내부의 체액(S1)을 이동시킨다.The micropump generates negative pressure inside the
마이크로펌프(20)는 마이크로채널(16)과 연통되는 음압 채널(211)이 내부에 형성되는 탄성 블록(21)과, 탄성 블록(21) 상부에서 탄성 블록(21)을 압박시키면서 가변됨으로써 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시키는 롤러 바(22)로 이루어져 수동으로 구동되거나, 또는 시린지 펌프(미도시)로 이루어져 자동으로 구동될 수 있다.The
마이크로펌프가 수동으로 구현될 경우에는 마이크로펌프(20)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 마이크로채널(16)과 연통되는 음압 채널(211)이 내부에 형성되는 탄성 블록(21)과, 탄성 블록(21) 상부에서 탄성 블록(21)을 압박시키면서 가변됨으로써 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시키는 롤러 바(22)로 이루어진다.When the micropump is implemented manually, the
탄성 블록(21)은 탄성 재질로 이루어져, 음압 채널(211)의 상부를 누르면 탄성 변형이 음압 채널(211)까지 전해져서 누른 부위가 막히게 된다. 단지 제자리에서 탄성 블록(21)을 누르기만 하면 누른 부위만 막힐 뿐이지만, 본 발명과 같이 롤러 바(22)로 탄성 블록(21)을 가압시키면서 전진 또는 후진시킨다면, 도 5a 및 도 5b를 시간 순서대로 볼 경우 음압 채널(211)의 막힌 부위가 이동되는 결과가 되므로, 음압 채널(211)과 연통되는 마이크로채널(16) 내부의 강제 기류 이동이 일어난다. 즉 음압이 형성되는 부위가 이동되므로 만약 마이크로채널(16) 내부에 도 5a와 같이 검은색으로 표시된 액체가 있으면 도 5b에 도시된 방향으로 이동되는 것이다.The
그리고 탄성 블록(21)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부 판(21b)과 범퍼(21a)로 이루어져서 범퍼(21a)의 저면에 음압 채널(211)이 패턴 형태로 가공된 후 범퍼(21a)와 하부 판(21b)이 접합되어 구성될 수 있다.And the
본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 이와 같이 음압 유발 지점이 정지상태가 아니라 이동 가능하게 구성되는 마이크로펌프(20)가 마이크로채널(16)과 연통됨으로써, 극소량의 체액 샘플만으로도 일체의 낭비 없이 전량 미세한 마이크로채널(16) 내부로 유입시켜 이동시킬 수 있음으로 해서, 종래 다량의 시료가 필요했던 ELISA와 같은 면역 반응 실험에서 문제된 고가의 시료 소모가 대폭적으로 절약될 수 있고, 극소량의 체액으로도 반응 실험이 가능하여 실험에 소요되는 시간이 현저하게 감소되어 현장에서 긴급한 실험이 필요한 상황에도 이용 가능하다.The micro-platform according to the present invention communicates with the micro-channel 16 so that the micro-pump 20 in which the negative pressure inducing point is movable, not in a static state, communicates with the micro-channel 16. (16) Since it can be moved inside, the consumption of expensive samples, which is a problem in immune reaction experiments such as ELISA, which previously required a large amount of sample, can be significantly saved, and the reaction experiment can be performed even with a very small amount of body fluid. The time required for the experiment is significantly reduced, so it can be used even in situations where an urgent experiment is required in the field.
또한 종래 리트머스 시험지를 이용한 임신이나 당뇨 검사와 같이 펄프 재질의 미세 모세관 구조를 이용하여 체액을 이동시키던 검사 키트에서 문제되던 연령이나 체질 기타 조건에 따른 점도의 차이로 인한 검사의 낮은 정확도 문제가 원천적으로 해결되는 효과가 있다. In addition, the problem of low accuracy of the test due to the difference in viscosity according to age, constitution, and other conditions, which was a problem in test kits that moved body fluids using a micro-capillary structure made of pulp, such as a pregnancy or diabetes test using a conventional litmus test paper, is fundamentally a problem. has the effect of being resolved.
왜냐하면 앞서 배경기술 란에서 설명된 바와 같이 체액에 함유된 단백질의 점도가 다를 경우 체액이 펄프 재질의 미세 구조를 모세관 현상에 따라 이동되는 과정 중에 단백질 성분이 모세관에 적체되면서 모세관을 막게 됨으로써 체액에 함유된 항원과 반응하도록 일정 간격 이격시킨 지점에 도포된 항체까지 체액이 원래의 상태대로 도달되지 못하는 결과가 초래되기 때문이다.This is because, as described in the background section above, when the viscosity of the protein contained in the body fluid is different, the protein component accumulates in the capillary while the body fluid moves through the microstructure of the pulp material according to the capillary phenomenon and blocks the capillary. This is because body fluid does not reach the original state until the antibody applied to the point spaced apart by a certain interval to react with the antigen.
또한 종래 리트머스 시험지를 이용한 검사 키트는 혈액이나 땀 또는 오줌과 같은 체액의 이동이 리트머스 시험지를 구성하는 펄프 재질의 미세 모세관 현상에 의존하기 때문에 이동 속도가 모세관 현상으로 전파되는 속도로 고정되어 있어서, 실험 상황에 따라 체액의 이동 속도를 제어하는 것은 불가능한 문제가 있다.In addition, in the test kit using the conventional litmus test paper, the movement speed is fixed at the rate of propagation by the capillary phenomenon because the movement of body fluids such as blood, sweat, or urine depends on the micro-capillary action of the pulp material constituting the litmus test paper. There is a problem in that it is impossible to control the movement speed of the body fluid depending on the situation.
반면 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에서는 체액의 이동이 음압 발생 지점을 가변 가능하게 이동시키는 마이크로펌프(20)로 구동되므로, 체액의 이동 속도를 얼마든지 제어 가능함으로써, 필요에 따라 체액을 정지시키거나 또는 신속하게 이동시키는 것이 자유롭게 조절될 수 있다.On the other hand, in the microplatform according to the present invention, since the movement of body fluid is driven by the
한편, 탄성 블록(21)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 스테이지(10) 상부에 배치되어 음압 채널(211)이 마이크로채널(16)과 평행을 이루고, 마이크로채널(16)에서 상기 주입구(12)의 반대 측 단부와 음압 채널(211)의 단부를 연결시키는 연결 채널(212)이 형성됨으로써, 롤러 바(22)의 가변에 따라 음압 채널(211) 내부의 음압의 변화가 마이크로채널(16)로 전달되어 마이크로채널(16) 내부에 음압이 발생된다.Meanwhile, the
즉 탄성 블록(21) 내부의 음압 채널(211)과 마이크로채널(16)은 나란하게 일자로 연결될 수도 있지만 도 5a 및 도 5b와 같이 방향이 전환되게 배치되어, 마치 음압 채널(211)과 마이크로채널(16) 사이가 절곡되는 형태로 형성되고, 서로를 연결시키는 연결 채널(212)이 마련됨으로써, 마이크로 플랫폼이 점유하는 부피가 최소화 될 수 있어, 휴대와 설치가 극히 용이하다. 즉 길게 제작된 장비를 반으로 접어서 휴대할 수 있는 것과 마찬가지의 효과가 있는 것이다.That is, the
특히 한 단계 이상의 면역 반응 검사가 필요할 경우, 종래에는 현장에서 즉석으로 실시할 수 있는 장비가 부재하여, 시급한 환자의 필요에 대처하지 못한 것이 현실이었으나, 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에서는 비로소 한 단계 이상의 면역 반응 검사가 현장에서 즉석으로 정밀하게 이루어질 수 있게 되었고, 이러한 목적에 특히 중요한 장비의 휴대성이 대폭 향상될 수 있도록 마이크로채널(16)과 음압 채널(211) 상호간의 콤팩트한 배치가 이루어진다.In particular, when more than one stage of immune response test is required, in the prior art, there was no equipment that could be performed immediately on site, so it was a reality that the urgent needs of patients could not be met. The reaction test can be made on the spot and precisely on the fly, and a compact arrangement between the microchannel 16 and the
반응 챔버(15)는 반응 챔버(15)가 상부 몸체(192)의 상면에 형성되는 실시예와, 상부 몸체(192)와 하부 몸체(191) 사이에 형성되는 두 가지 실시예가 있을 수 있다.The
반응 챔버(15)가 상부 몸체(192)와 하부 몸체(191) 사이에 형성되는 실시예는 도 3a에 도시된 바와 같이 마이크로 채널(16)이 일부 구간에서 확장되어 반응 관찰이 가능한 정도의 면적으로 형성되는 형태이다. 이때 도 3a에 도시된 것처럼 반응챔버로 형성된 면적에는 포획 항체(S4)가 미리 도포되어, 체액(S1)이 2차 항체 패드를 통과함으로써 2차항체-항원복합체(S3)로 형성된 상태로 반응 챔버(15)에 도달하여 포획 항체(S4)와 반응하면, 반응 챔버(15) 내부에서 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)로 형성된다. 이 경우 반응 챔버(15)의 상부에 대응되는 위치의 상부 몸체(19)는 투명하게 제작되어 반응 과정이 관찰될 수 있다.In the embodiment in which the
반응 챔버(15)가 상부 몸체(192) 위에 형성되는 실시예에서는 도 3b에 도시된 바와 같이 반응 챔버(15)는 마이크로채널(16)의 소정 부위에 형성되는 단절구간(BS)과, 단절구간(BS)으로 분리된 두 개의 마이크로 채널(16)의 마주보는 두 단부 위치에 대응되게 상부 몸체(192)에 형성되는 두 개의 관통공인 채널 연통구(154)와, 투명한 판재로서 두 개의 채널 연통구를 동시에 덮을 수 있게 배치되는 투명 캡(151)과, 두 개의 채널 연통구(154)를 모두 둘러싸게 배치되어 투명 캡(151)과 상부 몸체(192)의 상면을 접착시키는 캡 설치용 접착 층(1511)로 이루어진다.In an embodiment in which the
이때 투명 캡(151)의 저면과 상부 몸체(192)의 상면과 캡 설치용 접착 층(1511)의 내측으로 둘러싸이는 공간은 반응이 발생되는 반응 존(152)으로 형성된다.At this time, the space surrounded by the bottom surface of the
이때 도 3b의 실시에에서도 도 3a의 실시예와 마찬가지로 반응챔버로 형성된 면적에는 포획 항체(S4)가 미리 도포되어, 도 3a의 실시예와 동일한 반응이 이루어질 수 있다.At this time, in the embodiment of FIG. 3B as in the embodiment of FIG. 3A , the capture antibody S4 is pre-coated on the area formed by the reaction chamber, so that the same reaction as in the embodiment of FIG. 3A can be performed.
참고로, 도 1에 표시된 기호들은 각각 S1은 항원이 포함된 체액 시료, S2는 2차 항체(S2), S3는 2차항체-항원 복합체(S3), S4는 포획 항체(S4), S5는 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5), S6는 식별용 효소라 칭하기로 한다.For reference, the symbols shown in Fig. 1 each indicate S1 for a bodily fluid sample containing antigen, S2 for secondary antibody (S2), S3 for secondary antibody-antigen complex (S3), S4 for capture antibody (S4), and S5 for The secondary antibody-capturing antibody-antigen complex (S5) and S6 will be referred to as identification enzymes.
그리고 도시되진 않았지만 이후에 주입구(12)를 통하여 세척액(미도시)이 투입될 수 있다. 이때 세척액이 반응 존(152)을 통과하면, 세척액의 통과 과정에서 고정된 포획 항체(S4)와 결합되지 않은 비 특이적 free 항원(미도시)들은 제거된다. 그 이후, 기질(S6)을 주입구(12)를 통하여 주입시키면 도 1에 도시된 바와 같이 기질(S6)이 반응 존(152)에 고정된 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)와 반응하면서 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)는 특정한 색상을 띠게 되거나 또는 형광 색 등으로 표시가 되면서 항원의 존재와 농도가 식별될 수 있다.And, although not shown, a washing solution (not shown) may be introduced later through the
이와 같이 복잡한 ELISA 반응검사도 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼으로 수행될 수 있고, ELISA 보다 간단한 면역정량법은 얼마든지 즉석에서 단시간 안에 실행될 수 있다.Such a complex ELISA reaction test can also be performed with the microplatform according to the present invention, and a simpler immunoassay method than ELISA can be performed immediately and in a short time.
또한 예를 들어 간단한 임신 테스트기로 마이크로 플랫폼이 활용될 경우, 종래의 리트머스 시험지에 기반한 임신테스트기는 항원으로 인식되는 HCG와 반응하여 색채를 띠는 항체가 목적 지점에 부착되어 있으나, 체액 성분의 연령별 또는 체질 별 농도 차로 인해 많은 오차가 발생될 수 있고, 특히 임신테스트기가 이상이 발생되어도 육안으로 식별하기 힘들어 임신인데도 임신이 아닌 것으로 오인될 우려도 있다.Also, for example, when a microplatform is used as a simple pregnancy test, a pregnancy test based on a conventional litmus test strip reacts with HCG recognized as an antigen and has a colored antibody attached to the target point, but Many errors can occur due to differences in concentration for each constitution, and in particular, even if an abnormality occurs in the pregnancy test, it is difficult to identify with the naked eye.
반면 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에서는 반응 존(152)이 육안으로 관찰 가능하고, 연령이나 체질이 달라도 체액 시료의 막힘 현상 없이 즉각 반응 존(152)으로 체액 시료가 이송되므로 펄프 재질의 모세관 현상에 의존한 이송 방법에 비해 현저하게 정확도와 신뢰도가 향상될 수 있다.On the other hand, in the microplatform according to the present invention, the
그리고 반응 존(152)의 육안 관찰을 위해 반응 챔버(15) 상부는 투명한 원형 판 형태의 투명 캡(151)이 설치된다.In addition, a
이때 투명 캡(151)은 투명 재질의 폴리카보네이트로 제작될 수도 있으나, 투명한 재질이라면 반드시 이에 한정되진 않는다. 투명 캡(151)의 고정은 반응 캡 저면의 가장자리와 스테이지(10) 사이, 즉 상부 몸체(192)의 상면 중에서 투명 캡(151)이 설치되는 지점 중 가장자리에 양면테이프와 같은 캡 설치용 접착 층(1511)이 형성됨으로써 이루어진다. 따라서 반응 캡의 투명도가 저하되는 등 열화가 발생되어도 손쉽게 새것으로 교체가 가능하다.In this case, the
한편, 반응 챔버(15)의 위치를 부양시킴과 아울러 마이크로채널(16)의 길이를 보다 연장시켜 시료 체액의 이동을 더욱 쉽게 제어시킬 수 있도록 반응 챔버 부양 칼럼(155)이 설치될 수 있다.On the other hand, the reaction
반응 챔버 부양 칼럼(155)은 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 일정한 높이를 가지는 수직 기둥 형상의 부재로서, 저면은 스테이지(10) 상면, 즉 상부 몸체(192)와 밀착되며, 상면 중심에는 상기 반응 존(152)과 동일한 형태의 상부 반응 존(1552)이 형성되고, 내부에는 상면으로부터 저면까지 관통되는 형태의 두 개의 수직 마이크로채널(1551)이 형성되어 구성된다. 그리고 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 설치는 도 7b에 도시된 바와 같이 칼럼 접착 층(1555)에 의한 접착으로 이루어질 수 있다.The reaction
여기서 두 개의 수직 마이크로채널(1551)은 각각 상부 몸체(192)에 형성된 두 개의 채널 연통구(154)와 하나씩 이어지도록 대응되는 위치에 배치된다.Here, the two
반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부에는 커버(156)가 결합된다. 도 7b 및 도 7c를 기준으로 보면, 커버(156)의 천정 하부에서 반응이 수행되므로 커버(156)의 상면 또는 커버(156) 전체는 투명하게 제작된다.A
특히 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 통상의 면역 반응 검사용 96웰 플레이트를 구성하는 비커의 내부에 수밀하게 삽입될 수도 있다. 즉 96웰 플레이트를 구성하는 비커가 커버(156)로 활용될 수도 있다.In particular, the upper portion of the reaction
이 경우 커버(156) 또는 96웰용 비커가 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부에 설치되기 전에 커버(156)의 천정 또는 96웰용 비커의 천정에는 포획 항체(S4)나 2차 항체(S2)가 미리 도포될 수 있다.In this case, before the
반응 챔버 부양 칼럼(155)은 이와 같이 구성됨으로써 세 가지 작용을 하게 된다.The reaction
첫째는 반응 챔버(15) 자체를 스테이지(10)의 상면보다 훨씬 높게 부양시킴으로써 반응 과정의 관찰이 더욱 용이할 수 있도록 만든다.First, by floating the
둘째는 마이크로채널(16)의 길이가 반응 챔버 부양 칼럼(155) 높이의 두 배 만큼 연장되는 효과가 있어 마이크로채널(16) 내부를 통과하는 시료의 제어가 더욱 용이해진다. 왜냐하면 특히 순차적인 반응을 위해 둘 이상의 시료를 마이크로 채널(16) 내부로 통과시키려면 서로 간의 간격이 확보될수록 제어가 용이하기 때문이다.Second, the length of the
셋째는 종래 96well plate를 사용한 면역 반응 검사에 있어서, 96well 각각을 구성하는 비커(156) 내부에 앞서 언급된 포획 항체(S4)를 미리 고정시키는 방법 자체는 종래기술과 동일할 수 있지만, 종래에는 각 비커(156) 자체에 각종 반응물을 투여하여 비커(156)를 측면으로 관찰하면서 색체 변화를 관찰하였으므로 상당한 고가의 시약이 소모될 수밖에 없으며, 더욱이 고가의 시약 소모량이 많을수록 그만큼 반응시간 또한 더욱 장시간이 소요되어 결국 현장에서 즉석으로 긴급한 면역반응 테스트를 96well로 진행하는 것이 거의 불가능하다.Third, in the conventional immune response test using a 96-well plate, the method of pre-immobilizing the aforementioned capture antibody (S4) in the
본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에서는 이러한 종래의 ELISA 반응에 사용되던 96well plate의 단점을 극복하면서도 또한 종래의 96well plate를 폐기하는 것이 아니라 그대로 재활용될 수 있도록 포획 항체(S4)가 고정된 96well 각각의 비커(156)를 그대로 활용하여 뒤집어서 결합시킬 수 있도록 만드는 것이 바로 반응 챔버 부양 칼럼(155)인 것이다.In the microplatform according to the present invention, each 96-well beaker (S4) to which the capture antibody (S4) is immobilized so that it can be recycled as it is rather than discarding the conventional 96-well plate while overcoming the disadvantages of the 96-well plate used in the conventional ELISA reaction 156) is used as it is, and it is the reaction
여기서 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 저면부터 상면까지 연결되는 수직 마이크로채널(1551)은 두 개가 내장되어 하나는 시료를 상부 반응 존(1552) 까지 공급시키는 통로로 작용되고 나머지 하나는 시료를 상부 반응 존(1552)으로부터 배출시키는 통로로 작용된다.Here, two
반응 챔버 부양 칼럼(155)이 설치된 경우에도 검사의 전체 절차는 반응 챔버(15)만 형성된 경우와 거의 동일하다. 다만 도 8에 도시된 바와 같이 2차항체-항원 복합체(S3)가 상부 반응 존(1552) 까지 도달되는 거리와 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)가 반응 존(152)으로부터 배출되는 거리가 보다 길어지므로 롤러 바(22)의 이동 거리가 다소 길어질 수 있다.Even when the reaction
참고로 도 8에는 외부로부터 체액(S1)이 2차 항체 패드(14)를 통과하여 주입구로 진입되면서 2차 항체(S2)와 결합하여 2차항체-항원 복합체(S3)로 형성된 다음, 마이크로채널(16)을 따라 진행되다가 채널 연통구(154)를 통해 수직 마이크로채널(1551)을 타고 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부로 올라가서 포획 항체(S4)와 결합함으로써 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)로 형성되는 ELISA의 전 과정이 차례로 도시되어 있다.For reference, FIG. 8 shows that body fluid (S1) from the outside passes through the
한편 도 9는 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼이 사용될 경우와 종래의 리트머스 시험지 형태의 검사 키트가 사용될 경우의 측정 결과의 정확도와 관련된 그래프이다. 참고로 도 9에서 'Proposed LOC(Lab-On-a-Chip)'으로 표현된 것이 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼을 지칭하고 'Lateral flow assay'로 표현된 것이 종래의 리트머스 시험지가 사용된 검사 키트를 지칭한다.Meanwhile, FIG. 9 is a graph related to the accuracy of measurement results when the microplatform according to the present invention is used and when a test kit in the form of a conventional litmus test strip is used. For reference, the expression 'Proposed LOC (Lab-On-a-Chip)' in FIG. 9 refers to the micro platform according to the present invention, and the expression 'Lateral flow assay' refers to a test kit using a conventional litmus test paper. refers to
도 9에서는 트로포닌 I와 베타 항원을 함유하는 알부민의 서로 다른 농도에 대하여 간섭으로 인한 오차가 발생하는 경우를 예로 들었다. 도 9에 나타난 바와 같이 종래의 검사 키트의 경우가 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에 비해 간섭으로 인한 오차율이 훨씬 높은 것을 알 수 있다.In FIG. 9 , a case in which an error due to interference occurs with respect to different concentrations of albumin containing troponin I and beta antigen is exemplified. As shown in FIG. 9 , it can be seen that the error rate due to interference is much higher in the case of the conventional test kit compared to the microplatform according to the present invention.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of
S1 : 체액 S2 : 2차 항체
S3 : 2차항체-항원 복합체 S4 : 포획 항체
S5 : 2차항체-포획항체-항원 복합체 S6 : 기질
10 : 스테이지 12 : 주입구
13 : 멤브레인 필터 14 : 2차 항체 패드
15 : 반응 챔버 16 : 마이크로채널
19 : 접합 몸체 20 : 마이크로펌프
21 : 탄성 블록 22 : 롤러 바
131 : 필터 접착 층 151 : 투명 캡
152 : 반응 존 153 : 접착 면
154 : 채널 연통구 155 : 반응 챔버 부양 칼럼
156 : 커버 191 : 하부 몸체
192 : 상부 몸체 193 : 접착 시트
211 : 음압 채널 212 : 연결 채널
1511 : 캡 설치용 접착 층 1551 : 수직 마이크로채널
1552 : 상부 반응 존 1555 : 칼럼 접착 층S1: body fluid S2: secondary antibody
S3: secondary antibody-antigen complex S4: capture antibody
S5: secondary antibody-capturing antibody-antigen complex S6: substrate
10: stage 12: injection hole
13: membrane filter 14: secondary antibody pad
15: reaction chamber 16: microchannel
19: bonding body 20: micropump
21: elastic block 22: roller bar
131 filter
152: reaction zone 153: adhesive side
154: channel communication port 155: reaction chamber floating column
156: cover 191: lower body
192: upper body 193: adhesive sheet
211: sound pressure channel 212: connection channel
1511: adhesive layer for cap installation 1551: vertical microchannel
1552: upper reaction zone 1555: column adhesive layer
Claims (8)
상기 주입구에 설치되어 상기 마이크로채널을 외부에 대해 차단하는 멤브레인 필터와,
상기 멤브레인 필터와 상기 주입구 사이에 배치되고, 액체가 통과 가능하며, 체액에 함유된 항원에 결합하는 2차 항체가 도포된 2차 항체 패드를
포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
A microchannel through which a liquid can pass is formed therein, a reaction chamber in which an antibody is fixed is provided so that an immune reaction occurs in a predetermined portion of the microchannel, and is formed at an end of the microchannel to communicate the microchannel with the outside. A plate-shaped stage with an injection hole formed therein;
a membrane filter installed at the inlet to block the microchannel from the outside;
A secondary antibody pad disposed between the membrane filter and the inlet, allowing a liquid to pass through, and coated with a secondary antibody that binds to an antigen contained in body fluid.
Micro-platform, characterized in that it comprises.
상기 마이크로채널의 내부에 음압을 발생시켜, 채액이 상기 멤브레인 필터를 통과하여 상기 마이크로채널의 내부로 흡입시키거나, 상기 마이크로채널의 내부의 체액을 이동시키는 마이크로 펌프가 더 구비되며,
상기 마이크로펌프는 상기 마이크로채널과 연통되는 음압 채널이 내부에 형성되는 탄성 블록과, 상기 탄성 블록의 상부에서 상기 탄성 블록을 압박시키면서 가변됨으로써 상기 마이크로채널의 내부에 음압을 발생시키는 롤러 바로 이루어져 수동으로 구동되거나, 또는 시린지 펌프로 이루어져 자동으로 구동되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
According to claim 1,
A micropump is further provided for generating a negative pressure inside the microchannel, allowing the bodily fluid to pass through the membrane filter and sucking it into the microchannel, or for moving the bodily fluid inside the microchannel,
The micropump is composed of an elastic block having a negative pressure channel communicating with the microchannel formed therein, and a roller bar that generates negative pressure in the microchannel by varying while pressing the elastic block from an upper portion of the elastic block. Micro-platform, characterized in that it is driven or is automatically driven by a syringe pump.
상기 탄성 블록은 상기 스테이지의 상부에 배치되어 상기 음압 채널이 상기 마이크로채널과 평행을 이루고, 상기 마이크로채널의 단부와 상기 음압 채널의 단부를 연결시키는 연결 채널이 형성됨으로써, 상기 마이크로채널과 상기 연결 채널과 상기 음압 채널이 나란하게 연결되는 통로가 상기 연결 채널을 중심으로 절곡되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
3. The method of claim 2,
The elastic block is disposed on the upper part of the stage so that the sound pressure channel is parallel to the microchannel, and a connecting channel connecting the end of the microchannel and the end of the sound pressure channel is formed, thereby forming the microchannel and the connecting channel and a passage through which the negative pressure channel and the negative pressure channel are connected in parallel are formed in such a way that they are bent around the connection channel.
상기 2차 항체 패드는 상기 멤브레인 필터보다 면적이 작게 형성되고, 상기 2차 항체 패드의 테두리에는 상기 멤브레인 필터를 상기 스테이지의 상면에 접착시키는 접착층이 설치됨으로써, 상기 멤브레인 필터를 통과하는 체액의 전량이 상기 2차 항체 패드를 통과하여, 체액과 2차 항체가 반응하여 형성되는 2차항체-항원 복합체가 상기 마이크로 채널로 진입되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
According to claim 1,
The secondary antibody pad has a smaller area than the membrane filter, and an adhesive layer for bonding the membrane filter to the upper surface of the stage is installed on the edge of the secondary antibody pad, so that the total amount of body fluid passing through the membrane filter is The microplatform, characterized in that passing through the secondary antibody pad, the secondary antibody-antigen complex formed by the reaction of the body fluid with the secondary antibody enters the microchannel.
상기 스테이지는 얇은 판 형태의 하부 몸체와 상부 몸체가 서로 면 접합되어 형성되며,
상기 하부 몸체와 상기 상부 몸체의 사이에는 접착 패널이 삽입되어 상기 하부 몸체와 상기 상부 몸체를 접착시키고,
상기 마이크로채널은 상기 접착 패널에 패턴 형태로 형성되며,
상기 주입구는 상기 상부 몸체에 형성되는 관통공으로서, 상기 마이크로채널의 일단의 수직 상부 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
According to claim 1,
The stage is formed by surface bonding of a lower body and an upper body in the form of a thin plate,
An adhesive panel is inserted between the lower body and the upper body to bond the lower body and the upper body,
The microchannel is formed in the form of a pattern on the adhesive panel,
The injection hole is a through hole formed in the upper body, and is formed in a vertical upper position of one end of the microchannel.
상기 마이크로채널의 소정 부위에 형성되는 단절구간과,
상기 단절구간으로 분리된 두 개의 마이크로채널이 마주보는 두 단부 위치에 대응되게 상기 상부 몸체에 형성되는 두 개의 관통공인 채널 연통구와, 투명한 판재로서 상기 두 개의 채널 연통구를 동시에 덮을 수 있게 배치되는 투명 캡과, 상기 두 개의 채널 연통구를 모두 둘러싸게 배치되어 상기 투명 캡과 상기 상부 몸체의 상면을 접착시키는 캡 설치용 접착 층으로 이루어지는 반응 챔버가 마련되며,
상기 투명 캡의 저면과 상기 상부 몸체의 상면과 상기 캡 설치용 접착 층의 내측으로 둘러싸이는 공간은 반응이 발생되는 반응 존으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
6. The method of claim 5,
a disconnection section formed in a predetermined portion of the microchannel;
A channel communication hole, which is two through-holes formed in the upper body, corresponding to the two end positions of the two microchannels separated by the cut-off section, and a transparent plate, a transparent plate disposed to cover the two channel communication holes at the same time A reaction chamber is provided that includes a cap and an adhesive layer for installing a cap disposed to surround both the channel communication ports and bonding the transparent cap and the upper surface of the upper body,
A space surrounded by the bottom surface of the transparent cap, the top surface of the upper body, and the inside of the adhesive layer for installing the cap is a reaction zone in which a reaction occurs.
상기 마이크로채널의 소정 부위에 단절구간이 형성되고,
상기 단절구간으로 분리된 두 개의 마이크로채널이 마주보는 두 단부 위치에 대응되게 상기 상부 몸체에 두 개의 관통공인 채널 연통구가 형성되며,
일정한 높이를 가지는 수직 기둥 형상의 부재로서, 상기 두 개의 채널 연통구와 동일한 간격으로 두 개의 관통공이 상기 부재의 수직 길이방향으로 평행하게 천공되는 형태의 수직 마이크로채널이 형성되고, 상부에는 투명 재질의 커버가 결합되어 이루어지는 반응 챔버 부양 칼럼이 마련되어,
상기 두 개의 채널 연통구와 상기 두 개의 수직 마이크로채널이 연결되도록 상기 반응 챔버 부양 칼럼이 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
6. The method of claim 5,
A disconnection section is formed in a predetermined portion of the microchannel,
Two through-hole channel communication holes are formed in the upper body to correspond to the two end positions of the two microchannels separated by the cut section facing each other,
As a vertical column-shaped member having a constant height, a vertical microchannel is formed in which two through-holes are drilled in parallel in the vertical longitudinal direction of the member at the same interval as the two channel communication holes, and a transparent material cover is formed on the upper part There is provided a reaction chamber flotation column consisting of a combination,
The microplatform, characterized in that the reaction chamber floating column is arranged so that the two channel communication port and the two vertical microchannels are connected.
상기 커버는 투명한 수지 재질로 이루어진 컵 형태의 부재이거나 또는 통상의 96웰 플레이트의 구성품인 비커 용기인 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.8. The method of claim 7,
The cover is a cup-shaped member made of a transparent resin material or a microplatform, characterized in that it is a beaker container that is a component of a conventional 96-well plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190155015A KR102351481B1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Micro platform for observing reaction of microfluids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190155015A KR102351481B1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Micro platform for observing reaction of microfluids |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210066136A KR20210066136A (en) | 2021-06-07 |
KR102351481B1 true KR102351481B1 (en) | 2022-01-17 |
KR102351481B9 KR102351481B9 (en) | 2023-02-23 |
Family
ID=76374758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190155015A KR102351481B1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Micro platform for observing reaction of microfluids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102351481B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102540452B1 (en) * | 2021-07-08 | 2023-06-12 | 주식회사 원드롭 | Microfluidic device with membrane filter attached salt and mounting method of membrane filter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010512242A (en) | 2006-12-14 | 2010-04-22 | ベーリンガー インゲルハイム マイクロパーツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Apparatus for inhaling or manipulating liquids |
KR101046156B1 (en) | 2010-03-12 | 2011-07-04 | 주식회사 나노엔텍 | Blood corpuscle separation chip |
KR101770796B1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-08-24 | 광운대학교 산학협력단 | Liquid sample analysis device |
JP2018524571A (en) | 2015-06-08 | 2018-08-30 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーBecton, Dickinson And Company | Filtration cell and method for filtering biological samples |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100451154B1 (en) * | 2001-07-24 | 2004-10-02 | 엘지전자 주식회사 | Method for handling fluid in substrate and device for it |
KR100905954B1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-07-06 | 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 | Module for detecting analytes in fluids and chip having the same |
KR101291245B1 (en) * | 2009-11-27 | 2013-07-30 | 한국전자통신연구원 | The microfluidic chips and detection method for protein therein |
KR101515020B1 (en) | 2013-11-13 | 2015-04-24 | 에스케이텔레콤 주식회사 | Immunoassay using reference antibody comprising hapten and antibody bonded thereto and immunological analyzer using the reference antibody |
-
2019
- 2019-11-28 KR KR1020190155015A patent/KR102351481B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010512242A (en) | 2006-12-14 | 2010-04-22 | ベーリンガー インゲルハイム マイクロパーツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Apparatus for inhaling or manipulating liquids |
KR101046156B1 (en) | 2010-03-12 | 2011-07-04 | 주식회사 나노엔텍 | Blood corpuscle separation chip |
JP2018524571A (en) | 2015-06-08 | 2018-08-30 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーBecton, Dickinson And Company | Filtration cell and method for filtering biological samples |
KR101770796B1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-08-24 | 광운대학교 산학협력단 | Liquid sample analysis device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102351481B9 (en) | 2023-02-23 |
KR20210066136A (en) | 2021-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8986983B2 (en) | Assays based on liquid flow over arrays | |
US7223371B2 (en) | Microfluidic channel network device | |
KR102090934B1 (en) | Microfluidic reactor system | |
KR100968524B1 (en) | Micoro-nano fluidic biochip for assaying biomass | |
US9248448B2 (en) | Multisample bionanochip platform | |
WO2006123578A1 (en) | Testing chip for analyzing target substance contained in analyte, and microscopic comprehensive analytical system | |
US20080241962A1 (en) | Micromachined Diagnostic Device with Controlled Flow of Fluid and Reaction | |
JP5059880B2 (en) | Flow cell | |
EP2646152A1 (en) | Sample metering device and assay device with integrated sample dilution | |
WO2012075263A1 (en) | Assay devices with integrated sample dilution and dilution verification and methods of using same | |
JP2015510111A5 (en) | ||
EP2646153A2 (en) | Sample metering device and assay device with integrated sample dilution | |
CN111013677B (en) | Microfluidic chip, detection device and detection method | |
CN210752733U (en) | Micro-fluidic integrated chip that detects | |
KR102351481B1 (en) | Micro platform for observing reaction of microfluids | |
KR102057329B1 (en) | Control system based on image processing for position control of microfludics | |
KR100824209B1 (en) | Device for passive microfluidic washing using capillary force | |
WO2012075258A2 (en) | Ratiometric immunoassay method and blood testing device | |
KR102151648B1 (en) | Microfluidic adapter | |
KR102419139B1 (en) | Micro platform for observing reaction of microfluids | |
CN113441194A (en) | Micro-fluidic detection chip | |
KR102321662B1 (en) | Micro platform system for observing reaction of microfluids applying image whitening and the method of observing reaction of microfluids using it | |
KR101894100B1 (en) | Bio sensor | |
JP2006284451A (en) | Micro total analysis system for analyzing target material in specimen | |
CN211800909U (en) | Micro-fluidic detection chip |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |