KR102385657B1 - Diagnostic apparatus and method of analysis using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진단 장치 및 그를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 진단 장치는 채널부 및 챔버부를 포함한다. 상기 채널부는: 샘플이 흐르는 채널; 상기 채널 내에 제공되고, 테스트 패드들을 포함하는 테스트 어레이; 및 상기 테스트 어레이를 덮으며, 상기 테스트 패드들을 노출하는 개구부들을 갖는 커버를 포함한다. 상기 챔버부는 상기 채널과 연결된 챔버를 포함하며, 상기 개구부들은 상기 테스트 패드들 상에 미세 공간들을 정의한다.The present invention relates to a diagnostic apparatus and an analysis method using the same, and more particularly, the diagnostic apparatus includes a channel part and a chamber part. The channel unit includes: a channel through which a sample flows; a test array provided in the channel and including test pads; and a cover covering the test array and having openings exposing the test pads. The chamber unit includes a chamber connected to the channel, and the openings define microcavities on the test pads.

Description

진단 장치 및 그를 이용한 분석 방법{Diagnostic apparatus and method of analysis using the same}Diagnostic apparatus and analysis method using the same

본 발명은 진단 장치 및 그를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샘플을 정량 추출할 수 있는 진단 장치 및 그를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diagnostic apparatus and an analysis method using the same, and more particularly, to a diagnostic apparatus capable of quantitatively extracting a sample and an analysis method using the same.

바이오 미세 전자 기계 시스템(Bio-MEMS) 분야에 있어서, 능동형 진단 장치는 현장에서 질병을 신속하게 진단할 수 있다. 능동형 진단 장치는 일회용 폴리머를 이용하여 제작될 수 있다. 능동형 진단 장치는 단백질칩, DNA칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석기(micro total analysis system), 생물/화학 반응기(micro reactor)와 같은 랩온어칩에 적용되고 있다.In the field of bio-microelectromechanical systems (Bio-MEMS), an active diagnostic device may rapidly diagnose a disease in the field. The active diagnostic device may be manufactured using a disposable polymer. Active diagnostic devices are being applied to lab-on-a-chips such as protein chips, DNA chips, drug delivery systems, micro total analysis systems, and bio/chemical reactors.

소변을 검사하는 방법으로 소변 검사지를 이용할 수 있다. 소변 검사지에 소변을 묻히면 검사가 요구되는 각 항목별로 소변 검사지의 색깔이 바뀌게 된다. 그러나, 소변 검사지를 통해 정확한 분석 결과를 얻기는 어려운 실정이다.A urine test strip may be used as a method of testing urine. When urine is smeared on a urine test strip, the color of the urine test strip changes for each item required to be tested. However, it is difficult to obtain an accurate analysis result through a urine test strip.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성 높은 분석 결과를 제공할 수 있는 진단 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus capable of providing a highly reliable analysis result.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 신뢰성 높은 분석 결과를 제공할 수 있는 진단 장치를 이용한 분석 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an analysis method using a diagnostic apparatus capable of providing a highly reliable analysis result.

본 발명의 개념에 따른 진단 장치는 채널부 및 챔버부를 포함할 수 있다. 상기 채널부는: 샘플이 흐르는 채널; 상기 채널 내에 제공되고, 테스트 패드들을 포함하는 테스트 어레이; 및 상기 테스트 어레이를 덮으며, 상기 테스트 패드들을 노출하는 개구부들을 갖는 커버를 포함할 수 있다. 상기 챔버부는 상기 채널과 연결된 챔버를 포함하며, 상기 개구부들은 상기 테스트 패드들 상에 미세 공간들을 정의할 수 있다.A diagnostic apparatus according to the inventive concept may include a channel unit and a chamber unit. The channel unit includes: a channel through which a sample flows; a test array provided in the channel and including test pads; and a cover covering the test array and having openings exposing the test pads. The chamber unit may include a chamber connected to the channel, and the openings may define microcavities on the test pads.

상기 채널부는 상기 샘플이 유입 및 배출되는 입구를 포함하고, 상기 채널부의 케이스의 상부는 상기 입구에 인접하는 제1 단을 갖고, 상기 채널부의 케이스의 하부는 상기 입구에 인접하는 제2 단을 가지며, 상기 제2 단은 상기 제1 단에 비해 외부로 더 돌출될 수 있다.The channel portion includes an inlet through which the sample is introduced and discharged, an upper portion of the case of the channel portion has a first end adjacent to the inlet, and a lower portion of the case of the channel portion has a second end adjacent to the inlet, , the second end may more protrude to the outside than the first end.

상기 챔버부는 상기 챔버 주위의 탄성부를 더 포함하고, 상기 탄성부에 가해지는 압력에 따라 상기 챔버의 부피가 변화될 수 있다.The chamber part may further include an elastic part around the chamber, and the volume of the chamber may be changed according to pressure applied to the elastic part.

상기 채널부는 상기 챔버부에 분리 가능하게 결합될 수 있다.The channel part may be detachably coupled to the chamber part.

상기 테스트 패드들 중 제1 테스트 패드 상의 상기 미세 공간의 부피는, 상기 테스트 패드들 중 제2 테스트 패드 상의 상기 미세 공간의 부피와 다를 수 있다.A volume of the microcavity on a first test pad among the test pads may be different from a volume of the microcavity on a second test pad among the test pads.

상기 미세 공간들 각각의 부피는, 그에 대응하는 상기 테스트 패드의 부피의 0.3 배 내지 2 배일 수 있다. The volume of each of the microcavities may be 0.3 to 2 times the volume of the corresponding test pad.

상기 샘플은 상기 채널을 통해 상기 챔버 내로 유입되고, 유입된 상기 샘플은 상기 챔버로부터 상기 채널을 통해 외부로 배출될 수 있다.The sample may be introduced into the chamber through the channel, and the introduced sample may be discharged from the chamber to the outside through the channel.

상기 챔버는 그의 부피가 변화됨으로써 상기 샘플을 유입 및 배출시키도록 구성될 수 있다.The chamber may be configured to enter and exit the sample by varying its volume.

상기 미세 공간들은 상기 샘플을 상기 테스트 패드들 상에 잔류시킬 수 있다.The microcavities may allow the sample to remain on the test pads.

본 발명의 다른 개념에 따른 분석 방법은, 진단 장치 내로 샘플을 유입시키는 것; 유입된 상기 샘플을 상기 진단 장치 외부로 배출시키는 것; 및 상기 진단 장치에서 발생된 신호를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 상기 진단 장치는 채널부 및 챔버부를 포함할 수 있다. 상기 채널부는: 상기 샘플이 흐르는 채널; 상기 채널 내에 제공되고, 테스트 패드들을 포함하는 테스트 어레이; 및 상기 테스트 어레이를 덮으며, 상기 테스트 패드들을 노출하는 개구부들을 갖는 커버를 포함할 수 있다. 상기 샘플을 유입시키는 것 또는 상기 샘플을 배출시키는 것은, 상기 챔버부의 부피를 변화시키는 것을 포함하고, 상기 유입된 샘플은, 상기 샘플의 배출 후에도 상기 개구부들 내에 잔류하면서 상기 테스트 패드들과 반응할 수 있다.An analysis method according to another concept of the present invention includes introducing a sample into a diagnostic device; discharging the introduced sample to the outside of the diagnostic device; and analyzing the signal generated by the diagnostic device. The diagnostic apparatus may include a channel unit and a chamber unit. The channel unit may include: a channel through which the sample flows; a test array provided in the channel and including test pads; and a cover covering the test array and having openings exposing the test pads. Introducing the sample or discharging the sample may include changing a volume of the chamber part, and the introduced sample may react with the test pads while remaining in the openings even after the sample is discharged. there is.

상기 챔버부의 부피를 변화시키는 것은, 상기 챔버부의 탄성부에 압력을 인가 또는 해제하는 것을 포함할 수 있다.Changing the volume of the chamber part may include applying or releasing pressure to the elastic part of the chamber part.

상기 신호를 분석하는 것은, 광신호 측정 방식을 이용하여 수행될 수 있다.Analyzing the signal may be performed using an optical signal measurement method.

본 발명에 따른 진단 장치는 샘플을 정량적으로 추출할 수 있으며, 샘플을 쉽게 배출할 수 있다. 샘플이 배출된 후에도 미세 공간들 내에 샘플이 잔류하여 신뢰성 높은 분석 결과를 제공할 수 있고 재현성을 증가시킬 수 있다.The diagnostic apparatus according to the present invention can quantitatively extract a sample, and can easily drain the sample. Even after the sample is discharged, the sample remains in the microcavities to provide reliable analysis results and increase reproducibility.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1의 진단 장치의 채널부를 보다 상세히 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 이용한 분석 방법을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 단면도들이다.
도 6은 도 5c의 채널부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a diagnosis apparatus according to embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 .
FIG. 3 is a perspective view for explaining a channel unit of the diagnostic apparatus of FIG. 1 in more detail.
FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 3 .
5A to 5C are cross-sectional views of FIG. 1 for explaining an analysis method using a diagnostic apparatus according to embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating the channel portion of FIG. 5C.
FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 1 for explaining a diagnosis apparatus according to embodiments of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made. However, it is provided so that the disclosure of the present invention is complete through the description of the present embodiments, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 단면도이다. 도 3은 도 1의 진단 장치의 채널부를 보다 상세히 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 도 3의 단면도이다. 1 is a perspective view illustrating a diagnosis apparatus according to embodiments of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 . FIG. 3 is a perspective view for explaining a channel unit of the diagnostic apparatus of FIG. 1 in more detail. FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 3 .

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 진단 장치(100)는 채널부(CHP) 및 챔버부(CBP)를 포함할 수 있다. 진단 장치(100)의 케이스(CA)가 채널부(CHP)의 형태 및 및 챔버부(CBP)의 형태를 정의할 수 있다. 1, 2, 3 and 4 , the diagnostic apparatus 100 according to the present exemplary embodiment may include a channel unit CHP and a chamber unit CBP. The case CA of the diagnostic apparatus 100 may define the shape of the channel part CHP and the shape of the chamber part CBP.

채널부(CHP)는 테스트 어레이(TA), 테스트 어레이(TA)를 덮는 커버(CV) 및 채널(CH)을 포함할 수 있다. 채널(CH)은, 채널부(CHP) 내부의 빈 공간일 수 있다. 채널(CH)은 채널부(CHP)의 케이스(CA)에 의해 정의되는 내부 공간일 수 있다. 채널(CH)은, 채널부(CHP)의 입구(IO)로부터 챔버부(CBP)까지 연장될 수 있다. 채널(CH)은 채널부(CHP)의 장축 방향으로 연장될 수 있다.The channel part CHP may include a test array TA, a cover CV covering the test array TA, and a channel CH. The channel CH may be an empty space inside the channel unit CHP. The channel CH may be an internal space defined by the case CA of the channel unit CHP. The channel CH may extend from the inlet IO of the channel part CHP to the chamber part CBP. The channel CH may extend in the long axis direction of the channel part CHP.

채널(CH) 내에 테스트 어레이(TA)가 제공될 수 있다. 테스트 어레이(TA)는 베이스(BS) 및 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)을 포함할 수 있다. 베이스(BS)는 채널부(CHP)의 장축 방향으로 연장될 수 있다. 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)은 상기 방향을 따라 베이스(BS) 상에 서로 이격되어 배열될 수 있다. 테스트 어레이(TA)의 베이스(BS)는 종이일 수 있다. 다시 말하면, 테스트 어레이(TA)는 종이 기반의 테스트 어레이일 수 있다. A test array TA may be provided in the channel CH. The test array TA may include a base BS and first to fourth test pads PD1-PD4. The base BS may extend in the long axis direction of the channel part CHP. The first to fourth test pads PD1 to PD4 may be arranged to be spaced apart from each other on the base BS along the direction. The base BS of the test array TA may be paper. In other words, the test array TA may be a paper-based test array.

채널(CH) 내에 테스트 어레이(TA)를 덮는 커버(CV)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 커버(CV)는 테스트 어레이(TA)의 베이스(BS)를 덮을 수 있다. 커버(CV)는 복수개의 개구부들(OP)을 포함할 수 있다. 개구부들(OP)은 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)을 각각 노출할 수 있다. 개구부들(OP)은 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4) 상에 미세 공간들(MS)을 정의할 수 있다. 다시 말하면, 각각의 미세 공간들(MS)은, 테스트 패드(PD1-PD4)의 상면 및 개구부(OP)에 의해 정의되는 공간일 수 있다.A cover CV covering the test array TA may be provided in the channel CH. Specifically, the cover CV may cover the base BS of the test array TA. The cover CV may include a plurality of openings OP. The openings OP may expose the first to fourth test pads PD1 to PD4, respectively. The openings OP may define microcavities MS on the first to fourth test pads PD1 to PD4 . In other words, each of the microcavities MS may be a space defined by the upper surface of the test pads PD1-PD4 and the opening OP.

미세 공간들(MS) 각각의 부피는, 이에 대응하는 테스트 패드(PD1-PD4)의 부피의 0.3 배 내지 2 배일 수 있다. 미세 공간들(MS)은 채널(CH)과 연통되어, 하나의 빈 공간을 구성할 수 있다. 일 예로, 미세 공간들(MS)은 채널(CH)의 아래에 제공될 수 있다. 미세 공간들(MS)은 채널(CH)과 수직적으로 중첩될 수 있다. The volume of each of the microcavities MS may be 0.3 to 2 times the volume of the corresponding test pads PD1-PD4. The microcavities MS may communicate with the channel CH to constitute one empty space. For example, the microcavities MS may be provided under the channel CH. The microcavities MS may vertically overlap the channel CH.

도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 채널부(CHP)의 케이스(CA)는 상부(UP) 및 하부(LP)를 포함할 수 있다. 테스트 어레이(TA) 및 커버(CV)가 케이스(CA)의 하부(LP) 상에 배치될 수 있다.Referring back to FIGS. 3 and 4 , the case CA of the channel part CHP may include an upper part UP and a lower part LP. The test array TA and the cover CV may be disposed on the lower portion LP of the case CA.

입구(IO)에 인접하는 상부(UP)의 제1 단(EN1)은 입구(IO)에 인접하는 하부(LP)의 제2 단(EN2)과 수직적으로 정렬되지 않을 수 있다. 다시 말하면, 하부(LP)의 제2 단(EN2)은 상부(UP)의 제1 단(EN1)에 비해 외부로 더 돌출될 수 있다. 상부(UP)의 제1 단(EN1)과 하부(LP)의 제2 단(EN2)을 잇는 가상 선(VL)은, 하부(LP)와 제1 각도(θ)를 이룰 수 있다. 제1 각도(θ)는 90도 보다 작을 수 있다.The first end EN1 of the upper portion UP adjacent to the inlet IO may not be vertically aligned with the second end EN2 of the lower portion LP adjacent to the inlet IO. In other words, the second end EN2 of the lower portion LP may protrude more outward than the first end EN1 of the upper portion UP. The virtual line VL connecting the first end EN1 of the upper portion UP and the second end EN2 of the lower portion LP may form a first angle θ with the lower portion LP. The first angle θ may be less than 90 degrees.

제1 각도(θ)가 90도 보다 작아짐으로써, 제1 각도(θ)가 90도인 경우에 비해 입구(IO)의 면적이 더 증가될 수 있다. 다시 말하면, 입구(IO)의 면적이 증가되어 샘플의 유입 및 배출이 보다 원활해질 수 있다. As the first angle θ becomes smaller than 90 degrees, the area of the inlet IO may be further increased compared to the case where the first angle θ is 90 degrees. In other words, the area of the inlet IO is increased, so that inflow and outflow of the sample may be smoother.

커버(CV)의 개구부들(OP)의 크기는 서로 다를 수 있다. 다시 말하면, 미세 공간들(MS)의 부피는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 테스트 패드(PD1) 상의 개구부(OP)는 제1 폭(W1)을 가질 수 있고, 제2 테스트 패드(PD2) 상의 개구부(OP)는 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 더 클 수 있다. 따라서, 제1 테스트 패드(PD1) 상의 미세 공간(MS)의 부피는 제2 테스트 패드(PD2) 상의 미세 공간(MS)의 부피보다 더 클 수 있다. The sizes of the openings OP of the cover CV may be different from each other. In other words, the volumes of the microcavities MS may be different from each other. For example, the opening OP on the first test pad PD1 may have a first width W1 , and the opening OP on the second test pad PD2 may have a second width W2 . there is. The first width W1 may be greater than the second width W2 . Accordingly, the volume of the microcavity MS on the first test pad PD1 may be greater than the volume of the microcavity MS on the second test pad PD2 .

액체 상태의 샘플이 채널(CH)의 내부를 흐를 수 있다. 채널(CH)을 흐르는 샘플이 미세 공간들(MS)에 유입될 수 있다. 미세 공간들(MS)에 채워진 샘플과 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)간에 반응이 일어나고, 이로써 타겟 물질의 분석이 수행될 수 있다.A sample in a liquid state may flow through the channel CH. A sample flowing through the channel CH may be introduced into the microcavities MS. A reaction occurs between the sample filled in the microcavities MS and the first to fourth test pads PD1-PD4, whereby the target material may be analyzed.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 챔버부(CBP)는 부피가 변화될 수 있는 챔버(CB) 및 챔버(CB) 주위의 탄성부(EB)를 포함할 수 있다. 챔버(CB)는 챔버부(CBP) 내부의 빈 공간일 수 있다. 챔버(CB)는 챔버부(CBP)의 케이스(CA)에 의해 정의되는 내부 공간일 수 있다. 챔버(CB)는 채널부(CHP)의 채널(CH)과 연통될 수 있다. 챔버(CB)는 채널부(CHP)의 채널(CH)과 유체적으로 연결(fluidly connected)될 수 있다. 다시 말하면, 채널(CH)과 챔버(CB)는, 진단 장치(100) 내부의 하나의 빈 공간일 수 있다. 입구(IO) 및 채널(CH)을 통해 유입된 샘플이 챔버(CB) 내에 채워질 수 있다. 챔버(CB) 내에 채워진 샘플이 채널(CH) 및 입구(IO)를 통해 배출될 수 있다. Referring back to FIGS. 1 and 2 , the chamber part CBP may include a chamber CB whose volume can be changed and an elastic part EB around the chamber CB. The chamber CB may be an empty space inside the chamber part CBP. The chamber CB may be an internal space defined by the case CA of the chamber part CBP. The chamber CB may communicate with the channel CH of the channel part CHP. The chamber CB may be fluidly connected to the channel CH of the channel part CHP. In other words, the channel CH and the chamber CB may be one empty space inside the diagnostic apparatus 100 . A sample introduced through the inlet IO and the channel CH may be filled in the chamber CB. The sample filled in the chamber CB may be discharged through the channel CH and the inlet IO.

탄성부(EB)는 탄성 물질 또는 유연 물질로 이루어질 수 있다. 탄성부(EB)는 챔버(CB)를 완전히 둘러싸거나 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 탄성부(EB)를 통해 외부에서 압력이 가해질 경우, 탄성부(EB)의 형태가 변화될 수 있다. 이로써, 탄성부(EB)에 의해 정의되는 챔버(CB)의 형태가 변화될 수 있다. 다시 말하면, 탄성부(EB)에 의해 챔버(CB)의 부피가 변화될 수 있다. The elastic part EB may be made of an elastic material or a flexible material. The elastic part EB may completely or partially surround the chamber CB. When pressure is applied from the outside through the elastic part EB, the shape of the elastic part EB may be changed. Accordingly, the shape of the chamber CB defined by the elastic part EB may be changed. In other words, the volume of the chamber CB may be changed by the elastic part EB.

진단 장치(100)의 케이스(CA), 커버(CV) 및 탄성부(EB)는 서로 동일한 물질을 포함하거나, 또는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 케이스(CA)는 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)에서 발생하는 광신호를 통과시킬 수 있는 투명 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이스(CA), 커버(CV) 및 탄성부(EB)는, 각각 독립적으로, COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), COP(cyclo olefin polymer), LCP (liquid Crystalline Polymers), PDMS(polydimethylsiloxane), PA(polyamide), PE(polyethylene), PI(polyimide), PP(polypropylene), PPE(polyphenylene ether), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PEEK(polyetheretherketone), PES(polyethylenephthalate), PET(polyethylenephthalate), PTFE(polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PBT(polybutyleneterephthalate), FEP(fluorinated ethylenepropylene), PFA(perfluoralkoxyalkane) 및 Epoxy로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 포함할 수 있다. 원 플라스틱 기판은 사출성형(Injection Molding), 핫엠보싱(Hot Embossing), 캐스팅(Casting), 광성형(Stereolithography), 레이저 어블레이션(Laser Ablation), 쾌속조형(Rapid Prototyping), 실크스크린뿐만 아니라, NC(Numerical Control) 머시닝과 같은 전통적인 기계가공법 또는 포토리소그래피(Photolithography)와 식각을 이용한 반도체가공법으로 제작될 수 있다. The case CA, the cover CV, and the elastic part EB of the diagnostic apparatus 100 may include the same material or different materials. The case CA may include a transparent material capable of passing optical signals generated from the first to fourth test pads PD1 to PD4. For example, the case CA, the cover CV, and the elastic part EB are each independently, COC (cyclo olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), COP (cyclo olefin polymer), LCP (liquid crystalline polymers), PDMS (polydimethylsiloxane), PA (polyamide), PE (polyethylene), PI (polyimide), PP (polypropylene), PPE (polyphenylene ether), PS (polystyrene), POM (polyoxymethylene), PEEK (polyetheretherketone) ), PES (polyethylenephthalate), PET (polyethylenephthalate), PTFE (polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinylchloride), PVDF (polyvinylidene fluoride), PBT (polybutyleneterephthalate), FEP (fluorinated ethylenepropylene), PFA (perfluoralkoxyalkane) and epoxy selected from the group consisting of at least one polymer. Raw plastic substrates are injection molding, hot embossing, casting, stereolithography, laser ablation, rapid prototyping, silk screen, as well as NC (Numerical Control) It can be manufactured by a traditional machining method such as machining or a semiconductor processing method using photolithography and etching.

본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치(100)는, 테스트 스트립 칩, 유린 스트립, 단백질 칩, DNA 칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석시스템 및 미세 생화학 반응기와 같은 랩온어칩 바이오 소자에 사용될 수 있다. The diagnostic apparatus 100 according to embodiments of the present invention is applied to a lab-on-a-chip bio device such as a test strip chip, a Urin strip, a protein chip, a DNA chip, a drug delivery system, a micro biological/chemical analysis system, and a micro biochemical reactor. can be used

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 이용한 분석 방법을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 단면도들이다. 도 6은 도 5c의 채널부를 나타낸 단면도이다. 5A to 5C are cross-sectional views of FIG. 1 for explaining an analysis method using a diagnostic apparatus according to embodiments of the present invention. 6 is a cross-sectional view illustrating the channel portion of FIG. 5C.

도 5a를 참조하면, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 진단 장치(100)가 제공될 수 있다. 진단 장치(100)의 탄성부(EB)를 가압할 수 있다. 이로써, 챔버부(CBP) 내의 챔버(CB)의 부피가 줄어들 수 있다. 탄성부(EB)가 가압된 상태로, 진단 장치(100)의 입구(IO)를 샘플과 접촉시킬 수 있다. 샘플은 액체 상태일 수 있다. 샘플은 인체 또는 동물로부터 추출된 체액일 수 있고, 예를 들어 혈액 또는 소변일 수 있다. 샘플은 용기에 담긴 상태일 수 있다. 또는 샘플은 흐르는 상태일 수도 있다.Referring to FIG. 5A , the diagnostic apparatus 100 described above with reference to FIGS. 1 and 2 may be provided. The elastic part EB of the diagnostic apparatus 100 may be pressed. Accordingly, the volume of the chamber CB in the chamber part CBP may be reduced. While the elastic part EB is pressed, the inlet IO of the diagnostic apparatus 100 may be in contact with the sample. The sample may be in a liquid state. The sample may be a bodily fluid extracted from a human body or an animal, for example blood or urine. The sample may be in a state contained in a container. Alternatively, the sample may be in a flowing state.

도 5b를 참조하면, 진단 장치(100)의 입구(IO)와 샘플간의 접촉을 유지한 상태에서, 탄성부(EB)에 가하는 압력을 해제할 수 있다. 탄성부(EB)에 가하는 압력이 해제되면서, 탄성부(EB)는 초기 형태로 복원될 수 있다. 이로써, 챔버(CB)의 부피는 초기 부피로 증가할 수 있다.Referring to FIG. 5B , the pressure applied to the elastic part EB may be released while maintaining the contact between the inlet IO of the diagnostic apparatus 100 and the sample. As the pressure applied to the elastic part EB is released, the elastic part EB may be restored to its initial shape. Accordingly, the volume of the chamber CB may increase to the initial volume.

탄성부(EB)에 가하는 압력이 해제되면서 진단 장치(100) 내부의 압력이 감소될 수 있다. 이로써, 입구(IO)를 통해 샘플이 진단 장치(100) 내부로 유입될 수 있다. 다시 말하면, 챔버(CB)의 부피가 증가함에 따라 증가된 부피만큼 샘플이 진단 장치(100) 내부로 유입될 수 있다.As the pressure applied to the elastic part EB is released, the internal pressure of the diagnostic apparatus 100 may be reduced. Accordingly, the sample may be introduced into the diagnostic apparatus 100 through the inlet IO. In other words, as the volume of the chamber CB increases, the sample may be introduced into the diagnostic apparatus 100 by the increased volume.

입구(IO)를 통해 유입된 샘플(ISA)은, 채널(CH)을 통해 챔버(CB)로 흐를 수 있다. 유입된 샘플(ISA)이 챔버(CB)를 완전히 또는 부분적으로 채울 수 있다. 유입된 샘플(ISA)이 채널(CH)을 채울 수 있다. 유입된 샘플(ISA)이 채널(CH)과 연통된 미세 공간들(MS)을 채울 수 있다. The sample ISA introduced through the inlet IO may flow into the chamber CB through the channel CH. The incoming sample (ISA) may completely or partially fill the chamber (CB). The incoming sample (ISA) may fill the channel (CH). The introduced sample (ISA) may fill the microcavities (MS) communicating with the channel (CH).

본 실시예에 따른 진단 장치(100)는, 챔버(CB)의 부피 변화를 통해 목적하는 양 만큼의 샘플을 진단 장치(100) 내부로 추출할 수 있다. 다시 말하면, 목적하는 샘플량에 맞게 챔버부(CBP)를 설계함으로써, 정량적으로 샘플을 추출할 수 있다. 예를 들어, 진단 장치(100) 내로 유입된 샘플의 양은 1 μL 내지 10,000 μL의 범위 내에서 조절될 수 있다. The diagnostic apparatus 100 according to the present exemplary embodiment may extract a desired amount of a sample into the diagnostic apparatus 100 by changing the volume of the chamber CB. In other words, by designing the chamber unit CBP according to a desired sample amount, a sample can be quantitatively extracted. For example, the amount of the sample introduced into the diagnostic apparatus 100 may be adjusted within the range of 1 μL to 10,000 μL.

도 5c 및 도 6을 참조하면, 진단 장치(100) 내로 샘플의 유입이 완료된 후 진단 장치(100)를 상기 용기에 담긴 샘플 또는 상기 흐르는 샘플로부터 이격시킬 수 있다. 탄성부(EB)를 다시 가압하여 챔버(CB)의 부피를 줄일 수 있다. 이에 따라 진단 장치(100) 내에 유입된 샘플(ISA)이 입구(IO)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어, 진단 장치(100) 내로 샘플이 유입되고 수 초가 지난 이후에 진단 장치(100) 내에 유입된 샘플(ISA)을 외부로 배출할 수 있다.5C and 6 , after the introduction of the sample into the diagnostic apparatus 100 is completed, the diagnostic apparatus 100 may be separated from the sample contained in the container or the flowing sample. The volume of the chamber CB may be reduced by pressing the elastic part EB again. Accordingly, the sample ISA introduced into the diagnostic apparatus 100 may be discharged to the outside through the inlet IO. For example, after several seconds have elapsed after the sample is introduced into the diagnostic apparatus 100 , the sample ISA introduced into the diagnostic apparatus 100 may be discharged to the outside.

미세 공간들(MS)에 채워진 샘플은 외부로 배출되지 않고 미세 공간들(MS) 내에 잔류할 수 있다. 다시 말하면, 잔류하는 샘플(RSA)이 각각의 미세 공간들(MS)을 채울 수 있다. 미세 공간들(MS)의 부피가 서로 다를 수 있기 때문에, 잔류하는 샘플(RSA)의 양은 미세 공간들(MS)마다 서로 다를 수 있다. The sample filled in the microcavities MS may remain in the microcavities MS without being discharged to the outside. In other words, the remaining sample RSA may fill each of the microcavities MS. Since the volumes of the microcavities MS may be different from each other, the amount of the remaining sample RSA may be different for each microcavity MS.

진단 장치(100) 내에 유입된 샘플(ISA)이 배출되어도 잔류하는 샘플(RSA)은 그대로 미세 공간들(MS)을 채우기 때문에, 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)에 고정되어 있는 검출 물질들이 샘플과 함께 배출되는 것이 방지될 수 있다. 상기 검출 물질은 샘플 내의 타겟 물질과 특이적으로 결합할 수 있는 물질 또는 화학 반응이 이루어지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 검출 물질은 효소, 단백질 및/또는 각종 화학 물질을 포함할 수 있다. Even when the sample ISA introduced into the diagnostic apparatus 100 is discharged, the remaining sample RSA fills the microcavities MS as it is, so that the sample RSA is fixed to the first to fourth test pads PD1-PD4. Detectable substances can be prevented from being discharged with the sample. The detection material may include a material capable of specifically binding to a target material in the sample or a material undergoing a chemical reaction. For example, the detection material may include an enzyme, a protein, and/or various chemical substances.

미세 공간들(MS) 내의 잔류하는 샘플(RSA)은 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)을 충분히 적실 수 있다(wetting). 미세 공간들(MS) 내의 잔류하는 샘플(RSA)은 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)과의 반응이 충분히 일어날 때까지 유지될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 진단 장치(100)는, 종래 검사지를 직접 샘플에 ?Ъ? 분석을 진행하는 방식에 비해 신뢰성 높은 분석 결과를 제공하며 재현성을 증가시킬 수 있다.The sample RSA remaining in the microcavities MS may sufficiently wet the first to fourth test pads PD1-PD4. The sample RSA remaining in the microcavities MS may be maintained until a sufficient reaction with the first to fourth test pads PD1 to PD4 occurs. Therefore, in the diagnosis apparatus 100 according to the present embodiment, the conventional test strip is directly applied to the sample by ?Ъ? Compared to the analysis method, it provides reliable analysis results and can increase reproducibility.

미세 공간들(MS) 각각의 부피는, 이에 대응하는 테스트 패드(PD1-PD4)가 최적의 검사 결과를 보여줄 수 있는 샘플의 양과 동일하도록 설계될 수 있다. 따라서, 미세 공간들(MS)에 채워진 샘플과 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)이 설계된 반응량만큼 반응할 수 있고, 이에 따라 신뢰성 높은 분석 결과를 제공할 수 있다.A volume of each of the microcavities MS may be designed such that the corresponding test pads PD1-PD4 have the same amount of sample that can show an optimal test result. Accordingly, the sample filled in the microcavities MS and the first to fourth test pads PD1 to PD4 may react by the designed reaction amount, thereby providing a highly reliable analysis result.

샘플을 외부로 배출한 이후 10초 내지 100초 사이에 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)에서 발생한 신호를 측정하여 분석 결과를 얻을 수 있다. 상기 신호를 측정하는 것은 광신호 측정 방식를 이용할 수 있다. 구체적으로, 광신호 측정 방식은 광 감지기(LDE)를 통해 수행될 수 있다. 광 감지기(LDE)는 각각의 제1 내지 제4 테스트 패드들(PD1-PD4)에서 발생한 광신호(LS, 예를 들어, 가시광선)를 수신할 수 있다. 광 감지기(LDE)에서 수신된 광신호(LS )를 분석하여, 상기 분석 결과를 얻을 수 있다.An analysis result may be obtained by measuring signals generated from the first to fourth test pads PD1-PD4 between 10 and 100 seconds after the sample is discharged to the outside. Measuring the signal may use an optical signal measuring method. Specifically, the optical signal measurement method may be performed through a light detector (LDE). The light detector LDE may receive an optical signal LS (eg, visible light) generated from each of the first to fourth test pads PD1 to PD4 . By analyzing the light signal LS received from the light detector LDE, the analysis result may be obtained.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 진단 장치를 설명하기 위한 것으로, 도 1의 단면도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도1 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 1 for explaining a diagnosis apparatus according to embodiments of the present invention. In the present embodiment, detailed descriptions of technical features overlapping with those previously described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted, and differences will be described in detail.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 진단 장치(100)는 채널부(CHP) 및 챔버부(CBP)를 포함할 수 있다. 채널부(CHP)는 챔버부(CBP)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 다시 말하면, 채널부(CHP)의 제1 케이스(CA1)와 챔버부(CBP)의 제2 케이스(CA2)는 일체가 아닌 서로 분리된 구성일 수 있다. 제1 케이스(CA1)와 제2 케이스(CA2)는 서로 동일한 물질을 포함할 수 있고, 또는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the diagnostic apparatus 100 according to the present embodiment may include a channel unit CHP and a chamber unit CBP. The channel part CHP may be detachably coupled to the chamber part CBP. In other words, the first case CA1 of the channel unit CHP and the second case CA2 of the chamber unit CBP may be separated from each other instead of being integral with each other. The first case CA1 and the second case CA2 may include the same material or different materials.

앞서 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 샘플의 분석이 종료될 경우, 채널부(CHP)는 챔버부(CBP)와 분리될 수 있다. 샘플 분석이 완료된 채널부(CHP)는 페기될 수 있고, 새로운 채널부(CHP)가 챔버부(CBP)와 다시 결합될 수 있다. When the analysis of the sample described above with reference to FIGS. 5A to 5C is finished, the channel part CHP may be separated from the chamber part CBP. The channel part CHP on which the sample analysis is completed may be discarded, and a new channel part CHP may be combined with the chamber part CBP again.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (12)

채널부 및 챔버부를 포함하되,
상기 채널부는:
샘플이 흐르는 채널;
상기 채널 내에 제공되고, 테스트 패드들을 포함하는 테스트 어레이; 및
상기 테스트 어레이를 덮으며, 상기 테스트 패드들을 노출하는 개구부들을 갖는 커버를 포함하고,
상기 챔버부는 상기 채널과 연결된 챔버를 포함하며,
상기 개구부들은 상기 테스트 패드들 상에 미세 공간들을 정의하고,
상기 미세 공간들은 상기 샘플을 상기 테스트 패드들 상에 잔류시키는 진단 장치.
Including a channel portion and a chamber portion,
The channel part:
the channel through which the sample flows;
a test array provided in the channel and including test pads; and
a cover covering the test array and having openings exposing the test pads;
The chamber unit includes a chamber connected to the channel,
the openings define microcavities on the test pads;
The microcavities allow the sample to remain on the test pads.
 제1항에 있어서,
상기 채널부는 상기 샘플이 유입 및 배출되는 입구를 포함하고,
상기 채널부의 케이스의 상부는 상기 입구에 인접하는 제1 단을 갖고,
상기 채널부의 케이스의 하부는 상기 입구에 인접하는 제2 단을 가지며,
상기 제2 단은 상기 제1 단에 비해 외부로 더 돌출된 진단 장치.
According to claim 1,
The channel portion includes an inlet through which the sample is introduced and discharged,
The upper portion of the case of the channel portion has a first end adjacent to the inlet,
A lower portion of the case of the channel portion has a second end adjacent to the inlet,
The second end protrudes more outward than the first end.
 제1항에 있어서,
상기 챔버부는 상기 챔버 주위의 탄성부를 더 포함하고,
상기 탄성부에 가해지는 압력에 따라 상기 챔버의 부피가 변화되는 진단 장치.
According to claim 1,
The chamber part further comprises an elastic part around the chamber,
A diagnostic apparatus in which the volume of the chamber is changed according to the pressure applied to the elastic part.
 제1항에 있어서,
상기 채널부는 상기 챔버부에 분리 가능하게 결합되는 진단 장치.
According to claim 1,
and the channel unit is detachably coupled to the chamber unit.
 제1항에 있어서,
상기 테스트 패드들 중 제1 테스트 패드 상의 상기 미세 공간의 부피는, 상기 테스트 패드들 중 제2 테스트 패드 상의 상기 미세 공간의 부피와 다른 진단 장치.
According to claim 1,
A volume of the microcavity on a first test pad of the test pads is different from a volume of the microcavity on a second test pad of the test pads.
 제1항에 있어서,
상기 미세 공간들 각각의 부피는, 그에 대응하는 상기 테스트 패드의 부피의 0.3 배 내지 2 배인 진단 장치.
According to claim 1,
The volume of each of the microcavities is 0.3 to 2 times the volume of the corresponding test pad.
 제1항에 있어서,
상기 샘플은 상기 채널을 통해 상기 챔버 내로 유입되고,
유입된 상기 샘플은 상기 챔버로부터 상기 채널을 통해 외부로 배출되는 진단 장치.
According to claim 1,
The sample is introduced into the chamber through the channel,
The introduced sample is discharged from the chamber to the outside through the channel.
 제1항에 있어서,
상기 챔버는 그의 부피가 변화됨으로써 상기 샘플을 유입 및 배출시키도록 구성되는 진단 장치.
According to claim 1,
wherein the chamber is configured to introduce and discharge the sample by changing its volume.
 삭제delete 진단 장치 내로 샘플을 유입시키는 것;
유입된 상기 샘플을 상기 진단 장치 외부로 배출시키는 것; 및
상기 진단 장치에서 발생된 신호를 분석하는 것을 포함하되,
상기 진단 장치는 채널부 및 챔버부를 포함하고,
상기 채널부는:
상기 샘플이 흐르는 채널;
상기 채널 내에 제공되고, 테스트 패드들을 포함하는 테스트 어레이; 및
상기 테스트 어레이를 덮으며, 상기 테스트 패드들을 노출하는 개구부들을 갖는 커버를 포함하며,
상기 샘플을 유입시키는 것 또는 상기 샘플을 배출시키는 것은, 상기 챔버부의 부피를 변화시키는 것을 포함하고,
상기 유입된 샘플은, 상기 샘플의 배출 후에도 상기 개구부들 내에 잔류하면서 상기 테스트 패드들과 반응하는 분석 방법.
introducing a sample into the diagnostic device;
discharging the introduced sample to the outside of the diagnostic device; and
Including analyzing the signal generated by the diagnostic device,
The diagnostic device includes a channel unit and a chamber unit,
The channel part:
a channel through which the sample flows;
a test array provided in the channel and including test pads; and
a cover covering the test array and having openings exposing the test pads;
introducing the sample or discharging the sample comprises changing the volume of the chamber part;
An analysis method in which the introduced sample reacts with the test pads while remaining in the openings even after the sample is discharged.
 제10항에 있어서,
상기 챔버부의 부피를 변화시키는 것은, 상기 챔버부의 탄성부에 압력을 인가 또는 해제하는 것을 포함하는 분석 방법.
11. The method of claim 10,
Changing the volume of the chamber part, analysis method comprising applying or releasing pressure to the elastic part of the chamber part.
 제10항에 있어서,
상기 신호를 분석하는 것은, 광신호 측정 방식을 이용하여 수행되는 분석 방법.11. The method of claim 10,
Analyzing the signal is an analysis method performed using an optical signal measurement method.
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