KR102399411B1 - 일회용 분리칩 - Google Patents

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Abstract

혼합 용액 속에 존재하는 마그네틱 비드를 자력을 이용하여 분리할 때 사용하는 일회용 분리칩에 관한 것이다.
본 발명은 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및 상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며, 상기 분리칩은, 튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및 상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재를 포함하며, 상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되는 일회용 분리칩을 제공한다.

Description

일회용 분리칩{Disposable Separation Chip}
본 발명은 일회용 분리칩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼합 용액 속에 존재하는 마그네틱 비드를 자력을 이용하여 분리할 때 사용하는 일회용 분리칩에 관한 것이다.
혈액은 사람 또는 동물의 혈관을 순환하고, 폐에서 받아들인 산소를 조직세포로 운반하며, 이산화탄소를 조직으로부터 폐로 운반하여 밖으로 방출시킨다. 또한, 혈액은 소화관에서 흡수된 영양소를 장기나 조직 세포로 운반하고, 조직의 분해 산물인 생체의 불필요한 물질을 신장으로 운반하여 몸 밖으로 배출시키며, 내분비선에서 분비된 호르몬을 작용 기관과 조직으로 운반한다.
한편 순환암세포란 암 환자의 말초 혈액(peripheral blood)에 존재하는 암세포를 통칭하며 원발 병소 또는 전이 병소로부터 탈락된 암세포들이다. 이러한 순환암세포는 암 진단, 치료 예후 분석, 미세전이 분석 등에 있어서 유력한 바이오 마커(bio-marker)로 기대되고 있다. 뿐만 아니라 기존의 암 진단 방법에 비해 순환암세포 분석은 비침습(non-invasive)방법이라는 장점을 갖고 있기 때문에 미래의 암진단 방법으로 매우 유망하다.
하지만 순환암세포는 혈액 중 분포 비율이 전체 세포 10억개 당 암세포 1개 또는 백혈구 106~107개 당 암세포 1개 수준으로 매우 낮기 때문에 정확한 분석이 매우 어려우며 매우 정교한 분석 방법을 필요로 한다.
현재 암진단, 혈액세포 분석 등에서 사용하는 세포 분리 방법에서의 가장 큰 이슈는 바로 생산성과 효율성이다. 즉, 빠른 분리 속도 및 높은 분리 효율 등이 요구된다.
기존 기술들은 생산성의 이슈를 만족하기 위해 주로 기계적 구조물을 통해 세포를 걸러 내는 방식을 사용한 바 있다. 다른 한편으로는 전기장, 밀도 등을 이용하여 분리를 하는 방법이 개시 된 바 있으나, 대부분 생산성이 이슈를 만족하지 못하는 한계가 있다. 또한, 기계적 구조물을 사용하는 경우, 세포가 구조물에 부착되어 버리거나, 분리된 세포를 다시 추출하는게 곤란하다는 문제가 발생한다. 따라서, 세포 분리 속도는 높으나, 분리 효율이 떨어지는 부가적인 문제점을 안고 있다.
이와 같은 기계적 구조물을 이용하는 세포 분리 방법의 문제점을 해결하기 위해 자성을 이용하는 세포 분리 방법이 개시된 바 있다.
먼저 암세포에 특이반응하는 항체가 결합된 자성 나노입자(이를 마그네틱 비드라 한다.)와 검사하고자 하는 혈액을 혼합하여 자성 나노 입자가 결합된 암세포들을 포함하는 혼합 용액을 제조한다. 채널이 형성된 칩에 혼합 용액과 완충 용액(버퍼, 예를 들어 증류수)을 흘려 넣어 유체의 점도에 맞게 각각의 흐름을 제어하고, 자석을 구동하여 혈중 암세포를 혈액으로부터 분리하는 종래의 기술 가운데 와이어 패턴을 이용하는 기술(선행기술 1)은 다음과 같다.
즉, 선행기술 1은 강자성 와이어가 분리용 미소 유체 채널부의 채널 표면으로부터 이격되도록 구성한다. 자성 구조체로서 강자성 와이어를 포함하는 하부 칩 구성을 갖는다. 참고로 강자성 와이어 합금에는 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 조합이 사용된다. 미세 유체 채널 패턴은 상부 칩에 형성된다. 강자성 와이어를 포함하는 하부 칩과는 UV 접착 또는 플라즈만 접착으로 일체로 접합함으로써 자기 유동을 이용 한 미세입자 분리 및 포획을 위한 장치가 완성된다.
다만 선행기술 1의 경우 다음과 같은 문제점이 있다
1) 선행기술 1에 쓰이는 칩의 경우 기본적으로 반도체 기술이 적용된 와이어 패턴을 사용한다.
즉, 포토리지스트를 제거하고, 에폭시 접착제를 도포하고 표면을 평탄하게 함으로써 자성 구조체로서 강자성 와이어를 포함하는 하부 칩을 제조하는 공정이 포함되므로, 칩의 제조 단가가 매우 높다.
2) 한번 사용한 칩을 재활용하기 위해 세척을 하는 과정에서 칩 내부를 세척하는 경우, 와이어 패턴의 손상 및 세척 후 잔여물의 존재가 문제된다.
3) 칩 세척 과정에서 칩의 내부에 남는 잔여물은 마그네틱 비드 분리시 방해물로 작용한다.
4) 상부 칩을 제조할 때 반도체 기술이나 MEMS 기술이 사용되므로 그 제작이 복잡하며 생산단가가 높다.
5) 상부 칩과 하부 칩을 UV 접착 또는 플라즈마 접착 등의 방식을 통해 일체로 접합함으로써, 상부 칩과 하부칩을 분리하기 곤란하다.
따라서 이러한 문제점을 개선하기 위한 새로운 분리칩이 필요한 실정이다.
(0001) 대한민국 공개특허 제10-2015-0058955호 (0002) 대한민국 등록특허 제 10-1700228호
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 칩의 제조 단가가 낮아 경제적인 일회용 분리칩을 제공하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및 상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며, 상기 분리칩은, 튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및 상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재를 포함하며, 상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되는 일회용 분리칩을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합부는, 상기 상판의 상면에 형성되는 함입부; 상기 함입부의 내부에 위치하며, 상기 튜빙의 내부에 삽입되는 파이프부; 및 상기 파이프부의 내주면이 연장되어 상기 관로와 연통되도록 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 파이프부는 상기 상판의 상면과 예각을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 파이프부의 외주면에는 상기 튜빙과 동일하거나 큰 직경을 가지는 스토퍼부가 형성되어 상기 튜빙이 일정한 깊이로 삽입될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명은 또한 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및 상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며, 상기 분리칩은, 튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및 상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재를 포함하며, 상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되고, 상기 상판의 하부에는 요홈 형상의 관로가 형성된 일회용 분리칩을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 상판의 하면은, 곡률반경이 500~1000mm인 곡면으로 제작되어 중앙부의 두께가 양측면의 두께에 비하여 두껍게 제작될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상판의 양측면 상단 및 하단에는 상기 분리칩을 상기 하부칩 방향으로 압착하는 압착수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관로는 제1관로와 상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하며, 제1부와 상기 제1부와 연통되는 제2부를 포함하는 제2관로를 포함하여 이루어지되, 상기 제1부는 상기 제2부와 가까워질수록 폭이 증가하며, 상기 제2부는 제2관로와 연통하는 제3관로와 가까워질수록 폭이 감소하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관로는 제1관로와 상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하는 제2관로를 포함하여 이루어지되, 상기 제2관로는 원호 형상을 갖도록 형성하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관로는 제1관로와 상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하는 제2관로를 포함하여 이루어지며, 상기 제1관로 또는 상기 제2관로 상에 다수 개의 턱이 위치하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 턱은 제1턱과 상기 제1턱의 아래 또는 옆에 위치하는 제2턱을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관로 상에 필터가 위치할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터는 상기 관로와 연통되며, 일정한 공간을 형성할 수 있다.
본 발명은 또한, 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및 상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며, 상기 분리칩은, 튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및 상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재를 포함하며, 상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되고, 상기 상판의 하부에는 요홈 형상의 관로가 형성되고, 상기 하부칩 및 상기 분리칩은 플라스틱으로 제작될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라스틱은 투명 폴리카보네이트일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 일회용 분리칩을 포함하는 미세유체 기반 진단 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 미세유체 기반 진단 시스템은, 버퍼용액 또는 미세유체를 공급하는 유체공급부; 상기 유체공급부에서 공급되는 유체에 포함되어 있는 버블을 제거하는 미세유체 버블트랩; 상기 미세유체 버블트랩을 통과한 유체를 혼합 및 분리하는 분리칩; 및 상기 분리칩을 통과한 미세유체를 분석하는 진단수단;및 상기 진단시스템을 제어하는 진단시스템 제어장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 일회용 분리칩은 다음과 같은 장점이 있다.
(1) 상부 칩과 하부 칩이 분리되므로, 검사가 완료된 후 상부 칩만을 폐기하며, 세척 공정이 불필요하다.
(2) 상부 칩을 반도체 기술이나 MEMS 기술이 아닌 비교적 간단한 방법으로 제작할 수 있으므로 생산비가 절감되며, 대량 생산이 용이하여 경제적이다.
(3) 일 회 사용한 후 폐기하므로, 잔류물에 의한 검사 오류의 문제가 발생하지 않는다.
(4) 대량 생산이 가능함에 따라 본 발명의 일회용 분리칩은 일정한 품질을 보장할 수 있다.
(5) 상부 칩에 형성된 파이프를 통해 채널 내부로 유체가 흘려 들어가므로, 채널 내부로의 유체 주입이 안정적이며, tubing의 흔들림이 유체 흐름에 영향을 미치지 않는다.
(6) 상부 칩에 형성된 파이프에 각도를 형성함으로써, 칩의 내구성이 향상된다.
(7) 튜빙의 삽입부를 일체형으로 제작하고 있으므로, 결합부에서 살생할 수 있는 세포(Cell)의 유실을 최소화할 수 있다.
(8) 상판에 관로를 일체화하여 제작함에 따라 제작비용에 절감될 수 있으며, 관로형성에 사용되는 부재의 오접착에 의한 분리칩의 불량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 분리칩의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 분리칩의 상부 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 결합부의 형상을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 일회용 분리칩과 하부칩이 결합한 경우의 평면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 하부칩의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 일회용 분리칩의 관로가 확장하는 경우의 평면도를 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 일회용 분리칩의 관로가 다중으로 분기되는 경우의 평면도를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 일회용 분리칩의 필터가 형성된 경우의 평면도와 단면도를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 진단시스템의 구성을 간략히 나타낸 것이다.
도 12 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 분리칩의 형상을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구현예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 기술의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 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.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1 ” 또는“제2 ” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
본 발명은 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및 상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며, 상기 분리칩은, 튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및 상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재를 포함하며, 상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되는 일회용 분리칩에 관한 것이다.
먼저 일회용 분리칩은 상판(100)과 제1부재(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 상판(100)은 높이가 낮은 직사각형 판재와 유사하도록 제작될 수 있다.
상기 제1부재(110)는 두께가 길이와 폭에 비해 매우 얇게 형성되는 판과 유사하며, 필름 또는 테이프로 제작될 수도 있다.
상기 상판(100)의 하부에는 상기 제1부재(110)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로는 상판(100)의 하면 위치하는 접착제를 통하여 상기 제1부재(110)는 상기 상판(100)과 결합될 수 있다. 이때 상기 상판(100)의 하면에는 관로(150)가 형성되어 있으므로, 상기 상판의 하면에는 상기 관로(150)를 제외한 부분에만 상기 접착제가 도포될 수 있으며, 이를 통하여 상기 관로(150)의 하면은 상기 제1 부재(100)에 의하여 형성될 수 있다.
이러한 관로(150)는 상판(100)의 하면을 오목하게 파는 음각에 의해 형성될 수 있다. 이때 상기 관로는 상기 상판(100)의 제작시 금형에 양각으로 형성되어 대응되는 상판(100)의 위치에 음각으로 형성될 수 있으며, 또한 상기 상판(100)의 하면을 평면으로 제작한 다음, 하면에 기계적인 가공을 통하여 형성되거나 화학적인 에칭을 통하여 제작될 수도 있다. 이때 상기 관로(150)의 형상은 그 목적에 따라 다양하게 형성할 수 있다.
상기 결합부(170)는 상기 상판에 위치하며 튜빙과 결합되어 튜빙에서 공급되는 버퍼용액 또는 미세유체를 상기 관로(150)로 공급하는 역할을 할 수 있다. 기존의 결합부의 경우 상기 상판의 상부와 하부를 관통하는 형상으로 형성된 다음, 파이프를 삽입하고 상기 파이프의 노출면에 튜빙을 결합하여 사용하였다. 하지만 이 경우 상기 관로에 미세유체를 공급하기 위해서는 튜빙-파이프-관통부의 3단계를 거쳐야한다는 단점을 가지고 있다. 알려진 바와 같이 미세유체에 의하여 공급되는 세포(Cell)의 경우 각 구성품의 연결부위가 많아질수록 손실(Loss)이 많아지는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 경우 튜빙-결합부의 단 2개의 단계만을 사용하여 결합함에 따라 세포의 손실을 최소화 하는 것이 가능하다.
이를 위하여 상기 결합부는, 상기 상판의 상면에 형성되는 함입부; 상기 함입부의 내부에 위치하며, 상기 튜빙의 내부에 삽입되는 파이프부; 및 상기 파이프부의 내주면이 연장되어 상기 관로와 연통되도록 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 함입부(171)는 상기 외부로 돌출되는 파이프부(172)가 형성되는 부분으로, 상기 분리칩의 상판(100)의 일부가 함입되는 형상으로 제작될 수 있다. 이를 통하여 상기 파이프부(172)의 길이를 짧게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 상기 파이프부(172)가 외부로 돌출되어 손상되는 것을 막을 수 있으며, 상기 분리칩 부분을 적층하여 보관할 수 있으므로, 제작 및 운반이 용이할 수 있다.
상기 파이프부(172)는 상기 함입부(171)의 내부 가장 낮은 지점에서 상방으로 연장되어 설치(도 2 참조)되는 것으로 위에서 살펴본 바와 같이 최상단의 높이가 상기 상판(100)의 상면과 같거나 낮은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 파이프부(172)는 상기 상판의 상면과 예각을 이루는 것이 바람직하며, 이에 대한 장점은 하기와 같다.
(1) 칩 자체의 내구성이 증대된다.
즉, 종래기술에 의한 칩의 경우 주사기 등을 이용하여 용액을 관로에 투입하는 튜빙의 경우 투입구멍과 주사기 사이의 각도는 직각 내지 직각에 가깝다.
이는 용액 투입시 용액의 압력이 크게 작용하게 되며, 용액이 상판을 이루는 구성품, 예를 들어 상판과 결합하는 부재와의 사이에 스며들게 된다.
본 발명의 분리칩은 용액 투입시 용액의 압력이 상판, 하판 또는 제1부재에 크게 작용하지 않도록 경사를 부여하여 투입하므로, 칩 자체의 내구성이 증대될 수 있다.
(2) 관로에서의 용액의 원활한 흐름이 가능하다.
종래기술에 의할 경우, 용액이 투입구멍 인근에서 맴도는 현상이 발생하는 등, 용액이 관로로의 원활하게 흐르지 않는 경우가 나타나곤 했다.
본 발명의 분리칩은 용액이 비스듬하게 투입되어, 관로로 흐르게 되므로, 용액 투입의 방향성이 확보되어 관로로 용액이 원활하게 흐를 수 있다.
(3) 칩에서의 용액 흐름의 관찰이 용이하다.
종래기술의 칩은 투입구 또는 배출구를 통해 수직 방향으로 tubing(튜빙)이 되므로, 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫 번째로 투입구 혹은 배출구를 보다 자세하게 관찰하기 위해 렌즈가 이동할 때 tubing(튜빙)과의 간섭이 발생한다.
자세하게 설명하면, tubing(튜빙)은 일반적으로 관로와 연통되는 PDMS재질(polydimethylsiloxane, 합성고무재질의 일종)로 이루어져 있으며, 렌즈가 투입구 혹은 배출구로 이동시 렌즈와 tubing(튜빙)의 간섭이 발생한다.
두 번째로 렌즈와 tubing(튜빙)의 간섭은 결국 tubing(튜빙)에서의 용액의 흐름을 변화시키거나 방해 또는 tubing(튜빙)이 투입구 혹은 배출구에서 이탈될 가능성을 높게 한다.
반면에 본 발명의 경우 분리칩은 상판의 상면과 예각을 갖는 파이프에 tubing(튜빙)이 끼워진다.
따라서 투입구 또는 배출구에서의 관찰이 용이할 뿐만 아니라 렌즈 등이 투입구 또는 배출구에 위치할 경우, tubing(튜빙)과의 간섭이 일어나지 않아 용액의 흐름을 쉽게 관찰할 수 있다.
(4) 혈중종양세포(CTCs)나 비드(Beads) 등과 같은 세포의 잔존 확률이 감소한다.
종래기술에 의할 경우, 투입구멍 근처 또는 투입구멍의 후부(즉, 뒷부분)에 세포의 잔존 확률이 높다.
이는 수직으로 투입되는 용액이 투입 압력에 의해 칩 내부의 틈으로 유입됨에 따라 발생하는 현상이다.
본 발명의 분리칩은 전술한 바와 같이 용액 투입시 수직 압력이 거의 작용하지 않는다.
또한, 용액 투입시 압력에 의해 생기는 칩 내부에의 틈 발생도 배제할 수 있으므로, 세포가 칩 내부에 잔존하는 확률이 현저히 감소한다.
상기 연결부(173)는 상기 파이프부(172)의 내주면이 연장되어 상기 관로(150)와 연통되도록 연결하는 부분으로 상기 파이프부(172)에서 공급되는 유체가 상기 관로로 공급되도록 하는 부분이다. 따라서 상기 연결부(173)는 상기 파이프부의 내주면와 상기 관로 부분이 부드럽게 연결될 수 있도록 내부의 형상이 구성될 수 있으며, 이를 통하여 상기 파이프 부에서 공급되는 유체(버퍼용액 또는 미세유체)가 상기 관로 방향으로 공급될 때 저항을 최소화 할 수 있다(도 3 참조).
또항 상기 파이프부(172)는 상단이 상기 상판(100)의 상면과 동일한 각도로 절단될 수 있다(도 3 참조). 즉 상기 파이프부(172)의 상면은 파이프부의 중심에 수직방향으로 절단되는 것이 아닌 상기 상면에 수평된 방향으로 절단되는 것으로 상기 파이프부의 상면과 상기 파이프부의 중심은 예각을 이룰 수 있다. 이를 통하여 상기 튜빙의 삽입을 원활하게 할 수 있으며, 상기 튜빙의 내주면에 접하는 파이프부의 외면적을 크게 하여 튜빙에 유체가 공급될 때 유체의 압력으로 인한 이탈을 방지할 수 있다.
상기 파이프부의 외주면에는 상기 튜빙과 동일하거나 큰 직경을 가지는 스토퍼부(174)가 형성되어 상기 튜빙이 일정한 깊이로 삽입될 수 있도록 할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이 상기 튜빙의 내부로 상기 파이프부(172)가 삽입될 수 있다. 이때 상기 파이프부(172)의 하면의 경우 상기 함입부(171)과 접해있기 때문에 상기 파이프부의 하면은 상기 함입부에 예각을 이루는 형상으로 접촉될 수 있다. 이 경우 상기 튜빙을 삽입하게 되면, 튜빙의 일측이 상기 함입부의 표면과 먼저 접촉할 수 있으며, 타측은 상기 파이프부(172)의 중단에 위치할 수 있다. 이러한 결과로 상기 튜빙의 삽입시 튜빙의 삽입깊이가 일정하지 않을 수 있으며, 이는 상기 튜빙으로 공급되는 유체의 압력차이를 가져올 수 있다. 따라서 상기 파이프부의 외주면에 스토퍼부(174)를 형성하는 것으로 상기 튜빙의 삽입 깊이를 일정하게 유지할 수 있으며 일정한 조건으로 실험을 수행할 수 있다. 이때 상기 스토퍼부(174)의 직경은 상기 튜빙의 외주면에 비하여 동일하거나 큰 직경을 가질 수 있으며, 상기 파이프부의 중심과 수직을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 파이프부(172)를 포함하는 결합부(170)는 상기 상판과 일체형으로 제작될 수 있다. 기존의 분리칩용 상판의 경우 상판을 제작한 이후 별도로 제작되는 금속 파이프부를 결합하여 제작하고 있다. 이때 상기 파이프부는 상기 상판에 형성된 구멍에 삽입되어 관로 방향으로 유체를 공급하고 있다.
즉 기존의 구멍에 파이프가 삽입된 일회용 분리칩은 삽입된 파이프와 구멍 사이에 이격이 발생할 수 있고, 파이프와 구멍사이를 샘플이나 완충용액이 누수되지 않도록 방수처리를 해야 한다. 또한 구멍에 삽입된 파이프는 별도 제작함으로써 일회용 분리칩의 단가 및 생산 시 비용을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있다.
하지만 본 발명의 경우 금형의 제작시 상기 상판와 상기 결합부를 일체화 하여 제작하고 있으므로, 일회용 분리칩의 부품수 및 단가를 줄일 수 있고, 일회용 분리칩과 연결부위가 줄어듦에 따라 분리효율을 향상시킬 수 있다 (연결부위가 많을수록 Cell loss가 증가함). 특히 정밀 금형을 이용한 일회용 분리칩의 상판을 제작할 경우 구멍과 파이프, 관로 등 샘플이 지나가는 모든 경로의 표면조도를 상승시켜 분리칩의 안정적인 성능 향상을 도모할 수 있다.
상기 일회용 분리칩은 관로(채널)이 포함된 상판(100)과 제1부재(110)를 포함하여 이루어지며, 제1부재(110)은 상판(100)의 하단면에 결합될 수 있다.
상기 상판(100)의 형상은 높이가 낮은 직사각형 판재와 유사하며, 제1부재(110)는 두께가 길이와 폭에 비해 매우 얇은 판(sheet)이나 필름(film)형상으로 제작될 수 있으며, 제작시 사용용도 및 조건에 따라 PEN, PET, PC등 다양한 재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 일회용 분리칩은 플라스틱으로 제조할 수 있다. 구체적으로 상판을 플라스틱으로 제조할 수 있다. 또한 제1부재 및 하판도 플라스틱으로 제조할 수 있다.
본 발명에서는 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)라고 하는 플라스틱 소재의 일종을 사용한다. 상판을 플라스틱 소재로 제작하는 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다.
(1) 종래의 미세입자 분리 및 포획을 위한 칩은 MEMS 기술 제작법에 의존하였다.
그러나 본 발명은 플라스틱 소재를 사용하는 보편적인 제작 방법이므로, 제작 공정이 간단하다.
(2) 종래의 MEMS 기술 제작법에 비해 대량 생산이 가능하며, 플라스틱(수지) 계열의 다양한 재료를 사용할 수 있다.
(3) 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라 품질의 일관성도 도모할 수 있다.
(4) 플라스틱(수지)계열의 재료를 사용하므로 비교적 취급이 용이하다.
상기 상판과 제1부재의 결합은 (1) 고주파 용접 (2) 초음파 용접 (3) 열융착 등의 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
분리칩에 위치하는 결합부에 대해 하나의 실시례를 기준으로 설명하면 다음과 같다.
일단 혼합 용액이 투입되는 혼합 용액 투입구멍, 식염수 같은 완충 용액이 투입되는 완충 용액 투입구멍이 상판의 일측에 위치한다. 본 발명의 분리칩에 위치하는 결합부는 또한 마그네틱 비드가 배출되는 마그네틱 비드 배출구멍 및 기타 입자가 배출되는 기타 입자 배출구멍이 상판의 타측에 위치한다. 이러한 복수 개의 결합부는 관로와 연통되도록 형성하며, 위에서 살펴본 바와 같이 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작될 수 있다.
샘플(혈액을 포함하는 미세유체)이 유입되는 구멍(220a)과 식염수와 같은 완충용액이 투입되는 구멍(220b)는 상판 일측에 위치할 수 있다.
분리된 샘플이 배출되는 구멍(220c) 및 기타 샘플을 포함한 완충용액이 배출되는 구멍(220d, 220e)이 상판(450)의 타측에 위치할 수 있다.
이러한 복수개의 구멍(220a~220e)은 관로와 연통되도록 형성되며, 구멍(220a~220e)에 파이프(170)가 일체화된 형상으로 위치한다.
또한, 와이어 패턴칩과 정렬(alignment)을 위한 구멍으로 와이어 패턴이 관로(150)의 특정 위치에 배치 될 수 있다.
상기 와이어 패턴은 하부칩의 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖도록 이루어진다.
구체적으로 와이어 패턴은 관로 가운데 세포 분리가 이루어지는 부분인 제3관로에 위치한다.
상기 와이어 패턴은 제3관로의 시점부터 종점까지 위치하게 되며, 하부칩의 일측으로부터 타측으로 포물선형, 즉 와이어 패턴의 꼭지점이 제3관로의 종점에 가깝게 형성된다고 할 수 있다
이하에서는 본 발명의 관로에 관하여 설명한다.
본 발명의 일회용 분리칩은 상판(100) 하면에 관로(250)가 형성되며, 상기 관로(150)는 상판 하면을 오목한 형상의 음각에 의해 형성될 수 있다.
기존의 관로의 경우 상기 상판의 하면을 평평하게 제작한 다음, 관로 형상으로 삭제되거나 일면에 관로 형상이 음각된 부재를 부착하여 관로를 형성하고 있다. 하지만 이 경우 상기 부재의 부착위치에 따라 불량이 발생할 수 있으며, 상판과 부재의 연결부분에 누수가 발생하거나 세포가 부착되어 손실되는 현상이 나타날 수 있다. 따라서 본 발명의 경우 상기 상판의 하면에 관로형상의 음각을 형성하여 상기 제1 부재가 결합되는 것 만으로도 관로의 형성이 가능하며, 이를 통하여 상기 세포의 유실이나 누수를 원천적으로 차단할 수 있다.
다만 본 발명과 같이 상판의 하면에 관로를 형성하는 경우 제1부재 및 하판과의 결합력에 따라 관로의 누수가 결정될 수 있다. 특히 기존의 발명의 경우 사익 상판을 평면형상으로 제작하고 있으므로, 상기 상판과 하판을 결합하는 경우 중앙부의 결합력이 떨어져 누수가 발생하는 경우가 있었다.
본 발명의 경우 상판의 하면은, 곡률반경이 500~1000mm인 곡면으로 제작되어 중앙부의 두께가 양측면의 두께에 비하여 두껍게 제작하는 것으로 상기 상판과 하판의 결합을 위하여 모서리부를 압박하는 경우 상기 관로가 형성된 중앙부가 가압되도록 함으로써 누수에 의한 불량을 최소화 할 수 있다.
상기 곡률반경이 500mm미만인 경우 상기 상판의 중앙부가 양측면부에 비하여 너무 많이 돌출되므로 가압시 측면부의 결합이 완전하지 않을 수 있으며, 1000mm를 초과하는 경우에는 중앙부과 측면부의 차이가 거의 없어 상기 가압효과가 떨어질 수 있다.
아울러 상기 가압에 의한 변형의 경우 상기 중앙에 위치하는 관로 역시 변형될 수 있으며, 상기 관로의 형성시 이를 감안하여 상기 관로의 중앙부를 얕게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 상판의 양측면 상단 및 하단에는 상기 분리칩을 상기 하부칩 방향으로 압착하는 압착수단을 포함할 수 있다. 상기 압착수단은 상기 상판을 하판방향으로 가압하는 것으로 상기 상판과 하판사이에 관로를 형성하는 부분으로 상기 상판이 곡면으로 형성되는 경우 상기 상판을 상기 하판방향으로 압착함과 동시에 상기 상판의 하면을 직선형이 되도록 하는 것으로 상기 관로부분이 상기 상판의 측면부에 비하여 더욱 가압되도록 할 수 있다. 상기 압착수단은 상기 상판을 가압하여 하판이 결합할 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 볼트와 너트, 클램프, 상기 상판의 상면을 하방으로 가압하는 프레스 등이 사용될 수 있다.
이하에서는 관로를 기준하여 설명한다.
본 발명의 제1 구현예에 의한 분리칩은 상판의 하측에 형성된 관로가 다음과 같이 형성할 수 있다(도 6 참조).
먼저 투입구멍(220a)과 연통되는 제1관로(151)가 상판(100)의 폭 방향을 기준으로는 상판(100)의 가운데에 위치하며, 상판(100)의 길이 방향을 기준으로는 상판(100)의 일측에 형성할 수 있다.
이때 제1관로의 일측(151a)은 투입 결합부(220a)와 연통될 수 있다.
상기 제2관로(152)는 다수 개로 분기하는 관로를 포함하여 이루어지며, 이하의 설명에서는 상판(100)의 폭 방향을 기준으로 위에 위치하는 분기하는 관로를 기준으로 설명한다.
먼저 제2관로(152)는 제1부(152a)와 제2부(152b)를 포함할 수 있다. 상기 제2관로의 제1부(152a)는 제1관로(151)로부터 우측 상향으로 소정 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한 상기 제2관로의 제2부(152b)는 제2관로의 제1부(152a)와 연통하며, 제2관로의 제1부(152a)의 타측으로부터 우측 하향으로 소정 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
한편 제2관로의 제1부(152a)는 제2관로의 제2부(152b)에 가까워질수록 그 폭이 증가하도록 형성될 수 있다. 반면에 제2관로의 제2부(152b)는 제2관로의 제1부(152a)의 타측으로부터 제2관로의 제2부(152b)와 연통하는 제3관로(153)에 가까워질수록 그 폭이 감소하도록 형성될 수 있다.
즉, 용액의 흐름이 변할 수 있게 관로가 꺾이는 부분인 제2관로의 제1부(152a)의 타측과 제2관로의 제2부(152b)의 일측이 연결되는 부분에서 관로를 확장할 경우 와류 현상을 이용하여 용액 속의 세포가 전체적으로 넓게 퍼지는 재분배 효과를 노릴 수 있다.
만약, 제2관로의 폭이 동일하게 유지될 경우, 제2관로의 제1부(152a)의 타측과 제2관로의 제2부(152b)의 일측이 연결되는 부분, 즉 관로가 꺾이는 부분을 지난 후에 관로의 한쪽 벽으로만 세포가 움직이게 되므로 재분배효과가 나타나지 않거나 그 효과가 떨어질 수 있다.
본 발명의 제2 구현예에 의한 분리칩은 상판의 하측에 형성된 관로가 다음과 같이 형성할 수 있다(도 7 참조).
먼저 투입구멍(220a)과 연통되는 제1관로(151)가 상판(100)의 폭 방향을 기준으로는 상판(100)의 가운데에 위치하며, 상판(100)의 길이 방향을 기준으로는 상판(100)의 일측에 형성될 수 있다. 참고로 이때 상기 제1관로(151)는 상기 제2관로(152)에 비하여 길이가 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1관로(151)와 연통되는 제2관로(152)는 다수 개로 분기되는 관로를 포함하여 이루어진다. 이때, 제2관로(152)는 도면에 도시한 바와 같이 원호 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한 상기 제2관로(152)는 상판(100)의 폭 방향을 기준으로 상판(100)의 폭 중심에서 위와 아래에 위치하며, 다수의 관로로 분기될 수 있다.
이때 분기되는 관로의 수는 상판(100)의 폭 중심을 기준으로 봤을 때 위에 2개 이상, 아래에 2개 이상이 될 수 있다.
본 발명의 제3구현예에 의한 분리칩은 상판의 일측에 형성된 관로가 다음과 같이 형성될 수 있다(도 8 및 도 9 참조).
제2관로(152)를 이루는 다수 개로 분기되는 관로는 그 일부가 제3관로(153)에 연통하기 전에 하나로 합쳐질 수 있다. 즉, 이하에서는 상판(100)의 폭 방향을 기준으로 상판(100)의 폭 중심에서 위와 아래에 위치하며, 이때 분기되는 관로의 수는 상판의 폭 중심을 기준으로 봤을 때 위에 2개가 있으며, 아래에도 2개인 경우를 기준으로 설명한다.
상기 분기되는 제2관로(152)를 이하에서는 제2-1관로(1521) 내지 제2-4관로(1524)라고 한다.
먼저 제2-1관로(1521)의 일부와 제2-2관로(1522)의 일부는 제2-1관로(1521)와 제2-2관로(1522)가 제3관로(153)와 연통하기 전에 서로 합쳐져서 하나의 관로를 형성한다.
구체적으로 제2-1관로의 일부는 제2-1관로 가운데 제3관로와 인접한 부분을 의미한다. 마찬가지로 제2-2관로의 일부(1522b)는 제2-2관로(1522) 가운데 제3관로(153)와 인접한 부분을 의미한다.
이와 같이 제2-1관로의 일부(1521b)와 제2-2관로의 일부(1522b)가 하나로 합쳐진 다음 제3관로(153)와 연통될 수 있다.
본 발명의 분리칩(10)은 관로(150) 상에 필터가 위치할 수 있다.
본 발명의 실시례에서는 제1관로(151) 또는 제2관로(152)에 필터가 위치할 수 있다. 예를 들어 상기 필터는 상기 제2관로(152) 상에 복수 개가 위치할 수 있으며, 구체적으로 제2관로의 제1부(152a)와 제2관로의 제2부(152b)에 각각 위치할 수 있다. 물론 제1관로(151) 상에도 하나 또는 그 이상의 필터가 위치할 수 있다.
본 발명의 일회용 분리칩(10)에서 필터는 관로(150)와 연통되며, 일정한 공간을 갖는다.
이때 필터의 역할은 다음과 같다.
투입된 용액이 필터를 통과하게 되면, 용액 속에 포함된 기체(공기)가 제거될 수 있다. 즉, 용액과 기체의 비중에 의한 제거 방식을 택한다.
기체가 포함된 용액이 필터를 통과할 때 비중 차이로 인해 용액보다 위에 위치한 기체는 관로와 연통되며, 일정한 공간을 갖는 필터에 갇히게 되어, 용액 속에 포함된 기체는 제거된다. 따라서 본 발명의 일회용 분리칩(10)의 단면을 기준으로 볼 때 필터는 관로(150)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 분리칩(10)에는 턱(180)이 위치할 수 있다(도 10 참조).
본 발명의 분리칩(10)에 형성되는 관로(150)는 제1관로(151)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 관로(150)는 제1관로(151)와 연통되며, 다수 개로 분기하는 제2관로(152)를 포함할 수 있다. 이때 제1관로(151) 또는 제2관로(152) 상에 다수 개의 턱(180)이 위치할 수 있다.
이하에서는 제1관로(151)에 턱(180)이 형성된 경우에 대하여 설명한다.
상기 턱(180)은 관로(150)가 형성되는 상판의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 상판의 하부에 관로(150)를 형성하기 위해 상기 상판의 일부에 요홈을 형성할 수 있다는 것은 전술한 바 있다.
이때 관로(150)에 턱(180)을 형성하기 위해서 제1관로(150)의 폭에서 턱(180)을 제외한 나머지 부분에 요형의 홈을 형성할 수 있다. 이때 상기 턱부분의 경우에도 일부를 삭제하여 하부에 유체가 흐를 수 있는 홈을 형성하되 상부에는 턱이 형성된 형상으로 제작될 수 있다.
이와 같은 턱(180)의 역할은 다음과 같다. 본 발명에서는 복수 개의 턱(190)이 제1관로(151)에 형성된 경우를 기준으로 설명한다.
하나의 턱과 인접하는 다른 턱 사이의 거리는 용액에 혼합되어 있는 공기 입자의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
이와 같이 하나의 턱과 인접하는 다른 턱 사이의 거리를 공기 입자의 크기보다 작게 형성할 경우, 용액을 관로(150)에 투입할 때, 용액에 혼합되어 있는 공기 입자가 관로(150)로 흘려 가는 것을 방지할 수 있다. 특히 본 발명의 경우 상기 턱부분이 관로의 상부에 위치함에 따라 비충의 차이에 의하여 상부에 위치하는 공기입자를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
전술한 턱(180)의 형상은 본 발명의 분리칩(10)에서는 직사각형 뿐만 아니라 원형 또는 마름모 등과 같이 공기입자를 거를 수 있는 범위에서는 다양한 형상이 가능하다.
또한, 제1관로(151) 또는 제2관로(152)에 위치하는 턱(180)은 하나의 열뿐만 아니라 2개 이상의 열을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 턱(180)은 제1턱과 제1턱의 아래 또는 옆에 위치하는 제2턱을 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 일회용 분리칩을 포함하는 미세유체 기반 진단 시스템을 제공한다.
상기 미세유체 기반 진단 시스템은, 버퍼용액 또는 미세유체를 공급하는 유체공급부; 상기 유체공급부에서 공급되는 유체에 포함되어 있는 버블을 제거하는 미세유체 버블트랩; 상기 미세유체 버블트랩을 통과한 유체를 혼합 및 분리하는 일회용 분리칩; 및 상기 분리칩을 통과한 미세유체를 분석하는 진단수단; 및 상기 진단시스템을 제어하는 진단시스템 제어장치를 포함할 수 있다.
상기 유체공급부(1000)는 미세유체를 공급하기 위한 펌프와 유체를 이송하기 위한 튜브 및 밸브로 구성되며, 적절한 유속제어를 통한 안정적인 유체 공급을 수행할 수 있다.
상기 버블트랩(2000)은 버블트랩본체, 유입부와 배출부로 구성되며, 유체공급부(1000)에서 유입된 미세버블을 버블트랩 내부에 가둬 분리칩(3000) 채널 내부로 미세버블이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분리칩(3000)은 플라스틱 또는 플라스틱과 유리(세라믹)등의 소재로 유체가 유입되는 유입구와 배출구, 미세 채널 등으로 구성되며 유입된 시료의 분리, 측정, 배양, 분석을 수행할 수 있다.
상기 진단수단(4000)은 형광 시스템과 고성능 카메라를 포함한 광학 시스템과 기타 감지센서로 구성되며, 형광분석과 단일세포분석, 단백질분석 등 수행할 수 있다.
상기 진단시스템 제어장치(5000)는 중앙처리장치(CPU)가 포함된 하드웨어와 입출력장치(예를 들면 유속센서, 핀치밸브, 터치인터페이스 등)로 구성되며 각 입출력장치 간 통신 및 조율을 제어하며 진단수단(4000)으로부터 수집된 데이터에 대하여 분석을 수행할 수 있다.
본 발명의 미세 유체 진단시스템은 분리칩(3000)을 포함할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이 미세유체를 기반으로 하는 진단 시스템은 미세유체 내의 버블 존재 여부에 따라 그 정확도가 크게 좌우될 수 있다. 따라서 본 발명의 경우 버블 트랩(2000)을 이용하여 공급되는 유체의 버블을 제거하여 분리칩(3000)에 공급하는 것으로 상기 진단시스템의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다(도 11 참조).
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100 : 분리칩 상판
110 : 제1 부재
150 : 관로
170 : 결합부
171 : 함입부
172 : 파이프부
173 : 연결부
174 : 스토퍼부
180 : 턱
200 : 와이어패턴
250 : 관로
300 : 하부칩
600 : 트랩부 본체
610 : 모서리부
620 : 단차부
700 : 미세유체 공급부
800 : 미세유체 배출부
900 : 버블 배출부
1000 : 유체공급부
2000 : 버블 트랩
3000 : 분리칩
4000 : 진단수단
5000 : 진단시스템 제어장치

Claims (17)

  1. 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및
    상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며,
    상기 분리칩은,
    튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판;
    상기 상판의 하면에 요홈형상으로 형성되어 있는 관로; 및
    상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재;
    를 포함하며,
    상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되며,
    상기 결합부는,
    상기 상판의 상면에 형성되는 함입부;
    상기 함입부의 내부에 위치하며, 상기 튜빙의 내부에 삽입되는 파이프부; 및
    상기 파이프부의 내주면이 연장되어 상기 관로와 연통되도록 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파이프부는 상기 상판의 상면과 예각을 형성하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파이프부의 외주면에는 상기 튜빙과 동일하거나 큰 직경을 가지는 스토퍼부가 형성되어 상기 튜빙이 일정한 깊이로 삽입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  5. 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및
    상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며,
    상기 분리칩은,
    튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및
    상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재;
    를 포함하며,
    상기 상판의 하부에는 요홈 형상의 관로가 형성되며,
    상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되며,
    상기 결합부는,
    상기 상판의 상면에 형성되는 함입부;
    상기 함입부의 내부에 위치하며, 상기 튜빙의 내부에 삽입되는 파이프부; 및
    상기 파이프부의 내주면이 연장되어 상기 관로와 연통되도록 연결하는 연결부;
    를 포함하는 일회용 분리칩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상판의 하면은,
    곡률반경이 500~1000mm인 곡면으로 제작되어 중앙부의 두께가 양측면의 두께에 비하여 두껍게 제작되는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상판의 양측면 상단 및 하단에는 상기 분리칩을 상기 하부칩 방향으로 압착하는 압착수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 관로는 제1관로와
    상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하며, 제1부와 상기 제1부와 연통되는 제2부를 포함하는 제2관로를 포함하되, 상기 제1부는 상기 제2부와 가까워질수록 폭이 증가하며, 상기 제2부는 제2관로와 연통하는 제3관로와 가까워질수록 폭이 감소하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩
  9. 제5항에 있어서,
    상기 관로는 제1관로와
    상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하는 제2관로를 포함하되, 상기 제2관로는 원호 형상을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩
  10. 제5항에 있어서,
    상기 관로는 제1관로와
    상기 제1관로와 연통되며, 다수 개로 분기하는 제2관로를 포함하며, 상기 제1관로 또는 상기 제2관로 상에 다수 개의 턱이 위치하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩
  11. 제10항에 있어서,
    상기 턱은 제1턱과 상기 제1턱의 아래 또는 옆에 위치하는 제2턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩
  12. 제5항에 있어서,
    상기 관로 상에 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩
  13. 제12항에 있어서,
    상기 필터는 상기 관로와 연통되며, 일정한 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  14. 일측으로부터 타측으로 포물선형을 갖는 와이어 패턴이 형성된 하부칩; 및
    상기 하부칩과 분리 가능한 분리칩을 포함하며,
    상기 분리칩은,
    튜빙과 결합되는 결합부가 형성되는 상판; 및
    상기 상판의 아래에 위치하며, 상기 상판의 하면에 결합되는 제1부재;
    를 포함하며,
    상기 상판의 하부에는 요홈 형상의 관로가 형성되며,
    상기 결합부는 상기 상판과 일체형으로 제작되되, 상기 관로와 연통되도록 상기 상판의 상면과 하면을 관통하여 형성되고,
    상기 결합부는,
    상기 상판의 상면에 형성되는 함입부;
    상기 함입부의 내부에 위치하며, 상기 튜빙의 내부에 삽입되는 파이프부; 및
    상기 파이프부의 내주면이 연장되어 상기 관로와 연통되도록 연결하는 연결부;
    를 포함하며,
    상기 하부칩 및 상기 분리칩은 플라스틱으로 제작되는 일회용 분리칩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 플라스틱은 투명 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 일회용 분리칩.
  16. 제1항, 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항의 일회용 분리칩을 포함하는 미세유체 기반 진단 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 미세유체 기반 진단 시스템은,
    버퍼용액 또는 미세유체를 공급하는 유체공급부;
    상기 유체공급부에서 공급되는 유체에 포함되어 있는 버블을 제거하는 버블트랩;
    상기 버블 트랩을 통과한 유체를 혼합 및 분리하는 일회용 분리칩; 및
    상기 분리칩을 통과한 미세유체를 분석하는 진단수단; 및
    상기 진단시스템을 제어하는 진단시스템 제어장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 기반 진단 시스템.
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