KR102401909B1 - 반응 최적화를 위한 고속 스크리닝 분석 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 최적화를 위한 고속 스크리닝 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 친수성의 판상형 재료(예를 들면, 종이) 기반의 유체 제어로 저렴하게 시료에 대한 분석을 수행할 수 있으면서도, 시료와 복수 개의 물질 간 동시 화학 반응 분석이 가능하도록 하여 고속으로 시료에 대한 분석을 수행할 수 있는 시스템을 제공한다.

Description

반응 최적화를 위한 고속 스크리닝 분석 시스템{A high-speed screening analysis system for reaction optimization}
본 발명은 반응 최적화를 위한 고속 스크리닝 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 종이 기반의 유체 제어로 저렴하게 시료에 대한 분석을 수행할 수 있으면서도, 시료와 복수 개의 물질 간 동시 화학 반응 분석이 가능하도록 하여 고속으로 시료에 대한 분석을 수행할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 화학 물질 합성이나 신약 개발 과정에서 반응 최적화를 위해 고속 대량 스크리닝 (High-throughput screening)기법이 사용되고 있다. 고속 대량 스크리닝을 통해 화합 반응을 빠르게 최적화하여 원하는 타겟 물질을 얻을 수 있다. 그러나, 기존의 스크리닝 분석 방법은 자동 디스펜서(automatic dispensing) 장비 기반으로 시스템이 구성되어 장비의 크기가 크고(bulky)하고, 반응 최적화에 많은 리젠트(reagent)를 사용하여 고비용이라는 문제점이 있다.
일본공개특허 제2003-028883호 한국등록특허 제10-1493051호
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고가의 스크리닝 시스템을 대체하기 위한 경제적이고 저렴하면서도, 화학 반응의 빠른 스크리닝 및 하나의 시료로 복수 개의 물질 간에 화학 반응을 동시에 확인할 수 있는 스크리닝 분석 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 과량의 시료 주입에도 안정적으로 유체를 각 반응 영역으로 분배하여 반응시킬 수 있는 스크리닝 분석 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 시료가 채널을 이동하는 동안 시료의 농도가 균일하도록 하고 반응 영역으로 들어가는 속도를 낮추어 검출 민감도를 향상시킬 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 시료와 복수 개의 유기 물질과의 화학 반응 후 외부 오염을 방지하기 위해 소각(incineration)할 수 있는 스크리닝 분석 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템은:
시료가 도입되는 시료 주입부;
상기 시료 주입부를 중심으로 방사형으로 배치되고 상기 시료와 반응할 수 있는 물질이 코팅된 복수 개의 반응 물질 코팅부들;
상기 시료 주입부와 상기 복수 개의 반응 물질 코팅부들을 연결하는 복수 개의 제 1 미세 유로 채널들로서, 상기 제 1 미세 유로 채널들 각각은 상기 반응 물질 코팅부들 각각에 연결되는, 상기 제 1 미세 유로 채널들; 및
상기 반응 물질 코팅부들과 연결되고 상기 반응 물질 코팅부들에서 반응하고 남은 시료들이 흡수되는 흡수부를 포함하고,
판상형 재료 상에 상기 시료 주입부, 상기 반응 물질 코팅부들, 상기 제 1 미세 유로 채널들, 및 상기 흡수부를 제외한 부분이 소수성(hydrophobic)의 왁스(wax)로 코팅되는 방식으로 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템은, 상기 복수 개의 반응 물질 코팅부들과 상기 흡수부를 연결하는 복수 개의 제 2 미세 유로 채널들로서, 상기 제 2 미세 유로 채널들 각각은 상기 반응 물질 코팅부들 각각에 연결되는, 상기 제 2 미세 유로 채널들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템은, 상기 제 1 미세 유로 채널들 및 상기 제 2 미세 유로 채널들 각각은 마이크로필러(micropillar) 구조를 갖고, 상기 마이크로필러 구조는 왁스로 패터닝되고 규칙적인 배열을 갖는 도트(dot)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템은, 친수성의 원판형 재료에 왁스를 패터닝하여 제조되고, 상기 친수성의 원판형 재료의 중심부에 상기 시료 주입부가 위치하고, 상기 시료 주입부를 중심으로 제 1 미세 유체 유로, 반응 물질 코팅부, 및 제 2 미세 유로 채널의 쌍이 각각 방사형으로 배치되고, 상기 친수성의 원판형 재료의 가장자리는 흡수부를 이루는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템에서, 상기 친수성의 원판형 재료는 종이이고, 원판형의 왁스가 패터닝된 종이에 150℃의 온도를 50초 동안 가하여 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템에서, 상기 반응 물질 코팅부들 각각은 니켈(Nickel), 구리(Copper), 철(Iron), 아연(Zinc), 수은(Mercury), 납(Lead), 크롬(Chrome), 카드뮴(Cadmium), 코발트(Cobalt), 망간(Manganese), 은(Silver), 비소(Arsenic)로 이루어진 그룹에 선택된 적어도 어느 하나를 각각 검출할 수 있다.
본 발명은 고속 스크리닝 분석 시스템에 관한 것으로서, 외부의 펌프나 관(tube)의 설비 없이도, 종이 등의 친수성의 판상형 재료에 왁스(wax) 패터닝을 통해 소수성(hydrophobic) 영역을 생성함으로써, 유체가 흐를 수 있는 마이크로 채널을 생성할 수 있다. 또한, 종이 등의 친수성의 판상형 재료에 왁스(wax) 패터닝 설계를 통하여 하나의 시료를 복수개의 반응 영역으로 이동시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 제어 장치가 필요하지 않으므로, 경제적이며 휴대하기 좋은 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고속 스크리닝 분석 시스템에 관한 것으로 비용이 적게 들고, 폐기가 용이하여 외부 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하나의 시료와 복수 개의 물질 간 동시 화학 반응 분석 가능이 가능한 장점이 있고, 그에 따라 중금속과 유기 리간드 사이의 반응 스크리닝 및 바이오 센서 검출용 항원 스크리닝 제작에 응용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 과량의 시료 주입에도 안정적으로 유체를 각 반응 영역으로 분배하여 반응시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 시료가 채널을 이동하는 동안 시료의 농도가 균일하도록 하고 반응 영역으로 들어가는 속도를 낮추어 검출 민감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)을 도시하고, 도 1b는 도 1a의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 일요부를 도시한다.
도 2는 도 1a의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 예시적인 치수를 나타낸다.
도 3은 유기 리간드 12 종류가 각각 코팅된 반응 물질 코팅부(130)를 포함하는 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 일 실시형태를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는, 도 3의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에 니켈(Nickel), 구리(Copper), 철(Iron), 아연(Zinc), 수은(Mercury), 납(Lead), 크롬(Chrome), 카드뮴(Cadmium), 코발트(Cobalt), 망간(Manganese), 은(Silver), 비소(Arsenic)를 각각 포함한 시료를 주입한 경우의 유기 리간드와 중금속 이온과의 반응성을 스크리닝한 실험예들을 각각 도시한다.
도 5는 도 3의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에, 상기 12 종의 중금속 중에서 복수 개의 종류의 중금속이 포함된 시료를 주입한 경우의, 유기 리간드와 중금속 이온과의 반응성을 스크리닝한 실험예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b은 종래기술에 따른 12 종의 중금속의 검출 반응을 위한 [표 1]의 킬레이트제가 도포된 검출부들에서, 12 종의 중금속의 반응 전의 검출부를 나타내고(도 6a) 12 종의 중금속 반응 후의 검출부를 나타낸다(도 6b).
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)을 도시하고, 도 1b는 도 1a의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 일요부를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)은 우선, 종이 등의 친수성의 판상형 재료 상에 제작되고, 크게 시료 주입부(110), 제 1 미세 유로 채널(120), 반응 물질 코팅부(130), 및 흡수부(140)를 포함한다.
시료 주입부(110)에 시료가 도입된다. 시료 주입부(110)에 시료를 떨어뜨리면, 시료가 시료 주입부(110)로부터 반응 물질 코팅부(130)로 이동한다. 시료 주입부(110)는 왁스(wax)로 코팅되지 않은 상태로서, 친수성의 재료(예를 들면, 종이) 자체로 된 부분이다.
반응 물질 코팅부(130)는 복수 개로 구비되고, 시료 주입부(110)를 중심으로 예를 들면 방사형으로 배치될 수 있다. 반응 물질 코팅부(130)는 예를 들면, 도 1a에 도시된 바와 같이 12 개로 구비될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 구현되는 환경 등에 따라 다양하게 개수를 변형하여 구현할 수 있다. 반응 물질 코팅부(130)도 왁스로 코팅되지 않은 상태로서, 친수성의 재료 자체로 된 부분이다. 또한, 반응 물질 코팅부(130)에는 시료와 반응할 수 있는 물질이 코팅되어 있을 수 있다.
반응 물질 코팅부(130) 각각에는 상이한 종류의 유기 리간드가 각각 코팅되어 있을 수 있다. 예를 들면, 도 1a의 12 개의 반응 물질 코팅부(130) 각각에는 상이한 12 종의 유기 리간드가 각각 코팅되어 있을 수 있다.
제 1 미세 유로 채널(120)도 반응 물질 코팅부(130)의 개수만큼 구비되고, 각각의 제 1 미세 유로 채널(120)은 시료 주입부(110)와 각각의 반응 물질 코팅부(130)를 연결한다.
또한, 제 1 미세 유로 채널(120)에는 도 1a에 도시된 바와 같이, 마이크로필러(micropillar) 구조를 가질 수 있다. 마이크로필러 구조는 복수 개의 필러(pillar; 기둥)이 규칙적으로 배열된 구조를 의미한다. 예를 들면, 복수 개의 마이크로필러(121)가 동일한 간격으로 제 1 미세 유로 채널(120) 상에 배열되어 있을 수 있다. 제 1 미세 유로 채널(120)은 왁스로 코팅되지 않은 상태로서, 친수성의 재료 자체로 이루어지되, 마이크로필러(121)는 소수성(hydrophobic)의 왁스로 코팅된 부분으로 이루질 수 있다.
제 1 미세 유로 채널(120)에 마이크로필러(121)를 구비함으로써, 시료가 제 1 미세 유로 채널(120)을 이동하는 동안에 마이크로필러(121)에 의하여 시료가 소용돌이(vortexing)를 이루게 되어 시료가 제 1 미세 유로 채널(120) 상에서 급격하게 반응 물질 코팅부(130)로 이동하지 않고 균일하게 이동될 수 있다. 부연하면, 시료가 제 1 미세 유로 채널(120)을 통해 이동하다가 소수성의 마이크로필러(121)에 의하여 필러 주변에 시료 내 성분 들의 소용돌이 효과가 발생한다. 따라서, 반응 물질이 코팅된 영역에서 균일하게 반응이 일어날 수 있다. 또한, 마이크로필러(121)로 인하여 시료의 반응 물질 코팅부(130)로 이동하는 속도가 감소하므로 충분한 반응시간이 확보되어 검출 민감도를 향상시킬 수 있다.
마이크로필러(121)는 점(dot; 도트) 형상으로 이루어질 수 있다. 그에 따라 복수 개의 마이크로필러(121)들이 배열된 마이크로필러 구조는 복수 개의 점들이 규칙적인 간격으로 또는 동일한 간격으로 이격되어 나열된 패턴을 갖는 구조일 수 있다.
흡수부(140)는 반응 물질 코팅부(130)에 연결되어 있다. 반응 물질 코팅부(130)에서 반응하고 남은 시료들이 흡수부(140)에서 흡수될 수 있다. 흡수부(140)는 왁스로 코팅되지 않은 상태로서, 친수성의 재료 자체로 이루어진다. 본 발명에 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)은 친수성의 재료에 왁스가 코팅된 구조로 이루어진다. 따라서, 친수성의 재료(종이)로 이루어진 센서인 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에서 가장자리에 흡수부(140)가 구비되지 않은 경우에, 시료의 양이 센서에서 수용할 수 있는 양을 초과하는 경우, 제 1 미세 유로 채널(120), 반응 물질 코팅부(130), 및/또는 제 2 미세 유로 채널(150)에서 시료가 넘치는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 주입되는 시료의 양이 증가하는 경우, 시료 내 포함된 중금속을 충분히 반응 물질 코팅부(130)로 이동시켜 반응을 일으키기 위해서 흡수부(140)가 필요하다.
부연하면, 흡수부(140)가 존재함으로써, 시료가 과다로 주입될 경우에도, 시료가 특정 구역에서의 정체 없이 반응 물질 코팅부(130)를 더 잘 통과하게 된다. 또한, 시료가 흡수부(140)로 이동함으로써, 시료 주입부(110)에서 시료가 반응 물질 코팅부(130)를 지날 때, 지속적으로 균일하게 반응할 수 있다.
한편, 반응 물질 코팅부(130)와 흡수부(140) 사이는 예를 들면 제 2 미세 유로 채널(150)로 연결될 수도 있다. 제 2 미세 유로 채널(150)은 왁스로 코팅되지 않은 상태로서, 친수성의 재료 자체로 이루어지되, 제 1 미세 유로 채널(120)과 마찬가지로, 복수 개의 마이크로필러(151)를 갖는 마이크로필러 구조로 이루어질 수도 있다. 마이크로필러(151)는 소수성(hydrophobic)의 왁스로 코팅된 부분으로 이루질 수 있고, 제 1 미세 유로 채널(120)에서 설명된 마이크로필러 구조에 관한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략한다.
정리하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에서, 시료 주입부(110) - 제 1 미세 유로 채널(120) - 반응 물질 코팅부(130) - 흡수부(140)의 순서로 배치될 수도 있고, 시료 주입부(110) - 제 1 미세 유로 채널(120) - 반응 물질 코팅부(130) - 제 2 미세 유로 채널(150) - 흡수부(140)의 순서로 배치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)은, 상술한 바와 같이 친수성의 판상형 재료에 왁스가 코팅되는 것으로 구현될 수 있고, 친수성의 판상형 재료로는 예를 들면 종이, 셀룰로오스(cellulose), 또는 면(cotton)으로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서는 친수성이 아닌 유리(glass) 위에도 왁스가 코팅되는 방식으로 제조될 수 있는 등 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 고속 스크리닝 분석 시스템(100)은 예를 들면 원판형의 종이에 구현될 수 있고, 그러한 경우, 원판형의 종이의 중심부에 시료 주입부(110)가 위치하고, 시료 주입부(110)를 중심으로, 복수 개의 제 1 미세 유체 유로(120), 반응 물질 코팅부(130), 및 제 2 미세 유로 채널(150)의 쌍이 각각 방사형으로 배치되어 있을 수 있다. 원판형의 종이의 가장자리(둘레)는 흡수부(140)를 이루고 있을 수 있다.
그러나, 본 발명은 상술한 바에 한정되지 않고, 정다각형의 종이에 구현되어 정다각형의 종이의 중심부에 시료 주입부(110)가 위치하고 복수 개의 제 1 미세 유체 유로(120), 반응 물질 코팅부(130), 및 제 2 미세 유로 채널(150)의 쌍이 각각 방사형으로 배치된 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 형상 및 각 구성요소 간의 배치를 변형, 변경하여 구현할 수도 있다.
도 2는 도 1a의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 예시적인 치수를 나타낸다. 그러나, 본 발명은 도 2에 도시된 치수에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 치수를 변형, 변경하여 구현할 수도 있다.
실시형태
이하, 본 발명에 일 실시예에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)을 중금속-유기 리간드 반응 최적화를 위한 고속 스크리닝 분석 시스템으로 구현한 일 실시형태에 관하여 설명한다.
고속 스크리닝 분석 시스템(100)은 원판형의 종이에 기반한 시스템으로 구현될 수 있다. 시료 주입부(110)는 원판형의 종이의 중심부에 1 개로 구비되고, 시료 주입부(110)를 중심으로 방사형으로 배치된 반응 물질 코팅부(130)가 12 개로 구비될 수 있다. 제 1 미세 유로 채널(120)은 12 개로 구비되고, 제 1 미세 유로 채널(120) 각각은 시료 주입부(110)와 반응 물질 코팅부(130) 각각을 연결할 수 있다. 흡수부(140)는 원판형의 종이의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 제 2 미세 유로 채널(150)은 12 개로 구비되고 반응 물질 코팅부(130) 각각과 흡수부(140)를 연결할 수 있다.
상기 일 실시형태에 따른 고속 스크리닝 분석 시스템(100)은, 도 1a에 도시된 바와 같은 형상을 도면 작업용 프로그램(예를 들면 Powerpoint)으로 디자인하여, 왁스 프린터기(예를 들면 Wax Printer (ColorQube 8570, Xerox))를 통해 종이(예를 들면 Whatman filter paper (Grade 1)) 위에 도면을 인쇄한다. 다음, 왁스가 패터닝된 영역(도 1a에서 검은색으로 도시된 부분)의 왁스(wax)를 왁스가 패터닝된 종이(Filter paper)에 깊이 전체적으로 스며들게 하기 위해 150℃의 온도를 50 초 동안 가한다. 다음, 유기 리간드 12 종을 각각의 반응 물질 코팅부(130)가 될 영역에 1μL~2μL 떨어뜨린 후, 건조하여 중금속과 반응할 수 있는 검출 영역인 반응 물질 코팅부(130)를 생성한다. 다음, 인쇄된 종이의 상단에 시료 주입부(110) 영역에 흡수 패드를 부착시키고, 인쇄된 종이의 하단에 PET 필름을 밑에 접합시켜, 고속 스크리닝 분석 시스템(100)을 완성한다.
이와 관련하여, 도 3은 하기의 표 1과 같은 유기 리간드 12 종이 각각 코팅된 반응 물질 코팅부(130)를 포함하는 고속 스크리닝 분석 시스템(100)의 일 실시형태를 도시한다.
반응 물질 코팅부(130)의
번호		 킬레이트제(Chelating agent) (농도)
1 DMG(100mM)
2 Bphen (10mM)
3 DTO (50mM)
4 DTZ (50mM)
5 DCB (100mM)
6 PAN (10mM)
7 EBT (50mM)
8 4-APT (100mM)
9 BCP (10mM)
10 PAN(10mM) /DCB (100mM)
11 DCB(100mM) /BCP (10mM)
12 PAN(10mM) /4-APT (100mM)
여기서, PAN은 1-(2-Pyridylazo)-2-naphthol을 나타내고, Bphen는 Bathophenanthroline을 나타내고, DMG는 Dimethylglyoxime을 나타내고, DTO는 Dithiooxamide을 나타내고, DCB는 Diphenylcarbazide을 나타내고, DTZ는 Dithizone을 나타내고, 4-ATP는 4-aminothiophenol을 나타내고, EBT는 Erichrome Black T를 나타내고, BCP는 Bathocuprine을 나타낸다.
또한, 도 4a 내지 도 4d는, 도 3의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에 니켈(Nickel), 구리(Copper), 철(Iron), 아연(Zinc), 수은(Mercury), 납(Lead), 크롬(Chrome), 카드뮴(Cadmium), 코발트(Cobalt), 망간(Manganese), 은(Silver), 비소(Arsenic)를 각각 포함한 시료를 주입한 경우의 중금속이온과 각각의 유기 리간드의 반응성을 스크리닝한 실험예들을 각각 도시한다.
구체적으로, 도 4a에서는 시료에 니켈(Nickel) 이 포함된 경우에 1, 3, 5, 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 구리(Copper)가 포함된 경우에 3, 5, 6, 8, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 철(Iron)이 1, 2, 6, 10, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시한다.
또한, 도 4b에서는, 시료에 아연(Zinc)이 포함된 경우에 5, 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 수은(Mercury)이 포함된 경우에 5, 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 납(Lead)이 5, 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시한다.
또한, 도 4c에서는, 시료에 크롬(Chrome)이 포함된 경우에 5, 10, 11번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 카드뮴(Cadmium)이 포함된 경우에 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 코발트(Cobalt)가 3, 5, 6, 10, 11, 12번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시한다.
또한, 도 4d에서는, 시료에 망간(Manganese)이 포함된 경우에 5, 11번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 은(Silver)이 포함된 경우에 4, 5, 8, 10, 11번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시하고, 시료에 비소(Arsenic)가 5, 10, 11번 반응 물질 코팅부(130)에서 반응이 일어난 경우를 도시한다.
또한, 도 5는 도 3의 고속 스크리닝 분석 시스템(100)에, 상기 12 종의 중금속 중에서 복수 개의 종류의 중금속이 포함된 시료를 주입한 경우의, 유기 리간드와 중금속 이온과의 반응성을 스크리닝한 실험예를 도시한다. 도 5의 실험예에서, 12 개의 반응 물질 코팅부(130) 중 1번, 2번, 3번에서 각각 핑크색, 초록색, 빨간색으로 반응한 경우를 나타낸다. 이는, 1번 반응 물질 코팅부에서 니켈과 DMG가 선택적으로 반응하여 핑크색의 킬레이트(chelate)를 형성하고, 2번 반응 물질 코팅부에서 철과 Bphen이 선택적으로 반응하여 빨간색의 킬레이트(chelate)를 형성하고, 3번 반응 물질 코팅부에서 구리와 DTO가 선택적으로 반응하여 초록색의 킬레이트(chelate)를 형성하였기 때문이다. 즉, 1번, 2번, 3번에서의 중금속 반응에 따른 색상 변화를 관찰하여, 시료가 니켈, 철, 구리를 포함하고 있음을 확인할 수 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 하나의 시료 주입부(110)에 연결된 12 개의 반응 물질 코팅부(130)에서 동시에 반응이 이루어지므로, 시료에 상기의 12 종의 중금속 중 하나를 포함하는 경우뿐만 아니라 복수 개의 종류의 중금속을 포함하는 경우에도 동시에 검출을 할 수 있는 장점이 있다.
비교예
도 6a 및 도 6b는 종래기술에 따른 12 종의 중금속의 검출 반응을 위한 [표 1]의 킬레이트제가 도포된 검출부들에서, 12 종의 중금속의 반응 전의 검출부를 나타내고(도 6a) 12 종의 중금속 반응 후의 검출부를 나타낸다(도 6b). 종래의 중금속 검출 방식에 의하면, 12종의 중금속과 12종의 유기 리간드의 반응을 보기 위해서 아래와 같이 12 x 12로 배열된 어레이(array) 형태의 반응영역을 통해 각각 물질을 일일히 주입하여 반응을 확인하게 된다. 이러한 종래의 방식은, 반응 시키는데 시간이 오래 소요되고, 방식이 복잡하여 실험 오류가 발생하여 실험 결과에 편차 발생할 우려가 있다는 단점이 존재한다.
상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 고속 스크리닝 분석 시스템
110: 시료 주입부
120: 제 1 미세 유로 채널
121: 마이크로필러
130: 반응 물질 코팅부
140: 흡수부
150: 제 2 미세 유로 채널
151: 마이크로필러

Claims (6)

  1. 시료가 도입되는 시료 주입부;
    상기 시료 주입부를 중심으로 방사형으로 배치되고 상기 시료와 반응할 수 있는 물질이 코팅된 복수 개의 반응 물질 코팅부들;
    상기 시료 주입부와 상기 복수 개의 반응 물질 코팅부들을 연결하는 복수 개의 제 1 미세 유로 채널들로서, 상기 제 1 미세 유로 채널들 각각은 상기 반응 물질 코팅부들 각각에 연결되는, 상기 제 1 미세 유로 채널들;
    상기 반응 물질 코팅부들과 연결되고 상기 반응 물질 코팅부들에서 반응하고 남은 시료들이 흡수되는 흡수부; 및
    상기 복수 개의 반응 물질 코팅부들과 상기 흡수부를 연결하는 복수 개의 제 2 미세 유로 채널들로서, 상기 제 2 미세 유로 채널들 각각은 상기 반응 물질 코팅부들 각각에 연결되는, 상기 제 2 미세 유로 채널들을 포함하고,
    판상형 재료 상에 상기 시료 주입부, 상기 반응 물질 코팅부들, 상기 제 1 미세 유로 채널들, 및 상기 흡수부를 제외한 부분이 소수성(hydrophobic)의 왁스(wax)로 코팅되는 방식으로 제조되며,
    상기 흡수부는 상기 판상형 재료 상의 가장자리에 위치하고,
    상기 제 1 미세 유로 채널들 및 상기 제 2 미세 유로 채널들 각각은 마이크로필러(micropillar) 구조를 가지며,
    상기 마이크로필러 구조는 왁스로 패터닝되고 규칙적인 배열을 갖는 도트(dot)로 이루어지는, 고속 스크리닝 분석 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 스크리닝 분석 시스템은, 친수성의 원판형 재료에 왁스를 패터닝하여 제조되고,
    상기 친수성의 원판형 재료의 중심부에 상기 시료 주입부가 위치하고, 상기 시료 주입부를 중심으로 제 1 미세 유체 유로, 반응 물질 코팅부, 및 제 2 미세 유로 채널의 쌍이 각각 방사형으로 배치되고,
    상기 친수성의 원판형 재료의 가장자리는 흡수부를 이루는, 고속 스크리닝 분석 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 친수성의 원판형 재료는 종이이고,
    상기 고속 스크리닝 분석 시스템은, 원판형의 왁스가 패터닝된 종이에 150℃의 온도를 50초 동안 가하여 제조되는, 고속 스크리닝 분석 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 물질 코팅부들 각각은 니켈(Nickel), 구리(Copper), 철(Iron), 아연(Zinc), 수은(Mercury), 납(Lead), 크롬(Chrome), 카드뮴(Cadmium), 코발트(Cobalt), 망간(Manganese), 은(Silver), 비소(Arsenic)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 각각 검출할 수 있는, 고속 스크리닝 분석 시스템.
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