KR102419139B1 - 미소유체 반응 관찰용 마이크로 플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 복잡한 절차로 이루어지는 효소면역측정법(ELISA)의 전 과정이 작은 공간에서 하나의 장치로 이루어질 수 있게 구성되는 미소유체 반응 관찰용 마이크로 플랫폼에 관한 것으로서, 플레이트(10)와, 상기 주입구(12)에 설치되어, 플레이트(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 멤브레인 필터(13); 로 구성되되, 상기 플레이트(10)에는 단부가 마이크로채널(16)의 소정 부위에 연결되는 미세채널로서, 상기 반응 챔버(15)로 공급될 세척 용액(W) 또는 액체 시료가 체류되는 시료 챔버(171,172)가 일정 부위에 하나이상 형성되는 분기 채널(17)이 더 마련되어, 항체면역반응검사가 휴대가능한 하나의 장비로 이루어질 수 있게 되어 현장에서 항체-면역반응의 전과정이 신속하면서도 높은 정확도로 수행될 수 있어, 현장 방역체계의 구축이 종래보다 훨씬 비약적으로 신속하게 이루어질 수 있는 마이크로 플랫폼을 제공하고자 한다.

Description

미소유체 반응 관찰용 마이크로 플랫폼{Micro platform for observing reaction of microfluids}

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.

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.

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.

특히 최근 전세계로 퍼진 코로나19 바이러스에 대한 방역 과정에서, 진단에 필요한 기구가 부족하여 방역에 상당한 곤란을 겪고, 즉석 진단이 이루어지기 힘듬으로 인해 코로나 대처를 위한 방역에서 최대 난점이 빠른 진단이 이루어지지 못하는 문제임이 밝혀진 상태이다.

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.

ELISA로 이루어지는 반응 과정은 도 1에 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 사용 되어 상당한 비용이 소요된다.

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.

그런데, 이러한 리트머스 용지에서 체액이 이동되는 원리로 모세관 현상이 이용될 경우 반응 시간이 정확하게 제어될 수 없는 문제가 있다. 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.

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.

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.

특히 ELISA는 반응 사이에 워싱 버퍼 등의 세척도 필요하고, 세척 후 추가적인 액체 시료에 의한 반응공정이 필요하므로, 현재에는 ELISA의 전 공정이 현장에서 이루어질 수 있는 휴대 가능한 즉석 테스트 플랫폼에 대한 기술은 전무한 실정이다.

특허등록공보 제10-1515020호(공고일자: 2015. 04. 24)

이에 본 발명은 시료 반응 검사, 특히 복잡한 공정과 두 종류 이상의 시약이 투입되어야 하는 항체면역반응검사가 휴대가능한 하나의 장비로 이루어질 수 있게 되어 항체면역반응검사의 공정과 신속성이 종래보다 비약적으로 향상될 수 있는 마이크로플랫폼을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로플랫폼은 액체가 통과 가능한 마이크로채널(16)이 내부에 길게 형성되고, 마이크로채널(16)의 소정 부위에 면역반응이 발생하도록 항체가 고정화된 반응 챔버(15)가 마련되며, 마이크로채널(16)의 단부에 형성되어 외부와 마이크로채널(16)을 연통시키는 주입구(12)가 형성된 판 형태의 부재인 플레이트(10)와, 상기 주입구(12)에 설치되어, 플레이트(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 멤브레인 필터(13)로 구성되되, 상기 플레이트(10)에는 단부가 마이크로채널(16)의 소정 부위에 연결되는 미세채널로서, 상기 반응 챔버(15)로 공급될 세척 용액(W) 또는 액체 시료가 체류되는 시료 챔버(171,172)가 일정 부위에 하나이상 형성되는 분기 채널(17)이 더 마련되어, 극미량의 체액(S1)으로도 즉석에서 고해상도의 검출 반응 테스트가 가능하며, 멤브레인 필터(13)의 하부에는 상기 체액(S1)과 반응하는 시료가 배치되어, 멤브레인 필터(13)를 통과하는 체액(S1)이 시료와 반응한 다음 마이크로채널(16)로 유입되며, 상기 반응 챔버(15)에 적어도 하나 이상의 액체 시료가 공급 가능함으로써, 다단계 면역반응 테스트가 가능하다.

여기서 바람직하게는 상기 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시켜, 채액(S1)이 멤브레인(13)필터를 통과하여 마이크로채널(16) 내부로 흡입시키거나, 마이크로채널(16) 내부의 체액(S1)을 이동시키는 마이크로 펌프(20)가 더 구비되며, 상기 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 펌프로 이루어져 자동으로 구동된다.

이 경우 바람직하게는 상기 분기 채널(17)의 일단은 마이크로채널(16)에 연결되며, 분기 채널(17)의 타단에는 상기 체액(S1)과 상기 세척 용액(W)이나 액체 시료 중 어느 하나는 정지시키고 나머지는 마이크로 펌프(20)로 이동될 수 있도록 마이크로 펌프(20)로 이동되는 대상을 선택시키는 채널 선택구동 밸브(30)가 마련된다.

이때 상기 채널 선택구동 밸브(30)는 바람직하게는 분기 채널(17)의 타단을 개방 또는 폐쇠시킴으로써, 상기 마이크로펌프(20)가 발생시키는 음압을 분기 채널(17) 내부에 발생시키거나 또는 해제시킨다.

또한 상기 채널 선택구동 밸브(30)는 바람직하게는 탄성재질의 블록 형태의 부재로서, 내부에는 분기 채널(17)과 연통되는 제2음압 채널(311)이 형성되고, 상기 롤러 바(22)가 상기 블록 형태의 부재 상부를 압박시키면서 굴러감으로써 제2음압 채널(311)이 밀폐됨으로 인해 분기 채널(17)의 타단이 밀폐되되, 상기 채널 선택구동 밸브(30)의 길이는 탄성 블록(21)보다 짧게 형성되며 탄성 블록(21)에 병렬로 배치된다.

이때 상기 탄성 블록(21)은 바람직하게는 플레이트(10) 상부에 배치됨으로써 음압 채널(211)이 마이크로채널(16)의 상부에 위치하고, 마이크로채널(16)의 단부와 음압 채널(211)의 단부를 연결시키는 연결 채널(212)이 형성됨으로써, 마이크로채널(16)과 연결 채널(212)과 음압 채널(211)이 나란하게 연결되는 통로가 연결 채널(212)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성되고, 상기 채널 선택구동 밸브(30)는 플레이트(10) 상부에 배치되어 제2음압 채널(311)이 분기 채널(17)의 상부에 위치하고, 분기 채널(17)의 타단과 제2음압 채널(311)의 단부를 연결시키는 제2연결 채널(312)이 형성됨으로써, 분기 채널(17)과 제2연결 채널(312)과 제2음압 채널(311)이 순서대로 나란하게 연결되는 통로가 제2연결 채널(312)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성된다.

본 발명에 따른 마이크로플랫폼은 복잡한 공정과 두 종류 이상의 시약이 투입되어야 하는 항체면역반응검사가 휴대가능한 하나의 장비로 이루어질 수 있게 되어 현장에서 항체-면역반응의 전과정이 신속하면서도 높은 정확도로 수행될 수 있어, 현장 방역체계의 구축이 종래보다 훨씬 비약적으로 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 항원-항체 반응을 이루는 각 구성요소와 반응 과정의 개념도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 플랫폼의 사시도,
도 2b는 도 2a에 마이크로펌프 및 채널 선택구동 밸브가 추가된 실시예의 사시도,
도 2c는 도 2b의 마이크로 플랫폼의 작동 순서도,
도 3a는 도 2c에서 플레이트에 대한 첫 번째 실시예의 분해사시도,
도 3b는 도 2c에서 플레이트에 대한 두 번째 실시예의 분해사시도,
도 3c는 도 3b에서 반응 챔버와 마이크로펌프 및 채널 선택구동 밸브(30)가 추가된 분해사시도,
도 4a는 도 2b의 평면도,
도 4b는 도 4a에서 4b-4b선에 따라 절개된 측단면도,
도 4c는 도 4a에서 4c-4c선에 따라 절개된 측단면도,
도 4d는 도 4a의 정면을 시간 순서로 나타낸 정단면도,
도 4e는 도 2b에 구동모듈이 결합된 사진,
도 4f와 도 4g는 마이크로펌프의 작동원리를 순서대로 나타낸 측면도,
도 4h는 채널 선택구동 밸브의 원리를 순서대로 나타낸 사진,
도 5a 및 도 5b는 도 3c에서 반응 챔버의 부분 확대도,
도 6a 및 도 6c는 도 5a 및 도 5b에 따른 반응 챔버의 변형 실시예를 나타내는 측단면도와 결합도 및 작용상태도,
도 7 내지 도 10은 종래기술에 따른 면역반응과 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼의 면역반응의 정확도 및 소요 시약의 양을 나타낸 그래프와 표,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 내부에 마이크로채널(16) 및 분기 채널(17)이 형성된 판 형태의 플레이트(10)로 구성된다.

플레이트(10)는 도 2a 내지 도 2c에 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.

특히 본 발명에 따른 플레이트(10)에는 마이크로채널(16)의 소정 부위에 연결되는 미세채널인 분기 채널(17)이 마련된다.

분기 채널(17)은 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 일종의 분기 관 형태로 형성되며, 분기 채널(17)의 일정 지점에는 반응 챔버(15)로 공급될 세척 용액(W) 또는 액체 시료가 대기를 위하여 체류되는 시료 챔버(171,172)가 형성된다.

도 1에 도시된 면역반응의 각 단계를 살펴보면, 2차 항체와 포획 항체는 각각 후술하게 될 멤브레인 필터(13) 및 반응 챔버(15)에 미리 도포시켜서 준비될 수 있다.

그러나 도 1에 도시된 바와 같이 항원이 2차 항체 및 포획 항체와 각각 결합하여 복합체를 이룬 상태에서 효소 기질과 반응시켜 식별가능한 표지를 생성시키려면, 먼저 반응의 정확도를 위해 효소 기질과 복합체의 반응 이전에 반응 챔버를 세척시켜야 하고, 그 후에 효소 기질을 반응시켜야 한다.

이처럼 미리 고정 및 도포시킬 수 없는 세척액이나 반응물질을 순차적으로 반응 챔버(15)로 이동시키기 위해서는 마이크로채널(16)과 반응 챔버(15) 만으로는 물리적으로 불가능한 문제가 있다.

이러한 문제의 해결을 위해 본 발명에서는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 분기 채널(17)이 마이크로채널(16)과는 별개로 형성되되 분기 채널(17)이 마이크로채널(16)의 일 부위에 접속되고, 분기 채널(17)의 일정 지점에 추가적으로 필요한 세척액이나 필요한 효소기질중간체와 같은 반응물질이 언제든지 반응 챔버(15)로 공급될 수 있게 저장되는 장소가 형성된다.

이처럼 액체 형태의 반응물질이나 세척액이 선택적으로 반응 챔버(15)로 공급될 수 있는 분기 챔버가 마련됨으로써, 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 첫째, 도 2a 및 도 2b 또는 도 4b와 같이 간단하게 휴대 가능한 장비로 형성될 수 있으면서도, 둘째, 즉석에서 복잡한 다단계 반응이 요구되는 ELISA 면역 반응이 현장에서 즉석으로 이루어질 수 있으며, 셋째, 극미량의 시료와 시약만 있더라도 후술하게 될 도 7 내지 도 10의 자료에서 볼 수 있듯이 종래 실험실에서 장시간 행해지는 면역반응보다 오히려 더 높은 정확도를 가지는 결과를 얻을 수 있다.

따라서 복잡한 다단계 반응 절차가 모두 하나의 휴대용 마이크로 플랫폼에서 수행 가능하도록 분기 채널(17)이 마련됨으로써, 현재 세계적으로 대유행되는 펜데믹 질병의 전염 상황에서도, 특히 장비 상황이 열악한 현장에서도 빠른 시간 내에 최종적인 면역반응 결과를 높은 정확도로 얻을 수 있으므로, 향후 세계적인 대규모 방역임무에서 획기적인 진단효율을 현실화 시킬 수 있어, 방역의 신속, 체계화, 광범위한 보급, 및 펜데믹의 조기 종식을 가져올 수 있을 것으로 보인다.

분기 채널(17) 내부의 세척 용액(W)이나 액체 형태의 반응물질을 선택적으로 반응 챔버(15)로 이동시키는 작용에 대해서는 플레이트(10)의 구조와, 멤브레인 필터(13) 및, 마이크로펌프(20)에 대해 순차적으로 살펴본 다음 자세하게 후술하기로 한다.

플레이트(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.

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.

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 플레이트(10)의 제작이 단순한 공정으로 이루어질 수 있다.

또는 마이크로채널(16)은 도 3b 내지 도 3c에 도시된 실시예에 따르면, 하부몸체(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.

멤브레인 필터(13)는 주입구(12)에 설치되어, 플레이트(10) 외부와 마이크로 채널(16) 내부를 차단시키는 작용을 한다. 다만 이때의 차단은 유체가 통과 할 수 있는 상태로 차단되는 것을 말한다.

멤브레인 필터(13)의 설치는 도 3b에 도시된 바와 같이 멤브레인 필터(13)의 저면에 마련되는 필터 접착 층(131)으로 플레이트(10) 상면에 접합되는 형태로 설치될 수 있다. 여기서 필터 접착 층(131)은 통상의 접착제일 수도 있고 또는 양면테이프일 수도 있다.

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 것이 다.

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 플레이트(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.

마이크로 펌프(20)는 전술한 바와 같이 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시켜, 채액(S1)이 멤브레인(13)필터를 통과하여 마이크로채널(16) 내부로 흡입시키거나, 마이크로채널(16) 내부의 체액(S1)을 이동시킨다.

마이크로 펌프(20)는 도 2a에 도시된 바와 같이 직접 플레이트(10)에 설치되지 않고 외부에 별도로 마련되거나, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 플레이트(10) 상면에 설치될 수도 있다.

마이크로 펌프(20)는 보다 구체적으로 도 3c에 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 이루어져 수동으로 구동되거나, 또는 롤러 바(22) 및 탄성 블록(21) 대신에 시린지 펌프(미도시)로 이루어져 자동으로 구동될 수도 있다.

여기서 도 2b 및 2b에 도시된 바와 같이 분기 채널(17)의 일단은 마이크로채널(16)에 연결되고, 분기 채널(17)의 타단에는 채널 선택구동 밸브(30)가 설치될 수 있다.

채널 선택구동 밸브(30)는 멤도 2b에 도시된 제1 또는 제2대기 챔버(171,172)에 저장된 세척 용액(W) 또는 효소 기질 중간체(S6)를 반응 챔버(15)를 향하여 이송시키거나 또는 정지시키도록 선택적으로 분기 채널(17)을 제어시킨다. 이와 같은 선택적인 이동 또는 정지 작용은 선택구동 밸브가 분기 채널(17)의 타단을 개방 또는 폐쇠시킴으로써, 마이크로펌프(20)가 발생시키는 음압을 분기 채널(17) 내부에 발생시키거나 또는 해제시킴으로써 이루어진다.

이때 채널 선택구동 밸브(30)도 마이크로펌프(20)와 마찬가지로 도 2a에 도시된 바와 같이 직접 플레이트(10)에 설치되지 않고 외부에 별도로 마련되거나, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 플레이트(10) 상면에 설치될 수도 있다.

채널 선택구동 밸브(30)는 보다 구체적으로 도 3c에 도시된 바와 같이 탄성재질의 블록 형태의 부재로서, 내부에는 분기 채널(17)과 연통되는 제2음압 채널(311)이 형성되고, 롤러 바(22)가 상기 블록 형태의 부재 상부를 압박시키면서 굴러감으로써 제2음압 채널(311)이 밀폐됨으로 인해 분기 채널(17)의 타단이 밀폐되되, 채널 선택구동 밸브(30)의 길이는 탄성 블록(21)보다 짧게 형성되며 탄성 블록(21)에 병렬로 배치된다.

참고로 분기 채널(17)의 일단이 마이크로채널(16)에 접속되는 지점을 이하에서 '접속점(173)'이라 칭하기로 한다.

채널 선택구동 밸브(30)는 탄성 재질의 블록 형태의 부재이므로, 채널 선택구동 밸브(30)의 내부에 형성된 제2음압 채널(311) 역시 롤러 바(22)가 상부에서 굴러가면서 압력이 가해지면 도 4d의 왼쪽에 도시된 바와 같이 밀폐되므로, 롤러 바(22)가 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시키더라도 세척 용액(W)과 효소 기질 중간체(S6)는 마이크로채널(16)을 향해 전진하지 못하고 오히려 약간 후퇴하게 된다.

하지만 채널 선택구동 밸브(30)는 탄성 블록(21) 보다 짧게 형성되므로, 롤러 바(22)가 탄성 블록(21) 및 내부의 음압 채널(211)은 압박시키면서 동시에 채널 선택구동 밸브(30)로부터 이격되어 제2음압 채널(311)은 개방된 채로 유지되는 구간이 형성될 수 있다.

이때 만일 주입구(12)를 밀폐시킨다면 분기 채널(17)에 존재하는 액체상태의 물질이 접속점(173)을 지나 마이크로채널(16) 내부로 진입될 수 있다. 따라서 롤러 바(22)가 채널 선택구동 밸브(30)와 탄성 블록(21) 상부를 동시에 압박시킬 경우에는 마이크로채널(16) 내부의 물질만 이동되고, 롤러 바(22)가 채널 선택구동 밸브(30)와는 이격된 상태에서 탄성 블록(21) 상부에서만 굴러간다면 분기 채널(17) 내부의 세척 용액(W) 및 효소 기질 중간체(S6)가 반응 챔버(15)를 향해 이동하게 된다.

이러한 과정이 도 4h의 사진에 순차적으로 나타나 있다. 도 4h에 대한 반응 순서에 대해서는 후술하기로 한다.

또한 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼은 휴대성의 극대화를 위해 장치가 보다 소형화 될 수 있도록 탄성 블록(21)은 플레이트(10) 상부에 배치됨으로써 음압 채널(211)이 마이크로채널(16)의 상부에 위치하고, 마이크로채널(16)의 단부와 음압 채널(211)의 단부를 연결시키는 연결 채널(212)이 형성됨으로써, 마이크로채널(16)과 연결 채널(212)과 음압 채널(211)이 나란하게 연결되는 통로가 연결 채널(212)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성된다.

이때 채널 선택구동 밸브(30)는 플레이트(10) 상부에 배치되어 제2음압 채널(311)이 분기 채널(17)의 상부에 위치하고, 분기 채널(17)의 타단과 제2음압 채널(311)의 단부를 연결시키는 제2연결 채널(312)이 형성됨으로써, 분기 채널(17)과 제2연결 채널(312)과 제2음압 채널(311)이 순서대로 나란하게 연결되는 통로가 제2연결 채널(312)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성된다.

즉 음압을 발생시키는 위치가 마이크로채널(16)의 뒤로 나란하게 연결되는 것이 아니라 도 4b에 도시된 바와 같이 절곡되어 접히는 형태로 형성됨으로써 사실상 마이크로펌프(20)의 설치로 인하여 추가되는 부피가 최소화 된다. 또한 도 4c에 도시된 바와 같이 채널 선택구동 밸브(30) 역시 제2연결 채널(312)을 중심으로 하여 제2음압 채널(311)과 분기 채널(17)이 서로 포개지는 형태로 형성됨으로써, 채널 선택구동 밸브(30)의 설치로 인해 장치의 부피가 최소화 될 수 있다.

탄성 블록(21)은 탄성 재질로 이루어져, 음압 채널(211)의 상부를 누르면 탄

성 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 4f 및 도 4g를 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 4f와 같이 검은색으로 표시된 액체가 있으면 도 4g에 도시된 방향으로 이동되는 것이다.

그리고 탄성 블록(21)은 도 2b 및 도 3b에 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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에 따라 도 1에 도시된 면역 반응이 수행되는 전 공정이 도 4h에 실린 9커트의 사진에 순차적으로 표현되어 있다.

먼저 도 4h의 (a) 내지 (e)에는 체액(S1)이 멤브레인 필터(13)를 통과하면서 멤브레인 필터(13)에 도포된 2차 항체(S2)와 결합하여 2차항체-항원 복합체(S3)로 형성된 후 2차항체-항원 복합체(S3)가 반응 챔버(15)로 이동하여 반응 챔버(15)에 도포된 포획 항체(S4)와 반응하여 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)로 형성되는 과정이 순서대로 나타나 있다. 이때 도 4h의 (a) 내지 (e)에서는 롤러 바(22)가 탄성 블록(21)과 채널 선택구동 밸브(30) 상부를 동시에 압박하면서 구름으로써 분기 채널(17) 내부의 시료들은 마이크로채널(16)을 향해 이동하지 못하는 상태이다.

도 4의 (f)에서는 롤러 바(22)가 채널 선택구동 밸브(30)로부터 이탈되어 탄성 블록(21) 상부에만 압박을 가함으로써, 드디어 분기 채널(17) 내부의 세척 용액(W)과 효소 기질 중간체(S6)가 접속점(173)을 통과하여 반응 챔버(15)로 이동된다. 도 4의 (g)는 세척 용액(W)이 반응 챔버(15)를 세척시켜서, 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)를 제외한 노이즈 발생원이 될 수 있는 잔류물을 제거시킨 상태이고, 도 4의 (i)는 효소 기질 중간체(S6)가 2차항체-포획항체-항원 복합체(S5)와 반응하여 관찰 가능한 표지에 해당되는 색체가 부여된 상태이다.

이와 같이 분기 채널(17) 및 분기 채널(17) 내부의 액체 시료의 진행이 제어될 수 있도록 채널 선택구동 밸브(30)가 마련됨으로써, 휴대 가능하게 콤팩트한 크기로 제작되는 마이크로 플랫폼으로 종래에 많은 시간과 비싼 시약이 소요되던 ELISA 면역 반응의 전 과정이 현장에서 신속하게 수행 가능하게 된다.

참고로 롤러 바(22)와 플레이트(10) 간의 상대 가변은 도 4e에 도시된 사진과 같은 형태의 구동 모듈(50)이 설치됨으로써 수행될 수 있다. 도 4e의 사진을 참조하면, 구동 모듈(50)은 플레이트(10)를 전진 또는 후진시키는 리니어 모터 또는 공압이나 유압으로 작동되는 액추에이터와, 롤러 바(22) 양 단을 자유 회전 가능하게 고정시키는 베어링으로 구성될 수 있다.

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.

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.

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.

이때 투명 캡(151)의 저면과 상부 몸체(192)의 상면과 캡 설치용 접착층(1511)의 내측으로 둘러싸이는 공간은 반응이 발생되는 반응 존(152)으로 형성된다.

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.

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.

이와 같이 복잡한 ELISA 반응검사도 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼으로 수행될 수 있고, ELISA 보다 간단한 면역정량법은 얼마든지 즉석에서 단시간 안에 실행될 수 있다.

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 체질별 농도 차로 인해 많은 오차가 발생될 수 있고, 특히 임신테스트기가 이상이 발생되어도 육안으로 식별하기 힘들어 임신인데도 임신이 아닌 것으로 오인될 우려도 있다.

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.

그리고 반응 존(152)의 육안 관찰을 위해 반응 챔버(15) 상부는 투명한 원형 판 형태의 투명 캡(151)이 설치된다.

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 플레이트(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.

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.

반응 챔버 부양 칼럼(155)은 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 일정한 높이를 가지는 수직 기둥 형상의 부재로서, 저면은 플레이트(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 6a에 도시된 바와 같이 칼럼 접착 층(1555)에 의한 접착으로 이루어질 수 있다.

여기서 두 개의 수직 마이크로채널(1551)은 각각 상부 몸체(192)에 형성된 두 개의 채널 연통구(154)와 하나씩 이어지도록 대응되는 위치에 배치된다.

반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부에는 커버(156)가 결합된다. 도 6a 및 도 6b를 기준으로 보면, 커버(156)의 천정 하부에서 반응이 수행되므로 커버(156)의 상면 또는 커버(156) 전체는 투명하게 제작된다.

특히 반응 챔버 부양 칼럼(155)의 상부는 도 6a에 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.

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.

반응 챔버 부양 칼럼(155)은 이와 같이 구성됨으로써 세 가지 작용을 하게 된다.

첫째는 반응 챔버(15) 자체를 플레이트(10)의 상면보다 훨씬 높게 부양시킴으로써 반응 과정의 관찰이 더욱 용이할 수 있도록 만든다.

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.

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.

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.

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.

반응 챔버 부양 칼럼(155)이 설치된 경우에도 검사의 전체 절차는 반응 챔버(15)만 형성된 경우와 거의 동일하다. 다만 도 6c에 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.

참고로 도 6c에는 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 마이크로 채널(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.

한편 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼이 사용될 경우와 종래의 리트머스 시험지 형태의 검사 키트가 사용될 경우의 측정 결과의 정확도와 관련된 그래프이다. 참고로 도 7에서 'Proposed method' 또는 도 8에서 proposed 96well LOC(Lab-On-a-Chip)'으로 표현된 것이 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼을 지칭하고 'Lateral flow assay device'로 표현된 것이 종래의 리트머스 시험지가 사용된 검사 키트를 지칭한다.

도 7 및 도 8에서는 트로포닌 I와 베타 항원을 함유하는 알부민의 서로 다른 농도에 대하여 간섭으로 인한 오차가 발생하는 경우를 예로 들었다. 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이 종래의 검사 키트의 경우가 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에 비해 간섭으로 인한 오차율이 훨씬 높은 것을 알 수 있다.

또한 도 10에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 마이크로 플랫폼에서 소요되는 시료 및 시약의 양은 종래의 방법에 비해 훨씬 작다.

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.

S1 : 체액 S2 : 2차 항체
S3 : 2차항체-항원 복합체 S4 : 포획 항체
S5 : 2차항체-포획항체-항원 복합체 S6 : 효소 기질 중간체
W : 세척 용액 10 : 플레이트
12 : 주입구 13 : 멤브레인 필터
14 : 2차 항체 패드 15 : 반응 챔버
16 : 마이크로채널 17 : 분기 채널
19 : 접합 몸체 20 : 마이크로펌프
21 : 탄성 블록 22 : 롤러 바
30 : 채널 선택구동 밸브 40 : 탄성판
50 : 구동 모듈 131 : 필터 접착 층
151 : 투명 캡 152 : 반응 존
153 : 접착 면 154 : 채널 연통구
155 : 반응 챔버 부양 칼럼
156 : 커버 171 : 제1대기 챔버
172 : 제2대기 챔버 173 : 접속점
191 : 하부 몸체 192 : 상부 몸체
193 : 접착 시트 211 : 음압 채널
212 : 연결 채널 311 : 제2음압 채널
312 : 제2연결 채널 1511 : 캡 설치용 접착 층
1551 : 수직 마이크로채널 1552 : 상부 반응 존
1555 : 칼럼 접착 층

Claims (8)

1. 액체가 통과 가능한 마이크로채널(16)이 내부에 길게 형성되고, 마이크로채널(16)의 소정 부위에 면역반응이 발생하도록 항체가 고정화된 반응 챔버(15)가 마련되며, 마이크로채널(16)의 단부에 형성되어 외부와 마이크로채널(16)을 연통시키는 주입구(12)가 형성된 판 형태의 부재인 플레이트(10); 로 구성되되,
   상기 플레이트(10)에는 단부가 마이크로채널(16)의 소정 부위에 연결되는 미세채널로서, 상기 반응 챔버(15)로 세척 용액(W) 또는 액체 시료를 공급할 수 있는 분기 채널(17)이 더 마련되어, 극미량의 체액(S1)으로도 즉석에서 고해상도의 검출 반응 테스트가 가능하며,
   상기 반응 챔버(15)에 적어도 하나 이상의 액체 시료가 공급 가능함으로써, 다단계 면역반응 테스트가 가능하고,
   상기 분기 채널(17)에는 상기 반응 챔버(15)로 공급될 세척 용액(W) 또는 액체 시료가 체류되는 시료 챔버(171,172)가 분기 채널(17)의 일정 부위에 하나 이상 형성되며,
   상기 마이크로채널(16) 내부에 음압을 발생시켜, 채액(S1)이 멤브레인(13)필터를 통과하여 마이크로채널(16) 내부로 흡입시키거나, 마이크로채널(16) 내부의 체액(S1)을 이동시키는 마이크로 펌프(20)가 더 구비되고,
   상기 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, 롤러 바의 상대적 위치 변화로 인해 음압을 발생시켜서 시료를 자동으로 이송하며,
   상기 분기 채널(17)의 일단은 마이크로채널(16)에 연결되며, 분기 채널(17)의 타단에는 상기 체액(S1)과 상기 세척 용액(W)이나 액체 시료 중 어느 하나는 정지시키고 나머지는 마이크로 펌프(20)로 이동될 수 있도록 마이크로 펌프(20)로 이동되는 대상을 선택시키는 채널 선택구동 밸브(30);가 마련되고,
   상기 채널 선택구동 밸브(30)는 분기 채널(17)의 타단을 개방 또는 폐쇄시킴으로써, 상기 마이크로펌프(20)가 발생시키는 음압을 분기 채널(17) 내부에 발생시키거나 또는 해제시키며,
   상기 채널 선택구동 밸브(30)는 탄성재질의 블록 형태의 부재로서, 내부에는 분기 채널(17)과 연통되는 제2음압 채널(311)이 형성되고, 상기 롤러 바(22)가 상기 블록 형태의 부재 상부를 압박시키면서 굴러감으로써 제2음압 채널(311)이 밀폐됨으로 인해 분기 채널(17)의 타단이 밀폐되되,
   상기 채널 선택구동 밸브(30)의 길이는 탄성 블록(21)보다 짧게 형성되며 탄성 블록(21)에 병렬로 배치되고,
   상기 탄성 블록(21)은 플레이트(10) 상부에 배치됨으로써 음압 채널(211)이 마이크로채널(16)의 상부에 위치하고, 마이크로채널(16)의 단부와 음압 채널(211)의 단부를 연결시키는 연결 채널(212)이 형성됨으로써, 마이크로채널(16)과 연결 채널(212)과 음압 채널(211)이 나란하게 연결되는 통로가 연결 채널(212)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성되고,
   상기 채널 선택구동 밸브(30)는 플레이트(10) 상부에 배치되어 제2음압 채널(311)이 분기 채널(17)의 상부에 위치하고, 분기 채널(17)의 타단과 제2음압 채널(311)의 단부를 연결시키는 제2연결 채널(312)이 형성됨으로써, 분기 채널(17)과 제2연결 채널(312)과 제2음압 채널(311)이 순서대로 나란하게 연결되는 통로가 제2 연결 채널(312)을 중심으로 절곡되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주입구(12)에 설치되어, 플레이트(10) 외부와 마이크로채널(16) 내부를 차단시키는 멤브레인 필터(13);가 더 구비되고,
   상기 멤브레인 필터(13)의 하부에는 상기 체액(S1)과 반응하는 시료가 배치되어, 멤브레인 필터(13)를 통과하는 체액(S1)이 시료와 반응한 다음 마이크로채널(16)로 유입되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플랫폼.
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