KR102423154B1 - 전도성 플라스틱을 이용한 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법 - Google Patents
전도성 플라스틱을 이용한 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치는, 절연체로 이루어진 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성되고, 인가된 전압에 기초하여 표면에 위치한 유체를 이동시키는 적어도 하나의 전극을 포함하되, 상기 베이스 플레이트는 제1 인젝션 게이트가 몰드(Mold)의 제1 공간에 상기 절연체를 주입하여 형성된 것이고, 상기 전극은 상기 제1 인젝션 게이트와 구별되는 제2 인젝션 게이트가 상기 몰드의 제2 공간에 전도성 플라스틱을 주입하여 형성된 것일 수 있다.
Description
본 발명은 일렉트로웨팅(Electrowetting)을 이용한 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 전도성 플라스틱을 인젝션 몰딩(Injection Molding)하여 전극을 형성함으로써 생산 공정을 간소화시킨 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일렉트로웨팅이란 유체에 인가되는 전기장으로 인해서 유체의 표면 장력이 변하는 현상을 의미한다. 예를 들어, 일렉트로웨팅에 의해 표면 장력이 변화된 유체는 인가된 전기 신호에 따라 전위차로 인한 고체-액체 간 접촉각이 달라질 수 있다. 다른 예를 들어, 일렉트로웨팅에 의해 표면 장력이 변화된 유체는 인가된 전기 신호에 따라 전극 상에서 이동할 수도 있다.
다양한 기술 분야에서 이러한 일렉트로웨팅을 이용하기 위한 시도가 계속되고 있다. 예를 들어, 카메라 렌즈의 두께를 제어하거나 전자 종이(Electronic Paper)의 상용화를 위해 일렉트로웨팅을 이용하기 위한 시도가 계속되고 있다.
본 발명의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 생산 공정을 간소화시킬 수 있는 구조를 가진 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 생산 단가를 낮출 수 있는 구조를 가진 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 일회용 카트리지로 이용될 수 있는 진단 장치 및 그 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술 분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치는, 절연체로 이루어진 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성되고, 인가된 전압에 기초하여 표면에 위치한 유체를 이동시키는 적어도 하나의 전극을 포함하되, 상기 베이스 플레이트는 제1 인젝션 게이트가 몰드(Mold)의 제1 공간에 상기 절연체를 주입하여 형성된 것이고, 상기 전극은 상기 제1 인젝션 게이트와 구별되는 제2 인젝션 게이트가 상기 몰드의 제2 공간에 전도성 플라스틱을 주입하여 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극의 상부 너비는 상기 전극의 중부 너비보다 제1 기준 크기만큼 큰 너비이고, 상기 전극의 하부 너비는 상기 전극의 중부 너비보다 제2 기준 크기만큼 큰 너비이고, 상기 제1 기준 크기는 상기 제2 기준 크기보다 큰 것일 수 있다. 여기서, 상기 전극의 너비는, 상기 전극의 상부에서 중부를 향하여 테이퍼링(tapering)되고, 상기 전극의 하부에서 중부를 향하여 테이퍼링되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전도성 플라스틱은, 탄소 나노튜브, 그래핀, 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 절연체는, PC(Polycarbonate), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), COP(Cyclic Olefin Polymer), COC(Cyclic Olefin Copolymer), PET(Polyethylene Terephthalate), PI(Polyimide), PE(Polyethylene), Acrylic, ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PTFE (Polytetrafluoroethylene), PS (Polystyrene), PP (Polypropylene) 및 PVC (Polyvinyl chrloride) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 두개 이상의 전극으로부터 형성된 전극 간격의 상부 너비는 상기 전극 간격의 하부 너비보다 작은 것일 수 있다. 여기서, 상기 전극 간격의 너비는, 상기 전극 간격의 중부에서 상부를 향하여 테이퍼링되고, 상기 전극 간격의 중부에서 하부를 향하여 테이퍼링되는 것일 수 있다. 또한, 상기 전극 간격의 베이스 플레이트는, 상기 전극 간격의 하부로 상기 절연체를 주입하여 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 하우징에 수용된 유체를 유도하는 리저버(Reservoir)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 리저버에 인접하여 형성된 인접 전극의 상부 너비는 상기 베이스 플레이트에 형성된 다른 전극의 상부 너비보다 큰 것일 수 있다. 이때, 상기 인접 전극의 개수는 상기 리저버의 크기에 기초하여 결정되는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치의 예시적인 도면이다.
도 2는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 상부의 예시적인 도면이다.
도 3은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 하부의 예시적인 도면이다.
도 4는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트의 예시적인 단면도이다.
도 5는 도 1을 참조하여 설명된 하우징과 전극 플레이트를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 전극의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 베이스 플레이트의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 상부의 다른 예시적인 도면이다.
도 2는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 상부의 예시적인 도면이다.
도 3은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 하부의 예시적인 도면이다.
도 4는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트의 예시적인 단면도이다.
도 5는 도 1을 참조하여 설명된 하우징과 전극 플레이트를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 전극의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 베이스 플레이트의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 상부의 다른 예시적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치의 예시적인 도면이다. 도 1은 전극 플레이트(10), 하우징(20) 및 기판(30)이 포함된 진단 장치를 도시하고 있으나, 도 1은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 도시하고 있을 뿐이며 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치로 구현된 리더기(미도시)가 진단 장치에 더 포함될 수 있으며, 이때 리더기는 하우징에 수용되는 유체를 대상 전극으로 유도하기 위한 일렉트로웨팅 신호(i.e., 전기 신호)를 생성 및 제어할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 예시적인 진단 장치의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현될 수도 있음에 유의해야 한다. 이하, 도 1에 도시된 예시적인 진단 장치의 구성 요소에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
하우징(20)은 유체를 수용할 수 있다. 이때, 하우징(20)은 유체를 수용하기 위한 유체 수용부를 포함할 수 있다. 예를 들어, PCR(Polymerase Chain Reaction)을 수행하기 위해 DNA가 포함된 시료가 하우징(20)의 유체 수용부에 수용될 수 있으나. 본 예시에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 하우징(20)의 구조는 진단 장치가 이용되는 용도에 따라 유체 수용부 외의 구성을 더 포함할 수 있다. 즉, 하우징(20)은 유체를 수용하고, 진단 장치의 외관을 형성하는 외에 추가된 기능을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이때 공지된 진단 장치의 모든 기술이 참조될 수 있음을 유의해야 한다.
다음으로, 전극 플레이트(10)는 하우징(20)에 수용된 유체를 대상 전극의 위치로 이동시키기 위한 일렉트로웨팅 신호를 통해 유체에 분극을 유도시킬 수 있다. 이때, 전극 플레이트(10)는 일렉트로웨팅 신호를 통전시키기 위한 전극을 적어도 하나 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전극 플레이트(10)는 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 베이스 플레이트는 절연체로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 일렉트로웨팅을 이용하여, 전기적으로 절연된 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 전극을 따라 전극과 유체가 사이의 표면장력을 변화시킬 수 있다. 이러한 표면장력의 변화로 인한 전극과 유체가 이루는 접촉각의 변화를 이용하여 서로 인접한 전극 사이에서 유체가 이동할 수 있다. 전극 플레이트(10)에 형성된 전극의 구조에 관해서는 추후 명세서의 기재를 통해 구체화될 것이다.
다음으로, 기판(30)은 전극 플레이트(10)에 일렉트로웨팅 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 기판(30)은 유리 기판, 실리콘 기판, PCB(Printed Circuit Board) 및 TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 본 예시들에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니고, 리더기(미도시)가 전송한 일렉트로웨팅 신호를 전극 플레이트(10)에 전달할 수 있는 구조를 가진 모든 공지된 기술이 본 발명에 적용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 장치로 구현된 리더기(미도시)가 진단 장치에 포함될 수 있으나, 진단 장치가 일회용으로 제조되어, 다수의 진단 장치가 커넥터로 리더기에 연결되어 일회적으로 이용되는 환경이라면, 도 1과 같이 리더기를 포함하지 않는 것이 진단 장치의 제조 단가를 감소시킬 수 있다.
지금까지 도 1을 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 진단 장치에 따르면, 하우징(20)에 수용된 유체를 대상 전극의 위치로 이동시킬 수 있다.
상술한 진단 장치를 이용하면, 동물의 혈액, 소변, 대변, 타액, 비인두 도말, 비강도, 구인두 도말, 뇌척수액, 피부 조직, 머리카락, 기타 체세포, 체내 조직 및 정액 등의 시료 샘플로부터 세포, 소포, 단백질 및 핵산 등을 자동으로 추출 및 정제할 수 있고, 유전자 증폭, 해독, 합성 및 진단할 수도 있고, 항원 항체 반응을 이용한 면역 진단을 수행할 수도 있고, 화합물을 합성 및 제조할 수도 있다. 나아가, 중금속, 인체 유해물질 및 마약을 검사할 수도 있다. 앞서 예시된 진단 장치가 이용될 수 있는 기술 분야는 예시적인 것에 불과하며, 이외에도 다양한 기술 분야에서 상술한 진단 장치가 이용될 수 있음을 유의해야 한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 전극 플레이트(10)의 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트(10) 상부의 예시적인 도면이고, 도 3은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트(10) 하부의 예시적인 도면이고, 도 4는 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트(10)의 예시적인 단면도이다.
도 2는 전극 플레이트(10) 상부에 형성된 예시적인 전극의 상부(11) 구조를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 전극의 상부(11)는 사각형으로 형성되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 전극의 상부(11) 구조는 얼마든지 달라질 수 있음을 유의해야 한다.
도 3은 전극 플레이트(10) 하부에 형성된 예시적인 전극의 하부(12) 구조를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 전극의 하부(12)는 원으로 형성되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 전극의 하부(12) 구조는 얼마든지 달라질 수 있음을 유의해야 한다.
도 4는 예시적인 전극의 측부 구조를 도시하고 있다. 도 4를 참조하면 전극(13)은 베이스 플레이트를 관통하여 형성될 수 있음을 이해할 수 있다. 전극과 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 전극은 전도성 플라스틱의 인젝션 몰딩으로 형성된 것일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 포토 공정 및 메탈 증착 공정 등을 포함하는 반도체 공정과 유사한 복잡한 공정 없이도, 간소화된 공정으로 진단 장치의 전극을 제조할 수 있다.
전극과 관련하여, 다른 몇몇 실시예에서는, 전극을 구성하는 전도성 플라스틱은 PC(Polycarbonate)의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 혼합물은 PC와 함께 전도성 물질인 탄소 나노튜브, 그래핀, 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 이외에도 전기 신호를 통전시키기 위한 공지된 모든 혼합물이 전극을 제조하기 위해 본 발명에 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
베이스 플레이트와 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 베이스 플레이트를 구성하는 절연체는 PC(Polycarbonate), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), COP(Cyclic Olefin Polymer), COC(Cyclic Olefin Copolymer), PET(Polyethylene Terephthalate), PI(Polyimide), PE(Polyethylene), Acrylic, ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PTFE (Polytetrafluoroethylene), PS (Polystyrene), PP (Polypropylene) 및 PVC (Polyvinyl chrloride) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 이외에도 전기 신호를 절연시키기 위한 열가소성 수지를 포함한 공지된 모든 구성이 절연체를 제조하기 위해 본 발명에 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
전극 및 베이스 플레이트와 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 전극 및 베이스 플레이트는 더블 샷 인젝션 몰딩(Double Shot Injection Molding)으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 베이스 플레이트는 제1 인젝션 게이트(또는 노즐)가 제1 몰드(Mold)의 제1 공간에 절연체를 주입하여 형성되고, 전극은 제1 인젝션 게이트와 구별되는 제2 인젝션 게이트(또는 노즐)가 제2 몰드 또는 제1 몰드의 제2 공간에 전도성 플라스틱을 주입하여 형성될 수 있다. 여기서, 제1 인젝션 게이트 및 제2 인젝션 게이트는 인젝션 게이트를 두개 이상 구비한 인젝터(Injector)에 포함된 구성일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고 단일한 인젝션 게이트를 구비한 서로 다른 인젝터에 포함된 구성일 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 포토 공정 및 메탈 증착 공정 등을 포함하는 반도체 공정과 유사한 복잡한 공정 없이도, 간소화된 공정으로 서로 다른 재료로 이루어진 전극 및 베이스 플레이트를 제조할 수 있다. 서로 다른 재료로 이루어진 전극 및 베이스 플레이트를 제조하기 위해, 더블 샷 인젝션 몰딩을 수행하는 공지된 모든 방법이 본 발명에 적용될 수 있다.
전극 및 베이스 플레이트와 관련하여, 다른 몇몇 실시예에서는, 전극 및 베이스 플레이트가 인서트 인젝션 몰딩(Insert Injection Molding) 또는 오버몰딩(Overmolding)으로 형성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 제1 몰드에 절연체를 주입하여 베이스 플레이트를 형성하고, 형성된 베이스 플레이트를 제2 몰드에 삽입(insert)한 후 제2 몰드에 전도성 플라스틱을 주입함으로써 전극을 형성할 수 있다. 이와 반대로, 먼저 제3 몰드에 전도성 플라스틱을 주입하여 전극을 형성하고, 형성된 전극을 제4 몰드에 삽입한 후 제4 몰드에 절연체를 주입함으로써 베이스 플레이트를 형성할 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 포토 공정 및 메탈 증착 공정 등을 포함하는 반도체 공정과 유사한 복잡한 공정 없이도, 간소화된 공정으로 서로 다른 구성으로 이루어진 전극 및 베이스 플레이트를 제조할 수 있다.
앞서 설명된, 더블 샷 인젝션 몰딩, 인서트 인젝션 몰딩, 및 오버 몰딩 외에도, 둘 이상의 서로 다른 재료로 구성된 제품을 만들기 위해 서로 다른 재료를 사출 성형하는 다양한 기법들이 본 개시의 범위에 포함될 수 있음을 유의해야 한다.
상술한 다양한 방법들에 따라 형성된 전극 플레이트(10)의 상부에, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(20)이 결합될 수 있다. 여기서, 하우징(20)의 유체 수용부(미도시)에 수용된 유체는, 일렉트로웨팅 신호에 기초하여 전극 플레이트(10)에 형성된 전극(13)을 따라 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유체는 전극 플레이트(10)에 형성된 전극(13)의 상면과 전극의 상면과 대면하는 하우징의 저면 사이의 공간을 통해, 일렉트로웨팅 신호에 의해 가이드되는 위치 및/또는 방향으로 이동될 수 있다. 도 5는 일렉트로웨팅 신호에 기초하여 전극(13)을 따라 이동하고 있는 유체(70)의 예시적인 모습을 도시하고 있으며, 하우징(20)의 유체 수용부(미도시)에 수용된 유체의 이동에 관해서는 추후 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 전극 플레이트(10)에 포함된 전극 및 베이스 플레이트의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 6은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 전극의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이고, 도 7은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 베이스 플레이트의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 6에 도시된 전극 및 도 7에 도시된 베이스플레이트 각각은 본 발명의 몇몇 실시예들을 설명하기 위한 예시 도면이므로, 본 개시의 범위가 도 6 및 도 7에 도시된 구조에 한정되지 않음을 유의해야 한다.
도 6을 참조하면, 전극 플레이트(10)에 형성된 전극의 상부 너비(14)는 전극의 중부 너비(15)보다 제1 기준 크기만큼 큰 너비이고, 전극의 하부 너비(16)는 전극의 중부 너비(15)보다 제2 기준 크기만큼 큰 너비임을 알 수 있다. 여기서, 전극의 중부는 전극의 상부와 하부 사이의 임의의 위치를 의미할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전극의 중부의 위치는 진단 장치의 용도에 따라 달라질 수 있으며, 전극의 중부 너비(15)가 전극의 상부 너비(14) 및 전극의 하부 너비(16) 보다 작게 형성된 모든 구조의 전극이 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석하여야 한다. 또한, 제1 기준 크기 및 제2 기준 크기는 진단 장치의 용도에 따라 얼마든지 달라질 수 있음을 유의해야 한다.
기준 크기와 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 제1 기준 크기가 제2 기준 크기보다 큰 것일 수 있다. 전극 플레이트(10)의 상부는 유체와 접촉하는 부분이고 전극 플레이트(10)의 하부는 전기 신호가 전도되는 부분이므로, 전극의 상부 너비(14)가 전극의 하부 너비(16) 보다 큰 것이 바람직할 수 있다.
전극과 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 전극의 너비는 전극의 상부에서 중부를 향하여 테이퍼링(tapering)되고, 전극의 하부에서 중부를 향하여 테이퍼링되는 것일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 서로 다른 구성으로 이루어진 전극 및 베이스 플레이트의 접착력이 높아짐으로써, 제조되는 전극 플레이트(10)의 수율을 높이고 불량율을 낮출 수 있다.
전극과 관련하여, 다른 몇몇 실시예에서는, 전극의 상부 너비가 전극의 중부 너비보다 크거나 같고, 전극의 중부 너비가 전극의 하부 너비보다 크거나 같도록 형성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 전극은, 상부에서 하부를 향하여 테이퍼링된 형상으로 형성될 수 있다.
지금까지 도 6을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전극의 구조를 설명하였다. 다만, 도 6에 도시된 것과 달리, 전극의 상부 너비(14), 중부 너비(15) 및 하부 너비(16) 각각은 얼마든지 달라질 수 있음을 유의해야 한다.
도 7은 전극 플레이트(10)에 형성된 두개 이상의 전극으로부터 형성된 예시적인 전극 간격을 도시하고 있다. 여기서, 전극 간격은 절연체로 이루어진 베이스 플레이트 부분일 수 있다.
전극 간격과 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 전극 간격의 상부 너비(17)가 전극 간격의 하부 너비(18)보다 작은 것일 수 있다. 여기서, 전극 간격의 베이스 플레이트는 전극 간격의 하부(40)로 인젝션 게이트를 위치시켜 절연체를 주입하여 형성된 것일 수 있다. 전극 간격의 하부 너비(18)를 전극 간격의 상부 너비(17)보다 크게 형성함으로써, 베이스 플레이트를 구성하는 절연체의 주입 시 발생하는 압력을 줄일 수 있다. 절연체의 주입 시 발생하는 압력을 줄임에 따라, 제조되는 전극 플레이트(10)의 수율을 높이고 불량율을 낮출 수도 있다.
전극 간격과 관련하여, 다른 몇몇 실시예에서는, 전극 간격의 너비가 전극 간격의 중부에서 상부를 향하여 테이퍼링되고, 전극 간격의 중부에서 하부를 향하여 테이퍼링되는 것일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 서로 다른 구성으로 이루어진 전극 및 베이스 플레이트의 접착력이 높아짐으로써, 제조되는 전극 플레이트(10)의 수율을 높이고 불량율을 낮출 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 전극 플레이트(10)에 포함될 수 있는 리저버(Reservoir, 19) 및 전극(50a, 50b)을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 8은 도 1을 참조하여 설명된 전극 플레이트 상부의 다른 예시적인 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전극 플레이트(10)는 하우징(20)에 수용된 유체를 디스펜스(dispense)하는 리저버(19)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 하우징(20)에 수용된 유체가 1차적으로 리저버(19)로 유입될 수 있다. 또한, 본 개시의 리저버(19)는 인접 전극에 유체를 디스펜스하는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 하우징(20)을 거치지 않고 외부로부터 리저버(19)에 유체가 직접 유입되는 구조 또한 본 개시의 범위에서 배제되지 않음을 유의해야 한다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 리저버(19)에 인접하여 형성된 인접 전극(50a)의 상부 너비는 다른 전극(50b)의 상부 너비보다 큰 것일 수 있다. 인접 전극(50a)은 다른 전극(50b)과 비교할 때 리저버(19)에 인접해 위치하고 있으므로, 일렉트로웨팅 신호에 기초하여 대상 전극으로 이동될 유체가 필수적으로 이동하는 경로에 위치할 수 있다. 따라서, 인접 전극(50a)이 다른 전극(50b)에 비해 많은 양의 유체를 수용하거나 많은 양의 유체에 전압을 가하여 일렉트로웨팅을 유도하기 위해서, 인접 전극(50a)의 크기가 다른 전극(50b)의 크기보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
인접 전극과 관련하여, 몇몇 실시예에서는, 인접 전극(50a)의 개수는 리저버(19)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 리저버(19)의 크기가 클수록 인접 전극(50a)의 개수를 증가시킬 수 있으며, 리저버(19)의 크기가 작을수록 인접 전극(50a)의 개수를 감소시킬 수 있다. 도 8에 도시된 인접 전극(50a)의 개수는 5개이지만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아님을 유의해야 한다.
지금까지 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 장치에 대하여 설명하였다. 본 실시예에 따르면, 메탈 전극이 증착 형성된 종래의 진단 장치와 달리 간단한 공정만으로 진단 장치를 제조할 수 있다. 본 실시예에 따라 진단 장치의 제조 공정이 간단해짐으로써, 진단 장치의 제조 단가가 감소될 수 있으며, 일회용 카트리지(또는 일회용 키트)로 이용하기에 적합한 제조 단가로 진단 장치의 제조 단가가 감소될 수도 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 포토 공정, 메탈 증착 공정, 에칭 공정 등을 포함하는 종래의 진단 장치 제조 공정에 비해 매우 간단한 사출 성형 공정을 통해, 수율을 높이고 불량율을 낮출 수 있는 구조를 가진 진단 장치를 제공할 수 있다.
나아가 본 실시예에 따르면, 일렉트로웨팅 신호에 기초하여, 하우징에 수용된 액체가 리저버 및 전극을 따라, 보다 원활하게 이동할 수 있는 구조를 가진 진단 장치를 제공할 수 있다.
지금까지 도 1 내지 도 8를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들 및 그 실시예들에 따른 효과들을 언급하였다. 본 발명의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 명세서의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 발명이 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 절연체로 이루어진 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성되고, 인가된 전압에 기초하여 전극 표면에 위치한 유체를 이동시키는 적어도 하나의 전극을 포함하되,
상기 베이스 플레이트는 제1 인젝션 게이트가 몰드(Mold)의 제1 공간에 상기 절연체를 주입하여 형성된 것이고, 상기 전극은 상기 제1 인젝션 게이트와 구별되는 제2 인젝션 게이트가 상기 몰드의 제2 공간에 전도성 플라스틱을 주입하여 형성된 것인, 일렉트로웨팅(Electrowetting)을 이용한
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전극의 상부 너비는 상기 전극의 중부 너비보다 제1 기준 크기만큼 큰 너비이고, 상기 전극의 하부 너비는 상기 전극의 중부 너비보다 제2 기준 크기만큼 큰 너비이고,
상기 제1 기준 크기는 상기 제2 기준 크기보다 큰 것인,
진단 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 전극의 너비는,
상기 전극의 상부에서 중부를 향하여 테이퍼링(tapering)되고, 상기 전극의 하부에서 중부를 향하여 테이퍼링되는 것인,
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전극의 상부 너비는 상기 전극의 중부 너비 이상이고, 상기 전극의 상기 중부 너비는 상기 전극의 하부 너비 이상인,
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 전도성 플라스틱은,
탄소 나노튜브, 그래핀, 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진,
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 절연체는,
PC(Polycarbonate), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), COP(Cyclic Olefin Polymer), COC(Cyclic Olefin Copolymer), PET(Polyethylene Terephthalate), PI(Polyimide), PE(Polyethylene), Acrylic, ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PS(Polystyrene), PP(Polypropylene) 및 PVC(Polyvinyl chrloride) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는,
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
두개 이상의 전극으로부터 형성된 전극 간격의 상부 너비는 상기 전극 간격의 하부 너비보다 작은 것인,
진단 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 전극 간격의 너비는,
상기 전극 간격의 중부에서 상부를 향하여 테이퍼링되고, 상기 전극 간격의 중부에서 하부를 향하여 테이퍼링되는 것인,
진단 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 전극 간격의 베이스 플레이트는,
상기 전극 간격의 하부로 상기 절연체를 주입하여 형성된 것인,
진단 장치. - 제1 항에 있어서,
하우징에 수용된 유체를 디스펜스(dispense)하는 리저버(reservoir)를 더 포함하는,
진단 장치. - 제10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 형성된 전극 중 상기 리저버에 인접하여 형성된 인접 전극의 상부 너비는 상기 베이스 플레이트에 형성된 나머지 전극의 상부 너비보다 큰 것인,
진단 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 인접 전극의 개수는 상기 리저버의 크기에 기초하여 결정되는 것인,
진단 장치. - 절연체로 이루어진 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성되고, 인가된 전압에 기초하여 전극 표면에 위치한 유체를 이동시키는 적어도 하나의 전극을 포함하되,
상기 베이스 플레이트는 제1 몰드(Mold)에 상기 절연체를 주입하여 형성된 것이고, 상기 전극은 상기 제1 몰드와 구별되는 제2 몰드에 전도성 플라스틱을 주입하여 형성된 것인, 일렉트로웨팅(Electrowetting)을 이용한
진단 장치.
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