KR102650246B1 - Microfluidic device - Google Patents

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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 미세유체소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미세유체소자는 유로가 형성된 미세유체소자에 있어서, 내부에 유체를 저장하고 상기 유로와 연결되는 출구를 통해 상기 유로에 상기 유체를 공급하는 저장부 및 상기 저장부 내에 상기 유체에 떠 있고, 상기 출구를 통해 상기 유체가 유출됨에 따라서 하강하여 상기 출구를 차단하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a microfluidic device. The microfluidic device according to the present invention is a microfluidic device having a flow path, storing fluid therein and supplying the fluid to the flow path through an outlet connected to the flow path. It is characterized in that it includes a blocking portion floating in the fluid within the portion and the storage portion and descending as the fluid flows out through the outlet to block the outlet.

Description

미세유체소자{MICROFLUIDIC DEVICE}Microfluidic device {MICROFLUIDIC DEVICE}

본 발명은 미세유체소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 또는 나노 크기의 미세유로가 형성된 미세유체소자에 관한 것이다.The present invention relates to microfluidic devices, and more specifically, to microfluidic devices in which micro- or nano-sized microchannels are formed.

미세유체소자(microfluidic device)는 진단, 검사, 분석 등을 위한 다양한 생물학적/화학적 반응 과정을 소자 혹은 칩(chip) 단위에서 처리하는 기능을 수행한다. 미세유체소자는 바이오칩(biochip), 진단소자, 랩온어칩(lab on a chip) 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 등으로 다양하게 불리우며, 유체 상태의 시료가 흐르도록 하는 마이크로 또는 나노 크기의 미세 유로가 형성된다.A microfluidic device performs the function of processing various biological/chemical reaction processes for diagnosis, inspection, analysis, etc. at the device or chip level. Microfluidic devices are variously called biochips, diagnostic devices, lab on a chip, or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices, and are micro or nano-sized microscopic devices that allow fluid samples to flow. The euro is formed.

대부분의 미세유체소자들은 유체의 이송 및 이송 제어 기능이 필요한데, 그 중 밸브와 같은 유체 제어 기구는 작은 크기로 제작하는 것이 힘들다. 또한, 구동장치가 필요한 경우 기존 방식을 미세 유로에 적용할 수 없는 경우가 많다. Most microfluidic devices require fluid transport and transport control functions, and it is difficult to manufacture fluid control devices such as valves in small sizes. Additionally, when a driving device is required, existing methods often cannot be applied to microchannels.

따라서, 미세 유로에 적합한 밸브와 같은 유체 제어 기구의 개발이 필요하고, 미세유체소자의 특성상 다음과 같은 조건에 부합해야 한다. Therefore, it is necessary to develop a fluid control mechanism such as a valve suitable for microchannels, and due to the characteristics of microfluidic devices, the following conditions must be met.

먼저, 기밀성이 확보되어 누설이 없어야 한다. 다음, 전원이 필요한 구동장치는 없는 것이 바람직하다. 마지막으로, 일회용 칩의 형태가 대부분이므로 양산성이 높아야 하며, 고가의 소재 및 공정을 피하는 것이 바람직하다. First, confidentiality must be secured and there should be no leakage. Next, it is desirable that there are no driving devices that require power. Lastly, since most chips are disposable, mass productivity must be high, and it is desirable to avoid expensive materials and processes.

일본 공개특허 제2021-009159호Japanese Patent Publication No. 2021-009159

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장부 내 유체에 떠 있는 차단부가 유체가 유출됨에 따라서 유체와 함께 하강하여 유체가 유출되는 출구를 별도 구동장치 없이 차단시킬 수 있는 미세유체소자를 제공함에 있다.Therefore, the purpose of the present invention is to solve this conventional problem, and the blocking part floating in the fluid in the storage unit descends with the fluid as the fluid flows out, so that the outlet through which the fluid flows out can be blocked without a separate driving device. To provide a microfluidic device.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 유로가 형성된 미세유체소자에 있어서, 내부에 유체를 저장하고 상기 유로와 연결되는 출구를 통해 상기 유로에 상기 유체를 공급하는 저장부; 및 상기 저장부 내에 상기 유체에 떠 있고, 상기 출구를 통해 상기 유체가 유출됨에 따라서 하강하여 상기 출구를 차단하는 차단부를 포함하는 미세유체소자에 의해 달성될 수 있다. The above object is, according to the present invention, to provide a microfluidic device having a flow path, comprising: a storage unit that stores fluid therein and supplies the fluid to the flow path through an outlet connected to the flow path; And it can be achieved by a microfluidic device including a blocking portion that floats in the fluid within the storage portion and descends as the fluid flows out through the outlet to block the outlet.

여기서, 상기 저장부의 하단부는 아래로 갈수록 내부 공간의 크기가 줄어들도록 형성되고, 하단에 상기 출구가 형성될 수 있다.Here, the lower end of the storage unit is formed so that the size of the internal space decreases as it goes downward, and the outlet may be formed at the lower end.

여기서, 상기 저장부의 하단부 내측면은 아래로 갈수록 내부 공간의 단면적이 작아지도록 경사면이 형성될 수 있다. Here, the inner surface of the lower end of the storage unit may be formed with an inclined surface so that the cross-sectional area of the internal space decreases as it goes downward.

여기서, 상기 차단부는 구형인 것이 바람직하다. Here, the blocking portion is preferably spherical.

여기서, 상기 차단부는 상기 유체보다 밀도가 작은 물질로 형성될 수 있다. Here, the blocking portion may be formed of a material with a density lower than that of the fluid.

여기서, 상기 차단부는 내부가 비어 있는 형태로 형성될 수 있다. Here, the blocking portion may be formed to have an empty interior.

여기서, 상기 차단부는 친수성 물질로 형성될 수 있다. Here, the blocking portion may be formed of a hydrophilic material.

여기서, 상기 차단부의 외측면은 친수성을 가지도록 표면처리될 수 있다. Here, the outer surface of the blocking portion may be surface treated to have hydrophilicity.

여기서, 상기 차단부의 외측면은 플라즈마 반응에 의해 표면처리될 수 있다. Here, the outer surface of the blocking portion may be surface treated by plasma reaction.

여기서, 상기 차단부의 외측면은 친수성 물질로 코팅될 수 있다. Here, the outer surface of the blocking portion may be coated with a hydrophilic material.

여기서, 상기 저장부의 내측면은 친수성 물질로 형성될 수 있다. Here, the inner surface of the storage unit may be formed of a hydrophilic material.

여기서, 상기 저장부의 내측면은 친수성을 가지도록 표면처리될 수 있다.Here, the inner surface of the storage unit may be surface treated to have hydrophilicity.

여기서, 상기 차단부는 탄성 소재로 형성될 수 있다. Here, the blocking portion may be formed of an elastic material.

여기서, 상기 차단부의 외측면은 탄성 소재로 코팅될 수 있다. Here, the outer surface of the blocking portion may be coated with an elastic material.

여기서, 상기 탄성 소재는 PEG(Polyethylene glycol)일 수 있다. Here, the elastic material may be PEG (Polyethylene glycol).

상기한 바와 같은 본 발명의 미세유체소자에 따르면 별도의 구동부 또는 조작 장치 없이 저장부 내 유체가 소진되면 유로를 차단시킬 수 있다는 장점이 있다. According to the microfluidic device of the present invention as described above, there is an advantage that the flow path can be blocked when the fluid in the reservoir is exhausted without a separate driving unit or operating device.

또한, 차단부와 저장부 내측 벽면 사이에 맺힌 액적(meniscus)이 기밀성을 확보하도록 하여 기체 유입(누설)이 없다는 장점도 있다. In addition, there is an advantage that there is no gas inflow (leakage) because the liquid droplets (meniscus) formed between the blocking part and the inner wall of the storage part ensure airtightness.

또한, 미세유체소자 제작 시 저장부 내에 볼 형태의 차단부를 넣어두기만 하면 되므로 구조가 간단하고 제작 공정이 단순하여 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능하다는 장점도 있다. In addition, when manufacturing a microfluidic device, all you have to do is place a ball-shaped blocking part in the storage part, so the structure is simple and the manufacturing process is simple, so mass production is possible at low cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자의 사시도이다.
도 2는 저장부의 단면도를 도시한다.
도 3 내지 도 4는 도 2의 변형례를 도시한다.
도 5는 저장부 내의 유체가 유출됨에 따라서 차단부에 의해 출구를 막는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6은 저장부 내 유체를 유출시키기 위한 도 1과는 다른 실시예를 도시한다. 1 is a perspective view of a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a cross-sectional view of the storage portion.
Figures 3 and 4 show variations of Figure 2.
Figure 5 is a diagram showing the process of blocking the outlet by the blocking unit as the fluid in the storage unit flows out.
Figure 6 shows an embodiment different from Figure 1 for draining fluid in the reservoir.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 미세유체소자를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining microfluidic devices according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자의 사시도이고, 도 2는 저장부의 단면도를 도시하고, 도 3 내지 도 4는 도 2의 변형례를 도시하고, 도 5는 저장부 내의 유체가 유출됨에 따라서 차단부에 의해 출구를 막는 과정을 도시하는 도면이고, 도 6은 저장부 내 유체를 유출시키기 위한 도 1과는 다른 실시예를 도시한다. Figure 1 is a perspective view of a microfluidic device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a cross-sectional view of the storage part, Figures 3 and 4 show a modification of Figure 2, and Figure 5 shows the fluid in the storage part. This is a diagram showing the process of blocking the outlet by a blocking unit as fluid flows out, and FIG. 6 shows an embodiment different from FIG. 1 for draining the fluid in the storage unit.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체소자(100)는 소자(100) 내부에 나노 또는 마이크로 단위의 미세 유로(120, 122, 124)가 형성될 수 있다. 미세 유로(122)의 일단에는 후술하는 저장부(130)가 형성되고, 미세 유로(124)의 타단에는 소자(100) 외부로 연통되는 출구단(outlet)(140)이 형성될 수 있다. The microfluidic device 100 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 may have nano- or micro-scale micro channels 120, 122, and 124 formed inside the device 100. A storage portion 130, which will be described later, may be formed at one end of the micro-channel 122, and an outlet 140 communicating to the outside of the device 100 may be formed at the other end of the micro-channel 124.

미세유로는 출구단(140)으로부터 길게 연장되는 메인유로(120)와 메인유로(120)부터 분기되는 분기유로(122)로 구성될 수 있다. 또한, 메인유로(120)의 출구단(140) 쪽에는 도시되어 있는 것과 같이 유동과정에서 유체를 혼합할 수 있도록 사선(線)의 형태로 형성되는 믹싱유로(124)가 형성될 수도 있다. 저장부(130)는 복수 개 배치될 수 있는데, 따라서, 각 저장부(130)와 메인유로(120)를 연결하는 분기유로(122a, 122b, 122c, 122d)가 복수 개 형성될 수 있다. The micro-channel may be composed of a main channel 120 extending long from the outlet end 140 and a branch channel 122 branching from the main channel 120. In addition, a mixing passage 124 formed in the form of a diagonal line may be formed at the outlet end 140 of the main passage 120, as shown, to mix fluids during the flow process. A plurality of storage units 130 may be arranged, and therefore, a plurality of branch passages 122a, 122b, 122c, and 122d connecting each storage unit 130 and the main passage 120 may be formed.

저장부(130)는 유체를 저장하고 분기유로(122)와 연결되는 출구(131)를 통해 분기유로(122)에 유체를 공급할 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 출구단(140)을 통해 쉬린지 펌프(200) 등을 이용하여 유로(120, 122, 124) 내부에 음압을 가하면 저장부(130) 상하부 사이의 압력차에 의해 저장부(130) 내 담긴 유체를 미세유체소자(100) 내 유로(120, 122, 124)로 유동시킬 수 있다. 즉, 저장부(130) 내에 담기 유체는 분기유로(122), 메인유로(120), 믹싱유로(124)를 거쳐 이동하여 출구단(140)을 통해 배출시킬 수 있다. The storage unit 130 may store fluid and supply the fluid to the branch passage 122 through the outlet 131 connected to the branch passage 122. As shown in FIG. 1, when negative pressure is applied to the inside of the flow paths 120, 122, and 124 through the outlet end 140 using a syringe pump 200, etc., the pressure difference between the upper and lower parts of the storage unit 130 causes The fluid contained in the storage unit 130 may flow into the flow paths 120, 122, and 124 within the microfluidic device 100. That is, the fluid contained in the storage unit 130 can move through the branch flow path 122, the main flow path 120, and the mixing flow path 124 and be discharged through the outlet end 140.

또 다른 방법으로, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 저장부(130) 상단을 덮는 덮개부(210)와 덮개부(210)를 통해 연결되는 쉬린지 펌프(200)로 저장부(130) 내부에 양압을 가하면 압력에 의해 저장부(130) 내에 담긴 유체를 미세유체소자(100) 내 유로(120, 122, 124)로 유동시킬 수 있다. In another method, as shown in FIG. 6, a cover part 210 that covers the top of the storage part 130 and a syringe pump 200 connected through the cover part 210 are installed inside the storage part 130. When positive pressure is applied, the fluid contained in the storage unit 130 can flow into the passages 120, 122, and 124 within the microfluidic device 100.

차단부(135)는 저장부(130) 내 유체 내에 부력으로 떠 있고, 저장부(130)의 출구(131)를 통해 유체가 유로(120, 122, 124)로 유출됨에 따라서 유체와 함께 점차적으로 하강하여 저장부(130) 내 유체가 소진되었을 때 출구(131)를 막아 차단시킬 수 있다. 본 발명에서 출구(131)를 차단한다고 하면 출구(131)를 직접 막는 것과 출구(131)의 상단을 막는 것을 함께 의미하는 것으로, 출구(131)를 차단시켜 출구(131)를 통한 유체의 유출을 막는다. The blocking portion 135 floats with buoyancy in the fluid within the storage portion 130, and gradually flows along with the fluid as the fluid flows out into the flow paths 120, 122, and 124 through the outlet 131 of the storage portion 130. When the fluid in the storage unit 130 is exhausted by descending, it can be blocked by blocking the outlet 131. In the present invention, blocking the outlet 131 means blocking the outlet 131 directly and blocking the top of the outlet 131. Blocking the outlet 131 prevents fluid from flowing through the outlet 131. block it

차단부(135)는 구형으로 형성될 수 있다. The blocking portion 135 may be formed in a spherical shape.

차단부(135)는 저장부(130) 내 유체에 떠 있을 수 있도록, 저장부(130) 내 유체보다 밀도가 작은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 유체가 물인 경우 Polypropylene 과 같은 고분자 물질로 형성될 수 있다. 또는, 저장부(130) 내 유체보다 밀도가 큰 물질로 형성되더라도 내부가 비어있는 형태로 형성되어 상기 유체에 떠 있을 수 있다. 예를 들어, 차단부(135)는 중공의 유리 비드 또는 중공의 금속 비드로 형성될 수 있다. The blocking part 135 is preferably made of a material with a lower density than the fluid in the storage part 130 so that it can float in the fluid in the storage part 130. For example, if the fluid is water, it may be made of a polymer material such as polypropylene. Alternatively, even if it is made of a material with a higher density than the fluid in the storage unit 130, it may be formed in an empty form and float in the fluid. For example, the blocking portion 135 may be formed of a hollow glass bead or a hollow metal bead.

이때, 저장부(130)의 하단부는 아래로 갈수록 내부 공간이 줄어들도록 형성되고, 하단에 분기유로(122)와 연결되는 출구(131)가 형성되는 것이 바람직하다. 저장부(130)의 하단부는 아래로 갈수록 내부 공간이 줄어들도록 내부 공간의 단면적이 아래로 갈수록 점차적으로 작아지도록 형성될 수 있다. At this time, the lower end of the storage unit 130 is preferably formed so that the internal space decreases as it goes downward, and an outlet 131 connected to the branch passage 122 is formed at the lower end. The lower end of the storage unit 130 may be formed so that the cross-sectional area of the internal space gradually decreases as the internal space goes downward.

예를 들어, 저장부(130)의 하단부 내측면은 아래로 갈수록 내측으로 경사진 경사면이 형성될 수 있다. 상기 경사면은 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 일직선 형태일 수 있고, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 접선의 기울기가 아래로 갈수록 점차적으로 커지는 형태, 또는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 아래로 갈수록 접선의 기울기가 점차적으로 작아지는 형태 등으로 형성될 수 있는데, 저장부(130) 하단부의 형상은 도 2 내지 도 4의 형상에 한정되는 것은 아니다. For example, the inner surface of the lower end of the storage unit 130 may be formed with a slope that slopes inward as it goes downward. The inclined surface may be in the form of a straight line as shown in FIG. 2, a form in which the slope of the tangent gradually increases downward as shown in FIG. 3, or a tangent that increases downward as shown in FIG. 4. It may be formed in a shape where the inclination gradually decreases, but the shape of the lower part of the storage unit 130 is not limited to the shape of FIGS. 2 to 4.

이와 같이, 저장부(130)의 하단부가 아래로 갈수록 내부 공간의 크기가 점차적으로 줄어들도록 형성됨에 따라서 유체가 유로(120, 122, 124)로 유출되어 차단부(135)가 하강 이동을 할 때 차단부(135)의 하강 이동을 가이드 할 수가 있으며, 차단부(135)는 자연스럽게 저장부(130) 하단부의 내측면과 접촉하여 출구(131)를 차단시킬 수가 있다. 차단부(135)가 하강하여 저장부(130) 내측면과 접촉하여 출구(131)를 차단시킬 수 있도록 차단부(135)의 직경은 출구(131)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. In this way, the size of the internal space gradually decreases as the lower end of the storage part 130 moves downward, so when the fluid flows out into the flow paths 120, 122, and 124 and the blocking part 135 moves downward. The downward movement of the blocking unit 135 can be guided, and the blocking unit 135 can naturally contact the inner surface of the lower end of the storage unit 130 to block the outlet 131. It is preferable that the diameter of the blocking part 135 is formed larger than the diameter of the outlet 131 so that the blocking part 135 can descend and contact the inner surface of the storage part 130 to block the outlet 131.

진단 등을 위해서는 희석 용액 또는 버퍼 용액 등을 이용한 전처리 단계의 혼합과 반응 시약을 통한 반응 등이 순차적으로 이루어지는 것이 필요하다. 이에, 도 1에 도시된 각 저장부(130a, 130b, 130c, 130d)에는 분기 유로(122a, 122b, 122c, 122d)의 순서대로 서로 다른 약액 a, 약액 b, 약액 c, 약액 d가 저장될 수 있다. For diagnosis, etc., it is necessary to sequentially perform mixing in the pretreatment step using a diluted solution or buffer solution and reaction using a reaction reagent. Accordingly, in each of the storage units 130a, 130b, 130c, and 130d shown in FIG. 1, different chemical solutions a, chemical solutions b, chemical solutions c, and chemical solutions d are stored in the order of the branch flow paths 122a, 122b, 122c, and 122d. You can.

이때, 각 저장부(130a, 130b, 130c, 130d) 내에는 차단부(135)가 미리 제공되어 약액 위에 떠 있는 상태에서 도 5의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 저장부(130) 상단은 비닐(160) 등으로 마감된 상태로 제공될 수 있다. At this time, a blocking portion 135 is provided in advance within each storage portion 130a, 130b, 130c, and 130d, and as shown in (a) of FIG. 5 in a state floating on the chemical liquid, the top of the storage portion 130 is It may be provided finished with vinyl 160 or the like.

도 5의 (b)에서와 같이 비닐(160)을 제거하고, 도 1의 쉬린지 펌프(200)를 이용하여 출구단(140)을 통해 유로(120, 122, 124) 내부에 음압을 계속 가하면 메인 유로(120)로부터 첫 번째 분기된 분기 유로(122a)에 위치하는 저장부(130a) 내 약액 a가 출구(131) 아래의 유로(122a)를 통해 유출되어 약액 a의 수위가 하강하게 된다. 약액 a의 수위가 하강함에 따라서 약액 a에 떠 있던 차단부(135)도 저장부(130a) 하단부에 위치한 경사면으로 가이드되어 함께 하강하고 경사면의 내측면과 접촉하여 하강을 멈추게 되어(도 5의 (c)) 출구(131) 상부를 막아 출구(131)를 차단하게 된다. 이때, 쉬린지 펌프(200)를 통해 음압이 계속 가해지면 차단부(135) 아래에 위치하는 나머지 약액 a가 최종적으로 유출될 수 있다(도 5의 (d)). When the vinyl 160 is removed as shown in (b) of FIG. 5 and negative pressure is continuously applied to the inside of the passages 120, 122, and 124 through the outlet end 140 using the syringe pump 200 of FIG. The chemical solution a in the storage unit 130a located in the first branch flow path 122a from the main flow path 120 flows out through the flow path 122a below the outlet 131, causing the water level of the chemical solution a to decrease. As the water level of the chemical solution a decreases, the blocking part 135 floating in the chemical solution a is also guided to the slope located at the bottom of the storage part 130a, goes down together, and stops the descent by contacting the inner surface of the slope (Figure 5) c)) The outlet 131 is blocked by blocking the upper part of the outlet 131. At this time, if negative pressure continues to be applied through the syringe pump 200, the remaining chemical solution a located below the blocking portion 135 may eventually flow out (Figure 5(d)).

이와 같이, 저장부(130a)에 저장된 약액 a가 모두 유출되어 저장부(130a)의 출구(131)를 차단시키면, 메인유로(120)로부터 두 번째 분기된 분기 유로(122b) 상에 위치하는 저장부(130b) 내 약액 b가 전술한 도 5의 (b) 내지 (d)의 동작으로 유출되는 동작을 반복하게 되는데, 따라서 각 저장부(130a, 130b, 130c, 130d)에 저장된 약액 a, 약액 b, 약액 c, 약액 d가 순차적으로 유출되어 출구단(140)을 향하여 이동하며 혼합될 수가 있다. In this way, when all of the chemical solution a stored in the storage unit 130a flows out and blocks the outlet 131 of the storage unit 130a, the storage unit located on the second branch flow path 122b from the main flow path 120 The chemical solution b in the unit 130b repeats the operation of flowing out through the operations of (b) to (d) of FIG. 5, and therefore, the chemical solution a and the chemical solution stored in each storage unit 130a, 130b, 130c, and 130d. b, chemical c, and chemical d may sequentially flow out and move toward the outlet end 140 and be mixed.

이와 같이, 본 발명에서는 저장부(130) 내 유체가 모두 소진되면 별도의 구동 장치 없이 차단부(135)가 하강하여 출구(131)를 차단시킬 수가 있다. 이때, 도 5의 (d)에 확대도에 도시되어 있는 것과 같이 차단부(135)와 저장부(130) 내측면 사이의 접촉 부위에 액적(meniscus)이 형성되어 기밀성을 확보할 수가 있다. 따라서, 저장부(130) 내 공기가 출구(131)를 통해 유로(120, 122, 124)로 흡입되는 것을 효과적으로 차단시킬 수 있다. As such, in the present invention, when all the fluid in the storage unit 130 is exhausted, the blocking unit 135 can be lowered to block the outlet 131 without a separate driving device. At this time, as shown in the enlarged view in (d) of FIG. 5, a droplet (meniscus) is formed at the contact area between the blocking portion 135 and the inner surface of the storage portion 130, thereby ensuring airtightness. Therefore, it is possible to effectively prevent air in the storage unit 130 from being sucked into the flow paths 120, 122, and 124 through the outlet 131.

상기 액적의 형성을 촉진시킬 수 있도록 차단부(135)와 저장부(130) 내측면 사이의 접촉 부위를 친수성으로 형성하는 것이 바람직하다. It is preferable that the contact area between the blocking portion 135 and the inner surface of the storage portion 130 be made hydrophilic to promote the formation of the droplets.

일 예로, 상기 차단부(135)는 친수성 물질로 형성될 수 있다. As an example, the blocking portion 135 may be formed of a hydrophilic material.

또는, 상기 차단부(135)의 외측면은 친수성을 가지도록 표면처리될 수 있다. 예를 들어, 고분자로 형성되는 차단부(135) 외측면을 플라즈마 반응에 의한 표면처리를 시켜 친수성을 가지도록 할 수가 있다. 또는, 차단부(135) 외측면에 친수성 물질을 코팅시킬 수 있다. 예를 들어, Au, Ti, Pt 등과 같은 금속 박막을 차단부(135) 외측면에 증착시키거나 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속산화물 박막을 차단부(135) 외측면에 증착시킬 수 있다. Alternatively, the outer surface of the blocking portion 135 may be surface treated to have hydrophilicity. For example, the outer surface of the blocking portion 135 made of polymer can be made hydrophilic by surface treatment using a plasma reaction. Alternatively, a hydrophilic material may be coated on the outer surface of the blocking portion 135. For example, a metal thin film such as Au, Ti, Pt, etc. is deposited on the outer surface of the blocking part 135, or a metal oxide thin film such as TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 is deposited on the outer surface of the blocking part 135. You can do it.

마찬가지로 저장부(130) 내측면도 친수성을 가지도록 하는 것이 바람직하다. Likewise, it is desirable that the inner surface of the storage unit 130 also have hydrophilic properties.

차단부(135)와 같은 방법으로 저장부(130) 또는 저장부(130) 내측면은 친수성 물질로 형성될 수 있으며, 저장부(130) 내측면은 친수성을 가지도록 표면처리될 수가 있다. In the same way as the blocking portion 135, the storage portion 130 or the inner surface of the storage portion 130 may be formed of a hydrophilic material, and the inner surface of the storage portion 130 may be surface treated to have hydrophilicity.

또한, 차단부(135)와 저장부(130) 내측면 사이의 접촉 부위에 기밀성을 확보하기 위해 차단부(135)는 탄성 소재로 형성될 수도 있다. 또는, 차단부(135)의 외측면을 고무, 실리콘 등과 같은 탄성 소재를 코팅시킬 수도 있다. Additionally, in order to ensure airtightness at the contact area between the blocking portion 135 and the inner surface of the storage portion 130, the blocking portion 135 may be formed of an elastic material. Alternatively, the outer surface of the blocking portion 135 may be coated with an elastic material such as rubber or silicone.

이와 같이, 차단부(135)가 탄성의 성질을 가짐에 따라서 차단부(135)와 저장부(130) 내측면 사이에 접촉할 때 차단부(135) 외측면의 탄성 변형에 의해 차단부(135)와 저장부(130) 내측면 사이의 기밀성을 향상시킬 수가 있다. In this way, since the blocking portion 135 has elastic properties, when contact is made between the blocking portion 135 and the inner surface of the storage portion 130, the blocking portion 135 is deformed by elastic deformation of the outer surface of the blocking portion 135. ) and the inner surface of the storage unit 130 can be improved.

본 발명에서 탄성 소재라고 하면 재료 자체가 탄성의 성질을 가지는 것뿐만 아니라 액체를 흡수하여 말랑말랑해져서 탄성의 성질을 가지는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차단부(135)의 외측면은 PEG(Polyethylene glycol)로 코팅을 시키는 경우, 저장부내 액체를 흡수하여 탄성의 성질을 가질 수 있다. In the present invention, an elastic material may include not only the material itself having elastic properties, but also materials that absorb liquid and become soft and have elastic properties. For example, when the outer surface of the blocking portion 135 is coated with PEG (Polyethylene glycol), it can absorb liquid in the storage portion and have elastic properties.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It is considered to be within the scope of the claims of the present invention to the extent that anyone skilled in the art can make modifications without departing from the gist of the invention as claimed in the claims.

100: 미세유체소자
120: 메인유로
122: 분기유로
124: 믹싱유로
130: 저장부
135: 차단부
140: 출구단
160: 비닐
200: 쉬린지 펌프
210: 덮개부100: Microfluidic device
120: Main Euro
122: Quarterly Euro
124: Mixing flow path
130: storage unit
135: blocking unit
140: exit end
160: Vinyl
200: Shirringe pump
210: cover part

Claims (15)

유로가 형성된 미세유체소자에 있어서,
내부에 유체를 저장하고 상기 유로와 연결되는 출구를 통해 상기 유로에 상기 유체를 공급하는 복수의 저장부; 및
상기 저장부 내에 상기 유체보다 밀도가 작아 상기 유체에 떠 있고, 상기 출구를 통해 상기 유체가 유출되어 수위가 낮아짐에 따라서 하강하여 상기 출구를 차단하는 차단부를 포함하고,
상기 유로는 출구단으로부터 연장되는 메인유로 및 상기 메인유로로부터 순차적으로 분기되어 각각의 상기 저장부 출구와 연결되는 복수의 분기유로를 포함하고,
상기 출구단으로부터 음압을 가하면, 상기 출구단으로부터 첫 번째 분기유로와 연결되는 저장부 내부의 유체가 유출되고 차단부가 하강하여 출구를 차단시키고, 이어서 두 번째 분기유로와 연결되는 저장부 내부의 유체가 유출되는 것으로, 복수의 저장부에 저장된 유체를 순차적으로 유출시키는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.In a microfluidic device with a flow path,
a plurality of storage units that store fluid therein and supply the fluid to the flow path through an outlet connected to the flow path; and
A blocking portion that floats in the fluid and has a density lower than that of the fluid within the storage portion, and descends as the fluid flows out through the outlet and the water level decreases to block the outlet,
The flow path includes a main flow path extending from an outlet end and a plurality of branch flow paths sequentially branching from the main flow path and connected to each outlet of the storage unit,
When negative pressure is applied from the outlet end, the fluid inside the reservoir connected to the first branch flow path flows out from the outlet end, the blocking part descends to block the outlet, and then the fluid inside the storage part connected to the second branch flow path flows out. A microfluidic device characterized by sequentially flowing out fluid stored in a plurality of storage units. 제 1 항에 있어서,
상기 저장부의 하단부는 아래로 갈수록 내부 공간의 크기가 줄어들도록 형성되고, 하단에 상기 출구가 형성되는 미세유체소자.According to claim 1,
A microfluidic device in which the lower end of the storage unit is formed so that the size of the internal space decreases as it goes downward, and the outlet is formed at the lower end. 제 2 항에 있어서,
상기 저장부의 하단부 내측면은 아래로 갈수록 내부 공간의 단면적이 작아지도록 경사면이 형성되는 미세유체소자.According to claim 2,
A microfluidic device in which an inclined surface is formed on the inner surface of the lower end of the storage unit so that the cross-sectional area of the internal space decreases as it goes downward. 제 2 항에 있어서,
상기 차단부는 구형인 미세유체소자. According to claim 2,
The blocking portion is a spherical microfluidic device. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 차단부는 내부가 비어 있는 형태로 형성되는 미세유체소자. According to claim 1,
The blocking portion is a microfluidic device formed with an empty interior. 제 1 항에 있어서,
상기 차단부는 친수성 물질로 형성되는 미세유체소자.According to claim 1,
The blocking portion is a microfluidic device formed of a hydrophilic material. 제 1 항에 있어서,
상기 차단부의 외측면은 친수성을 가지도록 표면처리되는 미세유체소자. According to claim 1,
A microfluidic device where the outer surface of the blocking portion is surface treated to have hydrophilicity. 제 8 항에 있어서,
상기 차단부의 외측면은 플라즈마 반응에 의해 표면처리되는 미세유체소자. According to claim 8,
A microfluidic device in which the outer surface of the blocking portion is surface treated by plasma reaction. 제 8 항에 있어서,
상기 차단부의 외측면은 친수성 물질로 코팅되는 미세유체소자. According to claim 8,
A microfluidic device in which the outer surface of the blocking portion is coated with a hydrophilic material. 제 1 항에 있어서,
상기 저장부의 내측면은 친수성 물질로 형성되는 미세유체소자.According to claim 1,
A microfluidic device in which the inner surface of the storage portion is formed of a hydrophilic material. 제 1 항에 있어서,
상기 저장부의 내측면은 친수성을 가지도록 표면처리되는 미세유체소자. According to claim 1,
A microfluidic device in which the inner surface of the storage unit is surface treated to have hydrophilicity. 제 1 항에 있어서,
상기 차단부는 탄성 소재로 형성되는 미세유체소자.According to claim 1,
The blocking portion is a microfluidic device formed of an elastic material. 제 1 항에 있어서,
상기 차단부의 외측면은 탄성 소재로 코팅되는 미세유체소자.According to claim 1,
A microfluidic device in which the outer surface of the blocking portion is coated with an elastic material. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 탄성 소재는 PEG(Polyethylene glycol)인 미세유체소자.
The method of claim 13 or 14,
A microfluidic device in which the elastic material is PEG (Polyethylene glycol).
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