KR20040012431A - 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법 및 장치, 그 포커싱방법을 이용한 유체 샘플 분석 방법 및 장치 - Google Patents
유체 플로우의 3차원 포커싱 방법 및 장치, 그 포커싱방법을 이용한 유체 샘플 분석 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
3차원적으로 유체 샘플을 포커싱하는 장치 및 방법, 그리고 그 포커싱 방법을 이용하여 유체 샘플을 검사하는 샘플 분석장치 및 분석방법이 개시된다. 3차원 포커싱 장치는 포커싱 채널, 포커싱 채널에 연결된 2개의 버퍼 채널 및 샘플 채널을 포함하며, 버퍼 채널로부터 유입된 버퍼 플로우가 샘플 유체 플로우를 양측에서 가압하여 샘플 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱한다. 샘플 유체 플로우를 3차원적으로 제한하여 샘플 유체의 성분 및 특성의 검색이 용이하며, 검사에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법 및 장치, 유체 샘플을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 채널을 통과하는 유체 샘플 플로우를 공간적으로 제한 및 포커싱하여 그 샘플 유체 플로우가 소정의 영역만 통과하도록 제어하는 포커싱 방법과 장치, 그리고 그 포커싱 관련 기술을 이용하여 샘플 채널 내의 미세 입자를 검사하는 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.
미세 입자 분석 분야, 예를 들면 유세포 분석 분야에서, 세포를 버퍼(buffer) 용액인 쉬스 플로우(sheath flow)와 함께 부유시켜 흘러보내면서 세포를 분석하는 방식은 이미 개시되어 있다. 이러한 방식을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
쉬스 플로우의 흐름은 교란되어 수적(水滴)을 형성하고, 이 수적이 인접하는 흐름의 단부를 절단시킬 때, 세포들이 작은 물방울에 포함되어진다. 이어서, 개개의 수적이 흐름의 인접부로부터 이탈하기 직전에, 원하는 세포들을 탐지하고 개개의 수적상에 전기장을 인가하는 것에 의해, 각 수적들이 분류된다. 그런 다음, 원하는 세포가 포함된 수적은 전기장에 의해 편향되어 수집 컨테이너에 모여지게 된다. 이러한 과정 중에, 특정 수적이 대전되고 반면에 다른 주변 수적들은 약간만 대전되도록 하기 위해서, 원하는 세포가 포함된 수적이 대전 영역에 도달하는 정확한 시점을 아는 것이 매우 중요하다.
도 1은 종래의 유세포 분석 방식을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 도 1의 유세표 분석 방식의 일부를 도시한 부분 확대 사시도이다.
상기된 기본적인 유세포 분석 방식을 응용한 미국특허(등록번호 6,120,666)가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조로, 세포(120)가 통과할만한 정도로 매우 짧은 폭을 갖는 미세 채널이 십자형으로 기판(도시되지 않음)에 형성되어 있다. 미세 채널의 십자형 교차부가 포커싱 채널(22)이 된다. 포커싱 채널(22)을 CCD 카메라와 같은 영상획득 장치(160)가 촬영하여, 이 영상이 영상제어 프로세서(150)에서 처리됨으로써 세포가 분석된다.
한편, 포커싱 채널(22)을 중심으로 위로부터 이어진 채널이 샘플 채널(100)로서, 샘플인 세포(120)가 샘플 채널(100)을 통해 유입된다. 포커싱 채널(22)의 양측에 연결된 한 쌍의 채널이 포커싱 채널(102,104)로서, 각 포커싱 채널(102,104)을 통해 쉬스 플로우가 유입된다. 포커싱 채널(22)의 아래에 연결된 채널은 분석이 완료된 세포(120)가 흐르게 되는 웨이스트 채널(106:waste channel)이다.
도면에 도시된 바대로, 샘플 채널(100)을 통해 유입되던 복수개의 세포(120)는 포커싱 채널(22)에서 양측 포커싱 채널(102,104)로부터 유입되는 쉬스 플로우에 의해 둘러싸이게 됨으로써, 하나씩 일렬로 포커싱 채널(22) 내를 통과하게 된다. 이러한 배열의 세포(120)가 영상획득장치(160)에 의해 촬영된 후, 영상제어 프로세서(150)에 의해 분석된다.
한편, 세포(120)와 쉬스 플로우의 흐름은 각 채널(100,102,104,106)에 전기장을 인가하여, 각 채널(100,102,104,106)간에 발생되는 전위 차에 의해 수행된다.
그런데, 종래의 유세포 분석 장치는 전술된 바와 같이, 세포 플로우를 공간적으로 제한하기 위해서 세포 플로우의 양측에서 쉬스 플로우가 유입되며 그 결과 세포 플로우는 필름 형상의 얇은 막을 이루며 이송된다.
도 2를 참조하면, 세포 플로우가 얇은 막 형상으로 제한되며, 세포 플로우와 같이 세포가 세포 플로우를 따라 이동한다. 이 경우에서 포커싱된 세포 플로우는 막 형상을 형성하기 때문에 다음과 같은 문제점을 일으킨다.
우선, 검사 대상이 되는 미세 입자는 포커싱된 세포 플로우의 임의의 높이의 위치하여 통과하기 때문에 미세 입자가 높이 방향으로 어느 위치를 통과하는지 정확하게 예측할 수 없다. 따라서, 세포 등의 미세 입자의 정밀한 영상 획득 또는 정확한 카운팅이 어렵다.
또한, 2 이상의 세포가 위 아래로 동시에 통과하는 경우가 빈번히 발생할 수 있으며, 이 경우 각 세포를 독립적으로 판독 또는 카운팅 해야 한다. 하지만, 동시에 통과하는 미세 입자를 각각 카운팅 하는 것은 쉽지 않으며 이를 수행하기 위해 현저한 비용 증가를 감수해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 채널 내를 통과하는 유체 플로우를 3차원적으로 제한하여 유체 플로우의 폭 뿐만 아니라 높이도 포커싱하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유체 플로우의 폭 및 높이를 용이하게 조절할 수 있는 포커싱 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이와 같은 포커싱 방법 및 장치를 이용하여 샘플 유체 플로우 내의 미세 입자를 용이하게 검사할 수 있는 분석장치 및 분석방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 유세포 분석 방식을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 도 1의 유세표 분석 방식의 일부를 도시한 부분 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 포커싱 장치 및 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 4는 실시예 1에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 5는 실시예 1에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 부분 확대 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 3차원 포커싱 장치의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도.
도 10은 본 발명의 실시예 6에 따른 포커싱 장치 및 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 11은 실시예 6에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 12는 실시예 6에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 부분 확대 사시도.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
200,300 : 포커싱 장치400,500,600 : 분석장치
210,310,410,510,610 : 포커싱 채널
220,320,420,520,620 : 제 1 버퍼 채널
230,330,430,530,630 : 제 2 버퍼 채널
240,340,440,540,640 : 샘플 채널
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 3차원 포커싱 방법은 제 1 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송시키는 단계, 제 1 버퍼 채널에 인접하여 배치된 제 2 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송시키는 단계, 및 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치된 샘플 채널을 통해 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송시키면서 샘플 채널로부터 유입된 샘플 유체 플로우의 종단면 높이가 제1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮게 하는 단계를 구비한다.
또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 3차원 포커싱 장치는 포커싱 채널, 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송하는 제 1 버퍼 채널, 제 1 버퍼 채널에 인접하게 배치되어 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송하는 제 2 버퍼 채널, 및 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치되어 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송하면서 포커싱 채널로 이어지는 부분의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮은 샘플 채널을 포함한다.
상술한 포커싱 방법 및 장치에 따르면, 샘플 유체는 샘플 유체 리저버 또는 기타 공급원으로부터 샘플 채널을 통해 포커싱 채널로 유입되어 양 버퍼 플로우 사이로 흐른다. 이때 샘플 유체 플로우의 종단면 높이보다 버퍼 플로우의 종단면 높이가 높기 때문에, 샘플 유체 플로우는 양 버퍼 플로우에 의해서 양측으로부터 가압되어 포커싱 채널의 중심부 쪽으로 포커싱된다. 포커싱된 샘플 유체 플로우가 3차원적으로 제한되어 포커싱 채널 내의 소정의 영역만 통과하기 때문에, 샘플 유체 플로우의 특성 및 포함된 미세 입자의 검출이 용이해진다.
또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 분석장치는 포커싱 채널, 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송하는 제 1 버퍼 채널, 제 1 버퍼 채널에 인접하게 배치되어 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송하는 제 2 버퍼 채널, 제 1 및 제 2 버퍼 채널의사이에 배치되어 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송하면서 포커싱 채널로 이어지는 부분의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮은 샘플 채널, 포커싱 채널에 인접하게 배치되어 포커싱 채널 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 유체의 미세 입자를 검출하는 검출 부재, 및 검출 부재를 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 제어 및 분석 부재를 구비한다.
또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 분석 방법은 제 1 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송시키는 단계, 제 1 버퍼 채널에 인접하여 배치된 제 2 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송시키는 단계, 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치된 샘플 채널을 통해 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송시키면서, 샘플 채널로부터 유입된 샘플 유체 플로우의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮게 하는 단계, 포커싱 채널에 인접하게 배치된 검출 부재에 의해서 포커싱 채널 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계, 및 제어 및 분석 부재에 의해서 검출 부재를 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 단계를 구비한다.
상술한 분석장치 및 분석방법에 따르면, 샘플 채널로부터 이송된 샘플 유체 플로우는 양측으로부터 이송되는 버퍼 플로우에 의해 포커싱 채널의 중심부에 인접하게 포커싱된다. 샘플 유체에 포함된 미세 입자가 소정의 지점만 통과하기 때문에 미세 입자의 검출이 용이하며, 이러한 조건에서 검출 부재는 미세 입자의 영상 획득 또는 미세 입자의 카운팅 등등의 검색을 정확하게 수행할 수 있다.
검출 부재로는 CCD 또는 카메라와 같은 영상 획득 장치, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드로 구성된 레이저 검출장치, 그리고 전극 및 전류검출기로 구성된 전류 검출장치 등이 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 포커싱 장치 및 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 실시예 1에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 개략도이며, 도 5는 실시예 1에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 3차원 포커싱 장치(200)는 포커싱 채널(210), 포커싱 채널(210)로 제1 버퍼 플로우(B1)를 이송하는 제1 버퍼 채널(220), 제1 버퍼 채널(220)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(210)로 제2 버퍼 플로우(B2)를 이송하는 제2 버퍼 채널(230), 그리고 제1 및 제2 버퍼 채널(220, 230)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(210)로 샘플 유체 플로우(S)를 이송하는 샘플 채널(240)을 포함한다.
특히, 제1 및 제2 버퍼 플로우(B1,B2)를 이용하여 샘플 유체 플로우(S)를 3차원적으로 포커싱하기 위해서, 포커싱 채널(210)에 형성된 샘플 채널(240)의 유입구 중심은 제1 및 제2 버퍼 채널(220, 230)의 유입구 중심보다 낮게 형성된다. 즉, 샘플 채널(240)의 종단면 높이는 제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)의 종단면 높이보다 낮다. 바람직하게는, 샘플 채널(240)의 종단면 높이는 제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)의 종단면 높이의 절반이다.
본 실시예 1에서는, 각 채널들(210, 220, 230, 240)의 유입구 중심을 조정하기 위해서 각 채널의 저면이 동일 평면상에 형성되고, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(230,240)의 높이는 샘플 채널(240) 높이의 2배로 형성된다.
샘플 채널(240) 및 포커싱 채널(210)은 일직선상에 배치되며, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)은 샘플 채널(240)에 의해 형성된 일직선을 기준으로 선대칭을 이루며 배치된다.
또한, 유체 구동 및 제어 부재(225,235)는 제 1 및 제 2 버퍼 채널(230,240)에 장착되어 각 버퍼 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포커싱 채널(210)로 버퍼 플로우(B1,B2)를 이송하며, 이송되는 버퍼 플로우(B1,B2)의 유량을 조절한다. 또한, 샘플 채널(240)에 장착된 유체 구동 및 제어 부재(245)는 샘플 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포커싱 채널(210)로 이송되는 샘플 유체 플로우(S)의 유량을 조절한다. 본 실시예 1에서, 각 채널에 대해 유체 구동 및 제어 부재(225,235,245)가 별도로 도시되어 있지만, 당업자는 유체 구동 및 제어 부재를 일부 또는 전부를 통합하여 하나의 장치에 구현할 수도 있다.
본 실시예 1에 따른 샘플 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법은 다음과 같다.
제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)을 통해 버퍼 유체 공급원으로부터 포커싱 채널(210)로 버퍼 용액으로 구성된 버퍼 플로우가 이송된다. 샘플 채널(240)을 통해 제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)의 사이로 샘플 유체 플로우(S)가 흐르기 시작하면서, 샘플 유체 플로우(S)는 양쪽으로 통과하는 버퍼 플로우에 의해 공간적으로 제한된다. 소정의 유량비를 유지하거나 버퍼 플로우 또는 샘플 유체 플로우를 조정하여 포커싱 채널(210) 내를 통과하는 샘플 유체를 포커싱한다.
이때, 포커싱 채널(210)에 연결된 샘플 채널(240)의 유입구보다 양쪽에 형성된 제 1 및 제 2 버퍼 채널(230,240)의 유입구의 중심이 높게 배치되어 있다. 즉, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(230,240)을 통해 유입되는 버퍼 플로우(B1,B2)의 종단면 높이가 샘플 채널(240)을 통해 유입되는 샘플 유체 플로우(S) 높이의 2배가 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(220,230)에서 포커싱 채널(210)로 유입되는 양 버퍼 플로우(B1,B2)는 샘플 유체 플로우(S)를 중심 하방으로 압력을 가하게 된다.
그 결과, 샘플 유체 플로우(S)는 양 버퍼 플로우(B1,B2)에 포커싱 채널(210)의 저면 중심으로 좁혀져서 흐르게 되며, 버퍼 플로우(B1,B2)의 유량이 증가하면서 더욱 좁아져서 포커싱된다.
이와 같은 과정에 의해서 포커싱된 샘플 유체는 샘플 채널(240)의 유입구에서 포커싱 채널(210)로 유입된 직후, 샘플 유체 플로우(S)의 단면은 일시적으로 증가하여 유입구보다 넓은 단면을 형성하다. 양 버퍼 플로우(B1,B2)의 압력에 의해서 샘플 유체 플로우(S)는 다시 좁혀져서 포커싱된다.
본 실시예 1에서는, 제 1 및 제 2 버퍼 채널들(220,230)은 40㎛의 높이로 형성되고, 샘플 채널(240)은 20㎛의 높이로 형성된다. 이렇게 채널들의 높이 차를 두어 제 1 및 제 2 버퍼 채널(230,240)의 중심이 샘플 채널(240)의 중심보다 높게 형성된다. 또한, 버퍼 플로우(B1,B2)의 양을 조절하여 샘플 유체 플로우(S) 내의 미세 입자가 대략 일렬로 통과하도록 포커싱하는 것이 바람직하다.
본 발명은 본 실시예 1의 채널 형상 및 치수에 한정되지 아니하며, 당업자는 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 형상 및 치수의 포커싱 방법 및 장치를 실시할 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 3차원 포커싱 장치의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 실시예 2에 따른 포커싱 장치(300)는 제 1 기판(380), 제 1 기판(380) 상에 배치되는 제 2 기판(385), 제 2 기판(385)의 저면에 음각으로 형성된 포커싱 채널(310), 제 2 기판(385)의 저면에 음각으로 형성되어 포커싱 채널(310)로 제 1 버퍼 플로우(B1)를 이송하는 제 1 버퍼 채널(320), 제 2 기판(385)의 저면에 제 1 버퍼 채널(320)에 인접하게 음각으로 형성되어 포커싱 채널(310)로 제 2 버퍼 플로우(B2)를 이송하는 제 2 버퍼 채널(330), 및 제 2 기판(385)의 저면에 음각으로 형성되며 제 1 및 제 2 버퍼 채널(320,330)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(310)로 샘플 유체 플로우(S)를 이송하는 샘플 채널(340)을 포함한다.
본 실시예 2에서, 샘플 채널(340), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(320,330) 및 포커싱 채널(310)이 제 2 기판(385)에 음각으로 형성되는 것 이외에 각 채널들(310,320,330,340)의 배치, 구성 및 기능은 실시예 1의 대응되는 요소들(210,220,230,240)과 실질적으로 동일하기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
제 1 기판(380) 또는 제 2 기판은 유리, 실리콘 및 합성수지로 이루어진 그룹 중 선택된 하나로 이루어진다. 여기서, 마이크로 칩 등에 일반적으로 사용되는 합성수지로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 폴리테트라플루에틸렌(TEFLON), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 등이 있으며, 이들 합성수지는 재질이 투명하여 여러 분야에서 사용되고 있다.
제 2 기판(385)이 합성수지로 이루어진 경우, 제 2 기판(385) 및 제 2 기판(385)에 형성된 채널들(310,320,330,340)을 제조하기 위해 합성수지를 몰딩하는 몰딩 공정이 이용된다. 특히, 샘플 채널(340)과 포커싱 채널(310) 사이에 단차가 형성되기 때문에, 채널 형상에 대응하는 몰드(도시되지 않음)를 제조한 뒤, 몰드에 위 합성수지의 용융액을 주입하여 제 2 기판(385)이 제조된다.
그 외에도 제 2 기판(385)을 실리콘 또는 유리로 구성할 수 있으며, 실리콘 또는 유리로 이루어진 기판에 채널을 형성하기 위해서 반도체 공정 등에서 사용되는 식각 공정을 적용할 수 있다.
샘플 채널(340), 제 1 버퍼 채널(320) 및 제 2 버퍼 채널(330)의 단부에 각각 제 2 기판(385)을 관통하는 채널 홀들(322,332,342)이 형성된다. 각 채널 홀들(322,332,342)에 튜브의 일단이 연결되며, 각 튜브의 타단은 외부의 유체 공급원(도시되지 않음) 및 유체 공급 및 제어 부재(도시되지 않음)와 연결된다. 튜브 및 채널 홀(322,332,342)을 통해 샘플 유체 플로우(S), 제 1 및 제 2 버퍼 플로우(B1,B2)가 각각 유입된다.
또한, 채널들(310,320,330,340) 내의 유체의 흐름을 원활하게 하기 위해서,채널들(310,320,330,340) 내부 벽에 소수성(hydrophobic) 처리를 할 수 있다.
실시예 3
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 실시예 3에 따른 분석장치(400)는 포커싱 채널(410), 포커싱 채널(410)로 제 1 버퍼 플로우(B1)를 이송하는 제 1 버퍼 채널(420), 제 1 버퍼 채널(420)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(410)로 제 2 버퍼 플로우(B2)를 이송하는 제 2 버퍼 채널(430), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(410)로 샘플 유체 플로우를 이송하는 샘플 채널(440), 포커싱 채널(410)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(410) 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 유체의 미세 입자를 검출하는 검출 부재, 및 검출 부재를 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 제어 및 분석 부재(460)를 포함한다.
특히, 제 1 및 제 2 버퍼 플로우(B1,B2)를 이용하여 샘플 유체 플로우(S)를 3차원적으로 포커싱하기 위해서, 포커싱 채널(410)에 형성된 샘플 채널(440)의 유입구 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)의 유입구 중심보다 낮게 형성된다. 본 실시예 3에서는, 각 채널들(420,430,440)의 유입구 중심을 조정하기 위해서 각 채널의 저면이 동일 평면상에 위치하고, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)의 높이는 샘플 채널(440)의 높이의 2배로 형성된다.
또한, 샘플 채널(440) 및 포커싱 채널(410)은 일직선상에 배치되며, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)은 샘플 채널(440)에 의해 형성된 일직선을 기준으로 선대칭을 이루며 배치된다.
본 실시예 3에서, 샘플 채널(440), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430) 및 포커싱 채널(410)은 실시예 1의 대응되는 요소들(210,220,230,240)과 그 구성 및 기능이 실질적으로 동일하기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
유체 구동 및 제어 부재(도시되지 않음)는 제1 및 제2 버퍼 채널(420,430)에 장착되어 각 버퍼 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포커싱 채널(410)로 버퍼 플로우(B1,B2)를 이송하는 동시에 이송되는 버퍼 플로우(B1,B2)의 유량을 조절한다. 버퍼 플로우(B1,B2)에 의해서 샘플 유체 플로우(S)가 공간적으로 제한 받으며, 샘플 유체 플로우(S)는 포커싱 채널(410)의 저면에 인접하게 3차원적으로 포커싱된다.
포커싱 채널에 인접하여 검출 부재가 배치된다. 본 실시예 3에서, 검출 부재로 레이저 다이오드(450) 및 포토 다이오드(455)가 사용된다. 도 5를 참고하여 설명하면, 포커싱된 샘플 유체 플로우(S)가 공간적으로 제한되어 포커싱 채널의 저면에 인접하여 흐르게 되며, 샘플 유체 플로우(S)에 포함된 미세 입자도 샘플 유체 플로우(S)와 함께 실질적으로 일렬로 통과한다. 이와 같은 포커싱된 샘플 유체 플로우(S) 및 미세 입자의 통과 영역은 미리 예측할 수 있기 때문에, 레이저 다이오드(450) 및 포토 다이오드(455)는 포커싱 채널(410)의 양쪽에 배치된다. 여기서 포커싱 채널은 투과성 벽을 형성한다.
레이저 다이오드(450)에서 주사되는 레이저는 포커싱 채널(410) 및 샘플 유체 플로우(S)를 통과하여 포토 다이오드(455)에 전달된다. 이때 샘플 유체플로우(S) 내의 미세 입자에 의해서 레이저의 진행이 방해되는 경우 포토 다이오드(455)를 통해서 제어 및 분석 부재(460)로 전달되는 신호가 단속되며 단속되는 신호 및 시간 간격을 분석하여 소정의 영역을 통과하는 미세 입자의 개수 등을 검출할 수 있다.
본 실시예 3에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석방법은 다음과 같다.
제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)을 통해 버퍼 유체 공급원으로부터 포커싱 채널(410)로 버퍼 용액으로 구성된 버퍼 플로우가 이송된다. 샘플 채널(440)을 통해 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)의 사이로 샘플 유체 플로우(S)가 흐르기 시작하면서, 샘플 유체 플로우(S)는 양쪽으로 통과하는 버퍼 플로우에 의해 공간적으로 제한된다. 소정의 유량비를 유지하거나 버퍼 플로우 또는 샘플 유체 플로우를 조정하여 포커싱 채널(410) 내를 통과하는 샘플 유체를 포커싱한다.
이때, 포커싱 채널(410)에 연결된 샘플 채널(440)의 유입구보다 양쪽에 형성된 제 1 및 제 2 버퍼 채널(430,440)의 유입구의 중심이 높게 형성되어, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(420,430)에서 포커싱 채널(410)로 유입되는 양 버퍼 플로우는 샘플 유체 플로우를 중심 하방으로 압력을 가하게 된다.
그 결과, 샘플 유체 플로우는 양 버퍼 플로우에 포커싱 채널(410)의 저면 중심으로 좁혀져서 흐르게 되며, 버퍼 플로우의 유량이 증가하면서 더욱 좁아져서 포커싱된다.
포커싱 채널(410)에 인접하게 레이저 다이오드(450) 및 포토 다이오드(455)가 대향하여 배치되고, 레이저 다이오드(450) 및 포토 다이오드(460)에 의해서 구성된 검출 부재에 의해서 포커싱된 영역을 통과하는 샘플 유체 플로우의 미세 입자를 검출한다.
검출된 신호는 제어 및 분석 부재(460)로 전달되고, 제어 및 분석 부재(460)는 전달된 신호를 분석하여 미세 입자의 판독 또는 통과하는 미세 입자의 카운팅을 수행한다.
본 실시예 3에서는, 제 1 및 제 2 버퍼 채널들(420,430)은 40㎛의 높이로 형성되고, 샘플 채널(440)은 20㎛의 높이로 형성된다. 이렇게 채널들의 높이 차를 두어 제 1 및 제 2 버퍼 채널(430,440)의 중심이 샘플 채널(440)의 중심보다 높게 형성된다. 또한, 버퍼 플로우(B1,B2)의 양을 조절하여 샘플 유체 플로우(S) 내의 미세 입자가 대략 일렬로 통과할 정도로 포커싱하는 것이 바람직하다.
실시예 4
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석방법 및 분석장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8을 참조하면, 실시예 4에 따른 분석장치(500)는 포커싱 채널(510), 포커싱 채널(510)로 제 1 버퍼 플로우(B1)를 이송하는 제 1 버퍼 채널(520), 제 1 버퍼 채널(520)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(510)로 제 2 버퍼 플로우(B2)를 이송하는 제 2 버퍼 채널(530), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(510)로 샘플 유체 플로우를 이송하며 포커싱 채널(510)에 형성된 유입구의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)의 유입구의 중심보다 낮게 형성된 샘플 채널(540), 포커싱 채널(510)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(510) 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 유체의 미세 입자를 검출하는 검출 부재, 및 검출 부재를 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 제어 및 분석 부재(560)를 포함한다.
특히, 제 1 및 제 2 버퍼 플로우(B1,B2)를 이용하여 샘플 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하기 위해서, 포커싱 채널(510)에 형성된 샘플 채널(540)의 유입구 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)의 유입구 중심보다 낮게 형성된다. 본 실시예 5에서는, 각 채널들(520,530,540)의 유입구 중심을 조정하기 위해서 각 채널의 저면이 동일 평면상에 형성되고, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)의 높이는 샘플 채널(540)의 높이의 2배로 형성된다.
본 실시예 4에서, 검출 부재 및 제어 및 분석 부재를 제외한 샘플 채널(540), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530), 포커싱 채널(510) 및 유체 구동 및 제어 부재는 실시예 3의 대응되는 요소들(410,420,430,440)과 그 구성 및 기능이 실질적으로 동일하기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
포커싱 채널에 인접하여 검출 부재가 배치된다. 본 실시예 5에서, 검출 부재로 영상 획득 장치로서 영상 카메라(550) 및 저장 매체(555)가 사용된다. 도 5를 참고하여 설명하면, 포커싱된 샘플 유체 플로우(S)가 공간적으로 제한되어 포커싱 채널의 저면에 인접하여 흐르게 되며, 샘플 유체 플로우(S)에 포함된 미세 입자도 샘플 유체 플로우(S)와 함께 실질적으로 일렬로 포커싱 채널을 통과한다. 이와 같은 포커싱된 샘플 유체 플로우(S) 및 미세 입자의 통과 영역은 미리 예측할 수 있기 때문에, 영상 카메라(550) 및 저장 매체(555)가 사용될 수 있다. 여기서 포커싱 채널은 투과성 벽을 형성한다.
영상 카메라(550)는 시간에 따라 통과하는 미세 입자 및 상태를 영상 데이터로 획득하여 전기적 신호로 변환한다. 변환된 전기적 신호는 저장 매체(555)에 저장된 후 제어 및 분석 부재로 전달되거나 직접 제어 및 분석 부재(560)로 전달된다.
영상 카메라(550)를 사용함으로써 미세 입자의 개수를 카운팅 하는 것 외에도 통과하는 적혈구, 세포 등의 미세 입자를 영상으로 기록하고 이를 분석함으로써 세포 상태, 질병 유무, 질병 진행 상태 등을 판단할 수 있다.
본 실시예 4에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석방법은 다음과 같다.
제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)을 통해 버퍼 유체 공급원으로부터 포커싱 채널(510)로 버퍼 용액으로 구성된 버퍼 플로우가 이송되는 동시에, 샘플 채널(540)을 통해 제 1 및 제 2 버퍼 채널(520,530)의 사이로 샘플 유체 플로우(S)가 이송되면서 샘플 유체 플로우(S)는 양 버퍼 플로우(B1,B2)에 의해 공간적으로 포커싱된다.
샘플 유체 플로우(S)를 통해서 플로우 내 입자가 일렬로 통과할 정도로 포커싱되면, 영상 카메라(550) 및 저장 매체(555)에 의해서 통과하는 미세 입자의 영상이 변환 및 저장된다.
영상 신호는 제어 및 분석 부재(560)로 전달되고, 제어 및 분석 부재(560)는 전달된 신호를 분석하여 미세 입자의 영상 판독하거나 통과하는 미세 입자의 카운팅을 수행한다.
실시예 5
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12를 참조하면, 실시예 5에 따른 분석장치(600)는 포커싱 채널(610), 포커싱 채널(610)로 제 1 버퍼 플로우(B1)를 이송하는 제 1 버퍼 채널(620), 제 1 버퍼 채널(620)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(610)로 제 2 버퍼 플로우(B2)를 이송하는 제 2 버퍼 채널(630), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(610)로 샘플 유체 플로우를 이송하며 포커싱 채널(610)에 형성된 유입구의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)의 유입구의 중심보다 낮게 형성된 샘플 채널(640), 포커싱 채널(610)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(610) 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 유체의 미세 입자를 검출하는 검출 부재, 및 검출 부재를 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 제어 및 분석 부재(660)를 포함한다.
특히, 제 1 및 제 2 버퍼 플로우(B1,B2)를 이용하여 샘플 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하기 위해서, 포커싱 채널(610)에 형성된 샘플 채널(640)의 유입구 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)의 유입구 중심보다 낮게 형성된다. 본 실시예 5에서는, 각 채널들(620,630,640)의 유입구 중심을 조정하기 위해서 각 채널의 저면이 동일 평면상에 형성되고, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)의 높이는 샘플 채널(640)의 높이의 2배로 형성된다.
본 실시예 5에서, 검출 부재 및 제어 및 분석 부재를 제외한 샘플 채널(640), 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620, 630), 포커싱 채널(610) 및 유체 구동 및 제어 부재는 실시예 4의 대응되는 요소들(410,420,430,440)과 그 구성 및 기능이실질적으로 동일하기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
포커싱 채널에 인접하여 검출 부재가 배치된다. 본 실시예 5에서, 검출 부재로 포커싱 채널(610)에 양측에 인접하게 배치되는 전극(652,654) 및 포커싱 채널(610)과 전극(652,654)에 일정한 값의 전류가 흐를 때 전극(652,654) 사이의 전압을 검출하는 전압 검출기(650)가 사용된다. 도 5를 참고하여 설명하면, 포커싱된 샘플 유체 플로우(S)가 공간적으로 제한되어 포커싱 채널의 저면에 인접하여 흐르게 되며, 샘플 유체 플로우(S)에 포함된 미세 입자도 샘플 유체 플로우(S)와 함께 실질적으로 일렬로 포커싱 채널을 통과한다. 이와 같은 포커싱된 샘플 유체 플로우(S) 및 미세 입자의 통과 영역은 미리 예측할 수 있기 때문에, 전극(652, 654) 및 전압 검출기(650)가 사용될 수 있다. 여기서 버퍼 용액 및 샘플 유체 플로우는 전해질과 같이 전류를 통과시키는 특성을 갖는 것을 전제로 한다.
양 전극(652,654) 사이에 일정한 전류가 흐르지만, 미세 입자가 통과할 때마다 포커싱된 샘플 유체 플로우 주변의 저항은 국부적으로 변화한다. 따라서 양 전극(652, 654) 사이의 전압은 미세 입자의 영향을 받아 변화하며, 전압 검출기(650)는 이 전압 변화를 검출하여 제어 및 분석 부재(660)로 전달한다.
본 실시예 5에 따른 3차원 포커싱을 이용한 분석방법은 다음과 같다.
제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)을 통해 버퍼 유체 공급원으로부터 포커싱 채널(610)로 버퍼 용액으로 구성된 버퍼 플로우(B1,B2)가 이송되는 동시에, 샘플 채널(640)을 통해 제 1 및 제 2 버퍼 채널(620,630)의 사이로 샘플 유체 플로우(S)가 이송되면서 샘플 유체 플로우(S)는 양 버퍼 플로우(B1,B2)에 의해 공간적으로포커싱된다.
샘플 유체 플로우(S)를 통해서 플로우 내 입자가 일렬로 통과할 정도로 포커싱되면, 전압 검출기(650)는 양 전극(652,654) 및 포커싱 채널(610)을 통과하는 전류의 양 및 그 양의 변화를 검출한다.
전류 검출기(650)에 의해서 발생하는 전기적 신호는 제어 및 분석 부재(660)로 전달되고, 제어 및 분석 부재(660)는 전달된 신호를 분석하여 미세 입자의 상태를 판독하거나 통과하는 미세 입자의 카운팅을 수행한다.
본 실시예 5에서는, 미세 입자의 통과 여부를 확인하기 위해 전극(652,654) 및 전압 검출기(650)를 사용하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 전기의 다른 성질을 이용해서 미세 입자의 통과를 검출할 수 있다. 예를 들면, 전극 사이에 전압차를 형성하고 전류 검출기를 전극과 전기적으로 연결하여 전극과 포커싱 채널을 통하는 전류의 양을 검출할 수 있다. 이 때, 미세 입자가 포커싱된 채널을 통과할 때마다 전극 및 포커싱 채널을 통과하는 전류가 변화하게 되고, 변화하는 구간의 크기 및 시간을 분석하여 미세 입자의 통과 여부를 검출할 수 있다.
실시예 6
도 10은 본 발명의 실시예 6에 따른 포커싱 장치 및 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 11은 실시예 6에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 개략도이며, 도 12는 실시예 6에 따른 포커싱 방법을 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예 6에 따른 3차원 포커싱 장치(700)는 포커싱 채널(710), 포커싱 채널(710)로 제 1 버퍼 플로우(B1')를 이송하는 제 1버퍼 채널(720), 제 1 버퍼 채널(720)에 인접하게 배치되어 포커싱 채널(710)로 제 2 버퍼 플로우(B2')를 이송하는 제 2 버퍼 채널(730), 및 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 사이에 배치되어 포커싱 채널(710)로 샘플 유체 플로우(S')를 이송하는 샘플 채널(740)을 포함한다.
특히, 제 1 및 제 2 버퍼 플로우(B1',B2')를 이용하여 샘플 유체 플로우(S')를 3차원적으로 포커싱하기 위해서, 포커싱 채널(710)에 형성된 샘플 채널(740)의 유입구 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 유입구 중심과 동일한 높이에 위치한다. 다만, 샘플 채널(740)의 높이는 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730) 높이의 절반이다. 따라서, 샘플 채널(740)은 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 정중앙에 위치하여, 샘플 채널(740)의 상단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 상단까지의 길이와, 샘플 채널(740)의 하단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 하단까지의 길이는 동일하게 된다.
한편, 샘플 채널(740) 및 포커싱 채널(710)은 일직선상에 배치된다. 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)은 샘플 채널(740)에 의해 형성된 일직선을 기준으로 선대칭을 이루며 배치된다.
또한, 유체 구동 및 제어 부재(725,735)는 제 1 및 제 2 버퍼 채널(730,740)에 장착되어 각 버퍼 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포커싱 채널(710)로 버퍼 플로우(B1',B2')를 이송하며, 이송되는 버퍼 플로우(B1',B2')의 유량을 조절한다. 또한, 샘플 채널(740)에 장착된 유체 구동 및 제어 부재(745)는 샘플 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포커싱 채널(710)로 이송되는 샘플 유체 플로우(S')의 유량을 조절한다. 본 실시예 6에서, 각 채널에 대해 유체 구동 및 제어 부재(725,735,745)가 별도로 도시되어 있지만, 당업자는 유체 구동 및 제어 부재를 일부 또는 전부를 통합하여 하나의 장치에 구현할 수도 있다.
본 실시예 6에 따른 샘플 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법은 다음과 같다.
제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)을 통해 버퍼 유체 공급원으로부터 포커싱 채널(710)로 버퍼 용액으로 구성된 버퍼 플로우가 이송된다. 샘플 채널(740)을 통해 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 사이로 샘플 유체 플로우(S')가 흐르기 시작하면서, 샘플 유체 플로우(S')는 양쪽으로 통과하는 버퍼 플로우에 의해 공간적으로 제한된다. 소정의 유량비를 유지하거나 버퍼 플로우 또는 샘플 유체 플로우를 조정하여 포커싱 채널(710) 내를 통과하는 샘플 유체를 포커싱한다.
이때, 포커싱 채널(710)에 연결된 샘플 채널(740)은 양측 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)의 중심과 동일한 높이에 위치한 중심을 가지면서, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730) 높이의 절반 높이를 가지기 때문에, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)에서 포커싱 채널(710)로 유입되는 양 버퍼 플로우는 샘플 유체 플로우의 양측면을 균일하게 가압하게 된다.
그 결과, 샘플 유체 플로우는 양 버퍼 플로우에 의해 포커싱 채널(710)의 중앙을 향해 좁혀져서 대략 마름모꼴 형상으로 흐르게 되며, 버퍼 플로우의 유량이 증가하면서 더욱 좁아져서 포커싱된다.
이와 같은 과정에 의해서 포커싱된 샘플 유체는 샘플 채널(740)의 유입구에서 포커싱 채널(710)로 유입된 직후, 샘플 유체 플로우의 단면은 일시적으로 증가하여 유입구보다 넓은 단면을 형성하다. 양 버퍼 플로우의 압력에 의해서 샘플 유체 플로우는 다시 좁혀져서 포커싱된다.
본 실시예 6에서는, 제 1 및 제 2 버퍼 채널(720,730)은 80㎛의 높이로 형성되고, 샘플 채널(740)은 40㎛의 높이로 형성된다. 이렇게 채널들의 높이 차를 두면서, 각 채널의 중심은 동일 높이에 위치하게 한다. 또한, 버퍼 플로우(B1',B2')의 양을 조절하여 샘플 유체 플로우(S') 내의 미세 입자가 대략 일렬로 통과하도록 포커싱하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 채널 내를 통과하는 유체 플로우를 3차원적으로 제한하여 유체 플로우의 폭 뿐만 아니라 높이가 포커싱될 수 있다.
또한, 양측에서 유입되는 버퍼 용액의 양을 이용하여 미세 채널을 통과하는 유체 플로우를 포커싱하기 때문에 유체 플로우의 폭 및 높이를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 3차원 포커싱을 이용하여 유체 플로우 내의 미세 입자를 일렬로 통과시킬 수 있기 때문에, 유체 플로우 내의 미세 입자를 용이하고 정밀하게 검사할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (36)
- 미세 채널을 따라 흐르는 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하는 방법에 있어서,제 1 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송시키는 단계;상기 제 1 버퍼 채널에 인접하여 배치된 제 2 버퍼 채널을 통해 상기 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송시키는 단계; 및상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치된 샘플 채널을 통해 상기 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우가 이송시키면서, 상기 샘플 채널로부터 유입된 샘플 유체 플로우의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널에 각각 동작 가능하게 연결된 유체 구동 및 제어 수단으로 상기 제 1 및 제 2 버퍼 플로우의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 저면은 동일 평면상에 배치되고, 상기 샘플 채널의 높이는 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 샘플 채널의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 중심과 동일한 높이에 위치하고, 상기 샘플 채널의 상단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 상단간의 길이와 상기 샘플 채널의 하단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 하단간의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 방법.
- 미세 채널을 따라 흐르는 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하는 장치에 있어서,포커싱 채널;상기 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송하는 제 1 버퍼 채널;상기 제 1 버퍼 채널에 인접하게 배치되어, 상기 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송하는 제 2 버퍼 채널; 및상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치되어 상기 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송하며, 상기 포커싱 채널로 이어지는 부분의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮은 샘플 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 샘플 채널 및 상기 포커싱 채널은 일직선상에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널은 상기 일직선을 기준으로 선대칭을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 저면은 동일 평면상에 배치되며, 상기 샘플 채널의 높이는 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널은 직사각형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 샘플 채널의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 중심과 동일한 높이에 위치하고, 상기 샘플 채널의 상단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 상단간의 길이와 상기 샘플 채널의 하단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 하단간의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 제 1 및 제 2 버퍼 채널에 각각 동작 가능하게 연결되어 상기 포커싱 채널로 유입되는 샘플 플로우 및 버퍼 플로우의 유량을 조절하는 유체 구동 및 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상하로 배치되는 제 1 및 제 2 기판을 더 포함하고, 상기 제 2 기판이 제 1 기판의 상부에 배치되며, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2버퍼 채널 및 상기 샘플 채널은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 접촉면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널 및 상기 샘플 채널은 상기 제 2 기판에 음각으로 형성된 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 폴리테트라플루에틸렌(TEFLON), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 그룹 중 선택된 하나의 합성수지로 구성된 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널 및 상기 샘플 채널의 내벽 표면은 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 플로우의 3차원 포커싱 장치.
- 미세 채널을 따라 흐르는 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하여 유체 플로우 내의 미세 입자를 분석하는 장치에 있어서,포커싱 채널;상기 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송하는 제 1 버퍼 채널;상기 제 1 버퍼 채널에 인접하게 배치되어, 상기 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송하는 제 2 버퍼 채널;상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치되어 상기 포커싱 채널로 유체 샘플 플로우를 이송하며, 상기 포커싱 채널로 이어지는 부분의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮은 샘플 채널;상기 포커싱 채널에 인접하게 배치되어, 상기 포커싱 채널 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 유체의 미세 입자를 검출하는 검출 수단; 및상기 검출 수단을 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 제어 및 분석 수단을 포함하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 샘플 채널 및 상기 포커싱 채널은 일직선상에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널은 상기 일직선을 기준으로 선대칭을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 저면은 동일 평면상에 배치되며, 상기 샘플 채널의 높이는 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 샘플 채널의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 중심과 동일한 높이에 위치하고, 상기 샘플 채널의 상단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 상단간의 길이와 상기 샘플 채널의 하단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 하단간의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 제 1 버퍼 채널 및 제 2 버퍼 채널에 각각 동작 가능하게 연결되어 상기 포커싱 채널로 유입되는 샘플 플로우 및 버퍼 플로우의 유량을 조절하는 유체 구동 및 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 19 항에 있어서, 상기 유체 구동 및 제어 수단은상기 샘플 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 채널에 각각 연결된 펌프;상기 펌프와 각 채널 사이에 설치된 마이크로 밸브;상기 각 채널에 부착된 압력 센서; 및상기 압력 센서의 신호에 따라 상기 마이크로 밸브를 제어하는 압력 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상하로 배치된 제 1 및 제 2 기판을 더 포함하고, 상기 제 2 기판이 제 1 기판 상부에 배치되며, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널 및 상기 샘플 채널은 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 접촉면에 형성되는것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널 및 상기 샘플 채널은 상기 제 2 기판에 음각으로 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 22 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 폴리테트라플루에틸렌(TEFLON), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어진 그룹 중 선택된 하나의 합성수지로 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 23 항에 있어서, 상기 포커싱 채널과 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널 및 상기 샘플 채널의 내벽의 표면은 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 검출 수단은유체 샘플로 레이저를 조사하는 레이저 다이오드; 및상기 유체 샘플에서 산란된 상기 레이저를 감지하는 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 검출 수단은영상 획득 장치; 및상기 영상 획득 장치로부터 획득된 영상을 저장하는 저장 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 검출 수단은상기 포커싱 채널의 양측에 배치되는 2개 이상의 전극; 및상기 전극들과 전기적으로 연결되어, 상기 포커싱 채널에 일정한 전류가 통과할 때 상기 전극 사이의 전압의 변화를 검출하는 전압 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 검출 수단은상기 포커싱 채널의 양측에 배치되는 2개 이상의 전극; 및상기 전극들과 전기적으로 연결되어, 상기 포커싱 채널을 통과하는 전류를 검출하는 전류 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 장치.
- 미세 채널을 따라 흐르는 유체 플로우를 3차원적으로 포커싱하여 유체 플로우 내의 미세 입자를 분석하는 방법에 있어서,제 1 버퍼 채널을 통해 포커싱 채널로 제 1 버퍼 플로우를 이송시키는 단계;상기 제 1 버퍼 채널에 인접하여 배치된 제 2 버퍼 채널을 통해 상기 포커싱 채널로 제 2 버퍼 플로우를 이송시키는 단계;상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 사이에 배치된 샘플 채널을 통해 상기 포커싱 채널로 샘플 유체 플로우를 이송시키면서, 상기 샘플 채널로부터 유입된 샘플 유체 플로우의 종단면 높이가 제 1 및 제 2 버퍼 채널로부터 유입된 각 버퍼 플로우의 종단면 높이보다 낮게 하는 단계;상기 포커싱 채널에 인접하게 배치된 검출 수단에 의해서 상기 포커싱 채널 내의 소정의 영역을 통과하는 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계; 및상기 검출 수단을 통해 얻어진 신호를 제어 및 분석하는 단계를 구비하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널에 각각 동작 가능하게 연결된 유체 구동 및 제어 수단으로 상기 제 1 및 제 2 버퍼 플로우의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 채널의 저면은 동일 평면상에 배치되고, 상기 샘플 채널의 높이는 상기 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 채널의 중심은 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 중심과 동일한 높이에 위치하고, 상기 샘플 채널의 상단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 상단간의 길이와 상기 샘플 채널의 하단과 제 1 및 제 2 버퍼 채널의 하단간의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계는레이저 다이오드에서 상기 포커싱 채널의 소정의 영역에 대해 레이저를 조사하는 단계;상기 포커싱 채널을 통과한 레이저를 포토 다이오드로 감지하는 단계; 및상기 포토 다이오드로부터 감지된 신호를 상기 제어 및 분석 수단으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계는영상 획득 장치로 상기 포커싱 채널의 소정의 영역의 영상을 획득하는 단계; 및상기 획득된 영상을 상기 제어 및 분석 수단으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계는상기 포커싱 채널의 양측에 배치된 전극과 상기 포커싱 채널에 일정한 전류를 통과시키는 단계;상기 전극 사이의 전압을 검출하는 단계; 및상기 검출된 신호를 상기 제어 및 분석 수단에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 샘플 플로우 내의 미세 입자를 검출하는 단계는상기 포커싱 채널의 양측에 배치된 전극에 전압 차를 형성하는 단계;상기 포커싱 채널과 상기 전극을 통하여 통과하는 전류를 검출하는 단계; 및상기 검출된 신호를 상기 제어 및 분석 수단에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포커싱을 이용한 유체 샘플 분석 방법.
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