KR20040024704A - 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀 - Google Patents

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KR20040024704A
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Abstract

본 발명은 생물학적 위험 검출이나 질병의 진단과 같은 분석을 적은 비용으로 신속하게 수행할 수 있는 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정 표면에 적용할 수 있는 플로우 셀에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플로우 셀은 분석에 필요한 구성 요소들을 포함하고 있는 층들로 구성되어 있는 바, 외부 동력원과 연결되어 있는 유체 유입 층; 샘플 용액을 주입하기 위한 샘플 주입 층; 반응물이 포함되어 있을 수도 있는 반응 공간을 포함하는 반응 공간 층; 유체를 원하는 위치로 전달하고 공기 방울을 제거하기 위한 유체 배분 층; 그리고 측정 표면과 접합되기 위한 접합 층으로 구성되어 있다.
이 플로우 셀은 반응 공간 (reaction chamber), 밸브, 유체 배분 장치, 그리고 반응물을 포함하여, 샘플 (피, 혈청, 침, 뇨 또는 기타 체액)에 대한 신속한 단반응 정량 분석 (one-step quantitative assay)을 수행하는 데 이용된다. 또한, 이 플로우 셀을 핵산이나 분자량이 작은 분자를 분석하는 센서에 적용할 수도 있다. 응용 분야로는 식품 품질 관리, 환경 검사, 현장 검사 (point-of-care test) 등이 있다.

Description

표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀{AN INTEGRATED FLOW CELL FOR SURFACE PLASMON RESONANCE SENSOR}
본 발명은 생체 샘플 내의 분석물을 선별(screening)하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물학적 위험 검출나 질병의 진단과 같은 분석을 적은 비용으로 신속하게 수행할 수 있는 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정 표면에 적용할 수 있는 플로우 셀에 관한 것이다.
단백질, 핵산 또는 분자 등을 민감하게 검출하기 위한 광학 센서는 현재 널리 개발되고 있다. 특히 표면 플라즈몬 공명(SPR; surface plasmon resonance)과 같은 전반사(total internal reflectance) 시 발생되는 소멸파(消滅波, evanescent wave)를 기반으로 하는 광학 센서는, 목표분자에 표시 없이도 고감도의 측정 방법을 제공하기 때문에 실용적인 측면에서 매우 중요하다.
이미 상용화된 표면 플라즈몬 공명 센서(이하 'SPR 센서')는 효소 표식 면역정량법(ELISA; Enzyme-linked immunosorbent assay) 이나 방사선면역 측정법(RIA; radio-immunoassay)과 같은 종래의 면역분석법과 비교하였을 때, 그보다 더 뛰어나거나 적어도 그에 필적할만한 감도를 나타내고 있으며, 다양한 신호 증폭 반응물을 사용한다면 훨씬 더 뛰어난 감도를 달성할 수도 있다 (Colloidal Au-Enhanced Surface Plasmon Resonance for Ultrasensitive Detection of DNA Hybridization,J. Am. Chem. Soc.2000, 122, 9071-9077).
SPR 센서의 주요한 장점은 분자간 상호작용의 실시간으로 관찰할 수 있다는 것이다. 이것은 항원-항체, DNA-DNA, RNA-DNA와 같은 생체분자간의 결합 속도를 관찰할 수 있도록 함으로써 생체분자를 신속히 검출 및 정량하는 방법을 제공한다. ELISA 나 RIA를 포함하는 기존의 방법에서는 수시간에서 수일에 걸친 소요시간과 지루한 공정이 필요하였으며, 표시된 검출용 탐침 분자가 또한 필요하였다.
분자간 상호작용의 신속하고 감도 높은 관찰을 위해서는 분석물의 측정표면에로의 분산(diffusion)을 촉진할 필요가 있다. 대부분의 상용 SPR 센서들(예를 들어, Biacore AB, IBIS 인스트루먼트, 일본 레이저 일렉트로닉스사의 제품들)은 플로우 셀을 적용하여, 센서 표면에 분석물을 포함하는 샘플 용액을 흘려보냄으로써 분산률을 증대시키고 있다. 또 다른 상용 SPR 센서들(예를 들어, IAsys 시스템 제품)은 분산률을 증대시키기 위해 혼합 큐벳 시스템(stirred cuvutte system)을 적용하고 있다.
Biacore AB는 정밀한 흐름 제어를 위해 마이크로 플루이딕스(microfluidics)를 적용함으로써 장치의 감도와 재생가능성을 증대시키기도 하였다. 이러한 구성은 100 nℓ 내지 100㎕부피의 샘플을 이용하여 동시에 여러 분석물들의 검출을 가능하게 한다. 한편, 샘플 부피가 1㎕보다 작은 미세가공 기술을 적용하는 연구실 기반의 SPR 센서들이 또한 개발되기도 하였다 (SPR Imaging Measurements of 1-D and 2-D DNA Microarrays Created from Microfluidic Channels on Gold Thin Films,Anal. Chem.2001, 73,5525-5531, Surface plasmon resonance sensors utilizing microfabricated channels,Sens. Actuators B, 2001, 79, 63-69.).
상기에서 언급한 장치들은 현재 생체분자 상호작용의 운동 분석, 물질 전달(mass transport), 구조 변동(conformational change) 등을 포함하는 여러 가지 연구분야에 적용되고 있다. 그러나, 상기 언급한 SPR 센서의 장점에도 불구하고, 현재 상용화된 장치들이 비싸고 크기가 크기 때문에 선별 또는 진단 목적으로 사용되기에는 어려움이 있다. 특히, 현재의 장치들은 환경 검사 또는 현장검사(POC; point-of-care)와 같은 분야에 사용되기에는 적합하지 않다.
최근 상용화된 휴대용 소형 SPR 센서(예를 들어, 텍사스 인스트루먼트社의 SpreetaTM)는 환경 감시나 현장검사(POC)에의 적용에 있어 높은 잠재성을 가지고 있다. 특히 소형 센서 플랫폼에서 단반응(one-step) 분석법이 개발된다면, 그것은 생물학적 위험(biohazard) 검출과 여러 가지 질병의 진단과 같은 응용분야에 적은 비용으로 빠른 결과를 얻을 수 있는 방법을 제공하게 될 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 앞서 언급한 효과적인 물질 전달을 위한 유체 요소(fluidic element)가 필수적이며, 일회용 마이크로 채널 플로우 셀이 밸브, 반응실, 및 분석에 필요한 반응물과 같은 다양한 미세유체 요소(microfluidic element)들을 포함한다면 더욱 유리할 것이다. 또한 그러한 플로우 셀의 내부 구조를 수정한다면, 다양한 형태의 면역분석법을 수행하는 면역센서(예를 들어, 비교 분석법 또는 다단계 분석법)와 핵산 바이오센서에 쉽게 적용될 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 다수 개의 층에 다양한 마이크로 단위의 유체 요소(fluidic element)를 형성하여 미량의 반응물 및 샘플만으로 생물학적 위험 검출이나 질병의 진단과 같은 생체학적인 분석을 신속하게 수행할 수 있도록 SPR 센서에 부착 가능한 집적 플로우 셀을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집적 플로우 셀을 도시한 분해 사시도이다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 집적 플로우 셀의 유체 유입층을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 집적 플로우 셀의 샘플 주입층을 도시한 평면도이다.
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 실시예에 따른 집적 플로우 셀의 반응 공간층을 도시한 평면도이고, 도 4C는 도 4B의 "A" 부분을 도시한 확대 평면도이다.
도 5A 및 도 5B는 본 발명의 실시예에 따른 집적 플로우 셀의 제 1 유체 배분층을 도시한 평면도이다.
도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 실시예에 따른 집적 플로우 셀의 제 2 유체 배분층을 도시한 평면도이다.
도 7A는 도 6A의 "B" 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도 7B 및 도 7C는 유체 배분층의 배분구를 도시한 단면도이다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명의 실시예에 따른 접합층을 도시한 평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 1': 유체 유입층2: 샘플 주입층
3, 3': 반응 공간층4, 4': 제1 유체 배분층
5, 5', 5": 제2 유체 배분층6, 6': 접합층
10: 플로우 셀11, 12: 유체 주입구
22: 유체 유입구23: 샘플 저장실
32, 32a, 32b, 32c: 반응실36: 샘플 이동관
45: 유체 저장실51, 51a, 51b, 51c: 유입구
52a, 52b, 52c: 배분구59: 폐기 챔버
25, 38, 44: 공기 배출구61, 61a, 61b, 61c: 유로
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부 동력원에 연결되는 상하 관통된 유체 주입구가 적어도 하나 이상 형성되는 유체 유입층과; 샘플이 주입되어 저장되었다가 유출될 수 있도록 입구와 출구를 각각 가지는 샘플 저장실과, 상기 유체 유입층의 유체 주입구와 대응되면서 상기 샘플 저장실 입구쪽과 연통되도록 형성되는 유체 유입구를 포함하며 상기 유체 유입층의 하부면에 접합되는 샘플 주입층과; 상기 샘플 저장실의 출구와 대응되도록 입구가 형성되고 소정의 반응물질이 상기 샘플 저장실로부터 유입되는 샘플과 반응될 수 있도록 적어도 하나 이상의공간이 마련되며 상기 공간에 각각 연결되어 반응을 마친 샘플이 이동할 수 있는 가는 유출관으로 이루어지는 출구가 형성되는 반응실과, 상기 반응실의 입구쪽에 연결되어 상기 반응실을 채우고 남는 샘플이 이동하는 샘플 이동관을 포함하며 상기 샘플 주입층의 하부면에 접합되는 반응 공간층과; 샘플 또는 추가 수용액을 원하는 위치에 원하는 순서대로 전달할 수 있도록, 상기 반응 공간층의 반응실 출구와 대응되도록 적어도 하나 이상 형성되는 유입구와, 상기 유입구와 가는 채널을 통해 연결되는 적어도 하나 이상의 배분구와, 폐기되는 샘플이 모아지도록 입구를 갖는 폐기 챔버를 포함하며 상기 반응 공간층의 하부면에 접합되는 유체 배분층; 및 상기 배분구에 대응되는 입구와 상기 폐기 챔버의 입구에 대응되는 출구를 가지는 적어도 하나 이상의 가늘고 긴 유로가 형성되어 반응을 마친 샘플이 상기 배분구로부터 유입되어 상기 유로를 지나 상기 폐기 챔버로 유입되며, 상부면은 상기 유체 배분층의 하부면에 부착되고 하부면은 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정 표면에 부착되는 접합층을 포함하는 SPR 센서용 집적 플로우 셀을 제공한다.
상기 반응 공간층의 반응실 내에는 반응물이 건조상태로 미리 제공될 수 있으며, 이러한 반응물은 반응 공간층을 이루는 고분자 물질 내에 함유되어 형성될 수도 있다.
또한, 상기 반응실과 접촉하여 온도 조절수단이 구비될 수 있으며, 반응실 내에는 샘플과 반응물의 반응이 더 잘 일어날 수 있도록 마이크로 단위의 높이를 갖는 구조물이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유체 배분층의 배분구에는 공기방울 필터가 형성되어 접합층으로 흘러들어가는 샘플로부터 공기방울을 제거할 수 있으며, 접합층에 형성되는 유로에는 온도 측정수단이 부착될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집적 플로우 셀은 상부면에 금속 박막이 증착되고 이 상부면이 상기 접합층에 부착되는 강성(rigid) 투명기판과 이 강성 투명기판에 부착되는 탄성(electromeric) 투명기판을 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 플로우 셀은 측정 표면까지도 포함하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집적 플로우 셀을 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 셀(10)은 유체 유입층(1), 샘플 주입층(2), 반응 공간층(3), 제1 유체 배분층(4), 제2 유체 배분층(5) 및 접합층(6)이 각각 분리되어 제조된 다음 차례대로 접합되어 층상구조를 갖게 되며, 이렇게 구성되는 플로우 셀(10)은 SPR 센서의 측정 표면에 부착되어 분석에 사용되게 된다.
여기서 측정 표면이라 함은 서로 다른 굴절률을 가진 두 개의 매질이 만나는 경계면으로, 한쪽 면에 금속 박막이 증착되어 있어 표면 플라즈몬을 생성할 수 있다. 바람직하게는 금속 박막이 두 개의 매질 중 상대적으로 높은 굴절률을 가진 쪽에 증착되며, 또한 분석하고자 하는 분석물(analyte)에 대해 특이적인 결합력을 가진 생체 분자의 얇은 층이 상기 측정 표면에 부착될 수 있다.
플로우 셀(10)을 구성하는 모든 층은 고분자 기판(polymeric substrate)으로이루어진다. 대표적으로 사용될 수 있는 고분자로는 폴리디메틸실록새인 (poly(dimethylsiloxane), PDMS)과 같은 실리콘, 폴리메틸메타크릴레이트 (poly(methylmethacrylate), PMMA) 와 같은 아크릴계 고분자, 폴리테트라풀루오로 에틸렌 (poly(tetrafluoro ethylene)), 퍼풀루오로알콕시알캔 (perfluoroalkoxyalkane) 등과 같은 불소를 포함하는 고분자, 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리에스터 (polyester), 폴리우레탄 (polyurethane, PU), 폴리아미드 (polyamide), 폴리이미드 (polyimide), 에폭시 (epoxy) 수지, 또는 이 구성 요소들 중 하나 이상의 공중합체 (copolymer) 가 있다. 선택적으로 유리, 실리콘, 또는 금속과 같은 무기물이 사용될 수도 있다.
PDMS와 같은 실리콘(silicone) 고분자 기판을 가공하는 데에는 Younan Xia 와 George M. Whitesides (Soft Lithography, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550 - 575) 가 기술한 소프트 리소그래피 (soft lithography) 방법이 사용될 수 있다. 그리고, 페닐 기를 포함하는 PDMS 의 치환체 (폴리디페닐실록새인 poly(diphenylsiloxanes), 폴리페닐메틸실록새인 poly(phenylmethylsiloxanes), 그리고 이들과 PDMS의 공중합체) 역시 이러한 방법으로 가공될 수 있다. 선택적으로, 인젝션 몰딩 (injection molding) 이나 밀링 (milling) 과 같은 가공법이 플로우 셀(10)의 하나 이상의 층을 가공하는 데 사용될 수 있다.
플로우 셀(10)의 각 층은 그 하부면에 채널 등의 유체 요소가 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 각 층은 채널 또는 챔버의 끝단에 상하 관통되게 구멍이 형성되는 출입구(port)를 통해서 연결되어 있다. 상기 출입구의 관통공은 바람직하게는 10 내지 1000㎛의 범위에 속하는 직경을 가지며, 더욱 바람직하게는 200 내지 500㎛의 범위에 속하는 직경을 갖는다.
이하 플로우 셀(10)을 구성하는 각 층에 대해서 상세히 설명한다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 집적 플로우 셀의 유체 유입층을 도시한 평면도이다.
도 2A를 참조하면, 유체 유입층(1)에는 유체 주입구(11, 12)가 형성되어 플로우 셀(10) 내로 유체를 이동시키기 위해 연결관(미도시)을 통하여 외부 동력원과 연결된다.
상기 연결관은 고분자 재료, 예를 들면, 폴리테트라풀루오로에틸렌 (poly(tetrafluoroethylene), PTFE), 폴리에테르에테르케톤 (poly(etheretherketone), PEEK), 퍼풀루오로알콕시알켄(perfluoroalkoxyalkane, PFA), 또는 실리콘 고분자 (silicone)로 이루어져 있고, 내부 직경은 500 ㎛가 바람직하다.
이렇게 형성되는 연결관을 통하여 포스페이트 (phosphate), 씨트레이트 (citrate), 포르메이트 (formate), 아세테이트 (acetate), 카르보네이트 (carbonate), 트리스 (tris(hydroxymethyl)aminomethane), HEPES (N-2-Hydroxyethylpiperazine-N’-2-ethanesulfonic acid), 보레이트 (borate), 암모니아 등을 포함하는 다양한 수용액이 유체 유입층(1)의 유체 주입구(11, 12)로 이동될 수 있다. 바람직하게는, 상기 수용액에는 Tween-20, Tween-80, Triton X-100, Triton X-114, octyl glucoside, 3-[(Cholamidopropyl)dimethyl-ammonio]-1-propanesulfonate (CHAPS), 그리고 sodium dodecyl sulfate (SDS) 등과 같은 계면활성제가 첨가된다. 또한, 플로우 셀(10) 표면에 생체 분자의 비특이적 흡착을 막기 위해서, 흡착 억제제인 보바인 시럼 알부민 (bovine serum albumin, BSA)을 추가로 첨가할 수도 있다.
외부 동력원으로는 연동 펌프, 주사기 펌프 (syringe pump), 다이아프램 펌프 (diaphragm pump), 진공 펌프, 압전 펌프 (piezoelectric pump) 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 연동 펌프를 사용한다. 이 때, 펌프에서 발생하는 진동을 방지하기 위해 댐프닝 챔버 (dampening chamber)를 유체 유입 층(1)에 추가할 수 있다. 다른 실시예에서는 두 개 이상의 유체를 분리해서 이동하거나, 한 가지 유체를 다른 유속으로 조절하기 위해서 여러 개의 유로와 동력원을 사용할 수 있다.
상기 수용액은 주로 샘플 용액을 플로우 셀(10)을 따라 이동시킬 때 사용되거나, 상기 측정 표면을 세척할 때, 또는 샘플 용액을 희석할 때도 사용된다.
유체 유입층(1)의 유체 주입구(11,12)를 통하여 수용액 대신 공기가 주입되어 샘플을 이동시킬 수도 있다. 공기를 사용함으로써, 관이나 공간 내에서 샘플 용액과 상기 수용액간의 원하지 않는 혼합을 막을 수 있다.
또한, 샘플 용액 뒤에 공기 층이 존재하고, 그 뒤를 상기 수용액이 뒤따르는 방식으로 샘플을 이동시킬 수도 있다. 이 때, 공기 층으로 인해 상기 수용액과 샘플의 불필요한 혼합을 방지할 수 있으며, 측정 표면으로 공기가 들어가는 것을 막기 위해, 하기에서 설명할 공기 방울 필터가 필요할 수 있다.
도 2B에서 보는 바와 같이, 다른 실시예에 따르는 유체 유입층(1')은 외부 동력원과 연결되는 유체 주입구(11) 하나만 형성된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 집적 플로우 셀의 샘플 주입층을 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 샘플 주입층(2)은 대략 가운데 소정의 공간에 샘플 저장실(23)이 확보되며, 이 샘플 저장실(23)의 양단에는 샘플이 주입되어 저장되었다가 유출될 수 있도록 입구(22)와 출구(24)를 가진다. 또한, 입구(22)의 외측에는 유체 유입층(1)의 유체 주입구(11)과 대응되도록 유체 유입구(21)가 형성되어, 샘플 저장실(23) 입구쪽과 연통된다.
또한, 유체 유입층(1)의 유체 주입구(12)와 대응되는 위치에 관통공(26)이 형성되어, 유체 주입구(12)로 주입된 공기 또는 수용액 등의 유체가 이동되도록 할 수 있다.
샘플 주입층(2)에는 공기 배출구(25)가 형성된다. 이러한 공기 배출구(25)는 샘플 저장실(23)의 양쪽에 6개가 형성되며, 입구(22)와 출구(24)에도 각각 형성되어 내부에 공기 방울이 형성되는 것을 막아주며, 샘플 저장실(23)이 가득 찰 수 있게 도와준다. 공기 배출구(25)의 직경은 1 내지 20㎛의 범위에 속하도록 형성하는 것이 바람직하다. 공기 배출구의 직경은 작을수록 바람직하나, 1 ㎛ 미만으로는 가공하기가 어렵다. 20 ㎛ 초과일 경우에는 용액이 공기 배출구를 따라 플로우 셀의 외부로 배출될 수 있다.
샘플 주입층(2)은 탄성을 가진 물질(PDMS 또는 PU)로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 탄성이 없는 물질로 이루어지되 샘플 주입층(2)의 윗면에 또 다른 탄성을 가진 층이 추가되어 구성될 수도 있다.
샘플 용액은 샘플 주입층(2)의 입구(22)를 통해서 주사기, 모세관, 바람직하게는 파이펫을 사용하여 주입된다. 바람직하게는, 1 ~ 500 ㎕ 의 부피 범위 안에서 미리 정해진 부피의 샘플 용액이 주입된다. 가장 바람직하게는, 20 ~ 200 ㎕ 사이의 부피를 가진 샘플이 주입된다. 입구(22)는 지름이 1.5 mm 정도이나 필요에 따라 커지거나 작아질 수 있다.
또한, 입구(22)에 샘플을 넣기 전에 샘플에 전처리를 가해줄 수 있다. 계면활성제, 항체 등과 같은 물질을 포함하는 수용액과 샘플을 혼합하여 비특이적 결합을 줄이고, 특이적 결합에 의한 신호를 증폭할 수 있다. 또한, 원심분리, 여과 등과 같은 분리 과정도 포함될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 샘플 용액은 전처리 과정 없이 주입된다.
샘플이 주입된 후, 유체 유입층(1)은 샘플 주입층(2)에 비영구적(reversible)으로 접합된다. 두 층을 잘 맞추어서 접합하여 샘플 주입층(2)의 유체 유입구(21)가 유체 유입층(1)의 유체 주입구(11)와 연결되도록 한다. 따라서 유체 유입층(1)으로 들어온 유체는 샘플 주입층(2)에서 샘플 용액과 만나게 되며, 샘플을 플로우 셀(10)의 다른 부분으로 이동할 수 있게 된다.
선택적으로, 샘플 주입층(2)에는 샘플 용액 내의 특정 성분을 걸러내기 위한 필터(미도시)가 포함될 수 있다. 상기 필터는 폴리설폰 (polysulfone), 폴리비닐리덴 다이플루오라이드 (poly(vinylidene difluoride)), 나일론 (nylon), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 그리고 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등으로 구성된 다공성 고분자 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 보로 실리케이트 (borosilicate) 등으로 구성된 유리 섬유가 사용될 수도 있다.
도 4A 및 도 4B는 본 발명에 따른 집적 플로우 셀의 반응 공간층을 도시한 평면도이고, 도 4C는 도 4B의 "A" 부분을 도시한 확대 평면도이다.
도 4A를 참조하면, 반응 공간층(3)은 적어도 하나 이상의 공간이 마련되어 유입되는 샘플과 소정의 반응물이 반응할 수 있는 반응실(32a, 32b, 32c)을 포함한다. 반응실(32a, 32b, 32c)에는 샘플 저장실(23)의 출구(24)와 대응되도록 입구(31)가 형성되고, 각각의 반응실(32a, 32b, 32c) 끝부분에는 반응을 마친 샘플이 이동할 수 있도록 가는 유출관으로 이어지는 출구(33a, 33b, 33c)가 형성된다.
한편, 반응실(32a, 32b, 32c)의 입구(31)쪽에는 샘플 이동관(36)이 별도로 연결되어 반응실(32a, 32b, 32c)을 채우고 남는 샘플이 이동할 수 있게 된다.
도 4B에서 보는 바와 같이, 다른 실시예에 따른 반응 공간층(3'')에는 하나의 반응실(32)만 구비될 수도 있다.
또한, 유체 유입층(1)의 유체 주입구(12) 및 샘플 주입층(2)의 관통공(26)과 대응되는 위치에 관통공(39)이 형성되어, 유체 주입구(12)로 주입된 공기 또는 수용액 등의 유체가 이동되도록 할 수 있다.
반응 공간층(3, 3')에도 샘플 주입층(2)과 마찬가지로 공기 배출구(38)가 형성된다. 이러한 공기 배출구(38)는 반응실(32, 32a, 32b, 32c)의 양쪽에 수개씩 형성되며, 입구(31)와 출구(33a, 33b, 33c, 37)에도 각각 형성되어 내부에 공기 방울이 형성되는 것을 막아준다.
반응실(32, 32a, 32b, 32c) 내에는 다양한 반응물들이 건조상태로 미리 제공될 수 있다.
상기 반응물은 항체, 항원, 유기 또는 무기 물질과 결합된 항체 또는 항원, 프라이머, 효소 (polymerase, ligase, DNAse, or RNAse), 염, 핵산, 계면활성제 등에서 선택되어 사용될 수 있다. 바람직하게는, 금속 나노 입자나 고분자 나노 입자와 결합된 항체나 항원이 사용된다. 상기 항체는 모노클로날 항체나 폴리클로날 항체가 될 수 있다.
상기 반응물은 고분자 내에 비영구적인 결합을 이루며 함유되어 있을 수 있다. 이 때, 고분자는 폴리 에틸렌 글리콜 (poly(ethylene glycol)), 폴리 락틱 에시드 (poly(lactic acid)), 폴리 글라이콜릭 에시드 (poly(glycolic acid)), 폴리 ε-카프로락톤 (poly(ε-caprolactone)), 폴리다이옥사논 (polydioxanone), 폴리 말레익 에시드 (poly(maleic acid)), 폴리안하이드라이드 (polyanhydride) 그리고 폴리사카라이드 (polysaccharide) 등이다.
또한, 상기 반응물은 다공성 고분자 재료에 미리 함유된 후, 고분자 재료가 반응실(32, 32a, 32b, 32c)에 부착될 수도 있다. 다공성 고분자 재료는 폴리올레핀 (polyolefin), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 등으로 구성된다. 샘플 용액이 반응실(32, 32a, 32b, 32c)로 이동하는 동안, 상기 반응물들이 녹아 샘플과 혼합된다.
혼합을 돕기 위해서, 반응실(32, 32a, 32b, 32c) 내의 표면에 도 4C에서 보는 것과 같은 문양으로 마이크로 미터 단위의 높이를 갖는 구조물을 만들어줄 수 있다. 도 4C는 도 4A의 "A" 부분을 확대한 것이다.
볼록부(301)는 마이크로 미터 크기의 문양으로, 오목부(302)보다 20㎛ 가량 높이가 더 높으며, 볼록부(301)를 오목부(302)에 비해 상대적으로 소수성을 띠게 만들어줄 수도 있다. 마이크로 미터 크기의 문양은 Stroock 등이 기술한 원리에 의해 마이크로 관내에서 혼합을 도와준다 (Stroock et al. Science 2002, 295, 647-651).
한편, 반응실(32, 32a, 32b, 32c)과 접촉하여 온도 조절 및 측정 수단(미도시)이 더 구비될 수 있다. 온도 조절수단에는 펠티어(peltier) 장치, 금속 필름 가열기(metal film heater), 복사 가열기(radiation heater) 등이 있다. 바람직하게는, 온도 조절 수단은 항온 수단(thermostat)으로 사용되어 각 분석에 필요한 온도를 유지한다.
다른 예에서는 온도 조절수단으로 반응 공간 내 온도를 높여줌으로써 높은 온도에서 잘 일어나는 반응을 촉진하기 위해 사용할 수도 있다. 이러한 반응의 예로, 세포 용해(cell lysis), 생체 분자의 변성(denaturation), 특정 분자의 용해 등이 있다.
온도 조절 수단을 폴리머레이즈 채인 반응 (polymerase chain reaction, 이하 PCR) 등과 같은 온도 반복 조절 반응 (thermocycling reaction)에 사용할 수도 있다. 핵산의 양을 증폭하기 위한 다른 반응 (transcription mediated amplification (TMA), nucleic acid sequence based amplification (NASBA),strand displacement amplification (SDA) and ligase chain reaction (LCR)) 등을 수행할 수도 있다.
분석물 (analyte)을 재현성 있고 정확하게 정량 분석하기 위해서는 반응실(32, 32a, 32b, 32c)의 부피가 정확하게 맞추어져야 한다. 도 4A 및 4B에서, 유출관(35)은 압력 장벽을 형성하여 샘플 용액이 출구(33, 33a, 33b, 33c)로 흘러나가는 것을 일시적으로 막아준다. 유출관(35)은 입구측에 형성되는 관34)과 샘플 이동관(36)에 비해서 직경이 작으며, 바람직하게는 10 ~ 100㎛ 사이의 직경을 갖는다. 반응실(32, 32a, 32b, 32c)을 완전히 채운 후, 남는 부피의 샘플 용액은 출구(37)를 통해 하기에 설명할 폐기 챔버(59)로 이동한다. 출구(37)는 도 6의 폐기 챔버(59)와 연결되어 있다.
그림4A에서, 각각의 반응실(32a, 32b, 32c)은 필요에 따라 같은 반응물을 포함하고 있을 수도 있고 각각이 다른 반응물을 포함하고 있을 수도 있다. 반응실(32a, 32b, 32c)을 각각 다른 반응물로 채움으로써, 동시에 여러 개의 분석물에 대한 정량 분석을 수행할 수 있다.
반응물들은 반응실(32, 32a, 32b, 32c)에 잉크젯 프린터(ink-jet printer), 마이크로어레이어 (microarrayer), 스크린 프린터 (screen-printer) 등을 사용하거나 컨택트 프린팅 (contact printing) 방법을 사용해 부착될 수 있다. 컨택트 프린팅 방법은 미국특허 5,776,748 (Method of formation of microstamped patterns on plates for adhesion of cells and other biological materials, devices and uses therefor)에 기술되어 있다.
또 다른 예에서는, 상기와 같이 구성되는 반응 공간층(3)을 여러 개 복수로 사용하여 다단계 정량 분석을 수행할 수도 있다.
도 5A 및 도 5B는 본 발명에 따른 집적 플로우 셀의 제 1 유체 배분층을 도시한 평면도이다.
도 5A를 참조하면, 제1 유체 배분층(4)은 가운데 소정의 공간에 유체 저장실(45)을 확보하고 있으며, 이러한 유체 저장실(45)로부터 방사상으로 이어지는 3개의 출구(41a, 41b, 41c)가 연결되어 있다. 입구(42)는 반응 공간층(3)의 관통공(39)에 대응되는 위치에 형성되어 유체 저장실(45)과 채널로 연결되어 있다.
반응 공간층(3)의 출구(33a, 33b, 33c)와 대응되는 각각의 위치에는 또한 관통공(46a, 46b, 46c)이 형성되며, 반응 공간층(3)의 출구(37)와 대응되는 위치에도 또다른 관통공(43)이 형성된다.
도 5B를 참조하면, 다른 실시예에 따르는 제1 유체 배분층(4')은 별도의 유체 저장실을 구비하지 아니하고 하나의 출구(41)를 가지며, 반응 공간층(3')의 출구(33)과 대응되는 하나의 관통공(46)을 갖는다.
유체 유입층(1)의 유체 주입구(12)로 유입된 유체가 입구(42)로 이동해 들어와서 출구(41, 41a, 41b, 41c)로 분배된다. 바람직하게는, 계면활성제를 포함하는 수용액이 이 부분으로 흘러 측정 표면을 세척하는 데 사용된다. 관통공(43)은 하기에 설명할 폐기 챔버(59)와 연결되어있다. 반응 공간층(3, 3')에서 반응한 샘플은 관통공(46, 46a, 46b, 46c)을 통해 제1 유체 배분층(4, 4')를 통과하여 하기에 설명할 제2 유체 배분층(5, 5', 5")으로 이동한다.
제1 유체 배분층(4, 4')에도 반응 공간층(3, 3')과 마찬가지로 공기 배출구(44)가 형성된다. 이러한 공기 배출구(44)는 유체 저장실(45)의 주위에 수개씩 형성되며, 입구(42)와 출구(41, 41a, 41b, 41c)에도 각각 형성되어 내부에 공기 방울이 형성되는 것을 막아준다.
한편, 다른 실시예로, 유체 저장실(45)가 외부 동력에서 발생하는 진동을 흡수하기 위한 댐핑 공간 (damping chamber)으로 작용할 수 있다. 이 때, 유체 저장실(45) 주위의 공기 배출구(44)는 형성되지 않아야 하며, 유체 저장실(45)에 갇힌 공기가 외부 동력원에서 발생하는 진동을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이는 연동 펌프를 사용할 경우 효과적이다.
도 6A 내지 도 6C는 본 발명에 따른 집적 플로우 셀의 제 2 유체 배분층을 도시한 평면도이다.
도 6A를 참조하면, 반응 공간층(3)의 반응실 출구(33a, 33b, 33c)와 대응되는 위치에 유입구(51a, 51b, 51c)가 형성되고, 이들은 각각 가는 채널을 통해 배분구(52a, 52b, 52c)와 연결된다. 각각의 유입구(51a, 51b, 51c)와 배분구(52a, 52b, 52c) 사이에는 유체 유입구(53a, 53b, 53c)가 제1 유체 배분층(4)의 출구(41a, 41b, 41c)와 대응되도록 형성된다.
배분구(52a, 52b, 52c)는 접합층(6)의 각각의 유로(61a, 61b, 61c)와 연결되어 샘플 용액을 전달할 수 있게 되며, 유체 유입구(53a, 53b, 53c)는 제1 유체 배분층(4)의 출구(41a, 41b, 41c)와 연결되어 유체 저장실(45)에서 분배된 유체가 유입된다. 이러한 유체 유입구(53a, 53b, 53c)를 통하여, 바람직하게는 측정 표면을세척할 수 있는, 계면활성제를 포함한 용액이 유입된다.
유입구(51a, 51b, 51c)와 유체 유입구(53a, 53b, 53c) 사이를 각각 연결하는 채널(57)은 유체 유입구(53a, 53b, 53c)와 배분구(52a, 52b, 52c) 사이를 각각 연결하는 채널(58)보다 그 직경을 작게하여 샘플용액의 역류, 즉 유체 유입구(53a, 53b, 53c)로부터 유입구(51a, 51b, 51c)로 흐르는 것을 막을 수 있다.
또한, 제2 유체 배분층(5)은 폐기되는 샘플이 모아지도록 입구(56a, 56b, 56c)가 형성되는 폐기 챔버(59)를 갖는다. 이 폐기 챔버(59)의 입구(56a, 56b, 56c)는 접합층(6)의 유로(61a, 61b, 61c)와 연결된다.
제2 유체 배분층(5, 5', 5")에도 제1 유체 배분층(4, 4')과 마찬가지로 공기 배출구가 형성된다. 이러한 공기 배출구는 유입구(51a, 51b, 51c), 유체 유입구(53a, 53b, 53c), 배분구(52a, 52b, 52c) 및 폐기 챔버(59)의 주위에 수개 씩 형성되어 내부에 공기 방울이 형성되는 것을 막아준다.
이상 설명한 제2 유체 배분층(5)은 샘플 용액이 세 개의 측정 표면으로 동시에 도달할 수 있는 실시예이고, 도 6B에 도시된 다른 실시예에 따르는 제2 유체 배분층(5')은 샘플이 각 측정 표면에 순차적으로 전달되는 실시예이다. 제2 유체 배분층(5')은 도 4B에 도시된 반응 공간층(3')과 도 5B에 도시된 제1 유체 배분층(4')에 결합되며, 하나의 반응실에서 반응한 샘플이 순차적으로 세 개의 측정 표면에 전달될 수 있다. 이는 제2 유체 배분층(5)으로도 구현이 가능하나, 제2 유체 배분층(5')이 상대적으로 제작하기 용이하다.
도 6C에 도시된 바와 같은 제2 유체 배분층(5")은 도 4B에 도시된 반응 공간층(3')과 도 5B에 도시된 제1 유체 배분층(4')에 결합되며, 이는 측정 표면이 하나인 SPR 센서의 경우에 사용한다.
한편, 유체 배분층(5)은 배분구(52a, 52b, 52c)에 공기방울 필터를 포함할 수 있다.
도 7A는 도 6A의 "B" 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도 7B 및 도 7C는 유체 배분층의 배분구를 도시한 단면도이다.
도 7A를 참조하면, 각각의 배분구(52a, 52b, 52c)에는 공기방울 필터가 형성될 수 있다. 즉, 배분구(52a, 52b, 52c)의 가장자리를 따라 소수성 부분(71)을 형성함으로써 이 부분으로 공기방울을 포집하여 공기 배출구(73)로 내보낼 수 있다. 배분구(52a, 52b, 52c)의 중심부분(72)은 가장자리의 소수성 부분(71)에 비하여 상대적으로 친수성이 강해서 공기방울이 걸러진 수용액 또는 샘플이 중심부분(72)으로 쉽게 이동할 수 있다.
소수성 부분(71)은 도 7B 또는 도 7C에 도시된 바와 같은 방법으로 구현이 가능하다.
도 7B를 참조하면, 유체 배분층(5)은 소수성을 가지는 PDMS, PFA, 그리고 PTFE 등과 같은 물질로 구성되고, 접합층(6)의 유로를 더 좁게 함으로써 배분구의 가장자리 소수성 부분(71)에 소수성을 강하게 만들어줄 수 있다.
도 7C를 참조하면, 소수성이 강한 물질을 소수성 부분(71)에 부착시켜 소수성을 강하게 만들어줄 수도 있다.
한편, 다른 실시예로, 배분구(52a, 52b, 52c)에 고분자로 이루어진 공기방울필터를 부착할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 공기방울 필터는 폴리설폰 (polysulfone), 폴리비닐리덴 다이플루오라이드 (poly(vinylidene difluoride)), 나일론 (nylon), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 그리고 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등으로 구성된 다공성 고분자 재료로 구성된다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명에 따른 접합층을 도시한 평면도이다.
도 8A를 참조하면, 접합층(6)은 제2 유체 배분층(5)의 배분구(52a, 52b, 52c)와 대응되도록 세 개의 가늘고 긴 유로(61a, 61b, 61c)가 형성된다. 즉, 유로(61a, 61b, 61c)의 입구는 배분구(52a, 52b, 52c)와 대응되고, 출구는 폐기 챔버(59)의 입구(56a, 56b, 56c)와 대응된다.
반응을 마친 샘플은 배분구(52a, 52b, 52c)로부터 유입되어 상기와 같이 구성되는 유로(61a, 61b, 61c)를 지나 폐기 챔버(59)로 유입된다.
도 8A에 도시된 바와 같은 세 개의 유로(61a, 61b, 61c)를 갖는 접합층(6)은 적어도 세 개 이상의 측정 표면을 가진 SPR 센서에 부착되어 사용될 수 있으며, 도 8B에 도시된 바와 같은 하나의 유로(61)를 갖는 접합층(6')은 하나의 측정 표면을 가진 SPR 센서에 부착되어 사용될 수 있다.
유로(61, 61a, 61b, 61c)는 그 폭이 10 ~ 500㎛ 사이이며, 바람직하게는 100 ~ 300㎛ 사이에 속하도록 형성된다. 또한 복수 개의 유로를 형성할 경우, 유로(61a, 61b, 61c)간의 간격은 50 ~ 1000㎛ 사이이며, 바람직하게는 100 ~ 300㎛ 사이에 속하도록 형성된다.
또한, 접합층(6, 6')의 유로(61, 61a, 61b, 61c)에는 온도 측정수단(미도시)이 적어도 하나 이상 부착될 수 있다. 이러한 온도 측정수단에는 서모커플 (thermocouple), 서미스터 (thermister), 저항 온도 측정계 (resistance temperature detector, RTD)이 포함된다. 바람직하게는 서모커플이 부착된다.
플로우 셀(10)에 추가로 금속박막이 증착된 투명 기판(미도시)이 포함될 수 있다. 이러한 투명 기판은 바람직하게는 단단한(rigid) 성질을 가진 강성 투명기판이며, 접합층(6, 6')에 비영구적인 결합력(물리적 흡착)으로 결합된다. 이러한 강성 투명기판에는 또 다른 탄성(electromeric)을 가지는 투명기판이 부착되며, 바람직하게는 페닐 기를 포함하는 PDMS 의 치환체 (폴리디페닐실록새인 (poly(diphenylsiloxanes)), 폴리페닐메틸실록새인 (poly(phenylmethylsiloxanes)), 그리고 이들과 PDMS의 공중합체)로 이루어지는 탄성 투명기판이 더욱 부착된다.
여기서, SPR 센서는 외부 광원을 제공하며, 유리나 에폭시 수지로 구성된 투명한 매질을 통해 빛을 조사한다. 상기 탄성 투명기판이 비영구적으로 물리적 흡착력에 의해 상기 SPR 센서의 투명한 매질에 부착된다. 여기서는, 플로우 셀(10)을 교체함으로써 측정 표면을 교체할 수 있다. 이러한 특징은 측정비용을 더욱 절감하며, 센서의 광원 등에서 발생하는 변수를 제거하여 더욱 재현성이 높은 정량 분석을 가능하게 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀에 의하면, 각각 개별적인 기능을 수행할 수 있는 여러 개의 층을 접합하여 구성함으로써 분석대상에 따라 다양한 조건을 적용해야 할 경우 각 층별로 필요한 부분만 용이하게 설계를 변경하여 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한 사용자의 조작이 필요 없이 플로우 셀의 설계에 의해 모든 분석 조건이 미리 정해지므로, 일정한 측정 조건에서 분석을 수행하는 대부분의 상용화된 검사에서 간편하게 재현성이 높은 결과를 얻을 수 있다. 특히 모든 분석 과정이 30분 이내에 수행되어 분석 결과를 즉시 알아야 하는 응급 상황에서의 분석도 가능하게 하며, 휴대가 가능하여 필요에 따라 사용자가 원하는 곳에서의 측정을 가능하게 한다.
아울러 플로우 셀 대부분의 구성 요소가 고분자로 이루어지므로, 분석에 드는 비용을 절약할 수 있고, 일회용으로 사용하여 인체에 해로운 분석물의 경우에 폐기가 용이하다.

Claims (21)

  1. 외부 동력원에 연결되는 상하 관통된 유체 주입구가 적어도 하나 이상 형성되는 유체 유입층;
    샘플이 주입되어 저장되었다가 유출될 수 있도록 입구와 출구를 각각 가지는 샘플 저장실과, 상기 유체 유입층의 유체 주입구와 대응되면서 상기 샘플 저장실 입구쪽과 연통되도록 형성되는 유체 유입구를 포함하며 상기 유체 유입층의 하부면에 접합되는 샘플 주입층;
    상기 샘플 저장실의 출구와 대응되도록 입구가 형성되고 소정의 반응물질이 상기 샘플 저장실로부터 유입되는 샘플과 반응될 수 있도록 적어도 하나 이상의 공간이 마련되며 상기 공간에 각각 연결되어 반응을 마친 샘플이 이동할 수 있는 가는 유출관으로 이어지는 출구가 형성되는 반응실과, 상기 반응실의 입구쪽에 연결되어 상기 반응실을 채우고 남는 샘플이 이동하는 샘플 이동관을 포함하며 상기 샘플 주입층의 하부면에 접합되는 반응 공간층;
    샘플 또는 추가 수용액을 원하는 위치에 원하는 순서대로 전달할 수 있도록, 상기 반응 공간층의 반응실 출구와 대응되도록 적어도 하나 이상 형성되는 유입구와, 상기 유입구와 가는 채널을 통해 연결되는 적어도 하나 이상의 배분구와, 폐기되는 샘플이 모아지도록 입구를 갖는 폐기 챔버를 포함하며 상기 반응 공간층의 하부면에 접합되는 유체 배분층; 및
    상기 배분구에 대응되는 입구와 상기 폐기 챔버의 입구에 대응되는 출구를가지는 적어도 하나 이상의 가늘고 긴 유로가 형성되어 반응을 마친 샘플이 상기 배분구로부터 유입되어 상기 유로를 지나 상기 폐기 챔버로 유입되며, 상부면은 상기 유체 배분층의 하부면에 접합되고 하부면은 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정 표면에 접합되는 접합층
    을 포함하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 유입층으로 유입되는 유체가 공기인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응실 내에 건조상태로 미리 제공되는 반응물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반응물이 상기 반응실을 포함하는 반응 공간층을 이루는 고분자 물질 내에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 반응물이 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 항체가 모노클로날 항체인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 항체가 폴리클로날 항체인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 항체가 유기 또는 무기 물질과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 반응물이 핵산을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 반응물이 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응실과 접촉해 있는 온도 조절수단 및 온도 측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응실 내에 샘플과 반응물의 반응이 더 잘 일어나도록 마이크로미터(㎛) 단위의 높이를 갖는 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배분층의 배분구에 공기방울 필터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합층에 형성되는 적어도 하나 이상의 유로에 부착되는 온도 측정수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 층에 각각 공기가 빠져나갈 수 있도록 미세한 공기 배출관을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 공간층의 입구와 대응되도록 입구가 형성되고 소정의 반응물질이 상기 샘플 저장실로부터 유입되는 샘플과 반응될 수 있도록 적어도 하나 이상의 공간이 마련되며 상기 공간에 각각 연결되어 반응을 마친 샘플이 이동할 수 있는 가는 유출관으로 이루어지는 출구가 형성되는 반응실을 포함하며 상기 반응 공간층의 하부면에 접합되는 추가 반응 공간층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  17. 외부 동력원에 연결되는 상하 관통된 유체 주입구가 적어도 하나 이상 형성되는 유체 유입층;
    샘플이 주입되어 저장되었다가 유출될 수 있도록 입구와 출구를 각각 가지는 샘플 저장실과, 상기 유체 유입층의 유체 주입구와 대응되면서 상기 샘플 저장실 입구쪽과 연통되도록 형성되는 유체 유입구를 포함하며 상기 유체 유입층의 하부면에 접합되는 샘플 주입층;
    상기 샘플 저장실의 출구와 대응되도록 입구가 형성되고 소정의 반응물질이상기 샘플 저장실로부터 유입되는 샘플과 반응될 수 있도록 적어도 하나 이상의 공간이 마련되며 상기 공간에 각각 연결되어 반응을 마친 샘플이 이동할 수 있는 가는 유출관으로 이루어지는 출구가 형성되는 반응실과, 상기 반응실의 입구쪽에 연결되어 상기 반응실을 채우고 남는 샘플이 이동하는 샘플 이동관을 포함하며 상기 샘플 주입층의 하부면에 접합되는 반응 공간층;
    샘플 또는 추가 수용액을 원하는 위치에 원하는 순서대로 전달할 수 있도록, 상기 반응 공간층의 반응실 출구와 대응되도록 적어도 하나 이상 형성되는 유입구와, 상기 유입구와 가는 채널을 통해 연결되는 적어도 하나 이상의 배분구와, 폐기되는 샘플이 모아지도록 입구를 갖는 폐기 챔버를 포함하며 상기 반응 공간층의 하부면에 접합되는 유체 배분층;
    상기 배분구에 대응되는 입구와 상기 폐기 챔버의 입구에 대응되는 출구를 가지는 적어도 하나 이상의 가늘고 긴 유로가 형성되어 반응을 마친 샘플이 상기 배분구로부터 유입되어 상기 유로를 지나 상기 폐기 챔버로 유입되며, 상부면은 상기 유체 배분층의 하부면에 접합되고 하부면은 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정 표면에 접합되는 접합층;
    상부면에 금속 박막이 증착되고 이 상부면이 상기 접합층에 접합되는 강성(rigid) 투명기판; 및
    상기 강성 투명 기판에 접합되는 탄성(electromeric) 투명기판
    을 포함하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 탄성 투명기판이 폴리디페닐실록새인(poly(diphenylsiloxanes)) 또는 폴리디페닐실록새인과 폴리디메틸실록새인(poly(dimethylsiloxanes))의 공중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 탄성 투명기판이 폴리페닐메틸실록새인(poly(phenylmethylsiloxanes)) 또는 폴리페닐메틸실록새인과 폴리디메틸실록새인(poly(dimethylsiloxanes))의 공중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 탄성 투명기판이 폴리디페닐실록새인(poly(diphenylsiloxanes)) 과 폴리페닐메틸실록새인(poly(phenylmethylsiloxanes))의 공중합체 또는 폴리디페닐실록새인과 폴리페닐메틸실록새인과 폴리디메틸실록새인(poly(dimethylsiloxanes))의 공중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 탄성 투명기판이 머캅토실리콘(mercaptosilicone)으로 구성되는 것을특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀.
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