KR20050057222A - 모듈화된 마이크로유체 시스템 - Google Patents

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Abstract

모듈화된 마이크로유체 시스템이 설명되는데, 이것은 유체 연결된 복수개의 유체 공급 통공들을 가진 적어도 하나의 베이스 보드, 등가 구조의 선택적인 중간 레벨 보드들, 하나 또는 그 이상의 유체 유입부 및/또는 유출부를 각각 가지는 것으로서, 베이스 보드/중간 보드에 탈착 가능하게 부착되도록 적합화된 복수개의 마이크로유체 모듈 및, 모듈상의 유입부/유출부와 보드상의 공급 통공을 통하여 모듈과 베이스 보드/중간 레벨 보드 사이에 해제 가능한 유체 연결을 이루도록 바람직스럽게는 돌출된 페룰의 형태로 복수개의 유체 결합부를 가진다. 모듈화된 조립체로서 마이크로유체 시스템을 제공하는 방법도 설명된다.

Description

모듈화된 마이크로유체 시스템{Modular microfluidic system}
본 발명은 급속한 조립과 분해를 위한 모듈화된 구조를 가지는 마이크로유체 시스템 및, 그러한 시스템을 제공하는 방법에 관한 것이다.
마이크로유체 장치들과 시스템들은 다수의 상이한 화학적 및/또는 생물학적 실험을 처리하기 쉬운 규모로 수행하도록 근년에 점진적으로 중요해졌는데, 그와 같은 것들은 다수의 화학적 또는 생물학적 작용들이 상대적으로 적은 체적의 액체로써 분석적인 그리고/또는 합성의 실험을 수행할 수 있게 하기 때문이다. 그러한 소규모의 분석적이거나 또는 합성의 실험들은 전체적으로 보다 효과적이어서, 가속화된 응답 신호를 발생시키고 잠재적으로 값비싼 시약에 대한 필요성을 감소시킨다.
종래의 마이크로유체 장치들과 구성부들은 일반적으로 실리콘 제조 산업에서 이어지는 것과 유사한 기술을 사용하여 칩 위에 구성되었는데, 예를 들면 포토리소그래피와 에칭 기술을 사용하여 평탄한 방식으로 장치를 구성함으로써 이루어졌다. 종래에는, 특히 실리콘 산업의 다른 경우에서의 축소와 비유되어, 가능한 한 작은 크기의 단일 칩에 특정의 합성 및/또는 분석학적인 과정과 관련된 화학적, 생화학적 및 생물학적인 처리를 축소시키는데 발전의 노력을 집중시키는 경향이 있었다.
그러한 구성들은 많은 장점을 부여한다. 그러나, 결과된 칩은 상대적으로 융통성이 없다. 그러한 단일의 칩 안에 상이한 재료와 장치의 기술을 혼합시키는 것이 항상 용이한 것은 아니다. 검사, 유지 및 수리가 복잡해질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면의 도 1 내지 도 8을 참조하여 단지 하나의 예로서 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성부들 사이에서 유체 연결이 이루어지는 방식을 단면으로 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명과 함께 사용되기 위한 마이크로유체 장치의 간단한 기본 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 은 본 발명의 원리를 채용한 마이크로반응기 시스템의 예이다.
도 4 는 도 3 의 반응기의 베이스보드의 평면도이다.
도 5 는 도 3 의 반응기에 있는 온 칩 매니폴드(on chip manifold)이다.
도 6 은 도 3 의 반응기로부터의 제 1 의 능동 마이크로유체 장치(active microfluidic device)의 평면도이다.
도 7 은 도 3 의 반응기로부터의 제 2 의 능동 마이크로유체 장치의 평면도이다.
도 8 은 도 3 의 반응기로부터의 제 3 의 능동 마이크로유체 장치의 평면도이다.
도 9 및 도 10 은 최상의 결합 특성을 달성하도록 재료들의 결합을 이용하는 복합적인 마이크로유체 장치/기판 배치의 예이다.
도 11 및 도 12 는 도 9 및 도 10 의 복합체를 채용한 반응기 칩 장치의 예들이다.
본 발명의 목적은 향상된 융통성을 제공하고 단일 칩 일체화 시스템의 일부 또는 모든 장점들을 완화시키는 마이크로유체 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특정한 목적은 모듈화된 마이크로유체 시스템을 제공하는 것인데, 이것은 다양하고 상이한 마이크로유체 구성부들이 향상된 융통성과 단일성을 부여하도록 완성 시스템 안으로 용이하게 조립되고 분해될 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 제 1 특징으로 모듈화된 마이크로유체 시스템이 제공되는데, 이는 일면 또는 양면상에 유체 연결된 복수개의 유체 공급 통공들을 가지는 적어도 하나의 베이스 보드(base board), 베이스 보드에 탈착 가능하게 부착되도록 적합화된 복수개의 마이크로유체 모듈(microfluidic module)로서 그 각각이 하나 또는 그 이상의 유체 유입부 및/또는 유출부를 가지는 복수개의 마이크로유체 모듈 및, 베이스 보드상의 공급 통공과 모듈상의 유입부/유출부를 통하여 모듈과 베이스 사이에서 해제 가능한 실질적으로 유체 밀폐의 유체 연결부를 이루는 복수개의 유체 결합부를 구비한다.
바람직스럽게는, 다른 시스템은 소스 유체(source fluid)를 시스템에 공급하도록 그에 유체 연결된 적어도 하나의 유체 소스 통공 및/또는 유체를 시스템으로부터 출력시키도록 그에 유체 연결된 적어도 하나의 유체 출력 통공을 구비한다. 소스 및/또는 유체 통공은 베이스 보드에 대한 직접적인 소통으로 또는 모듈을 통하여 제공될 수 있다. 복수개의 그러한 유체 소스 통공 및/또는 유체 유출부 통공이 제공될 수 있다.
유체 공급은 개스성이거나 또는 액체일 수 있다. 하나 이상의 유체가 그 어떤 주어진 시스템에라도 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로유체 회로는 시스템이 종래의 방식으로 베이스 보드 칩과 일체로 되는 대신에, 베이스 칩의 위에서 모듈화된 방식으로 형성되는 상태로서 베이스 보드상에 구성된다. 유체는 구성된 마이크로유체 시스템으로 베이스 보드 안의 유체 소스 통공을 통하거나 또는 모듈 안으로의 직접적인 도입에 의해서 공급된다. 베이스 보드 칩은 적어도 일부의 공급 통공들을 서로에 대하여 그리고/또는 소스의 통공으로 유체 소통되게 연결하는 복수개의 유체 채널 및/또는 챔버를 제공하도록 적어도 부분적으로 상호 연결되는 마이크로유체 채널들의 패턴으로써 구성되는 것이 바람직스럽다. 모듈 안의 유체 공급 통로는 모듈화된 구조가 조립되었을 때 소망되는 마이크로유체 회로를 완성하도록 모듈과 협동하여 작용하여, 회로가 보드상의 상호 연결 지점들과 따라서 모듈에 대하여 유체를 분배하는 역할을 한다. 조립된 시스템은 협동하여 또는 독립적으로 기능하는 복수개의 그러한 회로를 제공할 수 있다.
본 발명은 선행 기술의 시스템들과 비교했을 때 특히 사용되는 구조의 융통성과 비교하여 현저한 장점을 제공한다. 베이스 보드에 대한 칩 모듈의 상호 연결은 편리하게도 집약적이고 단순할 수 있으며, 동시에 보드와 외부 장비 사이의 연결은 그러한 장비와 인터페이스(interface)되기 위한 만족스러운 연결구를 사용할 수 있다. 상이한 재료들과 장치의 기술을 혼합하는 것이 가능하다 (예를 들면 폴리머 보드 상의 유리 칩들). 이러한 방식으로 보드 상부 또는 모듈 표면에 장착된 펌프들과 밸브 뿐만 아니라 외부 펌프들과 같은 외부 시스템의 선택이 제공된다.
본 발명의 시스템은 디자인 선택의 융통성을 제공한다. 예를 들면, 단순한 베이스 보드 디자인에는 교환 가능한 복합적인 모듈이 제공될 수 있거나, 또는 복합적인 시스템들은 그에 부착될 수 있는 모듈이 단순하고 그리고/또는 폐기 가능한 상태로 베이스보드 안에 포함될 수 있다. 모듈과 보드 사이의 시일과 연결은 모듈의 기능에 따라서 선택될 수 있다.
전체적인 시스템은 단순한 검사와 유지, 사용의 융통성 및, 예를 들면 전체 시스템보다는 결함이 있는 모듈만을 교체함으로써 이루어지는 시스템 수리의 용이성을 제공한다.
본 발명에 따른 마이크로유체 모듈은 하나 또는 그 이상의 마이크로유체 장치들을 구비한다. 여기에서 사용되는 바로서, 마이크로유체 장치는 그 어떤 공지의 마이크로유체 시스템의 요소들을 구비하는데, 반응기, 가열기, 냉각기, 분석기, 검출기, 혼합기, 프로세서, 분리기 또는 이와 유사한 것들과 같은 활성 장치 유니트, 펌프, 밸브, 필터 또는 그와 유사한 것들과 같은 유체 기능 유니트, 또는 특정한 마이크로유체 회로를 완성하는 단순한 유체 채널, 챔버 또는 매니폴드를 제한 없이 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로유체 장치들은 3 차원적일 수 있거나 또는 전체적으로 평탄할 수 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 장치들은 전체적으로 평탄하다. 각각의 모듈은 전체적으로 평탄한 베이스 보드상에 통합되도록 전체적으로 평탄한 구조를 가진다. 유입/유출구들은 대부분 그러한 모듈의 평탄한 면들중 하나의 위에 제공되는 것이 가장 편리하다. 공급 구멍들은 베이스보드의 평탄한 면상에 제공되는 것이 가장 편리하며, 소스 구멍(들)은 가장자리 또는 가장자리 면 또는 같은 평탄면 또는 반대 평탄면에 제공될 수 있다.
특히, 각각의 모듈은 전체적으로 평탄한 샌드위치 구성을 가지는데, 이것은 유체 채널 및/또는 챔버 부분을 한정하는 적어도 하나의 내측 샌드위치의 층 및, 그것을 덮어서 그것의 외피를 이루는 적어도 하나의 덮개층을 구비한다. 바람직한 구현예에 있어서, 모듈은 감싸인 유체 채널 및/또는 챔버 부분을 한정하는 적어도 하나의 샌드위치 층을 구비하는데, 예를 들면 쌍을 이룬 샌드위치 요소들로 이루어져서 그들의 적어도 하나의 표면 안으로 채널들이 만들어짐으로써, 함께 조립된 쌍이 그것의 어느 일 측에 덮개 층을 가지고 그러한 엔크로져(enclosure)를 한정한다. 다른 중간 층들이 존재할 수 있다.
능동 마이크로유체 요소들은 샌드위치 층 안에 그렇게 형성된 챔버들 및/또는 채널 안에 포함될 수 있거나, 또는 부가적으로 또는 그와는 다르게 그 안의 채널과 유체 소통되어 모듈 표면상에 제공될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 유입부 및/또는 유출부 통공들은 베이스보드에 대한 유체 연결을 위해서 모듈의 외부 표면과 채널 사이에 유체 소통을 이루도록 제공된다. 베이스보드는 유사하게 구성될 수 있다.
모듈의 베이스 보드는 적절한 플라스틱 재료로 용이하게 제조될 수 있다. 이들은 재료의 단결정 블록이나, 위에서 설명된 바와 같은 샌드위치 층들이나, 또는 얇은 층의 라미네이트들이나 또는 그것의 조합으로부터 구성될 수 있다. 사용중에 유체와 접촉하는 층들 또는 재료들이 필요하다면 에폭시와 같은 화학적으로 저항성이 있는 플라스틱 재료로부터 제조되는 것이 바람직스러우며, 광이미지성 에폭시 (photoimageable epoxy)가 가장 바람직스럽다. 적절한 저항성의 얇은 필름 라미네이트 재료는 에폭시로 접착된 PEN 라미네이트들을 구비할 수 있다. 이것은 유체 채널과 챔버의 양호한 제조성을 가지고 양호한 저항성을 부여한다. 샌드위치 구조에 있어서, 사용중에 유체와 접촉할 수 있는 유체 유입부/유출부 포트를 구비하는 덮개 층들은 양호한 화학적 저항성을 나타내는 재료들, 예를 들면 에폭시나 또는 폴리에테르테르케톤(PEEK)과 같은 다른 플라스틱으로부터 제조되는 것이 바람직스럽다. 이와는 달리, 그러한 부위에 적절하게 저항성이 있는 코팅으로서 재료가 주어질 수 있다.
단지 구조적인 덮개 또는 중간 층들의 화학적 특성은 덜 중요할 수 있다. 마찬가지로 재료의 선택은 덜 거친 환경을 나타내는 유체와 함께 사용되도록 의도된 구성 요소들에 대하여 덜 중요할 수 있다. 이러한 경우들에서 PMMA, PET, 아크릴의 폴리머등과 같이 저항성이 적은 재료들이 적절할 수 있다.
부가적으로, 그 어떤 재료들 또는 층들 및 특히 덮개 층들은, 외부에 장착되는 마이크로유체 장치의 구성 요소들을 제공하도록, 특정의 특성을 위해서, 예를 들면 투명성을 위해서, 전기적이거나, 자기적이거나 또는 유전성의 특성을 위해서 개질(改質)될 수 있다. 금속의 층들이 예를 들면 도전체, 저항성 히터 또는 다른 것들로서의 역할을 하도록 제공되거나 또는 포함될 수 있다.
특히, 개별 구성부들의 상이한 부분들은 상이한 기능상의 요건들을 가질 수 있는데, 예를 들면 투명성, 구조적인 강성, 화학적 저항성에 관련된 것과 같은 것들이다. 재료들의 조합이 사용될 수 있는데, 예를 들면 특성들의 최상의 조합을 얻도록 베이스보드 및 모듈을 위한 복합적인 기판을 사용함으로써 그리고 재료들과 구성 요소들의 조합을 사용함으로써 이루어진다.
예를 들면, 마이크로화학적인 반응기의 경우에, 기판 폴리머를 사용하는 것이 유리한데, 상기 기판 폴리머는 유체 경로의 용이한 검사가 가능하도록 그리고/또는 측정이 가능하도록 광학적으로 투명하고 그리고/또는 열적으로 투명하거나 또는 그 어떤 목적으로라도 다른 파장들에서 투명한 것이다. 그러나 종합 화학에서 사용되는 광범위한 용매에 저항성이 있는 양호한 투명성을 가진 용이하게 이용 가능한 폴리머가 일반적으로 이용 가능한 것이 아니라는 점이 이해될 것이다. 복합적인 접근을 채용함으로써 복합적인 구조를 구비하는 기판이 용이하게 형성될 수 있는데, 상기 복합적인 구조는 필요한 곳에서 투명한 재료(반드시 높은 화학적 저항성을 나타내지는 않음)의 부위 및, 적어도 용매 접촉이 일어날 수 있는 영역에서 화학적으로 저항성이 있는 재료(반드시 높은 투명성을 나타내지는 않음)의 부위를 가지는 것으로서, 저항성이 적은 투명한 기판 재료와의 접촉을 방지한다. 예를 들면, 기본적인 구조는 투명한 재료를 구비하지만 그 안에는 화학적으로 저항성이 있는 재료의 삽입부들이 기판내에서 용매 접촉이 이루어질 수 있는 영역에 포함된다. 이와는 달리, 투명한 재료의 "윈도우" 삽입부들을 가진 화학적으로 저항성이 있는 재료의 기본적인 구조는 같은 목적의 역할을 할 것이다. 다른 기능성을 가진 특정의 부위들이 마찬가지로 용이하게 생각될 것이다.
여기에서 사용되는 바로서, 마이크로유체는 적어도 일부의 밀리미터 미만의 치수들을 가지는 마이크로구조를 지칭하고, 마이크로구조는 이러한 경우에 유체를 위한 통로 또는 저장소를 제공할 수 있는, 위에서 설명된 채널들과 챔버들을 포함하지만 그에 제한되지는 않는, 그러한 시스템내에 있는 그 어떤 다양한 공지의 구조라도 지칭하도록 사용되는 것으로 이해될 것이다.
본 발명에 따라서, 복수개의 유체 결합부들이 베이스 보드상의 적어도 하나의 유체 공급 통공과 마이크로유체 장치 모듈상의 적어도 하나의 유입부/유출부 사이의 유체 밀폐 결합을 이루도록 제공된다. 유체 밀폐 연결은 결합부와 공급 통공 사이의 간섭에 의해 이루어지는 것이 바람직스러우며, 결합부와 통공들은 그에 따라서 크기가 정해지고 그들의 제조를 위한 재료도 그에 따라 선택되는데, 예를 들면 적어도 연결의 영역에서 융통성 있게 탄성적이다.
이러한 간섭 끼움만으로도 적어도 공급 유체 압력의 작용하에서 사용되는데 있어서 유체 밀폐 연결을 유지하기에 충분할 수 있다. 이와는 달리 연결 수단이 제공되어 사용시에 조립체를 함께 유지하고 그리고 결합부와 통공을 보다 근접한 연합으로 강제하고 그곳에서 적절한 강제력으로써 유지함으로써 모듈과 기판 사이에 유체 밀폐 연결의 유지를 보조한다. 그러한 연결 수단은 예를 들면 스프링 클립, 나사, 볼트, 클램프 또는 유사한 기계적인 고정구들을 포함할 수 있다. 연결 수단은 모듈과 기판을 함께 연결한다. 각각의 결합부/통공 연결부와 분리 가능하게 결합된 특정의 연결 수단에 대한 필요성은 없다. 하나 또는 몇 개의 기계적인 고정구들은 시스템을 함께 유지하도록 사용될 수 있어서 다중의 유체 연결을 만든다.
이러한 연결 수단은 본 발명의 특징으로서 통상적으로 해제될 수 있어서 모듈은 용이하게 다중의 구성으로 조립되고 사용자에 의해서 예를 들면 다른 구성으로 재조립되기 위하여 분해될 수 있다. 그러나 특정의 상황에서 사용자는 보다 영구적인 고정구를 사용하여 반영구적이거나 또는 영구적인 기초로, 예를 들면 영구적인 기계적 고정구 또는 접착제에 의해서 결합부와 통공을 유체 밀폐 결합되게 유지하는 것을 희망할 수 있으며, 본 발명에 따른 시스템은 사용자가 그것을 하도록 선택할 수 있게 한다.
편리하게는, 연결부가 유체 밀폐 소통의 연결을 그 사이에 이루도록 예를 들면 유입부/유출부/통공 내의 적절한 요부 안으로 제거 가능하게 삽입될 수 있는 채널 수단의 형태인 해제 가능한 결합부를 구비한다. 그러한 채널 수단이 편리하게는 그 어떤 요부라도 가지는 튜브형의 요소를 구비하고, 특히 단단한 튜브형 요소를 구비하는데, 이것은 예를 들면 평행한 측부를 가지고 예를 들면 정사각형 또는 직사각형이거나, 다각형이거나, 또는 이와는 달리 원형 또는 타원형의 단면을 가지며, 상기 요부 안으로 튜브형의 요소가 수용되며 요부는 그에 따라서 바람직스럽게 형상화가 되어 있다.
그러한 튜브형 요소는 분리 가능하며 개별의 유니트일 수 있다. 그러나, 편의성을 위해서, 베이스 보드와 모듈이 전체적으로 평탄한 구성 요소들을 구비하는 바람직한 구현예와 특히 관련하여, 튜브 요소가 바람직스럽게는 돌출 페룰을 구비하는데, 상기 페룰이 바람직스럽게는 베이스 보드나 또는 모듈 안의 유입부/유출부나 또는 베이스 보드 안의 유체 공급 통공을 구비하는 제 1 의 통공으로부터 돌출되고 그것과 일체형이고 그리고 모듈 안의 유입부/유출부 또는 베이스 보드안의 공급 통공에 해당하는, 제 2 의 통공으로서 구비되어 요부안에 수용되도록 적합화된다. 특히 페룰은 전체적으로 평탄한 표면으로부터 전체적으로 직각으로 돌출되어, 연결되었을 때 전체적으로 평행하도록 적합화된 모듈과 베이스 보드 사이의 유체 연결을 이룬다.
가장 바람직한 형태에 있어서, 페룰이 제공되는데, 페룰은 요부들 안에 수용되도록 베이스 보드의 표면 위로 돌출되어 요부에 부착되어야 하는 모듈의 유입/유출 통공들을 구비한다.
위에서 설명된 바와 같은 페룰은 특정의 장점을 제공할 수 있다. 페룰 시스템은 "칩" 사이의 유체 경로에서 무효의 체적이 최소화될 수 있게 한다. 페룰의 사용은 고압 액체 크로마토그래피(HPLC) 고정구등과 같은 다른 고정구들보다도 높은 밀도의 상호 연결을 가능하게 한다. 페룰은 높은 압력을 견딜 수 있다. 페룰은 나사나 또는 유사한 고정구를 유지하는데 필요한 두께에 비교하여 전체적으로 그에 유지되어야 하는 재료의 감소된 두께를 필요로 하여, 실질적으로 필름을 포함하는 층들로서 얇아진, 훨씬 얇은 층들이 상호 연결될 수 있게 한다. 하나 또는 그 이상의 기계적인 고정구들이 시스템을 함께 유지하도록 사용될 수 있어서 페룰을 통하여 다중의 유체 연결을 만든다.
페룰은 유체 요소들의 정확한 기계적 정렬을 보장하여 정확한 모듈의 배치가 용이하게 한다.
통상적으로 베이스 보드와 모듈을 위해서 사용되도록 고안된 재료들 안에 적절한 페룰 요부를 가공하는 것은 전체적으로 용이하여, 페룰과 요부 형상들의 열에 대한 여지를 제공한다. 내측의 구멍과 회측의 직경은 한계 안에서 변화될 수 있어서, 페룰이 마이크로유체의 기능을 포함할 수 있게 한다. 예를 들면 내측의 구멍은 여과 기능을 포함할 수 있으며, 선택적으로는 (포토닉 결정(photonic crystal)과 상사(相似)의 방식으로) 다중의 구멍들을 구비한다. 예를 들면 페룰이 저장소 기능을 구비하도록 더 큰 형상으로 변형될 수 있다.
선택적으로는 유체 결합부가 단지 채널로서의 역할을 하는 것보다는, 유체 채널내에서 그 안에 유체 활성화 구성 요소를 구비한다는 점에서 부가적인 기능을 포함할 수 있다. 유체 결합부는 역전 방지 밸브를 구비할 수 있으며, 이것은 예를 들면 볼 밸브(ball valve)이다. 볼 밸브는 편리하게도 자기적으로 스위치될 수 있는 밸브일 수 있다. 유체 결합부는 촉매 프리트(catalyst frit)를 구비할 수 있거나 또는 필터를 구비할 수 있다. 다양한 스위치들이 생각될 수 있다.
모듈 및/또는 보드 사이의 유체 상호 연결 뿐만 아니라 전기적 연결을 이루도록 금속 페룰과 같은, 예를 들면 금속성의 유체 결합부인 도전부를 사용하는 것도 가능하다. 그러한 금속성의 결합부에는 유체 및/또는 모듈 접촉 표면상에 절연층이 선택적으로 제공될 수 있어서, 모듈 및/또는 그 안에 유체가 있는 전기적인 접촉부 사이에 전기적인 접촉을 이룬다. 페룰에 기초한 디자인은, 시스템에 페룰과 일체형이거나 또는 그로부터 분리되어 있는 다른 기능의 상호 연결부(예를 들면 자기적, 광학적 부분)가 용이하게 제공될 수 있다는 점에서 특유의 융통성을 부여한다.
선택적으로는 페룰이 특정의 장치 조합에서 사용되지 않는 경로를 폐쇄하기 위한 폐쇄부를 포함하거나 또는 상기 폐쇄부가 제공될 수 있어서, 예를 들면 플러그 앤드 플레이(plug and play) 사용 동안에 베이스 보드 안의 경로 선택에 있어서 여지(餘地)를 허용한다. 폐쇄부는 사용자에 의해서 적용되는 마개(bung)를 구비할 수 있거나, 또는 수동으로 작동되거나 또는 페룰을 요부 안으로 삽입할 때 자동으로 작동되도록 적합화된 일체형의 폐쇄 밸브를 구비할 수 있다.
상기의 본 발명은 단일 층에 배치된 복수개의 모듈을 가진 단일의 베이스 보드와 관련하여 설명되었다. 본 발명이 그렇게 제한되지 않는다는 점이 용이하게 이해될 것이다. 본 발명의 특별한 융통성은 모듈 및/또는 제 1 의 베이스 보드 및/또는 중간 레벨의 보드들의 다중 레벨 적층이 가능하다는 점이다. 그러한 중간 레벨의 보드들은 채널, 챔버 또는 그와 유사한 것의 형태로 단지 유체 연결을 제공하는 역할을 하거나, 또는 능동의 마이크로유체 구성 요소들을 구비할 수도 있다. 마찬가지로, 본 발명은 이전에 설명된 바와 같은 복수개의 모듈과 적어도 하나의 제 1 의 베이스 보드를 구비하는 모듈화된 구조를 포괄하며, 여기에서 베이스 보드에도 선택적으로는 능동 마이크로유체 구성 요소들이 제공된다는 점이 이해될 것이다.
위에서와 같이 제 1 베이스 보드의 특징들을 참조하는 것이 상기의 중간 레벨 보드에도 동등하게 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 중간 레벨의 보드는 위에서 설명된 바와 같이 구성될 수 있으며 그것의 바람직한 특징들은 상사(analogy)에 의해서 해석될 것이다. 특히, 보드들은 평탄한 것이 바람직스러우며, 바람직스럽게는 위에서와 같이 샌드위치 구조이다.
상기의 다중 레벨 적층 시스템을 구비하는 구현예들에서, 중간 레벨에서 사용되도록 적합화된 그 어떤 구성 요소라도 제 1 의 "하부" 표면상의 적어도 하나의 유입부 통공 및, 제 2 의 "상부" 표면상의 적어도 하나의 유출부 통공을 구비할 것이다 (여기에서 상부와 하부는 편의상 베이스 보드에 대하여 가까운 쪽과 먼 쪽의 표면을 지칭하도록 사용된 것이며, 그 어떤 제한된 배향을 의미하는 것은 아니라는 점이 이해되어야 한다). 여기에서 모듈 안의 유입부/유출부에 대한 언급들은 상기 하부의 통공에 적절한 곳에 동등하게 적용된다는 점이 이해될 것이며, 여기에서 베이스 보드 유체 공급 통공에 대한 언급은 중간 레벨 구성 요소내의 상부 통공에 적절한 곳에 동등하게 적용되도록 이해될 것이다. 바람직한 페룰 구현예를 사용하여 다중의 층들을 적층시키는 것이 특히 용이하다.
바람직한 구현예에 있어서, 유체의 연결은 전체적으로 평행하게 놓이도록 적합화된 구성 요소들 사이에 페룰을 돌출시킴으로써 이루어진다. 다중 레벨 시스템에 있어서, 이러한 페룰들이 모두 같은 방향으로 돌출하는 것이 편리할 것이다. 특히, 페룰은 모든 상부 레벨 구성 요소들과 모든 중간 레벨 구성 요소들의 하부 표면들상의 구멍들에서 오목한 부분들 안에 유체 밀폐 연결을 이루어 수용되게 맞물리도록, 베이스 보드의 상부 표면 안의 통공과 모든 중간 레벨 모듈의 상부 표면 안의 통공에 바람직스럽게 제공된다.
보드에 대한 모듈의 부착, 또는 다층 시스템에서 하부층에 대한 상부 층 모듈의 부착은 그 어떤 적절한 해제 가능한 부착 수단에 의해서 달성될 수 있는데, 나사 또는 나사 고정구, 급속 해제되거나 또는 그렇지 않은가에 무관한 배요넷 고정구(bayonet fitting), 푸쉬 앤드 스냅 끼움 연결구(push and snap fit connector), 해제 가능한 상호 맞물릴 수 있는 탄성의 후크와 펠트 패드(felt pad), 후크, 클립등을 제한 없이 포함한다. 유체 결합부 자체는, 특히 연결된 통공들의 쌍 사이의 간섭 끼움으로 되어 있는 채널 수단과 같은 바람직한 형태로써, 예를 들면 요부 안에 간섭 끼움으로 맞물린 페룰로써, 그러한 기계적인 연결을 보조할 수 있거나 또는 심지어는 그러한 기계적 연결을 구성하는데 충분할 수 있다. 그러나, 부가적인 기계적 연결구들이 항상 바람직할 것이다.
본 발명에 따른 시스템은 복수개의 교환 가능한 요소들을 제공하여 복수개의 상이한 마이크로유체 기능들이 하나 또는 그 이상의 레벨에서 수행될 수 있게 한다.
본 발명에 따르면 일 특징에 있어서 모듈 조립체와 같은 마이크로유체 시스템을 제공하는 방법은 위에 설명된 바와 같은 시스템을 조립하는 단계를 구비한다. 특히 상기의 방법은:
베이스 보드의 일면 또는 양면상에 있는 복수개의 유체 연결된 유체 공급 통공들과 적어도 일부의 공급 통공들에 유체 소통되게 연결된 복수개의 유체 채널 및/또는 챔버들을 가지는 적어도 하나의 베이스 보드를 제공하는 단계;
복수개의 마이크로유체 모듈로서, 각각이 하나 또는 그 이상의 유체 유입부 및/또는 유출부와 적어도 하나의 유체 채널 또는 챔버를 그 사이에 유체 소통되게 가지는 복수개의 마이크로유체 모듈을 제공하는 단계;
모듈 안의 유체 채널 또는 챔버들이 베이스 보드 안의 유체 채널들 또는 챔버들과 함께 협동으로 작용하여 소망되는 마이크로유체 회로를 이루도록;
모듈상의 유입부/유출부와 베이스 보드상의 공급 통공을 통하여 그 사이에 해제 가능한 유체 밀폐 연결을 이루도록 적합화된 유체 결합부를 통하여 베이스 보드에 모듈을 연결시키는 단계;를 구비한다.
도 1 은 돌출된 페룰(ferrule)을 채용하는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 유체 연결부의 기본적인 디자인을 단면도로 도시한다.
도 1 에 개략적으로 도시된 것은 베이스보드(1), 제 1 레벨의 구성층(2) 및 제 2 레벨의 구성층(3)이다. 3 개의 층들은 분해도로서 도시되어 있지만 조립을 위해서 정렬된다.
시스템 안의 유체 연결은 페룰(7,9)의 삽입에 의해서 이루어지는데, 이것은 베이스 보드(1)내의 상부 공급 구멍과 제 1 레벨 보드(2) 안의 상부 유출 구멍에 각각 제공되어, 제 1 레벨 보드(2)의 하부 표면과 제 2 레벨 보드(3)의 하부 표면에 각각 제공된 요부(6,8) 안에 수용된다. 구현예에 있어서, 보다 복잡한 구멍들과 페룰들이 가능하다는 점이 이해될지라도, 연결은 페룰(7,9)을 형성하는 PTFE 튜브들을 취하도록 단순한 평행의 측부를 가진 구멍들을 채용한다. 페룰들은 유체 밀폐 누설 방지 연결을 제공하도록 억지 끼워 맞춤으로 구멍내에 유지된다.
도시된 구현예에서 유체 공급은 HPLC 고정구(12) 안에 유지된 1/16 인치(1.5mm)의 직경을 가진 유연성 배관(11)을 구비하는 유입 유체원 통공(10)을 통하여 이루어진다.
모듈화된 구조를 실험실의 시스템으로 조립하도록, 페룰(7,9)과 요부(6,8) 사이에 맞물림을 이루게끔 기계적인 부하가 화살표(L)의 방향으로 적용된다. 부가적인 기계적 고정(미도시)은 구성부(1,2,3)들 사이에서 보다 안정된 기계적 연결을 보장하도록 제공될 수 있다.
간단한 개략적인 장치의 구성이 도 2에서 분해도로 도시되어 있다. 예로 든 장치는 폴리에테르테르케톤(PEEK)의 외부 베이스 층(21), 광이지미성 에폭시의 한쌍의 내부층(22) 및, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 상부층(24)과 내부층(22)을 구비하는 샌드위치 층 구조를 가진다. 채널 수단(23)은 필요한 마이크로유체 마이크로구조를 제공하도록 내측의 에폭시 샌드위치 층(22) 안에 제공된다. 상부층(24)을 통한 유체 출입구(24)는 완성된 장치의 표면으로부터 채널 수단(23)으로 유체 연결을 제공하는데, 상기 채널 수단은 도 2 에 분해도로 도시된 2 개의 부분들이 일단 조립되면 감싸인 내측 채널을 형성한다.
샌드위치 층의 요소(22)들과 상부 층(24)은 채널(23)과 출입구(25)에서 각각 사용중에 유체와 접촉한다. 따라서 이들은 우수한 화학적 내성을 나타내는 재료들로부터 제조되며, 예를 들면 각각 광이미지성 에폭시와 PEEK 로부터 제조된다. 단순히 구조적인 하부층(21)의 특성은 덜 중요하다.
도 2 의 단순한 개략도는 그 어떤 능동의 마이크로유체 장치를 도시하지 않는다. 이들은 채널 자체에 적절하게 통합될 수 있거나 (예를 들면 특히 이들이 펌프, 밸브, 필터 또는 이와 유사한 것의 형태를 취하는 경우에 그러하다), 또는 채널과 소통되어 모듈 표면상에 통합될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
본 발명에 따른 마이크로유체 반응 시스템은 도 3 에서 평면도로 도시되어 있다. 반응기는 2 개의 공급 유체("유체 A" 및 "유체 B")들에 대한 유입부를 구비하며, 3 개의 처리 흐름("흐름 1", "흐름 2", "흐름 3")들을 제공한다.
반응기는 복수개의 유체 공급 채널(32)을 그 안에 통합시킨 베이스 보드(31)를 구비한다. 베이스 보드는 그 위에 장착된 다수의 마이크로유체 구성부들을 가지는데, 이들은 공급 유체(A,B)를 3 개의 흐름들(흐름 1, 2, 3)로 분리시키는 매니폴드(34)와, 믹서 칩(mixer chip, 35), 검출기 칩(36), 반응기 칩(37) 및, 다른 검출기 칩(36)을 구비하는 각각의 흐름 안의 일련의 모듈이다. 이러한 구성부들은 도 4 내지 도 8에서 분리된 상태로 도시되어 있다.
도 3 에 도시된 본 발명의 원리에 따라서 구성된 시스템은 우수한 단순성과 융통성을 부여함으로써, 종래의 디자인보다 다수의 장점을 제공한다. 특히 이것은 마이크로유체역학적인 "펼쳐짐"(fanning)(유체 역학적 채널 사이에 간격을 둔 큰 피치로부터 작은 피치로의 이행)에 의해서 매크로 세계로부터 마이크로 세계로의 비례 축소 및 보다 큰 상호 연결 구성부들의 사용을 가능하게 한다. 칩으로부터 보드로의 고정은 2 mm 보다 작은 정사각형의 팩킹 간격(packed spacing)이나, 또는 1 mm 보다 작은 엇갈림 간격으로 상호 연결의 밀접한 팩킹을 가능하게 한다.
도 4 는 구성부들이 부착되지 않은 상태로 도 3 의 베이스 보드(3)를 평면도로 도시한 것이다. 베이스 보드(32) 안에 제공된 유체 채널 수단은 보다 명확하게 도시되어 있다.
도 3 의 매니폴드(34)는 도 5에서 평면도로 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 5 로부터 어떻게 매니폴드가 단일의 유입부로부터 2 가지의 유체(유체 A, 유체 B)를 수용하여 6 개의 유출부(1 내지 6)를 발생시켜서 도 3 에 도시된 3 개의 흐름으로 쌍을 이룬 유체(A,B)의 공급을 이루는지를 알 수 있다.
장치는 도 2 의 원리에 따라서 구성된다. 이러한 예에서 채널 크기는 150 ㎛ X 50㎛ 이다. 전달(routing)은 300 ㎛ 채널을 통하여 이루어진다. 장치의 전체적인 크기는 62 X 72 X 4 mm 이다.
도 6 은 측면도(위)와 평면도(아래)로서 도 3 의 마이크로믹서 칩을 도시한다. 마이크로믹서 칩은 유체 A 와 유체 B 를 포함하는 2 개의 유체 흐름을 각각 유입부(A)와 유입부(B)에서 받아들인다. 유체의 흐름들은 유출부로 유동 채널(41)을 따라갈 때 함께 혼합된다. 칩은 도 2 에 도시된 바와 같은 기본적인 디자인으로서, 100 ㎛ X 50 ㎛ 의 채널 크기와 45 X 25 X 4 mm 의 전체적인 크기를 가진다. 이것은 클램프(42)에 의해서 베이스보드상의 정위치에 유지된다.
도 7 은 측면도(위)와 평면도(아래)로 도시된 도 3 으로부터의 반응기 칩(37)을 도시한 것이다. 유체는 유입부로부터 유출부로 유동 채널(51)을 통하여 유동함으로써 반응기 부분(53)을 통하여 통과한다. 반응기 부분은 플러그(plug,55)내의 나사에 의해 유지되는, 직경이 3 mm 이고 깊이가 2 mm 인 촉매 베드(bed,54)를 구비한다. 전체적인 조립체는 100 ㎛ X 50 ㎛의 채널 크기와 36 X 25 X 6 mm 의 전체적인 크기를 가지며, 클램프(52)에 의해 정위치에 유지된다.
도 3 은 측면도(위)와 평면도(아래)로 도 3 의 검출기 칩(36)을 도시한다. 유체는 유입부로부터 유출부로 유동 채널(61)을 통하여 유동한다. 검출기의 활성 영역(68)은 LED 형태의 광원 또는 외부 광원에 대한 광섬유(미도시), 회절 격자(64) 및 광섬유(65) 형태의 광 집속기를 구비한다. 광원의 앞에 있는 렌즈(66)는 광을 집속시키며 광 집속용 섬유의 앞에 있는 렌즈(67)는 광 집속 효율을 향상시킨다. 집속된 광은 분광 분석을 위해서 보내진다.
부가적인 전기 검출 기능은 3 개의 골드 마이크로전극(69)을 통하여 제공되는데, 이들은 200 ㎛ 의 피치에서 110 ㎛ 의 폭을 가진다. 채널 크기는 400 ㎛ X 400 ㎛ 이어서, 50 X 30 X 5 mm 의 전체적인 장치의 크기를 제공한다.
본 발명에 따른 시스템은 특성들의 최상의 조합을 달성하도록 베이스보드와 칩에 대하여 복합적인 기판을 사용함으로써 그리고 재료들과 구성 요소들의 결합을 사용함으로써 향상된 기능이 주어질 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
예를 들면, 마이크로화학 반응기의 경우에, 유체 경로의 용이한 점검을 가능하게 하도록 투명한 "윈도우" 기판 폴리머를 사용하는 것이 유리하지만, 여기에는 용매의 접촉이 있을 수 있는 영역에 삽입부(insert)들이 기판내에 포함되어서, "윈도우" 기판과의 접촉을 방지한다.
그러한 복합 구조물의 예는 도 9 에 도시되어 있다. 도면에서는 상이한 재료들이 상이한 음영으로 표시되는데, 이것은 도시된 도면 번호로 표시된 다음의 것을 구비한다.
71-베이스보드 기판 재료(예를 들면, PMMA);
72-칩 기판 재료(예를 들면, PMMA);
73-광이미지성 에폭시(photoimagable epoxy)
74-화학적으로 저항성이 있는 삽입부(예를 들면, PEEK)
75-페룰 (예를 들면, PTFE)
76-유체 연결구(예를 들면, PEEK)
삽입부가 단순하게는 기판을 가로지르는 실린더인데, 기판을 통하여 페룰을 지지하도록 접근부 및 유체 경로가 천공된다. 삽입부의 재료는 광성형이 가능한 수지를 이용하여 리소그래피로 또는 마이크로몰딩으로 형성된 경화 가능 수지에서나, 또는 PEEK 또는 PTFE 와 같은 화학적 저항성이 높은 폴리머로부터 선택될 수 있다. 삽입부들은 기계 가공 또는 사출 몰딩을 포함하는 그 어떤 방법으로도 제조될 수 있다.
보다 복잡한 삽입부들이 삽입부와 일체가 된 페룰을 가질 수 있다. 비록 그러한 것이 페룰의 교체를 억제할지라도 다중의 페룰 삽입이 시간 소모적인 경우에는 많은 열의 칩들에 대하여 그것이 좋은 선택일 수 있다. 이것은 도 10 에서 요소(77)들에 의해 도시되어 있는데, 여기에서는 동일한 번호들이 동일한 재료들에 대하여 사용된다.
최적의 위치에서 필요한 특성을 달성하도록 복합적인 접근을 이용하는 개념은 마이크로유체 채널 벽들에도 연장될 수 있다. 벽들의 표면 특성들은 채널에 의해 이동되는 재료의 소망되는 유동 특성에 이상적으로 맞게 되어야 한다. 예를 들면, 만약 낮은 벽 접촉 저항이 필요하다면, 낮은 표면 에너지 코팅이, 낮은 표면 에너지 폴리머에서 전체적인 시스템을 제조하는 것과 비교하여, 소망되는 효과를 달성하는 보다 편리한 방법이다. 예를 들면, 플루오로링크 S10 (Ausimont)으로 처리된 광이미지성 에폭시-선형의 퍼풀오로폴리에테르 백본(perfluoropolyether backbone)에 기초한 디트리에속시실란은 표면 에너지를 13 dynes/cm 으로 감소시킨다. 편리하게도 채널의 벽들은 그들을 친수성이거나 또는 소수성으로 만들거나 또는 생체기관 친화성을 제공하도록 선택적으로 처리될 수 있다.
본 발명의 특징을 이루는 상호 연결된 베이스보드와 프로세서 칩 개념의 다른 장점은 축척 이탈(scale out)에 의하여 축적 증가(scale up)에 적용될 수 있는 가능성이다. 축적 이탈은, 예를 들면 다수의 프로세서 칩들을 다중화시킴으로써 통합된 과정을 수행하는 프로세서 칩으로부터 출력을 증가시키는데 종종 적용되는 용어이다. 이것은 단일의 과정 또는 일련의 과정들에 대하여 최적화된 채널 치수들에 대한 반응 조건들을 보존하는데, 이들은 채널 치수들이 보다 높은 산출량을 달성하도록 증가되었을 경우에 다르게 변화될 것이다. 이것은 베이스보드 기능들에 의해서 매니폴드로서 달성될 수 있어서, 프로세서 칩들의 열에 반응물(reagent)을 공급한다. 매니폴드는 각각의 프로세서 칩으로부터 다중의 출력부로 단일측의 입력을 제공한다. 일측에 있는 매니폴드가 채널들의 서로 맞물린 입력과 출력의 열을 제공하거나 또는 일측이 입력 매니폴드를 제공할 수 있으며 보다 높은 레벨의 보드가 출력 매니폴드를 제공할 수 있다.
복합적인 개념을 이용하는 그러한 장치들의 예는 도 11 과 도 12 에 도시되어 있는데, 각각의 프로세서 칩으로부터 다중의 출력부를 가진 프로세서의 열에 평행하게 유체를 공급하기 위한 매니폴드로서의 베이스보드의 사용과, 프로세서의 복제나 또는 축적 이탈에 의한 축적 증가를 위해서 프로세서 칩을 평행하게 공급하기 위한 입력부 및 출력부 매니폴드로서 베이스보드의 사용을 각각 도시한다. 도 9 및 도 10 의 음영의 키이는 도 11 및 도 12 에 도시된 시스템들에 적용된다.
상호 연결 시스템은 각각의 작동을 칩들의 교환에 의해서 용이하게 달성된 각각의 작동의 최적화와 직렬 상호 연결시키는 것에 의하여 프로세스를 발전시키는 용이한 수단을 제공한다. 일단 일련의 작동들이 최적화되었다면 이들은 단일의 칩으로 편리하게 집적될 수 있으며 다음에 필요하다면 높은 산출량의 스크린(screening)에서 사용되기 위한 다중의 공급을 제공하는 베이스보드를 가진 열(arrays)들로 전환되거나, 또는 축적 이탈에 의하여 증가된 산출량을 달성하거나 축적 증가되도록 프로세스 복제를 위한 입력 및 출력 매니폴드로서의 역할을 하는 베이스보드를 가진 열(array)들로 전환된다. 이러한 많은 방식으로 많은 다수의 칩들이 생산 성능을 달성하도록 배열될 수 있다.
완전한 시스템은 예를 들면 베이스보드 매니폴드가 폴리머이고, 페룰 시일(ferrule seals)이 폴리머이고, 프로세서 칩은 유리이고, 펌프와 밸브 시스템은 내부의 폴리머 시일일 수 있는 재료들의 완전한 복합체일 수 있다.
본 발명은 마이크로유체 시스템 등에서 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수개의 유체로 연결된 유체 공급용 통공을 일면 또는 양면에 가지는 적어도 하나의 베이스보드, 베이스보드에 탈착 가능하게 부착되도록 적합화되며, 각각 하나 또는 그 이상의 유체 유입부 및/또는 유출부들을 가지는 복수개의 마이크로유체 모듈들 및, 모듈과 베이스보드 사이에 베이스 보드상의 공급 통공과 모듈상의 유입부/유출부를 통하여 해제 가능한 유체 밀폐 연결을 이루는 복수개의 유체 결합부를 구비하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시스템에 소스 유체(source fluid)를 공급하도록 그에 유체적으로 연결된 적어도 하나의 소스 원료 통공이나, 그리고/또는 유체를 시스템으로부터 출력시키도록 그에 연결된 적어도 하나의 유체 출력 통공을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    베이스 보드는 사용중에 적어도 일부의 공급 통공들을 서로에 대하여 그리고/또는 소스 통공에 대하여 유체 소통되게 연결시키는 복수개의 유체 채널 및/또는 챔버를 제공하도록 상호 연결된 마이크로유체 채널의 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  4. 전기항 항들에 있어서,
    각각의 마이크로유체 모듈은 하나 또는 그 이상의 마이크로유체 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    마이크로유체 장치들은 반응기, 가열기, 냉각기, 분석기, 검출기, 믹서, 프로세서, 분리기 또는 그와 유사한 것, 펌프, 밸브, 필터 또는 그와 유사한 것, 또는 유체 채널, 챔버 또는 매니폴드를 포함하는 목록으로부터 선택된 장치들을 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  6. 전기한 항들에 있어서,
    각각의 모듈은 전체적으로 평탄한 베이스보드상에 포함되도록 전체적으로 평탄한 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  7. 전기한 항들에 있어서,
    보드 및/또는 모듈의 상이한 부분들은 투명도, 구조적인 강도, 화학적 저항성등에 관련된 상이한 기능상의 요건을 제공하도록 상이한 재료로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    보드 및/또는 모듈은 필요한 곳에 투명한 재료의 부위 및, 용매의 접촉이 일어날 수 있는 영역에 화학적으로 저항성이 있는 부위를 가진 복합 구조를 구비하여, 저항성이 작은 투명한 기판 재료와의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  9. 전기한 항들에 있어서,
    연결 수단은 조립체를 사용중에 함께 유지하고 그리고 결합부와 통공을 보다 근접한 결합으로 강제하여 그곳에서 적절한 강제력으로 유지함으로써 유체 밀폐 연결의 유지를 보조하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  10. 전기한 항들에 있어서,
    복수개의 해제 가능한 유체 결합부는 베이스 보드상의 적어도 하나의 유체 공급 통공과 마이크로유체 장치 모듈상의 적어도 하나의 유입부/유출부 사이에 유체 밀폐 연결을 이루도록 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    해제 가능한 결합부는 유입부/유출부/통공 안의 적절한 요부 안으로 제거 가능하게 삽입될 수 있는 채널 수단의 형태로 그 사이에 유체 밀폐 소통의 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    채널 수단은 그 어떤 요부와도 함께 단단한 튜브형 요소를 구비하며, 상기 요부 안으로 그에 따라 형상화된 튜브 요소가 수용되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    튜브형 요소는 돌출된 페룰을 구비하고, 상기 페룰은 모듈 안의 유입부/유출부 또는 베이스 보드 안의 유체 공급 통공을 구비하는 제 1 통공과 일체이고 그로부터 돌출되며, 모듈 안의 유입부/유출부 또는 베이스 보드 안의 공급 통공에 대응되게, 제 2 통공으로서 구비된 요부 안에 수용되도록 적합화된 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    페룰은 베이스 보드의 전체적으로 평탄한 표면으로부터 전체적으로 직각으로 돌출하여, 연결되었을 때 전체적으로 평행하게 놓이도록 적합화된 모듈과 베이스 보드 사이에서 유체 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항의 어느 한 항에 있어서,
    제거 가능하게 삽입될 수 있는 채널 수단은 특정한 장치의 조합에서 사용되지 않는 경로를 폐쇄하기 위한 폐쇄부를 포함하거나 또는 그것이 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  16. 전기한 항들에 있어서,
    유체 결합부는 유체 채널 안에서 그 안에 유체적으로 활성인 구성 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  17. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    유체 결합부는 유체의 상호 연결 뿐만 아니라 전기적인 연결을 이루도록 금속 페룰과 같은 금속성의 유체 결합부인 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  18. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    복수개의 모듈, 베이스 보드 및, 베이스 보드와 같은 방식으로 구성된 하나 또는 그 이상의 중간 레벨 보드를 구비하고, 조립체는 모듈 및/또는 베이스 보드 및/또는 중간 레벨 보드의 다중 레벨 적층을 위하여 적합화된 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    단단한 튜브형 페룰을 구비하는 채널 수단은 베이스 보드의 상부 표면의 통공들과 모든 중간 레벨 모듈의 상부 표면의 통공들에 제공되어, 모든 중간 레벨 구성 요소들과 모든 상부 레벨 중간 요소들의 하부 표면상에 있는 통공들에서 요부화된 부분내에 유체 밀폐 연결 상태로 수용 가능하게 맞물린 것을 특징으로 하는 모듈화된 마이크로유체 시스템.
  20. 베이스 보드의 일면 또는 양면상에 있는 복수개의 유체 연결된 유체 공급 통공들과 적어도 일부의 공급 통공들에 유체 소통되게 연결된 복수개의 유체 채널 및/또는 챔버들을 가지는 적어도 하나의 베이스 보드를 제공하는 단계;
    복수개의 마이크로유체 모듈로서, 각각이 하나 또는 그 이상의 유체 유입부 및/또는 유출부와 적어도 하나의 유체 채널 또는 챔버를 그 사이에 유체 소통되게 가지는 복수개의 마이크로유체 모듈을 제공하는 단계;
    모듈 안의 유체 채널 또는 챔버들이 베이스 보드 안의 유체 채널들 또는 챔버들과 함께 협동으로 작용하여 소망되는 마이크로유체 회로를 이루도록;
    모듈상의 유입부/유출부와 베이스 보드상의 공급 통공을 통하여 그 사이에 해제 가능한 유체 밀폐 연결을 이루도록 적합화된 유체 결합부를 통하여 베이스 보드에 모듈을 연결시키는 단계;를 구비하는 모듈화된 조립체로서 마이크로유체 시스템을 제공하는 방법.
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