KR20060038543A - Lab-on-a-chip using overall light-emitting source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 랩온어칩(lab-on-a-chip)에 관한 것으로, 특히 전면 발광을 하는 박막 구조의 광원 또는 고휘도 발광 다이오드 배열의 광원을 이용하여 랩온어칩의 소형화를 달성할 수 있는 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 의한 랩온어칩은 높은 광량 및 전면 발광이 가능한 박막 구조의 유기 발광 다이오드 또는 탄소 나노 튜브 램프나, 박막 구조는 아니지만 이와 동일한 기능을 갖는 고휘도 발광 다이오드 배열 광원을 이용하여, 이 광원과, 박막 형태의 광학 필터와, 형광 검출 센서를 적층 구조로 형성함으로써, 소형화를 구현함과 동시에 마이크로 채널에서의 센서 위치와 광원의 입사 위치를 정렬시키는 불편함을 제거하는 랩온어칩을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lab-on-a-chip, and in particular, it is possible to achieve miniaturization of a lab-on-a-chip by using a light source of a thin film structure or a light source of a high brightness light emitting diode array that emits a top surface. The present invention relates to a lab-on-a-chip using a light source. To this end, the lab-on-a-chip according to the present invention uses a thin-film organic light emitting diode or carbon nanotube lamp capable of high light quantity and full emission, or a high-brightness LED array light source having the same function but not having a thin film structure. By forming a light source, a thin film type optical filter, and a fluorescence detection sensor in a stacked structure, a lab-on-a-chip is provided that realizes miniaturization and eliminates the inconvenience of aligning the sensor position in the microchannel with the incident position of the light source. do.
랩온어칩, 전면 발광 광원, 광학 필터, 마이크로 채널Lab-on-a-chip, front-emitting light source, optical filter, micro-channel
Description
도1은 랩온어칩의 일반적인 마이크로 채널의 구성을 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing the configuration of a general microchannel of a lab-on-a-chip
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랩온어칩의 분리 사시도Figure 2 is an exploded perspective view of the wrap on a chip according to an embodiment of the present invention
도3은 도2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 측단면도3 is a side cross-sectional view taken along line III-III of FIG.
도4는 도3의 분리 측단면도4 is an exploded side cross-sectional view of FIG.
도5는 도2의 평면도5 is a plan view of FIG.
도6(a)는 도2의 전면 발광 광원으로 사용되는 박막 구조의 광원을 도시한 평면도FIG. 6 (a) is a plan view showing a light source having a thin film structure used as the top-emitting light source of FIG.
도6(b)는 도2의 전면 발광 광원으로 사용되는 발광 다이오드 배열 광원을 도시한 평면도FIG. 6 (b) is a plan view showing a light emitting diode array light source used as the front emission light source of FIG.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랩온어칩의 측단면도Figure 7 is a side cross-sectional view of a wrap on a chip according to another embodiment of the present invention
도8은 도2의 랩온어칩이 복수개로 연결되어 구성된 다중 구조의 랩온어칩의 측단면도8 is a side cross-sectional view of a wrap-on-a-chip having multiple structures in which a plurality of wrap-on-a-chips of FIG.
도9는 도7의 랩온어칩이 복수개로 연결되어 구성된 다중 구조의 랩온어칩의 측단면도9 is a side cross-sectional view of a wrap-on-a-chip having multiple structures in which a plurality of wrap-on-a-chips of FIG. 7 are connected to each other;
도10(a)는 전면 발광 광원으로 사용되는 유기 발광 다이오드의 광학 사진10 (a) is an optical picture of an organic light emitting diode used as a top emitting light source
도10(b)는 전면 발광 광원으로 사용되는 탄소 나노 튜브 램프의 광학 사진10 (b) is an optical picture of a carbon nanotube lamp used as a front emission light source
도11은 형광 검출 센서로 제작된 광다이오드의 광학 사진11 is an optical picture of a photodiode fabricated with a fluorescence detection sensor
도12(a)는 마이크로 채널부, 광학 필터, 형광 검출 센서부가 집적화된 랩온어칩의 광학 사진Fig. 12 (a) is an optical photograph of a lab-on-a-chip integrated with a microchannel unit, an optical filter, and a fluorescence detection sensor unit.
도12(b)는 마이크로 채널부, 광학 필터, 형광 검출 센서부가 집적화된 랩온어칩에서의 형광 검출 광학 사진12 (b) is a fluorescence detection optical photograph of a lab-on-a-chip integrated with a microchannel unit, an optical filter, and a fluorescence detection sensor unit.
도13는 전면 발광의 유기 발광 다이오드가 광원으로 집적화된 랩온어칩의 광학 사진Fig. 13 is an optical photograph of a lab-on-a-chip in which a top-emitting organic light emitting diode is integrated as a light source.
도14(a)은 유기 발광 다이오드의 광량 스펙트럼 특성을 도시한 그래프Fig. 14A is a graph showing the light quantity spectral characteristics of the organic light emitting diode.
도14(b)는 유기 발광 다이오드의 전압-전류 특성을 도시한 그래프Fig. 14B is a graph showing the voltage-current characteristics of the organic light emitting diode.
도15는 유기 발광 다이오드가 광원으로 집적화된 랩온어칩에서의 형광 검출 결과를 도시한 그래프15 is a graph showing fluorescence detection results in a lab-on-a-chip in which an organic light emitting diode is integrated as a light source.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** ** Description of symbols for the main parts of the drawing **
1, 1': 랩온어칩 10: 광원부 1, 1 ': lab-on-a-chip 10: light source
11, 11': 전면 발광형 광원 12: 광원부 주형틀 11, 11 ': Front emission type light source 12: Light source part mold
20: 마이크로 채널부 21: 마이크로 채널 20: micro channel section 21: micro channel
22,22': 제1광학 필터 23: 전극 22,22 ': First optical filter 23: Electrode
30: 형광 검출 센서부 31: 실리콘 기판30: fluorescence detection sensor unit 31: silicon substrate
33,33': 제2광학 필터 34: 센서부 주형틀33,33 ': second optical filter 34: sensor mold
35: 전극 35: electrode
본 발명은 랩온어칩(lab-on-a-chip)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전면 발광을 하는 박막 구조의 광원이나 고휘도 발광 다이오드 배열 광원을 이용하여 소형화를 구현하는 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩에 관한 것이다.The present invention relates to a lab-on-a-chip, and more particularly, a lab using a top-emitting light source that realizes miniaturization by using a thin-film light source having a top emission or a high brightness LED array light source. It is about on-chip.
랩온어칩이란 바이오 칩의 일종으로, 손톱만한 크기의 칩 하나로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치를 말한다. 플라스틱, 유리, 실리콘(규소) 등의 소재를 사용하여 나노(10억분의 1) 리터 이하의 미세 채널을 만들고, 이를 통해 극미량의 샘플이나 시료만으로 기존의 실험실에서 할 수 있는 실험이나 연구 과정을 신속하게 대체할 수 있도록 함으로써, 오랜 시간과 많은 비용이 소요되는 생물학적 검사를 단시간과 저비용으로 수행할 수 있도록 만든 시스템이다. Lab-on-a-chip is a type of biochip that is designed to carry out research that can be done in the lab with a chip the size of a fingernail. Materials such as plastic, glass, and silicon (silicon) can be used to create microchannels of less than one nanometer (1 billion) liters, making it possible to quickly perform experiments or research processes that can be performed in existing laboratories with only trace amounts of samples or samples. It is a system that makes it possible to perform long and expensive biological tests in a short time and at low cost.
이는, 차세대 진단장치로 주목받고 있는데, 이 칩을 이용하면 한 방울의 피로도 각종 암 진단이나 적혈구·백혈구의 세포 수 측정이 가능하다. 또 축산이나 환경 등 다양한 분야로까지 응용 분야를 확장할 수 있는 고부가가치 상품으로, 최근에 바이오 기술이 급속도로 발달하면서 주목받고 있다. This chip is attracting attention as a next-generation diagnostic device. With this chip, even a drop of fatigue can diagnose various cancers and measure the number of cells in red blood cells and white blood cells. In addition, it is a high value-added product that can be applied to various fields such as animal husbandry and the environment, and is recently attracting attention due to the rapid development of biotechnology.
이러한 랩온어칩은 다중 채널 시스템으로 구성됨으로써, 고속의 병렬 처리를 수행할 수도 있다. 생물학적 반응을 검출하기 위하여 기계적 방법, 화학적 방법, 전기적 방법 등 다양한 방법들이 사용되고 있으나, 광원을 사용하여 생화학 물질로부터 방출된 형광량을 검출하는 형광 검출법이 높은 신뢰성을 확보하면서 고속 및 고감도 검사가 가능한 장점을 가지므로 가장 널리 사용되고 있다. Such a lab-on-a-chip is configured as a multi-channel system, thereby enabling high-speed parallel processing. Various methods such as mechanical methods, chemical methods, and electrical methods are used to detect biological reactions.However, the fluorescence detection method that detects the amount of fluorescence emitted from a biochemical material using a light source has high reliability and enables high-speed and high sensitivity inspection. Since it has the most widely used.
종래의 랩온어칩은, 도1에 도시된 바와 같이, 형광 검출을 이용하는 랩온어칩은 크게 생화학 물질을 여기시키는 광원과, 여기 광을 특정 파장대로 필터링하는 광학 필터와, 생화학 물질이 이동하는 마이크로 채널(1)과, 생화학 물질로부터 방출된 형광만을 투과시키는 광학 필터와, 방출된 형광량을 검출하는 형광 검출 센서(4)로 구성되어, 생화학 물질 주입구(2)로 주입된 생화학 물질이 마이크로 채널(1)을 통과하여 생화학 배출구(3)에 이르는 과정에서 방출된 형광을 검출함으로써, 생화학 물질을 진단할 수 있도록 한다. In the conventional lab-on-a-chip, as shown in FIG. 1, the lab-on-a-chip using fluorescence detection has a large light source that excites a biochemical material, an optical filter that filters the excitation light at a specific wavelength, and a microcomputer to which the biochemical material moves. It consists of a
이와 같은 구조를 갖는 종래의 랩온어칩은 전기 영동법으로 생화학 물질을 이동시킴으로써 생화학 물질 이동 시스템의 집적화를 달성할 수 있으나, 생화학 물질을 여기시키기 위한 광원으로 레이저와 같은 커다란 부피를 차지하는 광원을 사용하기 때문에 소형화가 곤란하다는 문제점을 안고 있었다. The conventional lab-on-a-chip having such a structure can achieve integration of the biochemical transport system by moving the biochemical material by electrophoresis, but using a light source that occupies a large volume such as a laser as a light source for exciting the biochemical material. Because of this, miniaturization was difficult.
또한, 종래의 랩온어칩은 광원으로 사용되는 레이저가 전면에서 발광하지 않으므로, 형광 검출 위치(4)와 레이저에 의한 여기 광의 입사 위치를 정렬시켜야 하는 불편함이 수반되는 문제점도 갖고 있었다. In addition, the conventional wrap-on-a-chip has a problem that the inconvenience of having to align the
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 휴대 가능한 소형의 랩온어칩을 구현함과 동시에, 형광 검출 위치와 여기광 입사 위치를 정렬시킬 필요가 없는 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and implements a small portable lab-on-a-chip and at the same time a wrap using a front-emitting light source that does not need to align the fluorescence detection position with the excitation light incident position. It is an object to provide an on-chip.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 랩온어칩의 감도를 향상시킴과 동시에, 외부 회로와 연결을 보다 용이하게 할 수 있으며, 종래에 일회용으로 사용되었던 랩온어칩의 한계를 벗어나 그 효용을 극대화할 수 있는 랩온어칩을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to improve the sensitivity of the lab-on-a-chip, at the same time to facilitate the connection with the external circuit, and to maximize the utility beyond the limitation of the conventional lab-on-a-chip used for single use It is to provide a lab-on-a-chip.
그리고, 본 발명은 단순한 구성으로 보다 저렴하게 제조할 수 있는 다중 채널 구조의 랩온어칩을 제공함을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a lab-on-a-chip having a multi-channel structure that can be manufactured at a lower cost with a simple configuration.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전면 발광하는 광원을 포함하는 광원부와; 생화학 물질이 주입되어 이동 및 혼합되는 마이크로 채널과, 상기 광원으로부터의 여기광을 특정 파장대로 필터링하도록 상기 광원부와 상기 마이크로 채널 사이에 형성된 제1광학 필터를 포함하는 마이크로 채널부와; 상기 생화학 물질로부터 방출된 형광량을 검출하는 형광 검출 센서와, 상기 생화학 물질의 방출 형광만을 투과시키도록 상기 마이크로 채널과 상기 형광 검출 센서의 사이에 형성된 제2광학 필터를 포함하는 형광 검출 센서부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩을 제공한다.The present invention, in order to achieve the object as described above, and a light source unit including a light source for emitting light; A micro channel unit including a micro channel into which a biochemical material is injected, moved and mixed, and a first optical filter formed between the light source unit and the micro channel to filter excitation light from the light source to a specific wavelength; A fluorescence detection sensor unit including a fluorescence detection sensor for detecting an amount of fluorescence emitted from the biochemical and a second optical filter formed between the microchannel and the fluorescence detection sensor so as to transmit only the emission fluorescence of the biochemical; It provides a wrap-on-a-chip using a top-emitting light source, characterized in that configured to include.
이는, 전면 발광하는 박막 구조의 광원이나 이와 동일한 기능을 하는 고휘도 발광 다이오드 배열 광원을 사용함으로써, 랩온어칩을 소형화할 수 있고 형광 검출 위치와 여기광의 입사 위치를 정렬시켜야 하는 불편함을 제거하기 위함이다. This is to reduce the inconvenience of miniaturizing the lab-on-a-chip and aligning the fluorescence detection position with the incidence position of the excitation light by using a light source having a thin-film structure that emits full light or a high brightness LED array light source having the same function. to be.
여기서, 상기 광원부와, 상기 마이크로 채널부와, 상기 형광 검출 센서부는 분리 가능하게 형성된 것이 바람직하다. 이는, 대상 물질과 검사 방법에 따라 일부 구성 부품을 교체 가능하도록 하여 랩온어칩을 일회용으로 한정하지 않고, 반영구 적으로 사용할 수 있도록 하기 위함이다. Here, it is preferable that the light source unit, the micro channel unit, and the fluorescence detection sensor unit are separately formed. This is to allow the semi-permanent use of the lab-on-a-chip without being disposable by allowing the replacement of some components according to the target material and the inspection method.
그리고, 상기 제1광학 필터는 상기 마이크로 채널의 일면에 증착되어 형성되고, 상기 제2광학 필터는 상기 형광 검출 센서의 일면에 증착되어 형성되어, 상기 광원과 상기 마이크로 채널 사이의 간격과 상기 마이크로 채널과 상기 형광 검출 센서 사이의 간격을 줄임으로써 랩온어칩의 감도를 향상시킬 수 있게 된다. The first optical filter is formed by depositing on one surface of the microchannel, and the second optical filter is formed by depositing on one surface of the fluorescence detection sensor, and the gap between the light source and the microchannel and the microchannel. By reducing the distance between the and the fluorescence detection sensor it is possible to improve the sensitivity of the lab-on-a-chip.
또한, 상기 제1광학 필터와 상기 제2광학 필터는 박막 형태로 형성되어 상기 마이크로 채널과 분리 가능하게 형성될 수도 있다. 즉, 상기 제1광학 필터와 상기 제2광학 필터도 역시 교체 가능하도록 함으로써 랩온어칩의 효용을 극대화하기 위함이다. In addition, the first optical filter and the second optical filter may be formed in a thin film form to be separated from the microchannel. That is, the first optical filter and the second optical filter are also replaceable to maximize the utility of the lab-on-a-chip.
그리고, 상기 마이크로 채널의 표면에 형성된 접촉 전극을 더 포함하여 구성되어, 외부 회로와 연결을 용이하게 한다. And, it further comprises a contact electrode formed on the surface of the micro channel, to facilitate the connection with the external circuit.
한편, 전면 발광하는 광원을 포함하는 광원부와; 생화학 물질이 주입되어 이동 및 혼합되는 마이크로 채널과, 상기 광원으로부터의 여기광을 특정 파장대로 필터링하도록 상기 광원부와 상기 마이크로 채널 사이에 형성된 제1광학 필터를 포함하는 마이크로 채널부와; 상기 생화학 물질로부터 방출된 형광량을 검출하는 형광 검출 센서와, 상기 생화학 물질의 방출 형광만을 투과시키도록 상기 마이크로 채널과 상기 형광 검출 센서의 사이에 형성된 제2광학 필터를 포함하는 형광 검출 센서부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩을 복수개로 연결 형성된 다중 구조의 랩온어칩이 제공된다. On the other hand, the light source unit including a light source for full emission; A micro channel unit including a micro channel into which a biochemical material is injected, moved and mixed, and a first optical filter formed between the light source unit and the micro channel to filter excitation light from the light source to a specific wavelength; A fluorescence detection sensor unit including a fluorescence detection sensor for detecting an amount of fluorescence emitted from the biochemical and a second optical filter formed between the microchannel and the fluorescence detection sensor so as to transmit only the emission fluorescence of the biochemical; Provided is a wrap-on-a-chip having a plurality of structures formed by connecting a plurality of wrap-on-a-chips using a top-emitting light source.
이 때, 다중 구조의 랩온어칩의 상기 광원은 하나의 광원으로 형성된 것이 제조 비용을 절감하는 측면에서 보다 효과적이다. At this time, the light source of the wrap-on-a-chip of the multi-structure is more effective in terms of reducing the manufacturing cost of one light source.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상술한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2 내지 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩의 구성을 도시한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 랩온어칩은 광원을 마이크로 채널(21)에 조사하는 광원부(10)와, 생화학 물질이 통과하는 마이크로 채널부(20)와, 생화학 물질로부터 발산되는 형광을 검출하는 형광 검출 센서부(30)를 포함하여 구성된다. 2 to 5 illustrate a configuration of a lab-on-a-chip using a top-emitting light source according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the lab-on-a-chip of an embodiment of the present invention emits light from the
상기 광원부(10)는 생화학 물질을 여기시키기 위하여 전면 발광하는 광원(11)과, 광원(11)을 지지하는 광원 주형틀(12)을 구비한다.The
여기서, 도10(a), 도10(b)에 도시된 바와 같이, 전면 발광하는 광원(11)은 종래의 무기 발광 다이오드에 비하여 매우 높은 광량을 가지며, 박막 구조로 제작이 가능한 유기 발광 다이오드 또는 탄소 나노 튜브램프로 형성된다. Here, as shown in FIGS. 10A and 10B, the
상기 마이크로 채널부(20)는 생화학 물질이 주입되어 이동하고 혼합되는 마이크로 채널(21)과, 마이크로 채널(21)의 상부 표면에 증착되어 광원(11)으로부터의 여기광을 특정 파장대로 필터링하는 제1광학 필터(22)와, 외부 회로와 연결되어 전원을 공급하도록 마이크로 채널(21)의 하부 표면에 증착되어 형성된 전극(23)을 포함한다.The
상기 형광 검출 센서부(30)는 실리콘 기판(31)과, 실리콘 기판(31)에 요입 설치되어 형광체의 농도에 따라 형광 검출을 행하는 형광 검출 센서(32)와, 실리콘 기판(31)과 형광 검출 센서(32)의 상부 표면에 증착되어 생화학 물질의 방출 형광 만을 투과시키는 제2광학 필터(33)와, 실리콘 기판(31)을 지지하는 주형틀(34)과, 외부 회로와 연결되고 마이크로 채널부(20)의 전극과 접촉하여 전원을 인가하는 전극(35)과, 주형틀(34)의 상부 표면에 돌출되어 광원부(10)와 마이크로 채널부(20)를 지지하는 지지 부재(36)를 구비한다.The fluorescence
여기서, 마이크로 채널부(20)의 전극(23)은 형광 검출 센서부(30)의 전극(35)과 주형틀(34)의 전극(35)을 연결하는 접촉 전극으로 사용되어, 랩온어칩(100)과 외부 회로 사이를 용이하게 연결시킨다.Herein, the
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 랩온어칩(100)은 광원부(10)와, 마이크로 채널부(20) 및 형광 검출 센서부(30)가 각각 분리 가능하게 구성된다. 즉, 형광 검출 센서부(30)의 지지 부재(36)의 사이에 마이크로 채널부(20)가 놓여지고, 지지 부재(36)의 끝단과 광원부(10)의 주형틀(12) 저면에 형성된 홈(12a)이 끼워짐으로써 랩온어칩(100)이 조립되므로, 서로 분리 가능하게 된다. 이와 같이, 분리 가능한 구조는 검사 물질과 검사 방법에 따라 달라지는 적합한 광원(11)을 외부에서 제작하여 교체 삽입할 수 있는 장점을 갖는다. 아울러, 생화학 물질에 의하여 마이크로 채널(21)이 오염되어 재사용이 불가능하게 되면, 랩온어칩을 폐기해야 하는 종래와 달리, 마이크로 채널(21)만을 교체할 수도 있다. 따라서, 광원(11)과 형광 검출 센서(32)를 재사용하면서 여러 종류의 검사를 하나의 랩온어칩(100)에서 실행할 수 있게 된다. As shown in FIG. 4, the lab-on-
또한, 박막 구조의 전면 발광하는 광원(11)을 적용함으로써, 랩온어칩의 소형화를 구현할 수 있으며, 아울러 마이크로 채널(21)에서의 형광 검출 위치와 여기 광의 입사 위치를 정렬시켜야 하는 번거로움을 제거할 수 있게 된다. 한편, 도6(b)에 도시된 바와 같이, 박막 구조는 아니지만 고휘도의 발광다이오드를 배열시킨 구조를 갖는 광원을 사용하는 경우에도 박막 구조의 전면 발광 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 유기 발광 다이오드가 집적화된 랩온어칩은 형광 검출에 있어서 우수한 감도를 가지며, 도17에 도시된 바와 같이, 농도에 대하여 선형적인 특성을 갖는다. In addition, by applying the
또한, 랩온어칩의 소형화를 극대화하기 위하여 제1광학 필터(22)와 제2광학 필터(33)를 박막 형태로 구성된다. 즉, 제1광학 필터(22)는 마이크로 채널(21)의 상부 표면에 증착되어 광원(11)과 마이크로 채널(21) 사이의 간격을 줄일 수 있으며, 마찬가지로, 제2광학 필터(33)는 형광 검출 센서(32)의 상부 표면에 증착되어 마이크로 채널(21)과 형광 검출 센서(32) 사이의 간격을 줄일 수 있게 된다.In addition, in order to maximize miniaturization of the lab-on-a-chip, the first
광원(11)과 마이크로 채널(21) 사이의 간격 및 마이크로 채널(21)과 형광 검출 센서(32) 사이의 간격이 감소하면 랩온어칩(100)의 크기가 작아져 보다 소형으로 집적화될 수 있을 뿐만 아니라, 랩온어칩(100)의 감도를 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 광원(11)과 마이크로 채널(21) 사이의 간격이 줄어들면, 광원(11)으로부터 보다 많은 광량이 마이크로 채널(21)에 제공되어, 마이크로 채널(21)을 이동하는 형광 방출 물질의 여기를 증가시킬 수 있게 되므로, 랩온어칩(100)의 감도를 향상시킬 수 있는 것이다. 또 한편, 마이크로 채널(21)과 형광 검출 센서(32) 사이의 간격이 줄어들면 형광 검출 센서(32)가 보다 많은 광량을 흡수하게 되므로 랩온어칩(100)의 감도를 또한 향상시킬 수 있는 것이다. If the distance between the
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 랩온어칩의 작동 원 리를 상술한다. 진단하고자 하는 생화학 물질을 마이크로 채널(21)에 주입하여 흘려주고, 전면 발광하는 광원(11)으로부터 여기광을 마이크로 채널(21) 내의 생화학 물질에 조사하면, 제1광학 필터(22)를 통과하면서 여기광이 특정 파장대로 필터링 된다. 그리고, 특정 파장대로 필터링된 여기광이 생화학 물질에 조사되면 생화학 물질이 여기되고, 여기된 생화학 물질 가운데 방출 형광만이 제2광학 필터(33)를 통과하게 되고, 형광 검출 센서(32)에 의하여 생화학 물질로부터 방출된 형광량을 검출하여 생화학 물질을 진단할 수 있게 된다. Hereinafter, the operation principle of the lab-on-a-chip according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail. When the biochemical to be diagnosed is injected into the
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랩온어칩(100')을 도시한 측단면도로서, 본 발명의 일 실시예와 마찬가지로, 랩온어칩(100')은 생화학 물질을 여기시키기 위한 전면 발광하는 광원(11)을 포함하는 광원부(10)와, 생화학 물질이 주입되어 이동하고 혼합되는 마이크로 채널(21)과 여기광을 특정 파장대로 필터링하는 박막 형태의 제1광학 필터(22')를 포함하는 마이크로 채널부(20)와, 생화학 물질의 방출 형광만을 투과시키는 박막 형태의 제2광학 필터(33')와 방출된 형광량을 검출하는 형광 검출 센서(32)를 포함하는 형광 검출 센서부(30)를 포함하여 구성된다. FIG. 7 is a side cross-sectional view of a lab-on-a-chip 100 'according to another embodiment of the present invention. Similar to one embodiment of the present invention, the lab-on-a-chip 100' is a front surface for exciting biochemicals. A
다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랩온어칩(100')의 제1광학 필터(22')와 제2광학 필터(33')가 마이크로 채널(21)과 형광 검출 센서(32)의 상부 표면에 증착되어 고정되지 않고, 박막 형태로 형성되어 분리 가능하다는 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 랩온어칩(100)과 차이가 있다. 따라서, 필요에 따라 광학 필터(22',33')를 별도로 제작하여 교체, 삽입할 수 있도록 함으로써 단일 랩온어칩(100')의 효용을 더욱 극대화시킬 수 있게 된다. However, the first
한편, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 전술한 랩온어칩(100,100')은 고속의 다중 검사를 실시하는 다중 구조의 랩온어칩의 집적화에 적용하기 위하여 복수개로 연결하여 구성될 수 있다. 이 때, 광원은 하나의 광원(11')을 사용하여 다중 구조의 랩온어칩을 구현할 수 있다. 다중 구조의 랩온어칩(101,101')에서 랩온어칩에 대한 각각의 광원(11)을 하나의 광원(11')으로 통일함으로써 다중 구조의 랩온어칩의 집적화 및 소형화를 극대화할 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수 있다. On the other hand, as shown in Figures 8 and 9, the above-described lab-on-a-chip (100, 100 ') may be configured by connecting a plurality in order to apply to the integration of a multi-layer lab-on-a-chip that performs a high-speed multiple inspection. . In this case, the light source may implement a wrap-on-a-chip of multiple structures using one
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope described in the claims.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 전면 발광하는 박막 구조의 광원이나 이와 동일한 기능을 하는 고휘도 발광 다이오드 배열의 광원을 사용함으로써, 랩온어칩을 소형화하여 휴대 가능하게 할 수 있고, 형광 검출 위치와 여기광의 입사 위치를 정렬시켜야 하는 불편함을 제거할 수 있다. As described above, the present invention makes it possible to miniaturize and carry the lab-on-a-chip by using a light source having a thin-film structure that emits full light or a light source having a high brightness light emitting diode array having the same function. The inconvenience of having to align the incident position of the light can be eliminated.
또한, 본 발명은 박막 형태의 광학 필터를 마이크로 채널 및 형광 검출 센서에 증착시킴으로써, 광원과 마이크로 채널 사이의 간격과 마이크로 채널과 형광 검출 센서 사이의 간격을 줄임으로써 랩온어칩의 감도를 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve the sensitivity of the lab-on-a-chip by depositing an optical filter in the form of a thin film on the microchannel and the fluorescence detection sensor, thereby reducing the distance between the light source and the microchannel and the distance between the microchannel and the fluorescence detection sensor. have.
아울러, 마이크로 채널의 하부 표면에 접촉 전극을 증착함으로써, 외부 회로와 연결을 보다 용이하게 할 수 있다. In addition, by depositing a contact electrode on the lower surface of the microchannel, it is easier to connect with an external circuit.
그리고, 랩온어칩이 분리 가능하게 구성됨으로써, 검사 대상 물질과 검사 방 법에 따라 일부 구성 부분의 교체 삽입이 가능해지므로, 종래에 일회용으로 사용되었던 랩온어칩의 한계를 벗어나 그 효용을 극대화할 수 있게 된다. In addition, since the lab-on-a-chip is detachable, it is possible to replace and insert some components according to the material to be tested and the test method, thereby maximizing its utility beyond the limitations of the lab-on-a-chip used in the past. Will be.
또한, 단일 랩온어칩을 복수개로 연결하여 다중 채널 구조의 랩온어칩을 구현함과 동시에, 이 때, 하나의 광원으로 복수개의 채널에 여기광을 조사하도록 함으로써, 다중 채널 구조의 랩온어칩의 구성을 단순화하고 보다 저렴하게 제조할 수 있게 된다. In addition, by connecting a plurality of single lab-on-a-chips to implement a multi-channel structured lab-on-a-chip, and at this time, by irradiating excitation light to a plurality of channels with a single light source, This simplifies the construction and makes it cheaper to manufacture.
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040087632A KR20060038543A (en) | 2004-10-30 | 2004-10-30 | Lab-on-a-chip using overall light-emitting source |
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KR1020040087632A KR20060038543A (en) | 2004-10-30 | 2004-10-30 | Lab-on-a-chip using overall light-emitting source |
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Family
ID=37146038
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020040087632A KR20060038543A (en) | 2004-10-30 | 2004-10-30 | Lab-on-a-chip using overall light-emitting source |
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KR (1) | KR20060038543A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101117242B1 (en) * | 2009-12-15 | 2012-03-16 | 한국전기연구원 | Appaeatus for detecting biochemistry material using flourescence |
-
2004
- 2004-10-30 KR KR1020040087632A patent/KR20060038543A/en not_active Application Discontinuation
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