KR20060105610A - 유체 포트 자체 시일링 장치 - Google Patents

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올리비에르 엔젠한스
에마트 자로핌
고란 자파틱
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에프. 호프만-라 로슈 아게
로셰 디아그노스틱스 게엠베하
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Abstract

공동 및 몸체에 부착하여 열가소성 탄성 중합체로 만들어진 유체 포트를 포함하는 몸체가 있는 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 자동화 절차로 신뢰도가 높은 분석에 유리하게 사용될 수 있다.

Description

유체 포트 자체 시일링 장치{DEVICE HAVING A SELF SEALING FLUID PORT}
도 1a 과 1b 는 본 발명에 따른 두가지 실시형태이다.
도 2a 과 2b 는 대안 장치로서 결합 전후의 상태를 나타낸다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 장치
2 몸체
3 공동
4 유체 포트
5 시일링 벽
6 스냅-인 돌출부
7 스냅-인 오목부
8 시일링 테두리
9 유체 액츄에이터 가이드부
본 발명은 유체 포트를 자체적으로 시일링하는 장치, 이러한 장치를 제조하 는 방법, 상기 장치를 사용하여 유체를 분석하는 시스템, 유체를 분석함에 있어서 상기 장치를 사용 및 상기 장치를 사용하여 분석하는 방법에 관한 것이다.
특히 분석 실험에 있어서 편리하고, 안전하며 신뢰되는 방법으로 분석을 수행하는데 관심이 많다. 특히 주변 환경에 의해 분석을 수행하는 장치 및 시약, 샘플 등이 오염되고, 시약이나 샘플에 의해 주변 환경이 오염되는 문제점들이 발생한다.
그러므로 시약 및/또는 샘플을 보관, 전달, 처리하는 방법이 제안되고 있다.
간단한 형태로, 이러한 장치들은 하나의 유체 포트가 있는 실질적으로 원뿔형 또는/및 원통형으로 튜브로 된 중공이 있는 장치들이다. 그리고 시약 및 샘플이 주입된 후에 경첩으로 튜브 몸체에 부착되었고, 상기 장치와 같은 재질의 캡으로 닫혀진다. 상기 장치로부터 유체를 제거하거나 다른 시약을 더 첨가하려는 경우 상기 캡이 분리된다. 이러한 장치들은 EP 907 083 에 개시되어 있다. 이러한 장치들은 분석 처리 중에 캡을 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 저장 용기에서 캡을 들어올리기 위해 고안된 캡 핸들러를 사용하거나, 상기 장치에 캡을 닫거나 제거하는 조정이 필요하다.
EP 724 483 에 있어서 캡으로 밀폐되고 강 바늘을 사용하여 구멍이 뚫릴 수 있는 튜브가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 부품들은 여전히 분석에 앞서 샘플이나 시약이 첨가된 후에 캡을 사용하여 튜브를 밀폐시키는 등의 캡 조정이 필요하다.
상기 장치들은 모두 유체의 주입 및 제거가 이루어지는 유체 포트가 하나만 존재한다는 결점이 있다.
더 복잡한 분석에 있어서 더 정교한 장치가 필요하다. 예를 들어, US 6,537,501 에 있어서 미세 유동 채널과 폐기물 저장 컨테이너와 같은 공간을 더 포함하는 카트리지가 개시되어 있다. 또한, 하나 이상의 주입 채널을 폐쇠할 수 있도록 격막을 사용하는 것도 개시되어 있다. 격막들은 유체 포트를 폐쇠하는 정지 장치이고, 고무와 같은 탄성 재료로 제작된다. 상기 격막들은 한 덩어리 형태로 제작되고, 튜브의 유체 포트가 완성된 후 튜브의 유체 포트 내부에 투입된다. 격막은 강 바늘이나 캐뉼러를 이용하여 구멍이 뚤릴수 있고, 격막 내부에 틈을 통해 강 바늘을 거친 유체를 카트리지 내부로 도입하게 된다. 종래의 격막은 출구에 압력이 가해지면 출구가 폐쇠되는 경향이 있었다. 그래서 격막면에 작용하는 힘에 수직으로 압력이 계속해서 출구에 작용하고 있다.
US 2003/0138969 에서는, 유체 입구 포트에 피펫이나 시린지 바늘을 통해 좁은 튜브 안으로 유체 샘플을 주입하는 방법이 개시되어 있다. 피펫 팁이나 시린지 바늘을 입구 포트와 좀 더 가까이 밀착시키기 위해 소위 아답터라 불리우는 고무나 실리콘 재질의 정지 장치가 사용되었다. 상기 아답터는 입구 포트에 끼워진다.
안전하고 정확성이 있는 저장 용기 및/또는 유체 (주로 액체이지만, 가스도 포함된다) 처리 과정이 우선 요구된다. 유체를 저장하고 처리할 수 있는 내부 공간이 있는 장치 시스템이 다음으로 요구되며, 이는 사용 전/중/후에 폐쇄 상태가 유지되어야 한다.
이러한 것들로는 영양제 저장 용기, 의약용 액체 저장 용기, 분석용 액체 저장 용기 및 분석용 샘플 저장 용기를 들 수 있다. 다른 용도는 이러한 분석을 수행하는 장치를 포함하고 사용하는 시스템에 사용될 수 있다.
안전 용기 및/또는 정확한 유체 처리 과정은 상기 유체가 주변 환경에 의해 오염되지 않고, 또한 상기 유체가 주변 환경을 오염시키지 않아야 한다는 요구에 기초한다. 사용전에 폐쇄 상태가 유지 되는 장치가 필요한 경우, 사용전에 장치가 오염되지 않아야 한다는 위의 요구가 만족된다.
본 발명의 목적은 쉽고 정확하게 사용할 수 있으며 경제적으로 제작할 수 있는 유체 포트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 요약
본 발명의 제 1 목적은 움푹 들어간 공간이 있는 몸체와 상기 몸체에 부착하는 탄성 소재의 유체 포트가 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 제 2 탄성 재료로 된 유체 포트에 의해 폐쇄되는 개구부를 갖는 공동을 포함하며, 제 1 강성 재료로 된 몸체와 갖는 장치를 제조하는 방법에 있어서,
a) 강성 몸체의 외형을 규정하는 제 1 주형을 제공하고,
b) 액상의 제 1 재료를 제 1 주형 안으로 사출하며,
c) 상기 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 1 주조 단계와,
상기 유체 포트의 외형을 규정하는 제 1 부분과 적어도 제 1 주형의 일부를 규정하는 제 2 부분을 갖는 제 2 주형에 제 1 주조 단계의 결과물을 제공하는 단계와,
a) 상기 제 2 주형의 제 1 부분 안으로 액상의 제 2 재료를 사출하고,
b) 제 2 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 2 주조 단계, 및
상기 재료가 고형화된 후 상기 주형으로부터 상기 주조 단계의 결과물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 과제는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 과제는 유체 분석 방법으로 본 발명에 따른 장치를 사용법을 제공한다.
본 발명은 또한 하나 이상의 시약을 사용하여 샘플 또는 그 성분을 분석하는 방법에 관한 것으로,
- 본 발명에 따른 장치를 제공하고,
- 샘플과 시약에서 선택된 유체를 유체 포트를 통해 상기 장치 내에 도입하며,
- 샘플 내에 존재하는 물질의 존재 유무 또는 함량과 관련된 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 것을 포함한다.
본 발명은 유체 포트를 자체적으로 시일링하는 장치, 이러한 장치를 제조하 는 방법, 상기 장치를 사용하여 유체를 분석하는 시스템, 유체를 분석함에 있어서 상기 장치를 사용 및 상기 장치를 사용하여 분석하는 방법을 제공 할 수 있다.
본 발명의 장치는 유체를 접수 또는/및 저장 또는/및 화학적, 물리학적 처리 또는/및 분석하는데 유용하다.
상기 유체는 샘플, 시약, 희석액, 가공 유체, 유체 혼합물 또는 유체 추출물이 될 수 있다. 상기 유체는 액체 또는 기체가 될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 크기는 주로 장치 내에 유지되거나 반응하는 유체의 양과 종류 및 처리되는 단계의 숫자에 의해 주로 정해진다. 제 1 실시예에서는, 상기 장치는 상기 유체 혼합물을 분리시키는 수단으로 사용되었다. 나머지 액체는 장치 밖으로 배출되는 반면, 분리되어야 하는 성분은 상기 장치내에 남게된다. 이러한 경우 상기 액체의 부피는 장치 내부 공간의 부피를 초과할 것이다. 이것은 장치가 비교적 작게 할 수 있다. 이러한 실시예 때문에, 장치에 의해 추정되는 전체 부피은 바람직하게 100㎕ 와 10㎖ 사이의 값을 갖게 된다.
바람직하게 제 2 실시예에서는, 유체와 반응되게 하는 시약과 유체의 부피보다 약간 더 클 것이다. 유체의 부피는 바람직하게 0.1㎕ 초과, 바람직하게 0.2㎕∼1L 이기 때문에, 상기 장치의 부피는 200㎕ 를 초과, 바람직하게 200㎕∼1.1L, 가장 바람직하게 500㎕∼110㎖ 일 것이다. 선택적으로 상기 장치는 주요부로서 두께가 50mm 미만, 바람직하게 0.2 ∼ 10mm 이고, 길이와 폭은 300mm 미만, 바람직하게 2 ∼ 150mm 인 실질적으로 판 구조가 있다. 만일 상기 장치의 부분이 더 두꺼울 필요가 있다면, 이 부분은 실질적으로 판 모양을 벗어나게 될것이다.
유체를 받아들이고 저장하기 위해, 상기 장치는 몸체를 가지고 있으며, 상기 몸체는 하나 이상의 공동을 포함하고 있으며, 한정적 또는 연속적으로 상기 유체나 몸체로 부터 나온 유체를 저장하여 보존할수 있다.
바람직하게, 상기 장치의 몸체는 적어도 하나 이상의 비교적 강성 폴리머로 형성된다. 본 발명에 따른 몸체용 폴리머는 바람직하게 예를들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 열가소성 그룹 중 하나가 선택된다. 더 바람직하게, 상기 몸체는 녹는점 이상으로 가열 되었을때 액화될 수 있으며, 액상 상태에서 특별한 형태의 몸체부를 반영하는 주형에 투입되거나, 가정한 의도대로 몸체 부품에 투입되는 재료로 몸체가 만들어진다.
본 발명에 따른 장치는 공동을 포함한다. 공동의 일반적인 부피는 1㎕ ∼ 1ℓ이며, 바람직하게 100㎕ ∼ 100㎖ 의 값을 가질 수 있다. 공동은 장치의 사용용도에 따라 다양한 형태의 모양을 이룰 수 있다. 상기 공동은 채널과 챔버를 통해 여러 구간으로 나뉠 수 있다. 바람직하게 공동은 하나 이상의 채널 또는/및 하나 이상의 챔버를 포함한다.
이러한 채널의 용도는 다양하다.
- 상기 장치 내부에서 두 부분으로 유체 도입 (챔버도 마찬가지)
- 상기 장치 내부 또는 외부로 유체 도입
- 유체 측량
- 유체 처리 또는 유체에 용해되거나 불용해되는 물질 처리
또한, 위의 챔버의 용도도 다양하다.
- 유체 보관, 받기, 전달
- 유체 내 물질 분석과 같은 유체 처리
- 유체의 화학적 특성을 물리적으로 측정 (예 : 광학 흡수 및 형광 측정)
더 바람직하게 상기 공동은 둘 이상의 챔버를 포함하고 있으며, 하나는 챔버 내부로 유도하고, 하나는 챔버 외부로 유도한다. 바람직한 실시예에서, 공동은 1ℓ 미만, 바람직하게 1㎕ ∼ 100㎖ 의 부피를 갖는다. 상기 장치에 설치된 채널, 특히 장치 내부, 바람직하게 몸체에 설치된 채널은 10㎟ 미만, 바람직하게 0.01 ∼ 2㎟ 의 단면이 있다. 상기 몸체에 설치된 공동은 바람직하게 상기 처리 용도에 알맞은 면적을 이루고 있다. 상기 장치를 통해 흐르는 유체용 채널은 바람직하게 유체를 보존 또는/및 처리 (바람직하게 화학적 반응) 를 위한 챔버보다 면적이 더 작다. 예를 들어, 유체로부터 핵산을 분리하기 위한 챔버는 바람직하게 5 ∼ 100㎕ 의 부피를 갖게 될 것이다. 폴리메라아제 연쇄 반응을 수행하는 챔버는 0.1 ∼ 500㎕ 의 부피를 갖게 될 것이다. 결합된 확대 관측이 챔버 내부에서 이루어지도록 하고자 한다면, 상기 챔버는 바람직하게 0.1 ∼ 500㎕ 의 값을 갖게 될 것이다. 상기 챔버의 길이 및 폭은 10㎛ ∼ 295㎜, 바람직하게 20㎛ ∼ 145㎜ 인 반면, 실질적으로 평판 모양의 챔버의 깊이는 바람직하게 10㎕ ∼ 49㎜, 더 바람직하게 10㎛ ∼ 20㎜ 값을 갖는다. 매우 바람직하게, 상기 챔버는 2000㎛ 미만, 바람직하게 50㎛ ∼ 1㎜ 두께의 평판 모양 챔버이다. 상기 몸체에 설치된 제 1 채널은 바람직하게 투입부에서 챔버로 인도할 것이며, 제 2 채널은 바람직하게 챔버에서 장치 배출부로 인도 할 것이다. 만일 상기 몸체에 하나 이상의 챔버가 설치된다면, 몸체 내부에서 챔버들 사이를 연결하는 채널이 더 많이 존재하게 될 것이다. 선택적으로, 챔버와 채널은 상기 챔버 안으로 투입 채널을 통해 유입된 어떤 액체가 배출 채널을 통해 챔버에서 배출되기 전에 상기 챔버를 채우게 될 것이다. 공동 부분은 소위 "고형상" 이라 불리우는 투입 물질을 포함할 것이며, 이것은 표면에서의 흡착, 여과 및/또는 반응에 사용될 것이다. 가장 바람직하게, 상기 공동은 몸체에 의해 폐쇄되며, 상기 몸체에는 유체 포트 및 시일링 벽이 부착되어 있다.
마지막 장치는 일반적으로 다수의 성분으로 이루어진 화합물이다. 이는 상기 장치가 개별적으로 제조되어 연쇄적으로 결합되는 둘 이상의 부분으로 되어 있음을 뜻한다. 또한 상기 장치 중 최소한 한 부분은 2 성분 주입 주조부를 포함하며, 강성 몸체와 상기 몸체에 부착된 탄성 유체 포트가 설치되어 있다. 하나의 공간에서 화학적 분석에 적합한 공동을 포함하는 몸체를 제작하는 것이 어려움이 있기 때문에, 상기 장치는 하나 이상의 공동을 만들수 있도록 결합되는 둘 이상의 부분으로 제조되는 것이 바람직하다.
매우 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 장치는 유체 포트가 설치된 "몸체" 라는 제 1 부분과, "시일링 벽" 이라는 제 2 부분을 포함하고 있으며, 상기 "몸체" 는 홈 또는/및 채널이 있다. 상기 강성 몸체는 장치를 제조하는 과정과 사용하는 과정에 있어서 공동의 형태를 유지할 수 있는 딱딱함을 제공한다.
바람직하게, 얇은 포일 또는/및 몸체는 300 ∼ 4000㎚ 의 파장의 전자기파 투과도가 2% 이상이다.
상기 두 부분 (몸체와 시일링 벽) 은 주지의 방법으로 결합될 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 시일링 벽은 얇은 판막이고 강성 몸체는 폴리스티렌과 같은 폴리머이며, 상기 두 부품은 결합될 수 있으며, 예를 들어 레이저 용접, 초음파 용접, 열 시일링, 접착과 같은 용접 방법으로 시일될 수 있다. 또한, 상기 두 부분은 함께 결합 또는 교착될 수 있을 뿐이다. 두 부분을 결합 또는 교착하는 경우, 탄성부는 몸체와 시일링 벽 사이를 시일링하는 것으로 사용될 수 있다.
결합 방법으로, 몸체의 소재와 시일링 벽의 소재가 서로 결합될 수 있도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 결합 방법이 레이저 용접이라면, 상기 몸체와 시일링 벽의 벌크 소재가 폴리프로필렌과 같은 동일 소재이지만, 두 소재 중 하나가 레이저 에너지의 흡수하게 되어 얼룩지게 된다. 만일 결합 방법이 열 시일링이라면, 상기 시일링 벽은 상기 몸체에 열적으로 시일되도록 열 시일 가능한 포일이 사용되어야 한다. 이러한 열 시일 가능한 포일은 일반적으로 여러 재료의 혼합물로 이루어지며, 그 중에 시일링에 마주하는 피막은 몸체에 시일 될 수 있다. 폴리프로필렌 몸체에 결합될 수 있는 전형적인 포일은 알루미늄 또는 폴리에스테르 와 폴리프로필렌의 혼합 피막이다. 이러한 시일링 포일은 주지되어 있으며, 상업적으로도 유용하다. 이러한 점에 있어서, 상기 시일링 벽은 포일이며, 상기 포일은 바람직하게 20 ∼ 1000㎛ 두께로 얇으며, 더 바람직하게 50 ∼ 250㎛ 이다. 열전달이 필용한 곳에서 사용되기 위해 상기 포일은 400W/㎡/K 이상, 바람직하게 200W/㎡/K 이상의 열 전달율이 좋아야 한다.
상기 장치는 요구되는 목적에 따라 사용될 수 있는 부가 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 열 전달벽 또는 가열 부품이 시일링 벽 또는 몸체에 각각 결합될 수 있다. 상기 열 전달벽은 상기 장치 내부의 유체를 가열 또는/및 냉각하는데 사용될 수 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 전극이 몸체나 시일링 벽에 결합될 수 있다. 전극은 장치 내부의 유체의 전기화학적 상태를 결정하거나 장치 내부에서 전기화학적 반응을 발생하는데 사용된다. 이러한 경우, 상기 장치는 전자 회로와 연결되어 사용될 수 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 적어도 부분적으로 파장 투과가 가능한 광학 창이 상기 몸체와 시일링 벽에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 유체를 보관, 전달, 받아들이도록 설계되었다. 몸체 내부 공동으로 유체를 도입하도록 또는/및 제거하도록 하기 위해서, 본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 유체 포트가 있다. 또한 상기 장치는 공동 내부에 유체를 저장하도록 사용될 수 있으며, 바람직하게 하나 이상의 공동이 있다. 또한 장치 내부에 있는 유체는 예를 들어 장치에 있는 유체 포트를 통해 유체를 비우게하여 유체를 외부로 전달할 수 있다. 이러한 유체 포트는 상기 장치로 유체를 도입하도록 사용되는 동일 또는 다른 유체 포트가 될 수 있다. 바람직하게, 적어도 본 발명에 따라 하나의 포트는 폐쇠되어 있는 둘 이상의 유체 포트가 있다. 더 바람직하게, 상기 장치 내부에 둘 이상의 유체 포트, 가장 바람직하게 모든 유체 포트는 탄성 중합체로 만들어진 유체 포트를 사용하여 모두 폐쇠된다. 상기 장치 외부로 액체를 힘을 가하는 경우, 유체 포트를 통해 액체에 힘을 가하는 강력한 압력이 요구되거나, 부압 발생 장치 또는 진공 상태가 요구될 수 있다. 이는 상기 장치내에 유체 포트를 통해 강성 유체 제거 액츄에이터를 투입하여 상기 액츄에이터를 통해 부압을 발생하여 이루어질 수 있다. 하나 이상 또는 심지어 모든 개구부가 상기 유체 포트에 의해 폐쇄된다.
유체 액츄에이터와의 결합을 더 용이하게 하기 위해, 오목 바늘과 같이 탄성 중합체로 이루어진 상기 유체 포트는 외부에 오목한 부분이 있다. 이러한 오목한 부분은 적어도 도 1 의 (W) 로 표시된 각도가 5 ∼ 150°, 바람직하게 15 ∼ 90°인 원추 형상 부분이 있다.
본 발명에 따라 상기 유체 포트는 탄성 중합체로 만들어지며, 2-화합물 사출 성형 공정을 통해 성형된다. 상기 탄성 중합체는 바람직하게 열가소성 탄성 중합체(TPE), 열가소성 경화 중합체(TPV), 경화 가능 탄성 중합체 (VE) 중에서 선택될 수 있으며, 이러한 중합체들은 일반적으로 2-화합물 사출 성형 공정에 사용된다. 제 1 , 제 2 재료는 서로 부착성이 있는 재료가 선택된다.
여러 열가소성 탄성 중합체가 실온에서 최종적으로 탄성 중합체인 예를 들어 탄성 열가소성 폴리올레핀 (TPO) 또는 탄성 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 또는 탄성 스티롤 블록 공중합체 (SBS,SEBS) 등이 사용될 수 있다. 또한 열가소성 폴리머 상 내부에 연쇄 고무상이 분포된 TPE 의 특별한 종류인 열가소성 경화재인 TPVs 도 사용될 수 있다. TPVs 는 연쇄 고무와 유사한 특성을 제공하지만, 열가소성 폴리머로서 처리 가능하다.
TPE 에 대한 자세한 내용은 영국 플라스틱 협회의 문헌이나 http://www.bpf.co.uk/bpfindustry/plastic_materials_thermplasrubber_TPR.cfm. 을 보면 된다.
바람직한 재료간 결합은 강성 재료로서 폴리프로필렌과 탄성 중합체로서 TPO 와의 결합이다.
일반적으로 탄성 중합체는 2 화합물 사출 성형 공정 구조에 알맞게 선택되고, 상기 몸체 재료에 부착할 수 있도록 선택된다. 상기 몸체와 탄성 유체 포트와의 일반적인 부착력은 0.1N, 전형적으로 1N 이상이다.
열가소성 탄성 중합체 (TPO) 는 녹는점 이상으로 가열시 분해되지 않고 액화되는 특성이 있므며 녹는점 이하로 냉각시 액상을 담고 있는 주형의 기하학 형상을 규정하여 고형화 될 수 있다. 강성 소재로서 플리프로필렌과 결합하는데 사용되는 바람직한 열가소성 탄성 중합체는 "Advanced Elastomer Systems" 사의 TPE Santopren 8281W-35W-237 이다. 바람직한 열가소성 탄성 중합체 그룹은 180 ∼ 220℃ 온도에서 처리된다. 상기 탄성 중합체는 최종 형상을 지니며 사용 온도에서의 쇼어 (Shore) 강도는 0A ∼ 100A, 바람직하게 20A ∼ 60A 이다.
탄성 유체 포트는 공동과 외부 사이에 관통할 수 있는 경계를 형성한다. 상기 탄성 유체 포트는 주위 환경으로부터 상기 장치의 공동이 오염되지 않도록 하고, 그 반대로 유체를 보관, 처리, 분석 함에 있어서 주위 환경을 오염시키지 않도 록 할 수 있다.
상기 유체 포트는 상기 장치내에서 공동을 확실히 폐쇠할 수 있도록 구성되나, 강성 유체 액츄에이터, 바람직하게 피펫 팁 또는 공동이 있는 강 바늘을 사용하여 상기 장치 외부로부터 유체 포트에 구멍을 뚫을 수 있게 하는 영역이 존재한다. 그 결과 구멍을 뚫은 후, 상기 유체 포트를 통해 액츄에이터에서 상기 장치의 공동 내부 또는 외부로 유체가 도입될 수 있다. 더 바람직하게 본 발명에 따른 유체 포트는 채널의 일 단부를 덮게 되는데 만일 덮지 못할지라도 상기 몸체의 표면으로부터 액체에 자유롭게 접근할 수 있다. 이러한 경우, 상기 유체는 액츄에이터를 통해 상기 장치의 공동이 존재하는 곳 내부 또는 외부로 도입되고, 바람직하게는 장치 내 채널을 통해 챔버에 이르게 된다. 투입구와 유체 포트의 기하학적인 형상을 여러가지로 선택할 수 있다.
제 1 실시 형태에 있어서, 도 1a 처럼 상기 장치는 일반적으로 평판이고, 하나의 유체 포트 (4) 또는 두 개의 유체 포트 (4) 가 상기 장치 (1) 의 평면 측에 위치한다. 이러한 경우, 하나 이상의 유체 포트는 장치의 몸체 측에 제공되는데, 즉 평면 측에서부터 몸체를 통과하여 공동 (3) 으로 이르게된다. 그리하여, 상기 유체 포트는 장치의 평면 측으로부터 구멍이 뚫어질 수 있다.
가능한 제 1 실시 형태 (도 1a) 에 있어서, 적어도 하나의 유체 포트 (4) 는 상기 몸체의 일 측면에 위치하고, 유체 포트는 상기 몸체에 부착되는 열가소성 탄성 중합체로 만들어진다. 여기서 일 측면에서 유체 포트는 주위에 대한 벽 (특히 유체 액츄에이터와 연결된다) 을 형성하고 그 반대 측에서는 공동에 대한 벽을 형성한다. 도 1a 의 예에서, 두 개의 유체 포트가 장치 내 공통의 공동과 연결된 것을 볼 수 있다.
다른 실시형태 (도 1b) 에서는, 일 측면에서 유체 포트는 주위에 대한 벽 (특히 유체 액츄에이터와 연결된다) 을 형성하지만, 도 1a 의 실시 형태에 보충적으로 반대 측에서 공동을 가지고 있으며, 이 공동은 강성 소재에 위치한 다른 공동에 연결된다. 도 1b 의 예에서, 열가소성 탄성 중합체에 있는 공동은 유체 액츄에이터의 연결 방향에 수직하는 방향으로 형성된 채널이다. 유체 포트를 형성하는 소재는 몸체에 부착되는 열가소성 탄성 중합체로 만들어진다.
일반적으로, 챔버 또는 채널 중 하나가 그와 연결된 다른 챔버 또는 채널의 평면과 다른 평면에 위치하는 경우에, 두 공동은 이들 공동과 같은 평면에 위치하지는 않지만 일 평면에서 다른 평면으로 이르는 채널을 통해 연결될 수 있다.
챔버 또는 채널의 평면이 유체 포트를 뚫는 유체 액츄에이터의 방향과 같은 평면에 위치하지 않는 경우, 공동은 상기 유체 포트 안으로 이어져 있는 것이 바람직하다. 이러한 실시형태는 도 1b 에서 나타나있다.
대안으로서, 유체 포트의 재료, 즉 탄성 중합체는 액츄에이터 또는 유체가 공동에 들어갈 수 있는 채널을 포함한다. 이러한 채널은 포트를 뚫을때 액츄에이터의 운동과 수직한 방향으로 위치한다.
도 2a 에서와 같이 다른 실시형태에 있어서, 몸체는 덮개 형태이고 공동 (3) 은 부분적 또는 전체적으로 시일링 벽 (5) 내부에 포함된다. 도 2a 의 아래 부분에서, 몸체 덮개는 시일링 벽의 일부분 위에 있는 것으로 나타나 있다 (장치의 유체 포트 부분만을 보여주는 전체 장치의 일부분도다). 몸체는 스냅 기구 (6) 를 더 포함하며, 시일링 벽은 스냅인 홈 (7) 을 갖는다. 도 2a 의 윗 부분에서, 결합된 장치가 도시되어 있는데 강성 캐리어가 시일링 벽에 단단히 연결되어 있다. 이러한 경우에, 형상 끼워맞춤, 특히 스냅-인 결합을 통해 연결이 이루어진다. 또한 도 2b 에서 보는바와 같이, 유체 포트를 압축하여 몸체와 시일링 벽 사이에 유밀성 연결을 제공하는 시일링 림 (8) 이 시일링 벽 (5) 에 제공되어 있다.
도 2b 의 다른 실시형태에 있어서, 몸체는 다시 시일링 벽의 개구부를 폐쇄하는 덮개로 사용된다. 스냅-인 결합 대신 이번 실시형태는 접착 또는 용접을 사용하여 서로 결합된다. 시일링 벽 (5) 에 강성 몸체 (2) 를 위치시켜 상기 장치가 조립된다.
일반적으로 2C 사출 성형법으로 성형되는 탄성중합체를 유체 포트로서 사용하면, 서로 부착되는 재료를 선택할 수 있는 이점이 있다. 이러한 몸체와 유체 포트 간의 부착은 강성 몸체 재료와 탄성 중합체 유체 포트 재료의 특성을 통해 얻어진다. 용융 상태에서, 탄성 중합체는 일정한 형태로 될 수 있어 몸체에 단단히 부착하여 몸체의 개구부를 밀봉한다. 이러한 형상은 몸체, 특히 유체 포트의 근방에 있는 홈에 들어가는 돌출부와 돌출부를 둘러싸는 홈을 가질 수 있다. 이리하여 캐리어의 외부 표면과 유체 포트와의 결합에 사용되는 캐리어의 표면에 의해 형성된 각을 갖는 표면을 통해 강제 끼워맞춤이 이루어진다.
강제 끼워맞춤 덕분에 유체 포트는 몸체에 단단히 연결되는 효과가 얻어지는 데, 따라서 강재 바늘과 같은 강성 유체 전달 액츄에이터를 사용하여 유체 포트에 구멍을 뚫고 공동안으로 유체를 투입한 후에 유체 포트에서 상기 액츄에이터를 빼냈을때도, 유체 포트와 몸체와의 결합은 여전히 유체에 대한 불투성을 유지한다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명의 유체 포트는 장치에서 제거되도록 의도되거나 그렇게 구성되지 않았다. 본 발명의 유체 포트는 상기 장치를 심각하게 파손시키지 않는다면 몸체로부터 떨어지지 않는다. 이러한 결합의 의도된 기능은 장치 내부 (공동) 와 장치 외부를 충분히 분리하여, 주로 외부로부터 물질이 장치 안으로 또한 그 반대 방향으로 뜻하지 않게 또는 통제되지 않은 상태로 또는 과도하게 전달되는 것을 막기 위한 것이다. 이러한 물질 (먼지) 의 전달은 압력, 확산 또는 다른 메카니즘, 예컨대 중력 (먼지인 경우) 에 의해 발생될 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이, 바람직하게는 2C 사출 성형법으로 성형되는 탄성 중합체는 유체 포트에 구멍을 뚫는 것을 가능하게 한다. 구멍이 뚫리면 강재 캐뉼러와 같은 강성 유체 전달 액츄에이터가 진입되어 캐뉼러 내의 개구부가 공동에 연결된다. 이러한 접근이 허용되는 경우 상기 유체 포트는 액츄에이터가 그 유체 포트에 들어가 통과하는 위치에서 파열된다. 다른 실시형태에 따르면, 유체 포트는 미리 구멍이 뚫릴 수 있으나, 구멍 뚫린 통로는 탄성 중합체의 반발력에 의해 폐쇄된다.
마지막 사용법에 따르면 장치는 아래 시기에 밀폐된다 (이는 장치 내외로 물질의 전달이 충분히 차단됨을 의미한다).
a) 보관시에만
b) 보관과 사용시에
c) 보관, 사용시에 그리고 사용후에
유체 포트는 일반적으로 공동 내외로 통제되지 않은 물질의 전달을 막기 위한 것이다. 유체 액츄에이터가 들어가는 지점에서 탄성 중합체 유체 포트의 두께는 0.1 ∼ 40㎜, 더 바람직하게 1 ∼ 10㎜ 이다. 유체 조작 후에 구멍 뚫린 경로를 폐쇄하기 위한 탄성 중합체의 반발력이 구멍 뚫린 경로쪽으로 충분히 발생되도록 하기 위해 탄성 중합체는 충분한 직경을 가져야 한다. 그러므로 적어도 구멍 뚫린 경로의 한 지점에서 탄성 중합체의 직경은 유체 액츄에이터의 직경의 세배보다 커야한다.
바람직한 실시형태의 유체 포트는 자체 시일링 포트인데, 유체 액츄에이터와 유체 포트 사이의 공간을 스스로 밀봉할 수 있기 때문에, 유체가 새어나갈 수 없다. 또한 액츄에이터를 제거한 후에 유체 포트는 몸체의 개구부를 여전히 폐쇄하고 있으며, 구멍 뚫린 경로는 1 bar 의 압력차에서도 유체가 장치 밖으로 새어나가지 못하게 한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 장치는 미세 유동 장치이다. 여기에서 사용되는 의미의 미세 유동 장치는 단면적이 0.1㎛2 이상, 더 바람직하게 10㎛2 ∼ 10㎟ 인 하나 이상의 채널을 갖는다. 미세 유동 장치는 이에 더하여 또는 대안으로 상기 채널보다 더 큰 단면적을 가지는 하나 이상의 챔버를 포함한다. 미세 유동 장치의 챔버는 10nℓ∼ 50㎖, 더 바람직하게는 1㎕ ∼ 25㎖ 의 부피를 갖는 다.
본 장치는 유동 또는 미세 유동 기능 요소를 가질 수도 있다. 이러한 기능 요소는 일반적으로 상기 공동에서 유체를 물리적으로 처리하는 수단으로 알려져 있다. 이는 예를 들어 유체의 혼합, 분리, 결합용으로 벽과 표면을 포함하는 이음부와 같은 정적 요소가 될 수 있다. 공동에 의해 제공될 수 있는 다른 기능은 광학 기능이다. 이러한 이유 때문에 공동 주위의 몸체, 바람직하게 챔버는 빛이 공동에 들어오고 또는/및 공동에서 장치 외부로 방출될 수 있도록 투명하게 되어 있다. 바람직하게, 공동은 유체에 포함된 성분의 신뢰성 있는 검출을 위해 충분한 양으로 유체를 모을 수 있는 크기를 갖는다. 공동의 또 다른 기능은 유체와 반응할 물질을 받아들이는 것이다. 이러한 물질은 용해성 또는 비용해성 시약, 또는 이들의 혼합물, 또는 이들 모두 중에서 선택될 수 있으며, 공동 내 별도의 부분 또는 챔버 안에 있게 된다. 용해성 시약은 샘플의 분해를 도와주거나, 샘플내에 포함된 핵산, 또는 그로부터 유도된 액체를 증대시키거나 또는 결정될 샘플의 성분과 반응할 때 신호를 제공하는 시약이 될 수 있다. 비용해성 시약은 유체 성분이나 그로부터 유도된 성분을 고정시키는 고형물이 될 수 있다. 핵산 고정 고형물의 예로는 혼합 용액에서 핵산을 결합할 수 있는 유리 솜털 (fleece) 또는 자성 입자가 될 수 있다. 적절한 재료는 핵산 샘플을 준비하는 당업자에게 알려져 있다.
유체를 유지, 전달, 받아들이는 기능을 하기 위해서, 유체 포트는 장치 외부로부터 강성 유체 액츄에이터가 접근할 수 있도록 장치에 설치된다. 이는 유체 포트 쪽으로 이동하여 결국엔 그 포트를 관통하게 되는 액츄에이터의 운동을 방해하는 장치 요소가 없도록 장치를 구성함으로써 실현될 수 있다. 실제로, 유체 포트는 장치의 평면측에 위치하게 된다. 접근성을 개선시키기 위하여, 장치는 액츄에이터를 유체 포트의 지점까지 안내하는 표면들을 더 포함할 수 있으며, 이 지점에서 액츄에이터에 의하여 유체 포트의 파열이 발생된다. 이러한 표면들은 몸체 또는 유체 포트에 제공될 수 있다. 안내 표면들은 도면에서 참조번호 "9" 에 나타나 있다. 가이드 표면의 가장 바람직한 형상은 뚫려질 유체 포트 위치를 향해 점점 작아지는 원뿔 형태이다.
본 발명에 따른 장치 내에 받아들여지고, 유지 또는 전달될 수 있는 유체는 특정 처리를 받게 되는 어떠한 유체라도 될 수 있다. 바람직하게 유체는 액상이다. 더 바람직하게 액상은 수용액이다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 사용법에서, 액상의 성분이 처리되고 분석되도록 되어 있다. 진료 장치에 있어서 액상은 분석에 결정되는 성분을 포함하고 있다. 이러한 액상은 강에서 수집한 물 같은 주위 환경의 유체, 또는 토지로 부터 추출한 유체, 쥬스와 같은 식용 유체, 식물이나 과일의 추출물, 혈액, 혈청, 혈장, 오줌, 뇌척수액, 림프액과 같은 동물이나 인간의 몸에서 받은 유체, 또는 위에서 언급한 유체들로부터 분리한 성분을 함유한 액체, 정제된 항체 또는 핵산을 포함하는 액체와 같이 이들로부터 얻어낸 액체 등이 될 수 있다. 또한 이러한 액체는 액체 성분을 분석하거나 장치 내에서 이루어지는 화학 반응용 시약에 유용한 첨가 성분을 포함한다. 이러한 시약은 예를 들어 올리고핵산염 탐지 또는 염료와 같이 라벨을 붙여 보관할 수 있다.
본 발명은 또한 공동을 포함하는 제 1 강성 재료로 된 강성 몸체와 제 2 탄성 재료로 된 유체 포트를 갖는 장치를 방법에 관한 것으로,
a) 강성 몸체의 외형을 규정하는 제 1 주형을 제공하고,
b) 제 1 주형에 액체 형태의 제 1 재료 주입하며,
c) 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화 될때까지 기다리는 것을 포함하는 제 1 주조 단계와,
제 1 주조 단계의 결과물을 유체 포트의 형상을 규정하는 제 2 주형에 넣어 유지하는 단계,
a) 제 2 주형의 제 1 부분에 액체 형태의 제 2 재료를 주입하고,
b) 제 2 재료가 적어도 부분적으로 고형화 될때까지 기다리는 것을 포함하는 제 2 주조 단계, 및
상기 재료가 고형화된 후 주형으로부터 주조 결과물을 제거하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 장치는 앞에서 설명한 바와 같은 장치이다.
본 방법에서는 적어도 2 단계 주조 공정에 의해 일체형 장치를 제조한다. 예컨대 몸체의 제작을 위한 제 1 강성 재료는 열가소성 재료 중에서 선택되는 재료이다. 특히 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리메틸아크릴레이트가 선호된다. 이러한 재료들은 앞에서 설명한 바와 같은 장치 몸체의 하나 이상의 부분을 성형하는데 바람직한 재료들이다. 제 1 강성 재료를 장치에서 요구되는 형상으로 만들기 위해서, 몸체의 외형을 규정하는 주형이 제 공된다. 사출 성형용 주형은 일반적으로 당업자에게 널리 알려지고 사용되고 있다. 바람직하게 이들 주형은 금속 또는 세라믹 주형으로 되어 있고, 액상 재료를 주형에 채우기 위한 하나 이상의 유체 포트가 있는 공동을 포함한다. 이러한 주형은 바람직하게 주조 공정 동안에는 결합되어 있고 주형 내의 재료가 고형화된 후에는 분리될 수 있는 둘 이상의 부분으로 만들어진다.
이리하여 주조 공정의 결과물은 주형에서 제거될 수 있다. 특히, 주조 공정의 결과물의 최종 형상은 주형의 형상에 의해 결정될 것이다. 예를 들어, 몸체에 채널과 챔버를 형성하는데 유용한 주조 공정의 결과물의 외면에 있는 홈은 주형의 공동 안에 있는 돌출부에 의해 만들어진다. 몸체와 같은 주조 공정의 결과물을 통과하는 채널은, 챔버를 포함한 캐리어의 일 측면에서부터 개구부가 있는 캐리어의 다른 측까지 이르는 채널처럼, 주형의 제 1 부분과 제 2 부분을 연결하는 봉에 의해 형성된다.
주조 공정을 수행하기 위해, 최종적으로는 강성 재료가 되는 제 1 재료를 녹는점 이상으로 가열하여 액화시킨다. 바람직하게는 압력을 가하고 또는 재료가 주입되는 유체 포트와 다른 유체 포트를 통해 공동내의 공기를 배기시키면서 상기 재료를 주형의 공동 안으로 사출한다.
제 1 주조 단계의 결과물은 제 2 재료를 사용하는 제 2 주조 공정을 거치게 된다. 이때 장치의 제 2 부분 (즉, 유체포트) 의 표면에 연결되어야 하는 제 1 주조 단계의 결과물의 표면에 액상의 제 2 재료가 접근할 수 있어야한다. 이를 위하여, 여러가지 방법이 사용 가능하다. 이러한 모든 방법들의 경우 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게, 제 1 재료의 온도는 녹는점 아래의 온도로 감소된다. 이는 적극적 또는 수동적 냉각에 의해 이루어질 수 있다. 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 주조 단계에서 얻어진 성형체의 표면을 덮는 주형의 일부가 제거되고, 그 결과 액상의 제 2 재료가 상기 표면에 접근이 가능하다. 또한, 유체 포트의 외형을 규정하는 제 2 주형이 제 1 주형의 나머지 부분에 연결된다. 이리하여, 장치의 몸체에 연결되는 유체 포트의 외형을 규정하는 최종적으로 결합된 주형 내부에서 공동이 형성된 것이다.
제 2 실시형태에서, 제 1 주조 단계의 결과물은 제 1 주형에서 제거되어, 제 2 주형 안으로 도입된다. 이 제 2 주형은 제작될 유체 포트의 일부와 제 1 주조 단계의 결과물에 주조될 유체 포트의 외형을 규정하는 제 2 부분을 둘러싸는 몸체의 형상을 규정한다.
이러한 제 2 주형의 공동은 사출에 의해 액상의 제 2 재료로 채워진다.
만일 추가 부품을 몸체나 장치에 추가시키고자 한다면, 앞에서 설명한 주조 단계를 추가 실시하거나, 또는 주형에서 주조 공정의 결과물을 제거하고 재료를 고형화한 후에 이루어질 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 제 1 재료는 강성이 더 큰 재료이고 제 2 재료는 바람직하게 2C 사출 성형법으로 만들어지는 유체 포트의 재료 (바람직하게는, 탄성중합체) 가 되는 것과는 달리, 일반적으로 주조 단계의 순서를 바꾸어 상기 공정을 다르게 수행할 수 있다. 대안 공정에서는, 강성 재료에 대해 진술한 바와 유사하게 유체 포트의 외형을 규정하는 주형이 제공되며, 액상의 제 2 재료가 사출되 고, 제 2 재료가 부분적으로 또는 전체적으로 고형화된 후에, 액상의 제 1 강성 재료를 사용하여 제 2 주조 단계가 제 2 주형에 수행된다.
본 발명은 또한 공동을 갖는 제 1 강성 재료로 된 몸체와 제 2 탄성 재료로 된 유체 포트를 갖는 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로,
a) 유체 포트의 외형을 규정하는 제 1 주형을 제공하고,
b) 제 1 주형에 액상의 제 2 재료를 사출하며,
c) 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 1 주조 단계,
적어도 제 1 주형의 일부를 규정하는 제 1 부분 및 상기 몸체의 외형을 규정하는 제 2 부분을 갖는 제 2 주형에 제 1 주조 단계의 결과물을 제공하는 단계,
a) 제 2 주형의 제 2 부분에 액상의 제 1 재료를 사출하고,
b) 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 2 주조 단계, 및
상기 재료가 고형화된 후에 상기 주형에서 주조 결과물을 제거하는 단계를 포함한다.
위 제조 방법에 있어서 부가적인 조립 단계가 추가될 수 있다. 예를 들어, 추가 단계에서 바람직하게는 주조 단계의 결과물에 시일링 벽을 제공하여 공동을 밀봉할 수 있으며, 상기 시일링 벽은 예를 들어 하나 이상의 채널 및/또는 챔버의 형상을 완성하여 상기 몸체내 공동의 벽을 둘러 싸게 된다. 이는 시일링 벽의 표면과 주조 단계의 결과물을 단단히 연결하고 재료들을 서로 접착하거나 용접하여 이루어질 수 있다. 캐리어와 시일링 벽을 연결하는 방법으로는 레이저 용접, 초음파 용접, 열 시일링 또는 접착이 바람직하다.
본 발명은 또한 아래와 같은 구성 요소를 포함하는 액체 분석 시스템에 관한 것이다.
- 강성 유체 액츄에이터를 포함하는 유체 전달 모듈을 갖는 도구, 및
- 본 발명에 따른 장치
유체 분석용 도구는 널리 알려져 있다. 이러한 도구들은 일반적으로 분석에 필요한 모듈을 포함한다. 이러한 도구용 모듈은 액체의 광학 특성이나 광학 특성의 변화를 검출하는 광학기기, 액체를 한 지점에서 하나 이상의 다른 지점으로 이동 시키는 기계적 기구, 및 튜브, 용기, 시약 컨테이너에서 유체를 분배 또는/및 흡출시키는 액체 취급 모듈이 바람직하다. 본 발명에 따른 시스템에는 강성 유체 액츄에이터가 요구되며, 이는 본 발명에 따른 장치에 유체를 분배하거나 그 장치에서 액체를 제거하는데 사용된다. 장치에 유체를 분배 또는 전달하고, 그 장치로부터 유체를 제거 또는 받는 기능은 본 발명에 따라 능동적 및 수동적인 취급으로 고려되어야 한다. 예를 들어, 제 1 강성 액츄에이터로부터 유체를 받아들이는 것은 가압하에 유체를 장치 안으로 주입하거나, 장치 안으로 유체가 빨려들어가도록 공동에 부압을 작용시켜 이루어질 수 있다. 또한 장치로부터 외부로 유체를 빼내거나 전달하는 것은 예컨대 제 1 유체 포트를 통해 액체나 가스 같은 유체를 펌핑하여 공동에 압력을 가하거나, 유체 포트를 통해 유체를 빨아들일 수 있도록 공동에 부압을 가함으로써 가능하다.
본 발명에서 유용한 강성 유체 액츄에이터는 세 가지 특성을 갖는 장치이다. 이 액츄에이터는 장치의 유체 포트에 구멍을 뚫을 수 있어야 한다. 이는 소정의 강성을 통해 가능하다. 요구되는 강성은 예컨대 액츄에이터용 금속들을 사용하여 제공된다. 바람직하게, 상기 액츄에이터는 시일을 파괴하도록 팁으로 제작된다. 또한, 상기 액츄에이터는 유체 포트를 통과하여 장치의 내부까지 이르도록 길어야 할 필요가 있다. 그러므로, 상기 액츄에이터는 바람직하게 길고 얇은 모양이다. 세번째로, 상기 액츄에이터는 장치 내외로 액체가 드나드는 채널을 제공하여야 한다. 그러므로 캐뉼러 또는 캐뉼러형 또는 중공 바늘형 액츄에이터가 바람직하다. 상기 유체 액츄에이터의 외경은 0.1 ∼ 3㎜, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.5㎜, 가장 바람직하게 0.3 ∼ 0.8㎜ 가 될 수 있다.
상기 장치는 바람직하게 기구에 사용된다. 이 기구는 유체 액츄에이터와 유체 소통 가능하게 연결되어 유체를 전달 또는 받기 위해 양압 또는 부압을 가할 수 있는 수단을 포함한다. 적절한 수단은 시린지 펌프를 포함한다. 장치에 대한 유체 액츄에이터의 위치는 자동 시스템에 의해 제어될 수 있다.
매우 바람직한 사용법으로, 상기 기구는 예컨대 가열 요소와 같이 분석을 수행하는 보충적인 수단을 더 포함할 수 있다. 이러한 가열 요소는 바람직하게는 유체가 장치내의 공동에 포함되어 있을때 그 유체를 가열하는데 열이 사용될 수 있는 위치에서 장치와 접촉할 수 있도록 배치된다. 가열 요소를 포함하는 기구의 예로서 열순환장치 (thermocycler) 를 들 수 있다. 이 열순환장치는 유체에 상이한 온도 분포를 반복적으로 부여할 수 있는 것으로 널리 알려져 있다. 이 열순환장치의 예는 EP 236 069 에 기재되어 있다. 바람직한 가열 요소는 펠티어 요소 또는 저항 가열 요소이다.
장치내에서 수행되는 처리 중에 액체의 특성 또는 특성 변화를 검출하기 위하여 상기 기구는 검출 모듈을 포함할 수 있다. 적절한 모듈은 일반적으로 널리 알려져 있으며, 장치 내에 액체가 존재하는 동안의 특성의 종류나 특성 변화에 의존한다. 상기 특성이 예를 들어 형광 신호와 같은 광학 특성의 변화라면, 검출 모듈은 장치 (바람직하게는 장치내의 챔버) 가 빛에 조사될 수 있도록 기구에 위치하는 광원 및, 장치내에 있는 액체로부터 조사 (irradiation) 를 받아들이고 전기 신호를 평가 유닛에 전달하는 조사 수용 유닛 (바람직하게는 감광성 셀) 을 포함한다.
만일 장치내에서 이루어지는 처리를 위해 전극이나 가열 포일과 같은 장치 의 부품을 기구의 전기 회로에 연결해주는 커넥터가 요구된다면, 이러한 커넥터는 기구 내에 장치가 들어갈때 장치에 있는 상대편에 연결되도록 하는 위치에서 기구에 제공된다.
바람직하게 본 발명에 따른 시스템은 폐액 수집을 위한 유체 컨테이너 또는/및 하나 이상의 시약 컨테이너를 추가로 포함한다.
또한 본 발명은 예컨대 시험관 진단 테스트에서 샘플 분석 방법에 있어서 본 발명에 따른 장치를 사용하는 용도에 관한 것이다. 그러므로 본 발명은 또한 하나 이상의 시약을 사용하여 샘플 또는 그 성분을 분석하는 방법에 관한 것으로,
- 본 발명에 따른 장치를 제공하고,
- 샘플과 시약에서 선택된 유체를 유체 포트를 통해 상기 장치 내에 도입하며,
- 샘플 내에 존재하는 물질의 존재 유무 또는 함량과 관련된 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 것을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 장치는 분석에 사용되는 시약을 이미 포함하고 있으며, 샘플은 유체 포트를 통해 도입된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 장치는 시약 사용 유무에 관계 없이 샘플이나 샘플에서 유도된 액체의 특성을 결정하는데 사용되는 센서를 포함하고 있다.
바람직하게 분석될 샘플 또는/및 시약인 유체는 강 캐뉼러가 제 1 유체 포트를 통해 챔버로 이끄는 채널안으로 인도되는것과 같이 강성 유체 액츄에이터에 의해 장치 내부로 인도된다. 상기 챔버는 제 1 채널의 입구 맞은편 끝부분에 제 2 채널용 출구가 설치되어 있으며, 상기 제 2 채널은 제 2 개구부로 이끌며, 제 2 개구부는 위에서 설명한 또 다른 유체 포트에 의해 닫혀진다. 채널에 들어가도록 캐뉼러 내부 액체에 압력을 가하는 동안 제 2 캐뉼러를 통해 압력이 빠져나갈 수 있도록 제 2 캐뉼러는 제 2 유체 포트를 뚫으면서 설치되어 있다. 이렇게 매우 간단한 실시형태에 있어서, 액체는 유체 내에서 측정되는 성분의 짝을 라벨 표시하여 두는것과 같이 검출될 유체 성분의 분석을 위한 모든 시약을 필요로 할뿐 아니라 분석될 유체도 포함한다. 제 1 캐뉼러를 통해 압력을 가하거나 제 2 캐뉼러를 통해 감압을 함으로써 액체는 공동으로 들어가게 된다. 예상대로 반응이 진행할때, 챔버 내에서 검출을 시작할 수 있다. 이는 유체 내의 한 성분 또는 시약이 측정 가능한 흡수율을 갖는 파장의 빛으로 공동의 액체에 투사하여 이루어질 수 있다. 예를 들어 형광빛 같은 공동에서 나오는 빛을 측정하여 액체의 흡수율 또는 시간이 경과 후 액체 흡수율의 변화를 측정하거나 기준 액체와 비교하는데 사용될 수 있다.
이러한 분석 방법의 매우 바람직한 실시형태에 있어서, 분석될 액체 성분은 예를 들어 간염 C 바이러스의 게놈처럼 유체 내에 포함되었을 것이라 추정되는 핵산이다. 분석용 시약은 상기 핵산의 특정 부분과 증폭되는 부분에 표시를 검출부의 증폭을 위해 사용하는 프라이머를 포함하고 있다. 이러한 반응의 매우 바람직한 실시형태는 EP 543 942 에 기재되어 있다. 챔버 내에 포함된 액체에 열 순환을 가하기 위하여 사용되는 기구는 결합된 가열/냉각 블록을 포함하며, 핵산을 증폭하는데 필요한거처럼 챔버 내 성분에 온도를 가하게 된다.
본 발명에 따른 장치의 이점은 상기 장치와 장치의 경계와의 경계면이 매우 좁다는 점이다. 이는 장치 내부에 높은 압력을 가능하게 하고, 예를 들어 장치 내부에 있는 공동에 매우 작은 단면적의 채널이 있는 경우나 미세 유체 장치에서 전달 또는 반응이 일어나는 동안 응고되기 쉬운 액체를 사용함에 있어서 유리하다. 장치를 제조함에 있어서의 이점은 이 방법을 사용할 때 단단하게 시일이 가능한 장치를 제공할 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 장치는 액체 분석용 시스템에 매우 유리하게 사용될 수 있으며 시일링이 뛰어나기 때문에 장치 내부는 주위로 부터 오염되는 것을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 기구가 장치 밖으로 배출된 액체에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치를 사용함 으로써, 강성 유체 액츄에이터를 통과하는 자동화된 유체 전달을 이용하여 분석이 자동화 될 수 있기 때문에, 분석에 있어서 개선된 편리함을 얻을 수 있다. 또한, 특히 작은 장치에 있어서 제조방법이 간단해지고 신뢰성이 높아진다.
장치를 제조함에 있어서의 이점은 이 방법을 사용할 때 단단하게 시일이 가능한 장치를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 액체 분석용 시스템에 매우 유리하게 사용될 수 있으며 시일링이 뛰어나기 때문에 장치 내부는 주위로 부터 오염되는 것을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 기구가 장치 밖으로 배출된 액체에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치를 사용함으로써, 강성 유체 액츄에이터를 통과하는 자동화된 유체 전달을 이용하여 분석이 자동화 될 수 있기 때문에, 분석에 있어서 개선된 편리함을 얻을 수 있다. 또한, 특히 작은 장치에 있어서 제조방법이 간단해지고 신뢰성이 높아진다.

Claims (30)

  1. 공동을 포함하는 몸체 및 이 몸체에 부착되며 열가소성 탄성 중합체로 만들어진 유체 포트를 갖는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 유체를 유지, 전달, 받아들이는 컨테이너인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공동은 채널, 챔버 또는 채널과 챔버로 된 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유체 포트는 몸체에 강제 끼워맞춤 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 미세 유동 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공동은 정적 혼합과 같은 유동 기능 또는 미세 유동 기능, 또는 검출 빛을 투과시키는 광학 기능, 또는 유체를 화학적 또는 물리적으로 처리하기 위한 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유체 포트는 장치 외부에서 강성 유체 액츄에이터가 접근할 수 있도록 장치에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유체 포트는 상기 유체 액츄에이터의 접근 방향에 수직한 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공동은 몸체와 공동을 덮는 시일링 벽에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시일링 벽은 얇은 포일인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 얇은 포일의 열 전달율은 200W/㎡/K 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 얇은 포일 및/또는 몸체는 300 ∼ 4000㎚ 범위의 파장의 전자기파 투과율이 2% 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유체 포트는 유체 액츄에이터를 안내하기 위한 원추형 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 고형분 흡착을 위한 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 2 탄성 재료로 된 유체 포트에 의해 폐쇄되는 개구부를 갖는 공동을 포함하며, 제 1 강성 재료로 된 몸체와 갖는 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 강성 몸체의 외형을 규정하는 제 1 주형을 제공하고,
    b) 액상의 제 1 재료를 제 1 주형 안으로 사출하며,
    c) 상기 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 1 주조 단계와,
    상기 유체 포트의 외형을 규정하는 제 1 부분과 적어도 제 1 주형의 일부를 규정하는 제 2 부분을 갖는 제 2 주형에 제 1 주조 단계의 결과물을 제공하는 단계와,
    a) 상기 제 2 주형의 제 1 부분 안으로 액상의 제 2 재료를 사출하고,
    b) 제 2 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 2 주조 단계, 및
    상기 재료가 고형화된 후 상기 주형으로부터 상기 주조 단계의 결과물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 유체 포트는 장치 외부로부터 강성 유체 전달 액츄 에이터가 접근할 수 있도록 상기 장치에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 유체 포트는 제 1 강성 재료에 부착되는 격막인 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  18. 제 2 탄성 재료로 된 유체 포트에 의해 폐쇄되는 개구부를 갖는 공동을 포함하며, 제 1 강성 재료로 된 몸체와 갖는 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 유체 포트의 외형을 규정하는 제 1 주형을 제공하고,
    b) 제 1 주형에 액상의 제 2 재료를 사출하며,
    c) 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 1 주조 단계와,
    적어도 제 1 주형의 일부를 규정하는 제 1 부분 및 상기 몸체의 외형을 규정하는 제 2 부분을 갖는 제 2 주형에 제 1 주조 단계의 결과물을 제공하는 단계와,
    a) 제 2 주형의 제 2 부분에 액상의 제 1 재료를 사출하고,
    b) 제 1 재료가 적어도 부분적으로 고형화될 때까지 기다리는 것을 포함하는 제 2 주조 단계, 및
    상기 재료가 고형화된 후에 상기 주형에서 주조 결과물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 재료는 2C 사출 성형법에 의해 성형되는 탄성 중합체 (elastomer) 인 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 열가소성 재료 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 시일링 벽을 사용하는 상기 몸체의 공동을 밀봉 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 밀봉은 레이저 용접, 초음파 용접, 열 시일링 또는 접착에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치의 제조 방법.
  23. 강성 유체 액츄에이터를 포함하는 유체 조작 모듈을 갖는 기구, 및
    제 1 항의 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 적어도 하나의 시약을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 강성 유체 액츄에이터는 중공 바늘이고, 이 중공 바늘은 상기 유체 액츄에이터가 공동과 유체 소통 연결되지 않는 적어도 하나의 위치에서 유체 액츄에이터가 공동과 유체 소통 연결되는 제 2 위치까지 유체 포트를 관통하여 상기 장치에 대해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 기구는 분석을 수행하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 가열 요소, 바람직하게는 열 순환 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 기구는 검출 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 유체 분석 방법에 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 1 항에 따른 장치 또는 제 23 항에 따른 시스템을 제공하는 단계, 분석될 샘플이나 또는/및 시약인 유체를 상기 유체 포트를 통해 상기 장치에 투입하는 단계 및, 샘플내에 존재하는 물질의 존재 유무 또는 함량에 관계된 적어도 하나의 유체 특성을 결정하는 단계를 포함하는 하나 이상의 시약을 사용하여 샘플 또는 그 성분을 분석하는 방법.
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