KR20100009482A - 공기 출구 및 밸브가 구비된 구조물을 포함하는 미세 유동 장치, 및 이를 이용한 액체 이송 방법 - Google Patents
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Abstract
액체 시료의 저장 및 이송을 용이하게 하기 위한 공기 출구 및 밸브가 구비된 구조물을 포함하는 미세 유동 장치 및 이를 이용한 액체 이송 방법이 제공된다.
미세 유동 장치, 공기 출구, 밸브
Description
본 발명은 시료 분석 반응을 수행하기 위한 원심력으로 구동되는 미세 유동 장치, 및 이를 이용한 액체 이송 방법에 관한 것이다.
미세유동장치 (microfluidic device)는 연구 및 상업적 적용 분야에서 점점 중요하게 사용되고 있다. 미세유동장치는 예를 들면, 시약을 소량으로 혼합하고 반응시킬 수 있어, 시약 비용을 최소화할 수 있다. 또한, 미세유동장치는 상대적으로 작은 크기를 가지고 있어, 실험실 공간을 아낄 수 있다. 미세유동장치는 작은 규모로 인하여, 빠르고 비용 효율적으로 다양한 분야, 예를 들면, 분석 및 합성 등에 사용될 수 있다.
이러한 미세유동장치의 예에는, 회전하는 또는 원심력 기반 미세유동장치, 예를 들면, 필요한 입구, 출구, 챔버 및 벤트가 형성되어 있는 회전가능한 컴팩트 디스크 (CD)가 포함된다. 상기 원심력 기반 미세유동장치는 회전축 주위로 회전할 수 있는 기판을 포함한다. 상기 원심력 기반 미세유동장치는 회전 축을 중심으로 회전하여 액체에 가하여지는 원심력에 기초하여 액체를 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 이동시킬 수 있다. 상기 원심력 기반 미세유동장치는 일반적으로 회전 중심을 기준으로 방사상으로 (radially) 복수 개의 챔버가 형성되어 있으며, 이들 챔버들은 유체 소통가능하게, 예를 들면, 채널에 의하여 연결되어 있다. 또한, 상기 기판은 회전력을 제공하기 위한 수단, 예를 들면, 모터나 서보모터 (servo motor)에 연결되어 있다.
상기 원심력 기반 미세유동장치는 분석 시료 (analyte sample)가 도입되고, 이동되고, 분석되는 챔버 또는 채널이 포함되는 동시에, 상기 분석 시료를 분석하는데 사용되는 액체 시료, 예를 들면, 버퍼, 희석액 및 반응시약 등이 저장되는 액체 저장 챔버를 포함한다. 상기 액체 저장 챔버에는 입구 (inlet)가 구비되거나 구비되지 않을 수 있다. 상기 입구가 구비되지 않은 경우에는, 상기 액체 시료는 상기 원심력 기반 미세유동장치의 제작시에 일회적으로 도입되며, 상기 입구가 구비되어 있는 경우에는, 상기 액체 시료는 상기 입구를 통하여 반복적으로 도입될 수 있다. 이러한 액체 저장 챔버로부터 액체 시료의 이송은, 미세유동장치를 회전시켜 상기 액체 시료에 회전력을 제공하고, 이 회전력에 의하여 상기 액체 시료가 하부 챔버로 이송된다. 상기 액체 저장 챔버에는 이러한 회전력에 의하여 액체 시료가 이송될 수 있도록, 미세한 공기 출구가 형성되어 있었다.
상기 종래 기술에 의하면, 미세 유동 장치에 있어서 액체 시료가 실링된 상태로 저장되지 아니하여 상기 시약의 변질, 증발에 의한 농도 변화 등의 문제점이 있고, 원심력으로 구동되는 미세 유동 장치 내에서 액체 시료가 실링 된 상태에서 시료의 이송을 수월하게 할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 원심력으로 구동되는 미세 유동 장치에 있어서, 액체 시료의 저장 및 이동을 수월하게 할 필요성이 있다.
원심력으로 구동되는 미세 유동 장치에 있어서, 시료 분석 반응시 액체 시료의 저장을 용이하게 하고, 상기 액체 시료의 이송을 수월하게 하기 위한 장치가 제공된다.
본 발명의 일 구체예는, 원심력으로 구동되는 기판; 상기 기판에 형성되고, 액체 시료가 저장되며, 밀봉된 액체 저장 챔버; 공기가 통할 수 있는 출구를 가지고 있고 상기 액체 저장 챔버에 연결되는 구조물; 및 상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있는 밸브; 를 포함하는 미세 유동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치에 있어서, 상기 기판은 원심력으로 구동되는 것이다. 상기 원심력은 회전축(rotational axis)을 중심으로 상기 기판을 회전시킴으로써 얻어지는 것일 수 있다. 상기 기판은 회전 축을 중심으로 기판을 회전시키기 위한 수단 및/또는 상기 회전 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다. 이러한 회전 수단은 알려져 있으며, 예를 들면, 모터 또는 서보모터 등일 수 있다. 상기 회전에 의하여 상기 회전 중심으로부터 가까운 상부로부터 먼 쪽의 하부 방향으로 액체, 예를 들면, 분석 대상이 되는 시료, 또는 분석에 사용되는 시약에 대하여 원심력을 가하여, 상부로부터 하부로 이동시킬 수 있도록 한다. 상기 액체는 상부 챔버로부터 하부 챔버 또는 채널로 이송되며, 그 이동 경로는 유체 이송 제어 수단, 예를 들면, 챔버와 챔버 사이에 구비된 밸브 및 그 밸브 제어 수단에 의하여 제어될 수 있다. 상기 기판의 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다. 상기 기판은 다양한 모양, 예를 들면, 원형, 사각형 등의 모양을 가질 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치에 있어서, 상기 액체 저장 챔버는 상기 기판에 형성되어 있고 액체 시료가 저장되며, 밀봉되어 있다. 여기서 "밀봉"이란 액체 시료가 도입되어 외부, 예를 들면 외부 공기 또는 기체와 실질적으로 접촉하지 않는 상태로 놓여지는 것을 말한다. 이러한 밀봉 상태는 하기와 같은 밸브에 의하여 개방될 수 있다. 상기 액체 저장 챔버는 별도의 시료 입구를 포함하고 있지 않아 상기 액체 시료는 일회적으로 상기 챔버 내에 도입되어, 밀봉된 것일 수 있다. 상기 액체 시료는 상기 미세유동장치를 사용하고자 하는 분석 반응에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 액체 시료는 버퍼, 세척액, 반응물, 검출 시약 등이 될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 액체 저장 챔버는 밸브의 개방에 의하여 공기를 통과시킬 수 있는 구조물 또는 다른 챔버에 유체 소통가능하게 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치에 있어서, 상기 구조물은 밸브의 개방에 의하여 공기를 통과시킬 수 있는 출구를 가지고 있고, 상기 액체 저장 챔버에 연결되어 있다. 상기 구조물은 챔버 또는 채널 형태일 수 있다. 상기 기판에 설치되는 다른 챔버 또는 채널의 크기 또는 위치에 따라, 상기 구조물은 다양한 위치에 다양한 크기로 설치될 수 있다. 상기 구조물이 챔버의 형태인 경우, 상기 챔버와 상기 액체 저장 챔버는 유체 소통가능하게, 예를 들면, 채널에 의하여 연결된다. 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버의 상부 또는 측면에 위치할 수 있다. 상기 상부 및 측면이라는 기판의 회전 중심을 기준으로 회전 중심에 가까이 위치 또는 동일한 거리의 다른 지점을 의미한다. 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버 중의 액체 시료가 다른 챔버 또는 채널로 이송되는 것을 제어하는 기능을 할 수 있다. 이러한 기능은 상기 구조물에 설치되는 밸브에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 공기를 통과시킬 수 있는 출구는 상기 미세 유동 장치의 적용 분야에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치에 있어서, 상기 밸브는 상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있다. 상기 밸브는 상기 구조물을 밀봉하거나 개방하여, 공기 또는 기체가 상기 액체 저장 챔버로 유입되도록 하여, 상기 액체 저장 챔버 중의 액체가 이송될 수 있도록 한다. 상기 밸브 물질은 실질적으로 공기와 같은 기체에 불투과성이다. 상기 밸브는 미세유동장치에 사용되는 알려진 밸브가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 밸브는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용할 수 있다. 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질 또는 열가소성 수지일 수 있다. 상기 상전이 물질은 예를 들면, 왁스 또는 겔일 수 있다. 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열 입자를 포함할 수 있다. 상기 미세 발열 입자는 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및 HfO2 로 이루어지는 금속 산화물, 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead) 일 수 있다. 상기 미세 발열 입자는 상기 채널의 크기에 따라 다양할 수 있으나, 직경이 1 nm 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치는 상기 구조물의 밀봉을 해제하는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉해제 수단은 상기 구조물에 구비된 밸브의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 밀봉 해제 수단은 레이저 또는 전자 빔 (radiation beam)일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치는, 상기 액체 저장 챔버에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버에 저장된 액체 시료를 수용하는 서브 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 서브챔버는 상기 액체 저장 챔버의 하부에 위치할 수 있다. 상기 하부는 기판의 회전 중심을 기준으로 멀리 위치하는 것을 의미한다. 상기 서브 챔버는 동일하거나 서로 다른 모양의 챔버가 하나 이상인 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 서브 챔버는 상기 액체 저장 챔버의 하부에 위치하는 동일한 2개의 챔버일 수 있다. 상기 서브 챔버는 상기 액체 저장 챔버에 유체 소통가능하게, 예를 들면, 밸브가 구비된 채널에 의하여 연결될 수 있다. 상기 액체 저장 챔버에 저장된 상기 액체 시료는 상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 구비된 밸브 및 상기 구조물에 구비된 밸브를 밸브 밀봉해제 수단에 의하여 개방시키고, 상기 기판을 회전 수단에 의하여 회전시켜 상기 액체에 회전력을 인가함으로써, 상기 서브 챔버로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치는, 상기 장치에 설치되는 다양한 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다. 상기 제어 수단에는 예를 들면, 전극판, 전자석, 각종 회로 패턴을 포함한 전자회로 및 이를 포함하는 집적회로가 포함될 수 있다. 이러한 제어 수단에 의하여 상기 밸브는 액체 시료를 이동시키고자 하는 경로로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구체예는, 원심력으로 구동되는 기판; 상기 기판에 형성되고, 액체가 저장되며, 밀봉된 액체 저장 챔버; 공기가 통할 수 있는 출구를 가지고, 상기 액체 저장 챔버에 연결되는 구조물; 상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있는 밸브; 상기 액체 저장 챔버에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버에 저장된 액체 시료를 수용하기 위한 서브 챔버; 및 상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 형성되는 밸브;를 포함하는 미세 유동 장치 내의 상기 액체 시료를 이송하는 방법으로서, 상기 밸브들을 개방하고, 원심력을 가하여 상기 액체 시료를 상기 액체 저장 챔버로부터 상기 서브 챔버로 이송하는 단계; 를 포함하는 액체 이송 방법을 제공한다.
본 발명의 구체예에 따른 방법은, 상기 밸브들을 개방하고, 상기 미세 유동 장치에 원심력을 가하여 상기 액체 시료를 상기 액체 저장 챔버로부터 상기 서브 챔버로 이송하는 단계를 포함한다. 상기 미세 유동 장치에 대하여는 하기하는 바와 같다. 상기 밸브의 개방은 사용되는 밸브의 종류에 따라 다른 밸브 밀봉 해제 수단에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 밸브 개방은 예를 들면, 상기 밸브가 에너지, 예를 들면 열 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질의 상 변이에 의하여 이 루어지는 것일 수 있으며, 이 경우 상기 밸브 밀봉의 해제는 레이저 또는 전자 빔의 조사에 이루어질 수 있다. 상기 밸브들이 개방은 상기 원심력이 인가되는 동안에 개방되어 있기만 하면, 그 순서에는 제한이 없다. 예를 들면, 상기 구조물에 구비된 밸브를 먼저 열고, 그 후 상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 형성되는 밸브를 여는 것일 수 있다. 상기 원심력은 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치의 기판에 구비된 회전 수단에 의하여 상기 기판을 회전시킴으로써 얻어질 수 있다. 이러한 회전력은 상기 액체 저장 챔버 중의 액체 시료에 원심력을 가하여, 상기 액체 저장 챔버로부터 상기 서브 챔버로 액체를 이송시키는 구동력으로 작용한다. 상기 회전은 시계방향 또는 반시계 방향일 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법은 상기 밸브들을 개방에 의하여, 액체 시료의 이송이 제어되므로, 액체 시료가 액체 시료 저장 챔버에 내에서 증발에 의하여 소실되거나 변실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 시료의 이송 경로를 적절하게 선택할 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법의 상기 미세유동장치에 있어서, 상기 기판은 원심력으로 구동되는 것이다. 상기 원심력은 회전축(rotational axis)을 중심으로 상기 기판을 회전시킴으로서 얻어지는 것일 수 있다. 상기 기판은 회전 축을 중심으로 기판을 회전시키기 수단 및/또는 상기 회전 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다. 이러한 회전 수단은 알려져 있으며, 예를 들면, 모터 또는 서보모터 등일 수 있다. 상기 회전에 의하여 상기 회전 중심으로부터 가까운 상부로부터 먼 쪽의 하부 방향으로 액체, 예를 들면, 분석 대상이 되는 시료, 또는 분석에 사용되 는 시약에 대하여 원심력을 가하여, 상부로부터 하부로 이동시킬 수 있도록 한다. 상기 액체는 상부 챔버로부터 하부 챔버 또는 채널로 이송되며, 그 이동 경로는 유체 이송 제어 수단, 예를 들면, 챔버와 챔버 사이에 구비된 밸브 및 그 밸브 제어 수단에 의하여 제어될 수 있다. 상기 기판의 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다. 상기 기판은 다양한 모양, 예를 들면, 원형, 사각형 등의 모양을 가질 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구체예에 따른 방법의 상기 미세유동장치에 있어서, 상기 액체 저장 챔버는 상기 기판에 형성되어 있고 액체 시료가 저장되며, 밀봉되어 있다. 여기서 "밀봉"이란 액체 시료가 도입되어 외부, 예를 들면 외부 공기 또는 기체와 실질적으로 접촉하지 않는 상태로 놓여지는 것을 말한다. 이러한 밀봉 상태는 하기하는 바와 같은 밸브에 의하여 개방될 수 있다. 상기 액체 저장 챔버는 별도의 시료 입구를 포함하고 있지 않아 상기 액체 시료는 일회적으로 상기 챔버 내에 도입되어, 밀봉된 것일 수 있다. 상기 액체 시료는 상기 미세유동장치를 사용하고자 하는 분석 반응에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 액체 시료는, 버퍼, 세척액, 반응물, 검출 시약 등이 될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 액체 저장 챔버는 밸브의 개방에 의하여 공기를 통과시킬 수 있는 구조물 또는 다른 챔버에 유체 소통가능하게 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법의 상기 미세유동장치에 있어서, 상기 구조물은 밸브의 개방에 의하여 공기를 통과시킬 수 있는 출구를 가지고 있고 상기 액체 저장 챔버에 연결되어 있다. 상기 구조물은 챔버 또는 채널 형태일 수 있다. 상기 기판에 설치되는 다른 챔버 또는 채널의 크기 또는 위치에 따라, 상기 구조물은 다양한 위치에 다양한 크기로 설치될 수 있다. 상기 구조물이 챔버의 형태인 경우, 상기 챔버와 상기 액체 저장 챔버는 유체 소통가능하게, 예를 들면, 채널에 의하여 연결된다. 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버의 상부 또는 측면에 위치할 수 있다. 상기 상부 및 측면이라는 기판의 회전 중심을 기준으로 회전 중심에 가까이 위치 또는 동일한 거리의 다른 지점을 의미한다. 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버 중의 액체 시료가 다른 챔버 또는 채널로 이송되는 것을 제어하는 기능을 할 수 있다. 이러한 기능은 상기 구조물에 설치되는 밸브에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 공기를 통과시킬 수 있는 출구는 상기 미세 유동 장치의 적용 분야에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법의 상기 미세유동장치에 있어서, 상기 밸브는 상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있다. 상기 밸브는 상기 구조물을 밀봉하거나 개방하여, 공기 또는 기체가 상기 액체 저장 챔버로 유입되도록 하여, 상기 액체 저장 챔버 중의 액체가 이송될 수 있도록 한다. 상기 밸브 물질은 실질적으로 공기와 같은 기체에 불투과성이다. 상기 밸브는 미세유동장치에 사용되는 알려진 밸브가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 밸브는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용할 수 있다. 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질 또는 열가소성 수지일 수 있다. 상기 상전이 물질은 예를 들면, 왁스 또는 겔일 수 있다. 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열 입자를 포함할 수 있다. 상 기 미세 발열 입자는 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및 HfO2 로 이루어지는 금속 산화물, 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead) 일 수 있다. 상기 미세 발열 입자는 상기 채널의 크기에 따라 다양할 수 있으나, 직경이 1 nm 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 구체예에 따른 방법에 상기 미세유동장치는 상기 구조물의 밀봉을 해제하는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉해제 수단은 상기 구조물에 구비된 밸브의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 밀봉 해제 수단은 레이저 또는 전자 빔 (radiation beam)일 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법에 상기 미세유동장치는, 상기 액체 저장 챔버에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버에 저장된 액체 시료를 수용하는 서브 챔버를 포함한다. 상기 서브챔버는 상기 액체 저장 챔버의 하부에 위치할 수 있다. 상기 하부는 기판의 회전 중심을 기준으로 멀리 위치하는 것을 의미한다. 상기 서브 챔버는 동일하거나 서로 다른 모양의 챔버가 하나 이상인 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 서브 챔버는 상기 액체 저장 챔버의 하부에 위치하는 동일한 2개의 챔버일 수 있다. 상기 서브 챔버는 상기 액체 저장 챔버에 유체 소통가능하게, 예를 들면 밸브가 구비된 채널에 의하여 연결될 수 있다. 상기 액체 저장 챔버에 저장된 상기 액체 시료는 상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 구비된 밸브 및 상기 구조물에 구비된 밸브를 밸브 밀봉해제 수단에 의하여 개방시키고, 상기 기판을 회전 수단에 의하여 회전시켜 상기 액체에 회전력을 인가함으로써, 상기 서브 챔버로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법에 상기 미세유동장치는, 상기 장치에 설치되는 다양한 밸브의 개폐를 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다. 상기 제어 수단에는 예를 들면, 전극판, 전자석, 각종 회로 패턴을 포함한 전자회로 및 이를 포함하는 집적회로가 포함될 수 있다. 이러한 제어 수단에 의하여 상기 밸브는, 액체 시료를 이동시키고자 하는 경로로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 장치에 의하면, 액체 시료를 변화 없이 안정되게 저장할 수 있고, 효율적으로 이송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구체예에 따른 방법에 의하면, 액체 시료를 효율적으로 이송할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 공기 출구를 구비하는 구조물을 포함하는 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 따르면, 원심력으로 구동되는 기판 (도시되지 않음) 내에 형성되고, 액체 시료(1)가 저장되며, 밀봉된 액체 저장 챔버(2) 및 공기가 통과할 수 있는 출구(6a)를 가지고 있고 상기 액체 저장 챔버에 연결된 구조물(7); 상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉하는 밸브(9)를 포함하고, 상기 액체 저장 챔버(2)에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버(2)에 저장된 액체 시료(1)를 수용하기 위한 서브 챔 버(3); 및 상기 액체 저장 챔버(2)와 상기 서브 챔버(3) 사이에 형성되는 밸브(5)를 포함하는, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치가 개시되어 있다. 상기 구조물(7)은 채널 형태(8)를 통하여 상기 액체 저장 챔버(2)에 유체 소통가능하게 연결되어 있다. 도 1에 따르면, 상기 구조물은 밸브가 구비된 채널에 의하여 연결된 챔버(7)의 형태를 가지고 있으나, 단순히 밸브가 구비된 채널에 의하여 연결될 수도 있다. 또한, 도 1에 따르면, 상기 서브 챔버는 밸브가 구배된 채널(4)을 통하여 상기 액체 저장 챔버에 유체 소통가능하게 연결되어 있고, 공기 출구(6b)가 구비되어 있다. 도 1에 있어서, 상기 장치는 공구 출구(6a)가 구비된 챔버(7)가 밸브가 구비된 채널(8)을 통하여 상기 액체 저장 챔버(2)에 유체 소통가능하게 연결되어 있으므로, 상기 밸브의 개폐에 의하여, 상기 액체 저장 챔버 중의 액체 시료를 이송할 수 있으며, 시료를 손실 없이 저장할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 기판에는 기판을 회전시키기 위한 회전수단, 예를 들면, 모터 또는 서보모터 등이 구비될 수 있다.
또한, 밸브(5,9)는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용할 수 있다. 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질 또는 열가소성 수지일 수 있다. 상기 상전이 물질은 왁스 또는 겔일 수 있다. 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열 입자를 포함할 수 있다. 상기 미세 발열 입자는 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및 HfO2 로 이루어지는 금속 산화물, 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead) 일 수 있다. 상기 미세 발열 입자는 상기 채널의 크기에 따라 다양할 수 있으나, 바람직하게는 직경이 1 nm 내지 100 ㎛ 이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치 내에서 액체 시료가 이송되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2에 따르면, 상기 미세 유동 장치가 형성된 기판에 원심력을 적용하고, 상기 밸브(5,9)를 개방하면 상기 액체 시료(1)는 상기 액체 저장 챔버(2)로부터 상기 서브 챔버(3)로 이송된다. 상기 밸브(5,9)의 개방 순서는 한정되지는 않는다.
도 3은 공기 출구를 구비하는 구조물이 액체 저장 챔버의 측면에 배치된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 3에 따르면, 공구 출구 (6a)가 구비된 상기 구조물(7)은 상기 액체 저장 챔버(2)의 측면에 밸브(9)가 구비된 채널(8)에 의하여 유체 소통가능하게 연결되어 있다. 상기 구조물(7)이 상기 액체 저장 챔버(2)의 측면에 위치함으로써, 상기 미세유동장치가 구현되는 기판의 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 상기 미세유동장치의 무게를 감소시킬 수 있다.
도 4는 2 이상의 서브 챔버가 구비된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 4에 따르면, 2이상의 서브 챔버(3)가 상기 액체 저장 챔버(2)에 채널(4)을 통하여 연결되고, 상기 액체 저장 챔버(2)와 서브 챔버(3) 사이의 채널에는 밸브(5)가 구비되어 있고, 상기 서브 챔버(3)는 상기 액체 저장 챔버(2)의 하부에 위치한다.
도 5는 원심력으로 구동되는 기판에 형성된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 5에 따르면, 상기 미세 유동 장치는 디스크 형상을 갖는 기판에 액체 저장 챔버(2), 상기 액체 저장 챔버(2)에 밸브(9)가 구비된 채널(8)에 의하여 유체 소통가능하게 연결되어 있고 공기 출구(6a)가 구비된 구조물(7), 및, 상기 액체 저장 챔버(2)에 밸브(5)가 구비된 채널(4)에 의하여 연결되어 있고 공기 출구(6b)를 구비한 하나의 서브 챔버(3)가 형성되어 있으며, 상기 기판의 회전 수단이 상기 기판의 상기 회전 수단 결합 부위(10)에 결합되어 있다. 상기 회전 수단은 상기 기판을 예를 들면, 반시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 이러한 회전에 의하여 발생한 회전력은 상기 액체 저장 챔버(2) 중의 액체에 작용하여, 상기 액체가 서브챔버(3)로 이송될 수 있도록 하는 구동력으로 작용한다. 상기 각 서브 챔버(3)는 각각의 밸브를 포함할 수도 있다. 도 5에 따르면, 공기 출구(6a) 및 밸브(9)가 구비된 채널(8)이 구비되어 있고, 상기 밸브(9)가 구비된 채널(8)을 통하여 상기 액체 저장 챔버(2)에 유체 소통가능하게 연결되어 있는 상기 구조물(7)에 의하여, 상기 액체 저장 챔버 중의 액체를 효율적으로 저장하고 이송할 수 있다.
도 1은 공기 출구를 구비하는 구조물을 포함하는 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치 내에서 액체 시료가 이송되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 공기 출구를 구비하는 구조물이 액체 저장 챔버의 측면에 배치된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 2 이상의 서브 챔버가 구비된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 원심력으로 구동되는 기판에 형성된, 본 발명의 일 구체예에 따른 미세 유동 장치를 나타내는 도면이다.
< 도면 부호의 간단한 설명 >
1: 액체 시료
2: 액체 저장 챔버
3: 서브 챔버
4: 액체 저장 챔버와 서브 챔버의 연결 채널
5: 액체 저장 챔버의 개폐 밸브
6a: 구조물의 공기 출구
6b: 서브 챔버의 공기 출구
7: 공기 출구 및 밸브를 구비하는 구조물
8: 구조물과 액체 저장 챔버의 연결 채널
9: 구조물의 개폐 밸브
10: 회전 수단 결합 부위
Claims (14)
- 원심력으로 구동되는 기판;상기 기판에 형성되고, 액체 시료가 저장되며, 밀봉된 액체 저장 챔버;공기가 통과할 수 있는 출구를 가지고 있고 상기 액체 저장 챔버에 연결되는 구조물; 및상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있는 밸브;를 포함하는 미세 유동 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물은 채널 또는 챔버 형태인 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 액체 저장 챔버에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버에 저장된 액체 시료를 수용하기 위한 서브 챔버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 형성되는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버의 상부 또는 측면에 형 성되는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 밸브는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용하는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질 또는 열가소성 수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유동 장치.
- 원심력으로 구동되는 기판;상기 기판에 형성되고, 액체가 저장되며, 밀봉된 액체 저장 챔버;공기가 통과할 수 있는 출구를 가지고 있고 상기 액체 저장 챔버에 연결되는 구조물;상기 구조물에 구비되어 상기 구조물을 밀봉할 수 있는 밸브;상기 액체 저장 챔버에 연결되고, 상기 액체 저장 챔버에 저장된 액체 시료를 수용하기 위한 서브 챔버; 및상기 액체 저장 챔버와 상기 서브 챔버 사이에 형성되는 밸브;를 포함하는 미세 유동 장치 내의 상기 액체 시료를 이송하는 방법으로서,상기 밸브들을 개방하고, 원심력을 가하여 상기 액체 시료를 상기 액체 저장 챔버로부터 상기 서브 챔버로 이송하는 단계;를 포함하는 액체 이송 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 구조물은 채널 또는 챔버 형태인 것을 특징으로 하는 액체 이송 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 구조물은 상기 액체 저장 챔버의 상부 또는 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 밸브는 전자기파 에너지에 의하여 열리는 물질을 밸브물질로서 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 밸브물질은 에너지에 의하여 상이 변화되는 상전이 물질 또는 열가소성 수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 액체 이송 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 밸브물질은 상기 상전이 물질에 분산되고 전자기파의 에너지를 흡수하여 발열하는 미세 발열 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 방법.
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