KR20100034311A - 미세유동장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 미세유동장치는 시료 챔버와 연결되어 시료를 공급받는 제1시료분배유닛과, 제1시료분배유닛과 연결되어 시료의 이송통로를 형성하는 시료이송부와, 제1시료분배유닛을 채운 후 시료이송부를 통하여 이동되는 시료를 공급받는 제2시료분배유닛을 구비한다. 시료이송부는 제1시료분배유닛과 연결되는 제1연결부와, 미세유동장치의 회전중심으로부터 반경방향의 거리가 제1연결부의 회전중심으로부터 반경방향으로의 거리보다 먼 제2연결부를 구비한다.

Description

미세유동장치{Microfluidic device}
시료와 시약과의 반응을 이용하여 시료의 성분을 분석하기 위한 것으로서, 유체가 흐르는 미세유동구조물이 마련된 미세유동장치가 개시된다..
환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 분야 등 다양한 응용 분야에서 시료를 분석하는 다양한 방법들이 개발되어 있으나, 기존의 검사방법은 많은 수작업과 다양한 장비들을 필요로 한다. 정해진 프로토콜(protocol)에 의한 검사를 수행하기 위하여, 숙련된 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행해야 하며, 이러한 검사 방법은 검사결과의 오류를 유발하는 중요한 원인이 된다.
검사를 신속히 수행하기 위해서는 숙련된 임상병리사가 필요하다. 숙련된 임상병리사라 하더라도 여러 가지 검사를 동시에 수행하는 데는 많은 어려움이 따른다. 그러나, 응급 환자에 대한 진단에 있어서, 빠른 검사 결과는 빠른 응급조치를 위해 대단히 중요하다. 따라서, 상황에 따라 필요한 여러 가지 병리학적 검사를 동시에, 그리고 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 장치가 요구된다.
기존의 병리학적 검사의 경우에도 크고 고가인 자동화 장비가 사용되며, 상 대적으로 많은 양의 혈액 등의 검사물질이 요구된다. 시간도 많이 걸려서 환자로부터 검사물질을 채취한 후, 짧게는 2~3일에서 길게는 1~2주 후에나 결과를 받아 보게 된다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 필요에 따라서 한 명 또는 소수의 환자로부터 채취한 검사물질을 신속하게 분석할 수 있는 소형화되고 자동화된 장비가 개발되어 있다. 일 예로서, 디스크형의 미세유동장치에 혈액을 주입하고 이 미세유동장치를 회전시키면 원심력에 의하여 혈청 분리가 일어난다. 분리된 혈청을 일정액의 희석액과 혼합하여 역시 디스크형 미세유동장치 내의 다수의 반응 챔버로 이동시킨다. 다수의 반응 챔버에는 혈액 검사 항목별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있어, 혈청과 반응하여 소정의 색상을 내게 된다. 이 색상의 변화를 검출함으로써 혈액 분석을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 하나의 시료챔버로 주입된 시료를 이용하여 복수의 분석유닛에서 시료분석을 수행할 수 있는 미세유동장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치는, 회전중심을 가지는 미세유동장치에 있어서, 시료가 수용되는 시료 챔버; 상기 시료 챔버와 연결되어 시료를 공급받는 제1시료분배유닛; 상기 제1시료분배유닛과 연결되어 시료의 이송통로를 형성하는 것으로서, 상기 제1시료분배유닛과 연결되는 제1연결부와, 상기 회전중심으로부터 반경방향의 거리가 상기 제1연결부의 상기 회전중심으로부터 상기 반경방향으로의 거리보다 먼 제2연결부를 구비하는 시료이송부; 상기 제2연결부에 연결되어, 상기 제1시료분배유닛을 채운 후 상기 시료이송부를 통하여 이동되는 시료를 공급받는 제2시료분배유닛; 상기 제1, 제2시료분배유닛과 각각 연결되어 상기 시료의 성분을 분석하는 제1, 제2분석유닛;을 포함한다.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 복수의 상기 제2연결부와, 상기 제2연결부를 통하여 시료를 공급받는 복수의 상기 제2시료분배유닛과, 상기 제2시료분배유닛과 연결되는 복수의 상기 제2분석유닛을 구비하며, 상기 복수의 제2연결부의 상기 회전중심으로부터 반경방향의 거리는 상기 제1연결부로부터 멀어질수록 멀어질 수 있다.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 상기 시료이송부의 가장 말단에 연결 되는 상기 제2시료분배유닛과 연결되며, 과잉 시료가 수용되는 과잉시료챔버;를 더 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제1, 제2시료분배유닛은 시료의 양을 미터링하기 위한 용적을 가질 수 있다. 상기 제1, 제2시료분배유닛 중 적어도 하나는 그 용적이 다를 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제1, 제2시료분배유닛 중 적어도 하나는 원심분리에 의하여 시료의 상청액이 수용되는 상청액 수집부와, 질량이 큰 침강물이 수용되는 침강물 수집부를 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제1, 제2분석유닛은, 상기 시료를 희석시키기 위한 희석액이 수용되는 희석액챔버; 시료 희석액과의 시약과의 반응이 일어나는 반응챔버;를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제1, 제2분석유닛은, 시료를 서로 다른 희석배율로 희석시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치는, 시료챔버; 상기 시료의 성분을 분석하는 복수의 분석유닛; 상기 시료 챔버로부터 시료를 공급받아 상기 복수의 분석유닛으로 공급하는 복수의 시료분배유닛; 상기 복수의 시료분배유닛 사이에 위치되어 인접되는 시료 분배유닛들을 서로 연결하여 상기 시료의 이동 통로를 형성하는 시료이송부;를 포함하며, 상기 복수의 시료분배유닛 중 상기 시료챔버에 가장 가까운 것은 상기 시료챔버와 직접 연결되어, 시료가 상기 복수의 시료분배유닛을 순차로 채운다.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는 회전중심을 가지며, 상기 복수의 시료분배유닛들은 원주방향으로 배열될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 시료분배유닛들은 각각 상기 시료이송부와 연결되는 연결부를 가지며, 상기 연결부들은 상기 시료 챔버로부터 멀어질수록 상기 회전중심으로부터 반경방향으로 먼 위치에 위치된다.
일 실시예로서, 상기 미세유동장치는, 상기 시료 이송부의 가장 말단부에 위치되는 시료분배유닛과 연결되며, 과잉 시료가 수용되는 과잉시료챔버;를 더 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 시료분배유닛은 시료의 양을 미터링하기 위한 용적을 가질 수 있다. 상기 복수의 시료분배유닛 중 적어도 하나는 그 용적이 다를 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 시료분배유닛 중 적어도 하나는 원심분리에 의하여 시료의 상청액이 수용되는 상청액 수집부와, 질량이 큰 침강물이 수용되는 침강물 수집부를 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 분석유닛은, 상기 시료를 희석시키기 위한 희석액이 수용되는 희석액챔버; 시료 희석액과의 시약과의 반응이 일어나는 반응챔버;를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 분석유닛은, 시료를 서로 다른 희석배율로 희석시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 시료챔버로부터 복수의 시료분배유닛으로 시료를 분배함으로써 시료를 검사자가 각 시료분배유닛으로 여러번에 나누어 주입하는 불편함을 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 미세유동장치의 일 실시예이다. 본 실시예에 따르면, 미세유동장치는 회전 가능한(예컨대, 디스크 형상의) 플랫폼(100)과, 이 플랫폼(100) 내에 유체가 수용될 수 있는 공간이나 흐를 수 있는 유로를 제공하는 미세유동 구조물들을 포함한다. 플랫폼(100)은 그 회전중심(C)을 축으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 미세유동장치는 후술하는 분석장치의 회전구동부(도 5: 510)에 장착되어 회전될 수 있다. 이 경우에, 플랫폼(100) 내에 배치된 구조물 내에서는 플랫폼(100)의 회전에 따른 원심력의 작용에 의해 시료의 이동, 혼합 등이 이루어진다.
플랫폼(100)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 가지는 소재이면 족하다. 플랫폼(100)은 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 플랫폼(100) 내부에 공간과 통로를 제공할 수 있다. 판과 판의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 플랫폼(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하판과 상 판을 포함하는 2-판 구조일 수 있다. 또한 플랫폼(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하판과 상판) 사이에 유체가 수용될 수 있는 공간과 유체가 흐를 수 있는 유로를 정의하기 위한 구획판이 마련된 구조일 수도 있다. 이외에도 플랫폼(100)은 다양한 형태를 가질 수 있다.
플랫폼(100) 내에 배치된 미세유동 구조물들에 대하여 설명한다. 플랫폼(100)의 회전중심(C)에 반경방향으로 가까운 쪽을 안쪽이라 하고, 회전중심(C)으로부터 반경방향으로 먼 쪽을 바깥쪽이라 한다. 플랫폼(100)의 가장 안쪽에 시료 챔버(10)가 마련된다. 시료 챔버(10)에는 시료가 수용된다. 시료 챔버(10)에는 시료를 주입하기 위한 주입구(11)가 마련될 수 있다. 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)은 시료 챔버(10)로부터 시료를 공급받아 제1, 제2분석유닛(101)(102)으로 공급하기 위한 것이다. 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)은 예를 들면, 검사에 필요한 정량의 시료를 계량하기 위한 소정의 용적을 가질 수 있다. 시료 챔버(10)로부터 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)으로 시료를 이송시키는데에는 플랫폼(100)의 회전에 의한 원심력이 이용되므로, 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)은 시료 챔버(10)보다 바깥쪽에 위치된다. 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)은 원주방향으로 배열될 수 있다.
제1, 제2시료분배유닛(31)(32) 중 적어도 하나는 시료를 원심분리할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1시료분배유닛(31)이 플랫폼(100)의 회전을 이용하여 시료(예를 들면, 혈액)를 상청액과 침강물로 분리하는 원심분리기로서의 작용을 할 수 있다. 원심분리를 위한 제1시료분배유닛(31)은 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 그 일 예가 도 1 및 도 4에 도시되어 있다. 제1시료분배유닛(31)은 반 경방향으로 바깥쪽으로 연장된 채널 형상의 상청액 수집부(311)와, 상청액 수집부(311)의 말단에 위치되어 비중이 큰 침강물을 수집할 수 있는 공간을 제공하는 침강물 수집부(312)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 원심분리를 요하는 검사항목과 원심분리를 요하지 않는 검사항목을 하나의 미세유동장치를 이용하여 검사할 수 있다.
제1시료분배유닛(31)은 시료챔버(10)와 직접 연결되어 시료를 공급받는다. 제2시료분배유닛(32)은 시료이송부(20)에 의하여 제1시료분배유닛(31)과 연결된다. 이에 의하여 시료는 시료챔버(10)로부터 제1시료분배유닛(31)으로 공급되어 제1시료분배유닛(31)을 채운 후에, 시료이송부(20)를 통하여 다시 제2시료분배유닛(32)을 채우게 된다.
시료이송부(20)는 시료의 이동통로를 형성한다. 시료이송부(20)는 제1시료분배유닛(31)과 연결되는 제1연결부(21)와, 제2시료분배유닛(32)과 연결되는 제2연결부(22)를 구비한다. 제1, 제2연결부(21)(22)는 시료이송부(20)의 바깥쪽 벽(25)에 마련될 수 있다. 제2연결부(22)의 회전중심(C)으로부터 반경방향의 거리는 제1연결부(21)의 회전중심(C)으로부터 반경방향으로의 거리보다 멀다. 일 예로서, 도 4에서 R1 < R2이다. 또, 제1, 제2연결부(21)(22) 사이의 바깥쪽 벽(25)의 곡률반경(R)은 R1 이상이며, 제1연결부(21)에서 제2연결부(22) 쪽으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 미세유동장치가 회전되면, 그 원심력에 의하여 시료가 제1시료분배유닛(31)으로 이동되어 제1시료분배유닛(31)을 채운 후에, 시료이송부(20)로 이동된다. 그런 다음, 원심력에 의하여 시료이송부(20)의 바깥쪽 벽(25) 을 따라 흘러서 제2연결부(22)를 통하여 제2시료분배유닛(32)으로 이동된다.
상기한 바와 같이, 하나의 시료챔버로부터 시료를 분배받는 복수의 시료분배유닛을 구비함으로써 복수의 시료분배유닛마다 각각 시료를 주입하는 번거로움을 덜 수 있다.
본 실시예의 미세유동장치는 과잉시료챔버(40)를 더 구비할 수 있다. 과잉시료챔버(40)는 채널(41)에 의하여 제2시료분배유닛(32)과 연결된다. 제2시료분배유닛(32)을 채운 후 남은 과잉시료는 채널(41)을 통하여 과잉시료챔버(40)로 이동되어 수용된다.
제1, 제2분석유닛(101)(102)은 서로 다른 희석비율을 요하는 검사항목을 검사하기 위한 유닛일 수 있다. 일 예로서, 혈액 검사 항목 중에서 ALB(Albumin), ALP(Alanine Phosphatase), AMY(Amylase), BUN(Urea Nitrogen), Ca++(calcium), CHOL(Total Cholesterol), Cl-(Chloide), CRE(Creatinine), GLU(Glucose), HDL(High-Density Lipoprotein cholesterol), K+(Potassium), LD(Lactate Dehydrogenase), Na+(Sodium), T-BIL(Total Bilirubin), TP(Total Protein), TRIG(Triglycerides), UA(Uric Acid)은 혈청:희석액 = 1:100의 희석비율을 요한다. 또, ALT(alanine aminotransferase), AST(aspartate aminotransferase), CK(Creatin Kinase), D-BIL(Direct Bilirubin), GGT(Gamma Glutamyl Transferase)은 혈청:희석액 = 1:20의 희석비율을 요한다. 따라서, 제1분석유닛(101)은 혈청:희석액 = 1:100의 희석비율을 요하는 검사항목들을 검사하기 위한 유닛일 수 있으며, 제2분석유닛(102)은 혈청:희석액 = 1:20의 희석비율을 요하는 검사항목들을 검사하 기 위한 유닛일 수 있다.
물론, 제1, 제2분석유닛(101)(102)은 동일한 희석비율을 가지는 검사항목들을 검사하기 위한 것일 수도 있다. 또, 제1분석유닛(101)은 원심분리를 요하는 검사항목을 검사하기 위한것일 수 있으며, 제2분석유닛(102)은 원심분리를 요하지 않는 검사항목을 검사하기 위한 것일 수 있다. 제1, 제2분석유닛(101)(102)은 실질적으로는 그 구성이 동일하므로, 이하에서는 제1분석유닛(101)의 상세한 구성을 설명한다.
상청액 수집부(311)의 일 측에는 수집된 상청액(예를 들면, 시료로서 혈액을 사용하는 경우에는 혈청)을 다음 단계의 구조물로 분배하는 시료 분배 채널(314)이 배치된다. 시료 분배 채널(314)은 밸브(313)를 통해 상청액 수집부(311)와 연결된다. 시료 분배 채널(314)이 연결되는 위치는 분배할 시료의 양에 따라 달라질 수 있다. 즉, 분배되는 시료의 양은 상청액 수집부(312) 중에서 밸브(313)를 기준으로 하여 회전중심(C)에 가까운 부분의 부피에 의존된다. 엄밀하게는 후술하는 바와 같이 계량 챔버(50)가 더 구비되는 경우에는 계량 챔버(50)의 용적에 의존된다.
밸브(313)로는 다양한 형태의 미세유동 밸브가 채용될 수 있다. 모세관 밸브와 같이 일정 이상의 압력이 걸리면 수동적으로 개방되는 밸브가 채용될 수도 있고, 작동 신호에 의해 외부로부터 동력 또는 에너지를 받아 능동적으로 작동하는 밸브가 채용될 수도 있다.
밸브(313)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 유체가 흐를 수 없도록 채널(314)을 폐쇄하고 있는, 소위 폐쇄된 밸브(normally closed valve)이다.
밸브물질로서는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등의 열 가소성 수지가 채용될 수 있다.
또, 밸브물질로서, 상온에서 고체 상태인 상전이 물질이 채용될 수 있다. 상전이 물질은 채널(314) 내에 용융된 상태로 주입되며, 응고됨으로써 채널(314)을 막는다. 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다. 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다.
상전이 물질에는 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자가 분산될 수 있다. 미세 발열입자는 대략 0.1 mm 깊이와 1 mm 폭을 갖는 미세한 채널(314)을 자유롭게 통과할 수 있게 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 갖는다. 미세 발열입자는 예컨대 레이저광 등에 의하여 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이 러한 성질을 갖도록 미세 발열입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 미세 발열입자는 Fe로 이루어진 코어와, Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 분자구조를 가질 수 있다. 미세 발열입자들은 캐리어 오일(carrrier oil)에 분산된 상태로 보관될 수 있다. 소수성 표면구조를 갖는 미세 발열입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성일 수 있다. 용융된 상전이 물질에 미세 발열입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합하고, 이 혼합물질을 채널(314)에 주입하고 응고시킴으로써 채널(314)을 막을 수 있다.
미세 발열입자는 위에서 예로 든 중합체(polymer) 입자에 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead)의 형태도 가능하다. 또한, 미세 발열입자는 예컨대, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는, HfO2 와 같은 미세 금속 산화물일 수 있다. 한편, 밸브(313)는 미세 발열입자를 반드시 포함하여야 하는 것은 아니며, 미세 발열입자 없이 상전이 물질만으로 이루어질 수도 있다. 플랫폼(100) 외부에서 투사된 전자기파가 밸브(313)에 조사될 수 있도록 플랫폼(100)의 적어도 일부는 투명하다.
채널(314)은 시료로부터 분리된 상청액을 수용하는 계량 챔버(50)와 연결된다. 계량 챔버(50)는 밸브(51)를 통하여 희석 챔버(60)와 연결된다. 밸브(51)로서는 상술한 밸브(313)와 동일한 형태의 미세유동 밸브가 채용될 수 있다.
희석 챔버(60)는 상청액과 희석액이 소정 비율로 혼합된 시료 희석액을 제공 하기 위한 것이다. 희석 챔버(60)에는 검사에 필요한 상청액과 희석액과의 희석비율을 감안하여 소정 양의 희석액(dilution buffer)이 수용된다. 계량 챔버(50)는 희석 비율을 고려하여 정해진 양의 시료를 수용할 수 있는 용적을 가지도록 설계될 수 있다. 밸브(51)가 폐쇄된 상태를 유지하는 한, 계량 챔버(50)의 용적을 초과하는 시료가 계량 챔버(50)로 유입될 수는 없다. 이에 의하여 정량의 상청액만을 희석 챔버(60)로 공급할 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이, 채널(314)과 상청액 수집부(311)와의 연결되는 위치를 정밀하게 설계함으로써, 계량 챔버(50) 없이 채널(314)과 희석 챔버(60)를 직접 연결할 수도 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다.
희석 챔버(60)의 바깥쪽에는 반응 챔버들(70)이 배치된다. 반응 챔버들(70)은 분배 채널(61)을 통하여 희석 챔버(60)와 연결된다. 분배 채널(61)을 통한 시료 희석액의 분배는 밸브(62)에 의하여 제어될 수 있다. 밸브(62)로서는 상술한 밸브(313)와 동일한 형태의 미세유동 밸브가 채용될 수 있다.
반응 챔버들(70)에는 시료 희석액와 각기 다른 종류의 반응을 일으키는 시약들이 각각 수용될 수 있다. 시약들은 미세유동장치의 제작 중에 플랫폼(100)을 이루는 상판과 하판을 접합하기 전에 주입될 수 있다. 또한, 반응 챔버들(70)은 밀폐형 반응 챔버가 아니라 벤트 및 주입구가 있는 반응 챔버라도 무방하며, 이 경우에 시약들은 검사를 수행하기 전에 반응챔버들(70)에 주입될 수 있다. 시약들은 액체상태 또는 동결건조된 고체상태일 수 있다.
예를 들면, 미세유동장치의 제작 중에 플랫폼(100)을 이루는 상판과 하판을 접합하기 전에 반응챔버들(70)에 액상의 시약을 주입하고, 동결건조프로그램에 의하여 이들을 동시에 동결건조할 수 있다. 그런 후에 상판과 하판을 접합함으로써 동결건조된 시약이 수용된 미세유동장치를 제공할 수 있다. 또한, 동결건조된 시약이 수용된 카트리지를 반응챔버들(70)에 주입할 수도 있다. 동결 건조된 시약은 액상의 시약에 필러와 계면활성제가 첨가되어 동결건조된 시약일 수 있다. 필러는 동결 건조된 시약이 다공질 구조를 가지도록 하여, 추후에 시료와 희석액이 혼합된 희석액이 반응챔버(70)로 투입되었을 때에 쉽게 용해될 수 있도록 하기 위한 것이다. 예를 들어, 필러는 BSA(bovine serum albumin), PEG(polyethylene glycol), 덱스트란(dextran), 마니톨(mannitol), 폴리 알코올(polyalcohol), 미요-이노시톨(myo-inositol), 시트릭 산(citric acid), EDTA2Na(ethylene diamine tetra acetic acid disodium salt), BRIJ-35(polyoxyethylene glycol dodecyl ether) 중에서 선택될 수 있다. 이들 필러 중에서 시약의 종류에 따라 하나 또는 둘 이상을 선택하여 첨가할 수 있다. 예를 들어, 계면활성제는 폴리에틸렌(polyoxyethylene), 라우릴 에테르(lauryl ether), 옥토옥시놀(octoxynol), 폴리에틸렌 알킬 알코올(polyethylene alkyl alcohol), 노닐페놀 폴리에틸렌 클리콜 에테르; 에틸렌 옥사이드(nonylphenol polyethylene glycol ether; ethylene oxid), 에톡실레이티드 크리데실 알코올(ethoxylated tridecyl alcohol), 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 포스페이트 소듐 염(polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate sodium salt), 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 중에서 선택될 수 있다. 이들 계면 활성제 중에서 시약의 종류에 따라 하나 또는 둘 이상을 선택하여 첨가할 수 있다.
참조부호 71은 시료 혼합액이 복수의 반응챔버들(70)에 모두 주입되었는지를 확인하기 위한 확인용챔버를 나타낸다. 확인용챔버(71)에는 시약이 수용되지 않는다. 확인용챔버(71)는 채널(61)의 말단에 마련된다. 시료 혼합액은 희석 챔버(60)에 가장 가까운 반응챔버(70)에 가장 먼저 채워지고 확인용챔버(71)에 가장 늦게 채워진다. 따라서, 확인용챔버(71)에 시료 혼합액이 채워졌는지를 확인하면 모든 반응챔버들(70)에 시료 혼합액이 채워졌는지를 알 수 있다.
상세히 설명하지는 않았지만, 미세유동장치에는 그 내부에 채워진 공기의 배출을 위한 에어벤트가 마련될 수 있다.
도 5은 미세유동장치를 이용한 분석기의 개략적 구성도이다. 도 5을 보면, 회전 구동부(510)는 시료를 미세유동장치 내의 소정 위치로 이동시키기 위하여 미세유동장치를 회전시킨다. 또, 회전구동부(510)는 시료를 원심분리하고 또 분리된 상청액을 미세유동장치 내의 소정의 위치로 이동시키기 위하여 미세유동장치를 회전시킨다. 또 회전구동부(510)는 반응 챔버(70)를 검출기(520)와 대면시키기 위하여, 또 밸브들을 전자기파 발생기(530)와 대면시키기 위하여 미세유동장치를 소정 위치에 정지시킨다. 회전 구동부(510)는 도면에 전부가 도시되지는 않았으나, 미세유동장치의 각위치(angular position)를 제어할 수 있는 모터 드라이브(motor drive) 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 모터 드라이브 장치는 스텝 모터를 이용한 것일 수도 있고, 직류 모터를 이용한 것일 수도 있다. 검출기(520)는 예를 들면 검출하고자 하는 물질의 형광, 발광특성 및/또는 흡광특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 전자기파 발생기(530)는 밸브들을 작동시키기 위한 것으로서, 예를 들 면, 레이저 광을 조사한다. 전자기파 발생기(530)는 미세유동장치의 반경방향으로 이동될 수 있다.
이하에서는 상기한 미세유동장치를 이용한 시료분석과정을 설명한다. 본 실시예에서는 시료를 분석하는 과정을 설명한다.
시료 챔버(10)에 시료를 주입한다. 희석 챔버(50)에는 버퍼액 또는 증류수 등의 액상의 희석액을 주입한다. 이때, 시료 희석액의 희석 비율이 검사항목에 적합한 희석비율이 되도록 적절한 양의 희석액을 희석 챔버(60)에 주입한다.
미세유동장치를 도 5에 도시된 바와 같은 분석기의 회전구동부(510)에 장착한다. 회전 구동부(510)는 미세유동장치를 저속으로 회전시킨다. 여기서 저속이라 함은, 시료 챔버(10)로부터 시료를 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)으로 이동시키기에 적합한 회전속도를 말한다. 그러면, 시료 챔버(10)에 수용된 시료는 원심력에 의하여 제1시료분배유닛(31)으로 이동되어 제1시료분배유닛(31)을 채운다. 시료가 제1시료분배유닛(31)을 다 채우면, 시료는 제1연결부(21)를 통하여 시료이송부(20)로 유입된다. 원심력에 의하여 시료는 시료이송부(20)의 바깥쪽 벽(25)을 따라 흘러서 제2연결부(22)를 통하여 제2시료분배유닛(32)으로 유입된다. 제2시료분배유닛(32)을 다 채운 후 남는 시료는 채널(41)을 따라 과잉시료챔버(40)로 이동되어 수용된다.
다음으로, 시료분석을 위한 동작이 수행된다.
일 예로서, 제2분석유닛(102)의 검사항목이 원심분리를 요하지 않는 검사항목을 분석하기 위한 것이라면, 제2분석유닛(102)을 이용한 분석이 먼저 수행될 수 있다. 회전구동부(510)는 밸브(313)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(313)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(313)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 채널(314)이 개방된다. 회전구동부(510)는 원심분리가 일어나지 않을 정도의 회전속도로 미세유동장치를 회전시킨다. 그러면, 원심력에 의하여 제2시료분배유닛(32)에 수용된 시료는 채널(314)을 따라 계량 챔버(50)로 이동된다. 회전구동부(510)는 밸브(51)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(51)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(51)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 시료는 희석챔버(60)로 유입된다. 시료와 희석액을 혼합하기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치를 좌우로 수 회 흔드는 동작을 수행할 수 있다. 이에 의하여, 희석 챔버(60)에는 시료와 희석액이 혼합된 시료 희석액이 형성된다. 회전구동부(510)는 밸브(62)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(62)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(62)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 분배 채널(61)이 개방된다. 미세유동장치가 회전되면 원심력에 의하여 시료 희석액은 분배 채널(61)을 통하여 반응 챔버들(70) 및 확인용챔버(71)로 유입된다. 검출기(520)를 확인용챔버(71)와 대면시키고 흡광도값을 검출하여, 확인용챔버(71)에 시료 희석액이 유입된 것을 확인할 수 있다. 반응 챔버들(70)에 수용된 시약은 시료 희석액과 혼합된다. 시약과 시료 희석액을 혼합하기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치를 좌우로 수 회 흔드는 동작을 수행할 수 있다. 그런 다음, 반응 챔버들(70)을 검출기(520)와 차례로 대면시키고, 시약과 시료 희석액의 혼합물에 광을 조사하여 그 형광, 발광특성 및/또는 흡광특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 이에 의하여 혼합물 내에 특정 물질이 존재하는지, 그 양은 어느 정도인지를 검출한다.
제1분석유닛(101)을 이용하여 원심분리가 필요한 검사항목을 검사하기 위한 동작이 수행된다. 회전구동부(510)는 미세유동장치를 고속으로 회전시킨다. 여기서, 고속이라 함은 시료의 원심분리가 일어나는 회전속도를 의미한다. 그러면, 상청액만이 상청액 수집부(311)에 모이며, 질량이 큰 물질은 침강물 수집부(312)에 모인다. 회전구동부(510)는 밸브(313)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(313)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(313)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 채널(314)이 개방된다. 미세유동장치가 회전되면 원심력에 의하여 상청액은 채널(314)을 따라 계량 챔버(50)로 이동된다. 회전구동부(510)는 밸브(51)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(51)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(51)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 상청액은 희석 챔버(60)로 유입된다. 상청액과 희석액을 혼합하기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치를 좌우로 수 회 흔드는 동작을 수행할 수 있다. 이에 의하여, 희석 챔버(60)에는 상청액과 희석액이 혼합된 시료 희석액이 형성된다. 회전구동부(510)는 밸브(62)를 전자기파 발생기(530)와 대면시킨다. 전자기파가 밸브(62)에 조사되면, 그 에너지에 의하여 밸브(62)를 구성하는 밸브 물질이 용융되면서 분배 채널(61)이 개방된다. 미세유동장치가 회전되면 원심력에 의하여 시료 희석액은 분배 채널(61)을 통하여 반응 챔버들(70) 및 확인용챔버(71)로 유입된다. 검출기(520)를 확인용챔버(71)와 대면시키고 흡광도값을 검출하여, 확인용챔버(71)에 시료 희석액이 유 입된 것을 확인할 수 있다. 반응 챔버들(70)에 수용된 시약은 시료 희석액과 혼합된다. 시약과 시료 희석액을 혼합하기 위하여 회전 구동부(510)는 미세유동장치를 좌우로 수 회 흔드는 동작을 수행할 수 있다. 그런 다음, 반응 챔버들(70)을 검출기(520)와 차례로 대면시키고, 시약과 시료 희석액의 혼합물에 광을 조사하여 그 형광, 발광특성 및/또는 흡광특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 이에 의하여 혼합물 내에 특정 물질이 존재하는지, 그 양은 어느 정도인지를 검출한다.
상술한 시료분석과정에서는 원심분리가 필요없는 시료의 분석을 완료한 후에 원심분리가 필요한 시료의 분석을 수행하였으나, 본 발명은 시료 분석의 순서에 의하여 한정되지 않는다. 예를 들면, 시료 챔버(10)로부터 제1, 제2시료분배유닛(31)(32)로 동시에 시료를 분배하고, 원심분리가 필요없는 시료를 희석액과 혼합하여 제1시료희석액을 만들고, 원심분리가 필요한 시료를 원심분리하여 그 상청액을 희석액과 혼합하여 제2시료희석액을 만들고, 그런 다음 제1, 제2시료희석액을 각각 해당 분석유닛의 검출 챔버로 이동시켜 시약과 혼합하여 혼합물 내에 특정 물질이 존재하는지, 그 양은 어느 정도인지를 검출할 수도 있다.
도 6에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 6을 보면, 제1시료분배유닛(31), 제1분석유닛(101), 두 개의 제2시료분배유닛(32)(33)과, 이들 각각에 연결되는 두 개의 제2분석유닛(102)(103)을 구비하는 미세유동장치가 개시되어 있다. 제1시료분배유닛(31)과 두 개의 제2시료분배유닛(32)(33)은 원주방향으로 배열된다. 시료이송부(20)에는 제1연결부(21)와 두 개의 제2연결부(22)(23)가 마련된다. 제2연결부(22)의 회전중심(C)으로부터 반경방향 의 거리(R2)는 제1연결부(21)의 회전중심(C)으로부터 반경방향의 거리(R1)보다 멀다. 또, 제1연결부(21)로부터 멀리 떨어진 제2연결부(23)의 회전중심(C)으로부터 반경방향의 거리(R3)는 제1연결부(21)로부터 가까운 제2연결부(22)의 회전중심(C)으로부터 반경방향의 거리(R2)보다 멀다. 즉, R1 < R2 < R3 이다. 과잉시료챔버(40)는 시료 이송부(20)의 가장 말단부에 연결되는 제2시료분배유닛(33)에 연결된다. 분석유닛(101)(102)(103)은 동일한 희석비율을 요하는 검사항목을 검사하기 위한 것일 수 있으며, 또한, 분석유닛(101)(102)(103)은 서로 다른 희석비율을 요하는 검사항목을 검사하기 위한 것일 수 있다. 분석유닛(103)의 구조는 분석유닛(101)(102)와 동일할 수 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 미세유동장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 미세유동장치는, 시료이송부(20)가 두 개의 서브 이송부(20a)(20b)로 구분되어 있다는 점을 제외하고는 도 6에 도시된 실시예와 동일하다.
도 6 및 도 7에 도시된 미세유동장치의 실시예들에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 회전중심(C)으로부터 제1연결부(21), 제2연결부(22)(23)까지의 거리가 R1 < R2 < R3의 관계가 되므로, 시료는 시료챔버(10)로부터 흘러나와, 제1시료분배유닛(31), 제2시료분배유닛(32)(33)을 순차로 채우며, 남는 시료는 과잉시료챔버(40)에 수용된다.
본 발명에 따른 미세유동장치는 혈액 이외에 인체 또는 생물로부터 채취될 수 있는 다양한 채취물 및 자연계로부터 채취되는 다양한 채취물의 분석을 위하여 활용될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 또한, 상술한 실시예에서는 2개 또는 3개의 시료분배유닛과 분석유닛을 구비하는 실시예에 관하여만 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 4개 이상의 시료분배유닛과 분석유닛이 마련될 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 미세유동장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 2판 구조의 미세유동장치의 일 실시예의 단면도.
도 3은 3판 구조의 미세유동장치의 일 실시예의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 시료이송부 및 시료분배유닛의 상세도.
도 5는 도 1에 도시된 미세유동장치의 일 실시예를 이용하는 분석기의 개략적 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 미세유동장치의 일 변형예의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 미세유동장치의 다른 변형예의 구성도.
도 8은 도 6 및 도7에 도시된 미세유동장치의 실시예들에 의한 시료의 이동을 설명하기 위한 개략도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10......시료 챔버 11......주입구
20......시료이송부 20a, 20b......서브 이송부
21......제1연결부 22, 23, 24......제2연결부
31......제1시료분배유닛 32, 33......제2시료분배유닛
311......상청액 수집부 312......침강물 수집부
40......과잉시료챔버 313, 51, 62......밸브
50......계량 챔버 60......희석 챔버
70......반응 챔버 100: 플랫폼
101, 102, 103......분석유닛

Claims (17)

  1. 회전중심을 가지는 미세유동장치에 있어서,
    시료가 수용되는 시료 챔버;
    상기 시료 챔버와 연결되어 시료를 공급받는 제1시료분배유닛;
    상기 제1시료분배유닛과 연결되어 시료의 이송통로를 형성하는 것으로서, 상기 제1시료분배유닛과 연결되는 제1연결부와, 상기 회전중심으로부터 반경방향의 거리가 상기 제1연결부의 상기 회전중심으로부터 상기 반경방향으로의 거리보다 먼 제2연결부를 구비하는 시료이송부;
    상기 제2연결부에 연결되어, 상기 제1시료분배유닛을 채운 후 상기 시료이송부를 통하여 이동되는 시료를 공급받는 제2시료분배유닛;
    상기 제1, 제2시료분배유닛과 각각 연결되어 상기 시료의 성분을 분석하는 제1, 제2분석유닛;을 포함하는 미세유동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 제2연결부와, 상기 제2연결부를 통하여 시료를 공급받는 복수의 상기 제2시료분배유닛과, 상기 제2시료분배유닛과 연결되는 복수의 상기 제2분석유닛을 구비하며,
    상기 복수의 제2연결부의 상기 회전중심으로부터 반경방향의 거리는 상기 제1연결부로부터 멀어질수록 멀어지는 미세유동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시료이송부의 가장 말단에 연결되는 상기 제2시료분배유닛과 연결되며, 과잉 시료가 수용되는 과잉시료챔버;를 더 구비하는 미세유동장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2시료분배유닛은 시료의 양을 미터링하기 위한 용적을 갖는 미세유동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1, 제2시료분배유닛 중 적어도 하나는 그 용적이 다른 미세유동장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2시료분배유닛 중 적어도 하나는 원심분리에 의하여 시료의 상청액이 수용되는 상청액 수집부와, 질량이 큰 침강물이 수용되는 침강물 수집부를 구비하는 미세유동장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2분석유닛은,
    상기 시료를 희석시키기 위한 희석액이 수용되는 희석액챔버;
    시료 희석액과의 시약과의 반응이 일어나는 반응챔버;를 포함하는 미세유동장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2분석유닛은, 시료를 서로 다른 희석배율로 희석시키는 미세유동장치.
  9. 시료가 수용되는 시료챔버;
    상기 시료의 성분을 분석하는 복수의 분석유닛;
    상기 시료 챔버로부터 시료를 공급받아 상기 복수의 분석유닛으로 공급하는 복수의 시료분배유닛;
    상기 복수의 시료분배유닛 사이에 위치되어 인접되는 시료 분배유닛들을 서로 연결하여 상기 시료의 이동 통로를 형성하는 시료이송부;를 포함하며,
    상기 복수의 시료분배유닛 중 상기 시료챔버에 가장 가까운 것은 상기 시료챔버와 직접 연결되어, 시료가 상기 복수의 시료분배유닛을 순차로 채우도록 된 미세유동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 미세유동장치는 회전중심을 가지며,
    상기 복수의 시료분배유닛들은 원주방향으로 배열되는 미세유동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 시료분배유닛들은 각각 상기 시료이송부와 연결되는 연결부를 가지며,
    상기 연결부들은 상기 시료 챔버로부터 멀어질수록 상기 회전중심으로부터 반경방향으로 먼 위치에 위치되는 미세유동장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료 이송부의 가장 말단부에 위치되는 시료분배유닛과 연결되며, 과잉 시료가 수용되는 과잉시료챔버;를 더 구비하는 미세유동장치.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 시료분배유닛은 시료의 양을 미터링하기 위한 용적을 갖는 미세유동장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 시료분배유닛 중 적어도 하나는 그 용적이 다른 미세유동장치.
  15. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 시료분배유닛 중 적어도 하나는 원심분리에 의하여 시료의 상청 액이 수용되는 상청액 수집부와, 질량이 큰 침강물이 수용되는 침강물 수집부를 구비하는 미세유동장치.
  16. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분석유닛은,
    상기 시료를 희석시키기 위한 희석액이 수용되는 희석액챔버;
    시료 희석액과의 시약과의 반응이 일어나는 반응챔버;를 포함하는 미세유동장치.
  17. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분석유닛은, 시료를 서로 다른 희석배율로 희석시키는 미세유동장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013069942A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic apparatus and microfluidic system having the same
US9976954B2 (en) 2014-12-30 2018-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of detecting sample supplied to the same

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2479139A (en) * 2010-03-29 2011-10-05 Biosurfit Sa A liquid distribution and metering device
KR20120091631A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 삼성전자주식회사 미세유동장치
KR101256474B1 (ko) 2011-06-15 2013-04-23 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 미세유동 소자와 그 제조 방법 및 이를 이용한 검체 검출 장치 및 방법
JP6155591B2 (ja) * 2012-09-28 2017-07-05 凸版印刷株式会社 複数試料を分析するための試料分析チップとその分析方法
US9463461B2 (en) * 2013-10-25 2016-10-11 The Johns Hopkins University Self-contained cartridge and methods for integrated biochemical assay at the point-of-care
JP6548645B2 (ja) 2014-06-30 2019-07-24 Ｐｈｃホールディングス株式会社 試料分析用基板および試料分析装置
JP6588908B2 (ja) 2014-06-30 2019-10-09 Ｐｈｃホールディングス株式会社 試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラム
JP6588910B2 (ja) 2014-06-30 2019-10-09 Ｐｈｃホールディングス株式会社 試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラム
CN106662595B (zh) 2014-06-30 2019-10-15 普和希控股公司 试样分析用基板、试样分析装置、试样分析系统及从含磁性颗粒的液体中去除液体的方法
US10539583B2 (en) 2014-12-12 2020-01-21 Phc Holdings Corporation Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and program for sample analysis system
EP3387110A1 (en) * 2015-12-07 2018-10-17 Technische Universiteit Eindhoven 3d spatially organized cultured tissue by means of stacking beads comprising hydrogel encapsulated cells
USD841186S1 (en) * 2015-12-23 2019-02-19 Tunghai University Biochip
KR102007376B1 (ko) 2016-11-10 2019-08-05 울산대학교 산학협력단 세포 배양 방법 및 이를 이용한 생리활성 물질의 활성평가 방법
US20230077412A1 (en) * 2021-09-07 2023-03-16 The Regents Of The University Of California 3d printed micro-millifluidic bioreactors for long-term retinal organoid maintenance
CN114414823A (zh) * 2022-02-24 2022-04-29 含光微纳科技(太仓)有限公司 一种生化项目检测盘片

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663296A (en) * 1980-05-05 1987-05-05 Hoffmann-La Roche Inc. Multicuvette rotor for analyzer
FR2575293B1 (fr) 1984-12-21 1987-03-20 Inovelf Sa Rotor a pipetage dynamique pour dispositif d'analyse a centrifugation
WO1993019827A1 (en) * 1992-04-02 1993-10-14 Abaxis, Inc. Analytical rotor with dye mixing chamber
US6235531B1 (en) * 1993-09-01 2001-05-22 Abaxis, Inc. Modified siphons for improved metering precision
US5591643A (en) * 1993-09-01 1997-01-07 Abaxis, Inc. Simplified inlet channels
US5409665A (en) * 1993-09-01 1995-04-25 Abaxis, Inc. Simultaneous cuvette filling with means to isolate cuvettes
WO2001087486A2 (en) * 2000-05-15 2001-11-22 Tecan Trading Ag Microfluidics devices and methods for performing cell based assays
US6919058B2 (en) * 2001-08-28 2005-07-19 Gyros Ab Retaining microfluidic microcavity and other microfluidic structures
US20040265172A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Pugia Michael J. Method and apparatus for entry and storage of specimens into a microfluidic device
EP1673167A2 (en) * 2003-09-15 2006-06-28 Tecan Trading AG Microfluidics devices and methods for performing cell based assays
US20050130177A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-16 3M Innovative Properties Company Variable valve apparatus and methods
KR100618121B1 (ko) 2004-08-24 2006-08-30 한국과학기술연구원 원심력과 미세유체채널을 이용한 미세입자분리 방법 및 장치
US7731907B2 (en) * 2005-04-09 2010-06-08 Boehringer Ingelheim Microparts Gmbh Device and process for testing a sample liquid
US20090238724A1 (en) * 2005-11-02 2009-09-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Disc for analyzing sample
KR101343034B1 (ko) * 2006-09-05 2013-12-18 삼성전자 주식회사 원심력 기반의 단백질 검출용 미세유동 장치 및 이를포함하는 미세유동 시스템
KR100846516B1 (ko) 2007-04-02 2008-07-17 삼성전자주식회사 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를 포함하는미세유동시스템
KR101335727B1 (ko) * 2007-08-22 2013-12-04 삼성전자주식회사 원심력 기반의 혈액 검사용 디스크형 미세유동장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013069942A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic apparatus and microfluidic system having the same
US9976954B2 (en) 2014-12-30 2018-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic device and method of detecting sample supplied to the same

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US20100071486A1 (en) 2010-03-25

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