KR20110084049A - 시료분석용 분석장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시료를 미세유동장치에 주입하는 경우 시료가 미세유동장치의 표면에 묻는 것을 방지할 수 있는 원심력 기반의 미세유동장치에 관한 것이다.
개시된 일 측면에 따른 원심력 기반의 미세유동장치는 내부에 챔버와 채널이 구획되며 원심력에 의해 시료를 이동시킬 수 있도록 디스크 형태의 외관을 가지는 본체와, 상기 본체에 형성되어 상기 시료를 상기 본체 내부로 주입하기 위한 시료주입구와, 상기 시료주입구 외면의 잔류시료를 반경방향 외측으로 안내하기 위한 가이드부와, 상기 가이드부를 따라 안내된 잔류시료를 상기 본체의 내부 중 상기 챔버 및 상기 채널과 격리된 수용공간으로 유입시키기 위한 개구를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

원심력 기반의 미세유동장치{MICROFLUIDIC DEVICE USING CENTRIFUGAL FORCE}
본 발명은 미세유동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시료를 이용한 생화학적 처리가 수행되는 원심력기반의 미세유동장치에 관한 것이다.
일반적으로 소량의 유체를 조작하여 생물학적 또는 화학적인 반응을 수행하는데 사용되는 장치를 미세유동장치라 한다. 미세유동장치는 칩(chip), 디스크 등 다양한 형상의 본체(platform) 내에 배치된 미세유동 구조물을 포함한다.
미세유동 구조물은 유체를 가두어둘 수 있는 챔버(chamber), 유체가 흐를 수 있는 채널(channel), 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브(valve)를 포함하고, 챔버, 채널, 밸브는 본체 내에서 다양한 조합으로 배치된다.
소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 칩 형태의 본체에 이러한 미세유동 구조물을 배치한 것을 일컬어 바이오 칩이라고 하고, 특히 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a chip)이라 한다.
미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 디스크 형상의 본체에 미세유동 구조물을 배치하고 원심력을 이용하여 유체를 이동시키면서 일련의 작업을 수행하는 원심력 기반의 미세유동 장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on a CD)라 하기도 한다.
원심력 기반의 미세유동장치 내부에 주입된 시료는 원심력에 의해 미세유동장치의 회전 중심에서 멀어지는 방향으로 이동된다.
시료는 피펫 또는 주사기 등의 주입 수단을 이용하여 미세유동장치에 마련된 시료주입구(inlet hole)을 통해 미세유동장치 내부로 주입된다. 그런데, 시료를 주입하는 과정에서 시료주입구 주변에 시료가 묻을 수 있다.
이와 같이 시료가 묻은 미세유동장치를 시료검사장치에 탑재하고 회전시키면 시료주입구 주변에 묻은 생체 시료가 미세유동장치의 표면을 오염시키고, 회전에 의해 소량의 시료가 광원 등 시료검사장치 내의 부품 등을 오염시킬 수 있으며, 시료가 광원에 묻거나 검사챔버의 외부표면에 묻는 경우 미세유동장치의 결과값에 에러를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.
또한, 병원균 등에 감염된 시료를 미세유동장치내에 주입하는 경우 미세유동장치 표면의 잔류 시료에 의해 타인의 감염을 유발할 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 시료를 미세유동장치에 주입하는 경우 시료가 미세유동장치의 표면에 묻는 것을 방지할 수 있는 원심력 기반의 미세유동장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 표면에 시료가 묻은 미세유동장치를 회전시키는 경우 시료가 시료검사장치 내의 부품 등을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 원심력 기반의 미세유동장치를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 원심력 기반의 미세유동장치는 내부에 챔버와 채널이 구획되며 원심력에 의해 시료를 이동시킬 수 있도록 디스크 형태의 외관을 가지는 본체와, 상기 본체에 형성되어 상기 시료를 상기 본체 내부로 주입하기 위한 시료주입구와, 상기 가이드부를 따라 안내된 잔류시료를 상기 본체의 내부 중 상기 챔버 및 상기 채널과 격리된 수용공간으로 유입시키기 위한 개구와, 상기 개구를 둘러싸며 형성되어 상기 잔류시료가 상기 본체의 반경 외측 방향으로 흐르는 것을 방지하는 방지턱을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 시료주입구와 상기 개구사이에는 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지는 경사부를 포함할 수 있다.
상기 시료주입구 외면의 잔류시료를 반경 방향 외측으로 안내하기 위한 가이드부를 더 포함한다.
상기 시료주입구를 둘러싸며 형성되어 잔류시료의 넘침을 방지하는 돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 개구로부터 상기 본체 내로 유입된 잔류시료가 수용되는 잔류시료수용부를 포함할 수 있다.
상기 잔류시료수용부는 상기 본체의 내부의 바닥면으로부터 하향 단차진 소정영역을 더 포함할 수 있다.
상기 챔버는 상기 시료주입구로 주입된 시료가 수용되는 시료챔버와, 상기 시료챔버에 과잉시료가 주입되는 경우 상기 과잉시료를 수용하는 오버플로 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 방지턱의 상측은 상기 개구측을 향해 절곡되어 형성된다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 원심력 기반의 미세유동장치는 원심력에 의해 시료를 이동시킬 수 있도록 디스크 형태의 외관을 가지는 본체와, 상기 시료를 상기 본체 내부로 주입하기 위한 시료주입구와, 상기 시료주입구의 반경방향 외측에 마련되는 잔류시료 수용부와, 상기 잔류시료 수용부로 이동되는 잔류시료가 상기 잔류시료 수용부 외측으로 넘치는 것을 방지하기 위한 방지턱을 포함하여 이루어진다.
상기 잔류시료 수용부는 상기 본체 내부에 형성된 수용공간을 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 본체의 외면과 상기 수용공간을 연통시키는 개구를 더 포함할 수 있다.
상기 본체는 채널과 챔버가 형성된 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 상기 채널과 챔버를 구획하는 제2기판을 포함하고, 상기 잔류시료 수용부는 상기 제1,2판 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다.
상기 시료주입구 주변의 잔류시료가 상기 잔류시료 수용부로 원활하게 이동할 수 있도록 경사로를 더 포함할 수 있다.
상기 시료주입구 외면의 잔류시료를 상기 잔류시료 수용부로 안내하기 위한 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부는 상기 시료주입구로부터 반경 외측으로 갈수록 폭이 넓어지게 할 수 있다.
상기 챔버는 상기 시료주입구와 연통하는 시료챔버를 더 포함하고, 상기 잔류시료 수용부는 상기 시료챔버와 구획되어 상기 본체의 내부에 형성될 수 있다.
상기 방지턱의 상측은 상기 본체의 반경방향 내측을 향해 절곡될 수 있다.]
이상에서 설명한 본 발명의 일 측면에 따른 원심력 기반의 미세유동장치는 미세유동장치 외부에 묻은 잔류시료를 수용하는 잔류시료수용부를 마련함으로써, 잔류시료가 미세유동장치의 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 잔류시료가 묻은 미세유동장치를 회전시키는 경우 잔류시료를 잔류시료수용부로 수용시킬 수 있기 때문에 잔류시료가 시료검사장치 내의 부품 등을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 시료 챔버 및 시료 분배부의 일 예를 도시한 상세도이다.
도 3은 도 1의 요부확대도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 제1,2기판이 분리된 상태에서의 시료챔버측의 절개사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 잔류시료의 이동을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 미세유동장치를 이용하는 시료검사장치를 나타내는 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치 및 이를 이용한 시료검사장치를 상세하게 설명한다.
도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 도시된 챔버 및 채널 등의 구조물은 그 형상이 단순화되고, 그 크기의 비가 실제와 달리 확대되거나 축소된 것일 수 있다. 미세유동장치(microfluidic device), 미세 입자(micro-particle) 등의 표현에서 '마이크로(micro-)'는 매크로(macro-)에 대비되는 의미로 사용된 것일 뿐 크기 단위로서 한정적으로 해석되어서는 안 될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치는 회전 가능한 디스크형의 본체(20)를 구비한다.
본체(20)는 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어 질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 화학적, 생물학적 안정성을 가지며, 광학적 투과성 및 기계적 가공성이 좋은 소재이면 족하다.
본체(20)은 여러 층의 판으로 이루어질 수 있으며, 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 본체 내부에 챔버와 채널을 제공할 수 있다.
본체(20)은 일 예로 제1기판(30)과 제1기판(30)에 부착된 제2기판(40)으로 이루어진 구조이거나, 제1기판(30)과 제2기판(40)사이에 유체가 수용될 수 있는 챔버와 유체가 흐를 수 있는 채널을 정의하기 위한 구획판이 마련된 구조일 수도 있다. 이외에도 본체는 다양한 형태를 가질 수 있다. 제1기판(30) 및 제2기판(40)은 열가소성 수지로 이루어진다.
제1기판(30)과 제2기판(40)의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 융착 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
미세유동장치(10)는 그 내부에 미세유동구조물 즉, 챔버(chamber)와, 유체의 흐름 통로를 제공하는 채널(channel)과, 채널을 개폐하는 밸브를 구비할 수 있다. 예컨대, 유체 시료의 원심 분리, 면역 혈청 반응, 유전자 분석, 유전자 추출 및 유전자 증폭 등 생화학적 처리분야의 특정 용도에 적합하게 챔버, 채널 및 밸브의 배치가 결정된다.
일 예로, 미세유동장치(10)는 시료의 생화학적 처리를 위한 수단을 구비하는데, 시료의 생화학적 처리는 시료의 배양(culture), 혼합(mixing), 분리(separation), 농축(enrichment) 등을 포함할 수 있다. 시료의 생화학적 처리를 위한 수단은 생화학 시료 등 생화학적 처리에 필요한 유체를 미세유동장치(10)의 외부로부터 내부로 주입하기 위한 시료주입구(22), 유체를 이송하기 위한 채널(channel)(미도시), 유체를 가두어두기 위한 챔버(chamber)(미도시), 시료의 생화학 반응이 일어나는 반응 영역(reaction region)(24), 및 유체의 흐름을 제어하는 밸브(valve)(미도시) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예의 미세유동장치(10)는 그 용도에 따라 다양한 형태로 미세유동장치(10)의 내부가 설계될 수 있으며, 이에 대한 구체적 배치관계를 생략하도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 시료 챔버 및 시료 분배부의 일 예를 도시한 상세도이다.
도 1,2를 참조하여 본체내에 배치된 미세유동 구조물들에 대해 간략히 설명한다.
본체(20)의 회전중심에 반경방향으로 가까운 쪽을 안쪽이라 하고, 회전중심으로부터 반경방향으로 먼 쪽을 바깥쪽이라 한다. 본체(20)의 가장 안쪽에 시료챔버(51)가 마련된다. 시료챔버(51)에는 시료가 수용되고, 시료챔버(51)에는 시료를 주입하기 위한 시료주입구(22)가 마련된다.
시료분배부(60, 60a)는 시료챔버(51)로부터 시료를 공급받으며, 검사에 필요한 정량의 시료를 계량하기 위한 소정의 용적을 가질 수 있다. 시료챔버(51)로부터 시료분배부(60, 60a)로 시료를 이송시키는 데에는 본체(20)의 회전에 의한 원심력이 이용되므로, 시료분배부(60, 60a)는 시료챔버(51)보다 바깥쪽에 위치된다. 시료분배부(60, 60a)는 본체(20)의 회전을 이용하여 시료(예를 들면, 혈액)를 상청액과 침강물로 분리하는 원심분리기로서의 작용을 할 수 있다. 원심분리를 위한 시료분배부(60, 60a)는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 일 예로 도 2와 같이 시료분배부(60, 60a)는 반경방향으로 바깥쪽으로 연장된 채널 형상의 상청액 수집부(61, 61a)와, 상청액 수집부(61, 61a)의 말단에 위치되어 비중이 큰 침강물을 수집할 수 있는 공간을 제공하는 침강물 수집부(62, 62a)를 포함할 수 있다.
시료는 시료챔버(51)로부터 제1시료분배부(60)로 공급되어 시료분배부(60, 60a)를 채운 후에, 시료이송부(52)를 통하여 다시 제2시료분배부(60a)를 채우게 된다.
시료이송부(52)는 제1시료분배부(60)와 연결되는 제1연결부(52a)와, 제2시료분배부(60a)와 연결되는 제2연결부(52b)를 구비한다. 제1, 제2연결부(52a)(52b)는 시료이송부(52)의 바깥쪽 벽(53)에 마련될 수 있다. 제2연결부(52b)의 회전중심으로부터 반경방향의 거리(R2)는 제1연결부(52a)의 회전중심으로부터 반경방향으로의 거리(R1)보다 크게 설정될 수 있다.
제1, 제2연결부(52a)(52b) 사이의 바깥쪽 벽(25)의 곡률반경(R)은 R1 이상일 수 있으며, 제1연결부(52a)에서 제2연결부(52b) 쪽으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 미세유동장치(10)가 회전되면, 그 원심력에 의하여 시료가 제1시료분배부(60)으로 이동되어 제1시료분배부(60)을 채운 후에, 시료이송부(52)로 이동된다. 그런 다음, 원심력에 의하여 시료이송부(52)의 바깥쪽 벽(53)을 따라 흘러서 제2연결부(52b)를 통하여 제2시료분배부(60a)로 이동된다.
오버플로챔버(72)는 시료챔버(51)에 수용된 과잉의 시료를 수용하는 동시에 시료분배부(60,60a)에 검사에 필요한 충분한 양의 시료가 공급되었는지를 확인하기 위한 것이다. 오버플로챔버(72)는 채널(73)에 의하여 제2시료분배부(60a)의 상단부와 연결된다. 시료챔버(51)의 시료는 시료분배부(60, 60a)을 채운 후에 시료이송부(52)을 통하여 흘러서 시료분배부(60, 60a)를 채운 후, 남은 시료는 채널(73)을 통하여 오버플로챔버(72)로 이동된다.
상청액 수집부(61, 61a)의 일 측에는 수집된 상청액(예를 들면, 시료로서 혈액을 사용하는 경우에는 혈청)을 다음 단계의 구조물로 분배하는 시료 분배 채널(63)이 배치된다. 시료 분배 채널(63)은 밸브(64)를 통해 상청액 수집부(61, 61a)와 연결된다.
밸브(64)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. 일 실시예의 밸브(64)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 유체가 흐를 수 없도록 채널(63)을 폐쇄하고 있는, 소위 폐쇄된 밸브(normally closed valve)이다.
시료챔버(51)의 바깥쪽에는 희석액 등을 수용하는 희석챔버부(미도시)가 마련될 수 있으며, 희석챔버의 바깥쪽에는 회석챔버와 연통되는 반응영역(24)들이 배치될 수 있다. 반응영역(24)에는 유체 또는 건조된 고체상태의 시약이 수용될 수 있다.
따라서, 시료챔버(51)의 시료는 시료분배부(60, 60a)와, 시료분배채널(63)을 통해 희석챔버부(미도시)를 경유하여 다양한 경로를 통해 반응영역(24)으로 유입된다. 반응영역(24)에 유입된 시료는 반응영역(24)의 시약과 반응하게 된다.
또한, 미세유동장치(10)는 디스크형태로 마련되어 스핀들 모터(105:도6참조)에 장착되어 고속 회전할 수 있다. 미세유동장치(10)의 중앙부에는 스핀들 모터(105)에 장착될 수 있도록 장착 통공(26)이 형성되어 있다. 스핀들모터(105)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 미세유동장치(10)의 챔버 또는 채널에 남겨진 유체는 본체(20)의 외주부를 향한 방향으로 가압된다.
또한, 본체(20)의 측면에는 바코드(28)가 마련될 수 있다. 바코드(28)는 본체(20)의 측면에 부착될 수 있으며, 미세유동장치(10)의 제조일자, 유효기간에 관한 정보 등 필요에 따라 다양한 정보가 포함될 수 있다.
바코드는 1차원 바코드일 수 있으며, 많은 양의 정보를 저장하기 위하여 다양한 형태의 바코드, 메트릭스 코드(일 예로 2차원 바코드)가 적용될 수 있다.
일 실시예에서는 일 예로 바코드를 개시하고 있으나, 정보를 저장할 수 있을 홀로그램, RFID 태그, 메모리 칩으로 대체할 수 있으며, 이때 시료검사장치는 각각의 구성의 정보를 판독하기에 적합한 리더기를 사용하여 후술하는 데이터판독부(130)를 구성할 수 있다.
또한, 바코드 대신 정보를 읽고 쓸 수 있는 저장매체, 일 예로 메모리 칩 등으로 구성하는 경우, 일 실시예와 같이 식별정보를 저장하는 동시에, 시료검사결과, 환자의 정보, 혈액 채취 및 검사실행 날짜 및 시간, 검사 수행 여부에 대한 정보를 저장시킬 수도 있다.
도 3은 도 1의 요부확대도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 제1,2기판이 분리된 상태에서의 시료챔버측의 절개사시도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 미세유동장치의 잔류시료의 이동을 나타내는 도면이다.
도 3,4를 참조하면 일 실시예에서는 시료주입구(22)측에 묻은 잔류시료가 본체(20) 상면에서 비산되는 것을 방지하기 위한 잔류시료수용부(90)와, 잔류시료가 본체(20)의 반경 외측 방향으로 흐르는 것을 방지하는 방지턱(83)과, 시료주입구(22) 외면의 잔류시료를 잔류시료수용부(90)로 안내하는 가이드부(81)를 포함하여 이루어질 수 있다.
잔류시료수용부(90)는 일 실시예의 시료챔버(51), 시료챔버(51)와 연결된 채널 및 챔버내의 시료와 섞이지 않도록 챔버 및 채널과 격리된 상태로 구획되며 또한, 잔류시료수용부(90)에 수용된 잔류시료는 시험을 수행하는 자가 본체(20)의 외부에서 직접적으로 접촉되지 않도록 위치된다.
제1기판(30)에는 잔류시료가 시료주입구(22) 외측으로 번지는 것을 방지하기 위해 시료주입구(22)를 둘러싸며 형성된 돌출부(87)와, 미세유동장치(10)의 회전시 원심력에 의해 반경방향 외측으로 이동하는 잔류시료를 잔류시료수용부(90)로 안내하기 위해 돌출부(87)와 대응하는 높이로 시료주입구(22)를 중심으로 부채꼴 형태로 연장되는 가이드부(81)가 형성된다.
또한, 제1기판(30)은 미세유동장치(10)의 회전에 의해 반경외측으로 이동되는 잔류시료를 잔류시료수용부(90)로 유입시킬 수 있도록 개구(80)가 형성된다.
이때, 가이드부(81)에 의해 안내되는 시료주입구(22)와 개구(80)사이에는 반경방향 외측으로 갈수록 하향경사진 경사부(85)가 형성된다. 경사부(85)는 시료주입구(22)측의 잔류시료가 개구(80)측으로 원활하게 이동하게 할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 개구(80)의 반경 반향 외측의 본체(20)에는 미세유동장치(10)의 회전에 의해 반경 외측방향으로 이동하는 잔류시료가 개구(80)로 유입되지 않고 개구(80)의 상측을 통과하여 본체(20)의 반경 외측으로 이동하는 것을 방지하도록 방지턱(83)이 형성된다. 방지턱(83)의 상단은 반경 내측방향으로 절곡되어 방지턱(83)의 효과를 향상시킬 수 있다.
잔류시료수용부(90)는 개구(80)와 연통되어 개구(80)를 통해 유입되는 잔류시료를 수용하기 위한 것으로, 제2기판(40)에서 음각 형성되며, 음각 형성된 바닥면으로부터 하향 단차진 소정 영역의 수용공간(91)이 더 형성될 수 있다.
이하에서, 미세유동장치(10) 내부로 시료를 주입하는 단계를 순차적으로 설명한다. 예컨대, 혈액과 같은 유체 시료를 미세유동장치(10) 내부로 주입하기 위하여 예컨대, 피펫과 같은 도구가 사용된다. 시료가 수용된 피펫의 말단을 시료주입구(22) 접근시킨다.
피펫의 단부를 시료주입구(22)에 삽입하고 피펫에 수용된 시료를 토출시켜 시료챔버(51)에 주입한다. 시료챔버(51)에 시료 주입을 완료한 후 피펫을 시료주입구(22)로부터 분리시킨다. 이때, 피펫의 분리시 시료주입구(22) 주변에 잔류시료가 묻을 수 있다.
이와 같이 시료주입구(22) 주변에 잔류시료가 묻은 상태에서 시료검사장치에 미세유동장치(10)를 넣은 후, 미세유동장치(10)를 회전시키면 도 5와 같이, 원심력에 의해 시료주입구(22) 주변에 묻은 잔류시료가 가이드부(81)에 의해 안내되어 개구(80)로 이동하고, 개구(80)로 이동된 잔류시료는 개구(80)를 통해 본체(20)내부에 형성된 잔류시료수용부(90)로 유입된다.
따라서, 미세유동장치(10)의 외면상의 잔류시료를 일정한 위치로 안내할 수 있어, 잔류시료가 임의의 위치로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
다음은 일 실시예에 따른 미세유동장치를 이용하여 시료를 검사하는 시료검사장치에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 미세유동장치를 이용하는 시료검사장치를 나타내는 블럭도이다.
일 실시예에 따른 시료검사장치는 미세유동장치(10)를 회전시키는 스핀들모터(105)와, 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140), 입력부(110), 출력부(150), 진단DB(160) 및 상기 각 구성을 제어하는 제어부(170)를 포함하여 이루어진다.
스핀들모터(105)는 미세유동장치(10)를 회전시키며, 특정 위치에 도달하도록 미세유동장치(10)를 정지 또는 회전시킬 수 있다.
스핀들모터(105)는 비록 도시되지는 않았으나, 미세유동장치의 각 위치(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.
데이터판독부(130)는 일 예로 바코드 리더기일 수 있다. 데이터판독부(130)는 바코드(28)에 저장된 데이터를 판독하여 제어부(170)에 전달하고, 제어부(170)는 판독된 데이터를 기초로 각 구성을 동작시켜 시료검사장치를 구동한다.
밸브개방장치(120)는 미세유동장치(10)의 밸브(73)들을 개폐하기 위해 마련되는 것으로, 외부에너지원(122)과, 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브로 이송시키는 이동유닛(124,126)을 포함하여 이루어질 수 있다.
전자기파를 조사하는 외부에너지원(122)은 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원이거나, 가시광선 또는 적외선을 조사하는 발광소자(light emitting diode) 또는 제논램프(Xenon)일 수 있고, 특히 레이저 광원인 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.
이동유닛(124,126)은 외부에너지원의 위치 또는 방향을 조정하여 미세유동장치 중 원하는 영역, 즉 밸브에 에너지를 집중적으로 조사할 수 있도록 외부에너지원의 위치를 조정하기 위한 것으로, 구동모터(124)와, 외부에너지원(122)이 장착되어 구동모터(124)의 회전에 따라 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브의 상측으로 이동시키기 위한 기어부(126)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 이동유닛은 다양한 메커니즘을 통해 구현할 수 있다.
검사부(140)는 적어도 하나 이상의 발광부(141)와, 발광부(141)에 대응하도록 마련되어 미세유동장치(10)의 반응영역(24)을 투과한 빛을 수광하는 수광부(143)를 포함하여 이루어진다.
발광부(141)는 소정 주파수로 점멸하는 광원으로써, 채용 가능한 광원에는 LED(light emitting diode), LD(laser diode) 등의 반도체 발광 소자와 할로겐 램프나 제논(Xenon) 램프와 같은 가스 방전 램프(gas dischare lamp)가 포함된다.
또한, 발광부(141)는 발광부(141)에서 방출된 빛이 반응영역(24)를 거쳐 수광부(143)에 도달할 수 있는 위치에 위치된다.
수광부(143)는 입사광의 세기에 따른 전기적 신호를 발생시키는 것으로서, 예를 들면 공핍층 포토 다이오드(depletionlayer photo diode)나 애벌란시 포토 다이오드(APD: avalanche photo diode) 또는 광전자증배관(PMT: photomultiplier tubes) 등이 채용될 수 있다.
제어부(170)는 스핀들모터(105), 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140) 등을 제어하여 시료검사장치의 동작을 원활하게 수행하고, 진단 DB(160)를 검색하여 검사부(140)으로부터 검출된 정보와 진단 DB(160)를 비교 판단함으로써 미세유동장치(10)상의 반응영역(24)에 수용된 핼액의 질병 유무를 검사한다.
입력부(110)는 미세유동장치(10)내에 유입된 시료의 종류 및/또는 주입되는 시료의 종류에 따라 검사 가능한 검사항목을 입력하기 위한 것으로, 시료검사장치에 터치스크린 형태로 마련될 수 있다.
출력부(150)는 진단 내용 및 완료여부를 외부에 출력하기 위한 것으로, 출력부(150)는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 시각적 출력 수단 또는 스피커(Speaker) 등의 청각적 출력 수단 또는 시청각적 출력수단으로 구성될 수 있다.
시료주입구(22) 주변에 잔류시료가 묻은 상태에서 시료검사장치에 미세유동장치(10)를 넣은 후, 미세유동장치(10)를 회전시키면 원심력에 의해 시료주입구(22) 주변에 묻은 잔류시료가 가이드부(81)에 의해 안내되어 개구(80)로 이동하고, 개구(80)로 이동된 잔류시료는 개구(80)를 통해 본체(20)내부에 형성된 잔류시료수용부(90)로 유입된다.
이 때, 미세유동장치(10)의 외면상의 잔류시료를 일정한 위치로 안내할 수 있기 때문에, 잔류시료가 임의의 위치로 비산되는 경우를 방지할 수 있다. 따라서, 일 예로 발광부(141)와 수광부(143)사이의 광경로상의 본체(20) 외면에 잔류시료가 묻어 시험결과에 오류가 생기거나, 외부에너지원(122)의 광원이나, 발광부(141), 수광부(143)에 직접적으로 잔류시료가 묻는 경우를 방지할 수 있어, 시험결과의 오류를 방지할 수 있다.
또한, 일 실시예는 잔류시료가 시료검사장치 내부의 각 부품을 오염시키거나, 시험자가 직접적으로 잔류시료에 접촉하는 것을 차단시킬 수 있다.
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.
10 : 미세유동장치 20 : 본체
22 : 시료주입구 24 : 반응영역
26 : 통공 30 : 제1기판
40 : 제2기판 51 : 시료챔버
72 : 오버플로챔버 80 : 개구
81 : 가이드부 83 : 방지턱
85 : 경사부 87 : 돌출부
90 : 잔류시료 수용부 91 : 수용공간

Claims (17)

  1. 내부에 챔버와 채널이 구획되며 원심력에 의해 시료를 이동시킬 수 있도록 디스크 형태의 외관을 가지는 본체와,
    상기 본체에 형성되어 상기 시료를 상기 본체 내부로 주입하기 위한 시료주입구와,
    상기 가이드부를 따라 안내된 잔류시료를 상기 본체의 내부 중 상기 챔버 및 상기 채널과 격리된 수용공간으로 유입시키기 위한 개구와,
    상기 개구를 둘러싸며 형성되어 상기 잔류시료가 상기 본체의 반경 외측 방향으로 흐르는 것을 방지하는 방지턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시료주입구와 상기 개구사이에는 반경 방향 외측으로 갈수록 하향 경사지는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시료주입구 외면의 잔류시료를 반경 방향 외측으로 안내하기 위한 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시료주입구를 둘러싸며 형성되어 잔류시료의 넘침을 방지하는 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 개구로부터 상기 본체 내로 유입된 잔류시료가 수용되는 잔류시료수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 잔류시료수용부는 상기 본체의 내부의 바닥면으로부터 하향 단차진 소정영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 시료주입구로 주입된 시료가 수용되는 시료챔버와, 상기 시료챔버에 과잉시료가 주입되는 경우 상기 과잉시료를 수용하는 오버플로 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 방지턱의 상측은 상기 개구측을 향해 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  9. 원심력에 의해 시료를 이동시킬 수 있도록 디스크 형태의 외관을 가지는 본체와,
    상기 시료를 상기 본체 내부로 주입하기 위한 시료주입구와,
    상기 시료주입구의 반경방향 외측에 마련되는 잔류시료 수용부와,
    상기 잔류시료 수용부로 이동되는 잔류시료가 상기 잔류시료 수용부 외측으로 넘치는 것을 방지하기 위한 방지턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 잔류시료 수용부는 상기 본체 내부에 형성된 수용공간를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 본체는 상기 본체의 외면과 상기 수용공간을 연통시키는 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 본체는 채널과 챔버가 형성된 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 상기 채널과 챔버를 구획하는 제2기판을 포함하고,
    상기 잔류시료 수용부는 상기 제1,2판 중 적어도 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 시료주입구 주변의 잔류시료가 상기 잔류시료 수용부로 원활하게 이동할 수 있도록 경사로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 시료주입구 외면의 잔류시료를 상기 잔류시료 수용부로 안내하기 위한 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 시료주입구로부터 반경 외측으로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 시료주입구와 연통하는 시료챔버를 더 포함하고,
    상기 잔류시료 수용부는 상기 시료챔버와 구획되어 상기 본체의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 방지턱의 상측은 상기 본체의 반경방향 내측을 향해 절곡되는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
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