KR20110115479A - 미세유체장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샘플로부터 타깃을 분리하기 위한 미세유체장치를 개시한다. 본 발명은 캐비닛, 제1 필터링장치와 제2 필터링장치로 구성되어 있다. 캐비닛은 복수의 논타깃들과 복수 유형의 타깃들을 포함하고 있는 샘플의 흐름을 위한 제1 통로와 제2 통로가 내측에 형성되어 있고, 샘플을 제1 통로에 공급하기 위한 도입구가 상부에 형성되어 있으며, 제1 통로와 제2 통로로부터 샘플을 배출하기 위한 배출구가 하부에 형성되어 있다. 제1 필터링장치는 제1 통로의 상류에 샘플로부터 복수 유형의 타깃들을 여과하도록 설치되어 있고, 여과되는 복수 유형의 타깃들을 제2 통로로 유도한다. 제2 필터링장치는 제2 통로에 제1 필터링장치로부터 복수 유형의 타깃들을 받아들여 크기에 따라 여과한다. 본 발명에 의하면, 샘플에 포함되어 있는 복수 유형의 타깃들을 크기에 따라 효율적으로 여과하여 분리할 수 있다. 또한, 논타깃들과 타깃들을 전처리에 의하여 논타깃들을 제거한 후, 전처리에서 획득한 타깃들을 후처리에 의하여 분리하므로, 인간의 혈액 등으로부터 세포를 분리하여 채취하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

미세유체장치{MICROFLUIDIC APPARATUS}
본 발명은 미세유체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샘플(Sample)로부터 타깃(Target)을 분리하기 위한 미세유체장치에 관한 것이다.
바이오칩(Biochip)은 마이크로어레이(Microarrary)와 미세유체장치로 구분되고 있다. 마이크로어레이는 디엔에이(DNA, Deoxyribonucleic acid), 단백질(Protein) 등을 배열하여 인간의 타액, 땀 등의 생리학적 유체(Physiological fluid)와 혈액(Blood) 등의 샘플로부터 DNA, 단백질, 효소(Enzyme) 등의 타깃을 포획하여 분석하는 장치이며, DNA칩(DNA chip), 단백질칩(Protein chip) 등이 있다. 미세유체장치는 샘플을 흘려보내면서 센서, 생물분자 등과 반응하는 타깃을 분석하는 장치이며, 미세유체칩(Microfluidic chip) 또는 랩온어칩(Lab-on-a chip)이라 부르고도 있다.
미세유체장치는 미국 특허출원공개 제2007/0259424A1호에 개시되어 있다. 이 특허문헌의 미세유체장치는 상부층(Top layer), 하부층(Bottom layer)과 복수의 장애물들(Obstacles)로 구성되어 있다. 장애물들의 표면에 결합제 부분(Binding moiety), 예를 들어 항체(Antibody), 충전폴리머(Charged polymer), 세포들(Cells)과 결합되는 분자(Molecule)가 코팅되어 있다. 장애물은 상부층 또는 하부층의 표면으로부터 높이 방향으로 형성되어 있는 마이크로포스트(Micropost)들로 구성되어 있다. 샘플, 예를 들어 혈액은 상부층의 입구(Inlet)를 통하여 도입된 후, 채널(Channel)을 따라 흘러 상부층의 출구(Outlet)를 통하여 배출된다. 혈액에 포함되어 있는 세포는 결합제 부분에 포획된다. 그러나 상기한 바와 같은 미세유체장치는 타깃을 단순히 결합제 부분에 결합하여 포획하기 때문에 타깃의 포획률이 매우 낮은 문제점이 있다.
한편, 질병의 진단, 치료 및 예후 판정 등을 목적으로 혈액의 각종 성분을 검사하기 위하여 다양한 형태의 혈액검사장치가 개발되어 있다. 혈액검사장치는 한국등록특허 제10-0839496호에 개시되어 있다. 이 특허문헌의 혈액검사장치는 밀폐용기, 혈액성분 분리부와, 시약층으로 구성되어 있다. 밀폐용기는 기밀을 유지하면서 슬라이딩하도록 조합되어 밀폐공간을 획정하는 외측통 및 내측통을 가지며, 혈액을 도입하는 혈액 도입부를 갖는다. 혈액성분 분리부는 밀폐용기 안에 배치되어 혈액으로부터 혈장 및 혈청을 분리한다. 그러나 상기한 바와 같은 혈액검사장치는혈액으로부터 분리되는 타깃을 별도로 채취하기 곤란한 문제가 있다. 특히, 혈액의 정량 검사에만 사용하는 것이므로, 다량의 혈액으로부터 타깃을 분리하여 검사 및 분석하는데 사용할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 샘플에 포함되어 있는 타깃을 효율적으로 분리할 수 있는 미세유체장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 샘플로부터 타깃을 크기에 따라 간편하게 분리할 수 있는 미세유체장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 샘플에 포함되어 있는 논타깃들과 타깃들을 전처리에 의하여 논타깃들을 제거한 후, 전처리를 거친 타깃들을 후처리에 의하여 효율적으로 분리할 수 있는 미세유체장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 복수의 논타깃들과 복수 유형의 타깃들을 포함하고 있는 샘플의 흐름을 위한 제1 통로와 제2 통로가 내측에 형성되어 있고, 샘플을 제1 통로에 공급하기 위한 도입구가 상부에 형성되어 있으며, 제1 통로와 제2 통로로부터 샘플을 배출하기 위한 배출구가 하부에 형성되어 있는 캐비닛과; 제1 통로의 상류에 샘플로부터 복수 유형의 타깃들을 여과하도록 설치되어 있고, 여과되는 복수 유형의 타깃들을 제2 통로로 유도하는 제1 필터링장치와; 제2 통로에 제1 필터링장치로부터 복수 유형의 타깃들을 받아들여 크기에 따라 여과하는 제2 필터링장치를 포함하는 미세유체장치에 있다.
본 발명에 따른 미세유체장치는 샘플에 포함되어 있는 복수 유형의 타깃들을 크기에 따라 효율적으로 여과하여 분리할 수 있다. 또한, 논타깃들과 타깃들을 전처리에 의하여 논타깃들을 제거한 후, 전처리에서 획득한 타깃들을 후처리에 의하여 분리하므로, 인간의 혈액 등으로부터 세포를 분리하여 채취하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 미세유체장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 미세유체장치에서 커버가 분리되어 있는 캐비닛의 본체를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 미세유체장치의 구성을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 미세유체장치에서 제1 필터링장치의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 미세유체장치에서 제2 필터링장치의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 미세유체장치의 제2 필터링장치에서 메시필터의 구성을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 미세유체장치의 제2 필터링장치에서 메시필터의 구성을 부분적으로 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 미세유체장치에서 제1 필터링장치에 의한 논타깃들의 여과를 설명하기 위하여 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 미세유체장치에서 제2 필터링장치에 의한 타깃들의 여과를 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 미세유체장치에서 메시필터의 다른 실시예를 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 미세유체장치에서 메시필터의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 미세유체장치에서 메시필터의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 미세유체장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 미세유체장치는 샘플(2)에 포함되어 있는 복수의 논타깃(Non-target: 4)들과 복수 유형의 타깃(6)들을 1차 여과하여 타깃(6)들을 분리한 후, 분리되어 있는 타깃(6)들을 크기에 따라 2차 여과에 의하여 분리한다. 도 8과 9에 자세히 도시되어 있는 바와 같이, 논타깃(4)들은 타깃(6)들의 직경보다 작은 직경(d)을 갖는다. 타깃(6)들은 일례로 제1 유형의 타깃(6a)들, 제2 유형의 타깃(6b)들과 제3 유형의 타깃(6c)들로 이루어진다. 제1 유형의 타깃(6a)들은 제1 직경(d1)을 가지며, 제2 유형의 타깃(6b)들은 제2 직경(d2)을 가지고, 제3 유형의 타깃(6c)들은 제3 직경(d3)을 갖는다. 제1 직경(d1)은 제2 직경(d2)보다 크고, 제2 직경(d2)은 제3 직경(d3)보다 크다. 샘플(2)은 인간 또는 동물의 타액, 땀, 소변 등의 생리학적 유체, 혈액, 세럼(Serum)으로 이루어진다. 또한, 샘플(2)은 인간, 동물, 식물의 세포, 조직 등의 타깃(6)들을 포함하는 유체, 바이러스, 박테리아 등을 포함하는 유체 등 다양하게 선택될 수 있다. 샘플(2)이 혈액으로 선택될 경우, 타깃(6)들은 혈액에 포함되어 있고 서로 다른 크기를 갖는 세포들로 된다. 혈액 속의 세포들은 적혈구(Red blood cell), 백혈구(White blood cell) 등이 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 논타깃(4)들은 적혈구들로 선택될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 미세유체장치는 외관을 구성하는 캐비닛(Cabinet: 10)을 구비한다. 캐비닛(10)의 본체(12)는 그 내측에 샘플(2)의 흐름을 위하여 형성되어 있는 제1 통로(14)와 제2 통로(16)를 갖는다. 제1 통로(14)와 제2 통로(16)는 격벽(18)에 의하여 좌우로 구획되어 있다. 격벽(18)의 상단에 샘플(2)의 흐름을 유도하기 위하여 제1 통로(14)로부터 제2 통로(16)를 향하여 경사지는 경사면(18a)이 형성되어 있다. 격벽(18)의 상방에 제1 통로(14)와 제2 통로(16)를 연결하는 제3 통로(20)가 형성되어 있다. 격벽(18)의 하방에 제1 통로(14)와 제2 통로(16)를 연결하는 제4 통로(22)가 형성되어 있다.
샘플(2)의 공급을 위하여 제1 통로(14)의 상류에 연결되도록 도입구(24)가 본체(12)의 상부에 형성되어 있다. 도입구(24)는 샘플(2)을 제1 통로(14)에 공급하도록 제1 통로(14)의 상방에 정렬되어 있다. 제3 통로(20)의 일측에 도입구(24)를 통하여 유입되는 샘플(2)의 흐름을 제1 통로(14)로 유도하는 가이드(Guide: 20a)가 형성되어 있다. 샘플(2)의 배출을 위하여 제1 및 제2 통로(14, 16)의 하류에 연결되도록 배출구(26)가 본체(12)의 하부에 형성되어 있다. 본체(12)의 전면에 제1 및 제2 통로(14, 16)와 연결되도록 개방단부(28)가 형성되어 있다.
한 쌍의 그루브(Groove: 30)들이 제1 통로(14)의 상류에 개방단부(28)와 연결되도록 형성되어 있다. 그루브(30)들은 제1 통로(14)의 일측에서 제2 통로(16)를 향하여 경사지도록 배치되어 있다. 한 쌍의 제1 내지 제4 그루브(32a~32d)가 제2 통로(16)에 샘플(2)의 흐름 방향을 따라 개방단부(28)와 연결되도록 형성되어 있다. 제1 내지 제4 그루브(32a~32d) 각각은 수평하게 배치되어 있다. 커버(34)는 본체(12)의 전면에 개방단부(28)를 덮도록 복수의 나사(36)들의 체결에 의하여 장착되어 있다. 커버(34)는 본체(12)의 전면에 힌지(Hinge)를 중심으로 회전되어 여닫을 수 있는 도어로 구성될 수 있다. 본체(12)와 커버(34) 사이에 기밀의 유지를 위하여 패킹(Packing)이 장착될 수 있다.
도 2 내지 도 4와 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 미세유체장치는 복수 유형의 타깃(6)들을 여과하도록 제1 통로(14)에 경사지게 장착되어 제1 필터링장치(40)를 구비한다. 제1 필터링장치(40)는 서포트프레임(Support frame: 42), 메시필터(Mesh filter: 44)와 커버프레임(Cover frame: 46)으로 구성되어 있다. 서포트프레임(42)의 양단은 그루브(30)들에 끼워진다. 서포트프레임(42)의 중앙에 샘플(2)의 흐름을 위한 구멍(42a)이 형성되어 있다. 서포트프레임(42)의 상면에 구멍(42a)의 주위를 따라 안착홈(42b)이 형성되어 있다.
메시필터(44)의 가장자리는 안착홈(42b)에 안착되어 있다. 메시필터(44)는 복수 유형의 타깃(6)들을 여과하도록 형성되어 있는 복수의 여과구멍(44a)들을 갖는다. 여과구멍(44a)들은 타깃(6)들의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되어 있다. 논타깃(4)들은 여과구멍(44a)들을 통과하고, 타깃(6)들은 여과구멍(44a)들을 통과하지 못한다. 메시필터(44)는 10~50㎛의 두께로 구성될 수 있다. 메시필터(44)의 여과구멍(44a)들은 멤스(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems; 미세전기기계시스템) 기술을 이용한 에칭(Etching)에 의하여 형성될 수 있다.
커버프레임(46)은 메시필터(44)의 가장자리를 덮도록 안착홈(42b)에 장착되어 있다. 메시필터(44)의 가장자리는 서포트프레임(42)과 커버프레임(46) 사이에 고정되어 있다. 커버프레임(46)의 중앙에 서포트프레임(42)의 구멍(42a)과 정렬되도록 구멍(46a)이 형성되어 있다. 구멍(46a)의 일측면에 샘플(2)의 흐름을 유도하도록 경사면(46b)이 형성되어 있다. 서포트프레임(42)의 상면과 커버프레임(46)의 상면은 동일한 수평 평면에 정렬되어 있다.
도 2 내지 도 3, 도 5 내지 도 7과 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 미세유체장치는 제1 필터링장치(40)로부터 복수 유형의 타깃(6)들을 받아들여 복수 유형의 타깃(6)들을 크기에 따라 여과하도록 제2 통로(16)에 설치되어 있는 제2 필터링장치(50)를 구비한다. 제2 필터링장치(50)는 샘플(2)의 흐름 방향을 따라 배치되어 있는 복수의 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들로 구성되어 있다. 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들 각각은 제1 내지 제3 그루브(32a~32c)들에 끼워져 수평하게 장착되어 있다. 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들 각각은 서포트프레임(52), 메시필터(54)와 커버프레임(56)으로 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서 제4 그루브(32d)들에 필터조립체가 장착되지 않은 것이 도시되고 설명되었으나, 제4 그루브(32d)들에도 필터조립체가 장착될 수 있다.
서포트프레임(52)의 양단은 제1 내지 제3 그루브(32a~32c)들 각각에 끼워진다. 서포트프레임(52)의 중앙에 샘플(2)의 흐름을 위한 구멍(52a)이 형성되어 있다. 서포트프레임(52)의 상면에 구멍(52a)의 주위를 따라 안착홈(52b)이 형성되어 있다. 메시필터(54)의 가장자리는 안착홈(52b)에 안착되어 있다. 메시필터(54)는 복수 유형의 타깃(6)들을 여과하도록 형성되어 있는 복수의 여과구멍(54a)들을 갖는다. 여과구멍(54c)들의 직경은 타깃(6)들의 직경에 따라 타깃(6)들을 여과하는 크기를 갖도록 적절하게 변경될 수 있다.
필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들 각각의 메시필터(54)는 그 여과구멍(54a)들의 직경이 샘플(2)의 흐름방향을 따라 점진적으로 감소되도록 배열되어 있다. 예컨대, 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들이 3단으로 적층되어 있는 경우, 제1 필터조립체(50-1)의 여과구멍(54a)들은 15~20㎛으로 형성되고, 제2 필터조립체(50-2)의 여과구멍(54a)들은 10~15㎛으로 형성되며, 제3 필터조립체(50-3)의 여과구멍(54a)들은 5~10㎛으로 형성될 수 있다.
커버프레임(56)은 메시필터(54)의 가장자리를 덮도록 안착홈(52b)에 장착되어 있다. 메시필터(54)의 가장자리는 서포트프레임(52)과 커버프레임(56) 사이에 고정되어 있다. 커버프레임(56)의 중앙에 서포트프레임(54)의 구멍(54a)과 정렬되도록 구멍(56a)이 형성되어 있다. 구멍(56a)의 단면적은 타깃(6)들의 흐름을 유도하기 위하여 상류에서 하류로 갈수록 점진적으로 감소되는 호퍼형상(Hopper shape)으로 형성되어 있다. 서포트프레임(52)의 상면과 커버프레임(56)의 상면은 동일한 수평 평면에 정렬되어 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 메시필터(54)의 표면에 친수성 표면층(54b)이 코팅되어 있다. 친수성 표면층(54b)은 메시필터(54)의 표면에 친수성 물질, 예를 들어 산화티탄(TiO2), 산화규소(SiO2)가 코팅(Coating)에 의하여 형성될 수 있다. 친수성 표면층(54b)은 메시필터(54)의 표면에 접촉하는 샘플(2)의 흐름을 분산시켜 액 맺힘을 방지한다. 한편, 친수성 표면층(54b)은 메시필터(44)의 표면에도 동일하게 형성될 수 있다.
항체 표면층(54c)이 타깃(6)들로 세포의 포획을 위하여 친수성 표면층(54b)의 표면에 코팅되어 있다. 항체 표면층(54c)의 항체는, 예를 들어 항상피세포접합분자 항체(Anti-Epithelial Cell Adhesion Molecule antibody, Anti-EpCAM antibody), 항시토케라틴 항체(Anti-Cytokeratin antibody, Anti-CK antibody) 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 있어서 항체 표면층(54c)은 친수성 표면층(54b)을 대신하여 메시필터(54)의 표면에 직접 코팅될 수 있다. 한편, 도 9에는 친수성 표면층(54b)과 항체 표면층(54c)이 제3 필터조립체(50-3)의 메시필터(54)에만 코팅되어 있는 것이 예시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 미세유체장치는 캐비닛(10)의 도입구(24)에 샘플(2)을 공급하기 위한 샘플 공급장치(60)로 주사기(62)를 구비한다. 주사기(62)의 실린더(64)는 샘플(2)을 저장하기 위한 보어(64a), 샘플(2)을 유입하기 위한 입구(64b)와 샘플(2)을 배출하기 위한 출구(64c)를 갖는다. 주사기(62)의 피스톤(Piston: 66)은 입구(64b)를 통하여 보어(64a)에 끼워져 있고, 보어(64a)를 따라 왕복운동되어 출구(64c)를 통하여 샘플(2)을 배출한다. 출구(64c)는 호스(Hose: 68)에 의하여 도입구(24)에 연결되어 있다. 샘플 공급장치(60)는 정량의 샘플(2)을 펌핑하여 캐비닛(10)의 도입구(24)에 공급할 수 있는 시린지펌프(Syringe pump), 플런저펌프(Plunger pump) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 샘플(2)의 일례로 인간의 혈액이 선택될 경우, 샘플 공급장치(60)는 혈액을 저장하여 공급할 수 있는 채혈관(Blood collection tube), 백(Bag), 팩(Pack) 등 다양한 형태로 구성될 수도 있다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 미세유체장치에 대한 작용을 설명한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 실린더(64)의 출구(64c)는 호스(68)에 의하여 캐비닛(10)의 도입구(24)에 연결된다. 피스톤(76)이 실린더(74)의 보어(74a)를 따라 전진되면, 샘플(2)은 출구(74c)를 통하여 배출되고, 호스(78)와 캐비닛(10)의 도입구(24)를 통하여 도 3에 화살표 "A"로 도시되어 있는 바와 같이 제1 통로(14)의 상류에 유입된다. 제1 통로(14)에 유입되는 샘플(2)은 경사져 있는 제1 필터링장치(40)를 거치게 된다.
도 3과 도 8을 참조하면, 샘플(2)의 타깃(6)들은 제1 필터링장치(40)의 전처리(Preprocessing)에 의하여 1차 여과된다. 논타깃(4)들은 여과구멍(44a)들을 통과하여 제1 통로(14)의 하류로 흘러내려간다. 타깃(6)들은 여과구멍(44a)들을 통과하지 못한다. 여과구멍(44a)들의 직경이 5㎛으로 형성되어 있는 경우, 논타깃(4)들, 예를 들어 직경 6~8㎛의 적혈구는 여과구멍(44a)들을 통과한다. 적혈구는 세포핵(Cell nucleus)을 둘러싸고 있는 세포질(Cytoplasm)의 변형에 의하여 그 직경보다 작은 구멍을 빠져나갈 수 있다. 타깃(6)들, 예를 들어 직경 5㎛ 이상의 세포는 여과구멍(44a)들을 통과하지 못한다. 타깃(6)들은 메시필터(44)의 표면을 타고 흘러내려 도 3에 화살표 "B"로 도시되어 있는 바와 같이 제2 통로(16)의 상류로 흐른다. 이때, 샘플(2)의 액체 성분 중 일부는 여과구멍(44a)들을 통과하에 논타깃(4)들과 함께 제1 통로(14)의 하류로 흘러가고, 나머지 액체 성분은 메시필터(44)를 타고 제2 통로(16)의 상류로 흐른다. 격벽(18)의 경사면(18a)과 커버프레임(46)의 경사면(46b)은 제1 필터링장치(40)로부터 제2 통로(16)로 타깃(6)들의 흐름을 원활하게 유도한다.
도 2, 도 3과 도 9를 참조하면, 제1 필터링장치(40)를 거친 복수 유형의 타깃(6)들은 제2 필터링장치(50)의 후처리(Postprocessing)에 의하여 2차 여과된다. 복수 유형의 타깃(6)들은 그 크기에 따라 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들 각각의 여과구멍(54a)들에 의하여 여과된다. 타깃(6)들 중 15㎛ 이상의 크기를 갖는 제1 유형의 타깃(6a)들은 제1 필터조립체(50-1)의 여과구멍(54a)들을 통과하지 못하고, 15㎛ 미만의 크기를 갖는 제2 및 제3 유형의 타깃(6b, 6c)들은 제1 필터조립체(50-1)의 여과구멍(54a)들을 통과한다. 타깃(6)들 중 10㎛ 이상의 크기를 갖는 제2 유형의 타깃(6b)들은 제2 필터조립체(50-2)의 여과구멍(54a)들을 통과하지 못하고, 10㎛ 미만의 크기를 갖는 제3 유형의 타깃(6c)들은 제2 필터조립체(50-2)의 여과구멍(54a)들을 통과한다. 5㎛ 이상의 크기를 갖는 제3 유형의 타깃(6c)들은 제3 필터조립체(50-3)의 여과구멍(54a)들을 통과하지 못하고, 5㎛ 미만의 크기를 갖는 나머지 타깃들 또는 제2 필터링장치(50)로 유입되어 온 논타깃(4)들은 제3 필터조립체(50-3)의 여과구멍(54a)들을 통과한다. 제1 필터링장치(40)와 제2 필터링장치(50)의 여과를 거친 샘플(2)은 배출구(26)를 통하여 캐비닛(10) 밖으로 배출되어 공지의 탱크(Tank), 리저버(Reservoir) 등에 안전하게 저장된다.
이와 같이 다단으로 적층되어 있는 필터조립체(50-1, 50-2, 50-3)들에 의하여 타깃(6)들이 크기별로 여과되어 분리되므로, 예를 들어 인간의 혈액으로부터 직경 12~25㎛의 백혈구를 효율적으로 채취할 수 있다. 한편, 세포는 항체 표면층(54c)에 결합되어 포획되므로, 세포의 포획률이 크게 높아진다.
도 10에 본 발명에 따른 미세유체장치에 있어서 메시필터의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 다른 실시예의 메시필터(134)는 그 상면에 타깃(6)들을 수용하도록 형성되어 있는 복수의 풀(Pool: 136)들을 갖는다. 풀(136)들의 단면은 원형으로 형성되어 있다. 여과구멍(134a)들 각각은 풀(136)들의 중앙에 형성되어 있다. 여과구멍(134a)들과 풀(136)들은 동심을 이루도록 형성되어 있다. 풀(136)은 필요에 따라 다단으로 형성될 수 있다.
타깃(6)들은 샘플(2)의 흐름에 따라 풀(136)들에 유입되면서 여과구멍(134a)들을 향하여 유도된다. 여과구멍(134a)들을 통과하지 못한 타깃(6a)들은 풀(136)들에 수용된다. 따라서 샘플(2)의 여과가 완료되면, 작업자는 풀(136)들에 수용되어 있는 타깃(6a)들을 쉽게 채취할 수 있다. 세포가 풀(136)들에 수용되는 것에 의하여 세포의 변형이 방지되어 세포의 여과율이 높아진다.
도 11에 본 발명에 따른 미세유체장치에 있어서 메시필터의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 또 다른 실시예의 메시필터(234)는 여과구멍(234a)들 각각의 상부에 샘플(2)의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 감소되도록 연결되어 있는 테이퍼구멍(Taper hole: 236)들을 갖는다. 테이퍼구멍(236)들은 샘플(2)의 흐름이 원활하도록 여과구멍(234a)들로 유도한다. 또한, 여과구멍(234a)들을 통과하지 못한 타깃(6a)들은 테이퍼구멍(236)들에 수용된다.
도 12에 본 발명에 따른 미세유체장치에 있어서 메시필터의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 12를 참조하면, 또 다른 실시예의 메시필터(334)는 그 상면에 여과구멍(334a)들 각각의 상방을 둘러싸서 샘플(2)의 흐름을 여과구멍(334a)들 각각에 유도하도록 형성되어 있는 복수의 가이드월(Guide wall: 336)들을 갖는다. 가이드월(336)들 각각은 메시필터(334)의 상면에 여과구멍(334a)들 각각의 가장자리로부터 연장되도록 형성되어 있는 보어(338)를 갖는다. 가이드월(336)들은 보어(338)의 단면이 육각형으로 형성되는 허니콤 구조(Honeycomb structure)로 되어 있다. 가이드월(338)들은 샘플(2)의 흐름이 여과구멍(334a)들 각각에 균일하게 분산되도록 유도한다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
2: 샘플 4: 논타깃
6: 타깃 10: 캐비닛
12: 본체 14: 제1 통로
16: 제2 통로 34: 커버
40: 제1 필터링장치 42: 서포트프레임
44: 메시필터 46: 커버프레임
50: 제2 필터링장치 52-1, 52-2, 52-3: 필터조립체
52 서포트프레임 54: 메시필터
56: 커버프레임 60: 샘플 공급장치
62: 주사기 136: 풀
236: 테이퍼구멍 338: 가이드월

Claims (9)

  1. 복수의 논타깃들과 복수 유형의 타깃들을 포함하고 있는 샘플의 흐름을 위한 제1 통로와 제2 통로가 내측에 형성되어 있고, 상기 샘플을 상기 제1 통로에 공급하기 위한 도입구가 상부에 형성되어 있으며, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로로부터 상기 샘플을 배출하기 위한 배출구가 하부에 형성되어 있는 캐비닛과;
    상기 제1 통로의 상류에 상기 샘플로부터 상기 복수 유형의 타깃들을 여과하도록 설치되어 있고, 여과되는 상기 복수 유형의 타깃들을 상기 제2 통로로 유도하는 제1 필터링장치와;
    상기 제2 통로에 상기 제1 필터링장치로부터 상기 복수 유형의 타깃들을 받아들여 크기에 따라 여과하도록 설치되어 있는 제2 필터링장치를 포함하는 미세유체장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제1 필터링장치는,
    상기 제1 통로에 상기 제1 통로로부터 상기 제2 통로를 향하여 경사지도록 장착되어 있고, 상기 샘플의 흐름을 위한 구멍이 중앙에 형성되어 있으며, 상기 구멍의 주위를 따라 안착홈이 상면에 형성되어 있는 서포트프레임과;
    상기 안착홈에 가장자리가 안착되어 있고, 상기 복수 유형의 타깃들을 여과하는 복수의 여과구멍들을 갖는 메시필터와;
    상기 안착홈에 상기 메시필터의 가장자리를 덮도록 장착되어 있으며, 상기 서포트프레임의 구멍과 정렬되는 구멍이 중앙에 형성되어 있는 커버프레임으로 이루어지는 미세유체장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 필터링장치는 상기 제2 통로에 다단으로 장착되어 있는 복수의 필터조립체들로 이루어지고, 상기 복수의 필터조립체들 각각은,
    상기 제2 통로에 장착되어 있고, 상기 샘플의 흐름을 위한 구멍이 중앙에 형성되어 있으며, 상기 구멍의 주위를 따라 안착홈이 상면에 형성되어 있는 서포트프레임과;
    상기 안착홈에 가장자리가 안착되어 있고, 상기 복수 유형의 타깃들을 여과하는 복수의 여과구멍들을 갖는 메시필터와;
    상기 안착홈에 상기 메시필터의 가장자리를 덮도록 장착되어 있으며, 상기 서포트프레임의 구멍과 정렬되는 구멍이 중앙에 형성되어 있는 커버프레임으로 이루어지는 미세유체장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 필터조립체들 각각의 메시필터는 상기 복수 유형의 타깃들을 크기에 따라 단계적으로 여과하기 위하여 상기 복수의 여과구멍들의 직경이 상기 샘플의 흐름 방향을 따라 점진적으로 감소되도록 배치되어 있는 미세유체장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 메시필터의 표면에 친수성 표면층이 코팅되어 있는 미세유체장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 샘플은 상기 복수 유형의 타깃들로 세포를 포함하는 혈액으로 이루어지고, 상기 메시필터의 표면과 상기 친수성 표면층의 표면 중 어느 하나에 상기 세포의 포획을 위하여 항체 표면층이 코팅되어 있는 미세유체장치.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 메시필터의 상면에 상기 복수 유형의 타깃들을 수용하는 복수의 풀들이 형성되어 있고, 상기 복수의 여과구멍들 각각은 상기 복수의 풀들의 중앙에 형성되어 있는 미세유체장치.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 메시필터는 상기 복수의 여과구멍들 각각의 상부에 상기 샘플의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 감소되도록 연결되어 있는 테이퍼보어를 갖는 미세유체장치.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 메시필터는 그 상면에 상기 복수의 여과구멍들 각각의 상방을 둘러싸서 상기 샘플의 흐름을 상기 복수의 여과구멍들 각각에 유도하도록 형성되어 있는 복수의 가이드월들을 가지며, 상기 복수의 가이드월들 각각은 상기 메시필터의 상면에 상기 복수의 여과구멍들 각각의 가장자리로부터 연장되도록 형성되어 있는 보어를 갖는 허니콤 구조로 이루어지는 미세유체장치.
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