KR20130107086A - Reagent container, microfluidic device, and analysis mehtod using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시약을 수용 배출하는 시약 보관용기, 미세 유동장치, 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reagent storage container for receiving and discharging reagents, a microfluidic device, and an analysis method using the same.
미세 유동장치는 소량의 유체를 수용하는 복수의 챔버와, 챔버들 사이의 유체 흐름을 제어하는 밸브와, 유체를 제공받아 지정된 기능을 수행하는 여러 가지 기능성 유닛을 포함한다.The microfluidic device includes a plurality of chambers for containing a small amount of fluid, a valve for controlling the flow of fluid between the chambers, and various functional units for receiving the fluid and performing a designated function.
랩 온어 칩(lab on a chip)은 소형 칩에 미세 유동장치가 설치된 것으로서, 여러 단계의 반응과 조작을 하나의 칩 상에서 수행할 수 있다. 특히 시료 분리와 유체 이송을 위한 구동 압력으로서 원심력을 이용하는 랩 온어 칩을 랩 온어 디스크(lab on a disc)라고 한다. 종래 랩 온어 디스크 형태의 미세 유동장치는 일반적으로 시료에서 하나의 표적 물질을 검출하는 구성으로 이루어진다.A lab on a chip is a microfluidic device installed in a small chip, and may perform various steps of reaction and manipulation on one chip. In particular, a lab on a disc using centrifugal force as the driving pressure for sample separation and fluid transfer is called a lab on a disc. Conventional lab-on-a-disc microfluidic devices generally consist of a configuration for detecting one target material in a sample.
시료에서 여러 개의 표적 물질을 검출하기 위해서는 표면의 지정된 위치에 서로 다른 종류의 표지 인자들을 코팅하고, 반응 이후에 반응 위치를 스캔하여 표적 물질을 분석하거나, 하나의 반응챔버 내에 바코드, 형광 입자, 다양한 모양의 비드와 같은 향후 식별이 가능한 반응 매개체를 활용한 예(한국 공개특허 10-2010-0038007호 등)가 알려져 있다. 그러나 이러한 종류의 미세 유동장치들은 검출용 하드웨어나 소프트웨어가 복잡하고, 분석 비용이 높아지는 불편함이 있다.In order to detect several target substances in a sample, different types of labeling factors are coated at designated positions on the surface, and after the reaction, the reaction positions are scanned to analyze the target substance, or barcodes, fluorescent particles, various An example of using a recognizable reaction medium such as a bead of a shape (eg, Korean Patent Application Publication No. 10-2010-0038007) is known. However, these types of microfluidic devices are inconvenient because they have complicated detection hardware or software and high analysis costs.
또한, 반응성이 높은 시약을 이용하여 성분을 검출할 경우에는 반응챔버를 이루는 물질과 시약이 반응하여 검출이 어려운 문제가 있다. In addition, when a component is detected using a reagent having high reactivity, a substance constituting the reaction chamber reacts with the reagent, which makes it difficult to detect the component.
본 발명은 반응성이 높은 시약을 이용하여 용이하게 성분을 분석할 수 있는 시약 보관용기, 및 이를 이용한 미세 유동장치를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a reagent storage container that can easily analyze the components using a highly reactive reagent, and a microfluidic device using the same.
본 발명의 일 측면에 따른 시약 보관용기는 챔버 내에 설치된 시약 보관용기에 있어서, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부, 및 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 포함하고, 상기 마개밸브는 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부의 개방을 통제한다.Reagent storage container according to an aspect of the present invention, in the reagent storage container installed in the chamber, comprising a body portion having a space for storing the reagent, and a stopper valve for controlling the opening of the opening formed in the body portion, the closure The valve controls the opening of the body part by phase change.
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치될 수 있으며, 상기 마개밸브는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시킬 수 있다.The body part has a tubular shape with openings formed at both ends in the longitudinal direction, and the stop valve may be fixed to both ends of the body part, and the stop valve may be melted by heat, light or electromagnetic energy to open the body part. You can.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어질 수 있으며, 상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있다.The stopper valve may be made of wax, and the stopper valve may be made of gel or thermoplastic resin. In addition, the stopper valve may be made of a material containing light absorbing microparticles.
상기 바디부와 상기 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 시약의 반응성보다 더 작도록 이루어질 수 있으며, 상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어질 수 있다.The reactivity of the body portion and the reagent may be made smaller than the reactivity of the material forming the chamber with the reagent, and the body portion may be made of glass or Teflon. In addition, the reagent may be composed of an oxidizing agent or a reducing agent.
본 발명의 다른 측면에 따른 미세 유동장치는 복수의 챔버들을 갖는 판상의 플랫폼과, 상기 챔버들의 연통을 통제하는 밸브, 및 상기 챔버 내부에 설치되며, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부와 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 갖는 시약 보관용기를 포함한다.The microfluidic device according to another aspect of the present invention is a phase transition and body transition having a plate-like platform having a plurality of chambers, a valve for controlling communication of the chambers, and a space installed inside the chamber and storing a reagent. and a reagent reservoir having a stopper valve for controlling the opening of the opening formed in the body portion by phase change.
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치될 수 있으며, 상기 마개밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시킬 수 있다.The body part has a tubular shape with openings formed at both ends in the longitudinal direction, and the stop valve may be fixedly installed at both ends of the body part, and the stop valve may be melted by heat, light, or electromagnetic energy to disassemble the body part. Can be opened.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어질 수 있으며, 상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.The stopper valve may be made of wax, and the stopper valve may be made of gel or thermoplastic resin.
상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 바디부와 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성보다 더 작게 형성될 수 있다.The stopper valve may be made of a material containing light absorbing microparticles, and the reactivity of the body portion and the reagent contained in the body portion may be smaller than the reactivity of the material forming the chamber and the reagent contained in the body portion. Can be.
상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있으며, 상기 바디부에 수용된 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어질 수 있다.The body portion may be made of glass or teflon, and the reagent contained in the body portion may be made of an oxidizing agent or a reducing agent.
상기 플랫폼에는 시료 주입챔버와, 상기 시료 주입챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 미터링챔버, 및 상기 미터링챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 중간 반응챔버가 형성되고, 상기 중간 반응챔버 내에 상기 시약 보관용기가 설치될 수 있다.The platform is provided with a sample injection chamber, a metering chamber disposed farther from the center of rotation of the platform than the sample injection chamber, and an intermediate reaction chamber disposed farther from the center of rotation of the platform than the metering chamber. The reagent reservoir may be installed in the reaction chamber.
상기 시료 주입챔버에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치한 측면에는 입자상 불순물을 분리하는 복수 개의 돌기들이 형성될 수 있으며, 상기 중간 반응챔버에는 상기 중간 반응챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 가깝게 배치된 서브챔버가 연결 설치될 수 있다.A plurality of protrusions for separating particulate impurities may be formed on a side located at the outermost side in the radial direction of the sample injection chamber, and the intermediate reaction chamber has a subchamber disposed closer to the center of rotation of the platform than the intermediate reaction chamber. Connection can be installed.
상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 플랫폼에는 상기 플랫폼을 회전시키는 모터가 연결 설치될 수 있다.The platform may be formed in a rotatable disk shape, the platform may be connected to the motor for rotating the platform.
또한, 상기 밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 상전이 되어 상기 챔버들의 연통을 통제할 수 있다.In addition, the valve may be phased by heat, light, or electromagnetic energy to control communication between the chambers.
본 발명의 다른 측면에 따른 분석 방법은 플랫폼과 플랫폼 내부에 형성된 복수 챔버를 갖는 미세 유동장치를 이용하여 분석하는 방법에 있어서, 상기 플랫폼에 형성된 중간 반응챔버 내에 설치된 시약 보관용기의 마개밸브를 상전이 시켜서 상기 시약 보관용기에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계와, 상기 중간 반응챔버에서 분석챔버로 시료를 이송시키는 이송 단계, 및 분광기를 이용하여 상기 분석챔버에서 시료의 성분을 분석하는 분석 단계를 포함한다.Analysis method according to another aspect of the present invention is a method for analyzing by using a microfluidic device having a platform and a plurality of chambers formed in the platform, the phase of the stopper valve of the reagent storage container installed in the intermediate reaction chamber formed on the platform A discharge step of discharging the reagent contained in the reagent storage container, a transfer step of transferring the sample from the intermediate reaction chamber to the analysis chamber, and an analysis step of analyzing a component of the sample in the analysis chamber using a spectroscope.
상기 배출 단계는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 상기 마개밸브를 용융시켜서 시약을 배출시킬 수 있으며, 상기 배출 단계는 상기 마개밸브에 레이저를 조사하여 시약을 배출시키며, 분광기를 이용하여 중간 반응챔버에서 시료의 색깔 변화를 측정하여 레이저의 조사를 제어할 수 있다. 또한, 상기 배출 단계는 서브챔버에 수용된 시약을 중간 반응챔버로 이송시키는 단계를 포함할 수 있다.The discharging step may discharge the reagent by melting the stopper valve by heat, light or electromagnetic energy, and the discharging step discharges the reagent by irradiating a laser to the stopper valve, and in the intermediate reaction chamber by using a spectroscope. The irradiation of the laser can be controlled by measuring the color change of the sample. Also, the discharging step may include transferring the reagent contained in the subchamber to the intermediate reaction chamber.
상기 이송 단계는 상기 플랫폼을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 이송시킬 수 있으며, 시료 주입챔버에서 복수 개의 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계와, 미터링챔버에서 중간 반응챔버로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함하고, 상기 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계는 상기 시료 주입챔버에 형성된 복수 개의 돌기들 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 포함할 수 있다.The transferring step may rotate the platform to transfer the sample by centrifugal force, further comprising transferring the sample from the sample injection chamber to the plurality of metering chambers, and transferring the sample from the metering chamber to the intermediate reaction chamber. And transferring the sample to the metering chambers may include inserting and separating particulate impurities between the plurality of protrusions formed in the sample injection chamber.
본 실시예의 미세 유동장치는 시약 보관용기를 이용하여 반응성이 큰 시약을 이용하여 용이하게 성분을 검출할 수 있다.The microfluidic device of the present embodiment can easily detect components by using highly reactive reagents using a reagent storage container.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 미세 유동장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기의 단면도이다.
도 5는 시약 보관용기에서 시약을 배출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6a는 시약 보관용기의 개방 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 6b는 시약 보관용기의 개방 후 상태를 나타낸 사진이다.1 is a schematic diagram of a component analysis device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the microfluidic device shown in FIG. 1.
3 is a perspective view of a reagent storage container according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the reagent storage container according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a process of discharging the reagent from the reagent storage container.
Figure 6a is a photograph showing the state before opening the reagent storage container, Figure 6b is a photograph showing the state after opening the reagent storage container.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a component analysis device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 일 실시예의 성분 분석장치(200)는 회전 가능한 판상으로 이루어진 미세 유동장치(100)와 미세 유동장치(100)를 회전시키는 모터(231), 미세 유동장치(100)에 레이저를 조사하는 레이저 조사부(213), 분석을 위해 미세 유동장치(100)에 빛을 조사하는 광원(232) 및 미세 유동장치(100)를 통과한 빛을 분석하는 분광기(234)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
미세 유동장치(100)는 유체를 수용하는 복수개의 챔버들을 갖는 플랫폼(170)과 및 챔버들의 연통을 통제하는 밸브, 및 챔버 내에 설치된 시약 보관용기(180)를 포함한다.The
또한, 성분 분석장치(200)는 감시를 위한 카메라(211)와 스트로브 라이트(215)를 더 포함할 수 있다. 성분 분석장치는 모터(231)와 레이저 조사부(213) 및 카메라(211)를 제어하는 제어부(212)를 포함한다.In addition, the
도 2는 도 1에 도시한 미세 유동장치의 부분 확대도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the microfluidic device shown in FIG. 1.
도 2를 참고하면, 플랫폼(170)은 회전 중심(O1)을 가지며, 예를 들어 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어질 수 있다. 플랫폼(170)은 성형이 용이한 플라스틱 소재, 예를 들어 폴리스타이렌(polystyrene, PS), 폴리디메틸실록산(poly(demethylsiloxane), PMDS), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 및 폴리우레탄(polyurethanes) 등으로 제조될 수 있다. 또한, 플랫폼(170)은 화학적 및 생물학적 안정성과 광학적 투명성을 가지는 소재로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the
플랫폼(170)은 복수의 영역으로 구분되며, 각 영역마다 독립적으로 작동하는 미세 유동 구조물(110)이 마련된다. 이에 따라 플랫폼(170)에는 복수개의 미세 유동 구조물(110)이 마련되어 하나의 플랫폼(170)을 이용하여 복수개의 시료를 분석할 수 있다.The
미세 유동 구조물(110)은 시료 주입챔버(160)와 미터링챔버(112, 131), 그리고 분석챔버(116, 134)를 포함한다. 각 챔버들은 채널을 통해서 연결되며 채널에는 채널을 개폐하는 밸브가 설치되어 있다. 다만 본 발명이 이제 제한되는 것은 아니며, 챔버들은 채널 없이 직접 연결될 수도 있다.The
플랫폼(170)은 지름이 12cm인 원판으로 이루어지며, 플랫폼(170)에는 4개 이상의 미세 유동 구조물(110)이 형성된다.The
본 실시예에서 밸브는 상전이(phase change)에 의하여 챔버의 연통을 통제한다. 이에 밸브는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 액상으로 변화될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 밸브는 상온에서 고체인 상전이 물질로 이루어질 수 있다. 밸브는 상전이 물질인 왁스로 이루어질 수 있으며 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피가 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.In this embodiment, the valve controls the communication of the chamber by phase change. The valve may be made of a material that can be changed into a liquid phase by heat, light or electromagnetic energy. In particular, the valve may be made of a phase change material that is solid at room temperature. The valve may be made of wax, which is a phase change material, and the wax melts when heated to turn into a liquid state and expands in volume. As the wax, for example, paraffin wax, microcrystalline wax, synthetic wax, natural wax, or the like may be employed.
상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다.The phase change material may be a gel or a thermoplastic resin. As the gel, polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polyvinylamides, or the like may be employed.
시료 주입챔버(160)는 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)에서 가장 가깝게 위치하는 챔버이다. 시료 주입챔버(160)는 플랫폼(170)의 플랫폼(170)의 반경방향을 기준으로 제일 외측에 위치하는 내측면에 형성된 복수 개의 돌기들(162)을 갖는다. 돌기들(162)은 시료에 포함된 입자상 불순물을 분리하는 역할을 하는 바, 시료 주입챔버(160)에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치하는 측면에 형성된다. 플랫폼(170)이 회전하면 상대적으로 무거운 입자상 불순물들이 원심력에 의하여 외측으로 밀려나서 돌기들(162) 사이에 갇히게 된다. 이 때, 시료의 정제를 위한 회전 속도는 시료에 포함된 입자상 불순물의 크기와 밀도에 따라 달라질 수 있다.The
시료 주입챔버(160)는 미터링챔버들(112, 131) 및 웨이스트챔버(163)와 채널(164)을 통해서 연결된다. 미터링챔버들(112, 131)과 웨이스트챔버(163)는 시료 주입챔버(160) 보다 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)으로부터 더 멀게 위치된다. 시료 주입챔버(160)와 연통된 채널에는 밸브(V1)가 설치된다. The
본 실시예에 따른 미세 유동 구조물(110)은 2개의 성분을 검출하기 위해서 2개의 미터링챔버(112, 131)를 갖는다. 미터링챔버들(112, 131)은 시료를 필요한 양만큼 분할하는 역할을 한다. 웨이스트챔버(163)는 미터링챔버들(112, 131)을 채우고 남은 시료가 더 이상 미터링챔버(112, 131)로 유입되지 않도록 수용하는 역할을 한다.The
제1 미터링챔버(112)는 시료를 분할하기 위한 챔버로서 제1 미터링챔버(112)에는 제1 중간 반응챔버(114)가 연결 설치되고, 제1 중간 반응챔버(114)에는 제1 최종 반응챔버(115)가 연결 설치된다. 또한, 제1 최종 반응챔버(115)에는 제1 분석챔버(116)가 연결 설치된다. 제1 미터링챔버(112)와 제1 중간 반응챔버(114) 사이, 제1 중간 반응챔버(114)와 제1 최종 반응챔버(115) 사이, 및 제1 최종 반응챔버(115)와 제1 분석챔버(116) 사이에는 각각 밸브(V2, V3, V4)가 설치된다.The
플랫폼의 회전 중심(O1)에서부터 제1 미터링챔버(112), 제1 중간 반응챔버(114), 제1 최종 반응챔버(115), 및 제1 분석챔버(116)가 순차적으로 설치된다.The
제1 중간 반응챔버(114) 내부에는 시료를 산화시키기 위한 산화제가 수용된 시약 보관용기(180)가 설치되며, 산화제는 브롬수(bromine water)로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 시약 보관용기(180)에 산화제가 수용된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 시약 보관용기(180)에는 환원제가 수용될 수도 있다.In the first
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시약 보관용기를 도시한 종단면이다.Figure 3 is a perspective view showing a reagent storage container according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a longitudinal section showing a reagent storage container according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 시약 보관용기(180)는 시약이 보관되는 공간(181a)을 갖는 바디부(181)와 바디부(181)에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브(182, 183)를 갖는다. 바디부(181)는 길이 방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 원형의 관 형상으로 이루어질 수 있으며 마개밸브(182, 183)는 바디부(181)의 길이방향 양단에 고정 설치된다. 여기서 마개밸브(182, 183)는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 바디부(181)의 개방을 통제하며, 이를 위해서 마개밸브(182, 183)는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 액상으로 용융될 수 있는 물질로 이루어진다. Referring to Figures 3 and 4, the
특히 마개밸브(182, 183)는 상온에서 고체인 상전이 물질로 이루어질 수 있다. 마개밸브(182, 183)는 상전이 물질인 왁스로 이루어질 수 있으며 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피가 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.In particular, the
상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다.The phase change material may be a gel or a thermoplastic resin. As the gel, polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polyvinylamides, or the like may be employed.
특히, 마개밸브(182, 183)는 파라핀 왁스에 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어질 수 있으며, 여기서 흡광성 미세입자는 산화철 나노입자로 이루어질 수 있다.In particular, the
바디부(181)는 반응성이 매우 낮은 물질로 이루어지는 바, 본 실시예에 다른 시약 보관용기(180)는 브롬수 등과 같이 반응성이 매우 큰 산화제나 환원제의 보관에 사용된다. 본 실시예에 따른 바디부(181)는 유리 또는 테프론으로 이루어질 수 있으며, 챔버를 형성하는 물질은 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.Since the
바디부(181)와 시약(185)의 반응성은 챔버를 형성하는 물질과 시약(185)의 반응성보다 더 작게 된다. 이에 따라 반응성이 매우 큰 물질을 안정적으로 보관할 수 있을 뿐만 아니라 반응성이 큰 물질을 이용하여 시료를 분석하는 경우에도 1회용인 플랫폼을 고가의 재료로 형성할 필요가 없어 플랫폼 제작 원가를 절감할 수 있다.The reactivity of the
또한, 제1 중간 반응챔버(114)에는 서브챔버(113)가 연결 설치되는 바, 서브챔버(113)에는 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 재가공하는 재가공 용액이 수용되어 있다. 이때, 재가공 용액은 페놀용액이 될 수 있다. 서브챔버(113)는 제1 중간 반응챔버(114) 보다 플랫폼(170)의 회전 중심(O1)으로부터 더 가깝게 위치하며 서브챔버(113)와 제1 중간 반응챔버(114) 사이에는 밸브(V5)가 설치된다. 이에 따라 밸브(V5)가 개방되면 원심력을 이용하여 서브챔버(113)에 수용된 용액을 제1 중간 반응챔버(114)로 이송할 수 있다.In addition, the
상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 서브챔버(113)를 구비하여 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 다시 한번 중간 처리하여 시료의 색상 등 원하는 특성을 변화시킬 수 있다.As described above, according to the present exemplary embodiment, the
제1 최종 반응챔버(115)에는 제1 중간 반응챔버(114)에서 가공된 시료를 가공하는 물질이 수용되어 있다. 예를 들어 제1 최종 반응챔버(115)에는 질산염을 아질산염으로 환원시키기 위한 카드뮴(cadmium) 파티클들을 포함하는 시약이 수용될 수 있으며, 제1 분석챔버(116)에는 아질산염을 설파닐산(Sulfanilic acid)과 크로모트로프산(chromotropic acid)를 포함하는 시약이 수용될 수 있다.The first
제2 미터링챔버(131)는 시료를 분할하기 위한 챔버로서 제2 미터링챔버(131)에는 제2 중간 반응챔버(132)가 연결 설치되고, 제2 중간 반응챔버(132)에는 제2 최종 반응챔버(133)가 연결 설치된다. 또한, 제2 최종 반응챔버(133)에는 제2 분석챔버(134)가 연결 설치된다. 제2 미터링챔버(131)와 제2 중간 반응챔버(132) 사이, 제2 중간 반응챔버(132)와 제2 최종 반응챔버(133) 사이, 및 제2 최종 반응챔버(133)와 제2 분석챔버(132) 사이에는 각각 밸브(V6, V7, V8)가 설치된다.The
제2 중간 반응챔버(132) 내부에는 시료를 산화시키기 위한 산화제가 수용된 시약 보관용기(180)가 설치된다.In the second
제2 최종 반응챔버(133)에는 제2 중간 반응챔버(132)에서 가공된 시료를 가공하는 물질이 수용되어 있으며, 제2 분석챔버에는 시료를 최종적으로 가공하여 원하는 색상으로 변화시키는 물질이 수용되어 있다.In the second
본 발명의 일 실시예에 따른 분석방법은 제1 중간 반응챔버(114)에 삽입된 시약 보관용기(180)의 마개밸브를 상전이 시켜서 시약 보관용기(180)에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계와, 제1 중간 반응챔버(114)에서 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 이송 단계와 분광기(234)를 이용하여 성분을 분석하는 분석 단계를 포함한다.An analysis method according to an embodiment of the present invention is to discharge the reagent contained in the
도 5에 도시된 바와 같이 배출 단계는 제1 중간 반응챔버(114)에 삽입된 시약 보관용기(180)의 마개밸브(182)를 가열하여 시약 보관용기(180)에 수용된 산화제를 배출시킨다. 여기서 마개 밸브의 가열은 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 이루어질 수 있으며, 마개 밸브가 용융되면 시약 보관용기에 수용된 시약이 챔버 내부로 배출될 수 있다.As shown in FIG. 5, the discharging step heats the
산화제로는 브롬수가 적용되며, 제1 중간 반응챔버(114)의 시료의 색상이 변할 때까지 마개밸브(182)에 레이저를 조사한다. 브롬수는 시약에 포함된 아질산염을 질산염으로 산화시키는 역할을 하는 바, 아질산염이 질산염으로 모두 산화되면 시료의 색깔이 노란색으로 변한다. 분광기(234)를 이용하여 제1 중간 반응챔버(114)에서 시료의 색깔이 노란색으로 변한 것을 확인하면 제어부(212)에서 레이저의 조사를 중지시키므로 자동으로 레이저 조사를 제어할 수 있다. 레이저 조사가 중단되면 마개밸브(182)가 다시 고화되어 시약 보관용기가 닫혀서 브롬수의 배출이 중단된다.Bromine water is applied as the oxidant, and the
도 6a는 시약 보관용기의 개방 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 6b는 시약 보관용기의 개방 후 상태를 나타낸 사진이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 산화제의 배출로 시료의 색상이 노란색으로 변한 것을 확인할 수 있다.Figure 6a is a photograph showing the state before opening the reagent storage container, Figure 6b is a photograph showing the state after opening the reagent storage container. As shown in Figure 6a and 6b it can be seen that the color of the sample turned yellow by the discharge of the oxidant.
배출 단계에서는 레이저 조사가 중단되면 플랫폼(170)을 회전시켜서 제1 중간 반응챔버(114)에 수용된 시료를 혼합한다.In the discharging step, when the laser irradiation is stopped, the
배출 단계는 밸브(V5)를 개방하여 서브챔버(113)에 수용된 페놀 시약을 제1 중간 반응챔버(114)로 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 시료의 색상을 통해서 물질의 양을 분석하므로 노란색으로 변한 시료를 무색으로 변화시킬 필요가 있다. 이에 페놀 시약을 이용하여 제1 중간 반응챔버(114)에 수용된 시료를 무색으로 변화시킨다. 여기서 서브챔버(113)에 보관된 시약의 이동은 플랫폼(170)의 회전에 의한 원심력으로 이루어진다.The discharging step may further include opening the valve V5 to transfer the phenol reagent contained in the
또한, 배출 단계는 제2 미터링챔버(131)에 보관된 시료를 제2 중간 반응챔버(132)로 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 배출 단계에서는 플랫폼(170)의 회전에 의한 원심력으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.In addition, the discharging step may further include transferring a sample stored in the
이송 단계는 제1 중간 반응챔버(114)에서 제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계와 제1 최종 반응챔버(115)에서 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다. The transferring step includes transferring the sample from the first
제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계에서는 제1 최종 반응챔버(115)에 수용된 카드뮴(cadmium) 파티클들을 이용하여 질산염을 아질산염으로 환원시킨다. 또한, 제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계는 제2 중간 반응챔버(132)에서 제2 최종 반응챔버(133)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다. 제제1 최종 반응챔버(115)로 시료를 이송시키는 단계 단계에서는 플랫폼(170)의 회전으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.In the step of transferring the sample to the first
또한, 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계는 제2 최종 반응챔버(133)에서 제2 분석챔버(134)로 시료를 이송시키는 단계를 포함한다. 제1 분석챔버(116)로 시료를 이송시키는 단계에서는 플랫폼(170)의 회전으로 시료의 이동이 동시에 이루어진다.Also, transferring the sample to the
분석 단계는 광원과 분광기를 이용하여 시료의 색상에 따른 성분을 검출한다. 여기서, 분석 대상 물질의 농도가 높으면 흡광도도 이에 비례하여 증가하는 바, 분광기에서 측정된 흡광도를 바탕으로 분석 물질의 농도를 검출할 수 있다.The analysis step detects the components according to the color of the sample using a light source and a spectroscope. In this case, when the concentration of the analyte is high, the absorbance also increases in proportion to the concentration of the analyte.
또한, 본 실시예에 따른 분석방법은 시료 주입챔버(160)에 수용된 시료를 복수 개의 미터링챔버들(112, 131)로 이송시키는 단계와, 제1 미터링챔버(112)에서 제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the analysis method according to the present embodiment transfers the sample contained in the
미터링챔버들(112, 131)로 시료를 이송시키는 단계는 시료 주입챔버(160)와 연결된 채널에 설치된 밸브(V1)를 액상으로 용융시킨 후, 플랫폼(170)을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 복수의 미터링챔버(112, 131)로 이동시킨다. 미터링챔버들(112, 131)을 채우고 남은 시료는 시료 주입챔버(160)와 연통된 웨이스트챔버(163)로 이동시킨다. 본 실시예에서는 2개의 미터링챔버들(112, 131)에 각각 시료를 주입한다.In the step of transferring the sample to the
또한, 미터링챔버들(112, 131)로 시료를 이송시키는 단계는 시료 주입챔버(160)에 형성된 복수 개의 돌기들(162) 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, transferring the sample to the
제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시키는 단계는 밸브(V2)를 개방하여 제1 미터링챔버(112)에서 제1 중간 반응챔버(114)로 시료를 이송시킨다.In the step of transferring the sample to the first
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
200: 수질 분석장치 100: 미세 유동장치
110: 미세 유동 구조물 211: 카메라
212: 제어부 213: 레이저 조사부
215: 스트로브 라이트 231: 모터
232: 광원 234: 분광기
112: 제1 미터링챔버 113: 서브챔버
114: 제1 중간 반응챔버 115: 제1 최종 반응챔버
116: 제1 분석챔버 131: 제2 미터링챔버
132: 제2 분석챔버 132: 제2 중간 반응챔버
133: 제2 최종 반응챔버 134: 제2 분석챔버
160: 시료 주입챔버 162: 돌기
163: 웨이스트챔버 170: 플랫폼
180: 시약 보관용기 181: 바디부
181a: 공간 182, 183: 마개밸브
185: 시약 200: 성분 분석장치
211: 카메라 212: 제어부
213: 레이저 조사부 215: 스트로브 라이트
231: 모터 232: 광원
234: 분광기200: water quality analyzer 100: microfluidic device
110: microfluidic structure 211: camera
212: control unit 213: laser irradiation unit
215: strobe light 231: motor
232: light source 234: spectrometer
112: first metering chamber 113: subchamber
114: first intermediate reaction chamber 115: first final reaction chamber
116: first analysis chamber 131: second metering chamber
132: second analysis chamber 132: second intermediate reaction chamber
133: second final reaction chamber 134: second analysis chamber
160: sample injection chamber 162: projection
163: waste chamber 170: platform
180: reagent container 181: body portion
181a:
185: Reagent 200: Component Analysis Device
211: camera 212: control unit
213: laser irradiation unit 215: strobe light
231: motor 232: light source
234: spectrometer
Claims (30)
시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부; 및
상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브;
를 포함하고,
상기 마개밸브는 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부의 개방을 통제하는 시약 보관용기.In the reagent reservoir installed in the chamber,
A body portion having a space in which a reagent is stored; And
A stopper valve for controlling the opening of the opening formed in the body portion;
Lt; / RTI >
The stopper valve is a reagent container for controlling the opening of the body portion by a phase change (phase change).
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치된 시약 보관용기.The method of claim 1,
The body portion has a tubular shape with openings formed at both ends in the longitudinal direction, and the stopper valve is fixed to both ends of the body portion is installed reagent container.
상기 마개밸브는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시키는 시약 보관용기.The method of claim 1,
The stopper valve is a reagent container for melting by heat, light or electromagnetic energy to open the body portion.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어진 시약 보관용기.The method of claim 3,
The stopper valve is a reagent container consisting of wax.
상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어진 시약 보관용기.The method of claim 3,
The stopper valve is a reagent container consisting of a gel or a thermoplastic resin.
상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어진 시약 보관용기.The method according to claim 4 or 5,
The stopper valve is a reagent container consisting of a material containing light absorbing microparticles.
상기 바디부와 상기 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 시약의 반응성보다 더 작은 시약 보관용기.The method of claim 1,
Reagent storage of the body portion and the reagent is smaller than the reactivity of the reagent and the material forming the chamber.
상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어진 시약 보관용기.The method of claim 7, wherein
The body portion is a reagent container consisting of glass or Teflon.
상기 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어진 시약 보관용기.The method of claim 7, wherein
The reagent storage container consisting of an oxidizing agent or a reducing agent.
상기 챔버들의 연통을 통제하는 밸브; 및
상기 챔버 내부에 설치되며, 시약이 보관되는 공간을 갖는 바디부와 상전이(phase change)에 의하여 상기 바디부에 형성된 개구의 개방을 통제하는 마개밸브를 갖는 시약 보관용기;
를 포함하는 미세 유동장치.A plate-like platform having a plurality of chambers;
A valve controlling communication of the chambers; And
A reagent storage container installed inside the chamber, the reagent storage container having a body portion having a space in which the reagent is stored and a stop valve controlling an opening of the opening formed in the body portion by a phase change;
Microfluidic device comprising a.
상기 바디부는 길이방향 양쪽 단부에 개구가 형성된 관 형상으로 이루어지고, 상기 마개밸브는 상기 바디부의 양단에 고정 설치된 미세 유동장치.The method of claim 10,
The body portion has a tubular shape with openings formed at both ends in the longitudinal direction, and the stopper valve is fixed to both ends of the body portion is fine flow apparatus.
상기 마개밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 용융되어 상기 바디부를 개방시키는 미세 유동장치.The method of claim 10,
The stopper valve is a microfluidic device that is melted by heat, light or electromagnetic wave energy to open the body part.
상기 마개밸브는 왁스로 이루어진 미세 유동장치.The method of claim 12,
The stopper valve is a fine flow device made of wax.
상기 마개밸브는 겔 또는 열가소성 수지로 이루어진 미세 유동장치.The method of claim 12,
The stopper valve is a fine flow device made of a gel or a thermoplastic resin.
상기 마개밸브는 흡광성 미세입자가 포함된 물질로 이루어진 미세 유동장치.The method of claim 13,
The stopper valve is a microfluidic device made of a material containing light absorbing microparticles.
상기 바디부와 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성은 상기 챔버를 형성하는 물질과 상기 바디부에 수용된 시약의 반응성보다 더 작은 미세 유동장치.The method of claim 10,
And the reactivity of the body portion and the reagent contained in the body portion is smaller than the reactivity of the material forming the chamber and the reagent contained in the body portion.
상기 바디부는 유리 또는 테프론으로 이루어진 미세 유동장치.17. The method of claim 16,
The body portion microfluidic device made of glass or Teflon.
상기 바디부에 수용된 시약은 산화제 또는 환원제로 이루어진 미세 유동장치.17. The method of claim 16,
The reagent contained in the body portion is a microfluidic device consisting of an oxidizing agent or a reducing agent.
상기 플랫폼에는 시료 주입챔버와, 상기 시료 주입챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 미터링챔버, 및
상기 미터링챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 더 멀게 배치된 중간 반응챔버가 형성되고,
상기 중간 반응챔버 내에 상기 시약 보관용기가 설치된 미세 유동장치.The method of claim 10,
The platform includes a sample injection chamber, a metering chamber disposed farther from the center of rotation of the platform than the sample injection chamber, and
An intermediate reaction chamber formed farther from the center of rotation of the platform than the metering chamber,
The microfluidic device in which the reagent reservoir is installed in the intermediate reaction chamber.
상기 시료 주입챔버에서 반경 방향으로 제일 외측에 위치한 측면에는 입자상 불순물을 분리하는 복수 개의 돌기들이 형성된 미세 유동장치.20. The method of claim 19,
And a plurality of protrusions for separating particulate impurities from a side of the sample injection chamber at the outermost side in the radial direction.
상기 중간 반응챔버에는 상기 중간 반응챔버보다 상기 플랫폼의 회전 중심에서 가깝게 배치된 서브챔버가 연결 설치된 미세 유동장치.20. The method of claim 19,
And the sub-chamber connected to the intermediate reaction chamber closer to the center of rotation of the platform than the intermediate reaction chamber.
상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상으로 이루어진 미세 유동장치.The method according to any one of claims 10 to 21,
The platform is a microfluidic device made of a rotatable disk shape.
상기 플랫폼에는 상기 플랫폼을 회전시키는 모터가 연결 설치된 미세 유동장치.The method of claim 22,
The platform is a microfluidic device connected to the motor for rotating the platform.
상기 밸브는 열, 빛, 또는 전자기파 에너지에 의하여 상전이 되어 상기 챔버들의 연통을 통제하는 미세 유동장치.The method according to any one of claims 10 to 21,
The valve is phase change by heat, light, or electromagnetic energy to control the communication of the chambers.
상기 플랫폼에 형성된 중간 반응챔버 내에 설치된 시약 보관용기의 마개밸브를 상전이 시켜서 상기 시약 보관용기에 수용된 시약을 배출시키는 배출 단계;
상기 중간 반응챔버에서 분석챔버로 시료를 이송시키는 이송 단계; 및
분광기를 이용하여 상기 분석챔버에서 시료의 성분을 분석하는 분석 단계;
를 포함하는 분석방법.In the analysis method using a microfluidic device having a platform and a plurality of chambers formed inside the platform,
Discharging the stopper valve of the reagent storage container installed in the intermediate reaction chamber formed in the platform to discharge the reagent contained in the reagent storage container;
A transfer step of transferring a sample from the intermediate reaction chamber to the analysis chamber; And
An analysis step of analyzing a component of the sample in the analysis chamber using a spectroscope;
Analysis method comprising a.
상기 배출 단계는 열, 빛 또는 전자기파 에너지에 의하여 상기 마개밸브를 용융시켜서 시약을 배출시키는 분석방법.26. The method of claim 25,
The discharging step is an analysis method for discharging the reagent by melting the plug valve by heat, light or electromagnetic energy.
상기 배출 단계는 상기 마개밸브에 레이저를 조사하여 시약을 배출시키며, 분광기를 이용하여 중간 반응챔버에서 시료의 색깔 변화를 측정하여 레이저의 조사를 제어하는 분석방법.The method of claim 26,
In the discharging step, the stopper valve is irradiated with laser to discharge the reagent, and the spectrometer measures the color change of the sample in the intermediate reaction chamber to control the irradiation of the laser.
상기 배출 단계는 서브챔버에 수용된 시약을 중간 반응챔버로 이송시키는 단계를 포함하는 분석방법.26. The method of claim 25,
The evacuating step includes transferring the reagent contained in the subchamber to the intermediate reaction chamber.
상기 이송 단계는 상기 플랫폼을 회전시켜서 원심력에 의하여 시료를 이송시키는 분석방법.26. The method of claim 25,
The transferring step is to rotate the platform to transfer the sample by centrifugal force.
시료 주입챔버에서 복수 개의 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계와, 미터링챔버에서 중간 반응챔버로 시료를 이송시키는 단계를 더 포함하고, 상기 미터링챔버들로 시료를 이송시키는 단계는 상기 시료 주입챔버에 형성된 복수 개의 돌기들 사이에 입자상 불순물을 삽입시켜서 분리하는 단계를 포함하는 분석방법.26. The method of claim 25,
And transferring the sample from the sample injection chamber to the plurality of metering chambers, and transferring the sample from the metering chamber to the intermediate reaction chamber, wherein transferring the sample to the metering chambers comprises: An analysis method comprising the step of separating by inserting particulate impurities between the formed plurality of projections.
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