KR20130132529A - 유체 샘플의 분석을 위한 미세-유체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 미세-유체 장치(1)-이러한 미세-유체 장치(1)는 적어도 하나의 전극(10) 및 샘플의 도입을 위한 입력(14)을 포함하는 적어도 하나의 미세-채널(12)을 포함한다- 및 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)의 프로세서 사이의 인터페이스로서, 유체 샘플의 분석을 위해, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)의 사용을 개시한다.

Description

유체 샘플의 분석을 위한 미세-유체 장치{MICRO-FLUIDIC DEVICE FOR THE ANALYSIS OF A FLUID SAMPLE}
본 발명은 유체 샘플의 분석을 위한 미세-유체 장치 및 이러한 장치를 포함하는 유체 샘플을 분석하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 샘플을 분석하고 이러한 분석의 결과들을 디스플레이하기 위한 소프트웨어를 실행하는 프로세서를 포함하는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능한 장치에 관한 것이다.
미세-유체 칩들은 다양한 질환들을 검출하기 위한 진단의 분야에 널리 사용된다. 이들은 분석될 샘플의 매우 적은 체적을 사용하여 단일 칩상에 하나 또는 수개의 분석들이 빠르고 정확하게 수행되는 것을 가능하게 한다. "바이오칩" 또는 "랩-온-어-칩(lab-on-a-chip)"으로 또한 알려진, 이들 칩들은 일반적으로 1회 사용을 위한 것이고 분석의 결과들을 디스플레이하기 위하여 컴퓨터 또는 다른 장치들과 인터페이스를 필요로 한다.
샘플을 검출하기 위해, 광학적, 자기적, 전자기적, 압전기의, 저항성 및 용량성의, 전류 측정의 및 전하량 분석의 검출 방법들 중에서 상이한 방법들이 사용된다.
검출 신호는 이후 전기 신호로 변환되어, 프로세싱(필터링, 샘플링 등)되고, 분석될 유체 샘플의 특징들, 예를 들면, 그의 조성, 온도, 유속, 점도, 도전율, pH 등이 분석될 수 있게 한다.
어떠한 검출 방법이 사용될지라도, 각각의 미세-유체 칩 및 그의 인터페이스는 일반적으로 칩의 모듈성 및 융통성을 한정하는 특정 애플리케이션에 대해 전개된다.
알려진 미세-유체 칩으로의 분석 전자 장치의 통합은 그의 가격을 증가시킨다. 이러한 칩은 또한 유체를 샘플링하기 위한 그의 미세 채널들의 작은 치수 때문에 그를 소독하기가 어려워서 1회용이다.
현존하는 기술들을 사용하여 미세-유체 장치들의 모듈성을 증가시키기 위해 기술들이 개발되어 왔다. 문서 US20060166357은 미세-유체 지지부를 설명하는데, 미세-채널들상에 압력을 가할 필요가 있는, 밸브들, 펌프들 등과 같은 지지부의 요소들은 상호작용 터치 스크린과 같은 외부 요소에 의해 작동되고, 채널들 상에 압력을 가하는 것은 이러한 터치 스크린을 통해 가능하다. 특히, 상기 지지부는 간단한 텍스트 에디터를 통해 컴퓨터에 의해 제어될 수 있는 점자 기록을 위한 장치를 통해 기능한다. 그러나, 터치 장치는 단지 명령들을 입력하기 위한 역할을 한다.
WO2008117223는 미세-유체 장치와 상호작용하기 위해 매트릭스 방식으로 위치된 액추에이터들 및/또는 센서들을 통합하는 바이오칩을 기술한다. 각각의 액추에이터/센서는 박막 기술을 사용하여 만들어진 트랜지스터들의 활성 매트릭스 덕분에 개별적으로 활성화될 수 있다. 그러나, 결과들의 해석 및 분석은 외부 장치상에 수행된다. 또한, 전자 장치는 칩상에 직접 통합되어야 하고, 따라서 바이오칩의 제작 비용을 증가시킨다.
본 발명의 하나의 목적은 알려진 미세-유체 칩들의 한계들로부터 자유로운 유체 샘플의 분석을 위한 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 알려진 해결책들보다 더 모듈성있고, 융통성 있고, 가격이 낮은 유체 샘플의 분석을 위한 장치를 제안하는 것이다.
본 발명에 따라, 이들 목적들은 특히 제 1 항에 따른 미세-유체 장치에 의해, 제 6 항에 따른 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치에 의해, 제 11 항에 따른 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 사용에 의해, 제 12 항에 따른 유체 샘플의 분석을 위한 방법에 의해, 제 13 항에 따른 컴퓨터 판독가능 비일시적인 데이터-저장 수단에 의해, 및 제 14 항에 따른 시스템에 의해 달성된다.
본 발명은 유체 샘플과 분석 툴 사이의 인터페이스로서 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 용량성 검출 방법들을 사용한다. 여기에 제안된 아이디어는 미세-유체 장치의 예를 들면, 미세-유체 칩의 분석을 위한 인터페이스로서 및 또한, 컴퓨팅 유닛으로서, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치, 예를 들면, 터치 태블릿을 사용하는 것이다.
프로그램가능 장치의 용량성 터치 스크린은 검출 인터페이스로서 사용될 수 있는 입력/출력으로서 동작하는 주변기기에 통합될 수 있다. 사실상, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치들은 오늘날 산업 수량으로 생산되고 대량 소비 시장에 알맞다. 또한, 이들 장치들은 강력한 마이크로-프로세서들을 갖는 증가된 컴퓨팅 능력을 갖고, 초소형-전자 산업의 진보 덕분에 낮은 에너지 소비를 갖는다.
하나의 변형 실시예에서, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치는 상이한 형태들의 미세-유체 장치의 분석 또는 동일한 타입 또는 상이한 타입들의 몇몇 미세-유체 장치들의 분석을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 변형 실시예에서, 용량성 터치 스크린을 갖는 몇몇 프로그램 가능 장치들은 동시에 사용되고 서로 분석의 결과들을 전달할 수 있다.
센서, 분석 및/또는 디스플레이 유닛과의 통신 버스, 및 이러한 분석 및/또는 디스플레이 유닛을 요구하는, 알려진 해결책들과 다르게, 본 발명은 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 사용 덕분에 세 개의 기능들(검출, 분석 및 디스플레이)을 단일 기능으로 결합한다.
또한, 시장에 이미 존재하는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 사용은 개발 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 더 넓은 시장을 이루게 하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 알려진 미세-유체 칩들의 한계들로부터 자유로운 유체 샘플의 분석을 위한 장치를 제안하고, 또한 알려진 해결책들보다 더 모듈성있고, 융통성 있고, 가격이 낮은 유체 샘플의 분석을 위한 장치를 제공한다.
도 1은 미세-유체 장치와 인터페이스된 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 단면도.
도 2는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치 및 미세-유체 장치의 등가 전기도.
도 3은 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 실시에의 3차원도.
도 4는 본 발명에 따른 미세-유체 장치의 실시예를 도시한 도면.
도 5는 미세-유체 장치와 인터페이스된 변경된 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치의 다른 실시예의 단면도.
본 발명의 실시예들의 예들은 첨부된 도면들에 의해 예시된 설명에 나타내진다.
본 발명은, 인터페이스로서, 샘플을 분석하는 수단으로서 및 분석의 결과들을 디스플레이하기 위한 수단으로서, 용량성 터치 스크린을 갖는, 즉, 소위 용량성 기술에 기초하는, 프로그램 가능 장치(2)를 사용하는, 유체 샘플의 분석을 위한 미세-유체 장치(1)에 관한 것이다. 샘플의 유체는, 예이지만 제한하지 않는 방식으로, 혈액, 소변, 혈청, 혈장, 타액, 분비물들과 같은, 액체, 또는 예이지만 제한하지 않는 방식으로, 호흡과 같은, 가스일 수 있다.
현재의 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치들은 주로 두 개의 기술들, 하나는 저항성이고 다른 하나는 용량성에 기초한다.
저항성 기술은 적은 갭으로 이격된 두 개의 투명한 도전막들을 중첩시켜서 구성된다. 장치상의 작용 동안, 터치에 의해 가해진 압력은 상부 막의 기계적인 변형을 생성하고 이를 하부 막과 접촉하게 하여, 이들 두 개의 막들 사이에 전기 접점을 생성한다. 저항의 측정은 접점이 검출되어, 국한되게 한다. 이러한 기술의 이점은 압력이 상부 막을 충분히 변형시키기에 충분하기만 하면 손가락들뿐만 아니라 두 객체들을 사용할 가능성이 있다. 그에 반해서, 이들 장치들의 형태들은 상부막의 낮은 기계적인 저항 때문에 더 쉽게 닳거나 긁히는 경향을 가질 것이다.
용량성 기술은 ITO로 구성된 투명 전극들의 두 개의 어레이들을 카운터싱킹(countersinking)하여 구성하고, 도 1의 단면도에서 시각적으로 표시된, 제 1 어레이는 검출 전극들(20)로 구성되고 제 2 어레이는 여기 전극들(22)에 의한 것이고, 두 개의 어레이들은 터치 장치에서 다른 하나에 관해 하나가 수직으로 위치된다. 손가락 또는 임의의 전도 객체로 장치의 스크린상에 터치하는 동안, 여기 전극들(22)에 의해 생성된 전계가 교란되고, 여기 전극들(22)의 어레이에 의해 공급된 전하들의 일부는 손가락을 통해 지면으로 간다. 이후 전하 결손은 프로세서에 의해 터치의 위치를 식별하는 검출 전극들(20)의 어레이에 의해 검출된다.
저항성 기술에 관한 이러한 기술의 이점은 장치의 스크린의 기계적인 변형이 없고, 따라서 이는 (마모) 내성의 유리를 사용하는 덕분에 더 오래 지속되고 견고하다. 다른 중요한 이점은 현재 저항형 기술로 가능하지 않은 수 개의 터치들("멀티-터치")을 동시에 검출하는 가능성이다
본 발명에 따라, 용량성 기술을 사용하는 터치 스크린를 갖는 장치(2)는 미세-유체 장치(1)에 의해 야기된, 도 2에서 시각적으로 표시된, 임피던스(Zsample)로의 변동을 이용할 수 있다. 이러한 경우, 임피던스의 변동, 예를 들면 용량에서의 변동은 손가락의 터치에 의해 생성되지 않고 미세-유체 장치(1)의 두 개의 전극들(10) 사이의 표면(121)상에 위치된 샘플의 조성 또는 특징들의 변동에 의해 생성될 것이다(도 1 및 도 4).
이롭게는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)는 미세-유체 장치(1)의 검출을 달성하기 위한 소프트웨어를 실행하는 프로세서를 포함한다. 프로그램 가능 장치(2)에 저장된 소프트웨어 덕분에, 검출은 전하 손실량을 해석해서 유체 샘플을 분석하게 할 수 있다. 전하 손실량은 용량성 터치 장치(2)상에 위치에 따라 및 시간의 함수로서 분석될 것이다. 또한, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)가 또한 "멀티-터치" 방식인 경우, 수개의 판독 구역들이 다수의 분석들에 대해 동시에 관리되게 할 수 있다.
본 발명에 따라, 미세-유체 장치(1)는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2), 예를 들면, 미세-유체 장치(1)의 존재를 검출하고, 분석될 샘플의 조성에 따라 미세-유체 장치(1)로부터 오는 정보를 분석하고, 용량성 터치 스크린 상에 이러한 분석의 결과들을 디스플레이할, 터치 태블릿 또는 다기능 전화("스마트폰")의 디스플레이 표면(24)상에 직접 인터페이스하도록 구성된다.
용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)는 이롭게는 프로그램 가능 장치(2)의 용량성 터치 스크린상의 미세-유체 장치(1)에 의해 야기되는 전하 변동들을 분석하고 유체 샘플의 분석 결과들을 추론하기 위한 소프트웨어를 실행하는 메모리를 포함한다.
본 발명에 따라, 상기 샘플은 먼저 1회용인 미세-유체 장치(1)로 주입되고, 이후 도 3에 시각적으로 표시된, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)의 디스플레이 표면(4)상에 한정된 판독 구역 또는 표면(28)상에 간단히 위치된다. 미세-유체 장치와 인터페이스하도록 설계된 프로그램 가능 장치의 이러한 표면(28)은 미세-유체 장치(1)의 적어도 하나의 전극(10)과 인터페이스하도록 설계된 표면(26)을 포함한다. 표면들(26, 28)은 미세-유체 장치(1)가 위치되기 전에 프로그램 가능 장치(2)상에 디스플레이될 것이다. 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치는 수 개의 표면들(28)을 포함할 수 있다.
분석될 샘플의 조성에 따라 미세-유체 장치(1)로부터 오는 정보를 분석한 후, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)는 분석의 결과들을 디스플레이한다.
미세-유체 장치(1)는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)와 인터페이스할 하나 또는 수 개의 전극들(10), 및 조사 분석될 샘플의 도입을 위한 적어도 하나의 미세-채널(12)의 하나 또는 수 개의 입력들/출력들(각각 14, 16)로 구성된다(도 4). 검출 표면(13)은 빗살형 방식으로 전극 어레이(10) 위에 중첩되는 미세-채널(10)의 일부에 놓인다. 검사될 분석 물질은 검출 구역(13)과 반대의 채널들(12)의 하나 또는 수 개의 표면들(121) 위에 배치된다.
미세-유체 장치(1)는 사용 후 버릴 수 있고 1회용이다. 일 실시예에서, 이는 미세-제작 방법들, 예를 들면, 저가의 산업 생산을 위해 숙달되고 잘 적응되는, 열성형 방법들 덕분에 폴리머로 만들어진다.
다른 변형 실시예에서, 미세-유체 장치(1)는 신호 증폭 또는 하나 또는 수개의 그의 일부분들, 예를 들면, 미세-밸브들, 펌프들을 작동시키기 위해 외부 전자장치들과 연결될 수 있다.
일 변형 실시예에서, 미세-유체 장치(1)는 수 개의 부분들로 만들어지고, 이들 중 하나는 1회용이고, 반면에 다른 것은 또한 1회용이거나 바람직하게는 재사용할 수 있는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 미세-유체 장치(1)는 전극들뿐만 아니라 검사될 샘플에 대한 하나 또는 수개의 표면들(121)을 갖는 1회용 부분 및 터치 스크린상에 배치되도록 설계된 매개적인 재사용할 수 있는 장치를 포함한다. 1회용 부분들은 매개 장치에 플러그인 및/또는 전기적으로 접속되어, 1회용 부분의 전극들은 매개 장치의 전극들과 전기적으로 접속된다. 따라서 매개 장치는 검사될 유체와 접촉하지 않고 재사용될 수 있다. 이후 매개 장치의 전극들은 1회용 부분의 전기적인 부분과 전기적으로 접촉하고, 그의 임피던스는 검사될 유체에 의존한다. 터치 스크린(2)의 용량성 전극들은 이러한 가변의 임피던스를 검출한다. 미세-유체 장치(1)는 질량(18)을 갖는 전극들(10)의 전기 접촉이 전하 순환 회로가 다시 접속되게 하는 것을 보장한다.
일 변형 실시예에서, 유체는 용량성 스크린과 직접 접촉한다. 이는 수개의 방식들로 달성될 수 있다:
- 도 5에 도시된 실시예에서, 채널, 또는 적어도 하나 또는 수개의 슬롯들(25)은 전극-대-유체 거리를 감소시키기 위해 스크린에 직접 형성되어 신호를 증가시키고 및/또는 노이즈를 감소시킨다. 미세-유체 장치는 스크린과 인터페이스하기 위한 채널 또는 슬롯을 차단한다. 분석 물질은 미세-유체 장치; 또는 터치 스크린; 또는 두 개의 표면들과 동시에 접촉될 수 있다.
- 나타내지 않은 다른 변형 실시예에서, 개방 채널은 미세-유체 장치의 하부 표면하에 제공되고 이는 스크린의 변경되지 않은 표면과 같은 높이로 눌려질 때 차단된다.
- 제 3 실시예에서, 채널은 스크린에서 부분적으로 및 미세-유체 장치에서 부분적으로 형성된다.
도 5의 변형에서, 미세-유체 장치(1)는 변경된 용량성 터치 스크린(2)을 갖는 프로그램 가능 장치로 동작한다. 이러한 예에서, 터치 장치의 표면은 하나 또는 수개의 슬롯들(25), 예를 들면, 직사각형 또는 원형 또는 예를 들면, 행들 또는 어레이들의 채널들의 형태의 슬롯들을 포함한다. 이들 슬롯들은 터치 스크린을 덮는 유리의 외부 표면(24)에 예를 들면, 2 밀리미터보다 적은 깊이로 직접 새겨지거나 생성된다. 슬롯들(25)은, 이러한 예에서 평면인, 미세-유체 장치(1)의 하부 표면 아래에 표면(121)상에 직접 배치된 검사될 분석 물질(액체 또는 가스의 드롭 또는 비드)을 배치하는 것을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 분석될 액체는 변경된 용량성 스크린(2)상에 직접, 예를 들면 슬롯들(25)상에 직접, 또는 모세관 현상에 의해 유체를 이들 슬롯들로 안내하는 채널의 말단에 배치된다. 액체는 또한 채널의 말단에서 미세-유체 장치로 도입되고 모세관 현상 또는 중력에 의해 장치(2)의 스크린에 새겨진 슬롯(25)으로 흘러갈 수 있다.
도시되지 않은, 변형 실시예에서, 슬롯들은 터치 장치 위에 검사될 액체의 방울들을 수용하기 위해 충분히 깊은 슬롯들이 생성되게 하는 과도한 두께를 생성하기 위해 터치 장치(2)의 터치 표면상에 동일한 높이로 눌러지는 플레이트내의 홀들 또는 블라인드 홀들에 의해 구성된다.
미세-유체 장치(1)를 정확하게 배치시키기 위한 마킹들을 이러한 과도하게 두꺼운 플레이트상에 생성하거나, 터치 스크린(2)상에 디스플레이하는 것이 또한 가능하다.
따라서, 이러한 장치는 특정한 애플리케이션들에 대해 사용하기가 더 쉽다; 이는 미세-유체 장치(1)의 하부면 아래의 하나 또는 수 개의 미리 규정된 장소들에 액적을 배치하고 이후 검사 동안 이러한 효과에 대해 제공된 슬롯 또는 슬롯들(25)에 검사될 액적들이 배치되도록 이러한 미세-유체 장치를 터치 장치(2)의 스크린에 대하여 정확한 장소에 인가하는 것으로 충분하다. 모세관 현상에 의해 다른 장소에 도입된 액체(또는 유입에 의한 가스)를 슬롯들(25)과 반대쪽의 미리 규정된 표면들로 가져오기 위해 미세-유체 장치(1)를 통한 채널들을 제공하는 것이 또한 가능하다.
도 5의 미세-유체 장치는, 나타내지 않은 실시예에서, 장치(2)로 너무 큰 슬롯들을 새겨야 할 필요 없이 분석 물질들의 더 큰 체적들을 수신할 수 있도록, 예를 들면, 슬롯들(25)과 반대쪽의 슬롯들을 갖는 평면이 아닌 하부면을 또한 포함할 수 있다.
도 2는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)와 미세-유체 장치(1) 사이의 인터페이스의 등가전기도를 도시한다: 상기 프로그램 가능 장치(2)는 전압 발생기 Upower, 정전 용량 C1, 및 저항 Rread으로 도식화된다. 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)와 미세-유체 장치(1) 사이의 결합은 정전 용량 C1으로 도식화된다. 미세-유체 장치(1)는 분석될 샘플에 따라 변할 수 있고 접지에 접속되는, 임피던스 Zsample로 도식화된다.
용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)의 메모리에 저장된 소프트웨어는 미세-유체 장치(1)상에 판독된 데이터를 직접 판독 및 분석하고 이후 장치(2)의 용량성 터치 스크린상에 결과들을 디스플레이하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 소프트웨어는 미세-유체 장치(1)에 의해 생성된 프로그램 가능 장치(2)의 임피던스의 변동들의 양을 정하고 분석될 샘플의 하나 또는 수 개의 특징들을 그로부터 결정할 수 있다.
변형 실시예에서, 소프트웨어는 프로그램 가능 장치(2)의 용량성 터치 스크린의 표면 및 그의 프로세서의 컴퓨팅 파워가 이를 허용하는 한 수 개의 미세-유체 장치들(1)을 동시에 분석할 수 있다.
변형 실시예에서, 상기 소프트웨어는 사용자의 손가락에 의해 생성되지 않는 임피던스에서 변동들을 제거하도록 이러한 제어기에 의해 통상 수행되는 필터링을 피하거나 변경하기 위해, 터치 스크린 제어를 제어하게 할 수 있다. 변형 실시예에서, 새로운 펌웨어는 이러한 제어기로 로딩된다. 변형 실시예에서, 상기 소프트웨어는 터치 스크린 제어기에 의한 프로세싱에 추가하여, 장치(2)의 운영 체계에 의해, 통상 수행되는 터치들의 소프트웨어 프로세싱을 피하거나 변경하게 할 수 있다.
용량성 터치 스크린을 구동하는 제어기는 이종 모드, "표준" 모드 및 "샘플(들) 분석" 모드로 작동할 수 있다. "표준" 작동 모드에서, 제어기는 종래의 터치 장치, 예를 들면 터치 태블릿 또는 스마트폰에서처럼 기능한다. 이는 계획된 터치들(하나 또는 수 개의 손가락들)을 무의식적인 터치들(손바닥, 귀들, 볼들 등)과 구별할 수 있다. "샘플(들) 분석" 모드에서, 제어기는 스크린의 하나 또는 수 개의 특정 검출 구역들에서 미세-유체 장치와 인터페이스되는 스크린의 전하들의 변동들을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, "샘플 분석" 모드를 위해 설계된 추가의 제어기는 단지 신호들을 처리하기 위한 "표준" 모드에서 작동하는 종래의 제어기서 실행될 수 있다. 하나의 모드로부터 다른 모드로의 전환은 장치(2)에 의해 실행된 인터페이스 소프트웨어를 통해 자동으로 또는 수동으로 발생할 수 있다.
전극들 및 미세-유체 장치(1)의 판독 표면들(26)과 그들의 수는 사용되는 미세-유체 장치(1)에 따라 구성될 수 있다.
상기 소프트웨어는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)를 통해 직접 결과 데이터를 내보내는 가능성을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 상기 프로그램 가능 장치(2)는 예를 들면, 3G/4G, Wifi, 블루투스, USB 또는 다른 인터페이스를 사용하여, 외부 컴퓨터에 분석의 결과들을 내보내기 위한 유선 수단 및/또는 무선 수단을 포함한다.
인터넷 또는 다른 통신 모드들에 의해 내보내지는 데이터는 자격이 있는 개인에 의해 재해석되거나 저장될 수 있다. 상기 데이터는 분석 물질의 이력을 추적하기 위해 사용자 계정상에 인덱스될 수 있다.
하나의 변형 실시예에서, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)는 분석 물질의 결과들을 저장하기 위한 수단을 또한 포함한다.
다른 변형에서, 분석의 결과들은 프로그램 가능 장치(2)의 용량성 터치 스크린상에 디스플레이되지 않고 그들이 디스플레이될 외부 장치에 전송될 것이다.
미세-유체 장치(1)가 검출 전자 장치를 포함하지 않거나 단지 최소의 검출 전자 장치를 포함하기 때문에, 생산 비용은 다른 집적된 시스템들에 비해 저감된다. 1회용 부분은 제작자의 제조 비용들을 저감하기 위해 가능한 외부 전자 장치로부터 분리될 수 있다.
분석이 용량성 터치 스크린을 갖는 기존의 프로그램 가능 장치, 예를 들면, 터치 태블릿 또는 스마트폰들상에 수행되기 때문에, 결과적으로 전용 분석 시스템이 개발될 필요가 없다. 또한, 미세-유체 장치(1)와 인터페이스하기 위해 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)를 사용하는 것은 더 견고하지만 더 비싼 장치들보다 더 넓은 시장성을 끌어들일 수 있는 간단한 조사 분석 방법이다.
취득, 분석, 및 결과 데이터 디스플레이 소프트웨어는 온라인 세일즈 플랫폼들을 통해 상업화될 수 있다. 수 개의 소프트웨어 패키지들은 상이한 사용자들(개인들, 의료인, 의사들, 인도주의적 기관들)의 수요들에 의존하여 판매될 수 있다.
하나의 변형 실시예에서의 미세-유체 장치(1)는 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(1)가 수행될 분석의 형태 또는 형태들을 식별하게 하거나 및/또는 미세-유체 장치(1)의 사용자를 식별하게 하는 전극들의 수 및/또는 그의 형태들의 조합을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 전극들은 1차원 또는 2차원 바코드의 형태를 갖는다. 다른 변형에서, 미세-유체 장치(1)는 프로그램 가능 장치(2)에 통합된 RFID 판독기에 의해 판독될 수 있는 RFID 태그를 포함한다.
다른 변형 실시예에서, 미세-유체 장치(1)는 유체 샘플의 분석과의 상호작용을 강화하기 위해 코팅을 포함한다. 예를 들면, 효소들 또는 분자들은 전극 또는 전극들(10) 및/또는 미세-채널 또는 미세-채널들(12)상에 미리 제공될 수 있다. 더 일반적으로, 분석 물질을 배치하기 위한 표면(121), 예를 들면, 분석 물질이 배치되는 전극, 또는 미세-채널들(12)의 다른 부분은 화학적인 기능화 작용을 겪을 수 있다. 표면의 화학적 기능화의 목적은 표면에 부착될 (분석될 샘플에 포함되는) 특정 분자들만을 인식하기 위한 것이다. 이후, 정전 용량의 변동은 인식되고 부착하는 이러한 특정 분자 (및 샘플에 존재하는 다른 것들이 아닌) 때문이다.
동일한 미세-유체 장치(1)에서 상이한 표면들(121)은 상이한 분석 물질들에 대한 분자의 정밀한 형태에 각각 명확하게 반응하기 위한 기능화의 상이한 형태들을 가질 수 있다.
다른 변형 실시예에서, 유체 샘플의 분석의 결과들은, 통계적인 분석들을 수행하고 및/또는 이들 결과들의 지리적인 진화를 따르기 위한, 예를 들면, GPS 모듈을 포함하는 프로그램 가능 장치(2)로부터의 데이터와 결합될 수 있다.
본 발명의 응용들의 완전하지 않고 비제한적인 예들은:
- 당뇨병 환자들에 대한 혈당 레벨의 측정;
- 수질 오염 또는 식품 오염의 측정(바이러스, 박테리아);
- 혈중 또는 호흡중 알코올의 레벨의 측정을 위한 알코올 테스트;
- 폭발물들의 검출; 및
- 혈액 샘플로부터 알레르기들의 식별이다.
1 : 미세-유체 장치
2 : 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치
10 : 전극 12 : 미세 채널
13 : 검출 표면 14 : 미세-채널의 입력
16 : 미세-채널의 출력 18 : 질량을 갖는 전기 접점
20 : 검출 전극 22 : 여기 전극
24 : 용량성 터치 장치의 디스플레이 표면
25 : 표면(24)의 슬롯 또는 채널
26 : 미세-유체 장치의 적어도 하나의 전극과 인터페이스하기 위해 설계된 용량성 터치 장치의 표면
28 : 미세-유체 장치와 인터페이스하기 위해 설계된 용량성 터치 장치의 표면
120 : 검사될 분석 물질의 체적
121 : 검사될 샘플이 놓여질 표면
Upower : 용량성 촉각 장치의 전원 전압
C1 : 용량성 촉각 장치의 정전 용량
Rread : 용량성 촉각 장치의 저항
C2 : 용량성 촉각 장치와 미세-유체 장치 사이의 결합 정전 용량
Zsample : 유체 샘플의 임피던스

Claims (21)

  1. 유체 샘플을 분석하기 위한 미세-유체 장치(1)로서, 적어도 하나의 전극(10) 및 상기 유체 샘플을 배치하기 위한 전극과 가까운 적어도 하나의 표면(121)을 포함하는, 상기 미세-유체 장치(1)에 있어서,
    상기 장치가 상기 유체 샘플의 분석을 할 수 있도록 용량성 터치 스크린상에 배치될 때, 상기 적어도 하나의 전극(10)은 상기 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)의 상기 터치 스크린상에 측정가능한 정전 용량 변동을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 미세-유체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면(121)은 상기 샘플의 도입에 대한 입력(14)을 포함하는 적어도 하나의 미세-채널(12)상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 미세-유체 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    미세-제작 방법에 의해 폴리머로 이루어지는, 미세-유체 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 미세-밸브 및/또는 적어도 하나의 펌프를 포함하는, 미세-유체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    신호 증폭 및/또는 상기 적어도 하나의 펌프를 작동시키기 위한 외부 전자 장치와 연결되도록 설계되는, 미세-유체 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세-채널(12)의 입력(14)과 출력(16) 사이의 검출 표면(13)을 포함하는, 미세-유체 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로그램 가능 장치(2)와 반대쪽의 상기 미세-채널의 측면상의 적어도 하나의 전극(10) 및 상기 미세-채널(12)의 반대측상의 적어도 하나의 전극(10)을 포함하는, 미세-유체 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플이 검사를 위해 직접 배치되도록 의도된 상기 전극(10)과 반대쪽의 적어도 하나의 외부 표면(121)을 포함하는, 미세-유체 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 샘플(120)이 배치될 수 있게 하는 상기 표면(121)은 상기 분석될 샘플에 포함된 특정 분자들의 부착을 가능하게 하도록 화학적으로 기능화되는, 미세-유체 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배치될 상기 유체 샘플(120)를 배치하기 위한 상기 표면(121)을 포함하는 1회용 부분, 및 상기 1회용 부분과 전기 접촉하고 상기 터치 스크린 상에 배치되도록 설계되는 매개 장치를 포함하는, 미세-유체 장치.
  11. 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)에 있어서,
    분석의 결과들을 디스플레이하기 위한 적어도 하나의 디스플레이 표면(24),
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 상기 장치와 인터페이스를 위해 설계된, 상기 디스플레이 표면(24)의 적어도 하나의 부분(28),
    적어도 하나의 프로세서, 및
    상기 표면상의 상기 장치에 의해 야기된 전하의 변동들을 분석하고 상기 샘플로부터의 상기 분석 결과들을 추론하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어를 저장하는 메모리를 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 적어도 하나의 표면(28)의 위치 및 치수들을 구성하기 위한 코드의 부분들을 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 적어도 하나의 디스플레이 표면(28)을 디스플레이하기 위한 코드의 부분들, 및 상기 미세-유체 장치(1)가 상기 프로그램 가능 장치(2)상에 배치되기 전에, 상기 미세-유체 장치(1)의 적어도 하나의 전극(10)과 인터페이스하도록 설계된 적어도 하나의 표면(26)을 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 결과들을 외부 컴퓨터에 내보내기 위한 코드부들을 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 결과들을 저장하기 위한 코드부들을 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 용량의 변동들에 기초하여 유체 분석을 위한 프로그램을 포함하는 터치 태블릿 또는 터치 스마트폰에 의해 구성되는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 샘플들을 수신하기 위해 상기 디스플레이 표면(28)에 새겨지는 슬롯들(25)을 포함하는, 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치.
  18. 유체 샘플을 분석하기 위한 방법에 있어서,
    미세-유체 장치(1)의 표면(121)상에 상기 샘플을 배치하는 단계;
    용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 장치(2)의 터치 스크린상에 상기 미세-유체 장치(1)를 배치하는 단계;
    상기 용량성 터치 스크린상의 상기 미세-유체 장치(1)에 의해 야기된 전하의 변동들을 분석하고 상기 샘플의 분석 결과들을 추론하는 단계; 및
    상기 분석의 결과들을 상기 용량성 터치 스크린상에 디스플레이하는 단계를 포함하는, 유체 샘플 분석 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 샘플은 상기 미세-유체 장치의 적어도 하나의 미세-채널(12)의 입력(14)에 도입됨으로써 상기 표면(121)상에 배치되는, 유체 샘플 분석 방법.
  20. 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)와 인터페이스되는 미세-유체 장치(1)의 적어도 하나의 미세-채널(10)의 입력(14)에 도입된 유체 샘플의 분석을 위한 컴퓨터로 처리된 제어 유닛에 의해 실행되는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 비일시적인 데이터 저장 수단에 있어서,
    상기 명령들은 상기 제어 유닛이:
    상기 용량성 터치 스크린상에서 상기 미세-유체 장치(1)에 의해 야기된 전하의 변동들을 분석하고 상기 샘플의 분석 결과들을 추론하는 단계; 및
    상기 분석의 결과들을 상기 용량성 터치 스크린(2)상에 디스플레이하는 단계를 포함하는 방법을 실행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 비일시적인 데이터 저장 수단.
  21. 유체 샘플들을 분석하기 위해 설계된 미세-유체 장치(1) 및 상기 분석의 결과들을 디스플레이하기 위해 설계된 용량성 터치 스크린을 갖는 프로그램 가능 장치(2)를 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 미세-유체 장치(1)는 상기 유체 샘플에 따라 상기 터치 스크린상의 용량성 전하들을 변경하도록 설계되는, 시스템.
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