KR20140046149A - 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법 - Google Patents

시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140046149A
KR20140046149A KR1020120112214A KR20120112214A KR20140046149A KR 20140046149 A KR20140046149 A KR 20140046149A KR 1020120112214 A KR1020120112214 A KR 1020120112214A KR 20120112214 A KR20120112214 A KR 20120112214A KR 20140046149 A KR20140046149 A KR 20140046149A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
channel
time delay
stop
trigger
Prior art date
Application number
KR1020120112214A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101413454B1 (ko
Inventor
최요셉
김성락
이승권
구수진
백문철
이중환
Original Assignee
케이맥(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이맥(주) filed Critical 케이맥(주)
Priority to KR1020120112214A priority Critical patent/KR101413454B1/ko
Publication of KR20140046149A publication Critical patent/KR20140046149A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101413454B1 publication Critical patent/KR101413454B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158Elements containing microarrays, i.e. "biochip"

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동되며, 시료가 이동하는 시간을 지연시키기 위한 시간지연구조물에 있어서, 시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널을 갖는 트리거부와 시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널을 갖는 정지부를 포함하고, 상기 정지채널에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되는 것을 특징으로 한다.

Description

시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법{Structure of Delaying time and Micro Device having the same structure for delaying time and methods of moving sample using micro device}
본 발명은 극미량의 시료나 샘플만으로도 실험 연구 과정을 신속하게 진행할 수 있어 의학, 생명 공학 등 다양한 분야에서 진단ㆍ분석 장치에 이용될 수 있는 마이크로 디바이스에 관한 것이다.
인간 사회가 발전하면서 화학 관련 산업이 끊임없이 발전하고 있으며, 이러한 화학 산업의 발전에 필수적으로 수반하여 발전할 필요가 있는 것이 화학 분석 기술이다. 화학 분석 기술은 물질의 감식, 검출 또는 화학적 조성을 알아내기 위하여 사용하는 방법을 통칭하는 것이다.
빠르고 정확한 화학 분석을 위하여, 일일이 실험자의 수작업에 의존하던 화학 분석을 자동으로 수행하기 위한 화학 분석 장치의 개발이 진행되고 있다. 이러한 화학 분석 장치는 채취된 시료를 공급하기만 하면 자동으로 시료를 시약들과 혼합하고, 일정 시간 동안 반응시키고, 검출기로 반응물을 옮기고, 전기적 또는 광학적 신호로 측정 대상의 농도에 비례하는 신호를 출력하는 과정을 하나의 측정 시스템에서 자동으로 수행한다.
최근 이러한 자동 분석 장치를 아주 작은 칩(chip)에서 미세하게 구현한 혁신적인 장치가 개발되었고, 이를 마이크로 디바이스라 부른다.
마이크로 디바이스는 초미세 회로의 반도체 기술과 나노 기술, 생명 공학 기술 등의 집적으로 아주 작은 크기의 칩에서 실험실에서 할 수 있는 연구를 가능하게 만든 장치로 극미량의 시료나 샘플만으로도 실험 연구 과정을 신속하게 진행할 수 있어 의학, 생명 공학 등 다양한 분야에서 진단ㆍ분석 장치로 개발 중인 바이오칩이다.
마이크로 디바이스는 미세한 유체 채널(channel)을 가지고 있어서, 유체 시료를 채널로 유도하면서 시약들과의 혼합, 반응, 및 검출 등과 같은 여러 가지 화학 분석 조작을 수행한다. 화학 분석에 마이크로 디바이스를 사용하면, 화학 분석 과정이 매우 단순해질 뿐만 아니라, 한번 사용하고 난 마이크로 디바이스를 폐기하고 새로운 마이크로 디바이스를 사용하기 때문에, 화학 분석 전후 처리과정이 생략될 수 있다.
특히, 마이크로 디바이스의 한 종류인 랩온어칩(Lap-on-a-chip)은 혈액 속의 특정 단백질을 분석 및 측정하는 단백질 랩온어칩이나, 시료 속에 특정 디엔에이(DeoxyriboNucleic Acid: DNA, 이하 DNA로 기재)를 분석 및 측정하는 DNA 랩온어칩 등은 실용화되어 널리 사용되고 있는 실정이다.
종래의 마이크로 디바이스는 시약들과의 혼합, 반응, 및 검출 등과 같은 화학 분석 조작을 수행하기 위한 시간을 위한 구조물이 있지 않아, 시약들을 효과적으로 분석하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 시약을 분석한 후 다음 단계로 빠르게 이동하여야 하는데 그러지 못하는 문제점이 있었다.
한국공개특허 10-2011-0005963
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시료가 마이크로 디바이스 내부의 특정 공간에서 시간을 지연시켜 효과적으로 시료의 반응을 유도하고, 반응이 끝난 시료를 다음 단계로 빠르게 이동시킬 수 있고, 복수개의 시간구조물을 이용하여 다수의 유체의 흐름을 순차적으로 제어할 수 있는 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동되며, 시료가 이동하는 시간을 지연시키기 위한 시간지연구조물(100)에 있어서, 시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는 트리거부(110)와 시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널(121)을 갖는 정지부(120)를 포함하고, 상기 정지채널(121)에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트리거채널(111)과 상기 정지채널(121)은 높이 및 폭이 500
Figure pat00001
이하 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정지채널(121)의 면과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 외각(
Figure pat00002
)이 90도 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 또는 U자 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간지연구조물(100)은 상기 트리거채널(111)을 통과한 시료가 통과한 시료가 상기 정지채널(121)의 단부를 만나 연쇄반응에 의해 시료의 유량이 증대하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동하는 마이크로 디바이스에 있어서, 시료가 투입되는 적어도 하나 이상의 시료투입구(11), 시료가 투입되어 반응하기 위한 소정의 공간의 시료반응부(13), 시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는 트리거부(110)와 시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널(121)을 갖는 정지부(120)를 포함하는 복수개의 시간지연구조물(100), 및 상기 시간지연구조물(100)을 통과한 시료가 토출되는 적어도 하나 이상의 시료배출부(12)를 포함하고, 상기 정지채널(121)에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트리거채널(111)과 상기 정지채널(121)은 높이 및 폭이 500
Figure pat00003
이하 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정지채널(121)의 면과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 외각(
Figure pat00004
)이 90도 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 형상 또는 U자 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간지연 구조물(100)이 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간지연 구조물(100)은 직렬 또는 병렬로 연결되어, 다수의 유체의 흐름을 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시료이송방법은 시료투입구(110)를 통해서 시료를 투입하는 시료투입단계(S10), 시료투입구(110)를 통해서 투입된 시료가 상기 트리거채널(211)을 일정시간동안 통과하면서, 시료의 반응이 일어나고, 정지채널의 단부에서 시료가 정지해 있는 시료지연단계(S20), 및 상기 트리거채널(211)을 통과한 시료가, 상기 정지채널(121)의 단부에 위치해 있는 시료를 만나서 상기 정지채널(121)로 시료가 배출이 시작되어 점차 배출속도가 빨라지는 것을 특징으로 하는 시료배출단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 트리거부를 포함하여 시료가 흐르는 시간을 지연시켜 효과적으로 시료의 반응을 유도한 후 정지부의 개폐를 통하여 반응이 끝난 시료를 다음 단계로 빠르게 이동시킬 수 있고, 복수개의 시간구조물을 이용하여 다수의 유체의 흐름을 순차적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 시간지연구조물 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 시간지연구조물 부분 확대도
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 시간지연구조물 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 시간지연구조물 부분 확대도
도 5 내지 도 8은 본 발명의 정지채널에서 시료가 정지되는 원리를 알려주는 도면 및 그래프
도 9는 본 발명의 마이크로 디바이스를 이용하는 시료이송방법의 단계도
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 시간지연구조물을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 시간지연구조물(100)의 사시도이다.
본 발명의 시간지연구조물은 모세관력에 의해서 시료가 이동되며, 이를 위해서 모세관력이 작용할 수 있는 높이로 시료가 이동하는 채널이 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 일정 시간동안 시료가 반응을 하기 위한 시간을 지연시키는 트리거부(110)를 포함하고, 일정 시간이 경과한 후에는 반응이 끝난 시료가 빠르게 시료배출구(12)를 통해서 시료가 배출되는 것을 목적으로 한다.
이를 위해서, 본 발명의 시간지연구조물(100)은 트리거부(110)와 정지부(120)를 포함한다.
상기 트리거부(110)는 시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는다.
즉, 상기 트리거부(110)에서 시료가 통과되는 트리거채널(111)이 형성되고, 상기 트리거채널(111)을 통과하는 시간동안 시료가 반응하게 된다.
상기 트리거부(110)는 소정의 형상으로 제작되고, 상기 트리거부(110)에는 시료투입구(11)로 투입된 시료가 유입되는 트리거채널(111)이 형성되어 있다.
이때, 상기 트리거채널(111)은 상기 트리거부(110)의 내부에서 굴곡 형성되기 때문에, 시료가 상기 시료투입구(11)에 투입되어 상기 시료배출구(12)를 통해서 배출될 때 까지 시간을 지연할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 트리거채널(111)은 달팽이관 형상으로 제작될 수 있다. 하지만, 본 발명의 시간지연구조물(10)의 트리거채널(111)은 달팽이관 형상에 제한되는 것이 아니라 상기 시료투입구(11)와 상기 시료배출구(12)까지의 일직선상의 거리보다 더 긴 모든 형상을 포함하는 것으로서 시료의 지연시간을 늘이기 위해서는 상기 트리거채널(111)의 길이를 늘이면 시료가 이동하는 거리가 늘어나기 때문에 시료의 지연시간이 늘어나며, 상기 트리거채널(111)의 길이를 짧게 하면 시료가 이동하는 거리가 짧아지기 때문에 시료의 지연시간을 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있다.
이뿐만 아니라, 상기 트리거 채널(111)의 단면적에 따라서 시료의 이동속도가 달라진다. 즉, 상기 트리거 채널(111)의 단면적이 크면 시료의 이동속도가 빠르고, 상기 트리거 채널(111)의 단면적이 작으면 시료의 이동속도가 느려지게 된다.
따라서, 본 발명의 트리거 채널(111)은 사용자가 원하는 시료가 반응하기 위한 반응시간을 고려하여, 상기 트리거 채널(111)의 길이와 단면적은 다양하게 형성될 수 있다.
이때, 상기 트리거채널(111)은 높이가 500
Figure pat00005
이하로 제작되어, 모세관력이 작용할 수 있는 것이 바람직하다.
도 2를 이용하여 본 발명의 정지부(120)에 대해서 설명한다.
상기 정지부(120)는 상기 시료투입구(11)를 통해서 투입된 시료가 임시적으로 정지시키는 역할을 한다. 이를 위해서, 상기 정지부(120)는 적어도 하나 이상의 정지채널(111)이 형성된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정지부(120)를 나타낸다. 상기 정지채널(121)은 상기 시료투입구(110)에서 상기 시료배출구(12) 방향으로 연통되어 있고, 상기 정지채널(121)에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되며, 상기 정지채널(121)의 시료가 토출되는 끝단과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 외각(
Figure pat00006
)이 90도 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 정지채널(121)의 시료가 토출되는 끝단과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 각을
Figure pat00007
라 하였을 경우,
Figure pat00008
가 90도 인 것이다. 하지만, 본 발명은 상기
Figure pat00009
가 90도 이상인 것을 뜻하며, 상기
Figure pat00010
가 90도 인 것에 한정되지 않는다.
또한, 상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 또는 U형태로 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정지채널(121)은 높이 및 폭이 500
Figure pat00011
이하인 것을 특징으로 한다. 상기 정지채널(121)이 500
Figure pat00012
이상 일 경우, 모세관력이 작용하지 않아 상기 정지채널(121)의 단부에서 시료가 정지하지 않고 배출되게 된다.
상기 정지부(120)에 상기 정지채널(121)이 복수개가 형성되어 상기 트리거채널(111)을 통과한 시료가 상기 정지채널(121)과 만나게 되면 상기 정지채널(121)을 통해서 시료가 배출되어, 상기 트리거채널(111)을 통과한 후 연쇄반응에 의해 시료의 유량이 증대된다.
즉, 시료가 상기 트리거채널(111)을 통과한 후, 상기 정지채널(121)을 순차적으로 만나게 되면서, 연쇄반응에 의해서 시료의 유량이 점차적으로 증대하게 된다.
도 3 내지 도 4를 이용하여, 본 발명의 제2 실시 예 시간지연구조물에 대해서 상세히 설명한다.
상기 정지채널(121)의 시료가 토출되는 끝단과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 각, 즉 상기
Figure pat00013
가 165도 인 것을 나타낸 것이다. 도 3에 나타난 바와 같이
Figure pat00014
가 90도 이상일 경우 상기 정지채널(121)의 시료가 끝단에서 멈추게 되며, 이와 같은 현상은 아래에서 상세히 설명하도록 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 디바이스(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 디바이스(10)는 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동하는 것을 뜻한다. 이를 위해서, 시료가 이동하는 모든 채널은 500
Figure pat00015
이하로 제작되어 모세관력이 작용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 디바이스(10)는 적어도 하나 이상의 시료투입구(11), 시료반응부(13), 복수개의 시간지연구조물(100), 및 시료배출부(12)를 포함한다.
상기 시료반응부(13)는 시료가 투입되어 반응하기 위한 소정의 공간으로서, 도 1에서는 시료투입구(11)에 위치하였지만, 상기 시료반응부(13)는 시료배출부(12)에 위치할 수 도 있다.
상기 시간지연구조물은 시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는 트리거부(110);와 시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널(121)을 갖는 정지부(120);를 포함한다.
상기 시료배출부(13)는 상기 시간지연구조물(100)을 통과한 시료가 토출된다.
상기 정지채널(121)의 시료가 토출되는 끝단과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 각을
Figure pat00016
라 하였을 경우,
Figure pat00017
가 90도 인 것이다. 하지만, 본 발명은 상기
Figure pat00018
가 90도 이상인 것을 뜻하며, 상기
Figure pat00019
가 90도 인 것에 한정되지 않는다.
상기 시간지연구조물(100)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 시간지연구조물(100)이 직렬로 연결될 경우, 연속적으로 위치하는 상기 시간지연구조물(100)을 통과하면서, 순차적으로 반응하게 된다.
상기 시간지연구조물(100)이 병렬로 연결될 경우, 다양한 시료의 흐름을 순차적으로 제어할 수 있다. 즉, 각각의 시간지연구조물(100)에 다른 시료를 투입하여, 시료가 시간차를 두고 혼합하게 할 수 있다.
도 5 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 정지채널(111)이 작동되는 작동원리에 대해서 설명한다.
도 5에 나타난 바와 같이 상기 정지채널(121)의 각 면의 높이가
Figure pat00020
인 단면이 사각형인 채널로 형성될 수 있다. 즉, 상기 정지채널(121)의 단면이 사각형이며, 상기 정지채널(121)의 좌측면의 높이를 h1이라고 했을 경우, 상기 정지채널(121)의 하부면의 너비는 h2, 상기 정지채널(121)의 우측면의 높이를 h3, 상기 정지채널(121)의 상부면의 너비를 h4로 할 수 있다.
또한, 상기 시료배출부(12)의 간면의 높이가
Figure pat00021
인 사각 형상으로 제작될 경우, 상기 시료배출부(12)는 의 단면이 사각형이며, 상기 시료배출부(12)의 좌측면의 높이를 w1이라고 했을 경우, 상기 시료배출부(12)의 하부면의 너비는 w2, 상기 시료배출부(12)의 우측면의 높이를 w3, 상기 시료배출부(12)의 상부면의 너비를 w4로 명명할 수 있다.
상기 도 6은 시료가 상기 정지채널(121)을 통과하는 것을 도시화한 것이다.
상기 시료가 상기 정지채널(121)을 통과할 경우, 모세관현상에 의해서 상기 정지채널(121)의 안쪽을 따라 시료가 이동한다. 시료분자 사이의 응집력보다 시료분자와 정지채널(121) 사이에 생기는 접착력이 더 강하면 정지채널(121)의 벽을 타고 얇은 시료분자막이 형성되며, 그 후에는 표면 장력에 의해 중앙부분은 시료가 이동하게 된다.
시료가 채널을 지나갈 때(도 6a)의 시료의 압력을 P, 채널의 각 면의 높이를
Figure pat00022
, 채널의 표면장력을
Figure pat00023
, 채널단면과 시료의 단면과 이루는 각도를
Figure pat00024
라고 하였을 경우, 시료의 압력 P는 아래의 [식1]과 같이 나타낼 수 있다.
[식 1]
Figure pat00025
P : 시료의 압력 h : 정지채널(121)의 각 면의 높이
Figure pat00026
: 정지채널(121)의 표면장력
Figure pat00027
: 정지채널(121)의 면과 시료의 단면과 이루는 각도
상기 정지채널(121)의 시료가 토출되는 부분(도 6b)에서 시료의 압력은 아래의 [식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[식 2]
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
P : 시료의 압력 h : 정지채널(121)의 각 면의 높이
Figure pat00031
: 정지채널(121)의 표면장력
Figure pat00032
: 정지채널(121)의 면과 시료의 단면과 이루는 각도
Figure pat00033
: 정지채널(121)의 면과 정지부(120)의 단면과 이루는 외각
또한, 상기 정지채널(121)의 시료가 토출되어 넓은 채널 즉, 시료토출부(12)를 지날 경우(도 6c) 압력은 [식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[식 3]
Figure pat00034
P : 시료의 압력 h : 정지채널(121)의 각 면의 높이
Figure pat00035
: 정지채널(121)의 면과 시료의 단면과 이루는 각도
w : 시료토출부(12)의 각 면의 높이
따라서, 각 단계에서 발생하는 압력차를 그래프로 그리면 도 7에 나타난 바와 같이 나타낼 수 있다.
그러므로, 시료가 정지채널(121)의 끝단에 멈추기 위해서는 [식 2]에서 발생하는 압력차를 최대한 줄여야 하며 이를 위해서는
Figure pat00036
, 즉 정지채널(121)의 면과 정지부(120)의 단부가 이루는 외각이 90도 이상이어야 하는 것과, 채널 끝단에서 3면 이상의 방향에서 채널이 오픈되는 것을 기준으로 한다.
도 8은
Figure pat00037
가 165도 인 것을 도시화 한 것이다. 도 8에 나타난 정지채널(121)의 형태는 본 발명의 정지채널(121)의 제2 실시 예 불과하며,
Figure pat00038
가 90도 이상인 것을 의미한다.
도 9는 본 발명의 마이크로 디바이스를 이용하여 시료이송방법을 나타내는 단계도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 시료분석방법은 시료투입단계(S10), 시료지연단계(S20), 및 시료배출단계(S30)를 포함한다.
상기 시료투입단계(S10)는 상기 시료투입구(11)를 통해서 시료를 투입하는 단계이다.
상기 시료반응단계(S20)는 상기 시료투입구(11)를 통해서 시료를 투입하게 되면, 상기 트리거채널(111)과 상기 정지채널(121)로 시료가 유입되며, 상기 정지채널(121)로 유입된 시료는 상기 정지채널(121)의 단부 즉, 시료가 토출되는 부분에서 압력이 낮아지게 되어 정지하게 된다.
이때, 상기 트리거채널(111)을 통해서 시료가 반응하는 시간을 결정하게 되며, 시료가 반응하는 시간은 상기 트리거채널(111)의 길이와 크기, 시료의 점성, 접촉각, 표면장력을 통해서 결정된다.
상기 시료배출단계(S30)는 상기 트리거채널(111)을 통과한 시료가 상기 정지채널(121)의 단부에 위치한 시료가 만나게 되면, 상기 정지채널(121)을 통해서도 시료가 시료배출부(12)로 배출된다.
이를 위해서, 상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 또는 U형태로 제작되고, 상기 정지부(120)에 상기 정지채널(121)이 복수개가 형성되어 상기 트리거채널(111)을 통과한 시료가 상기 정지채널(121)과 만나게 되면 상기 정지채널(121)을 통해서 시료가 배출되어, 상기 트리거채널(111)을 통과한 후 상기 정지채널(121)의 단부를 순차적으로 만나 연쇄반응에 의해 시료의 유량이 증대된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 트리거부(110)를 포함하여 시료가 흐르는 시간을 지연시켜 효과적으로 시료의 반응을 유도하고, 정지부(120)를 포함하여 반응이 끝난 시료를 다음 단계로 빠르게 이동시킬 수 있고, 복수개의 시간구조물(100)을 이용하여 다수의 유체의 흐름을 순차적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 마이크로 디바이스
11 : 시료유입부
12 : 시료배출구
100 : 시간지연구조물
110 : 트리거부
111 : 트리거채널
120 : 정지부
121 : 정지채널
S10~S30 : 시료분석단계

Claims (12)

  1. 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동되며, 시료가 이동하는 시간을 지연시키기 위한 시간지연구조물(100)에 있어서,
    시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는 트리거부(110);와
    시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널(121)을 갖는 정지부(120);를 포함하고,
    상기 정지채널(121)에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트리거채널(111)과 상기 정지채널(121)은 높이 및 폭이 500
    Figure pat00039
    이하 인 것을 특징으로 하는 시간지연구조물
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정지채널(121)의 면과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 외각(
    Figure pat00040
    )이 90도 이상인 것을 특징으로 하는 시간지연구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 또는 U자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시간지연구조물(100)은 상기 트리거채널(111)을 통과한 시료가 통과한 시료가 상기 정지채널(121)의 단부를 만나 연쇄반응에 의해 시료의 유량이 증대하는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물.
  6. 시료가 투입되어 모세관력에 의해서 시료가 이동하는 마이크로 디바이스에 있어서,
    시료가 투입되는 적어도 하나 이상의 시료투입구(11);
    시료가 투입되어 반응하기 위한 소정의 공간의 시료반응부(13);
    시료가 투입되고, 굴곡되어 형성되는 적어도 하나 이상의 트리거채널(111)을 갖는 트리거부(110);와 시료가 투입되고, 단부에서 정지되는 적어도 하나 이상의 정지채널(121)을 갖는 정지부(120);를 포함하는 복수개의 시간지연구조물(100); 및
    상기 시간지연구조물(100)을 통과한 시료가 토출되는 적어도 하나 이상의 시료배출부(12);
    를 포함하고,
    상기 정지채널(121)에 유입된 시료가 토출되는 단부는 3면 이상 개방되는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 트리거채널(111)과 상기 정지채널(121)은 높이 및 폭이 500
    Figure pat00041
    이하 인 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 정지채널(121)의 면과 상기 정지부(120)의 단면이 이루는 외각(
    Figure pat00042
    )이 90도 이상인 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 정지부(120)는 상기 트리거채널(111)의 시료가 토출되는 부분을 중심으로 V자 형상 또는 U자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 시간지연 구조물(100)이 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 시간지연 구조물(100)은 직렬 또는 병렬로 연결되어, 다수의 유체의 흐름을 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 시간지연구조물을 갖는 마이크로 디바이스.
  12. 시료투입구(110)를 통해서 시료를 투입하는 시료투입단계(S10);
    시료투입구(110)를 통해서 투입된 시료가 상기 트리거채널(211)을 일정시간동안 통과하면서, 시료의 반응이 일어나고, 정지채널의 단부에서 시료가 정지해 있는 시료지연단계(S20); 및
    상기 트리거채널(211)을 통과한 시료가, 상기 정지채널(121)의 단부에 위치해 있는 시료를 만나서 상기 정지채널(121)로 시료가 배출이 시작되어 점차 배출속도가 빨라지는 것을 특징으로 하는 시료배출단계(S30);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료이송방법.
KR1020120112214A 2012-10-10 2012-10-10 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법 KR101413454B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120112214A KR101413454B1 (ko) 2012-10-10 2012-10-10 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120112214A KR101413454B1 (ko) 2012-10-10 2012-10-10 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140046149A true KR20140046149A (ko) 2014-04-18
KR101413454B1 KR101413454B1 (ko) 2014-08-06

Family

ID=50653200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120112214A KR101413454B1 (ko) 2012-10-10 2012-10-10 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101413454B1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100838129B1 (ko) * 2004-08-21 2008-06-13 주식회사 엘지생명과학 미세 유체 소자 및 이를 구비한 진단 및 분석 장치
JP2009134255A (ja) * 2007-10-31 2009-06-18 Sekisui Chem Co Ltd マイクロパターン形成用材料、マイクロパターン複合材及びその製造方法並びに微小3次元構造基板の製造方法
KR100878229B1 (ko) 2007-11-22 2009-01-12 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 유체분석용 칩
KR20120023411A (ko) * 2010-09-03 2012-03-13 삼성전자주식회사 미세유동장치 및 이를 이용한 시료검사장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101413454B1 (ko) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8877484B2 (en) Microfluidic device and a microfluidic system and a method of performing a test
EP2374540B1 (en) Chip for analyzing fluids being moved without an outside power source
US10018040B2 (en) System and methodology for chemical constituent sensing and analysis
KR100878229B1 (ko) 유체분석용 칩
US12123870B2 (en) Fluidic system for performing assays
CN1715932B (zh) 用于处理液体的微结构平台和方法
KR20140128547A (ko) 미세유체 세포칩, 이를 이용한 세포 배양 방법 및 세포 영상 분석 장치
KR20100073238A (ko) 미세유체 소자의 유체 흐름 조절 방법 및 미세유체분석장치
CA2683920C (en) Device for handling liquid samples
CN106093382B (zh) 一种梳齿式微流体延时器
KR101413454B1 (ko) 시간지연 구조물 및 이를 갖는 마이크로 디바이스 및 이를 이용하는 시료이송방법
JP5172461B2 (ja) マイクロチップ
KR101821410B1 (ko) 마이크로 유체 디바이스 및 그의 제어 방법과 버블 제어 방법
US7638025B2 (en) Fluid handling apparatus
JP2004157097A (ja) 液体制御機構
JPWO2008047533A1 (ja) マイクロチップ反応検出システム、マイクロチップの流路内における反応方法
KR101413478B1 (ko) 랩 온어칩 및 이를 제작하는 방법
KR101048858B1 (ko) 개방형 그루브 채널 칩
KR102122313B1 (ko) 유체의 위치 인식이 가능한 바이오 센서 및 이를 이용한 유체 위치 인식 방법
JP2012225940A (ja) 光学測定用マイクロチップ
JP2014092422A (ja) 検体検査チップ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20121010

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20131030

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20140605

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20140624

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20140624

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180425

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190430

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190430

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230531

Start annual number: 10

End annual number: 10