KR20160018200A - 미세유동장치 - Google Patents

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KR20160018200A
KR20160018200A KR1020140102475A KR20140102475A KR20160018200A KR 20160018200 A KR20160018200 A KR 20160018200A KR 1020140102475 A KR1020140102475 A KR 1020140102475A KR 20140102475 A KR20140102475 A KR 20140102475A KR 20160018200 A KR20160018200 A KR 20160018200A
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chamber
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민정기
김용현
이승준
이영균
이종건
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삼성전자주식회사
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Abstract

시료의 비산을 방지할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 미세유동장치를 개시한다. 미세유동장치는 시료주입구를 가지는 플랫폼, 상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼의 내부에 마련되는 적어도 하나의 챔버, 상기 적어도 하나의 챔버에 수용된 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널 및 상기 시료주입구 상에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 시료주입구 및 상기 커버 사이에는 갭(gap)이 형성될 수 있다.

Description

미세유동장치{MICROFLUIDIC DEVICE}
본 발명은 미세유동장치에 관한 것으로, 상세하게는 시료의 비산을 방지할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 미세유동장치에 관한 것이다.
일반적으로 소량의 유체를 조작하여 생물학적 또는 화학적인 반응을 수행하는데 사용되는 장치를 미세유동장치라 한다. 미세유동장치는 칩(chip), 디스크(disc) 등 다양한 형상의 본체(platform) 내에 배치된 미세유동 구조물을 포함한다.
미세유동 구조물은 유체를 수용할 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 미세유동 구조물을 배치한 것을 바이오 칩이라고 한다. 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 필요하다. 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 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on a CD)라 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)를 통해 미세유동장치 내부로 주입된다. 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 묻는 경우 미세유동장치의 결과 값에 에러(error)를 발생시킬 수 있다.
또한, 병원균 등에 감염된 시료를 미세유동장치 내에 주입하는 경우, 미세유동장치 표면의 잔류 시료에 의해 타인의 감염을 유발할 수 있다.
본 발명의 일 측면은 미세유동장치에 시료를 주입하는 과정에서 시료가 미세유동장치의 표면에 묻는 것을 방지할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 미세유동장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 미세유동장치의 표면에 묻은 시료가 시료검사장치 내의 부품 등을 오염시키는 것을 방지할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 미세유동장치를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 시료주입구를 가지는 플랫폼, 상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼의 내부에 마련되는 적어도 하나의 챔버, 상기 적어도 하나의 챔버에 수용된 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널 및 상기 시료주입구 상에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 시료주입구 및 상기 커버 사이에는 갭(gap)이 형성될 수 있다.
상기 플랫폼은 회전 가능하도록 배치되고, 상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 하방을 향하여 함몰되는 함몰부가 형성되고, 상기 시료주입구는 상기 함몰부의 내측에 마련될 수 있다.
상기 플랫폼에는 상기 함몰부와 연통되는 개구가 형성되고, 본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 상기 개구를 통해 상기 플랫폼 내부로 유입된 잔류시료를 수용하는 잔류시료수용부를 더 포함할 수 있다.
상기 갭의 내부에 수용된 시료는 원심력에 의해 상기 잔류시료수용부로 이동할 수 있다.
상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 상방을 향하여 돌출되는 방지턱이 형성되고, 상기 방지턱은 상기 개구를 사이에 두고 상기 함몰부와 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 방지턱은 상기 개구의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
상기 커버는 상기 플랫폼 상에 접착 가능할 수 있다.
상기 커버는 상기 시료주입구에 대응하도록 형성되는 절개선을 포함할 수 있다.
상기 커버는 상기 시료주입구의 위치를 표시하도록 형성되는 시료주입구 표식을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 챔버는 상기 시료주입구로 유입된 시료를 수용하는 시료챔버를 포함하고, 상기 시료챔버에는 상기 시료주입구에 삽입되는 시료주입장치의 삽입 정도를 조절할 수 있도록 적어도 하나의 걸림턱이 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 걸림턱은 상기 시료챔버의 내부를 향하여 돌출되도록 상기 시료챔버의 내벽에 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 걸림턱은 상기 플랫폼의 반경 방향으로 외측을 향하여 돌출되도록 상기 시료챔버의 내벽에 형성될 수 있다.
상기 플랫폼의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.
상기 적어도 하나의 챔버는 상기 시료주입구로 유입된 시료를 수용하는 시료챔버를 포함하고, 상기 시료챔버는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.
상기 갭의 내부에는 상기 갭에 수용되는 시료를 흡수할 수 있도록 흡수부재가 배치되고, 상기 흡수부재는 다공성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 시료주입구를 가지고, 회전 가능하도록 배치되는 플랫폼, 상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼에 마련되는 적어도 하나의 챔버 및 상기 적어도 하나의 챔버에 수용된 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 플랫폼에는 상기 시료주입구가 배치되고, 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 하방을 향하여 단차를 형성하는 함몰부가 마련되고, 상기 함몰부에는 상기 시료주입구에서 넘치는 시료를 흡수할 수 있도록 흡수부재가 배치될 수 있다.
상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 반경 방향으로 상기 시료주입구의 외측에 위치하도록 개구가 형성되고, 본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 상기 개구를 통해 상기 플랫폼 내부로 유입된 잔류시료를 수용하는 잔류시료수용부를 더 포함할 수 있다.
상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 상방을 향하여 돌출되는 방지턱이 형성되고, 상기 방지턱은 상기 플랫폼의 반경 방향으로 상기 개구의 외측에 위치하도록 상기 개구의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
상기 함몰부 및 상기 방지턱은 불연속적으로 상기 개구를 둘러쌀 수 있다.
상기 흡수부재는 상기 시료주입구를 덮도록 상기 함몰부에 배치될 수 있다.
상기 시료주입구에 시료를 주입하는 시료주입장치는 상기 흡수부재를 관통하여 상기 시료주입구에 삽입될 수 있다.
상기 흡수부재는 친수성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 상기 흡수부재를 덮도록 상기 플랫폼 상에 배치되는 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 미세유동장치는 시료주입구를 가지는 플랫폼 및 상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼의 내부에 마련되고, 상기 시료주입구와 연통되는 시료챔버를 포함하고, 상기 플랫폼의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.
상기 시료챔버의 내벽은 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.
플랫폼에 함몰부를 형성함으로써 시료주입구 주변에 잔류하는 잔류시료를 일정한 위치로 안내할 수 있고, 그에 따라 잔류시료에 의해 시료검사장치의 각종 부품이 오염되거나, 시험자가 직접적으로 잔류시료에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
시료주입구 및 커버 사이에 갭이 형성되도록 시료주입구 상에 커버를 배치함으로써 갭 사이에 작용하는 모세관력에 의해 잔류시료가 함몰부 외측으로 넘치는 현상을 방지할 수 있다.
시료주입구 상에 흡수부재를 배치함으로써, 시료주입구 주변에 잔류하는 잔류시료의 양을 감소시킬 수 있고, 그에 따라 잔류시료에 의해 초래될 수 있는 미세유동장치의 결과 값에 대한 에러를 줄일 수 있다.
플랫폼의 적어도 일부가 친수성을 가지도록 처리함으로써 잔류시료가 플랫폼의 외면에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 전체 구조를 도시한 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 시료주입구를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 시료주입구를 도시한 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버가 플랫폼의 일부를 덮도록 배치된 상태를 도시한 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버에 절개선이 마련된 상태를 도시한 도면
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버에 시료주입구 표식이 마련된 상태를 도시한 도면
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 일부를 도시한 단면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 전체 구조를 도시한 평면도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 이용하는 시료검사장치를 도시한 구성도
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지와 유체 분석 카트리지가 결합되는 유체 분석 장치의 장착부재를 분해하여 도시한 도면
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지가 유체 분석 카트리지가 결합되는 유체 분석 장치의 장착부재에 결합된 상태를 도시한 도면
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지를 도시한 도면
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지의 검사 유닛을 분해하여 도시한 도면
도 17은 도 15의 유체 분석 카트리지의 검사 유닛을 AA'방향으로 절개하여 도시한 단면도
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "선단", "후단", "상부", "하부", "상단" 및 하단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 전체 구조를 도시한 평면도이다. 이하, 잔류시료는 원인을 불문하고 시료주입구(14)의 외측에 잔류하는 시료를 의미한다. 또한, 유체는 시료를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 미세유동장치(10)는 디스크 형상의 플랫폼(11), 플랫폼(11) 내에 구획되어 유체가 수용될 수 있는 적어도 하나의 챔버(chamber) 및 유체가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널(channel)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 채널은 복수의 챔버를 연결할 수 있다.
플랫폼(11)은 회전 가능하다. 구체적으로, 플랫폼(11)은 플랫폼(11)의 중심(C)을 축으로 하여 회전할 수 있다. 플랫폼(11) 내에 배치된 적어도 하나의 챔버 및 적어도 하나의 채널에서는 플랫폼(11)의 회전에 따른 원심력의 작용에 의해 시료의 이동, 원심분리, 혼합 등이 이루어질 수 있다.
플랫폼(11)에는 시료주입구(14)가 마련될 수 있다. 시료는 시료주입구(14)로 유입되어 플랫폼(11)의 내부에 마련되는 시료챔버(21)에 수용될 수 있다.
플랫폼(11)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 플랫폼(11)은 이에 한정하지 않고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 갖는 소재이면 족하다.
플랫폼(11)은 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합시킴으로써 플랫폼(11) 내부에 공간과 통로를 제공할 수 있다.
예를 들어, 플랫폼(11)은 제 1기판(11a) 및 제 1기판(11a)에 부착된 제 2기판(11b)을 포함하는 구조일 수 있다. 또는, 제 1기판(11a) 및 제 2기판(11b) 사이에 유체가 수용될 수 있는 챔버 및 유체가 흐를 수 있는 채널을 정의하기 위한 구획판(미도시)이 마련된 구조일 수 있다. 플랫폼(11)의 형상은 상기 예에 한정하지 않는다. 제 1기판(11a) 및 제 2기판(11b)은 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
제 1기판(11a) 및 제 2기판(11b)의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착, 초음파 융착, 레이저 융착 등의 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14) 주변에 잔류하는 잔류시료에 의해 플랫폼(11)의 외면이 오염되는 것을 방지하도록 잔류시료수용부(90), 잔류시료가 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 흐르는 것을 방지하는 방지턱(92) 및 시료주입구(14) 주변의 잔류시료를 잔류시료수용부(90)로 안내하는 함몰부(93)를 더 포함할 수 있다.
함몰부(93)는 플랫폼(11)의 회전축 방향(X)으로 하방을 향하여 함몰되도록 플랫폼(11)에 형성될 수 있다. 함몰부(93)는 플랫폼(11)의 제 1기판(11a)에 형성될 수 있다. 함몰부(93)의 내측에는 시료주입구(14)가 마련될 수 있다. 즉, 함몰부(93)는 잔류시료가 시료주입구(14)의 외측으로 퍼지는 것을 방지하도록 시료주입구(14)를 둘러쌀 수 있다.
플랫폼(11)에는 플랫폼(11)의 회전에 의해 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 이동하는 잔류시료를 잔류시료수용부(90)로 유입시킬 수 있도록 개구(91)가 형성될 수 있다. 개구(91)는 플랫폼(11)의 제 1기판(11a)에 형성될 수 있다. 즉, 잔류시료수용부(90)는 개구(91)를 통해 플랫폼(11) 내부로 유입되는 잔류시료를 수용한다.
개구(91)는 함몰부(93)와 연통될 수 있다.
방지턱(92)은 플랫폼(11)의 회전축 방향(X)으로 상방을 향하여 돌출되도록 플랫폼(11)에 형성될 수 있다. 방지턱(92)은 플랫폼(11)의 제 1기판(11a)에 형성될 수 있다. 방지턱(92)은 플랫폼(11)의 회전에 의해 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 이동하는 잔류시료가 개구(91)로 유입되지 않고 계속하여 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 이동하는 것을 방지할 수 있다.
방지턱(92)은 함몰부(93)와 이격되도록 배치될 수 있다. 방지턱(92)은 개구(91)를 사이에 두고 함몰부(93)와 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 방지턱(92)은 개구(91)를 중심으로 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 배치되고, 함몰부(93)는 방지턱(92)과 이격되도록 개구(91)를 중심으로 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 내측을 향하여 배치될 수 있다.
방지턱(92)은 개구(91)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 구체적으로, 방지턱(92)은 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하는 개구(91)의 일 측 둘레를 따라 배치될 수 있다.
방지턱(92)은 곡률을 가질 수 있다. 구체적으로, 방지턱(92)은 플랫폼(11)의 중심(C)을 향하여 굽은 형상을 가질 수 있다.
함몰부(93) 및 방지턱(92)은 불연속적으로 개구(91)를 둘러쌀 수 있다.
함몰부(93)의 너비는 개구(91)의 너비보다 작을 수 있다. 구체적으로, 플랫폼(11)의 원주방향을 따르는 함몰부(93)의 너비는 플랫폼(11)의 원주방향을 따르는 개구(91)의 너비보다 작을 수 있다. 다만, 함몰부(93)의 너비 및 개구(91)의 너비 사이의 관계는 이에 한정하지 않는다.
잔류시료수용부(90)는 시료챔버(21), 시료챔버(21)에 연결되는 채널 및 시료챔버(21) 내의 시료와 섞이지 않도록 시료챔버(21) 및 채널과 격리된 상태로 마련될 수 있다.
잔류시료수용부(90)는 개구(91)와 연통될 수 있다. 잔류시료수용부(90)는 개구(91)를 통해 유입되는 잔류시료를 수용하기 위한 공간으로써, 제 2기판(11b)에 음각 형성될 수 있다.
이하에서는 미세유동장치(10)의 내부로 시료를 주입하는 단계를 순차적으로 설명한다. 혈액과 같은 유체 시료는 시료주입장치(200,도3참고)에 의해 미세유동장치(10)의 내부로 주입될 수 있다. 시료주입장치(200)는 피펫 및 스포이드 등을 포함할 수 있다.
시료가 수용된 시료주입장치(200)를 시료주입구(14)에 접근시킨다. 시료주입장치(200)를 시료주입구(14)에 삽입하고, 시료주입장치(200)에 수용된 시료를 토출시켜 시료챔버(21)에 주입한다. 시료챔버(21)에 시료 주입을 완료한 후 시료주입장치(200)를 시료주입구(14)로부터 분리한다. 시료주입구(14)로부터 시료주입장치(200)를 분리하는 과정에서 시료주입구(14) 주변에 잔류시료가 묻을 수 있다. 또는, 시료주입구(14)로 주입된 시료가 넘쳐 시료주입구(14) 주변에 묻을 수 있다.
이와 같이, 시료주입구(14) 주변에 잔류시료가 묻은 상태에서 미세유동장치(10)를 회전시키면, 원심력에 의해 시료주입구(14) 주변에 묻은 잔류시료가 함몰부(93)의 테두리를 따라 개구(91)로 이동한다. 개구(91)로 이동한 잔류시료는 개구(91)를 통해 플랫폼(11) 내부에 형성된 잔류시료수용부(90)로 유입된다. 따라서, 미세유동장치(10)의 외면 상의 잔류시료를 일정한 위치로 안내할 수 있고, 잔류시료가 임의의 위치로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 시료의 검사를 위하여 플랫폼(11) 내에 배치되는 미세유동구조물들에 대하여 설명한다.
시료는 유체와 그 유체보다 밀도가 높은 입자 형태의 물질이 혼합되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 시료는 혈액, 타액, 소변 등의 생체 시료를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 챔버는 시료챔버(21)를 포함할 수 있다. 시료챔버(21)는 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 내측에 배치될 수 있다. 시료챔버(21)는 소정 양의 시료를 수용할 수 있도록 구획되고, 시료챔버(21)의 상면에는 시료챔버(21) 내부로 시료를 주입하기 위한 시료주입구(14)가 형성될 수 있다.
적어도 하나의 챔버는 시료분리챔버(22)를 더 포함할 수 있다. 시료분리챔버(22)는 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 시료챔버(21)의 외측에 마련되고, 플랫폼(11)의 회전을 이용하여 시료를 원심 분리할 수 있다.
적어도 하나의 챔버는 오버플로우챔버(25)를 더 포함할 수 있다. 오버플로우챔버(25)는 시료분리챔버(22)의 일측에 배치될 수 있다. 오버플로우챔버(25)는 시료챔버(21)에 과도한 양의 시료가 주입된 경우, 검사에 필요한 일정량의 시료를 시료분리챔버(22)에 남기고 잉여 시료를 수용한다.
시료가 혈액인 경우, 시료분리챔버(22)에서는 원심력에 의해 무게가 무거운 혈구는 가라앉고, 상대적으로 가벼운 혈청이 혈구의 상부에 위치되어 혈액으로부터 혈청이 분리된다.
시료분리챔버(22)는 시료챔버(21)로부터 플랫폼(11)의 반경 방향(D) 외측으로 연장된 채널 형상의 상청액수집부(23) 및 상청액수집부(23)의 말단에 배치되어 비중이 큰 침강물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 침강물수집부(24)를 포함할 수 있다.
시료분리챔버(22)의 일측에는 시료분리챔버(22)에서 분리되는 상청액을 희석액이 수용되는 희석챔버(41)로 안내하는 안내채널(32)이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 챔버는 임시저장챔버(33) 및 상청액제거챔버(31)를 더 포함할 수 있다. 임시저장챔버(33) 및 상청액제거챔버(31)는 안내채널(32)의 중도에 마련될 수 있다. 임시저장챔버(33)는 희석챔버(41)의 입구측에 형성되어 희석챔버(41)로 유입되는 상청액을 임시로 저장한다. 상청액제거챔버(31)는 상청액이 임시저장챔버(33)에 수용된 후 안내채널(32)에 잔존하는 상청액을 수용하여 안내채널(32)에서 상청액을 제거한다.
적어도 하나의 챔버는 적어도 하나의 희석챔버(41)를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 희석챔버(41)는 서로 다른 양의 희석액(dilution buffer)이 각각 저장될 수 있도록 복수로 마련될 수 있고, 필요한 희석액의 부피에 따라서 복수 개의 희석챔버(41)의 부피를 달리할 수도 있다. 희석챔버(41)는 두 개 이상으로 구획될 수 있고, 본 실시예에 따른 미세유동장치(10)는 희석 비율을 달리하기 위해 서로 다른 부피의 희석액을 수용할 수 있는 제 1희석챔버(41a) 및 제 2희석챔버(41b)를 포함할 수 있다.
한편, 시료분리챔버(22)로부터 시료를 공급받지 않는 희석챔버(43)도 마련될 수 있다. 이는 반응 검출시 표준값을 얻기 위한 것으로 희석액을 저장할 수 있다. 시료를 공급받지 않는 희석챔버(43)의 바깥쪽에는 비어 있거나 증류수가 채워지는 등 검출 표준값을 얻기 위한 챔버들(44)이 마련될 수 있다.
희석챔버(41)의 출구에는 분배채널(60)이 연결될 수 있다. 분배채널(60)은 희석챔버(41)의 출구에 연결되는 제 1구간(61) 및 제 1구간(61)으로부터 플랫폼(11)의 원주방향을 따라 연장된 제 2구간(62)을 포함할 수 있다. 제 1구간(61)의 일 단부는 희석챔버(41)의 출구에 연결되고, 제 1구간(61)의 다른 단부는 제 2구간(62)에 연결될 수 있다. 제 2구간(62)의 단부는 배기구(미도시)와 연결될 수 있다. 배기구는 희석챔버(41)로부터 분배채널(60)로 원심력을 이용하여 시료를 이송할 때 시료가 누출되지 않을 정도의 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 분배채널(60)은 희석챔버(41)의 출구와 연결된 전단부로부터 배기구와 연결된 후단부까지, 즉, 제 1구간(61)과 제 2구간(62)을 포함하는 전 구간에 걸쳐서 유체저항이 일정하게 만들어진다. 유체저항을 일정하게 하기 위해 분배채널(60)의 단면적을 전 구간에 걸쳐 일정하게 할 수 있다. 이를 통해 시료 분배 과정에서 부가적으로 가해지기 쉬운 유체의 이동에 대한 저항을 최대한 배제함으로써, 신속하고 효과적으로 시료가 분배되도록 할 수 있다.
플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 제 1희석챔버(41a) 및 제 2희석챔버(41b)의 외측에는 각각 대응되는 반응챔버그룹(80a,80b)이 배치될 수 있다. 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 제 1희석챔버(41a)의 외측에는 제 1희석챔버(41a)에 대응하는 제 1반응챔버그룹(80a)이 마련된다. 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 제 2희석챔버(41b)의 외측에는 제 2희석챔버(41b)에 대응하는 제 2반응챔버그룹(80b)이 마련될 수 있다.
각각의 반응챔버그룹(80a,80b)은 적어도 하나의 반응챔버(81,82)를 포함하고, 반응챔버(81,82)는 희석액을 분배하는 분배채널(60)을 통해 대응하는 희석챔버(41)와 연결된다. 각각의 반응챔버그룹(80a,80b)은 가장 간단하게는 각각 하나의 반응챔버로 이루어질 수도 있다.
반응챔버(81,82)는 밀폐형 챔버일 수 있다. 밀폐형이란 각각의 반응챔버(81,82)에 배기를 위한 벤트(vent)가 없는 형태를 의미한다. 복수 개의 반응챔버(81,82)에는 분배채널(60)을 통하여 분배되는 시료 희석액과 광학적으로 검출 가능한 반응을 일으키는 다양한 종류 또는 다양한 농도의 시약들이 미리 주입될 수 있다. 광학적으로 검출 가능한 반응으로는 몇 가지 예로서 형광 발현 또는 흡광도(optical density)의 변화 등을 들 수 있다. 다만, 반응챔버(81,82)의 용도를 상기 용도로만 한정하지 않는다.
동일한 반응챔버그룹(80a,80b)에 속하는 복수 개의 반응챔버(81,82)에는 동일한 희석비의 시료 희석액과의 반응에 적합한 시약들이 각각 저장되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 제 1반응챔버그룹(80a)은 희석액/혈청의 희석비가 100인 조건에서 반응하는 TRIG(triglycerides), Chol(total cholesterol), GLU(glucose), BUN(urea nitrogen) 등의 시약이 저장될 수 있다. 제 2반응챔버그룹(80b)은 희석액/혈청의 희석비가 20인 조건에서 반응하는 DBIL(direct bilirubin), TBIL(total bilirubin), GGT(gamma glutamyl transferase) 등의 시약이 저장될 수 있다.
즉, 제 2반응챔버그룹(80b)에 속한 복수 개의 반응챔버(81,82)에는 그에 대응되는 제 2희석챔버(41b)로부터 제 1반응챔버그룹(80a)의 경우와 다른 희석비의 시료 희석액이 공급되므로, 각 반응챔버그룹(80a,80b)의 반응챔버(81,82)에는 해당 희석비의 시료에 적합한 시약들이 각각 저장되는 것이 바람직하다.
반응챔버(81,82)는 서로 동일한 용량으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고, 검사 항목에 따라 서로 다른 용량의 시료 희석액이나 시약이 요구되는 경우에는 각 반응챔버(81,82)의 용량을 달리할 수 있다.
또한, 복수 개의 반응챔버(81,82)는 벤트 및 주입구가 있는 챔버일 수도 있다.
복수 개의 반응챔버(81,82)는 각각 입구채널(70)을 통해 분배채널(60)의 제 2구간(62)과 연결될 수 있다. 입구채널(70)은 분배채널(60)에서 분기되는 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 입구채널(70)은 "T"자 형상으로 분배채널(60)에 연결될 수 있다. 그리고 입구채널(70)은 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 연장 형성되는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 챔버를 연결하는 적어도 하나의 채널에는 밸브(51,52,53,54)가 마련될 수 있다. 밸브(51,52,53,54)는 안내채널(32)의 중도에 마련되어 시료분리챔버(22)의 출구측을 개폐하는 제 1밸브(51), 안내채널(32)의 중도에 마련되어 상청액제거챔버(31)를 개폐하는 제 2밸브(52), 임시저장챔버(33)와 희석챔버(41) 사이에 마련되는 제 3밸브(53) 및 희석챔버(41)의 출구측에 마련되어 분배채널(60)을 개폐하는 제 4밸브(54)를 포함할 수 있다.
각각의 밸브(51,52,53,54)는 모세관 밸브와 같이 일정 압력 이상의 압력이 작용하면 수동적으로 개방되는 밸브 또는 작동 신호에 의해 외부로부터 동력 또는 에너지를 받아 능동적으로 작동하는 밸브 등 다양한 종류의 밸브일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치(10)는 외부로부터 에너지를 흡수하여 작동하는 상전이 밸브를 채용한다.
각각의 밸브(51,52,53,54)는 플랫폼(11)을 구성하는 제 1기판(11a) 및 제 2기판(11b) 사이에 입체적 또는 평면적인 형태로 상기와 같은 위치에 배치되어 시료의 흐름을 차단하고, 고온에서 용융되어 인접한 여유공간으로 이동하여 채널들을 개방한다.
밸브(51,52,53,54)에 열을 가하기 위하여 플랫폼(11) 외부에는 광을 방출하는 외부에너지원(122,도11참고)이 이동 가능하게 배치되어 외부에너지원(122)이 밸브(51,52,53,54)가 위치한 영역에 광을 조사할 수 있다.
따라서, 외부에너지원(122)은 디스크형 미세유동장치(10)의 검사 진행 정도에 따라 개방이 필요한 밸브(51,52,53,54)의 상부로 이동한 후 하측으로 광을 조사하여 해당하는 밸브(51,52,53,54)를 개방시킬 수 있다.
밸브(51,52,53,54)는 상전이물질 및 상전이물질에 분산된 발열 입자로 구성될 수 있다.
발열입자는 수백 내지 수천 마이크로미터(μm) 폭을 갖는 채널 내에서 자유롭게 이동 가능한 크기를 가지는 것이 바람직하다. 발열 입자는 광(예를 들면, 레이저)이 조사되면 그 에너지에 의해 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가진다. 이러한 성질을 갖도록 발열 입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性)을 갖는 쉘(shell)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 발열입자는 Fe로 이루어진 코어와, Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)으로 이루어진 쉘을 구비한 구조를 가질 수 있다. 발열 입자로서 캐리어 오일(carrier oil)에 분산된 상태로 시중에 유통되는 재료를 채용할 수 있다.
상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 발열 입자들이 흡수한 광에너지를 열에너지의 형태로 주위에 전달하면 왁스는 이로 인해 용융되어 유동성을 가지게 되며, 이로써 밸브(51,52,53,54)가 붕괴되고 유로가 개방된다. 왁스는 적당한 녹는점을 가지는 것이 바람직하다. 녹는점이 너무 높으면 광 조사를 시작한 후 용융될 때까지 시간이 오래 소요되어 개방 시점의 정밀한 제어가 어려워지고, 반대로 녹는점이 너무 낮으면 광이 조사되지 않은 상태에서 부분적으로 용융되어 유체가 누출될 수도 있기 때문이다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax) 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.
한편, 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔은 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등으로 만들어질 수 있다. 또한, 열가소성 수지로는 COC, PMMA, PC, PS, POM, PFA, PVC, PP, PET, PEEK, PA, PSU 또는 PVDF 등이 채용될 수 있다.
또한, 플랫폼(11)의 측면에는 바코드(미도시)가 마련될 수 있다. 바코드는 미세유동장치(10)의 제조일자, 유효기간에 관한 정보 등 필요에 따라 다양한 정보를 저장할 수 있다.
바코드는 1차원 바코드일 수 있으며, 많은 양의 정보를 저장하기 위하여 다양한 형태의 바코드, 예를 들면 2차원 바코드와 같은 매트릭스 코드(matrix code)일 수 있다.
바코드는 정보를 저장할 수 있을 홀로그램, RFID 태그, 메모리 칩으로 대체될 수 있다. 그리고 바코드 대신 정보를 읽고 쓸 수 있는 저장매체, 일 예로 메모리 칩 등으로 구성하는 경우, 식별정보 뿐만 아니라 시료검사결과, 환자의 정보, 혈액 채취 및 검사실행 날짜 및 시간, 검사 수행 여부에 대한 정보를 저장할 수 있다.
복수 개의 반응챔버(81,82)는 서로 인접하여 배치되기 때문에 어느 하나의 반응챔버(81,82) 내의 물질이 주위의 다른 반응챔버(81,82)로 유입되는 반응챔버(81,82) 사이의 교차 오염이 발생할 수 있다. 교차 오염이 발생하면 정확한 시료검사결과를 얻기 어렵다.
따라서, 미세유동장치(10)는 반응챔버(81,82) 사이의 교차 오염을 감소시키기 위한 지연구조(89)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 시료주입구를 도시한 단면도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 및 도 2를 참조한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시료챔버(21)에는 적어도 하나의 걸림턱(500)이 마련될 수 있다. 적어도 하나의 걸림턱(500)은 시료주입구(14)에 삽입되는 시료주입장치(200)의 삽입 정도를 조절할 수 있도록 시료챔버(21)에 마련될 수 있다.
시료주입장치(200)가 시료주입구(14)에 깊숙이 삽입되는 경우, 일 예로써, 시료주입장치(200)가 시료챔버(21)의 바닥면과 접촉할 정도로 시료주입구(14)에 깊숙이 삽입되는 경우, 시료주입장치(200)로부터 토출되는 시료는 시료주입구(14)를 통해 역류할 수 있고, 시료주입구(14) 주변을 오염시킬 수 있다. 적어도 하나의 걸림턱(500)은 시료챔버(21)에 마련되어 시료주입장치(200)가 시료주입구(14)에 깊숙이 삽입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 시료주입구(14)에 삽입된 시료주입장치(200)의 일 단부는 적어도 하나의 걸림턱(500)에 고정될 수 있다.
시료챔버(21)에는 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 내측을 향하여 돌출되는 돌출부(21a)가 마련될 수 있다. 돌출부(21a)는 시료주입구(14)에 대응하도록 시료챔버(21)의 내벽에 형성될 수 있다. 돌출부(21a)는 시료주입구(14)에 삽입된 시료주입장치(200)를 시료챔버(21)의 내부로 가이드하는 역할을 한다. 돌출부(21a)는 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 내측을 향하여 볼록한 곡면 형상을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 걸림턱(500)은 돌출부(21a)에 대응하도록 시료챔버(21)의 내벽에 형성될 수 있다. 구체적으로, 적어도 하나의 걸림턱(500)은 시료챔버(21)의 내부를 향하여 돌출되도록 시료챔버(21)의 내벽에 형성될 수 있다. 적어도 하나의 걸림턱(500)은 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 돌출되도록 시료챔버(21)의 내벽에 형성될 수 있다.
적어도 하나의 걸림턱(500)이 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 돌출된 정도는 서로 상이할 수 있다. 이는 직경이 상이한 시료주입장치(200)에 효과적으로 대응하기 위함이다.
적어도 하나의 걸림턱(500)은 시료챔버(21)의 바닥면과 이격되도록 시료챔버(21)의 내벽에 형성될 수 있다.
적어도 하나의 걸림턱(500)은 플랫폼(11)의 축방향(X)을 따라 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 일 예로써, 적어도 하나의 걸림턱(500)은 플랫폼(11)의 축방향(X)을 따라 상방에 위치하는 제 1걸림턱(501) 및 플랫폼(11)의 축방향(X)을 따라 하방에 위치하는 제 2걸림턱(502)을 포함할 수 있다. 제 1걸림턱(501)이 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 돌출된 정도는 제 2걸림턱(502)이 플랫폼(11)의 반경 방향(D)으로 외측을 향하여 돌출된 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제 2걸림턱(502)이 제 1걸림턱(501)보다 시료챔버(21)의 내측을 향하여 더 돌출될 수 있다. 직경이 큰 시료주입장치(200)는 시료주입구(14)에 깊숙이 삽입되기 어려운 바, 제 1걸림턱(501)에 고정될 수 있다. 직경이 작은 시료주입장치(200)는 제 1걸림턱(501) 및 제 2걸림턱(502) 중 적어도 하나에 고정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 시료주입구를 도시한 단면도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다. 도 1 내지 도 3과 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14)를 가지는 디스크 형상의 플랫폼(11), 유체를 수용할 수 있도록 플랫폼(11) 내부에 마련되는 적어도 하나의 챔버(chamber) 및 적어도 하나의 챔버에 수용된 유체가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널(channel)을 포함할 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14) 상에 배치되는 커버(300)를 더 포함할 수 있다.
시료주입구(14) 및 커버(300) 사이에는 갭(gap)(310)이 형성될 수 있다. 시료주입구(14)는 플랫폼(11)의 회전축 방향(X)으로 하방을 향하여 단차를 형성하는 함몰부(93)에 배치될 수 있다. 커버(300)는 플랫폼(11)의 회전축 방향(X)으로 시료주입구(14)와 갭(310)을 형성하도록 시료주입구(14) 상에 배치될 수 있다.
갭(310)의 크기는 함몰부(93) 및 커버(300)의 결합에 의해 결정될 수 있다.
커버(300)는 플랫폼(11)의 외면에 결합할 수 있다. 구체적으로, 커버(300)는 시료주입구(14)를 덮을 수 있도록 제 1기판(11a) 상에 결합할 수 있다.
또한, 커버(300)는 개구(91)를 폐쇄하지 않도록 제 1기판(11a) 상에 결합할 수 있다.
또한, 커버(300)는 방지턱(92)을 감싸지 않도록, 즉, 방지턱(92)이 외부로 노출되도록 제 1기판(11a) 상에 결합할 수 있다.
커버(300)는 시료주입구(14) 상에 배치되면 충분하고, 상기 예에 한정하지 않는다.
시료주입구(14)를 통해 역류한 시료는 모세관압(capillary forces)에 의해 시료주입구(14) 및 커버(300) 사이에 형성되는 갭(310)의 내부에 잔류한다. 갭(310)의 내부에 잔류하거나, 갭(310)의 내부에 수용되는 시료는 미세유동장치(10)가 회전함에 따라 형성되는 원심력에 의해 잔류시료수용부(90)로 이동한다. 이와 같이, 시료주입구(14) 상에 커버(300)를 배치함으로써, 갭(310)의 내부에 잔류하는 시료의 수위를 방지턱(92)보다 낮게 유지할 수 있고, 결과적으로 잔류시료가 방지턱(92)을 넘어 비산하는 현상을 방지할 수 있다.
커버(300)는 접착력을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 즉, 커버(300)는 플랫폼(11) 상에 접착 가능하다. 구체적으로, 커버(300)는 시료주입구(14)와 갭(310)을 형성할 수 있도록 제 1기판(11a) 상에 접착될 수 있다.
시료챔버(21)에는 시료주입구(14)에 삽입되는 시료주입장치(200)의 삽입 정도를 조절할 수 있도록 적어도 하나의 걸림턱(500)이 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버가 플랫폼의 일부를 덮도록 배치된 상태를 도시한 도면이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 5를 참조한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 커버(300)는 플랫폼(11)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버(300)는 제 1기판(11a)의 대부분을 덮도록 배치될 수도 있으나(도4참고), 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1기판(11a)의 일부를 덮도록 배치될 수도 있다. 즉, 커버(300)는 시료주입구(14)를 덮도록 제 1기판(11a) 상에 배치되면 충분하고, 커버(300)의 크기는 자유롭게 변형 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버에 절개선이 마련된 상태를 도시한 도면이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 5를 참조한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 커버(300)는 시료주입구(14)에 대응하도록 형성되는 절개선(600)을 포함할 수 있다. 절개선(600)은 칼집을 포함할 수 있다. 절개선(600)은 십자가 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 절개선(600)은 시료주입구(14) 위치의 시인성을 향상시키기 위해 형상 및 색채 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 커버에 시료주입구 표식이 마련된 상태를 도시한 도면이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 5를 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 커버(300)는 시료주입구(14)의 위치를 표시하도록 형성되는 시료주입구 표식(700)을 포함할 수 있다. 시료주입구 표식(700)을 통해 시료주입구(14) 위치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 시료주입구 표식(700)은 화살표, 문자, 색채 및 도형 등 다양한 방법으로 표시 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 일부를 도시한 단면도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다. 도 1 내지 도 3과 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14)를 가지고, 회전 가능하도록 배치되는 플랫폼(11), 시료주입구(14)를 통해 유입된 시료를 수용하도록 플랫폼(11)에 마련되는 적어도 하나의 챔버(chamber) 및 적어도 하나의 챔버에 수용된 유체가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널(channel)을 포함할 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14)에서 넘치는 시료를 흡수할 수 있도록 함몰부(93)에 배치되는 흡수부재(400)를 더 포함할 수 있다.
흡수부재(400)는 시료주입구(14)를 덮도록 함몰부(93)에 배치될 수 있다.
시료주입구(14)에 시료를 주입하는 시료주입장치(200)는 흡수부재(400)를 관통하여 시료주입구(14)에 삽입될 수 있다.
흡수부재(400)는 친수성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 흡수부재(400)는 다공성 물질을 포함할 수 있다.
흡수부재(400)는 술폰계, 셀룰로오스계 및 아크릴계의 친수성 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 술폰계 고분자는 폴리술폰(polysulfone)을 포함할 수 있다. 셀룰로오스계 고분자는 셀룰로오즈아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오즈트리아세테이트(cellulose triacetate) 및 셀룰로오즈이오아세테이트(cellulose-2,5-acetate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아크릴계 고분자는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, poly(methylmethacrylate))를 포함할 수 있다.
흡수부재(400)는 소수성 고분자에 계면 활성제가 도포된 것을 더 포함할 수 있다. 소수성 고분자는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 실리콘(silicone) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 계면 활성제는 에이치엘비(HLB, hydro philic Lipophilic Balance)가 10 이상을 가지는 트라이톤 엑스 100(Triton-X 100), 플루오닉 계열(pluronic), 소듐 라우릴 설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, SLS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
미세유동장치(10)는 흡수부재(400)를 덮도록 플랫폼(11) 상에 배치되는 커버(300)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 커버(300)는 흡수부재(400)를 덮도록 제 1기판(11a) 상에 결합될 수 있다. 다시 말하면, 흡수부재(400)는 커버(300) 및 시료주입구(14) 사이에 형성되는 갭(310)(도4참고)에 잔류하는 시료를 흡수할 수 있도록 갭(310)의 내부에 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 전체 구조를 도시한 평면도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다. 도 1 내지 도 3과 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
미세유동장치(10)는 시료주입구(14)를 가지는 플랫폼(11) 및 시료주입구(14)를 통해 유입된 시료를 수용하도록 플랫폼(11)의 내부에 마련되고, 시료주입구(14)와 연통되는 시료챔버(21)를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 플랫폼(11)의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다. 바람직하게는, 시료챔버(21)는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다. 즉, 시료챔버(21)의 내벽은 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.
플랫폼(11)의 적어도 일부를 친수 처리함으로써, 시료가 시료주입구(14)를 통해 시료챔버(21)의 내부방향으로 원활하게 주입되도록 할 수 있다.
플랫폼(11)의 적어도 일부는 친수화 표면처리가 될 수 있다. 일 예로써, 플라즈마 가스(plasma gas)를 이용하여 친수화 표면처리 될 수 있다.
플랫폼(11)의 적어도 일부는 이중 사출을 통해 친수 처리될 수 있다. 즉, 플랫폼(11)의 적어도 일부는 플랫폼(11) 형성과정에서 친수성을 가지는 다른 재질을 사용하여 이중 사출될 수 있다. 이중 사출이 가능한 재질로는 접촉각이 70도 이하인 폴리머를 포함할 수 있다.
앞서 살펴본 커버(300)(도4참고), 흡수부재(400)(도9참고) 및 플랫폼(11) 중 적어도 일부에 대한 친수처리(도10참고)는 시료주입구(14) 외측에 잔류하는 잔류시료에 의해 플랫폼(11)이 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다. 미세유동장치(10)에는 커버(300), 흡수부재(400) 및 플랫폼(11) 중 적어도 일부에 대한 친수처리 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 이용하는 시료검사장치를 도시한 구성도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다.
시료검사장치는 미세유동장치(10)를 회전시키는 스핀들모터(105)와, 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140), 입력부(110), 출력부(150), 진단 데이터베이스(160) 및 상기 각 구성을 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
스핀들모터(105)는 미세유동장치(10)를 회전시키고, 특정 위치에 도달하도록 미세유동장치(10)를 정지 또는 회전시킬 수 있다.
스핀들모터(105)는 미세유동장치(10)의 각 위치(angular position)를 제어할 수 있는 모터 드라이브(motor drive)(미도시)를 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. 데이터 판독부()는 바코드(미도시)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(51,52,53,54)들을 개폐하기 위해 마련되는 것으로, 외부에너지원(122)과, 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브(51,52,53,54)로 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 제논(Xenon) 램프일 수 있고, 특히 레이저 광원인 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.
이동유닛(124,126)은 외부에너지원(122)의 위치 또는 방향을 조정하여 미세유동장치(10) 중 원하는 영역, 즉, 밸브(51,52,53,54)에 에너지를 집중적으로 조사할 수 있도록 외부에너지원(122)의 위치를 조정하기 위한 것으로, 구동모터(124)와, 외부에너지원(122)이 장착되어 구동모터(124)의 회전에 따라 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브(51,52,53,54)의 상측으로 이동시키기 위한 기어부(126)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 이동유닛(124,126)은 다양한 메커니즘을 통해 구현할 수 있다.
검사부(140)는 적어도 하나 이상의 발광부(141) 및 발광부(141)에 대응하도록 마련되어 미세유동장치(10)의 반응챔버(81,82)를 투과한 빛을 수광하는 수광부(143)를 포함할 수 있다.
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 discharge lamp)가 포함될 수 있다.
또한, 발광부(141)는 발광부(141)에서 방출된 빛이 반응챔버(81,82)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), 애벌란시 포토 다이오드(APD, avalanche photo diode) 및 광전자증배관(PMT, photomultiplier tubes) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(170)는 스핀들모터(105), 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140) 등을 제어하여 시료검사장치의 동작을 원활하게 수행하고, 진단 데이터베이스(160)를 검색하여 검사부(140)로부터 검출된 정보와 진단 데이터베이스(160)를 비교 판단함으로써 미세유동장치(10) 상의 반응챔버(81,82)에 수용된 혈액의 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 등의 청각적 출력 수단 또는 시청각적 출력수단으로 구성될 수 있다.
본 발명은 원심력을 이용하는 미세유동장치(10) 뿐만 아니라, 유체 분석 카트리지를 이용하는 미세유동장치(10a)에도 적용 가능하다. 이하, 유체 분석 카트리지를 이용하는 미세유동장치에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 사시도이다. 이하, 도 1 내지 도 11과 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 미세유동장치(10a)는 유체 분석 카트리지(800) 및 유체 분석 카트리지(800)가 결합되는 유체 분석 장치(900)를 포함할 수 있다.
유체 분석 장치(900)는 외관을 형성하는 하우징(910) 및 하우징(910)의 전방에 구비되는 도어 모듈(920)을 포함할 수 있다.
도어 모듈(920)은 디스플레이부(921), 도어(922) 및 도어 프레임(923)을 포함할 수 있다. 디스플레이부(921) 및 도어(922)는 도어 프레임(923)의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이부(921)는 도어(922)의 상부에 위치할 수 있다. 도어(922)는 슬라이딩 가능하게 구비되고, 슬라이딩하여 도어(922)가 개방되면 도어(922)는 디스플레이부(921)의 후방에 위치하도록 구비될 수 있다.
디스플레이부(921)에는 시료 분석 내용, 시료 분석 동장 상태 등에 관한 정보가 표시될 수 있다. 도어 프레임(923)에는 유체 시료를 수용하는 유체 분석 카트리지(800)가 장착될 수 있는 장착부재(930)가 구비될 수 있다. 사용자는 도어(922)를 상측으로 슬라이딩하여 개방시킨 후 유체 분석 카트리지(800)를 장착부재(930)에 장착시킨 후 도어(922)를 하측으로 슬라이딩 하여 닫은 후 분석 동작을 수행시킬 수 있다.
유체 분석 카트리지(800)에는 유체 시료가 주입되어 검사 유닛(820)에서 시약과의 반응이 일어난다. 유체 분석 카트리지(800)는 장착부재(930)에 삽입되고, 가압부재(940)가 유체 분석 카트리지(800)를 가압하여 유체 분석 카트리지(800) 내의 유체 시료가 검사 유닛(820)으로 유입되도록 할 수 있다.
또한, 디스플레이부(921)와는 별도로 검사 결과를 별도의 인쇄물로 출력하는 출력부(950)가 더 구비될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지와 유체 분석 카트리지가 결합되는 유체 분석 장치의 장착부재를 분해하여 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지가 유체 분석 카트리지가 결합되는 유체 분석 장치의 장착부재에 결합된 상태를 도시한 도면이다. 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지를 도시한 도면이다.
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 유체 분석 카트리지(800)는 유체 분석 장치(900)의 장착부재(930)에 삽입될 수 있다. 장착부재(930)는 유체 분석 카트리지(800)가 안착되는 안착부(931)와 장착부재(930)를 유체 분석 장치(900) 내에서 지지하기 위한 지지부(932)를 포함할 수 있다. 지지부(932)는 장착부재(930)의 바디(933)의 양측으로 연장되도록 마련되며, 바디(933)의 가운데에 안착부(931)가 마련될 수 있다. 안착부(931)의 후방에는 슬릿(934)이 마련될 수 있고, 이는 검사 유닛(820)의 유체 샘플의 검사 결과 측정시에 발생할 수 있는 오류를 방지하기 위함이다.
장착부재(930)는 유체 분석 카트리지(800)와 접촉하는 접촉부(935a,935b)를 포함할 수 있고, 유체 분석 카트리지(800)의 검사 유닛(820)은 접촉부(935a,935b)에 상응하는 형상의 함몰부(821)를 포함할 수 있다. 함몰부(821)와 접촉부(935a,935b)는 서로 접촉할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 함몰부(821)는 두 개 마련되며, 이에 따라 접촉부(935a,935b)도 두 개 마련될 수 있다.
유체 분석 카트리지(800)는 외관을 형성하는 하우징(910) 및 유체와 시약이 만나 반응이 일어나는 검사 유닛(820)을 포함할 수 있다.
하우징(910)은 유체 분석 카트리지(800)를 지지하는 것과 동시에 사용자가 유체 분석 카트리지(800)를 파지할 수 있는 파지부를 포함할 수 있다. 파지부는 유선형의 돌기 형상으로 형성되어 사용자가 안정적으로 유체 분석 카트리지(800)를 파지할 수 있도록 한다.
또한, 유체 분석 카트리지(800)에는 유체 시료를 공급받는 유체 공급부(810)가 마련될 수 있다. 유체 공급부(810)는 유체 샘플이 검사 유닛(820)으로 유입되는 공급홀(811) 및 유체의 공급을 보조하는 공급 보조부(812)를 포함할 수 있다. 유체 공급부(810)에는 유체 분석 장치(900)에서 검사할 수 있는 유체가 공급되며, 대상 유체는 일 예로 혈액, 조직액, 림프액을 포함하는 체액, 타액, 소변 등의 바이오 샘플이나 수질 관리 또는 토양 관리를 위한 환경 샘플을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
공급홀(811)은 원형의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 다각형의 형상으로 형성되는 것도 가능하다. 사용자는 유체 시료를 파이펫(pipet)이나 스포이드 등의 도구를 이용하여 유체 공급부(810)에 떨어뜨릴 수 있다. 공급 보조부(812)는 공급홀(811)의 주변에 공급홀(811)의 방향으로 경사지도록 형성되어, 공급홀(811)의 주변에 떨어진 유체 샘플이 공급홀(811)로 흘러 들어갈 수 있도록 한다. 구체적으로, 사용자가 유체 샘플을 공급홀(811) 안에 정확하게 떨어뜨리지 못하여 일부가 공급홀(811)의 주변에 떨어지는 경우, 주변에 떨어진 유체 샘플은 공급 보조부(812)의 경사에 의해 공급홀(811)로 유입될 수 있다.
또한, 공급 보조부(812)는 유체 샘플의 공급을 보조하는 것 뿐만 아니라, 잘못 공급된 유체 샘플에 의한 유체 분석 카트리지(800)의 오염도 방지할 수 있다. 구체적으로, 유체 샘플이 공급홀(811) 안으로 정확히 유입되지 못하더라도 공급홀(811) 주변의 공급 보조부(812)가 유체 샘플이 검사 유닛(820)이나 파지부 쪽으로 흘러가는 것을 방지하므로, 유체 샘플에 의한 유체 분석 카트리지(800)의 오염을 방지할 수 있고, 더불어 인체에 유해할 수 있는 유체 샘플이 사용자에게 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
도면에 도시된 바에 따르면 유체 공급부(810)는 공급홀(811)을 하나만 포함하나, 이에 한정하지 않고, 복수의 공급홀(811)을 포함하는 것도 가능하다. 공급홀(811)을 복수개 구비하는 경우에는 하나의 유체 분석 카트리지(800)에서 서로 다른 복수의 유체 샘플에 대해 동시에 검사를 진행할 수 있다. 여기서, 서로 다른 복수의 유체 샘플은 종류는 동일하나 그 출처가 다른 것일 수도 있고, 종류와 출처가 모두 다른 것일 수도 있으며, 종류와 출처가 모두 동일하나 상태가 다른 것일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 하우징(910)은 특정 기능을 구현하는 형상을 가지고, 유체샘플과 접촉되는 경우가 있으므로, 성형이 용이하고, 화학적, 생물학적으로 비활성인 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(910)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴, 폴리다이메틸실록산(PDMS) 등의 폴리실록산, 폴리카보네이트(PC), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 사이클로 올레핀 공중합체(COC) 등의 플라스틱 소재, 유리, 운모, 실리카, 반도체 웨이퍼 등의 다양한 재로로 만들어질 수 있다. 다만, 상기 물질들은 하우징(910)의 재료로 사용될 수 잇는 물질의 예시에 불과하며, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 화학적, 생물학적 안정성과 기계적 가공성을 가지는 소재이면 어느 것이든 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(910)의 재료가 될 수 있다.
유체 분석 카트리지(800)는 검사 유닛(820)이 결합 또는 접합될 수 있도록 마련될 수 있다. 유체 공급부(810)를 통해 주입된 유체는 검사 유닛(820)으로 유입되고, 검사 유닛(820)에서는 유체와 시약의 반응이 일어나 검사가 진행될 수 있다. 검사 유닛(820)은 검사부(830)를 포함하며, 검사부(830)에는 유체와 반응하는 시약이 수용된다.
유체 분석 카트리지(800)에는 유체 시료를 공급받는 유체 공급부(810)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 유체 공급부(810)는 하우징(910)에 마련될 수 있다.
미세유동장치(10a)는 유체 공급부(810) 상에 배치되는 커버(300a)를 더 포함할 수 있다.
커버(300a)는 공급홀(811) 상에 위치하도록 하우징(910)에 배치될 수 있다.
또한, 커버(300a)는 공급홀(811) 상에 위치하도록 공급 보조부(812)에 배치될 수 있다.
유체 공급부(810) 및 커버(300a) 사이에는 갭(310a)이 형성될 수 있다.
커버(300a)는 하우징(910)의 외면에 결합할 수 있다. 구체적으로, 커버(300a)는 공급홀(811)을 덮을 수 있도록 하우징(910) 상에 결합할 수 있다.
또한, 커버(300a)는 유체 공급부(810)이 외면에 결합할 수 있다. 구체적으로, 커버(300a)는 공급홀(811)을 덮을 수 있도록 유체 공급부(810) 상에 결합할 수 있다.
커버(300a)는 공급홀(811) 상에 배치되면 충분하고, 상기 예에 한정하지 않는다.
공급홀(811)을 통해 역류한 시료는 모세관압(capillary force)에 의해 공급홀(811) 및 커버(300a) 내지 유체 공급부(810) 및 커버(300a) 사이에 형성되는 갭(310a)의 내부에 잔류한다. 갭(310a)의 내부에 수용되는 시료는 가압부재(940)가 유체 분석 카트리지(800)를 가압함에 따라 검사 유닛(820)으로 이동한다. 이와 같이, 공급홀(811) 내지 유체 공급부(810) 상에 커버(300a)를 배치함으로써, 갭(310a)의 내부에 잔류하는 시료의 수위를 유체 공급부(810)보다 낮게 유지할 수 있고, 결과적으로 잔류시료가 유체 공급부(810)를 넘어 비산하는 현상을 방지할 수 있다.
커버(300a)는 접착력을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 즉, 커버(300a)는 하우징(910) 내지 유체 공급부(810) 상에 접착 가능하다.
커버(300a)는 절개선(미도시)(도7참고)을 포함할 수 있다.
커버(300a)는 유체 공급부 표식(미도시)(도8참고)을 포함할 수 있다.
유체 공급부(810)에는 공급홀(811)에서 넘치는 시료를 흡수할 수 있도록 흡수부재(미도시)(도9참고)가 마련될 수 있다. 커버(300a)는 흡수부재(미도시)를 덮도록 하우징(910) 내지 유체 공급부(810) 상에 배치될 수 있다. 유체 공급부(810)에 흡수부재(미도시)가 배치되는 경우, 커버(300a)는 생략될 수도 있다.
유체 공급부(810)의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리될 수 있다.(도10참고) 즉, 유체 공급부(810)의 내벽은 친수성을 가지도록 처리될 수 있다. 이는, 시료가 공급홀(811)을 통해 원활하게 주입되도록 하기 위함이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치에 있어서, 유체 분석 카트리지의 검사 유닛을 분해하여 도시한 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 유체 분석 카트리지(800)의 검사 유닛(820)은 세 개의 판(822,823,824)이 접합된 구조로 형성될 수 있다. 세 개의 판(822,823,824)은 상판(822), 중판(823) 및 하판(824)으로 나뉠 수 있다. 상판(822)과 하판(824)은 차광잉크를 인쇄하여 검사부(830)로 이동 중인 유체 샘플을 외부의 빛으로부터 보호하거나 검사부(830)에서의 광학 특성 측정 시의 오류를 방지할 수 있다.
상판(822) 및 하판(824)은 각각 10μm 내지 300μm의 두께를 가질 수 있다. 중판(823)의 경우 50μm 내지 300μm의 두께를 가질 수 있다.
검사 유닛(820)의 상판(822)과 하판(824)을 형성하는데 사용되는 필름은 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리염화비닐(PVC) 필름, 폴리비닐 알코올(PVA) 필름, 폴리스틸렌(PS) 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택될 수 있다. 그러나 이는 예시에 불과하고, 이외에도 화학적, 생물학적으로 비활성이고, 기계쩍 가공성이 있는 재질의 필름이면 검사 유닛(820)의 상판(822)과 하판(824)을 형성한느 필름이 될 수 있다.
검사 유닛(820)의 중판(823)은 상판(822) 및 하판(824)과 달리 다공질 시트로 형성될 수 있다. 중판(823)으로 사용될 수 있는 다공성 시트의 예로는 셀룰로오즈 아세테이트(Cellulose acetate), 나일론(Nylon 6.6, Nylon 6.10), 폴리이서설폰(Polyethersulfone) 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 중판(823)은 다공질 시트로 마련되기 때문에 그 자체로서 벤트(vent)의 역할을 하며, 별도의 구동원 없이도 유체 샘플이 검사 유닛(820) 내에서 이동할 수 있도록 한다. 또한, 유체 샘플이 친수성인 경우에는 중판(823)의 내부로 유체 샘플이 스며드는 것을 방지하기 위하여 중판(823)은 소수성 용액으로 코팅될 수 있다.
상판(822)에는 유체 샘플이 유입되는 유입부(822a)가 형성되고, 검사부(830)에 대응되는 영역(822b)은 투명하게 처리될 수 있다. 하판(824) 또한 검사부(830)에 대응되는 영역(824b)은 투명하게 처리될 수 있으며, 이는 검사부(830) 내에서 일어나는 반응의 흡광도 즉, 광학적 특성을 측정하기 위함이다.
중판(823)에도 유체 샘플이 유입되기 위한 유입부(823a)가 형성되며, 상판(822)의 유입부(822a) 및 중판(823)의 유입부(823a)가 겹쳐져 검사 유닛(820)의 유입부(820a)가 형성된다. 검사 유닛(820)에서는 유체 분석을 위한 다양한 반응이 일어날 수 있으며, 혈액을 유체 샘플로 하는 경우에는 검사부(830)에 혈액(특히 혈장)의 특정 성분과 반응하여 발색 또는 변색하는 시약을 검사부(830)에 수용시켜 검사부(830) 내에서 발현되는 색을 광학적으로 검출하여 수치화할 수 있다. 상기 수치를 통해 혈액 내의 특정 성분의 존재 여부 또는 특정 성분의 비율 등을 확인할 수 있다.
또한, 중판(823)에는 유입부(823a)와 검사부(830)를 연결하는 유로(825)가 형성될 수 있다.
도 17은 도 15의 유체 분석 카트리지의 검사 유닛을 AA'방향으로 절개하여 도시한 단면도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 유체 분석 카트리지(800)는 하우징(910)의 하부에 검사 유닛(820)이 접합되는 방식으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 검사 유닛(820)은 공급홀(811)이 마련되는 유체 공급부(810)의 하측에 접합될 수 있다. 하우징(910)과 검사 유닛(820)의 접합에는 감압성 접착제(Pressure Sensitive Adhesive : PSA)가 사용될 수 있다. 감압성 접착제는 상온에서 지압 정도의 작은 압력으로 피착제에 단시간 내에 접착이 가능하고 박리 시에는 응집 파괴를 일으키지 않으며 피착제 표면에 잔사를 남기지 않는 특성을 갖는다. 다만, 하우징(910)과 검사 유닛(820)은 감압성 접착제에 의해서만 접합되는 것은 아니고, 감압성 접착제 외에 다른 양면 접착제에 의해 접합되거나 홈에 끼워지는 방식으로 접합되는 것도 가능하다.
공급홀(811)을 통해 유입된 유체 샘플은 도 17에 도시된 바와 같이, 필터링부(840)를 통과하여 검사 유닛(820)으로 유입된다ㅣ. 필터링부(840)는 하우징(910)의 공급홀(811)에 끼워질 수 있다.
필터링부(840)는 적어도 유체 샘플 내의 일정 크기 이상의 물질을 여과시키도록 다수의 기공을 포함하는 다공성 멤브레인을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터링부(840)는 두 층의 필터를 포함할 수 있다. 일 예로, 첫 번째 필터는 유리섬유(glass fiber), 부직포, 종이필터(absorbent filter) 등으로 이루어질 수 있다. 두 번째 필터는 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리술폰(PS), 폴리아크릴술폰(PASF) 등으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 필터링부(840)가 이중층으로 이루어지는 경우에는 상측의 필터를 통과한 유체 샘플에 대해 하층의 필터에서 한번 더 여과를 수행할 수 있다. 또한, 필터링부(840)의 기공 크기보다 큰 입자가 한꺼번에 다량으로 유입될 경우 필터링부(840)가 찢어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 필터링부(840)는 삼중층이나 그 이상의 층을 포함하도록 마련될 수도 있다. 이러한 경우, 유체 샘플에 대한 여과 기능이 더 강화되고, 필터링부(840)의 안정성 역시 더 향상된다. 각각의 필터링부(840)는 양면 접착제 등의 접착물질(미도시)에 의해 공정될 수 있다.
검사 유닛(820)에는 필터링부(840)를 통과한 유체 샘플이 유입되는 유입부(820a), 유입된 유체 샘플이 이동하는 유로(825) 및 유체 샘플과 시약의 반응이 일어나느 검사부(830)가 마련될 수 있다.
상판(822)과 중판(823)과 하판(824)은 양면 테이프(850)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 중판(823)의 상면과 하면에 양면 테이프(850)가 부착되어 상판(822)과 중판(823)과 하판(824)이 결합될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10,10a : 미세유동장치 11 : 플랫폼
11a : 제 1기판 11b : 제 2기판
14 : 시료주입구 21 : 시료챔버
21a : 돌출부 22 : 시료분리챔버
23 : 상청액수집부 24 : 침강물수집부
25 : 오버플로우챔버 31 : 상청액제거챔버
32 : 안내채널 33 : 임시저장챔버
41,43 : 희석챔버 41a : 제 1희석챔버
41b : 제 2희석챔버 44 : 챔버
51 : 제 1밸브 52 : 제 2밸브
53 : 제 3밸브 54 : 제 4밸브
60 : 분배채널 61 : 제 1구간
62 : 제 2구간 70 : 입구채널
80a : 제 1반응챔버그룹 80b : 제 2반응챔버그룹
81,82 : 반응챔버 90 : 잔류시료수용부
91 : 개구 92 : 방지턱
93 : 함몰부 105 : 스핀들모터
110 : 입력부 120 : 밸브개방장치
122 : 외부에너지원 124,126 : 이동유닛
130 : 데이터판독부 140 : 검사부
141 : 발광부 143 : 수광부
150 : 출력부 160 : 진단 데이터베이스
170 : 제어부 200 : 시료주입장치
300,300a : 커버 310,310a : 갭
400 : 흡수부재 500 : 걸림턱
501 : 제 1걸림턱 502 : 제 2걸림턱
600 : 절개선 700 : 시료주입구 표식
89 : 지연구조 800 : 유체 분석 카트리지
810 : 유체 공급부 811 : 공급홀
812 : 공급 보조부 820 : 검사 유닛
821 : 함몰부 822 : 상판
822a : 유입부 822b : 검사부 대응 영역
823 : 중판 823a : 유입부
824 : 하판 824b : 검사부 대응 영역
825 : 유로 830 : 검사부
820a: 유입부 840 : 필터링부
900 : 유체 분석 장치 910 : 하우징
920 : 도어 모듈 921 : 디스플레이부
922 : 도어 923 : 도어 프레임
930 : 장착부재 931 : 안착부
932 : 지지부 933 : 바디
934 : 슬릿 935a,935b : 접촉부
940 : 가압부재 950 : 출력부
850 : 양면 테이프

Claims (25)

  1. 시료주입구를 가지는 플랫폼;
    상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼의 내부에 마련되는 적어도 하나의 챔버;
    상기 적어도 하나의 챔버에 수용된 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널; 및
    상기 시료주입구 상에 배치되는 커버;를 포함하고,
    상기 시료주입구 및 상기 커버 사이에는 갭(gap)이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랫폼은 회전 가능하도록 배치되고,
    상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 하방을 향하여 함몰되는 함몰부가 형성되고,
    상기 시료주입구는 상기 함몰부의 내측에 마련되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플랫폼에는 상기 함몰부와 연통되는 개구가 형성되고,
    상기 개구를 통해 상기 플랫폼 내부로 유입된 잔류시료를 수용하는 잔류시료수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 갭의 내부에 수용된 시료는 원심력에 의해 상기 잔류시료수용부로 이동하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 상방을 향하여 돌출되는 방지턱이 형성되고,
    상기 방지턱은 상기 개구를 사이에 두고 상기 함몰부와 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 방지턱은 상기 개구의 둘레를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 플랫폼 상에 접착 가능한 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 시료주입구에 대응하도록 형성되는 절개선을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 시료주입구의 위치를 표시하도록 형성되는 시료주입구 표식을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 챔버는 상기 시료주입구로 유입된 시료를 수용하는 시료챔버를 포함하고,
    상기 시료챔버에는 상기 시료주입구에 삽입되는 시료주입장치의 삽입 정도를 조절할 수 있도록 적어도 하나의 걸림턱이 마련되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 걸림턱은 상기 시료챔버의 내부를 향하여 돌출되도록 상기 시료챔버의 내벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 걸림턱은 상기 플랫폼의 반경 방향으로 외측을 향하여 돌출되도록 상기 시료챔버의 내벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랫폼의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리된 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 챔버는 상기 시료주입구로 유입된 시료를 수용하는 시료챔버를 포함하고,
    상기 시료챔버는 친수성을 가지도록 처리된 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭의 내부에는 상기 갭에 수용되는 시료를 흡수할 수 있도록 흡수부재가 배치되고,
    상기 흡수부재는 다공성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  16. 시료주입구를 가지고, 회전 가능하도록 배치되는 플랫폼;
    상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼에 마련되는 적어도 하나의 챔버; 및
    상기 적어도 하나의 챔버에 수용된 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나의 채널;을 포함하고,
    상기 플랫폼에는 상기 시료주입구가 배치되고, 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 하방을 향하여 단차를 형성하는 함몰부가 마련되고,
    상기 함몰부에는 상기 시료주입구에서 넘치는 시료를 흡수할 수 있도록 흡수부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 반경 방향으로 상기 시료주입구의 외측에 위치하도록 개구가 형성되고,
    상기 개구를 통해 상기 플랫폼 내부로 유입된 잔류시료를 수용하는 잔류시료수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플랫폼에는 상기 플랫폼의 회전축 방향으로 상방을 향하여 돌출되는 방지턱이 형성되고,
    상기 방지턱은 상기 플랫폼의 반경 방향으로 상기 개구의 외측에 위치하도록 상기 개구의 둘레를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 함몰부 및 상기 방지턱은 불연속적으로 상기 개구를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 흡수부재는 상기 시료주입구를 덮도록 상기 함몰부에 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 시료주입구에 시료를 주입하는 시료주입장치는 상기 흡수부재를 관통하여 상기 시료주입구에 삽입되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 흡수부재는 친수성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 흡수부재를 덮도록 상기 플랫폼 상에 배치되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  24. 시료주입구를 가지는 플랫폼; 및
    상기 시료주입구를 통해 유입된 시료를 수용하도록 상기 플랫폼의 내부에 마련되고, 상기 시료주입구와 연통되는 시료챔버;를 포함하고,
    상기 플랫폼의 적어도 일부는 친수성을 가지도록 처리된 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 시료챔버의 내벽은 친수성을 가지도록 처리된 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
KR1020140102475A 2014-08-08 2014-08-08 미세유동장치 KR20160018200A (ko)

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