KR20160053855A - Integrating device of droplet generator and automatic sorter - Google Patents

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박호수
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이상민
홍석준
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an integrated apparatus of generating and automatically sorting droplets. The apparatus uniformly generates various droplets per mass, size and composition ratio from one or more droplet raw materials using a droplet generator as a micro fluid device, and automatically sorts the generated droplets per mass, size and composition ratio in real time using a droplet sorter. An integrated apparatus of generating and automatically sorting droplets according to an exemplary embodiment of the present invention includes: a droplet generator which generates droplets by bonding one or more droplet raw materials; and a droplet sorter which sorts the droplets generated in the droplet generator per mass, size and composition ratio using a flow or flow path structure of a droplet controlling fluid. The droplet generator and the droplet sorter are spatially connected to each other.

Description

액적 생성 및 자동 분류 통합 장치 {INTEGRATING DEVICE OF DROPLET GENERATOR AND AUTOMATIC SORTER}[0001] INTEGRATING DEVICE OF DROPLET GENERATOR AND AUTOMATIC SORTER [0002]

본 발명은 미세유체장치인 액적 발생기를 이용하여 일종 이상의 액적 원료 물질로부터 질량, 크기 및 조성비 별로 다양한 액적을 균일하게 생성하고, 액적 분류기를 이용하여 생성된 액적을 질량, 크기 및 조성비 별로 자동으로 실시간 분류하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a droplet generator which is a microfluidic device and uniformly generates various droplets from one or more droplet source materials by mass, size and composition ratio, and automatically generates droplets generated by a droplet classifier according to mass, And more particularly, to a droplet generating and automatic sorting and sorting apparatus for sorting droplets.

고분자 물질을 이용한 액적 생성은 치료를 위한 약물 전달 장치(drug delivery system) 연구분야에서 주목받는 기술 중 하나이다. 액적 발생기를 통해 균일한 크기의 액적이 재현가능하게 생성될 수 있다. 생성된 액적은 일종 이상의 약물을 포함하며, 약물을 균일하게 분비하는 기능을 가져야 한다. The production of droplets using polymeric materials is one of the technologies attracted attention in the field of drug delivery system for treatment. A droplet of uniform size can be reproducibly generated through the droplet generator. The resulting droplet contains more than one type of drug and should have the function of uniformly releasing the drug.

특히, 생분해성 고분자 물질을 이용해 형성한 액적은 상술한 바와 같은 특징을 가지면서, 잔유물이 남지 않아 표적지향 약물 전달체(targeted drug delivery system) 등에 응용되고 있다.Particularly, the liquid droplet formed by using the biodegradable polymer material has the above-described characteristics and is applied to a targeted drug delivery system because no residue remains.

기존의 액적 발생기는 액적 발생시 각 유체 흐름이 동기화 및 안정화가 되기 전까지 다양한 크기의 액적을 발생시켜서, 액적 생성 후 목표 약물 탑재량을 충족시키지 못하거나, 약물을 초과 탑재하는 문제가 발생하고 있다. Conventional droplet generators generate droplets of various sizes until each fluid flow is synchronized and stabilized at the time of droplet generation, failing to meet the target drug loading amount after droplet formation, or overloading the drug.

또한, 기존의 액적 발생기에서 생성된 불균일 액적과 균일 액적이 실시간으로 분류되지 않으며, 액적 생성에 따른 질량별, 크기별 및 조성비별 분류가 자동으로 이루어지지 않아, 각 질량별, 크기별 또는 조성비별 액적 생성을 별도로 수행해야 하는 문제점이 발생하고 있다.In addition, the non-uniform droplets and homogeneous droplets generated in the conventional droplet generator can not be classified in real time, and the droplet generation is not automatically classified according to mass, size, and composition ratio. Thus, There is a problem that it is necessary to separately perform the operation.

본 발명의 목적은 액적 발생기를 이용하여 일종 이상의 액적 원료 물질로부터 액적의 질량, 크기 및 조성비 별로 다양한 액적을 균일하면서, 재현가능하게 생성하며, 액적 분류기의 액적 제어 유체(연속, 파동 또는 맥동 유체)를 이용하여 액적을 질량, 크기 및 조성비 별로 자동으로 실시간 분류하여 각 출구로 분리 배출하여 저장하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid droplet generating apparatus capable of reproducing droplets uniformly and reproducibly according to mass, size and composition ratio of droplets from one or more droplet source materials using a droplet generator, The present invention provides a droplet generation and automatic classification and sorting apparatus that automatically classifies droplets by mass, size, and composition ratio in real time, separates the droplets into separate outlets, and stores the separated droplets.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는, 하나 이상의 액적 원료 물질을 결합하여 액적을 생성하는 액적 발생기; 및 상기 액적 발생기에서 생성된 상기 액적을 액적 제어 유체의 흐름 또는 유로 구조를 이용하여, 질량, 크기 또는 조성비 별로 분류하는 액적 분류기를 포함하며, 상기 액적 발생기와 상기 액적 분류기는 공간적으로 서로 연결된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for integrating droplet generation and automatic classification, including: a droplet generator for combining droplet source materials to generate droplets; And a droplet classifier for classifying the droplet generated in the droplet generator by a mass, a size, or a composition ratio using a flow of a droplet control fluid or a flow path structure, wherein the droplet generator and the droplet classifier are spatially connected to each other.

상기 액적 원료 물질은 아세톤, 클로로폼 또는 에스테르류 용액에 융해된 약물, 단백질, 치료용 물질(therapeutic material)을 포함하는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 이루어질 수 있다. The droplet source material may be a polymer material or a biodegradable polymer material including drugs, proteins, and therapeutic materials dissolved in a solution of acetone, chloroform or esters.

상기 액적 원료 물질은, 약물, 단백질, 치료용 물질(therapeutic material)의 분비(release) 속도 조절을 위해 생분해성 고분자 물질의 분해 속도를 촉진 또는 감쇠시키는 첨가제를 더 포함할 수 있다. The droplet source material may further include an additive that accelerates or attenuates the decomposition rate of the biodegradable polymer material to control the release rate of the drug, protein, or therapeutic material.

상기 액적 발생기는, 액적을 형성하는 원료 물질이 유입되는 2 이상의 액적 원료 물질 공급 유로; 상기 액적 원료 물질 공급 유로를 통해 유입된 액적 원료 물질들을 결합하여 액적을 생성하는 액적 생성 유도부; 상기 액적 생성 유도부에서 생성된 액적이 이동하는 통로인 중심 유로; 및 상기 중심 유로를 통해 전달되는 액적을 배출하는 액적 출구를 포함하며, 상기 액적 원료 물질 공급 유로, 액적 생성 유도부, 중심 유로 및 액적 출구는 공간적으로 서로 연결될 수 있다.The droplet generator includes at least two droplet source material supply channels through which a raw material for forming droplets flows; A droplet generation inducing unit for combining droplet source materials introduced through the droplet source material supply path to generate droplets; A center flow path that is a path through which the droplet generated in the droplet generation induction portion moves; And a droplet outlet for discharging a droplet that is transferred through the center channel, wherein the droplet source material supply passage, the droplet generation inducing portion, the center channel, and the droplet outlet may be spatially connected to each other.

상기 액적 발생기는, 상기 액적 생성 유도부로 연결되며, 상기 액적 원료 물질의 액적 형성을 유도하는 액적 유도 유체가 유입되는 액적 유도 유체 공급 유로를 더 포함하며, 상기 액적 원료 물질 공급 유로 및 상기 액적 유도 유체 공급 유로의 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여, 질량, 크기 또는 조성비 별로 액적을 생성할 수 있다. Wherein the droplet generating device further comprises a dropletization inducing fluid supply passage to which the dropletization inducing fluid is introduced to induce droplet formation of the droplet source material and connected to the droplet generation inducing portion, By using the fluid flow and the flow path of the supply flow path, droplets can be generated by mass, size or composition ratio.

상기 액적 유도 유체는 액적 안정화 물질을 포함하는 물, 오일, 고분자 물질 또는 공기로 구성되는 혼합 유체로 이루어질 수 있다. The dropletization inducing fluid may be a mixed fluid composed of water, oil, polymer material, or air containing a droplet stabilizing material.

상기 액적 생성 유도부의 출구의 단면적은 상기 중심 유로의 단면적과 동일하거나 크게 구성될 수 있다. The cross-sectional area of the outlet of the droplet generation inducing portion may be equal to or greater than the cross-sectional area of the center flow path.

상기 액적 생성 유도부의 출구의 단면적은 점진적으로 증가할 수 있다.The cross-sectional area of the outlet of the droplet generation induction portion may gradually increase.

상기 액적 분류기는, 액적 제어 유체가 유입되는 액적 유체 제어 유로; 및 상기 액적 유체 제어 유로와 연결되며, 상기 액적 발생기로부터 전달되는 액적을 액적 제어 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여 질량, 크기, 및 조성비 별로 액적을 분류하는 액적 분류 제어부를 포함할 수 있다. The droplet classifier includes a droplet fluid control flow path into which a droplet control fluid flows; And a droplet classifying controller connected to the droplet fluid control flow path and configured to classify droplets transferred from the droplet generator by a mass, a size, and a composition ratio using a droplet control fluid flow and a flow path structure.

상기 액적 분류 제어부 출구 하단에 연결되는 액적 출구 유로의 각도는 상기 액적 유체 제어 유로의 각도와 같거나 작게 설계될 수 있다. The angle of the droplet outlet flow path connected to the lower end of the outlet of the droplet sorting control section may be designed to be equal to or smaller than the angle of the droplet fluid control flow path.

상기 액적 분류기는, 상기 액적 유체 제어 유로의 액적 제어 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여 분리된 액적을 저장하는 불균일 액적 저장소와 액적 저장소를 더 포함할 수 있다. The droplet classifier may further include a non-uniform droplet reservoir and a droplet reservoir that store separated droplets using the droplet control fluid flow and the channel structure of the droplet fluid control flow path.

상기 불균일 액적 저장소와 상기 액적 저장소는 기둥(pillar) 배열 또는 웰(well) 배열의 형태일 수 있다.The non-uniform droplet reservoir and the droplet reservoir may be in the form of a pillar arrangement or a well arrangement.

본 발명에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 액적 발생기를 이용하여 일종 이상의 액적 원료 물질의 액적 질량, 크기 및 조성비 별로 다양한 액적을 균일하면서 재현가능하게 생성하며, 액적 분류기의 액적 제어 유체(연속, 파동 또는 맥동 유체) 흐름 및 구조를 이용하여 액적의 질량, 크기 및 조성비 별로 액적을 자동으로 실시간 분류하므로, 하나의 장치에서 액적 생성 및 자동 분류를 통합하여 하나의 공정으로 수행할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a droplet generating and automatic sorting and integrating apparatus generates droplets uniformly and reproducibly according to droplet mass, size, and composition ratio of one or more droplet source materials by using a droplet generator, Wave or pulsating fluid). Since the droplet is automatically classified in real time by the mass, size, and composition ratio of the droplet by using the flow and structure, the droplet generation and the automatic classification are integrated in one device and can be performed in one process .

또한, 본 발명에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는, 유체 흐름의 불안정 및 유체 흐름의 비동기화에 의해 생성된 불균일한 액적을 불균일 액적 저장소에 자동으로 분류할 수 있으므로, 필요로 하는 균일한 액적을 용이하게 획득할 수 있는 효과가 있다.Further, the droplet generating and automatic classification integrating apparatus according to the present invention can automatically classify the uneven droplets generated by the instability of the fluid flow and the non-synchronization of the fluid flow into the non-uniform droplet reservoir, The enemy can be easily obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액적 발생기의 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액적 분류기의 확대도이다.
도 4는 액적 분류기에서 불균일한 크기의 액적을 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a schematic diagram of a droplet generating and automatic sorting and integrating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of the droplet generator shown in Fig.
3 is an enlarged view of the droplet classifier shown in Fig.
4 is a view for explaining a process of sorting droplets of uneven size in the droplet classifier.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the present embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 마이크로 단위의 크기를 갖는 미세유체기술을 이용해 구현된다. 액적 발생기와 액적 분류기는 공간적으로 서로 연결되어 있으며, 용도별로 미세 유로들을 적절히 배치하여 구현될 수 있다. 상기 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 최종적으로 액적을 생성, 분류 및 저장을 하나의 장치를 통해 구현하며, 액적 원료 물질 공급, 액적 생성, 액적 분류, 액적 저장 등의 과정을 수행한다. The droplet generation and automatic classification integration apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is implemented using microfluidic technology having a micro-scale size. The droplet generator and the droplet sorter are spatially connected to each other and can be realized by appropriately arranging the micro flow paths for each application. The droplet generation and automatic classification and integration apparatus ultimately implements droplet generation, classification, and storage through a single apparatus, and performs processes such as droplet source material supply, droplet generation, droplet classification, and droplet storage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a droplet generating and automatic sorting and integrating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 크게 액적 원료를 공급하는 액적 원료 물질 공급부(110, 111, 120, 121), 액적을 형성하는 액적 생성 유도부(200), 액적을 분류하는 액적 분류 제어부(210), 불량 액적을 저장하는 불균일 액적 저장소(161), 액적의 질량, 크기 및 조성비 별로 구분하여 저장하는 액적 저장소(171, 181)로 이루어지며, 이들의 기능적인 면, 미세유체장치의 배치, 구조 및 유체 흐름의 관계에 의해 구분된다. Referring to FIG. 1, an apparatus for collecting and automatically dividing droplets according to an embodiment of the present invention includes a droplet source material supply unit 110, 111, 120, 121 for supplying a droplet material, a droplet generation induction unit A droplet sorting control unit 210 for sorting droplets, a non-uniform droplet storage unit 161 for storing defective droplets, and droplet stores 171 and 181 for storing the droplets in accordance with the mass, size, and composition ratio of the droplets. The arrangement of the microfluidic device, the structure, and the relationship of the fluid flow.

본 발명의 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 복수의 미세 유로의 조합으로 이루어지며, 각각의 미세 유로들은 중심 유로(100), 액적 원료 물질 공급 유로(110, 120), 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140), 액적 유체 제어 유로(150), 불균일 액적 출구 유로(160), 액적 출구 유로(170, 180) 등으로 구분될 수 있다. 또한, 각 유로는 복수로 구성될 수 있으며, 도면에 도시된 개수에 한정되지 않는다. The droplet generating and automatic sorting and collecting apparatus of the present invention is composed of a combination of a plurality of micro flow paths, and each of the micro flow paths includes a central flow path 100, droplet source material supply paths 110 and 120, 140, a droplet fluid control flow path 150, a non-uniform droplet outlet flow path 160, droplet outlet flow paths 170, 180, and the like. Further, each of the flow paths may be composed of a plurality of flow paths, and is not limited to the number shown in the drawings.

도 1에서, 각 기능에 따라 액적 원료 물질 주입구(111, 121), 액적 생성 유도부(200), 액적 분류 제어부(210), 불균일 액적 저장소(161), 액적 저장소(171, 181)를 정의하면, 상기 액적 원료 물질 공급 유로(110, 120)와 연결된 액적 원료 물질 주입구(111, 121), 중심 유로(100)와 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140)가 합류하는 액적 생성 유도부(200), 액적 생성 유도부 하단의 중심 유로(100)와 액적 유체 제어 유로(150)가 합류하는 액적 분류 제어부(210), 액적 분류 제어부(210) 하단의 불균일 액적 출구 유로(160)와 연결된 불균일 액적 저장소(161), 액적 출구 유로(170, 180) 하단의 액적 저장소(171, 181)로 구분될 수 있다.1, if the droplet source material injection ports 111 and 121, the droplet generation induction unit 200, the droplet classifying control unit 210, the uneven droplet reservoir 161, and the droplet reservoirs 171 and 181 are defined according to each function, A droplet generation inducing unit 200 in which the droplet source material injection ports 111 and 121 connected to the droplet source material supply channels 110 and 120 and the center channel 100 and the dropletization induction fluid supply channels 130 and 140 join together, A droplet sorting control unit 210 in which the central flow path 100 at the lower end of the generation inducing unit and the droplet fluid control flow path 150 join together and a nonuniform droplet storage unit 161 connected to the uneven droplet outlet flow path 160 at the lower end of the droplet sorting control unit 210, And droplet reservoirs 171 and 181 at the lower end of the droplet outlet flow paths 170 and 180.

도 2는 도 1에 도시된 액적 발생기의 확대도이다. 2 is an enlarged view of the droplet generator shown in Fig.

도 2를 참조하면, 액적 발생기는 액적 원료 물질 공급부(110, 111, 120, 121), 액적 생성 유도부(200) 및 중심 유로(100)를 포함하며, 선택적으로 액적 유도 유체 공급부(130, 131, 140, 141)를 더 포함할 수 있다. 2, the droplet generator includes droplet source material supply units 110, 111, 120 and 121, a droplet generation induction unit 200 and a central flow path 100, and optionally a dropletization inducing fluid supply unit 130, 131, 140, and 141, respectively.

액적 원료 물질 공급 유로(110, 120)과 연결된 2 이상의 액적 원료 물질 주입구(111, 121)를 통해 액적 원료 물질이 유입되어 중심 유로(100)에서 합류된다. 여기서, 상기 액적 원료 물질은, 제한됨이 없이, 예를 들어, 아세톤, 클로로폼 또는 에스테르류 용액에 용해된 약물, 단백질, 치료용 물질(therapeutic material)을 포함하는 고분자 또는 생분해성 고분자 물질이 될 수 있다. 또한, 상기 액적 원료 물질에는 액적 내부에 포함되는 약물, 단백질, 치료용 물질 등의 분비(release) 속도 조절을 위해 생분해성 고분자 물질의 분해 속도를 촉진 또는 감쇠시키는 첨가제가 더 포함될 수 있다. The droplet material is introduced through the two or more droplet source material injection ports 111 and 121 connected to the droplet source material supply passages 110 and 120 and merged at the center channel 100. Here, the droplet source material can be, but is not limited to, a polymer or biodegradable polymer material including drugs, proteins, therapeutic materials dissolved in a solution of acetone, chloroform or esters have. Further, the droplet source material may further include an additive for promoting or attenuating the rate of decomposition of the biodegradable polymer material to control the release rate of drug, protein, therapeutic substance, etc. contained in the droplet.

한편, 액적 유도 유체 주입구(131, 141)를 통해 액적 유도 유체(연속 유체 또는 파동 유체)가 유입되고, 2 이상의 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140)로 전달되어, 중심 유로(100)를 향해 진행하면, 상기 액적 원료 물질 공급 유로(110, 120)를 통해 전달되는 액적 원료 물질과 만나게 된다. On the other hand, the dropletization inducing fluid (continuous fluid or wave fluid) flows in through the dropletization inducing fluid injection ports 131 and 141 and is transmitted to the two or more dropletization inducing fluid supply channels 130 and 140 to the center channel 100 The droplet material material passing through the droplet source material supply passages 110 and 120 is brought into contact with the droplet material material.

하나 이상의 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140)가 액적 생성 유도부(200)에 연결되도록 설계될 수 있으며, 액적 유도 유체(연속, 파동 또는 맥동 유체) 흐름 및 유로 구조에 의해, 원하는 질량, 크기 및 조성비를 갖는 액적을 균일하면서, 재현가능하게 생성할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140)는 형성되는 액적의 고형화를 위한 약품 및 첨가제가 공급되는 부분을 포함할 수 있다. One or more dropletization inducing fluid supply passages 130 and 140 may be designed to be connected to the droplet generating induction portion 200 and the desired mass, A liquid droplet having a composition ratio can be reproducibly generated uniformly. Further, in another embodiment of the present invention, the dropletization inducing fluid supply passages 130 and 140 may include a portion to which the medicine and the additive are supplied for solidifying the droplet to be formed.

상기 액적 유도 유체는, 제한됨이 없이, 예를 들어, 액적의 고형화를 위한 약품 및 생분해율 조절용 첨가제가 융해되거나, 고분자 물질이나 키토산 등의 액적 안정화 물질이 포함된 물, 오일, 고분자 물질 또는 공기 등의 혼합 유체가 될 수 있다.The dropletization inducing fluid includes, but is not limited to, water, oil, a polymer material, air or the like containing a drug for solidifying a droplet and an additive for controlling a biodegradation rate, or a droplet stabilizing material such as a polymer material or chitosan Of the mixed fluid.

액적 원료 물질과 액적 유도 유체가 유입되면, 액적 생성 유도부(200)에서 레일리-플라투 불안정성(Rayleigh-Plateau instability)에 따른 유체의 섭동(pertubation)에 의해 액적이 생성된다.When the droplet source material and the dropletization inducing fluid are introduced, droplets are generated by the pertubation of the fluid due to the Rayleigh-Plateau instability in the droplet formation induction unit 200.

여기서, 액적 생성 유도부(200)의 출구의 단면적은 중심 유로(100)의 단면적과 동일하거나, 크게 구성될 수 있다. 또한, 액적 생성 유도부(200)의 단면적의 크기가 점진적으로 증가하는 형태로 설계되면, 액적 정체 및 결합 현상을 방지할 수 있다. Here, the cross-sectional area of the outlet of the droplet formation induction unit 200 may be equal to or larger than the cross-sectional area of the center channel 100. Also, if the size of the cross-sectional area of the droplet formation induction portion 200 is designed to be gradually increased, liquid droplet congestion and coupling phenomenon can be prevented.

또한, 액적 원료 물질이 합류되는 중심 유로(100)의 단면적은 액적 원료 물질 공급 유로(110, 120)의 단면적과 동일하거나 크게 설계되어, 유속을 감소시킬 수 있다. Further, the cross-sectional area of the central passage 100 in which the droplet source materials are joined can be designed to be equal to or larger than the cross-sectional area of the droplet source material supply passages 110 and 120, thereby reducing the flow rate.

상기 액적은 하나 이상의 액적 원료 물질 주입구(111, 121) 및 액적 유도 유체 주입구(131, 141)의 유체 흐름 또는 유로 구조에 따라 일종 이상의 액적 원료 물질을 포함하여, 다양한 질량, 크기 및 조성비를 가지는 다기능성 다중 액적으로 생성될 수 있다.The liquid droplets have various mass, size, and composition ratios including one or more droplet source material inlets (111, 121) and one or more droplet source materials depending on the fluid flow or flow path structure of the dropletization inducing fluid injection ports (131, 141) Functional multi-droplets.

도 3은 도 1에 도시된 액적 분류기의 확대도이다. 3 is an enlarged view of the droplet classifier shown in Fig.

도 3을 참조하면, 액적 분류기는 액적 유체 제어 유로(150), 불균일 액적 출구 유로(160), 액적 출구 유로(170, 180), 액적 분류 제어부(210)를 포함하며, 선택적으로 불균일 액적 저장소(161) 또는 액적 저장소(171, 181)를 더 포함할 수 있다. 3, the droplet classifier includes a droplet fluid control flow path 150, a non-uniform droplet outlet flow path 160, droplet outlet flow paths 170 and 180, a droplet sorting control section 210, 161, or droplet reservoirs 171, 181, respectively.

액적 분류기는 액적 생성 유도부(200) 하단의 중심 유로(100)를 통해 전달되는 액적의 분류를 위해, 하나 이상의 액적 유체 제어 유로(150)를 통해 물, 오일, 고분자 물질 또는 공기 등 일종 이상의 액적 제어 유체(연속 유체 또는 파동 유체)를 유입시켜서, 액적 분류 제어부(210)에서 운동량 보존(conservation of momentum) 법칙에 따라 액적의 질량, 크기 및 조성비 별로 액적을 자동으로 실시간 분류할 수 있다. 분류된 액적은 각각 불균일 액적 출구 유로(160) 및 액적 출구 유로(170, 180)를 거쳐 배출될 수 있다. The droplet classifier is connected to at least one droplet fluid control channel 150 through a central channel 100 at the lower end of the droplet generation inducement unit 200 for sorting droplets, The droplet can be automatically classified into real time according to the mass, size and composition ratio of the droplet according to the conservation of momentum law in the droplet fractionation control unit 210 by introducing the fluid (continuous fluid or wave fluid). The classified droplets can be discharged through the nonuniform droplet outlet flow path 160 and the droplet outlet flow paths 170 and 180, respectively.

액적 분류 시 액적 분류 제어부(210) 출구 하단의 액적 출구 유로(170, 180)의 각도는 액적 유체 제어 유로(150)의 각도와 같거나 작게 설계하여 액적 분류를 용이하게 할 수 있다. The angle of the droplet outlet flow paths 170 and 180 at the lower end of the droplet sorting control unit 210 at the time of droplet sorting may be designed to be equal to or smaller than the angle of the droplet fluid control flow path 150 to facilitate droplet sorting.

액적 저장소(171, 181)는 상기 액적 출구 유로(170, 180)의 일단과 연결되는 저장소로써 액적을 저장하는 기능을 한다. 상기 액적은 액적 유체 제어 유로(150)의 유체 흐름을 통해 저장되며, 중심 유로(100), 불균일 액적 저장소(161), 액적 출구 유로(170, 180)의 일단에서 분기되는 형태를 가질 수 있고, 액적 저장을 위해 액적 출구 유로(170, 180) 및 액적 저장소(171, 181)의 일단에서 분기되는 형태의 추가적인 액적 분류 제어부를 가질 수 있다.The droplet reservoirs 171 and 181 are connected to one end of the droplet outlet flow paths 170 and 180, and serve as a reservoir for storing droplets. The liquid droplet may be stored through the fluid flow of the droplet fluid control flow path 150 and branched at one end of the central flow path 100, the nonuniform droplet reservoir 161, and the droplet outlet flow paths 170 and 180, And may have additional droplet sorting controls in the form of branching at one end of the droplet outlet channels 170 and 180 and droplet reservoirs 171 and 181 for droplet storage.

도 4는 액적 분류기에서 불균일한 크기의 액적을 분류하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a process of sorting droplets of uneven size in the droplet classifier.

도 4를 참조하면, 불균일 액적 저장소(161)는 상기 불균일 액적 출구 유로(160)의 일단과 연결되는 저장 공간으로 유체 흐름의 불안정 및 유체 흐름의 비동기화에 의해 생성된 불균일 액적을 액적 유체 제어 유로(150)의 액적 제어 유체(연속, 파동 또는 맥동 유체) 흐름 및 유로 구조에 따라 분리된 액적을 저장하며, 액적 저장을 위해 불균일 액적 출구 유로(160) 및 불균일 액적 저장소(161)의 일단에서 분기되는 형태의 추가적인 액적 분류 제어부를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4, the non-uniform droplet reservoir 161 distributes a nonuniform droplet generated by the instability of the fluid flow and the non-synchronization of the fluid flow into the storage space connected to one end of the non-uniform droplet outlet flow path 160, (Continuous, pulsating or pulsating fluid) flow in the non-uniform droplet outlet port (160) and uneven droplet reservoir (161) for storing the droplet, And may have an additional droplet sorting control of the form.

불균일 액적 저장소(161)와 액적 저장소(171, 181)는 기둥(pillar) 배열 또는 웰(well) 배열의 형태로 구성되어, 액적 분류 후 저장을 용이하게 하는 구조를 가질 수 있다. The nonuniform droplet reservoir 161 and the droplet reservoirs 171 and 181 may be configured in the form of a pillar arrangement or a well arrangement and may have a structure facilitating storage after drop sorting.

또한, 액적 유도 유체 공급 유로(130, 140), 액적 유체 제어 유로(150) 및 액적 저장소(171, 181)는 형성된 액적의 고형화를 위해 약품 및 첨가제가 공급되는 부분을 더 포함할 수 있다. The dropletization inducing fluid supply channels 130 and 140, the droplet fluid control channel 150 and the droplet reservoirs 171 and 181 may further include a portion to which the drug and the additive are supplied for solidifying the formed droplet.

나아가, 본 발명의 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치는 탄성 재질로 이루어질 수 있고, 복수의 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치가 직렬 또는 병렬로 연결되어, 액적을 생성, 분류, 저장할 수 있다. Furthermore, the droplet generating and automatic sorting and integrating apparatus of the present invention may be made of an elastic material, and a plurality of droplet generating and automatic sorting and integrating apparatuses may be connected in series or in parallel to generate, sort and store droplets.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

100 : 중심 유로
110, 120 : 액적 원료 물질 공급 유로
111, 121 : 액적원료 물질 주입구
130, 140 : 액적 유도 유체 공급 유로
131, 141 : 액적 유도 유체 주입구
150 : 액적 유체 제어 유로
151 : 액적 유체 제어 주입구
160 : 불균일 액적 출구 유로
161 : 불균일 액적 저장소
170, 180 : 액적 출구 유로
171, 181 : 액적 저장소
200 : 액적 생성 유도부
210 : 액적 분류 제어부100:
110, and 120: the droplet material supply channel
111, 121: liquid droplet material inlet
130, 140: the droplet induction fluid supply flow path
131, 141: droplet induction fluid inlet
150: droplet fluid control flow path
151: droplet fluid control inlet
160: Uneven droplet outlet flow path
161: Uneven droplet storage
170, 180: Droplet exit flow path
171, 181: Droplet storage
200: droplet generation induction portion
210: droplet sorting control unit

Claims (12)

하나 이상의 액적 원료 물질을 결합하여 액적을 생성하는 액적 발생기; 및
상기 액적 발생기에서 생성된 상기 액적을 액적 제어 유체의 흐름 또는 유로 구조를 이용하여, 질량, 크기 또는 조성비 별로 분류하는 액적 분류기를 포함하며,
상기 액적 발생기와 상기 액적 분류기는 공간적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치. A droplet generator that combines one or more droplet source materials to produce droplets; And
And a droplet classifier for classifying the droplet generated in the droplet generator by a mass, a size, or a composition ratio using a flow of a droplet control fluid or a flow path structure,
Wherein the droplet generator and the droplet sorter are spatially connected to each other. 제 1 항에 있어서, 상기 액적 원료 물질은 아세톤, 클로로폼 또는 에스테르류 용액에 융해된 약물, 단백질, 치료용 물질(therapeutic material)을 포함하는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질인 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.[3] The droplet producing method of claim 1, wherein the droplet source material is a polymer material or a biodegradable polymer material including a drug, protein, or therapeutic material dissolved in an acetone, chloroform or ester solution. And automatic classification aggregation apparatus. 제 2 항에 있어서, 상기 액적 원료 물질은, 약물, 단백질, 치료용 물질의 분비(release) 속도 조절을 위해 생분해성 고분자 물질의 분해 속도를 촉진 또는 감쇠시키는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.The droplet source material according to claim 2, wherein the droplet source material further comprises an additive for promoting or attenuating the decomposition rate of the biodegradable polymer material for controlling the release rate of the drug, protein, Generation and automatic classification aggregation device. 제 1 항에 있어서, 상기 액적 발생기는,
액적을 형성하는 원료 물질이 유입되는 2 이상의 액적 원료 물질 공급 유로;
상기 액적 원료 물질 공급 유로를 통해 유입된 액적 원료 물질들을 결합하여 액적을 생성하는 액적 생성 유도부;
상기 액적 생성 유도부에서 생성된 액적이 이동하는 통로인 중심 유로; 및
상기 중심 유로를 통해 전달되는 액적을 배출하는 액적 출구를 포함하며,
상기 액적 원료 물질 공급 유로, 액적 생성 유도부, 중심 유로 및 액적 출구는 공간적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.The droplet generating apparatus according to claim 1,
Two or more droplet source material supply channels through which a raw material for forming a droplet flows;
A droplet generation inducing unit for combining droplet source materials introduced through the droplet source material supply path to generate droplets;
A center flow path that is a path through which the droplet generated in the droplet generation induction portion moves; And
And a droplet outlet for discharging a droplet that is transmitted through the center channel,
Wherein the droplet source material supply passage, the droplet formation induction portion, the center passage, and the droplet outlet are spatially connected to each other. 제 4 항에 있어서, 상기 액적 발생기는,
상기 액적 생성 유도부로 연결되며, 상기 액적 원료 물질의 액적 형성을 유도하는 액적 유도 유체가 유입되는 액적 유도 유체 공급 유로를 더 포함하며,
상기 액적 원료 물질 공급 유로 및 상기 액적 유도 유체 공급 유로의 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여, 질량, 크기 또는 조성비 별로 액적을 생성하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.5. The droplet generating apparatus according to claim 4,
And a dropletization inducing fluid supply passage connected to the droplet generation inducing portion and into which a dropletization inducing fluid for inducing droplet formation of the droplet source material flows,
And a liquid flow and a flow path structure of the droplet source material supply path and the dropletization inducing fluid supply path are used to generate droplets by mass, size or composition ratio. 제 5 항에 있어서, 상기 액적 유도 유체는 액적 안정화 물질을 포함하는 물, 오일, 고분자 물질 또는 공기로 구성되는 혼합 유체인 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.6. The apparatus of claim 5, wherein the dropletization inducing fluid is a mixed fluid comprising water, oil, polymeric material, or air comprising a droplet stabilizing material. 제 4 항에 있어서, 상기 액적 생성 유도부의 출구의 단면적은 상기 중심 유로의 단면적과 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.The apparatus of claim 4, wherein the cross-sectional area of the outlet of the droplet generation inducing unit is equal to or larger than the cross-sectional area of the center channel. 제 4 항에 있어서, 상기 액적 생성 유도부의 출구의 단면적은 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the cross-sectional area of the outlet of the droplet formation induction portion is gradually increased. 제 1 항에 있어서, 상기 액적 분류기는,
액적 제어 유체가 유입되는 액적 유체 제어 유로; 및
상기 액적 유체 제어 유로와 연결되며, 상기 액적 발생기로부터 전달되는 액적을 액적 제어 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여 질량, 크기, 및 조성비 별로 액적을 분류하는 액적 분류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.2. The droplet classifier according to claim 1,
A droplet fluid control flow path through which the droplet control fluid flows; And
And a droplet classifying controller connected to the droplet fluid control flow path and configured to classify droplets transferred from the droplet generator by a mass, a size, and a composition ratio using a droplet control fluid flow and a flow path structure. And an automatic classification integration device. 제 9 항에 있어서, 상기 액적 분류 제어부 출구 하단에 연결되는 액적 출구 유로의 각도는 상기 액적 유체 제어 유로의 각도와 같거나 작게 설계되는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.10. The apparatus of claim 9, wherein the angle of the droplet outlet channel connected to the lower end of the droplet classifying control unit outlet is designed to be equal to or smaller than the angle of the droplet fluid control channel. 제 9 항에 있어서, 상기 액적 분류기는,
상기 액적 유체 제어 유로의 액적 제어 유체 흐름 및 유로 구조를 이용하여 분리된 액적을 저장하는 불균일 액적 저장소와 액적 저장소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.10. The droplet classifier according to claim 9,
Further comprising a droplet reservoir and a droplet reservoir for storing droplets separated using the droplet control fluid flow and the flow path structure of the droplet fluid control flow path. 제 11 항에 있어서, 상기 불균일 액적 저장소와 상기 액적 저장소는 기둥(pillar) 배열 또는 웰(well) 배열의 형태인 것을 특징으로 하는 액적 생성 및 자동 분류 통합 장치.12. The apparatus of claim 11, wherein the non-uniform droplet reservoir and the droplet reservoir are in the form of a pillar arrangement or a well arrangement.
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