KR20170106354A - 진단 칩 - Google Patents

진단 칩 Download PDF

Info

Publication number
KR20170106354A
KR20170106354A KR1020177020934A KR20177020934A KR20170106354A KR 20170106354 A KR20170106354 A KR 20170106354A KR 1020177020934 A KR1020177020934 A KR 1020177020934A KR 20177020934 A KR20177020934 A KR 20177020934A KR 20170106354 A KR20170106354 A KR 20170106354A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
microfluidic
particles
channel
fluid channel
Prior art date
Application number
KR1020177020934A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102302835B1 (ko
Inventor
니콜라스 매튜 쿠퍼 맥기네스
찬텔레 엘리자베스 도밍구에
제레미 셀스
마니쉬 기리
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20170106354A publication Critical patent/KR20170106354A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102302835B1 publication Critical patent/KR102302835B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers 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
    • B01L3/502761—Containers 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 specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers 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
    • B01L3/50273—Containers 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 characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0272—Investigating particle size or size distribution with screening; with classification by filtering
    • G01N15/1023—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects thereof, e.g. conductivity or capacity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1456—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1484—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers microstructural devices
    • G01N15/149—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0439—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces ultrasonic vibrations, vibrating piezo elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • G01N15/01—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0288—Sorting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G01N2015/1024—
    • G01N2015/1028—
    • G01N2015/1029—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/149—Sorting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1493—Particle size

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

마이크로 유체 진단 칩은 메인 펌프를 포함하는 메인 유체 채널과, 메인 유체 채널로부터 분기하는 2차 유체 채널과, 2차 유체 채널 내의 2차 펌프를 포함할 수 있으며, 2차 펌프는 메인 채널을 통과하는 유체로부터 제 1 사이즈의 분석물의 입자를 끌어당기고, 유체는 제 1 사이즈 및 다수의 더 큰 사이즈의 분석물의 입자를 포함한다. 마이크로 유체 칩 상의 분석물을 분석하는 방법은 메인 마이크로 유체 펌프를 이용하여 분석물 입자를 포함하는 유체를 유체 슬롯에 유동적으로 연결된 메인 마이크로 유체 채널을 통해 펌핑하는 단계와, 2차 마이크로 유체 펌프를 이용하여 분석물 입자를 2차 마이크로 유체 채널 쪽으로 끌어당김으로써 2차 마이크로 유체 채널을 통해 유체 내의 분석물 입자를 분류하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

진단 칩
전염병 및 다른 질병은 지속적으로 인간의 삶에 영향을 미친다. 환자의 질병을 진단하기 위해 예를 들어 혈액 또는 기타 유체 내에서 항원의 존재를 검출하려는 개발이 진행되고 있다. 어떤 경우에, 마이크로 유체(microfluidic) 디바이스는 분석물을 분석하기 위해 사용된다.
첨부 도면은 본 명세서에 설명된 원리의 다양한 예를 도시하며 명세서의 일부가 된다. 도시된 예는 단지 예시를 위해 제공되며 청구 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따라 분석물을 분석하기 위한 카세트에 통합된 마이크로 유체 진단 칩의 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 명세서에 설명된 원리의 두 가지 예에 따라 유체 내의 입자를 분리하기 위한 마이크로 유체 진단 칩의 평면도이다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리의 다른 예에 따라 유체 내의 입자를 분리하기 위한 마이크로 유체 진단 칩의 평면도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따라 마이크로 유체 진단 칩 상의 분석물을 분석하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따라 마이크로 유체 진단 칩 시스템의 블록도이다.
도면 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 유사한 요소를 지정하지만, 반드시 동일한 요소를 지정하는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 마이크로 유체 진단 칩(microfluidic diagnostic chip, MDC)과 같은 마이크로 유체 디바이스는 분석물을 포함하는 유체를 수용하고 유체 내의 병원균 또는 다른 이형물을 검출한다. MDC를 구현하는 것의 대안은 분석물을 포함하는 유체의 샘플을 취하여 해당 샘플을 분석을 위해 실험실로 전달하는 것일 것이다. 이러한 분석 프로세스는 샘플을 적절하게 처리하기 위해 민감하고 값비싼 시약으로 일련의 정확한 단계를 수행하는 작업자가 필요하다. 검사를 수행하는 사람은 분석을 수행할 수 있도록 대게 특별히 훈련을 받는다.
분석물을 포함하는 유체의 하나의 특정 분석에서, 이러한 프로세스는 분석물 입자를 포함하는 유체 내의 입자의 수를 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예에서, 입자는 분석물로서 사람의 혈액 세포를 포함할 수 있고, 이들 세포의 카운트는 환자의 진단에 더 도움을 줄 수 있다. 세포를 카운팅하는 MDC는 유체를 MDC에 도입하기 전에 분석물과 시약을 혼합하는 숙련된 전문가를 여전히 필요로 한다. 이러한 혼합물이 정확하게 조제된다 하더라도, 그럼에도 MDC는 임의의 주어진 유체(예를 들어, 혈액)가 하나 이상의 유형의 세포 또는 입자를 포함하고 MDC가 두 가지 유형을 구별할 수 없다는 사실로 인해 세포의 수를 적절하게 카운팅하지 못할 수 있다.
그러므로, 일 예에서, 본 명세서에는 마이크로 유체 진단 칩이 기술되며, 이 마이크로 유체 진단 칩은 메인 펌프를 포함하는 메인 유체 채널과, 메인 유체 채널로부터 분기하는 2차 유체 채널과, 2차 유체 채널 내의 2차 펌프를 포함하되, 2차 펌프는 메인 채널을 통과하는 유체로부터 제 1 사이즈의 분석물의 입자를 끌어 당기며, 유체는 제 1 사이즈 및 다수의 더 큰 사이즈의 분석물의 입자를 포함한다. 결과적으로, 숙련되지 않은 사람은 분석물을 포함하는 유체를 MDC에 추가하여 상대적으로 더 정확한 결과 및 진단을 얻을 수 있다.
또한, 다른 예에서, 본 명세서에는 또한 진단 칩이 기술되며, 이 진단 칩은 입자 차동 모듈(particle differential module)에 통신 가능하게 연결되는 제 1 센서를 포함하는 제 1 유체 채널과, 제 1 유체 채널로부터 갈라지는 제 2 유체 채널을 포함하되, 제 2 유체 채널은 제 1 유체 채널보다 작은 직경을 갖고, 제 2 유체 채널은 입자 차동 모듈에 통신 가능하게 연결되는 제 2 센서를 포함하며, 입자 차동 모듈은 제 1 마이크로펌프를 이용하여 제 1 유체 채널을 통과한 유체 내의 분석물 입자의 수를 제 2 유체 채널을 통해 끌어 당겨진 유체의 분석물 입자의 수와 비교한다.
또한, 다른 예에서, 본 명세서에는 마이크로 유체 칩 상의 분석물을 분석하는 방법이 기술되며, 이 방법은 메인 마이크로 유체 펌프를 이용하여, 분석물 입자를 포함하는 유체를 유체 슬롯에 유동적으로 연결된 메인 마이크로 유체 채널을 통해 펌핑하는 단계와, 2차 마이크로 유체 펌프를 이용하여 분석물 입자를 2차 마이크로 유체 채널 쪽으로 끌어당김으로써 2차 마이크로 유체 채널을 통해 유체 내의 분석물 입자를 분류하는 단계를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서, "유체(fluid)"라는 용어는 적용된 전단 응력 하에서 연속적으로 변형(유동)하는 임의의 물질로 넓게 이해되어야 한다. 일 예에서, 유체는 분석물을 포함한다. 다른 예에서, 유체는 시약 또는 반응물을 포함한다. 다른 예에서, 유체는 분석물 및 시약 또는 반응물을 포함한다. 또 다른 예에서, 유체는 그 중에서도 분석물, 시약 또는 반응물을 포함한다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서, "분석물(analyte)"이라는 용어는 분석될 마이크로 유체 진단 칩(microfluidic diagnostic chip, MDC) 내에 놓일 수 있는 유체 내의 임의의 물질로서 이해되어야 한다. 일 예에서, 분석물은, 동물 또는 사람의 혈액, 동물 또는 사람의 소변, 동물 또는 사람의 대변, 동물 또는 사람의 점액, 동물 또는 사람의 타액, 또는 효모균(yeast)과 같은 유체 내의 임의의 구성 물질일 수 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다. 일 예에서, 분석물은 그 중에서도 혈액 세포와 같은 유체 내의 다수의 입자일 수 있다. 본 예에서, 특정 유형의 혈액 세포는 MDC에 의해 분석될 것이기 때문에 분석물이다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서, "병원체(pathogen)"라는 용어는 질병을 일으킬 수 있는 임의의 물질로서 이해되어야 한다. 일 예에서, 병원체는 전술한 것과 같은 임의의 유체에서 발견될 수 있다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서, "시약(reagent)"이라는 용어는 화학 반응을 일으키기 위해 시스템에 첨가되거나, 반응이 일어나는지를 보기 위해 첨가되는 물질 또는 화합물로서 이해되어야 한다되어야 한다의 과정에서 소비되는 물질로 이해되어야 한다. 일 예에서, 시약은 유체 내에 포함될 수 있다.
또한, 심지어, 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 것으로서, "다수의" 또는 이와 유사한 언어는 1 내지 무한대를 포함하는 임의의 양수로서 넓게 이해되어야 하며, 제로(0)는 수가 아니고, 수가 없는 것이다.
이하의 설명에서, 설명을 위해, 많은 특정 세부 사항이 본 시스템 및 방법의 완전한 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 장치, 시스템 및 방법이 이들 특정 세부 사항이 없이도 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 명세서에서 "예(example)" 또는 이와 유사한 언어는 예와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 기술된 바와 같이 포함되지만 다른 예에서는 포함되지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
이제, 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에 기술된 원리의 일 예에 따라 분석물을 분석하기 위한 카세트(105)에 통합된 마이크로 유체 진단 칩(100)의 도면이다. 도 1에 도시된 예에서, MDC(100)는 카세트의 일부이다. 카세트(105)는 또한 MDC(100)에 전기적으로 연결된 전자 디바이스 인터페이스(110)를 포함한다. 일 예에서, MDC(100)는 길이가 1 내지 30mm이고 폭이 2 내지 5mm 일 수 있다. 다른 예에서, MDC(100)의 폭은 대략 2mm이다. 일 예에서, MDC(100)는 다수의 전기 배선, 공동, 펌프 및 센서가 정의되고 만들어질 수 있는 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
전자 디바이스 인터페이스(110)는 MDC(100)가 컴퓨팅 디바이스와 같은 외부 소스로부터 명령어 및 전력을 수신하게 할 수 있다. 이 예에서, MDC(100)는 분석물을 포함하는 유체를 수용하는 카세트의 일부인 반면, 카세트(105) 및 전자 디바이스 인터페이스(110)는 각기 MDC를 수용하는 물리적인 몸체를 제공하며 MDC(100)를 작동시키는 전력 및 명령어를 제공한다.
카세트(105)는 MDC(100) 및 전자 디바이스 인터페이스(110)가 수용되어 오염 및 손상으로부터 보호되는 하우징으로서 기능을 할 수 있다. 카세트(105)는 전자 디바이스 인터페이스(110)를 전자 디바이스에 연결하기 위해 사용자가 압력을 가할 수 있는 구조체로서 기능을 할 수도 있다.
전자 디바이스 인터페이스(110)는 전자 디바이스의 입력/출력 포트와 인터페이스할 수 있는 임의의 수의 전기 접점(125)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 전자 디바이스 인터페이스(110)는 전자 디바이스의 USB 포트에 전기적으로 연결할 수 있는 범용 직렬 버스(universal serial bus, USB) 인터페이스이다. 다른 예에서, 전자 디바이스 인터페이스(110)의 전기 접점은 그 중에서도 PCI 버스, PCIE 버스, SAS 버스 및 SATA 버스에 맞도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 전자 디바이스 인터페이스(110)는 특화된 컴퓨팅 디바이스의 특화된 포트와 인터페이스하는 전기 접점을 포함할 수 있다.
MDC(100)는 분석물 및/또는 반응물을 포함하는 유체가 놓이는 공급 트레이(115)를 포함할 수 있다. 공급 트레이(115)는 유체를 MDC(100)의 유체 슬롯(120)으로 향하게 한다. 동작 동안, 예를 들어, 분석물을 포함하는 유체는 공급 트레이(115)에 놓여 유체 슬롯(120) 쪽으로 전달될 수 있다. 도 1은 단일 공급 트레이(115) 및 단일 유체 슬롯(120)을 도시하지만, 임의의 복수의 공급 트레이(115) 및 유체 슬롯(120)이 다수의 유체를 분석하는데 사용될 수 있다.
유체가 유체 슬롯(120) 내에 있을 때, MDC(100)는 전자 디바이스 인터페이스(110)를 통해 전기 디바이스로부터 전력을 수용할 수 있다. 전기 디바이스로부터 수용되는 전력은 MDC(100)에 정의된 다수의 마이크로 유체 채널 내의 다수의 펌프, 센서 및 히터를 구동할 수 있다.
MDC(100)의 센서는 유체가 센서를 통해 지나갈 때 유체의 임피던스 값을 측정할 수 있는 임피던스 센서일 수 있다. 일 예에서, 센서는 유체 내의 입자의 수를 측정할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 것처럼, 센서는 2차 마이크로 유체 채널보다 상대적으로 더 큰 단면 용적을 가질 수 있는 메인 마이크로 유체 채널로부터 분기하는 2차 마이크로 유체 채널에 배치될 수 있다. 그 결과, 2차 마이크로 유체 채널은 유체 내의 입자를 사이즈별로 제한할 수 있다.
MDC(100)의 펌프는 각각의 마이크로 유체 채널을 통해 유체를 펌핑할 수 있다. 개별 마이크로 유체 채널은 수행될 분석의 유형 및 분석 중에 사용된 유체의 입자의 유형(예를 들어, 특정 분석물)에 따라 폭이 변할 수 있다. 일 예에서, 마이크로 유체 채널의 폭은 혈액 세포와 같은 단일 분석물 입자의 사이즈보다 약간 클 수 있다. 다른 예에서, 마이크로 유체 채널의 폭은 직경이 1-100㎛ 일 수 있다. 또 다른 예에서, 마이크로 유체 채널의 폭은 6-20㎛ 일 수 있다.
펌프는, 전압이 인가될 때, 유체와 접촉하여 박막의 표면에서 버블을 응집하는 저항기이다. 이러한 고속 주울 가열 방법(rapid Joule heating method)은 박막 저항기와의 밀착 접촉하여 유체를 과열한다. 버블 형성 및 붕괴는 유체가 마이크로 유체 채널을 통해 밀려지고/끌어 당겨지게(push/pull) 한다. 박막 저항기는 예를 들면, 탄탈룸, 백금, 금, 탄화규소(silicon carbide), 질화규소(silicon nitride), 텅스텐 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 일 예에서, 인가되는 전압은 1-100 kHz의 속도로 인가될 수 있으며 5-35V의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 전압은 35V보다 크거나 5V보다 작을 수 있으며 상이한 주파수로 인가될 수 있다. 이러한 방식으로 저항기가 활성화되는 주파수는 메인 및 2차 마이크로 유체 채널을 통해 유체가 흐르는 속도에 영향을 줄 수 있다. 또한, 아래에서 더 상세히 설명되는 것처럼, 펌프는 마이크로 유체 채널의 상이한 직경을 통해 유체 및 입자를 밀거나 끌어당기기 위해 협동하여 작동될 수 있다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따라 유체 내의 입자를 분리하기 위한 마이크로 유체 진단 칩(MDC)(100)의 평면도이다. 도 2b는 본 명세서에 설명된 원리의 다른 예에 따라 유체 내의 입자를 분리하기 위한 마이크로 유체 진단 칩(MDC)(100)의 평면도이다. MDC(100)는 이제 이들 두 도면을 참조하여 설명된다. MDC(100)는 유체 슬롯(120), 메인 채널(205), 2차 채널(210), 메인 채널 펌프(215), 2차 채널 펌프(220) 및 2차 채널 센서(225)를 포함할 수 있다. 유체 슬롯(120)은 분석물을 포함하는 유체가 공급 트레이(도 1의 (115))를 통해 향하게 되는 골(trough)이다. 유체 슬롯(120)이 유체로 채워지면, 유체는 다수의 메인 채널(205)에 수용된다. 유체 슬롯(120) 및 메인 채널(205) 모두 다 마이크로미터 규모일 수 있다. 일 예에서, 메인 채널(205)은 유체가 메인 채널(205)에 전달되기 이전에 전체 유체 슬롯(120)이 완전히 채워지도록 유체 슬롯(120)의 상단에서 유체 슬롯(120)에 유동적으로 연결될 수 있다. 다른 예에서, 메인 채널(205)은 유체가 유체 슬롯(120)에 유입되자마자 유체가 즉시 메인 채널(205)에 유입할 수 있도록 유체 슬롯(120)의 하단에서 유체 슬롯(120)에 유동적으로 연결될 수 있다.
메인 채널(205)은 메인 채널 펌프(도 2b의 (215))를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 메인 채널 펌프(215)는 전압이 인가될 때 유체 내의 버블을 응집하는 저항기의 형태일 수 있다. 이것은 박막 저항기와 밀착 접촉하여 유체를 과열한다. 그러면 버블은 붕괴되어 유체가 도 2a 및 도 2b에 도시된 화살표로 표시된 방향으로 메인 유체 채널을 통해 펌핑되게 한다.
MDC(100)는 또한 메인 채널(205)로부터 분기되는 2차 채널(210)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 2차 채널(210)의 단말부는 배출 저장소에 연결되어, 2차 채널(210)로 향한 유체 내의 임의의 입자는 MDC(100)로부터 방출되고 분석의 폐기물로서 저장소에 보유된다. 다른 예에서, 2차 채널(210)의 단말부는 메인 채널(205) 쪽으로 다시 향하게 되어, 2차 채널(210)을 통과하는 유체 내의 입자가 메인 채널(205)을 통과하는 유체와 재결합하도록 한다. 이러한 예에서, 메인 채널(210)을 통과하는 모든 입자는 2차 채널(210)의 하류의 센서에 의해 다시 분석된 다음 이들 입자를 다시 저장소를 향하게 함으로써 입자를 배출시킬 수 있다.
2차 채널(210)은 또한 유체 내의 입자가 2차 채널(210)을 통과할 때 유체 내의 입자의 특성을 측정하는 2차 채널 센서(225)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 센서(225)는 혈액 세포와 같은 입자의 존재를 검출하고, 얼마나 많은 입자가 2차 채널(210)을 통과하는지를 카운팅하는 임피던스 센서(225)일 수 있다. 각각의 2차 채널 센서(225)는 전력 소스로부터 전력을 수용하여 전기 신호를 전자 디바이스 인터페이스(110)의 전기 접점(126)으로 향하게 하는 다수의 전기 접속부를 포함할 수 있다. 도 2는 이들 전기 접속부를 점선으로 도시한다.
2차 채널(220)은 메인 채널(205)의 단면 용적보다 작은 단면 용적을 갖는다. 이것은 다양한 직경의 입자를 포함하는 유체가 작은 2차 채널(220)에 맞게 통과하면서 큰 입자를 제외시킨다. 일 예에서, 유체는 다수의 상이한 유형의 혈액 세포를 포함하는 혈액 샘플이며, 각각의 혈액 세포의 유형은 상이한 사이즈의 직경을 갖는다. 일 예에서, 2차 채널(220)의 폭은 분석될 타겟 유형의 혈액 세포 또는 입자보다 약간 클 수 있다(예를 들어, 마이크로미터의 1/10).
유체에 존재하는 상이한 사이즈의 입자를 분리하기 위하여, 메인 채널 펌프(215) 및 2차 채널 펌프(220)는 각기 메인 및 2차 채널(205, 210)을 통해 협동하여 개개의 세포를 밀어내고 끌어당길 수 있다. 일 예에서, 메인 채널 펌프(215)는 유체가 도 2a 및 도 2b에 도시된 화살표에 의해 표시된 것과 같은 방향으로 흐르도록 메인 채널(205) 내에 배치되어 형성될 수 있다. 2차 채널 펌프(220)는 2차 채널(210)로 이끌리는 타겟 세포가 2차 채널 펌프(220)에 의해 2차 채널(210)로 끌어 당겨지도록 배치될 수 있다. 일 예에서, 메인 채널 펌프(215) 및 2차 채널 펌프(220)의 활성화는 하나의 펌프(215, 220)가 활성화되는 동안 다른 펌프(215, 220)가 비활성화되는 식으로 번갈아 이행된다. 메인 채널 펌프(215)와 2차 채널 펌프(220) 사이의 이러한 교호하는 패턴은 2차 채널(210)이 메인 채널(205)로부터 분기되는 위치에서 교차 흐름이 생성되게 한다. 이것은 유체 내의 큰 입자가 2차 채널(210)의 입구에 모이는 것을 방지하고, 그럼으로써 의도된 입자가 2차 채널(210)에 진입하는 것을 방지한다.
일 예에서, 2차 채널(210)과 유사한 임의의 수의 입자 배제 채널이 메인 채널(205)로부터 분기될 수 있으며, 각각의 입자 배제 채널은 메인 채널(205)을 통과하는 유체로부터 상이한 사이즈의 입자를 배제할 수 있는 상이한 단면 용적을 갖는다. 이러한 예에서, 다수의 입자 배제 채널은 그 입자 배제 채널 중 더 적은 수의 채널이 임의의 다른 입자 배제 채널의 상류에 있도록 배열될 수 있으며, 각각의 입자 배제 채널의 단면 용적을 증가시키면 더 많은 유체가 하류로 전달된다. 그 결과, 유체에 존재하는 가장 작은 입자는 상대적으로 큰 입자가 상대적으로 큰 입자 배제 채널에 의해 제거되기 이전에 유체로부터 제거된다. 다수의 입자 배제 채널의 각각은 센서를 포함할 수 있고, 이에 따라 유체 내의 각각의 유형의 입자가 검출될 수 있게 및 일부 예에서는 카운트될 수 있게 한다. 결과적으로, 본 명세서의 MDC(100)는 MDC(100)에 많은 분석물이 침전된 단일 유체를 사용하여 다양한 검사를 수행할 수 있다. 또한, 분석으로부터 받은 데이터의 유형은 임의의 진단 또는 결론을 내리는데 사용될 수 있다.
분석물의 사이즈에 기초하여 2차 채널에서 유체 내의 많은 분석물을 감지할 수 있는 능력을 갖는 것은 상대적으로 더 정확하고 정밀하게 입자를 카운팅할 수 있다. 분석물이 혈액 내의 세포 유형인 예에서, 혈액에서 발견된 특정 유형의 세포의 적당한 카운트는 그 중에서도 암, HIV, 독감과 같은 질병을 진단하는데 더 도움이 될 수 있다. 해당 타겟 세포에 특정하게 규격화된 채널 내의 센서를 통해 오직 하나의 유형의 타겟 세포만을 통과시킴으로써(225) 정확도 및 정밀도가 성취된다. 타겟 세포를 2차 채널(210)을 향하게 하는 펌프(215, 220)를 사용하지 않으면, 모든 유형의 세포는 여러 세포를 동시에 통과하게 하는 직경을 갖는 메인 채널 내의 센서를 가로질러 통과될 수 있는데(225), 이것은 인덕턴스의 잘못된 판독을 야기할 수 있으며, 이에 따라 혈액 샘플 내의 타겟 세포의 수의 잘못된 카운팅을 초래할 수 있다. 일 예에서, 2차 채널 센서(225)에 의해 검출된 타겟 세포의 수와 메인 채널 센서(230)에 의해 검출된 세포의 수의 비교는 센서(225, 230)에 통신 가능하게 연결된 입자 차동 모듈(235)을 사용하여 이루어질 수 있다. 일 예에서, 입자 차동 모듈(235)은, 프로세서에 의해 실행될 때, 2차 채널(210)에서 센서(225)의 출력과 메인 채널(205)에서 센서(230)의 출력 간의 차이를 비교하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 갖는 컴퓨터 판독 가능한 매체로서 구현될 수 있다. 다른 예에서, 입자 차동 모듈(235)은 2차 채널(210)에서 센서(225)의 출력과 메인 채널(205)에서 센서(230)의 출력 간의 차이를 비교하는 하드웨어 회로일 수 있다.
입자 차동 모듈(235)에 의한 비교는 상대적으로 높은 타겟 세포 카운트 또는 상대적으로 낮은 타겟 세포 카운트가 혈액 샘플에 존재하는지를 결정하기 위해 이행될 수 있다. 또한, 이러한 비교는 전술한 것처럼 다수의 입자 배제 채널에 걸쳐 이루어질 수 있으며, 수행된 분석의 정밀도 및 정확성에 훨씬 더 기여한다.
본 발명의 MDC(100)는 분석을 수행하는데 필요한 기술을 줄여 준다. 예를 들어, 환자는 자신의 유체를 보건 의료 종사자에게 제공할 수 있고, 그 보건 의료 종사자는 분석을 위해 유체를 MDC(100)에 배치할 수 있다. 다른 예에서, 환자는 또한 자신의 유체를 직접 MDC(100)에 배치할 수 있다. 전자 디바이스 인터페이스(110) 및 컴퓨팅 디바이스를 통해, 결과는 그 결과에 기초한 진단을 위해 보건 의료 종사자에게 전달될 수 있다. 상대적으로 숙련도가 높은 의료 기술자가 필요하지 않기 때문에, MDC(100)를 배치하여 검사를 수행하는 비용은 상당히 감소한다. 또한, 메인 및 2차 채널(205, 210)의 사이즈는 결과 및 진단의 정확성에도 기여하는 마이크로 유체 규모의 혈액 샘플을 분석할 수 있게 한다.
본 명세서는 분석물을 그 안의 혈액 샘플 또는 요소로서 기술하지만, 타겟 입자를 포함하는 임의의 유형의 유체는 본 명세서의 범위를 초과하지 않고 MDC(100)를 통과할 수 있다. 따라서, 분석물을 혈액 샘플로 기술하는 것은 단지 일 예이며 본 명세서는 다수의 상이한 유체 내의 다수의 상이한 미립자 또는 분석물을 분석하기 위해 본 명세서에 기재된 MDC(100)를 사용하는 것을 예상한다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리의 다른 예에 따라 유체 내의 입자를 분리하기 위한 마이크로 유체 진단 칩(100)의 평면도이다. 도 3은 2차 채널(210)의 하류에 다른 3차 채널(305)을 포함하는 것을 제외하고 도 2a 및 도 2b와 유사하다. 3차 채널(305)은 2차 채널 센서(225)와 유사한 3차 채널 센서(310)를 포함할 수 있다. 그러나, 3차 채널(305)은 2차 채널(210)보다 상대적으로 큰 폭을 갖지만 메인 채널(205)보다 작은 폭을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 MDC(100)의 동작은 도 2a 도 2b와 관련하여 설명된 MDC(100)의 동작과 유사하다. 그러나, 도 3에서, 메인 채널(205)을 통과한 유체 내의 제 2 유형의 입자는 3차 채널 센서(310)에 의해 분석될 수 있다. 제 2 유형의 입자는 3차 채널(305)을 통과할 수 있는 입자를 제외한 임의의 다른 입자를 포함하지 않는 입자일 수 있다. 도 3에서, 2차 채널(210)은 3차 채널(305)을 우회하기 때문에, 2차 채널 펌프(220)에 의해 2차 채널(210)로 끌어 당겨진 모든 제 1 유형의 입자는 3차 채널(305)로 끌어 당겨지지 않을 것이다. 2차 채널 펌프(220)와 마찬가지로, 3차 채널(305) 내에 위치된 3차 채널 펌프(315)는 메인 채널 내의 유체로부터 제 2 유형의 입자를 끌어당긴다. 또한, 3차 채널 펌프(315)는 2차 및 메인 펌프(215, 220)와 협동하여 3차 채널(305)의 입구 위에 교차 흐름을 생성할 수 있다. 이러한 예에서, 각각의 펌프(215, 220, 315)는 순차적으로 차례대로 작동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 2차 채널(210)과 유사한 임의의 수의 입자 제외 채널과 3차 채널(305)은 크기별로 메인 채널(205)의 유체로부터 다양한 사이즈의 입자를 제거하는데 사용될 수 있다. 또한, 모든 센서로부터 획득된 데이터는 입자 차동 모듈(도 2a의 (235))을 사용하여 서로 비교될 수 있거나 다양한 방법으로 컴파일될 수 있고, 결과로서 많은 진단이 이루어질 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따라 MDC 상의 분석물을 분석하는 방법(400)을 도시하는 흐름도이다. 방법은, 메인 마이크로 유체 펌프를 사용하여, 유체 슬롯에 유동적으로 연결된 메인 마이크로 유체 채널(205)을 통해 분석물 입자를 포함하는 유체를 펌핑하는 단계(405)에서 시작될 수 있다. 전술한 바와 같이, 메인 채널 펌프(215)는 전술한 바와 같은 저항기를 사용하여 메인 채널(205)을 통해 일정량의 유체를 밀어낼 수 있다.
방법(400)은 2차 마이크로 유체 펌프(220)에 의해 입자를 2차 마이크로 유체 채널(210)로 밀어냄으로써 2차 마이크로 유체 채널(210)을 통해 분석물 내의 입자를 분류하는 단계(410)로 이어질 수 있다. 메인 마이크로 유체 펌프(215)와 유사하게, 2차 마이크로 유체 펌프(220)는 또한 저항기일 수 있다. 그러나, 이 경우, 버블의 응집과 붕괴는 일정량의 유체 및 존재하는 경우, 그 유체 내의 적어도 하나의 입자가 2차 마이크로 유체 채널(210) 쪽으로 밀려 나가게 한다. 두 개의 펌프(215, 220)는 함께 작동하여 적어도 하나의 입자를 2차 마이크로 유체 채널(210) 쪽으로 내로 각기 밀어내고 끌어당긴다. 일 예에서, 펌프(215, 220)가 활성화될 때마다 2차 마이크로 유체 채널(210) 쪽으로 끌어 당겨질 유체 내의 입자가 존재하지 않을 수 있다. 그러나, 존재하는 경우, 2차 마이크로 유체 채널(210)의 입구에 접근하는 입자는 2차 마이크로 유체 채널(210)로 끌어당겨질 것이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리의 일 예에 따른 마이크로 유체 진단 칩 시스템(500)의 블록도이다. 시스템(500)은 컴퓨팅 디바이스(505)와 이 컴퓨팅 디바이스(505)에 전기적으로 연결된 카세트(105)를 포함한다. 카세트(105)는 도 1과 관련하여 전술한 것처럼 MDC(100) 및 전자 디바이스 인터페이스(110)를 포함한다. 일 예에서, 카세트(105)는 USB 커넥터를 통해 컴퓨팅 디바이스(505)에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(505)는 다양한 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 이들 중 하드웨어 컴포넌트는 다수의 프로세서(510), 다수의 데이터 저장 디바이스(515), 다수의 주변 디바이스 어댑터(535), 다수의 네트워크 어댑터(540) 및 디스플레이 디바이스(545)일 수 있다. 이들 하드웨어 컴포넌트는 다수의 버스(550) 및/또는 네트워크 접속부를 사용하여 상호 연결될 수 있다. 일 예에서, 프로세서(510), 데이터 저장 디바이스(515), 주변 디바이스 어댑터(535), 네트워크 어댑터(540) 및 디스플레이 디바이스(545)는 버스(550)를 통해 통신 가능하게 연결될 수 있다.
프로세서(510)는 데이터 저장 디바이스(515)로부터 실행 가능한 코드를 검색하고 실행 가능한 코드를 실행하는 하드웨어 아키텍처를 포함할 수 있다. 실행 가능한 코드는, 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 프로세서(510)가 본 명세서에 설명된 방법에 따라 전자 디바이스 인터페이스(110) 및 주변 디바이스 어댑터(535)를 통해 MDC(100)로부터 다수의 전기 신호를 수신하는 기능을 적어도 구현하도록 할 수 있다. 코드를 실행하는 과정에서, 프로세서(510)는 다수의 나머지 하드웨어 유닛으로부터 입력을 수신하고 출력을 제공할 수 있다.
데이터 저장 디바이스(515)는 프로세서(510) 또는 다른 처리 디바이스에 의해 수행되는 실행 가능한 프로그램과 같은 데이터를 저장할 수 있다. 논의되는 바와 같이, 데이터 저장 디바이스(510)는 프로세서(510)가 적어도 본 명세서에 기재된 기능을 구현하도록 실행하는 다수의 애플리케이션을 나타내는 컴퓨터 코드를 저장할 수 있다.
데이터 저장 디바이스(515)는 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함하는 다양한 유형의 메모리 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 예의 데이터 저장 디바이스(515)는 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM)(530), 판독 전용 메모리(Read Only Memory, ROM)(525) 및 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD) 메모리(520)를 포함한다. 많은 다른 유형의 메모리가 또한 이용될 수 있으며, 본 명세서는 본 명세서에 설명된 원리의 특정 응용에 적합할 수 있는 것처럼, 데이터 저장 디바이스(515)에서 많은 다양한 유형(들)의 메모리의 사용을 예상한다. 특정 예에서, 데이터 저장 디바이스(515)의 상이한 유형의 메모리는 상이한 데이터 저장 요구에 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 예에서, 프로세서(510)는 ROM(525)으로부터 부팅하고, 하드 디스크 드라이브(HDD) 메모리(520)에서 비휘발성 저장을 유지하며, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(530)에 저장된 프로그램 코드를 실행할 수 있다.
일반적으로, 데이터 저장 디바이스(515)는 그 중에서도 컴퓨터 판독 가능한 매체, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 또는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장 디바이스(515)는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치나 디바이스, 또는 전술한 임의의 적절한 것들의 조합일 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체의 보다 구체적인 예는 예를 들면, 다수의 와이어를 갖는 전기 접속부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리(erasable programmable read-only memory, EPROM 또는 플래시 메모리), 휴대형 콤팩트디스크 판독 전용 메모리(portable compact disc read-only memory, CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 전술한 것들의 임의의 적절한 조합일 수 있다. 본 명세서의 맥락에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해, 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 컴퓨터 사용 가능한 프로그램 코드를 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다. 다른 예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 비일시적 매체일 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(505) 내의 하드웨어 어댑터(535, 540)는 프로세서(510)가 컴퓨팅 디바이스(510)의 외부 및 내부의 다양한 다른 하드웨어 요소와 인터페이스할 수 있도록 한다. 예를 들어, 주변 디바이스 어댑터(535)는 예를 들어 디스플레이 디바이스(545), 마우스 또는 키보드와 같은 입력/출력 디바이스에 인터페이스를 제공할 수 있다. 주변 디바이스 어댑터(535)는 또한 외부 저장 디바이스와 같은 다른 외부 디바이스, 예를 들어, 서버, 스위치 및 라우터와 같은 다수의 네트워크 디바이스, 클라이언트 디바이스, 다른 유형의 컴퓨팅 디바이스 및 이들의 조합에 액세스를 제공할 수 있다.
디스플레이 디바이스(545)는 컴퓨팅 디바이스(545)의 사용자가 컴퓨팅 디바이스(545)와 상호 작용하고 기능을 구현할 수 있도록 제공될 수 있다. 주변 디바이스 어댑터(535)는 또한 프로세서(510)와 디스플레이 디바이스(545), 프린터 또는 다른 미디어 출력 디바이스 사이에 인터페이스를 생성할 수 있다. 네트워크 어댑터(540)는 예를 들어 네트워크 내의 다른 컴퓨팅 디바이스에 인터페이스를 제공할 수 있으며, 이에 따라 컴퓨팅 디바이스(545)와 네트워크 내에 위치한 다른 디바이스 간의 데이터 전송을 가능하게 한다.
본 발명의 시스템 및 방법의 양태는 본 명세서에 설명된 원리의 예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 본 명세서에 설명된다. 흐름도 및 블록도의 각 블록, 및 흐름도 및 블록도의 블록의 조합은 컴퓨터 사용 가능한 프로그램 코드에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터 이용 가능한 프로그램 코드는 컴퓨터 이용 가능한 프로그램 코드가, 예를 들어 컴퓨팅 디바이스(505) 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스의 프로세서(510)를 통해 실행될 때, 흐름도 및/또는 블록도 또는 블록에서 특정된 기능 또는 동작을 구현하도록, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 디바이스의 프로세서에 제공되어 머신을 제작할 수 있다. 일 예에서, 컴퓨터 이용 가능한 프로그램 코드는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 내에서 구현될 수 있으며, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부이다. 일 예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체이다.
명세서 및 도면은 입자를 유체로부터 분리할 수 있는 진단 칩을 기술한다. 이러한 진단 칩은, 일부 예에서, 분석을 수행하는 의료 종사자의 기술 요건을 줄일 수 있다. 일부 예에서, 본 명세서에 기재된 MDC(100)는 비전문가가 분석물을 MDC(100)에 배치하고 그 분석물의 분석 데이터를 검색할 수 있게 한다. 그 결과, MDC(100) 배치 비용은 전문가의 실험실에서 분석물을 분석하는 전문가에게 잠재적으로 지불하는 수천 달러를 지출하는 것보다 상대적으로 저렴할 수 있다. 또한, 일부 예에서, MDC(100)의 컴포넌트의 사이즈는 마이크론 레벨로 분석될 분석물을 상대적으로 소량의 유체 샘플을 가지고 분석할 때 더 나은 정밀도 및 정확성을 제공하게 할 수 있다.
전술한 설명은 설명된 원리의 예를 예시하고 설명하기 위해 제공되었다. 이러한 설명은 이들 원리를 개시된 임의의 정확한 형태로 총망라하려거나 제한하려는 의도가 아니다. 전술한 가르침을 통해 많은 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 마이크로 유체 진단 칩(microfluidic diagnostic chip)으로서,
    메인 펌프를 포함하는 메인 유체 채널과,
    상기 메인 유체 채널로부터 분기(branching off)하는 2차 유체 채널과,
    상기 2차 유체 채널 내의 2차 펌프를 포함하되,
    상기 2차 펌프는 상기 메인 채널을 통과하는 유체로부터 제 1 사이즈의 분석물의 입자를 끌어당기며, 상기 유체는 제 1 사이즈 및 복수의 더 큰 사이즈의 분석물의 입자를 포함하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 유체 채널은 상기 메인 유체 채널보다 작은 직경을 갖는
    마이크로 유체 진단 칩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 2차 유체 채널은 상기 2차 유체 채널을 통과하는 상기 제 1 사이즈의 입자의 수를 카운팅하는 제 1 센서를 포함하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 2차 유체 채널의 직경은 복수의 더 큰 사이즈의 입자를 배제하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 유체 채널은 상기 메인 유체 채널을 통과하는 제 1 사이즈 및 더 큰 사이즈의 분석물의 입자를 카운팅하는 제 2 센서를 포함하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    검출된 상기 제 1 사이즈의 입자의 수 및 검출된 상기 더 큰 사이즈의 입자의 수를 수신하고, 상기 유체 내의 상기 제 1 사이즈의 입자의 수와 상기 더 큰 사이즈의 입자의 수를 비교하는 입자 차동 모듈(particle differential module)을 더 포함하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 펌프와 2차 펌프는 협동하여 상기 제 1 사이즈의 입자를 상기 2차 유체 채널 쪽으로 각기 밀어내고 끌어당기는
    마이크로 유체 진단 칩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    노즐을 통해 그리고 상기 마이크로 유체 진단 칩의 외부로 상기 제 1 사이즈의 입자를 방출하기 위해 상기 2차 유체 채널의 하류(downstream)의 방출 메커니즘을 더 포함하는
    마이크로 유체 진단 칩.
  9. 진단 칩으로서,
    입자 차동 모듈에 통신 가능하게 연결되는 제 1 센서를 포함하는 제 1 유체 채널과,
    상기 제 1 유체 채널로부터 갈라지는 제 2 유체 채널 - 상기 제 2 유체 채널은 상기 제 1 유체 채널보다 작은 직경을 갖고, 상기 제 2 유체 채널은 입자 차동 모듈에 통신 가능하게 연결되는 제 2 센서를 포함함 - 을 포함하되,
    상기 입자 차동 모듈은 제 1 마이크로펌프를 이용하여 상기 제 1 유체 채널을 통과한 유체 내의 분석물 입자의 수를 상기 제 2 유체 채널을 통해 끌어 당겨진 유체의 분석물 입자의 수와 비교하는
    진단 칩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 유체 채널은 상기 제 1 유체 채널보다 작은 직경을 가져 상기 제 2 유체 채널의 직경보다 큰 상기 제 1 유체 채널을 통과한 상기 유체의 분석물 입자의 통과를 저지하는
    진단 칩.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 채널은 상기 제 1 유체 채널을 통해 분석물 입자를 펌핑하는 제 2 마이크로펌프를 포함하는
    진단 칩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 마이크로펌프는 협동하여 상기 유체 내의 입자가 상기 제 2 유체 채널의 개구부에 축적되지 않도록 상기 개구부에 의해 유체의 교차 흐름(cross flow)을 생성하는
    진단 칩.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 센서는 임피던스 센서인
    진단 칩.
  14. 마이크로 유체 칩 상의 분석물을 분석하는 방법으로서,
    메인 마이크로 유체 펌프를 이용하여, 유체 슬롯에 유동적으로 연결된 메인 마이크로 유체 채널을 통해 분석물 입자를 포함하는 유체를 펌핑하는 단계와,
    2차 마이크로 유체 펌프를 이용하여, 상기 분석물 입자를 2차 마이크로 유체 채널 쪽으로 끌어당김으로써 상기 2차 마이크로 유체 채널을 통해 상기 유체 내의 상기 분석물 입자를 분류하는 단계를 포함하는
    마이크로 유체 칩 상의 분석물을 분석하는 방법.

  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 2차 마이크로 유체 채널을 통과한 분석물 입자 수의 카운트는 메인 마이크로 유체 센서를 사용하여 상기 메인 마이크로 유체 채널을 통과한 상기 유체 내의 총 입자 수의 카운트와 비교되는
    마이크로 유체 칩 상의 분석물을 분석하는 방법.
KR1020177020934A 2015-01-30 2015-01-30 진단 칩 KR102302835B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2015/013708 WO2016122572A1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Diagnostic chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170106354A true KR20170106354A (ko) 2017-09-20
KR102302835B1 KR102302835B1 (ko) 2021-09-15

Family

ID=56543994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177020934A KR102302835B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 진단 칩

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10464066B2 (ko)
EP (1) EP3234549A4 (ko)
JP (1) JP6582050B2 (ko)
KR (1) KR102302835B1 (ko)
CN (1) CN107209098B (ko)
BR (1) BR112017015217B1 (ko)
CA (1) CA2975422A1 (ko)
WO (1) WO2016122572A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018194635A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Chip to chip fluidic interconnect
US11235328B2 (en) 2017-04-21 2022-02-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Coplanar microfluidic manipulation
US11364496B2 (en) 2017-04-21 2022-06-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Coplanar fluidic interconnect
US11278887B2 (en) 2017-04-21 2022-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic chip
WO2019156687A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic flow sensor
US11801509B2 (en) * 2018-08-10 2023-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Serial cellular analytics
US20220146400A1 (en) * 2019-02-27 2022-05-12 Kyocera Corporation Particle separating and measuring device and particle separating and measuring apparatus
KR20230115629A (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 스페클립스 주식회사 액체 정제 장치 및 이를 포함하는 진단 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178827A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic sensing device and system
US20140378352A1 (en) * 2000-06-27 2014-12-25 Fluidigm Corporation Microfluidic particle-analysis systems

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2515305A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-26 John T. Mcdevitt Multi-shell microspheres with integrated chomatographic and detection layers for use in array sensors
WO2005024436A1 (ja) 2003-09-02 2005-03-17 Nec Corporation カスタマイズ可能なチップおよびその製造方法
US8361410B2 (en) * 2005-07-01 2013-01-29 Honeywell International Inc. Flow metered analyzer
US9354156B2 (en) 2007-02-08 2016-05-31 Emd Millipore Corporation Microfluidic particle analysis method, device and system
US7993821B2 (en) 2005-08-11 2011-08-09 University Of Washington Methods and apparatus for the isolation and enrichment of circulating tumor cells
WO2008036083A1 (en) 2006-09-19 2008-03-27 Vanderbilt University Microfluidic flow cytometer and applications of same
FR2931085B1 (fr) 2008-05-13 2011-05-27 Commissariat Energie Atomique Procede de tri de particules ou d'amas de particules dans un fluide circulant dans un canal
AU2009280612B2 (en) * 2008-08-11 2014-11-13 Fujimori Kogyo Co., Ltd. Blood-platelet test method and blood-platelet test device
WO2010123594A2 (en) 2009-01-15 2010-10-28 Children's Medical Center Corporation Device for filtration of fluids there through and accompanying method
JP5311356B2 (ja) 2009-09-04 2013-10-09 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 有核赤血球濃縮回収用チップ及び有核赤血球濃縮回収方法
US8188438B2 (en) * 2009-10-20 2012-05-29 Diagnostics Chips, LLC Electrokinetic microfluidic flow cytometer apparatuses with differential resistive particle counting and optical sorting
US20110312676A1 (en) 2010-06-17 2011-12-22 Geneasys Pty Ltd Loc device with integral driver for excitation of electrochemiluminescent luminophores
CN102019277B (zh) 2010-10-29 2013-05-22 北京惟馨雨生物科技有限公司 一种用于细胞和颗粒分离的分选仪及分选方法
US8806915B2 (en) 2011-08-08 2014-08-19 University Of California Microfabricated particulate matter monitor
CN102879377A (zh) 2012-10-29 2013-01-16 重庆科技学院 一种白血病早期检测的微流控芯片
JP6367923B2 (ja) 2013-04-15 2018-08-01 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 体液採取装置および体液分離と検査システム
US9409170B2 (en) * 2013-06-24 2016-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic mixing device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140378352A1 (en) * 2000-06-27 2014-12-25 Fluidigm Corporation Microfluidic particle-analysis systems
WO2014178827A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic sensing device and system

Also Published As

Publication number Publication date
CN107209098B (zh) 2020-09-01
BR112017015217A2 (pt) 2018-07-10
US20180008983A1 (en) 2018-01-11
JP2018508766A (ja) 2018-03-29
KR102302835B1 (ko) 2021-09-15
CA2975422A1 (en) 2016-08-04
JP6582050B2 (ja) 2019-09-25
EP3234549A1 (en) 2017-10-25
EP3234549A4 (en) 2018-08-08
BR112017015217B1 (pt) 2021-01-19
WO2016122572A1 (en) 2016-08-04
CN107209098A (zh) 2017-09-26
US10464066B2 (en) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102302835B1 (ko) 진단 칩
TWI575238B (zh) 生物的測試晶片及其套件
US20180015457A1 (en) Diagnostic device
US10564171B2 (en) Diagnostic chip
CN107209136B (zh) 诊断芯片
US11486839B2 (en) Diagnostic cassette
US10913066B2 (en) Diagnostic chip
US11364503B2 (en) Dielectrophoresis separators with cell ejection devices

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant