KR20180014894A - Micro-fluidic device with recovery function - Google Patents

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KR20180014894A
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Abstract

The present invention relates to a recovery microfluidic device. A recovery microfluidic device according to the present invention comprises a filter structure in which microchannels for collecting microparticles are formed and a surface layer unit of which the condition varies according to the temperature is formed in the inner wall of the microchannels. After collecting particles in the microchannels, the surface layer unit is removed through temperature control of the surface layer unit so the microparticles with relieved binding force are collected.

Description

회수형 미세유체소자{MICRO-FLUIDIC DEVICE WITH RECOVERY FUNCTION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a microfluidic device,

본 발명은 회수형 미세유체소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세채널 상에 포집된 미세입자를 손상 없이 효율적으로 회수할 수 있는 회수형 미세유체소자에 관한 것이다.The present invention relates to a recovery type microfluidic device, and more particularly, to a recovery type microfluidic device capable of efficiently recovering fine particles collected on a microchannel without damage.

마이크로 또는 나노 사이즈의 미세채널이 형성된 여과 구조체에 유체 상태의 시료를 유입시켜 시료에 포함되어 있는 세포와 같은 미세입자를 미세채널 상에 포집하는 연구가 광범위하게 진행되고 있다. 이와 같이 여과 구조체에 의해 여과되어 미세채널 상에 포집되어 있는 미세입자들은 여과 구조체로부터 회수시켜 2차적 처리를 하거나 분석 등의 과정을 거치게 된다. Studies have been widely carried out to collect fine particles such as cells contained in a sample on a microchannel by introducing a fluid sample into a filtration structure having micro- or nano-sized microchannels. The fine particles collected by the filtration structure and collected on the microchannel are recovered from the filtration structure and subjected to a secondary treatment or analysis.

예를 들어, 혈액 내에 포함되어 있는 순환 종양 세포(circulating tumor cell;CTC)를 혈액으로부터 포획하여 암을 진단하는 방법이 제안되고 있다. 미세채널이 형성된 여과 구조체에 혈액을 통과시켜 혈액 내의 적혈구와 백혈구는 미세채널을 통과시켜 흘려보내고 상대적으로 크기가 큰 CTC만 미세채널 상에 포집시킬 수가 있다. 이와 같이 포집된 CTC를 회수하여 암진단을 위한 분석의 과정을 거치게 된다. For example, a method of diagnosing cancer by capturing circulating tumor cells (CTC) contained in blood from blood has been proposed. By passing blood through the filtration structure formed with microchannels, red blood cells and white blood cells in the blood flow through microchannels, and only relatively large CTCs can be collected on the microchannels. The collected CTC is collected and analyzed for cancer diagnosis.

하지만, 미세채널에 포집된 미세입자는 미세채널과의 강한 응력 때문에 손상 없이 회수하는 것이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. However, it is known that the fine particles collected in the microchannels are difficult to recover without damage due to the strong stress with the microchannels.

종래에는 미세채널에 포집된 미세입자에 대해서 시료가 흐르는 방향의 반대 방향으로 미세채널에 압력을 가하여 미세채널에 포집된 미세입자를 분리시켜 회수하였다. 이러한 종래의 방법은 다수의 미세채널 중 일부 채널에 미세입자가 포집된 경우 미세입자가 포집되지 않은 미세채널에 의한 압력 강하가 발생하여, 효과적으로 미세입자를 회수하기 위한 압력차를 인가시키는 것이 어려워서, 회수 효율이 낮아지는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 과정이 수작업으로 이루어져 회수 과정에서 회수되는 미세입자에 손실이 발생하는 문제점도 있었다. Conventionally, fine particles collected in the microchannel were separated and collected by applying pressure to the microchannel in the direction opposite to the flow direction of the sample. In such a conventional method, when fine particles are collected in some of a plurality of microchannels, a pressure drop due to microchannels in which fine particles are not collected occurs, and it is difficult to apply a pressure difference for effectively recovering fine particles, There is a problem that the recovery efficiency is lowered. In addition, there is a problem that such a process is performed manually, and loss of fine particles recovered in the recovery process occurs.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여과 구조체의 미세채널을 이용하여 미세입자를 포집한 이후에 온도 변화에 따른 용매에 대한 용해도 변화 혹은 상변화로 미세채널의 내벽에 형성된 표층부를 제거시켜 미세채널과 미세입자 사이의 구속력을 완화 또는 제거시켜 손상 없이 미세입자를 용이하게 회수할 수 있도록 하는 회수형 미세유체소자를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve such conventional problems, and it is an object of the present invention to solve the problems of the conventional art, To remove the surface layer formed on the microchannel, thereby relieving or eliminating the binding force between the microchannels and the fine particles, thereby easily recovering the fine particles without damaging.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 미세입자를 포집하는 미세채널이 형성되고, 상기 미세채널 내벽에는 온도에 따라서 상태가 변하는 표층부가 형성된 여과구조체를 포함하고, 상기 미세채널에 입자를 포집한 이후에 상기 표층부의 온도 제어를 통해 상기 표층부를 제거시켜 구속력이 완화된 상기 미세입자를 회수하는 회수형 미세유체소자에 의해 달성될 수가 있다. According to the present invention, there is provided a filtration structure having a microchannel collecting fine particles and a surface layer formed on the inner wall of the microchannel, the surface of the microchannel varying in temperature depending on temperature, The microfluidic device of the present invention can be achieved by a recovery type microfluidic device which removes the surface layer through temperature control of the surface layer portion to recover the fine particles whose restraining force is relaxed.

여기서, 상기 표층부는 온도에 따라서 용해도의 변화로 상기 미세채널의 내벽으로부터 제거되거나, 온도에 따라서 고체에서 액체로의 상변화가 발생하여 상기 미세채널의 내벽으로부터 제거될 수가 있다. Here, the surface layer may be removed from the inner wall of the microchannel due to the change of solubility depending on the temperature, or may be removed from the inner wall of the microchannel due to the phase change from solid to liquid depending on the temperature.

여기서, 상기 미세채널을 통해 유동하는 유체의 온도 제어로 상기 표층부의 용해도를 제어하는 회수형 미세유체소자.Here, the solubility of the surface layer is controlled by temperature control of the fluid flowing through the microchannel.

여기서, 상기 표층부 온도를 제어하기 위해 상기 여과구조체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 포함하는 회수형 미세유체소자.The recovery type microfluidic device according to claim 1, further comprising a temperature control unit for controlling the temperature of the filtration structure to control the surface layer temperature.

여기서, 상기 표층부는 LCST(Lower Critical Solution Temperature) 폴리머로 형성될 수가 있다. Here, the surface layer may be formed of a lower critical solution temperature (LCST) polymer.

여기서, 상기 미세입자는 혈액에 포함된 암세포일 수가 있다. Here, the fine particles may be cancer cells contained in blood.

본 발명에 따른 회수형 미세유체소자에 따르면 온도 변화에 따른 용해도 변화 혹은 상변화로 미세채널의 내벽에 형성된 표층부를 제거시켜 미세채널과 미세입자 사이의 구속력이 완화 또는 제거된 상태에서 손상 없이 미세입자의 회수를 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다. According to the recovered microfluidic device of the present invention, the surface layer formed on the inner wall of the microchannel is removed by a change in solubility or a phase change with a change in temperature, so that the binding force between the microchannel and the fine particles is relaxed or removed, Can be easily recovered.

또한, 표층부를 LCST(Lower Critical Solution Temperature) 폴리머로 형성한 경우, 온도의 제어로 표층부의 제거시 온도에 따른 미세입자에 미치는 영향을 최소화할 수 있다는 장점도 있다.In addition, when the surface layer is formed of a lower critical solution temperature (LCST) polymer, it is possible to minimize the influence of temperature on the fine particles according to temperature during removal of the surface layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회수형 미세유체소자의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 회수형 미세유체소자의 표층부의 제거에 따른 미세채널 폭의 변화를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 회수형 미세유체소자의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic plan view of a recovered microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig.
3 is a view schematically showing a change in the width of the microchannel due to the removal of the surface layer portion of the recoverable microfluidic device of FIG.
FIG. 4 is a view for explaining an application example of the recovered microfluidic device of FIG. 1;

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of the embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 회수형 미세유체소자를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a recovery type microfluidic device according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회수형 미세유체소자의 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A에 따라 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 회수형 미세유체소자의 표층부의 제거에 따른 미세채널 폭의 변화를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 회수형 미세유체소자의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a schematic plan view of a recovered microfluidic device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view cut along AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a view for explaining an application example of the recovered microfluidic device of FIG. 1; FIG.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 회수형 미세유체소자에서 포집하여 회수하는 입자(300)는 채널을 따라 시료가 흐르도록 하여 채널 상에서 포집되는 시료에 혼합되어 있는 마이크로 또는 나노 크기의 미세입자(300)이다. 예를 들어, 시료가 혈액인 경우 포집되어 회수되는 미세입자(300)는 혈액에 포함된 특정 암세포(300)일 수가 있다. 따라서, 입자(300)를 포집하는 채널(104)도 마이크로 또는 나노 크기의 미세채널(104)로 형성될 수가 있다. Prior to the description, the particles 300 collected and collected in the recovered microfluidic device according to the present invention have micro or nano-sized fine particles 300 mixed with the sample collected on the channel, to be. For example, when the sample is blood, the fine particles 300 collected and collected may be specific cancer cells 300 included in the blood. Thus, the channel 104 that collects the particles 300 can also be formed of micro- or nano-sized microchannels 104.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회수형 미세유체소자는 여과 구조체(100) 및 온도 제어부(200)를 포함하여 구성될 수가 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the recovered microfluidic device according to an embodiment of the present invention may include a filtering structure 100 and a temperature controller 200.

도 1에 도시되어 있는 것과 같이 여과 구조체(100)는 유입구(102), 미세채널(104) 및 유출구(106)를 포함하여 구성될 수가 있다. 1, the filtration structure 100 may be configured to include an inlet 102, a microchannel 104, and an outlet 106. The inlet 102,

유입구(102)를 통해 유입된 시료는 복수의 미세채널(104)을 통과하여 흐르게 되고, 미세채널(104)을 통과한 시료는 최종적으로 유출구(106)를 향하여 흐르게 된다. 유입구(102)에서 유출구(106)로 시료가 흐르는 방향으로 복수의 미세채널(104)이 형성될 수 있는데, 전술한 바와 같이 미세채널(104)은 폭 또는 높이가 마이크로 혹은 나노 크기의 채널일 수가 있다. The sample introduced through the inlet 102 flows through the plurality of microchannels 104 and the sample passing through the microchannel 104 finally flows toward the outlet 106. [ A plurality of microchannels 104 may be formed in a direction in which the sample flows from the inlet 102 to the outlet 106. As described above, the microchannel 104 may be a micro or nano-sized channel having a width or height have.

이때, 시료에 포함된 미세입자(300)는 미세채널(104)을 통해 여과될 수가 있다. 예를 들어, 혈액을 시료로 사용하였을 때, 혈액에 포함된 물질 들 중 크기가 큰 암세포(300)는 미세채널(104)에 포집될 수가 있고, 암세포(300)보다 작은 나머지 혈액 성분들을 미세채널(104)을 통과하여 유출구(106)로 흘러나갈 수가 있다. 이때, 미세채널(104)을 통해 미세입자(300)인 암세포(300)를 효과적으로 포집할 수 있도록 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 미세채널(104)의 길이 방향을 따라 점차적으로 채널의 폭(단면적)이 줄어들도록 형성하면 폭이 점점 줄어드는 미세채널(104)을 통과하여 흐르던 암세포(300)가 특정 위치에 도달하면 더 이상 미세채널(104)을 따라 유동하지 못하고 미세채널(104) 상에 포집될 수가 있다. At this time, the fine particles 300 included in the sample can be filtered through the fine channels 104. For example, when blood is used as a sample, cancer cells 300 having a large size among substances contained in blood can be collected in the microchannel 104, and remaining blood components smaller than the cancer cells 300 can be collected in the microchannel 104. [ (104) and flow to the outlet (106). In order to effectively collect the cancer cells 300 as the fine particles 300 through the microchannels 104, the width of the channels (the cross-sectional area of the microchannels 104) gradually increases along the longitudinal direction of the microchannels 104, The cancer cells 300 that have passed through the microchannel 104 having a gradually decreasing width can not flow along the microchannel 104 and are collected on the microchannel 104 when the cancer cells 300 reach a specific position There is a number.

여과 구조체(100)의 형상 및 구조는 도 1을 참조로 전술한 내용에 한정되지 않고, 미세채널(104)을 통해 시료에 포함된 미세입자(300)를 포집할 수만 있다면 공지된 여러 다른 형상 및 구조로 변형이 가능하다. The shape and structure of the filtration structural body 100 are not limited to the above description with reference to Fig. 1, and various other known shapes and shapes can be used as long as they can collect the fine particles 300 contained in the sample through the microchannel 104 It can be transformed into a structure.

이때, 본 발명에 따른 여과 구조체(100)는 상하에 위치하는 두 기판(110, 120)의 결합으로 형성될 수가 있다. 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 요철 구조가 반복되도록 하는 제 1 기판(하부 기판)(110)의 상부면을 제 2 기판(상부 기판)(120)으로 덮어 결합함으로써 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 사이에 미세채널(104)을 형성할 수가 있다. 본 발명에서 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)은 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법으로 영구적으로 결합시키는 것보다는 분리 가능하게 결합시키는 것이 바람직하다. 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 분리 가능하게 결합시켜 미세채널(104)을 형성하는 여과 구조체(100)에 관한 기술적 내용은 본 발명의 출원인에 의해 등록받은 한국등록특허 10-1392426 또는 본 발명의 출원인에 의해 출원된 출원번호 10-2016-0079890호에 상세하게 기술되어 있기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다. At this time, the filtration structural body 100 according to the present invention can be formed by coupling the two substrates 110 and 120 positioned above and below. The upper surface of the first substrate (lower substrate) 110 is covered with the second substrate (upper substrate) 120 and the first substrate 110 and the second substrate The microchannel 104 can be formed between the first substrate 120 and the second substrate 120. In the present invention, the first substrate 110 and the second substrate 120 are preferably detachably coupled to each other by a method using ultrasonic welding or adhesive rather than being permanently bonded. The technical content of the filtering structure 100 forming the microchannel 104 by separably coupling the first substrate 110 and the second substrate 120 is disclosed in Korean Patent No. 10- 1392426 or Application No. 10-2016-0079890 filed by the applicant of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

따라서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 결합시켜 형성된 미세채널(104) 상에 시료를 유동시켜 미세입자(300)를 포집시키고, 제 2 기판(120)을 제거한 후에 포집된 미세입자(300)를 회수할 수가 있다.Therefore, the sample is flowed on the microchannel 104 formed by joining the first substrate 110 and the second substrate 120 to collect the fine particles 300, and after the second substrate 120 is removed, The fine particles 300 can be recovered.

물론, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법으로 영구적으로 결합시켜 미세채널(104)을 형성하는 여과 구조체, 또는 단일의 부재로 미세채널(104)이 형성된 여과 구조체에도 본 발명이 적용될 수 있다. Of course, the first substrate 110 and the second substrate 120 may be permanently bonded to each other by a method using ultrasonic welding or an adhesive to form a microchannel 104, or a microchannel 104 may be formed as a single member The present invention can also be applied to a formed filtration structure.

도 3의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 미세채널(104)의 내벽에는 미세채널(104)을 따라 유동하는 용매에 용해되거나 상변화할 수 있는 물질로 형성된 표층부(105)가 형성되는데, 본 실시예에서 표층부는(105)는 미세채널(104) 내벽에 코팅되어 형성될 수가 있다. 이때, 도 3의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 표층부(105)는 미세채널(104) 상에 미세입자(300)를 포집한 이후에 포집된 미세입자(300)를 용이하게 회수할 수 있도록 제거될 수가 있다. 3 (a), a surface layer 105 is formed on the inner wall of the microchannel 104. The surface layer 105 is formed of a material that can be dissolved or phase-changed in a solvent flowing along the microchannel 104, In the embodiment, the surface layer 105 may be formed by coating on the inner wall of the microchannel 104. 3 (b), the surface layer 105 may be formed to collect the fine particles 300 on the fine channels 104 and then collect the collected fine particles 300 easily Can be removed.

구체적으로, 표층부(105)는 온도에 따라서 용해도가 달라지는 물질로 형성될 수가 있다. 이때, 미세입자(300)를 포집한 이후에 표층부(105)를 용해시키도록 하는 온도의 용매를 미세채널(104) 상으로 유동시키면 미세채널(104) 상의 표층부(104)를 용해시켜 미세채널(104)의 내벽으로부터 제거시킬 수가 있다. Specifically, the surface layer 105 may be formed of a material whose solubility varies with temperature. When the solvent at a temperature that allows the surface layer 105 to dissolve after the fine particles 300 are collected is flowed onto the microchannels 104, the surface layer 104 on the microchannels 104 is dissolved to form fine channels 104).

또는, 표층부(105)는 온도에 따라서 고체에서 액체로 상변화가 일어나는 물질로 형성될 수가 있다. 이때, 미세입자(300)를 포집한 이후에 표층부(105)를 소정의 온도로 제어하여 고체에서 액체로 상변화시킴으로써 미세채널의 내벽으로부터 표층부(105)를 제거시킬 수가 있다. Alternatively, the surface layer 105 may be formed of a material that undergoes a phase change from solid to liquid depending on the temperature. At this time, the surface layer 105 can be removed from the inner wall of the microchannel by controlling the surface layer 105 to a predetermined temperature after the microparticles 300 are collected to change the phase from solid to liquid.

전술한 바와 같이 표층부(105)가 고체인 상태로 미세채널(104) 내벽에 형성된 상태에서 미세입자(300)를 포집시키고, 이후 표층부(105)를 제거시키면, 미세채널(104) 상에 포집된 미세입자(300)의 구속력을 완화 또는 제거시킬 수가 있다. 따라서, 노즐(미도시)을 이용하여 흡입하는 방법 또는 회전에 의한 원심력을 이용하는 방법 등으로 미세채널(104)로부터 용이하게 미세입자(300)를 회수할 수가 있다. As described above, when the fine particle 300 is collected in the state where the surface layer portion 105 is formed on the inner wall of the fine channel 104 in a solid state and then the surface layer portion 105 is removed, The binding force of the fine particles 300 can be alleviated or eliminated. Therefore, the fine particles 300 can be easily recovered from the fine channels 104 by a method of suction using a nozzle (not shown) or a method of using a centrifugal force by rotation or the like.

본 발명의 일 실시예에 따라 표층부(105)는 자극 감응성 고분자(stimuli-responsive polymer)중 온도 감응성 고분자(temperature-responsive polymer)로 형성될 수가 있는데, 바람직하게는 LCST(Lower Critical Solution Temperature) 폴리머로 형성될 수가 있다. According to one embodiment of the present invention, the surface layer 105 may be formed of a temperature-responsive polymer in a stimuli-responsive polymer, preferably a lower critical solution temperature (LCST) Can be formed.

LCST 폴리머는 저임계 용해온도(LCST) 이상의 온도에서는 고체화가 되고 LCST 이하의 온도에서는 용해 되는 고분자 물질이다. 따라서, 온도를 낮추었을 때 표층부(105)가 용해되어 미세채널(104) 내벽에서 제거될 수 있으므로, 온도에 의해 회수대상물질인 미세입자(300)의 성질에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다. 다만, 표층부(105)로 사용되는 물질은 LCST 폴리머에 제한되는 것은 아니며, 미세입자(300)의 성질에 영향을 미치지 않는다면 UCST 폴리머가 될 수도 있고, 그 외의 소정의 온도에 따라 용해도 변화하거나 상변화가 일어나 제거시킬 수 있는 다른 물질도 사용할 수 있음은 물론이다.The LCST polymer is a polymer substance that solidifies at a temperature lower than the low-threshold dissolution temperature (LCST) and dissolves at a temperature lower than the LCST. Therefore, when the temperature is lowered, the surface layer 105 can be dissolved and removed from the inner wall of the microchannel 104, thereby minimizing the influence of the temperature on the property of the microparticle 300, which is the object to be recovered. However, the material used for the surface layer 105 is not limited to the LCST polymer, and may be a UCST polymer unless it affects the properties of the fine particle 300, It is of course possible to use other substances which can be removed and removed.

한편, 표층부(105)는 미세채널(104) 내벽 일부에 형성될 수 있으나, 미세채널(104) 내벽 전체에 형성될 수도 있다.The surface layer 105 may be formed on a part of the inner wall of the microchannel 104, but may be formed on the entire inner wall of the microchannel 104.

전술한 바와 같이 표층부(105)의 온도를 제어하기 위해 다음과 같은 방법을 고려할 수가 있다. As described above, the following method can be considered to control the temperature of the surface layer portion 105.

먼저, 미세채널(104) 내부에 소정 온도의 유체를 유동시켜 표층부(105)의 온도를 제어할 수가 있다. 물론, 온도에 따라서 용해도가 달라지는 물질로 표층부(105)가 형성된 경우에는 소정 온도의 액체 용매를 미세채널(104) 내부에 유동시켜 표층부(105)의 온도를 제어하며 용해시킬 수가 있다. First, the temperature of the surface layer portion 105 can be controlled by flowing a fluid at a predetermined temperature inside the microchannel 104. Of course, when the surface layer 105 is formed of a substance whose solubility varies depending on the temperature, a liquid solvent at a predetermined temperature may flow into the microchannel 104 to control and dissolve the temperature of the surface layer 105.

또한, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 여과 구조체(100)의 온도를 제어하도록 하는 별도의 온도제어장치인 온도 제어부(200)를 구비하여 표층부(105)의 온도를 제어할 수가 있다. 온도 제어부(200)는 여과 구조체(100)의 온도를 제어하여 열전달에 의해 표층부(105)의 온도를 제어하도록 할 수가 있다. 표층부(105)를 구성하는 물질에 따라서 온도 제어부(200)는 여과 구조체(100)의 온도를 낮추도록 하는 구성일 수도 있고, 반대로 여과 구조체(100)의 온도를 높이도록 하는 구성일 수도 있다. 예를 들어, 온도 제어부(200)는 열선으로 구성될 수도 있고, 냉매를 유동시키는 구성으로 구성될 수도 있다. 3, the temperature control unit 200, which is a separate temperature control device for controlling the temperature of the filtration structural body 100, can be provided to control the temperature of the surface layer portion 105. [ The temperature control unit 200 controls the temperature of the filtration structural body 100 to control the temperature of the surface layer 105 by heat transfer. The temperature control unit 200 may be configured to lower the temperature of the filtering structure 100 or may be configured to increase the temperature of the filtration structure 100 according to the material constituting the surface layer 105. For example, the temperature control unit 200 may be constituted by a heat line or may be configured to flow refrigerant.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 회수형 미세유체소자의 적용예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an application example of the recovery type microfluidic device according to one embodiment of the present invention will be described.

설명에 앞서, 본 적용예는 혈액으로부터 암세포(300)를 분리하여 회수하는 것을 예로 들어 설명하나, 유동성이 있는 혼합물로부터 회수대상물질을 분리 및 회수할 수 있다면 이에 제한되는 것은 아니다.Prior to explanation, this application example will be described as an example of separating and recovering cancer cells 300 from blood, but is not limited thereto, as long as the object to be recovered can be separated and recovered from the fluid mixture.

사람의 혈액에는 다양한 세포들과 단백질들이 포함되어 있다. 혈액 내의 특정 단백질들의 농도 변화를 통해 그 사람의 건강 상태가 파악되기도 한다. 혈액 내 세포들로는 적혈구, 백혈구 및 혈소판이 주종을 이루고 있으며, 전체 부피의 55 ％ 정도를 차지하고 있다.Human blood contains various cells and proteins. Changes in the concentration of certain proteins in the blood can also determine the health status of the person. Cells in the blood are composed of red blood cells, white blood cells and platelets, accounting for about 55% of the total volume.

암환자의 경우 암의 진행 정도 또는 전이성의 유무에 따라, 고형암에서부터 혈액 중으로 떨어져 나와 혈액 속을 떠다니게 되는 암세포들이 존재하게 된다. 혈류 내에서 순환하며 이동하는 암세포(Circulating tumor cells : CTC)의 검출은 진단과 암 환자의 임상 관리 모두에 유용한 방법이며 전이가 발생하기 전에 치료 효능을 예측할 수 있게 해준다. 그러나, 순환하는 암세포는 1억 개의 정상 혈액 세포당 1~5개 내외의 수로 존재하므로 매우 희박해서 검출하기가 어렵다는 문제가 있다.In cancer patients, depending on the degree of cancer progression or the presence of metastasis, there are cancer cells that fall off from solid tumors into blood and float in the blood. Detection of circulating tumor cells (CTC) circulating in the bloodstream is a useful method for both diagnosis and clinical management of cancer patients and allows for prediction of therapeutic efficacy before metastasis occurs. However, there is a problem that circulating cancer cells are present in a range of about 1 to 5 cells per 100 million normal blood cells, so that they are very rare and difficult to detect.

혈액에서 혈소판의 크기는 지름이 대략 1.5 ～ 3 μm, 적혈구의 크기는 지름이 대략 6 ～ 8 μm 범위이고, 그리고 백혈구의 크기는 지름이 대략 10 ～ 13 μm 범위인데, 암세포(300)의 크기는 16μm 이상이다. 본 적용예에서, 미세채널(104)의 폭은 암세포(300) 외에 다른 혈액 성분은 통과될 수 있도록 하고, 미세채널(104)의 입구단의 폭은 암세포(300)보다 크고 미세채널(104)의 출구단의 폭은 암세포(300)보다 작도록 점차적으로 미세채널(104)의 폭이 줄어들도록 마련되는 것이 바람직하다. Platelet size in blood is approximately 1.5 to 3 μm in diameter, red blood cell size is in the range of approximately 6 to 8 μm, and leukocyte size is in the range of approximately 10 to 13 μm. The size of cancer cells 300 Lt; / RTI > In this application example, the width of the microchannel 104 allows a blood component other than the cancer cells 300 to pass therethrough, the width of the entrance end of the microchannel 104 is larger than the cancer cells 300, It is preferable that the width of the microchannel 104 is gradually reduced so that the width of the exit end of the microchannel 104 is smaller than that of the cancer cells 300.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 회수용 미세유체소자의 적용예의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the application example of the recovery microfluidic device according to the embodiment of the present invention will be described.

먼저, 미세채널(104)의 유입구(102) 측으로 혈액을 공급하여 미세채널(104) 상에 혈액을 유동시킨다. 미세채널(104)의 폭은 전술한 바와 같이 입구단에서 출구단 측으로 갈수록 좁아지도록 마련될 수 있으며, 이 경우 혈액은 미세채널(104)을 이동하는 과정에서 이동속도가 다소 빨라질 수가 있다.First, blood is supplied to the inlet 102 side of the microchannel 104 to cause blood to flow on the microchannel 104. As described above, the width of the microchannel 104 may be narrowed from the inlet end to the outlet end. In this case, the blood may slightly increase the moving speed in the course of moving the microchannel 104.

소정의 위치에서 미세채널(104)의 폭은 암세포(300)의 크기보다 작으며 백혈구의 크기보다 크게 마련되므로, 혈액은 채널(104)을 따라 이동하는 과정에서 혈소판, 적혈구, 백혈구가 모두 유출구(106)를 통해 유출되며 암세포(300)만 혈액으로부터 분리되어 도 4의 (a)와 같이 미세채널(104) 상에 포집될 수가 있다. Since the width of the microchannel 104 at a predetermined position is smaller than the size of the cancer cells 300 and is larger than the size of leukocytes, the platelets, red blood cells, and white blood cells are all discharged from the outlet 106, and only the cancer cells 300 are separated from the blood and can be collected on the microchannels 104 as shown in FIG. 4 (a).

다음, 미세채널(104) 상에 포집된 암세포(300)를 회수하기 위해 표층부(105)의 성질에 따라서 암세포(300)에 대한 영향을 최소화할 수 있는 용매를 표층부(105)가 용해될 수 있는 온도로 공급하거나 상변화를 일으키는 온도로 여과 구조체(100)의 온도를 제어하는 방법 등으로 표층부(105)의 온도를 제어한다.Next, in order to recover the cancer cells 300 captured on the microchannel 104, a solvent capable of minimizing the influence on the cancer cells 300 according to the properties of the surface layer 105 may be dissolved in the surface layer 105 The temperature of the surface layer portion 105 is controlled by a method of controlling the temperature of the filtration structural body 100 by a temperature or a temperature causing a phase change.

특히, 표층부(105)가 LCST 폴리머로 형성된 경우 여과 구조체(100)를 통과하여 흐르는 용매의 온도를 LCST 온도보다 낮게 제어하는 경우에는 미세채널(104) 내벽에 코팅된 표층부(140)가 용매에 의하여 용해되어 도 4의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 미세채널(104)의 내벽으로부터 제거시킬 수가 있다. 따라서, 고온에 의한 암세포(300)의 손상을 방지하면서 미세채널(104)로부터 구속력이 완화 또는 제거된 암세포(300)를 용이하게 회수할 수 있다.Particularly, when the surface layer 105 is formed of LCST polymer, when the temperature of the solvent flowing through the filtration structural body 100 is controlled to be lower than the LCST temperature, the surface layer 140 coated on the inner wall of the microchannel 104 is And can be removed from the inner wall of the microchannel 104 as shown in FIG. 4 (b). Therefore, it is possible to easily recover the cancer cells 300 in which the binding force is relaxed or removed from the microchannel 104 while preventing the cancer cells 300 from being damaged by the high temperature.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 여과 구조체 102 : 유입구
104 : 미세채널 105 : 표층부
106 : 유출구 110 : 제 1 기판
120: 제 2 기판 200: 온도 제어부
300: 미세입자, 암세포100: filtration structure 102: inlet
104: fine channel 105:
106: Outlet 110: First substrate
120: second substrate 200: temperature controller
300: fine particles, cancer cells

Claims (6)

미세입자를 포집하는 미세채널이 형성되고, 상기 미세채널 내벽에는 온도에 따라서 상태가 변하는 표층부가 형성된 여과구조체를 포함하고,
상기 미세채널에 입자를 포집한 이후에 상기 표층부의 온도 제어를 통해 상기 표층부를 제거시켜 구속력이 완화된 상기 미세입자를 회수하는 회수형 미세유체소자.Wherein the microchannel is formed with microchannels for trapping fine particles, and the inner wall of the microchannels includes a filtration structure having a surface layer portion whose state changes according to temperature,
Wherein the surface layer portion is removed through temperature control of the surface layer portion after collecting the particles in the microchannel to recover the fine particles having relaxed binding force. 제 1 항에 있어서,
상기 표층부는 온도에 따라서 용해도의 변화로 상기 미세채널의 내벽으로부터 제거되거나, 온도에 따라서 고체에서 액체로의 상변화가 발생하여 상기 미세채널의 내벽으로부터 제거되는 회수형 미세유체소자.The method according to claim 1,
Wherein the surface layer portion is removed from the inner wall of the microchannel with a change in solubility depending on temperature or a phase change from solid to liquid is generated according to the temperature to be removed from the inner wall of the microchannel. 제 1 항에 있어서,
상기 미세채널을 통해 유동하는 유체의 온도 제어로 상기 표층부의 용해도를 제어하는 회수형 미세유체소자.The method according to claim 1,
Wherein the solubility of the surface layer portion is controlled by temperature control of a fluid flowing through the microchannel. 제 1 항에 있어서,
상기 표층부 온도를 제어하기 위해 상기 여과구조체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 포함하는 회수형 미세유체소자.The method according to claim 1,
And a temperature control unit for controlling the temperature of the filtration structure to control the surface layer temperature. 제 1 항에 있어서,
상기 표층부는 LCST(Lower Critical Solution Temperature) 폴리머로 형성되는 회수형 미세유체소자.The method according to claim 1,
Wherein the surface layer is formed of a lower critical solution temperature (LCST) polymer. 제 1 항에 있어서,
상기 미세입자는 혈액에 포함된 암세포인 회수형 미세유체소자.
The method according to claim 1,
Wherein the microparticles are cancer cells contained in blood.
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