KR20190001028U - 액체 샘플용 분석 장치 - Google Patents
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Abstract
액체 샘플용 분석 장치는 전기를 생성하도록 구성된 하나 이상의 액체 샘플의 모세관 유동을 허용하기 위한 다공성을 갖는 침지 재료로 제조된 하나의 마이크로유체 분석 채널, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수용 흡수 영역, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수집 흡수 영역, 상기 분석 채널에 결합된 음극에 의해 형성된 음극 구역, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 양극에 의해 형성된 양극 구역, 및 상기 마이크로유체 분석 채널에 연결된 하나 이상의 센서를 갖는 하나 이상의 검출 구역을 포함하고, 각각의 수용 흡수 영역 및 각각의 수집 흡수 영역이 마이크로유체 분석 채널에 연결되고, 액체 샘플이 수용 흡수 영역 내에 증착될 때 상기 액체 샘플이 모세관 작용에 의해 마이크로유체 분석 채널을 통하여 액체 샘플이 흡수되는 수집 흡수 영역에 도달되고, 상기 샘플이 마이크로유체 분석 채널을 통하여 모세관 작용에 의해 유동할 때 센서가 테스트되는 액체 샘플과 상호작용한다.
Description
본 고안은 일반적으로 분석 장치의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 고안은 액체 샘플용 분석 장치에 관한 것이다. 바람직하게는 분석될 샘플이 부유하는 입자를 포함하는 액체일지라도, 본 고안은 또한 가스 샘플 또는 겔을 분석할 수 있다.
연료 전지는 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이며, 상기 변환은 연료가 전지에 공급되는 발생된다. 이러한 장치는 10년 이상 개발되어 왔으며 최근 의료 응용에서 기회를 찾기 시작했다.
연료 전지는 연료 전지가 소모된 반응물의 연속적인 보충을 허용하고, 즉 배터리를 갖는 에너지 저장 장치의 제한된 용량과는 대조적으로 연료 및 산소의 외부 공급원으로부터 전기를 생산한다는 점에서 종래의 배터리와 상이하다. 또한, 배터리의 전극은 로딩 또는 언로딩의 방식에 따라 반응 및 변화하고, 반면 연료 전지 전극에서는 촉매적이고 비교적 안정적이다. 또한, 종래의 배터리는 고체 반응물을 소모하고, 일단 고갈되면, 폐기되거나 전기가 충전되어야 한다. 일반적으로, 연료 전지에서 반응물(들)은 내부로 유동하고 반응 생성물은 외부로 유동한다. 이 반응물(들)의 유동은 통상 외부 펌프를 사용하여 구현되기 때문에 이는 연료 전지의 복잡하고 고가의 구성으로 인한 것이다.
예를 들어, 미국 특허 제2009092882A1호(젱 이(Kjeang E) 등)는 전극을 통한 유동이 수행되는 마이크로유체 연료 전지 구조를 개시한다. 양극 및 음극 전극은 다공성이며 틈새 기공의 네트워크를 포함한다. 가상 절연체는 전해질 채널에서 전극 사이에 위치된다. 가상 절연체는 전해질의 층류(co-laminar) 유동으로 구성된다. 입구는 다공성 전극을 통해 액체 반응물의 실질적으로 모든 흐름을 유도한다. 이 구성은, 예를 들어, 연료 전지에 대한 입구를 통해 액체 반응물을 제공하기 위해 필요한 수단, 예를 들어 외부 펌프의 단점을 갖는다.
매우 최근에, 마이크로 직접 메탄올 연료 전지의 통합이 마이크로유체 플랫폼에 펌핑 및 전력 모두를 성공적으로 제공할 수 있음이 밝혀졌다[JP Esquivel , et al., Fuel cell powered microfluidic platform for lab on a chip applications, Lab on a Chip(2011) 12, 74-79]. 연료 전지에서 발생되는 전기화학적 반응은 임의의 유용성이 없는 통상 잔류물로 간주되는 CO2를 생성한다. 그러나 이 경우 CO2는 축적되어 마이크로유체 플랫폼으로 유체를 펌핑하는데 사용된다. 따라서, 연료 전지의 반응물일 수 있는 유체의 펌핑은 외부 펌프를 필요로 하지 않고 달성되지만, 이를 위해 메탄올 연료 전지를 사용할 필요가 있다. 따라서, 이 경우에도, 얻어진 구성은 복잡하고 고가이다. 또한, 제1 연료 전지를 사용하여 제2 연료 전지의 반응물의 유동을 발생시키는 것은 복잡한 시스템을 초래할 것이다.
제US2012288961호는 다공성 멤브레인 상의 유동-계량 요소 및/또는 체적-계량 특징을 사용하여 마이크로유체 분석을 수행하는 모세관 현상 기반 장치를 개시한다.
그러나 인용된 종래 기술들 중 어느 것도 분석 및 검출 모두의 기능을 제공하는 단일 마이크로유체 분석 채널을 포함하는 분석 장치를 개시하지 못한다.
본 고안의 실시예는 액체 샘플, 바람직하게는 혈액, 소변, 땀, 타액, 눈물, 정자, 우유, 주스, 알코올 음료, 물 등과 같은 생물학적 샘플용 분석 장치를 제공하며, 상기 장치는 전기를 생성하도록 구성된 하나 이상의 액체 샘플의 모세관 유동을 허용하기 위한 다공성을 갖는 침지 재료로 제조된 하나의 마이크로유체 분석 채널, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수용 흡수 영역, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수집 흡수 영역, 상기 분석 채널에 결합된 음극에 의해 형성된 음극 구역, 상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 양극에 의해 형성된 양극 구역, 및 상기 마이크로유체 분석 채널에 연결된 하나 이상의 센서를 갖는 하나 이상의 검출 구역을 포함한다.
제안된 분석 장치 내에서, 각각의 수용 흡수 영역 및 각각의 수집 흡수 영역이 마이크로유체 분석 채널에 연결되고, 액체 샘플이 수용 흡수 영역 내에 증착될 때 상기 액체 샘플이 모세관 작용에 의해 마이크로유체 분석 채널을 통하여 액체 샘플이 흡수되는 수집 흡수 영역에 도달되고, 상기 샘플이 마이크로유체 분석 채널을 통하여 모세관 작용에 의해 유동할 때 센서가 테스트되는 액체 샘플과 상호작용한다.
단일의 마이크로유체 분석 채널을 가짐으로써 제안된 분석 장치에 따라 분석을 수행하고 생성하기 위해 필요한 액체 샘플의 체적을 제거할 수 있다. 게다가, 이는 이의 제조를 위해 필요한 더 작은 양의 재료를 필요로 하고 단순화된 설계를 포함한다(상이한 마이크로유체 채널을 갖는 다른 분석 장치와 비교하여). 또한 분석 장치의 더 높은 비용 효율성을 야기하는 제조 공정을 단순화할 수 있다.
분석 장치는 분석 마이크로유체 채널에 결합된 하나 초과의 수용 흡수 영역을 포함할 수 있고, 이 경우에 상이한 수용 흡수 영역이 독립적이거나 또는 분리된 영역일 수 있고 본 출원에서 또한 하위구역으로 불리는 동일한 물리적 지지부 상에 배열될 수 있다.
게다가, 수용 및 수집 흡수 영역은 마이크로유체 분석 채널을 통한 모세관 작용에 의해 유동을 돕도록 상이한 높이에 배열될 수 있다.
본 고안에서, "전기를 생성시키는데 적합한 유체"라는 용어는 적어도 하나의 산화 또는 환원 물질을 포함하는 임의의 유체로서 이해되어, 이 유체는 음극 또는 양극 중 하나와 상호 작용하여 전기를 생성시킬 수 있다. 바람직하게는, 유체는 부유하는 입자를 함유하거나 기체 또는 겔일 수 있지만 액체일 수 있다.
전기를 생성시키는데 적절한 유동에 부가하여, 본 고안의 분석 장치는 또한 마이크로유체 분석 채널에 결합된 수용 영역(들)에 적어도 하나의 전해질 유체를 통합할 수 있다. 바람직하게는, 이 전해질 유체는 전기를 생성하기 위해 임의의 적절한 액체를 적층시키는데 사용되는 것과 상이한 수용 영역에 배치된다.
고안의 분석 장치는 전기를 생성하기 위한 적절한 유체의 유동, 즉 반응물의 유동이 모세관 작용 및/또는 확산에 의해 달성되어, 예를 들어 반응물을 유동하기 위한 펌프 또는 다른 수단의 필요성을 제거하는 이점을 갖는다. 이와 관련하여, 분석 장치의 핵심 요점들 중 하나는 마이크로유체 분석 채널이 포화되면 모세관 작용에 의해 수집 흡수 영역에 의한 흡수가 흐름의 지속을 야기한다는 것이다. 제안된 분석 장치는 매우 간단하고 매우 저렴할 수 있고, 이는 마이크로유체 분석 채널과 흡수 영역이 섬유 및 종이와 같은 셀룰로오스 기반 재료와 같이 풍부하고 저렴하며 생분해가능한 재료로 제조될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 마이크로유체 분석 채널은 주로 친수성 중합체, 직물 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 재료를 포함할 수 있고 이러한 재료가 생분해성인 것이 특히 바람직하다. 또한, 수용 및 수집 흡수기 영역은 바람직하게 종이 기반 재료, 섬유 기반 재료 및 니트로셀룰로오스 기반 재료로부터 선택된 재료로 제조된다.
본 고안의 실시예에서, 마이크로유체 분석 채널에 결합된 임의의 음극 및 양극은 주로 희귀 금속, 비 희귀 금속, 효소 및 박테리아로 구성된 군으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다. 전극 중 하나가 효소 또는 박테리아를 포함하는 경우, 배지의 pH는 상이한 pH에서 이들 효소 또는 박테리아의 안정성에 따라 산성, 염기성 또는 중성 일수 있다.
바람직하게는, 매질의 pH는 임의의 하나의 전극에 존재하는 금속, 효소 또는 박테리아가 보다 높은 안정성 및 촉매 활성을 갖는 것이다. 이 최적의 pH를 얻기 위하여 연료 전지 내에 적절한 물질을 고정시키는 것이 가능합니다.
바람직하게는, 본 고안에서 기술된 분석 장치는 분석 테스트 스트립일 수 있고, 보다 바람직하게는 "횡방향 유동 테스트 스트립"으로 알려진 테스트 스트립일 수 있다.
일 실시예에서, 분석 장치는 적어도 하나의 전자 회로와 분석 장치의 양극 구역 및 음극 구역을 연결하는 전도성 트랙(또는 제1 전도성 트랙)을 또한 포함한다. 전자 회로는 또 다른 전도성 트랙(또는 제2 전도성 트랙)을 통해 상기 감지 구역에 포함된 센서에 연결된다. 전자 회로는 또한 분석 결과치를 시각화하기 위해 디스플레이 시스템에 연결된다.
전자 회로 및 디스플레이 시스템은 분석 장치에 전술된 전도성 트랙을 통하여 연결될 수 있는 독립 유닛 내에 통합될 수 있다.
검출 구역 내에 포함된 센서는 전기화학적, 광학적, 압전, 자기, 표면 플라스몬 공명, 음향 파 또는 질량 분광학 센서 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
실시예에서, 센서는 2개의 분리된 부분, 즉 검출기로 작동하는 제1 부분 및 변환기로 작동하는 제2 부분에 의해 형성될 수 있다. 상기 두 부분은 분석 장치 내에 포함될 수 있거나 또는 대안으로 변환기로 작동하는 제2 부분은 상기 독립 유닛 내에 포함될 수 있다.
본 고안의 다른 실시예에서, 분석 장치의 각각의 전기화학 센서는 탄소 전극을 기반으로 할 수 있다. 또한, 전기화학 센서에 대한 재료의 이 유형은 또한 본 고안의 분석 장치를 생분해가능하도록 하는데 상당히 기여한다.
본 고안의 다른 실시예에서, 분석 장치의 전자 회로는 인쇄된 전자 회로 또는 실리콘-기반 마이크로전자 회로일 수 있다. 추가로, 디스플레이 스크린은 스크린, 예를 들어 종이에 인쇄된 스크린, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 일렉트로크로믹 디스플레이(electrochromic display)일 수 있다.
본 고안의 다른 실시예에서, 분석 장치의 전도성 트랙이 탄소로 제조될 수 있다. 전도성 트랙에 대한 이 유형의 재료가 고도로 생분해성인 분석 장치를 구성할 수 있다.
본 고안의 다른 실시예에서, 분석 장치는 외부 수용기에 분석 장치에 의해 수행된 분석의 결과치를 통신하기 위한 무선 통신 모듈(블루투스, NFC, RF 등)을 추가로 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 다양한 실시예에 따라 분석 장치 내에서 사용될 수 있는 연료 전지의 상면도의 개략도.
도 2a 내지 도 2c는 2개의 마이크로유체 채널이 사용되는 실시예에 따른 횡방향 유동 테스트 스트립의 상면도의 개략도.
도 3a는 도 1b에 도시된 바와 같이 마이크로유체 채널을 통해 유동하는 양극액 및 음극액 유체의 개략도.
도 3b는 음극액 및 양극액 유체가 유동하는 마이크로유체 채널 및 결합된 양극 및 음극 구역의 3D 구성의 개략도.
도 3c는 도 1c에 도시된 바와 같은 마이크로유체 채널을 통해 유동하는 음극액, 양극액 및 전해질 용액의 개략도.
도 4a는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 단일의 마이크로유체 분석 채널이 사용되어 전술된 구성이 단순화된다.
도 4b는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 단일의 마이크로유체 채널이 사용되지만 전자 회로 및 디스플레이 시스템이 분석 장치에 연결가능한 독립 유닛에 통합된다.
도 5a는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 분석 장치의 검출 구역은 변환기로서 작동하는 제2 부분 및 검출기로서 작동하는 제1 부분에 의해 형성된다.
도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이고, 이 경우에 검출 구역은 또한 2개의 상이한 요소, 검출기 및 변환기에 의해 형성되지만 변환기 요소는 전자 회로 및 디스플레이 시스템과 함께 독립 유닛으로 포함된다.
도 6a 및 도 6b는 자율 글루코미터일 때의 제안된 분석 장치의 예시의 개략도.
도 7a 및 도 7b는 자율 횡방향 유동 판독기일 때의 제안된 분석 장치의 예시의 개략도.
도 8은 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이고, 이 경우에 단일의 마이크로유체 분석 채널이 사용되고 무선 통신 모듈이 분석의 결과치를 통신하기 위해 포함된다.
도 2a 내지 도 2c는 2개의 마이크로유체 채널이 사용되는 실시예에 따른 횡방향 유동 테스트 스트립의 상면도의 개략도.
도 3a는 도 1b에 도시된 바와 같이 마이크로유체 채널을 통해 유동하는 양극액 및 음극액 유체의 개략도.
도 3b는 음극액 및 양극액 유체가 유동하는 마이크로유체 채널 및 결합된 양극 및 음극 구역의 3D 구성의 개략도.
도 3c는 도 1c에 도시된 바와 같은 마이크로유체 채널을 통해 유동하는 음극액, 양극액 및 전해질 용액의 개략도.
도 4a는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 단일의 마이크로유체 분석 채널이 사용되어 전술된 구성이 단순화된다.
도 4b는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 단일의 마이크로유체 채널이 사용되지만 전자 회로 및 디스플레이 시스템이 분석 장치에 연결가능한 독립 유닛에 통합된다.
도 5a는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이며, 이 경우에 분석 장치의 검출 구역은 변환기로서 작동하는 제2 부분 및 검출기로서 작동하는 제1 부분에 의해 형성된다.
도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이고, 이 경우에 검출 구역은 또한 2개의 상이한 요소, 검출기 및 변환기에 의해 형성되지만 변환기 요소는 전자 회로 및 디스플레이 시스템과 함께 독립 유닛으로 포함된다.
도 6a 및 도 6b는 자율 글루코미터일 때의 제안된 분석 장치의 예시의 개략도.
도 7a 및 도 7b는 자율 횡방향 유동 판독기일 때의 제안된 분석 장치의 예시의 개략도.
도 8은 고안의 실시예에 따른 액체 샘플용 분석 장치의 상면도의 개략도이고, 이 경우에 단일의 마이크로유체 분석 채널이 사용되고 무선 통신 모듈이 분석의 결과치를 통신하기 위해 포함된다.
도 1a는 연료 전지의 평면도의 개략도를 도시한다. 이 연료 전지는 마이크로유체 채널(10), 상기 마이크로유체 채널(10)의 일 단부에서 마이크로유체 채널(10)에 결합된 수용 흡수 영역(11) 및 채널의 마주보는 단부에 상기 마이크로유체 채널(10)에 결합된 수집 흡수 영역(12)를 포함한다. 마이크로유체 채널을 통해 모세관 작용을 용이하게 하기 위해, 수용 흡수 영역(11)에 결합된 단부 및 수집 흡수 영역(12)에 결합된 단부는 상이한 높이에 위치되는 것이 선호된다.
연료 전지의 이 특정 구성에 따라 수용 흡수 영역(11)에 발전을 위한 적어도 하나의 적합한 유체, 즉 연료 반응물을 포함하는 유체를 적층할 수 있다. 유체가 흡수되는 수집 흡수 영역(12)에 도달될 때까지 마이크로유체 채널(10)을 통한 모세관 작용에 의한 이들 유체의 유동을 허용함으로써 마이크로유체 채널(10)을 통한 연속적인 유동이 허용된다.
도 1a의 연료 전지는 또한 마이크로유체 채널(10)에 결합된 적어도 하나의 양극(14)을 포함하는 양극 구역 및 적어도 하나의 음극(13)을 포함하는 음극 영역을 포함하고, 이에 따라 음극 구역(13)과 양극 구역(14)은 유동이 모세관 작용에 의해 마이크로유체 채널(10)을 통하여 유체가 연속적으로 유동할 때 연료 반응물을 포함하는 적어도 하나의 유체와의 상호작용으로 인해 전기화학 에너지를 생성할 수 있다. 이 실시예에서, 단일 수용 흡수 영역에 증착된 유체는 환원종과 음극 구역(13)과 상호작용 및 산화종과 양극 구역(13)의 상호작용은 음극 구역(13)과 양극 구역(14) 사이의 전기화학 전압을 야기할 수 있다. 이 특정 실시예에서, 음극 구역(13)은 마이크로유체 채널(10)의 횡방향 측면에 배치되고 양극 구역(14)은 마이크로유체 채널(10)의 마주보는 측면에 배치된다.
도 1a를 참조하면, 수용 흡수 영역(11)은 수용 흡수 영역(11)의 정해진 영역에서 미리 고정된 적어도 하나의 화학 물질을 포함할 수 있고 이에 따라 물질은 외부 액체, 바람직하게는 수성 액체를 첨가함으로써 용해될 수 있다.
도 1b는 또 다른 연료 전지의 상면도의 개략도이다. 이 구성은 도 1a의 구성과 매우 유사하지만, 수용 흡수 영역(11)은(11a) 및(11b)로 식별되는 2개의 수용 흡수 하위구역을 포함하고, 상기 하위구역은 동일한 물리적 지지부 내에 배열되고 서로 분리된다. 음극액 유체가 증착되는 제1 수용 흡수 하위구역(11a)에서 음극 구역(13)과 상호작용하는 환원종이 발생되고 양극액 유체가 증착될 수 있는 제2 수용 흡수 하위구역(11b)에는 양극 구역(14)과 상호작용할 수 있는 산화종이 제공된다.
대안으로, 제1 수용 흡수 하위구역(11a)은 미리 제1 수용 흡수 하위구역(11a)의 영역에 고정된 산화 물질을 포함할 수 있고, 제2 수용 흡수 하위구역(11b)은 미리 제2 수용 흡수 하위구역(11b)의 영역에 고정된 환원 물질을 포함할 수 있다. 그 다음, 고정된 산화 및 환원 물질은 예를 들어 외부 액체, 바람직하게는 수성 액체의 첨가에 의해 용해될 수 있다.
도 1b의 실시예에서, 마이크로유체 채널(10)은 2개의 브랜치(18)를 포함하여, 수용 흡수 하위구역(11a)이 이들 브랜치(18) 중 하나를 통해 마이크로유체 채널(10)에 결합되고 제2 수용 흡수 하위구역(11b)은 상기 브랜치(18) 중 제2 브랜치를 통하여 마이크로유체 채널(10)에 결합된다. 상기 제1 및 음극 구역(13)은 마이크로유체 채널(10)의 동일한 측면 상에 실질적으로 배열되어 음극 구역(13)은 마이크로유체 채널(10)을 통하여 음극액 유체가 흐를 때 음극액 유체와 실질적으로 완전히 상호작용할 수 있다. 동일하게, 제2 및 양극 구역(14)은 마이크로유체 채널(10)의 동일한 측면 상에 실질적으로 배열되어 양극 구역(14)은 마이크로유체 채널(10)을 통하여 양극액 유체가 흐를 때 양극액 유체와 실질적으로 완전히 상호작용할 수 있다. 음극액 및 양극액 유체의 유동에 대한 더 자세한 내용이 후술된다.
이전 문맥에서 설명된 구성은 제1 수용 흡수 하위구역(11a)과 음극 구역(13) 사이 및 제2 수용 흡수 하위구역(11b)과 양극 구역(14) 사이의 상대적인 위치설정을 의미하며, 이에 따라 도 1a의 실시예보다 더 효율적으로 전기화학적 에너지를 생산할 수 있다. 실제로, 연료 전지의 이 구성에 따라 음극 구역(13)과 적어도 하나의 환원종을 포함하는 음극액 유체 사이의 "순수한" 상호작용 및 양극 구역(14)과 하나 이상의 산화종을 포함하는 양극액 유체 사이의 "순수한" 상호작용이 구현될 수 있고, 이에 따라 연료 전지가 더욱 효율적이다.
이에 관하여, 도 3a는 도 1b에 도시된 연료 전지 내에 포함된 것과 유사한 마이크로유체 채널(10), 음극 구역(13) 및 양극 구역(14)의 구성을 도시한다. 도 3a는 도한 마이크로유체 채널(10)를 통해 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)가 유동하는 방식을 도시한다.
특히, 환원종을 포함하는 음극액 유체(31)는 유동할 수 있어서 음극 구역(13) 내에 수용된 것과 음극 사이의 완벽한 상호작용을 구현할 수 있다. 동일하게, 산화종을 포함하는 양극액 유체(30)는 유동할 수 있어서 양극 구역(13) 내에 수용된 것과 양극 사이의 완벽한 상호작용을 구현할 수 있다.
도 3a는 또한 이 특정 실시예에서 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)가 특정 거리를 진행한 이후에 혼합하기 시작하여 확산 영역(32)으로 불리는 영역을 형성하는 방식을 도시한다. 이 특정 실시예에서, 음극 구역(13)와 양극 구역(14)은 수용 흡수 하위구역(11a, 11b)이 양극 구역(14)에 포함된 양극들 중 임의의 양극 또는 음극 구역(13)에 포함된 음극들 중 하나 또는 이 둘 모두와 접촉하는 것을 방지하도록 결합되는 일 단부에 대해 충분히 짧은 거리에서 마이크로유체 채널(10) 내에 배열된다. 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)가 최종적으로 혼합될 수 있을지라도 이 실시예에서 음극 구역(13)의 음극액(31)과 양극 구역(14)의 양극액(30) 사이의 상호작용이 보장된다.
도 3b는 또 다른 실시예에 따른 양극 구역(14)과 음극 구역(13)의 구성 및 3D 마이크로유체 채널(10)의 도면이다. 이 구성은 도 1b 및 도 3a에 도시된 구성의 대체예이다. 이 경우에, 도 3b에 도시되지 않은 제1 및 제2 수용 흡수 하위구역(11a, 11b)이 배열되어 음극액 유체(31)의 유동은 양극액 유체(30)의 유동 위에서 형성된다. 따라서, 음극 구역(13)은 마이크로유체 채널(10)의 상부 영역에 배열되고 양극 구역(14)은 마이크로유체 채널(10)의 하부 영역에 배열된다. 도 3b의 이 구성은 도 1b 및 도 3a의 구성과 실질적으로 동일한 전기화학 에너지의 생성을 허용한다.
도 1c는 또 다른 연료 전지의 상면도이다. 이 경우에, 도 1b에 도시된 연료 전지와의 차이점은 이 실시예가 제1 및 제2 수용 흡수 하위구역(11a, 11b)과 분리된 제3 수용 흡수 하위구역(11c)을 추가로 포함하는데 있다. 전해질 유체가 제3 흡수 하위구역(11c)에 증착될 수 있고 제1 및 제2 흡수 하위구역(11a, 11b)에 대해 배열될 수 있고 이에 따라 전해질 유체는 적어도 부분적으로 모세관 현상에 의해 마이크로유체 채널(10)를 통하여 유동함에 따라 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)를 적어도 부분적으로 분리된 상태로 유지시킨다.
도 1c의 실시예에서, 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)는 도 1b, 도 3a 및 도 3b의 구성으로 제조되는 혼합물에 대해 지연될 수 있다. 이에 관하여, 도 3c는 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30)의 혼합을 지연시키기 위하여 음극액 유체(31)와 양극액 유체(30) 사이에서 전해질 유체(33)가 흐르는 방식을 도시한다. 영역(34)은 전해질 유체(33)과 음극액 유체(31)의 혼합에 관한 것이다. 영역(35)은 전해질 유체(33)와 양극액 유체(30)의 혼합에 관한 것이다. 전해질 유체(33)의 "중간" 유동에 따라 확산 구역(32)은 유체 전해질(33)의 "중간" 유동 없이 이 실시예에서보다 후술된 음극액(31) 및 양극액(30)의 유체의 혼합물을 나타낸다.
전술된 실시예에서, 마이크로유체 채널(10) 및 임의의 흡수 영역(11, 12)은 예를 들어 여과지, 종이 실크, 셀룰로오스 종이, 필기 용지 등과 같은 종이 기반 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 이들은 예를 들어 니트로셀룰로오스 아세테이트, 직물, 중합체 층 등과 같은 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 종이 기반 재료는 저비용을 가정하기 때문에, 마이크로유체 채널(10) 및 수용 및 수집 흡수 영역(11, 12)은 이러한 유형의 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 또한 종이는 완전히 생분해성 재료이다. 따라서 종이는 저렴하고 생분해성 연료 전지를 획득하는데 기여한다.
또한, 주 재료로서 종이를 포함하는 수용 또는 수집 영역 중 임의의 것뿐만 아니라, 마이크로유체 채널(10)은 두 가지 상이한 방법 또는 이들의 조합에 의해 수득될 수 있다. 제1 방법은 종이를 원하는 형상으로 절단하는 것을 포함하여 이에 따라 결과치 구조물이 마이크로유체 채널과 일치된다. 절단은 예를 들어 가위, 칼 또는 플로터 커터와 같은 자동 설비를 사용하거나 레이저 등을 사용하여 기계적 동작에 의해 수행될 수 있다. 제2 방법은 다공성 재료, 바람직하게는 종이의 전체 표면 내에 소수성 영역을 형성하는 것을 포함한다. 소수성 영역의 형성은 다공성 매트릭스에 포토레지스트, 왁스, 테플론, 소수성 화학물 등을 함침시키거나 화학적 처리를 가하여 습윤 특성을 변경함으로써 달성될 수 있다.
도 1d는 마이크로유체 채널을 갖는 3D 종이 시트의 개략도이다. 마이크로유체 채널은 원하는 마이크로유체 채널을 구성하는 친수성 구역(종이)(17)을 형성하는 소수성 영역(16)을 형성함으로써 달성된다. 소수성 영역(16)은 예를 들어 상기 논의된 기술 중 임의의 것을 적용함으로써 얻어질 수 있다.
바람직하게, 절단은 마이크로유체 채널(10) 및 수용 및 수집 흡수 영역(11, 12)을 각각 수득하기 위해 적용되고, 이는 절단이 예를 들어 소수성 영역의 형성에 기초하여 전술된 기술과 같은 다른 유형의 방법보다 더 비용이 적게 소요되기 때문이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 횡방향 유동 테스트 스트립의 상면도의 개략도이다. 상기 테스트 스트립은 전술된 연료 전지를 포함하며 도 1a에 개략적으로 도시되어 있다. 이 테스트 스트립은 또한 채널(20)의 일 단부에서 수용 흡수 영역(11)에 연결된 분석 마이크로유체 채널(20)을 포함하고, 채널(20)의 마주보는 단부에 수집 흡수 영역(12)을 포함한다. 따라서, 본 실시예에서, 분석 마이크로유체 채널(20)의 수용 흡수 영역은 연료 전지의 수용 흡수 영역과 동일하고, 분석 마이크로유체 채널의 수집 흡수 영역은 연료 전지의 수집 흡수 영역과 동일하다. 수용 흡수 영역(11) 및 마이크로유체 채널(10)에 대해 도 1a와 관련하여 기술된 특징은 또한 본 고안의 테스트 스트립의 이 실시예에 적용가능하다. 따라서, 이 특정 구성은 수용 흡수 영역(11)으로부터 수집 흡수 영역(12)으로의 유체의 연속적인 유동을 허용할 수 있는데, 여기서 분석 마이크로유체 채널(20)이 포화될 때 유체는 모세관 현상에 의해 유동을 지속시키도록 흡수된다.
전술된 실시예에 대안으로, 이 테스트 스트립은 분석 마이크로유체 채널(20)의 마주보는 단부에 연결된 수집 흡수 영역 및 수용 흡수 영역을 포함할 수 있고 이들 흡수 영역은 테스트 스트립 내에 포함된 연료 전지의 일부를 형성하는 마이크로유체 채널(10)에 결합된 수용 및 수집 흡수 영역(11, 12)으로부터 분리된다.
도 2a에 도시된 바와 같은 실시예에서, 테스트 스트립은 분석 마이크로유체 채널(20)에 결합된 적어도 하나의 전기화학 센서를 가지며, 이에 따라 전기화학 센서는 생물학적 샘플이 분석 마이크로유체 채널(20)을 통하여 모세관 현상에 의해 유동할 때 테스트될 샘플, 바람직하게는 생물학적 샘플과 상호작용할 수 있다. 적절한 전기 입력 신호와 조합하여 이러한 상호작용은 테스트 결과치를 나타내는 대응 전기 출력 신호를 생성할 수 있다. 전기화학 센서는 탄소 전극에 기초로 할 수 있고 상기 재료는 테스트 스트립의 생분해성에 기여한다.
이 테스트 스트립은 또한 전자 회로(23), 디스플레이 시스템(24), 바람직하게는 스크린, 및 상기 전자 회로(23)를 양극 구역(14) 및 연료 전지의 음극 구역(13), 검출 구역(21) 및 디스플레이 시스템(24)과 연결하는 복수의 전도성 트랙(22, 25, 26)을 포함할 수 있다. 전자 회로(23)는 실리콘 기반 마이크로전자 회로일 수 있다. 추가로, 디스플레이 시스템(24)은 예를 들어 적합한 중합체에 기초하여 종이로 인쇄된 스크린일 수 있다. 또한, 전도성 트랙(22, 25, 26)은 탄소로 제조될 수 있다. 이들 특징은 테스트 스트립의 생분해성을 높일 수 있다. 탄소에 대한 대안으로서, 전도성 트랙(22, 25, 26)은 전도성 중합체, 구리 또는 금 금속과 같은 금속, 또는 이들의 임의의 조합으로 제조될 수 있다.
연료 전지의 음극 구역(13)과 양극 구역(14)과 전자 회로(23)를 연결하는 전도성 트랙(22)에 따라 전자 회로(23)가 연료 전지로부터 전기를 수신할 수 있다. 검출 구역(21)에 포함된 전기화학 센서와 전자 회로(23)를 연결하는 전도성 트랙(25)에 따라 전자 회로(23)가 전기화학 센서(21)에 적절한 입력 신호를 제공할 수 있다. 전자 회로(23)는 구현된 로직에 따라 연료 전지에 의해 생성된 전기로부터 분석될 샘플과 적절히 상호작용하도록 전기화학 센서(21)에 대해 필요한 전기 입력 신호를 획득할 수 있다. 전기 화학 센서(21)와 샘플(바람직하게는 생물학적)과의 이 상호작용 및 적절한 전기 입력 신호는 분석 결과치를 나타내는 전기 출력 신호를 생성할 수 있다. 검출 영역(21) 내의 센서는 대응하는 전도성 트랙(25)을 통해 이들 전기 출력 신호를 전자 회로(23)에 전송할 수 있다. 전자 회로(23)는 구현된 로직에 따라 이러한 전기적 출력 신호를 가시화할 수 있는 전기 신호로 변환하여 이 전기 신호를 대응하는 전도성 트랙(26)을 통해 디스플레이 시스템(24)으로 전송할 수 있다.
테스트 스트립은 수용 흡수 영역(11)과 음극 또는 양극(14) 구역 사이의 지점에서 연료 전지(10)의 마이크로유체 채널에 결합될 수 있는 도 2a에 도시되지 않은 전처리 영역을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 이 전처리 영역은 샘플(11)의 수용 흡수 영역과 검출 구역(21) 사이의 지점에서 마이크로유체 채널 분석(20)으로 통합될 수 있다. 이 전처리 영역은 연료 전지(10)의 마이크로유체 채널 및/또는 분석 마이크로유체 채널(20)을 통해 유동할 수 있는 액체(들)의 여과, 분리, 스크리닝과 같은 다양한 유형의 전처리를 수행하기에 적합한 구성을 가질 수 있다. 이 영역을 설계 및/또는 제조하기 위해, 특허 출원 제WO 2009121041 A2호(에이 시에겔(A. Siegel) 등) 및 제WO 2011087813 A2호(피. 야거(P. Yager) 등)에 기술된 바와 같이, 전처리의 공지된 원리가 사용될 수 있다.
도 2b는 본 고안의 다른 실시예에 따른 횡방향 유동 테스트 스트립의 상면도의 개략도이다. 이 테스트 스트립은 도 2a에 도시된 스트립과 매우 유사하며, 차이점으로는 도 2b의 스트립이 도 1b에 관하여 전술된 유형의 연료 전지를 포함하는데 있으며 반면 도 2a의 스트립은 도 1a에 도시된 유형의 연료 전지를 포함한다.
도 2c는 본 고안의 다른 실시예에 따른 횡방향 유동 테스트 스트립의 상면도의 개략도이다. 이 테스트 스트립은 도 2b에 도시된 스트립과 매우 유사하며, 단지 차이점으로는 도 2c의 스트립이 도 1c의 유형의 연료 전지를 포함하며 도 2b의 스트립은 도 1b에 도시된 유형의 연료 전지를 포함한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 스트립의 중요한 양태는 연료 전지에 의해 전기를 발생시키기에 적합한 유체로서, 그리고 검출 구역(21)에서 분석될 샘플로서 동일한 유체가 사용될 수 있다는 것이다. 이 유체는 소변, 혈액, 혈장, 타액, 정액, 땀 등과 같은 생물학적 샘플일 수 있다. 이 방법으로, 이 스트립은 완전히 독립적인 테스트 스트립이 될 수 있으므로 외부 전기화학 센서, 디스플레이 시스템 또는 전자 회로에 연결하지 않고 작동한다.
이 특허 출원에 기재된 테스트 스트립의 일부 실시예에서, 검출 구역(21)은 바람직하게는 생물학적으로 분석하기 위해 샘플 내의 특정 화합물을 측정하거나 또는 검출하는 기능을 갖는다. 검출은 전기화학적, 광학적 등 다양한 기술을 기반으로 할 수 있다. 샘플을 전처리하는 추가 단계 및 스트립 내에서 이들 단계를 수행하기 위해 필요한 영역은 샘플이 검출 구역(21)에 도달되기 전에 포함될 수 있다.
전기화학 센서는 예를 들어, 종이 기반 재료로 제조될 수 있는 다공성 매트릭스 내에 탄소로 이루어질 수 있는 하나 이상의 전극의 증착에 의해 제조될 수 있다. 이들 전극들 중 하나는 기준 전극으로서, 이들 전극들 중 적어도 하나는 카운터 전극으로서, 적어도 하나 이상의 전극들은 작용 전극으로서 형성될 수 있다. 전극 증착은 스퍼터링, 증착, 스프레이 코팅 또는 잉크젯, 그라비어, 오프셋, 플렉소그래픽 또는 스크린 인쇄와 같은 프린팅 기술과 같은 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. 전극은 검출 능력을 향상시키기 위해 기능화될 수 있다. 전극의 기능화는 활성 물질의 증착, 화학적 처리 등에 의해 형성될 수 있다.
검출 영역(21)을 설계하고 구성하기 위해, 종래 기술, 예를 들어, 문헌 [Patterned paper substrates and as alternative materials for low-cost microfluidic diagnostics, David R. Ballerini, Xu Li and Shen Wei. Microfluidics and Nanofluidics. 2012, DOI: 10.1007/s10404-012-0999-2]에 개시된 적합한 원리가 사용될 수 있다.
전자 회로(23)는 제조될 테스트 결과치와 관련된 다양한 임무를 수행할 수 있는 전자 회로에 대응할 수 있다. 회로는 개별 전자 부품 및/또는 집적 회로의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예는 예를 들어, 성능 개선 및 면적 감소를 위한 완전 주문형 집적 회로(ASIC)를 사용할 수 있다.
회로는 전력 관리, 계측, 통신, 데이터 로깅 등과 같은 여러 블록을 포함할 수 있다. 전력 관리 블록은 연료 전지에 의해 생성된 에너지를 취하여 블록 계측에 전력을 공급하기 위해 전압을 증가시킬 수 있다. 계측 블록은 측정을 수행하고 센서의 신호를 모니터링하고 기준값과 비교하기 위해 검출 구역(21)에 포함된 센서에 전원을 공급할 수 있다. 측정(들)의 결과치(들)는 디스플레이 시스템(24)에 전송될 수 있다.
전자 회로(23)는 센서로부터 수집된 정보를 검출 구역(21) 내에 저장하기 위한 데이터 로거를 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 회로(23)는 무선주파수에 의해 예를 들어 외부 수신기에 측정(들)의 결과치(들)를 전송하기 위한 통신 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는 마이크로전자 회로가 사용될 때 전자 회로(23)를 설계 및 구성하기 위하여, 문헌 [J. Alley Bran, Larry R. Faulkner, "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications", John Wiley & Sons, 2001, ISBN 0-471-04372-9, Jordi Colomer-Farrarons, Pere Lluis Miribel-Catal
, "A Self-Powered CMOS Front-End Architecture for Subcutaneous Event-Detection Devices: Three-Electrodes amperometric biosensor Approach", Springer Science + Business Media BV, 2011, ISBN 978-94-007-0685-9]에 개시된 것과 같이 종래 기술에 공지된 적합한 원리가 사용될 수 있다.
디스플레이 시스템(24)은 본 고안의 테스트 스트립이 측정 결과치의 시각적 표시를 나타낼 수 있게 한다. 이 신호는 예를 들어 일렉트로-크로믹, 발광 다이오드, LCD 등과 같은 스크린을 사용하여 시연될 수 있다. 일부 이들 디스플레이 시스템은 문헌 [CG Granqvist, electrochromic devices, Journal of the European Ceramic Society, Volume 25, Issue 12, 2005, pages 2907-2912; Fundamentals of Liquid Crystal Devices, Author(s): Deng-Ke Yang , Shin-Tson Wu Published Online: 19 OCT 2006, DOI: 10.1002/0470032030]에서 기재된다.
특정 실시예에서, 결과치의 디스플레이는 테스트 스트립 내에 포함된 다공성 매트릭스(예를 들어, 프러시안 블루(Prussian blue) 등) 내에 흡수된 전기화학 복합물에 의해 생성된 색상의 변화로 인할 수 있다.
2개의 마이크로유체 채널, 분석 마이크로유체 채널(20) 및 마이크로유체 채널(10)이 하나의 즉 마이크로유체 분석 채널(15)에 병합되는 경우, 상술된 구성은 단순화될 수 있다. 마이크로유체 분석 채널(15)은 종이, 친수성 중합체, 직물 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스를 포함하는 재료를 포함할 수 있으며; 그러한 재료가 생분해성인 것이 특히 바람직하다.
도 4a는 이 단순화된 구성을 개략적인 도면을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 분석 장치는 적어도 하나의 음극을 포함하는 음극 구역(13)과 적어도 하나의 양극을 포함하는 양극 구역(14)이 상기 마이크로유체 분석 채널(15)에 결합되는 단일 마이크로유체 분석 채널(15)을 포함한다. 이 마이크로유체 분석 채널은 센서를 갖는 검출 구역(21)을 갖는 분석 채널(전술한 마이크로유체 채널(20)과 동등함)의 역할을 한다. 전도성 트랙(22, 25, 26)은 전자 회로(23)을 음극 구역(14) 및 양극 구역(13), 검출 구역(21) 및 디스플레이 시스템(24)과 연결한다. 전자 회로(23)는 실리콘 기반 마이크로전자 회로 또는 인쇄된 전자 회로일 수 있다. 또한, 디스플레이 시스템(24)은 적절한 중합체, OLED 또는 일렉트로크로믹 디스플레이에 기초하여, 예를 들어 종이에 인쇄된 스크린일 수 있다. 또한, 전도성 트랙(22, 25, 26)은 탄소로 제조될 수 있다. 탄소에 대한 대안으로서, 전도성 트랙(22, 25, 26)은 전도성 중합체, 구리 또는 금 금속과 같은 금속, 또는 이들의 임의의 조합으로 제조될 수 있다.
이 특정 실시예는 이전의 실시예와 비교하여 몇 가지 이점을 갖는다: 이는 전력을 생성하고 분석을 수행하기 위해 필요한 샘플의 체적을 감소시키는 것을 허용한다; 이는 분석 장치 설계 및 제작에 필요한 재료의 양을 단순화한다; 분석 장치의 비용 효율성을 높여주는 제조 공정을 단순화한다.
또 다른 실시예에서, 도 4b를 참조하면, 제안된 분석 장치는 2개의 분리된 연결가능 부분으로 구성되고, 하나의 부분(28a)은 수용 흡수 영역(11)을 포함하는 마이크로유체 채널(15) 상에 연료 전지 및 검출 구역(21)을 갖는 마이크로유체 분석 채널(15), 수집 흡수 영역(12), 음극 구역(13) 및 양극 구역(14)을 포함하고, 또 다른 부분(28b)은 전자 회로(23) 및 디스플레이 시스템(24)을 포함한다. 분석이 수행될 때, 2개의 분리된 부분(28a, 28b은 연결 영역(27)을 통하여 서로 연결된다. 이 특정 실시예는 다음의 이점을 나타낸다:
-전자 회로(23) 및 디스플레이 부분(24)은 단일 사용 실시예보다 더 친환경적이고 비용 효율적이고 여러번 재사용될 수 있다.
-분리된 부분에서 검출 구역(21)과 연료 전지의 통합은 단일 분석을 위해 전력을 생성하기 위해 연료 전지를 조절할 수 있다. 이 방식으로, 테스트를 수행하기 위하여 전력이 항시 이용될 수 있다. 전자 부품을 외부 전원이나 추가 배터리에 연결할 필요가 없다.
검출 구역에 포함된 센서는 전기화학적, 광학적, 압전, 자기, 표면 플라스몬 공명, 음향 파 또는 질량 분광학 센서 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 분석 장치의 다른 실시예를 도시한다. 이 경우, 검출 구역(21)은 검출기(21a)로서 작동하는 제1 부분과 변환기(21b)로서 작동하는 제2 부분의 2개의 분리된 부분에 의해 형성된다. 두 부분 모두 분석 장치에 포함될 수 있거나 대안으로 검출기(21a)로서 작동하는 제1 부분이 소모 부분(28a)에 포함될 수 있는 반면 변환기(21b)로서 작동하는 제2 부분은 재사용가능한 부분 또는 독립 유닛(28b)에 포함될 수 있다. 이 최종 경우에 감지 구역(21)은 측정이 이루어질 때까지 물리적으로 2개의 부분으로 분할되고, 모든 연결은 도 5b와 같이 이루어진다.
도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b의 상술한 실시예들 중 어느 하나에서, 흡수 영역(11, 12)는 도 1b, 1c, 2b 및 2c에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 하위구역을 포함할 수 있다. 수용 및 수집 흡수기 영역은 종이 기반 재료, 섬유 기반 재료 및 니트로셀룰로오스 기반 재료로부터 선택된 재료로 제조될 수 있다.
다음의 상이한 예시적인 실시예가 설명된다. 도 6a 및 6b는 자율 글루코미터로서 작동하는 제안된 분석 장치의 예를 도시한다. 자율 글루코미터는 도 6a에 도시된 바와 같이 전자 판독기(28b)와 일회용 테스트 스트립(28a)의 두 부분으로 구성된다. 전자 판독기는 전자 모듈(23) 및 디스플레이 시스템(24)을 포함한다. 다른 면에서, 일회용 테스트 스트립(28a)은 전기 화학 센서 및 전원을 포함한다. 테스트 스트립(28a)은 샘플 수용 영역(11), 마이크로유체 분석 채널(15) 및 수집 흡수 영역(12)을 갖는다. 마이크로 유체 분석 채널(15)은 전기화학 센서를 사용하여 샘플 내의 글루코스 농도를 측정하는 검출 구역(21)을 포함한다. 마이크로유체 분석 채널(15)은 또한 샘플의 첨가 시에 전기 에너지를 생성할 수 있는 양극 구역(14) 및 음극 구역(13)을 갖는 전원을 포함한다. 센서 및 양극 및 음극 구역(13, 14)은 일회용 스트립 내의 커넥터 구역(27a)에 전도성 트랙(22, 25)에 의해 연결된다. 측정을 수행하기 위해, 일회용 테스트 스트립은 도 6b에 도시된 바와 같이 전자 판독기(28b)에 삽입되어, 일회용 스트립(28a)의 커넥터 구역(27a)은 전자 판독기(28b) 내의 커넥터 구역 내에서 커넥터(27b)와 전기적 접촉한다. 샘플이 테스트 스트립에 추가되면 전원은 측정을 수행하고 검출 구역(21)의 센서에서 신호를 판독하고 디스플레이(24)에서 결과치를 나타내기 위해 전자 모듈(23)에 전기 에너지를 제공한다.
도 7a 및 도 7b는 자율 횡방향 유동 판독기로서 작동하는 제안된 분석 장치의 예를 도시한다. 자율 횡방향 유동 판독기는 2개의 부분으로 구성된다: 전자 판독기(28b) 및 도 7a에 도시된 바와 같은 일회용 횡방향 유동 테스트 스트립(28a). 전자 판독기(28b)는 판독기 검출 구역(21b), 전자 모듈(23) 및 디스플레이 시스템(24)을 포함한다. 다른 측면에서, 일회용 횡방향 유동 테스트 스트립은 테스트 스트립 검출 구역(21a) 및 전원을 포함한다. 일회용 테스트 스트립은 공지된 제조 기술을 사용하여 제조된 면역분석 횡방향 유동(immunoassay lateral flow)을 포함한다. 횡방향 유동 면역분석은 테스트에 필요한 건조 반응물, 마이크로유체 분석 채널(15) 및 수집 흡수 영역(12)을 포함하는 샘플 흡수 영역(11)을 포함한다. 마이크로유체 분석 채널(15)은 테스트 및 제어 라인을 형성하는 반응물 포획 구역으로 구성된 테스트 스트립 검출 구역(21a)을 포함한다. 마이크로유체 분석 채널(15)은 또한 샘플의 첨가 시에 전기 에너지를 생성할 수 있는 음극 구역(13) 및 양극 구역(14)을 갖는 전원을 포함한다. 양극 및 음극 구역(13, 14)은 일회용 스트립(28a)의 커넥터 구역(27a)에 전도성 트랙(22)에 의해 연결된다. 면역분석, 전원, 전기 트랙 및 커넥터는 플라스틱 하우징에 수용되어 취급을 용이하게 한다. 측정을 수행하기 위해, 일회용 테스트 스트립은 도 7b에 도시된 바와 같이 전자 판독기 내로 삽입되어, 일회용 스트립(28a)의 커넥터 구역(27a)은 전자 판독기(28b) 내의 커넥터 구역 내의 커넥터(27b)와 전기적 접촉한다. 샘플이 테스트 스트립에 추가되면, 전원은 판독기 검출 구역(21b) 내에서 변환기를 사용하여 스트립 검출 구역(21a) 내에 형성된 라인의 강도를 판독하도록 측정을 수행하고 디스플레이 시스템(24) 내에 결과치를 나타내기 위하여 전자 모듈(23)에 전기 에너지를 제공한다.
도 8을 참조하면, 제안된 분석 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 분석 장치에 의해 수행된 분석 결과를 외부 수용기에 전달하기 위해 무선 통신 모듈(29)(블루투스, NFC, 적외선 등)이 포함된다.
본 고안의 범위는 다음의 특허 청구 범위에 정의된다.
Claims (13)
- 액체 샘플용 분석 장치로서,
전기를 생성하도록 구성된 하나 이상의 액체 샘플의 모세관 유동을 허용하기 위한 다공성을 갖는 침지 재료로 제조된 하나의 마이크로유체 분석 채널,
상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수용 흡수 영역,
상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 하나 이상의 수집 흡수 영역,
상기 분석 채널에 결합된 음극에 의해 형성된 음극 구역,
상기 마이크로유체 분석 채널에 결합된 양극에 의해 형성된 양극 구역, 및
상기 마이크로유체 분석 채널에 연결된 하나 이상의 센서를 갖는 하나 이상의 검출 구역을 포함하고,
각각의 수용 흡수 영역 및 각각의 수집 흡수 영역이 마이크로유체 분석 채널에 연결되고, 액체 샘플이 수용 흡수 영역 내에 증착될 때 상기 액체 샘플이 모세관 작용에 의해 마이크로유체 분석 채널을 통하여 액체 샘플이 흡수되는 수집 흡수 영역에 도달되고, 상기 샘플이 마이크로유체 분석 채널을 통하여 모세관 작용에 의해 유동할 때 센서가 테스트되는 액체 샘플과 상호작용하는 분석 장치. - 제1항에 있어서, 검출 구역에 포함된 센서는 전기화학적, 광학적, 압전, 자기, 표면 플라스몬 공명, 음향 파 또는 질량 분광학 센서로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 요소에 제2 전도성 트랙을 통하여 연결된 하나 이상의 전자 회로와 분석 장치의 양극 구역 및 음극 구역을 연결하는 제1 전도성 트랙을 추가로 포함하고, 상기 전자 회로는 분석의 결과치를 시각화하기 위한 하나 이상의 디스플레이 시스템에 연결되는 분석 장치.
- 제2항에 있어서, 전자 회로 및 디스플레이 시스템이 제1 및 제2 전도성 트랙을 통하여 분석 회로에 연결가능한 독립 유닛 내에 통합되는 분석 장치.
- 제1항에 있어서, 마이크로유체 분석 채널에 결합된 상기 센서가 전기화학적, 광학적, 압전, 자기, 표면 플라스몬 공명, 음향 파 또는 질량 분광학 센서인 분석 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 센서는 검출기로서 작동하는 제1 부분과 변환기로서 작동하는 제2 부분인 2개의 분리된 부분을 포함하는 분석 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 전자 회로 및 디스플레이 시스템은 상기 센서를 포함하는 분석 장치에 제1 및 제2 전도성 트랙을 통하여 연결될 수 있는 독립 유닛 내에 통합되고, 센서는 검출기로서 작동하는 제1 부분과 변환기로서 작동하는 제2 부분인 2개의 분리된 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 독립 유닛 내에 통합되고 상기 제1 부분은 분석 장치 내에 통합되는 분석 장치.
- 제1항에 있어서, 마이크로유체 분석 채널의 재료는 종이, 친수성 중합체, 직물 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스로 구성된 군으로부터 선택되는 분석 장치.
- 제1항에 있어서, 각각의 영역 수용 및 수집 흡수기는 종이 기반 재료, 섬유 기반 재료 및 니트로셀룰로오스 기반 재료로부터 선택된 재료로 제조되는 분석 장치.
- 제4항에 있어서, 센서는 탄소 전극을 포함하는 전기화학 센서인 분석 장치.
- 제2항에 있어서, 전자 회로는 실리콘 기반 마이크로전자 회로 또는 인쇄된 전자 회로인 분석 장치.
- 제2항에 있어서, 분석의 결과치를 시각화하기 위한 디스플레이 시스템이 종이에 인쇄된 스크린, LCD, OLED 또는 일렉트로크로믹 디스플레이를 포함하는 분석 장치.
- 제2항에 있어서, 전도성 트랙은 탄소로 제조되는 분석 장치.
- 제1항에 있어서, 외부 수용기에 분석 장치에 의해 수행된 분석의 결과치를 통신하기 위한 무선 통신 모듈을 추가로 포함하는 분석 장치.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US15/790,942 US20180043361A1 (en) | 2012-06-20 | 2017-10-23 | Analysis device for a liquid sample |
| US15/790,942 | 2017-10-23 |
Publications (2)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030013046A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-16 | The Penn State Research Foundation, University Park, Pennsylvania | Use of sacrificial layers in the manufacturing of chemical reactor structures and the application of such structures |
| US20040089357A1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-05-13 | Christopher Dube | Integrated electrofluidic system and method |
| US20050084737A1 (en) * | 2003-10-20 | 2005-04-21 | Wine David W. | Fuel cells having cross directional laminar flowstreams |
| US20060183015A1 (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-17 | National Tsing Hua University | Passive micro fuel cell |
| US20090092882A1 (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-09 | University Of Victoria Innovation And Development Corporation | Fuel cell with flow-through porous electrodes |
| US20110111517A1 (en) * | 2008-03-27 | 2011-05-12 | President And Fellows Of Harvard College | Paper-based microfluidic systems |
| EP2360114A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-24 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Method of producing a polymer stamp for the reproduction of devices comprising microstructures and nanostructures, a corresponding polymer stamp, a corresponding device and a fuel delivery system or water management system for fuel cells |
| US20120288961A1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-11-15 | University Of Washington | Capillarity-based devices for performing chemical processes and associated systems and methods |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030013046A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-16 | The Penn State Research Foundation, University Park, Pennsylvania | Use of sacrificial layers in the manufacturing of chemical reactor structures and the application of such structures |
| US20040089357A1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-05-13 | Christopher Dube | Integrated electrofluidic system and method |
| US20050084737A1 (en) * | 2003-10-20 | 2005-04-21 | Wine David W. | Fuel cells having cross directional laminar flowstreams |
| US20060183015A1 (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-17 | National Tsing Hua University | Passive micro fuel cell |
| US20090092882A1 (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-09 | University Of Victoria Innovation And Development Corporation | Fuel cell with flow-through porous electrodes |
| US20110111517A1 (en) * | 2008-03-27 | 2011-05-12 | President And Fellows Of Harvard College | Paper-based microfluidic systems |
| US20120288961A1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-11-15 | University Of Washington | Capillarity-based devices for performing chemical processes and associated systems and methods |
| EP2360114A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-24 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Method of producing a polymer stamp for the reproduction of devices comprising microstructures and nanostructures, a corresponding polymer stamp, a corresponding device and a fuel delivery system or water management system for fuel cells |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220116668A (ko) * | 2021-02-15 | 2022-08-23 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 종이기반 미생물 연료전지 센서 |
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