KR20190070776A - 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 크기의 미세액적을 신속하고 정밀하게 생성하기 위한 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 a) 미세액적 생성용 지그를 준비하는 단계; b) 상기 미세액적 생성용 지그의 시료주입부 및 오일주입부에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계; 및 c) 생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계를 포함하며, 상기 b) 단계에서, 유체 압력에 의해 기판부 내 미세유로로 배출된 시료는 오일에 의해 분리되어 미세액적을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법을 제공한다.
Description
본 발명은 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 크기의 미세액적을 신속하고 정밀하게 생성하기 위한 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 관한 것이다.
박테리아, 병원균 감염에 의해 매년 수많은 사상자와 비용이 발생하고 있다. 이에 따라, 병원균 및 박테리아 등을 신속하고 정확하게 검출하여 분석하기 위한 다양한 분석방법의 개발이 이루어지고 있다.
구체적으로, 미생물 분석방법 중 하나인 미생물 배양법은, 미생물을 증식이 이루어질 수 있는 환경에 일정 시간동안 배양시킨 다음 현미경 분석이나 염색법을 이용하여 미생물의 종류 등을 분석하는 방법이다. 그러나, 이러한 미생물 배양법은 미생물을 증식할 수 있는 환경을 조성하고, 복잡한 실험 단계를 거쳐야만 하기 때문에 기술의 숙련이 필요하며, 미생물을 분석하기 위해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 미생물의 면역반응법은, 병원체가 증식하는 곳에서 생산되는 각종의 특이항원이나 단독독소 혹은 효소 등을 검출하는 방법으로서, 미량의 병원체에 대해서 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나, 이러한 면역반응법은 항원이 되는 미생물 그 자체를 확인하는 것이 아니라， 그 존재를 반영하는 항체가를 보기 때문에 항체가가 상승하기까지의 시간적 차이로 인해 병원체의 존재시기를 반영할 수 없는 결점이 있다.
또한, ATP(Adensine triphonsphate)방법은, 생명체의 물질대사시 발생되는 빛을 측정하는 방법이다. 그러나, ATP 방법은 세균을 직접 측정하는 기기가 아니기 때문에 ATP측정 수치가 미생물 수에 정비례하지 않아 정확한 미생물 수 검출이 어려운 문제가 있다.
또한, 최근에는 중합효소연쇄반응(PCR) 기반의 기술을 이용하여 병원균을 배양하고, 유전자를 추출한 후 아가로스 겔(Agaros gel) 전기 영동법을 이용하여 유전자 증폭 여부를 분석하는 방법이 주로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 아가로스 겔 전기 영동법은 병원균의 농도가 낮을 경우 육안으로 검사를 진행하여 실제 낮은 농도의 병원균 존재 유무 판독에 제한이 있는 문제가 있다.
구체적으로, 용액 대비 병원균의 농도가103 cells 이하일 때와 같이 병원균의 농도가 극미량인 경우, 병원균이 증폭되더라도 병원균이 분산되기 때문에 검출을 위한 신호가 매우 약해진다. 따라서, 병원균이 극미량인 경우, 정확하고 신속하게 병원균의 존재여무를 검출하기 어렵다는 문제가 있다.
또한, 종래의 아가로스 겔 전기 영동법을 이용한 분석방법은 병원균을 정량적으로 검출하기도 어렵다는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 보다 신속하고 정량적으로 병원균을 검출할 수 있도록 미세액적을 생성하고 이에 포함된 유전자를 검출하여 분석하는 기술의 개발이 이루어지고 있다.
일 예로, 미국등록특허 제9328376호(이하 ‘종래기술’ 이라 함)에는 오일을 유입하는 캐리어 유체채널, 샘플을 유입하는 샘플채널 및 생성된 미세액적이 흐르는 액적채널을 포함하고 있다. 그리고, 상기 종래기술은 액적채널을 향해 오일과 샘플을 각각 유입시켜 미세액적을 생성하도록 마련된다.
그러나, 이처럼 마련된 종래기술은 하나의 미세액적 생성장치에 하나의 액적채널만이 형성되고, 각 샘플채널 및 캐리어 유체채널에 펌프가 구비된다. 따라서, 상기 종래기술은 미세액적을 신속하게 대량으로 생산하기 위하여 여러 개의 미세액적 생성장치를 사용할수록 미세액적 생성장치의 숫자에 비례하여 제어할 펌프의 수가 증가하기 때문에 운전이 복잡하고, 대량생산이 어렵다는 문제가 있다.
또한, 종래기술은 서로 다른 미세액적 생성장치에서 각각의 펌프를 이용하여 제어하기 때문에 미세한 유속의 차이로 인하여 미세액적 생성장치마다 서로 다른 크기의 미세액적이 생성되는 문제도 있다.
이처럼, 종래에는 균일한 크기의 미세액적을 신속하게 대량으로 생성하기 어렵고 제어가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 균일한 크기의 미세액적을 대량으로 신속하고 정밀하게 생성하기 위한 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 균일한 크기의 미세액적을 신속하고 정밀하게 생성하기 위한 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 미세액적 생성용 지그를 준비하는 단계; b) 상기 미세액적 생성용 지그의 시료주입부 및 오일주입부에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계; 및 c) 생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계를 포함하며, 상기 b) 단계에서, 유체 압력에 의해 기판부 내 미세유로로 배출된 시료는 오일에 의해 분리되어 미세액적을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 시료주입부에는 시료가 주입되고, 상기 오일주입부에는 오일이 주입된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 시료주입부에 주입된 상기 시료는 PCR시약을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 각각 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력이 가해질 때, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 가해지는 펌프 압력을 개별적으로 제어하여 미세액적의 크기를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 시료 및 상기 오일은 서로 다른 유속으로 상기 미세유로에 배출됨으로써, 상기 시료는 각각 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 생성된 상기 미세액적은 포집부 및 배출유닛을 통하여 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법을 적용한 미세액적 생성장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 균일한 크기의 미세액적을 신속하고 정밀하게 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 진공펌프유닛을 이용하여 모든 유체의 흐름을 제어하기 때문에, 연결된 유체가 모두 동일 유속으로 이동될 수 있다. 이처럼 시료 및 오일이 동일 유속으로 이동되면 서로 다른 어셈블리에 위치한 미세유로 내에서 모두 균일한 크기의 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 하면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 상면도이다.
도 7은 도 6의 A-A’ 단면도이다.
도 8은 도 6의 B-B’ 단면도이다.
도 9는 도 6의 C-C’ 단면도이다.
도 10은 도 6의 D-D’ 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 펌프유닛을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 카트리지유닛의 사진이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합을 나타낸 사진이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 순서도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 유체 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 따라 생성된 미세액적을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 하면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 상면도이다.
도 7은 도 6의 A-A’ 단면도이다.
도 8은 도 6의 B-B’ 단면도이다.
도 9는 도 6의 C-C’ 단면도이다.
도 10은 도 6의 D-D’ 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 펌프유닛을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 카트리지유닛의 사진이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합을 나타낸 사진이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 순서도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 유체 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 따라 생성된 미세액적을 나타낸 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 하면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 측면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 미세액적 생성용 지그(1000)는 카트리지유닛(1100), 상부하우징유닛(1200), 하부하우징유닛(1300), 배출유닛(1400) 및 결합유닛(1500)을 포함할 수 있으며, 상기 카트리지유닛(1100)은, 내부에 가해지는 유체 압력에 의해 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 상면도이고, 도 7은 도 6의 A-A’ 단면도이며, 도 8은 도 6의 B-B’ 단면도이다. 그리고, 도 9는 도 6의 C-C’ 단면도이고, 도 10은 도 6의 D-D’ 단면도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 상기 카트리지유닛(1100)은 내부에서 미세액적이 생성되도록 마련되며, 기판부(1110), 오일주입부(1120), 시료주입부(1130) 및 포집부(1140)를 포함할 수 있다.
상기 기판부(1110)는 내부에 미세유로(미도시)가 형성되도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 미세유로는 상기 기판부(1110)의 폭 방향으로 하나씩 형성된 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)를 하나의 어셈블리로 하여 상기 어셈블리의 내부 유로를 연결하도록 마련될 수 있다.
상기 오일주입부(1120)는 상기 기판부(1110)의 상부에 마련되며, 상기 미세유로에 오일을 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 시료주입부(1130)는 상기 오일주입부(1120)의 일측에 마련되며, 상기 미세유로에 시료를 주입하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 시료주입부(1130)에 의해 상기 미세유로에 주입되는 시료에는 PCR시약이 포함된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 포집부(1140)는 상기 시료주입부(1130)의 일측에 마련되며, 상기 미세유로 내에서 생성된 상기 미세액적을 포집하도록 마련될 수 있다.
상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)는, 복수로 마련되며, 상기 기판부(1110)상에 각각 하나의 열을 형성하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 복수로 마련된 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)는 각각 상기 기판부(1110)의 길이 방향으로 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 카트리지유닛(1100)은, 상기 기판부(1110)의 폭 방향으로 하나의 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)가 위치하도록 배열되며, 상기 기판부(1110)의 길이 방향으로는 이처럼 마련된 어셈블리가 복수개로 마련될 수 있다.
상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)는, 유체 압력에 의해 각각 시료 및 오일을 상기 미세유로를 향해 배출하도록 마련되며, 상기 시료는 상기 오일에 의해 분리되어 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 이룰 수 있다.
구체적으로, 상기 시료와 상기 오일은 혼합되지 않는다. 따라서, 하나의 어셈블리에 형성된 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)가 유체 압력에 의해 시료 및 오일을 상기 미세유로로 배출하게 되면, 각 오일이 상기 시료의 중간 중간에 삽입되어 상기 시료를 분리시킬 수 있다. 이처럼 분리된 상기 시료는 미세액적을 형성하게 된다. 그리고, 생성된 미세액적은 유체 압력에 의해 상기 포집부(1140)로 이동하게 된다. 여기서, 상기 유체 압력은 진공 압력 및 펌프 압력 중 어느 하나 이상을 포함한다.
이를 위해, 상기 미세유로는 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 상기 포집부(1140)를 직선 방향으로 연결하도록 마련될 수 있다. 그러나, 상기 미세유로의 형상은 이에 한정되지 않으며, 상기 오일주입부(1120)로부터 주입된 오일을 이송하는 미세유로가 상기 시료주입부(1130)와 상기 포집부(1140)를 연결한 미세유로를 교차하여 통과하도록 마련될 수도 있다.
그리고, 상기 오일주입부(1120)가 상기 미세유로에 오일을 주입하는 유속과 상기 시료주입부(1130)가 상기 미세유로에 시료를 주입하는 유속은 개별적으로 제어될 수 있다. 이처럼 상기 오일주입부(1120)와 상기 미세유로가, 개별적으로 유속이 제어되면, 오일과 오일 사이에 주입되는 시료의 양을 조절할 수 있으며, 시료의 양에 따라 미세액적의 크기가 조절될 수 있다.
상기 상부하우징유닛(1200)은 상기 카트리지유닛(1100)의 상부에 마련될 수 있으며, 상부하우징부(1210), 오일주입구(1220), 시료주입구(1230), 포집배출구(1240) 및 씰링부(1250)를 포함할 수 있다.
상기 상부하우징부(1210)는 상기 기판부(1110)의 상부에 결합될 수 있으며, 센터프레임(1211) 및 사이드프레임(1212)을 포함할 수 있다.
상기 센터프레임(1211)은 상기 기판부(1110)의 상부에 위치하도록 마련될 수 있으며, 상기 센터프레임(1211)에는 상기 오일주입구(1220), 상기 시료주입구(1230) 및 상기 포집배출구(1240)가 마련될 수 있다.
상기 사이드프레임(1212)은 상기 센터프레임(1211)의 하부에 마련되되, 상기 센터프레임(1211)의 양측을 향해 절곡 연장될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 상기 사이드프레임(1212)에는 하나 이상의 상부하우징홀(1213)이 형성될 수 있다.
상기 오일주입구(1220)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 오일주입부(1120)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 오일주입구(1220)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 오일주입부(1120)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 오일주입구(1220)는 상기 오일주입부(1120)의 상부에 결합될 수 있다.
상기 시료주입구(1230)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 시료주입부(1130)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 시료주입구(1230)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 시료주입부(1130)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 시료주입구(1230)는 상기 시료주입부(1130)의 상부에 결합될 수 있다.
상기 포집배출구(1240)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 포집부(1140)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 포집배출구(1240)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 포집부(1140)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 포집배출구(1240)는 상기 포집부(1140)의 상부에 결합될 수 있다.
또한, 상기 포집배출구(1240)의 내부에는 결합홈(1241)이 형성될 수 있다. 상기 결합홈(1241)은 후술할 상기 배출유닛(1400)의 스터드부(1410)와 결합될 수 있도록 마련된다. 일 예로, 도시된 것처럼 상기 결합홈(1241)은 나사 홈 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 결합홈(1241)은 상기 스터드부(1410)와 기밀성을 유지하도록 결합될 수 있는 형태를 모두 포함한다.
상기 씰링부(1250)는 상기 포집배출구(1240)와 상기 배출부 사이에 마련되어, 생성된 미세액적이 상기 배출부에서 상기 포집배출구(1240)로 이송될 때, 포집배출구(1240)와 상기 배출부 사이의 미세공간을 통해 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 하부하우징유닛(1300)은 상기 카트리지유닛(1100)의 하부에 마련되며, 상기 상부하우징유닛(1200)과 결합하여 상기 기판부(1110)를 고정시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 하부하우징유닛(1300)은 내측프레임(1310) 및 외측프레임(1320)을 포함한다.
상기 내측프레임(1310)은 상부에 상기 기판부(1110)가 안착되도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 내측프레임(1310)의 폭 방향 길이는 상기 기판부(1110)의 폭 방향 길이와 동일하도록 마련될 수 있다.
상기 외측프레임(1320)은 상기 내측프레임(1310)의 양측에 마련되며, 상기 상부하우징유닛(1200)의 사이드프레임(1212)과 결합되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 외측프레임(1320)은 상기 내측프레임(1310)에 비해 단차가 높게 형성될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 상기 외측프레임(1320)에는 하나 이상의 하부하우징홀(1330)이 형성될 수 있으며, 상기 하부하우징홀(1330)은 상기 상부하우징홀(1213)과 대응되는 위치에 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 하부하우징유닛(1300)은 상기 외측프레임(1320)과 상기 사이드프레임(1212)과 결합되었을 때, 상기 외측 프레임의 내측에 위치한 상기 기판부(1110)를 고정시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 외측프레임(1320)과 상기 사이드프레임(1212)이 결합되었을 때, 상기 센터프레임(1211)과 상기 내측프레임(1310) 사이의 간격은 상기 센터프레임(1211)에 마련된 상기 오일주입구(1220), 시료주입구(1230) 및 포집배출구(1240)가 각각 상기 오일주입부(1120), 시료주입부(1130) 및 포집부(1140)의 상부에 결합된 상태를 유지하도록 마련될 수 있다.
상기 배출유닛(1400)은 상기 상부하우징유닛(1200)에 결합되며, 생성된 상기 미세액적을 배출하도록 마련될 수 있으며, 스터드부(1410), 튜브결합부(1420) 및 튜브결합홀(1430)을 포함할 수 있다.
상기 스터드부(1410)는 상기 상부하우징유닛(1200)의 포집배출구(1240)의 내측에 삽입되어 결합되도록 마련되며, 내부에 미세액적이 배출될 수 있는 유로가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 스터드부(1410)는 상기 포집배출구(1240)의 내부에 형성된 상기 결합홈(1241)과 결합될 수 있도록 마련될 수 있다. 일 예로, 도시된 것처럼, 상기 스터드부(1410)는 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 결함홈과 나사 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 튜브결합부(1420)는 상기 스터드부(1410)의 상부에 연장되어 마련될 수 있다.
상기 튜브결합홀(1430)은 상기 튜브결합부(1420)의 내부에 마련되어 튜브가 상기 튜브결합부(1420)와 결합되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 튜브결합홀(1430)은 상기 스터드부(1410)의 내부에 형성된 유로와 연통되도록 마련될 수 있다.
상기 결합유닛(1500)은 상기 상부하우징홀(1213)과 상기 하부하우징홀(1330)의 내측에 삽입되어 고정될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 결합유닛(1500)은 상기 상부하우징홀(1213)과 상기 하부하우징홀(1330)과 결합되어 상기 상부하우징유닛(1200)과 상기 하부하우징유닛(1300)을 결합시킬 수 있다.
그리고, 상기 상부하우징유닛(1200)과 상기 하부하우징유닛(1300)이 결합됨에 따라, 내측에 위치한 상기 카트리지유닛(1100)이 고정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 펌프유닛을 나타낸 예시도이다.
도 11을 더 참조하면, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 진공펌프유닛(1600) 및 저장유닛(1700)을 더 포함할 수 있다.
상기 저장유닛(1700)은 상기 배출유닛(1400)과 상기 튜브에 의해 연결될 수 있으며, 상기 배출유닛(1400)으로부터 배출된 미세액적을 포집하여 저장하도록 마련될 수 있다.
상기 진공펌프유닛(1600)은, 상기 배출유닛(1400)과 연결되며, 상기 진공펌프유닛(1600)은 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료를 진공 흡입하여 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 진공펌프유닛(1600)은 유속밸브(1610) 및 진공펌프(1620)를 포함한다.
상기 유속밸브(1610)는 상기 배출유닛(1400)과 상기 저장유닛(1700) 사이에 마련될 수 있으며, 상기 진공펌프유닛(1600)이 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입할 때, 이의 유속을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 진공펌프(1620)는 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입 하여 전술한 방법으로 미세액적이 생성되도록 하며, 생성된 미세액적을 상기 저장유닛(1700)으로 이송시킬 수 있다. 이때, 상기 저장유닛(1700)은 상기 진공펌프(1620)와 별도로 마련될 수도 있으나, 상기 진공펌프(1620) 내에 저장유닛(1700)이 마련되는 것도 가능하다.
이처럼 상기 진공펌프(1620)가 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입 할 경우, 상기 시료는 상기 미세유로를 통해 상기 포집부(1140)로 이동하게 된다. 그리고, 상기 오일주입부(1120)에 수용된 오일을 상기 포집부(1140)로 이송하는 미세유로는 상기 포집부(1140)로 시료를 이송하는 미세유로와 교차되어 상기 포집부(1140)로 이송되는 시료 사이로 주입되면서 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 제1 펌프유닛(1800) 및 제2 펌프유닛(1900)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 펌프유닛(1800)은 상기 오일주입부(1120)와 연결되며, 상기 오일주입부(1120)에 펌프 압력을 가하도록 마련되며, 상기 제2 펌프유닛(1900)은 상기 시료주입부(1130)와 연결되며, 상기 시료주입부(1130)에 펌프 압력을 가하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
이처럼 마련된 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 가하는 펌프 압력을 제어할 수 있도록 마련되며, 이를 통해 상기 미세액적의 크기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 펌프유닛(1900)이 상기 제1 펌프유닛(1800)에 비해 펌프 압력이 클수록 상기 시료의 유속이 빨라져 미세액적의 크기가 더 커지게 될 수 있다.
한편, 상기 진공펌프유닛(1600)과 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 동시에 마련될 수도 있고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900) 없이 상기 진공펌프유닛(1600)만 마련될 수도 있으며, 상기 진공펌프유닛(1600) 없이 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)만 마련될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)의 카트리지유닛의 사진이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합을 나타낸 사진이다.
전술한 바와 같이 마련된 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 미세액적 생성장치에 적용될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 마련된 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 미세액적의 크기를 균일하게 생성할 수 있으며, 각 펌프들을 제어하여 신속하고 용이하게 미세액적을 생성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 순서도이다.
도 14를 더 참조하면, 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은 먼저, 미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S100)를 수행할 수 있다.
미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S100)에서, 상기 카트리지유닛(1100)의 상기 시료주입부(1130)에는 시료가 주입되고, 상기 오일주입부(1120)에는 오일이 주입될 수 있다. 여기서, 상기 시료주입부(1130)에 주입된 상기 시료는 PCR시약을 포함한 것일 수 있다.
미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S100) 이후에는, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)를 수행할 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서는, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 상기 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 시료 및 오일을 미세유로로 배출시킬 수 있다. 그리고, 유체 압력에 의해 상기 기판부(1110) 내 미세유로로 배출된 시료는 오일에 의해 분리되어 미세액적을 형성할 수 있다.
이하, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)의 각 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이고, 도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 유체 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 15 및 도 16을 더 참조하면, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성할 수 있다.
구체적으로, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 진공펌프유닛(1600)을 이용하여 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 각각 수용된 오일 및 시료가 상기 미세유로로 배출되도록 함으로써, 미세액적을 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 진공펌프유닛(1600)을 이용하여 모든 유체의 흐름을 제어하기 때문에, 연결된 유체가 모두 동일 유속으로 이동될 수 있다. 이처럼 시료 및 오일이 동일 유속으로 이동되면 서로 다른 어셈블리에 위치한 미세유로 내에서 모두 균일한 크기의 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 대량으로 균일한 크기의 미세액적을 생성할 수 있으며, 하나의 펌프만을 제어하여도 여러 어셈블리의 유체를 제어할 수 있기 때문에 제어가 간편하다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 17을 더 참조하면, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 각각 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)의 펌프 압력을 이용하여 미세액적을 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1 펌프유닛(1800)은 상기 오일주입부(1120)와 연결되며, 상기 오일주입부(1120)에 펌프 압력을 가하도록 마련되며, 상기 제2 펌프유닛(1900)은 상기 시료주입부(1130)와 연결되며, 상기 시료주입부(1130)에 펌프 압력을 가하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 가해지는 펌프 압력을 개별적으로 제어함으로써, 미세액적의 크기를 조절하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 상기 시료 및 상기 오일은 서로 다른 유속으로 상기 미세유로에 배출됨으로써, 상기 시료는 각각 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 형성하게 될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 18을 더 참조하면, 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법과 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법을 동시에 사용하여 미세액적을 생성할 수 있다.
즉, 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력이 가해질 때, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S200) 이후에는, 생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계(S300)를 수행할 수 있다.
생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계(S300)에서, 생성된 상기 미세액적은 포집부(1140) 및 배출유닛(1400)을 통하여 저장유닛(1700)으로 배출될 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은 미세액적 생성장치에 적용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 따라 생성된 미세액적을 나타낸 사진이다.
구체적으로 도 19의 (a)는 미세액적의 크기가 5μL/min, (b)는 미세액적의 크기가 10μL/min, (c)는 미세액적의 크기가 20μL/min 및 (d)는 미세액적의 크기가 40μL/min인 상태를 나타낸 사진이다.
이처럼, 본 발명에 따라 생성된 미세액적은 모두 균일한 크기로 형성됨을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 미세액적 생성용 지그
1100: 카트리지유닛
1110: 기판부 1120: 오일주입부
1130: 시료주입부 1140: 포집부
1200: 상부하우징유닛 1210: 상부하우징부
1211: 센터프레임 1212: 사이드프레임
1213: 상부하우징홀 1220: 오일주입구
1230: 시료주입구 1240: 포집배출구
1241: 결합홈 1250: 씰링부
1300: 하부하우징유닛 1310: 내측프레임
1320: 외측프레임 1330: 하부하우징홀
1400: 배출유닛 1410: 스터드부
1420: 튜브결합부 1430: 튜브결합홀
1500: 결합유닛 1600: 진공펌프유닛
1610: 유속밸브 1620: 진공펌프
1700: 저장유닛 1800: 제1 펌프유닛
1900: 제2 펌프유닛
1110: 기판부 1120: 오일주입부
1130: 시료주입부 1140: 포집부
1200: 상부하우징유닛 1210: 상부하우징부
1211: 센터프레임 1212: 사이드프레임
1213: 상부하우징홀 1220: 오일주입구
1230: 시료주입구 1240: 포집배출구
1241: 결합홈 1250: 씰링부
1300: 하부하우징유닛 1310: 내측프레임
1320: 외측프레임 1330: 하부하우징홀
1400: 배출유닛 1410: 스터드부
1420: 튜브결합부 1430: 튜브결합홀
1500: 결합유닛 1600: 진공펌프유닛
1610: 유속밸브 1620: 진공펌프
1700: 저장유닛 1800: 제1 펌프유닛
1900: 제2 펌프유닛
Claims (10)
- a) 미세액적 생성용 지그를 준비하는 단계;
b) 상기 미세액적 생성용 지그의 시료주입부 및 오일주입부에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계; 및
c) 생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계를 포함하며,
상기 b) 단계에서, 유체 압력에 의해 기판부 내 미세유로로 배출된 시료는 오일에 의해 분리되어 미세액적을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 a) 단계에서,
상기 시료주입부에는 시료가 주입되고, 상기 오일주입부에는 오일이 주입된 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 a) 단계에서,
상기 시료주입부에 주입된 상기 시료는 PCR시약을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 각각 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력이 가해질 때, 상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 시료주입부 및 상기 오일주입부에 가해지는 펌프 압력을 개별적으로 제어하여 미세액적의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 b) 단계에서,
상기 시료 및 상기 오일은 서로 다른 유속으로 상기 미세유로에 배출됨으로써, 상기 시료는 각각 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 c) 단계에서,
생성된 상기 미세액적은 포집부 및 배출유닛을 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법. - 제 1 항에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법을 적용한 미세액적 생성장치.
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2017
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