KR20190081641A - 미세유체 진단장치 - Google Patents

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Abstract

미세유체 진단장치 및 그 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 미세유체 진단장치는: 시료가 저장되는 내측공간을 구비하는 저장부와, 일측은 저장부에 연결되며 타측은 측방향으로 연장되어 시료가 이동되는 통로를 형성하는 채널부와, 채널부의 타측에 연결되며 검사용 시약이 공급되는 검사부 및 저장부와 연결되며 채널부와 검사부가 내측에 형성되는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세유체 진단장치 및 그 제조방법{MICROFLUIDIC ANALYTICAL DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 미세유체 진단장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원의 시료 저장공간을 포함하는 미세유체 진단장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고령화 사회의 진입에 따라 생산 가능 연령층의 상대적인 비율이 감소하고 질병 발생률이 높은 고 연령층의 인구가 증가함에 따라 의료용 진단 비용이 심각한 문제로 부각되고 있다. 의료보험 혜택이 제대로 갖추어지지 못한 개발도상국의 경우에도 개개인의 질병의 진단 비용으로 인한 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 의료기관이나 가정에서 적은 비용으로 질병을 진단할 수 있는 저가형 진단 장비가 필요하다.
최근 값이 싸고, 모세관 현상의 원리를 이용하여 유체가 흐르기 때문에 별도의 펌프가 필요없으며, 비색분석법을 적용하여 화학물질을 손쉽게 분석할 수 있다는 장점으로 인하여 초저가형 의료용 분석장비로써 종이기반 미세유체장비의 응용가능성이 주목받고 있다. 종이기반 미세유체장비를 활용한 분석장비를 종이기반 미세유체 진단장치(Microfluidic Paper-based Analytical Device, μPAD)라고 부른다.
μPAD는 유체의 진행 방향에 따라 유체가 수평방향으로만 이동하도록 고안된 2D μPAD와 수평방향뿐 아니라 수직방향으로도 이동하는 3D μPAD로 나눌 수 있다. 3D μPAD는 수평이동과 함께 수직이동이 가능하므로 집약된 공간에서 동시 다중분석이 가능하며, 더 나아가 진보된 비색분석법에 의한 정량분석이 가능하다.
종래에는 미세유체 진단장치를 만들기 위해 복수의 종이를 적층하므로 생산에 소요되는 시간이 증가하는 문제점이 있으며, 시료를 저장하는 공간이 적으므로 시료가 흘러 넘치는 현상에 의해 진단의 정확성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0014903호(2015.02.09 공개, 발명의 명칭: 3차원 미세관망과 기능성 유체를 이용한 자기진단센서)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 진단의 정확성을 향상시키기 위해 3차원의 시료 저장공간을 포함하는 미세유체 진단장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 미세유체 진단장치는: 시료가 저장되는 내측공간을 구비하는 저장부와, 일측은 저장부에 연결되며 타측은 측방향으로 연장되어 시료가 이동되는 통로를 형성하는 채널부와, 채널부의 타측에 연결되며 검사용 시약이 공급되는 검사부 및 저장부와 연결되며 채널부와 검사부가 내측에 형성되는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 저장부는 하우징부의 제1측면에서 돌출된 관로 형상이며, 시료를 공급하기 위한 입구가 개구된 것을 특징으로 한다.
또한 채널부는, 저장부의 하측과 검사부의 하측을 연결하며 시료의 이동을 안내하는 것을 특징으로 한다.
또한 채널부는 복수로 구비되며 저장부를 중심으로 방사형으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 검사부는, 하우징부에 투입구를 형성하며 채널부의 단부에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미세유체 진단장치의 제조방법은: 베이스부재에 광경화성 레진이 스며드는 단계와, 베이스부재의 일측면에 빛을 조사하여 채널부를 형성하는 단계와, 베이스부재를 뒤집은 후 광경화성 레진을 베이스부재의 타측면에 추가하는 단계와, 베이스부재의 타측면에 빛을 조사하여 저장부와 검사부와 하우징부를 형성하는 단계 및 베이스부재의 외측을 워싱액으로 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 베이스부재로 종이를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 베이스부재를 광경화성 레진이 담겨 있는 수조에 설정된 시간동안 담그거나, 베이스부재의 표면에 광경화성 레진을 분사하여 베이스부재에 광경화성 레진이 스며들게 하는 것을 특징으로 한다.
또한 3D 프린트장치를 이용하여 베이스부재의 일측면에 제1패턴의 빛을 조사하여 채널부와 하우징부의 일부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 3D 프린트장치를 이용하여 베이스부재의 타측면에 제2패턴의 빛을 조사하여 저장부와 검사부와 하우징부의 나머지를 형성하는 것을 특징으로 한다.
저장부는 시료를 공급하기 위한 입구를 구비하며 하우징부의 제1측면에서 돌출된 관로 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미세유체 진단장치 및 그 제조방법은, 시료가 저장되는 저장부가 하우징부의 제1측면에 돌출된 형상으로 설치되므로, 저장부에서 채널부를 따라 검사부로 이동하는 시료의 이동속도가 빨라져서 진단의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 저장부에 원하는 만큼 시료의 양을 담을 수 있기 때문에 저장부의 외측으로 시료가 넘쳐서 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 종이 위에 3차원 형상의 저장부를 형성하여 더 많은 시료를 담을 수 있으며, 검사부에서 더 밝은 신호를 내어 진단의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부에 저장된 시료가 채널부를 통해 검사부로 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재에 광경화성 레진이 스며든 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 일측면에 채널부와 하우징부의 일부가 형성된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 일측면이 상측을 향하도록 베이스부재를 뒤집은 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 타측면에 광경화성 레진이 추가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 타측면에 빛을 조사하여 저장부와 하우징부의 나머지를 성형한 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재에 광경화성 레진이 경화되는 상태를 시간순으로 배열한 도면이다.
도 12는 광경화 시간에 따른 레진의 두께를 나타내는 도면이다.
도 13은 2D-μPAD에서 시간에 따른 검출 신호 변화 이미지를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치에서 시간에 따른 검출 신호 변화 이미지를 도시한 도면이다.
도 15는 2D-μPAD에서 과도한 시료의 양에 따른 넘침 현상을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치에서 저장부에 시료가 많이 담긴 상태를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치 및 그 제조방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부에 저장된 시료가 채널부를 통해 검사부로 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)는, 시료(10)가 저장되는 내측공간(32)을 구비하는 저장부(30)와, 일측은 저장부(30)에 연결되며 타측은 측방향으로 연장되어 시료(10)가 이동되는 통로를 형성하는 채널부(40)와, 채널부(40)의 타측에 연결되며 검사용 시약(20)이 공급되는 검사부(50) 및 저장부(30)와 연결되며 채널부(40)와 검사부(50)가 내측에 형성되는 하우징부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)는, 기존의 왁스 프린팅(Wax printing) 방식 대신 3D 프린트장치를 이용하여 한 장의 종이 내에서 3차원의 시료(10) 저장공간 등이 포함된 종이기반의 미세유체 진단장치(1)를 제작할 수 있다.
미세유체 진단장치(1)인 3D-μPAD는 시료(10)를 담을 수 있는 저장부(30)와, 저장부(30)에 연결된 3개의 채널부(40)와, 채널부(40)에 연결된 검사부(50)를 포함한다. 저장부(30)는 기존의 μPAD와는 다르게 종이 위에 돌출된 형상의 저장부(30)를 제작하여, 더 많은 시료(10)를 담을 수 있는 장점을 구비한다. 일 실시예에 따른 저장부(30)에 더 많은 시료(10)를 주입하여 검사부(50)에서 더 밝은 신호를 낼 수 있으므로 검출한계(Detection limit)를 향상시키는 장점을 갖는다.
저장부(30)의 내측공간(32)에는 시료(10)가 투입되며, 검사부(50)의 투입구(52)에는 검사용 시약(20)이 투입된다.
저장부(30)는 시료(10)가 저장되는 내측공간(32)을 구비하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 저장부(30)는 하우징부(80)의 제1측면(82)에서 돌출된 관로 형상이며, 시료(10)를 공급하기 위한 입구가 개구된다.
채널부(40)의 일측은 저장부(30)에 연결되며 타측은 측방향으로 연장되어 시료(10)가 이동되는 통로를 형성한다. 일 실시예에 따른 채널부(40)는 하우징부(80)의 내측에 형성되며, 저장부(30)의 하측과 검사부(50)의 하측을 연결하며 시료(10)의 이동을 안내하는 통로를 형성한다. 일 실시예에 따른 채널부(40)는 복수로 구비되며, 저장부(30)를 중심으로 방사형으로 설치된다.
검사부(50)는 채널부(40)의 타측에 연결되며 검사용 시약(20)이 공급되는 공간을 형성한다. 일 실시예에 따른 검사부(50)는 하우징부(80)의 제1측면(82)에 검사용 시약(20)을 공급하기 위한 투입구(52)를 형성하며 채널부(40)의 단부에 연결된다.
하우징부(80)는 종이를 사용하는 베이스부재(60)에 형성되며, 베이스부재(60)의 일측면(62)에 채널부(40)가 형성되고 타측면(64)에 저장부(30)가 위치한다. 베이스부재(60)에 스며드는 광경화성 레진(70)은 자외선, 전자선 등 빛에너지를 받아 가교 경화하는 합성 유기재료를 말한다.
하우징부(80)는 저장부(30)와 연결되며, 채널부(40)와 검사부(50)가 내측에 형성된다. 하우징부(80)의 제1측면(82)에는 저장부(30)가 형성되며, 제2측면(84)에는 채널부(40)가 형성된다. 광경화성 레진(70)이 스며든 베이스부재(60)는 3D 프린터장치에서 조사된 빛을 받아 경화되어 하우징부(80)를 형성한다. 하우징부(80)의 제1측면(82)에는 파이프 형상으로 돌출된 저장부(30)가 연결되며 제2측면(84)의 내측에는 채널부(40)가 형성된다. 또한 제1측면(82)에는 검사부(50)의 투입구(52)가 형성되므로 검사용 시약(20)의 투입이 이루어진다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재에 광경화성 레진이 스며든 상태를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 일측면에 채널부와 하우징부의 일부가 형성된 상태를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 일측면이 상측을 향하도록 베이스부재를 뒤집은 상태를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 타측면에 광경화성 레진이 추가 설치된 상태를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재의 타측면에 빛을 조사하여 저장부와 하우징부의 나머지를 성형한 상태를 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 4와 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)의 제조방법은, 베이스부재(60)에 광경화성 레진(70)이 스며드는 단계를 갖는다.(S10) 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재(60)로 종이를 사용하므로 생산비를 절감할 수 있다.
베이스부재(60)를 광경화성 레진(70)이 담겨 있는 수조에 설정된 시간동안 담그거나, 베이스부재(60)의 표면에 광경화성 레진(70)을 분사하여 베이스부재(60)에 광경화성 레진(70)이 스며들게 한다. 일 실시예에 따른 베이스부재(60)로 사용하는 종이는 광경화성 레진(70)에 10 초 동안 담근 후 꺼낸다.
그리고 광경화성 레진(70)이 스며든 베이스부재(60)의 일측면(62)에 빛을 조사하여 채널부(40)를 형성하는 단계를 갖는다.(S20) 3D 프린트장치를 이용하여 베이스부재(60)의 일측면(62)에 제1패턴의 빛을 조사하여 채널부(40)와 하우징부(80)의 일부를 형성한다. 3D 프린트장치를 이용하여 베이스부재(60)의 일측면(62)에 10초 동안 특정 모양을 가진 빛을 조사한다.
그리고 베이스부재(60)를 뒤집은 후 광경화성 레진(70)을 베이스부재(60)의 타측면(64)에 추가하는 단계를 갖는다.(S30) 채널부(40)가 형성된 베이스부재(60)를 뒤집은 후 베이스부재(60)의 타측면(64)에 광경화성 레진(70)을 뿌려주거나 추가하므로 저장부(30)가 형성될 광경화성 레진(70)을 확보할 수 있다.
그리고 베이스부재(60)의 타측면(64)에 빛을 조사하여 저장부(30)와 검사부(50)와 하우징부(80)를 형성하는 단계를 갖는다.(S40) 3D 프린트장치를 이용하여 베이스부재(60)의 타측면(64)에 제2패턴의 빛을 조사하여 저장부(30)와 검사부(50)와 하우징부(80)의 나머지를 형성한다.
광경화성 레진(70)이 스며든 베이스부재(60)의 일측면(62)이 하측을 향하여 설치되고 타측면(64)이 상측을 향하여 설치된 경우, 베이스부재(60)의 일측면(62)에서 베이스부재(60)의 단면 중앙부까지는 제1패턴의 빛을 10초 동안 조사하여 채널부(40)를 형성하며, 하우징부(80)와 검사부(50)의 일부가 형성된다. 그리고, 베이스부재(60)의 타측면(64)에서 베이스부재(60)의 단면 중앙부까지는 제2패턴의 빛을 15초 동안 조사하여 저장부(30)와 하우징부(80)의 나머지 부분 및 검사부(50)의 형상을 완성한다.
저장부(30)는 시료(10)를 공급하기 위한 입구를 구비하며 하우징부(80)의 제1측면(82)에서 돌출된 관로 형상이므로 저장부(30)의 내측에 많은 양의 시료(10)를 저장할 수 있다.
그리고 베이스부재(60)의 외측을 워싱액으로 세척하는 단계를 갖는다.(S50) 3D 프린트장치에서 출력된 종이를 에탄올을 이용하여 세척한다. 따라서 미세유체 진단장치(1)의 외형만 남는다.
그리고 80 ℃ 오븐에서 유기용매를 제거해주면 3차원 종이기반의 미세유체 진단장치(1)가 생산되는 단계를 갖는다.(S60)
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부재(60)에 광경화성 레진(70)이 경화되는 상태를 시간순으로 배열한 도면이며, 도 12는 광경화 시간에 따른 레진의 두께를 나타내는 도면이다.
도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 노광 시간을 최적화를 위해 노광 시간에 따른 광경화성 레진(70)의 적층 두께를 측정해 보았다. 그 결과 10 초간 경화를 시켰을 때, 종이를 사용하는 베이스부재(60) 두께의 절반 정도 적층이 되는 것을 볼 수 있다. 그리고 15 초간 경화를 시켰을 때, 종이 두께 전체가 광경화성 레진(70)으로 뒤덮이는 것을 확인할 수 있다. 또한 노광 시간이 15 초 이상에서는 종이 두께보다 더 높이 쌓이는 것을 관측할 수 있으므로, 종이를 사용하는 베이스부재(60) 위에서 3 차원 형상의 저장부(30)를 만들 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 종이를 사용하는 베이스부재(60)에 파란색 잉크를 떨어뜨려서, 갈색인 광경화성 레진(70)과 경화되지 않은 파란색의 종이를 구분시킨다. 노광시간이 0초 일때는 전혀 빛에 의해 경화되지 않았고, 10초의 경우 종이 두께의 반이 경화되었다. 그리고 15초의 경우 종이 전체가 광경화성 레진(70)으로 쌓여져 있고, 마지막 25초의 경우에는 종이 윗면까지 레진이 쌓인다.
도 12에 도시된 바와 같이, 광경화 시간에 따른 광경화성 레진(70)의 두께를 나타내는 그래프에서, 종이의 두께는 180μm로, 약 15초가 되면 종이 전체가 광경화성 레진(70)으로 둘러 쌓인다. 또한 경화시간이 15초 이상이 되면, 종이 두께보다 더 높이 광경화성 레진(70)이 쌓이므로 종이를 사용하는 베이스부재(60)의 위에도 쉽게 구조물을 쌓을 수 있다.
도 13은 2D-μPAD에서 시간에 따른 검출 신호 변화 이미지를 도시한 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치에서 시간에 따른 검출 신호 변화 이미지를 도시한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 2D-μPAD는 시료(10)의 유속에 의해 반응물들이 모서리 방향으로 떠밀리는 경향이 있다. 이러한 문제점으로 인해 2D-μPAD는 검출 부분의 발색 불균형을 발생시킨다. 발색 불균형은 검출 민감도 하락으로 이어지기 때문에 바이오 센싱 분야에서는 큰 문제점으로 야기된다. 그러므로 미세유체 진단장치(1)인 3D-μPAD의 구조적 특이점을 이용하여, 시료(10)의 x 방향 유속을 최소화하여 반응물의 떠밀림을 최소화하였다. 그 결과 감사부의 검출 부분에서 색이 고르게 발색됨을 확인하였고, 이로 인해 미세유체 진단장치(1)인 3D-μPAD에서 민감도를 향상시킬 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의해 제작된 3차원 종이기반의 미세유체 진단장치(1)를 이용하여 당, 콜레스테롤, 중성 지방을 동시 검출할 수 있다. 그 결과 당, 콜레스테롤, 중성 지방의 농도에 따라 색 밝기가 변화되어 검출이 신속하고 용이하게 할 수 있다. 또한 복수의 검사부(50)의 투입구(52)에 각기 다른 검사용 시약(20)을 투입하면, 저장부(30)에 저장된 시료(10)가 채널부(40)를 통해 이동되어 검사부(50)에 있는 검사용 시약(20)에 혼합되므로 각 검사부(50)에 투입된 검사용 시약(20)의 색이 동시에 변하므로 동시 검출이 가능하다. 그러므로 3차원 종이기반의 미세유체 진단장치(1)는 바이오센서 분야에 적용가능하다.
도 13에 도시된 바와 같이, 2D-μPAD에서는 2D라는 지형적 특성에 의해 액체의 측면유동(Lateral flow)이 강하다. 그러므로 검사부(50)에 고정되어 있던 검사용 시약(20)들이 테두리 쪽으로 이동되어 검사부(50)의 테두리쪽에 신호만 밝아지는 이미지를 얻는다. 이로 인해 검사부(50)의 결과값을 특정하기 어려워, 검출한계(Detection limit)를 낮추는 결과를 초래한다.
하지만 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 미세유체 진단장치(1)를 사용하는 3D-μPAD에서는 시료(10)가 측면유동과 수직유동(Vertical flow) 둘로 나눠져 흐르며, 검사부(50)의 영역에서는 측면유동 보다는 수직유동이 강하기 때문에 검사용 시약(20)이 시료(10)에 밀려 이동되지 않고, 검사부(50) 내부에 고르게 발현될 수 있다. 이로 인해 검사부(50)의 결과값을 특정하기 용이하므로 검출한계(Detection limit)를 높이는 결과를 갖는다.
도 15는 2D-μPAD에서 과도한 시료의 양에 따른 넘침 현상을 도시한 도면이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치에서 저장부에 시료가 많이 담긴 상태를 도시한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 2D-μPAD에서는 시료(10)의 양이 μPAD의 허용 용량보다 많게 되면 오버플로우(Over-flow)가 발생하여 μPAD밖으로 시료(10)가 벗어나 오염 문제 및 다른 채널에 영향을 줄 수 있다.
하지만 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)인 3D-μPAD에서는 상측으로 돌출된 저장부(30)가 구비되므로, 저장부(30)의 내측에 원하는 만큼 시료(10)를 담을 수 있기 때문에, 오염이나 오버플로우와 같은 현상을 방지할 수 있으며, 시료(10)를 담을 때 관 형상의 저장부(30)가 가이드라인 역할을 하므로 저장부(30)에 시료(10)를 용이하게 담을 수 있다.
3D 프린트장치 기술을 통해 제작된 종이기반의 미세유체 진단장치(1)는, 한 장의 종이의 윗면과 아랫면에 서로 다른 패턴을 출력할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 하우징부(80)의 내에서 채널부(40)를 형성하여 2차원에서 3차원으로 확장이 가능하다는 장점이 있다. 2차원 미세 유체 기기에서는 시료(10)의 유속에 의해 반응물들이 밀리는 현상으로 인해 발색 불균형 일어나게 되며, 이로 인해 민감도가 저해되는 특징이 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)는, 3차원 구조적 특이점을 이용하여 발색 불균형을 해결하여 민감도를 상승시킨다. 또한 한 장의 종이 내에서 3차원 구조를 형성할 수 있기 때문에, 종이 접착시 발생하는 공극으로 인한 발색 불균형을 해결할 수 있으며, 이로 인하여 검출 민감도를 상승시키는 효과가 있다. 그리고 종이 내 뿐만 아니라 종이 위에도 저장부(30)를 형성할 수 있기 때문에 많은 양의 시료(10) 공급이 필요한 혈장 분리 바이오 센싱과 같은 분야에서도 활용될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 진단장치(1)는 저장부(30)에 담긴 시료(10)로 생긴 압력에 의해 채널부(40)를 통해 이동되는 시료(10)의 유속이 빨라지는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 시료(10)가 저장되는 저장부(30)가 하우징부(80)의 제1측면(82)에 돌출된 형상으로 설치되므로, 저장부(30)에서 채널부(40)를 따라 검사부(50)로 이동하는 시료(10)의 이동속도가 빨라져서 진단의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한 저장부(30)에 원하는 만큼 시료(10)의 양을 담을 수 있기 때문에 저장부(30)의 외측으로 시료(10)가 넘쳐서 오염되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 종이 위에 3차원 형상의 저장부(30)를 형성하여 더 많은 시료(10)를 담을 수 있으며, 검사부(50)에서 더 밝은 신호를 내어 진단의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 미세유체 진단장치
10: 시료 20: 검사용 시약
30: 저장부 32: 내측공간
40: 채널부 50: 검사부
52: 투입구 60: 베이스부재
62: 일측면 64: 타측면
70: 광경화성 레진 80: 하우징부
82: 제1측면 84: 제2측면

Claims (11)

  1. 시료가 저장되는 내측공간을 구비하는 저장부;
    일측은 상기 저장부에 연결되며 타측은 측방향으로 연장되어 시료가 이동되는 통로를 형성하는 채널부;
    상기 채널부의 타측에 연결되며 검사용 시약이 공급되는 검사부; 및
    상기 저장부와 연결되며 상기 채널부와 상기 검사부가 내측에 형성되는 하우징부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 하우징부의 제1측면에서 돌출된 관로 형상이며, 시료를 공급하기 위한 입구가 개구된 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널부는, 상기 저장부의 하측과 상기 검사부의 하측을 연결하며 시료의 이동을 안내하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 채널부는 복수로 구비되며 상기 저장부를 중심으로 방사형으로 설치되는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 검사부는, 상기 하우징부에 투입구를 형성하며 상기 채널부의 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치.
  6. 베이스부재에 광경화성 레진이 스며드는 단계;
    상기 베이스부재의 일측면에 빛을 조사하여 채널부를 형성하는 단계;
    상기 베이스부재를 뒤집은 후 광경화성 레진을 상기 베이스부재의 타측면에 추가하는 단계;
    상기 베이스부재의 타측면에 빛을 조사하여 저장부와 검사부와 하우징부를 형성하는 단계; 및
    상기 베이스부재의 외측을 워싱액으로 세척하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스부재로 종이를 사용하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 베이스부재를 광경화성 레진이 담겨 있는 수조에 설정된 시간동안 담그거나, 상기 베이스부재의 표면에 광경화성 레진을 분사하여 상기 베이스부재에 광경화성 레진이 스며들게 하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    3D 프린트장치를 이용하여 상기 베이스부재의 일측면에 제1패턴의 빛을 조사하여 상기 채널부와 상기 하우징부의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 3D 프린트장치를 이용하여 상기 베이스부재의 타측면에 제2패턴의 빛을 조사하여 상기 저장부와 상기 검사부와 상기 하우징부의 나머지를 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장부는 시료를 공급하기 위한 입구를 구비하며 상기 하우징부의 제1측면에서 돌출된 관로 형상인 것을 특징으로 하는 미세유체 진단장치의 제조방법.
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KR20210120178A (ko) * 2020-03-25 2021-10-07 성균관대학교산학협력단 3차원 미세유체 장치 및 이의 제조방법

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