KR20190085043A - 액체의 수용, 분배, 및 이동을 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가동 요소에 의해 폐쇄되고 적어도 하나의 채널에 연결된 챔버를 포함하는 유체 시스템에 관한 것이다. 전체 시스템은, 적어도 하나의 구조화된 구성요소, 구조화된 구성요소에 부착되는 적어도 하나의 구성요소, 및 액체를 저장하기 위한 구성요소를 갖는다. 본 발명은 추가로 적어도 하나의 유체 계면에 대한 폐쇄 옵션에 관한 것이다. 폐쇄 옵션은 캡 또는 밸브로 구성될 수 있다. 본 발명은 적어도 2 개의 유체 계면을 갖는다. 챔버는, 가동 요소의 이동에 의해 가동 요소가 챔버 내뿐만 아니라 챔버 밖으로 이동될 수 있도록 사용된다. 액체 또는 기체는 이동에 의해 챔버에 연결된 하나 이상의 채널을 통해 이동되고 채널의 연결을 통해 구조화된 구성요소 밖으로 분배되거나 수용될 수 있다. 액체 시약 저장조는 샘플 공급 채널을 통해 펌프 챔버에 연결된다. 따라서, 시스템은 액체 또는 기체를 수용, 펌핑, 희석, 혼합 및 분배하는데 사용될 수 있다. 이 시스템은 수동뿐만 아니라 간단한 장치 또는 도구 둘 모두로 작동될 수 있다. 통합된 액체 저장소를 사용함으로써, 희석 공정뿐만 아니라 반응 구성요소 또는 세척액의 공급이 수행될 수 있다.

Description

액체의 수용, 분배, 및 이동을 위한 장치
본 발명은 액체를 수용, 배출, 희석 또는 이동시키고 그리고 또한 액체 구성요소의 추가를 위한 장치―이는 또한 유체 시스템으로 지칭될 수 있음―에 관한 것으로, 특히 미세 유체 시스템에 관한 것이다. 이 장치는 또한 칩으로 지칭될 수 있다.
액체 및 기체의 흡입 및 배출 뿐만아니라 유체 시스템, 특히 미세 유체 시스템에서의 혼합을 비롯한 이들의 이동은, 종종 외부 연결 펌프를 통해 수행되며, 이는 유체 계면을 통해, 유체 시스템 내로 통합된 주사기 펌프를 통해 또는 멤브레인 밸브를 통해 유체 시스템에 연결된다. 이러한 모든 해법은 펌프 또는 밸브를 작동시키기 위해 적절한 제어 장치를 필요로 하며, 랩-온-어-칩 시스템(lab-on-a-chip systems)에서 액체의 수용, 배출, 및/또는 이동과 같은 기능을 쉽게 구현하는 데는 적합하지 않다.
랩-온-어-칩 시스템을 조작하는 데 사용되는 외부 펌프는, 유체 계면을 필요로 하며, 이 계면은 사용되는 추가 구성요소를 필요로하며 모든 유체 계면과 마찬가지로 누출 위험을 수반한다.
유체 시스템에 직접 통합된 주사기 펌프는 외부와의 유체 계면을 회피하지만, 액체를 이동시키기 위해 다른 요소(플런저(plunger))를 필요로 한다.
멤브레인 밸브는, 밸브가 유체 계면 또는 임의의 다른 구성요소를 필요로 하지 않고 단지 구동을 위해 미리 형성된 오목부와 가동 커버만 필요로 한다는 이점을 제공한다. 멤브레인 밸브는, 이들이 공압식 또는 기계식으로 작동할 수 있도록 구성되어 있다. 일반적으로, 이들 멤브레인 밸브는 적절한 작동 장치에 의해 작동된다.
액체의 흡입 및 배출, 상이한 반응 공동으로의 분배, 액체의 이동뿐만 아니라 반응 구성요소의 추가는, 수동 처리 단계 또는 대형 자동기계에 의한 이들 단계의 상응하는 자동화를 필요로 한다. 이것은 샘플 수집 및 시약 공급동안 피펫팅에 의해 수동으로 이루어지며, 혼합 및 배양은 예를 들어, 진탕 플레이트(titer plates)를 흔들어 수행하며 시약은 공급을 위해 적절한 저장 용기로부터 취해진다. 수동 처리 및 자동화된 처리는 많은 수의 처리 단계, 피펫이나 피펫 자동기계와 같은 추가 장비는 물론 대응하는 시약을 위한 저장 시설을 필요로 한다.
미세유체 시스템에서, 처리는 보통 외부 펌프를 통해 수행되며 장치는 시스템을 제어할 필요가 있다.
본 발명은 시약 저장을 포함하는 모든 처리 단계를 수동으로 작동되는 구성요소에 조합한다.
본 발명의 목적은, 액체를 수동으로, 즉 임의의 추가 보조없이, 또한 대응하는 장치와 함께 취입, 분배, 희석, 운반 및/또는 혼합할 수 있게 하는 것이다. 이는 바람직하게는, 외부 펌프 또는 흡입 장치가 없는 유체 시스템에서, 바람직하게는 또한 수동으로 가능해야 한다. 시스템의 특별한 특징은, 액체의 다중 흡입 및 배출이 가능하고 수용 또는 배출된 액체의 원하는 용적이 정확하게 제어될 수 있다는 것이다.
이 목적은 독립항의 특징에 의해 해결된다. 유리한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.
구성요소와 유밀 밀봉되는 챔버 및 채널 시스템을 갖는 구조화된 구성요소를 포함하는 유체 시스템이 제공되며, 여기서 챔버는 채널 시스템 및 유체 계면을 통해 외부에 유체 연결된다. 구성요소는 챔버 부분 내로 또는 챔버의 평면을 넘어 이동할 수 있는 가요성 또는 가동 부분을 갖는다. 챔버의 평면은, 챔버에 대한 측면 상의 챔버의 상부 경계, 즉 챔버를 폐쇄하는 구성요소의 저부 측면이다. 가요성 부분을 이동시킴으로써, 액체 또는 기체가 유체 계면을 통해 취입되거나 배출될 수 있거나 유체 시스템에서 이동될 수 있다. 이동 부분은 수동으로 또는 적절한 작동 장치로 이동될 수 있다. 하나의 옵션은 가요성 부분을 상이한 위치까지 가압하거나 이동시키는 것이다. 작은 채널 시스템과 챔버의 조합, 액체의 다중 흡입 및 배출 뿐만아니라 수동 작동의 가능성을 통해 규정된 액체 배출 및 유입의 가능성이 특히 바람직하다.
유체 시스템은, 바람직하게는 액체 시약 저장소를 위한 계면을 갖는다.
포일로서 구조화된 구성요소를 폐쇄하는 구성요소의 구성이 특히 유리하며, 여기서 포일은 또한 그의 고유한 가요성으로 인해 이동 구성요소이다.
수용된 액체의 희석 또는 시약의 공급은 블리스터(blister)로 구성될 수 있는 구조화된 구성요소에 연결된 액체 저장소를 비우는 것을 통해 발생한다. 유체 계면의 외부 기하학적 형상은 액체 흡입 및 액체 배출에 영향을 줄 수 있다.
용적은 유체 계면의 해당 유출구의 기하학적 형상에 의해 규정될 수 있으며, 여기서, 이 용적의 규정은 유체 계면의 표면 변형에 의해 더 영향을 받을 수 있다.
추가의 구성요소로 기밀 밀봉되는 챔버 및 채널 시스템을 갖는 구조화된 구성요소를 포함하는 또 다른 유체 시스템이 또한 제공되며, 상기 챔버는 채널 시스템 및 유체 계면을 통해 외부에 유체 연결된다. 가요성 부분은 챔버의 벽에 의해 형성된다.
여기서 특히 유리한 점은, 챔버의 측면 가압으로 액체의 이동이 가능하거나 압축 효과가 가요성 챔버 벽에 의해 증가될 수 있다는 것이다.
게다가, 구조화된 구성요소 또는 구조화된 모듈뿐만 아니라 챔버 및 채널 시스템을 기밀 밀봉하고 채널 시스템 및 유체 계면을 통해 챔버를 외부에 연결시키는 추가 구성요소를 포함하는 추가의 유체 시스템이 제공된다. 구조화된 구성요소는, 챔버 저부가 가요성이 있고 가압되거나 팽창될 수 있는 그러한 방식으로 구성된다.
본 실시예의 특별한 이점은, 저부가 특히 가요성이 있도록 구성될 수 있으며, 2 성분 사출 성형에 의해 제조될 수 있어, 가요성 구성요소가 다른 구성요소와 함께 사출 성형될 수 있다는 것이다. 대안으로, 구조화된 구성요소의 기본 재료는 또한 구성요소의 기능을 보장하기에 충분히 가요성이 있을 수 있다. 또한, 가요성 부분을 구조화된 구성요소로 조립하는 것이 가능하다.
챔버는 다른 채널 시스템을 통해 유체 계면에 연결될 수 있으며, 여기서 유체 계면 중 하나는 캡으로 폐쇄될 수 있다. 캡으로의 폐쇄는, 또한, 이 지점에서 액체가 빠져 나가는 것을 방지한다.
바람직하게는, 모세관 직경을 변화시킴으로써 작용하는, 예를 들어, 모세관 정지 밸브와 같은 밸브의 일체화는, 규정된 용적의 유입을 허용한다.
바람직하게는, 밸브 기능은 표면의 국부적 개질에 의해 생성되거나, 기존의 기하학적으로 작용하는 밸브의 기능이 밸브 영역에서의 표면 변형에 의해 향상된다.
본 실시예의 특별한 이점은, 액체가 제 2 유체 계면을 통해 취입될 때 통기가 발생할 수 있고 액체가 다양한 지점에서 취입 및 배출될 수 있다는 것이다. 캡으로의 폐쇄는, 또한 액체가 이 지점에서 빠져 나가는 것을 방지한다. 더욱이, 액체가 배출될 때 배출 유체 계면이 하방으로 경사지는 그러한 방식으로 유체 시스템을 위치시키는 것이 유리하다.
바람직하게는, 유체 시스템은 외부 또는 기체 투과성 멤브레인과 연통하는 추가의 채널을 통해 제공될 수 있는 챔버를 위한 통기 옵션을 포함하며, 이 통기 장치는 선택적으로 폐쇄될 수 있다.
바람직하게는, 유체 시스템은 패시브 정지 기능, 예를 들어, 모세관 정지 밸브, 채널 테이퍼링 또는 상응하는 표면 변형을 갖는 유입구 채널을 포함하고, 충전될 부분의 표면 변형에 의해 강화될 수 있는 모세관 효과에 의해 또는 이동 구성요소에 의해 유발되는 챔버 용적의 변화에 의해 액체의 액체의 규정된 양을 수용한다.
여기서는, 특히 고가의 피펫팅 유닛을 사용하지 않고도 매우 정확한 용적의 유입이 유리하다.
바람직한 구성에서, 유체 시스템은 추가적인 시약 저장소를 포함한다. 이것은 예를 들어, 블리스터로서 형성될 수 있다.
여기서 특히 유리한 점은, 여러 가지 액체 또는 건조한 시약을 함께 혼합할 수 있으며 시약을 사용하여 시스템에서 받은 액체 또는 액체를 운반할 수 있다는 것입니다.
바람직하게는, 건조 시약은 유동하는 액체에 의해 흡수되어 이들과 혼합될 수 있는 구조화된 구성요소에 제공된다.
바람직하게는, 시약은 규정된 위치에 제공되며, 이는 그 위를 유동하는 액체를 채색하여 이에 따라 시약이 존재하는 위치에 도달되어, 이에 따라 소정의 용적 또는 체류 시간에 도달했음을 지시하는 규정된 위치에 제공된다.
바람직하게는, 후속하여 액체에 의한 채널 시스템의 특정 위치에 보다 양호하게 도달할 수 있고 또한 지시 반응으로서의 색 반응을 보다 양호하게 판독할 수 있게 하기 위해서, 예를 들어, 구조화된 컴포넌트에 통합된 렌즈의 형태인, 배율 기능부가, 규정된 위치에서 구조화된 컴포넌트에 제공된다.
보다 긴 채널 요소는 또한 유체 유동의 유동 제한기로 바람직하여 제어된 액체 흡입 및 액체 배출을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 시약 저장소는 블리스터로 형성된다. 바람직하게는, 시약 저장소는 그 위에 위치되는 유밀 연결된 블리스터를 천공하는 천공 요소를 갖는 블리스터 시트를 갖는다. 본 실시예는, 플랩을 가지며, 이 플랩은 블리스터 시트 내의 안내 요소를 통해 플랩의 규정된 삽입을 허용하여 규정된 용적 투입을 허용한다. 용적 투입은 또한, 안내 요소의 특정 구성으로 인해 여러 단계로 수행될 수 있다.
예를 들어, 캡을 통한 액체 유입에 대한 유체 계면의 유체 기밀 폐쇄는 의미가 있다. 또한, 캡이 예를 들어, 맨드릴 또는 플런저와 같은 운반 요소에 설비될 수 있으며, 이는 채널 내로 돌출하며 이에 따라 이에 의해 캡이 유체 계면 상에 배치될 때 채널 내의 액체를 이동시킨다. 게다가, 또는 대안적으로, 캡은 또한 채널 또는 채널 시스템에서 액체를 이동시키도록 배치된 후에 가압되거나 빼내질 수 있는 가요성 부분을 가질 수 있다. 밀 때, 액체는 채널 안으로 더 가압된다. 가요성 부분이 빼내질 때, 액체는 유체 계면을 향하여 채널에서 나온다. 이렇게 하면 작은 이동이 생성될 수 있다.
여기서 특히 유리한 점은, 규정된 액체 용적이 블리스터로부터 배출될 수 있으며 이는 또한 높은 정밀도로 수동으로 행해질 수 있다는 것이다. 규정된 용적 유입과 결합하여, 이에 따라 정확한 혼합 비율이 설정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 챔버에 긴 채널을 갖는다. 이 긴 채널은, 특히 액체 유입의 속도를 조절하고 채널의 긴 길이로 인해 최적으로 다시 부유되는 시약을 채널에 도입하는 데 사용될 수 있으므로, 특히 유용하다.
바람직한 실시예에서, 챔버에 대한 긴 채널은 추가적인 확장부를 갖는다. 본 실시예는, 특히, 시약이 확장부에서 사전 조립될 수 있고 개선된 혼합이 상이한 유동 프로파일을 통해 달성될 수 있기 때문에, 유리하다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 바람직하게는 상이한 깊이를 가질 수 있는 광학 판독 및/또는 반응을 위한 공동 또는 검출 챔버를 포함한다. 여기서 특히 유리한 점은, 광학 검출을 직접 수행할 수 있으며 검출 챔버가 수 개의 깊이로 구성되어 있으면, 동적 범위도 증가될 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 챔버의 작동에 의한 충전을 허용하는 측 방향 유동 스트립을 포함한다. 일 실시예는 통기 멤브레인을 포함하고, 또 다른 실시예는 통기 채널을 포함한다. 특히 바람직한 것은, 측 방향 유동 스트립을 통한 판독의 직접적인 가능성으로 수동으로 작동될 수 있는 액체 흡입의 가능성이 있다는 것이다. 특정 폭기(aeration) 옵션은, 챔버에 의해 달성된 부압 구동식 유동(negative pressure driven flow)과 측 방향 유동 스트립의 흡입 효과에 의한 후속 액체 운동의 조합을 허용한다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 채널 시스템에 의해 서로 연결되고 하나 이상의 평면에 배열될 수 있는 하나 이상의 챔버를 포함한다. 특히 유리한 점은, 가요성 요소가 챔버 용적을 변화시킴으로써 이송 및 왕복 운동뿐만 아니라 능동 혼합을 가능하게 한다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 챔버 외부에 위치하거나 챔버 내로 연장되는 가요성 구성요소 상의 부착부를 포함한다. 여기서 특히 유리한 점은, 취입 또는 배출될 용적의 정확한 규정이며, 이는 따라서 수동 작동에서조차 사용자의 힘 또는 손가락 크기와는 무관하다.
바람직한 구성에서, 유체 시스템은 챔버 내에 시약을 갖는다. 여기서 특별한 이점은, 챔버가 액체 이동에만 사용되는 것이 아니라 챔버 용적을 시약의 용해, 반응 및 혼합에 직접 사용할 수 있다는 것이다. 특히, 건조 시약은 챔버가 특히 유리한 방식으로 사용될 수 있게 한다.
바람직한 실시예에서, 블리스터를 비우기 위한 캡은 필요할 경우, 가요성 부분을 이동시키기 위한 가압 요소에 직접 연결되어 일체로 구현된다.
바람직한 실시예에서, 혼합은 챔버 내에 제공된 가동 요소들, 예를 들면, 또한 자성이 있을 수 있는 볼들 또는 로드들에 의해 가능하다. 혼합은 구조화된 구성요소의 구조 요소에 의해 추가로 향상될 수 있다. 여기서 특히 유리한 점은, 시스템의 간단한 구성으로 인해 챔버에서 특히 효과적인 혼합을 허용한다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 혼합은 유체 시스템을 수동으로 이동시킴으로써 챔버에서 발생한다. 여기서 특히 유리한 점은, 시스템의 간단한 구성이 수동 사용을 허용한다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 혼합은 장치 측 상의 혼합 기구에 의해 챔버 내에서 발생한다. 여기서 특히 유리한 점은, 효율적인 혼합이 발생할 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 채널 시스템 자체는 정렬 마크를 포함하거나, 정렬 마크가 용적 표시를 허용하기 위해 채널 시스템의 옆, 아래에 또는 위에 부착된다. 이 마킹은 사용자가 수용되거나 배출된 용적을 읽고 규정된 용적을 수용, 배출 또는 이동하기 위해 용적의 흡입 또는 배출을 끝내거나 계속할 수 있도록 허용하기 때문에 자(ruler)와 마찬가지로 특히 유리하다.
바람직한 실시예에서, 다수의 액체 흡입 또는 액체 배출이 가능하다. 여기서 특히 유리한 점은, 유체 시스템이 액체의 다중 흡입 및 배출에 사용될 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에서, 상이한 방향, 예를 들어, 유체 시스템의 평면에 수직하거나 유체 시스템을 특정 각도로 두는 구조화된 구성요소에 유체 계면이 제공된다. 여기서 특별한 이점은, 특히 기하하적 형상은 특별한 형상의 표면 또는 용기에서 액체를 취입하거나 배출하는 것을 허용한다는 것이다.
수 개의 유체 계면이 바람직한 실시예에서 제공된다.
이는 액체가 상이한 위치에서 동시에 또는 연속적으로 배출되고 수용될 수 있으므로 특히 유용하다.
분배 시스템과 함께, 흡입 및 배출은 수 개의 위치에서 동시에 또는 순차적으로 발생할 수 있다. 단지 분배 시스템이 사용된다면, 액체는 가요성 요소의 이동을 통해 동시에 배출되거나 취입될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 액체의 흡입 또는 배출은 멤브레인 밸브를 통해 제어된다. 이것은, 상이한 유체 계면에서의 개별적인 액체 흡입 또는 액체 배출이 챔버 내의 가요성 요소의 이동을 통해 발생할 수 있기 때문에, 특히 유리하다.
특정 실시예는, 균일한 충전 및 이에 따른 균일한 액체 운반 그리고 이에 따라, 예를 들어, 동일한 용적의 배출을 보장하기 위해 패시브 밸브를 개별 분배 채널로 통합하는 것이다.
바람직한 실시예에서, 액체의 흡입 또는 배출은 로터리 밸브를 통해 제어된다. 로터리 밸브는 바람직하게는, 로터리 밸브 시트(28a) 및 채널 시스템의 다양한 부분을 연결하는 연결 채널을 갖는 회전 로터리 밸브 본체(28b)를 갖는다. 이것은, 상이한 유체 계면에서의 개별적인 액체 흡입 또는 액체 배출이 챔버 내의 가요성 요소의 이동을 통해 발생할 수 있기 때문에, 특히 유리하다.
바람직한 실시예에서, 유체 시스템은 미세 유체 시스템으로 구성된다. 구조화된 구성요소는 바람직하게는 그리고 본질적으로는 플라스틱으로 제조된다.
가요성 요소의 경우에, 전체 구성요소는 예를 들어, 플라스틱 호일로 제조될 수 있다. 또한, 다른 구성요소에 포함된 실리콘 또는 TPE와 같은 가요성 플라스틱 또는 임의의 재료로 제조된 가동 기계 요소를 사용할 수 있다.
가요성 구성요소가 특히 엄지 손가락으로 조작하기 쉽기 때문에, 유체 시스템이 엄지 손가락 펌프로서 또한 공지된다.
도 1a 내지 도 1c는 일 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 2는 대안적인 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 3은 추가의 대안적인 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예에 따른 유체 시스템의 유체 계면을 도시한다.
도 5a 내지 도 5f는 실시예에 따른 유체 시스템의 가압 요소를 도시한다.
도 6a 및 도 6f는 다른 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 또 다른 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 8a 내지 도 8e는 일 실시예에 따른 유체 시스템의 배출 기구를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 확장부 및 검출 챔버를 갖는 유체 시스템을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는 실시예에 따른 측방향 유동 스트립을 갖는 유체 시스템을 도시한다.
도 11은 다른 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 12a 내지 도 12d는 일 실시예에 따른 분배 시스템을 갖는 유체 시스템을 도시한다.
도 13은 다른 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른 배율 장치를 갖는 유체 시스템을 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 실시예에 따른 유동 제한기를 갖는 유체 시스템을 도시한다.
도 16은 캡을 갖는 칩의 실시예를 위에서부터의 평면도로 도시한다.
본 발명은 가요성 또는 가동 부품, 일반적으로 저부 또는 뚜껑, 특정 실시예에서, 또한 가동 벽을 갖는 챔버를 포함하는 유체 시스템을 설명하며, 이는, 상승 또는 하강에 의해, 적어도 하나의 채널 또는 개구를 통해 챔버에 연결된 액체 또는 기체의 흡입, 배출, 변위, 희석 또는 혼합을 허용한다.
챔버 및 가동 부품은, 그의 초기 위치로부터 가동부의 이동에 의해, 챔버의 미리 결정되고 조절 가능한 용적이 변위되도록 구성된다. 이러한 방식으로, 가동 부품이 다른 위치 또는 초기 위치로 복귀될 때, 미리정해진 용적이 챔버에 수용되거나 배출될 수 있다. 환언하면, 이 용적은 유체 시스템의 특성에 의해 미리결정되거나 본 발명에 따른 유체 시스템의 구성에 의해 조정될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 유체 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 1a 및 도 1c는 유체 시스템의 평면도를 도시하고, 도 1b는 유체 시스템의 횡단면도를 도시한다.
유체 시스템은 챔버(2)를 포함하는 구조화된 구성요소(1)를 가지며, 여기서 챔버(2)는 채널 시스템(3)에 연결된다. 구조화된 구성요소(1)는 본질적으로 편평하거나 판형이다. 환언하면, 구조화된 구성요소(1)는 서로 평행한 제 1 주측(main side) 및 제 2 주측을 갖는다. 챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 제 1 주측 상에서, 구조화된 구성요소(1)의 표면 상에 형성된다. 환언하면, 챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 주측에서, 구조화된 구성요소(1)의 표면 내로 매립된다. 따라서, 챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 구조화된 구성요소(1)의 표면 상의 오목부이다. 예를 들면, 제 1 주측은 구조화된 구성요소(1)의 상부측이고, 제 2 주측은 구조화된 구성요소(1)의 저부측이다. 구조화된 구성요소(1)의 측면이 구조화된 구성요소(1)의 상부 측과 저부 측 사이에 배열된다. 구조화된 구성요소(1)는 예를 들어, 직사각형 형상일 수 있다. 구조화된 구성요소(1)는 또한 디스크 형상일 수 있다. 그러나, 구조화된 구성요소(1)는 구조화된 구성요소가 본질적으로 편평한 한, 임의의 형상을 취할 수 있다.
예를 들어, 구조화된 컴포넌트(1)는 플랫폼으로서 구성될 수 있다. 구조화된 구성요소(1)는 또한 구조화된 모듈(1)로 지칭될 수 있다. 구조화된 구성요소(1)는 편평할 수 있다.
따라서, 챔버(2) 또는 채널 시스템(3)은, 구조화된 구성요소(1)의 상부 측에 대응하는 상부 측을 갖는다. 챔버(2)의 저부 측 또는 채널 시스템(3)은 구조화된 구성요소(1)의 내부에 형성된다. 챔버(2)의 저부 측은 또한 챔버 저부(7)로 지칭될 수 있다. 챔버(2)의 내부는 챔버(2)의 상부 측과 저부 측 사이에 형성된다.
챔버(2) 또는 채널 시스템(3)은 구조화된 구성요소(1)의 오목부, 예를 들어, 구조화된 구성요소(1)의 상부 측 또는 저부 측에 오목부로 구성될 수 있다. 챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 상이한 깊이의 오목부로서 구성될 수 있다.
챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 유체 계면(5)을 통해 외부에 유체 연결된다. 환언하면, 유체 계면(5)은 구조화된 구성요소(1)의 측면 상의 채널 시스템의 개구이다. 유체 계면(5)의 개구는 또한 유체 시스템의 상부 측 또는 하부 측 상에 배열될 수 있다. 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 구조화된 계면(5)은 구조화된 구성요소(1)의 일 측면으로부터 돌출부로서 돌출될 수 있다. 이 경우에, 유체 시스템은 돌출부를 액체에 침지시키고 그리고 가요성 또는 가동 부품을 이동시킴으로써, 액체 표면으로부터 직접 액체를, 예를 들어, 최상부에서 용기 개구 내에 위치된 액체를 받아들일 수 있다.
유체 시스템은 채널 시스템(3)에 각각 연결되는 복수의 유체 계면(5)을 가질 수 있다. 유체 계면(5)은 구조화된 구성요소(1)의 상이한 표면, 예를 들어, 상부 측, 저부 측 또는 측면에 배열될 수 있다. 환언하면, 유체 계면(5)의 개구는 상이한 방향을 가리킬 수 있는데, 즉, 구조화된 구성요소(1)의 중심에 대해 상이한 배향을 가질 수 있다.
제 2 구성요소(4)는, 액체 및 기체의 공급 및 배출이 단지 유체 계면(5)을 통해서 발생할 수 있도록, 채널 시스템(3) 및 챔버(2)를 액밀 및 기밀 밀봉한다. 환언하면, 제 2 구성요소(4)는, 구조화된 구성요소(1)의 표면이 구조화된 구성요소(1)의 상부 측 상에서 챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 폐쇄하는 방식으로, 구조화된 구성요소(1)의 표면에 배열된다. 제 2 구성요소(4)는, 예를 들어, 구조화된 구성요소(1)에 아교접착되거나 구조화된 구성요소(1)에 용접될 수 있다.
환언하면, 챔버(2)의 최상부 측에서, 챔버(2)의 내부는 제 2 구성요소(4)의 저부 측에 의해 경계지어진다. 챔버(2)는, 본질적으로 편평한 타원형, 직사각형 또는 둥근 형상을 가질 수 있다. 따라서, 챔버(2) 또는 챔버(2)의 내부는, 한편으로, 구조화된 구성요소(1)에 의해 그리고 다른 한편으로, 제 2 구성요소(4)에 의해 규정된다.
제 2 구성요소(4)가 가요성이 있거나 또는 제 2 구성요소(4)는 가요성 또는 가동 부분(6)을 갖는다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 2 구성요소(4)의 가요성 부분(6)은 제 2 구성요소(4)의 직접적인 부품으로서 챔버(2) 위에 위치된다. 대안으로, 가요성 또는 가동 부분(6)은 유체 시스템의 추가 부품으로서 구성될 수 있다. 제 2 구성요소(4)의 가요성 또는 가동 부분(6)은 적어도 챔버(2)의 일부분 또는 챔버(2)의 외부에 배열되어야 한다.
제 2 구성요소(4)는, 예를 들어, 포일 또는 스트립일 수 있고 플라스틱 또는 금속으로 제조될 수 있다.
유체 시스템의 대안적인 실시예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 대안적인 실시예에 따르면, 구조화된 구성요소(1)는 챔버(2) 아래에 가요성 부분(7)을 갖는다. 환언하면,가요성 부분(7)은 챔버 저부와 구조화된 구성요소(1)의 저부 측 사이에 위치된다. 가요성 부분(7)은, 구조화된 구성요소(1)에의 다른 구성요소의 부착에 의해, 또는 직접적으로, 구조화된 구성요소(1) 자체의 재료 특성에 의해, 또는 하나 이상의 재료로부터의 제조, 예를 들어, 다성분 사출 성형(multi-component injection molding)에 의해 실현될 수 있다.
다른 대안적인 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 추가의 대안적인 실시예에 따르면, 구조화된 구성요소(1)는 제 2 구성요소(4) 및 더욱이 추가 구성요소(8)로 폐쇄되며, 여기서, 구성요소(4 및 8) 중 하나 또는 둘 모두는 가요성 또는 가동 부분을 가질 수 있다. 환언하면, 제 2 구성요소(4)가 구조화된 구성요소(1)의 상부 측 상에 배열된다. 이는 챔버(2)의 상부 측이 제 2 구성요소(4)로 폐쇄된다는 것을 의미한다. 구조화된 구성요소(1)의 저부 측 상에는, 추가 구성요소(8)가 배열된다. 이는, 챔버(2)의 저부 측, 즉 챔버 저부가 추가 구성요소(8)로 폐쇄되는 것을 의미한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가요성 부분(9)이 추가 구성요소(8)에 제공된다.
구조화된 구성요소(1)는, 바람직하게는 챔버(2)를 위로 또는 아래로 들어올리거나 가압하는데 충분한 가요성을 갖는 커버 호일로 구성된다.
바람직하게는, 챔버(2)는, 가요성 부분(들)(6, 7, 9)을 챔버(2) 내로 가압할 때 가요성 부분이 전체 챔버(2)를 채우지 않는 방식으로 구성된다. 환언하면, 가요성 부분(6, 7, 9)이 챔버(2) 내로 가압되면, 가요성 부분은 챔버 저부와 동일 높이에 있지 않을 것이다. 이는, 챔버(2) 내의 액체 또는 기체가 가요성 부분(6, 7, 9)을 가압함으로써 챔버(2)로부터 완전히 배출되지는 않는다는 것을 의미한다. 또한, 챔버 저부 또는 인접한 채널 시스템(3)과의 가요성 부분(6, 7, 9)의 밀폐 밀봉이 기능성을 위해 반드시 필요한 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 실시예의 예시적인 동작을 이하에 설명한다:
액체 흡입(liquid intake): 액체 시스템 또는 보다 정확하게는, 유체 시스템의 챔버(2) 내로 액체/가스를 취하기 위해서, 가요성 부분(6)은 수동으로 또는 손으로, 예를 들어, 사용자의 손가락으로, 또는 조작 장치에 의해 초기 위치로부터 하방으로 가압된다. 환언하면, 가요성 부분(6)은 압력에 의해 그의 초기 위치로부터 챔버(2)로 이동된다. 이는, 가요성 부분(6)이 챔버(2)의 상부 측으로부터 내부로 가압되는 것을 의미한다. 가요성 부분(6)을 챔버(2) 내로 가압함으로써, 챔버(2)의 내부 공간이 감소된다. 후속하여, 유체 계면(5)이 액체에 침지된다. 가요성 부분(6)은, 가요성 부분(6)의 재료 특성으로 인해 자동으로 부분적으로 또는 완전히 초기 위치로 되돌아가거나, 또는 흡입(suction) 또는 리프팅 오프(lifting off)와 같은 조작 장치의 이동에 의해 초기 위치로 되돌아간다. 환언하면, 챔버(2)의 내부는 가요성 부분(6)을 그의 초기 위치로 되돌아가게 함으로써 다시 확대된다. 내부 공간의 용적을 증가시킴으로써, 유체 계면을 통해 액체에 연결되는 챔버(2) 또는 인접한 채널 시스템(3)에 부압(negative pressure)이 생성된다. 이는, 액체가 감압(under pressure)에 의해 유체 시스템으로 흡입되는 것을 의미한다. 환언하면, 액체의 일부는 먼저, 부압에 의해 채널 시스템(3) 내로 흡입되고, 그리고 그 다음에, 부압이 충분히 높으면, 또한 챔버(2) 내로 흡입된다. 따라서, 액체가 유체 시스템으로 유입된다. 규정된 방식으로, 가요성 부분(6)을 아래로 가압하고 그리고/또는 가요성 부분(6)을 그의 초기 위치로 복귀시켜 변위된 챔버(2)의 내부 용적을 조정함으로써, 유체 시스템의 챔버(2) 또는 채널 시스템(3)에 수용된 액체의 용적 또는 액체의 위치결정이 조정될 수 있다.
액체 혼합: 수용된 액체는 먼저, 액체를 챔버(2) 내로 흡입함으로써 혼합되고, 이는 액체가 먼저 유체 시스템으로 유입되는 것을 의미한다. 그 다음에, 가요성 구성요소(6)가 이동되거나 유체 시스템 자체가 이동된다. 유체 시스템은, 예를 들어, 유체 시스템을 여러 번 기울임으로써 이동된다. 수용된 액체에서 기포(air bubbles)가 발생하는 것을 회피하기 위해서는, 빠른 흔들림(fast shaking)이 회피되어야 한다.
액체 배출: 액체는 가요성 구성요소(6) 또는 가요성 구성요소들을 챔버(2) 내로 가압함으로써 유체 시스템으로부터 배출된다. 환언하면, 가요성 구성요소에 의해 경계가 정해진 챔버(2)의 내부의 용적은 가요성 구성요소를 가압함으로써 감소된다. 챔버(2) 또는 채널 시스템(3)에 있는 액체는 가요성 부분(6)의 이동에 의해, 즉 가요성 부분(6)을 챔버(2) 내로 가압함으로써 변위된 용적에 따라, 유체 시스템으로부터 배출된다. 이는, 변위된 액체가 챔버(2)로부터 채널 시스템(3)을 경유하여 유체 계면(5)을 통해 배출되는 것을 의미한다. 배출되는 액체의 용적은 챔버(2)가 가요성 부분을 가압함으로써 수축되는 챔버(2)의 내부 용적에 대응할 수 있다. 이 경우에, 액체 용적은 여러 번 배출될 수 있다. 가요성 부분(6, 7, 9)을 챔버(2) 내로 또는 챔버(2)의 내부로 단계적으로 더 가압함으로써 다수의 배출이 달성될 수 있다. 또한, 다수의 배출은 먼저, 가요성 부분(6, 7, 9)을 일단 챔버(2) 내로 가압하고, 그 다음에, 가요성 부분(6, 7, 9)을 그 자체로 챔버(2)에서 나오도록함으로써 또는 전술된 바와 같은 작동 장치의 도움에 의해 가요성 부분을 챔버(2)에서 나오도록함으로써 달성될 수 있다. 외측방 이동은, 챔버(2)에 연결된 채널 시스템(3) 내의 액체의 적어도 일부의 역류에 의해 동반된다. 외측방 이동에는, 이후에 다른 액체 배출을 위해 챔버(2) 내로의 가요성 부분(6, 7, 9)의 반복적인 가압이 이어진다. 환언하면, 가요성 부분(6, 7, 9)을 챔버(2) 내로 반복적으로 그리고 교대로 가압하고 이를 챔버(2)에서 나오도록함으로써, 펌핑 이동 또는 펌핑 기능이 수행된다. 이로 인해, 반복적이며 교번적인 액체 흡입 및 액체 배출이 유발된다.
샘플링을 위한 유체 계면(5)의 폐쇄 : 캡(14)은 샘플링을 위한 유체 계면(5)을 폐쇄한다. 또한, 이 캡(14)의 구성은 채널 시스템(3)의 용적이 통합된 돌출부에 의해 변위되는 것을 허용한다.
바람직하게는, 하나의 유체 계면(5)은 유체 시스템의 유입구(5.1)로서 구성되고, 다른 하나의 유체 계면(5)은 유체 시스템의 유출구(5.2)로서 구성된다. 유입구(5.1) 및 유출구(5.2)는, 바람직하게는, 구조화된 구성요소(1)에 형성된다. 2 개의 유체 계면(5.1 및 5.2)은 일 측 상에 형성되고, 바람직하게는 칩(유체 시스템)의 단부면에 또는 협측 상에 형성된다. 이는, 유입구 및 유출구가 시스템의 일 측 상에 배열되는 것을 의미한다. 이는, 또한 점퍼로 공지된 캡(14)으로 유입구 및 유출구를 폐쇄하는 것을 가능하게 한다.
캡(14)은 유체 시스템, 바람직하게는 구조화된 구성요소(1)에 부착되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 캡(14)이 부착될 수 있다.
바람직한 구성에서, 유입구(5.1) 또는 유출구(5.2)에 부착될 수 있는 단지 하나의 캡(14)만이 제공된다. 그 다음에, 이는 유입구에서 액체를 선택적으로 취하거나 유출구에서 액체를 배출시키는 데 사용될 수 있다.
하나 이상의 캡(14)이 플랩(44)에 의해 칩에 부착된다.
액체의 추가: 액체 저장소(16)를 완벽하게 또는 부분적으로 비우는 것은, 액체를 통해 수집된 샘플을 운반하고 시약의 희석 또는 추가를 허용한다.
따라서, 가요성 부분(6)은, 그의 가요성으로 인한 외부 압력에 의해 챔버(2) 내로 또는 보다 정확하게는 챔버(2)의 내부로, 구조화된 구성요소(1)의 상부 측에 의해 규정된 평면 아래에 가압될 수 있다. 다른 한편으로, 가요성 부분(6)은, 외부로부터 당김으로써, 예를 들어, 부압 또는 부착된 장치에 의해 챔버(2)의 내부로부터 다시 당겨질 수 있다. 이는, 가요성 부분이 구조화된 구성요소(1)의 상부 측에 의해 규정된 평면을 넘어 이동할 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 기본 기능, 즉 유체 시스템 내로의 액체의 흡입, 유체 시스템으로부터의 액체 배출 및 유체 시스템에서의 액체의 혼합으로부터, 유체 시스템에 대해 다음의 특성이 얻어진다:
액체의 흡입, 희석, 배출, 투입 또는 운반이 가능하다. 유체 시스템으로 유입된 액체는 유체 시스템을 사용하여 운반 및 저장될 수 있다. 액체의 다중 흡입 및 다중 배출이 가능하다. 액체의 혼합이 가능하다.
유체 시스템은, 전술한 실시예에 따른 유체 시스템의 구성으로 인해, 그리고 챔버(2) 및 가요성 부분(6. 7. 9)의 구성에 의해, 액체 흡입, 액체 배출 및 액체의 다중 흡입 및 배출의 기능을 갖는 피펫으로 사용될 수 있다. 피펫은 추가의 보조 장치없이 또는 작동 장치에 의해 수동으로 완벽하게 작동될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 유체 계면(5)의 실시예를 도시한다. 도 4a 내지 도 4c에 따른 유체 계면(5)의 실시예는 이들의 기하학적구조가 상이하다. 보다 정확하게는, 유체 계면(5)의 실시예는 각각 유출구(10)를 가지며, 여기서 유출구(10)의 형상은 본원에 도시된 실시예에서 상이하다. 유출구의 특정 또는 규정된 기하학적 구조 및/또는 유체 계면의 유출구(10)의 표면 변형 또는 재료 특성에 의해, 배출된 액적의 용적이 조절될 수 있으므로, 액적이 유출구로부터 분리된다. 유체 계면(5)의 유출구(10)의 규정된 기하학적 구조에 의해, 용적, 즉, 배출된 액체의 액적의 요망하는 용적이 미리설정될 수 있다. 이는, 또한 유체 계면(5)의 유출구(10)의 기하학적 구조가 배출된 액체의 용적에 대해 결정적이라는 것을 의미한다. 환언하면, 액체가 유체 시스템으로부터 배출될 때, 가요성 부분(6, 7, 9)은 유체 계면(5)의 유출구(10)에 액체의 액적이 형성되도록 챔버(2) 내로 가압된다. 가요성 부분(6, 7, 9)은 액체의 액적이 유출구(10)로부터 분리될 때까지 챔버(2) 내로 더 가압된다. 그 다음에, 가요성 부분(6, 7, 9)의 가압 또는 액체의 배출이 중단될 수 있다. 대안으로, 가요성 부분(6, 7, 9)은 액체의 다른 액적을 생성하도록 챔버(2) 내로 더 가압될 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 상이한 실시예에 따른 가요성 부분의 가압 요소를 도시한다. 가요성 부분(6, 7, 9)은, 챔버(2) 내로의 가요성 부분(6, 7, 9)의 규정된 가압 또는 챔버(2)로부터의 가요성 부분(6, 7, 9)의 규정된 잡아당김(pulling out) 또는 제거를 허용하기 위해, 가압 요소(11, 12, 13)를 가질 수 있다. 환언하면, 수동으로 또는 손으로 작동될 때, 힘 또는 손가락 크기의 사람 의존적인 적용으로 인한 차이를 방지하기 위해, 가압 요소(11, 12, 13)가 가요성 부분(6, 7, 9) 상에 배열되거나 적용될 수 있다. 환언하면, 가압 요소(11, 12, 13)는, 가요성 부분(6, 7, 9)을 챔버(2) 내로 가압함으로써 챔버(2) 내부의 동일한 용적이 항상 변위되는 것을 보장하는데 사용될 수 있다. 가압 요소(11, 12, 13)는 수동으로 또는 손으로, 예를 들어, 손가락으로 또는 작동 장치에 의해 작동될 수 있다. 가압 요소(11, 12, 13)는 가요성 부분(6)에 적용되는 재료일 수 있다. 예를 들어, 가압 요소(11)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 실리콘 반구로서 구성될 수 있다. 대안으로, 가압 요소(12)는 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 다성분 사출 성형에 의해 가요성 부분(8)으로 직접 제조될 수 있다. 대안으로, 규정된 가압은 또한 도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, 구조화된 구성요소에서 돌출 요소로서 제공되는 가압 요소(13)를 사용하여 달성될 수 있다. 환언하면, 도 5e 및 도 5f에 도시된 가압 요소(13)는 유체 시스템의 챔버(2), 예를 들어, 챔버 저부에 배열되고 챔버(2)의 내부로 돌출한다. 가압 요소(13)에 의해, 가요성 부분(6)의 이동은 챔버(2) 내로 제한될 수 있어, 단지 내부의 최대 용적만이 변위된다. 도 5a, 도 5c 및 도 5e는 각각 가요성 부분(6, 7, 9)의 초기 상태, 즉 가요성 부분(6, 7, 9)에 어떠한 힘이나 압력도 가해지지 않을 때의 상태를 도시한다. 도 5b, 도 5d 및 도 5f는 각각 액체 흡입 이전에 또는 액체 배출 동안의 위치, 즉 가요성 부분(6, 7, 9)이 챔버(2) 내로 가압될 때의 위치를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 유체 시스템의 추가의 실시예를 도시한다. 보다 정확하게는, 도 6a 및 도 6b는 2 개의 별도의 유체 계면(5)을 갖는 유체 시스템을 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 유체 계면(5)은 구조화된 구성요소(1)의 상이하고 보다 정확하게는 대향 측면 상에 배열되고 각각의 측면으로부터 돌출한다. 여기서, 액체 흡입은 2 개의 유체 계면(5) 중 하나에 의해 수행될 수 있고, 액체는 2 개의 유체 계면(5) 중 다른 하나에 의해 배출될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 유체 계면(5)은 또한 유체 계면(5)으로부터의 액체의 오염 또는 누출을 방지하기 위해 캡(14)에 의해 폐쇄될 수 있다. 캡(14)은 유체 시스템에 수용된 액체가 특히 안전하고 용이하게 운반되고 저장되는 것을 허용한다. 환언하면, 캡(14)은 유체 계면(5) 상에, 보다 정확하게는, 구조화된 구성요소(1)의 측면에서 유체 계면(5)에 의해 형성된 개구 상에 배치될 수 있고, 그리고 유체 계면(5)을 유밀 상태(fluid-tight)로 밀봉할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 유체 시스템은 액체 저장소(16)에 의해 보충될 수 있다. 액체 저장소(16)는 채널을 통해 채널 시스템(3) 또는 챔버(2)에 연결된다. 채널은 채널 시스템(3)의 일부일 수 있다. 액체 저장소(16)는, 예를 들어, 하나 이상의 소위 블리스터, 즉 액체로 채워진 구획, 예를 들어, 천공에 의해 개방될 수 있는 구획(이들은 액체 시스템 상에 유밀 방식으로 장착됨)에 의해 형성될 수 있다. 블리스터로부터의 액체 유입은, 전술된 바와 같이 가요성 부분(6)을 아래로 가압되고 가요성 부분(6)을 챔버(2)에서 나오도록함으로써 달성되며, 챔버(2) 및 채널 시스템(3) 내의 결과적인 부압은 연결된 채널을 통해 블리스터로부터 채널 시스템(3) 또는 챔버(2) 내로의 액체의 유입을 유발한다. 액체 저장소(16)를 비우는 것으로 인한 추가 액체가 채널 시스템(3) 내의 액체를 챔버(2)로 가압하고 액체 저장소(16)로부터의 액체가 또한 챔버(2) 내로 유동할 때, 유체 계면(5)으로부터의 액체 누출은 유체 계면 상에 캡(14)을 배치함으로써 방지된다. 환언하면, 외부로부터 유체 시스템 내로 도입되어 채널 시스템(3) 또는 챔버(2)에 위치된 액체는 액체 저장소(16) 내의 액체와 혼합될 수 있다. 유체 계면 상에 캡(14)을 위치시킴으로써 혼합이 촉진되거나 강화될 수 있는데, 이는 캡(14)이 유체 계면 상에 있고, 가요성 부분(6)을 이동시킴으로써 생성된 부압이 액체 저장소(16) 내의 액체에 작용하기 때문이다.
액체 저장소(16)는 또한 시약 저장소 또는 액체 시약 저장소로 지칭될 수 있으며, 임의의 유형의 액체를 보유할 수 있다.
액체는 유체 시스템을 이동시키고, 가요성 부분(6, 7, 9)을 이동시키거나 또는 혼합 요소를 삽입함으로써 혼합될 수 있다. 혼합 요소, 예를 들어, 실리콘으로 만들어진 볼이 유체 시스템의 수동 이동에 의해 이동될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 혼합은 자성 재료로 제조된 요소에 의해 수행될 수 있으며, 이 자성 재료는 혼합 장치에 의해 외부로부터 이동된다.
도 7a 및 도 7b는 2 가지 유형의 액체 유입을 조합한 유체 시스템의 일 실시예를 도시한다. 한편으로, 예를 들어, 샘플 유입은 챔버(2)의 가요성 부분(6, 7, 8)을 챔버(2) 내로 이동시키고 전술한 바와 같이 가요성 부분을 외부로 이동시킴으로써, 액체 유입구로서 기능하는 유체 계면(5)을 통해 수행된다. 대안적으로, 유체 시스템 내로의 독립적인 액체 유입은 패시브 충전(passive filling)을 통해, 즉 유체 계면(5)에서 채널 시스템(3)의 모세관 력에 의해 수행될 수 있다. 부압 또는 모세관 력에 의해 유발된 흡입 효과 및 그에 따른 충전 속도는, 표면 변형, 예를 들어, 채널 시스템(3)의 채널 표면의 친수화에 의해 증가되거나 가속될 수 있다.
더욱이, 수용된 액체의 용적은 채널 시스템(3)의 패시브 밸브, 예컨대 채널 시스템(3)의 모세관 정지 밸브 및 채널 테이퍼(41)(도 7a 참조)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 규정된 양의 액체가 취해지며, 여기서, 밀봉 캡은 액체 저장소(16)가 비워질 때 액체가 빠져 나가는 것을 방지한다.
도 8a 내지 도 8e는 일 실시예에 따른 액체 저장소(16)의 배출 기구를 도시한다. 예를 들어, 배출 기구는 플랩(flap)(19)으로서 형성될 수 있고, 여기서, 플랩(19)의 래칭은, 도 8d에 도시된 바와 같이, 정해진 양의 액체를 액체 저장소(16)로부터 유체 시스템의 채널 시스템(3)으로 삽입함으로써 유체 시스템에서 수용된 액체와 액체 저장소로부터의 액체의 규정된 혼합비를 달성한다. 도 8d는, 플랩(19)이 액체 저장소(16)를 채널 시스템(3)의 채널의 유체 계면(5) 상으로 가압하는 상태를 도시한다. 이 원리는 추가 액체 저장소(16)로 확장될 수 있고, 따라서 다중 혼합물에 사용될 수 있다.
도 8a는 블리스터 시트로서 구성될 수 있고 작은 팁과 같은 천공 요소(18)를 갖는 시트(17)를 갖춘 배출 기구를 도시한다.
도 8b는 시트(17)가 래칭 러그(20)를 가지며 플랩(19)이 시트(17)의 래칭 러그(20) 상에 힌지형 방식으로 장착되는 배출 기구의 일 실시예를 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 액체 저장소(16)는 플랩(19)에 배열된다. 도 8b에 도시된 배출 기구는 또한 천공 요소(18)(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 래칭 러그(20) 중 하나는 힌지로서 기능하고 래칭 러그(20) 중 다른 하나는 플랩(19)의 회전을 제한하기 위해 래칭 표면 또는 안착 표면으로서 기능한다. 이는, 플랩(19)이 폐쇄될 때, 액체 저장소(16)가 천공되고 액체 저장소로부터의 액체가 유체 계면의 채널 시스템(3) 내로 도입될 수 있다는 것을 의미한다. 래칭 러그(20)에 의한 플랩(19)의 회전을 제한함으로써, 규정되거나 미리정해진 양의 액체가 액체 저장소로부터 유체 시스템으로 배출될 수 있다.
시트(17)는 또한 저장소 계면으로 지칭될 수 있다.
도 8c는 액체 저장소(16)가 구조화된 구성요소(1)의 표면 상에 위치되는 배출 기구의 일 실시예를 도시한다. 이 경우에, 플랩(19)은 도 8d에 도시된 바와 같이 팽출부(bulge) 또는 돌출부(projection)를 가질 수 있어, 플랩(19)이 폐쇄될 때 액체 저장소(16)는 돌출부에 의해 압착된다. 도 8d는 폐쇄된 배출 기구(이 경우에는, 플랩(19))를 도시한다.
도 8e는 일 실시예에 따른 시트(17)를 갖는 배출 기구의 평면도이다.
도 9a 및 9b는 긴 채널 시스템(3)을 갖는 유체 시스템을 도시한다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 채널 시스템(3)은 유체 계면(5)과 챔버(2) 사이에 사행하여(meanders) 채널 시스템(3)의 길이를 증가시킨다. 이는 유체 시스템에 수용된 액체에 대한 체류 거리(dwell distance)를 생성한다. 체류 거리는 건조된 시약과 같은 시약으로 채워질 수 있다. 이는 긴 채널 시스템(3)이 형성되는 것을 허용한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 채널 시스템(3)은 또한 보다 양호한 혼합을 위해 확장부(widenings)(22)를 가질 수 있거나 또다른 패시브 수동 혼합 요소를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 확장부는 채널 시스템(3)에서 세장형으로 또는 유동 방향으로 형성될 수 있다. 액체 또는 시약은, 채널 시스템(3) 또는 유체 시스템 내로 취해지거나 유체 시스템으로부터 배출되는 액체와 혼합되는 확장부(22) 내로 유입될 수 있다. 채널 시스템(3)은 또한 도 9b에 도시된 바와 같이 광학 검출 챔버 또는 반응 챔버(21)를 가질 수 있다. 특별한 이점은 측정의 동적 범위를 확장하기 위해 상이한 깊이에서의 검출 챔버(21)의 구성에 있다. 환언하면, 검출 챔버(21)는 구조화된 구성요소(1)에서 상이한 깊이에 매립될 수 있어서, 예를 들어, 이 챔버는 상이한 깊이의 단차 형상의 검출 챔버 저부를 갖는다.
챔버 기능을 확장하기 위한 추가의 옵션은, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이 측 방향 유동 스트립(23)을 삽입하는 것이며, 이 스트립은 유체 시스템의 펌프 기능을 사용하여 규정되는 방식으로 채워질 수 있다. 따라서, 전술된 바와 같은 수동 작동에서 또는 작동 장치에 의한 챔버(2)의 펌핑 작용에 의해 또는 측 방향 유동 스트립의 흡입 작용에 의한 충전의 조합이 또한 수행될 수 있다. 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 측 방향 유동 스트립은 또한 채널 시스템(3)에 연결된 다른 챔버 내로 삽입된다. 시스템을 작동시키기 위해 채널 시스템(3) 또는 측 방향 유동 유동 스트립의 챔버에 각각 연결된 통기 채널(25) 또는 기체-투과 및 유밀 멤브레인(24)의 사용이 특히 유리하다. 이는, 예를 들어, 도 10b에서 기체-투과 및 유밀 멤브레인(24) 그리고 도 10c에서 통기 채널(25)에 대해 도시된다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 유체 시스템을 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 구조화된 구성요소(1)는 구조화된 구성요소의 상부 측에 매립된 2 개의 챔버(2)를 갖는다. 2 개의 챔버(2)는 제 1 채널 시스템(3) 또는 채널을 통해 서로 직접 연결된다. 2 개의 챔버(2) 각각은 또한 각각의 유체 계면(5)을 통해 그리고 각각의 제 2 채널 시스템(3) 또는 채널을 통해 외부에 연결된다. 유체 시스템의 이 실시예는 또한 조합 챔버 시스템으로 지칭될 수 있다. 조합 챔버 시스템의 사용(이는 혼합, 반응, 펌프 및/또는 투입 유닛으로 동시에 사용될 수 있음)은 유체 시스템의 또 다른 실시예이다.
도 12a 내지 도 12d는 분배 시스템(26)을 갖는 유체 시스템의 실시예를 도시한다. 도 12a 내지 도 12d에 도시된 바와 같이, 챔버(2)는 일 단부에서 분배 시스템(26)에 연결된다. 분배 시스템(26)은 채널 시스템(3)의 일부일 수 있다. 분배 시스템(26)은 챔버(2)로부터 멀어지고 그리고 서로 분기하는 하나 이상의 채널을 갖는다. 분배 시스템(26)의 각각의 분기된 채널의 단부 각각은 유체 계면(5)에 연결된다. 도 12a 내지 도 12d의 유체 시스템의 실시예에 도시된 바와 같이, 각각의 채널은 챔버(2)로부터 멀어지고 4 개의 채널(이들 각각은 각각의 유체 계면에 연결됨)로 분기한다. 가요성 부분(6, 7, 9) 및 챔버 용적의 연관된 변화를 이동시킴으로써, 분배 시스템은 동시 또는 연속적 액체 흡입 또는 액체 배출을 허용한다.
도 12a 및 도 12b는 분배 시스템(26)을 포함하는 유체 시스템을 도시하며, 여기서 챔버(2)로부터 멀어지는 채널은 단계적으로, 즉 1 개의 채널에서 2 개의 추가 채널로 분기한다. 그 다음에, 2 개의 추가 채널은 2 개의 추가 채널로 분기되어, 챔버(2)로부터 멀어지는 채널은 총 4 개의 채널로 분기하며, 이들 4 개의 채널은 각각의 유체 계면(5)으로 안내된다. 도 12a에서, 모든 유체 계면(5)은 가요성 부분(6, 7, 9)의 이동에 의해 동시에 제어된다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 분배 시스템(26)의 분기된 채널은 멤브레인 밸브(27)를 가질 수 있다. 멤브레인 밸브(27)의 사용은 멤브레인 밸브(27)가 가압되고 멤브레인 밸브(27)가 유밀식으로 밀봉되는 것을 요구하여 각각의 채널을 개별적으로 또는 함께 폐쇄하고 이에 따라 유체 계면(5)을 통해 액체 흡입 또는 액체 배출을 구현할 수 있다. 환언하면, 멤브레인 밸브(27)는 목표로 하며 규정된 방식으로 각각의 채널 내에서의 액체의 유동을 제어하는데 사용될 수 있다. 이는, 개별 유체 계면(5)이 멤브레인 밸브(27)에 의해 체계적으로 제어되거나 활성화될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 이들이 서로 독립적으로 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 멤브레인 밸브(27)는 각각의 채널에서 어떠한 액체 흐름도 허용하지 않는 상태, 각각의 채널에서 방해받지 않는 액체 유동을 허용하는 상태, 및/또는 각각의 채널에서 감소된 액체 유동을 허용하는 상태가 되게할 수 있으며, 또는 그에 따라 활성화될 수 있다. 따라서, 규정된 및/또는 동시의 액체 흡입 또는 액체 배출은 각각의 유체 계면(5)을 통해 체계적으로 제어될 수 있다.
도 12c 및 도 12d는 분배 시스템(26)을 포함하는 유체 시스템의 일 실시예를 도시하는데, 여기서는, 챔버(2)로부터 멀어지는 채널은 별 모양의 한 지점에서 4 개의 추가 채널로 분기한다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 로터리 밸브(28)는 수동으로 또는 장치에 의해 외부로부터 조작될 수 있는 분기점에 배열될 수 있다. 따라서, 로터리 밸브(28)의 도움으로, 규정된 액체 유동이 챔버(2)로부터 멀어지는 채널과 분기된 채널에 연결된 하나 이상의 채널 사이, 즉 유체 계면(5)에 연결될 수 있다. 로터리 밸브(28)의 본체는, 그 자체가 하나 이상의 매립된 채널(29)을 가질 수 있으며, 이 채널은, 로터리 밸브(28)의 시트(28a)를 형성할 수 있는 분기점에 위치될 때 분기 채널 또는 연결 채널을 연결한다. 로터리 밸브 본체(28b)에 통합된 분배 채널(29)의 구성에 따라, 로터리 밸브(28)를 갖는 옵션은 챔버 용적을 변화시킴으로써 차례로 제어되는 하나 이상의 유체 계면(5)을 통해 순차적으로 또는 병렬로 액체 흡입 또는 액체 배출을 허용한다. 또한, 하나의 유체 시스템에서 하나 이상의 멤브레인 밸브(27) 및/또는 로터리 밸브(28)를 조합하는 것도 가능하다. 이는, 개별 유체 계면(5)이 또한 로터리 밸브(28)에 의해 체계적으로 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 이는, 이들이 서로 독립적으로 제어될 수 있다는 것을 의미한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 유체 시스템에 다음이 적용된다:
액체 사용에 대해 설명된 모든 공정은 기체와 동등하며 액체 및 기체 물질의 조합이 또한 이 유체 시스템, 예를 들어, 액체에 대한 기체의 체계적인 공급과 함께 가능하다.
다른 실시예 형태가 도 13에 도시되어 있다. 여기서, 구조화된 구성요소(1)는 챔버(2)의 아래쪽에 가요성 부분(7)을 가지며, 이는 구조화된 구성요소(1) 로의 다른 구성요소의 적용에 의해, 또는 직접적으로, 구조화된 구성요소(1) 자체의 재료 특성에 의해, 또는 하나 이상의 재료로부터의 제조, 예를 들어, 다성분 사출 성형에 의해 실현된다.
다른 실시예가 평면도 및 단면도로서 각각 도 14a 및 도 14b에 도시되어 있으며, 여기서, 챔버(2) 또는 채널 시스템(3)의 위 또는 아래의 규정된 위치에서, 배율 기능부(42)가 구조화된 구성요소(1)에 제공되고, 이는, 예를 들어, 렌즈 형태로 구성되어, 액체에 의한 채널 시스템(3)의 소정 위치의 도달을 보다 양호하게 후속하게할 수 있고 지표 반응으로서의 색 반응을 보다 양호하게 판독할 수 있게 한다.
다른 실시예가 도 15a 내지 도 15c에 도시되며, 여기서 더 긴 채널 요소가, 제어된 액체의 흡입 및 배출을 가능하게하기 위해서 유동 제한기(43)로서 채널 시스템(3) 내의 액체 유동에 제공된다. 유동 제한기(43)는 사행 형상으로 형성되고 및/또는 액체의 유동을 제어하고 그리고/또는 속도를 제한하기 위해 채널 테이퍼링으로 구성된다.
도 6a 내지 도 7b 및 도 9a 및 도 15c에 도시된 바와 같이, 이들 실시예 모두에 따르면, 챔버(2)는 수 개의 채널 또는 채널 시스템(3)에 연결될 수 있으며, 채널 시스템(3) 각각은 적어도 하나의 유체 계면(5)으로 안내된다. 따라서, 유체 시스템은 복수의 유체 계면(5)을 가질 수 있고, 챔버(2)는 수 개의 방출 채널 또는 채널 시스템(3)을 가질 수 있다.
도 16은 칩의 실시예를 위에서 본 도면을 도시한다. 이는 챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 갖춘 구조화된 구성요소(1)를 도시한다. 채널 시스템(3)은 유입구(5.1)를 챔버(2)와 연결하고 챔버를 유출구(5.2)와 연결한다.
채널 시스템(3)은, 사행 형상으로 형성되고 및/또는 액체의 유속이 제어되거나 감소될 수 있는 채널 테이퍼를 포함할 수 있는 유동 제한기(43)를 포함한다. 액체 저장소(16)를 갖는 저장소 계면(17)이 채널 시스템(3)에 연결된다.
유입구 및 유출구는 플랩(44)에 의해 칩에 부착된 캡(14)으로 폐쇄될 수 있다. 바람직하게는, 단지 하나의 캡(14)만이 제공되며, 이는 유입구 또는 유출구 상에 교대로 끼움장착되어 유입구가 개방되는 경우, 즉 캡(14)이 없는 경우, 그리고 유출구(5.2)가 캡(14)으로 폐쇄되는 경우, 칩이 액체를 수용하는 것을 선택적으로 가능하게 한다. 따라서, 요구되는 부압은 유체 계면(5.1)(유입구)을 통해 액체를 취하도록 형성될 수 있다. 흡입 및 칩에서의 그에 상응하는 분석 후에, 액체는 다시 배출되어야 한다. 이를 위해, 캡(14)은 유입구 상에 배치되고 유입구는 유밀 밀봉된다.
그 다음에, 액체는 유출구(5.2)를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 캡(14)은 칩의 2 개의 기능 사이를 전환시키는데 사용될 수 있다.
또 다른 구성에서, 수 개의 캡(14)을 칩에 부착하는 것, 예를 들어, 칩이 운반 또는 저장되는 것을 허용하는 것이 가능하며, 여기서, 칩의 내부가 오염으로부터 보호되고 및/또는 내부에 존재하는 액체의 누출이 방지된다.
다음은 예시의 목록이다.
1. 챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 갖는 구조화된 구성요소(1)를 포함하는 유체 시스템으로서,
적어도 챔버(2)는 구성요소(4)에 의해 유밀 방식으로 폐쇄되고 채널 시스템(3) 및 유체 계면(5)을 통해 외부에 유체 연결되며,
구성요소(4)는 적어도 챔버(2)의 일부분으로 또는 챔버(2)의 평면을 넘어 이동할 수 있는 가요성 또는 가동 부분(6)을 가지며, 가요성 또는 가동 부분(6)의 이동에 의해, 액체 또는 기체가 유체 계면(5)를 통해 취해지거나 배출되고 또는 유체 시스템에서 이동될 수 있고,
가요성 부분(6)은 손으로 또는 조작 장치로 이동될 수 있고, 가요성 부분 또는 가동 부분(6)의 가압 또는 상승이 가능하다.
2. 유체 시스템으로서,
챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 갖는 구조화된 구성요소(1)를 포함하며,
챔버(2) 및 채널 시스템(3)은 구성요소(4)에 의해 유밀 방식으로 폐쇄되고,
챔버(2)는 채널 시스템(3) 및 유체 계면(5)을 통해 외부에 유체 연결되고,
구조화된 구성요소(1)는 상기 챔버(2)의 측벽을 형성하는 가요성 또는 가동 부분(6)을 갖는다.
3. 유체 시스템으로서,
챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 갖는 구조화된 구성요소(1),
챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 유밀 방식으로 폐쇄하는 구성요소(4)를 포함하며,
챔버(2)는 채널 시스템(3) 및 유체 계면(5)을 통해 외부에 연결되고,
구조화된 구성요소(1)는 챔버(7)의 저부가 가요성이 있게 구성되고 가압가능하도록 구성된다.
4. 예 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 챔버(2)는 추가의 채널 시스템(3)을 통해 추가의 유체 계면(5)에 연결되고, 유체 계면(5) 중 적어도 하나는 캡(14)으로 폐쇄될 수 있다.
5. 예 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 챔버(2)용 통기 장치를 더 포함하며, 통기 장치는 외부에 연결된 추가 채널(25) 또는 기체-투과성 멤브레인(24)을 통해 통기가 발생할 수 있도록 배열된다.
6. 예 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 유입구 채널을 더 포함하며, 유입구 채널은 패시브 정지 기능을 가지며 가요성 또는 가동 구성요소에 의해 유발된 챔버 용적의 변화에 의해 또는 모세관 작용에 의해 충전되고 규정된 양의 액체를 취한다.
7. 예 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 추가 시약 저장소(16)를 더 포함한다.
8. 예 7에 따른 유체 시스템에 있어서, 추가 시약 저장소(16)는 블리스터(16)로서 구성되고, 시약 저장소(16)는:
천공 요소(18) 위에 유밀하게 연결되는 블리스터(16)를 천공하도록 적응된 천공 요소(18)를 갖는 블리스터 시트(17),
블리스터 시트(17) 내의 안내 요소(20)를 사용하여 규정된 방식으로 가압될 수 있는 플랩(19)을 포함하며, 이에 의해 규정된 용적 투입이 가능하다.
9. 예 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 챔버(2)에 이르는 채널(3)은 확장부(22)를 갖는다.
10. 예 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 광학 판독 및/또는 반응을 위한 공동(21)을 가지며, 그리고 바람직하게는 상이한 깊이를 갖는다.
11. 예 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 측 방향 유동 스트립(23)을 포함하며, 측 방향 유동 스트립의 충전은 챔버의 작동에 의해 가능해지고, 통기 멤브레인(24) 및/또는 통기 채널(25)이 측 방향 유동 스트립(23)에 연결된다.
12. 예 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 적어도 2 개의 챔버(2)를 가지며, 적어도 2 개의 챔버(2)는 채널 시스템(3)을 통해 서로 직접 연결된다.
13. 예 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 가요성 또는 가동 구성요소(6) 상에 부착부(11, 12, 13)를 포함하며, 부착부는 챔버(2) 외부에 위치되거나 챔버(2) 내로 연장된다.
14. 예 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 챔버(2)는 그 내부에 시약을 갖는다.
15. 예 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 혼합을 위해 챔버(2) 내로 도입된 가동 요소를 더 포함한다.
16. 예 1 내지 15 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 액체의 혼합은 유체 시스템의 수동 이동 및/또는 혼합 장치에 의해 챔버(2) 내에서 발생한다.
17. 예 1 내지 16 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 채널 시스템(3)은 정렬 마크를 가지며, 또는 정렬 마크들이 채널 시스템(3)의 옆에, 아래에 또는 위에 부착되며, 이는 용적 표시를 가능하게 한다.
18. 예 1 내지 17 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 다수의 액체 흡입 또는 액체 배출이 발생한다.
19. 예 1 내지 18 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 유체 계면(5)을 가지며, 유체 계면은 상이한 방향을 향하며 유체 시스템의 상이한 측면 상에 배열되거나 또는 유체 시스템을 미리정해진 각도가 되게 한다.
20. 예 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 액체의 흡입 또는 배출은 로터리 밸브(28)를 사용하여 제어 가능하다.
21. 예 1 내지 20 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 액체의 흡입 또는 배출은 멤브레인 밸브(27)를 사용하여 제어 가능하다.
22. 예 6 내지 21 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 패시브 정지 기능은 모세관 정지 밸브, 채널 테이퍼링 또는 표면 변형으로 구성된다.
23. 예 7 내지 22 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 시약 저장소(16)는 블리스터로 구성된다.
24. 예 8 내지 23 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 안내 요소(20)는 다단계식 용적 투입을 가능하게 한다.
25. 예 8 내지 24 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 액체 유입을 위한 유체 계면(5)의 유밀 폐쇄는 캡(14)으로 구성된다.
26. 예 4 내지 25 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 캡(14)은 씌워진 후에 가압되거나 당겨져 이에 의해 채널 시스템(3) 내의 액체를 이동시키도록 구성되는 가요성 부분를 갖는다.
27. 예 5 내지 26 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 통기 장치는 폐쇄 가능하다.
28. 예 12 내지 27 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 적어도 2 개의 챔버(2)는 하나 이상의 평면에 배열된다.
29. 예 15 내지 28 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 가동 요소는 볼 또는 로드로 구성된다.
30. 예 15 내지 29 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 구조 요소가 혼합을 향상시키기 위해서 구조화된 구성요소(1)에 형성된다.
31. 예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 유체 계면(5)은 유출구(10)를 더 포함하며, 유출구(10)의 기하학적 형상에 의해, 배출된 액체 액적의 용적이 미리 설정된다.
32. 예 1 내지 31 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 캡(14)을 더 포함하며, 캡(14)은 유체 계면(5) 상에 유밀하게 배치된다.
33. 예 1 내지 32 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 분배 시스템(26)에 연결된 복수의 유체 계면(5)을 더 포함하며, 복수의 유체 계면(5)은 선택적으로 제어될 수 있다.
34. 예 1 내지 33 중 어느 하나에 따른 유체 시스템에 있어서, 유체 시스템 내로의 독립적인 액체 유입은 유체 계면(5)에서 채널 시스템(3)의 모세관 력에 의해 수행된다.
1 : 구조화된 모듈/구조화된 구성요소
2 : 챔버
3 : 채널 시스템/채널
4 : 구성요소
5 : 유체 계면
5.1 : 유입구
5.2 : 유출구
6 :(구성요소(4) 상의) 가요성 또는 가동 부분
7 :(구조화된 구성요소(1) 상의) 가요성 또는 가동 부분
8 : 제 2 구성요소
9 :(제 2 구성요소(8) 상의) 가요성 또는 가동 부분
10 :(유체 계면(5)의) 유출구
11, 12, 13 : 가압 요소, 기하학적 요소, 부착부
14 : 캡
16 : 액체 저장소
17 : 시트/저장소 계면
18 : 천공 요소
19 : 플랩
20 : 래칭 러그
21 : 검출 챔버
22 : 확장부
24 : 멤브레인
25 : 통기 채널
26 : 분배 시스템
27 : 멤브레인 밸브
28 : 로터리 밸브
28A : 로터리 밸브 시트
28B : 로터리 밸브 본체
29 : 분배 채널
41 : 모세관 정지 밸브/채널 테이퍼
42 : 확대 디바이스
43 : 유동 제한기
44 : 플랩

Claims (50)

  1. 유체 시스템으로서,
    챔버(2) 및 채널 시스템(3)을 갖는 평면형의 구조화된 구성요소(1)를 포함하며,
    적어도 상기 챔버(2)는 구성요소(4)에 의해 유밀 방식으로 폐쇄되고,
    상기 챔버(2)는 상기 채널 시스템(3) 및 적어도 하나의 유체 계면(5)을 통해 외부에 유체 연결되고,
    상기 구성요소(4) 및/또는 상기 구조화된 구성요소(1)는 적어도 부분적으로 상기 챔버(2)에 인접한 가요성 또는 가동 부분(6)을 가지며,
    상기 가요성 또는 가동 부분(6)은 손으로 또는 작동 장치에 의해 상기 챔버(2) 내로 가압되거나 상기 챔버(2)에서 나오도록 적응되어, 상기 액체 또는 기체가 적어도 하나의 유체 계면(5)을 통해 취해지거나 배출되며 또는 유체 시스템 내로 이동되는, 유체 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 또는 가동 부분(6)은 상기 구조화된 구성요소(1) 내에서 상기 챔버(2)의 적어도 하나의 측벽에 형성되는, 유체 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버(2)는 추가의 채널 시스템(3)을 통해 추가의 유체 계면(5)에 연결되고, 상기 유체 계면(5) 중 적어도 하나는 캡(14)으로 폐쇄될 수 있는, 유체 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버(2)용 통기 장치를 더 포함하고, 상기 통기 장치는 외부에 연결된 추가 채널(25) 또는 기체-투과성 멤브레인(24)을 통해 통기가 발생할 수 있도록 배열되는, 유체 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유입구 채널을 더 포함하며, 상기 유입구 채널은 패시브 정지 기능부를 가지며 상기 가요성 또는 가동 구성요소에 의해 유발된 챔버 용적의 변화에 의해 또는 모세관 작용에 의해 충전되고 규정된 양의 액체를 수용하는, 유체 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 시약 저장소(16)를 더 포함하는, 유체 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 추가 시약 저장소는 블리스터(blister)(16)로서 구성되며,
    상기 시약 저장소는,
    천공 요소(18)를 갖는 블리스터 시트(17)―상기 블리스터 시트는 상기 천공 요소(18) 위에 유밀하게 연결되는 상기 블리스터(16)를 천공하도록 구성됨―, 및
    상기 블리스터 시트(17) 내의 안내 요소(20)를 사용하여 규정된 방식으로 가압될 수 있는 플랩(19)을 포함하며, 이에 의해 규정된 용적 투입이 가능한, 유체 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버(2)에 이르는 채널(3)은 확장부(widenings)(22)를 갖는, 유체 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 판독 및/또는 반응을 위한 공동(21)을 가지며, 그리고 바람직하게는 상이한 깊이를 갖는, 유체 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    측 방향 유동 스트립(23)을 포함하며, 상기 측 방향 유동 스트립의 충전은 상기 챔버(2)의 작동에 의해 가능해지고, 통기 멤브레인(24) 및/또는 통기 채널(25)이 상기 측 방향 유동 스트립(23)에 연결되는, 유체 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2 개의 챔버(2)를 가지며, 상기 적어도 2 개의 챔버(2)는 채널 시스템(3)을 통해 서로 직접 연결되는, 유체 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 또는 가동 구성요소(6) 상에 부착부(11, 12, 13)를 더 포함하며, 상기 부착부는 상기 챔버(2) 외부에 위치되거나 상기 챔버(2) 내로 연장되는, 유체 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버(2)는 내부에 시약을 갖는, 유체 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합을 위해 상기 챔버(4) 내로 삽입되는 가동 요소(movable element)를 더 포함하는, 유체 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버(2) 내의 액체의 혼합은 유체 시스템의 수동 이동 및/또는 혼합 장치에 의해 달성되는, 유체 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 시스템(3)은 정렬 마크를 가지며, 또는 정렬 마크들이 상기 채널 시스템(3)의 옆에, 아래에 또는 위에 부착되어, 용적 표시를 허용하는, 유체 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 액체 흡입 또는 다수의 액체 배출을 위해 구성되는, 유체 시스템.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 방향을 향하며 또는 상기 유체 시스템을 미리정해진 각도가 되게 하는 유체 계면(5)을 갖는, 유체 시스템.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체의 흡입 또는 배출은 로터리 밸브(28)를 통해 제어 가능한, 유체 시스템.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체의 흡입 또는 배출은 멤브레인 밸브(27)를 통해 제어 가능한, 유체 시스템.
  21. 제 5 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패시브 정지 기능부는 모세관 정지 밸브, 채널 테이퍼 또는 표면 변형의 형태로 제공되는, 유체 시스템.
  22. 제 6 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약 저장소(16)는 블리스터로 형성되는, 유체 시스템.
  23. 제 7 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 요소(20)의 구성은 다단계식 용적 투입을 가능하게 하는, 유체 시스템.
  24. 제 7 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 유입을 위한 유체 계면(5)의 유밀 폐쇄는 캡(14)으로 형성되는, 유체 시스템.
  25. 제 3 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡(14)은 부착 후에 가압되거나 당겨져 이에 의해 상기 채널 시스템(3) 내의 액체를 이동시키도록 적응되는 가요성 부분을 갖는, 유체 시스템.
  26. 제 4 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통기 장치는 폐쇄 가능한, 유체 시스템.
  27. 제 11 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2 개의 챔버(2)는 하나 이상의 평면에 배열되는, 유체 시스템.
  28. 제 14 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 요소는 볼 또는 로드로 형성되는, 유체 시스템.
  29. 제 14 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조 요소는 혼합을 향상시키기 위해서 상기 구조화된 구성요소(1)에 형성되는, 유체 시스템.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 계면(5)은 유출구(10)를 더 포함하며, 상기 유출구(10)의 기하학적 형상에 의해, 배출된 액체 액적의 용적이 미리 설정되는, 유체 시스템.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    캡(14)을 더 포함하며, 상기 캡(14)은 상기 유체 계면(5) 상에 유밀하게 장착되는, 유체 시스템.
  32. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 시스템의 유입구(5.1)로서 유체 계면(5)이 형성되고, 상기 유체 시스템의 유출구(5.2)로서 유체 계면(5)이 형성되며, 상기 유입구 및 유출구는 상기 시스템의 일 측 상에 배열되며,
    캡(14)은 상기 유체 시스템, 바람직하게는 상기 구조화된 구성 요소(1)에 고정되고,
    상기 캡(14)은 상기 유입구(5.1) 또는 상기 유출구(5.2) 중 어느 하나에 끼움장착되어 액체가 유입구(5.1)에서 수용되거나 액체가 유출구(5.2)에서 배출될 수 있게할 수 있는, 유체 시스템.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분배 시스템(26)에 연결되는 복수의 유체 계면(5)을 더 포함하며, 상기 복수의 유체 계면(5)은 선택적으로 제어될 수 있는, 유체 시스템.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 시스템 내로의 독립적인 액체 유입은 상기 유체 계면(5)에서 상기 채널 시스템(3)의 모세관 력에 의해 가능할 수 있는, 유체 시스템.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장소 계면(17)을 더 포함하며, 상기 저장소 계면(17)에 의해 액체 저장조(16)가 상기 구조화된 구성 요소(1)에 연결될 수 있는, 유체 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 저장소 계면(17)은 상기 채널 시스템(3) 및/또는 상기 챔버(2)에 유체 연결되는, 유체 시스템.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 시스템(3)은 밸브를 가지며, 이에 의해 상기 규정된 액체 용적의 유입이 가능해지는, 유체 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 밸브 기능은 표면 기능화에 의해 생성되거나 향상되는, 유체 시스템.
  39. 제 1 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조 시약이 상기 구조화된 구성요소(1)의 채널 시스템(3)에 포함되고, 상기 건조 시약은 유동하는 액체 내로 흡수되며 상기 액체와 혼합되는, 유체 시스템.
  40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    시약은 상기 채널 시스템(3) 내에 또는 상기 채널 시스템(3)에서 규정된 위치에 배치되고, 그 위에 유동하는 액체를 착색하여 상기 위치의 도달 그리고 이에 따라 소정 체적의 도달 또는 규정된 체류 시간이 지시되는, 유체 시스템.
  41. 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 시스템(3) 또는 상기 챔버(2)의 위 또는 아래의 적어도 하나의 규정된 위치에 배율 장치가 배열되어, 상기 채널 시스템(3) 내의 적어도 하나의 특정 위치로의 도달이 액체 및/또는 칼라 반응에 의해 검출될 수 있는, 유체 시스템.
  42. 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배율 장치는 렌즈로 구성되는, 유체 시스템.
  43. 제 1 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보다 긴 채널 요소가, 제어된 액체 흡입 및 액체 배출을 가능하게 하기 위해 상기 채널 시스템(3)의 유체 경로 내로 유동 제한기(43)로서 포함되는, 유체 시스템.
  44. 제 7 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    규정된 용적의 규정된 배출이 상기 플랩(19)에 의해 달성되는, 유체 시스템.
  45. 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 부분(6, 7, 9)의 규정된 이동은, 기하학적 요소 또는 부착물(11, 12, 13)에 의해 달성되는, 유체 시스템.
  46. 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 요소로서 구성되는 상기 플랩(19) 및 상기 기하학적 요소 또는 부착부(11, 12)는, 상기 가요성 또는 가동 부분(6, 7, 9) 상에 서로 연결, 조합 또는 결합되는, 유체 시스템.
  47. 제 1 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대응하는 수의 유체 계면(5) 내로 개방되는 복수의 채널을 포함하는 분배 시스템(26)은 액체의 동시 흡입 및 배출을 가능하게 하는, 유체 시스템.
  48. 제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 시스템(26)에서의 균일한 분배는 통합된 패시브 밸브(41)에 의해 지원되는, 유체 시스템.
  49. 제 1 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브(27, 28)는 개별적인 유체 계면(5)으로부터 선택적인 액체 배출을 가능하게 하는, 유체 시스템.
  50. 제 1 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 상기 가요성 또는 가동 부분(6, 7, 9)의 이동없이 상기 유체 계면(5)에 의해 패시브하게 취해지는, 유체 시스템.
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