KR20190126420A - 미세유체 분석용 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
미세유체 장치를 사용하여 생체액 분석 시스템을 제어 할뿐만 아니라, 생체액의 분석을 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 다양한 발명 및 그의 실시형태가 본원에서 기술된다. 본원에서 개시되는 생체액 분석 시스템의 실시형태는 하나 이상의 분석물을 식별하고 특성화하기 위한 생체액의 분석을 제공할 수 있다. 장치는 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층을 포함할 수 있다. 제 1 층은 실질적으로 투명할 수 있다. 제 2 층은 제 1 층에 결합될 수 있고, 제 1 개구와 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정할 수 있다. 제 2 층의 적어도 일부는 실질적으로 불투명할 수 있다.
Description
본 출원은 2017년 4월 21일자로 출원된 미국 가출원 제 62/488,377 호를 우선권으로 주장하며, 그의 전체 내용은 본원에서 참고로 인용된다.
대상자로부터의 생체액의 분석은 질병의 진단 도구로서 사용될 수 있으며, 대상자 건강 상태를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 대상자의 소변 샘플의 분석(즉, 소변 검사)은 질병(예를 들면, 당뇨병)을 진단하는데 사용되고/되거나, 상기 샘플 내의 하나 이상의 침전물을 식별하는데 사용될 수 있다. 일부 현미경 기반 침전물 분석 시스템들은 하나 이상의 침전물을 식별하는데 사용되는 이미지의 세트를 생성할 수 있다. 그러나, 이들 시스템은 세포 손실을 초래할 수 있는 잘 혼합된 샘플(예를 들면, 원심분리된 샘플)을 필요로 하며, 하나 이상의 희석을 요구할 수 있으며, 그로 인하여 시스템을 작동시키는데 필요한 시간 및 기술 수준이 증가된다. 따라서, 생체액 분석을 수행하기 위한 추가의 장치, 시스템 및 방법이 바람직할 수 있다.
일반적으로, 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층을 포함하는 장치가 제공되며, 상기 제 1 층은 실질적으로 투명하다. 제 2 층은 제 1 층에 결합될 수 있다. 제 2 층은 제 1 개구와 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정할 수 있으며, 상기 제 2 층의 적어도 일부는 실질적으로 불투명하다.
일부 실시형태에서, 제 1 층은 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 장치의 종축에 대해 선형일 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 장치의 종축에 대해 만곡될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 장치의 중심 종방향 평면(central longitudinal plane)으로부터 평행하고 오프셋될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 장치의 중심 종방향 평면을 따라 한정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널의 높이는 제 1 개구에서 제 2 개구까지 계속 감소할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층에 형성된 미세유체 채널의 측면은 미세유체 채널의 높이가 제 1 개구에서 제 2 개구까지 단계적인 방식으로 감소하도록 단계의 세트를 한정할 수 있다. 이들 실시형태들 중의 일부에서, 미세유체 채널의 단계의 세트의 각 단계의 높이는 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm일 수 있다. 이들 실시형태들 중의 일부에서, 제 1 개구는 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 미세유체 채널의 단계의 세트 중의 적어도 하나의 단계는 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성될 수 있다. 이들 실시형태들 중의 일부에서, 제 1 개구는 유체를 수용하도록 구성될 수 있고, 미세유체 채널의 단계의 세트의 각 단계는 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 개구는 제 2 개구보다 더 클 수 있다. 일부 실시형태에서, 시약은 미세유체 채널의 측면에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 친수성 물질로 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 친수성 코팅을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 층 및 제 2 층은 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC) 및 폴리에스테르 중의 하나 이상으로 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널은, 상기 미세유체 채널에 수용된 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성된 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 채널의 세트의 제 1 채널일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구는 개구의 세트의 하나의 개구일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구는 제 1 층의 근위 단부에 있을 수 있으며, 제 2 개구는 제 1 층의 원위 단부에 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 약 1 μL 내지 약 1 mL의 부피를 한정할 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널은 약 5 μL 내지 약 200 μL의 부피를 한정할 수 있다. 다른 예로서, 미세유체 채널은 약 10 μL 내지 약 50 μL의 부피를 한정할 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치는 소변을 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치는 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주(hyaline cast), 병리학적 원주(pathological cast), 편평상피세포(squamous epithelial cell), 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 분석물(analyte)을 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치는 미세유체 채널의 위치를 나타내도록 구성된 하나 이상의 기준점(fiducial)을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 생체액 분석 시스템은, 이에 제한되지는 않지만, 굴절률 및 삼투질농도(osmolality)를 포함한 생체액 특성, 및 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액을 포함한 생체액(예를 들면, 소변) 내의 하나 이상의 분석물을 분석 및/또는 측정하기 위하여 미세유체 장치상의 샘플을 자동으로 처리하고 분석할 수 있다. 일부 실시형태에서, 어셈블리, 방사선원, 검출기 및 컨트롤러를 포함하는 생체액 분석 시스템이 제공된다.
어셈블리는 장치를 유지하도록 구성될 수 있다. 장치는 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 층은 실질적으로 투명하다. 제 2 층은 제 1 층에 결합될 수 있으며, 제 1 개구와 제 2 개구 사이의 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정할 수 있다. 제 2 층의 적어도 일부는 실질적으로 불투명할 수 있다. 장치는 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 방사선원은 제 1 광 신호(light signal)를 방출하여 미세유체 채널을 조명하도록 구성될 수 있다. 검출기는 제 2 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제 2 광 신호는 제 1 광 신호를 사용한 미세유체 채널의 조명에 반응하여 생성될 수 있다. 컨트롤러는 검출기에 결합될 수 있으며, 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 검출기에 의해 수신된 제 2 광 신호에 대응하는 신호 데이터를 수신하고, 상기 신호 데이터를 사용하여 분석물 데이터를 생성하고, 상기 분석물 데이터를 사용하여 유체의 하나 이상의 분석물을 식별하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 분석물은 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 어셈블리는 장치를 유지하고, 상기 장치를 2 자유도(degrees of freedom) 이상으로 이동시키도록 구성된 플랫폼을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방사선원은 발광 다이오드, 레이저, 현미경 및 광학 센서 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치는 미세유체 채널의 위치를 나타내도록 구성된 적어도 하나의 기준점을 포함할 수 있다. 검출기는 적어도 하나의 기준점을 이미지화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입력 장치가 컨트롤러에 결합될 수 있으며, 상기 입력 장치는 어셈블리의 이동을 제어하도록 구성된다.
또한, 본원에서는 생체액 분석 방법에 해당하는 실시형태도 기술된다. 일반적으로, 이러한 방법은 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층을 포함하는 장치에 소변 샘플을 적용하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 층은 실질적으로 투명하다. 제 2 층은 제 1 층에 결합될 수 있고, 제 1 개구와 제 2 개구 사이의 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정할 수 있으며, 상기 제 2 층의 적어도 일부는 실질적으로 불투명하다. 미세유체 채널을 조명하기 위해 제 1 광 신호가 방출될 수 있다. 제 2 광선은 검출기에서 수신될 수 있다. 제 2 광 빔(light beam)은 제 1 광 신호를 사용하는 미세유체 채널의 조명에 반응하여 생성될 수 있다. 분석물 데이터가 검출기로부터 생성될 수 있다. 소변 샘플의 하나 이상의 분석물이 분석물 데이터로부터 식별될 수 있다.
일부 실시형태에서, 분석물은 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 시약은 미세유체 채널에 적용될 수 있다.
또한, 본원에서는 장치를 제조하는 방법에 해당하는 실시형태도 기술된다. 일반적으로, 이러한 방법은 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 층은 실질적으로 투명한, 단계, 및 미세유체 채널을 한정하는 제 2 층을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 층의 적어도 일부는 실질적으로 불투명한, 단계를 포함할 수 있다. 제 1 층은 미세유체 채널이 제 1 개구와 제 2 개구 사이의 유체 연통 경로를 확립하도록 제 2 층에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 친수성 처리 단계가 미세유체 채널에 적용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 층 및 제 2 층은 다이 컷팅, 압출, 및 사출 성형 중의 하나 이상을 사용하여 형성시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 층 및 제 2 층은 접착제, 초음파 용접, 레이저 용접, 및 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 결합시킬 수 있다. 이들 실시형태들 중의 일부에서, 레이저 용접은 940 nm 레이저 다이오드 광을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 층 및 제 2 층 중의 적어도 하나는 PMMA 및 폴리카보네이트 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시형태, 장점 및 목적은 하기의 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 1a는 분해 사시도이며, 도 1b는 조립 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 2a는 분해 사시도이며, 도 2b는 조립 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 3a는 분해 사시도이며, 도 3b는 조립 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 4a는 분해 사시도이며, 도 4b는 조립 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 5a는 분해 사시도이며, 도 5b는 조립 사시도이다.
도 6a 내지 도 6d는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 6a는 분해 사시도이고, 도 6b는 조립 사시도이고, 도 6c는 또 다른 사시도이며, 도 6d는 사시 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 7a는 분해 사시도이고, 도 7b는 조립 사시도이고, 도 7c는 또 다른 사시도이며, 도 7d는 사시 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 8a는 분해 사시도이며, 도 8b는 조립 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치 하우징의 예시적인 사시도이다.
도 10a 및 도 10b는 실시형태에 따른 분석 시스템의 예시도이다. 도 10a는 사시도이며, 도 10b는 또 다른 사시도이다.
도 11a 및 도 11b는 다른 실시형태에 따른 분석 시스템의 블록도이다.
도 12는 실시형태에 따른 유체 분석 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 13은 실시형태에 따른 미세유체 장치를 제조하는 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 2a는 분해 사시도이며, 도 2b는 조립 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 3a는 분해 사시도이며, 도 3b는 조립 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 4a는 분해 사시도이며, 도 4b는 조립 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 5a는 분해 사시도이며, 도 5b는 조립 사시도이다.
도 6a 내지 도 6d는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 6a는 분해 사시도이고, 도 6b는 조립 사시도이고, 도 6c는 또 다른 사시도이며, 도 6d는 사시 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 7a는 분해 사시도이고, 도 7b는 조립 사시도이고, 도 7c는 또 다른 사시도이며, 도 7d는 사시 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치의 예시도이다. 도 8a는 분해 사시도이며, 도 8b는 조립 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시형태에 따른 미세유체 장치 하우징의 예시적인 사시도이다.
도 10a 및 도 10b는 실시형태에 따른 분석 시스템의 예시도이다. 도 10a는 사시도이며, 도 10b는 또 다른 사시도이다.
도 11a 및 도 11b는 다른 실시형태에 따른 분석 시스템의 블록도이다.
도 12는 실시형태에 따른 유체 분석 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 13은 실시형태에 따른 미세유체 장치를 제조하는 방법의 예시적인 흐름도이다.
본원에서는, 미세유체 장치, 생체액 분석 시스템뿐만 아니라 소변과 같은 생체액으로부터의 분석물의 식별 및 분석을 위한 방법 및 미세유체 장치의 제조 방법의 발명 및 실시형태가 기술된다. 이러한 시스템 및 방법은 샘플을 특성화 및/또는 정량하고 대상자 건강을 평가하고/하거나 상태를 진단하는데 사용될 수 있다.
일반적으로, 본원에 기술된 시스템 및 방법은 미세유체 장치 상에 배치된 샘플을 이미지화, 분석 및 특성화하도록 구성된 생체액 분석 시스템을 포함할 수 있다. 미세유체 장치는 측정될 분석물(들)에 따라 건식 또는 습식 일회용 센서로서 구성될 수 있으며, 단지 소량의 생체액(예를 들면, 약 10 μL)을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서는.
일부 실시형태에서, 생체액 분석 시스템은 하나 이상의 분석물을 식별하고 특성화하기 위해 미세유체 장치 상에 배치된 샘플(예를 들면, 생체액, 소변)의 분석을 제공한다. 예를 들면, 사용자는 소량의 생체액을 미세유체 장치(예를 들면, 투명한 미세유체 장치)의 개구부에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치는 상기 미세유체 장치의 미세유체 채널의 길이를 따라 상이한 분석물을 분리하도록 구성될 수 있다. 이어서, 방사선원(예를 들면, 광원, 조명원)은 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치의 투명 부분으로 광 빔을 지향시키기 위하여 사용될 수 있다. 검출기(예를 들면, 광학 센서)는 미세유체 장치를 통과한 광을 수신하고, 광 빔으로부터 신호를 수신하기 위하여 사용될 수 있다. 검출기는, 일부 실시형태에서, 샘플의 하나 이상의 분석물을 식별 및/또는 특성화하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 샘플은, 예를 들면, 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액, 이들의 조합 등의 하나 이상을 함유할 수 있는 소변을 포함할 수 있다.
I. 장치
본원에서는 기술된 다양한 시스템의 일부 실시형태에서 사용될 수 있는 장치들이 기술된다. 본원에서 기술되는 바와 같은 미세유체 장치는 상기 미세유체 장치의 길이를 따라 연장하는 투명 미세유체 채널의 세트를 포함할 수 있다. 샘플은 제 1 개구를 통해 미세유체 채널의 세트의 제 1 단부에서 투입될 수 있다. 미세유체 장치 내로 투입된 샘플은 모세관 작용을 통해 미세유체 채널의 세트를 통해 흐를 수 있다. 배출구(예를 들면, 배기구)는 미세유체 채널의 세트의 제 2 단부에 구비될 수 있으며, 미세유체 채널의 세트가 샘플로 충전됨에 따라 미세유체 장치로부터 공기를 밖으로 배기시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널은 친수성 물질로 처리될 수 있고/있거나 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 특정 분석물의 식별 및/또는 분석을 돕기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 장치에 사용될 수 있다.
본원에서 상세히 기술되는 각각의 미세유체 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)는 소변을 포함하는 샘플을 수용할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 장치는, 이에 제한되지는 않지만, 굴절률 및 삼투질농도를 포함한 특성뿐만 아니라, 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액, 정액, 이들의 조합 등을 포함한 소변 내의 하나 이상의 분석물을 식별하고 분석하기 위하여 생체액 분석 시스템과 함께 사용되도록 구성될 수 있다.
도 1a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(100)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(100)는 제 1 개구(130)(예를 들면, 근위 개구) 및 제 2 개구(140)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(110)(예를 들면, 커버, 상단부), 미세유체 채널(120)을 포함하는 제 2 층(112)(예를 들면, 채널 층, 중간부) 및 제 3 층(114)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(110, 112, 114)은 일반적으로는, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(110)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(112)의 적어도 일부는 실질적으로 불투명할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 투명도는 기판을 통하여 약 10% 이상의 광 투과율을 포함할 수 있는 반면, 불투명도는 기판을 통하여 약 10% 이하의 광 투과율을 포함할 수 있다. 예를 들면, 아크릴은 약 90% UV 파장 투과율을 제공하기 때문에 투명한 것으로 간주될 수 있다. 대부분의 플라스틱은 투명하며, 레이저 용접을 이용하여 성형될 수 있는 플라스틱은 투명성을 유지할 수 있다. 도 1b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(120)은 제 1 개구(130)와 제 2 개구(140) 사이에서 결합될 수 있다. 제 2 층(112)은 미세유체 채널이 제 1 개구(130)와 제 2 개구(140) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(110)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(100)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있으며, 모든 값들은 그들 사이의 하위 범위의 값을 포함한다.
장치(100)는 미세유체 채널(120)의 길이를 따라 투명부(transparent portion)를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 현실적으로, 복굴절은 잔류 응력으로 인해 항상 존재하며 완전히 제거될 수는 없다. 예를 들면, 투명부는 제 2 층(112)의 미세유체 채널(120) 및 상기 미세유체 채널(120)과 겹쳐지는(즉, 바로 위 및 아래) 제 1 층(110) 및 제 3 층(114)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(120)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(100)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(100) 전체가 투명할 수 있다. 장치(100)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(100)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(100)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(112)은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(120)은, 미세유체 채널(120)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(120)을 친수성 처리하여 모세관 충전(capillary fill)을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 산소 플라즈마를 사용하여 미세유체 채널을 플라즈마 에칭시킬 수 있다. 대안적으로, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제) 코팅은 코팅 용액 또는 화학 기상 증착을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함 할 수 있습니다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(120)의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부) 또는 미세유체 채널(120)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(110)은 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 조립 되었을 때 미세유체 채널(120)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(110)은 제 2 층(112) 및/또는 제 3 층(114)과 동일하거나 상이한 두께를 가질 수 있다. 각 층은 약 25 μm 내지 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 각 층은 약 25 μm 내지 약 1 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 각 층은 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 제 1 층(110)에 의해 형성되는 평면은 장치(100)의 제 1 종방향 측면에 상응할 수 있는 반면, 제 3 층(114)에 의해 형성되는 평면은 장치(100)의 제 2 종방향 측면에 상응할 수 있다. 제 1 및 제 2 종방향 측면은 제 2 층(112)의 대향 측면에 제공될 수 있다. 도 1b에서, 미세유체 채널(120)은 제 1 종 방향 측면과 제 2 종 방향 측면에 대해 거의 등거리일 수 있다. 즉, 미세유체 채널(120)은 장치의 중심 종방향 평면을 따라 한정될 수 있다. 미세유체 채널(120)은 제 1 종방향 측면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(112)의 미세유체 채널(120)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 1b에서, 미세유체 채널(120)은 미세유체 장치(100)의 종축(102)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(120)은 미세유체 장치(100)의 종축(102)에 대해 만곡될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(120)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 가질 수 있다.
제 1 층(110)의 제 1 개구(130)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(130)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 제 1 개구(130)는 장치(100)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(120)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(130)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(110)의 제 2 개구(140)는 미세유체 채널(120)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구(예를 들면, 배기구)를 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 제 2 개구(140)는 장치(100)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(120)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(140)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(130) 및 제 2 개구(140)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 개구(130)는 제 2 개구(140)보다 더 클 수 있다. 도 1a 및 도 1b는 단일의 제 1 개구(130) 및 단일의 제 2 개구(140)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(100)는 제 1 개구(130)의 세트 및 제 2 개구(140)의 세트를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(100)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(120)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(120)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 장치(100)가 3개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(100)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(100)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 3 층(114) 및 제 2 층(120)은 다이 컷 압출 필름을 사용하여 형성시킬 수 있으며, 제 1 층(11)은 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(112)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(110) 및 제 3 층(114)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(100)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(100)의 제 3 층(114)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(130)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(120)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(120)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(120)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(120)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널 내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(140)를 통해 미세유체 장치(100)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(130)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(100)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(120)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 3 층(114)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(120) 내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(120) 내에서 침강되기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀(teracell)/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀(gigacell)/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(100)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(100)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 1 층(110)의 노출된 면과 대면하는 방사선원 및 제 3 층(114)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 2a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(200)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(200)는 제 1 개구(230)(예를 들면, 근위 개구) 및 제 2 개구(240)(예를 들면, 원위 개구)의 세트를 포함하는 제 1 층(210)(예를 들면, 커버, 상단부), 미세유체 채널(220)의 세트를 포함하는 제 2 층(212)(예를 들면, 채널 층, 중간부), 및 제 3 층(214)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 각각의 층(210, 212, 214)은 일반적으로는, 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(210)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(112)의 적어도 일부는 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 2b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(220)의 세트는 제 1 개구(230)와 제 2 개구(240)의 세트 사이에서 결합될 수 있다. 미세유체 채널(220)의 세트는 채널(220)의 세트의 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널을 포함할 수 있다. 제 2 개구(240)의 세트는 개구(240)의 세트의 제 1 개구, 제 2 개구, 및 제 3 개구를 포함할 수 있다. 제 2 층(112)은 미세유체 채널(220)이 제 1 개구(230)와 제 2 개구(240) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(110)에 결합될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 미세유체 채널(220)의 세트는 3개의 병렬 채널을 포함할 수 있지만, 더 많거나 더 적은 채널이 제공될 수 있다. 이는 샘플의 분리 및/또는 샘플의 병렬 분석을 가능하게 한다. 예를 들면, 제 1 시약 및 제 2 시약은 샘플의 상이한 분석물의 분석을 용이하게 하기 위하여 개개의 미세유체 채널(220)내에 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 동일한 병렬 채널은 샘플 분석 품질을 향상시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(210)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
장치(200)는 미세유체 채널(220)의 세트의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 2 층(212)의 미세유체 채널(220) 및 상기 미세유체 채널(220)과 겹쳐지는(즉, 바로 위 및 아래) 제 1 층(210) 및 제 3 층(214)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(220)의 세트를 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(200)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(200) 전체가 투명할 수 있다. 장치(200)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(200)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(200)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(220)의 세트는, 미세유체 채널(220)의 세트의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(220)의 세트 중의 하나 이상을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제) 코팅은 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널(220)의 세트내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(220)의 세트의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부) 또는 미세유체 채널(220)의 세트의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(210)은 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(220)의 세트의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(210)은 제 2 층(212) 및/또는 제 3 층(214)과 동일하거나 상이한 두께를 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 각 층은 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 각 층은 약 25 μm 내지 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 각 층은 약 25 μm 내지 약 1 mm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 층(210)에 의해 형성되는 평면은 장치(200)의 제 1 종방향 측면에 상응할 수 있는 반면, 제 3 층(214)에 의해 형성되는 평면은 장치(200)의 제 2 종방향 측면에 상응할 수 있다. 제 1 및 제 2 종방향 측면은 제 2 층(212)의 대향 측면에 제공될 수 있다. 도 2b에서, 미세유체 채널(220)의 세트는 제 1 종 방향 측면과 제 2 종 방향 측면에 대해 거의 등거리일 수 있다. 즉, 미세유체 채널(220)은 장치의 중심 종방향 평면을 따라 한정될 수 있다. 미세유체 채널(220)의 세트는 제 1 종방향 측면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(212)의 미세유체 채널(120)의 세트는 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 2b에서, 미세유체 채널(220)은 미세유체 장치(200)의 종축(202)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 미세유체 채널(220)은 미세유체 장치(200)의 종축(202)에 대해 만곡될 수도 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(220)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 가질 수 있다.
제 1 층(210)의 제 1 개구(230)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(230)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 제 1 개구(230)는 장치(200)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(220)의 세트의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(230)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(210)의 제 2 개구(240)의 세트는 미세유체 채널(220)의 세트가 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구(예를 들면, 배기구)를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 제 2 개구(240)의 세트는 하우징(2102)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(220)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(240)의 세트는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(230) 및 제 2 개구(240)의 세트는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 단일의 제 1 개구(230)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(100)는 제 1 개구(230)의 세트 및 제 2 개구(240)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(200)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점의 세트가 미세유체 채널(220)의 세트의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(220)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 장치(200)가 3개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(200)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(200)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 3 층(214) 및 제 2 층(212)은 다이 컷 압출 필름을 사용하여 형성시킬 수 있으며, 제 1 층(210)은 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(212)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(210) 및 제 3 층(214)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(200)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(200)의 제 3 층(214)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(230)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(220)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(220)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(220)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(220)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널 내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(240)의 세트를 통해 미세유체 장치(200)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(230)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(200)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(220)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 3 층(214)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(220) 내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(220) 내에서 침강되기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(200)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(200)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 1 층(210)의 노출된 면과 대면하는 방사선원 및 제 3 층(214)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(300)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(300)는 미세유체 채널(320), 제 1 개구(330)(예를 들면, 근위 개구), 및 제 2 개구(340)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(310)(예를 들면, 채널층, 상단부, 커버), 및 제 2 층(312)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(310, 312)은 일반적으로는, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(310) 또는 제 2 층(320)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(312) 및 제 1 층(310)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 3b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(320)은 제 1 개구(330)와 제 2 개구(340) 사이에서 결합될 수 있다. 제 2 층(312)은 미세유체 채널이 제 1 개구(330)와 제 2 개구(340) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(310)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(300)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
장치(300)는 미세유체 채널(320)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 1 층(310)의 미세유체 채널(320) 및 상기 미세유체 채널(320)과 겹쳐지는(즉, 바로 아래) 제 2 층(312)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(320)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(300)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(300) 전체가 투명할 수 있다. 장치(300)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(300)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(300)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(320)은, 미세유체 채널(320)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(320)을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널(320) 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(320)의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부) 또는 미세유체 채널(320)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(310)은 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(320)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(310)은 제 2 층(312)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 제 1 층(310)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 층(312)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서, 제 2 층(312)은 제 1 층(310)보다 더 얇다. 도 3b에서, 미세유체 채널(320)은 제 1 및 제 2 개구(330, 340)의 유입구보다 제 2 층(312)에 더 근접될 수 있다. 미세유체 채널(320)은 제 1 층(310)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있고/있거나 미세유체 장치(300)의 중심 종방향 평면으로부터 평행하고 오프셋될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(310)의 미세유체 채널(320)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 3b에서, 미세유체 채널(320)은 미세유체 장치(300)의 종축(302)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(320)은 미세유체 장치(300)의 종축(302)에 대해 만곡될 수도 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(320)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다.
제 1 층(310)의 제 1 개구(330)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(330)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서, 제 1 개구(330)는 장치(300)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(320)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(330)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 2 층(312)의 제 2 개구(340)는 미세유체 채널(320)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구(예를 들면, 배기구)를 포함할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서, 제 2 개구(340)는 장치(300)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(320)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(340)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(330) 및 제 2 개구(340)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 단일의 제 1 개구(330) 및 단일의 제 2 개구(340)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(300)는 제 1 개구(330)의 세트 및 제 2 개구(340)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(300)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(320)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(320)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 장치(300)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(300)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(300)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(310) 및 제 2 층(320)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(312)은 다이 컷 압출 필름으로 형성될 수 있는 반면, 제 1 층(310)은 사출 성형될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(312)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(310)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(300)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(300)의 제 2 층(312)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(330)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(320)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(320)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(320)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(320)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널 내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(340)를 통해 미세유체 장치(300)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(330)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(300)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(320)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 2 층(312)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(320) 내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(320) 내에서 침강되기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(300)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(300)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 1 층(310)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(320)에 더 밀접하도록 제 2 층(312)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 4a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(400)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(400)는 제 1 개구(430)(예를 들면, 근위 개구) 및 제 2 개구(440)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(410)(예를 들면, 상단부, 커버), 및 미세유체 채널(420)을 포함하는 제 2 층(412)(예를 들면, 베이스, 채널층, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(410, 412)은 일반적으로는, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(410) 또는 제 2 층(420)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(412) 또는 제 1 층(410)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 4b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(420)은 제 1 개구(430)와 제 2 개구(440) 사이에서 결합될 수 있다. 제 2 층(412)은 미세유체 채널(420)이 제 1 개구(430)와 제 2 개구(440) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(410)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(400)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
장치(400)는 미세유체 채널(420)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 2 층(412)의 미세유체 채널(420) 및 상기 미세유체 채널(420)과 겹쳐지는(즉, 바로 위) 제 1 층(410)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(420)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(400)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(400) 전체가 투명할 수 있다. 장치(400)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(400)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(400)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(420)은, 미세유체 채널(420)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(420)을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(420)의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부) 또는 미세유체 채널(420)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(410)은 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(420)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(410)은 제 2 층(412)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 제 2 층(412)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 1 층(410)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 제 2 층(412)은 제 1 층(410)보다 더 두껍다. 도 4b에서, 미세유체 채널(420)은 제 2 층(412)의 바닥면보다 제 1 층(410)에 더 근접될 수 있다. 미세유체 채널(420)은 제 1 층(410)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다. 즉, 미세유체 채널(420)은 장치의 중심 종방향 평면으로부터 평행하고 오프셋될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(412)의 미세유체 채널(420)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 4b에서, 미세유체 채널(420)은 미세유체 장치(400)의 종축(402)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(420)은 미세유체 장치(400)의 종축(402)에 대해 만곡될 수도 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(420)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다.
제 1 층(410)의 제 1 개구(430)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(430)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 제 1 개구(430)는 장치(400)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(420)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(430)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(410)의 제 2 개구(440)는 미세유체 채널(420)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 제 2 개구(440)는 장치(400)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(420)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(440)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(430) 및 제 2 개구(440)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 단일의 제 1 개구(430) 및 단일의 제 2 개구(440)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(400)는 제 1 개구(430)의 세트 및 제 2 개구(440)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(400)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(420)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(420)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 장치(400)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(400)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(400)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(410) 및 제 2 층(420)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(412)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(410)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(400)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(400)의 제 2 층(412)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(430)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(420)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(420)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(420)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(420)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널 내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(440)를 통해 미세유체 장치(400)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(430)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(400)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(420)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 2 층(412)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(420) 내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(420) 내에서 침강되기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(400)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(400)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 2 층(412)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(420)에 더 밀접하도록 제 1 층(410)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 5a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(500)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(500)는 미세유체 채널(520)의 세트, 제 1 개구(530)(예를 들면, 근위 개구), 및 제 2 개구(540)(예를 들면, 원위 개구)의 세트를 포함하는 제 1 층(510)(예를 들면, 채널층, 상단부, 커버), 및 제 2 층(512)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(510, 512)은 일반적으로는, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(510) 또는 제 2 층(510)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(512) 또는 제 1 층(510)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 5b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(520)의 세트는 제 1 개구(530)와 제 2 개구(540)의 세트 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 유체 결합될 수 있다. 미세유체 채널(520)의 세트는, 채널(520)의 세트의 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널을 포함할 수 있다. 제 2 개구(540)의 세트는, 개구 (540)의 세트의 제 1 개구, 제 2 개구, 및 제 3 개구를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(500)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
장치(500)는 미세유체 채널(520)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 2 층(512)의 미세유체 채널(520)의 세트 및 상기 미세유체 채널(520)의 세트와 겹쳐지는(즉, 바로 아래) 제 1 층(510)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(520)의 세트를 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(500)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(500) 전체가 투명할 수 있다. 장치(500)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(500)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(500)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(520)의 세트는, 미세유체 채널(520)의 세트의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(520)의 세트를 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 각각의 미세유체 채널내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(520)의 세트의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부) 또는 미세유체 채널(520)의 세트의 길이 전체에 배치될 수 있다. 미세유체 채널(520)의 세트는 다량의 생체액을 분석할 수 있으며 미세유체 채널(520)의 세트를 통해 생체액의 독립적인 흐름을 가능하게 한다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(510)은 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(520)의 세트의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(510)은 제 2 층(512)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 제 2 층(512)은 제 1 층(510)보다 더 두껍다. 제 1 층(510)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 층(512)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 5b에서, 미세유체 채널(520)의 세트는 제 1 및 제 2 개구(530, 540)의 유입구보다 제 1 층(510)에 더 근접될 수 있다. 미세유체 채널(520)의 세트는 제 1 층(510)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(512)의 미세유체 채널(520)의 세트는 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 5b에서, 미세유체 채널(520)의 세트는 선형일 수 있다. 그러나, 미세유체 채널(520)의 세트는 하나 이상의 만곡부를 가질 수도 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(520)의 세트는 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다.
제 2 층(512)의 제 1 개구(530)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(530)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 제 1 개구(530)는 장치(500)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(520)의 세트의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(530)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 2 층(512)의 제 2 개구(540)의 세트는 미세유체 채널(520)의 세트가 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 제 2 개구(540)는 장치(500)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(520)의 세트의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(540)의 세트는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(530) 및 제 2 개구(540)의 세트는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 단일의 제 1 개구(530) 및 3개의 제 2 개구(540)의 세트를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(500)는 제 1 개구(530)의 세트 및 제 2 개구(540)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(500)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(520)의 세트의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(520)의 세트는 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 장치(500)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(500)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(500)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(510) 및 제 2 층(512)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 층(510)은 다이 컷 압출 필름으로 형성될 수 있는 반면, 제 2 층(512)은 사출 성형될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(512)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(510)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(500)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(500)의 제 1 층(510)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(530)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(520)의 세트내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(520)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(520)의 세트를 통과할 수 있다. 미세유체 채널(520)의 세트가 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널(520)의 세트내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(540)를 통해 미세유체 장치(500)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(530)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(500)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(520)의 세트가 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 1 층(510)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(520)의 세트내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(520)의 세트내에서 침강되기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(500)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(500)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 2 층(512)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(520)의 세트에 더 밀접하도록 제 1 층(510)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 미세유체 채널(520)의 세트가 3개의 채널을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(500)는 더 많거나 더 적은 채널을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다.
도 6a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(600)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(600)는 상응하는 높이의 세트를 갖는 단계 영역(step region)(620a, 620b, 620c)의 세트를 포함하는 미세유체 채널(620), 제 1 개구(630)(예를 들면, 근위 개구), 및 제 2 개구(640)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(610)(예를 들면, 채널층, 상단부, 커버), 및 제 2 층(612)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(610, 612)은 일반적으로는, 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(610) 또는 제 2 층(612)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(612) 및 제 1 층(610)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 6b의 조립된 구성에서, 단계 영역(620a, 620b, 620c)의 세트를 갖는 미세유체 채널(620)은 제 1 개구(630)와 제 2 개구(640) 사이에서 결합될 수 있다. 제 2 층(612)은, 미세유체 채널(620)이 제 1 개구(630)와 제 2 개구(640) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(610)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(600)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
도 6c 및 도 6d에 도시되어 있는 바와 같이, 미세유체 채널(620)은 미세유체 채널(620)의 높이가 제 1 개구(630)에서 제 2 개구(640)까지 단계 방식으로 감소하도록 단계(620a, 620b, 620c)의 세트를 한정할 수 있다. 즉, 각 단계의 부피는 제 1 개구(630)에서 제 2 개구(640) 쪽으로 감소할 수 있다. 일부 실시형태에서, 단계(620a, 620b, 620c)의 세트의 각 단계의 높이는 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm일 수 있다. 예를 들면, 제 1 단계(620a)의 높이는 약 0.9mm일 수 있고, 제 2 단계(620b)의 높이는 약 0.4mm일 수 있으며, 제 3 단계(620c)의 높이는 약 0.1mm일 수 있다.
장치(600)는 미세유체 채널(620)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 1 층(610)의 미세유체 채널(620) 및 상기 미세유체 채널(620)과 겹쳐지는(즉, 바로 아래) 제 2 층(612)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(620)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(600)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(600) 전체가 투명할 수 있다. 장치(600)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(600)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(600)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(620)은, 미세유체 채널(620)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(620)의 하나 이상의 영역(620a, 620b, 620c)을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널(620)의 하나 이상의 영역내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(620)의 특정 영역(620a, 620b, 620c)(예를 들면, 근위 단부)에 또는 미세유체 채널(620)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(612)은 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(620)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(610)은 제 2 층(612)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서, 제 1 층(610)은 제 2 층(612)보다 더 두껍다. 제 1 층(610)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 층(612)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 6b에서, 미세유체 채널(620)은 제 1 개구(630)에서 제 2 개구(640)까지 높이가 감소할 수 있다. 미세유체 채널(620)은 제 2 층(612)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(610)의 미세유체 채널(620)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 6b에서, 미세유체 채널(620)은 미세유체 장치(100)의 종축(602)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(620)은 미세유체 장치(600)의 종축(602)에 대해 만곡될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(620)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다. 미세유체 채널(620)의 영역(620a, 620b, 620c)은 거의 동일한 길이를 포함할 수 있거나 또는 상이한 길이를 가질 수 있다. 제 1 영역(620a)은 제 3 영역(620c)의 높이의 약 3배의 높이를 가질 수 있으며, 제 2 영역(620b)은 제 3 영역(620c)의 높이의 약 3배의 높이를 가질 수 있다. 미세유체 채널(620)은 일정한 폭을 가질 수 있거나, 또는 영역(620a, 620b, 620c)마다 변화하는 폭을 가질 수 있다.
제 1 층(610)의 제 1 개구(630)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(630)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서, 제 1 개구(630)는 장치(600)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(620)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(630)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(610)의 제 2 개구(640)는 미세유체 채널(620)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서, 제 2 개구(640)는 장치(600)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(620)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(640)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(630) 및 제 2 개구(640)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 단일의 제 1 개구(630) 및 단일의 제 2 개구(640)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(600)는 제 1 개구(630)의 세트 및 제 2 개구(640)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(600)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(620)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(620)의 각 영역(620a, 620b, 620c)은 상응하는 기준점을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(620)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 필터는 미세유체 채널(620)의 각 영역(620a, 620b, 620c) 사이에 제공될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 장치(600)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(600)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(600)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(610) 및 제 2 층(612)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 층(610)은 다이 컷 압출 필름으로 형성될 수 있는 반면, 제 2 층(612)은 사출 성형될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(612)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(610)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(600)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(600)의 제 2 층(612)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(630)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(620)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(620)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(620)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(620)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(640)를 통해 미세유체 장치(600)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(630)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(600)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(620)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 2 층(612)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(620)내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(620)내에서 침강하기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(600)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(620)의 단계(620a, 620b, 620c)의 세트 중의 적어도 하나의 단계는 이들 단계들 사이의 높이에 있어서의 변화로 인하여 샘플로부터 하나 이상의 성분(예를 들면, 종)을 분리하도록 구성될 수 있다. 단계 높이를 변화시키면 중첩된 입자의 가능성을 최소화하면서 침강된 분석 물(예를 들면, 미립자 물질)을 이미지화할 수 있다. 예를 들면, 침강 후 중첩된 입자의 가능성을 감소시키기 위해 다른 단계 영역(620b, 620a)보다 낮은 높이/부피를 갖는 제 3 단계 영역(620c)에서 고농도 종이 이미지화될 수 있다. 이와 유사하게, 입자 중첩(particle superposition)을 증가시키고 이미지 분석에서 검출을 도울 수 있는 더 높은 높이/부피를 갖는 제 1 단계 영역(620a)에서 저농도 종이 이미지화될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(600)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 1 층(610)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(620)에 더 밀접하도록 제 2 층(612)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 7a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(700)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(700)는 미세유체 채널(720), 제 1 개구(730)(예를 들면, 근위 개구), 및 제 2 개구(740)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(710)(예를 들면, 채널층, 상단부, 커버), 및 제 2 층(712)(예를 들면, 베이스, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 미세유체 채널(720)은 제 1 개구(730)에서 제 2 개구(740)까지 연속적으로 감소하는 높이를 갖는다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(710, 712)은 일반적으로는, 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(710) 또는 제 2 층(712)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(712) 및 제 1 층(710)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 7b의 조립된 구성에서, 연속적으로 감소하는 높이를 갖는 미세유체 채널(720)은 제 1 개구(730)와 제 2 개구(740) 사이에서 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)의 기울기는 약 0.01 내지 약 0.1일 수 있다. 제 2 층(712)은, 미세유체 채널(720)이 제 1 개구(730)와 제 2 개구(740) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(710)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(700)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다. 미세유체 채널(720)의 높이는 약 0.1 mm와 약 0.9 mm 사이에서 연속적으로 변할 수 있다. 예를 들면, 도 7c 및 도 7d에 도시되어 있는 바와 같이, 미세유체 채널(720)은 제 1 개구(730)에서 제 2 개구(740)까지 연속적으로 감소하는 높이를 가질 수 있다. 즉, 채널(720)의 부피는 제 1 개구(730)에서 제 2 개구(740)까지 감소할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)은 그의 길이를 따라 영역들의 세트를 가질 수 있다. 각 영역은 채널(720)의 인접 영역과 상이한 기울기를 가질 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(720)은 4개의 영역의 세트를 포함할 수 있으며, 이때 이들 각 영역은 제 1 개구(730)에서 제 2 개구(740)까지 감소하는 기울기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 영역들의 세트는 고정된 높이를 갖는 일부 영역 및 0이 아닌 기울기(non-zero slope)를 갖는 다른 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 개구(730)를 포함하는 채널(720)의 제 1 영역은 약 0.1의 기울기를 가질 수 있는 반면, 제 2 개구(740)를 포함하는 채널(720)의 제 2 영역은 0의 기울기 및 약 0.1 mm의 높이를 가질 수 있다.
장치(700)는 미세유체 채널(720)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 1 층(710)의 미세유체 채널(720) 및 상기 미세유체 채널(720)과 겹쳐지는(즉, 바로 아래) 제 2 층(712)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(720)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(700)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(700) 전체가 투명할 수 있다. 장치(700)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(700)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(700)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)은, 미세유체 채널(720)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(720)의 하나 이상의 부분을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널(720)의 하나 이상의 영역내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(720)의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부)에 또는 미세유체 채널(720)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(712)은 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(720)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(710)은 제 2 층(712)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서, 제 1 층(710)은 제 2 층(712)보다 더 두껍다. 제 1 층(710)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 층(712)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 7b에서, 미세유체 채널(720)은 제 1 개구(730)에서 제 2 개구(740)까지 높이가 감소할 수 있다. 미세유체 채널(720)은 제 2 층(712)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(710)의 미세유체 채널(720)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 7b에서, 미세유체 채널(720)은 미세유체 장치(700)의 종축(702)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(720)은 미세유체 장치(700)의 종축(702)에 대해 만곡될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(720)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 생체액 채널(720)은 단계 영역의 세트를 가질 수 있으며, 여기서 상기 단계 영역 중의 적어도 하나는 또다른 단계 영역의 기울기와는 상이한 기울기를 가질 수 있는 연속적으로 변하는 높이를 가질 수 있다. 미세유체 채널(720)은 일정한 폭을 가질 수 있거나, 또는 영역(720a, 720b, 720c)마다 변화하는 폭을 가질 수 있다.
제 1 층(710)의 제 1 개구(730)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(730)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 7a 내지 도 7d에서, 제 1 개구(730)는 장치(700)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(720)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(730)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(710)의 제 2 개구(740)는 미세유체 채널(720)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다. 도 7a 내지 도 7d에서, 제 2 개구(740)는 장치(700)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(720)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(740)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(730) 및 제 2 개구(740)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 7a 내지 도 7d는 단일의 제 1 개구(730) 및 단일의 제 2 개구(740)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(700)는 제 1 개구(730)의 세트 및 제 2 개구(740)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(700)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(720)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(720)의 예정된 높이는 상응하는 기준점을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)은 크기에 기초하여 샘플 내에서 분석물을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 필터는 미세유체 채널(720)의 예정된 높이에 제공될 수 있다.
도 7a 내지 도 7d에 도시되어 있는 장치(700)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(700)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(700)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(710) 및 제 2 층(712)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(712)은 다이 컷 압출 필름으로 형성될 수 있는 반면, 제 1 층(710)은 사출 성형될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(712)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(710)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(700)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(700)의 제 2 층(712)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(730)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(720)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(720)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(720)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(720)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(740)를 통해 미세유체 장치(700)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(730)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(700)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 2 층(712)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(720)내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(720)내에서 침강하기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(700)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(720)의 연속적으로 감소하는 높이는 높이에 있어서의 변화로 인하여 샘플로부터 하나 이상의 성분(예를 들면, 분석물, 종)을 분리하도록 구성될 수 있다. 채널 높이를 변화시키면 중첩된 입자의 가능성을 최소화하면서 침강된 분석물(예를 들면, 미립자 물질)을 이미지화할 수 있다. 예를 들면, 침강 후 중첩된 입자의 가능성을 감소시키기 위해 근위 영역보다 낮은 높이/부피를 갖는 채널(720)의 원위 영역에서 고농도 종이 이미지화될 수 있다. 이와 유사하게, 입자 중첩을 증가시키고 이미지 분석에서 검출을 도울 수 있는 더 높은 높이/부피를 갖는 근위 영역에서는 저농도 종이 이미지화될 수 있다. 이러한 방식에서, 미세유체 장치(700)는, 상기 미세유체 장치(700)의 길이 전체에서 샘플의 성분의 세트의 분석에 도움을 줄 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(700)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 1 층(710)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(720)에 더 밀접하도록 제 2 층(712)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 8a는 일부 실시형태에 따른 미세유체 장치(800)의 예시적인 예의 분해 사시도이다. 미세유체 장치(800)는, 제 1 개구(830)(예를 들면, 근위 개구) 및 제 2 개구(840)(예를 들면, 원위 개구)를 포함하는 제 1 층(810)(예를 들면, 상단부, 커버), 및 미세유체 채널(820) 및 필터(850)를 포함하는 제 2 층(812)(예를 들면, 베이스, 채널층, 기판, 바닥부)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(810, 812)은 일반적으로는, 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 층이 다른 층의 상부에 단일 구조로 조립되도록 층들이 구성될 수 있는 장방형 직사각형 구조를 형성할 수 있다. 제 1 층(810) 또는 제 2 층(820)은 실질적으로 투명할 수 있는 반면, 제 2 층(812) 또는 제 1 층(810)의 적어도 일부의 다른 부분은 실질적으로 불투명할 수 있다. 도 8b의 조립된 구성에서, 미세유체 채널(820)은 제 1 개구(830)와 제 2 개구(840) 사이에서 결합될 수 있다. 제 2 층(812)은, 미세유체 채널(820)이 제 1 개구(830)와 제 2 개구(840) 사이에서 유체 연통 경로를 확립하도록 제 1 층(810)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치(800)는 약 1 mm 내지 약 100 mm의 길이, 약 1 mm 내지 약 50 mm의 폭, 및 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
장치(800)는 미세유체 채널(820)의 길이를 따라 투명부를 포함할 수 있다. 투명부는 높은 투과율 및 최소 복굴절을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 투명부는 제 2 층(812)의 미세유체 채널(820) 및 상기 미세유체 채널(820)과 겹쳐지는(즉, 바로 위) 제 1 층(810)의 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 광 빔이 미세유체 채널(820)을 통과하고 검출기(예를 들면, 광학 센서)에 의해 수신될 수 있는 한, 투명부는 미세유체 장치의 평면에 반드시 수직일 필요는 없다. 투명부는 자외선, 가시광선 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(800)의 하나 이상의 추가 영역이 투명할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로는 장치(800) 전체가 투명할 수 있다. 장치(800)는, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치(800)는 아크릴, 폴리카보네이트, 이들의 조합 등과 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치(800)는 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량% 포함할 수 있다. 예를 들면, 층은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(820)은, 미세유체 채널(820)의 친수성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트, COC 및 폴리에스테르와 같은 저 표면 에너지 플라스틱을 사용하여 형성시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샘플의 표면 에너지 및 습윤성을 증가시키기 위하여 미세유체 채널(820)을 친수성 처리하여 모세관 충전을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 친수성 중합체(예를 들면, PVP, PEG, 계면활성제)는 플라즈마-에칭 기상 증착(예를 들면, 화학적)을 이용하여 미세유체 채널에 적용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플 분석을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)이 미세유체 채널에 배치될 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 물질이 미세유체 채널(820)의 특정 영역(예를 들면, 근위 단부)에 또는 미세유체 채널(820)의 길이 전체에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(810)은 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 조립되었을 때 미세유체 채널(820)의 한 측면을 덮을 수 있다. 제 1 층(810)은 제 2 층(812)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 도 8a 및 도 8b에서, 제 2 층(812)은 제 1 층(810)보다 더 두껍다. 제 2 층(812)은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있으며, 제 1 층(810)은 약 25 μm 내지 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 도 8b에서, 미세유체 채널(820)은 제 2 층(812)의 바닥면보다 제 1 층(810)에 더 근접될 수 있다. 미세유체 채널(820)은 제 1 층(810)의 평면에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다. 즉, 미세유체 채널(820)은 장치의 중심 종방향 평면으로부터 평행하고 오프셋될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 2 층(812)의 미세유체 채널(820)은 약 1 mm 내지 약 50 mm의 길이, 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 깊이 및 약 50 μm 내지 약 5000 μm의 폭을 가질 수 있다. 도 8b에서, 미세유체 채널(820)은 미세유체 장치(800)의 종축(802)에 대해 선형일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 미세유체 채널(820)은 미세유체 장치(800)의 종축(802)에 대해 만곡될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 채널(820)은 일반적으로는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다.
제 1 층(810)의 제 1 개구(830)는, 예를 들면 피펫으로부터, 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 제 1 개구(830)는 샘플을 수용하기에 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 포함할 수 있다. 도 8a 및 도 8b에서, 제 1 개구(830)는 장치(800)의 근위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(820)의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(830)는 약 5000 μm 내지 약 2 mm의 직경을 가질 수 있다.
제 1 층(810)의 제 2 개구(840)는 미세유체 채널(820)이 유체로 충전됨에 따라 가스(예를 들면, 공기)를 자연적으로 배기하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다. 도 8a 및 도 8b에서, 제 2 개구(840)는 장치(800)의 원위 단부에 제공될 수 있으며, 미세유체 채널(820)의 제 2 단부에 유체 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 개구(840)는 약 10 μm 내지 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(830) 및 제 2 개구(840)는 약 1mm 내지 약 100mm 사이로 이격될 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 단일의 제 1 개구(830) 및 단일의 제 2 개구(840)를 도시하고 있지만, 미세유체 장치(800)는 제 1 개구(830)의 세트 및 제 2 개구(840)의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(800)는 생체액 분석 시스템의 광학 검출기에 의해 이미지화되고/되거나 달리 검출될 수 있는 기준점(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 분석을 돕기 위해 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커)의 세트가 미세유체 채널(820)의 길이를 따라 예정된 간격으로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(820)은, 상기 미세유체 채널(820)내에 수용된 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성된 하나 이상의 필터(850)를 포함할 수 있다. 필터(850)는 크기에 기초하여 샘플내에서 분석물을 분리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 필터(850)는 많은 분석물을 갖는 샘플의 이미지화를 돕기 위하여 하나 이상의 종을 제거하도록 구성될 수 있다.
도 8b에서, 필터(850)는 미세유체 채널(820)의 제 2 영역(822b)으로부터 제 1 영역(822a)을 분리하도록 구성될 수 있다. 따라서, 여과된 제 2 영역(822b)은 여과되지 않은 제 1 영역(822a)보다 더 적은 분석물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 시약이 필터(850)의 측면 및/또는 제 2 영역(822b)의 측벽에 적용될 수 있다. 이는 샘플의 여과된 부분에 대한 유체의 성분에 대한 검정을 용이하게 할 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시되어 있는 장치(800)가 2개의 층을 포함하고 있지만, 미세유체 장치(800)는 더 많거나 더 적은 층을 사용하여 형성될 수 있음을 알아야만 한다. 일부 실시형태에서, 장치(800)는, 도 9와 관련하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일반적으로 만곡부를 포함할 수 있으며, 여기서, 미세유체 채널의 세트는 하우징의 곡선 형상을 따를 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 1 층(810) 및 제 2 층(820)은 다이 컷 압출 필름 또는 사출 성형을 이용하여 형성시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 층(812)은 초음파 용접, 레이저 용접, 접착제 및/또는 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 제 1 층(810)에 결합시킬 수 있다.
본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치(800)는, 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 샘플 홀더, 소모품, 일회용)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는, 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치 케이스에 대해 고정된 위치에서 미세유체 장치를 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(800)의 제 2 층(812)은 샘플(도시되지 않음)이 제 1 개구(830)(예를 들면, 샘플 포트, 생체액 투입)를 통해 미세유체 채널(820)내로 투입될 수 있도록 평평한 수평면 상에 배치될 수 있다. 샘플은 소변, 전혈, 혈장, 혈청, 이들의 조합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 샘플은 미세유체 채널(820)의 근위 단부에서 원위 단부까지 모세관 작용을 이용하여 미세유체 채널(820)을 통과할 수 있다. 미세유체 채널(820)이 샘플로 충전됨에 따라, 미세유체 채널내의 가스(예를 들면, 공기)는 제 2 개구(840)를 통해 미세유체 장치(800)로부터 배기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 개구(830)는 샘플의 연속 흐름을 미세유체 장치(800)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로펌프에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 채널(820)이 충전됨에 따라 및/또는 소정의 시간이 경과한 후에 샘플이 검출(예를 들면, 이미지화)될 수 있다. 예를 들면, 1 보다 큰 비중을 갖는 샘플의 분석물(예를 들면, 침전물, 미립자 물질)은 제 2 층(812)의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미세유체 채널(820)내에서 침강될 수 있다. 이는 샘플의 입자 농도가 중첩된 입자를 피하기에 충분할 정도로 희석되는 한 샘플의 이미지 분석에 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 높은 입자 농도를 갖는 샘플의 분석(예를 들면, 이미지 분석)은 하나 이상의 분석물이 미세유체 채널(820)내에서 침강하기 전에 수행될 수 있다. 예를 들면, 적혈구, 혈소판, 백혈구 및 요산을 포함하는 분석물이 분석될 수 있다. 적혈구는 약 5 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 혈소판은 약 0.3 테라셀/L의 농도를 가질 수 있고, 백혈구는 약 7 기가셀/L의 농도를 가질 수 있으며, 요산은 약 100 μmol/L의 농도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 단일 입자는 단결정과 같은 샘플내에서 분석될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 침강을 감소시키고 하나 이상의 분석물의 현탁액을 유지하기 위하여 초음파 진동이 미세유체 장치(800)에 주기적으로 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치(800)는 방사선원과 광학 검출기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 샘플은 제 2 층(812)의 노출된 면과 대면하는 방사선원, 및 검출기가 미세유체 채널(820)에 더 밀접하도록 제 1 층(810)의 노출된 면과 대면하는 광학 검출기를 사용하여 이미지화시킬 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 검출기 데이터는 하나 이상의 분석물 및/또는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 굴절률 및 삼투압 농도를 포함하는 샘플 속성을 식별하는데 사용될 수 있는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 미세유체 장치 하우징의 예시적인 사시도이다. 도 9a는 경사면을 갖는 미세유체 장치 하우징(910)의 사시도이다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(도시되지 않음)의 세트는 채널이 균일한 깊이를 갖지 않도록 하우징(910)의 기울기를 따를 수 있으며, 이는 상이한 농도를 갖는 입자를 분리하는데 유용할 수 있다. 연속적으로 변하는 기울기를 갖는 채널은 입자가 채널의 길이를 따라서도 분포될 수 있도록 하고, 또한 채널의 길이를 따라 연속적으로 이미지 분석을 가능하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 미세유체 채널의 세트는 제로-기울기(zero-slope), 단계식, 곡선형 및/또는 구불구불한 형상을 가질 수 있다. 구불구불한 형상은 더 많은 양의 샘플을 분석하는데 유용할 수 있다. 도 9b는 일반적으로 곡선형 형상 및 경사면을 갖는 미세유체 장치 하우징(920)의 사시도이다. 곡선형 하우징(920)은 디스크 또는 로터 내에서와 같이 곡선형 형상을 갖는 카트리지내에 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 채널(도시되지 않음)의 세트는 채널이 선형이 되지 않도록 하우징(920)의 곡률을 따를 수 있으며, 이는 상이한 농도를 갖는 입자를 분리하는데 유용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 미세유체 채널의 세트는 제로-기울기, 단계식, 곡선형 및/또는 구불구불한 형상을 가질 수 있다. 하우징(910, 920)의 형상에 관계없이, 미세유체 채널의 세트의 경로 길이는 하우징(910, 920)을 통해 연속적으로 변화될 수 있다.
II. 시스템
본원에서는, 본원에서 기술되는 다양한 실시형태에 따른 장치를 사용하여 생체액 분석을 수행하는데 필요한 하나 이상의 성분을 포함할 수 있는 생체액 분석 시스템이 기술된다. 예를 들면, 본원에서 기술되는 생체액 분석 시스템은 하나 이상의 분석물을 식별 및/또는 분석하기 위하여 검출기를 사용하여 미세유체 장치상의 샘플을 자동으로 처리 및 분석할 수 있다. 일반적으로, 본원에서 기술되는 생체액 분석 시스템은 미세유체 장치 어셈블리, 방사선원, 검출기, 및 컨트롤러(메모리, 프로세서 및 컴퓨터 명령을 포함함) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 방사선원은 광 신호(예를 들면, 광 빔)를 방출하고 미세유체 채널을 조명하도록 구성될 수 있다. 미세유체 장치 어셈블리는 미세유체 장치를 유지하고 광 빔을 수신하도록 구성될 수 있다. 검출기는 미세유체 장치를 통과한 광 빔을 수신하도록 구성될 수 있다. 검출기에 결합된 컨트롤러는 검출기에 의해 수신된 광 빔에 대응하는 신호 데이터를 수신하고, 수신된 신호 데이터를 사용하여 분석물 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 생체액의 하나 이상의 분석물은 분석물 데이터를 사용하여 컨트롤러에 의해 식별될 수 있다. 하나 이상의 분석물은 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본원에서 기술되는 생체액은 소변, 혈액, 혈청, 정액, 이들의 조합 등을 포함하는 본원에서 기술되는 바와 같은 특정의 생물학적 유체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 10a 및 도 10b는 분석 시스템(1000)의 외부 사시도이다. 일부 실시형태에서, 시스템(1100)은 외부 하우징(1010), 본원에서 상세히 기술되는 바와 같은 미세유체 장치(1050) 및/또는 미세유체 장치 케이스를 수용하도록 구성된 샘플 입력 개구(1020)(예를 들면, 입구 포트), 및 출력 장치(1030)(예를 들면, 디스플레이 장치)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치(1050)는 샘플 입력 개구(1020)를 통하여 시스템 (1000)내로 전진될 수 있다. 시스템(1000)은 카트, 플로어, 측벽 또는 다른 적절한 지지 표면의 테이블, 책상 위에 배치(예를 들면, 설치)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템(1000)은 유체 샘플로부터 하나 이상의 분석물을 식별하는데 유용한 신호 데이터를 생성하기 위해 검출기를 위한 광 빔을 수신하도록 구성된 하나 이상의 미세유체 장치를 처리할 수 있다. 도 10a는 시스템(1000) 외부의 미세유체 장치(1050)를 도시한 것이며, 도 10b는 입력 개구(1020)내에 부분적으로 삽입된 미세유체 장치(1050)를 도시한 것이다. 시스템(1000)의 내부 구성요소(예를 들면, 방사선원, 미세유체 장치 어셈블리, 검출기, 제어 장치, 등)는 도 11a 및 도 11b와 관련하여 더 상세히 설명된다.
도 11a 및 도 11b는 일부 실시형태에 따른 생체액 분석 시스템(1100)의 블록도이다. 시스템(1100)은 방사선원(1110), 미세유체 장치 어셈블리(1112) 및 검출기(1114) 중의 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 장치(1120)를 포함할 수 있다. 도 12a 및 도 12b는 생체액 분석 시스템의 예시적인 변형의 사시도이다. 도 12a에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(1200)은 미세유체 장치(1250)를 수용하도록 구성된 미세유체 장치 입력부(1220)(예를 들어, 입구 포트)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치(1250)는 미세유체 장치 입력부(1220)를 사용하여 시스템(1200)으로부터 전진 및/또는 후진될 수 있다. 시스템(1200)은 디스플레이(1230) 및 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스는 디스플레이(1230)와 통합된 정전식 터치 스크린일 수 있다. 시스템(1200)은 카트, 플로어, 측벽 또는 다른 적절한 지지 표면의 테이블, 책상 위에 배치(예를 들면, 설치)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템(1200)은 샘플로부터 하나 이상의 분석물을 식별하는데 유용한 분석물 데이터에 상응하는 신호 데이터를 생성하기 위해 하나 이상의 미세유체 장치를 처리할 수 있다.
방사선원
본원에서 기술되는 바와 같은 생체액 분석 시스템은 미세유체 장치로 향하는 제 1 광 신호를 방출하도록 구성된 방사선원을 포함할 수 있다. 방사선원은 UV, 가시광선 및/또는 근적외선 파장의 광 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 본원에서 기술되는 바와 같은 검출기는 미세유체 장치로부터 제 2 광 빔을 수신하도록 구성될 수 있다. 제 2 광 신호는 제 1 광 신호를 사용한 미세유체 채널의 조명에 반응하여 생성될 수 있다. 제 2 광 신호는 분석을 위한 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방사선원은 발광 다이오드, 레이저, 현미경, 광학 센서, 렌즈 및 플래시 램프 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
미세유체 장치 어셈블리
생체액 분석 시스템의 미세유체 장치 어셈블리는 방사선원 및 검출기와 같은 생체액 분석 시스템의 다른 구성요소에 대한 미세유체 장치의 조작 및 위치 설정을 돕기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 사용자는, 시스템(1000)의 하우징(1010)내의 미세유체 장치 입력부(1020)(예를 들면, 입구 포트)를 통하여 미세유체 장치 어셈블리의 변환가능한 플랫폼 상에 본원에서 기술되는 임의의 절제 장치(ablation device)(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있는 미세유체 장치(1050)를 배치할 수 있다. 미세유체 장치 어셈블리는 생체액 분석 동안 플랫폼에 대해 미세유체 장치를 적소에 유지(예를 들면, 고정)시킬 수 있다. 이어서, 플랫폼은 방사선원에 의한 조명 및 분석을 위해 미세유체 장치를 위치시키기 위하여 시스템내로 철수시킬 수 있다. 플랫폼은 방사선원을 미세유체 장치에 정렬시키기 위한 캘리브레이션 절차(calibration procedure)에 반응하여 적어도 하나의 자유도(예를 들면, 이동가능한 XY 스테이지를 사용하여 X-축 및/또는 Y-축을 따라 변환)를 갖는 변환 메커니즘(translation mechanism)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치 어셈블리는 미세유체 장치의 제 1 개구의 세트에 유체 결합하도록 구성된 마이크로펌프를 포함할 수 있다. 마이크로펌프는 미세유체 채널을 통한 생체액의 연속 흐름을 제공할 수 있다. 이는 더 많은 양의 샘플을 분석할 수 있도록 함으로써, 상대적으로 더 낮은 농도를 갖는 퇴적물의 분석을 가능하게 한다. 제 2 개구의 세트는 상응하는 유체 배출구의 세트에 결합될 수 있다.
미세유체 장치 및 미세유체 장치 케이스
본원에서 기술되는 바와 같은 임의의 미세유체 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100)는 본원에서 기술되는 바와 같은 생체액 분석 시스템과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치는, 상기 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 취급, 기능화, 처리 및 식별을 돕기 위하여 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 소모품, 일회용, 홀더, 휴대용 하우징)내에 제거 가능하게 유지될 수 있다. 미세유체 장치를 갖는 미세유체 장치 케이스는 사용자에 의해 샘플의 자동 처리를 위해 생체액 분석 시스템내에 배치될 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치에 물리적 지지 및 보호를 제공하는데 유용할 수 있다. 미세유체 장치는, 상기 미세유체 장치를 하우징에 대해 고정된 위치에서 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치 케이스는 하나 이상의 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커) 및 하나 이상의 식별자, 예를 들면, 바코드, QR 코드, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
검출기
일반적으로, 본원에서 기술되는 생체액 분석 시스템은 미세유체 장치의 투명한 미세유체 채널내에서 샘플을 통과하는 광 신호(예를 들면, 광 빔)를 수신하는데 사용되는 검출기를 포함할 수 있다. 수신된 광은 프로세서 및 메모리에 의해 처리되어 분석물 데이터를 생성할 수 있는 신호 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다. 검출기는, 상기 검출기가 미세유체 장치의 투명부를 통과한 방사선원으로부터 광 빔(예를 들면, 제 2 광 신호)을 수신하도록 방사선원에 대향하는 미세유체 장치의 측면 상에 배치될 수 있다. 검출기는 추가로 미세유체 장치의 하나 이상의 기준점(예를 들면, 착색 지점/불투명 지점, 눈금자, 슬릿, 랜드마크, 마커) 및 식별자를 이미지화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 검출기는 렌즈, 카메라 및 측정용 광학계 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어 장치
본원에서 기술되는 바와 같은 생체액 분석 시스템은 하나 이상의 제어 장치(예를 들면, 컴퓨터 시스템) 및/또는 네트워크에 결합할 수 있다. 도 11b는 제어 장치(1120)의 블록도이다. 제어 장치(1120)는 프로세서(1124) 및 메모리(1126)를 포함하는 컨트롤러(1122)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 장치(1120)는 통신 인터페이스(1130)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(1122)는 사용자가 제어 장치(1120), 방사선원(1110), 미세유체 장치 어셈블리(1112), 검출기(1114), 및 시스템(1100)의 임의의 다른 구성요소를 원격으로 제어할 수 있도록 통신 인터페이스(1130)에 결합될 수 있다. 통신 인터페이스(1130)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 제어 장치(1120)를 다른 시스템 (예를 들면, 인터넷, 원격 서버, 데이터베이스)에 연결하도록 구성된 네트워크 인터페이스(1132)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(1130)는 사용자가 제어 장치(1120)를 직접 제어할 수 있도록 구성된 사용자 인터페이스(1134)를 더 포함할 수 있다.
컨트롤러
일반적으로, 본원에서 기술되는 생체액 분석 시스템은 미세유체 장치, 및 방사선원 및 검출기에 결합되는 상응하는 제어 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 검출기는 신호 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 신호 데이터는 컨트롤러에 의해 수신되어 샘플의 하나 이상의 분석물에 상응하는 분석물 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다. 따라서, 제어 장치는 샘플의 하나 이상의 분석물을 식별 및/또는 특성화할 수 있다. 본원에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 컨트롤러(1122)는 네트워크 인터페이스(1132)를 사용하여 하나 이상의 네트워크에 연결될 수 있다. 컨트롤러(1122)는 사용자 인터페이스(1134)를 포함하는 통신 인터페이스(1130)에 연결된 프로세서(1124) 및 메모리(1126)를 포함 할 수있다. 컨트롤러(1122)는 미세유체 장치 캘리브레이션, 색인화, 이미지 분석 및 분석물 분석 중의 하나 이상의 단계를 자동으로 수행할 수 있으며, 따라서 생체액 분석의 특이성, 감도 및 속도 중의 하나 이상을 개선할 수 있다.
컨트롤러(1122)는 프로세서(1124)로 하여금 본원에서 기술되는 단계들 중의 하나 이상을 수행하게 하는 동작을 위한 컴퓨터 명령을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 컴퓨터 명령은 프로세서로 하여금 검출기로부터 신호 데이터를 수신하고, 상기 신호 데이터를 사용하여 분석물 데이터를 생성하고, 상기 분석물 데이터를 사용하여 생체액의 하나 이상의 분석물을 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 컴퓨터 명령은 컨트롤러로 하여금 이미징 데이터 파라미터를 설정하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 명령은 컨트롤러로 하여금 분석물 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 신호 데이터 및 분석은 각각의 미세유체 장치의 각각의 미세유체 채널에 대해 저장될 수 있다.
제어 장치(1120)는, 도 11b에 도시되어 있는 바와 같이, 생체액 분석 시스템(1100)(예를 들면, 방사선원(1110), 미세유체 장치 어셈블리(1112) 및 검출기(1114))과 통신하는 컨트롤러(1122)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1122)는 하나 이상의 프로세서(1124) 및 상기 하나 이상의 프로세서(1124)와 통신하는 하나 이상의 기계-판독가능 메모리(1126)를 포함할 수 있다. 프로세서(1124)는 메모리(1126)로부터 수신되는 데이터 및 시스템(1100)을 제어하기 위한 사용자 입력을 포함할 수 있다. 메모리(1126)는 프로세서(1124)로 하여금 시스템(1100)과 관련된 모듈, 프로세스, 및/또는 기능을 실행하게 하는 명령을 더 저장할 수 있다. 컨트롤러(1122)는 유선 및/또는 무선 통신 채널에 의해 방사선원(1110), 미세유체 장치 어셈블리(1112), 검출기(1114), 통신 인터페이스(1130) 등등 중의 하나 이상에 연결되고 제어할 수 있다.
컨트롤러(1122)는 많은 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 시스템 또는 구성과 일치하여 구현될 수 있다. 본원에서 개시되는 시스템 및 장치와 함께 사용하기에 적합할 수 있는 다양한 예시적인 컴퓨팅 시스템, 환경 및/또는 구성은 라우팅/연결 구성요소와 같은 서버 또는 서버 컴퓨팅 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 시스템, 분산형 컴퓨팅 네트워크, 개인용 컴퓨팅 장치, 네트워크 장치, 휴대용(예를 들면, 포켓용) 또는 랩탑 장치내에 있거나 거기에 내장된 소프트웨어 또는 다른 구성요소를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 휴대용 컴퓨팅 장치의 예는 스마트폰, 개인 정보 단말기(PDA), 휴대폰, 태블릿 PC, 스마트워치 등의 형태를 취하는 웨어러블 컴퓨터, 및 센서를 통해 환자의 환경과 인터페이스하고 시각화, 시선 추적 및 사용자 입력을 위한 헤드 마운트 디스플레이(head-mounted display)를 사용할 수 있는 휴대용 또는 웨어러블 증강 현실 장치를 포함한다.
프로세서
프로세서(1124)는 일련의 명령 또는 코드를 런(run) 및/또는 실행하도록 구성된 임의의 적절한 프로세싱 장치일 수 있으며, 하나 이상의 데이터 프로세서, 이미지 프로세서, 그래픽 처리 장치, 물리학 처리 장치(physics processing units), 디지털 신호 프로세서 및/또는 중앙 처리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(1124)는, 예를 들면, 범용 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)(FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit)(ASIC), 이들의 조합 등일 수 있다. 프로세서(1124)는 애플리케이션 프로세스 및/또는 다른 모듈, 시스템과 관련된 프로세스 및/또는 기능, 및/또는 이들과 관련된 네트워크를 런 및/또는 실행하도록 구성될 수 있다. 기본 장치 기술은 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)(CMOS)와 같은 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)(MOSFET) 기술, 이미터 결합 로직(Emitter-Coupd Logic)(ECL)과 같은 바이폴라 기술, 폴리머 기술( 예를 들면, 실리콘-공액 중합체 및 금속-공액 중합체-금속 구조), 혼합 아날로그 및 디지털 기술, 이들의 조합 등을 포함하는 다양한 구성요소 형태로 제공될 수 있다.
메모리
일부 실시형태에서, 메모리(1126)는 데이터베이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 랜덤 접속 메모리(RAM), 메모리 버퍼, 하드 드라이브, 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 소거가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 판독 전용 메모리 (ROM), 플래시 메모리, 및 이들의 조합 등일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 데이터베이스는 데이터 저장 리소스를 지칭한다. 메모리(1126)는 프로세서(1124)가 캘리브레이션, 인덱싱, 미세유체 장치 신호 프로세싱, 이미지 분석, 분석물 분석, 통지, 통신, 인증, 사용자 설정, 이들의 조합 등과 같은 제어 장치(1120)와 관련된 모듈, 프로세스 및/또는 기능을 실행하게 하는 명령을 저장할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스토리지는 네트워크-기반일 수 있으며, 하나 이상의 인증된 사용자가 접속할 수 있다. 네트워크-기반 스토리지는 원격 데이터 스토리지 또는 클라우드 데이터 스토리지라 지칭될 수 있다. 클라우드 데이터 스토리지(예를 들면, 데이터베이스)에 저장된 신호 데이터 및 분석은 인터넷과 같은 네트워크를 통해 인증된 사용자가 접속할 수 있다. 일부 실시형태에서, 데이터베이스(1140)는 클라우드-기반 FPGA일 수 있다.
본원에서 기술되는 일부 실시형태는 다양한 컴퓨터-구현 동작을 수행하기 위한 명령 또는 컴퓨터 코드를 갖는 비일시적 컴퓨터- 판독가능 매체(또한 비일시적 프로세서-판독가능 매체로도 지칭될 수 있음)를 가진 컴퓨터 저장 제품에 관한 것이다. 컴퓨터- 판독가능 매체(또는 프로세서-판독가능 매체)는 그 자체가 일시적 전파 신호(예를 들면, 공간 또는 케이블과 같은 전송 매체 상에 정보를 전달하는 전파 전자기파)를 포함하지 않는다는 점에서 비일시적이다. 매체 및 컴퓨터 코드(또한 코드 또는 알고리즘으로도 지칭될 수 있음)는 특수 목적 또는 목적을 위해 설계되고 구성된 것일 수 있다.
비일시적 컴퓨터-판독가능 매체의 예는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체; CD/DVD(Compact Disc / Digital Video Disc)와 같은 광학 저장 매체; CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memories); 홀로그래픽 장치; 광 디스크와 같은 광 자기 저장 매체; 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 및 솔리드 스테이트 하이브리드 드라이브(SSHD)와 같은 솔리드 스테이트 저장 장치; 반송파 신호 처리 모듈; 및 ASIC(Application-Specific Integrated Circuits), PLD(Programmable Logic Devices), ROM(Read-Only Memory) 및 RAM(Random-Access Memory) 장치와 같은, 프로그램 코드를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 본원에서 기술되는 다른 실시형태는, 예를 들면, 본원에서 개시되는 명령 및/또는 컴퓨터 코드를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본원에서 기술되는 시스템, 장치 및 방법은 소프트웨어(하드웨어 상에서 실행됨), 하드웨어, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 하드웨어 모듈은, 예를 들면, 범용 프로세서(또는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(application specific integrated circuit), 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈(하드웨어 상에서 실행됨)은 C, C++, 자바®(Java®), 파이산(Python), 루비(Ruby), 비주얼 베이직®(Visual Basic®) 및/또는 기타 객체-지향, 절차적 또는 기타 다른 프로그래밍 언어 및 개발 도구를 포함한 다양한 소프트웨어 언어(예를 들면, 컴퓨터 코드)로 표현될 수 있다. 컴퓨터 코드의 예는 마이크로-코드 또는 마이크로-명령어, 컴파일러에 의해 생성된 것과 같은 기계 명령어, 웹 서비스를 생성하는데 사용되는 코드, 및 통역사를 이용하는 컴퓨터에 의해 실행되는 고급 명령어를 포함하는 파일을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 컴퓨터 코드의 추가적인 예는 제어 신호, 암호화 코드 및 압축 코드를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
통신 인터페이스
통신 인터페이스(1130)는 사용자가 직접 및/또는 원격으로 시스템(1100)과 상호 작용하고/하거나 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 시스템(1100)의 사용자 인터페이스(1134)는 사용자가 명령을 입력하기 위한 입력 장치 및 사용자 및/또는 다른 사용자(예를 들면, 기술자)가 시스템(1100)의 동작과 관련된 출력(예를 들면, 디스플레이 장치 상에서 샘플 데이터를 관찰하는 것)을 수신하기 위한 출력 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 네트워크 인터페이스(1132)는 제어 장치(1120)가, 본원에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 네트워크(1170)(예를 들면, 인터넷), 원격 서버(1150) 및 데이터베이스(1140) 중의 하나 이상과 통신하게 할 수 있다.
사용자 인터페이스
사용자 인터페이스(1134)는 사용자(예를 들면, 운영자)와 제어 장치(1120) 사이의 통신 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 사용자 인터페이스(1134)는 입력 장치 및 출력 장치(예를 들면, 터치 스크린 및 디스플레이)를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 센서, 입력 장치, 출력 장치, 네트워크(1170), 데이터베이스(1140) 및 서버(1150)로부터 입력 데이터 및 출력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 검출기에 의해 생성된 신호 데이터는 프로세서(1124) 및 메모리(1126)에 의해 처리될 수 있으며, 하나 이상의 출력 장치(예를 들면, 디스플레이)에 의해 시각적으로 출력될 수 있다. 신호 데이터, 이미지 데이터 및/또는 분석물 데이터는 사용자 인터페이스(1134)에 의해 수신되어 하나 이상의 출력 장치를 통하여 시각적, 청각적 및/또는 햅틱 피드백을 통해 출력될 수 있다. 또 다른 예로서, 입력 장치(예를 들면, 조이스틱, 키보드, 터치 스크린)의 사용자 제어는 사용자 인터페이스(1134)에 의해 수신된 다음, 사용자 인터페이스(1134)에 대한 프로세서(1124) 및 메모리(1126)에 의해 처리되어 생체액 분석 시스템(1100)의 하나 이상의 구성요소로 제어 신호가 출력될 수 있다. 일부 실시형태에서, 사용자 인터페이스(1134)는 입력 및 출력 장치(예를 들면, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하면서 제어 신호를 생성하도록 구성된 포켓용 컨트롤러)로서 기능할 수 있다.
출력 장치
사용자 인터페이스(1134)의 출력 장치는 샘플 및/또는 시스템(1100)에 상응하는 이미지 데이터 및/또는 분석물 데이터를 출력할 수 있으며, 디스플레이 장치, 오디오 장치 및 햅틱 장치 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 사용자 콘솔(1160)은 인터넷 또는 네트워크를 통해 접속이능한 원격 디스플레이를 포함한 하나 이상의 제네릭 디스플레이로 출력하도록 연결될 수 있는 통합 디스플레이 및/또는 비디오 출력을 포함할 수 있다. 출력 데이터는 또한 프라이버시를 보장하기 위해 암호화될 수 있으며, 출력 데이터의 전부 또는 일부는 서버 또는 전자 건강관리 기록 시스템에 저장될 수 있다. 디스플레이 장치는 사용자로 하여금 신호 데이터, 캘리브레이션 데이터, 기능화 데이터, 이미지 데이터, 분석물 데이터, 시스템 데이터, 생체액 데이터, 환자 데이터 및/또는 컨트롤러(1122)에 의해 처리된 다른 데이터를 볼 수 있도록 해준다. 일부 실시형태에서, 출력 장치는 발광 다이오드(LED), 액정 디스플레이(LCD), 전자발광 디스플레이(ELD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 박막 트랜지스터(TFT), 유기 발광 다이오드(OLED), 전자 종이/전자 잉크 디스플레이, 레이저 디스플레이, 홀로그래픽 디스플레이, 및 이들의 조합 중의 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
오디오 장치는 환자 데이터, 생체액 데이터, 이미지 데이터, 분석물 데이터, 시스템 데이터, 경보 및/또는 경고를 청각적으로 출력할 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 어셈블리 내로 미세유체 장치의 부적절한 삽입이 발생할 때 오디오 장치는 가청 경고를 출력할 수 있다. 일부 실시형태에서, 오디오 장치는 스피커, 압전 오디오 장치, 자기 변형 스피커 및/또는 디지털 스피커 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 사용자는 오디오 장치 및 통신 채널을 사용하여 다른 사용자와 통신할 수 있다.
햅틱 장치는 사용자에게 추가적인 감각적 출력(예를 들면, 힘 피드백(force feedback))을 제공하기 위해 하나 이상의 입력 및 출력 장치에 통합될 수 있다. 예를 들면, 햅틱 장치는 입력 장치(예를 들면, 조이스틱, 키보드, 터치 표면)에 대한 사용자 입력을 확인하기 위해 촉각 반응(예를 들면, 진동)을 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 햅틱 장치는 햅틱 촉각 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된 진동 모터를 포함할 수 있다. 햅틱 피드백은 일부 실시형태에서는 미세유체 장치 처리의 개시 및 완결을 확인할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 햅틱 피드백은 미세유체 장치 어셈블리내로의 미세유체 장치의 부적절한 배치 및/또는 삽입과 같은 오류를 사용자에게 통지할 수 있다. 이는 시스템에 대한 잠재적인 피해를 방지할 수 있다.
입력 장치
입력 장치의 일부 실시형태는 제어 신호를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력 장치는 미세유체 장치 어셈블리의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 입력 장치는 제어 신호를 컨트롤러(1122)의 유선 및/또는 무선 수신기로 전송하도록 구성된 유선 및/또는 무선 송신기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력 장치는 사용자가 제어 신호에 상응하는 입력(예를 들면, 터치 표면에 손가락 접촉)을 제공하기 위한 터치 표면을 포함할 수 있다. 터치 표면을 포함하는 입력 장치는 정전 용량, 저항, 적외선, 광학 이미지화, 분산 신호, 음향 펄스 인식 및 표면 탄성파 기술을 포함하는 복수의 터치 감도 기술 중의 임의의 기술을 사용하여 터치 표면상의 접촉 및 움직임을 감지하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 스위치를 포함하는 입력 장치의 실시형태에서, 스위치는, 예를 들면, 버튼(예를 들면, 하드 키, 소프트 키), 터치 표면, 키보드, 아날로그 스틱(예를 들면, 조이스틱), 지향성 패드, 포인팅 장치(예를 들면, 마우스), 트랙볼, 조그 다이얼, 스텝 스위치, 로커 스위치, 포인터 장치(예를 들면, 스타일러스), 모션 센서, 이미지 센서, 및 마이크로폰 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 모션 센서는 광학 센서로부터 사용자 움직임 데이터를 수신하고 사용자 제스처를 제어 신호로서 분류할 수 있다. 마이크로폰은 오디오를 수신하고 사용자 음성을 제어 신호로서 인식할 수 있다.
네트워크 인터페이스
도 11a에 도시되어 있는 바와 같이, 본원에서 기술되는 제어 장치(1120)는 네트워크 인터페이스(1132)를 통해 하나 이상의 네트워크(1170) 및 컴퓨터 시스템(1150)과 통신할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 장치(1120)는 하나 이상의 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 다른 장치와 통신할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1132)는 다른 장치에 직접 연결되거나 네트워크(예를 들면, 인터넷, 무선 LAN)를 통해 간접적으로 연결되도록 구성된 하나 이상의 외부 포트(예를 들면, 범용 직렬 버스(USB), 멀티핀 커넥터)를 통해 다른 장치와의 통신을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 네트워크 인터페이스(1132)는 하나 이상의 장치 및/또는 네트워크와 통신하도록 구성된 고주파 수신기, 송신기, 및/또는 광학(예를 들면, 적외선) 수신기 및 송신기를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1132)는 센서, 사용자 인터페이스(1134), 네트워크(1170), 데이터베이스(1140) 및 서버(1150) 중의 하나 이상과 유선 및/또는 무선으로 통신할 수 있다.
일부 실시형태에서, 네트워크 인터페이스(1132)는 하나 이상의 장치 및/또는 네트워크와 통신하도록 구성된 수신기, 송신기, 및/또는 광학(예를 들면, 적외선) 수신기 및 송신기 중의 하나 이상을 포함하는 고주파(RF) 회로(예를 들면, RF 트랜시버)를 포함할 수 있다. RF 회로는 RF 신호 (예를 들어, 전자기 신호)를 수신 및 송신할 수 있다. RF 회로는 전기 신호를 전자기 신호로/전자기 신호를 전기 신호로 변환하며, 전자기 신호를 통해 통신 네트워크 및 다른 통신 장치와 통신한다. RF 회로는 안테나 시스템, RF 트랜시버, 하나 이상의 증폭기, 튜너, 하나 이상의 발진기, 디지털 신호 프로세서, 코덱(CODEC) 칩셋, 가입자 식별 모듈(SIM) 카드, 메모리 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 무선 네트워크는 모든 종류의 케이블로 연결되지 않은 모든 유형의 디지털 네트워크를 지칭할 수 있다.
무선 네트워크에서의 무선 통신의 예는 셀룰러, 라디오, 위성 및 마이크로파 통신을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 무선 통신은 GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(high-speed downlink packet access), 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 시분할 다중 접속(TDMA), 블루투스, 근거리 통신(NFC), 무선 주파수 식별(RFID), 와이파이(Wi-Fi)(예를 들면, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), 인터넷 전화(Voice over Internet Protocol)(VoIP), Wi-MAX, 이메일 프로토콜(예를 들면, 인터넷 메시지 접속 프로토콜(Internet Message Access Protocol)(IMAP), 전자 우편 프로토콜(POP)), 인스턴트 메신저(예를 들면, XMPP(eXtensible Messaging and Presence Protocol), 인스턴트 메신저를 위한 세션 시작 프로토콜, SIMPLE(Presence Leveraging Extensions), IMPS(Instant Messaging and Presence Service)), 단문 서비스(Short Message Service)(SMS), 또는 다른 적절한 통신 프로토콜을 포함하는 복수의 통신 표준, 프로토콜 및 기술 중의 임의의 기술을 사용할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 일부 무선 네트워크 구축(wireless network deployment)은 다중 셀룰러 네트워크로부터 네트워크를 결합하거나 또는 셀룰러, Wi-Fi 및 위성 통신을 혼합하여 사용한다.
일부 실시형태에서, 무선 네트워크는 인터넷, 다른 반송파 음성 및 데이터 네트워크, 비즈니스 네트워크 및 개인 네트워크와 인터페이스하기 위해 유선 네트워크에 연결할 수 있다. 유선 네트워크는 전형적으로 구리 연선, 동축 케이블 및/또는 광섬유 케이블을 통해 전달된다. 광역 통신망(WAN), 도시지역 통신망(MAN), 근거리 통신망(LAN), 인터넷 영역 네트워크(IAN), 캠퍼스 영역 네트워크(CAN), 인터넷과 같은 글로벌 영역 네트워크(GAN), 무선 사설망(PAN)(예를 들면, 블루투스, 저전력 블루투스), 및 가상 사설망(VPN)을 포함한 많은 상이한 유형의 유선 네트워크가 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 네트워크는 통합 네트워킹 및 정보 접속 시스템을 제공하기 위해 전형적으로는 인터넷을 통해 상호연결된 무선, 유선, 공공 및 개인 데이터 네트워크의 임의의 조합을 지칭한다.
III. 방법
본원에서는 소변과 같은 생체액을 분석하고 미세유체 장치를 제조하는 방법에 상응하는 실시형태들이 기술된다. 이러한 방법은 샘플을 식별 및/또는 특성화할 수 있으며, 일부 실시형태에서는 기술된 시스템 및 장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 생체액 분석 시스템은 미세유체 장치에 배치된 소변 샘플을 분석 및 특성화하고, 하나 이상의 분석물을 식별할 수 있다. 샘플 분석을 돕기 위해 하나 이상의 물질(시약)을 첨가하여 미세유체 장치를 기능화할 수 있다.
생체액 제조
일부 실시형태에서, 샘플은 미세유체 장치에 적용되고 생체액 분석 시스템에 의해 처리되기 전에 전처리될 수 있다. 샘플은, 예를 들면, 소변, 혈액으로부터의 혈장, 혈액으로부터의 혈청, 점액, 정액, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 생체액 분석 시스템은 광범위한 분석물을 식별하고 특성화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 물질(예를 들면, 습윤 또는 건조 시약)이 샘플에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 시약은 미세유체 장치에 투입되기 전에 샘플에 첨가될 수 있고/있거나 시약은 미세유체 장치의 미세유체 채널 내에 배치될 수 있다. 시약은 특정 성분의 우선적인 용해, 특정 성분의 우선적인 염색, 침강을 촉진 또는 지연시키기 위한 액상의 비중의 변경, 삼투압의 변경, 미립자 물질의 부유를 촉진 또는 지연시키기 위한 액상의 비중의 변경, 및 액상의 화학적 특성화를 포함한 다양한 기능을 수행할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
생체액 분석
생체액을 분석하는 방법은, 일부 실시형태에서는, 본원에서 기술되는 바와 같은 생체액 분석 시스템 및/또는 미세유체 장치를 사용할 수 있다. 본원에서 기술되는 방법은 소량의 샘플을 사용하여 생체액에서 분석물을 신속하게 식별할 수 있다. 일반적으로, 본원에서 기술되는 방법은 샘플을 미세유체 장치에 적용하는 단계 및 상기 미세유체 장치를 생체액 분석 시스템에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
도 12는 생체액 분석 방법(1200)을 일반적으로 설명하는 흐름도이다. 상기 방법(1200)은 샘플을 미세유체 장치에 적용함으로써 단계(1202)에서 시작할 수 있다. 예를 들면, 소변과 같은 샘플이 미세유체 장치의 제 1 개구에 투입될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 미세유체 채널은 샘플을 미세유체 장치에 적용하기 전에 하나 이상의 물질(예를 들면, 시약)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시약은 용해제 및/또는 조영제를 포함할 수 있다. 용해제는 적혈구와 같은 특정 세포 유형을 용해시킬 수 있다. 조영제(예를 들면, 염색제)는 특정 세포 항원에 상응하는 핵, 세포질 및 미토콘드리아(예를 들면, 형광 염료를 포함한 항체 및 항체 접합체)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치의 제 1 개구 및/또는 제 2 개구는 샘플을 미세유체 장치에 적용한 후 틀어막히거나 밀봉될 수 있다. 이러한 방식에서, 미세유체 장치를 원심 분리하여 상기 미세유체 장치의 미세유체 채널의 하나 이상의 영역에서 미립자 물질을 농축시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치는 생체액 분석 전에 하나 이상의 온도 (예를 들면, 실온 및/또는 승온)에서 배양될 수 있다. 단계(1204)에서, 미세유체 장치는 미세유체 장치 케이스(예를 들면, 소모품, 일회용, 팔레트, 카트리지, 홀더, 및/또는 등등)내에 배치될 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치에 적용되는 샘플의 처리, 추적 및 식별 중의 하나 이상을 돕기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치를 건드려서 잠재적으로는 미세유체 장치의 광학 품질에 악영향을 미치지 않으면서도 사용자가 잡을 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 미세유체 장치 케이스는 미세유체 장치를 미세유체 장치 케이스에 대해 고정 된 위치에서 유지하도록 구성될 수 있다.
단계(1206)에서, 미세유체 장치가 배치된 미세유체 장치 케이스는 생체액 분석 시스템내에 삽입되어 플랫폼(예를 들면, 미세유체 장치 어셈블리) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 미세유체 장치 케이스는 도 12b에 도시되어 있는 바와 같은 생체액 분석 시스템(1200)의 미세유체 장치 유입구(1220)를 통해 플랫폼 상에 삽입될 수 있다. 단계(1208)에서, 플랫폼은 (예를 들면, 방사선원의 출력하에서) 예정된 위치로 이동되고 캘리브레이션될 수 있다. 미세유체 장치의 위치 및 그의 미세유체 채널의 세트는 방사선원 및 검출기에 의해 방출된 광 빔(예를 들면, 제 1 광 신호)에 대해 캘리브레이션될 수 있다. 즉, 미세유체 채널의 위치가 식별되고 색인될 수 있다. 색인 데이터는 미세유체 장치 및/또는 미세유체 장치 케이스의 기준점 및 식별자에 상응하는 위치를 포함할 수 있다. 일부 변형에서, 미세유체 장치는 수평면(예를 들면, XY 평면) 또는 수직면(Z 평면)에 평행하게 배열될 수 있다.
단계(1210)에서, 미세유체 채널의 세트는 방사선원의 제 1 광 신호에 의해 순차적으로 또는 일시에 조명될 수 있다. 미세유체 장치는 이미지화, 단층 촬영, 현미경 검사, 형광 분광법, 공초점 레이저 주사 현미경 검사, 분광 광도법 및 전기 화학 중의 하나 이상을 사용하여 분석될 수 있다. 단계(1212)에서, 제 2 광 신호가 각각의 미세유체 채널에 대한 검출기에서 수신되어 메모리에 저장될 수 있다. 검출기는 방사선원에 대향하여 제공될 수 있다. 검출기는 수신된 제 2 광 신호를 이용하여 신호 데이터를 생성할 수 있다. 단계(1214)에서, 분석물 데이터는 수신된 신호 데이터를 사용하여 컨트롤러(예를 들면, 프로세서 및 메모리)에 의해 생성될 수 있다.
본원에서 상세히 기술되는 바와 같이, 미세유체 장치는 하나 이상의 영역에서 이미지화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치의 이미지화는 다양한 샘플 상태에서 발생할 수 있다. 예를 들면, 이미지화는 액상의 밀도, 중력장, 및 사용 도중 미세유체 장치의 배향과 같은 인자에 의존할 수 있는 많은 샘플 상태에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 침전물(예를 들면, 미립자 물질)이 미세유체 채널의 세트 전체에 균일하게 분산된 후, 바닥면 상에 침강된 후, 채널의 상단으로 부유한 후, 침강 전후에 분석될 수 있다. 미세유체 장치는 실온, 실온 초과(예를 들면, 37℃), 및 실온 미만과 같은 임의의 예정된 온도에서 분석될 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치 내의 샘플은 현탁 상태에서 이미지화될 수 있다. 샘플의 재현탁은 분석 도중 일치하는 미립자 물질을 감소시킬 수 있다. 미세유체 장치 어셈블리는 미세유체 장치를 흔들고, 뒤집고, 진탕하는 방법 중의 하나 이상의 방법에 의해 샘플내의 침전물을 현탁시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 미세유체 장치 어셈블리는 초음파를 사용하여 샘플내의 침전물을 현탁시키도록 구성된 초음파 변환기를 포함할 수 있다.
단계(1214)에서, 컨트롤러는 검출기로부터의 신호 데이터를 사용하여 분석 물 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 단계(1216)에서, 컨트롤러는 분석물 데이터를 사용하여 하나 이상의 생체액 특성 및/또는 분석물을 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 생체액 특성은 굴절률 및 삼투압 농도를 포함할 수 있으며, 생체 액내의 하나 이상의 식별된 분석물은 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액을 포함할 수 있다. 단계(1218)에서, 분석물 데이터 및 생체액 분석 중의 적어도 하나가 사용자에게 출력될 수 있다.
미세유체 장치 제조
또한, 본원에서는, 본원에서 개시되는 바와 같은 생체액 분석 시스템 실시형태와 함께 일부 실시형태에서 사용될 수 있는 미세유체 장치를 제조하는 방법에 상응하는 실시형태가 기술된다. 본원에서 기술되는 방법은 개구의 세트 및 미세유체 채널의 세트를 한정하는 하우징을 포함하는 미세유체 장치를 제조할 수 있다. 본원에서 기술되는 바와 같이 제조된 미세유체 장치는 생체액 특성에 상응하는 분석물 데이터를 생성하도록 처리될 수 있다.
일반적으로, 본원에서 기술되는 방법은 하우징의 층의 각각의 세트를 형성하는 단계, 친수성 처리 및/또는 시약을 적용하는 단계, 및 층들을 함께 부착시켜 단일 구조를 형성하는 단계를 포함한다. 단계(1302)에서, 제 1 층(예를 들면, 상부, 커버)은 다이 컷팅, 레이저 컷팅 압출 필름 및 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 압출 필름은 아크릴, 폴리카보네이트 및 폴리에스테르 중합체 중의 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다. 레이저 용접을 용이하게 하기 위해 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료와 같은 첨가제가 첨가될 수 있다. 첨가제는 플라스틱내에 배합될 수 있고/있거나 용접 전에 코팅될 수 있다. 예를 들면, 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의, 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나가 제 1 부분에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 제 1 부분은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 제 1 개구의 세트 및 제 2 개구의 세트는 제 1 층내에 형성될 수 있다.
단계(1304)에서, 제 2 층(예를 들면, 채널층)은 다이 컷팅, 레이저 컷팅 압출 필름 및 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 압출 필름은 아크릴, 폴리카보네이트 및 폴리 에스테르 중합체 중의 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다. 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나와 같은, 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의 첨가제가 제 2 부분에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 제 2 부분은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 미세유체 채널의 세트는 제 2 부분에 형성될 수 있다. 또한, 제 3 층(예를 들면, 바닥부, 베이스)이 다이 컷팅, 레이저 컷팅 압출 필름 및 사출 성형에 의해 임의로 형성될 수 있다. 압출 필름은 아크릴, 폴리카보네이트 및 폴리에스테르 중합체 중의 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다. 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 하나 이상과 같은 첨가제가 제 3 부분에 첨가 될 수있다. 예를 들면, 제 3 부분은 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량% 또는 약 0.2 중량% 내지 약 0.3 중량% 포함할 수 있다. 단계(1306)에서, 친수성 처리가 하나 이상의 층에 적용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 소수성 및 내스크래치성 코팅이 하나 이상의 층에 적용될 수 있다. 단계(1308)에서, 시약의 세트가 미세유체 채널의 측면에 결합될 수 있다. 단계(1310)에서, 각각의 층이 서로 부착(예를 들면, 결합, 용접)되어 단일 구조가 형성될 수있다. 예를 들면, 약 0.5 중량%의 레이저 흡수성 염료가 PMMA 또는 폴리카보네이트 사출 성형 부품에 첨가되고, 약 940 nm 레이저 다이오드 광을 사용하여 용접할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 부분은 초음파 용접을 사용하여 용접될 수 있다. 에너지 디렉터는 초음파 에너지를 집속시키고 초음파 용접부를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파 용접은 약 15 kHz 내지 약 40 kHz에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 초음파 용접은 약 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz 및 약 40 kHz에서 수행될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 부분은 접착제 결합을 사용하여 부착(예를 들면, 결합)시킬 수 있다. 접착제 결합은 대량의 저비용 연속 웹 제조를 위해 구성될 수 있다. 예를 들면, 양면 테이프가 제 1 층과 제 2 층 사이, 및 제 2 층과 제 3 층 사이에 사용될 수 있다. 양면 테이프는 감압성 아크릴 또는 실리콘 접착제로 양면이 코팅된 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 양면 테이프의 두께는 약 25 미크론과 약 1000 미크론 사이에서 변할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미세유체 장치는 불투과성 호일 파우치에 패키징될 수 있으며, 건조제의 패키지를 추가로 포함할 수 있다. 건조제는 미세유체 장치 내에 배치된 시약에 대한 수분의 영향을 최소화할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "약" 및/또는 "대략"이란 용어는 수치값 및/또는 범위와 함께 사용될 때 일반적으로는 인용된 수치값 및/또는 범위에 근접한 수치값 및/또는 범위를 지칭한다. 일부 경우에, "약" 및 "대략"이란 용어는 인용된 값의 ± 10% 이내를 의미할 수 있다. 예를 들면, 일부 경우에, "약 100 [단위]"는 100의 ± 10% 이내(예를 들면, 90 내지 110)를 의미할 수 있다. "약" 및 "대략"이란 용어는 호환적으로 사용될 수 있다.
전술한 설명은 설명의 목적으로 본원에서 개시되는 다양한 발명 및 실시형태의 철저한 이해를 제공하고자 특정 명명법을 사용하였다. 그러나, 개시된 발명 및 실시형태를 실시하기 위해서 특정 세부 사항이 필요하지 않다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 특정 실시형태 및 그에 상응하는 실시형태의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시된다. 그들은 본 발명을 개시된 정확한 형태로 철저하게 하거나 제한하려는 것이 아니며; 명백히, 상기 교시의 관점에서 많은 수정 및 실시형태가 가능하다. 실시형태는 본 발명의 원리, 그에 상응하는 실시형태, 및 실질적인 용도를 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었으므로, 당업자는 본 발명 및 예상되는 특정 용도에 적합한 다양한 변경을 가진 다양한 구현예를 가장 잘 활용할 수 있다. 하기의 특허청구범위 및 그의 등가물이 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 의도된다.
또한, 본원에서 개시되는 둘 이상의 이러한 특징, 구조, 시스템, 물품, 물질, 키트, 단계 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 구조, 시스템, 물품, 물질, 키트, 단계 및/또는 방법이 서로 모순되지 않는 경우에, 본 개시의 발명의 범주내에 포함된다. 또한, 본원에서 개시되는 다양한 발명의 일부 실시형태는 참고 문헌 또는 참고 문헌의 조합에서 발견되는 하나 이상의 특징/요소/기능이 분명하게 부족하다는 점에서 종래 기술과 구별될 수 있다(즉, 그러한 실시형태에 대한 특허청구범위는 부정적인 제한을 포함할 수 있다).
본 출원의 어딘가에 제시된 특허, 특허 출원, 논문, 웹페이지, 서적 등을 포함한 출판물 또는 다른 문서에 대한 임의의 및 모든 참조는 그의 내용 전체가 본원에서 참고로 인용되지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 본원에서 정의되고 사용된 모든 정의는 사전적 정의, 참고로 인용된 문서내에서의 정의 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미를 통제하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (65)
- 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층으로서, 상기 제 1 층이 실질적으로 투명한, 제 1 층; 및
상기 제 1 층에 결합되고, 상기 제 1 개구와 상기 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로(fluid communication path)를 확립하는 미세유체 채널(microfluidic channel)을 한정하는 제 2 층으로서, 상기 제 2 층의 적어도 일부분이 실질적으로 불투명한, 제 2 층
을 포함하는 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 층이 자외선, 가시광선, 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명한, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 종축에 대해 선형인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 종축에 대해 만곡되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 중심 종방향 평면(central longitudinal plane)으로부터 평행하고 오프셋되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 중심 종방향 평면을 따라 한정되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 높이가 제 1 개구에서 제 2 개구까지 연속적으로 감소하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 높이가 제 1 개구에서 제 2 개구까지 단계적인 방식으로 감소하도록 상기 제 2 층내에 형성된 미세유체 채널의 측면이 단계의 세트를 한정하는, 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 각 단계의 높이가 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm인, 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 유체를 수용하도록 구성되고, 상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 적어도 하나의 단계가 상기 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성되는, 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 유체를 수용하도록 구성되고, 상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 각각의 단계가 상기 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 상기 제 2 개구보다 더 큰, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 측면에 결합된 시약을 추가로 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 친수성 물질로 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 친수성 코팅을 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 제 2 층이 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상으로 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이, 상기 미세유체 채널내에 수용된 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성된 필터를 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 채널의 세트의 제 1 채널인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 개구가 개구의 세트의 하나의 개구인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 상기 제 1 층의 근위 단부에 있으며, 상기 제 2 개구가 상기 제 1 층의 원위 단부에 있는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 층이 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 0.5 중량% 포함하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 약 1 μL 내지 약 1 mL의 부피를 한정하는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
소변을 수용하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주(hyaline cast), 병리학적 원주(pathological cast), 편평상피세포(squamous epithelial cell), 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 분석물(analyte)을 수용하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 위치를 나타내도록 구성된 하나 이상의 기준점(fiducial)을 포함하는, 장치. - 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층으로서, 상기 제 1 층이 실질적으로 투명한 제 1 층, 및
상기 제 1 층에 결합되고, 상기 제 1 개구와 상기 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정하는 제 2 층으로서, 상기 제 2 층의 적어도 일부분이 실질적으로 불투명한 제 2 층
을 포함하며, 유체를 수용하도록 구성되는 장치를 유지하도록 구성되는 어셈블리;
제 1 광 신호(light signal)를 방출하여 미세유체 채널을 조명하도록 구성되는 방사선원(radiation source);
상기 제 1 광 신호를 사용한 미세유체 채널의 조명에 반응하여 생성되는 제 2 광 신호를 수신하도록 구성되는 검출기; 및
상기 검출기에 결합되고, 프로세서 및 메모리를 포함하며,
상기 검출기에 의해 수신된 제 2 광 신호에 대응하는 신호 데이터를 수신하고,
상기 신호 데이터를 사용하여 분석물 데이터를 생성하며,
상기 분석물 데이터를 사용하여 유체의 하나 이상의 분석물을 식별하도록 구성되는 컨트롤러
를 포함하는 시스템. - 제 26 항에 있어서,
상기 분석물이 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 적어도 하나를 포함하는, 시스템. - 제 26 항에 있어서,
상기 어셈블리가, 상기 장치를 유지하고, 상기 장치를 적어도 2 자유도(degrees of freedom)로 이동시키도록 구성된 플랫폼을 포함하는, 시스템. - 제 26 항에 있어서,
상기 방사선원이 발광 다이오드, 레이저, 현미경 및 광학 센서 중의 하나 이상을 포함하는, 시스템. - 제 26 항에 있어서,
상기 장치가 미세유체 채널의 위치를 나타내도록 구성된 적어도 하나의 기준점을 포함하며, 상기 검출기가 적어도 하나의 기준점을 이미지화하도록 구성되는, 시스템. - 제 26 항에 있어서,
상기 컨트롤러에 결합되는 입력 장치를 더 포함하며, 상기 입력 장치가 상기 어셈블리의 이동을 제어하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하는 제 1 층으로서, 상기 제 1 층이 실질적으로 투명한 제 1 층, 및 상기 제 1 층에 결합되고, 상기 제 1 개구와 상기 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정하는 제 2 층으로서, 상기 제 2 층의 적어도 일부분이 실질적으로 불투명한 제 2 층을 포함하는 장치에 소변 샘플을 적용하는 단계;
상기 미세유체 채널을 조명하기 위해 제 1 광 신호를 방출하는 단계;
상기 제 1 광 신호를 사용하는 미세유체 채널의 조명에 반응하여 생성되는 제 2 광 빔(light beam)을 검출기에서 수신하는 단계;
상기 검출기로부터 분석물 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 분석물 데이터로부터 소변 샘플의 하나 이상의 분석물을 식별하는 단계
를 포함하는 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 분석물이 적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 미세유체 채널에 시약을 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 1 개구 및 제 2 개구를 한정하며, 실질적으로 투명한 제 1 층을 형성하는 단계;
미세유체 채널을 한정하며, 적어도 일부분이 실질적으로 불투명한 제 2 층을 형성하는 단계; 및
상기 미세유체 채널이 제 1 개구와 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하도록 상기 제 1 층을 상기 제 2 층에 결합하는 단계
를 포함하는 장치의 제조 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 미세유체 채널에 친수성 처리 단계를 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 제 2 층을 다이 컷팅, 압출, 및 사출 성형 중의 하나 이상을 사용하여 형성시키는, 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 제 2 층을 접착제, 초음파 용접, 레이저 용접, 및 용매 결합 중의 하나 이상을 사용하여 결합시키는, 방법. - 제 38 항에 있어서,
상기 레이저 용접이 940 nm 레이저 다이오드 광을 포함하는, 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 제 2 층 중의 적어도 하나가 PMMA 및 폴리카보네이트 중의 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제 1 개구, 제 2 개구, 및 상기 제 1 개구와 상기 제 2 개구 사이에 유체 연통 경로를 확립하는 미세유체 채널을 한정하는 제 1 층으로서, 상기 제 1 층의 적어도 일부분이 실질적으로 불투명한, 제 1 층; 및
상기 제 1 층에 결합되는 제 2 층으로서, 상기 제 2 층의 적어도 일부분이 실질적으로 투명한, 제 2 층
을 포함하는 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 1 층이 자외선, 가시광선, 및 근적외선 중의 적어도 하나에 실질적으로 투명한, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 종축에 대해 선형인, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 종축에 대해 만곡되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 중심 종방향 평면으로부터 평행하고 오프셋되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 장치의 중심 종방향 평면을 따라 한정되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 높이가 제 1 개구에서 제 2 개구까지 연속적으로 감소하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 높이가 제 1 개구에서 제 2 개구까지 단계적인 방식으로 감소하도록 상기 제 1 층내에 형성된 미세유체 채널의 측면이 단계의 세트를 한정하는, 장치. - 제 48 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 각 단계의 높이가 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm인, 장치. - 제 49 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 유체를 수용하도록 구성되고, 상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 적어도 하나의 단계가 상기 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성되는, 장치. - 제 49 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 유체를 수용하도록 구성되고, 상기 미세유체 채널의 단계의 세트의 각각의 단계가 상기 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 상기 제 2 개구보다 더 큰, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 측면에 결합된 시약을 추가로 포함하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 친수성 물질로 구성되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 친수성 코팅을 포함하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 제 2 층이 아크릴, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 폴리에스테르 중의 하나 이상으로 구성되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이, 상기 미세유체 채널내에 수용된 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하도록 구성된 필터를 포함하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 채널의 세트의 제 1 채널인, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 2 개구가 개구의 세트의 하나의 개구인, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 1 개구가 상기 제 1 층의 근위 단부에 있으며, 상기 제 2 개구가 상기 제 1 층의 원위 단부에 있는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 제 1 층이 카본 블랙 및 레이저 흡수성 염료 중의 적어도 하나를 0.5 중량% 포함하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 약 1 μL 내지 약 1 mL의 부피를 한정하는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
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적혈구, 백혈구, 백혈구 덩어리, 유리질 원주, 병리학적 원주, 편평상피세포, 비편평상피세포, 박테리아, 효모, 결정, 칼슘-옥솔레이트 모노하이드레이트, 칼슘-옥솔레이트, 데하이드레이트, 요산, 삼중인산염, 점액 및 정액 중의 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 분석물을 수용하도록 구성되는, 장치. - 제 41 항에 있어서,
상기 미세유체 채널의 위치를 나타내도록 구성된 하나 이상의 기준점을 포함하는, 장치.
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