KR20200035702A - 멤브레인을 기반으로 하는 액상 유체 전처리용 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 개시 내용의 구체예에서는 멤브레인 필터를 기반으로 하여, 혈액, 분변의 액상 시료 등과 같이 액상 유체로부터 특정 성분을 선택적으로 분리하고 회수하여 각종 진단에 적용할 수 있도록 제작된 멤브레인-기반의 필름형 액상 유체 전처리용 디바이스가 제공된다.

Description

멤브레인을 기반으로 하는 액상 유체 전처리용 디바이스{Membrane-based Devices for Pretreating Liquid Fluids}

본 개시 내용은 멤브레인을 기반으로 하는 액상 유체 전처리용 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 멤브레인 필터를 기반으로 하여, 혈액, 분변의 액상 시료 등과 같이 액상 유체로부터 특정 성분을 선택적으로 분리하고 회수하여 각종 진단에 적용할 수 있도록 제작된 필름형 멤브레인 기반의 액상 유체 전처리용 디바이스에 관한 것이다.

인체 또는 각종 동물은 각종 질병 원(예를 들면, 박테리아, 바이러스 등의 유해 병원체)에 지속적으로 노출되고 있으며, 최근에는 호흡기를 통하여 감염되는 질병에 의한 피해가 증가하는 추세에 있다. 예를 들면, 호흡기 바이러스 감염의 대표적인 예로 중증급성호흡기 증후군(SARS) 바이러스, 조류인플루엔자 바이러스(예를 들면, H1N1 인플루엔자 바이러스) 등의 심각성은 이미 보고된 바 있다.

이러한 질병을 예방하고 치료하는데 있어서 반드시 선행되어야 하는 것은 질병에 대한 진단이며, 개별적인 질병의 특성에 따라 다양한 검사 또는 진단 방법이 적용되고 있다. 이를 위하여, 문제가 발생한 것으로 의심이 되는 생체 조직을 확보하고 이를 분석하여 바이러스의 감염 여부나 생체 조직의 변형을 직접적으로 확인하는 방법, 혈액 또는 배설물(분변)을 채취하여 그 성분을 분석함으로써 감염 여부를 간접적으로 확인하는 방법 등이 사용되고 있다.

먼저, 인체 또는 동물의 혈관을 순환하는 혈액은 혈관 내에서 유동하는 액체로서, 적혈구, 백혈구, 혈소판, 혈장 등의 다양한 성분을 함유하고 있다. 혈액은 폐로부터 수용된 산소를 조직 세포에 운반하고, 조직으로부터 이산화탄소를 체외로 방출하고, 소화관에서 흡수된 영양소를 장기 및 조직 세포로 운반할 뿐만 아니라, 각종 불필요한 성분을 체외로 배출하는 기능을 한다. 또한, 내분비선에서 분비된 호르몬을 타겟 기관 및 조직으로 운반하고, 체온을 일정하게 유지시키며, 이외에도 생체에 침입한 각종 세균, 바이러스 등을 사멸시키는 등의 다양한 기능을 갖고 있다.

혈액 분석을 통한 질병의 확인은 가장 저렴하고 간편하며 짧은 시간 내에 이루어질 수 있는 장점을 갖고 있어 인체의 경우에는 1차적으로 수행하는 검사 방법으로 널리 사용되고 있다. 혈액은 전혈 중 약 42 내지 47%가 고형성분인 적혈구, 백혈구 및 혈소판으로 이루어져 있는 한편, 나머지 53 내지 58% 는 액체 성분인 혈장으로 구성되어 있다. 각각의 혈구는 혈액 1 ㎕ 내에 적혈구 500만개, 백혈구 8000개, 혈소판 30만개 정도가 존재한다. 혈장은 점액성의 액체로 물의 함량이 약 90% 정도이고, 나머지는 단백질, 탄수화물, 지방 등으로 이루어져 있고, 미량의 비타민, 효소, 호르몬, 항체, 전해물질 등을 함유하고 있다.

전혈을 통한 질병의 검사 중에서 혈구를 이용하는 경우, 혈구의 수, 형태, 사이즈, 혈색소의 량 등을 확인하여 정상적인 경우와 대비하는 방식으로 수행하고, 혈장을 이용하는 경우에도 다양한 구성 성분들의 량 및 비율을 정상적인 경우와 대비하는 방식으로 질병 유무를 진단하게 된다 . 이중 혈장은 다양한 영양소, 효소, 호르몬, 항체 등을 함유하고 있는 만큼, 이를 통하여 진단 가능한 질병의 종류는 광범위하다. 예를 들면, 혈장 검사로 진단 가능한 질환은 당뇨병, 갑상선 기능 저하증, 간질환, 임신, 동맥 경화, 심근 경색증, 급성 간염, 빈혈, 근육 외상, 점액 부종, 바이러스, 약물 중독, 장티푸스, 홍역, 풍진 등과 같이 광범위하다. 이처럼, 혈장을 통하여 진단 가능한 질병의 종류는 혈구를 이용하는 경우에 비하여 다양하다.

그러나, 전혈 내의 적혈구는 분석과정에서 쉽게 파괴되고, 혈구 내 성분이 노출되면 진단의 정확도를 확보하는데 장애 요인으로 작용하고 있다. 따라서, 진단의 신뢰성을 높이기 위하여, 전혈보다는 이로부터 혈구 등이 제거된 혈장만을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 단백질 칩은 혈액 샘플에 함유된 특정 단백질의 발현 유무 또는 특정 단백질의 량을 검출하여 단백질과 관련된 질병의 진단 등에 이용하는 바이오칩의 일종으로서, 검출 대상이 되는 단백질은 주로 혈장에 존재하기 때문에 단백질 칩에 있어서 고감도의 정량적인 결과를 얻기 위하여는 혈액으로부터 혈장 성분만을 분리하는 것이 요구된다.

한편, 가축, 조류 등에 대한 진단의 경우에는 혈액보다는 배설물에 대한 진단이 널리 이루어지고 있는 바, 특히 조류 인플루엔자의 경우에는 현장에서 조류를 포획하여 혈액을 채취하기 곤란한 경우가 많기 때문에 조류가 남긴 배설물을 이용하여 진단에 활용할 필요성이 있다. 그러나, 이러한 배설물에는 고형물이 상당량 함유되어 있어 이를 그대로 진단에 사용할 수 없고 통상적으로 희석 버퍼에 혼합하여 진단 과정을 수행한다. 그러나, 희석 매질 내에 여전히 이물질이 잔류하고 있어 가급적 정제된 형태의 시료를 확보하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 혈액, 배설물 등을 직접 진단에 사용하기보다는 신속하게 전처리하여 현장 진단(point-of-care clinical tests)에 적합한 액상 시료를 얻는 것이 유리하다.

이와 관련하여, 액상 유체(예를 들면, 전혈, 배설물 희석액 등)로부터 특정 성분(예를 들면, 혈장, 바이러스 버퍼액)을 분리하기 위한 방안으로서 원심 분리 방식과 같은 능동적 입자 분리, 필터, 모세관 등을 이용한 수동적인 분리 방식이 개발된 바 있다(예를 들면, 국내특허번호 제0889727호 및 제1771509호, WO2004/084974호 등). 특히, 종이, 유리섬유, 다공성 매질 또는 멤브레인을 혈액 유동의 측면 또는 정면에 배치하여 혈구를 분리시키는 방법, 전기적 신호를 가함으로써 혈구의 흐름을 편향시키는 방법 등도 알려져 있다.

그러나, 종래에 개발된 분리 방식은 분리 과정에서 유동이 느려 분리 효율이 낮은 단점이 있기 때문에 액상 유체의 유동을 촉진하기 위하여 분리 디바이스에 시린지 펌프 등을 부착하여 구동한다. 특히, 최근에 각광받고 있는 랩온어칩(lap-on-a-chip) 기반의 디바이스의 경우, 주로 멤브레인 필터를 적용하고 있기는 하나, 시료의 전처리를 위하여 구동 동력(사람의 손, 음압펌프 전원 등)이 요구되고 있다. 이러한 문제점을 개선할 목적으로 미국특허공개번호 제2016/0310904호에서는 멤브레인을 수직으로 위치시켜 중력을 구동력으로 이용하는 혈장 분리 디바이스를 개시하고 있으나, 이러한 디바이스는 성형 챔버를 이용한 구조물을 사용하기 때문에 큰 체적으로 인한 낮은 공간 활용도가 문제시된다. 이처럼, 기존에 개발된 액상 유체(특히, 혈액)의 분리용 디바이스는 두께가 두꺼워서 랩-온-어-칩 기반의 미세유체 칩과 통합되거나 일체화하기 곤란한 단점이 있고, 시린지 펌프와 같이 부수적인 기기를 사용하여 분리 프로세스를 구동해야 한다.

따라서, 무동력으로 작동 가능하면서도 신속하게 액상 유체로부터 시료에 적합한 성분을 분리할 수 있고, 더 나아가 작은 사이즈로 제작 가능하여 휴대성 및 편의성을 극대화할 수 있는 액상 유체의 전처리용 디바이스를 개발한다면 한층 바람직할 것이다.

본 개시 내용의 일 구체예에서는 무동력 방식으로 액상 유체 내 시료 성분을 신속하고 고효율로 분리할 수 있는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 개시 내용의 일 구체예에서는 종래 기술에 비하여 체적을 현저히 감소시키면서 액상 유체의 분리 효율이 양호한 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스를 제공하고자 한다.

본 개시 내용의 제1 면에 따르면,

유체 전처리용 디바이스로서,

상기 디바이스 내로 주입되는 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 필름형 멤브레인 필터;

액상 유체가 직립 배치되어 있는 디바이스의 필름형 멤브레인 필터의 접촉 면과 접촉하면서 수용되고, 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 접촉 구조물, 및

상기 필름형 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체가 상기 투과 면을 따라 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된, 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 회수 구조물;

을 포함하고,

상기 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 각각은 액상 유체의 이동에 필요한 모세관 력을 제공하도록 구성되고, 그리고

상기 디바이스는 상기 전처리 후 액상 유체의 챔버와 연통되면서 상기 전처리 후 액상 유체의 수집 공간을 제공하는 수거 챔버를 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스가 제공된다.

본 개시 내용의 제2 면에 따르면,

(A) 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 필름형 멤브레인 필터;

(B) (b1) 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;

(b2) 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 필름형 상판 구조물;

(b3) 상기 도입되는 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 필름형 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;

(C) (c1) 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및

(c2) 상기 제2 필름형 구조물의 하면에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 유체를 배출하기 위하여 관통 홀을 구비하는 필름형 하판 구조물;

을 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스가 제공된다.

본 개시 내용의 제3 면에 따르면,

a) 시료로서 액상 유체를 제공하는 단계;

b) 상기 액상 유체를 상기 디바이스 내로 도입하여 직립 상태에서 미세유체의 모세관 력 및 중력을 구동력으로 하여 디바이스 내 멤브레인 필터에 의한 전처리를 수행하는 단계; 및

상기 디바이스로부터 분리되어 배출된 전처리 후 액상 유체를 회수하는 단계;

를 포함하는 액상 유체의 전처리 방법이 제공된다.

예시적 구체예에 따르면, 상기 전처리 후 액상 유체에 대한 진단을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 개시 내용의 구체예에서 제공되는, 액상 유체의 전처리용 디바이스는 종래에 혈액, 동물의 분변 시료 등의 액상 시료에 대한 분리용 디바이스가 비교적 큰 체적을 갖고 있거나, 외부의 구동력을 필요로 하는 기술적 한계를 동시에 극복할 수 있는 바, 특히 유체 전처리 디바이스를 구성하는 부재를 필름 소재 또는 필름형 재료로 사용함으로써 적층 프로세스에 의하여 제작할 수 있기 때문에 상업적 규모의 생산 또는 대량 양산에 적합하고, 외부 구동원의 공급 없이도 미세유체의 모세관 력 및 직립 배치에 의한 중력을 이용하여 단시간 내에 액상 유체를 전처리(분리)할 수 있는 장점을 제공한다.

더 나아가, 본 개시 내용의 구체예에 따른 유체 전처리 디바이스는 이를 이용하여 분리된 액상 유체를 당업계에서 알려진 진단용 칩 또는 키트에 바로 적용하는데 적합한 만큼, 시료 채취 및 진단을 신속하게 수행할 것이 요구되는 현장 진단에 유용하다. 따라서, 향후 광범위한 상용화가 기대된다.

도 1은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 외관을 보여주는 사시도이고;
도 2a 및 도 2b 각각은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 분리 사시도로서, 플로팅 커터를 이용하여 제2 필름형 구조물의 제작과 동시에 지지 부재를 형성하고, 이를 필름형 하판 구조물 상에 부착되는 것을 도시하는 도면이고;
도 3은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면도이고;
도 4는 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 측면도이고;
도 5는 도 4에서 선 A-A'의 절단 면을 보여주는 평면도이고;
도 6a 및 도 6b 각각은 실시예 1에서 제작된 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면 사진 및 배면 사진이고;
도 7a는 실시예 2에 따라 직립 상태로 배치된 액상 유체의 전처리 디바이스 내에 액상 유체(시료)로서 혈액(전혈)을 주입하고 시간에 따라 분리된 혈장의 회수 량의 변화를 보여주는 사진이고;
도 7b는 실시예 2에서 분리된 혈장을 피펫에 의하여 회수한 상태를 보여주는 사진이고; 그리고
도 8은 실시예 3에서 닭의 분변을 PBS에 희석시킨 액상 유체에 요수 상태의 H1N1 바이러스를 스파이킹(spiking)한 후, 이를 전처리 디바이스에 주입하여 액상 유체에 함유되어 있는 찌꺼기(debris)를 제거하는 일련의 과정을 보여주는 사진이다.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.

본 명세서에 있어서 사용된 용어는 하기와 같이 이해될 수 있다.

"액상 유체"는 생물학적 액상 유체를 비롯하여 액상 매질 내에 생물학적 세포, 조직, 분변 등을 함유하여 액상 유체와 동일하거나 이와 유사한 거동을 하는 유체를 의미할 수 있다. 전형적으로, 뇨, 혈액, 타액, 정액, 액상 매질로 희석된 대변(분변), 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 양수 등을 예시할 수 있다.

"혈액"은 일반적으로 전혈(whole blood)를 의미할 수 있으며, 경우에 따라서는 부가 성분, 예를 들면 식염수, 영양소 및/또는 항응혈제를 함유하는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 전혈로부터 일부 성분, 예를 들면 백혈구의 일부가 제거되도록 전처리된 혈액도 포함할 수 있다.

"채널"은 유체(특히, 액상 유체)가 소정 방향으로 이동하는 경로에 해당하는 한, 반드시 폐쇄된 형태에 한정되는 것이 아니라 개방된 형태도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

"상에" 및 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 적어도 하나의 다른 층(중간층 또는 개재층)이 존재하거나, 또는 추가 구성 요소가 개재되거나 존재할 수도 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에" 및 "아래에"라는 표현 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, "순차적으로"라는 표현 역시 상대적인 위치 개념으로 이해될 수 있다.

"접촉한다"는 용어는 협의 상 2개의 물질간의 직접적인 접촉을 의미하기는 하나, 광의로는 구성 요소와 액체 흐름 간의 접촉이 이루어지는 한, 임의의 추가 구성 요소가 개재될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

임의의 구성 요소 또는 부재가 다른 구성 요소 또는 부재와 "연결된다" 또는 "연통된다"고 기재되어 있는 경우, 달리 언급되지 않는 한, 상기 다른 구성 요소 또는 부재와 직접 연결 또는 연통되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성 요소 또는 부재의 개재 하에서 연결 또는 연통되어 있는 경우도 포함되는 것으로 이해될 수 있다.

"상면" 또는 "하면"은 다른 부재와의 상대적인 배열 관계를 표시하기 위하여 편의 상 사용되는 용어로서, 본 명세서에서 상면으로 기재된 용어는 해당 부재를 직립 배치할 경우에는 "전면" 또는 "후면"을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

본 개시 내용에 따르면, 유체 디바이스는 크게 필름형 멤브레인 필터를 중심으로 일 면에는 액상 유체(또는 액상 시료)를 수용하여 멤브레인 필터와 접촉하도록 하는 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 접촉 구조물, 그리고 멤브레인 필터의 다른 면에는 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 회수 구조물을 포함할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 멤브레인 필터는 전형적으로 2차원의 평면 형상을 갖는 다공성 멤브레인을 포함할 수 있는데, 면 기준으로 디바이스 내로 도입되는 액상 유체와 접촉하는 접촉 면, 그리고 멤브레인을 통과하여 분리된 액상 유체가 빠져 나오는 투과 면이 형성되어 있다.

멤브레인 필터는 물리적(sieving), 화학적(chemical affinity), 및/또는 면역화학적(antigen-antibody) 프로세스를 수반하는 바, 전처리 대상인 액상 유체(액상 시료)를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 기능을 갖는다.

이와 관련하여, 멤브레인 내 포어의 사이즈는, 처리 대상인 액상 유체에 따라 변화 가능한 바, 예를 들면 액상 유체로서 혈액(전혈)을 사용하고 이로부터 혈장을 분리할 경우에는 혈액 내 혈구는 멤브레인을 통과하지 못하고 혈장만을 선택적으로 두께 방향으로 이동시킬 수 있는 포어 사이즈 범위를 갖도록 할 수 있다. 이 경우, 혈액 내 혈구의 사이즈(약 2 내지 10 ㎛)를 고려하여, 예를 들면 약 0.1 내지 100 ㎛, 구체적으로 약 0.5 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로 약 1 내지 20 ㎛ 범위일 수 있다.

일 구체예에 따르면, 멤브레인 필터의 재질은, 등방성 멤브레인(isotropic membrane), 비등방성 멤브레인(anisotropic membrane) 또는 이의 조합일 수 있다. 구체적으로, 비등방성 멤브레인으로서 동일 재질인 비대칭 멤브레인(asymmetric membrane) 및 2종 이상의 상이한 재질인 복합 멤브레인을 예시할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 비등방성 멤브레인, 구체적으로 비대칭 멤브레인을 사용할 수 있는 바, 예를 들면 두께 기준으로 멤브레인의 상부 영역(접촉 면 부근의 영역)은 상대적으로 큰 포어 사이즈를 갖는 한편, 하부 영역(투과 면 부근의 영역)은 상대적으로 작은 포어 사이즈를 갖도록 구성할 수 있다. 예시적으로, 멤브레인 내 상부 영역의 포어 사이즈는, 예를 들면 약 5 내지 100 ㎛, 구체적으로 약 10 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로 약 20 내지 40 ㎛ 범위일 수 있는 한편, 멤브레인 내 하부 영역의 포어 사이즈는, 예를 들면 약 0.1 내지 5 ㎛, 구체적으로 약 0.5 내지 2 ㎛, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 1 ㎛ 범위일 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 멤브레인의 접촉 면으로부터 투과 면으로 진행함에 따라 포어 사이즈가 연속적으로 변화하는(예를 들면, 연속적으로 포어 사이즈가 감소하는) 패턴을 나타낼 수도 있다. 이와 같이 비대칭 특성의 멤브레인을 사용하되, 필터링 과정에서 액상 유체가 멤브레인 필터의 접촉 면으로부터 투과 면 방향으로의 포어 사이즈를 감소시킴으로써 단순히 흡수에 의한 유체 이동에 그치지 않고, 모세관 현상을 유도하여 유체, 특히 분리된 액상 유체가 멤브레인을 용이하고 신속하게 가로질러 이송될 수 있는 것으로 판단된다.

예시적 구체예에 따르면, 멤브레인의 재질은 고분자일 수 있는 바, 예를 들면 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리설폰, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아라미드, 할로겐화 올레핀의 중합체, 이의 조합 등일 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론(예를 들면, 나일론 6, 66 등), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF)를 예시할 수 있다.

택일적 구체예에 따르면, 천연 고분자계로서 예를 들면 셀룰로오스 유도체, 구체적으로 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 등을 사용할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 필름형 멤브레인 필터의 두께는, 예를 들면 약 100 내지 1,000 ㎛, 구체적으로 약 200 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 300 내지 350 ㎛ 범위일 수 있다. 멤브레인의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 제작이 용이하지 않거나 전처리 과정에서 멤브레인의 파손 등이 발생할 수 있는 반면, 지나치게 두꺼운 경우에는 멤브레인 필터에 흡수된 액상 유체의 량이 증가하여 전처리 후 회수 가능한 액상 유체의 량이 제한되는 문제점이 유발될 수 있는 만큼, 주입되는 액상 유체의 량 등을 고려하여 전술한 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 각각의 필름형 부재 내 패턴 형성을 위하여, 레이저 컷팅, 컷팅 플로터(플로팅 커터) 가공법, 컷팅 프린팅법, 선반 가공법 등이 적용될 수 있으며, 이들 각각의 기술 원리 및 세부 기술적 사항은 당업계에 알려져 있다.

한편, 일 구체예에 따르면, 액상 유체 전처리 디바이스는 직립 배치된 상태에서 작동될 수 있는 바, 디바이스 내로 도입된 액상 유체는 전처리 전 액상 유체의 챔버 내에서 중력과 함께 멤브레인 필터의 접촉 면을 적시면서 접촉 면과 수평한 방향으로 발생하는 모세관 력에 의하여 하측 방향으로 이동하면서, 멤브레인 필터의 접촉 면과 수직한 방향으로 모세관 력을 구동력으로 하여 액상 유체가 필터링된다. 그 결과, 액상 유체가 투과 면 방향으로 이동하면서 분리된다.

또한, 멤브레인 필터를 통과하여 투과 면으로부터 배출된 액상 유체(필터링된 액상 유체)는 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 내에서 중력의 인가 하에 하측 방향으로 이동하게 된다. 이때, 멤브레인 필터의 양 면에 형성된 2개의 챔버(전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버)는 모세관 현상을 유도하는데 적합한 공간을 제공하도록 치수, 기하학적 형태 등이 조절될 수 있는 바, 전처리 전 액상 유체 및 전처리 후 액상 유체 각각은 모세관 현상을 이용하여 효과적으로 이동할 수 있다.

상술한 바와 같이 전처리 후 액상 유체(즉, 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체)는 디바이스 내 전처리 후 액상 유체의 수용(이동) 공간과 연통되어 있는 수거 챔버를 이용하여 수집(수거)할 수 있다. 이와 관련하여, 디바이스를 직립 배치하는 방식으로 전처리함으로써 외부의 전원이나 동력을 사용하지 않으면서 전처리 전 액상 유체와 전처리 후 액상유체가 연속적으로 이동하여 수거 챔버까지 이동시키는 장점을 달성할 수 있다.

이하에서는 본 개시 내용의 바람직한 구체예를 중심으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 외관을 도시한다.

상기 도면을 참조하면, 액상 유체의 전처리 디바이스(100)는 모든 부재를 필름형 재질로 사용하고, 또한 개별 부재를 적층(lamination) 프로세스에 의하여 조립하여 제작될 수 있다. 따라서, 전처리 디바이스(100) 역시 전체적으로 2차원적 필름과 유사한 형상을 가질 수 있는 바, 전처리 디바이스(100)를 고분자 재질의 필름 또는 시트를 이용한 적층 공정으로 제작할 수 있기 때문에 편의성을 제고하고 제작 비용을 현저히 낮출 수 있다는 점을 주목할 필요가 있다.

예시적 구체예에 따르면, 디바이스(100)를 구성하는 필름 재질의 부재 대부분은 ASTM D 882에 의하여 측정되는 강도가, 예를 들면 적어도 약 10 내지 30 kgf/mm2, 구체적으로 약 15 내지 27 kgf/mm2, 보다 구체적으로 약 20 내지 25 kgf/mm2 범위일 수 있다. 또한, ASTM D 882에 의하여 측정되는 필름의 신도(ductility)는, 예를 들면 적어도 약 100%, 구체적으로 약 110 내지 300%, 보다 구체적으로 약 120 내지 200% 범위일 수 있다. 이외에도, ASTM D 882에 의하여 측정되는 필름의 영률(Young modulus)은, 예를 들면 약 250 내지 500 kgf/mm2, 구체적으로 약 300 내지 450 kgf/mm2, 보다 구체적으로 약 360 내지 430 kgf/mm2 범위일 수 있다. 본 개시 내용이 상술한 기계적 물성으로 한정되는 것은 아니나, 유연성이 양호하고 체적을 감소시키는 등의 장점 등을 효과적으로 구현할 수 있는 필름형 부재를 선정하는 것이 바람직할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 필름형 부재의 재질은 대표적으로 폴리에스테르(구체적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리스틸렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 사이클릭올레핀 공중합체(COC), 액정 고분자(LCP), 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리(페닐렌 에테르) (PPE), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 아크릴 계통의 수지 등일 수 있다. 보다 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 전처리 디바이스(100)를 구성하는 개별 필름형 부재 모두 동일하거나 또는 서로 상이한 플라스틱 재질일 수 있으며, 경우에 따라서는 일부 복수의 층을 동일 또는 동종 재질로 구성하는 한편, 나머지 층을 다른 재질로 구성할 수 있다. 이때, 동일 또는 동종 플라스틱 재질이라 해도, 개별 부재의 물성은 상이할 수 있다.

이외에도, 복수의 필름형 부재를 적층하는 과정에서 접착제를 사용할 수 있으나, 공정의 신속성 및 편의성을 위하여 해당 필름형 부재를 접착 재료(단면 또는 양면 접착 재료), 구체적으로 양면 접착 재료로 구성할 수 있다. 이와 관련하여, 디바이스(100)를 구성하는 복수의 부재를 상호 부착하기 위하여, 가압 또는 프레싱을 가하여 접착제 또는 접착 재료에 의한 긴밀한 부착을 유도할 수 있다.

도 2a 및 도 2b 각각은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 분리 사시도로서, 플로팅 커터를 이용하여 제2 필름형 구조물의 제작과 동시에 지지 부재를 형성하고, 이를 필름형 하판 구조물 상에 부착되는 것을 도시한다.

도시된 구체예에 있어서, 멤브레인 필터(111)는 2차원적 평면 구조로서, 전체적으로 5각형 형상(직사각형에서 일 측의 양 모서리 부분이 절단된 형상 또는 상단이 쐐기 형태로 수렴하는 직사각형 형상)일 수 있다. 다만, 멤브레인 필터의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능한 것으로 이해될 수 있다.

멤브레인 필터(111)는 전처리 대상인 액상 유체(또는 액상 시료)와 접촉하는 접촉 면(멤브레인 필터의 전면), 그리고 필터링 과정에서 멤브레인을 가로질러 통과한 액상 유체가 빠져나가는 투과 면(멤브레인 필터의 후면)을 갖고 있다. 상기 접촉 면 상에는 소정 패턴으로 가공된 제1 필름형 구조물(112)이 부착되어 있다. 구체적으로, 제1 필름형 구조물(112)은 프레임 내에서 별도로 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티(121), 그리고 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)가 각각 형성되어 있다. 도시된 구체예의 경우, 제1 필름형 구조물(112)의 상부 영역에 제1 관통 캐비티(121), 그리고 하부 영역에 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)가 위치한다. 예시적으로, 아래에 위치하는 멤브레인 필터(111)와 후술하는 다른 필름형 부재와의 간편하면서 효과적인 부착을 위하여, 제1 필름형 구조물(112)은 양면 접착 재료로 이루어질 수 있다.

이와 관련하여, 제1 관통 캐비티(121)는 디바이스(100) 내로 도입되는 액상 유체가 수용되고 이동하는 공간, 즉 수용 챔버를 구성하는 일 부재이다. 이때, 제1 관통 캐비티(130)는 전형적으로 멤브레인 필터(111)에 대응하는 형상을 갖고 있으나, 반드시 동일한 형상일 필요는 없다. 또한, 멤브레인 필터(111)가 제1 관통 캐비티(121)보다 크기가 큰 경우, 주입되는 액상 유체가 멤브레인 필터의 옆면을 통하여 새어나갈 수 있다. 따라서, 멤브레인 필터(111)는 제1 관통 캐비티(121)에 비하여 적어도 동일하거나 작은 사이즈를 가질 수 있으나, 제3 관통 캐비티(130) 보다는 커야한다.

또한, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)는 추후 멤브레인 필터(111)에 의하여 분리된 액상 유체가 수집되는 공간, 즉 수거 챔버를 구성하는 부재에 해당되는 만큼, 이에 적합한 사이즈 또는 형상을 가질 수 있다. 도시된 예에서는 하단으로 갈수록 완만하게 수렴하는 항아리 형상의 캐비티가 형성되어 있다.

예시적 구체예에 따르면, 제1 필름형 구조물(112)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 정하여질 수 있다.

한편, 제1 필름형 구조물(112) 상에는 필름형 상판 구조물(113)이 부착될 수 있다. 도시된 예에 따르면, 상판 구조물(113)의 일 단부 영역에 액상 유체의 주입구(124)가 형성되어 있는 바, 구체적으로 주입구(124)는 필름형 상판 구조물(113)의 상단 근처 영역(구체적으로 쐐기 형태로 수렴되는 상단 영역의 중앙부)에 형성될 수 있다. 이러한 주입구 형상은 다양한 형상(예를 들면. 원형. 타원형 등. 보다 구체적으로 원형)일 수 있다. 특히, 원형의 주입구를 형성할 경우에는 액상 유체의 주입 시 사각형의 주입구 등에 비하여 외측으로 범람하는 현상을 억제할 수 있다.

주입구(124)는 피펫 등을 이용하여 액상 시료를 디바이스(100) 내 액상 유체의 수용 공간(챔버) 내로 주입하는데 충분한 사이즈를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예시적으로, 주입구(124)의 사이즈(또는 직경)는, 예를 들면 약 1 내지 100 mm, 구체적으로 약 3 내지 50 mm, 보다 구체적으로 약 5 내지 20 mm 범위일 수 있다. 예시적으로, 주입구(124)를 통하여 도입되는 액상 유체의 량은, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mL, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mL의 범위일 수 있다.

도시된 구체예에 있어서, 주입구(124)와는 별도로 제2 관통 캐비티(123)가 형성되어 있는 바, 아래에 위치하는 제1 관통 캐비티(121)와 연통되어 있다. 즉, 제2 관통 캐비티(123)는 제1 관통 캐비티(121)와 함께 조합하여 주입구(124)를 통하여 유입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간(또는 챔버)을 구성하는 일 부재로 기능한다,

또한, 필름형 상판 구조물(113) 내에서 주입구(124)와 길이 방향으로 대향하는 영역, 하부 영역에는 제1 필름 구조물(112)의 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)와 연통되는 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)가 형성될 수 있다. 이때, 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)는 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)와 대응되거나 동일한 형상을 가질 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 필름형 상판 구조물(113)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 내에서 정하여질 수 있다.

한편, 도시된 구체예에 따르면, 디바이스(100)를 직립 배치함에 따라 주입구(124)를 통하여 도입된 액상 유체에 중력이 인가된다. 또한, 전처리 전 액상 유체를 수용하고 이동시키는 공간(또는 수용 챔버)을 제공하기 위하여, 필름형 상판 구조물(113) 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티(123)를 덮는 외측 필름 구조물을 형성할 수 있다.

이와 같이 외측 필름 구조물로 제2 관통 캐비티(123)를 커버하여, 멤브레인 필터와 필름 구조물 사이에 형성된 공간(수용 챔버)을 통하여 액상 유체의 신속한 이동을 가능케 하는 모세관 현상이 일어나는 환경(또는 치수)을 형성하며, 도입된 액상 유체가 모세관 력에 의하여 이동 공간 또는 수용 챔버의 하측까지 도달할 수 있도록 한다(즉, 액상 유체가 멤브레인 필터의 미세공간을 적시면서 발생하는 모세관 력이 이동에 필요한 구동력을 제공할 수 있음).

다만, 도입된 액상 유체가 멤브레인 필터(111)를 적신 후 일정 시간이 경과하면 멤브레인 필터(111)의 하단 면에서 필터링을 거쳐 분리된 액상 유체가 스며나오는데, 이때 이동 공간 또는 수용 챔버 내 비어있는 공간은 주입구(124)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기로 채워진다. 따라서, 이동 공간 또는 수용 챔버 중 액상 유체에 의하여 젖은 상태에 있는 하측 부위에서 액상 유체를 붙잡거나 정체시키는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 흐름의 정체 또는 지연 현상을 완화하여 이동 공간 또는 수용 챔버 내에서 액상 유체가 신속하게 이동할 수 있도록 외측 필름 구조물을 공기 투과성 필름을 이용하여 구성할 수 있다. 구체적으로, 외측 필름 구조물은 크게 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114) 및 공기 투과성 필름(115)을 포함할 수 있다. 이때, 고정 테이프(114)의 경우, 아래에 위치하는 필름형 상판 구조물(113)의 주입구(124)를 막지 않으면서 제1 관통 캐비티(123) 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125) 각각에 대응하는(연통되는) 제4 관통 캐비티(126) 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)를 형성할 수 있다.

일 예로서, 공기 투과성 필름의 전형적인 예는 소수성 재질의 필터 등일 수 있다. 이러한 공기 투과성 필름은 공기의 입출입이 가능하므로 멤브레인의 젖음 현상으로부터 기인하는 액상 유체의 정체 현상을 억제할 수 있다. 특히, 공기 투과성 필름을 이용하여 액상 유체가 멤브레인 필터(111)를 통과하면서 후면에서 발생하는 음압을 쉽게 해소할 수 있고, 그 결과 액상 유체의 처리 시간을 단축할 수 있다. 이외에도, 멤브레인 필터(111) 중 주입구(124) 근처의 영역뿐만 아니라 이로부터 비교적 멀리 위치하는 영역에서도 액상 유체가 필터를 통과하기 위하여 외부 공기가 용이하게 유입되는 것이 바람직한 바, 공기 투과성 필름을 사용함으로써 이동 경로 또는 수용 챔버의 면 전체를 통하여 외부 공기가 균일하게 유입될 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)은 액상 유체가 해당 필름을 스며들어(젖어) 외부로 빠져 나오지 않도록 수분의 유입 및 배출을 억제할 수 있는 한편, 공기가 비교적 자유롭게 투과할 수 있는 특성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 공기 투과성 필름(115)은 소수성을 갖는 재질이거나 소수성 처리된 재질의 필름일 수 있다. 이와 관련하여, 소수성 처리 시 사용되는 물질로서, 예를 들면 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등을 예시할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)의 재질은, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리올레핀, 천연 섬유(셀룰로오스) 또는 이의 조합일 수 있으며, 이로부터 제조된 부직포일 수 있다. 보다 구체적으로, 섬유가 랜덤 웹, 매트 또는 섬유의 융합 방식에 의하여 기계적으로 얽혀 있는 형태일 수 있다. 상기 예시된 종류 중 폴리에스테르는 수분에 대한 내성이 양호하고, 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌은 본질적으로 소수성을 나타낸다. 이외에도, 전술한 바와 같이, 친수성 재질의 부직포에 소수성 물질을 도포하거나 처리하여 공기 투과성 필름을 제조할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛일 수 있다. 또한, 공기 투과성 필름(115)의 평량은, 예를 들면 약 50 내지 200 g/㎡, 구체적으로 약 60 내지 170 g/㎡, 보다 구체적으로 약 80 내지 150 g/㎡ 범위일 수 있으나, 이는 예시적 목적으로 이해될 수 있다.

도 3은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 공기 투과성 필름(115)의 하부 영역(구체적으로 주입구(124)와 대향하는 단부 근처의 영역)에는 액상 유체의 배출구(128)가 형성되어 있는 바, 후술하는 바와 같이 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수집 공간과 연통되어 회수된 액상 유체를 외부로 배출할 수 있는 통로를 제공한다. 예시적으로, 배출구(128)의 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 1 내지 10 mm, 구체적으로 약 2 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 3 내지 4 mm 범위일 수 있다.

이와 관련하여, 제작된 상태 또는 전처리 과정이 진행 중인 상태에서는 액상 유체의 배출구(128)는 배출구 커버(일 면이 접착성을 나타냄; 도시되지 않음)에 의하여 피복되어 폐쇄된 상태에 있게 된다. 이는 수집된 액상 유체가 배출구를 통하여 유출되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 후술하는 바와 같이 전처리 과정이 진행되면서 전처리 후 액상 유체가 수집 공간에 유입되는 바, 이때 이미 수집 공간 내에 존재하는 공기로 인하여 전처리 후 액상 유체가 유입되는 것을 곤란하게 할 수 있다. 그러나, 도시된 구체예에 따르면, 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)를 덮고 있는 공기 투과성 필름(115)을 통하여 수집 공간 내에 존재하는 공기가 디바이스 외부로 자연스럽게 제거되며, 그 결과 전처리 후 액상 유체가 유입되는데 특별한 문제점을 발생시키지 않는다.

또한, 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)는, 구체적으로 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 공기 투과성 필름(115)을 필름형 상판 구조물(113)에 접합하는 기능을 하게 된다. 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)로서 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 예시할 수 있다. 택일적으로, 고정 테이프가 아닌, 접착제를 이용하여 공기 투과성 필름(115)을 부착할 수 있다. 이러한 접착제로서 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 예시적 구체예에 있어서, 고정 테이프 또는 접착제 층(114)의 높이는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛의 범위일 수 있다.

도시된 구체예의 경우, 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)을 형성하는 제1 관통 캐비티(121), 제2 관통 캐비티(123) 및 제4 관통 캐비티(126) 각각의 두께 합이 실질적으로 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이를 결정할 수 있다. 다만, 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이가 클수록 모세관 력이 저하되는 만큼, 이러한 이동 공간의 높이는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위가 되도록 제1 관통 캐비티(121), 제2 관통 캐비티(123) 및 제4 캐비티(126) 각각의 두께를 조절할 수 있다.

한편, 멤브레인 필터(111)의 하면(후면), 즉 투과 면 상에는 제2 필름형 구조물(116)이 부착되는 바, 상기 제2 필름형 구조물(116)은 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수용 및 이동 공간을 제공하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티(130)를 포함하고, 또한 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하도록 제3 관통 캐비티(130)와 별도로 경계가 정하여지는 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)가 형성된다.

도시된 구체예에 따르면, 제2 필름형 구조물(116) 내 제3 관통 캐비티(130)는, 제1 관통 캐비티(121)에서와 유사하게, 분리된 액상 유체의 수용 공간을 제공하기 위하여 멤브레인 필터(111)에 비하여 적어도 동일하거나, 작은 사이즈를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 멤브레인 필터(111)를 기준으로 유연성을 갖는 제1 필름형 구조물(112) 및 제2 필름형 구조물(116) 각각의 하부 영역을 멤브레인 필터(111) 쪽으로 벤딩하면서 접합할 수 있다. 특히, 제1 필름형 구조물(112) 및 제2 필름형 구조물(116) 각각을 접착 재료(단면 또는 양면 접착 재료)로 구성할 경우, 벤딩과 함께 접합함으로써 멤브레인 필터(111)를 개재한 상태에서 용이하게 고정할 수 있다. 특히, 제2 필름형 구조물(116)을 양면 접착 재료로 구성할 경우, 이를 경유하여 멤브레인 필터(111)를 필름형 하판 구조물(117)에 고정하는 역할을 함과 동시에, 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체가 얇은 미세유체 막 형태로 존재할 수 있는 이동 공간(또는 회수 챔버)을 형성할 수 있다.

또한, 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)는 앞서 기술한 바와 같이 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122) 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)와 함께 수거 챔버를 구성하는 일 부재로 기능하는 만큼, 이들 대응하는 부재와 동일한 형상을 갖는 것이 유리할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 제2 필름형 구조물(116)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있다.

도 4는 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 측면도이고, 또한 도 5는 도 4에서 선 A-A'의 절단 면을 보여주는 평면도로서 제2 필름 구조물(116) 및 필름형 하판 구조물(117)이 조합되어 있는 상태를 도시한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 제2 필름형 구조물(116)의 하면에 필름형 하판 구조물(117)이 부착된다. 도 2 및 도 5에 도시된 예에서 필름형 하판 구조물(117)은 제3 관통 캐비티(130)를 통하여 멤브레인 필터(111)를 지지하는(안착시키는) 지지 부재(132)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 지지 부재(132)는 복수의 아일랜드(island) 구조물이 배열되어 있는 형태일 수 있다. 이러한 아일랜드 구조물은 원형, 3각형, 4각형, 비정형 등의 다양한 단면 형상을 가질 수 있는 바, 구체적으로 원형 단면을 갖는 것이 유리할 수 있다. 예시적으로, 아일랜드 구조물의 단면 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 3 mm 범위일 수 있다.

상기 도면을 참조하면, 지지 부재는 복수 개, 구체적으로 3개의 아일랜드 구조물이, 예를 들면 3각 형태로 배열되고, 이러한 배열 구조가 소정 거리를 두고 복수 개로 형성되는 방식으로 구비될 수 있다. 이때, 배열 간 거리는 길이 방향(하측 방향)을 따라 예를 들면 약 5 내지 50 mm, 구체적으로 약 7 내지 20 mm, 보다 구체적으로 약 8 내지 10 mm 범위 내에서 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이 필름형 하판 구조물(117)의 표면에 지지 부재(132)를 형성하는 이유는, 멤브레인 필터(111)의 하면(후면)과 필름형 하판 구조물(117)과의 거리가 커질수록 유체가 멤브레인을 통과하기 위한 구동력인 모세관 력이 감소하므로, 멤브레인 필터(111)와 필름형 하판 구조물(117) 간의 거리를 일정하게 유지함으로써 모세관 현상에 의한 유체(액상 유체가 혈액인 경우에는 분리된 혈장)의 이동을 강화시킬 수 있기 때문이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 필름형 시트를 컷팅 플로터 가공에 의하여 제2 필름형 구조물(116)의 절단 패턴을 형성함과 동시에 지지 부재로서 복수의 아일랜드 구조물(132)을 형성할 수 있고, 이와 같이 형성된 아일랜드 구조물(132)을 필름형 하판 구조물(117) 상에 수동 또는 자동화 방식으로 부착할 수 있다. 이와 관련하여, 지지 부재(132)의 높이는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있는 바, 전술한 바와 같이 단일 시트를 이용하여 제2 필름형 구조물(116) 및 지지 부재(132)를 동시에 형성할 경우에는 제2 필름형 구조물(116)의 높이와 실질적으로 동일할 것이다. 또한, 예시적 구체예에 따르면, 필름형 하판 구조물(117)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있다.

도시된 구체예에 따르면, 필름형 하판 구조물(117)은 전처리 후 액상 유체를 수용 공간으로부터 배출하기 위하여 관통 홀(129, 129')을 구비할 수 있다. 이러한 관통 홀(129, 129')의 사이즈는, 분리된 액상 유체를 수용 공간으로부터 배출시킬 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 약 0.1 내지 4 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 3 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위일 수 있다.

또한, 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에는 제1 관통 홀(129) 및 제2 관통 홀(129')로 이루어지는 복수의 관통 홀과 각각 연통되어 전처리 후 액상 유체의 배출 통로를 제공하는 필름형 유체 이동 채널 구조물(B)이 구비될 수 있다.

이러한 필름형 유체 이동 채널 구조물(B)은 상기 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에 길이 방향으로 연장된 형상의 캐비티가 형성된 제1 시트(118) 및 상기 제1 시트의 하면(후면)에 부착된 제2 시트(119)의 조합에 의하여 유체 이동 채널(133)을 형성할 수 있는 바, 유체 이동 채널은 전술한 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀(129, 129')과 각각 연통될 수 있다. 제1 시트(118)에 형성된 캐비티는 제1 시트(118)의 외연을 따라 내측 방향으로 일정하거나 일정하지 않은 거리를 두고 뚫려 있는 형태일 수 있는 바, 도시된 예에서는 직선 패턴으로 형성되어 있으나, 경우에 따라서는 곡선 패턴(예를 들면, 나선형(spiral), 구불구불한 형(serpentine), 지그재그형 등)일 수도 있다. 다만, 유체 이동의 용이성 측면에서 직선 패턴이 바람직할 것이다. 또한, 예시적으로, 유체 이동 채널의 폭은, 예를 들면 약 100 내지 2,000 ㎛, 구체적으로 약 200 내지 1,500 ㎛, 보다 구체적으로 약 500 내지 1,000 ㎛ 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다.

이외에도, 제1 시트(118)와 제2 시트(119)의 접합 구조를 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에 부착하기 위하여 접착제를 개재할 수 있는 바, 상호 접합시켜 유로를 형성하는데 충분한 접착성을 갖는 한, 특정 종류로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 다만, 접착제의 구성 성분이 유체 이동 채널(133)에 노출 시 액상 유체를 오염시킬 수 있는 만큼, 접착제가 이동하는 액상 유체와 가급적 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

택일적으로, 제1 시트(118)를 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 예를 들면 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 들 수 있다.

또한, 제1 시트(118) 및 제2 시트(119) 각각의 두께는 서로 상이하거나 같을 수 있으며, 예를 들면 약 20 ㎛ 내지 1 mm, 구체적으로 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 특히, 제1 시트(118)의 두께는 유체 이동 채널(133)의 높이를 실질적으로 결정하게 된다. 다만, 접착제 사용 시 접착층의 높이 역시 유체 이동 채널의 높이에 영향을 미치기는 하나, 제1 시트의 두께에 비하여 미치는 영향이 다소 미미하다. 이처럼, 2개의 시트(118, 119)에 의하여 형성된 유체 이동 채널은 접착 필름 형태로 제작될 수 있고, 이를 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면) 중 소정 부위에 부착함으로써 디바이스 제작을 완료할 수 있다.

예시적 구체예에 따르면, 전처리 후 액상 유체는 2개의 시트(118, 119)에 의하여 형성된 유체 이동 채널(133)을 경유하여 수거 챔버까지 이동하여 수집될 수 있다. 이때, 수거 챔버는 디바이스(100)를 구성하는 필름형 부재가 상호 부착됨에 따라, 이의 경계가 정하여질 수 있다. 도시된 예의 경우, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122), 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125), 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131), 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)의 조합에 의하여 형성된 수집 공간일 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 수거 챔버 내 유체의 수용 체적은, 예를 들면 약 0.1 내지 2 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 1 mL 범위일 수 있다. 다만, 상기 수치범위는 예시적인 의미로 이해될 수 있다.

도시된 구체예에 따르면, 제1 관통 홀(129)은 멤브레인 필터로부터 배출되어 이동하는 전처리 후 액상 유체를 유체 이동 채널 구조물(B)에 연통시키기 위한 통로로 기능하는 한편, 제2 관통 홀(129')는 유체 이동 채널 구조물(B)을 수거 챔버에 연통시키기 위한 통로로 기능할 수 있다. 이처럼, 멤브레인 필터(111)에 의하여 분리된 액상 유체는 제1 관통 홀(129), 유체 이동 채널(133) 및 제2 관통 홀(129')을 거쳐 수거 챔버 내에 수집될 수 있다.

이후, 수거 챔버 내에 수집된 전처리 후 액상 유체의 적어도 일부를 진단 등을 목적으로 마이크로피펫(도시되지 않음)에 의하여 외부로 채취할 수 있다. 예시적으로, 전처리 후 액상 유체를 채취하기 위하여는, 전처리 과정이 완료된 후에 직립된 디바이스를 수평으로 배치한 상태에서 전술한 배출구 커버를 제거하고 마이크로피펫을 사용하여 수거할 수 있다.

또한, 수거 챔버를 구성하는 필름형 부재를 광 투과성을 갖는 재질, 특히 투명성 고분자 재질의 필름형 시트로 구성할 경우, 디바이스(100)를 직립 배치 상태에서 전처리 후 액상 유체의 수거 챔버로 원활히 수집되는지 여부 등을 육안으로 관찰할 수 있다.

한편, 공기 투과성 필름과 같이 소수성 처리가 필요한 부재를 제외하고는 수계 액상 유체가 접촉하는 표면을 제공하는 필름형 부재(특히, 전처리 후 액상 유체가 이동하는 공간을 형성하는 필름형 부재)의 경우, 모두 고분자 재질로서 이의 표면들은 소수성(또는 비극성)을 나타내거나 약한 친수성을 나타낸다. 따라서, 상기 고분자 재질의 부재 중 적어도 하나의 표면을 친수화 처리하여 수계 액상 유체의 흐름성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 친수성 표면은 수분을 끌어당기는 표면인 바, 수계 액상 유체는 친수성 표면 상에서 스프레딩된다. 친수성 표면 상의 물 방울(water drop)은 계면에서 낮은 수 접촉각을 갖는 특성을 갖는 반면, 소수성 표면은 높은 수 접촉각을 나타낸다. 이러한 이유 때문에 소수성 또는 낮은 친수성 표면의 경우, 수계 액상 유체의 흐름 특성이 양호하지 않을 수 있으며, 이는 유체의 유속을 감소시켜 전처리 후 액상 유체의 수집 효율을 저하시킬 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들면 약 60 ㅀ 이하, 구체적으로 약 40 ㅀ 이하, 보다 구체적으로는 약 20 ㅀ 이하의 수 접촉각을 나타내도록 하여 유체의 흐름 특성을 개선하는 것이 유리할 수 있다.

이를 위하여, 유기물 및/또는 무기물을 사용하여 친수화 처리할 수 있는 바, 특히 전처리 후 액상 유체에 대하여 실질적으로 반응하지 않는(즉, 비활성인) 표면 처리 물질을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 유기계 표면 처리물은, 예를 들면 아민(amine), 하이드록시(hydroxy), 카르보닐(carbonyl) 또는 에폭시(epoxy) 작용기를 갖는 화합물, 상기 작용기를 갖는 모노머, 다이머 및 폴리머 등으로부터 선택될 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2 이상 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 무기계 표면 처리물은, 예를 들면 금속 또는 비금속, 구체적으로, 금, 은, 규소, 일루미늄, 니켈, 철, 구리, 망간, 실리콘, 티타늄, 크롬 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이의 산화물일 수 있다. 경우에 따라서는 유기계 표면 처리 및 무기계 표면 처리를 조합하되, 유기계 및 무기계 표면처리제를 혼합하거나, 또는 유기계 표면 처리 및 무기계 표면 처리 중 어느 하나를 먼저 수행한 후에 나머지 표면 처리를 수행할 수 있다.

유기물 및/또는 무기물은 열 증착, E-빔 증착, 스퍼터링(sputtering), 화학증기상 증착(CVD), 졸-겔(sol-gel)법, 플라즈마 처리, 액상 화학 처리법, 기상 화학 처리법 등과 같이 당업계에서 알려진 코팅 또는 부착 방식으로 형성될 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 고분자 재질의 표면 상에 형성되는 유기물 및/또는 무기물 코팅층의 두께는, 예를 들면 약 1 내지 500 nm, 구체적으로 약 100 내지 200 nm 범위 내에서 선정될 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다. 택일적으로, BSA(Bovine serum albumin)와 같은 생물학적 물질로 처리할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 구체예에 따른 액상 유체의 전처리용 디바이스(100)는 전체적으로 필름형 부재로 구성하여 제작하여 간편하게 조립하는 방식으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 액상 시료를 신속하게 분리하여 수거할 수 있다. 이와 같이 수거된 액상 시료를 마이크로피펫 등에 의하여 채취하여 진단용 칩 또는 키트를 이용하여 각종 질병을 현장에서 진단할 수 있다. 특히, 전처리용 디바이스의 전체 두께를 약 1 내지 5 mm, 구체적으로 약 3 mm 수준으로 감소시킬 수 있는 바, 휴대성 면에서도 월등한 장점을 갖고 있다.

일 구체예에 따르면, 전처리 대상인 액상 유체는, 예를 들면 혈액(전혈), 동물의 분변 희석액, 타액, 뇨 등일 수 있다. 특히, 혈액으로부터 혈장을 분리하거나, 또는 조류 독감과 같은 바이러스 검출을 위하여 가금류의 분변 희석액으로부터 고형물을 제거한 유전자 함유 액상 시료를 확보하는데 유용하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

액상 유체의 전처리용 디바이스의 제작

도시된 구체예에 따른 액상 유체의 전처리용 디바이스를 자체 제작하였으며, 전처리용 디바이스를 구성하는 부재에 관한 세부 사항은 하기와 같다.

(i) 멤브레인 필터: Pall사의 Vivid 멤브레인 필터(GR vivid membrane(비대칭 폴리설폰계 멤브레인); 두께 300 ㎛; 폭 25.7 mm, 전체 길이: 57 mm

(ii) 제1 필름 구조물(112)

- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름

- 두께: 230 ㎛

- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm

- 제1 관통 캐비티(121)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 57.3 mm

- 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm

(iii) 필름형 상판 구조물(113)

- 재질: PET 수지

- 두께: 100 ㎛

- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm

- 제2 관통 캐비티(123)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 46 mm

- 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm

- 주입구(124) 직경: 5 mm

(iv) 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)

- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름

- 두께: 230 ㎛

- 폭 및 전체 길이: 각각 28 mm 및 72 mm

- 제4 관통 캐비티(126)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 46 mm

- 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm

(v) 공기 투과성 필름(115): 에어 필터

- 두께: 130 ㎛

- 배출구 직경: 3 mm

(vi) 제2 필름형 구조물(116)

- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름

- 두께: 230 ㎛

- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm

- 제3 관통 캐비티(130)의 폭 및 전체 길이: 각각 21 mm 및 51 mm

- 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm

(vi) 필름형 하판 구조물(117)

- 재질: PET 수지

- 두께: 100 ㎛

- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm

- 아일랜드(원형 단면) 구조물의 사이즈(직경) 및 높이: 각각 3 mm 및 230 ㎛

- 3각 형태의 배열 간 거리: 13 mm

- 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀의 직경: 1.5 mm

(vii) 유체 이동 채널 구조물

- 제1 및 제2 시트(119, 119)의 재질: 각각 PVC 및 PET

- 제1 및 제2 시트(118, 119)의 두께: 각각 230 ㎛ 및 100 ㎛

- 유체 이동 채널(133)의 폭 및 길이: 각각 1.5 mm 및 11.8 mm

실시예에서 사용된 필름 부재의 패턴은 설계 프로그램(Autodesk 사의 제품명: AutoCAD LT 2014) 및 플로팅 커터(Graphtec 사의 제품명 FC4600C-50 PRO)를 이용하여 제작하였다. 제작된 전처리용 디바이스의 외관 평면 사진 및 배면 사진을 도 6a 및 도 6b에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1에 따라 제작된 전처리용 디바이스를 직립 배치하고, 혈액 시료(1.2 mL)을 주입구를 통하여 주입하였다. 이때, 에어 필터를 제외한 나머지 필름 부재의 표면은 0.5% BSA로 코팅하였다. 혈액 시료의 주입 후 수거 챔버에 혈장이 수집되는 량을 모니터링하였는 바, 그 결과를 도 7a 및 도 7b에 나타내었다.

상기 도면에 따르면, 혈액 시료를 주입하고 10분 경과한 시점에서 약 140 ㎕의 혈장이 분리되어 수집되었다.

실시예 3

도 8에 나타낸 바와 같이 바이오 레벨 2의 후드에서 닭의 분변 약 10 mL 에 PBS 10 mL를 혼합하고 요수 상태의 H1N1 바이러스 1mL 스파이킹하였다. 이후, 액상 시료 내 분변 찌꺼기를 제거하기 위하여 실시예 1에 따라 제작된 전처리용 디바이스를 사용하여 실시예 2에서와 같이 직립 배치한 상태에서 전처리를 수행하였다. 10분 후에 수거 챔버에 수집된 전처리 후 액상 유체를 대상으로 바이러스를 검출하였다. 상술한 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

H1N1 바이러스 검출	Cq	R2
분변으로부터 분리된 바이러스	21.88	0.99933
분변으로부터 분리된 바이러스	21.81	0.99926
Negative Control	No Cq	0.99909
Negative Control	No Cq	0.99837

상기 표에 따르면, 본 실시예에 따라 제작된 전처리 디바이스를 이용하여 전처리된 액상 유체를 수거하여 RNA를 추출한 후, real-time PCR에 의하여 증폭한 결과, H1N1 바이러스가 약 22 Cq 값을 나타내면서 검출되었다. 이러한 실험 결과를 고려하면, 실시예에 따라 제작된 전처리용 디바이스가 혈액으로부터 혈장분리뿐만 아니라, 각종 분변으로부터 병원체(또는 바이러스) 등을 진단하기에 앞서 전처리하는데 적합함을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

100: 액상 유체의 전처리용 디바이스
111: 멤브레인 필터
112: 제1 필름형 구조물
113: 필름형 상판 구조물
114: 공기 투과성 필름의 고정 테이프
115: 공기 투과성 필름
116: 제2 필름형 구조물
117: 필름형 하판 구조물
118: 제1 시트
119: 제2 시트
121: 제1 관통 캐비티
122: 제1 시료 수거용 관통 캐비티
123: 제2 관통 캐비티
124: 주입구
125: 제2 시료 수거용 관통 캐비티
126: 제4 관통 캐비티
127: 제4 시료 수거용 관통 캐비티
128: 배출구
129: 제1 관통 홀
129': 제2 관통 홀
130: 제3 관통 캐비티
131: 제3 시료 수거용 관통 캐비티
132: 지지 부재(아일랜드 구조물)
133: 유체 이동 채널

Claims (19)

1. 유체 전처리용 디바이스로서,
   상기 디바이스 내로 주입되는 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 필름형 멤브레인 필터;
   액상 유체가 직립 배치되어 있는 디바이스의 필름형 멤브레인 필터의 접촉 면과 접촉하면서 수용되고, 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 접촉 구조물, 및
   상기 필름형 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체가 상기 투과 면을 따라 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된, 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 필름형 회수 구조물;
   을 포함하고,
   상기 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 각각은 액상 유체의 이동에 필요한 모세관 력을 제공하도록 구성되고, 그리고
   상기 디바이스는 상기 전처리 후 액상 유체의 챔버와 연통되면서 상기 전처리 후 액상 유체의 수집 공간을 제공하는 수거 챔버를 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
2. (A) 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 필름형 멤브레인 필터;
   (B) (b1) 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;
   (b2) 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 필름형 상판 구조물;
   (b3) 상기 도입되는 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 필름형 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;
   (C) (c1) 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및
   (c2) 상기 제2 필름형 구조물의 하면에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 액상 유체를 배출하기 위한 관통 홀을 구비하는 필름형 하판 구조물;
   을 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 필름형 구조물은 상기 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하기 위하여 상기 제1 관통 캐비티와 별도로 경계가 정하여지는 제1 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
4. 제3항에 있어서, 상기 필름형 상판 구조물은 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티와 연통되어 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티와 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 제2 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2 필름형 구조물은 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티 및 상기 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 제3 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
6. 제2항에 있어서, 상기 외측 필름 구조물은 공기 투과성 필름의 고정 테이프 및 공기 투과성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
7. 제6항에 있어서, 상기 공기 투과성 필름의 고정 테이프는 상기 제1 관통 캐비티 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 대응하는 제4 관통 캐비티 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
8. 제2항에 있어서, 상기 필름형 하판 구조물의 지지 부재는 복수의 아일랜드(island) 구조물이 배열되어 있는 형태인 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
9. 제2항에 있어서, (c3) 상기 분리된 액상 유체의 배출 통로를 제공하기 위하여, 상기 필름형 하판 구조물의 하면에 상기 관통 홀과 연통되는 필름형 유체 이동 채널 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
10. 제9항에 있어서, 상기 관통 홀은 상기 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간과 연통되는 적어도 하나의 제1 관통 홀, 그리고 상기 수거 챔버와 연통되는 적어도 하나의 제2 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
11. 제10항에 있어서, 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물은 상기 필름형 하판 구조물의 하면에 길이 방향으로 연장된 형상의 캐비티가 형성된 제1 시트 및 상기 제1 시트의 후면에 부착된 제2 시트의 조합에 의하여 형성된 유체 이동 채널을 구비하며, 이때 상기 유체 이동 채널이 상기 제1 관통 홀 및 상기 제2 관통 홀과 연통되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
12. 제11항에 있어서, 상기 수거 챔버는 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물로부터 상기 제2 관통 홀을 경유하여 분리된 액상 유체를 수집하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
13. 제2항에 있어서, 상기 필름형 하판 구조물 상에 제공된 지지 부재 및 상기 제2 필름형 구조물은 단일 필름형 시트를 플로팅 커터에 의하여 일거에 가공되어 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
14. 제2항에 있어서, 상기 디바이스로 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간의 높이는 0.1 내지 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
15. 제8항에 있어서, 상기 아일랜드 구조물의 단면 사이즈(직경)는 0.1 내지 10 mm이고, 상기 복수의 아일랜드 구조물의 배열이 소정 거리를 두고 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.
16. a) 시료로서 액상 유체를 제공하는 단계;
    b) 상기 액상 유체를 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 디바이스 내로 도입하여 직립 상태에서 미세유체의 모세관력 및 중력을 구동력으로 하여 상기 디바이스 내 멤브레인 필터에 의한 전처리를 수행하는 단계; 및
    상기 디바이스로부터 분리되어 배출된 전처리 후 액상 유체를 회수하는 단계;
    를 포함하는 액상 유체의 전처리 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 액상 유체는 혈액 또는 동물의 분변 희석액인 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 회수된 액상 유체에 대한 진단을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 도입되는 액상 유체의 량은 1 내지 2 mL 범위인 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리 방법.

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