KR20210014020A - Diagnostic kit using microfluidic system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a diagnostic kit using a microfluidic system, which uses a microfluidic system provided with a microfluidic channel and a valve to diagnose a sample through electrochemical analysis, and forms a nano-well structure in an electrode array to improve resolution. The diagnostic kit using a microfluidic system includes: a base part; a sample injection chamber provided in the base part and capable of storing a sample, when the sample is injected; an electrode array provided in the base part and responsive to the sample; a reaction chamber provided at the top of the electrode array and receiving the sample injected from the sample injection chamber therein; an outlet for discharging the sample to the outside of the base part; and a microfluidic channel configured to connect the sample injection chamber, reaction chamber and the outlet, and capable of transferring the sample among the sample injection chamber, reaction chamber and the outlet.

Description

미세유체 시스템을 이용한 진단키트 {Diagnostic kit using microfluidic system}Diagnostic kit using microfluidic system}

본 발명은 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세유체 채널과 밸브가 구비된 미세유체 시스템을 이용하여 전기 화학적 분석법을 통해 시료를 진단하며, 전극 어레이에 나노웰 구조를 형성함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것이다. The present invention relates to a diagnostic kit using a microfluidic system, and more particularly, diagnosing a sample through electrochemical analysis using a microfluidic system equipped with a microfluidic channel and a valve, and forming a nanowell structure in an electrode array. The present invention relates to a diagnostic kit using a microfluidic system that can improve resolution accordingly.

일반적으로 체외 진단을 위한 전기 화학적 분석 방법은 단백질 응집반응을 바탕으로 항원-항체의 결합양에 따라 전류 및 임피던스의 변화량을 측정하는 것으로, 전기 화학적 분석 방법을 수행하기 위해 다양한 종류의 진단키트가 개발되고 있다. In general, the electrochemical analysis method for in vitro diagnosis is to measure the amount of change in current and impedance according to the amount of antigen-antibody binding based on the protein aggregation reaction. Various types of diagnostic kits are developed to perform the electrochemical analysis method. Has become.

그러나 종래의 전기 화학적 분석 방법을 수행하기 위한 진단키트는 다음과 같은 문제점이 있다. 종래의 진단키트는 하나의 질병 또는 항원만을 타켓으로 하여 특정 질병을 진단할 수 있으며, 다수의 병을 진단하기 위해서 서로 다른 진단키트를 사용해야 하는 문제점이 있었다. However, the conventional diagnostic kit for performing the electrochemical analysis method has the following problems. Conventional diagnostic kits can diagnose a specific disease by targeting only one disease or antigen, and there is a problem in that different diagnostic kits must be used to diagnose a plurality of diseases.

또한, 종래의 진단키트에 질병을 진단하기 위한 시료를 주입할 때, 진단키트의 목적에 맞게 시료를 배양, 분리 등의 가공과정을 거친 후에 시료를 주입해야 함에 따라, 진단키트 사용에 시간이 오래 걸리며, 진단키트의 사용이 번거로운 문제점이 있다. In addition, when injecting a sample for diagnosing a disease into a conventional diagnostic kit, it is necessary to inject the sample after processing such as culturing and separating the sample according to the purpose of the diagnostic kit. There is a problem that it takes, and the use of a diagnostic kit is cumbersome.

이와 함께, 종래의 진단키트는 진단키트를 사용하기 위한 상기의 작업이 모두 수동으로 진행됨에 따라 시간적, 노동적, 비용적 소모가 크다는 문제점이 있으며, 진단키트 또한 일회성으로 재사용이 불가능하다는 단점이 있다. 또한, 종래의 진단키트는, 분해능 또는 측정한계가 ng/mL 단위로, 어떤 인자에 의해 특정 표적물질의 농도가 일정 이상이 되어야 측정이 가능한 문제점이 있다. In addition, the conventional diagnostic kit has a problem that time, labor, and cost are large as all of the above tasks for using the diagnostic kit are performed manually, and the diagnostic kit also has a disadvantage in that it is impossible to reuse the diagnostic kit once. . In addition, the conventional diagnostic kit has a problem in that the resolution or measurement limit is in ng/mL units, and the concentration of a specific target material must be at least a certain level depending on a certain factor.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세유체 채널과 밸브가 구비된 미세유체 시스템을 이용하여 전기 화학적 분석법을 통해 시료를 진단하며, 전극 어레이에 나노웰 구조를 형성함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것이다. The present invention relates to solving the above-described problem, and more particularly, diagnosing a sample through an electrochemical analysis method using a microfluidic system equipped with a microfluidic channel and a valve, and forming a nanowell structure in an electrode array. Accordingly, it relates to a diagnostic kit using a microfluidic system that can improve resolution.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 베이스부; 상기 베이스부에 구비되고, 시료가 주입되면서 시료가 보관될 수 있는 시료 주입 챔버; 상기 베이스부에 구비되며, 시료와 반응하는 전극 어레이; 상기 전극 어레이 상부에 구비되면서 상기 시료 주입 챔버에서 주입된 시료가 이동되는 반응 챔버; 상기 베이스부 외부로 시료를 배출하는 아웃렛; 상기 시료 주입 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결하며, 상기 시료 주입 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛 사이에서 시료를 이동시킬 수 있는 미세유체 채널;을 포함하는 것을 특징으로 한다. A diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems includes: a base; A sample injection chamber provided on the base and capable of storing a sample while the sample is injected; An electrode array provided on the base and reacting with a sample; A reaction chamber provided above the electrode array and in which a sample injected from the sample injection chamber is moved; An outlet for discharging a sample to the outside of the base; And a microfluidic channel that connects the sample injection chamber, the reaction chamber, and the outlet to move a sample between the sample injection chamber, the reaction chamber, and the outlet.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 전극 어레이는 복수 개가 구비되며, 상기 미세유체 채널에는 상기 미세유체 채널의 개폐를 조절하는 밸브가 구비될 수 있다. A plurality of electrode arrays of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems may be provided, and a valve for controlling opening/closing of the microfluidic channel may be provided in the microfluidic channel.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 밸브는, 상기 미세유체 채널 상부에 구비되면서, 상기 미세유체 채널 상부에서 상기 미세유체 채널의 박막으로 공기를 배출하여 상기 미세유체 채널을 닫히게 하는 공압밸브로 이루어질 수 있다. The valve of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems, while provided above the microfluidic channel, discharges air from the microfluidic channel to the thin film of the microfluidic channel, It may consist of a pneumatic valve that closes the fluid channel.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 외부의 신호를 수신하여 상기 밸브의 개폐를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems may further include a controller capable of controlling the opening and closing of the valve by receiving an external signal.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 밸브는 복수 개가 구비되며, 상기 제어부는 복수 개의 상기 밸브를 지정된 시간 간격에 따라 순차적으로 열리게 할 수 있다. A plurality of the valves of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems are provided, and the controller may sequentially open the plurality of valves according to a specified time interval.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 베이스부는, 상기 밸브와 상기 미세유체 채널 내부에서 시료가 움직일 수 있는 동력을 공급할 수 있는 펌프가 구비되는 공압채널층; 상기 미세유체 채널이 형성되어 있는 유체층; 상기 전극 어레이가 형성되는 전극층;을 포함할 수 있다. The base portion of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems includes: a pneumatic channel layer provided with a pump capable of supplying power to move a sample within the valve and the microfluidic channel; A fluid layer in which the microfluidic channel is formed; It may include an electrode layer on which the electrode array is formed.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 전극 어레이는, 기준 전극, 상대 전극, 작동 전극을 포함하며, 상기 작동 전극에는, 복수 개의 홈으로 이루어진 나노웰 구조가 형성된 산화막이 구비될 수 있다. The electrode array of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above problems includes a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode, and the working electrode has a nanowell structure consisting of a plurality of grooves. An oxide film may be provided.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 작동 전극은, 금속층 상부에 산화막을 형성하고, 상기 산화막 상부에 포토레지스트(PR)를 스핀코팅하는 디파짓 단계; 포토 마스크를 사용하여 나노웰 구조 형상으로 상기 포토레지스트를 제거하는 제거 단계; 드라이 에칭을 통해 산화막을 식각하여 상기 산화막에 나노웰 구조를 형성하는 식각 단계;를 통해 제조될 수 있다. The working electrode of the diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems includes: a deposit step of forming an oxide film on a metal layer and spin coating a photoresist (PR) on the oxide film; A removing step of removing the photoresist in the shape of a nanowell structure using a photo mask; It may be prepared through an etching step of forming a nanowell structure in the oxide layer by etching the oxide layer through dry etching.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 전극을 세척할 수 있는 세척액이 저장되는 워시 챔버를 더 포함하며, 상기 미세유체 채널은 상기 워시 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결할 수 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problem further includes a wash chamber in which a cleaning solution capable of cleaning an electrode is stored, and the microfluidic channel is the wash chamber, the reaction chamber, and the outlet. Can be connected.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의는 전극을 식각할 수 있는 시약이 저장되는 시약 챔버를 더 포함하며, 상기 미세유체 채널은 상기 시약 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결할 수 있으며, 상기 시약은 황산일 수 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above problems further includes a reagent chamber in which a reagent capable of etching an electrode is stored, wherein the microfluidic channel comprises the reagent chamber, the reaction chamber, and the Outlets may be connected, and the reagent may be sulfuric acid.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 시료 주입 챔버로 주입된 시료는 상기 시료 주입 챔버에서 배양될 수 있다. A sample injected into the sample injection chamber of a diagnostic kit using the microfluidic system of the present invention for solving the above-described problems may be cultured in the sample injection chamber.

본 발명은 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것으로, 나노웰 구조가 형성된 복수 개의 전극 어레이를 사용함에 따라, 분해능을 향상시키면서 다수의 시료를 동시에 진단할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a diagnostic kit using a microfluidic system, and by using a plurality of electrode arrays having a nanowell structure, there is an advantage in that a plurality of samples can be simultaneously diagnosed while improving resolution.

이와 함께, 본 발명은 미세유체 채널과 밸브를 구비하면서, 외부의 신호를 통해 밸브의 개폐를 조절할 수 있는 제어부를 통해 시료의 이동을 자동으로 조절함에 따라 진단키트를 사용하는데 필요한 시간, 노동, 비용을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention provides a microfluidic channel and a valve, and automatically controls the movement of the sample through a control unit capable of controlling the opening and closing of the valve through an external signal, so the time, labor, and cost required to use the diagnostic kit There is an advantage that can be reduced.

또한, 본 발명은 미세유체 채널을 개폐할 수 있는 밸브를 통해 시료의 이동을 조절하여, 시료 주입 챔버에서 세포를 배양한 이후에 시료를 진단할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of being able to diagnose a sample after culturing the cells in the sample injection chamber by controlling the movement of the sample through a valve capable of opening and closing the microfluidic channel.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 나노웰 구조가 형성된 전극 어레이를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나노웰 구조가 형성된 전극 어레이를 제작하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 주입 챔버, 워시 챔버, 시약 챔버, 반응 챔버, 아웃렛이 미세유체 채널을 통해 연결된 것과 미세유체 채널에 밸브가 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 공압밸브를 나타내는 도면이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)은 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 전극 어레이 각각을 작동시키기 위해 밸브를 차단한 것을 나타내는 도면이다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는 본 발명의 실시 예에 따른 시료 주입 챔버에 시료가 주입된 이후, 복수 개의 전극 어레이 중 필요로 하는 전극 어레이로 시료를 이동시키기 위해 밸브를 차단한 것을 나타내는 도면이다.
도 8(a) 본 발명의 실시 예에 따른 워시 챔버에 저장된 세척액을 통해 전극을 세척하는 것을 나타내는 도면이며, 도 8(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 시약 챔버에 저장된 시약을 통해 전극을 식각하는 것을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an electrode array in which a nanowell structure is formed according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of manufacturing an electrode array having a nanowell structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating that a sample injection chamber, a wash chamber, a reagent chamber, a reaction chamber, and an outlet are connected through a microfluidic channel and a valve is provided in the microfluidic channel according to an embodiment of the present invention.
5(a) and 5(b) are views showing a pneumatic valve according to an embodiment of the present invention.
6(a) to 6(e) are views showing that a valve is blocked to operate each of a plurality of electrode arrays according to an exemplary embodiment of the present invention.
7(a) to 7(c) show that after the sample is injected into the sample injection chamber according to an embodiment of the present invention, the valve is blocked to move the sample to a required electrode array among a plurality of electrode arrays. It is a drawing showing.
FIG. 8(a) is a diagram illustrating washing of an electrode through a cleaning solution stored in a wash chamber according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8(b) is a diagram illustrating an electrode through a reagent stored in a reagent chamber according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing etching.

본 발명은 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것으로, 미세유체 채널과 밸브가 구비된 미세유체 시스템을 이용하여 전기 화학적 분석법을 통해 시료를 진단하며, 전극 어레이에 나노웰 구조를 형성함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. The present invention relates to a diagnostic kit using a microfluidic system, and diagnoses a sample through electrochemical analysis using a microfluidic system equipped with a microfluidic channel and a valve, and the resolution is improved by forming a nanowell structure in an electrode array. It relates to a diagnostic kit using a microfluidic system that can be improved. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트에 주입되는 시료는 혈액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 질병을 진단하기 위한 물질이라면 다양한 물질일 수 있다. 이하에서는, 이와 같은 물질을 시료로 통일하여 설명하기로 한다. The sample injected into the diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention may be blood, but is not limited thereto, and any material for diagnosing a disease may be a variety of materials. Hereinafter, such a material will be unified as a sample and described.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는, 베이스부(110), 시료 주입 챔버(120), 전극 어레이(130), 반응 챔버(150), 아웃렛(160), 미세유체 채널(170)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention includes a base unit 110, a sample injection chamber 120, an electrode array 130, a reaction chamber 150, and an outlet 160. ), and a microfluidic channel 170.

상기 베이스부(110)는 진단키트의 프레임이 될 수 있는 것으로, 후술할 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 전극 어레이(130), 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160), 상기 미세유체 채널(170)은 상기 베이스부(110)에 구비될 수 있는 것이다. The base unit 110 may be a frame of a diagnostic kit, and the sample injection chamber 120, the electrode array 130, the reaction chamber 150, the outlet 160, and the microfluidic fluid to be described later The channel 170 may be provided in the base unit 110.

상기 시료 주입 챔버(120)는 상기 베이스부(110)에 구비되는 것으로, 시료(10)가 주입되면서 시료(10)가 보관될 수 있는 곳이다. 상기 시료 주입 챔버(120)는 시료(10)를 주입하기 위해 상부가 열려있으면서, 일정한 공간이 형성된 챔버 형상으로 이루어질 수 있다. The sample injection chamber 120 is provided in the base part 110 and is a place where the sample 10 can be stored while the sample 10 is injected. The sample injection chamber 120 may be formed in the shape of a chamber in which a predetermined space is formed while the upper portion is open to inject the sample 10.

도 2를 참조하면, 상기 전극 어레이(130)는 상기 베이스부(110)에 구비되는 것으로, 시료와 반응할 수 있는 전극이 구비된 것이다. 상기 전극 어레이(130)는 기준 전극(131), 상대 전극(132), 작동 전극(140)을 포함하는 3극 전극 어레이로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 상기 기준 전극(131)과 상기 상대 전극(132)은 생략될 수 있다. Referring to FIG. 2, the electrode array 130 is provided on the base unit 110 and includes an electrode capable of reacting with a sample. The electrode array 130 may be formed of a three-pole electrode array including a reference electrode 131, a counter electrode 132, and a working electrode 140. However, the present invention is not limited thereto, and the reference electrode 131 and the counter electrode 132 may be omitted if necessary.

도 2를 참조하면, 상기 작동 전극(140)에는 복수 개의 홈으로 이루어진 나노웰 구조(147)가 형성된 산화막이 구비될 수 있으며, 이를 통해 진단키트의 분해능을 향상시킬 수 있게 된다. 상기 나노웰 구조(147)는 상기 작동 전극(140) 상부에 구비된 산화막(SiO2)에 나노 사이즈를 가지는 복수 개의 홈이 형성된 구조로, 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. Referring to FIG. 2, the working electrode 140 may include an oxide film in which a nanowell structure 147 consisting of a plurality of grooves is formed, thereby improving the resolution of the diagnostic kit. The nanowell structure 147 has a structure in which a plurality of grooves having a nano size are formed in an oxide film (SiO 2 ) provided on the working electrode 140, and may be manufactured by the following method.

도 3을 참조하면, 디파짓 단계, 제거 단계, 식각 단계를 통해 상기 나노웰 구조(147)가 형성된 상기 작동 전극(140)이 제조된다. 상기 디파짓 단계는 금속층(141) 상부에 산화막(142)을 형성하고, 상기 산화막(142) 상부에 포토레지스트(PR)(143)를 스핀코팅하는 단계이다. Referring to FIG. 3, the working electrode 140 on which the nanowell structure 147 is formed is manufactured through a depositing step, a removing step, and an etching step. The depositing step is a step of forming an oxide layer 142 on the metal layer 141 and spin coating a photoresist (PR) 143 on the oxide layer 142.

여기서, 상기 금속층(141)은 상기 작동 전극(140)으로 사용되는 금(Au)로 이루어질 수 있으며, 상기 산화막은 SiO2로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 금속층(141) 하부에는 글라스(145)가 구비될 수 있으며, 상기 글라스(145)에 상기 금속층(141)을 증착시키기 위해 티타늄(Ti)으로 이루어진 희생층(144)이 구비될 수 있다. 다만, 상기 작동 전극(140)에 사용되는 물질은 상술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 다른 물질이 사용될 수도 있다. Here, the metal layer 141 may be formed of gold (Au) used as the working electrode 140, and the oxide layer may be formed of SiO 2 . In addition, a glass 145 may be provided under the metal layer 141, and a sacrificial layer 144 made of titanium (Ti) may be provided to deposit the metal layer 141 on the glass 145. . However, the material used for the working electrode 140 is not limited to those described above, and other materials may be used if necessary.

도 3을 참조하면, 상기 제거 단계는 포토 마스크를 사용하여 나노웰 구조 형상으로 상기 포토레지스트(PR)(143)를 제거하는 단계이다. 상기 제거 단계는 포토 마스크를 사용하여 포토레지스트에 필요한 부분만 남기면서 디벨롭 공정을 진행하는 것으로, 산화막(142)에 나노웰 구조(147)를 형성하기 위한 전처리 과정이다. Referring to FIG. 3, the removing step is a step of removing the photoresist (PR) 143 in the shape of a nanowell structure using a photo mask. In the removing step, a development process is performed while leaving only a portion necessary for the photoresist using a photo mask, and is a pretreatment process for forming the nanowell structure 147 on the oxide layer 142.

도 3을 참조하면, 상기 식각 단계는 드라이 에칭을 통해 산화막(142)을 식각하여 상기 산화막(142)에 나노웰 구조(147)를 형성하는 단계이다. 상기 제거 단계에서 상기 포토레지스트(PR)(143)가 나노웰 구조로 제거되었기 때문에, 상기 식각 단계에서 드라이 에칭으로 산화막을 식각하면, 상기 산화막(142)에 나노웰 구조(147)가 형성된다. Referring to FIG. 3, the etching step is a step of forming a nanowell structure 147 in the oxide layer 142 by etching the oxide layer 142 through dry etching. Since the photoresist (PR) 143 is removed in a nanowell structure in the removal step, when the oxide film is etched by dry etching in the etching step, a nanowell structure 147 is formed in the oxide film 142.

상기 식각 단계를 거친 상기 작동 전극(140)은 상기 포토레지스트(PR)(143)를 제거하면서 상기 작동 전극(140)을 코팅하여 코팅층(146)을 형성하는 코팅 단계를 거칠 수 있으며, 이를 통해 나노웰 구조(147)가 형성된 상기 작동 전극(140)이 제조될 수 있다. The working electrode 140 that has undergone the etching step may undergo a coating step of forming a coating layer 146 by coating the working electrode 140 while removing the photoresist (PR) 143. Through this The working electrode 140 in which the well structure 147 is formed may be manufactured.

도 1 및 도 4을 참조하면, 상기 반응 챔버(150)는 상기 전극 어레이(130) 상부에 구비되는 것으로, 상기 시료 주입 챔버(120)에서 주입된 시료는, 후술할 상기 미세유체 채널(170)을 통해 상기 반응 챔버(150)로 이동되어 전극과 반응할 수 있게 된다. 상기 반응 챔버(150)는 상기 전극 어레이(130)에 구비된 전극(작동 전극)의 상부에 구비되면서 전극과 연통되어 있는 것으로, 상기 반응 챔버(150)로 이동된 시료는 전극으로 이동되어 반응하게 된다. 1 and 4, the reaction chamber 150 is provided above the electrode array 130, and the sample injected from the sample injection chamber 120 is the microfluidic channel 170 to be described later. Through this, it is moved to the reaction chamber 150 and can react with the electrode. The reaction chamber 150 is provided on an upper portion of the electrode (operating electrode) provided in the electrode array 130 and is in communication with the electrode, and the sample moved to the reaction chamber 150 is moved to the electrode to react. do.

도 1 및 도 4을 참조하면, 상기 아웃렛(160)은 상기 베이스부(110) 외부로 시료를 배출하기 위한 것으로, 상기 시료 주입 챔버(120)를 통해 주입된 시료는 상기 반응 챔버(150)에서 전극과 반응한 이후, 상기 아웃렛(160)을 통해 배출될 수 있다. (후술하겠지만, 워시 챔버(121) 및 시약 챔버(122)에서 주입된 세척액과 시약도 상기 아웃렛(160)을 통해 배출될 수 있다.)1 and 4, the outlet 160 is for discharging a sample to the outside of the base unit 110, and a sample injected through the sample injection chamber 120 is in the reaction chamber 150. After reacting with the electrode, it may be discharged through the outlet 160. (As will be described later, the washing liquid and reagent injected from the wash chamber 121 and the reagent chamber 122 may also be discharged through the outlet 160.)

도 1 및 도 4을 참조하면, 상기 미세유체 채널(170)은 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160)을 연결하는 것으로, 상기 미세유체 채널(170)을 통해 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160) 사이에서 시료를 이동시킬 수 있게 된다. 1 and 4, the microfluidic channel 170 connects the sample injection chamber 120, the reaction chamber 150, and the outlet 160, and the microfluidic channel 170 Through this, a sample can be moved between the sample injection chamber 120, the reaction chamber 150, and the outlet 160.

상기 미세유체 채널(170)은 시료가 이동될 수 있는 통로가 되는 것으로, 상기 미세유체 채널(170)은 시료가 이동될 수 있는 경로에 따라 다양하게 연장될 수 있는 것이다. The microfluidic channel 170 serves as a path through which a sample can be moved, and the microfluidic channel 170 can be variously extended according to a path through which the sample can be moved.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 상기 미세유체 채널(170)의 개폐를 조절하는 밸브(180)를 더 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 밸브(180)는 상기 미세유체 채널(170)에 구비될 수 있는 것으로, 상기 미세유체 채널(170)을 통해 이동되는 시료의 이동을 조절하기 위해 복수 개의 상기 밸브(180)가 구비될 수 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention may further include a valve 180 that controls the opening and closing of the microfluidic channel 170. Referring to FIG. 4, the valve 180 may be provided in the microfluidic channel 170, and a plurality of valves 180 are provided to control the movement of a sample moved through the microfluidic channel 170. ) May be provided.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 상기 전극 어레이(130)는 복수 개가 구비되면서, 다수의 질병을 한 번에 진단할 수 있게 되는데, 상기 미세유체 채널(170)에 구비된 상기 밸브(180)를 통해 복수 개의 상기 전극 어레이(130)로 유입되는 시료의 이동을 조절할 수 있게 된다. As the electrode array 130 of the diagnostic kit using the microfluidic system according to the embodiment of the present invention is provided with a plurality, it is possible to diagnose a plurality of diseases at once, which is provided in the microfluidic channel 170. It is possible to control the movement of the sample flowing into the plurality of electrode arrays 130 through the valve 180.

구체적으로, 도 4를 참조하면, 복수 개의 상기 전극 어레이(130)가 구비될 때, 각각의 상기 전극 어레이(130) 앞, 뒤에는 상기 밸브(180)가 구비될 수 있으며, 상기 시료 주입 챔버(120)의 뒤에도 상기 밸브(180)가 구비될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 4, when a plurality of electrode arrays 130 are provided, the valve 180 may be provided in front of and behind each of the electrode arrays 130, and the sample injection chamber 120 ) Behind the valve 180 may be provided.

상기 밸브(180)는 상기 미세유체 채널(170)을 개폐할 수 있다면 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 상기 밸브(180)는 공기를 통해 상기 미세유체 채널(170)을 개폐하는 공압밸브로 이루어질 수 있다. If the valve 180 can open and close the microfluidic channel 170, various valves can be used, and the valve 180 can be made of a pneumatic valve that opens and closes the microfluidic channel 170 through air. .

도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 상기 밸브(180)가 공압밸브로 이루어질 때, 상기 밸브(180)는 상기 미세유체 채널(170) 상부에 구비되면서, 상기 미세유체 채널(170) 상부에서 상기 미세유체 채널(170)로 공기를 배출할 수 있게 된다. 5(a) and 5(b), when the valve 180 is made of a pneumatic valve, the valve 180 is provided above the microfluidic channel 170, and the microfluidic channel ( 170) Air can be discharged from the top to the microfluidic channel 170.

도 5(a)를 참조하면, 상기 미세유체 채널(170)을 통해 시료가 이동할 수 있도록 상기 미세유체 채널(170)을 열린 상태로 두기 위해서는 상기 밸브(180)를 통해 공기를 배출하지 않는다. 도 5(b)를 참조하면, 상기 미세유체 채널(170)을 통해 시료가 이동되지 않도록 상기 미세유체 채널(170)을 닫힌 상태로 두기 위해서는 상기 밸브(180)를 통해 공기를 배출하며, 상기 밸브(180)를 통해 배출된 공기의 압력에 의해 상기 미세유체 채널(170)은 닫히게 된다. Referring to FIG. 5A, in order to keep the microfluidic channel 170 open so that the sample can move through the microfluidic channel 170, air is not discharged through the valve 180. Referring to FIG. 5(b), in order to keep the microfluidic channel 170 in a closed state so that a sample does not move through the microfluidic channel 170, air is discharged through the valve 180, and the valve The microfluidic channel 170 is closed by the pressure of the air discharged through 180.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 상기 밸브(180)의 개폐를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 외부의 신호를 수신하여 상기 밸브(180)의 개폐를 조절할 수 있는 것이다. 상기 제어부는 외부의 신호를 수신하여 상기 밸브(180)의 개폐를 조절할 수 있다면 다양한 지점에 배치될 수 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention may further include a control unit capable of controlling the opening and closing of the valve 180. The control unit is capable of controlling the opening and closing of the valve 180 by receiving an external signal. The controller may be disposed at various points if it is possible to control the opening and closing of the valve 180 by receiving an external signal.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 상기 밸브(180)와 상기 제어부를 구비함에 따라 자동으로 시료를 진단할 수 있는 장점이 있다. 종래의 진단키트는 진단 목적에 따라 시료를 배양하며, 시료를 배양한 이후에 진단키트에 직접 시료를 주입해야 했다. 특히, 다수의 질병을 진단할 때, 배양 시간에 따라 하나의 진단키트에 시료를 주입하고, 다시 배양 시간을 기다린 이후 다른 하나의 진단키트에 시료를 주입하여 질병을 진단해야 하는 번거로움이 있었다. The diagnostic kit using the microfluidic system according to an exemplary embodiment of the present invention has the advantage of being able to automatically diagnose a sample by including the valve 180 and the control unit. In the conventional diagnostic kit, a sample is cultured according to the purpose of diagnosis, and after culturing the sample, the sample has to be directly injected into the diagnostic kit. In particular, when diagnosing a number of diseases, there is an inconvenience of injecting a sample into one diagnostic kit according to the incubation time and then injecting the sample into another diagnostic kit after waiting for the incubation time again to diagnose the disease.

그러나 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템은 상기 시료 주입 챔버(120)에 시료를 주입한 이후에는, 외부에서 상기 제어부에 신호를 보내면서 상기 밸브(180)를 개폐함에 따라 세포를 배양하면서 다수의 질병을 자동으로 진단할 수 있게 된다. However, in the microfluidic system according to an embodiment of the present invention, after injecting a sample into the sample injection chamber 120, a plurality of cells are cultured while opening and closing the valve 180 while sending a signal to the control unit from the outside. The disease can be automatically diagnosed.

구체적으로, 상기 시료 주입 챔버(120) 뒤에 구비된 상기 밸브(180)를 닫게 되면, 상기 시료 주입 챔버(120)에서 시료가 이동되는 것을 막을 수 있게 되고, 이를 통해 상기 시료 주입 챔버(120)에 주입된 시료는 상기 시료 주입 챔버(120)에서 배양될 수 있게 된다. 필요에 따라서는 상기 시료 주입 챔버(120)에는 시료를 배양하기 위해 상기 시료 주입 챔버(120)의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절장치가 구비될 수도 있다. Specifically, when the valve 180 provided behind the sample injection chamber 120 is closed, it is possible to prevent a sample from being moved in the sample injection chamber 120, and through this, the sample injection chamber 120 The injected sample can be cultured in the sample injection chamber 120. If necessary, the sample injection chamber 120 may be provided with a temperature control device capable of adjusting the temperature of the sample injection chamber 120 to cultivate a sample.

상기 시료 주입 챔버(120)에서 세포가 배양되면, 외부에서 상기 제어부로 신호를 보내고, 상기 제어부를 통해 상기 밸브(180)를 열리게 하여 진단을 진행할 수 있게 된다. 복수 개의 상기 전극 어레이(130)를 구비하고, 다수의 질병을 진단할 때는, 상기 제어부가 복수 개의 상기 밸브(180)를 지정된 시간 간격에 따라 순차적으로 열리게 할 수도 있다. (여기서, 지정된 시간 간격이라 함은 일정한 시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 진단키트의 사용자가 임의로 정한 시간일 수도 있다. 즉, 상기 제어부는 진단키트의 사용자에 의해 복수 개의 상기 밸브(180)를 임의로 열리게 할 수도 있다.)When cells are cultured in the sample injection chamber 120, a signal is sent to the control unit from the outside, and the valve 180 is opened through the control unit so that diagnosis can be performed. When a plurality of electrode arrays 130 are provided and a plurality of diseases are diagnosed, the controller may cause the plurality of valves 180 to be sequentially opened according to a specified time interval. (Here, the designated time interval may be a constant time, but is not limited thereto, and may be a time arbitrarily determined by the user of the diagnostic kit. That is, the control unit includes a plurality of valves 180 by the user of the diagnostic kit. ) Can be opened arbitrarily.)

상기 제어부는 시료가 배양되는 속도에 따라 시간 간격을 두고 상기 전극 어레이(130)로 시료가 이동될 수 있도록 상기 밸브(180)를 열리게 할 수 있다. 이를 통해 별도의 작업 없이 다수의 질병을 자동으로 진단할 수 있게 된다. 또한, 배양 과정에 따라 사용자가 외부에서 상기 제어부에 신호를 보낼 수 있으며, 이를 통해 복수 개의 상기 전극 어레이(130)로 이동되는 시료 각각의 이동을 조절할 수도 있다. The controller may open the valve 180 so that the sample can be moved to the electrode array 130 at intervals of time according to the rate at which the sample is cultured. This makes it possible to automatically diagnose a number of diseases without additional work. In addition, a user may send a signal to the control unit from the outside according to the culture process, and through this, the movement of each of the samples moved to the plurality of electrode arrays 130 may be controlled.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 사용하는 진단키트는 상기 밸브(180)와 상기 밸브(180)의 개폐를 조절하는 상기 제어부를 통해, 상기 시료 주입 챔버(120)에 시료만 주입한 이후에는 자동으로 다수의 질병을 진단할 수 있게 된다. As described above, in the diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention, only a sample is injected into the sample injection chamber 120 through the valve 180 and the control unit that controls the opening and closing of the valve 180 After one, it is possible to automatically diagnose multiple diseases.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 사용하는 진단키트의 상기 베이스부(110)는 복수 개의 층으로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 층에서 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 전극 어레이(130), 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160), 상기 미세유체 채널(170)이 형성된 이후에 결합될 수 있다. The base unit 110 of the diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention may be formed of a plurality of layers, and the sample injection chamber 120, the electrode array 130, and The reaction chamber 150, the outlet 160, and the microfluidic channel 170 may be combined after being formed.

구체적으로, 상기 베이스부(110)는 공압채널층(111), 유체층(113), 전극층(114)을 포함할 수 있다. 상기 공압채널층(111)은 상기 밸브(180)가 구비될 수 있는 공간이 형성된 층으로, 상기 밸브(180)는 상기 공압채널층(111)을 통해 상기 베이스부(110)에 장착될 수 있다. 상기 공압채널층(111)에는 상기 미세유체 채널(170) 내부에서 시료가 움직일 수 있는 동력을 공급할 수 있는 펌프가 구비될 수도 있으며, 필요에 따라서 다른 장치가 구비될 수도 있다. 또한, 상기 공압채널층(111)에는 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 반응 챔버(150)의 공간이 형성될 수도 있다. Specifically, the base unit 110 may include a pneumatic channel layer 111, a fluid layer 113, and an electrode layer 114. The pneumatic channel layer 111 is a layer in which a space in which the valve 180 can be provided is formed, and the valve 180 may be mounted on the base unit 110 through the pneumatic channel layer 111. . The pneumatic channel layer 111 may be provided with a pump capable of supplying power to move the sample in the microfluidic channel 170, may be provided with other devices as necessary. In addition, spaces of the sample injection chamber 120 and the reaction chamber 150 may be formed in the pneumatic channel layer 111.

상기 유체층(113)은 상기 미세유체 채널(170)이 형성될 수 있는 층이며, 상기 유체층(113)에는 상기 시료 주입 챔버(120), 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160)이 형성될 수 있다. The fluid layer 113 is a layer in which the microfluidic channel 170 can be formed, and the fluid layer 113 includes the sample injection chamber 120, the reaction chamber 150, and the outlet 160. Can be formed.

상기 전극층(114)은 상기 전극 어레이(130)가 형성되는 층이다. 상기 전극층(114)에서 전극을 증착시키고, 상기 전극층(114)을 상기 공압채널층(111), 상기 유체층(113)과 결합시킴에 따라 상기 전극 어레이(130)가 구비된 상기 베이스부(110)를 제작할 수 있게 된다. The electrode layer 114 is a layer on which the electrode array 130 is formed. The base portion 110 provided with the electrode array 130 by depositing an electrode from the electrode layer 114 and combining the electrode layer 114 with the pneumatic channel layer 111 and the fluid layer 113 ) Can be produced.

또한, 상기 베이스부(110)는 물질의 분리에 이용되는 막(membrane)이 형성되어 있는 막층(112)을 더 포함할 수 있다. 상기 막층(112)은 공압밸브를 위한 미세 박막층으로 이루어질 수 있는 것이다. 상기 막층(112)은 복수 개의 막으로 이루어진 층이 될 수도 있으며, 필요에 따라서는 사용되지 않을 수도 있다. In addition, the base portion 110 may further include a film layer 112 on which a membrane used for material separation is formed. The membrane layer 112 may be formed of a fine thin film layer for a pneumatic valve. The film layer 112 may be a layer composed of a plurality of films, and may not be used if necessary.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 다음과 같이 작동될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템은 복수 개의 상기 전극 어레이(130)가 구비될 수 있는 것으로, 상기 시료 주입 챔버(120)에 시료를 주입하여 진단키트를 사용할 수도 있으며, 복수 개의 상기 전극 어레이(130) 각각에 시료를 주입하여 사용할 수도 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system according to the embodiment of the present invention described above may be operated as follows. The microfluidic system according to an embodiment of the present invention may be provided with a plurality of electrode arrays 130, and a diagnostic kit may be used by injecting a sample into the sample injection chamber 120, and a plurality of the electrode arrays (130) A sample may be injected into each and used.

도 6(a) 내지 도 6(e)를 참조하면, 복수 개의 상기 전극 어레이(130) 중 하나의 특정 상기 전극 어레이(130)를 사용하고자 할 경우, 상기 밸브(180)를 통해 사용하고자 하는 상기 전극 어레이(130) 이외의 다른 상기 전극 어레이(130)로는 시료가 유입되지 못하도록 상기 밸브(180)를 제어한다. (도 6(a) 내지 도 6(e)에서 진한색으로 해칭된 상기 밸브(180)는 닫힌 것을 나타내며, 연한색으로 해칭된 상기 밸브(180)는 열린 것을 나타낸다.)6(a) to 6(e), when one of the plurality of electrode arrays 130 wants to use the specific electrode array 130, the valve 180 The valve 180 is controlled to prevent a sample from flowing into the electrode array 130 other than the electrode array 130. (The valve 180 hatched in dark color in FIGS. 6A to 6E indicates that it is closed, and the valve 180 hatched in light color indicates that it is open.)

이와 같이 복수 개의 상기 전극 어레이(130)를 구비하고 상기 밸브(180)를 통해 시료의 이동을 제한함에 따라, 하나의 진단키트로 다수의 질병을 측정할 수 있게 된다. (도 6(a) 내지 도 6(e)와 같이 5개의 상기 전극 어레이(130)가 구비되면, 하나의 진단키트를 통해 5개의 질병을 각각 측정할 수 있게 된다. 여기서, 다수의 질병을 측정한다는 것은, 복수 개의 상기 전극 어레이(130)를 통해 서로 다른 종류의 마커 각각을 측정할 수 있는 것을 의미하며, 상기 전극 어레이(130)를 통해 마커 각각을 측정함에 따라 질병을 측정할 수 있게 된다.) In this way, since the plurality of electrode arrays 130 are provided and movement of the sample through the valve 180 is restricted, a plurality of diseases can be measured with one diagnostic kit. (When the five electrode arrays 130 are provided as shown in Figs. 6(a) to 6(e), each of the five diseases can be measured through a single diagnostic kit. Here, a number of diseases are measured. This means that each of different types of markers can be measured through the plurality of electrode arrays 130, and disease can be measured by measuring each of the markers through the electrode array 130. )

도 7(a) 내지 도 7(c)를 참조하면, 상기 시료 주입 챔버(120)에 시료를 주입하고, 상기 시료 주입 챔버(120)에서부터 각각의 상기 전극 어레이(130)로 시료가 이동되도록 하면서 다수의 질병을 측정할 수도 있다. 여기서, 목표하는 물질을 측정할 수 있는 상기 전극 어레이(130)만 시료가 이동될 수 있도록 상기 밸브(180)를 조절할 수 있으며, 상기 제어부를 통해 외부에서 이를 조절할 수도 있다. 7(a) to 7(c), while injecting a sample into the sample injection chamber 120 and moving the sample from the sample injection chamber 120 to each of the electrode arrays 130, It can also measure multiple diseases. Here, the valve 180 may be adjusted so that only the electrode array 130 capable of measuring a target material can move a sample, and the valve 180 may be externally controlled through the control unit.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 전극을 세척하거나 식각할 수 있는 물질이 저장될 수 있는 워시 챔버(121)와 시약 챔버(122)를 더 포함할 수 있다. (도 7(a) 내지 도 7(c)에서 진한색으로 해칭된 상기 밸브(180)는 닫힌 것을 나타내며, 연한색으로 해칭된 상기 밸브(180)는 열린 것을 나타낸다.)The diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention may further include a wash chamber 121 and a reagent chamber 122 in which a material capable of cleaning or etching electrodes may be stored. (The valve 180 hatched in dark color in FIGS. 7(a) to 7(c) indicates that it is closed, and the valve 180 hatched in light color indicates that it is open.)

도 8(a)를 참조하면, 상기 워시 챔버(121)는 전극을 세척할 수 있는 세척액이 저장되어 있는 것으로, 상기 워시 챔버(121)는 상기 미세유체 채널(170)을 통해 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160)에 연결될 수 있다. 진단키트를 한 번 사용한 후에 재사용하기 위해서는 전극을 세척해야 하며, 상기 워시 챔버(121)에 저장되어 있는 세척액을 상기 워시 챔버(121)-상기 반응 챔버(150)-상기 아웃렛(160)으로 이동시킴에 따라 전극을 세척할 수 있게 된다. Referring to FIG. 8(a), the wash chamber 121 stores a cleaning solution capable of cleaning electrodes, and the wash chamber 121 is the reaction chamber 150 through the microfluidic channel 170. ), it may be connected to the outlet 160. In order to reuse the diagnostic kit once, the electrode must be cleaned, and the cleaning solution stored in the wash chamber 121 is moved to the wash chamber 121-the reaction chamber 150-the outlet 160 It is possible to clean the electrode accordingly.

이때, 상기 밸브(180)는 세척이 필요한 상기 반응 챔버(150)-상기 전극 어레이(130)로만 세척액이 이동할 수 있도록 상기 미세유체 채널(170)을 닫히게 할 수 있으며, 상기 시료 주입 챔버(120)에는 세척액이 이동되지 않도록 상기 미세유체 채널(170)을 닫히게 할 수 있다. At this time, the valve 180 may close the microfluidic channel 170 so that the cleaning liquid can move only to the reaction chamber 150 that needs to be cleaned-the electrode array 130, and the sample injection chamber 120 The microfluidic channel 170 may be closed so that the washing liquid does not move.

상기 워시 챔버(121)에 저장되어 있는 세척액을 통해 전극을 세척할 수 있으나, 전극에 남아있는 시료를 효과적으로 제거하기 위해서는 전극을 식각하는 것이 바람직하다. Although the electrode can be cleaned using the cleaning solution stored in the wash chamber 121, it is preferable to etch the electrode in order to effectively remove the sample remaining on the electrode.

도 8(b)를 참조하면, 상기 시약 챔버(122)는 전극을 식각할 수 있는 시약이 저장되어 있는 것으로, 상기 시약 챔버(122)는 상기 미세유체 채널(170)을 통해 상기 반응 챔버(150), 상기 아웃렛(160)에 연결될 수 있다. 상기 시약 챔버(122)에 저장된 시약은 상기 시약 챔버(122)-상기 반응 챔버(150)-상기 아웃렛(160)으로 이동되면서 전극을 식각하게 되고, 이를 통해 진단키트를 재사용할 수 있게 된다. Referring to FIG. 8(b), the reagent chamber 122 stores a reagent capable of etching an electrode, and the reagent chamber 122 is the reaction chamber 150 through the microfluidic channel 170. ), it may be connected to the outlet 160. As the reagents stored in the reagent chamber 122 move to the reagent chamber 122-the reaction chamber 150-the outlet 160, the electrode is etched, and through this, the diagnostic kit can be reused.

이때, 상기 밸브(180)는 식각이 필요한 상기 반응 챔버(150)-상기 전극 어레이(130)로만 시약이 이동할 수 있도록 상기 미세유체 채널(170)을 닫히게 할 수 있으며, 상기 시료 주입 챔버(120)에는 세척액이 이동되지 않도록 상기 미세유체 채널(170)을 닫히게 할 수 있다. 전극을 식각할 수 있는 상기 시약은 황산이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전극을 식각할 수 있다면 다양한 물질이 사용될 수 있다. At this time, the valve 180 may close the microfluidic channel 170 so that the reagent can move only to the reaction chamber 150 that needs to be etched-the electrode array 130, and the sample injection chamber 120 The microfluidic channel 170 may be closed so that the washing liquid does not move. As the reagent capable of etching the electrode, sulfuric acid may be used, but the present invention is not limited thereto, and various materials may be used as long as the electrode can be etched.

상술한 상기 워시 챔버(121)와 상기 시약 챔버(122)를 통해 이동되는 세척액과 시약의 이동 경로를 조절하기 위한 상기 밸브(180)는 상기 제어부를 통해 제어될 수 있으며, 상기 제어부를 통해 사용자가 상기 밸브(180)를 외부에서 제어할 수도 있다. The valve 180 for adjusting the movement path of the washing liquid and reagents moved through the wash chamber 121 and the reagent chamber 122 described above may be controlled through the control unit. The valve 180 may be externally controlled.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 다음과 같은 효과가 있다. The diagnostic kit using the microfluidic system according to the embodiment of the present invention has the following effects.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 나노웰 구조(147)가 형성된 복수 개의 전극 어레이(130)를 사용함에 따라, 분해능을 향상시키면서 다수의 시료를 동시에 진단할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 종래의 진단키트는 분해능 또는 측정한계가 ng/mL 단위인 문제점이 있었으나, 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트의 전극 어레이(130)는 나노웰 구조(147)를 사용함에 따라 분해능을 pg/mL, fg/mL 까지 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention has the advantage of simultaneously diagnosing a plurality of samples while improving resolution by using a plurality of electrode arrays 130 having a nanowell structure 147 formed thereon. have. Specifically, the conventional diagnostic kit has a problem in that the resolution or measurement limit is in ng/mL units, but the electrode array 130 of the diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention according to an embodiment of the present invention As the nanowell structure 147 is used, the resolution can be improved to pg/mL and fg/mL.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 복수 개의 전극 어레이(130)를 구비하면서, 시료의 이동을 조절할 수 있는 밸브(180)를 구비함에 따라 하나의 진단키트로 다수의 질병을 한 번에 진단할 수 있는 장점이 있다. In addition, a diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrode arrays 130 and a valve 180 capable of controlling the movement of a sample. It has the advantage of being able to diagnose the disease at once.

이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 미세유체 채널(170)과 밸브(180)를 구비하면서, 외부의 신호를 통해 밸브(180)의 개폐를 조절할 수 있는 제어부를 통해 시료의 이동을 자동으로 조절함에 따라 진단키트를 사용하는데 필요한 시간, 노동, 비용을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the diagnostic kit using a microfluidic system according to an embodiment of the present invention includes a microfluidic channel 170 and a valve 180, and a control unit capable of controlling the opening and closing of the valve 180 through an external signal. It has the advantage of reducing the time, labor, and cost required to use the diagnostic kit by automatically controlling the movement of the sample.

구체적으로, 사용자는 시료 주입 챔버(120)에 시료를 주입한 이후에는 외부에서 제어부를 통해 밸브(180)의 개폐를 조절하여 시료의 이동을 조절할 수 있게 되고, 이를 통해 자동으로 진단키트를 사용할 수 있는 장점이 있다. Specifically, after injecting the sample into the sample injection chamber 120, the user can control the movement of the sample by controlling the opening and closing of the valve 180 through the control unit, through which the diagnostic kit can be used automatically. There is an advantage.

또한, 밸브(180)를 통해 시료 주입 챔버(120)로 주입된 시료의 이동을 제한함에 따라 시료 주입 챔버(120)에서 시료를 배양한 이후에 전극 어레이(130)로 시료를 이동시켜 질병을 진단할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 제어부를 통해 상기 시료 주입 챔버(120)에서 배양되는 시료의 배양 시간에 따라 상기 밸브(180)를 열리게 할 수 있고, 이를 통해 상기 시료 주입 챔버(120)에서 시료를 배양한 이후 진단을 진행할 수 있는 장점이 있다. In addition, as the movement of the sample injected into the sample injection chamber 120 through the valve 180 is restricted, after culturing the sample in the sample injection chamber 120, the sample is moved to the electrode array 130 to diagnose disease. There is an advantage to be able to do. Specifically, through the control unit, the valve 180 can be opened according to the culture time of the sample cultured in the sample injection chamber 120, through which the sample is cultured in the sample injection chamber 120 and then diagnosed. There is an advantage to be able to proceed.

이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체 시스템을 이용한 진단키트는 전극을 세척하거나 식각할 수 있는 워시 챔버(121)와 시약 챔버(122)를 구비하여 전극을 세척하거나 식각함에 따라 한 번 사용한 진단키트를 재사용할 수 있는 장점이 있다. In addition, the diagnostic kit using the microfluidic system according to an embodiment of the present invention includes a wash chamber 121 and a reagent chamber 122 capable of cleaning or etching an electrode, and is used once when cleaning or etching the electrode. There is an advantage of being able to reuse the diagnostic kit.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be provided within the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

110...베이스부 111...공압채널층
112...막층 113...유체층
114...전극층 120...시료 주입 챔버
121...워시 챔버 122...시약 챔버
130...전극 어레이 131...기준 전극
132...상대 전극 140...작동 전극
141...금속층 142...산화막
143...포토레지스트 144...희생층
145...글라스 146...코팅층
147...나노웰 구조 150...반응 챔버
160...아웃렛 170...미세유체 채널
180...밸브110...base part 111...pneumatic channel layer
112... membrane layer 113... fluid layer
114...electrode layer 120...sample injection chamber
121...wash chamber 122...reagent chamber
130...electrode array 131...reference electrode
132... counter electrode 140... working electrode
141...metal layer 142...oxide film
143...photoresist 144...sacrificial layer
145...glass 146...coating layer
147...Nanowell structure 150...Reaction chamber
160...outlets 170...microfluidic channels
180...valve

Claims (12)

미세유체 시스템을 이용하여 시료를 진단하는 진단키트에 있어서,
베이스부;
상기 베이스부에 구비되고, 시료가 주입되면서 시료가 보관될 수 있는 시료 주입 챔버;
상기 베이스부에 구비되며, 시료와 반응하는 전극 어레이;
상기 전극 어레이 상부에 구비되면서 상기 시료 주입 챔버에서 주입된 시료가 이동되는 반응 챔버;
상기 베이스부 외부로 시료를 배출하는 아웃렛;
상기 시료 주입 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결하며, 상기 시료 주입 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛 사이에서 시료를 이동시킬 수 있는 미세유체 채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.In a diagnostic kit for diagnosing a sample using a microfluidic system,
Base portion;
A sample injection chamber provided on the base and capable of storing a sample while the sample is injected;
An electrode array provided on the base and reacting with a sample;
A reaction chamber provided above the electrode array and in which a sample injected from the sample injection chamber is moved;
An outlet for discharging a sample outside the base;
A microfluidic channel that connects the sample injection chamber, the reaction chamber, and the outlet, and allows a sample to move between the sample injection chamber, the reaction chamber, and the outlet; and a microfluidic system, comprising: Diagnosis kit. 제1항에 있어서,
상기 전극 어레이는 복수 개가 구비되며, 상기 미세유체 채널에는 상기 미세유체 채널의 개폐를 조절하는 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 1,
A diagnostic kit using a microfluidic system, wherein a plurality of electrode arrays are provided, and a valve for controlling opening and closing of the microfluidic channel is provided in the microfluidic channel. 제2항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 미세유체 채널 상부에 구비되면서, 상기 미세유체 채널 상부에서 상기 미세유체 채널의 박막으로 공기를 배출하여 상기 미세유체 채널을 닫히게 하는 공압밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 2,
The valve,
A diagnostic kit using a microfluidic system, comprising a pneumatic valve provided above the microfluidic channel and discharging air from the microfluidic channel to a thin film of the microfluidic channel to close the microfluidic channel. 제3항에 있어서,
외부의 신호를 수신하여 상기 밸브의 개폐를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 3,
Diagnosis kit using a microfluidic system, characterized in that it further comprises a controller capable of controlling the opening and closing of the valve by receiving an external signal. 제4항에 있어서,
상기 밸브는 복수 개가 구비되며,
상기 제어부는 복수 개의 상기 밸브를 지정된 시간 간격에 따라 순차적으로 열리게 하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 4,
The valve is provided with a plurality,
The control unit is a diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that the plurality of valves are sequentially opened according to a specified time interval. 제2항에 있어서,
상기 베이스부는,
상기 밸브와 상기 미세유체 채널 내부에서 시료가 움직일 수 있는 동력을 공급할 수 있는 펌프가 구비되는 공압채널층;
상기 미세유체 채널이 형성되어 있는 유체층; 상기 전극 어레이가 형성되는 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 2,
The base portion,
A pneumatic channel layer provided with a pump capable of supplying power to move a sample within the valve and the microfluidic channel;
A fluid layer in which the microfluidic channel is formed; The diagnostic kit using a microfluidic system comprising; an electrode layer on which the electrode array is formed. 제1항에 있어서,
상기 전극 어레이는,
기준 전극, 상대 전극, 작동 전극을 포함하며,
상기 작동 전극에는, 복수 개의 홈으로 이루어진 나노웰 구조가 형성된 산화막이 구비되는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 1,
The electrode array,
A reference electrode, a counter electrode, and a working electrode,
The diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that the working electrode is provided with an oxide film having a nanowell structure consisting of a plurality of grooves. 제7항에 있어서,
상기 작동 전극은,
금속층 상부에 산화막을 형성하고, 상기 산화막 상부에 포토레지스트(PR)를 스핀코팅하는 디파짓 단계;
포토 마스크를 사용하여 나노웰 구조 형상으로 상기 포토레지스트를 제거하는 제거 단계;
드라이 에칭을 통해 산화막을 식각하여 상기 산화막에 나노웰 구조를 형성하는 식각 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 7,
The working electrode,
A deposit step of forming an oxide layer on the metal layer and spin coating a photoresist (PR) on the oxide layer;
A removing step of removing the photoresist in the shape of a nanowell structure using a photo mask;
A diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that manufactured through an etching step of forming a nanowell structure in the oxide layer by etching the oxide layer through dry etching. 제2항에 있어서,
전극을 세척할 수 있는 세척액이 저장되는 워시 챔버를 더 포함하며,
상기 미세유체 채널은 상기 워시 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 2,
Further comprising a wash chamber in which a cleaning solution capable of cleaning the electrode is stored,
The microfluidic channel is a diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that connecting the wash chamber, the reaction chamber, and the outlet. 제2항에 있어서,
전극을 식각할 수 있는 시약이 저장되는 시약 챔버를 더 포함하며,
상기 미세유체 채널은 상기 시약 챔버, 상기 반응 챔버, 상기 아웃렛을 연결하는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 2,
Further comprising a reagent chamber in which a reagent capable of etching the electrode is stored,
The microfluidic channel is a diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that connecting the reagent chamber, the reaction chamber, and the outlet. 제10항에 있어서,
상기 시약은 황산인 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 10,
The reagent is a diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that sulfuric acid. 제1항에 있어서,
상기 시료 주입 챔버로 주입된 시료는 상기 시료 주입 챔버에서 배양되는 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템을 이용한 진단키트.The method of claim 1,
A diagnostic kit using a microfluidic system, characterized in that the sample injected into the sample injection chamber is cultured in the sample injection chamber.
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