KR20210158139A - A Disposable Micro Fluidic Device - Google Patents

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KR20210158139A
KR20210158139A KR1020200076538A KR20200076538A KR20210158139A KR 20210158139 A KR20210158139 A KR 20210158139A KR 1020200076538 A KR1020200076538 A KR 1020200076538A KR 20200076538 A KR20200076538 A KR 20200076538A KR 20210158139 A KR20210158139 A KR 20210158139A
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한기호
박수희
조형석
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인제대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a disposable microfluidic device capable of removing microbubbles in a channel, which comprises: an upper panel including microfluidic channels through which a fluid passes; a thin film which is provided at a portion where a lower panel and the upper panel come into contact so that a sample passing through the microfluidic channels does not directly touch an upper surface of the lower panel, so as to separate the lower panel and the upper panel, thereby making the lower panel repeatedly usable several times; a lower panel coming into contact with a lower surface of the upper panel; a vacuum trench formed around the microfluidic channels to create a negative pressure between the thin film and the lower panel; a negative pressure applying hole communicating with the vacuum trench to apply a negative pressure to the vacuum trench; a vacuum line formed long in the same direction as the microfluidic channels on the side of the microfluidic channels; and a vacuum hole formed in the thin film at a position communicating with the vacuum line, when a negative pressure is applied to the negative pressure applying hole, so that a negative pressure is formed in the vacuum line. Accordingly, the device has an effect of providing a simple and robust structure while degassing microbubbles and trapped air bubbles generated in the fluid channel in a real-time.

Description

채널 내 미세버블의 제거가 가능한 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스{A Disposable Micro Fluidic Device}Disposable Micro Fluidic Device capable of removing microbubbles in the channel

본 발명은 채널 내 미세버블의 제거가 가능한 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체 채널 내에 발생하는 미세버블 및 트랩된 공기 방울들을 제거하기 위한 실시간 공기제거(Realtime-degassing)가 가능한 구조이면서도 쉽게 찢어지지 않는 소재를 사용하여 일회용 디바이스를 견고하게 제작하고 복잡한 구조가 필요없는 마이크로 플루이딕 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a disposable microfluidic device capable of removing microbubbles in a channel, and more particularly, realtime-degassing for removing microbubbles and trapped air bubbles generated in a fluid channel. It relates to a micro-fluidic device that does not require a complicated structure by making a disposable device sturdy using a material that has a structure and is not easily torn.

마이크로 플루이딕 디바이스에서 마이크로 단위의 미세 채널에 형성되는 버블이나 공기의 막힘은 디바이스의 성능저하에 영향을 미친다. 예를 들어, 마이크로 PCR(Polymerized Chain Reaction), 칩 기반의 세포 배양(Cell culture), 세포 분리(Cell separation), 입자 분리(Particle separation), 마이크로 유체 펌프(Micro-pump), 마이크로 유체 믹서(Micro-mixer), 유체 센서(Fluid senser) 등의 다양한 기능을 하는 칩의 중요 채널 부분에 트랩된 공기방울은 칩의 고유의 기능을 저하시키고 효율 저하의 원인이 된다.In microfluidic devices, clogging of air or bubbles formed in micro-channels in micro units affects the performance of the device. For example, micro-PCR (Polymerized Chain Reaction), chip-based cell culture, cell separation, particle separation, micro-pump, micro-fluid mixer -Mixer) and fluid sensor (fluid sensor), etc. Air bubbles trapped in the important channel part of the chip, the intrinsic function of the chip is lowered and it causes a decrease in efficiency.

따라서, 칩의 사용 도중 유입되는 공기방울을 실시간으로 칩 외부로 방출시키는 기능이 필수적으로 요구되는 것이다.Therefore, a function of discharging air bubbles introduced during use of the chip to the outside of the chip in real time is essential.

이와 관련한 종래의 기술로서, 본 출원인이 출원한 한국등록특허 10-2030284호(박막에 돌출된 서포트 패턴을 이용하여 채널 내 미세버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스 및 그 제조방법)에서는 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들의 유체 채널 내에 발생하는 미세버블 및 트랩된 공기 방울들을 제거하기 위한 실시간 공기제거(Realtime-degassing)가 가능하고 채널 내에서 유체의 흐름이 방해되거나 유체가 차지해야 할 부피를 버블이 차지하는 것을 방지하여 분석, 분리, 측정 등 특정 기능의 효율을 크게 향상하도록 하였다. As a related art in this regard, in Korean Patent No. 10-2030284 (a microfluidic device capable of removing microbubbles in a channel using a support pattern protruding on a thin film and a method for manufacturing the same) applied by the present applicant, microfluidic Real-time-degassing is possible to remove microbubbles and trapped air bubbles generated in the fluid channels of devices such as technology-based sensors, separation, measurement, cell culture, and analysis, and the flow of fluid in the channel It was designed to greatly improve the efficiency of specific functions, such as analysis, separation, and measurement, by preventing bubbles from being obstructed or occupying the volume that the fluid should occupy.

그러나, 상기 종래의 기술은 매우 얇은 박막을 사용하여 상부 패널과 하부 패널을 구분하고, 상기 박막을 통해 degassing을 하는 구조로서, 박막이 잘 찢어지는 문제점이 있었다. However, the prior art has a structure in which the upper panel and the lower panel are separated using a very thin thin film and degassing is performed through the thin film, and there is a problem in that the thin film is easily torn.

특히, 박막의 하부에 미세버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴이 형성해야 하므로 구조가 복잡하고, 제작이 어려울 뿐 아니라 상기 서포트 패턴으로 인해 응력이 집중되는 부위가 보다 잘 찢어지어 상부 패널과 하부 패널을 구분하는 기능에 문제가 발생하였다. In particular, since a protruding support pattern for removing microbubbles in real time must be formed on the lower part of the thin film, the structure is complicated and difficult to manufacture, and the region where stress is concentrated due to the support pattern is torn more easily, so that the upper panel and the upper panel There was a problem in the function of dividing the lower panel.

한국등록특허 10-2030284호Korean Patent No. 10-2030284

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 박막으로 사용되는 필름을 보다 견고한 재질의 PET 필름을 사용하여 박막의 찢어짐을 방지하면서도 진공 라인이 마이크로 채널과 소정 만큼 떨어져 형성됨으로써, 진공 트렌치에 인가된 진공압 하나만으로 디바이스의 조립 및 미세버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and the vacuum line is formed apart from the microchannel by a predetermined distance while preventing the tearing of the thin film by using a PET film of a more rigid material for the film used as a thin film, thereby forming a vacuum trench. An object of the present invention is to provide a microfluidic device capable of assembling the device and removing microbubbles with only a vacuum pressure applied to the device.

또한, 박막의 하부에 미세버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴의 생략이 가능하여 디바이스의 구조를 간단하게 구성함으로써, 제조가 용이하고, 채널 내에서 유체의 흐름이 방해되거나 유체가 차지해야 할 부피를 미세버블이 차지하는 것을 방지하여 분석, 분리, 측정 등 특정 기능의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 마이크로 플루이딕 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is possible to omit the protruding support pattern for removing microbubbles in the lower part of the thin film in real time, so that the structure of the device is simple, so that it is easy to manufacture, and the flow of the fluid in the channel is obstructed or the fluid is occupied. The purpose of this is to provide a microfluidic device that can greatly improve the efficiency of specific functions such as analysis, separation, and measurement by preventing microbubbles from occupying the volume to be used.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유체가 통과하는 미세유체 채널을 포함하는 상부 패널과, 상기 미세유체 채널을 통과하는 시료가 하부 패널의 상면에 직접 닿지 않도록 상기 하부 패널과 상부 패널이 접하는 부분에 구비되어 상기 하부 패널과 상부 패널을 분리함으로써, 상기 하부 패널을 반복하여 여러 번 사용이 가능하도록 하는 박막과, 상기 상부 패널과 상기 박막의 하면에 접촉하는 하부 패널과, 상기 박막과 상기 하부 패널 사이에 음압을 형성하기 위하여 미세유체 채널 주위에 형성되는 진공 트렌치와, 상기 진공 트렌치와 연통되어 상기 진공 트렌치에 음압을 인가하는 음압인가홀과, 상기 미세유체 채널의 측부에 미세유체 채널과 동일한 방향으로 길게 형성되는 진공라인과, 상기 음압인가홀에 음압을 인가하면 상기 진공라인에 음압이 형성되도록 상기 진공라인과 연통되는 위치의 박막에 형성되는 진공홀을 포함하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, an upper panel including a microfluidic channel through which a fluid passes, and the lower panel and the upper panel are provided so that a sample passing through the microfluidic channel does not directly contact the upper surface of the lower panel. a thin film provided at a contacting portion to separate the lower panel and the upper panel so that the lower panel can be repeatedly used several times; a lower panel in contact with the lower surface of the upper panel and the thin film; A vacuum trench formed around the microfluidic channel to form a negative pressure between the lower panels, a negative pressure applying hole communicating with the vacuum trench to apply a negative pressure to the vacuum trench, and a microfluidic channel on the side of the microfluidic channel and A disposable microfluidic device comprising a vacuum line elongated in the same direction and a vacuum hole formed in a thin film at a position communicating with the vacuum line so that when a negative pressure is applied to the negative pressure application hole, a negative pressure is formed in the vacuum line provided

본 발명에 있어서, 상기 박막이 접착된 상부 패널과 하부 패널 사이에 미세한 층이 형성되어 상기 음압인가홀에 음압을 인가하면 상기 진공라인과 진공 트렌치 사이에 공기가 흐를 수 있는 통로가 형성될 수 있다. In the present invention, a fine layer is formed between the upper panel and the lower panel to which the thin film is adhered, and when negative pressure is applied to the negative pressure application hole, a passage through which air can flow between the vacuum line and the vacuum trench can be formed. .

여기서, 상기 진공 트렌치는 상기 미세유체 채널 및 상기 박막의 주변을 감싸는 형태로 상기 상부 패널의 하면에 형성되고, 상기 음압인가홀은 상기 상부 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성될 수 있다. Here, the vacuum trench may be formed on a lower surface of the upper panel in a shape surrounding the microfluidic channel and the thin film, and the negative pressure application hole may be formed to communicate with an upper surface or a side surface of the upper panel.

또한, 상기 상부 패널은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 상기 진공라인에 보낼 수 있도록 다공성 재질로 이루어질 수 있다. In addition, the upper panel may be made of a porous material so that the microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel can be sent to the vacuum line.

본 발명에서, 상기 상부 패널의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질로 이루어질 수 있다. In the present invention, the material of the upper panel is polydimethyl siloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polypropylene (PP, polypropylene), polymethacrylic acid Methyl (PMMA; Poly(methyl methacrylate)), polycaprolactone, polystyrene, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylcarbonate, diethylcarbonate, It may be made of at least one selected material from among polymer plastics.

한편, 상기 미세유체 채널은 유체를 주입하기 위한 유체 주입구와, 상기 유체 주입구에서 유입된 유체가 흐르는 유로와, 상기 유로를 흐른 유체가 배출되는 유체 배출구를 포함할 수 있다. Meanwhile, the microfluidic channel may include a fluid inlet for injecting a fluid, a channel through which the fluid introduced from the fluid inlet flows, and a fluid outlet through which the fluid flowing through the channel is discharged.

상기 유로는 상기 상부 패널의 하면에 소정 깊이로 형성되는 홈으로 이루어지고, 상기 박막이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써 유체가 흘러갈 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.The flow path may include a groove formed to a predetermined depth on a lower surface of the upper panel, and the thin film may be attached to the lower surface of the groove to form a flow path through which a fluid may flow.

한편, 상기 박막의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.Meanwhile, the material of the thin film may include at least one selected from among polyethylene terephthalate (PET), polymer plastic, glass, and ceramic.

상기 박막은 복수개의 층으로 이루어지는 다박막(Multilayer) 구조로 이루어질 수도 있다. The thin film may have a multilayer structure including a plurality of layers.

한편, 상기 진공라인은 상기 미세유체 채널의 양측에 형성되고, 상기 진공홀도 상기 박막에 복수개 형성될 수 있다.Meanwhile, the vacuum line may be formed on both sides of the microfluidic channel, and a plurality of the vacuum holes may also be formed in the thin film.

이와 같은 본 발명에서는 박막으로 사용되는 필름을 보다 견고한 재질의 PET 필름을 사용하여 박막의 찢어짐을 방지하면서도 진공 라인이 마이크로 채널과 소정 만큼 떨어져 형성됨으로써, 진공 트렌치에 인가된 진공압 하나만으로 디바이스의 조립 및 미세버블의 제거가 가능한 효과가 있다. In the present invention, the film used as a thin film is used as a more rigid PET film to prevent tearing of the thin film, and the vacuum line is formed apart from the microchannel by a predetermined distance, so that the device can be assembled with only the vacuum pressure applied to the vacuum trench. And there is an effect that it is possible to remove the microbubbles.

또한, 박막의 하부에 미세버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴의 생략이 가능하여 디바이스의 구조를 간단하게 구성함으로써, 디바이스의 제조가 용이한 효과가 있다. In addition, it is possible to omit the protruding support pattern for removing microbubbles on the lower part of the thin film in real time, thereby simplifying the structure of the device, thereby facilitating the manufacture of the device.

또한, 유체 내 버블을 제거하는 구조가 간단하여 제작 및 양산이 용이하므로, 다양한 기술에서 범용적으로 사용이 가능한 효과가 있다.In addition, since the structure for removing bubbles in the fluid is simple and easy to manufacture and mass-produce, there is an effect that can be used universally in various technologies.

도 1은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 일실시예의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2에서의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스에서 미세버블의 흐름을 나타내는 단면도이다. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a micro-fluidic device of the present invention.
FIG. 2 is a combined perspective view of the embodiment shown in FIG. 1 .
3 is a plan view showing an embodiment of a microfluidic device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section AA in FIG. 2 .
5 is a cross-sectional view showing the flow of microbubbles in the microfluidic device of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment allows the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you.

도 1은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 일실시예의 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 평면도이다. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a microfluidic device of the present invention, FIG. 2 is a combined perspective view of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an embodiment of a microfluidic device of the present invention. is a plan view showing

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 크게 상부 패널(100), 박막(200) 및 하부 패널(300)을 포함한다.As shown here, the microfluidic device of the present invention largely includes an upper panel 100 , a thin film 200 , and a lower panel 300 .

상기 상부 패널(100)은 유체가 통과하는 미세유체 채널(112)(114)(116)과, 상기 박막(200)과 상기 하부 패널(300) 사이에 음압을 형성하기 위하여 미세유체 채널 주위에 형성되는 진공 트렌치(120)와, 상기 진공 트렌치(120)와 연통되어 상기 진공 트렌치에 음압을 인가하는 음압인가홀(130)과, 상기 미세유체 채널의 측부에 미세유체 채널과 동일한 방향으로 길게 형성되는 진공라인(140)이 형성된다. The upper panel 100 is formed around microfluidic channels 112 , 114 , 116 through which the fluid passes, and the microfluidic channels to form a negative pressure between the thin film 200 and the lower panel 300 . a vacuum trench 120 to be used, a negative pressure applying hole 130 communicating with the vacuum trench 120 to apply a negative pressure to the vacuum trench, and a side of the microfluidic channel extending in the same direction as the microfluidic channel A vacuum line 140 is formed.

상기 미세유체 채널은 시료가 되는 유체가 통과하는 채널로서, 유체를 주입하기 위한 유체 주입구(112)와, 상기 유체 주입구(112)에서 유입된 유체가 흐르는 유로(114)와, 상기 유로(114)를 흐른 유체가 배출되는 유체 배출구(116)를 포함한다.The microfluidic channel is a channel through which a sample fluid passes, and includes a fluid inlet 112 for injecting a fluid, a fluid flow path 114 through which the fluid introduced from the fluid inlet 112 flows, and the flow path 114 . and a fluid outlet 116 through which the fluid flowing through it is discharged.

여기서, 상기 유로(114)는 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이로 형성되는 홈 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 유로(114)는 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이의 홈으로 이루어지고, 상기 박막(200)이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써 유체가 흘러갈 수 있는 유로(114)가 형성되는 것이다.Here, the flow path 114 has a groove shape formed on the lower surface of the upper panel 100 to a predetermined depth. That is, the flow path 114 is formed with a groove having a predetermined depth on the lower surface of the upper panel 100 , and the thin film 200 is attached to the lower surface of the groove to form a flow path 114 through which a fluid can flow. will become

본 발명의 일실시예에서는 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 상부 패널(100)의 상면에 연통되게 형성되고, 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)의 하단을 상기 유로(114)가 연결하여 유체의 흐름이 '└┘' 형상으로 이루어지도록 하였으나, 이는 본 발명의 일실시예에 불과하며 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 형성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the fluid inlet 112 and the fluid outlet 116 are formed to communicate with the upper surface of the upper panel 100, and the lower ends of the fluid inlet 112 and the fluid outlet 116 are connected to the flow path. 114 is connected so that the flow of the fluid is made in a '└┘' shape, but this is only an embodiment of the present invention, and the position where the fluid inlet 112 and the fluid outlet 116 are formed is limited thereto it is not

즉, 경우에 따라서는 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 상부 패널(100)의 측면 등에 연통되게 형성될 수도 있고, 상기 유로(114) 역시 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 상기 미세유체 채널의 유로(114)가 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이의 홈으로 이루어지고, 상기 박막(200)이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써, 상기 미세유체 채널(110)을 통해 유체가 흘러갈 때 상기 박막(200)을 통해 유체 내의 미세 버블이 빠져나오는데 특징이 있으며, 상기 유로(114)의 형상 및 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 형성되는 위치는 다양하게 적용될 수 있는 것이다.That is, in some cases, the fluid inlet 112 and the fluid outlet 116 may be formed to communicate with the side surface of the upper panel 100 , and the flow path 114 may also have various shapes. In other words, in the microfluidic device of the present invention, the flow path 114 of the microfluidic channel is formed with a groove of a predetermined depth on the lower surface of the upper panel 100, and the thin film 200 is attached to the lower surface of the groove. As a result, when the fluid flows through the microfluidic channel 110 , microbubbles in the fluid escape through the thin film 200 , and the shape of the flow path 114 and the fluid inlet 112 and the fluid The position where the outlet 116 is formed can be applied in various ways.

한편, 상기 진공 트렌치(120)는 상기 미세유체 채널 및 상기 박막의 주변을 감싸는 형태로 상기 상부 패널(100)의 하면에 형성되고, 상기 음압인가홀(130)은 상기 상부 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성될 수 있다. On the other hand, the vacuum trench 120 is formed on the lower surface of the upper panel 100 in a shape surrounding the periphery of the microfluidic channel and the thin film, and the negative pressure application hole 130 is located on the upper surface or the side surface of the upper panel. It may be formed to communicate.

상기 진공 트렌치(120)는 상기 미세유체 채널 및 상기 박막(200)의 주변을 감싸는 형태로 형성된다. 즉, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 진공 트렌치(120)은 상기 미세유체 채널 및 상기 박막(200)이 형성되는 영역을 모두 포함하도록 바람직하게는 4각형으로 형성되는 것이 좋다.The vacuum trench 120 is formed to surround the microfluidic channel and the periphery of the thin film 200 . That is, as shown in FIG. 1 , the vacuum trench 120 is preferably formed in a quadrilateral shape to include both the microfluidic channel and the region where the thin film 200 is formed.

상기 음압인가홀(130)은 양단이 상기 진공 트렌치(120)와 상기 상부 패널(100)의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되며, 외부의 기기, 예컨대 진공 펌프에 연결되어 상기 진공 펌프가 작동하면 음압인가홀(130)을 통해 상기 진공 트렌치(120)의 공기를 빨아들이게 됨으로써, 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100)이 진공 흡착되도록 한다.The negative pressure applying hole 130 is formed so that both ends communicate with the vacuum trench 120 and the upper surface or side surface of the upper panel 100, and is connected to an external device, for example, a vacuum pump, and when the vacuum pump operates, negative pressure By sucking air from the vacuum trench 120 through the application hole 130 , the lower panel 300 and the upper panel 100 are vacuum-adsorbed.

본 발명에서는 도 1 내지 도 4를 통해 상기 음압인가홀(130)이 상부 패널(100)의 상면에 연통되도록 형성된 것을 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 음압인가홀(130)이 상기 상부 패널(100)의 측면에 연통되어 외부에서 음압인가홀(130)을 통해 진공 트렌치(120) 내의 공기를 빨아들일 수 있는 구조로 함도 가능하다.In the present invention, it is shown that the negative pressure applying hole 130 is formed to communicate with the upper surface of the upper panel 100 through FIGS. 1 to 4, but the present invention is not limited thereto, and the negative pressure applying hole 130 is It communicates with the side surface of the upper panel 100 and may have a structure capable of sucking air in the vacuum trench 120 through the negative pressure application hole 130 from the outside.

이와 같은 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100) 사이는 상기 진공 트렌치(120)를 통해 탈착이 가능하다. 즉, 상기 진공 트렌치(120)에 음압을 인가하면 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100) 사이가 진공으로 인해 부착되지만, 상기 진공 트렌치(120)에 인가된 음압을 해제하면 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100) 사이가 떨어지게 되어 분리가 가능한 것이다.The separation between the lower panel 300 and the upper panel 100 is possible through the vacuum trench 120 . That is, when negative pressure is applied to the vacuum trench 120, the space between the lower panel 300 and the upper panel 100 is attached due to the vacuum, but when the negative pressure applied to the vacuum trench 120 is released, the lower panel ( 300) and the upper panel 100 are separated so that separation is possible.

본 발명에서, 상기 상부 패널(100)은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 상기 진공라인(140)에 보낼 수 있도록 다공성 재질로 이루어지는 것에 특징이 있다. In the present invention, the upper panel 100 is characterized in that it is made of a porous material so that the microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel can be sent to the vacuum line 140 .

본 발명에서, 상기 상부 패널(100)의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 다공성 재질인 PDMS로 이루어진다. In the present invention, the material of the upper panel 100 is polydimethyl siloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polypropylene (PP, polypropylene), and poly Methyl methacrylate (PMMA; Poly(methyl methacrylate)), polycaprolactone, polystyrene, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylcarbonate, diethyl carbonate ( diethylcarbonate), and may be made of at least one selected material of polymer plastic, preferably made of PDMS, which is a porous material.

이와 같이 다공성 재질로 이루어지는 상부 패널(100)로 인해, 본 발명에서는 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 미세유체 채널을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세버블만 통과되어 상기 진공라인(140) 측으로 빠져나올 수 있다.Due to the upper panel 100 made of such a porous material, in the present invention, as shown in FIG. 5 , only the microbubbles contained in the fluid pass through the microfluidic channel without passing the fluid flowing through the microfluidic channel through the vacuum line ( 140) can escape to the side.

한편, 상기 진공라인(140)은 상기 미세유체 채널의 측부에 형성되며, 미세유체 채널과 동일한 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다. On the other hand, the vacuum line 140 is formed on the side of the microfluidic channel, it is preferable that it is formed to be long in the same direction as the microfluidic channel.

또한, 도면에는 진공라인(140)을 상기 미세유체 채널의 일측에 한 개만 형성한 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 진공라인(140)은 상기 미세유체 채널의 양측에 형성될 수 있다. 또한, 상기 진공라인(140)에 대응하여 상기 진공홀도 상기 박막에 복수개 형성될 수 있다.In addition, although the drawing shows that only one vacuum line 140 is formed on one side of the microfluidic channel, the present invention is not limited thereto, and the vacuum line 140 may be formed on both sides of the microfluidic channel. have. Also, a plurality of vacuum holes may be formed in the thin film to correspond to the vacuum line 140 .

한편, 상기 박막(200)은 상기 미세유체 채널을 통과하는 시료가 하부 패널(300)의 상면에 직접 닿지 않도록 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100)이 접하는 부분에 구비되어 상기 하부 패널과 상부 패널을 분리함으로써, 상기 하부 패널을 반복하여 여러 번 사용이 가능하도록 한다. On the other hand, the thin film 200 is provided at a portion in contact with the lower panel 300 and the upper panel 100 so that the sample passing through the microfluidic channel does not directly touch the upper surface of the lower panel 300 , so that the lower panel and the lower panel By removing the upper panel, the lower panel can be repeated and used several times.

본 발명에서의 상기 박막(200)은 상기 상부 패널(100)과 일체화되며, 상기 미세유체 채널(110)을 통과하는 유체에 포함된 미세버블을 실시간으로 제거하기 위한 진공홀(220)이 형성되는 것에 특징이 있다. 즉, 본 발명에서는 상기 박막(200)을 상부 패널(100)의 하부에 부착 및 본딩시켜 일체화하며, 상기 박막(200)의 하부에 형성된 진공홀(220)을 통해 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세버블을 실시간으로 제거하는 구성을 갖는다.In the present invention, the thin film 200 is integrated with the upper panel 100, and a vacuum hole 220 is formed for removing microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel 110 in real time. is characterized by That is, in the present invention, the thin film 200 is integrated by attaching and bonding to the lower portion of the upper panel 100 , and is applied to the fluid passing through the microfluidic channel through the vacuum hole 220 formed in the lower part of the thin film 200 . It has a configuration to remove the included microbubbles in real time.

도 4는 도 2에서의 A-A 단면을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스에서 미세버블의 흐름을 나타내는 단면도로서, 상기 박막(200)이 접착된 상부 패널(100)과 하부 패널(300) 사이에는 미세한 층이 형성되어 상기 음압인가홀(130)에 음압을 인가하면 상기 진공라인(140)과 진공 트렌치(120) 사이에 공기가 흐를 수 있는 통로(S)가 형성된다. 4 is a cross-sectional view showing a cross section AA in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the flow of microbubbles in the microfluidic device of the present invention. The upper panel 100 and the lower panel to which the thin film 200 is attached A fine layer is formed between the 300 , and when a negative pressure is applied to the negative pressure applying hole 130 , a passage S through which air can flow is formed between the vacuum line 140 and the vacuum trench 120 .

여기서, 상기 박막(200)의 두께(W)는 상부 패널(100)과 하부 패널(300)의 접합시 공기가 빠져나갈 수 있도는 통로(S)가 형성될 수 있도록 하는 것에 본 발명의 특징이 있다. Here, the thickness W of the thin film 200 is a feature of the present invention so that a passage S through which air can escape when the upper panel 100 and the lower panel 300 are joined to be formed. have.

다시 말해서, 상기 박막(200)과 하부 패널(300) 사이에 수 마이크로미터 사이즈의 공간을 형성하게 되고, 이 공간을 통해 상기 진공홀(220)을 통과한 미세버블이 외부로 원활히 빠져나갈 수 있는 통로가 마련되는 것이다.In other words, a space of several micrometers is formed between the thin film 200 and the lower panel 300, and the microbubbles passing through the vacuum hole 220 can smoothly escape to the outside through this space. A path will be provided.

한편, 상기 박막의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.Meanwhile, the material of the thin film may include at least one selected from among polyethylene terephthalate (PET), polymer plastic, glass, and ceramic.

본 발명에서는 마이크로 플루이딕 디바이스의 사용 중 상기 박막(200)이 쉽게 찢어지는 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 PDMS 필름과 같이 쉽게 찢어지는 재료가 아닌 기존의 일회용 디바이스 제작에 사용되는 PET 필름을 사용함으로써, 일회용 디바이스를 보다 견고하게 제작하고 하부 패널에 마이크로 필러와 같은 복잡한 구조가 필요없는 장점을 가진다. In the present invention, in order to solve the conventional problem that the thin film 200 is easily torn during use of the microfluidic device, a PET film used for manufacturing a conventional disposable device, rather than a material that is easily torn like a PDMS film, is used. It has the advantage of manufacturing a disposable device more rigidly and not requiring a complicated structure such as a micro-pillar on the lower panel.

또한, 상기 박막을 다공성 재질이 아닌 PET로 함으로써, 상기 박막에 미세 버블이 통과할 수 있는 진공홀(220)을 형성하여, 도 5에서 보는 바와 같이, 진공 트렌치(120)에 진공을 인가함으로써 PET 필름(박막)이 접착된 상부 패널(100)과 하부 패널(300)이 진공 어셈블 되고, 이때 두 패널 사이에 미세한 층이 형성되며, 이로 인해 진공 라인(140)과 진공 트렌치(120) 사이에 가스가 흐를 수 있는 통로(S)가 형성된다. In addition, by making the thin film of PET rather than a porous material, a vacuum hole 220 through which microbubbles can pass is formed in the thin film. As shown in FIG. 5 , by applying a vacuum to the vacuum trench 120 , PET The upper panel 100 and the lower panel 300 to which the film (thin film) is adhered are vacuum assembled, at this time, a fine layer is formed between the two panels, which causes gas between the vacuum line 140 and the vacuum trench 120 . A passage (S) through which can flow is formed.

따라서, 진공 트렌치(120)에 진공 압력이 인가될 경우, 일회용 디바이스(100)와 하부 패널(300)이 진공 어셈블 될 뿐만 아니라 진공 라인(140)에 진공압력이 형성되며, 이로 인해 일회용 디바이스의 채널 내에 형성된 미세 버블이 진공라인(140)으로 빠져나가고, 이후 진공홀(220)을 통해 박막(200)과 하부 패널(300) 사이의 공간(S)을 거처 진공 트렌치(120)로 빠져나가는 디개싱(degassing) 현상이 발생한다. Accordingly, when a vacuum pressure is applied to the vacuum trench 120 , the disposable device 100 and the lower panel 300 are vacuum assembled as well as a vacuum pressure is formed in the vacuum line 140 , thereby creating a channel of the disposable device. The microbubbles formed in the inside exit through the vacuum line 140 , and thereafter, through the vacuum hole 220 , through the space S between the thin film 200 and the lower panel 300 , the degassing exits into the vacuum trench 120 . (degassing) phenomenon occurs.

또한, 본 발명의 상기 박막(200)은 복수개의 층으로 이루어지는 다박막(Multilayer) 구조로 이루어질 수 있다. In addition, the thin film 200 of the present invention may have a multilayer structure including a plurality of layers.

예컨대, 상기 하부 패널(300)은 아무런 기능이 없는 패널 형태일 수도 있고, 하부 패널(300) 내부에 자기장, 전기장, 열발생 등의 기능을 발휘할 수 있는 특정 기능 구조물 등을 포함하는 패널일 수도 있다. 이러한 기능을 통해 발생된 에너지 필드들은 상기 박막(200)을 투과하여 채널에 전달이 될 수 있다. For example, the lower panel 300 may be in the form of a panel without any function, or may be a panel including a specific functional structure capable of exhibiting functions such as magnetic field, electric field, and heat generation inside the lower panel 300 . . Energy fields generated through this function may pass through the thin film 200 and be transmitted to a channel.

이때, 상기 박막(200)은 특정기능 구조물(도시안함)이 접하는 위치에 다박막 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 특정기능 구조물에서 발생한 열이 박막(200)에 직접 전달되어 팽창되는 것을 방지하기 위함으로써, 상기 박막을 다박막 구조(Multilayer)를 적용하면 상기한 문제를 해결할 수 있다.At this time, the thin film 200 is preferably formed in a multi-thin film structure at a position in contact with a specific functional structure (not shown). This is to prevent the heat generated in the specific functional structure from being directly transferred to the thin film 200 and expanding, so that the above problem can be solved by applying a multilayer structure to the thin film.

아울러, 상기 특정기능 구조물은 다양한 실시예를 적용할 수 있다. In addition, the specific functional structure can be applied to various embodiments.

상기 특정기능 구조물의 실시예로서, 유체 내 세포 또는 미세입자를 분리하기 위한 세포분리 구조물이 포함될 수 있으며, 이 외에도 유체의 유속을 측정하기 위한 유속측정 장치가 포함될 수 있다.As an embodiment of the specific functional structure, a cell separation structure for separating cells or microparticles in a fluid may be included, and in addition, a flow rate measuring device for measuring the flow rate of the fluid may be included.

여기서, 상기 특정기능 구조물은 상부 패널(100)의 미세유체 채널에 대응되는 위치에 형성되어야 하며, 구체적으로 상기 미세유체 채널의 유체 주입구(112), 유체 배출구(116)에 대응되는 위치에 설치되어 상부 패널(100)에 주입되고 배출되는 모든 유체의 속도 측정 등을 할 수 있다.Here, the specific functional structure should be formed at a position corresponding to the microfluidic channel of the upper panel 100, and specifically installed at a position corresponding to the fluid inlet 112 and the fluid outlet 116 of the microfluidic channel. Velocity of all fluids injected and discharged into the upper panel 100 may be measured.

이와 같은 본 발명은 세포분리 및 특정기능 구조물을 포함하는 패널을 반복하여 여러 번 사용이 가능하여 거의 영구적으로 사용 가능하고, 상부 패널(100)의 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 디바이스에 비해 제조원가가 저렴하여 비용적인 측면에서 매우 유리한 장점이 있다. As described above, the present invention can be used almost permanently because the panel including the cell separation and specific functional structures can be repeatedly used several times, and the structure of the upper panel 100 is simple and easy to manufacture, so compared to the existing devices. It has a very advantageous advantage in terms of cost because the manufacturing cost is low.

또한, 본 발명은 분리된 패널들 사이에 음압을 인가하여 흡착하는 진공 결합방법에 의해 분리된 패널들을 결합함으로써, 성능이 매우 우수하고, 특정기능 구조물을 다양하게 적용함으로써 범용적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention combines the separated panels by a vacuum bonding method in which negative pressure is applied and adsorbed between the separated panels, so that the performance is very excellent, and the effect that can be used universally by variously applying specific functional structures there is

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The right of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but is defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. it is self-evident

100 : 상부 패널 112 : 유체 주입구
114 : 유로 116 : 유체 배출구
120 : 진공 트렌치 130 : 음압인가홀
140 : 진공라인 200 : 박막
220 : 진공홀 300 : 하부 패널100: upper panel 112: fluid inlet
114: flow path 116: fluid outlet
120: vacuum trench 130: negative pressure application hole
140: vacuum line 200: thin film
220: vacuum hole 300: lower panel

Claims (10)

유체가 통과하는 미세유체 채널을 포함하는 상부 패널;
상기 미세유체 채널을 통과하는 시료가 하부 패널의 상면에 직접 닿지 않도록 상기 하부 패널과 상부 패널이 접하는 부분에 구비되어 상기 하부 패널과 상부 패널을 분리함으로써, 상기 하부 패널을 반복하여 여러 번 사용이 가능하도록 하는 박막;
상기 상부 패널과 상기 박막의 하면에 접촉하는 하부 패널;
상기 박막과 상기 하부 패널 사이에 음압을 형성하기 위하여 미세유체 채널 주위에 형성되는 진공 트렌치;
상기 진공 트렌치와 연통되어 상기 진공 트렌치에 음압을 인가하는 음압인가홀;
상기 미세유체 채널의 측부에 미세유체 채널과 동일한 방향으로 길게 형성되는 진공라인; 및
상기 음압인가홀에 음압을 인가하면 상기 진공라인에 음압이 형성되도록 상기 진공라인과 연통되는 위치의 박막에 형성되는 진공홀;
을 포함하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.a top panel comprising microfluidic channels through which a fluid passes;
It is provided at a portion where the lower panel and the upper panel come into contact so that the sample passing through the microfluidic channel does not directly touch the upper surface of the lower panel. By separating the lower panel and the upper panel, the lower panel can be repeatedly used several times thin film to
a lower panel in contact with the upper panel and a lower surface of the thin film;
a vacuum trench formed around the microfluidic channel to create a negative pressure between the membrane and the lower panel;
a negative pressure applying hole communicating with the vacuum trench to apply a negative pressure to the vacuum trench;
a vacuum line extending in the same direction as the microfluidic channel on the side of the microfluidic channel; and
a vacuum hole formed in the thin film at a position communicating with the vacuum line so that a negative pressure is formed in the vacuum line when a negative pressure is applied to the negative pressure applying hole;
Disposable micro-fluidic device comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 박막이 접착된 상부 패널과 하부 패널 사이에 미세한 층이 형성되어 상기 음압인가홀에 음압을 인가하면 상기 진공라인과 진공 트렌치 사이에 공기가 흐를 수 있는 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
Disposable microfluid, characterized in that a fine layer is formed between the upper panel and the lower panel to which the thin film is adhered, and when negative pressure is applied to the negative pressure applying hole, a passage through which air can flow is formed between the vacuum line and the vacuum trench. Dick Device. 청구항 1에 있어서,
상기 진공 트렌치는 상기 미세유체 채널 및 상기 박막의 주변을 감싸는 형태로 상기 상부 패널의 하면에 형성되고,
상기 음압인가홀은 상기 상부 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The vacuum trench is formed on a lower surface of the upper panel in a shape surrounding the microfluidic channel and the thin film,
The disposable microfluidic device, characterized in that the negative pressure application hole is formed to communicate with the upper surface or the side surface of the upper panel. 청구항 1에 있어서,
상기 상부 패널은 상기 미세유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 상기 진공라인에 보낼 수 있도록 다공성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The upper panel is a disposable microfluidic device, characterized in that made of a porous material to send the microbubbles contained in the fluid passing through the microfluidic channel to the vacuum line. 청구항 4에 있어서,
상기 상부 패널의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.5. The method according to claim 4,
The material of the upper panel is polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polypropylene (PP, polypropylene), polymethyl methacrylate (PMMA); Poly (methyl methacrylate)), polycaprolactone (polycaprolactone), polystyrene (polystyrene), propylene carbonate (propylene carbonate), ethylene carbonate (ethylene carbonate), dimethyl carbonate (dimethylcarbonate), diethyl carbonate (diethylcarbonate), polymer plastic at least Disposable micro-fluidic device, characterized in that made of any one or more selected materials. 청구항 1에 있어서,
상기 미세유체 채널은 유체를 주입하기 위한 유체 주입구;
상기 유체 주입구에서 유입된 유체가 흐르는 유로; 및
상기 유로를 흐른 유체가 배출되는 유체 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The microfluidic channel may include a fluid inlet for injecting a fluid;
a flow path through which the fluid introduced from the fluid inlet flows; and
Disposable micro-fluidic device comprising a fluid outlet through which the fluid flowing through the flow path is discharged. 청구항 6에 있어서,
상기 유로는 상기 상부 패널의 하면에 소정 깊이로 형성되는 홈으로 이루어지고, 상기 박막이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써 유체가 흘러갈 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.7. The method of claim 6,
The flow path comprises a groove formed to a predetermined depth on the lower surface of the upper panel, and the thin film is attached to the lower surface of the groove to form a flow path through which a fluid can flow. 청구항 1에 있어서,
상기 박막의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The material of the thin film is a disposable microfluidic device, characterized in that it includes at least one selected from polyethylene terephthalate (PET, polyethylene terephthalate), polymer plastic, glass, and ceramic. 청구항 1에 있어서,
상기 박막은 복수개의 층으로 이루어지는 다박막(Multilayer) 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The thin film is a disposable microfluidic device, characterized in that made of a multilayer structure consisting of a plurality of layers. 청구항 1에 있어서,
상기 진공라인은 상기 미세유체 채널의 양측에 형성되고,
상기 진공홀도 상기 박막에 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 마이크로 플루이딕 디바이스.The method according to claim 1,
The vacuum line is formed on both sides of the microfluidic channel,
A disposable micro-fluidic device, characterized in that a plurality of vacuum holes are also formed in the thin film.
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