KR20230029089A - Microfluidic chip device for measuring microplastics and microplastic measuring method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치 및 그를 이용한 미세 플라스틱 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic chip device for measuring microplastics and a method for measuring microplastics using the same.
플라스틱 사용의 확장 및 환경 문제의 대두에 따라, 미세 플라스틱의 측정 기술에 대한 요구가 높아지고 있다. With the expansion of plastic use and the emergence of environmental issues, the demand for microplastic measurement technology is increasing.
이러한, 미세 플라스틱은 체내 흡수 시 대부분 배출되지만 표면에 흡착되어 있는 독성 물질들은 체내에 그대로 축적되어 질병을 야기하게 되므로, 미세 플라스틱에 대한 총량 및 표면 독성 물질의 종류별 정량 검출 기술에 대한 개발 니즈가 있다.Most of these microplastics are discharged when absorbed in the body, but toxic substances adsorbed on the surface are accumulated in the body and cause diseases, so there is a need to develop a technology for quantitative detection of the total amount of microplastics and each type of surface toxic substances. .
그러나, 종래의 경우, 미세 플라스틱이 포함되는 시료를 획득한 후 별도의 전처리 과정이 필수적으로 요구되고, 광학 및 전자 현미경 등을 통하여 미세 플라스틱에 대한 정보를 일일이 확인해야 하며, 또한, 표면 흡착성 독성 물질 검출을 위해서는 별도의 분석 시스템을 통하여 분석을 추가적으로 수행하여야만 하는 한계가 있다.However, in the conventional case, after obtaining a sample containing microplastics, a separate pretreatment process is essential, and information on microplastics must be individually checked through optical and electron microscopes, etc., and surface adsorbable toxic substances For detection, there is a limitation in that analysis must be additionally performed through a separate analysis system.
그에 따라, 보다 다양한 환경에서 편리하게 미세 플라스틱을 측정할 수 있는 기술에 대한 니즈가 커지고 있다.Accordingly, there is a growing need for a technology that can conveniently measure microplastics in more diverse environments.
본 발명의 일 기술적 측면은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 미세 플라스틱의 측정 환경을 마이크로 유동 칩, 즉, 랩온어칩 (Lab-on-a-chip, LOC)을 기반으로 제공함으로써, 미세 플라스틱의 측정을 다양한 환경에서 편리하게 즉시적 및 연속적으로 수행할 수 있는, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치 및 그를 이용한 미세 플라스틱 측정 방법을 제공하는 것이다.One technical aspect of the present invention is to solve the problems of the prior art, and provides a microfluidic microfluidic chip, that is, based on a Lab-on-a-chip (LOC), for measuring microplastics. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a microfluidic chip device for measuring microplastics and a method for measuring microplastics using the microfluidic chip device, which can conveniently, immediately and continuously measure microplastics in various environments.
또한, 본 발명의 일 기술적 측면은, 전극 어레이를 이용하여 미세 플라스틱의 크기, 모양, 표면적 및 개수 등의 물리적인 특성을 빠르고 정확하게 도출해 낼 수 있는, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치 및 그를 이용한 미세 플라스틱 측정 방법을 제공하는 것이다.In addition, one technical aspect of the present invention is a microfluidic chip device for measuring microplastics, which can quickly and accurately derive physical properties such as size, shape, surface area, and number of microplastics using an electrode array, and using the same It is to provide a method for measuring microplastics.
또한, 본 발명의 일 기술적 측면은, 분광 기술을 포함한 광학식 분석기술을 기반으로 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하고, 이를 물리적 특성과 함께 조합하여 샘플 내의 독성 물질의 종류 및 총량 등을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치 및 그를 이용한 미세 플라스틱 측정 방법을 제공하는 것이다.In addition, one technical aspect of the present invention is to measure the toxic properties of microplastics based on optical analysis techniques including spectroscopic techniques, and to quickly and accurately measure the type and total amount of toxic substances in a sample by combining them with physical properties. It is to provide a microfluidic chip device for measuring microplastics and a method for measuring microplastics using the same.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from preferred embodiments of the present invention by those skilled in the art.
본 발명의 일 기술적 측면은 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치를 제안한다. 상기 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치는, 미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 제공받고, 이를 미세 유로로 제공하는 공급부 및 상기 미세 유로에 인접하여 구비되고, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극을 포함하는 전극 어레이를 이용하여 상기 미세 유로 내의 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 물리적 특성 측정부를 포함한다. 상기 물리적 특성 측정부는, 상기 복수의 양 전극 각각으로부터 상기 복수의 음 전극 각각에 대한 임피던스를 기초로 상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정할 수 있다.One technical aspect of the present invention proposes a microfluidic chip device for measuring microplastics. The microfluidic chip device for measuring microplastics receives a sample sample containing microplastics, is provided adjacent to a supply unit providing the microplastics to a microchannel, and is provided adjacent to the microchannel, and includes a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes. and a physical property measurement unit for measuring physical properties of the microplastics in the microchannel using an electrode array comprising: The physical property measuring unit may measure physical properties of the microplastics based on impedances from each of the plurality of positive electrodes to each of the plurality of negative electrodes.
일 실시예에서, 상기 물리적 특성 측정부는, 상기 미세 유로의 일 측에 형성되는 복수의 양 전극을 포함하는 제1 전극 어레이와, 상기 미세 유로의 타 측에 형성되는 복수의 음 전극을 포함하는 제2 전극 어레이를 포함하는 전극 어레이 모듈 및 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간에 전류를 통전시키고, 통전되는 전류 각각에 대하여 임피던스를 측정하는 전류 제어 모듈을 포함할 수 있다.In one embodiment, the physical property measuring unit includes a first electrode array including a plurality of positive electrodes formed on one side of the microchannel and a plurality of negative electrodes formed on the other side of the microchannel. It may include an electrode array module including a two-electrode array, and a current control module that conducts current between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes and measures impedance with respect to each current that is passed.
일 실시예에서, 상기 물리적 특성 측정부는, 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간의 배치 구조 및 측정된 임피던스를 이용하여, 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 사이에 존재하는 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 외형 측정모듈을 더 포함 할 수 있다.In one embodiment, the physical property measuring unit uses the arrangement structure between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes and the measured impedance, and the microplastics present between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes. It may further include an external measurement module for measuring the physical characteristics of.
일 실시예에서, 상기 미세 유로에 광을 조사하고, 그에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로 상기 미세 유로 내에 존재하는 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 독성 특성 측정부를 더 포함 할 수 있다.In one embodiment, the microchannel may be irradiated with light, and a toxicity characteristic measuring unit configured to measure toxicity characteristics of microplastics present in the microchannel based on optical properties including spectral characteristics of the light may be further included.
일 실시예에서, 상기 독성 특성 측정부는, 상기 미세 유로에 조사광을 조사하는 광 조사 모듈, 상기 조사광에 대한 분광 스펙트럼을 포함하는 광학 특성을 확인하는 광학 분석 및 확인된 상기 분광 스펙트럼을 포함하는 광학 특성을 기초로, 기 설정된 광학 특성 광학 특성 데이터를 이용하여 상기 미세 유로 내의 독성 특성을 측정하는 독성 특성 추출모듈을 포함 할 수 있다.In one embodiment, the toxicity characteristic measurement unit includes a light irradiation module for irradiating irradiation light to the microchannel, optical analysis for confirming optical properties including a spectral spectrum for the irradiation light, and the confirmed spectral spectrum Based on the optical characteristics, a toxicity characteristic extraction module for measuring the toxicity characteristics within the microchannel using predetermined optical characteristics and optical characteristic data may be included.
일 실시예에서, 상기 물리적 특성은, 상기 미세 플라스틱의 크기 정보, 개수 정보, 표면적 정보 및 모양 정보 중 적어도 하나를 포함 할 수 있다. 상기 독성 특성은, 상기 미세 플라스틱에 흡착된 독성 물질의 종류 및 농도 중 적어도 하나를 포함 할 수 있다.In one embodiment, the physical characteristics may include at least one of size information, number information, surface area information, and shape information of the microplastics. The toxicity characteristic may include at least one of the type and concentration of the toxic substance adsorbed on the microplastic.
본 발명의 다른 일 기술적 측면은 미세 플라스틱 측정 방법을 제안한다. 상기 미세 플라스틱 측정 방법은, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치에서 수행되는 미세 플라스틱 측정 방법으로서, 미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 미세 유로로 유도하는 단계 및 상기 미세 유로에 인접하여 구비되는 전극 어레이를 이용하여 상기 미세 유로 내의 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계를 포함한다. 상기 전극 어레이는, 상기 미세 유로의 일 측에 형성되는 복수의 양 전극과, 타 측에 형성되는 복수의 음 전극을 포함한다. 상기 복수의 양 전극 각각으로부터 상기 복수의 음 전극 각각에 대한 임피던스를 기초로 상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정한다.Another technical aspect of the present invention proposes a method for measuring microplastics. The method for measuring microplastics is a method for measuring microplastics performed in a microfluidic chip device for measuring microplastics, comprising the steps of inducing a sample containing microplastics into a microchannel and an electrode array provided adjacent to the microchannel. and measuring physical properties of the microplastics in the microchannel by using. The electrode array includes a plurality of positive electrodes formed on one side of the microchannel and a plurality of negative electrodes formed on the other side of the microchannel. Physical properties of the microplastic are measured based on impedances from each of the plurality of positive electrodes to each of the plurality of negative electrodes.
일 실시예에서, 상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계는, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 전류를 통전시키는 통전 수행 단계, 상기 통전 수행 단계에서 통전되는 전류 각각에 대하여 임피던스를 측정하는 단계 및 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간의 배치 구조 및 측정된 임피던스를 이용하여, 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 사이에 존재하는 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계를 포함 할 수 있다.In one embodiment, the measuring of the physical properties of the microplastics may include conducting an electrical current between a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes, and measuring impedance for each of the currents that are energized in the conducting step. and measuring physical properties of microplastics existing between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes using the arrangement structure and measured impedance between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes. can do.
일 실시예에서, 상기 통전 수행 단계는, 복수의 양 전극 중 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에 전압을 순차적으로 인가하여 상기 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 순차적으로 각각 전류를 통전시키는 통전 단계 및 복수의 양 전극 중 나머지에 대하여, 순차적으로 상기 통전 단계를 반복적으로 수행하는 통전 반복 단계를 포함 할 수 있다.In one embodiment, the conducting of the energization may include sequentially applying a voltage between any one positive electrode and a plurality of negative electrodes among a plurality of positive electrodes, and sequentially between any one positive electrode and a plurality of negative electrodes, respectively. An energization step of conducting current and an energization repetition step of sequentially and repeatedly performing the conduction step with respect to the rest of the plurality of positive electrodes.
일 실시예에서, 상기 통전 수행 단계는, 복수의 양 전극 중 어느 하나의 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 전압을 동시에 인가하여 상기 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 동시에 전류를 통전시키는 통전 단계 및 복수의 양 전극 중 나머지에 대하여, 순차적으로 상기 통전 단계를 반복적으로 수행하는 통전 반복 단계를 포함 할 수 있다.In one embodiment, the conducting of the energization may include simultaneously applying a voltage between any one positive electrode and a plurality of negative electrodes among a plurality of positive electrodes, and simultaneously applying current between any one positive electrode and a plurality of negative electrodes. and an energization repetition step of sequentially and repeatedly performing the energization step with respect to the rest of the plurality of positive electrodes.
일 실시예에서, 상기 미세 유로에 광을 조사하고, 그에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로 상기 미세 유로 내에 존재하는 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 단계를 더 포함 할 수 있다.In an embodiment, the method may further include radiating light to the microchannel and measuring toxicity characteristics of microplastics present in the microchannel based on optical properties including spectral characteristics of the light.
일 실시예에서, 상기 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 단계는, 상기 미세 유로에 조사광을 조사하는 단계, 상기 조사광에 대한 분광 스펙트럼 을 포함하는 광학 특성을 확인하는 단계 및 확인된 상기 분광 스펙트럼을 포함하는 광학 특성을 기초로, 기 설정된 광학 특성 데이터를 이용하여 상기 미세 유로 내의 독성 특성을 측정하는 단계를 포함 할 수 있다.In one embodiment, measuring the toxicity characteristics of the microplastics may include irradiating irradiation light to the microchannel, confirming optical properties including a spectral spectrum of the irradiation light, and confirming the spectral spectrum. Based on the optical characteristics including, measuring toxicity characteristics within the microchannel using predetermined optical characteristic data.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.The means for solving the problems described above do not enumerate all the features of the present invention. Various means for solving the problems of the present invention will be understood in more detail with reference to specific embodiments of the detailed description below.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 미세 플라스틱의 측정 환경을 마이크로 유동 칩, 즉, 랩온어칩 (Lab-on-a-chip, LOC)을 기반으로 제공함으로써, 미세 플라스틱의 측정을 다양한 환경에서 편리하게 즉시적 또는 연속적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, by providing a microplastic measurement environment based on a microfluidic chip, that is, a Lab-on-a-chip (LOC), it is convenient to measure microplastics in various environments. There is an effect that can be performed immediately or continuously.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전극 어레이를 이용하여 미세 플라스틱의 크기, 모양, 표면적 및 개수 등의 물리적인 특성을 빠르고 정확하게 도출해 낼 수 있는 효과가 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is an effect of quickly and accurately deriving physical characteristics such as size, shape, surface area, and number of microplastics using an electrode array.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 분광 기술을 기반으로 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하고, 이를 물리적 특성과 함께 조합하여 샘플 내의 독성 물질의 종류 및 총량 등을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is an effect of measuring the toxic properties of microplastics based on spectroscopic technology and combining them with physical properties to quickly and accurately measure the type and total amount of toxic substances in a sample. there is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치를 설명하는 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 유동 칩 장치를 이용한, 미세 플라스틱 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 물리 특성 측정부의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 단계 S1120의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이를 설명하는 도면이다.
도 6 내지 도 9는, 도 3에 도시된 물리 특성 측정부에 의하여 미세 플라스틱의 물리 특성을 도출하는 것을 설명하는 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 독성 특성 측정부의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이다.
도 11은 도 2에 도시된 단계 S1130의 일 실시예를 설명하는 순서도이다. 1 is a block diagram illustrating a microfluidic chip device for measuring microplastics according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for measuring microplastics using the microfluidic chip device shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a physical characteristic measuring unit shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of step S1120 shown in FIG. 2 .
5 is a diagram illustrating an electrode array according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are diagrams explaining the derivation of physical properties of microplastics by the physical property measuring unit shown in FIG. 3 .
FIG. 10 is a block diagram illustrating an embodiment of a toxicity characteristic measuring unit shown in FIG. 1 .
FIG. 11 is a flowchart illustrating an embodiment of step S1130 shown in FIG. 2 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. However, the embodiments of the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
즉, 전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.That is, the above objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to easily implement the technical spirit of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, singular expressions used in this specification include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some of the steps It should be construed that it may not be included, or may further include additional components or steps.
또한, 이하에서 본 발명에 따른 시스템을 설명하기 위하여 다양한 구성요소 및 그의 하부 구성요소에 대하여 설명하고 있다. 이러한 구성요소 및 그의 하부 구성요소들은, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합 등 다양한 형태로서 구현될 수 있다. 예컨대, 각 요소들은 해당 기능을 수행하기 위한 전자적 구성으로 구현되거나, 또는 전자적 시스템에서 구동 가능한 소프트웨어 자체이거나 그러한 소프트웨어의 일 기능적인 요소로 구현될 수 있다. 또는, 전자적 구성과 그에 대응되는 구동 소프트웨어로 구현될 수 있다.In addition, in order to describe the system according to the present invention, various components and sub-components thereof are described below. These components and their subcomponents may be implemented in various forms, such as hardware, software, or a combination thereof. For example, each element may be implemented as an electronic configuration for performing a corresponding function, or may be implemented as software itself that can be run in an electronic system or as one functional element of such software. Alternatively, it may be implemented as an electronic configuration and corresponding driving software.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현되거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부(Unit)", "서버(Server)" 및 "시스템(System)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템에서 실행되는 각 기능은 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.The various techniques described herein may be implemented with hardware or software, or a combination of both where appropriate. As used herein, the terms "Unit", "Server" and "System" likewise refer to a computer-related entity, that is, hardware, a combination of hardware and software, software or It can be treated as equivalent to running software. In addition, each function executed in the system of the present invention may be configured in module units and recorded in one physical memory or distributed between two or more memories and recording media.
본 발명의 실시형태를 설명하기 위하여 다양한 순서도가 개시되고 있으나, 이는 각 단계의 설명의 편의를 위한 것으로, 반드시 순서도의 순서에 따라 각 단계가 수행되는 것은 아니다. 즉, 순서도에서의 각 단계는, 서로 동시에 수행되거나, 순서도에 따른 순서대로 수행되거나, 또는 순서도에서의 순서와 반대의 순서로도 수행될 수 있다. Although various flow charts have been disclosed to describe the embodiments of the present invention, these are for convenience of description of each step, and each step is not necessarily performed in the order of the flowchart. That is, each step in the flowchart may be performed simultaneously with each other, in an order according to the flowchart, or in an order reverse to that in the flowchart.
이하에서 설명할 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유동 칩(Microfluidics chip) 장치(100)는 미세 플라스틱이 포함된 시료를 입력받고, 시료 내의 미세 플라스틱에 대한 물리적인 특성과 독성 특성을 산출할 수 있다. The
이는, 다른 표현으로 랩온어칩 (Lab-on-a-chip, LOC) 등으로 표현되며, 소형으로 구현이 가능하고 휴대가 가능하여, 현장 분석기로서도 사용 가능하다. In other words, it is expressed as Lab-on-a-chip (LOC), etc., and can be implemented in a small size and is portable, so it can be used as an on-site analyzer.
또한, 자체적인 내구성을 바탕으로 독립적인 센서 장치, 예컨대, 상하수도 처리시설 내에 수질원격모니터링시스템(TMS) 연속측정 센서 등으로서 사용도 가능하다.In addition, based on its own durability, it can be used as an independent sensor device, for example, a water quality remote monitoring system (TMS) continuous measurement sensor in a water supply and sewage treatment facility.
이하에서는, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치(100)과 그를 이용한 미세 플라스틱 측정 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치를 설명하는 블록 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마이크로 유동 칩 장치를 이용한, 미세 플라스틱 측정 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a microfluidic chip device for measuring microplastics according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a microfluidic chip measuring method using the microfluidic chip device shown in FIG. 1 It is a sequence of
도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로 유동 칩 장치(100)는 공급부(110) 및 물리 특성 측정부(120)를 포함한다. 실시예에 따라, 마이크로 유동 칩 장치(100)는 독성 특성 측정부(130)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
공급부(110)는 미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 제공받고, 이를 미세 유로로 유도할 수 있다(S1110). The
일 예로, 공급부(110)는 미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 제공받아 저장하는 저장 모듈을 포함하고, 저장 모듈에 저장된 시료를 미세 유로로 흘려보낼 수 있다. For example, the
미세 유로는 미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료가 흘러가는 유로이다. The microchannel is a flow path through which a sample containing microplastics flows.
실시예에 따라, 미세 유로는 다양하게 구성될 수 있다. 일 예로, 미세 유로는 서로 다른 미세 직경을 가지며 나란히 배열되는 복수의 미세 관을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 미세 직경을 차등적으로 설정함으로써, 시료 내의 미세 플라스틱의 크기에 따라 해당 미세 플라스틱이 흐를 수 있는 미세 관이 다르게 설정되도록 하기 위함이다.Depending on the embodiment, the microchannel may be configured in various ways. For example, the microchannel may include a plurality of microtubes having different microdiameters and arranged side by side. In this embodiment, by differentially setting the microplastic diameter, the microtube through which the microplastic flows is set differently according to the size of the microplastic in the sample.
공급부(110)는 미세 유로로 시료가 흘러가도록 하기 위한, 공급 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공급 모듈은 저장 모듈과 미세 유로 간의 연결을 개폐할 수 있어 미세 유로에 샘플 시료가 흘러가도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 공급 모듈은 미세 유로로 샘플 시료의 투입 및 투입량을 조절하기 위한 펌프 및 밸브를 포함할 수 있다.The
물리 특성 측정부(120)는 미세 유로에 인접하여 구비된다. 물리 특성 측정부(120)는 복수의 양 전극과 복수의 음 전극을 포함하는 전극 어레이를 이용하여 미세 유로 내의 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정할 수 있다(S1120).The physical
예컨대, 물리 특성 측정부(120)는 복수의 양 전극 각각으로부터 복수의 음 전극 각각에 대한 임피던스를 측정하고, 이를 기초로 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정할 수 있다.For example, the physical
여기에서, 물리적 특성은, 미세 플라스틱의 크기 정보, 개수 정보, 표면적 정보 및 모양 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the physical characteristics may include at least one of size information, number information, surface area information, and shape information of the microplastics.
독성 특성 측정부(130)는 미세 유로에 광을 조사하고, 그에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로 미세 유로 내에 존재하는 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정할 수 있다(S1130).The toxicity
여기에서, 독성 특성은, 미세 플라스틱에 흡착된 독성 물질의 종류 및 농도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the toxicity characteristics may include at least one of the type and concentration of the toxic substance adsorbed on the microplastics.
또한, 독성 특성 측정부(130)는 미세 플라스틱에 대한 물리적 특성 및 독성 특성을 반영하여, 샘플 시료 전체에 대한 독성 정보를 생성할 수 있다(S1140).In addition, the toxicity
예컨대, 물리 특성 측정부(120)에서 측정된 미세플라스틱의 크기, 모양, 표면적 및 개수 등의 정보에, 독성 특성 측정부(130)에서 측정한 미세플라스틱 표면의 독성물질 종류 및 양을 반영함으로써, 샘플 내 독성 물질의 종류 및 총량을 산출할 수 있다.For example, by reflecting the type and amount of toxic substances on the surface of the microplastics measured by the toxicity
도시되지는 않았으나, 마이크로 유동 칩 장치(100)는 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 통신 모듈을 통하여 수집한 데이터를 서버나 관리자 단말 등의 타 장치에 제공할 수 있다.Although not shown, the
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 마이크로 유동 칩 장치(100)를 이용한 미세 플라스틱의 물리적 특성 산출에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, calculation of physical properties of microplastics using the
도 3은 도 1에 도시된 물리 특성 측정부의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a physical characteristic measuring unit shown in FIG. 1 .
도 3을 참조하면, 물리 특성 측정부(120)는 전극 어레이 모듈(121), 전류 제어모듈(122) 및 외형 측정모듈(123)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the physical
전극 어레이 모듈(121)은 복수의 양 전극과, 복수의 음 전극을 포함할 수 있다. The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이를 설명하는 도면으로, 도 5를 참조하면, 전극 어레이 모듈(121)은, 미세 유로(111)의 일 측에 형성되는 복수의 양 전극을 포함하는 제1 전극 어레이(121a)와, 미세 유로(111)의 타 측에 형성되는 복수의 음 전극을 포함하는 제2 전극 어레이(121b)를 포함할 수 있다. FIG. 5 is a diagram for explaining an electrode array according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
전류 제어모듈(122)은 전극 어레이 모듈(121)에 포함된 양 전극 및 음 전극의 동작을 제어하여, 양 전극과 음 전극 사이에 전류가 통전하도록 제어할 수 있다. The
일 예로, 전류 제어모듈(122)은 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 순차적으로 전압을 인가하여, 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 순차적으로 전류가 통전하도록 제어할 수 있다.For example, the
다른 예로, 전류 제어모듈(122)은 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 동시에 전압을 인가하여, 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 동시에 전류가 통전하도록 제어할 수 있다.As another example, the
또한, 전류 제어모듈(122)은 양 전극과 음 전극 사이에 통전된 전류의 임피던스를 측정하고, 그에 대한 정보를 외형 측정모듈(123)에 제공할 수 있다.In addition, the
외형 측정모듈(123)은, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간의 배치 구조에 대한 정보를 확인하고, 해당 배치 구조와 각 전극에서의 통전 전류에 대한 임피던스를 기초로 전극 어레이 모듈(121) 사이에 위치한 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정할 수 있다.The external
이러한 전류 제어 모듈(122) 및 외형 측정모듈(123)은, 제어적 처리 또는 연산적 처리를 위한 프로세서 또는 전용 제어 회로를 포함할 수 있으며, 메모리 등의 저장장치를 포함할 수 있다. The
실시예에 따라서는, 전류 제어 모듈(122) 및 외형 측정모듈(123)은, 하나의 프로세서에서 수행되는 각각의 기능일 수도 있고, 또는 각각 개별적으로 구현될 수도 있다.Depending on the embodiment, the
이러한 전류 제어 모듈(122) 및 외형 측정모듈(123)에 의하여 수행되는 물리 특성 측정 방법에 대하여 도 4 등을 참조하여 보다 상세히 설명한다.A physical characteristic measurement method performed by the
도 4는 도 3에 도시된 물리 특성 측정부의 일 실시예를 통하여 수행되는, 도단계 2의 S1120의 일 실시예를 설명하는 순서도이다. 도 4에 도시된 예는, 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 순차적으로 전압을 인가하여 순차적으로 전류가 통전하도록 하는 실시예에 관한 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 바와 같이 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 동시에 전압을 인가하여 동시에 전류가 통전하도록 할 수도 있다.FIG. 4 is a flowchart illustrating an embodiment of S1120 of FIG. 2, which is performed through an embodiment of the physical characteristic measuring unit shown in FIG. 3. Referring to FIG. The example shown in FIG. 4 relates to an embodiment in which a voltage is sequentially applied between one positive electrode and a plurality of negative electrodes to sequentially conduct current, but is not limited thereto, and as described above, one positive electrode A voltage may be simultaneously applied between an electrode and a plurality of negative electrodes so that current is simultaneously conducted.
도 4를 더 참조하면, 전류 제어 모듈(122)은, 전극 어레이 모듈(121)의 복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 각각 개별적으로 전류를 통전시킬 수 있다. Referring further to FIG. 4 , the
예컨대, 전류 제어 모듈(122)은, 복수의 양 전극 중 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에 전압을 순차적으로 인가하여, 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 순차적으로 각각 전류를 통전시킬 수 있다(S1210). For example, the
전류 제어 모듈(122)은, 통전된 전류에서의 임피던스를 각각 측정할 수 있다(S1220). 여기에서, 임피던스를 측정한다는 것은, 임피던스의 변화량을 측정한다는 것을 포함하는 의미이다.The
이후, 전류 제어 모듈(122)은, 복수의 양 전극 중 나머지에 대하여, 순차적으로 상술한 통전 단계를 반복적으로 수행할 수 있다(S1230).Thereafter, the
외형 측정모듈(123)은, 전극 어레이 모듈(121)의 전극 배치 구조 -즉, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간의 배치 구조- 및 측정된 임피던스를 이용하여, 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 사이에 존재하는 미세 플라스틱의 물리 특성을 측정할 수 있다.The external
도 6 내지 도 9는, 도 3에 도시된 물리 특성 측정부에 의하여 미세 플라스틱의 물리 특성을 도출하는 것을 설명하는 도면으로서, 이를 더 참조하여 설명한다.6 to 9 are diagrams for explaining the derivation of physical properties of microplastics by the physical property measuring unit shown in FIG. 3 , which will be further described with reference to them.
도 6에서는, 제1 전극 어레이(121a)의 복수의 양 전극 (전극 1 내지 전극 6) 중 제1 양 전극(전극 1)이 제2 전극 어레이(121b)의 복수의 음 전극(전극 A 내지 전극 F)과 각각 통전하는 것을 도시하고 있다. In FIG. 6 , the first positive electrode (electrode 1) among the plurality of positive electrodes (
즉, 전류 제어 모듈(122)은, 제1 양전극(1)과 복수의 음 전극(전극 A 내지 전극 F)를 양단으로 하여 소정의 전위차를 가지도록 전압을 인가할 수 있고, 그에 따라 제1 양전극(1)과 복수의 음 전극(전극 A 내지 전극 F) 간에 전류가 흐를 수 있다.That is, the
일 실시예에서, 전류 제어 모듈(122)은, 복수의 음 전극(전극 A 내지 전극 F) 각각 하나씩 순차적으로 통전하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 양전극(전극 1)과 제1 음전극(전극 A)을 통전시키고, 그에 대한 임피던스 변화량을 산출할 수 있다. 이후, 제1 양전극(전극 1)과 제2 음전극(전극 B)을 통전시키고, 그에 대한 임피던스 변화량을 산출할 수 있다.In one embodiment, the
도 7에서는, 제1 전극 어레이(121a)의 제2 양 전극(전극 2)이 제2 전극 어레이(121b)의 복수의 음 전극(전극 A 내지 전극 F)과 각각 통전하는 것을 도시하고 있다. 7 shows that the second positive electrode (electrode 2) of the
즉, 전류 제어 모듈(122)은, 도 6에서 도시된 바와 같이 제1 양전극(전극 1)과 복수의 음 전극 (전극 A 내지 전극 F)에 대하여 임피던스를 측정한 후에는, 제1 양 전극과 인접한 다른 제2 양 전극(전극 2)에 대해서도 동일하게 전류 통전 및 임피던스 측정을 수행할 수 있다.That is, after measuring the impedance of the first positive electrode (electrode 1) and the plurality of negative electrodes (electrode A to electrode F) as shown in FIG. 6, the
이와 같이, 전류 제어 모듈(122)은 모든 양전극(전극 1 내지 전극 6)과 모든음 전극(전극 A 내지 전극 F) 간의 개별적인 전류 통전 및 임피던스 측정을 순차적으로 수행할 수 있다.In this way, the
전류 제어 모듈(122)에 의하여 측정된, 양전극과 음전극 간의 임피던스 변화량의 일 예가 도 8에 도시된다. 도 8에 도시된 그래프에서 x축은 시간, y축은 임피던스가 되며, 도시된 바와 같이, 두 전극 사이에 위치하는 미세 플라스틱의 상대적인 양에 따라 임피던스의 변화량이 달라진다. 즉, 미세 플라스틱의 크기 및 모양에 따라, 두 전극 사이에서의 임피던스의 변화량이 다르게 설정된다. 여기에서, 미세 플라스틱의 상대적인 양은, 질량, 부피 및 밀도 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 설정될 수 있다.An example of the amount of change in impedance between the positive and negative electrodes measured by the
전류 제어 모듈(122)은 이러한 임피던스에 대한 정보, 예컨대, 임피던스 변화량의 피크값에 대한 정보를 외형 측정모듈(123)에 제공할 수 있다.The
외형 측정모듈(123)은, 전극 어레이 모듈(121)의 전극 배치 구조를 알 수 있다. 즉, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간의 배치 구조 및 배치 거리를 알 수 있다. The external
외형 측정모듈(123)은, 이러한 전극 배치 구조와, 각 전극 간의 임피던스 정보를 기초로, 미세 플라스틱의 물리적인 특징을 도출할 수 있다. The external
예컨대, 도 8에 도시된 임피던스 정보를 기초로 외형 측정모듈(123)에 의하여 도출된 미세 플라스틱의 기초 물리 특성(두 점 사이의 점선)은 도 9의 그림 (a)와 같을 수 있다. 외형 측정모듈(123)은 도출된 기초 물리 특성을 기초로 각 전극 사이 영역에 해당하는 공백 영역의 물리 데이터를 채움으로써, 기초 물리 특성으로부터 미세 플라스틱의 물리적 특성을 도출할 수 있다. For example, the basic physical characteristics (dotted line between two points) of the microplastics derived by the external
일 예로, 외형 측정모듈(123)은, 공백 영역의 물리 특성 데이터를 채움(filling)기 위하여, 공백 영역에 인접한 적어도 두 기초 물리 특성을 선별할 수 있다. 이후, 선별된 적어도 두 기초 물리 특성의 특징값을 기준으로, 두 기초 물리 특성 사이의 공백 영역에 대한 필링(filling)을 수행할 수 있다. 먼저, 두 기초 물리 특성 간의 중간-즉, 공백 영역의 중앙값-에 두 기초 물리 특성의 중간값을 설정할 수 있다. 이후, 중간값과 기초 물리 특성의 특징값 사이의 나머지 여백 공간에, 순차적인 값을 설정할 수 있다. For example, the
예컨대, 제1 물리 특성의 특징값이 2, 제 2 물리 특성의 특징값이 6이라고 가정하면, 제1 물리 특성과 제2 물리 특성 간의 중앙에는 중간값으로서 4를 설정하고, 제1 물리 특성과 중앙 사이에는 2 부터 4 사이의 값을, 중앙부터 제 2 물리 특성까지는 4부터 6까지의 값을 설정할 수 있다.For example, assuming that the feature value of the first physical property is 2 and the feature value of the second physical property is 6, 4 is set as an intermediate value at the center between the first physical property and the second physical property, and the first physical property and the second physical property are A value between 2 and 4 may be set between the center and a value between 4 and 6 may be set between the center and the second physical property.
이와 같이, 도 9의 그림(a)의 공백 영역에 대하여 물리 특성 데이터를 채우면, 도 9의 그림(b)와 같이 예시될 수 있다.In this way, if the physical characteristic data is filled in the blank area of Figure (a) of Figure 9, it can be illustrated as Figure (b) of Figure 9.
전술한 바와 같이, 미세 플라스틱 측정을 위한 유동 칩 장치(100)는, 독성 특성 측정부(130)를 이용하여 미세 플라스틱의 독성 물질에 대한 정보를 획득할 수 있다. As described above, the
도 10은 도 1에 도시된 독성 특성 측정부의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이고, 도 11은 도 2에 도시된 단계 S1130의 일 실시예를 설명하는 순서도로서, 도 10 내지 도 11을 참조하여 이에 대하여 설명한다.10 is a block configuration diagram illustrating an embodiment of the toxicity characteristic measurement unit shown in FIG. 1, and FIG. 11 is a flowchart illustrating an embodiment of step S1130 shown in FIG. 2, see FIGS. 10 to 11 and explain this.
한편, 독성 특성 측정부에 의하여 추출되는 독성 데이터는, 미세 유로 내에 위치한 미세 플라스틱에 부착된 독성 성분에 의한 것으로 전제한다. 이는, 독성 성분은 자체로서 혼자 존재하기 보다는 미세 플라스틱에 흡착되어 있는 것이 보다 일반적이고, 실제로 시료 내에 독성 성분이 단독으로 존재할 수 있다고 하더라도 이는 미세 플라스틱에 흡착되어 있는 양에 비하면 상당히 소량에 불과하기 때문이다.On the other hand, the toxicity data extracted by the toxicity characteristic measuring unit is assumed to be due to toxic components attached to microplastics located in the microchannel. This is because it is more common for toxic components to be adsorbed on microplastics rather than existing alone, and even if toxic components can actually exist alone in a sample, it is only a very small amount compared to the amount adsorbed on microplastics. am.
도 10 및 도 11을 참조하면, 독성 특성 측정부(130)는 광 조사 모듈(131), 광학 분석 모듈(132) 및 독성 특성 추출모듈(133)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11 , the toxic
광학 분석 모듈(132) 및 독성 특성 추출모듈(133)은, 제어적 처리 또는 연산적 처리를 위한 프로세서 또는 전용 제어 회로를 포함할 수 있으며, 메모리 등의 저장장치를 포함할 수 있다. The
실시예에 따라서는, 광학 분석 모듈(132) 및 독성 특성 추출모듈(133)은, 하나의 프로세서에서 수행되는 각각의 기능일 수도 있고, 또는 각각 개별적으로 구현될 수도 있다.Depending on the embodiment, the
광 조사 모듈(131)은 미세 유로에 조사광을 조사할 수 있다(S1310).The
일 실시예에서, 광 조사 모듈(131)은 상호 간섭을 피하기 위하여 물리 특성 측정부(120)와 일정 이상의 이격 거리를 두고 배치되어 조사광을 조사할 수 있다. 이를 위하여, 공급부(110)는 물리 특성 측정이 종료되면, 물리 특성 측정부에 대응되는 위치의 미세 유로 영역에 존재하던 시료들을, 독성 특성 측정부에 대응되는 위치의 미세 유로 영역으로 흘러가도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the
광학 분석 모듈(132)은 조사광에 대한 분광 스펙트럼 정보를 확인할 수 있다(S1320). 여기에서, 분광 스펙트럼은 The
독성 특성 추출모듈(133)은, 확인된 분광 스펙트럼 정보를 기초로, 기 설정된 광학 특성 독성 데이터를 이용하여 미세 유로 내의 독성 특성을 측정할 수 있다(S1330).The toxicity
일 예로, 독성 특성 추출모듈(133)은, 유해화학물질 각각에 대한 분광 스펙트럼 특징을 포함하는 광학 특성 데이터베이스(광학 특성 독성 데이터)를 저장하고, 광학 분석 모듈(132)에서 제공된 분광 스펙트럼을, 기 저장된 분광 스펙트럼 데이터베이스와 비교하여 어느 독성 물질이 존재하는지 판단할 수 있다. For example, the toxicity
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims to be described later, and the configuration of the present invention can be varied within a range that does not deviate from the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art can easily know that the present invention can be changed and modified accordingly.
100 : 마이크로 유동 칩 장치
110 : 공급부
120 : 물리 특성 측정부
121 : 전극 어레이 모듈
122 : 전류 제어모듈
123 : 외형 측정모듈
130 : 독성 특성 측정부
131 : 광 조사 모듈
132 : 분광 스펙트럼 모듈
133 : 독성 특성 추출모듈100: microfluidic chip device
110: supply unit
120: physical characteristic measurement unit
121: electrode array module 122: current control module
123: external measurement module
130: toxicity characteristic measuring unit
131: light irradiation module 132: spectroscopy spectrum module
133: toxicity characteristic extraction module
Claims (12)
미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 제공받고, 이를 미세 유로로 제공하는 공급부; 및
상기 미세 유로에 인접하여 구비되고, 복수의 양 전극과 복수의 음 전극을 포함하는 전극 어레이를 이용하여 상기 미세 유로 내의 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 물리적 특성 측정부;
를 포함하고,
상기 물리적 특성 측정부는,
상기 복수의 양 전극 각각으로부터 상기 복수의 음 전극 각각에 대한 임피던스를 기초로 상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
As a microfluidic chip device,
a supply unit receiving a sample sample containing microplastics and supplying the sample to the microchannel; and
a physical property measurement unit for measuring physical properties of microplastics in the microchannel using an electrode array provided adjacent to the microchannel and including a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes;
including,
The physical property measuring unit,
Measuring the physical properties of the microplastic based on the impedance from each of the plurality of positive electrodes to each of the plurality of negative electrodes,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
상기 미세 유로의 일 측에 형성되는 복수의 양 전극을 포함하는 제1 전극 어레이와, 상기 미세 유로의 타 측에 형성되는 복수의 음 전극을 포함하는 제2 전극 어레이를 포함하는 전극 어레이 모듈; 및
상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간에 전류를 통전시키고, 통전되는 전류 각각에 대하여 임피던스를 측정하는 전류 제어 모듈을 포함하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
The method of claim 1, wherein the physical property measurement unit,
an electrode array module including a first electrode array including a plurality of positive electrodes formed on one side of the microchannel and a second electrode array including a plurality of negative electrodes formed on the other side of the microchannel; and
A current control module for conducting current between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes and measuring impedance for each of the energized currents,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간의 배치 구조 및 측정된 임피던스를 이용하여, 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 사이에 존재하는 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 외형 측정모듈을 더 포함하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
The method of claim 2, wherein the physical property measuring unit,
An appearance measurement module for measuring physical properties of microplastics existing between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes using the arrangement structure and measured impedance between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes including,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
상기 미세 유로에 광을 조사하고, 그에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로 상기 미세 유로 내에 존재하는 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 독성 특성 측정부를 더 포함하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
According to claim 1,
Further comprising a toxicity characteristic measuring unit for irradiating light to the microchannel and measuring toxicity characteristics of microplastics present in the microchannel based on optical properties including spectral characteristics thereof,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
상기 미세 유로에 조사광을 조사하는 광 조사 모듈;
상기 조사광에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 확인하는 광학 분석 모듈; 및
확인된 상기 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로, 기 설정된 광학 특성 독성 데이터를 이용하여 상기 미세 유로 내의 독성 특성을 측정하는 독성 특성 추출모듈을 포함하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
The method of claim 4, wherein the toxicity characteristic measurement unit,
a light irradiation module for irradiating irradiation light into the microchannel;
an optical analysis module that checks optical characteristics including spectral characteristics of the irradiation light; and
Based on the optical properties including the confirmed spectral properties, a toxicity property extraction module for measuring the toxicity properties in the microchannel using predetermined optical property toxicity data,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
상기 물리적 특성은,
상기 미세 플라스틱의 크기 정보, 개수 정보, 표면적 정보 및 모양 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 독성 특성은,
상기 미세 플라스틱에 흡착된 독성 물질의 종류 및 농도 중 적어도 하나를 포함하는,
미세 플라스틱 측정을 위한 마이크로 유동 칩 장치.
According to claim 4,
The physical properties are
At least one of size information, number information, surface area information, and shape information of the microplastics,
The toxic properties are
Including at least one of the type and concentration of the toxic substance adsorbed on the microplastic,
A microfluidic chip device for measuring microplastics.
미세 플라스틱이 포함된 샘플 시료를 미세 유로로 유도하는 단계; 및
상기 미세 유로에 인접하여 구비되는 전극 어레이를 이용하여 상기 미세 유로 내의 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계;
를 포함하되,
상기 전극 어레이는,
상기 미세 유로의 일 측에 형성되는 복수의 양 전극과, 타 측에 형성되는 복수의 음 전극을 포함하고,
상기 복수의 양 전극 각각으로부터 상기 복수의 음 전극 각각에 대한 임피던스를 기초로 상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는,
미세 플라스틱 측정 방법.
A method for measuring microplastics performed in a microfluidic chip device for measuring microplastics,
guiding a sample containing microplastics into a microchannel; and
measuring physical properties of microplastics in the microchannel using an electrode array provided adjacent to the microchannel;
Including,
The electrode array,
A plurality of positive electrodes formed on one side of the microchannel and a plurality of negative electrodes formed on the other side,
Measuring the physical properties of the microplastic based on the impedance from each of the plurality of positive electrodes to each of the plurality of negative electrodes,
How to measure microplastics.
상기 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계는,
복수의 양 전극과 복수의 음 전극 간에 전류를 통전시키는 통전 수행 단계;
상기 통전 수행 단계에서 통전되는 전류 각각에 대하여 임피던스를 측정하는 단계; 및
상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 간의 배치 구조 및 측정된 임피던스를 이용하여, 상기 복수의 양 전극과 상기 복수의 음 전극 사이에 존재하는 미세 플라스틱의 물리적 특성을 측정하는 단계를 포함하는,
미세 플라스틱 측정 방법.
According to claim 7,
The step of measuring the physical properties of the microplastics,
energization step of conducting current between a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes;
measuring impedance for each current energized in the energizing step; and
Measuring physical properties of microplastics present between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes using the arrangement structure and measured impedance between the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes,
How to measure microplastics.
상기 통전 수행 단계는,
복수의 양 전극 중 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에 전압을 순차적으로 인가하여 상기 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 순차적으로 각각 전류를 통전시키는 통전 단계; 및
복수의 양 전극 중 나머지에 대하여, 순차적으로 상기 통전 단계를 반복적으로 수행하는 통전 반복 단계를 포함하는,
미세 플라스틱 측정 방법.
According to claim 8,
In the energizing step,
An energization step of sequentially applying a voltage between any one of the plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes to sequentially pass current between the one positive electrode and the plurality of negative electrodes; and
With respect to the rest of the plurality of positive electrodes, including a energization repetition step of sequentially and repeatedly performing the energization step,
How to measure microplastics.
상기 통전 수행 단계는,
복수의 양 전극 중 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 전압을 동시에 인가하여 상기 어느 하나의 양 전극과 복수의 음 전극 사이에서 동시에 전류를 통전시키는 통전 단계; 및
복수의 양 전극 중 나머지에 대하여, 순차적으로 상기 통전 단계를 반복적으로 수행하는 통전 반복 단계를 포함하는,
미세 플라스틱 측정 방법.
According to claim 8,
In the energizing step,
an energization step of simultaneously applying a voltage between any one positive electrode of a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes to simultaneously conduct current between any one positive electrode and a plurality of negative electrodes; and
With respect to the rest of the plurality of positive electrodes, including a energization repetition step of sequentially and repeatedly performing the energization step,
How to measure microplastics.
상기 미세 유로에 광을 조사하고, 그에 대한 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로 상기 미세 유로 내에 존재하는 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는,
미세 플라스틱 측정 방법.
According to claim 7,
Irradiating light to the microchannel and measuring toxicity characteristics of microplastics present in the microchannel based on optical properties including spectral characteristics thereof,
How to measure microplastics.
상기 미세 플라스틱의 독성 특성을 측정하는 단계는,
상기 미세 유로에 조사광을 조사하는 단계;
상기 조사광에 대한 분광 스펙트럼을 확인하는 단계; 및
확인된 상기 분광 특성을 포함하는 광학 특성을 기초로, 기 설정된 광학 특성 독성 데이터를 이용하여 상기 미세 유로 내의 독성 특성을 측정하는 단계를 포함하는,
미세 플라스틱 측정 방법.According to claim 11,
Measuring the toxicity characteristics of the microplastics,
irradiating irradiation light to the microchannel;
checking a spectral spectrum of the irradiation light; and
Based on the optical properties including the confirmed spectral properties, measuring toxicity properties in the microchannel using predetermined optical property toxicity data,
How to measure microplastics.
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---|---|---|---|
KR1020210111153A KR102592610B1 (en) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | Microfluidic chip device for measuring microplastics and microplastic measuring method using the same |
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Publications (2)
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Country | Link |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2002267601A (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Kurabo Ind Ltd | Method and apparatus for discriminating material such as plastic material or the like |
KR20190034139A (en) * | 2016-03-30 | 2019-04-01 | 와카스 칼리드 | Nanoscale array-based sensors for electrochemical sensing, capacitance sensing and field emission sensing |
KR20190123983A (en) * | 2018-04-25 | 2019-11-04 | (주)파이버피아 | Apparatus and Method for Measuring Concentration of Contamination Factor |
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2021
- 2021-08-23 KR KR1020210111153A patent/KR102592610B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Title |
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Beckett C. Colson and Anna P. M. Michel. Flow-Through Quantification of Microplastics Using Impedance. ACS Sens. 2021, 6, pp238-244. (Published: January 9, 2021)* * |
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KR102592610B1 (en) | 2023-10-24 |
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