WO2015137694A1 - 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치 - Google Patents

표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2015137694A1
WO2015137694A1 PCT/KR2015/002289 KR2015002289W WO2015137694A1 WO 2015137694 A1 WO2015137694 A1 WO 2015137694A1 KR 2015002289 W KR2015002289 W KR 2015002289W WO 2015137694 A1 WO2015137694 A1 WO 2015137694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
reaction channel
flow cell
microfluidic chip
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2015/002289
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
한종훈
안재훈
조경호
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
POSTECH Academy Industry Foundation
Original Assignee
POSTECH Academy Industry Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by POSTECH Academy Industry Foundation filed Critical POSTECH Academy Industry Foundation
Publication of WO2015137694A1 publication Critical patent/WO2015137694A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions

Definitions

  • the present invention relates to a microfluidic chip having a flow cell using a standard addition method and an absorbance detection apparatus including the same.
  • the absorbance A is expressed by Beer's law as shown in Equation 1 below.
  • the absorbance A is proportional to the molar extinction coefficient epsilon (L / (mol ⁇ cm)), the optical path length b (cm), and the molar concentration C (mol / L). Since the molar extinction coefficient is determined by the analyte or the product after the color reaction, a device having a long optical path length should be manufactured to improve the absorbance detection sensitivity. In addition, free control of the optical path length is required to measure analytes with a wide range of concentrations.
  • microfluidic channel As the microfluidic channel is used as a flow cell for absorbance detection in the first several cm 2 sized microfluidic chip, there is a limit in extending the optical path length, and it is difficult to control the optical path length.
  • the analyte is quantified using the calibration curve method using an external standard (method of quantifying an analyte in a sample using a linear relationship obtained from absorbance according to the concentration of a standard sample prepared as an analyte).
  • Analytical errors can occur due to the difference in composition between the sample and the standard sample.
  • the analytical error arises from the change of the analytical signal (matrix effect) by other materials (matrix) except for the analyte present in the actual sample.
  • the present invention provides a microfluidic chip having a flow cell using a standard addition method capable of realizing a high sensitivity analysis without error by using a small amount of a sample and a reagent in a concentration of an analyte in a sample including a matrix and an absorbance including the same. It is intended to provide a detection device.
  • the microfluidic chip having a flow cell using a standard addition method is a first injection channel in communication with the sample inlet, the standard sample addition inlet, the sample inlet and the standard sample addition inlet, the first reaction channel
  • a first substrate having a second reaction channel in communication with the first reaction channel, a light entrance hole in communication with the second reaction channel, a detection hole spaced from the light entrance hole, and a light source facing the light entrance hole
  • One end is connected to the second substrate and the light incident port coupled to the first substrate, and the other end is connected to the detection hole provided with a light incident part to pass through and a detection unit facing the detection port and transmits the light of the light source
  • the first substrate is formed with a reagent inlet
  • the reagent inlet is in communication with the second reaction channel.
  • first reaction channel and the second reaction channel may overlap each other, and one end and the other end may be alternately connected to form a zigzag shape.
  • a transfer channel connecting the first reaction channel and the second reaction channel and a reagent channel connecting the reagent inlet port and the reaction channel may be formed at one end of the second reaction channel.
  • first substrate and the second substrate may be made of a material having a color capable of absorbing light, or may be colored with a color capable of absorbing light, and the incident part and the detection part may transmit light. It may be made of a transparent material.
  • the light incident port and the detection port may be formed with a fastening portion for the flow cell detachably coupled.
  • the flow cell is formed of a liquid core waveguide and bent, and both ends of the flow cell may be installed to face the second substrate.
  • an absorption detector including a microfluidic chip includes a microfluidic chip having a flow cell, a light source disposed to face the light incident part, a detector disposed to face the detection part, and a light source; And a blocking wall disposed between the detectors, wherein the microfluidic chip has a first reaction channel communicating with a sample inlet, a standard sample addition inlet, the sample inlet and the standard sample inlet, and a first reaction channel.
  • the other end is connected to the flow cell, the first substrate is a reagent inlet is formed, the reagent inlet is in communication with the second reaction channel.
  • first reaction channel and the second reaction channel may overlap each other, and one end and the other end may be alternately connected to form a zigzag shape.
  • a transfer channel connecting the first reaction channel and the second reaction channel and a reagent channel connecting the reagent inlet port and the reaction channel may be formed at one end of the second reaction channel.
  • both ends of the flow cell may include a microfluidic chip installed to face the second substrate, wherein the first substrate and the second substrate are made of a material having a color capable of absorbing light, or It can be colored with a color that can absorb it.
  • the incidence part and the detection part may be made of a transparent material to allow light to pass therethrough, and the light incident hole and the detection hole may be formed with a fastening part into which the flow cell is inserted.
  • an interference filter may be installed between the detector and the detector to transmit light to have a half value half width that is smaller than a half value half width of the light emitted from the light source.
  • the light source, the detector and the blocking wall are installed in the housing, the microfluidic chip is disposed on the housing, the upper surface of the housing and the incident channel located above the light source and located above the detector.
  • a detection channel is formed, and the interference filter may be provided with an interference filter between the detection channel and the detector.
  • the present invention it is easy to extend the optical path length by using a liquid core waveguide as a flow cell for absorbance detection, and the liquid core waveguide can be easily installed by attaching and detaching the fastening part installed at the light inlet and the detection port of the microfluidic chip.
  • the optical path length can be adjusted. Therefore, it is possible to detect a wide range of analytes with high sensitivity by applying to various water environments.
  • microfluidic chip made of a light absorbing material may be fixedly installed on the upper part of the light source and the detector disposed in parallel with the blocking wall in the housing to effectively block stray light.
  • the microfluidic chip is transparent only to the light passing portion of the light source and can freely adjust the height of the light source in the housing, so it is unnecessary to use an additional optical device such as a small slit or a condenser lens.
  • the standard addition method which is a calibration curve method using an internal standard, quantifies the analyte using a linear relationship between the absorbance measured by adding a standard additive prepared as an analyte to a sample and the concentration of the standard additive. That's how.
  • Each sample to which a plurality of different concentrations of the standard additives are added is identical except for the standard additives, so that the matrix effect is the same.
  • the reproducibility of the analysis is high by injecting the solution required for absorbance detection at a constant flow rate in a continuous flow.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a top plate of a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a lower plate of the microfluidic chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an absorbance detection apparatus using a standard addition method according to an embodiment of the present invention.
  • 5a and 5b are graphs showing the absorbance according to the concentration of the detection signal and the standard sample added according to the first experimental example of the present invention.
  • Figure 6a and Figure 6b is the absorbance according to the detection signal of the nitrite nitrogen standard sample containing 30 ⁇ sodium chloride and 50ppb nitrogen by the standard addition method according to the second experimental example of the present invention and the concentration of the standard addition sample Is a graph.
  • 7a and 7b are the absorbance according to the detection signal and the concentration of the standard addition sample of the nitrite nitrogen standard sample containing 20 ⁇ sodium chloride and 50ppb nitrogen by the standard addition method according to the second experimental example of the present invention Is a graph.
  • 8A and 8B illustrate the detection signal of the nitrite nitrogen standard sample containing 10 ⁇ sodium chloride and 50 ppb nitrogen by the standard addition method according to the second experimental example of the present invention and the absorbance according to the concentration of the standard addition sample Is a graph.
  • FIG. 1 is a plan view showing a top plate of a microfluidic chip having a flow cell according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view showing a lower plate of a microfluidic chip having a flow cell according to an embodiment of the present invention
  • 3 is a cross-sectional view showing a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention.
  • the microfluidic chip 30 having the flow cell according to the present embodiment includes an upper plate (first substrate) 10, a lower plate (second substrate) 20, and an upper plate 10. It includes a flow cell 31 coupled to.
  • the upper plate 10 has a rectangular plate shape, and the upper plate 10 is provided with a sample inlet 11, a standard sample addition inlet 12, and a reagent inlet 16.
  • the sample inlet 11 is formed with a fastening portion 32 for coupling with the sample inlet tube 52
  • the standard addition sample inlet 12 is coupled to the standard addition sample inlet tube 53
  • Fastening portion 33 is formed.
  • the reagent inlet 16 is formed with a fastening portion 34 for coupling with the reagent inlet tube 54.
  • the upper plate 10 has a sample channel 11a, a standard addition sample channel 12a, a reagent channel 16a, a first reaction channel 17, a second reaction channel 18, a transfer channel 18a, And a light entrance port 13 is formed.
  • a sample channel 11a is connected to the sample inlet 11 so that the sample moves through the sample channel 11a
  • a standard addition sample channel 12a is connected to the standard sample inlet 12 to form a standard.
  • the additive sample moves through the standard addition sample channel 12a.
  • a first reaction channel 17 is connected to the sample channel 11a and the standard addition sample channel 12a, and the first reaction channel 17 is formed. In the sample and the standard additive is mixed.
  • the first reaction channel 17 is overlapped and one end and the other end are alternately connected to form a zigzag shape.
  • a transfer channel 18a connecting the first reaction channel 17 and the second reaction channel 18 is formed.
  • Two transfer channels 18a are formed between the first reaction channel 17 and the second reaction channel 18 to transfer materials mixed in the first reaction channel 17 to the second reaction channel 18.
  • the reagent inlet 16 is connected to the reagent channel 16a is formed to move the reagent through the reagent channel (16a).
  • the reagent channel 16a is connected to the second reaction channel 18, and the material and the reagent transferred from the first reaction channel 17 are mixed in the second reaction channel 18.
  • One end of the second reaction channel 18 is connected to the light inlet 13 is formed, the fastening portion 35 is provided in the light inlet 13 so that the flow cell 31 can be coupled.
  • the sample is a substance to be measured, and the reagent is used for detecting a specific component in the sample to react with the component to be detected to have a specific color.
  • the sample reacts with the reagent to show a specific color.
  • the sample may absorb light having a specific wavelength without reacting with the reagent.
  • one end of the first reaction channel 17 without the transfer channel 18a, the reagent inlet 16, the reagent channel 16a, the second reaction channel 18, and directly communicates with the light inlet 13 do.
  • a standard addition sample is a sample made of an analyte.
  • a solution made of nitrite nitrogen having an appropriate concentration range may be a standard addition sample.
  • the samples can be quantitated without analytical error because the change in absorbance by the matrix is the same as all other substances (matrix) except for the analyte are the same.
  • the upper plate 10 has a detection port 14 connected to the flow cell 31, a solution discharge channel 19 connected to the detection port 14, and a solution discharge port 15 connected to the solution discharge channel 19. .
  • the solution discharge channel 19 is a passage through which the sample and the reagent introduced through the flow cell 31 move, and the solution outlet 15 may be connected to a separate storage container for discharging the used sample and reagent. have.
  • the fastening part 36 is formed in the detection port 14 so that the flow cell 31 can be coupled, and the fastening part 37 is formed in the solution outlet 15 so that the discharge pipe can be coupled.
  • the detection port 14 and the light entrance port 13 are spaced apart from each other and are connected through the flow cell 31.
  • the fastening portions 32, 33, 34, 35, 36, 37 are made of polymer or tubing, or the like, and have holes so that the tube or tube can be easily detached and coupled.
  • the top plate 10 is made of a material capable of absorbing light, and in particular, may be made of black polydimethylsiloxane (PDMS). However, the top plate 10 may be made of a material having a variety of colors that can absorb light, or may be colored with a color that can absorb light.
  • PDMS black polydimethylsiloxane
  • the light incident portion 22 is formed at the lower portion corresponding to the light entrance port 13
  • the detection unit 23 is formed at the lower portion corresponding to the detection port 14.
  • the lower plate 20 is made of black polydimethylsiloxane (PDMS), and the light incident part 22 and the detector 23 are filled with transparent polydimethylsiloxane (PDMS), respectively, to allow light to pass therethrough.
  • the light incident part 22 and the detector 23 may be formed by injecting a transparent PDMS after forming a hole in the black PDMS.
  • the lower plate 20 is colored, only the light incident part 22 and the detection part 23 are formed transparently without being colored.
  • absorbance of stray light incident from the outside or from a light source may be absorbed to improve absorbance detection sensitivity.
  • the manufacturing method of the upper board 10 and the lower board 20 is demonstrated. After spin-coating a photoresist on the prepared silicon wafer, the shape is transferred by ultraviolet exposure in a state where a photo mask is installed. It is then developed to form an embossed pattern.
  • Black PDMS is poured onto the silicon wafer on which the embossed pattern is formed and separated from the wafer after crosslinking to obtain a top plate of the black PDMS on which the intaglio is formed.
  • the lower plate 20 is also manufactured in the same manner as the upper plate 10.
  • the upper plate 10 and the lower plate 20 are surface treated by arc discharge, and then the light incident portion of the lower plate 20 in the center of the light inlet 13 and the detector 14 of the upper plate 10.
  • the centers of the 22 and the detector 23 are coupled to each other.
  • the flow cell 31 is provided with an inlet and an outlet to move the solution and simultaneously move the light, and to continuously detect the absorbance.
  • the flow cell 31 according to the present embodiment consists of a waveguide having a Teflon-based liquid core. As the liquid core waveguide is applied as the flow cell 31, light can be moved from the inlet to the outlet even though the path is bent through total reflection.
  • the flow cell 31 may be made of any one selected from the group consisting of glass, silicon, and polymer material.
  • the flow cell 31 has a tubular shape, and a solution in which a sample and a reagent are mixed moves from the light entrance port 13 to the detection port 14 through the flow cell 31.
  • the light incident to one end of the flow cell 31 is totally reflected while moving along the solution to the other end.
  • One end of the flow cell 31 is inserted into the fastening part 35, and the other end of the flow cell 31 is inserted into the fastening part 36 to insert the light entrance port 13 and the detection port 14 into the flow cell. Connect with (31).
  • the flow cell 31 may be easily coupled to the upper plate 10.
  • the flow cell 31 is inserted into the fastening parts 35 and 36 so that both ends face the lower plate 20.
  • the flow cell 31 is installed so that both ends are parallel, and both ends of the flow cell 31 face the same direction.
  • the flow cell 31 may be bent to have a substantially U shape.
  • the flow cell 31 may be wound in an O-shape, it may be inserted into the coupling portion so that both ends are parallel.
  • the optical path length can be extended to measure the absorbance with high sensitivity.
  • both ends are bent in the same direction by bending the flow cell 31, even if the length of the flow cell 31 is extended, the length of the microfluidic chip having the flow cell does not increase, and thus the microfluid having the compact flow cell is provided. Chips can be manufactured.
  • the sample and the reagent are passed through the first reaction channel 17, the second reaction channel 18, the light entrance port 13, the flow cell 31, the detection port 14, and the solution discharge channel 19. 15) to form a microfluidic chip having a flow cell in which a fluid flows.
  • both ends of the flow cell 31 are arranged in parallel as in the present embodiment, the stray light incident on the detector 43 is blocked to enable precise measurement. This is because the light source and the detector are not in line.
  • FIG. 4 is a block diagram of an absorbance detection apparatus using a standard addition method according to an embodiment of the present invention.
  • the light absorption detection apparatus is inserted into and installed in the housing 41 and the housing 41 forming an external shape, and disposed under the light incident part 22. And a microfluidic chip 30 having a detector 43 and a flow cell disposed below (23).
  • the housing 41 is formed in a substantially rectangular parallelepiped box shape, and the housing 41 has an incidence channel 45 positioned above the light source 42 and a detection channel 46 positioned above the detector 43. do.
  • the incident channel 45 is positioned between the light source 42 and the light incident part 22 to be a path for transmitting the light emitted from the light source 42 to the light incident part 22, and the detection channel 46 is a detector.
  • Located between the 43 and the detector 23 is a passage for transmitting light from the detector 23 to the detector 43.
  • the housing 41 is made of a metal colored in black to absorb light, and the microfluidic chip 30 having the flow cell 31 is fixedly installed on the upper surface of the housing 41. Accordingly, the light emitted from the light source 42 does not move directly to the detector 43, but moves to the detector 43 via the flow cell 31.
  • the light source 42 is formed of a light emitting diode, and the light source 42 may be variously selected in consideration of the maximum absorption wavelength according to the type of analyte and the reagent.
  • the detector 43 is formed of a photomultiplier tube and detects the intensity of a specific wavelength in the light emitted from the flow cell 31.
  • An interference filter 44 is provided between the detector 43 and the detection channel 46. The interference filter 44 transmits incident light with a narrow half value half width to improve linearity of the calibration curve. The interference filter 44 transmits light with a half value half width smaller than the half value half width of the light emitted from the light source 42.
  • the power source 61 is connected and installed in the light source 42, and the power source 62 is also connected and installed in the detector 43.
  • the detector 43 is provided with a digital multimeter 63 for processing the signal generated by the detector 43, and the digital multimeter 63 transmits the processed signal to the computer 64.
  • a blocking wall 47 is provided between the light source 42 and the detector 43, and the blocking wall 47 extends from the upper surface of the housing 41 to the lower surface. The stray light generated by the light source 42 may be blocked by the blocking wall 47 from entering the detector 43.
  • the light source 42 and the detector 43 may be spaced apart laterally with the blocking wall interposed therebetween to prevent the stray light emitted from the light source 42 from entering the detector 43.
  • the stray light does not flow inherently because the light generated from the light source does not directly block the inflow of the detector.
  • the light generated from the light source can be detected with high sensitivity only when it is introduced into the detector through the solution to be detected. However, when light of the light source is directly introduced into the detector, absorbance sensitivity is lowered.
  • the light absorption detection device according to the present embodiment is made of a portable structure, life science, environmental monitoring of environmental pollutants, disease diagnosis. It can be applied to fields such as combinatorial chemistry.
  • Absorbance is proportional to the concentration according to Beer's law, so in the ideal case, the absorbance for the sample concentration is linear and can be expressed as a linear function. However, the concentration range of linearity is reduced by various causes.
  • the absorbance detection results of nitrite nitrogen were compared according to the type of microfluidic chip having a flow cell using a standard addition method in order to determine how stray light affects absorbance.
  • Nitrogen is an essential nutrient for living organisms, which causes eutrophication mainly due to various pollutants caused by human activities, resulting in red tide and the death of fish.
  • nitrite nitrogen causes hemoglobin in infants due to lack of oxygen as it reacts with hemoglobin in blood to produce hemoglobin, which is a hemoglobin without oxygen transport function. Therefore, nitrogen is classified as a representative pollutant that influences water quality.
  • the concentration of nitrogen in the water is quantified by absorbance by the grease method (Griess method) by converting various forms of organic and inorganic nitrogen into the form of nitrite nitrogen. Absorption detection by the grease method is a highly reliable analysis method adopted as a standard method for quantitative analysis of nitrogen in water by the National Water Pollution Process Test Standard and the US Environmental Protection Agency.
  • nitrite ion reacts with the amine group of sulfanylamide to produce a diazonium salt.
  • the red azo dye produced by combining diazonium salt with N- (1-naphthyl) -ethylenediaminedihydrochloride is It has maximum absorption at 540nm.
  • a green light emitting diode having a maximum intensity wavelength of 526 nm is applied as the light source 42, and the detector 43 uses a photomultiplier tube and the maximum absorption wavelength of azo dye.
  • an interference filter 44 that transmits 540 nm of light at a half width of 10 nm is applied. Apply a 8cm long flow cell (inner diameter: 250 ⁇ m, outer diameter: 500 ⁇ m) to the microfluidic chip.
  • the coloring reagent for the grease method is prepared by dissolving 0.2 g of sulfanylamide and 0.02 g of N- (1-naphthyl) -ethylenediamine dihydrochloride in 10 mL of 85% phosphoric acid, and then distilled water to make 100 mL of the final volume.
  • Sodium nitrite was dissolved in distilled water to prepare a nitrite nitrogen standard sample containing 1000 ppm of nitrogen, and then diluted to add a nitrite nitrogen standard containing 5 ppb, 20 ppb, 50 ppb, 100 ppb, 200 ppb, 300 ppb, 500 ppb, and 750 ppb. Each sample is prepared.
  • Figure 5a is a distilled water in the sample inlet 11 of the microfluidic chip 30 having a flow cell using the standard addition method of the present invention, the coloring reagent prepared in the reagent inlet 16, the standard addition sample inlet 12 ) Is a detection signal obtained by sequentially injecting distilled water (base sample) and the prepared nitrite nitrogen standard sample.
  • the flow rate of the peristaltic pump used to inject each solution is 8 ⁇ L / min.
  • FIG. 5B shows each calibration curve obtained by applying both the upper plate 10 and the lower plate 20 of the microfluidic chip to black PDMS and the transparent PDMS to the absorbance detection device.
  • Absorption detection device minimizes the problem of decreasing the concentration range where the calibration curve is linear due to the multi-color wavelength by using the interference filter 44 that transmits 540nm light at half-width of 10nm to the maximum absorption wavelength of azo dye. .
  • FIG. 5B shows linearity in a concentration range of 5500 ppb as black PDMS absorbs stray light and minimizes the entrance to the detector.
  • (1 ') shown in Figure 5b is reduced in the concentration range showing linearity by stray light.
  • the concentration range showing linearity is reduced in the microfluidic chip having the flow cell.
  • the degree of deviation from linearity increases as the concentration of the sample increases, because the transmittance decreases as the concentration of the sample increases, but stray light entering the detector is the same in all concentration ranges. That is, as the concentration of the sample increases, the fraction of stray light for all the light entering the detector increases.
  • the absorbance detection device of the present invention from Figure 5b minimizes the stray light toward the detector to enable high sensitivity absorption detection as well as injecting distilled water, a standard sample, or a coloring reagent into the standard addition sample inlet 12 using an external standard material. Quantification by the calibration curve method is possible. Therefore, the light absorption detection device of the present invention can be applied by modifying the above-described method for a sample whose matrix effect is not serious.
  • a nitrite nitrogen standard sample containing 50 ppb of nitrogen dissolved in 10 ⁇ , 20 ⁇ , and 30 ⁇ sodium chloride was used as a sample in which salts of various concentrations were dissolved, and 30 ⁇ was used as a reference sample for the standard sample. Sodium chloride solution is used.
  • a nitrite nitrogen standard sample containing 20 ppb, 40 ppb, 60 ppb, and 80 ppb nitrogen is used.
  • a solution was prepared and mixed with a nitrite nitrogen standard sample containing 100 ppb of nitrogen in a volume ratio of 1: 1.
  • the 30 ⁇ sodium chloride solution used as the blank sample is prepared by mixing 60 ⁇ sodium chloride solution and distilled water in a volume ratio of 1: 1. Sodium chloride occupies more than 85% of the salts of seawater, so it was used to adjust the salinity in this experiment.
  • the solution is injected into the absorbance detection device using the standard addition method in the following order.
  • a nitrite nitrogen standard sample containing 50 ppb of sodium chloride in which sodium chloride is dissolved is injected into the sample injection tube 52.
  • the nitrite nitrogen standard addition sample containing 20 ppb, 40 ppb, 60 ppb, and 80 ppb nitrogen is sequentially injected into the standard sample injection tube 53 by 5 minutes to obtain respective detection signals. All the solutions used in the present experimental example are introduced at the same flow rate as in Experimental Example 1.
  • FIGS. 6A, 7A, and 8A are detection signals obtained by adding a standard of nitrite nitrogen standard sample containing 30 ⁇ , 20 ⁇ , and 10 ⁇ of salt and 50 ppb of nitrogen, respectively, measured by the above-described method
  • FIG. 6B 7B and 8B are graphs showing the absorbance of the detection signals of FIGS. 6A, 7A, and 8A with respect to the concentration of the standard additive.
  • Table 1 shows the nitrite nitrogen concentration obtained by measuring the nitrite nitrogen standard sample three times by the above method, the measured nitrite nitrogen concentration is relative error of less than ⁇ 1% based on 50ppb nitrite nitrogen Seems. And from the low relative standard deviation of less than 1.8% it can be seen that the absorbance detection device using the standard addition method of the present invention can quantitate the analyte accurately and with high reproducibility.
  • the concentration of nitrite nitrogen in the actual sample collected from the estuary was analyzed by an absorbance detection device using the standard addition method of the present invention and an ultraviolet-visible spectrophotometer, and the results are compared.
  • Salinities of A, B, C, D, and E samples collected were 2.7 ⁇ , 15 ⁇ , 25 ⁇ , 30 ⁇ and 33 ⁇ , respectively.
  • the appropriate concentration range of the standard addition sample is 1.5 to 3 times the absorbance obtained from the sample. Therefore, nitrite nitrogen standard containing 20 ppb, 40 ppb, 60 ppb nitrogen was used to analyze samples A, B, and C. Samples D and E were nitrite nitrogen containing 5 ppb, 10 ppb and 15 ppb nitrogen. Analyze in the same manner as in Experiment 2 using a standard addition sample.
  • the analysis of the actual sample using the UV-Vis spectrophotometer was carried out by adding the same volume of standard addition sample to the collected sample, mixing the sample containing the standard addition sample and the color development reagent in a volume ratio of 25: 1 for 15 minutes. After standing, the absorbance of each sample is measured.
  • Table 2 shows the concentration of nitrous nitrogen in the actual sample obtained by the three times repeated measurement by the method described above.
  • the absorbance detection apparatus using the standard addition method of the present invention is capable of accurate and highly reproducible detection because the nitrite nitrogen concentrations analyzed by the two methods are almost similar and the relative standard deviation is less than 1%. Can be.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치를 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩은 시료 주입구, 표준물첨가시료 주입구, 상기 시료 주입구 및 상기 표준물첨가시료 주입구와 연통된 제1 반응채널, 상기 제1 반응채널과 연통된 제2 반응채널, 상기 제2 반응채널과 연통된 광 입사구, 상기 광 입사구에서 이격 배치된 검출구가 형성된 제1기판과, 상기 광 입사구와 마주하며 광원이 빛이 투과하는 광 입사부와 상기 검출구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 검출부를 구비하며 상기 제1기판에 결합되는 제2기판, 및 상기 광 입사구에 일측 단부가 연결되며, 상기 검출구에 타측 단부가 연결되는 흐름셀을 포함하며, 상기 제1 기판에는 시약 주입구가 형성되고, 상기 시약 주입구는 상기 제2 반응채널과 연통된다.

Description

표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치
본 발명은 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치에 관한 것이다.
흡광도(A)는 아래의 [식 1]과 같이 비어의 법칙(Beer's law)에 의하여 표현된다.
[식 1]
A=ε×b×C
즉, 흡광도(A)는 몰흡광계수(ε)(L/(mol·cm)), 광 경로 길이(b)(cm), 몰농도(C)(mol/L)에 비례한다. 몰흡광계수는 분석물질 또는 발색반응 후의 산물에 의해 결정되는 것이므로 흡광 검출감도를 향상시키기 위해서는 긴 광 경로 길이를 갖는 장치를 제작해야 한다. 또한, 넓은 범위의 농도를 갖는 분석물질을 측정하기 위해서는 광 경로 길이의 자유로운 조절이 필요하다.
현재까지 개발된 미세유체칩을 기반으로 한 흡광 검출 장치는 다음과 같은 문제점들에 의해 분석물질에 대한 고감도의 정확한 정량이 어렵다.
첫 번째 수 cm2 크기의 미세유체칩 내에 미세유체채널을 흡광 검출을 위한 흐름셀로 사용함에 따라 광 경로 길이를 연장하는 것에 한계가 있으며, 광 경로 길이의 조절이 어렵다.
두 번째 유리나 투명한 고분자 등을 사용하여 제작한 미세유체칩 내에 흡광 검출을 위한 흐름셀로 사용되는 직선의 미세유체채널의 양쪽 끝에 광원과 검출기가 각각 연결된 광학섬유를 마주보는 구조로 배열함으로써(미국등록특허 제0180963호, Anal. Chim. Acta 1999, 382, 113) 외부의 빛과 광원의 산란광(이하 "미광(stray light)"이라 한다.)이 검출기로 직접 유입됨에 따라 검출감도가 떨어지고, 검량곡선이 직선성을 보이는 농도범위가 줄어든다. 또한, 미세유체칩 내에 흡광 검출을 위한 흐름셀과 광학장치들을 정교하게 배열해야 함에 따라 제작이 어렵고 복잡하며, 상기 미광을 최소화하기 위해 소형의 집광렌즈나 슬릿 등의 추가적인 광학장치의 사용이 요구된다.
세 번째 외부 표준물질을 이용한 검량곡선법(분석물질로 제조한 표준시료의 농도에 따른 흡광도로부터 얻은 직선의 관계식을 이용하여 시료 내에 분석물질을 정량하는 방법)을 이용하여 분석물질을 정량함에 따라 실제시료와 표준시료 간의 조성의 차이에 의해 분석오차가 발생할 수 있다. 더 자세히 설명하면 상기 분석오차는 실제시료 내에 존재하는 분석물질을 제외한 다른 물질들(매트릭스)에 의한 분석신호의 변화(매트릭스 효과)로부터 발생한다.
본 발명은 매트릭스를 포함하는 시료 내 분석물질의 농도를 적은 양의 시료 및 시약을 사용하여 오차 없이 고감도의 분석을 실현할 수 있는 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩은 시료 주입구, 표준물첨가시료 주입구, 상기 시료 주입구 및 상기 표준물첨가시료 주입구와 연통된 제1 반응채널, 상기 제1 반응채널과 연통된 제2 반응채널, 상기 제2 반응채널과 연통된 광 입사구, 상기 광 입사구에서 이격 배치된 검출구가 형성된 제1기판과, 상기 광 입사구와 마주하며 광원이 빛이 투과하는 광 입사부와 상기 검출구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 검출부를 구비하며 상기 제1기판에 결합되는 제2기판 및 상기 광 입사구에 일측 단부가 연결되며, 상기 검출구에 타측 단부가 연결되는 흐름셀을 포함하며, 상기 제1기판에는 시약 주입구가 형성되고, 상기 시약 주입구는 상기 제2 반응채널과 연통된다.
여기서 상기 제1 반응채널 및 상기 제2 반응채널은 중첩 배치되며 일측 단부와 타측 단부가 교호적으로 연결되어 지그재그형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 반응채널의 일측 단부에는 상기 제1 반응채널과 상기 제2 반응채널을 연결하는 이송채널과 상기 시약 주입구와 상기 반응채널을 연결하는 시약채널이 연결 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1기판과 제2기판은 빛을 흡수할 수 있는 색을 갖는 물질로 이루어지거나, 빛을 흡수할 수 있는 색으로 착색될 수 있으며, 상기 입사부와 검출부는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광 입사구 및 상기 검출구에는 상기 흐름셀이 착탈 결합되는 체결부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 흐름셀은 액체 코어 도파관으로 이루어지고 굽어져 설치되며, 상기 흐름셀의 양측 단부는 상기 제2기판을 향하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치는 흐름셀을 갖는 미세유체칩과, 상기 광 입사부와 마주하도록 배치된 광원과, 상기 검출부와 마주하도록 배치된 검출기 및 상기 광원과 상기 검출기 사이에 배치된 차단벽을 포함하며, 상기 미세유체칩은 시료 주입구, 표준물첨가시료 주입구, 상기 시료 주입구 및 상기 표준물첨가시료 주입구와 연통된 제1 반응채널, 상기 제1 반응채널과 연통된 제2 반응채널, 상기 제2 반응채널과 연통된 광 입사구, 상기 광 입사구에서 이격 배치된 검출구가 형성된 제1기판과, 상기 광 입사구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 광 입사부와 상기 검출구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 검출부를 구비하며 상기 제1기판에 결합되는 제2기판 및 상기 광 입사구에 일측 단부가 연결되며, 상기 검출구에 타측 단부가 연결되는 흐름셀을 포함하며, 상기 제1기판에는 시약 주입구가 형성되고, 상기 시약 주입구는 상기 제2 반응채널과 연통된다.
여기서 상기 제1 반응채널 및 상기 제2 반응채널은 중첩 배치되며 일측 단부와 타측 단부가 교호적으로 연결되어 지그재그형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 반응채널의 일측 단부에는 상기 제1 반응채널과 상기 제2 반응채널을 연결하는 이송채널과 상기 시약 주입구와 상기 반응채널을 연결하는 시약채널이 연결 형성될 수 있다.
또한, 상기 흐름셀의 양측 단부는 상기 제2기판을 향하도록 설치된 미세유체칩을 포함할 수 있으며, 상기 제1기판과 제2기판은 빛을 흡수할 수 있는 색을 갖는 물질로 이루어지거나, 빛을 흡수할 수 있는 색으로 착색될 수 있다.
또한, 상기 입사부와 검출부는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 광 입사구 및 상기 검출구에는 상기 흐름셀이 삽입되는 체결부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 검출부와 상기 검출기 사이에는 상기 광원에서 출사되는 빛의 반값 반폭보다 더 작은 반값 반폭을 갖도록 빛을 투과시키는 간섭 필터가 설치될 수 있다.
또한, 상기 광원과 상기 검출기 및 상기 차단벽은 하우징 내에 설치되고, 상기 미세유체칩은 상기 하우징 상에 배치되며, 상기 하우징의 상면에는 상기 광원의 상부에 위치하는 입사채널 및 상기 검출기의 상부에 위치하는 검출채널이 형성되고, 상기 간섭 필터는 상기 검출채널과 상기 검출기 사이에 간섭 필터가 설치될 수 있다.
본 발명은 흡광 검출을 위한 흐름셀로 액체 코어 도파관을 사용하여 광 경로 길이의 연장이 쉽고, 상기 액체 코어 도파관을 미세유체칩의 광 입사구와 검출구에 설치된 체결부에 착탈 결합하여 용이하게 설치할 수 있어 광 경로 길이의 조절이 가능하다. 따라서 다양한 수환경에 적용하여 넓은 농도범위의 분석물질을 고감도로 검출할 수 있다.
또한, 하우징 내에 차단벽을 사이에 두고 병렬로 배치되어 있는 광원 및 검출기의 상부에 빛을 흡수하는 재료로 제작한 미세유체칩을 고정 설치하여 미광을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 미세유체칩은 광원의 빛이 통과하는 부분만 투명하고 하우징 내에 광원의 높이를 자유롭게 조절할 수 있어 소형의 슬릿이나 집광렌즈 등의 추가적인 광학장치의 사용이 불필요하다.
또한, 정량법으로 표준물첨가법을 사용하여 다양한 매트릭스가 존재하는 시료 내 분석물질의 농도를 정확하게 높은 재현성으로 분석할 수 있다. 내부 표준물질을 이용한 검량곡선법인 표준물첨가법은 시료에 분석물질로 제조한 표준물첨가시료를 첨가하여 측정한 흡광도와 상기 표준물첨가시료의 농도에 대한 직선의 관계식을 이용하여 분석물질을 정량하는 방법이다. 다수의 서로 다른 농도의 표준물첨가시료를 첨가한 각각의 시료는 표준물첨가시료를 제외한 나머지가 모두 동일함에 따라 매트릭스 효과가 동일하여 매트릭스가 존재함에도 분석물질의 정확한 정량이 가능하다. 그리고 연속흐름상에서 흡광 검출에 필요한 용액을 일정한 유속으로 주입함으로 분석의 재현성이 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩의 상판을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩의 하판을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치의 구성도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제1 실험예에 따른 검출신호와 표준물첨가시료의 농도에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 표준물첨가법에 의한 30‰의 염화나트륨과 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료의 검출신호와 표준물첨가시료의 농도에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 표준물첨가법에 의한 20‰의 염화나트륨과 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료의 검출신호와 표준물첨가시료의 농도에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 표준물첨가법에 의한 10‰의 염화나트륨과 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료의 검출신호와 표준물첨가시료의 농도에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름셀을 갖는 미세유체칩의 상판을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름셀을 갖는 미세유체칩의 하판을 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 흐름셀을 갖는 미세유체칩(30)은 상판(제1기판)(10)과 하판(제2기판)(20) 및 상판(10)에 결합된 흐름셀(31)을 포함한다.
상판(10)은 사각판 형상으로 이루어지며, 상판(10)에는 시료 주입구(11)와 표준물첨가시료 주입구(12) 및 시약 주입구(16)가 형성되어 있다. 또한, 시료 주입구(11)에는 시료 주입관(52)과의 결합을 위한 체결부(32)가 형성되며, 표준물첨가시료 주입구(12)에는 표준물첨가시료 주입관(53)과의 결합을 위한 체결부(33)가 형성되어 있다. 또한, 시약 주입구(16)에는 시약 주입관(54)과의 결합을 위한 체결부(34)가 형성되어 있다.
또한, 상판(10)에는 시료채널(11a), 표준물첨가시료채널(12a), 시약채널(16a), 제1 반응채널(17), 제2 반응채널(18), 이송채널(18a), 및 광 입사구(13)가 형성된다. 시료 주입구(11)에는 시료채널(11a)이 연결 형성되어 시료는 시료채널(11a)을 통해서 이동하며, 표준물첨가시료 주입구(12)에는 표준물첨가시료채널(12a)이 연결 형성되어 표준물첨가시료는 표준물첨가시료채널(12a)을 통해서 이동한다.시료채널(11a)과 표준물첨가시료채널(12a)에는 제1 반응채널(17)이 연결 형성되며, 제1 반응채널(17)에서 시료와 표준물첨가시료가 혼합된다. 제1 반응채널(17)은 중첩 배치되며 일측 단부와 타측 단부가 교호적으로 연결되어 지그재그형상으로 형성된다.
제1 반응채널(17)의 한쪽 끝에는 제1 반응채널(17)과 제2 반응채널(18)을 연결하는 이송채널(18a)이 연결 형성된다. 제1 반응채널(17)과 제2 반응채널(18) 사이에는 2개의 이송채널(18a)이 형성되어 제1 반응채널(17)에서 혼합된 물질을 제2 반응채널(18)로 이송한다.
한편, 시약 주입구(16)에는 시약채널(16a)이 연결 형성되어 시약은 시약채널(16a)을 통해서 이동한다. 시약채널(16a)은 제2 반응채널(18)과 연결되며, 제2 반응채널(18)에서 제1 반응채널(17)에서 전달된 물질과 시약이 혼합된다.
제2 반응채널(18)의 한쪽 끝에는 광 입사구(13)가 연결 형성되며 광 입사구(13)에는 흐름셀(31)이 결합될 수 있도록 체결부(35)가 설치된다.
시료는 측정 대상이 되는 물질이며, 시약은 시료에서 특정 성분을 검출하기 위한 것으로서 검출하고자 하는 성분과 반응하여 특정한 색을 갖도록 한다.
본 실시예에서는 시료가 시약과 반응하여 특정한 색을 나타내는 것으로 예시하고 있으나, 시료의 종류에 따라서는 시약과의 반응 없이 시료 자체가 특정한 파장의 빛을 흡수할 수 있다. 이 경우에는 이송채널(18a), 시약 주입구(16), 시약채널(16a), 제2 반응채널(18), 없이 제1 반응채널(17)의 한쪽 끝이 광 입사구(13)와 직접 연통된다.
표준물첨가시료는 분석물질로 이루어진 시료로서 예를 들어 시료 내에 아질산성 질소의 농도를 측정할 경우 적당한 농도범위를 갖는 아질산성 질소로 제조한 용액이 표준물첨가시료가 될 수 있다. 상기 표준물첨가시료를 다수의 동일한 시료에 각각 첨가하면 상기 시료들은 분석물질을 제외한 나머지 물질들(매트릭스)이 모두 동일함에 따라 매트릭스에 의한 흡광도의 변화가 동일하여 분석오차 없이 정량이 가능하다.
또한, 상판(10)에는 흐름셀(31)과 연결된 검출구(14)와 검출구(14)에 연결된용액 배출채널(19) 및 용액 배출채널(19)과 연결된 용액 배출구(15)가 형성된다. 용액 배출채널(19)은 흐름셀(31)을 통해서 유입된 시료 및 시약이 이동하는 통로가 되며, 용액 배출구(15)에는 사용된 시료 및 시약을 배출시키기 위한 별도의 저장 용기가 연결 설치될 수 있다.
검출구(14)에는 흐름셀(31)이 결합될 수 있도록 체결부(36)가 형성되어 있으며, 용액 배출구(15)에는 배출관이 결합될 수 있도록 체결부(37)가 형성되어 있다. 검출구(14)와 광 입사구(13)는 이격 배치되며, 흐름셀(31)을 통해서 연결된다. 체결부들(32, 33, 34, 35, 36, 37)은 폴리머 또는 튜빙 등으로 이루어지며, 관 또는 튜브가 용이하게 착탈 결합될 수 있도록 홀을 갖는다.
상판(10)은 빛을 흡수할 수 있는 소재로 이루어지며, 특히 검정색의 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어질 수 있다. 다만 상판(10)은 빛을 흡수할 수 있는 다양한 색을 갖는 물질로 이루어지거나, 빛을 흡수할 수 있는 색으로 착색될 수 있다.
한편, 하판(20)에는 광 입사구(13)와 대응되는 하부에 광 입사부(22)가 형성되고, 검출구(14)와 대응되는 하부에 검출부(23)가 형성된다. 하판(20)은 검정색의 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어지며, 광 입사부(22)와 검출부(23)는 빛을 통과시킬 수 있도록 각각 투명한 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 채워진다. 광 입사부(22)와 검출부(23)는 검정색 PDMS에 홀을 형성한 후, 투명 PDMS를 주입하여 형성할 수 있다. 다만, 하판(20)이 착색된 경우에는 광 입사부(22)와 검출부(23)만 착색되지 아니하고 투명하게 형성된다.
상기한 바와 같이 상판(10)과 하판(20)이 빛을 흡수할 수 있도록 형성되면, 외부에서 또는 광원에서 입사된 미광을 흡수하여 흡광 검출감도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 상판(10)과 하판(20)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 준비된 실리콘 웨이퍼 상에 포토레지스트를 스핀 코팅한 후, 포토 마스크를 설치한 상태에서 자외선 노광하여 형상을 전사한다. 이후에 현상하여 양각 패턴을 형성한다.
양각 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 검정색 PDMS를 붓고 가교결합 후에 웨이퍼에서 분리시키면 음각이 형성된 검정색 PDMS의 상판을 얻을 수 있다. 하판(20)도 상판(10)과 동일한 방법으로 제조한다.
상판(10)과 하판(20)은 결합되는 부분을 아크 방전으로 표면 처리한 후, 상판(10)의 광 입사구(13)와 검출구(14)의 중심에 하판(20)의 광 입사부(22)와 검출부(23)의 중심이 일치하도록 결합한다.
흐름셀(31)은 유입구와 유출구를 구비하여 용액을 이동시킴과 동시에 빛이 이동할 수 있는 셀을 의미하며, 연속적으로 흡광도를 검출할 수 있게 한다. 본 실시예에 따른 흐름셀(31)은 테플론 계열의 액상 코어를 갖는 도파관으로 이루어진다. 흐름셀(31)로서 액체 코어 도파관이 적용됨에 따라 전반사를 통해서 경로를 구부리더라도 빛을 유입구에서 유출구로 이동시킬 수 있다.
또한, 흐름셀(31)은 유리, 실리콘, 폴리머 소재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. 흐름셀(31)은 관 형상으로 이루어지며, 시료와 시약이 혼합된 용액이 흐름셀(31)을 통해서 광 입사구(13)에서 검출구(14)로 이동한다. 또한, 흐름셀(31)의 한쪽 끝으로 입사한 빛은 용액을 따라 이동하면서 전반사하여 다른 쪽 끝으로 이동한다.
흐름셀(31)의 일측 단부를 체결부(35)에 삽입하고, 흐름셀(31)의 타측 단부를 체결부(36)에 삽입하여 광 입사구(13)와 검출구(14)를 흐름셀(31)과 연결한다. 상기한 바와 같이 체결부(35, 36)를 형성하면 흐름셀(31)을 상판(10)과 용이하게 결합시킬 수 있다. 흐름셀(31)은 양쪽 단부가 하판(20)을 향하도록 체결부(35, 36)에 삽입 설치된다. 특히 흐름셀(31)은 양쪽 단부가 평행하도록 설치되어, 흐름셀(31)의 양쪽 단부는 동일한 방향을 향한다.
이에 따라 흐름셀(31)은 굽어져 대략 U자 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 흐름셀(31)은 O자 형태로 감겨진 후, 양쪽 단부가 평행하도록 결합부에 삽입될 수 있다.
상기한 바와 같이 흐름셀(31)을 상판에 결합 설치하면, 광 경로 길이를 연장 하여 흡광도를 고감도로 측정할 수 있다. 또한, 흐름셀(31)을 굽혀서 양단이 동일한 방향을 향하도록 설치되므로 흐름셀(31)의 길이를 연장하더라도 흐름셀을 갖는 미세유체칩의 길이가 증가하지 아니하여 컴팩트한 흐름셀을 갖는 미세유체칩을 제조할 수 있다.
시료 및 시약은 제1 반응채널(17), 제2 반응채널(18), 광 입사구(13), 흐름셀(31), 검출구(14), 용액 배출채널(19)을 거쳐 용액 배출구(15)로 이동하여 유체가 흐르는 흐름셀을 갖는 미세유체칩을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예와 같이 흐름셀(31)의 양쪽 단부가 평행하게 배치되면 검출기(43)로 입사되는 미광을 차단하여 정밀한 측정이 가능하다. 이는 광원과 검출기가 일직선 상에 있지 아니하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출장치의 구성도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 흡광 검출 장치는 외형을 이루는 하우징(41)과 하우징(41) 내에 삽입 설치되며 광 입사부(22)의 아래에 배치된 광원(42), 검출부(23)의 아래에 배치된 검출기(43) 및 흐름셀을 갖는 미세유체칩(30)을 포함한다.
하우징(41)은 대략 직육면체의 상자 형태로 이루어지며, 하우징(41)에는 광원(42)의 상부에 위치하는 입사채널(45)과 검출기(43)의 상부에 위치하는 검출채널(46)이 형성된다. 입사채널(45)은 광원(42)과 광 입사부(22) 사이에 위치하여 광원(42)에서 출사된 빛을 광 입사부(22)로 전달하는 통로가 되며, 검출채널(46)은 검출기(43)와 검출부(23) 사이에 위치하여 검출부(23)에서 검출기(43)로 빛을 전달하는 통로가 된다.
하우징(41)은 빛을 흡수할 수 있도록 검정색으로 착색된 금속으로 이루어지며, 흐름셀(31)을 갖는 미세유체칩(30)은 하우징(41)의 상면에 고정 설치된다. 이에 따라 광원(42)에서 배출된 빛은 직접 검출기(43)로 이동하지 못하고, 흐름셀(31)을 거쳐서 검출기(43)로 이동한다.
광원(42)은 발광다이오드로 이루어지며, 광원(42)은 분석물질과 시약의 종류에 따라 최대흡수파장을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다. 검출기(43)는 광전자증배관으로 이루어지며, 흐름셀(31)에서 출사된 빛에서 특정 파장의 세기를 검출한다. 검출기(43)와 검출채널(46) 사이에는 간섭 필터(44)가 설치된다. 간섭 필터(44)는 입사되는 빛을 좁은 반값 반폭으로 투과시켜 검량곡선의 직선성을 향상시키는 역할을 한다. 간섭 필터(44)는 광원(42)에서 출사된 빛의 반값 반폭보다 더 작은 반값 반폭으로 빛을 투과시킨다.
광원(42)에는 전원(61)이 연결 설치되고, 검출기(43)에도 전원(62)이 연결 설치된다. 또한, 검출기(43)에는 검출기(43)에서 발생된 신호를 가공 처리하는 디지털 멀티미터(63)가 연결 설치되고, 디지털 멀티미터(63)는 가공된 신호를 컴퓨터(64)로 전달한다.
광원(42)과 검출기(43) 사이에는 차단벽(47)이 설치되는 바, 차단벽(47)은 하우징(41)의 상면에서 하면으로 이어져 배치된다. 상기한 차단벽(47)에 의하여 광원(42)에서 발생된 미광이 검출기(43)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 광원(42)과 검출기(43)는 차단벽을 사이에 두고 측방향으로 이격 배치되어 광원(42)에서 출사되는 미광이 검출기(43)로 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다. 종래에는 광원과 검출기가 일직선 상에 배치되어 광원에서 발생된 빛이 검출기로 직접 유입되는 것을 원천적으로 차단하지 못하여 미광이 유입되는 문제가 있다. 광원에서 발생된 빛은 검출대상 용액을 거쳐서만 검출기로 유입되어야 고감도의 검출을 할 수 있으나, 종래와 같이 광원의 빛이 직접 검출기로 유입되면 흡광 감도가 저하된다.
그러나 본 실시예에 따르면 흐름셀(31)이 굽혀져 양단이 평행하게 설치되므로 광원(42)과 검출기(43)가 일직선 상이 아닌 병렬로 배치되므로 미광의 유입을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 흡광 검출 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 따른 흡광 검출 장치는 휴대 가능한 구조로 이루어지며, 생명과학, 환경오염물질의 실시간 환경모니터링, 질병진단. 조합화학 등의 분야에 적용이 가능하다.
[실험예 1]
흡광도는 비어의 법칙에 따라 농도에 비례하므로 이상적인 경우 시료의 농도에 대한 흡광도는 직선성을 가지며, 일차함수로 표현이 가능하다. 그러나 여러 가지 원인들에 의해 직선성을 보이는 농도범위가 줄어든다. 본 실험예에서는 미광이 흡광도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩의 종류에 따른 아질산성 질소의 흡광 검출 결과를 비교한다.
질소는 생물체의 필수영양소로 주로 인간활동에 의해 발생한 다양한 오염원으로 인해 부영양화를 유발하며 이로 인해 적조현상, 물고기 떼죽음 등의 결과를 초래한다. 또한, 아질산성 질소는 혈액 중의 헤모글로빈(hemoglobin)과 반응하여 산소운반기능이 없는 혈색소인 메테모글로빈(methemoglobin)을 생성함에 따라 산소부족현상으로 인한 유아청색증의 원인이 된다. 따라서 질소는 수질을 좌우하는 대표적인 오염물질로 분류되어 있다. 수중에 존재 하는 질소의 농도는 다양한 형태의 유?무기성 질소를 아질산성 질소의 형태로 전환하여 그리스법(Griess법)으로 흡광도를 통해 정량한다. 상기 그리스법에 의한 흡광 검출법은 국내 수질오염공정시험기준과 미국환경보호국에서 수중 질소 정량분석의 표준방법으로 채택한 신뢰성이 높은 분석법이다.
산성조건에서 아질산이온은 술파닐아마이드의 아민기와 반응하여 디아조늄염을 생성하며, 디아조늄염이 N-(1-나프틸)-에틸렌디아민디하이드로클로라이드와 결합하여 생성된 붉은 색의 아조 염료는 540nm에서 최대흡수도를 가진다. 상기 그리스법을 이용한 아질산성 질소의 정량분석을 위해 광원(42)으로 최대세기파장이 526nm인 녹색 발광다이오드가 적용되고, 검출기(43)는 광전자증배관을 사용하며, 아조 염료의 최대흡수파장에 맞추어 540nm의 빛을 10nm의 반값 반폭으로 투과하는 간섭 필터(44)를 적용한다. 미세유체칩에 8cm 길이의 흐름셀(내경: 250μm, 외경: 500μm)을 적용 설치한다.
그리스법을 위한 발색시약은 85% 인산 10mL에 0.2g의 술파닐아마이드와 0.02g의 N-(1-나프틸)-에틸렌디아민디하이드로클로라이드을 녹인 다음 증류수로 최종부피를 100mL로 하여 제조한다. 그리고 아질산나트륨을 증류수에 녹여 1000ppm의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료를 제조한 다음 희석하여 5ppb, 20ppb, 50ppb, 100ppb, 200ppb, 300ppb, 500ppb, 750ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준물첨가시료를 각각 제조한다.
미광이 흡광도에 미치는 영향을 확인하기 위해서는 검량곡선을 얻어 직선성을 보이는 농도범위를 비교해야 하므로 본 실험예에서는 시료 주입구(11)로 증류수를 주입하여 검량곡선을 얻는다.
도 5a는 본 발명의 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩(30)의 시료 주입구(11)에 증류수, 시약 주입구(16)에 상기 제조한 발색시약, 표준물첨가시료 주입구(12)에는 증류수(바탕시료)와 제조한 아질산성 질소 표준물첨가시료를 순차적으로 주입하여 얻은 검출신호이다. 각 용액의 주입 시 사용된 연동펌프의 유속은 8μL/min이다.
도 5b는 미세유체칩의 상판(10)과 하판(20) 모두를 검정색 PDMS로 제작한 것과 투명 PDMS로 제작한 것을 흡광 검출 장치에 적용하여 얻은 각각의 검량곡선을 도시한 것이다. 흡광 검출 장치는 아조 염료의 최대흡수파장에 맞추어 540nm의 빛을 10nm의 반값 반폭으로 투과하는 간섭 필터(44)를 사용하여 다색 파장에 의해 검량곡선이 직선성을 보이는 농도범위가 줄어드는 문제점을 최소화하였다.
도 5b에 도시한 (1)은 검정색 PDMS가 미광을 흡수하여 검출기로 들어가는 것을 최소화함에 따라 5500ppb의 농도 범위에서 직선성을 보인다. 이와는 달리 도 5b에 도시한 (1')은 미광에 의해 직선성을 보이는 농도범위가 줄어든다. 더 자세하게 설명하면 흐름셀을 갖는 미세유체칩에서 흡광 검출 흐름셀로 입사된 빛이 시료에 의해 흡수되는 정도는 동일하나, 투명 미세유체칩을 사용하였을 때 미광에 의해 검출기로 들어가는 빛이 검정색 미세유체칩을 사용하였을 때보다 많기 때문에 시료의 흡광도가 감소하여 (1')은 직선성을 보이는 농도범위가 줄어든다.
또한, 시료의 농도가 증가함에 따라 직선성에서 벗어나는 정도가 커지는 이유는 시료의 농도가 증가함에 따라 투과도는 감소하나, 모든 농도 범위에서 검출기로 들어가는 미광은 동일하기 때문이다. 즉, 시료의 농도가 높아짐에 따라 검출기로 들어가는 모든 빛에 대한 미광의 분율이 커지기 때문이다.
도 5b로부터 본 발명의 흡광 검출 장치는 검출기로 향하는 미광을 최소화하여 고감도의 흡광 검출이 가능할 뿐만 아니라 표준물첨가시료 주입구(12)에 증류수, 표준시료, 또는 발색시약을 주입하여 외부 표준물질을 이용한 검량곡선법에 의한 정량이 가능하다. 따라서 본 발명의 흡광 검출 장치는 매트릭스 효과가 심각하지 않은 시료에 대하여 상기한 방법으로 변형하여 적용이 가능하다.
[실험예 2]
본 실험예에서는 다양한 농도의 염분이 용해된 아질산성 질소 표준시료를 본 발명의 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치로 분석하여 매트릭스가 존재하는 시료 내에 분석물질의 농도를 정확하게 정량할 수 있는지 확인한다.
염도가 높은 해수나 조석에 의해 시간과 위치에 따라 염도가 변화하는 강하구 내에 분석물질을 흡광검출법으로 분석오차 없이 정량하기 위해서는 시료 내에 염분을 포함한 다양한 매트릭스에 의한 분석오차를 보정해야 한다. 그리고 흡광 분석에 필요한 바탕시료는 분석물질을 제외한 모든 물질의 조성이 동일한 시료이므로 실제시료의 경우 바탕시료를 준비하는 것은 어려우며, 특히 강하구와 같이 염도가 시간과 위치에 따라 변하는 경우, 바탕시료를 준비하는 것은 불가능하다. 따라서 특정 염도의 바탕시료를 사용하여 염도가 변화하는 시료 내 분석물질을 오차 없이 분석할 수 있어야 한다.
본 실험예에서는 다양한 농도의 염분이 용해된 시료로 10‰, 20‰, 30‰의 염화나트륨을 용해한 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료를 사용하며, 상기 표준시료에 대한 바탕시료로 30‰ 염화나트륨 용액을 사용한다. 표준물첨가시료는 20ppb, 40ppb, 60ppb, 80ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료를 사용한다. 10‰, 20‰, 30‰의 염분이 각각 용해된 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료는 5M(293‰)의 염화나트륨 표준용액을 증류수로 희석하여 20‰, 40‰, 60‰의 염화나트륨 용액을 제조하고, 100ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료와 각각 1:1의 부피비로 혼합하여 제조한다.
바탕시료로 사용하는 30‰의 염화나트륨 용액은 60‰의 염화나트륨 용액과 증류수를 각각 1:1의 부피비로 혼합하여 제조한다. 염화나트륨은 해수의 염류 중 85% 이상을 차지하므로 본 실험예에서 염도를 조절하는 데 사용하였다.
표준물첨가법으로 아질산성 질소를 정량하기 위해 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치에 다음과 같은 순서로 용액을 주입한다. 먼저 바탕신호를 얻기 위해 시료 주입관(52)에 30‰의 염화나트륨 용액, 표준물첨가시료 주입관(53)에 증류수, 시약 주입관(54)에 발색시약을 주입한다. 바탕신호를 얻은 후 시료 주입관(52)으로 염화나트륨이 용해된 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료를 주입한다. 그리고 표준물첨가시료 주입관(53)으로 20ppb, 40ppb, 60ppb, 80ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준물첨가시료를 순차적으로 5분씩 주입하여 각각의 검출신호를 얻는다. 상기한 본 실험예에 사용되는 모든 용액은 실험예 1에서와 같은 유속으로 유입한다.
도 6a, 도 7a, 도 8a는 각각 상기한 방법으로 측정한 30‰, 20‰, 10‰의 염분과 50ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준시료의 표준물첨가에 의한 검출신호이고, 도 6b, 도 7b, 도 8b는 각각 도 6a, 도 7a, 도 8a의 검출신호를 표준물첨가시료의 농도에 대한 흡광도로 나타낸 그래프이다.
표 1
염도 측정된 아질산성 질소 농도(상대표준편차%, n=3) 상대오차
10‰ 50.4ppb(1.73%) +0.8%
20‰ 49.9ppb(1.51%) -0.2%
30‰ 49.7ppb(0.465%) -0.6%
표 1은 상기한 방법으로 상기 아질산성 질소 표준시료를 세 번씩 측정하여 얻은 아질산성 질소의 농도를 나타내며, 측정한 아질산성 질소의 농도는 50ppb의 아질산성 질소를 기준으로 ±1% 미만의 상대오차를 보인다. 그리고 1.8% 미만의 낮은 상대표준편차로부터 본 발명의 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치가 분석물질을 정확하고 높은 재현성으로 정량할 수 있음을 알 수 있다.
[실험예 3]
본 실험예에서는 강하구에서 채수한 실제시료 내에 아질산성 질소의 농도를 본 발명의 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치와 자외선-가시광선 분광광도계로 분석하고 그 결과를 비교한다.
채수한 A, B, C, D, E 시료의 염도는 각각 2.7‰, 15‰, 25‰, 30‰, 33‰이다. 표준물첨가법에 의한 분석 시 표준물첨가시료의 적절한 농도 범위는 표준물첨가시료에 의한 흡광도가 시료로부터 얻은 흡광도의 1.5배~3배이다. 따라서 시료 A, B, C를 분석하기 위해 20ppb, 40ppb, 60ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준물첨가시료를 사용하였으며, 시료 D, E는 5ppb, 10ppb, 15ppb의 질소를 포함하는 아질산성 질소 표준물첨가시료를 사용하여 실험예 2와 동일한 방법으로 분석한다.
자외선-가시광선 분광광도계를 이용한 실제시료의 분석은 채수한 시료에 동일한 부피의 표준물첨가시료를 첨가하고, 상기 표준물첨가시료를 첨가한 시료와 발색시약을 25:1의 부피비로 섞은 후 15분간 방치한 다음 각 시료의 흡광도를 측정한다.
표 2
현장시료 아질산성 질소 농도(상대표준편차%, n=3) 염도
본 발명의 흡광 검출 장치 자외선-가시광선흡광 광도계
A 85.0ppb(0.272%) 84.4ppb(0.543%) 2.7‰
B 97.3ppb(0.237%) 98.8ppb(0.409%) 15‰
C 52.3ppb(0.671%) 53.3ppb(0.472%) 25‰
D 21.8ppb(0.529%) 21.0ppb(1.20%) 30‰
E 16.5ppb(0.928%) 16.7ppb(1.73%) 33‰
표 2는 상기한 방법으로 세 번 반복 측정하여 얻은 실제시료 내에 아질산성 질소의 농도이다. 표 2에서 두 가지 방법으로 분석한 아질산성 질소의 농도가 거의 유사한 것과 상대표준편차가 1% 미만인 것으로부터 본 발명의 표준물첨가법을 이용한 흡광 검출 장치가 정확하고 재현성이 높은 검출이 가능함을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (16)

  1. 시료 주입구, 표준물첨가시료 주입구, 상기 시료 주입구 및 상기 표준물첨가시료 주입구와 연통된 제1 반응채널, 상기 제1 반응채널과 연통된 제2 반응채널, 상기 제2 반응채널과 연통된 광 입사구, 상기 광 입사구에서 이격 배치된 검출구가 형성된 제1기판;
    상기 광 입사구와 마주하며 광원이 빛이 투과하는 광 입사부와 상기 검출구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 검출부를 구비하며 상기 제1기판에 결합되는 제2기판; 및
    상기 광 입사구에 일측 단부가 연결되며, 상기 검출구에 타측 단부가 연결되는 흐름셀;
    을 포함하며,
    상기 제1 기판에는 시약 주입구가 형성되고, 상기 시약 주입구는 상기 제2 반응채널과 연통된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반응채널 및 상기 제2 반응채널은 중첩 배치되며 일측 단부와 타측 단부가 교호적으로 연결되어 지그재그형상으로 형성된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반응채널의 일측 단부에는 상기 제1 반응채널과 상기 제2 반응채널을 연결하는 이송채널과 상기 시약 주입구와 상기 반응채널을 연결하는 시약채널이 연결 형성된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판과 제2기판은 빛을 흡수할 수 있는 색을 갖는 물질로 이루어지거나, 빛을 흡수할 수 있는 색으로 착색된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입사부와 검출부는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 소재로 이루어진 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 입사구 및 상기 검출구에는 상기 흐름셀이 착탈 결합되는 체결부가 형성된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흐름셀은 액체 코어 도파관으로 이루어지고 굽어져 설치되며,
    상기 흐름셀의 양측 단부는 상기 제2기판을 향하도록 설치된 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩.
  8. 시료 주입구와 표준물첨가시료 주입구와 상기 시료 주입구 및 상기 표준물첨가시료 주입구와 연통된 제1 반응채널과 상기 제1 반응채널과 연통된 제2 반응채널과 상기 제2 반응채널과 연통된 광 입사구와 상기 광 입사구에서 이격 배치된 검출구가 형성된 제1기판과,
    상기 광 입사구와 마주하며 광원이 빛이 투과하는 광 입사부와 상기 검출구와 마주하며 광원의 빛이 투과하는 검출부를 구비하며 상기 제1기판에 결합되는 제2기판, 및
    상기 광 입사구에 일측 단부가 연결되며, 상기 검출구에 타측 단부가 연결되는 흐름셀을 포함하는 미세유체칩;
    상기 광 입사부와 마주하도록 배치된 광원;
    상기 검출부와 마주하도록 배치된 검출기; 및
    상기 광원과 상기 검출기 사이에 배치된 차단벽;
    을 포함하며,
    상기 제1기판에는 시약 주입구가 형성되고, 상기 시약 주입구는 상기 제2 반응채널과 연통된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 반응채널 및 상기 제2 반응채널은 중첩 배치되며 일측 단부와 타측 단부가 교호적으로 연결되어 지그재그형상으로 형성된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 반응채널의 일측 단부에는 상기 제1 반응채널과 상기 제2 반응채널을 연결하는 이송채널과 상기 시약 주입구와 상기 반응채널을 연결하는 시약채널이 연결 형성된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 흐름셀의 양측 단부는 상기 제2기판을 향하도록 설치된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1기판과 제2기판은 빛을 흡수할 수 있는 색을 갖는 물질로 이루어지거나, 빛을 흡수할 수 있는 색으로 착색된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입사부와 검출부는 빛이 투과할 수 있도록 투명한 소재로 이루어진 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 광 입사구 및 상기 검출구에는 상기 흐름셀이 삽입되는 체결부가 형성된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 검출부와 상기 검출기 사이에는 상기 광원에서 출사되는 빛의 반값 반폭보다 더 작은 반값 반폭을 갖도록 빛을 투과시키는 간섭 필터가 설치된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광원과 상기 검출기 및 상기 차단벽은 하우징 내에 설치되고, 상기 미세유체칩은 상기 하우징 상에 배치되며, 상기 하우징의 상면에는 상기 광원의 상부에 위치하는 입사채널 및 상기 검출기의 상부에 위치하는 검출채널이 형성되고, 상기 간섭 필터는 상기 검출채널과 상기 검출기 사이에 간섭 필터가 설치된 미세유체칩을 포함하는 흡광 검출 장치.
PCT/KR2015/002289 2014-03-11 2015-03-10 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치 Ceased WO2015137694A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140028472A KR20150106493A (ko) 2014-03-11 2014-03-11 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치
KR10-2014-0028472 2014-03-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015137694A1 true WO2015137694A1 (ko) 2015-09-17

Family

ID=54072066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/002289 Ceased WO2015137694A1 (ko) 2014-03-11 2015-03-10 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20150106493A (ko)
WO (1) WO2015137694A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014858A1 (zh) * 2018-07-17 2020-01-23 深圳大学 一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪的生物传感器及其制作方法
CN110907445A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 西安外事学院 一种微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法
CN114126760A (zh) * 2020-05-13 2022-03-01 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其加液方法、微流控系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102195769B1 (ko) * 2014-07-10 2020-12-30 주식회사 미코바이오메드 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치
CN111879761A (zh) * 2020-06-22 2020-11-03 武汉新烽光电股份有限公司 基于微流控盘式芯片的微量试剂消耗水质余氯检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060064807A (ko) * 2004-12-09 2006-06-14 주식회사 바이오디지트 현장분석용 랩온어칩 및 랩온어칩용 신호탐지기
KR100808415B1 (ko) * 2006-09-07 2008-02-29 엘지전자 주식회사 물질 분석용 칩 및 이를 포함하는 물질 분석장치
KR101193304B1 (ko) * 2011-05-26 2012-10-19 경북대학교 산학협력단 금속이온 부착 탄소나노튜브 고정화 분석칩 및 이를 이용한 분광분석법에 의한 생화학물질 분석방법
KR20120138575A (ko) * 2011-06-15 2012-12-26 경북대학교 산학협력단 형광분광광도계에 장착한 화학발광 분석칩을 이용한 생화학물질의 분석방법
KR20140000493A (ko) * 2012-06-22 2014-01-03 포항공과대학교 산학협력단 마이크로칩을 이용한 핵산 분석 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060064807A (ko) * 2004-12-09 2006-06-14 주식회사 바이오디지트 현장분석용 랩온어칩 및 랩온어칩용 신호탐지기
KR100808415B1 (ko) * 2006-09-07 2008-02-29 엘지전자 주식회사 물질 분석용 칩 및 이를 포함하는 물질 분석장치
KR101193304B1 (ko) * 2011-05-26 2012-10-19 경북대학교 산학협력단 금속이온 부착 탄소나노튜브 고정화 분석칩 및 이를 이용한 분광분석법에 의한 생화학물질 분석방법
KR20120138575A (ko) * 2011-06-15 2012-12-26 경북대학교 산학협력단 형광분광광도계에 장착한 화학발광 분석칩을 이용한 생화학물질의 분석방법
KR20140000493A (ko) * 2012-06-22 2014-01-03 포항공과대학교 산학협력단 마이크로칩을 이용한 핵산 분석 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAHN, JONG HOON: "Development of Microchip for Analyzing Total Phosphorus and Total Nitrogen", FORMERLY GENERAL RESEARCHER PROGRAM FINAL (RESULT) REPORT, 28 November 2013 (2013-11-28) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014858A1 (zh) * 2018-07-17 2020-01-23 深圳大学 一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪的生物传感器及其制作方法
CN110907445A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 西安外事学院 一种微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法
CN114126760A (zh) * 2020-05-13 2022-03-01 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其加液方法、微流控系统
US12390809B2 (en) 2020-05-13 2025-08-19 Beijing Boe Sensor Technology Co., Ltd. Microfluidic chip

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150106493A (ko) 2015-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101380368B1 (ko) 흡광 검출을 위한 흐름셀을 갖는 미세유체칩 및 이를 포함하는 흡광 검출 장치
CN100510701C (zh) 臭氧气体测量方法
WO2015137694A1 (ko) 표준물첨가법을 이용한 흐름셀을 갖는 미세유체칩과 이를 포함하는 흡광 검출 장치
Kröckel et al. Fluorescence detection for phosphate monitoring using reverse injection analysis
WO2015137753A1 (ko) 총질소 또는 총인 분석용 연속 미세 유체 장치
CN106644970A (zh) 一种利用紫外‑可见分光光度法同时测定溶液中亚甲基蓝和二价铜离子的三波长光谱方法
CN105115911A (zh) 一种水质检测方法及其专用微流控芯片
US5087425A (en) Device for flow-injection analysis
Shi et al. Optofluidic differential colorimetry for rapid nitrite determination
US7336362B2 (en) Arsenic meter
CN105300904B (zh) 一种染料型偏光片生产过程中染料浓度检测方法
CN101907563B (zh) 基于紫外发光二极管的二氧化硫分析仪及分析方法
CN108776107A (zh) 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法
CN204462004U (zh) 一种单波长比色测量装置
Seetasang et al. Portable two-color photometer based on paired light emitter detector diodes and its application to the determination of paraquat and diquat
CN207816804U (zh) 一种多光路检测装置
US11644408B2 (en) Optical cell and methods of manufacturing an optical cell
Shao et al. Machine learning-enabled microfluidic ratiometric fluorescence sensor array based on lanthanide-gold nanoclusters for visual detection of multicomponent antibiotics
CN206906239U (zh) 水质检测探头及水质检测仪
Mahmoud et al. Batch and flow injection spectrophotometric determination of procaine-HCl using diazotization-coupling reaction
CN107991234A (zh) 一种多光路光谱检测方法
CN107727582A (zh) 一种多光路检测装置及多光路光谱检测方法
Malasuk et al. Flow-through optical device based on silicone optical technology (SOT) for determination of iron in drinkable tap water
Cheng et al. A novel long path length absorbance spectroscopy for the determination of ultra trace organophosphorus pesticides in vegetables and fruits
CN116952874A (zh) 一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15760754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15760754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1