WO2016153234A1 - 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치 - Google Patents

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WO2016153234A1
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sample
sample injection
chamber
microfluidic device
blocking member
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이영균
민정기
박기철
강현석
이종건
최종엽
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삼성전자 주식회사
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    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces

Definitions

  • Embodiments relate to a microfluidic device and a sample analysis device including the same.
  • Microfluidic devices include microfluidic structures disposed in bodies of various shapes such as chips and disks.
  • the microfluidic structure includes a chamber for receiving or confining the fluid, a channel through which the fluid can flow, and a valve for regulating the flow of the fluid, the chamber, the channel and the valve having a body Are arranged in various combinations within.
  • biochip The placement of such microfluidic structures in a chip-shaped body so that tests involving biochemical reactions can be carried out on small chips is called a biochip, and in particular, several steps of processing and manipulation are performed on one chip.
  • the device manufactured to do this is called a lab-on-a chip.
  • the driving pressure is required to transfer the fluid in the microfluidic structure.
  • Capillary pressure may be used as the driving pressure, or a pressure by a separate pump may be used.
  • microfluidic devices based on centrifugal force have been proposed to arrange a microfluidic structure in a disk-shaped body and perform a series of operations while moving a fluid using centrifugal force. This is also known as a Lab CD or a Lab-on a CD.
  • the sample injected into the centrifugal force-based microfluidic device is moved away from the rotational center of the microfluidic device by the centrifugal force.
  • the sample is injected into the microfluidic device through a sample inlet part provided in the microfluidic device by using a sample injection mechanism such as a pipette or a syringe.
  • a sample injection mechanism such as a pipette or a syringe.
  • the sample may be buried around the sample injection unit, particularly on the upper surface of the microfluidic device.
  • the sample on the upper surface of the microfluidic device contaminates the surface of the microfluidic device.
  • contamination may cause contamination, and if the sample is buried in the light source or the outer surface of the analysis chamber may cause an error in the result of the microfluidic device.
  • One aspect of the embodiments is to provide a microfluidic device and a sample analysis device including the same that can prevent the sample from being buried on the upper surface of the microfluidic device when the sample is injected into the microfluidic device.
  • another aspect of the embodiments provides a microfluidic device and a sample analysis device including the same, even if the microfluidic device in which the sample is rotated, to prevent contamination of the components in the sample analysis device by the sample, etc. will be.
  • a chamber configured to receive a sample therein, the body being rotatable such that the sample contained in the chamber is moved by centrifugal force;
  • An insertion part disposed at a rotation center of the body and having at least a part inserted therein to be coupled with a driving part for rotating the body;
  • a sample injecting unit extending at least partially inclined with respect to the rotation axis of the body toward the chamber from the inserting unit, and capable of inserting a portion of a sample injecting apparatus for injecting a sample into the chamber;
  • At least a portion is disposed in at least one of the sample injecting unit, the inserting unit, and the chamber, and when the sample is injected into the chamber through the sample injecting mechanism, the injected sample flows backward to leak out of the sample injecting unit. It may include a blocking member configured to block the thing.
  • the sample injection unit may include a sample injection hole formed in the insertion portion, the sample injection hole and the chamber, at least a portion of the sample injection channel extending inclined with the rotation axis.
  • the body includes an upper plate disposed in the upper portion of the chamber and a lower plate disposed in the lower portion of the chamber, at least a portion of the sample injection channel may be disposed below the upper plate.
  • the sample injection channel may include an area that becomes narrower as the sample injection channel gets closer to the chamber.
  • the sample injection channel may provide a movement guide surface for guiding the movement of the sample injection mechanism passing through the sample injection hole.
  • the position guide surface for guiding the position of the end of the sample injection device to the sample injection hole in the peripheral region of the sample injection hole in the insertion portion may be formed.
  • a protrusion may be formed in at least one of the sample injection channel and the chamber.
  • the body may include an incision region in which a portion of an area facing the insertion portion is cut off from an upper portion of the body, and the incision region may be disposed above the sample injection portion.
  • the body may include a mark indicating at least one of the position of the sample injection unit, the insertion direction of the sample injection mechanism with respect to the sample injection unit, the injection amount of the sample to be injected into the chamber.
  • the sample injection channel, the sample injection direction of the sample injection device inserted along the sample injection channel may be formed to be inclined to the wall surface of the chamber.
  • the body may include a window for checking the inside of the chamber.
  • it may further include an absorbent sheet for absorbing the sample buried in the body, and covers the periphery of the incision area.
  • the thickness of the body in the direction of the rotation axis may be 1 mm ⁇ 5 mm.
  • the thickness of the body in the direction of the rotation axis may be 5 mm ⁇ 9 mm.
  • the insertion portion may be provided with a residual sample receiving portion configured to receive a residual sample remaining on the surface of the insertion portion, and a bump configured to prevent the residual sample contained in the residual sample receiving portion from overflowing. .
  • the blocking member is inserted into the sample injection unit, it may have an elastic material.
  • the blocking member may further include at least one wrinkle region formed on the inner circumferential surface, and a protruding region formed on the outer circumferential surface.
  • the blocking member is disposed outside the sample injecting portion in the inserting portion, it may have a film shape.
  • the blocking member has a blocking surface that intersects the extending direction of the sample injecting portion, and a portion of the blocking surface is thicker than the remaining region so that the sample injection mechanism can penetrate the blocking surface. May be thinly formed.
  • the partial region of the blocking surface may be straight, cross-shaped, or circular.
  • the blocking member may be formed with a through hole having a diameter smaller than the diameter of the sample injection mechanism.
  • the blocking member is disposed inside the chamber, it may be made of a porous material.
  • the sample injection unit may be connected between both ends in the flow direction of the sample of the chamber.
  • the sample analysis device may include the microfluidic device described above.
  • the microfluidic device and the sample analysis device including the same may prevent the sample from being buried by the upper surface of the body by forming the sample injecting part in the insertion part disposed at the rotation center of the body.
  • the sample injection device can be deeply inserted into the body, thereby preventing or reducing the flow of the sample to the outside during the sample injection process.
  • FIG. 1 is a perspective view of a microfluidic device according to one embodiment
  • FIG. 2 is a plan view conceptually illustrating the inside of the microfluidic device according to one embodiment
  • FIG. 3 is a block diagram of a sample analysis device including a microfluidic device according to an embodiment.
  • 4A and 4B are views for conceptually explaining a sample injection unit of the microfluidic device according to the embodiment.
  • 5A and 5B are views for conceptually explaining a sample injection unit of a microfluidic device according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing a specific example of the microfluidic device according to the embodiment, centering on a sample injecting unit;
  • FIG. 7 is a perspective view showing a cut-out in the center of the sample injection unit a specific example of the microfluidic device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a specific example of the microfluidic device according to the embodiment, centering on the sample injecting unit.
  • 9A and 9B are a plan view and a sectional view for explaining an example in which the projection guides the insertion direction of the sample injection mechanism in the microfluidic device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing the chamber and the sample injection unit in the microfluidic device according to the embodiment.
  • 11A and 11B are a perspective view and a partial plan view showing a modification of the body of the microfluidic device according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a partial plan view showing a modification of the body of the microfluidic device according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a partial perspective view showing a modification of the body of the microfluidic device according to the embodiment
  • FIG. 14A and 14B are perspective views showing an example of use of the microfluidic device of FIG. 13.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating a microfluidic device according to another embodiment
  • 16A and 16B are enlarged partial perspective views and partial cross-sectional views of the insertion portion and the sample injection portion formed in the insertion portion of the microfluidic device of FIG. 15.
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating a microfluidic device according to another embodiment
  • 18A and 18B are enlarged partial perspective views and partial cross-sectional views of the insertion portion and the sample injection portion formed in the insertion portion of the microfluidic device of FIG. 17.
  • FIG. 19 is a sectional view showing a modification of the microfluidic device according to the embodiment.
  • 20A to 20C are perspective views illustrating an example of the blocking member of FIG. 19.
  • 21A and 21B show an example in which a sample injection mechanism is applied to a sample injection unit into which a blocking member is inserted.
  • FIG. 22A is a cross-sectional view illustrating a microfluidic device including a blocking member having a modified blocking surface
  • FIG. 22B is a perspective view illustrating an example of the blocking member of FIG. 22A.
  • FIG. 23 is a view for explaining an example in which at least a part of the blocking member is disposed in the insertion unit.
  • FIG. 24 is a diagram for describing an example in which at least a part of a blocking member is disposed in a chamber.
  • 25A and 25B show an example in which the sample injection mechanism is applied to the blocking member.
  • 26 is a plan view illustrating an example of a microfluidic device having a modified chamber.
  • FIG. 27A and 27B show an example in which the sample injection mechanism is applied to the microfluidic device of FIG. 26.
  • FIG. 1 is a perspective view of a microfluidic device 10 according to an embodiment
  • FIG. 2 is a plan view conceptually illustrating the inside of the microfluidic device 10 according to an embodiment
  • FIG. 3 is according to an embodiment. It is a block diagram of the sample analyzer 1 including the microfluidic device 10.
  • the microfluidic device 10 has a rotatable body 20.
  • the body 20 may have a disk shape.
  • the insertion part 30 is disposed at the rotation center of the body 20.
  • the inserting portion 30 may be formed at least partially inserted to couple the driving portion 105 (see FIG. 3) for rotationally driving the body 20.
  • the insertion part 30 may have a circular hole structure penetrating along the rotation axis Z direction.
  • the shape of the inserting portion 30 is not limited to a circle, it may be polygonal or oval.
  • the structure of the insertion part 30 is not limited to a hole structure, but may also be a groove structure.
  • the body 20 may be made of a plastic material such as acrylic, PDMS, and the like, which are easily molded and whose surface is biologically inert.
  • the material of the body 20 is not limited thereto, and may be chemically and biologically stable, and may be a material having good optical transmittance and mechanical workability.
  • the body 20 may be provided with a microfluidic structure.
  • the inside of the body 20 may include a chamber 23 capable of accommodating a sample, a channel (not shown) providing a flow path of the sample, and a valve (not shown) opening and closing the channel. have.
  • the body 20 may consist of several layers of plates.
  • the body 20 may include an upper plate 30 and a lower plate 40.
  • the upper plate 30 may be disposed above the chamber 23, and the lower plate 40 may be disposed below the chamber 23.
  • the upper plate 30 and the lower plate 40 may be made of a thermoplastic resin.
  • the body 20 is formed on the surface of the upper plate 30 and the lower plate 40 in contact with each other to form an intaglio structure corresponding to the chamber 23 or the channel, and bonded them to the chamber 23 and the inside of the body 20 Channels may be formed. Bonding of the upper plate 30 and the lower plate 40 may be made by a variety of methods such as adhesive or ultrasonic welding, laser welding using an adhesive or double-sided adhesive tape.
  • the body 20 may have a structure in which a partition plate for defining the chamber 23 and a channel is provided between the upper plate 30 and the lower plate 40.
  • the body 20 may have various shapes.
  • the microfluidic structure installed inside the body 20 may be arranged to be suitable for a specific use in biochemical processing, such as centrifugation of a fluid sample, immune serum reaction, gene analysis, gene extraction and gene amplification.
  • the microfluidic device 10 includes a means for biochemical treatment of a sample.
  • the biochemical treatment of a sample includes culture, mixing, separation, enrichment, etc. of the sample. It may include.
  • the microfluidic device 10 may be designed inside the microfluidic device 10 in various forms according to its use, and the specific arrangement relationship thereof will be omitted.
  • the microfluidic device 10 may include a sample injection unit 40 for injecting a sample into the chamber 23. This will be described later with reference to FIG. 4A.
  • the sample analyzing apparatus 1 includes the microfluidic device 10 described above, a driver 105 for rotating the microfluidic device 10, and a data reader 130.
  • the valve opening device 120, the inspection unit 140, the input unit 110, the output unit 150, the diagnostic DB 160, and the controller 170 for controlling the respective components may be included.
  • the driving unit 105 may be partially inserted into the insertion unit 30 of the microfluidic device 10, and may rotate the microfluidic device 10.
  • the driver 105 may be a spindle motor.
  • the driver 105 may include a motor drive device capable of controlling an angular position of the microfluidic device 10.
  • the motor drive device may be a step motor or may be a direct current motor.
  • the data reader 130 reads the data stored in the microfluidic device 10 and transmits the data to the controller 170, and the controller 170 operates each component based on the read data to operate the sample analyzer 1. Drive.
  • the data reader 130 may be, for example, a barcode reader.
  • the valve opening device 120 is provided to open and close the valves of the microfluidic device 10, and transfer units 124 and 126 to transfer the external energy source 122 and the external energy source 122 to a valve requiring opening. It can be made, including).
  • the external energy source 122 for irradiating electromagnetic waves may be a laser light source for irradiating a laser beam, a light emitting diode or a xenon lamp for irradiating visible or infrared light, and particularly at least in the case of a laser light source. It may include one laser diode.
  • the moving units 124 and 126 adjust the position or direction of the external energy source to adjust the position of the external energy source so as to intensively irradiate energy to a desired area of the microfluidic device 10, that is, the valve. 124 and a gear unit 126 for mounting the external energy source 122 to move the external energy source 122 to the upper side of the valve to be opened as the drive motor 124 rotates.
  • a mobile unit can be implemented through various mechanisms.
  • the inspection unit 140 includes at least one light emitting unit 141 and a light receiving unit 143 provided to correspond to the light emitting unit 141 to receive light transmitted through the reaction region 24 of the microfluidic device 10. Is done.
  • the light emitting unit 141 is a light source that blinks at a predetermined frequency.
  • the light source that can be employed includes semiconductor light emitting devices such as LEDs (light emitting diodes) and laser diodes (LDs), and gas discharge lamps such as halogen lamps and Xenon lamps gas dischare lamps).
  • the light emitter 141 is positioned at a position where the light emitted from the light emitter 141 can reach the light receiver 143 through the reaction region 24.
  • the light receiver 143 generates an electrical signal according to the intensity of incident light.
  • a depletion layer photo diode an avalanche photo diode (APD), or a photomultiplier tube (PMT) ) May be employed.
  • APD avalanche photo diode
  • PMT photomultiplier tube
  • the control unit 170 controls the driving unit 105, the data reading unit 130, the valve opening device 120, the inspection unit 140, and the like to smoothly perform the operation of the sample analysis device 1, and the diagnostic DB 160. ) By comparing the information detected by the inspection unit 140 and the diagnosis DB 160 to check the presence or absence of the disease of the blood contained in the reaction region of the microfluidic device (10).
  • the input unit 110 is for inputting a test item that can be inspected according to the type of the sample introduced into the microfluidic device 10 and / or the type of the sample to be injected, and is provided in the form of a touch screen on the sample analyzing device 1. Can be.
  • the output unit 150 is for outputting the diagnosis contents and completion to the outside, and the output unit 150 is an audio output means such as a liquid crystal display (LCD) or an audio output means such as a speaker or an audiovisual It can be configured as an output means.
  • an audio output means such as a liquid crystal display (LCD) or an audio output means such as a speaker or an audiovisual It can be configured as an output means.
  • the microfluidic device 10 may be rotated by the driving unit 105. At this time, if the sample is buried on the upper surface 210 of the microfluidic device 10, the sample buried in the upper surface 210 is scattered out of the microfluidic device 10 by centrifugal force, contaminating the sample analysis device 1 You can.
  • the sample injector 40 by improving the structure of the sample injector 40, the sample is in the process of injecting the sample into the sample injector 40, the upper surface 210 of the microfluidic device 10. You can prevent asking.
  • FIGS. 5A and 5B are views for conceptually explaining a sample injecting unit 40 of the microfluidic device 10 according to an embodiment
  • FIGS. 5A and 5B are samples of the microfluidic device 10 according to a comparative example. It is a figure for demonstrating the injection part 400 conceptually.
  • the sample injection portion 40 of the microfluidic device 10 has at least a part of the rotation axis of the body 20 so as to face the chamber 23 from the insertion portion 30. It may extend inclined with (Z).
  • the sample injecting portion 40 By forming the sample injecting portion 40 on the inserting portion 30, not the upper surface 210 of the body 20, by the sample in the process of injecting the sample using the sample injection mechanism 90 of the body 20 The probability that the upper surface 210 is contaminated can be significantly lowered.
  • the sample injecting portion 40 by forming the sample injecting portion 40 to be inclined with the rotation axis Z of the body 20, it is possible to deeply insert the end 91 of the sample injection mechanism 90 into the body 20.
  • the sample injection device 90 can be inserted deeper than the depth (d0; see FIG. 5A) when the end 91 of the sample injection device 90 is inserted vertically. Can be.
  • the end 91 of the sample injection device 90 may be inserted into the body 20 by d1.
  • the microfluidic device 10 may use various sample injection mechanisms 90.
  • the sample injection mechanism 90 a syringe in which a pipette, as well as a sample discharge surface 910 for discharging a sample as shown in FIG. 4B, is formed to be inclined with the longitudinal direction of the sample injection mechanism 90a.
  • the length l of the sample discharge surface 910 of the syringe may be 1.5 mm to 3.3 mm.
  • the sample injection mechanism 90 when using a pipette as the sample injection mechanism 90 as shown in FIG. 5A, in the process of placing the end 91 of the sample injection mechanism 90 in the sample injection unit 400, the sample injection mechanism 90 The upper end 210 may be contaminated by an end portion of the upper surface contacting an area around the sample injection part 400 of the upper surface 210 of the body 20. In addition, when the amount of sample injection by the sample injection mechanism 90 is large, the sample may overflow the sample injection unit 400 and contaminate the upper surface 210 of the body 20 as shown in FIG. 5A.
  • the sample injection unit 400 is formed on the upper surface 210, in the process of wiping the sample attached to the upper surface 210 of the body 20 using the gauze, the sample contained in the chamber 23 is gauze Can be absorbed.
  • sample injection mechanism 90 when a syringe is used as the sample injection mechanism 90 as shown in FIG. 5B, some of the sample discharge surfaces 910 of the sample injection mechanism 90 may not be inserted into the sample injection unit 400. Accordingly, the sample may be buried on the upper surface 210 of the body 20 in the process of injecting the sample into the chamber 23.
  • the sample injection portion 40 is inclined with the rotation axis Z of the body 20 to the insertion portion 30 rather than the upper surface 210 of the body 20. Since the structure has an extended form, it is possible to prevent or reduce the contact of the sample on the upper surface 210 of the body 20. In addition, even if a portion of the sample adheres to the upper surface 210 of the body 20, because the chamber 23 is not connected to the upper surface 210 of the body 20, the chamber unintentionally in the process of wiping the sample Absorption of the sample injected into the inside of (23) can be prevented.
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing a specific example of the microfluidic device 10 according to the embodiment, centering on the sample injection unit 40
  • FIG. 7 is a sample injection of a specific example of the microfluidic device 10 according to the embodiment. It is a perspective view showing the incision centered on the part 40.
  • 8 is a cross-sectional view showing a specific example of the microfluidic device 10 according to the embodiment, centering on the sample injection unit 40.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the microfluidic device 10 of FIG. 6 taken along the line VIII-VIII.
  • the sample injection unit 40 includes a sample injection hole 41 and a sample injection channel 42.
  • the sample injection hole 41 is formed in the insertion part 30.
  • the size of the sample injection hole 41 may be appropriately changed depending on the size of the sample injection mechanism 90 that can be inserted into the sample injection hole 41.
  • the size or diameter of the sample injection hole 41 may be 0.15 mm to 2 mm.
  • the sample injection channel 42 connects the sample injection hole 41 and the chamber 23, and at least a portion thereof may extend inclined with the rotation axis Z.
  • the length of the sample injection channel 42 may be at least 1 mm.
  • the length of the sample injection channel 42 may be at least 2.2 mm.
  • the length of the sample injection channel 42 may be at least 3.3 mm.
  • the length of the sample injection channel 42 is defined as the length in the extending direction extended obliquely to the rotational axis Z.
  • At least a portion of the sample injection channel 42 is disposed below the upper plate 21.
  • An end 91 of the sample injection device 90 inserted into the sample injection channel 42 may be positioned below the upper plate 21.
  • the sample injection channel 42 may include an area that becomes narrower as it approaches the chamber 23.
  • the sample injection channel 42 may include movement guide surfaces 421 and 422 formed to be inclined with respect to the rotation axis Z direction of the body 20.
  • the movement guide surfaces 421 and 422 may guide the movement of the sample injection mechanism 90 such that the end 91 of the sample injection mechanism 90 is adjacent to the chamber 23.
  • the movement guide surfaces 421 and 422 are formed to be inclined with the direction of the rotation axis Z of the body 20, even if a sample adheres to the movement guide surfaces 421 and 422, when the centrifugal force acts on the movement guide surfaces 421. , 422 may be moved toward the chamber 23 along the movement guide surfaces 421 and 422.
  • the movement guide surfaces 421 and 422 include an upper movement guide surface 421 facing the upper portion of the sample injection mechanism 90 and a lower movement guide surface 422 facing the lower portion of the sample injection mechanism 90.
  • the upper and lower portions of the sample injection device 90 may be divided based on the center of the sample injection device 90.
  • the upper movement guide surface 421 and the lower movement guide surface 422 may provide a continuous surface as shown in FIG. 8.
  • the shape of the upper movement guide surface 421 and the lower movement guide surface 422 is not limited thereto, and may have a discontinuous surface, for example, a surface having a step.
  • position guide surfaces 311 and 312 are formed to guide the position of the end portion 91 of the sample injection mechanism 90 to the sample injection hole 41. Can be. Even if the sample adheres to the position guide surfaces 311 and 312, when the centrifugal force is applied, the sample adhered to the position guide surfaces 311 and 312 may be moved toward the sample injection hole 41 along the position guide surfaces 311 and 312. Can be.
  • the position guide surfaces 311 and 312 include an upper position guide surface 311 opposite the upper portion of the sample injection device 90 and a lower position guide surface 312 opposite the lower portion of the sample injection device 90.
  • the upper position guide surface 311 and the lower position guide surface 312 may provide a continuous surface as shown in FIG. 8.
  • the shape of the upper position guide surface 311 and the lower position guide surface 312 is not limited thereto, and may have a discontinuous surface, for example, a surface having a step.
  • a prevention jaw 313 protruding toward the rotation axis Z of the body 20 may be formed on the upper portion of the inserting portion 30, a prevention jaw 313 protruding toward the rotation axis Z of the body 20 may be formed.
  • the sample buried in the inserting portion 30 by the prevention jaw 313 may block the movement of the sample to the upper surface 210 of the body 20.
  • the body 20 may include an incision region 24 in which a portion of the region facing the insertion portion 30 is cut away from the top of the body 20.
  • the cutout region 24 may be formed on the sample injector 40.
  • the incision region 24 it may be easy to obliquely insert the sample injection mechanism 90 into the sample injection portion 40.
  • a portion of the sample injector 40 may be exposed to the upper portion by the cutout region 24, and thus, a user may easily identify the position of the sample injector 40.
  • the body 20 may include a mark M1 indicating at least one of a position of the sample injection unit 40 and an insertion direction of the sample injection unit 90 with respect to the sample injection unit 40.
  • the mark M1 may be formed with an intaglio in the body 20 an arrow indicating the position of the sample injection unit 40 and the insertion direction of the sample injection mechanism 90 with respect to the sample injection unit 40.
  • the formation structure and method of the mark M1 are not limited to this.
  • the mark M1 may be embossed on the body 20, or may be attached to the body 20 as a separate member from the body 20.
  • a protrusion 50 may be formed in at least one of the sample injection channel 42 and the chamber 23.
  • the protrusion 50 may be formed between the sample injection channel 42 and the chamber 23.
  • the protrusion 50 may limit the movement of the sample injection mechanism 90 by contacting the end 91 of the sample injection mechanism 90 in the process of inserting the sample injection mechanism 90 toward the chamber 23.
  • the projection 50 can function as a stopper for limiting the movement of the sample injection mechanism 90.
  • the function of the projection 50 is not limited to the stopper, and may vary depending on the size, type, and the like of the sample injection mechanism 90.
  • the protrusion 50 may guide the insertion direction of the sample injection mechanism 90 with respect to the chamber 23.
  • 9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view for explaining an example in which the protrusion 50 guides the insertion direction of the sample injection mechanism 90a in the microfluidic device 10 according to the embodiment.
  • protrusions 50 may be formed between the sample injection channel 42 and the chamber 23. The position of the protrusion 50 may be arranged to be biased toward one side from the center of the sample injection channel 42.
  • a syringe in which the sample injection mechanism 90a, for example, the sample discharge surface 910 for discharging a sample is formed to be inclined with the longitudinal direction of the sample injection mechanism 90a, can be inserted into the sample injection unit 40.
  • the width w1 of the sample injection channel 42 may be larger than the width w2 of the sample injection mechanism 90a.
  • the width w2 of the sample injection mechanism 90a may mean the width of the needle when the sample injection mechanism 90a is a syringe.
  • the protrusion 50 may guide the sample injection device 90a to be inserted into the chamber 23 in a predetermined direction.
  • the projection 50 guides the sample injection mechanism 90a so that the sample is injected in a direction that maximizes the flow of the sample in the chamber direction, thereby reducing the possibility of the sample flowing out of the chamber and to the outer surface of the microfluidic device. have.
  • the sample injection mechanism 90a penetrates through the sample injection channel 42 and is guided in a predetermined direction by the protrusion 50 so that the end portion 91a of the sample injection mechanism 90a can be inserted into the chamber 23. Can be.
  • the entire sample discharge surface 910 of the sample injection mechanism 90a may be housed inside the body 20. Therefore, in the process of injecting the sample, it is possible to minimize the leakage of the sample to the outside, and to prevent the sample from being buried on the upper surface 210 of the body 20.
  • the position of the protrusion 50 has been described with reference to an example in which the position of the protrusion 50 is shifted to one side from the center of the sample injection channel 42.
  • the position of the protrusion 50 may be changed as necessary.
  • the sample injection channel 42 may be formed such that the sample injection direction of the sample injection device 90 inserted along the sample injection channel 42 is inclined to the wall surface 233 of the chamber 23. have.
  • the angle ⁇ formed between the extension direction A of the sample injection channel 42 and the tangential direction B of the wall surface 233 opposite to the sample injection channel 42 in the chamber 23 is an acute angle. Can be.
  • the sample injected through the sample injection mechanism 90 may be prevented from hitting the wall surface 233 of the chamber 23 and flowing back into the sample injection channel 42.
  • 11A and 11B are a perspective view and a partial plan view showing a modification of the body 20 of the microfluidic device 10 according to the embodiment.
  • a window 251 may be formed in the body 20 to identify the inside of the chamber 23 from the outside.
  • Window 251 may be transparent or translucent.
  • the window 251 may be an area mirrored so that the transparency of the upper plate 21 of the body 20 is higher than that of other areas.
  • the window 251 may be disposed above the region connected to the sample injection channel 42 in the chamber 23.
  • the window 251 may be disposed above the upstream region of the chamber 23. Accordingly, the insertion degree of the sample injection device 90 inserted into the chamber 23 through the window 251 can be confirmed.
  • the guide member 50a helps to set the direction and / or the injection direction of the sample injection mechanism 90a.
  • the window 251 may be provided with a mark M2 for guiding the insertion position of the end portion 91a of the sample injection mechanism 90a.
  • the user may insert the sample injection mechanism 90a while checking the position of the end 91a of the sample injection mechanism 90a through the window 251.
  • the user can insert the sample injection mechanism 90a with reference to the mark M2 such that the end 91a of the sample injection mechanism 90a is disposed at a predetermined position.
  • FIG. 12 is a partial plan view showing a modification of the body 20 of the microfluidic device 10 according to the embodiment.
  • the position of the window 252 disposed in the chamber 23 may be changed.
  • the window 252 may be disposed above the downstream region of the chamber 23. Accordingly, the amount of the sample injected into the chamber 23 through the window 252 can be confirmed.
  • a predetermined mark M3 may be displayed on the window 252. This mark M3 may guide the appropriate amount of sample to be injected into the microfluidic device 10 for inspection. For example, the mark M3 may indicate a range of sample injection amount to be injected into the chamber 23.
  • the sample injection amount may be variable compared to the pipette. Even if a user uses a sample injection mechanism 90a such as a syringe, which requires manual adjustment of a sample injection amount, the user can properly adjust the injection amount by referring to the window 252 and the mark M3 displayed on the window 252. have. Thus, when the sample is injected into the chamber 23, it is possible to prevent the sample from being injected into the chamber 23 in a less than or appropriate amount.
  • the window 252, the mark M3, and the mark M1 may be formed on a separate member attachable to the body 20, and then attached to the body 20.
  • the present invention is not limited thereto and may be formed directly on the body 20.
  • FIG. 13 is a partial perspective view showing a modification of the body 20 of the microfluidic device 10 according to the embodiment
  • FIGS. 14A and 14B are perspective views showing an example of the use of the microfluidic device 10 of FIG. 13.
  • an absorbent sheet 60 capable of absorbing a sample may be disposed in the body 20.
  • Absorbent sheet 60 is a porous paper material, at least one surface may be adhesive.
  • a portion 601 of the absorbent sheet 60 may be attached to the body 20, and the other portion 602 may be attached to a release paper 61 that is easy to separate.
  • a portion of the absorbent sheet 60 adhered to the release paper 61 may cover the periphery of the cutout region 24.
  • a sample injection mechanism 90a is inserted into the sample injection unit 40 to inject a sample into the chamber 23.
  • the release paper 61 adhered to the absorbent sheet 60 is removed.
  • the absorbent sheet 60 from which the release paper 61 is removed is bonded to cover the periphery of the cutout region 24.
  • the absorbent sheet 60 adhered to the periphery of the cutout region 24 may absorb the sample deposited on the upper surface 210 of the body 20 during the sample injection process. Therefore, the sample deposited on the upper surface 210 of the body 20 can be prevented from scattering to the outside during the sample analysis process.
  • the use of the absorbent sheet 60 can more reliably ensure the safety of the user.
  • the thickness t of the body 20 may be 1 mm to 5 mm.
  • the body 20 is provided through the sample injection hole 41 formed in the insertion portion 30 by the sample injection mechanism 90.
  • pouring mechanism 90 can be inserted more than predetermined depth.
  • the end 91 of the sample injection device 90 may be inserted into the body 20 by 1 mm or more.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating a microfluidic device 10a according to another embodiment
  • FIGS. 16A and 16B are samples formed in the inserting portion 30a and the inserting portion 30a of the microfluidic device 10a of FIG. 15.
  • the microfluidic device 10a includes a body 20a, an insertion portion 30a formed at the center of rotation of the body 20a, and a chamber 23a from the insertion portion 30a. At least a portion includes a sample injecting portion 40a extending obliquely with the rotational axis Z of the body 20a.
  • duplicate description of the same configuration as the above-described embodiments will be omitted, and the description will be mainly focused on differences.
  • the thickness t of the body 20a may be relatively thick.
  • the thickness t of the body 20 may be 5 mm to 9 mm.
  • the lower plate 22 of the body 20a may be formed with a gear part 221 to be connected to the driving part.
  • a residual sample accommodating portion 26 for accommodating the residual sample remaining on the surface of the inserting portion 30 may be formed. Inside the residual sample accommodating part 26, a bump 27 may be formed to prevent the residual sample from overflowing.
  • the sample injection channel 42 may be formed such that the sample injection direction of the sample injection mechanism 90 inserted along the sample injection channel 42 is inclined to the wall surface 233 of the chamber 23a.
  • the angle ⁇ 1 formed between the extension direction A1 of the sample injection channel 42 and the tangential direction B1 of the wall surface 233 opposite the sample injection channel 42 in the chamber 23a is acute. Can be.
  • the sample injected through the sample injection mechanism 90 may be prevented from hitting the wall surface 233 of the chamber 23a and flowing back into the sample injection channel 42.
  • the extending direction A1 of the sample injection channel 42 is not limited thereto, and the wall surface 233 facing the sample injection channel 42 in the chamber 23 may be perpendicular to the tangential direction B1.
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating the microfluidic device 10b according to another embodiment, and FIGS. 18A and 18B illustrate a sample formed in the inserting portion 30b and the inserting portion 30b of the microfluidic device 10b of FIG. 17.
  • the extending direction A2 of the sample injection channel 42 includes a tangential direction R2 of the wall surface 233 facing the sample injection channel 42 in the chamber 23b. It may be perpendicular to.
  • the angle ⁇ 2 formed between the extension direction A2 of the sample injection channel 42 and the tangential direction R2 of the wall surface 233 facing the sample injection channel 42 in the chamber 23b may be 90 degrees.
  • the chamber 23b may be formed inside the body 20b.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the microfluidic device 10 according to the embodiment, and FIGS. 20A to 20C are perspective views illustrating an example of the blocking member 70 of FIG. 19.
  • the microfluidic device 10 includes a body 20, an insertion part 30, a sample injection part 40, and a blocking member 70 disposed on the sample injection part 40. do.
  • a body 20 an insertion part 30, a sample injection part 40, and a blocking member 70 disposed on the sample injection part 40. do.
  • the same configuration as in the above-described embodiments will be omitted and redundant description will be given based on the difference.
  • the blocking member 70 may be configured to prevent the injected sample from flowing back and leaking outside when the sample is injected into the chamber 23 through the sample injection mechanisms 90 and 90a (see FIGS. 21A and 21B). have.
  • the blocking member 70 may be inserted into the sample injection unit 40.
  • the blocking member 70 may have an elastic material capable of elastic deformation when inserted into the sample injection unit 40.
  • the blocking member 70 may include a silicon material or a rubber material. As described above, the blocking member 70 having an elastic material may be fitted to the sample injection unit 40.
  • the blocking member 70 may have a blocking surface 71 that crosses an extension direction of the sample injecting part 40.
  • the blocking surface 71 may be formed to have a smaller thickness than some of the remaining regions 712 of the partial region 711 of the blocking surface 71 so that the sample injection mechanisms 90 and 90a can pass therethrough.
  • the partial region 711 of the blocking surface 71 may be formed in a cross shape as shown in Figure 20a.
  • the shape of the partial region of the blocking surface 71 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the structure is easily penetrated by the sample injection mechanisms 90 and 90a.
  • the partial region 711a of the blocking surface 71a may have a straight shape as shown in FIG. 20B, or the partial region 711b of the blocking surface 71b may have a dot shape as shown in FIG. 20C.
  • 21A and 21B show an example in which the sample injection mechanisms 90 and 90a are applied to the sample injection unit 40 into which the blocking member 70 is inserted.
  • 21A and 21B by pressing the end portions of the sample injection mechanisms 90 and 90a such as pipettes and syringes in a direction crossing the blocking surface 71, a partial region 711 of the blocking surface 71 is removed. It is cut and the sample injection device 90, 90a can penetrate the blocking surface 71.
  • the blocking member 70 may surround the periphery of the sample injection mechanisms 90 and 90a that have passed through.
  • the blocking surface 71 has been described as an example of the blocked state before the sample injection mechanisms 90 and 90a are inserted. However, the blocking surface 71 does not necessarily need to be blocked even before the sample injection device is inserted, and may be variously modified.
  • FIG. 22A is a cross-sectional view illustrating a microfluidic device 10 including a blocking member 70a having a modified blocking surface 71c
  • FIG. 22B is a perspective view showing an example of the blocking member 70a of FIG. 22A. to be.
  • a through hole 713 may be formed in the blocking surface 71c of the blocking member 70a.
  • the diameter d2 of this through hole 713 is smaller than the diameter d3 of the sample injection mechanism 90.
  • the through hole 713 into which the sample injection mechanism 90 having a relatively large diameter is inserted into the through hole 713 may be elastically deformed. Accordingly, the blocking member 70a may surround the periphery of the sample injection mechanism 90 that has penetrated.
  • At least one wrinkle area 72 may be formed on an inner circumferential surface of the blocking member 70.
  • the corrugated area 72 may provide a space for receiving a sample.
  • the sample injection mechanisms 90 and 90a penetrate the blocking surface 71, the sample remains on the outer surface of the blocking surface 71, or the sample is injected by the sample injection mechanisms 90 and 90a.
  • the corrugated area 72 In the process of injecting, although fine, if some samples leak out of the blocking surface 71, such residual samples or leaking samples may be accommodated in the corrugated area 72. Thus, it is possible to prevent the sample from flying out of the microfluidic device 10.
  • the outer peripheral surface of the blocking member 70 may be formed with a protruding region 73 protruding outward.
  • the protruding region 73 can be elastically deformed.
  • the sample injection channel 42 of the sample injection unit 40 may have a shape corresponding to the outer circumferential surface of the blocking member 70.
  • the blocking members 70 and 70a have been described based on the example in which the sample injection unit 40 is disposed inside.
  • the blocking members 70 and 70a are not limited thereto and may have various shapes and arrangements.
  • FIG. 23 is a view for explaining an example in which at least a part of the blocking member 70b is disposed in the insertion unit 30.
  • the blocking member 70b may be partially disposed at the periphery of the sample injector 40 at the insertion portion, and the remaining region may be disposed at the upper surface 210 of the upper plate 21.
  • the blocking member 70b may be disposed to overlap the sample injection hole 41 of the sample injection unit 40 and its peripheral area.
  • the blocking member 70b may be attached to the peripheral region of the sample injection hole 41.
  • the blocking member 70b may be made of polyethylene (PE) or polyethylene terephthalate (PET).
  • the blocking member 70b may have a structure that allows the sample injection mechanism 90a to penetrate easily.
  • the blocking member 70b may have a thin film (or thin film) shape with a thickness t1.
  • an area overlapping the sample injection hole 41 may be a blocking surface 71d.
  • the thickness t1 of the blocking member 70b may be 0.01 mm to 0.3 mm.
  • the thickness of the blocking surface 71d may be 0.01 mm to 0.3 mm.
  • some regions of the blocking surface 71d may be thinner than the remaining regions. Some areas of the blocking surface 71d may be cross-shaped, straight or point-shaped.
  • the blocking member 70c may be disposed in the chamber 23.
  • 24 is a view for explaining an example in which at least a part of the blocking member 70c is disposed in the chamber 23. Referring to FIG. 24, the blocking member 70c may be disposed in the chamber 23. The blocking member 70c may be disposed on an extension line in the extension direction of the sample injection unit 40.
  • the blocking member 70c may be a material capable of absorbing the sample.
  • the blocking member 70c may be a porous material.
  • a foamed plastic polymer may be used as the material of the blocking member 70c.
  • the sample injection mechanisms 90 and 90a may contact or penetrate the blocking member 70c.
  • the sample injection device 90 for example, the pipette, which is not sharp at the end, may contact the blocking member 70c.
  • the sample injection hole 90a having a sharp end for example, a syringe, may penetrate the blocking member 70c.
  • the sample injection mechanism 90a discharges a sample while the sample injection mechanism 90a has penetrated the blocking member 70c, the discharged sample is transferred directly into the chamber 23. At this time, even if the injected sample increases, the blocking member 70c can absorb the sample, so that the sample can be prevented from flowing back.
  • the sample injection unit 40 has been described based on an example in which the sample injection unit 40 is connected to an end portion in the flow direction of the sample of the chamber 23.
  • the positional relationship between the chamber 23a and the sample injection unit 40 of the microfluidic device 10 according to the present embodiment is not limited thereto.
  • the sample injector 40 may be connected between both ends 231 and 232 in the flow direction of the sample in the chamber 23c.
  • FIGS. 27A and 27B when the end of the sample injection mechanism 90a is disposed inside the chamber 23c by passing through the sample injection unit 40, the sample injection unit ( Predetermined spaces 230a and 230b are provided at both ends of the end portion 40. Therefore, even if the sample injection direction by the sample injection mechanism 90a changes, the injected sample can be prevented from flowing back to the sample injection unit 40.
  • connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings by way of example shows a functional connection and / or physical or circuit connections, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It may be represented as a connection, or circuit connections.
  • connection or circuit connections.
  • essential such as "essential”
  • important may not be a necessary component for the application of the invention.
  • the words "comprising” and “including” as used herein are intended to be understood in terms of the open end of a technology.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동 장치는 내부에 시료를 수용하는 챔버가 형성되며, 상기 챔버에 수용된 시료가 원심력에 의해 이동되도록 회전 가능한 몸체; 상기 몸체의 회전 중심에 배치되며, 상기 몸체를 회전 구동시키는 구동부가 결합되도록 적어도 일부가 삽입 형성된 삽입부; 및 상기 삽입부로부터 상기 챔버를 향하도록 적어도 일부가 상기 몸체의 회전축과 경사지게 연장된 시료 주입부;를 포함할 수 있다.

Description

미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치
실시예들은 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치에 관한 것이다.
일반적으로 소량의 유체를 조작하여 생물학적 또는 화학적인 반응을 수행하는데 사용되는 장치를 미세유동 장치라 한다. 미세유동 장치는 칩(chip), 디스크 등 다양한 형상의 몸체 내에 배치된 미세유동 구조물을 포함한다.
미세유동 구조물은 유체를 수용하거나 가두어둘 수 있는 챔버(chamber), 유체가 흐를 수 있는 채널(channel), 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브(valve)를 포함하고, 상기 챔버, 채널 및 밸브는 몸체 내에서 다양한 조합으로 배치된다.
소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 칩 형태의 몸체에 이러한 미세유동 구조물을 배치한 것을 일컬어 바이오 칩이라고 하고, 특히 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a chip)이라 한다.
미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 디스크 형상의 몸체에 미세유동 구조물을 배치하고 원심력을 이용하여 유체를 이동시키면서 일련의 작업을 수행하는 원심력 기반의 미세유동 장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on a CD)라 하기도 한다.
원심력 기반의 미세유동 장치 내부에 주입된 시료는 원심력에 의해 미세유동 장치의 회전 중심에서 멀어지는 방향으로 이동된다.
시료는 피펫 또는 주사기 등의 시료 주입 기구를 이용하여 미세유동 장치에 마련된 시료 주입부(inlet part)을 통해 미세유동 장치의 내부로 주입된다. 그런데, 시료를 주입하는 과정에서 시료 주입부의 주변, 특히 미세유동 장치의 상면에 시료가 묻을 수 있다.
이와 같이 시료가 묻은 미세유동 장치를 시료 분석장치에 탑재하고 회전시키면, 미세유동 장치의 상면에 묻은 시료가 미세유동 장치의 표면을 오염시키고, 회전에 의해 시료가 광원 등 시료 분석장치 내의 부품 등을 오염시킬 수 있으며, 시료가 광원에 묻거나 분석 챔버의 외부표면에 묻는 경우 미세유동 장치의 결과값에 에러를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.
또한, 병원균 등에 감염된 시료를 미세유동 장치 내에 주입하는 경우에는, 미세유동 장치 표면의 잔류 시료에 의해 타인의 감염을 유발할 수 있는 문제가 있다.
실시예들의 일 측면은 시료를 미세유동 장치에 주입할 때, 시료가 미세유동 장치의 상면에 묻는 것을 방지할 수 있는 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치를 제공하는 것이다.
또한, 실시예들의 다른 측면은, 시료가 묻은 미세유동 장치를 회전시키더라도, 시료에 의해 시료 분석장치 내의 부품 등이 오염되는 것을 방지할 수 있는 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 관한 미세유동 장치는,
내부에 시료를 수용하는 챔버가 형성되며, 상기 챔버에 수용된 시료가 원심력에 의해 이동되도록 회전 가능한 몸체;
상기 몸체의 회전 중심에 배치되며, 상기 몸체를 회전 구동시키는 구동부가 결합되도록 적어도 일부가 삽입 형성된 삽입부;
상기 삽입부로부터 상기 챔버를 향하도록 적어도 일부가 상기 몸체의 회전축과 경사지게 연장되며, 상기 챔버에 시료를 주입하는 시료 주입 기구의 일부가 삽입 가능한 시료 주입부; 및
적어도 일부가 상기 시료 주입부, 상기 삽입부 및 상기 챔버 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 시료 주입 기구를 통해 상기 챔버에 시료가 주입될 때, 주입된 시료가 역류하여 상기 시료 주입부의 외부로 누설되는 것을 차단하도록 구성된 차단 부재;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입부는, 상기 삽입부에 형성된 시료 주입 구멍과, 상기 시료 주입 구멍과 상기 챔버를 연결하며, 적어도 일부가 상기 회전축과 경사지게 연장된 시료 주입 채널을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체는 상기 챔버의 상부에 배치된 상판과 상기 챔버의 하부에 배치된 하판을 포함하며, 상기 시료 주입 채널의 적어도 일부는 상기 상판의 하부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입 채널은 상기 챔버에 가까워질수록 그 폭이 좁아지는 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입 채널은, 상기 시료 주입 구멍을 통과한 시료 주입 기구의 이동을 가이드하는 이동 가이드면을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 삽입부에서 상기 시료 주입 구멍의 주변 영역에는, 시료 주입 기구의 단부의 위치를 시료 주입 구멍으로 안내하는 위치 가이드면이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입 채널 및 상기 챔버 중 적어도 하나에는 돌기가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체는, 상기 몸체의 상부에서 상기 삽입부에 대향하는 영역의 일부가 절개된 절개 영역을 포함하며, 상기 절개 영역은 상기 시료 주입부의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체는, 상기 시료 주입부의 위치, 상기 시료 주입부에 대한 시료 주입 기구의 삽입 방향, 상기 챔버에 주입될 시료의 주입량 중 적어도 하나를 표시하는 마크를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입 채널은, 상기 시료 주입 채널을 따라 삽입된 시료 주입 기구의 시료 주입 방향이 상기 챔버의 벽면에 경사지도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체는, 상기 챔버 내부를 확인할 수 있는 윈도우를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체에 묻은 시료를 흡수하며, 상기 절개 영역의 주변을 커버하는 흡수 시트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체의 회전축 방향으로의 두께는 1 mm ~ 5 mm 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 몸체의 회전축 방향으로의 두께는 5 mm ~ 9 mm 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 삽입부에는 상기 삽입부의 표면에 잔류하는 잔류 시료를 수용하도록 구성된 잔류시료 수용부와, 상기 잔류시료 수용부에 수용된 잔류시료가 넘치는 것을 방지하도록 구성된 방지턱이 마련될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재의 적어도 일부는 상기 시료 주입부의 내부에 삽입되며, 탄성 재질을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재는 내주면에 형성된 적어도 하나의 주름 영역과, 외주면에 형성된 돌출 영역을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재의 적어도 일부가 상기 삽입부에서 상기 시료 주입부의 외부에 배치되며, 필름 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 시료 주입부의 연장 방향과 교차하는 차단 면을 가지며, 상기 시료 주입 기구가 상기 차단 면을 관통할 수 있도록, 상기 차단 면의 일부 영역은 나머지 영역에 비해 두께가 얇게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 면의 상기 일부 영역은 일자 형상, 십자 형상 또는 원 형상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재는, 상기 시료 주입 기구의 직경보다 작은 직경을 가지는 관통 홀이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 챔버의 내부에 배치되며, 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 주입부는 상기 챔버의 시료의 유동 방향으로 양 단부 사이에 연결될 수 있다.
다른 실시예에 관한 시료 분석장치는, 상술한 미세유동 장치를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치는, 몸체의 회전 중심에 배치된 삽입부에 시료 주입부를 형성함으로써, 몸체의 상면이 시료가 묻는 것을 방지할 수 있다.
또한, 시료 주입 기구를 몸체에 경사지게 삽입시킴으로써, 시료 주입 기구를 몸체의 내부로 깊게 삽입시킬 수 있으며, 그에 따라 시료 주입 과정에서 시료가 외부로 흘러 넘치는 것을 방지 또는 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세유동 장치의 사시도이며,
도 2는 일 실시예에 따른 미세유동 장치의 내부를 개념적으로 도시한 평면도이며,
도 3은 일 실시예에 따른 미세유동 장치를 포함하는 시료 분석장치의 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 미세유동 장치의 시료 주입부를 개념적으로 설명하기 위한 도면이며,
도 5a 및 도 5b는 비교예에 따른 미세유동 장치의 시료 주입부를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 미세유동 장치의 구체적인 예를 시료 주입부를 중심으로 나타낸 부분 사시도이며,
도 7은 실시예에 따른 미세유동 장치의 구체적인 예를 시료 주입부를 중심으로 나태난 절개 사시도이다.
도 8은 실시예에 따른 미세유동 장치의 구체적인 예를 시료 주입부를 중심으로 나타낸 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 미세유동 장치에서 돌기가 시료 주입 기구의 삽입 방향을 가이드하는 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 10은 실시예에 따른 미세유동 장치에서 챔버와 시료 주입부를 중심으로 나타낸 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 실시예에 따른 미세유동 장치의 몸체의 변형예를 나타낸 사시도 및 부분 평면도이다.
도 12는 실시예에 따른 미세유동 장치의 몸체의 변형예를 나타낸 부분 평면도이다.
도 13은 실시예에 따른 미세유동 장치의 몸체의 변형예를 나타낸 부분 사시도이며,
도 14a 및 도 14b는 도 13의 미세유동 장치의 사용예를 나타낸 사시도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 미세유동 장치를 도시한 사시도이며,
도 16a 및 도 16b는 도 15의 미세유동 장치의 삽입부 및 삽입부에 형성된 시료 주입부를 확대 도시한 부분 사시도 및 부분 단면도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 미세유동 장치를 도시한 사시도이며,
도 18a 및 도 18b는 도 17의 미세유동 장치의 삽입부 및 삽입부에 형성된 시료 주입부를 확대 도시한 부분 사시도 및 부분 단면도이다.
도 19는 실시예에 따른 미세유동 장치의 변형예를 나타낸 단면도이며,
도 20a 내지 도 20c는 도 19의 차단 부재의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 21a 및 도 21b는 차단 부재가 삽입된 시료 주입부에 시료 주입 기구를 적용시킨 예를 나타낸 것이다.
도 22a는 변형된 차단 면을 가지는 차단 부재를 포함하는 미세유동 장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 22b는 도 22a의 차단 부재의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 23은 차단 부재의 적어도 일부가 삽입부에 배치된 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 차단 부재의 적어도 일부가 챔버에 배치된 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 25a 및 도 25b는 차단 부재에 시료 주입 기구를 적용시킨 예를 나타낸 것이다.
도 26은 변형된 챔버를 가지는 미세유동 장치의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 27a 및 도 27b는 도 26의 미세유동 장치에 시료 주입 기구를 적용시킨 예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 미세유동 장치 및 이를 포함하는 시료 분석장치의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예들은 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 사시도이며, 도 2는 일 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 내부를 개념적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 미세유동 장치(10)를 포함하는 시료 분석장치(1)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세유동 장치(10)는 회전 가능한 몸체(20)를 구비한다.
예를 들어, 몸체(20)는 디스크 형상을 가질 수 있다. 몸체(20)의 회전 중심에는 삽입부(30)가 배치된다. 삽입부(30)는 몸체(20)를 회전 구동시키는 구동부(105; 도 3 참조)가 결합되도록 적어도 일부가 삽입 형성될 수 있다. 예를 들어, 삽입부(30)는 회전축(Z) 방향을 따라 관통하는 원형의 홀 구조일 수 있다. 다만, 삽입부(30)의 형상은 원형에 한정되지 아니하며, 다각형 또는 타원형일 수도 있다. 또한, 삽입부(30)의 구조는 홀(hole) 구조에 한정되지 아니하며, 홈(groove) 구조일 수도 있다.
몸체(20)는 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어 질 수 있다. 다만, 몸체(20)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니고 화학적, 생물학적 안정성을 가지며, 광학적 투과성 및 기계적 가공성이 좋은 소재이면 족하다.
몸체(20)의 내부에는 미세유동 구조물을 구비할 수 있다. 예를 들어, 몸체(20)의 내부에는 시료를 수용할 수 있는 챔버(23)와, 시료의 흐름 통로를 제공하는 채널(미도시)과, 채널을 개폐하는 밸브(미도시)를 구비할 수 있다.
몸체(20)는 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 몸체(20)는 상판(30)과 하판(40)을 포함할 수 있다. 상판(30)은 챔버(23)의 상부에 배치되며, 하판(40)은 챔버(23)의 하부에 배치될 수 있다. 상판(30) 및 하판(40)은 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
일 예로서, 몸체(20)는 상판(30)과 하판(40)이 서로 맞닿는 면에 챔버(23)나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 몸체(20) 내부에 챔버(23)와 채널이 형성될 수 있다. 상판(30)과 하판(40)의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 융착 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 몸체(20)는 챔버(23)와 채널을 정의하기 위한 구획판이 상판(30)과 하판(40) 사이에 마련된 구조일 수도 있다. 이외에도 몸체(20)는 다양한 형태를 가질 수 있다.
몸체(20)의 내부에 설치된 미세유동 구조물은, 유체 시료의 원심 분리, 면역 혈청 반응, 유전자 분석, 유전자 추출 및 유전자 증폭 등 생화학적 처리분야의 특정 용도에 적합하도록 배치될 수 있다. 일 예로, 미세유동 장치(10)는 시료의 생화학적 처리를 위한 수단을 구비하는데, 시료의 생화학적 처리는 시료의 배양(culture), 혼합(mixing), 분리(separation), 농축(enrichment) 등을 포함할 수 있다. 미세유동 장치(10)는 그 용도에 따라 다양한 형태로 미세유동 장치(10)의 내부가 설계될 수 있으며, 이에 대한 구체적 배치관계를 생략하도록 한다.
실시예에 따른 미세유동 장치(10)는 챔버(23)에 시료를 주입하기 위한 시료 주입부(40)를 포함할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4a에서 후술하기로 한다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 시료 분석장치(1)는 상술한 미세유동 장치(10)와, 상기 미세유동 장치(10)를 회전시키는 구동부(105)와, 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140), 입력부(110), 출력부(150), 진단 DB(160) 및 상기 각 구성을 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
구동부(105)는 미세유동 장치(10)의 삽입부(30)에 일부가 삽입되며, 미세유동 장치(10)를 회전시킬 수 있다. 구동부(105)는 스핀들 모터일 수 있다.
구동부(105)는 비록 도시되지는 않았으나, 미세유동 장치(10)의 각 위치(angular position)를 제어할 수 있는 모터 드라이브(motor drive) 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 모터 드라이브 장치는 스텝 모터를 이용한 것일 수도 있고, 직류 모터를 이용한 것일 수도 있다.
데이터판독부(130)는 미세유동 장치(10)에 저장된 데이터를 판독하여 제어부(170)에 전달하고, 제어부(170)는 판독된 데이터를 기초로 각 구성을 동작시켜 시료 분석장치(1)를 구동한다. 데이터판독부(130)는 일 예로 바코드 리더기일 수 있다.
밸브개방장치(120)는 미세유동 장치(10)의 밸브들을 개폐하기 위해 마련되는 것으로, 외부에너지원(122)과, 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브로 이송시키는 이동유닛(124,126)을 포함하여 이루어질 수 있다.
전자기파를 조사하는 외부에너지원(122)은 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원이거나, 가시광선 또는 적외선을 조사하는 발광소자(light emitting diode) 또는 제논램프(Xenon)일 수 있고, 특히 레이저 광원인 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.
이동유닛(124,126)은 외부에너지원의 위치 또는 방향을 조정하여 미세유동 장치(10) 중 원하는 영역, 즉 밸브에 에너지를 집중적으로 조사할 수 있도록 외부에너지원의 위치를 조정하기 위한 것으로, 구동모터(124)와, 외부에너지원(122)이 장착되어 구동모터(124)의 회전에 따라 외부에너지원(122)을 개방이 요구되는 밸브의 상측으로 이동시키기 위한 기어부(126)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 이동유닛은 다양한 메커니즘을 통해 구현할 수 있다.
검사부(140)는 적어도 하나 이상의 발광부(141)와, 발광부(141)에 대응하도록 마련되어 미세유동 장치(10)의 반응영역(24)을 투과한 빛을 수광하는 수광부(143)를 포함하여 이루어진다.
발광부(141)는 소정 주파수로 점멸하는 광원으로써, 채용 가능한 광원에는 LED(light emitting diode), LD(laser diode) 등의 반도체 발광 소자와 할로겐 램프나 제논(Xenon) 램프와 같은 가스 방전 램프(gas dischare lamp)가 포함된다.
또한, 발광부(141)는 발광부(141)에서 방출된 빛이 반응영역(24)를 거쳐 수광부(143)에 도달할 수 있는 위치에 위치된다.
수광부(143)는 입사광의 세기에 따른 전기적 신호를 발생시키는 것으로서, 예를 들면 공핍층 포토 다이오드(depletionlayer photo diode)나 애벌란시 포토 다이오드(APD: avalanche photo diode) 또는 광전자증배관(PMT: photomultiplier tubes) 등이 채용될 수 있다.
제어부(170)는 구동부(105), 데이터판독부(130), 밸브개방장치(120), 검사부(140) 등을 제어하여 시료 분석장치(1)의 동작을 원활하게 수행하고, 진단 DB(160)를 검색하여 검사부(140)으로부터 검출된 정보와 진단 DB(160)를 비교 판단함으로써 미세유동 장치(10)의 반응영역에 수용된 혈액의 질병 유무를 검사한다.
입력부(110)는 미세유동 장치(10)내에 유입된 시료의 종류 및/또는 주입되는 시료의 종류에 따라 검사 가능한 검사항목을 입력하기 위한 것으로, 시료 분석장치(1)에 터치스크린 형태로 마련될 수 있다.
출력부(150)는 진단 내용 및 완료여부를 외부에 출력하기 위한 것으로, 출력부(150)는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 시각적 출력 수단 또는 스피커(Speaker) 등의 청각적 출력 수단 또는 시청각적 출력수단으로 구성될 수 있다.
상기와 같이, 시료 분석장치(1)에 의해 시료를 분석하는 과정에서, 미세유동 장치(10)는 구동부(105)에 의해 회전될 수 있다. 이 때, 미세유동 장치(10)의 상면(210)에 시료가 묻어있을 경우, 상면(210)에 묻은 시료는 원심력에 의해 미세유동 장치(10) 밖으로 비산하여, 시료 분석장치(1)를 오염시킬 수 있다.
실시예에 따른 미세유동 장치(10)에서는, 시료 주입부(40)의 구조를 개선함으로써, 시료 주입부(40)에 시료를 주입하는 과정에서 시료가 미세유동 장치(10)의 상면(210)에 묻는 것을 방지할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 시료 주입부(40)를 개념적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 5a 및 도 5b는 비교예에 따른 미세유동 장치(10)의 시료 주입부(400)를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 시료 주입부(40)는, 삽입부(30)로부터 챔버(23)를 향하도록 적어도 일부가 몸체(20)의 회전축(Z)과 경사지게 연장될 수 있다.
시료 주입부(40)를 몸체(20)의 상면(210)이 아닌 삽입부(30)에 형성함으로써, 시료 주입 기구(90)를 이용하여 시료를 주입하는 과정에서 시료에 의해 몸체(20)의 상면(210)이 오염될 확률을 현저히 낮출 수 있다.
또한, 시료 주입부(40)를 몸체(20)의 회전축(Z)과 경사지게 연장 형성함으로써, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 몸체(20)의 내부로 깊게 삽입시킬 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 기구(90)를 몸체(20)에 경사지게 삽입시킴으로써, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 수직으로 삽입시킬 때의 깊이(d0; 도 5a 참조)보다 깊게 삽입시킬 수 있다. 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 몸체(20) 내부에 d1만큼 삽입시킬 수 있다.
그에 따라, 실시예에 따른 미세유동 장치(10)는 다양한 시료 주입 기구(90)를 사용할 수 있게 된다. 예를 들어, 시료 주입 기구(90)로서, 피펫(pipette)은 물론, 도 4b와 같이 시료를 배출하는 시료 배출면(910)이 시료 주입 기구(90a)의 길이 방향과 경사지게 형성된 주사기(syringe)의 사용이 가능하다. 예를 들어, 주사기의 시료 배출면(910)의 길이(l)는 1.5 mm ~ 3.3 mm일 수 있다.
만일, 실시예와 달리, 도 5a 및 도 5b와 같이, 시료 주입부(400)가 몸체(20)의 상면(210)에서부터 몸체(20)의 회전축(Z)과 평행한 방향으로 연장될 경우, 시료 주입 기구(90, 90a)를 이용하여 시료를 주입하는 과정에서 시료에 의한 몸체(20)의 오염을 방지하기 어려울 수 있다.
일 비교예로서, 도 5a와 같이 시료 주입 기구(90)로서 피펫을 이용할 경우, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 시료 주입부(400)에 위치시키는 과정에서, 시료 주입 기구(90)의 단부가 몸체(20)의 상면(210)의 시료 주입부(400) 주변 영역에 접촉하여 상면(210)이 오염될 수 있다. 또한, 시료 주입 기구(90)에 의한 시료 주입량이 많을 경우, 도 5a와 같이 시료가 시료 주입부(400)를 넘쳐 몸체(20)의 상면(210)을 오염시킬 수 있다.
더불어, 시료 주입부(400)가 상면(210)에 형성되기 때문에, 거즈를 이용하여 몸체(20) 상면(210)에 묻은 시료를 닦아내는 과정에서, 챔버(23)의 내부에 수용된 시료가 거즈에 흡수될 수 있다.
다른 비교예로서, 도 5b와 같이 시료 주입 기구(90)로서 주사기를 이용할 경우, 시료 주입 기구(90)의 시료 배출면(910) 중 일부가 시료 주입부(400)에 삽입되지 못할 수 있다. 그에 따라, 시료를 챔버(23)에 주입하는 과정에서 몸체(20)의 상면(210)에 시료가 묻을 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 미세유동 장치(10)에서는, 시료 주입부(40)가 몸체(20)의 상면(210)이 아닌 삽입부(30)에, 몸체(20)의 회전축(Z)과 경사지게 연장 형성된 구조를 가지기 때문에, 몸체(20)의 상면(210)에 시료가 묻는 것을 방지 또는 줄일 수 있다. 또한, 몸체(20)의 상면(210)에 시료 일부가 묻더라도, 챔버(23)가 몸체(20)의 상면(210)에 연결되어 있지 않기 때문에, 상기 시료를 닦아내는 과정에서 의도치 않게 챔버(23)의 내부에 주입된 시료가 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 구체적인 예를 시료 주입부(40)를 중심으로 나타낸 부분 사시도이며, 도 7은 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 구체적인 예를 시료 주입부(40)를 중심으로 나태난 절개 사시도이다. 도 8은 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 구체적인 예를 시료 주입부(40)를 중심으로 나타낸 단면도이다. 도 8은 도 6의 미세유동장치(10)를 VIII-VIII선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 시료 주입부(40)는 시료 주입 구멍(41)과 시료 주입 채널(42)을 포함한다.
시료 주입 구멍(41)은 삽입부(30)에 형성된다. 시료 주입 구멍(41)의 크기는, 시료 주입 구멍(41)에 삽입 가능한 시료 주입 기구(90)의 크기에 따라 적절하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 구멍(41)의 크기 또는 직경은 0.15 mm ~ 2 mm 일 수 있다.
시료 주입 채널(42)은 시료 주입 구멍(41)과 챔버(23)를 연결하며, 적어도 일부가 회전축(Z)과 경사지게 연장될 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 채널(42)의 길이는 1 mm 이상일 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 채널(42)의 길이는 2.2 mm 이상일 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 채널(42)의 길이는 3.3 mm 이상일 수 있다. 여기서, 시료 주입 채널(42)의 길이는, 회전축(Z)과 경사지게 연장된 연장 방향으로의 길이로 정의한다.
시료 주입 채널(42)의 적어도 일부는 상판(21)의 하부에 배치된다. 이러한 시료 주입 채널(42)에 삽입된 시료 주입 기구(90)의 단부(91)는 상판(21)의 하부에 위치될 수 있다. 그리하여, 시료 주입 기구(90)를 통해 시료를 주입하는 과정에서, 시료가 시료 주입부(40) 밖으로 넘치더라도, 시료 주입부(40)의 배치 구조상 시료가 몸체(20)의 상면(210)에 묻는 것을 차단할 수 있다.
시료 주입 채널(42)은 챔버(23)에 가까워질수록 폭이 좁아지는 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 시료 주입 채널(42)은 몸체(20)의 회전축(Z) 방향과 경사지게 형성된 이동 가이드면(421, 422)을 포함할 수 있다.
상기 이동 가이드면(421, 422)은 시료 주입 기구(90)의 단부(91)가 챔버(23)에 인접하도록 시료 주입 기구(90)의 이동을 가이드할 수 있다. 또한, 이동 가이드면(421, 422)은 몸체(20)의 회전축(Z) 방향과 경사지게 형성되기 때문에, 이동 가이드면(421, 422)에 시료가 묻더라도, 원심력이 작용할 때 이동 가이드면(421, 422)에 묻은 시료는 이동 가이드면(421, 422)을 따라 챔버(23)를 향해 이동될 수 있다.
이동 가이드면(421, 422)은 시료 주입 기구(90)의 상부에 대향하는 상부 이동 가이드면(421)과 시료 주입 기구(90)의 하부에 대향하는 하부 이동 가이드면(422)을 포함한다. 여기서, 시료 주입 기구(90)의 상부 및 하부는 시료 주입 기구(90)의 중심을 기준으로 구분될 수 있다.
상부 이동 가이드면(421) 및 하부 이동 가이드면(422)은 도 8과 같이 연속적인 표면을 제공할 수 있다. 다만, 상부 이동 가이드면(421) 및 하부 이동 가이드면(422)의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 불연속적인 표면, 예를 들어 단차를 가지는 표면을 가질 수도 있다.
삽입부(30)에서 시료 주입 구멍(41)의 주변 영역에는, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)의 위치를 시료 주입 구멍(41)으로 안내하는 위치 가이드면(311, 312)이 형성될 수 있다. 위치 가이드면(311, 312)에 시료가 묻더라도, 원심력이 작용할 때 위치 가이드면(311, 312)에 묻은 시료는 위치 가이드면(311, 312)을 따라 시료 주입 구멍(41)을 향해 이동될 수 있다.
위치 가이드면(311, 312)은 시료 주입 기구(90)의 상부에 대향하는 상부 위치 가이드면(311)과 시료 주입 기구(90)의 하부에 대향하는 하부 위치 가이드면(312)을 포함한다.
상부 위치 가이드면(311) 및 하부 위치 가이드면(312)은 도 8과 같이 연속적인 표면을 제공할 수 있다. 다만, 상부 위치 가이드면(311) 및 하부 위치 가이드면(312)의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 불연속적인 표면, 예를 들어 단차를 가지는 표면을 가질 수도 있다.
삽입부(30)의 상부에는, 몸체(20)의 회전축(Z)을 향해 돌출된 방지턱(313)이 형성될 수 있다. 방지턱(313)에 의해 삽입부(30)에 묻은 시료가 몸체(20)의 상면(210)으로 이동하는 것을 차단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 몸체(20)는 몸체(20)의 상부에서 삽입부(30)에 대향하는 영역의 일부가 절개된 절개 영역(24)을 포함할 수 있다. 절개 영역(24)은 시료 주입부(40)의 상부에 형성될 수 있다. 절개 영역(24)에 의해, 시료 주입부(40)에 시료 주입 기구(90)를 경사지게 삽입하는 것이 용이할 수 있다. 또한, 절개 영역(24)에 의해 시료 주입부(40)의 일부가 상부에 노출될 수 있으며, 그에 따라, 사용자가 시료 주입부(40)의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
몸체(20)는 시료 주입부(40)의 위치 및 시료 주입부(40)에 대한 시료 주입 기구(90)의 삽입 방향 중 적어도 하나를 표시하는 마크(M1)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마크(M1)는 시료 주입부(40)의 위치와 시료 주입부(40)에 대한 시료 주입 기구(90)의 삽입 방향을 나타내는 화살표가 몸체(20)에 음각으로 형성될 수 있다. 그러나, 마크(M1)의 형성 구조 및 방법은 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 마크(M1)는 몸체(20)에 양각으로 형성되거나, 몸체(20)와 별개의 부재로서 몸체(20)에 접착에 의해 부착될 수도 있다.
시료 주입 채널(42) 및 챔버(23) 중 적어도 하나에는 돌기(50)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 돌기(50)는 시료 주입 채널(42)과 챔버(23) 사이에 형성될 수 있다. 상기 돌기(50)는 시료 주입 기구(90)를 챔버(23)를 향해 삽입하는 과정에서 시료 주입 기구(90)의 단부(91)에 접촉하여 시료 주입 기구(90)의 이동을 제한할 수 있다. 즉, 돌기(50)는 시료 주입 기구(90)의 이동을 제한하는 스토퍼(stopper)로서 기능할 수 있다. 다만, 돌기(50)의 기능은 스토퍼에 한정되지 아니하며, 시료 주입 기구(90)의 크기, 종류 등에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들어, 돌기(50)는 챔버(23)에 대한 시료 주입 기구(90)의 삽입 방향을 가이드할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 미세유동 장치(10)에서 돌기(50)가 시료 주입 기구(90a)의 삽입 방향을 가이드하는 예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 시료 주입 채널(42)과 챔버(23) 사이에 돌기(50)가 형성될 수 있다. 돌기(50)의 위치는 시료 주입 채널(42)의 중앙에서 일측으로 치우쳐 배치될 수 있다.
시료 주입 기구(90a), 예를 들어, 시료를 배출하는 시료 배출면(910)이 시료 주입 기구(90a)의 길이 방향과 경사지게 형성된 주사기를 시료 주입부(40)에 삽입할 수 있다. 시료 주입 채널(42)의 폭(w1)은 시료 주입 기구(90a)의 폭(w2)보다 클 수 있다. 여기서, 시료 주입 기구(90a)의 폭(w2)은, 시료 주입 기구(90a)가 주사기일 경우, 바늘의 폭을 의미할 수 있다. 시료 주입 기구(90a)가 시료 주입부(40)에 삽입될 때 돌기(50)는 시료 주입 기구(90a)가 챔버(23)에 일정한 방향으로 삽입되도록 가이드할 수 있다. 챔버 방향으로 시료의 유동을 최대화하는 방향으로 주입되도록, 돌기(50)가 시료 주입 기구(90a)를 가이드하며, 그에 따라 챔버의 외부 및 미세유동 장치의 외부 표면으로 시료가 흘러 나오는 가능성을 낮출 수 있다.
시료 주입 기구(90a)는 시료 주입 채널(42)을 관통하며, 돌기(50)에 의해 소정의 방향으로 가이드되어 시료 주입 기구(90a)의 단부(91a)가 챔버(23)의 내부까지 삽입될 수 있다. 그리하여, 시료 주입 기구(90a)의 시료 배출면(910) 전체가 몸체(20) 내부에 수용될 수 있다. 따라서, 시료를 주입하는 과정에서, 시료가 외부로 유출되는 것을 최소화하고, 시료가 몸체(20)의 상면(210)에 묻는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 9a에서는 돌기(50)의 위치가 시료 주입 채널(42)의 중앙에서 일측으로 치우쳐 배치된 예를 중심으로 설명하였으나, 돌기(50)의 위치는 필요에 따라 변경될 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 미세유동 장치(10)에서 챔버(23)와 시료 주입부(40)를 중심으로 나타낸 평면도이다. 도 10을 참조하면, 시료 주입 채널(42)은, 시료 주입 채널(42)을 따라 삽입된 시료 주입 기구(90)의 시료 주입 방향이 챔버(23)의 벽면(233)에 경사지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 채널(42)의 연장 방향(A)과 챔버(23)에서 시료 주입 채널(42)에 대향하는 벽면(233)의 접선 방향(B)이 이루는 각도(θ)가 예각일 수 있다. 이를 통해, 시료 주입 기구(90)를 통해 주입된 시료가 챔버(23)의 벽면(233)에 부딪혀 시료 주입 채널(42)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 몸체(20)의 변형예를 나타낸 사시도 및 부분 평면도이다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 몸체(20)에는 외부에서 챔버(23) 내부를 확인할 수 있는 윈도우(251)가 형성될 수 있다. 윈도우(251)는 투명 또는 반투명할 수 있다. 일 예로서, 윈도우(251)는 몸체(20)의 상판(21)에서 다른 영역에 비해 투명도가 높아지도록 경면 처리된 영역일 수 있다.
윈도우(251)는 챔버(23)에서 시료 주입 채널(42)과 연결되는 영역의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(251)는 챔버(23)의 상류 영역의 상부에 배치될 수 있다. 그에 따라, 윈도우(251)를 통해 챔버(23)의 내부에 삽입된 시료 주입 기구(90)의 삽입 정도를 확인할 수 있다. 가이드 부재(50a)는 시료 주입 기구(90a)의 방향 및/또는 주입 방향을 설정하는 데 도움이 된다.
윈도우(251)에는, 시료 주입 기구(90a)의 단부(91a)의 삽입 위치를 안내하는 마크(M2)가 형성될 수 있다. 사용자는 윈도우(251)를 통해 시료 주입 기구(90a)의 단부(91a)의 위치를 확인하면서 시료 주입 기구(90a)를 삽입할 수 있다. 사용자는 마크(M2)를 참고하여 시료 주입 기구(90a)의 단부(91a)가 소정의 위치에 배치되도록 시료 주입 기구(90a)를 삽입할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 몸체(20)의 변형예를 나타낸 부분 평면도이다. 도 12를 참조하면, 챔버(23)에 배치된 윈도우(252)의 위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(252)는 챔버(23)의 하류 영역의 상부에 배치될 수 있다. 그에 따라, 윈도우(252)를 통해 챔버(23)의 내부에 주입된 시료의 양을 확인할 수 있다.
윈도우(252)에는 소정의 마크(M3)가 표시될 수 있다. 이러한 마크(M3)는, 검사를 위해 미세유동 장치(10)에 주입될 시료의 적정량을 안내할 수 있다. 예를 들어, 마크(M3)는 챔버(23)에 주입될 시료 주입량의 범위를 나타낼 수 있다.
시료 주입 기구(90a)로서 주사기를 이용할 경우, 피펫에 비해 시료 주입량이 가변적일 수 있다. 주사기와 같이 사용자가 시료 주입량을 수동으로 조절해야 하는 시료 주입 기구(90a)를 사용하더라도, 사용자는 상기 윈도우(252) 및 윈도우(252)에 표시된 마크(M3)를 참고하여 주입량을 적절하게 조절할 수 있다. 그리하여, 시료를 챔버(23)에 주입할 때, 시료가 챔버(23)에 적정량보다 적게 주입되거나 많이 주입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 윈도우(252), 마크(M3) 및 마크(M1)는, 몸체(20)에 접착 가능한 별도의 부재에 형성된 후, 상기 부재를 몸체(20)에 부착하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 아니하며, 몸체(20)에 직접 형성될 수도 있다.
도 13은 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 몸체(20)의 변형예를 나타낸 부분 사시도이며, 도 14a 및 도 14b는 도 13의 미세유동 장치(10)의 사용예를 나타낸 사시도이다.
도 13을 참조하면, 몸체(20)에는 시료를 흡수할 수 있는 흡수 시트(60)가 배치될 수 있다. 흡수 시트(60)는 다공성 종이 재질로서, 적어도 일면이 접착 가능할 수 있다. 흡수 시트(60)의 일부(601)는 몸체(20)에 접착되며, 다른 일부(602)는 분리가 용이한 이형지(61)에 접착될 수 있다. 이형지(61)에 접착된 흡수 시트(60)의 일부는 절개 영역(24)의 주변을 커버할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 시료 주입부(40)에 시료 주입 기구(90a)를 삽입하여 챔버(23) 내부에 시료를 주입한다. 시료 주입이 완료된 후 또는 시료 주입 과정에서, 흡수 시트(60)에 접착된 이형지(61)를 제거한다. 도 14b를 참조하면, 이형지(61)가 제거된 흡수 시트(60)를 절개 영역(24) 주변을 커버하도록 접착한다. 절개 영역(24) 주변에 접착된 흡수 시트(60)는, 시료 주입 과정에서 몸체(20)의 상면(210)에 묻은 시료를 흡수할 수 있다. 따라서, 몸체(20)의 상면(210)에 묻은 시료가, 시료 분석 과정에서 외부로 비산하는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 시료가 고위험군 질환을 가질 경우에도, 흡수 시트(60)를 사용함으로써 사용자의 안전을 보다 확실하게 보장할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 미세유동 장치(10)는, 몸체(20)의 두께(t)가 1 mm ~ 5 mm 일 수 있다. 이와 같이, 상대적으로 몸체(20)의 두께(t)가 얇은 미세유동 장치(10)에서도, 시료 주입 기구(90)를 삽입부(30)에 형성된 시료 주입 구멍(41)을 통해 몸체(20) 내부에 경사지게 삽입함으로써, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 소정 깊이 이상으로 삽입할 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 기구(90)의 단부(91)를 몸체(20)의 내부에 1 mm 이상 삽입할 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 미세유동 장치(10a)를 도시한 사시도이며, 도 16a 및 도 16b는 도 15의 미세유동 장치(10a)의 삽입부(30a) 및 삽입부(30a)에 형성된 시료 주입부(40a)를 확대 도시한 부분 사시도 및 부분 단면도이다.
도 15, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 미세유동 장치(10a)는 몸체(20a)와, 몸체(20a)의 회전 중심에 형성된 삽입부(30a)와, 삽입부(30a)로부터 챔버(23a)를 향하도록 적어도 일부가 몸체(20a)의 회전축(Z)과 경사지게 연장된 시료 주입부(40a)를 포함한다. 본 실시예에서는, 상술한 실시예들과 동일한 구성에 대해서는 중복 설명은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
몸체(20a)의 두께(t)는 상대적으로 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 몸체(20)의 두께(t)는 5 mm ~ 9 mm 일 수 있다. 몸체(20a)의 하판(22)에는, 구동부에 연결되기 위한 기어부(221)가 형성될 수 있다.
몸체(20a)의 회전 중심에 형성된 삽입부(30a)에는, 시료 주입부(40a)에 시료를 주입하는 과정에서, 시료 주입부(40a) 밖으로 넘치거나 시료 주입 기구(90)의 단부가 삽입부(30)에 접촉하여, 삽입부(30) 표면에 잔류하는 잔류 시료를 수용하는 잔류시료 수용부(26)가 형성될 수 있다. 잔류시료 수용부(26)의 내측에는 잔류시료가 넘치는 것을 방지하기 위한 방지턱(27)이 형성될 수 있다.
시료 주입 채널(42)은, 시료 주입 채널(42)을 따라 삽입된 시료 주입 기구(90)의 시료 주입 방향이 챔버(23a)의 벽면(233)에 경사지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 채널(42)의 연장 방향(A1)과 챔버(23a)에서 시료 주입 채널(42)에 대향하는 벽면(233)의 접선 방향(B1)이 이루는 각도(θ1)가 예각일 수 있다. 이를 통해, 시료 주입 기구(90)를 통해 주입된 시료가 챔버(23a)의 벽면(233)에 부딪혀 시료 주입 채널(42)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
다만, 시료 주입 채널(42)의 연장 방향(A1)은 이에 한정되지 아니하며, 챔버(23)에서 시료 주입 채널(42)에 대향하는 벽면(233)이 접선 방향(B1)과 수직일 수도 있다.
도 17은 다른 실시예에 따른 미세유동 장치(10b)를 도시한 사시도이며, 도 18a 및 도 18b는 도 17의 미세유동 장치(10b)의 삽입부(30b) 및 삽입부(30b)에 형성된 시료 주입부(40b)를 확대 도시한 부분 사시도 및 부분 단면도이다. 도 17, 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 시료 주입 채널(42)의 연장 방향(A2)은, 챔버(23b)에서 시료 주입 채널(42)에 대향하는 벽면(233)이 접선 방향(R2)과 수직일 수 있다. 즉, 시료 주입 채널(42)의 연장 방향(A2)과 챔버(23b)에서 시료 주입 채널(42)에 대향하는 벽면(233)의 접선 방향(R2)이 이루는 각도(θ2)가 90 도일 수 있다. 챔버(23b)는 몸체(20b)의 내부에 형성될 수 있다.
도 19는 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 변형예를 나타낸 단면도이며, 도 20a 내지 도 20c는 도 19의 차단 부재(70)의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 19 및 도 20a를 참조하면, 미세유동 장치(10)는 몸체(20), 삽입부(30), 시료 주입부(40) 및 시료 주입부(40)에 배치된 차단 부재(70)를 포함한다. 상술한 실시예들과 동일한 구성에 대해서는 중복 설명은 생략하며, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
차단 부재(70)는 시료 주입 기구(90, 90a; 도 21a 및 도 21b 참조)를 통해 시료가 챔버(23)에 주입될 때, 주입된 시료가 역류하여 외부로 누설되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다.
일 예로써, 차단 부재(70)는 적어도 일부가 시료 주입부(40)의 내부에 삽입될 수 있다. 차단 부재(70)는 시료 주입부(40)의 내부에 삽입될 때 탄성 변형이 가능한 탄성 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(70)는 실리콘 재질, 고무 재질을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 탄성 재질을 가지는 차단 부재(70)는 시료 주입부(40)에 끼움 결합될 수 있다.
차단 부재(70)는 시료 주입부(40)의 연장 방향과 교차하는 차단 면(71)을 가질 수 있다.
일 예로써, 차단 면(71)은 시료 주입 기구(90, 90a)가 관통할 수 있도록 차단 면(71)의 일부 영역(711)은 나머지 영역(712)에 비해 두께가 얇게 형성될 수 있다.
예를 들어, 차단 면(71)의 일부 영역(711)은 도 20a와 같이 십자 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 차단 면(71)의 일부 영역의 형상은 이에 한정되지는 아니하며, 시료 주입 기구(90, 90a)에 의해 관통이 용이한 구조라면 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 차단 면(71a)의 일부 영역(711a)은 도 20b와 같이 일자 형상이거나, 차단 면(71b)의 일부 영역(711b)은 도 20c와 같이 점 형상일 수도 있다.
도 21a 및 도 21b는 차단 부재(70)가 삽입된 시료 주입부(40)에 시료 주입 기구(90, 90a)를 적용시킨 예를 나타낸 것이다. 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 피펫이나 주사기 등의 시료 주입 기구(90, 90a)의 단부를 차단 면(71)과 교차하는 방향으로 가압함으로써, 차단 면(71)의 일부 영역(711)이 절개되며 시료 주입 기구(90, 90a)가 차단 면(71)을 관통할 수 있다. 이 때, 차단 부재(70)는 관통한 시료 주입 기구(90, 90a)의 주변을 둘러쌀 수 있다.
그리하여, 시료 주입 기구(90, 90a)를 통해 시료를 챔버(23)에 주입하는 과정에서, 주입된 시료가 역류하더라도, 차단 부재(70)에 의해 시료가 외부로 누설되는 것이 차단될 수 있다.
상술한 실시예에서는, 차단 면(71)이 시료 주입 기구(90, 90a)가 삽입되기 전에는 막혀 있는 상태를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 차단 면(71)은 시료 주입 기구가 삽입되기 전이라도 반드시 막혀있는 상태일 필요는 없으며, 다양하게 변형될 수 있다.
도 22a는 변형된 차단 면(71c)을 가지는 차단 부재(70a)를 포함하는 미세유동 장치(10)를 설명하기 위한 단면도이며, 도 22b는 도 22a의 차단 부재(70a)의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 22a 및 도 22b를 참조하면, 차단 부재(70a)의 차단 면(71c)에는 관통 홀(713)이 형성될 수 있다. 이러한 관통 홀(713)의 직경(d2)은 시료 주입 기구(90)의 직경(d3)보다 작다. 직경이 상대적으로 큰 시료 주입 기구(90)가 관통 홀(713)에 삽입되는 관통 홀(713)이 탄성 변형될 수 있다. 그에 따라, 차단 부재(70a)는 관통한 시료 주입 기구(90)의 주변을 둘러쌀 수 있다.
다시 도 19를 참조하면, 차단 부재(70)의 내주면에는 적어도 하나의 주름 영역(72)이 형성될 수 있다. 주름 영역(72)은 시료를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 시료 주입 기구(90, 90a)가 차단 면(71)을 관통하는 과정에서 차단 면(71)의 외부 표면에 시료가 묻어 잔류하거나, 시료 주입 기구(90, 90a)에 의해 시료를 주입하는 과정에서, 비록 미세하지만, 일부 시료가 차단 면(71)의 외부로 누설된 경우, 이러한 잔류 시료 또는 누설 시료는 상기 주름 영역(72)에 수용될 수 있다. 그리하여, 미세유동 장치(10)의 외부로 시료가 비산되는 것을 방지할 수 있다.
차단 부재(70)의 외주면에는 외부로 돌출된 돌출 영역(73)이 형성될 수 있다. 돌출 영역(73)은 탄성 변형될 수 있다. 시료 주입부(40)의 시료 주입 채널(42)의 형상은 차단 부재(70)의 외주면에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 차단 부재(70)와 시료 주입부(40)가 서로 대향하는 면이 단차를 가지도록 형성함으로써, 서로 대향하는 면 사이를 통해 시료가 외부로 누설되는 것을 보다 확실하게 차단할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 차단 부재(70, 70a)가 시료 주입부(40)의 내부에 배치된 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 차단 부재(70, 70a)는 이에 한정되지 아니하며 다양한 형상 및 배치를 가질 수 있다.
일 예로써, 차단 부재(70b)는 적어도 일부가 삽입부(30)에 배치될 수 있다. 도 23은 차단 부재(70b)의 적어도 일부가 삽입부(30)에 배치된 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 23을 참조하면, 차단 부재(70b)는 일부 영역은 삽입부에서 시료 주입부(40)의 주변에 배치되며, 나머지 영역은 상판(21)의 상부면(210)에 배치될 수 있다.
차단 부재(70b)는 시료 주입부(40)의 시료 주입 구멍(41) 및 그 주변 영역에 중첩되도록 배치될 수 있다. 차단 부재(70b)는 시료 주입 구멍(41)의 주변 영역에 부착될 수 있다. 차단 부재(70b)의 재질은 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)을 포함할 수 있다.
차단 부재(70b)는 시료 주입 기구(90a)가 관통하기 용이한 구조일 수 있다. 일 예로써, 차단 부재(70b)는 두께(t1)가 얇은 필름(또는 박막) 형상을 가질 수 있다. 차단 부재(70b)는 시료 주입 구멍(41)에 중첩되는 영역이 차단 면(71d)일 수 있다. 차단 부재(70b)의 두께(t1)는 0.01 mm ~ 0.3 mm 일 수 있다. 차단 면(71d)의 두께는 0.01 mm ~ 0.3 mm 일 수 있다. 다른 실시예로써, 도시되어 있지 않지만, 차단 면(71d)의 일부 영역이 나머지 영역보다 두께가 얇을 수 있다. 차단 면(71d)의 일부 영역은 십자 형상, 일자 형상 또는 점 형상일 수 있다.
다른 예로써, 차단 부재(70c)의 적어도 일부가 챔버(23)에 배치될 수 있다. 도 24는 차단 부재(70c)의 적어도 일부가 챔버(23)에 배치된 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 24를 참조하면, 차단 부재(70c)는 챔버(23)에 배치될 수 있다. 차단 부재(70c)는 시료 주입부(40)의 연장 방향의 연장선에 배치될 수 있다.
차단 부재(70c)는 시료를 흡수할 수 있는 재질일 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(70c)는 다공성 재질일 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(70c)의 재질로써 폼 형태의 플라스틱 폴리머가 사용될 수 있다.
차단 부재(70c)에 시료 주입 기구(90, 90a)가 접촉 또는 관통할 수 있다. 일 예로써, 도 25a와 같이, 단부가 뾰죡하지 않은 시료 주입 기구(90), 예를 들어 피펫은 차단 부재(70c)에 접촉될 수 있다. 시료 주입 기구(90)를 차단 부재(70c)에 접촉한 상태에서, 시료 주입 기구(90)가 시료를 배출할 경우, 배출된 시료는 차단 부재(70c)에 흡수되어 챔버(23) 내부로 전달된다. 다른 예로써, 도 25b와 같이, 단부가 뾰족한 시료 주입구(90a), 예를 들어 주사기는 차단 부재(70c)를 관통할 수 있다. 시료 주입 기구(90a)가 차단 부재(70c)를 관통한 상태에서, 시료 주입 기구(90a)가 시료를 배출할 경우, 배출된 시료는 챔버(23) 내부로 직접 전달된다. 이 때, 주입된 시료가 많아지더라도, 차단 부재(70c)가 시료를 흡수할 수 있기 때문에, 시료가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서는 시료 주입부(40)가 챔버(23)의 시료의 유동 방향으로 단부에 연결된 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 실시예에 따른 미세유동 장치(10)의 챔버(23a)와 시료 주입부(40)의 위치 관계는 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 도 26과 같이 시료 주입부(40)는 챔버(23c)의 시료의 유동 방향으로 양 단부(231, 232) 사이에 연결될 수 있다. 그에 따라, 도 27a 및 도 27b와 같이, 시료 주입부(40)를 통과하여 시료 주입 기구(90a)의 단부가 챔버(23c) 내부에 배치될 때, 챔버(23c)의 내부에서 시료 주입부(40)의 단부 양측에는 소정의 공간(230a, 230b)이 마련된다. 따라서, 시료 주입 기구(90a)에 의한 시료 주입 방향이 바뀌더라도, 주입된 시료가 시료 주입부(40)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 상기 실시예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 상기 특정 용어에 의해 발명이 한정되는 것은 아니며, 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다. 여기에서 사용되는 “포함하는”, “구비하는” 등의 표현은 기술의 개방형 종결부의 용어로 이해되기 위해 사용된 것이다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 기술이 속한 분야의 통상의 지식을 갖는 자는 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정과 변경이 용이하게 이루어질 수 있음을 명확히 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 내부에 시료를 수용하는 챔버가 형성되며, 상기 챔버에 수용된 시료가 원심력에 의해 이동되도록 회전 가능한 몸체;
    상기 몸체의 회전 중심에 배치되며, 상기 몸체를 회전 구동시키는 구동부가 결합되도록 적어도 일부가 삽입 형성된 삽입부;
    상기 삽입부로부터 상기 챔버를 향하도록 적어도 일부가 상기 몸체의 회전축과 경사지게 연장되며, 상기 챔버에 시료를 주입하는 시료 주입 기구의 일부가 삽입 가능한 시료 주입부; 및
    적어도 일부가 상기 시료 주입부, 상기 삽입부 및 상기 챔버 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 시료 주입 기구를 통해 상기 챔버에 시료가 주입될 때, 주입된 시료가 역류하여 상기 시료 주입부의 외부로 누설되는 것을 차단하도록 구성된 차단 부재;를 포함하는 미세유동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시료 주입부는,
    상기 삽입부에 형성된 시료 주입 구멍과,
    상기 시료 주입 구멍과 상기 챔버를 연결하며, 적어도 일부가 상기 회전축과 경사지게 연장된 시료 주입 채널을 포함하는, 미세유동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 챔버의 상부에 배치된 상판과 상기 챔버의 하부에 배치된 하판을 포함하며,
    상기 시료 주입 채널의 적어도 일부는 상기 상판의 하부에 배치된, 미세유동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시료 주입 채널 및 상기 챔버 중 적어도 하나에는 돌기가 형성된, 미세유동 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 몸체의 상부에서 상기 삽입부에 대향하는 영역의 일부가 절개되며, 상기 시료 주입부의 상부에 배치된 절개 영역과,
    상기 몸체에 묻은 시료를 흡수하며, 상기 절개 영역의 주변을 커버하는 흡수 시트를 포함하는, 미세유동 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는, 상기 시료 주입부의 위치, 상기 시료 주입부에 대한 시료 주입 기구의 삽입 방향, 상기 챔버에 주입될 시료의 주입량 중 적어도 하나를 표시하는 마크를 포함하는, 미세유동 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 시료 주입 채널은, 상기 시료 주입 채널을 따라 삽입된 시료 주입 기구의 시료 주입 방향이 상기 챔버의 상기 시료 주입 기구에 마주보는 벽면의 접선 방향에 경사지도록 형성된, 미세유동 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는, 상기 챔버 내부를 확인할 수 있는 윈도우를 포함하는, 미세유동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 삽입부에는 상기 삽입부의 표면에 잔류하는 잔류 시료를 수용하도록 구성된 잔류시료 수용부와, 상기 잔류시료 수용부에 수용된 잔류시료가 넘치는 것을 방지하도록 구성된 방지턱이 마련된, 미세유동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재의 적어도 일부는 상기 시료 주입부의 내부에 삽입되며, 탄성 재질을 가지며,
    상기 차단 부재는 내주면에 형성된 적어도 하나의 주름 영역과, 외주면에 형성된 돌출 영역을 더 포함하는, 미세유동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재의 적어도 일부가 상기 삽입부에서 상기 시료 주입부의 외부에 배치되며, 필름 형상을 가지는, 미세유동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 시료 주입부의 연장 방향과 교차하는 차단 면을 가지며,
    상기 시료 주입 기구가 상기 차단 면을 관통할 수 있도록, 상기 차단 면의 일부 영역은 나머지 영역에 비해 두께가 얇게 형성되며,
    상기 차단 면의 상기 일부 영역은 일자 형상, 십자 형상 또는 원 형상인, 미세유동 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 상기 시료 주입 기구의 직경보다 작은 직경을 가지는 관통홀이 형성된, 미세유동 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 챔버의 내부에 배치되며, 다공성 재질로 이루어진, 미세유동 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세유동 장치를 포함하는, 시료 분석장치.
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