WO2017131452A1 - 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법 - Google Patents

입자 분리 장치 및 입자 분리 방법 Download PDF

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신수정
한대영
김성훈
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Definitions

  • the present invention seeks to provide a particle separation device in which a plurality of particles are not damaged in a separation process.
  • connection flow path may include a substrate, a first side surface formed on the substrate and connected to the first input flow path, and a second side surface facing the first side surface on the substrate and connected to the second input flow path.
  • the first side surface may have a flat plate shape.
  • the first side surface may have a step shape.
  • connection flow path 2 is a view illustrating a process of separating particles passing through the connection flow path.
  • the plurality of particles may be nanoparticles, quantum dots, or organelles.
  • the nanoparticles refer to particles having a particle size of several nanometers, and the particles applied to the particle separation device according to the present embodiment may use various nanoparticles having a size of several nanometers.
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 may be 90 degrees.
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 may be 35 degrees to 55 degrees.
  • particles included in the first fluid W1 may be spaced apart from the first side surface W1 in order of particle size.
  • a plurality of discharge passages Ex are disposed at the other end of the connection passage CP.
  • the plurality of discharge passages Ex may separate and discharge the plurality of particles exited through the connection passage CP according to the size of the particles.
  • the second fluid L2 containing no particles is introduced into the second input flow path In_P2.
  • the second fluid L2 is made of only liquid.
  • the first input flow path In_P1 and the second input flow path In_P2 form a constant angle with each other and are coupled to the inlet of the connection flow path CP.
  • the first input flow path In_P1 and the second input flow path In_P2 are disposed in parallel to each other and are not coupled to one end of the connection flow path CP. That is, the second input flow path In_P2 is inclined at a predetermined angle with respect to the first input flow path In_P1 and is coupled to the connection flow path CP.
  • the plurality of particles included in the first fluid L1 may have a first side surface of the connection flow path CP. Can be moved along W1.
  • the first side surface W1 represents one side of the connection flow path CP connected to the first input flow path In_P1.
  • the second side surface W2 may also be disposed to be inclined at a second angle ⁇ 2 with respect to the substrate Su.
  • the present invention is not limited thereto, and the second side surface W2 may be disposed perpendicularly to the substrate Su, as shown in the first modification of FIG. 4. This is because the plurality of particles A, B, C, and D move along the first side W1 by the second fluid L2 and do not move along the second side W2.
  • a branch flow path (DP) for discharging a part of the fluid flowing out through the connection flow path (CP) is disposed on the outlet side of the connection flow path (CP), A plurality of particles discharged through the connection channel CP can be easily separated for each particle size.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치는, 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 포함하는 제1 유체가 투입되는 제1 입력 유로, 입자를 포함하지 않는 제2 유체가 투입되는 제2 입력 유로, 일측 단부가 상기 제1 입력 유로 및 상기 제2 입력 유로에 연결되어 상기 제1 유체 및 제2 유체가 혼합된 제3 유체가 이동하는 연결 유로, 상기 연결 유로의 타측 단부를 통해 나온 상기 복수의 입자들이 입자의 크기에 따라 분리 배출되는 복수의 배출 유로 및 상기 연결 유로의 상기 타측 단부를 통해 나온 상기 제3 유체 중 적어도 일부가 배출되는 분기 유로를 포함할 수 있다.

Description

입자 분리 장치 및 입자 분리 방법
본 발명은 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법에 관한 것이다.
최근 들어 미소량의 물질을 이용한 진단 및 합성에 대한 요구가 증가하면서 랩온어칩(lab-on-a-chip) 등의 마이크로 스케일 시스템에 대한 수요가 높아지고 있다. 미소량의 물질을 분리하고 제어하는 기술은 특히 의료, 화학, 및 생물학 분야에서 매우 중요하다.
랩온어칩은 칩 속의 실험실 또는 칩 위의 실험실을 의미하며, 주로 유리, 고분자 수지, 실리콘 등으로 제조된 기판에 나노리터 이하의 미세 채널을 만들고, 미세 채널을 통해 수 나노리터 정도의 액체 시료를 이동시킴으로써 기존의 실험이나 연구 과정을 신속하게 수행할 수 있도록 개발된 것이다.
이러한 랩온어칩 기술에 기반한 입자 분리 시스템이 연구되고 있다. 그러나 종래의 입자 분리 시스템들은 복잡한 구조와 복잡한 분리 매커니즘을 가지고 있으며, 분리 정밀도가 낮은 한계가 있다.
또한, 입자 분리 시스템을 통해 분리된 입자의 구조가 흐트러져 분리 후 기능을 잃는 경우가 발생한다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 복수의 입자들이 분리 과정에서 손상되지 않는 입자 분리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치는, 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 포함하는 제1 유체가 투입되는 제1 입력 유로, 입자를 포함하지 않는 제2 유체가 투입되는 제2 입력 유로, 일측 단부가 상기 제1 입력 유로 및 상기 제2 입력 유로에 연결되어 상기 제1 유체 및 제2 유체가 혼합된 제3 유체가 이동하는 연결 유로, 상기 연결 유로의 타측 단부를 통해 나온 상기 복수의 입자들이 입자의 크기에 따라 분리 배출되는 복수의 배출 유로 및 상기 연결 유로의 상기 타측 단부를 통해 나온 상기 제3 유체 중 적어도 일부가 배출되는 분기 유로를 포함할 수 있다.
상기 연결 유로는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며 상기 제1 입력 유로와 연결된 제1 측면 및 상기 기판 상에 상기 제1 측면과 마주보며 상기 제2 입력 유로와 연결된 제2 측면을 포함할 수 있다.
상기 복수의 입자는 상기 제1 측면에 슬라이딩되어 이동할 수 있다.
상기 제1 측면은 상기 기판에 대해 상기 제2 측면 측으로 기울어질 수 있다.
상기 제1 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만일 수 있다.
상기 제1 측면은 평판 형상일 수 있다.
상기 제1 측면은 계단 형상일 수 있다.
상기 제2 측면은 상기 기판에 대해 상기 제1 측면 측으로 기울어질 수 있다.
상기 제2 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만일 수 있다.
상기 복수의 배출 유로는, 상기 연결 유로의 상기 타측 단부 측에, 상기 제3 유체의 유동 방향과 교차하는 방향으로 서로 이격 배치될 수 있다.
상기 복수의 배출 유로 중 인접한 한 쌍의 배출 유로 사이의 간격은 서로 동일할 수 있다.
상기 제1 입력 유로와 상기 제2 입력 유로에 각각 유입되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유량비는, 0.1:99.9 내지 50:50일 수 있다.
상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량을 조절될 수 있다.
상기 분기 유로릍 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량은, 상기 연결 유로를 통해 나오는 상기 제3 유체의 70％ ∼ 95％일 수 있다.
상기 제2 입력 유로는 상기 제1 입력 유로에 대해 미리 정해진 각도로 기울어질 수 있다.
상기 복수의 입자들은 나노 입자일 수 있다.
상기 복수의 입자들은 세포소 기관(organelle)일 수 있다.
상기 제1 및 제2 유체는, 폴리에테르아민(polyetheramine), 헥산 및 톨루엔 중 어느 하나를 포함한 유기 용제, 증류수, tween 20을 포함한 수용액, 식염수, 배양배지 및 PBS(Phosphate Buffer Saline) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 입자 분리 장치는 혈액 분석칩, DNA 어레이 및 마이크로 센서 중 어느 하나에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 방법은, 입자 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 포함하는 제1 유체를 제1 입력 유로로 투입시키는 단계, 입자를 포함하지 않는 제2 유체를 제2 입력 유로로 투입시키는 단계, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 상기 제1 입력 유로 및 상기 제2 입력 유로의 출구 측에 연결된 연결 유로로 통과시키는 단계, 상기 연결 유로를 통과한 상기 복수의 입자들을 입자 크기별로 복수의 배출 유로 각각으로 통과시키는 단계 및 상기 연결 유로를 통과한 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체가 혼합된 제3 유체 중 적어도 일부를 상기 연결 유로의 출구 측에 위치한 분기 유로로 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연결 유로는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며 상기 제1 입력 유로와 연결된 제1 측면 및 상기 기판 상에 상기 제1 측면과 마주보며 상기 제2 입력 유로와 연결된 제2 측면을 포함할 수 있다.
상기 제1 측면은 상기 기판에 대해 상기 제2 측면 측으로 기울어질 수 있다.
상기 제1 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만일 수 있다.
상기 제1 입력 유로와 상기 제2 입력 유로에 각각 유입되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유량비는, 0.1:99.9 내지 50:50 일 수 있다.
상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량을 조절할 수 있다.
상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량은, 상기 연결 유로를 통해 나오는 상기 제3 유체의 70％ ∼ 95％일 수 있다.
상기한 바와 같은 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법에 의하면, 크기가 서로 다른 입자들을 입자 크기별로 분리할 수 있다. 본 실시예에 따른 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법에 의하면, 마이크로 입자와 나노 입자들을 서로 분리할 수 있으며, 또한 크기가 다른 나노 입자들을 서로 분리할 수 있다.
또한, 물리적, 화학적, 전기적 에너지의 사용을 최소화하여, 입자를 분리 과정에서 입자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법은 반도체 나노 입자의 분리, 바이오 나노 입자의 분리, 혈액, 제대혈, 엑소좀, 미세 먼지 등의 나노 입자를 분리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치의 평면도이다.
도 2는 연결 유로를 통과한 입자가 분리되는 과정을 설명한 도면이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 연결 유로의 단면도이다.
도 4는 도 3의 연결 유로의 제1 변형예이다.
도 5는 도 3의 연결 유로의 제2 변형예이다.
도 6은 도 3의 연결 유로의 제3 변형예이다.
도 7은 분기 유로의 유량 변화에 따른 입자 분리의 정도를 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 및 제2 입력 유로의 유량 변화에 따른 입자 분리의 정도를 나타낸 도면이다.
도 9는 배출 유로를 통해 입자가 분리되는 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예에 따른 입자 분리 장치를 이용한 엑소좀(Exosome)과 아폽토시스소체(Apoptotic body)를 분리한 결과이다.
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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치의 평면도이며, 도 2는 연결 유로를 통과한 입자가 분리되는 과정을 설명한 도면이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 자른 연결 유로의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치는, 제1 입력 유로(In_P1), 제2 입력 유로(In_P2), 연결 유로(CP), 복수의 배출 유로(EX1∼EX9) 및 분기 유로(DP)를 포함한다. 본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 입력 유로(In_P1, In_P2)에 연결된 연결 유로(CP)를 통과한 복수의 입자들(A, B, C, D)은 입자의 크기에 따라 복수의 배출 유로(Ex)로 분리 배출된다. 이때, 연결 유로(CP)를 통해 나오는 유체의 일부가 분기 유로(DP)를 통해 외부로 유출되고, 분기 유로(DP)가 분기 유로(DP)를 통해 외부로 유출되는 유체의 유량을 조절함으로써 복수의 입자들이 입자 크기별로 복수의 배출 유로(Ex) 통해 분리되도록 조절할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 입력 유로(In_P1)를 통해 제1 유체(L1)가 투입된다. 이때, 제1 유체(L1)에는 크기가 서로 다른 복수의 입자들이 포함되어 있다. 즉, 제1 입력 유로(In_P1)를 통해 복수의 입자들이 포함된 제1 유체(L1)가 투입된다. 상기 제1 입력 유로(In_P1)를 통해 유입된 복수의 입자들은 본 실시예에 따른 입자 분리 장치를 통과하여 입자 크기별로 서로 분리될 수 있다.
이때, 복수의 입자들은 나노 입자, 양자점(Quantum dot), 세포소 기관(organelle) 등일 수 있다. 여기에서, 나노 입자는 입자의 크기가 수 나노인 입자를 의미하는 것으로, 본 실시예에 따른 입자 분리 장치에 적용되는 입자는 수 나노 크기의 다양한 입자가 사용될 수 있다.
한편, 양자점은 화학적 합성 공정을 통해 제조되는 나노 미터 크기의 반도체 결정체를 나타낸다. 이때, 양자점은 물질 종류의 변화 없이 입자 크기별로 다른 길이의 빛 파장을 발생시켜 다양한 색을 발광시킬 수 있다. 그리고, 제2 입력 유로(In_P2)에는 입자를 포함하지 않는 제2 유체(L2)가 투입된다. 전술한 제1 유체(L1)와 달리, 제2 유체(L2)는 액체로만 이루어진다.
즉, 본 실시예에 따른 입자 분리 장치의 입구 측에는 제1 입력 유로(In_P1) 및 제2 입력 유로(In_P2)가 배치된다. 이때, 하나의 입력 유로, 즉 제1 입력 유로(In_P1)에는 분리하려는 서로 다른 크기의 복수의 입자들이 제1 유체(L1)을 통해 투입되고, 다른 하나의 입력 유로, 즉 제2 입력 유로(In_P2)에는 입자가 포함되지 않는 제2 유체(L2)가 투입된다.
이때, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)는 폴리에테르아민(polyetheramine), 헥산 및 톨루엔 중 어느 하나를 포함한 유기 용제, 증류수, tween 20을 포함한 수용액, 식염수, 배양배지 및 PBS(Phosphate Buffer Saline) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 배양배지에 포함시켜 제1 입력 유로(In_P1)에 투입시킬 수 있다.제1 입력 유로(In_P1) 및 제2 입력 유로(In_P2)는 연결 유로(CP)에 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 입력 유로(In_P1) 및 제2 입력 유로(In_P2)가 연결 유로(CP)의 일측 단부에 결합된 다.
이때, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)는 서로 일정한 각도를 이루며 연결 유로(CP)의 일측 단부에 결합된다. 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)는 서로 평행하게 배치되어 연결 유로(CP)의 일측 단부에 결합되지 않는다. 즉, 제2 입력 유로(In_P2)는 제1 입력 유로(In_P1)를 기준으로 일정한 각도로 기울어져 연결 유로(CP)에 결합된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 입력 유로(In_P1)는 연결 유로(CP)와 나란하게 배치되고, 제2 입력 유로(In_P2)가 제1 입력 유로(In_P2)에 대해 일정한 각도로 기울어져 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)가 서로 일정한 각도를 이루면, 제1 유체(L1)에 포함된 복수의 입자들이 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)을 따라 이동될 수 있다. 여기에서, 제1 측면(W1)은 제1 입력 유로(In_P1)와 연결된 연결 유로(CP)의 일 측면을 나타낸다.
예를 들어, 제1 유체(L1)에 크기가 서로 다른 복수의 입자(A, B, C, D)가 포함되어 있다고 가정한다. 제1 연결 유로(In_P1)를 통과한 제1 유체(L1)는 제2 유체(L2)에 의해 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)에 슬라이딩되어 연결 유로(CP)를 따라 이동한다.
제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)가 만나는 지점에서는, 제2 입력 유로(In_P2)의 제2 유체(L2)에 의해 제1 유체(L1)의 복수의 입자들(A, B, C, D)은 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1) 쪽으로 이동한다. 이는, 연결 유로(CP)에 투입되는 제2 유체(L2)가 제1 유체(L1)에 대해 일정한 각도로 기울어져 투입되기 때문이다. 즉, 제2 유체(L2)에 의해, 연결 유로(CP)에 유입되는 복수의 입자들(A, B, C, D)이 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)에 슬라이딩되면서 이동하게 된다.
본 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)은 기판(Su)에 대해 제1 각도(θ1)로 기울어져 배치된다. 이때, 제1 측면(W1)은 제1 측면(W1)과 서로 마주보는 제2 측면(W2) 측으로 기울어진다. 여기에서, 제2 측면(W2)은 제2 입력 유로(In_P2)와 연결된 연결 유로(CP)의 일 측면을 나타낸다.
그리고, 제2 측면(W2)도 기판(Su)에 대해 제2 각도(θ2)로 기울어져 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제2 측면(W2)은 도 4의 제1 변형예에 도시된 바와 같이, 기판(Su)에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 복수의 입자들(A, B, C, D)은 제2 유체(L2)에 의해 제1 측면(W1)을 따라 이동하고, 제2 측면(W2)을 따라 이동하지 않기 때문이다.
이때, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 90도 미안일 수 있다. 바람직하게 는, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 35도 ∼ 55도일 수 있다. 제1 측면(W1)이 제1 각도(θ1)로 기울어지면, 제1 유체(W1)에 포함된 입자들이 입자 크기 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격될 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 입자(A, B, C, D)는 제1 측면(W1)으로부터 입자 크기 순으로 이격된다. 예를 들어, 입자 크기가 큰 순서인, 입자(A), 입자(B), 입자(C), 입자(D) 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격된다. 이하에서는, 편의상 입자(A, B, C, D)는 구 형상이며, 입자의 크기는 입자(A, B, C, D)의 지름에 의해 결정되는 것으로 가정한다. 결국, 지름의 크기가 큰 순서인 입자(A), 입자(B), 입자(C), 입자(D) 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격된다.
본 실시예에 따르면, 제1 측면(W1)이 제2 측면(W2) 측으로 기울어짐으로써, 제1 측면(W1)이 기울어지지 않고 기판(Su)에 대해 수직으로 배치되는 경우에 비해, 입자들(A, B, C, D) 간의 거리를 증가시킬 수 있다. 여기에서, 입자들(A, B, C, D) 간의 거리는 상기 입자들(A, B, C, D)의 중심 사이의 거리를 의미한다. 이에 의해, 연결 유로(CP)를 통과한 입자들(A, B, C, D)이 입자의 크기에 따라 서로 분리되어 복수의 배출 유로(EX1∼EX9)로 투입될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
이때, 제1 측면(W1)은 평판 형상일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 측면(W1)이 평판 형상으로 이루어지고, 복수의 입자들(A, B, C, D)은 기판(Su) 및 평판인 제1 측면(W1)에 접하면서 연결 유로(CP) 내에 위치한다.
한편, 제1 측면(W1)은 도 5의 제2 변형예에 도시된 바와 같이 계단 형상으로 이루어질 수 있다. 제1 측면(W1)이 계단 형상으로 이루어지면, 평면 형상으로 이루어진 것에 비해, 복수의 입자들(A, B, C, D) 간의 거리를 더욱 증가시킬 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 측면(W2)도 제1 측면(W1)과 마찬가지로 계단 형상으로 이루어질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 입자들(A, B, C, D)은 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)가 혼합된 제3 유체(L3)에 포함되어 연결 유로(CP)를 통과한다. 전술한 바와 같이, 복수의 입자들(A, B, C, D)은 제1 측면(W1)을 슬라이딩하며 이동한다. 그리고 나서, 연결 통로(CP)를 통과하면, 도 2에 도시된 바와 같이 입자 크기별로 서로 분리되어 이동한다.
도 2에서, 복수의 입자들(A, B, C, D)은 제2 유체(L2)에 의해 제1 측면(W1)을 따라 슬라이딩되고, 관성력에 의해 연결 통로(CP)를 통과했을 때 제1 측면(W1) 측으로 비스듬하게 이동하게 된다.
이때, 입자(A, B, C, D)는 입자의 크기에 따라 서로 다른 경로를 따라 이동하게 된다. 보다 자세히, 복수의 입자들(A, B, C, D) 각각은 경로(P1, P2, P3, P4)를 따라 이동하게 된다. 즉, 입자(A)는 경로(P1)를 따라, 입자(B)는 경로(P2)를 따라, 입자(C)는 경로(P3)를 따라, 그리고 입자(D)는 경로(P4)를 따라 이동하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 입자 크기가 작을수록 제1 측면(W1) 측으로 많이 휘어진다. 따라서, 입자 크기가 작은 순서인 입자(D), 입자(C), 입자(B) 및 입자(A) 순으로 제1 측면(W1) 측으로 많이 휘어진다.
한편, 본 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 제1 측면(W1)이 제2 측면(W2) 측으로 기울어지면, 입자들(A, B, C, D) 간의 거리가 증가되고, 이에 의해 연결 유로(CP)를 통과한 입자들(A, B, C, D)이 이동하는 경로(P1, P2, P3, P4) 사이의 거리가 증가된다. 경로(P1, P2, P3, P4) 중 인접한 한 쌍의 경로 사이의 거리가 증가되면, 상기 경로를 따라 이동하는 입자들을 용이하게 분리할 수 있다.
예를 들어, 경로(P1)를 따라 이동하는 입자(A)와 경로(P2)를 따라 이동하는 입자(B)를 살펴보면, 제1 측면(W1)이 기울어지지 않은 경우에 비해 제1 측면(W1)이 기울어지는 경우가 경로(P1)와 경로(P2) 사이의 거리가 더욱 증가된다. 이는, 제1 측면(W1)이 기울어져 연결 유로(CP) 내에서 입자(A)와 입자(B) 사이의 거리가 증가되기 때문이다.
다시 도 1을 참조하면, 연결 유로(CP)의 타측 단부에 복수의 배출 유로(Ex)가 배치된다. 복수의 배출 유로(Ex)는 연결 유로(CP)를 통해 나온 복수의 입자들을 입자의 크기에 따라 분리 배출시킬 수 있다.
예를 들어, 연결 유로(CP)의 타측 단부에는 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)가 형성될 수 있다. 도 1에는 9개의 배출 유로가 배치되는 것으로 설명되나, 배출 유로의 개수는 이에 한정되지 않고 9개 보다 적거나, 더 많을 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 입자 크기에 따라 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)로 각각 분리 배출될 수 있다.
이때, 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)는 연결 유로(CP)에서 나오는 제3 유체(L3)의 유동 방향과 교차하는 방향으로 배열될 수 있다. 즉, 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)는 상기 유동 방향과 교차하는 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)는 서로 동일한 간격으로 상기 교차 방향으로 배치된다. 보다 자세히, 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9) 중 인접한 한 쌍의 배출 유로 사이의 간격은 서로 동일하다. 예를 들어, 배출 유로(Ex1)와 배출 유로(Ex2) 사이의 간격과 배출 유로(Ex2)와 배출 유로(Ex3) 사이의 간격은 서로 동일하다. 마찬가지로, 배출 유로(Ex2)와 배출 유로(Ex3) 사이의 간격과 배출 유로(Ex3)와 배출 유로(Ex4) 사이의 간격은 서로 동일하다.
한편, 본 실시예에 따르면, 연결 유로(CP)를 통해 나온 제3 유체(L3) 중 적어도 일부가 배출되는 분기 유로(DP)가 배치된다. 분기 유로(DP)는 연결 유로(CP)의 출구 측에 위치하고, 상기 복수의 배출 유로(Ex)에 인접하여 배치된다.
이때, 분기 유로(DP)는 제3 유체(L3) 중의 일부를 외부로 배출시켜, 복수의 입자들이 입자 크기별로 각각 대응되는 복수의 배출 유로(Ex)로 분리 배출되게 한다. 분기 유로(DP)가 제3 유체(L3) 중의 일부를 외부로 배출시키면, 전술한 입자들 각각이 이동하는 경로 간의 거리가 증가될 수 있다. 이에 의해, 서로 크기가 다른 입자들을 입자 크기별로 용이하게 분리할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절할 수 있다. 상기 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절하면, 연결 유로(CP)를 통해 배출되는 복수의 입자들을 입자 크기별로 더욱 용이하게 분리 배출할 수 있다.
도 7은 분기 유로의 유량 변화에 따라 입자가 분리되는 정도를 나타낸 도면으로, 분기 유로(DP)를 통해 유출되는 제3 유체의 유량이 연결 유로(CP)를 통해 나오는 제3 유체에 대해 일정 비율 이상이면 입자가 용이하게 분리됨을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 분기 유로(DP)를 통해 유출되는 제3 유체의 유량의 비율이 증가하면, 연결 유로(CP)를 통해 나오는 제3 유체가 유출되는 배출 유로(Ex)가 증가된다. 여기에서, 도 7에 표시된 비율(％)은 연결 유로(CP)를 통해 나오는 제3 유체에 대한 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체의 비율을 나타낸다. 그리고, 도 7에 적색으로 나타난 경로는, 연결 유로(CP)를 통해 배출된 제3 유체가 이동하는 경로를 나타낸다.
예를 들어, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량이 연결 유로(CP)의 0％인 경우, 즉 분기 유로(DP)로 유출되는 유량이 전혀 없는 경우에는 제3 유체가 하나의 배출 유로(Ex)를 따라 배출된다. 반면에, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량의 비율(％)이 증가되면, 제3 유체가 배출되는 경로인 배출 유로(Ex)의 개수가 증가됨을 알 수 있다. 특히, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량이 연결 유로(CP)의 70％ ∼ 95％인 경우, 제3 유체가 배출되는 경로인 배출 유로(Ex)의 개수가 최대가 됨을 알 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)에 각각 유입되는 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비는 서로 다르다. 특히, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비는 0.1:99.9 내지 50:50인 경우에 연결 유로(CP)를 통해 유출되는 복수의 입자들이 입자의 크기에 따라 용이하게 분리 배출될 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비가 5:95인 경우에, 복수의 입자들이 복수의 배출 유로를 통해 입자의 크기별로 용이하게 분리될 수 있다.
도 8은 제1 및 제2 입력 유로의 유량 변화에 따른 입자 분리의 정도를 나타낸 도면이다. 도 8은 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)를 통과하는 유량의 상대적 변화에 따라, 본 실시예에 따른 입자 분리 장치의 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)로 분리 배출되는 정도를 나타낸 실험 결과이다. 도 8의 실험 결과는 엑소좀(Exosome)을 이용하여 실시하였으며, 엑소좀의 마커로 신테닌(Syntenin)을 사용하였다.
한편, 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)에 위치하는 엑소좀을 검출하기 하기 웨스턴 블로팅(Western Blotting) 방법을 사용하였다. 또한, 본 실험에서 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)에 유체를 투입하기 위해 실린지 펌프(Syringe Pump)를 사용하였다.
도 8 (1)을 참조하면, 입자를 포함하지 않는 제2 유체(L2)의 유량이 입자를 포함하는 제1 유체(L1)의 유량에 비해 클 경우, 예를 들어 제1 유체(L1)의 유량과 제2 유체(L2)의 유량 비가 1:99인 경우에는, 엑소좀이 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)에서 고루 검출되지 않는다.
반면에, 제1 유체(L1)의 유량과 제2 유체(L2)의 유량 비가 5:95 또는 10:90인 경우에는, 엑소좀이 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9) 각각에서 고루 검출되었다.
특히, 전술한 바와 같이 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비가 5:95인 경우에, 엑소좀이 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9) 각각으로 고루 분리됨을 알 수 있다.
도 8은, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비를 조절함에 따라, 제3 유체가 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9) 각각으로 유출되는 것을 확인한 실험 결과이다.
도 9는 배출 유로를 통해 입자가 분리되는 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 1 ㎛ 와 10 ㎛ 폴리스티렌(polystyrene) 입자를 18:1의 무게비로 혼합한 후, 본 실시예에 따른 입자 분리 장치를 이용하여 분리한 결과를 나타낸 결과이다. 본 실험은 상기 입자를 증류수 또는 tween 20이 혼합된 증류수에 혼합하여 실시하였으며, 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)의 유량비는 5:95, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량은 연결 유로(CP)의 70％인 조건에서 실시하였다. 배출 유로에서 폴리스티렌(polystyrene) 입자를 확인하기 위해 광학 현미경을 사용하였다.
도 9를 참조하면, 입자의 크기가 작은 1 ㎛ 폴리스티렌(polystyrene) 입자는 주로 앞쪽 배출 유로에서 검출되고, 입자의 크기가 큰 10 ㎛ 폴리스티렌 입자는 주로 뒤쪽 배출 유로에서 검출되었다. 여기에서, 앞쪽 배출 유로는 배출 유로의 번호가 작은 것을 의미하고(예를 들어, Ex1, Ex2, Ex3, Ex4), 뒤쪽 배출 유로는 배출 유로의 번호가 큰 것을 의미한다(예를 들어, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9). 도 9의 사진에 기재된 Drain_1, Drain_2,.. 등은 각각 배출 유로(Ex1, Ex2, ..)에 해당된다.
도 10은 본 실시예에 따른 입자 분리 장치를 이용한 엑소좀(Exosome)과 아폽토시스소체(Apoptotic body)를 분리한 결과이다.
도 10은 입자 크기가 대략 100 ㎚ ∼ 200 ㎚인 엑소좀(Exosome)과 입자 크기가 대략 1 ㎛ ∼ 5 ㎛인 아폽토시스소체(Apoptotic body)가 혼합된 유체를 본 실시예에 따른 입자 분리 장치를 사용하여 분리한 실험 결과이다.
본 실험은 엑소좀과 아폽토시스소체는 배양배지 또는 PBS(Phosphate Buffer Saline)에 혼합하여 입력 유로에 투입하였으며, 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)의 유량비는 10:90, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량은 연결 유로(CP)의 75％인 조건에서 실시하였다. 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)에 위치하는 입자들을 검출하기 하기 웨스턴 블로팅(Western Blotting) 방법을 사용하였다. 그리고, 엑소좀의 마커로 신테닌(Syntenin)을 사용하고, 아폽토시스소체의 마커로는 칼레티쿨린(calreticulin)을 사용하였다.
도 9에서와 유사하게, 도 10에서도 입자의 크기가 작은 엑소좀은 주로 앞쪽 배출 유로에서 검출되고, 입자의 크기가 큰 아폽토시스소체는 주로 뒤쪽 출 유로에 서 검출되었다. 여기에서, 앞쪽 배출 유로는 배출 유로의 번호가 작은 것을 의미하고(예를 들어, Ex1, Ex2, Ex3, Ex4), 뒤쪽 배출 유로는 배출 유로의 번호가 큰 것을 의미한다(예를 들어, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9).
하기에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예의 입자 분리 방법을 설명함에 있어, 전술한 입자 분리 장치와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 먼저 제1 유체(L1)를 제1 입력 유로(In_P1)로 투입시킨다. 이때, 제1 유체(L1)에는 입자 크기별로 분리하려는 크기가 서로 다른 복수의 입자들이 포함되어 있다. 즉, 제1 입력 유로(In_P1)를 통해 복수의 입자들이 포함된 제1 유체(L1)를 투입시킨다.
한편, 입자를 포함하지 않는 제2 유체(L2)를 제2 입력 유로(In_P2)로 투입시킨다. 전술한 제1 유체(L1)와 달리, 제2 유체(L2)는 액체로만 이루어진다.
즉, 본 실시예에 따르면, 입자를 포함하는 제1 유체(L1)과 입자를 포함하지 않는 제2 유체(L2)를 서로 다른 입력 유로(In_P1, In_P2)로 투입시킨다. 이때, 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)는 동시에 투입될 수 있다.
이때, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)는 서로 일정한 각도를 이루며 연결 유로(CP)의 입구에 결합된다. 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)는 서로 평행하게 배치되어 연결 유로(CP)의 일측 단부에 결합되지 않는다. 즉, 제2 입력 유로(In_P2)는 제1 입력 유로(In_P1)를 기준으로 일정한 각도로 기울어져 연결 유로(CP)에 결합된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 입력 유로(In_P1)는 연결 유로(CP)와 나란하게 배치되고, 제2 입력 유로(In_P2)는 제1 입력 유로(In_P2)에 대해 일정한 각도로 기울어져 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)에 각각 유입되는 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비는 서로 다르다. 특히, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비는 0.1:99.9 내지 50:50인 경우에 연결 유로(CP)를 통해 유출되는 복수의 입자들이 입자의 크기에 따라 용이하게 분리 배출될 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 유체(L1) 및 제2 유체(L2)의 유량비가 5:95인 경우에, 복수의 입자들이 복수의 배출 유로를 통해 입자의 크기별로 용이하게 분리될 수 있다.
다음으로, 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)가 투입된 후, 제1 유체(L1)와 제2 유체(L2)는 각각의 제1 입력 유로(In_P1) 및 제2 입력 유로(In_P2)를 통과한 후 연결 유로(CP)로 유입된다.
도 2를 참조하면, 제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)가 서로 일정한 각도를 이루면, 제1 유체(L1)에 포함된 복수의 입자들이 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)을 따라 이동될 수 있다. 여기에서, 제1 측면(W1)은 제1 입력 유로(In_P1)와 연결된 연결 유로(CP)의 일 측면을 나타낸다.
예를 들어, 제1 유체(L1)에 크기가 서로 다른 복수의 입자(A, B, C, D)가 포함되어 있다고 가정한다. 제1 연결 유로(In_P1)를 통과한 제1 유체(L1)는 제2 유체(L2)에 의해 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)에 슬라이딩되어 연결 유로(CP)를 따라 이동한다.
제1 입력 유로(In_P1)와 제2 입력 유로(In_P2)가 만나는 지점에서는, 제2 입력 유로(In_P2)의 제2 유체(L2)에 의해 제1 유체(L1)의 복수의 입자들(A, B, C, D)은 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1) 쪽으로 이동한다. 이는, 연결 유로(CP)에 투입되는 제2 유체(L2)가 제1 유체(L1)에 대해 일정한 각도로 기울어져 투입되기 때문이다. 즉, 제2 유체(L2)에 의해, 연결 유로(CP)에 유입되는 복수의 입자들(A, B, C, D)이 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)에 슬라이딩되면서 이동하게 된다.
전술한 바와 같이, 도 3에서와 같이, 연결 유로(CP)의 제1 측면(W1)은 기판(Su)에 대해 제1 각도(θ1)로 기울어져 배치된다. 이때, 제1 측면(W1)은 제1 측면(W1)과 서로 마주보는 제2 측면(W2) 측으로 기울어진다. 여기에서, 제2 측면(W2)은 제2 입력 유로(In_P2)와 연결된 연결 유로(CP)의 일 측면을 나타낸다.
그리고, 제2 측면(W2)도 기판(Su)에 대해 제2 각도(θ2)로 기울어져 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제2 측면(W2)은 도 4의 제1 변형예에 도시된 바와 같이, 기판(Su)에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 복수의 입자들(A, B, C, D)은 제2 유체(L2)에 의해 제1 측면(W1)을 따라 이동하고, 제2 측면(W2)을 따라 이동하지 않기 때문이다.
이때, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 90도 미만일 수 있다. 바람직하게는, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 35도 ∼ 55도일 수 있다. 제1 측면(W1)이 제1 각도(θ1)로 기울어지면, 제1 유체(W1)에 포함된 입자들이 입자 크기 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격될 수 있다.
보다 자세히, 복수의 입자(A, B, C, D)는 제1 측면(W1)으로부터 입자 크기 순으로 이격된다. 예를 들어, 입자 크기가 큰 순서인, 입자(A), 입자(B), 입자(C), 입자(D) 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격된다. 편의상 입자(A, B, C, D)는 구 형상이며, 입자의 크기는 입자(A, B, C, D)의 지름에 의해 결정되는 것으로 가정한다. 결국, 지름의 크기가 큰 순서인 입자(A), 입자(B), 입자(C), 입자(D) 순으로 제1 측면(W1)으로부터 이격된다.
본 실시예에 따르면, 제1 측면(W1)이 제2 측면(W2) 측으로 기울어짐으로써, 제1 측면(W1)이 기울어지지 않고 기판(Su)에 대해 수직으로 배치되는 경우에 비해, 입자들(A, B, C, D) 간의 거리를 증가시킬 수 있다. 여기에서, 입자들(A, B, C, D) 간의 거리는 상기 입자들(A, B, C, D)의 중심 사이의 거리를 의미한다.
다음으로, 연결 유로(CP)를 통과한 입자들(A, B, C, D)이 입자의 크기에 따라 서로 분리되어 복수의 배출 유로(EX1∼EX9)로 투입될 수 있다. 이때, 연결 유로(CP)의 타측 단부에 복수의 배출 유로(Ex)가 배치된다. 복수의 배출 유로(Ex)는 연결 유로(CP)를 통해 나온 복수의 입자들을 입자의 크기에 따라 분리 배출시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 연결 유로(CP)의 타측 단부에는 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)가 형성될 수 있다. 도 1에는 9개의 배출 유로가 배치되는 것으로 설명되나, 배출 유로의 개수는 이에 한정되지 않고 9개 보다 적거나, 더 많을 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 입자 크기에 따라 복수의 배출 유로(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4, Ex5, Ex6, Ex7, Ex8, Ex9)로 각각 분리 배출될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 연결 유로(CP)를 통해 나온 제3 유체(L3) 중 적어도 일부를 분기 유로(DP)로 통과시킨다. 분기 유로(DP)는 연결 유로(CP)의 출구 측에 위치하고, 상기 복수의 배출 유로(Ex)에 인접하여 배치된다.
분기 유로(DP)는 제3 유체(L3) 중의 일부를 외부로 배출시켜, 복수의 입자들이 입자 크기별로 각각 대응되는 복수의 배출 유로(Ex)로 분리 배출되게 한다. 분기 유로(DP)가 제3 유체(L3) 중의 일부를 외부로 배출시키면, 전술한 입자들 각각이 이동하는 경로 간의 거리가 증가될 수 있다. 이에 의해, 서로 크기가 다른 입자들을 입자 크기별로 용이하게 분리할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절할 수 있다. 상기 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절하면, 연결 유로(CP)를 통해 배출되는 복수의 입자들을 입자 크기별로 더욱 용이하게 분리 배출할 수 있다.
분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절할 수 있다. 상기 분기 유로(DP)를 통해 배출되는 제3 유체(L3)의 유량을 조절하면, 연결 유로(CP)를 통해 배출되는 복수의 입자들을 입자 크기별로 더욱 용이하게 분리 배출할 수 있다.
예를 들어, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량이 연결 유로(CP)의 0％인 경우, 즉 분기 유로(DP)로 유출되는 유량이 전혀 없는 경우에는 제3 유체가 하나의 배출 유로(Ex)를 따라 배출된다. 반면에, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량의 비율(％)이 증가되면, 제3 유체가 배출되는 경로인 배출 유로(Ex)의 개수가 증가됨을 알 수 있다. 특히, 분기 유로(DP)로 배출되는 유량이 연결 유로(CP)의 70％ ∼ 95％인 경우, 제3 유체가 배출되는 경로인 배출 유로(Ex)의 개수가 최대가 됨을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법에서는, 연결 유로(CP)의 출구 측에 연결 유로(CP)를 통해 유출되는 유체의 일부를 배출시키는 분기 유로(DP)가 배치되어, 연결 유로(CP)를 통해 배출되는 복수의 입자들을 입자 크기별로 용이하게 분리할 수 있다.
한편, 본 실시예의 입자 분리 장치 및 입자 분리 방법에 의하면, 마이크로 입자와 나노 입자들 서로 분리할 수 있으며, 또한 서로 크기가 다른 나노 입자들을 서로 분리할 수 있다.
또한, 본 실시예는 비파괴 고효율 엑소좀 정밀 분리 시스템, 혈액 분석칩, DNA 어레이, 마이크로 센서 또는 정밀 분리 시스템 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예는 비파괴 고효율 엑소좀 정밀 분리 시스템, 혈액 분석칩, DNA 어레이, 마이크로 센서 또는 정밀 분리 시스템 등에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (27)

  1. 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 포함하는 제1 유체가 투입되는 제1 입력 유로;
    입자를 포함하지 않는 제2 유체가 투입되는 제2 입력 유로;
    일측 단부가 상기 제1 입력 유로 및 상기 제2 입력 유로에 연결되어 상기 제1 유체 및 제2 유체가 혼합된 제3 유체가 이동하는 연결 유로;
    상기 연결 유로의 타측 단부를 통해 나온 상기 복수의 입자들이 입자의 크기에 따라 분리 배출되는 복수의 배출 유로; 및
    상기 연결 유로의 상기 타측 단부를 통해 나온 상기 제3 유체 중 적어도 일부가 배출되는 분기 유로를 포함하는, 입자 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 유로는,
    기판;
    상기 기판 상에 형성되며 상기 제1 입력 유로와 연결된 제1 측면 및
    상기 기판 상에 상기 제1 측면과 마주보며 상기 제2 입력 유로와 연결된 제2 측면을 포함하는, 입자 분리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 입자는 상기 제1 측면에 슬라이딩되어 이동하는, 입자 분리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 측면은 상기 기판에 대해 상기 제2 측면 측으로 기울어진, 입자 분리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만인, 입자 분리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 측면은 평판 형상인, 입자 분리 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 측면은 계단 형상인, 입자 분리 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 측면은 상기 기판에 대해 상기 제1 측면 측으로 기울어진, 입자 분리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만인, 입자 분리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 배출 유로는,
    상기 연결 유로의 상기 타측 단부 측에, 상기 제3 유체의 유동 방향과 교차하는 방향으로 서로 이격 배치되는, 입자 분리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 배출 유로 중 인접한 한 쌍의 배출 유로 사이의 간격은 서로 동일한, 입자 분리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 입력 유로와 상기 제2 입력 유로에 각각 유입되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유량비는, 0.1:99.9 내지 50:50 인, 입자 분리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량이 조절되는, 입자 분리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기 유로릍 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량은, 상기 연결 유로를 통해 나오는 상기 제3 유체의 70％ ∼ 95％인, 입자 분리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 입력 유로는 상기 제1 입력 유로에 대해 미리 정해진 각도로 기울어진, 입자 분리 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 입자들은 나노 입자인, 입자 분리 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 입자들은 세포소 기관(organelle)인, 입자 분리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 입자들은 양자점(Quantum dot)인, 입자 분리 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유체는, 폴리에테르아민(polyetheramine), 헥산 및 톨루엔 중 어느 하나를 포함한 유기 용제, 증류수, tween 20을 포함한 수용액, 식염수, 배양배지 및 PBS(Phosphate Buffer Saline) 중 어느 하나를 포함한, 입자 분리 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 분리 장치는 혈액 분석칩, DNA 어레이 및 마이크로 센서 중 어느 하나에 적용되는, 입자 분리 장치.
  21. 입자 크기가 서로 다른 복수의 입자들을 포함하는 제1 유체를 제1 입력 유로로 투입시키는 단계;
    입자를 포함하지 않는 제2 유체를 제2 입력 유로로 투입시키는 단계;
    상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 상기 제1 입력 유로 및 상기 제2 입력 유로의 출구 측에 연결된 연결 유로로 통과시키는 단계;
    상기 연결 유로를 통과한 상기 복수의 입자들을 입자 크기별로 복수의 배출 유로 각각으로 통과시키는 단계; 및
    상기 연결 유로를 통과한 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체가 혼합된 제3 유체 중 적어도 일부를 상기 연결 유로의 출구 측에 위치한 분기 유로로 통과시키는 단계를 포함하는, 입자 분리 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 연결 유로는,
    기판;
    상기 기판 상에 형성되며 상기 제1 입력 유로와 연결된 제1 측면 및
    상기 기판 상에 상기 제1 측면과 마주보며 상기 제2 입력 유로와 연결된 제2 측면을 포함하는, 입자 분리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제1 측면은 상기 기판에 대해 상기 제2 측면 측으로 기울어진, 입자 분리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 측면과 상기 기판이 이루는 각도는 90도 미만인, 입자 분리 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 입력 유로와 상기 제2 입력 유로에 각각 유입되는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유량비는, 0.1:99.9 내지 50:50 인, 입자 분리 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량을 조절할 수 있는, 입자 분리 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 분기 유로를 통해 배출되는 상기 제3 유체의 유량은, 상기 연결 유로를 통해 나오는 상기 제3 유체의 70％ ∼ 95％인, 입자 분리 방법.
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