WO2018139823A1 - 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치 - Google Patents

헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치 Download PDF

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WO2018139823A1
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angle
herringbone type
guide unit
type fluid
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양성
현지철
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광주과학기술원
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    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the present invention relates to a herringbone type fluid induction unit and a fluid concentrating device using the same, and to a fluid induction unit and a fluid concentrating device formed in a herringbone shape to guide cells or microparticles contained in the fluid to one side.
  • biological analytical processes such as pathogen detection or molecular diagnostics, include separating target cells from a sample, enriching cells, isolating biomolecules, amplifying biomolecules, performing hybridization reactions, and detecting. Consists of steps.
  • Korean Patent Publication No. 10-1515394 discloses that a sample injected into a channel of a microfluidic chip formed in a herringbone pattern is concentrated, and photothermal effects of gold nanoparticles inserted into an inner wall of the channel are concentrated.
  • a cell lysis microfluidic device for lysing cells in a sample is disclosed.
  • the cell lysis microfluidic device has the same angle as the front end of the herringbone pattern and the rear end of the herringbone pattern, so when the flow rate or flow rate of the fluid increases, a pressure drop occurs in the rear end flow of the herringbone pattern, thereby causing the cells contained in the fluid.
  • the aggregation rate of is reduced.
  • the present invention has been made to solve the above problems, herringbone formed with a rear end angle larger than the angle to form a front end to reduce the pressure drop occurring in the rear fluid flow of the fluid guide unit having a herringbone pattern It is an object of the present invention to provide a type fluid guide unit and a fluid concentrating device using the same.
  • herringbone type fluid guide unit in accordance with the present invention for achieving the above object is installed on a flow path through which the fluid flows, in the herringbone type fluid guide unit for inducing cells or microparticles contained in the fluid to one side, the It is installed on the flow path, the front member and the front member is formed to extend the left and right width toward the rear from the front end in the flow direction of the fluid and the rear portion extending from the front member, the inlet portion introduced in a predetermined depth from the rear edge forward And a rear member having a protruding portion formed or protruding rearwardly.
  • the inlet portion When the inlet portion is formed in the rear member, the inlet portion is formed such that the left and right width decreases toward the front from the rear edge of the rear member and extends from the first vertex located at the foremost to the rear left and right end portions, respectively.
  • the angle between the two virtual lines is greater than the angle between the third and fourth virtual lines respectively extending from the second vertex located at the foremost of the front member to the left and right ends of the rearmost portion of the front member, but is less than 180 degrees.
  • the inlet portion is preferably formed in a ' ⁇ ' shape.
  • the lead portion may have an angle of 160 ° or more between the first and second virtual lines.
  • the protruding portion When the protruding portion is formed in the rear member, the protruding portion extends rearward from the front member, and may be formed such that the left and right widths decrease toward the rear member.
  • the protruding portion may be formed in a 'V' shape.
  • the front member is formed in a ' ⁇ ' shape.
  • the fluid concentrating device is provided with a main body is provided with a flow path for the fluid containing the cells or particles to be classified therein, and the flow of the sorted cells or microparticles by interfering with the flow of the fluid It is installed on the flow path so as to guide toward the inner side of the, a plurality of herringbone type fluid induction unit arranged to be spaced apart from each other along the front and rear direction with respect to the flow direction of the fluid from the herringbone type fluid induction unit It is installed in the main body of the rear spaced apart position, and the discharge unit for collecting and discharging the sorted cells or microparticles induced to the inner side of the flow path.
  • the herringbone type fluid guide unit is installed on the flow path and extends rearward from the front member and the front member formed to extend the left and right widths from the front end to the rear with respect to the flow direction of the fluid, and is forward from the rear edge. It is provided with a rear member is formed with a retracted portion or a protruding portion protruding to the rear portion is drawn into a predetermined depth.
  • the inlet portion When the inlet portion is formed in the rear member, the inlet portion is formed such that the left and right width decreases toward the front from the rear edge of the rear member and extends from the first vertex located at the foremost to the rear left and right end portions, respectively.
  • the angle between the two virtual lines is greater than the angle between the third and fourth virtual lines respectively extending from the second vertex located at the foremost of the front member to the left and right ends of the rearmost portion of the front member, but is less than 180 degrees.
  • the inlet portion is formed in a ' ⁇ ' shape.
  • the lead portion may have an angle of 160 ° or more between the first and second virtual lines.
  • the protruding portion When the protruding portion is formed in the rear member, the protruding portion extends rearward from the front member, and is preferably formed such that the left and right widths decrease toward the rear member.
  • the rear member may be formed in a 'V' shape.
  • the front member is formed in a ' ⁇ ' shape.
  • the discharge part may include a first discharge path and a plurality of second discharge paths communicating with the flow path of the main body, wherein the sorted cells or microparticles guided to the inner side of the flow path by the second discharge paths.
  • the second discharge paths are disposed on the left and right sides of the first discharge path so as to be introduced.
  • the herringbone type fluid guide unit and the fluid concentrator using the same according to the present invention have a larger angle at the rear end than the angle at which the fluid guide unit interfering with the fluid forms the front end is generated in the fluid flow behind the fluid guide unit.
  • FIG. 1 is a perspective view of a herringbone type fluid guide unit according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a plan view of the herringbone type fluid guide unit of Figure 1
  • FIG. 3 is a plan view of a herringbone type fluid guide unit according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a simulation result showing the magnitude of the velocity vector of the fluid for the conventional herringbone type fluid guide unit through the numerical analysis
  • FIG. 6 shows pressure values in the first section and the third section of FIG. 4 with respect to the conventional fluid guide unit.
  • FIG. 7 shows pressure values in the first and third sections of FIG. 5 for the herringbone type fluid guide unit of the present invention
  • Figure 8 shows the pressure gradient according to the width for the first section and the third section of the conventional fluid guide unit and the herringbone type fluid guide unit of the present invention
  • Figure 9 shows the pressure gradient value according to the left and right width in the first section according to the change of the angle between the first and second virtual line of the herringbone type fluid guide unit of the present invention
  • FIG 10 shows pressure gradient values along the left and right widths in the third section according to the change of the angle between the first and second virtual lines of the herringbone type fluid guide unit of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a fluid concentrating device using a herringbone type fluid guide unit according to the present invention.
  • FIG. 12 is a microscope image showing the fluid flow of the fluid concentrating device to which the conventional herringbone type fluid guide unit is applied in the first position and the second position of FIG.
  • FIG. 13 is a microscope image showing the fluid flow of the fluid concentrating device to which the herringbone type unit of the present invention is applied in the first position and the second position of FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the recovery efficiency of the conventional herringbone type fluid guide unit and the fluid concentrating device to which the herringbone type unit of the present invention is applied according to the size of fine particles.
  • the herringbone type fluid guide unit according to the present invention is installed on a flow path through which a fluid flows, and is provided on the flow path in a herringbone type fluid guide unit for guiding cells or microparticles contained in the fluid to one side.
  • the front member is formed so that the left and right widths are extended from the front end to the rear in the flow direction of the fluid and extends rearward from the front member, and an inlet portion drawn in a predetermined depth forward from the rear edge is formed or protrudes rearward.
  • a rear member having a protruding portion when the inlet portion is formed in the rear member, the inlet portion is formed such that the left and right widths decrease toward the front from the rear edge of the rear member, and the rearmost portion of the frontmost first vertex is provided.
  • the angle between the first and second virtual lines respectively extending to the left and right ends is the front Keudoe than between each member at a second vertex located at the forefront of each of the left and right end extends to the last number of the front member 3 and the fourth virtual line, 180 may be formed below.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 and 2 show a herringbone type fluid guide unit 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the herringbone type fluid guide unit 10 is installed on the flow path 111 through which the fluid flows, and induces cells or microparticles contained in the fluid to one side by interfering with the flow of the fluid.
  • the front member 20 protrudes from the inner side of the flow path 111 toward the center of the flow path 111. At this time, the front member 20 is formed to have a vertical width smaller than the vertical width of the flow path (111). In addition, the front member 20 is preferably formed in a ' ⁇ ' shape that increases in the left and right width from the front end to the rear.
  • the rear member 30 is formed to have a width corresponding to the left and right widths of the rear end portion of the front member 20, and the lead portion 31 is formed at the rear end portion.
  • the inlet portion 31 is formed in a ' ⁇ ' shape that decreases the left and right width toward the front from the rear edge of the rear member (30).
  • the inlet portion 31 has an angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 extending from the first vertex located at the foremost to the left and right ends of the rearmost, respectively, at the forefront of the front member 20. It is preferably formed larger than the angle (a) between the third and fourth virtual lines 21 and 22 extending from the second vertex located at the rear left and right ends of the front member 20, respectively, to 180 degrees or less. . In addition, the inlet portion 31 preferably has an angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 of 160 ° or more.
  • Figure 3 shows a rear member 30 according to a second embodiment of the present invention.
  • the rear member 30 extends rearward from the front member 20, and a protruding portion protruding rearward is formed. At this time, the protruding portion is formed to decrease the left and right width toward the rear. At this time, the protruding portion of the rear member 30 is preferably formed in a 'V' shape.
  • the rear member 30 according to the third embodiment of the present invention is formed between the angle (b) of the first and second virtual lines (31, 32) 180 degrees. That is, the rear member 30 is formed to extend so that the rear edge is perpendicular to the longitudinal center line of the flow path (111).
  • the conventional fluid induction unit and the herringbone type fluid induction unit 10 according to the third embodiment of the present invention have a focusing flow in the first section, that is, the front end. , The values are similar.
  • a deviation flow occurs in the third section and the fourth section, that is, the rear part.
  • the herringbone type fluid guide unit 10 according to the third embodiment of the present invention exhibits a lower deflection flow size than the conventional fluid guide unit. That is, when the angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 is greater than the angle a between the third and fourth virtual lines 21 and 22, the fluid induction unit 10 It can be seen that the rearward deflection flow value is smaller.
  • Figure 6 shows a pressure value in the first section and the third section of Figure 4 with respect to the conventional fluid guide unit
  • Figure 7 shows a herringbone type fluid guide unit 10 according to a third embodiment of the present invention 5 shows pressure values in a first section and a third section of FIG. 5
  • FIG. 8 shows a first section of a herringbone type fluid guide unit 10 according to a third embodiment of the present invention.
  • a pressure gradient according to the width for the third section the red graph of Figure 8 shows the pressure gradient value for the herringbone type fluid guide unit 10 according to the third embodiment of the present invention
  • the black graph of Figure 8 is a pressure gradient for the conventional fluid guide unit The value is shown.
  • both the conventional fluid induction unit and the herringbone type fluid induction unit 10 according to the third embodiment of the present invention have the same pressure drop value of the concentrated flow in the first section, but the third The pressure drop value in the deflection flow in the section can be seen that the herringbone type fluid guide unit 10 according to the third embodiment of the present invention is smaller than the conventional fluid guide unit.
  • FIG. 9 illustrates pressure gradient values corresponding to left and right widths in a first section according to a change in the angle b between the first and second virtual lines 32 and 33.
  • the pressure gradient values according to the left and right widths in the third section according to the change of the angle b between the two virtual lines 32 and 33 are shown.
  • Angle: 110 is the fluid induction unit 10 having an angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 is 110 degrees
  • Angle: 120 is the first and second virtual lines 32
  • 33 is a fluid induction unit having a 120 degree angle b, which is a conventional herringbone-shaped fluid induction unit 10
  • Angle: 140 represents an angle between the first and second virtual lines 32 and 33 ( b) is the fluid guide unit 10 is 140 degrees
  • Angle: 160 is the fluid guide unit 10
  • the angle (b) between the first and second virtual lines (32, 33) is 160 degrees
  • Angle: 180, the angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 is 180 degrees
  • the herringbone type fluid guide unit 10 according to the second embodiment of the present invention wherein the angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 is 160 degrees, and Angle: -140 is the first and second virtual lines.
  • Herringbone type fluid guide unit 10 according to the second embodiment of the present invention the angle (b) between the lines 32, 33 is 140 degrees, Angle: -120 is the first and second virtual
  • Herringbone type fluid guide unit 10 according to the second embodiment of the present invention the angle between the b) is 110 degrees.
  • the pressure drop values of the concentrated flow of the conventional fluid induction unit and the herringbone type fluid induction unit 10 of the present invention are similar, but in the third section, the pressure drop values are similar. It can be seen that as the angle b between the imaginary lines 32 and 33 increases, the pressure drop value in the deflection flow decreases. At this time, the herringbone type fluid guide unit 10 of the first embodiment and the herringbone type fluid guide unit 10 of the first and second virtual lines 32 and 33 are 160 degrees or more. In case of 10), it can be seen that the pressure gradient according to the width does not show a big difference. Therefore, in the herringbone type fluid guide unit 10 of the first embodiment, the angle b between the first and second virtual lines 32 and 33 is preferably 160 degrees or more.
  • FIG 11 shows a fluid concentrating device 100 using the herringbone type fluid guide unit 10 according to the present invention.
  • the fluid concentrating device 100 has a main body 110 provided with a flow path 111 through which a fluid containing a cell to be classified or microparticles flows, and the classification by interfering with the flow of the fluid. It is installed on the flow path 111 to guide the target cells or microparticles to the inner side of the flow path 111, a plurality of spaced apart from each other along the front and rear direction based on the flow direction of the fluid Herringbone type fluid induction unit of the, and the main body 110 in a position spaced rearward from the herringbone type fluid induction unit, the sorted cells or microparticles induced to the inner side of the flow path 111 It is provided with a discharge unit 120 for collecting and discharging.
  • the main body 110 is provided with the flow path 111 extending in the front and rear direction therein, and a fluid supply unit (not shown) for supplying a fluid is connected to the front end of the flow path 111.
  • the fluid containing the sorted cells or the microparticles supplied from the fluid supply part flows to the discharge part 120 along the flow path 111.
  • each herringbone type fluid guide unit is a herringbone type fluid guide unit according to the first to third embodiments according to the present invention described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • Each herringbone type fluid guide unit has a concentrated flow in the front portion and a deflected flow occurs in the rear portion, so that the fluid passing through the flow path 111 has a number of herringbone type fluid guide units in which cells or microparticles are contained. As it passes, it is guided to the left and right inner surfaces of the flow lock.
  • the discharge part 120 includes a first discharge path 121 and a plurality of second discharge paths 122 and 123 communicating with the flow path 111 of the main body 110.
  • the discharge unit 120 is a second discharge path (122,123) to the first discharge passage 121 so that the sorting cells or microparticles induced to the inner surface side of the flow path 111 can be introduced into.
  • the second discharge paths 122 and 123 are disposed on the left and right sides, respectively.
  • a first collection container for receiving a fluid in which cells or microparticles are separated is connected to the rear end of the first discharge passage 121, and the rear ends of the second discharge passages 122 and 123, respectively.
  • a second collection vessel is connected to accommodate a fluid having a high concentration of cells or microparticles.
  • Figures 12 and 13 in the first position and the second position of Figure 11, respectively, the fluid to which the conventional herringbone type fluid guide unit 10 and the herringbone type fluid guide unit according to the third embodiment of the present invention are applied.
  • a microscope image showing the flow of fluid in the concentrating device 100 is shown.
  • the fluid flowing in the flow path 111 contains particles of 4.8 ⁇ m therein, and flows at a flow rate of 100ml / h.
  • the fluid induction unit 10 of the conventional herringbone structure has a relatively large amount of fine particles because the deflection flow occurring at the rear is larger than that of the herringbone type unit according to the third embodiment of the present invention. It can be seen that the first discharge path 121 is introduced.
  • Figure 14 is a graph showing the recovery efficiency of the conventional herringbone type fluid induction unit according to the size of the fine particles (Bead size) and the fluid concentrating device 100 to which the herringbone type unit according to the third embodiment of the present invention is applied Is posted.
  • the red graph shows the recovery efficiency of the fluid concentrating device 100 to which the conventional herringbone type fluid induction unit 10 is applied
  • the black graph shows the fluid to which the herringbone type unit according to the third embodiment of the present invention is applied.
  • It is a graph which shows the recovery efficiency of the concentrator 100.
  • the recovery efficiency is a value obtained by dividing the number of fine particles introduced into the second discharge passages 122 and 123 by the number of fine particles introduced into the first to second discharge passages 121, 122 and 123.
  • the recovery efficiency of the fluid concentrating device 100 to which the herringbone type unit is applied according to the third embodiment of the present invention is the recovery of the fluid concentrating device 100 to which the conventional herringbone type fluid guide unit 10 is applied. It can be seen that higher than the efficiency.
  • the fluid concentrating device 100 to which the herringbone type unit is applied according to the third embodiment of the present invention exhibits similar recovery efficiency according to the size of the fine particles, but the fluid to which the conventional herringbone type fluid induction unit 10 is applied. In the case of the concentrating device 100, the smaller the size of the fine particles can be seen that the recovery efficiency is reduced.
  • the herringbone type fluid induction unit 10 and the fluid concentrating device 100 using the same according to the present invention configured as described above have a rear end angle more than the angle at which the fluid induction unit 10 interfering with the fluid forms a front end portion. Since it is formed large, there is an advantage that can reduce the pressure drop generated in the fluid flow of the rear of the fluid guide unit 10 to improve the recovery efficiency of the cells to the fluid.

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Abstract

본 발명은 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치에 관한 것으로서, 상기 헤링본 타입 유체유도유닛은 상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재 및 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재를 구비하고, 상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성된다. 본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치는 유체를 간섭하는 유체유도유닛이 전단부를 이루를 각도보다 후단부를 이루는 각도가 더 크게 형성되어 있으므로 유체유도유닛의 후방의 유체 흐름에 발생하는 압력강하를 감소시켜 유체에 대한 세포의 회수효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치
본 발명은 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치에 관한 것으로서, 유체에 포함된 세포 또는 미세입자들을 일측으로 유도할 수 있도록 헤링본 형상으로 형성된 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치에 관한 것이다.
일반적으로 병원균 검출 또는 분자 진단법 등과 같은 생물학적 분석 과정은 시료로부터 표적 세포를 분리하는 단계, 세포를 농축시키는 단계, 생분자를 분리하는 단계, 생분자를 증폭시키는 단계, 혼성화 반응을 수행하는 단계 및 검출 단계로 이루어진다.
이 중, 유전자 수준에서 질병을 진단, 치료 또는 예방하기 위하여 세포, 박테리아 또는 바이러스와 같은 생물학적 시료로부터 단백질이나 핵산을 추출하는 기술이 핵산 증폭 반응 기술과 연계되어 최근 널리 활용되고 있다.
또한, 질병의 진단, 치료 또는 예방 이외에도 맞춤형 신약 개발, 법 의학, 환경 호르몬 검출 등 다양한 분야에서 생물학적 시료로부터 단백질이나 핵산을 추출하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
종래의 방법으로는 특이적인 용해 완충액(lysis buffer) 등을 이용하는 화학적인 방법이 주를 이루었다. 일례로 도데실황산나트륨(SDS)이나 프로테이나아제(proteinase) K로 처리하여 가용화한 후 페놀로 단백질을 변성 제거함으로써 핵산을 정제하는 방법이 있었으나, 이러한 페놀 추출법은 많은 처리 단계를 수행해야 하기 때문에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 핵산 추출 효율이 연구자의 경험과 노하우 등에 의해 크게 좌우되어 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 다른 방법으로 국내 등록특허공보 제10-1515394에는 헤링본(herringbone) 패턴으로 형성된 미세유체 칩의 채널 내에 주입된 시료를 농축시키고, 채널 내벽에 삽입된 금 나노 입자의 광열 효과(photothermal effect)를 이용하여 시료 내 세포를 용해(lysis)시키기 위한 세포 용해 미세유체 장치가 개시되어 있다.
그러나 상기 세포 용해 미세유체 장치는 헤링본 패턴의 전단부를 이루는 각도와 후단부를 이루는 각도가 동일하므로 유체의 유량 또는 유속이 증가할 경우, 헤링본 패턴의 후단부 흐름에서 압력강하가 발생하여 유체에 포함된 세포의 응집율이 감소하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 헤링본 패턴을 갖는 유체유도유닛의 후방 유체 흐름에 발생하는 압력강하를 감소시키기 위해 전단부를 이루를 각도보다 후단부를 이루는 각도가 더 크게 형성된 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 헤링본 타입 유체유도유닛은 유체가 유동하는 유동로 상에 설치되며, 상기 유체에 포함된 세포 또는 미세입자들을 일측으로 유도하는 헤링본 타입 유체 유도유닛에 있어서, 상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재 및 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재를 구비한다.
상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성된다.
상기 인입부분은 '∧'자 형으로 형성된 것이 바람직하다.
상기 인입부분은 상기 제1 및 제2가상선의 사이각이 160˚이상일 수도 있다.
상기 후방부재에 상기 돌출부분이 형성시, 상기 돌출부분은 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성될 수도 있다.
상기 돌출부분은 'V'자 형으로 형성될 수도 있다.
상기 전방부재는 '∧'자 형으로 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 유체 농축 장치는 내부에 분류대상 세포 또는 미세입자가 포함된 유체가 유동하는 유동로가 마련된 본체와, 상기 유체의 흐름을 간섭하여 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 상기 유동로의 내측면 측으로 유도할 수 있도록 상기 유동로 상에 설치되는 것으로서, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전후방향을 따라 상호 이격되게 배열된 다수의 헤링본 타입 유체 유도유닛과, 상기 헤링본 타입 유체 유도유닛으로부터 후방으로 이격된 위치의 상기 본체에 설치되며, 상기 유동로의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 수집하여 배출하는 배출부를 구비한다.
상기 헤링본 타입 유체 유도유닛은 상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재 및 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재를 구비한다.
상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성된다.
상기 인입부분은 '∧'자 형으로 형성된다.
상기 인입부분은 상기 제1 및 제2가상선의 사이각이 160˚이상일 수도 있다.
상기 후방부재에 상기 돌출부분이 형성시, 상기 돌출부분은 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성된 것이 바람직하다.
상기 후방부재는 'V'자 형으로 형성될 수도 있다.
상기 전방부재는 '∧'자 형으로 형성된다.
상기 배출부는 상기 본체의 유동로에 연통되는 제1배출로 및 복수의 제2배출로가 형성되되, 상기 제2배출로들로 상기 유동로의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들이 유입될 수 있도록 상기 제1배출로를 기준으로 좌우측에 각각 상기 제2배출로들이 배치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치는 유체를 간섭하는 유체유도유닛이 전단부를 이루를 각도보다 후단부를 이루는 각도가 더 크게 형성되어 있으므로 유체유도유닛의 후방의 유체 흐름에 발생하는 압력강하를 감소시켜 유체에 대한 세포의 회수효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 헤링본 타입 유체유도유닛에 대한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛에 대한 평면도이고,
도 4는 수치해석을 통해 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛에 대한 유체의 속도벡터 크기를 나타낸 시뮬레이션 결과이고,
도 5는 수치해석을 통해 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛에 대한 유체의 속도벡터 크기를 나타낸 시뮬레이션 결과이고,
도 6은 종래의 유체유도유닛에 대한 도 4의 제1구간 및 제3구간에서의 압력 값을 나타낸 것이고,
도 7은 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛에 대한 도 5의 제1구간 및 제3구간에서의 압력 값을 나타낸 것이고,
도 8은 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛의 제1구간 및 제3구간에 대한 폭에 따른 압력 구배를 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛의제1 및 제2가상선의 사이각의 변화에 따른 제1구간에서의 좌우 폭에 따른 압력구배 값을 나타낸 것이고,
도 10은 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛의 제1 및 제2가상선의 사이각의 변화에 따른 제3구간에서의 좌우 폭에 따른 압력구배 값을 나타낸 것이고,
도 11은 본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛을 이용한 유체 농축 장치에 대한 단면도이고,
도 12은 도 11의 제1위치 및 제2위치에서, 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛이 적용된 유체 농축 장치의 유체 흐름을 나타낸 현미경 이미지이고,
도 13은 도 11의 제1위치 및 제2위치에서, 본 발명의 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치의 유체 흐름을 나타낸 현미경 이미지이고,
도 14는 미세입자의 크기(Bead size)에 따른 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛과 본 발명의 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치들의 회수 효율을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛은 유체가 유동하는 유동로 상에 설치되며, 상기 유체에 포함된 세포 또는 미세입자들을 일측으로 유도하는 헤링본 타입 유체 유도유닛에 있어서, 상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재 및 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재를 구비하고, 상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛 및 이를 이용한 유체 농축 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 헤링본 타입 유체유도유닛(10)은 유체가 유동하는 유동로(111) 상에 설치되며, 상기 유체의 흐름을 간섭하여 상기 유체에 포함된 세포 또는 미세입자들을 일측으로 유도하는 것으로서, 상기 유동로(111) 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재(20) 및 상기 전방부재(20)로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분(31)이 형성된 후방부재(30)를 구비한다.
전방부재(20)는 유동로(111)의 내측면으로부터 유동로(111)의 중심방향으로 돌출형성된다. 이때, 전방부재(20)는 유동로(111)의 상하 폭보다 작은 상하 폭을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 전방부재(20)는 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 증가하는 '∧'자 형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 후방부재(30)는 전방부재(20)의 후단부 좌우 폭에 대응되는 폭을 갖도록 형성되며, 후단부에 상기 인입부분(31)이 형성되어 있다. 상기 인입부분(31)은 후방부재(30)의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우 폭이 감소하는 '∧'자 형으로 형성된다.
이때, 인입부분(31)은 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 상기 전방부재(20)의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재(20)의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선(21,22)의 사이각(a)보다 크게 형성되되, 180도 이하인 것이 바람직하다. 또한, 인입부분(31)은 상기 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 160˚이상인 것이 바람직하다.
한편, 도 3에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 후방부재(30)가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 후방부재(30)는 상기 전방부재(20)로부터 후방으로 연장되되, 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된다. 이때, 상기 돌출부분은 후방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성된다. 이때, 상기 후방부재(30)의 돌출부분은 'V'자 형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 본 발명의 제3실시 예에 따른 후방부재(30)는 제1 및 제2가상선(31,32)의 사이각(b)이 180도로 형성된다. 즉, 상기 후방부재(30)는 후방 가장자리가 상기 유동로(111)의 길이방향 중심선에 대해 직교하도록 연장형성되어 있다.
도 4 및 도 5에는 수치해석을 통해 유체의 유속이 100 ml/h일 경우, 각각 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛(10)과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)에 대한 유체의 속도벡터 크기를 나타낸 시뮬레이션 결과 값이 게재되어 있다. 도 4 및 도 5의 왼쪽에 표시된 그림은 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)에 대해 속도벡터를 산출한 위치를 표시한 것으로서, 유동로(111)에서 유체유도유닛(10)의 전단부로부터, 전후방향을 따라 순차적으로 배열된 제1 내지 제4범위가 표시되어 있다. 도 4 및 도 5의 오른쪽에 표시된 그림은 각 제1 내지 제4범위에서의 유체의 속도벡터가 표시되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)은 제1구간 즉, 전단부에서는 집중 유동(focusing flow)가 발생하는데, 그 값이 비슷하다. 그러나, 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)은 제3구간 및 제4구간 즉, 후방부에서 편향 유동(deviation flow)가 발생하는데, 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이 종래의 유체유도유닛보다 더 낮은 편향 유동 크기를 보인다. 즉, 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 제3 및 제4가상선(21,22)의 사이각(a)보다 클 경우, 유체유도유닛(10)의 후방에 발생하는 편향 유동 값이 보다 작다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6에는 종래의 유체유도유닛에 대한 도 4의 제1구간 및 제3구간에서의 압력 값을 나타낸 것이고, 도 7에는 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)에 대한 도 5의 제1구간 및 제3구간에서의 압력 값을 나타낸 것이고, 도 8은 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)의 제1구간 및 제3구간에 대한 폭에 따른 압력 구배를 나타낸 것이다. 이때, 도 8의 빨간색 그래프는 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)에 대한 압력구배 값을 나타낸 것이고, 도 8의 검은색 그래프는 종래의 유체유도유닛에 대한 압력구배 값을 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)은 모두 제1구간에서 집중 유동의 압력 강하 값은 동일하나, 제3구간에서의 편향 유동에서의 압력 강하 값은 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이 종래의 유체유도유닛보다 작음을 알 수 있다.
한편, 도 9는 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)의 변화에 따른 제1구간에서의 좌우 폭에 따른 압력구배 값을 나타낸 것이고, 도 10은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)의 변화에 따른 제3구간에서의 좌우 폭에 따른 압력구배 값을 나타낸 것이다. 여기서, Angle: 110은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 110도 인 유체유도유닛(10)이고, Angle: 120은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 120도 인 유체유도유닛로서, 종래의 헤링본 형상의 유체유도유닛(10)이고, Angle: 140은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 140도 인 유체유도유닛(10)이고, Angle: 160은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 160도 인 유체유도유닛(10)이고, Angle: 180은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 180도로서, 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이고, Angle: -160은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 160도인 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이고, Angle: -140은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 140도인 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이고, Angle: -120은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 120도인 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이고, Angle: -110은 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 110도인 본 발명의 제2실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제1구간에서는 종래의 유체유도유닛과 본 발명의 헤링본 타입 유체유도유닛(10)의 집중 유동의 압력 강하 값은 유사하나, 제3구간에서는 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 커질수록 편향 유동에서의 압력 강하 값이 감소함을 알 수 있다. 이때, 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 160도 이상인 제1실시 예의 헤링본 타입 유체유도유닛(10), 제2 및 제3실시 예의 헤링본 타입 유체유도유닛(10)의 경우, 폭에 따른 압력 구배가 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. 따라서, 제1실시 예의 헤링본 타입 유체유도유닛(10)의 경우, 제1 및 제2가상선(32,33)의 사이각(b)이 160도 이상인 것이 바람직하다.
한편, 도 11에는 본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10)을 이용한 유체 농축 장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 유체 농축 장치(100)는 내부에 분류대상 세포 또는 미세입자가 포함된 유체가 유동하는 유동로(111)가 마련된 본체(110)와, 상기 유체의 흐름을 간섭하여 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 상기 유동로(111)의 내측면 측으로 유도할 수 있도록 상기 유동로(111) 상에 설치되는 것으로서, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전후방향을 따라 상호 이격되게 배열된 다수의 헤링본 타입 유체 유도유닛과, 상기 헤링본 타입 유체 유도유닛으로부터 후방으로 이격된 위치의 상기 본체(110)에 설치되며, 상기 유동로(111)의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 수집하여 배출하는 배출부(120)를 구비한다.
본체(110)는 내부에 전후방향으로 연장된 상기 유동로(111)가 마련되고, 유동로(111)의 전단부에는 유체를 공급하기 위한 유체공급부(미도시)가 연결되어 있다. 상기 유체공급부로부터 공급된 분류대상 세포 또는 미세입자가 포함된 유체는 유동로(111)를 따라 배출부(120)로 유동된다.
상기 헤링본 타입 유체 유도유닛은 상술된 본 발명에 따른 제1 내지 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체 유도유닛으므로 상세한 설명은 생략한다. 각 헤링본 타입 유체 유도유닛는 전방부에 집중 유동이 발생하고, 후방부에는 편향 유동이 발생하므로 유동로(111)를 통과하는 유체는 내부에 포함된 세포 또는 미세입자들이 다수의 헤링본 타입 유체 유도유닛을 통과하면서 유동록의 좌우 내측면으로 유도된다.
배출부(120)는 상기 본체(110)의 유동로(111)에 연통되는 제1배출로(121) 및 복수의 제2배출로(122,123)가 형성된다. 이때, 배출부(120)는 제2배출로(122,123)들로 상기 유동로(111)의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들이 유입될 수 있도록 상기 제1배출로(121)를 기준으로 좌우측에 각각 상기 제2배출로(122,123)들이 배치되는 것이 바람직하다.
도면에 도시되진 않았지만, 제1배출로(121)의 후단부에는 세포 또는 미세입자들이 분리된 유체를 수용하기 위한 제1수집용기가 연결되어 있고, 제2배출로(122,123)의 후단부에는 각각 세포 또는 미세입자들의 농도가 높은 유체를 수용하기 위한 제2수집용기가 연결되어 있다.
한편, 도 12 및 도 13에는 도 11의 제1위치 및 제2위치에서, 각각 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛(10)과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛이 적용된 유체 농축 장치(100)의 유체 흐름을 나타낸 현미경 이미지가 게재되어 있다. 여기서, 유동로(111) 내부에 유동하는 유체는 내부에 4.8㎛의 입자들이 포함되며, 100ml/h의 유속으로 유동한다.
도면을 참조하면, 종래의 헤링본 구조의 유체유도유닛(10)은 후방에 발생하는 편향 유동이 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유닛의 편향 유동보다 크기 때문에 비교적 많은 양의 미세입자가 제1배출로(121)로 유입됨을 알 수 있다.
또한, 도 14에는 미세입자의 크기(Bead size)에 따른 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛과 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치(100)들의 회수 효율을 나타낸 그래프가 게시되어 있다. 여기서, 빨간색 그래프는 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛(10)이 적용된 유체 농축 장치(100)의 회수효율을 나타낸 것이고, 검은색 그래프는 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치(100)의 회수 효율을 나타낸 그래프이다. 또한, 상기 회수효율은 제2배출로(122,123)들로 유입된 미세입자의 개수를 제1 내지 제2배출로(121,122,123)로 유입된 미세입자의 개수로 나눈 값이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치(100)의 회수 효율이 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛(10)이 적용된 유체 농축 장치(100)의 회수효율보다 높음을 알 수 있다. 특히, 본 발명의 제3실시 예에 따른 헤링본 타입 유닛이 적용된 유체 농축 장치(100)은 미세입자의 크기에 따라 유사한 회수효율을 나타내나, 종래의 헤링본 타입의 유체유도유닛(10)이 적용된 유체 농축 장치(100)의 경우, 미세입자의 크기가 작을수록 회수효율이 감소함을 알 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 헤링본 타입 유체유도유닛(10) 및 이를 이용한 유체 농축 장치(100)는 유체를 간섭하는 유체유도유닛(10)이 전단부를 이루를 각도보다 후단부를 이루는 각도가 더 크게 형성되어 있으므로 유체유도유닛(10)의 후방의 유체 흐름에 발생하는 압력강하를 감소시켜 유체에 대한 세포의 회수효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
유전자 수준에서 질병을 진단, 치료 또는 예방하기 위하여 세포, 박테리아 또는 바이러스와 같은 생물학적 시료로부터 단백질이나 핵산을 추출하는 기술 및 질병의 진단, 치료 또는 예방 이외에도 맞춤형 신약 개발, 법 의학, 환경 호르몬 검출 등 다양한 분야에서 생물학적 시료로부터 단백질이나 핵산을 추출하는 기술에 이용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 유체가 유동하는 유동로 상에 설치되며, 상기 유체에 포함된 세포 또는 미세입자들을 일측으로 유도하는 헤링본 타입 유체 유도유닛에 있어서,
    상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재; 및
    상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재;를 구비하고,
    상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성된,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인입부분은 '∧'자 형으로 형성된,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인입부분은 상기 제1 및 제2가상선의 사이각이 160˚이상인,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후방부재에 상기 돌출부분이 형성시, 상기 돌출부분은 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성된,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부분은 'V'자 형으로 형성된,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전방부재는 '∧'자 형으로 형성된,
    헤링본 타입 유체유도유닛.
  7. 내부에 분류대상 세포 또는 미세입자가 포함된 유체가 유동하는 유동로가 마련된 본체;
    상기 유체의 흐름을 간섭하여 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 상기 유동로의 내측면 측으로 유도할 수 있도록 상기 유동로 상에 설치되는 것으로서, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전후방향을 따라 상호 이격되게 배열된 다수의 헤링본 타입 유체 유도유닛; 및
    상기 헤링본 타입 유체 유도유닛으로부터 후방으로 이격된 위치의 상기 본체에 설치되며, 상기 유동로의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들을 수집하여 배출하는 배출부;를 구비하는,
    유체 농축 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 헤링본 타입 유체 유도유닛은
    상기 유동로 상에 설치되며, 상기 유체의 유동방향을 기준으로 전단부에서 후방으로 갈수록 좌우폭이 확장되게 형성된 전방부재; 및
    상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방 가장자리로부터 전방으로 소정깊이 인입된 인입부분이 형성되거나 후방으로 돌출된 돌출부분이 형성된 후방부재;를 구비하고,
    상기 후방부재에 상기 인입부분이 형성시 상기 인입부분은 상기 후방부재의 후방 가장자리로부터 전방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성되고, 최전방에 위치한 제1꼭지점에서 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제1 및 제2가상선의 사이각이 상기 전방부재의 최전방에 위치한 제2꼭지점에서 상기 전방부재의 최후방의 좌우측 단부로 각각 연장된 제3 및 제4가상선의 사이각보다 크되, 180도 이하로 형성된,
    유체 농축 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인입부분은 '∧'자 형으로 형성된,
    유체 농축 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인입부분은 상기 제1 및 제2가상선의 사이각이 160˚이상인,
    유체 농축 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 후방부재에 상기 돌출부분이 형성시, 상기 돌출부분은 상기 전방부재로부터 후방으로 연장되되, 후방으로 갈수록 좌우폭이 감소되게 형성된,
    유체 농축 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 후방부재는 'V'자 형으로 형성된,
    유체 농축 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전방부재는 '∧'자 형으로 형성된,
    유체 농축 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 배출부는 상기 본체의 유동로에 연통되는 제1배출로 및 복수의 제2배출로가 형성되되, 상기 제2배출로들로 상기 유동로의 내측면 측으로 유도된 상기 분류대상 세포 또는 미세입자들이 유입될 수 있도록 상기 제1배출로를 기준으로 좌우측에 각각 상기 제2배출로들이 배치된,
    유체 농축 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040144651A1 (en) * 2002-10-23 2004-07-29 Huang Lotien Richard Method for continuous particle separation using obstacle arrays asymmetrically aligned to fields
KR100850235B1 (ko) * 2007-02-16 2008-08-04 한국과학기술원 유체영동기반 입자정렬이송용 미세유체칩 및 확장미세유체칩
JP2011067785A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Fuji Xerox Co Ltd 送液装置、分級装置及び分級方法
KR20130010499A (ko) * 2013-01-08 2013-01-28 경희대학교 산학협력단 미분화 배아줄기세포 분리장치 및 이를 이용한 미분화 배아줄기세포의 분리방법
KR20160069427A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 삼성전자주식회사 미세입자 분리 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6905882B2 (en) * 1992-05-21 2005-06-14 Biosite, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membranes
US6319719B1 (en) * 1999-10-28 2001-11-20 Roche Diagnostics Corporation Capillary hematocrit separation structure and method
CN104525072A (zh) * 2005-03-23 2015-04-22 维罗西股份有限公司 微型工艺技术中的表面特征
WO2010036912A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 The General Hospital Corporation Capturing particles
KR101152791B1 (ko) * 2010-05-10 2012-06-12 광주과학기술원 쯔바이파흐-풍 효과를 이용한 세포 발열량 측정 센서 및 이의 제조방법
CA2832494C (en) 2011-04-06 2019-11-26 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Assay device having rhombus-shaped projections
WO2013049860A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Massachusetts Institute Of Technology Cell sorting by 3d flow and adhesive rolling
US9846157B2 (en) * 2012-10-26 2017-12-19 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Compositions, methods and microfluidics device for telomerase based in vitro diagnostic assays for detecting circulating tumor cells (CTC)
US20160279637A1 (en) 2013-11-22 2016-09-29 The General Hospital Corporation Microfluidic methods and systems for isolating particle clusters
JP6266658B2 (ja) 2014-01-31 2018-01-24 アルプス電気株式会社 流路プレート

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040144651A1 (en) * 2002-10-23 2004-07-29 Huang Lotien Richard Method for continuous particle separation using obstacle arrays asymmetrically aligned to fields
KR100850235B1 (ko) * 2007-02-16 2008-08-04 한국과학기술원 유체영동기반 입자정렬이송용 미세유체칩 및 확장미세유체칩
JP2011067785A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Fuji Xerox Co Ltd 送液装置、分級装置及び分級方法
KR20130010499A (ko) * 2013-01-08 2013-01-28 경희대학교 산학협력단 미분화 배아줄기세포 분리장치 및 이를 이용한 미분화 배아줄기세포의 분리방법
KR20160069427A (ko) * 2014-12-08 2016-06-16 삼성전자주식회사 미세입자 분리 장치

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