WO2020067716A1 - Membrane-based device for liquid fluid pretreatment - Google Patents

Membrane-based device for liquid fluid pretreatment Download PDF

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WO2020067716A1
WO2020067716A1 PCT/KR2019/012463 KR2019012463W WO2020067716A1 WO 2020067716 A1 WO2020067716 A1 WO 2020067716A1 KR 2019012463 W KR2019012463 W KR 2019012463W WO 2020067716 A1 WO2020067716 A1 WO 2020067716A1
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WO
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liquid fluid
film
cavity
fluid
membrane filter
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/012463
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이문근
김지현
신설이
이태재
이경균
배남호
이석재
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Priority claimed from KR1020190108962A external-priority patent/KR102319984B1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to a device for pretreatment of a liquid fluid based on a membrane. More specifically, the present disclosure is based on a membrane filter, a membrane-based liquid fluid pretreatment designed to selectively separate and recover a specific component from a liquid fluid, such as a liquid sample of blood or feces, to be applied to various diagnosis. Dragon device.
  • the human body or various animals are continuously exposed to various disease sources (eg, harmful pathogens such as bacteria and viruses), and recently, the damage caused by diseases infected through the respiratory tract is increasing.
  • disease sources eg, harmful pathogens such as bacteria and viruses
  • SARS acute respiratory infections
  • avian influenza virus e.g., H1N1 influenza virus
  • blood that circulates through blood vessels of a human body or an animal is a liquid that flows in blood vessels, and contains various components such as red blood cells, white blood cells, platelets, and plasma.
  • the blood functions to transport oxygen received from the lungs to tissue cells, release carbon dioxide from the tissues to the body, transport nutrients absorbed from the digestive tract to organs and tissue cells, and to release various unnecessary components to the body.
  • it has various functions such as transporting hormones secreted from the endocrine glands to target organs and tissues, maintaining a constant body temperature, and killing various bacteria and viruses that have invaded the living body.
  • the identification of diseases through blood analysis is the most inexpensive, simple, and has the advantage of being able to be achieved in a short time, so it is widely used as a test method primarily performed in the case of the human body.
  • About 42 to 47% of the whole blood is composed of red blood cells, white blood cells and platelets, which are solid components, while the remaining 53 to 58% is composed of plasma, which is a liquid component.
  • Each blood cell has 5 million red blood cells, 8,000 white blood cells, and 300,000 platelets in 1 ⁇ l of blood.
  • Plasma is a viscous liquid with a water content of about 90%, the rest consisting of proteins, carbohydrates and fats, and contains traces of vitamins, enzymes, hormones, antibodies and electrolytic substances.
  • diseases that can be diagnosed through this are wide.
  • diseases that can be diagnosed by plasma tests include diabetes, hypothyroidism, liver disease, pregnancy, atherosclerosis, myocardial infarction, acute hepatitis, anemia, muscle trauma, mucus edema, viruses, drug addiction, typhoid fever, measles, rubella, etc. Together.
  • the types of diseases that can be diagnosed through plasma are more diverse than those using blood cells.
  • the protein chip is a type of biochip that is used to diagnose the presence or absence of a specific protein contained in a blood sample or the amount of a specific protein to diagnose a disease related to the protein, and the protein to be detected mainly exists in plasma. In order to obtain a highly sensitive quantitative result, it is required to separate only plasma components from blood.
  • active particle separation such as a centrifugal separation method, filter, capillary tube, etc.
  • a passive separation method has been developed (for example, Korean Patent Nos. 0889727 and 177509, WO2004 / 084974, etc.).
  • a method of separating blood cells by placing a paper, glass fiber, porous medium or membrane on the side or front of the blood flow, and a method of deflecting the flow of blood cells by applying an electrical signal are also known.
  • the separation method developed in the related art has a disadvantage of low separation efficiency due to slow flow in the separation process, so that a syringe pump or the like is attached to the separation device to promote the flow of liquid fluid.
  • a syringe pump or the like is attached to the separation device to promote the flow of liquid fluid.
  • membrane filters are mainly applied, but driving power (human hand, negative pressure pump power) is used for sample preparation. Etc.) is required. Therefore, it is more desirable to develop a device for pretreatment of a liquid fluid that can be operated without power and can quickly separate components suitable for a sample from a liquid fluid and can further be manufactured in a small size to maximize portability and convenience. something to do.
  • it is intended to provide a membrane-based device for pre-treatment of a liquid fluid capable of quickly and efficiently separating a sample component in a liquid fluid in a non-powered manner.
  • one embodiment of the present disclosure is to provide a membrane-based device for pretreatment of a liquid fluid capable of effectively separating a liquid fluid by a non-powered method while being able to be implemented in a relatively small size compared to the prior art.
  • a device for pretreatment of fluid is provided.
  • a membrane filter for separating the liquid fluid injected into the device while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to the liquid fluid;
  • a contact structure comprising a receiving chamber of a pre-treatment liquid fluid that is received while contacting the contact surface of a membrane filter of a device in which the liquid fluid is placed upright and flows downward under the application of gravity, and
  • a recovery structure including a receiving chamber of a liquid fluid after pre-treatment, configured to allow the liquid fluid separated by the membrane filter to flow downward along the permeation surface under the application of gravity;
  • Each of the pre-treatment liquid fluid receiving chamber and the pre-treatment liquid fluid receiving chamber is configured to provide a capillary force required for the movement of the liquid fluid
  • the device is provided with a membrane-based device for pretreatment of a liquid fluid, including a collection chamber that communicates with the receiving chamber of the liquid fluid after the pretreatment and provides a collection space of the liquid fluid after the pretreatment.
  • a film comprising a second through-cavity attached to the first film-like structure, an inlet communicating with the first through-cavity, and a second through-cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through-cavity Mold top structures;
  • (C) (c1) a second film-like structure attached to the permeable surface of the membrane filter and having a third through cavity bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter;
  • (c2) a film-type lower plate structure attached to a lower surface of the second film-like structure, and having a support member supporting a membrane filter through the third through-cavity and a through hole to discharge the separated fluid;
  • a device for pretreatment of a film-like liquid fluid comprising a.
  • (B ') (b1') is attached to the contact surface of the membrane filter, provides an inlet for the liquid fluid, and provides a space for receiving the introduced liquid fluid and is bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter.
  • a membrane-based plastic device for pretreatment of a liquid fluid comprising a.
  • (A ) a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to it;
  • (B ) (b1") is provided on the contact surface of the membrane filter to provide a space for receiving the liquid fluid introduced therein and having a first through cavity bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter.
  • (b2 ) comprising a second through cavity attached on the first film-like structure, an inlet communicating with the first through cavity, and a second through cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through cavity Top structure;
  • a membrane-based plastic device for pretreatment of a liquid fluid comprising a.
  • the pre-treatment may further include performing a diagnosis on the liquid fluid.
  • the device for pre-treatment of a liquid fluid is a technique in which a device for separating liquid samples such as blood and animal feces samples has a relatively large volume or requires external driving force. Limitations can be overcome simultaneously.
  • the members constituting the fluid pretreatment device so as to induce the capillary force of the fluid can be implemented in the form of film-like materials and / or relatively thin plastic moldings (or workpieces thereof), and / or 3D printing moldings, and a simple lamination process By using, it is suitable for commercial scale production or mass production.
  • it provides the advantage of pre-processing (separating) the liquid fluid in a short time by using the capillary force of the microfluidic force and the gravitational force of the upright arrangement without supply of an external drive source.
  • the device for pre-treatment of a liquid fluid can quickly perform sample collection and diagnosis as much as it is suitable for directly applying the separated liquid fluid to a diagnostic chip or kit known in the art. It is useful for on-site diagnostics where it is required. Therefore, broad commercialization is expected in the future.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment
  • FIGS. 2A and 2B are exploded perspective views of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment, and simultaneously forming a support member using a floating cutter to form a second film-like structure, which is formed on a film-like bottom structure. It is a figure showing what is attached;
  • FIG. 3 is a top view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a side view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment
  • Fig. 5 is a plan view showing a cut surface of line A-A in Fig. 4;
  • FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 8 is a top view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 9 is a side view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 10 is a view showing a plane cut in the horizontal direction along the line A'-A 'of the membrane-based plastic device shown in FIG. 9;
  • FIG. 11 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to another embodiment
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment
  • FIG. 13 is a top view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment
  • FIG. 14 shows the fluid flow space in the lower plate structure in the form of a plastic molding as the cut surface of line A ”-A” in FIG. 13;
  • FIG. 15 is a perspective view of a lower plate structure with a second support member attached to a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment
  • 16A and 16B are each a top view and a back view of the pretreatment device for liquid fluid prepared in Example 1;
  • 17A is a photograph showing a change in the amount of recovered plasma separated over time by injecting blood (whole blood) as a liquid fluid (sample) into a pretreatment device of a liquid fluid disposed in an upright state according to Example 2;
  • 17B is a photograph showing a state in which the plasma separated in Example 2 was recovered by a pipette
  • FIG. 18 in Example 3, spiking the H1N1 virus in urine state in a liquid fluid diluted with feces of chicken in PBS, and then injecting it into a pretreatment device to remove debris contained in the liquid fluid. It is a photograph showing a series of processes;
  • Example 20 is a photograph showing the process of separating plasma by a membrane-based plastic device in Example 4.
  • 21 is a photograph showing the process of recovering plasma separated by a membrane-based plastic device in Example 4 by a non-powered pump;
  • FIG. 22 is a photograph showing the top and bottom surfaces of a bottom structure implemented by 3D printing in a membrane-based plastic device (8 ⁇ 8 cm) produced in Example 5;
  • Example 23 is a photograph by step showing the assembly sequence of the membrane-based plastic device produced in Example 5.
  • Liquid fluid may mean a fluid that contains biological cells, tissues, feces, and the like in a liquid medium, and has the same or similar behavior as a liquid fluid.
  • urine, blood, saliva, semen, feces (feces) diluted with a liquid medium, sputum, cerebrospinal fluid, tears, mucus, amniotic fluid, etc. can be exemplified.
  • Blood may generally mean whole blood, and in some cases, it may also contain additional components, such as saline, nutrients and / or anticoagulants. It may also include pre-treated blood to remove some of the components, such as white blood cells, from the whole blood.
  • Chromer is a fluid (especially liquid fluid) as long as it corresponds to a path that moves in a predetermined direction, It is not necessarily limited to the closed form, but may be understood as a concept including the open form.
  • Shape can mean any technique for manufacturing a specific material (composition, etc.) into a given shape (especially a three-dimensional shape), as is typical polymer (or resin) such as injection molding. It can be understood as a concept including not only molding technology, but also 3D printing.
  • 3D printing is a technology that comprehensively manufactures three-dimensional three-dimensional shapes. It is a technical difficulty due to the inefficiency of conventional manufacturing techniques (cutting, casting, forging, etc.) and the application of complex shapes, composite materials, etc. As a manufacturing technique to overcome, it may mean a method of manufacturing a product or a part through continuous lamination of materials based on 3D shape information of an object.
  • on and “on” can be understood to be used to refer to the concept of relative position.
  • the expressions “below”, “below” and “below” and “between” may also be understood as relative concepts of location.
  • the expression “sequentially” can also be understood as a concept of relative position.
  • contact means a direct contact between two materials in a narrow sense, it can be understood that in the broad sense, any additional component can be interposed as long as the contact between the component and the liquid flow is made. .
  • “Upper surface” or “lower surface” is a term used for convenience in order to indicate a relative arrangement relationship with other members.
  • the term “top surface” or “rear surface” is used when the member is placed upright. It can be understood as meaning.
  • the fluid pretreatment device is largely centered on a membrane filter (specifically a film-type membrane filter), and receives a liquid fluid (or liquid sample) on one side to contact the membrane filter to contact the membrane filter.
  • the contact structure including the receiving chamber of the fluid, and the other side of the membrane filter (ie, the permeating surface) may include a recovery structure including the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment.
  • a member constituting each of the structures constituting the receiving chamber of the liquid fluid before pretreatment and the structures constituting the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment may be a film-like material.
  • at least one of the structures constituting the accommodating chamber of the pre-treatment liquid fluid and the structures constituting the accommodating chamber of the pre-treatment liquid is a member that is a plastic molding (or a workpiece thereof), or in a 3D printing manner. It may include a member that is a manufactured plastic molding.
  • the membrane filter may typically include a porous membrane having a two-dimensional planar shape, a contact surface in contact with the liquid fluid introduced into the device on a plane basis, and a liquid phase separated through the membrane. A permeate surface is formed through which the fluid escapes.
  • Membrane filters involve sieving, chemical affinity, and / or immuno-antibody processes, which move the liquid fluid (liquid sample) to be pretreated from the contact surface to the permeate surface facing it. It has the function of separating.
  • the size of the pores in the membrane may vary depending on the liquid fluid to be treated.
  • blood whole blood
  • plasma plasma is separated therefrom
  • blood cells in the blood do not pass through the membrane.
  • a pore size range capable of selectively moving only the plasma in the thickness direction.
  • the size (about 2 to 10 ⁇ m) of blood cells in the blood for example, it may be in the range of about 0.1 to 100 ⁇ m, specifically about 0.5 to 50 ⁇ m, and more specifically about 1 to 20 ⁇ m.
  • the material of the membrane filter may be an isotropic membrane, an anisotropic membrane, or a combination thereof.
  • anisotropic membrane an asymmetric membrane of the same material and a composite membrane of two or more different materials can be exemplified.
  • anisotropic membranes, specifically asymmetric membranes can be used, for example the upper region of the membrane (area near the contact surface) by thickness has a relatively large pore size, while the lower region ( Area near the transmission surface) may be configured to have a relatively small pore size.
  • the pore size of the upper region in the membrane may range, for example, from about 5 to 100 ⁇ m, specifically from about 10 to 50 ⁇ m, and more specifically from about 20 to 40 ⁇ m, while the pore size of the lower region in the membrane
  • the size can be, for example, in the range of about 0.1 to 5 ⁇ m, specifically about 0.5 to 2 ⁇ m, more specifically about 0.5 to 1 ⁇ m.
  • it may also exhibit a pattern in which the pore size continuously changes (eg, continuously decreases in pore size) as it progresses from the contact surface of the membrane to the transmission surface.
  • the pore size continuously changes eg, continuously decreases in pore size
  • the liquid fluid reduces the pore size in the direction of the membrane filter from the contact surface to the permeation surface. It is believed that the separated liquid fluid can be easily and quickly transported across the membrane.
  • the material of the membrane may be a polymer, for example, polyolefin, polyester, polyamide, polysulfone, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyaramid, polymer of halogenated olefin, combinations thereof, etc.
  • a polymer for example, polyolefin, polyester, polyamide, polysulfone, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyaramid, polymer of halogenated olefin, combinations thereof, etc.
  • PVDF polyvinylidene difluoride
  • a natural polymer for example, a cellulose derivative, specifically cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, and the like can be used.
  • the thickness of the film-type membrane filter may be, for example, in the range of about 100 to 1,000 ⁇ m, specifically about 200 to 500 ⁇ m, and more specifically about 300 to 350 ⁇ m. If the thickness of the membrane is too thin, fabrication may not be easy or breakage of the membrane may occur in the pre-treatment process, whereas when it is too thick, the amount of liquid fluid absorbed by the membrane filter increases, limiting the amount of liquid fluid that can be recovered after pretreatment. As long as the problem can be caused, it can be appropriately adjusted within the above-described range in consideration of the amount of liquid fluid to be injected, but is not limited thereto.
  • plastic moldings may be directly formed by injection molding or casting. Alternatively, it can be formed by processing using a design program and a CNC technique.
  • plastic molding of the 3D printing method can be manufactured using a design program and any material capable of 3D printing (eg, photocurable acrylic resin).
  • the liquid fluid pretreatment device can be operated in an upright position, wherein the liquid fluid introduced into the device contacts the contact surface while wetting the contact surface of the membrane filter with gravity in the chamber of the liquid fluid before pretreatment.
  • the liquid fluid is filtered using the capillary force as a driving force in a direction perpendicular to the contact surface of the membrane filter, while moving in the downward direction by the capillary force generated in the horizontal direction.
  • the liquid fluid is separated while moving in the direction of the permeate surface.
  • the liquid fluid (filtered liquid fluid) discharged from the permeate surface through the membrane filter is moved downward under the application of gravity in the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment.
  • the two chambers formed on both sides of the membrane filter can be adjusted in dimensions, geometry, etc. to provide a suitable space for inducing capillary action. Bar, each of the pre-treatment liquid fluid and pre-treatment liquid fluid can be effectively moved using capillary action.
  • the liquid fluid after pretreatment (that is, the liquid fluid separated by the membrane filter) may be collected (collected) by using a collection chamber in communication with the receiving (moving) space of the liquid fluid after pretreatment in the device.
  • a collection chamber in communication with the receiving (moving) space of the liquid fluid after pretreatment in the device.
  • a structure in the form of a plastic molding can be introduced into a device for pretreatment of a liquid fluid, in this case, alignment of a pattern for forming a structure that may occur when the entire device is composed of a film-like material. It is possible to alleviate the problems caused by mismatch, and to implement a pre-processing device with fewer members.
  • a sample movement channel can be implemented inside the device without forming a sample movement channel using a film sheet on the outer surface of the device, the possibility of sample leakage due to deterioration of adhesion between film sheets is fundamentally avoided. Can be removed.
  • a sample transfer channel for subsequent sample reaction can be added by forming a connection or connection passage capable of integrating or integrating the pretreatment device with the microfluidic chip between lab-on-a-chip. .
  • the strength measured by ASTM D 882 is, for example, at least about 10 to 30 kgf / mm2, specifically about 15 to 27 kgf / mm2, more specifically about 20 to 25 kgf / mm2.
  • the ductility of the film as measured by ASTM D 882 may be, for example, at least about 100%, specifically about 110 to 300%, more specifically about 120 to 200%.
  • the Young modulus of the film as measured by ASTM D 882 is, for example, in the range of about 250 to 500 kgf / mm2, specifically about 300 to 450 kgf / mm2, more specifically about 360 to 430 kgf / mm2
  • the present disclosure is not limited to the mechanical properties described above, it may be desirable to select a film-like member capable of effectively implementing advantages such as good flexibility and reduced volume.
  • the material of such a film-like member is typically polyester (specifically, polyethylene terephthalate (PET)), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyimide (PI), polystyrene (PS) ), Polycarbonate (PC), polyurethane, polyvinylidene fluoride, nylon, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), cyclic olefin copolymer (COC), liquid crystal polymer (LCP), Polyamide (PA), polyimide (PI), poly (phenylene ether) (PPE), polyoxymethylene (POM), polyether ether ketone (PEEK), polyether sulfone (PES), polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylic resin, etc., and at least one of them may be used. More specifically, it may be polyethylene terephthalate (PET), but is not limited thereto.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the material of the structure in the form of a plastic molding in the device for pretreatment of a liquid fluid is various molding techniques known in the art (for example, injection molding, casting, rolling molding, compression molding, extrusion molding, extrusion blow molding, foam molding, Press, CNC machining, additive manufacturing, etc.), or may be a material capable of forming by 3D printing.
  • plastics that can be produced by molding techniques may be silicone-based polymers, for example, polydimethyl siloxane (PDMS or h-PDMS), polymethylsiloxane, partially alkylated polymethylsiloxane, polyalkylmethylsiloxane, poly Phenylmethylsiloxane, a combination thereof, and the like, and specifically PDMS can be used.
  • PDMS polydimethyl siloxane
  • h-PDMS polydimethyl siloxane
  • polymethylsiloxane partially alkylated polymethylsiloxane
  • polyalkylmethylsiloxane poly Phenylmethylsiloxane
  • PDMS polyphenylmethylsiloxane
  • other polymers capable of forming or 3D printing such as silicone-modified elastomers, thermoplastic elastomers, poly (butylene terephthalate; PBT) polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyolefin
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PEEK poly (etheretherketone)
  • PEI poly (etherimide)
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PA polyamide
  • PA polyimide
  • PET polyester
  • synthetic rubber polyisobutylene, and the like, and at least one may be selected.
  • photocurable resins specifically, photocurable acrylic resins, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polylactide (PLA), etc.
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PLA polylactide
  • All of the components in the above-described pretreatment device may be the same or different plastic or polymer materials, and in some cases, some of the plurality of layers may be formed of the same or the same material, while the remaining layers may be formed of different materials. . At this time, even if the same or the same plastic material, the physical properties of the individual members may be different.
  • an adhesive may be used in the process of laminating a plurality of members, but for quickness and convenience of the process, the member may be formed of an adhesive material (one-sided or double-sided adhesive material), specifically, a double-sided adhesive material.
  • an adhesive material one-sided or double-sided adhesive material
  • a double-sided adhesive material specifically, a double-sided adhesive material.
  • the first Concrete (For film type liquid fluid pretreatment device )
  • FIG. 1 shows the appearance of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the liquid fluid pretreatment device 100 may be manufactured by using all members as a film-like material and assembling individual members by a lamination process. Therefore, since the pre-processing device 100 may also have a shape similar to that of a two-dimensional film as a whole, the pre-processing device 100 can be manufactured by a lamination process using a film or sheet made of a polymer material, thereby increasing convenience and manufacturing cost. Can be lowered.
  • FIGS. 2A and 2B are exploded perspective views of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment, and simultaneously forming a support member using a floating cutter to form a second film-like structure, which is formed on a film-like bottom structure. It shows what is attached.
  • the membrane filter 111 is a two-dimensional planar structure, and may have an overall pentagonal shape (a shape in which both corner portions of one side are cut out or a rectangular shape in which the top converges in a wedge shape). have.
  • the shape of the membrane filter is not limited to this, it can be understood that various modifications are possible.
  • the membrane filter 111 has a contact surface (the front side of the membrane filter) that comes into contact with the liquid fluid (or a liquid sample) to be pre-treated, and a permeation surface through which the liquid fluid passing through the membrane escapes during filtering (the back side of the membrane filter).
  • a first film-like structure 112 processed in a predetermined pattern is attached.
  • the first film-like structure 112 is formed with a first through-cavity 121 and a through-cavity 122 for collecting a first sample, which are separately demarcated within the frame.
  • the first through-cavity 121 in the upper region of the first film-like structure 112 and the through-cavity 122 for collecting the first sample are located in the lower region.
  • the first film-like structure 112 may be made of a double-sided adhesive material for easy and effective attachment between the membrane filter 111 positioned below and other film-like members described below.
  • the first through cavity 121 is a member constituting a space in which the liquid fluid introduced into the device 100 is accommodated and moved, that is, a receiving chamber.
  • the first through cavity 130 typically has a shape corresponding to the membrane filter 111, but is not necessarily the same shape.
  • the membrane filter 111 may have at least the same or smaller size than the first through cavity 121, but must be larger than the third through cavity 130.
  • the first sample collection through-cavity 122 may have a size or shape suitable for the space in which the liquid fluid separated by the membrane filter 111 is collected later, that is, corresponding to a member constituting the collection chamber. .
  • a pot-shaped cavity is formed that converges gently toward the bottom.
  • the thickness of the first film-like structure 112 may be determined, for example, within a range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m. have.
  • a film-shaped top plate structure 113 may be attached to the first film-type structure 112.
  • the inlet 124 of the liquid fluid is formed in one end region of the top plate structure 113, specifically, the inlet 124 is an area near the top of the film-shaped top plate structure 113 (specifically It may be formed in the center of the upper area converging in a wedge shape).
  • the inlet shape may be of various shapes (eg, circular, elliptical, etc., more specifically circular). In particular, in the case of forming a circular inlet, it is possible to suppress the phenomenon of overflowing to the outside compared to a rectangular inlet when injecting a liquid fluid.
  • the inlet 124 may preferably have a size sufficient to inject a liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 100 using a pipette or the like.
  • the size (or diameter) of the inlet 124 may be, for example, in the range of about 1 to 100 mm, specifically about 3 to 50 mm, and more specifically about 5 to 20 mm.
  • the amount of liquid fluid introduced through the inlet 124 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 2 mL.
  • the second through-cavity 123 is formed separately from the inlet 124, and is in communication with the first through-cavity 121 positioned below. That is, the second through-cavity 123 functions as a member constituting the space (or chamber) for receiving the liquid fluid flowing through the inlet 124 in combination with the first through-cavity 121,
  • the through cavity 125 may be formed.
  • the second sample collection through cavity 125 may correspond to the first sample collection through cavity 122 or may have the same shape.
  • the thickness of the film-like top plate structure 113 may be determined, for example, within about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • gravity is applied to the liquid fluid introduced through the injection hole 124 as the device 100 is placed upright.
  • a space or accommodating chamber
  • an environment (or dimension) in which a capillary phenomenon occurs that enables rapid movement of liquid fluid through a space (receiving chamber) formed between the membrane filter and the film structure to form and allow the introduced liquid fluid to reach the moving space or the lower side of the receiving chamber by the capillary force (i.e., the capillary force generated while wetting the microcavity of the membrane filter provides the driving force required for movement) Can do).
  • the introduced liquid fluid wets the membrane filter 111 and a certain period of time has elapsed, the separated liquid fluid is filtered out from the bottom surface of the membrane filter 111, and at this time, the moving space or the empty space in the receiving chamber Silver is filled with air flowing in from the outside through the injection port (124). Accordingly, a phenomenon in which the liquid fluid is captured or stagnated may occur in the lower portion of the moving space or the receiving chamber that is wet by the liquid fluid.
  • the outer film structure may be configured using an air permeable film so as to mitigate the stagnation or delay phenomenon of the flow so that the liquid fluid can quickly move in the moving space or the receiving chamber.
  • the outer film structure may largely include an air-permeable film fixing tape 114 and an air-permeable film 115.
  • the fixing tape 114 the first through-cavity 123 and the second through-collection cavity 125 for collecting the second sample without blocking the inlet 124 of the film-shaped upper plate structure 113 located below
  • a fourth through cavity 126 (in communication) and a through cavity 127 for collecting a fourth sample may be formed.
  • a typical example of the air-permeable film may be a hydrophobic filter or the like. Since the air-permeable film is capable of entering and exiting air, it is possible to suppress the stagnation phenomenon of the liquid fluid resulting from the wetting phenomenon of the membrane. In particular, by using the air-permeable film, while the liquid fluid passes through the membrane filter 111, the negative pressure generated at the rear side can be easily eliminated, and as a result, the processing time of the liquid fluid can be shortened. In addition, it is preferable that external air is easily introduced to allow the liquid fluid to pass through the filter in the region near the inlet 124 of the membrane filter 111, as well as in the region relatively far from it, by using an air permeable film. External air may be uniformly introduced through the movement path or the entire surface of the receiving chamber.
  • the air-permeable film 115 can suppress the inflow and outflow of moisture so that the liquid fluid does not penetrate (wet) the film and escape the outside, while the air can permeate relatively freely. It is desirable to have properties. Therefore, the air permeable film 115 may be a material having a hydrophobic property or a film having a hydrophobic treated material. In this connection, as a material used in hydrophobic treatment, for example, PTFE (Polytetrafluoroethylene) may be exemplified.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • the material of the air permeable film 115 may be, for example, polyester, polyolefin, natural fiber (cellulose), or a combination thereof, and may be a nonwoven fabric prepared therefrom. More specifically, the fibers may be in a form that is mechanically entangled by a random web, a mat, or a fusion method of fibers. Of the types exemplified above, polyesters have good water resistance, and polyolefins, especially polypropylene, are inherently hydrophobic. In addition, as described above, an air permeable film may be prepared by applying or treating a hydrophobic material on a nonwoven fabric made of a hydrophilic material.
  • the thickness of the air permeable film 115 may be, for example, about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the basis weight of the air permeable film 115 may be, for example, in the range of about 50 to 200 g / m 2, specifically about 60 to 170 g / m 2, and more specifically about 80 to 150 g / m 2, which is an example It can be understood for an enemy purpose.
  • FIG 3 is a plan view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
  • the lower region of the air permeable film 115 (specifically, the region near the end opposite to the inlet 124) is formed with a liquid fluid outlet 128, which will be described later.
  • a passage through the membrane filter 111 to communicate with the collection space of the separated liquid fluid is provided to discharge the recovered liquid fluid to the outside.
  • the size (diameter) of the outlet 128 may range, for example, from about 1 to 10 mm, specifically from about 2 to 5 mm, and more specifically from about 3 to 4 mm.
  • the outlet 128 of the liquid fluid is covered and closed by an outlet cover (one side exhibits adhesion; not shown). This is to prevent the collected liquid fluid from flowing out through the outlet.
  • the liquid fluid after pre-treatment flows into the collection space. At this time, it may be difficult to flow the pre-treatment liquid fluid due to air already present in the collection space.
  • air present in the collection space is naturally removed outside the device through the air permeable film 115 covering the fourth sample collection through cavity 127, and as a result, the liquid fluid after pretreatment It does not cause any special problems.
  • the fixing tape 114 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and serves to bond the air-permeable film 115 to the film-like top structure 113.
  • a pressure-sensitive adhesive tape As the fixing tape 114 of the air-permeable film, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like can be exemplified.
  • the air-permeable film 115 may be attached using an adhesive, not a fixing tape.
  • an adhesive a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used.
  • the height of the anchoring tape or adhesive layer 114 may range from, for example, about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the sum of the thicknesses of each of the first through cavity 121, the second through cavity 123, and the fourth through cavity 126 forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is substantially liquid.
  • the height of the fluid's moving space (or receiving chamber) can be determined. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2
  • the thickness of each of the first through cavity 121, the second through cavity 123, and the fourth cavity 126 may be adjusted to be in the mm range.
  • a second film-like structure 116 is attached to the lower surface (rear surface) of the membrane filter 111, that is, the permeable surface, and the second film-like structure 116 is separated by passing through the membrane filter 111. It includes a third through cavity 130 bounded to provide a space for accommodating and moving the liquid fluid, and also separate from the third through cavity 130 to receive the separated liquid fluid through the membrane filter 111. A third through-hole cavity 131 for collecting a sample is defined.
  • the third through cavity 130 in the second film-like structure 116 similar to the first through cavity 121, has a membrane filter to provide a receiving space for the separated liquid fluid. It may have at least the same or smaller size than (111).
  • the lower regions of each of the first film-like structure 112 and the second film-like structure 116 having flexibility based on the membrane filter 111 may be bonded while bending toward the membrane filter 111.
  • the membrane filter 111 is interposed by bonding together with bending. It can be easily fixed.
  • the membrane filter 111 serves to fix the membrane filter 111 to the film-like lower structure 117 via the same, and at the same time, the membrane filter 111 is provided. It is possible to form a moving space (or a recovery chamber) in which the liquid fluid passed through and separated may exist in the form of a thin microfluidic membrane.
  • the third sample collection through cavity 131 functions as a member constituting the collection chamber together with the first sample collection through cavity 122 and the second sample collection through cavity 125. It may be advantageous to have the same shape as these corresponding members.
  • the thickness of the second film-like structure 116 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a side view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 5 is a plan view showing the cut surface of line AA in FIG. 4, wherein the second film structure 116 and the film-like bottom structure 117 are It shows the combined state.
  • the film-type lower plate structure 117 is attached to the lower surface of the second film-type structure 116 as described above.
  • the film-like lower plate structure 117 includes a support member 132 for supporting (seating) the membrane filter 111 through the third through cavity 130.
  • the support member 132 may have a form in which a plurality of island structures are arranged.
  • the island structure may have various cross-sectional shapes such as a circular shape, a triangular shape, a quadrilateral shape, and an irregular shape, and specifically, it may be advantageous to have a circular cross-section.
  • the cross-sectional size (diameter) of the island structure may range, for example, from about 0.1 to 10 mm, specifically from about 0.5 to 5 mm, and more specifically from about 1 to 3 mm.
  • a plurality of support members may be provided in such a manner that they are arranged in a triangular shape, and such arrangements are formed in a plurality at a predetermined distance.
  • the distance between the arrays may be set within a range of, for example, about 5 to 50 mm, specifically about 7 to 20 mm, and more specifically about 8 to 10 mm along the longitudinal direction (downward direction).
  • the reason for forming the support member 132 on the surface of the film-like bottom structure 117 is the fluid due to the capillary phenomenon by maintaining a constant distance between the membrane filter 111 and the film-like bottom structure 117. This is because it is possible to enhance the movement of (separated plasma when the liquid fluid is blood).
  • a plurality of island structures 132 may be formed as a support member while forming a cut pattern of the second film-like structure 116 by cutting and processing the film-like sheet.
  • the island structure 132 thus formed may be attached to the film-type lower plate structure 117 by manual or automated methods.
  • the height of the support member 132 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m, as described above.
  • the second film-like structure 116 and the support member 132 are simultaneously formed, the height of the second film-like structure 116 will be substantially the same.
  • the thickness of the film-like lower plate structure 117 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the film-type lower plate structure 117 may include through holes 129 and 129 'to discharge the liquid fluid from the receiving space after pre-treatment.
  • the size of the through holes 129 and 129 ' is not particularly limited as long as the separated liquid fluid can be discharged from the receiving space, for example, about 0.1 to 4 mm, specifically about 0.5 to 3 mm, More specifically, it may range from about 1 to 2 mm.
  • the lower surface (rear surface) of the film-type lower plate structure 117 is communicated with a plurality of through-holes each including a first through-hole 129 and a second through-hole 129 'to provide a discharge path for liquid fluid after pre-treatment.
  • the film-type fluid moving channel structure (B) may be provided.
  • the film-like fluid movement channel structure (B) includes a first sheet 118 formed with a cavity extending in a longitudinal direction on a lower surface (rear surface) of the film-like lower plate structure 117 and a lower surface (rear surface) of the first sheet.
  • the fluid movement channel 133 can be formed by the combination of the second sheet 119 attached to), the fluid movement channel being the first through hole and the second through hole 129 and 129 ', respectively. Can communicate.
  • the cavity formed in the first sheet 118 may have a shape that is drilled at a constant or non-constant distance in the inner direction along the outer edge of the first sheet 118.
  • the cavity is formed in a straight pattern, In some cases, it may be a curved pattern (eg, spiral, serpentine, zigzag, etc.). However, a straight line pattern will be preferable in terms of ease of fluid movement.
  • the width of the fluid movement channel may be, for example, in the range of about 100 to 2,000 ⁇ m, specifically about 200 to 1,500 ⁇ m, and more specifically about 500 to 1,000 ⁇ m, which will be understood in an exemplary sense. You can.
  • an adhesive can be interposed to attach the bonding structure of the first sheet 118 and the second sheet 119 to the lower surface (rear surface) of the film-like lower plate structure 117. It is not limited to a specific kind, as long as it has sufficient adhesiveness. Illustratively, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. However, as long as the components of the adhesive can contaminate the liquid fluid when exposed to the fluid movement channel 133, it is preferable that the adhesive does not contact the moving liquid fluid as much as possible.
  • the first sheet 118 can be applied in the form of a double-sided adhesive tape, for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
  • a double-sided adhesive tape for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
  • each of the first sheet 118 and the second sheet 119 may be different or the same, for example, about 20 ⁇ m to 1 mm, specifically about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the first sheet 118 substantially determines the height of the fluid transfer channel 133.
  • the height of the adhesive layer also affects the height of the fluid transfer channel, but has a slight effect on the thickness of the first sheet.
  • the fluid movement channel formed by the two sheets 118 and 119 may be manufactured in the form of an adhesive film, and the device fabrication may be completed by attaching it to a predetermined portion of the lower surface (rear surface) of the film-like lower structure 117. You can.
  • the liquid fluid after pre-treatment may be collected by moving to the collection chamber via the fluid transfer channel 133 formed by the two sheets 118 and 119.
  • the collection chamber may have a boundary thereof.
  • the first sample collection through cavity 122, the second sample collection through cavity 125, the third sample collection through cavity 131, and the fourth sample collection through cavity 127 formed by a combination of It can be a collection space.
  • the receiving volume of the fluid in the collection chamber may range from, for example, about 0.1 to 2 mL, specifically about 0.5 to 1 mL. However, the numerical range may be understood as an exemplary meaning.
  • the first through hole 129 functions as a passage for communicating the liquid fluid to the fluid moving channel structure B after pretreatment that is discharged from the membrane filter and moves, while the second through hole 129 ') May function as a passage for communicating the fluid movement channel structure (B) to the collection chamber.
  • the liquid fluid separated by the membrane filter 111 may be collected in the collection chamber through the first through hole 129, the fluid transfer channel 133, and the second through hole 129 '.
  • the liquid fluid after pre-treatment collected in the collection chamber may be collected to the outside by a micropipette (not shown) for diagnostic purposes.
  • a micropipette for diagnostic purposes.
  • the above-described outlet cover may be removed while the upright device is horizontally disposed and collected using a micropipette.
  • the film-like member constituting the collection chamber is composed of a light-transmitting material, in particular, a film-like sheet made of a transparent polymer material, is the device 100 smoothly collected into the collection chamber of the liquid fluid after pre-treatment in an upright arrangement state? Whether or not it can be observed with the naked eye.
  • a film-like member which provides a surface in which the aqueous liquid fluid contacts, except for a member requiring hydrophobic treatment, such as an air-permeable film
  • All of them are polymer materials, and their surfaces are hydrophobic (or non-polar) or weakly hydrophilic. Therefore, it is possible to improve the flowability of the aqueous liquid fluid by hydrophilizing the surface of at least one of the polymer materials.
  • the hydrophilic surface is a surface that attracts moisture, and the aqueous liquid fluid is spread on the hydrophilic surface.
  • the water drop on the hydrophilic surface has the property of having a low water contact angle at the interface, while the hydrophobic surface exhibits a high water contact angle. For this reason, in the case of a hydrophobic or low hydrophilic surface, the flow characteristics of the aqueous liquid fluid may not be good, which may decrease the flow rate of the fluid, thereby lowering the collection efficiency of the liquid fluid after pretreatment. In this regard, it may be advantageous to improve the flow characteristics of the fluid by, for example, exhibiting a water contact angle of about 60 ° or less, specifically about 40 ° or less, more specifically about 20 ° or less.
  • the organic surface treatment is, for example, amine, hydroxy (hydroxy), carbonyl (carbonyl) or epoxy (epoxy) compound having a functional group, a monomer having the functional group, a dimer and Polymers and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic surface treatment material is, for example, a metal or non-metal, specifically, one or more metals selected from gold, silver, silicon, aluminum, nickel, iron, copper, manganese, silicon, titanium, chromium, or the like, or the like. It may be an oxide.
  • the organic surface treatment and the inorganic surface treatment may be combined, but the organic and inorganic surface treatment agents may be mixed, or one of the organic surface treatment and the inorganic surface treatment may be performed first, and then the remaining surface treatment may be performed.
  • Organic and / or inorganic materials are sugars such as thermal evaporation, E-beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), sol-gel, plasma treatment, liquid chemical treatment, vapor phase chemical treatment, etc. It can be formed by a coating or adhesion method known in the art. According to an exemplary embodiment, the thickness of the organic and / or inorganic coating layer formed on the surface of the polymer material may be selected, for example, in the range of about 1 to 500 nm, specifically about 100 to 200 nm, It can be understood in an exemplary sense. Alternatively, it may be treated with a biological material such as Bovine serum albumin (BSA).
  • BSA Bovine serum albumin
  • the device 100 for pre-treatment of a liquid fluid can be implemented by simply assembling it by constructing a film-like member as a whole, as well as quickly separating and collecting a liquid sample. have.
  • the collected liquid sample can be collected by a micropipette or the like to diagnose various diseases in the field using a diagnostic chip or kit.
  • the overall thickness of the pretreatment device can be reduced to about 1 to 5 mm, specifically about 3 mm, which is advantageous in terms of portability.
  • FIG. 6 shows the appearance of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the liquid fluid pre-treatment device 200 includes a plastic molded structure (or a structure processed thereon) having a predetermined thickness, and other members may be formed of a film-like material as necessary. In addition, individual members may be manufactured by assembling them by a lamination process.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
  • the membrane filter 211 may have a shape similar to or similar to that shown in the first embodiment. That is, as a two-dimensional planar or film-like structure, the overall shape may be a pentagonal shape (a shape in which both corner portions of one side are cut in a rectangular shape or a rectangular shape in which the top converges in a wedge shape).
  • the shape of the membrane filter is not limited to this, it can be understood that various modifications are possible.
  • the membrane filter 211 includes a contact surface (the front side of the membrane filter) that comes into contact with the liquid fluid (or liquid sample) to be pretreated, and a permeate surface (back side of the membrane filter) through which the liquid fluid passes across the membrane during the filtering process.
  • a top plate structure 212 in the form of a plastic molded article processed in a predetermined pattern is positioned on the contact surface.
  • the top plate structure 212 includes a first through cavity 221 in which a boundary is defined while a rib member 212 'is formed in a predetermined pattern in a frame, and a through cavity 222 for collecting a first sample. Each is formed.
  • the lip member 212 ' can perform the supporting function of the outer film structure, particularly the air permeable film 215, which will be described later, and the air permeable film 215 is wetted and sagged by the liquid fluid ( By suppressing sagging or sagging, it can contribute to securing a sufficient space for accommodating liquid fluid.
  • the width of the lip member 212 ' may be, for example, in the range of about 1 to 10 mm, specifically about 1 to 5 mm, more specifically about 2 to 4 mm, which is illustratively Can be understood.
  • the lip member is also not limited to a specific pattern.
  • the first through-cavity 221 in the upper region of the upper plate structure 212 and the through-cavity 222 for collecting the first sample are located in the lower region.
  • the lip member 212 ' may be in close contact with the membrane 211 during assembly of the device, or the capillary force may be easily formed in a space formed therein by pressing the membrane, as described below.
  • the thickness of the top plate structure 212 is not particularly limited, as long as it can form a capillary force, but is typically about 0.5 to 5 mm, specifically about 1 to 4 mm, more specifically It may range from about 1 to 3 mm.
  • a plastic (polymer) molding it is possible to alleviate discomfort such as misalignment occurring when a film member is stacked to secure a space required for inducing capillary force and the use of multiple film members.
  • the first through cavity 221 is a member constituting a space in which the liquid fluid introduced into the device 200 is accommodated and moved, that is, a receiving chamber.
  • the first through cavity 221 typically has a shape corresponding to the membrane filter 211, but is not necessarily the same shape.
  • the membrane filter 211 may have at least the same or smaller size than the first through cavity 221, but may be advantageously larger than the second through cavity 230 in the adhesive film structure described below.
  • the first sample collection through-cavity 222 may have a size or shape suitable for the space in which the liquid fluid separated by the membrane filter 211 is collected, that is, the member constituting the collection chamber. .
  • a pot-shaped cavity is formed that converges gently toward the bottom.
  • the inlet 224 of the liquid fluid is formed in one end region of the top plate structure 212, specifically, the inlet 224 is an area near the top of the top plate structure 212 (specifically the top converging in a wedge shape) Region).
  • the shape of the inlet may be various shapes (eg, circular, elliptical, etc., more specifically circular), and in particular, when forming a circular inlet, a rectangular inlet when injecting a liquid fluid Compared to the like, the phenomenon of overflowing to the outside can be suppressed.
  • the inlet 224 may preferably have a size sufficient to inject a liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 200 using a pipette or the like.
  • the size (or diameter) of the inlet 224 may range, for example, from about 1 to 100 mm, specifically from about 3 to 50 mm, and more specifically from about 5 to 20 mm.
  • the amount of liquid fluid introduced through the inlet 224 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 2 mL.
  • the liquid fluid flowing through the injection hole 224 may be accommodated through the space formed by the thickness of the upper plate structure in the form of a plastic molding.
  • a first cavity collection through cavity 222 may be formed in the upper plate structure 212 in a region facing the injection hole 224 in the longitudinal direction, that is, in the lower region.
  • the first sample collection through cavity 222 may correspond to or have the same shape as the second sample collection through cavity 231 in the adhesive film structure described later.
  • gravity is applied to the liquid fluid introduced through the injection hole 224 as the device 200 is placed upright.
  • it is attached to the top plate structure 212 in the form of a plastic molding to form an outer film structure covering at least the first through cavity 221. can do.
  • an environment or dimension in which a capillary phenomenon occurs that covers the first through cavity 221 with an outer film structure and enables rapid movement of liquid fluid through a space (receiving chamber) formed between the membrane filter and the film structure is provided.
  • the capillary force i.e., the capillary force generated while wetting the microcavity of the membrane filter provides the driving force required for movement
  • the separated liquid fluid is filtered out from the lower surface of the membrane filter 211, where the moving space or the empty space in the receiving chamber Silver is filled with air flowing in from the outside through the inlet 224. Accordingly, a phenomenon in which the liquid fluid is captured or stagnated may occur in the lower portion of the moving space or the receiving chamber that is wet by the liquid fluid.
  • the outer film structure may be configured using an air permeable film so as to mitigate the stagnation or delay phenomenon of the flow so that the liquid fluid can quickly move in the moving space or the receiving chamber.
  • the outer film structure may largely include an air-permeable film fixing tape 214 and an air-permeable film 215.
  • the fixing tape 214 the first through cavity 221 and the lip member 212 'in the top plate structure 212 without blocking the inlet 224 of the top plate structure 212 located below, and A third through cavity 226, a lip member 214 ′ corresponding to each of the first sample collection through holes 222 (in communication), and a third sample collection through cavity 227 may be formed.
  • Matters such as material, function, hydrophobic treatment and properties (thickness, basis weight, etc.) of the air permeable film 215 are the same as those described in relation to the air permeable film 115 in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted. .
  • an outlet (not shown) of the liquid fluid may be selectively formed in the lower region of the air permeable film 215 (specifically, near the end opposite the inlet 224).
  • the passage through the membrane filter 211 communicates with the collection space (collection chamber) of the separated liquid fluid to provide a passage through which the recovered liquid fluid can be discharged (taken out).
  • the size (diameter) of this outlet may range, for example, from about 1 to 10 mm, specifically from about 2 to 5 mm, and more specifically from about 3 to 4 mm.
  • Fig. 8 is a plan view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
  • the liquid fluid after the pre-treatment flows into the collection space. At this time, it may be difficult to flow the liquid fluid after the pre-treatment due to air already present in the collection space.
  • the air present in the collection space is naturally removed outside the device through the air permeable film 215 covering the third sample collection through cavity 227, and as a result, the liquid fluid after pretreatment It does not cause any special problems.
  • the fixing tape 214 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and serves to bond the air-permeable film 215 to the top plate structure 212.
  • a description of the fixing tape 114 may be applied in the first specific example, so a detailed description thereof will be omitted.
  • the sum of the thicknesses of each of the first through cavities 221 and the third through cavities 226 (substantially the thickness of the first through cavities) forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is It is possible to substantially determine the height of the moving space (or receiving chamber) of the liquid fluid. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2
  • the thickness of each of the first through cavities 221 and the third cavities 226 may be adjusted to be in the range of mm.
  • the adhesive film structure 216 when the adhesive film structure 216 is attached to the lower surface (rear surface) of the membrane filter 211, that is, the permeable surface, the adhesive film structure 216 is formed of the liquid fluid separated through the membrane filter 211. It includes a second through-cavity 230 bounded to provide a receiving and moving space, and is also demarcated separately from the second through-cavity 230 to accommodate the separated liquid fluid passing through the membrane filter 211
  • the paper is formed with a through cavity 231 for collecting a second sample.
  • the second through-cavity 230 in the adhesive film structure 216 is similar to the first through-cavity 221 in order to provide a membrane filter ( It may have at least the same or a smaller size than 211).
  • the lower region of the flexible adhesive film structure 216 based on the membrane filter 211 may be bonded while bending toward the membrane filter 211.
  • the adhesive film structure 216 is composed of an adhesive material (single-sided or double-sided adhesive material), it can be easily fixed in a state in which the membrane filter 211 is interposed by bonding together with bending.
  • the adhesive film structure 216 when the adhesive film structure 216 is composed of a double-sided adhesive material, it serves to fix the membrane filter 211 to the lower plate structure 217 via this, and at the same time, passes through the membrane filter 211 to separate it.
  • the liquid phase fluid may form a moving space (or a recovery chamber) in which a thin microfluidic membrane may exist.
  • the second sample collection through-cavity 231 functions as a member constituting the collection chamber together with the first sample collection through-cavity 222 and the third sample collection through-cavity 227, as described above, It may be advantageous to have the same shape as these corresponding members.
  • the thickness of the adhesive film structure 216 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • Fig. 9 is a side view of a device for pretreatment according to an exemplary embodiment
  • Fig. 10 is a view showing a plane cut along the line A'-A 'of the membrane-based plastic device shown in Fig. 9 as an adhesive. It shows the state in which the sex film structure 216 and the lower plate structure 217 are combined.
  • the lower plate structure 217 is attached to the lower surface of the adhesive film structure 216 as described above.
  • the lower plate structure 217 includes a support member 232 that supports (series) the membrane filter 211 through the second through cavity 230.
  • a plurality of island structures 232 may be formed as a support member at the same time as forming a cut pattern of the adhesive film structure 216 by cutting plotter processing of the film sheet, and the island structures formed in this way
  • the 232 can be attached to the lower plate structure 217 either manually or in an automated manner.
  • the height of the adhesive film structure 216 will be substantially the same.
  • the lower plate structure 217 extends in the longitudinal direction compared to other members, for example, the upper plate structure 212, the outer film structures 214, 215, and the adhesive film structure 216, , As a result, the other members are stacked on a part of the surface of the lower plate structure 217 (see FIGS. 6 and 8).
  • the lower plate structure 217 includes at least one first through hole 229 and at least one second through hole 229 ', and at least one third through hole 228 and at least one fourth The through hole 228 'is formed.
  • three pairs of first and second through holes 229 and 229 ', and a pair of third and fourth through holes 228 and 228' are formed.
  • the first and second through holes 229 and 229 ' are for discharging the liquid fluid from the receiving space after the pretreatment, and the sizes of the first and second through holes 229 and 229' are separated liquid.
  • the fluid can be discharged from the receiving space, it is not particularly limited, and may be, for example, in the range of about 0.1 to 4 mm, specifically about 0.5 to 3 mm, and more specifically about 1 to 2 mm.
  • a film type fluid moving channel structure (B ') may be provided.
  • the film-like fluid movement channel structure B ' is formed on the lower surface (rear surface) of the first sheet 218 and the lower surface (rear surface) of the first sheet 218 having a cavity extending in the longitudinal direction on the lower surface (rear surface) of the lower plate structure 217.
  • the first fluid movement channel 233 can be formed by the combination of the attached second sheet 219, and the first fluid movement channel is respectively formed with the above-described first and second through holes 229 and 229 '. Can communicate.
  • the cavity formed in the first sheet 218 may have a shape that is drilled at a constant or non-constant distance in the inner direction along the outer edge of the first sheet 218. In the illustrated example, the cavity is formed in a straight line pattern.
  • the width of the first fluid movement channel 233 may be, for example, in the range of about 100 to 2,000 ⁇ m, specifically about 200 to 1,500 ⁇ m, and more specifically about 500 to 1,000 ⁇ m. It can be understood in a meaning.
  • an adhesive can be interposed to attach the bonding structure between the first sheet 218 and the second sheet 219 to the lower surface (rear surface) of the lower plate structure 217. It is not limited to a specific kind as long as it has sex. Illustratively, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. However, as long as the components of the adhesive can contaminate the liquid fluid when exposed to the fluid movement channels 233 and 234, it is preferable to prevent the adhesive from being in contact with the moving liquid fluid as much as possible.
  • the first sheet 218 can be applied in the form of a double-sided adhesive tape, for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
  • a double-sided adhesive tape for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
  • each of the first sheet 218 and the second sheet 219 may be different or the same, for example, about 20 ⁇ m to 1 mm, specifically about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the first sheet 218 substantially determines the height of the fluid transfer channel 233.
  • the height of the adhesive layer also affects the height of the fluid transfer channel, but has a slight effect on the thickness of the first sheet.
  • first and second fluid movement channels 233 and 234 formed by the two sheets 218 and 219 may be manufactured in the form of an adhesive film, and a predetermined portion of the lower surface (rear surface) of the lower structure 217 Device fabrication can be completed by attaching to.
  • the liquid fluid after pre-treatment may be collected by moving to the collection chamber via the first fluid transfer channel 233 formed by the two sheets 218 and 219.
  • the boundary of the collection chamber may be determined.
  • it may be a collection space formed by a combination of a first sample collection through cavity 222, a second sample collection through cavity 231 and a third sample collection through cavity 227.
  • the receiving volume of the fluid in the collection chamber may range from, for example, about 0.1 to 2 mL, specifically about 0.5 to 1 mL. However, the numerical range may be understood as an exemplary meaning.
  • the first through hole 229 functions as a passage for communicating the liquid fluid to the fluid moving channel structure B after pretreatment that is discharged from the membrane filter and moves, while the second through hole 229 ') May function as a passage for communicating the fluid movement channel structure (B) to the collection chamber.
  • the liquid fluid separated by the membrane filter 211 may be collected in the collection chamber through the first through hole 229, the first fluid movement channel 233, and the second through hole 229 '.
  • the third and fourth through holes 228 and 228 'formed in the lower plate structure 217 function to connect at least a portion of the liquid fluid to a subsequent process such as diagnosis after pretreatment collected in the collection chamber.
  • the third through hole 228 communicates with the collection chamber, and through the second fluid movement channel 234 formed by the first sheet 218 and the second sheet 219, the fourth through hole 228 ').
  • the fourth through hole 228 ' is exposed on the surface of the lower plate structure 217, and provides a connection portion or a connection passage through which the recovered liquid fluid can be discharged to the outside.
  • the sizes (diameter) of the third and fourth through holes 228 and 228 ' may be the same or different from those of the first and second through holes.
  • the dimension of the second fluid channel 234 may be determined within the same dimensional range as the first fluid channel 233 described above, but is not limited thereto.
  • the fourth through-hole 228 ' is in a closed state by being covered by a hole cover (one side exhibits adhesiveness; not shown) in the fabricated state or in the pre-processing process. . This is to prevent the collected liquid fluid from flowing out through the fourth through hole 228 '.
  • the fourth through hole 228 ′ may be directly connected to a subsequent device (eg, diagnostic chip), or may discharge the pre-treated fluid to the outside by a micropipette (not shown).
  • a subsequent device eg, diagnostic chip
  • the above-described cover may be removed while the upright device is horizontally disposed and collected using a micropipette.
  • it may be moved from the collection chamber through the fourth through hole 228 using a non-powered pump or the like.
  • the fluid pre-treated through an outlet (not shown) formed in the air permeable film 215 may be collected using a micropipette or the like.
  • the member constituting the collection chamber is composed of a light-transmitting material, in particular, a transparent polymer material, it is visually observed whether the device 200 is smoothly collected into the collection chamber of the liquid fluid after pre-treatment in an upright arrangement state. can do.
  • the pre-treatment device 200 when injecting a liquid for pre-treatment through the inlet 224, a certain time after the fluid wets the membrane filter 211 (in the case of blood, about After 2 minutes or more), the sample passing through the filter comes out from the bottom surface of the membrane filter, and the empty space in the receiving chamber of the liquid fluid before pre-treatment is filled with air flowing through the inlet. At this time, the wettability of the upper plate structure in the lower receiving chamber region may cause the liquid fluid to be captured.
  • the fluid when the device is inclined when the pretreatment fluid is introduced through the inlet, the fluid can be easily injected because the injected fluid is easily pushed inward by gravity, and also the membrane filter The time required to wet the can be minimized (for example, within about 2 minutes).
  • FIG. 11 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 12 is an exploded perspective view thereof.
  • the device 300 for pre-treatment of a liquid fluid has a whole swash-shape, specifically a square plane, and the members constituting it are also formed to have a shape corresponding thereto.
  • this shape is understood as an exemplary purpose, and is not necessarily limited thereto.
  • the lower plate structure 317 is configured in the form of a plastic molded article formed by 3D printing, and unlike the second embodiment, the lower plate structure 317 is not provided with a sample transfer channel on the lower surface of the sample. It means that it is possible to perform both the collection function of the (pre-treated liquid fluid) and the sample transfer channel function.
  • the first film-like structure 312 processed in a predetermined pattern is attached to the contact surface where the membrane filter 311 contacts the liquid fluid to be pre-treated.
  • the first film-like structure 312 is formed with a first through cavity 321 and a first through-hole cavity 322 for collecting samples, which are separately demarcated within the frame.
  • the first through-cavity 321 in the upper region of the first film-like structure 312 and the through-cavity 322 for collecting the first sample are located in the lower region.
  • the first film-like structure 312 is made of a double-sided adhesive material for easy and effective attachment with the membrane filter 311 located below and other members attached to the upper side, specifically, the upper plate structure 313. You can.
  • a first support member 332 specifically a plurality of island structures (three pairs of island structures in FIG. 12) may be attached on the contact surface of the membrane filter 311, This may function to support the air permeable film 315, which will be described later.
  • the island structure constituting the first support member 332 may be formed at a number and an array interval capable of smoothly performing a support function, and is not limited to a specific number and an array interval.
  • the height of the first support member 332 may be, for example, in the range of about 0.5 to 2 mm, specifically about 1 to 1.8 mm, and more specifically about 1.4 to 1.7 mm, which is illustratively understood. You can.
  • the first support member 322 may be formed together during cutting plotter processing for pattern formation of the first film-like structure 312, and the island structure 332 formed as described above may be formed on the membrane filter 311. Can be attached manually or in an automated manner.
  • the thickness of the first film-like structure 312 is relatively thin, multiple layers of island structures may be stacked to pre-process a large amount of whole blood to satisfy the height range of the above-described first support member 332. Space can be formed.
  • the first through cavity 321 is a member that constitutes a space in which the liquid fluid introduced into the device 300 is accommodated and moves, that is, a receiving chamber.
  • the first through cavity 321 typically has a shape corresponding to the membrane filter 311, but is not necessarily the same shape.
  • the injected liquid fluid may leak through the side surface of the membrane filter compared to the first through cavity 321. It may have at least the same or a smaller size, and it may be advantageous to have a larger size than the third through cavity 330 of the second film-like structure 316 described later.
  • the thickness of the first film-like structure 312 may be determined, for example, within a range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m. have.
  • the top plate structure 313 may be attached to the first film-type structure 312, and the top plate structure may be a film-like material or a plastic molding.
  • a liquid fluid inlet 324 is formed in one end region of the top plate structure 313, and specifically, the inlet 324 may be formed in an area near the top of the top plate structure 313.
  • This inlet shape may be of various shapes (eg, circular, elongated, elliptical, etc.). More specifically, it may have an elongated oval shape as shown.
  • the extended oval-shaped inlet may be advantageous in that it is easy to discharge air when injecting a large volume of liquid fluid and can quickly wet a large area membrane filter.
  • the size of the injection hole 324 is not particularly limited as long as it has a size sufficient to inject the liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 300 using a pipette or the like.
  • the amount of liquid fluid introduced through the inlet 324 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 4 mL.
  • the upper plate structure 313 has a second through cavity 323 formed separately from the injection hole 324, and is in communication with the first through cavity 321 located below. That is, the second through cavity 323 functions as a member constituting a space (or chamber) for receiving the liquid fluid flowing through the inlet 324 in combination with the first through cavity 321, and , In the upper plate structure 313, the region in the longitudinal direction opposite to the injection hole 324, the lower region through the first sample collection through cavity 322 of the first film structure 312 in communication with the second sample collection through cavity (322) 325) may be formed. At this time, the second sample collection through-cavity 325 may correspond to the first sample collection through-cavity 322 or may have the same shape.
  • the second through cavity 321 of the upper plate structure 313 is formed with a rib member 313 ′ bounded by a predetermined pattern within the frame.
  • the lip member 313 ′ may support the outer film structure, in particular, the air permeable film 315 together with the first support member 332 described above, and provide a function for facilitating the formation of capillary forces.
  • the width of the lip member 313 ' may range from about 0.5 to 5 mm, specifically from about 1 to 4 mm, more specifically from about 1 to 3 mm, but this can be understood as an example.
  • the pattern of the lip member 313 ' is also not particularly limited.
  • the thickness of the top plate structure 313 may be determined, for example, within about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, and more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the illustrated embodiment may include an outer film structure, a fixing tape 314 of the air-permeable film and the air-permeable film 315 on the upper plate structure 313 as described above.
  • the fixing tape 314 does not block the inlet 324 of the upper plate structure 313 located below, the second through cavity 321, the lip member 313 'of the top plate structure and the through cavity for collecting the second sample 325 includes a fourth through cavity 326 corresponding to each (communicating), a lip member 314 ', and a through cavity 327 for collecting a fourth sample.
  • an outlet (not shown) of the liquid fluid may be selectively formed in the lower region of the air permeable film 315 (specifically, near the end opposite the inlet 324).
  • the fixing tape 314 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and functions to bond the air-permeable film 315 to the top plate structure 313.
  • a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like can be exemplified.
  • the air permeable film 315 may be attached using an adhesive, rather than a fixing tape.
  • an adhesive a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used.
  • the height of the anchoring tape or adhesive layer 314 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 ⁇ m, specifically about 50 to 500 ⁇ m, more specifically about 100 to 300 ⁇ m.
  • the sum of the thicknesses of each of the first through cavity 321, the second through cavity 323, and the fourth through cavity 326 forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is substantially liquid.
  • the height of the fluid's moving space (or receiving chamber) can be determined. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2
  • the thickness of each of the first through cavity 321, the second through cavity 323, and the fourth cavity 326 may be adjusted to be in the mm range.
  • a second film-type structure 316 is attached to the bottom surface (rear surface) of the membrane filter 311, that is, the transmission surface, and the second film-type structure 316 is separated through the membrane filter 311. And a third through cavity 330 bounded to provide a space for receiving and moving liquid fluid.
  • a through cavity for collecting samples is not formed. This is because a collection chamber (collection space) of the liquid fluid pretreated separately is formed in the lower plate structure 317 formed by 3D printing, as described later.
  • the second film-type structure 316 may be applied with details related to the adhesive film structure 216 of the first embodiment described above except for the shape.
  • FIG. 13 is a plan view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment
  • FIG. 14 is a vertical cut along line A ”-A” in FIG. 13, the fluid flow space in the lower structure in the form of a plastic molding. It shows.
  • a perspective view of a bottom structure with a support member in a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment is shown in FIG. 15.
  • a lower plate structure 317 in the form of a plastic molding formed by 3D printing is disposed on a lower surface of the second film-type structure 317.
  • the first microchannel and the second microchannels 333 and 336 and the collection space of the pretreated fluid or the collection chamber 335 are integrally formed inside the lower plate structure 317.
  • the second support member 332 ′ is formed to maintain a suitable distance for the pre-treated liquid fluid to pass through the space between the membrane filter 311 and the lower plate structure 317 by capillary force.
  • the second support member may be arranged in the form of a plurality of island structures. Referring to FIG.
  • the second support member 332 ′ may contact the lower surface of the membrane filter 311 to provide a space required to maintain the capillary force, and additionally, the pre-treated fluid can be easily fine patterns, specifically fan Alternatively, a function of uniformly introducing the first fine flow path 333 formed by the radial protrusion pattern may be performed.
  • the second support member 332 ' may be formed together when the pattern of the second film-type structure 316 is formed, or separately manufactured and attached to the lower plate structure 317, and may also be attached by manual or automated methods. You can.
  • the pre-processed fluid is collected in the concave portion 334 by moving in a downward direction (downstream direction) through the first micro-channel 333.
  • the reason for forming the first fine flow path 333 in a fan or radial shape is to strengthen the capillary force for effectively moving the fluid to the collection chamber 335.
  • the dimensions of the protrusion pattern of the first micro-channel 333 are not particularly limited as long as they provide a function of strengthening and / or maintaining a capillary force. Further, the depth of the recess 334 may be, for example, about 0.5 to 10 mm, specifically about 2 to 8 mm, and more specifically about 4 to 6 mm.
  • the liquid fluid collected and guided to the recess 334 is transferred to the collection chamber 335 in communication with the recess 334 along the second micro-channel 336.
  • the device 300 since the second micro-channel 336 is extended through the protruding jaw 337, the device 300 is pre-treated in a vertically arranged state, so that the protruding jaw 337 is overcome by gravity and capillary force. It is then collected (collected) in a collection chamber 335.
  • each of the size (width) and depth of the collection chamber 335 is, for example, about 5 to 30 mm (specifically about 10 to 25 mm, more specifically about 10 to 15 mm) and about 1 to 10 mm (specifically about 2 to 7 mm, more specifically about 3 to 5 mm).
  • the protruding jaw 337 when the protruding jaw 337 is disposed horizontally for the purpose of collecting or discharging the pre-treated liquid fluid from the pre-processing device 300 in an upright state, the fluid collected in the collection chamber 335 is reversed and lost. Can be suppressed.
  • the protruding jaw 337 may be formed in the shape of an arc when observing the plane, but is not limited thereto.
  • the height of the protruding jaws 337 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of about 0.5 to 5 mm, specifically about 1 to 4 mm, and more specifically about 2 to 3 mm.
  • the fluid collected in the collection chamber 335 may be collected or discharged to the outside using a micropipette or the like, as pre-processed fluid through an outlet (not shown) formed in the air-permeable film.
  • a connection hole 338 is formed at a portion of the collection chamber 335, which is in fluid communication with the discharge hole 339 formed on the side of the device, and can be connected to a subsequent process. It can also function as a connection to transfer the pretreated fluid directly to a subsequent process.
  • the plastic devices 200 and 300 for pre-treatment of the liquid fluid according to this embodiment can be implemented not only by a simple assembly method, but also by quickly separating the liquid sample by gravity without inputting a separate driving force.
  • the collected liquid sample is collected by a micropipette or the like, or transferred to a subsequent process through a connection portion or a connection passage (the fourth through hole in the first embodiment, or the discharge hole in the second embodiment) to a diagnostic chip or kit.
  • various diseases can be diagnosed in the field.
  • by appropriately combining the plastic molded member and the film-shaped member in the pretreatment device it is possible to lower the overall thickness of the device while minimizing misalignment between a plurality of members and improving portability.
  • the liquid fluid to be pretreated may be, for example, blood (whole blood), animal fecal dilution, saliva, urine, or the like.
  • blood whole blood
  • animal fecal dilution saliva, urine, or the like.
  • it is useful for separating plasma from blood or for obtaining a gene-containing liquid sample in which solids are removed from a poultry fecal dilution for detection of a virus such as avian flu.
  • the device for pre-treatment of the liquid-state liquid fluid according to the first embodiment (FIGS. 1 to 5) was manufactured in-house, and details of the members constituting the device are as follows.
  • Membrane filter Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane; asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 300 ⁇ m; width 25.7 mm, total length: 57 mm
  • Air permeable film 115 Air filter
  • the thickness of the first and second sheets 118, 119 230 ⁇ m and 100 ⁇ m, respectively
  • the pattern of the film member used in the examples was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO). 16A and 16B show external and planar photographs of the fabricated preprocessing device.
  • the pretreatment device prepared according to Example 1 was placed upright, and a blood sample (1.2 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining film member except the air filter was coated with 0.5% BSA. After the blood sample was injected, the amount of plasma collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIGS. 17A and 17B.
  • the pretreatment device manufactured according to the embodiment is suitable for pretreatment before diagnosing pathogens (or viruses) from various feces as well as plasma separation from blood.
  • the plastic device for pretreatment of the liquid fluid according to the second embodiment (FIGS. 6 to 10) was manufactured in-house, and details of the members constituting the pretreatment device are as follows.
  • Membrane filter 211 Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane (asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 320 ⁇ m; width 25.7 mm, total length: 57 mm
  • Air permeable film 215 Air filter
  • the thickness of the first and second sheets 218, 219 200 ⁇ m and 100 ⁇ m, respectively
  • the pattern of the film member used in this example was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO).
  • the pattern of the top plate structure was formed through CNC machining using a design program. 19 shows the appearances of the upper and lower structures in the membrane-based plastic device (4 ⁇ 8 cm) fabricated in this example, and their assembled state in FIG. 19. From the above drawings, it is determined that the use of the upper plate structure as a plastic molding can reduce the number of required members, and alleviate the problem of mismatching that may occur in the lamination process, compared to the case where only the member made of a film material is used.
  • a plastic device for pretreatment prepared according to this example was placed upright, and a blood sample (2 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining members except the air filter was coated with 0.5% BSA. After injecting a blood sample and waiting for about 2 minutes to sufficiently soak the blood in the membrane filter, the amount of plasma separated and collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIG. 20. According to the figure, about 213 ⁇ l of plasma was collected separately after 10 minutes of injecting a blood sample.
  • the plastic device for pretreatment of the liquid fluid according to the third embodiment (FIGS. 11 to 15) was manufactured in-house, and details of the members constituting the pretreatment device are as follows.
  • Membrane filter 311 Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane (asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 320 ⁇ m; width 66.6 mm, total length: 49.6 mm
  • Air permeable film 315 Air filter
  • the pattern of the film member used in this example was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO).
  • the lower plate structure was manufactured by integrally molding a pattern through a 3D printer (KINGS product name: KINGS3035) using a design program.
  • the upper and lower surfaces of the lower plate structure in the membrane-based plastic device (8 ⁇ 8 cm) produced in this embodiment are shown in FIG. 22.
  • the assembly sequence of the membrane-based plastic device produced in this example is shown in FIG. 23.
  • a plastic device for pretreatment prepared according to this example was placed upright, and a blood sample (5 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining members except the air filter was coated with 0.5% BSA. After injecting a blood sample and waiting for about 2 minutes to sufficiently soak the blood in the membrane filter, the amount of plasma separated and collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIG. 24. According to the figure, about 260 ⁇ l of plasma was collected separately after 10 minutes of injecting a blood sample.
  • Plasma separation and collection tests were performed in the same manner as in the first test, and 210 ⁇ l of plasma was collected.
  • Bacterial separation efficiency (%) 100-((number of injections-number passed) / number of injections) ⁇ 100
  • the average bacteria passing efficiency was about 50%.

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Abstract

According to the present disclosure, disclosed is a membrane-based device for liquid fluid pretreatment which is manufactured to selectively separate and recover, based on a membrane filter, a specific component from liquid fluids such as blood or fecal liquid samples to be applicable to a variety of diagnoses.

Description

멤브레인을 기반으로 하는 액상 유체 전처리용 디바이스Membrane-based liquid fluid pretreatment device
본 개시 내용은 멤브레인을 기반으로 하는 액상 유체 전처리용 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 멤브레인 필터를 기반으로 하여, 혈액, 분변의 액상 시료 등과 같이 액상 유체로부터 특정 성분을 선택적으로 분리하고 회수하여 각종 진단에 적용할 수 있도록 제작된 멤브레인 기반의 액상 유체 전처리용 디바이스에 관한 것이다.The present disclosure relates to a device for pretreatment of a liquid fluid based on a membrane. More specifically, the present disclosure is based on a membrane filter, a membrane-based liquid fluid pretreatment designed to selectively separate and recover a specific component from a liquid fluid, such as a liquid sample of blood or feces, to be applied to various diagnosis. Dragon device.
인체 또는 각종 동물은 각종 질병 원(예를 들면, 박테리아, 바이러스 등의 유해 병원체)에 지속적으로 노출되고 있으며, 최근에는 호흡기를 통하여 감염되는 질병에 의한 피해가 증가하는 추세에 있다. 예를 들면, 호흡기 바이러스 감염의 대표적인 예로 중증급성호흡기 증후군(SARS) 바이러스, 조류인플루엔자 바이러스(예를 들면, H1N1 인플루엔자 바이러스) 등의 심각성은 이미 보고된 바 있다.The human body or various animals are continuously exposed to various disease sources (eg, harmful pathogens such as bacteria and viruses), and recently, the damage caused by diseases infected through the respiratory tract is increasing. For example, the severity of acute respiratory infections (SARS) virus, avian influenza virus (e.g., H1N1 influenza virus) have been reported as representative examples of respiratory viral infections.
이러한 질병을 예방하고 치료하는데 있어서 반드시 선행되어야 하는 것은 질병에 대한 진단이며, 개별적인 질병의 특성에 따라 다양한 검사 또는 진단 방법이 적용되고 있다. 이를 위하여, 문제가 발생한 것으로 의심이 되는 생체 조직을 확보하고 이를 분석하여 바이러스의 감염 여부나 생체 조직의 변형을 직접적으로 확인하는 방법, 혈액 또는 배설물(분변)을 채취하여 그 성분을 분석함으로써 감염 여부를 간접적으로 확인하는 방법 등이 사용되고 있다. In order to prevent and treat these diseases, it is essential to diagnose diseases, and various examination or diagnosis methods are applied according to characteristics of individual diseases. To this end, a biological tissue suspected of having a problem is secured and analyzed to directly determine whether a virus is infected or a biological tissue is deformed, or blood or fecal matter (feces) is collected and analyzed to analyze its components. A method of indirectly confirming is used.
먼저, 인체 또는 동물의 혈관을 순환하는 혈액은 혈관 내에서 유동하는 액체로서, 적혈구, 백혈구, 혈소판, 혈장 등의 다양한 성분을 함유하고 있다. 혈액은 폐로부터 수용된 산소를 조직 세포에 운반하고, 조직으로부터 이산화탄소를 체외로 방출하고, 소화관에서 흡수된 영양소를 장기 및 조직 세포로 운반할 뿐만 아니라, 각종 불필요한 성분을 체외로 배출하는 기능을 한다. 또한, 내분비선에서 분비된 호르몬을 타겟 기관 및 조직으로 운반하고, 체온을 일정하게 유지시키며, 이외에도 생체에 침입한 각종 세균, 바이러스 등을 사멸시키는 등의 다양한 기능을 갖고 있다.First, blood that circulates through blood vessels of a human body or an animal is a liquid that flows in blood vessels, and contains various components such as red blood cells, white blood cells, platelets, and plasma. The blood functions to transport oxygen received from the lungs to tissue cells, release carbon dioxide from the tissues to the body, transport nutrients absorbed from the digestive tract to organs and tissue cells, and to release various unnecessary components to the body. In addition, it has various functions such as transporting hormones secreted from the endocrine glands to target organs and tissues, maintaining a constant body temperature, and killing various bacteria and viruses that have invaded the living body.
혈액 분석을 통한 질병의 확인은 가장 저렴하고 간편하며 짧은 시간 내에 이루어질 수 있는 장점을 갖고 있어 인체의 경우에는 1차적으로 수행하는 검사 방법으로 널리 사용되고 있다. 혈액은 전혈 중 약 42 내지 47%가 고형성분인 적혈구, 백혈구 및 혈소판으로 이루어져 있는 한편, 나머지 53 내지 58% 는 액체 성분인 혈장으로 구성되어 있다. 각각의 혈구는 혈액 1 ㎕ 내에 적혈구 500만개, 백혈구 8000개, 혈소판 30만개 정도가 존재한다. 혈장은 점액성의 액체로 물의 함량이 약 90% 정도이고, 나머지는 단백질, 탄수화물, 지방 등으로 이루어져 있고, 미량의 비타민, 효소, 호르몬, 항체, 전해물질 등을 함유하고 있다. The identification of diseases through blood analysis is the most inexpensive, simple, and has the advantage of being able to be achieved in a short time, so it is widely used as a test method primarily performed in the case of the human body. About 42 to 47% of the whole blood is composed of red blood cells, white blood cells and platelets, which are solid components, while the remaining 53 to 58% is composed of plasma, which is a liquid component. Each blood cell has 5 million red blood cells, 8,000 white blood cells, and 300,000 platelets in 1 µl of blood. Plasma is a viscous liquid with a water content of about 90%, the rest consisting of proteins, carbohydrates and fats, and contains traces of vitamins, enzymes, hormones, antibodies and electrolytic substances.
전혈을 통한 질병의 검사 중에서 혈구를 이용하는 경우, 혈구의 수, 형태, 사이즈, 혈색소의 량 등을 확인하여 정상적인 경우와 대비하는 방식으로 수행하고, 혈장을 이용하는 경우에도 다양한 구성 성분들의 량 및 비율을 정상적인 경우와 대비하는 방식으로 질병 유무를 진단하게 된다 . 이중 혈장은 다양한 영양소, 효소, 호르몬, 항체 등을 함유하고 있는 만큼, 이를 통하여 진단 가능한 질병의 종류는 광범위하다. 예를 들면, 혈장 검사로 진단 가능한 질환은 당뇨병, 갑상선 기능 저하증, 간질환, 임신, 동맥 경화, 심근 경색증, 급성 간염, 빈혈, 근육 외상, 점액 부종, 바이러스, 약물 중독, 장티푸스, 홍역, 풍진 등과 같이 광범위하다. 이처럼, 혈장을 통하여 진단 가능한 질병의 종류는 혈구를 이용하는 경우에 비하여 다양하다. When using blood cells in the examination of disease through whole blood, check the number, shape, size, and amount of hemoglobin of blood cells, and perform it in a way that contrasts with normal cases. Diagnosis of the presence or absence of the disease is made in a manner that contrasts with normal cases. Since plasma contains various nutrients, enzymes, hormones, and antibodies, the types of diseases that can be diagnosed through this are wide. For example, diseases that can be diagnosed by plasma tests include diabetes, hypothyroidism, liver disease, pregnancy, atherosclerosis, myocardial infarction, acute hepatitis, anemia, muscle trauma, mucus edema, viruses, drug addiction, typhoid fever, measles, rubella, etc. Together. As such, the types of diseases that can be diagnosed through plasma are more diverse than those using blood cells.
그러나, 전혈 내의 적혈구는 분석과정에서 쉽게 파괴되고, 혈구 내 성분이 노출되면 진단의 정확도를 확보하는데 장애 요인으로 작용하고 있다. 따라서, 진단의 신뢰성을 높이기 위하여, 전혈보다는 이로부터 혈구 등이 제거된 혈장만을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 단백질 칩은 혈액 샘플에 함유된 특정 단백질의 발현 유무 또는 특정 단백질의 량을 검출하여 단백질과 관련된 질병의 진단 등에 이용하는 바이오칩의 일종으로서, 검출 대상이 되는 단백질은 주로 혈장에 존재하기 때문에 단백질 칩에 있어서 고감도의 정량적인 결과를 얻기 위하여는 혈액으로부터 혈장 성분만을 분리하는 것이 요구된다. However, red blood cells in whole blood are easily destroyed in the analysis process, and when components in the blood cells are exposed, they act as obstacles to secure the accuracy of diagnosis. Therefore, in order to increase the reliability of the diagnosis, it may be preferable to use only plasma from which blood cells or the like have been removed from it rather than whole blood. Particularly, the protein chip is a type of biochip that is used to diagnose the presence or absence of a specific protein contained in a blood sample or the amount of a specific protein to diagnose a disease related to the protein, and the protein to be detected mainly exists in plasma. In order to obtain a highly sensitive quantitative result, it is required to separate only plasma components from blood.
한편, 가축, 조류 등에 대한 진단의 경우에는 혈액보다는 배설물에 대한 진단이 널리 이루어지고 있는 바, 특히 조류 인플루엔자의 경우에는 현장에서 조류를 포획하여 혈액을 채취하기 곤란한 경우가 많기 때문에 조류가 남긴 배설물을 이용하여 진단에 활용할 필요성이 있다. 그러나, 이러한 배설물에는 고형물이 상당량 함유되어 있어 이를 그대로 진단에 사용할 수 없고 통상적으로 희석 버퍼에 혼합하여 진단 과정을 수행한다. 그러나, 희석 매질 내에 여전히 이물질이 잔류하고 있어 가급적 정제된 형태의 시료를 확보하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the case of diagnosis of livestock, birds, etc., the diagnosis of feces rather than blood is widely performed. In particular, in the case of avian influenza, it is often difficult to collect the blood by capturing the algae in the field, so the feces left by the algae are used. There is a need to utilize it for diagnosis. However, these excrements contain a significant amount of solids, and thus cannot be used for diagnosis as they are, and are usually mixed in a dilution buffer to perform a diagnostic process. However, it is desirable to obtain a purified sample as much as possible because foreign matter remains in the dilution medium.
상술한 바와 같이, 혈액, 배설물 등을 직접 진단에 사용하기보다는 신속하게 전처리하여 현장 진단(point-of-care clinical tests)에 적합한 액상 시료를 얻는 것이 유리하다.As described above, it is advantageous to obtain a liquid sample suitable for point-of-care clinical tests by rapidly pre-treating blood, fecal matter, etc., rather than using them directly for diagnosis.
이와 관련하여, 액상 유체(예를 들면, 전혈, 배설물 희석액 등)로부터 특정 성분(예를 들면, 혈장, 바이러스 버퍼액)을 분리하기 위한 방안으로서 원심 분리 방식과 같은 능동적 입자 분리, 필터, 모세관 등을 이용한 수동적인 분리 방식이 개발된 바 있다(예를 들면, 국내특허번호 제0889727호 및 제1771509호, WO2004/084974호 등). 특히, 종이, 유리섬유, 다공성 매질 또는 멤브레인을 혈액 유동의 측면 또는 정면에 배치하여 혈구를 분리시키는 방법, 전기적 신호를 가함으로써 혈구의 흐름을 편향시키는 방법 등도 알려져 있다. In this regard, as a method for separating a specific component (e.g., plasma, viral buffer solution) from a liquid fluid (e.g., whole blood, excrement dilution, etc.), active particle separation such as a centrifugal separation method, filter, capillary tube, etc. A passive separation method has been developed (for example, Korean Patent Nos. 0889727 and 177509, WO2004 / 084974, etc.). In particular, a method of separating blood cells by placing a paper, glass fiber, porous medium or membrane on the side or front of the blood flow, and a method of deflecting the flow of blood cells by applying an electrical signal are also known.
그러나, 종래에 개발된 분리 방식은 분리 과정에서 유동이 느려 분리 효율이 낮은 단점이 있기 때문에 액상 유체의 유동을 촉진하기 위하여 분리 디바이스에 시린지 펌프 등을 부착하여 구동한다. 특히, 최근에 각광받고 있는 랩온어칩(lap-on-a-chip) 기반의 디바이스의 경우, 주로 멤브레인 필터를 적용하고 있기는 하나, 시료의 전처리를 위하여 구동 동력(사람의 손, 음압펌프 전원 등)이 요구되고 있다. 따라서, 무동력으로 작동 가능하면서도 신속하게 액상 유체로부터 시료에 적합한 성분을 분리할 수 있고, 더 나아가 작은 사이즈로 제작 가능하여 휴대성 및 편의성을 극대화할 수 있는 액상 유체의 전처리용 디바이스를 개발한다면 한층 바람직할 것이다.However, the separation method developed in the related art has a disadvantage of low separation efficiency due to slow flow in the separation process, so that a syringe pump or the like is attached to the separation device to promote the flow of liquid fluid. Particularly, in the case of a lap-on-a-chip based device, which has recently been spotlighted, membrane filters are mainly applied, but driving power (human hand, negative pressure pump power) is used for sample preparation. Etc.) is required. Therefore, it is more desirable to develop a device for pretreatment of a liquid fluid that can be operated without power and can quickly separate components suitable for a sample from a liquid fluid and can further be manufactured in a small size to maximize portability and convenience. something to do.
본 개시 내용의 일 구체예에서는 무동력 방식으로 액상 유체 내 시료 성분을 신속하고 고효율로 분리할 수 있는 액상 유체의 전처리를 위한 멤브레인 기반의 디바이스를 제공하고자 한다.In one embodiment of the present disclosure, it is intended to provide a membrane-based device for pre-treatment of a liquid fluid capable of quickly and efficiently separating a sample component in a liquid fluid in a non-powered manner.
또한, 본 개시 내용의 일 구체예에서는 종래 기술에 비하여 상대적으로 작은 크기로 구현 가능하면서 무동력 방식에 의하여 액상 유체를 효과적으로 분리할 수 있는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 디바이스를 제공하고자 한다.In addition, one embodiment of the present disclosure is to provide a membrane-based device for pretreatment of a liquid fluid capable of effectively separating a liquid fluid by a non-powered method while being able to be implemented in a relatively small size compared to the prior art.
본 개시 내용의 제1 면에 따르면, According to the first aspect of the present disclosure,
유체 전처리용 디바이스로서,A device for pretreatment of fluid,
상기 디바이스 내로 주입되는 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 멤브레인 필터;A membrane filter for separating the liquid fluid injected into the device while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to the liquid fluid;
액상 유체가 직립 배치되어 있는 디바이스의 멤브레인 필터의 접촉 면과 접촉하면서 수용되고, 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 접촉 구조물, 및A contact structure comprising a receiving chamber of a pre-treatment liquid fluid that is received while contacting the contact surface of a membrane filter of a device in which the liquid fluid is placed upright and flows downward under the application of gravity, and
상기 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체가 상기 투과 면을 따라 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된, 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 회수 구조물;A recovery structure including a receiving chamber of a liquid fluid after pre-treatment, configured to allow the liquid fluid separated by the membrane filter to flow downward along the permeation surface under the application of gravity;
을 포함하고, Including,
상기 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 각각은 액상 유체의 이동에 필요한 모세관 력을 제공하도록 구성되고, 그리고Each of the pre-treatment liquid fluid receiving chamber and the pre-treatment liquid fluid receiving chamber is configured to provide a capillary force required for the movement of the liquid fluid, and
상기 디바이스는 상기 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버와 연통되면서 상기 전처리 후 액상 유체의 수집 공간을 제공하는 수거 챔버를 포함하는, 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 디바이스가 제공된다.The device is provided with a membrane-based device for pretreatment of a liquid fluid, including a collection chamber that communicates with the receiving chamber of the liquid fluid after the pretreatment and provides a collection space of the liquid fluid after the pretreatment.
본 개시 내용의 제2 면에 따르면,According to the second aspect of the present disclosure,
(A) 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A) a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite thereto;
(B) (b1) 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;(B) (b1) A first film having a first through cavity attached to a contact surface of the membrane filter to provide a space for receiving the liquid fluid introduced therein, and a boundary through which the received liquid fluid contacts the membrane filter. Mold structures;
(b2) 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 필름형 상판 구조물;(b2) A film comprising a second through-cavity attached to the first film-like structure, an inlet communicating with the first through-cavity, and a second through-cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through-cavity Mold top structures;
(b3) 상기 도입되는 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 필름형 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;(b3) an outer film structure configured to cover at least a second through cavity attached to the film-like top plate structure to provide a space for moving the introduced liquid fluid by capillary action;
(C) (c1) 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및(C) (c1) a second film-like structure attached to the permeable surface of the membrane filter and having a third through cavity bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter; And
(c2) 상기 제2 필름형 구조물의 하면에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 유체를 배출하기 위하여 관통 홀을 구비하는 필름형 하판 구조물;(c2) a film-type lower plate structure attached to a lower surface of the second film-like structure, and having a support member supporting a membrane filter through the third through-cavity and a through hole to discharge the separated fluid;
을 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스가 제공된다.Provided is a device for pretreatment of a film-like liquid fluid comprising a.
본 개시 내용의 제3 면에 따르면,According to the third aspect of the present disclosure,
(A') 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A ') a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite thereto;
(B') (b1') 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되고, 액상 유체의 주입구, 및 도입된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물;(B ') (b1') is attached to the contact surface of the membrane filter, provides an inlet for the liquid fluid, and provides a space for receiving the introduced liquid fluid and is bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter. 1 A top plate structure in the form of a plastic molding having a through cavity;
(b2') 상기 도입된 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제1 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;(b2 ') an outer film structure attached to the top plate structure and configured to cover at least a first through cavity to provide a space for moving the introduced liquid fluid by capillary action;
(C') (c1') 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제2 관통 캐비티를 구비하는 멤브레인 필터의 고정을 위한 접착성 필름 구조물; 및(C ') (c1') Fixing the membrane filter having a second through cavity attached to the permeable surface of the membrane filter and bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter. Adhesive film structure for; And
(c2') 상기 접착성 필름 구조물 구조물의 하측에 부착되고, 상기 제2 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 유체를 배출하기 위하여 제1 및 제2 관통 홀을 구비하는 하판 구조물;(c2 ') A lower plate attached to the lower side of the adhesive film structure structure, and having a support member supporting a membrane filter through the second through cavity and first and second through holes to discharge the separated fluid. structure;
을 포함하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스가 제공된다.Provided is a membrane-based plastic device for pretreatment of a liquid fluid comprising a.
본 개시 내용의 제4 면에 따르면,According to the fourth aspect of the present disclosure,
(A") 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A ") a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to it;
(B") (b1") 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;(B ") (b1") is provided on the contact surface of the membrane filter to provide a space for receiving the liquid fluid introduced therein and having a first through cavity bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter. 1 film-like structure;
(b2") 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 상판 구조물;(b2 ") comprising a second through cavity attached on the first film-like structure, an inlet communicating with the first through cavity, and a second through cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through cavity Top structure;
(C") (c1") 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및(C ") (c1") a second film type attached to a permeable surface of the membrane filter and having a third through cavity bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter structure; And
(c2") 상기 제2 필름형 구조물의 하측에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재, 상기 분리된 액상 유체를 이동시키기 위한 미세 유로 및 상기 미세 유로와 연통되어 상기 이동된 액상 유체를 수집하는 수거 공간이 구비된 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물;(c2 ") attached to the lower side of the second film-like structure, a supporting member supporting a membrane filter through the third through cavity, a micro-channel for moving the separated liquid fluid, and communicating with the micro-channel A 3D printing type plastic molded lower plate structure having a collection space for collecting the moved liquid fluid;
을 포함하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스가 제공된다.Provided is a membrane-based plastic device for pretreatment of a liquid fluid comprising a.
본 개시 내용의 제5 면에 따르면, According to the fifth aspect of the present disclosure,
시료로서 액상 유체를 제공하는 단계;Providing a liquid fluid as a sample;
상기 액상 유체를 상기 디바이스 내로 도입하여 직립 상태에서 미세유체의 모세관 력 및 중력을 구동력으로 하여 디바이스 내 멤브레인 필터에 의한 전처리를 수행하는 단계; 및Introducing the liquid fluid into the device to perform pretreatment by a membrane filter in the device by using the capillary force and gravity of the microfluid as the driving force in an upright state; And
상기 디바이스로부터 분리되어 배출된 전처리 후 액상 유체를 회수하는 단계; Recovering the liquid fluid after pre-treatment discharged from the device;
를 포함하는 액상 유체의 전처리 방법이 제공된다.There is provided a method for pre-treatment of a liquid fluid comprising a.
예시적 구체예에 따르면, 상기 전처리 후 액상 유체에 대한 진단을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the pre-treatment may further include performing a diagnosis on the liquid fluid.
본 개시 내용의 구체예에서 제공되는, 액상 유체의 전처리용 디바이스는 종래에 혈액, 동물의 분변 시료 등의 액상 시료에 대한 분리용 디바이스가 비교적 큰 체적을 갖고 있거나, 외부의 구동력을 필요로 하는 기술적 한계를 동시에 극복할 수 있다. 특히, 유체의 모세관 력을 유도할 수 있도록 유체 전처리 디바이스를 구성하는 부재를 필름형 재료 및/또는 비교적 얇은 플라스틱 성형물(또는 이의 가공물), 및/또는 3D 프린팅 성형물 형태로 구현할 수 있고, 간단한 적층 프로세스를 이용함으로써 상업적 규모의 생산 또는 대량 양산에 적합하다. 더욱이, 외부 구동원의 공급 없이도 미세유체의 모세관 력 및 직립 배치에 의한 중력을 이용하여 단시간 내에 액상 유체를 전처리(분리)할 수 있는 장점을 제공한다. The device for pre-treatment of a liquid fluid provided in a specific example of the present disclosure is a technique in which a device for separating liquid samples such as blood and animal feces samples has a relatively large volume or requires external driving force. Limitations can be overcome simultaneously. In particular, the members constituting the fluid pretreatment device so as to induce the capillary force of the fluid can be implemented in the form of film-like materials and / or relatively thin plastic moldings (or workpieces thereof), and / or 3D printing moldings, and a simple lamination process By using, it is suitable for commercial scale production or mass production. Moreover, it provides the advantage of pre-processing (separating) the liquid fluid in a short time by using the capillary force of the microfluidic force and the gravitational force of the upright arrangement without supply of an external drive source.
더 나아가, 본 개시 내용의 구체예에 따른 액상 유체의 전처리용 디바이스는 이를 이용하여 분리된 액상 유체를 당업계에서 알려진 진단용 칩 또는 키트에 바로 적용하는데 적합한 만큼, 시료 채취 및 진단을 신속하게 수행할 것이 요구되는 현장 진단에 유용하다. 따라서, 향후 광범위한 상용화가 기대된다.Furthermore, the device for pre-treatment of a liquid fluid according to an embodiment of the present disclosure can quickly perform sample collection and diagnosis as much as it is suitable for directly applying the separated liquid fluid to a diagnostic chip or kit known in the art. It is useful for on-site diagnostics where it is required. Therefore, broad commercialization is expected in the future.
도 1은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 외관을 보여주는 사시도이고;1 is a perspective view showing the appearance of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment;
도 2a 및 도 2b 각각은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 분리 사시도로서, 플로팅 커터를 이용하여 제2 필름형 구조물의 제작과 동시에 지지 부재를 형성하고, 이를 필름형 하판 구조물 상에 부착되는 것을 도시하는 도면이고;2A and 2B are exploded perspective views of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment, and simultaneously forming a support member using a floating cutter to form a second film-like structure, which is formed on a film-like bottom structure. It is a figure showing what is attached;
도 3은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면도이고;3 is a top view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment;
도 4는 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 측면도이고;4 is a side view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment;
도 5는 도 4에서 선 A-A의 절단 면을 보여주는 평면도이고;Fig. 5 is a plan view showing a cut surface of line A-A in Fig. 4;
도 6은 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 외관을 보여주는 사시도이고;6 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment;
도 7은 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 분리 사시도이고;7 is an exploded perspective view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment;
도 8은 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 평면도이고;8 is a top view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment;
도 9는 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 측면도이고;9 is a side view of a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment;
도 10는 도 9에 도시된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스를 선 A'-A'를 따라 수평 방향으로 절취한 면을 보여주는 도면이고;FIG. 10 is a view showing a plane cut in the horizontal direction along the line A'-A 'of the membrane-based plastic device shown in FIG. 9;
도 11은 다른 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 외관을 보여주는 사시도이고;11 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to another embodiment;
도 12는 다른 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 분리 사시도이고;12 is an exploded perspective view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment;
도 13은 다른 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 평면도이고;13 is a top view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment;
도 14는 도 13에서 선 A"-A"의 절단 면으로서 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물 내에서의 유체 흐름 공간을 도시하고;FIG. 14 shows the fluid flow space in the lower plate structure in the form of a plastic molding as the cut surface of line A ”-A” in FIG. 13;
도 15는 다른 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스 내 제2 지지 부재가 부착된 하판 구조물의 사시도이고;15 is a perspective view of a lower plate structure with a second support member attached to a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment;
도 16a 및 도 16b 각각은 실시예 1에서 제작된 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면 사진 및 배면 사진이고;16A and 16B are each a top view and a back view of the pretreatment device for liquid fluid prepared in Example 1;
도 17a는 실시예 2에 따라 직립 상태로 배치된 액상 유체의 전처리 디바이스 내에 액상 유체(시료)로서 혈액(전혈)을 주입하고 시간에 따라 분리된 혈장의 회수 량의 변화를 보여주는 사진이고;17A is a photograph showing a change in the amount of recovered plasma separated over time by injecting blood (whole blood) as a liquid fluid (sample) into a pretreatment device of a liquid fluid disposed in an upright state according to Example 2;
도 17b는 실시예 2에서 분리된 혈장을 피펫에 의하여 회수한 상태를 보여주는 사진이고;17B is a photograph showing a state in which the plasma separated in Example 2 was recovered by a pipette;
도 18은 실시예 3에서 닭의 분변을 PBS에 희석시킨 액상 유체에 요수 상태의 H1N1 바이러스를 스파이킹(spiking)한 후, 이를 전처리 디바이스에 주입하여 액상 유체에 함유되어 있는 찌꺼기(debris)를 제거하는 일련의 과정을 보여주는 사진이고;Figure 18, in Example 3, spiking the H1N1 virus in urine state in a liquid fluid diluted with feces of chicken in PBS, and then injecting it into a pretreatment device to remove debris contained in the liquid fluid. It is a photograph showing a series of processes;
도 19는 실시예 4에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스(4×8㎝) 내 상판 구조물 및 하판 구조물 각각의 외관 및 이들의 조립된 상태를 보여주는 사진이고;19 is a photograph showing the appearance of each of the upper and lower structures in the membrane-based plastic device (4 × 8 cm) fabricated in Example 4 and their assembled state;
도 20은 실시예 4에서 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스에 의하여 혈장이 분리되는 과정을 보여주는 사진이고;20 is a photograph showing the process of separating plasma by a membrane-based plastic device in Example 4;
도 21은 실시예 4에서 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스에 의하여 분리된 혈장을 무동력 펌프에 의하여 회수하는 과정을 보여주는 사진이고;21 is a photograph showing the process of recovering plasma separated by a membrane-based plastic device in Example 4 by a non-powered pump;
도 22는 실시예 5에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스(8×8㎝) 내 3D 프린팅으로 구현된 하판 구조물의 상면 및 하면을 보여주는 사진이고;FIG. 22 is a photograph showing the top and bottom surfaces of a bottom structure implemented by 3D printing in a membrane-based plastic device (8 × 8 cm) produced in Example 5;
도 23은 실시예 5에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 조립 순서를 보여주는 단계 별 사진이고; 그리고23 is a photograph by step showing the assembly sequence of the membrane-based plastic device produced in Example 5; And
도 24는 실시예 5에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스를 이용하여 혈액으로부터 혈장을 분리한 결과를 보여주는 사진이다.24 is a photograph showing the results of separating plasma from blood using the membrane-based plastic device prepared in Example 5.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.The present invention can be achieved by the following description. It should be understood that the following description describes preferred embodiments of the invention, and the invention is not necessarily limited thereto. In addition, the accompanying drawings are intended to aid understanding, and the present invention is not limited thereto, and details regarding individual configurations may be appropriately understood by the specific purpose of related descriptions to be described later.
본 명세서에 있어서 사용된 용어는 하기와 같이 이해될 수 있다.The terminology used herein may be understood as follows.
"액상 유체"는 생물학적 액상 유체를 비롯하여 액상 매질 내에 생물학적 세포, 조직, 분변 등을 함유하여 액상 유체와 동일하거나 이와 유사한 거동을 하는 유체를 의미할 수 있다. 전형적으로, 뇨, 혈액, 타액, 정액, 액상 매질로 희석된 대변(분변), 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 양수 등을 예시할 수 있다.“Liquid fluid” may mean a fluid that contains biological cells, tissues, feces, and the like in a liquid medium, and has the same or similar behavior as a liquid fluid. Typically, urine, blood, saliva, semen, feces (feces) diluted with a liquid medium, sputum, cerebrospinal fluid, tears, mucus, amniotic fluid, etc. can be exemplified.
"혈액"은 일반적으로 전혈(whole blood)를 의미할 수 있으며, 경우에 따라서는 부가 성분, 예를 들면 식염수, 영양소 및/또는 항응혈제를 함유하는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 전혈로부터 일부 성분, 예를 들면 백혈구의 일부가 제거되도록 전처리된 혈액도 포함할 수 있다.“Blood” may generally mean whole blood, and in some cases, it may also contain additional components, such as saline, nutrients and / or anticoagulants. It may also include pre-treated blood to remove some of the components, such as white blood cells, from the whole blood.
"채널"은 유체(특히, 액상 유체)가 소정 방향으로 이동하는 경로에 해당하는 한, 반드시 폐쇄된 형태에 한정되는 것이 아니라 개방된 형태도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. "Channel" is a fluid (especially liquid fluid) as long as it corresponds to a path that moves in a predetermined direction, It is not necessarily limited to the closed form, but may be understood as a concept including the open form.
"성형(shaping)"은 특정 재료(조성물 등)를 소정 형상(특히, 3차원 형상)으로 제조하는 임의의 기술을 의미할 수 있는 바, 사출 성형(injection molding) 등과 같은 전형적인 고분자(또는 수지) 성형 기술뿐만 아니라, 3D 프린팅 등도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. "Shaping" can mean any technique for manufacturing a specific material (composition, etc.) into a given shape (especially a three-dimensional shape), as is typical polymer (or resin) such as injection molding. It can be understood as a concept including not only molding technology, but also 3D printing.
"3D 프린팅"은 포괄적으로는 3차원의 입체 형상을 제조하는 기술인 바, 종래의 제작 기술(절삭가공, 주조, 단조 등)의 비효율성, 그리고 복잡 형상, 복합재료 등의 적용에 따른 기술적 난제를 극복하기 위한 제조 기법으로서 대상체의 3차원 형상 정보를 기반으로 재료의 연속적 적층을 통하여 제품 또는 부품을 제작하는 방식을 의미할 수 있다. "3D printing" is a technology that comprehensively manufactures three-dimensional three-dimensional shapes. It is a technical difficulty due to the inefficiency of conventional manufacturing techniques (cutting, casting, forging, etc.) and the application of complex shapes, composite materials, etc. As a manufacturing technique to overcome, it may mean a method of manufacturing a product or a part through continuous lamination of materials based on 3D shape information of an object.
"상에" 및 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 적어도 하나의 다른 층(중간층 또는 개재층)이 존재하거나, 또는 추가 구성 요소가 개재되거나 존재할 수도 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에" 및 "아래에"라는 표현 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, "순차적으로"라는 표현 역시 상대적인 위치 개념으로 이해될 수 있다. The expressions “on” and “on” can be understood to be used to refer to the concept of relative position. Thus, as well as when other components or layers are present directly in the recited layer, there may be at least one other layer (intermediate or intervening layer) in between, or additional components may be interposed or present. Similarly, the expressions “below”, “below” and “below” and “between” may also be understood as relative concepts of location. In addition, the expression "sequentially" can also be understood as a concept of relative position.
"접촉한다"는 용어는 협의 상 2개의 물질간의 직접적인 접촉을 의미하기는 하나, 광의로는 구성 요소와 액체 흐름 간의 접촉이 이루어지는 한, 임의의 추가 구성 요소가 개재될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.Although the term "contact" means a direct contact between two materials in a narrow sense, it can be understood that in the broad sense, any additional component can be interposed as long as the contact between the component and the liquid flow is made. .
임의의 구성 요소 또는 부재가 다른 구성 요소 또는 부재와 "연결된다" 또는 "연통된다"고 기재되어 있는 경우, 달리 언급되지 않는 한, 상기 다른 구성 요소 또는 부재와 직접 연결 또는 연통되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성 요소 또는 부재의 개재 하에서 연결 또는 연통되어 있는 경우도 포함되는 것으로 이해될 수 있다.When any component or member is described as being “connected” or “in communication with” another component or member, unless otherwise stated, as well as in direct connection or communication with the other component or member , It may be understood that the case of being connected or connected under the interposition of other components or members is also included.
"상면" 또는 "하면"은 다른 부재와의 상대적인 배열 관계를 표시하기 위하여 편의 상 사용되는 용어로서, 본 명세서에서 상면으로 기재된 용어는 해당 부재를 직립 배치할 경우에는 "전면" 또는 "후면"을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.“Upper surface” or “lower surface” is a term used for convenience in order to indicate a relative arrangement relationship with other members. In this specification, the term “top surface” or “rear surface” is used when the member is placed upright. It can be understood as meaning.
본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 유체 전처리 디바이스는 크게 멤브레인 필터(구체적으로 필름형 멤브레인 필터)를 중심으로 일 면에는 액상 유체(또는 액상 시료)를 수용하여 멤브레인 필터와 접촉하도록 하는 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 접촉 구조물, 그리고 멤브레인 필터의 다른 면(즉, 투과 면)에는 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 회수 구조물을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the fluid pretreatment device is largely centered on a membrane filter (specifically a film-type membrane filter), and receives a liquid fluid (or liquid sample) on one side to contact the membrane filter to contact the membrane filter. The contact structure including the receiving chamber of the fluid, and the other side of the membrane filter (ie, the permeating surface) may include a recovery structure including the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment.
예시적인 구체예에 있어서, 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 구성하는 구조물 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 구성하는 구조물 각각을 구성하는 부재는 필름형 소재일 수 있다. 다른 예시적 구체예에 따르면, 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 구성하는 구조물 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 구성하는 구조물 중 적어도 하나는 플라스틱 성형물(또는 이의 가공물)인 부재, 또는 3D 프린팅 방식으로 제작된 플라스틱 성형물인 부재를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, a member constituting each of the structures constituting the receiving chamber of the liquid fluid before pretreatment and the structures constituting the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment may be a film-like material. According to another exemplary embodiment, at least one of the structures constituting the accommodating chamber of the pre-treatment liquid fluid and the structures constituting the accommodating chamber of the pre-treatment liquid is a member that is a plastic molding (or a workpiece thereof), or in a 3D printing manner. It may include a member that is a manufactured plastic molding.
예시적 구체예에 따르면, 멤브레인 필터는 전형적으로 2차원의 평면 형상을 갖는 다공성 멤브레인을 포함할 수 있는데, 면 기준으로 디바이스 내로 도입되는 액상 유체와 접촉하는 접촉 면, 그리고 멤브레인을 통과하여 분리된 액상 유체가 빠져 나오는 투과 면이 형성되어 있다.According to an exemplary embodiment, the membrane filter may typically include a porous membrane having a two-dimensional planar shape, a contact surface in contact with the liquid fluid introduced into the device on a plane basis, and a liquid phase separated through the membrane. A permeate surface is formed through which the fluid escapes.
멤브레인 필터는 물리적(sieving), 화학적(chemical affinity), 및/또는 면역화학적(antigen-antibody) 프로세스를 수반하는 바, 전처리 대상인 액상 유체(액상 시료)를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 기능을 갖는다. Membrane filters involve sieving, chemical affinity, and / or immuno-antibody processes, which move the liquid fluid (liquid sample) to be pretreated from the contact surface to the permeate surface facing it. It has the function of separating.
이와 관련하여, 멤브레인 내 포어의 사이즈는, 처리 대상인 액상 유체에 따라 변화 가능한 바, 예를 들면 액상 유체로서 혈액(전혈)을 사용하고 이로부터 혈장을 분리할 경우에는 혈액 내 혈구는 멤브레인을 통과하지 못하고 혈장만을 선택적으로 두께 방향으로 이동시킬 수 있는 포어 사이즈 범위를 갖도록 할 수 있다. 이 경우, 혈액 내 혈구의 사이즈(약 2 내지 10 ㎛)를 고려하여, 예를 들면 약 0.1 내지 100 ㎛, 구체적으로 약 0.5 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로 약 1 내지 20 ㎛ 범위일 수 있다. In this connection, the size of the pores in the membrane may vary depending on the liquid fluid to be treated. For example, when blood (whole blood) is used as the liquid fluid and plasma is separated therefrom, blood cells in the blood do not pass through the membrane. However, it is possible to have a pore size range capable of selectively moving only the plasma in the thickness direction. In this case, in consideration of the size (about 2 to 10 μm) of blood cells in the blood, for example, it may be in the range of about 0.1 to 100 μm, specifically about 0.5 to 50 μm, and more specifically about 1 to 20 μm.
일 구체예에 따르면, 멤브레인 필터의 재질은, 등방성 멤브레인(isotropic membrane), 비등방성 멤브레인(anisotropic membrane) 또는 이의 조합일 수 있다. 구체적으로, 비등방성 멤브레인으로서 동일 재질인 비대칭 멤브레인(asymmetric membrane) 및 2종 이상의 상이한 재질인 복합 멤브레인을 예시할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 비등방성 멤브레인, 구체적으로 비대칭 멤브레인을 사용할 수 있는 바, 예를 들면 두께 기준으로 멤브레인의 상부 영역(접촉 면 부근의 영역)은 상대적으로 큰 포어 사이즈를 갖는 한편, 하부 영역(투과 면 부근의 영역)은 상대적으로 작은 포어 사이즈를 갖도록 구성할 수 있다. 예시적으로, 멤브레인 내 상부 영역의 포어 사이즈는, 예를 들면 약 5 내지 100 ㎛, 구체적으로 약 10 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로 약 20 내지 40 ㎛ 범위일 수 있는 한편, 멤브레인 내 하부 영역의 포어 사이즈는, 예를 들면 약 0.1 내지 5 ㎛, 구체적으로 약 0.5 내지 2 ㎛, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 1 ㎛ 범위일 수 있다. According to one embodiment, the material of the membrane filter may be an isotropic membrane, an anisotropic membrane, or a combination thereof. Specifically, as the anisotropic membrane, an asymmetric membrane of the same material and a composite membrane of two or more different materials can be exemplified. According to certain embodiments, anisotropic membranes, specifically asymmetric membranes can be used, for example the upper region of the membrane (area near the contact surface) by thickness has a relatively large pore size, while the lower region ( Area near the transmission surface) may be configured to have a relatively small pore size. Illustratively, the pore size of the upper region in the membrane may range, for example, from about 5 to 100 μm, specifically from about 10 to 50 μm, and more specifically from about 20 to 40 μm, while the pore size of the lower region in the membrane The size can be, for example, in the range of about 0.1 to 5 μm, specifically about 0.5 to 2 μm, more specifically about 0.5 to 1 μm.
예시적 구체예에 따르면, 멤브레인의 접촉 면으로부터 투과 면으로 진행함에 따라 포어 사이즈가 연속적으로 변화하는(예를 들면, 연속적으로 포어 사이즈가 감소하는) 패턴을 나타낼 수도 있다. 이와 같이 비대칭 특성의 멤브레인을 사용하되, 필터링 과정에서 액상 유체가 멤브레인 필터의 접촉 면으로부터 투과 면 방향으로의 포어 사이즈를 감소시킴으로써 단순히 흡수에 의한 유체 이동에 그치지 않고, 모세관 현상을 유도하여 유체, 특히 분리된 액상 유체가 멤브레인을 용이하고 신속하게 가로질러 이송될 수 있는 것으로 판단된다.According to an exemplary embodiment, it may also exhibit a pattern in which the pore size continuously changes (eg, continuously decreases in pore size) as it progresses from the contact surface of the membrane to the transmission surface. As such, a membrane having an asymmetrical property is used, but in the filtering process, the liquid fluid reduces the pore size in the direction of the membrane filter from the contact surface to the permeation surface. It is believed that the separated liquid fluid can be easily and quickly transported across the membrane.
예시적 구체예에 따르면, 멤브레인의 재질은 고분자일 수 있는 바, 예를 들면 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리설폰, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아라미드, 할로겐화 올레핀의 중합체, 이의 조합 등일 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론(예를 들면, 나일론 6, 66 등), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF)를 예시할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the material of the membrane may be a polymer, for example, polyolefin, polyester, polyamide, polysulfone, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyaramid, polymer of halogenated olefin, combinations thereof, etc. You can. Specifically, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), nylon (eg, nylon 6, 66, etc.), polyvinylidene difluoride (PVDF) can be exemplified.
택일적 구체예에 따르면, 천연 고분자계로서 예를 들면 셀룰로오스 유도체, 구체적으로 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 등을 사용할 수 있다.According to an alternative embodiment, as a natural polymer, for example, a cellulose derivative, specifically cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, and the like can be used.
예시적 구체예에 따르면, 필름형 멤브레인 필터의 두께는, 예를 들면 약 100 내지 1,000 ㎛, 구체적으로 약 200 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 300 내지 350 ㎛ 범위일 수 있다. 멤브레인의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 제작이 용이하지 않거나 전처리 과정에서 멤브레인의 파손 등이 발생할 수 있는 반면, 지나치게 두꺼운 경우에는 멤브레인 필터에 흡수된 액상 유체의 량이 증가하여 전처리 후 회수 가능한 액상 유체의 량이 제한되는 문제점이 유발될 수 있는 만큼, 주입되는 액상 유체의 량 등을 고려하여 전술한 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the film-type membrane filter may be, for example, in the range of about 100 to 1,000 μm, specifically about 200 to 500 μm, and more specifically about 300 to 350 μm. If the thickness of the membrane is too thin, fabrication may not be easy or breakage of the membrane may occur in the pre-treatment process, whereas when it is too thick, the amount of liquid fluid absorbed by the membrane filter increases, limiting the amount of liquid fluid that can be recovered after pretreatment. As long as the problem can be caused, it can be appropriately adjusted within the above-described range in consideration of the amount of liquid fluid to be injected, but is not limited thereto.
한편, 디바이스 내 필름 부재의 구조물에 패턴을 형성하기 위하여, 예를 들면 설계 프로그램에 따라 레이저 컷팅, 컷팅 플로터(플로팅 커터) 가공법, 컷팅 프린팅법, 선반 가공법 등이 적용될 수 있으며, 이들 각각의 기술 원리 및 세부 기술적 사항은 당업계에 알려져 있다.On the other hand, in order to form a pattern on the structure of the film member in the device, for example, laser cutting, cutting plotter (floating cutter) processing method, cutting printing method, lathe processing method, etc. may be applied according to a design program. And detailed technical details are known in the art.
또한, 플라스틱 성형물(또는 기판) 형태의 세부 구조, 패턴 및 형상은 사출 성형 또는 캐스팅에 의하여 직접 형성되거나. 또는 설계 프로그램 및 CNC 테크닉을 이용하여 가공하여 형성할 수도 있다. 또한, 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물은 설계 프로그램 및 3D 프린팅이 가능한 임의의 소재(예를 들면. 광경화성 아크릴 수지)를 이용하여 제작될 수 있다. In addition, detailed structures, patterns and shapes in the form of plastic moldings (or substrates) may be directly formed by injection molding or casting. Alternatively, it can be formed by processing using a design program and a CNC technique. In addition, the plastic molding of the 3D printing method can be manufactured using a design program and any material capable of 3D printing (eg, photocurable acrylic resin).
일 구체예에 따르면, 액상 유체 전처리 디바이스는 직립 배치된 상태에서 작동될 수 있는 바, 디바이스 내로 도입된 액상 유체는 전처리 전 액상 유체의 챔버 내에서 중력과 함께 멤브레인 필터의 접촉 면을 적시면서 접촉 면과 수평한 방향으로 발생하는 모세관 력에 의하여 하측 방향으로 이동하면서, 멤브레인 필터의 접촉 면과 수직한 방향으로 모세관 력을 구동력으로 하여 액상 유체가 필터링된다. 그 결과, 액상 유체가 투과 면 방향으로 이동하면서 분리된다. According to one embodiment, the liquid fluid pretreatment device can be operated in an upright position, wherein the liquid fluid introduced into the device contacts the contact surface while wetting the contact surface of the membrane filter with gravity in the chamber of the liquid fluid before pretreatment. The liquid fluid is filtered using the capillary force as a driving force in a direction perpendicular to the contact surface of the membrane filter, while moving in the downward direction by the capillary force generated in the horizontal direction. As a result, the liquid fluid is separated while moving in the direction of the permeate surface.
또한, 멤브레인 필터를 통과하여 투과 면으로부터 배출된 액상 유체(필터링된 액상 유체)는 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 내에서 중력의 인가 하에 하측 방향으로 이동하게 된다. 이때, 멤브레인 필터의 양 면에 형성된 2개의 챔버(전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버)는 모세관 현상을 유도하는데 적합한 공간을 제공하도록 치수, 기하학적 형태 등이 조절될 수 있는 바, 전처리 전 액상 유체 및 전처리 후 액상 유체 각각은 모세관 현상을 이용하여 효과적으로 이동할 수 있다. In addition, the liquid fluid (filtered liquid fluid) discharged from the permeate surface through the membrane filter is moved downward under the application of gravity in the receiving chamber of the liquid fluid after pretreatment. At this time, the two chambers formed on both sides of the membrane filter (the receiving chamber of the liquid fluid before pre-treatment and the receiving chamber of the liquid fluid after pre-treatment) can be adjusted in dimensions, geometry, etc. to provide a suitable space for inducing capillary action. Bar, each of the pre-treatment liquid fluid and pre-treatment liquid fluid can be effectively moved using capillary action.
상술한 바와 같이 전처리 후 액상 유체(즉, 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체)는 디바이스 내 전처리 후 액상 유체의 수용(이동) 공간과 연통되어 있는 수거 챔버를 이용하여 수집(수거)할 수 있다. 이와 관련하여, 디바이스를 직립 배치하는 방식으로 전처리함으로써 외부의 전원이나 동력을 사용하지 않으면서 전처리 전 액상 유체와 전처리 후 액상유체가 연속적으로 이동하여 수거 챔버까지 이동시키는 장점을 달성할 수 있다.As described above, the liquid fluid after pretreatment (that is, the liquid fluid separated by the membrane filter) may be collected (collected) by using a collection chamber in communication with the receiving (moving) space of the liquid fluid after pretreatment in the device. In this regard, by pre-processing the device in an upright manner, it is possible to achieve the advantage of continuously moving the liquid fluid before and after the pre-treatment to the collection chamber without using external power or power.
예시적 구체예에 따르면, 액상 유체의 전처리용 디바이스 내에 플라스틱 성형물 형태의 구조물을 도입할 수 있는 바, 이 경우에는 디바이스 전체를 필름형 재질로 구성하는 경우에 발생할 수 있는 구조 형성을 위한 패턴의 정렬 부정합에 따른 문제점을 완화시킬 수 있고, 보다 적은 개수의 부재로 전처리용 디바이스를 구현할 수 있다. 또한, 3D 프린팅을 이용할 경우, 디바이스의 외측 면에 필름 시트를 이용한 시료 이동 채널을 형성하지 않으면서 디바이스 내부에 시료이동채널을 구현할 수 있기 때문에 필름 시트 간 부착성 저하로 인한 시료 유출 가능성을 원천적으로 제거할 수 있다. 더 나아가, 다른 예시적 구체예에서는 전처리 디바이스를 랩-온-어-칩 간의 미세유체 칩과 통합되거나 일체화할 수 있는 연결부 또는 연결 통로를 형성함으로써 후속 시료 반응을 위한 시료이동채널을 부가할 수 있다.According to an exemplary embodiment, a structure in the form of a plastic molding can be introduced into a device for pretreatment of a liquid fluid, in this case, alignment of a pattern for forming a structure that may occur when the entire device is composed of a film-like material. It is possible to alleviate the problems caused by mismatch, and to implement a pre-processing device with fewer members. In addition, when using 3D printing, since a sample movement channel can be implemented inside the device without forming a sample movement channel using a film sheet on the outer surface of the device, the possibility of sample leakage due to deterioration of adhesion between film sheets is fundamentally avoided. Can be removed. Furthermore, in other exemplary embodiments, a sample transfer channel for subsequent sample reaction can be added by forming a connection or connection passage capable of integrating or integrating the pretreatment device with the microfluidic chip between lab-on-a-chip. .
예시적 구체예에 따르면, 액상 유체의 전처리용 디바이스 내 필름 재질의 부재의 경우, ASTM D 882에 의하여 측정되는 강도가, 예를 들면 적어도 약 10 내지 30 kgf/mm2, 구체적으로 약 15 내지 27 kgf/mm2, 보다 구체적으로 약 20 내지 25 kgf/mm2 범위일 수 있다. 또한, ASTM D 882에 의하여 측정되는 필름의 신도(ductility)는, 예를 들면 적어도 약 100%, 구체적으로 약 110 내지 300%, 보다 구체적으로 약 120 내지 200% 범위일 수 있다. 이외에도, ASTM D 882에 의하여 측정되는 필름의 영률(Young modulus)은, 예를 들면 약 250 내지 500 kgf/mm2, 구체적으로 약 300 내지 450 kgf/mm2, 보다 구체적으로 약 360 내지 430 kgf/mm2 범위일 수 있다. 본 개시 내용이 상술한 기계적 물성으로 한정되는 것은 아니나, 유연성이 양호하고 체적을 감소시키는 등의 장점 등을 효과적으로 구현할 수 있는 필름형 부재를 선정하는 것이 바람직할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 이러한 필름형 부재의 재질은 대표적으로 폴리에스테르(구체적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리스틸렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 사이클릭올레핀 공중합체(COC), 액정 고분자(LCP), 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리(페닐렌 에테르) (PPE), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 아크릴 계통의 수지 등일 수 있으며, 이중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. According to an exemplary embodiment, in the case of the absence of a film material in a device for pretreatment of a liquid fluid, the strength measured by ASTM D 882 is, for example, at least about 10 to 30 kgf / mm2, specifically about 15 to 27 kgf / mm2, more specifically about 20 to 25 kgf / mm2. In addition, the ductility of the film as measured by ASTM D 882 may be, for example, at least about 100%, specifically about 110 to 300%, more specifically about 120 to 200%. In addition, the Young modulus of the film as measured by ASTM D 882 is, for example, in the range of about 250 to 500 kgf / mm2, specifically about 300 to 450 kgf / mm2, more specifically about 360 to 430 kgf / mm2 Can be Although the present disclosure is not limited to the mechanical properties described above, it may be desirable to select a film-like member capable of effectively implementing advantages such as good flexibility and reduced volume. According to an exemplary embodiment, the material of such a film-like member is typically polyester (specifically, polyethylene terephthalate (PET)), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyimide (PI), polystyrene (PS) ), Polycarbonate (PC), polyurethane, polyvinylidene fluoride, nylon, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), cyclic olefin copolymer (COC), liquid crystal polymer (LCP), Polyamide (PA), polyimide (PI), poly (phenylene ether) (PPE), polyoxymethylene (POM), polyether ether ketone (PEEK), polyether sulfone (PES), polytetrafluoroethylene ( PTFE), acrylic resin, etc., and at least one of them may be used. More specifically, it may be polyethylene terephthalate (PET), but is not limited thereto.
또한, 액상 유체의 전처리용 디바이스 내 플라스틱 성형물 형태의 구조물의 재질은 당업계에서 알려진 각종 성형 테크닉(예를 들면, 사출 성형, 캐스팅, 압연 성형, 압축 성형, 압출 성형, 압출 블로우 성형, 발포 성형, 프레스, CNC 가공, 적층 성형 등)에 적용 가능하거나, 또는 3D 프린팅에 의한 성형이 가능한 재질일 수 있다. 예를 들면, 성형 테크닉에 의하여 제작 가능한 플라스틱은 실리콘계 고분자일 수 있는 바, 예를 들면 폴리디메틸 실록산(PDMS 또는 h-PDMS), 폴리메틸실록산, 부분 알킬화된 폴리메틸실록산, 폴리알킬메틸실록산, 폴리페닐메틸실록산, 이의 조합 등일 수 있으며, 구체적으로는 PDMS를 사용할 수 있다. 이외에도, 성형 또는 3D 프린팅이 가능한 다른 고분자, 예를 들면 실리콘-개질 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머, 폴리(부티렌 테레프탈레이트; PBT) 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)), 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리(에테르이미드)(PEI), 폴리락타이드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리에스테르(PET), 합성 고무, 폴리이소부틸렌 등일 수 있으며, 이중 적어도 하나를 선정할 수 있다. 특히, 3D 프린팅용 플라스틱(고분자) 소재로서, 광 경화성 수지(구체적으로 광경화성 아크릴 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리락타이드(PLA) 등을 사용할 수 있다.In addition, the material of the structure in the form of a plastic molding in the device for pretreatment of a liquid fluid is various molding techniques known in the art (for example, injection molding, casting, rolling molding, compression molding, extrusion molding, extrusion blow molding, foam molding, Press, CNC machining, additive manufacturing, etc.), or may be a material capable of forming by 3D printing. For example, plastics that can be produced by molding techniques may be silicone-based polymers, for example, polydimethyl siloxane (PDMS or h-PDMS), polymethylsiloxane, partially alkylated polymethylsiloxane, polyalkylmethylsiloxane, poly Phenylmethylsiloxane, a combination thereof, and the like, and specifically PDMS can be used. In addition, other polymers capable of forming or 3D printing, such as silicone-modified elastomers, thermoplastic elastomers, poly (butylene terephthalate; PBT) polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyolefins (e.g. polyethylene ( PE) and polypropylene (PP)), poly (etheretherketone) (PEEK), poly (etherimide) (PEI), polylactide, polymethylmethacrylate (PMMA), polyurethane thermoplastic elastomer, polyamide ( PA), polyimide (PI), polyester (PET), synthetic rubber, polyisobutylene, and the like, and at least one may be selected. In particular, as a plastic (polymer) material for 3D printing, photocurable resins (specifically, photocurable acrylic resins, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polylactide (PLA), etc.) can be used.
상술한 전처리용 디바이스 내 구성 부재 모두 동일하거나 또는 서로 상이한 플라스틱 또는 고분자 재질일 수 있으며, 경우에 따라서는 일부 복수의 층을 동일 또는 동종 재질로 구성하는 한편, 나머지 층을 다른 재질로 구성할 수 있다. 이때, 동일 또는 동종 플라스틱 재질이라 해도, 개별 부재의 물성은 상이할 수 있다.All of the components in the above-described pretreatment device may be the same or different plastic or polymer materials, and in some cases, some of the plurality of layers may be formed of the same or the same material, while the remaining layers may be formed of different materials. . At this time, even if the same or the same plastic material, the physical properties of the individual members may be different.
이외에도, 복수의 부재를 적층하는 과정에서 접착제를 사용할 수 있으나, 공정의 신속성 및 편의성을 위하여 해당 부재를 접착 재료(단면 또는 양면 접착 재료), 구체적으로 양면 접착 재료로 구성할 수 있다. 이와 관련하여, 전처리 디바이스를 구성하는 복수의 부재를 상호 부착하기 위하여, 가압 또는 프레싱을 가하여 접착제 또는 접착 재료에 의한 긴밀한 부착을 유도할 수 있다. In addition, an adhesive may be used in the process of laminating a plurality of members, but for quickness and convenience of the process, the member may be formed of an adhesive material (one-sided or double-sided adhesive material), specifically, a double-sided adhesive material. In this connection, in order to mutually attach a plurality of members constituting the pretreatment device, it is possible to induce close adhesion by an adhesive or an adhesive material by applying pressure or pressing.
이하에서는 본 개시 내용의 바람직한 구체예를 중심으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present disclosure will be mainly described. However, the present invention is not necessarily limited thereto.
제1 The first 구체예Concrete (필름형 액상 유체 전처리용 (For film type liquid fluid pretreatment 디바이스device ))
도 1은 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 외관을 도시한다. 1 shows the appearance of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도시된 구체예에 따른 전처리 디바이스의 경우, 액상 유체의 전처리 디바이스(100)는 모든 부재를 필름형 재질로 사용하고, 또한 개별 부재를 적층(lamination) 프로세스에 의하여 조립하여 제작될 수 있다. 따라서, 전처리 디바이스(100) 역시 전체적으로 2차원적 필름과 유사한 형상을 가질 수 있는 바, 전처리 디바이스(100)를 고분자 재질의 필름 또는 시트를 이용한 적층 공정으로 제작할 수 있기 때문에 편의성을 제고하고 제작 비용을 낮출 수 있다.In the case of the pretreatment device according to the illustrated embodiment, the liquid fluid pretreatment device 100 may be manufactured by using all members as a film-like material and assembling individual members by a lamination process. Therefore, since the pre-processing device 100 may also have a shape similar to that of a two-dimensional film as a whole, the pre-processing device 100 can be manufactured by a lamination process using a film or sheet made of a polymer material, thereby increasing convenience and manufacturing cost. Can be lowered.
도 2a 및 도 2b 각각은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 분리 사시도로서, 플로팅 커터를 이용하여 제2 필름형 구조물의 제작과 동시에 지지 부재를 형성하고, 이를 필름형 하판 구조물 상에 부착되는 것을 도시한다.2A and 2B are exploded perspective views of a pretreatment device for liquid fluid according to an exemplary embodiment, and simultaneously forming a support member using a floating cutter to form a second film-like structure, which is formed on a film-like bottom structure. It shows what is attached.
도시된 구체예에 있어서, 멤브레인 필터(111)는 2차원적 평면 구조로서, 전체적으로 5각형 형상(직사각형에서 일 측의 양 모서리 부분이 절단된 형상 또는 상단이 쐐기 형태로 수렴하는 직사각형 형상)일 수 있다. 다만, 멤브레인 필터의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능한 것으로 이해될 수 있다.In the illustrated embodiment, the membrane filter 111 is a two-dimensional planar structure, and may have an overall pentagonal shape (a shape in which both corner portions of one side are cut out or a rectangular shape in which the top converges in a wedge shape). have. However, the shape of the membrane filter is not limited to this, it can be understood that various modifications are possible.
멤브레인 필터(111)는 전처리 대상인 액상 유체(또는 액상 시료)와 접촉하는 접촉 면(멤브레인 필터의 전면), 그리고 필터링 과정에서 멤브레인을 가로질러 통과한 액상 유체가 빠져나가는 투과 면(멤브레인 필터의 후면)을 갖고 있다. 상기 접촉 면 상에는 소정 패턴으로 가공된 제1 필름형 구조물(112)이 부착되어 있다. 구체적으로, 제1 필름형 구조물(112)은 프레임 내에서 별도로 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티(121), 그리고 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)가 각각 형성되어 있다. 도시된 구체예의 경우, 제1 필름형 구조물(112)의 상부 영역에 제1 관통 캐비티(121), 그리고 하부 영역에 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)가 위치한다. 예시적으로, 아래에 위치하는 멤브레인 필터(111)와 후술하는 다른 필름형 부재와의 간편하면서 효과적인 부착을 위하여, 제1 필름형 구조물(112)은 양면 접착 재료로 이루어질 수 있다.The membrane filter 111 has a contact surface (the front side of the membrane filter) that comes into contact with the liquid fluid (or a liquid sample) to be pre-treated, and a permeation surface through which the liquid fluid passing through the membrane escapes during filtering (the back side of the membrane filter). Have On the contact surface, a first film-like structure 112 processed in a predetermined pattern is attached. Specifically, the first film-like structure 112 is formed with a first through-cavity 121 and a through-cavity 122 for collecting a first sample, which are separately demarcated within the frame. In the illustrated embodiment, the first through-cavity 121 in the upper region of the first film-like structure 112 and the through-cavity 122 for collecting the first sample are located in the lower region. For example, the first film-like structure 112 may be made of a double-sided adhesive material for easy and effective attachment between the membrane filter 111 positioned below and other film-like members described below.
이와 관련하여, 제1 관통 캐비티(121)는 디바이스(100) 내로 도입되는 액상 유체가 수용되고 이동하는 공간, 즉 수용 챔버를 구성하는 일 부재이다. 이때, 제1 관통 캐비티(130)는 전형적으로 멤브레인 필터(111)에 대응하는 형상을 갖고 있으나, 반드시 동일한 형상일 필요는 없다. 또한, 멤브레인 필터(111)가 제1 관통 캐비티(121)보다 크기가 큰 경우, 주입되는 액상 유체가 멤브레인 필터의 옆면을 통하여 새어나갈 수 있다. 따라서, 멤브레인 필터(111)는 제1 관통 캐비티(121)에 비하여 적어도 동일하거나 작은 사이즈를 가질 수 있으나, 제3 관통 캐비티(130) 보다는 커야한다. In this regard, the first through cavity 121 is a member constituting a space in which the liquid fluid introduced into the device 100 is accommodated and moved, that is, a receiving chamber. At this time, the first through cavity 130 typically has a shape corresponding to the membrane filter 111, but is not necessarily the same shape. In addition, when the membrane filter 111 is larger in size than the first through cavity 121, the injected liquid fluid may leak through the side surface of the membrane filter. Accordingly, the membrane filter 111 may have at least the same or smaller size than the first through cavity 121, but must be larger than the third through cavity 130.
또한, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)는 추후 멤브레인 필터(111)에 의하여 분리된 액상 유체가 수집되는 공간, 즉 수거 챔버를 구성하는 부재에 해당되는 만큼, 이에 적합한 사이즈 또는 형상을 가질 수 있다. 도시된 예에서는 하단으로 갈수록 완만하게 수렴하는 항아리 형상의 캐비티가 형성되어 있다.In addition, the first sample collection through-cavity 122 may have a size or shape suitable for the space in which the liquid fluid separated by the membrane filter 111 is collected later, that is, corresponding to a member constituting the collection chamber. . In the illustrated example, a pot-shaped cavity is formed that converges gently toward the bottom.
예시적 구체예에 따르면, 제1 필름형 구조물(112)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 정하여질 수 있다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the first film-like structure 112 may be determined, for example, within a range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm. have.
한편, 제1 필름형 구조물(112) 상에는 필름형 상판 구조물(113)이 부착될 수 있다. 도시된 예에 따르면, 상판 구조물(113)의 일 단부 영역에 액상 유체의 주입구(124)가 형성되어 있는 바, 구체적으로 주입구(124)는 필름형 상판 구조물(113)의 상단 근처 영역(구체적으로 쐐기 형태로 수렴되는 상단 영역의 중앙부)에 형성될 수 있다. 이러한 주입구 형상은 다양한 형상(예를 들면. 원형. 타원형 등. 보다 구체적으로 원형)일 수 있다. 특히, 원형의 주입구를 형성할 경우에는 액상 유체의 주입 시 사각형의 주입구 등에 비하여 외측으로 범람하는 현상을 억제할 수 있다. Meanwhile, a film-shaped top plate structure 113 may be attached to the first film-type structure 112. According to the illustrated example, the inlet 124 of the liquid fluid is formed in one end region of the top plate structure 113, specifically, the inlet 124 is an area near the top of the film-shaped top plate structure 113 (specifically It may be formed in the center of the upper area converging in a wedge shape). The inlet shape may be of various shapes (eg, circular, elliptical, etc., more specifically circular). In particular, in the case of forming a circular inlet, it is possible to suppress the phenomenon of overflowing to the outside compared to a rectangular inlet when injecting a liquid fluid.
주입구(124)는 피펫 등을 이용하여 액상 시료를 디바이스(100) 내 액상 유체의 수용 공간(챔버) 내로 주입하는데 충분한 사이즈를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예시적으로, 주입구(124)의 사이즈(또는 직경)는, 예를 들면 약 1 내지 100 mm, 구체적으로 약 3 내지 50 mm, 보다 구체적으로 약 5 내지 20 mm 범위일 수 있다. 예시적으로, 주입구(124)를 통하여 도입되는 액상 유체의 량은, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mL, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mL의 범위일 수 있다.The inlet 124 may preferably have a size sufficient to inject a liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 100 using a pipette or the like. Illustratively, the size (or diameter) of the inlet 124 may be, for example, in the range of about 1 to 100 mm, specifically about 3 to 50 mm, and more specifically about 5 to 20 mm. Illustratively, the amount of liquid fluid introduced through the inlet 124 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 2 mL.
도시된 구체예에 있어서, 주입구(124)와는 별도로 제2 관통 캐비티(123)가 형성되어 있는 바, 아래에 위치하는 제1 관통 캐비티(121)와 연통되어 있다. 즉, 제2 관통 캐비티(123)는 제1 관통 캐비티(121)와 함께 조합하여 주입구(124)를 통하여 유입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간(또는 챔버)을 구성하는 일 부재로 기능한다,In the illustrated embodiment, the second through-cavity 123 is formed separately from the inlet 124, and is in communication with the first through-cavity 121 positioned below. That is, the second through-cavity 123 functions as a member constituting the space (or chamber) for receiving the liquid fluid flowing through the inlet 124 in combination with the first through-cavity 121,
또한, 필름형 상판 구조물(113) 내에서 주입구(124)와 길이 방향으로 대향하는 영역, 하부 영역에는 제1 필름 구조물(112)의 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)와 연통되는 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)가 형성될 수 있다. 이때, 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)는 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)와 대응되거나 동일한 형상을 가질 수 있다.In addition, in the region of the film-like upper structure 113 facing the injection hole 124 in the longitudinal direction, and in the lower region, for collecting the second sample in communication with the through cavity 122 for collecting the first sample of the first film structure 112. The through cavity 125 may be formed. In this case, the second sample collection through cavity 125 may correspond to the first sample collection through cavity 122 or may have the same shape.
예시적 구체예에 따르면, 필름형 상판 구조물(113)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 내에서 정하여질 수 있다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the film-like top plate structure 113 may be determined, for example, within about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
한편, 도시된 구체예에 따르면, 디바이스(100)를 직립 배치함에 따라 주입구(124)를 통하여 도입된 액상 유체에 중력이 인가된다. 또한, 전처리 전 액상 유체를 수용하고 이동시키는 공간(또는 수용 챔버)을 제공하기 위하여, 필름형 상판 구조물(113) 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티(123)를 덮는 외측 필름 구조물을 형성할 수 있다. Meanwhile, according to the illustrated embodiment, gravity is applied to the liquid fluid introduced through the injection hole 124 as the device 100 is placed upright. In addition, in order to provide a space (or accommodating chamber) for receiving and moving the liquid fluid before pre-treatment, it is possible to form an outer film structure that is attached to the film-shaped top plate structure 113 and covers at least the second through cavity 123. have.
이와 같이 외측 필름 구조물로 제2 관통 캐비티(123)를 커버하여, 멤브레인 필터와 필름 구조물 사이에 형성된 공간(수용 챔버)을 통하여 액상 유체의 신속한 이동을 가능케 하는 모세관 현상이 일어나는 환경(또는 치수)을 형성하며, 도입된 액상 유체가 모세관 력에 의하여 이동 공간 또는 수용 챔버의 하측까지 도달할 수 있도록 한다(즉, 액상 유체가 멤브레인 필터의 미세공간을 적시면서 발생하는 모세관 력이 이동에 필요한 구동력을 제공할 수 있음).As described above, by covering the second through cavity 123 with the outer film structure, an environment (or dimension) in which a capillary phenomenon occurs that enables rapid movement of liquid fluid through a space (receiving chamber) formed between the membrane filter and the film structure To form and allow the introduced liquid fluid to reach the moving space or the lower side of the receiving chamber by the capillary force (i.e., the capillary force generated while wetting the microcavity of the membrane filter provides the driving force required for movement) Can do).
다만, 도입된 액상 유체가 멤브레인 필터(111)를 적신 후 일정 시간이 경과하면 멤브레인 필터(111)의 하단 면에서 필터링을 거쳐 분리된 액상 유체가 스며나오는데, 이때 이동 공간 또는 수용 챔버 내 비어있는 공간은 주입구(124)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기로 채워진다. 따라서, 이동 공간 또는 수용 챔버 중 액상 유체에 의하여 젖은 상태에 있는 하측 부위에서 액상 유체를 붙잡거나 정체시키는 현상이 발생할 수 있다. However, when the introduced liquid fluid wets the membrane filter 111 and a certain period of time has elapsed, the separated liquid fluid is filtered out from the bottom surface of the membrane filter 111, and at this time, the moving space or the empty space in the receiving chamber Silver is filled with air flowing in from the outside through the injection port (124). Accordingly, a phenomenon in which the liquid fluid is captured or stagnated may occur in the lower portion of the moving space or the receiving chamber that is wet by the liquid fluid.
이러한 흐름의 정체 또는 지연 현상을 완화하여 이동 공간 또는 수용 챔버 내에서 액상 유체가 신속하게 이동할 수 있도록 외측 필름 구조물을 공기 투과성 필름을 이용하여 구성할 수 있다. 구체적으로, 외측 필름 구조물은 크게 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114) 및 공기 투과성 필름(115)을 포함할 수 있다. 이때, 고정 테이프(114)의 경우, 아래에 위치하는 필름형 상판 구조물(113)의 주입구(124)를 막지 않으면서 제1 관통 캐비티(123) 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125) 각각에 대응하는(연통되는) 제4 관통 캐비티(126) 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)를 형성할 수 있다. The outer film structure may be configured using an air permeable film so as to mitigate the stagnation or delay phenomenon of the flow so that the liquid fluid can quickly move in the moving space or the receiving chamber. Specifically, the outer film structure may largely include an air-permeable film fixing tape 114 and an air-permeable film 115. At this time, in the case of the fixing tape 114, the first through-cavity 123 and the second through-collection cavity 125 for collecting the second sample without blocking the inlet 124 of the film-shaped upper plate structure 113 located below A fourth through cavity 126 (in communication) and a through cavity 127 for collecting a fourth sample may be formed.
일 예로서, 공기 투과성 필름의 전형적인 예는 소수성 재질의 필터 등일 수 있다. 이러한 공기 투과성 필름은 공기의 입출입이 가능하므로 멤브레인의 젖음 현상으로부터 기인하는 액상 유체의 정체 현상을 억제할 수 있다. 특히, 공기 투과성 필름을 이용하여 액상 유체가 멤브레인 필터(111)를 통과하면서 후면에서 발생하는 음압을 쉽게 해소할 수 있고, 그 결과 액상 유체의 처리 시간을 단축할 수 있다. 이외에도, 멤브레인 필터(111) 중 주입구(124) 근처의 영역뿐만 아니라 이로부터 비교적 멀리 위치하는 영역에서도 액상 유체가 필터를 통과하기 위하여 외부 공기가 용이하게 유입되는 것이 바람직한 바, 공기 투과성 필름을 사용함으로써 이동 경로 또는 수용 챔버의 면 전체를 통하여 외부 공기가 균일하게 유입될 수 있다. As an example, a typical example of the air-permeable film may be a hydrophobic filter or the like. Since the air-permeable film is capable of entering and exiting air, it is possible to suppress the stagnation phenomenon of the liquid fluid resulting from the wetting phenomenon of the membrane. In particular, by using the air-permeable film, while the liquid fluid passes through the membrane filter 111, the negative pressure generated at the rear side can be easily eliminated, and as a result, the processing time of the liquid fluid can be shortened. In addition, it is preferable that external air is easily introduced to allow the liquid fluid to pass through the filter in the region near the inlet 124 of the membrane filter 111, as well as in the region relatively far from it, by using an air permeable film. External air may be uniformly introduced through the movement path or the entire surface of the receiving chamber.
예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)은 액상 유체가 해당 필름을 스며들어(젖어) 외부로 빠져 나오지 않도록 수분의 유입 및 배출을 억제할 수 있는 한편, 공기가 비교적 자유롭게 투과할 수 있는 특성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 공기 투과성 필름(115)은 소수성을 갖는 재질이거나 소수성 처리된 재질의 필름일 수 있다. 이와 관련하여, 소수성 처리 시 사용되는 물질로서, 예를 들면 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등을 예시할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the air-permeable film 115 can suppress the inflow and outflow of moisture so that the liquid fluid does not penetrate (wet) the film and escape the outside, while the air can permeate relatively freely. It is desirable to have properties. Therefore, the air permeable film 115 may be a material having a hydrophobic property or a film having a hydrophobic treated material. In this connection, as a material used in hydrophobic treatment, for example, PTFE (Polytetrafluoroethylene) may be exemplified.
예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)의 재질은, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리올레핀, 천연 섬유(셀룰로오스) 또는 이의 조합일 수 있으며, 이로부터 제조된 부직포일 수 있다. 보다 구체적으로, 섬유가 랜덤 웹, 매트 또는 섬유의 융합 방식에 의하여 기계적으로 얽혀 있는 형태일 수 있다. 상기 예시된 종류 중 폴리에스테르는 수분에 대한 내성이 양호하고, 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌은 본질적으로 소수성을 나타낸다. 이외에도, 전술한 바와 같이, 친수성 재질의 부직포에 소수성 물질을 도포하거나 처리하여 공기 투과성 필름을 제조할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the material of the air permeable film 115 may be, for example, polyester, polyolefin, natural fiber (cellulose), or a combination thereof, and may be a nonwoven fabric prepared therefrom. More specifically, the fibers may be in a form that is mechanically entangled by a random web, a mat, or a fusion method of fibers. Of the types exemplified above, polyesters have good water resistance, and polyolefins, especially polypropylene, are inherently hydrophobic. In addition, as described above, an air permeable film may be prepared by applying or treating a hydrophobic material on a nonwoven fabric made of a hydrophilic material.
예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(115)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛일 수 있다. 또한, 공기 투과성 필름(115)의 평량은, 예를 들면 약 50 내지 200 g/㎡, 구체적으로 약 60 내지 170 g/㎡, 보다 구체적으로 약 80 내지 150 g/㎡ 범위일 수 있으나, 이는 예시적 목적으로 이해될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the thickness of the air permeable film 115 may be, for example, about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm. In addition, the basis weight of the air permeable film 115 may be, for example, in the range of about 50 to 200 g / m 2, specifically about 60 to 170 g / m 2, and more specifically about 80 to 150 g / m 2, which is an example It can be understood for an enemy purpose.
도 3은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면도이다.3 is a plan view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 공기 투과성 필름(115)의 하부 영역(구체적으로 주입구(124)와 대향하는 단부 근처의 영역)에는 액상 유체의 배출구(128)가 형성되어 있는 바, 후술하는 바와 같이 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수집 공간과 연통되어 회수된 액상 유체를 외부로 배출할 수 있는 통로를 제공한다. 예시적으로, 배출구(128)의 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 1 내지 10 mm, 구체적으로 약 2 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 3 내지 4 mm 범위일 수 있다.1 to 3, the lower region of the air permeable film 115 (specifically, the region near the end opposite to the inlet 124) is formed with a liquid fluid outlet 128, which will be described later. As described above, a passage through the membrane filter 111 to communicate with the collection space of the separated liquid fluid is provided to discharge the recovered liquid fluid to the outside. Illustratively, the size (diameter) of the outlet 128 may range, for example, from about 1 to 10 mm, specifically from about 2 to 5 mm, and more specifically from about 3 to 4 mm.
이와 관련하여, 제작된 상태 또는 전처리 과정이 진행 중인 상태에서는 액상 유체의 배출구(128)는 배출구 커버(일 면이 접착성을 나타냄; 도시되지 않음)에 의하여 피복되어 폐쇄된 상태에 있게 된다. 이는 수집된 액상 유체가 배출구를 통하여 유출되는 것을 방지하기 위함이다. In this regard, in the manufactured state or in a state in which the pretreatment process is in progress, the outlet 128 of the liquid fluid is covered and closed by an outlet cover (one side exhibits adhesion; not shown). This is to prevent the collected liquid fluid from flowing out through the outlet.
한편, 후술하는 바와 같이 전처리 과정이 진행되면서 전처리 후 액상 유체가 수집 공간에 유입되는 바, 이때 이미 수집 공간 내에 존재하는 공기로 인하여 전처리 후 액상 유체가 유입되는 것을 곤란하게 할 수 있다. 그러나, 도시된 구체예에 따르면, 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)를 덮고 있는 공기 투과성 필름(115)을 통하여 수집 공간 내에 존재하는 공기가 디바이스 외부로 자연스럽게 제거되며, 그 결과 전처리 후 액상 유체가 유입되는데 특별한 문제점을 발생시키지 않는다.On the other hand, as described below, as the pre-processing process proceeds, the liquid fluid after pre-treatment flows into the collection space. At this time, it may be difficult to flow the pre-treatment liquid fluid due to air already present in the collection space. However, according to the illustrated embodiment, air present in the collection space is naturally removed outside the device through the air permeable film 115 covering the fourth sample collection through cavity 127, and as a result, the liquid fluid after pretreatment It does not cause any special problems.
또한, 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)는, 구체적으로 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 공기 투과성 필름(115)을 필름형 상판 구조물(113)에 접합하는 기능을 하게 된다. 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)로서 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 예시할 수 있다. 택일적으로, 고정 테이프가 아닌, 접착제를 이용하여 공기 투과성 필름(115)을 부착할 수 있다. 이러한 접착제로서 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 예시적 구체예에 있어서, 고정 테이프 또는 접착제 층(114)의 높이는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛의 범위일 수 있다. In addition, the fixing tape 114 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and serves to bond the air-permeable film 115 to the film-like top structure 113. As the fixing tape 114 of the air-permeable film, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like can be exemplified. Alternatively, the air-permeable film 115 may be attached using an adhesive, not a fixing tape. As such an adhesive, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. In an exemplary embodiment, the height of the anchoring tape or adhesive layer 114 may range from, for example, about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
도시된 구체예의 경우, 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)을 형성하는 제1 관통 캐비티(121), 제2 관통 캐비티(123) 및 제4 관통 캐비티(126) 각각의 두께 합이 실질적으로 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이를 결정할 수 있다. 다만, 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이가 클수록 모세관 력이 저하되는 만큼, 이러한 이동 공간의 높이는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위가 되도록 제1 관통 캐비티(121), 제2 관통 캐비티(123) 및 제4 캐비티(126) 각각의 두께를 조절할 수 있다. In the illustrated embodiment, the sum of the thicknesses of each of the first through cavity 121, the second through cavity 123, and the fourth through cavity 126 forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is substantially liquid. The height of the fluid's moving space (or receiving chamber) can be determined. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2 The thickness of each of the first through cavity 121, the second through cavity 123, and the fourth cavity 126 may be adjusted to be in the mm range.
한편, 멤브레인 필터(111)의 하면(후면), 즉 투과 면 상에는 제2 필름형 구조물(116)이 부착되는 바, 상기 제2 필름형 구조물(116)은 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수용 및 이동 공간을 제공하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티(130)를 포함하고, 또한 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하도록 제3 관통 캐비티(130)와 별도로 경계가 정하여지는 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)가 형성된다.On the other hand, a second film-like structure 116 is attached to the lower surface (rear surface) of the membrane filter 111, that is, the permeable surface, and the second film-like structure 116 is separated by passing through the membrane filter 111. It includes a third through cavity 130 bounded to provide a space for accommodating and moving the liquid fluid, and also separate from the third through cavity 130 to receive the separated liquid fluid through the membrane filter 111. A third through-hole cavity 131 for collecting a sample is defined.
도시된 구체예에 따르면, 제2 필름형 구조물(116) 내 제3 관통 캐비티(130)는, 제1 관통 캐비티(121)에서와 유사하게, 분리된 액상 유체의 수용 공간을 제공하기 위하여 멤브레인 필터(111)에 비하여 적어도 동일하거나, 작은 사이즈를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 멤브레인 필터(111)를 기준으로 유연성을 갖는 제1 필름형 구조물(112) 및 제2 필름형 구조물(116) 각각의 하부 영역을 멤브레인 필터(111) 쪽으로 벤딩하면서 접합할 수 있다. 특히, 제1 필름형 구조물(112) 및 제2 필름형 구조물(116) 각각을 접착 재료(단면 또는 양면 접착 재료)로 구성할 경우, 벤딩과 함께 접합함으로써 멤브레인 필터(111)를 개재한 상태에서 용이하게 고정할 수 있다. 특히, 제2 필름형 구조물(116)을 양면 접착 재료로 구성할 경우, 이를 경유하여 멤브레인 필터(111)를 필름형 하판 구조물(117)에 고정하는 역할을 함과 동시에, 멤브레인 필터(111)를 통과하여 분리된 액상 유체가 얇은 미세유체 막 형태로 존재할 수 있는 이동 공간(또는 회수 챔버)을 형성할 수 있다. According to the illustrated embodiment, the third through cavity 130 in the second film-like structure 116, similar to the first through cavity 121, has a membrane filter to provide a receiving space for the separated liquid fluid. It may have at least the same or smaller size than (111). In this regard, the lower regions of each of the first film-like structure 112 and the second film-like structure 116 having flexibility based on the membrane filter 111 may be bonded while bending toward the membrane filter 111. In particular, when each of the first film-like structure 112 and the second film-like structure 116 is formed of an adhesive material (single-sided or double-sided adhesive material), the membrane filter 111 is interposed by bonding together with bending. It can be easily fixed. In particular, when the second film-like structure 116 is composed of a double-sided adhesive material, the membrane filter 111 serves to fix the membrane filter 111 to the film-like lower structure 117 via the same, and at the same time, the membrane filter 111 is provided. It is possible to form a moving space (or a recovery chamber) in which the liquid fluid passed through and separated may exist in the form of a thin microfluidic membrane.
또한, 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)는 앞서 기술한 바와 같이 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122) 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)와 함께 수거 챔버를 구성하는 일 부재로 기능하는 만큼, 이들 대응하는 부재와 동일한 형상을 갖는 것이 유리할 수 있다.In addition, as described above, the third sample collection through cavity 131 functions as a member constituting the collection chamber together with the first sample collection through cavity 122 and the second sample collection through cavity 125. It may be advantageous to have the same shape as these corresponding members.
예시적 구체예에 따르면, 제2 필름형 구조물(116)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the second film-like structure 116 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
도 4는 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 측면도이고, 또한 도 5는 도 4에서 선 A-A의 절단 면을 보여주는 평면도로서 제2 필름 구조물(116) 및 필름형 하판 구조물(117)이 조합되어 있는 상태를 도시한다. FIG. 4 is a side view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing the cut surface of line AA in FIG. 4, wherein the second film structure 116 and the film-like bottom structure 117 are It shows the combined state.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 제2 필름형 구조물(116)의 하면에 필름형 하판 구조물(117)이 부착된다. 도 2 및 도 5에 도시된 예에서 필름형 하판 구조물(117)은 제3 관통 캐비티(130)를 통하여 멤브레인 필터(111)를 지지하는(안착시키는) 지지 부재(132)를 포함한다. 1 to 5, the film-type lower plate structure 117 is attached to the lower surface of the second film-type structure 116 as described above. In the example shown in FIGS. 2 and 5, the film-like lower plate structure 117 includes a support member 132 for supporting (seating) the membrane filter 111 through the third through cavity 130.
도시된 바와 같이, 지지 부재(132)는 복수의 아일랜드(island) 구조물이 배열되어 있는 형태일 수 있다. 이러한 아일랜드 구조물은 원형, 3각형, 4각형, 비정형 등의 다양한 단면 형상을 가질 수 있는 바, 구체적으로 원형 단면을 갖는 것이 유리할 수 있다. 예시적으로, 아일랜드 구조물의 단면 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 3 mm 범위일 수 있다.As shown, the support member 132 may have a form in which a plurality of island structures are arranged. The island structure may have various cross-sectional shapes such as a circular shape, a triangular shape, a quadrilateral shape, and an irregular shape, and specifically, it may be advantageous to have a circular cross-section. Illustratively, the cross-sectional size (diameter) of the island structure may range, for example, from about 0.1 to 10 mm, specifically from about 0.5 to 5 mm, and more specifically from about 1 to 3 mm.
상기 도면을 참조하면, 지지 부재는 복수 개, 구체적으로 3개의 아일랜드 구조물이, 예를 들면 3각 형태로 배열되고, 이러한 배열 구조가 소정 거리를 두고 복수 개로 형성되는 방식으로 구비될 수 있다. 이때, 배열 간 거리는 길이 방향(하측 방향)을 따라 예를 들면 약 5 내지 50 mm, 구체적으로 약 7 내지 20 mm, 보다 구체적으로 약 8 내지 10 mm 범위 내에서 설정될 수 있다. Referring to the drawings, a plurality of support members, specifically, three island structures, for example, may be provided in such a manner that they are arranged in a triangular shape, and such arrangements are formed in a plurality at a predetermined distance. In this case, the distance between the arrays may be set within a range of, for example, about 5 to 50 mm, specifically about 7 to 20 mm, and more specifically about 8 to 10 mm along the longitudinal direction (downward direction).
전술한 바와 같이 필름형 하판 구조물(117)의 표면에 지지 부재(132)를 형성하는 이유는, 멤브레인 필터(111)와 필름형 하판 구조물(117) 간의 거리를 일정하게 유지함으로써 모세관 현상에 의한 유체(액상 유체가 혈액인 경우에는 분리된 혈장)의 이동을 강화시킬 수 있기 때문이다.As described above, the reason for forming the support member 132 on the surface of the film-like bottom structure 117 is the fluid due to the capillary phenomenon by maintaining a constant distance between the membrane filter 111 and the film-like bottom structure 117. This is because it is possible to enhance the movement of (separated plasma when the liquid fluid is blood).
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 필름형 시트를 컷팅 플로터 가공에 의하여 제2 필름형 구조물(116)의 절단 패턴을 형성함과 동시에 지지 부재로서 복수의 아일랜드 구조물(132)을 형성할 수 있고, 이와 같이 형성된 아일랜드 구조물(132)을 필름형 하판 구조물(117) 상에 수동 또는 자동화 방식으로 부착할 수 있다. 이와 관련하여, 지지 부재(132)의 높이는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있는 바, 전술한 바와 같이 단일 시트를 이용하여 제2 필름형 구조물(116) 및 지지 부재(132)를 동시에 형성할 경우에는 제2 필름형 구조물(116)의 높이와 실질적으로 동일할 것이다. 또한, 예시적 구체예에 따르면, 필름형 하판 구조물(117)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있다. 2A and 2B, a plurality of island structures 132 may be formed as a support member while forming a cut pattern of the second film-like structure 116 by cutting and processing the film-like sheet. The island structure 132 thus formed may be attached to the film-type lower plate structure 117 by manual or automated methods. In this regard, the height of the support member 132 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm, as described above. When the second film-like structure 116 and the support member 132 are simultaneously formed, the height of the second film-like structure 116 will be substantially the same. Further, according to an exemplary embodiment, the thickness of the film-like lower plate structure 117 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
도시된 구체예에 따르면, 필름형 하판 구조물(117)은 전처리 후 액상 유체를 수용 공간으로부터 배출하기 위하여 관통 홀(129, 129')을 구비할 수 있다. 이러한 관통 홀(129, 129')의 사이즈는, 분리된 액상 유체를 수용 공간으로부터 배출시킬 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 약 0.1 내지 4 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 3 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위일 수 있다.According to the illustrated embodiment, the film-type lower plate structure 117 may include through holes 129 and 129 'to discharge the liquid fluid from the receiving space after pre-treatment. The size of the through holes 129 and 129 'is not particularly limited as long as the separated liquid fluid can be discharged from the receiving space, for example, about 0.1 to 4 mm, specifically about 0.5 to 3 mm, More specifically, it may range from about 1 to 2 mm.
또한, 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에는 제1 관통 홀(129) 및 제2 관통 홀(129')로 이루어지는 복수의 관통 홀과 각각 연통되어 전처리 후 액상 유체의 배출 통로를 제공하는 필름형 유체 이동 채널 구조물(B)이 구비될 수 있다. In addition, the lower surface (rear surface) of the film-type lower plate structure 117 is communicated with a plurality of through-holes each including a first through-hole 129 and a second through-hole 129 'to provide a discharge path for liquid fluid after pre-treatment. The film-type fluid moving channel structure (B) may be provided.
이러한 필름형 유체 이동 채널 구조물(B)은 상기 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에 길이 방향으로 연장된 형상의 캐비티가 형성된 제1 시트(118) 및 상기 제1 시트의 하면(후면)에 부착된 제2 시트(119)의 조합에 의하여 유체 이동 채널(133)을 형성할 수 있는 바, 유체 이동 채널은 전술한 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀(129, 129')과 각각 연통될 수 있다. 제1 시트(118)에 형성된 캐비티는 제1 시트(118)의 외연을 따라 내측 방향으로 일정하거나 일정하지 않은 거리를 두고 뚫려 있는 형태일 수 있는 바, 도시된 예에서는 직선 패턴으로 형성되어 있으나, 경우에 따라서는 곡선 패턴(예를 들면, 나선형(spiral), 구불구불한 형(serpentine), 지그재그형 등)일 수도 있다. 다만, 유체 이동의 용이성 측면에서 직선 패턴이 바람직할 것이다. 또한, 예시적으로, 유체 이동 채널의 폭은, 예를 들면 약 100 내지 2,000 ㎛, 구체적으로 약 200 내지 1,500 ㎛, 보다 구체적으로 약 500 내지 1,000 ㎛ 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다.The film-like fluid movement channel structure (B) includes a first sheet 118 formed with a cavity extending in a longitudinal direction on a lower surface (rear surface) of the film-like lower plate structure 117 and a lower surface (rear surface) of the first sheet. The fluid movement channel 133 can be formed by the combination of the second sheet 119 attached to), the fluid movement channel being the first through hole and the second through hole 129 and 129 ', respectively. Can communicate. The cavity formed in the first sheet 118 may have a shape that is drilled at a constant or non-constant distance in the inner direction along the outer edge of the first sheet 118. In the illustrated example, the cavity is formed in a straight pattern, In some cases, it may be a curved pattern (eg, spiral, serpentine, zigzag, etc.). However, a straight line pattern will be preferable in terms of ease of fluid movement. Further, by way of example, the width of the fluid movement channel may be, for example, in the range of about 100 to 2,000 μm, specifically about 200 to 1,500 μm, and more specifically about 500 to 1,000 μm, which will be understood in an exemplary sense. You can.
이외에도, 제1 시트(118)와 제2 시트(119)의 접합 구조를 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면)에 부착하기 위하여 접착제를 개재할 수 있는 바, 상호 접합시켜 유로를 형성하는데 충분한 접착성을 갖는 한, 특정 종류로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 다만, 접착제의 구성 성분이 유체 이동 채널(133)에 노출 시 액상 유체를 오염시킬 수 있는 만큼, 접착제가 이동하는 액상 유체와 가급적 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, an adhesive can be interposed to attach the bonding structure of the first sheet 118 and the second sheet 119 to the lower surface (rear surface) of the film-like lower plate structure 117. It is not limited to a specific kind, as long as it has sufficient adhesiveness. Illustratively, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. However, as long as the components of the adhesive can contaminate the liquid fluid when exposed to the fluid movement channel 133, it is preferable that the adhesive does not contact the moving liquid fluid as much as possible.
택일적으로, 제1 시트(118)를 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 예를 들면 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 들 수 있다. Alternatively, the first sheet 118 can be applied in the form of a double-sided adhesive tape, for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
또한, 제1 시트(118) 및 제2 시트(119) 각각의 두께는 서로 상이하거나 같을 수 있으며, 예를 들면 약 20 ㎛ 내지 1 mm, 구체적으로 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 특히, 제1 시트(118)의 두께는 유체 이동 채널(133)의 높이를 실질적으로 결정하게 된다. 다만, 접착제 사용 시 접착층의 높이 역시 유체 이동 채널의 높이에 영향을 미치기는 하나, 제1 시트의 두께에 비하여 미치는 영향이 다소 미미하다. 이처럼, 2개의 시트(118, 119)에 의하여 형성된 유체 이동 채널은 접착 필름 형태로 제작될 수 있고, 이를 필름형 하판 구조물(117)의 하면(후면) 중 소정 부위에 부착함으로써 디바이스 제작을 완료할 수 있다.In addition, the thickness of each of the first sheet 118 and the second sheet 119 may be different or the same, for example, about 20 μm to 1 mm, specifically about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 Μm, more specifically about 100 to 300 µm. In particular, the thickness of the first sheet 118 substantially determines the height of the fluid transfer channel 133. However, when the adhesive is used, the height of the adhesive layer also affects the height of the fluid transfer channel, but has a slight effect on the thickness of the first sheet. As described above, the fluid movement channel formed by the two sheets 118 and 119 may be manufactured in the form of an adhesive film, and the device fabrication may be completed by attaching it to a predetermined portion of the lower surface (rear surface) of the film-like lower structure 117. You can.
예시적 구체예에 따르면, 전처리 후 액상 유체는 2개의 시트(118, 119)에 의하여 형성된 유체 이동 채널(133)을 경유하여 수거 챔버까지 이동하여 수집될 수 있다. 이때, 수거 챔버는 디바이스(100)를 구성하는 필름형 부재가 상호 부착됨에 따라, 이의 경계가 정하여질 수 있다. 도시된 예의 경우, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122), 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125), 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131), 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)의 조합에 의하여 형성된 수집 공간일 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 수거 챔버 내 유체의 수용 체적은, 예를 들면 약 0.1 내지 2 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 1 mL 범위일 수 있다. 다만, 상기 수치범위는 예시적인 의미로 이해될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the liquid fluid after pre-treatment may be collected by moving to the collection chamber via the fluid transfer channel 133 formed by the two sheets 118 and 119. At this time, as the film-like members constituting the device 100 are attached to each other, the collection chamber may have a boundary thereof. In the illustrated example, the first sample collection through cavity 122, the second sample collection through cavity 125, the third sample collection through cavity 131, and the fourth sample collection through cavity 127 formed by a combination of It can be a collection space. According to an exemplary embodiment, the receiving volume of the fluid in the collection chamber may range from, for example, about 0.1 to 2 mL, specifically about 0.5 to 1 mL. However, the numerical range may be understood as an exemplary meaning.
도시된 구체예에 따르면, 제1 관통 홀(129)은 멤브레인 필터로부터 배출되어 이동하는 전처리 후 액상 유체를 유체 이동 채널 구조물(B)에 연통시키기 위한 통로로 기능하는 한편, 제2 관통 홀(129')는 유체 이동 채널 구조물(B)을 수거 챔버에 연통시키기 위한 통로로 기능할 수 있다. 이처럼, 멤브레인 필터(111)에 의하여 분리된 액상 유체는 제1 관통 홀(129), 유체 이동 채널(133) 및 제2 관통 홀(129')을 거쳐 수거 챔버 내에 수집될 수 있다.According to the illustrated embodiment, the first through hole 129 functions as a passage for communicating the liquid fluid to the fluid moving channel structure B after pretreatment that is discharged from the membrane filter and moves, while the second through hole 129 ') May function as a passage for communicating the fluid movement channel structure (B) to the collection chamber. As such, the liquid fluid separated by the membrane filter 111 may be collected in the collection chamber through the first through hole 129, the fluid transfer channel 133, and the second through hole 129 '.
이후, 수거 챔버 내에 수집된 전처리 후 액상 유체의 적어도 일부를 진단 등을 목적으로 마이크로피펫(도시되지 않음)에 의하여 외부로 채취할 수 있다. 예시적으로, 전처리 후 액상 유체를 채취하기 위하여는, 전처리 과정이 완료된 후에 직립된 디바이스를 수평으로 배치한 상태에서 전술한 배출구 커버를 제거하고 마이크로피펫을 사용하여 수거할 수 있다.Thereafter, at least a portion of the liquid fluid after pre-treatment collected in the collection chamber may be collected to the outside by a micropipette (not shown) for diagnostic purposes. For example, in order to collect the liquid fluid after pre-treatment, after the pre-treatment process is completed, the above-described outlet cover may be removed while the upright device is horizontally disposed and collected using a micropipette.
또한, 수거 챔버를 구성하는 필름형 부재를 광 투과성을 갖는 재질, 특히 투명성 고분자 재질의 필름형 시트로 구성할 경우, 디바이스(100)를 직립 배치 상태에서 전처리 후 액상 유체의 수거 챔버로 원활히 수집되는지 여부 등을 육안으로 관찰할 수 있다.In addition, when the film-like member constituting the collection chamber is composed of a light-transmitting material, in particular, a film-like sheet made of a transparent polymer material, is the device 100 smoothly collected into the collection chamber of the liquid fluid after pre-treatment in an upright arrangement state? Whether or not it can be observed with the naked eye.
한편, 공기 투과성 필름과 같이 소수성 처리가 필요한 부재를 제외하고는 수계 액상 유체가 접촉하는 표면을 제공하는 필름형 부재(특히, 전처리 후 액상 유체가 이동하는 공간을 형성하는 필름형 부재)의 경우, 모두 고분자 재질로서 이의 표면들은 소수성(또는 비극성)을 나타내거나 약한 친수성을 나타낸다. 따라서, 상기 고분자 재질의 부재 중 적어도 하나의 표면을 친수화 처리하여 수계 액상 유체의 흐름성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 친수성 표면은 수분을 끌어당기는 표면인 바, 수계 액상 유체는 친수성 표면 상에서 스프레딩된다. 친수성 표면 상의 물 방울(water drop)은 계면에서 낮은 수 접촉각을 갖는 특성을 갖는 반면, 소수성 표면은 높은 수 접촉각을 나타낸다. 이러한 이유 때문에 소수성 또는 낮은 친수성 표면의 경우, 수계 액상 유체의 흐름 특성이 양호하지 않을 수 있으며, 이는 유체의 유속을 감소시켜 전처리 후 액상 유체의 수집 효율을 저하시킬 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들면 약 60° 이하, 구체적으로 약 40° 이하, 보다 구체적으로는 약 20° 이하의 수 접촉각을 나타내도록 하여 유체의 흐름 특성을 개선하는 것이 유리할 수 있다. On the other hand, in the case of a film-like member (especially a film-like member that forms a space in which the liquid fluid moves after pre-treatment), which provides a surface in which the aqueous liquid fluid contacts, except for a member requiring hydrophobic treatment, such as an air-permeable film, All of them are polymer materials, and their surfaces are hydrophobic (or non-polar) or weakly hydrophilic. Therefore, it is possible to improve the flowability of the aqueous liquid fluid by hydrophilizing the surface of at least one of the polymer materials. Specifically, the hydrophilic surface is a surface that attracts moisture, and the aqueous liquid fluid is spread on the hydrophilic surface. The water drop on the hydrophilic surface has the property of having a low water contact angle at the interface, while the hydrophobic surface exhibits a high water contact angle. For this reason, in the case of a hydrophobic or low hydrophilic surface, the flow characteristics of the aqueous liquid fluid may not be good, which may decrease the flow rate of the fluid, thereby lowering the collection efficiency of the liquid fluid after pretreatment. In this regard, it may be advantageous to improve the flow characteristics of the fluid by, for example, exhibiting a water contact angle of about 60 ° or less, specifically about 40 ° or less, more specifically about 20 ° or less.
이를 위하여, 유기물 및/또는 무기물을 사용하여 친수화 처리할 수 있는 바, 특히 전처리 후 액상 유체에 대하여 실질적으로 반응하지 않는(즉, 비활성인) 표면 처리 물질을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 유기계 표면 처리물은, 예를 들면 아민(amine), 하이드록시(hydroxy), 카르보닐(carbonyl) 또는 에폭시(epoxy) 작용기를 갖는 화합물, 상기 작용기를 갖는 모노머, 다이머 및 폴리머 등으로부터 선택될 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2 이상 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 무기계 표면 처리물은, 예를 들면 금속 또는 비금속, 구체적으로, 금, 은, 규소, 일루미늄, 니켈, 철, 구리, 망간, 실리콘, 티타늄, 크롬 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이의 산화물일 수 있다. 경우에 따라서는 유기계 표면 처리 및 무기계 표면 처리를 조합하되, 유기계 및 무기계 표면처리제를 혼합하거나, 또는 유기계 표면 처리 및 무기계 표면 처리 중 어느 하나를 먼저 수행한 후에 나머지 표면 처리를 수행할 수 있다. To this end, it may be advantageous to use a surface treatment material that can be hydrophilized with organic and / or inorganic materials, in particular that does not substantially react (i.e., be inactive) with liquid fluids after pretreatment. According to an exemplary embodiment, the organic surface treatment is, for example, amine, hydroxy (hydroxy), carbonyl (carbonyl) or epoxy (epoxy) compound having a functional group, a monomer having the functional group, a dimer and Polymers and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. In addition, the inorganic surface treatment material is, for example, a metal or non-metal, specifically, one or more metals selected from gold, silver, silicon, aluminum, nickel, iron, copper, manganese, silicon, titanium, chromium, or the like, or the like. It may be an oxide. In some cases, the organic surface treatment and the inorganic surface treatment may be combined, but the organic and inorganic surface treatment agents may be mixed, or one of the organic surface treatment and the inorganic surface treatment may be performed first, and then the remaining surface treatment may be performed.
유기물 및/또는 무기물은 열 증착, E-빔 증착, 스퍼터링(sputtering), 화학증기상 증착(CVD), 졸-겔(sol-gel)법, 플라즈마 처리, 액상 화학 처리법, 기상 화학 처리법 등과 같이 당업계에서 알려진 코팅 또는 부착 방식으로 형성될 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 고분자 재질의 표면 상에 형성되는 유기물 및/또는 무기물 코팅층의 두께는, 예를 들면 약 1 내지 500 nm, 구체적으로 약 100 내지 200 nm 범위 내에서 선정될 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다. 택일적으로, BSA(Bovine serum albumin)와 같은 생물학적 물질로 처리할 수도 있다. Organic and / or inorganic materials are sugars such as thermal evaporation, E-beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), sol-gel, plasma treatment, liquid chemical treatment, vapor phase chemical treatment, etc. It can be formed by a coating or adhesion method known in the art. According to an exemplary embodiment, the thickness of the organic and / or inorganic coating layer formed on the surface of the polymer material may be selected, for example, in the range of about 1 to 500 nm, specifically about 100 to 200 nm, It can be understood in an exemplary sense. Alternatively, it may be treated with a biological material such as Bovine serum albumin (BSA).
상술한 바와 같이, 본 구체예에 따른 액상 유체의 전처리용 디바이스(100)는 전체적으로 필름형 부재로 구성하여 제작하여 간편하게 조립하는 방식으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 액상 시료를 신속하게 분리하여 수거할 수 있다. 이와 같이 수거된 액상 시료를 마이크로피펫 등에 의하여 채취하여 진단용 칩 또는 키트를 이용하여 각종 질병을 현장에서 진단할 수 있다. 특히, 전처리용 디바이스의 전체 두께를 약 1 내지 5 mm, 구체적으로 약 3 mm 수준으로 감소시킬 수 있는 바, 휴대성 면에서도 유리하다. As described above, the device 100 for pre-treatment of a liquid fluid according to this embodiment can be implemented by simply assembling it by constructing a film-like member as a whole, as well as quickly separating and collecting a liquid sample. have. The collected liquid sample can be collected by a micropipette or the like to diagnose various diseases in the field using a diagnostic chip or kit. In particular, the overall thickness of the pretreatment device can be reduced to about 1 to 5 mm, specifically about 3 mm, which is advantageous in terms of portability.
제2 2nd 구체예Concrete (액상 유체의 전처리용 플라스틱 (Plastic for pretreatment of liquid fluid 디바이스device ))
도 6은 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 외관을 도시한다. 6 shows the appearance of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
상기 도면을 참조하면, 액상 유체의 전처리 디바이스(200)는 일정 두께를 갖는 플라스틱 성형물 형태의 구조물(또는 이를 가공한 구조물)을 포함하며, 다른 부재는 필요에 따라 필름형 재질로 구성할 수 있다. 또한, 개별 부재를 적층(lamination) 프로세스에 의하여 조립하여 제작될 수 있다. Referring to the drawings, the liquid fluid pre-treatment device 200 includes a plastic molded structure (or a structure processed thereon) having a predetermined thickness, and other members may be formed of a film-like material as necessary. In addition, individual members may be manufactured by assembling them by a lamination process.
도 7은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 분리 사시도이다.7 is an exploded perspective view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
도시된 구체예에 있어서, 멤브레인 필터(211)는 제1 구체예에서 도시된 바와 같거나 유사한 형상을 가질 수 있다. 즉, 2차원적 평면 또는 필름형 구조로서, 전체적으로 5각형 형상(직사각형에서 일 측의 양 모서리 부분이 절단된 형상 또는 상단이 쐐기 형태로 수렴하는 직사각형 형상)일 수 있다. 다만, 멤브레인 필터의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능한 것으로 이해될 수 있다.In the illustrated embodiment, the membrane filter 211 may have a shape similar to or similar to that shown in the first embodiment. That is, as a two-dimensional planar or film-like structure, the overall shape may be a pentagonal shape (a shape in which both corner portions of one side are cut in a rectangular shape or a rectangular shape in which the top converges in a wedge shape). However, the shape of the membrane filter is not limited to this, it can be understood that various modifications are possible.
멤브레인 필터(211)는 전처리 대상인 액상 유체(또는 액상 시료)와 접촉하는 접촉 면(멤브레인 필터의 전면), 그리고 필터링 과정에서 멤브레인을 가로질러 통과한 액상 유체가 빠져나가는 투과 면(멤브레인 필터의 후면)을 갖고 있다. 상기 접촉 면 상에는 소정 패턴으로 가공된 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물(212)이 위치한다. 구체적으로, 상판 구조물(212)은 프레임 내에서 립(rib) 부재(212')가 소정 패턴으로 형성되면서 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티(221), 그리고 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)가 각각 형성되어 있다. 도시된 구체예에 따르면, 립 부재(212')는 후술하는 외측 필름 구조물, 특히 공기 투과성 필름(215)의 지지 기능을 수행할 수 있는 바, 공기 투과성 필름(215)이 액상 유체에 젖어 새깅(sagging) 또는 늘어지는 현상을 억제함으로써 충분한 액상 유체의 수용 공간을 확보하는데 기여할 수 있다. 또한, 예시적으로, 립 부재(212')의 폭은, 예를 들면 약 1 내지 10 mm, 구체적으로 약 1 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 2 내지 4 mm 범위일 수 있으나, 이는 예시적으로 이해될 수 있다. 또한, 립 부재는 역시 특정 패턴으로 한정되는 것은 아니다.The membrane filter 211 includes a contact surface (the front side of the membrane filter) that comes into contact with the liquid fluid (or liquid sample) to be pretreated, and a permeate surface (back side of the membrane filter) through which the liquid fluid passes across the membrane during the filtering process. Have A top plate structure 212 in the form of a plastic molded article processed in a predetermined pattern is positioned on the contact surface. Specifically, the top plate structure 212 includes a first through cavity 221 in which a boundary is defined while a rib member 212 'is formed in a predetermined pattern in a frame, and a through cavity 222 for collecting a first sample. Each is formed. According to the illustrated embodiment, the lip member 212 'can perform the supporting function of the outer film structure, particularly the air permeable film 215, which will be described later, and the air permeable film 215 is wetted and sagged by the liquid fluid ( By suppressing sagging or sagging, it can contribute to securing a sufficient space for accommodating liquid fluid. Further, by way of example, the width of the lip member 212 'may be, for example, in the range of about 1 to 10 mm, specifically about 1 to 5 mm, more specifically about 2 to 4 mm, which is illustratively Can be understood. In addition, the lip member is also not limited to a specific pattern.
도시된 구체예의 경우, 상판 구조물(212)의 상부 영역에 제1 관통 캐비티(221), 그리고 하부 영역에 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)가 위치한다. 이와 관련하여, 립 부재(212')는 디바이스의 조립 시 멤브레인(211)과 긴밀하게 접촉하거나, 또는 멤브레인을 가압하여 그 내부에 형성된 공간에서 모세관 력이 용이하게 형성될 수 있고, 또한 후술한 바와 같이 공기 투과성 필름(215)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다.In the illustrated embodiment, the first through-cavity 221 in the upper region of the upper plate structure 212 and the through-cavity 222 for collecting the first sample are located in the lower region. In this regard, the lip member 212 'may be in close contact with the membrane 211 during assembly of the device, or the capillary force may be easily formed in a space formed therein by pressing the membrane, as described below. Likewise, it is possible to perform a function of supporting the air permeable film 215.
도시된 구체예에 있어서, 상판 구조물(212)의 두께는, 모세관 력을 형성할 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전형적으로 약 0.5 내지 5 mm, 구체적으로 약 1 내지 4 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 3 mm 범위일 수 있다. 이러한 플라스틱(고분자) 성형물에 의하여 소정 두께를 갖도록 함으로써 모세관 력 유도에 필요한 공간 확보를 위하여 필름 부재를 적층하는 경우에 발생하는 정렬 부정합, 다수의 필름 부재 사용 등과 같은 불편함을 완화시킬 수 있다.In the illustrated embodiment, the thickness of the top plate structure 212 is not particularly limited, as long as it can form a capillary force, but is typically about 0.5 to 5 mm, specifically about 1 to 4 mm, more specifically It may range from about 1 to 3 mm. By having a predetermined thickness by such a plastic (polymer) molding, it is possible to alleviate discomfort such as misalignment occurring when a film member is stacked to secure a space required for inducing capillary force and the use of multiple film members.
이와 관련하여, 제1 관통 캐비티(221)는 디바이스(200) 내로 도입되는 액상 유체가 수용되고 이동하는 공간, 즉 수용 챔버를 구성하는 일 부재이다. 이때, 제1 관통 캐비티(221)는 전형적으로 멤브레인 필터(211)에 대응하는 형상을 갖고 있으나, 반드시 동일한 형상일 필요는 없다. 다만, 멤브레인 필터(211)가 제1 관통 캐비티(221)보다 크기가 큰 경우, 주입되는 액상 유체가 멤브레인 필터의 옆면을 통하여 새어나갈 수 있다. 따라서, 멤브레인 필터(211)는 제1 관통 캐비티(221)에 비하여 적어도 동일하거나 작은 사이즈를 가질 수 있으나, 후술하는 접착성 필름 구조물 내 제2 관통 캐비티(230) 보다는 큰 것이 유리할 수 있다. In this regard, the first through cavity 221 is a member constituting a space in which the liquid fluid introduced into the device 200 is accommodated and moved, that is, a receiving chamber. At this time, the first through cavity 221 typically has a shape corresponding to the membrane filter 211, but is not necessarily the same shape. However, when the membrane filter 211 is larger in size than the first through cavity 221, the injected liquid fluid may leak through the side surface of the membrane filter. Accordingly, the membrane filter 211 may have at least the same or smaller size than the first through cavity 221, but may be advantageously larger than the second through cavity 230 in the adhesive film structure described below.
또한, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)는 추후 멤브레인 필터(211)에 의하여 분리된 액상 유체가 수집되는 공간, 즉 수거 챔버를 구성하는 부재에 해당되는 만큼, 이에 적합한 사이즈 또는 형상을 가질 수 있다. 도시된 예에서는 하단으로 갈수록 완만하게 수렴하는 항아리 형상의 캐비티가 형성되어 있다.In addition, the first sample collection through-cavity 222 may have a size or shape suitable for the space in which the liquid fluid separated by the membrane filter 211 is collected, that is, the member constituting the collection chamber. . In the illustrated example, a pot-shaped cavity is formed that converges gently toward the bottom.
한편, 상판 구조물(212)의 일 단부 영역에 액상 유체의 주입구(224)가 형성되어 있는 바, 구체적으로 주입구(224)는 상판 구조물(212)의 상단 근처 영역(구체적으로 쐐기 형태로 수렴되는 상단 영역의 중앙부)에 형성될 수 있다. 제1 구체예에서 설명한 바와 같이, 주입구 형상은 다양한 형상(예를 들면. 원형. 타원형 등. 보다 구체적으로 원형)일 수 있고, 특히 원형의 주입구를 형성할 경우에는 액상 유체의 주입 시 사각형의 주입구 등에 비하여 외측으로 범람하는 현상을 억제할 수 있다. On the other hand, the inlet 224 of the liquid fluid is formed in one end region of the top plate structure 212, specifically, the inlet 224 is an area near the top of the top plate structure 212 (specifically the top converging in a wedge shape) Region). As described in the first embodiment, the shape of the inlet may be various shapes (eg, circular, elliptical, etc., more specifically circular), and in particular, when forming a circular inlet, a rectangular inlet when injecting a liquid fluid Compared to the like, the phenomenon of overflowing to the outside can be suppressed.
주입구(224)는 피펫 등을 이용하여 액상 시료를 디바이스(200) 내 액상 유체의 수용 공간(챔버) 내로 주입하는데 충분한 사이즈를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예시적으로, 주입구(224)의 사이즈(또는 직경)는, 예를 들면 약 1 내지 100 mm, 구체적으로 약 3 내지 50 mm, 보다 구체적으로 약 5 내지 20 mm 범위일 수 있다. 예시적으로, 주입구(224)를 통하여 도입되는 액상 유체의 량은, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mL, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mL의 범위일 수 있다. 도시된 구체예에 있어서, 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물의 두께에 의하여 형성된 공간을 통하여 주입구(224)를 통하여 유입되는 액상 유체를 수용할 수 있다.The inlet 224 may preferably have a size sufficient to inject a liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 200 using a pipette or the like. Illustratively, the size (or diameter) of the inlet 224 may range, for example, from about 1 to 100 mm, specifically from about 3 to 50 mm, and more specifically from about 5 to 20 mm. Illustratively, the amount of liquid fluid introduced through the inlet 224 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 2 mL. In the illustrated embodiment, the liquid fluid flowing through the injection hole 224 may be accommodated through the space formed by the thickness of the upper plate structure in the form of a plastic molding.
또한, 상판 구조물(212) 내에서 주입구(224)와 길이 방향으로 대향하는 영역, 즉 하부 영역에는 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)는 후술하는 접착성 필름 구조물 내 제2 시료 수거용 관통 캐비티(231)와 대응되거나 동일한 형상을 가질 수 있다.In addition, a first cavity collection through cavity 222 may be formed in the upper plate structure 212 in a region facing the injection hole 224 in the longitudinal direction, that is, in the lower region. In this case, the first sample collection through cavity 222 may correspond to or have the same shape as the second sample collection through cavity 231 in the adhesive film structure described later.
한편, 도시된 구체예에 따르면, 디바이스(200)를 직립 배치함에 따라 주입구(224)를 통하여 도입된 액상 유체에 중력이 인가된다. 또한, 전처리 전 액상 유체를 수용하고 이동시키는 공간(또는 수용 챔버)을 제공하기 위하여, 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물(212) 상에 부착되어 적어도 제1 관통 캐비티(221)를 덮는 외측 필름 구조물을 형성할 수 있다. Meanwhile, according to the illustrated embodiment, gravity is applied to the liquid fluid introduced through the injection hole 224 as the device 200 is placed upright. In addition, in order to provide a space (or a receiving chamber) for receiving and moving the liquid fluid before pretreatment, it is attached to the top plate structure 212 in the form of a plastic molding to form an outer film structure covering at least the first through cavity 221. can do.
이와 같이 외측 필름 구조물로 제1 관통 캐비티(221)를 커버하여, 멤브레인 필터와 필름 구조물 사이에 형성된 공간(수용 챔버)을 통하여 액상 유체의 신속한 이동을 가능케 하는 모세관 현상이 일어나는 환경(또는 치수)을 형성하며, 도입된 액상 유체가 모세관 력에 의하여 이동 공간 또는 수용 챔버의 하측까지 도달할 수 있도록 한다(즉, 액상 유체가 멤브레인 필터의 미세공간을 적시면서 발생하는 모세관 력이 이동에 필요한 구동력을 제공할 수 있음).As described above, an environment (or dimension) in which a capillary phenomenon occurs that covers the first through cavity 221 with an outer film structure and enables rapid movement of liquid fluid through a space (receiving chamber) formed between the membrane filter and the film structure is provided. To form and allow the introduced liquid fluid to reach the moving space or the lower side of the receiving chamber by the capillary force (i.e., the capillary force generated while wetting the microcavity of the membrane filter provides the driving force required for movement) Can do).
다만, 도입된 액상 유체가 멤브레인 필터(211)를 적신 후 일정 시간이 경과하면 멤브레인 필터(211)의 하단 면에서 필터링을 거쳐 분리된 액상 유체가 스며나오는데, 이때 이동 공간 또는 수용 챔버 내 비어있는 공간은 주입구(224)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기로 채워진다. 따라서, 이동 공간 또는 수용 챔버 중 액상 유체에 의하여 젖은 상태에 있는 하측 부위에서 액상 유체를 붙잡거나 정체시키는 현상이 발생할 수 있다.However, when the introduced liquid fluid wets the membrane filter 211 and a certain period of time has elapsed, the separated liquid fluid is filtered out from the lower surface of the membrane filter 211, where the moving space or the empty space in the receiving chamber Silver is filled with air flowing in from the outside through the inlet 224. Accordingly, a phenomenon in which the liquid fluid is captured or stagnated may occur in the lower portion of the moving space or the receiving chamber that is wet by the liquid fluid.
이러한 흐름의 정체 또는 지연 현상을 완화하여 이동 공간 또는 수용 챔버 내에서 액상 유체가 신속하게 이동할 수 있도록 외측 필름 구조물을 공기 투과성 필름을 이용하여 구성할 수 있다. 구체적으로, 외측 필름 구조물은 크게 공기 투과성 필름의 고정 테이프(214) 및 공기 투과성 필름(215)을 포함할 수 있다. 이때, 고정 테이프(214)의 경우, 아래에 위치하는 상판 구조물(212)의 주입구(224)를 막지 않으면서 상판 구조물(212) 내 제1 관통 캐비티(221) 및 립 부재(212'), 그리고 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222) 각각에 대응하는(연통되는) 제3 관통 캐비티(226), 립 부재(214'), 그리고 제3 시료 수거용 관통 캐비티(227)를 형성할 수 있다. The outer film structure may be configured using an air permeable film so as to mitigate the stagnation or delay phenomenon of the flow so that the liquid fluid can quickly move in the moving space or the receiving chamber. Specifically, the outer film structure may largely include an air-permeable film fixing tape 214 and an air-permeable film 215. At this time, in the case of the fixing tape 214, the first through cavity 221 and the lip member 212 'in the top plate structure 212 without blocking the inlet 224 of the top plate structure 212 located below, and A third through cavity 226, a lip member 214 ′ corresponding to each of the first sample collection through holes 222 (in communication), and a third sample collection through cavity 227 may be formed.
공기 투과성 필름(215)의 재질, 기능, 소수성 처리 및 성상(두께, 평량 등)과 같은 사항은 제1 구체예에서 공기 투과성 필름(115)과 관련하여 기재된 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. Matters such as material, function, hydrophobic treatment and properties (thickness, basis weight, etc.) of the air permeable film 215 are the same as those described in relation to the air permeable film 115 in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted. .
예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(215)의 하부 영역(구체적으로 주입구(224)와 대향하는 단부 근처의 영역)에는 선택적으로 액상 유체의 배출구(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 이 경우, 후술하는 바와 같이 멤브레인 필터(211)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수집 공간(수거 챔버)과 연통되어 회수된 액상 유체를 외부로 배출(취출)할 수 있는 통로를 제공한다. 예시적으로, 이러한 배출구의 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 1 내지 10 mm, 구체적으로 약 2 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 3 내지 4 mm 범위일 수 있다.According to an exemplary embodiment, an outlet (not shown) of the liquid fluid may be selectively formed in the lower region of the air permeable film 215 (specifically, near the end opposite the inlet 224). In this case, as described below, the passage through the membrane filter 211 communicates with the collection space (collection chamber) of the separated liquid fluid to provide a passage through which the recovered liquid fluid can be discharged (taken out). Illustratively, the size (diameter) of this outlet may range, for example, from about 1 to 10 mm, specifically from about 2 to 5 mm, and more specifically from about 3 to 4 mm.
도 8은 예시적 구체예에 따른 액상 유체의 전처리 디바이스의 평면도이다.Fig. 8 is a plan view of a liquid fluid pretreatment device according to an exemplary embodiment.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 전처리 과정이 진행되면서 전처리 후 액상 유체가 수집 공간에 유입되는 바, 이때 이미 수집 공간 내에 존재하는 공기로 인하여 전처리 후 액상 유체가 유입되는 것을 곤란하게 할 수 있다. 그러나, 도시된 구체예에 따르면, 제3 시료 수거용 관통 캐비티(227)를 덮고 있는 공기 투과성 필름(215)을 통하여 수집 공간 내에 존재하는 공기가 디바이스 외부로 자연스럽게 제거되며, 그 결과 전처리 후 액상 유체가 유입되는데 특별한 문제점을 발생시키지 않는다.6 to 8, as the pre-treatment process proceeds, the liquid fluid after the pre-treatment flows into the collection space. At this time, it may be difficult to flow the liquid fluid after the pre-treatment due to air already present in the collection space. However, according to the illustrated embodiment, the air present in the collection space is naturally removed outside the device through the air permeable film 215 covering the third sample collection through cavity 227, and as a result, the liquid fluid after pretreatment It does not cause any special problems.
또한, 공기 투과성 필름의 고정 테이프(214)는, 구체적으로 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 공기 투과성 필름(215)을 상판 구조물(212)에 접합하는 기능을 하게 된다. 이러한 고정 테이프(214)의 경우, 제1 구체예에서 고정 테이프(114)에 관한 기재가 적용될 수 있는 만큼, 구체적인 설명은 생략한다.In addition, the fixing tape 214 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and serves to bond the air-permeable film 215 to the top plate structure 212. In the case of the fixing tape 214, a description of the fixing tape 114 may be applied in the first specific example, so a detailed description thereof will be omitted.
도시된 구체예의 경우, 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)을 형성하는 제1 관통 캐비티(221) 및 제3 관통 캐비티(226) 각각의 두께 합(실질적으로는 제1 관통 캐비티의 두께)이 실질적으로 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이를 결정할 수 있다. 다만, 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이가 클수록 모세관 력이 저하되는 만큼, 이러한 이동 공간의 높이는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위가 되도록 제1 관통 캐비티(221) 및 제3 캐비티(226) 각각의 두께(실질적으로는 제1 관통 캐비티의 두께)를 조절할 수 있다. In the illustrated embodiment, the sum of the thicknesses of each of the first through cavities 221 and the third through cavities 226 (substantially the thickness of the first through cavities) forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is It is possible to substantially determine the height of the moving space (or receiving chamber) of the liquid fluid. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2 The thickness of each of the first through cavities 221 and the third cavities 226 (substantially, the thickness of the first through cavities) may be adjusted to be in the range of mm.
한편, 멤브레인 필터(211)의 하면(후면), 즉 투과 면 상에는 접착성 필름 구조물(216)이 부착되는 바, 접착성 필름 구조물(216)은 멤브레인 필터(211)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수용 및 이동 공간을 제공하도록 경계가 정하여지는 제2 관통 캐비티(230)를 포함하고, 또한 멤브레인 필터(211)를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하도록 제2 관통 캐비티(230)와 별도로 경계가 정하여지는 제2 시료 수거용 관통 캐비티(231)가 형성된다. On the other hand, when the adhesive film structure 216 is attached to the lower surface (rear surface) of the membrane filter 211, that is, the permeable surface, the adhesive film structure 216 is formed of the liquid fluid separated through the membrane filter 211. It includes a second through-cavity 230 bounded to provide a receiving and moving space, and is also demarcated separately from the second through-cavity 230 to accommodate the separated liquid fluid passing through the membrane filter 211 The paper is formed with a through cavity 231 for collecting a second sample.
도시된 구체예에 따르면, 접착성 필름 구조물(216) 내 제2 관통 캐비티(230)는, 제1 관통 캐비티(221)에서와 유사하게, 분리된 액상 유체의 수용 공간을 제공하기 위하여 멤브레인 필터(211)에 비하여 적어도 동일하거나, 작은 사이즈를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 멤브레인 필터(211)를 기준으로 유연성을 갖는 접착성 필름 구조물(216)의 하부 영역을 멤브레인 필터(211) 쪽으로 벤딩하면서 접합할 수 있다. 특히, 접착성 필름 구조물(216)을 접착 재료(단면 또는 양면 접착 재료)로 구성할 경우, 벤딩과 함께 접합함으로써 멤브레인 필터(211)를 개재한 상태에서 용이하게 고정할 수 있다. 특히, 접착성 필름 구조물(216)을 양면 접착 재료로 구성할 경우, 이를 경유하여 멤브레인 필터(211)를 하판 구조물(217)에 고정하는 역할을 함과 동시에, 멤브레인 필터(211)를 통과하여 분리된 액상 유체가 얇은 미세유체 막 형태로 존재할 수 있는 이동 공간(또는 회수 챔버)을 형성할 수 있다. According to the illustrated embodiment, the second through-cavity 230 in the adhesive film structure 216 is similar to the first through-cavity 221 in order to provide a membrane filter ( It may have at least the same or a smaller size than 211). In this regard, the lower region of the flexible adhesive film structure 216 based on the membrane filter 211 may be bonded while bending toward the membrane filter 211. In particular, when the adhesive film structure 216 is composed of an adhesive material (single-sided or double-sided adhesive material), it can be easily fixed in a state in which the membrane filter 211 is interposed by bonding together with bending. In particular, when the adhesive film structure 216 is composed of a double-sided adhesive material, it serves to fix the membrane filter 211 to the lower plate structure 217 via this, and at the same time, passes through the membrane filter 211 to separate it. The liquid phase fluid may form a moving space (or a recovery chamber) in which a thin microfluidic membrane may exist.
또한, 제2 시료 수거용 관통 캐비티(231)는 앞서 기술한 바와 같이 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222) 및 제3 시료 수거용 관통 캐비티(227)와 함께 수거 챔버를 구성하는 일 부재로 기능하는 만큼, 이들 대응하는 부재와 동일한 형상을 갖는 것이 유리할 수 있다.In addition, the second sample collection through-cavity 231 functions as a member constituting the collection chamber together with the first sample collection through-cavity 222 and the third sample collection through-cavity 227, as described above, It may be advantageous to have the same shape as these corresponding members.
예시적 구체예에 따르면, 접착성 필름 구조물(216)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the adhesive film structure 216 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
도 9는 예시적 구체예에 따른 전처리용 디바이스의 측면도이고, 또한 도 10은 도 9에 도시된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스를 선 A'-A'를 따라 수평 방향으로 절취한 면을 보여주는 도면으로서 접착성 필름 구조물(216) 및 하판 구조물(217)이 조합되어 있는 상태를 도시한다. Fig. 9 is a side view of a device for pretreatment according to an exemplary embodiment, and Fig. 10 is a view showing a plane cut along the line A'-A 'of the membrane-based plastic device shown in Fig. 9 as an adhesive. It shows the state in which the sex film structure 216 and the lower plate structure 217 are combined.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 전술한 바와 같이 접착성 필름 구조물(216)의 하면에 하판 구조물(217)이 부착된다. 도 7 및 도 10에 도시된 예에서 하판 구조물(217)은 제2 관통 캐비티(230)를 통하여 멤브레인 필터(211)를 지지하는(안착시키는) 지지 부재(232)를 포함한다. 6 to 10, the lower plate structure 217 is attached to the lower surface of the adhesive film structure 216 as described above. In the example shown in FIGS. 7 and 10, the lower plate structure 217 includes a support member 232 that supports (series) the membrane filter 211 through the second through cavity 230.
이와 관련하여, 지지 부재(232)는 제1 구체예에서 기술된 지지 부재(132)에 관한 설명이 적용될 수 있는 만큼, 중복되는 기재는 생략한다.In this connection, as the description of the support member 132 described in the first embodiment can be applied, the overlapping description is omitted.
도 7을 참조하면, 필름 시트를 컷팅 플로터 가공에 의하여 접착성 필름 구조물(216)의 절단 패턴을 형성함과 동시에 지지 부재로서 복수의 아일랜드 구조물(232)을 형성할 수 있고, 이와 같이 형성된 아일랜드 구조물(232)을 하판 구조물(217) 상에 수동 또는 자동화 방식으로 부착할 수 있다. 전술한 바와 같이, 단일 시트를 이용하여 접착성 필름 구조물(216) 및 지지 부재(232)를 동시에 형성할 경우에는 접착성 필름 구조물(216)의 높이와 실질적으로 동일할 것이다. Referring to FIG. 7, a plurality of island structures 232 may be formed as a support member at the same time as forming a cut pattern of the adhesive film structure 216 by cutting plotter processing of the film sheet, and the island structures formed in this way The 232 can be attached to the lower plate structure 217 either manually or in an automated manner. As described above, when the adhesive film structure 216 and the support member 232 are simultaneously formed using a single sheet, the height of the adhesive film structure 216 will be substantially the same.
도시된 구체예에 따르면, 하판 구조물(217)은 다른 부재, 예를 들면 상판 구조물(212), 외측 필름 구조물(214, 215), 및 접착성 필름 구조물(216)에 비하여 길이 방향으로 연장되어 있으며, 그 결과 다른 부재들이 하판 구조물(217)의 표면 일부에 적층되어 있는 형태를 갖는다(도 6 및 도 8 참조). According to the illustrated embodiment, the lower plate structure 217 extends in the longitudinal direction compared to other members, for example, the upper plate structure 212, the outer film structures 214, 215, and the adhesive film structure 216, , As a result, the other members are stacked on a part of the surface of the lower plate structure 217 (see FIGS. 6 and 8).
이와 관련하여, 하판 구조물(217)에는 적어도 하나의 제1 관통 홀(229) 및 적어도 하나의 제2 관통 홀(229'), 그리고 적어도 하나의 제3 관통 홀(228) 및 적어도 하나의 제4 관통 홀(228')이 형성되어 있다. 도시된 구체예의 경우, 3쌍의 제1 및 제2 관통 홀(229, 229'), 그리고 1쌍의 제3 및 제4 관통 홀(228, 228')이 형성되어 있다. 제1 및 제2 관통 홀(229, 229')은 전처리 후 액상 유체를 수용 공간으로부터 수거 챔버로 배출하기 위한 것으로, 제1 및 제2 관통 홀(229, 229')의 사이즈는, 분리된 액상 유체를 수용 공간으로부터 배출시킬 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 약 0.1 내지 4 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 3 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위일 수 있다.In this regard, the lower plate structure 217 includes at least one first through hole 229 and at least one second through hole 229 ', and at least one third through hole 228 and at least one fourth The through hole 228 'is formed. In the illustrated embodiment, three pairs of first and second through holes 229 and 229 ', and a pair of third and fourth through holes 228 and 228' are formed. The first and second through holes 229 and 229 'are for discharging the liquid fluid from the receiving space after the pretreatment, and the sizes of the first and second through holes 229 and 229' are separated liquid. As long as the fluid can be discharged from the receiving space, it is not particularly limited, and may be, for example, in the range of about 0.1 to 4 mm, specifically about 0.5 to 3 mm, and more specifically about 1 to 2 mm.
또한, 하판 구조물(217)의 하면(후면)에서 제1 관통 홀(229) 및 제2 관통 홀(229')로 이루어지는 한 쌍의 관통 홀과 각각 연통되어 전처리 후 액상 유체의 배출 통로를 제공하는 필름형 유체 이동 채널 구조물(B')이 구비될 수 있다. In addition, the lower surface of the lower structure 217 (rear) in the first through-hole 229 and the second through-hole (229 ') of a pair of through-holes each of which communicates with each other to provide a discharge path for the liquid after pre-treatment. A film type fluid moving channel structure (B ') may be provided.
이러한 필름형 유체 이동 채널 구조물(B')은 상기 하판 구조물(217)의 하면(후면)에 길이 방향으로 연장된 형상의 캐비티가 형성된 제1 시트(218) 및 제1 시트의 하면(후면)에 부착된 제2 시트(219)의 조합에 의하여 제1 유체 이동 채널(233)을 형성할 수 있는 바, 제1 유체 이동 채널은 전술한 제1 및 제2 관통 홀(229, 229')과 각각 연통될 수 있다. 제1 시트(218)에 형성된 캐비티는 제1 시트(218)의 외연을 따라 내측 방향으로 일정하거나 일정하지 않은 거리를 두고 뚫려 있는 형태일 수 있는 바, 도시된 예에서는 직선 패턴으로 형성되어 있으나, 경우에 따라서는 곡선 패턴(예를 들면, 나선형(spiral), 구불구불한 형(serpentine), 지그재그형 등)일 수도 있다. 다만, 유체 이동의 용이성 측면에서 직선 패턴이 바람직할 것이다. 또한, 예시적으로, 제1 유체 이동 채널(233)의 폭은, 예를 들면 약 100 내지 2,000 ㎛, 구체적으로 약 200 내지 1,500 ㎛, 보다 구체적으로 약 500 내지 1,000 ㎛ 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다.The film-like fluid movement channel structure B 'is formed on the lower surface (rear surface) of the first sheet 218 and the lower surface (rear surface) of the first sheet 218 having a cavity extending in the longitudinal direction on the lower surface (rear surface) of the lower plate structure 217. The first fluid movement channel 233 can be formed by the combination of the attached second sheet 219, and the first fluid movement channel is respectively formed with the above-described first and second through holes 229 and 229 '. Can communicate. The cavity formed in the first sheet 218 may have a shape that is drilled at a constant or non-constant distance in the inner direction along the outer edge of the first sheet 218. In the illustrated example, the cavity is formed in a straight line pattern. In some cases, it may be a curved pattern (eg, spiral, serpentine, zigzag, etc.). However, a straight line pattern will be preferable in terms of ease of fluid movement. Further, by way of example, the width of the first fluid movement channel 233 may be, for example, in the range of about 100 to 2,000 μm, specifically about 200 to 1,500 μm, and more specifically about 500 to 1,000 μm. It can be understood in a meaning.
이외에도, 제1 시트(218)와 제2 시트(219)의 접합 구조를 하판 구조물(217)의 하면(후면)에 부착하기 위하여 접착제를 개재할 수 있는 바, 상호 접합시켜 유로를 형성하는데 충분한 접착성을 갖는 한, 특정 종류로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 다만, 접착제의 구성 성분이 유체 이동 채널(233, 234)에 노출 시 액상 유체를 오염시킬 수 있는 만큼, 접착제가 이동하는 액상 유체와 가급적 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, an adhesive can be interposed to attach the bonding structure between the first sheet 218 and the second sheet 219 to the lower surface (rear surface) of the lower plate structure 217. It is not limited to a specific kind as long as it has sex. Illustratively, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. However, as long as the components of the adhesive can contaminate the liquid fluid when exposed to the fluid movement channels 233 and 234, it is preferable to prevent the adhesive from being in contact with the moving liquid fluid as much as possible.
택일적으로, 제1 시트(218)를 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 예를 들면 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 들 수 있다. Alternatively, the first sheet 218 can be applied in the form of a double-sided adhesive tape, for example, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like.
또한, 제1 시트(218) 및 제2 시트(219) 각각의 두께는 서로 상이하거나 같을 수 있으며, 예를 들면 약 20 ㎛ 내지 1 mm, 구체적으로 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 특히, 제1 시트(218)의 두께는 유체 이동 채널(233)의 높이를 실질적으로 결정하게 된다. 다만, 접착제 사용 시 접착층의 높이 역시 유체 이동 채널의 높이에 영향을 미치기는 하나, 제1 시트의 두께에 비하여 미치는 영향이 다소 미미하다. 이처럼, 2개의 시트(218, 219)에 의하여 형성된 제1 및 제2 유체 이동 채널(233, 234)은 접착 필름 형태로 제작될 수 있고, 이를 하판 구조물(217)의 하면(후면) 중 소정 부위에 부착함으로써 디바이스 제작을 완료할 수 있다.In addition, the thickness of each of the first sheet 218 and the second sheet 219 may be different or the same, for example, about 20 μm to 1 mm, specifically about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 Μm, more specifically about 100 to 300 µm. In particular, the thickness of the first sheet 218 substantially determines the height of the fluid transfer channel 233. However, when the adhesive is used, the height of the adhesive layer also affects the height of the fluid transfer channel, but has a slight effect on the thickness of the first sheet. As such, the first and second fluid movement channels 233 and 234 formed by the two sheets 218 and 219 may be manufactured in the form of an adhesive film, and a predetermined portion of the lower surface (rear surface) of the lower structure 217 Device fabrication can be completed by attaching to.
예시적 구체예에 따르면, 전처리 후 액상 유체는 2개의 시트(218, 219)에 의하여 형성된 제1 유체 이동 채널(233)을 경유하여 수거 챔버까지 이동하여 수집될 수 있다. 이때, 수거 챔버는 디바이스(200)를 구성하는 부재를 조립함에 따라, 이의 경계가 정하여질 수 있다. 도시된 예의 경우, 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222), 제2 시료 수거용 관통 캐비티(231) 및 제3 시료 수거용 관통 캐비티(227)의 조합에 의하여 형성된 수집 공간일 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 수거 챔버 내 유체의 수용 체적은, 예를 들면 약 0.1 내지 2 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 1 mL 범위일 수 있다. 다만, 상기 수치범위는 예시적인 의미로 이해될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the liquid fluid after pre-treatment may be collected by moving to the collection chamber via the first fluid transfer channel 233 formed by the two sheets 218 and 219. At this time, as the assembly of the members constituting the device 200 is assembled, the boundary of the collection chamber may be determined. In the illustrated example, it may be a collection space formed by a combination of a first sample collection through cavity 222, a second sample collection through cavity 231 and a third sample collection through cavity 227. According to an exemplary embodiment, the receiving volume of the fluid in the collection chamber may range from, for example, about 0.1 to 2 mL, specifically about 0.5 to 1 mL. However, the numerical range may be understood as an exemplary meaning.
도시된 구체예에 따르면, 제1 관통 홀(229)은 멤브레인 필터로부터 배출되어 이동하는 전처리 후 액상 유체를 유체 이동 채널 구조물(B)에 연통시키기 위한 통로로 기능하는 한편, 제2 관통 홀(229')은 유체 이동 채널 구조물(B)을 수거 챔버에 연통시키기 위한 통로로 기능할 수 있다. 이처럼, 멤브레인 필터(211)에 의하여 분리된 액상 유체는 제1 관통 홀(229), 제1 유체 이동 채널(233) 및 제2 관통 홀(229')을 거쳐 수거 챔버 내에 수집될 수 있다.According to the illustrated embodiment, the first through hole 229 functions as a passage for communicating the liquid fluid to the fluid moving channel structure B after pretreatment that is discharged from the membrane filter and moves, while the second through hole 229 ') May function as a passage for communicating the fluid movement channel structure (B) to the collection chamber. As such, the liquid fluid separated by the membrane filter 211 may be collected in the collection chamber through the first through hole 229, the first fluid movement channel 233, and the second through hole 229 '.
한편, 도시된 바와 같이, 하판 구조물(217)에 형성된 제3 및 제4 관통 홀(228, 228')은 수거 챔버 내에 수집된 전처리 후 액상 유체의 적어도 일부를 진단 등의 후속 프로세스와 연결시키는 기능을 수행한다. 이를 위하여, 제3 관통 홀(228)은 수거 챔버와 연통되고, 제1 시트(218) 및 제2 시트(219)에 의하여 형성된 제2 유체 이동 채널(234)을 경유하여 제4 관통 홀(228')과 연결된다. 이때, 제4 관통 홀(228')은 하판 구조물(217)의 표면에 노출되는 바, 회수된 액상 유체를 외부로 배출할 수 있는 연결부 또는 연결 통로를 제공한다. 예시적으로, 제3 및 제4 관통 홀(228, 228')의 사이즈(직경)는, 제1 및 제2 관통 홀의 사이즈와 같거나 상이할 수 있다. 또한, 제2 유체 채널(234)의 치수는 앞서 기술된 제1 유체 채널(233)과 동일한 치수 범위 내에서 정하여질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 제작된 상태 또는 전처리 과정이 진행 중인 상태에서는 제4 관통 홀(228')은 홀 커버(일 면이 접착성을 나타냄; 도시되지 않음)에 의하여 피복되어 폐쇄된 상태에 있게 된다. 이는 수집된 액상 유체가 제4 관통 홀(228')을 통하여 유출되는 것을 방지하기 위함이다. On the other hand, as shown, the third and fourth through holes 228 and 228 'formed in the lower plate structure 217 function to connect at least a portion of the liquid fluid to a subsequent process such as diagnosis after pretreatment collected in the collection chamber. To perform. To this end, the third through hole 228 communicates with the collection chamber, and through the second fluid movement channel 234 formed by the first sheet 218 and the second sheet 219, the fourth through hole 228 '). At this time, the fourth through hole 228 'is exposed on the surface of the lower plate structure 217, and provides a connection portion or a connection passage through which the recovered liquid fluid can be discharged to the outside. For example, the sizes (diameter) of the third and fourth through holes 228 and 228 'may be the same or different from those of the first and second through holes. In addition, the dimension of the second fluid channel 234 may be determined within the same dimensional range as the first fluid channel 233 described above, but is not limited thereto. In some cases, the fourth through-hole 228 'is in a closed state by being covered by a hole cover (one side exhibits adhesiveness; not shown) in the fabricated state or in the pre-processing process. . This is to prevent the collected liquid fluid from flowing out through the fourth through hole 228 '.
예시적 구체예에 따르면, 제4 관통 홀(228')은 후속 디바이스(예를 들면, 진단 칩)과 직접 연결되거나, 또는 마이크로피펫(도시되지 않음)에 의하여 외부로 전처리된 유체를 배출시킬 수 있다. 예시적으로, 전처리 후 액상 유체를 채취하기 위하여는, 전처리 과정이 완료된 후에 직립된 디바이스를 수평으로 배치한 상태에서 전술한 커버를 제거하고 마이크로피펫을 사용하여 수거할 수도 있다. 택일적으로, 무동력 펌프 등을 이용하여 제4 관통 홀(228)을 거쳐 수거 챔버로부터 이동시킬 수 있다. 다만, 앞서 기술한 바와 같이, 공기 투과성 필름(215)에 형성된 배출구(도시되지 않음)를 통하여 전처리된 유체를 마이크로피펫 등을 이용하여 채취할 수도 있다.According to an exemplary embodiment, the fourth through hole 228 ′ may be directly connected to a subsequent device (eg, diagnostic chip), or may discharge the pre-treated fluid to the outside by a micropipette (not shown). have. For example, in order to collect the liquid fluid after pre-treatment, after the pre-treatment process is completed, the above-described cover may be removed while the upright device is horizontally disposed and collected using a micropipette. Alternatively, it may be moved from the collection chamber through the fourth through hole 228 using a non-powered pump or the like. However, as described above, the fluid pre-treated through an outlet (not shown) formed in the air permeable film 215 may be collected using a micropipette or the like.
또한, 수거 챔버를 구성하는 부재를 광 투과성을 갖는 재질, 특히 투명성 고분자 재질로 구성할 경우, 디바이스(200)를 직립 배치 상태에서 전처리 후 액상 유체의 수거 챔버로 원활히 수집되는지 여부 등을 육안으로 관찰할 수 있다.In addition, when the member constituting the collection chamber is composed of a light-transmitting material, in particular, a transparent polymer material, it is visually observed whether the device 200 is smoothly collected into the collection chamber of the liquid fluid after pre-treatment in an upright arrangement state. can do.
한편, 공기 투과성 필름과 같이 소수성 처리가 필요한 부재를 제외하고는 수계 액상 유체가 접촉하는 표면을 제공하는 부재(특히, 전처리 후 액상 유체가 이동하는 공간을 형성하는 부재)의 경우, 모두 고분자 재질로서 이의 표면들은 소수성(또는 비극성)을 나타내거나 약한 친수성을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 고분자 재질의 부재 중 적어도 하나의 표면을 친수화 처리하여 수계 액상 유체의 흐름성을 향상시킬 수 있다. 친수화 처리에 관한 세부 사항은 제1 구체예와 관련하여 기술한 바와 같으므로 별도의 설명은 생략한다.On the other hand, except for members that require hydrophobic treatment, such as air-permeable films, in the case of a member that provides a surface for contact with a liquid-based liquid (especially a member that forms a space in which the liquid-fluid moves after pre-treatment), all are made of a polymer material. Its surfaces may be hydrophobic (or non-polar) or weakly hydrophilic. Therefore, it is possible to improve the flowability of the aqueous liquid fluid by hydrophilizing the surface of at least one of the polymer materials. Details of the hydrophilization treatment are the same as those described in connection with the first specific example, so a separate description is omitted.
한편, 일 구체예에 따른 전처리용 디바이스(200)의 경우, 주입구(224)를 통하여 전처리용 액상 유체를 주입할 경우, 유체가 멤브레인 필터(211)를 적시고 난 후 일정 시간(혈액의 경우, 약 2분 이상)이 경과하면 멤브레인 필터의 바닥면으로부터 필터를 거친 시료가 배어나오게 되고, 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버의 빈 공간은 주입구를 통하여 유입되는 공기로 채워지게 된다. 이때, 높이가 낮은 수용 챔버 부위의 상판 구조물의 젖음성이 액상 유체를 붙잡는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 완화시키기 위하여, 주입구를 통한 전처리용 유체의 도입 시, 디바이스를 경사지도록 하면, 주입된 유체가 중력에 의하여 내측 방향으로 용이하게 밀려 들어가기 때문에 유체를 용이하게 주입할 수 있고, 또한 멤브레인 필터를 적시는데 요구되는 시간을 최소화할 수 있다(예를 들면, 약 2분 이내).On the other hand, in the case of the pre-treatment device 200 according to one embodiment, when injecting a liquid for pre-treatment through the inlet 224, a certain time after the fluid wets the membrane filter 211 (in the case of blood, about After 2 minutes or more), the sample passing through the filter comes out from the bottom surface of the membrane filter, and the empty space in the receiving chamber of the liquid fluid before pre-treatment is filled with air flowing through the inlet. At this time, the wettability of the upper plate structure in the lower receiving chamber region may cause the liquid fluid to be captured. In order to alleviate this phenomenon, when the device is inclined when the pretreatment fluid is introduced through the inlet, the fluid can be easily injected because the injected fluid is easily pushed inward by gravity, and also the membrane filter The time required to wet the can be minimized (for example, within about 2 minutes).
제3 Third 구체예Concrete (액상 유체의 전처리용 플라스틱 (Plastic for pretreatment of liquid fluid 디바이스device ))
도 11은 본 개시 내용의 다른 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 외관에 보여주는 사시도이고, 또한 도 12는 이의 분리 사시도이다. 이하에서는 제1 및 제2 구체예에서 기재된 부재에 관한 설명과 중복된 기재는 생략하기로 한다.11 is a perspective view showing the appearance of a membrane-based plastic device according to another embodiment of the present disclosure, and FIG. 12 is an exploded perspective view thereof. Hereinafter, descriptions and overlapping descriptions of the members described in the first and second embodiments will be omitted.
상기 도면을 참조하면, 액상 유체의 전처리용 디바이스(300)는 전체적으로 사작형, 구체적으로 정사각형의 평면을 갖고 있으며, 이를 구성하는 부재 역시 이에 대응되는 형상을 갖도록 형성되어 있다. 다만, 이러한 형상은 예시적인 취지로 이해되는 바, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to the drawings, the device 300 for pre-treatment of a liquid fluid has a whole swash-shape, specifically a square plane, and the members constituting it are also formed to have a shape corresponding thereto. However, this shape is understood as an exemplary purpose, and is not necessarily limited thereto.
이때, 주목할 점은 하판 구조물(317)이 3D 프린팅에 의하여 형성된 플라스틱 성형물 형태로 구성되어 제2 구체예에서와 달리 하판 구조물(317)의 하측 면에 시료이동채널을 별도로 구비하지 않고도 하판 구조물만으로 시료(전처리된 액상 유체)의 수거 기능 및 시료이동채널 기능을 모두 수행할 수 있다는 것이다.At this time, it should be noted that the lower plate structure 317 is configured in the form of a plastic molded article formed by 3D printing, and unlike the second embodiment, the lower plate structure 317 is not provided with a sample transfer channel on the lower surface of the sample. It means that it is possible to perform both the collection function of the (pre-treated liquid fluid) and the sample transfer channel function.
도시된 구체예에 따르면, 멤브레인 필터(311)가 전처리 대상인 액상 유체와 접촉하는 접촉 면 상에 소정 패턴으로 가공된 제1 필름형 구조물(312)이 부착된다. 구체적으로, 제1 필름형 구조물(312)은 프레임 내에서 별도로 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티(321), 그리고 제1 시료 수거용 관통 캐비티(322)가 각각 형성되어 있다. 이때, 제1 필름형 구조물(312)의 상부 영역에 제1 관통 캐비티(321), 그리고 하부 영역에 제1 시료 수거용 관통 캐비티(322)가 위치한다. 예시적으로, 아래에 위치하는 멤브레인 필터(311)와 상측에 부착되는 다른 부재, 구체적으로 상판 구조물(313)과 간편하면서 효과적인 부착을 위하여, 제1 필름형 구조물(312)은 양면 접착 재료로 이루어질 수 있다.According to the illustrated embodiment, the first film-like structure 312 processed in a predetermined pattern is attached to the contact surface where the membrane filter 311 contacts the liquid fluid to be pre-treated. Specifically, the first film-like structure 312 is formed with a first through cavity 321 and a first through-hole cavity 322 for collecting samples, which are separately demarcated within the frame. At this time, the first through-cavity 321 in the upper region of the first film-like structure 312 and the through-cavity 322 for collecting the first sample are located in the lower region. Illustratively, the first film-like structure 312 is made of a double-sided adhesive material for easy and effective attachment with the membrane filter 311 located below and other members attached to the upper side, specifically, the upper plate structure 313. You can.
이와 관련하여, 선택적으로(optionally) 제1 지지 부재(332), 구체적으로 복수의 아일랜드 구조물(도 12에서는 3쌍의 아일랜드 구조물)이 멤브레인 필터(311)의 접촉 면 상에 부착될 수 있는 바, 이는 후술하는 공기 투과성 필름(315)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 지지 부재(332)를 구성하는 아일랜드 구조물은 지지 기능을 원활히 수행할 수 있는 개수 및 배열 간격을 두고 형성될 수 있으며, 특정 개수 및 배열 간격으로 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 제1 지지 부재(332)의 높이는, 예를 들면 약 0.5 내지 2 mm, 구체적으로 약 1 내지 1.8 mm, 보다 구체적으로 약 1.4 내지 1.7 mm 범위일 수 있으나, 이는 예시적으로 이해될 수 있다. In this regard, optionally, a first support member 332, specifically a plurality of island structures (three pairs of island structures in FIG. 12) may be attached on the contact surface of the membrane filter 311, This may function to support the air permeable film 315, which will be described later. The island structure constituting the first support member 332 may be formed at a number and an array interval capable of smoothly performing a support function, and is not limited to a specific number and an array interval. In this regard, the height of the first support member 332 may be, for example, in the range of about 0.5 to 2 mm, specifically about 1 to 1.8 mm, and more specifically about 1.4 to 1.7 mm, which is illustratively understood. You can.
예시적으로, 제1 지지 부재(322)는 제1 필름형 구조물(312)의 패턴 형성을 위한 컷팅 플로터 가공 시 함께 형성할 수 있고, 이와 같이 형성된 아일랜드 구조물(332)을 멤브레인 필터(311) 상에 수동 또는 자동화 방식으로 부착할 수 있다. 다만, 제1 필름형 구조물(312)의 두께는 상대적으로 얇기 때문에 전술한 제1 지지 부재(332)의 높이 범위를 충족할 수 있도록 여러 겹의 아일랜드 구조물을 적층시켜 대용량의 전혈을 전처리할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. For example, the first support member 322 may be formed together during cutting plotter processing for pattern formation of the first film-like structure 312, and the island structure 332 formed as described above may be formed on the membrane filter 311. Can be attached manually or in an automated manner. However, since the thickness of the first film-like structure 312 is relatively thin, multiple layers of island structures may be stacked to pre-process a large amount of whole blood to satisfy the height range of the above-described first support member 332. Space can be formed.
또한, 제1 관통 캐비티(321)는 디바이스(300) 내로 도입되는 액상 유체가 수용되어 이동하는 공간, 즉 수용 챔버를 구성하는 일 부재이다. 이때, 제1 관통 캐비티(321)는 전형적으로 멤브레인 필터(311)에 대응하는 형상을 갖고 있으나, 반드시 동일한 형상일 필요는 없다. 다만, 전술한 바와 같이, 멤브레인 필터(311)가 제1 관통 캐비티(321)보다 크기가 큰 경우, 주입되는 액상 유체가 멤브레인 필터의 옆면을 통하여 새어나갈 수 있으므로 제1 관통 캐비티(321)에 비하여 적어도 동일하거나 작은 사이즈를 가질 수 있고, 후술하는 제2 필름형 구조물(316)의 제3 관통 캐비티(330) 보다는 큰 것이 유리할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 제1 필름형 구조물(312)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 범위 내에서 정하여질 수 있다.Further, the first through cavity 321 is a member that constitutes a space in which the liquid fluid introduced into the device 300 is accommodated and moves, that is, a receiving chamber. At this time, the first through cavity 321 typically has a shape corresponding to the membrane filter 311, but is not necessarily the same shape. However, as described above, when the membrane filter 311 is larger than the first through cavity 321, the injected liquid fluid may leak through the side surface of the membrane filter compared to the first through cavity 321. It may have at least the same or a smaller size, and it may be advantageous to have a larger size than the third through cavity 330 of the second film-like structure 316 described later. According to an exemplary embodiment, the thickness of the first film-like structure 312 may be determined, for example, within a range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm. have.
한편, 제1 필름형 구조물(312) 상에는 상판 구조물(313)이 부착될 수 있으며, 상판 구조물은 필름형 재질 또는 플라스틱 성형물일 수 있다. 도시된 예에 따르면, 상판 구조물(313)의 일 단부 영역에 액상 유체의 주입구(324)가 형성되어 있는 바, 구체적으로 주입구(324)는 상판 구조물(313)의 상단 근처 영역에 형성될 수 있다. 이러한 주입구 형상은 다양한 형상(예를 들면. 원형. 연장된 타원형 형상 등)일 수 있고. 보다 구체적으로 도시된 바와 같이 연장된 타원형 형상일 수 있다. 이와 같이, 연장된 타원형 형상의 주입구는 많은 용량의 액상 유체를 주입할 때 공기의 배출을 쉽게 하고, 넓은 면적의 멤브레인 필터를 빠르게 적실 수 있는 점에서 유리할 수 있다. 이와 관련하여, 주입구(324)의 치수는 피펫 등을 이용하여 액상 시료를 디바이스(300) 내 액상 유체의 수용 공간(챔버) 내로 주입하는데 충분한 사이즈를 갖는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 주입구(324)를 통하여 도입되는 액상 유체의 량은, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mL, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mL, 보다 구체적으로 약 1 내지 4 mL의 범위일 수 있다.Meanwhile, the top plate structure 313 may be attached to the first film-type structure 312, and the top plate structure may be a film-like material or a plastic molding. According to the illustrated example, a liquid fluid inlet 324 is formed in one end region of the top plate structure 313, and specifically, the inlet 324 may be formed in an area near the top of the top plate structure 313. . This inlet shape may be of various shapes (eg, circular, elongated, elliptical, etc.). More specifically, it may have an elongated oval shape as shown. As described above, the extended oval-shaped inlet may be advantageous in that it is easy to discharge air when injecting a large volume of liquid fluid and can quickly wet a large area membrane filter. In this regard, the size of the injection hole 324 is not particularly limited as long as it has a size sufficient to inject the liquid sample into the receiving space (chamber) of the liquid fluid in the device 300 using a pipette or the like. Illustratively, the amount of liquid fluid introduced through the inlet 324 may be, for example, in the range of about 0.1 to 10 mL, specifically about 0.5 to 5 mL, and more specifically about 1 to 4 mL.
도시된 구체예에 있어서, 상판 구조물(313)에는 주입구(324)와는 별도로 제2 관통 캐비티(323)가 형성되어 있는 바, 아래에 위치하는 제1 관통 캐비티(321)와 연통되어 있다. 즉, 제2 관통 캐비티(323)는 제1 관통 캐비티(321)와 함께 조합하여 주입구(324)를 통하여 유입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간(또는 챔버)을 구성하는 일 부재로 기능한다, 또한, 상판 구조물(313) 내에서 주입구(324)와 길이 방향으로 대향하는 영역, 하부 영역에는 제1 필름 구조물(312)의 제1 시료 수거용 관통 캐비티(322)와 연통되는 제2 시료 수거용 관통 캐비티(325)가 형성될 수 있다. 이때, 제2 시료 수거용 관통 캐비티(325)는 제1 시료 수거용 관통 캐비티(322)와 대응되거나 동일한 형상을 가질 수 있다. 도시된 구체예에 따르면, 상판 구조물(313)의 제2 관통 캐비티(321)에는 프레임 내에서 소정 패턴으로 경계가 정하여지는 립(rib) 부재(313')가 형성되어 있다. 이러한 립 부재(313')는 전술한 제1 지지 부재(332)와 함께 외측 필름 구조물, 특히 공기 투과성 필름(315)을 지지하고 모세관 력의 형성을 용이하게 하는 기능을 제공할 수 있다. 예시적으로, 립 부재(313')의 폭은 약 0.5 내지 5 mm, 구체적으로 약 1 내지 4 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 3 mm 범위일 수 있으나, 이는 예시적으로 이해될 수 있다. 또한, 립 부재(313')의 패턴 역시 특별히 한정되는 것은 아니다. In the illustrated embodiment, the upper plate structure 313 has a second through cavity 323 formed separately from the injection hole 324, and is in communication with the first through cavity 321 located below. That is, the second through cavity 323 functions as a member constituting a space (or chamber) for receiving the liquid fluid flowing through the inlet 324 in combination with the first through cavity 321, and , In the upper plate structure 313, the region in the longitudinal direction opposite to the injection hole 324, the lower region through the first sample collection through cavity 322 of the first film structure 312 in communication with the second sample collection through cavity (322) 325) may be formed. At this time, the second sample collection through-cavity 325 may correspond to the first sample collection through-cavity 322 or may have the same shape. According to the illustrated embodiment, the second through cavity 321 of the upper plate structure 313 is formed with a rib member 313 ′ bounded by a predetermined pattern within the frame. The lip member 313 ′ may support the outer film structure, in particular, the air permeable film 315 together with the first support member 332 described above, and provide a function for facilitating the formation of capillary forces. Illustratively, the width of the lip member 313 'may range from about 0.5 to 5 mm, specifically from about 1 to 4 mm, more specifically from about 1 to 3 mm, but this can be understood as an example. In addition, the pattern of the lip member 313 'is also not particularly limited.
예시적 구체예에 따르면, 상판 구조물(313)의 두께는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛ 내에서 정하여질 수 있다.According to an exemplary embodiment, the thickness of the top plate structure 313 may be determined, for example, within about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, and more specifically about 100 to 300 μm.
또한, 도시된 구체예에 있어서, 상판 구조물(313) 상에 전술한 바와 같이 외측 필름 구조물, 공기 투과성 필름의 고정 테이프(314) 및 공기 투과성 필름(315)을 포함할 수 있다. 이때, 고정 테이프(314)는 아래에 위치하는 상판 구조물(313)의 주입구(324)를 막지 않으면서 상판 구조물의 제2 관통 캐비티(321), 립 부재(313') 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티(325) 각각에 대응되는(연통되는) 제4 관통 캐비티(326), 립 부재(314') 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티(327)를 포함한다.In addition, in the illustrated embodiment, it may include an outer film structure, a fixing tape 314 of the air-permeable film and the air-permeable film 315 on the upper plate structure 313 as described above. At this time, the fixing tape 314 does not block the inlet 324 of the upper plate structure 313 located below, the second through cavity 321, the lip member 313 'of the top plate structure and the through cavity for collecting the second sample 325 includes a fourth through cavity 326 corresponding to each (communicating), a lip member 314 ', and a through cavity 327 for collecting a fourth sample.
예시적 구체예에 따르면, 공기 투과성 필름(315)의 하부 영역(구체적으로 주입구(324)와 대향하는 단부 근처의 영역)에는 선택적으로 액상 유체의 배출구(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. According to an exemplary embodiment, an outlet (not shown) of the liquid fluid may be selectively formed in the lower region of the air permeable film 315 (specifically, near the end opposite the inlet 324).
또한, 공기 투과성 필름의 고정 테이프(314)는, 구체적으로 양면 접착 테이프 형태로 적용 가능한 바, 공기 투과성 필름(315)을 상판 구조물(313)에 접합하는 기능을 하게 된다. 공기 투과성 필름의 고정 테이프(314)로서 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 예시할 수 있다. 택일적으로, 고정 테이프가 아닌, 접착제를 이용하여 공기 투과성 필름(315)을 부착할 수 있다. 이러한 접착제로서 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 잡착제 등을 사용할 수 있다. 예시적 구체예에 있어서, 고정 테이프 또는 접착제 층(314)의 높이는, 예를 들면 약 10 내지 1000 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로 약 100 내지 300 ㎛의 범위일 수 있다. In addition, the fixing tape 314 of the air-permeable film is specifically applicable in the form of a double-sided adhesive tape, and functions to bond the air-permeable film 315 to the top plate structure 313. As the fixing tape 314 of the air-permeable film, a pressure-sensitive adhesive tape, a thermally active adhesive tape, a chemically active adhesive tape, a photoactive adhesive tape, and the like can be exemplified. Alternatively, the air permeable film 315 may be attached using an adhesive, rather than a fixing tape. As such an adhesive, a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a silicone-based adhesive, an optical-based adhesive, and a heat-sensitive adhesive may be used. In an exemplary embodiment, the height of the anchoring tape or adhesive layer 314 may be, for example, in the range of about 10 to 1000 μm, specifically about 50 to 500 μm, more specifically about 100 to 300 μm.
도시된 구체예의 경우, 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)을 형성하는 제1 관통 캐비티(321), 제2 관통 캐비티(323) 및 제4 관통 캐비티(326) 각각의 두께 합이 실질적으로 액상 유체의 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이를 결정할 수 있다. 다만, 이동 공간(또는 수용 챔버)의 높이가 클수록 모세관 력이 저하되는 만큼, 이러한 이동 공간의 높이는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 mm, 구체적으로 약 0.5 내지 5 mm, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 mm 범위가 되도록 제1 관통 캐비티(321), 제2 관통 캐비티(323) 및 제4 캐비티(326) 각각의 두께를 조절할 수 있다. In the illustrated embodiment, the sum of the thicknesses of each of the first through cavity 321, the second through cavity 323, and the fourth through cavity 326 forming the moving space (or accommodating chamber) of the liquid fluid is substantially liquid. The height of the fluid's moving space (or receiving chamber) can be determined. However, as the height of the moving space (or the receiving chamber) increases, the capillary force decreases, such that the height of the moving space is, for example, about 0.1 to 10 mm, specifically about 0.5 to 5 mm, and more specifically about 1 to 2 The thickness of each of the first through cavity 321, the second through cavity 323, and the fourth cavity 326 may be adjusted to be in the mm range.
한편, 멤브레인 필터(311)의 하면(후면), 즉 투과 면 상에는 제2 필름형 구조물(316)이 부착되는 바, 상기 제2 필름형 구조물(316)은 멤브레인 필터(311)를 통과하여 분리된 액상 유체의 수용 및 이동 공간을 제공하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티(330)를 포함한다. 다만, 도시된 구체예의 경우, 전술한 제1 필름형 구조물(312), 상판 구조물(313) 및 공기 투과성 필름의 고정 테이프(314)와 달리, 시료 수거용 관통 캐비티는 형성되어 있지 않다. 이는 후술하는 바와 같이 3D 프린팅에 의하여 성형된 하판 구조물(317) 내에 별도로 전처리된 액상 유체의 수거 챔버(수집 공간)가 형성되기 때문이다. 제2 필름형 구조물(316)은 형태를 제외하면 앞서 설명된 제1 구체예의 접착성 필름 구조물(216)과 관련한 세부 사항이 적용 가능하다.On the other hand, a second film-type structure 316 is attached to the bottom surface (rear surface) of the membrane filter 311, that is, the transmission surface, and the second film-type structure 316 is separated through the membrane filter 311. And a third through cavity 330 bounded to provide a space for receiving and moving liquid fluid. However, in the illustrated embodiment, unlike the above-described first film structure 312, the top structure 313 and the fixing tape 314 of the air permeable film, a through cavity for collecting samples is not formed. This is because a collection chamber (collection space) of the liquid fluid pretreated separately is formed in the lower plate structure 317 formed by 3D printing, as described later. The second film-type structure 316 may be applied with details related to the adhesive film structure 216 of the first embodiment described above except for the shape.
도 13은 다른 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 평면도, 그리고 도 14는 도 13에서 선 A"-A"에 따른 수직 방향 절단 면으로서 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물 내에서의 유체 흐름 공간을 도시한다. 또한, 예시적 구체예에 따른 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스 내 지지 부재가 부착된 하판 구조물의 사시도를 도 15에 나타내었다.FIG. 13 is a plan view of a membrane-based plastic device according to another exemplary embodiment, and FIG. 14 is a vertical cut along line A ”-A” in FIG. 13, the fluid flow space in the lower structure in the form of a plastic molding. It shows. In addition, a perspective view of a bottom structure with a support member in a membrane-based plastic device according to an exemplary embodiment is shown in FIG. 15.
도 13 내지 도 15을 참조하면, 제2 필름형 구조물(317)의 하측 면에 3D 프린팅으로 형성된 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물(317)이 배치되어 있다. 도시된 구체예에 따르면, 하판 구조물(317)의 내부에 제1 미세유로 및 제2 미세유로(333, 336) 및 전처리된 유체의 수집 공간 또는 수거 챔버(335)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 전처리된 액상 유체가 멤브레인 필터(311)와 하판 구조물(317) 사이의 공간을 모세관 력에 의하여 통과하는데 적합한 거리를 유지하도록 제2 지지 부재(332')가 형성된다. 이때, 제2 지지 부재는 복수의 아일랜드 구조물 형태로 배열될 수 있다. 도 15를 참조하면, 제2 지지 부재(332')는 멤브레인 필터(311)의 하면과 접촉하여 모세관 력 유지에 필요한 공간을 제공할 수 있고, 추가적으로 전처리된 유체가 용이하게 미세 패턴, 구체적으로 부채살 또는 방사형의 돌출부 패턴에 의하여 형성된 제1 미세 유로(333)로 균일하게 도입되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.13 to 15, a lower plate structure 317 in the form of a plastic molding formed by 3D printing is disposed on a lower surface of the second film-type structure 317. According to the illustrated embodiment, the first microchannel and the second microchannels 333 and 336 and the collection space of the pretreated fluid or the collection chamber 335 are integrally formed inside the lower plate structure 317. In addition, the second support member 332 ′ is formed to maintain a suitable distance for the pre-treated liquid fluid to pass through the space between the membrane filter 311 and the lower plate structure 317 by capillary force. At this time, the second support member may be arranged in the form of a plurality of island structures. Referring to FIG. 15, the second support member 332 ′ may contact the lower surface of the membrane filter 311 to provide a space required to maintain the capillary force, and additionally, the pre-treated fluid can be easily fine patterns, specifically fan Alternatively, a function of uniformly introducing the first fine flow path 333 formed by the radial protrusion pattern may be performed.
이때, 제2 지지 부재(332')는 제2 필름형 구조물(316)의 패턴 형성 시 함께 형성되거나, 또는 별도로 제작되어 하판 구조물(317)에 부착될 수 있으며, 또한 수동 또는 자동화 방식으로 부착될 수 있다.At this time, the second support member 332 'may be formed together when the pattern of the second film-type structure 316 is formed, or separately manufactured and attached to the lower plate structure 317, and may also be attached by manual or automated methods. You can.
도 14 및 도 15를 참조하면, 전처리된 유체는 제1 미세 유로(333)를 거쳐 하측 방향(하류(downstream) 방향)으로 이동하여 요부(334)로 모이게 된다. 이때, 제1 미세 유로(333)를 부채살 또는 방사형으로 형성하는 이유는 수거 챔버(335)로 유체를 효과적으로 이동시키기 위한 모세관 력을 강화하기 위함이다. 제1 미세 유로(333)의 돌출부 패턴의 치수(예를 들면, 돌출부 간 거리 및 높이)는 모세관 력의 강화 및/또는 유지 기능을 제공하는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 요부(334)의 깊이는, 예를 들면 약 0.5 내지 10 mm, 구체적으로 약 2 내지 8 mm, 보다 구체적으로 약 4 내지 6 mm 범위일 수 있다. 14 and 15, the pre-processed fluid is collected in the concave portion 334 by moving in a downward direction (downstream direction) through the first micro-channel 333. At this time, the reason for forming the first fine flow path 333 in a fan or radial shape is to strengthen the capillary force for effectively moving the fluid to the collection chamber 335. The dimensions of the protrusion pattern of the first micro-channel 333 (for example, the distance and height between the protrusions) are not particularly limited as long as they provide a function of strengthening and / or maintaining a capillary force. Further, the depth of the recess 334 may be, for example, about 0.5 to 10 mm, specifically about 2 to 8 mm, and more specifically about 4 to 6 mm.
이와 같이 요부(334)로 유도되어 모아진 액상 유체는 제2 미세 유로(336)를 따라 요부(334)와 연통된 수거 챔버(335)로 이송된다. 이때, 제2 미세 유로(336)는 돌출 턱(337)을 경유하여 연장되어 있는 바, 디바이스(300)가 수직으로 배치된 상태에서 전처리되므로, 중력 및 모세관 력에 의하여 돌출 턱(337)을 극복하여 수거 챔버(335)에 수집(수거)된다. 예시적 구체예에 따르면, 수거 챔버(335)의 크기(폭) 및 깊이 각각은, 예를 들면 약 5 내지 30 mm(구체적으로 약 10 내지 25 mm, 보다 구체적으로 약 10 내지 15 mm) 및 약 1 내지 10 mm(구체적으로 약 2 내지 7 mm, 보다 구체적으로 약 3 내지 5 mm) 범위일 수 있다. The liquid fluid collected and guided to the recess 334 is transferred to the collection chamber 335 in communication with the recess 334 along the second micro-channel 336. At this time, since the second micro-channel 336 is extended through the protruding jaw 337, the device 300 is pre-treated in a vertically arranged state, so that the protruding jaw 337 is overcome by gravity and capillary force. It is then collected (collected) in a collection chamber 335. According to an exemplary embodiment, each of the size (width) and depth of the collection chamber 335 is, for example, about 5 to 30 mm (specifically about 10 to 25 mm, more specifically about 10 to 15 mm) and about 1 to 10 mm (specifically about 2 to 7 mm, more specifically about 3 to 5 mm).
이때, 돌출 턱(337)은 전처리된 액상 유체를 직립 상태에 있는 전처리용 디바이스(300)로부터 채취 도는 배출시킬 목적으로 수평으로 배치할 경우에 수거 챔버(335)에 모인 유체가 역류하여 손실되는 것을 억제할 수 있다. 이때, 돌출 턱(337)은 평면 관찰 시 원호의 형상으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 돌출 턱(337)의 높이는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 약 0.5 내지 5 mm, 구체적으로 약 1 내지 4 mm, 보다 구체적으로 약 2 내지 3 mm 범위일 수 있다. At this time, when the protruding jaw 337 is disposed horizontally for the purpose of collecting or discharging the pre-treated liquid fluid from the pre-processing device 300 in an upright state, the fluid collected in the collection chamber 335 is reversed and lost. Can be suppressed. At this time, the protruding jaw 337 may be formed in the shape of an arc when observing the plane, but is not limited thereto. In addition, the height of the protruding jaws 337 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of about 0.5 to 5 mm, specifically about 1 to 4 mm, and more specifically about 2 to 3 mm.
수거 챔버(335)에 수집된 유체는 전술한 바와 같이 공기 투과성 필름에 형성된 배출구(도시되지 않음)를 통하여 전처리된 유체를 마이크로피펫 등을 이용하여 채취하거나 외부로 배출할 수 있다. 다만, 예시적 구체예에 따르면, 수거 챔버(335)의 일 부위에 연결 홀(338)이 형성되고, 이는 디바이스 측면에 형성된 배출 홀(339)과 유체 연통되어 있는 바, 후속 프로세스와 연결할 수 있는 연결부로 기능하여 전처리된 유체를 후속 프로세스로 바로 이송할 수도 있다.The fluid collected in the collection chamber 335 may be collected or discharged to the outside using a micropipette or the like, as pre-processed fluid through an outlet (not shown) formed in the air-permeable film. However, according to an exemplary embodiment, a connection hole 338 is formed at a portion of the collection chamber 335, which is in fluid communication with the discharge hole 339 formed on the side of the device, and can be connected to a subsequent process. It can also function as a connection to transfer the pretreated fluid directly to a subsequent process.
상술한 바와 같이, 본 구체예에 따른 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스(200, 300)는 간편하게 조립하는 방식으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 구동력을 투입하지 않고도 중력만으로도 액상 시료를 신속하게 분리하여 수거할 수 있다. 이와 같이 수거된 액상 시료를 마이크로피펫 등에 의하여 채취하거나, 연결부 또는 연결 통로(제1 구체예에서 제4 관통 홀, 또는 제2 구체예에서 배출 홀)을 거쳐 후속 프로세스로 이송하여 진단용 칩 또는 키트에 의하여 각종 질병을 현장에서 진단할 수 있다. 특히, 전처리용 디바이스 내에 플라스틱 성형물 형태의 부재와 필름형 부재를 적절히 조합함으로써 디바이스의 전체 두께를 낮춤과 동시에 복수의 부재 간의 정렬 부정합을 최소화할 수 있고, 휴대성도 개선할 수 있는 장점을 제공한다.As described above, the plastic devices 200 and 300 for pre-treatment of the liquid fluid according to this embodiment can be implemented not only by a simple assembly method, but also by quickly separating the liquid sample by gravity without inputting a separate driving force. Can be collected. The collected liquid sample is collected by a micropipette or the like, or transferred to a subsequent process through a connection portion or a connection passage (the fourth through hole in the first embodiment, or the discharge hole in the second embodiment) to a diagnostic chip or kit. By doing so, various diseases can be diagnosed in the field. In particular, by appropriately combining the plastic molded member and the film-shaped member in the pretreatment device, it is possible to lower the overall thickness of the device while minimizing misalignment between a plurality of members and improving portability.
일 구체예에 따르면, 전처리 대상인 액상 유체는, 예를 들면 혈액(전혈), 동물의 분변 희석액, 타액, 뇨 등일 수 있다. 특히, 혈액으로부터 혈장을 분리하거나, 또는 조류 독감과 같은 바이러스 검출을 위하여 가금류의 분변 희석액으로부터 고형물을 제거한 유전자 함유 액상 시료를 확보하는데 유용하다.According to one embodiment, the liquid fluid to be pretreated may be, for example, blood (whole blood), animal fecal dilution, saliva, urine, or the like. In particular, it is useful for separating plasma from blood or for obtaining a gene-containing liquid sample in which solids are removed from a poultry fecal dilution for detection of a virus such as avian flu.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are provided only to more easily understand the present invention and the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스의 제작Preparation of device for pretreatment of film type liquid fluid
제1 구체예(도 1 내지 5)에 따른 필릉형 액상 유체의 전처리용 디바이스를 자체 제작하였으며, 디바이스를 구성하는 부재에 관한 세부 사항은 하기와 같다.The device for pre-treatment of the liquid-state liquid fluid according to the first embodiment (FIGS. 1 to 5) was manufactured in-house, and details of the members constituting the device are as follows.
(i) 멤브레인 필터: Pall사의 Vivid 멤브레인 필터(GR vivid membrane(비대칭 폴리설폰계 멤브레인); 두께 300 ㎛; 폭 25.7 mm, 전체 길이: 57 mm (i) Membrane filter: Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane; asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 300 µm; width 25.7 mm, total length: 57 mm
(ii) 제1 필름 구조물(112)(ii) the first film structure 112
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 제1 관통 캐비티(121)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 57.3 mm-Width and overall length of the first through cavity 121: 26 mm and 57.3 mm, respectively
- 제1 시료 수거용 관통 캐비티(122)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the first cavity for collecting the sample 122: 16 mm and 16 mm, respectively
(iii) 필름형 상판 구조물(113)(iii) Film type top plate structure (113)
- 재질: PET 수지-Material: PET resin
- 두께: 100 ㎛-Thickness: 100 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 제2 관통 캐비티(123)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 46 mm-Width and overall length of the second through cavity 123: 26 mm and 46 mm, respectively
- 제2 시료 수거용 관통 캐비티(125)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the through cavity 125 for collecting the second sample: 16 mm and 16 mm, respectively
- 주입구(124) 직경: 5 mm-Inlet (124) diameter: 5 mm
(iv) 공기 투과성 필름의 고정 테이프(114)(iv) Air-permeable film fixing tape 114
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 28 mm 및 72 mm-Width and overall length: 28 mm and 72 mm respectively
- 제4 관통 캐비티(126)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 46 mm-Width and overall length of the fourth through cavity 126: 26 mm and 46 mm, respectively
- 제4 시료 수거용 관통 캐비티(127)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the through cavity 127 for collecting the fourth sample: 16 mm and 16 mm, respectively
(v) 공기 투과성 필름(115): 에어 필터(v) Air permeable film 115: Air filter
- 두께: 130 ㎛-Thickness: 130 ㎛
- 배출구 직경: 3 mm-Outlet diameter: 3 mm
(vi) 제2 필름형 구조물(116)(vi) Second film-like structure 116
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 제3 관통 캐비티(130)의 폭 및 전체 길이: 각각 21 mm 및 51 mm-Width and overall length of the third through cavity 130: 21 mm and 51 mm, respectively
- 제3 시료 수거용 관통 캐비티(131)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the third sample collection through cavity 131: 16 mm and 16 mm, respectively
(vi) 필름형 하판 구조물(117)(vi) Film-type lower plate structure (117)
- 재질: PET 수지-Material: PET resin
- 두께: 100 ㎛-Thickness: 100 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 아일랜드(원형 단면) 구조물의 사이즈(직경) 및 높이: 각각 3 mm 및 230 ㎛-The size (diameter) and height of the island (round section) structure: 3 mm and 230 μm, respectively
- 3각 형태의 배열 간 거리: 13 mm -Distance between arrays of triangular shapes: 13 mm
- 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀의 직경: 1.5 mm-Diameter of the first through hole and the second through hole: 1.5 mm
(vii) 유체 이동 채널 구조물(vii) Fluid movement channel structure
- 제1 및 제2 시트(119, 119)의 재질: 각각 PVC 및 PET-Material of first and second sheets (119, 119): PVC and PET, respectively
- 제1 및 제2 시트(118, 119)의 두께: 각각 230 ㎛ 및 100 ㎛-The thickness of the first and second sheets 118, 119: 230 μm and 100 μm, respectively
- 유체 이동 채널(133)의 폭 및 길이: 각각 1.5 mm 및 11.8 mm-Width and length of the fluid transfer channel 133: 1.5 mm and 11.8 mm, respectively
실시예에서 사용된 필름 부재의 패턴은 설계 프로그램(Autodesk 사의 제품명: AutoCAD LT 2014) 및 플로팅 커터(Graphtec 사의 제품명 FC4600C-50 PRO)를 이용하여 제작하였다. 제작된 전처리용 디바이스의 외관 평면 사진 및 배면 사진을 도 16a 및 도 16b에 나타내었다. The pattern of the film member used in the examples was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO). 16A and 16B show external and planar photographs of the fabricated preprocessing device.
실시예 2Example 2
실시예 1에 따라 제작된 전처리용 디바이스를 직립 배치하고, 혈액 시료(1.2 mL)을 주입구를 통하여 주입하였다. 이때, 에어 필터를 제외한 나머지 필름 부재의 표면은 0.5% BSA로 코팅하였다. 혈액 시료의 주입 후 수거 챔버에 혈장이 수집되는 량을 모니터링하였는 바, 그 결과를 도 17a 및 도 17b에 나타내었다. The pretreatment device prepared according to Example 1 was placed upright, and a blood sample (1.2 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining film member except the air filter was coated with 0.5% BSA. After the blood sample was injected, the amount of plasma collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIGS. 17A and 17B.
상기 도면에 따르면, 혈액 시료를 주입하고 10분 경과한 시점에서 약 140 ㎕의 혈장이 분리되어 수집되었다.According to the figure, about 140 μl of plasma was collected separately after 10 minutes of injecting a blood sample.
실시예 3Example 3
도 18에 나타낸 바와 같이 바이오 레벨 2의 후드에서 닭의 분변 약 10 mL 에 PBS 10 mL를 혼합하고 요수 상태의 H1N1 바이러스 1mL 스파이킹하였다. 이후, 액상 시료 내 분변 찌꺼기를 제거하기 위하여 실시예 1에 따라 제작된 전처리용 디바이스를 사용하여 실시예 2에서와 같이 직립 배치한 상태에서 전처리를 수행하였다. 10분 후에 수거 챔버에 수집된 전처리 후 액상 유체를 대상으로 바이러스를 검출하였다. 상술한 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.As shown in FIG. 18, 10 mL of PBS was mixed with about 10 mL of chicken feces in the hood of bio level 2, and 1 mL of H1N1 virus in the urine state was spiked. Thereafter, in order to remove fecal debris from the liquid sample, the pretreatment was performed in a state of being placed upright as in Example 2 using the device for pretreatment prepared according to Example 1. Virus was detected in the liquid fluid after pre-treatment collected in the collection chamber after 10 minutes. Table 1 below shows the experimental results.
H1N1 바이러스 검출  H1N1 virus detection CqCq R2 R 2
분변으로부터 분리된 바이러스 Virus isolated from feces 21.8821.88 0.999330.99933
분변으로부터 분리된 바이러스Virus isolated from feces 21.8121.81 0.999260.99926
Negative Control Negative Control No CqNo Cq 0.999090.99909
Negative Control Negative Control No CqNo Cq 0.998370.99837
상기 표에 따르면, 본 실시예에 따라 제작된 전처리 디바이스를 이용하여 전처리된 액상 유체를 수거하여 RNA를 추출한 후, real-time PCR에 의하여 증폭한 결과, H1N1 바이러스가 약 22 Cq 값을 나타내면서 검출되었다. 이러한 실험 결과를 고려하면, 실시예에 따라 제작된 전처리용 디바이스가 혈액으로부터 혈장분리뿐만 아니라, 각종 분변으로부터 병원체(또는 바이러스) 등을 진단하기에 앞서 전처리하는데 적합함을 알 수 있다.According to the above table, after extracting the RNA by collecting the pre-treated liquid fluid using the pre-processing device prepared according to the present embodiment, and amplified by real-time PCR, H1N1 virus was detected while showing a value of about 22 Cq. . Considering these experimental results, it can be seen that the pretreatment device manufactured according to the embodiment is suitable for pretreatment before diagnosing pathogens (or viruses) from various feces as well as plasma separation from blood.
실시예 4Example 4
액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스의 제작Fabrication of plastic devices for pretreatment of liquid fluids
제2 구체예(도 6 내지 10)에 따른 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스를 자체 제작하였으며, 전처리용 디바이스를 구성하는 부재에 관한 세부 사항은 하기와 같다.The plastic device for pretreatment of the liquid fluid according to the second embodiment (FIGS. 6 to 10) was manufactured in-house, and details of the members constituting the pretreatment device are as follows.
(i) 멤브레인 필터(211): Pall사의 Vivid 멤브레인 필터(GR vivid membrane(비대칭 폴리설폰계 멤브레인); 두께 320 ㎛; 폭 25.7 mm, 전체 길이: 57 mm (i) Membrane filter 211: Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane (asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 320 µm; width 25.7 mm, total length: 57 mm
(ii) 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물(212)(ii) Plastic molded upper plate structure 212
- 재질: PC-Material: PC
- 두께: 3 mm-Thickness: 3 mm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 제1 관통 캐비티(221)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 57.3 mm-Width and overall length of the first through cavity 221: 26 mm and 57.3 mm, respectively
- 립 부재(212')의 폭(크기): 3 mm-Width (size) of the lip member 212 ': 3 mm
- 제1 시료 수거용 관통 캐비티(222)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and total length of the first sample collection through cavity 222: 16 mm and 16 mm, respectively
- 주입구(224) 직경: 5 mm-Inlet (224) diameter: 5 mm
(iii) 공기 투과성 필름의 고정 테이프(214)(iii) air permeable film fixing tape 214
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 30 mm 및 70 mm-Width and overall length: 30 mm and 70 mm respectively
- 제3 관통 캐비티(226)의 폭 및 전체 길이: 각각 26 mm 및 57.3 mm-Width and overall length of the third through cavity 226: 26 mm and 57.3 mm, respectively
- 제3 시료 수거용 관통 캐비티(227)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the through cavity 227 for collecting the third sample: 16 mm and 16 mm, respectively
(iv) 공기 투과성 필름(215): 에어 필터(iv) Air permeable film 215: Air filter
- 두께: 130 ㎛-Thickness: 130 ㎛
- 배출구 직경: 3 mm-Outlet diameter: 3 mm
(v) 접착성 필름 구조물(216)(v) adhesive film structure 216
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32 mm 및 81.3 mm-Width and overall length: 32 mm and 81.3 mm respectively
- 제2 관통 캐비티(230)의 폭 및 전체 길이: 각각 21 mm 및 52 mm-Width and overall length of the second through cavity 230: 21 mm and 52 mm, respectively
- 제2 시료 수거용 관통 캐비티(231)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 16 mm-Width and overall length of the through-cavity 231 for collecting the second sample: 16 mm and 16 mm, respectively
(vi) 하판 구조물(217)(vi) Bottom structure (217)
- 재질: PC-Material: PC
- 두께: 1 mm-Thickness: 1 mm
- 폭 및 전체 길이: 각각 32mm 및 113.3mm-Width and overall length: 32mm and 113.3mm respectively
- 아일랜드(원형 단면) 구조물의 사이즈(직경) 및 높이: 각각 3 mm 및 230 ㎛-The size (diameter) and height of the island (round section) structure: 3 mm and 230 μm, respectively
- 제1 및 제2 관통 홀의 직경: 1.5 mm-Diameter of the first and second through holes: 1.5 mm
- 제3 및 제4 관통 홀의 직경: 1.5 mm -Diameter of the third and fourth through holes: 1.5 mm
(vii) 유체 이동 채널 구조물(vii) Fluid movement channel structure
- 제1 및 제2 시트(218, 219)의 재질: 각각 PET 양면 접착 필름 및 PET-Materials of the first and second sheets 218 and 219: PET double-sided adhesive film and PET, respectively
- 제1 및 제2 시트(218, 219)의 두께: 각각 200 ㎛ 및 100 ㎛-The thickness of the first and second sheets 218, 219: 200 μm and 100 μm, respectively
- 제1 및 제2 유체 이동 채널(233, 234)의 폭 및 길이: 각각 1.5 mm 및 8.5 mm-Width and length of the first and second fluid movement channels 233 and 234: 1.5 mm and 8.5 mm, respectively
본 실시예에서 사용된 필름 부재의 패턴은 설계 프로그램(Autodesk 사의 제품명: AutoCAD LT 2014) 및 플로팅 커터(Graphtec 사의 제품명 FC4600C-50 PRO)를 이용하여 제작하였다. 또한, 상판 구조물은 설계 프로그램을 이용하여 CNC 가공을 통하여 패턴을 형성하였다. 본 실시예에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스(4×8㎝) 내 상판 구조물 및 하판 구조물 각각의 외관 및 이들의 조립된 상태를 도 19에 나타내었다. 상기 도면으로부터, 상판 구조물을 플라스틱 성형물로 사용함으로써 필름 재질의 부재만으로 구성하는 경우에 비하여 요구되는 부재 개수를 절감하고, 적층 과정에서 발생할 수 있는 부정합의 문제점을 완화시킬 수 있을 것으로 판단된다. The pattern of the film member used in this example was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO). In addition, the pattern of the top plate structure was formed through CNC machining using a design program. 19 shows the appearances of the upper and lower structures in the membrane-based plastic device (4 × 8 cm) fabricated in this example, and their assembled state in FIG. 19. From the above drawings, it is determined that the use of the upper plate structure as a plastic molding can reduce the number of required members, and alleviate the problem of mismatching that may occur in the lamination process, compared to the case where only the member made of a film material is used.
본 실시예에 따라 제작된 전처리용 플라스틱 디바이스를 직립 배치하고, 혈액 시료(2 mL)을 주입구를 통하여 주입하였다. 이때, 에어 필터를 제외한 나머지 부재의 표면은 0.5% BSA로 코팅하였다. 혈액 시료를 주입하고 혈액을 멤브레인 필터에 충분히 적시도록 약 2분 간 대기한 후 수거 챔버에 혈장이 분리되어 수집되는 량을 모니터링하였는 바, 그 결과를 도 20에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 혈액 시료를 주입하고 10분 경과한 시점에서 약 213 ㎕의 혈장이 분리되어 수집되었다.A plastic device for pretreatment prepared according to this example was placed upright, and a blood sample (2 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining members except the air filter was coated with 0.5% BSA. After injecting a blood sample and waiting for about 2 minutes to sufficiently soak the blood in the membrane filter, the amount of plasma separated and collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIG. 20. According to the figure, about 213 μl of plasma was collected separately after 10 minutes of injecting a blood sample.
또한, 전처리용 플라스틱 디바이스의 제4 관통 홀과 무동력(non-electric power) 펌프를 연결시켜 후속 처리 모듈로 회수할 수 있는지 여부를 확인하였는 바, 그 결과를 도 21에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 무동력 펌프에 의하여 185 ㎕의 혈장을 회수하였다.In addition, it was confirmed whether the fourth through-hole of the plastic device for pre-treatment and the non-electric power pump can be connected and recovered by a subsequent treatment module. The results are shown in FIG. 21. According to the figure, 185 μl of plasma was recovered by a non-powered pump.
실시예 5Example 5
액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스의 제작Fabrication of plastic devices for pretreatment of liquid fluids
제3 구체예(도 11 내지 15)에 따른 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스를 자체 제작하였으며, 전처리용 디바이스를 구성하는 부재에 관한 세부 사항은 하기와 같다.The plastic device for pretreatment of the liquid fluid according to the third embodiment (FIGS. 11 to 15) was manufactured in-house, and details of the members constituting the pretreatment device are as follows.
(i) 멤브레인 필터(311): Pall사의 Vivid 멤브레인 필터(GR vivid membrane(비대칭 폴리설폰계 멤브레인); 두께 320 ㎛; 폭 66.6 mm, 전체 길이: 49.6 mm (i) Membrane filter 311: Pall's Vivid membrane filter (GR vivid membrane (asymmetric polysulfone-based membrane); thickness 320 µm; width 66.6 mm, total length: 49.6 mm
- 제1 지지 부재(아일랜드(원형 단면) 구조물; 332)의 사이즈(직경) 및 높이: 각각 3 mm 및 1.6 mm-Size (diameter) and height of the first support member (Ireland (circular cross-section) structure; 332): 3 mm and 1.6 mm, respectively
(ii) 제1 필름 구조물(312)(ii) first film structure 312
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 70.9 mm 및 70.9 mm-Width and overall length: 70.9 mm and 70.9 mm, respectively
- 제1 관통 캐비티(321)의 폭 및 전체 길이: 각각 67 mm 및 50 mm-Width and overall length of the first through cavity 321: 67 mm and 50 mm, respectively
- 제1 시료 수거용 관통 캐비티(322)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 12 mm-Width and overall length of the first sample collection through cavity 322: 16 mm and 12 mm, respectively
(iii) 상판 구조물(313)(iii) Top structure 313
- 재질: PET 수지-Material: PET resin
- 두께: 100 ㎛-Thickness: 100 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 70.9 mm 및 70.9 mm-Width and overall length: 70.9 mm and 70.9 mm, respectively
- 제2 관통 캐비티(323)의 폭 및 전체 길이: 각각 67 mm 및 50 mm-Width and overall length of the second through cavity 323: 67 mm and 50 mm, respectively
- 립 부재(313')의 폭(크기): 2 mm-Width (size) of the lip member (313 '): 2 mm
- 제2 시료 수거용 관통 캐비티(325)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 12 mm-Width and overall length of the through cavity 325 for collecting the second sample: 16 mm and 12 mm, respectively
- 주입구(324)의 폭 및 길이: 각각 46 mm 및 6 mm-Width and length of the inlet 324: 46 mm and 6 mm, respectively
(iv) 공기 투과성 필름의 고정 테이프(314)(iv) fixing tape 314 of the air permeable film
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 70.9 mm 및 58 mm-Width and overall length: 70.9 mm and 58 mm, respectively
- 제4 관통 캐비티(326)의 폭 및 전체 길이: 각각 67 mm 및 50 mm-Width and overall length of the fourth through cavity 326: 67 mm and 50 mm, respectively
- 립 부재(314')의 폭(크기): 2 mm-Width (size) of the lip member 314 ': 2 mm
- 제4 시료 수거용 관통 캐비티(327)의 폭 및 전체 길이: 각각 16 mm 및 12 mm-Width and overall length of the through cavity 327 for collecting the fourth sample: 16 mm and 12 mm, respectively
(v) 공기 투과성 필름(315): 에어 필터(v) Air permeable film 315: Air filter
- 두께: 130 ㎛-Thickness: 130 ㎛
- 배출구 직경: 3 mm-Outlet diameter: 3 mm
(vi) 제2 필름형 구조물(316)(vi) Second film-type structure 316
- 재질: PVC 수지계 양면 접착 필름-Material: PVC resin double-sided adhesive film
- 두께: 230 ㎛-Thickness: 230 μm
- 폭 및 전체 길이: 각각 66.6 mm 및 49.6 mm-Width and overall length: 66.6 mm and 49.6 mm respectively
- 제3 관통 캐비티(330)의 폭 및 전체 길이: 각각 62.9 mm 및 45.9 mm-Width and overall length of the third through cavity 330: 62.9 mm and 45.9 mm, respectively
(vii) 하판 구조물(317)(vii) Bottom Structure (317)
- 재질: 광경화성 수지(아크릴 계열)-Material: Photocurable resin (acrylic series)
- 두께: 6 mm-Thickness: 6 mm
- 폭 및 전체 길이: 각각 70.9 mm 및 70.9 mm-Width and overall length: 70.9 mm and 70.9 mm, respectively
- 아일랜드(원형 단면) 구조물(332')의 사이즈(직경) 및 높이: 각각 3 mm 및 230 ㎛-The size (diameter) and height of the island (round section) structure 332 ': 3 mm and 230 μm, respectively.
- 요부(334) 깊이: 5.2 mm-Depth (334) depth: 5.2 mm
- 수거 챔버(335)의 폭(직경) 및 깊이: 각각 16 mm 및 3.2 mm-Width (diameter) and depth of collection chamber 335: 16 mm and 3.2 mm, respectively
- 돌출 턱(337)의 높이: 1.3 mm-Height of the protruding jaw (337): 1.3 mm
- 연결 홀(338)의 직경: 1.5 mm-Diameter of the connecting hole (338): 1.5 mm
- 배출 홀(339)의 직경: 2.5 mm-Diameter of the discharge hole (339): 2.5 mm
본 실시예에서 사용된 필름 부재의 패턴은 설계 프로그램(Autodesk 사의 제품명: AutoCAD LT 2014) 및 플로팅 커터(Graphtec 사의 제품명 FC4600C-50 PRO)를 이용하여 제작하였다. 또한, 하판 구조물은 설계 프로그램을 이용하여 3D 프린터(KINGS사의 제품명:KINGS3035)을 통하여 패턴을 일체적으로 성형하여 제조하였다. 본 실시예에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스(8×8㎝) 내 하판 구조물의 상면 및 하면을 도 22에 나타내었다. 또한, 본 실시예에서 제작된 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스의 조립 순서(하판 구조물로부터 적층하는 순서)를 도 23에 나타내었다.The pattern of the film member used in this example was produced using a design program (Autodesk product name: AutoCAD LT 2014) and a floating cutter (Graphtec product name FC4600C-50 PRO). In addition, the lower plate structure was manufactured by integrally molding a pattern through a 3D printer (KINGS product name: KINGS3035) using a design program. The upper and lower surfaces of the lower plate structure in the membrane-based plastic device (8 × 8 cm) produced in this embodiment are shown in FIG. 22. In addition, the assembly sequence of the membrane-based plastic device produced in this example (stacking sequence from the lower plate structure) is shown in FIG. 23.
본 실시예에 따라 제작된 전처리용 플라스틱 디바이스를 직립 배치하고, 혈액 시료(5 mL)을 주입구를 통하여 주입하였다. 이때, 에어 필터를 제외한 나머지 부재의 표면은 0.5% BSA로 코팅하였다. 혈액 시료를 주입하고 혈액을 멤브레인 필터에 충분히 적시도록 약 2분 간 대기한 후 수거 챔버에 혈장이 분리되어 수집되는 량을 모니터링하였는 바, 그 결과를 도 24에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 혈액 시료를 주입하고 10분 경과한 시점에서 약 260 ㎕의 혈장이 분리되어 수집되었다. A plastic device for pretreatment prepared according to this example was placed upright, and a blood sample (5 mL) was injected through the inlet. At this time, the surface of the remaining members except the air filter was coated with 0.5% BSA. After injecting a blood sample and waiting for about 2 minutes to sufficiently soak the blood in the membrane filter, the amount of plasma separated and collected in the collection chamber was monitored, and the results are shown in FIG. 24. According to the figure, about 260 μl of plasma was collected separately after 10 minutes of injecting a blood sample.
실시예 6Example 6
- 1차 테스트-1st test
박테리아(E. Coli)를 스파이킹한 혈액 시료(박테리아 농도: 105 CFU/mL) 3 mL를 실시예 2에서 제작된 전처리용 디바이스에 수평 상태에서 주입하고, 멤브레인 필터에 충분히 적시도록 약 2분 간 대기한 후, 직립 상태로 전환시키고 7분 동안 혈장을 분리한 결과, 176 ㎕의 혈장을 수집하였다.3 mL of a blood sample (bacterial concentration: 10 5 CFU / mL) spiked with bacteria ( E. Coli ) was injected horizontally into the pretreatment device prepared in Example 2, and then about 2 minutes so as to be sufficiently wet with the membrane filter. After waiting for the liver, the cells were switched to an upright state and plasma was separated for 7 minutes, and as a result, 176 μl of plasma was collected.
- 2차 테스트 -2nd test
1차 테스트와 동일한 방식으로 혈장 분리 및 수집 테스트를 수행하였는 바, 210 ㎕의 혈장을 수집하였다.Plasma separation and collection tests were performed in the same manner as in the first test, and 210 μl of plasma was collected.
1차 테스트 및 2차 테스트 각각에 있어서, 하기 수학식 1에 따라 박테리아 분리 효율을 산출하였다.In each of the first test and the second test, bacterial separation efficiency was calculated according to the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
박테리아 분리효율(%)=100-((주입개수-통과한 개수)/주입 개수)×100Bacterial separation efficiency (%) = 100-((number of injections-number passed) / number of injections) × 100
1차 테스트 및 2차 테스트를 수행한 결과, 평균 박테리아 통과 효율은 약 50%이었다. As a result of performing the first test and the second test, the average bacteria passing efficiency was about 50%.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily used by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.

Claims (33)

  1. 유체 전처리용 디바이스로서,A device for pretreatment of fluid,
    상기 디바이스 내로 주입되는 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 멤브레인 필터;A membrane filter for separating the liquid fluid injected into the device while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to the liquid fluid;
    액상 유체가 직립 배치되어 있는 디바이스의 멤브레인 필터의 접촉 면과 접촉하면서 수용되고, 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 접촉 구조물, 및A contact structure comprising a receiving chamber of a pre-treatment liquid fluid that is received while contacting the contact surface of a membrane filter of a device in which the liquid fluid is placed upright and flows downward under the application of gravity, and
    상기 멤브레인 필터에 의하여 분리된 액상 유체가 상기 투과 면을 따라 중력의 인가 하에 하측 방향으로 흐르도록 구성된, 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버를 포함하는 회수 구조물;A recovery structure including a receiving chamber of a liquid fluid after pre-treatment, configured to allow the liquid fluid separated by the membrane filter to flow downward along the permeation surface under the application of gravity;
    을 포함하고, Including,
    상기 전처리 전 액상 유체의 수용 챔버 및 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버 각각은 액상 유체의 이동에 필요한 모세관 력을 제공하도록 구성되고, 그리고Each of the pre-treatment liquid fluid receiving chamber and the pre-treatment liquid fluid receiving chamber is configured to provide a capillary force required for the movement of the liquid fluid, and
    상기 디바이스는 상기 전처리 후 액상 유체의 수용 챔버와 연통되면서 상기 전처리 후 액상 유체의 수집 공간을 제공하는 수거 챔버를 포함하는, 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 디바이스.The device comprises a collection chamber that communicates with the receiving chamber of the liquid fluid after the pretreatment and provides a collection space of the liquid fluid after the pretreatment, the membrane-based device for pretreatment of the liquid fluid.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접촉 구조물 및 회수 구조물은, (i) 모두 필름 형태이거나, 또는 (ii) 이중 적어도 하나가 플라스틱 성형물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 디바이스.The membrane-based device of claim 1, wherein the contact structure and the recovery structure are both (i) in the form of a film, or (ii) at least one of which comprises a plastic molding.
  3. (A) 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A) a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite thereto;
    (B) (b1) 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;(B) (b1) A first film having a first through cavity attached to a contact surface of the membrane filter to provide a space for receiving the liquid fluid introduced therein, and a boundary through which the received liquid fluid contacts the membrane filter. Mold structures;
    (b2) 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 필름형 상판 구조물;(b2) A film comprising a second through-cavity attached to the first film-like structure, an inlet communicating with the first through-cavity, and a second through-cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through-cavity Mold top structures;
    (b3) 상기 도입되는 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 필름형 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제2 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;(b3) an outer film structure configured to cover at least a second through cavity attached to the film-like top plate structure to provide a space for moving the introduced liquid fluid by capillary action;
    (C) (c1) 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및(C) (c1) a second film-like structure attached to the permeable surface of the membrane filter and having a third through cavity bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter; And
    (c2) 상기 제2 필름형 구조물의 하면에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 유체를 배출하기 위하여 관통 홀을 구비하는 필름형 하판 구조물;(c2) a film-type lower plate structure attached to a lower surface of the second film-like structure, and having a support member supporting a membrane filter through the third through-cavity and a through hole to discharge the separated fluid;
    을 포함하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.Device for pre-treatment of a film-like liquid fluid comprising a.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 필름형 구조물은 상기 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하기 위하여 상기 제1 관통 캐비티와 별도로 경계가 정하여지는 제1 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The method of claim 3, wherein the first film-like structure further comprises a through-cavity for collecting a first sample that is demarcated separately from the first through-cavity to form a collection chamber of the separated liquid fluid. Device for pretreatment of film-like liquid fluid.
  5. 제3항에 있어서, 상기 필름형 상판 구조물은 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티와 연통되어 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티와 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 제2 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The method of claim 3, wherein the film-like top plate structure further comprises a second sample collection through cavity communicating with the first sample collection through cavity to form a collection chamber of liquid fluid separated together with the first sample collection through cavity. Device for pre-treatment of a film-like liquid fluid, characterized in that.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 필름형 구조물은 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티 및 상기 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 제3 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The method of claim 5, wherein the second film-like structure further includes a through-cavity for collecting a third sample forming a collection chamber of liquid fluid separated together with the through-cavity for collecting the first sample and the through-cavity for collecting the second sample. Device for pre-treatment of a film-like liquid fluid, characterized in that.
  7. 제3항에 있어서, 상기 외측 필름 구조물은 공기 투과성 필름의 고정 테이프 및 공기 투과성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The device for pre-treatment of a film-like liquid fluid according to claim 3, wherein the outer film structure comprises a fixing tape of an air permeable film and an air permeable film.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공기 투과성 필름의 고정 테이프는 상기 제1 관통 캐비티 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 대응하는 제4 관통 캐비티 및 제4 시료 수거용 관통 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The liquid film of claim 7, wherein the fixing tape of the air permeable film includes a fourth through cavity corresponding to the first through cavity and a second through sample collecting cavity, and a through cavity for collecting a fourth sample. Device for pretreatment of fluids.
  9. 제3항에 있어서, 상기 필름형 하판 구조물의 지지 부재는 복수의 아일랜드(island) 구조물이 배열되어 있는 형태인 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The device for pre-treatment of a film-like liquid fluid according to claim 3, wherein the support member of the film-like lower plate structure is in a form in which a plurality of island structures are arranged.
  10. 제3항에 있어서, (c3) 상기 분리된 액상 유체의 배출 통로를 제공하기 위하여, 상기 필름형 하판 구조물의 하면에 상기 관통 홀과 연통되는 필름형 유체 이동 채널 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.According to claim 3, (c3) characterized in that it further comprises a film-type fluid movement channel structure in communication with the through-hole on the lower surface of the film-like bottom structure, to provide a discharge passage for the separated liquid fluid. Device for pretreatment of film-like liquid fluid.
  11. 제10항에 있어서, 상기 관통 홀은 상기 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간과 연통되는 적어도 하나의 제1 관통 홀, 그리고 상기 수거 챔버와 연통되는 적어도 하나의 제2 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The method of claim 10, wherein the through-hole comprises at least one first through-hole in communication with a space for receiving the separated liquid, and at least one second through-hole in communication with the collection chamber. Device for pretreatment of film-like liquid fluid.
  12. 제11항에 있어서, 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물은 상기 필름형 하판 구조물의 하면에 길이 방향으로 연장된 형상의 캐비티가 형성된 제1 시트 및 상기 제1 시트의 후면에 부착된 제2 시트의 조합에 의하여 형성된 유체 이동 채널을 구비하며, 이때 상기 유체 이동 채널이 상기 제1 관통 홀 및 상기 제2 관통 홀과 연통되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.12. The method of claim 11, wherein the film-like fluid movement channel structure is a combination of a first sheet having a cavity extending in a lengthwise direction and a second sheet attached to the rear surface of the first sheet on the lower surface of the film-like lower plate structure. And a fluid movement channel formed by the fluid movement channel, wherein the fluid movement channel is in communication with the first through hole and the second through hole.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수거 챔버는 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물로부터 상기 제2 관통 홀을 경유하여 분리된 액상 유체를 수집하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The device of claim 12, wherein the collection chamber is configured to collect the separated liquid fluid through the second through hole from the film-type fluid moving channel structure.
  14. 제3항에 있어서, 상기 필름형 하판 구조물 상에 제공된 지지 부재 및 상기 제2 필름형 구조물은 단일 필름형 시트를 플로팅 커터에 의하여 일거에 가공되어 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The device for pre-treatment of a film-like liquid fluid according to claim 3, wherein the support member provided on the film-like lower plate structure and the second film-like structure are formed by processing a single film-like sheet at a time by a floating cutter. .
  15. 제3항에 있어서, 상기 디바이스로 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간의 높이는 0.1 내지 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.The device for pre-treatment of film-like liquid fluid according to claim 3, wherein the height of the space for accommodating the liquid fluid introduced into the device is in the range of 0.1 to 10 mm.
  16. 제9항에 있어서, 상기 아일랜드 구조물의 단면 사이즈(직경)는 0.1 내지 10 mm이고, 상기 복수의 아일랜드 구조물의 배열이 소정 거리를 두고 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 필름형 액상 유체의 전처리용 디바이스.10. The method of claim 9, The cross-sectional size (diameter) of the island structure is 0.1 to 10 mm, the device for pre-treatment of the film-like liquid fluid, characterized in that the arrangement of the plurality of island structures is formed in a plurality at a predetermined distance. .
  17. (A') 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A ') a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite thereto;
    (B') (b1') 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되고, 액상 유체의 주입구, 및 도입된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 플라스틱 성형물 형태의 상판 구조물;(B ') (b1') is attached to the contact surface of the membrane filter, provides an inlet for the liquid fluid, and provides a space for receiving the introduced liquid fluid and is bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter. 1 A top plate structure in the form of a plastic molding having a through cavity;
    (b2') 상기 도입된 액상 유체를 모세관 현상에 의하여 이동시키는 공간을 제공하기 위하여, 상기 상판 구조물 상에 부착되어 적어도 제1 관통 캐비티를 덮도록 구성된 외측 필름 구조물;(b2 ') an outer film structure attached to the top plate structure and configured to cover at least a first through cavity to provide a space for moving the introduced liquid fluid by capillary action;
    (C') (c1') 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제2 관통 캐비티를 구비하는 멤브레인 필터의 고정을 위한 접착성 필름 구조물; 및(C ') (c1') Fixing the membrane filter having a second through cavity attached to the permeable surface of the membrane filter and bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter. Adhesive film structure for; And
    (c2') 상기 접착성 필름 구조물 구조물의 하측에 부착되고, 상기 제2 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재 및 상기 분리된 유체를 배출하기 위하여 제1 및 제2 관통 홀을 구비하는 하판 구조물;(c2 ') A lower plate attached to the lower side of the adhesive film structure structure, and having a support member supporting a membrane filter through the second through cavity and first and second through holes to discharge the separated fluid. structure;
    을 포함하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스.Membrane-based plastic device for pre-treatment of a liquid fluid comprising a.
  18. (A") 액상 유체를 접촉 면으로부터 이와 대향하는 투과 면 방향으로 이동시키면서 분리하는 구조를 갖는 멤브레인 필터;(A ") a membrane filter having a structure for separating a liquid fluid while moving in a direction from a contact surface to a transmission surface opposite to it;
    (B") (b1") 상기 멤브레인 필터의 접촉 면에 부착되어 도입되는 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 제공하고 수용된 액상 유체가 멤브레인 필터와 접촉하도록 경계가 정하여지는 제1 관통 캐비티를 구비하는 제1 필름형 구조물;(B ") (b1") is provided on the contact surface of the membrane filter to provide a space for receiving the liquid fluid introduced therein and having a first through cavity bounded so that the received liquid fluid contacts the membrane filter. 1 film-like structure;
    (b2") 상기 제1 필름형 구조물 상에 부착되고, 상기 제1 관통 캐비티와 연통된 주입구, 및 상기 제1 관통 캐비티와 함께 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 제2 관통 캐비티를 포함하는 상판 구조물;(b2 ") comprising a second through cavity attached on the first film-like structure, an inlet communicating with the first through cavity, and a second through cavity forming a space for accommodating the liquid fluid together with the first through cavity Top structure;
    (C") (c1") 상기 멤브레인 필터의 투과 면에 부착되고, 멤브레인 필터를 통과하여 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간을 형성하도록 경계가 정하여지는 제3 관통 캐비티를 구비하는 제2 필름형 구조물; 및(C ") (c1") a second film type attached to a permeable surface of the membrane filter and having a third through cavity bounded to form a space for receiving the separated liquid fluid through the membrane filter structure; And
    (c2") 상기 제2 필름형 구조물의 하측에 부착되고, 상기 제3 관통 캐비티를 통하여 멤브레인 필터를 지지하는 지지 부재, 상기 분리된 액상 유체를 이동시키기 위한 미세 유로 및 상기 미세 유로와 연통되어 상기 이동된 액상 유체를 수집하는 수거 공간이 구비된 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물;(c2 ") attached to the lower side of the second film-like structure, a supporting member supporting a membrane filter through the third through cavity, a micro-channel for moving the separated liquid fluid, and communicating with the micro-channel A 3D printing type plastic molded lower plate structure having a collection space for collecting the moved liquid fluid;
    을 포함하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스.Membrane-based plastic device for pre-treatment of a liquid fluid comprising a.
  19. 제17항에 있어서, 상기 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하기 위하여, The method of claim 17, to form a collection chamber of the separated liquid fluid,
    상기 상판 구조물은 제1 관통 캐비티와 별도로 경계가 정하여지는 제1 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하고, 그리고The top plate structure further includes a first sample collection through cavity defined by a boundary separately from the first through cavity, and
    상기 접착성 필름 구조물은 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티와 연통되어 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 제2 시료 수거용 관통 캐비티를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스.The adhesive film structure further comprises a second sample collection through cavity for communicating with the first sample collection through cavity to form a separate liquid collection chamber, the membrane-based plastic for pretreatment of liquid fluid. device.
  20. 제17항에 있어서, 상기 외측 필름 구조물은 공기 투과성 필름의 고정 테이프 및 공기 투과성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The plastic device for pretreatment of liquid fluid according to claim 17, wherein the outer film structure comprises a fixing tape of an air permeable film and an air permeable film.
  21. 제20항에 있어서, 상기 공기 투과성 필름의 고정 테이프는 상기 제1 관통 캐비티 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 대응하는 제3 관통 캐비티 및 제3 시료 수거용 관통 캐비티를 포함하고, 그리고21. The method of claim 20, wherein the fixing tape of the air-permeable film includes a first through cavity and a third through cavity corresponding to the through cavity for collecting the second sample and a through cavity for collecting the third sample, and
    상기 제3 시료 수거용 관통 캐비티는 상기 제1 시료 수거용 관통 캐비티 및 제2 시료 수거용 관통 캐비티와 연통되어 함께 분리된 액상 유체의 수거 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 멤브레인 기반의 플라스틱 디바이스.The third sample collection through-cavity communicates with the first sample collection through-cavity and the second sample collection through-cavity to form a collection chamber of liquid fluid separated therefrom, which is a membrane-based plastic device for pre-treatment of liquid fluid. .
  22. 제19항에 있어서, (c3') 상기 분리된 액상 유체의 배출 통로를 제공하기 위하여, 상기 하판 구조물은 하면에 상기 적어도 하나의 제1 관통 홀 및 상기 적어도 하나의 제2 관통 홀과 연통되는 제1 유체 이동 채널을 구비하는 필름형 유체 이동 채널 구조물을 더 포함하며, 20. The method of claim 19, (c3 ') In order to provide a discharge passage for the separated liquid fluid, the lower plate structure is formed in communication with the at least one first through hole and the at least one second through hole on the lower surface. 1 further comprising a film-type fluid movement channel structure having a fluid movement channel,
    상기 적어도 하나의 제1 관통 홀은 상기 분리된 액상 유체를 수용하기 위한 공간과 연통되는 한편, 상기 적어도 하나의 제2 관통 홀은 상기 분리된 액상 유체의 수거 챔버와 연통되는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The at least one first through-hole communicates with a space for receiving the separated liquid fluid, while the at least one second through-hole communicates with a collection chamber of the separated liquid fluid. Plastic device for pretreatment.
  23. 제22항에 있어서, 상기 하판 구조물은 적어도 하나의 제3 관통 홀 및 적어도 하나의 제4 관통 홀을 더 포함하고, 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물은 상기 적어도 하나의 제3 관통 홀 및 상기 적어도 하나의 제4 관통 홀과 연통되는 제2 유체 이동 채널을 구비하며, 23. The method of claim 22, wherein the lower plate structure further comprises at least one third through hole and at least one fourth through hole, wherein the film-like fluid movement channel structure is the at least one third through hole and the at least one It has a second fluid movement channel in communication with the fourth through hole of,
    상기 적어도 하나의 제3 관통 홀은 상기 분리된 액상 유체의 수거 챔버와 연통되는 한편, 상기 적어도 하나의 제4 관통 홀은 외부로 노출되어 후속 프로세스와의 연결부를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The at least one third through-hole communicates with the collection chamber of the separated liquid fluid, while the at least one fourth through-hole is exposed to the outside and is configured to provide a connection with a subsequent process. Plastic device for pretreatment.
  24. 제17항에 있어서, 상기 하판 구조물의 지지 부재는 복수의 아일랜드(island) 구조물이 배열되어 있는 형태인 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The plastic device for pre-treatment of liquid fluid according to claim 17, wherein the supporting member of the lower plate structure is in a form in which a plurality of island structures are arranged.
  25. 제24항에 있어서, 상기 필름형 유체 이동 채널 구조물은 상기 하판 구조물의 하면에 연장된 스트립 형태의 제1 유체 이동 채널용 캐비티 및 제2 유체 이동 채널용 캐비티가 각각 형성된 제1 시트, 및 상기 제1 시트의 후면에 부착된 제2 시트의 조합에 의하여 제1 유체 이동 채널 및 제2 유체 이동 채널 각각을 형성하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.25. The method of claim 24, The film-like fluid movement channel structure is a first sheet formed of a cavity for a first fluid movement channel and a second fluid movement channel in the form of a strip extending on the lower surface of the lower structure, and the first A plastic device for pretreatment of liquid fluid, characterized in that each of the first fluid movement channel and the second fluid movement channel is formed by a combination of a second sheet attached to the back surface of the one sheet.
  26. 제18항에 있어서, 상기 미세 유로는 부채살 또는 방사형의 돌출부 패턴에 의하여 형성된 제1 미세 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The plastic device for pre-treatment of liquid fluid according to claim 18, wherein the micro-channel comprises a first micro-channel formed by fan-shaped or radial projection patterns.
  27. 제26항에 있어서, 상기 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물은 상기 미세 유로를 거쳐 이동하는 분리된 액상 유체가 모이도록 형성된 요부를 포함하며, 상기 분리된 액상 유체는 요부를 경유하여 수거 공간으로 이동하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.27. The method of claim 26, The 3D printing type plastic molded lower plate structure includes a recess formed to collect the separated liquid fluid moving through the fine flow path, the separated liquid fluid is collected space via the recess Plastic device for pre-treatment of a liquid fluid, characterized in that to move to.
  28. 제27항에 있어서, 상기 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물은 수집된 액상 유체의 역류를 방지하기 위한 방지 턱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The plastic device for pre-treatment of liquid fluid according to claim 27, wherein the 3D printing type plastic molding-type lower plate structure further comprises a prevention jaw for preventing the backflow of the collected liquid fluid.
  29. 제18항에 있어서, 상기 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물은 수집된 액상 유체의 배출 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.The plastic device for pre-treatment of liquid fluid according to claim 18, wherein the 3D printing type plastic molded lower plate structure further comprises a discharge passage of the collected liquid fluid.
  30. 제29항에 있어서, 상기 3D 프린팅 방식의 플라스틱 성형물 형태의 하판 구조물은 요부에 모인 분리된 액상 유체가 수거 공간으로 이동하도록 유도하는 제2 미세 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리용 플라스틱 디바이스.30. The method according to claim 29, wherein the 3D printing type plastic molded lower plate structure is for pre-treatment of the liquid fluid, characterized in that it further comprises a second micro-channel to guide the separated liquid fluid collected in the recess to move to the collection space. Plastic devices.
  31. a) 시료로서 액상 유체를 제공하는 단계;a) providing a liquid fluid as a sample;
    b) 상기 액상 유체를 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 디바이스 내로 도입하여 직립 상태에서 미세유체의 모세관력 및 중력을 구동력으로 하여 상기 디바이스 내 멤브레인 필터에 의한 전처리를 수행하는 단계; 및b) introducing the liquid fluid into the device according to any one of claims 1 to 30 to perform pretreatment by a membrane filter in the device using capillary force and gravity of the microfluid as driving force in an upright state; And
    상기 디바이스로부터 분리되어 배출된 전처리 후 액상 유체를 회수하는 단계; Recovering the liquid fluid after pre-treatment discharged from the device;
    를 포함하는 액상 유체의 전처리 방법.Pretreatment method of a liquid fluid comprising a.
  32. 제31항에 있어서, 상기 액상 유체는 혈액 또는 동물의 분변 희석액인 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리 방법.32. The method of claim 31, wherein the liquid fluid is a blood or animal fecal dilution.
  33. 제31항에 있어서, 상기 회수된 액상 유체에 대한 진단을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 유체의 전처리 방법.32. The method of claim 31, further comprising performing a diagnosis on the recovered liquid fluid.
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