WO2019103236A1 - 시료의 흐름을 조절할 수 있는 미세유체분석칩 - Google Patents

시료의 흐름을 조절할 수 있는 미세유체분석칩 Download PDF

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황현두
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    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the present invention relates to a microfluidic analysis chip, and more particularly, to a microfluidic analysis chip capable of controlling the flow of a sample.
  • a biochip refers to an integrated product of DNA, protein, and other biomolecules on a small substrate made of glass, silicon, or nylon.
  • DNA When the DNA is integrated, it is called a DNA chip.
  • protein When the protein is integrated, Quot;
  • the biochip can be divided into a microarray chip and a micro fluidics chip.
  • a microarray chip refers to a biochip capable of arranging thousands or tens of thousands of DNAs or proteins at regular intervals, analyzing the target substance to analyze the binding pattern.
  • the microfluidics chip is a biochip capable of analyzing the reaction with various biomolecules or sensors integrated in a chip while flowing a small amount of analyte, which is also called a lab on a chip , Advanced technologies that combine the functions of pumps, valves, reactors, extractors, separation systems, etc., which are essential for the sample preparation process of automatic analyzers used in the analysis of biochemical materials, and sensor technology.
  • the lab-on-a-chip is designed to process sample injections, pretreatment, chemical reactions, separation / analysis, etc. that go through labs to analyze chemical and biochemical materials within a few cm2 of the chip It is a microanalysis device.
  • the lab-on-a-chip technology is a combination of micro flow control technology and MEMS microfabrication technology that precisely transfers, distributes and mixes tens of microliters ( ⁇ l) of sample from a few picoliter (pl) It is a core technology.
  • Rap-on-a-chip which uses trace amounts of samples and analyzes chemical components quickly and easily, is widely used to select useful new drugs at a high speed among a large number of new drug candidates. Recently, Type of lab-on-a-chip is under research and development.
  • lab-on-a-chip In contrast to micro-array chips such as DNA chips and protein chips, lab-on-a-chip is still in the R & D stage worldwide, and commercialization is limited and small. In the case of a lab-on-a-chip, the network of microchannels is simple, and the reaction process is also being carried out at an uncomplicated stage.
  • the specification intends to provide a microfluidic analysis chip capable of controlling the flow of a sample.
  • the microfluidic analysis chip according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that the microfluidic analysis chip according to the present invention is a microfluidic analysis chip for a main channel for providing a space for reacting with a reagent while a sample put through a sample injection port, Microtubule; And at least one flow control block that contacts the chip housing by an external force to close or open the flow of fluid in the microtubule for the main channel.
  • the flow control block further includes at least one block outlet formed on one side of the chip housing and connected to a side surface of the microtubule for the main channel.
  • the flow control block moves through the block outlet
  • the flow of the fluid in the microtubule for the main channel can be closed or opened.
  • a part of the area surrounding the microtubule for the main channel as a part of the chip housing is in contact with the flow control block is a flexible material, and the flow control block is a flexible
  • the flow of the fluid in the microtubule for the main channel can be closed or opened by applying pressure to the portion made of the material.
  • the microfluidic analysis chip according to the present invention may further include a moving part that moves along the path corresponding to the shape of the microchannel for the main channel to provide an external force in contact with the flow control block.
  • the lower end of the flow control block may be exposed to the outside to contact the moving part.
  • the lower contact portion may have a length corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the microtubule for the main channel set in advance.
  • at least one groove may be formed on the surface of the lower contact portion contacting the moving unit. In this case, the grooves may have different depths depending on a predetermined degree that the flow control block closes or opens the flow of fluid in the microtubule for the main channel.
  • the moving part may have a length corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the micro-tube for the main channel set in advance.
  • at least one projection may be formed on the surface of the moving part in contact with the flow control block.
  • the protrusions may have different heights depending on a predetermined degree that the flow control block closes or opens the flow of fluid in the microtubule for the main channel.
  • the microfluidic analysis chip according to the present invention may further include a moving part positioned on a surface of the chip housing on which the flow control block is formed and having a disk shape.
  • the moving part may have at least one protrusion formed at a position corresponding to the flow control block when the disc rotates on a surface corresponding to the flow control block.
  • the protrusion may have a length of arc corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the microtubule for the predetermined main channel.
  • the protrusions may have different heights depending on the degree of closing or opening the fluid flow in the microtubule for the predetermined main channel.
  • a portion of the microtubule for the main channel may be curved.
  • the protrusion formed on the surface of the movable part having the shape of the disc is formed at a position relatively close to the central point of the disc, the relatively short period of closing or opening of the fluid flow in the main channel, A relatively long period of closing or opening of the fluid flow in the microtubule can be formed at a position relatively far from the center point of the disk.
  • the flow control block may have a shape in which a cross section of a region adjacent to the microtubule for the main channel becomes gradually smaller. Furthermore, the flow control block may have a hollow space formed at the center of the cross section.
  • the flow of the sample can be controlled in various ways. This results in more reliable test results.
  • selective mixing of the desired reagent and sample is possible, and the order of mixing can be controlled. This makes it possible to have versatility that allows various tests on one product. Sampling of samples or reagents is also possible.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a microfluidic analysis chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view in which a moving part is moved according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a microfluidic analysis chip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a reference view closed for a time period in which the microtubule fluid flow for the main channel is designed according to the length of the bottom contact of the flow control block in accordance with one embodiment of the present disclosure
  • FIG 5 is an exemplary view in which grooves are formed in the lower contact portion of the flow control block according to the present invention.
  • FIG. 6 is a reference view closed for a period of time in which the fluid flow in the microtubule for the main channel is designed according to the length of the moving part according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view in which projections are formed on the surface of the moving part according to the present specification.
  • FIGS. 8 and 9 are illustrations of a disk-shaped moving part according to the present invention.
  • FIG. 10 is an exemplary view showing a curved shape of a partial area of the microtubule 120 for the main channel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flow control reference diagram of a micro-tube for a main channel having a disk-shaped moving part and a curved section.
  • Figure 12 is an exemplary illustration of a flow control block in the form of a pin in accordance with the present disclosure.
  • spatially relative can be used to easily describe a correlation between an element and other elements.
  • Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as “below” or “beneath” of another element may be placed “above” another element .
  • the exemplary term “ below” can include both downward and upward directions.
  • the components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a microfluidic analysis chip according to an embodiment of the present invention.
  • a microfluidic analysis chip 100 may include a micro channel 120 for a main channel, a block entrance 130, and a flow control block 140.
  • the main channel microtubule 120 is positioned within the chip housing 110 and serves to provide a space for reacting with the reagent while the sample injected from the sample injection port formed at one end moves to the other end.
  • the block entrance 130 is formed on one side of the chip housing 110 and is connected to a side surface of the microchannel 120 for the main channel.
  • three block outlets are formed on the lower surface of the chip housing 110 and connected to the lower surface of the microchannel 120 for the main channel.
  • the embodiments shown in the drawings are merely examples for convenience of understanding and do not limit the scope of the present invention.
  • the flow control block 140 may move through the block inlet / outlet 130 by an external force to close or open the flow of fluid in the main channel micro tube 120.
  • FIG. 1 only two of the three block outlets are shown, and the flow control block is not shown at the leftmost block exit 130. Which is not intentionally shown to enhance understanding of the block access 130 in accordance with the present disclosure.
  • the microfluidic analysis chip 100 may further include a moving unit 150 that moves along the path corresponding to the shape of the microtubule for the main channel and provides an external force in contact with the flow control block .
  • FIG. 2 is an exemplary view in which a moving part is moved according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 it can be seen that (a), (b), and (c) are represented according to the movement time of the moving unit 150.
  • the three flow control blocks of the microfluidic analysis chip shown in FIG. 2 are referred to as a first flow control block 140-1, a second flow control block 140-2, and a third flow control block 140-3 I will name it.
  • the moving unit 150 moves from left to right, it first meets the first flow control block 140-1.
  • the first flow control block 140-1 is lifted by the moving part 150 to block the cross section of the main channel microtubule 120. [ This closes the flow of fluid in the microtubule (120) for the main channel.
  • the first flow control block 140-1 is lowered and the second flow control block 140-2 is raised.
  • the second flow control block 140-2 closes the flow of the fluid in the main channel micro-tube 120.
  • the microfluidic analysis chip 100 includes the flow control block 140, the flow control block 140, (Not shown) that restores the flow control block 140 to its original position after the first flow channel 140 has moved in contact with the movement unit 150.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a microfluidic analysis chip according to another embodiment of the present invention.
  • a microfluidic analysis chip 100 may include a microtubule 120 for a main channel and a flow control block 140.
  • a portion of the chip housing 110 which contacts the flow control block 140 among the regions surrounding the main channel micro-tubes, may be a flexible material.
  • the flow control block 140 may apply a pressure to a portion of the flexible housing of the chip housing 110 to close or open the flow of fluid in the main channel micro-tube 120.
  • 3 (a) to 3 (c) illustrate examples in which the flow control block 140 controls the fluid in the main channel micro tube 120 by applying pressure to the flexible material portion.
  • the moving speed of the moving part 150 can be adjusted in adjusting the time for closing or opening the fluid flow through the flow control block 140. Meanwhile, the speed of the moving unit 150 is constant, but the time for contacting the flow control block 140 and the moving unit 150 may be adjusted to control the time for closing or opening the fluid flow.
  • the flow control block 140 may have a lower contact portion 142 contacting the moving portion 150 by exposing the lower end surface of the flow control block to the outside.
  • the lower contact 142 may have a length corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the micro-tube for the main channel.
  • the flow control block 140 may further include a stopper 141 corresponding to the shape of the block access port 130.
  • FIG. 4 is a reference view closed for a time period in which the microtubule fluid flow for the main channel is designed according to the length of the bottom contact of the flow control block in accordance with one embodiment of the present disclosure
  • the flow control block 140 is composed of the stopper 141 and the lower end contact portion 142.
  • the lower contact portion 142 has an arbitrary length 'L'. The length 'L' can be variously set according to the moving speed of the moving part 150 and the time to close or open the fluid flow in the micro-tube for the main channel.
  • At least one groove 143 may be formed on the surface of the lower contact portion 142 that contacts the moving portion 150.
  • FIG 5 is an exemplary view in which grooves are formed in the lower contact portion of the flow control block according to the present invention.
  • the flow control block 140 moves downward by the shape and depth of the groove . That is, the grooves 143 may have different depths depending on a predetermined degree that the flow control block 140 closes or opens the flow of fluid in the main canal. Further, the groove 143 may have a step or an inclination in the inside, and may have various geometric shapes such as a triangle, a quadrangle, a semicircle, and a semi-ellipse. However, this specification does not limit the shape of the groove.
  • FIG. 4 and 5 illustrate the case where the microfluidic analysis chip 100 has a block entrance and exit port.
  • a part of the microfluidic analysis chip 100 is made of a flexible material, And the time required to close or open the fluid flow in the microtubule for the main channel by various shapes of the grooves formed on the surface of the lower contact portion 142.
  • FIG. 4 and 5 illustrate embodiments in which the length of the lower end contact portion 142 of the flow control block is adjusted to control the opening or closing time of the microtubule 120 for the main channel.
  • the shape of the moving part 150 did not change. Therefore, it is also possible to control the opening or closing time of the main channel micro tube 120 by changing the shape of the moving part 150.
  • the moving part 150 may have a length corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the micro-tube for the main channel set in advance.
  • FIG. 6 is a reference view closed for a period of time in which the fluid flow in the microtubule for the main channel is designed according to the length of the moving part according to another embodiment of the present invention.
  • the moving unit 150 has an arbitrary length 'L'.
  • the length 'L' can be variously set according to the moving speed of the moving part 150 and the time to close or open the fluid flow in the micro-tube for the main channel.
  • the length 'L' of the moving part 150 can be variously set according to the moving speed of the moving part 150 and the time to close or open the fluid flow in the micro-tube for the main channel.
  • At least one projection may be formed on the surface of the moving part 150 in contact with the flow control block.
  • FIG. 7 is an exemplary view in which a moving part according to the present specification is provided with a slant, a step, or a projection on a surface.
  • the protrusions 151 may have different heights depending on a predetermined degree that the flow control block 140 closes or opens the flow of fluid in the main canal. Further, the protrusions 151 may be formed in steps of various heights or may be formed at various angles, and may have various geometric shapes such as triangular, rectangular, semi-circular, and semi-elliptical. However, this specification does not limit the shape of the projection.
  • FIG. 6 and 7 illustrate the case where the microfluidic analysis chip 100 has a block entrance and exit port.
  • the length of the moving part 150 And the protrusion formed on the surface of the moving part 150 it is possible to set variously according to the time to close or open the fluid flow in the microtubule for the main channel.
  • the embodiment has been described in which the moving part moves along a path corresponding to the shape of the micro channel for the main channel. That is, the moving part moves in a straight line or a curved line while maintaining the directionality.
  • the microfluidic analysis chip 100 may further include a moving part 150 positioned on a surface of the chip housing 110 on which the flow control block 140 is formed and having a disk shape have. At least one protrusion may be formed at a position where the moving unit 150 is in contact with the flow control block 140 when the disc rotates on a surface corresponding to the flow control block 140.
  • FIGS. 8 and 9 are illustrations of a disk-shaped moving part according to the present invention.
  • the moving part 150 having a disk shape can be identified. Only the moving part 150 is shown separated from the housing of the microfluidic analysis chip for convenience of understanding.
  • the moving unit 150 may rotate based on the center point.
  • the upper surface of the moving part 150 is a surface corresponding to the flow control block 140.
  • the upper surface of the moving part 150 may not directly contact the flow control block 140.
  • a protrusion 151 is formed on the upper surface of the moving part 150.
  • the position of the protrusion 151 is formed at a position where the protrusion 151 contacts the flow control block 140 when the disc rotates. Accordingly, the protrusion 151 comes into contact with the flow control block 140 as the moving part 150 is rotated.
  • the three projections 151 shown in FIG. 7 are formed with a distance of 'L1 and L2 L3' with respect to the center point, respectively.
  • the distances 'L1 and L2 L3' correspond to the positions where the flow control blocks of the microfluidic analysis chips are formed.
  • the protrusion 151 may have a length of arc corresponding to the closing or opening time of the fluid flow in the microtubule for the predetermined main channel.
  • the length of the protrusions is formed in the form of an arc so as to have the same distance with respect to the center point. Accordingly, when the original plate is rotated, the protrusion 151 and the flow control block 140 are brought into contact with each other by the length of the arc, thereby closing or opening the fluid flow in the microchannel for the main channel. Since the closing or opening time of the fluid flow in the main canal is set by the length of the arc, it is obvious that the length of the arc can be set to various values.
  • FIG. 8B shows an example of a call having the same distance based on the center point.
  • the call may have a spiral shape as in the embodiment shown in FIG. 8C.
  • the protrusions 151 may have different heights depending on the degree of closing or opening the fluid flow in the pre-set microchannel for the main channel.
  • the protrusions 151 may have various geometrical shapes such as steps of various heights, inclination of various angles, or triangles, squares, semicircles, and semi-ellipses. However, the present specification does not limit the shape of the projection 151.
  • the flow control block 140 has been described for opening or closing the flow of fluid in the main channel for microtubes.
  • the flow control block 140 may be utilized in various ways.
  • the main channel micro-tube 120 is a straight line or a combination of straight lines.
  • the shape of the microtubule 120 for the main channel according to the present specification is not limited to being a straight line.
  • the microtubules 120 for the main channel according to the present specification may have a curved shape in some areas.
  • FIG. 10 is an exemplary view showing a curved shape of a partial area of the microtubule 120 for the main channel according to an embodiment of the present invention.
  • the microtubule 120 for a main channel may be formed in a straight line shape at one side, but may be formed in a curved line at the other side.
  • the portion of the microtubule 120 for the main channel formed with the curved line may have various curvature radii and arc lengths.
  • one curved line is formed from the point where the curved section starts to the point where the curved section ends, but the curvature gradually changes (or from the arbitrary center to the main channel microvessel 120)
  • the overall shape may form a spiral shape (a cochlear shape or a whirl-shaped shape).
  • a distance r1 from an arbitrary center 121 to a first point 122, a distance r2 from a center 121 to a second point 123, a distance r2 from a center 121 to a third point 124 ) Can be set to a gradually increasing value.
  • the point that ends with respect to the point at which the entire curve section starts does not necessarily constitute 360 degrees, and a curved section can be formed by a desired length such as a half wheel, two wheels, etc. as needed.
  • 10 is a plan view, the microtubes 120 for the main channel corresponding to the curved section in the chip housing may have different starting and end heights.
  • the microtubules 120 for the main channel corresponding to the section may exist in a three-dimensional shape in a three-dimensional space, rather than two-dimensional on the same plane.
  • the curved section may be formed at two or more points in the entire main channel micro tube 120.
  • the curved section is formed as described above, it is possible to increase the length of the microtubule 120 for the main channel in a limited internal space of the chip housing.
  • the moving part 150 having the above-mentioned disk-shaped shape, different flow control from the conventional microfluidic analysis chip is possible.
  • FIG. 11 is a flow control reference diagram of a micro-tube for a main channel having a disk-shaped moving part and a curved section.
  • the disk-shaped moving part 150 is formed with protrusions based on the center point.
  • the projection may contact the flow control block to control the flow of fluid in the microtubule for the main channel, as described above.
  • the same projection can repeatedly touch each time the flow control block at the same position rotates. That is, the same flow control effect can be repeatedly obtained while the disk rotates.
  • the protrusion 152 at a position where the distance from the center point of the original plate becomes r1 is closed or closed at the first point 122 where the distance from the center 121 to the center channel micro tube 120 is r1
  • the flow control block for opening can be repeatedly contacted each time the disk rotates.
  • the protrusion 153 at a position where the distance from the center of the original plate is r2 is closed by opening or closing the second point 123 at which the distance from the center 121 to the center channel micro- So that the flow control block can be repeatedly contacted each time the disk rotates.
  • the protrusions for example, the protrusions 152 located relatively close to the center point of the disc and the protrusions (e.g., protrusions 153) located relatively far from the center point of the disc have the same angular velocity, May be different.
  • the protrusion relatively close to the center point has a relatively short length
  • the protrusion relatively far from the center point has a relatively long length It should be long.
  • the protrusion located relatively close to the center point has a relatively long time to open and close the main channel microtubule, The time for opening and closing the micro tube for the main channel will be relatively short.
  • the microfluidic analysis chip 100 has the spiral (cochlear or whirl) type main microchannel 120 for the main channel, If there is a point that is required to be high, the microtubes for the main channel may be designed so that the point is located relatively far from the spiral center point. At this time, the center point of the spiral shape can be designed so as to be located at the position corresponding to the center point of the original plate in the moving part of the disk shape.
  • the micro-tube for the main channel may be designed so that the point is located relatively close to the center point of the negative mode.
  • the microfluidic analysis By designing the chip 100, it is possible to arrange the protrusions for opening / closing the corresponding points in a relatively longer (wider) space, and therefore, the margin for accommodating the larger number of protrusions and the spacing between the protrusions As a margin can be further secured, the microfluidic analysis chip 100 that can control the fluid flow more finely can be designed.
  • the length, the number, the shape, or the interval of the protrusions can be variously set according to the time, the cycle, the frequency and the like for controlling the fluid.
  • the flow control block 140 may have a shape (fin shape) in which the cross section of the region adjacent to the microtubule for the main channel gradually decreases.
  • Figure 12 is an exemplary illustration of a flow control block in the form of a pin in accordance with the present disclosure.
  • a reagent is contained in the microfluidic analysis chip.
  • the reagent is a reagent set to react with a sample and analyze the result.
  • the sample is separated from the main channel micro-tube 120 by a sealing film.
  • the sealing membrane may be pierced through the flow control block.
  • the flow control block 140 may be formed with a hollow space at the center of the cross section. It may be necessary to sample the fluid in the case where the sample in the microtubule for the main channel already flows or the sample and the reagent react. In this case, the flow control block 140 may be used for sampling. In other words, it can be understood as a role as a needle.

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Abstract

본 명세서는 시료의 흐름을 제어할 수 있는 미세유체분석칩을 개시한다. 본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 칩하우징 내에 위치하여 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 상기 칩하우징의 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관의 측면과 연결된 적어도 하나 이상의 블럭 출입구; 및 외력에 의해 상기 블럭 출입구를 통해 이동하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 적어도 하나 이상의 흐름제어블럭;를 포함할 수 있다.

Description

시료의 흐름을 조절할 수 있는 미세유체분석칩
본 발명은 미세유체분석칩에 관한 것이며, 보다 상세하게는 시료의 흐름을 조절할 수 있는 미세유체분석칩에 관한 것이다.
바이오칩이란 유리, 실리콘 또는 나일론 등의 재질로 된 작은 기판 위에 DNA, 단백질 등의 생물분자 (Biomolecule)들을 집적시켜 놓은 것을 말하며, 이때 DNA를 집적시켜 놓으면 DNA칩이라 칭하고, 단백질을 집적 시켜 놓으면 단백질칩이라 칭한다. 또한 바이오칩은 마이크로어레이칩(Microarray Chip)과 마이크로플루이딕스 칩(Micro fluidics chip)으로 크게 나눌 수 있다.
마이크로어레이칩은 수천 혹은 수만개 이상의 DNA나 단백질 등을 일정 간격으로 배열하여 붙이고, 분석 대상 물질을 처리하여 그 결합 양상을 분석할 수 있는 바이오칩을 말한다. 그리고 마이크로플루이딕스칩은 미량의 분석 대상물질을 흘려보내면서 칩에 집적되어 있는 각종 생물분자 혹은 센서와 반응하는 양상을 분석할 수 있는 바이오칩으로서, 랩온어칩(Lab on a chip)이라 불리기도 하며, 생화학물질의 분석시 사용되는 자동분석장 치의 시료 전처리 과정에 필수적인 펌프, 밸브, 반응기, 추출기, 분리 시스템 등의 기능과 센서기술이 같이 접목된 첨단 기술이다.
랩온어칩을 좀 더 살펴보면, 랩온어칩은 화학 및 생화학 물질을 분석하기 위해 연구실 단위에서 거치 게 되는 시료주입, 전처리, 화학반응, 분리/분석 등의 과정을 수 cm2의 칩 내부에서 이루어지도록 제작한 미세 분석장치이다.
랩온어칩 기술은 수 피코 리터(pl)에서 수십 마이크로 리터(μl) 용량의 시료를 정확하게 이송, 분배, 혼합하는 극미량 유동 제어 기술과 멤스(MEMS) 미세가공기술이 복합된 것으로 미세종합분석시스템의 핵심기술이다.
극미량의 시료를 사용하고 화학성분을 빠르고 간편하게 분석하는 랩온어칩은 수많은 신약후보물질 중 유용한 신약을 고속으로 선별하기 위해 많이 사용되고 있으며, 최근 들어서는 환경오염물질의 검출, 질병진단 등을 목적으로 하는 여러 종류의 랩온어칩이 연구개발 중에 있다.
DNA칩이나 단백질(protein)칩과 같은 마이크로어레이칩(micro-array chip)과는 달리 랩온어칩은 아직 세계적으로 연구개발 단계에 머물러 있으며, 상용화도 제한적이며 소규모로 이루어지고 있는 실정이고, 현재 상용화되어 있는 랩온어칩의 경우 미세 채널의 네트워크가 단순하며 반응과정 역시 복잡하지 않은 단계에서 구현 되고 있다.
본 명세서는 시료의 흐름을 제어할 수 있는 미세유체분석칩을 제공하고자 한다.
본 명세서는 상기 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 칩하우징 내에 위치하여 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 및 외력에 의해 상기 칩하우징과 접촉하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 적어도 하나 이상의 흐름제어블럭;을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 칩하우징의 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관의 측면과 연결된 적어도 하나 이상의 블럭 출입구;를 더 포함하고, 상기 흐름제어블럭은 상기 블럭 출입구를 통해 이동하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시킬 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 상기 칩하우징의 일부로서 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 영역 중 상기 흐름제어블럭과 접촉하는 부분은 플렉시블한 재질이며, 상기 흐름제어블럭은 상기 칩하우징의 플렉시블한 재질로 이루어진 부분에 압력을 가하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시킬 수 있다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 상기 메인채널용 미세관의 형상과 대응된 경로를 따라 이동하면서 상기 흐름제어블럭과 접촉하여 외력을 제공하는 이동부;를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 흐름제어블럭의 하단면을 외부에 노출시켜 상기 이동부와 접촉하는 하단접촉부;를 가질 수 있다. 그리고 상기 하단접촉부는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 하단접촉부는 상기 이동부와 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 홈이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 홈은 상기 흐름제어블럭이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 깊이를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 이동부는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 이동부는 상기 흐름제어블럭과 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 돌기가 형성될 수 있다. 상기 돌기는 상기 흐름제어블럭이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩은, 상기 칩하우징의 일면 중 상기 흐름제어블럭이 형성된 면에 위치하며 원판의 형상을 가진 이동부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 이동부는 상기 흐름제어블럭과 대응하는 표면에 상기 원판이 회전할 때 상기 흐름제어블럭과 접촉되는 위치에 적어도 하나 이상의 돌기가 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 호의 길이를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름을 폐쇄하거나 개방시키는 정도에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 메인채널용 미세관의 일부 영역은 곡선 형태일 수 있다. 이 경우, 원판의 형상을 가진 이동부의 표면에 형성된 돌기는 상기 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방의 주기가 상대적으로 짧은 것은 원판의 중심점에 상대적으로 가까운 위치에 형성되고, 상기 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방의 주기가 상대적으로 긴 것은 원판의 중심점에 상대적으로 먼 위치에 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 흐름제어블럭은 상기 메인채널용 미세관과 인접한 영역의 단면이 점차 작아지는 형상일 수 있다. 나아가, 상기 흐름제어블럭은 상기 단면의 중심에 빈 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 일 측면에 따르면, 시료의 흐름을 다양하게 제어할 수 있다. 이를 통해 보다 신뢰성이 높은 테스트 결과를 얻을 수 있다.
본 명세서의 다른 측면에 따르면, 원하는 위치에서 원하는 양만큼 시료를 통과시키거나 유량을 제정할 수 있다.
본 명세서의 또 다른 측면에 따르면, 원하는 시약과 시료의 선택적 혼합이 가능하며, 혼합의 순서도 제어할 수 있다. 이를 통해 하나의 제품에서 다양한 테스트가 가능한 범용성을 가질 수 있다. 또한, 시료 또는 시약의 샘플링도 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따라 이동부가 이동하는 예시도이다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따라 흐름제어블럭의 하단접촉부 길이에 따라 메인채널용 미세관 내 유체 흐름이 설계된 시간동안 폐쇄된 참고도이다.
도 5는 본 명세서에 따른 흐름제어블럭의 하단접촉부에 홈이 형성된 예시도이다.
도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따라 이동부의 길이에 따라 메인채널용 미세관 내 유체 흐름이 설계된 시간동안 폐쇄된 참고도이다.
도 7은 본 명세서에 따른 이동부의 표면에 돌기가 형성된 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 명세서에 따른 원판형 이동부의 예시도이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따라 메인채널용 미세관(120)의 일부 영역이 곡선 형태인 예시도이다.
도 11은 원판 형태의 이동부와 곡선 구간을 가진 메인채널용 미세관의 흐름제어 참고도이다.
도 12는 본 명세서에 따라 흐름제어블럭이 핀 형상인 예시도이다.
본 명세서에 개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서가 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하고, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자(이하 '당업자')에게 본 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 명세서의 권리 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)은 메인채널용 미세관(120), 블럭 출입구(130), 흐름제어블럭(140)을 포함할 수 있다.
상기 메인채널용 미세관(120)은 칩하우징(110) 내에 위치하여 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 역할을 한다.
상기 블럭 출입구(130)는 상기 칩하우징(110)의 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관(120)의 측면과 연결되도록 형성된다. 도 1에 도시된 실시예에서는 3개의 블럭 출입구가 상기 칩하우징(110)의 하부면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관(120)의 하부면에 연결된 것을 확인할 수 있다. 그러나 도면에 도시된 실시예는 이해의 편의를 위한 하나의 예시일뿐 본 명세서의 권리범위를 제한하지 않는다.
상기 흐름제어블럭(140)은 외력에 의해 상기 블럭 출입구(130)를 통해 이동하여 상기 메인채널용 미세관(120) 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시킬 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는 3개의 블럭 출입구 중 2개의 흐름제어블럭만 도시되어 있고, 가장 왼쪽에 도시된 블럭 출입구(130)에 흐름제어블럭이 도시되어 있지 않다. 이는 본 명세서에 따른 블럭 출입구(130)에 대한 이해를 높이기 위해 의도적으로 도시하지 않은 것에 불과하다.
본 명세서에 따른 미세유체분석칩(100)은 상기 메인채널용 미세관의 형상과 대응된 경로를 따라 이동하면서 상기 흐름제어블럭과 접촉하여 외력을 제공하는 이동부(150)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따라 이동부가 이동하는 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 이동부(150)가 이동하는 시간 흐름에 따른 (a), (b), (c)로 표현된 것을 확인할 수 있다. 도 2에 도시된 미세유체분석칩의 3개의 흐름제어블럭을 편의상 1번 흐름제어블럭(140-1), 2번 흐름제어블럭(140-2), 3번 흐름제어블럭(140-3)이라고 명명하겠다. 상기 이동부(150)가 왼쪽에서 오른쪽으로 이동함에 따라 먼저 1번 흐름제어블럭(140-1)과 만나게 된다. 이때 상기 1번 흐름제어블럭(140-1)이 상기 이동부(150)에 의해 상승되면서 메인채널용 미세관(120)의 단면을 막게 된다. 이를 통해 메인채널용 미세관(120) 내 유체의 흐름이 폐쇄된다. 그리고 상기 이동부(150)가 계속 오른쪽을 이동함에 따라 상기 1번 흐름제어블럭(140-1)이 하강하게 되고, 2번 흐름제어블럭(140-2)이 상승하게 된다. 2번 흐름제어블럭(140-2) 역시 마찬가지로 메인채널용 미세관(120) 내 유체의 흐름이 폐쇄된다. 이처럼 이동부(150)와 상기 흐름제어블럭(140)을 통해 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 것이 가능하다.
한편, 도 2에 도시된 흐름제어블럭(140)은 이동부(150)에 의해 상승된 후 중력에 의해 하강하는 것으로 도시하였으나, 본 명세서에 따른 미세유체분석칩(100)은 상기 흐름제어블럭(140)이 상기 이동부(150)와 접촉하여 이동한 후 상기 흐름제어블럭(140)을 원위치로 복구 시키는 탄성부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 미세유체분석칩(100)은 메인채널용 미세관(120) 및 흐름제어블럭(140)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 칩하우징(110)의 일부로서 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 영역 중 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉하는 부분은 플렉시블(flexible)한 재질일 수 있다. 따라서, 상기 흐름제어블럭(140)은, 상기 칩하우징(110)의 플렉시블한 재질로 이루어진 부분에 압력을 가하여 상기 메인채널용 미세관(120) 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시킬 수 있다. 상기 흐름제어블럭(140)이 플렉시블한 재질 부분을 압력을 가하여 상기 메인채널용 미세관(120) 내 유체를 제어하는 예시가 도 3의 (a) 내지 (c)에 도시되어 있다.
상기 흐름제어블럭(140)을 통해 유체의 흐름을 폐쇄하거나 개방하는 시간을 조절함에 있어서, 상기 이동부(150)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 반면, 상기 이동부(150)의 속도는 일정하되 상기 흐름제어블럭(140)과 이동부(150)와 접촉되는 시간을 조절하여 유체의 흐름을 폐쇄하거나 개방하는 시간을 조절할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 흐름제어블럭(140)은 상기 흐름제어블럭의 하단면을 외부에 노출시켜 상기 이동부(150)와 접촉하는 하단접촉부(142)를 가질 수 있다. 그리고 상기 하단접촉부(142)는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가질 수 있다.
한편, 상기 미세유체분석칩(100)이 블럭 출입구를 가진 경우, 상기 흐름제어블럭(140)은 상기 블럭 출입구(130)의 형상에 대응되는 마개부(141)를 더 가질 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따라 흐름제어블럭의 하단접촉부 길이에 따라 메인채널용 미세관 내 유체 흐름이 설계된 시간동안 폐쇄된 참고도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 흐름제어블럭(140)이 마개부(141)와 하단접촉부(142)로 구성된 것을 확인할 수 있다. 도 4의 (b) 및 (c)를 참조하면, 이동부(150)가 흐름제어블럭(140)과 접촉하면서 상기 메인채널용 미세관(120)의 단면을 일정 시간(t=t2-t1)동안 막는 것을 확인할 수 있다. 상기 하단접촉부(142)는 임의의 길이'L'을 가진 것으로 되어 있다. 상기 길이'L'은 이동부(150)의 이동 속도 및 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시키고자 하는 시간에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 상기 하단접촉부(142)는 상기 이동부(150)와 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 홈(143)이 형성될 수 있다.
도 5는 본 명세서에 따른 흐름제어블럭의 하단접촉부에 홈이 형성된 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 이동부(150)가 상기 하단접촉부(142)에 형성된 홈(143)과 접촉할 때, 상기 흐름제어블럭(140)은 홈의 모양 및 깊이만큼 아래 방향으로 내려오게 된다. 즉, 상기 홈(143)은 상기 흐름제어블럭(140)이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 깊이를 가질 수 있다. 나아가, 상기 홈(143)은 내부에 단차가 형성되거나 다양한 경사가 형성될 수 있으며, 삼각형, 사각형, 반원형 및 반타원형 등 다양한 기하학적 도형의 형상일 수 있다. 그러나 본 명세서가 상기 홈의 형상을 제한하는 것은 아니다.
도 4 및 도 5에서는 상기 미세유체분석칩(100)이 블럭 출입구를 가진 경우를 도시하였으나, 상기 미세유체분석칩(100)의 일부가 플렉시블한 재질로 이루어진 경우에도 상기 하단접촉부(142)는 길이 및 상기 하단접촉부(142)의 표면에 형성된 홈의 다양한 형상에 의해 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시키고자 하는 시간에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 자명하다.
상술한 도 4 및 도 5에 도시된 일 실시예는 흐름제어블럭의 하단접촉부(142) 길이를 조절하여 메인채널용 미세관(120)의 개방 또는 폐쇄 시간을 제어하는 실시예이다. 이 경우, 상기 이동부(150)의 형상은 변화하지 않았다. 따라서 상기 이동부(150)의 형상을 변화시켜 메인채널용 미세관(120)의 개방 또는 폐쇄 시간을 제어하는 하는 것도 가능하다.
본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 상기 이동부(150)는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가질 수 있다.
도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따라 이동부의 길이에 따라 메인채널용 미세관 내 유체 흐름이 설계된 시간동안 폐쇄된 참고도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 상기 이동부(150)가 임의의 길이'L'을 가진 것으로 되어 있다. 상기 길이'L'은 이동부(150)의 이동 속도 및 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시키고자 하는 시간에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 도 6의 (b) 및 (c)를 참조하면, 이동부(150)가 흐름제어블럭(140)과 접촉하면서 상기 메인채널용 미세관(120)의 단면을 일정 시간(t=t2-t1)동안 막는 것을 확인할 수 있다. 상기 이동부(150)의 길이'L'은 이동부(150)의 이동 속도 및 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시키고자 하는 시간에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 상기 이동부(150)는 상기 흐름제어블럭과 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 돌기가 형성될 수 있다.
도 7은 본 명세서에 따른 이동부에 경사, 단차 또는 표면에 돌기가 형성된 예시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 이동부의 표면에 형성된 돌기(151)가 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉할 때, 상기 흐름제어블럭(140)은 상기 돌기(151)의 모양 및 높이만큼 위 방향으로 올라가게 된다. 즉, 상기 돌기(151)는 상기 흐름제어블럭(140)이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다. 나아가, 상기 돌기(151)는 다양한 높이의 단차로 형성되거나 다양한 각도의 경사로 형성될 수 있으며, 삼각형, 사각형, 반원형 및 반타원형 등 다양한 기하학적 도형의 형상일 수 있다. 그러나 본 명세서가 상기 돌기의 형상을 제한하는 것은 아니다.
도 6 및 도 7에서는 상기 미세유체분석칩(100)이 블럭 출입구를 가진 경우를 도시하였으나, 상기 미세유체분석칩(100)의 일부가 플렉시블한 재질로 이루어진 경우에도 상기 이동부(150)의 길이 및 이동부(150)의 표면에 형성된 돌기에 의해 다양하게 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시키고자 하는 시간에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 자명하다.
상술한 미세유체분석칩에서는 이동부가 상기 메인채널용 미세관의 형상과 대응된 경로를 따라 이동하는 실시예에 대해서 설명하였다. 즉, 상기 이동부가 직선 또는 곡선으로 이동하되 방향성을 유지하면서 이동하는 것이다.
반면, 본 명세서에 따른 미세유체분석칩(100)은 칩하우징(110)의 일면 중 상기 흐름제어블럭(140)이 형성된 면에 위치하며 원판의 형상을 가진 이동부(150)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 이동부(150)는 상기 흐름제어블럭(140)과 대응하는 표면에 상기 원판이 회전할 때 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉되는 위치에 적어도 하나 이상의 돌기가 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 명세서에 따른 원판형 이동부의 예시도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 원판 형상을 가진 이동부(150)를 확인할 수 있다. 이해의 편의를 위해 미세유체분석칩의 하우징과 분리하여 이동부(150)만을 도시하였다. 상기 이동부(150)는 중심점을 기준으로 회전을 할 수 있다. 상기 이동부(150)의 상부 표면은 상기 흐름제어블럭(140)과 대응하는 표면이다. 상기 이동부(150)의 상부 표면은 직접 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉하지 않을 수 있다. 상기 이동부(150)의 상부 표면에는 돌기(151)가 형성되어 있으며, 상기 돌기(151)의 위치는 상기 원판이 회전할 때 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 돌기(151)가 이동부(150)가 회전하게 됨에 따라 상기 흐름제어블럭(140)과 접촉하게 된다. 도 7에 도시된 3개의 돌기(151)는 각각 중심점을 기준으로 'L1, L2 L3'의 거리를 가지고 형성되어 있다. 상기 'L1, L2 L3'의 거리는 미세유체분석칩의 흐름제어블럭이 형성된 위치에 대응된다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 돌기(151)는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 호의 길이를 가질 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 돌기의 길이가 중심점을 기준으로 동일한 거리를 가지도록 호의 형태로 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서 상기 원판이 회전하게 되면 상기 호의 길이만큼 상기 돌기(151)와 상기 흐름제어블럭(140)이 접촉하게 되어, 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방하게 된다. 상기 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간은 상기 호의 길이에 의해 설정되므로, 상기 호의 길이는 다양하게 설정될 수 있음은 자명하다.
한편, 도 8의 (b)에는 중심점을 기준으로 동일한 거리를 가지도록 호의 실시예를 도시하였으나, 도 8의 (c)에 도시된 실시예와 같이, 상기 호가 나선형을 가질 수도 있다.
한편, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(151)는 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름을 폐쇄하거나 개방시키는 정도에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(151)는 다양한 높이의 단차, 다양한 각도의 경사 또는 삼각형, 사각형, 반원형 및 반타원형 등 다양한 기하학적 도형의 형상일 수 있다. 그러나 본 명세서가 상기 돌기(151)의 형상을 제한하는 것은 아니다.
지금까지는 상기 흐름제어블럭(140)에 의해 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 개방 또는 폐쇄하는 내용에 대해서 설명하였다. 그러나 상기 흐름제어블럭(140)을 보다 다양하게 활용할 수도 있다.
한편, 상기 도 8 및 도 9에서는 상기 메인채널용 미세관(120)이 직선 또는 직선들의 조합 형태인 것을 가정하고 설명하였다. 그러나 본 명세서에 따른 메인채널용 미세관(120)의 형태는 직선인 것에 제한되지 않는다. 본 명세서에 따른 메인채널용 미세관(120)은 일부 영역이 곡선 형태일 수 있다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따라 메인채널용 미세관(120)의 일부 영역이 곡선 형태인 예시도이다.
도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 메인채널용 미세관(120)은 그 일측은 직선의 형태이나, 타측은 곡선으로 형성될 수 있다. 상기 곡선으로 형성된 메인채널용 미세관(120)의 부분은 다양한 곡률 반경 및 호의 길이를 가질 수 있다. 실시예에 따라서는, 도 10에 도시된 예시와 같이, 곡선 구간이 시작하는 지점부터 끝나는 지점까지 한 바퀴를 형성하되 곡률이 점차적으로 변경되어 (또는 임의의 중심으로부터 메인채널용 미세관(120)의 각 부분까지의 거리가 점차적으로 증가되어) 전체 형상이 나선형태(달팽이관 형태 또는 회오리 형태)를 형성할 수 있다. 예컨대, 도 10에서, 임의의 중심(121)으로부터 제1 지점(122)까지의 거리 r1, 중심(121)으로부터 제2 지점(123)까지의 거리 r2, 중심(121)으로부터 제3 지점(124)까지의 거리 r3는 점차적으로 커지는 값으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 전체 곡선 구간이 시작하는 지점을 기준으로 끝나는 지점이 반드시 360도를 구성하지 않아도 되며, 필요에 따라 반 바퀴, 두 바퀴 등 원하는 길이만큼 곡선구간을 형성할 수 있다. 나아가, 도 10에는 평면도가 도시되어 있으나, 상기 칩하우징 내에서 상기 곡선 구간에 해당하는 메인채널용 미세관(120)은 시작 지점과 끝 지점의 높이가 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 구간에 해당하는 메인채널용 미세관(120)이 2차원 상의 동일 평면상에 존재하는 것이 아니라 3차원 공간 상에서 입체적인 형상으로 존재할 수 있다. 또한, 상기 곡선 구간이 전체 메인채널용 미세관(120)에서 2이상 지점에 형성될 수도 있다.
이처럼 곡선 구간이 형성된 경우, 한정된 칩하우징 내부 공간에서 상기 메인채널용 미세관(120)의 길이를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상술된 원판 형태의 형상을 가진 이동부(150)와 함께 사용될 경우 종래 미세유체분석칩과 다른 흐름제어가 가능하다.
도 11은 원판 형태의 이동부와 곡선 구간을 가진 메인채널용 미세관의 흐름제어 참고도이다.
도 11을 참조하면, 원판 형태의 이동부(150)에는 중심점을 기준으로 돌기가 형성된 것을 확인할 수 있다. 상기 돌기는, 상술하였듯이, 상기 흐름제어블럭과 접촉하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 또한, 원판 형태의 이동부(150)의 특성상 동일한 돌기가 동일한 위치의 흐름제어블럭을 회전할 때마다 반복적으로 접촉할 수 있다. 즉, 원판이 회전하는 동안 반복적으로 동일한 흐름제어 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 원판의 중심점으로부터 거리가 r1이 되는 위치의 돌기(152)는, 메인채널용 미세관(120)에서 중심(121)으로부터의 거리가 r1이 되는 제1 지점(122)을 폐쇄 또는 개방 시키기 위한 흐름제어블럭을 원판이 회전할 때마다 반복적으로 접촉할 수 있다. 또한, 원판의 중심점으로부터 거리가 r2가 되는 위치의 돌기(153)는, 메인채널용 미세관(120)에서 중심(121)으로부터의 거리가 r2가 되는 제2 지점(123)을 폐쇄 또는 개방 시키기 위한 흐름제어블럭을 원판이 회전할 때마다 반복적으로 접촉할 수 있다.
이때, 원판의 중심점에 상대적으로 가까운 곳에 위치한 돌기(예컨대, 돌기(152))와 원판의 중심점에서 상대적으로 먼 곳에 위치한 돌기(예컨대, 돌기(153))는 상호 동일한 각속도를 가지지만 각각의 선속도는 서로 다를 수 있다.
따라서, 예를 들어, 원판의 중심점으로부터의 거리가 다른 돌기가 복수 개 있는 경우에 있어서, 복수 개의 돌기가 메인채널용 미세관 내 유체 흐름을 동일한 시간 동안 동일한 회수만큼 폐쇄 또는 개방하고자 하는 경우(즉, 메인채널용 미세관을 개폐하는 주파수를 동일하게 하고자 하는 경우), 중심점에서 상대적으로 가까운 곳에 있는 돌기는 그 길이가 상대적으로 짧게 형성되고, 중심점에서 상대적으로 먼 곳에 있는 돌기는 그 길이가 상대적으로 길게 형성되어야 한다. 반대로, 중심점에서 거리가 다른 돌기들의 길이가 동일하게 형성되어 있는 경우라면, 중심점에서 상대적으로 가까운 곳에 있는 돌기가 메인채널용 미세관을 개폐하는 시간은 상대적으로 긴 반면, 보다 중심점에서 상대적으로 먼 곳에 있는 돌기가 메인채널용 미세관을 개폐하는 시간은 상대적으로 짧을 것이다.
이러한 점을 이용하여, 일실시예에 따른 미세유체분석칩(100)이 나선형태(달팽이관 형태 또는 회오리 형태)의 메인채널용 미세관(120)을 갖는 경우로서, 그 중 개폐의 주파수가 상대적으로 높을 것이 요구되는 지점이 있다면, 해당 지점은 나선형태의 중심점으로부터 상대적으로 먼 곳에 위치하도록 메인채널용 미세관이 설계될 수 있다. 이 때, 나선형태의 중심점은 원판 형태의 이동부에서 원판의 중심점과 대응하는 위치에 있도록 설계될 수 있다.
또는, 메인채널용 미세관(120) 중 개폐의 주파수가 상대적으로 낮을 것이 요구되는 지점이 있다면, 해당 지점은 나성형태의 중심점으로부터 상대적으로 가까운 곳에 위치하도록 메인채널용 미세관이 설계될 수 있다. 중심점으로부터 거리가 먼 곳일수록 돌기가 배치될 수 있는 길이가 상대적으로 길어지기 때문에, 앞에서 설명한 것과 같이, 메인채널용 미세관(120)에서 개폐 주파수가 높은 지점을 중심점에서 먼 곳에 위치하도록 미세유체분석칩(100)을 설계하면, 해당 지점의 개폐를 위한 돌기들이 상대적으로 더 긴(더 넓은) 공간 내에 배치될 수 있고, 따라서, 돌기의 개수를 더 많이 넣을 여유나, 돌기 간의 간격을 조정할 수 있는 여유가 더 확보될 수 있는 바, 보다 섬세하게 유체 흐름을 제어할 수 있는 미세유체분석칩(100)을 설계할 수 있다.
이 때, 돌기의 길이, 개수, 모양 또는 간격은 유체를 제어하고 하는 시간, 주기, 주파수 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 상기 흐름제어블럭(140)은 상기 메인채널용 미세관과 인접한 영역의 단면이 점차 작아지는 형상(핀 형상)을 가질 수 있다.
도 12는 본 명세서에 따라 흐름제어블럭이 핀 형상인 예시도이다.
도 12를 참조하면, 미세유체분석칩 내에 시약이 포함된 것을 확인할 수 있다. 상기 시약은 시료와 반응하여 그 결과를 분석하기 위해 설정된 시약이다. 상기 시료는 실링막에 의해 메인채널용 미세관(120)과 분리가 되어 있다. 따라서, 그리고 선택에 의해 또는 원하는 시점에 상기 시약이 시료와 반응할 수 있도록 상기 실링막을 뚫어줄 필요가 있다. 이 경우, 상기 흐름제어블럭을 통해 상기 실링막을 뚫는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 흐름제어블럭(140)은 상기 단면의 중심에 빈 공간이 형성될 수 있다. 메인채널용 미세관 내 시료가 이미 흐르고 있는 경우 또는 시료와 시약이 반응한 상태에서 상기 유체를 샘플링할 필요가 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 흐름제어블럭(140)을 이용하여 샘플링을 할 수도 있다. 즉, 주사 바늘과 같은 역할로 이해할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 명세서의 실시예를 설명하였지만, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 칩하우징 내에 위치하여 한 쪽 끝에는 형성된 시료 주입구로부터 투입된 시료가 다른 쪽 끝으로 이동하는 동안 시약과 반응하는 공간을 제공하는 메인채널용 미세관; 및
    외력에 의해 상기 칩하우징과 접촉하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 적어도 하나 이상의 흐름제어블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩하우징의 일면에 형성되어 상기 메인채널용 미세관의 측면과 연결된 적어도 하나 이상의 블럭 출입구;를 더 포함하고,
    상기 흐름제어블럭은, 상기 블럭 출입구를 통해 이동하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩하우징의 일부로서 상기 메인채널용 미세관을 감싸는 영역 중 상기 흐름제어블럭과 접촉하는 부분은 플렉시블한 재질이며,
    상기 흐름제어블럭은, 상기 칩하우징의 플렉시블한 재질로 이루어진 부분에 압력을 가하여 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인채널용 미세관의 형상과 대응된 경로를 따라 이동하면서 상기 흐름제어블럭과 접촉하여 외력을 제공하는 이동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 흐름제어블럭은, 상기 흐름제어블럭의 하단면을 외부에 노출시켜 상기 이동부와 접촉하는 하단접촉부;를 가지며,
    상기 하단접촉부는, 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하단접촉부는, 상기 이동부와 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 홈이 형성되어 있으며,
    상기 홈은, 상기 흐름제어블럭이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 깊이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동부는, 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 길이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이동부는, 상기 흐름제어블럭과 접촉하는 표면에 적어도 1 이상의 돌기가 형성되어 있으며,
    상기 돌기는, 상기 흐름제어블럭이 상기 메인채널용 미세관 내 유체의 흐름을 폐쇄 또는 개방시키는 미리 설정된 정도에 따라 서로 다른 높이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩하우징의 일면 중 상기 흐름제어블럭이 형성된 면에 위치하며 원판의 형상을 가진 이동부;를 더 포함하며,
    상기 이동부는, 상기 흐름제어블럭과 대응하는 표면에 상기 원판이 회전할 때 상기 흐름제어블럭과 접촉되는 위치에 적어도 하나 이상의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 돌기는, 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방 시간에 대응되는 호의 길이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 돌기는, 미리 설정된 메인채널용 미세관 내 유체 흐름을 폐쇄하거나 개방시키는 정도에 따라 서로 다른 높이를 가진 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 메인채널용 미세관의 일부 영역은 곡선 형태인 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 메인채널용 미세관은, 상기 메인채널용 미세관 내 유체 흐름의 폐쇄 또는 개방의 주파수가 상대적으로 낮을 것이 요구되는 지점을 상기 원판의 중심점으로부터 거리가 상대적으로 가까운 위치에 갖고, 상기 주파수가 상대적으로 높을 것이 요구되는 지점을 상기 원판의 중심점으로부터 거리가 상대적으로 먼 위치에 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 흐름제어블럭은, 상기 메인채널용 미세관과 인접한 영역의 단면이 점차 작아지는 형상인 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 흐름제어블럭은, 상기 단면의 중심에 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 미세유체분석칩.
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