KR20150101308A - 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면은 장치의 소형화와 검사 시간의 단축이 가능하도록 구조를 개선한 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템을 개시한다.
본 발명의 일 측면은 플랫폼, 시료가 주입되는 주입구, 시료가 수용되도록 마련되는 적어도 하나의 챔버와, 챔버와 주입구를 연결하며 내측에 시료가 흐르도록 마련되는 채널을 포함하는 미세유동장치, 주입구를 가압하여 시료를 상기 챔버로 이동시키는 가압 장치, 미세유동장치를 구동하는 구동 장치, 적어도 하나의 챔버 내의 시료를 검출하기 위한 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압부재를 사용하여 시료를 분리하고 시료를 이송시킬 수 있기 때문에 장치의 소형화와 동시에 검사시간의 단축을 실현시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 필터링부를 이용하여 시료를 분리하기 때문에 별도의 원심분리 챔버를 구비해야 할 필요가 없다.
본 발명의 일 측면은 플랫폼, 시료가 주입되는 주입구, 시료가 수용되도록 마련되는 적어도 하나의 챔버와, 챔버와 주입구를 연결하며 내측에 시료가 흐르도록 마련되는 채널을 포함하는 미세유동장치, 주입구를 가압하여 시료를 상기 챔버로 이동시키는 가압 장치, 미세유동장치를 구동하는 구동 장치, 적어도 하나의 챔버 내의 시료를 검출하기 위한 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압부재를 사용하여 시료를 분리하고 시료를 이송시킬 수 있기 때문에 장치의 소형화와 동시에 검사시간의 단축을 실현시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 필터링부를 이용하여 시료를 분리하기 때문에 별도의 원심분리 챔버를 구비해야 할 필요가 없다.
Description
본 발명은 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템에 관한 것으로, 단시간에 원심분리의 진행이 가능함과 동시에 내구성을 가지도록 구조를 개선한 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템에 관한 것이다.
미세유동시스템은 소량의 시료를 조작하여 생물학적 또는 화학적인 반응을 수행하는데 사용되는 시스템이다.
미세유동시스템은 시료 분리, 시료 분주, 시약 반응, 검출 등의 기능을 모두 구비하는 것이 검사에 있어서 유용하다.
종래에는 랩온어디스크(Lab-on-a-disc)라고 불리는 플랫폼 상에서 시료 분리는 원심력을 사용하여 시료를 분리하는 원심분리 챔버를 구비하고 있었다. 이러한 장치에서 원심력은 시료 이송을 위한 구동력으로도 이용되었다.
다만 원심력을 확보하기 위하여 원심분리 챔버는 플랫폼의 반경 방향으로 연장되도록 마련되어야만 시료 분리가 일어날 수 있었다. 이에 따라 원심분리 챔버의 구비를 위하여 플랫폼의 직경이 커야 했기 때문에 미세유동장치의 크기가 커야만 했다. 또한 원심분리를 위한 시간이 필요하므로 검사 시간이 길었다.
본 발명의 일 측면은 시료를 분리할 수 있는 시료 분리 구조를 개선하여 미세유동장치의 소형화가 가능하며, 이와 동시에 짧은 시간에 검사의 진행이 가능한 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 플랫폼, 시료가 주입되는 주입구, 시료가 수용되도록 마련되는 적어도 하나의 챔버와, 상기 챔버와 상기 주입구를 연결하며 내측에 시료가 흐르도록 마련되는 채널을 포함하는 미세유동장치, 상기 주입구를 가압하여 시료를 상기 챔버로 이동시키는 가압 장치, 상기 미세유동장치를 구동하는 구동 장치, 상기 적어도 하나의 챔버 내의 시료를 검출하기 위한 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템을 제공한다.
상기 미세유동장치는 상기 주입구로 주입된 시료로부터 분석 대상물질을 분리하기 위한 필터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버 중 적어도 하나는 상기 필터링부에서 걸러진 분석대상물질을 수용하기 위한 검사 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 검사 챔버와 상기 주입구는 상기 플랫폼의 중심부에 마련될 수 있다.
상기 챔버 중 적어도 하나는 상기 검사 챔버보다 상기 플랫폼의 중심에서 멀리 위치하도록 마련되는 검출 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 가압 장치는, 상기 주입구에 접촉하여 압력을 가하는 가압 부재와, 상기 가압 부재를 상기 주입구의 방향으로 이동시키기 위한 가압 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 구동 장치는, 상기 미세유동장치를 지지하는 턴테이블과, 상기 턴테이블을 회전시키는 스핀들 모터를 포함할 수 있다.
상기 턴테이블과 상기 미세유동장치의 접촉면의 적어도 일부분에는 상기 미세유동장치가 상기 턴테이블에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지 부재가 결합될 수 있다.
상기 턴테이블의 적어도 일부분에는 상기 미세유동장치의 안착을 위하여 적어도 일부분이 돌출되도록 마련되는 요철부를 포함할 수 있다.
상기 검출 장치는, 적어도 하나의 챔버에 광에너지를 조사하는 광원과, 상기 적어도 하나의 챔버를 통과하는 광에너지를 통해 상기 적어도 하나의 챔버 내에 수용된 시료를 검출할 수 있는 광검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은 미세유동장치로서, 상기 미세유동장치를 형성하는 플랫폼, 상기 플랫폼으로 시료를 주입하기 위한 주입구, 상기 주입구와 연결되는 검사 챔버, 상기 검사 챔버로부터 시료를 수용하여 시료에 대한 검사가 진행되는 검출 챔버, 상기 검사 챔버와 검출 챔버 사이를 연결하는 채널을 포함하는 미세유동장치, 상기 주입구에 압력을 가하여 상기 검사 챔버 내의 시료가 상기 검출 챔버로 이동 가능하도록 제어하는 가압 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템을 제공한다.
상기 검사 챔버와 상기 검출 챔버의 사이에는 상기 검출 챔버로 분석 대상물질을 이송하기 위한 필터링부가 마련될 수 있다.
상기 검출 챔버 내에 수용된 시약과 상기 검출 챔버로 이송된 분석 대상물질의 반응을 이용하여 대상 물질의 유무를 검출하는 검출 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 플랫폼, 시료가 주입되는 주입구, 상기 주입구를 통해 주입된 시료를 분리하기 위한 필터링부, 상기 필터링부에서 걸러진 시료를 수용하는 검사 챔버, 상기 검사 챔버로부터 분주되는 시료를 수용하는 검출 챔버, 상기 검사 챔버와 상기 검출 챔버 사이를 연결하며 상기 시료가 이동하는 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치를 제공한다.
상기 검사 챔버에서 상기 검출 챔버로의 시료의 이동은 상기 필터링부에 가해지는 외부 압력에 의해 이동할 수 있다.
상기 주입구는 상기 플랫폼의 상면에 돌출되도록 상기 플랫폼의 중심부에 마련되며, 상기 필터링부는 상기 주입구에 끼워질 수 있다.
상기 검사 챔버는 상기 필터링부의 하측에 마련되며, 상기 검출 챔버는 상기 검사 챔버보다 상기 플랫폼의 중심부에서 멀리 위치할 수 있다.
상기 복수의 검출 챔버는 상기 플랫폼의 동일한 원주 상에 위치하도록 배열될 수 있다.
상기 복수의 검출 챔버는 상기 플랫폼 상에서 복수개의 서로 다른 원주 상에 위치하도록 배열될 수 있다.
상기 검사 챔버에서 연장된 각각의 채널은 상기 검출 챔버로 독립적으로 연장될 수 있다.
상기 검사 챔버에서 연장된 제1채널은 제2채널과 연통되며, 상기 제2채널에서 연통되도록 마련되는 각각의 제3채널이 상기 검출 챔버와 연통될 수 있다.
상기 플랫폼은 상판, 중판, 하판으로 구성되며, 상기 상판과 중판에는 검사 챔버가 형성될 수 있다.
상기 플랫폼은 상판, 하판으로 구성되며, 상기 상판과 상기 하판에 마련되는 요철구조에 의해 상기 검사 챔버가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압부재를 사용하여 시료를 분리하고 시료를 이송시킬 수 있기 때문에 장치의 소형화와 동시에 검사시간의 단축을 실현시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 필터링부를 이용하여 시료를 분리하기 때문에 별도의 원심분리 챔버를 구비해야 할 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 가압 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 일 부분을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 가압 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 일 부분을 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 미세유동장치(10)는 플랫폼(15)과, 플랫폼(15) 내에 구획되어 시료가 수용될 수 있는 적어도 하나 이상의 챔버(chamber, 3, 11 ) 및 시료가 흐를 수 있는 적어도 하나 이상의 채널(channel, 4)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫폼(15)은 시료가 주입되는 주입구(1a)와, 주입구를 통해 주입된 시료를 분리하는 필터링부(2)와, 필터링부(2)에서 걸러진 시료를 수용하는 검사 챔버(5)와, 검사 챔버(5)로부터 분주되는 시료를 수용하는 검출 챔버(3)를 포함할 수 있다.
본 발명의 미세유동장치(10)에서 분석할 수 있는 시료는 혈액, 조직액, 림프액을 포함하는 체액, 타액, 소변 등의 바이오 샘플이나 수질 관리 또는 토양 관리를 위한 환경 샘플일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 시료의 종류에 제한을 두지 않는다.
주입구(1a)의 둘레에는 시료가 주입구(1a)의 밖으로 비산되는 것을 방지하기 위하여 플랫폼(15)의 상면으로 돌출되도록 마련되는 가이드부(1)가 마련될 수 있다. 가이드부(1)는 주입구(1a)의 방향으로 하향 경사지게 마련되며, 이에 따라 시료가 가이드부(1)에 튀는 경우에도 주입구(1a) 방향으로 흘러 필터링부(2)로 이동할 수 있다.
주입구(1a)에는 시료를 분리하기 위한 필터링부(2)가 끼워질 수 있다. 또한, 필터링부(2)의 하측에는 걸러진 시료를 수용하는 검사 챔버(5)가 위치할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 주입구(1a)와 검사 챔버(5)는 플랫폼(15)의 중심부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출 챔버(3)는 주입구(1a)보다 플랫폼(15)의 중심에서 멀리 위치한다. 또한, 각각의 검출 챔버(3)는 플랫폼(15)의 동일한 원주 상에 위치할 수 있다. 필터링부(2)에서 걸러진 시료의 분석 대상물질은 검사 챔버(11)에서 검출 챔버(3)와 검사 챔버(5) 연결하는 채널(4)을 지나 검출 챔버(3)로 이송될 수 있다. 검출 챔버(3) 내에는 시료 내의 분석 대상물질과 반응할 수 있는 시약이 수용될 수 있다. 이에 따라 분석 대상물질과 시약의 반응을 검출 장치(107, 108, 도 6 참고)를 통해 검출할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
플랫폼(15)은 회전 가능한 디스크형으로 마련될 수 있으며, 플랫폼(15)은 플랫폼(15)의 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 플랫폼(15)의 회전으로 원하는 챔버를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
플랫폼(15)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS, PMMA, PC, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 등의 플라스틱 소재, 유리, 운모, 실리카, 실리콘 웨이퍼 등의 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 다만, 플랫폼(15)은 이에 한정되지 않고 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 가지는 소재이면 족하다.
플랫폼(15)은 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 플랫폼(15) 내부에 공간과 통로를 제공할 수 있다. 판과 판의 접합은 접착제 또는 양면 접착 테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫폼(15)은 상판(11)과 중판(12), 하판(13)으로 구성될 수 있다. 상판(11)과 중판(12)에는 검사 챔버(5)를 구성하는 각각의 공간(11a, 12a)이 마련될 수 있으며, 판과 판이 결합하여 검사 챔버(5)를 구성한다. 검사 챔버(5)의 바닥면은 하판(13)으로 이루어진다. 상판(11)과 중판(12)과 하판(13)에는 검출 챔버(3)를 구성하는 각각의 공간(3a, 3b, 3c)이 마련될 수 있으며, 상판(11)과 중판(12)과 하판(13)이 결합하여 검출 챔버(3)를 구성한다. 상판(11)과 하판(13)의 경우 음각으로 공간이 형성되어 검출 챔버(3)의 상면과 바닥면을 구성할 수도 있으나, 별도의 필름지를 부착하여 검출 챔버(3)의 상면과 바닥면을 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫폼(15)에는 검사 챔버(5)와 검출 챔버(3)를 연결하는 채널(4)이 플랫폼(15)의 반경 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 각각의 채널(4)은 검사 챔버(5)에서 검출 챔버(3)로 독립적으로 연장될 수 있다. 이에 따라 필터링부(2)에서 걸러진 분석대상물질은 서로 영향을 받지 않고 각각의 검출 챔버(3)로 이송될 수 있다. 채널(4)의 상면과 바닥면은 상판(11)과 하판(13)으로 구성된다.
또한, 플랫폼(15)의 적어도 일부분에는 바코드(미도시)가 마련될 수 있다. 일 예로 바코드(미도시)는 플랫폼(15)의 상면 또는 측면에 위치할 수 있다. 바코드(미도시)는 미세유동장치(10)의 제조일자, 유효기간에 관한 정보 등 필요에 따라 다양한 정보를 저장할 수 있다.
바코드(미도시)는 1차원 바코드일 수 있으며, 많은 양의 정보를 저장하기 위하여 다양한 형태의 바코드, 예를 들면 2차원 바코드와 같은 매트릭스 코드(matrix code)일 수 있다.
바코드(미도시)는 정보를 저장할 수 있는 홀로그램, RFID 태그, 메모리 칩으로 대체될 수 있다. 그리고 바코드(미도시) 대신 정보를 읽고 쓸 수 있는 저장매체, 일 예로 메모리 칩 등으로 구성하는 경우, 식별정보 뿐만 아니라 시료검사결과, 환자의 정보, 혈액 채취 및 검사실행 날짜 및 시간, 검사 수행 여부에 대한 정보를 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 검출 챔버(31, 32)는 플랫폼(15) 상에서 복수개의 서로 다른 원주 상에 위치하도록 배열될 수 있다. 즉, 제1 검출 챔버(31)는 제2검출 챔버(32) 보다 플랫폼(15)의 중심에 가깝도록 위치할 수 있다. 이와 같이 검출 챔버(31, 32)는 플랫폼(15) 상에 다양하게 배열될 수 있으며, 검출 챔버(31, 32)의 위치에 따라 시료가 검사 챔버(21a)에서 검출 챔버(31, 32)로 이동하는 이동 시기를 제어할 수 있다. 또한, 분석 대상물질의 검출에 있어서도 제1검출 챔버(31)와 제2검출 챔버(32)에 각각 다른 분석 대상물질 또는 시약을 수용하여 검출하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널(52, 53, 54)은 검사 챔버(41a)에서 연장되는 제1채널(54)과, 제1채널(54)과 연통되는 제2채널(52)과, 제2채널(52)에서 검출 챔버(51a, 51b, 51c)로 연통되는 제3채널(53)을 포함할 수 있다.
즉, 검사 챔버(41a)에서 분석대상물질이 이동할 수 있는 통로는 제1채널(54) 하나일 수 있다. 제1채널(54)은 각각의 검출 챔버(41a) 방향으로 연장될 수 있는 제3채널(53)과 제2채널(52)을 통해 연통될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출 챔버(41a)가 플랫폼(41, 42, 43)의 동일 원주 상에 배열되기 때문에 제2채널(52) 또한 원주 방향으로 연장되도록 마련된다. 제3채널(53)은 제2채널(52)의 일부분에서 각각 연장되어 각각의 검출 챔버(51a, 51b, 51c)로 연장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치의 플랫폼을 분해하여 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 플랫폼(71, 73)은 상판(71)과 하판(73)으로 구성될 수 있다. 상판(71)과 하판(73)의 적어도 일부분에는 요철구조가 형성될 수 있으며 이는 챔버(74a, 81a, 81b)와 채널(82, 83, 84)이 형성될 수 있는 공간을 구성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검사챔버(74a, 74b)를 형성하는 공간은 상판(71)과 하판(73)에 마련될 수 있다. 검출 챔버(81a, 81b)를 구성하는 공간은 상판(71)과 하판(73)에 마련된다. 채널(82, 83, 84)을 구성하는 공간은 하판(73)에 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템을 간략하게 도시한 도면이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 가압 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 미세유동시스템(100)은 미세유동장치(10)와, 주입구(1a)를 가압하여 시료의 분석대상물질을 챔버(3, 5)로 이동시키는 가압 장치(102, 103, 104)와, 미세유동장치(10)를 구동하는 구동 장치(101, 105, 106)와, 적어도 하나의 챔버(3, 5) 내의 시료를 검출하기 위한 검출 장치(107. 108)를 포함할 수 있다.
챔버(3, 5)는 상술한 바와 같이, 검사 챔버(5)와 검출 챔버(3)로 구성될 수 있다.
주입구(1a)로 주입된 시료는 필터링부(2)에서 분석대상물질을 걸러낸다. 필터링부(2)는 주입구(1a)의 하면에 끼워지도록 결합될 수 있다. 필터링부(2)는 시료 내의 일정 크기 이상의 물질을 여과시키도록 다수의 기공을 포함하는 다공성 멤브레인을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
필터링부(2)는 유리섬유(glass fiber), 부직포, 종이필터(absorbent filter), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리술폰(PS), 폴리아릴술폰(PASF) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 필터링부(2)의 표면에는 특정 기능을 가지는 기능성 물질의 코팅층이 형성될 수 있다. 이러한 경우 시료 중 특정 물질은 필터링부(2)를 통과할 때 기능성 물질과 결합 또는 흡착될 수 있으며 이러한 경우 필터링부(2)를 통과하지 못한다. 따라서 시료 샘플에 존재하는 특정 물질을 걸러낼 수 있다.
필터링부(2)는 적어도 한 층 이상 마련될 수 있다. 필터링부(2)가 이중층으로 마련되는 경우에는 제1층 필터링부를 통과한 시료에 대해 제2층 필터링부에서 한 번 더 여과를 수행할 수 있다. 또한 기공 크기보다 큰 입자가 한꺼번에 다량으로 유입될 경우 고분자 멤브레인이 찢어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 가각의 필터링부(2)는 양면 접착제 등의 접착물질(미도시)에 의해 공정될 수 있다.
주입구(1a)에서 필터링부(2)로의 시료의 이동은 가압 장치(102, 103, 104)를 통해 이루어질 수 있다. 가압 장치(102, 103, 104)는 주입구(1a)에 접촉하여 압력을 가하는 가압 부재(102)와, 가압 부재(102)를 주입구(1a)의 방향으로 이동시키기 위한 가압 구동 모터(103)를 포함할 수 있다.
가압 부재(102)는 유연한 소재로 마련될 수 있다. 일 예로, 가압 부재(102)는 실리콘, 우레탄, 고무로 마련될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 변형 가능한 소재로 마련될 수 있다.
가압 구동 모터(103)는 가압 부재(102)를 수직 이송하여 가압 부재(102)가 주입구(1a)를 가압하도록 한다. 가압 부재(102)가 주입구(1a)와 밀착되면 주입구(1a)의 내부 공기압 상승으로 시료가 필터링부(2)를 통과한다. 검사 챔버(5)로 분석 대상물질이 모이면 가압 부재(102)에 의해 가해지는 압력으로 인해 분석 대상물질이 검출 챔버(3)로 이송된다. 다만, 분석 대상물질을 검출 챔버(3)로 이송하는 것은 미세유동장치를 회전시켜서 발생하는 원심력을 이용하는 것도 가능하다.
구동 장치(101, 105, 106)는 미세유동장치(10)를 지지하는 턴테이블(101)과, 턴테이블(101)을 회전시키는 스핀들 모터(105)를 포함할 수 있다. 스핀들 모터(105)와 턴테이블(101)은 회전축(106)에 의해 결합된다. 턴테이블(101)은 플랫폼(15)에 결합하여 플랫폼(15)을 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 턴테이블(101)과 미세유동장치(10)의 접촉면의 적어도 일부분에는 미세유동장치(10)가 턴테이블(101)에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지부재(110)가 결합될 수 있다. 미끄럼 방지부재(110)는 고무 소재로 마련되어 턴테이블(101)의 적어도 일부분에 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 미끄럼 방지부재(110)는 턴테이블(101)의 양 말단에 결합되어 미세유동장치(10)가 턴테이블(101)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
검출 장치(107, 108)는 적어도 하나의 검출 챔버(3)에 광에너지를 조사하는 광원(107)과, 적어도 하나의 검출 챔버(3)를 통과하는 광에너지를 통해 적어도 하나의 검출 챔버(3)에 수용된 분석 대상물질을 검출할 수 있는 광검출부(108)를 포함할 수 있다. 광원(107)과 광검출부(108) 사이에 분석 대상물질이 수용된 검출 챔버(3)가 위치하여 분석 대상물질의 검출이 이루어진다.
광원(107)은 소정 주파수로 점멸하는 광원으로써, LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode) 등의 반도체 발광 소자와 할로겐 램프나 제논(Xenon) 램프와 같은 방전 램프(gas discharge lamp)가 포함된다.
광검출부(108)는 입사광의 세기에 따른 전기적 신호를 발생시키는 것으로서, 예를 들면 공핍층 포토 다이오드(depletionlayer photo diode)나 애벌란시 포토 다이오드(APD: avalanche photo diode) 또는 광전자증배관(PMT: photomultiplier tube) 등이 사용될 수 있다.
검출 장치(107, 108)는 분석 대상물질이 수용된 검출 챔버(3)로 이동할 수도 있으나, 검출 장치(107, 108)가 고정된 상태에서 플랫폼(15)이 회전하여 검출 챔버(3)를 광원(107)과 광검출부(108) 사이에 위치시키는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 가압 부재(102)가 주입구(1a)를 가압하여 시료가 필터링부(2)를 통해 걸러지기 때문에 원심분리 챔버를 구비할 필요가 없어 플랫폼(15)의 크기를 소형화할 수 있다. 또한, 복수개의 검출 챔버(3)를 구비하고 있기 때문에 각각의 검출 챔버(3)에 각각 다른 시약을 수용시켜 다양한 검사를 진행하는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 일 부분을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 턴테이블(201)의 적어도 일부분에는 플랫폼(15)의 안착을 위하여 적어도 일부분이 돌출되도록 마련되는 요철부(201a)를 포함할 수 있다. 요철부(201a)는 플랫폼(15)의 하면의 형상에 상응하도록 마련되기 때문에 플랫폼(15)이 턴테이블(201)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플랫폼(15)의 하판(13)의 형상과 상응하도록 요철부(201a)가 마련될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1: 가이드부 1a: 주입구
2: 필터링부 3: 검출 챔버
4: 채널 5: 검사 챔버
15: 플랫폼 101: 턴테이블
102: 가압부재
2: 필터링부 3: 검출 챔버
4: 채널 5: 검사 챔버
15: 플랫폼 101: 턴테이블
102: 가압부재
Claims (23)
- 플랫폼, 시료가 주입되는 주입구, 시료가 수용되도록 마련되는 적어도 하나의 챔버와, 상기 챔버와 상기 주입구를 연결하며 내측에 시료가 흐르도록 마련되는 채널을 포함하는 미세유동장치;
상기 주입구를 가압하여 시료를 상기 챔버로 이동시키는 가압 장치;
상기 미세유동장치를 구동하는 구동 장치;
상기 적어도 하나의 챔버 내의 시료를 검출하기 위한 검출 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제1항에 있어서,
상기 미세유동장치는 상기 주입구로 주입된 시료로부터 분석 대상물질을 분리하기 위한 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제2항에 있어서,
상기 챔버 중 적어도 하나는 상기 필터링부에서 걸러진 분석대상물질을 수용하기 위한 검사 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제3항에 있어서,
상기 검사 챔버와 상기 주입구는 상기 플랫폼의 중심부에 마련되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제3항에 있어서,
상기 챔버 중 적어도 하나는 상기 검사 챔버보다 상기 플랫폼의 중심에서 멀리 위치하도록 마련되는 검출 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제1항에 있어서,
상기 가압 장치는, 상기 주입구에 접촉하여 압력을 가하는 가압 부재와, 상기 가압 부재를 상기 주입구의 방향으로 이동시키기 위한 가압 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제1항에 있어서,
상기 구동 장치는, 상기 미세유동장치를 지지하는 턴테이블과, 상기 턴테이블을 회전시키는 스핀들 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제7항에 있어서,
상기 턴테이블과 상기 미세유동장치의 접촉면의 적어도 일부분에는 상기 미세유동장치가 상기 턴테이블에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지 부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제7항에 있어서,
상기 턴테이블의 적어도 일부분에는 상기 미세유동장치의 안착을 위하여 적어도 일부분이 돌출되도록 마련되는 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제1항에 있어서,
상기 검출 장치는, 적어도 하나의 챔버에 광에너지를 조사하는 광원과, 상기 적어도 하나의 챔버를 통과하는 광에너지를 통해 상기 적어도 하나의 챔버 내에 수용된 시료를 검출할 수 있는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 미세유동장치로서, 상기 미세유동장치를 형성하는 플랫폼, 상기 플랫폼으로 시료를 주입하기 위한 주입구, 상기 주입구와 연결되는 검사 챔버, 상기 검사 챔버로부터 시료를 수용하여 시료에 대한 검사가 진행되는 검출 챔버, 상기 검사 챔버와 검출 챔버 사이를 연결하는 채널을 포함하는 미세유동장치;
상기 주입구에 압력을 가하여 상기 검사 챔버 내의 시료가 상기 검출 챔버로 이동 가능하도록 제어하는 가압 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제11항에 있어서,
상기 검사 챔버와 상기 검출 챔버의 사이에는 상기 검출 챔버로 분석 대상물질을 이송하기 위한 필터링부가 마련되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 제11항에 있어서,
상기 검출 챔버 내에 수용된 시약과 상기 검출 챔버로 이송된 분석 대상물질의 반응을 이용하여 대상 물질의 유무를 검출하는 검출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템. - 플랫폼;
시료가 주입되는 주입구;
상기 주입구를 통해 주입된 시료를 분리하기 위한 필터링부;
상기 필터링부에서 걸러진 시료를 수용하는 검사 챔버;
상기 검사 챔버로부터 분주되는 시료를 수용하는 검출 챔버;
상기 검사 챔버와 상기 검출 챔버 사이를 연결하며 상기 시료가 이동하는 채널;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 검사 챔버에서 상기 검출 챔버로의 시료의 이동은 상기 필터링부에 가해지는 외부 압력에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 주입구는 상기 플랫폼의 상면에 돌출되도록 상기 플랫폼의 중심부에 마련되며, 상기 필터링부는 상기 주입구에 끼워지는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제16항에 있어서,
상기 검사 챔버는 상기 필터링부의 하측에 마련되며, 상기 검출 챔버는 상기 검사 챔버보다 상기 플랫폼의 중심부에서 멀리 위치하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제17항에 있어서,
상기 복수의 검출 챔버는 상기 플랫폼의 동일한 원주 상에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제17항에 있어서,
상기 복수의 검출 챔버는 상기 플랫폼 상에서 복수개의 서로 다른 원주 상에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 검사 챔버에서 연장된 각각의 채널은 상기 검출 챔버로 독립적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 검사 챔버에서 연장된 제1채널은 제2채널과 연통되며, 상기 제2채널에서 연통되도록 마련되는 각각의 제3채널이 상기 검출 챔버와 연통되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 플랫폼은 상판, 중판, 하판으로 구성되며, 상기 상판과 중판에는 검사 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치. - 제14항에 있어서,
상기 플랫폼은 상판, 하판으로 구성되며, 상기 상판과 상기 하판에 마련되는 요철구조에 의해 상기 검사 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
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