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KR101726064B1 - 진동자를 구비하는 미세입자 분리소자 - Google Patents

진동자를 구비하는 미세입자 분리소자 Download PDF

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KR101726064B1
KR101726064B1 KR1020150110978A KR20150110978A KR101726064B1 KR 101726064 B1 KR101726064 B1 KR 101726064B1 KR 1020150110978 A KR1020150110978 A KR 1020150110978A KR 20150110978 A KR20150110978 A KR 20150110978A KR 101726064 B1 KR101726064 B1 KR 101726064B1
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김선일
윤유상
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

진동자를 구비하는 미세유체 소자를 제공한다. 본 발명에 따른 진동자를 구비하는 미세유체 소자는 베이스층, 베이스층 상에 배치되고, 미세입자 분산액이 주입되는 주입유로, 주입유로에 연결된 목표입자 분리유로 및 주입유로와 목표입자 분리유로의 연결지점에 배치된 필터를 포함하는 유로 형성층, 주입유로에 미세입자 분산액을 제공하는 주입관 및 주입관에 결합된 진동자를 포함한다. 따라서, 분산액 및 분산액 내의 미세입자에 직접 진동을 가하여 유체의 원활한 흐름을 확보함으로써, 목표 입자의 순도 및 처리량을 향상시킬 수 있다. 나아가, 특히 세포와 같이 변형이 가능하여 유실가능성이 높은 입자의 경우에도 처리량을 향상시킬 수 있는 미세유체 소자를 제공할 수 있다.

Description

진동자를 구비하는 미세입자 분리소자 {Microparticle separator having osillator}
본 발명은 유체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세입자 분리소자에 관한 것이다.
미세유체 소자는 다양한 크기의 미세 입자를 포함한 분산액을 크기별로 분류하거나 포획하기 위한 소자를 의미한다. 이러한 미세유체 소자는 미세 유기 및 무기 입자 분류, 미세 유체 내의 오염물 분리, 혈액 세포 분류, 혈중 암세포 등과 같은 희귀 세포 분리 또는 액상 생체검사(liquid biopsy) 등에 사용될 것으로 전망되고 있다.
기존에 이미 막(membrane)필터나 미세 공정으로 만들어진 필터를 이용하여 현탁액에서 특정 크기 이상의 미세 입자를 포획하거나 분리하는 기술들이 상용화 되어왔다.
그러나, 종래의 기술들은 목표 크기 이상의 입자가 여과되면서 필터의 구멍 또는 틈이 작아지게 되고 이에 따라 목표 크기보다 작은 입자들 또한 걸리게 되는 문제점이 있다. 또한, 입자들의 여과와 비례하여 유압이 커지게 되어 목표 입자들이 유실되거나, 최종적으로는 소자가 파손될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2009-0121297
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 목표 입자의 순도 및 처리량이 향상된 미세유체 소자를 제시하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세입자 분리소자는 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되고, 미세입자 분산액이 주입되는 주입유로, 상기 주입유로에 연결된 목표입자 분리유로 및 상기 주입유로와 상기 목표입자 분리유로의 연결지점에 배치된 필터를 포함하는 유로 형성층, 상기 주입유로에 상기 미세입자 분산액을 제공하는 주입관 및 상기 주입관에 결합된 진동자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로형성층은 상기 주입유로와 상기 목표입자 분리유로의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로와 잔여입자 분리유로를 더 포함할 수 있다.
상기 주입유로, 상기 목표입자 분리유로, 상기 버퍼유로 및 상기 잔여입자 분리유로는 십자가 형상으로 배치될 수 있다.
상기 필터는 상기 필터의 입구가 상기 주입유로와 상기 잔여입자 분리유로를 바라보고, 상기 필터의 출구가 상기 버퍼유로와 상기 목표입자 분리유로를 바라보도록 배치할 수 있다.
상기 목표입자 분리유로는 제1 목표입자 분리유로이고, 상기 필터는 제1 필터이고, 상기 유로형성층은 상기 제1 목표입자 분리유로에 연결된 제2 목표입자 분리유로와 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 제2 목표입자 분리유로 사이에 배치된 제2 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 유로형성층은 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 제2 목표입자 분리유로의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로와 잔여입자 분리유로를 더 포함할 수 있다.
제1 목표입자 분리유로, 상기 제2 목표입자 분리유로, 상기 버퍼유로 및 상기 잔여입자 분리유로는 십자가 형상으로 배치될 수 있다.
상기 제2 필터는 상기 제2 필터의 입구가 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 잔여입자 분리유로를 바라보고, 상기 제2 필터의 출구가 상기 버퍼유로와 상기 제2 목표입자 분리유로를 바라보도록 배치할 수 있다.
상기 유로형성층 상에 배치되고, 상기 주입유로에 연결된 주입홀과 상기 목표입자 분리유로에 연결된 목표입자 배출홀을 구비하는 덮개층을 포함하고, 상기 주입관은 상기 주입홀에 연결될 수 있다.
상기 미세입자 분산액 내의 미세입자는 유기입자, 무기입자, 바이오입자 또는 생체입자를 포함할 수 있다.
상기 진동자는 압전물질일 수 있다.
상기 진동자는 상기 미세입자 분산액 주입관의 측면에 배치될 수 있다.
상기 진동자에 의한 분산액의 흐름 방향은 주입유로와 평행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 미세입자 분리소자를 제공한다. 본 발명의 따른 따른 미세입자 소자는 미세입자 분산액 주입부, 상기 미세입자 분산액 주입부에 연결된 목표입자 분리부, 상기 미세입자 분산액 주입부와 상기 목표입자 분리부 사이에 위치하는 필터 및 상기 미세입자 분산액 주입부에 결합된 진동자를 포함할 수 있다.
상기 미세입자 분산액 주입부는 미세입자 분산액 주입유로와 미세입자 분산액 주입관을 포함하고, 상기 진동자는 상기 미세입자 분산액 주입관의 측면에 배치될 수 있다.
상기 진동자에 의한 분산액의 흐름 방향은 주입유로와 평행한 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 분산액 및 분산액 내의 미세입자에 직접 진동을 가하여 유체의 흐름을 확보함으로써, 목표 입자의 순도 및 처리량을 향상시킬 수 있다.
나아가, 특히 세포와 같이 변형이 가능하여 유실가능성이 높은 입자의 경우에도 처리량을 향상시킬 수 있는 미세입자 분리소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분리소자를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분리소자에서 미세입자가 분리 및 수거되는 양상을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동에 의한 미세입자의 이동을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세입자 분리소자를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 미세입자 분리소자에 혈액을 적용한 실험예를 나타낸 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "분산액"은 미세입자가 액체 내에 분산된 것을 의미한다. 이때, 미세입자의 크기는 수 나노미터 내지 수백 마이크로미터 일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 미세입자는 혈구, 세포 등의 생물학적 입자 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분리소자를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분리소자는 베이스층(100), 상기 베이스층(100) 상에 배치되고, 미세입자 분산액이 주입되는 주입유로(211), 상기 주입유로(211)에 연결된 목표입자 분리유로(213) 및 상기 주입유로(211)와 상기 목표입자 분리유로(213)의 연결지점에 배치된 필터(250)를 포함하는 유로 형성층(200), 상기 주입유로(211)에 상기 미세입자 분산액을 제공하는 주입관(350) 및 상기 주입관(350)에 결합된 진동자(500)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 평상(plate shape)인 베이스층(100)상에 유로형성층(200)이 형성될 수 있다. 상기 베이스층(100)은 실리콘 기판 또는 실리콘 기판 상에 절연층이 형성된 것일 수 있다. 상기 절연층은 실리콘 산화막일 수 있다.
상기 유로형성층(200)내에 홈을 만들어 주입유로(211) 및 목표입자 분리유로(213)를 포함하는 유로를 형성할 수 있다. 상기 유로형성층(200)은 상기 주입유로(211)와 상기 목표입자 분리유로(213)의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로(212)와 잔여입자 분리유로(214)를 더 포함할 수 있다. 상기 주입유로(211)는 미세입자 분리소자 내로 주입된 미세입자 분산액이 유로들 중에서 처음으로 흐르는 유로일 수 있다, 상기 주입유로(211)에서 분지되어 버퍼유로(212) 및 잔여입자 분리유로(214)가 형성될 수 있고, 상기 주입유로(211)의 반대편에 목표입자 분리유로(213)가 형성될 수 있다.
일 예에서 상기 유로형성층(200) 내의 유로들(211, 212, 213, 214)은 십자가 형상으로 배치될 수 있다.
상기 유로들(211, 212, 213, 214)의 폭은 0.3 mm 내지 1 mm 일 수 있다.
상기 유로들이 서로 교차되는 지점에 분산액 내의 미세입자가 분리될 수 있는 필터(250)가 형성될 수 있다. 상기 필터(250)는 상기 필터(250)의 입구가 상기 주입유로(211)와 상기 잔여입자 분리유로(214)를 바라보고, 상기 필터(250)의 출구가 상기 버퍼유로(212)와 상기 목표입자 분리유로(213)를 바라보도록 배치될 수 있다.
상기 필터(250)는 유로를 형성함과 동시에 형성될 수 있다. 상기 필터(250)는 다수개의 구멍이 형성된 멤브레인 형태일 수 있다. 구멍의 폭은 분리해내야 하는 목표 입자의 크기보다 크고, 목표입자를 제외한 잔여입자의 크기 보다는 작아야 한다.
상기 유로들(211, 212, 213, 214) 각각의 말단에는 분산액, 버퍼액, 목표입자 및 잔여입자를 저장하는 저장부를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 주입유로(211), 상기 버퍼유로(212), 상기 목표입자 분리유로(213) 및 상기 잔여입자 분리유로(214)의 말단에는 각각 분산액 저장부(201), 버퍼저장부(202), 목표입자 저장부(203) 및 잔여입자 저장부(204)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 유로 형성층(200)내에 유로들(211, 212, 213, 214), 필터(250) 및 저장부들(201, 202, 203, 204)을 형성하는 것은, 상기 베이스 층(100)상에 유로 형성 예비층, 예를 들어, 에폭시계 포토레지스트, 구체적으로 Su-8을 도포한 후 패터닝하여 수행할 수 있다. 상기 패터닝은 포토리소그래피를 사용하여 수행할 수 있다. 이후, 패터닝된 유로 형성층(200)의 표면을 APTES(3-Aminopropyl)triethoxysilane)를 사용하여 표면을 개질할 수 있다. 그 결과 유로형성층(200)의 표면 및 유로들(211, 212, 213, 214), 필터(250) 및 저장부들(201, 202, 203, 204) 내에 노출된 표면을 개질할 수 있다.
상기 유로형성층(200)의 두께는 10 μm 내지 50 μm일 수 있다.
한편, 상기 유로형성층(200)상에는 덮개층(300)이 형성될 수 있다. 상기 덮개층(300)에 주입홀(301), 버퍼홀(302), 목표입자 배출홀(303) 및 잔여입자 배출홀(304)이 형성될 수 있다. 상기 덮개층(300)의 주입홀(301), 버퍼홀(302), 목표입자 배출홀(303) 및 잔여입자 배출홀(304)은 각각 상기 유로형성층(200)의 분산액 저장부(201), 버퍼 저장부(202), 목표입자 저장부(203) 및 잔여입자 저장부(204)와 정렬될 수 있다. 상기 주입홀(301)은 외부에서 분산액이 주입될 수 있는 통로 역할을 하는 주입관(350)과 연결된다.
후술되는 설명에서는 상기 주입관(350), 상기 주입홀(301), 상기 분산액 저장부(201) 및 상기 주입유로(211)를 포함하여 분산액 주입부로 지칭하기로 한다. 또한, 상기 목표입자 배출홀(303), 상기 목표입자 저장부(203) 및 상기 목표입자 분리유로(213)를 포함하여 목표입자 분리부로 지칭하기로 한다.
이 경우, 미세입자 분산액 주입부에 목표입자 분리부가 연결되고, 상기 미세입자 분산액 주입부와 상기 목표입자 분리부 사이에 필터(250)가 위치하며 상기 미세입자 분산액 주입부에 진동자(500)가 결합될 수 있다. 나아가, 상기 진동자(500)는 분산액이 주입되는 주입관(350), 상기 주입관(350)과 상기 주입유로(211)가 연결되는 주입홀(301), 상기 분산액 저장부(201) 또는 상기 주입유로(211)에 결합될 수 있다.
일 예로 상기 진동자(500)는 상기 주입관(350)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 진동자(500)가 상기 주입관(350)에 배치되면, 분산액이 주입관(400)을 통해 흐를 때 분산액 및 분산액 내의 미세입자에 직접적으로 진동을 가하는 효과를 발휘한다. 상기 진동자(500)에 의한 분산액의 진동 방향은 주입유로와 평행한 것일 수 있다.
상기 분산액 내의 미세입자는 유기입자, 무기입자, 바이오 입자 또는 생체입자를 포함할 수 있다. 상기 유기입자는 고분자입자, 콜로이드 입자 토양 유기물 등을 포함할 수 있으며, 상기 무기입자는 금속 산화물 입자 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 바이오 입자는 세균 등을 포함할 수 있으며, 상기 생체입자는 사람의 세포, 혈액, 암세포 등을 포함할 수 있다.
상기 진동자(500)는 압전 진동자, 초음파 진동자, 조화 진동자 또는 수정 진동자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 진동자(500)는 압전(piezoelectric) 진동자일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분리소자에서 미세입자가 분리 및 수거되는 양상을 나타낸 모식도이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 미세입자 분리소자 내로 주입된 미세입자 함유 분산액이 유로들을 지나가면서 분산액 내 미세입자가 분리될 수 있다.
주입관(350)을 통해 미세입자 함유 분산액이 공급된다. 공급된 분산액은 주입홀(301)을 거쳐 분산액 저장부(211)에 도달하여 주입유로(211)를 따라 흐르게 된다.
한편, 버퍼홀(302)과 잔여입자 배출홀(304)에 버퍼액을 주입한다. 상기 버퍼액은 각각 버퍼저장부(202) 와 잔여입자 저장부(204)를 거쳐 버퍼유로(212)와 잔여입자 분리유로(214)를 흐르게 된다. 즉, 도 2a에 개시된 바와 같이, 주입유로(211)를 따라 흐르는 분산액이 필터(250)로 집중되어 필터(250)를 벗어나지 않고 모두 통과될 수 있도록, 상기 버퍼액이 필터(250)를 향하는 방향으로 상기 분산액의 흐름과 수직을 이루면서 흐르게 된다. 이때, 상기 버퍼액의 유량은 상기 분산액의 유량보다 적을 수 있다. 이로써, 상기 분산액은 필터(250)를 통과하면서 분산액 내의 크기가 다른 미세입자가 분리될 수 있다. 상기 필터(250)의 구멍의 크기보다 작은 미세입자들은 상기 필터(250)를 통과하여 목표입자 분리유로(213)를 흐르게 된다.
상기 필터(250)를 통해 분산액의 미세입자들이 분리될 때, 진동에 의하여 미세입자가 이동하는 모습을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a를 참조하면, 주입유로(211)를 따라 A 방향으로 흐르던 분산액 내의 크기가 서로 다른 미세입자들(600, 610)이 필터(250)에 도달하였을 때의 모습을 확인할 수 있다. 이때, 분산액 내의 크기가 서로 다른 미세입자들(600, 610) 중, 필터 구멍(251)의 폭보다 큰 입자(610)가 필터 구멍(151)을 막아 작은 입자(600)가 빠져나가지 못하게 될 수 있다.
이어서, 도 3b 및 도 3c에 개시된 바와 같이, 분산액에 직접 진동을 가하면, 분산액 내의 크기가 서로 다른 미세입자들(600, 610)이 흐름방향(A)와 반대방향(B), 그리고 흐름방향(A)로 반복 진동할 수 있다. 이때, 큰 입자(610)가 필터(250)에서 멀어지는 찰나에 작은 입자(600)가 필터(250)의 구멍을 빠져나갈 수 있다. 이로써, 필터(250)를 통과하여 분리될 수 있는 목표 입자의 처리량이 증가하는 효과를 발휘한다.
도 2b를 참조하면, 상기 필터(250)를 빠져나가지 못한 크기가 큰 입자(610)들이 수거될 수 있다. 필터 구멍(251)보다 크기가 작은 입자(600)가 분리된 후, 주입홀(301), 버퍼홀(302), 목표입자 배출홀(303)에 버퍼액을 주입하여 주입유로(211), 버퍼유로(212), 목표입자 분리유로(213)에 버퍼액이 흐르도록 한다. 상기 버퍼액의 유량은 모두 같거나, 주입홀(301)을 흐르는 버퍼액의 유량이 버퍼유로(212) 및 목표입자 분리유로(213)를 흐르는 유량보다 적을 수 있다. 이로써, 잔여입자 분리유로(214)를 제외한 나머지 유로에 모두 버퍼가 흐르게 되면서 필터 구멍(251)보다 크기가 커서 빠져나가지 못한 큰 입자(610)들이 잔여입자 분리유로(214)로 모여 흐르게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세입자 분리소자를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세입자 분리소자는 후술되는 특징을 제외하고는 도 1에 서술된 내용과 동일하다.
상기 목표입자 분리유로(213)는 제1 목표입자 분리유로(213a)이고, 상기 필터(250)는 제1 필터(250a)이고, 상기 유로형성층(200)은 상기 제1 목표입자 분리유로(213a)에 연결된 제2 목표입자 분리유로(213b)와 상기 제1 목표입자 분리유로(213a)와 상기 제2 목표입자 분리유로(213b) 사이에 배치된 제2 필터(251)를 더 포함할 수 있다.
상기 유로형성층(200)은 상기 제1 목표입자 분리유로(213a)와 상기 제2 목표입자 분리유로(213b)의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로(212)와 잔여입자 분리유로(214)를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼유로(212)는 제2 버퍼유로(212b)일 수 있고, 상기 잔여입자 분리유로(214)는 제2 잔여입자 분리유로(214b)일 수 있다.
상기 제1 목표입자 분리유로(213a), 상기 제2 목표입자 분리유로(213b), 상기 제2 버퍼유로(212b) 및 상기 잔여입자 분리유로(214b)는 십자가 형상으로 배치될 수 있다.
상기 제2 필터(250b)는 상기 제2 필터(250b)의 입구가 상기 제1 목표입자 분리유로(213a)와 상기 제2 잔여입자 분리유로(214b)를 바라보고, 상기 제2 필터(250b)의 출구가 상기 제2 버퍼유로(212b)와 상기 제2 목표입자 분리유로(213b)를 바라보도록 배치될 수 있다.
상기 제1 필터(250a) 및 제2 필터(250b)는 다수개의 구멍이 형성된 멤브레인 형태일 수 있다. 상기 필터들(250a, 250b)의 구멍의 폭은 분리해 내야 하는 목표 입자의 크기보다 크고, 목표입자를 제외한 잔여입자의 크기 보다는 작아야 한다.
상기 제1 필터(250a)의 구멍의 폭은 상기 제2 필터(250b)의 구멍의 폭과 같을 수 있다. 만약, 제1 필터(250a)의 구멍의 폭이 제2 필터(250b)의 구멍의 폭과 같을 경우 목표입자를 두 번 거를 수 있게 되므로 목표입자 처리량의 순도가 높아지는 효과를 발휘한다. 또한, 상기 제1 필터(250a)의 구멍의 폭은 상기 제2 필터(250b)의 구멍의 폭보다 클 수 있다. 제1 필터의 구멍의 폭이 제2 필터의 구멍의 폭보다 클 경우에는 목표입자들을 크기 별로 분류가 가능하게 되는 효과를 발휘한다.
상기 유로들 각각의 말단에는 분산액, 버퍼액, 목표입자 및 잔여입자를 저장하는 저장부를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 주입유로(211), 상기 제1 버퍼유로(212a), 상기 제2 버퍼유로(212b), 상기 제2 목표입자 분리유로(213b), 상기 제1 잔여입자 분리유로(214a) 및 상기 제2 잔여입자 분리유로(214b)의 말단에는 각각 분산액 저장부(201), 제1 버퍼저장부(202a), 제2 버퍼저장부(202b), 제2 목표입자 저장부(203b), 제1 잔여입자 저장부(204a) 및 제2 잔여입자 저장부(204b)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 유로형성층(200)상에는 덮개층(300)이 형성될 수 있다. 상기 덮개층(300)에 주입홀(301), 제1 버퍼홀(302a), 제2 버퍼홀(302b), 제2 목표입자 배출홀(303b), 제1 잔여입자 배출홀(304a) 및 제2 잔여입자 배출홀(304b)이 형성될 수 있다. 상기 덮개층(300)의 주입구홀(301), 제1 버퍼홀(302a), 제2 버퍼홀(302b), 제2 목표입자 배출홀(303b), 제1 잔여입자 배출홀(304a) 및 제2 잔여입자 배출홀(304b)은 각각 상기 유로형성층(200)의 분산액 저장부(201), 제1 버퍼 저장부(202a), 제2 버퍼저장부(202b), 제2 목표입자 저장부(203b) 및 제1 잔여입자 저장부(204a) 및 제2 잔여입자 저장부(204b)와 정렬될 수 있다. 상기 주입홀(301)은 외부에서 분산액이 주입될 수 있는 통로 역할을 하는 주입관(350)과 연결된다.
도 5는 본 발명에 따른 미세입자 분리소자에 혈액을 적용한 실험예를 나타낸 이미지이다.
도 5를 참조하면, 미세입자 분리소자에 각각 진동없이 혈액을 통과시키는 경우(a) 와 진동을 가하여 혈액을 통과시키는 경우(b)를 비교할 수 있다.
(a)의 경우, 진동없이 혈액을 흘려주어 소자의 동작이 지속되면서 필터를 빠져나가지 못한 혈액 내 세포 및 입자들로 인하여 필터가 완전히 막히게 된 것을 확인할 수 있다. 반면, (b)의 경우, 도 3에서 상술한 원리와 동일하게 혈액이 필터를 통과할 때, 진동을 통한 세포 및 입자의 움직임으로 인하여 필터가 막히지 않고 지속적으로 목표 세포의 여과가 가능해진 모습을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 베이스층 200: 유로형성층
201: 분산액 저장부 202: 버퍼저장부
202a: 제1 버퍼저장부 202b: 제2 버퍼저장부
203: 목표입자 저장부 203a: 제1 목표입자 저장부
203b: 제2 목표입자 저장부 204: 잔여입자 저장부
204a: 제1 잔여입자 저장부 204b: 제2 잔여입자 저장부
211: 주입유로 212: 버퍼유로
212a: 제1 버퍼유로 212b: 제2 버퍼유로
213: 목표입자 분리유로 213a: 제1 목표입자 분리유로
213b: 제2 목표입자 분리유로 214: 잔여입자 분리유로
214a: 제1 잔여입자 분리유로 214b: 제2 잔여입자 분리유로
250: 필터 250a: 제1 필터
250b: 제2 필터 251: 필터 구멍
300: 덮개층 301: 주입홀
302: 버퍼홀 302a: 제1 버퍼홀
302b: 제2 버퍼홀 303: 목표입자 배출홀
303a: 제1 목표입자 배출홀 303b: 제2 목표입자 배출홀
304: 잔여입자 배출홀 304a: 제1 잔여입자 배출홀
304b: 제2 잔여입자 배출홀 350: 주입관
500: 진동자 600: 작은 입자
601: 큰 입자 A: 흐름방향
B: 반대방향

Claims (16)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 미세입자 분산액이 주입되는 주입유로, 상기 주입유로에 연결된 목표입자 분리유로 및 상기 주입유로와 상기 목표입자 분리유로의 연결지점에 배치된 필터를 포함하는 유로 형성층;
    상기 주입유로에 상기 미세입자 분산액을 제공하는 주입관; 및
    상기 주입관에 결합된 진동자를 포함하고,
    상기 유로형성층은 상기 주입유로와 상기 목표입자 분리유로의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로와 잔여입자 분리유로를 더 포함하고,
    상기 필터는 상기 필터의 입구가 상기 주입유로와 상기 잔여입자 분리유로를 바라보고, 상기 필터의 출구가 상기 버퍼유로와 상기 목표입자 분리유로를 바라보도록 배치하는 것을 특징으로 하는 미세입자 분리소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주입유로, 상기 목표입자 분리유로, 상기 버퍼유로 및 상기 잔여입자 분리유로는 십자가 형상으로 배치되는 미세입자 분리소자.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목표입자 분리유로는 제1 목표입자 분리유로이고,
    상기 필터는 제1 필터이고,
    상기 유로형성층은 상기 제1 목표입자 분리유로에 연결된 제2 목표입자 분리유로와 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 제2 목표입자 분리유로 사이에 배치된 제2 필터를 더 포함하는 미세입자 분리소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유로형성층은 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 제2 목표입자 분리유로의 연결지점의 양측으로 분지된 버퍼유로와 잔여입자 분리유로를 더 포함하는 미세입자 분리소자.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 목표입자 분리유로, 상기 제2 목표입자 분리유로, 상기 버퍼유로 및 상기 잔여입자 분리유로는 십자가 형상으로 배치되는 미세입자 분리소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 필터는 상기 제2 필터의 입구가 상기 제1 목표입자 분리유로와 상기 잔여입자 분리유로를 바라보고, 상기 제2 필터의 출구가 상기 버퍼유로와 상기 제2 목표입자 분리유로를 바라보도록 배치하는 미세입자 분리소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유로형성층 상에 배치되고, 상기 주입유로에 연결된 주입홀과 상기 목표입자 분리유로에 연결된 목표입자 배출홀을 구비하는 덮개층을 포함하고,
    상기 주입관은 상기 주입홀에 연결되는 미세입자 분리소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미세입자 분산액 내의 미세입자는 유기입자, 무기입자, 바이오입자 또는 생체입자인 미세입자 분리소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는 압전물질인 것을 특징으로 하는 미세입자 분리소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는 상기 미세입자 분산액 주입관의 측면에 배치되는 미세입자 분리소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 진동자에 의한 분산액의 진동 방향은 주입유로와 평행한 것을 특징으로 하는 미세입자 분리소자.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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