KR101275447B1

KR101275447B1 - 미세유체 분석 장치

Info

Publication number: KR101275447B1
Application number: KR1020077014174A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 사무엘 코헨; 숀 레이 피스터
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2013-06-14
Anticipated expiration: 2025-09-23
Also published as: CN101087656B; EP1841536B1; MX2007007640A; JP2008525798A; CN101087656A; WO2006071307A1; US7682817B2; EP1841536A1; KR20070097458A; US20060137434A1; CA2589029A1

Abstract

유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 부재를 결정하기 위한 미세유체 분석 장치가 제공된다. 본 발명은 하나 이상의 유입 채널, 분석 대역, 및 분석 대역의 둘레 주위에 배치된 다수의 흡상 채널을 사용함으로써 미세유체 장치내에서 연속 흐름을 달성하기 위한 기술을 제공한다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 흡상 채널은 분석 대역으로부터 방사상으로 연장된다. 미세유체 장치의 특정 형태의 결과로서, 분석은 능동력(예: 압력원, 동전기력 등)을 필요로 하지 않는 "단일 단계"로 수행되어, 장치를 통해 유체 시험 샘플의 흐름을 유도할 수 있다. 마찬가지로, 유속은 분석 대역내의 유체 시험 샘플의 체류시간이 원하는 반응 및/또는 검출을 고려할 만큼 길도록 제어된다.

미세유체, 분석 장치, 흡상 채널, 모세관 작용

Description

미세유체 분석 장치{MICROFLUIDIC ASSAY DEVICES}

미세유체 장치는 생화학 분야에서 고속 처리 검색 분석을 수행하기 위하여 사용되어 왔다. 미세유체 장치는 생화학 반응, 샘플 주입, 및 반응 생성물의 분리를 달성할 수 있는 유체 네트워크를 제공한다. 다수의 통상적인 미세유체 장치에서, 유체 유동 및 시약 혼합은 동전기적 수송 현상(전기삼투 및 전기영동)을 사용하여 달성된다. 동전기적 수송은 미세유체 장치의 각 채널의 말단에 인가된 전위를 조절함으로써 제어된다. 채널 네트워크내에서, 높은 체적 재현성으로 유체의 흐름을 조절하고 유체를 분배하기 위하여 교차 부분 및 혼합 T형 장치(tee)가 사용된다. 혼합 T형 장치를 사용하여, 간단하게 두 채널의 상대적 전계 강도에 변화를 줌으로써 각 스트림으로부터 두 유체 스트림을 0 내지 100%의 비로 비례적으로 혼합할 수 있다.

불행하게도, 흐름을 유도하기 위한 능동적(또는 외부) 힘의 사용은 비용이 많이 들고 지나치게 복잡하다. 따라서, 다른 미세유체 장치가 또한 개발되었다. 예를 들어, 알라조키(Alajoki) 등에게 허여된 미국 특허 제6,416,642호에는 모세관 작용에 의해 작용하여 물질이 유체 접촉하여 위치되어 있는 채널 또는 웰(well)을 통해 물질을 인출하는 심지(미세유체 시스템과 접촉한 위치에서 사전습윤되거나, 건조되거나, 습윤될 수 있음)를 사용하는 장치가 기술되어 있다. 선택적으로 또는 추가로, 임의로는 일정량의 액체가 주입되거나 또는 관심 물질 또는 영역의 하류에서 회수되고, 주입 부위에서 압력 차를 생성하여 유속이 조절된다. 그러나, 이러한 통상의 미세유체 장치의 경우 여전히 문제가 존재한다. 예를 들어, 장치를 통한 유속은 때때로 너무 빨라서 데이터 획득 또는 필요한 반응 시간을 처리할 수 없을 수 있다.

그 자체로, 비교적 저렴하고, 사용하기 쉽고, 유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 농도를 효과적으로 또한 정확하게 결정할 수 있는 개선된 미세유체 분석 장치가 여전히 필요하다.

발명의 요약

본 발명의 하나의 실시양태에 따라, 유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 농도를 검출하기 위한 분석 장치가 개시된다. 분석 장치는 유입 채널 및 그와 유체 연통되는 분석 대역을 포함한다. 분석 대역은 분석물질을 검출하기 위한 장소의 역할을 한다. 분석 장치는 또한 분석 대역의 둘레로부터 바깥쪽으로 연장되는 다수의 흡상 채널을 포함하고, 이때 분석 장치는 유체 시험 샘플이 주로 모세관 작용에 의해 유입 채널 및 분석 대역을 통해 흐를 수 있도록 형성된다.

본 발명의 다른 실시양태에 따라, 분석을 수행하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 유입 채널에 분석물질을 함유할 것으로 추측되는 유체 시험 샘플을 도입함을 포함한다. 유체는 모세관 작용에 의해 유입 채널로부터, 둘레를 한정하는 분석 대역으로 흐르게 된다. 분석물질의 존재 또는 부재가 검출된다. 유체 시험 샘플은 분석 대역의 둘레로부터 바깥쪽으로 연장되는 다수의 흡상 채널을 사용하여 분석 대역으로부터 인출된다.

본 발명의 다른 특징 및 양상을 이하에 더 상세하게 논의한다.

당업자에게 있어서, 본 발명의 최상의 방식을 포함한 본 발명의 전체 가능한 개시내용을 나머지 명세서에 더 구체적으로 기술하고, 첨부된 도면을 참조로 한다.

도 1은 본 발명의 미세유체 분석 장치의 하나의 실시양태의 개략적인 도면이다.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 미세유체 분석 장치의 다른 실시양태의 개략적인 도면이다.

도 8은 상대적 반응을 C-반응성 단백질의 농도(㎍/㎖)에 대하여 그래프로 나타낸, 실시예 1에서 얻은 투여량 반응 곡선이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복적인 사용은 본 발명의 동일한 또는 유사한 특징부 또는 요소를 나타내도록 의도된다.

정의

본원에 사용된 바와 같이, "분석물질"이란 용어는 일반적으로 검출될 물질을 가리킨다. 예를 들어, 분석물질은 항원 물질, 합텐, 항체, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 분석물질으로는 비제한적으로 독소, 유기 화합물, 단백질, 펩티드, 미생물, 아미노산, 핵산, 호르몬, 스테로이드, 비타민, 약물(치료 목적으로 투여되는 것 및 불법적인 목적으로 투여되는 것 포함), 약물 중간체 또는 부산물, 세균, 바이러스 입자 및 상기 임의의 물질의 대사산물 또는 그에 대한 항체가 있다. 일부 분석물질의 구체적인 예로는 페리틴; 크레아티닌 키나제 MB(CK-MB); 디곡신; 페니토인; 페노바르비톨; 카르바마제핀; 반코마이신; 젠타마이신; 테오필린; 발프로산; 퀴니딘; 황체형성 호르몬(LH); 난포자극 호르몬(FSH); 에스트라디올, 프로제스테론; C-반응성 단백질; 리포칼린; IgE 항체; 시토카인; 비타민 B2 마이크로글로불린; 당화 헤로글로빈(Gly. Hb); 코르티솔; 디기톡신; N-아세틸프로카인아미드(NAPA); 프로카인아미드; 루벨라에 대한 항체(예: 루벨라 IgG 및 루벨라 IgM); 톡소플라즈마증에 대한 항체(예: 톡소플라즈마증 IgG(Toxo-IgG) 및 톡소플라즈마증 IgM(Toxo-IgM)); 테스토스테론; 살리실레이트; 아세트아미노펜; B형 간염 바이러스 표면 항원(HBsAg); B형 간염 코어 항원에 대한 항체(예: 항-B형 간염 코어 항원 IgG 및 IgM(Anti-HBC)); 인간 면역 결핍 바이러스 1 및 2(HIV 1 및 2); 인간 T-세포 백혈병 바이러스 1 및 2(HTLV); B형 간염 e항원(HBeAg); B형 간염 e항원에 대한 항체(Anti-HBe); 인플루엔자 바이러스; 갑상선 자극 호르몬(TSH); 티록신(T4); 총 트리요오도티로닌(총 T3); 자유 트리요오도티로닌(자유 T3); 암배아 항원(CEA); 지단백질, 콜레스테롤 및 트리글리세라이드; 및 알파 페토프로테인(AFP)이 있다. 남용 약물 및 규제 물질의 비제한적인 예로는 암페타민; 메트암페타민; 바르비투레이트(예: 아모바르비탈, 세코바르비탈, 펜토바르비탈, 페노바르비탈 및 바르비탈); 벤조디아제핀(예: 리브리움 및 발륨); 카나비노이드(예: 해시시 및 마리화나); 코카인; 펜타닐; LSD; 메트아쿠알론; 아편제(예: 헤로인, 모르핀, 코데인, 히드로모르폰, 히드로코돈, 메타돈, 옥시코돈, 옥시모르폰 및 아편); 페니시클리딘; 및 프로폭시헨이 있다. 다른 가능한 분석물질은 에버하트(Everhart) 등에게 허여된 미국 특허 제6,436,651호 및 톰(Tom) 등에게 허여된 미국 특허 제4,366,241호에 기술될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "유체 시험 샘플"이란 용어는 일반적으로 분석물질을 함유할 것으로 추측되는 유체를 가리킨다. 유체 시험 샘플의 예로는 공급원으로부터 직접 얻은 물질, 및 여과, 침전, 희석, 증류, 혼합, 농축, 간섭 성분의 불활, 시약의 첨가 등과 같은(비제한적임) 기술을 사용하여 전처리된 물질이 있을 수 있다. 유체 시험 샘플은 생리학적 유체(예: 혈액, 간질액, 침, 접안렌즈액, 뇌척수액, 땀, 뇨, 우유, 복수액, 점액, 콧물, 가래, 윤활액, 복수, 생리혈, 양수, 정액 등)와 같은 생물학적 공급원으로부터 유도될 수 있다. 생리학적 유체 외에, 물, 식제품 등과 같은 다른 액체 샘플이 사용될 수 있다.

발명의 상세한 설명

이제 본 발명의 다양한 실시양태를 상세하게 언급하겠고, 그 중 하나 이상의 예를 이하에 기술한다. 각각의 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위하여 제공된다. 사실, 당업자라면 본 발명의 범주 또는 요지에서 벗어나지 않고 본 발명을 다양하게 변경 및 변화시킬 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 하나의 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 특징을 다른 실시양태에 사용하여 또 하나의 실시양태를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물내에 속하는 변형물 및 변화물을 포함할 것이다.

일반적으로, 본 발명은 유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 부재를 결정하기 위한 미세유체 장치에 관한 것이다. 본 발명은 하나 이상의 유입 채널, 분석 대역, 및 분석 대역의 둘레 주위에 배치된 다수의 흡상 채널을 사용함으로써 미세유체 장치내에서 연속 흐름을 달성하기 위한 기술을 제공한다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 흡상 채널은 분석 대역으로부터 방사상으로 연장된다. 미세유체 장치의 특정 형태의 결과로서, 분석은 능동력(예: 압력원, 동전기력 등)을 필요로 하지 않는 "단일 단계"로 수행되어, 장치를 통해 유체 시험 샘플의 흐름을 유도할 수 있다. 마찬가지로, 유속은 분석 대역내의 유체 시험 샘플의 체류시간이 원하는 반응 및/또는 검출을 고려할 만큼 길도록 제어된다.

A. 미세유체 분석 장치

본 발명의 미세유체 장치는 유체가 흐를 수 있는 하나 이상의 대역을 함유한다. 본원에 사용된 바와 같이, "미세유체 장치"란 용어는 "모세관 규모"의 치수를 갖는(예: 단면적이 약 20 ㎟ 미만임) 하나 이상의 유체 대역을 사용하는 임의의 장치를 포함한다. 그러나, 이후에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 미세유체 장치는 또한 다양한 목적을 위하여(예: 표면적 반응 체적의 증가, 고도로 희석된 샘플의 수용, 검출 구역 제공 등) 모세관-규모 치수보다 큰 하나 이상의 유체 대역을 가질 수 있다.

선택된 유체 대역의 유형 및 수는 관심 분석물질, 사용되는 검출 방법, 및 장치 및 유체 시험 샘플의 성질에 관한 기타 인자에 따라 좌우될 것이다. 이제, 도 1을 참조로 하여, 예를 들어 미세유체 장치(10)의 하나의 실시양태를 더 상세하게 기술하겠다. 도시된 바와 같이, 미세유체 장치(10)는 사용자가 유체 시험 샘플을 적용하는 장소의 역할을 할 수 있는 하나 이상의 유입 채널(12)을 포함한다. 또 다르게는, 유입 채널(12)은 샘플 웰(예컨대, 챔버, 저장소, 포트 등)과 연통될 수 있고, 유체 시험 샘플은 유입 채널(12)로 흐르기 전에 여기에 처음으로 첨가된다. 웰은 장치(10)의 본체내에서 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 또한, 당업계에 널리 공지되어 있듯이, T-연결, Y-연결 등에 의해 상호연결된 채널(12)의 네크워크가 또한 사용될 수 있다. 이러한 미세유체 채널 네크워크의 예는 본원에 참조로 인용되어 있는 오코너(O'Connor) 등에게 허여된 미국 특허 제6,481,453호 및 알라조키 등에게 허여된 미국 특허 제6,416,642호에 더 상세하게 기술되어 있다. 채널(12)은 임의의 바람직한 횡단면 모양, 예를 들어 원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, v형, u형, 육각형, 팔각형, 불규칙형 등을 가질 수 있다. 또한, 채널(12)은 직선형, 가늘어지는 모양, 곡선형, 뱀 모양, 미로형일 수 있거나, 또는 임의의 다른 바람직한 형태를 가질 수 있다.

선택된 모양에 상관없이, 채널(12)의 치수는 일반적으로 수동적 모세관 흐름이 유체 시험 샘플의 흐름을 채널(12)를 통해 장치(10)의 다른 대역으로 유도하는 정도이다. 모세관 흐름은 일반적으로 채널의 벽에 대한 유체의 부착력이 액체 분자들간의 점착력보다 클 때 일어난다. 특히, 모세관압은 채널의 횡단면 치수에 반비례하고, 채널을 형성하는 물질과 접촉하는 유체의 접촉각의 코사인을 곱한 액체의 표면장력에 정비례한다. 따라서, 장치(10)내의 모세관 흐름을 촉진하기 위하여, 채널(12)의 횡단면 치수(예컨대, 폭, 직경 등)를 선택적으로 조절할 수 있고, 치수가 작을수록 일반적으로 모세관압이 더 커진다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 채널(12)의 횡단면 치수는 약 10 ㎜ 미만이고, 일부 실시양태에서는 약 0.001 내지 약 5 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 2 ㎜이다. 물론, 채널(12)의 횡단면 치수는 또한 길이의 함수로서 변할 수 있다. 채널(12)의 높이 또는 깊이는 또한 상이한 체적의 유체 시험 샘플을 수용하도록 변할 수 있다. 예를 들어, 채널(12)의 깊이는 약 0.1 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛이고, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 500 ㎛이고, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 100 ㎛일 수 있다.

채널(12)의 횡단면적도 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 횡단면적은 전형적으로 약 20 ㎟ 미만이고, 일부 실시양태에서는 약 0.001 내지 약 10 ㎟이고, 일부 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 5 ㎟이다. 또한, 채널(12)의 종횡비(횡단면 치수/깊이)는 약 0.1 내지 약 200이고, 일부 실시양태에서는 약 0.2 내지 약 100, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 50일 수 있다. 횡단면 치수(예컨대, 폭, 직경 등) 및/또는 높이가 길이의 함수로서 변하는 경우에, 종횡비는 평균 치수로부터 결정된다. 마찬가지로, 채널(12)의 길이가 변할 수 있다. 예를 들어, 채널(12)은 길이가 약 1 ㎜ 내지 약 50 ㎝일 수 있고, 일부 실시양태에서, 약 5 내지 약 50 ㎜일 수 있다. 시약을 유체 시험 샘플과 혼합하여 적당한 정도의 시간동안 혼합하는 경우에는 더 긴 길이의 채널이 특히 바람직할 수 있다.

채널(12)은 분석물질의 검출이 일어날 수 있는 분석 대역(14)과 유체 연통된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 유체 시험 샘플은 채널(12)로부터 분석 대역(14)으로 순차적으로 흐를 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서 유체 시험 샘플은 또한 분석 대역(14)에 도달하기 전에 다른 유체 대역(예컨대, 세척 대역, 혼합 대역 등)을 통해 흐를 수 있다. 일반적으로 말하자면, 분석 대역(14)은 전 체적의 시험 유체 샘플, 및 분석 수행하는 임의의 시약을 수용하도록 형성된다. 이는, 유체 시험 샘플내의 상당량 이상의 분석물질이 분석 대역(14)내에 함유된 임의의 바람직한 시약에 접촉하여, 얻어진 결과의 정확성을 개선시킴을 확실하게 한다. 또한, 분석 대역(14)의 크기 및 모양은 유체 시험 샘플의 유속이 분석물질의 검출을 고려할 만큼 느리도록 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 일부 실시양태에서 분석 대역(14)의 횡단면 치수(예컨대, 폭, 직경 등)는 약 0.5 ㎛ 내지 약 20 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 20 ㎛ 내지 약 5㎜ 일 수 있다. 마찬가지로, 분석 대역(14)의 깊이는 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 5 ㎛ 내지 약 3 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 20 ㎛ 내지 약 1 ㎜일 수 있다. 또한, 분석 대역(14)에 적합한 일부 횡단면 모양의 비제한적인 예로는 원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, v형, u형, 육각형, 팔각형, 불규칙형 등이 있다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 분석 대역(14)은 원형 모양(예컨대, 고리)이고, 이때 대역(14)의 횡단면 치수는 고리의 외경과 내경의 차이로서 정의된다.

미세유체 장치(10)의 하나의 유리한 양상은 장치(10)를 통한 유체 시험 샘플의 유체 흐름을 유도하기 위하여 능동력(예컨대, 압력원, 동전기력 등)이 필요하지 않다는 것이다. 상기 논의된 바와 같이, 이는 부분적으로 채널(12) 및 분석 대역(14)에 선택된 특정 모양 때문이다. 그러나, 이외에 미세유체 장치(10)는 또한 분석 대역(14)과 유체 연통되는 다수의 미세유체 흡상 채널(16)을 함유한다. 흡상 채널(16)은 채널(12) 및 분석 대역(14)의 하류의 그의 압력을 조절함으로써 유체의 유속을 제어하는 것을 돕는다. 예를 들어, 계면은 채널(12)의 개구에서의 유체와 공기 사이에서, 채널(12)과 분석 대역(14)의 사이 등에서 형성될 수 있다. 공기/유체 계면이 형성되면, 이 계면은 장치(10)를 통해 모세관압에 의해 흐르는 유체의 능력을 감소시켜, 분석의 전체 진행이 저해된다. 흡상 채널(16)은 공기/유체 계면이 장치(10)를 통해 강제로 보내지는 것을 돕는다. 또한, 공기/유체 계면이 흡상 채널(16)을 향해 인출될 때, 공기/유체 계면은 실제로 세척제의 역할을 하여, 분석이 진행됨에 따라 결합하지 않은 시약 및 기타 물질을 제거할 수 잇다.

흡상 채널(16)의 또 다른 이점은 유체가 분석 대역(14)에 있는 동안 유체의 유속을 늦추는 것을 돕는다는 것이다. 특히, 분석 대역(14)과 흡상 채널(16)의 계면에서, 분석 대역(14)은 전형적으로 흡상 채널(16)보다 큰 단면적을 갖는다. 따라서, 분석 대역(14)으로부터 흡상 채널(16)로 지나가는 유체는 유속을 감소시키는 압력 강하를 겪을 것이다. 분석 대역(14)과 흡상 채널(16) 간의 유체 유속 차이는 또한 배압(backpressure)을 일으키지만, 이는 유체의 모세관압을 이길 만큼 크지 않아서, 분석 대역(14)의 유체 흐름을 늦추지 않는다. 예를 들어, 대부분(전체는 아님)의 유체 시험 샘플은 장치(10)에 적용한 후에, 약 1 내지 약 20 분의 총 체류시간, 일부 실시양태에서는 2 내지 약 18 분의 총 체류시간, 일부 실시양태에서는 약 3 내지 약 15 분의 총 체류시간이 지난 후에 분석 대역(14)을 나올 수 있다. 물론, 총 체류시간은 다양한 인자, 예를 들어 분석 대역(14)이 수용하여야 하는 유체 시험 샘플의 체적, 사용되는 유체 대역의 수 및 크기, 유체 시험 샘플의 성질 등에 근거하여 광범위하게 변할 수 있다. 예를 들어, 유체의 유동학적 특성은 그의 총 체류시간에 영향을 줄 수 있다. 즉, 덜 점성인 유체(예컨대, 뇨, 물 등)는 더 점성인 액체(예컨대, 혈액)보다 더 빠른 속도로 흐르는 경향이 있다. 경우에 따라, 장치(10)의 설계 변수는 또한 저점도 또는 고점도 유체에 맞게 선택적으로 변할 수 있다.

유체 유속에 대한 원하는 제어를 달성하기 위하여, 흡상 채널(16)의 크기, 모양 및 위치를 선택적으로 제어한다. 일반적으로 말하자면, 흡상 채널(16)은 임의의 바람직한 횡단면 모양, 예를 들어 원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, v형, u형, 육각형, 팔각형, 불규칙형 등을 가질 수 있다. 또한, 흡상 채널(16)의 모양은 길이의 함수로서 변할 수 있는데, 예를 들어 분석 대역(14)의 방향으로 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 가늘어진다. 이러한 경우에서, 흡상 채널(16)의 더 좁은 부분은 분석 대역(14)에 인접하고/인접하거나 분석 대역(14)내에 위치할 수 있다. 이로써 흡상 채널(16)과 분석 대역(14)의 계면(17)에서 더 큰 압력 강하가 일어나, 다시 분석 대역(14)을 통한 유체의 유속이 느려진다.

분석 대역(14)으로부터 유체를 인출하는 흡상 채널(16)의 능력을 증진시키고 그를 통한 유체의 유속을 늦추기 위하여, 흡상 채널(16)의 횡단면 치수를 또한 선택적으로 제어할 수 있다. 흡상 채널이 더 좁으면, 예를 들어 더 넓은 흡상 채널보다 유속을 더 늦출 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡상 채널(16)의 횡단면 치수는 전형적으로 약 500 ㎛ 미만이고, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 300 ㎛이고, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 200 ㎛이다. 상기 나타낸 바와 같이, 흡상 채널(16)의 횡단면 치수는, 분석 대역(14)의 방향으로 안쪽으로 가늘어지는 것과 같이, 그의 길이의 함수로서 변할 수 있다. 이러한 경우에서, 흡상 채널(16)의 최대 횡단면 치수는 임의로는 전술된 예시 범위내에 속할 수 있다. 흡상 채널(16)의 높이 또는 깊이는 또한 상이한 체적의 유체 시험 샘플을 수용하도록 변할 수 있다. 예를 들어, 흡상 채널(16)의 깊이는 약 0.5 내지 약 500 ㎛이고, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 300 ㎛이고, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 100 ㎛일 수 있다.

흡상 채널(16)의 횡단면적도 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 횡단면적은 전형적으로 약 20 ㎟ 미만이고, 일부 실시양태에서는 약 0.001 내지 약 10 ㎟이고, 일부 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 5 ㎟이다. 게다가, 흡상 채널(16)의 종횡비(횡단면 치수/깊이)는 약 0.1 내지 약 10, 일부 실시양태에서는 약 0.25 내지 약 5, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 1.5일 수 있다. 횡단면 치수(예컨대, 폭, 직경 등) 및/또는 높이가 길이의 함수로서 변하는 경우, 종횡비는 평균 치수로부터 결정된다. 마찬가지로, 흡상 채널(16)의 길이는 또한 약 1 ㎜ 내지 약 50 ㎝이고, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 50 ㎜일 수 있다.

선택된 물질 및 모양과는 별개로, 흡상 채널(16)의 물리적 배열은 또한 유속에 대한 원하는 정도의 제어를 달성하도록 돕는다. 예를 들어, 분석 대역(14)내에서의 유속의 더 균일하고 제어된 유속을 촉진하기 위하여, 일반적으로 흡상 채널(16)이 분석 대역(14)의 둘레로부터 바깥쪽으로 연장되는 것이 바람직하다. 이러한 식으로, 흡상 채널(16)은 원하는 체류시간을 제공하기에 충분히 느린 속도로 유체를 분석 대역(14)으로부터 효과적으로 인출할 수 있다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 예를 들어 흡상 채널(16)은 원형 모양의 분석 대역(14)의 둘레로부터 방사상으로 연장된다. 흡상 채널(16)간의 간격은 또한 유체 시험 샘플의 유속에 대한 바람직한 영향에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들어, 흡상 채널(16)은 서로에 인접하여 직접 위치될 수 있거나 또한 서로로부터 짧은 거리, 예를 들어 약 0.1 내지 약 500 ㎛, 일부 실시양태에서는 0.5 내지 약 100 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 50㎛로 이격될 수 있다. 반드시는 아니지만, 전형적으로 흡상 채널(16)은 균일한 유속이 달성되도록 서로로부터 등거리로 이격되는 것이 바람직하다. 흡상 채널(16)의 수도 또한 이들의 크기, 간격, 및 분석 대역(14)의 크기 및 모양에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들어, 큰 수의 흡상 채널(16)은 작은 수의 흡상 채널(16)의 경우보다 분석 대역(14)으로부터 유체를 더 빠른 속도로 인출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡상 채널(16)의 수는 약 3 내지 약 500개, 일부 실시양태에서는 약 15 내지 약 200개, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 80개로 변할 수 있다.

반드시는 아니지만, 본 발명의 임의의 실시양태는 유속 제어를 개선하기 위하여 하나 이상의 흡상 채널(16)에 흡수성 물질을 사용할 수 있다. 흡상 채널을 형성하는데 사용될 수 있는 일부 적합한 흡수성 물질로는 비제한적으로 니트로셀룰로즈, 셀룰로즈성 물질, 다공성 폴리에틸렌 패드, 유리섬유 여과지 등이 있다. 흡수성 물질은 미세유체 분석 장치로 도입되기 전에 습윤되거나 건조될 수 있다. 사전 습윤은 일부 유체의 경우에 모세관 흐름을 촉진할 수 있으나, 전형적으로 필요하지는 않다. 또한, 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 흡상 채널(16)은 흡상 과정을 돕기 위해 계면활성제를 포함할 수 있다.

전술된 유체 대역 외에, 미세유체 장치(10)에 다른 임의의 대역이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체가 지나간 후에 유체를 수용하기 위하여 오버플로우(overflow) 대역(18)이 흡상 채널(16)과 유체 연통하여 위치할 수 있다. 오버플로우 대역(18)의 모양 및/또는 크기는 원하는 체적의 액체에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 실시양태에서, 오버플로우 대역(18)은 실질적으로 원형 모양을 갖는다. 게다가, 오버플로우 대역(18)의 횡단면 치수는 약 0.1 내지 약 10 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 8 ㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 4 ㎜일 수 있다. 오버플로우 대역(18)이 좁을수록, 예를 들어 유속이 더 느릴 수 있다. 경우에 따라, 오버플로우 대역(18)의 횡단면 치수는 분석 대역(14)의 방향으로부터 바깥쪽으로 가늘어지는 것과 같이, 그의 길이의 함수로서 변할 수 있다. 오버플로우 대역(18)의 높이 또는 깊이는 또한 상이한 체적의 유체 시험 샘플을 수용하도록 변할 수 있다. 예를 들어, 오버플로우 대역(18)의 깊이는 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎜, 일부 실시양태에서는 약 5 ㎛ 내지 약 3 ㎜, 일부 실시양태에서는 약 20 ㎛ 내지 약 1 ㎜일 수 있다. 경우에 따라, 오버플로우 대역(18)은 또한 장치(10)를 통해 횡단하는 공기의 제거를 고려하는 개구를 함유할 수 있다.

또한, 미세유체 장치(10)는 또한 다양한 목적을 충족시키는 다른 대역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세유체 장치(10)는 임의의 결합하지 않은 시약을 제거하기 위하여 분석 대역에 세척 시약의 흐름을 제공하는 세척 대역(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 세척제의 예로는 물, 완충액(예: PBS 완충제, HEPES 완충제 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 원하는 반응을 개시하기 위하여 친화성 시약(예컨대, 포획 리간드, 산화환원 매개체, 입자, 표지 등)이 흐를 수 있는 시약 대역(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 경우에 따라, 전술된 방식으로 추가의 세척 및 시약 대역이 형성될 수 있다. 분리된 별개의 샘플 첨가, 세척 및 시약 대역을 사용함으로써, 상이한 용액의 제어 및 순차 전달이 제공될 수 있다.

논의된 실시양태는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 미세유체 장치는 어떤 식으로든 전술된 특정 형태에 한정되지 않음은 물론이다. 이와 관련하여, 본 발명의 미세유체 장치의 몇 가지 다른 실시양태를 설명하는 도 2 내지 도 7을 참조한다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4는 채널(112), 분석 대역(114), 다수의 흡상 채널(116), 및 오버플로우 대역(118)을 함유하는 미세유체 장치(100)를 도시한다. 이들 실시양태에서 분석 대역(114)은 그의 횡단면 치수가 간단히 원의 직경에 의해 한정되는 원형 모양을 갖는다. 또한, 도 5 및 도 6은 채널(212), 분석 대역(214), 다수의 흡상 채널(216), 및 오버플로우 대역(218)을 함유하는 미세유체 장치(200)를 설명한다. 이전의 실시양태와는 반대로, 오버플로우 대역(218)은 바깥쪽으로 가늘어진다. 마지막으로, 도 7은 다수의 채널(312)을 공급하는 웰(311)을 함유하는 미세유체 장치(300)를 설명한다. 각 채널(312)은 분석 대역(314), 다수의 흡상 채널(316), 및 오버플로우 대역(318)과 유체 연통된다. 도 7에 도시된 실시양태는 특히 유체 시험 샘플내의 다수의 분석물질의 존재 또는 농도를 결정하기에 유용할 수 있다. 당업자는 상기 설명을 충분히 고려한다면 다양한 기타 형태를 알 것이다.

다시 도 1을 참조로 하여, 사용된 유체 대역의 유형과 상관없이, 미세유체 장치(10)는 전형적으로 유체 대역(12,14,16,18)이 그 위 또는 그 안에 배치되어 있는 고체 기재(도시되지 않음)를 사용한다. 기재를 형성하기 위하여 사용된 물질은, pH, 온도, 염 농도의 양 극단 및 전계의 인가를 포함한, 미세유체 장치가 노출되는 전 범위의 조건과의 적합성에 맞게 선택될 수 있다. 이러한 물질은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 기재는 다수의 적합한 플라스틱, 유리, 관능화된 플라스틱 및 유리, 규소 반도체 기판, 호일, 유리 등중 임의의 하나로 형성될 수 있다. 단단한 기재보다는, 열가소성 필름이 또한 적합할 수 있다. 이러한 필름으로는 비제한적으로 폴리에틸렌-테레프탈레이트(밀라(MYLAR, 등록상표)), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로즈계 중합체(예: 에틸 셀룰로즈, 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트, 셀룰로즈 프로피오네이트, 셀룰로즈 트리아세테이트, 셀룰로즈 트리아세테이트), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 이오노머(에틸렌 중합체) 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드 및 방향족 폴리술폰과 같은 중합체가 있다.

유체 대역은 다양한 상이한 공지의 기술을 사용하여 고체 기재 위 및/또는 고체 기재 내에 만들어질 수 있다. 예를 들어, 임의의 적합한 미세가공 기술로는 포토리쏘그래피(photolithography), 습식 화학 에칭, 레이저 절제, 공기 절제 기술, 사출 성형, 엠보싱, 인쇄 등이 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 인쇄 기법을 사용하여 하나 이상의 미세유체 대역을 형성할 수 있다. 몇몇 적합한 인쇄 기술은 본원에 참조로 인용되어 있는, 쿠마르(Kumar) 등에게 허여된 미국 특허 제5,512,131호; 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,922,550호; 쿠르(Kuhr) 등에게 허여된 미국 특허 제6,294,392호; 케네디(Kennedy)에게 허여된 미국 특허 제6,509,085호; 및 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제6,573,040호에 기술되어 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, "스탬프 인쇄(stamp printing)"를 사용하여 기재 위에 미세유체 대역을 형성한다. 일부 적합한 스탬프 인쇄 기술은 쿠마르 등에게 허여된 미국 특허 제5,512,131호 및 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,922,550호에 기술되어 있다. 예를 들어, 엘라스토머성 스탬프를 사용하여 접촉을 통해 기재 표면에 잉크를 전사할 수 있다. 스탬프는 원하는 인쇄 패턴의 반대 패턴을 갖는 원판 위에 폴리디메틸실론산(PDMS)을 주조함으로써 가공되고, 이로써 원하는 채널 패턴이 생성될 것이다. 원판은 표준의 포토리쏘그래피 기술을 사용하여 제조되거나, 또는 미세규모 표면 특징을 갖는 기존의 물질로부터 구성된다. 하나의 실시양태에서, 포토리쏘그래피에 의해 생성된 원판을 유리 또는 플라스틱 페트리 디쉬(Petri dish)에 위치시키고, 실가드(SYLGARD, 등록상표) 실리콘 엘라스토머 184와 실가드 실리콘 엘라스토머 184 경화제(다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)사)의 혼합물을 그 위에 붓는다. 폴리디메틸실록산(PDMS) 엘라스토머를 실온에 놔둔 다음 경화시키고; 또 다르게는 더 고속의 경화를 위하여, 엘라스토머를 약 60 내지 약 65 ℃의 온도에서 경화할 수 있다. PDMS는 경화되면, 매우 엘라스토머성이어서 스탬프와 기재(40) 표면이 우수하게 정각 접촉된다.

생성된 엘라스토머 스탬프에 유체 채널의 형성을 돕기 위하여 사용되는 바람직한 물질의 용액에 스탬프를 노출시킴으로써 "잉크"를 칠한다. 이는 전형적으로 상기 용액에 스탬프를 아래로 향하게 하여 약 10 초 내지 약 10 분간 위치시킴으로써 행해진다. 스탬프를 주위 조건하에 또는 공기 또는 질소 기체의 기류에 노출시킴으로써 건조시킨다. 잉크를 칠한 후, 스탬프를 기재 표면에 댄다. 가벼운 압력을 사용하여 스탬프와 기재를 완벽하게 접촉시킨다. 약 1 초 내지 약 5 분 후에, 스탬프를 기재로부터 서서히 떼어낸다. 스탬프를 제거한 후, 기재를 헹구고 건조시킬 수 있다.

전술된 바와 같은 스탬프 인쇄는 미세유체 대역을 다양하게 제조하는데 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 기재의 표면 에너지를 상당히 변화시키는 물질에 의해 엘라스토머성 스탬프에 잉크를 칠하여, 단량체 또는 프레폴리머(pre-polymer)(후경화되는 경우), 또는 대역을 제조하는데 사용되는 중합체에 선택적으로 "습윤성"일 수 있다. 스탬프는 원하는 채널 패턴을 인쇄하도록 상승된 특징부를 가질 수 있다. 예시적인 스탬프 인쇄 방법은 스탬프에 습윤제, 예를 들어 친수성 자체조립 단층(self-assembling monolayer, SAM)(카르복시-말단인 것 포함)으로 잉크를 칠함을 포함할 수 있다. 이러한 자체조립 단층의 다양한 예는 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,922,550호에 기술되어 있다. 다른 실시양태에서, 소수성 습윤제가 사용될 수 있다. 특히, 원하는 패턴의 반대 패턴을 친수성 기재 위에 스탬프 인쇄한다. 단량체 또는 프레-폴리머(후경화되는 경우), 또는 중합체의 노출시, 잉크는 기재 위에만 선택적으로 습윤되어, 원하는 채널 패턴이 생성된다.

다른 스탬프 인쇄 기법은 간단하게는 엘라스토머 스탬프에 단량체 또는 프레-폴리머(후경화되는 경우), 또는 중합체의 용액으로 잉크를 칠함을 포함할 수 있다. 스탬프는 원하는 채널 패턴과 일치하는 상승된 특징을 가져 채널 형성 물질의 직접 전사가 기재 위에 일어날 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 적합한 접촉 인쇄 기술은 "스크린 인쇄(screen printing)"이다. 스크린 인쇄는 수동으로 또는 사진제판법에 의해 수행된다. 스크린은, 예를 들어 직선 ㎝당 약 40 내지 약 120 개의 개구를 갖는 실크 또는 나일론 직물 메쉬를 포함할 수 있다. 스크린 물질을 틀에 부착하고, 매끄러운 표면을 제공하도록 연신시킨다. 스크린의 저부면, 즉 유체 대역이 인쇄될 표면과 접촉하는 면에 스텐실(stencil)을 가한다. 인쇄 물질을 스크린에 칠하고, 스크린(기재와 접촉하고 있는)을 고무 롤러로 문지름으로써 전달한다.

접촉 인쇄 외에, 본 발명에 임의의 다양한 널리 공지된 비접촉 인쇄 기술을 또한 사용할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 잉크-젯(ink-jet) 인쇄를 사용할 수 있다. 잉크-젯 인쇄는 아주 작은 노즐(또는 일련의 노즐)을 통해 잉크를 강제로 보내 기재를 향하는 액적을 형성함을 포함하는 비접촉 인쇄 기술이다. 두 기술, 즉 "DOD(Drop-On-Demand)(열전사 방식)" 또는 "연속" 잉크-젯 인쇄가 일반적으로 사용된다. 연속 시스템에서, 잉크는 하나 이상의 오리피스 또는 노즐을 통해 가압하의 연속 스트림에 방출된다. 스트림은 오리피스로부터 고정된 거리에서 가압 작동기에 의해 동요되어 스트림이 액적으로 쪼개진다. 반대로, DOD 시스템은 각 오리피스에서 가압 작동기를 사용하여 잉크를 액적으로 쪼갠다. 각 시스템의 가압 작동기는 압전성 결정, 음향 장치, 온도 장치 등일 수 있다. 잉크-젯 시스템의 유형의 선택은 인쇄 헤드로부터 인쇄될 물질의 유형에 따라 변한다. 예를 들어, 액적은 정전기에 의해 편향되기 때문에 때때로 전도성 물질이 연속 시스템에 필요하다. 따라서, 유체 채널을 유전성 물질로부터 형성하는 경우, DOD 인쇄 기술은 더 바람직할 수 있다.

전술된 인쇄 기술 외에, 본 발명에 임의의 다른 적합한 인쇄 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 적합한 인쇄 기술로는 비제한적으로 레이저 인쇄, 열 리본 인쇄, 피스톤 인쇄, 스프레이 인쇄, 플렉소그래피 인쇄(flexographic printing), 그라비어 인쇄(gravure printing) 등이 있을 수 있다. 또한, 다양한 기타 비인쇄 기술을 또한 본 발명에 사용할 수 있다. 예를 들어, 미세유체 장치를 형성하기 위하여 본 발명에 사용될 수 있는 다른 기술의 몇몇 예는 본원에 참조로 인용되어 있는 알라조키 등에게 허여된 미국 특허 제6,416,642호에 기술되어 있다.

B. 검출 기술

일반적으로 말하자면, 균질 및 불균질 면역학적 검정을 포함한 임의의 유형의 분석을 본 발명에서 사용할 수 있다. 균질 검정은 비착화된 표지된 종이 착화된 표지된 종으로부터 분리되지 않는 검정법이다. 불균질 검정은 비착화된 표지된 종이 착화된 표지된 종으로부터 분리되는 검정법이다. 분리는 물리적 분리에 의해, 예컨대 하나의 종을 다른 반응 용기로 옮기는 것, 여과, 원심분리, 크로마토그래피, 고상 포획, 자석 분리 등에 의해 수행할 수 있고, 하나 이상의 세척 단계를 포함할 수 있다. 분리는 또한 하나의 종 또는 두 종의 전달이 수행되지 않는다는 점에서 비물리적일 수 있지만, 종은 동일 반응계내에서 서로 분리된다. 하나의 특정 실시양태에서, 예를 들어 불균질 면역학적 검정이 사용된다. 이러한 면역학적 검정은 면역 시스템의 메카니즘을 사용하는데, 이때 유기체에 병원성이거나 이질적인 항원의 존재에 반응하여 항체가 생성된다. 이들 항체 및 항원, 즉 면역반응물은 서로 결합할 수 있고, 이로써 유체 시험 샘플내의 특정 항원의 존재 또는 농도를 결정하는데 사용될 수 있는 고도로 특이성인 반응 메카니즘이 일어날 수 있다.

임의의 광범위한 검출 기술이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 예를 들어 회절에 의한 검출 기술을 사용할 수 있다. "회절"이란 용어는 물체의 기하학적 그림자의 한계 너머로 퍼져 있는 혼란에 의해 초래된 장애물에 의해 파동이 방해받을 때 관찰되는 현상을 가리킨다. 이 효과는 물체의 크기가 파동의 파장과 같은 정도일 때 두드러진다. 회절에 의한 검출 기술에 있어서, 장애물은 분석물질이고(결합된 입자의 존재하 또는 부재하) 파동은 광파이다. 예를 들어, 회절에 의한 분석 장치의 다양한 예는 본원에 참조로 인용된 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제6,221,579호에 기술되어 있다. 오직 예시의 목적으로, 본 발명에 사용될 수 있는 회절에 의한 검출 기술의 하나의 실시양태를 이제 더 상세하게 기술하겠다.

예를 들어, 다공성 막, 중합체 필름 등과 같은 분리 매체를 사용하여 검정을 수행할 수 있다. 회절에 의한 검출을 촉진하기 위하여, 분리 매체에 임의로는 금속 코팅을 적용할 수 있다. 금속 코팅되어 있는 이러한 분리 매체는 광투과율이 약 5 내지 약 95 %이고, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 80 %이다. 하나의 실시양태에서, 분리 매체는 광투과율이 약 80 % 이상이고, 금속 코팅의 두께는 광투과율을 약 20 %보다 크게 유지하는 정도여서, 굴절되거나 통과된 빛에 의해 회절 패턴이 생성될 수 있다. 이는 약 10 내지 약 20 ㎚의 금속 코팅 두께에 상응한다. 그러나, 다른 실시양태에서, 금속 두께는 약 1 내지 1000 ㎚일 수 있다. 필름 위에 침착하기에 바람직한 금속은 금이다. 그러나, 은, 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 지르코늄, 백금, 티탄 및 니켈, 및 이들 금속의 산화물이 사용될 수 있다. 산화 크롬을 사용하여 금속화된 층을 제조할 수 있다. 금속 코팅 외에, 분리 매체의 표면을 기타 물질, 예컨대 유도체화되거나 코팅된 금속으로 처리하여 미세유체 시스템에서의 그의 유용성을 증진시킬 수 있다(예컨대, 유체 지시를 증진시킬 수 있음). 또한, 특히 장치 또는 그의 내용물에 전계가 적용되는 용도에서, 분리 매체 위에 절연층, 예컨대 산화 규소가 형성될 수 있다.

분리 매체에 관심 분석물질 또는 그의 착체에 결합할 수 있는 수용성(receptive) 물질이 또한 적용될 수 있다. 수용성 물질은 생물학적 수용성 물질일 수 있다. 이러한 생물학적 수용성 물질은 당업계에 널리 공지되어 있으며, 비제한적으로 항체, 항원, 합텐, 비오틴, 아비딘, 스트렙타비딘, 뉴트라비딘, 카프타비딘, 단백질 A, 단백질 G, 탄수화물, 렉틴, 뉴클레오티드 서열, 펩티드 서열, 작동체와 수용체 분자, 호르몬과 호르몬 결합 단백질, 효소 보조인자와 효소, 효소 저해제와 효소, 및 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 방법을 사용하여 수용성 물질을 적용할 수 있다. 수용성 물질은 분리 매체의 표면(예를 들어, 상부)을 부분적으로 또는 균일하게 덮도록 적용될 수 있다. 반드시는 아니지만, 적용하는 동안 접촉에 의한 오염 가능성을 제거하기 위하여 수용성 물질을 적용하기 위한 비접촉 방법이 바람직할 수 있다. 적합한 적용 방법의 예로는 비제한적으로 침지, 분무, 압연, 스핀 코팅, 및 분리 매체의 전체 시험 표면에 수용성 물질 층이 일반적으로 균일하게 적용될 수 있는 임의의 다른 기술이 있다. 폴리스티렌, 유리, 나일론 또는 당업자에게 널리 공지된 기타 물질과 같은 다수의 물질에 간단한 물리흡착이 일어날 수 있다. 수용성 물질 층을 고정화하는 하나의 특정 실시양태는 티올 또는 디술파이드-함유 화합물과 금 사이에 가능한 것과 같은 분자 결합을 포함한다. 예를 들어, 약 5 내지 약 2000 ㎚ 두께의 금 코팅은 규소 기판, 유리 또는 중합체 필름(예컨대, 밀라 필름) 위에 지지될 수 있다. 수용성 물질은 그의 용액에 노출시 금 표면에 결합한다. 수용성 물질 층은 또한 금속화된 열가소성 필름 위의 알칸티올레이트, 카르복실산, 히드록삼산, 및 포스폰산의 자체조립 단층으로서 분리 매체 위에 형성될 수 있다. 자체조립 단층은 그에 결합된 수용성 물질을 갖는다. 예를 들어, 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제5,922,550호는 이러한 자체조립 단층 및 이 단층을 생성하는 방법을 제공한다.

수용성 물질 층이 분리 매체에 적용되면, 마스크(도시되지 않음)가 매체 위에 위치되고, 마스크에 에너지원을 조사한다. 그의 기본 형태로, "마스크"는 수용성 물질의 하나 이상의 구역 또는 부분에 에너지원을 조사하지 않도록 차폐되거나 "보호"되고, 하나 이상의 인접 부분을 에너지원에 노출시키는 작용을 한다. 예를 들어, 마스크는 일반적으로 그 위에 인쇄되거나 달리 한정된 임의의 패턴의 차폐된 영역을 갖는 투명하거나 반투명한 블랭크(blank)(예컨대, 물질의 조각)일 수 있다. 마스크의 노출된 비차폐된 영역은 분리 매체의 노출된 영역에 일치한다. 또 다르게는, 마스크는 간단하게는 분리 매체 위에 놓여진 하나의 물체일 수 있다. 물체 아래의 면적은 보호될 수 있고, 따라서 수용성 물질의 활성 면적을 한정하고, 물체 주위의 면적은 에너지원에 노출될 수 있으므로, 불활성 수용성 물질의 면적을 한정한다. 또 다르게는, 물체는 노출된 면적에 상응하는 한정된 임의의 패턴의 개구를 가질 수 있다.

마스크는 분리 매체의 아래 부분에 에너지원을 조사하지 않도록 보호하는 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 항체 용액으로 코팅된 금 도금된 밀라 (등록상표) 필름 위의 활성 및 불활성 수용성 물질 영역의 패턴을 한정하기에 유용한 것으로 밝혀진 물질은 그 위에 인쇄된 차폐되거나 보호된 영역의 패턴을 갖는 투명하거나 반투명한 중합체 필름(예: 밀라)이다. 이러한 유형의 마스크는 약 330 ㎚ 이상의 파장을 갖는 광원에 유용하다. 약 330 ㎚ 미만의 파장을 갖는 광원에 있어서, 그 위에 한정된 크롬 또는 다른 금속 도금된 차폐된 영역을 갖는 석영 또는 훈증 실리카 마스크가 사용될 수 있다. 활성 및 불활성 영역 사이의 가시적인 회절 대조를 최대화하기 위하여 구멍의 패턴 및 크기를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 패턴의 하나의 예로서, 활성 영역은 직경 약 10 미크론인 일반적으로 원형으로서 한정되고, 서로 약 5 미크론 이격되어 있다. 그러나, 한정된 회절 영상을 제공하는 다른 패턴이 적합할 것이다.

에너지원은 마스크에 의해 노출된 수용성 물질이 불활성으로 되거나 분석물질과 결합할 수 없도록 선택된다. 이론에 의해 한정시키는 것이 아니라, 하나의 가능한 메카니즘은 에너지원이 본질적으로 라디칼 메카니즘에 의해 수용성 물질의 결합 구조를 파괴시키는 것이다. 에너지원은 마스크에 의해 노출된 수용성 물질이 불활성으로 되도록 선택된다. 에너지원은 본질적으로 라디칼 메카니즘에 의해 수용성 물질의 결합 구조를 파괴한다. 마스크의 차폐된 면적 아래의 수용성 물질은 조사 단계중에 보호된다. 따라서, 마스크의 제거시, 활성 및 불활성 수용성 물질 구역의 패턴이 한정된다. "패턴"이란 용어는 적어도 하나의 활성 구역 및 하나의 불활성 구역을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이어서, 관심 분석물질을 함유하는 매체에 회절에 의한 검정 장치를 노출시키면, 이러한 분석물질은 활성 구역에서 수용성 물질에 결합할 것이다. 분석물질은 활성 구역에 상응하는 가시적 회절 패턴내에서 투과된 빛 및/또는 굴절된 빛의 회절을 일으킨다.

마스크 및 분리 매체 조합물을 조사하기 위하여 임의의 적합한 에너지원을 선택할 수 있다. 에너지원은, 예를 들어 광원, 예컨대 자외선(UV)원, 전자광선, 방사선원 등일 수 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 수용성 물질은 단백질계 물질(예: 항체)이고, 불활 에너지원은 자외선원이다. 감지기를 항체를 불활성시키기에 충분한 시간동안 UV원에 노출시킬 수 있다. 파장 및 노출 시간은 수용성 물질의 특정 유형에 따라 변할 수 있다. 다른 적합한 에너지원은 동조 레이저, 전자광선, 감마선 및 X선원을 포함한 다양한 유형의 방사선, 다양한 강도 및 파장의 빛(극초단파 이하의 파장에서 충분한 크기의 광선 포함) 등을 포함할 수 있다. 임의의 수의 에너지원은 특정 항체 또는 다른 유형의 생체 분자를 불활시키기 위하여 특별히 맞춰질 수 있다. 에너지원이 그 아래의 분리 매체 또는 마스크를 손상(예컨대, 용융)시키지 않도록 주의해야 한다.

일부 경우에서, 분석물질이 너무 작아서 쉽게 검출될 수 없는 경우에서와 같이, 분석물질을 표지하기 위하여 검출 프로브를 사용할 수 있다. 일반적으로 시각적으로 또는 기계 장치에 의해 검출가능한 신호를 생성할 수 있는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 다양한 적합한 검출가능한 물질로는 색원체; 발광성 화합물(예컨대, 형광, 인광 등); 방사능 화합물; 시각적 표지(예컨대, 라텍스 입자 또는 콜로이드상 금속 입자(예: 금)); 신호 생성 물질을 함유하는 리포솜 또는 기타 소포체); 등이 있다. 다른 적합한 검출가능한 물질은 본원에 참조로 인용되어 있는 조우(Jou) 등에게 허여된 미국 특허 제5,670,381호 및 타르카(Tarcha) 등에게 허여된 미국 특허 제5,252,459호에 기술되어 있을 수 있다.

검출가능한 물질은 단독으로 또는 미세입자(때때로 "비드" 또는 "마이크로비드"로 불림)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 천연 입자, 예컨대 핵, 미코플라스마, 플라스미드, 색소체, 포유동물 세포(예컨대, 적혈구 허깨비), 단세포 미생물(예컨대, 세균), 다당류(예컨대, 아가로스), 산화물 입자(예컨대, 실리카, 티탄 다이오드 등) 등이 사용될 수 있다. 또한, 합성 입자가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 형광 또는 착색 염료로 표지된 라텍스 입자가 사용된다. 임의의 라텍스 입자가 본 발명에 사용될 수 있지만, 라텍스 입자는 전형적으로 폴리스티렌, 부타디엔 스티렌, 스티렌아크릴-비닐 삼원공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피리딘, 폴리디비닐벤젠, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 아크릴로니트릴, 비닐클로라이드-아크릴레이트 등으로 형성되거나, 또는 그의 알데히드, 카르복실, 아미노, 히드록실 또는 히드라지드 유도체이다. 다른 적합한 미세입자는 조우 등에게 허여된 미국 특허 제5,670,381호 및 타르카 등에게 허여된 미국 특허 제5,252,459호에 기술되어 있다. 적합한 형광 입자의 시판중인 예로는 몰레큘라 프로브스 인코포레이티드(Molecular Probes, Inc.)사에 의해 상표명 "플루오스피어(FluoSphere)"(레드 580/605) 및 "트랜스플루오스피어(TransfluoSphere)"(543/620)로 시판되는 형광 카르복실화 미소구, 및 역시 몰레큘러 프로브스 인코포레이티드사에 의해 시판되는 "텍사스 레드(Texas Red)" 및 5- 및 6-카르복시테트라메틸로다민이 있다. 또한, 적합한 착색된 라텍스 미세입자의 시판중인 예로는 뱅스 래버러토리 인코포레이티드(Bang's Laboratory, Inc.)에 의해 시판되는 카르복실화 라텍스 비드가 있다.

입자가 사용될 때 입자의 모양은 일반적으로 변할 수 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 예를 들어 입자는 모양이 구형이다. 그러나, 본 발명에 의해 판, 막대, 디스크, 바(bar), 관, 불규칙 모양 등과 같은 다른 모양도 또한 고려됨은 물론이다. 또한, 입자의 크기도 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 평균 입도(예컨대, 직경)는 약 0.1 ㎚ 내지 약 1,000 미크론일 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 0.1 ㎚ 내지 약 100 미크론이고, 일부 실시양태에서는 약 1 ㎚ 내지 약 10 미크론일 수 있다. 예를 들어, "미크론 규모"의 입자가 종종 바람직하다. 이러한 "미크론-규모" 입자가 사용될 때, 그의 평균 크기는 약 1 내지 약 1,000 미크론일 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 100 미크론이고, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 미크론일 수 있다. 마찬가지로, "나노-규모" 입자도 또한 사용될 수 있다. 이러한 "나노-규모" 입자는 평균 크기가 약 0.1 내지 약 1000 ㎚이고, 일부 실시양태서는 약 10 내지 약 600㎚이고, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 400 ㎚일 수 있다.

일부 예에서, 검출 프로브를 임의의 방식으로 변경하여 이들이 분석물질에 더 쉽게 결합할 수 있도록 하는 것도 바람직할 수 있다. 이러한 경우에서, 검출 프로브는 임의의 특정한 결합 요소에 의해 변형될 수 있는데, 결합 요소는 부착되어 콘쥬게이트화된 프로브를 형성한다. 특정한 결합 요소는 일반적으로 특정 결합 쌍, 즉 하나의 분자가 또 다른 분자에 화학적 및/또는 물리적으로 결합하는 상이한 두 분자 중 한 요소를 가리킨다. 예를 들어, 면역반응성 특이성 결합 요소로는 항원, 합텐, 압타머, 항체(1차 또는 2차), 및 이들의 착체, 및 재조합 DNA 방법 또는 펩티드 합성에 의해 형성된 것이 있을 수 있다. 항체는 단클론성 또는 다클론성 항체, 재조합 단백질 또는 혼합물(들) 또는 이들의 단편(들), 및 항체와 다른 특이성 결합 요소의 혼합물일 수 있다. 이러한 항체의 제조의 상세한 내용 및 특이성 결합 요소로서 사용하기 위한 그의 적합성은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 기타 일반적인 특이성 결합 쌍으로는 비제한적으로 비오틴과 아비딘(또는 그의 유도체), 비오틴과 스트렙타비딘, 탄수화물과 레시틴, 상보성 뉴클레오티드 서열(표적 핵산 서열을 검출하기 위한 DNA 혼성화 검정에 사용되는 프로브 및 포획 핵산 서열 포함), 재조합 방법에 의해 형성된 것을 포함한 상보성 펩티드 서열, 작동체와 수용체 분자, 호르몬과 호르몬 결합 단백질, 효소 보조인자와 효소, 효소 저해제와 효소 등이 있다. 또한, 특이성 결합 쌍은 원래 특이성 결합 요소의 유사체인 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분석물질의 유도체 또는 단편, 즉 분석물질-유사체가 분석물질과 공통으로 하나 이상의 항원결정기를 갖는다면 이들을 사용할 수 있다.

특이성 결합 요소는 일반적으로 임의의 다양한 널리 공지된 기술을 사용하여 검출 프로브에 결합될 수 있다. 예를 들어, 검출 프로브(예컨대, 입자)에 대한 특이성 결합 요소의 공유 결합은 카르복실, 아미노, 알데히드, 브로모아세틸, 요오도아세틸, 티올, 에폭시 및 다른 반응성 또는 연결 관능기, 및 잔여 자유 라디칼 및 라디칼 양이온을 사용하여 이루어질 수 있고, 이를 통해 단백질 결합 반응이 이루어질 수 있다. 표면 관능기는 또한 관능화된 공단량체로서 도입될 수 있는데, 검출 프로브의 표면은 비교적 높은 표면 농도의 극성 기를 함유할 수 있기 때문이다. 또한, 검출 프로브는 종종 합성 후에 관능화되지만, 임의의 경우에서 폴리(티올페놀)과 같은 프로브는 추가의 변형을 필요로 하지 않고 단백질과 직접 공유 연결될 수 있다. 공유 결합 외에, 물리적 흡착과 같은 다른 결합 기술도 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 미세유체 분석 장치를 형성하기 위하여, 분리 매체를 하나 이상의 유체 대역을 갖는 기재에 인접하여 위치시킬 수 있다. 반드시는 아니지만, 분리 매체 및 기재는 일반적으로 함께 적층되어 액체가 새지 않는 밀봉을 형성한다. 예를 들어, 적합한 결합 기술로는 접착제 결합, 초음파 결합, 열확산 결합 등이 있을 수 있다. 사용하는 동안, 유체 시험 샘플은 샘플 웰 및/또는 유입 채널에 적용된다. 유체 시험 샘플은 관심 분석물질 및 임의로는 분석을 수행하기 위한 시약(예컨대, 검출 프로브)을 함유할 수 있다. 따라서, 유체 시험 샘플을 적용하기 위한 장소의 역할을 하는 것과는 별개로, 샘플 부가 웰 및/또는 유입 채널은 또한 장치에 사용되는 시약의 혼합, 희석 또는 반응을 위한 장소의 역할을 할 수 있다. 또 다르게는, 분석 시약은 분리 매체에 적용될 수 있는데(예컨대, 탈수에 의해), 이때 분석 시약은 분리 매체와 접촉하면 유체 시험 샘플내에 재현탁될 수 있다. 예를 들어, 분리 매체는 기재에 적층화되어 탈수된 분석 시약이 유입 채널에 인접하여 위치될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 바람직한 분석 시약은 간단하게 분석 대역에 적용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 유체 시험 샘플은 분석 대역에 도달할 때까지 장치를 통해 흐른다. 분리 매체는 일반적으로 유체내에 함유된 분석물질 또는 그의 착체가 검출을 위한 수용성 물질에 결합할 정도로 분석 대역에 가깝게 위치한다.

전술된 실시양태에서, 별개의 성분을 사용하여 미세유체 분석 장치를 형성한다. 즉, 분석 장치는 유체 대역으로 형성된 기재 및 수용성 물질이 적용된 분리 매체를 사용한다. 기재와 분리 매체의 조합물은 분석물질의 존재 또는 양을 검출할 수 있는 미세유체 장치를 형성한다. 그러나, 본 발명은 또한 오직 하나의 성분이 사용되는 실시양태를 포함함은 물론이다. 예를 들어, 수용성 물질은 임의의 전술된 기술을 사용하여 유체 대역-함유 기재의 표면에 직접 적용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 수용성 물질을 분석 대역내의 기재에 존재하는 금속 코팅에 직접 적용한다. 이러한 식으로, 유체 시험 샘플은 유입 채널을 통해 분석 대역으로 흐를 수 있고, 분석 대역에서 분석물질(또는 그의 착체)은 수용성 물질에 결합할 수 있다.

또한, 임의의 공지된 유형의 분석 또는 검출 기술을 본 발명에 사용할 수 있다. 예를 들어, 다른 공지의 광학 검출 기술을 사용할 수 있는데, 그 예는 인광, 형광, 흡광 등이다. 예로서, 광학 검출기는 광원 및 검출기를 사용할 수 있고, 이들은 임의로는 분석 대역 위에 형성된 광학 검출 윈도우(window)에 인접하여 위치된다. 또한, 미세유체 장치는 또한 전기화학 검출 기술을 사용할 수 있는데, 이는 전형적으로 전극대에서의 분석물질(또는 그의 착체)과 포획 리간드 사이의 전기화학 반응의 검출을 포함한다. 다양한 전형적인 전기화학 검출 시스템은 왈링(Walling) 등에게 허여된 미국 특허 제5,508,171호; 브리크(Vreeke) 등에게 허여된 미국 특허 제5,534,132호; 몬부퀘트(Monbouquette)에게 허여된 미국 특허 제6,241,863호; 크로스모어(Crismore) 등에게 허여된 미국 특허 제6,270,637호; 헬러(Heller) 등에게 허여된 미국 특허 제6,281,006호; 및 펠드만(Feldman) 등에게 허여된 미국 특허 제6,461,496호에 기술되어 있고, 이들 특허는 본원에 참조로 인용되어 있다.

사용된 특정 검출 메카니즘과 상관없이, 본 발명의 미세유체 장치는 능동력(예: 압력원, 동전기력 등)을 필요로 하지 않고 "단일 단계"로 분석의 수행을 고려하여, 장치를 통한 유체 시험 샘플의 흐름을 유도한다. 마찬가지로, 유속은 분석 대역내의 유체 시험 샘플의 총 체류시간이 원하는 반응 및/또는 검출의 완료를 고려할 만큼 길도록 제어된다.

본 발명은 하기 실시예를 참조하면 더 잘 이해될 수 있다.

실시예 1

본 발명의 하나의 실시양태에 따른 미세유체 장치를 형성하는 능력을 증명하였다. 특히, 미세성형된 중합체 시이트는 처음에 폴리디메틸실론산(PDMS) 실리콘 고무("실가드 184", 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝사로부터 입수가능함)로부터 형성되었다. PDMS 프레폴리머는 점도가 3900 센티포이즈인 액체였다. PDMS 프레폴리머는 백금계 촉매(촉매 1 부: 프레폴리머 10 부)를 사용한 라디칼-매개성 메카니즘에 의해 중합되었다. PDMS의 초기 액체 특성에 의해 높은 충실성 및 우수한 치수 안정성을 갖는 미세 구조화된 주형을 복제할 수 있었다.

그 다음, 50 ㎛ 두께의 포토레지스트(photoresist)("에폰 수-8(EPON SU-8)"이라는 이름으로 다우 케미칼(Dow Chemical)사로부터 입수가능함)를 규소 기판 위에 형성하였다. 특히, 3 ㎜의 SU-8 포토레지스트를 6" 직경의 규소 기판 위에 100 RPM으로 분배하고, 500 RPM으로 서서히 경사지게 한 다음, 2000 RPM으로 급속하게 경사지게 하고 30 초동안 유지시켰다. 침적된 포토레지스트를 접촉 고온 평판에서 소프트-베이크(soft-bake)하였다(65℃에서 2분동안, 그 다음, 95℃에서 5분동안). LS-1000 솔러 시뮬레이터(Solar Simulator)(미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 솔라 라이트(Solar Light)사)를 사용하여, 미리 설계된 유체 대역 패턴을 갖는 크롬-패턴화 석영 포토마스크를 사용하여 SU-8 포토레지스트를 30초동안 노출시켰다. 유체 대역의 설계는 CAD 프로그램을 사용하여 만들었다. 설계는 도 1에 나타내었 고, 하기의 치수를 가졌다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	86	400	50	8
분석 대역	246	2500(최대)	50	50
흡상 채널(92×)	2370	50	50	1
오버플로우 대역	1108	1100	50	22
총합	3810

접촉 고온 평판에서 95℃에서 7분 후노출 베이킹(baking)한 후, 원판 주형을 SU-8 현상기(미국 매사추세츠주 뉴톤 소재의 마이크로켐(MicroChem)사)에 약 6분동안 침지하여 현상한 후, 스핀 건조 주기(2000 RPM, 30 초)에 적용하였다. 마지막으로, 전술된 스핀 건조 조건을 사용하여 동적 이소프로판올 헹굼 주기(1 ㎖)에 의해 패턴을 세정하였다. 생성된 음각 부조 원판을 사용하여 양각 PDMS 미세유체 장치를 주조하였다. PDMS 미세성형된 유체가 경화되면, 이들 주형으로부터 조심스럽게 제거한 다음, 필름에 부착시켰다. PDMS 부분의 표면 에너지는 필름과 균질 접촉하도록 위치될 때 액체가 새지 않는 결합을 형성할 정도였다.

필름은 미국 버지니아주 마틴스빌 소재의 씨피필름스 인코포레이티드(CPFilms, Inc.)로부터 구하였고, 이는 10 ㎚ 두께의 금 코팅을 갖는 7 밀(mil) 밀러 필름이었다(평방 인치당 13 오옴 이하). 금 도금된 필름을 CRP(바이오스퍼시픽(BiosPacific)사)에 대하여 반응성인 티올화된 단클론성 항체에 2분동안 노출시켰다. 그 다음, 필름을 증류된 탈이온수로 헹구고, 0.2 미크론의 여과된 공기로 취입 건조시켰다. 코팅된 필름을 진공 압반 위에 탑재하고, 크롬-패턴화된 석영 포토마스크를 필름의 코팅 면과 직접 접촉하게 위치시켰다. 강한 진공을 가함으로써 마스크와 필름 사이의 공간을 훨씬 더 감소시켰다. 그 다음, 코팅된 필름을 222 ㎚의 빛(단색성, 미국 조지아주 덜루쓰 소재의 헤라우스 노블라이트(Heraeus Noblelight)사로부터 얻은 한 쌍의 KrF 엑시머 전구에 의해 생성됨)에 2 분동안 노출시켰다. 분석 장치의 이동상을 300 ㎚ 직경의 카르복실레이트-수식된 라텍스 미소구(뱅스 레버러토리즈사)로부터 형성하였다. 단클론성 항-CRP 항체(바이오스퍼시픽사)를 라텍스 미소구에 콘쥬게이트화하고, 이 입자를 인산염 완충된 식염수(PBS) 및 트리톤(Triton) X-100(0.3%)(pH 7.2)내 1.25% 고체의 농도로 보관하였다.

분석을 개시하기 위하여, 콘쥬게이트화된 입자를 다양한 농도의 C-반응성 단백질을 함유한 샘플과 미리 혼합하고, 생성된 혼합물을 조립된 미세유체 장치의 유입 채널에 적용하였다. 혼합물은 유입 채널내로 흘러, 분석 대역을 채우고, 결국에는 흡상 채널내로 흐르기 시작하였다. 3 내지 5 분 후, 흡상 채널은 유입 채널 및 결국에는 분석 대역에 액체가 전혀 없을 정도로 채워졌다. 역행하는 공기/액체 계면은 임의의 결합되지 않은 이동상을 멀리 운반하여 분석 대역에는 신호 입자만을 남기고, 이때 분석 대역에는 "샌드위치" 구조를 형성하기에 충분한 분석물질이 있었다. 본원에 참조로 인용되어 있는, 카일러(Kaylor) 등의 문헌 제2003/0107740호에 기술된 것과 같은, 회절에 의한 검출 기술을 사용하여 결과를 얻었다. 실험은 분석물질의 농도를 달리 함으로써 반복하여 도 8에 나타낸 투여량-반응 곡선을 생성하였다.

실시예 2

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 2에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	165	400	50	8
분석 대역	260	3000(최대)	50	60
흡상 채널(20×)	450	50	50	1
오버플로우 대역	9240	2200	50	44
총합	10,115

실시예 3

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 3에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	165	400	50	8
분석 대역	240	2000(최대)	50	50
흡상 채널(20×)	450	50	50	1
오버플로우 대역	9240	2200	50	44
총합	10,095

실시예 4

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 4에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	89	200	50	4
분석 대역	160	2000(최대)	50	40
흡상 채널(50×)	927	100	50	2
오버플로우 대역	1987	2000	50	40
총합	3163

실시예 5

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 5에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	219	200	50	5
분석 대역	163	2000(최대)	50	40
흡상 채널(55×)	3440	50 내지 200 (가늘어짐)	50	2 내지 4 (가늘어짐)
오버플로우 대역	14,129	5000	50	100
총합	17,951

실시예 6

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 6에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
유입 채널	218	250	50	5
분석 대역	158	2000(최대)	50	40
흡상 채널(55×)	1195	50	50	1
오버플로우 대역	14,123	5000	50	100
총합	15,694

실시예 7

실시예 1에 기술된 것과 같이 미세유체 장치를 형성하였고, 단 사용된 설계는 도 7에 도시되고 하기의 치수를 갖는 것이었다.

유체 대역의 치수

	체적(nℓ)	폭(㎛)	깊이(㎛)	종횡비
중앙 대역	1254	3500	50	70
유입 채널(4×)	106	1000	50	20
분석 대역(4×)	1552	3000(최대)	50	60
흡상 채널(120×)	6526	100 내지 350 (가늘어짐)	50	2 내지 7 (가늘어짐)
오버플로우 대역(4×)	3456	1100	50	22
총합	12,894

지금까지 본 발명을 그의 특정 실시양태에 관하여 상세하게 기술하였지만, 전술한 내용을 이해한 당업자라면 이들 실시양태의 변경물, 변화물 및 등가물을 쉽게 생각할 수 있을 것임을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims

유입 채널;

유입 채널과 유체 연통되고 둘레를 한정하는, 분석물질을 검출하기 위한 장소의 역할을 하는 분석 대역;

분석 대역의 둘레로부터 방사상으로 연장되는 15 내지 200개의 미세유체 흡상 채널;

기재 위 또는 기재 안에 상기 유입 채널, 상기 분석 대역 및 상기 흡상 채널이 배치되어 있는 기재; 및

상기 모든 흡상 채널 안에 위치하는 흡수성 물질을 포함하고,

유체 시험 샘플이 모세관 작용에 의해 유입 채널과 분석 대역을 통해 흐를 수 있도록 형성되는, 유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 농도를 검출하기 위한 분석 장치.
제1항에 있어서, 유입 채널의 횡단면적이 20 ㎟ 미만인 분석 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 분석 대역이 분석 장치에 적용되는 유체 시험 샘플의 전 체적을 수용하기에 충분한 크기인 분석 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 분석 대역이 원형 모양을 갖는 것인 분석 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 시험 샘플이 유입 채널로부터 분석 대역으로 순차적으로 흐를 수 있는 것인 분석 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 흡상 채널이 분석 대역을 향해 안쪽으로 가늘어지는 것인 분석 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 흡상 채널의 종횡비가 0.1 내지 10인 분석 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 흡상 채널의 횡단면적이 20 ㎟ 미만인 분석 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 흡상 채널과 유체 연통되는 오버플로우(overflow) 대역을 추가로 포함하는 분석 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 기재에 분리 매체가 적층되어 있고, 분리 매체가 분석물질 또는 그의 착체에 결합할 수 있는 수용성(receptive) 물질을 함유하는 것인 분석 장치.
제13항에 있어서, 분리 매체가 금속 코팅을 갖는 중합체 필름을 포함하는 것인 분석 장치.
유입 채널;

유입 채널과 유체 연통되고 둘레를 한정하는, 분석물질을 검출하기 위한 장소의 역할을 하는 원형인 분석 대역;

분석 대역의 둘레로부터 방사상으로 연장되고, 종횡비가 0.1 내지 10이고, 횡단면적이 20 ㎟ 미만인 다수의 흡상 채널;

다수의 흡상 채널과 유체 연통되는 오버플로우 대역; 및

상기 모든 흡상 채널 안에 위치하는 흡수성 물질을 포함하고,

유체 시험 샘플이 모세관 작용에 의해 유입 채널과 분석 대역을 통해 흐를 수 있도록 형성되는, 유체 시험 샘플내의 분석물질의 존재 또는 농도를 검출하기 위한 분석 장치.
유입 채널에 분석물질을 함유할 것으로 추측되는 유체 시험 샘플을 도입하고;

유체 시험 샘플을 모세관 작용에 의해 유입 채널로부터, 둘레를 한정하는 분석 대역으로 흐르게 하고;

분석물질의 존재 또는 부재를 검출하고;

분석 대역의 둘레로부터 방사상으로 연장되는 15 내지 200개의 미세유체 흡상 채널을 사용하여 분석 대역으로부터 유체 시험 샘플을 인출하는 것을 포함하고,

상기 모든 흡상 채널 안에 흡수성 물질이 위치하는, 분석을 수행하는 방법.
제16항에 있어서, 유체를 유입 채널과 유체 연통되는 샘플 웰(well)에 적용하고, 유체가 모세관 작용에 의해 샘플 웰로부터 유입 채널로 흐르는 방법.
삭제
제16항 또는 제17항에 있어서, 흡상 채널의 종횡비가 0.1 내지 10인 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 흡상 채널의 횡단면적이 20 ㎟ 미만인 방법.