KR101404507B1

KR101404507B1 - 다수의 박막 구조물의 조합을 이용한 미소입자 처리 장치

Info

Publication number: KR101404507B1
Application number: KR1020120037670A
Authority: KR
Inventors: 조영호; 도일; 진혜진
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-06-10
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: KR20130115422A; WO2013154345A1; US20150076047A1

Abstract

미소입자 처리 장치는 유로, 다중 필터부 및 유체 이송부를 포함한다. 상기 유로는 미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공한다. 상기 다중 필터부는 상기 유로에 배치되고, 상기 유체를 통과시키기 위한 서로 다른 형상의 개구를 가지며 상기 유로에 단독으로 또는 함께 배치되는 적어도 두개의 박막 구조물들을 갖는다. 상기 유체 이송부는 상기 유체를 상기 유로의 순방향 또는 역방향으로 이송하여 상기 다중 필터부로 통과시킨다.

Description

다수의 박막 구조물의 조합을 이용한 미소입자 처리 장치{PARTICLE PROCESSING DEVICE USING COMBINATION OF MULTIPLE MEMBRANE STRUCTURES}

본 발명은 미소입자 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단일 소자 내에서 미소입자의 포획, 회수, 계수 및 분석을 동시에 수행할 수 있는 미소입자 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체 내에서 미소입자를 검출 및 포획하는 대표적인 기술은 일정한 크기를 갖는 단일 필터층을 통과시키는 것이다. 그러나 이러한 단일 필터를 이용하여 미소입자를 분리한 후, 단일 필터층 상의 미소입자를 회수, 계수 및 분석하기 위해서는 추가적인 필터 및 분석 구조물, 그리고 유체의 이송이 필요하며 이러한 과정에서 미소입자의 손실이 발생하는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 미국공개특허공보 US2009/0170199 특허문헌 2: 미국공개특허공보 US2005/0040098

본 발명의 일 목적은 미소입자의 손실을 최소화하고 단일의 분석 소자 내에서 미소입자의 분리, 회수, 계수 및 분석을 수행할 수 있는 미소입자 처리 장치를 제공하는 데 있다.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 미소입자 처리 장치는 유로, 다중 필터부 및 유체 이송부를 포함한다. 상기 유로는 미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공한다. 상기 다중 필터부는 상기 유로에 탈부착 가능하도록 배치되고, 상기 유체를 통과시키기 위한 서로 다른 형상의 개구를 가지며 상기 유로에 배치되는 조합에 따라 미소입자의 포획, 회수 및 계수 중에서 어느 하나의 역할을 수행하기 위해 순차적으로 사용가능한 제1, 제2 및 제3 박막 구조물들을 갖는다. 상기 유체 이송부는 상기 유체를 상기 유로의 순방향 또는 역방향으로 이송하여 상기 다중 필터부로 통과시킨다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 다중 필터부의 상기 박막 구조물은 상기 유로에 탈착 가능하도록 장착될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 다중 필터부는 제1 박막 구조물 및 제2 박막 구조물을 포함하고, 상기 제1 박막 구조물은 제1 크기의 제1 개구를 가지고, 상기 제2 박막 구조물은 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 제2 개구를 가질 수 있다. 상기 제1 개구의 제1 크기는 상기 미소입자의 지름보다 작고 상기 제2 개구의 제2 크기는 상기 미소입자의 지름보다 클 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 다중 필터부는 상기 유로에 탈착 가능하도록 장착되며 상기 제1 박막 구조물의 제1 개구와 다른 크기의 제3 개구를 갖는 제3 박막 구조물을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 박막 구조물의 제3 개구는 상기 제1 크기보다 작은 제3 크기를 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제3 박막 구조물은 상기 제1 박막 구조물이 분리된 이후에 상기 유로에 장착될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 박막 구조물들 중 적어도 하나는 상기 미소입자가 상기 개구를 통과할 때 상기 미소입자를 계수하기 위한 전극 패턴을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 다중 필터부는 상기 박막 구조물을 상기 유로에 장착하기 위한 원통형 고정 부재를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 원통형 고정 부재의 일측면에는 상기 전극 패턴과 전기적으로 연결되는 도전 패턴이 형성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 원통형 고정 부재는 원뿔대 형상을 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 원통형 고정 부재의 내측면에 나사홈이 형성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유체는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 미소입자는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 박막 구조물의 상기 개구는 1 내지 50㎛의 범위의 유효 지름을 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 박막 구조물의 상기 개구들은 어레이 형태로 배열될 수 있다. 상기 개구들이 차지하는 면적은 상기 박막 구조물의 전체 면적의 5 내지 50%의 범위 이내일 수 있다.

이와 같이 구성된 발명에 따른 미소입자 처리 장치는 유로 내에 배치된 적어도 두 개의 박막 구조물들을 갖는 다중 필터부를 포함할 수 있다. 상기 미소입자 처리 장치는 상기 유로 내의 양방향 유체 흐름을 통해 미소입자의 효과적인 포획, 회수, 계수 및 분석이 가능하다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제1 박막 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 제1 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 2c는 도 2a의 제1 박막 구조물을 나타내는 평면도이다.
도 3a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제2 박막 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 제2 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제3 박막 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 제3 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 2a의 박막 구조물의 개구의 측벽을 나타내는 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 1의 미소입자 처리 장치의 박막 구조물들의 조합을 이용하여 미소입자를 처리하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7a는 도 6a의 박막 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 7b는 도 6b의 박막 구조물들을 나타내는 사시도이다.
도 7c는 도 6c의 박막 구조물들을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 6a의 박막 구조물을 나타내는 사시도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소입자 처리 장치를 나타내는 도면이다. 도 2a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제1 박막 구조물을 나타내는 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 제1 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이며, 도 2c는 도 2a의 제1 박막 구조물을 나타내는 평면도이다. 도 3a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제2 박막 구조물을 나타내는 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 제2 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 4a는 도 1의 미소입자 처리 장치에 포함된 제3 박막 구조물을 나타내는 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 제3 박막 구조물의 일부를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소입자 처리 장치(10)는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 유로(20), 유로(20)에 배치되는 다중 필터부, 및 상기 유체를 유로(20)의 순방향 또는 역방향으로 이송시키는 유체 이송부(P1, P2)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유체 이송부는 제1 펌프(P1) 및 제2 펌프(P2)를 포함할 수 있다. 제1 펌프(P1)는 제1 접속 유로(12)에 제1 밸브(V1)를 통해 연결되고, 제1 접속 유로(12)는 유로(20)의 일단부(22)에 연결될 수 있다. 제2 펌프(P2)는 제2 접속 유로(14)에 제2 밸브(V2)를 통해 연결되고, 제2 접속 유로(14)는 유로(20)의 타단부(24)에 연결될 수 있다.

제1 밸브(V1)는 제1 유체 공급부(도시되지 않음)에 연결되고, 제1 유체 공급부로부터 제공된 유체는 제1 펌프(P1)에 의하여 유로(20)의 일단부(22)로 공급될 수 있다. 제2 밸브(V2)는 제2 유체 공급부(도시되지 않음)에 연결되고, 제2 유체 공급부로부터 제공된 유체는 제2 펌프(P2)에 의하여 유로(20)의 타단부(24)로 공급될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프는 기계적 원리들(외부 주사기 펌프들, 공압 멤브레인 펌프들, 진동 멤브레인 펌프들, 진공 장치), 전기 또는 자기적 원리들(전기 유체 역학 펌프 및 자기 유체 역학 펌프), 열역학적 원리들 등에 기초하여 동작할 수 있다.

따라서, 상기 유체 이송부는 유체를 유로(20)의 일단부(22)로부터 타단부(24)로 제1 방향(순방향)으로 이송시킬 수 있다. 또한, 상기 유체 이송부는 유체의 흐름 방향을 변화시켜, 유체를 유로(20)의 타단부(24)로부터 일단부(22)로 제1 방향에 반대하는 제2 방향(역방향)으로 이송시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 유체는 서로 다른 세포 타입들과 생물학적 입자들을 포함하는 혈액과 같은 생체 유체일 수 있다. 상기 유체는 생물의 건강에 관한 정보를 갖는 표적 입자를 포함할 수 있다. 상기 표적 입자는 암세포, 박테리아, 바이러스 등과 같은 생물학적 미소입자일 수 있다.

구체적으로, 상기 유체는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물 내지 희석액일 수 있다. 상기 미소입자는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집 내지 혼합물일 수 있다.

상기 다중 필터부는 상기 유체를 통과시키기 위한 서로 다른 형상의 개구를 가지며 상기 미소입자를 분리, 회수 및 계수 중 적어도 하나의 기능을 수행하도록 유로(20)에 단독으로 또는 함께 배치되는 적어도 두개의 박막 구조물들 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다중 필터부는 유로(20)에 탈착 가능하도록 장착되는 제1 필터 구조물(30), 제2 필터 구조물(40), 및 제3 필터 구조물(50)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 필터 구조물들은 유로(20)에 단독으로 또는 함께 배치될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 필터 구조물(30)은 제1 박막 구조물(32) 및 제1 박막 구조물(32)을 유로(20)에 장착시키기 위한 제1 원통형 고정 부재(34)를 포함할 수 있다. 제1 원통형 고정 부재(34)는 유로(20)의 일단부(22)에 고정되는 연결부(36)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 박막 구조물(32)은 유체를 통과시키기 위한 다수개의 제1 개구들(33)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 개구(33)는 표적 입자인 미소입자의 지름보다 작은 직경의 제1 크기를 가질 수 있다. 또한, 제1 원통형 고정 부재(34)는 유로(20)의 내부로 갈수록 단면적이 감소하는 원뿔대 형상을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 개구의 유효 지름은 1 내지 50㎛의 범위 이내일 수 있다. 상기 제1 개구들은 어레이 형태로 배열될 수 있다. 상기 제1 개구들이 차지하는 면적은 제1 박막 구조물(32)의 전체 면적의 5 내지 50%의 범위 이내일 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 필터 구조물(40)은 제2 박막 구조물(42) 및 제2 박막 구조물(42)을 유로(20)에 장착시키기 위한 제2 원통형 고정 부재(44)를 포함할 수 있다. 제2 원통형 고정 부재(44)는 유로(20)의 일단부에 고정되는 연결부(46)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 박막 구조물(42)은 유체를 통과시키며 제1 개구(33)와 다른 형상을 갖는 다수개의 제2 개구들(43)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 개구(43)는 표적 입자인 미소입자의 지름보다 큰 직경의 제2 크기를 가질 수 있다.

또한, 제2 원통형 고정 부재(44)는 유로(20)의 내부로 갈수록 단면적이 감소하는 원뿔대 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 원통형 고정 부재(34) 및 제2 원통형 고정 부재(44)는 끼움 결합되고, 제1 박막 구조물(32)과 제2 박막 구조물(42)은 유로(20) 내에서 서로 이격 배치될 수 있다(도 6b 참조). 예를 들면, 제2 박막 구조물(42)은 제1 박막 구조물(32)의 후방, 즉, 하류측에 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 박막 구조물(42)은 상기 미소입자가 제2 개구(43)를 통과할 때 상기 미소입자들의 개수를 계수하기 위한 전극 패턴(41)을 포함할 수 있다. 전극 패턴(41)은 제2 개구(43)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 전극 패턴(41)은 제2 개구(43)의 측벽 상에 형성될 수 있다. 전극 패턴(41)은 제2 개구(43)를 통과하는 미소입자를 계수하기 위한 다양한 형상을 가질 수 있다.

또한, 전극 패턴(41)은 제2 원통형 고정 부재(44)의 일측면에 형성된 도전 패턴(45)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전극 패턴(41)은 도전 패턴(45)을 통해 계수기(도시되지 않음)와 같은 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제3 필터 구조물(50)은 제3 박막 구조물(52) 및 제3 박막 구조물(52)을 유로(20)에 장착시키기 위한 제3 원통형 고정 부재(54)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제3 박막 구조물(52)은 유체를 통과시키기 위한 다수개의 제3 개구들(53)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 개구(53)는 제1 개구(32)의 상기 제1 크기보다 작은 제3 크기를 가질 수 있다.

또한, 제3 원통형 고정 부재(54)는 유로(20)의 내부로 갈수록 단면적이 감소하는 원뿔대 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 원통형 고정 부재들은 서로 끼움 결합될 수 있다. 예를 들면, 제3 박막 구조물(52)은 제1 박막 구조물(32)을 대신하여 유로(20)에 장착될 수 있다. 따라서, 제3 박막 구조물(52)은 제1 박막 구조물(32)이 분리된 이후에 유로(20)에 장착되고, 제3 박막 구조물(52)은 제2 박막 구조물(32)의 전방, 즉, 상류측에 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다중 필터부의 원통형 고정 부재 상에는 상기 미소입자의 접착을 증가시키거나 또는 방지하기 위해 표면개질을 변화시키거나 화학적 또는 생물학적 물질막이 코팅될 수 있다.

도 5a 내지 도 5f는 도 2a의 박막 구조물의 개구의 측벽을 나타내는 단면도들이다.

도 5a 내지 도 5f를 참조하면, 상기 박막 구조물에 형성된 개구는 다양한 프로파일을 가질 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 개구의 측벽 프로파일은 직선형태로 형성될 수 있다. 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 개구의 측벽 프로파일은 곡선형태로 형성될 수 있다. 도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 개구의 중심부의 폭이 상대적으로 더 작을 수 있다. 이와 다르게, 상기 박막 구조물에 형성된 개구는 일정한 폭을 가지고 연장 형성될 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 상기 박막 구조물에 형성된 개구는 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 개구는 평면도에서 보았을 때 원형 또는 다각형 형태를 가질 수 있다.

이하에서는, 도 1의 미소입자 처리 장치를 이용하여 유체로부터 미소입자를 선별하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 6a 내지 도 6d는 도 1의 미소입자 처리 장치의 박막 구조물들의 조합을 이용하여 미소입자를 처리하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 7a는 도 6a의 박막 구조물을 나타내는 사시도이고, 도 7b는 도 6b의 박막 구조물들을 나타내는 사시도이며, 도 7c는 도 6c의 박막 구조물들을 나타내는 사시도이다. 도 8은 도 6a의 박막 구조물을 나타내는 사시도이다.

도 6a 및 도 7a를 참조하면, 제1 필터 구조물(30)이 유로(20)에 장착된 후, 유체(F)는 유체 이송부에 의해 유로(20)의 일단부(22)로부터 타단부(24)를 향해 제1 방향(순방향)으로 흘러 제1 필터 구조물(30)의 제1 박막 구조물(32)을 통과할 수 있다.

제1 박막 구조물(32)의 제1 개구(33)는 미소입자(T)의 지름보다 작은 직경의 제1 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 박막 구조물(32)은 유체(F)로부터 미소입자(T)를 분리하여 걸러낼 수 있다. 제1 개구(33)의 제1 크기보다 작은 직경의 입자들(S)은 제1 박막 구조물(32)을 통과할 수 있다.

도 6b 및 도 7b를 참조하면, 제2 필터 구조물(40)이 유로(20)에 장착될 수 있다. 제1 및 제2 필터 구조물들(30, 40)은 원뿔대 형상을 가질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 필터 구조물(30)의 제1 원통형 고정 부재(34)의 내측면에 나사홈이 형성될 수 있다. 또한, 제2 필터 구조물(40)의 제2 원통형 고정 부재(44)의 외측면에는 상기 나사홈에 삽입되는 돌출부(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 따라서, 제2 필터 구조물(40)의 제2 원통형 고정 부재(44)는 제1 필터 구조물(30)의 제1 원통형 고정 부재(34)에 끼움 결합되고, 제1 박막 구조물(32)과 제2 박막 구조물(42)은 유로(20) 내에서 서로 이격 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 박막 구조물(42)은 제1 박막 구조물(32)의 후방, 즉, 하류측에 장착될 수 있다.

상기 유체 이송부는 유체의 흐름 방향을 변화시켜, 유체는 유로(20)의 타단부(24)로부터 일단부(22)를 향해 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향(역방향)으로 흘러 제1 필터 구조물(30)의 제1 박막 구조물(32)과 제2 필터 구조물(40)의 제2 박막 구조물(42)을 통과할 수 있다.

제2 박막 구조물(42)의 제2 개구(43)는 미소입자(T)의 지름보다 큰 직경의 제2 크기를 가질 수 있다. 제2 박막 구조물(42)은 미소입자(T)가 제2 개구(43)를 통과할 때 상기 미소입자들의 개수를 계수하기 위한 전극 패턴(41)을 포함할 수 있다. 전극 패턴(41)은 제2 개구(43)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 제2 박막 구조물(42)을 이용하여 미소입자들을 계수 및 분석할 수 있다.

도 6c 및 도 7c를 참조하면, 제3 필터 구조물(50)이 유로(20)에 장착될 수 있다. 제3 필터 구조물(50)은 제1 필터 구조물(30)을 대신하여 유로(20)에 장착될 수 있다. 따라서, 제3 박막 구조물(52)은 제1 박막 구조물(32)이 분리된 이후에 유로(20)에 장착되고, 제3 박막 구조물(52)은 제2 박막 구조물(32)의 전방, 즉, 상류측에 장착될 수 있다. 이와 다르게, 제1 필터 구조물(30)이 분리되지 않고 유로(20)에 계속 장착될 수 있다.

상기 유체 이송부는 유체의 흐름 방향을 다시 변화시켜, 유체는 유로(20)의 일단부(22)로부터 타단부(24)를 향해 상기 제1 방향(순방향)으로 흘러 제2 필터 구조물(40)의 제2 박막 구조물(42)과 제3 필터 구조물(50)의 제3 박막 구조물(52)을 통과할 수 있다.

제3 박막 구조물(52)은 유체를 통과시키기 위한 다수개의 제3 개구들(53)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 개구(53)는 제1 개구(32)의 상기 제1 크기보다 작은 제3 크기를 가질 수 있다. 따라서, 미소입자(T)는 제3 박막 구조물(52) 상에 남아있게 된다.

도 6d를 참조하면, 제2 필터 구조물(50)이 유로(20)로부터 분리되고 제3 필터 구조물(50)에 걸러진 미소입자(T)를 회수할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미소입자 처리 장치는 서로 다른 형태의 박막 구조물들의 조합을 이용하여 유체로부터 미소입자를 선별, 계수, 회수 및 분석 등 다양한 기능을 수행할 수 있다.

적어도 두 개 이상의 박막 구조물과 이들의 조합을 이용하여 하나의 분석소자 내에서 미소입자의 분리, 회수, 계수 및 분석할 수 있는 미소입자 처리 장치를 제공하여 미소입자의 손실을 최소화하고 분석시스템을 간소화할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 미소입자 처리 장치 12 : 제1 접속 유로
14 : 제2 접속 유로 20 : 유로
30 : 제1 필터 구조물 32 : 제1 박막 구조물
33 : 제1 개구 34 : 제1 원통형 고정 부재
35 : 나사홈 36 : 연결부
40 : 제2 필터 구조물 41 : 전극 패턴
42 : 제1 박막 구조물 43 : 제2 개구
44 : 제2 원통형 고정 부재 45 : 도전 패턴
50 : 제3 필터 구조물 52 : 제3 박막 구조물
53 : 제3 개구 54 : 제3 원통형 고정 부재

Claims

미소입자를 포함하는 유체의 흐름을 위한 공간을 제공하는 유로;
상기 유로에 탈부착 가능하도록 장착되고, 상기 유체를 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 유로에 배치되는 조합에 따라 상기 미소입자의 포획, 회수 및 계수 중에서 어느 하나의 역할을 수행하기 위해 순차적으로 사용 가능한 제1, 제2 및 제3 박막 구조물들로 구성된 다중 필터부; 및
상기 유체를 상기 유로의 순방향 또는 역방향으로 이송하여 상기 다중 필터부로 통과시키는 유체 이송부를 포함하고,
상기 제2 박막 구조물은 일면 상에 상기 개구를 둘러싸도록 형성되고 상기 미소입자가 상기 개구를 통과할 때 상기 미소입자를 계수하기 위한 전극 패턴을 포함하고,
상기 제1 박막 구조물을 상기 유로에 장착하여 상기 유로의 순방향으로 흐르는 상기 유체로부터 상기 미소입자를 포획한 후, 상기 제2 박막 구조물을 상기 제1 박막 구조물의 후방에 장착하여 상기 유로의 역방향으로 흐르는 상기 유체로부터 상기 미소입자를 계수하고,
이후에, 상기 제1 박막 구조물을 이용하여 상기 유로의 순방향으로 흐르는 상기 유체로부터 상기 미소입자를 포획하거나 상기 제1 박막 구조물을 상기 유로로부터 분리한 후 상기 제3 박막 구조물을 상기 제2 박막 구조물의 전방에 장착하여 상기 유로의 순방향으로 흐르는 상기 유체로부터 상기 미소입자를 포획하여 회수하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 제1 박막 구조물은 제1 크기의 제1 개구를 가지고, 상기 제2 박막 구조물은 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제1 개구의 제1 크기는 상기 미소입자의 지름보다 작고 상기 제2 개구의 제2 크기는 상기 미소입자의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제3 박막 구조물은 상기 제1 박막 구조물의 제1 개구와 다른 크기의 제3 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제3 박막 구조물의 제3 개구는 상기 제1 크기보다 작은 제3 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
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삭제
제 1 항에 있어서, 상기 다중 필터부는 상기 제1 내지 제3 박막 구조물들을 상기 유로에 각각 장착하기 위한 제1 내지 제3 원통형 고정 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제2 원통형 고정 부재의 일측면에는 상기 전극 패턴과 전기적으로 연결되는 도전 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 원통형 고정 부재들은 원뿔대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제1 원통형 고정 부재의 내측면에 나사홈이 형성된 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유체는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 혈액, 체액, 뇌척수액, 소변, 객담 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 미소입자는 인간 또는 동물 시료에서 채취한 조직, 세포, 단백질, 핵산 또는 이들의 군집을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 박막 구조물의 상기 개구는 1 내지 50㎛의 범위의 유효 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 박막 구조물의 상기 개구들은 어레이 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 개구들이 차지하는 면적은 상기 박막 구조물의 전체 면적의 5 내지 50%의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 미소입자 처리 장치.