CN115315314A - 用于流体分析的芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于流体分析的芯片。根据本发明的用于流体分析的芯片可以通过使用OCA薄膜粘合上板和下板的简单过程来生产，其可以在内部高度和形状被精确控制以符合各种要求的情况下使用，并且由于比常规芯片更大的粘合性而可以增强可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于流体分析的芯片，更具体地，涉及一种用于流体分析的芯片，其可以通过使用光学透明粘合剂(OCA)薄膜将上板和下板进行粘合而以简单的结构生产，其可以精确控制内部高度和形状以符合各种要求的情况下使用，并且相比于常规芯片具有更大的粘合性而可以增强可靠性。
背景技术
通常，流体样品的分析广泛用于化学和生物领域、以及通过分析从患者采集的血液和体液的诊断领域。近年来，已经开发了各种类型的小型化分析和诊断设备与技术，以便更简单有效地进行这种流体样品的分析。
特别地，芯片实验室技术是指通过采用微流体技术等在小尺寸芯片上实现在实验室中执行的各种实验过程的技术，例如样品分离、纯化、混合、标记、分析和清洁等。在芯片实验室的设计中，主要使用微流体和微液体处理***(LHS)相关技术。另外，关于实现微流体和微LHS的芯片结构的制造，具有通过使用半导体电路设计技术在内部形成微通道的芯片是可商购的。
芯片实验室技术正在各种工业领域中被积极地使用。例如，正在开发用于个人识别的便携式DNA分析装置，其能够在芯片上同时执行从DNA提取到分析的过程。
并且，在体外诊断领域中，还积极进行对护理点测试(POCT)领域的研究。POCT装置，即便携式诊断工具，是个人可以直接容易地执行通常在医院或实验室现场执行的血液和体液的复杂且详细的检查的工具。
POCT是一种即时诊断技术，其可以容易地诊断诸如急诊室、手术室或家庭之类的医疗场所中的疾病，并且是其需要和需求持续增加以准备老龄化和福利社会的领域。目前，用于测量血糖的诊断工具占据市场的主流，然而，随着对POCT的实际需求增加，对用于分析各种生物材料(诸如乳酸、胆固醇、尿素和感染性病原体)的诊断工具的需求也快速增加。
这样的分析或诊断技术通常通过使用多种检测方法检测和分析流体与固定在芯片内的抗体蛋白或其它各种样品之间的反应，同时使各种流体样品移动通过芯片内形成的微通道来进行。因此，控制在其中形成有微通道的芯片内移动的流体的移动是使用小型化芯片获得快速且准确的分析结果的最重要的技术要素。
作为用于使流体通过形成在芯片内部的微通道移动的驱动力，采用了使用小型电机的方法或利用毛细管现象的方法。在芯片使用毛细力作为主要驱动力的情况下，流过通道的流体具有不规则和不均匀的运动图案。特别地，当通道变得极低或窄时，通常会观察到这种图案。发生这种现象是因为通道的上内壁、下内壁与流体之间的相互作用以及通道的左内壁、右内壁与流体之间的相互作用彼此不同，这成为对流体样品中微量存在的分析物的检测和分析的较大的障碍因素。
另外，在制造尺寸小于几十微米的精细封闭通道时，无损而均匀地处理通道的边缘非常不容易，这可能导致在批量生产期间规格和质量控制方面的问题。此外，通道结构中的微小误差可能阻碍流体流动，导致不一致的分析结果。
为了解决上述问题，2007年7月23日提交的第10-2007-0073659号韩国专利申请公开了一种技术，其中，通过使通道的一对内壁与凹陷程度比通道更深的延伸部邻接，从而使得通过通道的流体仅与另一对内壁相互作用(参见由同一发明人/申请人提交的第KR 10-0878229号韩国专利)。
在无壁通道的情况下，由于均匀地形成通过通道的流体的运动图案，因此减少了气泡的产生，确保了再现性，并且可以容易地执行来自流体中存在的分析物的信号检测。另外，由于可以在基板上实现微型通道，而不用担心通道的每个边缘的损失或变形，因此可以容易地实现产品的批量生产和质量控制(参见由同一发明人/申请人提交的韩国专利No.KR10-0900511)。
同时，用于前述POCT或芯片实验室的用于流体分析的芯片由聚乙烯衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或丙烯酸类塑料材料制成，，并且是一次性使用的，所述聚乙烯衍生物例如聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或类似者。
通常，通过将上板和下板进行粘合来制造用于流体分析的芯片，并且在粘合的上板和下板之间提供预定高度和各种微结构的微通道，样品在其中流动和反应。
然而，现有的用于流体分析的芯片存在的问题在于，由于需要制造注入孔以将作为粘合材料的有机溶剂注入到上板和下板的粘合表面中，并且应当准备用于扩散有机溶剂的附加通道，因此结构复杂并且由于在处理期间发生的公差而降低了组装完整性。
另外，当有机溶剂的扩散不均匀时，难以实现精确的内部高度，并且由于实际粘合表面的减小，粘合强度降低，使得难以确保稳定的产品可靠性。
此外，当由于待分析样品的组成特性而导致与板的接触角较低时，在无壁通道中可能发生泄漏，因此，有必要通过实施各种通道高度来生产适合于每个样品特性的用于流体分析的芯片。然而，在现有的有机溶剂粘合芯片中，不容易应用如上所述的各种设计变化。
因此，需要一种能够解决这些问题的用于流体分析的芯片。换句话说，可以通过使用光学透明粘合剂(OCA)薄膜将上板和下板进行粘合而以简单结构生产用于流体分析的芯片，其可以精确控制内部高度和形状以符合各种要求的情况下使用，并且相比于常规芯片具有更大的粘合性而可以增强可靠性。
发明内容
技术问题
本发明的目的是，去除用于有机溶剂注入和扩散的复杂结构，并且通过使用光学透明粘合剂(OCA)薄膜来生产具有简单结构的用于流体分析的芯片。
本发明的目的是，通过精确控制用于流体分析的芯片的内部微通道的高度以符合各种要求来提高分析的准确性。
本发明的目的是，通过比常规芯片更宽面积的粘合表面的粘合来实现强粘合性，从而确保产品可靠性。
本发明的目的是，通过流体存储部件释放在流体注入期间产生的流体静压力，从而控制流体的流速，并使流体以均匀的速率与样品缓冲液反应。
本发明的目的是，防止由于微通道上的毛细力和阻力的比率在流体注入开始时非常大而发生的现象，即，从流体速度非常高开始随着被流体润湿的微通道的长度增加而流体速度急剧减小的现象，从而实现稳定的流体驱动。
本发明的目的是，防止当由于样品的组成特性而导致与板的接触角低时在无壁通道侧可能发生的泄漏。
本发明的目的是，在不改变上板和下板的结构的情况下仅通过改变OCA薄膜的形状和厚度来改变通道的高度和形状，使得能够以低成本改变产品并确保针对应用目标定制的设计的自由度。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一实施方式，提供了一种用于流体分析的芯片，包括：第一板；第二板，其配置成粘合到所述第一板；光学透明粘合剂(OCA)薄膜，其置于所述第一板和所述第二板之间，以将所述第一板和所述第二板粘合；以及，微通道部件，其形成在所述第一板和所述第二板之间而具有预定空间，待分析流体被引入所述微通道部件中而流动，其中所述微通道部件的至少一部分的形状和高度是根据所述OCA薄膜的形状和厚度确定。
所述微通道部件的至少一部分具有无壁结构。
所述OCA薄膜包括：粘合部件，其配置成所述第一板和所述第二板而使其粘合；以及，通道形成部件，其配置成贯通所述粘合部件的内部形成，并确定所述微通道部件的至少一部分的形状。
所述微通道部件包括：预处理部件，流体注入并临时容纳在所述预处理部件中；通道部件，容纳在所述预处理部件中的流体在所述通道部件中移动并且发生抗原-抗体反应；以及，清洗部件，通过所述通道部件的残余流体容纳在所述清洗部件中。
所述预处理部件包括：注入流体的样品注入部件；以及，第一缓冲部件，其配置成高于所述样品注入部件以形成台阶。
所述预处理部件还包括：流体存储部件，其配置成从所述样品注入部件分支，并且具有比所述第一缓冲部件更低的高度，以便首先被所述流体填充。
所述流体储存部件的高度由所述OCA薄膜的厚度确定。
所述流体存储部件的形状由所述通道形成部件的形状确定。
所述流体存储部件从所述样品注入部件分支并延伸预定长度，然后形成为在所述通道部件的方向上延伸预定长度。
所述流体存储部件包括：流体储存部件通孔，其形成在所述流体储存部件的端部处。
所述流体存储部件包括：边缘部件，其在所述流体储存部件分支的方向上从所述流体储存部件突出。
所述预处理部件还包括：第二缓冲部件，其与所述第一缓冲部件间隔开预定间隔，以具有比所述第一缓冲部件小的体积；以及,第一共轭部件，其设置在所述第一缓冲部件和所述第二缓冲部件之间，使得流体中的分析物材料与识别材料反应。
根据本发明的用于流体分析的芯片，还包括：防漏孔，其形成在所述第一共轭部件和所述第二缓冲部件的两侧部。
所述第一共轭部件包括多个支柱。
通过改变所述OCA薄膜的厚度来改变所述微通道部件的高度。
通过改变堆叠的OCA薄膜的数量来改变所述微通道部件的高度。
通过组合堆叠具有相同厚度或不同厚度的OCA薄膜来改变所述微通道部件的高度。
有益效果
根据本发明，可以去除用于有机溶剂注入和扩散的复杂结构，并且通过使用光学透明粘合剂(OCA)薄膜来生产具有简单结构的用于流体分析的芯片。
此外，通过精确地控制用于流体分析的芯片的内部微通道的高度以符合各种要求，可以提高分析的准确性。
此外，通过比常规芯片更宽的粘合表面的粘合实现强粘合性，可以确保产品可靠性。
此外，通过流体存储部件释放在流体注入期间产生的流体静压力，从而可以控制流体的流速，并使流体以均匀的速率与样品缓冲液反应。
另外，可以防止由于微通道上的毛细力和阻力的比率在流体注入初期非常大而发生的现象，即，从流体速度非常高的状态开始随着被流体润湿的微通道的长度增加而流体速度急剧减小的现象，从而实现稳定的流体驱动。
此外，由于分析样品的组成特性，当与板的接触角低时，可以防止在无壁通道侧可能发生的泄漏。
此外，在不改变上板和下板的结构的情况下通过仅改变OCA薄膜的形状和厚度来改变通道的高度和形状，可以以低成本改变产品并确保针对应用目标定制的设计的自由度。
附图说明
图1是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的分解透视图；
图2是示出从底部观察的根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的第一板和OCA薄膜的粘合状态的平面视图；
图3是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的OCA薄膜的平面图；
图4是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的微通道部件的阶梯结构框图；
图5是示出通过改变根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的OCA薄膜的厚度来改变微通道部件的高度的示例的局部剖视图；
图6是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的流体存储部件被移除的变化例的平面图；
图7是示出根据本发明的一实施方式的连接用于流体分析的芯片的第一缓冲部件和第一共轭部件的通道被变化状态的平面图；
图8是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的流体存储部件增设有边缘部件的变化例的平面图；
图9是根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片中的流体驱动状态随时间的拍摄图像；
图10是示出观察在将去离子水注入常规有机溶剂粘合流体分析用芯片之后通道泄漏与否的图像；
图11是示出观察在将维生素D溶液注入常规有机溶剂粘合流体分析用芯片之后通道的泄漏与否的图像；
图12是示出观察在将维生素D溶液注射到根据本发明的流体分析用芯片中之后通道的泄漏与否的图像。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。然而，本发明不限于本文描述的实施方式，并且可以以其他形式体现。相反，提供本文介绍的实施方式，使得所公开的主题将是彻底和完整的，并且本发明的精神可以充分地传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的分解透视图；图2示出是从底部观察的根据本发明的实施方式的用于流体分析的芯片的第一板和OCA薄膜的粘合状态的平面图；图3是示出根据本发明的实施方式的用于流体分析的芯片的OCA薄膜的平面图；图4是示出根据本发明的实施方式的用于流体分析的芯片的微通道部件的阶梯结构的框图；图5是示出了通过改变根据本发明的实施方式的用于流体分析的芯片的OCA薄膜的厚度来改变微通道部件的高度的示例的局部剖视图。
参照图1至5，根据本发明一实施方式的用于流体分析的芯片10可以包括：第一板100；第二板200，其配置成粘合到第一板100；光学透明粘合剂(OCA)薄膜300，其置于第一板100和第二板200之间将第一板100和第二板200粘合；以及，微通道部件101，其具有预定空间地形成在第一板100和第二板200之间，并且待分析的流体引入到该微通道部件101中而流动。
微通道部件101的至少一部分的形状和高度可以根据OCA薄膜300的形状和厚度来确定。
第一板100和第二板200通过OCA薄膜300粘合以形成用于流体分析的芯片10的外部形状，并且在第一板和第二板之间引入流体以流动，并且在第一板和第二板之间形成有由微腔形成的微通道部件101，使得可以在特定部分发生所需的抗原-抗体反应。
OCA薄膜300是透明双面胶带形式的光学粘合剂。除了OCA之外，还存在称为光学透明树脂(OCR)或液体光学透明粘合剂(LOCA)的透明液体型光学粘合剂。然而，在该实施方式中，适用OCA薄膜300而不是液体型光学粘合剂。
这里，术语“光学透明”是指材料本身的透射率为90％或更高，表示非常透明的状态。用作光学粘合剂材料的聚合物包括基于丙烯酸基的聚合物、基于硅酮的聚合物和基于氨基甲酸酯的聚合物等，但其中，最多使用的是具有优异透明度、易于设计、可以通过紫外(UV)辐射快速固化并且具有经济优势的丙烯酸类聚合物。
过去，诸如有机溶剂之类的液体型粘合剂用作粘合剂。在这种情况下，由于需要单独提供用于注入液体粘合剂的注入孔以及用于将注入的粘合剂扩散到粘合表面的精细扩散通道，因此，加工困难，处理成本增加，并且由于粘合面积小，粘合强度也相对较小。
然而，在本发明中，由于OCA薄膜300作为粘合剂施加，因此，通过去除需要精密加工的与粘合相关的结构，可以实现具有简单结构的粘合，可以消除在这种精密加工期间可能出现的公差，并且可以通过比常规芯片的情况下更大面积的粘合来增加粘合强度，从而确保产品的稳定性和可靠性。
如图3所示，上述OCA薄膜300包括：粘合部件310，其配置成与第一板100和第二板200接触而使其粘合；以及，通道形成部件320，其配置成贯通粘合部件310的内部形成，并确定微通道部件101的至少一部分的形状。
如前所述，OCA薄膜300的粘合部件310在其两侧具有粘合性质，如双面胶带，因此粘合部件310的每一侧与第一板100和第二板200接触而使第一板和第二板粘合。
另外，粘合部件310的内部贯通形成有通道形成部件320，所述通道形成部件具有与微通道部件101相同或相似的形状。此时，通道形成部件320确定微通道部件101的形状的事实意味着通道形成部件320的厚度方向上的壁构成微通道部件101的侧壁。
也就是说，OCA薄膜300决定了微通道部件101的形状，因为OCA薄膜300不仅用于粘合第一板100和第二板200，而且还用于形成在第一板100和第二板200之间形成的微通道的一部分的侧壁或整个微通道的侧壁。
OCA薄膜300不仅可以确定微通道部件101的形状，而且可以确定通道的高度。如图5所示，通过仅改变OCA薄膜300的厚度，可以容易地调节微通道部件101的通道高度。也就是说，如图5(a)所示，当OCA薄膜300的厚度减小时，微通道部件101的高度相应地减小。并且，如图5(b)所示，当OCA薄膜300的厚度增加时，微通道部件101的高度相应地增加。
此外，可以通过改变堆叠的OCA薄膜300的数量来改变微通道部件101的高度。此时，可以通过组合堆叠具有相同厚度或不同厚度的OCA薄膜300来改变微通道部件101的高度。
例如，如果100μm的通道高度是设计目标，则该高度可以通过施加具有100μm厚度的OCA薄膜300来实现，或者通过堆叠两个各自具有50μm厚度的OCA薄膜300来实现。还可以通过组合两个40μm和一个20μm来实现期望的设计高度。
以这种方式，通过应用OCA薄膜300作为粘合剂，可以根据需要简单容易地设计和应用微通道的复杂形状。特别地，具有以下优点：可以根据需要容易地实现与微通道的稳定驱动相关的通道高度。
同时，微通道部件101可以包括：预处理部件110，其中注入并临时容纳流体；通道部件120，容纳在预处理部件110中的流体在所述通道部件中移动并且发生抗原-抗体反应；以及，清洗部件130，其中容纳通过通道部件120的残余流体。
通过提供预处理部件110，使得通过样品入口110b注入的流体可以平稳地朝向通道部件120移动。预处理部件110可以包括：样品注入部件110a，其邻近所述样品入口11ob而设置；以及，第一缓冲部件111，其配置成高于所述样品注入部件110a以具有台阶。如图4所示，第一缓冲部件111形成高于样品注入单元110a的台阶，起到缓冲器作用，使得流体不会高速流向通道部件120。
预处理部件110还可以包括流体存储部件119，其配置成从样品注入部件110a分支，并且具有比第一缓冲部件111低的高度以便首先填充所述流体。
当注入流体时，上述流体储存部件119允许流体首先填充到具有比第一缓冲部件111相对较低高度的流体储存部件119，然后填充第一缓冲部件111，然后再流到通道部件120。通过以这种方式另外设计流体储存部件119，可以更缓慢地控制流体流速，并且可以顺利地进行通道部件120中的抗原-抗体反应。
例如，在本实施方式中，样品注入部件110a的高度为120μm，流体储存部件119的高度为300μm，第一缓冲部件111的高度为700μm，因此，当注入流体时，流体首先填充流体储存部件119，然后流到第一缓冲部件111。
在传统芯片的情况下，流体连续地流入样品入口，并且在该过程中，由于流体静压力而产生驱动力超过第一缓冲部件的容积，因此，存在无法有效地进行缓冲的问题。
对于根据本发明的用于流体分析的芯片10，当注入流体时，由于流体被完全注入流体存储部件119以使流体静压力最小化，因此在充分去除流体静压力的状态下，流速仅由毛细力控制，从而可以稳定地驱动流体。另外，注入到流体存储部件119中的流体在静水压力最小化的状态下以均匀的速率与样品缓冲液反应，从而提高反应效率。
流体储存部件119的高度可以由OCA薄膜300的厚度确定，并且流体储存部件119的形状可以由通道形成部件320的形状确定。也就是说，形成通道形成部件320的外部形状的侧壁形成流体储存部件119的侧壁。因此，可以通过改变OCA薄膜300的厚度来容易地改变流体储存部件119的高度，并且可以通过改变对应于流体储存部件119的部分的通道形成部件320的形状来自由地改变流体储存单元119的形状。
在本实施方式中，流体存储部件119可从样品注入部件110a分支并延伸预定长度，然后可在通道部件120的方向上延伸预定长度而形成。通过以这种方式形成流体储存部件119，可以改善空间利用，并且流体储存部件119的体积可以形成得相对较大。此外，由于储存在流体储存部件119中的流体沿通道部件120的方向流动，然后在离开时沿相反方向流动，以通过样品注入部件110a流向第一缓冲部件111和通道部件120，因此可以更温和地调节流体驱动速度。
上述流体储存部件119可包括形成在其端部的流体储存部件通孔119a。所述流体储存部件通孔119a用于排出与流体混合的空气，并允许流体流到流体储存部件119的端部以被良好地填充。
如上所述，注入的流体首先填充在流体存储部件119中，然后在填充第一缓冲部件111之后流到通道部件120。
预处理部件110还可以包括：第一共轭部件112，其配置成使得移动通过第一缓冲部件111的流体中的分析物材料与识别材料反应；以及，第二缓冲部件114，其与第一缓冲部件111间隔开预定间隔，并设置成具有比第一缓冲部件111更小的体积。
另外，在本实施方式中，提供了连接第一缓冲部件111和第一共轭部件112的连接通道113，并且OCA薄膜300形成侧壁以引导预处理部件110中的样品注入部件110a、流体储存部件119、第一缓冲部件111和连接通道113。
如上所述，样品注入部件110a、第一缓冲部件111、连接通道113、第一共轭部件112和第二缓冲部件114分别形成由第一板100和第二板200相互结合而形成的腔室的微通道部件101的一部分，更具体地，形成微通道部件101中的预处理部件110。
另外，样品注入部件110a配置成使得通过样品入口110b注入的流体被临时存储，然后移动到流体存储部件119和第一缓冲部件111侧。样品注入部件110a设置有从上表面向下突出的多个注入部件支柱110c。这里，相对于微通道部件101限定上表面，并且该上表面指的是第一板100的下表面。该上表面相关定义在下文中同样适用。
上述注入部件支柱110c配置成提供多个，所述注入部件支柱彼此间隔开预定距离，以便在邻近样品入口110b的位置处从样品注入部件110a的上表面突出。注入部件支柱110c增加了与样品入口110b相邻的部分的表面积，从而增加了通过样品入口110b注入的流体与施加到样品入口110b的下侧的样品缓冲液之间的混合效果。
如上所述，当通过样品注入部件110a流入流体存储部件119之后暂时存储在其中的流体流出流体存储部件119时，被所述第一缓冲部件111容纳，也就是第一缓冲部件111是配置成通过存储预定量的流体来调节流入通道部件120的流体量的结构。
在第一缓冲部件111中形成有一对第一缓冲部件通孔111a，以延迟沿侧壁移动的流体的流速，并抑制流体中可能出现的气泡。如图2所示，第一缓冲部件通孔111a可以形成为一对，使得每个通孔111a分别贯通第一缓冲部件111的上表面的左侧和右侧。
理想的是，从流体储存部件119流出并通过样品注入部件110a朝向第一缓冲部件111移动的流体的轮廓被引入以具有朝向第一缓冲部件111的中心区域的前端。也就是说，从样品注入部件110a移动到第一缓冲部件111的流体的两端沿着由OCA薄膜300形成的侧壁移动，并且需要通过延迟沿着壁移动的流体的两端的流速来重新调节流体的轮廓以使前端朝向第一缓冲部件111的中心区域。此时，第一缓冲部件通孔111a随着空气从外部流入而延迟沿着侧壁移动的流体的两端的流速，从而实现前述的目的。
此外，在根据本发明的用于流体分析的芯片10中，由于结构特征，流体通过毛细力移动，而没有外部动力的提供。因此，当流体在没有外部动力的情况下填充某个空间时，可能在封闭结构的边缘处产生气泡，并且气泡不仅减小了可以储存流体的体积，而且还阻碍了流体的流动。第一缓冲部件通孔111a用于抑制这种气泡的产生，并且即使产生气泡，也用于随着从外部流入的空气去除气泡。
如图2所示，第一缓冲部件111还包括从上表面向下突出的多个第一缓冲部件支柱111b。多个第一缓冲支柱111b设置成以预定间隔彼此间隔开，以便从第一缓冲部件111的上表面向下突出。第一缓冲支柱111b用于通过增加第一缓冲部件111的表面积来增加流体和样品缓冲液之间的混合效果，并且通过赋予从第一缓冲部件111移动到第一共轭部件112侧的流体流方向性来促进流体的有效流动。
通过提供第一共轭部件112，使得移动通过第一缓冲部件111的流体中的分析物与识别材料反应。通过样品入口110b注入的流体中的分析物首先在与形成样品入口110b的位置相对应的点处与施加在第二板200的上表面上的样品缓冲液反应，以便产生可以很好地发生反应的环境，并且在穿过第一共轭部件112的同时又与施加在第二板200的上表面上的识别材料反应。
可以在第一共轭部件112的上表面上具备多个第一共轭部件支柱112a，以增加流体中分析物和识别材料之间的混合效果。
同时，第一共轭部件112包括一对第一共轭部件通道壁112b，每个第一共轭部件通道壁112b从第一共轭部件112的一端的上表面相互对称地突出。第一共轭部件通道壁112b用于集中流体的流动，使得流体可以仅在一个方向上流动。
也就是说，在没有第一共轭部件的通道壁112b的情况下，流体首先沿着具有相对大的毛细力的边缘流动，因此流入通道部件120的流体的流动变得不稳定，这可能导致通道部件120中的反应性不稳定。
为了避免这些问题，第一共轭部件通道壁112b设置为从第一共轭部件112的上表面的两端向下突出的支柱状结构，并且将从第一共轭部件112流出的流体的方向集中到中心。
第二缓冲部件114配置成连接到第一共轭部件112，并且使得已经通过第一共轭部件112的流体可以再次与识别材料结合。引入第一共轭部件112的流体中的分析物首先与第一共轭部件112中的识别材料反应，其中一些分析物流出第一共轭部件112而不与识别材料反应，从第一共轭部件112流出。因此，需要混合在流体移动时被清洗的识别材料和再次不与识别材料反应的分析物，并且由第二缓冲部件114起到这种混合作用。也就是说，提供第二缓冲部件114以在可能的范围内增加能够与识别材料反应的流体的量，从而有助于提高用于流体分析的芯片10的可靠性。
同时，第二缓冲单元114包括从其上表面突出的多个第二缓冲部件支柱114a和一对第二缓冲部件引导件114b。
第二缓冲部件支柱114a配置成从第二缓冲部件114的上表面突出以彼此间隔开预定距离。在没有第二缓冲部件支柱114a的情况下，从第一共轭部件112流到第二缓冲部件114侧的流体具有线性层流形状，并且在这种情况下，第二缓冲部件114的混合效果降低。第二缓冲部件支柱114a通过干扰流体的该层流并增加第二缓冲部件114的表面积而允许识别材料和流体在第二缓冲部件114中充分反应的时间。第二缓冲部件支柱114a具有当第一板100和第二板200彼此粘合时足以与第二板200的上表面紧密接触或相邻的高度。
第二缓冲部件引导件114b配置成从第二缓冲部件114的上表面的中心区域向下突出以彼此对称。在没有第二缓冲部引导件114b的情况下，流体沿其首先撞击通道部120的起始点的方向流动，并且在这种情况下，如果流体的流动没有集中在通道部120的中心，则通道部120中的流体可能无法平稳地进行如抗原-抗体反应的特定反应。第二缓冲部件引导件114b控制流体的流动，使得流体的前头部首先撞击通道部件120的中心，因此，第二缓冲部件引导件114b帮助流体在通道部件120中平稳地执行特定反应。与第二缓冲部件支柱114a类似，第二缓冲部件导向件114b具有足以在第一板100和第二板200彼此粘合时与第二板200的上表面紧密接触或相邻的高度。
同时，贯通形成有一对防漏孔115与第一共轭部件112和第二缓冲部件114的两个侧表面相邻。防漏孔115形成为一对，以便在与第一共轭部件112和第二缓冲部件114的两侧相邻的位置处贯通第一板100。
由于本实施方式的通道部件120以无壁形式提供，这将在后面描述，因此存在通过第二缓冲部件114流入通道部件120的流体可能在通道部件120的无壁部分的起点处泄漏到外部的问题。防漏孔115通过在通道部件120的无壁部段的起始点处引入外部空气使得经过通道部件120的起始点的流体接收相同的空气压力而引起流体的稳定流动，而且防止流体泄漏到外部。
同时，通道部件120以无壁形式实现，并且配置成容纳在预处理部件110中的流体移动并进行如抗原-抗体反应的特定反应。在先前的申请(韩国专利号10-0905954、韩国专利号10-0900511、韩国专利号10-0878229和美国专利申请号12/667,371)中详细描述了无壁形式的通道部件120，因此，将省略对其的详细描述。
在用于流体分析的芯片10的与通道部件120的端点相邻的一端，设置有清洗部件130，通过通道部件120的流体容纳在清洗部件130中。
清洗部件130是提供空间的部分，在该空间中可以容纳除固定到通道部件120的分析物以外的物质。由于毛细力而沿着通道部件120流动的流体中的除分析物之外的物质可以被视为一种降低分析精度的噪声，并且清洗部件130提供能够容纳这种噪声的空间以增加用于流体分析的芯片10的分析能力。
清洗部件130包括：多个清洗部件支柱130a；以及，形成在清洗部件130的端部处的清洗部件通孔130b。
清洗部件支柱130a形成在清洗通道131的大部分上，并且设置成多个，以便从清洗部件130的上表面(即，从第一板100的下表面)向下突出。此外，清洗部件支柱130a朝向清洗部件130的端部更密集地形成，使得流体可以在增加的毛细力的帮助下充分地移动到清洗通道130的端部。换句话说，该实施方式的流体纯粹通过毛细力移动，并且由于该毛细力从用于流体分析的芯片10的一端到用于流体分析的芯片10的另一端逐渐变弱，因此，设置清洗部件支柱130a以补偿这一点。清洗部件支柱130a通过增加可被流体接触的表面积来加强弱化的毛细力。
清洗部件通孔130b在清洗部件130中产生压力和空气的流动，使得流体可以前进到清洗部件130。
图6是示出根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片的流体存储部件被移除的变化例的平面图；图7是示出根据本发明的一实施方式的连接用于流体分析的芯片的第一缓冲部件和第一共轭部件的通道的变化状态的平面图；图8是示出根据本发明的一实施方式的将边缘部件添加到用于流体分析的芯片的流体存储部件的变化例的平面图；图9是根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片中的流体驱动状态随时间的拍摄图像。
参考图1至9，本发明的修改和使用实例如下。
首先，如图6所示，可以去除流体储存部件119。例如，在具有相对高粘度的流体的情况下，由于单独的第一缓冲部件111的体积可以充分降低流速，因此，排除了流体存储部件119。
此时，在不改变第一板100或第二板200的结构的情况下，可以通过仅改变OCA薄膜300的通道形成部件320的形状使其不具备流体储存部件119来容易地改变设计。也就是说，由于不需要改变第一板100或第二板200的结构，因此，可以仅通过改变OCA薄膜300来进行上述修改，而不需要生产和应用新的注塑模具。
图7是其中连接通道113的宽度减小的变化例。如在这种情况下，在不改变第一板100或第二板200的结构的情况下，仅通过改变OCA薄膜300改变连接第一缓冲部件111和第一共轭部件112的连接通道113的宽度。对于具有低粘度的流体，必须充分降低流速，因此可以应用上述设计变化。
图8是在流体储存部件119的分支方向上突出的边缘部件119b被施加到流体储存部件119的示例。通过提供如上所述的边缘部件119b，可以增加流体储存部件119的体积，并且可以增加流体的流动路径以有效地降低流速。即使在以这种方式添加边缘部件119b的情况下，通过仅改变OCA薄膜300的形状也可以适用。
将参照图9描述使用根据本发明的一实施方式的用于流体分析的芯片10的示例。
首先，通过样品入口110b注入待分析的流体，并且在注入约10秒之后，流体首先填充到流体存储部件119中。此时，流体中的分析物首先与施加在第二板200的上表面上对应于样品入口110b的位置处的样品缓冲液反应，并且该反应可以在引入流体时或在从流体存储部件119流回到样品注入部件110a时进行。样品缓冲液用于帮助包含在流体中的分析物与施加在对应于形成第一共轭部件112的区域的第二板200的上表面上的识别材料和施加在通道部件120上的反应物的平稳地反应。
当注射后大约经过一分钟时，可以看出，从流体存储部件119流出的流体填充第一缓冲部件111并流向通道部件120侧。与样品缓冲液反应的流体首先容纳在第一缓冲部件111中，然后与施加在第一共轭部件112上的识别材料反应，然后其次容纳在第二缓冲部件114中。此时，通过形成在第一缓冲部件111中的第一缓冲部件通孔111a抑制了第一缓冲部件111中气泡的产生，并且由于设置为具有比第一缓冲部件111小的体积的第二缓冲部件114的特征，容纳在第二缓冲部件114中的流体的残留量被最小化，并且未与识别材料反应的流体可以平稳地朝向清洗部件130移动。
储存在第二缓冲部件114中的流体通过毛细力流入通道部件120侧。沿着通道部件120移动的流体与施加在通道部件120的特定区域上的反应物发生如抗原-抗体反应的特定反应，因此可以从外部分析流体。最后，中未反应的残余流体通过清洗部件130容纳在通道部件120中。
在注入后3分钟后，可以确认包含在流体储存部件119中的大量流体已经逸出。此后，可以看出，大部分流体从流体存储部件119流出，并且在通道部件120中进行反应，并且残留流体容纳在清洗部件130中。
图10是示出观察在将去离子水注入常规有机溶剂粘合用于流体分析的芯片之后通道泄漏与否的图像；图11是示出观察在将维生素D溶液注入常规有机溶剂粘合用于流体分析的芯片之后通道的泄漏与否的图像；图12是示出观察在将维生素D溶液注入根据本发明的用于流体分析的芯片之后通道泄漏与否的图像。
如前所述，当与板的接触角由于样品的组成特性而低时，存在在无壁通道中发生泄漏的问题。
如下进行溶液接触角测试，以检查是否根据接触角实际发生泄漏。
-使用的设备：SEO Phoenix 300
-关于所用溶液的信息(3种类型)
去离子水
牛血清：
牛血清
维生素D缓冲液：使用我们自己的产品
-测试环境：室温25℃洁净室环境
-测试方法
将待测试的溶液放入注射器中并操作设备
通过该接触角测试，获得上述三种溶液的接触角，如下表所示。
[表1]
| 溶液类型 | 溶液接触角(PMMA基质) |
| 去离子水 | 48.1° |
| 牛血清 | 46.9° |
| 维生素D缓冲液 | 11.5° |
DI水在用O2等离子体处理的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)基质上的接触角通常为40°至60°，并且在维生素D测定样品的情况下，它显示出与PMMA基质的相对低的接触角，因为它含有裂解缓冲液。
首先，在将去离子水注入常规有机溶剂粘合用于流体分析的芯片之后，观察通道的泄漏。如图10所示，在去离子水的情况下，可以确认由于接触角大而不会发生泄漏。尽管未示出，但在具有大接触角的牛血清的情况下没有发生泄漏。
然而，当将维生素D溶液注入常规有机溶剂粘合用于流体分析的芯片时，如图11所示发生泄漏。在维生素D溶液的情况下，由于接触角小，因此，可以确认即使当流体速度非常低时泄漏的可能性也大。
因此，通过使用根据本发明的用于流体分析的芯片来改变通道高度，结果如图12中所示，当注入维生素D溶液时，证实流体的驱动良好地进行而没有泄漏。
因此，在常规有机溶剂粘合用于流体分析的芯片的情况下，由于无壁通道结构是提供稳定流动的重要结构，因此，需要努力实现具有各种台阶的芯片，同时保持这种结构。
当与板的接触角由于样品的组成特性而低时，在无壁通道中存在泄漏的问题，并且在有机溶剂粘合芯片中不容易改变芯片的设计来解决该问题。
然而，在根据本发明的一实施例中的用于流体分析的芯片的情况下，通过OCA薄膜的粘合，可以实现可以容易地改变芯片设计的结构(流体存储部件)，结果，可以克服无壁通道结构的破裂(泄漏)现象。
因此，根据本发明的用于流体分析的芯片的不同之处在于，通道高度和形状可以仅用OCA薄膜层来确定，并且由于OCA薄膜层和上板注塑部件的组合元件，它具有能够形成具有各种台阶的通道高度和无壁通道的复杂结构。
根据到目前为止描述的根据本发明的实施方式的用于流体分析的芯片，可以通过使用OCA薄膜粘合上板和下板以简单的结构生产芯片，可以精确控制内部高度和形状以符合各种要求的情况下使用，并且可以由于比常规芯片更大的粘附性而增强可靠性。
尽管已经参考本发明的实施方式描述了上述内容，但是本领域技术人员将能够在不脱离下面描述的权利要求中描述的本发明的精髓和范围的情况下，在范围内对本发明进行各种修改和改变。因此，如果修改的实施方式基本上包括本发明的权利要求的要素，则所有这些要素都应被认为包括在本发明的技术范围内。
Claims (17)
1.一种用于流体分析的芯片，包括：
第一板；
第二板，其配置成粘合到所述第一板；
光学透明粘合剂(OCA)薄膜，其置于所述第一板和所述第二板之间，以将所述第一板和所述第二板粘合；以及
微通道部件，其形成在所述第一板和所述第二板之间而具有预定空间，待分析流体被引入所述微通道部件中而流动，
其中所述微通道部件的至少一部分的形状和高度是根据所述OCA薄膜的形状和厚度确定。
2.根据权利要求1所述的用于流体分析的芯片，其中，所述微通道部件的至少一部分具有无壁结构。
3.根据权利要求1所述的用于流体分析的芯片，其中，所述OCA薄膜包括：
粘合部件，其配置成所述第一板和所述第二板而使其粘合；以及
通道形成部件，其配置成贯通所述粘合部件的内部形成，并确定所述微通道部件的至少一部分的形状。
4.根据权利要求3所述的用于流体分析的芯片，其中所述微通道部件包括：
预处理部件，流体注入并临时容纳在所述预处理部件中；
通道部件，容纳在所述预处理部件中的流体在所述通道部件中移动并且发生抗原-抗体反应；以及
清洗部件，通过所述通道部件的残余流体容纳在所述清洗部件中。
5.根据权利要求4所述的用于流体分析的芯片，其中，所述预处理部件包括：
注入流体的样品注入部件；以及
第一缓冲部件，其配置成高于所述样品注入部件以形成台阶。
6.根据权利要求5所述的用于流体分析的芯片，其中，所述预处理部件还包括：
流体存储部件，其配置成从所述样品注入部件分支，并且具有比所述第一缓冲部件更低的高度，以便首先被所述流体填充。
7.根据权利要求6所述的用于流体分析的芯片，其中，所述流体储存部件的高度由所述OCA薄膜的厚度确定。
8.根据权利要求6所述的用于流体分析的芯片，其中，所述流体存储部件的形状由所述通道形成部件的形状确定。
9.根据权利要求6所述的用于流体分析的芯片，其中，所述流体存储部件从所述样品注入部件分支并延伸预定长度，然后形成为在所述通道部件的方向上延伸预定长度。
10.根据权利要求9所述的用于流体分析的芯片，其中，所述流体存储部件包括：
流体储存部件通孔，其形成在所述流体储存部件的端部处。
11.根据权利要求9所述的用于流体分析的芯片，其中，所述流体存储部件包括：
边缘部件，其在所述流体储存部件分支的方向上从所述流体储存部件突出。
12.根据权利要求6所述的用于流体分析的芯片，其中，所述预处理部件还包括：
第二缓冲部件，其与所述第一缓冲部件间隔开预定间隔，以具有比所述第一缓冲部件小的体积；以及
第一共轭部件，其设置在所述第一缓冲部件和所述第二缓冲部件之间，使得流体中的分析物材料与识别材料反应。
13.根据权利要求12所述的用于流体分析的芯片，其中，还包括：
防漏孔，其形成在所述第一共轭部件和所述第二缓冲部件的两侧部。
14.根据权利要求12所述的用于流体分析的芯片，其中，所述第一共轭部件包括多个支柱。
15.根据权利要求1所述的用于流体分析的芯片，其中，通过改变所述OCA薄膜的厚度来改变所述微通道部件的高度。
16.根据权利要求1所述的用于流体分析的芯片，其中，通过改变堆叠的OCA薄膜的数量来改变所述微通道部件的高度。
17.根据权利要求16所述的用于流体分析的芯片，其中，通过组合堆叠具有相同厚度或不同厚度的OCA薄膜来改变所述微通道部件的高度。
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