KR101936842B1 - 세포를 분리하기 위한 미세유체 디바이스 - Google Patents

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Abstract

샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 세포들(C1)을 분리하기 위한 미세유체 시스템(1)은, 소정의 유형의 세포들(C1) 중 적어도 일부를 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 샘플의 추가 세포들(C2)에 대하여 실질적으로 선택적인 방식으로 전달하기 위한 분리부(3)를 포함하고, 두 개의 밸브(9, 10)는 메인 챔버(4)의 상향 및 하향으로 설치되고, 두 개의 밸브(11, 12)는 회수 챔버(5)의 상향 및 하향으로 설치되고, 제어 조립체(23)는 전술한 밸브들(9, 10, 11, 12)을 제어하도록 설계되고, 제안한 시스템(1)은 높은 재현성과 정밀도로 세포들의 분리를 가능하게 한다.

Description

세포를 분리하기 위한 미세유체 디바이스{MICROFLUIDIC DEVICE FOR ISOLATION OF CELLS}
본 발명은 미세유체 시스템, 입자 분리 장치, 미세유체 디바이스, 및 입자 분리 방법에 관한 것이다.
종래 기술로는, 피펫을 사용하는 조작자에 의해 메인 챔버의 홀을 통해 샘플이 유입되는 메인 챔버, 및 다시 한번 피펫을 사용하는 조작자에 의해 회수 챔버의 홀을 통해 소정의 유형의 입자들이 회수되는 회수 챔버를 포함하는, 소정의 유형의 입자들을 분리하기 위한 디바이스가 알려져 있다.
미국 공개특허공보 제2003/0073110호 및 유럽 특허공보 제1179585호는, 복합 디바이스 자체에 완전하게 내장된 복수의 밸브를 포함하는, 샘플 조작을 위한 복합 디바이스를 개시한다.
미국 공개특허공보 제2004/0209354호는 입자 조작을 위한 시스템의 몇몇 양태만을 개시하고 있으며, 디바이스의 구조 및 그 동작의 상세는 특정되어 있지 않다.
알려져 있는 디바이스들에서는, 분리, 유입 및 회수 단계들 동안 다양한 문제점들이 존재한다. 또한, 그 결과는 항상 재현 가능하지 않으며, 다양한 단계들 동안 때때로 샘플 오염이 발생하고, 특정한 손재주를 갖춘 조작자의 간섭을 빈번하게 필요로 한다.
미국 공개특허공보 제2003/0073110호 유럽 특허공보 제1179585호 미국 공개특허공보 제2004/0209354호
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점들을 적어도 부분적으로 극복할 수 있으며 동시에 제조가 쉽고 경제적으로 유익한, 미세유체 시스템, 입자 분리 장치, 미세유체 디바이스, 및 입자 분리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 후속하는 청구범위의 독립항들, 및 바람직하게는 독립항들을 직접적으로 인용하거나 간접적으로 인용하는 종속항들 중 임의의 청구항에 기재된 바에 따른 미세유체 시스템을 제공한다.
명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 본 명세서에서, 다음의 용어들은 이하에서 나타내는 의미를 갖는다.
단면의 "등가 직경"(equivalent diameter)이라는 용어는 그 단면과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 의미한다.
덕트의 또는 채널의 "단면"이라는 용어는 채널(또는 덕트)의 길이 방향 연장, 즉, 채널(또는 덕트)에서의 유체 이동 방향에 대략 수직하는 단면을 의미한다.
홀의 "등가 직경"이라는 용어는 홀 자체의 최소 치수의 단면과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 의미한다.
"미세유체 시스템(또는 디바이스)"라는 용어는 적어도 하나의 미세유체 채널(또는 덕트)을 포함하는 시스템(또는 디바이스)을 의미한다.
"미세유체 채널(또는 덕트)"은 1mm 미만의 등가 직경의 단면을 갖는 채널(또는 덕트)을 의미한다.
채널 또는 덕트의 치수는 표면형상 측정기(profilometers)를 사용하는 표준 방식으로 측정될 수 있다.
본 명세서에서, "입자"라는 용어는 500㎛ 미만(150㎛ 미만이 더욱 바람직함)의 최대 치수를 갖는 혈구를 의미한다. 제한되지 않는 입자의 예로는, 세포, 세포 퇴적물(특히, 세포 단편), 세포 응집물(예를 들어, 신경 세포(neurospheres)나 유방 세포(mammospheres) 등의 줄기 세포로부터 도출되는 작은 세포군), 박테리아, 리소스피어, (폴리스티렌 및/또는 자기) 마이크로스피어, 및 세포에 연결된 마이크로스피어에 의해 형성된 복합 나노스피어(예를 들어, 최대 100nm의 나노스피어)가 있다. 바람직하게는, 입자들은 세포들이다.
몇몇 실시예들에 따르면, 입자(바람직하게는, 세포 및/또는 세포 퇴적물)는 60㎛ 미만의 최대 치수를 갖는다.
입자의 치수는 (입자가 놓이는) 눈금 슬라이드와 함께 사용되는 통상의 현미경 또는 눈금 현미경을 사용하는 표준 방식으로 측정될 수 있다.
본 명세서에서, 입자의 "치수"(dimensions)라는 용어는 입자의 길이, 폭, 및 두께를 의미한다.
"실질적으로 선택적"라는 용어는, 변위된 그리고/또는 분리된 입자들이 하나 이상의 소정의 유형의 대부분의 입자들인 입자의 변위(또는 이동 및/또는 분리를 나타내는 기타 유사한 용어)를 식별하는 데 사용된다. 바람직하게는, 실질적으로 선택적인 변위(또는 이동 및/또는 분리를 나타내는 기타 유사한 용어)는 소정의 유형 또는 유형들의 입자들의 적어도 90%(바람직하게는, 95%)(입자들의 총 수에 대한 소정의 유형 또는 유형들의 입자들의 수로 표현되는 퍼센트임)의 변위를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들의 비제한적인 몇몇 예들을 도시하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 시스템의 개략적인 도.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 다른 시스템의 일 실시예의 개략적인 도.
도 3은 도 1의 시스템의 개략적인 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 디바이스의 확대 사시도.
도 5는 도 4의 디바이스의 부품의 상부 평면도.
도 6은 도 5의 부품의 하부 평면도.
도 7은 도 4의 디바이스의 부품들의 사시도.
도 8은 도 4의 디바이스의 부품의 확대 사시도.
도 9는 도 8의 부품의 상부 평면도.
도 10은 명료하도록 본 발명에 따라 제조된 장치의 부품들이 제거된 부분 사시도.
도 11은 다른 동작 위치에 있는 도 10의 장치의 부품들이 제거된 부분 사시도.
도 12는 도 10과 도 11의 장치의 상세를 도시하는 하부 사시도.
도 13은 명료하도록 부품들이 제거된 도 10과 도 11의 장치의 일부의 상부 평면도.
도 14와 도 15는 서로 다른 두 개의 동작 위치에 있는 도 1 내지 도 3의 시스템의 상세를 도시하는 부분 단면도.
도 16은 도 1 내지 도 3의 시스템의 상세를 도시하는 부분 단면도.
도 17은 도 14와 도 15에 도시한 상세의 일부의 사시도.
도 18은 도 17의 상세의 확대 사시도.
도 19와 도 20은 다양한 동작 단계들에서의 도 4의 디바이스의 상세를 도시하는 도.
도 21은 도 4의 디바이스의 상부 평면도.
도 22는 도 1의 시스템을 사용하여 수행된 테스트의 사진.
도 23은 도 1과 도 2의 상세의 일 실시예의 확대도.
도 24는 도 17에 도시한 일부를 변형한 사시도.
도 25는 도 24의 변형의 확대 사시도.
도 26은 도 24의 변형 예의 측면 사시도.
도 27과 도 28은 다양한 동작 단계들에서의 도 31의 디바이스의 상세를 도시하는 도.
도 29는 도 31의 디바이스의 부품의 확대 사시도.
도 30은 도 29의 부품의 상부 평면도.
도 31은 본 발명에 따라 제조된 디바이스의 상부 평면도.
도 32는 도 6의 부품의, 특히, 도 31의 디바이스의 부품의, 변형 예의 하부 평면도.
도 33은 도 32의 상세를 도시하는 확대도.
미세유체 시스템
샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)(도 20에 개략적으로 도시됨)을 실질적으로 분리하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 미세유체 시스템(1)을 제공한다. (도 1의) 시스템(1)은, 사용 시 샘플이 시스템(1) 내로 유입되는 입구(2); 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 샘플의 추가 입자들(C2)로부터 실질적으로 선택적인 방식으로 분리하도록 설계된 분리부(3)(도 20에 개략적으로 도시함); 및 분리부(3)에 접속되고, 특히, 사용 시, 실질적으로 선택적인 방식으로 분리된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 시스템(1)으로부터 배출되는 출구(8)를 포함한다. 분리부(3)는 입구(2)에 접속된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 입구(2)와 분리부(3) 사이에 설치된 (특히, 입구(2)와 메인 챔버(4) 사이에 설치된) 밸브(9); 및 출구(8)와 분리부(3) 사이에 설치된 밸브(12)를 포함한다. 특히, 시스템(1)은 외부를 향하는 시스템(1)의 각 개구부 및 분리부(3) 사이에 설치된 밸브 세트를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 분리부(3)는, 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 포함하고, 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 실질적으로 선택적인 방식으로 전달하도록 설계된다.
분리부(3)는, 챔버들(4, 5)을 접속하고(즉, 챔버들 간의 유체 이동을 가능하게 하고) 챔버들(4, 5) 자체의 치수보다 훨씬 작은 치수(특히, 폭과 길이)를 갖는 채널(5)을 더 포함한다.
시스템(1)은, 샘플이 메인 챔버(4) 내에 자유롭게 유입될 수 있도록 메인 챔버(4)에 접속되어 흡배기관(breather)으로서 기능을 하는 출구(7); 및 회수 챔버(5)에 접속되어 사용 시 회수 챔버(5)에 수집된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 시스템(1)으로부터 배출되는 출구(8)를 구비한다.
시스템(1)은, 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 밸브(9); 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치된 밸브(10); 회수 챔버(5)에 접속된 밸브(11); 및 회수 챔버(5)와 출구(8) 사이에 설치된 밸브(12)를 더 포함한다. 특히, 밸브(11)는 회수 챔버(5)와 캐리어 액체의 소스 사이에 설치된다.
더욱 구체적으로, 회수 챔버(5)는 일측의 메인 챔버(4)와 타측의 밸브(11, 12) 사이에 설치되고, 메인 챔버(4)는 일측의 회수 챔버(5)와 타측의 밸브(9, 10) 사이에 설치된다.
밸브(9, 10)는 메인 챔버(4) 내로의 샘플의 유입을 조절하도록 설계된다.
밸브(11, 12)는 회수 챔버(5) 내로의 캐리어 액체의 유입 및 출구(8)를 통한 회부 챔버(5)로부터의 소정의 유형의 입자들(C1)과 캐리어 액체의 유출을 조절하도록 설계된다.
사용 시, 밸브(9, 12)가 폐쇄되고 밸브(11, 10)가 개방되면, 메인 챔버(4)의 방출(flushing)이 실시되고, 다시 말하면, 샘플의 추가 입자들(C2)이, 메인 챔버(4)로부터 배출된다(즉, 메인 챔버로부터 멀어지도록 흐르게 된다).
특정 실시예들에 따르면, 캐리어 액체는 완충액이며, 특히, 인산 완충 식염수(particular phosphate-buffered saline; PBS)이다.
도 1에 도시한 실시예에 따르면, 시스템(1)은, 입구(2)와 밸브(9) 사이에 설치되고 입구(1) 자체를 통해 유입되는 샘플을 수집하도록 설계된 저장소(13); 및 회수 챔버(5)를 채우도록 설계된, 캐리어 액체를 함유하기 위한 저장소(14)를 포함한다. 다시 말하면, 저장소(14)는 캐리어 액체의 소스로서 기능을 한다. 시스템(1)은 출구(7)에 설치되고 메인 챔버(4)로부터 유입되는 유체를 수집하도록 설계된 저장소(7')를 더 포함한다.
밸브(9)는 입구(2)와 메인 챔버(4) 사이에, 특히, 저장소(13)와 메인 챔버(4) 사이에 설치되고, 입구(2)와 메인 챔버(4)를 서로 접속 또는 분리하도록 설계된다.
바람직하게, 시스템(1)은 소정의 압력의 공급 방향으로 저장소(13)와 메인 챔버(5) 간의 압력 차를 가하기 위한 압력 소스(15)를 더 포함한다. 특히, 압력 소스(15)는 소정의 압력의 공급 방향으로 메인 챔버(5)를 향하여 저장소(13)로부터 압력을 가하도록 설계된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 저장소(13)는 압력 소스(15)와 밸브(9) 사이에 설치된다.
특히, 저장소(13)는 압력 소스(15)와 메인 챔버(4) 사이에 설치된다.
특정 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 압력 소스(15)와 메인 챔버(4)를 접속하고(즉, 압력 소스와 메인 챔버 간의 유체 이동을 가능하게 하고) 저장소(13)와 밸브(9)를 따라 설치된 덕트(16)를 포함한다. 덕트(16)는 2mm 이하의 등가 직경의 단면을 갖고, 바람직하게, 덕트(16)는 50㎛ 이상의 등가 직경의 단면을 갖는다. 덕트(16)는 0.9mm 이하의 등가 직경의 단면을 갖는 적어도 하나의 스트레치를 포함한다.
시스템(1)은, 적어도 입구(2)로부터 메인 챔버(4)로의 영역에서 샘플에 가해지는 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계되고 압력 소스(15)와 저장소(13) 사이에 설치된 진동 디바이스(17)를 더 포함한다. 이러한 식으로, 저장소(13) 및/또는 덕트(16) 및/또는 메인 챔버(4)에 존재하는 샘플의 입자들(C1, C2)은 진동하게 되고, 저장소(13)로부터 메인 챔버(4)로의 샘플의 입자들(C1, C2)의 유입이 개선된다. 입자들(C1, C2)이 저장소(13) 및/또는 덕트(16) 및/또는 메인 챔버(4)의 벽들에 모이거나 부착되거나 하는 경향은 줄어든다. 메인 챔버(4) 내에서의 입자들(C1, C2)의 분포 균질성이 개선된다.
바람직하게, 진동 디바이스(17)는 특히 T-조인트(19)에 의해 덕트(16)에 접속된 진동판(diaphragm; 18)을 포함한다. 특정 실시예들에 따르면, 진동판은 입구와 출구가 단락된 마이크로펌프(Thinxxs® MDP2205)이다.
(도 1에 도시하지 않은) 몇몇 실시예들에 따르면, 입구(2)는 압력 소스(15)(특히, 조인트(19))와 저장소(13) 사이에서 덕트(16)를 따라 설치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치되고 덕트(16)의 단면보다 작은 단면을 갖는 적어도 하나의 스트레치(20')를 구비하는 덕트(20)를 포함한다. 특히, 스트레치(20')의 단면은 덕트(16)의 단면보다 적어도 100㎛만큼 작다. 바람직하게, 스트레치(20')는 메인 챔버(4)의 하향으로 즉시(즉, 추가 스트레치나 요소의 삽입 없이) 설치된다.
스트레치(20')는 150㎛ 미만의 폭, 110㎛ 미만의 깊이, 및 2mm 초과의 길이를 갖는다. 바람직하게, 스트레치(20')는 100㎛ 초과의 폭, 30㎛ 초과의 깊이, 및 특히 6mm 미만의 길이를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 덕트(20)는, 스트레치(20')와 출구(7) 사이에 설치되고 스트레치(20')의 직경보다 큰 (특히, 덕트(16)의 직경과 대략 동일한) 등가 직경의 단면을 갖는 스트레치(20")를 포함한다.
일반적으로, 서로 다른 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 샘플이 덕트(20)에 유입되기 시작하는 때를 직접적으로 또는 간접적으로 검출하기 위한 센서; 메인 챔버를 향하는 샘플의 유입을 차단하기 위한 차단 디바이스; 및 (특히, 샘플이 덕트(20)에 유입되기 시작할 때) 센서에 의해 검출되는 것에 따라 차단 디바이스를 기동시키도록 센서와 차단 디바이스에 접속된 제어 조립체를 포함한다.
몇몇 특정 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 덕트(16)를 따라 그리고/또는 메인 챔버(4)에서 압력 변동을 검출하기 위한 압력 센서(21); 및 메인 챔버(4)를 향하는 샘플의 유입을 차단하기 위한 차단 디바이스(22)를 포함한다. 시스템(1)은 검출되는 압력 변동의 기능으로서 차단 디바이스(22)를 기동시키도록 압력 센서(21)와 차단 디바이스(22)에 접속된 제어 조립체(23)를 더 포함한다. 특히, 사용 시, 제어 조립체(23)는 압력 센서(21)가 소정의 임계 압력보다 큰 압력을 검출할 때 차단 디바이스(22)를 기동시킨다.
추가 특정 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 압력 센서(21)에 더하여 또는 압력 센서의 대안으로서, 다음에 따르는 요소들 중 하나 이상을 포함하며, 즉, 스트레치(20')의 입구에 설치된 광 센서; 샘플의 이동 시작으로 인한 전도성의 변동을 검출하도록 스트레치(20')의 입구에 설치된 전기 전도성 검출기; 샘플의 이동 시작으로 인한 유전율의 변동을 검출하도록 스트레치(20')의 입구에 설치된 전기 유전율 검출기; 샘플의 이동 시작으로 인한 열 저항의 변동을 검출하도록 스트레치(20')의 입구에 설치된 열 저항 검출기; 및 샘플의 이동 시작으로 인한 열 용량의 변동을 검출하도록 스트레치(20')의 입구에 설치된 열 용량 검출기 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 모든 경우에 있어서, 제어 조립체(23)는 검출기/검출기들에 접속되고, 검출기/검출기들에 의해 검출되는 변동의 기능으로서 차단 디바이스(20)를 기동시키도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 광 센서는 집적 포토다이오드 또는 (이미지 확대를 위한 시스템을 갖출 수 있는) 외부 비디오 카메라이다.
특히 도 23을 참조해 보면, 차단 디바이스(22)는 해제 밸브(22')를 포함하고, 바람직하게는, 압력 소스(15)와 저장소(13) 사이에 설치되며, 차단 디바이스(22)가 동작하면, 해제 밸브(22')가 개방되고, 압력 소스(15)로부터의 공기 분사가 외부로 향하고, 덕트(16)를 따른 압력이 저하된다. 해제 밸브(22')는 T-조인트(22")에 의해 덕트(16)에 수압식으로 접속된다.
특히, 차단 디바이스(22)는 조인트(19)와 압력 소스(15) 사이에 설치되고, 특히, 메인 챔버(4)로의 압력 공급 방향에 대하여 압력 센서(21)의 상향으로 설치된다.
전술한 바로부터, 분리부(3) 내로의 샘플 유입이 개선되며, 이에 따라 샘플의 상당 부분이 분리부(3) 자체를 넘어 통과하는 위험성을 줄인다고 추론할 수 있다.
대안의 실시예들에 따르면, 차단 디바이스(22)는 존재하지 않으며, 차단 기능은 제어 조립체(23)에 접속된 밸브(9)에 의해 수행된다. 다시 말하면, 제어 조립체(23)는, 사용 시, 압력 센서(21)가 소정의 임계 압력보다 높은 압력을 검출하는 경우 밸브(9)를 폐쇄한다.
바람직하게, 제어 조립체(23)는 밸브들(9, 10, 11, 12)에 접속된다.
통상의 전기적 접속(컨덕터 케이블) 또는 전자기파(예를 들어, 전파, 마이크로파 등에 의함)를 통해 제어 조립체와 다른 요소들(디바이스, 밸브부, 등) 간의 접속을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 입구(24)를 포함한다. 저장소(14)는 입구(24)와 밸브(11) 사이에 설치되고, 입구(24)를 통해 유입되는 캐리어 액체를 수집하도록 설계된다.
밸브(11)는 입구(24)와 회수 챔버(5) 사이에 설치되고, 입구(24)와 회수 챔버(5)를 서로 접속하거나 분리하도록 설계된다. 특히, 밸브(11)는, 저장소(14)와 회수 챔버(5) 사이에 설치되고, 저장소(14)와 회수 챔버(5)를 서로 접속하거나 분리하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 저장소(14)와 회수 챔버(5) 간의 압력 차를 가하기 위한 압력 소스(25)를 포함한다. 특히, 압력 소스(25)는 회수 챔버(5)를 향하여 저장소(14)로부터 압력을 가한다.
바람직하게, 저장소(14)는 압력 소스(25)와 밸브(11) 사이에 설치된다. 특히, 시스템(1)은, 압력 소스(25)와 회수 챔버(5)를 접속하고(즉, 압력 소스와 회수 챔버 간의 유체 이동을 가능하게 하고) 저장소(14)와 밸브(13)를 따라 설치된 덕트(26)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 입구(24)는 덕트(26)를 따라 설치되고, 특히, 압력 소스(25)와 저장소(14) 사이에 설치된다.
특히 도 3을 참조해 보면, 시스템(1)은, 진동 디바이스(17)와 유사하며 회수 챔버(5)의 적어도 한 영역에서 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된 진동 디바이스(17a)를 포함한다. 이러한 식으로, 회수 챔버(5) 내에 존재하는 소정의 유형의 입자들(C1)은 진동하게 되며, 출구를 향하는 회수 챔버(5)로부터의 소정의 유형의 입자들(C1) 자체의 유출이 개선된다. 입자들(C1)이 회수 챔버(5)를 출구(8)에 접속하는(즉, 회수 챔버와 출구 간의 유체 이동을 가능하게 하는) 회수 챔버(5) 및/또는 덕트(27)의 벽들에 모이거나 부착되는 경향은 줄어든다. 밸브(12)는 회수 챔버(5)와 출구(8) 사이에 설치된다.
바람직하게, 진동 디바이스(17a)는 특히 T-조인트(19a)에 의해 덕트(26)에 접속된 진동판 펌프(18a)를 포함한다.
(도시하지 않은) 실시예들에 따르면, 챔버(5)를 채우기 위한 시스템은 챔버(4)를 채우기 위한 시스템과 유사하다.
결국, 상기 경우들에서, 차단 디바이스(도시하지 않음)는 압력 소스(25)와 저장소(14) 사이에 설치되고, 또한, 메인 챔버(4)를 참조하여 전술한 바와 유사한 하나 이상의 센서 및/또는 검출기들(도시하지 않음)은 덕트(27)의 입구에 또는 다른 적절한 위치에 배치된다.
(도시하지 않은) 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 출구(8)에 설치되고 제어 조립체(23)에 접속되고 출구(8)로부터 유출되는 액체를 검출하도록 설계된 검출기(특히, 광 검출기 또는 임피덴쇼메트릭(impedentiometric) 검출기 또는 초음파 검출기)를 포함한다. 제어 조립체(23)는 광 센서에 의해 검출되는 것의 기능으로서 밸브(11 및/또는 12)의 개방을 조절하도록 설계된다. 특히, 사용 시, 광 센서가 (소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 존재하는) 캐리어 액체의 적어도 한 방울을 검출하면, 제어 조립체(23)는 압력을 제로로 만드는 해제 밸브를 기동시키고, 이에 따라 액체의 흐름을 차단한다.
또한 또는 대안으로서, 광 센서가 (소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 존재하는) 캐리어 액체의 적어도 한 방울을 검출하면, 제어 조립체(23)는 밸브(12) 및/또는 밸브(11)를 폐쇄한다.
이러한 식으로, 매우 적은 액체 용량으로 입자들(C1)을 얻을 수 있다. 이는 분석의 후속 단계들을 용이하게 한다.
도 2는, 회수 챔버(5)에 대한 덕트(6)의 위치에 있어서 도 1의 시스템(1)과는 다르며, 회수 챔버(5)를 출구(7)(또는 도시하지 않은 추가 덕트)에 접속하고 밸브(29)를 따라 설치된, 제어 조립체(23)에 접속된 덕트(28)를 포함한다는 시스템(1)의 일 실시예를 도시한다는 점에서 다르다. 덕트(26)는 덕트들(27, 28) 간의 회수 챔버(5)까지 접속된다. 특히, 덕트(26)는 채널(6)의 실질적으로 앞에 있는 회수 챔버(5)까지 접속된다.
특히 도 14와 도 15를 참조해 볼 때, 몇몇 실시예들에 따르면, 밸브들(9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나(특히, 각 밸브(9, 10, 11, 12))는 특정한 밸브(V)를 참조하여 후술하는 특정한 구조를 갖는다(다시 말하면, 밸브들(9, 10, 11, 12) 중 하나 이상은 후술하는 밸브(V)의 구조를 갖는다).
본 발명의 일 양태에 따르면, 밸브(V)를 제공한다.
밸브(V)는, 실질적으로 탄성 재료를 포함하고(특히 탄성 재료로 만들어지며) 폐쇄 요소(30)가 각 덕트의 두 개의 스트레치(31, 32)를 분리하는 (도 14에 도시한) 차단 위치 및 스트레치들(31, 32) 간의 유체 이동이 허용되는 방식으로 폐쇄 요소(30)가 설치되는 (도 15에 도시한) 개방 위치 사이에서 이동하도록 설계된 폐쇄 요소(30)를 구비한다.
밸브(V)는 두 개의 스트레치(31, 32) 사이에 설치된 진동판(33)을 포함한다. 폐쇄 요소(30)가 차단 위치에 있는 경우, 폐쇄 요소(30) 자체는 스트레치들(31, 32)을 분리하도록 진동판(33)과 접한다. 폐쇄 요소(30)가 개방 위치에 있는 경우, 폐쇄 요소(30) 자체는 스트레치들(31, 32) 간의 유체 이동이 가능해지도록 진동판(33)으로부터 떨어지게 된다.
밸브(V)는, 폐쇄 요소(30) 자체를 차단 위치에서 유지하도록 스트레치들(31, 32)을 향하여(특히, 진동판(33)을 향하여) 폐쇄 요소(30)를 가압하는 각각의 기계적 압력 요소(34)를 더 포함한다. 바람직하게, 기계적 압력 요소(34)는 폐쇄 요소(30)가 차단 위치로부터 개방 위치로 이동하는 경우 압축되고 폐쇄 요소(30)가 개방 위치로부터 차단 위치로 이동하는 경우 신장되는 스프링을 포함한다(특히, 이러한 스프링이다).
밸브(V)는 유체 역학 액추에이터(35)를 포함하고, 유체 역학 액추에이터는 기계적 압력 요소(34)를 수용하는 중공 요소(37)를 갖는 액추에이터 노즐(36)을 포함한다. 중공 요소(37)는 내부 채널(38) 및 폐쇄 요소(34)와 접하도록 설치된 개방 단부(특히, 액추에이터 홀(39)이 설치된 개방 단부)를 갖는다.
유체 역학 액추에이터(35)는, 내부 채널(38)을 따라 유체 기밀 방식으로 미끄러지도록 설계되고 기계적 압력 요소와 접하는 액추에이터 홀(39)에 대응하는 위치에 설치되는 밀봉 요소(40)를 포함한다.
유체 역학 액추에이터(35)는 흡입부(41)를 더 포함하고, 흡입부는 액추에이터 노즐(36)을 (도 3에 도시한) 흡입 소스(43)에 접속하는 덕트(42)를 포함한다.
사용 시, 흡입부(41)가 동작하면, 밀봉 요소(30)는 역으로 흡입되어 밀봉 요소(40)를 가압하고, 밀봉 요소는 기계적 압력 요소(34)를 압축하도록 내부 채널(38) 내에서 미끄러진다. 상기 음의 압력은 폐쇄 요소(30)가 개방 위치에 도달하는 방식으로 폐쇄 요소(30)를 진동판(33)으로부터 멀어지도록 이동시킨다. 흡입부가 비활성화되면, 기계적 압력 요소(34)는 밀봉 요소(40)를 액추에이터 홀(39)을 통해 외부로 가압한다. 이어서, 밀봉 요소(40)는 폐쇄 요소(30) 자체가 차단 위치에 도달하는 방식으로 진동판(33)에 대하여 폐쇄 요소(30)를 가압한다.
(도 7에 또한 도시한) 폐쇄 요소(30)는 멤브레인부(44) 및 멤브레인부(44)의 주변 가장자리를 따라 연장되는 돌출부(45)를 구비한다. 다시 말하면, 폐쇄 요소(30)는 주변 가장자리에서 더욱 큰 두께를 갖는다. 이는 폐쇄 요소(30)와 액추에이터 노즐(36)(특히, 중공 요소(37)) 간의 메브레인과 유체 기밀성(fluid tightness)의 기계적 저항을 개선할 수 있게 한다. 돌출부(45)는 환 형상을 갖는다.
특정 실시예들에 따르면, 멤브레인부(44)는 실질적으로 원통 형상을 갖고, 이 경우, 돌출부(45)는 원형 링의 형상을 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 폐쇄 요소(30)는 단일 엘라스토머 재료(즉, 엘라스토머)로 형성되거나 서로 다른 다수의 엘라스토머 재료들의 조합(예를 들어, 혼합물)에 의해 형성된다.
바람직하게, 엘라스토머는 실리콘, 특히 실리콘 고무를 포함한다(특히, 이러한 실리콘, 특히 실리콘 고무로 이루어진다). 몇몇 실시예들에 따르면, 실리콘은 다음의 식을 갖는다.
Figure 112011080881449-pct00001
여기서, n은 4 초과의 정수이고, 각 R은 메틸, 에틸, 프로필로 이루어지는 그룹에서 다른 것들과는 독립적으로 선택된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 엘라스토머는 단지 하나의 실리콘을 포함하거나, 대안으로, 서로 다른 다수의 실리콘을 포함한다(즉, 이러한 실리콘으로 구성된다).
몇몇 실시예들에 따르면, 후술하는 액추에이터 노즐(36)은 폐쇄 요소(30)에 대하여 액추에이터 노즐(36) 자체를 가압하기 위한 기계적 압력 요소(46)(특히, 스프링)이다.
변형 예에 따르면, 유체 역학 액추에이터(35)는 분해될 수 있는 두 개의 부품(40', 40)을 밀봉 요소(40)가 포함하는 도 24 내지 도 26에 도시한 구조를 갖는다.
밸브(V)의 구체적인 구조는 종래 기술에 비해 상당한 장점을 갖는다는 점을 강조할 수 있다.
제1 장점은 샘플의 기체(특히, 공기) 오염의 위험성이 낮다는 것이다. 이러한 점에서, 일반적으로 폐쇄 요소(30)는 기체를 부분적으로 투과시킬 수 있으며 본 발명이 제안한 해결책에서는, (공기 분사의 일부가 덕트에 유입되는 이러한 공기 분사를 공급함으로써) 폐쇄 요소(30)를 차단 위치에 유지하도록 공기 분사를 공급할 필요가 없다는 점에 주목해야 한다.
제2 장점은 흡입 소스가 기능을 하는 경우(높은 유체 기밀성을 제시하도록 부품들이 함께 조립됨) 헤드 손실이 줄어드는 것이다.
도 3의 실시예에서, 밸브들(9, 11)은 개략적으로 그리고 전술한 밸브(V)와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 것으로 도시되어 있다. 이 경우, 바람직하게, 밸브들(9, 11) 각각은 각 흡입 소스(43)에 접속된다.
(도시하지 않은) 몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 압력 소스들(15, 25)을 포함하지 않는다. 이 경우, 밸브(9 및/또는 11)는, 단일 밸브 대신에, 덕트(16 및/또는 26)를 따라 연속적으로 배치된 복수의 밸브를 포함한다. 사용 시, 연속적으로 배치된 밸브들은 차례로 개방되고 폐쇄되어 샘플 및/또는 캐리어 액체를 분리부(3)에 공급한다. 이러한 식으로, 연속적으로 배치된 밸브들은 연동 펌프와 유사한 방식으로 기능을 한다.
연동 펌프로서 기능을 하려면, 통상 연속적으로 배치된 적어도 세 개의 밸브가 필요하다는 점에 주목해야 한다.
그러나, 몇몇 실시예들에 따르면, 밸브(9 및/또는 11) 각각은 연속적으로 배치된 두 개의 밸브를 포함한다(특히, 이러한 두 개의 밸브로 이루어진다). 이러한 경우, 상기 밸브들은 밸브들(10 및/또는 12)과 함께 동작하여 연동 펌프로서 기능을 한다.
이러한 실시예들은 몇몇 장점들을 제시한다. 즉, 번거로운 압력 소스들의 통합이 필요 없고, 분리부(3)에 공급되는 유체량의 매우 정밀한 조절이 가능하다.
도 3에 도시한 실시예에 따르면, 시스템(1)은 유전 영동(dielectrophoresis) 시스템을 포함한다. 분리부(3)는 유전 영동 시스템의 적어도 하나의 부분을 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 분리부(3)는 유전 영동 시스템을 (전체적으로) 포함한다.
특히, 시스템(1)(구체적으로는, 유전 영동 시스템)은 광 센서(47)를 포함한다. 제어 조립체(23)는 광 센서(47)와 분리부(3)에 접속된다. 바람직하게, 광 센서(47)는 비디오 카메라(48)를 포함한다. 사용 시, 제어 조립체(23)는 광 센서(47)에 의해 검출되는 것의 기능으로서 챔버들(4, 5)의 서로 다른 활성 부품들을 기동한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 분리부(3)는 조작자 인터페이스(49)(인간/기계 인터페이스)를 더 포함한다. 바람직하게, 조작자 인터페이스(49)는 퍼스널 컴퓨터를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 유전 영동 시스템 및/또는 유전 영동 시스템의 동작은, 설명을 완전하게 하도록 그 내용이 본 명세서에 일체적으로 재현되는 (그리고 본 명세서에서 참고로 원용되는) 국제 특허출원번호 제W2O0069565호, 제WO2007010367호 및 제WO2007049120호 중 중 적어도 하나에 개시되어 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, (도 2의) 시스템(1)은 분리부(3)의 적어도 몇몇, 특히, 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 냉각하도록 설계된 냉각 조립체(50)를 포함한다.
냉각 조립체(50)는, 몇몇 실시예들에 따르면, 펠티에 조립체이며, 분리부(3)로부터 열을 흡수하도록 설계된 활성면(52)을 갖는 냉각 판(51); 및 열을 배출하기 위한 배출면(53)을 포함한다. 바람직하게, 활성면(52)은 배출면(53)보다 작은 치수를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 열 전도성 폴리머 재료로 형성된 (자체적으로 알려져 있음) 매트가 활성면(52)과 분리부(3) 사이에 설치된다.
냉각 조립체(50)는 열 교환 디바이스(heat-exchanger device)로서 기능을 하는 조정 회로(conditioning circuit; 55)에 접속된 열 전달 판(54)을 더 포함한다.
회로(55)는, 두 개의 덕트(56); 두 개의 덕트(56) 사이에 설치된 라디에이터(57); 조정 액체가 라디에이터(57) 내에서 흐르는 동안 조정 액체를 냉각하기 위한 복수의 팬(58); 및 조정 액체가 덕트들(56)을 따라 그리고 라디에이터(57)를 통해 흐르게 하는 펌프(59)를 포함한다.
도 3에 도시한 실시예에 따르면, 시스템(1)은 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 향하여 냉각 조립체(50)를 가압하기 위한 적어도 하나의 (적절한 경우에는, 4개의) 기계적 압력 요소(60)(특히, 스프링)를 포함한다.
특히 도 16, 18, 13 및 3을 참조해 보면, 시스템(1)은 덕트(16)와 덕트(26)의 두 개의 스트레치 간에 각각 배치된 두 개의 압력 공급 노즐(61, 61a)을 더 포함한다.
압력 공급 노즐(61)은, 압력 디바이스(64)에 접속되고 압력 디바이스(64)에 대한 대향 단부에 설치된 압력 공급 홀(63)을 갖는 중공체(62)를 포함한다.
압력 디바이스(64)는 압력부(65)를 포함하고, 압력부는 압력 소스(15) 및 압력 소스(15)를 압력 공급 노즐(61)에 접속하는 덕트(특히, 덕트(16)의 제1 스트레치)를 포함한다.
실질적으로 탄성인 재료를 포함하는(특히, 이러한 재료로 이루어지는) (도 7과 도 16에 도시한) 밀봉 링(66)은 덕트(16)의 제2 스트레치와 압력 공급 홀(63) 사이에 설치된다.
바람직하게, 실질적으로 탄성인 재료는 폐쇄 요소(30)를 참조하여 전술한 바와 같이 정의된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 밀봉 링(66)은, 대략 원형이며, 대략 중심 홀(67); 홀(67)을 한정하는 내부; 및 내부보다 큰 두께를 갖는 주변부를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 밀봉 링(66)을 향하여 (특히, 밀봉 링에 대하여) 압력 공급 노즐(63)을 가압하도록 설치된 적어도 하나의 기계적 압력 요소(68)(특히, 스프링)를 더 포함한다. 이러한 식으로, 압력 공급 노즐(63), 밀봉 링(66) 및 덕트(16)의 제2 스트레치 간에 압력 분포가 작아지게 된다(즉, 밀봉이 양호해진다). 기계적 압력 요소(68)는 디바이스의 임의의 발생 가능한 평면성 부족을 보상하고 부착되는 컨택트의 힘을 조절하는 중요한 기능을 갖고 있다.
바람직한 실시예들에 따르면, 압력 공급 노즐(61a)은 압력 공급 노즐(61)과 동일한 구조를 갖고, 압력 디바이스(64)에 접속되고, 대응하는 기계적 압력 요소(68a)에 의해 각 밀봉 링(66a)을 향하여 가압된다.
시스템(1)은, 그 자체로 알려져 있으나 도시하지는 않은 유형의 탈착 가능 수집기(예를 들어, 테스트 관)를 수용하도록 설계되고 출구(8)에 설치된 (도 3에 부분적으로 도시된) 시트(seat; 69)를 더 포함한다.
덕트(27)와 시트(69) 사이에는, 덕트(27)와 시트(69) 사이의 더욱 작은 분포(즉, 더욱 양호한 밀봉)를 보장하도록 설계된 밀봉 링(70)이 설치된다. 밀봉 링(70)은 실질적으로 탄성인 재료를 포함한다(특히, 이러한 재료로 이루어진다).
바람직하게, 실질적으로 탄성인 재료는 폐쇄 요소(30)를 참조하여 전술한 바와 같이 정의된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 밀봉 링(70)은, 대략 원형이며, 대략 중심 홀(71); 홀(71)을 한정하는 내부; 및 내부보다 큰 두께를 갖는 주변부를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 두 개의 분리 가능 부분을 포함하며, 즉, 실질적으로 고정된 장치(72)(장치(72)의 일 실시예는 도 10과 도 11에 부분적으로 도시되어 있음) 및 디바이스(73)(디바이스(73)의 일 실시예는 도 21의 상부 평면도 및 도 4의 확대도에 도시되어 있음)를 포함한다.
본 발명의 특정한 일 양태에 따르면, 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 미세유체 시스템을 제공하며, 미세유체 시스템(1)은, 사용 시 샘플이 시스템(1) 내로 유입되는 제1 입구(2); 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 포함하고, 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 실질적으로 선택적인 방식으로 전달하도록 설계된, 분리부(3); 메인 챔버(4)에 접속된 제1 출구(7); 및 회수 챔버(5)에 접속되고, 사용 시, 회수 챔버(5)에 수집된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 시스템(1)으로부터 배출되는 제2 출구(8)를 포함하고, 시스템(1)은, 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 제1 밸브(9); 메인 챔버(4)와 제1 출구(7) 사이에 설치된 제2 밸브(10); 회수 챔버(5)의 상향으로 설치된 제3 밸브(11); 및 회수 챔버(5)와 제2 출구(8) 사이에 설치된 제4 밸브(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템은 본 발명의 제1 및 제2 양태에 따라 전술한 특성들 중 하나 이상을 포함한다.
사용 시, (전술한 본 발명의 양태들 중 하나 이상에 따른) 시스템(1)은 이하에서 설명하는 방법에 따라 사용된다.
방법
본 발명의 제3 양태에 따라, 미세유체 시스템에 의해 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 방법을 제공한다. 미세유체 시스템은 시스템(1)이거나 시스템(1)과 유사한 미세유체 시스템이다. 바람직하게, 미세유체 시스템은 본 발명의 선행하는 양태들 중 하나에 따라 전술한 바와 같은 시스템(1)이다. 어느 경우든, 방법의 후속 설명을 간략히 하도록, 미세유체 시스템 및 그 부품들은 시스템(1) 및 유사하거나 동일한 부품들을 식별하기 위해 위에서 사용한 참조 번호들로 각각 식별한다.
방법은, 샘플을 시스템(1)의 입구(2)를 통해 시스템(1) 내로 유입하는 단계; 시스템(1)의 분리부(3) 내에서 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 추가 입자들(C2)로부터 분리하는 분리 단계; 적어도 부분적으로 분리 단계를 선행하며 샘플의 적어도 일부를 분리부(3)에 공급하는 제1 공급 단계(제1 공급 단계는 도 19e 내지 도 19i에 개략적으로 도시되어 있음); 및 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 후속하며 실질적으로 선택적인 방식으로 분리된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 시스템(1)의 출구(8)를 통해 분리부(3)로부터 멀어지도록 흐르는 회수 단계(회수 단계는 도 20c와 도 20d에 개략적으로 도시되어 있음)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 입구(2)와 분리부(3) 사이에 설치된 밸브(9); 및 출구(8)와 분리부(3) 사이에 설치된 밸브(12)를 포함한다. 분리 단계 동안, 밸브들(9, 12)은 폐쇄 상태로 유지된다.
특히, 시스템(1)은 외부 및 분리부(3)를 향하여 시스템(1)의 각 개구부(예를 들어, 입구들 및/또는 출구들) 사이의 밸브 세트를 포함한다. 분리 단계 동안, 이러한 밸브들의 각각은 폐쇄 상태로 유지된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 회수 단계는 분리 단계에 완전하게 후속한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 분리 단계는 제1 공급 단계에 완전하게 후속한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 분리 단계 동안, 소정의 유형의 입자들(C1)은, 분리부(3)의 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 실질적으로 선택적인 방식으로 전달된다(분리 단계의 종료는 도 20a에 도시되어 있음).
몇몇 실시예들에 따르면, 분리 단계 동안, 도 2에서 설명한 바와 같은 시스템을 사용하여, 다수의 소정의 유형들의 입자들(C1)은 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버의 특정 영역을 제외한 나머지로부터의 유체 저항을 통해 분리되어 있는 회수 챔버(5)의 특정 영역으로 전달된다.
시스템(1)의 출구(7)와 출구(8)는 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)에 각각 접속된다.
바람직하게, 시스템(1)은 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 밸브(9); 메인 챔버(4)의 하향으로 설치된 밸브(10); 회수 챔버(5)의 상향으로 설치된 밸브(11); 및 회수 챔버(50의 하향으로 설치된 밸브(12)를 포함한다. 분리 단계 동안, 밸브들(9, 10, 11, 12)은 특히 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 서로 분리하도록 폐쇄된다.
방법은, 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 선행하며 샘플의 적어도 일부를 메인 챔버(4) 내로 공급하는 제1 공급 단계(제1 공급 단계는 도 19e 내지 도 19i에 개략적으로 도시되어 있음); 및 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 선행하며 캐리어 액체를 회수 챔버(5)에 공급하는 제2 공급 단계(제2 공급 단계는 도 19a 내지 도 19d에 도시되어 있음)를 더 포함한다.
방법은, 소정의 유형의 입자들(C1)의 적어도 일부와 함께 캐리어 액체가 출구(8)를 통해 회수 챔버(5)로부터 멀어지도록 흐르는 회수 단계를 더 포함한다(회수 단계는 도 20c와 도 20d에 개략적으로 도시되어 있음).
몇몇 실시예들에 따르면, 유입 단계 동안, 샘플의 적어도 일부가 시스템(1)의 저장소(13) 내로 유입된다.
바람직하게, 분리 단계는 유전 영동에 의해 발생한다. 적어도 분리 단계 동안, 분리부(3)는 냉각된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 공급 단계 중 적어도 하나 또는 모두는 분리 단계에 대하여 완전하게 선행한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제2 공급 단계는 제1 공급 단계보다 적어도 부분적으로 선행한다. 바람직하게, 제2 공급 단계는 제1 공급 단계보다 완전하게 선행한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제1 압력은 메인 챔버(4)에 샘플을 공급하도록 설정된다.
특히, 제1 압력은 샘플을 저장소(13)로부터 메인 챔버(4)를 향하여 가압한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제1 압력은 적어도 제1 공급 단계 전에 그리고 제1 공급 단계 동안 가해진다.
바람직하게, 회수 단계 동안, 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부는 진동하게 되며, 특히, 발진 방식(진동 주파수가 2Hz 내지 80Hz이며, 바람직하게는 5Hz 내지 40Hz임)으로 가변하는 압력을 받게 된다.
바람직하게, 제1 공급 단계 동안, 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 시스템(1)의 밸브(9) 및 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치된 시스템(1)의 밸브(10)는 개방된다. 특히, 제1 공급 단계 동안, 샘플은 밸브(9)를 통과한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제1 공급 단계 동안, 샘플은 진동하게 되며, 특히, 발진 방식(진동 주파수는 2Hz 내지 80Hz이며, 바람직하게는 5Hz 내지 40Hz임)으로 가변되는 압력을 받게 된다.
특정 실시예들에 따르면, 시스템(1)은, 입구(2)를 메인 챔버(4)에 접속하기 위한 덕트(16); 및 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치되고, 덕트(16)의 단면보다 작은 특히 적어도 100㎛만큼 작은 단면을 갖는 덕트(20)를 포함하며, 제1 공급 단계 동안, 샘플의 압력이 검출되고, 검출된 압력에 따라 샘플 공급이 차단되고, 특히, 소정의 값보다 높은 압력이 검출되면 샘플 공급이 차단된다.
추가 실시예들에 따르면, 압력 검출에 더하여 또는 그 대안으로, 다음에 따르는 검출 중 하나 이상을 실시한다. 즉, 챔버(4)와 덕트(20) 사이의 샘플 이동의 광 검출; 샘플 이동의 개시로 인한 챔버(4)와 덕트(20) 사이의 접속 영역에서의 전기 전도성의 변동 검출; 샘플 이동의 개시로 인한 챔버(4)와 덕트(20) 사이의 접속 영역에서의 전기 유전율의 변동 검출; 샘플 이동의 개시로 인한 챔버(4)와 덕트(20) 사이의 접속 영역에서의 열 저하의 변동 검출; 및 샘플 이동의 개시로 인한 챔버(4)와 덕트(20) 사이의 접속 영역에서의 열 용량의 변동 검출 중 하나 이상을 실시한다.
전술한 모든 경우에, 샘플이 덕트(20)에 유입되기 시작하는 때를 검출하면 샘플(40)의 유입이 차단된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제2 공급 단계 동안, 회수 챔버(5)의 상향으로 설치된 시스템(1)의 밸브(11) 및 회수 챔버(5)와 출구(8) 사이에 설치된 밸브(12)가 개방된다.
바람직하게, 제2 압력은 캐리어 액체를 회수 챔버(5)에 공급하도록 설정된다. 특히, 제2 압력은 회수 챔버(5)를 향하여 시스템(1)의 저장소(14)로부터 캐리어 액체를 가압한다. 제2 공급 단계 동안, 캐리어 액체는 밸브(11)를 통과한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 제2 압력은 적어도 제2 공급 단계 전에 그리고 제2 공급 단계 동안 가해진다.
회수 단계 동안, 밸브들(11, 12)은 개방된다.
몇몇 실시예들에서, 방법은, 분리 단계에 적어도 부분적으로 후속하며 회수 단계에 대하여 적어도 부분적으로 선행하며, 샘플의 추가 입자들(C2) 중 적어도 일부를 출구(7)를 통해 메인 챔버(4)로부터 멀어지도록 흐르게 하는 배출 단계를 포함하고, 이러한 배출 단계는 도 20b와 도 20c에 개략적으로 도시되어 있다. 바람직하게, 배출 단계는 분리 단계에 대하여 완전하게 후속하며 그리고/또는 회수 단계에 대하여 완전하게 선행한다.
배출 단계 동안, 밸브들(10, 11)은 캐리어 액체를 메인 챔버(4)에 공급하도록 개방된다.
배출 단계를 실시함으로써, 회수 챔버(5)를 통한 캐리어 액체의 흐름에 의해 메인 챔버(4)로부터 회수되는 추가 입자들(C2) 중 일부가 회수 단계 동안 출구(8)를 통과하는 위험성을 줄일 수 있다.
실제로, 몇몇 실시예들에 따르면, 밸브들(11, 12)은 회수 챔버(5)를 캐리어 액체로 채우도록 개방된다. 이때, 밸브들(9, 10)은 샘플이 메인 챔버(4)를 채우는 방식으로 개방된다. 이어서, 밸브들(9, 10, 11, 12)은 폐쇄되고, 소정의 유형의 입자들(C1)은 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 실질적으로 선택적인 방식으로 전달된다. 이때, 밸브들(11, 10)은 추가 입자들(C2) 중 적어도 일부가 메인 챔버(4)로부터 멀어져 흐르도록 개방된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 소정의 유형의 입자들(C1)은 배출 단계 동안 회수 챔버(5) 자체 내에 적어도 부분적으로 남아 있는 방식으로 회수 챔버(5) 내에 배치된다. 특히, 소정의 유형의 입자들(C1)은 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5) 간의 접속을 위한 채널(6)에 대하여 측면에(즉, 채널 앞이 아님) 배치된다. 구체적으로, 입자들(C2)은 출구(8)에 접속하도록 채널(6)과 덕트(26) 사이에 배치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 회수 챔버와 출구(7)(또는 도시하지 않은 추가 출구) 사이에 설치된 밸브(29)(도 2와 도 27)를 포함한다. 챔버(5)는, 덕트(27)에 수압식으로 접속된 (이에 따라 밸브(12)에 접속된) 제1 영역(5'); 덕트(28)에 수압식으로 접속된 (이에 따라 밸브(29)에 접속된) 제2 영역(5"); 및 덕트(26)의 단자 스트레치를 정의하는 (이에 따라 밸브(11)에 접속된) 추가 영역을 포함한다.
제2 채움 단계 동안, 밸브들(12, 11)은 밸브들(12, 11)을 접속하는 회수 챔버(5)의 제1 영역(5')을 채우도록 개방되고, 밸브들(11, 29)은 밸브들(11, 29)을 접속하는 회수 챔버(5)의 제2 영역(5")을 채우도록 개방된다.
특정 실시예들에 따르면, 밸브들(12, 11, 29)은 제1 영역(5')(도 27b와 도 27c)을 채우도록 개방되고, 이때, 밸브(12)는 폐쇄되고 제2 영역(5")은 채워진다(도 27d).
분리 단계 동안, 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부 및 적어도 하나의 제2 소정의 유형의 입자들(C3) 중 적어도 일부는 회수 챔버(5) 내로 전달된다(도 28a와 도 28b)(특히, 제2 영역(5") 내로 전달된다). 회수 단계는, 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 제1 영역(5') 내로 실질적으로 선택적인 방식으로 전달되고(도 28d) 후속하여 회수 챔버(5)에 추가 캐리어 액체를 공급함으로써 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 출구(8)를 통해 제1 영역(5')으로부터 멀어지도록 흐르는(도 28e) 제1 회수 단계를 포함한다.
회수 단계는, 회수 챔버(5)에 추가 캐리어 액체를 공급함으로써 입자들(C3) 중 적어도 일부가 출구(8)를 통해 회수 챔버(5)로부터 배출되는 제2 회수 단계를 포함한다.
바람직하게, 제2 회수 단계 동안, 입자들(C3) 중 적어도 일부는 제1 영역(5')에 전달되고(도 28e와 도 28f), 후속하여, 입자들(C3) 중 적어도 일부는 출구(8)를 통해 제1 영역(5')으로부터 멀어지도록 흐른다(도 28g).
몇몇 실시예들에 따르면, 방법은 메인 챔버(4) 내에 존재하는 추가 입자들(C2)을 채널(6)로부터 제거하는 방출 단계를 포함한다. 방출 단계 동안, 밸브들(11, 10)은 개방된다(도 28c). 바람직하게, 방출 단계 동안, 밸브(29)는 폐쇄되고, 입자들(C1, C3)은 제2 영역(5")에 배치된다. 바람직하게, 방출 단계 동안, 밸브(12)는 폐쇄된다. 바람직하게, 방출 단계 동안, 밸브(9)는 폐쇄된다.
바람직하게, 방출 단계는 회수 단계에 대하여 적어도 부분적으로 (특히, 완전하게) 후속하며, 회수 단계에 대하여 적어도 부분적으로 (특히, 완전하게) 선행한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 회수 단계 동안, 출구(8)로부터 배출되는 캐리어 액체의 제1 방울을 검출하고, 제1 방울을 검출하면, 회수 챔버(5)로부터의 유출이 차단된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 다수의 회수 단계가 서로 연속되어, 적어도 하나의 방울이 검출될 때마다 출구(8) 주위에 배치된 컨테이너들을 변경한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 이산화탄소를 시스템(1)에 공급한다. 이러한 식으로, 시스템(1) 내에 존재하는 산소가 줄어들거나 제거된다. 시스템 내에 산소가 존재함으로 인해 전술한 방법의 다양한 단계들 동안 거품이 형성될 수 있다.
대안의 실시예들에 따르면, 캐리어 액체(및/또는 가능한 샘플)를 시스템(1) 내로 (또는 분리부(3) 내로) 유입하기 전에 초음파에 의해 캐리어 액체(및/또는 가능한 샘플)에서 기체를 제거한다.
바람직하게, 샘플과 캐리어 액체는 20℃보다 높은 온도, 특히 25℃보다 높은 온도에서 사용된다. 또한, 이것도 거품이 형성될 위험성을 줄여준다.
몇몇 실시예들에 따르면, 전술한 방법은 본 발명의 제1 양태에 따라 정의된 시스템(1)을 사용하여 적용된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 시스템(1)은 두 개의 분리 가능 부분을 포함하며, 즉, 실질적으로 고정된 장치(72)(장치(72)의 일 실시예는 도 10과 도 11에 부분적으로 도시되어 있음) 및 디바이스(73)(디바이스(73)의 일 실시예는 도 21의 상부 평면도 및 도 4의 확대도에 도시되어 있음)이다. 디바이스(73)는 일회용일 수 있으며 장치(72)에 접속되도록 설계되는 것이 바람직하다.
몇몇 실시예들에 따르면, 샘플 중 일부만이 메인 챔버(4) 내로 전달된다. 실제로, 샘플은 복수의 연속적인 부분 분리 처리를 받게 된다.
미세유체 디바이스
본 발명의 제4 양태에 따라, 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 디바이스(73)를 제공한다. 디바이스(73)는, 사용 시, 샘플이 디바이스(73)에 유입되는 입구(2); 및 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 포함하는 분리부(3)를 포함한다. 분리부(3)(특히, 메인 챔버(4)는 입구(2)에 접속된다. 특히, 분리부(3)는 유전 영동 시스템의 일부를 포함한다.
사용 시, 디바이스(73)가 장치(72) 내에 장착되는 경우, 분리부(3)는 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 실질적으로 선택적인 방식으로 전달하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 메인 챔버(4)에 접속된 출구(7)를 포함하고, 출구(8)는 회수 챔버(5)에 접속된다.
출구(8)를 통해, 사용 시, 회수 챔버(5)에 수집된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 디바이스(73)로부터 배출된다.
출구(7)는 샘플이 메인 챔버(4) 내에 자유롭게 유입될 수 있게 하여 흡배기관으로서 기능을 하도록 설계된다.
디바이스(73)는 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 (특히, 메인 챔버(4)와 입구(2) 사이에 설치된) 밸브부(74); 및 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치된 밸브부(75)를 더 포함한다.
밸브부(74)는 밸브(9)의 일부를 형성하도록 설계된다. 밸브부(75)는 밸브(10)의 일부를 형성하도록 설계된다.
디바이스는, 또한, 회수 챔버(5)에 접속된 밸브부(76); 및 회수 챔버(5)와 출구(8) 사이에 설치된 밸브부(77)를 포함한다.
특히, 회수 챔버(5)는 일측의 메인 챔버(4) 및 타측의 제3 및 제4 밸브부(76, 77) 사이에 설치되고, 메인 챔버(4)는 일측의 회수 챔버(5)와 타측의 제2 밸브부(74, 75) 사이에 설치된다.
밸브부(75)는 밸브(11)의 일부를 형성하도록 설계된다. 밸브부(76)는 밸브(12)의 일부를 형성하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 밸브부들(74, 75, 76, 77) 중 적어도 하나는, 디바이스(73)의 각 채널의 두 개의 스트레치를 분리하도록 폐쇄 요소(30)가 설치되는 차단 위치 및 그 두 개의 스트레치가 서로 접속되는 식으로 폐쇄 요소(30)가 설치되는 개방 위치 사이에서 이동하도록 설계된 폐쇄 요소(30)를 포함한다. 바람직하게, 각 밸브부(74, 75, 76, 77)는 각 폐쇄 요소(30)를 포함한다.
바람직하게, 폐쇄 요소(30)는 시스템(1)에 관하여 전술한 바와 같이 정의된다. 특히, 폐쇄 요소(30)는, 실질적으로 탄성인 재료를 포함하는, 특히 이러한 재료로 된 멤브레인부를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 밸브부들(74, 75, 76, 77) 중 적어도 하나, 특히 각각은 디바이스(73)의 덕트의 두 개의 스트레치 사이에 설치된 진동판(33)을 포함한다. 차단 위치에서, 폐쇄 요소(30)는 진동판(33)과 접하고, 개방 위치에서, 폐쇄 요소(30)는 진동판(33)으로부터 떨어져 설치된다.
밸브부들(74, 75, 76, 77) 중 적어도 하나, 특히 각각은 디바이스(73)의 채널 내에 적어도 하나의 홀을 포함한다. 특히, 각 폐쇄 요소(30)는 대응하는 채널의 두 개의 각 홀에 대응하는 지점에 설치되고, 상기 홀들은 각 진동판(33)에 의해 서로 분리된다. 이러한 홀들의 각각은 0.1mm 내지 0.7mm 범위의 직경을 갖는다. 특정 실시예들에 따르면, 각 홀은 약 0.5mm의 직경을 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 각 밸브부(74, 75, 76, 77)는 유체 역학 액추에이터(35) 없이 전술한 밸브(V)의 일부에 대응한다.
폐쇄 요소들(30) 중 적어도 하나는 디바이스(73) 외부의 액추에이터에 의해 기동될 수 있고, 특히, 외부 액추에이터는 장치(72)의 일부를 형성한다. 더욱 구체적으로, 폐쇄 요소들(30)의 각각은 디바이스(73) 외부의 각 액추에이터에 의해 기동될 수 있고, 특히, 외부 액추에이터들은 장치(72)의 일부를 형성한다.
폐쇄 요소들(30) 중 적어도 하나, 특히 각각은, 적어도 부분적으로 노출되고 외측으로 향하도록 설치된다. 이러한 식으로, 폐쇄 요소(30)가 각 외부 액추에이터와 결합할 가능성 및 이들의 상호 작용이 더욱 간편해진다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는, 입구(2)와 밸브부(74) 사이에 설치되고 입구(2)를 통해 유입되는 샘플을 수집하도록 설계된 저장소(13); 및 저장소(13)를 메인 챔버(4)에 접속하고 밸브부(74)를 따라 설치된 채널(78)을 더 포함한다. 특히, 채널(78)은 덕트(16)의 일부를 구성한다.
바람직하게, 채널(78)은 0.9mm 내지 50㎛ 범위의 등가 직경의 단면을 갖는다. 특히, 채널(78)은 0.7mm 내지 0.1mm 범위의 폭 및 1.00mm 내지 0.15mm 범위의 깊이를 갖는다. 특정 실시예들에 따르면, 채널(78)은 약 0.5mm의 폭 및 약 0.25mm 내지 약 0.5mm의 깊이를 갖는다. 채널(78)의 특정한 경로는 디바이스(73)에 공기가 유입되는 위험성의 감소에 기여한다.
바람직하게, 저장소(13)는 5㎕ 내지 100㎕의 체적, 특히, 3mm 내지 0.8mm 범위의 폭 및 1.5mm 내지 0.25mm 범위의 깊이를 갖는다.
특정 실시예들에 따르면, 저장소(13)는 약 35㎕의 체적, 약 1mm의 폭, 및 약 0.5mm의 깊이를 갖는다.
바람직하게, 밸브부(74)는 저장소(13)와 메인 챔버(4) 사이에 설치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 공급 홀(79)을 포함한다. 특히, 공급 홀(79)은 입구(2)에 설치된다. 저장소(13)는 공급 홀(79)과 메인 챔버(4) 사이에 설치된다. 채널(78)은 공급 홀(79)을 메인 챔버(4)에 접속한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 공급 홀(79)을 외측으로 둘러싸는 밀봉 링(66)을 포함한다.
바람직하게, 밀봉 링(66)은 시스템(1)에 관하여 전술한 바와 같이 정의되고, 특히, 각 압력 공급 노즐(61)과 결합하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 메인 챔버(4)와 출구(7) 사이에 설치되고 스트레치(20')를 포함하는 (덕트(20)의 일부에 대응하는) 채널(80)을 포함한다. 스트레치(20')는 채널(78)의 단면보다 특히 적어도 100㎛만큼 작은 단면을 갖는다(스트레치(20)'는 도 9에 더욱 명확하게 도시되어 있다).
바람직하게, 스트레치(20')는 150㎛ 미만의 폭, 110㎛ 미만의 깊이, 및 2mm 초과의 길이를 갖는다. 바람직하게, 스트레치(20')는 100㎛ 초과의 폭, 30㎛ 초과의 깊이, 및 6mm 미만의 길이를 갖는다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 캐리어 액체를 함유하도록 설계된 저장소(14)를 포함한다.
바람직하게, 저장소(14)는 10㎖ 내지 100㎕ 범위의 체적, 5mm 내지 0.8mm 범위의 폭, 및 1.5mm 내지 0.25mm 범위의 깊이를 갖는다.
특정 실시예들에 따르면, 저장소(14)는 약 150㎕의 체적, 약 1mm의 폭, 및 약 0.5mm의 깊이를 갖는다.
디바이스(73)는 저장소(14)를 회수 챔버(5)에 접속하고 밸브부(76)를 따라 설치된 채널(81)을 포함한다.
특히, 채널(81)은 덕트(26)의 일부를 구성한다.
바람직하게, 채널(81)은 0.9mm 내지 200㎛ 범위의 등가 직경의 단면을 갖는다. 특히, 채널(81)은 0.7mm 내지 0.25mm 범위의 폭 및 0.7mm 내지 0.15mm 범위의 깊이를 갖는다. 특정 실시예들에 따르면, 채널(81)은 약 0.5mm의 폭 및 약 0.25mm의 깊이를 갖는다.
채널(81)의 특정한 경로는 공기가 디바이스(73)에 유입되는 위험성의 감소에 기여한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 밸브부(76)는 저장소(14)와 회수 챔버(5) 사이에 설치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 공급 홀(82)을 포함한다. 저장소(14)는 공급 홀(82)과 회수 챔버(5) 사이에 설치되며, 채널(81)은 공급 홀(82)을 회수 챔버(5)에 접속한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 공급 홀(82)을 외측으로 둘러싸는 밀봉 링(66a)을 포함한다.
바람직하게, 밀봉 링(66a)은 시스템(1)에 관하여 전술한 바와 같이 정의되며, 특히, 각 압력 공급 노즐(61a)과 결합하도록 설계된다.
디바이스(73)는 디바이스(73) 자체를 장치(72)에 전기적으로 접속하기 위한 (도 3에 도시한) 전기 커넥터(83)를 포함한다. 바람직하게, 전기 커넥터(83)는 적어도 하나의 전기 회로, 특히, 접속 전기 인쇄 회로(PCB)를 포함한다(특히, 이러한 회로로 이루어진다).
도 31에 도시한 실시예에 따르면, 디바이스(73)는 밸브(29)의 일부를 형성하도록 설계된 추가 밸브부(29')를 포함한다. 이 경우, 밸브부(29')는 디바이스(73)의 (즉, 시스템(1)의) 출구 및 회수 챔버(5) 사이에 설치된다. 상기 출구는, 전술한 출구들(7, 8)에 대한 추가 출구일 수 있고, 또는 출구(7)나 출구(8)와 일치할 수 있다(도 31에 도시한 실시예에서, 상기 출구는 출구(7)에 대응함).
결국, 몇몇 실시예들에 따르면, 디바이스(73)는 추가 출구를 포함하고, 밸브부(29')는 회수 챔버(5)와 추가 출구 사이에 설치되고, 선택 사항으로, 추가 출구는 출구(7)에 대응한다.
디바이스(73)는 챔버(5)(특히, 제2 영역(5")를 추가 출구에 수압식으로 접속하는 덕트(28)를 더 포함한다. 밸브부(29')는 덕트(28)에 대응하는 위치에 설치된다.
이러한 경우에, 챔버(5)는, 덕트(27)에 수압식으로 접속된 (이에 따라 밸브부(77)에 접속된) 제1 영역(5'); 덕트(28)에 수압식으로 접속된 (이에 따라 밸브부(29')에 접속된) 제2 영역(5"); 및 채널(81)의 (즉, 덕트(26)의) 단말 스트레치를 정의하는 (이에 따라 밸브부(76)에 접속되는) 추가 영역을 포함한다.
덕트(28)는 0.9mm 내지 200㎛ 범위의 등가 직경의 단면을 갖는다. 특히, 덕트(28)는 0.7mm 내지 0.25mm 범위의 폭 및 0.7mm 내지 0.15mm 범위의 깊이를 갖는다. 특정 실시예들에 따르면, 덕트(28)는 약 0.5mm의 폭 및 약 0.25mm의 깊이를 갖는다.
도 31의 디바이스(73)는 도 2에 도시한 시스템(1)의 일부를 형성하도록 그리고 도 27과 도 28에 도시한 바에 따라 기능을 하도록 설계된다.
장치
본 발명의 제5 양태에 따르면, 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C2)을 분리하기 위한 장치(72)를 제공한다.
장치(72)는, 샘플로부터 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 미세유체 디바이스(특히, 디바이스(73))를 수용하기 위한 (도 11에서 개방 상태로 도시되고 도 10에서 폐쇄 상태로 도시된) 시트(84); 장치(1)를 미세유체 디바이스에 전기적으로 접속하기 위한 (도 3과 도 13에 도시한) 전기 커넥터(85); 및 전기 커넥터(85)에 접속된 제어 조립체(23)를 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 유전 영동 시스템의 일부를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 도 11에서 상승 위치에 있는 것으로 도시되고 도 10에서 하강 위치에 있는 것으로 도시된 해치(hatch; 86)를 포함한다. 해치(86)의 하면은 도 12에 도시되어 있다.
장치(72)는, 각 밸브의 일부를 형성하도록 각각 설계되고 각 액추에이터 노즐(36)(참고로, 특히 도 13을 참조)을 각각 포함하는 적어도 4개의 유체 역학 액추에이터(35); 및 각 압력 공급 홀(63, 63a)을 각각 구비하는 적어도 두 개의 압력 공급 노즐(61, 61a)을 포함한다.
각 유체 역학 액추에이터(35)는 장치(72) 외부의, 특히, 상기 미세유체 디바이스(73)에 속하는 각 폐쇄 요소(30)를 이동시키도록 설계된다. 특히, 각 유체 역학 액추에이터(35)는 각 폐쇄 요소(30)와 결합하도록(접하도록) 설계된다.
상기 장치는, 적어도 압력 공급 홀들(63, 63a)에서의 압력을 결정하도록 압력 공급 노즐(61)에 접속된 압력 디바이스(64); 및 액추에이터 노즐(36)(도 3)에 접속되고 액추에이터 홀들(도 14와 도 15) 중 적어도 하나에 대응하는 영역에서 흡입을 야기하도록 설계된 적어도 하나의 압력 장치(87)를 포함한다.
해치(86)가 상승 위치에 있는 경우, 시트(84)는 개방되어 외부로부터 접근 가능하고(도 11), 특히, 해치(86)가 상승 위치에 있는 경우, 미세유체 디바이스(특히, 디바이스(73))는 해치(86) 자체 아래에서 삽입될 수 있다. 사용 시, 일단 미세유체 디바이스가 해치(86) 아래에서 삽입되면, 해치(86)는 하강하고(도 10) 미세유체 디바이스는 시트(84)에 전달된다. 이는 캠 프로파일(89)을 일단에서 갖는 핸들(88)을 조절함으로써 행해진다. 캠 프로파일(89)은, 조절에 의해, 해치(86)를 하향으로 가압하여, (그 자체로 알려져 있으나 도시하지는 않은) 스프링의 저항을 극복하고, 이는 해치(86)를 상승 위치에서 유지하려 한다.
도 12에 도시한 바에 따르면, 해치(86)는 밸브들(9, 10, 11, 12)을 검사하기 위한 홀들(86a) 및 챔버들(4, 5)을 보기 위한 개구부(86b)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 압력 디바이스(64, 87)를 포함하는 압력 조립체(90)(도 3)를 포함한다. 압력 조립체(90)는 적어도 하나의 펌프를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 압력 디바이스(64)는 압력부(65) 및 적어도 하나의 압력부(65a)를 포함하며, 적어도 하나의 압력부의 각각은 각 압력 공급 노즐(61, 61a)에 접속된다. 압력부들(65, 65a)은 개별적으로 동작할 수 있으며, 대응하는 압력 공급 홀(63, 63a)에서의 압력(특히, 이러한 압력 공급 홀을 통한 공기 분사)을 정의하도록 각각 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 압력 디바이스(64)는 적어도 하나의 압력 소스(15 및/또는 25)를 포함한다(도 1, 2, 3). 압력부(65)와 압력부(65a) 중 적어도 하나는, 압력 소스(15 및/또는 25)를 각 압력 공급 노즐(61 및/또는 61a)에 접속하는 대응하는 덕트(특히, 가압부(65)에 대해선 덕트(16)의 제1 스트레치이고, 가압부(65a)에 대해선 덕트(26)의 제1 스트레치)를 포함한다.
장치(72)는, 전술한 덕트를 따른 압력을 검출하기 위한 압력 센서(21); 및 압력이 각 압력 공급 노즐(61 및/또는 61a)에 전달되는 것을 차단하도록 설계된 차단 디바이스(22)를 포함한다. 제어 조립체(23)는 검출되는 압력의 기능으로서 차단 디바이스(22)를 기동시키도록 압력 센서(21)와 차단 디바이스(22)에 접속된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 압력 센서(21)는 압력 디바이스(64)에 대응하는 위치에 설치된다.
바람직하게, 차단 디바이스(22)는, 특히, 전술한 덕트(덕트(16)의 제1 스트레치 및/또는 덕트(26)의 제1 스트레치)를 따라 설치된 해제 밸브를 포함한다.
도 1과 도 2에 도시한 실시예들에 따르면, 차단 디바이스(22)는 덕트(16)의 제1 스트레치를 따라 설치되고, 압력 센서(21)는 덕트(16) 자체 내의 압력을 검출하도록 설계된다.
(도시하지 않은) 몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 덕트(26)에서의 압력을 검출하기 위한 압력 센서 및 차단 디바이스를 포함한다. 압력 센서와 차단 디바이스는 압력 센서(21)와 차단 디바이스(22)를 참조하여 전술한 바와 마찬가지 방식으로 정의되고 배치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는, 전술한 덕트(덕트(16)의 제1 스트레치 및/또는 덕트(26)의 제1 스트레치)를 따라 설치되고 각 압력 공급 홀(63 및/또는 63a)(도 3)에서 압력 소스(15 및/또는 25)에 의해 정의되는 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된 적어도 하나의 진동 디바이스(17 및/또는 17a)를 포함한다.
바람직하게, 진동 디바이스(17 및/또는 17a)는 진동판 펌프를 포함한다.
바람직하게, 장치(72)는, 덕트(16)의 제1 스트레치 및 덕트(26)의 제1 스트레치를 따라 각각 배치된 두 개의 진동 디바이스(17, 17a)를 포함한다. 진동 디바이스(17 및/또는 17a)는 각각 압력 공급 홀들(63, 63a)에서 대응하는 압력 소스들(15, 25)에 의해 정의되는 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 압력 디바이스(87)는 각 액추에이터 노즐(36)에 각각 접속된 적어도 4개의 흡입부들(41)을 포함한다. 흡입부들(41)은 서로 개별적으로 동작할 수 있으며, 대응하는 액추에이터 홀(39)에서 적어도 하나의 흡입 동작을 실시하도록 각각 설계된다.
바람직하게, 압력 디바이스(87)는 적어도 하나의 흡입 소스(43)를 포함한다. 흡입부들(41) 중 적어도 하나는, 흡입 소스(43)를 각 액추에이터 노즐(36)에 접속하는 각 덕트(42); 및 상기 각 액추에이터 노즐(36)로 흡입이 전달되는 것을 차단하도록 설계된 차단 디바이스(그 자체가 알려져 있으나 도시하지는 않음)를 포함한다.
바람직하게, 전술한 차단 디바이스는, 덕트(42)를 따라 설치된 밸브 세트 및 압력 소스(43)의 기동부로 이루어지는 그룹에서 선택되는 요소를 포함하며, 상기 기동부는 압력 소스(43) 자체를 활성화하거나 비활성화하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 액추에이터 노즐들(36) 중 적어도 하나(도 14와 도 15)는 외부를 향하여 각 액추에이터 홀(39)을 통해 압력을 가하도록 설계된 대응하는 기계적 압력 요소(34)를 포함한다.
바람직하게, 기계적 압력 요소(34)는, 외측 단부에 밀봉 요소(40)가 설치된 스프링을 포함한다.
바람직하게, 액추에이터 노즐들(36) 중 하나 이상은, 기계적 압력 요소(34)를 수용하고 각 흡입부(41)를 대응하는 액추에이터 홀(39)에 접속하기 위한 중공 요소(37)를 포함한다. 중공 요소(37)의 일단에는 대응하는 액추에이터 홀(39)이 배치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 미세유체 디바이스를 향하여 액추에이터 노즐들(36) 중 하나 이상을 가압하기 위한 적어도 하나의 기계적 압력 요소(46)를 포함한다. 바람직하게, 기계적 압력 요소(46)는 스프링을 포함한다(특히, 스프링에 의해 구성된다).
바람직하게, 장치(72)는, 미세유체 디바이스를 향하여 각 액추에이터 노즐(36)을 각각 가압하기 위한 복수의 기계적 압력 요소(46)를 포함한다. 특히, 각 기계적 압력 요소(46)는 대응하는 폐쇄 요소(30)를 향하여 (폐쇄 요소에 대하여) 각 액추에이터 노즐을 가압하도록 설계된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 유체 역학 액추에이터들(35) 중 하나 이상(특히, 모두)은 시스템(1)에 관하여 전술한 바와 같이 정의된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 미세유체 디바이스를 향하여(특히, 미세유체 디바이스에 대하여) 적어도 하나의 각 압력 공급 노즐(61 및/또는 61a)을 가압하기 위한 적어도 하나의 기계적 압력 요소(68 및/또는 68a)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 미세유체 디바이스의 적어도 일부를 냉각하도록 설계된 냉각 조립체(50)를 포함한다. 특히, 열이 흡수되는 미세유체 디바이스의 적어도 일부는 분리부(3)이다.
바람직하게, 냉각 조립체(50)는 시스템(1)에 관하여 전술한 바와 따라 정의된다.
특히, 냉각 조립체(50)는, 미세유체 디바이스로부터 열을 흡수하도록 설계된 활성면(52)을 갖는 냉각 판(51); 및 열을 배출하기 위한 배출면(53)을 포함한다. 활성면(52)의 치수는 배출면(53)의 치수보다 작다.
바람직하게, 냉각 조립체(50)는 펠티에 및 펠티에에 접속된 열 교환 디바이스(특히, 조정 회로(55))를 포함한다.
바람직하게, 장치(72)는 미세유체 디바이스를 향하여 냉각 조립체(50)를 가압하기 위한 적어도 하나의 기계적 압력 요소(60)(특히, 복수의 기계적 압력 요소)를 포함한다.
(도시하지 않은) 일 실시예에 따르면, 장치(72)는 적어도 하나의 추가 액추에이터 노즐(36) 및 대응하는 하나의 추가 흡입부(41)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 냉각 조립체(23)는 각 액추에이터 노즐(36) 및/또는 각 압력 공급 노즐(61)에서의 압력 및/또는 흡입을 서로 독립적으로 조절하기 위한 압력 디바이스들(64, 87)에 접속된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 장치(72)는 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 함유하는 캐리어 액체를 수집하기 위한 수집부를 포함한다. 특히, 수집부는, 그 자체로 알려져 있으나 도시하지는 않은 유형의 탈착 가능 수집기(예를 들어, 테스트 관)를 수용하도록 설계되고 출구(8)에 설치된 시트(69)(도 13)를 포함한다.
바람직하게, 장치(72)는 상기 캐리어 액체의 방울이 수집부에 유입될 때를 검출하기 위한 검출기(예를 들어, 그 자체로 알려져 있으나 도시하지는 않은 비디오 카메라)를 포함한다.
상기 검출기는 제어 조립체(23)에 접속된다. 사용 시, 검출기가 방울 이동을 통지하면, 제어 조립체는 회수 챔버(5)로부터의 캐리어 액체의 유출을 차단한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 몇몇 양태들만을 나머지 양태들과는 별도로 취하더라도, 디바이스(73) 및/또는 장치(72)의 부품들은 시스템(1)의 유사 부품들로서 정의되며, 그리고/또는 그 반대로 정의된다.
미세유체 디바이스
본 발명의 추가 양태에 따라, 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 실질적으로 분리하기 위한 디바이스(73)를 제공한다. 디바이스(73)는, 사용 시 샘플이 디바이스(73) 내로 유입되는 입구(2); 샘플의 추가 입자들(C2)로부터 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 실질적으로 선택적인 방식으로 분리하도록 설계된 분리부(3); 및 분리부(3)에 접속되고, 사용 시, 디바이스(73)로부터 실질적으로 선택적인 방식으로 분리된 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 배출되는 출구(8)를 포함한다.
디바이스(73)는, 입구(2)와 분리부(3) 사이에 설치된 밸브부(74); 및 출구(8)와 분리부(3) 사이에 설치된 밸브부(77)를 포함한다. 특히, 디바이스(73)는 분리부(3) 및 외측을 향하는 디바이스(73)의 각 개구부 사이에 설치된 밸브부를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 몇몇 양태들만을 나머지 양태들과는 별도로 취하더라도, 디바이스(73)는 본 발명의 제4 양태에 따른 것으로서 정의된다.
장점
본 발명은 종래 기술에 비해 전술한 장점들 외에도 다양한 장점들을 갖고 있다는 점을 강조할 수 있다. 특히, 이하의 장점들을 언급하고자 한다.
소정의 유형의 입자들(C1)은 회수 챔버(5)에 전달되는 한편 분리부(3)는 외부로부터 분리될 수 있다(밸브들(9, 10)은 폐쇄된다). 이러한 식으로, 샘플과 캐리어 액체의 액체 부분 모두의 증발이 실질적으로 방지된다. 증발을 회피함으로써, 회수 챔버(5)로부터 메인 챔버(4)로의 (또는 그 반대로의) 복귀 흐름은 발생하지 않으며, 이에 따라 입자들(C1 및/또는 C2)이 제어되지 않는 식으로 이동할 위험성을 줄일 수 있다(구체적으로, 회수 챔버(5) 내에 전달된 입자들(C1)은 메인 챔버(4) 내로 복귀하지 않으며, 마찬가지로, 추가 세포들(C2)은 회수 챔버(5) 내로 회수되지 않는다). 또한, 증발을 회피함으로써, 분리부(3)에서의 염의 농도 증가가 발생하지 않는다. 염의 농도 증가는 전도성의 증가 및 대응하는 문제점(챔버들(4, 5)에 존재하는 발생 가능한 전극 손상)이 발생하는 국소적 전력 소산을 야기할 수 있다.
제어 조립체(23)에 의해 다양한 단계들이 제어된다. 이는 더욱 높은 정도의 재현성을 결정한다(종래 기술에 따르면, 조작자는 피펫에 의해 샘플과 회수 액체를 유입해야 했다).
샘플을 로딩하기 전에 디바이스(73) 내에 이산화탄소가 존재함으로써, 챔버들(4, 5) 내에 거품이 발생할 위험성을 줄인다. 거품은. 분석되는 샘플의 체적을 줄이며, 채널(6)에 대응하는 영역을 점유하면 전술한 모든 소정의 유형의 입자들(C1)의 회수를 방지할 수 있다.
샘플은 바람직하게 일회용일 수 있는 디바이스(73)하고만 접하게 된다. 이러한 식으로, 시스템(1)의 다양한 부품들을 세척할 필요가 없으며, 연속 샘플들 간의 오염 위험성을 현저히 줄인다. 이러한 점에서, 더욱 복잡하고 비용이 비싼 대부분의 활성 부품들이 일회용이 아닌 장치(72)에 설치된다는 점을 강조할 수도 있다.
시스템(1)은 샘플이 분리부(3)에 매우 가까운 저장소(13)에 유지된다는 사실 때문에 매우 작은 미사용 체적을 제시한다. 저장소들(13, 14)은 디바이스(73)의 양측 일부를 형성한다.
본 발명은 두 건의 이탈리아 특허출원번호(구체적으로, BO2009A000152 및 BO2009A000153)인 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에서 일체적으로 재현된다. 특히, 상기한 이탈리아 특허출원번호는 본 명세서에 참고로 원용된다.
본 발명의 추가 특성들은 디바이스(73) 및 시스템(1)의 동작의 실시예의 예시적이며 비제한적인 예들에 관한 후속 설명에서 명백할 것이다.
예 1
본 예는 분리부(3)의 실리콘계 칩(91)의 제조를 설명한다. 칩은 도 9 및 도 8의 확대도에 더욱 명백하게 도시되어 있다.
칩은 19.9mm의 폭, 24.5mm의 길이, 및 1.2mm의 두께를 갖고, 실리콘 기판(92)(두께: 600㎛); 챔버들(4, 5)과 채널(6)(두께: 90㎛)을 한정하는 스페이서 요소(93); 및 특히 보로실리케이트 또는 석영으로 된 투명 리드(transparent lid; 94)(두께: 500㎛)를 포함한다.
CMOS(상보적 금속-산화물 반도체) 표준 기술들을 사용하여 기판(92)을 얻었다. 기판(92) 상에 90°에서 포토폴리머 층(Dryresist®, 특히 Ordyl SY300, Elga Europe)(두께: 90㎛)을 적층하였다. 이어서, 포토리소그래피 마스크(24000 DPI의 해상도로 인쇄된 투명 슬라이드)에 의해 포토폴리머 층을 부분적으로 보호한 후 노광되는 (즉, 마스크의 어두운 부분들에 의해 피복되지 않는) 포토폴리머 층의 영역들을 폴리머화하도록 15초 동안 UV 조사(150W)를 행하였다. 일단 선택적 폴리머화를 완료한 후, 적층된 기판을 현상제(BMR 현상제 - 크실렌, 2-부톡시에틸 아세테이트의 혼합물, 이소머들의 혼합물)에 침지함으로써 비폴리머화(non-polymerized) 부분을 제거하였다.
이때, 이에 따라 얻은 대응하는 스페이서 요소(93)를 갖는 기판(91)을 50℃의 오븐에 1시간 동안 두어 건조를 행하였다.
밀링에 의해 (500㎛ 두께의 유리로 된) 리드(94)를 얻었다. 리드(94)의 홀들은 하부 직경이 700㎛이고 상부 직경이 1200㎛인 절두 원추 형상(frusto-conical shape)을 나타내었다.
리드(94)를 스페이서 요소(8)에 대하여 95℃에서 80분 동안 가압하여 열 본드(thermal bond)를 얻었다.
예 2
본 예는 도 4에서 부분적으로 사시도로 도시한 PCB(인쇄 회로 기판; 95)를 설명한다.
PCB(95)는 알려져 있는 유형의 포토리소그래피 기술들(예를 들어, 이전 예를 참조)을 사용하여 형성된 구리의 4개 층을 포함하였다.
PCB(95)는 에폭시 폴리머와 유리 섬유의 합성 재료로 된 메인 구조를 구비하였다. 메인 구조를 밀링함으로써 도 4에 도시한 PCB(95)의 형상을 얻었다.
메인 구조에서 구리 층들을 임베딩하고 4백 개의 패드를 상향으로(즉, 칩(91)을 향하여) 배향시켜(도 4) 외부에 노출시키고 PCB(95) 자체의 개구부(98)의 반대측들 상에 배치하였다(2백 개는 화살표(96)로 표시한 영역에 2백 개는 화살표(97)로 표시한 영역에 배치하였다).
이러한 패드들을 하향으로 배향된(도 4) 추가 4백 개의 패드에 전기적으로 접속하였으며, 추가 패드들 중 2백 개는 화살표(99)로 표시한 영역에서의 PCB의 한 가장자리에 배치되었고, 상기 추가 패드들 중 2백 개는 화살표(100)로 표시한 영역에서의 PCB(95)의 한 가장자리에 대응하는 위치에 배치하였다.
영역들(96, 97)에 배치된 패드들을, PCB(95)를 칩(91)에 전기적으로 접속하도록 설계된 금으로 피복하였다.
영역들(98, 99)에 배치된 패드들을, 금으로 피복하고, 디바이스(73)를 장치(72)에 그리고 특히 제어 조립체(23)에 전기적으로 접속하기 위한 전기 커넥터로서의 기능을 시켰다.
PCB(95)는 약 1.6mm의 두께를 가졌다.
예 3
본 예는 칩(91)과 PCB(95) 사이의 접속을 설명한다.
"픽 앤 플레이스(pick & place)" 디바이스를 사용하여 칩(91)을 PCB(95)의 중심과 정렬하고 PCB(95) 자체 상에 접착제로 부착하였다.
영역들(96, 97)에 배치된 PCB(95)의 4백 개 패드를, 각 패드를 칩(95)의 일측(101 또는 101a)에 각각 접속하는 알루미늄 와이어들을 사용하는 것으로 알려져 있는 와이어 본딩 기술들에 의해 칩(91)에 접속하였다. 이어서, 와이어들을 와이어 자체를 보호하도록 폴리머화되는 에폭시 수지로 피복하였다.
이때, 은을 함유하는 1㎕의 페인트 양을, 리드(94)의 홀들(상기 홀들은 도 8과 도 9에서 참조번호(103)로 지정되어 있음) 중 4개를 통해 칩(91)의 모서리에 배치된 4개 챔버(102)(도 9)의 각각에 유입하였다. 상기 페인트는 실리콘 기판(92)과 리드(94) 사이의 전기적 접속을 생성하기 위해 사용되었다.
도 29와 도 30은 칩(91)의 변형 예를 도시한다. 예 1 내지 예 3에서 설명한 바와 마찬가지 방식으로 도 31에 도시한 디바이스(73)를 얻도록 상기 변형 칩을 제조하고 조립할 수 있다.
예 4
본 예는 PMMA로 된 중간 판(104), Plexiglas로 된 상부 판(105), 및 Plexiglas로 된 지지 판(106)의 제조를 설명한다(도 4).
판들(104, 105, 106)은 약 1mm의 두께를 갖고 밀링에 의해 얻었다. 밀링 후, 밀링으로 인해 발생하는 버(burr)를 제거하도록 새틴 피니시(satin finish)를 실시하였다. 이어서, 판들(104, 105, 106)을 초음파 조로 세척하였다.
판(104)은 도 5의 상부 평면도 및 도 6의 하부 평면도에 도시되어 있다. 쉽게 인식할 수 있듯이, 판(104)의 상면(도 5) 상에서, 디바이스(73)의 채널들 중 일부(예를 들어, 78, 80, 81), 저장소들(예를 들어, 13, 7', 14) 및 홀들(예를 들어, 79, 82, 107, 107', 107", 108)을 얻었다. 홀들(107)은 판(104)의 전체 두께를 가로지르는 스루홀들이며 밸브부들(74, 75, 76, 77)의 쌍으로 된 부품 요소들이었다(도 21).
홀(108)을 출구(8)에 설치하였고, 사용 시, 홀(108)을 통해, 캐리어 액체는 입자들(C2)과 함께 흐르게 된다. 홀들(107', 107")은 칩(91)에 접속되기 위한 스루홀들이었다.
홀들(107)의 각 쌍 주위 및 홀(108) 주위의 판(104)의 하면 상에는, 각 캐비티(109)를 설치하였다. 각 캐비티는 환 형상을 갖고, 약 0.5mm의 직경과 약 0.25mm의 깊이를 가졌다. 캐비티(109)가 존재함으로써, (홀들(107)을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소들(30)에 관하여) 유체 기밀식 접촉(fluid-tight contact)을 유지하도록 폐쇄 요소들(30)과 밀봉 링(70)이 가압해야 했던 영역을 줄이게 되었다.
판들(104, 105, 106)은 각 스루홀(109)을 가졌다. 디바이스(75)의 조립 동안, 고정된 선형 막대들이 홀들(110)을 통해 연장하는 식으로 판들(104, 105, 106)을 배치하였고, 이러한 식으로, 판들(104, 105, 106)을 정밀하게 정렬할 수 있었다. 판들(104, 105, 106)은 각 중심 개구부를 가졌고, 일단 디바이스(73)가 조립되면, 이러한 중심 개구부를 통해, 챔버들(4, 5)의 내용물을 관찰할 수 있었다.
판(106)은 개구부들(111)을 가졌고, 일단 디바이스(73)가 조립되면, 이러한 개구부들에 의해 폐쇄 요소들(30)과 밀봉 링들(66, 70)이 외부에 노출될 수 있었다. 각 개구부(111) 주위에는 각 환형 캐비티를 설치하였으며, 이러한 환형 캐비티는 폐쇄 요소들(30)과 밀봉 링들(66, 70)의 더욱 양호한 위치 설정 및 더욱 양호한 밀봉을 가능하게 하였다. 실제로, 상기 캐비티들은 폐쇄 요소들(30)과 밀봉 링들(66, 70)을 위한 하우징으로서 기능을 하였다.
또한, 마이크로 밀링에 의해, 전술한 채널, 저장소, 캐비티, 개구부 및 홀을 얻었다.
도 32와 도 33은 판(104)의 변형 예를 도시한다. 이 경우, 각 캐비티(109)는 특히 실질적으로 원형인 주변 채널(119)을 갖는다. 각 밸브부(74, 75, 76, 77)에 대하여, 홀(107)은 채널(119)에 대응하는 위치에 설치되고, 홀(107)은 채널(119) 외부의 캐비티(109)에 설치된다. 이러한 구체적인 구성에 의해, 밸브(V)의 개방 동안 변동(특히, 유체의 이동 - 흡입)을 줄일 수 있다(도 14와 도 15). 밸브(V)의 개방은 비교적 점진적이며, 이에 따라 개방 동안 밸브(V) 자체에서 생성되는 음의 압력은 비교적 낮다.
예 5
그 자체로 알려져 있는 사출 성형 기술에 의해 폐쇄 요소들(30), 밀봉 링들(66, 70) 및 접속 요소(112)를 얻었다. 사용된 재료는 폐쇄 요소들(30)을 위한 60 쇼어(shore), 밀봉 링들(66, 70)을 위한 50 쇼어, 및 접속 요소(112)를 위한 70 쇼어의 경도를 얻도록 처리된 Elastosil®였다.
접속 요소(112)는 중심 개구부(113) 및 스루홀들(114)을 갖고, 일단 디바이스(73)가 조립되면, 이러한 중심 개구부와 스루홀들을 통해 칩(91)을 판(104)에 접속하였다. 특히, 스루홀들(114)은 홀들(107')을 기판(92)의 홀들(115)에 접속하고 홀들(107")을 기판(92)의 홀들(116)에 접속하였다.
예 6
본 예는 디바이스(73)를 얻도록 전술한 다양한 부품들의 조립을 설명한다. 전술한 바와 같이, 다양한 부품들을 정렬하기 위해, 고정된 선형 막대들을 사용하였다.
판들(104, 105)을 에탄올 본드로 접속하였다. 양면 접착층(117)(Elcom S.p.A.이 제조한 Duplobond®; 두께: 0.325mm)을 판(106)의 상면에 부착하였다. 적절히 성형된 (특히, 중심 개구부와 홀(110)에 대응하는 홀을 갖는) 양면 접착층(117)을, 예를 들어, 레이저나 딩킹(dinking) 머신에 의해 절단된 연속 테이프로부터 얻었다.
폐쇄 요소들(30), 밀봉 링들(66, 70), 및 접속 요소(111)를 판(106) 상에 장착하였다. 이때, 판(104)의 하면 상에 유기실란 층을 퇴적하고 플라즈마에 의해 선택적으로 제거하여 필요한 곳에만 본드를 형성하였다(실리콘 요소들과 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트) 간의 선택적 본딩 방법은 그 내용이 완전한 설명을 위해 본 명세서에 완전하게 재현되는 특허출원번호 IT BO2007A000588에 개시되어 있다). 특히, 공급 홀들(79, 82)과 홀들(107, 107', 107")에 대응하는 영역들에서 유기실란 층을 제거하거나 부착하지 않았다. 폐쇄 요소들(30), 밀봉 링들(66, 70), 및 접속 요소(111)를 플라즈마에 의해 활성화하였다. 판들(104, 106)을 서로 접하게 하여 가압하였다.
이때, 추가 양면 접착층(118)(Lohmann S. p. A.에 의해 제조된 Duplobond®; 두께: 0.325mm)을 판(106)의 하면 상에 부착하였다.
이어서, 판(106)을 PCB(95)의 상면에 대하여 가압하였으며, 칩(91)은 상기 상면 상에 이미 장착되어 있었다.
예 7
본 예는 시스템(1)의 동작을 최적화하도록 수행된 테스트를 설명한다.
입자들(C1 및/또는 C2)의 침전은 저장소(13) 및/또는 덕트(78)에서의 입자들의 부착 원인들 중 하나를 나타낸다.
일반적으로, 샘플을 챔버(4) 내로 유입하기 전에, 샘플 자체는 상당히 오랜 시간 동안(특히, 약 30분 동안) 저장소(13) 내에 유지된다. 이 기간 동안, 입자들(C1, C2)은 저장소의 하부 상에 퇴적된다. 입자들을 하부로부터 떼어내기 위해서는, 일반적으로 강한 힘이 필요하다. 또한, 입자들(C1, C2)은 일반적으로 챔버(4) 내의 샘플의 액체 부분보다 느리게 변위된다. 결국, 입자들(C1, C2)은, 챔버(4)가 샘플의 액체 부분에 의해 이미 적어도 부분적으로 점유된 경우에 챔버(4)에 유입되고, 챔버(4)의 중심 부분에서만 균일하지 않게 분포된다(이러한 입자들은 챔버(4)의 주변 모서리 부분들에 도달하지 않는다). 또한, 모든 입자들(C1, C2)이 챔버(4)에 도달하지 못할 상당한 위험성이 있다는 점에 주목할 수 있다.
챔버(4) 내에서의 입자들(C1, C2)의 균일하지 않은 분포로 인해, 입자들(C1)을 입자들(C2)로부터 분리하고 입자들(C1) 자체를 챔버(5) 내로 전달하는 데 더욱 문제가 커진다.
챔버(4)를 채우는 2개의 테스트를 연속 수행하였으며, (단락된 마이크로펌프 Thinxxs® MDP2205를 포함하는) 제1 테스트 동안 진동 디바이스(17)를 턴오프 상태로 유지하고 제2 테스트 동안 (30Hz의 주파수에서) 진동 디바이스를 작동시켰다.
사용한 샘플들은 DAPI로 표시된 K562 세포 배양물(샘플들의 농도는 약 1250개 입자/㎕ 였음)을 사용하여 준비하였다.
진동 디바이스(17)를 비활성화한 테스트의 결과는 도 22의 좌측 컬럼의 사진에 도시되어 있다. 진동 디바이스(17)를 활성화한 테스트의 결과는 도 22의 우측 컬럼의 사진에 도시되어 있다. 이러한 사진들은 서로 다른 광학 조건들에서 취한 것이다.
쉽게 인식할 수 있듯이, 진동 디바이스(17)를 활성화한 경우, 입자들(C1, C2)은 챔버(4)의 모서리들 내에서도 더욱 균질한 방식으로 분포되었으며, 이에 따라 미사용 체적들을 상당히 줄였다.

Claims (102)

  1. 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 미세유체 디바이스로서,
    상기 디바이스(73)는 장치(72)에 접속되도록 설계되고, 또한
    상기 디바이스(73) 자체를 상기 장치에 접속하기 위한 전기 커넥터;
    사용 시, 상기 샘플이 상기 미세유체 디바이스(73) 내로 유입되는 제1 입구(2);
    상기 제1 입구(2)에 접속되고, 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 포함하고, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 상기 메인 챔버(4)로부터 상기 회수 챔버(5)로 상기 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 선택적인 방식으로 전달하도록 설계된, 분리부(3);
    상기 메인 챔버(4)에 접속된 제1 출구(7); 및
    상기 회수 챔버(5)에 접속되고, 사용 시, 상기 회수 챔버(5) 내에 수집된 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 상기 미세유체 디바이스(73)로부터 배출되는 제2 출구(8)를 포함하는 것인 미세유체 디바이스(73)에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73)는,
    제1 밸브(9)의 일부를 형성하도록 설계되고, 상기 메인 챔버(4)의 상향으로, 즉, 상기 제1 입구(2)와 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치되는 제1 밸브부(74);
    제2 밸브(10)의 일부를 형성하도록 설계되고, 상기 메인 챔버(4)와 상기 제1 출구(7) 사이에 설치되는 제2 밸브부(75);
    제3 밸브(11)의 일부를 형성하도록 설계되고, 상기 회수 챔버(5)에 접속되는 제3 밸브부(76); 및
    제4 밸브(12)의 일부를 형성하도록 설계되고, 상기 회수 챔버(5)와 상기 제2 출구(8) 사이에 설치되는 제4 밸브부(77)를 포함하고,
    상기 회수 챔버(5)는 일측의 상기 메인 챔버(4) 및 타측의 상기 제3 및 제4 밸브부(76, 77) 사이에 설치되고,
    상기 메인 챔버(4)는 일측의 상기 회수 챔버(5) 및 타측의 상기 제1 및 제2 밸브부(74, 75) 사이에 설치되고,
    상기 밸브부들(74, 75, 76, 77) 중, 적어도 하나는 폐쇄 요소(30)를 포함하고,
    상기 폐쇄 요소는, 상기 폐쇄 요소(30)가 상기 미세유체 디바이스(73)의 각 채널의 두 개의 스트레치(31, 32)를 분리하도록 설치되는 차단 위치 및 상기 두 개의 스트레치(31, 32)가 서로 접속되는 방식으로 상기 폐쇄 요소(30)가 설치되는 개방 위치 사이에서 이동하도록 설계되고,
    상기 폐쇄 요소들(30) 중, 적어도 하나는 상기 미세유체 디바이스(73) 외부의, 상기 장치(72)에 속하는 각 액추에이터에 의해 동작 가능한 것을 특징으로 하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)를 접속하는 채널(6)을 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소들(30)은 적어도 부분적으로 노출되고 상기 미세유체 디바이스의 외측을 향하여 설치되고,
    상기 미세유체 디바이스는, 상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)를 접속하고, 상기 메인 챔버(4)의 치수와 상기 회수 챔버(5)의 치수보다 작은 치수를 갖는 채널(6)을 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리부(3)는 유전 영동 시스템의 적어도 일부를 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(30)는 탄성인 재료를 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(30)는 탄성인 재료를 포함하는 멤브레인부(44)를 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부들(74, 75, 76, 77) 중, 적어도 하나는 상기 미세유체 디바이스(73)의 채널의 두 개의 스트레치(31, 32) 사이에 설치되는 진동판(diaphragm; 33)을 포함하고,
    상기 차단 위치에서, 상기 폐쇄 요소(30)는 상기 진동판(33)과 접하고, 상기 개방 위치에서, 상기 폐쇄 요소(30)는 상기 진동판(33)으로부터 떨어져 설치되는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부들(74, 75, 76, 77) 중, 적어도 하나는 상기 미세유체 디바이스(73)의 채널 내에 적어도 하나의 홀을 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 제1 입구(2)와 상기 제1 밸브부(74) 사이에 설치되고, 상기 제1 입구(2)를 통해 유입되는 상기 샘플을 수집하도록 설계된 제1 저장소(13); 및 상기 제1 저장소(13)를 상기 메인 챔버(4)에 접속하는 제1 채널(78)을 포함하고, 상기 제1 밸브부(74)가 상기 제1 채널을 따라 설치되는 것인, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 공급 홀(79)을 포함하고,
    상기 제1 저장소(13)는 상기 제1 공급 홀(79)과 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치되고,
    상기 제1 채널(78)은 상기 제1 공급 홀(79)을 상기 메인 챔버(4)에 접속하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    탄성 재료를 포함하는 제1 밀봉 링(66)을 포함하고,
    상기 제1 밀봉 링(66)은 상기 제1 공급 홀(79)의 외부를 둘러싸고, 각 압력 공급 노즐(61)과 결합되도록 설계된, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 메인 챔버(4)와 상기 제1 출구(7) 사이에 설치되고, 상기 제1 채널(78)의 단면보다 작은, 적어도 100㎛만큼 작은 단면을 갖는 제2 채널(80)을 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 채널(78)은 0.9mm 내지 50㎛ 범위의 등가 직경의 단면을 갖고,
    상기 제2 채널(80)은 150㎛ 미만의 폭, 110㎛ 미만의 깊이 및 2mm 초과의 길이를 갖는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 채널(80)은 100㎛ 초과의 폭, 30㎛ 초과의 깊이, 및 6mm 미만의 길이를 갖는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    캐리어 액체를 함유하도록 설계된 제2 저장소(14); 및
    상기 제2 저장소(14)를 상기 회수 챔버(5)에 접속하는 제3 채널(81)을 포함하고, 상기 제3 채널을 따라 상기 제3 밸브부(76)가 설치되는 것인, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    제2 공급 홀(82)을 포함하고,
    상기 제2 저장소(14)는 상기 제2 공급 홀(82)과 상기 회수 챔버(5) 사이에 설치되고,
    상기 제3 채널(81)은 상기 제2 공급 홀(82)을 상기 회수 챔버(5)에 접속하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  17. 제15항에 있어서,
    탄성 재료를 포함하고, 상기 제2 공급 홀(82)의 외부를 둘러싸고, 추가의 각 압력 공급 노즐(61a)과 결합하도록 설계된 제2 밀봉 링(66a)을 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    제3 출구; 및
    제5 밸브(29)의 일부를 형성하도록 설계된 제5 밸브부(29')를 포함하고,
    상기 제5 밸브부(29')는 상기 회수 챔버(5)와 상기 제3 출구 사이에 설치되고, 선택 사항으로, 상기 제3 출구는 상기 제1 출구에 대응하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73) 자체를, 상기 분리부(3)를 제어하도록 설계된 제어 조립체(23)를 포함하는 장치(72)에 전기적으로 접속하기 위한, 전기 회로를 구비하는 전기 커넥터(83)를 포함하는, 입자 분리를 위한 미세유체 디바이스.
  20. 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 세포들(C1)을 분리하기 위한 장치(72)로서,
    상기 샘플로부터 상기 소정의 유형의 세포들(C1)을 분리하기 위한 미세유체 디바이스(73)를 수용하기 위한 시트(seat; 84);
    상기 장치(72)를 상기 미세유체 디바이스(73)에 전기적으로 접속하기 위한 전기 커넥터(85);
    상기 전기 커넥터(85)에 접속된 제어 조립체(23);
    각 밸브(V; 9, 10, 11, 12)의 일부를 형성하도록 각각 설계되고 각 액추에이터 홀(39)을 구비하는 각 액추에이터 노즐(36)을 각각 포함하는, 적어도 4개의 유체 역학 액추에이터(35);
    각 압력 공급 홀(63, 63a)을 각각 구비하는 적어도 두 개의 압력 공급 노즐(61, 61a);
    상기 압력 공급 홀들(63, 63a)에서의 압력을 결정하도록 상기 압력 공급 노즐(61, 61a)에 접속된 적어도 하나의 제1 압력 디바이스(64); 및
    상기 액추에이터 노즐(36)에 접속되고 적어도 상기 액추에이터 홀(39)에서 흡입을 야기하도록 설계된 적어도 하나의 제2 압력 디바이스(87)를 포함하고,
    각 유체 역학 액추에이터(35)는 상기 장치(72) 외부의 각 밀폐 요소(30)를 이동시키도록 설계된, 세포 분리 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 압력 디바이스(64, 87)를 포함하는 압력 조립체(90)를 포함하고,
    상기 압력 조립체(90)는 적어도 하나의 펌프를 포함하는, 세포 분리 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제1 압력 디바이스(64)는 각 압력 공급 노즐(61, 61a)에 각각 접속된 제1 압력부(65)와 제2 압력부(65a)를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 압력부(65, 65a)는, 개별적으로 동작 가능하고, 대응하는 압력 공급 홀(63, 63a)에서의 압력을 정의하도록 각각 설계된, 세포 분리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 압력 디바이스(64)는,
    적어도 하나의 압력 소스(15, 25);
    상기 압력 소스(15, 25)를 각 압력 공급 노즐(61, 61a)에 접속하는 대응하는 제1 덕트를 포함하는, 상기 제1 및 제2 압력부(65, 65a) 중 적어도 하나;
    상기 제1 덕트를 따른 압력을 검출하기 위한 압력 센서(21); 및
    상기 각 압력 공급 노즐(61, 61a)로의 압력 전달을 차단하도록 설계된 제1 차단 디바이스(22)를 포함하고,
    상기 제어 조립체(23)는 검출되는 압력의 기능으로 상기 제1 차단 디바이스(22)를 동작시키도록 상기 압력 센서(21)와 상기 제1 차단 디바이스(22)에 접속되는, 세포 분리 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 차단 디바이스(22)는, 상기 제1 덕트를 따라 설치되고 동작 시 상기 제1 덕트를 외부 세계와 연통시켜 상기 제1 덕트 내의 압력이 외부 압력으로 되도록 설계된 해제 밸브(22')를 포함하는, 세포 분리 장치.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 제1 압력 디바이스(64)는,
    적어도 하나의 압력 소스(15, 25);
    상기 압력 소스(15, 25)를 각 압력 공급 노즐(61, 61a)에 접속하는 대응하는 제1 덕트를 포함하는, 제1 및 제2 압력부(65, 65a) 중 적어도 하나; 및
    상기 제1 덕트를 따라 설치되고, 각 압력 공급 홀(63, 63a)에서 상기 압력 소스(15, 25)에 의해 정의되는 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된 적어도 하나의 진동 디바이스(17, 17a)
    를 포함하는, 세포 분리 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 진동 디바이스(17, 17a)는 진동판 펌프를 포함하는, 세포 분리 장치.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 제2 압력 디바이스(87)는, 각 액추에이터 노즐(36)에 각각 접속된 제1 흡입부, 제2 흡입부, 제3 흡입부, 및 적어도 하나의 제4 흡입부(41)를 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 흡입부들(41)은 서로 개별적으로 동작 가능하고, 대응하는 액추에이터 홀(39)에서 적어도 하나의 흡입을 정의하도록 각각 설계된, 세포 분리 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 압력 디바이스(87)는,
    적어도 하나의 흡입 소스(43);
    상기 흡입 소스(43)를 각 액추에이터 노즐(36)에 접속하는 제2 덕트(42)를 포함하는, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 흡입부들(41) 중 적어도 하나; 및
    상기 흡입이 상기 각 액추에이터 노즐(36)로 전달되는 것을 차단하도록 설계된 제2 차단 디바이스를 포함하는, 세포 분리 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 차단 디바이스는 상기 제2 덕트(42)를 따라 구비된 밸브 세트 및 상기 압력 소스(43)의 액추에이터로 이루어지는 세트 중에서 선택되는 요소를 포함하고,
    상기 액추에이터는 상기 압력 소스(43) 자체를 활성화하거나 비활성화하도록 설계된, 세포 분리 장치.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 액추에이터 노즐들 중 적어도 하나의 제1 액추에이터 노즐(36)은 상기 각 액추에이터 홀(39)을 통해 압력을 외부에 가하도록 설계된 대응하는 제1 기계적 압력 요소(34)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제1 기계적 압력 요소(34)는 스프링 및 상기 스프링의 외측 단부에 설치된 밀봉 요소(40)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터 노즐(36)은, 상기 제1 기계적 압력 요소(34)를 수용하고 상기 각 흡입부(41)를 대응하는 액추에이터 홀(39)에 접속하기 위한 중공 요소(37)를 포함하고,
    상기 중공 요소(37)의 일단은 상기 대응하는 액추에이터 홀(39)을 갖는, 세포 분리 장치.
  33. 제20항에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73)를 향하여 각 액추에이터 노즐(36)을 가압 하기 위한 적어도 하나의 제2 기계적 압력 요소(46)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  34. 제20항에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73)를 향하여 각 압력 공급 노즐을 가압하기 위한 적어도 하나의 제3 기계적 압력 요소(68)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  35. 제20항에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73)의 적어도 일부를 냉각하도록 설계된 냉각 조립체(50)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 냉각 조립체(50)는,
    상기 미세유체 디바이스(73)의 적어도 일부로부터 열을 흡수하도록 설계된, 활성면(52)을 갖는 냉각 판(51); 및
    열을 배출하기 위한 배출면(53)을 포함하고,
    상기 활성면(52)의 치수는 상기 배출면(53)의 치수보다 작은, 세포 분리 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 냉각 조립체(50)는 펠티에(Peltier) 및 상기 펠티에에 접속된 열 교환 디바이스(heat-exchanger device; 55)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  38. 제35항에 있어서,
    상기 미세유체 디바이스(73)를 향하여 상기 냉각 조립체(50)를 가압하기 위한 적어도 하나의 제4 기계적 압력 요소(60)를 포함하는, 세포 분리 장치.
  39. 제20항에 있어서,
    적어도 하나의 추가적인 액추에이터 노즐 및 대응하는 하나의 추가적인 흡입부를 포함하는, 세포 분리 장치.
  40. 제20항에 있어서,
    상기 제어 조립체(23)는, 각 액추에이터 노즐(36) 및 각 압력 공급 노즐(61, 61a)에서의 압력 및/또는 흡입을 서로 독립적으로 조절하도록 상기 제1 압력 디바이스(64)와 상기 제2 압력 디바이스(87)에 접속되는 것인, 세포 분리 장치.
  41. 제20항에 있어서,
    상기 소정의 유형의 세포들(C1) 중 적어도 일부를 함유하는 캐리어 액체를 수집하기 위한 수집부를 포함하는, 세포 분리 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 캐리어 액체의 방울이 상기 수집부에 유입될 때를 검출하기 위한 검출기를 포함하는, 세포 분리 장치.
  43. 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 미세 유체 시스템 (1)으로서,
    사용 시, 상기 샘플이 상기 미세유체 시스템(1) 내로 유입되는 제1 입구(2);
    상기 제1 입구(2)에 접속되고, 메인 챔버(4)와 회수 챔버(5)를 포함하고, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 상기 메인 챔버(4)로부터 상기 회수 챔버(5)로 상기 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 선택적인 방식으로 전달하도록 설계된, 분리부(3);
    상기 메인 챔버(4)에 접속된 제1 출구(7); 및
    상기 회수 챔버(5)에 접속되고, 사용 시, 상기 회수 챔버(5) 내에 수집된 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 상기 미세유체 시스템(1)으로부터 배출되는 제2 출구(8)를 포함하는 미세유체 시스템(1)에 있어서,
    상기 미세유체 시스템(1)은,
    메인 챔버(4)의 상향으로 설치된, 즉, 상기 제1 입구(2)와 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치된 제1 밸브(9);
    상기 메인 챔버(4)와 상기 제1 출구(7) 사이에 설치된 제2 밸브(10);
    상기 회수 챔버(5)에 접속되고, 상기 회수 챔버(5)와 캐리어 액체의 소스 사이에 설치된 제3 밸브(11); 및
    상기 회수 챔버(5)와 상기 제2 출구(8) 사이에 설치된 제4 밸브(14)를 포함하고,
    상기 회수 챔버(5)는 일측의 상기 메인 챔버(4)와 타측의 상기 제3 및 제4 밸브(11, 12) 사이에 설치되고,
    상기 메인 챔버(4)는 일측의 상기 회수 챔버(5)와 타측의 상기 제1 및 제2 밸브(9, 10) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 미세유체 시스템.
  44. 제43항에 있어서,
    유전 영동 시스템을 포함하고,
    상기 분리부(3)는 상기 유전 영동 시스템의 적어도 일부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 밸브(9, 10)는 상기 메인 챔버(4) 내로의 상기 샘플의 유입을 조절하도록 설계되고,
    상기 제3 및 제4 밸브(11, 12)는 상기 회수 챔버(5) 내로의 캐리어 액체의 유입 및 상기 제2 출구(8)를 통해 상기 회수 챔버(5)로부터 상기 소정의 유형의 입자들(C1)과 함께 상기 캐리어 액체의 유출을 조절하도록 설계되고,
    상기 제1 출구(7)는 상기 샘플이 상기 메인 챔버(4) 내에 자유롭게 유입될 수 있도록 상기 메인 챔버(4)에 접속되어 흡배기관으로서 기능을 하는, 미세유체 시스템.
  45. 제43항에 있어서,
    두 개의 분리 가능 부분, 즉, 제20항 내지 제42항 중 어느 한 항에 기재된 고정된 장치(72) 및 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스(73)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  46. 제43항에 있어서,
    상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)를 접속하고, 상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)의 치수보다 작은 치수를 갖는 채널(6)을 포함하는, 미세유체 시스템.
  47. 제43항에 있어서,
    상기 제1 입구(2)와 상기 제1 밸브(9) 사이에 설치되고, 상기 제1 입구(2)를 통해 유입되는 상기 샘플을 수집하도록 설계된 제1 저장소(13)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  48. 제43항에 있어서,
    상기 제1 밸브(9)는, 상기 제1 입구(2)와 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치되고, 상기 제1 저장소(13)와 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치되고, 상기 제1 입구(2)와 상기 메인 챔버(4)를 서로 접속하거나 분리하도록 설계된, 미세유체 시스템.
  49. 제43항에 있어서,
    상기 회수 챔버(5)를 채우도록 설계되고, 상기 캐리어 액체를 함유하기 위한 제2 저장소(14)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  50. 제49항에 있어서,
    제2 입구(24)를 포함하고,
    상기 제2 저장소(14)는 상기 제2 입구(24)와 상기 제3 밸브(11) 사이에 설치되고, 상기 제2 입구(24)를 통해 유입되는 상기 캐리어 액체를 수집하도록 설계된, 미세유체 시스템.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 제3 밸브(11)는 상기 제2 저장소(14)와 상기 회수 챔버(5) 사이에 설치되고, 상기 제2 저장소(14)와 상기 회수 챔버(5)를 서로 접속하거나 분리하도록 설계된, 미세유체 시스템.
  52. 제43항에 있어서,
    상기 제1 입구(2)와 상기 제1 밸브(9) 사이에 설치되고, 상기 제1 입구(2)를 통해 유입되는 상기 샘플을 수집하도록 설계된 제1 저장소(13); 및
    상기 회수 챔버(5)를 채우도록 설계된, 상기 캐리어 액체를 함유하기 위한 제2 저장소(14)를 포함하고,
    상기 미세유체 시스템(1)은,
    상기 제1 저장소(13)와 상기 메인 챔버(4) 간의 압력 차를 가하기 위한 제1 압력 소스(15); 및
    상기 제2 저장소(14)와 상기 회수 챔버(5) 간의 압력 차를 가하기 위한 제2 압력 소스(25)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 제1 저장소(13)는 상기 제1 압력 소스(15)와 상기 제1 밸브(9) 사이에 설치되고,
    상기 제2 저장소(14)는 상기 제2 압력 소스(25)와 상기 제3 밸브(11) 사이에 설치된, 미세유체 시스템.
  54. 제52항에 있어서,
    상기 제1 압력 소스(15)는 상기 제1 저장소(13)와 상기 메인 챔버(4) 사이에 설치되고, 상기 제1 밸브(9)와 제5 밸브를 포함하고,
    상기 제1 및 제5 밸브(9)는 교대로 설치되고, 사용 시, 상기 샘플이 상기 메인 챔버(4) 내로 유입될 수 있도록 연속적으로 기동하는, 미세유체 시스템.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 제1 압력 소스(15)를 상기 메인 챔버(4)에 접속하고, 상기 제1 저장소(13)와 상기 제1 밸브(9)를 따라 설치된 제1 덕트(16); 및
    상기 제2 압력 소스(25)를 상기 회수 챔버(5)에 접속하고, 상기 제2 저장소(14)와 상기 제3 밸브(11)를 따라 설치된 제2 덕트(26)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  56. 제52항에 있어서,
    상기 제1 입구(2)로부터 상기 메인 챔버(4)까지의 적어도 한 영역에서 상기 샘플에 진동을 가하도록 설계되고, 상기 제1 압력 소스(15)와 상기 제1 저장소(13) 사이에 설치된 진동 디바이스(17)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  57. 제43항에 있어서,
    상기 제1 입구(2)와 상기 제1 밸브(9) 사이에 설치되고, 상기 제1 입구(2)를 통해 유입되는 상기 샘플을 수집하도록 설계된 제1 저장소(13);
    상기 제1 저장소(13)를 상기 메인 챔버(4)에 접속하기 위한 제1 덕트(16); 및
    상기 메인 챔버(4)와 상기 제1 출구(7) 사이에 설치되고, 상기 제1 덕트(16)의 단면보다 작은, 적어도 100㎛만큼 작은 단면을 갖는 제3 덕트(20)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 제1 덕트(16)는 2mm 내지 50㎛로 측정되는 등가 직경의 단면을 갖고,
    상기 제3 덕트(20)는 150㎛ 미만의 폭, 110㎛ 미만의 깊이, 및 2mm 초과의 길이를 갖는, 미세유체 시스템.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 제3 덕트(20)는 100㎛ 초과의 폭, 30㎛ 초과의 깊이, 및 6mm 미만의 길이를 갖는, 미세유체 시스템.
  60. 제57항에 있어서,
    상기 샘플이 상기 제3 덕트(2O)에 유입되기 시작할 때를 직접적으로 또는 간접적으로 검출하기 위한 센서(2l);
    상기 메인 챔버(4)를 향하는 상기 샘플의 유입을 차단하기 위한 차단 디바이스(22, 9); 및
    상기 센서(21)에 의해 검출된 기능으로서 상기 차단 디바이스(22, 9)를 기동하도록 상기 센서(21)와 상기 차단 디바이스(22, 9)에 접속된 제어 조립체(23)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 제1 저장소(13)로부터 상기 메인 챔버(4)를 향해 압력을 가하기 위한 제1 압력 소스(15)를 포함하고,
    상기 제1 저장소(13)는 상기 제1 압력 소스(15)와 상기 제1 밸브(9) 사이에 설치되고,
    상기 차단 디바이스(22)는, 상기 제1 압력 소스(15)와 상기 제1 저장소(13) 사이에 설치된 해제 밸브(22')를 포함하고,
    상기 해제 밸브(22')는, 상기 제어 조립체에 의해 기동되고, 기동되면, 상기 압력 소스(15)를 외부 세계와 연통시켜 상기 메인 챔버(4)를 향하는 상기 제1 저장소(13)로부터의 압력이 제로로 되도록 설계된, 미세유체 시스템.
  62. 제43항에 있어서,
    제3 출구; 및
    상기 회수 챔버(5)와 상기 제3 출구 사이에 설치된 제6 밸브(29)를 포함하고,
    선택 사항으로, 상기 제3 출구는 상기 제1 출구(7)와 일치하는, 미세유체 시스템.
  63. 제43항에 있어서,
    상기 제1 입구(2)로부터 상기 메인 챔버(4)까지의 적어도 한 영역에서 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된 진동 디바이스(17)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  64. 제63항에 있어서,
    상기 진동 디바이스(17)는 발진하는 진동판을 포함하는, 미세유체 시스템.
  65. 제43항에 있어서 ,
    상기 밸브들(9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나는,
    덕트의 두 개의 스트레치(31, 32) 사이에 설치된 진동판(33);
    탄성인 재료를 포함하고, 차단 위치와 개방 위치 사이에서 이동하도록 설계된 폐쇄 요소(30)로서, 상기 차단 위치 내에서 상기 폐쇄 요소(30)가 상기 두 개의 스트레치(31, 32)를 분리하도록 상기 진동판(33)과 접하고, 상기 개방 위치 내에서 상기 폐쇄 요소(30)가 상기 진동판(33)으로부터 이격되고 상기 두 개의 스트레치는 서로 접속되는 것인 폐쇄 요소(30);
    상기 폐쇄 요소(30)를 상기 차단 위치 내로 유지하도록 상기 진동판(33)을 향하여 상기 폐쇄 요소(30)를 가압하기 위한 제1 기계적 압력 요소(34); 및
    상기 폐쇄 요소를 상기 차단 위치로부터 상기 개방 위치로 이동시키기 위한 유체 역학 액추에이터(35)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  66. 제65항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(30)는, 탄성인 재료를 포함하는 멤브레인부(44)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  67. 제65항에 있어서,
    상기 제1 기계적 압력 요소(34)는 스프링을 포함하는, 미세유체 시스템.
  68. 제65항에 있어서,
    상기 유체 역학 액추에이터(35)는, 펌프(43)를 포함하는 흡입부(41)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  69. 제65항에 있어서 ,
    상기 제1 기계적 압력 요소(34)를 수용하고 상기 흡입부(41)를 상기 폐쇄 요소(30)와 접속하기 위한 중공 요소(37)를 포함하고,
    상기 중공 요소(37)는 상기 폐쇄 요소(30)와 접하는 개방 단부를 갖고,
    상기 미세유체 시스템은 상기 폐쇄 요소(30)를 향하여 상기 중공 요소(37)를 가압하기 위한 제2 기계적 압력 요소(46)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  70. 제43항에 있어서,
    상기 분리부(3)의 적어도 일부를 냉각하도록 설계된 냉각 조립체(50)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  71. 제70항에 있어서,
    상기 냉각 조립체(50)는 냉각 판(51)을 포함하고,
    상기 냉각 판은 상기 분리부(3)로부터의 열을 흡수하도록 설계된 활성면(52); 및 열을 배출하기 위한 배출면(53)을 구비하고,
    상기 활성면(52)은 상기 배출면(53)보다 작은 치수를 갖는, 미세유체 시스템.
  72. 제70항에 있어서,
    상기 분리부(3)를 향하여 상기 냉각 조립체(50)를 가압하기 위한 제3 기계적 압력 요소(60)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  73. 제43항에 있어서,
    상기 밸브들(9, 10, 11, 12) 자체를 개방하고 폐쇄하도록 상기 밸브들(9, 10, 11, 12)에 접속된 제어 조립체(23)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 제2 출구로부터 배출되는 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를 함유하는 상기 캐리어 액체를 수집하기 위한 수집부를 포함하는, 미세유체 시스템.
  75. 제74항에 있어서,
    상기 캐리어 액체의 적어도 한 방울이 상기 수집부에 유입될 때를 검출하기 위한 검출기를 포함하고,
    상기 제어 조립체(23)는 상기 검출기에 접속되고, 상기 방울이 검출되면 상기 제3 밸브(11) 및/또는 상기 제4 밸브(12)를 폐쇄하도록 설계된, 미세유체 시스템.
  76. 제43항에 있어서,
    상기 회수 챔버(5)의 적어도 한 영역에서 압력의 발진 방식으로 진동을 야기하도록 설계된 제2 진동 디바이스(17a)를 포함하는, 미세유체 시스템.
  77. 미세유체 시스템(1)에 의해 샘플로부터 적어도 하나의 소정의 유형의 입자들(C1)을 분리하기 위한 방법으로서,
    상기 샘플을 상기 미세유체 시스템(1) 자체의 제1 입구(2)를 통해 상기 미세유체 시스템(1) 내로 유입시키는 단계;
    상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부를, 상기 미세유체 시스템(1)의 분리부(3)의 메인 챔버(4)로부터 회수 챔버(5)로 상기 샘플의 추가 입자들(C2)에 대하여 선택적인 방식으로 전달하는, 분리 단계로서, 제1 출구(7)와 제2 출구(8)는 각각 상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)에 접속되는 것인 분리 단계;
    상기 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 선행하며, 상기 샘플의 적어도 일부를 상기 메인 챔버(4) 내로 공급하는 제1 공급 단계;
    상기 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 선행하며, 캐리어 액체를 상기 회수 챔버(5) 내로 공급하는 제2 공급 단계; 및
    상기 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 후속하며, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부와 함께 상기 캐리어 액체를 상기 제2 출구(8)를 통해 상기 회수 챔버(5)로부터 배출하는 회수 단계를 포함하는, 입자 분리 방법에 있어서,
    상기 방법은, 상기 시스템(1)이, 상기 메인 챔버(4)의 상향으로 설치된 제1 밸브(9); 상기 메인 챔버(4)의 하향으로 설치된 제2 밸브(10); 상기 회수 챔버(5)의 상향으로 설치된 제3 밸브(11); 및 상기 회수 챔버(5)의 하향으로 설치된 제4 밸브(12)를 포함하고, 상기 분리 단계 동안, 상기 제1 내지 제4 밸브(9, 10, 11, 12)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 입자 분리 방법.
  78. 제77항에 있어서,
    상기 제1 공급 단계 동안, 상기 제1 및 제2 밸브(9, 10)는 개방되고, 상기 제2 밸브(10)는 상기 메인 챔버(4)와 상기 출구(7) 사이에 설치되고,
    상기 제2 공급 단계 동안, 상기 제3 및 제4 밸브(11, 12)는 개방되고, 상기 제4 밸브(12)는 상기 회수 챔버(5)와 상기 출구(8) 사이에 설치되고,
    상기 회수 단계 동안, 상기 제3 및 제4 밸브(11, 12)는 개방되고,
    상기 분리 단계 동안, 상기 제1 내지 제4 밸브(9, 10, 11, 12)는, 외측에 대하여 상기 메인 챔버(4)와 상기 회수 챔버(5)를 분리하도록 폐쇄되는, 입자 분리 방법.
  79. 제77항에 있어서,
    상기 미세유체 시스템은 제43항 내지 제76항 중 어느 한 항에 따라 정의되는, 입자 분리 방법.
  80. 제77항에 있어서,
    상기 분리 단계에 대하여 적어도 부분적으로 후속하고, 상기 회수 단계보다 적어도 부분적으로 선행하며, 상기 샘플의 추가 입자들(C2) 중 적어도 일부를 상기 제1 출구(7)를 통해 상기 메인 챔버(4)로부터 배출하는 배출 단계를 포함하는, 입자 분리 방법.
  81. 제80항에 있어서,
    상기 배출 단계 동안, 상기 제2 및 제3 밸브(10, 11)는 상기 캐리어 액체를 상기 메인 챔버(4)에 공급하도록 개방되는, 입자 분리 방법.
  82. 제80항에 있어서,
    상기 소정의 유형의 입자들(C1)은, 상기 배출 단계 동안 상기 소정의 유형의 입자들이 상기 회수 챔버(5) 자체 내부에 적어도 부분적으로 남아 있는 방식으로 상기 회수 챔버(5) 내에 위치하는, 입자 분리 방법.
  83. 제77항에 있어서,
    상기 샘플을 상기 메인 챔버(4)에 공급하기 위해 제1 압력이 가해지는 것인, 입자 분리 방법.
  84. 제77항에 있어서,
    상기 유입 단계 동안, 상기 샘플의 적어도 일부가 상기 미세유체 시스템(1)의 제1 저장소(13) 내에 유입되는, 입자 분리 방법.
  85. 제84항에 있어서,
    상기 샘플을 상기 메인 챔버(4) 내에 공급하기 위한 제1 압력을 가하고,
    상기 제1 압력은 상기 샘플을 상기 제1 저장소로부터 상기 메인 챔버(4)를 향해 운송시키는 것인, 입자 분리 방법.
  86. 제83항에 있어서,
    상기 제1 압력은 적어도 상기 제1 공급 단계 전에 그리고 상기 제1 공급 단계 동안 가해지는, 입자 분리 방법.
  87. 제77항에 있어서,
    상기 제1 공급 단계 동안, 상기 샘플은 상기 제1 밸브(9)를 통과하는 것인, 입자 분리 방법.
  88. 제77항에 있어서,
    상기 캐리어 액체를 상기 회수 챔버(5) 내로 공급하기 위해 제2 압력을 가하는 것인, 입자 분리 방법.
  89. 제88항에 있어서,
    상기 제2 압력은 상기 캐리어 액체를 상기 미세유체 시스템(1)의 제2 저장소(14)로부터 상기 회수 챔버(5)를 향해 미는 것인, 입자 분리 방법.
  90. 제89항에 있어서,
    상기 제2 압력은 적어도 상기 제2 공급 단계 전에 그리고 상기 제2 공급 단계 동안 가해지는 것인, 입자 분리 방법.
  91. 제77항에 있어서,
    상기 제2 공급 단계 동안, 상기 캐리어 액체는 상기 제3 밸브(11)를 통과하는, 입자 분리 방법.
  92. 제77항에 있어서,
    상기 제1 공급 단계 동안, 상기 샘플은 진동하게 되는, 입자 분리 방법.
  93. 제77항에 있어서,
    상기 미세유체 시스템(1)은,
    상기 제1 입구(2)를 상기 메인 챔버(4)에 접속하기 위한 제1 덕트(16); 및
    상기 메인 챔버(4)와 상기 제1 출구(7) 사이에 설치되고, 상기 제1 덕트(16)의 단면보다 작은, 적어도 100㎛만큼 작은 단면을 갖는 제2 덕트(20)를 포함하고,
    상기 제1 공급 단계 동안, 상기 샘플의 압력이 검출되고, 소정의 값보다 큰 압력이 검출될 때, 검출되는 상기 압력의 기능으로서 상기 샘플의 공급이 차단되는 것인, 입자 분리 방법.
  94. 제77항에 있어서,
    상기 분리 단계는 유전 영동에 의해 발생하는, 입자 분리 방법.
  95. 제77항에 있어서,
    적어도 상기 분리 단계 동안, 상기 분리부(3)가 냉각되는, 입자 분리 방법.
  96. 제77항에 있어서,
    상기 미세유체 시스템(1)은,
    제3 출구; 및
    상기 회수 챔버와 상기 제3 출구 사이에 설치된 제5 밸브(29)를 포함하고,
    상기 제2 공급 단계 동안, 상기 제3 및 제4 밸브(11, 12)는 상기 제3 및 제4 밸브(11, 12)를 접속하는 상기 회수 챔버(5)의 제1 영역(5')을 채우도록 개방되고, 상기 제3 및 제5 밸브(11, 29)는 상기 제3 및 제5 밸브(11, 29)를 접속하는 상기 회수 챔버(5)의 제2 영역(5")을 채우도록 개방되고,
    선택 사항으로, 상기 제3 출구는 상기 제1 출구(7)와 일치하는, 입자 분리 방법.
  97. 제96항에 있어서,
    상기 분리 단계 동안, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부 및 적어도 하나의 제2 소정의 유형의 입자들(C3) 중 적어도 일부는 상기 회수 챔버(5) 내로 전달되고,
    상기 회수 단계는 제1 회수 하부단계를 포함하며, 상기 제1 회수 하부단계 동안, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 상기 제1 영역(5')에 선택적인 방식으로 전달되고, 이어서, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부가 상기 제2 출구(8)를 통해 상기 제1 영역(5')으로부터 배출되어, 캐리어 액체를 상기 회수 챔버(5) 내에 더 공급하게 되는 것인, 입자 분리 방법.
  98. 제97항에 있어서,
    상기 방법은 제2 회수 하부단계를 포함하며, 상기 제2 회수 하부단계 동안, 상기 제2 소정의 유형의 입자들(C3) 중 적어도 일부가 상기 제1 영역(5')에 전달되고, 이어서, 상기 제2 출구(8)를 통해 상기 회수 챔버(5)로부터 배출되어, 캐리어 액체를 상기 회수 챔버(5) 내에 더 공급하게 되는 것인, 입자 분리 방법.
  99. 제96항에 있어서,
    상기 회수 단계 동안, 상기 제5 밸브(29)는 폐쇄되는, 입자 분리 방법.
  100. 제77항에 있어서,
    상기 회수 단계 동안, 상기 회수 챔버(5)의 내용물은 진동하게 되는, 입자 분리 방법.
  101. 제77항에 있어서,
    상기 회수 단계 동안, 상기 소정의 유형의 입자들(C1) 중 적어도 일부와 함께 상기 제2 출구(8)로부터 배출되는 상기 캐리어 액체의 제1 방울을 검출하고, 상기 제1 방울이 검출되면, 상기 회수 챔버(5)로부터의 유출을 차단하는, 입자 분리 방법.
  102. 제77항에 있어서,
    상기 샘플을 유입하는 단계 전에, 이산화탄소를 상기 미세유체 시스템(1) 내에 공급하는, 입자 분리 방법.
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