本發(fā)明涉及微流控芯片及其制備方法以及利用該微流控芯片的分析裝置，更具體地涉及具有形成在基板的表面的流體通道的微流控芯片及其制備方法以及利用該微流控芯片的分析裝置。

本發(fā)明是通過得到韓國知識經(jīng)濟部的產(chǎn)業(yè)融合源泉技術(shù)開發(fā)事業(yè)的支援而執(zhí)行的研究中導(dǎo)出的[課題序號：10042924，研究課題名：利用復(fù)合梯度(納米結(jié)構(gòu)梯度-濃度梯度)技術(shù)的干細胞最佳培養(yǎng)條件超高速自動篩分系統(tǒng)試制品開發(fā)]。

背景技術(shù)：

微流控芯片具有通過微流控通道使流體流動而可同時執(zhí)行多種實驗條件的功能。具體地，利用塑料、玻璃、硅等基板(或芯片材料)來制作微小通道，通過這種通道，使流體(例如，液體試樣)移動之后，在微流控芯片內(nèi)的腔體，可進行例如試樣分離、細胞的混合、合成、定量分析、細胞增殖觀察等。如上所述，在小的芯片內(nèi)進行以往在實驗室進行的實驗的觀點上，微流控芯片還被稱作“芯片實驗室”(lab-on-a-chip)。

微流控芯片不僅在制藥、生物工程、醫(yī)藥、生命醫(yī)療、食品、環(huán)境、精密化學(xué)等領(lǐng)域中創(chuàng)造出費用與時間節(jié)減效果，而且還可提高準確度和有效性、可靠性。例如，使用微流控芯片，比起以往的方法，可顯著地減少細胞培養(yǎng)與增殖及分化等中使用的昂貴的試劑的使用量，由此可節(jié)減相當(dāng)多的費用。而且，在進行蛋白質(zhì)(protein)、基因(DNA)、細胞(cell)、神經(jīng)元(neuron)、酶、抗體等生物體試樣分析時，使用比起以往的方法顯著少的量，并且利用其可進行影像分析，因此可減少樣品的使用量或消耗量及分析時間。

與此相關(guān)的是，圖1表示以往的示例性的微流控芯片中一部分的分解圖。

如圖所示，以往的示例性的微流控芯片100可包括流體流動的多個第一通道110和多個第二通道120。就微流控芯片100而言，在多個第一通道110中流動的各個流體與在多個第二通道120中流動的各個流體混合，為了使這種流體容易地流動及混合，上述通道可具有不同層(layer)來形成。

為此，以往的微流控芯片將分別形成通道的至少2個基板(或?qū)?粘合來制備微流控芯片。但是，根據(jù)這種制備方式，在多個基板上形成通道之后，需要相粘合這些的觀點上發(fā)生了基板之間的整列問題。即，制備芯片時，基板之間的粘合工序中產(chǎn)生了相當(dāng)多的時間及費用。而且，因2層的基板(即，2個基板)自身的(例如，通過注塑工序等)制備，還產(chǎn)生了時間及費用。即，以往的微流控芯片在時間和費用的層面上存在制備工序上的問題，并存在芯片的精密度也被減少的問題。

因此，需要一種用于解決這種問題的微流控芯片及利用其的制備方法以及利用該微流控芯片的影像分析裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決上述問題的，其目的在于，提供通過實現(xiàn)形成在基板的表面的流體通道，可解決基板之間的粘合及整列問題的微流控芯片及其制備方法以及利用該微流控芯片的分析裝置。

解決問題的手段

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種微流控芯片。上述微流控芯片可包括：基板，包括使流體流入的流入部、使上述流體移動的流體通道及排出上述流體的流出部；以及膜，附著于上述基板，從外部保護上述流入部、上述流出部及上述流體通道中的至少一個，上述流入部及上述流出部通過貫通基板的表面而體現(xiàn)，上述流體通道從上述基板的表面凹陷而體現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種分析裝置。上述分析裝置可包括：上述微流控芯片；以及光檢測模塊，為了測定上述微流控芯片內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物，向上述微流控芯片照射光，來檢測從上述微流控芯片的測光區(qū)域發(fā)出的光信號。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種微流控芯片的制備方法。上述方法可包括：形成包括使流體流入的流入部、使上述流體移動的流體通道及排出上述流體的流出部的基板的步驟；以及以從外部保護上述流入部、上述流出部及上述流體通道中的至少一個的方式，在上述基板的表面附著膜的步驟，上述基板的上面及下面中的一個區(qū)域從上述基板的表面凹陷而體現(xiàn)上述流體通道，貫通上述基板的表面而體現(xiàn)上述流入部及上述流出部，由此可執(zhí)行形成上述基板的步驟。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，與粘合多個基板的以往技術(shù)不同地防止有關(guān)整列等的工序上的誤差，由此可提高微流控芯片的精密度，并可減少不良率。

并且，根據(jù)本發(fā)明，僅靠粘合基板和膜來制備微流控芯片，由此制備工序簡單，費用經(jīng)濟。

并且，根據(jù)本發(fā)明，可減少微流控芯片的整體上的大小及重量，由此可提高用戶的方便性及經(jīng)濟性。

并且，根據(jù)本發(fā)明，即使沒有追加的化學(xué)處理、泵驅(qū)動裝置、超聲波裝置、膜狀物(membrane)等附加的設(shè)備，僅靠形成在微流控芯片內(nèi)的結(jié)構(gòu)物就能有效地將流體內(nèi)的氣泡去除到測光區(qū)域外。

并且，根據(jù)本發(fā)明，即使發(fā)生微流控芯片的極-小型化，也不存在光信號靈敏度的減少及不均勻帶來的問題，可同時快速而準確地測定多個少量的反應(yīng)產(chǎn)物。

附圖說明

為了更加充分理解本發(fā)明的詳細說明中引用的附圖，提供了各附圖的簡單說明。

圖1表示以往示例性的微流控芯片中一部分的分解圖。

圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片。

圖3表示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的微流控芯片。

圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片。

圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片的制備方法。

圖6及圖7按不同工序表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片的制備方法。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施例進行說明。在各圖的結(jié)構(gòu)要素標上附圖標記時，應(yīng)當(dāng)注意，針對相同的結(jié)構(gòu)要素，即使顯示在其他圖上，也盡量用相同的附圖標記。并且，對于說明本發(fā)明的實施例來說，當(dāng)判斷為對于相關(guān)公知結(jié)構(gòu)或功能的具體說明阻礙對于本發(fā)明的實施例的理解時，省略對其的詳細說明。并且，以下說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明的技術(shù)思想不局限于此，可由本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變形而多樣地實施。

在說明書全文中，當(dāng)一些部分與其他部分“連接”時，不僅包括“直接連接”的情況，而且還包括其中間隔著其他器件“間接連接”的情況。在說明書全文中，當(dāng)一些部分“包括”一些結(jié)構(gòu)要素時，只要沒有對其的特別相反的內(nèi)容，就意味著還可包括其他結(jié)構(gòu)要素而不是除外其他結(jié)構(gòu)要素。

圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片。具體地，圖2的上端表示微流控芯片200的俯視圖，圖2的下端表示微流控芯片200的A-A'方向的剖視圖。

參照圖2，微流控芯片200可包括基板210及與基板210相粘合的膜220。

基板210作為微流控芯片200的基體，可包括：流入部230，使流體流入；流體通道240，使流體移動；以及流出部250，排出流體?；?10的流入部230、流體通道240及流出部250可從基板210的表面(即，上面及下面)凹陷或者貫通基板210而形成。

基板210可選自由聚二甲硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、環(huán)烯烴共聚物(cycle olefin copolymer，COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmetharcylate，PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚碳酸丙烯酯(polypropylene carbonate，PPC)、聚醚砜(polyether sulfone，PES)及聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚酰胺(polyamide，PA)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯醚(polyphenylene ether，PPE)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚甲醛(polyoxymethylene，POM)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate，PBT)、氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylenepropylene，F(xiàn)EP)、全氟烷氧基樹脂(perfluoralkoxyalkane，PFA)及其組合物組成的組中。并且，根據(jù)實施例，基板210的至少一部分可由透光性材質(zhì)體現(xiàn)，例如可由全氟烷氧基樹脂(perfluoralkoxyalkane，PFA)等體現(xiàn)。但是，這種基板210的材質(zhì)是示例性的，可根據(jù)適用本發(fā)明的實施例來利用多種材質(zhì)。

膜220可粘合在基板210的表面。具體地，膜220可由粘合在基板210的上部表面的第一膜222及粘合在基板210的下部表面的第二膜224構(gòu)成，這種第一膜222及第二膜224粘合在基板210的上部表面及下部表面，從外部封閉基板210的流入部230、流出部250及流體通道230中的至少一部分，由此保護微流控芯片200而使其不受外部物質(zhì)帶來的污染、損傷等，與此同時可使微流控芯片200執(zhí)行流體的流動、維持等功能。

相對薄的膜220附著在基板210的表面，而不是與基板210相同或者類似的材質(zhì)的其他基板附著在基板210的表面，由此簡化粘合工作(bonding)，可有助于微流控芯片200的小型化及輕量化。膜220的至少一部分可以是透明或不透明的材質(zhì)。并且，膜220可以是對于氧氣、二氧化碳等氣體的透氣性膜。這種膜220的組成是示例性的，可根據(jù)適用本發(fā)明的實施例，即，根據(jù)使用于微流控芯片200的試樣的內(nèi)容物或研究目的等來多樣化膜200的組成。

根據(jù)這種微流控芯片200，使樣品試劑、試樣等流體通過流入部230注入，并在流體通道240中流動。其中，流體通道240可包括：下部流體通道242、242'，形成在基板210的下面；上部流體通道246，形成在基板210的上面；以及導(dǎo)通孔244、244'，用于連接下部流體通道242和上部流體通道246。更具體地，通過流入部230注入的流體依次流過下部流體通道242、導(dǎo)通孔244、上部流體通道246、導(dǎo)通孔244'、下部流體通道242'。流體通道240不僅使流體移動及維持，而且還可實現(xiàn)對流體的多種操作。例如，導(dǎo)通孔244不僅連接下部流體通道242及上部流體通道246，而且還可起到規(guī)定的反應(yīng)通道或反應(yīng)腔體的功能。即，與用于流體流動的導(dǎo)通孔244'不同地，在導(dǎo)通孔244確?？善鸬椒磻?yīng)通道或通道腔體功能的足夠的空間的觀點上，通過由導(dǎo)通孔244體現(xiàn)的反應(yīng)通道或反應(yīng)腔體，可實現(xiàn)試樣分離、混合、合成、定量分析、細胞增殖觀察等規(guī)定反應(yīng)或者反應(yīng)的分析、觀察。只不過，這種導(dǎo)通孔244的應(yīng)用是示例性的，根據(jù)適用本發(fā)明的實施例，流體通道240有可能不包括起到反應(yīng)通道或反應(yīng)腔體功能的導(dǎo)通孔。經(jīng)由流體通道240的流體可通過流出部250排出到微流控芯片200外部。

如上所述，將基板210表面形成為不同，由此形成復(fù)雜的流體流動途徑及可需要相對寬的面積的流體通道240，由此可實現(xiàn)微流控芯片200的小型化及工序簡化。尤其是，可解決粘合多個基板時產(chǎn)生的基板之間的粘合及整列問題。

在一實施例中，流體通道240可包括分支通道和/或結(jié)合通道。分支通道是任一種通道分離成多個其他通道的，在任一種通道中流動的流體可分離成具有相同性質(zhì)的多個流體。結(jié)合通道是多個通道由一個通道合并的，分別在多個通道中流動的多個流體可合并為一個流體。分支通道和/或結(jié)合通道可由流體通道240中的上部流體通道和/或下部流體通道體現(xiàn)。尤其是，流體通道240如以下更詳細的說明，可包括由分支通道及結(jié)合通道的組合體現(xiàn)的濃度梯度通道。其中，就濃度梯度通道而言，一個以上的通道再次分支為一個以上的通道，反復(fù)進行分支的通道中的一部分相互結(jié)合而形成新通道的過程，并形成可結(jié)合及分支經(jīng)由通道的流體的多種途徑，由此可提供流體的濃度梯度。

并且，根據(jù)實施例，流體通道240如以下更詳細的說明，還可包括用于防止流體中所包含的氣泡位于規(guī)定區(qū)域內(nèi)的氣泡去除部(參照圖3的310及圖4的410)。氣泡去除部在流體通道240內(nèi)的多種位置可利用為多種用途。例如，流體通道240可包括用于測定流體通道240內(nèi)執(zhí)行的各種反應(yīng)(例如，PCR反應(yīng)等)的產(chǎn)物的測光區(qū)域，這種情況下，氣泡去除部可形成為防止流體中所包含的氣泡位于測光區(qū)域內(nèi)。

并且，根據(jù)實施例，可在基板210的表面中的一部分(優(yōu)選地，流入部230、流體通道240及流出部250中的至少一個)執(zhí)行表面處理。例如，為了防止蛋白質(zhì)(protein)吸附，在表面上可涂布硅烷(silane)類、牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin，BSA)等的物質(zhì)，這種表面處理可根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域中公知的多種技術(shù)來執(zhí)行。

并且，根據(jù)實施例，在流入部230及流出部250具有額外的遮蓋單元(未圖示)，防止通過流入部230及流出部250的微流控芯片200內(nèi)部的污染，或者可防止注入到微流控芯片200的流體的滲漏等。這種遮蓋單元可由多種形狀、大小或材質(zhì)體現(xiàn)。

圖2所示的微流控芯片200的形狀或結(jié)構(gòu)是示例性的，可根據(jù)適用本發(fā)明的實施例來利用多種形狀或結(jié)構(gòu)的微流控芯片。

圖3表示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的微流控芯片。

具體地，圖3的上端表示微流控芯片300的俯視圖，圖3的(a)的下端表示微流控芯片300的A-A'方向的剖視圖。

參照圖3，微流控芯片300的流體通道240可包括氣泡去除部310。氣泡去除部310用于防止流體中所包含的氣泡位于流體通道240內(nèi)的規(guī)定區(qū)域內(nèi)，如圖所示，可從基板210的上部內(nèi)面朝向下部方向突出形成。

流體通道240可包括用于測定在流體通道240內(nèi)執(zhí)行的任一種反應(yīng)的產(chǎn)物的測光區(qū)域(即，檢測從反應(yīng)產(chǎn)物放出的光信號的流體通道240上的區(qū)域)，此時，氣泡去除部310可防止流體中所包含的氣泡位于測光區(qū)域內(nèi)。據(jù)此，氣泡去除部260可去除在測光區(qū)域中檢測到的光信號檢測阻礙因素。具體地，由于氣泡去除部310從基板210的上部內(nèi)面向流體通道240內(nèi)側(cè)突出，流體內(nèi)所包含的氣泡因浮力，從氣泡去除部310推向測光區(qū)域(即，氣泡去除部310的突出部中的平坦區(qū)域)周邊區(qū)域而配置在周邊空間。即，氣泡從測光區(qū)域向外部脫離，由此不影響從存在于測光區(qū)域的反應(yīng)產(chǎn)物中放出的光信號靈敏度。尤其是，基板210的至少一部分，即氣泡去除部310由透光性材質(zhì)構(gòu)成，至少一部分包括在測光區(qū)域內(nèi)，因此，從測光區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生的光信號經(jīng)由氣泡去除部310，在靈敏度不降低的條件下，可向微流控芯片的外部放出。如上所述，當(dāng)利用微流控芯片來測定流體通道240內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物時，即使發(fā)生多重PCR芯片的極-小型化，也不受流體通道240內(nèi)產(chǎn)生的氣泡的影響，光信號靈敏度相當(dāng)增加，由此可同時快速而正確地測定多個少量的反應(yīng)產(chǎn)物。這種氣泡去除部310的利用是示例性的，根據(jù)適用本發(fā)明的實施例，氣泡去除部310可應(yīng)用為多種用途。例如，氣泡去除部310在經(jīng)由流體通道240的流體的移動過程中，為了從流體的流動中去除流體中所包含的氣泡而可被利用。

圖3所示的氣泡去除部310的形狀是示例性的，并不局限于此，根據(jù)本發(fā)明實施例，可變形為多樣而被適用。例如，在圖3中表示了圓柱形形狀的氣泡去除部310，但可利用四棱柱等其他形狀的氣泡去除部。

圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片。

具體地，圖4的上端表示微流控芯片400的俯視圖，圖4的(a)的下端表示微流控芯片300的A-A'方向的剖視圖。

參照圖4，氣泡去除部410可由設(shè)在氣泡去除部410的中間的平坦面412和從平坦面412的周圍延伸而與微流控芯片400上部的內(nèi)面相連接的傾斜面414構(gòu)成。如上所述，當(dāng)氣泡去除部410的側(cè)面由傾斜面414構(gòu)成時，由于氣泡沿著傾斜面414向流體通道240的上側(cè)可移動，因此氣泡可更容易地向氣泡去除部410的周邊空間移動而進行配置。

雖然圖3及圖4未圖示，但根據(jù)實施例，氣泡去除部310、410還可包括沿著氣泡去除部310、410的周圍，由基板210的上部內(nèi)面向上側(cè)凹陷而形成的氣泡捕集部。氣泡捕集部比起氣泡捕集部以外的區(qū)域，相對來說位于流體通道240的上側(cè)，因此從氣泡去除部310、410擠出的氣泡可被氣泡捕集部捕集。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，可提供一種分析裝置。分析裝置參照圖2至圖5，可包括根據(jù)上述本發(fā)明的一實施例的微流控芯片200、300、400、500及測光模塊。測光模塊是一種為了(例如，實時)測定微流控芯片200、300、400、500內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物等，向微流控芯片200、300、400、500照射光來檢測從測光區(qū)域放出的光信號的裝置，可利用本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中可適用的多種測光模塊。例如，測光模塊可包括：光源，以能夠向微流控芯片200、300、400、500的流體通道提供光的方式進行配置；以及光檢測部，以能夠收容從流體通道放出的光的方式進行配置，光源和光檢測部，在中間隔著流體通道進行配置(穿透型方式)，或者均可沿著流體通道240的單一方向進行配置(反射型方式)。

圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片的制備方法，圖6及圖7按不同工序表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的微流控芯片的制備方法。

圖5的方法用于制備圖2至圖4所示的微流控芯片200、300、400，基于圖5的方法，說明圖6及圖7的制備工序如下。

首先，參照圖5，可形成包括流入部230、流體通道240及流出部250的基板210(S510步驟)。與此相關(guān)的是，圖6的(a)表示包括流入部230、流體通道240及流出部250的基板210的立體圖，圖6的(b)表示圖7的(a)所示的基板210的A-A'方向的剖視圖。如圖所示，基板210的流入部230、流體通道240及流出部250可從基板210的表面(即，上面及下面)凹陷或者貫通基板210而形成。

S510步驟可利用本技術(shù)領(lǐng)域中可適用的多種制備方法來執(zhí)行。在一示例中，可對基板210的表面進行蝕刻而執(zhí)行S510步驟，這種蝕刻可利用機械、化學(xué)方式等多種蝕刻技術(shù)。在一示例中，S510步驟可通過注塑成型、壓縮成型等多種成型方法來執(zhí)行。

接著，在基板210的表面可附著膜220(S520步驟)。與此相關(guān)的是，圖7的(a)表示基板210及附著于基板210的膜220的立體圖，圖7的(b)表示圖8的(a)所示的基板210及膜220的A-A'方向的剖視圖。參照圖7的(a)及(b)，在基板210的上部表面附著膜222，并在基板210的下部表面附著膜224，由此可執(zhí)行S520步驟，據(jù)此，在S510步驟中，形成在基板210上的流入部230、流體通道240及流出部250中的至少一部分可從外部封閉。S520步驟例如可通過熱粘合、超聲波粘合、紫外線粘合、溶劑粘合、膠帶粘合等本領(lǐng)域中可適用的多種粘合方法來執(zhí)行。

圖6及圖7所示的微流控芯片的形狀及結(jié)構(gòu)是示例性的，可根據(jù)適用本發(fā)明的實施例來利用多種形狀及結(jié)構(gòu)的微流控芯片。

如上所述，附圖和說明書中揭示了最佳實施例。其中，使用了特定的術(shù)語，但這僅僅是出于用來說明本發(fā)明的目的而使用的，而不是用來意義限定或者限制發(fā)明要求保護范圍中記載的本發(fā)明的范圍而使用的。故而本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解由此可實現(xiàn)多種變形及等同的其他實施例。因此，本發(fā)明的真正的技術(shù)保護范圍應(yīng)當(dāng)取決于所附的發(fā)明要求保護范圍的技術(shù)思想。