KR20080071786A - 세포배양 및 세포기반 시험을 위한 원심력 기반의미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템 - Google Patents

Abstract

세포배양 및 세포기반 시험을 위한 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세유동장치는, 회전 가능한 디스크형 플랫폼; 상기 플랫폼상에 배치된 다수의 시료 챔버; 상기 플랫폼상에 상기 다수의 시료 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 다수의 시료 챔버와 각각 출구 밸브 및 시료 채널을 통해 연결되고, 반지름 방향 최외곽에 배치된 출구 및 상기 출구보다 회전의 중심에 가깝게 배치된 상층액 배출구를 구비한 배양 챔버; 및 상기 플랫폼상에 상기 배양 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 배양 챔버의 출구와 출구 채널을 통해, 상기 상층액 배출구와 상층액 채널을 통해 연결된 웨이스트 챔버를 포함한다.

세포배양(cell culture), 세포기반 시험(cell based assay), 계대 배양, 미세유동장치, 원심력

Description

세포배양 및 세포기반 시험을 위한 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템 {Centrifugal force-based microfluidic device for cell culture and cell-based assay and microfluidic system comprising the same}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세유동장치를 보이는 평면도이다.

도 2는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용한 세포배양의 모식도이다.

도 3a 내지 도 3b는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 세포에 대한 생존율 검사의 모식도이다.

도 4a 내지 도 4d는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 세포를 이용한 계대배양 및 세포독성 시험의 모식도이다.

도 5는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 동물세포의 모습을 보이는 확대 사진이다.

도 6은 상기 도 1의 미세유동장치에 채용된 열림 밸브를 보이는 평면도이다.

도 7a 내지 도 7b는 상기 도 6의 열림 밸브의 작동 모습을 보이는 단면도이다.

도 8은 상기 도 1의 미세유동장치에 채용된 닫힘 밸브를 보이는 평면도이다.

도 9는 상기 도 8의 닫힘 밸브의 작동 모습을 보이는 단면도이다.

도 10은 상기 도 6의 열림 밸브의 작동 모습을 보이는 일련의 고속촬영 사진 들이다.

도 11은 상기 도 8의 닫힘 밸브의 작동 모습을 보이는 일련의 고속촬영 사진들이다.

도 12는 상기 도 6의 열림 밸브에서 밸브 플러그에 포함된 자성유체의 부피비와 밸브 반응시간의 관계를 보이는 그래프이다.

도 13은 상기 도 6의 열림 밸브에서 외부에너지원으로 사용된 레이저 광원의 파워와 밸브 반응시간의 관계를 보이는 그래프이다.

도 14는 상기 도 1의 미세유동장치를 포함하는 미세유동시스템의 일 실시예를 보이는 사시도이다.

도 15는 상기 도 1의 미세유동장치를 포함하는 미세유동시스템의 다른 실시예를 보이는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 플랫폼 21~29: 시료 챔버

31~39: 출구밸브 40: 합류 채널

42: 상층액 배출 채널 44: 출구 채널

47: 세포 분배 채널 50: 배양 챔버

52: 상층액 배출구 54: 배양 챔버 출구

60: 웨이스트 챔버 71~74: 계대 배양/시험 유닛

100: 미세유동장치 130L, 130P: 외부에너지원

140: 회전구동부 150: 광검출부

본 발명은 원심력 기반의 미세유동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 디스크 형상의 플랫폼에 배치된 미세유동 구조물 내에서 세포 배양 및 다양한 세포 기반 시험을 자동으로 수행할 수 있도록 한 미세유동장치와 이러한 미세유동장치를 포함하는 미세유동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 미세유동 장치를 구성하는 미세유동 구조물에는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 그리고 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛 등이 포함될 수 있다. 소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 칩 형태의 기판에 이러한 미세유동 구조물을 배치한 것을 일컬어 바이오 칩이라고 하고, 특히 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a chip)이라 한다.

미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 콤팩트디스크 형상의 플랫폼에 미세유동 구조물을 배치하여 원심력을 이용하는 미세유동장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on a CD)라 하기도 한다. 그런데, 이 경우는 프레임에 고정되지 않고 회전하는 점으로 인해, 그 안에서 유체의 흐름을 제어하거나, 유닛의 온도 를 제어하는 등의 조작이 용이하지 않다.

씨디 형태의 플랫폼 위에 마련된 미세유동 구조물 내에서 원심력을 이용하여 유체를 이동시키며 세포기반 시험을 수행하는 장치로는, Integrated cell based assays in microfabricated Disposable CD device(Nick Thomas et al.(Amershan Pharmacia Bio tech, Gyros Microlab AB), Proc. Micro Total Analysis Systems 2000, 249-252)가 제안된 바 있다. 이 장치는 CD형 플랫폼상에 다수의 세포배양 챔버를 가지고 상기 세포배양 챔버로 연결된 하나의 시료 저장부에 수작업을 통해 순차적으로 여러 가지 시료를 주입하여야 하는 반자동 방식을 채택하였다.

본 발명은 디스크 형상의 플랫폼에 배치된 미세유동 구조물 내에서 세포 배양 및 다양한 세포 기반 시험을 자동으로 수행할 수 있도록 한 미세유동장치와 이러한 미세유동장치를 포함하는 미세유동시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 세포배양 및 세포기반 시험을 위한 원심력 기반의 미세유동장치는, 회전 가능한 디스크형 플랫폼; 상기 플랫폼상에 배치된 다수의 시료 챔버; 상기 플랫폼상에 상기 다수의 시료 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 다수의 시료 챔버와 각각 출구 밸브 및 시료 채널을 통해 연결되고, 반지름 방향 최외곽에 배치된 출구 및 상기 출구보다 회전의 중심에 가깝게 배치된 상층액 배출구를 구비한 배양 챔버; 및 상기 플랫폼상에 상기 배양 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 배양 챔버의 출구와 출구 채널을 통해, 상기 상층액 배출구와 상층액 채널을 통해 연결된 웨이스트 챔버를 포함한다.

상기 상층액 채널 및 상기 출구 채널은 각각 다수의 분기 채널로 갈라지고, 각 분기 채널마다 상기 각 채널을 열고 닫도록 개별적으로 구동되는 적어도 하나의 밸브를 구비할 수 있다.

상기 각 시료 챔버의 출구 밸브 및 상기 적어도 하나의 밸브는 상온에서 고체 상태인 상전이 물질 분산매에 발열입자가 분산된 밸브 플러그를 포함하고, 상기 밸브 플러그가 외부에너지원으로부터 조사된 전자기파로 인한 열에 의해 용융된 상태로 이동하여 상기 채널을 열거나 닫는 상전이 밸브를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나의 밸브는 열림 밸브와 닫힘 밸브로 이루어진 한 쌍의 상전이 밸브일 수 있다.

상기 각 시료 챔버의 출구 밸브 및 상기 열림 밸브는 초기에 상기 밸브 플러그가 상기 채널을 닫도록 배치되고, 상기 밸브 플러그가 열에 의해 용융되면서 상기 밸브 플러그의 초기 위치에 인접하게 마련된 여유 공간으로 이동하여 상기 채널을 여는 상전이 밸브일 수 있고, 상기 닫힘 밸브는 초기에 상기 밸브의 플러그가 상기 채널과 연결된 밸브 챔버에 배치되어 상기 채널을 열어두고, 상기 밸브 플러그가 열에 의해 용융 및 팽창되면서 상기 채널로 유입되어 상기 통로를 닫는 상전이 밸브일 수 있다.

상기 상전이 밸브에서, 상기 상전이 물질 분산매는 왁스, 겔, 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있고, 상기 발열입자는 외부로부터 전자기파를 흡수하여 열에너지로 변환하는 코어(core)와 상기 코어를 둘 러싸는 쉘(shell)로 이루어진 것일 수 있다.

상기 다수의 시료 챔버는 세포 챔버, 배양액 챔버, 버퍼 챔버 및 시험액 챔버를 포함할 수 있다.

한편, 세포 계대 배양 및 계대 배양된 세포에 대한 세포기반 시험을 위해서, 본 발명에 따른 원심력 기반의 미세유동장치는, 상기 배양액 챔버의 출구 채널과 연결된 세포이동 채널; 및 상기 세포이동 채널과 연결된 다수의 계대 배양 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 다수의 계대 배양 유닛은, 각각 상기 세포이동 채널과 직접 연결된 정량 챔버; 상기 정량 챔버보다 회전 중심으로부터 멀게 배치되고, 상기 정량 챔버와 연결된 혼합 챔버; 및 상기 혼합 챔버보다 회전 중심으로부터 가깝게 배치되고, 상기 혼합 챔버와 연결된 시험액 챔버를 포함할 수 있다.

본 발명의 미세유동장치를 포함하는 원심력 기반의 미세유동시스템은, 전술한 여러 실시형태 중 어느 한 형태의 미세유동장치; 상기 미세유동장치를 지지하고 제어 가능하게 회전시키는 회전 구동부; 및 상기 미세유동장치 내에서 선택된 밸브를 구동하는 밸브 구동 유닛을 포함한다.

여기서, 상기 밸브 구동 유닛은, 상기 밸브 플러그 내의 발열입자의 발열을 유도할 수 있는 파장대의 전자기파를 방출하는 외부에너지원; 및 상기 외부에너지원으로부터 조사된 전자기파가 상기 선택된 밸브에 대응되는 영역에 집중적으로 도달하도록 상기 외부에너지원의 위치 또는 방향을 조정하는 외부에너지원 조정수단을 포함할 수 있다.

상기 외부에너지원 조정수단은 상기 미세유동장치의 플랫폼을 향해 설치된 상기 외부에너지원을 상기 회전체의 반지름 방향으로 이동시키는 직선 이동수단을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 외부에너지원 조정수단은 상기 미세유동장치의 플랫폼을 향해 설치된 상기 외부에너지원을 상기 플랫폼과 평행한 평면상에서 직교좌표에 따라 두 방향으로 이동시키는 평면 이동수단을 포함할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세유동장치를 보이는 평면도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세유동장치(100)는 디스크 형상의 플랫폼(10)과 상기 플랫폼(10) 위에 마련된 다수의 챔버(21~29, 50, 60, 등), 상기 다수의 챔버 사이를 연결하는 다수의 채널(40, 42, 44, 47, 등) 그리고 상기 다수의 채널을 통한 유체의 흐름을 통제하는 다수의 밸브(31~39, 421a, 441a, 등)를 포함한다.

상기 플랫폼(10)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 가지는 소재이면 족하다. 상기 플랫폼(10)은 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 상기 플랫폼(10) 내부에 공간과 통로를 제공할 수 있다.

플랫폼(10)의 중심에 가까운 쪽에 다수의 시료 챔버(21~29)가 배치된다. 각 시료 챔버(21~29)에는 반지름 바깥쪽 방향으로 출구가 마련되고, 상기 각 시료 챔버(21~29) 출구에는 각각 대응되는 출구 밸브(31~39)가 배치된다. 상기 출구 밸브(31~39)는 평상시 닫혀있고 필요시에 개방되는 열림 밸브(NC)로서, 개별적으로 구동될 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 외부에너지원(미도시)으로부터의 전자기파 조사에 의해 선택적으로 가열되어 작동될 수 있는 상전이 밸브일 수 있다. 이러한 상전이 밸브에 대해서는 아래에. 도 6 내지 도 7b 및 도 10을 참조하여 상세히 설명하고 있다. 다만, 상기 출구 밸브(31~39)가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다수의 시료 챔버(21~29)는 그 용도에 따라 세포 챔버(21), 배양액 챔버(22, 24), 버퍼 챔버(25, 26, 27), 시험액 챔버(29) 등으로 구분될 수 있다. 상기 시료 챔버의 개수 및 각 시료 챔버에 채워질 시료의 종류는 배양하고자 하는 세포의 종류, 수행하고자 하는 세포기반 시험의 종류 등에 따라 다양하게 달라질 수 있다.

상기 다수의 시료 챔버(21~29)보다 회전 중심에서 먼 위치에는 적어도 하나의 배양 챔버(50)가 배치된다. 상기 배양 챔버(50)는 전술한 다수의 시료 챔버(21~29)와 각각 출구 밸브(31~39) 및 시료 채널(40)을 통해 연결된다. 상기 시료 채널(40)은 다수의 시료 챔버(21~29) 측으로부터 합류되어 배양 챔버(50)의 입구(51)로 연결될 수 있다. 배양 챔버(50)는 세포와 배양액을 혼합하고, 세포를 배양할 수 있는 공간을 제공한다. 상기 배양 챔버(50) 내에서 세포와 버퍼 또는 세포와 시험액의 혼합 등이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기 배양 챔버(50)에는 반지름 방향으로 가장 바깥쪽, 즉 상기 플랫폼(10)의 회전 중심으로부터 가장 먼 쪽에 출구(54)가 마련되고, 상기 출구(54)보다 반지름 방향으로 약간 안쪽에 상측액 배출구(52)가 마련된다. 상기 배양 챔버(50) 내부에서 상기 상층액 배출구(52)와 상기 출구(54) 사이의 공간은 상기 배양 챔버(50) 내에서 배양된 세포들이 원심분리에 의해 상층액과 분리되어 머무를 수 있는 정도의 공간이면 충분하다.

상기 플랫폼(10) 상에서 상기 배양 챔버(50)보다 회전의 중심에서 먼 위치에는 웨이스트(waste) 챔버(60)가 배치된다. 상기 웨이스트 챔버(60)는 상기 배양챔버(50)의 출구(54)와 출구 채널(44)을 통해, 그리고 상기 상층액 배출구(52)와 상층액 채널(42)을 통해 연결된다. 상기 출구 채널(44)은 여러 개의 분기 채널(441~446)로 갈라질 수 있다. 상기 상층액 채널(42)도 이와 마찬가지로 여러 개의 분기 채널(421, 422)로 갈라질 수 있다. 이러한 분기 채널의 수는 필요에 따라 달라질 수 있다.

각 분기 채널(421, 422, 441~446)에는 상기 각 분기 채널을 열고 닫도록 개별적으로 구동되는 적어도 하나의 밸브가 마련될 수 있다. 상기 적어도 하나의 밸브는 상기 채널을 열고 다시 닫을 수 있는 하나의 가역 밸브(미도시) 일 수도 있고, 열림 밸브(422a, 등)와 닫힘 밸브(422b, 등)로 이루어진 한 쌍의 상전이 밸브일 수도 있다. 상기 다수의 분기 채널들(421, 422, 441~446)은 상기 배양 챔버(50)로부터 상기 웨이스트 챔버(60)로 한 차례 유체를 배출할 때마다 아직 사용되지 않은 하나의 분기 채널을 선택하여 밸브를 열고, 유체를 배출한 후 다시 밸브를 닫는 방식으로 사용될 수 있다.

상기 배양 챔버(50)의 출구(54)로부터 연결된 출구 채널(44)에는 배양된 세포가 이동하는 세포이동 채널(47)이 연결되고, 상기 세포이동 채널(47)에는 다수의 계대 배양 유닛(71~74)이 연결될 수 있다. 상기 다수의 계대 배양 유닛(71~74)에는 각각 상기 세포이동 채널(47)과 직접 연결된 정량 챔버(711, 721, 731, 741)가 마련되어 상기 배양 챔버(50)로부터 이송된 세포, 배양액 혼합액이 일정량씩 분배될 수 있다.

이하에서는, 상기 도 1에 도시된 미세유동장치를 이용하여 수행하는, 통상적인 세포 배양(실시예 1), 세포 생존율 검사(실시예 2) 및 계대 배양에 이은 세포 독성 시험(실시예 3)을 통해 본 발명의 특징 및 장점을 상세히 설명한다.

<실시예 1>

도 2는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용한 세포배양의 모식도이다. 먼저, 세포 챔버(21)의 출구 밸브(31) 및 제1 배양액 챔버(22)의 출구 밸브(32)를 열고, 원심력을 이용하여 세포를 포함한 용액과 배양액을 배양 챔버(50)로 이송한다. 상기 배양 챔버(50) 내에서 세포 용액과 배양액을 혼합하여 세포를 배양한다. 본 발명에 따른 미세유동장치에서는 표면 부착형 세포(adhesion cell)는 물론 현탁액형 세포(suspension cell)도 배양할 수 있다.

<실시예 2>

도 3a 내지 도 3b는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 세포에 대한 생존율 검사의 모식도이다. 상기 실시예 1의 결과로 배양된 세포에 대하여 생존율을 검사하는 과정의 일 예를 설명한다. 먼저, 배양 챔버(50)로부터 잔여 배양액을 제거한다. 이를 위해 상기 배양 챔버(50)의 출구(54) 및 출구 채널(44)과 연결된 어느 하나의 분기 채널(442)의 열림 밸브(442a)를 열고, 원심력을 이용하여 잔여 배양액을 웨이스트 챔버(60)로 배출한 후, 상기 분기 채널(442)의 닫힘 밸 브(442b)를 닫는다. 이때, 표면 부착형 세포는 상기 배양 챔버(50)의 내부 표면에 부착되어 있으므로 배출되지 않는다. 서스펜션(suspension) 세포의 경우에는 원심분리를 통해 세포와 잔여 배양액을 분리한 후, 분리된 잔여 배양액을 상층액 배출구(52) 및 상층액 채널(42) 등을 통해 웨이스트 챔버로 배출할 수 있을 것이다.

그런다음, 제1 버퍼 챔버(25)의 출구 밸브(35)를 열고, 역시 원심력을 이용하여 버퍼액을 시료 채널(40)을 통해 상기 배양 챔버(50)로 이송한다. 상기 배양 챔버(50) 내에서 남아있는 세포들과 혼합한 후 상기 세포들을 헹군 버퍼액을 전술한 잔여 배양액 배출 시와 같은 방법으로 배출한다. 다음으로 시험액 챔버(29)의 출구 밸브(39)를 열고 원심력을 이용하여 생존율 검사(viability test) 시료를 상기 배양 챔버(50)로 이송하고 혼합한다. 상기 생존율 검사 시료는 예를 들면, 상기 배양 챔버(50) 내에 살아 있는 세포를 형광 염색하여 생존 세포 수를 확인할 수 있도록 하는 시료일 수 있다.

<실시예 3>

도 4a 내지 도 4d는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 세포를 이용한 계대 배양 및 세포독성 시험의 모식도이다. 상기 실시예 2에 이어서, 생존이 확인된 세포의 계대 배양을 다음과 같이 진행한다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 배양 챔버(50)에 남아 있는 생존율 검사 시료를 역시 출구(54)와 출구 채널(44) 및 다른 어느 하나의 분기 채널(443)을 통해 배출한다. 이를 위해 상기 분기 채널(443)의 열림 밸브(443a)를 열고, 원심력을 이용하여 생존율 검사 시료를 웨이스트 챔버(60)로 배출하고, 다시 닫힘 밸 브(443b)를 닫는다. 제2 버퍼 챔버(26)의 출구 밸브(36)를 열고, 버퍼액을 배양 챔버(50)로 이송하여 내부의 세포를 헹군 뒤, 상기 배양 챔버(50)의 출구(54), 출구 채널(44) 및 다른 하나의 분기 채널(444)을 통해 배출한다.

그런 다음, 트립신(trypsin)이 저장된 시료 챔버(28)의 출구 밸브(38)를 열고 원심력을 이용하여 트립신을 상기 배양 챔버(50)로 이송한다. 배양 챔버(50) 내에서 약 37℃의 온도로 0.5 내지 1분간 트립신 처리한 후, 다시 트립신 고정액(trypsin inactivation solution)이 저장된 시료 채버(23)의 출구 밸브(33)를 열고 역시 원심력을 이용하여 상기 트립신 고정액을 배양 챔버(50)로 이송하고 혼합한다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 배양 챔버(50) 내에서 표면으로부터 분리된 세포들을 원심분리를 이용하여 출구(54) 측 공간(53)으로 분리하고 상층액 배출구(52)를 통해 상층액을 배출한다. 상층액을 배출할 때는 상기 상층액 채널(42)과 연결된 하나의 분기 채널(421)에 마련된 열림 밸브(421a)를 열고 원심력을 이용하여 상층액을 웨이스트 챔버(60)로 이송한 뒤 닫힘 밸브(421b)를 닫는다. 다시 제3 버퍼 챔버(27)의 출구 밸브(37)를 열고 버퍼액을 배양 챔버(50)에 공급하여 세포들과 혼합한다. 세포들을 헹군 버퍼액을 배출하는 과정은 위에서 설명한 것과 같다. 이때는 상기 상측액 채널(42)과 연결된 다른 분기 채널(422)를 이용한다.

다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제2 배양액 챔버(24)의 출구 밸브(34)를 열고 배양 챔버(50)에 새로운 배양액을 공급하고 세포들과 혼합한다. 출구 채널(44)을 통해 배양 챔버(50)의 출구(54)와 연결된 세포이동 채널(47)의 초입에 마 련된 열림 밸브(47a)를 열고, 원심력을 이용하여 새로운 배양액과 혼합된 세포를 상기 세포이동 채널(47)을 통해 이송한다. 세포와 배양액이 혼합된 용액은 상기 세포이동 채널(47)과 연결된 다수의 계대 배양 유닛(71~74)으로 균일하게 분배된다. 세포 혼합액의 균일한 분배를 위해 상기 다수의 계대 배양 유닛(71~74)에는 각각 상기 세포이동 채널(47)과 직접 연결되고, 동일한 부피를 갖는 정량 챔버(711, 721, 731, 741)가 마련된다.

다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 계대 배양 및 계대 배양된 세포를 이용한 세포기반 시험을 진행한다. 다수의 계대 배양 유닛(71~74)은 모두 동일하게 구성되어 있으므로, 그 중 하나의 계대 배양 유닛(71)에 대하여 설명하면 다음과 같다. 상기 정량 챔버(711) 내의 세포 혼합액을 원심력을 이용하여 혼합 챔버(712)로 이송하고, 배양한다. 상기 정량 챔버(711)와 혼합 챔버(712) 사이의 밸브로는 다른 계대 배양 유닛들(71~74)에 대하여 개별적으로 구동될 필요가 없으므로, 일정 이상의 원심력이 가해지면 열리는 통상의 모세관 밸브를 채용할 수 있다. 한편, 상기 혼합 챔버(712)와 연결된 또 하나의 챔버, 즉 시험액 챔버(713)에는 계대 배양된 세포를 이용한 세포기반 시험에 사용될 약물일 미리 주입되어 있다. 상기 시험액 챔버(713)는 상기 혼합 챔버(712)보다 회전이 중심에 가깝게 배치되고, 원심력에 의해 미리 저장된 약물을 상기 혼합 챔버(712)로 공급할 수 있다. 본 실시예에서는 다수의 계대 배양 유닛(71~72)의 시험액 챔버 각각에 다른 농도로 희석된 동일한 약물을 미리 주입하여 농도에 따른 세포 독성 시험(cytotoxicity test)을 수행하였다.

도 5는 상기 도 1의 미세유동장치를 이용하여 배양된 동물세포의 모습을 보이는 확대 사진이다. 상기 도 1의 배양 챔버(50) 내에서 37℃의 온도로 4일간 배양된 헬라세포(HeLa cell)를 보인다.

이하에서는, 본 발명의 미세유동장치에 채용될 수 있는, 개별적으로 구동 가능한 밸브의 한 예로서, 발열 입자를 이용하여 외부에너지원으로부터 전자기파를 흡수함으로써 작동되는 상전이 밸브에 대하여 설명한다. 이러한 상전이 밸브는 그 기능에 따라 열림 밸브(normally closed valve)와 닫힘 밸브(normally open valve)로 나뉠 수 있다. 열림 밸브와 닫힘 밸브로 이루어진 한 쌍의 밸브를 이용하면 닫혀있는 채널을 열고 유체를 이송한 뒤 다시 닫을 수 있다.

도 6은 상기 도 1의 미세유동장치에 채용된 열림 밸브를 보이는 평면도이고, 도 7a 내지 도 7b는 상기 도 6의 열림 밸브의 작동 모습을 보이는 단면도이다. 열림 밸브(421a)는 상온에서 고체 상태인 상전이 물질로 이루어진 분산매에 발열입자가 분산된 밸브 플러그(223)를 포함한다. 상기 고체 상태의 상기 밸브 플러그(223)가 배치된 초기 위치에 인접한 상기 채널(42)의 상류 및 하류에는 그 폭 또는 깊이가 확장되어 여유 공간을 제공하는 한 쌍의 채널 확장부(222)가 배치된다.

상기 밸브 플러그(223)는 상온에서 개구부(223A)를 중심으로 채널(42)의 소정 부분을 빈틈없이 막아 입구(I) 측으로부터 유입되는 유체(L)의 흐름을 차단한다. 상기 밸브 플러그(223)는 고온에서 용융되어 상기 채널(42)의 출구(O) 측으로 흐르면서 인접하게 배치된 채널 확장부(222)로 이동하여, 유체(L)의 유로를 개방한 채로 다시 응고(223' 참고)된다.

상기 밸브 플러그(223)에 열을 가하기 위해서 상기 미세유동 장치(100) 외부에는 외부에너지원(도 14의 130L 참고)이 배치되고, 상기 외부에너지원(130L)이 상기 밸브 플러그(223)의 초기 위치 즉, 상기 개구부(223A)와 그 주변을 포함하는 영역에 전자기파를 조사한다. 이때, 상기 외부에너지원(130L)은 예를 들면, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원일 수 있고, 그 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 상기 레이저 광원은 펄스 레이저를 조사하는 경우 1 mJ/pulse 이상의 에너지를 갖는 펄스 레이저를, 연속파동 레이저를 조사하는 경우 10 mW 이상의 출력을 갖는 연속파동 레이저를 조사할 수 있다.

아래에서 도 10 내지 도13을 참조하여 설명한 실험에서는 808 ㎚ 파장의 레이저를 조사하는 레이저 광원을 사용하였으나, 반드시 이 파장의 레이저 빔을 조사하는 것에 한정되는 것은 아니며, 400 내지 1300 ㎚의 파장을 갖는 레이저를 조사하는 레이저 광원이면, 상기 미세유동 시스템의 외부에너지원(130L)으로 채용될 수 있다.

전술한 채널(42) 구조물은 디스크형 플랫폼(10) 이루는 상판(12) 또는 하판(11) 내면에 형성된 입체 패턴에 의해 제공될 수 있다. 상기 상판(12)은 외부에너지원에서 조사된 전자기파가 상기 밸브 플러그(223)에 입사할 수 있도록 투과시키고, 외부에서 유체(L)의 흐름을 관측할 수 있도록 할 수 있는, 광학적으로 투명한 재료로 만들어진 것이 바람직하다. 그 예로서, 유리 또는 투명 플라스틱 소재는 광학적 투명성이 우수하고, 제조 비용이 저렴하다는 면에서 유리하다.

상기 밸브 플러그(223)에 분산된 발열 입자는 수천 마이크로미터(㎛) 폭을 갖는 채널(42) 내에서 자유롭게 유동 가능하도록 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 갖는 것일 수 있다. 상기 발열 입자는 레이저가 조사되면 그 복사 에너지에 의해 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 상기 발열 입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性)을 띤 쉘(shell)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 발열 입자는 강자성 물질인 Fe로 이루어진 코어와, 상기 Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)으로 이루어진 쉘을 구비한 구조를 가질 수 있다. 통상적으로, 상기 발열 입자들은 캐리어 오일(carrrier oil)에 분산된 상태로 보관된다. 소수성 표면구조를 갖는 상기 발열 입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성인 것이 바람직하다. 왁스에 상기 발열입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합함으로써 상기 밸브 플러그(223)의 소재를 제조할 수 있다. 상기 발열 입자의 입자 형태는 상기 예로써 든 형태에 한정되는 것은 아니며, 중합체 비드, 퀀텀 닷(quantum dots), 금 나노입자(Au nanoparticles), 은 나노입자(Ag nanoparticles), 금속화합물 비드(beads with metal composition), 탄소입자(carbon particles) 또는 자성비드(magnetic bead)일 수도 있다. 상기 탄소입자에는 흑연(graphite)입자도 포함된다.

상기 밸브 플러그(223)를 이루는 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 상기 발열 입자들이 흡수한 전자기파의 에너지를 열에너지의 형태로 주위에 전달하면 왁스는 이로 인해 용융되어 유동성을 가지게 되며, 이로써 플러그(223)가 붕괴되고 유체(L)의 유로가 개방된다. 상기 플러그(223)를 구성하는 왁스는 적당한 녹는점을 가지는 것이 바람직하다. 녹는점이 너무 높으면 레이저 조사를 시작한 후 용융될 때까지 시간이 오래 소요되어 개방 시점의 정밀한 제어가 어려워지고, 반대로 녹는점이 너무 낮으면 레이저가 조사되지 않은 상태에서 부분적으로 용융되어 유체(L)이 누출될 수도 있기 때문이다. 상기 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.

한편, 상기 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 상기 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지로는, COC, PMMA, PC, PS, POM, PFA, PVC, PP, PET, PEEK, PA, PSU, 또는 PVDF 등이 채용될 수 있다.

도 8은 상기 도 1의 미세유동장치에 채용된 닫힘 밸브를 보이는 평면도이고, 도 9는 상기 도 8의 닫힘 밸브의 작동 모습을 보이는 단면도이다.

상기 닫힘 밸브(421b)는 입구(I)와 출구(O)를 가지는 채널(421)과 상기 채널(421의 중간에 연결된 밸브 챔버(225), 그리고 상온인 초기에는 고체 상태로서 상기 밸브 챔버(225) 내에 충전되어 있다가 가열되면 용융 및 팽창되면서 상기 채널(224)로 유입되고 다시 응고되면서 상기 채널(224)을 통한 유체의 흐름을 차단하는 밸브 플러그를 포함한다.

상기 닫힘 밸브(421b) 또한 전술한 열림 밸브(421a)와 마찬가지로, 미세유동장치(100)의 플랫폼(10)를 이루는 상판(14) 또는 하판(13) 내면에 형성된 입체 패 턴에 의해 제공될 수 있다. 상기 상판(14)은 외부에너지원에서 조사된 전자기파를 투과시킬 수 있고, 외부에서 유체(L)을 관측할 수 있도록 할 수 있는, 광학적으로 투명한 재료로 만들어진 것이 바람직하다. 아울러, 상기 상판(14)은 상기 전자기파(예를 들면, 레이저 빔)가 상기 밸브 플러그에 더 잘 입사할 수 있도록 생기 밸브 챔버(225)에 대응되는 천공부(225A)를 가질 수도 있다.

상기 밸브 플러그를 이루는 상전이 물질(P)과 발열입자(M)에 관한 사항은 앞서 열림 밸브(421a)의 예를 통해 설명한 바와 같다. 또한, 상기 밸브 플러그에 전자기파를 제공하는 외부에너지원에 관한 사항도 앞서 설명한 바와 같다.

분산매인 상전이 물질(P)과 발열입자(M)를 포함하는 밸브 플러그에 레이저 빔이 조사되면 상기 발열입자(M)가 에너지를 흡수하여 상기 상전이 물질(P)을 가열시킨다. 이로 인해 상기 밸브 플러그는 용융되면서 부피가 팽창하고, 연결된 통로(226)를 통해 상기 채널(421)로 유입된다. 상기 채널(421) 내에서 유체(L)와 접촉하면서 다시 냉각된 밸브 플러그는 상기 채널(421)을 통한 유체(L)의 흐름을 차단한다.

전술한 열림 및 닫힘 밸브의 반응 시간을 측정한 실험의 결과는 다음과 같다. 실험을 위한 테스트 칩에서 작동 유체의 압력은 46kPa로 유지하였다. 압력 유지를 위해 시린지 펌프(Havard PHD2000, USA)와 압력 센서(MPX 5500DP, Freescale semiconductor Inc., AZ, USA)를 사용하였다. 상기 밸브에 전자기파를 조사하는 외부에너지원으로는 방출파장이 808nm이고, 출력이 1.5W인 레이저 광원을 사용하였다. 밸브의 반응 시간에 관한 데이터는 고속촬영 장치(Fastcam-1024, Photron, CA, USA)의 결과물 분석을 통해 얻었다. 상기 밸브 플러그로는 발열 입자인 평균 직경 10nm의 자성비드가 캐리어 오일에 분산된 이른바 자성유체(ferrofluid)와 파라핀 왁스가 1 대 1의 비율로 혼합된, 즉 자성유체의 부피비가 50%인 이른바 자성 왁스를 사용하였다.

도 10은 상기 도 6의 열림 밸브의 작동 모습을 보이는 일련의 고속촬영 사진들이다. 상기 열림 밸브의 밸브 플러그에 레이저 빔을 조사하기 시작한 때로부터 상기 밸브 플러그가 용융되어 채널이 열릴 때까지의 반응 시간은 0.012초였다.

도 11은 상기 도 8의 닫힘 밸브의 작동 모습을 보이는 일련의 고속촬영 사진들이다. 상기 닫힘 밸브의 밸브 플러그에 레이저 빔을 조사하기 시작한 때로부터 상기 밸브 플러그가 용융되어 채널을 닫을 때까지의 반응 시간은 0.444초였다. 종래의 왁스 밸브의 반응 시간이 2 내지 10초였던 점에 비교하면 월등히 빠른 반응임을 알 수 있다.

도 12는 상기 도 6의 열림 밸브에서 밸브 플러그에 포함된 자성유체의 부피비와 밸브 반응시간의 관계를 보이는 그래프이다. 대체로 자성유체의 부피비(volume fraction)가 커지면서 반응 시간이 짧아지는 추이를 보인다. 그러나, 이와 별개로 자성유체의 부피비가 70% 이상으로 커지면 밸브 플러그의 최대 허용압력(maximum hold-up pressure)이 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상기 밸브 유닛에서 밸브 플러그에 포함될 자성유체의 부피비는 반응 시간에 대한 요구와 최대 허용압력에 대한 요구의 절충에 의해 정해질 수 있다.

도 13은 상기 도 6의 열림 밸브에서 외부에너지원으로 사용된 레이저 광원의 파워와 밸브 반응시간의 관계를 보이는 그래프이다. 출력이 높아질수록 반응 시간이 짧아지는 추이를 보인다. 그런데, 레이저 광원의 출력이 1.5W에 근접하면 반응 시간의 변화가 완만해지고, (그래프에 표시되지는 않았으나) 1.5W를 넘어서면 소정의 최소 반응으로 수렴한다. 파라핀 왁스를 통한 열 전도율의 제약이 따르기 때문이다. 상기 실험에서는 이와 같은 이유로 출력이 1.5W인 레이저 광원을 사용하였다. 그러나, 본 발명의 외부에너지원이 여기에 한정되는 것은 아니다.

도 14는 본 발명에 따른 미세유동시스템의 일 실시예를 보이는 사시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템은 전술한 본 발명의 미세유동 장치(100)를 포함한다. 본 실시예에 따른 미세유동시스템은 전술한 상전이 밸브(31~39, 421a, 441a, 등)에 소정의 전자기파를 조사하여 에너지를 공급하는 외부에너지원(130L)을 포함한다. 상기 외부에너지원(130L)은 마이크로웨이브, 적외선, 가시광선, 자외선 및 X-선 등 다양한 파장의 전자기파 중에서 선택된 소정 파장대의 전자기파를 조사할 수 있는 장치일 수 있다. 또한, 이러한 전자기파를 근거리의 표적에 집중적으로 조사할 수 있는 장치이면 더 바람직하다. 상기 외부에너지원(130L)의 파장은 상기 밸브 플러그에 포함된 발열입자(M)에 의해 흡수가 잘 되는 범위인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 외부에너지원(130L)에서 전자기파를 발생시키는 소자는 발열입자(M)의 소재 및 표면 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 외부에너지원(130L)은 예를 들면, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원일 수 있고, 그 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 레이저 빔의 파장과 출력 등 세부적인 사항은 주 사용 대상인 미세유동장치(100)의 상 전이 밸브에 포함된 발열 입자의 종류에 따라서 정해질 수 있다.

상기 미세유동시스템은 상기 외부에너지원(130L)의 위치 또는 방향을 조정하여, 이로부터 조사된 전자기파가 상기 미세유동장치(100) 중의 원하는 영역에, 구체적으로는 상기 미세유동장치(100)에 포함된 다수의 상전이 밸브들(31~39, 421a, 441a, 등) 중 선택된 어느 하나에 해당하는 영역에 집중적으로 도달할 수 있도록 하는 외부에너지원 조정수단(미도시)를 포함한다. 상기 도 14의 미세유동시스템에서 외부에너지원 조정수단(미도시)은 미세유동장치(100)의 플랫폼(10)을 향해 설치된 상기 외부에너지원(130L)을 그 위에 표시된 화살표 방향, 즉 플랫폼(10)의 반지름 방향으로 움직일 수 있다. 상기 외부에너지원(130L)을 직선 이동시키는 메커니즘은 다양하게 제공될 수 있으며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로 본 명세서에서는 그에 대한 설명을 생략한다.

한편, 상기 미세유동시스템은 상기 플랫폼(10)을 구동하는 회전 구동부(140)를 포함한다. 도면에 도시된 회전 구동부(140)는 상기 플랫폼(10)을 안착시키고, 회전력을 전달하기 위한 일 부분이고, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 플랫폼(10)을 원하는 속도로 또는 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있는 모터 및 그와 관련된 부품들을 포함할 수 있다. 상기 외부에너지원 조정수단(미도시)과 마찬가지로 상기 회전 구동부(140)에 대한 구체적인 구성의 예는 본 명세서에서 생략하기로 한다. 상기 도 14의 미세유동시스템에서 상기 외부에너지원(130L)은 상기 외부에너지원 조정수단(미도시)과 상기 회전 구동부(140)의 도움으로 전자기파를 상기 미세유동장치(100) 중의 선택된 영역에 집중적으로 조사할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 미세유동시스템은 상기 미세유동장치(100)를 이용한 시험의 결과를 광학적으로 관측할 수 있는 광검출부(150)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 세포 생존율 검사 시에 상기 광검출부(150)를 이용하여 배양 챔버(50)를 관측함으로써 형광 염색된 생존 세포의 수를 헤아릴 수 있다.

도 15는 상기 도 1의 미세유동장치를 포함하는 미세유동시스템의 다른 실시예를 보이는 사시도이다. 본 실시예에 따른 미세유동시스템에서, 미세유동장치(100)와 회전 구동부(140) 및 외부에너지원(130P) 자체에 관한 사항은 앞서 설명한 도 14의 실시예와 같다. 다만, 본 실시예에 따른 미세유동시스템의 경우, 외부에너지원 조정수단(미도시)은 플랫폼(10)을 향해 설치된 상기 외부에너지원(130P)을 상기 플랫폼(10)과 평행한 평면상에서 서로 직교하는 두 방향(예를 들면, 도면상의 x축과 y축 방향, 화살표 참조)으로 이동시켜 상기 플랫폼(10) 상의 목표 지점에 전자기파가 도달하도록 하는 평면 이동수단을 포함할 수 있다.

또한 도면에 도시되지는 않았으나, 외부에너지 조정수단은 상기 플랫폼(10) 위쪽의 어느 한 지점에 그 위치가 고정된 외부에너지원의 방향을 변화시켜 방출된 전자기파가 목표 지점에 도달하도록 구성될 수도 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 미세유동장치 및 미세유동시스템은 디스크 형상의 플랫폼 내에 세포배양 챔버와 연결된 다수의 시료 챔버를 배치하고, 다양한 시료의 흐름을 개별적으로 제어하여 여러 단계로 이루어진 세포배양 및 세포 기반 시험을 자동으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 회전 가능한 디스크형 플랫폼;

   상기 플랫폼상에 배치된 다수의 시료 챔버;

   상기 플랫폼상에 상기 다수의 시료 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 다수의 시료 챔버와 각각 출구 밸브 및 시료 채널을 통해 연결되고, 반지름 방향 최외곽에 배치된 출구 및 상기 출구보다 회전의 중심에 가깝게 배치된 상층액 배출구를 구비한 배양 챔버; 및

   상기 플랫폼상에 상기 배양 챔버보다 회전의 중심에서 멀게 배치되고, 상기 배양 챔버의 출구와 출구 채널을 통해, 상기 상층액 배출구와 상층액 채널을 통해 연결된 웨이스트 챔버를 포함하는 원심력 기반의 미세유동장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상층액 채널 및 상기 출구 채널은 각각 다수의 분기 채널로 갈라지고, 각 분기 채널마다 상기 각 채널을 열고 닫도록 개별적으로 구동되는 적어도 하나의 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 시료 챔버의 출구 밸브 및 상기 적어도 하나의 밸브는 상온에서 고체 상태인 상전이 물질 분산매에 발열입자가 분산된 밸브 플러그를 포함하고, 상기 밸브 플러그가 외부에너지원으로부터 조사된 전자기파로 인한 열에 의해 용융된 상태로 이동하여 상기 채널을 열거나 닫는 상전이 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 밸브는 열림 밸브와 닫힘 밸브로 이루어진 한 쌍의 상전이 밸브인 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 각 시료 챔버의 출구 밸브 및 상기 열림 밸브는 초기에 상기 밸브 플러그가 상기 채널을 닫도록 배치되고, 상기 밸브 플러그가 열에 의해 용융되면서 상기 밸브 플러그의 초기 위치에 인접하게 마련된 여유 공간으로 이동하여 상기 채널을 여는 상전이 밸브인 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 닫힘 밸브는 초기에 상기 밸브의 플러그가 상기 채널과 연결된 밸브 챔버에 배치되어 상기 채널을 열어두고, 상기 밸브 플러그가 열에 의해 용융 및 팽창되면서 상기 채널로 유입되어 상기 통로를 닫는 상전이 밸브인 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
7. 제3항에 있어서,

   상기 상전이 물질 분산매는 왁스, 겔, 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
8. 제3항에 있어서,

   상기 발열입자는 외부로부터 전자기파를 흡수하여 열에너지로 변환하는 코어(core)와 상기 코어를 둘러싸는 쉘(shell)로 이루어진 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 시료 챔버는 세포 챔버, 배양액 챔버, 버퍼 챔버 및 시험액 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 배양액 챔버의 출구 채널과 연결된 세포이동 채널; 및

    상기 세포이동 채널과 연결된 다수의 계대 배양 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 다수의 계대 배양 유닛은,

    각각 상기 세포이동 채널과 직접 연결된 정량 챔버;

    상기 정량 챔버보다 회전 중심으로부터 멀게 배치되고, 상기 정량 챔버와 연결된 혼합 챔버; 및

    상기 혼합 챔버보다 회전 중심으로부터 가깝게 배치되고, 상기 혼합 챔버와 연결된 시험액 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 미세유동장치;

    상기 미세유동장치를 지지하고 제어 가능하게 회전시키는 회전 구동부; 및

    상기 미세유동장치 내에서 선택된 밸브를 구동하는 밸브 구동 유닛을 포함하는 원심력 기반의 미세유동시스템.
13. 제12항에 있어서,

    상기 밸브 구동 유닛은,

    상기 밸브 플러그 내의 발열입자의 발열을 유도할 수 있는 파장대의 전자기파를 방출하는 외부에너지원; 및

    상기 외부에너지원으로부터 조사된 전자기파가 상기 선택된 밸브에 대응되는 영역에 집중적으로 도달하도록 상기 외부에너지원의 위치 또는 방향을 조정하는 외부에너지원 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 외부에너지원 조정수단은 상기 미세유동장치의 플랫폼을 향해 설치된 상기 외부에너지원을 상기 회전체의 반지름 방향으로 이동시키는 직선 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동시스템.
15. 제13항에 있어서,

    상기 외부에너지원 조정수단은 상기 미세유동장치의 플랫폼을 향해 설치된 상기 외부에너지원을 상기 플랫폼과 평행한 평면상에서 직교좌표에 따라 두 방향으로 이동시키는 평면 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력 기반의 미세유동시스템.

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