KR20110056168A

KR20110056168A - 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법

Info

Publication number: KR20110056168A
Application number: KR1020090112881A
Authority: KR
Inventors: 여영배; 이종건; 김진태; 신용무; 박종면
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: EP2324924A3; CN102071242A; EP2324924A2; EP2324924B1; US20110121196A1; US9057456B2

Abstract

본 발명은 미세유동장치에 조사되는 광세기 분포를 균일하게 할 수 있는 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법을 제공한다.

일 측면에 따른 미세유동시스템은 기판과, 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 채널을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 미세유동구조물과, 미세유동구조물에 광 에너지를 조사하기 위한 광조사장치와, 광조사장치로부터 조사되는 광 에너지를 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법{Microfluidic device, light Irradiation Apparatus, microfluidic system comprising the same and method for driving the system}

본 발명은 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세유동장치내의 유체 샘플을 균일하게 가열하거나, 밸브의 동작을 원활하게 할 수 있는 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 미세유체공학 분야에서 소량의 유체를 이용한 작업에 사용되는 미세유동 장치에는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널과, 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 포함된다. 소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 제작된 장치를 바이오칩(bio-chip)이라 하고, 특히 여러 단계에 걸친 유체의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab on-a-chip)이라 한다.

미세유동 장치 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기 도 한다. 최근에는 챔버 및 채널을 배치한 디스크 형상의 미세유동 장치를 회전시켜 원심력에 의해 유체를 구동하는 원심력 기반의 미세유동 장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on-a-CD)라 하기도 한다.

이러한 미세유동장치에서 유체의 흐름을 제어할 수 있게 하는 다양한 밸브 기술이 연구되고 있으며, 최근에는 전자기파를 흡수할 때 발생하는 열에 의해 고체에서 액체로 상전이를 일으키는 밸브물질을 이용하는 열 활성 밸브가 개발되고 있다.

열 활성 밸브의 동작 특성은 밸브 물질에 광 에너지를 전달하는 광원의 특성 및 밸브 물질의 광 에너지 흡수효율에 민감하게 의존한다.

우선 밸브 물질의 광 에너지 흡수효율이 낮을 경우, 밸브 물질의 상전이를 일으키려면 긴 시간 동안 광을 조사해야하며, 광원의 출력이 높아야 하는 문제가 있다.

밸브 물질의 에너지 흡수율이 높을 경우, 광 조사시간이 너무 길면 밸브 물질이 지나치게 뜨거워져서 기판에 심각한 변형을 일으킬 뿐 아니라, 열전도로 인해 밸브 물질과 인접한 샘플 유체의 생화학적 변화를 유발할 수 있다. 반면, 광 조사시간이 너무 짧으면 충분한 상전이가 일어나지 않아서 밸브의 개폐가 불완전하게 되는 문제점이 있다.

또한, 통상적인 광원의 경우, 광원의 광세기 분포가 공간적으로 균일하지 않기 때문에, 광 조사기간을 정밀하게 제어한다 하더라도 밸브의 일부분이 지나치게 뜨거워지거나, 반대로 일부분이 상대적으로 가열되지 아니하여 상전이가 불완전하 게 일어날 수 있다. 특히, 일 예로 파라핀과 같이 밸브 물질의 열전도성이 낮을 경우, 이러한 문제는 더욱 심각해질 것이다.

광원의 광세기 분포는 동일 사양의 광원간에도 차이가 있기 때문에, 다수의 광원을 개별적으로 사용하는 미세유동장치의 경우, 광원별로 밸브의 동작특성이 다른 문제가 발생할 수 있다. 또한, 대량의 미세유동장치를 제작하는 경우 각 미세유동장치에 마련된 광원의 광세기 분포가 다르기 때문에 미세유동장치별로 동일한 밸브의 동작 성능을 확보하기가 쉽지 않다.

미세유동장치내에 수용된 유체 샘플을 이용하여 정확한 시험을 하기 위해서는 요구되는 시험에 따라 필요한 유체 샘플의 온도가 달라질 수 있다.

이 때, 유체 샘플의 온도가 요구되는 시험조건의 온도보다 낮은 경우 샘플 유체의 온도를 높이기 위해 샘플 유체를 가열시킬 필요가 있다. 이러한 경우 광원의 광세기 분포가 공간적으로 균일하지 않으면 유체 샘플의 온도를 균일하게 높일 수 없는 문제점이 있다.

또한, 유체 샘플과 타 물질과의 반응을 촉진시키거나, 유체 샘플에 포함된 세포를 배양하거나, 세포를 용해하여 핵산을 추출하거나, PCR 사이클을 적용하여 핵산을 증폭하거나 하는 등의 다양한 시험을 수행하기 위해서는 유체 샘플의 균일한 가열이 요구되나, 마찬가지로 광원의 광세기 분포가 균일하지 못하면 유체 샘플의 온도를 균일하게 높일 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 일측면은 미세유동장치에 조사되는 광세기 분포를 균일하게 할 수 있는 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법을 제공한다.

또한, 미세유동장치내의 밸브의 구동을 정밀하게 제어할 수 있는 광조사장치, 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법을 제공한다.

또한, 미세유동장치의 챔버내에 수용된 유체 샘플의 온도를 균일하게 높일 수 있는 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 미세유동시스템은 기판과, 상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 미세유동구조물과, 상기 미세유동구조물에 광 에너지를 조사하기 위한 광조사장치와, 상기 광조사장치로부터 조사되는 광 에너지를 상기 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 광조사장치와 미세유동구조물사이의 광경로상에 배치될 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 기판에 형성될 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 기판에 Sand-Blast 가공, 표면 가공된 금형을 이용한 사 출, 광확산 물질의 도포, 광확산필름의 접착 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 광조사장치에 장착될 수 있다.

상기 조사영역은 상기 유체 샘플이 수용된 챔버와 상기 밸브 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

상기 광조사장치의 광이 상기 미세유동구조물 중 조사영역 외부로 조사되는 것을 차단하는 마스크를 더 포함할 수 있다.

상기 마스크는 광을 흡수하거나 반사하는 재질로 형성될 수 있다.

상기 디퓨져와 상기 미세유동구조물 사이의 광경로에 마련되어 상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 사출 성형될 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 광조사장치에 장착될 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 광조사장치의 광 에너지를 입사 받아 상기 조사영역에 출사해 주는 광가이드유닛을 포함할 수 있다.

상기 광가이드유닛은 Light Pipe 또는 광섬유일 수 있다.

상기 디퓨져는 Ground Glass, Sand-Blasted Glass/Polymer, Opal Glass, 광확산필름, 광확산 물질을 포함한 사출물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 광조사장치의 광원은 0.1 Watt 내지 10 Watt의 출력을 갖는 Laser, LED, 또는 Lamp 중 어느 하나일 수 있다.

상기 기판은 디스크형의 회전체이고, 상기 기판을 회전시키기 위한 스핀들을 더 포함하고, 상기 미세유동구조물은 상기 스핀들의 회전에 의한 원심력에 의해 상기 유체 샘플이 상기 채널을 따라 이동할 수 있는 원심력 기반의 미세유동구조물일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 미세유동시스템은 디스크형의 기판과, 상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 안내하는 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위하여 광 에너지를 흡수하여 용융되는 상전이 물질을 포함하는 밸브를 포함하는 원심력 기반의 미세유동구조물과, 상기 밸브에 광 에너지를 조사하기 위한 광원과, 상기 광원으로부터 조사되는 광 에너지가 상기 상전이 물질을 실질적으로 균일하게 용융시킬 수 있도록, 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함한다.

상기 밸브는 상기 상전이물질에 분산되며 전자기파를 흡수하여 열 에너지를 방출하는 미세발열물질을 더 포함할 수 있다.

상기 미세발열물질은 중합체 비드, 퀀텀 닷(quantum dot), 금 나노입자, 은 나노입자, 금속화합물 비드, 탄소입자 및 자성비드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.

상기 미세발열물질은 금속 산화물 입자일 수 있다.

상기 미세발열물질은 전자기파에 의해서 발열하는 염료를 포함할 수 있다.

상기 상전이 물질은 왁스, 겔(gel), 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.

상기 왁스는 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 천연 왁스(natural wax) 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 겔은 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 열가소성 수지는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), PVDF(polyvinylidene fluoride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 디퓨져와 미세유동구조물사이의 광경로상에 배치되어 상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 디퓨져를 통과한 광이 점 광원과 유사한 방사 특성을 갖도록 상기 광원에 인접하게 위치될 수 있다.

상기 디퓨져를 통과한 광이 상기 밸브 영역으로 외부로 전달되는 것을 차단하기 위한 마스크를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 미세유동장치는 기판과, 상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위하여 에너지에 의해 용융되는 상전이물질을 포함한 밸브를 포함하는 미세유동구조물과, 조사되는 광 에너지를 상기 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 디퓨져는 상기 기판에 Sand-Blast 가공, 표면 가공된 금형을 이용한 사출, 광확산 물질의 도포, 광확산 필름의 접착 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 광조사장치는 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 미세유동구조물에 광을 조사하기 위한 것으로, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광 에너지를 상기 미세유동구조물의 소정의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위한 디퓨져를 포함할 수 있다.

상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함할 수 있다.

그리고 본 발명의 일측면에 따른 미세유동시스템의 구동방법은 유체 샘플이 수용된 챔버의 위치 정보를 취득하는 단계, 취득된 위치 정보를 이용하여 상기 스 핀들을 구동하여 선택된 적어도 어느 하나의 유체 샘플을 향해 상기 광조사장치를 조준하고 상기 광을 조사하는 단계, 상기 조사되는 광을 상기 디퓨져를 이용하여 디퓨징하는 단계, 상기 디퓨징된 광에 의해 상기 선택된 적어도 하나의 챔버에 수용된 유체샘플에 에너지를 공급하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 측면에 따른 미세유동시스템의 구동방법은 상기 밸브의 위치 정보를 취득하는 단계, 취득된 위치 정보를 이용하여 선택된 적어도 어느 하나의 상기 밸브를 향해 상기 광조사장치를 조준하여 광을 조사하는 단계, 상기 조사되는 광을 상기 디퓨져를 이용하여 디퓨징하는 단계, 상기 디퓨징된 광에 의해 상기 선택된 적어도 하나의 밸브에 에너지를 공급하여 상기 상전이 물질을 용융시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 광조사장치를 조준하고 상기 광을 조사하는 단계는 상기 기판을 회전시키고, 상기 광조사장치를 상기 기판의 상부에서 반경방향으로 이동시켜 상기 광을 조사하는 것으로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 측면은 미세유동시스템에 디퓨져를 마련함으로써, 미세유동장치에 조사되는 광세기 분포를 균일하게 할 수 있다.

또한, 미세유동시스템에 디퓨져를 마련함으로써, 밸브물질을 균일한 온도로 가열하여 용융시킬 수 있어 밸브의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 미세유동시스템에 디퓨져를 마련함으로써, 챔버내의 유체 샘플을 균일한 온도로 가열할 수 있다.

또한, 미세유동시스템내에 동일한 광원을 가지는 복수의 광조사장치가 마련 되어 복수의 광원을 동시에 사용하는 경우 광원별 동작조건을 통일해 줄 수 있어, 광원별로 광세기 분포가 달라도 동일한 밸브 구동 특성을 확보할 수 있다.

또한, 동일한 광원을 사용하는 미세유동시스템간의 밸브 구동 특성의 차이를 최소화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 구비한 미세유동시스템과 그 구동방법을 상세하게 설명한다.

도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 도시된 챔버 및 채널 등의 구조물은 그 형상이 단순화되고, 그 크기의 비가 실제와 달리 확대되거나 축소된 것일 수 있다. 미세유동장치(microfluidic device), 미세 입자(micro-particle) 등의 표현에서 '마이크로(micro-)'는 매크로(macro-)에 대비되는 의미로 사용된 것일 뿐 크기 단위로서 한정적으로 해석되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 동작을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템(10)은 내부에 챔버(32), 채널(34) 및 밸브(36)가 형성된 미세유동장치(20)와, 미세유동장치(20)를 회전시키기 위한 스핀들(40)과, 미세유동장치(20)에 광을 조사하기 위한 광조사장치(50)와, 광조사장치(50)에서 조사된 광이 실질적으로 균일한 분포로 미세유동장치(20)의 조사영역에 입사되도록 광을 확산시키는 디퓨져(60)를 포함하여 이루어 질 수 있다.

미세유동장치(20)는 회전 가능한 디스크형의 기판(22)과, 기판(22) 내부에 형성된 미세유동구조물(30)을 포함한다.

기판(22)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어 질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 화학적, 생물학적 안정성을 가지며, 광학적 투과성 및 기계적 가공성이 좋은 소재이면 족하다.

기판(22)은 여러 층의 판으로 일어질 수 있으며, 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 기판(22) 내부에 챔버(32)와 채널(34)을 제공할 수 있다.

기판(22)은 일 예로 제1기판(22a)과 제1기판(22a)에 부착된 제2기판(22b)으로 이루어진다. 제1기판(22a) 및 제2기판(22b)은 열가소성 수지로 이루어진다.

제1기판(22a)과 제2기판(22b)의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 융착 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

미세유동구조물(30)은 유체 샘플을 수용하는 적어도 하나의 챔버(32)와, 챔버(32)와 연결되며 유체 샘플의 이동을 위한 흐름 통로로 역할하는 채널(34)과, 채널(34)을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위해 광 에너지를 흡수하여 용융되는 상전이 물질(V)을 포함하는 열 활성 특징을 가지는 밸브(36)를 포함한다.

또한, 미세유동장치(20)는 스핀들(40)에 장착되어 고속 회전할 수 있다. 미세유동장치(20)의 중앙부에는 스핀들(40)에 장착될 수 있도록 통공(21)이 형성되어 있다. 스핀들(40)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 미세유동장치(20)의 챔버(32) 또는 채널(34)에 남겨진 유체는 기판(22)의 외주부를 향한 방향으로 가압된다.

미세유동장치(20)는 예컨대, 유체 시료의 원심 분리, 면역 혈청 반응, 유전자 분석, 유전자 추출 및 유전자 증폭 등 생화학 분야의 특정 용도에 적합하게 챔버(32), 채널(34) 및 밸브(36)의 배치가 결정된다. 즉, 도 1,2에 도시된 일 실시예의 미세유동구조물(30)에 형성된 챔버(32), 채널(34) 및, 밸브(36)는 실제로 구비될 수 있는 다양한 형태의 구조물을 단순화하여 상징적으로 도시한 것이며, 미세유동구조물(30)은 일 실시예의 배치 형태에 한정되지 않으며, 그 용도에 따라 다양한 형태로 설계될 수 있다.

미세유동구조물(30)은 적어도 2이상의 챔버(32)가 마련되며, 챔버(32)들은 저장 챔버, 혼합챔버, 반응 챔버, 배양 챔버로써 기능할 수 있다.

일 실시예에 따른 밸브(36)는 챔버(32)와 채널(34)이 만나는 지점 또는 미세유동장치(20)의 채널(34)의 중도에 마련될 수 있으며, 일 실시예에서는 채널(34)의 중도에 마련된 것을 일 예로 하고 있다.

밸브(36)는 도 1에 도시된 바와 같이, 고온에서 용융되는 상전이 물질(V:phase transition material)과, 상전이 물질(V)에 분산되며 외부에서 조사되는 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세발열물질(P)을 포함하는 밸브물질로 이루어진 열 활성 밸브이다.

한편, 유체 샘플은 소정의 온도에서 기능 수행에 유리한 상태에 도달할 수 있는데, 미세발열물질(P)은 유체 샘플 내에 분산 또는 응집된 상태로 구비되어 미세유동장치(20)의 외부로부터 조사된 전자기파로부터 에너지를 흡수하여 그 주위의 유체 샘플에 전달함으로써, 유체 샘플의 온도를 상승시킬 수 있다.

밸브물질은 예컨대, 디스펜서(미도시)와 같은 도구를 이용하여 채널(34)에 용융된 상태로 주입된 후 경화되어 채널을 폐쇄하게 된다.

밸브(36)의 상전이 물질(V)은 왁스(wax)일 수 있으며 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며 부피 팽창한다. 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.

한편, 상전이 물질(V)은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다. 또한, 열가소성 수지로는, COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등이 채용될 수 있다.

미세발열물질(P)은 미세한 채널(34)을 자유롭게 통과할 수 있게 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 갖는다. 미세발열물질(P)은 예컨대 레이저 조사와 같은 방법으로 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 상전이 물질에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 미세발열물질(P)은 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 쉘(shell) 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 미세발열물질(P)은 Fe로 이루어진 코어와, Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 분자구조를 가질 수 있다.

통상적으로, 미세발열물질(P)들은 캐리어 오일(carrier oil)에 분산된 상태로 보관된다. 소수성 표면구조를 갖는 미세발열물질(P)이 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성인 것이 바람직하다. 용융된 상전이 물질에 미세발열물질(P)들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합함으로써 밸브물질을 제조할 수 있다.

미세발열물질(P)은 상기 예로 든 중합체(polymer) 비드에 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot), 자성비드(magnetic bead), 금 나노입자(Au anoparticles), 은 나노입자(Ag nanoparticles), 금속화합물 비드(beads with metal composition) 또는 탄소입자(carbon particles)일 수도 있다. 탄소입자에는 흑연(graphite)입자도 포함된다. 또한, 미세 발열입자(P)는 예컨대, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는 HfO2 와 같은 금속 산화물 입자일 수 있다.

또한, 미세발열물질(P)은 외부전자기파의 소정의 스펙트럼을 흡수하여 발열할 수 있는 염료일 수 있으며, 염료는 상전이 물질과 혼합될 수 있는 구조의 물질이면 족하다. 일 예로, 염료는 ADS905AM과 같은 광학 특성을 가지는 염료, 화학식이 C62H96N6SbF6 또는 Epolight2057과 같은 American Dye Source lnc.사의 적외선 염료, 흡수 스펙트럼이 근적외선 소스에 적합한 Epolin lnc.사의 적외선 염료 일 수 있으며, Epolight2180, Epolight2189, 카본 블랙 등과 같은 염료일 수 있다.

미세유동시스템(10)은 소정의 전자기파를 조사하여 챔버(32)에 수용된 유체 샘플 또는 밸브(36)에 에너지를 공급하는 광조사장치(50)를 포함한다.

광조사장치(50)는 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 장치일 수 있으며, 광조사장치(50)의 광원의 파장은 미세발열물질(P)에 의해 흡수가 잘 되는 범위일 수 있다. 광조사장치(50)에서 전자기파를 발생시키는 광원 및 광원의 파장과 출력 등은 미세유동장치에 포함된 미세발열물질(P)의 소재 및 표면 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다.

광조사장치의 광원은 예를 들어, 0.1 Watt 내지 10 Watt 의 출력을 가지며 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원이거나, 가시광선 또는 적외선을 조사하는 발광소자(light emitting diode) 또는 제논램프(Xenon)일 수 있다. 레이저 광원인 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.

미세유동시스템(10)은 광조사장치(50)의 위치 또는 방향을 조정하여 이로부터 조사된 전자기파가 미세유동장치(20) 중의 원하는 영역에 집중적으로 도달할 수 있도록 하는 광조사장치(50)의 위치조정수단(미도시)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 미세유동시스템(10)에서 광조사장치(50)의 위치조정수단은 도 1에 도시된 바와 같이 광조사장치(50)의 상측에 표시된 화살표 방향 즉, 디스크형의 미세유동 장치(20)의 반지름 방향으로 광조사장치(50)를 움직이게 할 수 있다. 이와 같은 방향으로 광조사장치(50)를 직선 운동시키는 위치조정수단은 다양한 메커니즘을 통해 구현할 수 있으며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에서 자명한 것이므로 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 미세유동시스템(10)은 미세유동장치(20)를 회전시키는 스핀들(40)을 포함한다. 도 1에 도시된 스핀들(40)은 미세유동장치(20)를 안착시키고, 회전력을 전달하기 위한 일 부분이고, 도면에 도시되지는 않았지만, 미세유동장치(20)를 정속 및 정역으로, 즉 필요에 따라서 일정한 속도로 회전시키거나, 일정한 각도만큼 회전시킬 수 있는 모터 및 그와 관련된 부품들을 포함할 수 있다. 광조사장치(50)의 위치조정수단(미도시)과 마찬가지로 스핀들(40)에 대한 구체적인 구성의 예는 본 명세서에서 생략하기로 한다.

도 1의 미세유동시스템(10)에서 광조사장치(50)는 광조사장치 위치조정수단(미도시)과 스핀들(40)에 의해 전자기파를 미세유동장치(20) 중에 조사영역 즉, 전자기파의 조사가 요구되는 유체 샘플 및/또는 밸브(36)에 집중적으로 조사할 수 있다.

미세유동시스템(10)은 광조사장치(50)로부터 조사되는 광 에너지를 미세유동구조물(30) 중 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위해 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져(60)를 포함한다.

디퓨져(60)는 도 1,2에 도시된 바와 같이 광조사장치의 위치조정수단에 의한 광조사장치(50)의 이동경로의 하부를 커버할 수 있도록 길이가 긴 직사각형 형태로 광조사장치(50)의 하부에 마련될 수 있다.

디퓨져(60)는 일 예로 광조사장치(50)와 미세유동장치(20)의 사이의 광경로상에 마련된다.

디퓨져(Diffuser:광확산매질)는 특정 방향으로 입사된 빛을 여러 방향으로 확산시키는 작용을 하기 때문에 디퓨져(60)를 통과한 빛은 도 2와 같이 통과 전에 비해 발산각이 커지게 되고, 발산각도에 따른 광세기 변화가 줄어들게 된다.

일 실시예의 디퓨져(60)의 위치는 광조사장치(50)와 미세유동장치(20)사이의 어디에든 위치할 수 있으나, 디퓨져(60)의 확산능력이 큰 경우 미세유동장치(20) 즉 제1기판(22a) 측에 가까이 위치시키는 것이 바람직하고, 디퓨져(60)의 확산능력이 작은 경우 광조사장치(50)의 광원 측에 가깝도록 위치시키는 것이 바람직하다. 디퓨져(60)와 미세유동장치(20)사이의 거리가 멀수록 광세기 분포가 더 균일해지지만 광 에너지의 손실이 클 수 있는데, 실험을 통해 디퓨져(60)의 적정한 위치를 최적화시킬 수 있다.

디퓨져(60)는 일 예로 Ground Glass, Sand-Blasted Glass/Polymer, Opal Glass, LCD BLU용 광확산 필름, LCD Protector용 광확산 필름, 다양한 종류의 광확산 수지 등 광확산 특성을 갖는 임의의 매질일 수 있다.

다음은 다른 실시예에 따른 미세유동장치 및 이를 구비한 미세유동시스템을 설명한다.

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

일 실시예와 비교하여 마스크(70)와 렌즈(80)가 더 추가되었을 뿐, 나머지 구성은 일 실시예와 동일하게 마련될 수 있다.

이하의 다른 실시예 및 또 다른 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해 설명하고, 일 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명을 생략하도록 한다.

다른 실시예에 따른 미세유동시스템(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 디퓨져(60)와 밸브(36)사이에 밸브(36)의 크기와 같거나 큰 Window를 갖는 마스크(70)와, 마스크(70)와 밸브(36)사이에 마련되어 디퓨져(60)에 의해 발산되는 광을 집광하기 위한 렌즈(80)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

마스크(70)는 조사영역 외부로 벗어나는 광이 미세유동장치(20)로 조사되는 것을 방지함으로써 조사영역 밖으로 벗어나는 광이 밸브(36) 주변에 있는 시약 또는 유체 샘플에 조사되어 생화학적 변화를 유발하는 것을 막기 위한 것이다. 마스크(70)는 도 4와 같이 제1기판(22a)의 상면에 구현되어 미세유동장치(20)와 일체로 형성될 수 있으며, 디퓨져(60)와 미세유동장치(20)의 사이의 공간에 마련될 수도 있다.

마스크(70)는 마스크(70)로 입사되는 광이 미세유동장치(20)로 조사되는 것을 방지하기 위해 광을 흡수 또는 반사시키는 재질이나 구조물로 마련될 수 있다.

렌즈(80)는 볼록렌즈 형태로 디퓨져(60)와 밸브(36)사이에 마련되어 디퓨져(60)를 통과하여 발산하는 광을 밸브(36) 측으로 집광하여 광효율을 향상시킬 수 있으므로 비교적 저출력의 레이저 광원을 채용하더라도 신뢰성있는 밸브(36)의 작동을 가능하게 할 수 있다.

렌즈(80)의 초점거리와 위치를 적절히 선정하여 밸브(36) 크기에 맞춰 집광도를 최적화 할 수 있다.

미세유동시스템(10)에는 도 4와 같이 마스크(70)와 렌즈(80)가 같이 마련될 수 있으며, 마스크(70) 또는 렌즈(80)가 선택적으로 마련될 수도 있다.

다음은 또 다른 실시예에 따른 미세유동장치 및 이를 구비한 미세유동시스템을 설명한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

일 실시예와 비교하여 렌즈가 추가되어 미세유동장치에 일체로 형성되고 있으며, 나머지 구성은 일 실시예와 동일하게 마련될 수 있다.

도 5의 실시예에 따른 미세유동시스템(10)은 도 4의 실시예의 렌즈와 동일한 기능을 하는 렌즈(81)를 기판(92)에 일체로 형성시킬 수 있다.

따라서 미세유동장치(90) 외부에 렌즈 및 경통을 장착할 필요가 없고, 렌즈(81)는 사출 성형에 의해 제1기판(22a)과 일체로 형성할 수 있으므로 미세유동시스템의 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

일 실시예와 비교하여 디퓨져(61)가 미세유동장치(100)에 일체로 형성되고 있으며, 나머지 구성은 일 실시예와 동일하게 마련될 수 있다.

도 6의 실시예에 따른 미세유동시스템(10)은 디퓨져(61)가 미세유동장치(100)의 제1기판(102a)의 상면에 일체로 형성된다.

발산능력이 큰 디퓨져의 경우 짧은 거리에서도 광확산 및 광세기 균일화가 가능하기 때문에 이와 같은 디퓨져(61)를 제1기판(102a)에 일체로 형성함으로써 미세유동시스템(10)의 제조비용을 절감할 수 있다.

디퓨져(61)는 일 예로 기판에 Sand-Blast 가공을 하거나, 기판을 사출하기 위한 금형의 표면에 가공처리를 한 후 사출하여 디퓨져가 형성된 기판을 일체로 성형하거나, 광확산 물질을 도포하거나 광확산 필름을 접착함으로써 기판(22)에 디퓨져(61)를 마련할 수 있다.

다음은 또 다른 실시예에 따른 광주사장치 및 이를 구비한 미세유동시스템을 설명한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

일 실시예와 비교하여 렌즈가 추가되고, 디퓨져의 배치에 변화가 있을 뿐 나머지 구성은 일 실시예와 동일하게 마련될 수 있다.

도 7의 실시예에 따른 미세유동시스템(10)에서는 광주사장치(150)가 디퓨져(153)와 렌즈(155)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 디퓨져(153)는 광원(151)측에 인접하도록 광원(151)의 하측에 배치되고, 디퓨져(153)에서 발산된 광을 집광하기 위한 렌즈(155)가 디퓨져(153)의 하측에 배치된다.

디퓨져(153)와 렌즈(155)를 광원(151)과 인접하게 광주사장치(150)에 마련함으로써 조사영역 밖으로 벗어나는 Stray Light를 최소화하여 광효율을 극대화할 수 있다.

따라서, 비교적 낮은 출력의 광원으로도 밸브(36)의 구동이 가능하고, 광주사장치(150)에 디퓨져(153)와 렌즈(155)를 직접 부착할 수 있어 미세유동시스템(10)의 제조비용을 절감할 수 있으며, Beam Size 및 지향각을 최소화할 수 있어서 Stray Light이 밸브(36) 주변의 시약이나 유체에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

일 실시예와 비교하여 광을 발산하기 위한 디퓨져로서 광가이드유닛(200)이 채용되고 있을 뿐 나머지 구성은 일 실시예와 동일하게 마련될 수 있다.

광가이드유닛(200)은 일 예로 Light Pipe 내지 광섬유일 수 있으며, 광가이드유닛(200)은 광조사장치(50)의 광을 미세유동장치(20)의 조사영역으로 안내하면서 광원의 광세기 분포를 균일하게 만든다.

광가이드유닛(200)의 입력단은 광주사장치(50)의 광원측으로 연장되고, 출력단은 미세유동장치(20)의 조사영역 측으로 연장된다.

광원으로부터 광가이드유닛(200)으로 입사된 광은 외부로 빠져나가지 않고 다중 반사되면서 가이드되어 광세기 분포가 균일해지게 된다. Light Pipe 또는 광섬유 등과 같은 광가이드유닛(200)은 플렉서블한 재질로 마련되어 변형 가능하기 때문에 광원의 위치에 상관없이 출력단의 위치만 제어하면 광가이드유닛(200)을 이용하여 광세기의 분포가 실질적으로 균일해진 광을 미세유동장치(20)의 조사영역으로 공급할 수 있다.

이하에서는, 일 실시예에 따른 미세유동 시스템의 구동방법에 대하여 도 2,3을 참조하여 설명한다.

이하의 구동 방법은 앞서 설명된 미세유동 시스템의 다양한 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.

먼저, 미세유동장치(20)가 미세유동시스템(10)의 스핀들(40)에 안착되면, 미세유동시스템(10)은 미세유동장치(20)에 포함된 밸브(36) 중 개방이 필요한 밸브(36)의 위치정보 또는 가열이 필요한 유체 샘플이 수용된 챔버(32)의 위치정보를 취득한다. 위치 정보를 취득하는 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들면, 미세유동시스템(10)의 정보 저장부(미도시)에 사용될 미세유동장치(20)들의 미세유동구조물(30)의 배치에 대한 정보를 미리 저장하고, 스핀들(40)에 미세유동장치(20)가 안착된 것으로 인식되면 해당 미세유동장치(20)에 대한 미세유동구조물(30)의 배치 정보를 로딩하여 시스템 구동에 활용하도록 할 수 있다. 이 경우, 미세유동시스템(10)은 임의의 시점에서 안착된 미세유동장치(20)의 기준점 위치를 파악하는 것만으로 이후의 동작을 위한 정보를 취득할 수 있다. 이와 다른 예로서, 미세유동장치(20)의 각 밸브(36), 채널(34), 챔버(32) 또는 그와 일대일 대응되는 위치에 식별 부호를 부여하고, 미세유동시스템(10)이 상기 식별 부호를 인식하도록 함으로써 각 밸브(36), 채널(34), 챔버(32)에 대한 위치 정보를 취득하도록 할 수도 있다.

다음으로, 취득된 위치 정보를 이용하여 선택된 적어도 어느 하나의 밸브(36) 또는 유체 샘플(A)이 수용된 챔버(32)를 향해 광조사장치(50)를 조준한다.

광조사장치(50)를 조준하는 단계는 조준 개시 시점을 기준으로 미세유동장치(20) 상에서 선택된 밸브(36)의 위치(또는 유체 샘플이 수용된 챔버(32)의 위치)와 상기 외부에너지원의 전자기파가 도달하는 지점의 편차를 검출하고, 스핀들(40) 및 광조사장치 위치조정수단을 이용하여 전자기파의 도달 지점을 편차만큼 조정할 수 있다. 일 예로서, 스핀들(40)을 이용하여 미세유동장치(20)를 정,역회전시켜 광조사장치(50)와 밸브(36)(또는 챔버(32))를 동일한 각도 선상으로 위치시키고, 광조사장치 위치조정수단을 이용하여 광조사장치(50)를 미세유동장치(20)의 반지름 방향으로 이동시켜 광조사장치(50)가 선택된 밸브를 조준할 수 있게 할 수 있다.

한편, 광조사장치(50)의 표적이 되는 밸브(36)(또는 챔버(32))의 선택은 사용자의 입력에 의해 이루어질 수도 있고, 미리 입력된 프로그램에 의해 이루어질 수도 있다. 특히, 미세유동장치(20)에 다수의 밸브(36) 및 챔버(32)가 포함되어 있고, 이들이 순차적으로 동작하여야 하는 경우 프로그램에 의한 제어가 유리하다.

다음으로, 조준된 밸브(36)(또는 챔버(32))에 광을 조사한다.

이와 같이 조사된 광은 디퓨져(60)에 의해 디퓨징되고, 디퓨징된 광에 의해 선택된 밸브(36) 또는 챔버(32)에 에너지가 공급되어 상전이 물질이 균일하게 용융 되어 채널(34)이 개방되거나, 챔버(32)의 유체 샘플(A)에 분산된 미세발열물질(P)에 의해 유체 샘플(A)이 균일하게 가열한다.

따라서, 광조사장치(50)에서 조사되는 광은 디퓨져(60)에 의해 균일하게 밸브(36)에 공급되어 밸브(36)의 미세발열물질(P)을 균일하게 가열함으로써, 밸브(36)의 동작을 정밀하게 제어할 수 있으며, 광조사장치(50)의 다수의 광원간의 편차에 의해서도 밸브(36)의 동일한 동작 성능을 발휘할 수 있다.

또한, 광조사장치(50)에서 조사되는 광은 디퓨져(60)에 의해 균일하게 챔버(32)에 공급되어 유체 샘플을 균일하게 가열함으로써, 유체 샘플을 요구되는 시험에 필요한 최적의 온도 상태로 만들 수 있다.

본 실시예들은 단일의 광조사장치가 마련된 미세유동시스템을 일 예로 설명하고 있으나, 하나의 미세유동시스템에 동일한 광원을 가지는 복수의 광조사장치와, 광조사장치의 수에 대응하는 수의 디퓨져가 마련될 수 있다.

따라서, 미세유동시스템내에 동일한 광원을 가지는 복수의 광조사장치가 마련되어 복수의 광원을 동시에 사용하는 경우 광원별 동작조건을 통일해 줄 수 있어, 각 광원의 광세기 분포가 달라도 동일한 밸브 구동 특성을 확보할 수 있으며, 유체 샘플을 동일한 온도 상태로 만들 수 있다.

또한, 동일한 광원을 사용하는 복수의 미세유동시스템간의 밸브 구동 특성의 차이 및 유체 샘플내의 온도 차이를 최소화할 수 있다.

첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분 야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템을 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 요부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동시스템의 동작을 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 미세유동시스템 20,90,100 : 미세유동장치

22,92,102 : 기판 30 : 미세유동구조물

32 : 챔버 34 : 채널

36 : 밸브 40 : 스핀들

50,150 : 광조사장치 60,61,153 : 디퓨져

70 : 마스크 80,81,155 : 렌즈

151 : 광원 200 : 광가이드유닛

Claims

기판과,

상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 미세유동구조물과,

상기 미세유동구조물에 광 에너지를 조사하기 위한 광조사장치와,

상기 광조사장치로부터 조사되는 광 에너지를 상기 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 광조사장치와 미세유동구조물사이의 광경로상에 배치되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 3항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 기판에 Sand-Blast 가공, 표면 가공된 금형을 이용한 사 출, 광확산 물질의 도포, 광확산필름의 접착 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 광조사장치에 장착되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 조사영역은 상기 유체 샘플이 수용된 챔버와 상기 밸브 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광조사장치의 광이 상기 미세유동구조물 중 조사영역 외부로 조사되는 것을 차단하는 마스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 7항에 있어서,

상기 마스크는 광을 흡수하거나 반사하는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져와 상기 미세유동구조물 사이의 광경로에 마련되어 상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 9항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 광조사장치에 장착되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 광조사장치의 광 에너지를 입사 받아 상기 조사영역에 출사해 주는 광가이드유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 12항에 있어서,

상기 광가이드유닛은 Light Pipe 또는 광섬유인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 디퓨져는 Ground Glass, Sand-Blasted Glass/Polymer, Opal Glass, 광확산필름, 광확산 물질을 포함한 사출물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 광조사장치의 광원은 0.1 Watt 내지 10 Watt의 출력을 갖는 Laser, LED, 또는 Lamp 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 기판은 디스크형의 회전체이고,

상기 기판을 회전시키기 위한 스핀들을 더 포함하고,

상기 미세유동구조물은 상기 스핀들의 회전에 의한 원심력에 의해 상기 유체 샘플이 상기 채널을 따라 이동할 수 있는 원심력 기반의 미세유동구조물인 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
디스크형의 기판과,

상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 안내하는 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위하여 광 에너지를 흡수하여 용융되는 상전이 물질을 포함하는 밸브를 포함하 는 원심력 기반의 미세유동구조물과,

상기 밸브에 광 에너지를 조사하기 위한 광원과,

상기 광원으로부터 조사되는 광 에너지가 상기 상전이 물질을 실질적으로 균일하게 용융시킬 수 있도록, 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 17항에 있어서,

상기 밸브는 상기 상전이물질에 분산되며 전자기파를 흡수하여 열 에너지를 방출하는 미세발열물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 18항에 있어서,

상기 미세발열물질은 중합체 비드, 퀀텀 닷(quantum dot), 금 나노입자, 은 나노입자, 금속화합물 비드, 탄소입자 및 자성비드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 18항에 있어서,

상기 미세발열물질은 금속 산화물 입자인 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 18항에 있어서,

상기 미세발열물질은 전자기파에 의해서 발열하는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 17항에 있어서,

상기 상전이 물질은 왁스, 겔(gel), 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 22항에 있어서,

상기 왁스는 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 천연 왁스(natural wax) 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 22항에 있어서,

상기 겔은 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 22항에 있어서,

상기 열가소성 수지는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), PVDF(polyvinylidene fluoride) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 17항에 있어서,

상기 디퓨져와 상기 미세유동구조물사이의 광경로상에 배치되어 상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 26항에 있어서

상기 디퓨져는 상기 디퓨져를 통과항 광이 점 광원과 유사한 방사 특성을 갖도록 상기 광원에 인접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
제 17항에 있어서,

상기 디퓨져를 통과한 광이 상기 밸브 영역으로 외부로 전달되는 것을 차단하기 위한 마스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템.
기판과,

상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위하여 에너지에 의해 용융되는 상전이물질을 포함한 밸브를 포함하는 미세유동구조물과,

조사되는 광 에너지를 상기 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
제 29항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 기판에 Sand-Blast 가공, 표면 가공된 금형을 이용한 사출, 광확산 물질의 도포, 광확산필름의 접착 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유동장치.
유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 미세유동구조물에 광을 조사하기 위한 것으로,

광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광 에너지를 상기 미세유동구조물의 소정의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위한 디퓨져를 포함하는 것을 특징으로 하는 광조사장치.
제 31항에 있어서,

상기 디퓨져를 통과한 광을 집광하여 상기 미세유동구조물에 조사하기 위한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광조사장치.
제 31항에 있어서,

상기 디퓨져는 상기 광조사장치의 광 에너지를 입사 받아 상기 조사영역에 출사해 주는 광가이드유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광조사장치.
디스크형의 회전체 형태의 기판과,

상기 기판을 회전시키기 위한 스핀들과,

상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 위한 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하며 상기 스핀들의 회전에 의한 원심력에 의해 상기 유체 샘플이 상기 채널을 따라 이동하는 미세유동구조물과,

상기 미세유동구조물에 광 에너지를 조사하기 위한 광조사장치와,

상기 광조사장치로부터 조사되는 광 에너지를 상기 미세유동구조물상의 조사영역에 실질적으로 균일하게 분포시키기 위하여 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하는 미세유동시스템의 구동방법에 있어서,

상기 유체 샘플이 수용된 상기 챔버의 위치 정보를 취득하는 단계,

취득된 위치 정보를 이용하여 상기 스핀들을 구동하여 선택된 적어도 어느 하나의 유체 샘플을 향해 상기 광조사장치를 조준하고 광을 조사하는 단계,

상기 조사되는 광을 상기 디퓨져를 이용하여 디퓨징하는 단계,

상기 디퓨징된 광에 의해 상기 선택된 적어도 하나의 챔버에 수용된 유체샘플에 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템의 구동방법.
디스크형의 기판과,

상기 기판에 형성되어 유체 샘플을 수용하는 챔버와, 상기 유체 샘플의 이동을 안내하는 채널과, 상기 채널을 따라 유동하는 상기 유체 샘플의 흐름을 제어하기 위하여 광 에너지를 흡수하여 용융되는 상전이 물질을 포함하는 밸브를 포함하는 원심력 기반의 미세유동구조물과,

상기 밸브에 광 에너지를 조사하기 위한 광원과,

상기 광원으로부터 조사되는 광 에너지가 상기 상전이 물질을 실질적으로 균일하게 용융시킬 수 있도록, 입사되는 광을 확산시키는 디퓨져를 포함하는 미세유동시스템의 구동방법에 있어서,

상기 밸브의 위치 정보를 취득하는 단계,

상기 취득된 위치 정보를 이용하여 선택된 적어도 어느 하나의 상기 밸브를 향해 상기 광원을 조준하여 광을 조사하는 단계,

상기 조사되는 광을 상기 디퓨져를 이용하여 디퓨징하는 단계,

상기 디퓨징된 광에 의해 상기 선택된 적어도 하나의 밸브에 에너지를 공급하여 상기 상전이 물질을 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템의 구동방법.
제 35항에 있어서,

상기 광원을 조준하고 상기 광을 조사하는 단계는 상기 기판을 회전시키고, 상기 광원을 상기 기판의 상부에서 반경방향으로 이동시켜 상기 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 미세유동시스템의 구동방법.