(57)【要約】【課題】上部基板に圧力を与えて上部基板と下部基板との間隙を人為的に低減することによって、分析しようとする流体試料と試薬との反応機会を最大化するラボオンチップ及びその駆動方法を提供する。【解決手段】本発明によるラボオンチップは、下部基板と上部基板がボンディングされている第１領域と、下部基板と上部基板がボンディングされていない第２領域と、第１領域と第２領域との境界に対向する第２領域の末端に設けられ、第２領域末端の下部基板と上部基板との間隙を調節する間隙調節部材と、上記第１領域と前記第２領域との境界に対向する前記第２領域の末端に設けられ、前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて前記第２領域中央の前記下部基板と前記上部基板の間隙を低減する圧力印加部材とを含む。したがって、分析しようとする流体試料と試薬との反応機会を最大化し、極微量のサンプルで高い信号を得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基板と上部基板がボンディングされている第１領域と、
前記下部基板と上部基板がボンディングされていない第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との境界に対向する前記第２領域の末端に設けられ、前記第２領域末端の前記下部基板と前記上部基板との間隙を調節する間隙調節部材と、
前記第１領域と前記第２領域との境界に対向する前記第２領域の末端に設けられ、前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて、前記第２領域中央の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減する圧力印加部材と、を含むラボオンチップ。
【請求項２】
前記第１領域の前記下部基板は、フィルタ部及び第１反応部を含むことを特徴とする請求項１に記載のラボオンチップ。
【請求項３】
前記第1領域の前記上部基板は、血液注入口を有することを特徴とする請求項２に記載のラボオンチップ。
【請求項４】
前記フィルタ部は、血液の血球を濾過し、血漿成分のみを通過させることを特徴とする請求項２に記載のラボオンチップ。
【請求項５】
前記第１反応部は、血液の血漿成分と反応し、第１抗原−抗体反応物を形成する検出抗体を含むことを特徴とする請求項２に記載のラボオンチップ。
【請求項６】
前記第２領域の前記下部基板及び前記上部基板の両側部は、露出した形態を有することを特徴とする請求項１に記載のラボオンチップ。
【請求項７】
前記第２領域の前記下部基板は、少なくとも１つの第２反応部を含むことを特徴とする請求項１に記載のラボオンチップ。
【請求項８】
前記第２反応部は、第１抗原−抗体反応物と反応し、第２抗原−抗体反応物を形成する捕捉抗体を含むことを特徴とする請求項７に記載のラボオンチップ。
【請求項９】
前記圧力印加部材は、前記第１抗原−抗体反応物と前記捕捉抗体の第２抗原−抗体反応時に、前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて前記第２反応部の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減することを特徴とする請求項８に記載のラボオンチップ。
【請求項１０】
前記圧力印加部材は、前記第２領域末端の前記上部基板に繰り返し的に圧力を加えることを特徴とする請求項９に記載のラボオンチップ。
【請求項１１】
前記圧力印加部材は、前記第２領域末端の前記上部基板に所定の時間間隔で圧力を加えることを特徴とする請求項１０に記載のラボオンチップ。
【請求項１２】
前記間隙調節部材は、その一部が前記下部基板と前記上部基板との間に介在される楔状よりなることを特徴とする請求項１に記載のラボオンチップ。
【請求項１３】
前記下部基板及び前記上部基板のうち少なくとも１つの基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１に記載のラボオンチップ。
【請求項１４】
下部基板と上部基板がボンディングされている第１領域及び前記下部基板と前記上部基板がボンディングされていない第２領域を含むラボオンチップを準備する段階と、
前記第１領域と前記第２領域との境界に対応する前記第２領域末端の前記下部基板と前記上部基板との間隙を調節する段階と、
前記第１領域と前記第２領域との境界に対応する前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて前記第２領域中央の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減し、前記第２領域内の流体のフローを制御する段階と、を含むラボオンチップの駆動方法。
【請求項１５】
前記流体のフローは、前記第１領域から前記第２領域への前進、後退、または停止を含むことを特徴とする請求項１４に記載のラボオンチップの駆動方法。
【請求項１６】
前記第２領域は、少なくとも１つの反応部を含み、
前記第２領域内の前記流体のフローを制御する段階は、前記流体と前記反応部との反応を調節する段階であることを特徴とする請求項１４に記載のラボオンチップの駆動方法。
【請求項１７】
前記流体と前記反応部との反応を調節する段階で、前記第２領域末端の前記上部基板に所定の時間間隔で圧力を加えることを特徴とする請求項１６に記載のラボオンチップの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラボオンチップに関し、特に毛細管力調節型ラボオンチップ及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間社会の発展に伴って、化学関連産業が続いて発展しており、このような化学産業の発展に必須的なものが化学分析技術である。化学分析技術は、物質の鑑識、検出または化学的組成が調べるために使用する方法を総称するものである。
【０００３】
迅速で且つ正確な化学分析のために、実験者の手作業に依存した化学分析を自動に行うための化学分析装置の開発が進行されている。このような化学分析装置は、採取された試料を供給すれば、自動に試料を試薬と混合し、一定の時間だけ反応させ、検出器に反応物を移し、電気的または光学的信号で測定対象の濃度に比例する信号を出力する過程を１つの測定システムで自動に実行する。
【０００４】
最近、このような自動分析装置を非常に小さいチップで微細に具現した革新的な装置が開発され、これをラボオンチップ（lab-on-a-chip）と呼ぶ。
【０００５】
ラボオンチップは、超微細回路の半導体技術とナノ技術、生命工学技術などの集積により非常に小さいサイズのチップを用いて実験室で行うことができる研究を可能にした装置であって、極微量の試料やサンプルだけでも実験研究過程を迅速に進行することができ、医学、生命工学など多様な分野において診断・分析装置として開発中のバイオチップである。
【０００６】
ラボオンチップは、微細な流体チャネルを有していて、流体試料をチャネルに誘導しつつ、試薬との混合及び反応や検出などのような様々な化学分析操作を行う。化学分析にラボオンチップを使用する場合、化学分析過程が非常に単純になるだけでなく、一度使用したラボオンチップを廃棄し、新しいラボオンチップを使用するので、化学分析の前後処理過程が省略されることができる。血液中の特定タンパク質を分析及び測定するタンパク質ラボオンチップや、試料の中に特定のＤＮＡ（DeoxyriboNucleic Acid）を分析及び測定するＤＮＡラボオンチップなどは、実用化されて広く使用されていることが現況である。
【０００７】
従来技術によるラボオンチップは、上下部基板及び側壁の毛細管力（capillary force）と、上部基板及び下部基板の構造物による流体変化により免疫反応を可能にしている。しかし、抗原−抗体反応の免疫反応は、毛細管力と、上部基板及び下部基板の構造物だけでなく、チップの高さなどに大きく影響される。
【０００８】
したがって、極微量のサンプルで高い信号の強さを得るためには、下部基板に備えられている捕捉抗体と血液中の検出しようとする抗原の反応機会（binding event）を極大化しなければならないことが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−００３９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上部基板に圧力を与えて上部基板と下部基板との間隙を人為的に低減することによって、分析しようとする流体試料と試薬との反応機会を最大化するラボオンチップ及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るラボオンチップは、下部基板と上部基板がボンディングされている第１領域と、前記下部基板と上部基板がボンディングされていない第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との境界に対向する前記第２領域の末端に設けられ、前記第２領域末端の前記下部基板と前記上部基板との間隙を調節する間隙調節部材と、前記第１領域と前記第２領域との境界に対向する前記第２領域の末端に設けられ、前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて、前記第２領域中央の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減する圧力印加部材と、を含む。
【００１２】
好ましくは、前記第１領域の前記下部基板は、フィルタ部及び第１反応部を含むことができる。
【００１３】
好ましくは、前記第１領域の前記上部基板は、血液注入口を有することができる。
【００１４】
好ましくは、前記フィルタ部は、血液の血球を濾過し、血漿成分のみを通過させることができる。
【００１５】
好ましくは、前記第１反応部は、血液の血漿成分と反応し、第１抗原−抗体反応物を形成する検出抗体を含むことができる。
【００１６】
好ましくは、前記第２領域の前記下部基板及び前記上部基板の両側部は、露出した形態を有することができる。
【００１７】
好ましくは、前記第２領域の前記下部基板は、少なくとも１つの第２反応部を含むことができる。
【００１８】
好ましくは、前記第２反応部は、第１抗原−抗体反応物と反応し、第２抗原−抗体反応物を形成する捕捉抗体を含むことができる。
【００１９】
好ましくは、前記圧力印加部材は、前記第１抗原−抗体反応物と前記捕捉抗体の第２抗原−抗体反応時に、前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて前記第２反応部の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減することができる。
【００２０】
好ましくは、前記圧力印加部材は、前記第２領域末端の前記上部基板に繰り返し的に圧力を加えることができる。
【００２１】
好ましくは、前記圧力印加部材は、前記第２領域末端の前記上部基板に所定の時間間隔で圧力を加えることができる。
【００２２】
好ましくは、前記間隙調節部材は、その一部が前記下部基板と前記上部基板との間に介在される楔状よりなることができる。
【００２３】
好ましくは、前記下部基板及び前記上部基板のうち少なくとも１つの基板は、フレキシブル基板であってもよい。
【００２４】
本発明の他の態様によるラボオンチップの駆動方法は、下部基板と上部基板がボンディングされている第１領域及び前記下部基板と前記上部基板がボンディングされていない第２領域を含むラボオンチップを準備する段階と、前記第１領域と前記第２領域との境界に対応する前記第２領域末端の前記下部基板と前記上部基板との間隙を調節する段階と、前記第１領域と前記第２領域との境界に対応する前記第２領域末端の前記上部基板に圧力を加えて前記第２領域中央の前記下部基板と前記上部基板との間隙を低減し、前記第２領域内の流体のフローを制御する段階と、を含む。
【００２５】
好ましくは、前記流体のフローは、前記第１領域から前記第２領域への前進、後退、または停止を含むことができる。
【００２６】
好ましくは、前記第２領域は、少なくとも１つの反応部を含み、
前記第２領域内の前記流体のフローを制御する段階は、前記流体と前記反応部との反応を調節する段階であってもよい。
【００２７】
好ましくは、前記流体と前記反応部との反応を調節する段階で、前記第２領域末端の前記上部基板に所定の時間間隔で圧力を加えることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の実施例によるラボオンチップによれば、任意の器具などを利用して上部基板に圧力を与えて上部基板と下部基板との間隙を人為的に低減することによって、分析しようとする流体試料と試薬との反応機会を最大化することができる。
【００２９】
具体的には、免疫反応に参加する抗原と抗体との反応機会（詳細には、第１抗原−抗体反応物及び捕捉抗体との第２抗原−抗体反応）を最大化し、極微量のサンプルで高い信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ラボオンチップにおいての化学分析過程を説明するための流れ図及びそれによる概念図である。
【図２ａ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための斜視図である。
【図２ｂ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための断面図である。
【図３ａ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図３ｂ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図３ｃ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図３ｄ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図３ｅ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための平面図である。
【図５ａ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｂ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｃ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｄ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｅ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｆ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図５ｇ】図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【図６】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための断面図である。
【図７ａ】本発明の他の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図７ｂ】本発明の他の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための側面図である。
【図８ａ】本発明の他の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【図８ｂ】本発明の他の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための側面図である。
【図９ａ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを含む駆動器を説明する斜視図である。
【図９ｂ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを含む駆動器を説明する平面図である。
【図９ｃ】本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを含む駆動器を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な他の形態に具現されることができ、下記実施例に限定されるものではない。なお、図面において、本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全般にわたって同様の部分には、同様の参照符号を付けた。
【００３２】
明細書全般において、任意の部分が他の部分に「連結」されるとすれば、これは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して「電気的に連結」されている場合をも含む。
【００３３】
明細書全般において、任意の部分が或る構成要素を「含む」とすれば、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの結合で具現されることができる。
【００３４】
図１は、ラボオンチップでの化学分析過程を説明するための流れ図及びそれによる概念図である。ここでは、血液から血球を分離し、血漿成分の一部に含まれた特定のタンパク質（抗原）を分析する過程を例にとって説明する。
【００３５】
図１を参照すれば、ラボオンチップに血液を注入（Ｓ１０）する。ラボオンチップに注入された血液のうちバイオマーカータンパク質１を含む流体が第１反応部に移動する。
【００３６】
流体に含まれたバイオマーカータンパク質１は、第１反応部で蛍光体３及び検出抗体４を含む搬送粒子２と反応（Ｓ２０）する。搬送粒子２は、ナノメートル（ｎｍ）またはマイクロメートル（μｍ）サイズを有することができる。搬送粒子２は、ラボオンチップの第１反応部の下部基板１０に提供され、且つ固定力を有する粘液性の物質よりなる骨格（scaffold）５によって付着されることができる。流体に含まれたバイオマーカータンパク質１と搬送粒子２に含まれた検出抗体４との第１抗原−抗体反応によって第１抗原−抗体反応物（すなわち、探知抗原−検出抗体複合体）６が形成される。
【００３７】
第１抗原−抗体反応物６は、流体のフローによって移送（Ｓ３０）される。流体のフローによって移送された第１抗原−抗体反応物６は、第２反応部で捕捉抗体８と反応（Ｓ４０）する。第１抗原−抗体反応物６に含まれたバイオマーカータンパク質１と捕捉抗体８との第２抗原−抗体反応によって第２抗原−抗体反応物９が形成される。第２抗原−抗体反応物９に光を照射し、搬送粒子２に含まれた蛍光体３による蛍光イメージを分析することによって、血液中の特定タンパク質の含有可否及び程度を分析することができる。
【００３８】
図２ａ及び図２ｂは、各々本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための斜視図及び断面図である。
【００３９】
図２ａ及び図２ｂを参照すれば、毛細管力ラボオンチップは、下部基板１１０及び上部基板１２０で構成されることができる。下部基板１１０及び上部基板１２０は、一定の間隙ｈを維持するように配置され、毛細管を構成することができる。毛細管力は、毛細管を構成する下部基板１１０及び上部基板１２０の互いに対向する表面に各々存在することができる。
【００４０】
図２ａに示されたように、毛細管の両側壁が露出しても、毛細管現象は存在することができる。両側壁が露出した毛細管は、その両側壁で毛細管力がなくなるが、流体試料１５０自体の凝集力は存在することができる。すなわち、毛細管を構成する下部基板１１０及び上部基板１２０の互いに対向する表面では、流体試料１５０自体の凝集力より毛細管力が相対的に大きいため、流体試料１５０は、下部基板１１０及び上部基板１２０の互いに対向する表面に沿って流れることができる。しかし、毛細管の露出した両側壁では、毛細管力が存在しないため、流体試料１５０は、両側壁に沿って流れることができない。しかし、流体試料１５０は、自体の凝集力があるため、流体試料１５０は、毛細管の露出した両側壁に漏れることができない。
【００４１】
また、毛細管を構成する下部基板１１０及び上部基板１２０の互いに対向する表面での毛細管力は、下部基板１１０及び上部基板１２０と露出した両側壁との間の境界部位での毛細管力より相対的に非常に大きいため、下部基板１１０及び上部基板１２０と露出した両側壁との間の境界部位に沿って流れる流体試料１５０のフローを無視することができる。
【００４２】
下部基板１１０は、フィルタ部１１２を含む。フィルタ部１１２は、流体試料５０の不要な成分を濾過し、分析しようとする特定の成分のみを選択的に通過させる。下部基板１１０及び上部基板１２０のうち少なくとも１つの基板は、弾力性を有するフレキシブル（flexible）基板であってもよい。
【００４３】
好ましくは、上部基板１２０がフレキシブル基板であってもよい。これにより、上部基板１２０の一端部を持ち上げれば、上部基板１２０は、曲線を描きながら曲がることができる。すなわち、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙がｈに維持される領域と、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙がｈを越す領域が形成されることができる。
【００４４】
これにより、下部基板１１０及び上部基板１２０で構成される毛細管の毛細管力が調節されることができる。これについての説明は、図３ａ乃至図３ｅでさらに詳しく説明する。
【００４５】
図３ａ乃至図３ｅは、本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図である。
【００４６】
図３ａを参照すれば、毛細管力ラボオンチップのチャネルは、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙の高さであるｈによる毛細管力によって流体試料１５０のフローが存在する状態である毛細管であってもよい。このように、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙がｈに維持される場合には、流体試料１５０が下部基板１１０及び上部基板１２０で構成された毛細管に沿って右側方向に続いて流れることができる。
【００４７】
図３ｂを参照すれば、毛細管の一端部の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をｈに維持したまま、毛細管の他の端部の上部基板１２０を持ち上げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をｈからｈ＋Ｈ１に高める場合、流体試料１５０は、Ｌ１距離まで後退する。これは、毛細管力が発生する毛細管の臨界間隙がｈに相当するからである。毛細管の間隙が臨界間隙であるｈと同一であるか、それ以下なら、毛細管は、毛細管力を有することができる。これと反対に、毛細管の間隙が臨界間隙であるｈ以上なら、毛細管は、毛細管力を失うようになることができる。
【００４８】
図３ｃを参照すれば、毛細管の他の端部の上部基板１２０をさらに持ち上げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をｈ＋Ｈ１からｈ＋Ｈ２にさらに高める場合、流体試料１５０は、Ｌ２距離までさらに後退する。
【００４９】
図３ｄを参照すれば、毛細管の他の端部の上部基板１２０を下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をｈ＋Ｈ２からｈ＋Ｈ１に低める場合、流体試料１５０は、Ｌ１距離まで前進する。
【００５０】
図３ｅを参照すれば、毛細管の他の端部の上部基板１２０をさらに下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をｈ＋Ｈ１からｈにさらに低める場合、流体試料１５０は、図３ａのような地点まで前進する。また、毛細管の毛細管力によって、流体試料１５０は、フローが存在する状態になることができる。すなわち、流体試料１５０が下部基板１１０及び上部基板１２０で構成された毛細管に沿って右側方向に続いて流れることができる。
【００５１】
図３ａ乃至図３ｅから明らかなように、毛細管の幾何学的形状の変化は、毛細管力の変化をもたらすことができる。すなわち、本発明の毛細管を構成する下部基板１１０及び上部基板１２０のうち少なくとも１つの基板が弾力性を有するフレキシブル基板であれば、毛細管の毛細管力を調節し、流体試料１５０の前進、後退及び停止などのようなフローの調節が自由になることができる。
【００５２】
所望の位置に流体が到逹したとき、“ＰＲＥＳＳ”位置に器具などの圧力印加手段を利用して上部基板１２０に圧力を与えて押圧する。これにより、チップの下部基板１１０と上部基板１２０との間隙は、ｈより小さくなって、流体内に存在する物質の反応機会が人為的に増加することができ、流体のフローが速くなって、反応速度を増加させることができる。したがって、流体内に存在する物質の反応効率が高くなることができる。
【００５３】
図示の便宜のために、“ＰＲＥＳＳ”位置は、図３ｂにのみ示されている。
【００５４】
図４は、本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための平面図であり、図５ａ乃至図５ｇは、図４のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。ここでは、血液から血球を分離し、血漿成分の一部に含まれた特定のタンパク質を分析するタンパク質ラボオンチップを例にとって説明する。
【００５５】
図４及び図５ａを参照すれば、毛細管力ラボオンチップは、下部基板１１０と上部基板１２０が互いにボンディングされている第１領域Ａと、下部基板１１０と上部基板１２０がボンディングされていない第２領域Ｂと、第１領域Ａと第２領域Ｂの境界に対向する第２領域Ｂの末端に設けられ、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を調節する間隙調節部材１４０と、第１領域Ａと第２領域Ｂの境界に対向する第２領域Ｂの末端に設けられ、第２領域Ｂ末端の上部基板１２０に圧力を加えて第２領域Ｂ中央の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を低減する圧力印加部材１４５とを含むことができる。
【００５６】
第１領域Ａの下部基板１１０と上部基板１２０は、ボンディング部材１３０を介してにボンディングされることができる。ボンディング部材１３０は、第１領域Ａの気密を維持するためのものであってもよい。第１領域Ａの下部基板１１０は、フィルタ部１１２及び第１反応部１６０を含むことができる。
【００５７】
フィルタ部１１２の下部面は、第１反応部１６０の下部面より低く形成されることによって、フィルタ部１１２は、流体貯蔵槽のような役目をすることができる。フィルタ部１１２は、血液１５０の血球を濾過し、血漿成分を含む流体を通過させる役目をすることができる。第１反応部１６０は、血液１５０の血漿成分と反応し、第１抗原−抗体反応物（図１の参照符号６を参照されたい）を形成する検出抗体（蛍光体に固定された参照符号１６０の点）を含むことができる。
【００５８】
第１領域Ａの上部基板１２０は、血液１５０を注入するための血液注入口１２０ｏを有することができる。注入された血液１５０は、フィルタ部１１２を通過しながら血球が濾過され、血漿成分を含む流体が下部基板１１０及び上部基板１２０で構成された毛細管の毛細管力によって第１反応部１６０に流れることができる。
【００５９】
第２領域Ｂの下部基板１１０及び上部基板１２０の両側部は、露出した形態を有することができる。これについては、前述した図２ａ及び図２ｂの説明を参照すればよい。また、第２領域Ｂの下部基板１１０及び上部基板１２０の両側部を露出することは、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を調節するためのものである。第２領域Ｂの下部基板１１０は、少なくとも１つの第２反応部１７０、１８０または／及び１９０を含むことができる。
【００６０】
第２反応部１７０、１８０または／及び１９０は、第１抗原−抗体反応物と反応し、第２抗原−抗体反応物（図１の参照符号９を参照されたい）を形成する捕捉抗体（参照符号１７０、１８０または／及び１９０の点）を含むことができる。第２反応部１７０、１８０または／及び１９０の捕捉抗体は、各々互いに異なる抗原−抗体反応を提供することができる。これにより、様々な抗原に対する分析を同時に行うこともできる。
【００６１】
間隙調節部材１４０は、その一部が下部基板１１０と上部基板１２０との間に介在される楔状よりなることができる。楔状の間隙調節部材１４０が第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間で右側または／及び左側方向に移動することによって、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を自由に調節することができる。
【００６２】
圧力印加部材１４５は、上部基板１２０に圧力を加えることができる任意の器具であることができる。別途の器具である圧力印加部材１４５が、間隙調節部材１４０が介在される側の第２領域Ｂ末端（詳細には、間隙調節部材１４０の前方部、すなわち第２領域Ｂの末端から中央側に近い部分）の上部基板１２０に圧力を加えることによって、第２領域Ｂ中央（詳細には、第２反応部が位置する部分）において下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を低減することができる。
【００６３】
図５ａを参照すれば、毛細管力ラボオンチップのチャネルは、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙の高さであるＨ１による毛細管力によって血液１５０のフローが右側方向に存在する状態である毛細管であることができる。このように、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙がＨ１に維持される場合には、血液１５０が下部基板１１０及び上部基板１２０で構成された毛細管に沿って右側方向に続いて流れることができる。
【００６４】
図５ｂを参照すれば、間隙調節部材１４０の左側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０を持ち上げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ１からＨ２に高める場合、毛細管力によって第２領域Ｂに流れた血漿成分を含む流体（図示せず）は、第１反応部１６０が設けられたＬ１距離まで後退することができる。
【００６５】
これは、フィルタ部１１２で血液１５０の血球が濾過された流体に含まれた血漿成分と第１反応部１６０の検出抗体との第１抗原−抗体反応が充分に生じるようにするためのものであってもよい。
【００６６】
これにより、第１抗原−抗体反応物（図示せず）が生成されることができる。
【００６７】
図５ｃを参照すれば、間隙調節部材１４０の右側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０を下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ２からＨ３に低める場合、第１抗原−抗体反応物と未反応の血漿成分を含む流体は、Ｌ２距離まで前進することができる。これは、第１反応部１６０で生成された第１抗原−抗体反応物を移送するためのものであってもよい。
【００６８】
図５ｄを参照すれば、追加的な間隙調節部材１４０の右側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０にさらに下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ３からＨ４にさらに低める場合、第１抗原−抗体反応物と未反応の血漿成分を含む流体は、Ｌ３距離までさらに前進することができる。流体に含まれた未反応の血漿成分を第１抗原−抗体反応物で形成するため、図５ｂ乃至図５ｄの過程を繰り返すこともできる。
【００６９】
図５ｅを参照すれば、間隙調節部材１４０の右側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０を完全に下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ４からＨ１に完全に低める場合、第１抗原−抗体反応物と未反応の血漿成分を含む流体は、第２反応部１７０、１８０または／及び１９０が設けられたＬ４距離まで前進する。
【００７０】
これは、第１反応部１６０で生成された第１抗原−抗体反応物と第２反応部１７０、１８０または／及び１９０の捕捉抗体との第２抗原−抗体反応が生じるようにするためのものであってもよい。これにより、第２抗原−抗体反応物（図示せず）が生成されることができる。
【００７１】
この際、圧力印加部材１４５で上部基板１２０に圧力を加えて下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ１より低める場合、第２抗原−抗体反応の機会が人為的に増加することができる。
【００７２】
これについてさらに詳細に説明する。
第１抗原−抗体反応物と未反応の血漿成分を含む流体は、第２反応部１７０、１８０または／及び１９０が設けられた領域まで前進し、第１反応部１６０で生成された第１抗原−抗体反応物と第２反応部１７０、１８０または／及び１９０の捕捉抗体との間に第２抗原−抗体反応が生じることができる。
【００７３】
第１抗原−抗体反応物と未反応の血漿成分を含む流体が第２反応部１７０、１８０または／及び１９０の捕捉抗体と充分に反応を起こすことができるとき、好ましくは、流体が複数の第２反応部のうち中間部分に到逹したとき、圧力印加部材１４５で上部基板１２０に圧力を加えて下部基板１１０と上部基板１２０との間隙（好ましくは、第２抗原−抗体反応が生じる領域の下部基板と上部基板との間隙）を低める場合、第１抗原−抗体反応物が下側方向に移動することによって、下部基板に固定されている第２反応部の捕捉抗体と結合することができる機会がさらに増加することができる。また、流体のフローが速くなって、反応速度を増加させることができる。したがって、第２抗原−抗体反応の効率を高めることができる。
【００７４】
反応効率をさらに高めるために、圧力印加部材１４５は、流体が複数の第２反応部のうち中間部分に到逹したとき、繰り返し的に上部基板１２０に圧力を加えることができる。詳細には、所定の時間間隔によって繰り返し的に上部基板１２０に圧力を加えることができる。所定の時間間隔は、実験によって第２抗原−抗体反応が最も効率的に生じることができる時間間隔であることができる。
【００７５】
本発明の実施例によるラボオンチップに使用される上部基板１２０は、フレキシブル基板であることができ、フレキシブル基板は、薄くて且つよく曲げられるので、上部基板１２０の末端に位置する圧力印加部材１４５で圧力を印加しても、第２抗原−抗体反応が生じる領域の下部基板と上部基板との間隙を低減することができる。
【００７６】
図５ｆを参照すれば、間隙調節部材１４０の左側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０をさらに持ち上げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ１からＨ３にさらに高める場合、第２抗原−抗体反応物、未反応の第１抗原−抗体反応物及び未反応の血漿成分を含む流体は、さらにＬ２距離まで後退されることができる。
【００７７】
図５ｇを参照すれば、間隙調節部材１４０の右側方向への移動により第２領域Ｂ末端の上部基板１２０をさらに下げて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ３からＨ１にさらに低める場合、第２抗原−抗体反応物、未反応の第１抗原−抗体反応物及び未反応の血漿成分を含む流体は、さらにＬ４距離まで前進することができる。
【００７８】
これは、第１抗原−抗体反応物と第２反応部１７０、１８０または／及び１９０の捕捉抗体との第２抗原−抗体反応がさらに充分に生じることができるようにするためである。流体に含まれた未反応の第１抗原−抗体反応物を第２抗原−抗体反応物に形成するために、図５ｅ乃至図５ｇの過程を繰り返すこともできる。
【００７９】
第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をＨ１に続いて維持すれば、未反応の血漿成分及び未反応の第１抗原−抗体反応物を含む流体は、毛細管の毛細管力によって流れて、フローが存在する状態になることができる。
【００８０】
また、図５ｅ乃至図５ｇの過程を繰り返すことは、非特異ボンディング（non-specific bonding）された成分を脱離させて、分析過程で発生する雑音信号を減少させることができる。従来の毛細管力ラボオンチップは、流体の方向転換が不可能なので、非特異ボンディングされた成分の完全な脱離が難しい。これに加えて、非特異ボンディングされた成分を脱離させることは、流体の移動速度に大きい影響を受ける。従来の毛細管力ラボオンチップは、ただ流体のフローを遅延させることに過ぎないので、流体の移動速度を調節することができない。これにより、本発明の毛細管力ラボオンチップは、従来とは異なって、分析過程で発生する雑音信号を最小化することができる長所がある。
【００８１】
図５ａ乃至図５ｇから明らかなように、このような血漿成分を含む流体の前進、後退及び停止などのようなフローは、必要に応じてその回数が調節されることができる。これにより、分析しようとする血液１５０の血漿成分を含む流体と第１及び捕捉抗体（１６０、１７０、１８０及び１９０の点）との反応時間が自由自在に調節されることができる。
【００８２】
図６は、本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを説明するための断面図である。
【００８３】
図６を参照すれば、毛細管力ラボオンチップの間隙調節部材１４０は、その一部が下部基板１１０と上部基板１２０との間に介在される楔状よりなることができる。楔状の間隙調節部材１４０がステップモーター１４１の駆動によって第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間で右側または／及び左側方向に移動することによって、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙を自由に調節することができる。
【００８４】
すなわち、ステップモータ１４１の駆動による楔状の間隙調節部材１４０によって毛細管の毛細管力が調節され、流体試料１５０の前進、後退及び停止などのようなフローに対する微細調節が自由に行われることができる。これにより、分析しようとする流体試料１５０と試薬との反応時間が自由自在に調節されることができる。
【００８５】
また、圧力印加部材１４５で上部基板１２０に圧力を加えて下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をさらに低める場合、流体試料１５０内に存在する物質の反応機会（すなわち、第２抗原−抗体反応）が人為的に増加することができ、流体試料１５０のフローが速くなることができる。
【００８６】
図７ａ乃至図８ｂは、本発明の他の実施例による毛細管力ラボオンチップの作動原理を説明するための断面図及び側面図である。
【００８７】
図７ａ及び図７ｂを参照すれば、毛細管力ラボオンチップの間隙調節部材１４０ｅａ及び１４０ｅｂは、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙に対向する第２領域Ｂ末端の下部基板１１０及び上部基板１２０上に各々提供される一対の電磁石を使用することができる。第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間には、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との最小間隙を維持するための支持部材１３５をさらに含むことができる。支持部材１３５は、毛細管を構成する下部基板１１０と上部基板１２０が互いに接触することを防止するためのものであってもよい。
【００８８】
間隙調節部材１４０ｅａ及び１４０ｅｂである一対の電磁石の間に引力（attractive force；Ｆａ）が作用すれば、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙が低くなることができる。
【００８９】
図８ａ及び図８ｂを参照すれば、間隙調節部材１４０ｅａ及び１４０ｅｂである一対の電磁石の間に斥力（repulsive force；Ｆｒ）が作用すれば、第２領域Ｂ末端の下部基板１１０と上部基板１２０との間隙が高くなることができる。
【００９０】
一対の電磁石に印加される電流の方向によって、一対の電磁石の間には、引力または斥力が作用することができる。
【００９１】
また、一対の電磁石に印加される電流の強さによって、一対の電磁石の間に発生する引力及び斥力の強さが調節されることができる。すなわち、一対の電磁石よりなる間隙調節部材１４０ｅａ及び１４０ｅｂによって毛細管の毛細管力が調節され、流体試料１５０の前進、後退及び停止などのようなフローに対する微細調節が自由になることができる。これにより、分析しようとする流体試料１５０と試薬との反応時間が自由自在に調節されることができる。
【００９２】
また、圧力印加部材１４５で上部基板１２０に圧力を加えて、下部基板１１０と上部基板１２０との間隙をさらに低める場合、流体試料１５０内に存在する物質の反応機会が人為的に増加することができ、流体試料１５０のフローが速くなることができる。
【００９３】
前述したような本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップは、圧力を印加して毛細管の間隙を人為的に調節することができる構造を有することによって、微細流体のフローが自由に調節されることができる。これにより、分析しようとする流体試料と試薬との反応機会を高めて、信号増幅の効果を有し且つ性能が向上した毛細管力ラボオンチップ及びその駆動方法が提供されることができる。
【００９４】
図９ａ乃至図９ｃは、本発明の実施例による毛細管力ラボオンチップを含む駆動器を説明する斜視図及び平面図である。
【００９５】
図９ａ乃至図９ｃを参照すれば、本発明の実施例による駆動器は、ラボオンチップ２１０、反応制御部２２０、楔状構造物２３０を含む。
【００９６】
ラボオンチップ２１０の端部には、間隙調節部材として楔状構造物２３０が挟持されており、ラボオンチップ２１０の中央部分には、上部基板に圧力を与えるための圧力印加部材として器具が装着されている。
【００９７】
圧力印加部材がラボオンチップ２１０の中央部分に装着されていることのように図示されているが、圧力印加部材は、ラボオンチップ２１０に沿って水平方向に移動させることができ、本発明の実施例によって圧力印加部材でラボオンチップ２１０の上部基板に圧力を加える場合には、楔状構造物２３０の前方部、すなわち、楔状構造物２３０が装着されている側の末端部分に圧力印加部材を移動させた後に、上部基板に圧力を印加することができる。
【００９８】
反応制御部２２０は、ラボオンチップ２１０の全体的な駆動を制御する機能をする。
【００９９】
このような毛細管力ラボオンチップを含む駆動器によれば、注入される流体内の物質の反応機会（すなわち、第２抗原−抗体反応）を最大化することができる。
【０１００】
以上で説明した本発明の実施例は、装置及び方法だけにより具現されるものではなく、このような具現は、前述した実施例の記載から本発明の属する技術分野の専門家なら容易に具現することができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態をも本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１  バイオマーカータンパク質
２  搬送粒子
３  蛍光体
４  検出抗体
５  骨格
６  第１抗原−抗体反応物
８  捕捉抗体
９  第２抗原−抗体反応物
１１０  下部基板
１１２  フィルタ部
１２０  上部基板
１２０ｏ  血液注入部
１３０  ボンディング部材
１３５  支持部材
１４０、１４０ｅａ、１４０ｅｂ  間隙調節部材
１４１  ステップモータ
１４５  圧力印加部材
１５０  流体試料
１６０  第１反応部
１７０、１８０、１９０  第２反応部
２１０  ラボオンチップ
２２０  反応制御部
２３０  楔状構造物
【図１】
2011128141.tif 000003
【図２ａ】
2011128141.tif 000004
【図２ｂ】
2011128141.tif 000005
【図３ａ】
2011128141.tif 000006
【図３ｂ】
2011128141.tif 000007
【図３ｃ】
2011128141.tif 000008
【図３ｄ】
2011128141.tif 000009
【図３ｅ】
2011128141.tif 000010
【図４】
2011128141.tif 000011
【図５ａ】
2011128141.tif 000012
【図５ｂ】
2011128141.tif 000013
【図５ｃ】
2011128141.tif 000014
【図５ｄ】
2011128141.tif 000015
【図５ｅ】
2011128141.tif 000016
【図５ｆ】
2011128141.tif 000017
【図５ｇ】
2011128141.tif 000018
【図６】
2011128141.tif 000019
【図７ａ】
2011128141.tif 000020
【図７ｂ】
2011128141.tif 000021
【図８ａ】
2011128141.tif 000022
【図８ｂ】
2011128141.tif 000023
【図９ａ】
2011128141.tif 000024
【図９ｂ】
2011128141.tif 000025
【図９ｃ】
2011128141.tif 000026