微流控芯片的密封装置及其操作方法与流程

本发明涉及微流控芯片的密封装置及其操作方法，更具体地涉及通过向微流控芯片施加热来进行密封的微流控芯片的密封装置及其操作方法。

本发明是从得到保健福祉部韩国保健产业振兴院的保健医疗研究开发产业的支持而执行的研究中导出的[课题固有号：hi13c2262研究课题名：“用于疟疾现场检验用基因超高速诊断的基于实验室芯片的多频道同时多路监测全过程自动化real-timepcr系统开发”]。

背景技术：

微流控芯片具有通过微流控通道使流体流动，可同时执行多种实验条件的功能。具体地，利用塑料、玻璃、硅等的基板(或芯片材料)来制作微通道，通过这种通道使流体(例如，液体试样)移动之后，在微流控芯片内的多个腔体例如可进行混合及反应。如上所述，以往在实验室中执行的实验可在较小的芯片内执行的观点上，微流控芯片也被称作“实验室芯片”(lab-on-a-chip)。

微流控芯片不仅可在制药、生物工程、医药、化学等领域中创出费用和时间节减的效果，而且可提高正确度和有效性、可靠性。例如，使用微流控芯片，与以往的方法，可显著减少细胞培养和增殖及分化等中使用的昂贵的试样的使用量，由此可节减相当多的费用。而且，蛋白质样品或细胞样品也比起以往的方法使用明显少的量，并且可利用其来进行影像分析，故而可减少样品的使用量或消耗量及分析时间。

只是，存在如下问题：在微流控芯片中执行规定的反应(尤其是pcr(polymerasechainreaction))的期间，向反应区域施加热来导致流体气化而被流失，或者在反应结束的微流控芯片渗漏流体的问题。为了解决这种问题，揭示一种在微流控芯片内部的反应区域的两个端部、通常在流入部及流出部利用用于密封反应区域的阀门(valve)或密封盖(sealingcap)的技术。

但是，这种密封技术存在反应区域内基于流体的气化而产生多个气泡的问题。与此相关地，图1表示以往的pcr芯片的pcr反应结果。如图所示，在反应期间，因施加于流体的热而导致流体气化而产生多个气泡(参照图1的(a)部分)。气泡不仅导致难以精密测定反应区域内部而且因这种气泡导致反应结果扭曲，由此存在着抑制可靠性的问题(参照图1的(b)部分)。

因此，需要用于解决这种问题的微流控芯片的密封装置及其操作方法。

技术实现要素：

技术问题

本发明是为了解决上述问题的，其目的在于，提供通过微流控芯片的密封装置来施加热，由此可密封微流控芯片的微流控芯片的密封装置及其操作方法。

解决问题的手段

根据本发明的一实施例，提供一种微流控芯片的密封装置。上述装置颗包括：支撑部，配置有上述微流控芯片；以及加热密封部，向上述微流控芯片的流入部及流出部施加热，密封上述流入部及上述流出部。

优选地，上述加热密封部对上述流入部及上述流出部进行接触加热来熔解上述流入部及上述流出部的突出部，由此可密封上述流入部及上述流出部。

并且，优选地，上述加热密封部可包括：热接触部，分别与上述微流控芯片的流入部及流出部进行热接触；加热器，对上述热接触部进行加热；以及温度传感器，测定上述热接触部的温度。

并且，优选地，上述热接触部的芯片接触区域可向内侧凹陷形成，使得被上述热接触部熔解的上述突出部密封上述流入部及上述流出部的开口部。

并且，优选地，在上述热接触部的上述芯片接触区域的表面可涂布离型剂。

并且，优选地，还可包括驱动部，上述驱动部为了用上述加热密封部对上述微流控芯片的上述流入部及上述流出部施加热，朝向配置于上述支撑部的上述微流控芯片移动上述加热密封部。

并且，优选地，上述加热密封部还可包括芯片固定部，当基于上述驱动部的上述加热密封部的移动及上述加热密封部的热接触时，上述芯片固定部用于防止上述微流控芯片的流动。

并且，优选地，上述芯片固定部沿着上述支撑部方向突出形成，上述芯片固定部的至少一部分由弹性材料体现，由此可调节上述芯片固定部的突出长度。

并且，优选地，上述支撑部向内侧凹陷，并可形成上述微流控芯片的配置空间。

根据本发明的一实施例，提供一种微流控芯片的密封系统。上述系统可包括：微流控芯片；以及微流控芯片的密封装置。

根据本发明的一实施例，提供一种微流控芯片的密封装置的操作方法。上述方法可包括：在上述密封装置的支撑部上提供上述微流控芯片的步骤；对上述密封装置的加热密封部进行加热的步骤；对上述微流控芯片的流入部及流出部进行接触加热，为了使上述流入部及上述流出部的至少一部分被熔解，将上述加热的加热密封部移动至上述微流控芯片上的步骤；以及使上述熔解的上述流入部及上述流出部的至少一部分被凝固来密封上述微流控芯片的步骤。

根据本发明的一实施例，提供一种微流控芯片。上述微流控芯片可包括：流入部，使流体流入；反应区域，对通过上述流入部流入的流体执行规定的反应；以及流出部，从上述反应区域流出上述流体，上述流入部及上述流出部分别包括使上述流体流入的开口部及与上述开口部相邻地突出形成的突出部。

优选地，上述突出部受热而被熔解，由此可密封上述开口部。

并且，优选地，上述反应可以是pcr(polymerasechainreaction)。

发明的效果

根据本发明，借助微流控芯片的密封装置向微流控芯片的流入部及流出部施加热，流入部及流出部的至少一部分被熔解及凝固，由此可密封微流控芯片。

并且，根据本发明，微流控芯片的流入部及流出部分别包括使流体流入的开口部及与开口部相邻地突出形成的突出部，当基于微流控芯片的密封装置的密封操作时，可更容易地密封微流控芯片的流入部及流出部。

由此，防止注入到微流控芯片内的流体的消失的同时即使微流控芯片执行规定的反应，也能去除气泡的产生等，由此可改善反应结果的正确性及快速性。

附图说明

为了更充分地理解本发明的详细说明中引用的附图，提供各附图的简单说明。

图1表示以往的pcr芯片的pcr反应结果。

图2表示本发明的一实施例的微流控芯片。

图3表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封装置。

图4表示本发明的一实施例的加热密封部。

图5表示本发明的一实施例的加热密封部。

图6表示本发明的一实施例的加热密封部。

图7表示本发明的一实施例的加热密封部。

图8表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封装置的操作方法。

图9至图11表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封系统的密封工序。

图12表示本发明的一实施例的微流控芯片的示例性密封结果。

图13表示本发明的一实施例的密封的微流控芯片的示例性反应结果。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。在各附图的结构要素附加附图标记，针对相同的结构要素，应当留意即使表示在其他附图上，也尽量具有相同的附图标记。并且，说明本发明的实施例，当对于相关的公知结构或功能的具体说明被判断为阻碍对本发明的实施例的理解时，省略对其的详细说明。并且，下面说明本发明的实施例，但本发明的技术思想不局限于此，而是能够由本领域技术人员变形而多样地实施。

在说明书全文中，当某些部分与其它部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情况，也包括其中间隔着其它器件“间接连接”的情况。在说明书全文中，当某些部分“包括”某些结构要素时，只要没有特别反对的记载内容，则意味着还可包括其它结构要素而不是除外其它结构要素。并且，说明本发明的实施例的结构要素时，可使用第一、第二、a、b、(a)、(b)等的术语。这种术语仅是用来区别其结构要素和其它结构要素，相关结构要素的主旨或次序或顺序等不局限于其术语。

图2表示本发明的一实施例的微流控芯片。

微流控芯片200是与微流控芯片的密封装置300一起操作来执行密封的芯片，如图所示，可包括流入部210；反应区域220及流出部230。

在微流控芯片200中，通过流入部210流入的流体在反应区域220中执行规定的反应，之后可通过流出部230流出。其中，上述反应可以是pcr反应，但这是示例性的，可根据适用本发明的实施例来执行多种反应。

流入部210及流出部230可分别包括使流体流入的开口部212、232及与开口部212、232相邻地突出形成的突出部214、234。以下如更为详细的说明，借助微流控芯片的密封装置300(尤其是，微流控芯片的密封装置300的热接触部322)向突出部214、234施加热，由此使突出部214、234的至少一部分被熔解，熔解的突出部214、234的至少一部分移动至开口部212、232之后被凝固，由此可密封开口部212、232。

通过这种密封可防止注入到微流控芯片200内部的流体消失在反应区域220中或者反应区域220前后或者产生气泡而抑制反应结果的可靠性。例如，在反应区域220中执行pcr反应时，防止产生气泡，由此可获得可靠的pcr的ct及荧光信号值，不过并不局限于此。

图2所示的微流控芯片200的形状或结构是示例性的，可根据适用本发明的实施例来利用多种形状或结构的微流控芯片200。并且，图2所示的微流控芯片200可应用为生物芯片、诊断芯片、微芯片等需要密封的多种芯片。

图3表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封装置。

如图所示，微流控芯片的密封装置300可包括支撑部310及加热密封部320。

在支撑部310可配置微流控芯片200。为此，支撑部310的表面向内侧凹陷形成，由此可提供微流控芯片200的配置空间312。优选地，上述空间312是与微流控芯片200的大小对应的大小，但根据实施例可具有多种大小。并且，图3表示支撑部310的表面被凹陷，提供配置空间321，但这是示例性的，根据适用本发明的实施例，可利用用于配置和/或固定微流控芯片200的多种单元。

加热密封部320向配置于支撑部310的微流控芯片200施加热，由此可密封流入部210及流出部230。更具体地，加热密封部320可包括分别与微流控芯片200的流入部210及流出部230进行热接触的热接触部322，通过这种热接触部322，使微流控芯片200的流入部210及流出部230进行接触加热，由此可熔解流入部210及流出部230的突出部214、234。被熔解的突出部214、234向开口部212、232移动之后被凝固，由此可密封流入部210及流出部230的开口部212、232。与微流控芯片200相接触的加热密封部320从微流控芯片200隔开或者根据加热密封部320的热接触部322的冷却来阻断施加于微流控芯片200的热，由此可执行上述凝固。

虽然未图示，但根据实施例，微流控芯片的密封装置300还可包括驱动部。驱动部相对于支撑部310，可使加热密封部320进行移动。更具体地，驱动部为了向微流控芯片200施加热，将加热密封部320向支撑部310(或支撑部310上的微流控芯片200)移动，或者可从支撑部310(或支撑部310上的微流控芯片200)隔开加热密封部320。

图3所示的微流控芯片的密封装置300的形状或结构是示例性的，根据适用本发明的实施例可利用多种形状或结构的微流控芯片的密封装置。

图4表示本发明的一实施例的加热密封部。

如图所示，加热密封部320还可包括对热接触部322进行加热的加热器324、324'及测定热接触部322的温度的温度传感器326。

即，加热器324、324'可对热接触部322进行加热，这种加热可执行至由温度传感器326测定的规定的温度为止。其中，上述温度可以是适合熔解微流控芯片200的流入部210及流出部230的突出部的温度。若加热器324、324'将热接触部322加热至规定的温度，则被加热的热接触部322与微流控芯片200的流入部210及流出部230相接触，并向流入部210及流出部230施加热，由此可熔解流入部210及流出部230的至少一部分。

图4所示的加热密封部320的结构是示例性的，根据适用本发明的实施例可适用多种结构。

图5表示本发明的一实施例的加热密封部。

如图所示，加热密封部320还可包括芯片固定部328。

芯片固定部328从加热密封部320可向支撑部310一侧突出形成，突出形成的芯片固定部328针对配置于支撑部310的微流控芯片200，沿着规定的方向(例如，下部方向)施加力，由此可将微流控芯片200固定于支撑部310。根据如上所述的芯片固定部328，当基于驱动部进行加热密封部320的移动及加热密封部320的热接触时，可防止微流控芯片200的流动。

芯片固定部328优选地突出形成为不损坏微流控芯片200并可防止微流控芯片200的流动的长度，根据实施例，芯片固定部328的至少一部分由弹性材料体现，由此可调节芯片固定部328的突出长度。例如，当向芯片固定部328施加规定的临界值以上的力时，弹性材料被收缩，使得芯片固定部328的突出长度变短，并可防止突出的部分损坏微流控芯片200的同时可固定微流控芯片200。

更具体地，根据这种结构，沿着朝向加热密封部320的支撑部310的移动，突出形成的芯片固定部328与配置于支撑部310的微流控芯片200相接的同时向微流控芯片200施加规定的方向的力，由此可去除微流控芯片200的流动。接着，当沿着加热密封部320的下部方向持续进行移动时，由弹性材料体现的芯片固定部328，芯片固定部328的至少一部分向加热密封部320内侧移动或收缩，由此可调节芯片固定部328的突出长度。因此，在不损坏微流控芯片200的同时向微流控芯片200持续施加力，由此可有效地去除微流控芯片200的流动。并且，根据这种结构，即使在微流控芯片200的规格变化的情况下，也无需替换或变更芯片固定部328，由此可节减费用并可提供使用上的方便性。

图5所示的芯片固定部328是示例性的，根据适用本发明的实施例，可适用多种芯片固定部的结构。

图6表示本发明的一实施例的加热密封部。

如图所示，加热密封部320的热接触部322可向内侧凹陷形成。以下如更详细的说明，根据向内侧凹陷形成的热接触部322的形状，可容易实施被热接触部322熔解的微流控芯片200的突出部214、234向流入部210及流出部230的开口部212、232移动。

虽然在图6中未图示，但根据实施例，热接触部322在与微流控芯片200进行热接触的表面可涂布离型剂。其中，离型剂是熔解的突出部214、234从热接触部322容易脱离而防止无需的物质附着于热接触部322的，例如，可利用硅树脂、石蜡、蜡等，但不局限于此。

图6所示的热接触部322的形状或结构是示例性的，根据适用本发明的实施例，可利用多种形状或结构的热接触部。

图7表示本发明的一实施例的加热密封部。

若加热密封部320朝向支撑部310移动(参照图7的(a)部分)，则加热密封部320的热接触部322可朝向开口部212、232(尤其是，开口部212、232的内侧)移动(参照图7的(b)部分)，而不是被热接触部322熔解的微流控芯片200的突出部214、234的至少一部分向无需的方向(例如，开口部212、232的外侧等)移动。向开口部212、232移动的熔解的突出部214、234的至少一部分，以后被凝固，可密封开口部212、232。

即，根据向内侧凹陷形成的热接触部322的形状，可使被热接触部322熔解的突出部214、234的至少一部分容易地向开口部212、232移动，由此可体现更为精密而有效的密封。

图8表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封装置的操作方法，图9至图11表示本发明的一实施例的微流控芯片的密封系统的密封工序。其中，系统可包括微流控芯片及微流控芯片的密封装置。

首先，参照图8，可给微流控芯片的密封装置300提供微流控芯片200(s810步骤)。更详细地，可在密封装置300的支撑部310(尤其是，在形成于支撑部310的微流控芯片200的配置空间312)配置微流控芯片200来执行s810步骤(参照图9)。根据实施例，为了防止配置于支撑部310上的微流控芯片200的流动，可追加将微流控芯片200更坚固地固定于支撑部310的步骤。

接着，对密封装置的加热密封部320进行加热(s820步骤)，可移动被加热的加热密封部320(s830步骤)。即，将加热密封部320的热接触部322以规定的温度加热之后，朝向微流控芯片200方向移动加热密封部320，热接触部322可对微流控芯片200的流入部210及流出部230进行接触加热(参照图10)。根据这种接触加热，微流控芯片200的流入部210及流出部230的至少一部分(尤其是，突出部214、234的至少一部分)被熔解，可向开口部212、232移动。

接着，可密封微流控芯片200(s840步骤)。微流控芯片200的流入部210及流出部230的至少一部分(尤其是，突出部214、234的至少一部分)被熔解，向开口部212、232移动之后被凝固，密封流入部210及流出部230，由此可执行s840步骤。其中，与微流控芯片200相接触的加热密封部320从微流控芯片200隔开，由此可实现上述凝固(参照图11)，根据实施例，根据加热密封部320的热接触部322的冷却，阻断施加于微流控芯片200的热，由此还可实现凝固。

图12表示本发明的一实施例的微流控芯片的示例性密封结果。

参照图12的(a)部分，表示微流控芯片的流入部及流出部。如图所示，流入部及流出部可分别包括使流体流入的开口部及与开口部相邻地突出形成的突出部。

参照图12的(b)部分，表示根据微流控芯片的密封装置进行密封的微流控芯片。如图所示，根据微流控芯片的密封装置，向突出部施加热，由此突出部的至少一部分被熔解，熔解的突出部向开口部移动及凝固，可密封开口部。

图13表示本发明的一实施例的密封的微流控芯片的示例性反应结果。

如图13的(a)部分所示，根据微流控芯片的密封装置，对微流控芯片进行密封之后，即使在微流控芯片执行规定的反应(例如，pcr反应)，也能确认根据以往反应区域内的流体的气化而产生的气泡几乎不存在。

并且，参照图13的(b)部分，产生气泡，由此防止反应结果的扭曲，由此可获得具有更为改善的可靠性的反应结果。

按特定的顺序，图中表示操作，不得理解为无需按为了使这种操作实现所需的结果而图示的特定顺序或依次的顺序执行，或者执行所有图示的操作。

如上所述，附图和说明书中揭示最佳实施例。其中，使用特定的术语，但这仅是出于说明本发明的目的而使用的，而不是意义限定或为了限制记载于发明要求保护范围的本发明的范围而使用的。故而，由此可实现多种变形及等同的其它实施例，这对于本发明技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明的真实的技术保护范围应当取决于所附的发明要求保护范围的技术思想。