用于反应优化的高速筛选分析系统的制作方法

本申请要求于2017年08月30日提交的韩国专利申请no.10-2018-0102650的优先权的权益，该专利申请的全部公开内容通过引用并入本说明书中。本发明涉及一种用于反应优化的高速筛选分析系统，更具体地，涉及一种能够通过用纸控制流体来同时分析样品与多个物质之间的化学反应以对样品进行高速分析，同时以低成本对样品进行分析的系统。
背景技术：
：通常，高通量筛选技术用于化学合成或药物开发中的反应优化。高通量筛选使得能够用于化学反应的快速优化以得到期望的靶物质。然而，现有的筛选分析方法具有的问题在于，由于基于自动分配装置配置的系统而具有庞大的装置，并且由于使用许多试剂用于反应优化而具有高成本。技术实现要素：技术问题为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种经济且廉价的筛选分析系统替代昂贵的筛选系统，同时快速筛选化学反应并同时对一个样品与多个物质之间的化学反应进行分析。另外，本发明提供一种筛选分析系统，该筛选分析系统即使在过量样品注入的情况下也可以稳定地将流体分配至各个反应区。另外，本发明提供一种系统，该系统可以通过在通道内移动的过程中使样品的浓度均匀并且通过降低进入反应区的速度来提高检测灵敏度。另外，本发明提供一种筛选分析系统，该筛选分析系统在样品与多个有机物质的化学反应之后可以进行焚烧以防止外部污染。技术方案根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统可以包括：样品注入部，用于引入样品；多个反应物涂覆部，所述多个反应物涂覆部放射状地设置在所述样品注入部周围，并且涂覆有与所述样品反应的物质；多个注入微通道，所述多个注入微通道连接所述样品注入部和所述多个反应物涂覆部，各个注入微通道与各个反应物涂覆部连接；和吸收部，该吸收部与所述反应物涂覆部连接，用于吸收在所述反应物涂覆部中反应之后剩余的样品，其中，片形材料上除了所述样品注入部、所述反应物涂覆部、所述注入微通道和所述吸收部之外的部分通过用疏水性蜡涂覆来形成。另外，根据本发明一个实施方案的高速筛选分析系统还可以包括连接所述多个反应物涂覆部和所述吸收部的多个排出微通道，各个排出微通道与各个反应物涂覆部连接。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，注入微通道和排出微通道可以各自具有微柱结构，并且微柱结构可以由用蜡图案化并具有规则排列的点构成。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，所述高速筛选分析系统可以通过在亲水性盘形材料上用蜡图案化来制造，所述样品注入部可以位于所述亲水性盘形材料的中心，每对注入微通道、反应物涂覆部和排出微通道可以放射状地设置在所述样品注入部周围，并且所述亲水性盘形材料的边缘可以形成吸收部。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，所述亲水性盘形材料可以是纸，并且所述高速筛选分析系统可以通过对盘形的用蜡图案化的纸施加150℃的温度50秒来制造。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，各个反应物涂覆部可以检测选自镍、铜、铁、锌、汞、铅、铬、镉、钴、锰、银和砷中的至少一种。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，所述样品注入部可以包括吸收样品的样品注入片(sampleinjectionpad)，所述样品注入片可以被耦合以从所述片形材料的表面突出，并且所述样品注入片可以由与所述片形材料相同的材料制成。另外，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统中，所述样品吸收部可以包括吸收样品的样品吸收片(sampleabsorbingpad)，所述样品吸收片可以被耦合以从所述片形材料的表面突出，并且所述样品吸收片可以由与所述片形材料相同的材料制成。有益效果本发明涉及一种高速筛选分析系统，在该高速筛选分析系统中，可以通过在诸如纸的亲水性片形材料上用蜡图案化来产生疏水性区域，从而产生流体通过其流动的微通道，而无需诸如外部泵或管的设备。此外，通过在诸如纸的亲水性片形材料上用蜡图案化的设计，可以将一个样品移动至多个反应区。另外，根据本发明，由于不需要单独的控制单元，因此具有经济且轻便的优点。另外，根据本发明，所述高速筛选分析系统具有低成本和容易处理的优点，从而避免外部污染。另外，根据本发明，具有可以同时分析一个样品与多个物质之间的化学反应的优点，因此，可以应用于重金属与有机配体之间的反应筛选的生产以及用于生物传感器检测的抗原筛选的生产。另外，根据本发明，具有即使在过量样品注入的情况下，流体也可以稳定地分配至各个反应区以进行反应的优点。另外，本发明通过使在通道内移动的过程中的样品的浓度均匀并且通过降低进入反应区的速度，具有提高检测灵敏度的优点。附图说明图1a示出了根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100，图1b示出了图1a的高速筛选分析系统100的一个主要部分；图2示出了图1a的高速筛选分析系统100的示例性尺寸；图3示出了高速筛选分析系统100的一个实施方案，其包括分别涂覆有十二种有机配体的反应物涂覆部130；图4a至图4d示出了当将分别包含镍、铜、铁、锌、汞、铅、铬、镉、钴、锰、银和砷的样品注入到图3的高速筛选分析系统100中时，筛选有机配体和重金属离子的反应性的实验例；图5示出了当将包含十二种重金属中的多个种类的重金属的样品注入到图3的高速筛选分析系统100中时，筛选有机配体和重金属离子之间的反应性的实验例；图6a和图6b示出了根据现有技术的用用于检测十二种重金属的反应的表1中的螯合剂涂覆的检测部中，十二种重金属反应之前的检测部(图6a)和十二种重金属反应之后的检测部(图6b)；图7是示出根据本发明一个实施方案的高速筛选分析系统100的纵向截面图。具体实施方式下文中，将详细描述根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统。附图被包括以提供对本发明的进一步理解，其示出了本发明的实施方案，并且不意在限制本发明的技术范围。另外，相同或相应的部件将由相同的附图标记表示，而与符号无关，并且将省略其多余描述。为了便于说明，可以放大或缩小示出的各个部件的尺寸和形状。图1a示出了根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100，图1b示出了图1a的高速筛选分析系统100的一个主要部分。根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100在诸如纸的亲水性片形材料上制造，并且包括样品注入部110、注入微通道120、反应物涂覆部130和吸收部140。将样品引入到样品注入部110中。当将样品滴入样品注入部110中时，样品从样品注入部110移动至反应物涂覆部130。样品注入部110未涂覆蜡，并且由亲水性材料(例如，纸)本身制成。可以设置多个反应物涂覆部130，并且，例如，放射状地设置在样品注入部110的周围。例如，如图1a中所示，可以设置十二个反应物涂覆部130。然而，本发明不限于此，并且可以通过根据实施本发明的环境而不同地改变数目来实施。反应物涂覆部130没有涂覆蜡，并且由亲水性材料本身制成。此外，反应物涂覆部130可以涂覆有可以与样品反应的物质。各个反应物涂覆部130可以涂覆有不同的有机配体。例如，图1a的十二个反应物涂覆部130中的每一个可以分别涂覆有十二种不同的有机配体。还设置与反应物涂覆部130的数目一样多的注入微通道120，并且各个注入微通道120连接样品注入部110与各个反应物涂覆部130。另外，注入微通道120可以具有微柱结构，如图1a中所示。微柱结构指多个柱体规则排布的结构。例如，多个微柱121可以以相等的间隔排布在注入微通道120中。注入微通道120没有涂覆蜡，而是由亲水性材料本身制成，并且微柱121可以由涂覆有疏水性蜡的部分形成。通过在注入微通道120中设置微柱121，当样品在注入微通道120中移动时，样品通过微柱121涡旋，由此，注入微通道120中的样品可以均匀地移动，而不快速移动至反应物涂覆部130。具体地，当样品移动通过注入微通道120时，通过疏水性微柱121在柱周围发生样品中的组分的涡流效应。因此，可以在涂覆反应物的区域中均匀地发生反应。此外，由于微柱121使得样品向反应物涂覆部130移动的速度降低，从而确保足够的反应时间并且提高检测灵敏度。微柱121可以以点状形成。因此，排布的多个微柱121可以具有如下构造：具有多个点以规则间距或相等间距间隔排布的图案。吸收部140与反应物涂覆部130连接。在反应物涂覆部130中反应之后剩余的样品可以被吸收到吸收部140中。吸收部140没有涂覆蜡，而是由亲水性材料本身构成。根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100具有在亲水性材料上涂覆有蜡的结构。因此，在作为由亲水性材料(纸)构成的传感器的高速筛选分析系统100的边缘没有设置吸收部140的情况下，当样品的量超过传感器能够容纳的量时，在注入微通道120、反应物涂覆部130和/或排出微通道150中会发生样品溢出。此外，在待注入的样品的量增加的情况下，要求吸收部140将样品中包含的重金属充分移动至反应物涂覆部130以引起反应。换言之，吸收部140的存在使得即使在过量样品注入的情况下，样品也能够更好地穿过反应物涂覆部130而不保留在特定区域中。此外，通过将样品移动至吸收部140，样品可以连续且均匀地反应，同时来自样品注入部110的样品通过反应物涂覆部130。同时，例如，反应物涂覆部130和吸收部140可以通过排出微通道150连接。排出微通道150没有涂覆蜡，而是由亲水性材料本身制成。与注入微通道120相似，排出微通道150可以具有如下微柱结构：具有多个微柱151。微柱151可以由涂覆有疏水性蜡的部分形成。将省略与在注入微通道120中描述的微柱结构的描述重复的描述。总之，在根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100中，它们被设置为按照样品注入部110-注入微通道120-反应物涂覆部130-吸收部140的顺序，或者它们被设置为按照样品注入部110-注入微通道120-反应物涂覆部130-排出微通道150-吸收部140的顺序。另外，如上所述，根据本发明的一个实施方案的高速筛选分析系统100可以以将蜡涂覆在亲水性片形材料上的结构来实施。实施亲水性片形材料可以由，例如，纸、纤维素或棉制成，但是在一些情况下，可以有各种修改和改变，如在非亲水性的玻璃上涂覆蜡。高速筛选分析系统100可以通过，例如，盘形纸实施。在这种情况下，样品注入部110设置在盘形纸的中心，并且多个成对的注入微通道120、反应物涂覆部130和排出微通道150可以分别放射状地设置在样品注入部110周围。盘形纸的边缘(圆周)可以形成吸收部140。然而，本发明不限于上面的描述，样品注入部110可以设置在正多边形纸的中心，并且多个成对的注入微通道120、反应物涂覆部130和排出微通道150可以分别放射状地设置。此外，高速筛选分析系统100的形状和各个部件的排布可以根据实施本发明的各种环境而修改和改变。图2示出了图1a的高速筛选分析系统100的示例性尺寸。然而，本发明不限于图2中所示的尺寸，并且可以通过根据实施本发明的各种环境修改和改变高速筛选分析系统100的尺寸来实施。如图7中所示，样品注入部110可以包括吸收样品的样品注入片111，并且吸收部140可以包括吸收样品的样品吸收片141。样品注入片111被耦合以从片形材料的表面突出，并且可以由与片形材料相同的材料制成。此外，样品吸收片141被耦合以从片形材料的表面突出，并且可以由与片形材料相同的材料制成。即，样品注入片111和样品吸收片141可以分别以与样品注入部110的区域和吸收部140的区域相同的形状制造，并且分别被耦合至片形材料上的样品注入部110的区域和吸收部140的区域。样品注入片111和样品吸收片141可以由，例如，纸、纤维素、棉制成，但是在一些情况下，可以有各种修改和改变，如在非亲水性的玻璃上涂覆蜡。根据样品的存储容量和吸收力的条件，样品注入片111和样品吸收片141可以被制造成具有不同于片形材料的密度。例如，样品注入片111和样品吸收片141可以是多孔的。实施例下文中，将描述实施根据本发明的一个实例的高速筛选分析系统100作为用于优化重金属-有机配体反应的高速筛选分析系统的实例。高速筛选分析系统100可以以基于盘形纸的系统来实施。可以在盘形纸的中心处设置一个样品注入部110，并且可以设置十二个放射状地设置在样品注入部110周围的反应物涂覆部130。可以设置十二个注入微通道120，并且各个注入微通道120可以连接样品注入部110与各个反应物涂覆部130。可以沿着盘形纸的边缘设置吸收部140。可以设置十二个排出微通道150，并且各个排出微通道可以连接各个反应物涂覆部130与吸收部140。根据上述实施方案的高速筛选分析系统100用绘图程序(例如powerpoint)设计，如图1a中所示。该图通过蜡式打印机(例如，蜡式打印机(colorqube8570，xerox))打印在纸(例如，whatman滤纸(1级))上。接着，施加150℃的温度50秒，以使得用蜡图案化的区域中的蜡(图1a中以黑色显示的部分)深深地浸入蜡图案化的滤纸中。然后，将十二种有机配体以1μl至2μl滴入到将成为各个反应物涂覆部130的区域中，然后干燥以产生各个反应物涂覆部130，它是能够与重金属反应的检测区域。然后，将吸收片附着至打印纸顶部的样品注入部110的区域，并将pet膜粘合到打印纸的底部，从而完成高速筛选分析系统100。在这一方面，图3示出了包括分别涂覆有十二种有机配体的反应物涂覆部130的高速筛选分析系统100的一个实例，如下面表1中所示。[表1]反应物涂覆部130的编号螯合剂(浓度)1dmg(100mm)2bphen(10mm)3dto(50mm)4dtz(50mm)5dcb(100mm)6pan(10mm)7ebt(50mm)84-apt(100mm)9bcp(10mm)10pan(10mm)/dcb(100mm)11dcb(100mm)/bcp(10mm)12pan(10mm)/4-apt(100mm)在表中，pan表示1-(2-吡啶基偶氮)-2-萘酚，bphen表示红菲绕啉，dmg表示二甲基乙二肟，dto表示二硫代草酰胺，dcb表示二苯卡巴肼，dtz表示双硫腙，4-atp表示4-氨基苯硫酚，ebt表示铬黑t，bcp表示浴铜灵(bathocuprine)。此外，图4a至图4d示出了当将分别包含镍、铜、铁、锌、汞、铅、铬、镉、钴、锰、银和砷的样品注入到图3的高速筛选分析系统100中时筛选有机配体和重金属离子的反应性的实验例。具体地，图4a示出了当样品中包含镍时在反应物涂覆部130的1号、3号、5号、6号、10号、11号和12号中发生反应的情况；当样品中包含铜时在反应物涂覆部130的3号、5号、6号、8号、10号、11号和12号中发生反应的情况；和当样品中包含铁时在反应物涂覆部130的1号、2号、6号、10号和12号中发生反应的情况。另外，图4b示出了当样品中包含锌时在反应物涂覆部130的5号、6号、10号、11号和12号中发生反应的情况；当样品中包含汞时在反应物涂覆部130的5号、6号、10号、11号和12号中发生反应的情况；和当样品中包含铅时在反应物涂覆部130的5号、6号、10号、11号和12号中发生反应的情况。另外，图4c示出了当样品中包含铬时在反应物涂覆部130的5号、10号和11号中发生反应的情况；当样品中包含镉时在反应物涂覆部130的6号、10号、11号和12号中发生反应的情况；和当样品中包含钴时在反应物涂覆部130的3号、5号、6号、10号、11号和12号中发生反应的情况。另外，图4d示出了当样品中包含锰时在反应物涂覆部130的5号和11号中发生反应的情况；当样品中包含银时在反应物涂覆部130的4号、5号、8号、10号和11号中发生反应的情况；和当样品中包含砷时在反应物涂覆部130的5号、10号和11号中发生反应的情况。图5示出了当将包含十二种重金属中的多个种类的重金属的样品注入到图3的高速筛选分析系统100中时筛选有机配体与重金属离子之间的反应性的实验例。示出了在十二个反应物涂覆部130中的1号、2号和3号中发生反应的情况，分别呈现出粉色、绿色和红色。这是因为在反应物涂覆部的1号中镍和dmg选择性地反应以形成粉色螯合物，在反应物涂覆部的2号中铁和bphen选择性地反应以形成红色螯合物，在反应物涂覆部的3号中铜和dto选择性地反应以形成绿色螯合物。即，通过观察在1号、2号和3号中根据与重金属的反应的颜色变化，可以确认样品包含镍、铁和铜。根据本发明，由于在与一个样品注入部110连接的十二个反应物涂覆部130中同时进行反应，因此具有可以同时检测包含多个种类的重金属的情况以及样品中包含上述十二种重金属中的一种重金属的情况的优点。比较例图6a和图6b示出了根据现有技术的用用于检测十二种重金属的反应的表1中的螯合剂涂覆的检测部中，十二种重金属反应之前的检测部(图6a)和十二种重金属反应之后的检测部(图6b)。根据常规的重金属检测方法，为了鉴定十二种重金属与十二种有机配体之间的反应，通过将物质一个一个地注入到12×12阵列的反应区中来进行反应。这种常规方法具有反应花费时间长，并且由于方法复杂而会产生实验误差，引起实验结果偏差的缺点。应当理解的是，在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下，本领域技术人员可以以其它具体形式实施上面描述的本发明的技术构思。因此，应当理解的是，上述实施方案在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。此外，本发明的范围由后面描述的所附权利要求书而不是上面的详细描述来限定。此外，应当理解的是，来自权利要求书的含义和范围内的所有改变或修改及其等同概念均包括在本发明的范围之内。工业实用性本发明涉及一种高速筛选分析系统，在该高速筛选分析系统中，可以通过在诸如纸的亲水性片形材料上用蜡图案化产生疏水性区域来产生流体流过的微通道，而无需诸如外部泵或管的设备。此外，通过在诸如纸的亲水性片形材料上用蜡图案化的设计，可以将一个样品移动至多个反应区域。另外，根据本发明，由于不需要单独的控制单元，因此，具有经济且轻便的优点。另外，根据本发明，所述高速筛选分析系统具有成本低和容易处置的优点，从而避免外部污染。另外，根据本发明，具有可以同时分析一个样品与多个物质之间的化学反应的优点，因此，可以应用于重金属与有机配体之间的反应筛选的生产以及用于生物传感器检测的抗原筛选的生产。另外，根据本发明，具有即使在过量样品注入的情况下，流体也可以稳定地分配至各个反应区以进行反应的优点。另外，本发明具有通过使在通道内移动的过程中样品的浓度均匀并且通过降低进入反应区的速度来提高检测灵敏度的优点。当前第1页12