KR100718538B1 - 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 랩온어칩 형태의 바이오 칩에 관한 것으로서,

미생물 세포 용액을 포함하는 시료의 주입구 및 배출구가 그 양단부에 관통 형성된 투명 판재로서의 상판(11, 21)과, 이 상판(11, 21)과 접촉하는 쪽 표면상에 상기 미생물 세포 용액을 흘려 보내기 위한 미세 채널이 형성된 하판(12, 22)을 포함하여 구성되는 랩온어칩 형태의 바이오 칩(10, 20)에 있어서,

상기 하판(12, 22) 상에는, 파쇄 용액을 제외한 검출 대상 미생물 세포 용액 및 발광 용액으로 구성된 혼합 용액을 흘려 보내기 위한 제 1 미세 채널(ch1)과, 상기 파쇄 용액까지를 포함한 검출 대상 미생물 세포 용액 및 발광 용액으로 구성된 혼합 용액을 흘려 보내기 위한 제 2 미세 채널(ch2)을 포함하는 이중 구조의 미세 채널을 형성함으로써,

랩온어칩 형태의 바이오 칩을 사용한 ATP 농도 측정을 통하여 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 산 세포의 농도를 정확하게 검출할 수 있다.

랩온어칩, 미세 채널, ATP 농도, 미생물 농도, 루시퍼레이즈, 생물발광.

Description

이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩{a bio-chip having a double micro-channel structure}

도 1 은 본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩을 나타낸 평면도,

도 2 는 상기 도 1 상의 A-A선 단면도,

도 3 은 상기 도 1 상의 B-B선 단면도,

도 4 는 본 발명 제 2 실시예의 바이오 칩을 나타낸 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 20 : 바이오 칩 11, 21 : 상판

12, 22 : 하판 ch1 : 제 1 미세 채널

ch2 : 제 2 미세 채널 D : 시간 지연 부분

L(1) : 제 1 발광 부분 L(2) : 제 2 발광 부분

본 발명은 바이오 칩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 세포 외부에 존재하는 ATP가 검출에 미치는 영향을 배제함으로써 산 세포로서의 미생물 농도를 정확하게 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 이 중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩에 관한 발명이다.

미생물은 다양한 용도로 활용되고 있으며, 특히 공공의 안전과 직결되어 있음을 잘 알고 있다.

예를 들면, 식품 또는 의약품의 제조 기타 취급 과정 중에 있어 유해 미생물의 혼입으로 인한 오염은 제품의 품질 저하에 그치지 않고 사람의 안전까지도 위협하게 된다.

특히 식당, 출장 음식 제공업체 등 많은 사람을 대상으로 식, 음료를 제공하는 전문 업소의 경우, 상기 미생물에 의한 오염은 곧 집단 식중독으로 이어지는 것이 보통이다.

이러한 집단 식중독의 위험성은 학교, 사업장, 관공서 등에서의 집단 급식이 증가함에 따라 계속 증가하고 있는 추세이다.

따라서 식, 음료의 미생물 오염 여부를 단시간 내에 측정할 수 있는 방법의 개발은 개인 건강뿐만 아니라 사회 안녕을 위해서도 필수 불가결한 매우 중요한 의미를 갖는다.

상기와 같은 식, 음료 관련 분야뿐 아니라, 의약품 또는 수질 환경 분야 등을 포함하는 여러 분야에서 미생물 오염의 신속 정확한 측정 방법 내지 장치에 관한 연구가 진행되고 있다.

본 발명의 출원인 등에 의하여 최근에 개발된 대한민국 특허출원 10-2005-24744호의 발명 "미세 채널을 구비한 바이오 칩과 이를 이용한 미생물 농도 검출 시스템"에 따르면, 랩온어칩(lab-on-a-chip) 형태로 된 바이오 칩 상의 미세 채널 내에 세포 용액, 파쇄 용액 및 발광 용액을 함께 흘려보내는 한편 그때의 생물발광 정도, 즉 광 에너지 발생량을 측정함으로써 용액 내 미생물 농도를 신속 정확하게 알아낼 수 있다.

파쇄 용액이란 검출 대상 미생물 세포를 파쇄, 즉, 세포막을 용해시켜 ATP 등의 내부 물질을 세포로부터 용출되도록 하는 용액을 말한다.

또한, 발광 용액이란 환원 촉진 효소로서의 루시퍼레이즈(Luciferase) 용액을 말하며, 이를 이용한 미생물 농도 측정 방법의 원리 내지 개요는 다음과 같다.

즉 세포 내 에너지 발생원인 ATP는 바이오 칩 상의 미세 채널 내에서 상기 환원 촉진 효소 용액으로서의 발광 용액에 의하여 ADP로 환원되는 과정 중 광 에너지를 발생시키며, 이때 발생하는 광 에너지를 포토 멀티플라이어 튜브(photo multiplier tube) 또는 포토 다이오드(diode) 등의 광 센서(sensor)가 장착된 특수 검출기로 측정함으로써 해당 용액 내의 미생물 농도를 알아내는 것이다.

바꾸어 말하면, 측정 대상 시료 내에 미생물 세포가 많이 존재할수록 ATP의 양 또한 많을 것이며, ADP로의 환원에 따른 광 에너지 발생량 역시 많아진다는 원리를 이용한 것이다.

그러나, 이러한 종래의 미생물 농도 검출 시스템은 신속 간편하게 미생물 농도를 검출할 수는 있으나, 처음부터 세포 외부에 존재하던 용출 상태 ATP 역시 상기 환원 과정, 즉 발광 반응에 관여하는 관계로, ATP를 그 내부에 포함하는 온전한 형태의 세포, 즉 산 세포로 존재하는 미생물의 농도가 어느 정도인지를 정확히 알아낼 수는 없었다.

측정 또는 연구 대상으로서의 가치 내지 비중은 통상 죽은 세포보다 산 세포 쪽에 있음을 고려할 때, 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 세포 내부에 존재하는 APT 양만을 측정함으로써 산 세포로서의 미생물 농도를 정확히 검출할 수 있는 구조의 바이오 칩 개발이 절실히 요구되어 왔다.

본 발명은 이러한 종래의 개발 필요성 내지 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 랩온어칩 형태의 바이오 칩을 사용하여 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 세포 외부에 존재하는 기존의 용출 상태 ATP가 검출에 미치는 영향을 배제함으로써 산 세포만의 농도를 정확하게 검출할 수 있는 구조의 바이오 칩을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 랩온어칩 형태의 바이오칩 상에 이중 구조의 미세 채널, 즉 두 개의 미세 채널을 형성함으로써 달성된다.

상기 이중 구조의 미세 채널 중 하나는 세포 외부에 존재하는 ATP의 양을 측정하기 위한 것인 반면, 다른 하나는 세포 내부에 존재하는 ATP의 양을 포함하는 시료 내 전체 ATP의 양을 측정하기 위한 것이다.

보다 구체적으로는, 상기 하나의 미세 채널에는 ATP가 그 내부에 포함된 상태의 산 세포를 그대로 포함하는 세포 용액 및 발광 용액을 흘려 보내는 반면, 다른 하나의 미세 채널에는 이들 산 세포를 파쇄함에 따라 모두 파쇄된 상태의 세포 용액 및 발광 용액을 흘려 보내면서, 두 개 미세 채널 내 광 에너지 발생량의 차이 를 검출함으로써 상기 산 세포만으로서의 미생물 농도를 알아낼 수 있다.

상기 파쇄 방법으로서는 별도 파쇄 용액에 의한 화학적 방법과 고주파 등에 의한 물리적 방법이 있을 수 있다.

첨부 도면에 의거하여 본 발명 실시예의 바이오 칩을 설명함에 있어서는 파쇄 용액을 이용한 상기 화학적 방법을 예로 하여 설명하겠으나, 본 발명 상에 있어서의 세포 파쇄 방법을 화학적 방법으로 한정하는 것이 아님을 우선 밝혀둔다.

다시 말하자면, 본 발명은 세포 파쇄 방법에 관한 것이 아니라, 랩온어칩 형태의 바이오 칩 상에 이중 구조의 미세 채널을 형성한 구조에 관한 것이다.

이러한 전제 하에서, 본 발명 실시예의 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩에 따르면, 상기 랩온어칩 형태의 바이오 칩 상에 형성된 두 개의 미세 채널 중 하나에는 파쇄 용액을 제외한 세포 용액 및 발광 용액만을 흘려 보내는 반면, 다른 하나의 미세 채널에는 세포 용액, 파쇄 용액 및 발광 용액을 함께 흘려 보내면서 이들 두 개 미세 채널 내의 광 에너지 발생량을 각각 측정하여 그 차이를 산출하면, 이것이 바로 산 세포 속의 ATP 양에 해당하는 에너지 양이 된다.

이처럼, 산 세포 속의 ATP 양에 해당하는 에너지 양을 산출함으로써 당해 산 세포의 농도를 알아낼 수 있는 것이다.

이하, 본 발명 실시예의 이중 채널 구조를 갖는 바이오 칩을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩을 나타내는 평면도이다.

바이오칩(10)은, 적어도 평면상으로는 4 cm × 6 cm 정도의 장방형 판재인 상판(11) 아래로 이중 구조의 미세 채널, 즉 제 1 미세 채널(ch1) 및 제 2 미세 채널(ch2)이 모두 드러나 보이는 형태를 이루고 있다.

이들 미세 채널(ch1, ch2)은 상판(11) 상에 형성된 것처럼 보이지만, 실제로는, 상판(11)과 대략 동일한 크기로서 그 아래에 위치하는 후술하는 바의 하판 상에 음각으로 형성되어 있다.

상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2)은, 도시한 바와 같이, 좁은 간격을 갖는 다수 채널들의 중첩적 연속으로 이어진 제 1 및 제 2 발광 부분(L(1), L(2))과, 이들 발광 부분(L(1), L(2)) 양쪽으로 이어진 통상의 수평 채널을 각각 포함하여 구성된다.

즉 상기 미세 채널(ch1, ch2)은 수평으로만 이어지지 않고, 일정 지점에 이르러서는, 여러 차례 구부러짐으로써 다수 채널들이 좁은 간격으로 중첩된 부분을 형성하고 있다.

상기 제 1 및 제 2 발광 부분(L(1), L(2))은 앞서 언급한 바의 생물발광 현상이 각각 발생하는 부분으로서, 그 상방에 장착된 광센서(도시하지 않음)로 하여금 생물발광 시의 광 에너지 발생량 측정에 충분한 시간을 갖도록 하기 위하여, 시료가 광센서 하방에서 가능한 한 오래 머무르도록 상기와 같은 다수 채널들의 중첩 구조, 즉 여러 차례 구부러진 형태의 구조를 이루고 있다.

그러나, 광센서 하방에서 오래 머무를 수 있는 구조인 한, 또한 광센서에 의한 검출이 가능한 한 상기와 같은 중첩 구조 이외의 다른 형상이라도 무방하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2)의 양단부에는 상판(11)을 관 통하는 형태로 시료 주입구(11a, 11b) 및 시료 배출구(11c, 11d)가 각각 형성되어 있다.

제 1 미세 채널(ch1)에 있어 상기 시료 주입구(11a)로 주입되는 시료는 파쇄 용액을 제외한 검출 대상 미생물 세포 용액 및 발광 용액을 포함하는 혼합 용액이다.

한편, 상기 제 2 미세 채널(ch2)은 평면도 상으로 제 1 미세 채널(ch1) 하방에 위치하며, 그 양단부에는 역시 시료 주입구(11c) 및 시료 배출구(11d)가 상기 상판(11)을 관통하는 형태로 형성되어 있다.

그러나, 여기서 주목해야 할 것은, 제 2 미세 채널(ch2) 상에 있어 상기 시료 주입구(11c)로 주입되는 시료는 세포 용액 및 발광 용액은 물론 상기 파쇄 용액까지를 포함하는 혼합 용액이라는 점이다.

다시 말하자면, 동일한 검출 대상 미생물 세포를 포함하는 혼합 용액으로서의 시료가 흐르기는 하지만, 제 1 미세 채널(ch1) 내에는 대부분 파쇄되지 않은 상태의 세포, 즉 ATP가 그 내부에 포함된 상태의 산 세포를 그대로 포함하는 세포 용액이 흐르면서 상기 제 1 발광 부분(L(1))에 이르러서는, 처음부터 용출 상태로 있던 일부 ATP에 의한 생물발광 현상을 일으키는 반면, 제 2 미세 채널(ch2) 내에는 파쇄 이후의 세포, 즉 그 내부의 ATP가 모두 용출된 상태의 세포 용액이 흐르면서 상기 제 2 발광 부분(L(2))에 이르러 역시 생물발광 현상을 일으킨다.

따라서, 이들 제 1 및 제 2 발광 부분(L(1), L(2)) 상방에 장치된 광센서로써 당해 발광 부분(L(1), L(2)) 내 생물발광으로 인한 광 에너지 발생량을 각각 측 정하여 그 차이를 산출하면, 이것이 바로 세포 내부에 존재하는 ATP 양, 즉 산 세포 속의 ATP 양에 해당하는 에너지 양이 된다.

이처럼, 앞서 설명한 바와 같이, 산 세포 속의 ATP 양에 해당하는 에너지 양을 산출함으로써 당해 산 세포의 농도를 알아낼 수 있다.

즉 세포 외부에 존재하는 ATP의 영향을 배제하고 순수하게 세포 내부에 존재하는 ATP 양만을 측정함으로써 정확한 세포 농도를 측정하고자 한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

한편, 상기 시료 주입구(11a, 11b)로 주입된 혼합 용액으로서의 시료가 시료 배출구(11c, 11d)를 향하여 흘러가는 이유는, 주사기 등의 별도 주입 기구로써 상기 혼합 용액을 가압식으로 주입하기 때문이다.

물론, 주사기 등의 가압식 주입 기구를 사용하지 않더라도, 상기 실시예의 바이오 칩(10)을 우측단을 하향 경사지게 배치함으로써 시료의 자연 흐름을 유도할 수도 있다.

이러한 시료의 주입 방법 또는 유동 메커니즘 등은 앞서 언급한 바의 특허출원 명세서상에 상세히 기재되어 있음은 물론, 본 발명의 대상인 바이오 칩 자체와는 무관하므로 이에 관한 더 이상의 설명은 생략한다.

상기 시료 주입구(11a, 11b)로부터 발광 부분(L(1), L(2))까지의 거리는 발광 용액 주입 후 실제로 생물발광 현상이 발생하기까지의 통상적 소요 시간과 시료의 유속을 고려하여 결정하면 된다.

도 2 및 도 3 은 상기 도 1 상의 A-A선 확대 단면도 및 B-B선 확대 단면도로 서, 본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩(10)을 구성하는 상기 상판(11)과 하판(12) 사이의 결합 관계를 나타낸다.

상기 하판(12)은 상판(11)에 상응하는 판재로서, 그 크기는 대략 상판(11)과 동일한 정도로 하는 것이 바람직하며, 상기 시료 주입구(11a, 11b)에 상응하는 부위에는 대략 이들과 동일한 직경의 시료 접수홈(12a, 12b)이 형성되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 하판(12)에 있어 상판(11)과 접하는 쪽 표면 상에는 이중 미세 채널(ch1, ch2)이 형성되어 있는데, 이들 미세 채널(ch1, ch2)은 상기 시료 접수홈(12a, 12b)을 시작으로 하여 우측으로 이어져 나간다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 하판(12) 표면상에는 상기 각각의 시료 접수홈(12a, 12b)으로부터 이어진 상기 미세 채널(ch1, ch2)이 형성되어 있다.

본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩(10)에 있어 미세 채널(ch1, ch2)의 폭은 100 ㎛, 깊이는 50 ㎛ 정도로 했다.

상기 발광 부분(L(1), L(2)) 역시 도시한 바와 같은 폭 및 깊이의 미세 채널들이 좁은 간격으로 중첩된 부분을 형성하고 있음은 물론이다.

한편, 상판(11) 및 하판(12)은 투명도 및 대기 중에서의 응고 성형성이 우수한 PDMS(poly dimethyl siloxane)를 그 재질로 한다.

즉 상판 및 하판 제작용 형틀 내지 금형에다 액체 상태의 PDMS를 주입, 성형하는 몰딩(molding) 공정을 거치게 된다.

이들 상판(11) 및 하판(12)의 제작이 완료되고 나면, 상기 이중 구조의 미세 채널(ch1, ch2)이 그 표면상에 음각 형성된 하판(12)과 단순 평판형 구조의 상판 (11)을 상호 접합하여 하나의 투명 판체를 만듦으로써 본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩(10)을 완성하게 된다.

상기 상호 접합을 위하여 상판(11) 및 하판(12)의 각 접촉면을 플라즈마 등으로 처리하여 산화시킨 후 서로 맞닿게 하는 방법이 일반적이다.

본 발명 제 1 실시예의 바이오 칩(10)을 구성하는 상기 상판(11) 및 하판(12)은 상호 경계면에 배치된 상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2) 내의 생물발광 현상이 감지될 정도의 투명도를 갖는 한에서는 PDMS 이외의 기타의 재질, 즉 유리 또는 아크릴(acryl) 수지 등이라도 무방하다.

아울러, 상기 미세 채널(ch1, ch2)의 형성 방법 역시 몰딩 공정이 아니라 절삭 가공을 이용할 수도 있다.

한편, 제 1 실시예의 바이오 칩(10)을 구성하는 상판(11)과 하판(12) 사이의 결합 관계를 나타낸 상기 도 2 및 도 3 의 확대 단면도는 후술하게 될 본 발명 제 2 실시예의 바이오 칩에 대하여도 동일하게 적용된다.

도 4 는 본 발명 제 2 실시예의 바이오 칩을 나타내는 평면도이다.

제 2 실시예의 바이오 칩(20) 역시, 상기 제 1 실시예의 바이오 칩(10)과 마찬가지로, 4 cm × 6 cm 정도의 장방형 판재인 상판(21) 아래로 이중 구조의 미세 채널, 즉 제 1 미세 채널(ch1) 및 제 2 미세 채널(ch2)이 모두 드러나 보이는 형태를 이루고 있다.

이들 미세 채널(ch1, ch2)이 상판(21)과 대략 동일한 크기인 하판 상에 음각으로 형성된 점과, 좁은 간격을 갖는 다수 채널들의 중첩적 연속으로 이루어진 제 1 및 제 2 발광 부분(L(1), L(2))을 포함하는 점에서는 상기 제 1 실시예의 경우와 동일하나, 제 2 미세 채널(ch2)의 경우 상기 제 2 발광 부분(L(2))전방에 시간 지연 부분(D)을 갖는 점에서 제 1 실시예의 경우와 상이하다.

또한, 시간 지연 부분(D)과 관련하여, 제 2 실시예의 바이오 칩(20)에 있어서는 상기 시간 지연 부분(D)과 제 2 발광 부분(L(2)) 사이에 발광 용액 주입구(21d)가 형성된 특징이 있다.

즉, 도시한 바와 같이, 제 1 미세 채널(ch1)에 있어 시료 주입구 및 배출구는 상기 제 1 실시예에 따른 바이오 칩(10)의 경우와 동일한 반면, 제 2 미세 채널(ch2)에 있어서는, 그 양단부에 세포 용액 및 파쇄 용액을 포함하는 혼합 용액으로서의 시료 주입구(21b) 및 시료 배출구(21f)가, 또한 상기 시간 지연 부분(D)와 제 2 발광 부분(L(2)) 사이에는 발광 용액 주입구(21d)가 상판(21)을 관통하는 형태로 각각 형성되어 있다.

이처럼, 앞서 언급한 바의 제 1 실시예에 따른 바이오 칩(10)의 경우 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2) 상의 시료 주입구(11a, 11b)에 공히 발광 용액이 주입되었으나, 본 발명 제 2 실시예에 따른 바이오 칩(20)의 경우 상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2) 상의 발광 용액 주입구 및 그 주입 시점이 서로 상이한 특징이 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 제 2 실시예의 바이오 칩(20)을 이용한 미생물 농도 검출 과정 내지 방법을 설명하면 다음과 같다.

제 1 미세 채널(ch1) 상의 시료 주입구(21a)에는 파쇄 용액을 제외한 검출 대상 미생물 세포 용액 및 발광 용액을 포함하는 혼합 용액을 주입하는 반면, 제 2 미세 채널(ch2) 상의 시료 주입구(11c)에는 상기 발광 용액을 제외한 파쇄 용액과 검출 대상 미생물 세포 용액을 주입한다.

앞서 언급한 바와 같은 유동 메커니즘에 의하여 상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2) 내 시료는 거의 동일한 속도로 우측단, 즉 시료 배출구(21e, 21f)를 향하여 흐르게 된다.

상기 제 1 미세 채널(ch1) 내에는 대부분 파쇄되지 않은 상태의 세포 용액, 즉 세포 내 ATP가 용출되지 않은 상태의 세포 용액이 흐르다가 상기 제 1 발광 부분(L(1))에 이르러서는 처음부터 용출 상태로 있던 일부 ATP에 의한 생물발광 현상을 일으키며, 그 상방의 광센서(도시하지 않음)로써 이때의 광 에너지 발생량을 측정한다

그런데, 상기 제 2 미세 채널(ch2) 내를 흐르는 시료, 즉 파쇄 용액에 의하여 세포들이 파쇄되어 그 내부의 ATP가 모두 용출된 상태의 세포 용액은, 여러 차례 구부러진 형태의 상기 시간 지연 부분(D)을 거쳐 흐르는 관계로, 제 1 미세 채널(ch1) 상의 제 1 발광 부분(L(1))에 대한 광 에너지 발생량 측정 완료 시점이 되어서야 앞서 언급한 바의 발광 용액 주입구(21d) 지점에 이르게 된다.

이때, 상기 발광 용액 주입구(21d)에다 루시퍼레이즈 등의 발광 용액을 주입하면, 제 2 발광 부분(L(2))에서는 파쇄 용액에 의하여 세포 내부로부터 용출된 ATP와 처음부터 세포 외부에 존재하던 ATP 모두 생물발광 현상을 일으키게 되며, 그 상방에 장치된 광센서로써 당해 제 2 발광 부분(L(2)) 내의 광 에너지 발생량을 측정한다.

먼저 측정한 상기 제 1 발광 부분(L(1)) 내 광 에너지 발생량과 뒤에 측정한 상기 제 2 발광 부분(L(2)) 내 광 에너지 발생량의 차이가 바로 세포 내부에 존재하는 ATP 양에 해당함은 물론이다.

주목할 점은, 상기 제 1 실시예의 경우와는 달리, 본 발명 제 2 실시예의 바이오 칩(20) 내 생물발광 현상으로 인한 광 에너지 발생량을 측정하기 위한 광센서는 하나로서 족한 점이다.

즉 상기 제 1 실시예의 바이오 칩을 사용하여 미생물 세포 농도를 검출함에 있어서는 각각 별개의 광센서로써 동시에 광 에너지 발생량을 측정하는 반면, 상기 제 2 실시예의 바이오 칩을 사용하여 미생물 세포 농도를 검출함에 있어서는 하나의 광센서로써 시간 차를 두고서 광 에너지 발생량을 측정하는 차이점이 있다.

물론, 상기 제 2 실시예의 경우에 있어서는, 하나의 광센서로써 두 개 미세 채널 내의 광 에너지 발생량을 측정하기 위하여, 이들 미세 채널 사이의 간격을 적절히 좁히거나, 미세 채널을 포함하는 판의 수량을 늘려 이들 미세 채널을 서로 다른 판에 제작, 위 아래로 배치하는 등의 구조 변경이 필요할 수 있다.

또한, 검출 성능에 저하를 가져오지 않는 한 상기 제 1 발광 부분(L(1))과 제 2 발광 부분(L(2)) 사이의 간격을 좁히는 것도 분석 시간을 단축하는 측면에서 검토할 만하다.

상기 두 실시예 중 어떤 경우든, 랩온어칩 형태의 바이오 칩을 사용하여 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 산 세포 농도와 죽은 세포 농도를 각각 구별하 여 검출하고자 한 본 발명의 목적을 달성함에 있어서는 차이가 없다.

한편, 도면부호 "21c"는 가상적 시료 주입구를 나타내며, 상기 시료 주입구(21a)로부터 제 1 발광 부분(L(1))까지의 경로가 너무 길다고 판단될 경우 시료 주입구(21a)의 위치를 "21c"의 위치로 할 수도 있음을 의미한다.

이상, 본 발명의 바이오 칩에 관하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명했으나, 당업자면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한에서의 다양한 설계 변경 등이 가능할 것이다.

예를 들면, 앞서 언급한 바와 같이, 세포 파쇄 방법을 실시예에 따른 화학적 방법 이외의 물리적 방법 등을 채택할 수도 있다.

또한, 상기 세포 용액, 파쇄 용액 및 발광 용액 주입구의 위치 또는 수량을 달리할 수도 있다.

그러나, 세포 외부에 존재하는 ATP의 양을 측정하기 위한 하나의 미세 채널과, 세포 내부에 존재하는 ATP의 양을 포함하는 시료 내 전체 ATP의 양을 측정하기 위한 다른 하나의 미세 채널로 구성된 이중 구조의 미세 채널을 갖는 바이오칩인 한에서의 사소한 설계 변경 등은 모두 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해함이 마땅할 것이다.

상기와 같이, 본 발명의 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩에 따르면, 랩온어칩 형태의 바이오 칩을 사용하여 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 세포 내, 외부에 존재하는 ATP의 양을 구분하여 측정하고 그 차이를 산출함으로써 산 세 포로서의 미생물 농도를 정확히 검출할 수 있다.

식품, 의약품 또는 수질 환경 분야 등을 포함하는 여러 분야에서 미생물 오염의 신속 정확한 측정 방법 내지 장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있고, 측정 또는 연구 대상으로서의 가치 내지 비중은 통상 산 세포의 농도의 정확한 검출에 있음을 고려할 때, 시료 내 미생물 농도를 검출함에 있어 그 정확성과 편리성을 증대시킨 본 발명의 효과는 매우 크다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 미생물 세포 용액을 포함하는 시료의 주입구 및 배출구가 그 양단부에 관통 형성된 투명 판재로서의 상판(11,21)과, 이 상판(11, 21)과 접촉하는 쪽 표면상에 상기 미생물 세포 용액을 흘려 보내기 위한 미세 채널이 형성된 하판(12, 22)을 포함하여 구성되는 랩온어칩 형태의 바이오 칩(10, 20)에 있어서,

   상기 하판(12, 22) 상에는, 파쇄 용액을 제외한 검출 대상 미생물 세포 용액 및 발광 용액을 포함하는 혼합 용액을 흘려 보내기 위한 제 1 미세 채널(ch1)과, 상기 검출 대상 미생물 세포 용액, 파쇄 용액 및 발광 용액을 포함하는 혼합 용액을 흘려 보내기 위한 제 2 미세 채널(ch2)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는, 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩(10, 20).
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3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2)은 좁은 간격을 갖는 다수 채널들의 중첩적 연속으로 이어진 제 1 및 제 2 발광 부분(L(1), L(2))과, 이들 발광 부분(L(1), L(2)) 양쪽으로 이어진 수평 채널을 각각 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩(10).
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 미세 채널(ch1)은 좁은 간격을 갖는 다수 채널들의 중첩적 연속으로 이어진 제 1 발광 부분(L(1)) 및 그 양쪽으로 이어진 수평 채널을 포함하며,

   상기 제 2 미세 채널(ch2)은 좁은 간격을 갖는 다수 채널들의 중첩적 연속으로 이어진 제 2 발광 부분(L(2))과, 이 제 2 발광 부분(L(2)) 전방에 배치된 시간 지연 부분(D)과, 이들 제 2 발광 부분(L(2)) 및 시간 지연 부분(D)에 이어진 수평 채널을 포함하여 구성된 특징으로 하는, 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩(20).
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 미세 채널(ch1, ch2)의 양단부에는 상판(11)을 관통하는 형태로 시료 주입구(11a, 11b) 및 시료 배출구(11c, 11d)가 각각 형성된 것을 특징으로 하는, 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩(10).
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 미세 채널(ch1)의 양단부에는 파쇄 용액을 제외한 세포 용액 및 발광 용액을 포함하는 혼합 용액으로서의 시료 주입구(21a) 및 시료 배출구(21e)가 상판(21)을 관통하는 형태로 각각 형성되며,

   상기 제 2 미세 채널(ch2)의 양단부에는 세포 용액 및 파쇄 용액을 포함하는 혼합 용액으로서의 시료 주입구(21b) 및 시료 배출구(21f)가, 또한 상기 시간 지연 부분(D)와 제 2 발광 부분(L(2)) 사이에는 발광 용액 주입구(21d)가 상판(21)을 관통하는 형태로 각각 형성된 것을 특징으로 하는, 이중 미세 채널 구조를 갖는 바이오 칩(20).

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