KR100730401B1 - 전기영동소자 및 그 제작 방법 - Google Patents

전기영동소자 및 그 제작 방법 Download PDF

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KR100730401B1
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서영호
유영은
최두선
황경현
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명에 따르면, 마이크로채널이 형성된 기판; 이 마이크로채널 내부에 다층의 나노기공을 형성하는 자기조립형 나노구체; 및 이 나노구체의 일측에 형성된 시료로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자가 제공된다. 이와 같은 전기영동소자에 의하면, 각 나노구체 기공 크기의 표준 편차를 줄여 전기영동 실험의 반복 신뢰성을 가지며, 원하는 크기의 나노구체를 사용하여 나노구체 기공의 크기를 쉽게 제어할 수 있다. 또한, 나노구체들 사이에 모세관력에 의하여 다층의 나노기공이 형성되므로 별도의 커버 본딩 공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.
전기 영동, DNA 분리, 나노구체

Description

전기영동소자 및 그 제작 방법{Electrophoresis device for biomolecule and manufacturing method thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 아가로즈 젤의 개략도,
도 2는 종래 기술에 따른 마이크로 기둥의 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자의 평면 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 A의 확대도,
도 5는 도 4에 도시된 B의 확대도,
도 6은 도 4에 도시된 B의 전자현미경 사진,
도 7은 도 3에 도시된 마이크로채널의 전자현미경 사진,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자 제작 방법의 흐름도,
도 9는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전기영동소자의 기공 크기 분포도를 나타낸 그래프이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전기영동소자 110 : 기판
111 : 마이크로채널 112 : 나노구체
113 : 기공 114 : 전기공급연결부
115 : 시료로딩부 116 : 격벽
본 발명은 전기영동장치 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DNA, RNA, 단백질 등의 생체분자를 크기에 따라 분리하는 전기영동장치 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기영동장치는 전기적 성격을 띠고 있는 분자들을 전기장 내에서 이동시키는 방법으로서 특히 생물학 연구에 많이 쓰인다. 생물을 구성하고 있는 단백질, DNA, RNA 등 많은 분자들은 전기를 띠고 있어서 전기장 속에서 각 분자가 특징적인 이동을 한다. 이러한 성질을 이용해 생물을 구성하고 있는 물질의 분자량 측정, 각 물질의 전기량이나 형태의 차이를 이용한 물질의 분리 등에 전기영동법이 자주 사용되고 있다. 전기영동법은 실험 목적에 따라 매우 다양한 종류로 발달되어왔다. 전기장을 걸어 분자들을 이동시키는 매질로 가장 흔히 사용되는 것으로 젤(gel)을 들 수 있고 그 밖에 종이를 사용하는 경우도 있다.
최근, 미량의 시료를 검사할 수 있는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기술이 각광받고 있다. 그러나, DNA, RNA, 단백질 등과 같은 생체분자를 크기별로 분리하는 기술은 아가로즈(agarose) 젤을 이용한 전기영동기술에 의존하고 있는 실정이다.
종래에는 아가로즈 젤을 이용한 전기영동소자가 개시되었다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 종래 기술에 따른 아가로즈 젤의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 아가로즈 분말을 용매에 녹여 준비한 용액을 틀(1)에 붓고 상기 용액을 굳혀서 종래 기술에 따른 전기영동소자인 아가로즈 젤(2)을 만들 수 있다. 이 때, 만들어지는 젤 내부의 기공 직경은 아가로즈 분말의 양과 용매의 양을 조절하여 제어할 수 있다. 이렇게 만들어진 젤을 이용하여 생체분자를 포함한 시료를 전기영동시키면, 젤 내부의 기공 사이로 생체분자가 실처럼 늘어져 지나가게 된다. 이 때, 크기가 작은 생체분자는 크기가 큰 생체분자에 비해 상대적으로 젤 내부 기공의 사이를 빨리 지나가게 되어 크기에 따른 생체분자의 분리가 가능하다.
그러나, 이렇게 제작되는 젤은 기공의 평균 직경을 크게 할수록 젤 기공 직경의 표준편차가 커지게 되는 단점이 있다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 전기영동소자에 의하면, 비슷한 크기의 생체분자들을 포함하는 시료를 분리하지 못하는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 미국 특허 제6685810호에는 MEMS공정을 기반으로 한 마이크로 기둥을 이용한 전기영동소자가 개시되었다. 도 2는 종래 기술에 따른 마이크로 기둥의 개략도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 기판(3)위에 마이크로 기둥(4)을 구비하여 마이크로 기둥(4) 사이에 형성된 기공을 통해 생체분자가 이동되도록 한다. 이러한 종래 기술에 따르면 기존의 젤보다 기공 크기가 균일하다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따르면, 상기 마이크로 기둥(4) 사이에 형성되는 기공의 크기가 크기 때문에 주로 거대한 생체분자의 분리공정에 사용되며, 보다 작은 크기의 기공이 형성되도록 마이크로 기둥(4)을 제작하기 위해서는 고가의 제작 공정이 필요하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 균일한 기공의 크기를 갖도록 하여 실험의 반복 신뢰성을 높인 전기영동소자 및 그 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 등록청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동장치는 마이크로채널이 형성된 기판; 상기 마이크로채널 내부에 다층의 나노기공을 형성하는 자기조립형 나노구체; 및 상기 나노구체의 일측에 형성된 시료로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자를 구비한다.
여기서, 상기 나노구체는 실리카(silica, SiO2), 폴리스티렌(polystyrene, (C8H8)n) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, (C5H8O2)n)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 자기조립된 것이 바람직하다.
게다가, 상기 기판은 다수의 마이크로채널이 형성될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 마이크로채널은 그 내부에 로딩되는 시료가 상기 마이크 로채널 내부에서 분산되지 않도록 이격 배치되는 다수의 격벽을 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 시료는 DNA, RNA 및 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계와; 나노구체를 용매와 혼합하여 콜로이드용액을 만드는 단계와; 상기 마이크로채널 내부에서 상기 콜로이드용액의 나노구체를 자기조립시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법을 제공한다.
여기서, 상기 콜로이드용액에 계면활성제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 마이크로채널의 양단에 시료로딩부 및 전기공급부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
게다가, 상기 나노구체는 실리카(silica, SiO2), 폴리스티렌(polystyrene, (C8H8)n) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, (C5H8O2)n)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계는 상기 기판에 다수의 마이크로채널을 식각하는 단계인 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기 시료로딩부 및 전기공급부는 상기 콜로이드 용액의 나노구체를 자기조립하기 전에 마이크로채널의 양단을 막거나 상기 콜로이드 용액의 나 노구체를 자기조립한 후 자기조립된 나노구체의 양단을 제거하여 형성할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자를 상세히 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자의 평면 개략도, 도 4는 도 3에 도시된 A의 확대도, 도 5는 도 4에 도시된 B의 확대도, 도 6은 도 4에 도시된 B의 전자현미경 사진, 도 7은 도 3에 도시된 마이크로채널의 전자현미경 사진이다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기영동소자(100)는 마이크로채널(111)이 형성된 기판(110), 나노구체(112)를 포함한다.
상기 기판(110)은 유리, 석영, 실리콘, 아크릴 수지, 플라스틱 및 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다. 이러한 기판(110)의 일측은 반도체의 포토리소그래픽 기술을 사용하여 마이크로채널(111)을 식각할 수도 있다. 여기서 도 7을 참조하면, 기판(110)에는 다수의 마이크로채널(111)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 마이크로채널(111)은 그 내부에 나노구체(112), 전기공급연결부(114), 시료로딩부(115)를 포함한다.
상기 나노구체(112)는 균일한 크기의 기공(113)을 갖도록 마이크로채널(111)내에서 자기조립된다. 본 발명의 실시예에 따른 나노구체(112)는 실리카(silica, SiO2), 폴리스티렌(polystyrene, (C8H8)n) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, (C5H8O2)n)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다. 이러한 나노구체(112)는 서로 자기조립되어 전기영동시 생체분자가 나노구체(112)사이에 형성된 기공(113)을 통과하도록 한다. 본 발명에 따른 나노구체(112)에 의하면, 로딩할 생체분자의 크기에 따라 나노구체(112)의 크기를 다양하게 조절하여 나노구체(112)사이의 기공(113)의 크기를 달리할 수 있다. 이에 따라, 다양한 크기의 생체 분자를 분리할 수 있다. 여기서, 나노구체(112)의 자기조립 매개체로 계면활성제가 이용될 수도 있다. 소수성을 갖는 나노구체(112)를 사용할 경우, 소수성 나노구체(112)는 용매와 잘 혼합되지 못하기 때문에 계면활성제를 이용하여 나노구체(112)와 용매가 잘 혼합되도록 할 수 있다. 여기서, 계면활성제는 용매의 표면 에너지를 낮추어서 소수성인 나노구체(112)가 용매와 혼합되도록 한다. 여기서, 용매는 물, 트리-아세트산-EDTA(TAE) 버퍼액, 트리-붕산-EDTA(TBE) 버퍼액 등의 용액으로 나노구체의 종류나 사용 조건에 따라 다양하게 사용될 수 있는 것으로 그 범위가 한정된 것이 아니다. 또한, 여기서 계면활성제는 Tween 20, 40, 60, Span 40, 85, Triton X-100, SDS 등이 다양하게 사용될 수 있는 것으로 그 범위가 한정된 것이 아니다.
상기 전기공급연결부(114)는 생체분자를 포함한 시료가 자기조립된 나노구체(112)의 기공(113)을 통과하면서 크기에 따라 분리되도록 마이크로채널(111)내에 전기를 공급하는 전기공급부(미도시)와 연결되도록 한다. 여기서, 마이크로채널(111)에 버퍼액을 넣어 마이크로채널(111)내에서 일정한 pH와 전류의 전도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 공급된 전기에 의하여 생체 분자가 자기조립된 나노구체(112)상에서 이동하게 된다. 이 때, 크기가 작은 생체분자는 크기가 큰 생체분자에 비해 자기조립된 나노구체(112)에 형성된 기공(113)을 더 쉽게 통과할 수 있으므로 더 빨리 이동하게 된다. 이렇게 생체 분자의 크기에 따라 자기조립된 나노구체(112)상에서 생체 분자의 이동 속도가 달라지므로 생체 분자의 크기에 따른 분석이 가능하게 된다.
상기 시료로딩부(115)는 자기조립되는 나노구체(112)의 일측에 형성되며, DNA, RNA 및 단백질 등의 생체분자를 포함한 시료가 로딩되도록 한다. 이러한 시료로딩부(115)는 기판(110)의 마이크로채널(111)내에 다수의 격벽(116)이 이격 배치되도록 하여 형성될 수 있다. 이러한 다수의 격벽(116)은 격벽(116)과 자기조립된 나노구체(112)의 사이에 로딩되는 시료가 마이크로채널(111)내에서 분산되지 않도록 한다. 또한, 격벽(116)은 다수의 틈이 형성되도록 이격 배치되어 마이크로채널 (111) 내에서 버퍼액이 자유롭게 이동되도록 하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기와 같이 마이크로채널(111)내에 격벽(116)을 구비하는 대신 자기조립되는 나노구체(112)에 시료를 로딩할 수 있는 홈을 형성할 수도 있다.
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 전기영동소자(100)를 이용한 전기영동의 전반적인 동작을 설명하도록 한다.
먼저, 기판(110)에 형성된 마이크로채널(111)내에 버퍼액을 붓는다. 여기서, 상기 버퍼액은 한정된 것이 아니며, 트리-아세트산-EDTA(TAE), 트리-붕산-EDTA(TBE)계 등이 사용 조건에 따라 다양하게 사용될 수 있다. 이러한 버퍼액은 마이크로채널(111)내에 일정한 pH와 전류의 전도가 유지되도록 한다. 용액내에 이온이 많이 존재하면 전류가 쉽게 흐르고 그 결과 저항이 낮아지기 때문이다.
상기와 같이 마이크로채널(111)에 버퍼액을 부은 다음, 시료로딩부(115)에 생체분자를 포함하는 시료를 로딩한다. 그리고 마이크로채널(111)의 양단에 위치한 전기공급연결부(114)에 전기를 공급하여 시료내에 함유된 생체분자가 자기조립된 나노구체(112)내를 크기에 따라 분리될 수 있도록 한다.
이렇게 자기조립된 나노구체 내에 존재하는 생체분자는 시료 로딩시 첨가된 형광물질에 의하여 현미경으로 검출될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자 제작 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전기영동소자 제작 방법에 의하면 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계(S101), 나노구체를 계면활성제와 혼합하여 콜로이드용액을 만드는 단계(S102), 상기 마이크로채널 내부에서 상기 콜로이드용액의 나노구체를 자기조립시키는 단계(S103)를 포함한다.
상기 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계(S101)에서 반도체의 포토리소그래픽 기술을 사용할 수도 있다. 여기서, 기판에는 복수개의 마이크로채널을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판에 형성되는 마이크로채널의 일측에 다수의 격벽이 구비되도록 식각할 수 있다. 이 격벽은 다수의 격벽과 마이크로채널내에 자기조립된 나노구체 사이에 시료가 로딩될 때, 마이크로채널 내에서 시료가 분산되는 것을 방지한다. 또한, 격벽사이에 틈이 형성되도록 격벽을 이격 배치함으로써 전기 영동시 버퍼액이 상기 틈을 통하여 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 상기 기판은 유리, 석영, 실리콘, 아크릴 수지, 플라스틱 및 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 콜로이드용액을 만드는 단계(S102)는 나노구체를 용매와 혼합하여 콜로이드용액을 만드는 단계이다. 여기서, 용매는 물, 트리-아세트산-EDTA(TAE) 버퍼액, 트리-붕산-EDTA(TBE) 버퍼액 등의 용액으로 나노구체의 종류나 사용 조건에 따라 다양하게 사용될 수 있는 것으로 그 범위가 한정된 것이 아니다. 콜로이드용액을 만들 때 사용하는 나노구체가 소수성 물질인 경우 계면활성제를 첨가하여 콜로이드용액을 만들 수 있다. 이는 계면활성제가 용매의 표면에너지를 낮추어 소수성 나노구체와 용매가 잘 섞이도록 하기 때문이다.
상기 나노구체를 자기조립시키는 단계(S103)는 마이크로채널 내에 콜로이드용액을 넣어 마이크로채널 내에서 콜로이드용액 속의 나노구체가 바닥으로 가라앉 고 자기조립되도록 하는 단계이다. 이 때, 마이크로채널 내에 콜로이드 용액을 넣는 대신, 콜로이드용액에 마이크로채널이 형성된 기판을 담궈서 마이크로채널 내에 나노구체를 자기조립시킬 수도 있다. 여기서, 마이크로채널의 양단에 전기공급연결부가 형성되도록 마이크로채널의 양단을 차단부로 차단할 수 있다. 마이크로채널의 양단이 차단된 상태에서, 콜로이드용액을 마이크로채널에 부어 나노구체를 자기조립시킨 후 마이크로채널의 양단에 위치한 차단부를 제거하면 마이크로채널의 양단에 전기공급연결부가 형성된다. 또한, 다른 방법으로 마이크로채널내에 나노구체를 자기조립시킨 후 그 양단을 잘라내 전기공급연결부를 형성할 수도 있다. 아울러, 상기와 같이 다수의 격벽을 구비하여 시료로딩부를 형성하는 대신 자기조립되는 나노구체의 일측에 시료를 로딩할 수 있는 홈을 형성할 수도 있다.
[실시예1]
실리콘기판에 500nm 두께의 실리콘산화막을 증착하였다. 실리콘산화막 위에 AZ1512 감광제를 코팅한 후, 노광공정을 통하여 마스크에 설계되어 있는 마이크로채널 형성을 전사시켰다. 감광제를 에칭 보호막으로 사용하여 실리콘산화막을 건식식각하였다. 이후 감광제를 제거하고, 마이크로채널 형상이 전사된 실리콘산화막을 에칭 보호막으로 사용하여 실리콘기판을 100㎛ 깊이로 에칭하였다. 그 후, 실리콘산화막을 제거함으로써 마이크로채널 기판을 완성하였다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 나노구체는 소수성을 갖는 SiO2 파우더(유스테크코리아)를 사용하였다. 이 소수성 나노구체를 물에 분산하기 위하여 200g의 물에 2g의 소수성 SiO2 파우더와 0.2g의 계면활성제(SDS, Sodium Dodecyl Sulfate)를 첨가하여 30분간 2000rpm으로 분산시켜 콜로이드용액을 준비하였다.
상기 제작된 마이크로채널 기판에 시료 로딩을 위한 공간과 전극을 위한 공간을 확보하기 위하여 그 부분은 고무로 막아 두었다. 이렇게 준비된 기판을 콜로이드 용액에 담구고 꺼낸 후 70℃에서 5분간 가열하여 나노구체에 남아있는 물을 증발시켰다. 본 발명의 제 1실시예에 따른 전기영동소자의 기공 크기 분포도는 도 9에 나타내었다. 도 9을 참조하면, 본 발명에 따른 나노구체 기공 크기의 편차가 적고 크기가 균일하기 때문에 보다 정밀하게 생체분자를 분리할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기영동소자 및 그 제작 방법에 의하면, 각 나노구체 기공 크기의 표준 편차를 줄여 전기영동 실험의 반복 신뢰성을 가지며, 원하는 크기의 나노구체를 사용하여 나노구체 기공의 크기를 쉽게 제어할 수 있다. 또한, 나노구체들 사이에 모세관력에 의하여 다층의 나노기공이 형성되므로 별도의 커버 본딩 공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.
또한, 다양한 직경의 나노구체를 이용하여 나노기공의 크기를 수십㎚부터 수 ㎛까지 자유로이 제작할 수 있어, 다양한 크기의 생체분자를 크기별로 분리할 수 있다.

Claims (9)

  1. 마이크로채널이 형성된 기판;
    상기 마이크로채널 내부에 다층의 나노기공을 형성하는 자기조립형 나노구체; 및
    상기 나노구체의 일측에 형성된 시료로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나노구체는 실리카(silica, SiO2), 폴리스티렌(polystyrene, (C8H8)n) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, (C5H8O2)n)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 자기조립된 것을 특징으로 하는 전기영동소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 다수의 마이크로채널이 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로채널은 그 내부에 로딩되는 시료가 상기 마이크로채널 내부에 서 분산되지 않도록 이격 배치되는 다수의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자.
  5. 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계와;
    나노구체를 용매와 혼합하여 콜로이드용액을 만드는 단계와;
    상기 마이크로채널 내부에서 상기 콜로이드용액의 나노구체를 자기조립시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 마이크로채널의 양단에 시료로딩부 및 전기공급부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 나노구체는 실리카(silica, SiO2), 폴리스티렌(polystyrene, (C8H8)n) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, (C5H8O2)n)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 기판에 마이크로채널을 식각하는 단계는 상기 기판에 다수의 마이크로 채널을 식각하는 단계인 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 시료로딩부 및 전기공급부는 상기 콜로이드 용액의 나노구체를 자기조립하기 전에 마이크로채널의 양단을 막거나 상기 콜로이드 용액의 나노구체를 자기조립한 후 자기조립된 나노구체의 양단을 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동소자 제작 방법.
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JP2001020093A (ja) 1999-07-09 2001-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気泳動装置およびそれを利用して製造した電子放出素子および画像表示装置、並びにそれらの製造方法
KR20040070624A (ko) * 2003-02-04 2004-08-11 한국전자통신연구원 전기 영동 나노 입자를 포함한 마이크로 캡슐을 이용한전기유변 유체 및 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001020093A (ja) 1999-07-09 2001-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気泳動装置およびそれを利用して製造した電子放出素子および画像表示装置、並びにそれらの製造方法
KR20040070624A (ko) * 2003-02-04 2004-08-11 한국전자통신연구원 전기 영동 나노 입자를 포함한 마이크로 캡슐을 이용한전기유변 유체 및 그 제조방법

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