KR100834129B1

KR100834129B1 - 랩언어디스크 그리고 랩언어디스크 제조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100834129B1
Application number: KR1020070098053A
Authority: KR
Inventors: 손문탁
Original assignee: (주)와이즈앤블루
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-06-02

Abstract

본 발명은 원심력을 이용한 이동을 통해 미세한 양의 시료를 이송 및 반응시킴으로써 진단 및 분석을 수행할 수 있는 랩언어디스크 제조방법에 관한 것이다. 랩언어디스크 제조방법은 지지필름 상에 감광필름을 부착하는 단계; 상기 감광필름에 시료가 흐르는 미세 유로를 형성하는 단계; 상기 감광필름 상에 접착필름을 부착하여 필름결합체를 제조하는 단계; 및 상기 필름결합체를 베이스판에 부착하는 단계를 포함한다.

지지필름, 감광필름, 베이스판

Description

랩언어디스크 그리고 랩언어디스크 제조 방법 및 장치{lab-on-a-disk and manufacturing method of lab-on-a-disk and manufacturing apparatus of lab-on-a-disk}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 랩언어디스크의 사시도이다.

도 2는 랩언어디스크의 단면도이다.

도 3은 랩언어디스크를 제조하는 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.

도 4는 랩언어디스크를 다른 방법으로 제조하는 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.

도 5는 직사각형의 랩언어디스크를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 랩언어디스크

110 : 베이스판

120 : 랩언어필름

122 : 지지필름

124 : 감광필름

126 : 점착필름

본 발명은 랩언어칩에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 원심력을 이용한 이동을 통해 미세한 양의 시료를 이송 및 반응시킴으로써 진단 및 분석을 수행할 수 있는 랩언어디스크 및 그 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

인간 사회가 발전하면서 화학 관련 산업이 끊임없이 발전하고 있으며, 이러한 화학 산업의 발전에 필수적으로 수반하여 발전할 필요가 있는 것이 화학 분석 기술이다. 화학 분석 기술은 물질의 감식, 검출 또는 화학적 조성을 알아내기 위하여 사용하는 방법을 통칭하는 것이다.

빠르고 정확한 화학 분석을 위하여, 일일이 수작업에 의존하던 화학 분석을 자동으로 수행하기 위한 화학분석장치의 개발이 진행되고 있다. 액체시료를 떨어뜨리기만 하면 자동으로 흡입하고, 시약과 혼합하고, 일정시간 동안 반응시키고, 검출기로 반응물을 옮기고, 전기나 광학적인 신호로 측정대상의 농도에 비례하는 신호를 출력을 내는 과정이 하나의 측정기기 수준에서 자동으로 수행된다.

최근 이러한 자동분석장치를 아주 작은 칩에서 미세하게 구현한 혁신적인 장치가 개발되었고 랩언어칩이라고 불린다. 랩언어칩은 미세한 유체 채널이 있어서 유체를 채널로 유도하면서 혼합, 반응, 검출 등 여러 가지 화학분석조작을 수행한다. 랩언어칩을 사용하면, 화학분석과정이 매우 단순해질 뿐 아니라, 한번 사용하고 나서 랩언어칩을 폐기하고 새로운 칩을 사용할 수 있어, 분석 전후 처리과정을 생략할 수 있게 된다. 혈액 속의 혈구 수를 측정하는 혈구카운터 칩이나, 시료 속 에 특정 DNA서열을 판독하는 DNA칩 등은 실용화되어 널리 사용되고 있다.

그러나 작은 칩에 미세한 관로나 형상을 만드는 것은 매우 정밀한 가공이 필요하므로 사용할 수 있는 가공방법과 소재가 제한적이라는 단점이 있다. 미세 가공 방법에 따라 분류하면, 에칭을 이용한 랩언어칩은 유리나 단결정 실리콘 기판소재를 이용하고, 정밀 금형 기술을 이용한 랩언어칩은 경질플라스틱을 이용하고, 초미세형상용 스탬핑 기술을 이용한 랩언어칩은 연질실리콘수지를 사용한다.

그러나 이러한 가공방법이나 그에 따른 소재가 모두 대량생산에 적합하지 않다는 문제가 있다. 예컨대 유리나 단결정실리콘 기판 소재는 매우 복잡한 에칭 공정이 필요하다. 경질플라스틱용 정밀 금형은 고도의 정밀한 금형 가공 기술이 요구되고 금형의 수명이 짧다는 문제를 가지고 있다. 이때 유로를 제작하기 위해 핫 스탬핑이라는 씨디롬 제작용 정밀 금형 기술을 사용하는데, 금형은 니켈을 사용한 전주금형을 사용하고, 고온에서 압력으로 눌러 형상을 각인한다. 이러한 과정은 매우 정밀을 요구하며, 대규모의 시설 투자가 필요한 공정이다.

또한, 유로를 만들었다 하더라도, 뚜껑에 해당되는 디스크를 봉합할 때 문제가 생긴다. 써멀디퓨전 본딩을 사용하는데, 이 공정은 두 개의 디스크를 겹쳐 플라스틱이 물렁해지는 온도에서 일정한 압력을 정밀하게 가해, 경계면의 고분자 체인이 서로 확산되어 봉합되는 것이다. 이 공정은 매우 미묘해서, 압력 프로파일링이 필요하고 최적운전점을 벗어나면 유로의 형상이 찌그러지는 문제점이 발생된다.

그리고, 연질실리콘 수지는 재료 특성상 경화시간이 길어 대량생산이 어렵다. 랩언어칩을 일회용으로 저가로 양산하기 위해서는 새로운 가공기술과 소재가 절실하게 요구되고 있어 이 분야에 많은 연구들이 수행되고 있다.

본 발명의 목적은 정밀하고 저렴하게 대량 생산할 수 있는 랩언어디스크 및 그 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 복잡한 가공방법 대신에 빠르고 신뢰성있는 미세 유로 형성이 가능한 랩언어디스크 및 그 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 랩언어디스크는 지지필름; 상기 지지필름상에 제공되며, 시료가 흐르는 미세 경로를 갖는 감광필름; 및 상기 감광필름상에 제공되는 점착성 필름을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 감광필름은 감광성 에폭시 수지계열의 건식 포토레지스트 필름이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지필름은 그 재질이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 어느 하나 또는 어느 하나의 재질을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 랩언어디스크는 상기 지지필름이 부착되는 베이스판을 더 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 랩언어디스크 제조 방법은 지지필름 상에 감광필름을 부착하는 단계; 상기 감광필름에 시료가 흐르는 미세 유로를 형성하는 단계; 상기 감광필름 상에 점착필름을 부착하여 필름결합체를 제조하는 단계; 및 상 기 필름결합체를 베이스판에 부착하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지필름에 전기화학전극을 스크린 인쇄로 형성한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지필름과 상기 감광필름은 가열된 롤러를 이용하여 부착된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지필름과 상기 감광필름은 산소 플라즈마 처리에 의해 활성화된 표면을 갖는다.

상술한 목적을 달성하기 위한 랩언어디스크 제조 방법은 베이스판에 감광필름을 접합하는 단계; 상기 감광필름에 시료가 지나가는 미세 유로를 형성하는 단계; 및 상기 감광필름에 점착필름을 접합하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베이스판에 감광필름을 접합하는 단계에서,

상기 베이스판 표면에 전극을 스크린 인쇄로 형성하고, 산소 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시킨 다음, 롤러를 이용하여 상기 감광필름을 부착한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 감광필름에 미세 유로를 형성하는 단계는 미세 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 상기 감광필름을 노광하는 단계; 및 노광처리된 상기 감광필름에 현상액을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 감광필름에 점착필름을 접합하기 전에 생물분자(항체, 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹중에서 선택되는 것)를 상기 감광필름의 미세 경로에 도포하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베이스판은 유리, 석영, 세라믹, 금속 및 플라스틱으로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 사용하고, 상기 베이스판은 중앙에 회전 중심홀이 형성된 판이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지필름은 그 재질이 PMMA(폴리메틸메타아크릴레이트), PS(폴리스틸렌), PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 중 어느 하나 또는 그 이상이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 랩언어디스크 제조를 위한 장치는 보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 지지필름을 공급하는 제1공급부; 보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 감광필름을 공급하는 제2공급부; 상기 제1공급부로부터 제공되는 상기 지지필름의 상면에 상기 제2공급부로부터 제공되는 상기 감광필름을 접합하는 제1접합부; 상기 제1접합부를 통과한 상기 지지필름상에 부착된 상기 감광필름에 시료가 지나가는 미세 유로를 형성하는 유로 형성부; 보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 점착필름을 공급하는 제3권출부; 상기 유로 형성부를 통과한 상기 감광필름 상면에 상기 제3권출부로부터 제공되는 상기 점착필름을 접합하여 필름결합체를 만드는 제2접합부; 상기 제2접합부를 통과한 상기 필름결합체를 베이스판 상면에 접합하는 제3접합부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 랩언어디스크 제조 장치는 상기 유로 형성부와 상기 제2접합부 사이에 배치되며, 상기 감광필름의 미세 경로에 생물분자(항체, 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹중에서 선택되는 것)를 도포하는 도포부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유로 형성부는 미세 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 상기 감광필름을 노광하는 노광기; 상기 노광기에서 노광처리된 상기 감광필름에 현상액을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하는 현상기; 및 현상처리된 상기 감광필름을 세정 및 건조하는 세정건조기를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 랩언어디스크 제조 장치는 상기 제1공급부에서 상기 제1접합부로 제공되는 상기 지지필름 표면에 전기화학전극을 스크린 인쇄로 형성하는 전극형성부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 랩언어디스크 제조 장치는 상기 베이스판에 접합된 상기 필름결합체를 절단하는 커팅부를 더 포함한다.

예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한 다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 랩언어디스크의 사시도이다. 도 2는 랩언어디스크의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 랩언어디스크(100)는 디스크형상의 베이스판(110)과, 베이스판(110)에 랩언어필름(120)이 적층되어 있는 구조로써, 무게중심부에 회전축 결합용 마운트홀(112)을 갖는다. 랩언어필름(120)은 지지필름(122)과, 감광필름(124) 그리고 점착성필름(126)으로 구성된다. 지지필름(122)에는 다수의 금속박막전극(탄소전극, 염화은전극) 패턴을 가지며, 감광필름(124)은 시료가 지나가는 다양한 형상의 미세 유로(p)를 갖는다. 미세 유로(p)는 무게 중심부에 형성된 마운트홀(112)을 중심으로 방사상으로 형성된다.

도 3은 도 1에 도시된 랩언어디스크를 제조하는 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 랩언어디스크 제조를 위한 장치(200)는 제1공급부(210), 전극형성부(220), 제2공급부(230), 제1접합부(240), 유로 형성부(250), 도포부(260), 제3공급부(270), 제2접합부(280), 제3접합부(290) 그리고 커팅부(300)를 포함한다. 본 발명의 랩언어디스크 제조를 위한 장치는 롤투롤(roll-to-roll) 공정 방식으로 제품이 생산되어 대량 생산이 가능하다.

(제1공급부)

제1공급부(210)는 보빈(212)에 롤 형태로 감겨져 있는 지지필름(122)을 전극 형성부(220)를 거쳐 제1접합부(240)로 공급한다. 지지필름(122)은 그 재질이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 어느 하나 또는 어느 하나의 재질을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.15밀리의 테레프탈레이트(PET) 필름이 사용된다. 지지필름(122)은 감광필름(124)과의 용이한 접합을 위해 표면에 산소 플라즈마 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 지지필름(122)은 전극형성부(220)에서 스크린 인쇄 방식으로 전극을 형성한 후 제1접합부(240)로 공급된다.

(제2공급부)

제2공급부(230)는 보빈(232)에 롤 형태로 감겨져 있는 감광필름(124)을 공급한다. 감광필름(124)은 감광성 에폭시 수지계열의 건식 포토레지스트 필름을 사용한다. 감광필름(124)은 반투명의 약한 청색을 띄는 두께 50마이크론의 감광성 필름으로서 자외선을 받으면 짙은 청색으로 변하면서 경화된다. 경화되지 않은 부분은 약알카리 용액(중탄산소다 용액)에서 쉽게 용해된다. 이러한 감광필름의 특징을 이용하여 시료가 흐르는 미세유로를 형성하게 된다. 감광필름(124)은 제조시 표면에 산소 플라즈마 처리를 하여 친수성 표면에 쉽게 달라붙도록 활성화시킨다. 감광필름(124)은 산소 플라즈마 처리된 표면을 보호하기 위해 표면에 보호필름(미도시됨)을 붙여 보관하게 되며, 제2공급부(230)에서 제1접합부(240)로 공급할 때 보호필름을 벗겨낸다. 참고로, 감광필름은 PCB 산업에서 동판을 부식시킬 때 습식 감광제 대신에 사용되는 필름으로, 물성은 감광액과 같이 자외선을 이용하여 광식각법에 유용하고, 롤투롤 공정으로 제품이 생산되기 때문에 가격이 매우 저렴한 것이 특징 이다.

(제1접합부)

제1접합부(240)는 라미네이팅 롤러(242)를 포함한다. 라미네이팅 롤러(242)는 지지필름(122)이 감광필름(124)과 압착되는 위치에 놓일 때 감광필름(124)을 가압하면서 회전하여 지지필름(122)과 감광필름(124)이 압착되도록 하는 기능을 수행한다. 라미네이팅 롤러(242)는 70-110℃의 온도로 가열되며, 바람직하게는 95℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 지지필름(122)과 감광필름(124)은 표면이 산소플라즈마 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 두 필름의 표면은 활성화되어 있어 특별한 점착제 없이도 온도와 가압에 의해 용이하게 달라붙게 된다. 이렇게, 제1접합부(240)를 통해 지지필름(122)과 감광필름(124)의 1차 접합 필름(125)이 얻어진다.

(유로 형성부)

유로 형성부(250)는 제1접합부(240)를 통과한 1차 접합 필름(125)의 감광필름(124)에 시료가 지나가는 미세 유로(p)를 형성하는 부분이다. 유로 형성부(250)는 미세 패턴이 형성된 포토마스크(254)를 이용하여 감광필름(124)을 노광하는 노광기(252)와, 노광기(252)에서 노광처리된 감광필름(124)에 현상액을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하는 현상기(256) 그리고 현상처리된 감광필름(124)을 세정하고 건조하는 세정건조기(258)를 포함한다. 예컨대, 노광기(252)는 1kw 자외선 램프를 20cm 거리에서 30초간 1차 접합 필름(125)의 감광필름(124)을 경화시킨다. 현상기(256)에서는 1% 중탄산소다 용액(현상액)을 뿌려서 경화되지 않은 부분(미세 유 로에 해당)을 제거한다. 세정건조기(258)에서는 증류수와 건조압축에어를 사용하여 1차 접합 필름(125)을 세정 및 건조한다. 유로 형성부(250)를 통과한 1차 접합 필름(125)은 도포부(260)로 제공된다. 미세 유로가 형성된 감광필름은 그 두께가 50마이크론이므로 그 두께만큼 미세한 패턴이 만들어질 수 있는 것이다.

(도포부)

도포부(260)는 점적기(dropper)를 이용하여 효소나 항체 농축액을 전극 표면(또는 미세 유로)에 도포하여 건조시키는 것으로, 바이오센서 코팅이 이루어진다. 도포부(260)에서는 랩언어디스크의 사용 용도에 따라 효소나 항체 이외에 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 도포할 수 있다.

(제3공급부)

제3공급부(270)는 보빈(272)에 롤 형태로 감겨져 있는 점착필름(126)을 제2접합부(280)로 공급한다. 점착필름(126)은 점착성 물질이 코팅된 투명한 필름으로써, 물에 용해되지 않고, 얇게 코팅된 것이 적합하며, 아크릴계 점착제를 테레프탈레이트(PET)에 코팅한 것이 바람직하다.

(제2접합부)

제2접합부(280)는 라미네이팅 롤러(282)를 포함한다. 라미네이팅 롤러(282)는 1차 접합 필름(125)이 점착필름(126)과 압착되는 위치에 놓일 때 점착 필름(126)을 가압하면서 회전하여 1차 접합 필름(125) 상(감광 필름의 상면에 해당) 에 점착필름(126)이 압착되도록 하는 기능을 수행한다. 점착필름(126)은 점착제가 코팅되어 있기 때문에 감광필름(124)에 용이하게 부착된다. 점착필름(126)은 감광필름(124)을 덮어 미세 유로(p)를 만드는 역할을 한다. 이렇게, 제2접합부(280)를 통해 1차 접합 필름(125)에 점착필름(126)이 덮혀진 2차 접합 필름인 필름 결합체(랩언어필름)(120)가 완성된다. 제2접합부(280) 이후에 필요에 따라 점착 필름(126)에 관통구멍을 형성할 수 있다. 예컨대, 시료를 미세 유로(p)로 떨어뜨리기 위해서는 관통구멍이 있어야 하기 때문이다. 제2접합부(280)를 통해 만들어진 필름 결합체(랩언어필름)(120)는 보빈에 롤형태로 감겨서 회수된 후, 이 필름 결합체(120)를 베이스판(110)에 부착할 수 있다. 이 경우 지지필름(122)이 베이스판(110)에 붙게 된다.

(제3접합부)

제3접합부(290)에서는 베이스판 공급부(292)로부터 제공되는 베이스판(110) 표면에 점착제를 스크린 인쇄나 스프레이 분사하여 도포한 후, 필름 결합체(120) 아래에 넣고 접착롤러(294)를 이용하여 붙이게 된다. 여기서, 베이스판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 금속 및 플라스틱으로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이중에서 플라스틱 재질의 디스크를 사용하는 것이 바람직하다.

(커팅부)

커팅부(300)에서는 칼날(302)을 이용하여 여분의 필름을 잘라냄으로써 랩언어디스크(100)가 완성된다.

도 4는 랩언어디스크의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서와 같이, 랩언어디스크(100a)는 별도의 지지필름을 사용하지 않고, 베이스판(110)상에 감광필름(124)과, 점착성 필름(126)을 적층하여 구성할 수 있다. 즉, 베이스판(110) 자체를 지지표면으로 하여 감광필름(124)을 바로 붙이는 것이다. 이 경우 지지필름이 생략되어 두께가 얇아지고 공정이 단순해지는 장점도 있다. 지지필름이 생략된 랩언어디스크의 제조 방법은 다음과 같다.

도 4를 참조하면, (a) 디스크형상의 베이스판(110)을 준비한다. 베이스판(110)은 무게중심부에 회전축 결합용 마운트홀(도 1에 도시되어 있음)을 갖는 플레이트로, 스크린인쇄로 형성된 전극을 갖는다. 베이스판(110)은 원형 디스크 형태에 국한되지 않으며, 도 5에서와 같은 직사각형 형태의 플라스틱판에 회전축 결합용 마운트홀(112)을 형성한 것을 사용할 수도 있다. (b) 준비된 베이스판(110)의 상면에 감광필름(124)을 붙인다. 베이스판(110) 표면과 감광필름(124)은 산소 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시킨 것을 사용한다. 감광필름(124)은 라미네이팅 롤러(242)에 의해 베이스판(110) 표면에 부착된다. (c) 베이스판(110)에 부착된 감광필름(124) 상부에 미세 패턴이 형성된 포토마스크(254)를 위치시키고, 자외선 노광기(252)를 이용하여 감광필름(124)을 경화시킨다. (d) 노광처리된 감광필름(124)에 현상액(1% 중탄산소다 용액)을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하고, 증류수와 건조압축에어를 사용하여 세정 및 건조 처리한다. (e) 세정 건조까지 마치면, 점적기(dropper)(260)를 이용하여 효소나 항체 농축액을 전극 표면(또는 미세 유로)에 도포하여 건조시킨다. 랩언어디스크는 사용 용도에 따라 효소나 항체 이외 에 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 도포할 수 있다. 마지막으로, (f) 감광필름(124) 상면에 점착필름(126)을 붙인다. 점착필름(126)은 점착제가 코팅되어 있기 때문에 감광필름(124)에 용이하게 부착된다. 점착필름(126)은 감광필름(124)을 덮어 미세 유로를 만드는 역할을 한다. 이렇게, (g) 점착필름(126) 부착이 완료되면 비로서 랩언어디스크(100a)가 완성된다.

상술한 바와 같이, 랩언어디스크는 필름형으로 유로를 형성하여 원심력으로 시료를 흘리고 전기화학전극으로 효소반응이나 항체반응을 검출할 수 있는 랩언어칩이다.

(사용예)

(1) 효소는 기질에 기질특이 결합을 하는 것이 특징이다. 효소는 항체에 비해 반응속도가 빠르고 반응이 대부분 원스텝으로 바이오센서에 적합하다 특히 한화환원형 효소는 반응에 전자를 내거나 요구하므로, 전기화학전극에 코팅하면, 전류를 측정하는 것으로 쉽게 효소반응을 정량적으로 검출할 수 있다. 혈당센서가 대표적인 응용 예이며, 본 발명을 혈당센서 실시예를 들어 설명한다.

글루코스옥시다제는 한 개의 포도당을 한 개의 글로콘산으로 분해하며 이 과정에서 전자를 두개 뺏어 수용액의 양성자에 주어 과산화수소를 부산물로 만든다. 이 과산화수소는 환원되어 있는 물질이므로 불안정하고, 양극에서 전자를 쉽게 내놓는다. 탄소전극과 염화은전극을 미세 유로에 형성해 놓고 탄소전극에 글루코스옥시다제를 떨어뜨려 박막을 입힌 다음 포도당이 함유된 용액(예컨데 혈액)을 유로로 흘려 보내주면서, 염화은전극에 비해 탄소전극을 약 0.6V정도 높에 전압을 걸어준다. 두 전극이 수용액으로 연결되면, 이온에 의해 전자의 이동이 개시되며, 탄소전극에서 포도당이 산화되어 생긴 과산화수소가 탄소전극에 전자를 전달하면서 두 전극 사이에 설치된 미세 전류계에 전류 신호가 검출된다. 이 신호를 증폴하여 표준포도당 용액을 이용하여 보정하는 것으로 혈당 센서가 완성된다.

(2) 항체는 항원에 선택적으로 결합하는 특징이 있다. 비록 효소처럼 화학반응을 유발하지는 않지만, 항체와 항원의 결합력은 매우 강하다. 종류가 한정된 효소와 달리 항체는 쥐나 토끼 등의 동물에 항원을 주입하는 것으로 이용하여 다양한 종류를 만들어 낼 수 있다. 특정 항원을 해당 항체를 이용하여 검출하는 센서는 특히 면역센서라고 부르며, 효소기반의 바이오센서와 달리 멀티스텝 반응을 요구한다. 가장 대표적인 예로 임신진단용 면역센서를 본 발명의 실시예로 들어 설명한다.

임신진단용 면역센서는 임신초기 대량으로 발생하는 황체형성호르몬을 검출한다. 인간의 황체형성호르몬을 동물에 주사하여 항체를 얻는다. 호르몬 표면의 여러 사이트에서 유래되는 항체 중에서 두개를 선택한다. 이 두 항체는 황체형성 호르면에 결합하지만 표면의 결합부위가 서로 다른 것이다.

첫번째 항체를 포획항체라고 부르며, 이 항체 농축액을 탄소전극에 도포하고 건조한다. 두번째 항체를 지시항체라고 부르며, 이 항체의 지시용으로 사용되는 효소, 예컨대 알칼라인포스포테아제(AP)를 공유결합으로 붙인다. 이 항체 효소 결합체를 컨쥬게이트라고 부르며, 상기 컨쥬게이트를 혈액시료 유입부위 근처의 유로에 떨어뜨려놓고 건조한다. 상기 AP효소는 인산화된PAP분자 (p-PAP)에서 인산기를 떼어내는 효소로서 이과정에서 전자를 전극에 내놓는 역할을 한다. p-PAP는 주 유로에서 가지친 기질유로에 미리 떨어뜨리고 건조시키는 것으로 면역 센서의 제조가 마무리된다. 이제 혈액(시료)을 떨어뜨리면, 유로를 통해 흘러가면서 먼저 컨쥬게이트가 건조된 곳에 도달한다. 컨쥬게이트가 녹으면서, 혈액중의 황체형성호르몬과 컨쥬게이트의 지시항체 부분이 강하게 결합한다. 이 과정에서 항원-컨쥬게이트 결합체가 생긴다. 혈액은 계속 흘러 탄소전극 부위에 도착하는데, 상기 항원-컨쥬게이트 결합체 역시 탄소전극을 지나다가, 항원이 탄소전극에 미리 코팅된 포획항체에 포획되어 전극표면에 사로잡힌다. 혈액이 계속 흘러갈 수록 포획된 항원-컨쥬게이트 결합체가 전극표면에 쌓인다. 혈액이 모두 흘러가면, 상기 기질쪽 유로에 혈액을 흘려보내 기질을 녹이고 기질이 탄소전극에 도착하면, 컨쥬게이트의 AP효소가 기질을 분해하면서 전자를 발생시킨다. 이 전자는 탄소전극으로 흘러 전류를 발생시며, 바이오센서와 같은 방법으로 보정한다.

이상에서, 본 발명에 따른 랩언어디스크 및 그 제조 방법 및 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 필름형으로 미세 유로를 용이하게 형성할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 본 발명은 미세 유로를 감광성 에폭시 수지계열의 건 식 포토레지스트 필름에 형성하기 때문에 가공이 용이하고, 미세한 유로를 형성할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 본 발명은 원심력으로 시료를 흘리고 전기화학전극으로 효소반응이나 항체반응을 검출할 수 있는 랩언어칩을 롤 라미네이팅 방법으로 제조하기 때문에 저렴한 가격으로 대량 생산할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

Claims

랩언어디스크에 있어서:

베이스판과, 상기 베이스판에 적층되는 랩언어필름으로 이루어지고, 중심부에 마운트홀을 갖도록 구성되되,

상기 랩언어필름은 상기 베이스판의 상면에 적층되고 다수의 금속박막전극 패턴을 갖는 지지필름과, 상기 지지필름의 상면에 적층되고 상기 마운트홀을 중심으로 방사상으로 형성되어 시료가 흐르는 미세 경로를 갖는 감광필름과;

상기 감광필름의 상면에 적층되는 점착성 필름;으로 구성된 것을 특징으로 하는 랩언어디스크.
제1항에 있어서,

상기 감광필름은

감광성 에폭시 수지계열의 건식 포토레지스트 필름인 것을 특징으로 하는 랩언어디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지필름은 그 재질이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 어느 하나 또는 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 랩언어디스크.
삭제
지지필름 상에 감광필름을 부착하는 단계와, 상기 감광필름에 시료가 흐르는 미세 유로를 형성하는 단계와, 상기 감광필름 상에 점착필름을 부착하여 필름결합체를 제조하는 단계와, 상기 필름결합체를 베이스판에 부착하는 단계를 포함하는 랩언어디스크 제조 방법에 있어서,

상기 베이스판은 유리, 석영, 세라믹, 금속 및 플라스틱으로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 사용하고, 상기 베이스판은 중앙에 회전 중심홀이 형성된 판인 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 지지필름에 전기화학전극을 스크린 인쇄로 형성하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 지지필름과 상기 감광필름은 가열된 롤러를 이용하여 부착되는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 지지필름과 상기 감광필름은 산소 플라즈마 처리에 의해 표면이 활성화 된 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
베이스판에 감광필름을 접합하는 단계와, 상기 감광필름에 시료가 지나가는 미세 유로를 형성하는 단계와, 상기 감광필름에 점착필름을 접합하는 단계를 포함하는 랩언어디스크 제조 방법에 있어서,

상기 베이스판은 유리, 석영, 세라믹, 금속 및 플라스틱으로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 사용하고, 상기 베이스판은 중앙에 회전 중심홀이 형성된 판인 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제9항에 있어서,

상기 베이스판에 감광필름을 접합하는 단계에서,

상기 베이스판 표면에 전극을 스크린 인쇄로 형성하고, 산소 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시킨 다음, 롤러를 이용하여 상기 감광필름을 부착하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제5항 또는 제9항에 있어서,

상기 감광필름에 미세 유로를 형성하는 단계는

미세 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 상기 감광필름을 노광하는 단계; 및

노광처리된 상기 감광필름에 현상액을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
제5항 또는 제9항에 있어서,

상기 감광필름에 점착필름을 접합하기 전에 생물분자(항체, 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹중에서 선택되는 것)를 상기 감광필름의 미세 경로에 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 방법.
삭제
제5항에 있어서,

상기 지지필름은 그 재질이 PMMA(폴리메틸메타아크릴레이트), PS(폴리스틸렌), PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 중 어느 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 랩언어디스크 제조방법.
제5항 또는 제9항에 있어서,

상기 감광필름은

감광성 에폭시 수지계열의 건식 포토레지스트 필름인 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조방법.
랩언어디스크 제조를 위한 장치에 있어서:

보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 지지필름을 공급하는 제1공급부;

보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 감광필름을 공급하는 제2공급부;

상기 제1공급부로부터 제공되는 상기 지지필름의 상면에 상기 제2공급부로부터 제공되는 상기 감광필름을 접합하는 제1접합부;

상기 제1접합부를 통과한 상기 지지필름상에 부착된 상기 감광필름에 시료가 지나가는 미세 유로를 형성하는 유로 형성부;

보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 점착필름을 공급하는 제3권출부;

상기 유로 형성부를 통과한 상기 감광필름 상면에 상기 제3권출부로부터 제공되는 상기 점착필름을 접합하여 필름결합체를 만드는 제2접합부;

상기 제2접합부를 통과한 상기 필름결합체를 베이스판 상면에 접합하는 제3접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 장치.
제16항에 있어서,

상기 랩언어디스크 제조 장치는

상기 유로 형성부와 상기 제2접합부 사이에 배치되며, 상기 감광필름의 미세 경로에 생물분자(항체, 항원, 효소, 진균, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬, 코펙터, 세포로 구성된 그룹중에서 선택되는 것)를 도포하는 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 장치.
제16항에 있어서,

상기 유로 형성부는

미세 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 상기 감광필름을 노광하는 노광기;

상기 노광기에서 노광처리된 상기 감광필름에 현상액을 뿌려 경화되지 않은 부분을 제거하는 현상기; 및

현상처리된 상기 감광필름을 세정 및 건조하는 세정건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 장치.
제16항에 있어서,

상기 랩언어디스크 제조 장치는

상기 제1공급부에서 상기 제1접합부로 제공되는 상기 지지필름 표면에 전기화학전극을 스크린 인쇄로 형성하는 전극형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 장치.
제16항에 있어서,

상기 랩언어디스크 제조 장치는

상기 베이스판에 접합된 상기 필름결합체를 절단하는 커팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랩언어디스크 제조 장치.