KR100873383B1

KR100873383B1 - Microfluidic device for chemotaxis test of caenorhabditis elegans

Info

Publication number: KR100873383B1
Application number: KR1020070115432A
Authority: KR
Inventors: 박성수; 김소현; 남성원; 이강무; 황혜진
Original assignee: 이화여자대학교 산학협력단
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2008-12-10

Abstract

A microfluidic device for the research of the chemotaxis of eelworm is provided to allow the chemotaxis of eelworm to be carried out with a high sensitivity within a short time. A microfluidic device(100) for the research of the chemotaxis of eelworm comprises a microchannel part(30) which comprises at least two inlet parts and a branched channel part; a micropost array part(60); an eelworm test part(40); and a discharge part(50), wherein the inlet parts comprise an inlet hole and an inlet channel, the branched channel part a branched channel branched into two parts at the lower part of the each inlet channel for the concentration gradient of the inflown material, and the adjacent branched channels are superimposed to form a common branched channel.

Description

Microfluidic device for chemotaxis test of Caenorhabditis elegans}

본 발명은 마이크로 채널부 및 마이크로포스트 어레이부를 포함하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자로서, The present invention is a microfluidic device for studying chemotaxis of nematodes comprising a micro channel unit and a micro post array unit.

상기 마이크로 채널부는 2 이상의 유입부와 분기 채널부로 이루어져 있고, 상기 2 이상의 유입부는 각각 유입구와 유입채널로 구성되며, 상기 분기 채널부는 유입된 물질의 순차적 농도구배를 위하여 각 유입채널의 하단부에서 두 갈래로 분기된 분기 채널로 이루어지고, 이 분기 채널 중 서로 인접한 분기 채널은 중첩되어 공통 분기 채널을 형성하며,The micro channel portion is composed of two or more inlet portion and branch channel portion, the two or more inlet portion is composed of inlet and inlet channel, respectively, the branch channel portion is bifurcated at the lower end of each inlet channel for sequential concentration gradient of the introduced material A branch channel branched into a branch channel, wherein branch channels adjacent to each other overlap each other to form a common branch channel,

상기 마이크로포스트 어레이부는 상기 분기 채널부의 최하단 분기 채널과 연결되도록 구성되며, 측벽으로 둘러싸인 바닥면 위에 다수 개의 마이크로포스트가 일정한 간격으로 배치된 선충 시험부; 및 배출부로 이루어짐으로써, The micropost array unit is configured to be connected to the lowest branch channel of the branch channel part, and a nematode test part in which a plurality of microposts are arranged at regular intervals on a bottom surface surrounded by sidewalls; And the discharge part,

세분화된 농도구배를 형성하고, 유체 내에서의 선충의 이동을 가능하게 하여 단시간 내에 감도 높은 선충의 주화성 시험을 가능하게 함을 특징으로 하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자에 관한 것이다. The present invention relates to a microfluidic device for studying chemotaxis of nematodes, characterized by forming a finely divided concentration gradient and enabling movement of nematodes in a fluid, thereby enabling test of chemotaxis of highly sensitive nematodes within a short time.

기존의 선충 주화성 실험은 고형의 아가 배지 위에서 수행되어 왔다. Existing nematode chemotaxis experiments have been carried out on solid agar media.

고형의 아가 배지 위에 주화성 유인 물질을 한 방울 떨어뜨리거나, 고형의 아가 배지에 화학물질의 농도 구배를 형성하기 위해서 주화성 테스트 시작 수 내지 수십 시간 전에 배지 위의 한 부분에 화학 물질을 소량 떨어뜨리는 방법이 일반적이었다. 다른 방법으로는 미세 유리관을 이용하여 선충의 이동 경로 앞쪽 또는 뒤쪽에 유인 혹은 기피 물질을 흘려주는 방법, 또는 고형의 아가 배지에 플라스틱 경계 판을 꽂아 구획화하고 구획화된 각각의 아가 배지에 각각 다른 농도의 화학 물질을 첨가하는 방법이 있다. Drop a small drop of chemical onto a solid agar medium, or a small amount of chemical in a portion on the medium several to several tens of hours before the start of the chemical test to form a chemical concentration gradient in the solid agar medium. How to float was common. Alternatively, micro glass tubes can be used to flow attracted or repellent material in front of or behind the nematode's pathway, or by placing a plastic boundary plate in a solid agar medium to compartmentalize and at different concentrations in each compartment of the agar medium. There is a method of adding chemicals.

그러나 기존의 주화성 실험 방법들은 농도 구배 형성에 시간이 오래 소요되거나 농도 구배가 정확하지 못한 문제점이 있었다. However, the conventional chemotaxis test methods have a problem that the concentration gradient takes a long time or the concentration gradient is not accurate.

최근 진핵 세포나 세균의 주화성 테스트의 경우 미세 유체 소자를 이용한 연구들이 다수 보고된 바 있다. 그 예로 유체가 흐르지 않는 미세유체칩 내에서 확산에 의해서 농도 구배가 생기는 이용한 주화성 실험에 이용한 경우가 있다(Nam et al, Lab chip, 2007, 7, 638-640). Recently, many studies using microfluidic devices have been reported for the test for eukaryotic cells or bacteria chemotaxis. For example, it may be used in the experiment of chemotaxis where the concentration gradient occurs due to diffusion in the microfluidic chip in which no fluid flows (Nam et al, Lab chip , 2007, 7 , 638-640).

또한 미세 채널 내에서 유체의 흐름이 층류인 것에 착안하여 채널 내에서 화학 물질의 농도가 다른 유체가 서로 섞이지 않고 층류로 흘러 채널 안에서 화학 물질이 일정한 농도 구배를 이루는 시스템을 구축하여 주화성 실험에 이용한 예도 있다(Jeon et al, Nature biotechnology, 2002, 20, 826-830). 이러한 시스템을 이용할 경우, 안정적으로 화학 물질의 농도 구배를 형성할 수 있고, 소량의 물질로 정확하고 감도 높은 주화성 실험을 할 수 있는 것이 특징이다. In addition, focusing on the laminar flow of the fluid in the microchannel, a system in which chemicals with different concentrations of chemicals in the channel do not mix with each other and flows into the laminar flow has a constant concentration gradient in the channel to be used for chemotaxis experiments. Examples are also described (Jeon et al, Nature biotechnology , 2002, 20 , 826-830). Using such a system, it is possible to stably form a concentration gradient of a chemical substance and to perform an accurate and sensitive chemotaxis experiment with a small amount of substance.

위와 같이 농도구배를 형성할 수 있는 미세유체칩을 선충의 주화성 시험시 이용한다면 대개 수용성인 주화성 시험물질들이 이온화되어 선충의 화학 수용기와 더 활발하게 결합할 수 있으므로 감수성 높은 결과를 얻을 수 있을 것이라 예상되나, 선충이 유체 내에서는 제자리에서의 움직임만 있고, 전혀 속도가 나지 않는 등 수영을 할 수 없는 문제가 있어 선충의 주화성 시험을 유체 내에서 수행한 보고가 없고, 이를 위한 미세 유체 칩 또한 개발된 바 없다.If a microfluidic chip capable of forming a concentration gradient is used for the chemotaxis test of nematodes, the water-soluble chemotactic test substances may be ionized to bind more actively to the nematode's chemical receptors, resulting in more susceptible results. However, there is no report that nematode chemotaxis tests have been performed in the fluid because nematodes have problems in swimming, such as only in-situ movement within the fluid and no speed at all. It has not been developed.

이에 본 발명자는 농도구배를 형성할 수 있는 미세유체 칩 내에서 선충의 주화성 연구를 가능하게 하는 구조를 연구한 결과, 다단의 분기 채널을 포함하여 농도형성할 수 있는 마이크로 채널 구조 및 마이크로 크기의 기둥 배열을 포함하여 유체에서의 선충의 운동성, 이동성을 돕는 마이크로포스트 어레이 구조를 포함하는 미세유체소자를 개발하고, 이 미세유체소자가 세분화된 농도구배를 형성하고 유체 내에서 선충의 이동을 가능하게 함으로써 단시간 내에 감도 높은 선충의 주화성 시험결과를 얻을 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have studied a structure that enables the study of chemotaxis of nematodes in a microfluidic chip capable of forming a concentration gradient. Develop a microfluidic device that includes a microarray array structure that facilitates the mobility and mobility of nematodes in fluids, including columnar arrangements, and enables microfluidic devices to form granular concentration gradients and to move nematodes in fluids. By confirming that the chemotaxis test results of highly sensitive nematodes can be obtained within a short time, the present invention was completed.

따라서 본 발명은 마이크로 채널부 및 마이크로포스트 어레이부를 포함하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자로서,Therefore, the present invention is a microfluidic device for studying chemotaxis of nematodes comprising a micro channel unit and a micro post array unit.

상기 마이크로 채널부는 2 이상의 유입부와 분기 채널부로 이루어져 있고, The micro channel portion is composed of two or more inlet portion and branch channel portion,

상기 2 이상의 유입부는 각각 유입구와 유입채널로 구성되며,The two or more inlet is composed of inlets and inlets, respectively

상기 분기 채널부는 유입된 물질의 순차적 농도구배를 위하여 각 유입채널의 하단부에서 두 갈래로 분기된 분기 채널로 이루어지고, 이 분기 채널 중 서로 인접한 분기 채널은 중첩되어 공통 분기 채널을 형성하며,The branch channel part is composed of branch channels bifurcated at the lower end of each inflow channel for sequential concentration gradient of the introduced material, and branch channels adjacent to each other of the branch channels overlap to form a common branch channel.

세분화된 농도구배를 형성하고, 유체 내에서의 선충의 이동을 가능하게 하여 단시간 내에 감도 높은 선충의 주화성 시험을 가능하게 함을 특징으로 하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a microfluidic device for researching nematode chemotaxis, characterized by forming a finely divided concentration gradient and enabling the nematode movement in the fluid to test the chemotaxis of the nematode with high sensitivity in a short time. have.

본 발명의 선충의 주화성 연구용 미세유체소자는, The microfluidic device for chemotaxis research of the nematode of the present invention,

마이크로 채널부의 분기된 채널을 통해 더욱 세분화된 농도구배를 형성할 수 있고, 마이크로포스트 어레이부의 마이크로포스트는 선충의 유체 내에서 이동을 도와 농도구배를 갖는 유체 내에서의 선충 주화성 연구를 가능하게 한다.The branched channel of the microchannel section can form a more granular concentration gradient, and the micropost array section's micropost facilitates migration in the nematode fluid and allows for nematode chemotaxis studies in fluids with a concentration gradient. .

또한, 본 발명의 미세유체소자는 기존의 고형의 아가 배지 상에서 수행되던 선충 주화성 실험이 수 시간 혹은 수십 시간이 걸렸던 것과 달리, 농도 구배 형성 및 주화성 테스트를 수 분 내에 수행 가능케 한다.In addition, the microfluidic device of the present invention enables the concentration gradient formation and chemotaxis test to be performed within a few minutes, unlike the nematode chemotaxis experiment performed on a solid agar medium of several hours or tens of hours.

또한, 기존의 고형 아가 배지에서 주화성 시험 농도 범위보다 훨씬 낮은 농도에서도 주화성 반응을 확인할 수 있어 감도 높은 선충의 주화성 시험 결과를 얻 을 수 있다. In addition, the chemotactic response can be confirmed even at a concentration much lower than the range of the chemotaxis test concentration in the existing solid agar medium, thereby obtaining a chemotactic test result of a sensitive nematode.

본 발명은 마이크로 채널부(30) 및 마이크로포스트 어레이부(60)를 포함하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자(100)로서,The present invention is a microfluidic device (100) for chemotaxis research of nematodes comprising a micro channel unit 30 and a micro post array unit 60,

상기 마이크로 채널부(30)는 2 이상의 유입부(10)와 분기 채널부(20)로 이루어져 있고, The micro channel portion 30 is composed of two or more inlet portion 10 and the branch channel portion 20,

상기 2 이상의 유입부는 각각 유입구(11)와 유입채널(12)로 구성되며,The two or more inlet is composed of inlet 11 and inlet channel 12, respectively,

상기 분기 채널부(20)는 유입된 물질의 순차적 농도구배를 위하여 각 유입채널의 하단부에서 두 갈래로 분기된 분기 채널(21)로 이루어지고, 이 분기 채널 중 서로 인접한 분기 채널은 중첩되어 공통 분기 채널(22)을 형성하며,The branch channel part 20 is composed of branch channels 21 bifurcated at the lower end of each inflow channel for sequential concentration gradient of the introduced material. Forms a channel 22,

상기 마이크로포스트 어레이부(60)는 상기 분기 채널부(20)의 최하단 분기 채널과 연결되도록 구성되며, 측벽(44)으로 둘러싸인 바닥면(43) 위에 다수 개의 마이크로포스트(41)가 일정한 간격으로 배치된 선충 시험부(40); 및 배출부(50)로 이루어짐으로써, The micropost array unit 60 is configured to be connected to the lowest branch channel of the branch channel unit 20, and a plurality of microposts 41 are disposed at regular intervals on the bottom surface 43 surrounded by the side wall 44. Nematode testing unit 40; And by the discharge unit 50,

세분화된 농도구배를 형성하고, 유체 내에서의 선충의 이동을 가능하게 하여 단시간 내에 감도 높은 선충의 주화성 시험을 가능하게 함을 특징으로 하는 선충의 주화성 연구용 미세유체소자(100)에 관한 것이다. It relates to a microfluidic device (100) for chemotaxis research of nematodes characterized by forming a finely divided concentration gradient and enabling the nematode movement in the fluid to test the chemotaxis of nematodes with high sensitivity in a short time. .

상기 분기 채널부(20)는 다단인 것을 특징으로 하고, 하단으로 갈수록 분기 채널의 개수가 증가하는 것을 특징으로 한다.The branch channel part 20 is characterized in that it is multi-stage, characterized in that the number of branch channels increases toward the bottom.

상기 분기 채널부(20)를 이루는 분기 채널(21)은 직선 또는 곡선 또는 지그재그형태인 것을 특징으로 한다.The branch channel 21 constituting the branch channel part 20 is characterized in that the straight or curved or zigzag form.

또한, 상기 선충 시험부(40)의 마이크로포스트(41)는 분기 채널부(20)의 최하단 분기 채널에서 흘러나오는 유체가 상기 마이크로포스트(41) 사이에 위치하도록 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, the micropost 41 of the nematode test unit 40 is characterized in that the fluid flowing out of the lowermost branch channel of the branch channel portion 20 is arranged between the micropost 41.

또한, 상기 선충 시험부(40)에는 측면에 하나 이상의 선충 주입부(42)를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the nematode test unit 40 is characterized in that it is provided with one or more nematode injection unit 42 on the side.

또한, 상기 분기 채널부(20)의 최하단부와 선충 시험부(40) 최상단 사이에 이격부(45)를 구비하여 선충 시험부(40)가 분기 채널부(20)의 최하단부와 일정 간격 떨어져 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the spacer 45 is provided between the lowermost end of the branch channel part 20 and the upper end of the nematode test part 40 so that the nematode test part 40 is spaced apart from the lowest end of the branch channel part 20 by a predetermined interval. It is characterized by.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 마이크로 채널부(30)와 마이크로포스트 어레이부(60)로 이루어진 미세유체소자(100)의 정면도이고, 1 is a front view of the microfluidic device 100 including the micro channel unit 30 and the micro post array unit 60 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 상기 도 1의 미세유체소자(100)에서 농도구배를 형성하기 위한 마이크로 채널부(30)의 확대 정면도이며,FIG. 2 is an enlarged front view of the micro channel unit 30 for forming a concentration gradient in the microfluidic device 100 of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 미세유체소자(100)의 분기 채널부(20)의 다양한 형태를 나타낸 부분 정면도이며,Figure 3 is a partial front view showing various forms of the branch channel portion 20 of the microfluidic device 100 of the present invention,

도 4는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예의 미세유체소자(100)의 정면도이 다.4 is a front view of the microfluidic device 100 of the most preferred embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 미세유체소자(100)의 마이크로 채널부(30)에 대해 자세히 설명한다.First, the micro channel unit 30 of the microfluidic device 100 of the present invention will be described in detail.

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 마이크로 채널부(30)는 2 이상의 유입부(10) 및 분기 채널부(20)로 이루어져 있다. As shown in Fig. 1 and 2, the micro channel portion 30 is composed of two or more inlet portion 10 and the branch channel portion 20.

상기 2 이상의 유입부(10a, 10b)는 각각 시험물질이 유입되는 유입구(11a, 11b)와 각 유입구에 연결되어 형성된 유입 채널(12a, 12b)로 구성된다. Each of the two or more inlets 10a and 10b includes inlets 11a and 11b through which test substances are introduced and inlets 12a and 12b connected to the respective inlets.

상기 두 유입 채널(12a, 12b)은 서로 맞닿지 않게 길이방향으로 형성되고, 특히 하단부가 서로 인접하지 않도록 유입 채널은 평행하게 형성되는 것이 바람직하다. The two inflow channels 12a and 12b are formed in the longitudinal direction so as not to touch each other, and in particular, the inflow channels are formed in parallel so that the lower ends thereof are not adjacent to each other.

상기 분기 채널부(20)는 유입된 물질의 순차적 농도구배를 위하여 각 유입 채널(12a, 12b)의 하단부에서 두 갈래로 분기되어 분기 채널(21)을 형성한다. 이 분기 채널(21) 중 서로 인접한 분기 채널은 중첩되어 공통 분기 채널(22)을 형성한다.The branch channel part 20 is bifurcated into two branches at the lower ends of each inflow channel 12a and 12b for the sequential concentration gradient of the introduced material to form the branch channel 21. Branch channels adjacent to each other among the branch channels 21 overlap to form a common branch channel 22.

상기 유입 채널(12a, 12b) 하단부에서 분기되어 형성된 3개의 분기 채널은 제1단 분기 채널부(23)를 이루고, 제1단 분기 채널부(23)의 하단부(A)에서 다시 분기되어 형성된 4개의 분기 채널은 제2단 분기 채널부(24)를 이룬다. 다시 이러한 분기를 반복하여 수 단의 분기 채널부를 형성한다. 이럼으로써 분기 채널부(20)의 단수가 증가하여 다단을 이루고, 하단으로 내려갈수록 분기 채널의 수도 증가하 게 되는 특징을 나타낸다.Three branching channels branched from the lower ends of the inflow channels 12a and 12b form a first branch channel portion 23, and branched from the lower end A of the first branch channel portion 23 again. Branch channels form the second stage branch channel section 24. This branch is repeated again to form the branch channel part of the stage. As a result, the number of stages of the branch channel part 20 increases to form a multi-stage, and the number of branch channels increases as the number goes down.

이때, 분기 채널(21)의 형태는 직선, 곡선이나 지그재그 형태를 포함할 수 있다(도 3). 분기 채널이 곡선(도 3c)이나 지그재그 형태(도 3d)인 경우 유체상인 시험물질이 흐르면서 혼합될 수 있는 길이가 길어지므로 각 분기 채널 내에서 서로 다른 시험물질이 흐르면서 균일하게 혼합될 수 있어 바람직하고, 가장 바람직하게는 분기 채널의 형태가 지그재그 형태인 것이다(도 4).In this case, the shape of the branch channel 21 may include a straight line, a curved line or a zigzag form (FIG. 3). If the branch channel is curved (FIG. 3C) or zigzag (FIG. 3D), the length of the fluid can be mixed as the test material flows, so that different test substances can be uniformly mixed in each branch channel. Most preferably, the branch channel has a zigzag shape (FIG. 4).

또한, 상기 마이크로 채널부(30)의 유입 채널 및 분기 채널 폭은 100 내지 300 ㎛ 가 될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.In addition, the inflow channel and the branch channel width of the micro channel unit 30 may be 100 to 300 μm, but are not limited thereto.

상기와 같은 구조를 갖는 마이크로 채널부(30)의 유입부(10)에 각각 다른 시험물질 용액을 일정한 속도로 흘려 주게 되면 분기 채널부(20)에서 혼합이 일어나면서 마이크로 채널부(30) 최하단의 오른쪽 끝 채널부터 왼쪽 끝 채널까지 농도 구배를 형성하게 되는데, 이를 도 2를 참조하여 하기에서 설명한다.When a different test substance solution is flowed into the inlet 10 of the micro channel unit 30 having the structure as described above at a constant speed, the mixing occurs in the branch channel unit 20 and the lowermost end of the micro channel unit 30. Concentration gradients are formed from the right end channel to the left end channel, which will be described below with reference to FIG. 2.

마이크로 채널부(30)의 두 유입구(11a, 11b)에 주화성 시험물질이 포함된 용액(sol) I 및 II을 각각 일정한 속도로 유입시키면 유입채널(12a, 12b)을 흐르고, 유입채널 하단부(A)에서 분기되어 제1단 분기 채널부(23)의 분기 채널들(21a, 22a, 21b)을 향해 흐르게 된다. 분기되어 흐르는 용액 I 및 II는 합류부(B)에서 합류하여 혼합되고, 이는 제1단 분기 채널부(23)의 공통분기 채널(22a)을 따라 흐르게 된다. When the solutions sol I and II containing the chemotaxis test substance are introduced into the two inlets 11a and 11b of the micro channel unit 30 at a constant rate, the inflow channels 12a and 12b flow, and the lower end of the inflow channel ( Branching in A) flows toward the branch channels 21a, 22a, and 21b of the first stage branch channel part 23. The branched solutions I and II are joined and mixed at the confluence B, which flows along the common branch channel 22a of the first stage branch channel section 23.

제1단 분기 채널부(23)의 분기 채널(21a)을 따라 흐르는 용액의 경우, 용액 I 이 높은 비율로 포함된 용액이고, 공통 분기 채널(22a)을 따라 흐르는 용액의 경우 용액 I 및 II가 유사한 비율로 혼합된 용액이며, 분기 채널(21b)을 따라 흐르는 용액의 경우, 용액 II가 높은 비율로 포함된 용액이다.In the case of the solution flowing along the branch channel 21a of the first stage branch channel part 23, the solution I is contained in a high ratio, and in the case of the solution flowing along the common branch channel 22a, the solutions I and II It is a solution mixed in a similar ratio, and in the case of a solution flowing along the branch channel 21b, a solution containing a high ratio of solution II.

이 용액들은 다시 제1단 분기 채널부(23)의 하단부(A)에서 분기되어 제2단 분기 채널부(24)의 채널들(21c, 22b, 22c, 21d)을 향해 흐르고, 분기되어 흐르는 용액 중 일부는 합류부(B)에서 합류하여 혼합되고, 이는 제2단 분기 채널부(24)의 공통분기 채널(22b, 22c)을 흐르게 된다. These solutions again branch from the lower end A of the first branch channel portion 23 to flow toward the channels 21c, 22b, 22c, 21d of the second branch channel portion 24, and branched solution. Some of the confluence is combined at the confluence part B, which flows through the common branch channels 22b and 22c of the second stage branch channel part 24.

제2단 분기 채널부(24)의 분기 채널(21c)을 흐르는 용액의 경우, 용액 I이 높은 비율로 포함된 용액이고, 분기 채널(22b)을 흐르는 용액의 경우 용액 I 및 II가 유사한 비율로 혼합되었으나 용액 I의 비율이 좀 더 높은 용액이며, 분기 채널(22c)을 흐르는 용액의 경우 용액 I 및 II가 유사한 비율로 혼합되었으나 용액 II의 비율이 좀 더 높은 용액이며, 분기 채널(21d)을 흐르는 용액의 경우, 용액 II가 높은 비율로 포함된 용액이다.In the case of the solution flowing through the branch channel 21c of the second stage branch channel part 24, the solution I is contained in a high ratio, and in the case of the solution flowing through the branch channel 22b, the solutions I and II are in a similar ratio. A solution that is mixed but has a higher proportion of solution I, and a solution that flows through the branch channel 22c, has a similar ratio of solutions I and II, but a higher proportion of solution II. In the case of flowing solutions, solution II is a high proportion of solution.

이렇게 제2단 분기 채널부(24)를 지나 미세유체소자 왼쪽 분기 채널부터 오른쪽 분기 채널 하류부(A)에서 흘러나온 유체는 용액 I 과 II 사이의 농도구배를 나타낸다(도 2).Thus, the fluid flowing out of the left branch channel of the microfluidic device from the left branch channel A through the second stage branch channel part 24 shows the concentration gradient between the solutions I and II (FIG. 2).

제2단 분기 채널부(24) 하류부(A)에서 다시 채널분기를 반복하고 복수의 단이 형성된 마이크로 채널부인 경우, 보다 세분화된 농도구배를 형성할 수 있게 된다.In the second stage branch channel part 24, the downstream part A repeats the channel branch again, and in the case of the micro channel part in which a plurality of stages are formed, a more detailed concentration gradient can be formed.

상기에서 시험물질은 용액으로서, 예를 들면, 상이한 종류 또는 상이한 농도의 주화성 유발 물질(유인 물질 또는 기피 물질) 또는 물이 될 수 있고, 시험물질로서 서로 다른 농도의 유인물질을 사용하거나 서로 다른 농도의 기피물질을 사용할 수 있다.The test substance may be a solution, for example, different kinds or different concentrations of chemotaxis-inducing substances (attractants or repellents) or water, and as test substances, different concentrations of attractants or different Concentrations of repellant can be used.

상술한 마이크로 채널부(30)의 분기 채널부(20)의 최하단 분기 채널에 하기에서 설명할 마이크로포스트 어레이부(60)가 연결되어 형성됨으로써 본 발명의 선충의 주화성 연구용 미세유체소자(100)가 이루어진다.The microfluidic device 100 for studying chemotaxis of nematodes of the present invention is formed by connecting the micropost array unit 60 to be described below to the lowest branch channel of the branch channel unit 20 of the micro channel unit 30 described above. Is done.

이하, 본 발명의 미세유체소자(100)의 마이크로포스트 어레이부(60)에 대해 설명한다.Hereinafter, the micropost array unit 60 of the microfluidic device 100 of the present invention will be described.

도 1에 나타난 바와 같이, 마이크로포스트 어레이부(60)는 분기 채널부(20)의 최하단 분기 채널과 연결되도록 구성되며, 측벽(44)으로 둘러싸인 판상 형태의 바닥면(43); 바닥면(43) 상에 일정한 간격으로 다수의 마이크로포스트(41)가 배치된 선충 시험부(40); 및 배출부(50)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the micropost array unit 60 is configured to be connected to the lowest branch channel of the branch channel unit 20 and has a plate-shaped bottom surface 43 surrounded by sidewalls 44; Nematode testing unit 40 having a plurality of microposts 41 disposed on the bottom surface 43 at regular intervals; And a discharge part 50.

상기 마이크로포스트 어레이부(60)는 분기 채널부(20)에서 농도구배가 형성된 시험물질이 그대로 유입될 수 있도록 최하단 분기 채널과 연결되어 있다. The micropost array unit 60 is connected to the lowest branch channel so that the test material having the concentration gradient formed in the branch channel unit 20 can be introduced as it is.

상기 마이크로포스트 어레이부(60)는 분기 채널부(20)의 최하단 분기 채널에서 시험물질의 농도구배가 깨지지 않고 완전히 유입될 수 있도록 최하단 분기 채널 과 연결되어 있고, 이를 위해 마이크로포스트 어레이부(60)의 폭은 최하단 분기 채널부의 폭과 같거나 보다 넓게 형성한다. 마이크로포스트 어레이부(60)의 길이는 선충 시험부의 길이에 의해 좌우되나, 특별히 제한되지는 않는다.The micropost array unit 60 is connected to the lowermost branch channel so that the concentration gradient of the test material can be completely introduced into the lowermost branch channel of the branch channel unit 20 without breaking. The width of is equal to or wider than the width of the lowest branch channel portion. The length of the micropost array unit 60 depends on the length of the nematode test unit, but is not particularly limited.

상기 농도구배가 형성된 시험물질은 다수의 마이크로포스트(41)가 배치된 선충 시험부(40)로 유입된다. 상기 선충 시험부(40)의 마이크로포스트(41)는 유체 내에서 수영하지 못하는 특징을 나타내는 선충이 고체 배지 상에는 바닥과 접촉하면서 배쪽과 등쪽은 근육을 수축 이완하면서 운동하는 것에 착안하여, 이러한 마이크로포스트(41) 구조물을 배열함으로써 선충이 마이크로포스트(41)에 접촉하여 근육을 수축 이완하면서 유체 내 운동이 가능하도록 한 것이다. The test substance having the concentration gradient is introduced into the nematode test unit 40 in which a plurality of microposts 41 are disposed. The micropost 41 of the nematode testing unit 40 focuses on the nematode, which exhibits a characteristic of not swimming in the fluid, while the abdomen and the dorsal side contract and relax the muscles while contacting the bottom on the solid medium. (41) By arranging the structure, nematodes contact the micropost 41 so as to allow movement in the fluid while contracting and relaxing muscles.

상기 마이크로포스트(41)는 단면이 원형 또는 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형, 바람직하게는 원형으로, 바닥면(43) 위에서 소정 높이로 돌출된 형태가 될 수 있다. 이러한 마이크로포스트(41)는 바닥면(43)과 마이크로포스트(41)가 접하는 부분에서부터 바닥면에서 멀어질수록 단면적이 일정하거나 또는 단면적이 좁아지는 임의의 형태를 모두 포함한다. The micropost 41 may have a circular cross section, a polygon such as a pentagon, a hexagon, and an octagon, preferably a circle, protruding to a predetermined height on the bottom surface 43. The micropost 41 includes any shape in which the cross-sectional area becomes constant or the cross-sectional area becomes narrower from the bottom surface 43 and the portion where the micro post 41 is in contact with each other.

상기 마이크로포스트(41)의 직경은 50~300 ㎛ 정도가 선충의 사인 곡선과 알맞게 매치되는 이유로 바람직하다. 50 ㎛ 미만이면 구조물을 만들기에 어려운 점에서 좋지 않으며, 300 ㎛를 초과하면 선충의 운동성을 관찰하기 힘들다는 점에서 좋지 않다.The diameter of the micropost 41 is preferably about 50 to 300 μm because the size of the micropost 41 matches the sinusoidal curve of nematodes. If it is less than 50 μm, it is not good in that it is difficult to make a structure, and if it is more than 300 μm, it is not good in that it is difficult to observe the motility of nematodes.

상기 마이크로포스트(41)의 높이는 70~200 ㎛ 정도가 바람직한데, 선충의 직경이 약 80 ㎛ 정도이므로 선충을 포함하여 표면에 적당한 물층을 함유할 수 있어 바람직하다. 70 ㎛ 미만이면 선충을 포스트와 함께 물층에 놓게 할 수 없으므로 좋지 않고, 200 ㎛를 초과하면 제조시 구조물을 만들기 힘들다는 점에서 좋지 않다.The height of the micropost 41 is preferably about 70 ~ 200 ㎛, the diameter of the nematode is about 80 ㎛ is preferable because it can contain a suitable layer of water on the surface including the nematodes. If the thickness is less than 70 μm, the nematodes cannot be placed in the water layer together with the posts.

상기 간격은 한 마이크로포스트(41)와 다른 마이크로포스트 사이의 공간 거리을 말하고, 이 간격은 50~300 ㎛ 정도가 선충이 마이크로포스트를 이용해 앞으로 나아가는 등 마이크로포스트 사이를 이동하기에 바람직하다. 50 ㎛ 미만이면 선충이 이동하기에 너무 좁고, 300 ㎛를 초과하면 선충의 운동을 관찰하기에 적절하지 않다.The spacing refers to the spatial distance between one micropost 41 and the other micropost, and the spacing is preferably about 50 to 300 μm to move between microposts, such as nematodes moving forward using the micropost. If it is less than 50 μm, the nematode is too narrow to move, and if it is more than 300 μm, it is not suitable to observe the movement of the nematode.

또한, 본 발명의 선충 시험부(40)에는 다수 개의 마이크로포스트를 포함하는데, 이들은 각각 형태, 간격, 높이 및 직경이 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.In addition, the nematode test unit 40 of the present invention includes a plurality of microposts, which may be the same in shape, spacing, height and diameter, respectively, or may be different.

또한, 선충 시험부(40)에 배치된 마이크로포스트(41) 중 양쪽 끝에 위치하여 측벽(44)과 마주하고 있는 마이크로포스트(41)의 경우, 측벽(44)과의 간격은 50~200 ㎛ 이 될 수 있다.In addition, in the case of the micropost 41 positioned at both ends of the microposts 41 disposed in the nematode testing unit 40 and facing the sidewalls 44, the distance from the sidewalls 44 It may be 50 ~ 200 ㎛.

상기 배출부(50)는 선충 시험부(40)의 하단에 연결된 일정 공간으로, 농도구배가 형성된 시험물질이 미세유체소자(100)의 외부로 배출되는 부분이다.The discharge unit 50 is a predetermined space connected to the lower end of the nematode test unit 40, the test material is a concentration gradient formed portion is discharged to the outside of the microfluidic device (100).

배출부(50) 최하단 측벽(44)에 배출구가 형성되거나 측벽(44)이 개방된 형태로 형성되어 유체가 외부로 배출될 수 있는데, 본 발명의 배출부(50)의 최하단에는 측벽(44)이 개방되어 형성되어 유체가 흘러나가게 하는 것이 바람직하다.A discharge port is formed in the lower side wall 44 of the discharge part 50 or the side wall 44 is formed in an open shape, and the fluid may be discharged to the outside, and the side wall 44 at the bottom of the discharge part 50 of the present invention. It is preferably formed to be open to allow fluid to flow out.

마이크로 채널부(30)와 마이크로포스트 어레이부(60)의 구조물의 위치를 배열함에 있어서, 분기 채널부(20)의 최하단의 각 분기 채널에서 나오는 순차적으로 농도구배가 형성된 용액이 마이크로포스트(41) 구조물의 방해를 받지 않고 층류를 유지하며 흐를 수 있도록 두 마이크로포스트(41)의 정 중앙 부분에 분기 채널부(20)의 최하단의 각 분기 채널이 위치하도록 한다. 이에 의해 서로 다른 용액의 경계가 마이크로포스트(41) 사이의 세로축에 형성되도록 한다. 이럼으로써 상기 분기 채널부(20)에서 형성된 농도구배가 마이크로포스트 어레이부(60)의 선충 시험부(40)에도 그대로 유지되어 마이크로포스트(41) 사이를 흐르게 되고, 세분화된 농도구배가 이루어진 유체 상에서 선충을 이용한 주화성 시험을 할 수 있게 한다. In arranging the positions of the structures of the micro channel unit 30 and the micro post array unit 60, the solution in which the concentration gradient is sequentially formed from each branch channel at the lowermost end of the branch channel unit 20 is formed in the micropost 41. The lowermost branch channels of the branch channel portions 20 are positioned at the center portions of the two microposts 41 so as to maintain the laminar flow without being disturbed by the structure. This allows the boundary of different solutions to be formed on the longitudinal axis between the microposts 41. As a result, the concentration gradient formed in the branch channel part 20 is maintained in the nematode test part 40 of the micropost array part 60 so as to flow between the microposts 41 and the fluidized phase has a granular concentration gradient. Nematode testing is possible.

또한, 상기 선충 시험부(40)는 측면에 하나 이상의 선충 주입부(42)를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the nematode test unit 40 is characterized in that it is provided with one or more nematode injection unit 42 on the side.

선충 주입부(42)를 통해 선충을 선충 시험부(40)에 들어가게 하는 경우, 이미 형성된 농도구배에 손상을 주지 않을 수 있어 좀 더 정확하게 선충의 주화성을 관찰할 수 있다.When the nematode enters the nematode testing unit 40 through the nematode injecting unit 42, it may not damage the concentration gradient that has already been formed, so that the chemotaxis of the nematode can be observed more accurately.

또한, 본 발명의 마이크로포스트 어레이부(60)는 상기 분기 채널부(20)의 최하단부와 선충 시험부(40) 최상단 사이에 일정 간격의 이격부(45)를 포함할 수 있다. 상기 이격부(45)의 길이는 분기 채널부(20)의 최하단부와 선충 시험부(40) 최상단 사이 간격(D)으로서 마이크로포스트(311) 사이 간격(d)보다 더 넓게 떨어져 배치되는 것이 바람직하고, 이는 선충이 선충 시험부(40)의 최상단을 벗어나 유체의 흐름을 거슬러서 분기 채널부(20)로 들어가지 않게 하기 위함이다. In addition, the micropost array unit 60 of the present invention may include a spaced portion 45 at a predetermined interval between the lowermost end of the branch channel unit 20 and the upper end of the nematode test unit 40. The length of the spacing part 45 is preferably disposed farther apart than the spacing d between the microposts 311 as the spacing D between the bottom end of the branch channel part 20 and the top end of the nematode test part 40. This is to prevent the nematode from entering the branch channel part 20 against the flow of the fluid beyond the upper end of the nematode test part 40.

이러한 본 발명의 미세유체소자(100)는 기존의 마이크로칩 제작에 널리 사용되는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하여 제작할 수 있으나(Samuel K. Sia and George M. Whitesides, Electrophoresis, 2003, 24, 3563-3576) 이에 한정되지는 않는다.The microfluidic device 100 of the present invention can be manufactured using polydimethylsiloxane (PDMS), which is widely used in conventional microchip fabrication (Samuel K. Sia and George M. Whitesides, Electrophoresis, 2003, 24 , 3563). -3576) is not limited thereto.

도 5는 본 발명의 미세유체소자(100)의 마이크로포스트 어레이부(60) 내에서 유체의 흐름이 마이크로포스트 구조물에 방해받지 않고 층류로 유지되도록 마이크로포스트가 배열되었음을 보여주기 위해 제작한 유체소자 및 이를 이용한 실험 결과도이다. 5 is a fluid device manufactured to show that the micropost is arranged so that the flow of fluid in the micropost array portion 60 of the microfluidic device 100 of the present invention is maintained in laminar flow without being disturbed by the micropost structure and This is also an experimental result using this.

도 5a와 같이 본 발명의 미세유체소자에서 마이크로 채널부(30)에서 마이크로포스트 어레이부(60)와 연결되는 말단의 채널만 남기고 다른 미세 채널을 모두 생략한 유체 칩을 제작한 후, 10개의 주입구에 노란색, 파란색 식용 색소를 같은 속도 (2 ㎕/분) 흘려준 결과, 서로 다른 색깔의 색소 용액이 마이크로포스트 사이 세로축에 경계를 이루며 층류로 나란히 흐르는 것을 관찰할 수 있다(도 5b). In the microfluidic device of the present invention as shown in FIG. 5a, after the fluid chip is omitted, all of the other microchannels are omitted, leaving only a channel at the end connected to the micropost array unit 60 in the microchannel unit 30. As a result of flowing the yellow and blue food dyes at the same rate (2 μl / min), it can be observed that different color pigment solutions flow side by side in a laminar flow along the longitudinal axis between the microposts (FIG. 5B).

따라서, 본 발명의 미세유체소자(100)에서 마이크로 채널부(30)에서 형성된 세밀한 농도구배를 가진 유체가 마이크로포스트 어레이부(60)로 유입되더라도 층류로 유지되면서 흘러 세분화된 농도구배도 유지될 수 있음을 알 수 있다.Therefore, even when the fluid having the fine concentration gradient formed in the microchannel unit 30 in the microfluidic device 100 of the present invention flows into the micropost array unit 60, the fluidized fraction can be maintained while maintaining the laminar flow. It can be seen that.

도 6은 본 발명의 바람직한 미세유체소자(100)를 이용하여 농도구배 형성 및 유지를 확인한 도이다. 6 is a view confirming the concentration gradient formation and maintenance using the preferred microfluidic device 100 of the present invention.

도 6a의 미세유체소자(100)를 이용하여 왼쪽 유입구(11a)에는 파란색 용액, 오른쪽 유입구(11b)에는 노란색 용액을 각각 2 ㎕/분의 속도로 계속 흘려주면 수분 내에 마이크로 채널부(30)의 분기 채널부(20) 내로 유체가 흐르면서 혼합되어, 최하단부 분기 채널 왼쪽에서 오른쪽까지 구배가 생기는 것을 용액의 색깔로 확인할 수 있다. 이는 분기 채널부(20)의 최하단부 분기 채널을 통해 흘러나와 마이크로포스트 어레이부(60)로 유입되고, 층류를 유지하면서 흘러 색깔의 구배가 유지됨을 볼 수 있다.Using the microfluidic device 100 of FIG. 6A, the blue solution at the left inlet 11a and the yellow solution at the right inlet 11b are continuously flowed at a rate of 2 μl / min, respectively. As the fluid flows into the branch channel part 20 and is mixed, it can be confirmed by the color of the solution that a gradient occurs from the left side to the right side of the lowermost branch channel. This flows out through the lowermost branch channel of the branch channel part 20 and enters the micropost array part 60, and it can be seen that the gradient of color is maintained while maintaining the laminar flow.

도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이, 마이크로포스트 어레이부(60)의 선충 시험부(40)에서도 왼쪽 끝의 파란색에서부터 오른쪽 끝의 노란색까지 색깔의 구배가 유지됨을 알 수 있다. As can be seen in Figure 6b, in the nematode test unit 40 of the micropost array unit 60 it can be seen that the gradient of color is maintained from blue at the left end to yellow at the right end.

도 6c는 색깔 구배가 형성된 선충 시험부(40) 측면에 위치한 선충 유입구(42)로 선충을 유입하고 수 초 내에 찍은 사진이다. 6c is a photograph taken within a few seconds after the nematode enters the nematode inlet 42 located on the side of the nematode test unit 40 where the color gradient is formed.

선충의 유입 방법은 끝을 자른 옐로우 팁과 파이펫을 이용하여 선충 유입구 (42)와 인접해 흐르는 용액과 같은 용액 (실시 예에서는 노란색 식용 색소)과 함께 선충을 빨아 들여 선충 유입구(42) 위에 수 마이크로 부피의 용액과 선충을 압력을 가하지 않고 떨어 뜨려 놓아, 자동으로 용액과 선충이 선충 시험부(40) 안으로 들어가게 한다. 도 6c는 이러한 방식으로 선충을 유입하면 형성된 색깔의 구배가 선충의 유입에 의해 크게 깨지지 않고 유지되는 것을 보여준다. The nematode inflow method uses a yellow tip and a pipette cut at the top of the nematode inlet 42 by sucking the nematode together with a solution such as a solution flowing adjacent to the nematode inlet 42 (yellow food coloring in the embodiment). The microvolumes of solution and nematodes are dropped without pressure, automatically allowing the solution and nematodes to enter nematode testing unit 40. Figure 6c shows that when the nematode is introduced in this way, the gradient of the color formed remains largely unbroken by the influx of nematodes.

도 7은 본 발명의 바람직한 미세유체소자를 이용하여 NaCl 및 증류수 농도구배를 형성하고 선충의 주화성 실험을 한 결과도로, 상기 미세유체소자 내에 100 mM NaCl 부터 D.W (증류수)에 이르는 농도구배가 있는 경우 및 D.W만 사용하여 농도구배가 없는 경우 미세유체소자 내의 성체 단계 선충의 움직임을 비디오로 찍은 후 선충의 이동경로를 그림으로 나타낸 것이다. 7 is a result of forming a concentration gradient of NaCl and distilled water using a preferred microfluidic device of the present invention and the experiment of chemotaxis of nematodes, the concentration gradient from 100 mM NaCl to DW (distilled water) in the microfluidic device In the case of using the DW and no concentration gradient, the movement of the adult nematodes in the microfluidic device is taken as a video, and then the nematode movement path is illustrated.

미세유체소자 내부에 농도 구배가 없는 경우, 밑면 직경 300 ㎛, 간격 200 ㎛의 마이크로포스트 구조물은 유체에서 움직임이 어려운 선충이 마이크로포스트에 부딪히면서 원하는 방향으로 움직일 수 있게 도와주는 역할을 하고, 상기에서 농도 구배가 없는 경우, 선충은 넣어준 부위에서 맴돌거나 반대방향으로 가기도 하는 임의의 운동 형태를 관찰할 수 있다.When there is no concentration gradient inside the microfluidic device, the micropost structure having a diameter of 300 μm and a thickness of 200 μm of the microfluidic device helps the nematode, which is difficult to move in the fluid, to move in a desired direction while striking the micropost. In the absence of a gradient, the nematode can observe any form of locomotion that may hover or go in the opposite direction at the site of insertion.

그러나 주화성 유인 물질인 NaCl의 농도 구배가 형성되어 있는 경우, 선충은 넣어 준 오른쪽 선충 유입구에서부터 고농도의 유인 물질이 있는 반대편 왼쪽 끝까지 이동하는 것을 관찰할 수 있다. However, when a concentration gradient of the chemotactic attractant NaCl is formed, the nematode can be observed to move from the inlet of the right nematode to the left end of the opposite side with a high concentration of attractant.

선충 한 마리씩을 해당 농도 구배가 이미 형성된 유체 칩에 넣어 3분간 선충의 움직을 관찰한 결과, 주화성 유인제 NaCl 농도 구배가 형성되어 있는 경우에는 그렇지 않은 경우와 달리 유입된 선충이 수초 혹은 수분 내에 넣어준 입구 반대 편의 채널 끝까지 이동하는 것을 확인하였다. Each nematode was placed in a fluid chip that had a gradient of concentration already formed and observed for 3 minutes. As a result, when the concentration of the chemotactic attractant NaCl was formed, the introduced nematodes were found within seconds or minutes. It was confirmed to move to the end of the channel opposite the entrance.

기존의 고체 아가 배지 위에서 수행되던 선충의 주화성 시험은 수 시간이 소요되는 반면, 본 발명의 미세유체소자에서는 수분 내에 관찰이 가능하여 단시간에 주화성 시험을 수행할 수 있는 작용효과를 나타낸다.While the chemotaxis test of nematodes, which was performed on a conventional solid agar medium, takes several hours, the microfluidic device of the present invention can be observed in a few minutes, and thus shows a chemotactic test in a short time.

또한, 도 8a 및 8b는 채널 끝까지 이동하는 선충의 수를 선충 유입구 부위에 머물러 있는 선충 수로 뺀 다음 실험을 수행한 총 선충의 수로 나누어 주화성 지표 값으로 나타낸 결과이다.8A and 8B show the chemotaxis index values by dividing the number of nematodes moving to the end of the channel by the number of nematodes remaining in the nematode inlet, and then dividing by the total number of nematodes.

도 8a는 상기 방법으로 기존에 NaCl이 주화성 유인제로 작용한다고 알려져 있는 농도 범위에서 주화성 실험한 후 주화성 지표를 나타낸 도이고, 도 8b는 주화성 기피제로 알려진 SDS를 가지고 실험한 후 주화성 지표를 나타낸 도이다. Figure 8a is a diagram showing the chemotaxis index after the test of the chemotaxis in the concentration range that NaCl is known to act as a chemotactic attractant by the above method, Figure 8b is a chemotaxis after experimenting with SDS known as chemotactic repellent Figure shows the indicator.

주화성 유인물질인 NaCl을 가지고 주화성 시험한 결과, 1nM 내지 200 mM 에서 주화성을 나타내었고, 기존의 고형 아가 배지에서 주화성 시험이 가능했던 농도(NaCl 0.1~200mM) 보다 훨씬 낮은 농도인 1nM 에서까지 주화성 반응을 나타냄을 확인할 수 있었다. The test for chemotaxis with NaCl, a chemotactic attractant, showed chemotaxis at 1 nM to 200 mM, and 1 nM, a concentration much lower than the concentration that was available for chemotaxis in conventional solid agar media (NaCl 0.1-200 mM). It was confirmed that the chemotactic reaction until.

또한, 주화성 기피물질인 SDS을 가지고 주화성 시험한 결과, 0.0001% 내지 0.10% 에서 세밀한 농도에 따른 주화기피성이 관찰되었다(도 8b). 특히, NaCl 농 도 1nM 내지 0.1mM 범위, SDS 농도 0.0001% 내지 0.1% 범위의 매우 낮은 농도에서도 주화성을 관찰할 수 있었다. In addition, as a result of the chemotaxis test with the chemotactic repellent material SDS, the cheat avoidance according to the fine concentration from 0.0001% to 0.10% was observed (Fig. 8b). In particular, even at very low concentrations in the range of NaCl concentration of 1 nM to 0.1 mM, SDS concentration 0.0001% to 0.1% was able to observe chemotaxis.

주화성 기피물질인 SDS는 0.1% 에서 기피성을 보인다는 보고는 있었으나 그 이하 농도에서의 기피성에 대한 보고는 없었다. 주화성 시험에 사용되는 화학물질들은 대부분 수용성이므로, 본 발명에서와 같이 유체 내에서 주화성을 시험하는 것은 이온상태의 화학물질들과 선충의 화학 수용기와의 결합이 더 활발하게 일어나 감수성이 높은 테스트를 가능하게 한다.SDS, a chemotactic repellent, was reported to be repellent at 0.1%, but there were no reports of repellency at lower concentrations. Since the chemicals used in the chemotaxis test are mostly water-soluble, testing the chewability in the fluid, as in the present invention, is more susceptible because the bond between the ionic chemicals and the nematode chemical receptor is more active. To make it possible.

따라서, 본 발명의 미세유체소자는 세분화된 농도구배를 형성하고, 유체 내에서 선충의 수영을 가능하게 하여, 이를 이용한 선충의 주화성 시험시 단시간 내에 훨씬 감수성 높은 주화성 결과를 얻을 수 있는 작용효과를 나타낸다.Therefore, the microfluidic device of the present invention forms a finely divided concentration gradient and enables the swimming of nematodes in the fluid, so that a highly sensitive chemotaxis result can be obtained within a short time when testing the chemotaxis of the nematodes using the same. Indicates.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 상류부의 농도 구배 형성 구역인 마이크로 채널부(30)와 하류부의 주화성 실험 구역인 마이크로포스트 어레이부(60)로 이루어진 미세유체소자(100)의 정면도이다. FIG. 1 is a front view of a microfluidic device 100 including a micro channel unit 30, which is a concentration gradient forming zone upstream of a preferred embodiment of the present invention, and a micropost array unit 60, which is a chemotaxis test zone downstream.

도 2는 상기 도 1의 미세유체소자(100)에서 농도구배를 형성하기 위한 마이크로 채널부(30)의 확대 정면도이다.2 is an enlarged front view of the micro channel unit 30 for forming a concentration gradient in the microfluidic device 100 of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 미세유체소자(100)의 분기 채널부(20)의 다양한 형태를 나타낸 부분 정면도이다.3 is a partial front view illustrating various forms of the branch channel part 20 of the microfluidic device 100 of the present invention.

도 4는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예의 미세유체소자(100)의 정면도이다.4 is a front view of the microfluidic device 100 of the most preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 미세유체소자(100)의 선충 시험부(40) 내에서 유체의 흐름이 마이크로포스트(41) 구조물에 방해받지 않고 층류로 유지되도록 마이크로포스트(41)가 배열됨을 보여주기 위한 미세유체 및 이를 이용한 실험 결과도이다. FIG. 5 illustrates that the micropost 41 is arranged such that the flow of the fluid in the nematode test part 40 of the microfluidic device 100 of the present invention is maintained in laminar flow without being disturbed by the micropost 41 structure. Microfluidic and experimental results using the same.

도 7은 본 발명의 바람직한 미세유체소자(100)를 이용하여 NaCl 및 증류수 농도구배를 형성하고 선충의 주화성 실험을 실시한 결과도이다. 7 is a result of the formation of NaCl and distilled water concentration gradient using the preferred microfluidic device 100 of the present invention and the experiment of chemotaxis of nematodes.

도 8a는 본 발명의 바람직한 미세유체소자(100) 및 주화성 유인제로 알려진 NaCl를 가지고 다양한 농도 범위에서 선충의 주화성을 실험한 후 주화성 지표를 나타낸 도이고, 도 8b는 주화성 기피제로 알려진 SDS를 가지고 다양한 농도 범위에서 선충의 주화성을 실험한 후 주화성 지표를 나타낸 도이다. Figure 8a is a diagram showing the chemotaxis index after experimenting the chemotaxis of nematodes in various concentration ranges with NaCl known as the preferred microfluidic device 100 and the chemotactic attractant of the present invention, Figure 8b is known as a chemotactic repellent Figure shows the chemotaxis index after experimenting with chemotaxis of nematodes in various concentration ranges with SDS.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 미세유체소자100: microfluidic device

30: 마이크로 채널부 30: micro channel part

10: 유입부 11: 유입구 12: 유입채널10: inlet 11: inlet 12: inlet channel

20: 분기 채널부 21: 분기 채널 22: 공통 분기 채널20: branch channel section 21: branch channel 22: common branch channel

23: 제1단 분기 채널부 24: 제2단 분기 채널부23: first stage branch channel portion 24: second stage branch channel portion

60: 마이크로포스트 어레이부 60: micropost array unit

40: 선충 시험부 41: 마이크로포스트 42: 선충 주입부 40: nematode testing unit 41: micropost 42: nematode injection unit

43: 바닥면 44: 측벽 45: 이격부43: bottom 44: side wall 45: separation portion

50: 배출부 50: discharge part

Claims

A microfluidic device for researching nematode chemotaxis comprising a micro channel part and a micro post array part,

The micro channel portion is composed of two or more inlet portion and branch channel portion,

The two or more inlet is composed of inlets and inlets, respectively

The branch channel part is composed of branch channels bifurcated at the lower end of each inflow channel for sequential concentration gradient of the introduced material, and branch channels adjacent to each other of the branch channels overlap to form a common branch channel.

The micropost array unit is configured to be connected to the lowest branch channel of the branch channel part, and a nematode test part in which a plurality of microposts are arranged at regular intervals on a bottom surface surrounded by sidewalls; And microfluidic device for chemotaxis research of nematodes, characterized in that consisting of a discharge.

The microfluidic device for researching chemotaxis of nematodes according to claim 1, wherein the branch channel part is multistage.

The microfluidic device for researching chemotaxis of nematodes according to claim 2, wherein the number of branch channels increases from the branch channel part toward the bottom thereof.

The microfluidic device for researching chemotaxis of nematodes according to claim 1, wherein the branch channel has a straight or curved or zigzag shape.

The microfluidic device for researching nematode chemotaxis according to claim 1, wherein the micropost is arranged such that the fluid flowing from the lowest branch channel of the branch channel part is located between the microposts.

According to claim 1, wherein the nematode test unit is a microfluidic device for chemotaxis research of the nematode, characterized in that it is provided with at least one nematode injection unit on the side.

The microfluidic device for researching nematode chemotaxis according to claim 1, wherein the nematode test unit is spaced apart from the bottom end of the branch channel part by a predetermined distance between the bottom end of the branch channel part and the top end of the nematode test part.