KR101024936B1 - 용액을 연속적으로 희석하는 미세채널 칩 및 희석 방법 - Google Patents

용액을 연속적으로 희석하는 미세채널 칩 및 희석 방법 Download PDF

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Abstract

미세유체 기술을 이용하여 한 번의 유체 주입으로 다양한 농도의 용액(희석액)을 연속적으로 희석시킬 수 있는 미세채널 칩 및 방법을 개시한다.
본 발명에서는 미세채널의 폭 및 길이를 조절하여 유체의 유량을 조절할 수 있는 미세유체 기술을 사용하여 플라스틱 칩 내에 미세채널을 형성시키며, 상기 미세채널의 폭 및 길이를 조절하여 희석제(예를 들어, 완충액)와 시료(예를 들어, 화학물질 또는 약물)의 유량 비를 조절한다. 상기 유량 비에 따라 희석제와 시료가 혼합채널에서 혼합되면서 시료가 희석된다. 이와 같이 희석된 용액이 다시 희석제와 혼합되어 희석된다. 이러한 희석 과정이 반복됨으로써, 연속적으로 희석된 희석액을 얻을 수 있다.
연속 희석, 지수함수적 희석, 농도, 미세유체 기술, 미세채널

Description

용액을 연속적으로 희석하는 미세채널 칩 및 희석 방법 {A chip having microchannels and a method for serial dilution of solution}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 미세채널 구성을 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 하부기판의 사시도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 상부기판의 사시도.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 유입구 또는 유출구에 삽입되는 튜빙의 사시도.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 사시도.
도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 평면도.
도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 단면도.
도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 혼합채널의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 유출구의 구조를 도시한 도면.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩을 사용하여 용액을 희석시키 는 과정을 설명하기 위한 순서도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩을 사용하여 희석된 용액에 세포를 배양하는 과정을 설명하기 위한 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩을 사용하여 희석시킨 용액을 촬영한 사진.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩을 사용하여 희석시킬 때 유량에 따른 희석액의 농도를 비교하여 나타낸 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
1 : 제1채널 1a~1c, 4a~4c : 채널 유닛
2 : 제2채널 2a~2d : 혼합채널
3 : 분기채널 4 : 유출 채널
11 : 하부기판 12 : 상부기판
13 : 튜빙 14 : 희석제 유입구
15 : 시료 유입구 17 : 유출구
A1~A4 : 분기점 B1~B4 : 합류점
본 발명은 미세유체 기술을 이용하여 한 번의 유체 주입으로 다양한 농도의 용액(희석액)을 연속적으로 희석시킬 수 있는 미세채널 칩 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학적/생물학적 실험 등에 사용할 표준용액을 구입하는 경우, 상기 표준용액의 농도가 ug/ml인지 또는 mg/kg인지를 확인한다. 농도가 ug/ml로 표시된 표준용액은 피펫 또는 부피측정 플라스크를 이용하여 희석하며, 농도가 mg/kg으로 표시된 표준용액은 저울을 사용하여 희석한다.
상기 표준용액이 여러 가지 농도로 희석된 희석액을 제조하기 위하여 연속 희석법이 개발되었다. 상기 연속희석법은, 예를 들어 1000ug/ml 농도의 표준용액 중에서 10ml를 분취하고, 100ml 부피측정 플라스크에서 희석하여 100ug/ml의 용액을 제조하며, 다시 상기 부피측정 플라스크로부터 10ml를 분취하고, 새로운 100ml 부피측정 플라스크에서 희석하여 10ug/ml의 용액을 얻는다. 이러한 단계를 거치면서 희석하는 방법이 가장 일반적으로 사용되는 연속 희석법이다. 상기 방법은 표준용액의 농도를 로그 스케일로 희석시킨다.
상기 방법을 사용하여 사용자는 표준용액을 지수함수적(예를 들어, 1/10, 1/100, 1/1000, 1/10000, ......)으로 희석시킬 수 있다.
표준용액을 희석하는 방법이 어려운 것은 아니지만, 제조하고자 하는 농도의 종류가 지나치게 많은 경우, 원하는 농도의 용액을 제조할 때 소요되는 시간이 길어지며, 연구자의 피로가 증가한다. 또한, 연구자의 피펫팅 기술 차이에 따라 얻고자 하는 농도의 오차가 발생할 가능성이 크다. 또한, 각 단계를 거치면서 부피측정 플라스크의 소모 역시 증가한다.
따라서, 이러한 문제들을 해결할 수 있는 용액 희석 방법 및 장치의 개발이 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서는 미세유체 기술을 사용하여 플라스틱 칩 내에 미세채널을 형성시키며, 상기 미세채널의 폭, 단면적 또는 길이를 조절하여 희석제(예를 들어, 완충액)와 시료(예를 들어, 화학물질 또는 약물)의 유량 비를 조절한다. 상기 유량 비에 따라 희석제와 시료가 혼합채널에서 혼합되면서 시료가 희석된다. 이와 같이 희석된 용액이 다시 희석제와 혼합되어 희석된다. 이러한 희석 과정이 반복됨으로써, 연속적으로 희석된 희석제를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 미세유체 기술을 이용하여 한 번의 유체 주입으로 다양한 농도의 용액을 연속적으로 희석시킬 수 있는 미세채널 칩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 미세유체 기술을 이용하여 한 번의 유체 주입으로 다양한 농도의 용액을 연속적으로 희석시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 시료를 연속적으로 희석하는 미세채널 칩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 미세채널 칩은, 희석제가 주입되는 희석제 유입구; 상기 희석제 유입구와 연결되어, 상기 희석제가 통과하는 제1채널; 상기 시료가 주입되는 시료 유입구; 및 상기 시료 유입구와 연결되어, 상기 시료가 통과하는 제2채널을 포함한다. 여기에서, 상기 제1채널은 상기 희석제가 분기되는 복수개의 분기점을 포함하 고, 상기 제2채널은 상기 희석제가 유입되는 복수개의 합류점을 포함하며, 상기 복수 개의 분기점 및 상기 복수 개의 합류점은 서로 일대일로 분기채널에 의하여 연결되고, 상기 제2채널에서 각 합류점의 다음 위치에는 상기 시료가 상기 희석제에 의하여 희석된 희석액을 유출구로 유출시키기 위한 유출 채널이 연결되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 미세채널 칩을 사용하여 시료를 1:n의 비율(여기에서 n은 1보다 큰 실수이다)로 연속적으로 희석하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 희석 방법은, 상기 희석제 유입구를 통하여 상기 제1채널에 희석제를 유입시키는 단계(a); 상기 시료 유입구를 통하여 상기 제2채널에 시료를 유입시키는 단계(b); 및 상기 유출구를 통하여 희석액을 얻는 단계(c)를 포함한다. 여기에서, 상기 단계(b)에서 상기 제2채널로 유입되는 시료의 유량과, 상기 단계(a)에서 희석제가 유입된 후 상기 각 분기채널을 통하여 상기 제2채널로 유입되는 희석제의 유량의 비는 1:(n-1)이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세채널 칩 및 이를 이용한 용액 희석 방법의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에서는 본 발명에 따라 시료를 연속적으로 희석하는 미세채널 칩에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 희석 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
상기 도 1에서 두 개의 유체 유입구(inlet) 중 제1유입구(buffer inlet)에는 화학용액을 희석시킬 수 있는 완충액(희석제)를 주입하고, 제2유입구(chemical inlet)에는 희석시키고자 하는 화학용액(시료)을 주입한다. 상기 제1채널(1)을 흐르던 완충액은 각 분기점(A1, A2, A3, A4)에서 분기되어 각 분기채널(3)로 흐르다가, 제2채널(2) 중의 각 합류점(B1, B2, B3, B4)에서 화학용액과 교차하면서, 화학용액과 완충액이 혼합된다.
이 때, 상기 완충액이 분기되어 흐르는 각 분기채널(3)에서는 상기 화학용액에 대한 상대적인 비율로서 9의 유량(y1=y2=y3=y4=9)으로 흐르도록 설계하고, 상기 화학용액이 흐르는 제2채널(2)에는 상기 완충액에 대한 상대적인 비율로서 1의 유량(x1=1)으로 화학용액이 흐르도록 설계한다. 따라서, 상기 완충액이 유입되는 제1채널(1)의 유입구(Buffer inlet)에는 36의 유량(9×4=36)이 흐르도록 설계한다.
상기 제1채널(1)을 흐르던 완충액이 제1분기점(A1)에서 분기되어 제1분기채널(3)로 흐르다가, 제2채널(2) 중의 제1합류점(B1)에서 화학용액과 교차하여 혼합되면, 상기 화학용액은 초기 농도의 1/10로 희석된다(x1/(x1+y1)=1/10). 상기 희석된 용액의 총 유량은 10(화학용액 1 + 완충액 9)의 유량을 갖게 된다. 이 중, 9의 비율의 유량은 유출채널(4)을 통하여 유출구(C1)로 유출된다. 따라서, 1/10로 희석된 용액을 유출구(C1)에서 얻을 수 있다.
한편, 상기 희석된 용액의 총 유량 10 중에서 나머지 1의 유량은 다시 제2합류점(B2)에서 9의 유량(y2)을 갖는 완충액과 다시 혼합되어 1/100의 농도로 다시 희석된다. 마찬가지로, 상기 희석된 용액의 총 유량은 10(희석액 1 + 완충액 9)의 유량을 갖게 된다. 이 중, 9의 비율의 유량은 유출채널(4)을 통하여 유출구(C2)로 유출된다. 따라서, 1/100로 희석된 용액을 유출구(C2)에서 얻을 수 있다.
마찬가지로, 상기 희석된 용액의 총 유량 10 중에서 나머지 1의 유량은 다시 제3합류점(B3)에서 9의 유량(y3)을 갖는 완충액과 다시 혼합되어 1/1000의 농도로 다시 희석된다.
이와 같은 단계를 거치게 되면서, 출구(C1, C2, C3, C4)를 통하여 각각 1/10, 1/100, 1/1000, 및 1/10000로 화학용액이 희석된 희석액을 얻을 수 있다.
이와 같이 미세채널의 유체 저항을 조절하여 화학용액이 지수함수적으로 희석되도록 미세채널을 구성할 수 있다.
상기 미세채널 칩에서 미세채널의 폭, 단면적 또는 길이를 적절히 조절하고, 또한 상기 유체에 가해지는 펌프의 압력을 조절하여, 미세채널 내를 흐르는 유체의 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 완충액과 화학용액의 유량 비율을 적절히 조절함으로써 원하는 희석 비율을 갖는 희석액을 얻을 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는 각 분기채널(3)을 통하여 제2채널(2)로 유입되는 완충액의 양(y1, y2, y3, y4)과, 상기 제2채널(2)로부터 각 유출채널(4)로 유출되는 희석액의 양이 모두 동일하도록 구성하여, 각 유출구(C1, C2, C3, C4)를 통하여 유출되는 희석액이 지수함수적으로 연속적으로 희석되도록 구성하였다.
그러나, 본 발명에서는 각 채널을 흐르는 유량이 적절한 값을 갖도록 각 분기채널(3)을 통하여 제2채널(2)로 유입되는 완충액의 양, 각 합류점(B, B2, B3, B4)으로 유입되는 시료 또는 혼합액의 양을 적절히 선택하는 경우, 각 유출구(C1, C2, C3, C4)를 통하여 유출되는 희석액의 농도를 임의로 정할 수 있다.
예를 들어, 제1합류점(B1)에 x1양의 시료 및 y1양의 완충액이 유입되어 혼합되는 경우, 제1유출구(C1)를 통하여 유출되는 희석액의 농도 K1=x1/(x1+y1)이다.
이후, 제2합류점(B2)에서는 (x1+y1)양의 혼합액 중 소정량이 유출채널(4)을 통하여 유출되고 난 나머지인 x2양의 희석액과 y2양의 완충액이 유입되어 혼합된다. 따라서, 제2유출구(C2)를 통하여 유출되는 희석액의 농도 K2=K1·x2/(x2+y2)이다.
이후, 제3합류점(B3)에서는 (x2+y2)양의 혼합액 중 소정량이 유출채널(4)을 통하여 유출되고 난 나머지인 x3양의 희석액과 y3양의 완충액이 유입되어 혼합된다. 따라서, 제3유출구(C3)를 통하여 유출되는 희석액의 농도 K3=K2·x3/(x3+y3)이다.
마찬가지로, 제4유출구(C4)를 통하여 유출되는 희석액의 농도 K4=K3·x4/(x4+y4)이다.
이러한 원리로 실험자가 원하는 농도의 희석액을 얻을 수 있게 하는 각 채널의 유량을 계산할 수 있다. 따라서, 이와 같이 계산된 유량이 흐르도록 미세채널을 설계하여 제작하는 경우, 실험자는 원하는 농도의 희석액을 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세채널 칩의 미세채널 구성을 나타낸 것이다.
상기 미세채널 칩은, 희석제가 주입되는 희석제 유입구(buffer inlet); 상기 희석제 유입구(buffer inlet)와 연결되어, 상기 희석제가 통과하는 제1채널(1); 시료가 주입되는 시료 유입구(chemical inlet); 및 상기 시료 유입구(chemical inlet)와 연결되어, 상기 시료가 통과하는 제2채널(2)을 포함한다.
상기 제1채널(1)은 상기 희석제가 분기되는 복수개의 분기점(A1, A2, A3, A4)을 포함하고, 상기 제2채널(2)은 상기 희석제가 유입되는 복수개의 합류점(B1, B2, B3, B4)을 포함한다. 상기 복수 개의 분기점(A1, A2, A3, A4) 및 상기 복수 개의 합류점(B1, B2, B3, B4)은 서로 일대일로 분기채널(3)에 의하여 연결된다.
상기 제2채널(2)에서 각 합류점(B1, B2, B3, B4)의 다음 위치에는 상기 시료가 상기 희석제에 의하여 희석된 희석액을 유출구(C1, C2, C3, C4)로 유출시키기 위한 유출채널(4)이 연결되어 있다.
상기 제1채널, 제2채널, 및 유출채널(4)에는 희석제, 시료, 및 희석된 용액(희석액)이 통과하는 각 경로의 유체 저항이 일치되도록 만곡부 형상의 채널유닛(1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c, 2d, 4a, 4b, 4c)을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1채널(1)의 분기점들(A1, A2, A3, A4) 사이에는 만곡부 형상의 채널 유닛(1a, 1b, 1c)이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2채널(2)의 합류점들(B1, B2, B3, B4) 사이에는 만곡부 형상의 혼합채널(2a, 2b, 2c, 2d)이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유출채널(4)에는 만곡부 형상의 채널유닛(4a, 4b, 4c)이 포함되어 있는 것이 바람직하다.
상기 미세채널 칩을 사용하여 임의의 농도를 갖는 시료를 얻을 수 있다.
특히, 상기 미세채널 칩을 사용하여 시료를 1:n의 비율(여기에서, n은 1보다 큰 실수이다)로 연속적으로 희석시킬 수 있다. 이하에서는 상기 미세채널 칩을 사용하여 예를 들어, 1:10의 비율로 연속적으로 희석하는 방법을 설명한다.
우선, 상기 희석제 유입구(buffer inlet)를 통하여 상기 제1채널(1)에 희석제를 36㎕/min의 유량으로 유입시킨다. 또한, 상기 시료 유입구(chmeical inlet)를 통하여 상기 제2채널(2)에 시료(화학용액의 초기 농도는 1㎍/ml이다)를 1㎕/min의 유량으로 유입시킨다.
이 때, 상기 제1채널로 흐르던 완충액은 y1=y2=y3=y4=9㎕/min의 유량으로 4개의 분기채널(3)에서 동일한 유량으로 흐르다가, 제2채널(2)로 유입된다. 여기에서, 상기 제2채널(2)을 흐르는 시료의 유량(x1=x2=x3=x4)은 1㎕/min이고, 상기 제2채널(2)의 합류점(B1, B2, B3, B4)로 유입되는 희석제의 유량은 9㎕/min이므로, 각 합류점(B1~B4)에서 시료는 1:10으로 희석된다.
예를 들어, 첫 번째 합류점(B1)에서 x1=1㎕/min의 화학용액과 y1=9㎕/min의 희석제가 혼합되므로, 여기에서 상기 화학용액의 농도는 0.1㎍/ml이고, 유량은 10㎕/min이 된다. 상기 희석된 용액은 혼합채널(2a)을 통과하는 도중에 완전하게 혼합된다. 이후, 9㎕/min의 유량은 유출채널(4)을 거쳐서 제1유출구(C1)로 유출되고, 나머지 0.1㎍/ml 농도로 희석된 희석액이 1㎕/min의 유량으로 제2채널(2)을 흐르게 된다.
이후, 두 번째 합류점(B2)에서 x2=1㎕/min의 희석액과 y2=9㎕/min의 희석제가 혼합되므로, 여기에서 상기 화학용액의 농도는 0.01㎍/ml이고, 유량은 10㎕/min이 된다. 상기 희석된 용액은 혼합채널(2b)을 통과하는 도중에 완전하게 혼합된 다. 이후, 9㎕/min의 유량은 유출채널(4)을 거쳐서 제2유출구(C2)로 유출되고, 나머지 0.01㎍/ml 농도로 희석된 희석액이 1㎕/min의 유량으로 제2채널(2)을 흐르게 된다.
이러한 과정을 거치면서, 제3유출구(C3)에서 0.001㎍/ml 농도로 희석된 희석액을 얻을 수 있고, 제4유출구(C4)에서 0.0001㎍/ml 농도로 희석된 희석액을 얻을 수 있다.
이 때, 상기 분기채널(3)을 통하여 상기 제2채널(2)에 유입되는 희석제의 유량 및 상기 유출채널(4)을 통하여 제2채널(2)로부터 유출되는 희석액의 유량이 서로 9㎕/min로 동일하여야, 상기 제2채널 내의 시료의 유량을 1㎕/min으로 유지할 수 있다. 이와 같이 각 분기채널(3)을 통하여 제2채널(2)에 유입되는 희석액의 유량과 상기 유출채널(4)을 통하여 상기 제2채널(2)을 통하여 유출되는 유량이 동일하게 하기 위해서, 상기 분기채널(3) 및 상기 유출채널(4)의 폭방향 단면적이 서로 동일하도록 미세채널 칩을 제조하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 희석제 유입구(buffer inlet)에 희석제를 유입하는 경우에는, 상기 분기채널의 개수 및 상기 분기채널을 통하여 흐르는 희석제의 유량을 감안하여 결정한다. 본 실시예에서는 분기채널이 4개이고, 각 분기채널을 통하여 희석제를 9㎕/min의 유량으로 흐르게 하여야 하므로, 상기 희석제 유입구(buffer inlet)를 통하여 희석제가 4×9㎕/min=36㎕/min의 유량으로 유입시킨다.
이하에서는 본 발명에 따른 미세채널 칩을 제작하는 과정을 설명한다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같은 하부기판을 준비한다.
또한, 상기 도 2와 같은 구성을 갖는 미세채널이 형성된 상부기판을 제작한다. 상기 상부기판은, 포토리소그래피 방법에 의하여 미세채널의 패턴을 형성시킨 마스터를 제작하고, 상기 마스터 상에 플라스틱(예를 들어, PDMS)을 몰딩시킴으로써 제작할 수 있다.
상기 상부기판에는 희석제를 유입시키기 위한 희석제 유입구(14), 시료를 유입시키기 위한 시료 유입구(15), 상기 희석제에 의하여 희석된 시료(희석액)을 유출시키기 위한 유출구(17-1~17-4)가 상기 상부기판을 관통하는 홀 형태로 형성된다.
도 3c는 본 발명에 따른 미세채널 칩의 유입구(14, 15) 또는 유출구(17)에 삽입되는 튜빙(17)의 사시도이다. 상기 튜빙을 통하여 미세채널 칩의 유입구(14, 15)가 유체를 유입시키킬 수 있도록 압력을 가할 수 있는 펌프(미도시)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 튜빙을 통하여 미세채널 칩의 유출구(17)의 희석액을 수거할 수 있다.
도 3d는 상기 도 3a에 도시된 하부기판과 상기 도 3b에 도시된 상부기판을 접합시키고, 상기 상부기판의 유입구(14, 15) 및 유출구(17)에 튜빙(13)을 연결시켜 제작한 미세채널 칩의 사시도이다. 도 3e는 상기 미세채널 칩의 평면도이며, 도 3f는 상기 미세채널 칩의 W1-W2 라인을 절취하여 바라본 단면도이다.
도 3g는 상기 미세채널 칩의 혼합채널(2a)의 구조를 상세하게 도시한 것이다. 상기한 바와 같은 혼합채널(2a)을 통과하면서 희석제(9㎕/min)와 화학용액(1 ㎕/min)이 완전하게 혼합된다.
도 4는 본 발명에 따른 미세채널 칩의 유출구(17)의 구조를 도시한 도면이다. 지름은 2mm이며, 유출채널(4)을 통하여 제2채널(2)과 연결된다. 상기 유출구(17)는 희석액 중에서 세포를 배양하기 위한 공간으로도 활용할 수 있다.
도 5a는 상기 미세채널 칩을 사용하여 용액을 희석시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 우선, 완충액 및 화학용액을 각각 유입구를 통하여 소정 유량으로 주입한다(S1). 이와 같이 주입하는 경우, 각 유출구에서는 소정 농도로 희석된 용액이 유출되며, 상기 유출구를 통하여 각 희석액을 수거한다(S2).
한편, 상기 미세채널 칩을 사용하여 각 유출구에 소정 농도로 희석된 희석액에서 직접 세포를 배양할 수 있다. 도 5b는 상기 미세채널 칩을 사용하여 희석된 용액에 세포를 배양하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이와 같이 세포를 배양하고자 하는 경우에는, 우선 각 세포배양 공간(17)으로 세포를 주입한 후(S3)에, 완충액 및 화학용액을 각각 유입구를 통해 주입한다(S4). 상기 희석된 용액을 배양액으로서 연속적으로 흐르게 하면서 상기 세포 배양 공간(17)에서 세포를 배양하면서 세포 거동, 세포 독성 실험, 및 세포 분화 실험을 수행한다(S5).
도 6은 상기 미세채널 칩을 사용하여 실제로 희석시킨 용액의 농도를 비교하여 카메라로 촬영한 사진이다. 화학용액이 각각 0.1, 0.01, 0.001, 및 0.0001로 희석되도록 하였다. 가장 좌측은 실험자가 실제 수작업(manual)으로 피펫팅에 의하여 제조한 것이며, 상단의 숫자는 각각 화학용액의 유량을 표시한 것이다(단위 : ㎕/min).
상기 미세채널 칩을 통하여 희석시킨 용액은 일반적인 피펫팅 방법을 통하여 얻은 희석용액과 색깔이 일치함을 알 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 미세채널 칩을 사용하는 경우, 시료 및 화학약품의 유량에 상관없이 목적하는 농도로 화학용액을 희석시킬 수 있으며, 오차가 거의 발생하지 아니함을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 미세채널 칩을 사용하는 경우 유량의 변화에 따른 영향을 받지 아니함을 알 수 있다.
도 7은 상기 미세채널 칩을 사용하여 희석시킨 상기 도 6의 희석액의 농도를 유량에 대비하여 나타낸 그래프이다. 상기 도 6에서 촬영한 이미지를 정확하게 분석하기 위하여 이미지 처리 프로그램인 메트랩(Metlab) 프로그램을 사용하여 분석하였다. 색깔 강도를 분석한 결과, 상기 미세채널 칩을 통하여 얻은 희석액의 농도가 일반적인 피펫팅 방법을 통해 얻은 결과와 거의 일치함을 알 수 있다.
종래에는 사용자가 많은 종류의 희석액 샘플을 얻기 위하여 수작업으로 직접 피펫팅하였기 때문에 많은 시간과 노력이 요구되었다. 그러나, 본 발명에 따른 미세채널 칩을 이용하는 경우, 시료 및 완충액을 1회 주입함으로써 연속적인 농도의 희석액을 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 상기 미세채널 칩에서 유출구를 세포 배양 공간으로 활용함으로써, 세포들 간의 원활한 신호전달이 가능하게 하고, 세포 독성 실험, 및 세포 분화 실험 등을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 세포 배양액을 연속적으로 공급할 수 있기 때문에, 시간 경과에 따라 세포 배양액의 질이 떨어지는 것을 예방할 수 있고, 세 포가 보다 건강한 상태로 배양되게 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 시료를 연속적으로 희석하는 미세채널 칩으로서,
    희석제가 주입되는 희석제 유입구;
    상기 희석제 유입구와 연결되어, 상기 희석제가 통과하는 제1채널;
    상기 시료가 주입되는 시료 유입구; 및
    상기 시료 유입구와 연결되어, 상기 시료가 통과하는 제2채널을 포함하되,
    상기 제1채널은 상기 희석제가 분기되는 복수개의 분기점을 포함하고,
    상기 제2채널은 상기 희석제가 유입되는 복수개의 합류점을 포함하며,
    상기 복수 개의 분기점 및 상기 복수 개의 합류점은 서로 일대일로 분기채널에 의하여 연결되고,
    상기 제2채널에서 각 합류점의 다음 위치에는 상기 시료가 상기 희석제에 의하여 희석된 희석액을 유출구로 유출시키기 위한 유출 채널이 연결되고,
    상기 제1채널 및 제2채널은 폭, 단면적 및 길이 중 어느 하나 이상이 조절되며,
    상기 제1채널로부터 각 분기채널을 통하여 상기 제2채널로 유입되는 희석제의 유량이 서로 동일하고, 상기 제2채널로부터 각각의 유출채널로 유출되는 희석액의 유량도 서로 동일하며, 상기 분기채널을 통하여 상기 제2채널에 유입되는 희석제의 유량과 상기 유출채널을 통하여 제2채널로부터 유출되는 희석액의 유량이 서로 동일하도록, 상기 각 분기채널과 상기 각 유출채널의 폭방향 단면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 미세채널 칩.
  6. 제 5 항에 따른 미세채널 칩을 사용하여 시료를 1:n의 비율(여기에서 n은 1보다 큰 실수이다)로 연속적으로 희석하는 방법으로서,
    상기 희석제 유입구를 통하여 상기 제1채널에 희석제를 유입시키는 단계(a);
    상기 시료 유입구를 통하여 상기 제2채널에 시료를 유입시키는 단계(b); 및
    상기 유출구를 통하여 희석액을 얻는 단계(c)를 포함하되,
    상기 단계(b)에서 상기 제2채널로 유입되는 시료의 유량과, 상기 단계(a)에서 희석제가 유입된 후 상기 각 분기채널을 통하여 상기 제2채널로 유입되는 희석제의 유량의 비는 1:(n-1)인 것을 특징으로 하는 희석 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세채널 칩 상에 상기 분기채널이 k개인 경우,
    상기 단계(b)에서 상기 제2채널로 유입되는 시료의 유량과, 상기 단계(a)에서 상기 제1채널로 유입되는 희석제의 유량의 비는 1:(n-1)k인 것을 특징으로 하는 희석 방법.
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