KR101071116B1 - 체액 미생물 검침 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명는 체액 내의 미생물 검침을 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 미생물이 존재하지 않는 것으로 알려진 체액으로부터 다양한 원인에 의거한 것으로 사료되는 감염성 미생물의 분리 및 분리된 미생물의 생체막의 전기적 성질에 따른 분류를 행하여 선동정을 가능하게 하는 체액 내의 미생물의 검침을 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리부와, 상기 미생물 분리부로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부를 구비하는 체액 미생물 검침 장치에 있어서, 상기 미생물 분리부는 2개의 주입구, 메인채널, 2개의 배출구를 구비하는 미세유로채널로 이루어지며, 상기 2개의 주입구는 등장수(isotonic water)를 주입하는 제1주입구와, 체액의 샘플을 주입하는 제2주입구로 이루어지며, 상기 제1주입구로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래로 나뉘어 제1 등장수 유로채널과 제2 등장수 유로채널로 나뉘었다가, 상기 제2주입구로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널과 상기 메인 채널의 일측에서 만나도록 이루어져, 상기 메인 채널에 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성하며, 상기 메인 채널은 복수개의 전극이 비스듬히 설치되어 있으며, 상기 전극에는 일정한 AC 전압이 인가되어, 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미생물 검침부는 복수개의 가이드 라인 전극, 복수개의 검침 전 극을 구비하며, 상기 가이드 라인 전극들은 상기 검침 전극의 위에 이격되어 설치되어, 상기 미생물 분리부에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 검침 전극에 이르도록 가이드하며, 상기 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집되는 것을 특징으로 한다.
체액, 미생물, 전기영동 분극, DEP, AC전압

Description

체액 미생물 검침 장치{A detector of humoral microorganism}
본 발명는 체액 내의 미생물 검침을 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 미생물이 존재하지 않는 것으로 알려진 체액으로부터 다양한 원인에 의거한 것으로 사료되는 감염성 미생물의 분리 및 분리된 미생물의 생체막의 전기적 성질에 따른 분류를 행하여 선동정을 가능하게 하는 체액 내의 미생물의 검침을 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 실험실에서 사용되고 있는 체액 내 미생물 검침 장치의 일예를 나타내며, 도 2는 종래의 실험실에서 사용되고 있는 체액 내의 미생물을 검침하는 방법을 나타낸다.
도 1 및 도 2의 종래의 혈액 내 미생물 검침 장치 및 방법은 혈액과 가검물을 상당량 채취하여 특이적인 배지에 배양조건을 맞춰 최소 이틀, 길게는 일주일 이상 배양 한 후 성장한 미생물의 군집의 특징에 따라 감염여부를 확인할 수 있다. 이와 같은 방법은 체내의 병원성 미생물을 검침하는데 시간이 오래 걸리고, 그 분석을 위한 기기의 가격이 비싸며, 분석을 위해 전문 인력이 반드시 필요하다는 단점이 있다.
특히 요로 감염 등을 검사함에 있어서 체액 내 미생물 검침 장치는 필수적인 장비이다.
요로 감염이란 신장에서부터 소변이 나오는 길에 감염이 있는 것으로 감염부위에 따라 하부 요로 감염인 방광염, 요도염과 상부 요로 감염인 신우신염 등이 있다. 요로 감염의 원인으로는 요도로부터 방광으로 균이 올라가서 생기는 상행성 감염이 대부분이고 원인균은 주로 대장균이다. 일반적으로 여성이 해부학적으로 남성보다 요로가 짧기 때문에 감염이 잘 일어나고 대부분 빈뇨, 요통, 잔뇨감의 증상을 나타내고 구토가 동반되기도 한다.
요로 감염이 소아 감염질환의 상당 부분을 차지함에도 불구하고 그 증상이 성인과는 다소 차이를 보이며 의사 전달이 명확하지 않다는 특징 때문에 다른 염증진단과 분간하는데 어려움이 있다.
또한 종래의 체액 내 미생물 검침 장치를 이용하면 정량/정성적인 감염여부의 진단 결과는 수일의 시간이 소요되므로 즉각적으로 항생제 투여 시 적정 용량을 산출하기 힘들다.
대부분의 병원성 미생물은 기본적으로 체내 빠른 감염확산 경로로 숙주의 체액관을 사용하고 있다. 이들을 검침하기 위해 대표적으로, 채취한 검체를 최소 이틀정도의 시간동안 배양하여 동정 및 분류한다. 하지만 기존의 방법은 많은 시간을 소요시키고 증식이 느린 미생물의 경우 배양기간이 많이 연장될 수 있으며 시료를 분석하기 위한 전문 인력의 기술을 필요로 한다. 이러한 문제점 때문에 체내 감염에 대한 즉각적 조치 및 예방이 어렵다.
따라서 본 발명은 전기영동 이용해 소변 내 미생물의 분리 및 임피던스 측정을 통해 실시간으로 검침하며, 본 발명에서 제안한 바이오 칩(biochip)을 바탕으로 소변 내 극미량으로 함유되어 있는 병원성 미생물의 검출(sensing)이 가능하며, 전문적인 기술이 필요없이, 누구나 쉽게 접근하고, 사용하기 용이한 체액 내 미생물 검침 장치를 제공한다.
즉, 본 발명에서 제안하는 전기영동 분극(DEP, dielectrophoresis)를 이용한 소변 내의 미생물 분리 검침방법을 이용한다면, 실시간으로 소량의 검체만 가지고도 소변내의 미생물 감염의 유무를 판단 할 수 있기 때문에 신속한 진단 및 조치가 가능하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 체액으로부터 다양한 원인에 의거한 감염성 미생물을 분리하고 분리된 미생물의 생체막의 전기적 성질에 따른 분류를 행하여 선동정을 가능하게 하는 체액 내 미생물 검침 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 체내의 병원성 미생물을 검침하는데 시간이 오래 걸리지 않으며, 가격이 저렴하며, 사용하기에 용이하여 손쉽게 분석할 수 있는 체액 내 미생물 검침 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전기영동 분극(DEP, dielectrophoresis)를 이용하여 체액 내 미생물의 분리 및 임피던스 측정을 통해 실시간으로 검침하며, 체액 내 극미량으로 함유되어 있는 병원성 미생물의 검출도 가능한 체액 내 미생물 검침 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전처리 및 배양 시간이 필요없는 전기영동 분극(DEP)을 이용하여 신속 정확한 인체 내 병원성 미생물 검침 및 진단 시험법을 확보하며, 시료의 사전/사후 처리 없이 검체 자체만을 가지고 병원성 미생물을 검침 할 수 있으며, 생체 시료내의 미생물 분리 및 검침을 하나의 칩 상에서 실행함으로서 기존의 분석 시간을 획기적으로 줄인 체액 내 미생물 검침 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명은 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리부와, 상기 미생물 분리부로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부를 구비하는 체액 미생물 검침 장치에 있어서, 상기 미생물 분리부는 2개의 주입구, 메인채널, 2개의 배출구를 구비하는 미세유로채널로 이루어지며, 상기 2개의 주입구는 등장수(isotonic water)를 주입하는 제1주입구와, 체액의 샘플을 주입하는 제2주입구로 이루어지며, 상기 제1주입구로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래로 나뉘어 제1 등장수 유로채널과 제2 등장수 유로채널로 나뉘었다가, 상기 제2주입구로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널과 상기 메인 채널의 일측에서 만나도록 이루어져, 상기 메인 채널에 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성하며, 상기 메인 채널은 복수개의 전극이 비스듬히 설치되어 있으며, 상기 전극에는 일정한 AC 전압이 인가되어, 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인채널의 일측에서 상기 제1 등장수 유로채널, 상기 샘플 유로채널, 상기 제2 등장수 유로채널의 순으로 위치된다.
상기 제1배출구는 상기 메인 채널의 다른 일측에 위치되어 상기 네가티브 전기영동 분극 힘에 의해 상기 메인 채널 내의 미생물이 등장수(isotonic water)와 함께 배출되며, 상기 제2배출구는 상기 메인 채널의 다른 일측의 상기 제1배출구의 옆에 위치되며, 상기 제1배출구보다 폭이 넓으며, 상기 제1배출구에서 배출된 미생물을 제외한 체액 샘플이 등장수(isotonic water)와 함께 배출된다.
상기 제1 등장수 유로채널, 상기 제2 등장수 유로채널, 상기 샘플 유로채널이 상기 메인 채널과 만나는 부분을 제1 교차부라 할때, 상기 전극은 메인 채널에 서 제1 교차부에서 멀어질수록 상방을 향하도록 상기 메인 채널에 비스듬히 설치된다.
상기 메인 채널내의 복수개의 전극 중에서 제일 앞에 있는 전극은 그 끝단이 배출구의 앞의 메인 채널의 상단에 접하며, 제일 마지막에 있는 전극은 그 끝단이 제1 배출구의 뒤의 측면(401)과 접하며, 복수개의 전극 들은 평행을 유지하며 사선을 이루며 배치된다.
상기 미세유로채널의 구조물은 폴리디메틸실록산 (poludimethylsiloxane; PDMS)로 제조되며, 상기 전극은 은 전극(Au electrode)으로 이루어진다.
상기 미생물 검침부는 복수개의 가이드 라인 전극, 복수개의 검침 전극을 구비하며, 상기 가이드 라인 전극들은 상기 검침 전극의 위에 이격되어 설치되어, 상기 미생물 분리부에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 검침 전극에 이르도록 가이드하며, 상기 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집된다.
상기 체액은 소변, 혈액, 침 중에 하나이며, 상기 미생물은 박테리아, 대장균 중의 하나이다.
상기 전극의 높이는 0.4um이고, 전극의 폭은 50um이며, 메인채널의 높이는 30um이다.
또한 본 발명은 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리부와, 상기 미생물 분리부로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부를 구비하는 체액 미생물 검침 장치에 있어서, 상기 미생물 검침부는 복수개의 가이드 라인 전극, 복수개의 검침 전극을 구비하며, 상기 가이드 라인 전극들은 상기 검침 전극의 위에 이격되어 설치되어, 상기 미생물 분리부에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 검침 전극에 이르도록 가이드하며, 상기 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집되는 것을 특징으로 한다.
상기 가이드 라인 전극 2개가 서로 마주보게 설치되며, 상기 가이드 라인 전극 사이에 함수발생기로 부터 AC전압을 걸어주어 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하게 한다.
상기 가이드 라인 전극의 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)에 의해 미생물들이 전기장의 세기가 가장 약한 위치인, 가이드 라인 전극 간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 가진다.
상기 가이드 라인 전극 사이에 걸어준 AC전압의 크기는 2V이하이며, AC전압의 주파수는 1kH 미만이다.
상기 가이드 라인 전극들에 의해 내측 통로부가 이루는 가이드라인 개구부는 위에서 밑으로(아래로) 내려갈수록 좁아지도록 이루어진다.
상기 검침 전극은 그 일측 중간 부분이 돌출되어 산 모양을 이루는 산형 돌출부(630)를 구비한다.
각 검침 전극의 산형 돌출부가 검침 전극이 이루는 검침전극 개구부에서 서로 마주보게 설치되며, 상기 검침 전극이 이루는 상기 검침전극 개구부는 산형 돌출부에 가까울수록 점점 좁아지다가 산형 돌출부에서 제일 작은 개구부를 형성하고 그리고 산형 돌출부를 지나 멀어지면서 점점 넓어지도록 이루어진다.
검침 전극에서 포지티브 전기영동 분극(positive DEP)을 유도할 경우 AC전압의 주파수는 1MHz~10MHz으로 한다.
상기 검침 전극이 서로 마주보면서 이루는 산형 돌출부와 산형 돌출부사이의 거리는 2 ~ 10um이며, 산형 돌출부의 돌출높이는 250um로 하고, 상기 검침 전극의 재질을 Au로 한다.
상기 검침 전극들에 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여, 상기 검침 전극에 포집되어 있는 미생물들을 측정한다.
상기 검침전극은 arrow-head form(화살 머리형)의 Au 전극을 사용한다.
또한 본 발명은 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리단계와, 상기 미생물 분리단계로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침단계를 구비하는 미세유로채널을 이용한 체액 미생물 검침 방법에 있어서, 상기 미생물 분리단계는, 제1주입구에 등장수(isotonic water)를 주입하고, 제2주입구로 체액의 샘플을 주입하는 단계; 상기 제1주입구로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래로 나뉘어 제1 등장수 유로채널과 제2 등장수 유로채널로 나뉘었다가, 상기 제2주입구로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널과 만나서 메인 채널에 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성하는 단계; 상기 메인 채널에 설치되어 있는 전극들에게 일정한 AC 전압이 인가하여, 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 미생물 검침단계는, 상기 미생물 분리단계에서 미세유로채널을 따라 배 출된 미생물들을 가이드 라인 전극에 AC전압이 인가하여 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 발생함 의해 미생물들이 상기 가이드 라인 전극 간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 가지게 하는 단계; 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 검침 전극들에 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여, 상기 검침 전극에 포집되어 있는 미생물들을 측정하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 체액 내 미생물 검침 장치는 체액으로부터 다양한 원인에 의거한 감염성 미생물을 분리하고 분리된 미생물의 생체막의 전기적 성질에 따른 분류를 행하여 선동정을 가능하게 하며, 체내의 병원성 미생물을 검침하는데 시간이 오래 걸리지 않으며, 가격이 저렴하며, 사용하기에 용이하여 손쉽게 분석할 수 있다.
또한 본 발명의 체액 내 미생물 검침 장치는 전기영동 분극을 이용하여 체액 내 미생물의 분리 및 임피던스 측정을 통해 실시간으로 검침하며, 체액 내 극미량으로 함유되어 있는 병원성 미생물의 검출도 가능하다.
다시말해, 본 발명은 전기영동 분극(DEP)를 이용한 바이오칩의 신속 정확한 인체 내 미생물의 분리 및 검침 기술로 검사의 신속성 및 정확성을 높여 국민 건강의 증진에 기여하며, 질병의 조기 검침을 통하여, 보다 높은 질병 완치율을 실현하고, 더 나아가 유사 질병의 예방을 위한 진단 센서로의 활용이 가능하여, 새로운 의학 기술 발전에 기여한다.
기존의 미생물 분석 방법을 이용하지 않고, 전처리 및 배양 시간이 필요없는 전기영동 분극(DEP)을 이용하여 신속 정확한 인체 내 병원성 미생물 검침 및 진단 시험법을 확보하며, 시료의 사전/사후 처리 없이 검체 자체만을 가지고 병원성 미생물을 검침 할 수 있으며, 생체 시료내의 미생물 분리 및 검침을 하나의 칩 상에서 실행함으로서 기존의 분석 시간을 획기적으로 줄인다.
본 발명은 체액 내에 병원성 미생물을 초고속으로 간편하게 검침하는 체액 미생물 검침 장치에 관한 것으로, 본 발명의 체액 미생물 검침 장치는 체액에서 미생물을 분리하여 등장수(isotonic water)로 옮기는 부분인 미생물 분리부(10)와, 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부(600)로 이루어진다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 체액 미생물 검침 장치에서 미세유로채널로 이루어진 미생물 분리부의 일예이며, 도 4는 도 3의 미세유로채널의 구조를 설명하기 위한 설명도이고, 도 5는 도 3의 미세유로채널 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
상기 미세유로채널의 구조물을 제조하는 물질로는 폴리디메틸실록산 (poludimethylsiloxane; PDMS)을 사용할 수 있으며, 그외에 폴리메틸메티크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸린(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄 등의 다양한 고분자 재질이 사용될 수 있다.
상기 미세유로채널은 두 개의 주입구(inlet) (100, 200), 메인 채널(300), 두 개의 배출구(outlet) (400, 500)를 가진다.
두 개의 주입구(100, 200)는 제1주입구(100)와 제2주입구(200)로 이루어진다.
제1주입구(100)는 상기 미세유로채널의 일측에 위치되며, 등장수(isotonic water)를 주입하는 주입구이다. 제1주입구(20)로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래, 즉 제1 등장수 유로채널(110)과 제2 등장수 유로채널(120)로 나뉘었다가 제2주입구(200)로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널(210)과 메인 채널(300)의 일측에서 만나도록 이루어지며, 이로써 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성한다. 여기서, 제1 등장수 유로채널(110)과 제2 등장수 유로채널(120)과 샘플 유로채널(210)이 만나는 메인 채널(300)의 일측을 제1 교차부(320)라 한다.
제2주입구(200)는 상기 미세유로채널의 일측에 제1주입구(100)의 옆에 위치되며, 체액의 샘플을 주입하는 주입구이다. 제2주입구(200)로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널(210)은 메인 채널(300) 일측에서 제1 등장수 유로채널(110)과 제2 등장수 유로채널(120)과 만나도록 이루어진다. 제2주입구(200)에 주입되는 체액 샘플은 소변, 혈액, 침 등 다양한 체액의 샘플을 사용할 수 있다.
메인 채널(300)은 쉬스 플로우가 형성되어 있으며, 그 바닥에는 복수개의 전극(310)이 비스듬히 설치되어 있으며, 그 일측에는 제1 등장수 유로채널(110)과 제2 등장수 유로채널(120)과 샘플 유로채널(210)이 만나는 제1 교차부(320)가 있으며, 다른 일측에는 제1 배출구(400)와 제2 배출구(500)가 만나는 제2 교차부(330) 가 있다.
전극(310)은 메인 채널(300)에서 제1 교차부(320)에서 멀어질수록 상방을 향하도록 메인 채널(300)에 비스듬히 설치된다. 전극(310)으로는 은 전극(Au electrode), 백금 전극, 금 전극 등의 금속 전극을 사용한다. 즉 전극(310)은 제1 교차부(320)의 하단에서 제1 배출구(400)를 향하여 사선으로 위치되어진다. 또한 전극(310)은 메인 채널(300)의 흐름방향을 기준으로 1도 보다 크고 5도 보다 작은 기울기를 가질 수 있으며, 경우에 따라서 3도의 기울기를 가질 수 있다.
전극(310)에는 일정한 AC 전압이 인가되도록 이루어져 있다. 전극(310)에 일정한 AC 전압을 흘려 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하면, 미생물이 전극에서 멀어지려는 성질이 나타나며, 이로 인해 메인 채널(300) 내에서 미생물의 이동경로가 서서히 제1 배출구(400)쪽으로 기울어진다. 여기서 미생물은 박테리아, 대장균 등일 수 있다.
메인 채널(300)내의 복수의 전극(310) 중에서 제일 앞에 있는 전극(311)은 그 끝단이 배출구(400)의 앞의 메인 채널(300)의 상단(301)에 접하며, 제일 마지막에 있는 전극(312)은 그 끝단이 제1 배출구(400)의 뒤의 측면(401)과 접하며, 복수개의 전극(310) 들은 평행을 유지하며 사선을 이루며 배치된다. 전극의 높이는 0.4um, 전극의 폭은 50um, 메인채널의 높이는 30um로 할 수 있으며, 이 수치들은 일예로써 본발명을 이로써 한정하기 위한 것이 아니며 이들 수치들은 본 발명의 범주안에서 다양하게 변경 가능함은 물론임을 미리 밝혀둔다.
두 개의 배출구(400, 500)는 제1배출구(400), 제2배출구(500)으로 이루어진 다.
제1배출구(400)는 메인 채널(300) 내의 미생물이 배출되는 배출구이며, 제2배출구(500)보다 폭이 좁으며, 메인 채널(300)의 하단에서 시작한 전극(310)의 끝이 향하는 위치에 설치되어 진다.
제2배출구(500)는 제1배출구(400)보다 폭이 넓으며, 제1배출구(400)에서 배출된 미생물을 제외한 체액 샘플, 즉 미생물을 제외한 체액 샘플이 배출된다.
제1배출구(400) 및 제2배출구(500)는 제1주입구(100) 및 제2주입구(200)가 위치에 대향하는 위치의 미세유로채널의 일측에 위치된다.
다시말해, 제1주입구(100)는 등장수(isotonic water)를 주입하고 제2주입구(200)는 체액의 샘플을 주입한다. 등장수(isotonic water)가 흐르는 유로 채널, 즉 제1주입구(20)로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래의 제1 등장수 유로채널(110)과 제2 등장수 유로채널(120)로 갈라졌다가 제2주입구(200)로부터 주입된 샘플이 흐르는 채널인 샘플 유로채널(210)과 만나면서 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성한다.
쉬스 플로우가 형성되는 메인 채널(300)의 바닥에 전극(electrode)(310)이 비스듬히 설치되어 있어, 전극(310)에 일정한 AC 전압(voltage)을 흘려 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하면, 미생물이 전극에서 멀어지려는 성질이 나타난다. 이로 인해 채널 내에서 미생물의 이동경로가 서서히 제1 배출구(400)쪽으로 기울어진다. 제1 배출구(400)보다 제2 배출구(500)의 채널이 더 넓기 때문에 기본적으로 체액 샘플은 제2 배출구(500)로 이동 하게 되어 있으나 전기영동 분극 힘(DEP force)에 의해 쉬스 플로우로 이동된 미생물 입자는 제1 배출구(400)에서 포집된다. 이렇게 분리된 미생물은 미세유로채널을 따라 미생물 검침부로 이동한다.
다음은 도 5를 참조하여 유체흐름 내 입자들의 전기영동분극 거동을 부연 설명한다.
극성이 없는 입자(미생물 입자)가 불균일한 교류 전기장에 노출되었을 때 쌍극성이 입자에 유도되며, 유도된 극성의 크기와 방향은 인가된 전기장의 주파수와 전도도 및 유전율과 같은 유전특성에 따라 달라진다. 이때 입자(미생물 입자)가 놓인 주변 환경에 따라 입자의 극성이 결정되기 때문에 입자가 전기장의 구배가 큰 쪽 또는 작은 쪽으로 힘을 받기 때문이다. 이러한 현상을 각각 포지티브(positive) 와 네가티브(negative)의 유전영동(dielectrophoresis)이라고 한다.
전기영동분극에 의해 발생되는 힘(FDEP)은 물리적으로 수학식 1과 같은 공식으로 형성된다.
Figure 112007081725655-pat00001
이중에서도 특히 Re[K(w)]값은 입자의 거동을 결정하는 값으로 전기영동분극(DEP)을 이용한 조작에서 매우 중요한 인자이다. 이 값은 입자(미생물 입자)와 매질의 유전율, 전기장의 주파수에 따라 결정된다. 입자(미생물 입자)에 미치는 유전상수 값이 매질 보다 클 경우, 즉 Re[K(w)]>0인 경우는 전기영동분극(DEP)은 포지티브 전기영동분극(positive DEP)라 부르게 되고 입자는 전기장의 구배가 큰 쪽으로 움직이게 된다. 반면 매질 보다 작게 될 경우 반대로 전기장의 구배가 작은 쪽으로 움직이게 되는 데 이를 네가티브 전기영동분극(negative DEP)라고 한다. 따라서 분리하고자 하는 입자간 포지티브(positive)와 네가티브(negative DEP) 차이를 이용하면 원하는 입자를 분리 이동할 수 있다. 만일 동일한 조건이라면 입자를 크기 별로 분리할 수 있다. 식에서와 같이 전기영동분극(DEP)의 세기는 입자 반경의 세제곱에 비례하므로 입자 및 세포의 크기 차이가 많이 날 경우 동일한 전기영동분극(DEP) 조건에서 입자별로 밭게 되는 전기영동분극 힘(DEP force)이 달라질 수 있기 때문이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 체액 미생물 검침 장치에서 미생물 검침 부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3의 미생물 분리부(10)에서 분리된 미생물은 미세유로채널을 따라 도 6과 같은 미생물 검침부(600)로 이동된다.
미생물 검침부(600)는 가이드 라인 전극(610), 검침 전극(620)으로 이루어진다.
가이드 라인(Guide line) 전극(610)은 미생물 분리부(10)의 제1배출구(400) 에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물을 미생물 검침부(600)로 가이드하기 위한 라인으로, 검침 전극(620)의 위에 이격되어 설치되어 있으며, 가이드 라인 전극(610)은 복수개가 설치되며, 가이드 라인 전극(610) 2개가 서로 마주보며 위치된다. 검침 전극(620)의 위에 있는 2개의 가이드 라인 전극(610)의 내측 통로부가 이루는 가이드라인 개구부(605)는 위에서 밑으로(아래로) 내려갈수록 좁아지도록 이루어진다. 가이드 라인 전극(610) 사이에 함수발생기(Fuction generator)로 부터 AC전압을 걸어주어 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하게 하여, 미생물이 가이드 라인 전극(610)에서 멀어지려는 성질이 나타나게 되며, 이로 인해 미생물이 전기장의 세기가 가장 약한 위치인, 가이드 라인 전극(610)과 가장 먼 위치, 즉 가이드 라인 전극(610)간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 나타낸다. 가이드 라인 전극(610)에서 생체막의 한계를 고려하여 2V이하로 네가티브 전기영동 분극(negative DEP)을 생성하는 경우, 상기 함수발생기의 AC전압의 주파수는 1kH 미만의 전류를 흘려준다.
검침 전극(620)은 가이드 라인 전극(610)으로부터 유입되는 미생물을 포집하기 위한 것으로, 가이드 라인 전극(610)의 밑에 이격되어 설치되며, 검침 전극(620)은 복수개가 설치되며, 검침 전극(620) 2개가 서로 마주보며 위치되어 있다. 검침 전극(620)은 그 일측 중간 부분이 돌출되어 산 모양을 이루는 산형 돌출부(630)를 구비한다. 따라서 검침 전극(620) 2개씩이 서로 마주보며 설치되므로, 각 검침 전극(620)의 산형 돌출부(630)가 검침 전극(620)이 이루는 검침전극 개구부(635)에서 서로 마주보게 위치되며, 그럼에 인해 검침 전극(620)이 이루는 검침 전극 개구부(635)는 위는 넓으며 점점 좁아지다가 산형 돌출부(630)에서 제일 작은 개구부를 형성하고 그리고 산형 돌출부(630)를 지나 멀어지면서 점점 넓어지도록 이루어진다. 2개의 검침 전극(620) 사이에 함수발생기(Fuction generator)로 부터 AC전압을 걸어주어 미생물의 생체막에 대한 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)을 형성하게 하여, 2개의 검침 전극(620)에 미생물입자 들이 포집되게 한다. 검침 전극(620)에서 포지티브 전기영동 분극(positive DEP)을 유도할 경우 함수발생기로 부터 걸어주는 AC전압의 주파수는 1MHz~10MHz으로 한다. 검침 전극(620)이 서로 마주보면서 이룬 산형 돌출부(630)과 산형 돌출부(630) 사이의 거리는 2 ~ 10um으로 하며, 산형 돌출부의 돌출높이는 250um로 할 수있으며, 검침 전극의 재질을 Au로 할 수 있다. 그러나 이들로 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며 이들 수치 및 재질은 본 발명의 범주안에서 다양하게 변경 가능함은 물론임을 미리 밝혀둔다.
검침 전극(620)에 포집되어 있는 미생물들의 양 등을 측정하기 위해 검침 전극(620)의 양단에 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여, 임피던스 분석기에서 측정된 임피던스를 이용하여 미생물들에 대해 분석한다. 경우에 따라서는 검침 전극(620)에 별도의 함수발생기를 사용할 필요없이, 함수발생기가 내재된 임피던스 분석기를 사용할 수 있다.
검침 전극(620)은 DEPIM 센서(Dielectrophoresis-Impedance measurement sensor)로서 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여 함수발생기(function generator)의 역할을 동시에 수행한다.
미생물 검침부(600)에 대해 부연설명하면, 초기에 미생물이 미생물 검침부(600)로 유입되면, 유로 채널에 전체적으로 분포 되어 흐르지만, 유로 채널 양쪽에 위치한 가이드 라인 전극(610)에 분리된 미생물 입자에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 일으키면 미생물이 전기장의 세기가 가장 약한, 즉 가이드 라인 전극(610)과 가장 먼 위치, 즉 전극간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 나타낸다.
가이드 라인 전극(610)의 모양은 긴 직각삼각형의 모양으로 할수 있으며, 전극 재질은 Au를 사용할 수 있으며, 전극의 두께는 0.4um, 전극 사이의 간격은 200um로, 미생물 분리부(10)에서 100um의 제1배출구(400)의 유로채널에서 유입되어진 시료는 채널이 넓어지면서 상대적으로 유속의 손실이 오고 미생물 입자의 속도가 줄어든다. 이로써 검출(detection) 효율을 높일 수 있다. 앞서 설명한 가이드 라인 전극(610)의 전극의 두께, 전극 사이의 간격, 전극의 재질 등은 본 발명을 이로써 한정하기 위한 것이 아니며 이들은 본 발명의 범주안에서 다양하게 변경 가능함은 물론임을 미리 밝혀둔다.
가이드 라인 전극(610)에서 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)에 의해 일정한 간격으로 정열되어 미세유로채널을 흐르는 미생물 입자들은 검침 전극(620)에서 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 전극에 포집된다. 포집의 민감도를 높이기 위해 arrow-head form(화살 머리형)의 Au 전극을 사용할 수 있다. 포집 효율을 높이기 위해서 전극면적을 증가시켜야 하지만 그에 상대적으로, 전극에 여러 매질과 입자들의 접촉으로 인해 민감도가 감소한다. 그래 서 최소한의 면적을 사용한 arrow-head form 전극에 가이드 라인(guideline) 전극을 더해 미생물 입자들이 분산되지 않고, 목표로 하는 위치로 거동이 가능하게 만든다.
이 시스템의 제한적인 전압을 가진 AC 전류 또는 DC를 공급하기 위해 함수발생기(function generator)를 사용한다. 생체막의 한계를 고려하여 2V이하로 네가티브 전기영동 분극(negative DEP)을 생성하는 경우 주파수는 1kH 미만의 전류를 흘리고 포지티브 전기영동 분극(positive DEP)을 유도할 경우 1MHz~10MHz의 조건이 필요하다.
전극들은 전선을 통해 각각 함수발생기(function generator)에 연결하여 조건에 맞는 주파수 대역에서 전극과 입자간의 특이적인 전기장을 형성시킨다.
검침 전극(620)은 DEPIM sensor로서 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여 함수발생기(function generator)의 역할을 동시에 수행한다. 여기서 임피던스(impedance)는 기호 Z로 표시하며 AC (교류회로)에서 인용되는 전자요소, 회로, 시스템에 상대되는 값으로, 이는 두 개의 독립적인 스칼라 수치들의 복소수 형태로 구성되며, 그 각각은 저항 (Resistance)와 리액턴스 (Reactance)이다. 이 모든 값들의 표현단위는 오옴 (Ω) 이다.
도 7a는 본 발명의 체액 미생물 검침 장치에서 검침 전극에 AC 전류를 흘려주지 않았을 때의 결과의 일예이고, 도 7b는 본 발명의 체액 미생물 검침 장치에서 검침 전극에 AC 전류를 흘려주었을 때의 결과의 일예이다.
도 7a 및 도 7b는 소변을 사용한 결과의 일예로써, 여기서는 본 발명의 체액 미생물 검침 장치의 미생물 분리부(10)와 미생물 검침부(600)를 거쳐 최종적으로 검침 전극(620)에 미생물인 포집된 영상을 나타낸다.
도 7a에서와 같이 검침 전극(620)에 AC 전류를 흘려주기 전에는 미세 유로 채널 내에서 전극을 그대로 통과해 버리지만, 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)를 유도하는 특정 주파수 대역의 전류를 가하면 검침 전극(620)을 그대로 통과해 버리던 미생물 입자들이, 도 7b에서와 같이, 전기장의 세기가 강한 검침 전극(620)의 가장자리에 포집되며, 전극과 매질과의 접촉은 접촉하지 않았을 때와 접촉되는 매질의 양에 따라 임피던스의 변화를 보인다. 도 7a 및 도 7b에서는 생물 형광 표지법을 이용하여 촬영된 것이다.
도 8은 본 발명의 체액 미생물 검침 장치를 이용하여 임피던스 측정을 통한 대장균 검침결과의 일예를 나타낸다.
도 8은 검침전극에 걸린 AC전압의 크기가 1V이며, 그 주파수는 1MHz일때 소변에서 대장균을 검출한 임피던스 분석기의 결과를 나타낸다. 이를 통해 본 발명의 체액 미생물 검침 장치가 실제적으로 체액내에서 미생물을 검출하고 이를 임피던스로 분석할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 소변 등의 체액 내에 병원성 미생물을 초고속으로 간편하게 검침하는 기기에 관한 것으로 미생물 분리부(10)는 소변 등의 체액에서 미생물을 분리하여 등장수(isotonic water)로 옮기는 부분이다. 본 발명의 체액 미생물 검침장치에서 기본적으로 사용하고 있는 전기영동분극(dielectrophoresis)는 물질의 전도도에 영향을 많이 받으므로 미생물 생체막의 전기적 특성만을 이용하기 위해서 주변 물질의 전도도가 상대적으로 낮아야 한다. 예를들어 소변은 전기적 특성이 강한 이온 화합물(ionic compound)을 다량 함유하고 있다. 그래서 이온(ion)만 제외된 등장수(isotonic solution)으로 소변샘플에서 전도도가 다른 미생물만을 이동시킨다.
다음은 미생물 분리부(10)의 제작과정에 대해 간략히 설명한다.
도 9는 전극 제작 과정을 나타낸다.
전기영동분극과 임피던스 측정을 위한 미세전극이 필요하다.
생체 친화성(biocompatible)이 있고 유전체의 실리콘 기판(dielectric Silicon substrate)에 유착(adhesion)을 높이기 위한 Ti 충과 전극을 구성하는 금(또는 Au) 층을 적층(deposition) 한다.
그 위에 포지티브 감광제(positive photoresister(PR))를 코팅(coating)한 후 전극형상이 그려진 마스크를 포토리소그래프(photolithograph)를 통해 일정시간 UV를 조사하여 패터닝한다. 여기서 포지티브 감광제는 UV가 조사되었을 때 디벨로퍼(developer)에 의해 제거되지 않는 모델을 말한다.
디벨로프먼트 용액(Development solution)으로 UV가 조사된 PR을 제거한다.
패턴 된 PR을 에칭마스크로 하고 금 에천트(gold etchant)를 이용하여 전극으로 구성될 부분만 남기고 나머지 금(gold)은 제거한다.
도 10은 미세유로채널의 제작 과정을 나타낸다.
실리콘 웨이퍼에 포지티브 감광제(positive PR)을 코팅한다. 여기서 포지티브 감광제(positive PR)는 UV를 조사 시 분자구조가 변함으로서 디벨로퍼(developer)로 제거가 가능한 모델을 지칭한다.
포토리소그라프(Photolithograph)를 이용하여 마스크(mask)를 통해 일정시간동안 UV를 조사한다.
PR 디벨롭먼트(development)로 미세유로채널 이외의 PR을 제거하여 몰드를 제작한다.
제작된 미세유로채널 몰드 위에 경화제를 섞은 PDMS를 부어 오븐에 가열한 뒤 몰드를 제거하여 채널을 완성한다. PDMS는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 분자구조를 가지며 생체 친화도가 높아 바이오칩의 미세유로채널을 제작 시 대중적으로 사용되어지고 있어 보다 상세한 설명은 여기서 생략한다.
이렇게 완성된 미세유로채널과 금 전극(또는 은 전극 모듈)을 플라즈마 본딩(plasma bonding)을 이용하여 접합시킨다.
PDMS 미세유로채널(PDMS Microfluidic channel)에 구멍을 뚫고 튜빙(tubing) 장비를 장착한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있 는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 종래의 실험실에서 사용되고 있는 체액 내의 미생물을 검침하는 장치의 일예를 나타낸다.
도 2는 종래의 실험실에서 사용되고 있는 체액 내의 미생물을 검침하는 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 체액 미생물 검침 장치에서 미세유로채널로 이루어진 미생물 분리부의 일예이다.
도 4는 도 3의 미세유로채널의 구조를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 3의 미세유로채널 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 체액 미생물 검침 장치에서 미생물 검침부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7a는 본 발명의 체액 미생물 검침 장치에서 검침 전극에 AC 전류를 흘려주지 않았을 때의 결과의 일예이다.
도 7b는 본 발명의 체액 미생물 검침 장치에서 검침 전극에 AC 전류를 흘려주었을 때의 결과의 일예이다.
도 8은 본 발명의 체액 미생물 검침 장치를 이용하여 임피던스 측정을 통한 대장균 검침결과의 일예를 나타낸다.
도 9는 전극 제작 과정을 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 미생물 분리부 100: 제1주입구
110: 제1 등장수 유로채널 120: 제2 등장수 유로채널
200: 제2주입구 210: 샘플 유로채널
300: 메일 채널 301: 상단
310,311,312: 전극 320: 제1 교차부
330: 제2 교차부 400: 제1 배출구
401: 측면 500: 제2 배출구
600: 미생물 검침부 605: 가이드라인 개구부
610: 가이드 라인 전극 620: 검침 전극
630: 산형 돌출부 635: 검침 전극 개구부

Claims (25)

  1. 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리부와, 상기 미생물 분리부로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부를 구비하는 체액 미생물 검침 장치에 있어서,
    상기 미생물 분리부는 2개의 주입구, 메인채널, 2개의 배출구를 구비하는 미세유로채널로 이루어지며,
    상기 2개의 주입구는 등장수(isotonic water)를 주입하는 제1주입구와, 체액의 샘플을 주입하는 제2주입구로 이루어지며,
    상기 제1주입구로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래로 나뉘어 제1 등장수 유로채널과 제2 등장수 유로채널로 나뉘었다가, 상기 제2주입구로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널과 상기 메인 채널의 일측에서 만나도록 이루어져, 상기 메인 채널에 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성하며,
    상기 메인 채널은 복수개의 전극이 설치되어 있으며,
    상기 전극에는 일정한 AC 전압이 인가되어, 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하며,
    상기 미생물 검침부는 복수개의 가이드 라인 전극, 복수개의 검침 전극을 구비하며,
    상기 가이드 라인 전극들은 상기 검침 전극의 위에 이격되어 설치되어, 상기 미생물 분리부에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 검침 전극에 이르도록 가이드하며,
    상기 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인채널의 일측에서 상기 제1 등장수 유로채널, 상기 샘플 유로채널, 상기 제2 등장수 유로채널의 순으로 위치되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 배출구는 제1배출구와 제2배출구로 이루어지며,
    상기 제1배출구는 상기 메인 채널의 다른 일측에 위치되어 상기 네가티브 전기영동 분극 힘에 의해 상기 메인 채널 내의 미생물이 등장수(isotonic water)와 함께 배출되며,
    상기 제2배출구는 상기 메인 채널의 다른 일측의 상기 제1배출구의 옆에 위치되며, 상기 제1배출구보다 폭이 넓으며, 상기 제1배출구에서 배출된 미생물을 제외한 체액 샘플이 등장수(isotonic water)와 함께 배출되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 등장수 유로채널, 상기 제2 등장수 유로채널, 상기 샘플 유로채널이 상기 메인 채널과 만나는 부분을 제1 교차부라 할때,
    상기 전극은 메인 채널에서 제1 교차부에서 멀어질수록 상방을 향하도록 상기 메인 채널에 설치되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 채널내의 복수개의 전극 중에서 제일 앞에 있는 전극은 그 끝단이 배출구의 앞의 메인 채널의 상단에 접하며, 제일 마지막에 있는 전극은 그 끝단이 제1 배출구의 뒤의 측면(401)과 접하며, 복수개의 전극 들은 평행을 유지하며 사선을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미세유로채널의 구조물은 폴리디메틸실록산 (poludimethylsiloxane; PDMS)로 제조되는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 은 전극(Au electrode)이나 금 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 체액은 소변, 혈액, 침 중에 하나이며,
    상기 미생물은 박테리아, 대장균 중의 하나인 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  10. 제1항에 있어서
    전극의 높이는 0.4um이고, 전극의 폭은 50um이며, 메인채널의 높이는 30um인 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  11. 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리부와, 상기 미생물 분리부로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침부를 구비하는 체액 미생물 검침 장치에 있어서,
    상기 미생물 검침부는 복수개의 가이드 라인 전극, 복수개의 검침 전극을 구비하며,
    상기 가이드 라인 전극들은 상기 검침 전극의 위에 이격되어 설치되어, 상기 미생물 분리부에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 검침 전극에 이르도록 가이드하며,
    상기 검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들이 상기 검침 전극들에 포집되며,
    상기 검침 전극은 그 일측 중간 부분이 돌출되어 산 모양을 이루는 산형 돌출부(630)를 구비하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  12. 제1항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 라인 전극 2개가 서로 마주보게 설치되며,
    상기 가이드 라인 전극 사이에 함수발생기로 부터 AC전압을 걸어주어 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하게 하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가이드 라인 전극의 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)에 의해 미생물들이 전기장의 세기가 가장 약한 위치인, 가이드 라인 전극 간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 가지는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가이드 라인 전극 사이에 걸어준 AC전압의 크기는 2V이하이며, AC전압의 주파수는 1kH 미만인 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  15. 제11항에 있어서
    상기 가이드 라인 전극들에 의해 내측 통로부가 이루는 가이드라인 개구부는 위에서 밑으로(아래로) 내려갈수록 좁아지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서,
    각 검침 전극의 산형 돌출부가 검침 전극이 이루는 검침전극 개구부에서 서로 마주보게 설치되며,
    상기 검침 전극이 이루는 상기 검침전극 개구부는 산형 돌출부에 가까울수록 점점 좁아지다가 산형 돌출부에서 제일 작은 개구부를 형성하고 그리고 산형 돌출부를 지나 멀어지면서 점점 넓어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    검침 전극에서 포지티브 전기영동 분극(positive DEP)을 유도할 경우 AC전압의 주파수는 1MHz~10MHz으로 하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 검침 전극이 서로 마주보면서 이루는 산형 돌출부와 산형 돌출부사이의 거리는 2 ~ 10um이며, 산형 돌출부의 돌출높이는 250um로 하고, 상기 검침 전극의 재질을 Au로 하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 검침 전극들에 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여, 상기 검침 전극에 포집되어 있는 미생물들을 측정하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 검침전극은 arrow-head form(화살 머리형)의 Au 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
  22. 제1항의 체액 미생물 검침 장치를 사용하여, 체액에서 미생물을 분리하는 미생물 분리단계와, 상기 미생물 분리단계로 부터 분리된 미생물을 검침하는 미생물 검침단계를 구비하는 미세유로채널을 이용한 체액 미생물 검침 방법에 있어서,
    상기 미생물 분리단계는
    제1주입구에 등장수(isotonic water)를 주입하고, 제2주입구로 체액의 샘플을 주입하는 단계;
    상기 제1주입구로 부터 이어지는 유로 채널은 중간에 두 갈래로 나뉘어 제1 등장수 유로채널과 제2 등장수 유로채널로 나뉘었다가, 상기 제2주입구로부터 이어지는 유로 채널인 샘플 유로채널과 만나서 메인 채널에 쉬스 플로우(sheath flow)를 형성하는 단계;
    상기 메인 채널에 설치되어 있는 전극들에게 일정한 AC 전압이 인가하여, 미생물의 생체막에 대한 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 형성하 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 미생물 검침단계는
    상기 미생물 분리단계에서 미세유로채널을 따라 배출된 미생물들을 가이드 라인 전극에 AC전압이 인가하여 네가티브 전기영동 분극 힘(negative DEP force)을 발생함 의해 미생물들이 상기 가이드 라인 전극 간의 중앙에 놓여 일정한 폭을 가지는 거동을 가지게 하는 단계;
    검침 전극들에 AC전압이 인가되어 포지티브 전기영동 분극 힘(positive DEP force)에 의해 미생물들 상기 검침 전극들에 포집되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 검침 전극들에 임피던스 분석기(Impedance analyzer)를 연결하여, 상기 검침 전극에 포집되어 있는 미생물들을 측정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 메인 채널의 흐름방향을 기준으로 1도 보다 크고 5도 보다 작은 각도의 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 체액 미생물 검침 장치.
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