KR101125060B1 - Microfluidic device of capturing particles and method of capturing particles using it - Google Patents

Microfluidic device of capturing particles and method of capturing particles using it Download PDF

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Abstract

본 발명은 입자를 포획하는 미세유체 소자에 관한 것으로서, 입자가 포함된 미세유체가 흐르는 챔버; 챔버를 흐르는 미세유체 내에 포함된 입자를 포획하는 미세 채널; 및 챔버와 연결된 미세 채널의 반대편에 연결된 유체 흡입 채널을 포함하는 것을 특징으로 하며, 미세 채널을 통한 미세유체 흡입에 의하여 빠르고 간편하게 세포 포획이 가능하도록 하고, 미세 채널을 통한 세포 간 신호전달 및 물질 상호 전달과정의 관찰 및 실험이 용이하도록 한다.The present invention relates to a microfluidic device for trapping particles, comprising: a chamber through which microfluids containing particles flow; A microchannel for trapping particles contained in the microfluid flowing through the chamber; And a fluid intake channel connected to an opposite side of the microchannel connected to the chamber, and enables quick and simple cell capture by inhalation of the microfluid through the microchannel, and intercellular signaling and material interaction through the microchannel. Observe and test the delivery process.

Description

입자를 포획하는 미세유체 소자 및 이를 이용한 입자 포획 방법{Microfluidic device of capturing particles and method of capturing particles using it}Microfluidic device of capturing particles and method of capturing particles using it}

본 발명은 입자를 포획하는 미세유체 소자 및 이를 이용한 입자 포획 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세 채널을 통한 미세유체 흡입에 의하여 빠르고 간편하게 세포 포획이 가능하도록 하고, 미세 채널을 통한 세포 간 신호전달 및 물질 상호 전달과정의 관찰 및 실험이 용이하도록 하는 미세유체 소자 및 이를 이용한 입자 포획 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic device for capturing particles and a method for capturing particles using the same, and more particularly, to enable fast and simple cell capture by inhalation of microfluidics through microchannels, and intercellular signal transmission through microchannels. And it relates to a microfluidic device and a particle capture method using the same to facilitate the observation and experiment of the material transfer process.

복수의 세포 포획을 통해 세포 간 상호작용을 관찰하거나, 세포에 약물 테스트를 하기 위한 장치 및 방법에 관한 연구는 오랫동안 활발히 이루어져 왔다. 두 가지 이상의 세포 간의 상호작용을 연구하기 위해서는 반 투과막(Semi-permeable membrane) 위에 세포를 부착시키고 장시간 배양하는 시스템 (Gastroenterology 96(3), 736-749,1989)을 이용하였다. 이와 같이 기존에 폴리카보네이트(polycarbonate) 필름과 같은 반 투과막(Semi-permeable membrane)을 사이에 두고 두 가지 이상의 세포를 장시간 배양한 후 세포간의 상호작용을 연구하였던 실험 과정은 시간과 노동력 그리고 비용이 많이 드는 단점이 있었다.Research into devices and methods for observing intercellular interactions or capturing drug tests on cells through multiple cell capture has long been active. In order to study the interaction between two or more cells, a system for attaching cells on a semi-permeable membrane and prolonged incubation (Gastroenterology 96 (3), 736-749,1989) was used. As described above, the experiment process that studied the interaction between cells after culturing two or more cells for a long time with a semi-permeable membrane such as a polycarbonate film in between has been time, labor, and cost. There were a lot of disadvantages.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 미세 채널을 통한 미세유체 흡입에 의하여 빠르고 간편하게 세포 포획이 가능하도록 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, the first problem to be solved by the present invention is to provide a microfluidic device for capturing particles to enable cell capture quickly and simply by inhalation of the microfluid through the microchannel.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 미세 채널을 통한 미세유체 흡입에 의하여 빠르고 간편하게 세포 포획이 가능하도록 하는 미세유체 소자를 이용한 입자 포획방법을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for capturing particles using a microfluidic device to enable fast and simple cell capture by microfluidic inhalation through a microchannel.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 입자가 포함된 미세유체가 흐르는 챔버; 상기 챔버를 흐르는 상기 미세유체 내에 포함된 입자를 포획하는 미세 채널; 및 상기 챔버와 연결된 미세 채널의 반대편에 연결된 유체 흡입 채널을 제공한다.The present invention to achieve the first object, the microfluidic flow chamber containing particles; A microchannel for trapping particles contained in the microfluid flowing through the chamber; And a fluid intake channel connected opposite the microchannel connected with the chamber.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 챔버와 상기 유체 흡입 채널 내의 압력 차에 의해 상기 미세유체가 상기 챔버에서 상기 유체 흡입 채널로 상기 미세 채널을 통해 흐름으로써, 상기 미세유체에 포함된 입자가 상기 챔버와 연결된 미세 채널에 포획될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the microfluid flows from the chamber to the fluid intake channel through the microchannel due to the pressure difference in the chamber and the fluid intake channel, so that the particles contained in the microfluid are It can be captured in a microchannel connected to the chamber.

또한, 상기 미세 채널은 상기 미세유체 내에 포함된 입자의 크기보다 작은 구멍으로 구성될 수 있다.In addition, the microchannel may be composed of holes smaller than the size of the particles contained in the microfluidic.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 챔버에 미세유체를 주입하기 위한 미 세유체 주입부를 적어도 하나 이상 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, it may further include at least one microfluidic injection unit for injecting microfluid into the chamber.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 미세 채널을 통해 미세유체를 흡입하는 압력을 조절하여 상기 미세유체의 흡입, 유지, 배출을 조절함으로써 입자의 포획을 조절할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the capture of particles may be controlled by controlling the suction, maintenance, and discharge of the microfluid by adjusting the pressure for sucking the microfluid through the microchannel.

또한, 상기 미세 채널을 통해 미세유체를 흡입하는 압력은 상기 챔버를 흐르는 미세유체의 속도와 상기 유체 흡입 채널을 흐르는 미세유체의 속도 차에 의하여 조절된다.In addition, the pressure for sucking the microfluid through the microchannel is controlled by the speed difference between the speed of the microfluid flowing through the chamber and the microfluid flowing through the fluid suction channel.

상기 챔버 또는 상기 미세 채널은 PDMS, PMMA 등의 고분자성 물질, 감광체(Photoresist), 유리, 실리콘 등의 물질 중 어느 하나로 형성되고, 상기 챔버로 주입되는 미세유체는 세포, 단백질, 또는 고분자성 입자 중 적어도 하나 이상을 포함한다.The chamber or the microchannel is formed of any one of a polymer material such as PDMS, PMMA, photoresist, glass, silicon, and the like, and the microfluid injected into the chamber is one of cells, proteins, or polymer particles. At least one or more.

또한, 상기 미세 채널에서 미세유체를 흡입할 경우 상기 챔버 내에 존재하는 입자가 상기 미세 채널 방향으로 이동하여 포획되고, 상기 미세 채널에서 미세유체를 배출할 경우 상기 미세 채널에 포획된 입자가 다시 풀려나 상기 챔버로 이동한다.In addition, when the microfluid is sucked from the microchannel, the particles present in the chamber move in the direction of the microchannel and are captured. When the microfluid is discharged from the microchannel, the particles trapped in the microchannel are released again. Go to the chamber.

상기 유체 흡입 채널 또는 상기 챔버를 통해 상기 입자와 반응하는 물질을 통과시킴으로써 상기 물질이 상기 미세 채널에 포획된 입자와 반응하도록 할 수 있다. 이때 상기 미세 채널 또는 상기 챔버는 상기 유체 흡입 채널과 45도 각도의 기울기를 갖는 것이 바람직하다.Passing a material that reacts with the particles through the fluid intake channel or chamber allows the material to react with the particles trapped in the microchannel. In this case, the microchannel or the chamber preferably has an inclination of 45 degrees with the fluid suction channel.

상기 챔버와 상기 미세 채널은 두 개 이상 존재하여 서로 다른 종류의 입자 를 동시에 포획할 수 있다.At least two chambers and the microchannel may exist to simultaneously capture different kinds of particles.

상기 입자와 반응하는 물질을 상기 유체 흡입 채널로 흘려주는 적어도 하나 이상의 반응물질 주입부, 상기 유체 흡입 채널을 흐르는 미세유체를 모으는 유체 흡입 채널 배출부, 및 상기 챔버를 흐르는 미세유체 및 상기 미세 채널에 포획되지 않은 입자를 모으는 적어도 하나 이상의 미세유체 배출부를 더 포함할 수 있다.At least one reactant inlet for flowing a substance reacting with the particles into the fluid intake channel, a fluid intake channel outlet for collecting microfluids flowing through the fluid intake channel, and microfluids flowing through the chamber and the microchannels It may further comprise at least one microfluidic outlet for collecting the uncaptured particles.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 입자가 포함된 미세유체를 챔버로 주입하는 단계; 상기 챔버로부터 상기 미세유체를 미세 채널을 통해 유체 흡입 채널로 흡입하는 단계; 및 상기 미세유체에 포함된 입자가 상기 미세 채널의 미세구멍에 포획되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 소자를 이용한 입자 포획방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of injecting a microfluid containing the particles into the chamber to achieve the second object; Sucking the microfluid from the chamber through a microchannel into a fluid intake channel; And trapping particles contained in the microfluid in the micropores of the microchannel.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 입자는 상기 유체 흡입 채널과 상기 챔버 간의 압력차에 의해 이동하는 미세유체에 의해 이동한 후, 상기 미세구멍에 포획된다.According to one embodiment of the invention, the particles are captured by the microfluid after moving by the microfluid moving by the pressure difference between the fluid intake channel and the chamber.

본 발명에 따르면, 미세 채널을 통한 미세유체 흡입에 의하여 빠르고 간편하게 세포 포획이 가능하도록 함으로써, 미세 채널을 통한 세포 간 신호전달 및 물질 상호 전달과정의 관찰 및 실험이 용이하도록 한다. 또한, 본 발명에 따르면 기존 연구에서 수행되지 못했던 실체 인체 내의 환경과 유사한 마이크로 환경에서의 세포 간 상호작용을 관찰할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 쉽고 간편하게 빠른 속도로 세포를 특정 위치에 포획시킬 수 있으며, 이를 통해 서로 다른 두 개 이상 의 세포가 미세 채널을 사이에 두고 위치하여 서로 간의 물질전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 세포간 상호작용 및 물질전달을 광학적 또는 전자적 감지 기술을 집적화하여 관찰하기에 용이하며, 한번에 많은 수의 세포를 포획하여 어레이화 함으로써 초고속 분석에도 용이하다. 이러한 장점을 지닌 본 발명은 신속하고 정확한 세포 기반 분석 장치를 개발하는 데 큰 도움이 되는 획기적이고 새로운 수단을 제공해 줄 수 있다. According to the present invention, it is possible to quickly and simply capture the cells by the microfluidic inhalation through the microchannels, thereby facilitating the observation and experiment of the intercellular signal transmission and the material inter-delivery process through the microchannels. In addition, according to the present invention, it is possible to observe the interaction between cells in a micro environment similar to the environment in the human body, which has not been performed in the existing studies. Furthermore, according to the present invention, cells can be easily and simply captured at a high speed at a high speed, thereby allowing two or more different cells to be positioned with a microchannel interposed therebetween so as to facilitate mass transfer between them. do. It is easy to observe such intercellular interactions and mass transfer by integrating optical or electronic sensing technology, and is easy to ultra-fast analysis by capturing and arraying a large number of cells at a time. The present invention with these advantages can provide innovative new means that can be of great help in developing rapid and accurate cell-based assay devices.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자는 포획하고자 하는 입자가 포함된 미세유체가 흐르는 챔버; 상기 챔버를 흐르는 상기 미세유체 내에 포함된 입자를 포획하는 미세 채널; 및 상기 챔버와 연결된 미세 채널의 반대편에 연결된 유체 흡입 채널을 포함한다.The microfluidic device for capturing particles according to an embodiment of the present invention includes a chamber in which a microfluid flows including particles to be captured; A microchannel for trapping particles contained in the microfluid flowing through the chamber; And a fluid suction channel connected opposite the microchannel connected with the chamber.

본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유체 소자를 이용한 입자 포획방법은 포획하고자 하는 입자가 포함된 미세유체를 챔버로 주입하는 단계; 상기 챔버로부터 상기 미세유체를 미세 채널을 통해 유체 흡입 채널로 흡입하는 단계; 및 상기 미세유체에 포함된 입자가 상기 미세 채널의 미세구멍에 포획되는 단계를 포함한다.Particle capture method using a microfluidic device according to another embodiment of the present invention comprises the steps of injecting a microfluid containing the particles to be captured into the chamber; Sucking the microfluid from the chamber through a microchannel into a fluid intake channel; And trapping particles contained in the microfluid in the micropores of the microchannel.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a microfluidic device for trapping particles according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자는 챔버(101,105), 미세 채널(103), 및 유체 흡입 채널(104)로 구성된다. The microfluidic device that captures particles in accordance with one embodiment of the present invention is comprised of chambers 101 and 105, microchannels 103, and fluid intake channels 104.

챔버(101,105)는 미세유체가 저장되거나 흐르는 공간이며, 유체 흡입 채널(104)을 중심으로 양쪽으로 하나씩 존재한다. 챔버(101,105)는 유체 흡입 채널(104)을 중심으로 적어도 하나 이상 존재할 수 있다. 챔버(101,105)는 미세유체를 주입하기 위한 적어도 하나 이상의 미세유체 주입부(미도시)와 연결되어 있다. 미세유체 주입부(미도시)에 대한 실시예는 도 4 내지 도 6에서 상세히 살펴보기로 한다.Chambers 101 and 105 are spaces in which microfluids are stored or flow, and exist one by one with respect to fluid intake channel 104. At least one chamber 101, 105 may exist around the fluid intake channel 104. Chambers 101 and 105 are connected to at least one microfluidic injection unit (not shown) for injecting microfluids. An embodiment of the microfluidic injection unit (not shown) will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.

미세 채널(103)은 챔버(101,105)를 흐르는 미세유체 내에 포함된 세포(102,106)를 포획한다. 미세 채널(103)은 세포(102,106)보다 크기가 작은 미세 구멍(microhole)을 하나 이상 포함하고, 미세유체는 이 미세 채널(103)을 통해 챔버(101,105)로부터 유체 흡입 채널(104)로 흐른다. 세포(102, 106)를 포함하는 미세유체가 챔버(101,105) 내부를 흘러가다가 미세 채널(103)을 통해 유체 흡입 채널(104)로 흘러가게 되면 세포가 미세 채널(103)로 이동하여 포획된다. 즉, 유체 흡입 채널(104)이 챔버(101,105)를 흐르는 미세유체를 흡입할 경우 챔버(101,105) 내에 존재하는 세포가 미세 채널(103) 방향으로 이동하여 포획되며, 유체 흡입 채널(104)이 챔버(101,105)로 미세유체를 배출할 경우 미세 채널(103)에 포획된 세포가 다시 풀려나게 된다. 미세 채널(103)을 구성하는 미세 구멍은 세포의 크기(10 μm)를 고려하여 너비는 약 3 μm 로 하고 미세구멍 사이의 간격은 10 μm가 되게 하여 세포가 단층(Monolayer)으로 포획되도록 할 수 있다. 미세구멍의 높이는 5 μm로 세포가 미세구멍의 입구를 빠져나가지 않고 포획될 수 있도록 제작할 수 있고, 챔버(101,105)의 높이는 25 μm로 충분한 유체가 흘러갈 수 있도록 디자인 할 수 있다. 미세 채널(103)을 구성하는 미세구멍의 갯수는 목적에 따라 원하는 수만큼 다양하게 제작할 수 있다.Microchannel 103 captures cells 102 and 106 contained in microfluids flowing through chambers 101 and 105. Microchannel 103 includes one or more microholes that are smaller in size than cells 102 and 106, and microfluids flow from chamber 101 and 105 to fluid intake channel 104 through these microchannels 103. As the microfluid including the cells 102 and 106 flows into the chambers 101 and 105 and then flows into the fluid intake channel 104 through the microchannel 103, the cells move to the microchannel 103 and are captured. That is, when the fluid intake channel 104 inhales the microfluid flowing through the chambers 101 and 105, the cells present in the chambers 101 and 105 move in the direction of the microchannel 103 and are captured, and the fluid intake channel 104 is chambered. When the microfluid is discharged to (101, 105), the cells captured in the microchannel 103 are released again. The micropores constituting the microchannel 103 should be about 3 μm wide in consideration of the size of the cells (10 μm) and the gap between the micropores should be 10 μm so that the cells can be captured in a monolayer. have. The height of the micropores can be manufactured so that the cells can be captured without exiting the inlet of the micropores, and the height of the chambers 101 and 105 can be designed to allow sufficient fluid to flow to 25 μm. The number of fine holes constituting the fine channel 103 may be variously manufactured according to the purpose.

유체 흡입 채널(104)은 미세 채널(103)의 복수의 미세구멍들을 통해 챔버(101,105)와 연결되어 있으며, 챔버(101,105)로부터 미세유체를 흡입한다. 유체 흡입 채널(104)이 미세유체를 흡입함으로써, 미세 채널(103)에 세포가 포획된다. 유체 흡입 채널(104)은 챔버(101,105)로부터 미세유체를 흡입하는 압력을 조절함으로써 세포의 포획을 조절할 수 있다. 즉, 유체 흡입 채널(104)은 미세유체를 흡입하는 압력, 미세유체를 흡입한 결과 포획된 세포를 미세구멍에 유지하는 압력, 및 포획된 세포를 배출하는 압력을 조절함으로써 세포의 포획을 조절한다. 이러한 압력 조절은 챔버(101,105)와 유체 흡입 채널(104) 내부를 흐르는 유체의 속도 차이에 의하여 조절하는 것이 가능하다.The fluid suction channel 104 is connected to the chambers 101 and 105 through a plurality of micropores of the microchannel 103 and sucks the microfluid from the chambers 101 and 105. As the fluid intake channel 104 inhales the microfluid, cells are captured in the microchannel 103. Fluid intake channel 104 may regulate the capture of cells by adjusting the pressure to inhale microfluids from chambers 101 and 105. That is, the fluid intake channel 104 controls the capture of cells by adjusting the pressure to inhale the microfluid, the pressure to retain the cells captured in the micropores as a result of inhaling the microfluid, and the pressure to discharge the captured cells. . This pressure control can be controlled by the difference in the speed of the fluid flowing inside the chamber (101, 105) and the fluid intake channel (104).

챔버(101,105), 미세 채널(103), 유체 흡입 채널(104)은 유기 및 실리콘 계열의 경화성 고분자들(PMMA; polymethylmethacrylate, PDMS; polydimethylsiloxane 등), 감광체(Photoresist), 유리, 실리콘 등의 물질 중 하나로 형성될 수 있으며, 챔버(101,105)로 주입되는 미세유체는 세포, 단백질, 고분자성 입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The chambers 101 and 105, the microchannels 103 and the fluid intake channels 104 are made of one of materials such as organic and silicon-based curable polymers (PMMA; polymethylmethacrylate, PDMS; polydimethylsiloxane, etc.), photoresist, glass, and silicon. The microfluid injected into the chambers 101 and 105 may include one or more of cells, proteins, and polymeric particles.

또한, 하나 이상의 미세유체 배출부(미도시)가 챔버(101,105)를 흐르는 미세유체 및 미세 채널(103)에 포획되지 않은 세포를 배출하거나 모을 수 있으며, 유체 흡입 채널 배출부(미도시)가 유체 흡입 채널(104)을 흐르는 미세유체를 모을 수 있다.In addition, one or more microfluidic outlets (not shown) may discharge or collect microfluids flowing through the chambers 101 and 105 and cells that are not trapped in the microchannels 103, and the fluid intake channel outlets (not shown) Microfluidics flowing through suction channel 104 may be collected.

미세 채널(103)에 포획된 세포들 간의 상호 작용 및 물질 전달이 원활이 일어나기 때문에, 이를 광학적 또는 전기적 방법에 의해 원활하게 관찰할 수 있으며, 유체 흡입 채널(104) 또는 챔버(101,105)를 통해 약물 등의 물질을 통과시킴으로써 미세 채널(103)에 포획된 세포에 작용하는 약물 등의 영향을 광학적 도는 전기적으로 원활하게 관찰할 수 있다. 세포들 간의 상호 작용 및 물질 전달을 관찰하기 위한 광학적인 방법으로는 형광(Fluorescence), 라만 산란(Raman scattering) 등이 있으며, 전극패턴을 집적화하여 전기 신호를 검출할 수도 있다.Since the interaction and mass transfer between the cells captured in the microchannel 103 occurs smoothly, it can be observed smoothly by optical or electrical methods, and the drug can be observed through the fluid intake channel 104 or the chambers 101 and 105. By passing a material such as or the like, the effect of the drug or the like acting on the cells captured in the microchannel 103 can be observed optically or electrically smoothly. Optical methods for observing interactions and mass transfer between cells include fluorescence, Raman scattering, and the like, and may integrate an electrode pattern to detect an electrical signal.

미세 채널(103)과 챔버(101,105)는 유체 흡입 채널(104)을 기준으로 일정한 기울기 또는 각도를 갖고 있어 포획되는 세포의 분포와 세포에 작용하는 압력 분포를 조절할 수 있으며, 세포에 작용하는 압력의 세기를 최소화하고 그 분포를 균일하게 하는 것이 바람직하다. 또한 세포의 분포는 균일하고 포획된 세포는 단층을 형성하는 것이 바람직하다.The microchannel 103 and the chambers 101 and 105 have a constant inclination or angle relative to the fluid intake channel 104 to control the distribution of the captured cells and the pressure distribution acting on the cells, It is desirable to minimize the intensity and to make the distribution uniform. In addition, it is preferable that the distribution of cells is uniform and the captured cells form a monolayer.

챔버(101,105) 및 미세 채널(103)은 두 개 이상 존재하여 서로 다른 종류의 세포를 동시에 포획할 수 있다. 또한 하나 이상의 약물 주입부가 유체 흡입 채널(104) 또는 챔버(101,105)로 약물을 흘려줄 수 있다. 챔버(101,105)와 연결된 미세유체 배출부(미도시)는 챔버(101,105)를 흐르는 미세유체 및 포획되지 않은 세포 를 모을 수 있다. 한편, 유체 흡입 채널(104)과 연결된 유체 흡입 채널 배출부(미도시)는 유체 흡입 채널(104)을 흐르는 미세유체를 모을 수 있다.Two or more chambers 101 and 105 and microchannels 103 may exist to simultaneously capture different kinds of cells. One or more drug injectors may also flow drugs into fluid intake channel 104 or chambers 101 and 105. The microfluidic discharge part (not shown) connected to the chambers 101 and 105 may collect microfluids and uncaptured cells flowing through the chambers 101 and 105. Meanwhile, the fluid suction channel discharge part (not shown) connected to the fluid suction channel 104 may collect the microfluid flowing through the fluid suction channel 104.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자에 미세유체를 흘려주었을 때의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 2 shows a simulation result when the microfluid is flowed into the microfluidic device for trapping particles according to an exemplary embodiment of the present invention.

한가지 이상의 세포(203)을 포함하는 미세유체와 또다른 한가지 이상의 세포 (204)를 포함하는 미세유체를 제1챔버(201)와 제2챔버(202)를 통해 각각 흘려주고, 미세유체가 제1챔버(201)와 제2챔버(202)로부터 미세 채널(205,206)을 통과하여 흐름으로써 유체 흡입 채널(207)로 흡입되면, 각각의 챔버에 존재하는 세포(203, 204)가 미세 채널(205, 206)에 포획됨을 시뮬레이션 결과로 확인할 수 있다. 이때 압력 차이는 시뮬레이션 결과와 같으며 화살표 방향을 통해 미세유체의 흐름과 세포의 포획 방향을 확인할 수 있다.The microfluid including one or more cells 203 and the microfluid including another one or more cells 204 flow through the first chamber 201 and the second chamber 202, respectively, When the fluid is sucked into the fluid suction channel 207 by flowing through the microchannels 205 and 206 from the chamber 201 and the second chamber 202, the cells 203 and 204 present in the respective chambers are transferred to the microchannel 205, 206) can be confirmed by the simulation result. At this time, the pressure difference is the same as the simulation result, and the direction of the microfluidic flow and the cell capture can be confirmed through the arrow direction.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 미세 채널(103)을 구성하는 미세구멍(205, 206)의 제작공정을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a manufacturing process of the micropores 205 and 206 constituting the microchannel 103 of the microfluidic device for trapping particles according to an exemplary embodiment of the present invention.

(a) 단계에서 실리콘 웨이퍼(302)위에 포토레지스트(Photoresist)(301)를 스핀 코팅한다. 스핀 코팅이란 회전하는 원판에 코팅 대상 물질을 고정시켜 놓고 슬러리(slurry)를 중앙에 떨어뜨려 원심력으로 슬러리가 퍼져 나가면서 막이 코팅되는 방법이다. 포토레지스트(301)는 자외선(Ultra Violet,UV)이 조사된 부분만 경화되는 Negative 포토레지스트인 SU-8인 것이 바람직하다.In step (a), a photoresist 301 is spin coated on the silicon wafer 302. Spin coating is a method of fixing a material to be coated on a rotating disc and dropping a slurry in the center to spread the slurry by centrifugal force to coat the film. The photoresist 301 is SU-8, which is a negative photoresist in which only a portion irradiated with ultraviolet (Ultra Violet) UV is cured.

(b) 단계에서 스핀 코팅(Spin Coating)된 포토레지스트에 포토마스크(305)를 이용하여 패턴을 만들고자 하는 부분만 자외선(304)을 조사해 줌으로써 자외선이 조사된 부분의 포토레지스트만 경화시킨다. 이후 포토레지스트 부분을 디벨롭핑(developing)하여 원하는 패턴만 실리콘 웨이퍼(302) 위에 남게 한다. In step (b), only the portion of the spin-coated photoresist is irradiated with ultraviolet rays 304 by using the photomask 305 to cure only the photoresist of the portion irradiated with ultraviolet rays. The photoresist portion is then developed to leave only the desired pattern on the silicon wafer 302.

(c) 단계에서 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼(302) 위에 두번째 포토레지스트(306)를 붓는다.In step (c), the second photoresist 306 is poured onto the patterned silicon wafer 302.

(d) 단계에서는 (b) 단계에서 제작한 패턴의 제작 방법과 동일하게 자외선(304)과 포토마스크(305)를 이용하여 두번째 패턴을 만든다. (d) 단계를 참조하면 (b) 단계에서 제작한 패턴과 (d) 단계에서 제작한 패턴이 구별되어 표시되어 있다.In the step (d), the second pattern is formed using the ultraviolet rays 304 and the photomask 305 in the same manner as the method for manufacturing the pattern produced in the step (b). Referring to step (d), the pattern produced in step (b) and the pattern produced in step (d) are distinguished and displayed.

(e) 단계에서 (d) 단계까지 제작된 패턴 위에 PDMS(307)를 붓고 (d) 단계까지 제작된 패턴이 PDMS(307)에 형성될 수 있도록 일정 시간 경화한 후 이를 실리콘 웨이퍼(302)에 형성된 패턴으로부터 분리시킨다. Pour the PDMS 307 on the pattern fabricated from (e) to (d) and harden it for a predetermined time so that the fabricated pattern up to (d) can be formed on the PDMS 307 and then on the silicon wafer 302. Separate from the formed pattern.

(f) 단계에서 (e) 단계에서 분리된 PDMS(307)는 플라즈마(Plasma) 처리 후에 슬라이드 글라스(308)에 붙임으로써 미세 채널(103)을 구성하는 미세 구멍(205, 206)을 제작하게 된다. The PDMS 307 separated in the step (e) in the step (f) is attached to the slide glass 308 after the plasma treatment to produce the fine holes 205 and 206 constituting the fine channel 103. .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조는 제1유체주입부(401), 제2유체주입부(402), 입자 포획부(405), 미세유체 배출부(406,407), 및 유체 흡입 채널 배출부(408)로 구성된다. 도 2를 참조하면, 입자 포획부(405)는 제1챔버(201), 제2챔버(202), 미세 채 널(205, 206), 및 유체 흡입 채널(207)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the structure of the microfluidic device for trapping particles according to another exemplary embodiment of the present invention includes a first fluid injection unit 401, a second fluid injection unit 402, a particle capture unit 405, and the like. Microfluidic outlets 406 and 407, and fluid intake channel outlets 408. Referring to FIG. 2, the particle trap 405 is composed of a first chamber 201, a second chamber 202, fine channels 205 and 206, and a fluid suction channel 207.

제1유체주입부(401)는 한가지 이상의 세포(403)를 포함하는 미세유체를 입자포획부(405)의 제1챔버(201)로 흘려보낸다.The first fluid injector 401 flows the microfluid including the one or more cells 403 into the first chamber 201 of the particle trap 405.

제2유체주입부(402)는 한가지 이상의 세포(404)를 포함하는 미세유체를 입자포획부(405)의 제2챔버(202)로 흘려보낸다. 제1유체주입부(401)의 세포(403)와 제2유체주입부(402)의 세포(404)는 같은 종류일 수도 있고 다른 종류일 수도 있다.The second fluid injector 402 flows the microfluid containing one or more cells 404 into the second chamber 202 of the particle trap 405. The cells 403 of the first fluid injector 401 and the cells 404 of the second fluid injector 402 may be the same kind or different kinds.

제1유체 주입부(401)와 제2유체 주입부(402)에 의해 주입된 세포(403, 404)가 각각 A 방향과 B 방향으로 흘러가게 된다. 입자 포획부(405)의 유체 흡입 채널(207)이 제1챔버(201)와 제2챔버(202)를 흐르는 미세유체를 흡입함에 따라 세포들(403, 404)은 입자 포획부(405)를 구성하는 미세 채널(205, 206)에 포획된다. Cells 403 and 404 injected by the first fluid injector 401 and the second fluid injector 402 flow in the A and B directions, respectively. As the fluid intake channel 207 of the particle capture 405 sucks the microfluid flowing through the first chamber 201 and the second chamber 202, the cells 403, 404 disengage the particle capture 405. It is captured by the fine channels 205 and 206 constituting it.

제1유체주입부(401)에 의해 주입된 세포는 A 방향으로 흘러가다가 세포를 포획하는 입자 포획부(405)를 구성하는 미세 채널(205, 206)에 포획된다. 제2유체주입부(402)에 의해 주입된 세포는 B 방향으로 흘러가다가 세포를 포획하는 입자 포획부(405)를 구성하는 미세 채널(205, 206)에 포획된다. 제1유체 주입부(401)와 제2유체 주입부(402)에 의해 주입된 미세유체에 포함된 세포들 중 입자 포획부(405)에 포획되지 않은 세포 및 배지를 포함하는 미세유체는 미세유체 배출부(406, 407)로 흘러가게 된다. Cells injected by the first fluid injector 401 flow in the A direction and are captured in the microchannels 205 and 206 constituting the particle capture unit 405 that captures the cells. Cells injected by the second fluid injector 402 flow in the B direction and are captured in the microchannels 205 and 206 constituting the particle capture unit 405 that captures the cells. The microfluid including microorganisms and cells not captured by the particle capture unit 405 among the cells included in the microfluid injected by the first fluid injector 401 and the second fluid injector 402 may be a microfluid. It flows into the discharge parts 406 and 407.

이 때 입자 포획부(405)의 제1챔버(201)와 제2챔버(202) 또는 미세 채널(205,206)이 유체 흡입 채널(207)과 이루는 각도 또는 기울기에 따라 세포가 포획되는 분포 및 세포에 작용하는 압력이 달라질 수 있으며 기울기 또는 각도에 따 라 세포의 포획을 다양하게 구성할 수 있다. At this time, the first chamber 201 and the second chamber 202 or the microchannels 205 and 206 of the particle trapping part 405 and the fluid suction channel 207 are formed in the distribution and the cells captured by the cells. The working pressure can vary and the composition of the cell can be varied depending on the tilt or angle.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다. Figure 5 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조는 제1유체주입부(501), 제2유체주입부(502), 입자 포획부(505), 미세유체 배출부(506,507) 및 유체 흡입 채널 배출부(508)로 구성된다. 도 2를 참조하면, 입자 포획부(505)는 제1챔버(201), 제2챔버(202), 미세 채널(205, 206), 및 유체 흡입 채널(207)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the structure of the microfluidic device for trapping particles according to another exemplary embodiment may include a first fluid injection unit 501, a second fluid injection unit 502, and a particle capture unit 505. And microfluidic outlets 506 and 507 and fluid suction channel outlets 508. Referring to FIG. 2, the particle trap 505 is composed of a first chamber 201, a second chamber 202, fine channels 205 and 206, and a fluid suction channel 207.

제1유체주입부(501)는 한가지 이상의 세포(503)를 포함하는 미세유체를 입자포획부(505)의 제1챔버(201)로 흘려보낸다.The first fluid injector 501 flows the microfluid including the one or more cells 503 into the first chamber 201 of the particle trap 505.

제2유체주입부(502)는 한가지 이상의 세포(504)를 포함하는 미세유체를 입자포획부(505)의 제2챔버(202)로 흘려보낸다. 제1유체주입부(501)의 세포(503)와 제2유체주입부(502)의 세포(504)는 같은 종류일 수도 있고 다른 종류일 수도 있다.The second fluid injector 502 flows the microfluid containing one or more cells 504 into the second chamber 202 of the particle trap 505. The cells 503 of the first fluid injector 501 and the cells 504 of the second fluid injector 502 may be the same kind or different kinds.

제1챔버(201)와 제2챔버(202)를 흐르는 미세유체를 미세 채널(205, 206)을 통해 유체 흡입 채널(207)로 뽑아내게 되면 양쪽의 세포(503, 504)가 미세 채널(205, 206)에 포획된다. When the microfluid flowing through the first chamber 201 and the second chamber 202 is drawn out to the fluid intake channel 207 through the microchannels 205 and 206, the cells 503 and 504 of both sides are separated into the microchannel 205. , 206).

이때 입자 포획부(505)의 제1챔버(201)와 제2챔버(202) 또는 미세 채널(205,206)이 유체 흡입 채널(207)과 일정한 기울기 또는 각도를 가질 수 있으며 이로 인해 세포에 인가되는 미세유체의 압력을 최소화함으로써 세포가 미세 채널(205,206)에 골고루 포획되도록 조절할 수 있다. 또한 다양한 각도 중에서 45° 각도일 때 세포가 미세 채널(205,206)의 입구에 골고루 분포되며, 세포에 작용하는 압력분포가 균일하여 세포가 터지는 것을 방지할 수 있다. In this case, the first chamber 201 and the second chamber 202 or the microchannels 205 and 206 of the particle trap 505 may have a constant inclination or angle with the fluid intake channel 207, and thus the microparticles applied to the cells. By minimizing the pressure of the fluid, cells can be adjusted to be evenly captured in the microchannels 205 and 206. In addition, the cells are evenly distributed at the inlet of the microchannels 205 and 206 when the angle is 45 ° among various angles, and the pressure distribution acting on the cells is uniform to prevent the cells from bursting.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다.  Figure 6 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 입자를 포획하는 미세유체 소자는 도 5에 도시된 입자를 포획하는 미세유체소자에 반응물질 주입부(608)가 하나 이상 추가된 구조로, 유체 흡입 채널(207)을 통해 테스트를 위한 약물이나 시약이 주입될 수 있으며, 약물 또는 시약이 세포에 미치는 영향을 원활하게 관찰할 수 있도록 한다. 또한 유체 흡입 방향도 양방향이 가능하도록 고안한 구조이다. 즉 C방향으로 미세유체가 흐르거나 그 반대방향으로 미세유체가 흐르도록 하는 것이 가능하다. The microfluidic device that captures the particles shown in FIG. 6 has a structure in which at least one reactant injection unit 608 is added to the microfluidic device that captures the particles shown in FIG. 5, and is tested through the fluid suction channel 207. Drugs or reagents can be injected, allowing for a smooth observation of the effects on the cells. In addition, the fluid suction direction is designed to be bidirectional. That is, it is possible for the microfluid to flow in the C direction or the microfluid to flow in the opposite direction.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 소자를 이용한 입자 포획방법의 흐름도이다.7 is a flow chart of a particle capture method using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자를 이용한 입자 포획 방법을 도 2, 도 4 및 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.A particle capture method using a microfluidic device for capturing particles according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 4, and 7.

710 단계에서 입자를 포획하는 미세유체 소자의 제1유체주입부(401)와 제2유체주입부(402)는 입자가 포함된 미세유체를 챔버(201,202)로 주입한다. 여기서 입자란 세포, 고분자성 입자 중 하나를 포함한다. In operation 710, the first fluid injector 401 and the second fluid injector 402 of the microfluidic device to capture the particles are injected into the chambers 201 and 202. Herein, the particles include one of a cell and a polymer particle.

720 단계에서 입자를 포획하는 미세유체 소자의 입자 포획부(405)는 미세 채널(205, 206)을 통해 미세유체를 챔버(201,202)로부터 흡입한다. 흡입된 미세유체는 유체 흡입 채널(207)로 유입된다.The particle capture part 405 of the microfluidic device that captures particles in step 720 sucks the microfluid from the chambers 201 and 202 through the microchannels 205 and 206. Inhaled microfluid is introduced into the fluid intake channel 207.

730 단계에서 입자를 포획하는 미세유체 소자의 입자 포획부(405)는 미세 채널(205,206)의 미세구멍입구에 미세유체에 포함된 입자를 포획한다. 제1챔버(201)와 제2챔버(202)에 닿아있는 미세 채널(205,206)의 입구와 유체 흡입 채널(207)에 닿아 있는 미세 채널(205,206)의 출구와의 압력차에 의해 입자가 미세 채널(205,206)의 입구에 포획된다. 즉, 미세유체에 포함된 입자는 유체 흡입 채널(207)과 챔버(201,202) 간의 압력차에 의해 이동하는 미세유체에 의해 이동하여 포획된다. 이후 포획된 입자들 간의 상호 작용 및 물질전달과 이에 의한 입자의 변형을 관찰하고 분석하는 것이 가능하다.The particle trapping part 405 of the microfluidic device that captures the particles in step 730 captures the particles contained in the microfluid at the inlet of the microchannels 205 and 206. Particles are formed by the pressure difference between the inlet of the microchannels 205 and 206 in contact with the first chamber 201 and the second chamber 202 and the outlet of the microchannels 205 and 206 in contact with the fluid suction channel 207. Is captured at the inlet of 205,206. That is, particles contained in the microfluid are moved and captured by the microfluid, which is moved by the pressure difference between the fluid intake channel 207 and the chambers 201 and 202. It is then possible to observe and analyze the interaction and mass transfer between the captured particles and the deformation of the particles thereby.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a microfluidic device for trapping particles according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자에 미세유체를 흘려주었을 때의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 2 shows a simulation result when the microfluid is flowed into the microfluidic device for trapping particles according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 미세 채널(103)을 구성하는 미세구멍(205, 206)의 제작공정을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a manufacturing process of the micropores 205 and 206 constituting the microchannel 103 of the microfluidic device for trapping particles according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자를 포획하는 미세유체 소자의 구조를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the structure of a microfluidic device for trapping particles according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 소자를 이용한 입자 포획방법의 흐름도이다.7 is a flow chart of a particle capture method using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.

Claims (17)

입자가 포함된 미세유체가 흐르는 챔버;A chamber through which microfluids containing particles flow; 상기 입자의 크기보다 작은 구멍으로 구성되고, 상기 챔버를 흐르는 상기 미세유체 내에 포함된 입자를 포획하는 복수의 미세 채널들; 및A plurality of microchannels configured to have holes smaller than the size of the particles and to capture particles contained in the microfluid flowing through the chamber; And 상기 챔버와 연결된 미세 채널의 반대편에 연결된 유체 흡입 채널을 포함하고,A fluid suction channel connected to an opposite side of the microchannel connected to the chamber, 상기 복수의 미세 채널들 중 인접한 미세 채널들에 포획된 입자들은 단층(monolayer)을 형성하여, 상기 포획된 입자들 간에 상호작용을 하도록 하고,Particles trapped in adjacent microchannels of the plurality of microchannels form a monolayer to allow interaction between the captured particles, 상기 유체 흡입 채널이 상기 챔버로부터 미세유체를 흡입하는 압력을 조절하여, 상기 미세유체가 상기 미세 채널을 통해 흐름으로써, 상기 입자가 상기 미세 채널에 포획되거나 방출되는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.The fluid intake channel regulates the pressure to suck the microfluid from the chamber, so that the microfluid flows through the microchannel, so that the particles are trapped or released into the microchannel. Fluid elements. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입자의 크기와 상기 복수의 미세 채널들 간의 간격을 같게 하는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.The microfluidic device for trapping particles, characterized in that the size of the particles and the interval between the plurality of micro-channels to be equal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버에 미세유체를 주입하기 위한 미세유체 주입부를 적어도 하나 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.And at least one microfluidic injection unit for injecting microfluid into the chamber. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버 또는 상기 미세 채널은 PDMS, PMMA 등의 고분자성 물질, 감광체(Photoresist), 유리, 실리콘 등의 물질 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.The chamber or the microchannel is a microfluidic device for trapping particles, characterized in that formed of any one of a polymeric material, such as PDMS, PMMA, photoresist, glass, silicon. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버로 주입되는 미세유체는 세포, 단백질, 또는 고분자성 입자 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.The microfluidic device injected into the chamber is a microfluidic device for trapping particles, characterized in that it comprises at least one or more of cells, proteins, or polymeric particles. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체 흡입 채널 또는 상기 챔버를 통해 상기 입자와 반응하는 물질을 통과시킴으로써 상기 물질이 상기 미세 채널에 포획된 입자와 반응하도록 하는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.Passing the material that reacts with the particles through the fluid intake channel or the chamber to cause the material to react with the particles trapped in the microchannels. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세 채널 또는 상기 챔버는 상기 유체 흡입 채널과 45도 각도의 기울기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 입자를 포획하는 미세유체 소자.The microfluidic device for capturing particles, wherein the microchannel or chamber has an inclination of 45 degrees with the fluid intake channel. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버와 상기 미세 채널은 상기 유체 흡입 채널을 중심으로 양쪽에 하나씩 존재하여 서로 다른 종류의 입자를 동시에 포획할 수 있는 것을 특징으로 하는 미세유체 소자.The chamber and the micro-channels are present on each side of the fluid suction channel to the microfluidic device, characterized in that to capture different kinds of particles at the same time. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입자와 반응하는 물질을 상기 유체 흡입 채널로 흘려주는 적어도 하나 이상의 반응물질 주입부와 상기 유체 흡입 채널을 흐르는 미세유체를 모으는 유체 흡입 채널 배출부를 더 포함하고,At least one reactant inlet for flowing a substance reacted with the particles into the fluid intake channel and a fluid intake channel outlet for collecting microfluids flowing through the fluid intake channel; 상기 유체 흡입 채널 배출부에 모인 미세유체를 다시 상기 반응물질 주입부로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 미세유체 소자.And the microfluidic fluid collected in the fluid suction channel discharge part flows back to the reactant injection part. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버를 흐르는 미세유체 및 상기 미세 채널에 포획되지 않은 입자를 모으는 적어도 하나 이상의 미세유체 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 소자.And at least one microfluidic outlet for collecting microfluids flowing through the chamber and particles not trapped in the microchannels. 삭제delete 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101508974B1 (en) * 2013-05-14 2015-04-07 한국과학기술연구원 Device for detection of tumor cells and detecting method thereof

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101330473B1 (en) * 2011-07-25 2013-11-15 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Microfluidic concentrator for communication assays of microbes
WO2013073726A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 인제대학교 산학협력단 Device for separating single cells and fixing and maintaining position of single cells
US10071359B2 (en) * 2013-03-15 2018-09-11 The Regents Of The University Of California High-speed on demand microfluidic droplet generation and manipulation
JP6502940B2 (en) * 2013-08-16 2019-04-17 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Selective delivery of substances to cells
KR101649348B1 (en) * 2014-11-04 2016-08-18 포항공과대학교 산학협력단 Device for single cell trapping
KR101702745B1 (en) * 2014-11-13 2017-02-03 인제대학교 산학협력단 Apparatus and method for separating single cell
KR101689741B1 (en) * 2014-12-23 2016-12-26 울산과학기술원 Manufacturing Method of self-assembled particle membrane and fine particle concentrator use of the same
EP4257675A3 (en) 2015-07-09 2024-01-03 Massachusetts Institute of Technology Delivery of materials to anucleate cells
EP3344575B1 (en) 2015-09-04 2020-04-15 SQZ Biotechnologies Company Intracellular delivery of biomolecules to cells comprising a cell wall
KR101716302B1 (en) * 2015-10-22 2017-03-27 울산과학기술원 Manufacturing method of biochemical reactors
KR101896618B1 (en) * 2015-12-07 2018-09-07 서울대학교산학협력단 System for transfer and tracking of extracellular vesicles
CA3136296A1 (en) 2019-04-08 2020-10-15 Sqz Biotechnologies Company Cartridge for use in a system for delivery of a payload into a cell
KR102341588B1 (en) * 2019-10-25 2021-12-21 국방기술품질원 Device for controlling microfluidic and method for controlling microfluidic using the same
KR102218278B1 (en) * 2019-11-08 2021-02-19 울산과학기술원 Apparatus for controlling the transport of materials in nanochannels by controlling humidity

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060128006A1 (en) * 1999-11-10 2006-06-15 Gerhardt Antimony L Hydrodynamic capture and release mechanisms for particle manipulation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060128006A1 (en) * 1999-11-10 2006-06-15 Gerhardt Antimony L Hydrodynamic capture and release mechanisms for particle manipulation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101508974B1 (en) * 2013-05-14 2015-04-07 한국과학기술연구원 Device for detection of tumor cells and detecting method thereof

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