KR101141248B1 - 공기방울 제거 및 유체 주입/제거를 위한 미세 유체칩용 소자 - Google Patents

공기방울 제거 및 유체 주입/제거를 위한 미세 유체칩용 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 방울 제거 및 유체 주입 또는 제거를 위한 미세 유체칩용 소자(100)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체 주입부(10); 주입된 유체가 미세채널(14)로 유입되기 위해 일정 시간 머무르는 유체 수용부(11); 및 상기 유체 수용부(11)와 연결되어 있으면서, 유체 주입시 유체와 함께 유입된 공기를 배출시키거나, 상기 유체 주입부(10)를 통해 주입된 유체와 다른 종류의 유체를 주입하기 위한 덕트부(12)로 이루어진 미세 유체칩용 소자(100)를 사용함으로써 미세 유체 채널 내의 공기 방울 생성을 방지할 수 있고, 미세 유체 채널 내로 용액 및 세포를 순차적으로 유입하는 것이 가능한 미세 유체칩용 소자(100)에 관한 것이다.
미세 유체 채널, 유체 수용부, 유체 주입부

Description

공기방울 제거 및 유체 주입/제거를 위한 미세 유체칩용 소자 {Microfluidic device for air bubble removal and fluid injection/removal}
본 발명은 유체 주입부, 공기 방울 제거, 새로운 용액의 주입 및 용액의 제거의 기능을 가지는 덕트부 및 유체 수용부를 가진 미세 유체칩용 소자, 이를 포함하는 미세 유체칩 및 상기 미세 유체칩용 소자의 제조방법에 관한 것이다.
칩 내에 형성되어 있는 미세채널로 미량의 분석 대상 물질을 흘려보내면서, 그 안에 존재하는 각종 물질을 분석할 수 있는 칩을 의미하는 미세유체 칩(microfluidic chip)은 랩온어칩(lab-on-achip, LOC : '칩 위의 실험실'이라는 의미)이라고 하며, 작은 칩 내에서 분석 대상 물질을 한 번에 분석할 수 있는 칩의 형태로 최근 다양하게 개발되고 있다. 미세유체 칩은 물질의 분석, 분리, 및 합성 등을 위하여 사용되고 있으며, 점차로 그 사용 분야가 확대되고 있다. 미세유체 칩은 포토리소그래피나 고온-엠보싱(hot-embossing), 몰딩 등의 미세가공 기술로 만들어진 미세채널(14) 구조에 덮개를 덮어 미량의 유체를 보관(contain)하거나 조절(manipulate)할 수 있도록 한 칩으로 소모되는 시약의 양을 줄이고 분석시간을 짧게 할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
미세 유체 공학 기술을 이용하여 제조한 마이크로 유체칩(microfluidic chip)은 마이크로 사이즈의 채널을 포함하고 있는 칩이다. 미세 채널(14)을 통해 소량의 유체가 흘러가면서 각종 반응과 작용이 일어나도록 함으로서 기존에 실험실에서 여러 복잡한 과정을 거쳐야 했던 일들이 칩 상에서 이루어지는 것이 가능하다.
특히 미세유체 칩을 이용한 세포 배양 시스템은 세포-기반 연구에 있어서, 일반적인 세포배양과 비교하여 농도 구배 등과 같은 배양 환경의 제어가 용이하고 실험 결과의 반복성이 우수할 뿐만 아니라, 컨포칼 현미경과 같이 이미지를 확인하는 경우에도 투명한 미세유체 칩 플랫폼을 사용함으로써 가능하다.
종래의 미세유체 세포 배양 시스템은 불수용성인 하이드로겔에 세포를 현탁시키고 매입시켜 3차 구조( 3-dimensional system)를 형성하는 것이었으나, 합성 하이드로겔은 독성을 가질 수 있고, 하이드로겔이 유체의 흐름을 방해하지 않기 위하여 하이드로다이나믹 포커싱(hydrodynamic focusing)과 같은 유체감지시스템을 구비하여야 하며, 고형암 등과 같이 세포의 응집이 생기는 경우에는 적합하지 않는 등 미세유체 시스템에서 사용하기에 어려운 문제점이 있어 왔다.
종래의 하이드로겔을 사용하지 않는 미세유체 칩의 경우에는 주입용액에 공기 방울이 포함된 경우 이를 제거하는 것이 매우 어려우므로 미세유체칩 내 농도 구배를 형성하거나 유체의 혼합 등의 경우 유체의 흐름이 공기방울에 의하여 달라 지고, 칩 내의 세포 표면에 손상을 입히는 등의 문제점이 종종 발생되었다.
Siew-Min Ong 등(A gel-free 3D microfluidic cell culture system, Biomaterials, 29 (2008) 3237-3244)에서는 하이드로겔을 사용하지 않고 버블 트랩을 가진 3차원 미세유체소자 세포배양시스템에 대하여 개시하고 있으나, 순차적으로 용액을 주입하거나, 다른 용액으로 교체하기 위하여는 다른 용액이 든 주사기로 계속 교체하여야 하는 번거로움을 가지고 있으며, 미세 유체칩 내의 기존의 용액을 제거하는 것이 불가능하였다.
따라서, 하이드로겔을 이용하지 않으면서도 유체 내 공기 방울이 형성되지 않고 용액의 주입 및 교환이 용이한 미세유체 칩의 개발이 절실한 상황이다.
본 발명은 다양한 용액 및 세포를 순차적으로 주입하는 것이 가능하고, 공기방울이 미세채널 내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 덕트부(12), 유체 주입부(10) 및 유체 수용부(11)를 포함하는 미세 유체칩용 소자(100)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.
1. 유체 주입부(10); 주입된 유체가 미세채널(14)로 유입되기 위해 일정 시간 머무르는 유체 수용부(11); 및 상기 유체 수용부(11)와 연결되어 있으면서, 유체 주입시 유체와 함께 유입된 공기를 배출시키거나, 상기 유체 주입부(10)를 통해 주입된 유체와 다른 종류의 유체를 주입하기 위한 덕트부(12)로 이루어진 미세 유체칩용 소자(100).
2. 위 1에 있어서, 덕트부(12)는 그 상단에 개폐가능한 덮개를 가진 미세 유체칩용 소자(100).
3. 위 1에 있어서, 유체 주입부(10)(10)는 주입될 유체가 담긴 주사기와 연결될 수 있도록 형성된 것인 미세 유체칩용 소자(100).
4, 위 1에 있어서, 덕트부(12)는 피펫 또는 스포이드 작업을 수행할 수 있을 정도의 폭으로 형성된 것인 미세 유체칩용 소자(100).
5. 위 4에 있어서, 덕트부(12)는 폭이 5-10 mm인 미세 유체칩용 소자(100).
6. 위 1 내지 5 중 어느 한 항의 소자를 1개 이상 포함하는 미세 유체칩.
7. 하부 플레이트(20)의 바닥면에 미세채널(14)을 형성시키는 단계,
상기 미세채널(14)의 말단과 접하도록 하부 플레이트(20)를 관통하는 구멍을 뚫어 유체 수용부(11)를 형성시키는 단계,
상기 유체 수용부(11)를 덮을 수 있는 상부 플레이트(21)를 접합시키는 단계,
상기 유체 수용부(11)보다 작고 상부 플레이트(21)를 관통하는 2개의 구멍을 뚫어 상기 유체 수용부(11)와 연결되도록 유체 주입부(10)와 덕트부(12)를 형성시키되, 상기 덕트부(12)가 유체의 진행 방향에 대하여 상기 유체 주입부(10)보다 상기 미세채널(14)에 가깝게 형성시키는 단계, 및
상기 하부 플레이트(20)의 바닥면을 기판(22)에 접합시키는 단계
를 포함하는 미세 유체칩용 소자(100)의 제조방법.
8. 위 7에 있어서, 유체 수용부(11)는 폭이 7 ~ 11 mm인 제조방법.
9. 위 7에 있어서, 유체 주입부(10)는 주입될 유체가 담긴 주사기와 연결될 수 있도록 형성된 것인 제조방법.
10. 위 7에 있어서, 덕트부(12)는 개폐 가능한 덮개가 구비되고 피펫 또는 스포이드 작업을 수행할 수 있을 정도의 폭으로 형성된 것인 제조방법.
11. 위 10에 있어서, 덕트부(12)는 폭이 5-10 mm인 제조방법.
12. 위 7에 있어서, 상부 플레이트(21)의 넓이는 유체 수용부의 넓이보다 넓고 하부 플레이트(20) 넓이보다 넓지 않은 제조방법.
13. 위 7에 있어서, 접합은 플라즈마 접합 방법을 통한 것인 제조방법.
14. 위 7에 있어서, 상기 패드는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리스티렌(polystylene), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 제작된 제조방법.
본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)는 주입 용액에 포함된 공기 발울이 미세유체 칩 내로 함께 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 복잡한 구조의 미세유체 채널을 이용한 농도 구배 형성 및 유체의 혼합시 유체의 흐름을 방해하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)는 덕트부(12)의 덮개(13)를 열어 기존의 용액을 제거하고 새로운 용액을 주입하거나, 기존의 용액과는 다른 용액을 주입하는 것이 가능하므로 유체 주입부(10)(10)의 주사기를 교체할 필요가 없이 용액의 교환 및 주입이 가능하다.
본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)는 세포를 주사기를 이용하여 밀어 넣을 필요 없이 덕트부(12)의 덮개(13)를 열어 스포이드나 피펫을 이용하여 바로 미세 유체채널 내로 주입할 수 있으므로, 장기간의 세포 배양, 세포 약물 스크리닝 칩 등에 효과적으로 적용하는 것이 가능하다.
본 발명은 유체 주입부(10); 주입된 유체가 미세채널(14)로 유입되기 위해 일정 시간 머무르는 유체 수용부(11); 및 상기 유체 수용부(11)와 연결되어 있으면서, 유체 주입시 유체와 함께 유입된 공기를 배출시키거나, 상기 유체 주입부(10)를 통해 주입된 유체와 다른 종류의 유체를 주입하기 위한 덕트부(12)로 이루어진 미세 유체칩용 소자(100)를 사용함으로써 미세 유체 채널 내의 공기 방울 생성을 방지할 수 있고, 미세 유체 채널 내로 용액 및 세포를 순차적으로 유입하는 것이 가능한 미세 유체칩용 소자(100)에 관한 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 유체 주입부(10)는 미세유체채널에 유체를 주입하는 부분을 가리킨다. 본 발명의 '유체'란 형상이 정해지지 않고 흐르는 성질을 가지고 있는 것으로서, 액체 및 기체를 포함한다. 세포배양용 미세유체칩에서 세포배양 배지는 상기 유체 주입부(10)로 주입될 수 있다. 상기 유체 주입구는 유체의 주입을 용이하게 할 수 있도록 압력을 가할 수 있는 기기와 연결될 수 있으며, 유체를 주입하기에 적당한 폭으로 이루어진다. 바람직하게는 주입될 유체가 담긴 주사기와 연결될 수 있다. 유체 주입구의 형상은 유체를 주입하기에 적당한 것으로서 동그 라미, 세모, 네모 등의 형상이 가능하나 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 유체 주입구는 폭이 1 ~2 mm인 튜브로 연결되었으며, 상기 튜브는 주사기와 연결되었다. 유체 주입구의 폭이 1 mm 이하인 경우에는 유체의 주입이 원활하지 않고, 2 mm 이상인 경우에는 미세 유체 채널 내로 유입되는 유체의 속도를 조절하기에 어려움이 있다.
본 발명의 유체 수용부(11)는 유체 주입부(10)로부터 주입된 유체가 미세 유체 채널로 유입되기 위해 일정 시간 머무르는 부분을 가리킨다. 유체가 유체 수용부(11)에 머무르는 시간은 유체의 주입속도, 유체의 점도 및 유체의 양 등에 따라 결정되며, 유체 주입부(10)로부터 주입된 유체가 미세 유체 채널로 유입되기 전까지의 상기 일정 시간 동안 유체는 유체 수용부(11)에 머무르는 것이 가능하다. 유체가 유체 수용부(11)에 머무르는 동안, 유체는 계속적으로 미세 유체 채널 내로 흘러갈 수도 있고, 유체 주입부(10)에서 주입을 멈추는 경우에는 유체 수용부(11) 내에서 정체되어 있을 수도 있다.
상기 주입된 유체가 미세 유체 채널로 유입되기 전에 일정 시간 유체 수용부(11)에 머무르는 동안 유체 주입시 유체 내에 함께 유입된 공기 방울이 유체 수용부(11)와 연결된 덕트부(12)로 빠져나갈 수 있다.
본 발명에서 '덕트부(12)'는 공기 또는 유체가 흐를 수 있는 통로를 의미하는 것으로 본 발명의 덕트부(12)는 상단에 개폐가능한 덮개(13)를 포함할 수 있다. 덕트부(12)의 형상은 피펫 또는 스포이드를 이용하여 유체를 주입하기에 적당한 것으로서 동그라미, 세모, 네모 등의 형상이 가능하나 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 상기 덕트부(12)는 덮개(13)를 포함하며 덕트부(12)의 폭이 5 ~ 10 mm 이다. 덕트부(12)의 폭이 5 mm 이하이면 피펫이나 스포이드를 통하여 용액을 제거하거나 세포를 주입하기에 용이하지 않고, 10 mm 보다 클 경우에는 채널 내로 오염 물질이 쉽게 혼입될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래 유체 주입구만을 포함하는 미세 유체칩(A)과 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)를 포함하는 미세 유체칩(B)에 각각 유체를 주입할 경우, (a)와 같이 용액 유입되다가 (b)와 같이 유입 용액 내 공기 (붉은 화살표) 가 포함 되게 되면 (A) 경우에는 공기 방울이 미세 유체 채널 구조 사이에 끼어 잘 빠지지 않아 유체 흐름을 방해하나, 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)를 사용한 (B)의 경우에는 용액 유입 도중 기체가 주입되어도 미세 유체 채널 내에는 유입되지 않으므로 채널 내에는 (a) 상태와 같은 안정적인 유체 흐름이 유지될 수 있다.
특히 미세 유체 유체 채널이 헤링본 구조나 뱀모양 구조와 같이 복잡한 구조를 가지는 경우 주입구를 통하여 주입되는 유체에 공기 방울이 포함되면 미세 유체 채널 내 농도 구배의 형성시나 유체의 혼합시에 유입된 공기 방울에 의하여 유체의 흐름이 매우 달라진다. 따라서, 본 발명에 따른 덕트부(12)는 유체와 함께 유입된 공기 방울을 유체가 미세 유체 채널로 주입되기 전에 제거함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있다. 유체와 함께 유입된 공기 방울은 가벼우므로 유체 수용 부(11)에서 머무르는 동안 덕트부(12) 쪽으로 올라가게 되고 유체만 미세 유체 채널 내로 유입되는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)의 덕트부(12)를 통하여, 피펫 또는 스포이드를 이용하여 유체 주입부(10)를 통해 주입된 다른 종류 또는 같은 종류의 유체를 추가로 주입할 수 있고, 본 발명의 덕트부(12)를 통하여 미세 유체 채널 내에 세포를 유입할 수도 있다. 피펫이나 스포이드를 이용하여 세포가 포함된 배지를 직접 덕트부(12)를 통하여 유입함으로써 종래 유체 주입구의 주사기의 압력을 이용하여 세포를 밀어 넣을 경우 세포가 상해를 입는 문제점이 발생하지 않는다. 또한, 세포 약물 스크리닝의 경우 해당 약물을 상기 덕트부(12)를 통하여 주입할 수 있다. 또한, 유체 주입부(10)에서는 액체인 용액을 유입하지 않고 빈 주사기를 연결시켜 기체를 밀어 넣어 주면서 미세 유체 채널 내로 유입될 용액은 상기 덕트부(12)를 통하여 유입시키는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 덕트부(12)를 통하여 미세 유체 채널 내로 유입된 유체를 제거하는 것이 가능하다. 유체의 교환이 필요한 경우, 종래에는 유체 주입구에서 다른 유체가 포함된 튜브를 이미 주입된 유체의 튜브와 교환하고 새로운 유체를 주입시킬 수 밖에 없으므로, 새로운 유체 주입 후 일정 시간은 먼저 주입한 유체와 새로운 유체의 혼합이 생기고, 새로운 유체 주입 후 유체가 완전히 바뀔 때까지 일정시간이 소요된다. 그러나, 본 발명은 덕트부(12)를 통하여 이미 주입된 유체를 제거하고 유체 주입부(10)로 새로운 유체를 주입함으로써 먼저 주입된 유체와 새로운 유체의 혼합이 거의 생기지 않으며, 빠르게 유체를 교환할 수 있다.
본 발명은 상기 유체 주입부(10), 유체 수용부(11) 및 덕트부(12)로 이루어진 미세 유체칩용 소자(100)를 1개 이상 포함하는 미세 유체칩을 제공한다.
본 발명에 따른 미세 유체칩용 소자(100)가 포함될 수 있는 미세 유체칩은 미세 유체 공학에서 사용되는 랩온어칩을 의미하며, 또한 이러한 의미는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되고 이 분야의 당업자라면 쉽게 이해할 수 있는 의미라고 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 미세 유체칩용 소자(100)의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 미세 유체칩용 소자(100)의 제조방법은
하부 플레이트(20)의 바닥면에 미세채널(14)을 형성시키는 단계,
상기 미세채널(14)의 말단과 접하도록 하부 플레이트(20)를 관통하는 구멍을 뚫어 유체 수용부(11)를 형성시키는 단계,
상기 유체 수용부(11)를 덮을 수 있는 상부 플레이트(21)를 접합시키는 단계,
상기 유체 수용부(11)보다 작고 상부 플레이트(21)를 관통하는 2개의 구멍을 뚫어 상기 유체 수용부(11)와 연결되도록 유체 주입부(10)와 덕트부(12)를 형성시키되, 상기 덕트부(12)가 유체의 진행 방향에 대하여 상기 유체 주입부(10)보다 상기 미세채널(14)에 가깝게 형성시키는 단계, 및
상기 하부 플레이트(20)의 바닥면을 기판(22)에 접합시키는 단계를 포함한 다.
또한, 상기 제조방법은 덕트부(12) 및 유체 주입부(10)에 맞는 관을 각각 끼우는 단계를 더 포함할 수 있으며, 덕트부(12)에는 개폐가능한 덮개(13)를 추가하는 것이 가능하다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 유체 주입부(10)와 덕트부(12)에는 각각 폭이 1 ~ 2 mm 및 5 ~ 10 mm인 관을 추가로 끼워 미세 유체칩용 소자(100)를 완성하였으나, 상기 유체 주입부(10) 및 덕트부(12)의 형상 및 폭은 당업자가 본 발명에 적합하다고 판단되는 범위내에서 자유로이 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 유체 주입부(10) 및 덕트부(12)는 유체 수용부(11)를 통하여 연결되며, 평행하게 위치할 수도 있고 직각으로 위치할 수도 있다. 다만, 유체 주입부(10)와 덕트부(12)가 직각으로 위치되는 경우에는 덕트부(12)는 유체 수용부(11)의 상부에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제조방법에서 하부 플레이트(20)와 상부 플레이트(21), 및 완성된 미세 유체칩용 소자(100)를 기판(22)에 접합하는 것은 플라즈마 접합을 이용하는 것이 바람직하며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 산소 플라즈마 접합을 이용하였다. 하부 플레이트(20)와 접착될 수 있는 기판(22)은 유리기판이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이러한 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)는 기존의 마이크로칩 제작에 널리 사용되는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하여 제작할 수 있고(Samuel K. Sia and George M. Whitesides, Electrophoresis, 2003, 24, 3563-3576) 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴 리카보네이트(polycarbonates), 폴리스티렌(polystylene), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)을 사용하여 제작될 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다.
〔실시예〕
하기의 실시예는 본 발명의 내용을 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 결코 한정되어 해석될 수 없다.
실시예 1. 미세 유체칩용 소자(100)의 제작
도 2에 나타난 바와 같이 미세 유체칩용 소자(100)를 제작하였다.
PDMS로 이루어진 하부 플레이트(20)에 미세채널(14)을 주조한 후, 미세 유체 채널 말단에 폭이 8 mm 인 구멍을 내어 유체 수용부(11)를 제작하였다(i, ii). PDMS로 이루어진 상부 플레이트(21)를 유체 수용부(11) 및 미세채널(14)과 평행하고 유체 수용부를 덮을 수 있도록 하부 플레이트(20)에 산소 플라즈마 처리를 통해 접착하였다(iii). 상부 플레이트에 유체 수용부(11)보다 폭이 작고 상부 플레이트를 관통하는 구멍을 뚫어 폭이 6 mm 인 덕트부(12)와 폭이 1.2 mm인 유체 주입부(10)를 만들었다(ⅳ). 제작된 상부 및 하부 플레이트를 산소 플라즈마 접합 방법을 통하여 유리 기판(22)에 부착시켰다(ⅴ). (ⅵ) PCR용 마이크로 튜브를 뚜껑을 포함하도록 상단 부 반을 잘라 덕트부(12)에 꽂고, 유체 주입부(10)에는 관(튜빙)을 꽂아 주사기와 연결하였다.
실시예 2. 미세 유체칩용 소자(100)의 덕트부(12) 를 통한 염료 주입 확인
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 미세 유체칩용 소자(100)를 2개 구비한 미세 유체칩에 두 가지의 용액을 주입하였다. 미세 유체 채널 입구 부에 연결된 튜빙이 주사기와 연결되어 펌프를 이용해 일정 속도로 (10 ㎕/min) 무색의 물과 파란색의 염료를 주입(ⅰ)하였다. 다른 용액 주입을 위해 좌측 덕트부(12)의 뚜껑을 열고(ⅱ), 좌측 덕트부(12)에 있는 물을 피펫맨을 이용해 제거(ⅲ)한 후, 노란색 염료를 좌측 덕트부(12)를 통하여 피펫맨을 이용해 주입(ⅳ)하고 덮개(13)를 닫았다(v). 주사기와 연결된 튜빙으로는 물과 파란색 염료를 계속적으로 주입하였으며, 좌측 덕트부(12)를 통하여 유입된 노란 염료가 밀려 나와 미세 유체 채널 내에는 노란색과 파란색 염료가 흐르는 상태가 됨을 확인할 수 있었다(vi). 과정에서 덕트부(12)의 덮개(13)를 닫자 약간의 압력이 걸려 (v)에서와 같이 미세 유체내에서 노란 염료와 푸른 염료가 섞여 녹색의 유체가 흐르는 상황이 발생하였으나, 1분 내에 (vi)와 같이 정상적으로 노란색과 파란색 염료가 흐르는 상태로 회복됨을 확인하였다.
실시예 3. 미세 유체칩용 소자(100)가 포함된 미세 유체 채널의 농도 구배 확인
본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)를 2개를 포함하도록 미세 유체칩을 제작하였다. 농도 구배 채널은 채널의 폭이 0.2 mm 가 되도록 제작하였으며, 세포 배 양 채널은 폭이 2 mm 되도록 제작하였다(도5). 미세 유체 칩의 유체 주입부(10) 1을 통해 붉은색 형광을 띄는 로도민 (rhodamine)10 uM)을 주입하고, 유체 주입부(10) 2를 통하여 증류수를 주입한 후 세포 배양 채널에 형성되는 로도민의 농도 구배를 형광 사진 및 형광강도의 프로파일을 도 6에 나타내었다. 그 결과 농도 구배가 고르게 형성됨을 확인할 수 있었다.
실시예 4. 미세 유체칩 내 세포 배양
실시예 1에서 제작된 미세 유체칩용 소자(100)를 포함하는 미세 유체칩의 덕트부(12)의 덮개(13)를 열어 피펫으로 장상피 세포주 HT-20가 포함된 배지를 넣고 덮개(13)를 닫아 채널 내로 세포를 유입시킨 후, 용액 입구부를 통하여 하루동안 배지를 흘려보내면서 세포를 배양하였다. 그 결과 세포가 채널 내에 고르게 분포되어 잘 배양되는 것을 확인할 수 있었다(도 7).
[도 1]은 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)(A) 및 실제 제작예(B)를 도시한 것이다. 실제 제작예(B)에서 덕트부(12)에는 200 ㎕ 용량의 마이크로 튜브를 뚜껑을 포함하도록 상단 부분의 반을 잘라서 끼워넣었으며, 유체 주입부(10)에는 주사기에 연결된 관을 끼워 넣었다.
[도 2]는 본 발명에 따른 미세 유체칩용 소자(100)의 제조방법을 도시한 것이다.
[도 3]은 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)의 공기 방울 제거 기능을 도시한 것이다. (A)는 종래 유체 주입구만을 포함하는 미세 유체칩이며, (B)는 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)를 포함하는 미세 유체칩이다.
[도 4]는 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)의 일 실시예를 도시한 것이다.
[도 5]는 본 발명의 미세 유체칩용 소자(100)를 두 개의 입구부 및 세포 주입구에 적용한 미세 유체 칩 채널의 도면(A) 및 일 제작예(B)를 도시한 것이다.
[도 6]은 도 5에 따라 제작된 미세 유체 칩의 세포 배양 구역에 형성된 농도 구배의 형광 사진 및 형광 강도의 프로파일을 나타낸 것이다.
[도 7]은 도 5에 따라 제작된 미세 유체 칩 내에서 하루 동안 배양시킨 장상피 세포의 사진이다.
10 : 유체 주입부
11 : 유체 수용부
12: 덕트부
13: 덮개
14: 미세채널
20: 하부 플레이트
21: 상부 플레이트
22: 기판
100: 미세 유체칩용 소자

Claims (14)

  1. 유체 주입부(10);
    주입된 유체가 미세채널(14)로 유입되기 위해 일정 시간 머무르는 유체 수용부(11); 및
    상기 유체 수용부(11)와 연결되어 있으면서, 유체 주입시 유체와 함께 유입된 공기를 배출시키거나, 상기 유체 주입부(10)를 통해 주입된 유체와 다른 종류의 유체를 주입하기 위한 덕트부(12);
    로 이루어진 미세 유체칩용 소자(100).
  2. 제1항에 있어서, 덕트부(12)는 그 상단에 개폐 가능한 덮개(13)가 구비된 것인 미세 유체칩용 소자.
  3. 제1항에 있어서, 유체 주입부(10)는 주입될 유체가 담긴 주사기와 연결될 수 있도록 형성된 것인 미세 유체칩용 소자.
  4. 제1항에 있어서, 덕트부(12)는 피펫 또는 스포이드 작업을 수행할 수 있을 정도의 폭으로 형성된 것인 미세 유체칩용 소자.
  5. 제4항에 있어서, 덕트부(12)는 폭이 5 - 10 mm인 미세 유체칩용 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 소자를 1개 이상 포함하는 미세 유체칩.
  7. 하부 플레이트(20)의 바닥면에 미세채널(14)을 형성시키는 단계,
    상기 미세채널(14)의 말단과 접하도록 하부 플레이트(20)를 관통하는 구멍을 뚫어 유체 수용부(11)를 형성시키는 단계,
    상기 유체 수용부(11)를 덮을 수 있는 상부 플레이트(21)를 접합시키는 단계,
    상기 유체 수용부(11)보다 작고 상부 플레이트(21)를 관통하는 2개의 구멍을 뚫어 상기 유체 수용부(11)와 연결되도록 유체 주입부(10)와 덕트부(12)를 형성시키되, 상기 덕트부(12)가 유체의 진행 방향에 대하여 상기 유체 주입부(10)보다 상기 미세채널(14)에 가깝게 형성시키는 단계, 및
    상기 하부 플레이트(20)의 바닥면을 기판(22)에 접합시키는 단계
    를 포함하는 미세 유체칩용 소자(100)의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 유체 수용부(11)는 폭이 7 - 12 mm인 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 유체 주입부(10)는 주입될 유체가 담긴 주사기와 연결될 수 있도록 형성된 것인 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서, 덕트부(12)는 개폐 가능한 덮개(13)가 구비되고 피펫 또는 스포이드 작업을 수행할 수 있을 정도의 폭으로 형성된 것인 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 덕트부(12)는 폭이 5-10 mm인 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상부 플레이트(21)의 넓이는 유체 수용부의 넓이보다 넓고 하부 플레이트(20) 넓이보다 넓지 않은 제조방법.
  13. 제 7항에 있어서, 접합은 플라즈마 접합 방법을 통한 것인 제조방법.
  14. 제 7항에 있어서, 상부 또는 하부 플레이트(10, 20)는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리스티렌(polystylene), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides) 및 폴리우레탄(polyurethanes)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 제작된 제조방법.
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