KR101144064B1 - Microarray chip and fabrication method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 마이크로어레이 칩은, 기판, 초발수 물질과 초친수 물질 중의 하나로 상기 기판 위에 코팅된 제1층, 및 제1층을 통과하여 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성된 적어도 한 개의 웰을 구비하는 것을 특징으로 한다. 웰은 내면에 초발수 물질과 초친수 물질 중의 다른 하나로 코팅된 제2층을 구비할 수 있다. The microarray chip according to the present invention comprises a substrate, a first layer coated on the substrate as one of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material, and at least one well formed to extend to a predetermined depth through the first layer and into the substrate. It is characterized by including. The well may have a second layer coated on the inner surface with another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material.

마이크로어레이, 친수, 발수, 웰(well), 바이오 칩 Microarrays, Hydrophilic, Water Repellent, Wells, Biochips

Description

마이크로어레이 칩 및 그의 제조방법{Microarray chip and fabrication method thereof} Microarray chip and manufacturing method thereof

본 발명은 병원균 분석, 유전자 분석, 생체 정보분석 등에 사용되는 어레이 칩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친수성 또는 발수성 물질을 쉽게 가두어 고정할 수 있는 일정한 모양의 웰(well)을 구비한 어레이 칩 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an array chip for use in pathogen analysis, genetic analysis, bioinformation analysis, and the like, and more particularly, to a well-shaped well that can be easily trapped and fixed to a hydrophilic or water-repellent material. An array chip and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 병원균 분석, 유전자 분석, 생체정보 분석 등에 사용되는 마이크로 어레이 칩은 기판 위에 복수 개의 어레이 형태로 형성된 복수 개의 친수성 반응부위들을 포함한다. 친수성 반응부위들은 통상 수십 Å 이하의 매우 얇은 발수성 막에 형성된 홀 형태로 형성된다. 이러한 친수성 반응부위는 항원, 타겟 DNA 등과 같은 검출할 목표물질에 대해 선택적으로 반응하는 항체, 프로브 DNA 등과 같은 인식물질, 또는 인식물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성되는 시약이 담겨져 고정된다.       In general, a micro array chip used for pathogen analysis, gene analysis, bioinformation analysis, etc. includes a plurality of hydrophilic reaction sites formed in a plurality of array forms on a substrate. Hydrophilic reaction sites are usually formed in the form of holes formed in very thin water-repellent membranes of several tens of microwatts or less. The hydrophilic reaction site is immobilized by containing a reagent composed of an antibody, a probe DNA or the like, which selectively reacts with a target substance to be detected, such as an antigen, a target DNA, or a solution in which the recognition substance is dissolved in an appropriate solvent.

따라서, 예를들면, 검출할 시료 내의 목표물질의 유무를 검출할 경우, 시료는 젯팅 또는 스포팅에 의해 인식물질 또는 시약이 고정된 친수성 반응부위에 주입된 다. 주입된 시료 내의 목표물질은 친수성 반응부위에 고정된 인식물질 또는 시약 내의 인식물질과 생물학적 결합(hybridization) 또는 화학적 반응을 일으킨다. 이러한 생물학적 결합 또는 화학적 반응은 바이오 센서, 형광반응을 일으키는 효소 등에 의해 전자 또는 광학신호, 형광 생성물의 발색 정도 등과 같은 측정가능한 양으로 변환되고, 그 결과, 시료 내의 목표물질의 유무가 검출된다.      Thus, for example, when detecting the presence or absence of a target substance in a sample to be detected, the sample is injected into the hydrophilic reaction site where the recognition material or reagent is fixed by jetting or spotting. The target material in the injected sample causes a biological hybridization or chemical reaction with the recognition material immobilized at the hydrophilic reaction site or the recognition material in the reagent. The biological binding or chemical reaction is converted into a measurable amount such as an electronic or optical signal, the degree of color development of a fluorescent product, etc. by a biosensor, an enzyme causing a fluorescence reaction, and as a result, the presence or absence of a target substance in the sample is detected.

하지만, 이러한 종래의 마이크로 어레이 칩은 일반적으로, 복수 개의 구멍을 천공한 테이프 또는 필름을 기판 위에 접착시키는 방법으로 친수성 반응부위를 형성한다. 이러한 마이크로 어레이 칩은 제조가 간단하기는 하지만, 친수성 반응부위의 패턴 크기가 필름에 형성되는 구멍에 의해 좌우되므로 패턴 간의 간격 조절이 어렵고, 필름에 천공되는 구멍의 크기에 한계가 있으므로 미세한 구멍을 천공하기가 어려운 단점이 있다. 또한, 친수성 반응부위들이 필름에 의해서만 격리되기 때문에 이웃한 친수성 반응부위 사이의 간섭이 크며, 이에 따라, 인식물질 또는 시약을 친수성 반응부위에 가두어 고정하는 작업이 어렵고 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 목표 물질과 인식물질 사이의 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 검출하는 데에도 어려움이 있다.      However, such a conventional micro array chip generally forms a hydrophilic reaction site by attaching a tape or film punched through a plurality of holes onto a substrate. Although the micro array chip is simple to manufacture, since the size of the pattern of the hydrophilic reaction site depends on the hole formed in the film, it is difficult to control the spacing between the patterns, and because the size of the hole drilled in the film is limited, the fine hole is drilled. There are disadvantages that are difficult to do. In addition, since the hydrophilic reaction sites are sequestered only by the film, the interference between neighboring hydrophilic reaction sites is large, and thus, it is difficult and time-consuming to fix and fix the recognition material or reagent to the hydrophilic reaction sites, Difficulties also exist in detecting biological binding or chemical reactions between recognizers.

기판에 친수성 반응부위를 형성하는 또 다른 방법으로는 포토레지스트로 이루어진 식각 마스크를 사용하여 기판에 형성된 발수성 막을 패터닝하는 방법이 알려져 있다. 하지만, 이 방법은 식각 마스크를 형성하기 위해 포토리소그래피 공정을 통해 발수성 막 상에 포토레지스트로 구성된 식각 마스크를 형성한 다음 발수성 막을 패터닝하는 반도체 공정을 필요로 한다. 이러한 반도체 공정은 복잡하고 많은 시간을 필요로 한다. 또한, 인식물질 또는 시약은 기판의 상면에서 수십 Å 이하의 매우 얇은 발수성 막에 형성된 친수성 반응부위에 담겨져 고정된다. 따라서, 목표 물질과 인식물질 사이의 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 측정하는 양이 매우 작으며, 이에 따라, 극소량 또는 저농도의 목표물질을 검출하기가 어려운 단점이 있다.      As another method of forming a hydrophilic reaction site on a substrate, a method of patterning a water repellent film formed on a substrate using an etching mask made of a photoresist is known. However, this method requires a semiconductor process of forming an etch mask composed of photoresist on a water repellent film through a photolithography process to form an etch mask and then patterning the water repellent film. This semiconductor process is complex and time consuming. In addition, the recognition material or reagent is contained in a hydrophilic reaction site formed on a very thin water-repellent film of several tens of micrometers or less on the upper surface of the substrate and fixed. Therefore, the amount of measuring the biological binding or chemical reaction between the target material and the recognition material is very small, and therefore, there is a disadvantage that it is difficult to detect a very small or low concentration of the target material.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로, 본 발명의 한 목적은 친수성 또는 발수성 반응부위를 기판 내부까지 연장되는 웰 형태로 형성함으로써 목표물질과 인식물질 사이의 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 검출하는 양을 증가시킬 수 있는 어레이 칩 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the related art, and an object of the present invention is to form a hydrophilic or water-repellent reaction site in a well shape extending to the inside of a substrate to form a biological material between a target material and a recognition material. It is an object of the present invention to provide an array chip capable of increasing the amount of binding or chemical reaction detected and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 기판에는 발수물질과 친수물질 중의 하나로 코팅하고 친수성 또는 발수성 반응부위인 웰들의 전체 또는 일부에는 발수물질과 친수물질 중 다른 하나로 코팅함으로써 미소 량의 인식물질 또는 시약을 웰들에 더욱 확실하게 고정할 수 있고 패턴 상호 간의 간섭없이 목표물질을 검출할 수 있는 어레이 칩 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to coat the substrate with one of a water-repellent material and a hydrophilic material, and to coat all or part of the wells of the hydrophilic or hydrophilic reaction site with another one of the water-repellent material and the hydrophilic material, thereby further adding a small amount of a recognizer or reagent to the wells. The present invention provides an array chip and a method of manufacturing the same, which can be securely fixed and can detect a target material without interference between patterns.

본 발명의 또 다른 목적은 친수성 또는 발수성 반응부위인 웰들을 반도체공정을 사용하지 않고 기계가공으로 형성함으로써 웰들을 모양과 크기의 제한 없이 원하는 모양과 크기의 패턴으로 쉽고 신속하고 정밀하게 가공할 수 있는 마이크로 어레이 칩 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to form wells, which are hydrophilic or water-repellent reaction sites, by machining without using a semiconductor process, so that the wells can be easily and quickly and precisely processed into patterns of desired shapes and sizes without limiting shapes and sizes. The present invention provides a micro array chip and a method of manufacturing the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태에 따른 어레이 칩은, 기판, 초발수 물질과 초친수 물질 중의 하나로 상기 기판 위에 코팅된 제1층, 및 제1층을 통과하여 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성된 적어도 한 개의 웰을 구비하는 것을 특징으로 한다.An array chip according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the substrate, the first layer coated on the substrate as one of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material, and through the first layer through the first layer Characterized by having at least one well formed to extend to a predetermined depth to.

여기서, 기판은 플라스틱, 유리 또는 금속으로 형성될 수 있다. Here, the substrate may be formed of plastic, glass or metal.

웰의 내면은 친수성 용액 또는 발수성 용액을 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성을 갖는 표면 조도를 가질 수 있다.The inner surface of the well may have a surface roughness that is hydrophilic enough to fix the hydrophilic solution or the water repellent solution covalently or non-covalently.

웰은 내면에 초발수 물질과 초친수 물질 중의 다른 하나로 코팅된 제2층을 구비할 수 있다. 선택적으로, 웰은 복수 개로 형성될 경우 일부 웰에만 초발수 물질과 초친수 물질 중의 다른 하나로 코팅된 제2층을 구비할 수 있다. The well may have a second layer coated on the inner surface with another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. Optionally, when formed in plural wells, only some wells may have a second layer coated with another of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material.

웰은 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형기둥, 원뿔, 사면체 등의 형상 중에서 선택된 한 개의 형상을 가질 수 있다. The wells may have one shape selected from among cylinders, elliptical columns, triangular columns, square columns, pentagonal columns, hexagonal columns, octagonal columns, star columns, trapezoidal columns, annular columns, cones, tetrahedrons, and the like.

또, 웰은 바닥과 측벽 중에서 적어도 하나에 형성된 구조물을 포함할 수 있다. 구조물은 돌출부 또는 요부일 수 있다. In addition, the well may include a structure formed in at least one of a bottom and a sidewall. The structure may be a protrusion or recess.

또, 웰은 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등의 양각 형상의 주위에 형성된 음각부분일 수 있다.In addition, the well may be an engraved portion formed around an embossed shape such as a cylinder, an elliptic cylinder, a triangular pillar, a square pillar, a pentagonal pillar, a hexagonal pillar, an octagonal pillar, a star column, a trapezoidal column, an annular column, a cone, and a tetrahedron.

또한, 웰은 내부에 친수성 인식물질, 발수성 인식물질, 친수성 인식물질을 함유하는 시약, 발수성 인식물질을 함유하는 시약, 또는 목표물질을 함유한 친수성 또는 발수성 시료가 고정될 수 있다. Also, the wells may be immobilized with a hydrophilic recognizer, a water repellent recognizer, a reagent containing a hydrophilic recognizer, a reagent containing a water repellent recognizer, or a hydrophilic or water repellent sample containing a target substance.

본 발명의 다른 실시양태에 따른 어레이 칩의 제조방법에 따르면, 초발수 물질과 초친수 물질 중의 하나를 사용하여 기판 상에 제1층을 코팅하는 단계, 및 기 계가공에 의해 제1층이 코팅된 기판에 제1층을 통과하여 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되는 적어도 한 개의 웰을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to a method of manufacturing an array chip according to another embodiment of the present invention, coating a first layer on a substrate using one of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material, and coating the first layer by mechanical processing And forming at least one well through the first layer and extending to a predetermined depth to the inside of the substrate.

여기서, 웰을 형성하는 단계는 웰을 내면이 친수성 용액 또는 발수성 용액을 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성을 갖는 표면 조도를 가지도록 형성하는 단계로 구성될 수 있다.Here, the forming of the well may include forming the well such that the inner surface has a surface roughness having hydrophilicity enough to fix the hydrophilic solution or the water repellent solution by covalent or non-covalent bond.

웰을 형성하는 단계는 초발수 물질과 초친수 물질 중의 다른 하나를 사용하여 웰의 내면에 제2층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 웰을 형성하는 단계는 복수 개의 웰을 형성하는 단계, 및 초발수 물질과 초친수 물질 중의 다른 하나를 사용하여 복수 개의 웰 중에서 일부의 웰의 내면에만 제2층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. Forming the well may further include coating a second layer on an inner surface of the well using another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. Optionally, forming the well further comprises forming a plurality of wells and coating a second layer only on the inner surface of some wells of the plurality of wells using another one of the superhydrophobic and superhydrophilic materials. It may include.

기계가공은 컴퓨터 수치제어 조각기에 의해 수행될 수 있다. Machining can be performed by a computer numerically controlled engraver.

본 발명의 어레이 칩의 제조방법은 웰이 형성된 기판을 친수성 인식물질, 발수성 인식물질, 친수성 인식물질을 함유하는 시약, 발수성 인식물질을 함유하는 시약, 또는 목표물질을 함유한 친수성 또는 발수성 시료로 이루어진 용액에 침지시켜 친수성 인식물질, 발수성 인식물질, 친수성 인식물질을 함유하는 시약, 발수성 인식물질을 함유하는 시약, 또는 목표물질을 함유한 친수성 또는 발수성 시료를 웰에 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the array chip of the present invention, the substrate on which the well is formed consists of a hydrophilic recognition material, a water repellent recognition material, a reagent containing a hydrophilic recognition material, a reagent containing a water repellent recognition material, or a hydrophilic or water repellent sample containing a target material. Immersing in a solution may further comprise fixing a hydrophilic recognizer, a water repellent recognizer, a reagent containing a hydrophilic recognizer, a reagent containing a hydrophilic recognizer, or a hydrophilic or water repellent sample containing a target to a well. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이 칩 및 그 제조방법에 따르면, 친수성 또는 발수성 반응부위, 즉, 웰이 발수물질 또는 친수물질로 코팅된 제1층을 통과하여 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성된다. 따라서, 인식물질을 고정할 수 있는 웰의 면적 또는 인식물질을 함유한 시약을 담을 수 있는 웰의 크기가 크게 증가된다. 그 결과, 종래의 테이프 또는 필름을 이용한 마이크로 어레이 칩이나 반도체공정을 이용한 마이크로 어레이칩 보다 목표물질과 인식물질 사이의 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 검출하는 양이 증가되고, 이에 따라, 극소량 또는 저농도의 목표물질도 검출할 수 있게 된다.       As described above, according to the array chip according to the present invention and a method for manufacturing the same, the hydrophilic or water repellent reaction site, that is, the well passes through the first layer coated with the water repellent material or the hydrophilic material and extends to a predetermined depth to the inside of the substrate It is formed to be. Thus, the area of the well capable of fixing the recognizer or the size of the well containing the reagent containing the recognizer is greatly increased. As a result, the amount of detection of a biological bond or chemical reaction between the target material and the recognition material is increased than that of a conventional micro array chip using a tape or film or a micro array chip using a semiconductor process. The substance can also be detected.

또, 본 발명에 따른 어레이 칩 및 그 제조방법에 따르면, 기판의 상면에는 발수물질과 친수물질 중 하나로 제1층이 코팅되고 웰의 내면에는 발수물질과 친수물질 중 다른 하나로 제2층이 코팅된다. 따라서, 웰의 크기와 깊이를 매우 작게 형성하더라도, 어레이 칩을 친수성 인식물질 또는 친수성 시약에 침지시킬 때 미소 량의 인식물질 또는 시약을 웰 내에 쉽고 확실하게 고정할 수 있고, 또, 검출할 시료를 웰 내에 주입시켜 목표물질을 검출할 때, 웰 패턴 상호 간의 간섭없이 목표물질을 검출할 수 있다.        In addition, according to the array chip according to the present invention and a method for manufacturing the same, a first layer is coated on the upper surface of the substrate with one of a water repellent material and a hydrophilic material, and a second layer is coated on the inner surface of the well with another of the water repellent material and a hydrophilic material. . Therefore, even if the size and depth of the well are very small, a small amount of the recognizer or reagent can be easily and securely fixed in the well when the array chip is immersed in the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent, and the sample to be detected is When the target material is detected by injection into the well, the target material may be detected without interference between the well patterns.

또한, 본 발명에 따른 어레이 칩 및 그 제조방법에 따르면, 웰을 반도체공정을 사용하지 않고 컴퓨터 수치제어 조각기를 사용하여 기계가공으로 형성한다. 따라서, 종래의 반도체공정을 이용한 마이크로 어레이칩 보다 모양과 크기의 제한없이 웰을 원하는 모양과 크기의 패턴으로 쉽고 신속하고 정밀하게 가공할 수 있고, 그에 따라 제조시간 및 제조비용도 절감될 수 있다.        In addition, according to the array chip according to the present invention and a method of manufacturing the same, the wells are formed by machining using a computer numerical control engraver without using a semiconductor process. Therefore, the well can be easily and quickly and precisely processed into a pattern having a desired shape and size without limiting its shape and size than a conventional micro array chip using a semiconductor process, and thus manufacturing time and manufacturing cost can be reduced.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 칩 및 그 제조방법을 첨부도면에 관 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.      Hereinafter, an array chip according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1e 및 도 2e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 칩(1)이 도시되어 있다. 어레이 칩(1)은 병원균 분석, 유전자 분석, 생체 정보분석 등을 위해 친수성 항체, 친수성 프로브 DNA와 같은 친수성 인식물질, 또는 친수성 인식물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성되는 친수성 시약(20)을 검사할 시료(도시하지 않음)에 대응하여 분리 고정하기 위한 것으로, 기판(10), 제1층(12), 및 웰(13)을 포함한다.       First, referring to FIGS. 1E and 2E, an array chip 1 according to an embodiment of the present invention is shown. The array chip 1 inspects a hydrophilic reagent 20 composed of a hydrophilic recognizer such as a hydrophilic antibody, hydrophilic probe DNA, or a solution in which a hydrophilic recognizer is dissolved in an appropriate solvent for pathogen analysis, gene analysis, bioinformatics, and the like. In order to separate and fix corresponding to a sample (not shown), it includes a substrate 10, a first layer 12, and a well 13.

기판(10)은 시중에서 상업적으로 구입할 수 있는 엔드밀과 같은 컴퓨터 수치제어 조각기(도시하지 않음)를 사용하여 기계가공이 가능한 재료로 형성된다. 본 실시예에서 기판(10)은 플라스틱으로 형성된다. 기판(10)은 플라스틱 외에 유리, 금속 등으로 형성될 수 있다.Substrate 10 is formed of a material that can be machined using a computer numerically controlled engraver (not shown), such as a commercially available end mill. In this embodiment, the substrate 10 is formed of plastic. The substrate 10 may be formed of glass, metal, or the like in addition to plastic.

제1층(12)은 기판(10) 위에 배치된다. 제1층(12)은, 아래의 제조방법에서 설명한 바와 같이 각각의 웰(13) 내에 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 고정하기 위해 어레이 칩(1)을 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)이 저장된 수조에 침지시킬 때, 표면장력에 의해 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 분리시켜 웰(13) 내부로 쉽게 이동시키도록 하는 역할을 한다. 이를 위해, 제1층(12)은 초발수 물질을 기판(10)상에 코팅하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제1층(12)은 TiO2에 의해, 예를들면, 수 Å 내지 수 ㎛의 두께로 형성된다. 제1층(12)은 TiO2 외의 다른 발수 물질, 예를들면, 플루오르화탄소, 폴리탄화수소, 폴리에스테르, 테플 론 등으로 형성될 수도 있다. The first layer 12 is disposed over the substrate 10. The first layer 12 is a hydrophilic recognizer or a hydrophilic reagent 20 in order to fix the hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20 in each well 13 as described in the manufacturing method below. ) Is immersed in the stored tank, the hydrophilic recognition material or the hydrophilic reagent 20 by the surface tension is to be moved easily into the well (13). To this end, the first layer 12 may be formed by coating a super water-repellent material on the substrate 10. In the present embodiment, the first layer 12 is formed by TiO 2 , for example, to a thickness of several micrometers to several micrometers. The first layer 12 is TiO 2 It may also be formed of other water-repellent materials such as fluorocarbons, polyhydrocarbons, polyesters, teflon and the like.

제1층(12)은 딥핑(dipping) 방법, 스프레이 방법, 스핀코팅 방법, 또는 스크린 프린팅 방법, 바람직하게는, 스핀코팅 방법에 의해 기판(10) 위에 코팅될 수 있다. The first layer 12 may be coated on the substrate 10 by a dipping method, a spray method, a spin coating method, or a screen printing method, preferably, a spin coating method.

도 1e에 도시한 바와 같이, 웰(13)은 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 가두어 고정하는 역할을 하는 친수성 반응부위로서, 적어도 한 개, 바람직하게는 복수 개가 소정의 어레이 형태로 배열된다. 본 실시예에서는, 도 2e에 예시한 바와 같이, 예를들면, 60 개의 웰들(13)이 각각 1mm 간격과 가로 12 개 x 세로 5 개의 열로 배열된다. 웰(13)의 갯수와 간격은 다량 검사 또는 소량 검사와 같은 마이크로 어레이 칩(1)의 사용 용도 또는 목적에 따라 적당하게 조절될 수 있다.As shown in FIG. 1E, the well 13 is a hydrophilic reaction site that serves to trap and fix the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20, and at least one, preferably a plurality, are arranged in a predetermined array form. . In this embodiment, as illustrated in FIG. 2E, for example, 60 wells 13 are arranged in rows of 12 mm x 5 columns, respectively, 1 mm apart. The number and spacing of the wells 13 may be appropriately adjusted according to the use purpose or purpose of the micro array chip 1, such as mass inspection or small quantity inspection.

웰들(13)은 위에서 언급한 바와 같이 엔드밀과 같은 컴퓨터 수치제어 조각기를 사용하여 기계가공된다. 따라서, 웰들(13)은 모양과 크기에 제한없이 다양한 형태로 쉽고 빠르고 정밀하게 형성될 수 있다. 도 1e에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 웰들(13)이 각각 원기둥 형태로 형성된다. 하지만, 웰들(13)은 원기둥 형태 외에 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등의 다양한 음각 형상으로 형성될 수 있다. 예를들면, 도 4a 및 도 4b에 도시한 마이크로 어레이 칩(1')에 예시한 바와 같이, 웰들(13")은 각각, 내부 기둥(22) 주위를 에워싸는 형태로 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20")을 고정할 수 있는 환형 기둥 형태로 형성될 수 있다.The wells 13 are machined using a computer numerically controlled engraver such as an end mill as mentioned above. Thus, the wells 13 can be easily, quickly and precisely formed in various forms without any limitation in shape and size. As shown in FIG. 1E, the wells 13 are each formed in a cylindrical shape in this embodiment. However, the wells 13 may be formed in various intaglio shapes such as elliptic cylinder, triangular pillar, square pillar, pentagonal pillar, hexagonal pillar, octagonal pillar, star column, trapezoidal column, annular column, cone, tetrahedron and the like in addition to the cylindrical shape. . For example, as illustrated in the micro array chip 1 ′ shown in FIGS. 4A and 4B, the wells 13 ″ are each surrounded by a hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent in a form surrounding the inner pillar 22. 20 ") can be formed in the form of an annular column capable of fixing it.

도 1c에 도시한 바와 같이, 보다 많은 양의 친수성 인식물질 또는 친수성 시 약(20)을 고정하기 위해, 각각의 웰(13)은 제1층(12)을 통과하여 기판(10) 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성된다. 각각의 웰(13)의 크기(예를들면, 직경)와 깊이는 각각, 컴퓨터 수치제어 조각기를 사용하여 기계가공이 가능한 범위, 예를들면, 수 μm 내지 수십 cm 범위 까지 형성하는 것이 가능하다. 어레이 칩을 실제로 제작한 예를 예시하는 도 3a 및 도 3b의 어레이 칩(1')에 따르면, 각각의 웰(13')은 직경 2mm와 깊이 1mm의 치수로 제작되었으며, 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 웰 패턴 상호간의 간섭없이 웰(13') 내에 양호하게 고정하고 있음을 보여주고 있다. As shown in FIG. 1C, in order to fix a greater amount of hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20, each well 13 passes through the first layer 12 and extends to the inside of the substrate 10. It is formed to extend to depth. The size (eg diameter) and depth of each well 13 can be formed in a range that can be machined using a computer numerical engraver, for example, in the range of several micrometers to several tens of centimeters. According to the array chip 1 'of FIGS. 3A and 3B, which illustrates an example of the actual fabrication of the array chip, each well 13' is manufactured with dimensions of 2 mm in diameter and 1 mm in depth, and has a hydrophilic recognizer or a hydrophilic reagent. (20) is well fixed in the well 13 'without interference between well patterns.

이러한 웰(13)의 크기와 깊이는 어레이 칩(1)의 사용 용도 또는 목적에 따라 적당히 조절될 수 있다. The size and depth of the well 13 may be appropriately adjusted according to the use purpose or purpose of the array chip 1.

이와 같이, 웰들(13)이 기판(10) 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성됨에 따라, 웰들(13)은 종래의 테이프 또는 필름을 이용한 마이크로 어레이 칩이나 반도체공정을 이용한 마이크로 어레이칩과 비교하여 친수성 인식물질을 또는 친수성 시약(20)을 담기에 충분한 크기의 공간을 가진다. 따라서, 본 발명의 어레이 칩(1)은 목표물질(도시하지 않음)과 친수성 인식물질(20) 사이의 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 검출하는 양이 증가되고, 이에 따라, 보다 극소량 또는 저농도의 목표물질도 검출할 수 있게 된다. As such, as the wells 13 are formed to extend to the inside of the substrate 10 to a predetermined depth, the wells 13 are hydrophilic in comparison with a micro array chip using a conventional tape or film or a micro array chip using a semiconductor process. It has a space large enough to contain the recognition material or the hydrophilic reagent 20. Accordingly, the array chip 1 of the present invention has an increased amount of detecting a biological binding or chemical reaction between the target material (not shown) and the hydrophilic recognition material 20, and thus a much smaller or lower concentration of the target material. Can also be detected.

또한, 웰들(13)은 컴퓨터 수치제어 조각기에 의해 기계가공되므로, 도 1c에 도시한 바와 같이, 바닥(16)과 측벽(14)은 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성, 예를들면, 105°이 하의 물 접촉각(water contact angle)을 갖는 표면 조도는 가진다. 따라서, 웰들(13)의 바닥(16)과 측벽(14)은 별도의 친수물질을 코팅하는 친수성 처리를 하지 않더라도 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 담아 고정할 수 있다. In addition, since the wells 13 are machined by a computer numerically controlled engraver, as shown in FIG. 1C, the bottom 16 and the sidewalls 14 are covalently or non-covalently coupled to the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20. It has a fixed hydrophilicity, for example a surface roughness with a water contact angle of less than 105 °. Accordingly, the bottom 16 and the sidewall 14 of the wells 13 may be fixed by containing the recognition material or the hydrophilic reagent 20 even without a hydrophilic treatment for coating a separate hydrophilic material.

하지만, 본 발명에서는 웰들(13)의 내면, 즉, 바닥(16)과 측벽(14)이 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 담아 고정할 수 있는 충분한 친수성을 가지도록 하는 것을 확실히 보장하기 위해, 도 1d에 도시한 바와 같이, 웰들(13)의 바닥(16)과 측벽(14)에는 초친수 물질로 구성된 제2층(18)이 더 코팅된다. 본 실시예에서, 제2층(18)은 SiO2에 의해, 예를들면, 수 Å 내지 수 ㎛의 두께로 형성된다. 제2층(18)은 SiO2 외의 다른 친수물질, 예를들면, Al2O3 , SiON, 알루미늄 나이트라이드, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PMA(폴리메틸아크릴레이트), PVA(폴리비닐알콜) 등으로 형성될 수도 있다. 제2층(18)의 코팅은 제1층(12)과 마찬가지로, 스핀코팅 방법에 의해 웰들(13)의 바닥(16)과 측벽(14)에 코팅될 수 있다. 선택적으로, 마이크로 어레이 칩(1)의 사용 용도 또는 목적에 따라, 제2층(18)은 복수 개의 웰들(13) 중 기판(10) 상의 일부 열 또는 영역의 웰(13)에만 형성될 수 있다. 이 경우, 친수성이 다른 여러가지 친수성 인식물질 또는 친수성 시약들(20)이 제2층(18)을 코팅한 웰(13) 또는 제2층(18)을 코팅하지 않은 웰(도시하지 않음) 내에 선택적으로 고정될 수 있다. However, in the present invention, to ensure that the inner surface of the wells 13, that is, the bottom 16 and the side wall 14, have sufficient hydrophilicity to hold and fix the hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20. As shown in FIG. 1D, the bottom 16 and sidewall 14 of the wells 13 are further coated with a second layer 18 of superhydrophilic material. In the present embodiment, the second layer 18 is formed by SiO 2 , for example, to a thickness of several micrometers to several micrometers. The second layer 18 is SiO 2 Other hydrophilic materials such as Al 2 O 3 , SiON, aluminum nitride, PMMA (polymethylmethacrylate), PMA (polymethylacrylate), PVA (polyvinyl alcohol) and the like. The coating of the second layer 18 may be coated on the bottom 16 and the sidewalls 14 of the wells 13 by a spin coating method, like the first layer 12. Optionally, depending on the use or purpose of the micro array chip 1, the second layer 18 may be formed only in the wells 13 of some rows or regions on the substrate 10 of the plurality of wells 13. . In this case, various hydrophilic recognizers or hydrophilic reagents 20 having different hydrophilicity are selectively selected in the well 13 (not shown) coated with the second layer 18 or the well not coated with the second layer 18. Can be fixed.

이와 같이, 초친수 물질의 제2층(18)이 웰들(13)의 내면에 코팅되므로, 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)은 보다 확실하게 웰들(13) 내에 고정될 수 있 다. As such, since the second layer 18 of superhydrophilic material is coated on the inner surface of the wells 13, the hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20 can be more securely fixed in the wells 13.

또, 도 5a 및 도 5b에 도시한 변형예의 어레이 칩(1"')에 예시한 바와 같이, 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20"')을 접촉 고정하는 표면적을 증가시켜 시료 내의 목표물질의 검출시 친수성 인식물질과 목표물질 사이의 반응 면적을 증가시키기 위해, 웰들(13"')은 바닥과 측벽 중에서 적어도 하나에 구조물(23, 또는 24)을 형성할 수 있다. 구조물(23, 또는 24)은 적어도 한 개의 돌기를 갖는 돌출부(23; 도 5a 참조) 또는 적어도 한 개의 홈을 갖는 요부(24; 도 5b 참조)일 수 있다. 도 5b에 도시한 요부(24)의 경우, 측벽에 형성된 홈은 제조시 추가 공정을 필요로 할 수도 있으므로, 필요할 경우 생략될 수도 있다. In addition, as illustrated in the array chip 1 "'of the modified example shown to FIG. 5A and 5B, the surface area which contact-fixes a hydrophilic recognition substance or a hydrophilic reagent 20"' is increased, and the target substance in a sample is detected. In order to increase the reaction area between the hydrophilic recognizer and the target material, the wells 13 "'may form a structure 23, or 24, on at least one of the bottom and sidewalls. The structure 23, or 24 May be a protrusion 23 having at least one protrusion (see Fig. 5A) or a recess having at least one groove 24 (see Fig. 5B), in the case of the recess 24 shown in Fig. 5B, a groove formed in the side wall. Silver may require additional steps in the manufacture and may therefore be omitted if necessary.

또한, 웰들(13)은 지금까지 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등의 음각 형상으로 형성된 것으로 설명하였지만, 도 6a 및 도 6b에 도시한 실시예와 같이, 어레이 칩(1"")의 사용 용도 또는 목적에 따라, 예를들면, 많은 양의 시료 내에 목표물질을 검출하는 경우와 같이 많은 양의 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20"")을 웰(13"") 내에 고정할 필요가 있을 때, 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등 중에서 한 형상의 양각 형상들(15) 주위에 음각된 부분(13"")으로 형성될 수도 있다. In addition, the wells 13 have been described as being formed in an intaglio shape such as a cylinder, an elliptic cylinder, a triangular cylinder, a square pillar, a pentagonal pillar, a hexagonal pillar, an octagonal pillar, a star column, a trapezoidal column, an annular column, a cone, and a tetrahedron. 6A and 6B, depending on the use or purpose of the array chip 1 " ", for example, a large amount of hydrophilicity, such as when a target substance is detected in a large amount of sample. When it is necessary to fix a recognition substance or a hydrophilic reagent 20 "" in the well 13 "", a cylinder, an ellipse cylinder, a triangular pillar, a square pillar, a pentagonal pillar, a hexagonal column, an octagonal column, a star column, and a trapezoidal column It may also be formed as an engraved portion 13 "" around the embossed shapes 15 of one shape among annular pillars, cones, tetrahedrons and the like.

이상과 같이 구성된 웰들(13)의 내부에는 친수성 인식물질, 또는 친수성 인식물질을 함유하는 용액으로 구성된 친수성 시약(20)이 채워져 초친수 물질의 제2 층(18)에 공유 또는 비공유 결합되어 고정된다. 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)은 웰들(13)이 형성된 기판(10)을 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)이 저장된 수조에 침지시킨 후 빼내는 것에 의해 간단히 웰들(13) 내에 채워져 초친수성 물질의 제2층(18)에 고정된다. 이때, 기판(10) 상에 형성된 초발수 물질의 제1층(12)은 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)을 분리시켜 웰들(13) 내부로 쉽게 이동시키도록 돕는다. 따라서, 웰들(13)의 크기와 깊이가 아주 작게 형성되더라도, 미소 량의 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)은 초발수 물질의 제1층(12)과 초친수 물질의 제2층(18)에 의해 웰들(13) 내에 쉽고 확실하게 고정될 수 있다. 또, 검출할 시료를 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)이 고정된 웰들(13) 내에 주입시켜 목표물질을 검출할 때, 초친수 물질의 제2층(18)은 기판(10) 상에 형성된 초발수 물질의 제1층(12)과 함께 각 웰들(13)의 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)이 상호 간의 간섭없이 목표물질을 검출할 수 있게 한다.The wells 13 configured as described above are filled with a hydrophilic reagent, or a hydrophilic reagent 20 composed of a solution containing a hydrophilic reagent, and covalently or non-covalently fixed to the second layer 18 of the superhydrophilic material. . The hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20 is filled in the wells 13 by simply immersing the substrate 10 on which the wells 13 are formed in a water tank in which the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20 is stored, and then removed. Is fixed to the second layer 18. At this time, the first layer 12 of the super water-repellent material formed on the substrate 10 separates the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20 and helps to move it into the wells 13 easily. Thus, even if the sizes and depths of the wells 13 are very small, the small amount of hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20 may be the first layer 12 of the superhydrophobic material and the second layer 18 of the superhydrophilic material. It can be easily and surely fixed in the wells 13 by. In addition, when the target material is detected by injecting a sample to be detected into the wells 13 to which the hydrophilic recognition material or the hydrophilic reagent 20 is fixed, the second layer 18 of the superhydrophilic material is formed on the substrate 10. The hydrophilic recognizer or hydrophilic reagent 20 of each of the wells 13 together with the first layer 12 of the superhydrophobic material enables the detection of the target material without mutual interference.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 칩(1)은 웰들(13) 내에 친수성 항체, 친수성 프로브 DNA와 같은 친수성 인식물질, 또는 친수성 인식물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성되는 친수성 시약(20)을 고정하기 위해, 제1층(12)은 초발수 물질로 형성하고 제2층(18)은 초친수 물질로 형성하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를들면, 도 7에 도시한 실시예와 같이, 어레이 칩(1""')은, 웰들(13""')내에 발수성 항체, 발수성 프로브 DNA와 같은 발수성 인식물질, 또는 발수성 인식물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성되는 발수성 시약(20""')을 고정하기 위해, 위에서 도 1a 내지 도 6b에 관하여 설명한 것과 같은 원리로, 비 반응부위인 제1층(12""')은 초친수 물질로 형성하고 반응부위인 제2층(18""')은 초발수 물질로 형성하도록 구성될 수 있을 것이다. 이때, 발수성 인식물질은 발수성 지질 물질이 커플링된 항체, 프로브 DNA 등일 수 있다. In the above, the array chip 1 according to an embodiment of the present invention is a hydrophilic reagent composed of a hydrophilic antibody such as a hydrophilic antibody, a hydrophilic probe DNA, or a solution in which a hydrophilic recognition material is dissolved in an appropriate solvent. To fix 20), the first layer 12 is formed of a super water-repellent material and the second layer 18 is illustrated and described as being formed of a superhydrophilic material, but the present invention is not limited thereto. For example, as in the embodiment shown in FIG. 7, the array chip 1 "" 'may contain a water repellent antibody, a water repellent recognizer such as a water repellent probe DNA, or a water repellent recognizer in the wells 13 ""'. In order to fix the water-repellent reagent 20 "" 'consisting of a solution dissolved in a solvent, the first layer 12 ""', which is a non-reacted portion, is superhydrophilic on the same principle as described with reference to FIGS. 1A to 6B. The second layer 18 "" ', which is formed of a material and the reaction site, may be configured to form a super water-repellent material. In this case, the water repellent recognition material may be an antibody, a probe DNA, or the like to which the water repellent lipid material is coupled.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 칩(1)은 친수성 인식물질, 또는 친수성 시약(20)을 고정하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 예를들면, 검출하고자 하는 목표물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성된 친수성 또는 발수성 시료를 고정하기 위해 사용될 수도 있음은 물론이다.In addition, although the array chip 1 according to an embodiment of the present invention has been illustrated and described as fixing the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20, the present invention is not limited thereto, and for example, Of course, it may be used to fix a hydrophilic or water-repellent sample consisting of a solution in which the target material is dissolved in a suitable solvent.

이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 칩(1)의 제조방법을 도 1a 내지 도 2e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing the array chip 1 according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 1A through 2E.

먼저, 도 1a 및 도 2a에 도시한 바와 같이, 플라스틱으로 형성된 기판(1)이 준비된 후, 도 1b 및 도 2b에 도시한 바와 같이, TiO2와 같은 초발수 물질로 이루어진 제1층(12)이 기판(10) 상에, 예를들면, 수 Å 내지 수 ㎛의 두께로 코팅된다. 이때, 제1층(12)은 수동 또는 자동 디스펜서를 사용하여 초발수 물질을 기판(10)상에 디스펜싱하면서 기판(10)의 회전에 의한 윈심력을 이용하여 코팅하는 스핀코팅 방법으로 코팅될 수 있다. First, as shown in FIGS. 1A and 2A, a substrate 1 formed of plastic is prepared, and then, as shown in FIGS. 1B and 2B, the first layer 12 made of a super water-repellent material such as TiO 2 . The substrate 10 is coated with a thickness of, for example, several micrometers to several micrometers. In this case, the first layer 12 may be coated by a spin coating method of coating by using a winsim force generated by the rotation of the substrate 10 while dispensing the superhydrophobic material onto the substrate 10 using a manual or automatic dispenser. Can be.

도 1c 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1층(12)이 코팅된 기판(10)은 소프트 및 하드 베이킹 공정을 통해 건조된 후 엔드밀과 같은 컴퓨터 수치제어 조각기(도 시하지 않음)를 사용하여 컴퓨터에 미리 프로그램된 원기둥 형태의 웰 패턴에 따라 적어도 한 개, 바람직하게는 복수 개의 원기둥 형태의 웰(13)이 형성된다. 이때, 웰(13)은 제1층(12)을 통과하여 기판(10) 내부까지 소정 깊이로 연장 형성된다. 또한, 웰(13)은 내면이 친수성 인식물질 또는 친수성 인식물질을 적절한 용매에 용해한 용액으로 구성되는 친수성 시약(20)을 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성, 예를들면, 105°이하의 물 접촉각을 갖는 표면 조도를 가지도록 기계가공된다. As shown in FIGS. 1C and 2C, the substrate 10 coated with the first layer 12 is dried through soft and hard baking processes and then using a computer numerical engraver (not shown) such as an end mill. Thus, at least one, preferably, a plurality of cylindrical wells 13 are formed according to a cylindrical well pattern programmed in advance in a computer. In this case, the well 13 extends through the first layer 12 to the inside of the substrate 10 to a predetermined depth. In addition, the wells 13 are hydrophilic, for example 105 °, to the extent that the inner surface of the hydrophilic reagent 20 or a hydrophilic reagent 20 composed of a solution in which a hydrophilic reagent is dissolved in a suitable solvent can be fixed covalently or non-covalently. It is machined to have a surface roughness having the following water contact angle.

웰(13)이 형성된 후, 도 1d 및 도 2d에 도시한 바와 같이, 웰(13) 내에는 SiO2와 같은 초친수 물질로 이루어진 제2층(18)이 바닥(16)과 측벽(14)에, 예를들면, 수 Å 내지 수 ㎛의 두께로 더 코팅된다. 제2층(18)의 코팅은 제1층(12)과 마찬가지로 웰(13) 내에 초친수 물질을 디스펜싱하여 윈심력을 이용하여 코팅하는 스핀코팅 방법으로 코팅될 수 있다. 이때, 제1층(12)은 자체 표면장력에 의해 초친수 물질이 코팅되지 않지만, 필요할 경우 웰 패턴을 갖는 마스킹 테이프로 마스킹될 수 있다. After the well 13 is formed, as shown in FIGS. 1D and 2D, a second layer 18 made of a superhydrophilic material such as SiO 2 is formed in the well 13 and the bottom 16 and the side walls 14. For example, to a thickness of several micrometers to several micrometers. Like the first layer 12, the coating of the second layer 18 may be coated by a spin coating method in which the superhydrophilic material is dispensed into the well 13 and coated using winsimm force. At this time, the first layer 12 is not coated with the superhydrophilic material by its surface tension, but if necessary, may be masked with a masking tape having a well pattern.

이때, 선택적으로, 어레이 칩(1)의 사용용도 또는 목적에 따라, 제2층(18)은 일부 영역 또는 열의 웰들(13)에만 코팅될 수 있다. 이 경우, 제2층(18)을 형성하지 않을 기판(10) 상의 웰 영역 또는 열은 마스킹 테이프로 마스킹된다. At this time, optionally, depending on the use or purpose of the array chip 1, the second layer 18 may be coated only on the wells 13 in some regions or rows. In this case, well regions or rows on the substrate 10 which will not form the second layer 18 are masked with masking tape.

그후, 웰(13) 내에 제2층(18)이 코팅된 기판(10)이 소프트 및 하드 베이킹 공정을 통해 건조되면, 물리적인 어레이 칩(1)의 제조가 완료된다. Thereafter, when the substrate 10 coated with the second layer 18 in the well 13 is dried through a soft and hard baking process, the manufacture of the physical array chip 1 is completed.

이후, 어레이 칩(1)은 친수성 항체, 친수성 프로브 DNA와 같은 친수성 인식물질 또는 친수성 인식물질을 적당한 용매에 용해한 용액으로 구성된 친수성 시약(20)을 저장하는 수조에 침지된 후 빼내어진다. 이때, 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)은 기판(10) 상에서 초발수 물질의 제1층(12)에 의해 분리되어 웰(13) 내부로 이동하여 공유 또는 비공유 결합에 의해 초친수 물질의 제2층(18) 내에 고정된다. 그 결과, 시료로부터 목표물질을 검출하기 위한 어레이 칩(1)의 제조가 완료된다. Thereafter, the array chip 1 is immersed in a water tank storing a hydrophilic reagent 20 composed of a solution in which a hydrophilic recognizer such as hydrophilic antibody, hydrophilic probe DNA or a hydrophilic recognizer is dissolved in a suitable solvent, and then taken out. In this case, the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20 is separated by the first layer 12 of the superhydrophobic material on the substrate 10 and moved into the well 13 to form the superhydrophilic material by covalent or non-covalent bonding. It is fixed in the second layer 18. As a result, the manufacturing of the array chip 1 for detecting the target substance from the sample is completed.

이와 같이 웰(13) 내에 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20)이 고정된 어레이 칩(1)은, 시료(도시하지 않음) 내의 목표물질의 유무를 검출할 경우, 시료들이 웰(13) 내에 주입된다. 시료들의 주입은 압전펌프와 같은 수단(도시하지 않음)을 사용하거나 수작업으로 시료들을 미세 방울 형태로 젯팅 또는 스포팅하는 것에 의해 웰(13) 내에 주입될 수 있다. 주입된 시료 내의 목표물질은 친수성 인식물질 또는 친수성 시약(20) 내의 인식물질과 생물학적 결합 또는 화학적 반응을 일으킨다. 이러한 생물학적 결합 또는 화학적 반응은 바이오 센서(도시하지 않음), 형광반응을 일으키는 효소(도시하지 않음) 등에 의해 측정가능한 양으로 변환되고, 그 결과, 친수성 항체, 친수성 프로브 DNA와 대응하는 항원, 타겟 DNA와 같은 시료 내의 목표물질의 유무가 검출된다. The array chip 1 having the hydrophilic recognizer or the hydrophilic reagent 20 fixed in the well 13 as described above is injected into the well 13 when the presence of a target substance in a sample (not shown) is detected. do. The injection of the samples may be injected into the wells 13 by means such as piezoelectric pumps (not shown) or by hand jetting or spotting the samples in the form of fine droplets. The target material in the injected sample causes a biological binding or chemical reaction with the hydrophilic recognizer or the recognizer in the hydrophilic reagent 20. Such biological binding or chemical reactions are converted into measurable amounts by biosensors (not shown), fluorescence enzymes (not shown), and the like, resulting in hydrophilic antibodies, hydrophilic probe DNAs and corresponding antigens, target DNAs. The presence or absence of the target substance in the sample is detected.

이상에서, 본 발명은 원리를 예시하기 위한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 구성 및 작용으로 한정되지 않는다. 또, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 벗어 나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변경과 수정이 가능함은 당업자들에게는 잘 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described and illustrated in connection with embodiments for illustrating the principle, but the present invention is not limited to the configuration and operation shown and described as such. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all suitable changes, modifications, and equivalents to the present invention should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 인식물질 또는 친수성 시약을 고정하기 위한 어레이 칩의 제조단계를 예시하는 부분 단면도, 1A-1E are partial cross-sectional views illustrating a fabrication step of an array chip for fixing a hydrophilic recognizer or a hydrophilic reagent according to an embodiment of the present invention;

도 2a 내지 도 2e는 각각 도 1a 내지 도 1e에 도시된 어레이 칩의 사시도,2A to 2E are perspective views of the array chip shown in FIGS. 1A to 1E, respectively;

도 3a 및 도 3b는 도 2e에 도시된 어레이 칩을 웰들의 열만 한 개 증가시켜 실제로 제작한 예를 예시하는 사진,3A and 3B are photographs illustrating an example of actually fabricating the array chip shown in FIG. 2E by increasing only one row of wells;

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 칩의 웰을 환형 기둥 형태로 실제로 제작한 예를 예시하는 사진, 4A and 4B are photographs illustrating an example of actually manufacturing a well of an array chip according to an embodiment of the present invention in the form of an annular column;

도 5a 및 도 5b는 각각 도 1e에 도시된 어레이 칩의 웰 내에 구조물을 형성한 변형예들을 예시하는 부분 단면도,5A and 5B are partial cross-sectional views illustrating modifications that form structures in the wells of the array chip shown in FIG. 1E, respectively;

도 6a 및 도 6b는 웰을 양각 형상 주위에 음각된 부분으로 형성한 본 발명에 따른 마이크로 어레이 칩의 다른 실시예를 실제로 제작한 예를 예시하는 사진, 및6A and 6B are photographs illustrating an example of actually fabricating another embodiment of a micro array chip according to the present invention in which the wells are engraved around an embossed shape, and

도 7은 발수성 인식물질 또는 발수성 시약을 고정하기 위해 제1층은 초친수 물질로 형성하고 제2층은 초발수 물질로 형성한 본 발명에 따른 어레이 칩의 또 다른 실시예의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of another embodiment of an array chip according to the present invention in which a first layer is formed of a superhydrophilic material and a second layer is formed of a superhydrophobic material to fix a water repellent recognition material or a water repellent reagent.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1, 1', 1"': 어레이 칩 10: 기판 1, 1 ', 1 "': Array chip 10: Substrate

12, 12""': 제1층 13, 13', 13", 13"', 13"", 13""': 웰12, 12 "" ': 1st layer 13, 13', 13 ", 13" ', 13 "", 13 ""': well

15: 양각 형상 18, 18""': 제2층 15: embossed 18, 18 "" ': second layer

20, 20". 20"', 20"", 20""': 시약 23, 24: 구조물20, 20 ". 20" ', 20 "", 20 ""': Reagents 23, 24: construct

Claims (16)

기판;Board; 초발수 물질과 초친수 물질 중의 하나로 상기 기판 위에 코팅된 제1층; 및A first layer coated on the substrate with one of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material; And 상기 제1층을 통과하여 상기 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되도록 형성된 적어도 한 개의 웰을 구비하고, At least one well formed through the first layer and extending to a predetermined depth to the inside of the substrate, 상기 웰의 내면은 친수성 용액과 발수성 용액 중의 하나를 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성을 갖는 표면 조도를 가지는 것을 특징으로 하는 칩.And the inner surface of the well has a surface roughness having hydrophilicity enough to fix one of a hydrophilic solution and a water repellent solution by covalent or non-covalent bonds. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 플라스틱과 유리와 금속 중에서 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 칩.And said substrate is formed of one of plastic, glass and metal. 삭제delete 제1항에 있어서,        The method of claim 1, 상기 웰은 내면에 상기 초발수 물질과 상기 초친수 물질 중의 다른 하나로 코팅된 제2층을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩.And the well includes a second layer coated on the inner surface with another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웰은 복수 개로 구성되고, The well is composed of a plurality, 상기 복수 개의 웰 중에서 일부는 내면에 상기 초발수 물질과 상기 초친수 물질 중의 다른 하나로 코팅된 제2층을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩.And a portion of the plurality of wells includes a second layer coated on the inner surface with another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웰은 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등의 형상 중에서 선택된 음각 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 칩.The well is a chip, characterized in that it has an intaglio shape selected from the shape of cylinder, elliptic cylinder, triangular prism, square pillar, pentagonal pillar, hexagonal pillar, octagonal pillar, star column, trapezoidal column, annular column, cone, tetrahedron. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웰은 바닥과 측벽 중에서 적어도 하나에 형성된 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩. And the well comprises a structure formed on at least one of a bottom and a sidewall. 제7항에 있어서,       The method of claim 7, wherein 상기 구조물은 돌출부와 요부 중에서 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩.And the structure comprises one of a protrusion and a recess. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웰은 원기둥, 타원기둥, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 팔 각기둥, 별형 기둥, 사다리꼴 기둥, 환형 기둥, 원뿔, 사면체 등의 형상 중에서 선택된 양각 형상의 주위에 형성된 음각부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩. The well includes an engraved portion formed around an embossed shape selected from among a shape of a cylinder, an elliptic cylinder, a triangular pillar, a square pillar, a pentagonal pillar, a hexagonal pillar, an octagonal pillar, a star column, a trapezoidal column, an annular column, a cone, and a tetrahedron. Chip characterized in that. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 웰은 내부에 친수성 인식물질과, 발수성 인식물질과, 상기 친수성 인식물질을 함유하는 시약과, 상기 발수성 인식물질을 함유하는 시약과, 목표물질을 함유하는 친수성 시료와, 상기 목표물질을 함유하는 발수성 시료 중에서 하나가 고정된 것을 특징으로 하는 칩.The well contains a hydrophilic recognizer, a water repellent recognizer, a reagent containing the hydrophilic recognizer, a reagent containing the hydrophobic recognizer, a hydrophilic sample containing the target substance, and the target substance. A chip characterized in that one of the water repellent samples is fixed. 초발수 물질과 초친수 물질 중의 하나를 사용하여 기판 상에 제1층을 코팅하는 단계와; Coating the first layer on the substrate using one of a superhydrophobic material and a superhydrophilic material; 기계가공에 의해 상기 제1층이 코팅된 상기 기판에 상기 제1층을 통과하여 상기 기판 내부까지 소정 깊이로 연장되는 적어도 한 개의 웰을 형성하는 단계; 및 Forming at least one well on the substrate coated with the first layer by machining to extend through the first layer to a predetermined depth into the substrate; And 상기 웰이 형성된 상기 기판을 친수성 인식물질과, 발수성 인식물질과, 상기 친수성 인식물질을 함유하는 시약과, 상기 발수성 인식물질을 함유하는 시약과, 목표물질을 함유한 친수성 시료와, 상기 목표물질을 함유하는 발수성 시료 중의 하나로 이루어진 용액에 침지시켜 상기 하나를 상기 웰에 공유 또는 비공유 결합으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법. The substrate on which the well is formed includes a hydrophilic recognition material, a water repellent recognition material, a reagent containing the hydrophilic recognition material, a reagent containing the water repellent recognition material, a hydrophilic sample containing a target material, and the target material. The method of manufacturing a chip comprising the step of immersing in a solution consisting of one of the water-repellent sample containing the one fixed to the well by covalent or non-covalent bond. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 웰을 형성하는 단계는 상기 웰을 내면이 친수성 용액과 발수성 용액 중의 하나를 공유 또는 비공유 결합으로 고정할 수 있을 정도의 친수성을 갖는 표면 조도를 가지도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법. The forming of the well may include forming the well such that the inner surface of the well has a surface roughness having a hydrophilicity enough to fix one of a hydrophilic solution and a water repellent solution by covalent or non-covalent bonds. Manufacturing method. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 웰을 형성하는 단계는 상기 초발수 물질과 상기 초친수 물질 중의 다른 하나를 사용하여 상기 웰의 내면에 제2층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법. The forming of the well may further include coating a second layer on an inner surface of the well using another of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 웰을 형성하는 단계는,Forming the wells, 복수 개의 웰을 형성하는 단계; 및Forming a plurality of wells; And 상기 초발수 물질과 상기 초친수 물질 중의 다른 하나를 사용하여 상기 복수 개의 웰 중에서 일부의 웰의 내면에 제2층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법. And coating a second layer on an inner surface of some wells of the plurality of wells using another one of the superhydrophobic material and the superhydrophilic material. 제11항에 있어서,      The method of claim 11, 상기 기계가공은 컴퓨터 수치제어 조각기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법. And said machining is performed by a computer numerically controlled engraver. 삭제delete
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