KR101485336B1 - Biochip having Passive-Pump Implementated in Microchannel by using Hydrophile Pillars and Manufacturing Method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 채널 내부에 친수성 필라들(pillar)을 형성함으로써 모세관 원리에 따라 수동형 펌프 방식의 미세 유동을 발생시킬 수 있는 마이크로 채널을 갖는 바이오칩 및 그 제작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biochip having a microchannel capable of generating a passive pump-type micro flow according to a capillary principle by forming a hydrophilic pillars in the microchannel, and a manufacturing method thereof.

Description

친수성 필라에 의해 마이크로 채널의 수동형 펌프를 구현한 바이오칩 및 그 제작 방법{Biochip having Passive-Pump Implementated in Microchannel by using Hydrophile Pillars and Manufacturing Method of the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a biochip having a microchannel passive pump implemented by a hydrophilic filament, and a method of manufacturing the biochip.

본 발명은 바이오칩 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 특히, 마이크로 채널 내부에 친수성 필라들(pillar)을 형성함으로써 모세관 원리에 따라 수동형 펌프 방식의 미세 유동을 발생시킬 수 있는 마이크로 채널을 갖는 바이오칩 및 그 제작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biochip and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a biochip having a microchannel capable of generating a passive pump type micro flow according to a capillary principle by forming a hydrophilic pillars in the microchannel, ≪ / RTI >

최근에 혈액에서 단백질 등의 각종 바이오 마커를 검출하기 위해서 마이크로미터 크기의 채널을 이용한 바이오칩이 연구되고 있다. 바이오 마커 검출용 바이오칩은 진단검사학에서 널리 활용되는 면역반응분석을 숙련된 인력의 요구없이 신속하고 정밀하게 수행할 수 있는 기회를 제공해줄 것으로 예상하고 있다.Recently, biochips using micrometer-sized channels have been studied to detect various types of biomarkers such as proteins in the blood. The biochip for biomarker detection is expected to provide opportunities for rapid and precise analysis of immune responses widely used in diagnostic tests without the need of experienced personnel.

바이오칩은 플라스틱이나 유리 표면 위에 미세 마이크로미터 채널, 필터, 반응기, 펌프 등이 연결되어 있는 형태를 가지며, 혈액과 같은 액체 시료는 이들을 통과하게 된다. 이때, 액체 시료의 유동은 바이오칩에 내재되어 있는 펌프에 의해서 구동되는 방식에 따라 능동형과 수동형으로 구분할 수 있다. 능동형의 펌프 방식은 바이오칩의 외부에서 전기 에너지의 인가를 통해 유동이 발생하는 형태를 가지며, 유동을 자유롭게 제어할 수 있는 장점을 가지지만, 제작이 어렵고 제조 단가도 비싸지는 문제점을 가지고 있다. 이에 반해 수동형 펌프 방식은 외부에서의 에너지 인가 없이 유동을 발생시키는 형태로써, 대표적으로 모세관 원리(capillary flow)를 이용한다. 이러한 수동형 펌프 방식은 능동형 펌프 방식에 비하여 제작이 쉽고 제조 단가도 저렴하기 때문에, 일회용 바이오칩의 제작에 널리 활용될 수 있다. A biochip has a micro-micrometer channel, a filter, a reactor, and a pump connected to a plastic or glass surface, and a liquid sample such as blood passes through them. At this time, the flow of the liquid sample can be classified into an active type and a passive type according to the manner in which the pump is driven by the biochip. The active pump has a form in which a flow is generated through the application of electric energy from the outside of the biochip and has the advantage of being able to freely control the flow, but it has a problem that it is difficult to manufacture and the manufacturing cost is high. On the other hand, the passive pump type is a type that generates flow without external energy application, and typically uses a capillary flow. Such a passive pump method is easier to manufacture and less expensive to manufacture than an active pump method, and thus can be widely used in the manufacture of a disposable biochip.

이러한 수동형 펌프 방식의 모세관 원리를 좀 더 살펴 보면, 가느다란 마이크로 채널 내부에서 유체의 표면 장력에 의해서 유체와 기체의 계면에서 압력차가 발생하며, 이러한 압력 차를 모세관 압력 ΔP라 부르며, 아래의 식에 의해서 표현될 수 있다. 아래의 식에서, σ는 표면 장력, w는 마이크로 채널의 폭, h는 마이크로 채널의 높이, θ는 내벽과 유체 간의 접촉각이다. The pressure difference between the fluid and the gas is called the capillary pressure ΔP. The pressure difference between the fluid and the gas is given by the following equation . In the equation below, σ is the surface tension, w is the width of the microchannel, h is the height of the microchannel, and θ is the contact angle between the inner wall and the fluid.

[식][expression]

Figure 112012045198835-pat00001
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이러한 모세관 압력 ΔP에 의해서 유체와 기체와의 계면이 이동하게 되며, 이러한 계면의 이동에 의한 유동이 발생하게 된다. 기술적 측면에서 압력차를 발생시키기 위해서는 위의 식에 나와 있는 바와 같이 마이크로채널 내벽과 유체 간의 접촉각이 90도보다 작아야 하며 이를 위해서는 마이크로채널의 내벽이 친수성 특징을 가져야 한다. 따라서, 친수성 특징을 가지는 유리와 같은 재료를 이용하여 바이오칩을 제작한다. 그러나, 일회용 바이오칩을 개발하기 위해서는 가공성과 단가가 저렴한 플라스틱 재료의 이용이 불가피하지만, 대부분의 플라스틱은 소수성 특징을 가진다. 이에 따라, 플라스틱을 이용한 모세관 펌프의 개발을 위해서, 플라스틱의 표면을 친수성으로 개질하기 위한 기술이 개발되고 있다. 그러나, 플라스틱의 표면을 친수성으로 개질하기 위해서는 복잡한 프로세스가 요구되며, 플라스틱의 특성상 친수성 표면을 장시간 유지하기가 어려운 문제점이 있다.The capillary pressure ΔP causes the interface between the fluid and the gas to move, and the flow due to the movement of the interface occurs. In order to generate the pressure difference from the technical point of view, the contact angle between the inner wall of the microchannel and the fluid must be less than 90 degrees as shown in the above equation. For this, the inner wall of the microchannel must have a hydrophilic characteristic. Therefore, a biochip is manufactured using a material such as glass having a hydrophilic characteristic. However, in order to develop a disposable biochip, it is inevitable to use a plastic material having low processability and low cost, but most plastics have a hydrophobic characteristic. Accordingly, in order to develop a capillary pump using plastic, a technique for modifying the surface of a plastic to be hydrophilic has been developed. However, in order to modify the surface of the plastic to be hydrophilic, a complicated process is required, and it is difficult to maintain the hydrophilic surface for a long time due to the characteristics of the plastic.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 바이오칩의 마이크로 채널 내부에 친수성 필라들(pillar)을 형성하여, 모세관 원리에 따라 수동형 펌프 방식으로 액체 시료가 모세관 압력에 의해 용이하게 마이크로 채널에서 유동될 수 있도록 한 바이오칩의 마이크로 채널을 제작하는 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a biochip in which a hydrophilic pillars are formed inside a microchannel of a biochip and a liquid sample is introduced into a capillary tube A microchannel of a biochip can be easily made to flow in a microchannel.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른 모세관 원리에 따른 수동형펌프 방식의 액체 시료 유동 발생을 위한 바이오칩의 마이크로 채널은, 액체 시료의 유로를 형성하도록 결합된 하판과 상판을 포함하며, 상기 하판과 상기 상판 사이의 유로 내부에는, 상기 마이크로 채널의 입구로 유입되는 상기 액체 시료의 사전 설정된 목적 유동량에 기초하여 1차원 또는 2차원 배열로 소정 간격마다 규칙적으로 형성된 친수성 필라들을 포함하고, 상기 친수성 필라들은 상기 하판과 상기 상판 사이의 유로에 하이드로겔 용액을 채운 후 광마스크를 이용해 노광함으로써 상기 친수성 필라들이 형성될 위치에 상기 하이드로겔 용액을 겔 상태로 경화하여 형성하되, 상기 하판과 상기 상판이 실리콘 또는 유리를 포함하는 친수성 재질로 이루어져 상기 친수성 필라들이 상기 하판과 상기 상판 사이에 고정되거나, 플라스틱류를 포함하는 소수성 재질인 상기 하판과 상기 상판 사이에 상기 친수성 필라들이 고정되도록 상기 친수성 필라들은 상기 하판에 미리 형성된 화학 작용기에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 모세관 원리에 따른 수동형펌프 방식의 액체 시료 유동 발생을 위한 바이오칩의 마이크로 채널제작 방법은, 유로를 형성하도록 하판과 상판이 봉함되도록 접합하는 단계; 접합된 상기 하판과 상기 상판 사이의 내부에 하이드로겔 용액을 봉입하는 단계; 상기 상판 위에 상기 마이크로 채널의 입구로 유입되는 상기 액체 시료의 사전 설정된 목적 유동량에 기초하여 제작된 규칙적 패턴을 갖는 광마스크를 놓고 노광하는 단계; 상기 노광에 의해 상기 하이드로겔 용액이 겔 상태로 경화되지 않은 용액을 제거하는 단계를 포함하고, 접합된 상기 하판과 상판 사이의 내부에 상기 노광에 의해 상기 하이드로겔 용액을 겔 상태로 경화하여 1차원 또는 2차원 배열로 친수성 필라들을 형성하되, 상기 하판과 상기 상판이 실리콘 또는 유리를 포함하는 친수성 재질로 이루어져 상기 친수성 필라들이 상기 하판과 상기 상판 사이에 고정되도록 형성되거나, 플라스틱류를 포함하는 소수성 재질인 상기 하판과 상기 상판 사이에 상기 친수성 필라들이 고정되도록 상기 친수성 필라들은 상기 하판에 미리 형성된 화학 작용기에 의해 고정되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 화학 작용기는 아크릴레이트(acrylate)일 수 있다.First, a microchannel of a biochip for generating a liquid sample flow of a passive pump type according to the capillary principle according to an aspect of the present invention includes a lower plate and an upper plate coupled to form a channel of a liquid sample, And a hydrophilic pillar formed regularly at predetermined intervals in a one-dimensional or two-dimensional array based on a predetermined target flow amount of the liquid sample flowing into the inlet of the microchannel in the flow path between the lower plate and the upper plate The hydrophilic pillars are formed by filling the hydrogel solution in the flow path between the lower plate and the upper plate and exposing the hydrogel solution using a photomask to cure the hydrogel solution in a gel state at a position where the hydrophilic pillars are to be formed, Wherein the upper plate is made of a hydrophilic material including silicon or glass, The hydrophilic pillars are fixed by a chemical functional group previously formed on the lower plate so that the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate and the upper plate or the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate which is a hydrophobic material including plastics and the upper plate .
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a microchannel of a biochip for generating a liquid sample flow of a passive pump type according to a capillary principle, comprising: joining a bottom plate and an upper plate so as to form a channel; Sealing the hydrogel solution between the joined lower plate and the upper plate; Placing and exposing a photo mask having a regular pattern made on the top plate on the basis of a predetermined target flow amount of the liquid sample flowing into the inlet of the microchannel; And removing the solution in which the hydrogel solution is not cured in the gel state by the exposure, wherein the hydrogel solution is cured in the gel state by the exposure in the space between the lower plate and the upper plate, Or hydrophilic pillars are formed in a two-dimensional array, wherein the lower plate and the upper plate are made of a hydrophilic material including silicon or glass to fix the hydrophilic pillars between the lower plate and the upper plate, or a hydrophobic material And the hydrophilic pillars are fixed to the lower plate by a chemical function previously formed to fix the hydrophilic pillars between the lower plate and the upper plate.
The chemical functional group may be an acrylate.

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본 발명에 따른 바이오칩의 마이크로 채널에 따르면, 바이오칩을 위한 마이크로 채널 내부에 친수성 필라들(pillar)을 형성함으로써, 수동형 펌프 방식의 마이크로 채널을 효율적으로 구현할 수 있으며, 액체 시료의 유동량 제어가 용이해지며, 일회용 바이오칩을 저렴한 방법으로 양산할 수 있게 된다. According to the microchannel of the biochip according to the present invention, by forming the hydrophilic pillars in the microchannels for the biochip, it is possible to efficiently implement the microchannels of the passive pump type and to control the flow amount of the liquid sample , Disposable biochips can be mass-produced in an inexpensive manner.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 유체와 기체와의 계면에서의 유체 이동에 대한 해석의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 제작 과정에서 형성된 필라들의 확대 영상의 일례이다. 1 is a view for explaining a microchannel of a biochip according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2D are an example of the analysis of fluid movement at the interface between a fluid and a gas.
3 is a flowchart illustrating a process of fabricating a microchannel of a biochip according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of an enlarged image of pillars formed in the manufacturing process of FIG.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널(10)을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a microchannel 10 of a biochip according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널(10)은, 서로 밀착 결합되어 액체 시료가 새지 않고 통과되도록 유로가 형성된 하판(20)과 상판(30)을 포함하며, 하판(20)과 상판(30) 사이의 유로 내부에 형성된 친수성 필라들(40)을 포함한다. 친수성 필라들(40)은 불규칙하게 배열될 수도 있지만, 하기의 제작과정에서 설명하는 바와 같이 광마스크를 통해 형성되므로 일정 간격으로 규칙적으로 형성되는 것이 바람직하며, 1차원 또는 2차원 배열로 이루어질 수 있다. 또한, 친수성 필라들(40)이 형성된 분포(또는 밀도)에 따라 마이크로 채널(10)의 입구에서 들어가 출구로 빠져 나가는 액체 시료의 유동량이 조절될 수 있으므로, 사용 목적에 따라 친수성 필라들(40)은 단위 면적당 적절한 수로 형성될 수 있다. 1, a microchannel 10 of a biochip according to an embodiment of the present invention includes a bottom plate 20 and a top plate 30 having a flow path formed in tight contact with each other to allow a liquid sample to pass therethrough, And a hydrophilic pillars 40 formed in the flow path between the lower plate 20 and the upper plate 30. The hydrophilic pillars 40 may be irregularly arranged. However, as described in the following fabrication process, the hydrophilic pillars 40 are formed through a photomask, so that the hydrophilic pillars 40 may be regularly formed at regular intervals, and may be one-dimensional or two- . In addition, the amount of flow of the liquid sample flowing out from the inlet of the microchannel 10 and flowing out to the outlet can be adjusted according to the distribution (or density) of the hydrophilic pillars 40. Accordingly, the hydrophilic pillars 40, May be formed in an appropriate number per unit area.

위에서도 기술한 [식]과 같이, 모세관 압력차는 친수성 표면에서의 유체의 표면 장력에 의해서 발생한다. 따라서, 마이크로 채널(10) 내에 위와 같이 친수성 필라들(40)에 의한 친수성 표면이 존재하면 모세관 압력차를 발생시킬 수 있다. As described above, the capillary pressure difference is caused by the surface tension of the fluid on the hydrophilic surface. Therefore, if there is a hydrophilic surface by the hydrophilic pillars 40 in the microchannel 10 as described above, a capillary pressure difference can be generated.

[식][expression]

Figure 112012045198835-pat00002
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하판(20)과 상판(30)는 플라스틱이나 유리, 실리콘 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 하판(20)과 상판(30)에 의해 형성되는 내부의 액체 시료와 접촉되는 내벽은 친수성 또는 소수성이 될 수 있다. 친수성 필라들(40)(배열)은 미세유로 내부에 형성되는 구조물로써 표면이 친수성을 가져야 한다. 친수성 필라들(40)은 하기하는 바와 같이 하이드로겔(hydrogel)이 이용될 수 있다. 하이드로겔은 그 성분에 따라 물을 흡수할 수 있으며, 친수성 특성을 가지는 고분자 중합체이다.The lower plate 20 and the upper plate 30 may be made of a material such as plastic, glass, silicon or the like, and thus the inner wall formed by the lower plate 20 and the upper plate 30 in contact with the liquid sample may be hydrophilic or hydrophobic . The hydrophilic pillars 40 (arrangement) are structures formed inside the microchannel, and the surface of the hydrophilic pillars 40 should have hydrophilic properties. The hydrophilic pillars 40 may be made of a hydrogel as described below. Hydrogels are polymeric polymers capable of absorbing water according to their components and having hydrophilic properties.

이와 같은 친수성 필라들(40)을 가진 마이크로 채널(10)의 유로의 입구에 물, 혈액 등 사용 목적에 맞는 액체 시료가 들어오면 친수성 필라들(40)과 접촉하게 되며, 이에 의해서 모세관 압력차가 발생하며, 결과적으로 유체(액체 시료)와 기체와의 계면은 미세유로 내부로 이동하게 된다. 이러한 계면의 이동은 유체의 유동을 발생시키며, 유체는 미세 유로 내부로 전송되어 소정의 출구 쪽으로 이동되어 간다. When a liquid sample suitable for the purpose of use such as water or blood enters the inlet of the channel of the microchannel 10 having the hydrophilic pillars 40, the hydrophilic pillars 40 come into contact with the capillary pressure difference, As a result, the interface between the fluid (liquid sample) and the gas moves into the micro flow path. This movement of the interface causes the fluid to flow, and the fluid is transferred into the microchannel and moved toward the predetermined outlet.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널(10)은, 진단검사학의 면역반응분석에서 각종 바이오 마커를 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 도 1과 같이 일자형 유로를 예사하였지만, 이에 한정되지 않고 굴곡형 유로, 다채널형 유로, 원형 유로 등 다양한 형태로 제작되어, 이러한 바이오칩에 구비되는 필터, 반응기 등과 결합되어 사용될 수 있다. The microchannel 10 of the biochip according to an embodiment of the present invention can be used for detecting various biomarkers in the immunoassay analysis of diagnostic tests. Channel type flow path, a circular flow path, and the like, and can be used in combination with a filter, a reactor, and the like provided in the biochip.

도 2a 내지 도 2d는 유체와 기체와의 계면에서의 유체 이동에 대한 해석의 일례이다.FIGS. 2A to 2D are an example of the analysis of fluid movement at the interface between a fluid and a gas.

도 2a는 친수성 필라들(40)의 배열을 갖는 마이크로 채널(10)을 위에서 본 2차원 평면도의 일례이고, 유로가 입구로부터 확장되어가는 형태를 가정하였으며, 친수성 필라들(40)은 직경 50㎛의 필라들이 x-축 방향으로 70㎛ 및 y-축 방향으로 70㎛의 주기적인 간격으로 배열된 형태를 가정하였다. 2A is an example of a two-dimensional plan view of the microchannel 10 having the arrangement of the hydrophilic pillars 40. It is assumed that the channel is extended from the inlet. The hydrophilic pillars 40 have a diameter of 50 mu m Were arranged at regular intervals of 70 占 퐉 in the x-axis direction and 70 占 퐉 in the y-axis direction.

유체와 기체의 계면이 이동하는 과정은 유한요소해석 기법의 소프트웨어를 이용하여 확인할 수 있다. 필라(40)와의 친수성 접촉각은 20도, 기타 유로에서의 소수성 접촉각은 90도로 설정하였을 때, 시간에 따른 유체 계면의 이동은 도 2b, 도 2c, 도 2d와 같이, 시간이 지남에 따라, 유체의 계면은 x-방향으로 진행하면서 유체가 미세 유로를 채우나가는 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 친수성 필라(40)가 없는 경우에는 미세유로의 표면이 소수성임에 따라 유체 계면의 이동이 발생하지 않았다. 친수성 필라들(40) 간의 간격을 변화시키면 유체 계면의 이동 속도를 변화시킬 수 있으며, 이에 따라, 시간에 따른 유동량을 조절할 수 있다. The process of moving the interface between the fluid and the gas can be confirmed by using the software of the finite element analysis technique. When the hydrophilic contact angle with respect to the pillar 40 is set to 20 degrees and the hydrophobic contact angle in the other flow path is set to 90 degrees, the movement of the fluid interface with the passage of time, as shown in FIGS. 2b, 2c and 2d, Can be confirmed that the fluid fills the micro flow path while proceeding in the x-direction. On the other hand, when the hydrophilic pillar 40 is not provided, the surface of the micro channel is hydrophobic and the fluid interface does not move. By varying the spacing between the hydrophilic pillars 40, the moving velocity of the fluid interface can be varied, thereby controlling the amount of flow over time.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩의 마이크로 채널(10)의 제작 과정을 도 3의 흐름도를 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a process of fabricating a microchannel 10 of a biochip according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

먼저, 필요한 미세 유로 형태(예, 일자형, 굴곡형, 다채널형, 원형 등의 유로)에 맞게 제작된 하판(20)과 상판(30)을 서로 밀착되도록 접합한다(S10). 입구와 출구쪽으로도 유체가 흐르지 않도록 입구와 출구쪽도 적절한 수단으로 봉함(seal)할 수 있다. 여기서, 하판(20)과 상판(30)의 재질은 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 소수성 또는 친수성 등 모든 재질로 이루어질 수 있으나, 저렴하고 소수성인 플라스틱류 재질인 것으로 가정하며, 이때 특히 하판(20)에는 경화된 하이드로겔이 고정되도록 하기 acrylate와 같은 화학 작용기가 형성되어 있을 수 있다. First, the lower plate 20 and the upper plate 30, which are fabricated in accordance with the necessary micro channel shape (e.g., straight, curved, multichannel, circular, etc.), are adhered closely to each other (S10). The inlet and outlet sides can also be sealed by suitable means to prevent fluid flow to the inlet and outlet. Here, it is assumed that the lower plate 20 and the upper plate 30 are made of plastic, glass, silicone, or the like, hydrophobic or hydrophilic, but they are inexpensive and hydrophobic plastic materials. A chemical functional group such as acrylate may be formed to fix the cured hydrogel.

다음에, 위와 같이 하판(20)과 상판(30)이 봉함되도록 접합되면, 시린지(syringe) 등을 이용해 그 내부에 하이드로겔용액을 채운다(S20). 하이드로겔용액은 광이니시에이터(photoinitiator)와 하이드로겔전구체(hydrogel precusor)로 구성되며, 필요에 따라서 물을 첨가할 수 있다. 이러한 하이드로겔용액은 자외선에 노출되었을 때, 하이드로겔로 중합되어 겔의 형태로 바뀐다.Next, when the bottom plate 20 and the top plate 30 are sealed so as to be sealed as described above, a hydrogel solution is filled therein using a syringe or the like (S20). The hydrogel solution is composed of a photoinitiator and a hydrogel precursor, and water can be added if necessary. When the hydrogel solution is exposed to ultraviolet rays, it is polymerized into a hydrogel and converted into a gel.

이 후, 친수성 필라들(40)이 형성될 위치에 대응되는 패턴을 갖는 광마스크를, 위와 같이 하이드로겔용액이 봉입된 하판(20)과 상판(30)의 접합물의 위에 놓고, 광마스크 위에서 자외선을 노광한다(S30). 광마스크는 친수성 필라(40) 배열의 위치에만 자외선이 투과될 수 있도록 일정 패턴을 갖도록 제작될 수 있다. 이에 따라 자외선에 노출된 친수성 필라(40) 배열의 부분만이 경화되어 겔 형태의 친수성 필라가 형성이 되며, 노출되지 않은 부분은 중합되지 않은 하이드로겔용액의 형태로 남아 있게 된다. Thereafter, a photomask having a pattern corresponding to the position at which the hydrophilic pillars 40 are to be formed is placed on the joint of the lower plate 20 and the upper plate 30 in which the hydrogel solution is enclosed as described above, (S30). The optical mask may be fabricated to have a certain pattern so that ultraviolet light can be transmitted only to the position of the hydrophilic pillar 40 array. Accordingly, only the portion of the hydrophilic filament 40 exposed to ultraviolet rays is cured to form a gel-like hydrophilic filament, and the unexposed portion remains in the form of an unpolymerized hydrogel solution.

이와 같은 자외선 노광 단계가 끝나면, 겔 형태로 중합되지 않은 하이드로겔용액을 하판(20)과 상판(30)의 접합물 내부의 미세유로에서 제거한다(S40). 하이드로겔용액은 입구와 출구쪽의 봉함 부분을 제거한 후 물을 접합물 내부에 흘려 제거될 수 있다. 이에 따라 하판(20)과 상판(30) 사이의 유로 내에 친수성 필라들(40)의 배열이 형성된다. When the ultraviolet ray exposure step is completed, the hydrogel solution not polymerized in gel form is removed from the fine flow path inside the joint between the lower plate 20 and the upper plate 30 (S40). The hydrogel solution can be removed by pouring water into the joint after removing the seal on the inlet and outlet sides. An array of hydrophilic pillars 40 is formed in the flow path between the lower plate 20 and the upper plate 30. [

이와 같이 형성된 친수성 필라들(40)이 도 4에 도시한 바와 같이, 일정 간격으로 규칙적으로 배열될 수 있으며, 그 형태(원형, 사각, 삼각 등 등)와 간격은 광마스크의 패턴에 따라 조절할 수 있다. As shown in FIG. 4, the hydrophilic pillars 40 may be regularly arranged at regular intervals. The shapes (circular, square, triangular, etc.) and intervals of the hydrophilic pillars 40 may be adjusted according to the pattern of the optical mask. have.

이와 같은 친수성 필라들(40)이 바이오칩의 마이크로 채널(10)에 구비됨으로써, 기존의 플라스틱 표면의 친수성 개질 대신에 효율적으로 모세관 압력차를 발생시켜 액체 시료의 유동을 원활히 이루어지도록 할 수 있다. Since the hydrophilic pillars 40 are provided in the microchannel 10 of the biochip, the capillary pressure difference can be efficiently generated instead of hydrophilic modification of the existing plastic surface, so that the flow of the liquid sample can be smoothly performed.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

마이크로 채널(10)
하판(20)
상판(30)
친수성 필라들(40)
하이드로겔 용액 (41)
광마스크 (60)Microchannel (10)
The lower plate (20)
The top plate (30)
The hydrophilic pillars (40)
The hydrogel solution (41)
Light Masks (60)

Claims (6)

모세관 원리에 따른 수동형펌프 방식의 액체 시료 유동 발생을 위한 마이크로 채널을 갖는 바이오칩에 있어서,
액체 시료의 유로를 형성하도록 결합된 하판과 상판을 포함하며,
상기 하판과 상기 상판 사이의 유로 내부에는, 상기 마이크로 채널의 입구로 유입되는 상기 액체 시료의 사전 설정된 목적 유동량에 기초하여 1차원 또는 2차원 배열로 소정 간격마다 규칙적으로 형성된 친수성 필라들을 포함하고,
상기 친수성 필라들은 상기 하판과 상기 상판 사이의 유로에 하이드로겔 용액을 채운 후 광마스크를 이용해 노광함으로써 상기 친수성 필라들이 형성될 위치에 상기 하이드로겔 용액을 겔 상태로 경화하여 형성하되,
상기 하판과 상기 상판이 실리콘 또는 유리를 포함하는 친수성 재질로 이루어져 상기 친수성 필라들이 상기 하판과 상기 상판 사이에 고정되거나,
플라스틱류를 포함하는 소수성 재질인 상기 하판과 상기 상판 사이에 상기 친수성 필라들이 고정되도록 상기 친수성 필라들은 상기 하판에 미리 형성된 화학 작용기에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널을 갖는 바이오칩.In a biochip having a microchannel for generating a liquid sample flow of a passive pump type according to a capillary principle,
A lower plate and an upper plate coupled to form a flow path of the liquid sample,
And hydrophilic pillars formed regularly at predetermined intervals in a one-dimensional or two-dimensional array based on a predetermined target flow amount of the liquid sample flowing into the inlet of the microchannel, in the flow path between the lower plate and the upper plate,
Wherein the hydrophilic pillars are formed by filling a hydrogel solution in a flow path between the lower plate and the upper plate and exposing the hydrogel pill using a photomask to cure the hydrogel solution in a gel state at a position where the hydrophilic pillars are to be formed,
Wherein the lower plate and the upper plate are made of a hydrophilic material including silicon or glass so that the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate and the upper plate,
Wherein the hydrophilic pillars are fixed by a chemical function previously formed on the lower plate so that the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate and the upper plate, which are hydrophobic materials including plastics. 모세관 원리에 따른 수동형펌프 방식의 액체 시료 유동 발생을 위한 마이크로 채널을 갖는 바이오칩 제작 방법에 있어서,
유로를 형성하도록 하판과 상판이 봉함되도록 접합하는 단계;
접합된 상기 하판과 상기 상판 사이의 내부에 하이드로겔 용액을 봉입하는 단계;
상기 상판 위에 상기 마이크로 채널의 입구로 유입되는 상기 액체 시료의 사전 설정된 목적 유동량에 기초하여 제작된 규칙적 패턴을 갖는 광마스크를 놓고 노광하는 단계;
상기 노광에 의해 상기 하이드로겔 용액이 겔 상태로 경화되지 않은 용액을 제거하는 단계를 포함하고,
접합된 상기 하판과 상판 사이의 내부에 상기 노광에 의해 상기 하이드로겔 용액을 겔 상태로 경화하여 1차원 또는 2차원 배열로 친수성 필라들을 형성하되,
상기 하판과 상기 상판이 실리콘 또는 유리를 포함하는 친수성 재질로 이루어져 상기 친수성 필라들이 상기 하판과 상기 상판 사이에 고정되도록 형성되거나,
플라스틱류를 포함하는 소수성 재질인 상기 하판과 상기 상판 사이에 상기 친수성 필라들이 고정되도록 상기 친수성 필라들은 상기 하판에 미리 형성된 화학 작용기에 의해 고정되어 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널을 갖는 바이오칩 제작 방법.A method of manufacturing a biochip having a microchannel for generating a liquid sample flow of a passive pump type according to a capillary principle,
Joining the lower plate and the upper plate so as to be sealed so as to form a flow path;
Sealing the hydrogel solution between the joined lower plate and the upper plate;
Placing and exposing a photo mask having a regular pattern made on the top plate on the basis of a predetermined target flow amount of the liquid sample flowing into the inlet of the microchannel;
And removing the solution in which the hydrogel solution has not been cured in a gel state by the exposure,
The hydrogel solution is cured in a gel state by the exposure to form a hydrophilic filament in a one-dimensional or two-dimensional array between the lower plate and the upper plate,
Wherein the lower plate and the upper plate are made of a hydrophilic material including silicon or glass so that the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate and the upper plate,
Wherein the hydrophilic pillars are fixed by a chemical functional group formed on the lower plate so that the hydrophilic pillars are fixed between the lower plate and the upper plate which are hydrophobic materials including plastics. 제 2항에 있어서,
상기 화학 작용기는 아크릴레이트(acrylate)인 것을 특징으로 하는 마이크로 채널을 갖는 바이오칩 제작 방법.

3. The method of claim 2,
Wherein the chemical functional group is acrylate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003156502A (en) * 2001-07-16 2003-05-30 Pohang Eng College Assembly microchip using breadboard for fluid microchip
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003156502A (en) * 2001-07-16 2003-05-30 Pohang Eng College Assembly microchip using breadboard for fluid microchip
JP2004045357A (en) 2001-08-03 2004-02-12 Nec Corp Separating apparatus and its manufacturing method
KR100934646B1 (en) * 2008-01-30 2009-12-31 연세대학교 산학협력단 Bioanalytical Microfluidic System Based on Aspheric Hydrogel Microparticles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024025722A1 (en) * 2022-07-25 2024-02-01 Nixon Dale Cassette apparatus utilizing venting for processing of blood to remove pathogen cells therein

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