KR101647054B1 - 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101647054B1
KR101647054B1 KR1020140127535A KR20140127535A KR101647054B1 KR 101647054 B1 KR101647054 B1 KR 101647054B1 KR 1020140127535 A KR1020140127535 A KR 1020140127535A KR 20140127535 A KR20140127535 A KR 20140127535A KR 101647054 B1 KR101647054 B1 KR 101647054B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cantilever
pdms
graphene
forming
photoresist
Prior art date
Application number
KR1020140127535A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160036141A (ko
Inventor
이동원
최영수
곽민주
기창두
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020140127535A priority Critical patent/KR101647054B1/ko
Publication of KR20160036141A publication Critical patent/KR20160036141A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101647054B1 publication Critical patent/KR101647054B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0652Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0657Cardiomyocytes; Heart cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

본 발명은 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체는, 일단에 돌출 형성된 캔틸레버(110)가 일체로 마련되되, 캔틸레버(110) 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴(111)이 형성된 PDMS 재질의 몸체부(100)와; 상기 캔틸레버(110)의 일면에 형성되는 그래핀/PDMS 복합체로 이루어진 압저항 센서(200);를 포함한다.

Description

심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법{Polymer cantilever structure integrated with a Graphene/PDMS composite sensor for detecting contractile force of cardiomyocyte, and manufacturing of the same}
본 발명은 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
줄기세포(stem cell)는 각종 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 자가증식 능력을 갖추고 있는 세포로서, 초기 배아에서 분리한 배아 줄기세포(embryonic stem cell, ES 세포), 배아기의 원시 생식세포에서 분리한 배아 생식세포(embryonic germ cell. EG 세포), 및 성체의 골수에서 분리한 다능성 성체줄기세포(multipotent adult progenitor cell, MAPC 세포)의 3종이 가장 잘 알려져 있다. 줄기세포는 각종 장기에 대한 기능회복을 위한 세포자원으로서 연구의 대상이 되고 있다. 줄기세포에서 원하는 세포로 분화를 유도하는 과정은 다양할 수 있으며, 그 과정에서 특정의 세포로 분화되도록 유도하기 위하여 사이토카인, 생리활성단백 및 단순화합물 등이 나타내는 효과를 알아내고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있다.
한편, 심장근육 세포(cardiomyocyte)는 출생 전에는 자율 박동하면서 활발하게 세포 분열을 하지만, 출생 직후부터 분열 기능을 상실하게 되며, 또한 미분화된 전구 세포를 가지지 않기 때문에, 심근경색이나 심근염 등의 각종 스트레스에 노출되어 심장근육 세포가 사멸하더라고 소실된 심장근육 세포는 보충되지 않는다. 그 결과, 남아있는 심장근육 세포는 대상성 비대에 의해 심장 기능을 유지하려고 하지만, 각종 스트레스가 지속되어 그 허용범위를 넘어서게 되면 새로운 심장근육 세포의 쇠퇴 및 사멸을 유발하여 심근 기능이 저하되는 심부전이 유발된다.
한편 심부전의 치료를 위한 약제의 연구 개발 또는 개인별 약물 적합성 등의 영향 평가가 필요하게 되며, 이때 약물 투여 시에 심장근육 세포의 수축력을 측정하여 약품 적합성을 평가할 수 있다.
기존에 심장근육 세포에 의해 발생하는 수축력을 측정하기 위한 방법으로는, 두 개의 마이크로 피펫을 사용하는 방법, 마이크로 기둥 어레이를 사용하는 방법, 캔틸레버를 사용하여 측정하는 방법 등이 사용되고 있다.
그러나 이러한 방법들은 현미경을 사용하여 센서로 사용된 구조물들의 변위를 측정하여 세포의 수축력을 측정하는 방법이기 때문에 측정 분해능이 낮고 실시간으로 수축력을 분석할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
또한 CCD 카메라가 설치된 현미경을 사용하여 세포의 수축력을 분석하는 경우에는 측정 분해능에 의한 단점 이외에도 촬영된 동영상 파일을 사진 파일로 변환한 후에 그 사진을 분석하기 때문에 데이터 분석에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
미국 특허공보 US7,302,856(특허일자: 2007.12.04)
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0078439호(공개일자: 2011.07.07)
미국 특허공개공보 US2008/0068000(공개일자: 2008.03.20)
대한민국 등록특허공보 제10-1406085호(공고일자: 2014.06.11)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그래핀/PDMS 복합체 센서를 이용하여 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 폴리머 캔틸레버 구조체를 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명은 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화되어 심장근육 세포의 수축력 측정용 폴리머 캔틸레버 구조체를 효율적으로 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체(이하, "폴리머 캔틸레버 구조체"로도 약칭함)는, 일단에 돌출 형성된 캔틸레버가 일체로 마련되되, 캔틸레버 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴이 형성된 PMDS 재질의 몸체부와; 상기 캔틸레버의 일면에 형성되는 그래핀/PDMS 복합체로 이루어진 압저항 센서;를 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 캔틸레버는 몸체부의 수평 방향에 대해 하방으로 처짐을 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 압저항 센서는 전기 저항의 변화를 검출하기 위한 브릿지 회로를 구성하는 그래핀/PDMS 복합체의 도전선 패턴인 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와; 상기 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계와; 상기 희생층 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와; 상기 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계와; 리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함한다.
또한 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와; 상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계와; 상기 PDMS 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와; 상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계와; 상기 포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체는, 심장근육 세포의 수축력이 작용하게 되는 캔틸레버에 고감도의 그래핀/PDMS 복합체의 압저항 센서가 집적화되어 실시간으로 정확하게 심장근육 세포의 수축력을 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 심장을 생체 모사하여 미세그루브 패턴이 캔틸레버에 형성됨으로써, 보다 정확한 심장근육 세포의 수축력을 측정할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 사시도,
도 2는 그래핀/PDMS 복합체의 변형량(strain)에 대한 게이지 팩터(gauge factor)의 관계를 보여주는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 측면도,
도 4의 (a) 내지 (k)는 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정을 간략히 보여주는 도면,
도 5의 (a) 내지 (i)는 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 다른 실시예에 따른 제조과정을 간략히 보여주는 도면.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에서, 도전막, 반도체막, 또는 절연막 등의 어떤 물질막이 다른 물질막 또는 기판"상"에 있다고 언급되는 경우에, 그 어떤 물질막은 다른 물질막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 또 다른 물질막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 물질막 또는 공정 단계를 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 물질막 또는 공정 단계를 다른 물질막 또는 다른 공정 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다.
한편, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 예시된 것과 같이, 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체는, 일단에 돌출 형성된 캔틸레버(110)가 일체로 마련되되, 캔틸레버(110) 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴(111)이 형성된 PDMS 재질의 몸체부(100)와; 캔틸레버(110)의 일면에 형성되는 그래핀/PDMS 복합체로 이루어진 압저항 센서(200);를 포함한다.
몸체부(100)는 생체에 적합한 PDMS(Poly Dimethyl Siloxane)가 사용되며, 몸체부(100) 일단에서 캔틸레버(110)가 일체로 연장되어 돌출 형성된다. 캔틸레버(110)의 길이 방향으로 형성되는 미세그루브(fine groove) 패턴은 그 방향을 따라서 심장근육 세포들이 잘 정렬되어 배양이 이루어져 심장근육 세포에서 발생된 수축력을 보다 감도 높게 검출할 수 있으며, 바람직하게는, 미세그루브는 수 ㎛에서 수백 nm 사이에서 결정되며, 보다 바람직하게는, 대략 10㎛를 넘지 않는 것이 바람직하다.
캔틸레버(110)의 일면에는 압저항 센서(200)가 마련되며, 바람직하게는, 본 발명에서 압저항 센서(200)는 전기 저항의 변화를 검출하기 위하여 휘트스톤 브릿지 또는 하프 브릿지 등과 같은 브릿지 회로를 구성하는 도전선 패턴에 의해 제공된다.
특히 본 발명에서 압저항 센서(200)는 그래핀/PDMS 복합체로 이루어진 도전선 패턴에 의해 제공된다.
그래핀/PDMS 복합체는 변형율에 따라서 저항값의 큰 변화를 보여주며, 이때 복합체의 그래핀 파우더의 비율에 따라서 달라진다. 이와 관련하여 본 출원인의 등록특허공보 제10-1406085호(공고일자: 2014.06.11)에서 그래핀/PDMS 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 그래핀/PDMS 복합체를 보여주고 있다.
도 2는 그래핀/PDMS 복합체의 변형량(strain)에 대한 게이지 팩터(gauge factor)의 관계를 보여주는 그래프로써, 그래핀 파우더의 비율이 다른 3개의 그래핀/PDMS 복합체의 변형량에 대한 저항 변화를 측정하여 게이지 팩터로 계산하여 나타낸 것이다.
도 2를 참고하면, 복합체의 변형량이 대략 4 % 이상에서는 게이지 팩터가 현저히 증가하는 것을 알 수가 있다.
따라서 본 발명은 그래핀/PDMS 복합체 센서를 기반으로 하는 압저항 센서가 가장 큰 게이지 팩터를 보여주는 변형량을 갖게 하기 위하여 캔틸레버를 자중에 의해 처지게 하여 센서의 분해능을 개선할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 예시된 것과 같이, 본 발명에서 캔틸레버(110)는 자중에 의해 수평 상태가 아닌 끝단이 수평 상태에서 아래로 일정 길이(d)만큼 처짐이 있도록 함으로써 캔틸레버(110) 상면에 형성된 그래핀/PDMS 복합체의 압저항 센서(200)가 초기 스트레인을 갖도록 할 수 있다.
예를 들어, 캔틸레버(110)의 처짐 정도는 캔틸레버의 두께를 적절히 결정함으로써 자중에 의해 처짐을 갖도록 할 수 있을 것이다.
도 4의 (a) 내지 (k)는 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정을 간략히 보여주는 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명은 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계(a)(b)(c)(d)와; 상기 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계(e)와; 상기 희생층 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계(f)와; 상기 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계(g)(h)(i)와; 리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계(j)(k);를 포함한다.
구체적으로, 제1단계는 몰드 구조체를 제작하는 과정으로써, 실리콘 기판(300)에 포토레지스트 SU-8(311)을 코팅(b)한 후에 그 상부면에 SU-8(312)을 다시 코팅(c)하여 레이어(layer)를 형성하며, 이때 SU-8 코팅은 스핀 코팅에 의해 이루어질 수 있다.
실리콘 기판에 SU-8 미세그루브 패턴을 제작하는 경우에 구조체의 길이에 비해 작은 접촉 면적으로 인하여 실리콘 기판과 SU-8 구조체 사이의 접착성이 약하여 길이가 긴 패턴의 미세그루브 구조체가 실리콘 기판에서 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 실리콘 기판에 SU-8 코팅을 하여 SU-8 미세그루브 구조체와 SU-8 표면과의 접촉성을 개선하였으며, SU-8 구조체와 SU-8 표면은 동일 재료이므로 접착성이 구조체와 실리콘 기판에 비해 월등히 우수하다.
다음으로 포토레지스트(SU-8) 상부면에 소정의 미세그루브 패턴(111)을 형성하여 몰드 조립체를 제작한다(d).
미세그루브 패턴(111)은 레이저 리소그래피 장비를 사용하여 노광하고 현상액에서 현상을 통하여 SU-8 미세그루브 구조체를 제작한다.
제2단계(e)는 몰드 조립체에 희생층(320)을 증착하는 과정(e)으로써, 본 실시예에서는 알루미늄(Al)이 희생층으로 증착되며, 스퍼터 장비를 사용하여 대략 500nm 두께로 증착이 이루어진다.
제3단계(f)는 희생층(320) 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층(210)을 형성하여 압저항 센서를 형성하는 과정으로써, 희생층(320) 상부에 브릿지 회로를 구성하게 되는 도전층(210)을 형성한다.
그래핀/PDMS 복합체로 제작된 센서를 형성하기 위해 아세톤과 같은 유기용액에 녹는 PR을 알루미늄 희생층(320) 위에 코팅하고 마스크얼라이너를 사용한 노광 공정 및 현상액을 사용한 현상을 통해 센서 형상의 패턴을 만든다. 센서 형상의 패턴된 포토레지스트 안에 그래핀/PDMS 복합체를 놓고 수평한 플라스틱 블레드를 사용하여 밀어 포토레지스트 안에 그래핀/PDMS 복합체를 채워 넣는다. 그 후에 포토레지스트를 아세톤에 제거하여 그래핀/PDMS 복합체 센서를 제작한다.
한편 그래핀/PDMS 복합체의 제조는 본 출원인의 등록특허공보 제10-1406085호(공고일자: 2014.06.11)에서 자세히 설명하고 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제4단계(g)(h)(i)는 도전선 패턴 상부를 덮도록 PDMS(101)를 코팅하고, 블레이들을 사용하여 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 공정(h)(i)이다. 이때 캔틸레버가 공중에 떠 있는 구조로 만들기 위하여 캔틸레버 바디를 PDMS로 제작하여 캔틸레버 구조체에 붙이게 되며, PDMS 바디와 캔틸레버 구조체 표면에 O2 플라즈마 처리를 하여 둘 사이의 접착성을 개선할 수 있다.
제5단계(j)(k)는 Al 에천트(etchant)를 사용하여 Al 희생층(320)을 제거하는 리프트 오프(lift-off) 공정에 의해 몰드 조립체를 분리하여 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작이 완료된다.
도 5의 (a) 내지 (i)는 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 다른 실시예에 따른 제조과정을 간략히 보여주는 도면으로써, 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작 공정을 빠르고 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계(a)(b)(c)와; 상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계(d)와; 상기 PDMS 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계(e)와; 상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계(f)(g)와; 상기 포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계(h)(i);를 포함한다.
구체적으로, 제1단계(a)(b)(c)는 몰드 구조체를 제작하는 과정으로써, 실리콘 기판(400)에 몰드 구조물이면서 희생층으로써 포토레지스트(PR)(411)를 코팅한 후에 미세그루브 패턴(111)을 형성하며, 이때 포토레지스트는 아세톤과 같은 유기용액에 녹는 포토레지스트이면 족하다.
본 실시예에서는 PR을 몰드 구조물이면서 희생층으로 사용함에 따라서 Al을 희생층으로 사용하는 것과 비교하여 소자를 분리하는 공정 시간을 대폭 축소할 수 있다. 소자 분리를 위한 공정시간으로 Al 희생층은 대략 24시간 내지 48시간이 소요되는 반면에 PR을 희생층으로 사용하는 경우에는 10분 내지 20분이면 분리가 완료될 수 있다.
미세그루브 패턴(111)은 레이저 리소그래피 장비를 사용하여 노광하고 현상액에서 현상을 통하여 미세그루브 구조체를 제작한다.
제2단계(d)는 몰드 구조체에 코팅된 PR를 덮도록 PDMS(421)를 코팅하여 캔틸레버를 제작하게 되는 단계이다. 한편 앞서 설명한 것과 같이, 본 발명에서 캔틸레버는 자중에 의해 일정한 처짐을 갖도록 하기 위하여 캔틸레버의 두께는 적절히 결정될 필요가 있으며, 이는 제2단계에서 코팅되는 PDMS 두께에 의해 결정된다.
제3단계(e)는 PDMS(421) 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층(210)을 형성하여 브릿지 회로인 압저항 센서를 구성하는 도전선 패턴을 형성하는 과정이다.
제4단계(f)(g)는 PDMS(421)를 커팅하여 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버(110) 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부(100)를 형성한다.
캔틸레버(110)가 공중에 떠 있는 구조로 만들기 위하여 몸체부(100)를 PDMS로 제작하여 캔틸레버 구조체에 붙이게 되며, PDMS 몸체부(100)와 캔틸레버 구조체 표면에 O2 플라즈마 처리를 하여 둘 사이의 접착성을 개선할 수 있다.
제5단계(g)(i)는 아세톤을 사용하여 PR(411)을 제거함으로써 몰드 조립체를 분리하여 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작이 완료된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 몸체부 110 : 캔틸레버
111 : 미세그루브 패턴 200 : 압저항 센서
210 : 도전층

Claims (5)

  1. 일단에 돌출 형성된 캔틸레버가 일체로 마련되되, 상기 캔틸레버 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴이 형성된 PDMS 재질의 몸체부와;
    상기 캔틸레버의 일면에 형성되는 그래핀/PDMS 복합체로 이루어진 압저항 센서;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캔틸레버는 몸체부의 수평 방향에 대해 하방으로 처짐을 갖는 것을 특징으로 하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압저항 센서는 전기 저항의 변화를 검출하기 위한 브릿지 회로를 구성하는 그래핀/PDMS 복합체의 도전선 패턴인 것을 특징으로 하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/PDMS 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
  4. 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와;
    상기 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계와;
    상기 희생층 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와;
    상기 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계와;
    리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함하는 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.
  5. 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와;
    상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계와;
    상기 PDMS 상부에 그래핀/PDMS 복합체의 도전층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와;
    상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계와;
    상기 포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함하는 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.
KR1020140127535A 2014-09-24 2014-09-24 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법 KR101647054B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127535A KR101647054B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127535A KR101647054B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160036141A KR20160036141A (ko) 2016-04-04
KR101647054B1 true KR101647054B1 (ko) 2016-08-11

Family

ID=55799516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140127535A KR101647054B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101647054B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108663142A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 压力传感器等电压接线法及压力传感器
KR102435387B1 (ko) * 2021-09-03 2022-08-24 한국과학기술원 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101125604B1 (ko) 2010-03-11 2012-03-27 한국과학기술연구원 패턴화된 캔틸레버 센서 및 그 제조방법
KR101406085B1 (ko) * 2013-07-11 2014-06-11 전남대학교산학협력단 그래핀/pdms 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 그래핀/pdms 복합체
KR101417855B1 (ko) 2012-12-26 2014-07-09 한국세라믹기술원 플렉서블 압전 복합체 및 이를 이용한 캔틸레버형 압전 에너지 하베스터

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7302856B2 (en) 2003-05-07 2007-12-04 California Institute Of Technology Strain sensors based on nanowire piezoresistor wires and arrays
KR20080068000A (ko) 2008-07-02 2008-07-22 이재익 진공여과탈수기
KR101183581B1 (ko) 2009-12-31 2012-09-17 전남대학교산학협력단 캔틸레버 구조체 및 그의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101125604B1 (ko) 2010-03-11 2012-03-27 한국과학기술연구원 패턴화된 캔틸레버 센서 및 그 제조방법
KR101417855B1 (ko) 2012-12-26 2014-07-09 한국세라믹기술원 플렉서블 압전 복합체 및 이를 이용한 캔틸레버형 압전 에너지 하베스터
KR101406085B1 (ko) * 2013-07-11 2014-06-11 전남대학교산학협력단 그래핀/pdms 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 그래핀/pdms 복합체

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160036141A (ko) 2016-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Development of micropost force sensor array with culture experiments for determination of cell traction forces
US10458865B2 (en) Multi-axis piezoresistive force sensor
EP2678669A1 (en) Systems and methods for single-molecule detection using nanopores
EP3391037A1 (en) Crack structures, tunneling junctions using crack structures and methods of making same
KR20140068758A (ko) 미세 유체칩을 이용한 나노입자 분리 및 이를 이용한 생체물질분석방법
KR101647054B1 (ko) 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 그래핀/pdms 복합체 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법
US7955883B2 (en) Polymer replicated interdigitated electrode array for (bio) sensing applications
KR101819969B1 (ko) 압저항 센서의 신뢰성이 향상된 pdms 폴리머 외팔보 구조체
KR101647053B1 (ko) 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법
US20170254795A1 (en) Cardiac platform for electrical recording of electrophysiology and contractility of cardiac tissues
US11119064B2 (en) Cell-on-chip stretchable platform for mammalian cells with integrated impedance spectroscpy technique
Zhou et al. Stretchable electrical cell-substrate impedance sensor platform for monitoring cell monolayers under strain
CN109896498A (zh) 内嵌通道微悬臂梁的一种并联结构及加工方法
Mastrangeli et al. Microelectromechanical Organs-on-Chip
Bosca et al. Planar patch clamp for neuronal networks—Considerations and future perspectives
Wang et al. An accurate design to calculate and measure the capacitance of CMUT for pressure sensors
Liu et al. Fabrication of a three-layer SU-8 mould with inverted T-shaped cavities based on a sacrificial photoresist layer technique
KR101768672B1 (ko) 고속 다중 약물 심장 독성 검사 플랫폼
KR20150053397A (ko) 폴리머 마이크로 탐침장치, 및 그 제작방법
Rajagopalan et al. Highly linear, ultra sensitive bio-MEMS force sensors with large force measurement range
KR102550064B1 (ko) 심근세포 배양 및 수축력 측정을 위한 캔틸레버 구조체, 이를 포함하는 심근세포 수축력 측정 장치 및 그 제조방법
KR101483964B1 (ko) 습식 두드림을 통한 나노전극 제조방법 및 이를 통해 제조된 나노전극
Pakazad S. Stretchable Micro-Electrode Arrays for Electrophysiology
Werner et al. Immobilization strategy of liposome modified cantilever biosensor arrays combined with microfluidic channels
US20230273185A1 (en) Electrode integrated microsieve assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190723

Year of fee payment: 4