KR101753961B1 - 부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템 - Google Patents

부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템 Download PDF

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Abstract

부유 구조체가 제공된다. 부유 구조체는 피 반응물질을 지지하는 몸체부 및 상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능하도록 하는 적어도 하나의 부유부를 포함하며, 상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응물질과 반응하도록 형성된다.

Description

부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템{Floating structure and reagent transformation system having the same}
본 발명은 부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템에 관한 것이다.
종래에는 임의의 촉매에 의해 생성물로 전환되는 기술 및 임의의 생체소자에 의해 특정물질만을 선택적으로 전환시키는 기술들은 다른 구조물 없이 분리된 두 액상 사이의 물질 이동을 기반으로 하여 전환 반응을 수행할 수 있도록 고안되었다.
하지만 이러한 경우에는 촉매 반응을 수행하는 물질들 및 생체소자들이 한쪽 액체 내에 고르게 퍼져 있어 반응의 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 종래에는 반응을 온전히 하기 위해 외부 환경변화로부터 촉매물질 및 생체소자를 오랜 기간 보호할 수 있는 장치가 미비하였다.
또한, 종래에는 두 액상 계면에서 일어나는 촉매 반응 및 결합 반응을 위해 중요한 두 액상 계면에서 부유가 가능한 부유체가 존재하지 않았고, 반응물질 또는 생성물질이 두 액상을 이동하는데 어려움이 있었다.
본 발명의 일 실시예에는 피 반응물질을 지지할 수 있고, 외부 환경변화로부터 피 반응물질을 오랜 기간 보호할 수 있는 부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에는 혼합되지 않는 두 액체 사이의 계면에 부유한 상태에서 반응물질과 피 반응물질과의 접촉을 용이하게 함으로써 전환 및 결합반응의 효율을 높일 수 있는 부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에는 물질 고유의 특이적 결합을 이용하여 특정한 물질만을 선택적으로 탐지하는데 활용되는 부유 구조체 및 이를 구비한 반응 물질 전환 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 피 반응물질을 지지하는 몸체부 및 상기 몸체부에 결합되고, 내부에 유체가 저장될 수 있는 공간인 적어도 하나의 유체 저장부를 포함하고 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능하도록 하는 적어도 하나의 부유부를 포함하며, 상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 적어도 하나의 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체를 제공한다.
이때, 상기 두 액체는 상호작용이 일어나지 않는 제1 액체 및 상기 제1 액체보다 밀도가 작아 상기 제1 액체 상에 위치하는 제2 액체를 포함하되, 상기 몸체부 및 상기 부유부 밀도의 합이 상기 제2 액체의 밀도보다 크고 상기 제1 액체의 밀도보다 작아서, 상기 제1 액체 상에 부유할 수 있다.
이때, 상기 몸체부는 제1 몸체 및 제2 몸체를 포함하되, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 사이에서 상기 피 반응물질이 지지되도록 위치될 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체에 각각에는 상기 반응물질이 외부로부터 내부로 접근할 수 있는 개구가 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 각각은 격자 형태의 면상 구조체일 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 상하방향으로 서로 나란하게 배열되며, 상기 제2 몸체는 상기 제1 액체의 표면에 인접하게 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 동일한 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물 및 실리카 나노 입자, 자성 나노입자 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 사이에 위치하는 고정부재를 더 포함하며, 상기 피 반응물질은 상기 고정부재의 표면에 고정될 수 있다.
이때, 상기 고정부재는 나노 구조물일 수 있다.
이때, 상기 부유부는 상기 몸체부의 일 단부에 결합되는 제1 부유체 및 상기 몸체부의 타 단부에 결합되는 제2 부유체를 포함하되 상기 제1 부유체 및 상기 제2 부유체는 상기 몸체부를 상기 두 액체의 계면에 부유되도록 상기 두 액체에 잠긴 상태에서 상하 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 상기 제1 부유체 또는 상기 제2 부유체는 각각 내부에 상기 유체 저장부가 포함되고, 상기 제1 부유체 또는 상기 제2 부유체와 연결되어 상기 유체 저장부에 유체를 유 출입시키는 펌프를 포함할 수 있다.
이때, 상기 펌프를 통해서 상기 유체 저장부에 유 출입되는 유체는 공기 또는 액체일 수 있다.
이때, 상기 몸체부 및 상기 부유부는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS) 중 어느 하나 이상의 고분자 물질로 형성될 수 있다.
이때, 상기 나노 구조물은 폴리비닐알콜, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물 및 실리카 나노 입자, 자성 나노입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 피 반응물질을 지지하고 일단부에 결합부가 형성되는 몸체부 및 일면에 상기 결합부와 결합가능 한 대응결합부가 형성되고, 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유되도록 하는 부유부를 포함하되, 상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체를 제공한다.
이때, 상기 결합부 및 상기 대응결합부 중 어느 하나가 돌기부일 때 상기 결합부 및 상기 대응결합부 중 다른 하나는 결합홈일 수 있다.
이때, 상기 부유부는 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유되도록 상기 몸체부를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 피 반응물질을 지지하는 몸체부; 및 상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능하도록 하는 적어도 하나의 부유부를 포함하되, 상기 피 반응물질은 촉매 물질 또는 생체소자를 포함하고, 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체를 제공한다.
이때, 상기 촉매물질은 탄산무수화효소, 당산화효소, 리파아제, 아실라아제, 락토나제, 프로테아제, 퍼옥시데아제 중 적어도 하나를 포함하는 효소와, 아시네토박터 칼코아세티쿠스(Acinetobacter calcoaceticus), 알칼리게네스 균(Alcaligenes odorans), 아로마톨리움 아로마티쿰(Aromatoleum aromaticum), 지오박터 메탈리듀센(Geobacter metallireducens), 데크로마나스 아로마티카(Dechloromonas aromatic), 아스로박터종(Arthrobacter sp.), 알카니보락스 보르쿠멘시스(Alcanivorax borkumensis) 중 적어도 하나를 포함하는 미생물, 자성나노입자 및 백금, 은, 리튬 중 적어도 하나를 포함하는 금속 원소 중 적어도 하나를 포함하는 유기 및 무기촉매제일 수 있다.
이때, 상기 반응물질은 물질 고유의 특이적 결합을 하는 물질이고, 상기 생체소자는 상기 반응물질과 특이적 상호작용을 통하여 상기 반응물질을 선택적으로 결합할 수 있다.
이때, 상기 나노 구조물은 상기 피 반응물질과 반응함으로써 상기 피 반응물질이 상기 나노 구조물에 결합될 수 있다.
이때, 상기 나노 구조물은 작용기가 포함되되, 상기 작용기가 상기 피 반응물질과 반응함으로써 상기 피 반응물질이 상기 나노 구조물에 결합될 수 있다.
이때, 상기 피 반응물질은 상기 나노 구조물에 흡착됨으로써 결합될 수 있다.
이때, 상기 피 반응물질을 상기 나노 구조물에 결합시키기 위해서 상기 나노 구조물에 가교결합제를 사용하되, 상기 가교결합제는 디이소시아네이트, 디안히드라이드, 디에폭사이드, 디알데하이드, 디이미드, 1-에틸-3-디메틸 아미노프로필카보디이미드, 글루타르알데하이드, 비스(이미도 에스테르), 비스(석신이미딜 에스테르) 및 디애시드 클로라이드로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물일 수 있다.
이때, 상기 피 반응물질을 상기 나노 구조물에 결합시키기 위해서 상기 나노 구조물에 석출제를 사용하되, 상기 석출제는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부틸알콜, 아세톤, 폴리에틸렌글리콜, 암모늄 설페이트, 소듐 클로라이드, 소듐 설페이트, 소듐 포스페이트, 포타슘 클로라이드, 포타슘 설페이트, 포타슘 포스페이트 및 이들의 수용액을 단독 또는 혼합한 것일 수 있다.
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본 발명의 다른 측면에 따르면 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체가 내부에 수용되는 수조 및 상기 수조 내부에 위치하고, 피 반응물질을 지지하며 상기 두 액체의 계면에 부유 가능한 전술한 부유 구조체를 포함하며, 상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 반응 물질 전환 시스템이 제공된다.
이때, 상기 부유 구조체가 부유되는 상기 액체가 유기산을 포함할 때, 상기 피 반응물질은 리파아제일 수 있다.
이때, 상기 반응물질은 특정 미생물, 특정 단백질 및 특정 DNA 중 적어도 하나를 포함할 때, 상기 피 반응물질은 항체, 상기 항체의 항원결합 부위를 포함하는 항체 단편 및 앱타머(aptamer)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 몸체부를 포함하여 피 반응물질을 지지할 수 있고, 외부 환경변화로부터 피 반응물질을 오랜 기간 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 돌기부 및 결합홈을 포함하여 제1 몸체 및 제2 몸체가 부유부와 분리되지 않고 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 고정부재인 나노 구조물을 포함하여 피 반응물질이 몸체부에 결합되어 고정될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 두 액체인 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유 가능하도록 두 액체의 밀도 사이의 값을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 제1 부유체 및 제2 부유체를 포함하여 제1 액체 및 제2 액체에 잠긴 상태에서 부력을 조절하여 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유가 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 구비한 반응 물질 전환 시스템은 혼합되지 않는 두 액체 사이의 계면에 부유 구조체가 부유한 상태에서 반응물질과 피 반응물질과의 접촉을 용이하게 함으로써 전환반응의 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 생체소자를 포함하여 물질 고유의 특이적 결합을 이용하여 특정한 물질만을 선택적으로 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 구비한 반응 물질 전환 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 분해한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체의 고정부재에 피 반응물질이 결합된 것을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체의 부유부를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체 부유부의 제1 변형예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체 부유부의 제2 변형예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체체 부유부의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.
도 9 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체가 제작되는 순서를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 구비한 반응 물질 전환 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)를 구비한 반응 물질 전환 시스템(1)은 수조(7) 및 부유 구조체(2)를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 수조(7)은 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체가 내부에 수용될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서 두 액체는 상호작용이 일어나지 않는 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)를 포함하되, 제2 액체는 제1 액체보다 밀도가 작아 제1 액체 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 피 반응물질(60)을 지지할 수 있고 두 액체의 계면에 부유 가능할 수 있다. 이때, 피 반응물질(60)은 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질(미도시)과 반응하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)가 부유되는 액체에는 유기산을 포함하는 물일 수 있고, 이때 반응물질이 유기산일 때 피 반응물질은 리파아제일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 피 반응물질(60)은 촉매물질 또는 생체소자를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 1을 참고하면, 이때, 반응물질인 물에 존재하는 유기산이 부유 구조체(2)의 몸체부(10)에 지지되는 촉매물질과 반응하여 리파아제가 될 수 있다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 피 반응물질(60)에 의해 액체에 존재하는 임의의 반응물질을 제거하거나 반응물질을 용도에 맞는 생성물로 전환할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 반응물질은 물질 고유의 특이적 결합을 하는 물질 예를 들어 특정 미생물, 특정 단백질 및 특정 DNA 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해 생체소자는 반응물질의 특이적 결합을 이용하여 반응물질만을 선택적으로 탐지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 분해한 분해 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 몸체부(10) 및 부유부(30)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 몸체부(10)를 포함하여 피 반응물질(60)을 지지할 수 있고, 외부 환경변화로부터 피 반응물질을 오랜 기간 보호할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 부유부(30)를 포함하여 몸체부(10)를 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)의 밀도 즉, 몸체부(10) 밀도 및 부유부(30) 밀도의 합은 제2 액체(5)의 밀도보다 크고 제1 액체(3)의 밀도보다 작아서 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 제1 액체 상에 부유될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)의 밀도가 제2 액체(5)의 밀도보다 크고 제1 액체(3)의 밀도보다 작도록 3차원 프린터로 제작되어 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유될 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 몸체부(10)는 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21) 사이에서 피 반응물질(60)이 위치되어 피 반응물질이 제1 몸체 및 제2 몸체 사이에서 지지될 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS) 중 어느 하나 이상의 고분자 물질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 동일한 형태로 단면이 사각형일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체 각각에는 반응물질이 외부로부터 내부로 접근할 수 있도록 개구(13, 23)가 형성될 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 상하방향으로 서로 나란하게 배열되며 각각은 격자 형태의 면상 구조체일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 몸체(21)는 제1 액체(3)의 표면에 인접하게 배치될 수 있다. 즉 예를 들어, 제2 몸체(21)는 제1 액체(3)와 접하여 제1 액체에 잠겨 있거나 제1 액체 표면에 떠 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 단일구조로 분리되어 서로 나란하게 배열되었지만 이에 한정되지 않고 제1 몸체 및 제2 몸체가 일체로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 몸체부(10)의 양 단부에는 돌기부(15, 25)가 형성되어 부유부(30)에 결합될 수 있다. 다만 본 발명의 일 실시예에서 몸체부(10)의 돌기부(15, 25)는 부유부(30)의 결합홈(33a, 37b)에 삽입되어 끼움 결합되지만 이에 한정되지는 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체의 고정부재에 피 반응물질이 결합된 것을 도시한 평면도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21) 사이에는 고정부재(50)가 위치하여 피 반응물질(60)을 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 고정될 수 있도록 한다.
이때, 피 반응물질(60)은 고정부재(50)의 표면에 결합되어 고정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 고정부재(50)는 나노 구조물일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에서는 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)에 피 반응물질(60)이 결합되기 위해서 제1 몸체 및 제2 몸체가 나노 구조물로 형성되어 피 반응물질이 직접 제1 몸체 및 제2 몸체에 결합될 수 있다.
이때, 몸체부(10) 즉, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물, 실리카 나노 입자 및 자성 나노입자 중 적어도 하나로 형성되어 피 반응물질이 제1 몸체 및 제2 몸체에 직접 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 생체소자는 물질 고유의 특이적 결합을 이용하여 특정한 물질만을 선택적으로 탐지할 수 있는 소자일 수 있다
이때 생체소자는 항체, 항체의 항원 결합부위를 포함하는 항체 단편 및 앱타머(aptamer)일 수 있으나 이에 한정되지는 않고, 물질 고유의 특이적 결합을 이용하여 특정한 물질만을 선택적으로 탐지할 수 있는 물질이면 어떠한 물질로 제한되지는 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 촉매물질은 탄산무수화효소, 당산화효소, 리파아제, 아실라아제, 락토나제, 프로테아제, 퍼옥시데아제 중 적어도 하나를 포함하는 효소와, 아시네토박터 칼코아세티쿠스(Acinetobacter calcoaceticus), 알칼리게네스 균(Alcaligenes odorans), 아로마톨리움 아로마티쿰(Aromatoleum aromaticum), 지오박터 메탈리듀센(Geobacter metallireducens), 데크로마나스 아로마티카(Dechloromonas aromatic), 아스로박터종(Arthrobacter sp.), 알카니보락스 보르쿠멘시스(Alcanivorax borkumensis) 중 적어도 하나를 포함하는 미생물, 자성 나노입자 및 백금, 은, 리튬 중 적어도 하나를 포함하는 금속 원소 중 적어도 하나를 포함하는 유기 및 무기촉매제일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 나노 구조물은 폴리비닐알콜, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물 및 실리카 나노 입자, 자성 나노입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 나노 구조물은 작용기를 포함하고, 작용기가 피 반응물질(60)과 반응함으로써 피 반응물질이 나노 구조물에 결합될 수 있다. 이때, 피 반응물질에 따라 반응하는 작용기가 달라지므로 피 반응물질에 따라 작용기는 특정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 피 반응물질(60)은 나노 구조물에 흡착됨으로써 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 피 반응물질을 나노 구조물에 결합시키기 위해서 나노 구조물에 가교결합제 또는 석출제가 포함될 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서 가교 결합제는 디이소시아네이트, 디안히드라이드, 디에폭사이드, 디알데하이드, 디이미드, 1-에틸-3-디메틸 아미노프로필카보디이미드, 글루타르알데하이드, 비스(이미도 에스테르), 비스(석신이미딜 에스테르) 및 디애시드 클로라이드로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서 석출제는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부틸알콜, 아세톤, 폴리에틸렌글리콜, 암모늄 설페이트, 소듐 클로라이드, 소듐 설페이트, 소듐 포스페이트, 포타슘 클로라이드, 포타슘 설페이트, 포타슘 포스페이트 및 이들의 수용액을 단독 또는 혼합한 것일 수 있다.
도 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예에서 부유부(30)는 몸체부(10)에 결합되는 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)를 포함할 수 있다.
이때 제1 부유체(31)는 몸체부(10)의 일 단부 예를 들어 도 3을 참고하면 좌측 단부에 결합될 수 있고, 제2 부유체(35)는 몸체부의 타 단부 예를 들어 도 2를 참고하면 우측 단부에 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체의 부유부를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체 부유부의 제1 변형예를 도시한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체 부유부의 제2 변형예를 도시한 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체체 부유부의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)는 직육면체 형태로서 내부에 유체가 저장될 수 있는 공간인 유체 저장부(S)가 형성될 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)가 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)의 계면에 부유될 수 있도록 부유부(30) 및 몸체부(10)의 밀도 합이 제1 액체의 밀도보다 크고 제2 액체의 밀도보다 작도록 3차원 프린터로 제작될 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 부유부(30)는 미리 몸체부(10)가 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)의 계면에 부유될 수 있도록 밀도 값을 계산하여 제작될 수 있다. 이때 부유부(30) 및 몸체부(10)의 밀도 합이 제1 액체(3)의 밀도보다 크고 제2 액체(5)의 밀도보다 작다면 어떠한 형태로 이루어질 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 두 액체인 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)의 계면에 부유되도록 두 액체에 잠긴 상태에서 상하방향으로 이동할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)는 유체 저장부(S)에 존재하는 공기 및 액체(3, 5)의 양이 부력에 영향을 미치므로 이를 조절하여 부력을 조절한다.
이때 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 유체 저장부(S)는 공기 및 액체(3, 5)가 저장되는 공간이므로 제1 부유체 및 제2 부유체는 압력에 의해 부피가 증가하거나 감소하는 변형이 일어나지 않는 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 부피가 변하면 이에 따른 부력의 변화를 고려해야 하기 때문에 부력 조절이 더 복잡할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS) 중 어느 하나 이상의 고분자 물질로 형성될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 제1 부유체(31) 내부에는 제1 밸브(39), 제1 펌프(41), 제2 밸브(43) 및 에어 탱크(45)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 측면에는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 부유체 및 제2 부유체의 좌측 하단부에는 유체가 유입될 수 있도록 유입구(31a, 35a)가 형성되고, 우측 하단부에는 유체가 배출될 수 있도록 배출구(31b, 35b)가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)는 유입구(31a, 35a)와 배출구(31b, 35b)를 통해 유체 저장부(S)에 존재하는 유체(공기 또는 액체(3, 5))의 양을 조절한다.
한편, 제1 밸브(39) 및 제3 밸브(46)는 각각 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 내부에 설치되고, 일단은 유입구(31a, 35a)와 연결되어 제1 부유체 및 제2 부유체의 내부로 유체를 유입시키는 유로를 개폐 제어한다.
따라서, 도 6을 참고하면, 제1 밸브(39)를 열면 제1 부유체(31) 외부에 있는 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)가 내부로 유입하게 된다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 부력을 감소시켜 하부로 이동할 수 있다.
또한, 제2 밸브(43) 및 제4 밸브(49)는 각각 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 내부에 설치되고, 일단은 배출구(31b, 35b)와 연결되어 제1 부유체 및 제2 부유체의 외부로 유체를 배출시키는 유로를 개폐 제어한다.
또한, 제2 밸브(43) 및 제4 밸브(49)의 타단은 각각 제1 펌프(41) 및 제2 펌프(47)와 연결되어 펌프의 송출작동에 의해서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 내부의 유체인 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)를 외부로 이동시킨다.
도 6을 참고하면, 제1 펌프(41)가 유체를 송출하는 작동을 하면 제1 부유체(31) 내부에 있던 유체인 제1 액체(35) 및 제2 액체(5)가 제2 밸브(43)를 통해 외부로 배출되며, 이에 따라 제1 부유체 내부에 있는 유체의 양이 줄어들어 제1 부유체의 부력이 상승한다.
이때, 제1 펌프(41)는 일 방향으로 유체를 배출시키는 펌프이다. 다만 이에 한정되지 않고 양 방향으로 유체를 유 출입시키는 펌프가 될 수도 있다. 제1 펌프(41)가 양 방향 펌프이면 제1 펌프를 작동시켜서 제1 밸브(39)를 통해 유체가 유입될 수 있다.
한편, 제1 펌프(41)는 송출작동을 하여 제1 부유체(31) 내부의 유체인 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)를 배출하여 제1 부유체의 밀도를 감소시켜 제1 부유체의 부력을 증가시킨다.
도 6을 참고하면 에어 탱크(45)는 제1 펌프(41)에 의해 유체가 배출되면 유체인 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)가 배출된 만큼 공기를 제1 부유체(31) 내부에 채워서 제1 부유체의 부력을 증가시킨다.
이때, 에어 탱크(45)는 공기 실린더 탱크일 수 있고 내부에는 압축공기가 채워져 있을 수 있다. 또한, 에어 탱크(45)는 제1 부유체(31)가 공기를 대기에서 얻을 수 없는 위치에 있을 때 부력을 조절하기에 효과적이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 내부에는 유체가 존재하고, 제1 부유체 외부에 제1 펌프(41)가 설치되어 제1 부유체의 일단 예를 들어 제1 부유체의 좌측 단부에 연결될 수 있다.
이때 제1 펌프(41)는 일 방향 또는 양 방향 펌프일 수 있으며 제1 부유체(31) 내부로 유체인 공기 또는 액체(3, 5)를 유입 또는 배출하여 부력을 조절할 수 있다.
도 8을 참고하면, 제1 부유체(31) 내부에는 제1 밸브(39), 제1 펌프(41), 제2 밸브(43) 및 에어 탱크(45)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 측면에는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 부유체 및 제2 부유체의 우측 하단부에는 유체가 배출될 수 있도록 배출구(31b, 35b)가 형성된다.
한편, 제1 밸브(39) 및 제3 밸브(46)는 각각 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 내부에 설치되고, 일단은 에어 탱크(45)와 연결되어 제1 부유체 및 제2 부유체의 내부로 유체를 유입시키는 유로를 개폐 제어한다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 밸브(39)를 열면 제1 부유체(31)의 에어 탱크(45) 내부에 있는 밀도가 큰 압축 공기가 제1 부유체의 유체 저장부(S)로 유입되게 된다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 부력을 감소시켜 하부로 이동할 수 있다.
또한, 제2 밸브(43)의 타단은 각각 제1 펌프(41)와 연결되어 펌프의 송출작동에 의해서 제1 부유체(31) 내부의 유체인 공기를 외부로 이동시킨다.
도 8을 참조하면, 제1 펌프(41)가 유체를 송출하는 작동을 하면 제1 부유체(31) 내부에 있던 유체인 공기가 제2 밸브(43)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이에 따라 제1 부유체 내부에 있는 공기의 양이 줄어들어 제1 부유체의 부력이 상승하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 상부로 이동할 수 있다.
이러한 제1 부유체(31)의 작동원리는 제2 부유체(35)의 제3 밸브(46), 제2 펌프(47) 및 제4 밸브(49)와 동일하므로 이하 생략한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 각각에는 돌출부(33, 37)가 직육면체 형태로 형성될 수 있다.
이때 돌출부(33, 37)는 제1 부유체(31)가 몸체부(10)와 결합되는 일면 예를 들어 우측면 또는 제2 부유체(35)가 몸체부(10)와 결합되는 좌측면에 형성될 수 있다.
또한, 도 2를 참고하면, 돌출부(33, 37)에는 몸체부(10)의 돌기부(15, 25)가 삽입되어 끼움 결합되는 결합홈(33a, 37b)이 형성될 수 있다. 이때, 결합홈(33a, 37b)은 돌기부(15, 25)와 끼움 결합되도록 돌기부와 대응되게 형성될 수 있다.
도 9 내지 11은는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체가 제작되는 순서를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 3D 프린트로 제작할 수 있다. 이때 도 9 및 도 10을 참고하면 3D 프린트로 격자 형태의 면상 구조체인 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)를 제작한다.
이때 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)는 동일한 형태로 이루어지고, 양 단부에는 돌기부(15, 25)가 형성될 수 있다.
도 11을 참고하면, 제2 몸체(21) 상부면에 효소가 결합된 고정부재(50)를 결합시키고 제1 몸체(11)를 덮어 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 피 반응물질(60)을 결합시킨다.
또한, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(21)의 돌기부(15, 25)를 3D 프린트로 제작된 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35) 각각에 형성된 결합홈(33a, 37b)에 끼움 결합시킨다.
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 두 액체인 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)의 계면에 부유 가능하도록 두 액체 밀도의 사이 값을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)를 포함하여 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)에 잠긴 상태에서 부력을 조절하여 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유 가능하도록 할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서 제1 부유체(1)의 유체 저장부에 존재하는 공기의 양을 조절하여 부력을 조절할 수 있고, 또한, 유체 저장부에 존재하는 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)의 양을 조절하여 부력을 조절할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)가 두 액체의 계면 하부에 위치하면 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 유체 저장부(S)에 존재하는 공기 또는 제1 액체(3) 및 제2 액체(5)를 배출하여 밀도가 작아지게 함으로써 두 액체의 계면에 위치하도록 한다.
또한, 부유 구조체(2)가 두 액체의 계면 상부에 위치하면 제1 부유체(31) 및 제2 부유체(35)의 유체 저장부(S)에 존재하는 제2 액체(5)를 유입하여 밀도가 커지게 함으로써 두 액체의 계면에 위치하도록 한다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체(2)는 고정부재(50)에 결합된 피 반응물질에 의한 촉매반응을 통해 혼합물에서의 물질 분리, 거울상 이성질체의 분리 및 계면 반응을 통한 물질 합성에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 몸체부를 포함하여 피 반응물질을 지지할 수 있고, 외부 환경변화로부터 피 반응물질을 오랜 기간 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 돌기부 및 결합홈을 포함하여 제1 몸체 및 제2 몸체가 부유부와 분리되지 않고 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 고정부재인 나노 구조물을 포함하여 피 반응물질이 몸체부에 결합되어 고정될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 두 액체인 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유 가능하도록 두 액체의 밀도 사이의 값을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 제1 부유체 및 제2 부유체를 포함하여 제1 액체 및 제2 액체에 잠긴 상태에서 부력을 조절하여 제1 액체 및 제2 액체의 계면에 부유가 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체를 구비한 반응 물질 전환 시스템은 혼합되지 않는 두 액체 사이의 계면에 부유 구조체가 부유한 상태에서 반응물질과 피 반응물질과의 접촉을 용이하게 함으로써 전환반응의 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유 구조체는 생체소자를 포함하여 물질 고유의 특이적 결합을 이용하여 특정한 물질만을 선택적으로 탐지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 반응 물질 전환 시스템 2 : 부유 구조체
3 : 제1 액체 5 : 제2 액체
7 : 수조 10 : 몸체부
11 : 제1 몸체 13, 23 : 개구
15, 25 : 돌기부 21 : 제2 몸체
30 : 부유부 31 : 제1 부유체
33, 37 : 돌출부 33a, 37a : 결합홈
35 : 제2 부유체 39 : 제1 밸브
41 : 제1 펌프 43 : 제2 밸브
45 : 에어탱크 46 : 제3 밸브
47 : 제2 펌프 49 : 제4 밸브
50 : 고정부재 60 : 피 반응물질

Claims (29)

  1. 피 반응물질을 지지하는 몸체부; 및
    상기 몸체부에 결합되고, 내부에 유체가 저장될 수 있는 공간인 적어도 하나의 유체 저장부를 포함하고 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능하도록 하는 적어도 하나의 부유부를 포함하며,
    상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 적어도 하나의 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 두 액체는 상호작용이 일어나지 않는 제1 액체 및 상기 제1 액체보다 밀도가 작아 상기 제1 액체 상에 위치하는 제2 액체를 포함하되, 상기 몸체부 및 상기 부유부 밀도의 합이 상기 제2 액체의 밀도보다 크고 상기 제1 액체의 밀도보다 작아서, 상기 제1 액체 상에 부유하는 부유 구조체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 몸체부는
    제1 몸체 및 제2 몸체를 포함하되,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 사이에서 상기 피 반응물질이 지지되도록 위치되는 부유 구조체.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체에 각각에는 상기 반응물질이 외부로부터 내부로 접근할 수 있는 개구가 형성된 부유 구조체.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 각각은 격자 형태의 면상 구조체인 부유 구조체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 상하방향으로 서로 나란하게 배열되며, 상기 제2 몸체는 상기 제1 액체의 표면에 인접하게 배치되는, 부유 구조체.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 동일한 형태로 이루어지는 부유 구조체.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물 및 실리카 나노 입자, 자성 나노입자 중 적어도 하나로 형성되는 부유 구조체.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체 사이에 위치하는 고정부재를 더 포함하며,
    상기 피 반응물질은 상기 고정부재의 표면에 고정되는 부유 구조체.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 고정부재는 나노 구조물인 부유 구조체.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 부유부는
    상기 몸체부의 일 단부에 결합되는 제1 부유체 및 상기 몸체부의 타 단부에 결합되는 제2 부유체를 포함하되
    상기 제1 부유체 및 상기 제2 부유체는 상기 몸체부를 상기 두 액체의 계면에 부유되도록 상기 두 액체에 잠긴 상태에서 상하 방향으로 이동할 수 있도록 하는 부유 구조체.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 부유체 또는 상기 제2 부유체는 각각 내부에 상기 유체 저장부를 포함되고,
    상기 제1 부유체 또는 상기 제2 부유체와 연결되어 상기 유체 저장부에 유체를 유 출입시키는 펌프를 더 포함하는 부유 구조체.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 펌프를 통해서 상기 유체 저장부에 유 출입되는 유체는 공기 또는 액체인 부유 구조체.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 몸체부 및 상기 부유부는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS) 중 어느 하나 이상의 고분자 물질로 형성되는, 부유 구조체.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 폴리비닐알콜, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로우즈, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소화합물 및 실리카 나노 입자, 자성 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는 부유 구조체.
  16. 피 반응물질을 지지하고 일단부에 결합부가 형성되는 몸체부 및
    일면에 상기 결합부와 결합가능 한 대응결합부가 형성되고, 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유되도록 하는 부유부를 포함하되,
    상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 결합부 및 상기 대응결합부 중 어느 하나가 돌기부일 때 상기 결합부 및 상기 대응결합부 중 다른 하나는 결합홈인 부유 구조체.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 부유부는 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유되도록 상기 몸체부를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 하는 부유 구조체.
  19. 피 반응물질을 지지하는 몸체부; 및
    상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부가 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체의 계면에 부유 가능하도록 하는 적어도 하나의 부유부를 포함하되,
    상기 피 반응물질은 촉매 물질 또는 생체소자를 포함하고, 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 부유 구조체.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 촉매물질은
    탄산무수화효소, 당산화효소, 리파아제, 아실라아제, 락토나제, 프로테아제, 퍼옥시데아제 중 적어도 하나를 포함하는 효소와, 아시네토박터 칼코아세티쿠스(Acinetobacter calcoaceticus), 알칼리게네스 균(Alcaligenes odorans), 아로마톨리움 아로마티쿰(Aromatoleum aromaticum), 지오박터 메탈리듀센(Geobacter metallireducens), 데크로마나스 아로마티카(Dechloromonas aromatic), 아스로박터종(Arthrobacter sp.), 알카니보락스 보르쿠멘시스(Alcanivorax borkumensis) 중 적어도 하나를 포함하는 미생물, 자성나노입자 및 백금, 은, 리튬 중 적어도 하나를 포함하는 금속 원소 중 적어도 하나를 포함하는 유기 및 무기촉매제인 부유 구조체.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 반응물질은 물질 고유의 특이적 결합을 하는 물질이고,
    상기 생체소자는 상기 반응물질과 특이적 상호작용을 통하여 상기 반응물질을 선택적으로 결합하는 부유 구조체.
  22. 제10 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 상기 피 반응물질과 반응함으로써 상기 피 반응물질이 상기 나노 구조물에 결합되는, 부유 구조체.
  23. 제10 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 작용기가 포함되되, 상기 작용기가 상기 피 반응물질과 반응함으로써 상기 피 반응물질이 상기 나노 구조물에 결합되는, 부유 구조체.
  24. 제10 항에 있어서,
    상기 피 반응물질은 상기 나노 구조물에 흡착됨으로써 결합되는, 부유 구조체.
  25. 제10 항에 있어서,
    상기 피 반응물질을 상기 나노 구조물에 결합시키기 위해서 상기 나노 구조물에 가교결합제를 사용하되,
    상기 가교결합제는
    디이소시아네이트, 디안히드라이드, 디에폭사이드, 디알데하이드, 디이미드, 1-에틸-3-디메틸 아미노프로필카보디이미드, 글루타르알데하이드, 비스(이미도 에스테르), 비스(석신이미딜 에스테르) 및 디애시드 클로라이드로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물인 부유 구조체.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 피 반응물질을 상기 나노 구조물에 결합시키기 위해서 상기 나노 구조물에 석출제를 사용하되,
    상기 석출제는
    메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부틸알콜, 아세톤, 폴리에틸렌글리콜, 암모늄 설페이트, 소듐 클로라이드, 소듐 설페이트, 소듐 포스페이트, 포타슘 클로라이드, 포타슘 설페이트, 포타슘 포스페이트 및 이들의 수용액을 단독 또는 혼합한 것인 부유 구조체.
  27. 서로 섞이지 않고 밀도가 다른 두 액체가 내부에 수용되는 수조; 및
    상기 수조 내부에 위치하고, 피 반응물질을 지지하며 상기 두 액체의 계면에 부유 가능한 제1 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 따른 부유 구조체를 포함하며,
    상기 피 반응물질은 상기 두 액체 중 어느 하나에 존재하는 반응 물질과 반응하도록 형성되는 반응 물질 전환 시스템.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 부유 구조체가 부유되는 상기 액체가 유기산을 포함할 때, 상기 피 반응물질은 리파아제인, 반응 물질 전환 시스템.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 반응물질은 특정 미생물, 특정 단백질 및 특정 DNA 중 적어도 하나를 포함할 때, 상기 피 반응물질은 항체, 상기 항체의 항원결합 부위를 포함하는 항체 단편 및 앱타머(aptamer)중 적어도 하나를 포함하는 반응 물질 전환 시스템.
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WO2011050366A2 (en) 2009-10-23 2011-04-28 Rarecyte, Inc. Methods for changing densities on non-target particles of a suspension
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