KR101849017B1 - Manufacturing method of nano filter and fluidics element - Google Patents

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KR101849017B1
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박재형
이승기
김종호
남영호
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a method for manufacturing a fluidic device including a nano filter. The method includes a process of manufacturing a fluidic device by using a filter mold having a probe-like protruding column. A first polymer layer is laminated on the filter mold, and the first polymer layer is partially removed, wherein the size of a filter hole can be determined by adjusting the exposure length of the probe-like protruding columns by controlling the etch time. The fluidic device obtained by the method comprises a single layer filter structure, and therefore, relatively low pressure fluids can flow smoothly.

Description

나노 필터 및 유체 소자 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF NANO FILTER AND FLUIDICS ELEMENT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a nanofilter,

본 발명은 유체 소자 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노미터의 세포를 포집하기 위한 나노 필터 및 그를 포함하는 유체 소자 제조 방법에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a fluid device field, and more particularly, to a nanofilter for collecting nanometers of cells and a method of manufacturing a fluid device including the same.

일반적으로, 미세 유체 소자는 바이오, 의료 등에서 이용된다. 미세 유체 소자는 그 내부에 나노 필터 구조를 채용하여 미세 물질의 필터링을 수행한다.Generally, microfluidic devices are used in bio, medical, and the like. The microfluidic device employs a nanofilter structure therein to perform filtering of the fine material.

수백 나노 크기의 균이나 세포를 포집하기 위한 유체 소자의 나노 필터는 미세한 채널을 포함하기 때문에, 제조과정이 까다롭다. 또한, 기존의 유체 소자에 포함되는 나노 필터는 복층 구조를 채택하고 있기 때문에, 유체의 흐름이 원활하지 못하다. 즉, 종래의 나노 필터 및 그를 포함하는 유체 소자는 제조 과정이 복잡하여 과다한 제조 비용이 들어가면서도 유체 흐름이 원활하지 못한 문제점이 있었다.Nanofilters of fluid devices for capturing hundreds of nano-sized bacteria or cells have a complicated manufacturing process because they contain minute channels. In addition, since the nanofilter included in the conventional fluid device employs a multi-layered structure, fluid flow is not smooth. That is, the conventional nanofilter and the fluid device including the nanofilter have a complicated manufacturing process, and the fluid flow is not smooth even though the manufacturing cost is excessive.

도 1은 기존의 나노 필터에 대한 주사 현미경 사진으로서, 기공의 크기와 위치가 불규칙적인 것으로 보여준다. 이러한 기존 나노 필터들은 상술한 바와 같이 보통 복층 구조를 가지기 때문에 높은 압력이 필요하고 광학적으로 불투명하여 LAB on a chip 구조에 도입하기 위해서는 추가조치가 필요하다.FIG. 1 is a scanning electron microphotograph of a conventional nanofilter showing that the size and position of pores are irregular. These conventional nanofilters, as described above, usually have a multilayered structure and therefore require high pressure and are optically opaque, so that additional steps are required to introduce them into the LAB on a chip structure.

이에, 보다 용이하게 제조가 가능하면서도 유체의 흐름이 원활한 새로운 형태 및 제조 방식이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a new shape and a manufacturing method that can be manufactured more easily and smoothly flow the fluid.

한국 특허 10-0824819호Korean Patent No. 10-0824819

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 새로운 나노 필터를 구조를 포함하는 유체 소자를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and provides a fluid device including a structure of a novel nanofilter.

본 발명은 또한 상술한 개선된 유체 소자를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of making the improved fluid element described above.

본 발명은 반복적인 사용이 가능한 필터 몰드를 채용하여 용이하게 나노 필터를 포함하는 유체 소자를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a fluid device including a nanofilter by employing a filter mold that can be used repeatedly.

본 발명은 필터홀의 크기를 쉽게 조절 가능함으로써 포집 대상의 크기에 적합한 나노 필터를 구현할 수 있는 유체 소자 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a fluid device capable of realizing a nanofilter suitable for the size of a trapping object by easily adjusting the size of the filter hole.

본 발명은 유체 소자를 제공하며, 이는: 다수개의 필터홀을 포함하는 필터막부; 및 상기 필터막부의 양쪽 면에서 상기 필터막부를 각각 커버하는 제1채널공간과 제2채널공간을 제공하는 본체부;를 포함하고, 상기 제1채널공간과 상기 제2채널공간은 상기 다수개의 필터홀에 의해 연통된다.The present invention provides a fluid device comprising: a filter membrane portion including a plurality of filter holes; And a body part providing a first channel space and a second channel space covering the filter film part on both sides of the filter film part, wherein the first channel space and the second channel space are formed by the plurality of filters Hole.

상기 본체에는 상기 제1채널 공간과 연결되는 입구와 상기 제2채널 공간과 연결되는 출구가 각각 마련된다.The body is provided with an inlet connected to the first channel space and an outlet connected to the second channel space, respectively.

상기 다수개의 필터홀의 각각은 원기둥, 다각기둥, 또는 각뿔대 형상일 수 있다.Each of the plurality of filter holes may have a cylindrical shape, a polygonal columnar shape, or a truncated pyramid shape.

상기 본체는 PDMS막들로 이루어질 수 있다.The body may comprise PDMS membranes.

본 발명은 또한 나노 필터 제조 방법을 제공하며, 이는: (a) 다수개의 돌출기둥을 가지는 필터 몰드를 준비하는 단계; (b) 상기 필터 몰드 상에, 상기 다수개의 돌출기둥을 가지는 영역에 필터막부가 배치되는 필터층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 필터 몰드를 분리함으로써 상기 필터층의 상기 필터막부에 다수개의 필터홀을 형성하는 단계;를 포함한다.The present invention also provides a method of fabricating a nanofilter, comprising: (a) preparing a filter mold having a plurality of protruding posts; (b) forming a filter layer on the filter mold in which a filter film portion is disposed in an area having the plurality of projecting pillars; And (c) forming a plurality of filter holes in the filter film portion of the filter layer by separating the filter mold.

상기 필터 몰드의 상기 다수개의 돌출기둥은 원기둥, 다각기둥, 또는 각뿔대일 수 있다.The plurality of protrusive pillars of the filter mold may be cylindrical, polygonal, or truncated.

상기 필터 몰드의 상기 다수개의 돌출기둥은 평단면이 아래로 갈수록 넓어지는 형상을 가지는 것일 수 있다.The plurality of projecting posts of the filter mold may have a shape that widens as the flat section goes downward.

적어도 상기 다수개의 돌출기둥의 영역 상의 상기 필터층을 제거하여 상기 필터막부의 두께를 조절함으로써 상기 다수개의 필터홀의 사이즈를 조절하는 것일 수 있다.And adjusting the size of the plurality of filter holes by adjusting the thickness of the filter film portion by removing the filter layer on at least the regions of the plurality of projecting columns.

상기 필터 몰드는 상기 다수개의 기둥이 형성된 면에, 상기 필터층과의 분리를 용이하게 하는 임시 라이너막을 가질 수 있다.The filter mold may have a temporary liner film on the surface on which the plurality of pillars are formed to facilitate separation from the filter layer.

상기 임시 라이너막은 상기 단계 (b) 전에 상기 필터 몰드에 불소계탄소화합물로 형성할 수 있다.The temporary liner film may be formed of a fluorocarbon compound in the filter mold before the step (b).

상기 단계 (b)는: (b-1) 상기 필터 몰드 상에 상기 필터층을 위한 제1고분자층을 형성하는 단계; (b-2) 상기 제1고분자층 상에 상기 필터막부가 형성될 영역을 노출하는 홈부를 가지는 제2고분자층을 형성하는 단계; 및 (b-3) 상기 홈부 내에서 노출된 제1고분자층의 부위를 제거하여 상기 다수개의 기둥 각각의 단부를 소정 길이로 노출시킴으로써 상기 필터막부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.Wherein the step (b) comprises the steps of: (b-1) forming a first polymer layer for the filter layer on the filter mold; (b-2) forming a second polymer layer on the first polymer layer, the second polymer layer having a groove portion exposing a region where the filter film portion is to be formed; And (b-3) removing the portions of the first polymer layer exposed in the trench to expose the ends of the plurality of pillars to a predetermined length, thereby forming the filter film portion.

상기 제1고분자층은 상기 필터 몰드 상에 PDMS막을 도포하여 형성할 수 있다.The first polymer layer may be formed by applying a PDMS film on the filter mold.

상기 제2고분자층은 PDMS막을 부착하여 형성할 수 있고, 예를 들어 경화가 완료되지 않은 PDMS막을 접착하고 큐어링을 수행하여 형성할 수 있다.The second polymer layer can be formed by attaching a PDMS film, for example, by bonding a PDMS film that has not been cured and curing it.

상기 단계 (b-3)은 상기 홈부 내에 식각액을 투입하여 수행할 수 있다.The step (b-3) can be carried out by injecting the etching solution into the groove portion.

본 발명은 또한 유체 소자 제조 방법을 제공하며, 이는: 필터 몰드의 다수개의 돌출기둥이 형성된 면에 제1고분자층을 형성하는 단계; 상기 다수개의 돌출기둥이 형성된 영역 위의 상기 제1고분자층 부위를 노출하는 홈부를 가지는 제2고분자층을 상기 제1고분자층 상에 부착하는 단계; 상기 홈부 내에 식각액을 투입하여 제1고분자층 부위를 제거함으로써 상기 다수개의 돌출기둥의 단부를 소정 길이로 노출시키는 단계; 상기 필터 몰드를 상기 제1고분자층으로부터 분리하여 제거함으로써 상기 제1고분자층을 다수개의 필터홀을 가지는 필터막부을 포함하는 필터층이 되도록 하는 단계; 제3고분자층을 상기 제2고분자층 상에 부착하여 상기 홈부의 일부 또는 전부를 포함하는 제1채널공간을 형성하는 단계; 및 상기 필터층에 있어서 상기 제1채널공간의 반대측에 제4고분자층을 부착하여, 상기 필터층과의 사이에 상기 필터홀과 연결된 제2채널공간을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1채널공간과 상기 제2채널공간은 상기 다수개의 필터홀에 의해 연통된다.The present invention also provides a method of manufacturing a fluid device, comprising: forming a first polymer layer on a surface of a filter mold having a plurality of projecting posts; Attaching a second polymer layer on the first polymer layer, the second polymer layer having a groove for exposing a portion of the first polymer layer on the region where the plurality of projecting pillars are formed; Exposing the end portions of the plurality of projecting pillars to a predetermined length by removing an area of the first polymer layer by injecting an etching solution into the groove portion; Separating and removing the filter mold from the first polymer layer so that the first polymer layer is a filter layer including a filter film portion having a plurality of filter holes; Attaching a third polymer layer on the second polymer layer to form a first channel space including a part or all of the groove part; And attaching a fourth polymer layer on the opposite side of the first channel space in the filter layer to form a second channel space connected to the filter hole with the filter layer, And the second channel space are communicated by the plurality of filter holes.

상기 필터 몰드의 상기 다수개의 기둥 각각은 각뿔대 형상을 가지는 것일 수 있다.Each of the plurality of pillars of the filter mold may have a truncated pyramid shape.

상기 다수개의 돌출기둥의 노출 길이를 조절하여 상기 필터홀의 필요한 사이즈를 얻는 것일 수 있다.And adjusting the exposure length of the plurality of projecting posts to obtain a required size of the filter hole.

상기 제1고분자층을 형성하기 전에 상기 제1고분자층과 상기 필터 몰드의 분리를 용이하게 하는 임시 라이너막을 상기 필터 몰드 상에 형성할 수 있다.A temporary liner film may be formed on the filter mold to facilitate separation of the first polymer layer and the filter mold before forming the first polymer layer.

상기 제1고분자층은 PDMS막을 도포하여 형성할 수 있고, 상기 제2, 제3, 또는 제4고분자층은 경화가 완료되지 않은 PDMS막을 부착하고 큐어링하여 형성할 수 있다.The first polymer layer can be formed by applying a PDMS film, and the second, third, or fourth polymer layer can be formed by adhering and curing a PDMS film in which curing has not been completed.

본 발명에 따르면, 수백 나노 크기의 식중독 균과 같은 균이나 세포를 일정한 영역에 포집할 수 있으며, 또한 PDMS와 같은 재질로 제작되어 독성이 없고 투명하여 생화학적인 분석 및 측정을 용이하게 실시할 수 있는 유체 소자가 제공된다. 또한 탐침을 구비하는 필터 몰드를 이용하여 반복적으로 나노 필터를 제조할 수 있다. 나아가, 습식 식각 공정을 적용하여 식각 시간을 조절함으로써 필터홀 크기를 조절할 수 있고, 그럼으로써 포집할 수 있는 균이나 세포의 크기를 선택할 수 있다. 또한, 본 발명의 유체 소자에 적용된 나노 필터 구조는 단층 관통 구조를 가지기 때문에, 기존의 복층 필터 구조에 비해, 매우 낮은 압력에서도 유체의 흐름이 원활하여 미세 유체 채널 소자에 효과적으로 이용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to collect bacteria or cells such as food poisoning bacteria of several hundreds of nano-size in a predetermined region, and also to make it easy to perform biochemical analysis and measurement by being made of materials such as PDMS, A fluid device is provided. In addition, a nanofilter can be repeatedly manufactured using a filter mold having a probe. Furthermore, by adjusting the etching time by applying a wet etching process, the size of the filter hole can be adjusted, thereby selecting the size of the bacteria or cells to be collected. In addition, since the nanofilter structure applied to the fluid device of the present invention has a single-layer through-hole structure, the flow of fluid can be effectively used in a microfluidic channel device even at a very low pressure, compared with a conventional multi-layer filter structure.

도 1은 기존의 나노 필터들에 대한 주사 현미경 사진이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 필터를 가지는 유체 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 필터를 가지는 유체 소자에 대한 분해도이다.
도 4 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시에예 따른 나노 필터를 가지는 유체 소자 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제조 방법에서 이용되는 필터 몰드에 대한 주사 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 제조 방법 중 필터 몰드 상에 제1고분자층이 도포된 상태를 보여주는 주사 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 제조 방법 중 필터홀들을 포함하는 필터막부를 보여주는 주사 현미경 사진이다.Figure 1 is a scanning micrograph of conventional nanofilters.
2 is a schematic view of a fluid device having a nanofilter according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded view of a fluid device having a nanofilter according to a preferred embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 6C are diagrams for explaining a fluid element method having a nanofilter according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a scanning electron microphotograph of a filter mold used in the production method of the present invention.
FIG. 8 is a scanning electron microphotograph showing a state in which the first polymer layer is coated on the filter mold in the manufacturing method of the present invention.
9 is a scanning electron microscope (SEM) image showing a filter film portion including filter holes in the manufacturing method of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 소자를 나타낸 도면이다. 도면에 포함된 사진은 필터막부(20)에 대한 주사 현미경 사진이다. 도 3은 분해도이다.2 is a view showing a fluid device according to a preferred embodiment of the present invention. The photograph included in the figure is a scanning microscope photograph of the filter film portion 20. 3 is an exploded view.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 소자는 필터막부(filter film section, 20)와 본체부(10)를 포함한다. 필터막부(20)는 다수개의 필터홀(21)을 포함하고, 본체부(10)는 필터막부(20)의 양면에 각각 배치되어 다수개의 필터홀(21)에 의해 연통되는 제1채널공간(11)과 제2채널공간(12)을 제공한다. 또한 본체부(10)는 제1채널공간(11)과 연결된 입구(13)와 제2채널공간(12)에 연결된 출구(14)를 구비한다. 입구(13)와 출구(14)가 도시한 예에서와 같이 각각 상부쪽과 하부쪽으로 개구되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이를테면, 입구(13)와 출구(14)가 모두 상부쪽으로 개구되거나 하부쪽으로 개구되는 형태도 적용될 수 있다. 참고적으로, 이해의 편의를 위해 도면에서 요소들의 크기나 사이즈가 실제와는 다르게 표현된 부분도 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, a fluid device according to a preferred embodiment of the present invention includes a filter film section 20 and a body 10. The filter membrane portion 20 includes a plurality of filter holes 21 and the body portion 10 includes a first channel space 21 which is disposed on both sides of the filter membrane portion 20 and communicated with the plurality of filter holes 21, 11 and a second channel space 12, as shown in FIG. The main body 10 further includes an inlet 13 connected to the first channel space 11 and an outlet 14 connected to the second channel space 12. [ The inlet 13 and the outlet 14 may be arranged to open upward and downward, respectively, as in the illustrated example, but are not limited thereto. For example, both the inlet 13 and the outlet 14 may be opened upward or downward. For the sake of convenience, there are parts where the sizes and sizes of elements in the drawings are expressed differently from the actual figures.

본체부(10)는 예를 들어 PDMS와 같은 고분자로 형성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 PDMS와 같은 고분자층들을 도포 또는 접합의 방식으로 적층하여 형성할 수 있다.For example, the body 10 may be formed of a polymer such as PDMS, and may be formed by stacking polymer layers such as PDMS by a coating or bonding method as described later.

필터막부(20)는 다수개의 필터홀(21)을 가지며, 이들 필터홀(21)들은 후술하는 바와 같이 식각 시간의 조절에 의해 원하는 사이즈로 제조될 수 있다.The filter film portion 20 has a plurality of filter holes 21 and these filter holes 21 can be manufactured to a desired size by adjusting the etching time as described later.

본 발명의 나노 필터를 포함하는 유체 소자는 단층 구조를 가지지 때문에, 복층 구조의 필터에 비해, 낮은 압력에서도 유체가 더 잘 흐를 수 있다. 또한, PDMS와 같은 투명 소재를 이용하여 일체형으로 제조되기 때문에, 광학적 측정 및 분석 생체 분자 실험에 용이하게 이용될 수 있다. 이러한 유체 소자는 미세 유체 소자, micro TAS(Total Analysis System) 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있다.Since the fluid device including the nanofilter of the present invention has a single-layer structure, the fluid can flow more efficiently at a lower pressure than a multi-layered filter. In addition, since it is manufactured in an integral form using a transparent material such as PDMS, it can be easily used for optical measurement and analysis of biomolecule experiments. Such fluid devices can be widely applied to microfluidic devices, micro TAS (Total Analysis System) devices, and the like.

이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 나노 필터 및 유체 소자 제조 방법에 대하여 설명한다. 참고적으로, 본 발명의 바람직한 유체 소자는 나노 필터 구조를 포함하는 것으로, 이하에서는 유체 소자의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a nanofilter and a method for fabricating a fluid device will be described with reference to FIGS. 4 to 9. FIG. For reference, the preferred fluid device of the present invention includes a nanofilter structure, and a method of manufacturing a fluid device will be described below.

먼저, 도 4와 도 7에서와 같은 필터 몰드(M)를 준비한다. 필터 몰드(M)는 예를 들어 마이크로 탐침형 기둥을 다수개 가지는 것을 이용할 수 있으며, 이러한 필터 몰드(M)는 반복적으로 사용될 수 있다.First, a filter mold M as shown in Figs. 4 and 7 is prepared. The filter mold M may be, for example, one having a plurality of micro-probe columns, and such a filter mold M may be used repeatedly.

도시한 바와 같이, 필터 몰드(M)는 탐침형인 다수개의 돌출기둥(p)를 일면에 가진다. 이러한 다수개의 돌출기둥(p)은 바람직하게는 원기둥, 다각기둥, 또는 각뿔의 형상을 가질 수 있다.As shown in the figure, the filter mold M has a plurality of protruding pillars p on a one surface thereof. The plurality of protruding posts p may preferably have a shape of a cylinder, a polygonal column, or a pyramid.

더 바람직하게는 다수개의 돌출기둥(p) 각각은 각뿔대를 포함하는 각뿔 형상을 가질 수 있고, 그럼으로써 평단면의 형상이 아래로 갈수록 커지는 형상을 가질 수 있다. 각각의 돌출기둥(p)은 수 내지 수십 ㎛의 높이를 가지며, 도 4에 나타낸 치수에 한정되는 것은 아니다.More preferably, each of the plurality of projecting posts p may have a pyramidal shape including a truncated pyramid, so that the shape of the flat cross-section may become larger as it goes down. Each protruding column p has a height of several to several tens of micrometers, and is not limited to the dimensions shown in Fig.

이러한 필터 몰드(M)는 실리콘 기반의 물질로 제작할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The filter mold M may be made of a silicon-based material, but is not limited thereto.

바람직하게는 필터 몰드(M)의 표면에 임시 라이너층(미도시)을 얇게 형성할 수 있다. 임시 라이너층은 추후 필터 몰드(M)와 필터층(200b)를 용이하게 분리하기 위해 이용될 수 있다. 임시 라이너층은, 예를 들어, 불소계탄소화합물일 수 있다.Preferably, a temporary liner layer (not shown) may be formed thin on the surface of the filter mold M. The temporary liner layer can be used to easily separate the filter mold (M) and the filter layer (200b). The temporary liner layer may be, for example, a fluorine-based carbon compound.

도 5a 내지 5d와 같이, 필터 몰드(M) 상에 필터막부(20)를 가지는 필터층(200b)을 형성한다. 여기서는 필터막부(20) 다수개의 필터홀(21)이 형성된 부위를 칭한다.5A to 5D, a filter layer 200b having a filter film portion 20 on the filter mold M is formed. Here, the portion where the filter film portion 20 has the plurality of filter holes 21 is referred to.

이를 위해, 먼저 도 5a와 같이, 필터 몰드(M) 상에 제1고분자층(200a)를 형성한다. 제1고분자층(200a)은 예를 들어 톨루엔으로 희석된 PDMS을 도포한 후 약 80℃에서 약 2시간 구어 줌으로써 형성될 수 있다. 제1고분자층(200a)은 예를 들어 필터 몰드(M)의 다수개의 돌출기둥(p)들이 파묻힐 정도일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 8은 제1고분자층(200a)이 필터 몰드(M) 상에 형성된 상태를 보여주는 사진이다.5A, a first polymer layer 200a is formed on the filter mold M. In this case, The first polymer layer 200a may be formed, for example, by applying PDMS diluted with toluene and then bending at about 80 DEG C for about 2 hours. The first polymer layer 200a may be, but not limited to, a plurality of protruding posts p of the filter mold M, for example. FIG. 8 is a photograph showing a state in which the first polymer layer 200a is formed on the filter mold M. FIG.

이어, 도 5b와 같이, 제1고분자층(200a) 상에 필터막부(20)가 형성될 영역을 노출하는 홈부(221)를 가지는 제2고분자층(22)를 형성한다. 도시한 바와 같이 제2고분자층(22)의 홈부(221)는 필터막부(20)이 형성될 부위를 바닥면에서 노출한다.5B, a second polymer layer 22 having a groove 221 exposing a region where the filter film 20 is to be formed is formed on the first polymer layer 200a. As shown in the drawing, the groove portion 221 of the second polymer layer 22 exposes the portion where the filter film portion 20 is to be formed on the bottom surface.

이러한 제2고분자층(22)의 형성은 제1고분자층(200a)의 필터막부(20) 영역을 부분적으로 제거하여 다수개의 돌출기둥(p) 단부의 노출 길이 정도를 조절함으로써 필터홀(21)의 크기를 조절하기 위한 것이다.The formation of the second polymer layer 22 is performed by partially removing the area of the filter film 20 of the first polymer layer 200a and adjusting the exposure length of the ends of the plurality of projecting pillars p, In order to adjust the size.

상술한 홈부(221)를 가지는 제2고분자층(22)은 예를 들어 경화가 완료되지 않은 PDMS막을 부착한 후, 약 80℃에서 약 1시간 정도 구어 줌으로써 형성될 수 있다.The second polymer layer 22 having the grooves 221 described above can be formed, for example, by attaching a PDMS film that has not been cured and then bending it at about 80 DEG C for about one hour.

그후, 도 5c와 같이, 제2고분자층(22)의 홈부(221) 내에 식각용액, 예를 들어 TBAF 용액을 투입함으로써 홈부(221)내에서 노출된 제1고분자층(200a) 부분을 제거한다. 여기서는 식각 시간을 제어함으로써 다수개의 돌출기둥(p) 단부가 노출 길이를 제어할 수 있으며, 이는 필터홀(21)의 사이즈를 조절할 수 있도록 한다. 결국, 이러한 과정을 통해 추후 필터막부(20)가 분리된 후에 원하는 필터홀(21)의 사이즈를 얻을 수 있게 된다.5C, a portion of the first polymer layer 200a exposed in the trench 221 is removed by injecting an etching solution, for example, a TBAF solution into the trench 221 of the second polymer layer 22 . Here, by controlling the etching time, a plurality of protruding column (p) ends can control the exposure length, which allows the size of the filter hole 21 to be adjusted. As a result, the size of the desired filter hole 21 can be obtained after the filter film portion 20 is separated.

이상과 같이 제2고분자층(22)의 홈부(221) 내의 제1고분자층(200a) 부분을 제거함으로써 얻어진 도 5d의 제1고분자층(200b)은 필터막부(20)를 가지는 필터층(200b)이라고 할 수 있다.The first polymer layer 200b of FIG. 5D obtained by removing the first polymer layer 200a in the groove portion 221 of the second polymer layer 22 as described above has the filter layer 200b having the filter film portion 20, .

다음에, 도 6a 내지 6c와 같이, 필터층(200a)의 양쪽 면에 제1채널공간(11)과 제2채널공간(12)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 6A to 6C, a first channel space 11 and a second channel space 12 are formed on both sides of the filter layer 200a.

먼저 도 6a와 같이 제3고분자층(30)을 제2고분자층(22) 상에 형성하여 제1채널공간(11)을 형성한다. 제1채널공간(11)을 도시한 바와 같이 홈부(221)의 일부 또는 전부를 이용할 수 있다.First, as shown in FIG. 6A, the third polymer layer 30 is formed on the second polymer layer 22 to form the first channel space 11. Part or all of the groove 221 may be used as shown in the first channel space 11. [

제3고분자층(30)은 예를 들어 PDMS막을 O2플라즈마를 이용하여 접합한 후 약 80℃에서 약 1시간 정도 구워 줌으로써 형성할 수 있다. 이러한 제3고분자층(30)은 도면에서 알 수 있는 바와 같이 제1채널공간(11)과 연결되어 유체가 공급되는 입구(13)를 구비한다.The third polymer layer 30 can be formed, for example, by bonding a PDMS film using an O 2 plasma and then baking at about 80 ° C for about 1 hour. As shown in the figure, the third polymer layer 30 has an inlet 13 connected to the first channel space 11 and supplied with a fluid.

이어, 도 6b와 같이, 필터 몰드(M)를 물리적으로 분리하여 제거한다. 도 9는 필터홀(21)을 가지는 필터막부(20)를 보여주는 사진이다.Next, as shown in FIG. 6B, the filter mold M is physically separated and removed. Fig. 9 is a photograph showing the filter film portion 20 having the filter hole 21. Fig.

또는 도 6a에 도시한 제1채널공간(11)을 형성하기 전에 필터 몰드(M)를 제거할 수도 있다. 다만, 필터 몰드(M)가 분리되기 전에 제3고분자층(30)을 형성하면 지지역할을 해주게 되는 이점을 제공한다.Alternatively, the filter mold M may be removed before forming the first channel space 11 shown in Fig. 6A. However, when the third polymer layer 30 is formed before the filter mold M is separated, it provides an advantage that it functions as a support.

도 6c와 같이, 필터 몰드(M)가 제거된 후, 필터층(200b)의 하면에 제4고분자층(40)을 PDMS막을 O2 플라즈마를 이용하여 접합한 후 약 80℃에서 약 1시간 정도 구워 줌으로써 형성한다.6C, after the filter mold M is removed, the fourth polymer layer 40 is bonded to the lower surface of the filter layer 200b using the O 2 plasma, and the PDMS membrane is baked at about 80 ° C. for about 1 hour .

제4고분자층(40)은 필터층(200b)과의 사이에 제2채널공간(12)을 제공하고, 또한 제2채널공간(12)과 연결되어 유체가 배출될 수 있는 출구(14)를 구비한다.The fourth polymer layer 40 provides a second channel space 12 with the filter layer 200b and an outlet 14 that is connected to the second channel space 12 and through which the fluid can be discharged do.

제3고분자층(30)과 제4고분자층(40)은 미리 그와 같은 형상을 가지는 PDMS막을 제조한 후 접합하는 방식을 적용할 수 있다.The third polymer layer 30 and the fourth polymer layer 40 may be formed by previously manufacturing a PDMS membrane having such a shape and then joining it.

이상과 같은 과정을 통해 도 6c 및 도 2에 도시된 나노 필터를 포함하는 유체 소자가 제조된다.Through the above process, a fluid device including the nanofilter shown in FIG. 6C and FIG. 2 is manufactured.

이러한 본 발명의 유체 소자는 수백 나노 크기의 식중독 균과 같은 균이나 세포를 일정한 영역에 포집할 수 있으며, 또한 PDMS와 같은 재질로 제작되어 독성이 없고 투명하여 생화학적인 분석 및 측정을 용이하게 실시할 수 있게 된다. 또한 상술한 바와 같이 습식 식각 공정을 적용하여 식각 시간을 조절함으로써 필터홀(21) 크기를 조절할 수 있고, 그럼으로써 포집할 수 있는 균이나 세포의 크기를 선택할 수 있다.The fluid device according to the present invention is capable of collecting bacteria and cells such as food poisoning bacteria of several hundreds of nano size in a predetermined region and is made of a material such as PDMS and is not toxic and transparent so that biochemical analysis and measurement can be easily performed . In addition, the size of the filter hole 21 can be adjusted by controlling the etching time by applying the wet etching process as described above, thereby allowing selection of the size of the bacteria or cells to be collected.

나아가, 본 발명의 유체 소자에 적용된 나노 필터 구조는 단층 관통 구조를 가지기 때문에, 기존의 복층 필터 구조에 비해, 매우 낮은 압력에서도 유체의 흐름이 원활하여 미세 유체 채널 소자에 효과적으로 이용될 수 있다.Furthermore, since the nanofilter structure applied to the fluid device of the present invention has a single-layer penetration structure, the flow of fluid can be effectively used in a microfluidic channel device even at a very low pressure, compared with the conventional multi-layer filter structure.

또한, 필터 몰드로 마이크로 탐침 구조물을 이용할 수 있고, 이용된 마이크로 탐침 구조물을 반복하여 사용할 수 있다.Further, a micro probe structure can be used as the filter mold, and the micro probe structure used can be used repeatedly.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

10: 본체부 11: 제1채널공간
12: 제2채널공간 13: 입구
14: 출구 20: 필터막부
21: 필터홀 22: 제2고분자층
200a: 제1고분자층 200b: 필터층
30: 제3고분자층 40: 제4고분자층
M: 필터몰드 p: 돌출기둥10: main body part 11: first channel space
12: second channel space 13: entrance
14: outlet 20: filter membrane section
21: filter hole 22: second polymer layer
200a: first polymer layer 200b: filter layer
30: Third polymer layer 40: Fourth polymer layer
M: Filter mold p: Extruded column

Claims (21)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 나노 필터 제조 방법으로서:
(a) 평단면이 아래로 갈수록 넓어지는 형상을 가지는, 다수개의 돌출기둥을 가지는 필터 몰드를 준비하는 단계;
(b) 상기 필터 몰드 상의 상기 다수개의 돌출기둥을 가지는 영역에 불소계탄소화합물로 임시 라이너막을 형성하고, 상기 임시 라이너막 상에 필터막부가 배치되는 필터층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 필터 몰드를 분리함으로써 상기 필터층의 상기 필터막부에 다수개의 필터홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (b)는: (b-1) 상기 필터 몰드 상에 상기 필터층을 위한 PDMS막인 제1고분자층을 형성하는 단계; (b-2) 상기 제1고분자층 상에 상기 필터막부 영역을 노출하는 홈부를 가지는 PDMS막인 제2고분자층을 형성하는 단계; 및 (b-3) 상기 홈부 내에서 노출된 제1고분자층의 부위를 제거하여 상기 다수개의 기둥 각각의 단부를 소정 길이로 노출시킴으로써 상기 필터막부를 형성하는 단계;를 포함하며,
적어도 상기 다수개의 돌출기둥의 영역 상의 상기 필터층을 제거하여 상기 필터막부의 두께를 조절함으로써 상기 다수개의 필터홀의 사이즈를 조절하는 것인, 나노 필터 제조 방법.
A method of fabricating a nanofilter comprising:
(a) preparing a filter mold having a plurality of protruding pillars, the flattening surface having a shape becoming wider downward;
(b) forming a temporary liner film with a fluorocarbon compound in an area having the plurality of projecting pillars on the filter mold, and forming a filter layer on the temporary liner film on which the filter film part is disposed; And
(c) forming a plurality of filter holes in the filter film portion of the filter layer by separating the filter mold,
The step (b) comprises the steps of: (b-1) forming a first polymer layer as a PDMS film for the filter layer on the filter mold; (b-2) forming a second polymer layer on the first polymer layer, the second polymer layer being a PDMS film having a groove portion exposing the filter film portion region; And (b-3) removing portions of the first polymer layer exposed in the groove portion to expose the ends of the plurality of pillars to a predetermined length, thereby forming the filter film portion,
Wherein the size of the plurality of filter holes is adjusted by removing the filter layer on at least the areas of the plurality of protruding posts to adjust the thickness of the filter film part.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 제2고분자층은 경화가 완료되지 않은 PDMS막을 접착하고 큐어링을 수행하여 형성하는 것인, 나노 필터 제조 방법.
The method of claim 5,
Wherein the second polymer layer is formed by adhering and curing a PDMS film that has not been cured.
청구항 5에 있어서,
상기 단계 (b-3)은 상기 홈부 내에 식각액을 투입하여 수행하는 것인, 나노 필터 제조 방법.
The method of claim 5,
Wherein the step (b-3) is carried out by injecting an etchant into the groove.
유체 소자 제조 방법으로서:
필터 몰드의 다수개의 돌출기둥이 형성된 면에 PDMS막인 제1고분자층을 형성하는 단계;
상기 다수개의 돌출기둥이 형성된 영역 위의 상기 제1고분자층 부위를 노출하는 홈부를 가지는 제2고분자층을 상기 제1고분자층 상에 부착하는 단계;
상기 홈부 내에 식각액을 투입하여 제1고분자층 부위를 제거함으로써 상기 다수개의 돌출기둥의 단부를 소정 길이로 노출시키는 단계;
상기 필터 몰드를 상기 제1고분자층으로부터 분리하여 제거함으로써 상기 제1고분자층을 다수개의 필터홀을 가지는 필터막부을 포함하는 필터층으로 생성하는 단계;
제3고분자층을 상기 제2고분자층 상에 부착하여 상기 홈부의 일부 또는 전부를 포함하는 제1채널공간을 형성하는 단계; 및
상기 필터층에 있어서 상기 제1채널공간의 반대측에 제4고분자층을 부착하여, 상기 필터층과의 사이에 상기 필터홀과 연결된 제2채널공간을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1채널공간과 상기 제2채널공간은 상기 다수개의 필터홀에 의해 연통되고,
상기 필터 몰드의 상기 다수개의 돌출기둥 각각은 각뿔대 형상을 가지고, 상기 다수개의 돌출기둥의 노출 길이를 조절하여 상기 필터홀의 필요한 사이즈를 얻으며,
상기 제2, 제3, 또는 제4고분자층은 경화가 완료되지 않은 PDMS막을 부착하고 큐어링하여 형성하는 것인, 유체 소자 제조 방법.
A method of manufacturing a fluid device comprising:
Forming a first polymer layer, which is a PDMS film, on a surface of the filter mold where a plurality of projecting columns are formed;
Attaching a second polymer layer on the first polymer layer, the second polymer layer having a groove for exposing a portion of the first polymer layer on the region where the plurality of projecting pillars are formed;
Exposing the end portions of the plurality of projecting pillars to a predetermined length by removing an area of the first polymer layer by injecting an etching solution into the groove portion;
Separating and removing the filter mold from the first polymer layer to produce a first polymer layer as a filter layer including a filter film portion having a plurality of filter holes;
Attaching a third polymer layer on the second polymer layer to form a first channel space including a part or all of the groove part; And
And attaching a fourth polymer layer on the opposite side of the first channel space in the filter layer to form a second channel space connected to the filter hole between the first channel space and the filter layer, Wherein the second channel space is communicated by the plurality of filter holes,
Wherein each of the plurality of projecting posts of the filter mold has a truncated pyramid shape to adjust an exposure length of the plurality of projecting posts to obtain a required size of the filter hole,
Wherein the second, third, or fourth polymer layer is formed by adhering and curing a PDMS film that has not been cured.
삭제delete 삭제delete 청구항 16에 있어서,
상기 제1고분자층을 형성하기 전에 상기 제1고분자층과 상기 필터 몰드의 분리를 용이하게 하는 임시 라이너막을 상기 필터 몰드 상에 형성하는 것인, 유체 소자 제조 방법.
18. The method of claim 16,
Wherein a temporary liner film is formed on the filter mold to facilitate separation of the first polymer layer and the filter mold prior to forming the first polymer layer.
삭제delete 삭제delete
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Lab Chip, Vol. 11, pp. 238-245 (2011.)*
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