KR101855271B1 - Xy-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세유체 바이오 센서 제작시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오센서 제작시스템을 개시한다. 본 발명은 X축 방향으로 종이 기판을 공급하는 공급부와, 공급부에서 공급되는 종이 기판에 설계된 패턴을 Y축 방향으로 이동되면서 인쇄하는 XY-플롯부와, XY-플롯부에서 인쇄된 패턴을 X축 방향으로 이송시키는 이송부와, 이송부에 의해 이송되는 종이 기판에 인쇄된 패턴에 레이저를 조사하여 절단시키는 레이저 커팅부와, 레이저 커팅부에서 절단된 패턴에 의해 구획된 패턴영역과 기판영역 사이를 연결시키는 브릿지(BRIDGE)에 소수성의 왁스로 패턴을 인쇄하는 왁싱패턴부와, 브릿지(BRIDGE)에 설치된 왁스를 가열하여 브릿지(BRIDGE)의 내측으로 침투시키는 히팅부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 브릿지를 통하여 시약의 번짐이 방지될 수 있다.

Description

XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세유체 바이오 센서 제작시스템 및 그 방법{MICROFLUIDIC BIO-SENSOR MANUFACTURING SYSTEM OF MODULAR PAPER-BASED USING XY-PLOTTER AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세유체 바이오 센서 제작시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 진단 및 검사에 사용되는 각종 바이오센서 및 미세유체 시스템의 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되어 왔고, 진행되고 있으나, 실제 임상의 진단 및 검사에 상용화된 사례는 극히 드물고, 설사 적용되었다 하더라도 대부분이 비용과 시간이 많이 요구될 뿐만 아니라 잘 훈련된 인력이 측정해야 하는 단점이 존재한다.
따라서, 종래에는 잉크젯 프린터를 이용한 미세유체 시스템이 제안되어 종이를 기반으로 하는 미세유체 바이오센서가 제작되었다.
하지만, 이와 같은 종래의 종이 기반 미세유체 바이오센서는 패턴의 인쇄와, 절단을 위한 장치가 개별적으로 이루어져 한정된 실내공간에 설치하기 위해서 넓은 공간이 필요하고, 개별적으로 구매 후 설치하기에 전체 비용이 고가인 문제점이 있다.
또한, 종래에는 종이에 패턴이 형성된 이후에 절단하여 패턴에 의해 도안된 영역만 분리시켜 사용함에 따라서 별도의 기판이나 기타 구조물에 함께 조립해야되는 번거로운 문제점이 있었다. 이는 상기와 같은 과정을 통하여 제조될 경우에 패턴과 종이 기판 사이에 연결되는 부분(BRIDGE)으로 시약이 번지게 되기 때문이다. 따라서, 종래에는 종이에 인쇄된 패턴을 별도로 절단하여 분리시키는 공정이 필요하였다.
즉, 종래에는 종이 기반의 미세유체 바이오센서의 제작공정이 복잡하고, 그 설비의 구매 및 설치비용이 고가로서 종이 기반의 미세유체 바이오센서의 장점에도 불구하고 대량생산을 위한 설비 구축이 현실적으로 어려운 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-1996-0038388호(1996.11.21) 한국 공개특허공보 제10-2016-0054645호(20160.05.17)
그러므로, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시약의 번짐이 방지될 수 있는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세 유체 바이오 센서 제조시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 패턴의 인쇄와, 절단 및 왁싱이 모두 가능한 XY- 플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세유체 바이오 센서 제조시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명의 실시예는 X축 방향으로 종이 기판을 공급하는 공급부와, 상기 공급부에서 공급되는 종이 기판에 설계된 패턴을 Y축 방향으로 이동되면서 인쇄하는 XY-플롯부와, 상기 XY-플롯부에서 인쇄된 패턴을 X축 방향으로 이송시키는 이송부와, 상기 이송부에 의해 이송되는 종이 기판에 인쇄된 패턴에 레이저를 조사하여 절단시키는 레이저 커팅부와, 상기 레이저 커팅부에서 절단된 패턴에 의해 구획된 패턴영역과 기판영역 사이를 연결시키는 브릿지(BRIDGE)에 소수성의 왁스로 패턴을 인쇄하는 왁싱패턴부 및 상기 브릿지(BRIDGE)에 설치된 왁스를 가열하여 브릿지(BRIDGE)의 내측으로 침투시키는 히팅부를 포함하고, 상기 왁싱 패턴부는 액상 또는 젤타입의 소수성 왁스를 잉크젯 방식으로 분사하는 왁싱수단과, 고형의 왁스가 심을 이루는 왁스펜을 구비한 왁싱수단중 어느 하나를 포함하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시약의 침투가 방지될 수 있는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세 유체 바이오 센서 제조시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 패턴의 인쇄와, 절단 및 왁싱이 모두 가능한 모듈형 종이기반의 미세유체 바이오 센서 제조시스템 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세 유체 바이오 센서 제조시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에서 레이저 커팅부를 간략 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에서 왁싱 패턴부를 간략 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명에서 히팅부를 간략 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에서 시약주입부를 간략 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 따른 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세유체 바이오 센서 제작 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명에서 도안된 패턴의 일예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 브릿지를 도시한 단면도이다.
도 9는 도 6의 S330 단계를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 6의 S430 단계를 간략 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예와 종래의 제품을 비교한 사진이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하에서는 본 발명에 따른 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세 유체 바이오 센서 제조 시스템의 바람직한 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이기반의 미세 유체 바이오 센서 제조시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 종이 기판(300)을 공급하는 공급부(120)와, 종이 기판(300)을 이송시키는 이송부(130)와, 종이 기판(300)에 패턴을 인쇄하는 XY-플롯부(140)와, 레이저로서 패턴을 절단하는 레이저 커팅부(150)와, 종이 기판(300)에서 왁싱패턴을 형성하는 왁싱 패턴부(160)와, 패턴으로 패턴영역(330)에 시약을 주입하는 시약주입부(170)와, 조작명령을 출력하는 입력부(180)와, 디스플레이(190)와, 왁싱패턴을 가열하는 히팅부(200)와, 공급부(120) 내지 히팅부(200)를 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
공급부(120)는, 예를 들면, 종이 기판(300)이 감겨진 회전롤러(도시되지 않음)로 형성되어 XY-플롯부(140)로 종이를 순차 공급한다. 즉, 공급부(120)는 제어부(110)의 제어에 의하여 회전롤러가 구동되면서 외면에 감겨진 종이 기판(300)을 XY-플롯부(140)로 공급한다.
이송부(130)는 공급부(120)에서 공급되는 종이 기판(300)을 순차적으로 이송시킨다. 이를 위하여 이송부(130)는 다 수개의 지지롤러(도시되지 않음)에 의해 지지되는 회전벨트(도시되지 않음)로서 구비될 수 있다. 이와 같은 이송부(130)의 구성은 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 그 상세한 설명을 생략한다.
XY-플롯부(140)는 공급부(120)에서 공급된 종이 기판(300)에 미세유체 바이오 센서의 패턴(310, 도 7 참조)을 인쇄한다. 이와 같은 미세 유체 바이오 센서의 패턴(310)은 다양한 형상으로 일루어질 수 있고, 이중 하나를 선택하여 도 7에 도시하였다.
입력부(180)는 다 수개의 키를 구비하여, 각각의 키 및/또는 복 수개의 키의 조합조합에 의하여 설정된 명령을 출력한다.
디스플레이(190)는 고장이나, 현재 작동상태등을 시각적으로 확인할 수 있도록 출력한다. 여기서, 디스플레이(190)와 입력부(180)는 상호 일체형으로 구성될 수 있도록 터치형 디스플레이(190)로 이루어질 수 있다.
XY-플롯부(140)는 공급부(120)에서, 예를 들면, X 방향으로 종이 기판(300)을 공급할 경우에 Y 방향으로 이동되면서 종이에 패턴을 도안(인쇄)하는 작도펜(도시되지 않음)을 구비한다.
여기서, XY-플롯부(140)에 의해 인쇄되는 패턴은 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7을 참조하면, 미세유체 바이오센서의 패턴(310)은 진단이나 검사시에 시약이 투입되는 패턴영역(330)을 구획하도록 인쇄된다. 아울러, 패턴(310)은 패턴영역(330)과 기판영역(340)이 상호 연결되도록 브릿지(320)를 형성한다.
레이저 커팅부(150)는 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에서 레이저 커팅부(150)를 간략 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 레이저 커팅부(150)는 작업테이블(도시되지 않음)의 상측에서 레이저를 출력하는 레이저 출력수단(153)과, 작업테이블의 상측에서 레이저 출력수단(153)을 일방향으로 이동시키는 제1가이드수단(152)과, 제1가이드수단(152)을 지지하는 제1지지프레임(151)을 포함한다.
제1지지프레임(151)은 이송부(130)의 상측을 측방향으로 가로지르는 형상으로서 작업테이블의 상면에 고정된다. 예를 들면, 제1지지프레임(151)은 작업테이블의 상면에서 이송부(130)를 중심으로 양측에서 각각 직립된 수직바(도면번호 부여되지 않음)와, 양측의 수직바(도면번호 부여되지 않음) 상단으로 수평으로 연결하는 수평바(도면번호 부여되지 않음)로 이루어질 수 있다.
제1가이드수단(152)은 제1지지프레임(151)의 하면에서 고정되어 레이저 출력수단(153)을 Y축 방향으로 이동 가능하도록 설치된다. 예를 들면, 제1가이드수단(152)은 제1지지프레임(151)의 하면 또는 측면에 설치된 레일과, 레일을 따라서 레이저 출력수단(153)을 이동시키도록 실린더 또는 모터와 같은 장치를 구비할 수 있다. 즉, 제1가이드수단(152)은 제어부(110)의 제어에 의하여 레이저 출력수단(153)을 이동시킨다.
레이저 출력수단(153)은 제1가이드수단(152)의 구동에 의하여 Y축 방향으로 이동되면서 XY-플롯부(140)에서 도안(인쇄)된 패턴(310)을 절단하여 절단패턴(310', 도 8 참조)을 형성한다. 이때, 절단 패턴(310')에 의해 구획된 패턴영역(330)은 진단이나 검사시에 진단시약 및/또는 미생물등이 투입되는 영역이고, 그외 절단 패턴 밖의 영역은 기판 영역에 해당된다. 그리고, 패턴영역(330)은 절단패턴(310')에 의하여 종이 기판(300)에 완전히 분리되는 것이 아니라 브릿지(320)를 통하여 기판영역(340)과 연결된다.
왁싱 패턴부(160)는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에서 왁싱 패턴부(160)를 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 종이 기판(300)에 왁싱패턴을 형성하는 왁싱수단(163)과, 왁싱수단(163)을 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 제2가이드수단(162)과, 제2가이드수단(162)을 종이 기판(300)의 상측에서 지지하는 제2지지프레임(161)을 포함한다.
제2지지프레임(161)은 작업테이블의 상면에서 이송부(130)를 사이에 두고 각각 직립된 양측의 수직바(도면번호 부여되지 않음) 상단을 수평으로 연결하는 수평바(도면번호 부여되지 않음)로 형성된다.
제2가이드수단(162)은 왁싱수단(163)을 Y축 방향으로 이동 가능하도록 고정시킨다. 예를 들면, 제2가이드수단(162)은 제2지지프레임(161)의 하면과 측면중 적어도 하나에 고정되는 레일과, 레일을 따라 왁싱수단(163)이 Y축 방향으로 이동되도록 구동력을 발생시키는 실린더 또는 모터로 이루어진다. 여기서, 실린더 및 모터는 제어부(110)의 제어에 의하여 구동된다.
왁싱수단(163)은 왁스(WAX)를 미세유체 바이오 센서의 패턴의 브릿지(320) (도 7 참조)에 도포한다. 여기서, 왁스는 소수성으로서 패턴에 의해 패턴영역(330)으로 주입된 시약이 타 영역으로 번지지 못하도록 한다. 브릿지(320) 영역은 레이저 커팅부(150)에 의해 절단된 패턴 영역과 종이 기판(300)을 연결 시켜주는 영역으로 레이저 커팅부(150)에 의해 절단되지 않은 영역이다.
여기서, 왁싱수단(163)은 잉크젯 방식과 펜 방식으로 상술한 브릿지(320) 영역에 왁싱패턴을 형성할 수 있다. 잉크젯 방식은 노즐을 통하여 젤형상 또는 액상의 왁스를 브릿지(320)로 분사한다. 펜 방식은 고체의 왁스가 금속펜의 심으로 구비된 왁스펜이 적용될 수 있다.
또한, 왁싱수단(163)은 미세노즐과 금속펜을 모두 영구 자석의 자력에 의해 반응되는 금속으로 제조하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 왁싱 패턴부(160)는 제2지지프레임(161)의 양측면에 각각 고정되어 종이 기판(300)이 상측으로 이동되도록 이송부(130)의 상면에 고정되는 영구자석판(164)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 왁싱수단(163)은 영구자석판(164)과, 미세노즐 또는 금속펜의 자력에 의하여 종이 기판(300)의 상면에 더욱 밀착되고, 위치 조정이 용이하게 이루어질 수 있다.
히팅부(200)는 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 히팅부(200)를 간략 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 히팅부(200)는 이송부(130)의 상측에서 가열되는 히터(201)와, 히터(201)를 고정 및 지지하는 제3지지프레임(201)을 포함한다.
제3지지프레임(201)은 작업테이블의 상면에서 이송부(130)를 사이에 두고 양측에서 각각 수직된 수직바(도면번호 부여되지 않음)의 상단을 수평으로 연결시키는 수평바(도면번호 부여되지 않음)로 이루어진다.
히터(201)는 제3지지프레임(201)의 수평바(도면번호 부여되지 않음) 하면 또는 측면에서 이송부(130)의 상측을 지향하도록 고정된다. 히터(201)는 왁싱 패턴부(160)의 후방에 설치되어 브릿지(320) 영역에 도포된 왁스가 종이 기판(300)의 내측으로 침투되도록 용해시킨다. 즉, 히터(201)는 고형 또는 젤형상으로 도포된 왁스에 열을 가하여 브릿지(320) 영역의 내측으로 침투시킨다. 이때, 침투된 왁스는 종이 기판(300) 내측에서 시약의 침투를 차단하는 벽을 형성한다.
또한, 히터(201)는 앞서 설명드린 제1가이드수단(152)과 제2가이드수단(162)과 같이 제3지지프레임(201)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하게 고정될 수 있다.
또는, 히터(201)는 핫 플레이트로서 상술한 바와 같이 작업테이블의 상측에서 고정되는 구성이 아닌 이송부(130)에서 수평으로 연장되도록 설치될 수 있다.
이와 같이 다양한 실시예로서 구현될 수 있는 히터(201)는 브릿지에 적층(또는 도포된) 왁스를 가열하여 브릿지의 내측에 소수성 장벽을 형성시킨다. 왁스에 의한 소수성 장벽은 패턴영역(330)으로 주입된 시약이 기판영역(340)으로 번지는 것을 차단한다.
시약주입부(170)는 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 시약주입부(170)를 간략 도시한 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 시약을 주입하는 시약노즐(173)과, 시약노즐(173)을 이동가능하도록 지지하는 제3가이드수단(172)과, 제3가이드수단(172)을 지지하는 제4지지프레임(171)을 포함한다.
제4지지프레임(171)은 작업테이블의 상면에서 이송부(130)를 사이에 두고 양측에서 각각 직립된 수직바(도면번호 부여되지 않음)와, 수직바(도면번호 부여되지 않음)의 상단에서 수평으로 연장 및 연결되는 수평바(도면번호 부여되지 않음)로 이루어진다.
제3가이드수단(172)은 제4지지프레임(171)의 수평바(도면번호 부여되지 않음) 하면과 측면중 어느 하나에 설치되어 시약노즐(173)을 이동가능하도록 지지한다. 예를 들면, 제3가이드수단(172)은 제4지지프레임(171)의 수평바(도면번호 부여되지 않음)에 Y축 방향으로 연장되어 시약노즐(173)의 이송을 가이드하는 레일과, 시약노즐(173)이 레일을 따라 이동되도록 구동력을 발생시키는 실린더 또는 모터를 포함한다.
시약노즐(173)은 제어부(110)의 제어에 의해 개방 또는 차폐되어 이송부(130)에 의해 이송된 종이 기판(300)에서 패턴으로 패턴영역(330) 내에 시약을 주입한다. 이와 같은 시약노즐(173)은 미세유체 바이오센서의 시약에 의한 침투 여부를 확인하기 위하여 설치될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 상기와 같은 구성에 의해 이루어지는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오센서의 제작방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오센서의 제작방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 제어부(110)가 구동명령을 수신하는 S110 단계와, 제어부(110)에서 구동명령을 출력하는 S120 단계와, 제어부(110)의 구동명령에 따라 패턴을 인쇄하는 XY-플롯부(140)의 S130 단계와, 제어부(110)에서 이송명령을 출력하는 S140 단계와, 센서의 감지신호를 수신하는 S210 단계와, 레이저 커팅부(150)를 온시키는 S220 단계와, 레이저 커팅부(150)가 패턴을 절단하는 S230 단계와, 센서의 감지신호에 따라서 왁싱 패턴부(160)를 온시키는 S310 단계와, 왁싱 패턴부(160)가 제어부(110)의 구동명령에 따라 왁싱패턴을 인쇄하는 S320 단계와, 센서의 감지신호에 따라 히팅부(200)에 구동명령을 출력하는 제어부(110)의 S410 단계와, 히팅부(200)가 제어부(110)의 구동명령에 따라 온되어 왁스를 가열 용해시키는 S420 단계와, 입력된 명령에 따라 시약주입부(170)에 구동명령을 출력하는 S510 단계와, 제어부(110)의 제어에 의해 시약을 토출시키는 시약주입부(170)의 S520 단계를 포함한다.
S110 단계는 입력부(180)로부터 출력되는 구동명령을 제어부(110)가 수신하는 단계이다. 작업자는 입력부(180)를 조작하여 패턴의 설계 알고리즘을 구동시켜 제작하고자 하는 미세유체 바이오센서의 패턴을 설계 및 저장시킨다. 따라서, 작업자는 설계가 완료된 이후에 입력부(180)를 통하여 구동명령을 입력한다. 그러므로, 제어부(110)는 입력부(180)에서 출력된 구동명령을 수신한다.
S120 단계는 제어부(110)가 공급부(120) 및 XY-플롯부(140)를 구동시켜 저장된 패턴 디자인을 인쇄하도록 제어한다. 제어부(110)는 공급부(120)를 구동시켜 XY-플롯부(140)에 종이 기판(300)을 공급한다. 여기서 종이 기판(300)은 X축 방향으로 공급된다.
S130 단계는 XY-플롯부(140)가 제어부(110)의 제어에 의해 설계된 패턴을 인쇄하는 단계이다. 여기서, XY-플롯부(140)는 작도펜을 Y축방향으로 구동시켜 종이 기판(300)에 패턴(310)을 인쇄한다. 이때, 종이 기판(300)에 인쇄된 패턴(310)은 앞서 설명된 바와 같이, 패턴영역(330)과 기판영역(340) 사이에 브릿지(320)가 형성될 수 있도록 인쇄된다.
S140 단계는 S130 단계에서 패턴(330)이 인쇄된 종이 기판(300)을 제어부(110)가 이송부(130)를 구동시켜 이송시키는 단계이다. 여기서, 이송부(130)는 XY-플롯부(140)의 출력측부터 시약 주입부(170)까지 연장되는, 예를 들면, 회전벨트로 구성될 수 있다. 따라서, 이송부(130)는 XY-플롯부(140)에서 출력된 종이 기판(300)을 레이저 커팅부(150), 왁싱 패턴부(160), 히팅부(200) 및 시약 주입부(170)측으로 순차 이동시킨다.
이중에서 히팅부(200)와 시약 주입부(170)는 상술한 바와 같이 XY-플롯부(140)에 일체형으로 구비되거나 별도의 독립된 구성으로 구비될 수 있다.
S210 단계는 제어부(110)가 센서의 감지신호를 수신하는 단계이다. 여기서, 제어부(110)는 패턴(310)이 인쇄된 종이 기판(300)의 위치와, 종이 기판(300) 위의 패턴의 위치를 감지한 센서(도시되지 않음)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 센서(도시되지 않음)는, 예를 들면, 광센서로서 이송부(130)의 상측과 하측에 각각 설치되어 투과된 광량의 변화에 따라 그 위치를 추적할 수 있다. 광센서는 다양한 실시예중 어느 하나를 예로서 설명한 것이며 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 센서(도시되지 않음)는 레이저 커팅부(150)와, 왁싱 패턴부(160)와, 히팅부(200) 및 시약 주입부(170)에 각각 추가될 수 있다.
S220 단계는 제어부(110)가 센서의 감지신호를 수신하여 레이저 커팅부(150)를 구동시키는 단계이다. 제어부(110)는 S210 단계의 감지신호를 수신하여 레이저 커팅부(150)에 구동명령을 출력한다.
S230 단계는 레이저 커팅부(150)가 제어부(110)의 제어에 의하여 Y축 방향으로 이동되면서, X축방향으로 이동되는 종이 기판(300)에 인쇄된 패턴을 절단하여 절단패턴(310')을 형성하는 단계이다. 레이저 출력수단(153)은 제어부(110)의 제어에 의하여 Y축으로 구동되는 제1가이드수단(152)에 의하여 이동되면서 인쇄된 패턴(310)을 따라 레이저를 조사하여 절단시킨다. 따라서, 종이 기판(300)은 도 8에 도시된 바와 같이 패턴영역(330)을 중심으로 인쇄된 패턴(310)이 모두 절단된다. 다만, 패턴영역(330)은 브릿지(320)를 통하여 기판영역(340)에 연결된다.
S310 단계는 제어부(110)가 센서의 감지신호를 수신하여 왁싱 패턴부(160)에 구동명령을 출력하는 단계이다.
S320 단계는 왁싱 패턴부(160)가 제어부(110)의 제어에 의하여 브릿지(320)에 왁싱패턴(163b, 도 9 참조)을 형성하는 단계이다. 여기서, S320 단계는 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 S320 단계를 간략 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 왁싱수단(163)은 펜형상으로서 고형의 왁스가 심(163a)을 이루는 금속 재질의 왁스펜으로 구현될 수 있다. 이때, 왁싱수단(163)은 제2가이드수단(162)의 구동에 의하여 종이 기판(300)의 상측에서 Y축 방향으로 이동되면서 절단패턴(310') 사이의 브릿지(320)에 왁스(163b)를 도포한다. 이때, 왁스(163b)는 고형으로서 종이 기판(300)의 내측으로 침투되지 않고 상면에서 층을 이루게 된다.
또한, 왁싱수단(163)은 상술한 바와 같이 펜형상으로서 구현되는 것이 아닌, 잉크젯 방식으로 젤형상의 왁스를 분사하는 미세노즐(도시되지 않음)로 구현될 수 있다.
S410 단계는 제어부(110)가 센서의 감지신호에 따라서 히팅부(200)에 구동명령을 출력하는 단계이다.
S420 단계는 히팅부(200)가 제어부(110)의 제어로 구동되어 브릿지(320)에 도포(또는 적층)된 왁스(163b)를 용해하여 종이 기판(300)의 내측으로 침투시키는 단계이다. 이는 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 S420 단계를 간략 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, S420 단계는 히팅부(200)가 제어부(110)의 제어에 의해 온되어 브릿지(320)에 적층 또는 도포된 왁스(163b)를 용해시켜 종이 기판(300)의 내측으로 침투시키는 단계이다. 즉, 고형의 왁스(163b)는 히터(201)의 열에 의해 용해되면서 절단패턴(310') 사이의 브릿지(320)에 침투하게 된다. 이때, 왁스(163 b)는 소수성으로서 물과 융합되지 않는 성질을 갖는다.
따라서, 브릿지(320)는 내측에 소수성 벽(163b')을 형성할 수 있다. 이와 같은 소수성 차단벽(163b')은 패턴영역(330)에 주입된 시약이 브릿지(320)를 넘어서 기판영역(340)으로 침투되는 것을 방지할 수 있다.
S510 단계는 제어부(110)가 입력부(180)로부터 출력된 명령에 따라서 시약주입부(170)에 구동명령을 출력하는 단계이다. 여기서, 시약주입부(170)는 본 발명에 의해 완성된 미세 유체 바이오센서를 테스트가 가능하도록 설치된다. 따라서, 작업자는 최초 완성된 또는 다 수개의 미세유체 바이오 센서에서 무작위로 어느 하나를 선택하여 시약주입부(170)에 구동명령을 입력할 수 있다.
S520 단계는 시약주입부(170)가 미세유체 바이오 센서의 패턴영역(330)에 설정된 양만큼의 시약을 투입하는 단계이다. 여기서, 미세유체 바이오센서는 투입된 시약이 절단패턴(310')이 형성되지 않은 브릿지(320)에서 기판영역(340)으로 번지는 현상이 발생되지 않으면 정상이고, 시약이 번지면 불량품이 된다.
본 발명은 앞서 설명드린 바와 같이, S320 단계에서 소수성을 갖는 왁스(163b)가 브릿지(320)에 형성되어 S420단계에서 브릿지(320) 내측에 소수성 장벽(163b')을 형성하였다. 따라서, S520 단계와 같은 시약이 패턴영역(330)으로 주입되어도 종래와 같이 시약이 번지는 현상이 발생되지 않는다.
이와 같은 효과는 도 11의 비교사진을 통하여 보다 확실하게 구분될 수 있다. 도 11은 본 발명과 종래 제품을 비교한 사진이다.
도 11을 참조하면, 왼쪽의 첫번째 사진은 레이저로 패턴을 절단한 제품이다. 이는 히팅부(200)의 S420 단계를 거친 뒤에 완성될 수 있다.
두번째 사진은 왼쪽 첫번째 사진의 제품에 왁스패턴을 형성한 뒤에 시약주입부(170)의 S520 단계를 통하여 시약이 주입된 상태를 촬영한 것이다. 촬영된 바와 같이, 브릿지(320)를 통하여 시약의 번짐이 발생되지 않았다.
세번째 사진은 왁스 패턴이 형성되지 않은 제품으로서 브릿지(320)를 통하여 시약이 번지는 현상이 발생되었다.
즉, 본 발명은 위와 같은 시약의 번짐등이 발생되지 않고, XY-플로터의 기반에 레이저 커팅부(150)와, 왁싱패턴부(160), 히팅부(200) 및 시약주입부(170)가 일체로 구비됨에 따라 종래보다 저렴한 비용으로 진단 및 검사시에 보다 정확도가 높은 결과를 산출할 수 있는 유용한 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 XY-플로터를 이용한 모듈형 미세 유체 바이오 센서 제작시스템 및 그 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100: 미세유체 바이오 센서 제작시스템 110: 제어부
120: 공급부 130: 이송부
140: XY-플롯부 150: 레이저 커팅부
151: 제1지지프레임 152: 제1가이드수단
153: 레이저 출력수단 160: 왁싱 패턴부
161 : 제2지지프레임 162 : 제2가이드수단
163 : 왁싱수단 163a, 163b : 왁스
164 : 영구자석판 170: 시약주입부
171 : 제4지지프레임 172 : 제3가이드수단
173 : 시약노즐 180: 입력부
190 : 디스플레이 200 : 히팅부
201 : 제3지지프레임 202 : 히터
300 : 바이오센서 310 : 패턴
320 : 브릿지 330 : 패턴영역
340 : 기판영역

Claims (9)

  1. X축 방향으로 종이 기판을 공급하는 공급부;
    상기 공급부에서 공급되는 종이 기판에 설계된 패턴을 Y축 방향으로 이동되면서 인쇄하는 XY-플롯부;
    상기 XY-플롯부에서 인쇄된 패턴을 X축 방향으로 이송시키는 이송부;
    상기 이송부에 의해 이송되는 종이 기판에 인쇄된 패턴에 레이저를 조사하여 절단시키는 레이저 커팅부;
    상기 레이저 커팅부에서 절단된 패턴에 의해 구획된 패턴영역과 기판영역 사이를 연결시키는 브릿지(BRIDGE)에 소수성의 왁스로 패턴을 인쇄하는 왁싱패턴부; 및
    상기 브릿지(BRIDGE)에 설치된 왁스를 가열하여 브릿지(BRIDGE)의 내측으로 침투시키는 히팅부;를 포함하고,
    상기 왁싱 패턴부는
    액상 또는 젤타입의 소수성 왁스를 잉크젯 방식으로 분사하는 왁싱수단과, 고형의 왁스가 심을 이루는 왁스펜을 구비한 왁싱수단중 어느 하나를 포함하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 왁싱패턴부는
    상기 왁싱수단들중 어느 하나를 상기 이송부의 상측에서 Y축방향으로 이동시키는 가이드수단;을 포함하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 히팅부는
    상기 이송부의 상측에서 고정되는 히터; 및
    상기 히터를 상기 이송부의 상측에 고정시키는 지지프레임;을 더 포함하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 왁스펜은
    고형의 왁스로 이루어진 심을 보호하는 외관이 금속 재질로 이루어지고,
    상기 왁싱패턴부는
    상기 이송부의 상측에 고정되어 상기 종이 기판의 하측을 지지하고, 상기 금속성 재질로 이루어진 왁스펜을 자성으로 당길 수 있는 영구자석판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패턴에 의해 구획된 패턴영역으로 테스트용 시약을 주입할 수 있는 시약주입부;를 더 포함하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기반의 미세 유체 바이오 센서 제작시스템.
  7. 시약이 주입되는 패턴영역을 구획하도록 설계된 패턴을 종이 기판에 인쇄하는 a)단계;
    상기 a)단계에서 종이 기판에서 인쇄된 패턴을 따라 레이저를 조사하여 절단시키는 b)단계;
    상기 b)단계에서 상기 패턴에 의해 구획된 패턴영역과 기판영역을 연결시키는 브릿지(BRIDGE)에 소수성 왁스로 패턴을 인쇄하는 c)단계; 및
    상기 c)단계에서 인쇄된 왁스 패턴을 가열하여 상기 브릿지의 내측으로 침투시켜 소수성 장벽을 형성하는 d)단계;를 포함하고,
    상기 c)단계는
    잉크젯 분사 방식으로 왁스를 도포하는 단계; 및
    고형의 왁스가 심으로 구현되는 왁스펜에 의해 상기 브릿지에 왁스가 인쇄되는 단계; 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 XY-플로터를 이용한 모듈형 종이 기판의 미세유체 바이오센서 제작방법.
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  9. 삭제
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롤투롤 그라비어 프린팅을 이용한 마이크로 플루이딕 바이오센서 제작(김경필, 건국대학교대학원 석사논문, 2016. 2월)
모세관 펜 프린팅 기술을 이용한 유기박막트랜지스터 제조에 관한 연구(민홍기, 한밭대학교대학원 석사 논문, 2016. 2월)

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