KR102040196B1 - 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 유연기판; 상기 유연기판 상에 형성되고, 초발액성 표면을 갖는 초발액성층; 및 상기 초발액성층 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 초친액성 표면을 갖는 복수 개의 초친액성 패턴들로 이루어진 초친액성 패턴 어레이를 포함하고, 상기 초친액성 패턴 어레이 상에서 액적의 이동이 제어되는 다중검지 바이오센서 시스템을 제공한다.

Description

다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법{BIOSENSOR SYSTEM CAPABLE OF MULTIPLE DETECTION AND METHOD OF OPERATING THEREOF}
본 발명은 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 다중검지가 가능한 액적 제어 기술을 기반으로 하여 다양한 바이오 정보를 센싱할 수 있는 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
랩온어칩(Lab-on-a-chip) 기술은 미량의 시료 및 시약을 사용하여 합성에서부터 분석까지의 과정을 하나의 칩에서 수행할 수 있고, 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있는 장점이 있어, 나노바이오, 나노 생명 및 나노의약기술 등의 차세대분야에 적합한 기술로서 많은 주목을 받고 있다. 랩온어칩을 제작하기 위해서는 미세구조물을 제작하는 기술과, 제작된 구조물에 시료 및 시약의 반응을 유도하고 조절할 수 있는 미세 유동 조절 및 액적 제어 기술이 요구된다.
기존의 대표적인 유동 조절 기술은 마이크로 펌프, 밸브 및 믹서로 구성되어 있는 미세 채널을 통해 지속적으로 유체를 흘려주는 형태로 연구되어 왔으나, 복잡한 메커니즘과 제한적인 유동 속도, 그리고 재구성력의 한계 등과 같은 본질적인 문제점으로 인하여 그 발전 속도가 더뎌지고 있다. 이에 대한 대안으로 훨씬 적은 양의 시료를 정량화하여 제어할 수 있고, 복잡한 장치나 미세유체 채널 및 패턴이 필요 없으며, 신속한 반응을 유도할 수 있는 액적 제어 기술을 기반으로 한 개방형 랩온어칩이 새로운 방안으로 부각되고 있다.
현재까지 이러한 액적 제어 기술은 전기습윤(electrowetting)을 이용한 방법과, 유전영동(dielectricphoresis)을 이용한 방법, 자력(magnetic force)을 이용한 방법 및 광학에 의한 자극(light-induced actuation) 방법 등을 기반으로 한다. 하지만 액적의 제어를 위해서는 외부 자극이 필요하기 때문에 시료의 손상이 우려될 뿐만 아니라, 복잡한 시스템으로 인한 제어의 자유도가 떨어진다는 단점이 있고, 시료가 오염, 손실 또는 손상될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 기존의 액적 제어 기술의 경우 액적의 이동 및 합성은 가능하지만 모체 액적(mother droplet)으로부터 원하는 만큼의 미세 액적 시료를 분리하여 원하는 곳에 분배하는 것이 불가능하기 때문에, 하나의 액적 시료로 한가지의 검사만 가능하여 시료 소모량이 높고 비효율적이다. 또한, 현재까지 개발된 기존의 액적 제어 기술은 기름 류, 혈액 등과 같이 실제 화학, 생명공학, 의학 분야에서 필요로 하는 시료의 제어가 불가능하다는 한계점을 지닌다.
따라서, 표적 시료의 손상을 유발하는 자극과 오염을 최소화하고, 하나의 모체 액적 시료를 통하여 여러 가지 검사를 진행할 수 있는 다중검지 성능을 구현하여, 보다 민감한 화학, 생명공학, 의학 등의 분야에 적용 가능한 새로운 액적 제어 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 제10-1358831호 (2014.01.28.) 한국공개특허공보 제10-2013-0041202호 (2013.04.24.)
본 발명은 모체 액적 시료로부터 원하는 만큼의 미세 액적 시료를 분리하여 원하는 곳에 분배할 수 있고, 하나의 모체 액적 시료를 통하여 다양한 종류의 검사를 동시에 진행할 수 있는 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기름 류, 혈액 등과 같은 표면 에너지가 낮은 시료의 이동, 정지, 합성, 패턴화 등의 제어가 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 전기 또는 자기 자극을 사용하지 않는 동시에 장치의 구성이 간단하고, 액적 제어의 자유도가 높으며, 시료의 오염, 손실 또는 손상의 문제가 없고, 장기간 반복 사용 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 진공팁의 크기와 진공 정도를 조절하여, 딤플의 크기 및 형태를 자유롭게 조절할 수 있고, 액적 용량의 제어가 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템은 유연기판; 상기 유연기판 상에 형성되고, 초발액성 표면을 갖는 초발액성층; 및 상기 초발액성층 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 초친액성 표면을 갖는 복수 개의 초친액성 패턴들로 이루어진 초친액성 패턴 어레이를 포함하고, 상기 초친액성 패턴 어레이 상에서 액적의 이동이 제어된다.
또한, 상기 액적은 상기 복수 개의 초친액성 패턴들의 제1 초친액성 패턴에서 상기 복수 개의 초친액성 패턴들의 제2 초친액성 패턴으로 이동 시, 상기 액적의 모체 액적은 상기 제2 초친액성 패턴으로 이동되고, 상기 모체 액적에서 분리된 상기 액적의 미세 액적은 상기 제1 초친액성 패턴에 잔류되어 분배될 수 있다.
또한, 상기 초친액성 패턴은 상기 액적의 물질 종류 또는 농도에 따라 반응하여 변색되는 비색 검지 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 초친액성 패턴 어레이는 상기 초발액성층 상에 복수 개의 오프닝들(openings)이 형성된 패턴 마스크 배치한 후 자외선 또는 플라즈마 처리하여, 상기 복수 개의 오프닝들에 의해 노출된 상기 초발액성층의 노출부의 표면에너지를 증가시켜, 상기 노출부가 초친액성으로 변화된 복수 개의 초친액성 패턴들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 초친액성 패턴 어레이는 상기 유연기판과 상기 초발액성층 사이에 형성되고, 신축성 물질로 이루어진 접착층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 초친액성 패턴은 국부적으로 변형된 딤플(dimple) 형상을 포함하고, 상기 딤플 내에 상기 액적이 위치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템은 상기 초친액성 패턴 어레이의 하면을 흡인하여 상기 초친액성 패턴 어레이에 국부적 변형을 일으켜 상기 딤플을 형성하는 진공팁을 포함하는 딤플 형성부; 및 상기 진공팁을 상기 초친액성 패턴 어레이의 하부에서 이동시켜 상기 액적을 상기 초친액성 패턴 어레이 상에서 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 딤플은 상기 초친액성 패턴 어레이의 하면에 접촉되는 상기 진공팁의 단면에 상응하는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 진공팁은 원형의 팁 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 딤플 형성부는 상기 진공팁과 상기 초친액성 패턴 어레이 사이 공간의 압력을 조절하는 진공 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 진공 조절부는 상기 진공팁의 진공 정도를 조절하여 상기 딤플의 형상을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법은 유연기판; 상기 유연기판 상에 형성되고, 초발액성 표면을 갖는 초발액성층; 및 상기 초발액성층 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 초친액성 표면을 갖는 복수 개의 초친액성 패턴들로 이루어진 초친액성 패턴 어레이를 포함하는 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법에 있어서, 상기 초친액성 패턴 어레이 상에 표적물질을 포함하는 액적 시료를 도입하는 단계; 및 상기 초친액성 패턴 어레이의 하면에서 진공팁을 이동시켜 상기 액적 시료의 이동을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 모체 액적 시료로부터 원하는 만큼의 미세 액적 시료를 분리하여 원하는 곳에 분배할 수 있고, 하나의 모체 액적 시료를 통하여 다양한 종류의 검사를 동시에 진행할 수 있는 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기름 류, 혈액 등과 같은 표면 에너지가 낮은 시료의 이동, 정지, 합성, 패턴화 등의 제어가 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 전기 또는 자기 자극을 사용하지 않는 동시에 장치의 구성이 간단하고, 액적 제어의 자유도가 높으며, 시료의 오염, 손실 또는 손상의 문제가 없고, 장기간 반복 사용 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 진공팁의 크기와 진공 정도를 조절하여, 딤플의 크기 및 형태를 자유롭게 조절할 수 있으며, 액적 용량의 제어가 가능한 다중검지 바이오센서 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이를 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 딤플 형성부(진공팁)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 모체 액적으로부터 미세 액적이 분리되는 과정을 보여주는 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 모체 액적으로부터 미세 액적이 분리되는 거동을 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초발액성 표면 및 초친액성 표면에서의 액적 상태를 보여주는 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 미세 액적 패턴 기반의 비색 검지 결과를 나타낸 도면이다(도 11: 글루코즈(GL), 도 12: 요산(UA) 및 도 13: 젖산(LA)).
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 다중검지 바이오센싱 과정을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 다중검지 바이오센싱 결과를 보여주는 사진이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센싱을 통해 얻어진 혼합물 내의 글루코즈, 요산 및 젖산의 농도를 나타낸 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "또는" 이라는 용어는 배타적 논리합 "exclusive or"이기보다는 포함적인 논리합 "inclusive or"를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, "x가 a 또는 b를 사용한다"라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 막, 층, 영역, 구성요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서 "제1" 또는 "제2" 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템(100)는 초친액성 패턴 어레이(110), 딤플 형성부(120), 구동부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
액적(10)은 물방울, 기름방울 또는 그 밖의 다양한 종류의 유체일 수 있다. 액적(10)은 분석의 대상이 되는 DNA, 단백질, 항체, 당쇄, 세포, 뉴런, 혈액 등의 다양한 생체, 화학 물질을 포함할 수 있다.
액적(10)은 시료 공급부(20)를 통해 초친액성 패턴 어레이(110)의 표면으로 제공될 수 있다. 시료 공급부(20)는 예를 들어, 마이크로 펌프 등에 의해 시료 공급관에 유압을 가하여 분석에 필요한 양만큼의 액적(10)을 초친액성 패턴 어레이(110)의 표면으로 공급할 수 있다.
초친액성 패턴 어레이(110)는 홀더(30)에 의해 수평 방향으로 지지될 수 있다. 초친액성 패턴 어레이(110)는 홀더(30)의 중앙측에 관통 형성된 개방부에 구비될 수 있다. 초친액성 패턴 어레이(110)의 하부에는 딤플 형성부(120)의 진공팁이 이동할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 초친액성 패턴 어레이(110)를 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이(110)는 유연기판(111), 유연기판(100) 상에 형성되고, 초발액성 표면(112s)을 갖는 초발액성층(112) 및 초발액성층(112) 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 초친액성 표면(113s)을 갖는 복수 개의 초친액성 패턴(113)들을 포함한다.
유연기판(111)은 휘어지거나 늘어날 수 있는 신축성을 갖는 기판일 수 있다. 유연기판(111)은 국부적으로 딤플(dimple)이 형성될 수 있을 정도의 신축성을 갖는 기판일 수 있다. 유연기판(111)은 예를 들어, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)일 수 있다.
초발액성층(112)은 유연기판(100) 상에 형성되고, 초발액성 표면(112s)을 갖는다. 초발액성층(112)은 초발액성(초발수성)을 갖는 물질로 형성되어 그 표면(112s)이 초발액성을 갖게 된다. 초발액성 표면(112s)은 상부에 위치된 액적(물방울일 경우)과의 접촉각이 90° 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 액적(물방울일 경우)과의 접촉각이 150° 이상일 수 있다. 이에 따라 액적(물방울일 경우)은 초발액성 표면(112s)에서 잘 미끄러질 수 있게 된다.
초발액성층(112)은 낮은 표면에너지를 갖는 나노물질로 형성될 수 있다. 초발액성층(112)은, 예를 들어, 불소화 실리카 나노입자를 유연기판(100) 상에 대면적으로 스프레이(spray)(분사)함으로써 형성될 수 있다.
초친액성 패턴(113)은 초발액성층(112) 상에 x 및 y 방향으로 소정 간격 이격되어 복수 개로 형성되고, 초친액성 표면(113s)을 갖는다. 초친액성 표면(113s)은 상부에 위치된 액적(물방울일 경우)과의 접촉각이 90° 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 액적과의 접촉각이 150° 이하일 수 있다.
초친액성 패턴(113)은 액적의 물질 종류 및/또는 농도에 따라 반응하여 변색되는 비색 검지 물질을 포함할 수 있다. 비색 검지 물질은 초친액성 패턴(113)에 포함되도록 사전에 패턴화될 수 있고, 표적물질을 포함하는 액적 시료와 접촉시 반응하여 색 변화를 나타내며, 이러한 비색 검지 물질의 색 변화를 이용하여 표적물질을 검출할 수 있다.
비색 검지 물질은 초친액성 패턴(113)의 열(column) 마다(또는 행(row) 마다) 다른 물질로 형성될 수 있고, 액적 시료를 x 방향(또는 y 방향)으로 이동시켜 비색 검지 물질이 형성된 초친액성 표면(113s)을 지나가게 함으로써 액적이 초친액성 패턴(113) 상에 이동 및/또는 분배되어 각 비색 검지 물질들과의 반응을 통해 액적 시료의 다양한 바이오 정보를 검출할 수 있다.
초친액성 패턴(113)의 형성 방법은 추후 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
초친액성 패턴 어레이(110)는 유연기판(111)과 초발액성층(112) 사이에 신축성 물질로 형성되는 접착층(114)을 더 포함할 수 있다.
접착층(114)은 유연기판(111)과 같이 휘어지거나 늘어날 수 있는 신축성을 갖고, 유연기판(111)과 초발액성층(112) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있는 고접착성을 가질 수 있다. 접착층(114)은 유연기판(111)과의 접착력이 높은 폴리머로 이루어질 수 있고, 휘발성이 강한 용매(예를 들어, 아세톤, 알코올)에 용해될 수 있어야 한다. 접착층(114)은 스프레이 방식을 통해 유연기판(111) 상에 직접 형성될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 초친액성 패턴 어레이(110)를 제조하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 5는 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이를 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 초친액성 패턴 어레이는 유연기판(111) 상에 접착층(114)을 형성하는 단계, 접착층(114) 상에 초발액성층(112)을 형성하는 단계, 초발액성층(112) 상에 패턴 마스크를 배치하는 단계 및 자외선 또는 플라즈마 처리하여 복수 개의 초친액성 패턴(113)들을 형성하는 단계를 통해 제조될 수 있다.
우선, 유연기판(111)을 준비하고, 준비된 유연기판(111) 상에 접착층(114)을 형성할 수 있다. 접착층(114)은 신축성 및 고접착성을 갖는 폴리머 물질을 이용하여 유연기판(111) 상에 스프레이 방식으로 형성할 수 있다.
이후, 접착층(114) 상에 분사장치(115)를 이용하여 낮은 표면에너지를 갖는 나노물질(112a)을 스프레이하여 초발액성층(112)을 형성할 수 있다.
이후, 초발액성층(112) 상에 복수 개의 오프닝(opening)들이 형성된 패턴 마스크(116)를 배치한 후, 패턴 마스크(116) 위에서 초발액성층(112)의 노출된 부분을 자외선 또는 (산소) 플라즈마(117) 처리하여, 복수 개의 초친액성 패턴(113)들을 형성할 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 초친액성 패턴(113)들은 패턴 마스크(116)에 형성된 복수 개의 오프닝들에 의해 부분적으로 노출된 초발액성층(112)의 노출부가 자외선 또는 플라즈마(117) 처리에 의해 그 표면에너지가 증가되어 초발액성을 갖던 표면이 초친액성을 갖도록 변화됨으로써 형성될 수 있다. 즉, 자외선 또는 플라즈마 처리(117)는 패턴 마스크(116)에 형성된 복수 개의 오프닝들에 의해 부분적으로 노출된 초발액성층(112)의 노출부의 표면에너지를 증가시켜, 높은 표면에너지를 갖는 복수 개의 초친액성 패턴(113)들을 형성할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 딤플 형성부(120)는 초친액성 패턴 어레이(110)의 하부에 위치되고, 초친액성 패턴 어레이(110)의 하면에 국부적인 변형을 일으켜 딤플(dimple)을 형성할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 딤플 형성부(120)를 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 딤플 형성부(진공팁)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 초친액성 패턴 어레이(110)의 초친액성 패턴(미도시)은 국부적으로 변형된 딤플(dimple)(113d) 형상을 포함하고, 딤플(113d) 내에 액적(10)이 위치될 수 있다.
딤플 형성부(120)는 초친액성 패턴 어레이(110)의 하면에 국부적인 변형을 일으켜 딤플(113d)을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 딤플 형성부(120)는 진공팁(121) 및 진공 조절부(122)를 포함할 수 있다.
진공팁(121)은 초친액성 패턴 어레이(110)(특히, 초친액성 패턴 어레이(110)의 유연기판(111))의 하면에 접촉되어, 초친액성 패턴 어레이(110)의 하면을 흡인함으로써 초친액성 패턴 어레이(110)에 국부적으로 기계적 변형을 일으킬 수 있다.
딤플(113d)은 이러한 초친액성 패턴 어레이(110)의 국부적인 기계적 변형에 의해 형성될 수 있다. 또한, 딤플(113d)은 초친액성 패턴 어레이(110)(특히, 유연기판(111))의 하면에 접촉되는 진공팁(121)의 단면에 상응하는 크기로 형성될 수 있다.
진공팁(121)은 다양한 크기를 가질 수 있고, 진공팁(121)의 크기에 따라 딤플(113d)의 크기가 변화될 수 있다. 따라서, 다양한 크기의 단면 크기(개구부)를 갖는 진공팁(121)을 필요에 따라 교체하여 사용함으로써, 딤플(113d)의 크기 및 형상(형태)를 조절할 수 있고, 이를 통해 액적의 용량을 제어할 수 있다.
진공팁(121)은 원통형상으로 이루어질 수 있고, 상부 측에 원형 단면의 팁 구조를 가질 수 있다. 진공팁(121)의 원형의 팁 구조에 따라 딤플(113d)은 원형의 웅덩이 형태로 함몰되어 형성될 수 있다. 이때 액적(10)은 딤플(113d) 내에 위치, 즉 고정될 수 있다.
진공 조절부(122)는 진공팁(121)과 초친액성 패턴 어레이(110)(특히, 유연기판(111)) 사이 공간의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 진공 조절부(122)는 진공팁(121)의 진공 정도를 조절하여, 딤플(113d)의 크기 및 형상(형태)을 조절할 수 있다. 진공 조절부(122)는 진공 펌프를 포함할 수 있다.
진공팁(121)과 초친액성 패턴 어레이(110) 사이의 공간은 딤플 형성부(120)(특히, 진공 조절부(122))에 의해 진공 상태 혹은 외부압력(예를 들어, 대기압)보다 압력이 낮은 저진공 상태가 되고, 이에 따라 초친액성 패턴 어레이(110)의 상부 표면과 하부 표면의 압력 차이에 따라 초친액성 패턴 어레이(110)에 국부적인 형태로 딤플(113d)이 형성될 수 있다.
딤플 형성부(120)는 딤플(113d) 내에 액적(10)을 고정시키기 위해 제공될 수 있다. 초친액성 패턴 어레이(110)에 딤플(113d) 형상(구조)을 형성할 경우, 초친액성 표면의 특성 및 웅덩이 형태의 딤플(113d)의 구조적 특성에 의해 딤플(113d) 내에 액적(10)이 위치, 즉 고정될 수 있다.
한편, 딤플 형성부(120)의 흡인 작동을 중단하여 초친액성 패턴 어레이(110)에서 딤플(113d)을 제거할 경우, 초친액성 패턴 어레이(110)은 우수한 신축성에 기반하여 도 2에 도시된 바와 같이 본연의 형태로 회복되나, 액적(10)은 초친액성 패턴 어레이(110)의 초친액성 표면의 특성에 의해 초친액성 패턴(113) 상에 여전히 위치, 즉 고정될 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 구동부(130)는 딤플 형성부(120)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 구동부(130)는 딤플 형성부(120)가 흡인 작동되는 동안 딤플 형성부(120)를 초친액성 패턴 어레이(110)의 하부에서 이동시킬 수 있고, 특히 진공팁(121)을 초친액성 패턴 어레이(110)(특히, 유연기판(111))의 하부에서 이동시켜 액적(10)을 초친액성 패턴 어레이(110) 상에서 이동시킬 수 있다.
구동부(130)는 딤플(113d) 내의 액적(10)을 초친액성 패턴 어레이(110) 상에서 이동시킬 수 있다. 구동부(130)에 의해 딤플 형성부(120)가 수평 방향으로 이동됨에 따라, 초친액성 패턴 어레이(110)에서 딤플(113d)이 형성되는 위치가 변화되고, 이에 따라 딤플(113d) 내의 액적(10)이 초친액성 패턴 어레이(110) 상에서 이동된다.
구동부(130)는 XY 스테이지 형태로 제공될 수 있다. 구동부(130)는 구동모터나 유압실린더 등 다양한 기구 매커니즘으로 제공될 수 있다. 구동부(130)는 제1 가이드부재(131), 제2 가이드부재(132) 및 이동부재(133)를 포함할 수 있다.
제1 가이드부재(131)는 제1 방향으로 제공되어 제2 가이드부재(132)를 제1 방향으로 구동할 수 있다. 제2 가이드부재(132)는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 제공되어 제1 가이드부재(131)를 따라 제2 방향으로 이동할 수 있다.
이동부재(133)는 제2 가이드부재(132)와 함께 제1 가이드부재(131)를 따라 제1 방향으로 이동하고, 제2 가이드 부재(132)를 따라 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이동부재(164)에는 진공팁(121)을 승강할 수 있는 승강 부재가 마련될 수도 있다. 이에 따라 진공팁(121)은 X-Y-Z 축으로 구동될 수 있다.
제어부(140)는 딤플 형성부(120) 및 구동부(130)를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 설정된 프로그램 혹은 사용자 인터페이스부(예컨대, 마우스, 키보드, 터치패드 등)를 통한 사용자의 입력에 따라 딤플 형성부(120)와 구동부(130)로 지령을 전달할 수 있다. 딤플 형성부(120)는 제어부(140)의 지령에 따라 진공 흡입을 개시하거나 중지할 수 있다. 구동부(130)는 제어부(140)의 지령에 따라 진공팁(121)의 위치를 이동시킬 수 있다.
제어부(140)는 딤플(113d)의 측면 기울기를 액적(10)이 중력에 의하여 굴러 떨어질 수 있는 임계 기울기 이상의 각도를 가지도록 제어할 수 있다. 액적(10)의 이동은 진공팁(121)이 이동하는 경로에 따라 자유로이 제어될 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(140)는 딤플 형성부(120)에 의해 딤플(113d)을 형성한 상태로 구동부(130)를 동작시켜 액적(10)을 분석부(40)로 이동할 수 있고, 분석부(40)에서 분석이 완료된 후 액적(10)을 시료 배출부(50) 측으로 이동시킬 수 있다. 분석 완료된 액적(10)은 시료 배출부(50)를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이 상에 표적물질을 포함하는 액적 시료를 도입하고, 상기 초친액성 패턴 어레이의 하면에서 진공팁을 이동시켜 상기 도입된 액적 시료의 이동을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템은 다중검지, 즉 다중의 표적물질을 검출할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템은 모체 액적 시료로부터 원하는 만큼의 미세 액적 시료를 분리하여 원하는 곳에 분배할 수 있고, 하나의 모체 액적 시료를 통하여 다양한 종류의 검사를 동시에 진행할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 모체 액적으로부터 미세 액적이 분리되는 과정을 보여주는 그림이다.
도 7의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 액적(10)은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템에 의해 이동 및 분배되어 모체 액적 및 미세 액적(액체)으로 분리될 수 있다.
액적(10)은 딤플 형성부(120)(특히 진공팁(121))에 의해 딤플이 형성된 초친액성 패턴 어레이(110)의 어느 하나의 초친액성 패턴(113)에서 다른 어느 하나의 초친액성 패턴(113)으로 이동될 수 있다. 또한, 액적(10)은 이동시 모체 액적과 미세 액적으로 분배될 수 있는데, 이때 이동된 액적은 모체 액적을 형성하고, 모체 액적으로부터 분리된 액적은 미세 액적을 형성할 수 있다.
일반적으로 표면의 액적 거동은 액적에 적용된 중력(Fg)과 표면 접착력(Fadh) 간의 상관 관계에 의해 결정된다. 초발액성 표면에서의 중력(Fg)은 표면 접착력(Fadh) 보다 훨씬 크기 때문에, 액적을 높은 자유도로 가이드할 수 있는 국부적인 딤플을 따라 액적을 쉽게 롤오프(roll-off)할 수 있다. 반면, 초친액성 패턴에 대한 액적의 표면 접착력은 매우 높기 때문에, 진공팁이 초친액성 패턴으로부터 멀어짐에 따라 액적은 초친액성 패턴에 접착된 상태로 늘어지게 된다.
중력(Fg)이 초친액성 패턴의 표면 접착력(FSPI) 보다 큰 경우, 진공팁이 초친액성 패턴으로부터 더 멀리 이동될 때, 액적의 일부(미세 액적)가 최종적으로 모체 액적으로부터 분배된다. 반대로 중력(Fg)이 초친액성 패턴의 표면 접착력(FSPI) 보다 작은 경우, 액적이 초친액성 패턴으로 분배되기보다는 고정되게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 모체 액적으로부터 미세 액적이 분리되는 거동을 보여주는 사진이다.
도 8의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 초친액성 패턴 어레이를 포함하는 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 액적의 이동 및 분배의 거동을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 초친액성 패턴 어레이는 2mm의 직경을 갖는 원형의 초친액성 패턴들을 포함하고, 초친액성 패턴들 사이의 간격은 15mm이다. 액적을 적재하기 위해, 20mm의 직경을 갖는 진공팁을 이용하여 초친액성 패턴 어레이의 하면에 20kPa의 진공 압력을 가할 수 있다.
진공팁은 Z 스테이지를 통해 부드럽게 당겨져서 약간의 경사(~ 5°)를 형성하게 되고, 액체의 제어를 위해 자동화된 X-Y 이동 스테이지를 통해 수평으로 제어된다. 액적(200 ㎕의 에틸렌글리콜)은 진공팁의 움직임에 따라 초친액성 패턴 어레의 표면을 자유롭게 이동하며 진공팁의 움직임과 함께 초친액성 패턴에 몇 ㎕의 미세 액적을 남기게 된다.
액적이 복수 개의 초친액성 패턴들 중 어느 하나의 제1 초친액성 패턴에서 상기 제1 초친액성 패턴이 아닌 다른 어느 하나의 제2 초친액성 패턴으로 이동 시, 상기 액적의 모체 액적은 상기 제2 초친액성 패턴으로 이동되고, 상기 모체 액적에서 분리된 상기 액적의 미세 액적은 상기 제1 초친액성 패턴에 잔류되어 분배될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초발액성 표면 및 초친액성 표면에서의 액적 상태를 보여주는 사진이다.
도 9를 참조하면, 초발액성 표면 및 초친액성 표면에서 다양한 액적의 상태를 확인할 수 있다. 초발액성 표면은 (a)물, (b) 에틸렌글리콜(EG), (c) 혈액, (d) 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 (e) 하이드로겔과 같은 다양한 액적에 대해 극도의 발액성을 나타내고, 대조적으로 초친액성 표면은 극도의 친액성을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템(100)는 하나의 액적 시료(예를 들어, 혈액, 눈물 또는 뇨)를 이용하여 다양한 생물학적 분석을 정밀하게 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템(100)는 하나의 바이오 액적 시료를 여러 초친액성 패턴(113) 상에 분배하고, 초친액성 패턴(113)에 포함된 검지 물질을 이용하여 상기 바이오 액적 시료의 물질 또는 농도 등의 다양한 바이오 정보를 센싱할 수 있다.
초친액성 패턴 어레이(110)는 x 및 y 방향으로 소정 간격 이격되어 복수 개로 형성된 초친액성 패턴(113)들을 포함하고, 초친액성 패턴(113)은 액적의 물질 종류 및/또는 농도에 따라 반응하여 변색되는 비색 검지 물질을 포함할 수 있다. 비색 검지 물질은 초친액성 패턴(113)에 포함되도록 사전에 패턴화될 수 있고, 표적물질을 포함하는 액적 시료와 접촉시 반응하여 색 변화를 나타내며, 이러한 비색 검지 물질의 색 변화를 이용하여 표적물질을 검출할 수 있다.
일례로, 혈액 내의 글루코즈(글루코스)를 표적 물질로 하여 글루코즈의 농도를 분석하고자 하는 경우, 비색 검지 물질은 글루코즈와 반응할 수 있는 글루코즈 옥시다아제와 같은 효소일 수 있다. 또한, 췌장의 염증 여부를 조사하기 위해 혈액 내 리파아제 농도를 분석하고자 하는 경우, 비색 검지 물질은 리파아제의 기질인 트리글리세리드일 수 있다.
비색 검지 물질은 열(column) 마다(또는 행(row) 마다) 다른 물질로 형성될 수 있고, 액적 시료를 x 방향(또는 y 방향)으로 이동시켜 비색 검지 물질이 형성된 초친액성 패턴의 표면을 지나가게 함(이동 및/또는 분배)으로써 각 비색 검지 물질들과의 반응여부를 분석장치(150) 등을 이용하여 확인할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 미세 액적 패턴 기반의 비색 검지 결과를 나타낸 도면이다. 도 11 내지 도 13은 각각 액적 시료로서 글루코즈(GL), 요산(UA) 및 젖산(LA)에 대한 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 비색 분석 결과를 나타낸다.
표적물질의 비색 분석을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이는 초친액성 패턴 영역이 효소(enzyme) 및 발색 지시약(color indicator)으로 사전에 패턴화된다. 표적물질을 포함하는 액적 시료는 미리 패턴화된 초친액성 패턴 영역에 분배된다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 글루코즈(GL), 요산(UA) 및 젖산(LA)의 액적 시료에 대한 다중 비색검지 결과, 액적 시료의 표적물질 농도가 높을수록 검량선의 색 농도가 높아지며, 글루코즈(0-20 mM), 요산(0.25-4 mM) 및 젖산(0-20 mM)의 각 농도 범위 내에서 각 액적 시료의 농도 및 상기 액적 시료의 농도에 따른 색 농도(변색 세기) 결과는 선형 관계를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수작업 처리시 발생될 수 있는 실수나 마이크로 유체 채널에서의 시료 흡착과 같은 불필요한 낭비를 제거함으로써 시료 소모량(1 ㎕)을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단일 액적 시료를 이용하여 단일 분석에서 여러 분석물의 동시 검출을 가능하다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 다중검지 바이오센싱 과정을 보여주는 도면이다.
도 14를 참조하면, 다중검지를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템의 초친액성 패턴 어레이는 초발액성층 상에 3x3 어레이로 형성된 초친액성 패턴을 포함하고, 3개의 열(column)(y 방향)은 각각 글루코즈(GL), 요산(UA) 및 젖산(LA) 검사 시약으로 사전에 패턴화된다. 3가지 다른 조합의 분석 시료(하기 표 1 참조)는 행(row) 방향(x 방향)으로 위에서 아래로 순서대로 패턴화된다. 액적 시료(혼합물 A 내지 C)는 이렇게 패턴화된 초친액성 패턴 어레이 상에서 이동하게 된다.
GL ( mM ) UA ( mM ) LA ( mM )
분석 시료 1 10 2 0
분석 시료 2 0 2 2
분석 시료 3 10 0 2
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 다중검지 바이오센싱 결과를 보여주는 사진이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템을 이용한 다중검지 바이오센싱 결과를 통해 측정된 색 농도로부터 액적 시료의 각 표적물질의 농도를 추론할 수 있다. 이는 FDA 표준을 만족하는 20% 오차 내에서 미리 설계된 농도와 유사하다(도 16 참조). 도 15에서 +부호는 비색 분석을 위한 양성 반응을 나타내고, - 부호는 음성 반응을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센싱을 통해 얻어진 혼합물 내의 글루코즈, 요산 및 젖산의 농도를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 비색 분석 결과로부터 계산된 3가지 혼합 용액(혼합물 A 내지 C)의 글루코즈(GL), 요산(UA) 및 젖산(LA)의 농도를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 딤플 구조의 이동에 따르는 액적의 제어를 통해 액적이 지나간 이동 경로 상에 잔여 액적을 남기지 않아, 액적의 이동 중 액적의 손실 및 초친액성 패턴 어레이의 표면과의 반응을 줄일 수 있어, 다양한 합성 및/또는 분석이 필요한 랩온어칩 기술에 적용시 큰 이점을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중검지 바이오센서 시스템은 전기 또는 자기 자극을 사용하지 않는 동시에 구성 및 사용이 간단하고, 액적 제어의 자유도가 높으며, 시료의 오염, 손실 또는 손상의 문제를 일으키지 않으며, 장기간 반복 사용 가능하여, 기존의 기술들이 적용되기 어려운 나노 분야 및/또는 바이오 분야에 활용되기에 적합하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 진공팁의 크기 및 진공 정도의 조절을 통해 딤플 구조의 크기 및 형태를 자유롭게 조절 가능하여, 액적 용량의 제어가 가능하고, 여러 개의 진공팁을 독립적으로 이동할 수 있도록 구비하여, 다수의 액적을 동시에 제어할 수 있어, 다양한 분야로의 응용 및 확장이 용이하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 방법과 달리 액적의 이동을 위한 추가적인 경로의 지정 또는 첨가물이 필요 없기 때문에, 액적의 이동이 자유로울 뿐만 아니라, 특히 초발수성 혹은 초발유성 표면을 이용하여 액적의 오염 및 손실을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 모체 액적 시료로부터 원하는 만큼의 미세 액적 시료를 분리하여 원하는 곳에 분배할 수 있고, 하나의 모체 액적 시료를 통하여 다양한 종류의 검사를 동시에 진행할 수 있어 다중검지가 가능하며, 기름 류, 혈액 등과 같은 표면 에너지가 낮은 시료의 이동, 정지, 합성, 패턴화 등을 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 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.
10: 액적 20: 시료 공급부
30: 홀더 40: 분석부
50: 시료 배출부 100: 다중검지 바이오센서 시스템
110: 초친액성 패턴 어레이 111: 유연기판
112: 초발액성층 112s: 초발액성 표면
112a: 낮은 표면에너지를 갖는 물질
113: 초친액성층 113d: 딤플
113s: 초친액성 표면 114: 접착층
115: 분사장치 116: 패턴마스크
117: 자외선 또는 플라즈마 120: 딤플 형성부
121: 진공팁 122: 진공 조절부
130: 구동부 131: 제1 가이드부재
132: 제2 가이드부재 133: 이동부재
140: 제어부 150: 분석장치

Claims (12)

  1. 유연기판;
    상기 유연기판 상에 형성되고, 초발액성 표면을 갖는 초발액성층;
    상기 유연기판과 상기 초발액성층 사이에 형성되고, 휘발성 용매에 용해되는 신축성 물질로 이루어진 접착층; 및
    상기 초발액성층 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 초친액성 표면을 갖는 복수 개의 초친액성 패턴들로 이루어진 초친액성 패턴 어레이
    를 포함하고,
    상기 초발액성층은 낮은 표면에너지를 갖는 나노물질로 형성되며,
    상기 초발액성층 상에 복수 개의 오프닝들(openings)이 형성된 패턴 마스크를 배치한 후 자외선 또는 플라즈마 처리하여,
    상기 복수 개의 오프닝들에 의해 노출된 상기 초발액성층의 노출부의 표면에너지를 증가시켜, 상기 노출부가 초친액성으로 변화된 복수 개의 초친액성 패턴들을 포함하는 상기 초친액성 패턴 어레이 상에서 액적의 이동이 제어되는 다중검지 바이오센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액적은 상기 복수 개의 초친액성 패턴들의 제1 초친액성 패턴에서 상기 복수 개의 초친액성 패턴들의 제2 초친액성 패턴으로 이동 시,
    상기 액적의 모체 액적은 상기 제2 초친액성 패턴으로 이동되고, 상기 모체 액적에서 분리된 상기 액적의 미세 액적은 상기 제1 초친액성 패턴에 잔류되어 분배되는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초친액성 패턴은
    상기 액적의 물질 종류 또는 농도에 따라 반응하여 변색되는 비색 검지 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초친액성 패턴은
    국부적으로 변형된 딤플(dimple) 형상을 포함하고,
    상기 딤플 내에 상기 액적이 위치되는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초친액성 패턴 어레이의 하면을 흡인하여 상기 초친액성 패턴 어레이에 국부적 변형을 일으켜 상기 딤플을 형성하는 진공팁을 포함하는 딤플 형성부; 및
    상기 진공팁을 상기 초친액성 패턴 어레이의 하부에서 이동시켜 상기 액적을 상기 초친액성 패턴 어레이 상에서 이동시키는 구동부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 딤플은
    상기 초친액성 패턴 어레이의 하면에 접촉되는 상기 진공팁의 단면에 상응하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 진공팁은
    원형의 팁 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 딤플 형성부는
    상기 진공팁과 상기 초친액성 패턴 어레이 사이 공간의 압력을 조절하는 진공 조절부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진공 조절부는
    상기 진공팁의 진공 정도를 조절하여 상기 딤플의 형상을 조절하는 것을 특징으로 하는 다중검지 바이오센서 시스템.
  12. 유연기판; 상기 유연기판 상에 형성되고, 낮은 표면에너지를 갖는 나노물질로 형성된 초발액성 표면을 갖는 초발액성층; 상기 유연기판과 상기 초발액성층 사이에 형성되고, 휘발성 용매에 용해되는 신축성 물질로 이루어진 접착층; 및 상기 초발액성층 상에 소정 간격 이격되어 형성되고, 상기 초발액성층 상에 복수 개의 오프닝들(openings)이 형성된 패턴 마스크를 배치한 후 자외선 또는 플라즈마 처리하여, 상기 복수 개의 오프닝들에 의해 노출된 상기 초발액성층의 노출부의 표면에너지를 증가시켜, 상기 노출부가 초친액성으로 변화된 복수 개의 초친액성 패턴들로 이루어진 초친액성 패턴 어레이를 포함하는 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 초친액성 패턴 어레이 상에 표적물질을 포함하는 액적 시료를 도입하는 단계; 및
    상기 초친액성 패턴 어레이의 하면에서 진공팁을 이동시켜 상기 액적 시료의 이동을 제어하는 단계
    를 포함하는 다중검지 바이오센서 시스템의 동작 방법.
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