KR102061191B1

KR102061191B1 - 다중 면역진단용 미세유체칩 및 이의 제작 방법

Info

Publication number: KR102061191B1
Application number: KR1020180036512A
Authority: KR
Inventors: 김준원; 김호진; 배판기; 신용범; 박경미; 김주옥; 이상현
Original assignee: 주식회사 라디안큐바이오
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-12-31
Also published as: KR20190114191A

Abstract

단일의 미세유체칩과 단일 샘플로 다중 면역진단을 수행하여 복수의 표적물질을 효과적으로 검출할 수 있는 미세유체칩에 관한 것이다.

Description

다중 면역진단용 미세유체칩 및 이의 제작 방법{Microfluidic chip for Multi Immunodiagnosis and Method for manufacturing thereof}

본 발명은 단일 미세유체칩과 단일 샘플을 이용하여 다중 면역진단을 수행할 수 있는 미세유체칩 및 상기 미세유체칩의 제작 방법에 관한 것이다.

20세기 동안 보건의료 분야의 눈부신 발전에 불구하고, 감염성 질병은 전 세계적으로 유행하고 있으며, 사회적 불안과 함께 천문학적인 경제적 손실을 초래하고 있다. 중증 급성 호흡기 증후군(severe acute respiratory syndrome, SARS)은 2003년 1주일 동안 30개 국가에 확산되었고, 중국에서만 5,000명 이상의 감염자와 349명의 사망자를 발생시켰으며, 200억 달러 이상의 경제적 손실을 초래하였다. 2009년에는 신종 인플루엔자 A(novel swine-origin influenza A(H1N1))가 유행하여 최대 20만 명이 사망하였으며, 약 300억 달러 이상의 경제적 손실을 유발하였다. 또한, 2015년 바레인에서 중동호흡기증후군 코로나바이러스(Middle East respiratory syndrome coronavirus, MERS-CoV)에 감염된 환자가 국내에 들어온 이후 확진과 초동 대처가 늦어지면서 국내에 빠르게 전파되어 186명이 감염되었으며, 이 중 36명이 사망하였다. 최근 30여년 동안 에볼라 바이러스(ebola virus), HIV(human immunodeficiency virus), 조류 인플루엔자(avian influenza), SARS-CoV(severe acute respiratory syndrome coronavirus), 신종 인플루엔자 A 및 MERS-CoV 등 다수의 바이러스가 창궐하여 사회적, 경제적 피해를 야기하였으며, 교통과 무역의 발달로 감염성 질병의 전파속도가 매우 빨라지고 있다.

바이러스와 같은 혈액 내 질병 표적(원인) 물질을 검출하는 방법에는 전사-매개 증폭(transcriptional-mediated amplification, TMA), PCR-기반 핵산 증폭(PCR-mediated nucleic acid amplification) 등과 같은 핵산 증폭 방법(nucleic acid amplification, NAT)이 많이 이용되고 있다. 그러나 이들 방법은 증폭 전 핵산 준비 단계가 필수적이고, 고가의 장비와 잘 훈련된 실험자가 필요한 단점이 있다. 또한 핵산 증폭 방법은 원하지 않는 표적의 증폭을 막기 위해 프라이머의 디자인에 각별한 주의가 필요하다. 따라서 간편하면서 실행이 용이한 방식으로 복수의 표적을 동시에 분석하는 방법이 당업계에 요구되고 있는 실정이다.

상기 요구를 해결하기 위하여 본 발명자들은 단일 샘플로 복수의 표적물질을 동시에 확인할 수 있는 미세유체칩을 개발하였다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1661315호

본 발명의 일 목적은 생물학적 시료로부터 복수의 표적물질을 면역진단 방법으로 동시에 검출할 수 있는 미세유체칩을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 미세유체칩의 제작 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 양상은

표적물질 포획입자가 주입되는 입자 주입부;

상기 입자 주입부의 말단과 연결된 입자 이동부;

상기 입자 이동부와 연결되고, 양각 패턴의 마이크로기둥이 하나 이상 형성된 반응부; 및

상기 반응부와 채널로 연결되고, 검사 대상이 되는 시료가 주입되는 용액 주입부를 포함하는 미세유체칩으로서, 상기 입자 주입부, 입자 이동부, 반응부 및 용액 주입부는 상부 기판 및 하부 기판이 상하 적층되어 형성된 것인 미세유체칩을 제공한다.

본 발명의 다른 양상은 ⒜ 유체가 이동하는 채널, 표적물질 포획입자 어셈블리(assembly)용 패턴 및 입자 주입부가 형성된 마스터 몰드를 제작하는 단계;

⒝ 제작된 마스터 몰드에 경화형 수지를 도포 및 경화시켜 미세유체칩의 하부 기판을 제작하는 단계;

⒞ 형성된 입자 주입부에 표적물질 포획입자를 분주하는 단계를 포함하는 미세유체칩의 제작 방법을 제공한다.

본 명세서에 사용된 용어, 표적물질 포획입자 '어셈블리(assembly)'는 입자 이동부에서 반응부 내부로 유입된 표적물질 표획입자가 마이크로기둥 사이에 공간에 순차적으로 쌓이는 것을 의미한다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 ⒜의 유체가 이동하는 채널은 미세유체칩에서 입자 이동부로 기능할 수 있으며, 입자 주입부는 이용하는 표적물질 포획입자의 수에 따라 1개 내지 복수개 존재할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 미세유체칩 제작 방법은 ⒝ 단계 이후 하부 기판에 용액 주입부를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, ⒞ 단계 이후 미세유체칩의 상부 기판을 하부 기판에 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 ⒝의 경화형 수지는 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머 (cyclo olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmetharcrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트 (polypropylene carbonate, PPC), 폴리아미드 (polyamide, PA), 폴리에틸렌 (polyethylene, PE), 폴리프로필렌 (polypropylene, PP), 폴리스티렌 (polystyrene, PS), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride, PVC) 및 폴리비닐리덴 플로라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF)로 이루어진 군에서 선택되는 단일 재질 또는 둘 이상이 조합된 복합 재질을 이용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩을 이용하면 단일 샘플로 다중 면역진단을 수행할 수 있으므로 복수의 표적물질을 효과적으로 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩의 전체 구조를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 포획입자의 일 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩의 제작 과정을 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩에서 반응부의 세부 구조 및 유체 이동 방향을 보여준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩에서 반응부에 복수의 표적물질 포획입자가 어셈블리되는 원리를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩으로 모기 매개 바이러스의 감염 여부를 진단한 결과를 보여준다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 이용하였다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 면역진단용 미세유체칩을 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩의 전체 구조를 보여준다.

도시된 바와 같이 본 발명의 미세유체칩(100)은 용액 주입부(110), 입자 주입부(120), 입자 이동부(130), 반응부(140) 및 패드 삽입부(150)를 포함한다.

용액 주입부(110)는 세척 용액, 형광입자 용액 및 검사하고자 하는 생물학적 시료를 주입하는 곳으로 최소 1개 이상 존재하며, 복수개의 주입부가 존재할 수 있다. 용액 주입부(110)에 분주되는 용액은 모세관력(capillarity)에 기반하여 채널을 따라 반응부로 이동하며, 반응부 내에 어셈블리된 표적물질 포획입자와 반응할 수 있다. 또한, 용액 주입부(110)는 당업계에 알려진 형태를 이용할 수 있다. 예를 들어 신속 진단 키트와 같이 샘플 패드(sample pad) 및 접합 패드(conjugation pad)가 적층된 형태를 이용할 수 있다.

상기 생물학적 시료는 혈청, 혈장, 전혈, 타액, 객담 및 소변 등을 포함하는 검액 또는 검체 등이 이용될 수 있고, 시료의 종류에 따라 적절한 전처리 과정을 거친 후 이용할 수 있다. 예를 들어, 전혈을 이용하는 경우 필터로 혈구 성분을 제거한 후 용액 주입부에 분주할 수 수 있다.

입자 주입부(120)는 표적물질 포획입자를 주입하는 곳으로, 주입된 표적물질 포획입자는 모세관력과 증발을 통해 발생하는 유동에 의하여 입자 이동부(130)를 따라 반응부(140)로 이동한다. 검출하고자 하는 표적물질의 수에 따라 표적물질 포획입자를 다수 이용할 수 있으므로 입자 주입부(120)는 복수개 존재할 수 있고, 반응부의 상부 및 하부에 위치할 수 있다.

표적물질 포획입자는 반응부에서 표적물질과 결합하는 역할을 하며, 금속 입자(bead), 고분자 입자 등 검출하고자 하는 표적물질에 따라 제한없이 이용할 수 있다. 즉, 입자에 단백질, 핵산, 지질, 압타머(aptamer) 및 이의 혼합물 등을 결합시켜 이용할 수 있다. 예를 들어 고분자 입자와 항원의 복합체를 표적물질 포획입자로 이용하여 생물학적 시료에 존재하는 항체의 유무를 확인함으로써 개체의 항원 감염 여부를 진단할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 포획물질 포획입자는 1 내지 100 ㎛ 크기의 입자일 수 있으며, 20 내지 30 ㎛ 크기인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 표적물질 포획입자의 일 예를 보여주는 것으로, 비드(bead)에 검출 대상의 항원을 고정시킨 후 표적물질 포획입자로 이용할 수 있다.

입자 이동부(130)는 입자 주입부(120)와 반응부(140)를 연결하는 역할을 하며, 입자 주입부의 수에 따라 복수개 존재할 수 있다. 각각의 입자 주입부는 교차하여 상부의 입자 주입부 또는 하부의 입자 주입부와 연결되며, 표적물질 포획입자의 이동 방향 또한 교차로 나타난다.

반응부(140)는 입자 이동부(130)를 통하여 이동한 표적물질 포획입자가 생물학적 시료와 반응하는 공간이며, 각각의 입자 이동부와 연결되어 있다. 반응부(140)의 내부에는 표적물질 포획입자가 반응부 내부에 고정될 수 있도록 표적물질 포획입자의 크기보다 작은 간격으로 양각 패턴의 마이크로기둥이 형성되어 있다. 상기 마이크로기둥은 입자 이동부(130)와 일직선 방향으로 형성되어 채널 구조를 형성하며, 복수의 표적물질을 고정시킬 수 있도록 채널 구조는 복수개 존재할 수 있다. 또한, 상기 마이크로기둥은 표적물질 포획입자의 크기보다 작은 간격으로 배열되어 있으므로 마이크로기둥 사이의 공간(neck)에 표적물질 포획입자가 고정(patterning)될 수 있다. 마이크로기둥의 크기와 배치 간격은 표적물질 포획입자의 크기에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들어 30x30 ㎛ 크기의 마이크로기둥을 10 ㎛ 간격으로 배치하여 미세유체칩을 제작할 수 있다.

패드 삽입부(150)는 흡수 패드가 삽입되는 곳으로 용액 주입부(110)에 들어온 유체가 미세유체칩의 일 말단으로 이동할 수 있도록 유체의 흐름을 유도한다. 흡수 패드는 당 업계에 알려져 있는 수용액을 흡수할 수 있는 재질을 이용할 수 있으며, 예를 들어 유리 패드(glass fiber), 코튼(cotton), 셀룰로오스, 흡수성 고분자 등을 이용할 수 있다.

상기 입자 주입부, 입자 이동부, 반응부 및 용액 주입부는 상부 기판 및 하부 기판이 상하 적층되어 형성될 수 있으며, 하부 기판의 재질은 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머 (cyclo olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmetharcrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트 (polypropylene carbonate, PPC), 폴리아미드 (polyamide, PA), 폴리에틸렌 (polyethylene, PE), 폴리프로필렌 (polypropylene, PP), 폴리스티렌 (polystyrene, PS), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride, PVC) 및 폴리비닐리덴 플로라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF)로 이루어진 군에서 선택되는 단일 재질 또는 둘 이상이 조합된 복합 재질을 이용할 수 있다. 상부 기판은 하부 기판과 동일한 재질을 이용할 수 있으며, 유리 슬라이드(glass slide), 크리스탈 슬라이드 및 PSA(pressure sensitive adhesive, 감압성 접착제) 또한 이용할 수 있다.

다음으로 도 3을 참고하여 미세유체칩의 제작 과정을 설명한다. 도 3은 본 발명의 미세유체칩 제작 과정을 순서대로 보여준다.

당업계에 알려진 포토리소그래피(photolithography) 방법을 이용하여, 스핀코터(spincoater)로 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 표면에 음성 감광제(negative photo resist, negative PR)를 수십 ㎛ 두께로 코팅하였다(도 3의 A).

이후 코팅된 PR 위에 포토 마스크(photo mask)를 올리고, 자외선(ultraviolet, UV)을 조사하여 자외선을 조사받은 PR에 중합(polymerization) 반응을 유도하였다(도 3의 B). PR 현상액(PR developer)으로 중합 반응이 일어나지 않은 PR을 선택적으로 제거하여 마스터 몰드(master mold)를 제작하였다(도 3의 C). 상기 마스터 몰드에는 입자 주입부(120), 입자 이동부(130) 및 반응부(140) 내의 마이크로기둥 패턴이 형성되어 있다.

제조된 마스터 몰드에 액체 상태의 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS)을 붓고, 열경화(baking; 60 내지 110℃에서 20분 이상 진행)시켜 PDMS 슬라브(PDMS slab)를 제조하였다(도 3의 D). 마스터 몰드로부터 PDMS 슬라브를 분리하고(도 3의 E), 생검(biopsy) 펀치를 이용하여 상기 PDMS 슬라브에 용액 주입부(110)를 제작하였다. 용액 주입부를 샘플 패드(sample pad) 및 접합 패드(conjugation pad)가 적층된 형태로 이용하는 경우에는 마스터 몰드에 용액 주입부는 형성시킨 후 제작할 수 있다. 이 단계까지는 미세유체칩의 상단부가 개방되어 있으므로 입자 이동부(130) 및 반응부(140)는 오픈 채널 상태를 유지하고 있다.

PDMS 슬라브에 O₂ 플라즈마를 처리하여 PDMS 표면이 친수성 (hydrophilicity)을 갖도록 하고, 입자 주입부(120)에 표적물질 포획입자를 분주하여 모세관력과 증발에 의해 반응부(140)에 표적물질 포획입자가 어셈블리(assembly)되도록 하였다. 유리 슬라이드(glass slide) 또한 O₂ 플라즈마를 처리하여 PDMS 슬라브와 결합시켰다(도 3의 F). 이후 흡수 패드(absorption pad)를 삽입하여 미세유체칩을 제작하고, 흡수 패드는 유리 패드(glass fiber), 코튼(cotton), 셀룰로오스, 흡수성 고분자 등을 이용하였다.

다음으로 도 4 및 도 5를 참고하여 미세유체칩 반응부(140)의 세부 구조 및 표적물질 포획입자의 어셈블리 방법을 설명한다.

기존의 스트립 기반 신속진단 키트(strip based rapid kit)는 샘플 로딩(loading) 및 분석이 현장에서 가능하고, 대량생산할 수 있는 장점이 있다. 그러나 일반적으로 니트로셀룰로스 페이퍼(nitrocellulose paper) 표면에 항체를 결합(conjugation)시켜 표적물질을 검출하므로 동시에 분석 가능한 표적물질의 수가 2 내지 3 종류에 제한되는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 교차오염 없이 단일 샘플로 동시에 복수의 표적물질을 검출하기 위하여 반응부의 세부 구조 및 표적물질 포획입자 어셈블리 방법을 고안하였다.

도 4는 미세유체칩 반응부(140)를 확대한 것으로 입자 이동부(130)과 연결된 반응부의 세부 구조를 보여주며, 화살표는 용액의 이동 방향을 나타낸다.

미세유체칩 반응부는 마이크로기둥이 오픈 채널(open channel)을 형성하고 있으며, 오픈 채널을 통과하는 용액은 접촉각이 90˚보다 충분히 낮은 경우 공기와의 접촉 계면에서 액면이 오목해진다. 액면의 오목해지는 정도(곡률, curvature)는 채널의 높이, 채널의 폭 및 접촉각에 의하여 변화될 수 있다.

따라서, 표적물질 포획입자의 이동은 ⅰ) 이동하는 채널의 높이, ⅱ) 채널의 폭 및 ⅲ) 채널벽(channel wall)에 대한 용액의 접촉각(contact angle)에 의해 영향을 받게 되며, 표적물질 포획입자의 유동을 형성하기 위해서는 포획입자가 이동하는 채널의 높이가 포획입자의 크기 또는 직경보다 충분히 커야 한다. 예를 들어, 25 ㎛ 크기의 표적물질 포획입자 및 ~20˚ 접촉각을 기준으로 안정적인(robust) 입자 유동을 형성하기 위해서는 33 ㎛ 이상의 채널 높이, 70 ㎛ 미만의 채널 폭이 필요하다.

도 5는 미세유체칩의 반응부 내에 복수의 표적물질 포획입자를 어셈블리하는 방법을 보여준다.

입자 주입부(120)에 분주된 표적물질 포획입자는 입자 이동부(130)를 따라 반응부(140)로 진입하고, 이때 유선(streamline)을 따라 마이크로기둥(micropillar) 사이의 공간(neck)에 포획(trapping)된다. 이후 표적물질 포획입자는 반응부 내 유체의 주요 유동 방향(main flow direction)에 따라 하기 3가지 방식으로 추가적으로 전진한다. 첫째, 표적물질 포획입자가 포획된 이후 후속 포획입자가 진입하여 입자를 밀어냄(pushing)함에 따라 전진한다. 둘째, 표적물질 포획입자의 포획에 의해 마이크로기둥 사이로 유동하는 힘이 감소하므로 포획입자는 슬라이드(sliding)하듯이 전진한다. 마지막으로, 각각의 입자 주입부에 표적물질 포획입자들을 동시 또는 순차적으로 주입하는 경우, 주변 반응부에서 교차하여 유입되는 유동 형태에 의해 빨간색 빈 화살표로 표시된 유동방향이 좌우반전되어 포획된 입자가 방출되고, 주요 유동 방향에 따라 전진한다. 상기 언급한 방식에 의하여 표적물질 포획입자는 반응부의 끝까지 이동하여 포획되고, 후속으로 유입되는 포획입자는 반응부 내의 공간에 순차적으로 쌓이게 된다.

이후 입자 주입부(120)에서 표적물질 포획입자 용액이 증발하면 입자 이동부(130)에 역류가 형성되고, 반응부 내 주변 채널에 초과하여 유입된 입자는 역류에 의하여 입자 주입부로 돌아가게 된다. 반응부 내의 채널에 포획된 입자들은 래칫(ratchet) 형태의 구조물에 의해 역류에도 빠져 나가지 않는다.

본 발명의 미세유체칩에서 용액(유체)은 펌프와 같은 외부의 별다른 장치를 사용하지 않고, 모세관력과 증발에 의해 이동한다. 모세관력에 의해 입자 주입부(120), 입자 이동부(130) 및 반응부(140)가 용액으로 채워지게 되며, 각각의 입자 주입부에서 반응부로의 유동은 입자 주입부 내 포획입자 용액이 모두 증발할 때까지 지속된다. 이러한 증발에 의한 유동은 오픈 채널에서만 발생하는 현상이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 본 발명을 설명하였으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실험예 1: 미세유체칩을 이용한 모기 매개 바이러스 감염 진단

1-1. 모기 매개 바이러스 감염 진단용 미세유체칩 제작

25 ㎛ 크기의 카복실레이트-폴리스티렌 비드 (carboxylate-polystyrene bead) 10 mg에 EDC [N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride] 용액을 처리하고, 추가로 NHS(N-hydroxysuccinimide)를 처리하였다. 여기에 지카 바이러스(Zika virus), 뎅기열 바이러스(Dengue fever virus) 및 치쿤쿠니야 바이러스(Chikungunya virus)의 배양액을 각각 500 ㎕(1 ㎎/㎖)씩 첨가한 후 반응시켜 비드-모기 매개 바이러스 항원 복합체(이하, 비드-항원 복합체로 기재함)를 제조하였다.

미체유체칩 각각의 입자 주입부에 상기 비드-항원 복합체를 주입하여 반응부 내부에 형성된 마이크로기둥 사이에 비드-항원 복합체를 어셈블리시켰다. 이때 각각의 비드-항원 복합체는 반응부 내부의 서로 다른 채널에 어셈블리하였다.

1-2. 모기 매개 바이러스의 감염 여부 확인

검사 시료 내에 모기 매개 바이러스에 대한 IgG 또는 IgM 항체가 존재하는 경우, 미세유체칩의 반응부에 어셈블리된 비드-바이러스 항원 복합체와 상기 항 바이러스 IgG 또는 IgM 항체가 반응한다. 여기에 형광입자-항 인간 IgG 항체 또는 항 인간 IgM 항체가 결합하면 형광 신호를 발산한다. 형광 신호 유무 및 형광 신호의 발산 위치를 확인함으로써 모기 매개 바이러스의 감염 유무를 확인할 수 있으며, 형광 파장에 따라 IgG 및 IgM을 검출할 수 있다.

상기 실험예 1-1에서 제작한 미세유체칩의 용액 주입부에 혈청을 주입하고, 시료가 흡수 패드 방향으로 흐르도록 일정 시간 방치하였다. 이후, 용액 주입부에 세척 용액을 첨가하여 미세유체칩을 세척하고, 다른 파장의 형광입자가 결합된 항-인간 IgG 및 항-인간 IgM 용액을 각각 첨가한 후 형광 신호를 측정하였다. 대조군으로 스트립(strip) 기반의 신속진단 키트(rapid kit) 및 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)를 이용하였다.

측정 결과, 하기 표 1(IgG) 및 표 2(IgM)에 기재된 바와 같이 본 발명의 미세유체칩을 이용한 모기 매개 바이러스 검출 결과는 신속진단 키트의 결과와는 상이하지만, 신속진단 키트보다 민감도가 뛰어난 검출 방법인 ELISA 결과와는 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

Sample No.	미세유체칩						Rapid kit		ELISA
	Zika		Dengue		CHIKV		Zika	Dengue	Zika	Dengue
	IgG	S/CO	IgG	S/CO	IgG	S/CO	Zika	Dengue	Zika	Dengue
HS01	Pos	2.55	Neg	0.88	Neg	0.91	Pos	Neg	Pos	Neg
HS02	Pos	2.74	Neg	0.94	Neg	0.98	Neg	Neg	Pos	Neg
HS03	Pos	5.86	Pos	3.86	Pos	2.11	Pos	Pos	Pos	Pos
HS04	Pos	2.03	Pos	4.33	Pos	2.07	Neg	Pos	Pos	Pos
HS05	Pos	1.26	Pos	1.24	Pos	1.47	Neg	Neg	-	-

Sample No.	미세유체칩						Rapid kit		ELISA
	Zika		Dengue		CHIKV		Zika	Dengue	Zika	Dengue
	IgG	S/CO	IgG	S/CO	IgG	S/CO	Zika	Dengue	Zika	Dengue
HS01	Pos	2.14	Neg	0.78	Neg	0.81	Pos	Neg	Pos	Neg
HS02	Pos	1.11	Neg	0.75	Neg	0.77	Neg	Neg	Pos	Neg
HS03	Pos	1.24	Neg	0.83	Neg	0.80	Neg	Pos	Neg	Neg
HS04	Neg	0.78	Neg	0.78	Neg	0.78	Neg	Pos	Neg	Pos
HS05	Neg	0.88	Neg	0.78	Neg	0.82	Neg	Neg	-	-

또한, 도 6에 나타난 바와 같이 형광 신호의 발산 위치를 확인함으로써 모기 매개 바이러스의 감염 여부 및 감염된 바이러스의 종류를 신속하고, 정확하게 확인할 수 있었다.

상기 실험 결과를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체칩은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 최고의 민감도를 나타내는 ELISA와 동일한 수준의 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 미세유체칩이 기존에 사용되고 있는 ELISA를 충분히 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 단일칩 내에서 신속 정확하게 다중 분석이 가능한 장점이 있음을 의미한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 미세유체칩
110: 용액 주입부
120: 입자 주입부
130: 입자 이동부
140: 반응부
150: 패드 삽입부

Claims

외부에서 유입된 표적물질 포획입자가 어셈블리(assembly)되는 적어도 하나의 공간을 가지는 반응부; 및
상기 반응부와 연결되어 상기 공간에 어셈블리될 상기 표적물질 포획입자를 주입하는 입자 주입부를 포함하고,
상기 입자 주입부의 일면은 공기에 노출되며,
상기 공간은 복수 개의 마이크로기둥을 테두리로 하여 형성되고, 상기 복수 개의 마이크로기둥은 오픈 채널을 형성하며,
상기 복수 개의 마이크로기둥 사이의 간격은 상기 표적물질 포획입자의 크기 또는 직경보다 작은,
미세유체칩.
제1항에 있어서,
상기 반응부의 일면은 공기에 노출된,
미세유체칩.
제1항에 있어서,
상기 미세유체칩은,
상기 반응부에 표적물질을 포함하는 용액을 주입하는 용액 주입부를 더 포함하는,
미세유체칩.
제1항에 있어서,
상기 반응부는 상기 표적물질 포획입자 및 상기 표적물질을 포함하는 용액을 주입받는,
미세유체칩.
제1항에 있어서,
상기 입자 주입부가 복수 개인 경우,
상기 입자 주입부들에서, 상기 표적물질 포획입자를 상기 반응부의 공간으로 주입하는 방향은 이웃하는 입자 주입부들의 주입하는 방향과 180도 상이한,
미세유체칩.
제3항에 있어서,
상기 반응부는 상기 입자 주입부와 제1 채널을 통해 연결되며, 상기 용액 주입부와 제2 채널을 통해 연결되는,
미세유체칩.
제6항에 있어서,
상기 제1 채널을 통한 상기 반응부로의 상기 표적물질 포획입자의 이동 방향과 상기 제2 채널에서의 용액 진행 방향은 서로 직교하는,
미세유체칩.
제6항에 있어서,
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널의 일면은 공기에 노출된,
미세유체칩.
삭제
제6항에 있어서,
상기 제2 채널은 복수 개의 마이크로기둥 사이의 공간과 연결되는,
미세유체칩.
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