KR102168201B1 - Self-powered diffusiophoresis apparatus and method of performing self-powered diffusiophoresis using the same - Google Patents

Self-powered diffusiophoresis apparatus and method of performing self-powered diffusiophoresis using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 검사 대상 물질의 농축, 분리 및 추출이 용이하고 외부 전력을 요구하지 않는 자가 동력형 확산 영동 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치는, 제1 농도를 갖는 제1 용액이 유동하는 제1 유동 채널; 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들이 함께 유동하는 제2 유동 채널; 상기 제2 유동 채널로부터 상기 제1 유동 채널을 향하여 연장되고, 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 추출되는 집진 채널; 및 상기 제1 유동 채널과 상기 집진 채널을 연결하는 연결 나노 채널;을 구비한다.The present invention provides a self-powered diffusion electrophoresis apparatus that facilitates concentration, separation and extraction of a substance to be inspected and does not require external power. A self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a first flow channel through which a first solution having a first concentration flows; A second flow channel through which target particles and a second solution having a second concentration lower than the first concentration flow together; A dust collection channel extending from the second flow channel toward the first flow channel and through which the target particles are collected or the target particles are extracted; And a connection nanochannel connecting the first flow channel and the dust collecting channel.

Description

자가 동력형 확산 영동 장치 및 이를 이용한 자가 동력형 확산 영동 방법{Self-powered diffusiophoresis apparatus and method of performing self-powered diffusiophoresis using the same}Self-powered diffusiophoresis apparatus and method of performing self-powered diffusiophoresis using the same}

본 발명의 기술적 사상은 현장 진단 검사를 위한 확산 영동법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자가 동력형 확산 영동 장치 및 이를 이용한 자가 동력형 확산 영동 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a diffusion electrophoresis method for a field diagnostic test, and more particularly, to a self-powered diffusion electrophoresis apparatus and a self-powered diffusion electrophoresis method using the same.

현장 진단 검사(point-of-care testing)는 의료기관이 아닌 현장에서 검체의 전처리 없이 실시간으로 시행하여 진단 및 치료에 이용할 수 있는 검사를 의미하며, 질병예방, 질병임상진단, 치료효과판정 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다. 현장 진단 검사는 혈액 등과 같이 변질이 쉬운 검사 대상 물질을 현장에서 즉시 진단하므로 변질이나 오염 등의 위험을 방지하는 이점이 있다. 특히, 이러한 현장 진단 검사는 의료기관의 도움을 받기 어려운 아프리카 또는 아시아의 저개발 국가에서 필수적이다.Point-of-care testing refers to a test that can be used for diagnosis and treatment by performing real-time without pre-treatment of a sample at a site other than a medical institution.It is a variety of diseases such as disease prevention, disease clinical diagnosis, and treatment effect determination. Can be applied to the field. The on-site diagnostic test has the advantage of preventing the risk of deterioration or contamination because it immediately diagnoses a substance to be tested, such as blood, which is easily deteriorated at the site. In particular, such on-site diagnostic tests are essential in less developed countries in Africa or Asia where it is difficult to obtain help from medical institutions.

현장 진단 검사가 효율적으로 되기 위하여는 검사 대상 물질을 농축하는 기술, 이물질로부터 분리하는 기술, 및 검사 대상 물질을 추출하는 기술 등이 필요하다. 또한, 현장 진단 검사를 위한 장치에 전기적 장치 또는 기계적 장치의 간소화가 요구된다. 특히, 전력 공급이 어려운 지역이나 교통이 불편한 지역에서는 외부 전원이나 외부 장치의 이동이 어려우므로, 현장 진단 검사 장치의 간소화, 이동용이성, 및 더 나아가 자가 동력성이 요구된다.In order for the on-site diagnostic test to be efficient, a technology for concentrating a substance to be tested, a technology for separating it from foreign substances, and a technology for extracting the substance to be tested are required. In addition, simplification of an electrical device or a mechanical device is required for a device for on-site diagnostic testing. In particular, since it is difficult to move an external power source or an external device in an area where power supply is difficult or in an area where traffic is inconvenient, simplification of a field diagnosis test device, ease of movement, and further self-powerability are required.

일본특허등록번호 제JP 6016168 B호Japanese Patent Registration No. JP 6016168 B

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 검사 대상 물질의 농축, 분리 및 추출이 용이하고 외부 전력을 요구하지 않는 자가 동력형 확산 영동 장치 및 이를 이용한 확산 영동 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a self-powered diffusion electrophoresis apparatus that facilitates concentration, separation and extraction of a substance to be inspected and does not require external power, and a diffusion electrophoresis method using the same.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치는, 제1 농도를 갖는 제1 용액이 유동하는 제1 유동 채널; 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들이 함께 유동하는 제2 유동 채널; 상기 제2 유동 채널로부터 상기 제1 유동 채널을 향하여 연장되고, 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 추출되는 집진 채널; 및 상기 제1 유동 채널과 상기 집진 채널을 연결하는 연결 나노 채널;을 구비한다.A self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem comprises: a first flow channel through which a first solution having a first concentration flows; A second flow channel through which target particles and a second solution having a second concentration lower than the first concentration flow together; A dust collection channel extending from the second flow channel toward the first flow channel and through which the target particles are collected or the target particles are extracted; And a connection nanochannel connecting the first flow channel and the dust collecting channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 상기 집진 채널에 집진되거나 또는 상기 집진 채널로부터 추출될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles are collected in the dust collection channel by chemophoresis due to a difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to a difference in a diffusion coefficient of the first solution. Or may be extracted from the dust collecting channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 음(-)으로 대전된 입자를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may include negatively charged particles.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진될 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the difference in diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles may be collected in the dust collecting channel from the second flow channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출될 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles may be extracted from the dust collecting channel into the second flow channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 양(+)으로 대전된 입자를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may include positively charged particles.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진될 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles may be collected in the dust collecting channel from the second flow channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출될 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the difference in diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles may be extracted from the dust collecting channel into the second flow channel.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 콜로이드성 입자를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may include colloidal particles.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 0.1 μm 내지 3 μm 범위의 평균 크기를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may have an average size ranging from 0.1 μm to 3 μm.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 동일하거나 서로 다를 수 있다.In some embodiments of the present invention, the first solution and the second solution may be the same or different from each other.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 용액의 유동 방향과 상기 제2 용액의 유동 방향은 동일한 방향이거나 또는 서로 반대 방향일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the flow direction of the first solution and the flow direction of the second solution may be the same or opposite to each other.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 유동 채널, 상기 제2 유동 채널, 또는 이들 모두는, 100 μm 내지 300 μm 범위의 폭을 가질 수 있고, 5 μm 내지 20 μm 범위의 높이를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the first flow channel, the second flow channel, or both, may have a width in the range of 100 μm to 300 μm, and a height in the range of 5 μm to 20 μm. I can.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 집진 채널은, 100 μm 내지 300 μm 범위의 연장 길이를 가질 수 있고, 30 μm 내지 70 μm 범위의 폭을 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the dust collecting channel may have an extended length in the range of 100 μm to 300 μm, and may have a width in the range of 30 μm to 70 μm.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 나노 채널은 크랙 기반으로 형성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the connection nanochannel may be formed based on a crack.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 나노 채널은 상기 대상 입자들이 통과하지 못하는 단면적을 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the connected nanochannel may have a cross-sectional area through which the target particles do not pass.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 나노 채널은, 1 μm 내지 10 μm 범위의 길이를 가질 수 있고, 1 μm 내지 3 μm 범위의 폭을 가질 수 있고, 100 nm 내지 300 nm 범위의 높이를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the connected nanochannel may have a length in the range of 1 μm to 10 μm, a width in the range of 1 μm to 3 μm, and a height in the range of 100 nm to 300 nm. Can have

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 자가 동력형 확산 영동 방법은, 제1 유동 채널에 제1 농도를 갖는 제1 용액을 유동시키는 단계; 제2 유동 채널에 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들을 함께 유동시키는 단계; 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의하여, 상기 제1 용액이 연결 나노 채널을 통하여 집진 채널로 유동하는 단계; 및 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 상기 집진 채널에 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 상기 집진 채널로부터 추출되는 단계;를 포함한다.The self-powered diffusion electrophoresis method according to the present invention for achieving the above technical problem comprises: flowing a first solution having a first concentration in a first flow channel; Flowing a second solution and target particles together with a second solution having a second concentration lower than the first concentration in a second flow channel; Flowing the first solution into a dust collection channel through a connection nanochannel due to a difference in concentration between the first solution and the second solution; And the target particles are collected in the dust collecting channel or the target particles are collected in the dust collecting channel by chemophoresis due to a difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to a difference in the diffusion coefficient of the first solution. It includes; extracting from.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 음(-)으로 대전된 입자를 포함할 수 있고, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진될 수 있고, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may include negatively charged particles, and when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is a negative (-) value, the target particles are The particles may be collected from the second flow channel into the dust collection channel, and when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles may be extracted from the dust collection channel into the second flow channel. have.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 대상 입자들은 양(+)으로 대전된 입자를 포함할 수 있고, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진될 수 있고, 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the target particles may include positively charged particles, and when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles are The particles may be collected from the second flow channel into the dust collection channel, and when the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles may be extracted from the dust collection channel into the second flow channel. have.

본 발명의 기술적 사상에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치는, 농도가 상이한 용액이 유동하는 유동 채널들 사이에 집진 채널과 연결 나노 채널을 배치하도록 구성되고, 대상 입자를 화학 영동과 전기 영동의 합인 확산 영동에 의하여 집진 채널 내에 집진하거나 또는 집진 채널로부터 추출할 수 있다. 상기 연결 나노 채널은 장시간 및 안정된 방식으로 집진 채널 내의 물리화학적 환경을 용이하게 제어할 수 있다. 대상 입자의 집진과 추출은 유동 채널들을 유동하는 용액을 변경하는 단순한 방법으로 즉시 변경될 수 있다.The self-powered diffusion electrophoresis device according to the technical idea of the present invention is configured to arrange a dust collecting channel and a connecting nanochannel between flow channels through which solutions of different concentrations flow, and diffusion of target particles is a sum of chemophoresis and electrophoresis. It can collect in the dust collection channel by electrophoresis or extract from the dust collection channel. The connected nanochannel can easily control the physicochemical environment in the dust collecting channel in a long and stable manner. The collection and extraction of the target particles can be changed on the fly with a simple method of changing the solution flowing through the flow channels.

상기 자가 동력형 확산 영동 장치는, 종래의 전기영동 장치에서 전하를 가지는 미세 대상입자의 이동을 위한 채널 내의 전극이나 외부로부터 전위차를 형성시키는 장치 등을 필요로 하지 않고, 단지 전해질 용액의 투입 만으로 농도 구배에 따라 자동으로 형성되는 전기장을 이용해서 미세 대상 입자의 이동을 가능하게 하는 자가 동력형이다. 이러한 전해질 용액의 농도차를 유지시키기 위해 별도의 유체 펌프없이 피펫으로 용액을 주입한 후정수압(hydrostatic pressure) 만을 이용해서 장시간 유지할 수 있다. 이러한 검사 대상 물질의 농축, 분리 및 추출이 용이하고 외부 전력을 요구하지 않는 특징으로 인하여 현장 진단 검사에 폭 넓은 활용이 가능할 것이다.The self-powered diffusion electrophoresis device does not require an electrode in a channel for movement of fine target particles having an electric charge or a device for forming a potential difference from the outside in a conventional electrophoresis device, and concentration It is a self-powered type that enables the movement of fine target particles using an electric field that is automatically formed according to the gradient. In order to maintain the difference in concentration of the electrolyte solution, after injecting the solution with a pipette without a separate fluid pump, it can be maintained for a long time using only hydrostatic pressure. The concentration, separation and extraction of the material to be inspected are easy, and because of the feature that does not require external power, it will be widely used for field diagnosis.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been exemplified, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 자가 동력형 확산 영동 장치를 구현한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 연결 나노 채널을 통한 용액 유동을 확인하는 사진들이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 연결 나노 채널을 통한 용액 유동에 의한 집진 채널에서의 형광 강도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에 적용되는 확산 영동 원리를 설명하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널에 대상 입자를 집진하는 작동을 설명하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널에 대상 입자들이 시간에 따라 집진된 상태를 나타내는 사진들이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널로부터 대상 입자를 추출하는 작동을 설명하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널로부터 대상 입자들이 추출되는 상태를 나타내는 사진들이다.1 is a schematic diagram showing a self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of self-powered diffusion migration according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph of the implementation of the self-powered diffusion electrophoresis device of Figure 1 according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a solution flow through a connected nanochannel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing fluorescence intensity in a dust collecting channel by a solution flow through a connected nanochannel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram for explaining the principle of diffusion electrophoresis applied to a self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram illustrating an operation of collecting target particles in a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 are photographs illustrating a state in which target particles are collected over time in a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram illustrating an operation of extracting target particles from a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 are photographs showing a state in which target particles are extracted from a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete, and to completely convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. In this specification, the same reference numerals mean the same elements. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치(100)를 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a self-powered diffusion electrophoresis apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 자가 동력형 확산 영동 장치(100)는, 제1 농도를 갖는 제1 용액이 유동하는 제1 유동 채널(110); 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들이 함께 유동하는 제2 유동 채널(120); 상기 제2 유동 채널로부터 상기 제1 유동 채널을 향하여 연장되고, 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 추출되는 집진 채널(130); 및 상기 제1 유동 채널과 상기 집진 채널을 연결하는 연결 나노 채널(140);을 구비한다.Referring to FIG. 1, the self-powered diffusion phoresis apparatus 100 includes: a first flow channel 110 through which a first solution having a first concentration flows; A second flow channel 120 through which target particles and a second solution having a second concentration lower than the first concentration flow together; A dust collection channel 130 extending from the second flow channel toward the first flow channel and through which the target particles are collected or the target particles are extracted; And a connection nanochannel 140 connecting the first flow channel and the dust collecting channel.

자가 동력형 확산 영동 장치(100)는 고분자 등과 같은 본체에 제1 유동 채널(110), 제2 유동 채널(120), 집진 채널(130), 및 연결 나노 채널(140)이 형성될 수 있다. 상기 본체를 구성하는 물질은 채널을 형성할 수 있는 모든 물질을 포함할 수 있다.In the self-powered diffusion electrophoresis apparatus 100, a first flow channel 110, a second flow channel 120, a dust collection channel 130, and a connection nanochannel 140 may be formed in a body such as a polymer. The material constituting the body may include any material capable of forming a channel.

자가 동력형 확산 영동 장치(100)는 확산 영동을 수행하며, 이러한 확산 영동은 화학 영동(Chemiphoresis, CP)과 전기 영동(electrophoresis, EP)의 합으로 나타나게 된다. 상기 화학 영동은 고농도를 향하는 방향으로 이루어지고, 상기 전기 영동은 하기의 식에 의한 확산 계수 차이(diffusivity difference parameter, β)에 따라 이루어진다. 상기 확산 계수 차이는 용액 내에 존재하는 양이온의 확산 계수와 음이온의 확산 계수의 차이를 의미하며, 무차원 파라미터이다.The self-powered diffusion phoresis apparatus 100 performs diffusion phoresis, and this diffusion phoresis appears as a sum of chemiphoresis (CP) and electrophoresis (EP). The chemophoresis is performed in a direction toward a high concentration, and the electrophoresis is performed according to a diffusion coefficient difference (β) according to the following equation. The difference in diffusion coefficient means a difference between the diffusion coefficient of a cation and an anion present in a solution, and is a dimensionless parameter.

Figure 112019007278637-pat00001
Figure 112019007278637-pat00001

여기에서, β 는 확산 계수 차이이고, D+ 는 용액 내의 양이온의 확산 계수이고, D- 는 용액 내의 음이온의 확산 계수이다.Here, β is the diffusion coefficient difference, D + is the diffusion coefficient of the cation in the solution, and D − is the diffusion coefficient of the anion in the solution.

제1 유동 채널(110)은 상기 제1 농도를 갖는 상기 제1 용액이 유동한다. 제2 유동 채널(120)은 상기 제1 농도에 비하여 낮은 상기 제2 농도를 갖는 제2 용액이 유동한다. 상기 제1 용액의 유동 방향과 상기 제2 용액의 유동 방향은 각각의 채널의 길이 방향으로 동일한 방향일 수 있고, 또는 서로 반대 방향일 수 있다.The first solution having the first concentration flows through the first flow channel 110. In the second flow channel 120, a second solution having the second concentration lower than the first concentration flows. The flow direction of the first solution and the flow direction of the second solution may be the same in the longitudinal direction of each channel, or may be opposite to each other.

제1 유동 채널(110), 제2 유동 채널(120), 또는 이들 모두는, 예를 들어 100 μm 내지 300 μm 범위의 폭(W), 예를 들어 200 μm의 폭(W)을 가질 수 있고, 예를 들어 5 μm 내지 20 μm 범위의 높이(H), 예를 들어 10 μm의 높이(H)를 가질 수 있다. 제1 유동 채널(110), 제2 유동 채널(120), 또는 이들 모두는, 상기 폭이나 높이에 비하여 상대적으로 긴 길이를 가질 수 있고, 예를 들어 1 mm 내지 20 mm의 길이(L)를 가질 수 있고, 예를 들어 5 mm의 길이를 (L)를 가질 수 있다. 또한, 제1 유동 채널(110) 및 제2 유동 채널(120)은 서로 동일한 치수를 가지거나 또는 서로 다른 치수를 가질 수 있다.The first flow channel 110, the second flow channel 120, or both can have a width W in the range of, for example, 100 μm to 300 μm, for example a width W of 200 μm and , For example, it may have a height (H) in the range of 5 μm to 20 μm, for example a height (H) of 10 μm. The first flow channel 110, the second flow channel 120, or both, may have a relatively long length compared to the width or height, for example, a length L of 1 mm to 20 mm. May have a length of 5 mm, for example (L). In addition, the first flow channel 110 and the second flow channel 120 may have the same dimensions or different dimensions.

상기 제1 용액, 상기 제2 용액, 또는 이들 모두는 양이온과 음이온으로 분리되는 용질을 포함할 수 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 동일하거나 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 염화 나트륨 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 용액은 아세트산 칼륨 수용액이고, 상기 제2 용액은 탈이온수일 수 있다.The first solution, the second solution, or both may include a solute that is separated into a cation and an anion. The first solution and the second solution may be the same or different from each other. For example, the first solution and the second solution may be an aqueous sodium chloride solution. For example, the first solution may be an aqueous potassium acetate solution, and the second solution may be deionized water.

집진 채널(130)은 상기 제2 농도를 갖는 상기 제2 용액이 유동하며, 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 추출될 수 있다. 집진 채널(130)에서는 대류 유동을 방지하고, 중앙부를 기준으로 길이방향으로 용액의 농도 구배를 형성할 수 있다.The second solution having the second concentration flows through the dust collecting channel 130, and the target particles may be collected or extracted. In the dust collecting channel 130, convective flow may be prevented, and a concentration gradient of the solution may be formed in the longitudinal direction based on the central portion.

집진 채널(130)은, 예를 들어 100 μm 내지 300 μm 범위의 연장 길이(B), 예를 들어 200 μm의 연장 길이(B)를 가질 수 있고, 예를 들어 30 μm 내지 70 μm 범위의 폭(G), 예를 들어 50 μm의 폭(G)를 가질 수 있다. 집진 채널(130)은 제1 유동 채널(110) 및 제2 유동 채널(120)의 높이(H)와 동일한 높이를 가질 수 있고, 또는 다른 높이를 가질 수 있고, 예를 들어 5 μm 내지 20 μm 범위의 높이, 예를 들어 10 μm의 높이를 가질 수 있다.The dust collection channel 130 may have, for example, an extended length (B) in the range of 100 μm to 300 μm, for example, an extended length (B) of 200 μm, for example, a width in the range of 30 μm to 70 μm (G), for example, it may have a width (G) of 50 μm. The dust collecting channel 130 may have the same height as the height H of the first flow channel 110 and the second flow channel 120, or may have a different height, for example 5 μm to 20 μm It may have a height of the range, for example a height of 10 μm.

연결 나노 채널(140)은 제1 유동 채널(110)과 집진 채널(130)을 연결한다. 연결 나노 채널(140)은 상기 대상 입자들이 통과하지 못하는 단면적을 가질 수 있다. 그러나, 연결 나노 채널(140)은 제1 유동 채널(110)에 유동하는 상기 제1 용액을 통과시키는 단면적으로 가질 수 있고, 상기 제1 용액을 구성하는 양이온과 음이온을 통과시키는 단면적을 가질 수 있다. 또한, 연결 나노 채널(140)은 제2 유동 채널(120)에 유동하는 상기 제2 용액을 통과시키는 단면적으로 가질 수 있고, 상기 제2 용액을 구성하는 양이온과 음이온을 통과시키는 단면적을 가질 수 있다.The connection nanochannel 140 connects the first flow channel 110 and the dust collection channel 130. The connection nanochannel 140 may have a cross-sectional area through which the target particles do not pass. However, the connection nanochannel 140 may have a cross-sectional area through which the first solution flowing through the first flow channel 110 passes, and may have a cross-sectional area through which cations and anions constituting the first solution pass. . In addition, the connection nanochannel 140 may have a cross-sectional area through which the second solution flowing through the second flow channel 120 passes, and may have a cross-sectional area through which cations and anions constituting the second solution pass. .

연결 나노 채널(140)과 더 우수한 연결을 보장하기 위하여, 연결 나노 채널(140)과 연결된 제1 유동 채널(110)의 부분은 돌출된 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 삼각형으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연결 나노 채널(140)은 상기 제1 용액 또는 제2 용액은 통과할 수 있다.In order to ensure a better connection with the connection nanochannel 140, the portion of the first flow channel 110 connected to the connection nanochannel 140 may have a protruding shape, for example, a shape protruding in a triangle. Can have. The connection nanochannel 140 may pass through the first solution or the second solution.

연결 나노 채널(140)은, 예를 들어 1 μm 내지 10 μm 범위의 길이, 예를 들어 5 μm의 길이를 가질 수 있고, 예를 들어 1 μm 내지 3 μm 범위의 폭, 예를 들어 2 μm의 폭을 가질 수 있고, 예를 들어 100 nm 내지 300 nm 범위의 높이, 예를 들어 180 nm의 높이를 가질 수 있다.The connecting nanochannel 140 may have a length in the range of 1 μm to 10 μm, for example 5 μm, and a width in the range of 1 μm to 3 μm, for example 2 μm. It can have a width, for example a height in the range of 100 nm to 300 nm, for example a height of 180 nm.

연결 나노 채널(140)은 크랙(crack) 기반으로 형성될 수 있다. 연결 나노 채널(140)은 다음과 같은 예시적인 방법으로 형성될 수 있다. 먼저, 중앙에 적어도 하나의 노치를 갖는 패턴이 형성된 포토마스크를 준비한다. 상기 포토마스크가 준비되면, 감광물질이 도포된 기재를 상기 포토마스크를 기반으로 포토 리소그래피 공정을 진행하여 제1 몰드블록을 제조하되, 상기 제1 몰드블록에 크랙을 형성하는 단계가 이루어진다. 상기 제1 몰드블록이 제조된 후에는, 상기 제1 몰드블록을 이용하여 양갹형태의 제2 몰드를 제조하되, 양각돌기들 및 균열돌기를 형성하는 과정이 진행된다. 상기 제2 몰드의 제조가 완료된 후에는, 상기 제2 몰드를 기반으로 수지를 공급하여 미세채널블록을 제조하되, 상기 미세채널블록에 미세채널로서 연결 나노 채널(140)을 형성한다. 상기 크랙이 발생하는 과정을 살펴보면, 포토 리소그래피 공정에서 감광물질이 조사되는 빛에 의해 경화되며, 노광 단계와 현상 단계가 진행되는 동안 형성되는 관통홀의 노치부로부터 크랙이 발생되기 시작한다. 상기 감광물질에 빛이 조사되는 동안 상기 노치부에는 응력이 집중하게 된다. 상기 감광물질은 서로 결합되려는 가교결합(cross linking)에 의해 빛이 조사되면 경화된다. 그런데 이 가교결합의 에너지보다 상기 노치부의 응력 집중 에너지가 더 크면 상기 노치부로부터 상기 크랙이 발생하게 된다.The connection nanochannel 140 may be formed based on a crack. The connection nanochannel 140 may be formed by the following exemplary method. First, a photomask in which a pattern having at least one notch in the center is formed is prepared. When the photomask is prepared, a photolithography process is performed on a substrate coated with a photosensitive material based on the photomask to manufacture a first mold block, and a step of forming a crack in the first mold block is performed. After the first mold block is manufactured, a second mold having a double shape is manufactured using the first mold block, and the process of forming the relief protrusions and the crack protrusion proceeds. After the manufacture of the second mold is completed, a resin is supplied based on the second mold to manufacture a microchannel block, and a connecting nanochannel 140 is formed as a microchannel in the microchannel block. Looking at the process of generating the crack, the photolithography process is cured by light irradiated with a photosensitive material, and cracks begin to be generated from the notch portion of the through hole formed during the exposure and development steps. While the photosensitive material is irradiated with light, stress is concentrated in the notch. The photosensitive material is cured when light is irradiated by cross linking to be bonded to each other. However, when the stress concentration energy of the notch portion is greater than the energy of the crosslinking, the crack occurs from the notch portion.

상기 대상 입자들은 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 집진 채널(130)에 집진되거나 또는 집진 채널(130)로부터 추출될 수 있다.The target particles are collected in the dust collection channel 130 or from the dust collection channel 130 by chemophoresis due to the difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to the difference in diffusion coefficient of the first solution. Can be extracted.

상기 대상 입자들은 음(-)으로 대전된 입자를 포함할 수 있다. 상기 제1 용액의 양이온의 확산계수와 음이온의 확산계수로부터 도출되는 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 제2 유동 채널(120)로부터 집진 채널(130)에 집진될 수 있다. 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 집진 채널(130)로부터 제2 유동 채널(120)로 추출될 수 있다.The target particles may include negatively charged particles. When the difference in the diffusion coefficient derived from the diffusion coefficient of the cation and the anion of the first solution is a negative (-) value, the target particles will be collected in the dust collecting channel 130 from the second flow channel 120. I can. When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles may be extracted from the dust collecting channel 130 to the second flow channel 120.

상기 대상 입자들은 양(+)으로 대전된 입자를 포함할 수 있다. 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 제2 유동 채널(120)로부터 집진 채널(130)에 집진될 수 있다. 상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 집진 채널(130)로부터 제2 유동 채널(120)로 추출될 수 있다.The target particles may include positively charged particles. When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles may be collected in the dust collecting channel 130 from the second flow channel 120. When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles may be extracted from the dust collecting channel 130 to the second flow channel 120.

상기 대상 입자들은 콜로이드성 입자를 포함할 수 있다. 상기 대상 입자들은, 예를 들어 카르복실기 폴리스틸렌을 포함할 수 있다. 상기 대상 입자들은 비생명체를 포함할 뿐만 아니라 박테리아 등과 같은 생명체도 포함할 수 있다. 예를 들어, 박테리아 등은 표면이 일부 대전될 수 있으므로, 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 상기 대상 입자들은, 예를 들어 0.1 μm 내지 3 μm 범위의 평균 크기를 가질 수 있다. 상기 대상 입자들은 연결 나노 채널(140)의 단면적이 비하여 큰 크기를 가질 수 있다.The target particles may include colloidal particles. The target particles may include, for example, carboxyl polystyrene. The target particles may include not only non-living organisms, but also living organisms such as bacteria. For example, since the surface of bacteria and the like may be partially charged, it is included in the technical idea of the present invention. The target particles may have an average size ranging from 0.1 μm to 3 μm, for example. The target particles may have a larger size compared to the cross-sectional area of the connecting nanochannel 140.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method S100 of a self-powered diffusion electrophoresis according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 자가 동력형 확산 영동 방법(S100)은 제1 유동 채널에 제1 농도를 갖는 제1 용액을 유동시키는 단계(S110); 제2 유동 채널에 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들을 함께 유동시키는 단계(S120); 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의하여, 상기 제1 용액이 연결 나노 채널을 통하여 집진 채널로 유동하는 단계(S130); 및 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 상기 집진 채널에 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 상기 집진 채널로부터 추출되는 단계(S140);를 포함한다.Referring to FIG. 2, the self-powered diffusion phoresis method (S100) includes flowing a first solution having a first concentration in a first flow channel (S110); Flowing a second solution and target particles together with a second solution having a second concentration lower than the first concentration in a second flow channel (S120); Flowing the first solution into the dust collection channel through the connection nanochannel (S130) due to the difference in concentration between the first solution and the second solution; And the target particles are collected in the dust collecting channel or the target particles are collected in the dust collecting channel by chemophoresis due to a difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to a difference in the diffusion coefficient of the first solution. It includes a; step (S140) extracted from.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 자가 동력형 확산 영동 장치(100)를 구현한 사진이다.3 is a photograph of the implementation of the self-powered diffusion electrophoresis apparatus 100 of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1 유동 채널(110), 제2 유동 채널(120), 및 집진 채널(130)이 형성되어 있고, 제2 유동 채널(120)과 집진 채널(130)에 연결 나노 채널(140)이 또한 형성되어 있다. 주입구(A)에 제1 용액과 제2 용액을 각각 주입할 수 있다. 주입구(A)에 주입하는 용액을 변경하는 간단한 방법을 통하여, 연결 나노 채널의 물리 화학적 환경을 빠르고 동적으로 변경시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, a first flow channel 110, a second flow channel 120, and a dust collection channel 130 are formed, and a nanochannel connected to the second flow channel 120 and the dust collection channel 130 140 is also formed. Each of the first solution and the second solution may be injected into the injection port A. Through a simple method of changing the solution injected into the injection hole (A), it is possible to quickly and dynamically change the physicochemical environment of the connected nanochannel.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 연결 나노 채널을 통한 용액 유동을 확인하는 사진들이다.4 is a diagram illustrating a solution flow through a connected nanochannel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제2 유동 채널(120)에는 1 mM의 PBS(phosphate buffer saline)을 계속하여 유동시킨다. 반면, 제1 유동 채널(110)에는 처음에는 1 mM의 FITC(fluorescein isothiocyanate)을 유동시키고, 시작으로부터 5분 후부터는 1 mM의 PBS(phosphate buffer saline)을 유동시킨다. 상기 FITC는 형광 염료(fluorescent dye)로서 형광색을 나타내므로, 상기 FITC 용액이 연결 나노 채널(140)을 통하여 유동하는 것을 용이하게 확인할 수 있다. 유동을 시작한 때에는(즉, 0 min에 해당됨), 상기 FITC에 의한 형광색이 주로 제1 유동 채널(110)에 나타난다. 유동을 시작한지 2 분이 지난 후에는, 상기 형광색이 제1 유동 채널(110)뿐만 아니라 집진 채널(130)과 제2 유동 채널(120)에서도 나타난다.Referring to FIG. 4, 1 mM phosphate buffer saline (PBS) is continuously flowed into the second flow channel 120. On the other hand, 1 mM fluorescein isothiocyanate (FITC) is first flowed into the first flow channel 110, and 1 mM phosphate buffer saline (PBS) is flowed 5 minutes after the start. Since the FITC exhibits a fluorescent color as a fluorescent dye, it can be easily confirmed that the FITC solution flows through the connecting nanochannel 140. When the flow starts (that is, corresponds to 0 min), the fluorescence color by the FITC mainly appears in the first flow channel 110. After 2 minutes from the start of flow, the fluorescent color appears not only in the first flow channel 110 but also in the dust collection channel 130 and the second flow channel 120.

유동을 시작한지 5 분 후에, 제1 유동 채널(110)에 유동하는 상기 FITC를 상기 PBS로 변경하였다. 이어서, 상기 PBS가 제1 유동 채널(110)에 유동한지 1 분이 지난 후, 즉 처음 유동부터 시작하여 6분이 지난 후에는, 상기 FITC에 의한 형광색이 제1 유동 채널(110)에서는 사라지고, 집진 채널(130)과 제2 유동 채널(120)에서도 강도가 약하게 된다. 이에 따라, 상기 PBS 용액이 연결 나노 채널(140)을 통하여 유동하는 것을 용이하게 확인할 수 있다. 상기 PBS가 제1 유동 채널(110)에 유동한지 3 분이 지난 후, 즉 처음 유동부터 시작하여 8분이 지난 후에는, 제1 유동 채널(110), 제2 유동 채널(120), 및 집진 채널(130)에서 상기 FITC에 의한 형광색이 거의 보이지 않게 된다. 따라서, 자가 동력형 확산 영동 장치는 5 분의 시간 내에서 평형 상태의 용질 농도를 나타내며 따라서, 5 분의 시간 내에 집진 채널 내의 물리화학적 환경을 변화시킬 수 있었다. 참고로, 연결 나노 채널(140)을 통과한 용질은 제1 유동 채널(110)에 비하여 40배 정도 희석되었다.5 minutes after starting the flow, the FITC flowing in the first flow channel 110 was changed to the PBS. Subsequently, after 1 minute has passed since the PBS flowed in the first flow channel 110, that is, 6 minutes have passed from the first flow, the fluorescent color by the FITC disappears in the first flow channel 110, and the dust collecting channel The strength is also weakened in 130 and the second flow channel 120. Accordingly, it can be easily confirmed that the PBS solution flows through the connecting nanochannel 140. After 3 minutes have passed since the PBS has flowed in the first flow channel 110, that is, 8 minutes have passed since the first flow, the first flow channel 110, the second flow channel 120, and the dust collecting channel ( 130), the fluorescent color by the FITC is hardly seen. Therefore, the self-powered diffusion electrophoresis device exhibits equilibrium solute concentration within a time period of 5 minutes, and thus, it was possible to change the physicochemical environment in the dust collection channel within a time period of 5 minutes. For reference, the solute passing through the connecting nanochannel 140 was diluted about 40 times compared to the first flow channel 110.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 연결 나노 채널을 통한 용액 유동에 의한 집진 채널에서의 형광 강도를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing fluorescence intensity in a dust collecting channel by a solution flow through a connected nanochannel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 FITC가 제1 유동 채널(110)에 유동을 시작한지 약 5분 정도의 시간이 지나면 형광 강도가 최대값에 거의 수렴하게 된다. 이는 집진 채널(130)에서의 상기 FITC의 농도가 제1 유동 채널(110)에서의 상기 FITC의 농도와 거의 동일하게 됨을 의미한다. 또한 상기 PBS가 제1 유동 채널(110)에 유동을 시작한지 약 5분 정도의 시간이 지나면 형광 강도가 최소값에 거의 수렴하게 된다. 이는 집진 채널(130)에서의 상기 PBS의 농도가 제1 유동 채널(110)에서의 상기 PBS의 농도와 거의 동일하게 되고, 집진 채널(130) 내에 집진된 상기 FITC가 제2 유동 채널(120)을 통하여 거의 대부분 추출됨을 의미한다.Referring to FIG. 5, the fluorescence intensity almost converges to the maximum value after about 5 minutes of time after the FITC starts to flow in the first flow channel 110. This means that the concentration of the FITC in the dust collecting channel 130 is almost the same as the concentration of the FITC in the first flow channel 110. In addition, the fluorescence intensity almost converges to the minimum value after about 5 minutes have passed since the PBS started to flow in the first flow channel 110. This is because the concentration of the PBS in the dust collection channel 130 is almost the same as the concentration of the PBS in the first flow channel 110, and the FITC collected in the dust collection channel 130 is the second flow channel 120 It means that it is mostly extracted through.

도 4 및 도 5의 결과로부터, 본 발명의 기술적 사상에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치(100)의 연결 나노 채널(140)에서의 용액의 이동이 용이하고 신속하게 이루어짐을 알 수 있다.From the results of FIGS. 4 and 5, it can be seen that the movement of the solution in the connected nanochannel 140 of the self-powered diffusion electrophoresis device 100 according to the technical idea of the present invention is easily and quickly performed.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에 적용되는 확산 영동 원리를 설명하는 모식도이다.6 is a schematic diagram for explaining the principle of diffusion electrophoresis applied to a self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 고농도(μ1) 영역과 저농도(μ2) 영역을 가지는 염화 나트륨(NaCl) 수용액 내에 대상 입자들이 혼합되어 있다. 상기 대상 입자는 음으로 대전되어, 중앙에 배치되어 있고, 상기 대상 입자의 하측에는 상기 염화 나트륨 수용액의 상기 고농도 영역이 배치되어 있고, 상측에는 상기 염화 나트륨 수용액의 상기 저농도 영역이 배치되어 있다.Referring to FIG. 6, target particles are mixed in an aqueous sodium chloride (NaCl) solution having a high concentration (μ1) region and a low concentration (μ2) region. The target particles are negatively charged and disposed in the center, the high concentration region of the sodium chloride aqueous solution is disposed below the target particles, and the low concentration region of the sodium chloride aqueous solution is disposed above the target particles.

이하에서는, 상기 화학 영동에 대하여 설명하기로 한다. 상기 염화 나트륨 수용액의 상기 고농도와 상기 저농도에 의한 농도 차이(▽C)가 발생하게 된다. 이러한 농도 차이에 기인하여 확산이 발생하게 되고, 구체적으로 용매인 물이 상기 고농도에서 상기 저농도로 확산에 의하여 이동한다. 이러한 용매의 이동에 대하여 반대로 상기 대상 입자는 상측의 상기 저농도 영역에서 하측의 상기 고농도 영역으로 향하는 하측 방향의 화학 영동을 받게 된다.In the following, it will be described with respect to the chemophoresis. The concentration difference (▽C) occurs due to the high concentration and the low concentration of the sodium chloride aqueous solution. Diffusion occurs due to this difference in concentration, and specifically, water, which is a solvent, moves from the high concentration to the low concentration by diffusion. Contrary to the movement of the solvent, the target particles are subjected to chemical migration in a downward direction from the low concentration region on the upper side to the high concentration region on the lower side.

이하에서는, 상기 전기 영동에 대하여 설명하기로 한다. 상기 염화 나트륨 수용액에서, 상기 염화 나트륨은 Na+ 의 양이온과 Cl- 의 음이온으로 분리된다. 상기 대상 입자는 음으로 대전되어 있으므로, 상기 양이온은 전기적 인력에 의하여 상기 대상 입자로 끌리게 되며, 상기 음이온은 전기적 척력에 의하여 상기 대상 입자로부터 멀어지게 된다. 상기 염화 나트륨의 경우에는, 상기 양이온의 확산계수(D+)는 상기 음이온의 확산계수(D-)의 비하여 작다. 따라서, 상기 고농도 영역에서 상기 저농도 영역의 방향으로, 즉 상측 방향으로, 상기 양이온에 비하여 상기 음이온이 더 빠른 속도로 더 많은 양이 이동하게 된다. 이러한 상대적인 이동의 차이에 의하여, 상기 대상 입자의 하측에는 상기 양이온이 더 많이 존재하게 되어 하측 방향으로의 전기적 인력이 더 커지게 되고, 상기 대상 입자의 상측에는 상기 음이온이 더 많이 존재하게 되어 하측 방향으로의 전기적 척력이 더 커지게 된다. 즉, 상기 양이온과 상기 음이온의 상대적인 이동의 차이에 의하여, 상기 대상 입자는 상측의 상기 저농도 영역에서 하측의 상기 고농도 영역으로 향하는 하측 방향의 전기 영동을 받게 된다. 참고로, 상기 양이온과 상기 음이온에 의하여 형성되는 전기장(E)은 상기 양이온이 상대적으로 많은 하측에서 상기 음이온이 상대적으로 많은 상측으로 향하는 상측 방향을 가지게 된다.Hereinafter, the electrophoresis will be described. In the aqueous sodium chloride solution, the sodium chloride is separated into a cation of Na + and an anion of Cl − . Since the target particle is negatively charged, the cation is attracted to the target particle by electrical attraction, and the anion is moved away from the target particle by electrical repulsion. In the case of sodium chloride, the diffusion coefficient (D + ) of the cation is smaller than that of the anion (D − ). Accordingly, a larger amount of the negative ions moves from the high concentration region to the low concentration region, that is, in an upward direction, as compared to the positive ions. Due to this difference in relative movement, more cations exist under the target particle, resulting in greater electrical attraction in the downward direction, and more negative ions exist on the upper side of the target particle. The electrical repulsive force of the furnace becomes larger. That is, due to the difference in the relative movement of the cation and the anion, the target particle is subjected to electrophoresis in a downward direction from the low concentration region on the upper side to the high concentration region on the lower side. For reference, the electric field (E) formed by the cation and the anion has an upward direction from a lower side with a relatively large amount of the cation to an upper side with a relatively large amount of the anion.

이와 반대로, 상기 양이온의 확산계수가 상기 음이온의 확산계수의 비하여 큰 경우에는, 예를 들어 하기에 설명하는 아세트산 칼륨의 경우에는, 상기 음이온에 비하여 상기 양이온이 더 빨리 이동하게 되므로, 상기 전기 영동은 상측 방향으로 발생한다.Conversely, when the diffusion coefficient of the cation is larger than that of the anion, for example, in the case of potassium acetate described below, the cation moves faster than the anion, so the electrophoresis is performed. It occurs in the upward direction.

또한, 상기 대상 입자들이 양으로 대전된 경우에는, 상술한 바와는 반대로 상기 대상 입자들이 이동하게 된다. 즉, 상기 양이온의 확산계수가 상기 음이온의 확산계수의 비하여 작으면, 상기 대상 입자는 상측으로 이동한다. 상기 양이온의 확산계수가 상기 음이온의 확산계수의 비하여 크면, 상기 대상 입자는 하측으로 이동한다.In addition, when the target particles are positively charged, the target particles move opposite to the above. That is, when the diffusion coefficient of the cation is smaller than the diffusion coefficient of the anion, the target particle moves upward. When the diffusion coefficient of the cation is larger than that of the anion, the target particle moves downward.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널에 대상 입자를 집진하는 작동을 설명하는 개략도이다.7 is a schematic diagram illustrating an operation of collecting target particles in a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널에 대상 입자들이 시간에 따라 집진된 상태를 나타내는 사진들이다.8 are photographs illustrating a state in which target particles are collected over time in a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8에서, 제1 유동 채널(110)을 유동하는 고농도 용액으로서 1 M의 염화 나트륨 수용액(NaCl 1 M)을 사용하고, 제2 유동 채널(120)을 유동하는 저농도 용액으로서 10 μM의 염화 나트륨 수용액(NaCl 10 μM)을 사용하였다. 제2 유동 채널(120)을 유동하고 집진 채널(130)에 집진되는 대상 입자들은 평균 1 μm 크기와 0.05 %(w/v)의 카르복실기 폴리스틸렌(carboxylated polystyrene)을 사용하였다.7 and 8, a 1 M sodium chloride aqueous solution (NaCl 1 M) is used as a high concentration solution flowing through the first flow channel 110, and 10 μM as a low concentration solution flowing through the second flow channel 120 Sodium chloride aqueous solution (NaCl 10 μM) was used. The particles flowing through the second flow channel 120 and collected in the dust collecting channel 130 were carboxylated polystyrene having an average size of 1 μm and 0.05% (w/v).

도 7을 참조하면, 대상 입자들이 집진 채널(130) 내에 집진되는 메커니즘이 나타나 있다. 제1 유동 채널(110)에는 고농도의 염화 나트륨 수용액이 유동하고, 제2 유동 채널(120)에는 저농도의 염화 나트륨 수용액과 음으로 대전된 상기 대상 입자들이 유동한다. 제1 유동 채널(110) 내의 용액의 유동 방향과 제2 유동 채널(120) 내의 용액의 유동 방향은 동일하게 도시되어 있으나, 이는 예시적이며 서로 반대인 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.Referring to FIG. 7, a mechanism by which target particles are collected in the dust collecting channel 130 is shown. A high-concentration sodium chloride aqueous solution flows through the first flow channel 110, and a low-concentration sodium chloride aqueous solution flows through the second flow channel 120 and the negatively charged target particles. The flow direction of the solution in the first flow channel 110 and the flow direction of the solution in the second flow channel 120 are shown to be the same, but these are exemplary and opposites are included in the technical idea of the present invention.

제1 유동 채널(110)의 용액 농도와 제2 유동 채널(120)의 용액 농도의 차이가 있으므로, 제1 유동 채널(110)의 고농도 용액이 연결 나노 채널(140)을 통하여 집진 채널(130)로 유동하게 된다. 따라서, 제1 유동 채널(110), 집진 채널(130), 및 제2 유동 채널(120)의 순서로 농도가 작아진다.Since there is a difference between the solution concentration of the first flow channel 110 and the solution concentration of the second flow channel 120, the high concentration solution of the first flow channel 110 is connected to the dust collecting channel 130 through the nanochannel 140. Will flow. Accordingly, the concentration of the first flow channel 110, the dust collecting channel 130, and the second flow channel 120 decreases in the order.

상기 염화 나트륨(NaCl)의 경우에는, 양이온(Na+)의 확산계수(DNa +)가 음이온(Cl-)의 확산계수(DCl -)에 비하여 작으며, 따라서, 확산 계수 차이(β)는 음의 값으로 -0.207 이다. 도 6을 참조하여 설명한 확산 영동의 원리에 따라, 제2 유동 채널(120)에서 유동하는 상기 대상 입자들은 집진 채널(130) 내에 집진된다. 즉, 상기 대상 입자들은 농도 차에 의하여 발생한 화학 영동(CP)과 음의 확산 계수 차이에 의하여 발생한 전기 영동(EP)에 의하여 이동하게 된다. 상기 화학 영동의 방향과 상기 전기 영동의 방향은 동일하게 되며, 구체적으로 집진 채널(130) 내에서 제2 유동 채널(120)에서 제1 유동 채널(110)로 향하는 방향이 된다. 또한, 상기 대상 입자들은 연결 나노 채널(140)을 통과하지 못하므로 제1 유동 채널(110)로 이동하지 못한다. 이에 따라, 상기 대상 입자들은 집진 채널(130) 내에 제1 유동 채널(110)에 대하여 인접한 영역부터 집진된다.In the case of the sodium chloride (NaCl), diffusion coefficient (D Na +) is an anion (Cl -) of the cation (Na +) diffusion coefficient (D Cl -) is smaller than that, and therefore, the diffusion coefficient difference (β) Is negative and is -0.207. According to the principle of diffusion electrophoresis described with reference to FIG. 6, the target particles flowing in the second flow channel 120 are collected in the dust collecting channel 130. That is, the target particles are moved by chemophoresis (CP) generated by a difference in concentration and electrophoresis (EP) generated by a difference in negative diffusion coefficient. The direction of the chemophoresis and the direction of the electrophoresis are the same, and specifically, the direction from the second flow channel 120 to the first flow channel 110 in the dust collection channel 130 is. In addition, since the target particles do not pass through the connecting nanochannel 140, they cannot move to the first flow channel 110. Accordingly, the target particles are collected from a region adjacent to the first flow channel 110 in the dust collecting channel 130.

도 8을 참조하면, 집진 채널 내에 집진된 상기 대상 입자들이 흰색 또는 적색으로 표시되어 있다. 제1 유동 채널과 제2 유동 채널에서 염화 나트륨 용액의 유동이 각각 시작되면서, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널 내의 연결 나노 채널과 인접한 영역부터 집진되어 점차 부피가 커지도록 축적된다. 약 120분이 경과한 후에는 집진 채널의 절반의 높이로 상기 대상 입자들이 집진됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the target particles collected in the dust collecting channel are displayed in white or red. As the sodium chloride solution flows in each of the first flow channel and the second flow channel, the target particles are collected from a region adjacent to the connected nanochannel in the dust collecting channel and accumulated to gradually increase in volume. After about 120 minutes elapsed, it can be seen that the target particles are collected at half the height of the dust collecting channel.

상기 집진 채널이 200 μm의 연장 길이, 50 μm의 폭, 및 10 μm의 높이를 가지는 경우에는 집진 채널의 부피는 100,000 μm3 가 된다. 상기 대상 입자들이 0.05 % w/v 인 경우에는 100,000 x 0.0005 = 50 particles 가 된다. 집적 속도를 산출하면, 약 20,000 particles/hr 가 되며, 이는 약 5 particles/sec 의 집적 속도를 나타낸다.When the dust collection channel has an extended length of 200 μm, a width of 50 μm, and a height of 10 μm, the volume of the dust collection channel is 100,000 μm 3 . When the target particles are 0.05% w/v, 100,000 x 0.0005 = 50 particles. When calculating the aggregation rate, it becomes about 20,000 particles/hr, which represents an aggregation rate of about 5 particles/sec.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널로부터 대상 입자를 추출하는 작동을 설명하는 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating an operation of extracting target particles from a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 동력형 확산 영동 장치에서, 집진 채널로부터 대상 입자들이 추출되는 상태를 나타내는 사진들이다.10 are photographs showing a state in which target particles are extracted from a dust collection channel in the self-powered diffusion electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10에서, 제1 유동 채널(110)을 유동하는 고농도 용액으로서 1 M의 아세트산 칼륨(K-acetate 1 M)을 사용하고, 제2 유동 채널(120)을 유동하는 저농도 용액으로서 탈이온수(distilled water, DW)를 사용하였다. 집진 채널(130)로부터 추출되는 대상 입자들은 평균 1 μm 크기와 0.05 %(w/v)의 카르복실기 폴리스틸렌을 사용하였다.In FIGS. 9 and 10, 1 M potassium acetate (K-acetate 1 M) is used as a high concentration solution flowing through the first flow channel 110, and desorbed as a low concentration solution flowing through the second flow channel 120. Distilled water (DW) was used. The target particles extracted from the dust collecting channel 130 used an average of 1 μm in size and 0.05% (w/v) of carboxyl polystyrene.

도 9를 참조하면, 대상 입자들이 집진 채널(130)로부터 추출되는 메커니즘이 나타나 있다. 제1 유동 채널(110)에는 고농도의 아세트산 칼륨 수용액이 유동하고, 제2 유동 채널(120)에는 탈이온수와 음으로 대전된 대상 입자들이 유동한다. 제1 유동 채널(110) 내의 용액의 유동 방향과 제2 유동 채널(120) 내의 용액의 유동 방향은 동일하게 도시되어 있으나, 이는 예시적이며 서로 반대인 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.Referring to FIG. 9, a mechanism by which target particles are extracted from the dust collecting channel 130 is shown. A high-concentration potassium acetate aqueous solution flows through the first flow channel 110, and deionized water and negatively charged target particles flow through the second flow channel 120. The flow direction of the solution in the first flow channel 110 and the flow direction of the solution in the second flow channel 120 are shown to be the same, but these are exemplary and opposites are included in the technical idea of the present invention.

제1 유동 채널(110)의 용액 농도와 제2 유동 채널(120)의 용액 농도의 차이가 있으므로, 제1 유동 채널(110)의 고농도 용액이 연결 나노 채널(140)을 통하여 집진 채널(130)로 유동하게 된다. 따라서, 제1 유동 채널(110), 집진 채널(130), 및 제2 유동 채널(120)의 순서로 농도가 작아진다.Since there is a difference between the solution concentration of the first flow channel 110 and the solution concentration of the second flow channel 120, the high concentration solution of the first flow channel 110 is connected to the dust collecting channel 130 through the nanochannel 140. Will flow. Accordingly, the concentration of the first flow channel 110, the dust collecting channel 130, and the second flow channel 120 decreases in the order.

상기 아세트산 칼륨(CH3COOK)의 경우에는, 양이온(K+)의 확산계수(DK +)가 음이온(CH3COO-)의 확산계수(DCH3COO -)에 비하여 크며, 따라서, 확산 계수 차이(β)는 양의 값으로 +0.285 이다. 도 6을 참조하여 설명한 확산 영동의 원리에 따라, 집진 채널(130) 내에 집진된 상기 대상 입자들은 제2 유동 채널(120)로 추출된다. 즉, 상기 대상 입자들은 농도 차에 의하여 발생한 화학 영동(CP)과 양의 확산 계수 차이에 의하여 발생한 전기 영동(EP)에 의하여 이동하게 된다. 상기 화학 영동의 방향과 상기 전기 영동(EP)의 방향은 서로 반대가 된다. 상기 화학 영동은 도 8의 경우와 동일하게 집진 채널(130) 내에서 제2 유동 채널(120)에서 제1 유동 채널(110)로 향하는 방향이 되며, 반면 상기 전기 영동은 집진 채널(130) 내에서 제1 유동 채널(110)에서 제2 유동 채널(110)로 향하는 방향이 된다. 상기 전기 영동의 힘이 상기 화학 영동의 힘에 비하여 크면, 상기 대상 입자들은 집진 채널(130)로부터 제2 유동 채널(120)로 추출된다.In the case of the potassium acetate (CH 3 COOK), the diffusion coefficient (D K +) is the anion of the cation (K +) - diffusion coefficient (D CH3COO -) (CH 3 COO) larger than that, and therefore, the diffusion coefficient difference (β) is a positive value of +0.285. According to the principle of diffusion electrophoresis described with reference to FIG. 6, the target particles collected in the dust collecting channel 130 are extracted into the second flow channel 120. That is, the target particles are moved by chemophoresis (CP) caused by a difference in concentration and electrophoresis (EP) caused by a difference in a positive diffusion coefficient. The direction of the chemophoresis and the direction of the electrophoresis (EP) are opposite to each other. The chemophoresis is a direction from the second flow channel 120 to the first flow channel 110 in the dust collection channel 130, as in the case of FIG. 8, whereas the electrophoresis is in the dust collection channel 130. It becomes a direction from the first flow channel 110 to the second flow channel 110. When the force of the electrophoresis is greater than the force of the chemophoresis, the target particles are extracted from the dust collecting channel 130 to the second flow channel 120.

도 10을 참조하면, 집진 채널 내에 집진된 상기 대상 입자들이 흰색 또는 적색으로 표시되어 있다. 제1 유동 채널에서 아세트산 칼륨의 유동이 시작되고, 제2 유동 채널에서 탈이온수의 유동이 시작되면서, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널에서 상기 제2 유동 채널을 향하여 이동하게 되고, 상기 제2 유동 채널을 통하여 상기 집진 채널로부터 추출된다. 약 10분의 시간이 경화한 후에는, 95%의 상기 대상 입자들이 추출됨을 알 수 있다. 참고로, 상기 대상 입자들이 상기 제2 유동 채널 내에 원하지 않게 갇히는 것을 방지하기 위하여, 플루로닉(Pluronic F-127)과 같은 비이온 활성제를 약 0.02% 수준으로 상기 제1 유동 채널과 상기 제2 유동 채널에서 용액들에 혼합시켜 유동시킬 수 있다.Referring to FIG. 10, the target particles collected in the dust collecting channel are displayed in white or red. As the flow of potassium acetate starts in the first flow channel and the flow of deionized water starts in the second flow channel, the target particles move from the dust collecting channel toward the second flow channel, and the second flow channel It is extracted from the dust collecting channel through. After about 10 minutes of curing, it can be seen that 95% of the target particles are extracted. For reference, in order to prevent the target particles from being undesirably trapped in the second flow channel, a nonionic activator such as Pluronic F-127 is added to the first flow channel and the second flow channel at a level of about 0.02%. It can flow by mixing with the solutions in a flow channel.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope not departing from the technical idea of the present invention, the technical idea of the present invention It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which this belongs.

100: 자가 동력형 확산 영동 장치,
110: 제1 유동 채널, 120: 제2 유동 채널,
130: 집진 채널, 140: 연결 나노 채널,100: self-powered diffusion phoresis device,
110: first flow channel, 120: second flow channel,
130: dust collection channel, 140: connection nanochannel,

Claims (20)

제1 농도를 갖는 제1 용액이 유동하는 제1 유동 채널;
상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들이 함께 유동하는 제2 유동 채널;
상기 제2 유동 채널로부터 상기 제1 유동 채널을 향하여 연장되고, 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 추출되는 집진 채널; 및
상기 제1 유동 채널과 상기 집진 채널을 연결하는 연결 나노 채널;을 구비하는, 자가 동력형 확산 영동 장치.A first flow channel through which a first solution having a first concentration flows;
A second flow channel through which target particles and a second solution having a second concentration lower than the first concentration flow together;
A dust collection channel extending from the second flow channel toward the first flow channel and through which the target particles are collected or the target particles are extracted; And
A connection nanochannel connecting the first flow channel and the dust collecting channel; comprising, a self-powered diffusion phoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 대상 입자들은 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 상기 집진 채널에 집진되거나 또는 상기 집진 채널로부터 추출되는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The target particles are collected in the dust collection channel or extracted from the dust collection channel by chemophoresis due to the difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to the difference in the diffusion coefficient of the first solution. Powered diffusion electrophoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 대상 입자들은 음(-)으로 대전된 입자를 포함하는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The target particles include negatively charged particles, self-powered diffusion migration apparatus. 청구항 3에 있어서,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진되는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method of claim 3,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles are collected in the dust collecting channel from the second flow channel, self-powered diffusion phoresis apparatus. 청구항 3에 있어서,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출되는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method of claim 3,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles are extracted from the dust collecting channel into the second flow channel. 청구항 1에 있어서,
상기 대상 입자들은 양(+)으로 대전된 입자를 포함하는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The target particles include positively charged particles, self-powered diffusion phoresis apparatus. 청구항 6에 있어서,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진되는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method of claim 6,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles are collected in the dust collecting channel from the second flow channel. 청구항 6에 있어서,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출되는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method of claim 6,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles are extracted from the dust collecting channel to the second flow channel, self-powered diffusion phoresis apparatus. 청구항 1에 있어서,
상기 대상 입자들은 콜로이드성 입자를 포함하는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The target particles include colloidal particles, self-powered diffusion phoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 대상 입자들은 0.1 μm 내지 3 μm 범위의 평균 크기를 가지는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The target particles have an average size in the range of 0.1 μm to 3 μm, self-powered diffusion migration apparatus. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 용액과 상기 제2 용액은 동일하거나 서로 다른, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The first solution and the second solution are the same or different, self-powered diffusion electrophoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 용액의 유동 방향과 상기 제2 용액의 유동 방향은 동일한 방향이거나 또는 서로 반대 방향인, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The flow direction of the first solution and the flow direction of the second solution are the same or opposite to each other, the self-powered diffusion electrophoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 유동 채널, 상기 제2 유동 채널, 또는 이들 모두는, 100 μm 내지 300 μm 범위의 폭을 가지고, 5 μm 내지 20 μm 범위의 높이를 가지는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The first flow channel, the second flow channel, or both, has a width in the range of 100 μm to 300 μm and a height in the range of 5 μm to 20 μm. 청구항 1에 있어서,
상기 집진 채널은, 100 μm 내지 300 μm 범위의 연장 길이를 가지고, 30 μm 내지 70 μm 범위의 폭을 가지는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The dust collecting channel, has an extended length in the range of 100 μm to 300 μm, and has a width in the range of 30 μm to 70 μm, self-powered diffusion electrophoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 연결 나노 채널은 크랙 기반으로 형성된, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The connection nanochannel is formed based on cracks, self-powered diffusion electrophoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 연결 나노 채널은 상기 대상 입자들이 통과하지 못하는 단면적을 가지는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The connected nanochannel has a cross-sectional area through which the target particles do not pass, self-powered diffusion phoresis device. 청구항 1에 있어서,
상기 연결 나노 채널은, 1 μm 내지 10 μm 범위의 길이를 가지고, 1 μm 내지 3 μm 범위의 폭을 가지고, 100 nm 내지 300 nm 범위의 높이를 가지는, 자가 동력형 확산 영동 장치.The method according to claim 1,
The connected nanochannel has a length in the range of 1 μm to 10 μm, a width in the range of 1 μm to 3 μm, and a height in the range of 100 nm to 300 nm. 제1 유동 채널에 제1 농도를 갖는 제1 용액을 유동시키는 단계;
제2 유동 채널에 상기 제1 농도에 비하여 낮은 제2 농도를 갖는 제2 용액과 대상 입자들을 함께 유동시키는 단계;
상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의하여, 상기 제1 용액이 연결 나노 채널을 통하여 집진 채널로 유동하는 단계; 및
상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 농도 차이에 의한 화학 영동과 상기 제1 용액의 확산 계수 차이에 의한 전기 영동에 의하여 상기 집진 채널에 상기 대상 입자들이 집진되거나 또는 상기 대상 입자들이 상기 집진 채널로부터 추출되는 단계;를 포함하는 자가 동력형 확산 영동 방법.Flowing a first solution having a first concentration in a first flow channel;
Flowing a second solution and target particles together with a second solution having a second concentration lower than the first concentration in a second flow channel;
Flowing the first solution into a dust collection channel through a connection nanochannel due to a difference in concentration between the first solution and the second solution; And
The target particles are collected in the dust collection channel or the target particles are collected in the dust collection channel by chemophoresis due to the difference in concentration between the first solution and the second solution and electrophoresis due to the difference in the diffusion coefficient of the first solution. Self-powered diffusion phoresis method comprising; extracting. 청구항 18에 있어서,
상기 대상 입자들은 음(-)으로 대전된 입자를 포함하고,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진되고,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출되는, 자가 동력형 확산 영동 방법.The method of claim 18,
The target particles include negatively charged particles,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles are collected in the dust collecting channel from the second flow channel,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles are extracted from the dust collecting channel into the second flow channel. 청구항 18에 있어서,
상기 대상 입자들은 양(+)으로 대전된 입자를 포함하고,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 양(+)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 제2 유동 채널로부터 상기 집진 채널에 집진되고,
상기 제1 용액의 확산 계수 차이가 음(-)의 값인 경우에는, 상기 대상 입자들은 상기 집진 채널로부터 상기 제2 유동 채널로 추출되는, 자가 동력형 확산 영동 방법.The method of claim 18,
The target particles include positively charged particles,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is positive (+), the target particles are collected in the dust collecting channel from the second flow channel,
When the difference in the diffusion coefficient of the first solution is negative (-), the target particles are extracted from the dust collecting channel to the second flow channel, self-powered diffusion phoresis method.
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