KR102195769B1 - 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치 - Google Patents

미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따라, 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치가 제공된다. 상기 미세유체 칩은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하는 유체 채널 및 상기 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판; 및 상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 유체 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름을 포함하며, 상기 유입부 및 상기 유출부는 기판의 표면을 관통하여 구현되고, 상기 유체 채널은 상기 기판의 표면으로부터 함몰되어 구현될 수 있다.

Description

미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치{MICROFLUDIC CHIP, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND ANALYZING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 기판의 표면에 형성된 유체 채널을 갖는 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명은 산업통상자원부의 산업융합원천기술개발사업의 지원을 받아 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 10042924, 연구과제명: 복합구배(나노구조구배-농도구배) 기술을 이용한 줄기세포 최적 배양조건 초고속 자동 스크리닝 시스템 시제품 개발].
미세유체 칩은 미세유체 채널을 통해 유체를 흘려 보내 여러 가지 실험 조건을 동시에 수행할 수 있는 기능을 가진다. 구체적으로, 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 기판(또는 칩 재료)을 이용하여 미세 채널을 만들고, 이러한 채널을 통해 유체(예를 들어, 액체 시료)를 이동시킨 후, 미세유체 칩 내의 챔버에서 예를 들어, 시료 분리, 세포의 혼합, 합성, 정량분석, 세포 증식 관찰 등을 할 수 있다. 이와 같이, 종래에 실험실에서 행해지던 실험들을 작은 칩 내에서 수행한다는 점에서, 미세유체 칩은 "랩-온-어-칩"(lab-on-a-chip)이라 불리기도 한다.
미세유체 칩은 제약, 생물공학, 의학, 생명의료, 식품, 환경, 정밀화학 등의 분야에서 비용과 시간절감의 효과를 창출해낸 것은 물론, 정확도와 효율성, 신뢰성을 높일 수 있다. 예를 들어, 미세유체 칩을 사용함으로 세포 배양과 증식 및 분화 등에 사용되는 값비싼 시약들의 사용량을 기존의 방법보다 현저히 줄일 수 있어 상당한 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 단백질(protein), 유전자(DNA), 세포(cell), 뉴런(neuron), 효소, 항체 등과 같은 생체 시료 분석을 진행함에 있어, 기존의 방법보다 훨씬 적은 양이 사용되고 또한 이를 이용하여 영상 분석이 가능하므로, 샘플의 사용량이나 소모량 및 분석시간을 줄일 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 종래의 예시적인 미세유체 칩 중 일부의 분해도를 도시한다.
도시되는 바와 같이, 종래의 예시적인 미세유체 칩(100)은 유체가 흐르는 복수의 제 1 채널(110)과 복수의 제 2 채널(120)을 포함할 수 있다. 미세유체 칩(100)에서 복수의 제 1 채널(110)에 흐르는 각각의 유체는 복수의 제 2 채널(120)에 흐르는 각각의 유체와 혼합되며, 이러한 유체의 흐름 및 혼합을 용이하게 위해 상기 채널은 층(layer)을 달리하여 형성될 수 있다.
이를 위해 종래의 미세유체 칩은 각각 채널이 형성되는 적어도 2 개의 기판(또는 층)을 접합하여 미세유체 칩을 제조하였다. 그러나 이러한 제조 방식에 의하면, 복수의 기판 상에 채널을 형성한 후, 이들을 서로 접합해야 한다는 점에서, 기판 간의 정렬 문제가 발생하였다. 즉, 칩 제조 시 기판 간의 접합 공정에 상당한 시간 및 비용이 발생하였다. 뿐만 아니라, 2층의 기판(즉, 2개의 기판) 자체의 (예를 들어, 사출 공정 등을 통한) 제조로 인한 시간 및 비용 또한 발생하였다. 즉, 종래의 미세유체 칩은 시간과 비용이 측면에서 제조 공정 상의 문제점이 있으며, 칩의 정밀도 또한 감소하는 문제점이 있었다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 미세유체 칩, 이의 이용한 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치가 요구된다.
한국등록특허 제10-0988931호(2010.10.20. 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 표면에 형성된 유체 채널을 구현함으로써 기판 간의 접합 및 정렬 문제를 해결할 수 있는 미세유체 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 미세유체 칩이 제공된다. 상기 미세유체 칩은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하는 유체 채널 및 상기 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판; 및 상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 유체 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름을 포함하며, 상기 유입부 및 상기 유출부는 기판의 표면을 관통하여 구현되고, 상기 유체 채널은 상기 기판의 표면으로부터 함몰되어 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 분석 장치가 제공된다. 상기 분석 장치는 상기 미세유체 칩; 및 상기 미세유체 칩 내의 반응 산물을 측정하기 위해, 상기 미세유체 칩에 광을 조사하여, 상기 미세유체 칩의 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 미세유체 칩의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하는 유체 채널 및 상기 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판을 형성하는 단계; 및 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 유체 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하도록, 상기 기판의 표면에 필름을 부착하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 형성하는 단계는, 상기 기판의 상면 및 하면 중 일 영역이 상기 기판의 표면으로부터 함몰하여 상기 유체 채널을 구현하고, 상기 기판의 표면을 관통하여 상기 유입부 및 상기 유출부를 구현함으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 기판을 접합하는 종래의 기술과 달리, 정렬 등에 관한 공정 상의 오차를 방지함으로써, 미세유체 칩의 정밀도를 향상시키고, 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판과 필름의 접합만으로 미세유체 칩을 제조함으로써, 제조 공정이 간편하고, 비용 경제적이다.
또한, 본 발명에 따르면, 미세유체 칩의 전체적인 크기 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 사용자 편의성 및 경제성 제고할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 추가적인 화학적 처리나, 펌프 구동장치, 초음파 장치, 멤브레인(membrane) 등의 부가적인 장비 없이도, 미세유체 칩 내에 형성된 구조물만으로 유체 내의 기포를 광 측정 영역 밖으로 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 미세유체 칩의 극-소형화에도 불구하고, 광신호 감도의 감소 및 불균일에 따른 문제없이, 다수의 소량의 반응 산물을 동시에 신속하며 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 예시적인 미세유체 칩 중 일부의 분해도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 제조 방법을 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 제조 방법을 공정 별로 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다. 구체적으로, 도 2의 상단은 미세유체 칩(200)의 평면도를 도시하고, 도 2의 하단은 미세유체 칩(200)의 A-A' 방향의 단면도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 미세유체 칩(200)은 기판(210) 및 기판(210)에 접합하는 필름(220)을 포함할 수 있다.
기판(210)은 미세유체 칩(200)의 베이스로서, 유체가 유입되는 유입부(230), 유체가 이동하는 유체 채널(240) 및 유체가 배출되는 유출부(250)를 포함할 수 있다. 기판(210)의 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250)는 기판(210)의 표면(즉, 상면 및 하면)으로부터 함몰되거나 기판(210)을 관통하여 형성될 수 있다.
기판(210)은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene,POM), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP) 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기판(210)은 적어도 일부가 광 투과성 재질, 예를 들어, 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA) 등으로 구현될 수 있다. 그러나 이와 같은 기판(210)의 재질은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 재질이 이용될 수 있다.
필름(220)은 기판(210)의 표면에 접합될 수 있다. 구체적으로 필름(220)은 기판(210)의 상부 표면에 접합하는 제 1 필름(222) 및 기판(210)의 하부 표면에 접합하는 제 2 필름(224)으로 구성될 수 있으며, 이와 같은 제 1 필름(222) 및 제 2 필름(224)이 기판(210)의 상부 표면 및 하부 표면에 접합함으로써, 기판(210)의 유입부(230), 유출부(250) 및 유체 채널(230) 중 적어도 일부를 외부로부터 폐쇄함으로써, 외부 물질에 의한 오염, 손상 등으로부터 미세유체 칩(200)을 보호하고, 이와 동시에 미세유체 칩(200)이 유체의 흐름, 유지 등의 기능을 수행하게 할 수 있다.
기판(210)과 동일하거나 유사한 재질의 다른 기판이 아닌, 상대적으로 얇은 필름(220)이 기판(210)의 표면에 부착됨으로써, 접착 작업(bonding)을 간소화하고, 미세유체 칩(200)의 소형화 및 경량화에 도움을 줄 수 있다. 필름(220)은 적어도 일부가 투명 또는 불투명한 재질일 수 있다. 또한, 필름(220)은 산소, 이산화탄소 등과 같은 기체에 대한 기체 투과성 필름일 수 있다. 이러한 필름(220)의 구성은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예, 즉, 미세유체 칩(200)에 사용되는 시료의 내용물이나 연구목적 등에 따라 필름(200)의 구성을 다양화 할 수 있다.
이와 같은 미세유체 칩(200)에 의하면, 샘플 시약, 시료 등의 유체가 유입부(230)를 통해 주입되어, 유체 채널(240)을 흐르게 된다. 여기서 유체 채널(240)은 기판(210)의 하면에 형성되는 하부 유체 채널(242, 242'), 기판(210)의 상면에 형성되는 상부 유체 채널(246), 및 하부 유체 채널(242)과 상부 유체 채널(246)을 연결하는 비아홀(244, 244')을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 유입부(230)를 통해 주입된 유체가 하부 유체 채널(242), 비아홀(244), 상부 유체 채널(246), 비아홀(244'), 하부 유체 채널(242')을 순차적으로 흐르게 된다. 유체 채널(240)에서는 유체의 이동 및 유지뿐만 아니라 유체에 대한 다양한 동작이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 비아홀(244)은 하부 유체 채널(242) 및 상부 유체 채널(246)을 연결할 뿐만 아니라, 소정의 반응 채널 또는 반응 챔버로서 기능할 수 있다. 즉, 유체의 흐름을 위한 비아홀(244')과 달리, 비아홀(244)은 반응 채널 또는 반응 챔버로서 기능할 만큼 충분한 공간이 확보된다는 점에서, 비아홀(244)을 통해 구현되는 반응 채널 또는 반응 챔버를 통해, 시료 분리, 혼합, 합성, 정량분석, 세포 증식 관찰 등 소정의 반응이나 반응의 분석, 관찰이 이루어질 수 있다. 다만 이러한 비아홀(244)의 활용은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라, 유체 채널(240)은 반응 채널 또는 반응 챔버로 기능하는 비아홀을 포함하지 않을 수도 있다. 유체 채널(240)을 통과한 유체는 유출부(250)를 통해 미세유체 칩(200) 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이, 복잡한 유체 흐름 경로 및 상대적으로 넓은 면적이 요구될 수 있는 유체 채널(240)을, 기판(210) 표면을 상이하게 하여 형성함으로써, 미세유체 칩(200)의 소형화 및 공정 간소화를 달성할 수 있다. 특히, 복수의 기판을 접합함으로써 발생하는 기판 간의 접합 및 정렬 문제를 해결할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 채널(240)은 분기 채널 및/또는 결합 채널을 포함할 수 있다. 분기 채널은 임의의 채널이 복수의 다른 채널로 분리되는 것으로서, 임의의 채널에 흐르는 유체가 동일한 성질을 갖는 복수의 유체로 분리될 수 있다. 결합 채널은 복수의 채널이 하나의 채널로 합류하는 것으로서, 복수의 채널에 각각 흐르는 복수의 유체가 하나의 유체로 합쳐질 수 있다. 분기 채널 및/또는 결합 채널은 유체 채널(240) 중 상부 유체 채널 및/또는 하부 유체 채널에 의해 구현될 수 있다. 특히, 유체 채널(240)은 하기 더 상세히 설명할 바와 같이, 분기 채널 및 결합 채널의 조합에 의해 구현되는 농도구배 채널을 포함할 수 있다. 여기서 농도구배 채널은 하나 이상의 채널들이 다시 하나 이상의 채널들로 분기되고, 분기된 채널들 중 일부가 서로 결합하여 새로운 채널을 형성하는 과정을 반복하면서, 채널을 통과하는 유체가 결합 및 분기할 수 있는 다양한 경로를 형성하여 유체의 농도구배를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 유체 채널(240)은, 하기 더 상세히 설명할 바와 같이, 유체에 포함된 기포가 소정의 영역 내에 위치하는 것을 방지하기 위한 기포 제거부(도 3의 310 및 도 4의 410 참조)를 더 포함할 수 있다. 기포 제거부는 유체 채널(240) 내의 다양한 위치에서 다양한 용도로 이용될 수 있다. 예를 들어, 유체 채널(240)은 유체 채널(240) 내에 수행되는 각종 반응(예를 들어, PCR 반응 등)의 산물을 측정하기 위한 광 측정 영역을 포함할 수 있으며, 이 경우, 기포 제거부는 유체에 포함된 기포가 광 측정 영역 내에 위치하는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 기판(210)의 표면 중 일부(바람직하게는, 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250) 중 적어도 하나)에 표면 처리가 수행될 수 있다. 예를 들어, 표면 상에 DNA, 단백질(protein) 흡착을 방지하기 위해 실란(silane) 계열, 보바인 시럼 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 등의 물질로 코팅될 수 있으며, 이러한 표면 처리는 당해 기술 분야에 공지된 다양한 기술에 따라 수행될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 유입부(230) 및 유출부(250)에는, 별도의 커버 수단(도시되지 않음)이 구비되어, 유입부(230) 및 유출부(250)를 통한 미세유체 칩(200) 내부의 오염을 방지하거나, 미세유체 칩(200)에 주입된 유체의 누출 등을 방지할 수 있다. 이러한 커버 수단은 다양한 형상, 크기 또는 재질로서 구현될 수 있다.
도 2에서 도시되는 미세유체 칩(200)의 형상이나 구조는 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 형상이나 구조의 미세유체 칩이 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다.
구체적으로, 도 3의 상단은 미세유체 칩(300)의 평면도를 도시하고, 도 3의 (a)의 하단은 미세유체 칩(300)의 A-A' 방향의 단면도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 미세유체 칩(300)의 유체 채널(240)은 기포 제거부(310)를 포함할 수 있다. 기포 제거부(310)는 유체에 포함된 기포가 유체 채널(240) 내의 소정의 영역 내에 위치하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도시되는 바와 같이, 기판(210)의 상부 내면으로부터 하부 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
유체 채널(240)은 유체 채널(240) 내에 수행되는 임의의 반응의 산물을 측정하기 위한 광 측정 영역(즉, 반응 산물로부터 방출되는 광신호가 검출되는 유체 채널(240) 상의 영역)을 포함할 수 있으며, 이때 기포 제거부(310)는 유체에 포함된 기포가 광 측정 영역 내에 위치하는 것을 방지하도록 형성될 수 있다. 이를 통해 기포 제거부(260)는 광 측정 영역에서 감지되는 광신호 감지 방해 요소를 제거할 수 있다. 구체적으로, 기포 제거부(310)가 기판(210)의 상부 내면으로부터 유체 채널(240) 내측으로 돌출되기 때문에, 유체 내에 포함된 기포는 부력으로 인해, 기포 제거부(310)에서 광 측정 영역(즉, 기포 제거부(310)의 돌출부 중 평탄 영역) 주변 영역으로 밀려서 주변 공간에 배치되게 된다. 즉, 기포는 광 측정 영역으로부터 외부로 이탈하게 됨으로써, 광 측정 영역에 존재하는 반응 산물로부터 방출되는 광신호 감도에 영향을 미치지 않게 된다. 특히, 기판(210)의 적어도 일부, 즉 기포 제거부(310)는 광 투과성 재질로 구성되고, 적어도 일부가 광 측정 영역 내에 포함되도록 구성될 수 있으며, 따라서, 광 측정 영역 내의 반응 산물로부터 발생하는 광신호는 기포 제거부(310)를 통과하여, 감도 저하 없이 미세유체 칩의 외부로 방출될 수 있다. 이와 같이, 미세유체 칩을 이용하여 유체 채널(240) 내의 반응 산물을 측정하는 경우, 미세유체 칩의 극-소형화에도 불구하고, 유체 채널(240) 내에 발생한 기포의 영향을 받지 않게 되어 광신호 감도가 상당하게 증가됨으로써, 다수의 소량의 반응 산물을 동시에 신속하며 정확하게 측정할 수 있게 된다. 이러한 기포 제거부(310)의 이용은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 기포 제거부(310)는 다양한 용도로 활용될 수 있다. 예를 들어, 기포 제거부(310)는 유체 채널(240)을 통한 유체의 이동 중 유체에 포함된 기포를 유체의 흐름으로부터 제거하기 위해 이용될 수 있다.
도 3에 도시되는 기포 제거부(310)의 형상은 예시적인 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따라, 다양하게 변형되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서는 원기둥 형상의 기포 제거부(310)가 도시되어 있으나, 사각 기둥 등의 다른 형상의 기포 제거부가 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 도시한다.
구체적으로, 도 4의 상단은 미세유체 칩(400)의 평면도를 도시하고, 도 4의 (a)의 하단은 미세유체 칩(300)의 A-A' 방향의 단면도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 기포 제거부(410)는 기포 제거부(410)의 중앙에 구비되는 평탄면(412)과 평탄면(412)의 둘레로부터 연장되어 미세유체 칩(400) 상부의 내면과 연결되는 경사면(414)으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 기포 제거부(410)의 측면이 경사면(414)으로 이루어지는 경우, 기포가 경사면(414)을 따라 유체 채널(240)의 상측으로 이동 가능하기 때문에, 기포가 기포 제거부(410)의 주변 공간으로 보다 용이하게 이동 배치되게 할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 도시되지는 않으나, 실시예에 따라, 기포 제거부(310, 410)는 기포 제거부(310, 410)의 둘레를 따라 기판(210)의 상부 내면이 상측으로 함몰되어 형성되는 기포 포집부를 더 포함할 수 있다. 기포 포집부는, 기포 포집부 이외의 영역에 비해, 상대적으로 유체 채널(240)의 상측에 위치하기 때문에, 기포 제거부(310, 410)에서 밀려난 기포는 기포 포집부에 포집될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 분석 장치가 제공될 수 있다. 분석 장치는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩(200, 300, 400, 500); 및 광 측정 모듈을 포함할 수 있다. 광 측정 모듈은, 미세유체 칩(200, 300, 400, 500) 내의 반응 산물 등을 (예를 들어, 실시간으로) 측정하기 위해, 미세유체 칩(200, 300, 400, 500)에 광을 조사하고, 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하는 장치로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 적용 가능한 다양한 광 측정 모듈이 이용될 수 있다. 예를 들어, 광 측정 모듈은 미세유체 칩(200, 300, 400, 500)의 유체 채널에 광을 제공하도록 배치된 광원, 및 유체 채널로부터 방출되는 광을 수용하도록 배치된 광 검출부를 포함할 수 있고, 광원과 광 검출부는 유체 채널을 사이에 두고 배치되거나(투과형 방식), 유체 채널(240)의 일 방향에 모두 배치될 수 있다(반사형 방식).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 제조 방법을 도시하며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 제조 방법을 공정 별로 도시한다.
도 5의 방법은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 미세유체 칩(200, 300, 400)을 제조하기 위한 것으로서, 도 5의 방법을 기반으로 도 6 및 도 7의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5를 참조하면, 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250)를 포함하는 기판(210)을 형성할 수 있다(S510 단계). 이와 관련하여, 도 6의 (a)는 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250)를 포함하는 기판(210)의 사시도를 도시하고, 도 6의 (b)는 도 7의 (a)에서 도시되는 기판(210)의 A-A' 방향의 단면도를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 기판(210)의 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250)는 기판(210)의 표면(즉, 상면 및 하면)으로부터 함몰되거나 기판(210)을 관통하여 형성될 수 있다.
S510 단계는 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 제조 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 일 예시에서, S510 단계는, 기판(210)의 표면을 식각함으로써 수행될 수 있으며, 이러한 식각에는 기계적, 화학적 방식 등 다양한 식각 기술이 이용될 수 있다. 일 예시에서, S510 단계는 사출 성형, 압축 성형 등 다양한 성형 기법에 의해 수행될 수 있다.
계속해서, 기판(210)의 표면에 필름(220)을 부착할 수 있다(S520 단계). 이와 관련하여, 도 7의 (a)는 기판(210) 및 기판(210)에 부착된 필름(220)의 사시도를 도시하고, 도 7의 (b)는 도 8의 (a)에서 도시되는 기판(210) 및 필름(220)의 A-A' 방향의 단면도를 도시한다. 도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, S520 단계는 기판(210)의 상부 표면에 필름(222)을 부착하고, 기판(210)의 하부 표면에 필름(224)을 부착함으로써 수행될 수 있으며, 이를 통해 S510 단계에서 기판(210) 상에 형성된 유입부(230), 유체 채널(240) 및 유출부(250) 중 적어도 일부가 외부로부터 폐쇄될 수 있다. S520 단계는 예를 들어, 열 접합, 초음파 접합, 자외선 접합, 용매 접합, 테이프 접합 등의 당해 분야에서 적용 가능한 다양한 접합 방법에 의해 수행될 수 있다.
도 6 및 도 7에서 도시되는 미세유체 칩의 형상 및 구조는 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 형상 및 구조의 미세유체 칩이 이용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 미세유체 칩으로서,
    유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하는 유체 채널 및 상기 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판; 및
    상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 유체 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름을 포함하며,
    상기 유입부 및 상기 유출부는 기판의 표면을 관통하여 구현되고, 상기 유체 채널은 상기 기판의 표면으로부터 함몰되어 구현되는, 미세유체 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 기판의 상면에 형성되는 상부 유체 채널, 상기 기판의 하면에 형성되는 하부 유체 채널 및 상기 상부 유체 채널과 상기 하부 유체 채널을 연결하는 비아홀(via-hole)을 포함하는, 미세유체 칩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비아홀은 챔버(chamber)로서 기능하는, 미세유체 칩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 채널은, 상기 유체 채널의 상기 상부 유체 채널 및 상기 하부 유체 채널 중 적어도 하나에 의해 구현되는 분기 채널 및 결합 채널 중 적어도 하나를 포함하는, 미세유체 칩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 분기 채널 및 상기 결합 채널에 의해 구현되는 농도구배 채널을 포함하는, 미세유체 칩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 유체에 포함된 기포가 상기 유체 채널 내의 소정의 영역에 위치하는 것을 방지하기 위해 상기 기판의 상부 내면으로부터 하부 방향으로 돌출되어 형성되는 광 투과성 재질의 기포 제거부를 포함하는, 미세유체 칩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는, 상기 기포 제거부의 중앙에 구비되는 평탄면과 상기 평탄면의 둘레로부터 연장되어 상기 미세유체 칩 상부의 내면과 연결되는 경사면으로 이루어지는, 미세유체 칩.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는 상기 기포 제거부의 하단 면 중 적어도 일 영역으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부를 포함하는, 미세유체 칩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름의 적어도 일부는 기체 투과성 필름인, 미세유체 칩.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 미세유체 칩; 및
    상기 미세유체 칩 내의 반응 산물을 측정하기 위해, 상기 미세유체 칩에 광을 조사하여, 상기 미세유체 칩의 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈을 포함하는 분석 장치.
  11. 미세유체 칩의 제조 방법으로서,
    유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하는 유체 채널 및 상기 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 유체 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하도록, 상기 기판의 표면에 필름을 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 기판을 형성하는 단계는, 상기 기판의 상면 및 하면 중 일 영역이 상기 기판의 표면으로부터 함몰하여 상기 유체 채널을 구현하고, 상기 기판의 표면을 관통하여 상기 유입부 및 상기 유출부를 구현함으로써 수행되는, 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 기판의 상면에 형성되는 상부 유체 채널, 상기 기판의 하면에 형성되는 하부 유체 채널 및 상기 상부 유체 채널과 상기 하부 유체 채널을 연결하는 비아홀(via-hole)을 포함하는, 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 비아홀은 챔버(chamber)로서 기능하는, 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 유체에 포함된 기포가 상기 유체 채널 내의 소정의 영역 영역 내에 위치하는 것을 방지하기 위해 상기 기판의 상부 내면으로부터 하부 방향으로 돌출되어 형성되는 광 투과성 재질의 기포 제거부를 포함하는, 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는, 상기 기포 제거부의 중앙에 구비되는 평탄면과 상기 평탄면의 둘레로부터 연장되어 상기 미세유체 칩 상부의 내면과 연결되는 경사면으로 이루어지는, 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기포 제거부는 상기 기포 제거부의 하단 면 중 적어도 일 영역으로부터 함몰되어 형성되는 기포 포집부를 포함하는, 제조 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 필름의 적어도 일부는 기체 투과성 필름인, 제조 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체 채널은, 상기 유체 채널의 상기 상부 유체 채널 및 상기 하부 유체 채널 중 적어도 하나에 의해 구현되는 분기 채널 및 결합 채널 중 적어도 하나를 포함하는, 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체 채널은 상기 분기 채널 및 상기 결합 채널에 의해 구현되는 농도구배 채널을 포함하는, 제조 방법.
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