KR102435387B1 - 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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이현주
김기업
장은영
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Abstract

3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 물리적 변형 측정 장치는, 3차원 세포의 외측의 적어도 일부를 지지하도록 형성된 플렉서블 기판(flexible substrate)과 상기 플렉서블 기판 위에 형성되고 미세 균열(micro crack)을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서(piezoresistive strain sensor)를 포함할 수 있다.

Description

3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법{APPARATUS OF PHYSICAL DEFORMATION MEASUREMENT OF 3-DIMENSIONAL CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
아래 개시는 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
압저항 효과는 반도체 결정에 압력을 가하면 저항이 변화하는 현상이고, 이러한 효과를 이용한 센서가 압저항 변형 센서이다. 세포가 물리적으로 변하면서 압저항 변형 센서에 압력을 가하면, 압저항 변형 센서의 저항이 변화된다. 압저항 변형 센서의 변화된 저항을 통해 세포의 물리적 변형 여부 또는 물리적 변형 정도 등이 측정될 수 있다.
캔틸레버 구조는 부재의 한 끝단은 고정단이고, 다른 끝단은 자유단인 상태에서 하중을 지지하는 구조를 의미한다.
기존의 세포의 물리적 변형 측정 시스템은 세포를 2차원 형태로 배양한 후에 세포의 물리적 변형을 측정하므로, 기존의 시스템을 이용하면 3차원 세포의 물리적 변형을 측정하기 어렵다는 문제가 있다.
실시예에 따르면 3차원 세포의 물리적 변형을 높은 민감도로 측정하는 기술을 제공할 수 있다.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 실시예에 따른 물리적 변형 측정 장치는, 3차원 세포의 외측의 적어도 일부를 지지하도록 형성된 플렉서블 기판(flexible substrate)과 상기 플렉서블 기판 위에 형성되고 미세 균열(micro crack)을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서(piezoresistive strain sensor)를 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은, 각각이 일정한 각도로 원주를 따라 배열된 복수의 지지체를 포함하고, 상기 복수의 지지체 각각은, 일단은 고정단(fixed end)이고 타단은 자유단(free end)인 캔틸레버 구조(cantilever structure) 지지체이고, 상기 복수의 압저항 변형 센서는, 상기 복수의 지지체의 고정단 각각에 형성될 수 있다.
상기 물리적 변형 측정 장치는, 상기 복수의 압저항 변형 센서와 연결된 금속선을 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은, 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 압저항 변형 센서는, 크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 물리적 변형 측정 장치 제조 방법은, 3차원 세포의 외측의 적어도 일부를 지지하도록 플렉서블 기판을 형성하는 동작과 상기 플렉서블 기판 위에 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 물리적 변형 측정 장치 제조 방법은, 상기 플렉서블 기판을 식각함으로써 각각이 원주를 따라 배열된 복수의 지지체를 형성하는 동작을 더 포함하고, 상기 복수의 지지체 각각은, 일단은 고정단이고 타단은 자유단인 캔틸레버 구조 지지체이고, 상기 복수의 압저항 변형 센서는, 상기 복수의 지지체의 고정단에 각각 형성될 수 있다.
상기 플렉서블 기판을 형성하는 동작은, 폴리디메틸실록세인 층을 형성하는 동작과 상기 폴리디메틸실록세인 층을 가열하여 큐어링(curing)하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작은, 상기 플렉서블 기판의 표면을 처리(treat)하는 동작과 표면 처리된 플렉서블 기판의 표면 위에 제1 포토레지스트 층을 형성하는 동작과 상기 제1 포토레지스트 층을 현상하는 동작과 현상된 제1 포토레지스트 층에 기초하여 상기 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 복수의 지지체를 형성하는 동작은, 상기 플렉서블 기판 위에 폴리디메틸실록세인 층을 재-형성하는 동작과 상기 폴리디메틸실록세인 층이 재-형성된 플렉서블 기판의 표면을 재-처리하는 동작과 재-처리된 플렉서블 기판의 표면 위에 제2 포토레지스트 층을 형성하는 동작과 상기 제2 포토레지스트 층을 현상하는 동작과 현상된 제2 포토레지스트 층에 기초하여 상기 재-처리된 플렉서블 기판을 식각함으로써 상기 복수의 지지체를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 복수의 압저항 변형 센서는, 크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작은, 상기 크롬 또는 상기 금의 두께를 조절하여 상기 복수의 압저항 변형 센서의 미세 균열을 조절하는 동작
을 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판의 표면을 처리(treat)하는 동작은, 자외선/오존 또는 산소 플라즈마에 기반하여 표면을 처리하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 물리적 변형 측정 장치는, 3차원 세포의 외측이 안착되면 구부러지는 복수의 지지체를 포함하는 플렉서블 기판과 상기 플렉서블 기판 위에 형성되고 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 지지체는, 일단은 고정단이고 타단은 자유단인 캔틸레버 구조 지지체가 일정한 각도로 원주를 따라 배열되고, 상기 복수의 압저항 변형 센서는, 상기 복수의 지지체의 고정단 각각에 형성될 수 있다.
상기 물리적 변형 측정 장치는, 상기 복수의 압저항 변형 센서와 연결된 금속선을 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은, 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 압저항 변형 센서는, 크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치의 예를 나타낸다.
도 1b는 도 1a에 도시된 물리적 변형 측정 장치의 측면도를 나타낸다.
도 2는 압저항 변형 센서의 예를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 압저항 변형 센서들의 저항 변화 비교표를 나타낸다.
도 4는 폴리이미드 기반 물리적 변형 측정 장치의 예를 나타낸다.
도 5는 물리적 변형 측정 장치의 캔틸레버 구조 지지체의 예를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치의 제조 과정을 나타낸다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1a는 일 실시예에 따른 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치의 예를 나타내고, 도 1b는 도 1a에 도시된 물리적 변형 측정 장치의 측면도를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 물리적 변형 측정 장치(100)는 3차원 세포(200)의 물리적 변형(physical deformation)을 측정할 수 있다. 물리적 변형 측정 장치(100)는 3차원 세포(200)의 손상 없이도 3차원 세포(200)의 물리적 변형을 측정할 수 있고, 물리적 변형 측정 장치(100)는 높은 민감도를 가짐으로써 미세한 수준의 물리적 변형을 측정할 수 있다. 물리적 변형 측정 장치(100)는 생체 친화적 소재를 이용하여 긴 시간동안 물리적 변형을 측정할 수 있다. 예를 들어, 물리적 변형 측정 장치(10)는 뇌 오가노이드(brain organoid), 심근세포 스페로이드(spheroid)와 같은 3 차원 세포를 이용하는 다양한 질환 치료 연구에 사용될 수 있다.
물리적 변형 측정 장치(100)는 3차원 세포(200)의 외측의 적어도 일부를 지지하도록 형성된 플렉서블 기판(flexible substrate)(110) 및 플렉서블 기판(110) 위에 형성되고 미세 균열(micro crack)을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서(piezoresistive strain sensor)(131, 133, 135)를 포함할 수 있고, 복수의 압저항 변형 센서(131, 133, 135)와 연결된 금속선을 더 포함할 수 있다.
플렉서블 기판(110)은 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성되어 폴리이미드(polyimide)를 이용한 물질보다 낮은 영률(Young's modulus)을 가짐으로써 3차원 세포(200)에 의해 유연하게 변형될 수 있다. 또한 폴리디메틸실록세인은 생체 친화적인 소재로서, 플렉서블 기판(110)을 이용하면 장시간 신호 측정이 가능하다.
플렉서블 기판(110)은 각각이 일정한 각도로 원주를 따라 배열된 복수의 지지체(111, 113, 115)를 포함할 수 있고, 각각의 복수의 지지체(111, 113, 115)는 일단은 고정단(fixed end)이고 타단은 자유간(free end)인 캔틸레버 구조(cantilever structure) 지지체일 수 있다.
복수의 지지체(111, 113, 115)는 3차원 세포(200)의 외측이 안착(settle)되는 부분이고, 3차원 세포(200)를 지지할 수 있다. 복수의 지지체(111, 113, 115)는 3차원 세포(200)가 안착되면 물리적으로 변형될 수 있다(예: 구부러짐). 복수의 지지체(111, 113, 115)는 캔틸레버 구조를 통해 3차원 세포(200) 내부에 침투하지 않고도 3차원 세포(200)를 안정적으로 지지할 수 있다.
복수의 지지체(111, 113, 115)의 개수는 3개로 제한되지 않으며, 세포의 크기, 세포의 변형되는 정도에 따라서 다양하게 조절될 수 있다.
복수의 압저항 변형 센서(131, 133, 135)는 복수의 지지체(111, 113, 115)의 고정단 각각에 형성되고 미세 균열을 포함하여, 높은 민감도로 3차원 세포(200)의 물리적 변형(physical deformation)을 측정할 수 있다. 3차원 세포(200)가 물리적으로 변형되는 경우(예: 팽창, 수축) 3차원 세포(200)를 지지하고 있는 복수의 지지체(111, 113, 115) 또한 물리적으로 변형될 수 있고(예: 더욱 구부러짐, 덜 구부러짐), 복수의 지지체(111, 113, 115)의 고정단에 위치한 복수의 압저항 변형 센서(131, 133, 135)는 복수의 지지체(111, 113, 115)의 물리적 변형을 통해 3차원 세포(200)의 물리적 변형을 측정할 수 있다.
복수의 압저항 변형 센서(131, 133, 135)는 미세 균열을 포함하는 금속(예: 크롬, 금)으로 형성됨으로써, 미세 균열을 포함하지 않는 금속보다 응력에 대해 큰 저항 변화가 발생될 수 있다. 복수의 압저항 변형 센서(131, 133, 135)는 높은 민감도를 갖고 3차원 세포의 물리적 변형을 측정할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 통해 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서, 플렉서블 기판의 재료, 및 캔틸레버 구조 지지체에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 압저항 변형 센서의 예를 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 압저항 변형 센서들의 저항 변화 비교표를 나타낸다.
도 2의 a는 압저항 변형 센서의 일 예이고, 도 2의 b는 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서의 일 예이다.
도 2를 참조하면, 압저항 변형 센서는 응력에 의해 발생하는 저항의 변화를 극대화하기 위하여 교차되는(interdigitated) 형태로 제작될 수 있다. 압저항 변형 센서의 폭, 형태, 길이 등은 측정하고자 하는 세포의 크기, 변형 정도 등에 알맞게 조절될 수 있다.
압저항 변형 센서의 미세 균열은 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록세인)로 형성된 플렉서블 기판(110)을 표면 처리(예: 자외선/오존 처리, 산소 플라즈마 처리)함으로써 조절될 수 있다. 압저항 변형 센서의 미세 균열의 밀도는 증착되는 금속(예: 크롬, 금)의 두께를 조절함으로써 조절될 수 있다. 압저항 변형 센서의 미세 균열 또한 측정하고자 하는 세포의 크기, 변형 정도 등에 알맞게 조절될 수 있다.
도 3을 참조하면, 압저항 변형 센서들의 저항 변화를 미세 균열의 유무에 따라 비교할 수 있다. 압저항 변형 센서가 미세 균열을 포함하지 않는 박막의 형태일 때는 응력이 가해지더라도 압저항 변형 센서의 저항이 거의 변화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 압저항 변형 센서가 250
Figure 112021102406741-pat00001
변형되는 동안, 압저항 변형 센서의 저항은 변화되지 않을 수 있다. 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서는 응력에 따라 압저항 변형 센서가 변형되고, 압저항 변형 센서의 저항 또한 변화될 수 있다. 예를 들어, 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서가 250
Figure 112021102406741-pat00002
변형되는 동안, 압저항 변형 센서의 저항은 0.2
Figure 112021102406741-pat00003
변화될 수 있다.
미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서는 미세 균열을 포함하지 않는 압저항 변형 센서보다 높은 민감도를 갖고 3차원 세포의 물리적 변형을 측정할 수 있다.
도 4는 폴리이미드 기반 물리적 변형 측정 장치의 예를 나타낸다.
도 4의 A는 폴리이미드 기반 물리적 변형 측정 장치의 예이고, 도 4의 B는 폴리이미드 기반 물리적 변형 측정 장치의 측면도이다.
물리적 변형 측정 장치(400)는 널리 사용되는 유연 소재인 폴리이미드(polyimide)를 이용하여 만들어질 수 있다. 폴리이미드는 3.1GPa의 영률(Young's modulus)을 가지고, 세포는 1kPa 정도의 영률을 가지므로, 폴리이미드는 세포에 비해 매우 단단하다. 폴리이미드를 이용하여 만들어진 물리적 변형 측정 장치(400)는 3차원 세포(200)의 외측이 안착되어도 유연하게 변형되지 않고(구부러지지 않고), 3차원 세포(200) 내부에 침투하게 된다.
도 1을 참조하면, PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록세인)를 이용하여 만들어진 물리적 변형 측정 장치(100)는 3차원 세포(200)의 외측이 안착되면 유연하게 변형되고(잘 구부러지고), 3차원 세포(200) 내부에 침투하지 않고서도 3차원 세포(200)를 안정적으로 지지할 수 있다.
PDMS는 750kPa 정도의 영률을 가지므로, 폴리이미드에 비해 유연하게 변형될 수 있다. 또한 PDMS는 생체 친화적 소재로서, 물리적 변형 측정 장치(100)는 다른 유연 소재를 이용한 물리적 변형 측정 장치(400)보다 장기간 신호 측정이 가능하다
도 5는 물리적 변형 측정 장치의 캔틸레버 구조 지지체의 예를 나타낸다.
도 5의 a는 길이가 250
Figure 112021102406741-pat00004
인 캔틸레버 구조 지지체를 포함하는 물리적 변형 측정 장치의 예이고, 도 5의 b는 길이가 450
Figure 112021102406741-pat00005
인 캔틸레버 구조 지지체를 포함하는 물리적 변형 측정 장치의 예이다.
물리적 변형 측정 장치(510, 520)는 6개의 캔틸레버 구조 지지체(예: 511-516)를 포함할 수 있고, 6개의 캔틸레버 구조 지지체(511-516)는 60도의 각도로 원주를 따라 배열될 수 있다. 캔틸레버 구조 지지체 쌍(예: 511과514, 512와 515, 513과 516)은 서로 마주보도록 위치할 수 있고, 180도의 사잇각을 가질 수 있다.
캔틸레버 구조 지지체의 개수는 짝수 개로 제한되지 않으며, 캔틸레버 구조 지지체의 쌍이 항상 형성되는 것은 아니다.
캔틸레버 구조 지지체의 개수, 폭, 및 길이는 측정하고자 하는 세포의 크기, 변형되는 정도에 따라서 다양하게 조절될 수 있다.
물리적 변형 측정 장치(510, 520)는 유연한 변형이 가능한 캔틸레버 구조 지지체를 원주를 따라 배열함으로써 세포 내부에 침투하지 않고도 세포를 안정적으로 지지할 수 있다.
이하에서는 전술한 물리적 변형 측정 장치의 제조 과정을 자세히 설명하도록 한다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 3차원 세포의 물리적 변형 측정 장치의 제조 과정을 나타낸다.
동작 605에서, 실리콘 기판(710) 위에 희생층(720)은 열 증착 방식, 전자빔 증착 방식, 또는 스퍼터링 방식으로 증착될 수 있다. 희생층(720)은 알루미늄과 같은 금속 또는 폴리머 중합체를 이용하여 구성될 수 있다.
동작 610에서, 희생층(720) 위에 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록세인)가 스핀 코팅되어 제1 PDMS층(731)이 형성될 수 있다. 이 때, 제1 PDMS 층(731)이 큐어링됨으로써, 제1 PDMS 층(731)은 필름 형태로 굳어질 수 있다. 큐어링이 완료된 PDMS는 습윤성과 표면 에너지가 낮기 때문에, 제1 PDMS 층(731) 위에 다른 구조물을 형성하는 것은 어려울 수 있다.
동작 615에서, 제1 PDMS 층(731)의 표면은 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 제1 PDMS 층(731)은 자외선/오존 또는 산소 플라즈마에 기반하여 표면 처리될 수 있다. 표면 처리를 통해 제1 PDMS 층(731) 표면에는 수십에서 수백 나노미터의 두께를 가지는 실리카 층이 형성될 수 있다. 실리카 층의 두께는 표면 처리 방법(예: 자외선/오존 기반 표면 처리 방법, 산소 플라즈마 기반 표면 처리 방법)에 의하여 조절될 수 있고, 실리카 층의 두께를 조절함으로써 압저항 변형 센서(770)의 미세 균열이 조절될 수 있다. 제1 PDMS 층(731)을 표면 처리함으로써, 제1 PDMS 층(731) 위에 다른 물질들이 접착될 수 있다.
동작 620에서, 제1 PDMS 층(731) 위에 포토레지스트 층이 형성될 수 있고, 포토리소그래피 공정을 통해 현상된 포토레지스트 층(740)이 형성될 수 있다.
동작 625에서, 현상된 포토레지스트 층(740)에 기초하여 압저항 변형 센서(770)의 저항을 측정하기 위한 금속선(750)이 형성될 수 있고, 현상된 포토레지스트 층(740)은 유기 용매를 이용하여 제거될 수 있다. 금속선(750)은 크롬, 금과 같은 금속으로 구성될 수 있으며, 전자빔 방식 또는 스퍼터링 방식을 통해 증착되고, 리프트오프 공정을 통해 패터닝될 수 있다.
동작 630에서, 제1 PDMS 층(731)과 금속선(750)의 표면은 표면 처리되어, 실리카 층이 형성될 수 있다. 동작 630에서의 표면 처리 동작은 동작 615에서의 표면 처리 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
동작 635에서, 제1 PDMS 층(731) 및 금속선(750) 위에 제1 포토레지스트 층이 형성될 수 있고, 포토리소그래피 공정을 통해 현상된 제1 포토레지스트 층(761)이 형성될 수 있다.
동작 640에서, 현상된 제1 포토레지스트 층(761)에 기초하여 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서(770)가 형성될 수 있고, 현상된 제1 포토레지스트 층(761)은 유기 용매를 이용하여 제거될 수 있다. 압저항 변형 센서(770)는 세포의 물리적 변형을 측정하는 데에 이용될 수 있다. 구체적으로, 미세 균열을 포함하는 압저항 변형 센서(770)는 높은 민감도를 가지고 세포의 물리적 변형을 측정할 수 있다. 압저항 변형 센서(770)는, 미세 균열을 가지는 금속(크롬, 금)으로 구성될 수 있으며, 전자빔 방식 또는 스퍼터링 방식을 통해 증착되고, 리프트오프 공정을 통해 패터닝될 수 있다. 압저항 변형 센서(770)의 미세 균열은 금속(크롬, 금)의 두께 조절을 통해 측정하고자 하는 세포에 알맞게 조절될 수 있다.
동작 645에서, PDMS가 한 번 더 스핀 코팅되어 제2 PDMS 층(732)가 형성될 수 있다. 제2 PDMS 층(732)는 절연을 위해서 형성된 것일 수 있다.
동작 650에서, 제2 PDMS 층(732)의 표면이 표면 처리되어, 실리카 층이 형성될 수 있다. 동작 650에서의 표면 처리 동작은 동작 615 및 동작 630에서의 표면 처리 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
동작 655에서, 제2 PDMS 층(732)의 표면 위에 제2 포토레지스트 층이 형성될 수 있고, 포토리소그래피 공정을 통해 현상된 제2 포토레지스트 층(762)이 형성될 수 있다.
동작 660에서, 현상된 제2 포토레지스트 층(762)에 기초하여 제2 PDMS 층(732)이 식각될 수 있고, 제2 PDMS 층(732)이 식각됨으로써 플렉서블 기판(780)이 형성될 수 있다. 제2 PDMS 층(732)은 물리적 에칭 방식과 화학적 에칭 방식을 같이 이용하는 RIE(Reactive Ion Etching) 공정을 통해 식각될 수 있다. 플렉서블 기판(780)은 세포의 외측이 안착되면 구부러지는 복수의 지지체를 포함할 수 있고, 복수의 지지체는 캔틸레버 구조 지지체가 일정한 각도로 원주를 따라 배열된 것일 수 있다. 플렉서블 기판(780)은 원주를 따라 배열된 캔틸레버 구조 지지체들을 통해 세포 내부에 침투하지 않고도 세포를 안정적으로 지지할 수 있다.
동작 665에서, 습식 식각, 전기 분해 등의 공정을 통해 플렉서블 기판(780)은 실리콘 기판(710) 및 희생층(720)으로부터 분리될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 3차원 세포의 외측에 접촉하여 상기 3차원 세포를 지지하는 복수의 지지체를 포함하는 플렉서블 기판; 및
    상기 플렉서블 기판 위에 형성되고 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서
    를 포함하고,
    상기 복수의 지지체는,
    상기 플렉서블 기판의 중심 방향으로 연장된 것으로써, 각각이 일정한 각도로 상기 플렉서블 기판의 원주를 따라 배열된 것인,
    물리적 변형 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지체 각각은,
    일단은 고정단이고 타단은 자유단인 캔틸레버 구조 지지체이고,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    상기 복수의 지지체의 고정단 각각에 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서와 연결된 금속선
    을 더 포함하는, 물리적 변형 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은,
    폴리디메틸실록세인으로 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.
  6. 플렉서블 기판을 식각함으로써 3차원 세포의 외측에 접촉하여 상기 3차원 세포를 지지하는 복수의 지지체를 형성하는 동작; 및
    상기 플렉서블 기판 위에 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작
    을 포함하고,
    상기 복수의 지지체는,
    상기 플렉서블 기판의 중심 방향으로 연장된 것으로써, 각각이 일정한 각도로 상기 플렉서블 기판의 원주를 따라 배열된 것인,
    물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 지지체 각각은,
    일단은 고정단이고 타단은 자유단인 캔틸레버 구조 지지체이고,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    상기 복수의 지지체의 고정단에 각각 형성된,
    물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 지지체를 형성하는 동작은,
    폴리디메틸실록세인 층을 형성하는 동작; 및
    상기 폴리디메틸실록세인 층을 가열하여 큐어링하는 동작
    을 포함하는 물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작은,
    상기 플렉서블 기판의 표면을 처리하는 동작;
    표면 처리된 플렉서블 기판의 표면 위에 제1 포토레지스트 층을 형성하는 동작;
    상기 제1 포토레지스트 층을 현상하는 동작; 및
    현상된 제1 포토레지스트 층에 기초하여 상기 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작
    을 포함하는, 물리적 변형 측정 장치 제조 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 지지체를 형성하는 동작은,
    상기 플렉서블 기판 위에 폴리디메틸실록세인 층을 재-형성하는 동작;
    상기 폴리디메틸실록세인 층이 재-형성된 플렉서블 기판의 표면을 재-처리하는 동작;
    재-처리된 플렉서블 기판의 표면 위에 제2 포토레지스트 층을 형성하는 동작;
    상기 제2 포토레지스트 층을 현상하는 동작; 및
    현상된 제2 포토레지스트 층에 기초하여 상기 재-처리된 플렉서블 기판을 식각함으로써 상기 복수의 지지체를 형성하는 동작
    을 더 포함하는, 물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성된,
    물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서를 형성하는 동작은,
    상기 크롬 또는 상기 금의 두께를 조절하여 상기 복수의 압저항 변형 센서의 미세 균열을 조절하는 동작
    을 포함하는, 물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 표면을 처리하는 동작은,
    자외선/오존 또는 산소 플라즈마에 기반하여 표면을 처리하는 동작
    을 포함하는, 물리적 변형 측정 장치 제조 방법.
  14. 3차원 세포의 외측이 안착되면 구부러지는 복수의 지지체를 포함하는 플렉서블 기판; 및
    상기 플렉서블 기판 위에 형성되고 미세 균열을 포함하는 복수의 압저항 변형 센서
    를 포함하고,
    상기 복수의 지지체는,
    상기 플렉서블 기판의 중심 방향으로 연장된 것으로써, 각각이 일정한 각도로 상기 플렉서블 기판의 원주를 따라 배열된 것인,
    물리적 변형 측정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 지지체는,
    일단은 고정단이고 타단은 자유단인 캔틸레버 구조 지지체이고,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    상기 복수의 지지체의 고정단 각각에 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서와 연결된 금속선
    을 더 포함하는, 물리적 변형 측정 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은,
    폴리디메틸실록세인으로 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 압저항 변형 센서는,
    크롬 및 금 중 적어도 하나로 형성된,
    물리적 변형 측정 장치.

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