KR20090088175A - 전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도조절이 가능한 자성세포분리장치 - Google Patents

전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도조절이 가능한 자성세포분리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성입자로 표지된 세포의 분리를 위해 실리콘기판위에 전자석과 미세유로채널이 통합된 세포분리용 칩 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 미세유체채널 및 자장을 이용한 세포분리 장치로서, 칩형태로 되어 있으며, 전자석을 이용하며, 세포시료에 손상을 주지않으며, 주울열을 이용하여 세포주입 채널내 유체온도를 세포생존의 적정온도로 유지 가능한 세포분리용 칩 장치에 관한 것이다.
본 발명의 자성세포분리장치는 실리콘웨이퍼; 상기 실리콘웨이퍼 상단에 위치하며, 세포시료가 주입되는 미세유로채널을 포함하는 유로채널부; 상기 실리콘웨이퍼 하단에 위치하며, 세포분리에 필요한 유도자장을 발생하는 전자석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자석부는 컨덕터 코일, 절연층, 강자성체판을 구비하여 이루어지며, 상기 유로채널부는 미세유로채널과 냉각채널을 구비하여 이루어진다.
미세유로채널, 세포주입채널, 냉각채널, 전자석, 컨덕터코일, 강자성체판

Description

전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도 조절이 가능한 자성세포분리장치{An used of the Joule heating to make biocompatible heat condition in fully integrated micromachined magnetic cell sorting system}
본 발명은 자성입자로 표지된 세포의 분리를 위해 실리콘기판위에 전자석과 미세유로채널이 통합된 세포분리용 칩 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 미세유체채널 및 자장을 이용한 세포분리 장치로서, 칩형태로 되어 있으며, 전자석을 이용하며, 세포시료에 손상을 주지않으며, 주울열을 이용하여 세포주입 채널내 유체온도를 세포생존의 적정온도로 유지 가능한 세포분리용 칩 장치에 관한 것이다.
다시말해, 본 발명은 전자석의 컨덕터 코일에 입력전류를 가하여 세포분리에 필요한 유도자장을 발생시키며, 컨덕터 코일의 입력전류로 인해 발생하는 열(주울열)은 통합 칩의 전산모델을 통하여 열흐름(heat flow)분석을 수행하여, 칩과 유체채널의 온도 분포에 대한 예측이 가능하여, 세포시료가 주입되는 채널내 온도 조정이나 통합 칩의 적정온도를 설계할 수 있는 자성세포분리장치에 관한 것이다.
종래의 미세유체채널 및 자장을 이용한 세포분리장치는 영구자석 또는 전자 석을 이용하여 특정 세포에 표지된 마그네틱비드를 결합시켜 분리시켰다.
영구자석을 사용하는 경우, 세포분리를 위한 자장이 충분히 크며 열발생이 생기지 않는다. 그러나 실리콘 칩상에 직접화 하기 어려워 외부에 설치하여야 한다는 단점이 있다. 또한 영구자석의 위치에 따라 분리되는 감도가 달라진다.
전자석을 사용하는 경우, 칩상에 전자석을 직접화하는 것이 가능하여 채널의 정확한 위치에 전자석을 설치할 수 있다. 그러나 세포분리에 필요한 정전유도자장 생성시 입력되는 전류의 주울열에 의하여 세포손상 문제가 발생된다. 세포분리효율을 크게하기 위해서 자장이 높아야 하는데 이는 입력전류가 커져야 함을 요하며 불가피하게 주울열은 증가하게 된다. 따라서 인가전류를 임의의 범위로 제한하거나 냉각기 또는 콘덴서등 별도의 장치를 설치하여야 한다는 단점이 있다. 이것은 인가전류의 크기가 제한되거나 장치의 냉각 등의 문제로 인하여 장기간 연속적으로 수행하기가 불가능하다.
특히, 통상 실험에 쓰이는 세포는 실험전 인큐베이터 상에서 배양되는데 이때 온도조건 37℃, CO2농도 5%을 유지한다. 하지만 실험장치에 들어 갈때는 실험장치의 온도는 통상 실험실 주변의 환경온도에 좌우된다. 이러한 온도차이는 세포에 열적충격을 줄수 있다. 일반적으로 이러한 열충격은 세포의 신진대사나 기능저하, 세포변형 및 사멸에 대한 위험을 내포하고 있다. 따라서 세포실험시 가능한 인큐베이터내에서 꺼낸 시료를 수 시간안에 실험하거나 한번 실험한 세포는 모두 버리는 방법으로 진행해왔다.
따라서 이런 기존 실험상 문제점을 없애고 안전하게 목적하는 세포분리를 수 행할 수 있는 장치가 요망된다.
즉, 세포시료에 손상을 주지않으며, 주울열을 이용하여 세포주입 채널내 유체온도를 세포생존의 적정온도로 유지가능하며, 칩형태로 되어 있는 전자석을 이용한 미세유체채널 및 자장을 이용한 세포분리장치의 개발이 요망된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미세유체채널 및 전기유도자장을 이용하여 적은양의 시료로 신속히 세포를 분리하는 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도 조절이 가능한 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전자석의 컨덕터 코일에 입력전류를 가하여 세포분리에 필요한 유도자장을 발생시키며, 컨덕터 코일의 입력전류로 인해 발생하는 열(주울열)은 통합 칩의 전산모델을 통하여 열흐름(heat flow)분석을 수행하여, 칩과 유체채널의 온도 분포에 대한 예측이 가능하여, 세포시료가 주입되는 채널내 온도 조정이나 통합 칩의 적정온도를 유지할 수 있게 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 열흐름분석을 통하여 설계된 통합칩내 세포주입유로와 냉각채널이 일체화된 미세유로를 제어함으로서 주울열을 이용하는 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전자석 작동시 발생되는 주울열 로 칩의 온도를 상승시켜 세포주입 채널내 유체온도를 적정온도로 올려, 세포시료에 손상을 주지 않고 세포생존의 최적온도로 만들고 유지하도록 조절하여 장시간의 분리를 행하는 경우에도 세포에 손상을 일으키지 않는 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 최적온도를 유지하는 방법으로 전방향제어(feedforward control)를 이용하며, 세포가 주입되는 미세채널 내부에 열감지센서를 구비하여 이를 이용하여 냉각채널에 주입되는 냉각수를 제어하는 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 칩상단(front side)은 포토리소그래피 공정을 이용한 PDMS재질의 저렴하고 간단한 미세유로채널이, 칩하단(back side)은 MEMS 공정기술을 이용한 전자석이 내재되어 있는 통합칩으로 이루어진 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 자성을 이용한 혈액내 암세포의 분리, 자성수용체를 이용한 약물주입 각종 연골세포등의 배양에 이용할 수 있도록 최적온도 조절이 가능한 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 세포검침은 암 등의 종양질환이나 자기면역질환 환자의 치료효과를 검침하는데 활용할 수 있으며 신약개발에 있어 적용된 각종 유도물질에 대한 약물검색시스템에 적용할 수 있는 최적온도 조절이 가능한 자성세포분리장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면,자성세포분리장치는, 실리콘웨이퍼; 상기 실리콘웨이퍼 상단에 위치하며, 세포시료가 주입되는 미세유로채널을 포함하는 유로채널부; 상기 실리콘웨이퍼 하단에 위치하며, 세포분리에 필요한 유도자장을 발생하는 전자석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 일 실시형태에 따르면, 유로채널부와 전자석부를 구비하여 자성입자로 표지된 세포를 분리하는 자성세포분리장치에 있어서, 상기 전자석부는 평면코일로 이루어진 컨덕터 코일; 상기 컨덕터 코일의 밑에 위치되는 절연층; 상기 절연층 밑에 위치되며, 입력전류에 의해 상기 컨덕터 코일과 함께 전기유도자장을 발생하는 강자성체판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 일 실시형태에 따르면, 유로채널부와 전자석부를 구비하여 자성입자로 표지된 세포를 분리하는 자성세포분리장치에 있어서, 상기 유로채널부는 세포시료가 흐르면서 유도자장에 의해 자성입자로 표지된 세포와 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)으로 분리되게 하는 채널인 미세유로채널; 상기 미세유로채널의 일측에 위치하여 상기 세포시료가 상기 미세유로채널로 주입하는 미세유로채널 주입구; 상기 미세유로채널의 다른 일측에 위치하며, 미세유로채널에서 분리된 자성입자로 표지된 세포와 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)을 각각 배출하는 미세유로채널 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로채널부는 상기 전자석부로부터 발생한 열이 세포시료에 손상을 주 지 않도록 온도를 조절하기위한 냉각채널; 상기 냉각채널의 일측에 위치되며, 상기 냉각채널로 냉각수를 주입하는 냉각채널 주입구; 상기 냉각채널의 다른 일측에 위치되며, 상기 냉각채널을 따라 흐른 냉각수를 배출하는 냉각채널 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자석부는 컨덕터 코일, 절연층, 강자성체판을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유로채널부는 상기 전자석부로부터 발생한 열이 세포시료에 손상을 주지 않도록 온도를 조절하기 위한 냉각채널를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨덕터 코일은 8각형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 컨덕터 코일의 턴(turns) 수는 12회인 것을 특징으로 한다.
상기 컨덕터코일의 폭, 두께 및 코일사이 간격은 각각 50μm, 30μm, 30μm인 것을 특징으로 한다.
상기 전자석부와 상기 실리콘웨이퍼의 사이에 산화막을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨덕터 코일과 상기 강자성체판은 상기 실리콘웨이퍼 하단에 위치되되, 상기 미세유로채널의 양측에 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 미세유로채널은 PDMS로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 냉각채널은 상기 미세유로채널을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각채널 주입구는 미세유로채널 주입구와 같은 위치에 위치되어지는 것을 특징으로 한다.
상기 자성세포분리장치는 하나의 칩으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 유로채널부는 열감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각채널 배출구는 미세유로채널 배출구들의 가운데에 위치되어지는 것을 특징으로 한다.
상기 컨덕터 코일은 구리로 이루어지며, 상기 강자성체판은 니켈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 열감지센서는 J-type thermocouple인 것을 특징으로 한다.
상기 냉각채널은 상기 열감지센서를 통하여 온도가 측정되면, 측정온도와 목표값의 차이에 따라 냉각수의 주입을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표값이 약 37℃인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 일 실시형태에 따르면,자성세포분리장치의 생성방법은, 실리콘웨이퍼 상단에 미세유로채널을 생성하는 미세유로채널 생성 단계; 상기 실리콘웨이퍼 하단에 상기 미세유로채널에 유도자장을 발생하기 위한 전자석을 생성하는 전자석 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자석 생성 단계는 실리콘 웨이퍼에 산화막을 퍼니스를 사용하여 증착하는 제1단계; 구리박막층을 물리적증착(sputtering)방법을 사용하여 웨이퍼 표면에 증착시키는 제2단계; 증착된 구리박막층 에 포토레지스트를 스핀코터(spin coater)를 사용하여 올리는 제3단계; 얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 컨덕터코일 패터닝을 하는 제4단계; 노광된 포토레지스트를 현상액으로 현상하는 제5단계; 형성된 컨덕터코일 패턴을 구리 전기도금방법을 통하 여 증착하는 제6단계; 컨덕터코일과 강자성체판 사이의 전기적 절연층 형성을 위해 포토레지스트를 코팅 후, 130℃ 온도환경에서 경화시키는 제7단계; 강자성체판의 공정을 위해 니켈박막층을 물리적 증착방법을 사용하여 증착시키는 제8단계; 증착된 니켈박막층에 포토레지스트를 올린후 상기 제4단계 및 상기 제5단계의 공정을 진행하는 제9단계; 형성된 강자성체판 패턴을 니켈을 전기도금방법을 통하여 증착하는 제10단계; 잔류된 포토레지스트를 제거 후 최종 클리닝을 하는 제11단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미세유로채널 생성 단계는 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트을 스핀코터를 사용하여 올리는 포토레지스트 코팅단계; 얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 채널 패터닝을 하는 채널 패터닝단계; 노광된 포토레지스트를 현상액으로 현상하고, 미세유로채널 이외의 포토레지스트를 제거하여 몰드를 제작하는 몰드제작단계; 제작된 미세유로채널 몰드 위에 경화제를 섞은 PDMS를 부어 오븐에 가열한 뒤 몰드를 제거하여 채널을 완성하는 채널제작단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 미세유체채널 및 전기유도자장을 이용하여 적은양의 시료로 신속히 세포를 분리하며, 전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도 조절이 가능하다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 전자석의 컨덕터 코일에 입력전류를 가하여 세포분리에 필요한 유도자장을 발생시키며, 컨덕터 코일의 입력전류로 인해 발생하는 열(주울열)은 통합 칩의 전산모델을 통하여 열흐름(heat flow)분석을 수행하여, 칩과 유체채널의 온도 분포에 대한 예측이 가능하여, 세포시료가 주입되는 채널내 온도 조정이나 통합 칩의 적정온도를 설계할 수 있다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 열흐름분석을 통하여 설계된 통합칩내 세포주입유로와 냉각채널이 일체화된 미세유로를 제어함으로서 주울열을 이용하는 자성세포분리장치를 제공하며, 전자석 작동시 발생되는 주울열로 칩의 온도를 상승시켜 세포주입 채널내 유체온도를 적정온도로 올려, 세포시료에 손상을 주지 않고 세포생존의 최적온도로 만들고 유지하도록 조절하여 장시간의 분리를 행하는 경우에도 세포에 손상을 일으키지 않는다.
즉, 종래의 전자석을 이용한 세포분리용 칩은 발생되는 주울열을 소산시키기 위해 입력을 제한하거나 별도의 냉각장치를 부착하여 사용하였으나, 본 발명의 자성세포분리장치는 열흐름분석을 통하여 통합칩내 세포주입유로와 냉각채널이 일체화된 미세유로를 제작하여 제어함으로서 주울열을 이용하였다. 다시말해, 전자석 작동시 발생되는 주울열로 칩의 온도를 상승시켜 세포주입 채널내 유체온도를 적정온도로 올려, 세포시료에 손상을 주지 않고 세포생존의 최적온도로 만들고 유지하도록 조절하여 장시간의 분리를 행하는 경우에도 세포에 손상을 일으키지 않는다. 여기서, 세포생존의 최적온도란 급격한 온도변화에 따른 열충격(heat shock)으로부터 세포의 신진대사 또는 기능 저하, 더 심해지면 세포변형 및 사멸에 대한 위협이 제거된 안전한 온도를 칭한다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 최적온도를 유지하는 방법으로 전방향제 어(feedforward control)를 이용하며, 세포가 주입되는 미세채널 내부에 열감지센서를 구비하여 이를 이용하여 냉각채널에 주입되는 냉각수를 제어한다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 칩상단(front side)은 포토리소그래피 공정을 이용한 PDMS재질의 저렴하고 간단한 미세유로채널이, 칩하단(back side)은 MEMS 공정기술을 이용한 전자석이 내재되어 있는 통합칩으로 이루어진 자성세포분리장치를 제공하며, 자성을 이용한 혈액내 암세포의 분리, 자성수용체를 이용한 약물주입 각종 연골세포등의 배양에 이용할 수 있도록 최적온도 조절이 가능하다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 세포검침에 있어서는 암 등의 종양질환이나 자기면역질환 환자의 치료효과를 검침하는데 활용할 수 있으며 신약개발에 있어 적용된 각종 유도물질에 대한 약물검색시스템에 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 자성세포분리장치는 세포주입 미세유로의 부분적인 변경으로 세포분리외 세포포집 및 배양등에 활용가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 전자석의 주울열을 이용하여 채널내 세포의 최적온도 조절이 가능한 자성세포분리장치 및 그 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자성세포분리장치의 설명도로, 도 1의 (a)는 본 발명의 자성세포분리장치의 전자석부를 나타내며, 도 1의 (b)는 본 발명의 자성세포분리장치의 유로채널부를 나타내며, 도 1의 (c)는 본 발명의 자성세포분리장치의 단면도(a~a')를 나타낸다.
또한 도 2는 도 1의 자성세포분리장치에서 유로채널부에서 본 전자석의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 즉, 도 2는 도 1의 자성세포분리장치에서 유로채널부와 전자석부를 겹쳐서 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 자성세포분리장치를 개략적으로 설명한다. 본 발명의 자성세포분리장치는 실리콘웨이퍼(200)의 상단에 유로채널부(300)를 구비하며, 그 하단에는 전자석부(100)를 구비하여 이루어진다.
전자석부(100)는 전자석(110), 리드(150)를 구비하여 이루어진다. 전자석부(100)는 3cm × 3cm로 이루어질 수 있다.
전자석(110)은 실리콘웨이퍼(200) 하단에서 실리콘웨이퍼(200) 상단의 미세유로채널(310)의 양측에 위치되며, 미세유로채널(310)에 유도자장을 발생하기 위한 수단으로서, 컨덕터 코일(conductor coil)(120), 절연층(dielectric layer)(130), 강자성체판(magnetic plate)(140)를 포함한다.
컨덕터 코일(120)은 입력전류를 가하여 세포분리에 필요한 유도자장을 발생시키는 전자석의 컨덕터 코일로서, 이 컨덕터 코일은 입력전류로 인해 열(주울열)이 발생한다. 컨덕터 코일(120)은 절연층(130) 위에 위치된다. 컨덕터 코일(120)은 평면코일(planar type coil)이다. 컨덕터 코일(120)은 8각형의 코일로 이루어질 수 있다. 컨덕터 코일(120)의 한쪽 끝은 리드(150)과 연결되어있고 다른 한쪽 끝은 강자성체판(140)에 연결되어 입력전류가 가해진다. 컨덕터 코일(120)은 코일의 턴(turns) 수를 12로 할 수 있으며, 코일의 굵기는 50um, 코일과 코일사이의 간격은 30um로 할 수 있다.
절연층(130)은 강자성체(140)와 컨덕터 코일(120) 사이에 위치되며, 강자성체(140)와 컨덕터 코일(120)을 절연한다. 즉, 강자성체판(140)과 컨덕터 코일(120) 사이의 접촉을 차단한다.
강자성체판(140)은 절연층(130) 다음에 위치된다.
리드(150)는 전자석(110)에 전류를 입력하기 위한 리드로, 전자석(110)에 연결되어 있다.
미도시되었지만, 전자석부(100)와 실리콘웨이퍼(200)의 사이에 산화막을 위치시켜, 전기적, 열적 차단기능을 한다.
유로채널부(300)는 실리콘웨이퍼(200) 상단에 위치하며, 미세유로채널(310), 미세유로채널 주입구(320), 미세유로채널 배출구(330, 340), 냉각채널(350), 냉각채널 주입구(360), 냉각채널 배출구(370)를 구비하며, 세포시료가 주입되어, 상기 세포시료 중에 자성입자로 표지된 세포를 분리하여 배출한다. 유로채널부(300)는 미세유로채널(310)의 방향을 가로방향이라고 할때 가로 5cm, 세로 2.4cm으로 할 수 있다.
미세유로채널 주입구(320)는 세포시료가 미세유로채널(310)로 주입되는 주입구로서, 미세유로채널(310)의 일측에 위치한다.
미세유로채널(310)은 미세유로채널 주입구(320)로부터 주입된 세포시료가 흐르면서 전자석(110)에 의해 발생한 유도자장에 의해 자성입자로 표지된 세포와 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)로 분리하여 각각 서로 다른 미세유로채널 배출구(330, 340)로 보낸다. 미세유로채널(310)은 그 일측에는 미세유로채널 주입구(320)가 위치되며, 다른 일측에는 미세유로채널 배출구(330, 340)가 위치된다. 미세유로채널(310)은 PDMS로 이루어질 수 있다.
미세유로채널 배출구(330, 340)는 미세유로채널(310)의 다른 일측에 위치하며, 2개의 배출구, 즉 제1 미세유로채널 배출구(330), 제2 미세유로채널 배출구(340)로 이루어지며, 미세유로채널(310)에서 분리된 자성입자로 표지된 세포가 상기 미세유로채널 배출구 중의 하나로 배출되면 나머지 하나의 미세유로채널 배출구로 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)가 배출된다.
냉각채널(350)은 컨덕터 코일의 입력전류로 인해 발생하는 열(주울열)이 세포시료에 손상을 주지 않고 세포생존의 최적온도를 유지하도록 온도를 조절하기 위한 채널로, 냉각채널 주입구(360)로부터 주입된 냉각을 위한 유체, 예를들어 냉각수가 흐르기 위한 채널이다. 냉각채널(350)은 미세유로채널(310)을 둘러싸고 있으며, 전자석(110)이 위치한 부분에 냉각채널(350)은 라지에터와 같이 채널로 간격이 좁게 주름지어져 있다.
냉각채널 주입구(360)는 냉각을 위한 유체, 예를들어 냉각수를 냉각채널(350)로 주입하기 위한 주입구이다. 냉각채널 주입구(360)는 냉각채널(350)의 일측에 위치하며, 경우에 따라서 냉각채널 주입구(360)는 미세유로채널 주입구(320)와 같은 위치에 위치되어질 수 있다.
냉각채널 배출구(370)는 냉각채널(350)로 주입되어 흐른 냉각을 위한 유체, 예를들어 냉각수가 배출되기 위한 배출구이다. 경우에 따라서는 냉각채널 배출구(370)는 미세유로채널 배출구(330, 340)와 같은 위치, 보다 엄밀히 말하면, 미세 유로채널 배출구(330, 340)들의 중앙에 위치에 위치되어 질 수 있다.
도 1에서와 같이, 전자석의 크기는 4×4mm2이고, 컨덕터코일의 폭, 두께 및 코일사이 간격은 각각 50μm, 30μm, 30μm이며 감긴 수는 12회로 할 수 있으며, 강자성체판의 두께는 30μm으로 할 수 있으며, 미세유로채널는 세포주입유로와 냉각채널의 폭과 깊이는 각각 1.5mm×150μm, 1mm×150μm 으로 할 수 있다.
미도시되어 있지만, 본 발명의 미세유로채널은 세포주입용 채널 이외에 칩의 온도의 측정하기 위한 열감지센서를 더 구비하고 있다.
도 3은 도 1의 자성세포분리장치에서 자성입자의 분리과정을 설명하기 위한 설명도로, 도 3의 (a)는 도 1의 자성세포분리장치를 간단히 모식화한 것이며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 A~A'에서의 단면도이며, 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 B~B'에서의 단면도이며, 도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 C~C'에서의 단면도이다
도 3에서와 같이, 도 1의 자성세포분리장치는 상층(top layer)에 해당하는 전자석부(100), 중층(middle layer)에 해당하는 실리콘웨이퍼(200), 바닥층(bottom layer)에 해당하는 유로채널부(300)의 3개의 층으로 구성된다.
도 3에서는 전자석(110)에 전류를 인가하여 자기장을 발생시키면, 자기장의 영향에 의해 자성입자(자성입자로 표지된 세포)들은 아래 채널에서 위쪽 채널로 이동하게 될 것이다. 이동된 자성입자는 위쪽 채널의 출구(out flow 1), 즉, 제1 미세유로채널 배출구(330)로 분리 배출되며, 자성입자가 제거된 용액은 출구(out flow 2), 즉, 제2 미세유로채널 배출구(340)로 분리 배출된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 실리콘기판에 전자석부와 유로채널부를 통합시킨 자성세포분리장치의 일예이다. 즉, 도 4에서는 도 1에서 나타낸 실리콘웨이퍼 기판에 전자석과 미세유로채널을 통합시킨 자성세포분리장치 사진이다.
도 4의 (a)는 자성세포분리장치의 일예이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 자성세포분리장치 중 열감지 센서를 구비한 부분을 확대한 사진이다.
도 4의 자성세포분리장치의 칩상단은 유로채널부가, 칩하단은 전자석부가 내재되어 있다. 유로채널부는 세포주입용 채널인 미세유로채널과 칩의 온도의 측정하기 위한 열감지센서와 칩의 온도조절을 위한 냉각 채널을 구비하고 있다.
다시말해, 유로채널부(300)는 칩의 온도를 조절하기 위한 것으로서, 열감지센서를 더 포함한다. 열감지센서는 최적온도를 유지하기위해 세포주입용 채널인 미세유로채널 근처에 설치된다. 열감지센서로서 J-타입 써모커플러(J-type thermocouple)를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 최적온도(약 37℃)를 목표값으로 설정하고, 열감지센서에 의해 측정된 온도를 측정값으로 설정하며, 목표값과 측정값의 차이를 제어량으로 설정하고, 제어량에 따라 주입되는 냉각수의 양이 변하여 미세유로채널의 온도가 조절된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 자성세포분리장치의 전자석부와 유로채널부의 일예이다.
도 5의 (a)는 냉각채널이 일체화된 유로채널부, 도 5의 (b)는 전자석부의 컨덕터코일, 도 5의 (c)는 전자석부에서 컨덕터코일과 강자성체 사이의 절연층, 도 5 의 (d)는 전자석부의 강자성체판을 나타낸다.
전자석부(100) 및 유로채널부(300)를 포함하는 자성세포분리장치에서, 전자석부(100)는 컨덕터 코일(120), 절연층(130), 강자성체판(140)을 포함하여 이루어지는데, 컨덕터 코일(120)은 구리로 이루어져 있으며, 절연층(130)은 고분자재료(AZ 4620, Clariant Co.)로 만들어져있어, 컨덕터코일과 강자성체판사이에 접촉을 차단하며, 강자성체판(140)은 니켈(nickel)성분이며 입력전류에 의해 전기유도자장이 발생한다.
미세유로채널은 소프트리소그래피(softlithography) 공정을 이용하여 PDMS로 만들어진다.
도 6은 도 1의 전자석부의 제작과정을 설명하기 위한 설명도이다.
제1단계로 실리콘 웨이퍼(200)에 산화막(210)을 퍼니스(furnace)를 사용하여 증착한다. 산화막은 전자석부(전자석의 컨덕터코일)와 실리콘웨이퍼 사이의 전기적, 열적 차단기능을 한다. 여기서, 실리콘 웨이퍼(200)로서 4인치 P-type 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 산화막(210)으로서 1-μm두께의 실리콘 산화막을 사용할 수 있다.
제2단계로, 구리박막층(220)을 물리적증착(sputtering)방법을 사용하여 웨이퍼 표면에 증착시킨다. 여기서, 구리박막층(220)의 두께는 3000-Å두께일 수 있다.
제3단계로, 증착된 구리박막층(220)에 포토레지스트(photoresist, AZ4620)(230)을 스핀코터(spin coater)를 사용하여 올린다. 이때 구리박막층(220) 위의 포토레지스트(230)의 두께는 30-μm 일 수 있다.
제4단계로, 얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 컨덕터코일 패터닝을 한다. 제4단계를 거친 전자석부는 도 6의 (a)와 같다.
제5단계로, 노광된 포토레지스트(230)를 현상액 (AZ300)으로 현상한다.
제6단계로, 형성된 컨덕터코일 패턴을 구리 전기도금방법을 통하여 30-μm 두께로 증착한다. 제6단계를 거친 전자석부는 도 6의 (b)와 같다.
제7단계로, 컨덕터코일과 강자성체판 사이의 전기적 절연층 형성을 위해 포토레지스트를 30-μm 두께로 코팅 후, 130℃ 온도환경에서 경화시킨다. 포토레지스트는 전기전도도 및 열전도도 낮아 절연 또는 단열등의 보호층(passivation)으로 유리하다. 제7단계를 거친 전자석부는 도 6의 (c)와 같다.
제8단계로, 강자성체판의 공정을 위해 스텝2의 공정과 같은 방법으로 3000-Å두께의 니켈박막층(240)을 물리적 증착방법을 사용하여 증착시킨다.
제9단계로, 증착된 니켈박막층에 포토레지스트를 이용 30-μm 두께로 올린후 4~5단계 공정을 진행한다. 제9단계에서 증착된 니켈박막층에 포토레지스트를 이용 30-μm 두께로 올리면 도 6의 (d)와 같다.
제10단계로, 형성된 강자성체판 패턴을 니켈전기도금방법을 통하여 30-μm 두께로 증착한다.
제11단계로, 잔류된 포토레지스트를 제거 후 최종 클리닝을 한다. 제11단계를 거친 전자석부는 도 6의 (e)와 같다.
그 다음단계로, 제11단계를 거친 전자석부는 실리콘웨이퍼 아래에 유로채널부가 장착되게 한다. 이는 도 6의 (f)와 같다.
도 7은 도 1의 미세유로채널 제작과정을 설명하기 위한 설명도이다.
미세유로 채널 제작을 위해 1장의 포토마스크가 요구된다.
포토레지스트 코팅단계(S110)로서, 4인치 P-type 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트(SU-8)을 스핀코터를 사용하여 150-μm 두께로 올린다.
채널 패터닝단계(S120)로서, 얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 채널 패터닝을 한다. 다시말해, 포토레지스트 코팅단계(S100) 후에 포토레지스트위에 포토마스크를 위치시키고 얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 채널 패터닝을 한다.
몰드제작단계(S130)로, 노광된 포토레지스트를 현상액 (SU-8 solvent)으로 현상하고, 미세유로채널 이외의 포토레지스트를 제거하여 몰드를 제작한다.
채널제작단계로, 제작된 미세유로채널 몰드 위에 경화제를 섞은 PDMS를 부어(S140) 오븐에 가열한 뒤 몰드를 제거하여 채널을 완성한다(S150).
도 8은 본 발명의 자성세포분리장치에서 전산모델의 해석영역에 대한 열흐름 및 에너지흐름도이다.
본 발명의 자성세포분리장치는 유로채널부와 전자석부가 통합된 통합칩으로서, 통합 칩의 운전조건에 따른 열흐름분석 및 온도분포를 분석하기 위해 전산모델을 만들었다. 이러한 전산모델은 상용프로그램인 MATLAB/SIMULINK 기반으로 코딩할 수 있다.
도 8에서와 같이 통합칩, 즉, 본 발명의 자성세포분리장치의 단면을 7개의 층으로 나누어 각 층에서의 열흐름에 대한 식을 구한다. 본 발명의 자성세포분리장 치의 상기 7개의 층은 채널층(410), 상부 실리콘옥사이드층 (Upper SiO2)(420), 실리콘층(Silicon substrate)(430), 하부 실리콘옥사이드층 (Lower SiO2)(440), 컨덕터 코일층(conductor coil)(450), 절연층(Dielectric layer) (460), 강자성체층(Magnetic plate)(470)이다.
채널층(410)은 세포시료가 주입되는 미세유로채널(microfluidic ch.)과 냉각채널(cooling ch.)이 존재하는 층이다.
상부 실리콘옥사이드층(420)은 실리콘표면과 유체 및 기타 부유물등이 접하는 부분으로 전기적이나 열적 절연 및 보호를 위한 층이다.
실리콘층(430)은 실리콘 웨이퍼이다.
하부 실리콘옥사이드층(440)은 실리콘표면과 컨덕터코일의 전기적 절연막 층이다.
컨덕터 코일층(450)은 컨덕터 코일이 존재하는 층이다.
절연층(460)은 컨덕터코일과 강자성체와의 전기적 절연층이다.
강자성체층(470)은 강자성체판이 존재하는 층이다.
7개의 층의 각 층에서의 열흐름에 대한 식은 수학식 1에 의하여 구하여 진다.
Figure 112008011185187-PAT00001
여기서, Cpi는 열용량(specific heat capacity of i), ρimass는 밀도(density of i), Ai는 면적(area of i), lCV는 해석영역의 길이(length of control volume), TCV는 해석영역의 온도(temperature of control volume),
Figure 112008011185187-PAT00002
는 질량유량(mass flowrate of j),
Figure 112008011185187-PAT00003
는 대류에 의한 열흐름(heat flux by convection),
Figure 112008011185187-PAT00004
는 전도에 의한 열흐름(heat flux by conduction),
Figure 112008011185187-PAT00005
는 주울열에 의한 열흐름(heat flux by Joule heat) 이다.
표 1은 수학식 1에 의해 구해진 각 층 경계에서의 열흐름계수(overall heat transfer coefficient)로서 컨덕터코일(마이크로코일)에서 주울열에 의해 발생된 열은 열흐름계수가 큰 쪽으로 흐르게 된다. 따라서 채널쪽으로 열은 이동되며 이 열특성 구조 설계로 인해 칩의 온도를 상승시킬 수 있으며 냉각채널을 이용하여 온도를 유지시킬수 있다.
Figure 112008011185187-PAT00006
도 9는 본 발명의 자성분리장치에서 전산모델의 입력전류 0.5, 1.0, 1.5A에 따른 칩 표면온도를 측정한 예이다.
도 9에서는 전자석 1개의 주울열에 의해 발생되는 온도 상승을 측정한 그래프로서, 칩 표면에 온도센서를 설치하여 측정하였으며, 이는 전자석의 입력전류 크기 변화에 따라(0.5, 1.0, 1.5A), 칩 표면에 온도의 변화를 검출한 것이다.
입력전류 최대값인 1.5A에서는 칩의 표면온도는 75℃ 이상이 되어 실제 세포실험을 할 경우 채널 내부 온도상승으로 인해 치명적인 영향을 줄 수 있는 온도로 예측되었다. 따라서 입력전류는 1.5A보다 작아야 한다.
실리콘기반의 칩특성 상 짧은 시간에 빠른 온도상승이 일어나는 것을 볼수 있다. 따라서 세포실험시 초기 칩의 온도를 짧은 시간에 최적온도로 올려 세포에 열적 충격(주변환경온도와 세포 최적상태 온도와의 차이에 의한)에 대한 위험을 제거할 수 있다.
도 10은 본 발명의 전자석의 입력전류 0.5, 1.0, 1.5A일때 거리에 따른 자장의 크기를 영구자석(NdFeB)과 비교하는 그래프이다.
도 10은 단위 전자석에 대한 성능을 나타내며, 자성체를 분리하기 위해선 자장이 얼마나 나오는지가 중요한데, 일반적으로 0.1~0.8μm 크기의 자성체를 분리하기 위해 자장의 크기는 (B) ~0.1 Tesla(자장단위), 자장구배의 크기(∇B) ~10 Tesla/m이다. 따라서 도 10과 같은 성능의 전자석을 구비하므로, 본 발명의 자성세포분리장치는 자성세포를 분리할 수 있다.
도 11은 본 발명의 자성세포분리장치의 입력전류가 0.5A, 1.0A, 1.5A일때 자성입자의 분리성능을 나타낸 그래프이다.
자성입자의 특성(specification)이 직경이 8.8μm이며 제조사가 SPHEROTM( USA)이며, 밀도가 1.0% w/v일때, 자성입자를 물과 희석(dilution)시켜 실린지펌프를 통해 10μL/min 입력유량으로 미세유로채널에 보내 실험한 결과이다.
입력전류 0.5A일때 채널내 자장의 크기는 0.14mT이고, 입력전류 1.0A일때 채널내 자장의 크기는 0.26mT이며, 입력전류 1.5A일때 채널내 자장의 크기는 0.33mT의 자성입자 분리효율을 나타내었다.
도 12는 본 발명에 있어서 수치모델과 본 발명의 자성세포분리장치의 실험 결과를 비교한 그래프이며, 도 13은 본 발명에 있어서 수치모델 결과 곡선으로 단면
Figure 112008011185187-PAT00007
온도분포 그래프이다.
도 12에서는 전류 1.5A를 3분 입력시, 수치모델과 실험 결과 비교 곡선으로, 이때 설정온도는 Tsetpoint=37℃ 이다.
도 12에서 냉각채널을 이용하여 냉각을 하지 않은 경우(도 12의 그래프 중 w/o cooling, 즉
Figure 112008011185187-PAT00008
)의 수치모델과 실험결과 모두 약 77℃의 온도를 보이며 두 온도곡선이 일치함을 보인다.
또한 세포생존의 최적온도를 37℃로 설정하고 이 온도를 유지하도록 전방향제어를 이용하여 냉각을 수행한 경우(도 12의 그래프 중 with cooling, 즉
Figure 112008011185187-PAT00009
)도 수치모델과 실험결과 모두 상당이 근접하는 것으로 보인다.
도 13과 같이 수치모델의 경우 초기 모델링한 각 층에 대한 예측된 온도분포를 알 수 있기 때문에 통합 칩 각 부분의 온도를 모니터링 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자성세포분리장치의 설명도이다.
도 2는 도 1의 자성세포분리장치에서 유로채널부에서 본 전자석의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 도 1의 자성세포분리장치에서 자성입자의 분리과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 실리콘기판에 전자석부와 유로채널부를 통합시킨 자성세포분리장치의 일예이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 자성세포분리장치의 전자석부와 유로채널부의 일예이다.
도 6은 도 1의 전자석부의 제작과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 1의 미세유로채널 제작과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 자성세포분리장치에서 전산모델의 해석영역에 대한 열흐름 및 에너지흐름도이다.
도 9는 본 발명의 자성분리장치에서 전산모델의 입력전류 0.5, 1.0, 1.5A에 따른 칩 표면온도를 측정한 예이다.
도 10은 본 발명의 전자석의 입력전류 0.5, 1.0, 1.5A일때 거리에 따른 자장의 크기를 영구자석(NdFeB)과 비교하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 자성세포분리장치의 입력전류가 0.5A, 1.0A, 1.5A일때 자성입자의 분리성능을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 있어서 수치모델과 본 발명의 자성세포분리장치의 실험 결과를 비교한 그래프이다.
도 13은 본 발명에 있어서 수치모델 결과 곡선으로 단면
Figure 112008011185187-PAT00010
온도분포 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 전자석부 110: 전자석
120: 컨덕터 코일 130: 절연층
140: 강자성체판 150: 리드
200: 실리콘웨이퍼 210: 산화막
220: 구리박막층 230: 포토레지스트
240: 니켈박막층 300: 유로채널부
310: 미세유로채널 320: 미세유로채널 주입구
330, 340: 미세유로채널 배출구 350: 냉각채널
360: 냉각채널 주입구 370: 냉각채널 배출구
410: 채널층 420: 상부 실리콘옥사이드층
430: 실리콘층 440: 하부 실리콘옥사이드층
450: 컨덕터 코일층 460: 절연층
470: 강자성체층

Claims (24)

  1. 실리콘웨이퍼;
    상기 실리콘웨이퍼 상단에 위치하며, 세포시료가 주입되는 미세유로채널을 포함하는 유로채널부;
    상기 실리콘웨이퍼 하단에 위치하며, 세포분리에 필요한 유도자장을 발생하는 전자석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  2. 유로채널부와 전자석부를 구비하여 자성입자로 표지된 세포를 분리하는 자성세포분리장치에 있어서,
    상기 전자석부는
    평면코일로 이루어진 컨덕터 코일;
    상기 컨덕터 코일의 밑에 위치되는 절연층;
    상기 절연층 밑에 위치되며, 입력전류에 의해 상기 컨덕터 코일과 함께 전기유도자장을 발생하는 강자성체판;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  3. 유로채널부와 전자석부를 구비하여 자성입자로 표지된 세포를 분리하는 자성세포분리장치에 있어서,
    상기 유로채널부는
    세포시료가 흐르면서 유도자장에 의해 자성입자로 표지된 세포와 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)으로 분리되게 하는 채널인 미세유로채널;
    상기 미세유로채널의 일측에 위치하여 상기 세포시료가 상기 미세유로채널로 주입하는 미세유로채널 주입구;
    상기 미세유로채널의 다른 일측에 위치하며, 미세유로채널에서 분리된 자성입자로 표지된 세포와 자성입자가 제거된 용액(또는 자성입자로 표지되지 않은 세포)을 각각 배출하는 미세유로채널 배출구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유로채널부는
    상기 전자석부로부터 발생한 열이 세포시료에 손상을 주지 않도록 온도를 조절하기위한 냉각채널;
    상기 냉각채널의 일측에 위치되며, 상기 냉각채널로 냉각수를 주입하는 냉각채널 주입구;
    상기 냉각채널의 다른 일측에 위치되며, 상기 냉각채널을 따라 흐른 냉각수를 배출하는 냉각채널 배출구;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자석부는
    컨덕터 코일, 절연층, 강자성체판을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  6. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로채널부는
    상기 전자석부로부터 발생한 열이 세포시료에 손상을 주지 않도록 온도를 조절하기 위한 냉각채널를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  7. 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨덕터 코일은 8각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  8. 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨덕터 코일의 턴(turns) 수는 12회인 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨덕터코일의 폭, 두께 및 코일사이 간격은 각각 50μm, 30μm, 30μm 인 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자석부와 상기 실리콘웨이퍼의 사이에 산화막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  11. 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨덕터 코일과 상기 강자성체판은 상기 실리콘웨이퍼 하단에 위치되되, 상기 미세유로채널의 양측에 위치되는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  12. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세유로채널은 PDMS로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 냉각채널은 상기 미세유로채널을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 냉각채널 주입구는 미세유로채널 주입구와 같은 위치에 위치되어지는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 자성세포분리장치는 하나의 칩으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 유로채널부는 열감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 냉각채널 배출구는 미세유로채널 배출구들의 가운데에 위치되어지는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 컨덕터 코일은 구리로 이루어지며,
    상기 강자성체판은 니켈로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 열감지센서는 J-타입 써모커플러(J-type thermocouple)인 것을 특징으 로 하는 자성세포분리장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 냉각채널은
    상기 열감지센서를 통하여 온도가 측정되면, 측정온도와 목표값의 차이에 따라 냉각수의 주입을 조절하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 목표값이 약 37℃인 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치.
  22. 실리콘웨이퍼 상단에 미세유로채널을 생성하는 미세유로채널 생성 단계;
    상기 실리콘웨이퍼 하단에 상기 미세유로채널에 유도자장을 발생하기 위한 전자석을 생성하는 전자석 생성 단계를 포함하는 자성세포분리장치의 생성방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전자석 생성 단계는
    실리콘 웨이퍼에 산화막을 퍼니스를 사용하여 증착하는 제1단계;
    구리박막층을 물리적증착(sputtering)방법을 사용하여 웨이퍼 표면에 증착시키는 제2단계;
    증착된 구리박막층 에 포토레지스트를 스핀코터(spin coater)를 사용하여 올 리는 제3단계;
    얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 컨덕터코일 패터닝을 하는 제4단계;
    노광된 포토레지스트를 현상액으로 현상하는 제5단계;
    형성된 컨덕터코일 패턴을 구리 전기도금방법을 통하여 증착하는 제6단계;
    컨덕터코일과 강자성체판 사이의 전기적 절연층 형성을 위해 포토레지스트를 코팅 후, 130℃ 온도환경에서 경화시키는 제7단계;
    강자성체판의 공정을 위해 니켈박막층을 물리적 증착방법을 사용하여 증착시키는 제8단계;
    증착된 니켈박막층에 포토레지스트를 올린후 상기 제4단계 및 상기 제5단계의 공정을 진행하는 제9단계;
    형성된 강자성체판 패턴을 니켈을 전기도금방법을 통하여 증착하는 제10단계;
    잔류된 포토레지스트를 제거 후 최종 클리닝을 하는 제11단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치의 생성방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 미세유로채널 생성 단계는
    실리콘 웨이퍼에 포토레지스트를 스핀코터를 사용하여 올리는 포토레지스트 코팅단계;
    얼라인어(aligner)의 자외선을 사용하여 선택적 노광방법을 통해 채널 패터닝을 하는 채널 패터닝단계;
    노광된 포토레지스트를 현상액으로 현상하고, 미세유로채널 이외의 포토레지스트를 제거하여 몰드를 제작하는 몰드제작단계;
    제작된 미세유로채널 몰드 위에 경화제를 섞은 PDMS를 부어 오븐에 가열한 뒤 몰드를 제거하여 채널을 완성하는 채널제작단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성세포분리장치의 생성방법.
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