KR20110053323A - Tunable microfluidic chip for particle focusing and sorting using flexible film substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩에 관한 것으로서, 미세유체유로 내부에 불균일한 전기장이 형성되도록 하여 전기동역학적 원리에 의해 미세 입자 등을 구동할 수 있도록 하고, 상기 미세유체유로 내부의 전기장을 조절할 수 있는 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩에 관한 것이다.
The present invention relates to a microfluidic chip for aligning and separating particles, and to allow a non-uniform electric field to be formed inside the microfluidic flow path so as to drive fine particles and the like by an electrodynamic principle, and to the electric field inside the microfluidic flow path. It relates to a microfluidic chip for alignment and separation of particles that can be controlled.
나노 기술의 발전과 함께 미세 가공 기술을 이용하여 미소 물질 검출 및 구동을 위한 미세 전자 소자를 제작하고 생물, 화학, 의료 분야에서 응용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. With the development of nanotechnology, researches are being actively conducted to manufacture microelectronic devices for micromaterial detection and driving using microfabrication technology and to apply them in biological, chemical, and medical fields.
이러한 미세 전자 소자에서는 미소 입자나 단백질, 세포, 박테리아 등을 정밀하게 구동하거나 분리하기 위하여 전기영동(electrophoresis), 유전영동(dielectrophoresis), 전기삼투(AC electro-osmosis) 등의 전기동역학(electrokinetics)의 원리를 주로 이용할 수 있다.
In such microelectronic devices, electrokinetics such as electrophoresis, dielectrophoresis, and AC electro-osmosis are used to precisely drive or isolate microparticles, proteins, cells, and bacteria. The principle can be used mainly.
상기 유전영동이란, 불균일한 전기장 내에서 유전체가 전자기 유도 현상에 의해 분극화(polarization)되고, 이것에 의해 힘을 받아 움직이는 현상이다. 상기 유전영동의 성질은 유체의 종류, 미세입자 및 분자의 종류, 교류전압 신호의 주파수 등에 따라 달라질 수 있다. 이러한 유전영동을 기반으로 하여 미세입자를 정렬/이송하기 위해 원형전극을 제작하여 미세입자를 3차원적으로 정렬/이송할 수 있는 방법(J. Microelectromech. Syst. 14;480, 2005)이 발표된 바 있다. Dielectric behavior is a phenomenon in which a dielectric material is polarized by an electromagnetic induction phenomenon in a non-uniform electric field and is moved by force. The nature of the electrophoresis may vary depending on the type of fluid, the type of microparticles and molecules, and the frequency of the AC voltage signal. On the basis of the above electrophoresis, a method for aligning / transfering microparticles in three dimensions by fabricating a circular electrode to align / transfer microparticles (J. Microelectromech. Syst. 14; 480, 2005) has been published. There is a bar.
하지만, 상기와 같은 방법을 이용할 경우, 복잡한 구조의 미세전극을 패터닝(patterning)하기 위해서 비싸고 복잡한 공정과정이 동반되어야 한다는 문제점이 있다.However, when using the above method, there is a problem that an expensive and complicated process must be accompanied in order to pattern the microelectrode of a complicated structure.
또한, 상기와 같은 방법은 복잡한 구조와 고비용의 소자 특성상 휴대용 유세포분석기의 개발에는 부적합하다는 문제점이 있다. In addition, the above method has a problem in that it is unsuitable for the development of a portable flow cytometer due to the complicated structure and expensive device characteristics.
또한, 대상 물질 또는 응용 분야가 달라지는 경우, 전극 간격 및 전기장을 유동적으로 조절하여 전기동역학적인 물질의 구동 특성을 조절할 수 없다는 문제점이 있다.
In addition, when the target material or the application field is changed, there is a problem in that the driving characteristics of the electrodynamic material cannot be adjusted by fluidly adjusting the electrode gap and the electric field.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 미세유체유로 내부에 불균일한 전기장이 형성되도록 하여 전기동역학적 원리에 의해 미세 입자 등을 구동할 수 있도록 하고, 필름의 휘어지는 특성을 이용하여 상기 미세유체유로 내부의 전기장을 조절할 수 있는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the above problems, to allow the non-uniform electric field is formed inside the microfluidic flow path to drive the fine particles and the like by the electrodynamic principle, by using the bending characteristics of the film An object of the present invention is to provide a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate capable of controlling an electric field inside the microfluidic channel.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩은 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판과, 상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판과, 상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로를 포함하고, 상기 제 1기판 및 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판 및 제 2기판이 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극 및 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어질 수 있다.In order to achieve the object as described above, the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention is a power supply for applying a voltage, and is electrically connected to one end of the power supply device. A first electrode receiving a driving voltage from the first electrode; a first substrate attached to the first electrode; and opposite to the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and applying a reference voltage from the power supply device. A receiving second electrode, a second substrate facing the first substrate, attached to the second electrode, and formed between the first electrode and the second electrode, and including a microfluidic flow path on which the sample is located; The first substrate and the second substrate are film substrates formed of a flexible material. When the first and second substrates are bent, the first electrode and the second substrate are attached to the first substrate. A second electrode attached to also be bent.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원일 수 있다.The power supply device may be a DC voltage source or an AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 1기판 및 제 2기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판일 수 있다.The first substrate and the second substrate may be a film substrate formed of a polyester resin or a polyethylene resin.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
The sample located in the microfluidic channel may include one or more of polymeric microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성될 수 있다.When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, an electric field may be formed in the microfluidic flow path.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다.The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by the electrodynamic principle, the electrodynamic principle may be one of electrophoresis, dielectric and electroosmotic.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해질 수 있다.When the distance between the first electrode and the second electrode is far, the strength of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode is close, the strength of the electric field in the microfluidic flow path may become stronger. have.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함할 수 있다.
The microstructure may further include a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩은 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판과, 상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판과, 상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로와, 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물과, 상기 제 1기판 및 제 2기판의 형상을 변형하는 기판 조절 장치를 포함하며, 상기 제 1기판 및 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판 및 제 2기판이 상기 기판 조절 장치에 의해 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극 및 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어질 수 있다.In addition, the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention in order to achieve the above object is a power supply for applying a voltage, and is electrically connected to one end of the power supply device, A first electrode receiving a driving voltage from a power supply device, a first substrate attached to the first electrode, and opposed to the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and a reference voltage from the power supply device; A microfluidic flow path formed between the first electrode and the second electrode, the second electrode applied to the second electrode, the second substrate facing the first substrate, and attached to the second electrode; And a fine structure spaced apart from the first electrode and the second electrode, and a substrate adjusting device for modifying the shape of the first substrate and the second substrate, wherein the first substrate and the second substrate are bent. And a first substrate and a second electrode attached to the first substrate and the second electrode attached to the second substrate when the first substrate and the second substrate are bent by the substrate adjusting apparatus. Can be.
상기 미세유체유로에는 상기 샘플을 주입 및 채취할 수 있도록 샘플 주입용 구멍을 더 포함할 수 있다
The microfluidic flow path may further include a sample injection hole so as to inject and collect the sample.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩은 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판과, 상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판과, 상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로를 포함하며, 상기 제 1기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판이 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극도 휘어질 수 있다.In addition, the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention in order to achieve the above object is a power supply for applying a voltage, and is electrically connected to one end of the power supply device, A first electrode receiving a driving voltage from a power supply device, a first substrate attached to the first electrode, and opposed to the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and a reference voltage from the power supply device; A microfluidic flow path formed between the first electrode and the second electrode, the second electrode which is applied to the second electrode, which is opposite to the first substrate, and is attached to the second electrode; The first substrate may be a film substrate formed of a bendable material. When the first substrate is bent, the first electrode attached to the first substrate may also be bent.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원일 수 있다.The power supply device may be a DC voltage source or an AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 1기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판일 수 있다.The first substrate may be a film substrate formed of a polyester resin or polyethylene resin.
상기 제 2기판은 유리, 실리콘 및 플라스틱 중 하나의 재질로 형성될 수 있다.The second substrate may be formed of one of glass, silicon, and plastic.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The sample located in the microfluidic channel may include one or more of polymeric microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성될 수 있다.When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, an electric field may be formed in the microfluidic flow path.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다.The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by the electrodynamic principle, the electrodynamic principle may be one of electrophoresis, dielectric and electroosmotic.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해질 수 있다.When the distance between the first electrode and the second electrode is far, the strength of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode is close, the strength of the electric field in the microfluidic flow path may become stronger. have.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함할 수 있다.
The microstructure may further include a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩은 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판과, 상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판과, 상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로를 포함하며, 상기 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 2기판이 휘어지면 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어질 수 있다.In addition, the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention in order to achieve the above object is a power supply for applying a voltage, and is electrically connected to one end of the power supply device, A first electrode receiving a driving voltage from a power supply device, a first substrate attached to the first electrode, and opposed to the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and a reference voltage from the power supply device; A microfluidic flow path formed between the first electrode and the second electrode, the second electrode which is applied to the second electrode, which is opposite to the first substrate, and is attached to the second electrode; The second substrate may be a film substrate formed of a bendable material. When the second substrate is bent, the second electrode attached to the second substrate may also be bent.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원일 수 있다.The power supply device may be a DC voltage source or an AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum, and ITO.
상기 제 1기판은 유리, 실리콘 및 플라스틱 중 하나의 재질로 형성될 수 있다.The first substrate may be formed of one of glass, silicon, and plastic.
상기 제 2기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판일 수 있다.The second substrate may be a film substrate formed of polyester resin or polyethylene resin.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The sample located in the microfluidic channel may include one or more of polymeric microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성될 수 있다.When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, an electric field may be formed in the microfluidic flow path.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다.The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by the electrodynamic principle, the electrodynamic principle may be one of electrophoresis, dielectric and electroosmotic.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해질 수 있다.When the distance between the first electrode and the second electrode is far, the strength of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode is close, the strength of the electric field in the microfluidic flow path may become stronger. have.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함할 수 있다.
The microstructure may further include a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩에 의하면, 복잡한 미세공정과정 없이 필름으로 형성된 미세 채널 내부에 불균일한 전기장이 형성되도록 함으로써 전기동역학적 원리에 의하여 미세 입자가 정렬되거나 분리될 수 있도록 하는 효과가 있다. 이에 따라 소자 제작에 드는 시간이 획기적으로 단축될 수 있으며, 비용도 대폭 절감되는 효과가 있다.As described above, according to the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention, the microfluidic chip is formed by the electrodynamic principle by forming a non-uniform electric field inside the microchannel formed by the film without complicated microprocessing. There is an effect that allows the particles to be aligned or separated. Accordingly, the time required to manufacture the device can be significantly shortened, and the cost can be greatly reduced.
또한, 단순한 소자 구조로 인하여 휴대용 소자를 개발하기 위한 집적화에 유리한 장점이 있다.In addition, there is an advantage in the integration to develop a portable device due to the simple device structure.
뿐만 아니라, 미세 전극 구조를 제작할 필요가 없으며, 복잡한 구동을 요구하지 않기 때문에 미세입자 정렬 및 분리를 위한 휴대용 장치로써 채용가능한 효과가 있다.In addition, there is no need to fabricate a fine electrode structure, and does not require complex driving, so there is an effect that can be employed as a portable device for fine particle alignment and separation.
그리고, 필름을 특정 모양으로 휘어질 수 있도록 함으로써 전기장을 자유 자재로 조절할 수 있고, 다양한 종류의 입자를 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원하는 대로 전기동역학적인 힘의 크기를 조절함으로써 미세입자의 정렬 및 분리 효율을 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, by allowing the film to be bent into a specific shape, the electric field can be freely adjusted, various kinds of particles can be applied, and the electrodynamic force magnitude can be adjusted and desired to align and separate the fine particles. The efficiency can be adjusted.
이와 같이 하여, 본 발명은 전기동역학적인 원리를 이용하여 다양한 의학적, 생물학적, 화학장 실험을 칩 위에서 수행하는 랩온어칩 분야와 세포의 정렬 및 분석을 이용한 유세포분석기에 응용할 수 있다.
In this way, the present invention can be applied to the field of lab-on-a-chip, which performs various medical, biological, and chemical field experiments on a chip using electrokinetic principles and flow cytometry using cell alignment and analysis.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩을 제작하기 위한 공정도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩 내부에 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.1A and 1B are schematic views of a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are schematic diagrams of a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a second embodiment of the present invention.
3A and 3B are schematic views of microfluidic chips for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a third embodiment of the present invention.
4a and 4b is a process chart for manufacturing a microfluidic chip for the alignment and separation of particles using a flexible film substrate according to the present invention.
5A and 5B are diagrams showing simulation results showing changes in an electric field formed inside a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다. 1A and 1B are schematic views of a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(100)은 전원 장치(110), 제 1전극(120), 제 2전극(130), 제 1기판(140), 제 2기판(150), 미세유체유로(160), 샘플(170) 및 미세 구조물(180)을 포함할 수 있다.
1A and 1B, the
상기 전원 장치(110)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(100)에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(110)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용될 수 있으며, 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수, 전압 크기, 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압 등을 조절할 수 있다.
An AC voltage source or a DC voltage source may be used as the
상기 제 1전극(120)은 상기 전원 장치(110)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는다. The
상기 제 1전극(120)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(120)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 2전극(130)은 상기 전원 장치(110)의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는다. The
물론, 상기 제 2전극(130)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(120)과 대향되도록 배치된다.Of course, the
상기 제 2전극(130)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(130)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 1기판(140)은 상기 제 1전극(120)의 하면에 부착될 수 있다.The
상기 제 1기판(140)은 휘어질 수 있도록 형성되는 필름 기판이며, 이에 따라 폴리에스테르(polyester) 수지 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 수지로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기와 같이 제 1기판(140)이 휘어지는 경우, 상기 제 1기판(140)에 부착된 상기 제 1전극(120) 또한 상기 제 1기판(140)처럼 휘어질 수 있게 된다. 상기 제 1기판(140)은 도 1a에 도시된 바와 같이 아래쪽으로 볼록한 형상이 되도록 휘어지거나 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 위쪽으로 볼록한 형상으로 휘어질 수도 있다.
When the
상기 제 2기판(150)은 상기 제 2전극(130)의 상면에 부착될 수 있다.The
물론, 상기 제 2기판(150)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 제 1기판(140)과 대향되도록 배치된다.Of course, the
상기 제 2기판(150)은 휘어질 수 있도록 형성되는 필름 기판이며, 이에 따라 폴리에스테르(polyester) 수지 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 수지로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기와 같이 제 2기판(150)이 휘어지는 경우, 상기 제 2기판(150)에 부착된 상기 제 2전극(130) 또한 상기 제 2기판(150)처럼 휘어질 수 있게 된다. 상기 제 2기판(150)은 도 1a에 도시된 바와 같이 위쪽으로 볼록한 형상이 되도록 휘어지거나 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 아래쪽으로 볼록한 형상으로 휘어질 수도 있다.
When the
본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(100)은 상기 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)의 형상을 변형하기 위해 기판 조절 장치(미도시)를 포함할 수 있다. The
상기 기판 조절 장치(미도시)는 상기 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)이 휘어질 수 있도록 상기 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)의 형상을 변형할 수 있는 장치이면 어떠한 장치라도 상관 없으며, 여기서 상기 기판 조절 장치(미도시)의 종류나 형상 또는 개수를 한정하는 것은 아니다.
The substrate adjusting device (not shown) may change the shape of the first and
상기 미세유체유로(160)는 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130)의 사이에 형성되며, 샘플(170)이 위치하게 된다.The
상기 샘플(170)이란 고분자성 미세입자, 금속 나노 입자, 반도체 나노 입자, 단백질, DNA 등의 생체분자, 분자가 결합된 미세입자 등 다양한 물질들을 포함하는 말이다.The
특히 상기 샘플(170)은 이러한 물질들이 증류수, 세포 배양용 배지, PBS 버퍼 등 다양한 액체 방울 속에 존재하도록 제조된 것으로서, 상기 미세유체유로(160) 내에 존재하는 액체 방울 내부에서 상기 물질들의 이동이 일어나게 된다.
In particular, the
한편, 상기 전원 장치(110)로부터 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130)에 전압을 인가하였을 때, 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이에 형성되는 미세유체유로(160)에는 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 노출되는 샘플(170)은 전기동역학적(electrokinetic) 원리에 의해 이동된다. 여기서 상기 샘플(170)의 이동 방향은 상기 샘플(170)과 상기 전원 장치(110)로부터 인간된 전압 신호의 특성에 의해 결정된다.
On the other hand, when a voltage is applied to the
상기 전기동역학적 원리로는 전기영동, 유전영동, 전기삼투를 들 수 있다.The electrokinetic principle may include electrophoresis, dielectric electrophoresis and electroosmotic.
상기 전기영동(electrophoresis)이란, 전기장 내에서 양의 전하 및 음의 전하를 지닌 미세 입자들이 쿨롱 힘(Coulomb force)에 의하여 힘을 받아 움직이는 현상이다. 즉, 양의 전하를 지닌 입자는 음의 전극으로 이동하게 되고, 음의 전하를 지닌 입자는 양의 전극으로 이동하게 된다. 전기영동에 의한 입자의 이동 특성은 전하량, 입자의 크기, 매질의 전기적, 화학적, 물리적 특성 또는 전기장의 세기 등에 따라 달라질 수 있다.
Electrophoresis is a phenomenon in which fine particles having positive and negative charges are moved by a coulomb force in an electric field. That is, the particles with the positive charge move to the negative electrode, and the particles with the negative charge move to the positive electrode. The movement characteristics of the particles by electrophoresis may vary depending on the amount of charge, the size of the particles, the electrical, chemical, physical properties of the medium, or the strength of the electric field.
상기 유전영동이란(DEP; dielectrophoresis), 불균일한 전기장 내에서, 유전체가 전자기 유도현상에 의해 전기 쌍극자(electric dipole)를 띄고, 이것에 의해 힘을 받아 움직이는 현상이다. 이러한 입자의 이동은 입자와 입자 주변의 액체 간의 유전율(permittivity) 차이에 의해 그 방향이 결정되고, 입자의 크기(반지름의 세제곱에 비례) 및 전기장 구배(전기장 제곱의 구배에 비례)의 크기가 그 이동 속도에 영향을 미치게 된다.Dielectrophoresis (DEP) is a phenomenon in which a dielectric exhibits an electric dipole due to electromagnetic induction and moves under a force in a non-uniform electric field. The movement of these particles is determined by the difference in permittivity between the particles and the liquid around them, and the size of the particles (proportional to the cube of the radius) and the magnitude of the electric field gradient (proportional to the gradient of the square of the electric field). This will affect the speed of movement.
상기 유전영동에는 전기장이 약한 방향으로 미세 입자들이 움직이는 음(negative)의 유전영동과 전기장이 강한 방향으로 미세 입자들이 움직이는 양(positive)의 유전영동이 있다. 이러한 유전영동의 성질은 유체의 종류, 미세입자 및 분자의 종류, 교류전압 신호의 주파수 등에 의해 달라질 수 있다.
The dielectrophoresis includes negative dielectrophoresis in which fine particles move in a direction in which the electric field is weak, and positive dielectrophoresis in which fine particles move in a direction in which the electric field is strong. The nature of the electrophoresis may vary depending on the type of fluid, the type of microparticles and molecules, and the frequency of the AC voltage signal.
상기 전기삼투에는 교류 전기삼투(ACEO; AC electro-osmosis), 유도전하 전기삼투(ICEO; induced-charge electro-osmosis), 패러데이 짝진 전기삼투(FCEO; Faradaically-coupled electro-osmosis) 등이 있다.The electroosmosis includes AC electro-osmosis (ACEO), induced-charge electro-osmosis (ICEO), Faradaically-coupled electro-osmosis (FCEO), and the like.
상기 교류 전기삼투(ACEO; AC electro-osmosis)란, 불균일한 전기장 내에서, 유체 내부의 이온들이 전극 표면과 액체 계면에 얇은 전기 이중층(electric double layer)을 형성하게 되고, 전압에 의해 형성된 정접 전기장(tangential electric field)의 영향으로 전극 표면을 따라 유체가 이동하는 현상이다.AC electro-osmosis (ACEO) is a non-uniform electric field in which ions in the fluid form a thin electric double layer on the surface of the electrode and the liquid interface, and a tangent electric field formed by voltage. This is a phenomenon in which fluid moves along an electrode surface due to the influence of a tangential electric field.
이러한 전기삼투 현상은 전기장이 센 방향으로 유동을 일으켜 물질들의 빠른 농축을 유도한다. 상기 전기삼투에 의한 농축 특성은 교류전압 신호의 주파수 및 물질 또는 매질의 종류, 크기, 전하량 등 다양한 물리적, 화학적 특성에 의존한다.This electroosmotic phenomenon causes the electric field to flow in the strong direction, leading to rapid concentration of materials. The concentration characteristics of the electroosmosis depend on various physical and chemical properties such as the frequency of the AC voltage signal and the type, size, and charge amount of the material or medium.
상기 유도전하 전기삼투(ICEO; induced-charge electro-osmosis)란, 전기장 내 미세입자에 유도된 전하에 의해 미세입자 표면에서 발생하는 전기삼투 유동으로서, 전극표면에 가까이 위치한 미세입자들을 벽면으로 밀어 조립시키는 특성이 있다. 이러한 현상으로 인해 미세입자들이 자가 조립(self-assembly)하여 결정구조(crystal structure)를 지닌 응집체(aggregate)를 이루게 될 수 있다.The induced-charge electro-osmosis (ICEO) is an electroosmotic flow generated on the surface of the microparticles by electric charges induced by the microparticles in the electric field, and assembled by pushing the microparticles located near the electrode surface to the wall. There is a characteristic to let. This phenomenon can cause the microparticles to self-assemble (aggregate) with a crystal structure (crystal structure).
상기 패러데이 짝진 전기삼투(FCEO; Faradaically-coupled electro-osmosis)란, 낮은 주파수 영역에서 전극에서의 패러데이 반응을 무시할 수 없게 되어, 전극 표면에 발생하는 수평성분의 전기장에 의해 발생하는 전기삼투 유동으로서, 전극에 가까이 위치한 미세입자 아래쪽에서 입자들을 위로 떠올리게 되는 상승유동을 발생시키는 특성이 있다.
Faradaically-coupled electro-osmosis (FCEO) is an electroosmotic flow generated by an electric field of a horizontal component generated on the surface of an electrode because the Faraday reaction at the electrode cannot be ignored in a low frequency region. There is a characteristic that generates the upward flow of the particles to rise above the fine particles located close to the electrode.
상기 미세 구조물(180)는 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이를 이격시킴으로서, 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이에 상기 미세유체유로(160)가 형성될 수 있도록 한다. The
상기 미세 구조물(180)은 일반적으로 스페이서(spacer)라고 불리기도 하며, 상기 미세 구조물(180)로는 SU-8 등의 감광성 물질(photoresist) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 중합체를 이용할 수 있다.
The
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(100)은 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)이 휘어짐에 따라 상기 제 1기판(140)에 부착된 제 1전극(120)과 상기 제 2기판(150)에 부착된 제 2전극(130) 역시 휘어질 수 있게 된다.As described above, the
이에 따라 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이에 형성되는 미세유체유로(160)의 높이, 즉 상기 제 1전극(120)과 제 2전극(130) 사이의 거리를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
Accordingly, the height of the
보다 자세하게, 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이의 거리가 멀어지도록 상기 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)을 휘면, 상기 미세유체유로(160)의 높이가 높아지게 되며, 상기 미세유체유로(160) 내에 형성되는 전기장의 세기가 약해진다.More specifically, as shown in FIG. 1A, when the
또한, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(120) 및 제 2전극(130) 사이의 거리가 가까워지도록 상기 제 1기판(140) 및 제 2기판(150)을 휘면, 상기 미세유체유로(160)의 높이가 낮아지게 되며, 상기 미세유체유로(160) 내에 형성되는 전기장의 세기는 강해진다.In addition, as shown in FIG. 1B, when the
이 때 상기 미세구조물(180)의 높이가 일정하다면 상기 미세유체유로(160)는 제 1실시예를 나타낸 도 1a 및 도 1b와 같이 가운데 부분이 휘어지게 되고, 도 1a와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 약하게 형성되며, 도 1b와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 강하게 형성된다.At this time, if the height of the
상기와 같이 하여, 상기 미세유체유로(160) 내에 형성되는 전기장의 세기를 조절할 수 있으며, 이로 인해 상기 미세유체유로(160) 내에 위치하는 샘플(170)의 정렬 및 분리 특성을 조절할 수 있게된다.
As described above, the intensity of the electric field formed in the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다.2A and 2B are schematic diagrams of a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(200)은 전원 장치(210), 제 1전극(220), 제 2전극(230), 제 1기판(240), 제 2기판(250), 미세유체유로(260), 샘플(270) 및 미세 구조물(280)을 포함할 수 있다.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
상기 전원 장치(210)는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(200)에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(210)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용될 수 있으며, 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수, 전압 크기, 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압 등을 조절할 수 있다.
An AC voltage source or a DC voltage source may be used as the
상기 제 1전극(220)은 상기 전원 장치(210)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는다. The
상기 제 1전극(220)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(220)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 2전극(230)은 상기 전원 장치(210)의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는다.The
물론, 상기 제 2전극(230)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(220)과 대향되도록 배치된다. Of course, the
상기 제 2전극(230)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(230)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 1기판(240)은 상기 제 1전극(220)의 하면에 부착될 수 있다.
The
상기 제 1기판(240)은 휘어질 수 있도록 형성되는 필름 기판이며, 이에 따라 폴리에스테르(polyester) 수지 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 수지로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기와 같이 제 1기판(240)이 휘어지는 경우, 상기 제 1기판(240)에 부착된 상기 제 1전극(220) 또한 상기 제 1기판(240)처럼 휘어질 수 있게 된다. 상기 제 1기판(240)은 도 2a에 도시된 바와 같이 아래쪽으로 볼록한 형상이 되도록 휘어지거나 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 위쪽으로 볼록한 형상으로 휘어질 수도 있다.
When the
상기 제 2기판(250)은 상기 제 2전극(230)의 상면에 부착될 수 있다.The
물론, 상기 제 2기판(250)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제 1기판(240)과 대향되도록 배치된다.Of course, the
본 실시 예에서는 상기 제 1실시예의 경우와 달리 상기 제 2기판(250)이 휘어지지 않는다. 상기 제 2기판(250)이 휘어질 필요성이 없는 경우 유리 또는 실리콘으로 형성되거나 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 플라스틱으로 형성될 수 있다. In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the
즉, 휘어질 수 있는 상기 제 1기판(240)과 달리 상기 제 2기판(250)은 유리, 실리콘, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등에 의해 형성됨으로써 휘어지지 않는다. 이에 따라 상기 제 2기판(250)에 부착된 제 2전극(230)도 휘어지지 않게 된다.
That is, unlike the
본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(200)은 상기 제 1기판(240)의 형상을 변형하기 위해 기판 조절 장치(미도시)를 포함할 수 있다. The
상기 기판 조절 장치(미도시)는 상기 제 1기판(240)이 휘어질 수 있도록 상기 제 1기판의 형상을 변형할 수 있는 장치이면 어떠한 장치라도 상관 없으며, 여기서 상기 기판 조절 장치(미도시)의 종류나 형상 또는 개수를 한정하는 것은 아니다.
The substrate adjusting device (not shown) may be any device as long as the device can deform the shape of the first substrate so that the
상기 미세유체유로(260)는 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230)의 사이에 형성되며, 샘플(270)이 위치하게 된다.The
상기 샘플(270)이란 고분자성 미세입자, 금속 나노 입자, 반도체 나노 입자, 단백질, DNA 등의 생체분자, 분자가 결합된 미세입자 등 다양한 물질들을 포함하는 말이다.The
특히 상기 샘플(270)은 이러한 물질들이 증류수, 세포 배양용 배지, PBS 버퍼 등 다양한 액체 방울 속에 존재하도록 제조된 것으로서, 상기 미세유체유로(260) 내에 존재하는 액체 방울 내부에서 상기 물질들의 이동이 일어나게 된다.
In particular, the
한편, 상기 전원 장치(210)로부터 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230)에 전압을 인가하였을 때, 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이에 형성되는 미세유체유로(260)에는 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 노출되는 샘플(270)은 전기동역학적(electrokinetic) 원리에 의해 이동된다. 여기서 상기 샘플(270)의 이동 방향은 상기 샘플(270)과 상기 전원 장치(210)로부터 인간된 전압 신호의 특성에 의해 결정된다. On the other hand, when a voltage is applied from the
상기 전기동역학적(electrokinetic) 원리에 관해서는 상술한바 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
Since the electrokinetic principle has been described above, the description is omitted here.
상기 미세 구조물(280)는 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이를 이격시킴으로서, 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이에 상기 미세유체유로(260)가 형성될 수 있도록 한다. The
상기 미세 구조물(280)은 일반적으로 스페이서(spacer)라고 불리기도 하며, 상기 미세 구조물(280)로는 SU-8 등의 감광성 물질(photoresist) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 중합체를 이용할 수 있다.
The
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(200)은 제 1기판(240)이 휘어짐에 따라 상기 제 1기판(240)에 부착된 제 1전극(220) 역시 휘어질 수 있게 된다.As described above, the
이에 따라 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이에 형성되는 미세유체유로(260)의 높이, 즉 상기 제 1전극(220)과 제 2전극(230) 사이의 거리를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
Accordingly, the height of the
보다 자세하게, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이의 거리가 멀어지도록 상기 제 1기판(240)을 휘면, 상기 미세유체유로(260)의 높이가 높아지게 되며, 상기 미세유체유로(260) 내에 형성되는 전기장의 세기가 약해진다.In more detail, as shown in FIG. 2A, when the
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(220) 및 제 2전극(230) 사이의 거리가 가까워지도록 상기 제 1기판(240)을 휘면, 상기 미세유체유로(260)의 높이가 낮아지게 되며, 상기 미세유체유로(260) 내에 형성되는 전기장의 세기는 강해진다.In addition, as shown in FIG. 2B, when the
이 때 상기 미세구조물(280)의 높이가 일정하다면 상기 미세유체유로(260)는 제 2실시예를 나타낸 도 2a 및 도 2b와 같이 가운데 부분이 휘어지게 되고, 도 2a와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 약하게 형성되며, 도 2b와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 강하게 형성된다.At this time, if the height of the
상기와 같이 하여, 상기 미세유체유로(260) 내에 형성되는 전기장의 세기를 조절할 수 있으며, 이로 인해 상기 미세유체유로(260) 내에 위치하는 샘플(270)의 정렬 및 분리 특성을 조절할 수 있게 된다.
As described above, the intensity of the electric field formed in the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩의 개략도이다.3A and 3B are schematic views of microfluidic chips for aligning and separating particles using a flexible film substrate according to a third embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(300)은 전원 장치(310), 제 1전극(320), 제 2전극(330), 제 1기판(340), 제 2기판(350), 미세유체유로(360), 샘플(370) 및 미세 구조물(380)을 포함할 수 있다.
3A and 3B, the
상기 전원 장치(310)는 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(300)에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(310)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용될 수 있으며, 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수, 전압 크기, 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압 등을 조절할 수 있다.
An AC voltage source or a DC voltage source may be used as the
상기 제 1전극(320)은 상기 전원 장치(310)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는다. The
상기 제 1전극(320)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(320)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 2전극(330)은 상기 전원 장치(310)의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는다.The
물론, 상기 제 2전극(330)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(320)과 대향되도록 배치된다. Of course, the
상기 제 2전극(330)은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(330)을 통하여 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
The
상기 제 1기판(340)은 상기 제 1전극(320)의 하면에 부착될 수 있다.The
본 실시예에서는 상기 제 1실시예 및 제 2실시예의 경우와 달리 상기 제 1기판(340)이 휘어지지 않는다. 상기 제 1기판(340)이 휘어질 필요성이 없는 경우 유리 또는 실리콘으로 형성되거나 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 플라스틱으로 형성될 수 있다.In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the
즉, 휘어질 수 있는 제 2기판(350)과 달리 상기 제 1기판(340)은 유리, 실리콘, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등에 의해 형성됨으로써 휘어지지 않는다. 이에 따라 상기 제 1기판(340)에 부착된 제 1전극(320)도 휘어지지 않게 된다.
That is, unlike the
상기 제 2기판(350)은 상기 제 2전극(330)의 상면에 부착될 수 있다.The
물론, 상기 제 2기판(350)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제 1기판(340)과 대향되도록 배치된다.Of course, the
상기 제 2기판(350)은 휘어질 수 있도록 형성되는 필름 기판이며, 이에 따라 폴리에스테르(polyester) 수지 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 수지로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기와 같이 제 2기판(350)이 휘어지는 경우, 상기 제 2기판(350)에 부착된 상기 제 2전극(330) 또한 상기 제 2기판(350) 처럼 휘어질 수 있게 된다. 상기 제 2기판(350)은 도 3a에 도시된 바와 같이 위쪽으로 볼록한 형상이 되도록 휘어지거나 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 아래쪽으로 볼록한 형상으로 휘어질 수도 있다.
When the
본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(300)은 상기 제 2기판(350)의 형상을 변형하기 위해 기판 조절 장치(미도시)를 포함할 수 있다. The
상기 기판 조절 장치(미도시)는 상기 제 2기판(350)이 휘어질 수 있도록 상기 제 2기판(350)의 형상을 변형할 수 있는 장치이면 어떠한 장치라도 상관 없으며, 여기서 상기 기판 조절 장치(미도시)의 종류나 형상 또는 개수를 한정하는 것은 아니다.
The substrate adjusting device (not shown) may be any device as long as the device can deform the shape of the
상기 미세유체유로(360)는 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330)의 사이에 형성되며, 샘플(370)이 위치하게 된다.The
상기 샘플(370)이란 고분자성 미세입자, 금속 나노 입자, 반도체 나노 입자, 단백질, DNA 등의 생체분자, 분자가 결합된 미세입자 등 다양한 물질들을 포함하는 말이다.The
특히 상기 샘플(370)은 이러한 물질들이 증류수, 세포 배양용 배지, PBS 버퍼 등 다양한 액체 방울 속에 존재하도록 제조된 것으로서, 상기 미세유체유로(360) 내에 존재하는 액체 방울 내부에서 상기 물질들의 이동이 일어나게 된다.
In particular, the
한편, 상기 전원 장치(310)로부터 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330)에 전압을 인가하였을 때, 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이에 형성되는 미세유체유로(360)에는 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 노출되는 샘플(370)은 전기동역학적(electrokinetic) 원리에 의해 이동된다. 여기서 상기 샘플(370)의 이동 방향은 상기 샘플(370)과 상기 전원 장치(310)로부터 인간된 전압 신호의 특성에 의해 결정된다. On the other hand, when a voltage is applied to the
상기 전기동역학적(electrokinetic) 원리에 관해서는 상술한바 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
Since the electrokinetic principle has been described above, the description is omitted here.
상기 미세 구조물(380)는 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이를 이격시킴으로서, 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이에 상기 미세유체유로(360)가 형성될 수 있도록 한다. The
상기 미세 구조물(380)은 일반적으로 스페이서(spacer)라고 불리기도 하며, 상기 미세 구조물(380)로는 SU-8 등의 감광성 물질(photoresist) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 중합체를 이용할 수 있다.
The
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(300)은 제 2기판(350)이 휘어짐에 따라 상기 제 2기판(350)에 부착된 제 2전극(330) 역시 휘어질 수 있게 된다.As described above, the
이에 따라 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이에 형성되는 미세유체유로(360)의 높이, 즉 상기 제 1전극(320)과 제 2전극(330) 사이의 거리를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
Accordingly, the height of the
보다 자세하게, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이의 거리가 멀어지도록 상기 제 2기판(350)을 휘면, 상기 미세유체유로(360)의 높이가 높아지게 되며, 상기 미세유체유로(360) 내에 형성되는 전기장의 세기가 약해진다.More specifically, as shown in FIG. 3A, when the
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이의 거리가 가까워지도록 상기 제 2기판(350)을 휘면, 상기 미세유체유로(360)의 높이가 낮아지게 되며, 상기 미세유체유로(360) 내에 형성되는 전기장의 세기는 강해진다.In addition, as shown in FIG. 3B, when the
이 때 상기 미세구조물(380)의 높이가 일정하다면 상기 미세유체유로(360)는 제 3실시예를 나타낸 도 3a 및 도 3b와 같이 가운데 부분이 휘어지게 되고, 도 3a와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 약하게 형성되며, 도 3b와 같은 경우에는 가운데 부분의 전기장 세기가 다른 부분보다 강하게 형성된다.At this time, if the height of the
상기와 같이 하여, 상기 미세유체유로(360) 내에 형성되는 전기장의 세기를 조절할 수 있으며, 이로 인해 상기 미세유체유로(360) 내에 위치하는 샘플(370)의 정렬 및 분리 특성을 조절할 수 있게된다.
As described above, the intensity of the electric field formed in the
도 4a및 도4b는 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩을 제작하기 위한 공정도이다.4a and 4b is a process chart for manufacturing a microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate according to the present invention.
다만, 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩을 제작하는 방법은 도 4a 및 도 4b의 설명에서 제시된 방법 뿐만 아니라, 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
However, the method of manufacturing the microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the present invention may be performed by various methods as well as the methods shown in the description of FIGS. 4A and 4B.
도 4a는 감광성 물질을 이용한 방법으로서, UV 리소그라피(lithography)를 이용하여 두 장의 필름 사이에 미세유체유로를 형성하는 방법이다.Figure 4a is a method using a photosensitive material, a method of forming a microfluidic channel between the two films by using UV lithography (lithography).
먼저, 기판(Glass) 상에 PDMS와 같이 기체가 통과할 수 있는 특성의 물질을 얇게 코팅한 후, NOA와 같은 감광성 물질(NOA prepolymer)을 올린 뒤 그 위에 특정 높이의 스페이서(Spacer)와 함께 필름 전극을 올린다. 이 때 웨이퍼(wafer) 위에 코팅된 물질은 기체가 잘 통과할 수 있어 이와 접촉한 감광성 물질은 UV를 조사하여도 잘 굳지 않게 된다. 때문에, 특정 패턴의 마스크(mask)를 이용하여 UV 조사를 거친 후 상기 필름 전극을 상기 기판으로부터 떼어내면 특정 패턴의 구조물이 상기 필름 전극 상에 생성되고, 상기 기판과 접촉했던 면은 덜 굳은 상태로 유지된다.First, a thin coating of a material through which gas can pass, such as PDMS, on a glass, and then a NOA prepolymer such as NOA is placed thereon and a film with a spacer of a specific height thereon. Raise the electrode. At this time, the material coated on the wafer can pass the gas well, so that the photosensitive material in contact with the wafer does not harden even when irradiated with UV. Therefore, when the film electrode is removed from the substrate after UV irradiation using a mask of a specific pattern, a structure of a specific pattern is formed on the film electrode, and the surface that has been in contact with the substrate is less hard. maintain.
다음으로, 상기 필름 전극 상에 UV를 조사하지 않은 부분을 잘 씻겨낸 후, 다른 필름 전극을 상기 구조물이 형성된 필름 전극 상에 붙인다. 이 때 상기 두 개의 필름 전극은 전도성을 지닌 부분이 서로 마주 보아야만 한다. Next, after washing away the portion not irradiated with UV on the film electrode, another film electrode is attached on the film electrode on which the structure is formed. In this case, the two film electrodes must face each other with conductive portions.
최종적으로 만들어진 소자에 마지막으로 UV를 조사하여 더 단단하게 접착이 이루어지도록 굳힌 후, 미세 입자를 포함한 샘플을 주입하고 전압을 인가한다.Finally, the final device is irradiated with UV and hardened to bond more firmly. Then, a sample containing fine particles is injected and a voltage is applied.
상기와 같은 방법으로 소자를 제작하는 경우, 소자 제작에 걸리는 시간이 매우 단축되며, 비용도 매우 저렴해지고, 소자의 내구성이 좋아진다는 장점이 있게 된다.
When the device is manufactured by the above method, the time required for manufacturing the device is very short, the cost is very low, and the durability of the device is improved.
도 4b는 PDMS와 같은 중합체를 이용한 방법으로써 마이크로 몰딩(micro molding)을 이용하여 두 장의 필름 사이에 미세유체유로를 형성시키는 방법이다.Figure 4b is a method using a polymer such as PDMS is a method of forming a microfluidic channel between the two films by using micro molding (micro molding).
먼저, 몰딩을 하기 위한 마스터(master)를 UV 리소그라피와 같은 방법을 이용하여 제작한다. 이 때 실리콘 기판 상에 SU-8과 같은 감광성 물질을 사용할 수 있다. 상기 마스터를 제작한 후, 굳지 않은 종합체를 붓고 그 위에 필름을 올린 후 위 아래로 강한 힘으로 눌러 상기 마스터와 상기 필름이 접하도록 한다. 그 상태로 상기 중합체를 굳힌 후 상기 필름을 떼어내면, 상기 필름의 전극 부분이 노출된 상태로 상기 중합체로 형성된 구조물이 형성된다. 그 위에 다른 필름 전극을 접착시키면, 최종적으로 소자를 완성할 수 있다.First, a master for molding is manufactured using a method such as UV lithography. At this time, a photosensitive material such as SU-8 may be used on the silicon substrate. After the master is produced, the solid body is poured and the film is placed on it, and then pressed with a strong force up and down so that the master and the film contact each other. When the polymer is hardened in the state and the film is removed, a structure formed of the polymer is formed with the electrode portion of the film exposed. If another film electrode is adhere | attached on it, an element can be completed finally.
이러한 방법으로 소자를 제작할 경우, 하나의 마스터로부터 똑같은 모양의 소자를 반복적으로 대량 생산할 수 있으며, 비용도 매우 저렴한 장점이 있다.
When fabricating a device in this way, it is possible to repeatedly mass-produce the same shape of a device from one master, and the cost is very low.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩(300) 내부에 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.5A and 5B are diagrams showing simulation results showing changes in an electric field formed in the
여기서는 대표적으로 본 발명의 제 3실시예에 대해서만 시뮬레이션 결과를 나타내었으나, 제 1실시예 및 제 2실시예의 경우에는 상기 제 3실시예의 시뮬레이션 결과로부터 충분히 예측할 수 있는바, 설명을 생략하기로 한다.Here, representatively, the simulation results are shown only for the third embodiment of the present invention. However, in the case of the first embodiment and the second embodiment, the prediction results can be sufficiently predicted from the simulation results of the third embodiment.
상기 시뮬레이션 조건은 100 kHz의 10 V전압을 상기 제 1전극(320) 및 제 2전극(330) 사이에 인가하였고, 전기장이 형성되는 샘플은 증류수로 가정하였다.
In the simulation condition, a 10 V voltage of 100 kHz was applied between the
도 5a는 상기 제 2기판(350)이 위쪽으로 볼록하게 휘어지면서, 미세유체유로(360) 가운데 부분이 다른 부분보다 더 높게 형성된 경우를 나타낸다. 5A illustrates a case where the
시뮬레이션 결과에 따르면, 상기 미세유체유로(360)의 가운데 부분이 다른 부분보다 전기장의 세기가 약하게 형성되기 때문에, 음의 유전영동의 영향을 받는 미세입자(370a)는 상기 미세유체유로(360)의 가운데 부분으로 이동하게 되고, 양의 유전영동의 영향을 받는 미세입자(370b)는 그 반대 방향으로 이동하게 됨을 알 수 있었다.
According to the simulation result, since the strength of the electric field is weaker than that of the other part of the center of the
도 5b는 상기 제 2기판(350)이 아래쪽으로 볼록하게 휘어지면서, 미세유체유로(360)의 가운데 부분이 다른 부분보다 더 낮게 형성된 경우를 나타낸다.5B illustrates a case where the
시뮬레이션 결과에 따르면, 상기 미세유체유로(360)의 가운데 부분이 다른 부분보다 전기장의 세기가 강하게 형성되기 때문에, 양의 유전영동의 영향을 받는 미세입자(370b)는 상기 미세유체유로(360)의 가운데 부분으로 이동하게 되고, 음의 유전영동의 영향을 받는 미세입자(370a)는 그 반대 방향으로 이동하게 됨을 알 수 있었다.According to the simulation result, since the strength of the electric field is stronger than that of the other part of the center of the
상기와 같은 미세입자의 정렬 및 분리 특성과 그 효율은 필름 기판이 휘어지는 정도를 외부적인 힘으로 조절함으로써 자유자재로 조절이 가능하다.Alignment and separation characteristics and efficiency of the fine particles as described above can be freely controlled by controlling the degree of bending the film substrate with an external force.
이상과 같이 본 발명에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As described above with reference to the drawings illustrating a microfluidic chip for alignment and separation of particles using the flexible film substrate according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
100: 본 발명의 제 1실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩
110: 전원 장치 120: 제 1전극
130: 제 2전극 140: 제 1기판
150: 제 2기판 160: 미세유체유로
170: 샘플 180: 미세 구조물
200: 본 본 발명의 제 2실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩
300: 본 본 발명의 제 3실시예에 따른 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩100: microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate according to the first embodiment of the present invention
110: power supply device 120: first electrode
130: second electrode 140: first substrate
150: second substrate 160: microfluidic flow path
170: sample 180: microstructure
200: microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate according to a second embodiment of the present invention
300: a microfluidic chip for aligning and separating particles using the flexible film substrate according to the third embodiment of the present invention
Claims (34)
상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극;
상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판;
상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극;
상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판; 및
상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로;
를 포함하고,
상기 제 1기판 및 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판 및 제 2기판이 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극 및 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
A power supply for applying a voltage;
A first electrode electrically connected to one end of the power supply device and receiving a driving voltage from the power supply device;
A first substrate attached to the first electrode;
A second electrode facing the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and receiving a reference voltage from the power supply device;
A second substrate facing the first substrate and attached to the second electrode; And
A microfluidic flow channel formed between the first electrode and the second electrode and having a sample;
Including,
The first substrate and the second substrate are film substrates formed of a bendable material. When the first and second substrates are bent, the first and second substrates are attached to the first electrode and the second substrate. Microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that the second electrode is also bent.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The power supply device is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the DC voltage source or AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The first electrode is a microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The second electrode is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 1기판 및 제 2기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The first substrate and the second substrate is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the film substrate formed of a polyester resin or polyethylene resin.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The sample located in the microfluidic flow path may include at least one of polymer microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles. Microfluidic chip for sorting and separating particles using a substrate.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, wherein an electric field is formed in the microfluidic flow path when voltage is applied to the first electrode and the second electrode.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 7,
The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by an electrodynamic principle, the electrokinetic principle is one of electrophoresis, dielectric electrophoresis and electroosmotic fine for aligning and separating particles using a flexible film substrate Fluid chip.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 7,
When the distance between the first electrode and the second electrode increases, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode approaches, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes stronger. Microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 1,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, further comprising a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극;
상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판;
상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극;
상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판;
상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로;
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물; 및
상기 제 1기판 및 제 2기판의 형상을 변형하는 기판 조절 장치;
를 포함하며,
상기 제 1기판 및 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판 및 제 2기판이 상기 기판 조절 장치에 의해 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극 및 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
A power supply for applying a voltage;
A first electrode electrically connected to one end of the power supply device and receiving a driving voltage from the power supply device;
A first substrate attached to the first electrode;
A second electrode facing the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and receiving a reference voltage from the power supply device;
A second substrate facing the first substrate and attached to the second electrode;
A microfluidic flow channel formed between the first electrode and the second electrode and having a sample;
A microstructure disposed between the first electrode and the second electrode to space the first electrode and the second electrode; And
A substrate adjusting device for modifying shapes of the first substrate and the second substrate;
Including;
The first substrate and the second substrate are film substrates formed of a flexible material, and the first electrode and the second substrate attached to the first substrate when the first substrate and the second substrate are bent by the substrate adjusting device and the A microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, wherein the second electrode attached to the second substrate is also bent.
상기 미세유체유로에 상기 샘플을 주입 및 채취할 수 있도록 샘플 주입용 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 11,
Microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that it further comprises a sample injection hole to inject and extract the sample into the microfluidic flow path.
상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극;
상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판;
상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극;
상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판; 및
상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로;
를 포함하며,
상기 제 1기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 1기판이 휘어지면 상기 제 1기판에 부착된 제 1전극도 휘어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
A power supply for applying a voltage;
A first electrode electrically connected to one end of the power supply device and receiving a driving voltage from the power supply device;
A first substrate attached to the first electrode;
A second electrode facing the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and receiving a reference voltage from the power supply device;
A second substrate facing the first substrate and attached to the second electrode; And
A microfluidic flow channel formed between the first electrode and the second electrode and having a sample;
Including;
The first substrate is a film substrate formed of a material which can be bent, and when the first substrate is bent, the first electrode attached to the first substrate is also bent. For microfluidic chips.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The power supply device is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the DC voltage source or AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The first electrode is a microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The second electrode is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 1기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The first substrate is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the film substrate formed of a polyester resin or polyethylene resin.
상기 제 2기판은 유리, 실리콘 및 플라스틱 중 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The second substrate is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of glass, silicon and plastics.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The sample located in the microfluidic flow path may include at least one of polymer microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles. Microfluidic chip for sorting and separating particles using a substrate.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, wherein an electric field is formed in the microfluidic flow path when voltage is applied to the first electrode and the second electrode.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 20,
The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by an electrodynamic principle, the electrokinetic principle is one of electrophoresis, dielectric electrophoresis and electroosmotic fine for aligning and separating particles using a flexible film substrate Fluid chip.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 20,
When the distance between the first electrode and the second electrode increases, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode approaches, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes stronger. Microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method according to claim 13,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, further comprising a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 1전극;
상기 제 1전극에 부착되는 제 1기판;
상기 제 1전극과 대향되며, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 2전극;
상기 제 1기판과 대향되며, 상기 제 2전극에 부착되는 제 2기판; 및
상기 제 1전극 및 제 2전극의 사이에 형성되며, 샘플이 위치하는 미세유체유로;
를 포함하며,
상기 제 2기판은 휘어질 수 있는 재질로 형성되는 필름 기판이고, 상기 제 2기판이 휘어지면 상기 제 2기판에 부착된 제 2전극도 휘어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
A power supply for applying a voltage;
A first electrode electrically connected to one end of the power supply device and receiving a driving voltage from the power supply device;
A first substrate attached to the first electrode;
A second electrode facing the first electrode, electrically connected to the other end of the power supply device, and receiving a reference voltage from the power supply device;
A second substrate facing the first substrate and attached to the second electrode; And
A microfluidic flow channel formed between the first electrode and the second electrode and having a sample;
Including;
The second substrate is a film substrate formed of a flexible material, and when the second substrate is bent, the second electrode attached to the second substrate is also bent. For microfluidic chips.
상기 전원 장치는 직류 전압원 또는 교류 전압원인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The power supply device is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the DC voltage source or AC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The first electrode is a microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 알루미늄, 구리, 백금 및 ITO 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The second electrode is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of gold, silver, aluminum, copper, platinum and ITO.
상기 제 1기판은 유리, 실리콘 및 플라스틱 중 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The first substrate is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that formed of one of glass, silicon and plastics.
상기 제 2기판은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 형성되는 필름 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The second substrate is a microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, characterized in that the film substrate formed of a polyester resin or polyethylene resin.
상기 미세유체유로 내에 위치하는 샘플은 고분자성 미세입자, 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 단백질, DNA, 세포, 분자가 결합된 미세입자, 기타 생체입자 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The sample located in the microfluidic flow path may include at least one of polymer microparticles, metal nanoparticles, semiconductor nanoparticles, proteins, DNA, cells, microparticles bound to molecules, and other bioparticles. Microfluidic chip for sorting and separating particles using a substrate.
상기 제 1전극 및 제 2전극에 전압이 인가되면 상기 미세유체유로에는 전기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
The method of claim 24,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, wherein an electric field is formed in the microfluidic flow path when voltage is applied to the first electrode and the second electrode.
상기 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 특정 방향으로 이동하고, 상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
32. The method of claim 31,
The sample exposed to the electric field is moved in a specific direction by an electrodynamic principle, the electrokinetic principle is one of electrophoresis, dielectric electrophoresis and electroosmotic fine for aligning and separating particles using a flexible film substrate Fluid chip.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 약해지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지면 상기 미세유체유로 내의 전기장의 세기가 강해지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.
32. The method of claim 31,
When the distance between the first electrode and the second electrode increases, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes weak, and when the distance between the first electrode and the second electrode approaches, the intensity of the electric field in the microfluidic flow path becomes stronger. Microfluidic chip for alignment and separation of particles using a flexible film substrate, characterized in that.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하여 상기 제 1전극 및 제 2전극을 이격시키는 미세 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 필름 기판을 이용한 입자의 정렬 및 분리용 미세유체 칩.The method of claim 24,
The microfluidic chip for aligning and separating particles using a flexible film substrate, further comprising a microstructure positioned between the first electrode and the second electrode to separate the first electrode and the second electrode.
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---|---|---|---|---|
CN109887415A (en) * | 2019-03-12 | 2019-06-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | Adsorbent equipment, pressure head, bending device and bending method |
CN112378827A (en) * | 2020-11-24 | 2021-02-19 | 大连海事大学 | Wide particle detection device of size range |
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