KR20130035479A - 바이오 칩 - Google Patents

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KR20130035479A
KR20130035479A KR1020110099798A KR20110099798A KR20130035479A KR 20130035479 A KR20130035479 A KR 20130035479A KR 1020110099798 A KR1020110099798 A KR 1020110099798A KR 20110099798 A KR20110099798 A KR 20110099798A KR 20130035479 A KR20130035479 A KR 20130035479A
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biological material
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KR1020110099798A
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정세훈
구보성
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 바이오 칩은 판 부재; 및 상기 판 부재에 형성되고, 생체 물질이 부착되는 표면을 포함하는 기둥 부재;를 포함하고, 상기 표면은 생체 물질의 흘러내림을 방지하는 외벽을 포함할 수 있다.

Description

바이오 칩{Bio-chip}
본 발명은 생체 물질의 실험에 사용되는 바이오 칩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이오 칩의 기둥 부재(pillar)에 부착된 생체 물질의 부착력을 향상시킬 수 있는 바이오 칩에 관한 것이다.
바이오 칩(Bio-chip)은 생체 물질(예를 들어, DNA, 단백질, 효소, 기타 리간드(Ligand) 등)을 포함한 생물학적 시료의 성분과 생물학적 반응을 검사하는데 사용된다. 이러한 바이오 칩은 생체 물질 또는 약물이 도포 또는 부착될 수 있는 소정의 영역 또는 표면을 갖는다.
종래의 바이오 칩의 표면은 단순히 평평하고 매끄러운 면이다. 따라서, 바이오 칩에 도포된 생체 물질은 실험자가 원하는 위치에 안정적으로 고정되지 않고 기둥 부재의 형태에 따라 일 방향으로 흐르기 쉽다. 그런데 이러한 현상은 바이오 칩에 도포된 생체 물질의 양적인 편차를 유발하므로, 생체 물질의 검사정밀도를 떨어뜨릴 수 있다.
아울러, 종래의 바이오 칩은 피펫 등의 기구를 통해 도포되는 생체 물질을 안정적으로 수용하는 구조를 구비하고 있지 않으므로, 생체 물질이 바이오 칩의 표면과 부딪치면서 기포를 발생시킬 수 있다. 그런데 이러한 기포는 생체 물질의 생육(viability)에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로, 생체 물질의 검사정밀도를 떨어뜨릴 수 있다.
따라서, 생체 물질의 정확한 검사결과를 얻기 위해서는 생체 물질을 안정적으로 부착시킬 수 있는 구조를 갖는 바이오 칩의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바이오 칩의 기둥 부재와 생체 물질 간의 결합력을 향상시키고, 생체 물질을 기둥 부재에 도포하거나 생체 물질을 기둥 부재에 떨어뜨리는 과정에서 기포의 발생을 억제할 수 있는 바이오 칩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩은 판 부재; 및 상기 판 부재에 형성되고, 생체 물질이 부착되는 표면을 포함하는 기둥 부재;를 포함하고, 상기 표면은 생체 물질의 흘러내림을 방지하는 외벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 표면은 생체 물질이 상기 표면에 고르게 퍼질 수 있도록 돌출된 돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 돌기는 상기 표면의 중심에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 돌기는 상기 표면으로부터 상기 외벽보다 높게 또는 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 돌기는 상기 표면에 간격을 두고 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 돌기는 반구 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 표면은 상기 표면의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 돌출편을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 표면은 상기 외벽의 안쪽에 형성되는 내벽을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 내벽은 상기 외벽으로부터 상기 표면의 중심을 향해 간격을 두고 형성될 수 있다.
여기서, 상기 표면은 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 표면은 생체 물질과의 접촉 면적을 증대시킬 수 있도록 다수의 홈을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표면은 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면일 수 있다.
아울러, 상기 표면은 상기 표면의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 돌출편을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 사출 성형될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩의 상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 플라스틱 재질일 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 칩은 내벽을 통해 생체 물질을 특정 표면 내에 모아주므로, 생체 물질이 검사 표면으로부터 흘러내리는 현상을 억제시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 바이오 칩은 표면에 돌기와 돌출편이 형성되므로, 바이오 칩의 표면과 생체 물질 간의 충돌로 인한 기포의 발생을 억제시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 바이오 칩은 표면의 중심에 구형의 돌기가 형성되므로, 검사에 유리한 형상으로 생체 물질을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 생체 물질의 검사정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 바이오 칩의 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 바이오 칩에서 기둥 부재를 확대하여 나타낸 부분 확대도이고,
도 3은 도 2에 도시된 기둥 부재에 생체 물질이 도포된 상태를 나타낸 기둥 부재의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 4에 도시된 기둥 부재에 생체 물질이 도포된 상태를 나타낸 기둥 부재의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도이고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도 및 단면도이고,
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제5실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 도면이고,
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제6실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 바이오 칩의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 바이오 칩에서 기둥 부재를 확대하여 나타낸 부분 확대도이고, 도 3은 도 2에 도시된 기둥 부재에 생체 물질이 도포된 상태를 나타낸 기둥 부재의 단면도이다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 바이오 칩(100)은 판 부재(10), 기둥 부재(20), 외벽(30)을 포함할 수 있다.
판 부재(10)는 대체로 얇은 사각 단면의 부재일 수 있으며, 다른 부재와 짝을 이루어 생체 물질의 검사를 위한 바이오 칩 모듈을 형성할 수 있다. 판 부재(10)의 제2면(14)은 도 1 기준으로 X - Y 평면과 평행한 평면일 수 있다. 판 부재(10)는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 플라스틱 재질의 판 부재(10)는 사출 성형을 통한 대량 생산이 가능하므로, 유리 재질의 바이오 칩보다 제작 단가를 낮출 수 있다. 아울러, 플라스틱 재질의 판 부재(10)는 유리 재질의 바이오 칩보다 상대적으로 가볍고 상대적으로 취성(脆性)이 낮으므로, 취급이 용이할 뿐만 아니라 취급 부주의로 인한 파손발생률을 낮출 수 있다.
그러나 판 부재(10)는 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic olefin copolymer), 폴리노르보넨(polynorbonene), 스틸렌-부타디엔 코폴리머(SBC), 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene)으로 이루어질 수 있다.
기둥 부재(20)는 판 부재(10)의 제1면(12)에 형성될 수 있다. 여기서, 기둥 부재(20)는 판 부재(10)의 제1면(12)에 대해 수직방향(즉, +Z축 방향)으로 돌출 형성될 수 있으며, 판 부재(10)의 가로 및 세로 방향(즉, X축과 Y축 방향)을 따라 일정간격으로 배열될 수 있다. 이 같이 배열된 기둥 부재들(20)은 모두 동일한 길이를 가질 수 있으며, 원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 아울러, 상기 기둥 부재(20)의 상부 표면(22)은 생체물질의 부착이 용이하도록 가공되거나 생체물질의 부착을 돕는 보조물질로 코팅될 수 있다.
기둥 부재(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 소정의 지름(D)을 가질 수 있다. 여기서, 기둥 부재(20)의 지름(D)은 표면(22)에 고정된 생체 물질(200)이 표면장력에 의해 위로 볼록한 형상을 갖는 범위 내에서 결정될 수 있다.
외벽(30)은 기둥 부재(20)의 표면(22)에 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 외벽(30)은 표면(22)의 가장자리를 따라 +Z축 방향으로 돌출될 수 있다. 이 같이 형성된 외벽(30)은 표면(22)에 수용된 생체 물질이 바깥쪽으로 흘러내리는 것을 차단할 수 있다. 한편, 외벽(30)의 높이(h1)는 표면(22)에서의 생체 물질(200)의 높이(h0)를 극대화시킬 수 있는 범위에서 결정될 수 있다. 그러나 외벽(30)의 바람직한 높이(h1)는 실험 대상인 생체 물질(200)에 따라 달라질 수 있다.
참고로, 본 발명에서 생체 물질이란 다양한 생체 분자 또는 생체 물질을 의미하는 것으로, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, RNA, DNA 등의 핵산 배열, 펩타이드, 단백질, 지방질, 유기 또는 무기 화학분자, 바이러스 입자, 원핵 세포, 세포 소기관 등을 의미할 수 있다. 상기 세포의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 미생물, 동식물 세포, 암세포, 신경세포, 혈관 내 세포, 면역 세포 등 일 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예는 외벽(30)이 표면(22) 상의 생체 물질(200)을 기둥 부재의 중심(선분 C-C으로 표시된 부분)으로 모아주므로, 생체 물질(200)의 검사정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예는 외벽(30)에 의해 기둥 부재(20)와 생체 물질(200) 간의 접촉면적이 증대되므로, 생체 물질(200)을 효과적으로 기둥 부재(20)에 고정시킬 수 있다.
다음에서는 본 발명의 다른 실시 예들을 설명한다. 참고로, 제1실시 예와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 사용하고, 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 기둥 부재에 생체 물질이 도포된 상태를 나타낸 기둥 부재의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도 및 단면도이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 제5실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 도면이고, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 제6실시 예에 따른 바이오 칩의 기둥 부재를 나타낸 사시도이다.
(제2실시 예)
본 발명의 제2실시 예를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
제2실시 예에 따른 바이오 칩은 돌기(40)를 구비한 점에서 제1실시 예와 구별될 수 있다.
돌기(40)는 기둥 부재(20)의 표면(22)에 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 돌기(40)는 기둥 부재(20)의 중심축(C-C) 상에 위치될 수 있다. 여기서, 돌기(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 h2의 높이를 가질 수 있다. 돌기(40)의 높이(h2)는 외벽(30)의 높이(h1)와 같거나 또는 외벽(30)의 높이(h1)보다 낮을 수 있다. 그러나 필요에 따라 돌기(40)의 높이(h2)가 외벽(30)의 높이(h1)보다 더 높을 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 돌기(40)가 기둥 부재(20)의 표면(22)에 형성되어 있으므로, 생체 물질(200)을 검사에 용이한 형상(위로 볼록한 형상)으로 쉽게 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 예는 점도가 낮은 생체 물질(200)을 볼록하게 돌출시키는데 유리할 수 있다.
아울러, 본 실시 예에 따른 돌기(40)는 기둥 부재(20)의 표면(22)에 낙하하는 생체 물질(200)을 표면(22)의 사방으로 넓게 분사시키는 구실을 하므로, 생체 물질(200)의 도포 두께를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 예는 생체 물질(200)의 검사정밀도를 향상시키는데 유용하다.
(제3실시 예)
본 발명의 제3실시 예를 도 6을 참조하여 설명한다.
제3실시 예에 따른 바이오 칩은 다수의 돌기(40)를 구비한 점에 있어서 제2실시 예와 구별될 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 다수의 돌기(40)가 기둥 부재(20)의 표면(22)에 형성될 수 있다. 여기서, 돌기(40)는 구형, 원뿔형, 각뿔형, 다각 기둥형 중 어느 하나일 수 있다. 아울러, 돌기(40)는 기둥 부재(20)의 표면(22)에 규칙적으로 형성되거나 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 다수의 돌기(40)를 통해 기둥 부재(20)의 표면(22)과 생체 물질(200) 간의 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
(제4실시 예)
본 발명의 제4실시 예를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
제4실시 예에 따른 바이오 칩은 돌출편(50)을 더 구비한 점에 있어서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다.
본 실시 예에서 돌출편(50)은 도 7에 도시된 바와 같이 외벽(30)으로부터 기둥 부재(20)의 중심축을 향해 연장된 형상일 있다. 또는 도시되어 있지 않으나, 돌출편(50)은 기둥 부재(20)의 중심으로부터 외벽(30)을 향해 길게 연장된 형상일 수 있다.
아울러, 돌출편(50)은 외벽(30)으로부터 중심축을 향해 동일한 폭(w)을 가질 수 있다. 또는, 돌출편(50)은 외벽(30)으로부터 중심축을 향해 갈수록 점차 폭(w)이 감소하거나 점차 폭(w)이 증가하는 형상일 수 있다.
아울러, 돌출편(50)의 높이(h3)는 도 8에 도시된 바와 같이 외벽(30)으로부터 중심축(C-C)까지 동일할 수 있다. 또는, 돌출편(50)의 높이(h3)는 도 8의 점선으로 표시된 바와 같이 외벽(30)으로부터 중심축(C-C)으로 갈수록 점차 증가될 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에는 기둥 부재(20)에 돌기(40)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 돌기(40)를 생략할 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 돌출편(50)을 통해 생체 물질(200)을 사방으로 분산시키는데 유리할 수 있다.
(제5실시 예)
본 발명의 제5실시 예를 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 참고로, 도 9에서 (a)는 기둥 부재(20)의 평면도이고, (b)는 A-A 단면도이다.
제5실시 예에 따른 바이오 칩은 내벽(60)을 구비한 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다.
내벽(60)은 도 9에 도시된 바와 같이 외벽(30)의 안쪽에 간격을 두고 형성될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 복수의 내벽(60)은 외벽(30)으로부터 동일한 간격(S)을 두고 형성될 수 있다. 아울러, 내벽(60)의 높이(h4)는 외벽(30)의 높이(h1)와 동일할 수 있으며, 외벽(30)의 높이(h1)보다 낮거나 더 높을 수 있다.
아울러, 내벽(60)은 도 10에 도시된 바와 같이 표면(22)의 중심점(O; 즉, 외벽(30) 또는 내벽(60)의 원중심)으로부터 반지름 방향(R 방향)으로 소통할 수 있도록 하나 이상의 통로(62)를 가질 수 있다. 참고로, 도 10에는 각각의 내벽(60)마다 2개의 통로(62)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 3개 이상의 통로(62)가 형성될 수 있다.
한편, 기둥 부재(20)의 표면(22)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 볼록한 형상이거나 또는 오목한 형상일 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 기둥 부재(20)의 표면(22)에 다수의 내벽(60)이 형성되므로, 생체 물질을 기둥 부재(20)의 표면(22)에 안정적으로 고정하는데 유리하다.
(제6실시 예)
본 발명의 제6실시 예를 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
제6실시 예에 따른 바이오 칩(100)은 홈(70)을 더 구비한 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다.
홈(70)은 기둥 부재(20)의 표면(22)에 규칙적 또는 불규칙적으로 형성되며, 생체 물질과 기둥 부재(20) 간의 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 바이오 칩 10 판 부재
12 제1면 14 제2면
20 기둥 부재 22 (상부) 표면
30 외벽 40 돌기
50 돌출편 60 내벽
70 홈

Claims (16)

  1. 판 부재; 및
    상기 판 부재에 형성되고, 생체 물질이 부착되는 표면을 포함하는 기둥 부재;
    를 포함하고,
    상기 표면은 생체 물질의 흘러내림을 방지하는 외벽을 포함하는 바이오 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 생체 물질이 상기 표면에 고르게 퍼질 수 있도록 돌출된 돌기를 더 포함하는 바이오 칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 표면의 중심에 형성되는 바이오 칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 표면으로부터 상기 외벽보다 높게 또는 낮게 형성되는 바이오 칩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 표면에 간격을 두고 형성되는 바이오 칩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 돌기는 반구 형상인 바이오 칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 상기 표면의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 돌출편을 더 포함하는 바이오 칩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 상기 외벽의 안쪽에 형성되는 내벽을 더 포함하는 바이오 칩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내벽은 상기 외벽으로부터 상기 표면의 중심을 향해 간격을 두고 형성되는 바이오 칩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 표면은 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면인 바이오 칩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 생체 물질과의 접촉 면적을 증대시킬 수 있도록 다수의 홈을 더 포함하는 바이오 칩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표면은 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면인 바이오 칩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 표면은 상기 표면의 중심으로부터 방사형으로 연장되는 돌출편을 더 포함하는 바이오 칩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 일체로 형성되는 바이오 칩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 사출 성형되는 바이오 칩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 판 부재와 상기 기둥 부재는 플라스틱 재질인 바이오 칩.
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