KR20140114552A - Apparatus for microalgae screening with multi-layered microfluidic channel and method for screening microalgae using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다층 미세유체채널(microfluidic channel)을 이용한 미세조류 스크리닝 장치 및 이를 이용한 미세조류 생산장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층 구조의 미세유체채널을 이용하여 다양한 공정 변수를 경제적으로 테스트하여, 최적의 성장 조건을 찾을 수 있는, 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치 및 이를 이용한 미세조류 스크리닝 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a micro-algae screening apparatus using a microfluidic channel and an apparatus for producing microalgae using the same. More particularly, the present invention relates to a micro-algae screening apparatus using a microfluidic channel, The present invention relates to a micro-algae screening apparatus using a multi-layer microfluidic channel and a method of screening micro-algae using the same.
미세조류(microalgae,微細藻類)는 광합성 색소를 가지고 광합성을 하는 단세포생물로서, 현재 에너지 분야, 화학분야, 환경분야에서 새로운 원료 공급원으로 각광을 받고 있다. Microalgae (microalgae) are photosynthetic single-celled organisms with photosynthetic pigments and are currently attracting attention as a new source of supply in the fields of energy, chemistry and environment.
이러한 미세조류의 배양, 성장은 다양한 외부 조건에 의하여 영향을 받는데, 예를 들어 탄소원, pH 조건 등에 따라, 각 미세조류의 종류별 성장 속도는 달라지게 된다. 만약, 성장 분석을 위한 미세조류의 종류가 복수개인 경우 성장분석을 위한 인자 조합의 수는 아래 식과 같이 더욱 증가하게 되는 문제가 있었다. Cultivation and growth of these microalgae are affected by various external conditions. For example, the growth rate of each microalgae varies depending on the carbon source and pH conditions. If there are a plurality of kinds of microalgae for growth analysis, there is a problem that the number of factor combinations for growth analysis is further increased as shown in the following equation.
미세조류의 성장 분석을 위한 인자 조합의 수 = 미세조류의 종류 × 탄소원 × 온도 × 광원 × 영양분 공급량 × pH 조건 등
Number of factor combinations for analysis of microalgae growth = type of microalgae × carbon source × temperature × light source × amount of nutrients × pH condition etc.
종래 기술은 이렇게 다양한 공정 변수 중 어느 하나만을 반복적으로 바꿔가는 방식으로 최적 공정 변수를 찾았으나, 이 경우 다량의 고가 시약이 반복적으로 사용되고, 반복적인 노동집약적 실험과정이 되고, 실험과정이 많은 실험 변수로 인해 복잡하게 되고, 스크리닝 시간 자체가 길어지고, 미세조류 배양공간이 과도하게 커지게 되며, 가격 대비 분석 효율이 낮아지는 문제가 있엇다. The prior art finds optimal process variables in such a manner that only one of the various process parameters is repeatedly changed. In this case, a large amount of expensive reagent is repeatedly used, a repeated labor-intensive experimental process is performed, , The screening time itself becomes longer, the microalgae culture space becomes excessively large, and the price analysis efficiency becomes lower.
그러므로, 보다 경제적이고 효율적인 스크리닝 수단이 필요하였다. Therefore, a more economical and efficient screening means was required.
본 발명은 보다 경제적인 방식으로 소형화된 집적 방식의 미세조류 스크리닝 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an integrated micro-algae screening apparatus that is miniaturized in a more economical manner.
본 발명은 상하로 적층된 제1층(110), 제2층(120) 및 제3층(130)으로 이루어지고, 상기 제1층에는, 제1-1 주입구(111a, 111b) 및 제1-2 주입구(113a,113b)가 관통하여 형성되고, 상기 제2층에는, 상기 제1-1 주입구(111a, 111b)와 순차적으로 연통되는 제2-1 주입구(121a,121b), 제2마이크로 채널부(124) 및 제2-3주입구(125)가 형성되고, 상기 제3층에는, 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)와 순차적으로 연통되는 제3-1 주입구(133a,133b) 제3마이크로 채널부(134) 및 챔버부(136)가 형성되고, 상기 제2마이크로 채널부 및 제3마이크로 채널부는, 하나의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 반복되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치를 제공한다.The present invention is characterized in that it comprises a
상기 제2층에는, 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b) 및 상기 제3층의 제3-1 주입구(133a,133b)와 연통되는 제2-2주입구(123a,123b)가 더 형성된다.The second layer is provided with a second 2
상기 제2-1 주입구(121a,121b) 및 제2마이크로 채널부(124)는 상기 제2층의 표면에 형성되고, 상기 제2-3주입구(125)는 상기 제2층을 관통하여 형성된다.The 2-1
상기 제2층의 제2-3주입구(125)는 상기 제3층의 챔버부(135)와 연통하게 형성된다.And the second to
상기 제2마이크로 채널부 및 제3마이크로 채널부는, 채널의 분기와 합류 과정을 거치면서 내부를 유동하는 물질의 순차적 농도 구배가 형성된다.In the second microchannel portion and the third microchannel portion, a sequential concentration gradient of the material flowing in the channel is formed while branching and joining the channels.
상기 챔버부(136)는, 표면에 길게 형성된 홈(136a)과 상기 홈의 길이방향으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되는 C자 형상의 포획부(136b)로 이루어진다.The
상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)로 투입되는 물질은 미세조류 또는 영양소이다.The material injected into the first and
상기 챔버부 내부의 물질을 배출하기 위해, 제1층, 제2층 및 제3층을 관통하는 배출구가 구비된다.An outlet is provided through the first, second and third layers to discharge material within the chamber portion.
상기 제3층의 챔버부 하부에는 챔버의 온도를 조절하는 온도 조절 수단을 더 포함한다.The third layer further includes temperature adjusting means for adjusting a temperature of the chamber below the chamber portion.
상기 제1층의 제1-1 주입구 또는 제1-2 주입구로 물질을 주입하는 주입수단(200)을 더 포함한다.(200) for injecting the material into the 1-1 inlet or the 1-2 inlet of the first layer.
또한, 본 발명은 상하방향으로 차례로 적층된 제1층(110), 제2층(120) 및 제3층(130)으로 이루어진 미세조류 스크리닝 장치를 이용한 미세조류 스크리닝 방법에 있어서, 상기 제1층으로 미세조류를 주입하는 제1단계; 상기 미세조류가 상기 제2층을 관통하여 제3층의 복수개의 챔버부에 수용되는 제2단계; 상기 제1층에 제1영양소를 주입하는 제3단계; 상기 제3단계의 제1영양소를 제2층의 표면에 형성된 채널에서 농도 구배가 형성된 후, 상기 제3층의 챔버부에 주입되는 제4단계; 상기 제1층에 제2영양소를 주입하는 제5단계; 및 상기 제5단계의 제2영양소를 제3층의 표면에 형성된 채널에서 농도 구배가 형성된 후, 상기 제3층의 챔버부에 주입되는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for screening microalgae using a microalgae screening apparatus comprising a
상기 제4단계 내지 제6단계에서, 상기 물질의 농도구배는 하나의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 반복되는 것에 의해 이루어진다. 상기 챔버부를 하부를 가열하여 온도를 조절하는 단계를 더 포함한다.
In the fourth through sixth steps, the concentration gradient of the substance is repeated by repeating the process of joining one channel to the neighboring channel while branching. And heating the lower portion of the chamber portion to adjust the temperature.
본 발명에 따른 스크리닝 장치를 통하여, 유체연통하는 다층 구조의 미세유체채널로 구성된 하나의 칩에서 다양한 공정 변수를 동시에 테스트할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 미세조류 성장에 있어서의 최적 조건을 빠른 시간 내에서 스크리닝할 수 있으며, 아울러 미세유체채널을 이용하므로, 장치 거대화 등의 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
Through the screening apparatus according to the present invention, it is possible to simultaneously test various process parameters in a single chip composed of a multi-layered microfluidic channel in fluid communication. Therefore, in the present invention, optimal conditions for microalgae growth can be screened in a short period of time, and since the microfluidic channel is used, problems such as device enlargement can be effectively solved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치의 분해 사시도이며,
도 2은 도 1에 도시된 다층 미세조류 스크리닝 장치 중 제1층의 모습이며,
도 3은 도 1에 도시된 다층 미세조류 스크리닝 장치 중 제2층의 모습이며,
도 4a는 도 1에 도시된 다층 미세조류 스크리닝 장치 중 제3층의 모습이며,
도 4b는 상기 제3층에 형성된 실제 챔버부의 SEM 사진이며,
도 4c는 상기 제3층의 챔버부에 세포가 배양되고 있는 모습이며,
도 5 내지 도 6은 도 1에 도시된 다층 미세조류 스크리닝 장치의 아래쪽에 온도 조절 수단이 구비된 모습이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치에 미세조류를 주입하는 모습이다.1 is an exploded perspective view of a microalgae screening apparatus using a multi-layer microfluidic channel according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view of a first layer of the multi-layer microalgae screening apparatus shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a view of the second layer of the multi-layer microalga screening apparatus shown in FIG. 1,
FIG. 4A is a view of the third layer of the multi-layer microalga screening apparatus shown in FIG. 1,
4B is a SEM photograph of the actual chamber formed in the third layer,
FIG. 4c is a view showing that cells are being cultured in the chamber part of the third layer,
5 to 6 are views showing a temperature control means provided under the multi-layer microalgae screening apparatus shown in FIG. 1,
FIG. 7 is a view illustrating injection of microalgae into a microalgae screening apparatus using a multi-layer microfluidic channel according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, abbreviations displayed throughout this specification should be interpreted to the extent that they are known and used in the art unless otherwise indicated herein.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치의 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view of a microalgae screening apparatus using a multi-layer microfluidic channel according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치(이하, 편의상 '스크리닝 장치'라고 함)은, 상하로 적층된 복수 개의 층으로 이루어진다. 또한 본 명세서에서 사용되는 미세유체채널(MICROFLUIDIC CHANNEL) 또는 마이크로 채널에서 마이크로라는 용어는 임의의 미소 단위(마이크로 나노 단위)를 모두 포함하며, 특별한 수치 범위에 한정되지 않는다.A micro-algae screening apparatus using a multi-layered microfluidic channel according to the present invention (hereinafter referred to as a screening apparatus for the sake of convenience) comprises a plurality of layers stacked vertically. Also, the term " microfluid channel " or " microchannel in microchannel " as used herein includes any minute unit (micro-nano unit) and is not limited to a particular numerical range.
도 1에 도시된 일 실시예인 스크리닝 장치(100)는, 위쪽에서 아래쪽으로 제1층(110), 제2층(120) 및 제3층(130)의 세 개의 층으로 이루어진 형상을 도시하고 있으나, 필요에 따라 더 많은 층이 추가될 수도 있을 것이다. 바람직하게는 제1층(110) 및 제3층(130)은 PDMS 층(PDMS layer)으로 이루어지고, 제2층은 유리 층(glass layer)으로 이루어진다.1, the
상기 제1층 내지 제3층 각각에는 미세조류 및 이들 성장에 필요한 탄소원이나 영양소 pH조건을 위한 물질 등이나 용액 등을 투입하고 이들 용액이 흘러가는 통로가 되는 미세유체채널들이 형성된다.In each of the first to third layers, micro-algae and microfluidic channels are formed, which are the channels through which the micro-algae and the carbon source and nutrients necessary for the growth of the micro-algae and the pH,
도 2 내지 도 4a는 상기 다층 미세조류 스크리닝 장치의 각각의 층들의 모습이다. 상기 제1층(110)은 스크리닝 장치의 최상층을 이루는 층으로 제1-1 주입구(111a, 111b)가 이웃하여 상측에 관통되어 형성되고, 좌우 양측에는 제1-2 주입구(113a,113b)가 관통되어 형성된다. 그리고, 제1층의 하측에는 주입된 물질(용액, 영양소 또는 미세조류, 이하 편의상 '물질'이라 함)이나 미세조류 등이 외부로 배출되는 통로인 제1 배출구(118)가 관통되어 형성된다.Figs. 2 to 4A are views of respective layers of the multi-layer microalgae screening apparatus. The
상기 제1층(110)의 상기 제1-1 주입구(111a, 111b)에 주입된 용액 등은 제1층을 관통하여 통과한 후, 아래층인 상기 제2층(120)의 제2-1주입구(121a,121b)로 유입된다. The solution or the like injected into the first 1-1
도 3을 보면, 상기 제2층(120)의 표면에는 제2-1주입구(121a,121b) 및 제2-1주입구(121a,121b)에서 유입된 유체가 흘러가는 채널들이 형성되어 있다. 상기 제2-1주입구(121a,121b)에는 제2-1채널(122a, 122b)이 연통되고, 상기 제2-1채널(122a, 122b)의 아래쪽에는 제2마이크로 채널부(124)가 구비된다. 제2마이크로 채널부는, 상기 제2-1채널(122a, 122b)이 계속하여 분기하면서 이웃하는 채널과 합류하는 곳이다. 즉, 상기 제2마이크로 채널부는 자신의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 계속적으로 반복되는 과정을 거침으로써, 상기 제2-1채널(122a, 122b)의 두 입구에서 유입된 물질은 이곳을 지나면서 서로 혼합되면서 유동하고, 결과적으로 농도가 서로 순차적으로 상이한 구배를 이루면서 혼합된다. Referring to FIG. 3, on the surface of the
즉, 상기 제2-1주입구(121a,121b) 중 그림에서 보아 왼쪽 주입구(121a)에만 A라는 물질이 주입된 경우, 상기 A물질은 제2마이크로 채널부(124)를 통과하면서 서로 이웃한 채널끼리 혼합되는 과정에 농도구배가 생겨서, 결과적으로 도 3의 그림에서 보아 상기 제2마이크로 채널부(124)의 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 A물질의 농도는 점차 감소하는 농도 구배가 형성되는 것이다. 그리고, 제2마이크로 채널부(124)의 하류쪽에는 제2-3주입구(125)가 제2마이크로 채널부의 채널 수 만큼 관통되어 형성되는데, 상기 제2-3주입구(125)에 유입되는 물질도 위에서 설명한 농도 구배를 가지게 된다.That is, when a material A is injected into only the
상기 제2-3주입구(125)를 통과한 물질은 제3층(130)에 형성된 비어홀(135)로 유입되는데 이에 대해서는 이하에서 설명한다. The material that has passed through the second to
그리고, 제2층(120)의 대략 좌우 가운데 지점에는 제2-2주입구(123a,123b)가 관통하여 형성되어, 상기 제1층(110)의 제1-2주입구(113a,113b)와 연통된다.
In addition, second and
도 4a를 보면, 상기 제3층(130)의 표면에는 제3-1주입구(133a,133b) 및 제3-1주입구로 유입된 유체가 흘러가는 채널들이 형성되어 있다.Referring to FIG. 4A, on the surface of the
상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)로 주입된 물질은 제2층(120)의 제2-2주입구(123a,123b)를 통과하여 제3-1주입구(133a,133b)로 주입된다.The material injected into the first and
상기 제3-1주입구(133a,133b)의 하류쪽에는 상기 제2층과 유사하게 제3마이크로 채널부(134)가 구비된다. 제3마이크로 채널부는, 상기 제3-1주입구(133a,133b)의 하류 방향의 채널이 계속하여 분기하면서 합류하는 곳이다. 즉, 상기 제3마이크로 채널부는 자신의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 계속적으로 반복되는 과정을 거친다. 제3-1주입구(133a,133b)에서 유입된 물질은 제3마이크로 채널부를 지나면서 서로 혼합되고, 결국 순차적으로 상이한 농도 구배로 혼합된다. 즉, 상기 제3-1주입구((133a,133b) 중 그림에서 보아 왼쪽 주입구(133a)에 B라는 물질이 주입된 경우, 상기 B물질은 제3마이크로 채널부(134)를 통과하면서 서로 이웃한 채널끼리 혼합되면서 농도구배가 생겨서, 결과적으로 도 4의 그림에서 보아 상기 복수 개의 제3마이크로 채널부의 왼쪽에서 오른쪽으로 갈 수록 B물질의 농도는 점차 감소하는 농도 구배가 형성되는 것이다.Similarly to the second layer, a
그리고, 제3마이크로 채널부(134)의 하류쪽에는, 상기 제3마이크로 채널부(134)를 통과한 물질이 유입되는 복수 개의 비어홀(135)이 형성된다. A plurality of via
상기 비어홀(135)의 하류에는, 미세조류가 포획된 후 다양한 농도의 탄소원이 주입되는 챔버부(136)가 형성된다. 도 4a에는 상기 챔버부(136)가 확대된 모습이 함께 도시되어 있는데, 챔버부(136)는 탄소원이 흘러가는 통로가 되도록 표면에 길게 형성된 홈(136a)과 상기 홈의 길이방향으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되는 C자 형상의 포획부(136b)로 이루어진다. 상기 홈(136a)에서 상기 포획부(136b)가 배치되는 곳에는 포획부의 형상을 따라 둥근 형상으로 홈의 측면이 라운드지도록 함으로써, 상기 포획부의 크기가 홈 내부에서 수용되도록 한다. 상기 비어홀(135)을 지난 미세조류는 상기 챔버부(136)의 C자 형상의 포획부(136b)에서 포획되고, 이 상태에서 탄소원 등이 공급된다.At the downstream of the via
도 4b는 상기 챔버부의 실제 SEM 확대사진이며, 도 4c는 상기 챔버부에 세포가 배양되고 있는 실제 모습이다.
FIG. 4B is an enlarged photograph of an actual SEM of the chamber portion, and FIG. 4C is an actual view of cells being cultured in the chamber portion.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 스크리닝 장치의 아래쪽에는 온도 조절 수단이 구비된 모습이다. 도 5에서는 제3층(130)의 복수개의 비어홀(135) 하단에서 빛(310)을 조사하여 가열하는 모습이며, 도 6은 상기 제3층(130)의 복수개의 비어홀(135) 하단에 전극을 이용한 미세히터(320)를 부착하여 가열함으로써 비어홀의 온도를 조절하는 모습이다. 상기 비어홀(135)는 동일한 온도로 조절될 수도 있고, 온도 변화에 따른 미세조류 성장을 관찰하기 위해서 온도 구배를 줄 수도 있을 것이다. 즉, 도 5 내지 도 6에서 왼쪽에서 오른쪽으로 가열량을 조절하여 온도에 따른 효과를 살펴볼 수 있는 것이다. 도면에서는 비어홀(135)를 가열하는 모습을 도시하고 있으나, 비어홀이 아니라 챔버부(136)의 온도를 제어하도록 가열할 수도 있을 것이다.
5 to 6 are views showing a temperature adjusting unit provided below the screening apparatus according to the present invention. 5 shows a state in which the light 310 is irradiated and heated at the lower ends of the plurality of via
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치에 미세조류를 주입하는 모습이다. 도 7을 참조하여 이하에서는 위에서 설명한 본 발명에 따른 스크리닝 장치의 작동방법에 대해서 설명한다.FIG. 7 is a view illustrating injection of microalgae into a microalgae screening apparatus using a multi-layer microfluidic channel according to an embodiment of the present invention. The operation of the screening apparatus according to the present invention described above will be described below with reference to FIG.
본 발명에 따른 상기 스크리닝 장치에는 성장 분석을 요하는 미세조류를 주입하고 또한 성장 분석의 인자인 탄소원 등의 물질을 주입한다. 탄소원으로서는 글루코즈(glusoce), 소듐 아세테이트(sodium acetate) 등이 가능하다. 주입하는 수단은 특정 수단에 한정되는 것은 아니며 다양한 수단이 가능하며, 도 7에서는 주사기 형태의 주입수단(200)을 예시적으로 도시하였다. 상기 주입수단(200)의 내부 몸체부에는 주입되는 물질(미세조류라고 가정함)이 실린더 형태의 몸체부(210a,210b)에 투입되고, 이후 가압수단(220)을 가압하여 주입통로(240a,240b)를 따라 미세조류가 상기 스크리닝 장치로 주입된다.In the screening apparatus according to the present invention, microalgae requiring growth analysis are injected and a substance such as carbon source, which is a factor of growth analysis, is injected. As the carbon source, glucose (glucose), sodium acetate, etc. can be used. The means for injecting is not limited to a specific means, and various means are possible. In FIG. 7, the injection means 200 in the form of a syringe is exemplarily shown. The injected material is injected into the
본 실시예에서는 상기 미세조류는 본 발명의 스크리닝 장치(100)의 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)로 주입된다. 이후 미세조류는 제2층(120)의 제2-2주입구(123a,123b)를 통과하여 제3-1주입구(133a,133b)로 주입되고, 이후 상기 제3층(130)의 제3마이크로 채널부(134)와 비어홀(135)을 거쳐 상기 챔버부(136)에 수용된다. In this embodiment, the microalgae are injected into the 1-2
상기 주입수단의 몸체부(210a,210b)에 동일한 농도의 미세조류를 주입한 경우에는 상기 챔버부(136)에도 동일한 농도의 미세조류가 수용될 것이다. 상기 챔버부에 수용되는 물질이 상기 마이크로 채널부를 통과하면서 농도 구배가 생기는 원리는 위에서 설명하였으므로 이곳에서는 생략하도록 한다.When the microalgae of the same concentration are injected into the
이렇게 챔버부(136)에 미세조류가 수용된 상태에서, 미세조류의 성장분석을 위한 인자가 되는 물질(예를 들어, 탄소원이라 함)을 아래와 같은 방법으로 주입한다.In the state in which the microalgae are accommodated in the
상기 탄소원은 별도의 주입수단을 이용하여 상기 제1층(110)의 제1-1 주입구(111a, 111b)로 주입하되, 농도 구배에 따른 미세조류의 영향을 관찰하기 위해 상기 제1-1 주입구(111a, 111b) 중 어느 한쪽에만 탄소원을 주입하고 다른쪽은 다른 물질을 투입하여(이를 테면, 물을 투입함) 농도 구배를 이루도록 한다.The carbon source was injected into the 1-1 inlet (111a, 111b) of the first layer (110) using a separate injection means. In order to observe the effect of the microalgae on the concentration gradient, The carbon source is injected into only one of the first and second catalyst layers 111a and 111b, and the other material is supplied with a concentration gradient (for example, water is introduced).
탄소원은 제1-1 주입구(111a, 111b)를 통해 제1층(110)을 관통한 후 제2층(120)의 제2-1 주입구(121a, 121b)로 유입된다. 이후 탄소원은 상기 제2-1주입구(121a,121b)에서 제2-1채널(122a, 122b)로, 그리고 제2마이크로 채널부(124)로 유동하면서 농도 구배를 이루며 혼합된 후, 제2-3 주입구(125)로 유입된다. The carbon source flows through the
그리고, 상기 제2-3주입구(125)는 제2층(120)을 관통하여 형성되고, 상기 제3층(130)의 챔버부(135)의 직상부에 상호 연통되도록 형성된다. 그러므로, 상기 제2-3주입구(125)로 유입된 탄소원은 상기 비어홀(135)로 유입되고, 이후 상기 챔버부(136)에 기 수용된 미세조류에 공급된다.
The second to
이와 같이 하나의 탄소원을 상기 제1층(110)의 제1-1 주입구(111a, 111b)를 통해 농도구배를 이루면서 상기 챔버부에 주입한 후, 또 다른 영양분을 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a, 113b)로 주입하여, 상기 챔버부(136)에 역시 농도구배를 이루면서 공급되도록 할 수 있다. 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a, 113b)로 주입된 영양분이 제2층(120)을 거쳐서 제3층(130)의 챔버부(136)에 농도 기울기를 이루면서 주입되는 원리는 위에서 이미 설명한 바 있으므로 여기서는 생략하도록 한다.After one carbon source is injected into the chamber portion with a concentration gradient through the 1-1
이러한 방식을 통해서 미세조류를 챔버부에 주입한 후 두 가지 탄소원을 농도구배를 이루면서 공급할 수 있게 되고, 이를 통해, 이들이 미세조류의 성장 속도에 영향을 효율적으로 분석할 수 있게 된다.
In this way, micro-algae can be injected into the chamber and the two carbon sources can be supplied in a concentration gradient, thereby enabling them to efficiently analyze the influence of micro-algae growth rate.
성장 분석에 필요한 분석을 완료한 경우에는 상기 스크리닝 장치의 배출수단을 통해서 상기 챔버부(136)에 수용된 물질을 배출시킬 수 있다. 즉, 제1층의 제1 배출구(118)와 제2층(120)의 제2 배출구(128) 및 제3층(130)의 제3 배출구(138)는 서로 연통되도록 형성되며, 이 통로를 통해서 상기 챔버부(135)에 수용된 물질을 외부로 배출시킬 수 있게 된다.When the analysis necessary for the growth analysis is completed, the material contained in the
이상 설명에서는 세 개의 층으로 적층된 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치를 설명하였으나, 반드시 세 개의 층으로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서는 더 많은 PDMS층을 적층한 스크리닝 장치를 이용할 수도 있을 것이다.Although the micro-algae screening apparatus using the multilayer microfluidic channels stacked in three layers has been described above, it is not necessarily limited to three layers, and a screening apparatus in which more PDMS layers are stacked may be used as needed .
100 : 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치
110 : 제1층 111a, 111b : 제1-1 주입구
113a, 113b : 제1-2 주입구 118 : 제1 배출구
120 : 제2층 121a, 121b : 제2-1 주입구
123a, 123b : 제2-2 주입구 124 : 제2마이크로 채널부
125 : 제2-3 주입구 128 : 제2 배출구
130 : 제3층 133a, 133b : 제3-1 주입구
124 : 제3마이크로 채널부 135 : 비어홀
136 : 챔버부 138 : 제3 배출구100: Micro-algae screening device using multilayer microfluidic channel
110:
113a, 113b: first-second inlet port 118: first outlet port
120:
123a, 123b: a second inlet 2, 124: a second microchannel portion
125: 2nd to 3rd inlet 128: 2nd outlet
130:
124: third microchannel portion 135: via hole
136: chamber part 138: third outlet
Claims (13)
상기 제1층에는, 제1-1 주입구(111a, 111b) 및 제1-2 주입구(113a,113b)가 관통하여 형성되고,
상기 제2층에는, 상기 제1-1 주입구(111a, 111b)와 순차적으로 연통되는 제2-1 주입구(121a,121b), 제2마이크로 채널부(124) 및 제2-3주입구(125)가 형성되고,
상기 제3층에는, 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)와 순차적으로 연통되는 제3-1 주입구(133a,133b) 제3마이크로 채널부(134) 및 챔버부(136)가 형성되고,
상기 제2마이크로 채널부 및 제3마이크로 채널부는, 하나의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 반복되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.A first layer 110, a second layer 120, and a third layer 130 stacked on top and bottom,
The first layer is formed with first-1-1 inlet ports (111a, 111b) and first and second inlet ports (113a, 113b)
The second layer is provided with second-1 injection ports 121a and 121b, a second microchannel 124, and a second-third injection port 125 that sequentially communicate with the first-first injection ports 111a and 111b, Is formed,
The third layer is provided with a third microchannel portion 134 and a third microchannel portion 133 which sequentially communicate with the first and second injection ports 113a and 113b of the first layer 110. [ (136) is formed,
Wherein the second microchannel portion and the third microchannel portion are repeatedly joined together with the adjacent channel while one channel is branched.
상기 제2층에는, 상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b) 및 상기 제3층의 제3-1 주입구(133a,133b)와 연통되는 제2-2주입구(123a,123b)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.The method according to claim 1,
The second layer is provided with a second 2 inlet 123a communicating with the first 1-2 inlet 113a of the first layer 110 and the 3-1 inlet 133a of the third layer 133b, And 123b are further formed on the surface of the microfluidic channel.
상기 제2-1 주입구(121a,121b) 및 제2마이크로 채널부(124)는 상기 제2층의 표면에 형성되고,
상기 제2-3주입구(125)는 상기 제2층을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.3. The method of claim 2,
The 2-1 inlet (121a, 121b) and the second microchannel (124) are formed on the surface of the second layer,
The micro-algae screening apparatus using the multi-layer microfluidic channel according to claim 1, wherein the second to third injection ports (125) are formed through the second layer.
상기 제2층의 제2-3주입구(125)는 상기 제3층의 챔버부(135)와 연통하게 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.The method of claim 3,
And the second inlet (125) of the second layer is formed to communicate with the chamber (135) of the third layer.
상기 챔버부(136)는, 표면에 길게 형성된 홈(136a)과 상기 홈의 길이방향으로 일정 간격을 두고 배치되는 복수개의 포획부(136b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the chamber part (136) comprises a groove (136a) formed on the surface and a plurality of catching parts (136b) arranged at a predetermined distance in the longitudinal direction of the groove. Screening device.
상기 포획부(136b)는 C자 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the capturing unit (136b) is C-shaped.
상기 제1층(110)의 제1-2 주입구(113a,113b)로 투입되는 물질은 미세조류 또는 영양소인 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.3. The method of claim 2,
The micro-algae screening apparatus using the multi-layer microfluidic channel according to claim 1, wherein the material injected into the first and second inlets (113a, 113b) of the first layer (110) is microalgae or nutrients.
상기 챔버부 내부의 물질을 배출하기 위해, 제1층, 제2층 및 제3층을 관통하는 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.The method of claim 3,
And an outlet through the first layer, the second layer and the third layer is provided for discharging the substance inside the chamber portion.
상기 제3층의 챔버부 하부에는 챔버의 온도를 조절하는 온도 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 장치.The method according to claim 1,
Further comprising temperature adjusting means for adjusting a temperature of the chamber below the chamber portion of the third layer.
상기 제1층으로 미세조류를 주입하는 제1단계;
상기 미세조류가 상기 제2층을 관통하여 제3층의 복수개의 챔버부에 수용되는 제2단계;
상기 제1층에 제1영양소를 주입하는 제3단계;
상기 제2층의 표면에 형성된 채널을 통해 상기 제1영양소의 농도 구배가 형성된 후, 상기 제3층의 챔버부에 주입되는 제4단계;
상기 제1층에 제2영양소를 주입하는 제5단계; 및
상기 제3층의 표면에 형성된 채널을 통해 상기 제2영양소의 농도 구배가 형성된 후, 상기 제3층의 챔버부에 주입되는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법.A method for screening microalgae using a microalgae screening apparatus comprising a first layer (110), a second layer (120), and a third layer (130) sequentially stacked in a vertical direction,
A first step of injecting microalgae into the first layer;
A second step of passing the microalgae through the second layer and being accommodated in a plurality of chamber parts of the third layer;
A third step of injecting a first nutrient into the first layer;
A fourth step of forming a concentration gradient of the first nutrient through a channel formed on the surface of the second layer, and then injecting the concentration gradient into the chamber part of the third layer;
A fifth step of injecting a second nutrient into the first layer; And
And a sixth step of forming a concentration gradient of the second nutrient through the channel formed on the surface of the third layer and then injecting the concentration gradient into the chamber part of the third layer.
상기 제1영양소의 농도구배는 하나의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 반복되는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the concentration gradient of the first nutrient is obtained by repeating the process of merging one channel and the neighboring channel while branching.
상기 제2영양소의 농도구배는 하나의 채널이 분기하면서 동시에 이웃하는 채널과 합류하는 과정이 반복되는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 미세유체채널을 이용한 미세조류 스크리닝 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the concentration gradient of the second nutrient is obtained by repeating the process of merging the channels with neighboring channels while one channel is branched.
상기 챔버부를 하부를 가열하여 온도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법.11. The method of claim 10,
And controlling the temperature by heating the lower part of the chamber part.
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