KR20150144901A - 유체를 진단하는 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명인 유체를 진단하는 장치의 제조 방법은 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 내 미세 크랙이 형성되는 텍스쳐부가 정의되도록 상기 기판에 미세 크랙을 형성하는 단계 및 상기 텍스쳐부를 식각하여 상기 텍스쳐부에 미세 홈을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

유체를 진단하는 장치 및 그의 제조 방법{APPARATUS FOR MEASURING FLUID AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유체를 진단하는 장치 및 그의 제조 방법으로, 구체적으로는 유체 저장부 중 적어도 일부에 항체가 고정되어 유체가 흐르는 경우 유체 내 항원 단백질을 검출할 수 있는 유체를 진단하는 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
체내의 항원 단백질을 검출하기 위해 체내 항원과 특이적으로 결합 가능한 항체를 제작하여 고정화 시킨 후 체액(혈액 등)을 흘려보내면 체액 중 고정된 항체와 반응하는 항원 단백질을 검출할 수 있다. 이 때 항체의 개수가 많을수록 항원과의 결합 확률이 커지므로 단위 면적당 항체의 개수를 많이 고정화하는 기술이 필요해 진다. 그러나 종래의 바이오칩 기판의 표면은 어떤 가공도 거치지 않은 매끄러운 표면을 가지고 있어 단위 면적당 항체의 개수를 증가시키는 것에 한계가 있다.
따라서, 유체가 흐르는 경로 중 적어도 일부에 미세 홈이 형성되어 단위 면적당 고정된 항체의 개수가 증가하는 바이오칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치는, 기판 및 상기 기판 상에 형성되며, 미세 홈이 형성되어 표면적이 증가한 텍스쳐부를 포함하는 유체 저장부를 포함한다.
또한 본 발명의 다른 일면으로는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법이 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법은, 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 내 미세 크랙이 형성되는 텍스쳐부가 정의되도록 상기 기판에 미세 크랙을 형성하는 단계 및 상기 텍스쳐부를 식각하여 상기 텍스쳐부에 미세 홈을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 유체가 흐르는 경로 중 적어도 일부에 미세 홈이 형성되어 단위 면적당 고정된 항체의 개수가 증가하는 바이오칩을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 순서도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 미세 크랙을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 미세 홈을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유체를 진단하는 장치의 제조 방법은 기판을 제공하는 단계(S100), 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계(S200), 기판을 식각하여 미세 홈을 형성하는 단계(S300), 및 항체를 고정시키는 단계(S400)를 포함한다.
기판을 제공하는 단계(S100)에서, 기판(110)이 제공된다. 기판(110)의 재질은 유리 또는 플라스틱 중 하나인 것이 바람직하다.
양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계(S200)에서, 기판(110)에 양성자가 충돌하여 미세 크랙(120)이 형성된다. 이 때, 기판(110) 중 미세 크랙(120)이 형성된 부분은 텍스쳐부(T)로 정의된다. 양성자를 충돌시켜서 미세 크랙(120)을 형성하는 경우, 미세 크랙(120)의 깊이가 깊고 크기가 균일하여 이후 기판을 식각하여 미세 홈을 형성하는 단계(S300)의 수행 시 균일한 크기의 미세 홈(130)을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 미세 크랙 형성 시 오염이 없어 유체를 진단할 때 측정 에러가 감소하는 장점도 있다.
기판을 식각하여 미세 홈을 형성하는 단계(S300)에서, 기판(110) 중 적어도 텍스쳐부(T)를 식각한다. 습식 식각은 기판(110)의 재질을 부식시킬 수 있는 부식성 용액과의 접촉에 의해 이루어진다. 미세 크랙(120)이 형성된 텍스쳐부(T)는 기판(110) 중 미세 크랙(120)이 형성되지 않은 부분에 비해 빠르게 식각되며, 미세 크랙(120)은 부식성 용액(예를 들어, 산성 또는 염기성 용액)에 접하는 경우 미세 홈(130)으로 변한다.
항체를 고정시키는 단계(S400)에서, 텍스쳐부(T)에 항체(140)가 고정된다. 텍스쳐부(T)는 미세 홈(130)으로 인해 표면적이 증가하였으므로, 단위 면적 당 고정되는 항체(140)의 수도 증가한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다. 도 3을 참조하면, 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계(S200)는 양성자 가속기로 양성자를 가속시키는 단계(S210) 및 가속된 양성자를 충돌시키는 단계(S220)를 포함한다. 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
양성자 가속기로 양성자를 가속시키는 단계(S210)에서, 양성자 가속기로 양성자를 가속시킨다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 에너지를 갖는 양성자를 얻기 위해서는 탠덤형 양성자 가속기가 이용될 수 있고 높은 에너지의 양성자 에너지를 얻기 위해서는 선형 가속기나 사이클로트론, 혹은 싱클로트론 가속기가 이용될 수 있다. 또한, 레이저 이온 가속 방법도 사용될 수 있다.
가속된 양성자를 충돌시키는 단계(S220)에서, 가속된 양성자를 기판(110)에 충돌시킨다. 기판(110) 중 일부에 양성자를 충돌시키면 미세 크랙(120)이 발생하고, 미세 크랙(120)이 발생한 부분이 텍스쳐부(T)로 정의된다는 것은 앞에서 설명되었다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 제조 방법 중 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계를 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계(S200)는 박막을 형성하는 단계(S250), 레이저에 의해 유도된 양성자를 충돌시키는 단계(S260) 및 박막을 제거하는 단계(S270)를 포함한다. 이하에서 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명될 것이다.
박막을 형성하는 단계(S250)에서, 기판(110) 위에 박막(150)이 형성된다. 박막(150)은 레이저가 조사되는 경우 양성자를 방출하는 물질로 구성된다. 예를 들어, 박막(150)을 구성하는 재질은 SiH 및 SiN:H로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 또는, 박막(150)을 구성하는 재질이 금속이며, 박막(150)이 형성된 후 수소가 주입될 수도 있다. 도 5에서는 기판(110) 중 일부에만 박막(150)이 형성된 것처럼 도시되었으나, 기판(110) 전체에 박막(150)이 형성될 수도 있다.
레이저에 의해 유도된 양성자를 충돌시키는 단계(S260)에서, 박막(150)에 레이저가 조사된다. 박막(150)이 양성자를 방출하기 위해서는 고에너지 레이저가 필요하다. 예를 들어, 펄스 레이저 등이 사용될 수 있다. 박막(150)이 기판 전체에 형성된 경우는 텍스쳐부(T)가 정의될 수 있도록 기판(110) 중 일부에만 레이저가 조사되어야 한다. 박막(150) 중 레이저가 조사된 부분은 양성자가 방출되고, 기판(110) 중 양성자에 닿은 부분에서 미세 크랙(120)이 형성되어, 텍스쳐부(T)가 정의된다.
박막을 제거하는 단계(S270)에서, 박막(150)이 제거되어 미세 크랙(120)이 형성된 기판(110)만 남는다. 기판(110)은 이후 용액에 침잠되어 습식 식각되거나 플라즈마와 충돌하여 건식 식각될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 미세 크랙을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 양성자의 충돌로 인한 미세 크랙(120)의 분포가 매우 균일하며, 미세 크랙(120)이 차지하는 면적 역시 균일한 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치의 미세 홈을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 7을 참조하면, 미세 홈(130)이 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체를 진단하는 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 1, 도 2, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 유체를 진단하는 장치(200)는 유체 입구(210), 필터(220), 유체 저장부(230) 및 유체 수용부(240)를 포함한다. 유체 입구(210)는 유체가 유입될 수 있으며, 유체로는 전 혈액(whole blood) 등이 가능하다. 필터(220)는 유체 중 측정에 방해되는 물질을 거르고, 남은 유체를 유체 저장부(230)로 전달한다. 측정에 방해되는 물질로는 전 혈액 내의 혈구 및 내인성 항체 등이 있고, 필터(220)는 혈구 및 내인성 항체를 거른다. 유체 저장부(230)은 채널의 형태를 가져 유체가 흐를 수 있으며, 단위 면적당 매끄러운 표면에 비해 많은 항체가 고정되는 텍스쳐부(T)를 포함한다. 유체 저장부(230) 중 적어도 텍스트부(T)에는 항원을 검출하기 위해 항원에 반응하는 항체(140)가 고정되어 있다. 텍스쳐부(T)는 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계(S200) 및 기판을 식각하여 미세 홈을 형성하는 단계(S300)에 의해 형성된 미세 홈(130)이 있어, 단위 면적당 표면적이 증가하였다. 유체 수용부(240)는 항체(140)와 반응한 항원이 제거된 유체를 수용하는 부분이다.
이제까지 본 발명에 대해서 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다.
여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
S200: 양성자를 충돌시켜 미세 크랙을 형성하는 단계
S300: 기판을 식각하여 미세 홈을 형성하는 단계
T: 텍스쳐부

Claims (12)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되며, 미세 홈이 형성되어 표면적이 증가한 텍스쳐부를 포함하는 유체 저장부;
    를 포함하는 유체를 진단하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 텍스쳐부의 미세 홈은 양성자의 충돌 및 부식성 용액의 식각에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 저장부는 상기 텍스쳐부에 고정된 항체를 더 포함하며,
    상기 유체 저장부에 유체가 흐르는 경우, 상기 유체 내 상기 항체와 결합하는 항원을 검출할 수 있는 유체를 진단하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 재질은 유리 또는 플라스틱 중 하나인 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치.
  5. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 내 미세 크랙이 형성되는 텍스쳐부가 정의되도록 상기 기판에 미세 크랙을 형성하는 단계; 및
    상기 텍스쳐부를 식각하여 상기 텍스쳐부에 미세 홈을 형성하는 단계를 포함하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미세 크랙을 형성하는 단계는 상기 기판에 양성자를 충돌시켜 상기 미세 크랙을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미세 크랙을 형성하는 단계는 양성자 가속기에 의해 가속된 양성자를 기판에 충돌시키는 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 미세 크랙을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계;
    상기 박막에 레이저를 조사하는 단계; 및
    상기 박막을 제거하는 단계를 포함하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 박막은 SiH 및 SiN:H로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되며, 상기 레이저는 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 박막은 금속성 재질로 이루어지며, 상기 박막을 형성하는 단계는 수소를 주입하는 단계를 포함하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 미세 홈을 형성하는 단계는 상기 텍스쳐부를 부식성 용액에 접촉시켜 식각하는 것을 특징으로 하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 미세 홈을 형성하는 단계 이후, 상기 텍스쳐부에 항체를 고정시키는 단계를 더 포함하는 유체를 진단하는 장치의 제조 방법.
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