KR20160036142A

KR20160036142A - 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160036142A
Application number: KR1020140127536A
Authority: KR
Inventors: 이동원; 최영수; 김동수
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-04-04
Also published as: KR101647053B1

Abstract

본 발명은 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체는, 일단에 돌출 형성된 캔틸레버(110)가 일체로 마련되되, 캔틸레버(110) 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴(111)이 형성된 PDMS 재질의 몸체부(100)와; 상기 캔틸레버(110)의 일면에 형성되는 압저항 센서(200);를 포함한다.

Description

심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법{Polymer cantilever structure integrated with a sensor for detecting contractile force of cardiomyocyte, and manufacturing of the same}

본 발명은 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

줄기세포(stem cell)는 각종 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 자가증식 능력을 갖추고 있는 세포로서, 초기 배아에서 분리한 배아 줄기세포(embryonic stem cell, ES 세포), 배아기의 원시 생식세포에서 분리한 배아 생식세포(embryonic germ cell. EG 세포), 및 성체의 골수에서 분리한 다능성 성체줄기세포(multipotent adult progenitor cell, MAPC 세포)의 3종이 가장 잘 알려져 있다. 줄기세포는 각종 장기에 대한 기능회복을 위한 세포자원으로서 연구의 대상이 되고 있다. 줄기세포에서 원하는 세포로 분화를 유도하는 과정은 다양할 수 있으며, 그 과정에서 특정의 세포로 분화되도록 유도하기 위하여 사이토카인, 생리활성단백 및 단순화합물 등이 나타내는 효과를 알아내고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있다.

한편, 심장근육 세포(cardiomyocyte)는 출생 전에는 자율 박동하면서 활발하게 세포 분열을 하지만, 출생 직후부터 분열 기능을 상실하게 되며, 또한 미분화된 전구 세포를 가지지 않기 때문에, 심근경색이나 심근염 등의 각종 스트레스에 노출되어 심장근육 세포가 사멸하더라고 소실된 심장근육 세포는 보충되지 않는다. 그 결과, 남아있는 심장근육 세포는 대상성 비대에 의해 심장 기능을 유지하려고 하지만, 각종 스트레스가 지속되어 그 허용범위를 넘어서게 되면 새로운 심장근육 세포의 쇠퇴 및 사멸을 유발하여 심근 기능이 저하되는 심부전이 유발된다.

한편 심부전의 치료를 위한 약제의 연구 개발 또는 개인별 약물 적합성 등의 영향 평가가 필요하게 되며, 이때 약물 투여 시에 심장근육 세포의 수축력을 측정하여 약품 적합성을 평가할 수 있다.

기존에 심장근육 세포에 의해 발생하는 수축력을 측정하기 위한 방법으로는, 두 개의 마이크로 피펫을 사용하는 방법, 마이크로 기둥 어레이를 사용하는 방법, 캔틸레버를 사용하여 측정하는 방법 등이 사용되고 있다.

그러나 이러한 방법들은 현미경을 사용하여 센서로 사용된 구조물들의 변위를 측정하여 세포의 수축력을 측정하는 방법이기 때문에 측정 분해능이 낮고 실시간으로 수축력을 분석할 수 없다는 단점을 가지고 있다.

또한 CCD 카메라가 설치된 현미경을 사용하여 세포의 수축력을 분석하는 경우에는 측정 분해능에 의한 단점 이외에도 촬영된 동영상 파일을 사진 파일로 변환한 후에 그 사진을 분석하기 때문에 데이터 분석에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

미국 특허공보 US7,302,856(특허일자: 2007.12.04)

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0078439호(공개일자: 2011.07.07)

미국 특허공개공보 US2008/0068000(공개일자: 2008.03.20)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 심장근육 세포의 수축력을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체를 효율적으로 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체(이하, "폴리머 캔틸레버 구조체"로도 약칭함)는, 일단에 돌출 형성된 캔틸레버가 일체로 마련되되, 캔틸레버 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴이 형성된 PDMS 재질의 몸체부와; 상기 캔틸레버의 일면에 형성되는 압저항 센서;를 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 압저항 센서는 전기 저항의 변화를 검출하기 위한 브릿지 회로를 구성하는 도전선 패턴인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 도전선 패턴은, 브릿지 회로를 구성하게 되는 금속층과; 상기 금속층의 상면에서 돌출 형성되어 상기 몸체부와 고정되는 금속성의 본딩부재;를 포함한다.

더욱 바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 본딩부재는, 상기 금속층에서 수직으로 돌출 형성되는 레그와; 상기 레그 상단에서 수평하게 돌출 형성되는 본딩돌기;를 포함한다.

다음으로 본 발명에 따른 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와; 상기 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계와; 상기 희생층 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와; 상기 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계와; 리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 제3단계는 도전선 패턴 상부에 돌출 형성된 금속성의 본딩부재를 형성하는 제3-1단계를 더 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정용 구조체의 제조방법.

보다 바람직하게는 본 발명에 있어서, 제3-1단계는 금속층이 노출되게 희생층 상부에 PR 패턴을 형성한 후에 금속층 상부에 전기도금을 이용하고 PR 패턴을 제거하여 본딩부재를 형성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와; 상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계와; 상기 PDMS 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와; 상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계와; 포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체는, 심장근육 세포의 수축력이 작용하게 되는 캔틸레버에 압저항 센서가 집적화되어 실시간으로 정확하게 심장근육 세포의 수축력을 분석할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 심장을 생체 모사하여 미세그루브 패턴이 캔틸레버에 형성됨으로써, 보다 정확한 심장근육 세포의 수축력을 측정할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 사시도,
도 2의 (a)(b)는 각각 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 일부 확대도 및 단면 구성도,
도 3의 (a) 내지 (l)은 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정을 간략히 보여주는 도면,
도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정 중의 본딩부재의 제작과정만을 간략히 보여주는 도면.
도 5의 (a) 내지 (i)는 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 다른 실시예에 따른 제조과정을 간략히 보여주는 도면.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예에서, 도전막, 반도체막, 또는 절연막 등의 어떤 물질막이 다른 물질막 또는 기판"상"에 있다고 언급되는 경우에, 그 어떤 물질막은 다른 물질막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 또 다른 물질막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 물질막 또는 공정 단계를 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 물질막 또는 공정 단계를 다른 물질막 또는 다른 공정 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다.

한편, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 예시된 것과 같이, 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체는 일단에 돌출 형성된 캔틸레버(110)가 일체로 마련되되, 캔틸레버(110) 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴(111)이 형성된 PDMS 재질의 몸체부(100)와; 상기 캔틸레버(110)의 일면에 형성되는 압저항 센서(200);를 포함한다.

몸체부(100)는 생체에 적합한 PDMS(Poly Dimethyl Siloxane)가 사용되며, 몸체부(100) 일단에서 캔틸레버(110)가 일체로 연장되어 돌출 형성된다. 캔틸레버(110)의 길이 방향으로 형성되는 미세그루브(fine groove) 패턴은 그 방향을 따라서 심장근육 세포들이 잘 정렬되어 배양이 이루어져 심장근육 세포에서 발생된 수축력을 보다 감도 높게 검출할 수 있으며, 바람직하게는, 미세그루브는 수 ㎛에서 수백 nm 사이에서 결정되며, 보다 바람직하게는, 대략 10㎛를 넘지 않는 것이 바람직하다.

캔틸레버(110)의 일면에는 압저항 센서(200)가 마련되며, 바람직하게는, 본 발명에서 압저항 센서(200)는 전기 저항의 변화를 검출하기 위하여 휘트스톤 브릿지 또는 하프 브릿지와 같은 브릿지 회로를 구성하는 도전선 패턴인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는, 하프 브릿지(half bridge) 회로에 의해 제공될 수 있다.

도 2의 (a)(b)는 각각 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 일부 확대도 및 단면 구성도로써, (a)에서 몸체부는 도시되어 있지 않다.

도 2를 참고하면, 본 발명에서 압저항 센서를 구성하는 도전선 패턴은, 브릿지 회로를 구성하게 되는 금속층(210)과; 금속층(210)의 상면에서 돌출 형성되어 몸체부와 고정되는 금속성의 본딩부재(220);를 포함한다.

구체적으로, 본딩부재(220)는 금속층(210)에서 수직으로 돌출 형성되는 레그(221)와; 레그(221) 상단에서 수평하게 돌출 형성되는 본딩돌기(222);를 포함한다.

이와 같이 본딩부재(220)는 금속층(210) 상부에 3차원적인 버섯 형상과 같은 구조를 가짐으로써, PDMS 재질인 몸체부(100)와, 이와 면접합하게 되는 금속성의 금속층(210) 사이의 접착성 저하를 보완할 수 있다.

바람직하게는 본 발명에서 금속층(210)은 금(Au)이며, 본딩부재(220)는 구리(Cu)일 수 있으며, 이때 PDMS를 소재로 하는 몸체부(100)와 Au의 금속층(210)은 서로 접착성이 좋지 않으나, 버섯 형상을 갖는 본딩부재(220)는 몸체부(100)에 의해 감싸여서 금속층(210)과 함께 몸체부(100)에 견고히 고정될 수 있다.

도 3은 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정을 간략히 보여주는 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명은 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계(a)(b)(c)(d)와; 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계(e)와; 희생층 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계(g)와; 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계(h)(i)(j)와; 리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계(k)(l);를 포함한다.

구체적으로, 제1단계는 몰드 구조체를 제작하는 과정으로써, 실리콘 기판(300)에 포토레지스트 SU-8(311)을 코팅(b)한 후에 그 상부면에 SU-8(312)을 다시 코팅(c)하여 레이어(layer)를 형성하며, 이때 SU-8 코팅은 스핀 코팅에 의해 이루어질 수 있다.

실리콘 기판에 SU-8 미세그루브 패턴을 제작하는 경우에 나노 구조체의 길이에 비해 작은 접촉 면적으로 인하여 실리콘 기판과 SU-8 구조체 사이의 접착성이 약하여 길이가 긴 패턴의 미세그루브 구조체가 실리콘 기판에서 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 실리콘 기판에 SU-8 코팅을 하여 SU-8 미세그루브 구조체와 SU-8 표면과의 접촉성을 개선하였으며, SU-8 나노 구조체와 SU-8 표면은 동일 재료이므로 접착성이 나노 구조체와 실리콘 기판에 비해 월등히 우수하다.

다음으로 포토레지스트(SU-8) 상부면에 소정의 미세그루브 패턴(111)을 형성하여 몰드 조립체를 제작한다(d).

미세그루브 패턴(111)은 레이저 리소그래피 장비를 사용하여 노광하고 현상액에서 현상을 통하여 SU-8 미세그루브 구조체를 제작한다.

제2단계는 몰드 조립체에 희생층(320)을 증착하는 과정(e)으로써, 본 실시예에서는 알루미늄(Al)이 희생층으로 증착되며, 스퍼터 장비를 사용하여 대략 500nm 두께로 증착이 이루어진다.

제3단계는 희생층(320) 상부에 금속층(210)을 형성하여 압저항 센서를 구성하게 되는 도전선 패턴을 형성하는 과정(f)으로써, 희생층(320) 상부에 브릿지 회로를 구성하게 되는 금속층(210)을 형성한다. 이러한 금속층(210)은 포토레지스트(PR)를 기판 위에 코팅하고 포토리소그래피 공정을 통하여 패턴을 형성하며, 이때 포토레지스트는 아세톤과 같은 유기용액에 녹는 포토레지스트이면 족하다. 형성된 PR 패턴 위에 E-beam evaporator를 이용하여 Cr/Au(10nm/100nm)을 증착하여 제작될 수 있다.

바람직하게는, 금속층(210) 상부에는 돌출 형성되어 몸체부와 고정이 이루어지게 되는 금속성의 본딩부재(220)를 형성하는 공정(g)인 제3-1단계를 더 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 관련 도면을 참고하여 다시 설명한다.

제4단계는 도전선 패턴 상부를 덮도록 PDMS(101)를 코팅하고, 블레이들을 사용하여 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 공정(i)(j)이다. 이때 캔틸레버가 공중에 떠 있는 구조로 만들기 위하여 캔틸레버 바디를 PDMS로 제작하여 캔틸레버 구조체에 붙이게 되며, PDMS 바디와 캔틸레버 구조체 표면에 O2 플라즈마 처리를 하여 둘 사이의 접착성을 개선할 수 있다.

제5단계는 Al 에천트(etchant)를 사용하여 Al 희생층(320)을 제거하는 리프트 오프(lift-off) 공정에 의해 몰드 조립체를 분리하여 심장근육 세포의 수축력 측정용 구조체의 제작이 완료된다(k)(l).

도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조과정 중의 본딩부재의 제작과정만을 간략히 보여주는 도면이다.

폴리머 캔틸레버 구조체를 제작하기 위하여 금속층(210) 위에 몸체부(PDMS)를 코팅하여 제작하는 경우에 몰드 기판과 캔틸레버의 분리과정에서 금속층(210)이 PDMS의 캔틸레버에 접착하는 접착성이 약하여 캔틸레버에서 떨어지는 문제가 발생할 수 있으며, 이에 본 발명에서는 금속층과 캔틸레버 사이의 접착성을 향상시키기 위하여 금속층(210)에 본딩부재를 추가로 형성할 수 있다.

구체적으로 도 4를 참고하면, 희생층(320)이 증착된 몰드 구조체에 포토리소그래피 공정을 이용하여 브릿지 회로를 구성하는 되는 금속층(210)이 제작된다(a).

다음으로, 금속층(210) 패턴 상부가 노출되도록 희생층(320) 상부에 PR 패턴을 형성한다(b).

금속층(210) 패턴 상부에는 전기도금을 이용하여 도전성의 본딩부재(220)를 형성하며(c), 다음으로 PR 패턴을 제거(d)하게 되며, PR 패턴은 아세톤 또는 PR 제거액에 의해 제거가 이루어질 수 있다.

이와 같이 금속층(210) 상부에 본딩부재를 제작한 이후에는 앞서 설명된 제4단계의 공정이 진행되며, 이러한 본딩부재는 서로 면접합하게 되는 PDMS 재질인 몸체부와 금속성의 금속층 사이의 접착성 저하를 보완하게 된다.

도 5의 (a) 내지 (i)는 본 발명의 폴리머 캔틸레버 구조체의 다른 실시예에 따른 제조과정을 간략히 보여주는 도면으로써, 본 발명에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작 공정을 빠르고 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 캔틸레버 구조체의 제작방법은, 기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계(a)(b)(c)와; 상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계(d)와; 상기 PDMS 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계(e)와; 상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계(f)(g)와; 포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계(h)(i);를 포함한다.

구체적으로, 제1단계(a)(b)(c)는 몰드 구조체를 제작하는 과정으로써, 실리콘 기판(400)에 몰드 구조물이면서 희생층으로써 포토레지스트(411)를 코팅한 후에 미세그루브 패턴(111)을 형성한다.

본 실시예에서는 PR을 몰드 구조물이면서 희생층으로 사용함에 따라서 Al을 희생층으로 사용하는 것과 비교하여 소자를 분리하는 공정 시간을 대폭 축소할 수 있다. 소자 분리를 위한 공정시간으로 Al 희생층은 대략 24시간 내지 48시간이 소요되는 반면에 PR을 희생층으로 사용하는 경우에는 10분 내지 20분이면 분리가 완료될 수 있다.

미세그루브 패턴(111)은 레이저 리소그래피 장비를 사용하여 노광하고 현상액에서 현상을 통하여 미세그루브 구조체를 제작한다.

제2단계(d)는 몰드 구조체에 코팅된 PR를 덮도록 PDMS(421)를 코팅하여 캔틸레버를 제작하게 되는 단계이다.

제3단계(e)는 PDMS(421) 상부에 금속층(210)을 형성하여 브릿지 회로인 압저항 센서를 구성하는 도전선 패턴을 형성하는 과정이다.

PDMS(421) 상부에 금속의 접착성을 향상시키기 위하여 O2 플라즈마 처리를 진행하게 되며, PR을 기판 위에 코팅하고 포토리소그래피 공정을 통하여 패턴을 형성한다. 형성된 PR 패턴 위에 E-beam evaporator를 이용하여 Cr/Au(10nm/100nm)을 증착하여 제작될 수 있다. 그 후에 금속이 증착된 기판을 아세톤에 담그는 lift-off 공정을 통하여 Au 압저항 센서를 제작한다.

제4단계(f)(g)는 PDMS(421)를 커팅하여 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버(110) 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부(100)를 형성한다.

캔틸레버(110)가 공중에 떠 있는 구조로 만들기 위하여 몸체부(100)를 PDMS로 제작하여 캔틸레버 구조체에 붙이게 되며, PDMS 몸체부(100)와 캔틸레버 구조체 표면에 O2 플라즈마 처리를 하여 둘 사이의 접착성을 개선할 수 있다.

제5단계(g)(i)는 아세톤을 사용하여 PR(411)을 제거함으로써 몰드 조립체를 분리하여 심장근육 세포의 수축력 측정용 구조체의 제작이 완료된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100 : 몸체부 110 : 캔틸레버
111 : 미세그루브 패턴 200 : 압저항 센서
210 : 금속층 220 : 본딩부재
221 : 레그 222 : 본딩돌기

Claims

일단에 돌출 형성된 캔틸레버가 일체로 마련되되, 캔틸레버 상면에 길이 방향으로 심장근육 세포가 수용되어 배양 가능한 다수의 미세그루브 패턴이 형성된 PDMS 재질의 몸체부와;
상기 캔틸레버의 일면에 형성되는 압저항 센서;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
제1항에 있어서, 상기 압저항 센서는 전기 저항의 변화를 검출하기 위한 브릿지 회로를 구성하는 도전선 패턴인 것을 특징으로 하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
제2항에 있어서, 상기 도전선 패턴은,
브릿지 회로를 구성하게 되는 금속층과;
상기 금속층의 상면에서 돌출 형성되어 상기 몸체부와 고정되는 금속성의 본딩부재;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
제3항에 있어서, 상기 본딩부재는,
상기 금속층에서 수직으로 돌출 형성되는 레그와;
상기 레그 상단에서 수평하게 돌출 형성되는 본딩돌기;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체.
기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와;
상기 몰드 구조체에 희생층을 증착하는 제2단계와;
상기 희생층 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와;
상기 도전선 패턴 상부에 PDMS를 코팅하고 그 일부를 커팅하여 미세그루브 패턴을 갖는 캔틸레버와 이를 일체로 지지하는 몸체부를 형성하는 제4단계와;
리프트 오프 공정에 의해 희생층을 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.
제5항에 있어서, 제3단계는, 도전선 패턴 상부에 돌출 형성된 금속성의 본딩부재를 형성하는 제3-1단계를 더 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.
제6항에 있어서, 제3-1단계는,
금속층이 노출되게 희생층 상부에 PR 패턴을 형성한 후에 금속층 상부에 전기도금을 이용하고 PR 패턴을 제거하여 본딩부재를 형성함을 특징으로 하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.
기판에 포토레지스트를 코팅하고 미세그루브 패턴을 형성하여 몰드 구조체를 제작하는 제1단계와;
상기 몰드 구조체에 코팅된 포토레지스트를 덮도록 PDMS를 코팅하는 제2단계와;
상기 PDMS 상부에 금속층을 형성하여 도전선 패턴을 형성하는 제3단계와;
상기 PDMS를 커팅하여 상기 미세그루브 패턴을 포함하도록 캔틸레버 형상을 제작하고 이를 일체로 지지하게 되는 몸체부를 형성하는 제4단계와;
포토레지스트를 제거하여 몰드 구조체와 분리하는 제5단계;를 포함하는 심장근육 세포의 수축력 측정을 위한 센서가 집적화된 폴리머 캔틸레버 구조체의 제조방법.