KR20200007626A - Open microfluidic channel integrated biosensor and manufacturing method the same - Google Patents

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Abstract

An open microfluidic channel integrated biosensor and a method of manufacturing the same are disclosed. The biosensor according to one embodiment includes a substrate; and a membrane layer formed on the substrate and having an oxide layer comprising a cavity and a microfluidic channel including a plurality of nanopillars formed on the oxide layer.

Description

개방형 미세유체 채널 일체형 바이오센서 및 이의 제조 방법{OPEN MICROFLUIDIC CHANNEL INTEGRATED BIOSENSOR AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}Open microfluidic channel integrated biosensor and its manufacturing method {OPEN MICROFLUIDIC CHANNEL INTEGRATED BIOSENSOR AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}

아래 실시예들은 개방형 미세유체 채널 일체형 바이오센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The examples below relate to an open microfluidic channel integrated biosensor and a method of manufacturing the same.

실시간 바이오센서(real time biosensor)는 기존의 치료 위주의 의학에서 질병의 예방 위주의 의학으로 패러다임 변화를 가져왔다. 바이오센서의 기술 발전에 따라 만성질환에 대한 관리, 급성 질환에 대한 진단을 위한 지속적인 모니터링 시스템 기술에 대해 점차 관심이 커지고 있다.Real time biosensors have brought a paradigm shift from traditional therapeutic medicine to disease-oriented medicine. With the development of biosensor technology, there is a growing interest in the management of chronic diseases and continuous monitoring system technology for diagnosis of acute diseases.

실시간 바이오센서는 질병 메커니즘 규명에 대한 바이오센서의 활용 가능성을 높였다. 실시간 바이오센서를 활용함으로써 단순한 예방과 진단을 넘어서 질병 메커니즘 규명이 가능하고, 바이오 물질 간 상호작용의 실시간 측정이 가능하다.Real-time biosensors have increased the potential for biosensors to identify disease mechanisms. By using real-time biosensors, it is possible to identify disease mechanisms beyond simple prevention and diagnosis, and to measure real-time interactions between biomaterials.

현재, 바이오센서는 POC(Point of Care) 분야만이 아니라 환경 모니터링, 제약, 군사 분야와 같이 다양한 분야에서 시장규모를 넓혀가고 있다. 최근 헬스케어에 대한 관심 증대로 그와 함께 바이오센서 시장도 급속도로 팽창하고 있다.Currently, biosensors are expanding the market in various fields such as environmental monitoring, pharmaceutical, and military as well as point of care (POC). Recently, with increasing interest in healthcare, the biosensor market is expanding rapidly.

현재 상용화된 실시간 바이오센서는 목표 물질을 검출하고자 할 때 실시간 검출을 위하여 폐쇄형 미세유체 채널을 이용한다. 폐쇄형 미세유체 채널을 이용하는 바이오센서는 낮은 검출 민감도를 가지며, 복잡한 제조 공정을 거쳐야 하고, 검출 장치의 크기가 크다.Currently commercially available real-time biosensors use closed microfluidic channels for real-time detection when the target material is to be detected. Biosensors using closed microfluidic channels have low detection sensitivity, require complex manufacturing processes, and large detection devices.

실시예들은 공동(cavity)를 포함하는 옥사이드 층(oxide layer) 위에 나노 기둥들이 형성된 개방형 미세유체 채널을 포함하는 멤브레인 층(membrane layer)을 일체형으로 형성함으로써, 미세유체 채널의 위킹(wicking) 현상 및 넓은 검사 표면적을 통해 초소형 고감도 바이오센서 기술을 제공할 수 있다.Embodiments form a wicking phenomenon of the microfluidic channel by integrally forming a membrane layer including an open microfluidic channel having nano pillars formed on an oxide layer including a cavity. The large inspection surface area allows for the provision of very small and sensitive biosensor technology.

일 실시예에 따른 바이오센서는, 기판(substrate)과, 상기 기판 위에 형성되며, 복수의 나노(nano) 기둥들을 포함하는 미세유체 채널이 형성되는 멤브레인 층(membrane layer)을 포함한다.According to an embodiment, a biosensor includes a substrate and a membrane layer formed on the substrate and on which a microfluidic channel including a plurality of nano pillars is formed.

상기 바이오센서는 상기 기판과 상기 멤브레인 층 사이에 형성되며, 공동(cavity)을 포함하는 절연층(insulator)를 더 포함할 수 있다.The biosensor may further include an insulation layer formed between the substrate and the membrane layer and including a cavity.

상기 공동은 기체 매질(gas medium)로 채워질 수 있다.The cavity may be filled with a gas medium.

상기 미세유체 채널은 상기 멤브레인 층의 상부에 개방형으로 형성될 수 있다.The microfluidic channel may be formed open on top of the membrane layer.

상기 바이오센서는 상기 미세유체 채널이 상기 멤브레인 층에 일체형으로 형성될 수 있다.The biosensor may have the microfluidic channel integrally formed in the membrane layer.

상기 복수의 나노 기둥들은, 상기 복수의 나노 기둥들 사이의 간격이 일정하게 형성될 수 있다.The plurality of nano pillars may be uniformly formed between the plurality of nano pillars.

상기 복수의 나노 기둥들은, 기둥의 높이, 기둥 사이의 너비, 및 기둥의 물성 중에서 적어도 하나를 변화하여 형성될 수 있다.The plurality of nano pillars may be formed by changing at least one of a height of a pillar, a width between the pillars, and physical properties of the pillar.

상기 멤브레인 층의 상부는, 상기 복수의 나노 기둥의 상부에 친수성으로 코팅되는 제1 코팅층과, 상기 멤브레인 층의 상부에서 상기 복수의 나노 기둥의 상부를 제외한 나머지 영역에 소수성으로 코팅되는 제2 코팅층을 포함할 수 있다.An upper portion of the membrane layer may include a first coating layer that is hydrophilically coated on top of the plurality of nano pillars, and a second coating layer that is hydrophobicly coated on a region other than the top of the plurality of nano pillars on the membrane layer. It may include.

상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은, 상기 멤브레인 층의 상부에 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅될 수 있다.The first coating layer and the second coating layer may be coated on the membrane layer by an iCVD (initiated chemical vapor deposition) method.

일 실시예에 따른 바이오센서 제조 방법은, 기판(substrate)을 형성하는 단계와, 상기 기판 위에 복수의 나노(nano) 기둥들을 포함하는 미세유체 채널이 형성되는 멤브레인 층(membrane layer)을 형성하는 단계를 포함한다.A biosensor manufacturing method according to an embodiment includes forming a substrate, and forming a membrane layer on which a microfluidic channel including a plurality of nano pillars is formed on the substrate. It includes.

상기 방법은 상기 기판과 상기 멤브레인 층 사이에 공동(cavity)을 포함하는 절연층(insulator)을 형성하는 단계와The method includes forming an insulator comprising a cavity between the substrate and the membrane layer;

상기 공동은 기체 매질(gas medium)로 채워질 수 있다.The cavity may be filled with a gas medium.

상기 멤브레인 층을 형성하는 단계는, 상기 절연층 위에 실리콘 막을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the membrane layer may include forming a silicon film on the insulating layer, and etching the silicon film to form the microfluidic channel.

상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는, 상기 실리콘 막 위에 순차적으로 형성되는 코팅 입자, 감광액 층, 및 마스크 층을 이용하여 소정의 형태 및 소정의 패턴으로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the microfluidic channel may include forming the microfluidic channel by etching the silicon film in a predetermined shape and a predetermined pattern using coating particles, a photoresist layer, and a mask layer sequentially formed on the silicon film. It may include a step.

상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는, 상기 실리콘 막 위에 코팅 입자를 소정의 형태로 형성하는 단계와, 상기 은 나노 입자를 포함하는 상기 실리콘 막 위에 감광액(photoresist) 층을 코팅하는 단계와, 상기 감광액 층 위에 소정의 패턴으로 마스크 층을 적층하는 단계와, 상기 소정의 패턴으로 상기 감광액 층을 식각하는 단계와, 상기 마스크 층을 제거하는 단계와, 상기 소정의 형태로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계와, 상기 감광액 층 및 상기 코팅 입자를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the microfluidic channel may include forming coating particles on the silicon film in a predetermined shape, coating a photoresist layer on the silicon film including the silver nanoparticles, and Stacking a mask layer in a predetermined pattern on the layer, etching the photosensitive liquid layer in the predetermined pattern, removing the mask layer, and etching the silicon film in the predetermined form to form the microfluid Forming a channel, and removing the photoresist layer and the coating particles.

상기 감광액 층을 식각하는 단계는, 노광(light exposure) 공정으로 상기 감광액 층을 상기 소정의 패턴으로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.Etching the photoresist layer may include etching the photoresist layer in the predetermined pattern by a light exposure process.

상기 소정의 형태로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는, RIE(reactive ion etching) 공정으로 상기 실리콘 막을 상기 소정의 형태로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.The etching of the silicon film in the predetermined shape to form the microfluidic channel may include etching the silicon film in the predetermined shape by a reactive ion etching (RIE) process.

상기 코팅 입자를 소정의 형태로 형성하는 단계는, 상기 코팅 입자를 소정의 온도로 어닐링(annealing)하여 소정의 형태로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the coating particles in a predetermined shape may include forming the coating particles in a predetermined shape by annealing the coating particles at a predetermined temperature.

상기 바이오센서 제조 방법은, 상기 복수의 나노 기둥의 상부에 친수성의 제1 코팅층을 코팅하는 단계와, 상기 멤브레인 층의 상부에서 상기 복수의 나노 기둥의 상부를 제외한 나머지 영역에 소수성의 제2 코팅층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.The biosensor manufacturing method may include coating a hydrophilic first coating layer on the plurality of nano pillars, and applying a hydrophobic second coating layer on the remaining portion of the membrane layer except for the top of the plurality of nano pillars. The method may further include coating.

상기 제1 코팅층을 코팅하는 단계는, 상기 멤브레인 층의 상부에 제1 코팅층을 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 제2 코팅층을 코팅하는 단계는, 상기 멤브레인 층의 상부에 제1 코팅층을 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.Coating the first coating layer includes coating a first coating layer on the membrane layer by an initiated chemical vapor deposition (iCVD) method, and coating the second coating layer comprises: And coating the first coating layer thereon by an initiated chemical vapor deposition (iCVD) method.

도 1은 CMUT 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 폐쇄형 미세유체 채널 CMUT 센서의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 바이오센서를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 개방형 미세유체 채널의 구현 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 공정 중의 은나노 입자가 코팅된 실리콘 막의 표면을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 공정 중의 개방형 미세유체 채널이 형성된 멤브레인 층을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 바이오센서의 목표 물질 검출 원리를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 바이오센서의 미세유체 채널의 기둥 구조가 목표 물질을 검출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 기존의 폐쇄형 CMUT의 목표 물질 검출 원리와 일 실시예에 따른 바이오센서의 목표 물질 검출 원리를 비교하기 위한 도면이다.
1 is a view showing the structure of a CMUT sensor.
2 is a view showing the operating principle of the closed microfluidic channel CMUT sensor.
3 is a diagram illustrating a biosensor according to an exemplary embodiment.
4 and 5 are diagrams for explaining implementation examples of the open microfluidic channel.
6 to 8 are diagrams for describing a method of manufacturing a biosensor according to an embodiment.
9 illustrates a surface of a silicon film coated with silver nanoparticles during a manufacturing process of a biosensor according to an embodiment.
10 illustrates a membrane layer in which open microfluidic channels are formed during a biosensor manufacturing process, according to one embodiment.
11 is a diagram illustrating a principle of detecting a target substance of a biosensor according to an exemplary embodiment.
12 is a view illustrating a pillar structure of a microfluidic channel of a biosensor detecting a target material according to an embodiment.
13 is a view for comparing the target substance detection principle of the conventional closed CMUT with the target substance detection principle of the biosensor according to an embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments so that the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It is to be understood that all changes, equivalents, and substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of description and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended only to distinguish one component from another, for example, without departing from the scope of rights according to the concepts of the embodiment, the first component may be named a second component, and similarly The second component may also be referred to as a first component.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the embodiment, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 CMUT 센서의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 폐쇄형 미세유체 채널 CMUT 센서의 동작 원리를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of the CMUT sensor, Figure 2 is a view showing the operating principle of the closed microfluidic channel CMUT sensor.

도 1을 참조하면, CMUT(capacitive micromachined ultrasonic transducers) 센서는 멤브레인(m)에 목표 물질이 결합될 때 멤브레인(m)의 질량 변화로 인해 발생하는 공진 주파수의 변화로 목표 물질을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 1, a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) sensor may detect a target material by a change in resonance frequency generated due to a change in mass of the membrane m when the target material is coupled to the membrane m.

도 2를 참조하면, CMUT 센서와 폐쇄형 미세유체 채널을 집적하는 경우, 유체가 유입되는 채널 내 유체의 압력(pressure)과 유체에 의한 에너지 손실로 인해 폐쇄형 미세유체 채널 내에 댐핑(damping) 현상이 일어날 수 있다. 폐쇄형 미세유체 채널 내의 댐핑 현상으로 인해 CMUT 센서의 민감도인 Q-factor(Quality factor)가 감소할 수 있다. 따라서 CMUT 센서와 폐쇄형 미세유체 채널을 집적하여 실시간 검출을 위한 바이오센서 플랫폼으로써 사용하는 것은 댐핑 현상으로 인해 목표 물질의 실시간 검출이 불가능할 수 있어 그 효용성이 낮을 수 있다. CMUT 센서를 폐쇄형 미세유체 채널에 적용하는 경우 낮은 민감도를 가지기 때문에 극소량의 목표 물질은 검출이 어려울 수 있다. 또한, CMUT 센서와 폐쇄형 미세유체 채널을 집적하는 경우 큰 크기의 검출 장치로 인해 소형화, 집적의 한계가 있을 수 있다.Referring to FIG. 2, when the CMUT sensor and the closed microfluidic channel are integrated, a damping phenomenon occurs in the closed microfluidic channel due to pressure of the fluid in the channel into which the fluid is introduced and energy loss due to the fluid. This can happen. Damping in the closed microfluidic channel can reduce the Q-factor (Quality factor) of the CMUT sensor. Therefore, integrating the CMUT sensor with the closed microfluidic channel and using it as a biosensor platform for real-time detection may not be possible because real-time detection of the target material may be impossible due to damping. When a CMUT sensor is applied to a closed microfluidic channel, it is difficult to detect very small amounts of target material because of its low sensitivity. In addition, when the CMUT sensor and the closed microfluidic channel are integrated, there may be a limitation in miniaturization and integration due to the large size detection device.

폐쇄형 미세유체 채널 적용에 따른 한계를 해결하기 위해, 실시예들은 개방형 미세유체 채널이 일체화된 바이오센서를 제공할 수 있다. 이를 통해, 센서의 민감도도 향상시킬 수 있다.To address the limitations of applying closed microfluidic channels, embodiments can provide biosensors in which open microfluidic channels are integrated. Through this, the sensitivity of the sensor can also be improved.

이하에서는, 도 3 내지 도 13을 참조하여 실시예들을 설명하도록 한다.Hereinafter, the embodiments will be described with reference to FIGS. 3 to 13.

도 3은 일 실시예에 따른 바이오센서를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a biosensor according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 바이오센서(10)는 기판(100, substrate), 및 절연층(200)멤브레인 층(300)을 포함한다. 또한, 바이오센서(10)는 기판(100)과 멤브레인 층(300) 사이에 형성되는 절연층(insulator; 200)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the biosensor 10 includes a substrate 100, and an insulating layer 200 and a membrane layer 300. In addition, the biosensor 10 may further include an insulator 200 formed between the substrate 100 and the membrane layer 300.

바이오센서(10)는 위킹(wicking) 현상에 의한 자발적 유체 흐름을 기반으로 나노 기둥들(310)을 통해 목표 물질을 검출함으로써, 센서의 민감도를 향상시키고 센서의 크기를 소형화 할 수 있다. 바이오센서(10)는 센서의 목적에 따라 원하는 형태의 나노 기둥들(310)을 형성하여 구체화할 수 있다.The biosensor 10 detects the target material through the nano pillars 310 based on spontaneous fluid flow due to wicking, thereby improving the sensitivity of the sensor and miniaturizing the size of the sensor. The biosensor 10 may be embodied by forming nano pillars 310 of a desired shape according to the purpose of the sensor.

바이오센서(10)는 MEMS 나노 공정 기술을 이용하여, 개방형의 기둥 구조(pillar structure)를 가지는 미세유체 채널을 CMUT 센서의 실리콘 멤브레인 층에 형성함으로써, CMUT 센서와 개방형의 기둥 구조를 가지는 미세유체 채널이 일체형으로 구현되는 센서일 수 있다.The biosensor 10 forms a microfluidic channel having an open pillar structure in the silicon membrane layer of the CMUT sensor by using a MEMS nano process technology, thereby providing a microfluidic channel having an open pillar structure with the CMUT sensor. It may be a sensor implemented integrally.

바이오센서(10)는 나노 기둥들(310)에 검출하고자 하는 목표 물질과 반응하는 바이오 물질(항체 및 수용체 등)을 결합하여, 목표 물질을 나노 기둥들(310)에 결합시킴으로써 목표 물질을 검출할 수 있다.The biosensor 10 combines the biomaterials (antibodies and receptors, etc.) reacting with the target materials to be detected on the nanopillars 310 to detect the target materials by binding the target materials to the nanopillars 310. Can be.

기판(100)은 멤브레인 층(300)에 목표 물질이 결합될 때 멤브레인 층(300)의 질량 변화로 인해 발생하는 공진 주파수의 변화를 전기적 신호로 전달하는 역할을 할 수 있다.The substrate 100 may serve to transmit a change in resonance frequency generated due to a change in mass of the membrane layer 300 as an electrical signal when the target material is coupled to the membrane layer 300.

절연층(200)은 기판(100) 위에 형성될 수 있다. 절연층(200)은 oxide, nitride 등으로 형성될 수 있다. 이때, 절연층(200)은 공동(cavity; 210)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공동(210)은 기체 매질(gas medium)로 채워질 수 있다. 또한, 공동(210)은 진공일 수 있다.The insulating layer 200 may be formed on the substrate 100. The insulating layer 200 may be formed of oxide, nitride, or the like. In this case, the insulating layer 200 may include a cavity 210. For example, cavity 210 may be filled with a gas medium. In addition, the cavity 210 may be a vacuum.

멤브레인 층(300)은 절연층(200) 위에 형성되며, 복수의 나노 기둥들(310)을 포함하는 미세유체 채널을 포함할 수 있다. 멤브레인 층(300)의 상부에는 복수의 나노 기둥들(310)을 포함하는 미세유체 채널이 개방형으로 형성될 수 있다. 개방형 미세유체 채널이라 함은 기존의 폐쇄형 CMUT 센서의 채널과 같이 폐쇄형 통로로 형성된 채널에 유체가 압력으로 흐르는 형태가 아닌, 유체가 외부 압력이 없이도 나노 기둥들(310)의 반복적인 구조를 통한 위킹 현상으로 인해 나노 기둥들(310)사이를 흐를 수 있는 구조의 채널을 의미할 수 있다.The membrane layer 300 is formed on the insulating layer 200 and may include a microfluidic channel including a plurality of nano pillars 310. The microfluidic channel including the plurality of nano pillars 310 may be formed on the membrane layer 300 to be open. The open microfluidic channel refers to a repetitive structure of the nano pillars 310 without the external pressure of the fluid, rather than the fluid flowing under pressure in a channel formed as a closed passage like the channel of a conventional closed CMUT sensor. Due to the wicking through it may mean a channel of the structure that can flow between the nano pillars (310).

예를 들어, 멤브레인 층(300)과 나노 기둥들(310)을 포함하는 미세유체 채널은 일체형으로 형성될 수 있다. 멤브레인층(300)과 기판(100) 및 절연층(200)은 일체형으로 형성될 수 있다. 멤브레인 층(300), 절연층(200) 및 기판이 형성되는 공정이 같은 웨이퍼(wafer) 상에서 진행되어 일체형으로 형성됨으로써, 폐쇄형 미세유체 채널이 갖는 PDMS(Polydimethylsiloxane)나 glass를 이용한 bonding 과정과 같은 추가적인 공정 과정을 생략할 수 있다. 또한, 바이오센서(10)가 일체형으로 형성됨으로써, 바이오센서(10)의 공정 수율을 높이고 제작 비용을 줄일 수 있다.For example, the microfluidic channel including the membrane layer 300 and the nano pillars 310 may be integrally formed. The membrane layer 300, the substrate 100, and the insulating layer 200 may be integrally formed. The membrane layer 300, the insulating layer 200, and the process of forming the substrate are formed on the same wafer and formed integrally, such as a bonding process using PDMS or glass of the closed microfluidic channel. Additional process steps can be omitted. In addition, since the biosensor 10 is integrally formed, the biosensor 10 may increase process yield and reduce manufacturing cost.

도 4 및 도 5는 개방형 미세유체 채널의 구현 예들을 설명하기 위한 도면들이다.4 and 5 are diagrams for explaining implementation examples of the open microfluidic channel.

도 4의 및 도 5를 참조하면, 바이오센서(10)는 나노 기둥들(310, 310a, 310b, 310c)을 포함하는 미세유체 채널의 너비와 높이가 다른 비대칭적 채널이 포함될 수 있다. 나노 기둥들(310)은 하나의 채널과 같이 작용하여 위킹 효과를 발생시킬 수 있다.4 and 5, the biosensor 10 may include an asymmetric channel having different widths and heights of the microfluidic channel including the nano pillars 310, 310a, 310b, and 310c. The nano pillars 310 may act as one channel to generate a wicking effect.

바이오센서(10)는, 나노 기둥들 사이의 너비 변화(310b), 나노 기둥들의 높이 변화(310c), 및 미세유체 채널의 물성의 변화(311, 312) 등을 통해 나노 기둥들(310) 사이를 흐르는 유체의 속도, 유체의 양 등을 조절할 수 있다.The biosensor 10 may be formed between the nano pillars 310 through a width change 310b between the nano pillars, a height change 310c of the nano pillars, a change in the physical properties of the microfluidic channel 311 and 312, and the like. You can adjust the speed of the fluid flowing, the amount of fluid and the like.

도 4는 기둥 사이의 너비 변화가 있는 형태를 각각 나타낸다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 멤브레인 층(300)에 포함되는 나노 기둥들(310)은 나노 기둥들 사이의 간격이 일정하게 형성(310a)될 수 있다. 반면에, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 멤브레인 층(300)에 포함되는 나노 기둥들(310)은 나노 기둥들 사이의 너비가 변화되어 생성(310b)될 수 있다.4 shows the form with the width change between pillars, respectively. As shown in FIG. 4A, the nano pillars 310 included in the membrane layer 300 may have a constant spacing 310a between the nano pillars. On the other hand, as shown in Figure 4 (b), the nano pillars 310 included in the membrane layer 300 may be generated 310b by changing the width between the nano pillars.

도 5는 기둥 높이 변화가 있는 형태와 기둥의 물성을 변화시킨 형태를 각각 나타낸다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 멤브레인 층(300)에 포함되는 나노 기둥들(310)은 나노 기둥들의 높이가 변화되어 생성(310c)될 수 있다.Figure 5 shows the form with the change in the height of the column and the form of the physical properties of the column, respectively. As illustrated in FIG. 5C, the nano pillars 310 included in the membrane layer 300 may be generated 310 c by changing the height of the nano pillars.

또한, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 멤브레인 층(300)의 상부는 친수성인 제1 코팅층(311) 및/또는 소수성인 제2 코팅층(312)으로 코팅될 수 있다. 제1 코팅층(311)은 나노 기둥들(310)의 상부에 친수성으로 코팅될 수 있다. 제2 코팅층(312)은 멤브레인 층(300)의 상부에서 제1 코팅층(311)이 코팅된 나노 기둥들(310)의 상부를 제외한 나머지 영역에 소수성으로 코팅될 수 있다. 제1 코팅층(311) 및 제2 코팅층(312)은 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅될 수 있다. 멤브레인 층(300)의 상부에 제1 및 제2 코팅층(311, 312)을 코팅함으로써 나노 기둥들(310) 사이에 흐르는 유체의 흐름을 더욱 원활히 유지할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5D, the upper portion of the membrane layer 300 may be coated with a hydrophilic first coating layer 311 and / or a hydrophobic second coating layer 312. The first coating layer 311 may be hydrophilically coated on the nano pillars 310. The second coating layer 312 may be hydrophobicly coated on the remaining area except the upper portion of the nano pillars 310 coated with the first coating layer 311 on the membrane layer 300. The first coating layer 311 and the second coating layer 312 may be coated by an iCVD (initiated chemical vapor deposition) method. By coating the first and second coating layers 311 and 312 on the membrane layer 300, the flow of fluid flowing between the nano pillars 310 may be more smoothly maintained.

이처럼 바이오센서(10)는 나노 기둥들(310)의 너비, 높이 및 물성 등을 변화시킴으로써 다양한 물질을 실시간으로 검출해야 하는 환경 모니터링, 헬스케어, 제약, 군사 분야 등과 관련된 넓은 분야에 이용할 수 있다. 또한, 바이오센서(10)는 전기화학 센서, 압력 센서, 기체 센서 등 다양한 분야의 센서에 적용될 수 있다.As such, the biosensor 10 may be used in a wide range of fields related to environmental monitoring, healthcare, pharmaceutical, military, etc., in which various materials should be detected in real time by changing widths, heights, and physical properties of the nano pillars 310. In addition, the biosensor 10 may be applied to sensors in various fields such as electrochemical sensors, pressure sensors, gas sensors, and the like.

도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다6 to 8 are views for explaining a method of manufacturing a biosensor according to an embodiment.

바이오센서(10)는 도 6의 (a), (b), 도 7의 (c), (d), 및 도 8의 (e), (f), (g) 순서로 제조될 수 있다. 도 6의 (a), (b), 도 7의 (c), (d), 및 도 8의 (e), (f), (g) 순서로 바이오센서(10)의 제조 방법을 설명하도록 한다.The biosensor 10 may be manufactured in the order of (a), (b), (c) and (d) of FIG. 6, and (e), (f) and (g) of FIG. 8. 6 (a), (b), 7 (c), (d), and 8 (e), (f), and (g) in order to explain the manufacturing method of the biosensor 10. do.

도 6의 (a)에서, 절연층(200)은 기판(100) 위에 형성될 수 있다. 절연층(200)은 공동(210)을 포함할 수 있다. 실리콘 막(300a)은 절연층(200) 위에 형성될 수 있다. 코팅 입자(500)는 실리콘 막(300a) 위에 스핀 코팅(spin coating)으로 형성될 수 있다. 코팅 입자(500)는 소정의 온도로 어닐링(annealing)되어 소정의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 코팅 입자(500)는 은 나노 입자, 금 나노 입자 등의 나노 입자일 수 있다. 코팅 입자(500)는 나노 입자에 한정되는 것은 아니며, 미세유체 채널을 형성하기 위한 다양한 입자일 수 있다.In FIG. 6A, the insulating layer 200 may be formed on the substrate 100. The insulating layer 200 may include a cavity 210. The silicon film 300a may be formed on the insulating layer 200. The coating particles 500 may be formed by spin coating on the silicon film 300a. The coated particles 500 may be annealed to a predetermined temperature to form a predetermined shape. For example, the coating particles 500 may be nanoparticles such as silver nanoparticles and gold nanoparticles. The coated particle 500 is not limited to the nanoparticles, and may be various particles for forming the microfluidic channel.

도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 감광액(photoresist) 층(600)코팅 입자(500)를 포함하는 실리콘 막(300a) 위에 코팅될 수 있다.As shown in FIG. 6B, the photoresist layer 600 may be coated on the silicon film 300a including the coated particles 500.

도 7의 (c)에서, 마스크 층(700)은 감광액 층(600) 위에 소정의 패턴으로 적층될 수 있다. 감광액 층(600)은 노광 공정(light exposure, UV & Wash)을 통해 소정의 패턴으로 식각될 수 있다.In FIG. 7C, the mask layer 700 may be stacked on the photoresist layer 600 in a predetermined pattern. The photoresist layer 600 may be etched in a predetermined pattern through a light exposure process (UV & Wash).

이후 도 7의 (d)에서, 마스크 층(700)은 제거될 수 있다. 실리콘 막(300a)은 RIE(reactive ion etching) 공정을 통해 소정의 형태로 식각될 수 있다.Subsequently, in FIG. 7D, the mask layer 700 may be removed. The silicon film 300a may be etched in a predetermined form through a reactive ion etching (RIE) process.

도 8의 (e)에서는, 멤브레인 층(300)은 RIE 공정을 통해 형성될 수 있다. 다음으로, 도 8의 (f)에서, 감광액 층(600a)은 제거될 수 있다. 코팅 입자(500)는 에칭(etching) 공정으로 제거될 수 있다.In FIG. 8E, the membrane layer 300 may be formed through an RIE process. Next, in FIG. 8F, the photoresist layer 600a may be removed. The coated particles 500 may be removed by an etching process.

다음으로, 도 8의 (f)에서, 감광액 층(600a)은 제거될 수 있다. 코팅 입자(500)는 에칭(etching) 공정으로 제거될 수 있다.Next, in FIG. 8F, the photoresist layer 600a may be removed. The coated particles 500 may be removed by an etching process.

도 8의 (g)에서는, 바이오센서(10) 제조 방법을 통해 실리콘 막(300a)을 소정의 형태로 식각하여 나노 기둥들(310)을 포함하는 멤브레인 층(300)을 형성한 것을 나타낸다.In FIG. 8G, the silicon layer 300a is etched in a predetermined form through the biosensor 10 manufacturing method to form the membrane layer 300 including the nano pillars 310.

나노 기둥들(310)의 기둥의 길이와 나노 기둥들(310) 간의 너비는 에칭 공정의 파워 및 시간을 조절하여 변화시킬 수 있다. 나노 기둥들(310)의 길이와 나노 기둥들 간의 너비 변화를 통해서 유체의 흐름을 조절할 수 있다.The length of the pillars of the nano pillars 310 and the width between the nano pillars 310 may be changed by adjusting the power and time of the etching process. The flow of fluid may be controlled by changing the length of the nano pillars 310 and the width between the nano pillars.

나노 기둥들(310)을 이용한 개방형 미세유체 채널을 CMUT 센서와 함께 형성하면 폐쇄형 CMUT 센서에 비해 채널의 목표 물질 검출 표면적이 넓어지는 효과가 있어 고감도의 검출이 가능해질 수 있다.When the open microfluidic channel using the nano pillars 310 is formed together with the CMUT sensor, the target material detection surface area of the channel may be wider than that of the closed CMUT sensor, and thus high sensitivity may be detected.

바이오센서(10)의 제조 방법은 MEMS 공정을 통해 wafer-level에서 제작할 수 있기 때문에 바이오센서(10)의 대량 생산 및 상용화에 유리할 수 있다.Since the manufacturing method of the biosensor 10 may be manufactured at the wafer level through the MEMS process, it may be advantageous for mass production and commercialization of the biosensor 10.

도 9는 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 공정 중의 은나노 입자가 코팅된 실리콘 막의 표면을 나타내고, 도 10은 일 실시예에 따른 바이오센서의 제조 공정 중의 개방형 미세유체 채널이 형성된 멤브레인 층을 나타낸다.FIG. 9 illustrates a surface of a silicon film coated with silver nanoparticles during a biosensor manufacturing process, and FIG. 10 illustrates a membrane layer on which open microfluidic channels are formed during a biosensor manufacturing process according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 바이오센서(10) 제조 공정 중에서 수백 나노 크기의 코팅 입자(500)가 실리콘 막(300)에 코팅된 후, 어닐링 온도를 조절하여 은 나노 입자(500, Ag nanoparticle)를 소정의 형태로 형성한 모습을 볼 수 있다. 에칭 공정으로 실리콘 기판을 에칭하는 경우 소정의 형태의 코팅 입자(500)가 금속 마스크 역할을 하며, 에칭 파워와 가스의 유입량을 조절하여 에칭 높이를 조절할 수 있다.9, after hundreds of nano-sized coated particles 500 are coated on the silicon film 300 in the biosensor 10 manufacturing process, silver nanoparticles 500 (Ag nanoparticles) are determined by controlling annealing temperature. You can see the figure formed in the form of. When the silicon substrate is etched by the etching process, the coating particles 500 having a predetermined shape serve as a metal mask, and the etching height may be adjusted by controlling the inflow of the etching power and the gas.

도 10을 참조하면, 감광액을 제거하고, 코팅 입자 또한 금속 에칭 공정을 통하여 제거하면 기둥 구조(pilla structure)를 가지는 나노 기둥들(310)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10, when the photoresist is removed and the coating particles are also removed through a metal etching process, nano pillars 310 having a pillar structure may be formed.

도 11은 일 실시예에 따른 바이오센서의 목표 물질 검출 원리를 나타낸 도면이고, 도 12는 일 실시예에 따른 바이오센서의 미세유체 채널의 기둥 구조가 목표 물질을 검출하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 13은 기존의 폐쇄형 CMUT의 목표 물질 검출 원리와 일 실시예에 따른 바이오센서의 목표 물질 검출 원리를 비교하기 위한 도면이다.11 is a diagram illustrating a principle of detecting a target substance of a biosensor according to an embodiment, and FIG. 12 is a view illustrating a pillar structure of a microfluidic channel of a biosensor according to an embodiment of detecting a target substance. 13 is a view for comparing the target substance detection principle of the conventional closed CMUT with the target substance detection principle of the biosensor according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 유체(Liquid)가 나노 기둥 구조(Nano-pillar structure)의 멤브레인 층(300)으로 위킹 현상에 의해 흐르는(flow) 것을 알 수 있다. 유체(Liquid)는 위킹 현상에 의해 Flow 방향으로 흐를 수 있다. 유체(Liquid)에 포함된 목표 물질은 절연층(200)의 공동(210)이 존재하는 영역(Sensing part)에서 검출될 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the fluid flows through the wicking phenomenon to the membrane layer 300 of the nano-pillar structure. The fluid may flow in the flow direction due to the wicking phenomenon. The target material included in the fluid may be detected in a sensing part in which the cavity 210 of the insulating layer 200 exists.

도 12를 참조하면, 바이오 센서(10)는 나노 기둥들(310)에 포함된 목표 물질과 반응하는 바이오 물질(항체 및 수용체 등)과 목표 물질(Target)의 결합(Binding)으로 목표 물질(Target)을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 12, the biosensor 10 targets a target material through binding of a biomaterial (eg, an antibody and a receptor) and a target material that react with the target material included in the nano pillars 310. ) Can be detected.

도 13을 참조하면, 폐쇄형 미세유체 채널의 목표 물질 검출 표면적(a)보다 일 실시예에 따른 바이오 센서(10)의 나노 기둥들(310)이 가지는 목표 물질 검출 표면적(b)이 나노 기둥 구조(nano-pillar structure)로 인하여 더욱 넓게 형성되는 것을 알 수 있다. 바이오 센서(10)는 나노 기둥들(310)을 통해 검출 표면적을 넓힘으로써 동일 면적 대비 많은 항체 및/또는 수용체가 결합 가능하여 센서의 민감도를 향상시킬 수 있다. 바이오 센서(10)는 센서의 민감도 향상으로 목표 물질의 농도의 차이를 감지할 수 있다.Referring to FIG. 13, the target material detection surface area (b) of the nano pillars 310 of the biosensor 10 according to the exemplary embodiment is smaller than the target material detection surface area (a) of the closed microfluidic channel. It can be seen that due to the nano-pillar structure, it is formed more widely. The biosensor 10 may increase the detection surface area through the nano pillars 310 to bind more antibodies and / or receptors to the same area, thereby improving the sensitivity of the sensor. The biosensor 10 may detect a difference in the concentration of the target material by improving the sensitivity of the sensor.

상술한 바와 같이, 나노 기둥들이 형성된 개방형 미세유체 채널을 포함하는 멤브레인 층(membrane layer)을 일체형으로 형성함으로써, 미세유체 채널의 위킹(wicking) 현상 및 넓은 검사 표면적을 통해 초소형 고감도 바이오센서 기술을 제공할 수 있다.As described above, by forming a membrane layer including an open microfluidic channel in which nano pillars are formed, a microscopic high sensitivity biosensor technology is provided through the wicking phenomenon of the microfluidic channel and a large inspection surface area. can do.

또한, 실시예들은 바이오센서 제조에 MEMS(Micro electro mechanical systems, 미세 전자 기계 시스템) 나노 공정 기술을 이용하고 개방형 미세유체 채널과 CMUT 센서를 일체화 시킴으로써, 댐핑 현상을 최소화할 수 있으며, 제조 공정이 간단한 초소형 고감도 바이오센서를 제작할 수 있다.In addition, embodiments can minimize the damping phenomenon by using a micro electro mechanical systems (MEMS) nano process technology for biosensor manufacturing and by integrating an open microfluidic channel with a CMUT sensor, and the manufacturing process is simple. It is possible to manufacture ultra-high sensitivity biosensor.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or, even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

Claims (20)

기판(substrate); 및
상기 기판 위에 형성되며, 복수의 나노(nano) 기둥들을 포함하는 미세유체 채널이 형성되는 멤브레인 층(membrane layer)
을 포함하는 바이오센서.
Substrate; And
A membrane layer is formed on the substrate and is formed with a microfluidic channel including a plurality of nano pillars.
Biosensor comprising a.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 멤브레인 층 사이에 형성되며, 공동(cavity)을 포함하는 절연층(insulator)
를 더 포함하는 바이오센서.
The method of claim 1,
An insulator formed between the substrate and the membrane layer, the insulator comprising a cavity
Biosensor further comprising a.
제2항에 있어서,
상기 공동은 기체 매질(gas medium)로 채워지는
바이오센서.
The method of claim 2,
The cavity is filled with a gas medium
Biosensor.
제1항에 있어서,
상기 미세유체 채널은 상기 멤브레인 층의 상부에 개방형으로 형성된
바이오센서.
The method of claim 1,
The microfluidic channel is formed open on top of the membrane layer.
Biosensor.
제4항에 있어서,
상기 미세유체 채널이 상기 멤브레인 층에 일체형으로 형성되는
바이오센서.
The method of claim 4, wherein
The microfluidic channel is integrally formed in the membrane layer
Biosensor.
제1항에 있어서,
상기 복수의 나노 기둥들은,
상기 복수의 나노 기둥들 사이의 간격이 일정하게 형성되는
바이오센서.
The method of claim 1,
The plurality of nano pillars,
The spacing between the plurality of nano pillars is formed uniformly
Biosensor.
제1항에 있어서,
상기 복수의 나노 기둥들은,
기둥의 높이, 기둥 사이의 너비, 및 기둥의 물성 중에서 적어도 하나를 변화하여 형성되는
바이오센서.
The method of claim 1,
The plurality of nano pillars,
Formed by varying at least one of the height of the column, the width between the columns, and the properties of the column.
Biosensor.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인 층의 상부는,
상기 복수의 나노 기둥의 상부에 친수성으로 코팅되는 제1 코팅층; 및
상기 멤브레인 층의 상부에서 상기 복수의 나노 기둥의 상부를 제외한 나머지 영역에 소수성으로 코팅되는 제2 코팅층
을 포함하는 바이오센서.
The method of claim 1,
The top of the membrane layer is
A first coating layer hydrophilically coated on the plurality of nano pillars; And
A second coating layer hydrophobicly coated on a region other than the top of the plurality of nano pillars on the membrane layer
Biosensor comprising a.
제7항에 있어서,
상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은,
상기 멤브레인 층의 상부에 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅되는
바이오센서.
The method of claim 7, wherein
The first coating layer and the second coating layer,
Coated on top of the membrane layer by iCVD (Initiated Chemical Vapor Deposition)
Biosensor.
기판(substrate)을 형성하는 단계; 및
상기 기판 위에 복수의 나노(nano) 기둥들을 포함하는 미세유체 채널이 형성되는 멤브레인 층(membrane layer)을 형성하는 단계;
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
Forming a substrate; And
Forming a membrane layer on which the microfluidic channel including a plurality of nano pillars is formed;
Biosensor manufacturing method comprising a.
제10항에 있어서,
상기 기판과 상기 멤브레인 층 사이에 공동(cavity)을 포함하는 절연층(insulator)을 형성하는 단계
를 더 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 10,
Forming an insulator comprising a cavity between the substrate and the membrane layer
Biosensor manufacturing method further comprising.
제11항에 있어서,
상기 공동은 기체 매질(gas medium)로 채워지는
바이오센서 제조 방법.
The method of claim 11,
The cavity is filled with a gas medium
Biosensor manufacturing method.
제11항에 있어서,
상기 멤브레인 층을 형성하는 단계는,
상기 절연층 위에 실리콘 막을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 11,
Forming the membrane layer,
Forming a silicon film on the insulating layer; And
Etching the silicon film to form the microfluidic channel
Biosensor manufacturing method comprising a.
제13항에 있어서,
상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는,
상기 실리콘 막 위에 순차적으로 형성되는 코팅 입자, 감광액 층, 및 마스크 층을 이용하여 소정의 형태 및 소정의 패턴으로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 13,
Forming the microfluidic channel,
Etching the silicon film in a predetermined shape and a predetermined pattern using coating particles, a photoresist layer, and a mask layer sequentially formed on the silicon film to form the microfluidic channel
Biosensor manufacturing method comprising a.
제11항에 있어서,
상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는,
상기 실리콘 막 위에 코팅 입자를 소정의 형태로 형성하는 단계;
상기 코팅 입자를 포함하는 상기 실리콘 막 위에 감광액(photoresist) 층을 코팅하는 단계;
상기 감광액 층 위에 소정의 패턴으로 마스크 층을 적층하는 단계;
상기 소정의 패턴으로 상기 감광액 층을 식각하는 단계;
상기 마스크 층을 제거하는 단계;
상기 소정의 형태로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계; 및
상기 감광액 층 및 상기 코팅 입자를 제거하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 11,
Forming the microfluidic channel,
Forming coating particles on the silicon film in a predetermined shape;
Coating a photoresist layer on the silicon film including the coating particles;
Stacking a mask layer on the photoresist layer in a predetermined pattern;
Etching the photoresist layer in the predetermined pattern;
Removing the mask layer;
Etching the silicon film in the predetermined form to form the microfluidic channel; And
Removing the photoresist layer and the coating particles
Biosensor manufacturing method comprising a.
제15항에 있어서,
상기 감광액 층을 식각하는 단계는,
노광(light exposure) 공정으로 상기 감광액 층을 상기 소정의 패턴으로 식각하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 15,
Etching the photoresist layer,
Etching the photoresist layer into the predetermined pattern by a light exposure process
Biosensor manufacturing method comprising a.
제16항에 있어서,
상기 소정의 형태로 상기 실리콘 막을 식각하여 상기 미세유체 채널을 형성하는 단계는,
RIE(reactive ion etching) 공정으로 상기 실리콘 막을 상기 소정의 형태로 식각하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 16,
Etching the silicon film in the predetermined form to form the microfluidic channel,
Etching the silicon film into the predetermined shape by a reactive ion etching (RIE) process
Biosensor manufacturing method comprising a.
제15항에 있어서,
상기 코팅 입자를 소정의 형태로 형성하는 단계는,
상기 코팅 입자를 소정의 온도로 어닐링(annealing)하여 소정의 형태로 형성하는 단계
를 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 15,
Forming the coating particles in a predetermined form,
Annealing the coated particles to a predetermined temperature to form a predetermined shape
Biosensor manufacturing method comprising a.
제15항에 있어서,
상기 복수의 나노 기둥의 상부에 친수성의 제1 코팅층을 코팅하는 단계; 및
상기 멤브레인 층의 상부에서 상기 복수의 나노 기둥의 상부를 제외한 나머지 영역에 소수성의 제2 코팅층을 코팅하는 단계
를 더 포함하는 바이오센서 제조 방법.
The method of claim 15,
Coating a hydrophilic first coating layer on top of the plurality of nano pillars; And
Coating a hydrophobic second coating layer on a region other than the top of the plurality of nano pillars on the membrane layer
Biosensor manufacturing method further comprising.
제19항에 있어서,
상기 제1 코팅층을 코팅하는 단계는,
상기 멤브레인 층의 상부에 제1 코팅층을 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 제2 코팅층을 코팅하는 단계는,
상기 멤브레인 층의 상부에 제1 코팅층을 iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 코팅하는 단계를 포함하는
바이오센서 제조 방법.
The method of claim 19,
Coating the first coating layer,
Coating a first coating layer on top of the membrane layer by an initiated chemical vapor deposition (iCVD) method;
Coating the second coating layer,
Coating a first coating layer on top of the membrane layer by an initiated chemical vapor deposition (iCVD) method;
Biosensor manufacturing method.
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