KR20200041760A - Pneumatically-driven Cell Concentrator, Cell Concentrate Method, Method of Manufacturing Microfluidic Channel and Method of Manufacturing Pneumatic Valves - Google Patents
Pneumatically-driven Cell Concentrator, Cell Concentrate Method, Method of Manufacturing Microfluidic Channel and Method of Manufacturing Pneumatic Valves Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200041760A KR20200041760A KR1020180156525A KR20180156525A KR20200041760A KR 20200041760 A KR20200041760 A KR 20200041760A KR 1020180156525 A KR1020180156525 A KR 1020180156525A KR 20180156525 A KR20180156525 A KR 20180156525A KR 20200041760 A KR20200041760 A KR 20200041760A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fluid
- valve
- cells
- cell
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/10—Separation or concentration of fermentation products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 공압 구동 방식의 세포 농축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공압 구동 방식으로 다수의 세포를 포집 및 농축함으로써, 처리 속도가 빨라 대용량 세포의 농축이 필요한 산업에 전반적으로 응용이 가능한 공압 구동 방식의 세포 농축기, 이를 이용한 세포 농축방법, 미세유체 채널의 제조방법 및 공압 밸브의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pneumatically driven cell concentrator, and more specifically, by collecting and concentrating a large number of cells using a pneumatically driven system, the processing speed is fast, and the pneumatically driven system can be applied to industries requiring large-scale cell concentration. It relates to a cell concentrator, a cell concentration method using the same, a method for manufacturing a microfluidic channel, and a method for manufacturing a pneumatic valve.
미세 유체공학 및 BioMEMS 기술의 발달과 더불어, 생물학 및 세포 연구를 위한 세포를 포획하는 장치가 다양한 미세 유체 플랫폼을 이용하여 발전해왔다.With the development of microfluidic engineering and BioMEMS technology, devices for trapping cells for biological and cellular research have been developed using a variety of microfluidic platforms.
세포를 포획하는 방식은 주로 단일세포를 포획 기술로 컵 모양 구조, 이중 홈 구조, 미세 챔버 어레이, 미세 장애물, 초음파, 광학 집게(optical tweezer), 유전영동(dielectrophoresis), 자력 등의 방식이다. 이러한 대부분의 포획 방식은 처리 속도가 느리다는 단점이 있기 때문에 대용량 세포의 농축이 필요한 선박평형수 등의 유해 조류 농축을 위해 사용되기에는 제한이 있다. The method of capturing the cells is mainly a method of capturing a single cell using a cup-like structure, a double groove structure, a microchamber array, a micro-obstruction, ultrasound, an optical tweezer, dielectrophoresis, and magnetic force. Since most of these capture methods have a disadvantage of slow processing speed, they are limited to be used for the concentration of harmful algae such as ballast water that requires the concentration of large-capacity cells.
근래 단순 유체의 흐름을 이용한 단일 세포 포획을 위한 공압 구동 방식의 포획에 대한 연구가 보고되었다. 그러나 이는 오직 단일 세포 포획에 관한 기술로써, 다수의 타깃 세포 및 세포를 포집 및 농축하는 연구는 전무하기 때문에, 산업적으로 응용하기에는 한계가 있다. Recently, a study on the capture of a pneumatically driven method for single cell capture using a simple fluid flow has been reported. However, this is only a single cell capture technique, and there is no research to capture and concentrate a large number of target cells and cells, so there is a limit to industrial application.
이에 본 출원인은 다수의 세포를 농축하기 위한 공압 구동 방식의 능동적인 농축장치를 개발하였고, 이를 완성하여 본 발명을 제안하기에 이르렀다. Accordingly, the present applicant has developed an active concentrating device of a pneumatically driven method for concentrating a large number of cells, and has completed this to propose the present invention.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 작동 유체 내 세포만을 걸러내어 농축하는 Sieve 밸브, 세포를 농축하는 동안 작동 유체만을 배출하는 유체 배출 밸브, 그리고 농축된 세포를 얻기 위한 세포 포집 밸브를 포함하여 공압 구동 방식으로 다수의 세포를 포집 및 농축함으로써, 처리 속도가 빨라 대용량 세포의 농축이 필요한 산업에 전반적으로 응용이 가능한 공압 구동 방식의 세포 농축기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, a Sieve valve that filters out and concentrates only the cells in the working fluid, a fluid discharge valve that discharges only the working fluid while concentrating the cells, and a cell collection valve for obtaining concentrated cells It is an object of the present invention to provide a pneumatically driven cell concentrator that can be applied to industries requiring fast concentration of large cells by collecting and concentrating a large number of cells using a pneumatically driven method.
또한, 상기와 같은 세포 농축기를 이용한 세포 농축방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, there is an object to provide a cell concentration method using the cell concentrator as described above.
또한, 세포 농축기의 미세유체 채널 및 공압 밸브를 제조하는 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microfluidic channel and a pneumatic valve of a cell concentrator.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 세포가 포함된 유체가 주입되는 유입구(Inlet port)와, 상기 유입구를 통해 주입된 유체가 흐르는 미세유체 채널과, 상기 미세유체 채널을 흐르는 세포의 농축, 유체 또는 세포의 흐름을 제어하기 위한 복수개의 공압 밸브와, 상기 공압 밸브를 구동하기 위해 각각의 공압 밸브에 연결되는 공압 연결구(Pneumatic port)와, 상기 공압 밸브를 통과하면서 농축된 세포와 유체를 분리하여 배출하도록 오직 유체만 배출하는 유체 배출구(Of)와, 농축된 세포가 포함된 유체를 배출하는 세포 배출구(Oc)를 포함하는 배출구(Outlet port)를 포함하는 공압 구동 방식의 세포 농축기가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, the inlet port through which the fluid containing cells is injected, the microfluidic channel through which the fluid injected through the inlet flows, and the concentration of the cells flowing through the microfluidic channel , A plurality of pneumatic valves for controlling the flow of fluid or cells, and a pneumatic port (Pneumatic port) connected to each pneumatic valve to drive the pneumatic valve, and the concentrated cells and fluid passing through the pneumatic valve Provided is a pneumatically driven cell concentrator that includes a fluid outlet (Of) that discharges only fluid to separate and discharge, and an outlet port that includes a cell outlet (Oc) that discharges fluid containing concentrated cells do.
상기 공압 밸브는 상기 미세유체 채널을 제어하는 소자로써, 작동 유체 내 세포를 걸러내어 농축하는 거름 밸브(Sieve Valve)(Vs)와, 세포가 농축되는 동안 작동 유체(Qf)를 배출하도록 제어하는 유체 제어 밸브(Vf)와, 세포 농축액(Qc)를 얻도록 제어하는 세포 포집 밸브(Vc)로 이루어질 수 있다. The pneumatic valve is a device that controls the microfluidic channel, a sieve valve (Vs) for filtering and concentrating cells in the working fluid, and a fluid for controlling to discharge the working fluid (Qf) while the cells are concentrated It may be composed of a control valve (Vf) and a cell collection valve (Vc) that controls to obtain a cell concentrate (Qc).
여기서, 상기 거름 밸브는 외부 압축 공기를 인가 받아 변형이 가능한 밸브막(Valve diaphragm)과, 반구형 유체 챔버(Dome-shape fluid chamber)와, 상기 반구형 유체 챔버의 하단부에 형성되어 상호연결 채널(interconnection channel)과 연결하기 위한 홀을 포함할 수 있다. Here, the filter valve is formed by a valve diaphragm (Valve diaphragm) that can be deformed by receiving external compressed air, a dome-shape fluid chamber, and an interconnection channel formed at a lower end of the hemispherical fluid chamber ).
상기 미세유체 채널은 상기 유입구와 연결되어 세포가 포함된 유체(Qfc)가 유입되는 상부 미세유체 채널(Microfludic channel)과, 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널과, 농축과정에서 세포가 걸러진 유체(Qf)가 흐르는 유체 채널로 구분되어 이루어지는 상호연결 채널(interconnection channel)을 포함할 수 있다. The microfluidic channel is connected to the inlet, the upper microfluidic channel through which the cell-containing fluid Qfc flows, the channel through which the concentrated cells Qc flow, and the fluid filtered by the cell during the concentration process ( It may include an interconnection channel (Qf) is divided into a flowing fluid channel.
본 발명에 있어서, 상기 상부 미세유체 채널의 하단부에는 오직 유체만 통과할 수 있는 직각 형태의 내장형 채널이 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lower portion of the upper microfluidic channel is characterized in that a built-in channel of a right angle shape through which only fluid can pass is integrally formed.
또한, 상기 상부 미세유체 채널은 상기 내장형 채널을 통하여 유체가 배출되면서 세포들이 농축되도록 적어도 2번 이상의 굴곡부가 형성된 유선형 형상으로 이루어질 수 있다. In addition, the upper microfluidic channel may be formed in a streamlined shape in which at least two curved portions are formed so that cells are concentrated while fluid is discharged through the internal channel.
한편, 본 발명의 세포 농축기는 다층 구조를 가지며, 상기 유입구, 배출구 및 공압 연결구가 형성되어 외부 유체 연결 및 공압 연결을 위한 유체 및 공압공급 층(pneumatic supply layer)과, 상기 공압 밸브의 밸브막 형성을 위한 밸브막 층(Valve diaphragm layer)과, 상기 미세유체 채널이 형성되는 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)과, 상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층의 하부에 구비되는 추가적인 밀봉 층(Additional sealing layer)을 포함한다. On the other hand, the cell concentrator of the present invention has a multi-layer structure, and the inlet, outlet, and pneumatic connectors are formed to form a fluid and pneumatic supply layer for external fluid connection and pneumatic connection, and a valve membrane of the pneumatic valve Valve diaphragm layer for, a 3D microfluidic channel network layer in which the microfluidic channel is formed (3-dimensional channel network layer), and additionally provided below the 3D microfluidic channel network layer And an additional sealing layer.
본 발명에 있어서, 상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층은 세포가 포함된 유체의 주입 및 배출을 위한 미세유체 채널이 형성되는 상부층과, 상기 공압 밸브 간에 상호연결(interconnection) 구조를 형성하기 위한 상호연결 채널이 형성되는 하부층으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the 3D microfluidic channel network layer is an upper layer on which a microfluidic channel for injecting and discharging fluid containing cells is formed, and an interconnection for forming an interconnection structure between the pneumatic valves. It may be formed of a lower layer in which a channel is formed.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 세포가 포함된 유체가 유입구(inlet port)를 통하여 유입되는 단계와, 밸브막(Valve diaphragm)이 구비된 거름 밸브에 외부 압축 공기(Compressed air)를 인가하면, 상기 밸브막(Valve diaphragm)이 변형하게 되어 미세유체 채널과 반구형 유체 챔버가 연결되는 경사면에 형성된 유체 채널의 출구면이 좁아지면서 세포는 차단되고, 유체는 배출될 수 있는 면(Sieve surface)이 생성되는 단계와, 오직 유체만 흘려보내는 유체 제어 밸브(Vf)를 OFF하고, 세포 농축액(Qc)를 얻도록 농축된 세포가 포함된 유체가 흘러가는 통로를 제어하는 세포 포집 밸브(Vc)를 ON으로 각각 제어함으로써, 세포를 농축하는 단계와, 상기 거름 밸브(Vs)에 인가되었던 외부 압축공기를 해제(OFF)하고, 동시에 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널을 개방 및 유체(Qf)의 채널을 차단하기 위하여 세포 포집 밸브(Vc)를 OFF, 유체 제어 밸브(Vf)를 ON으로 제어함으로써, 농축된 세포를 외부로 배출하는 단계를 포함하여 진행되는 공압 구동 방식의 세포 농축기를 이용한 세포 농축방법이 제공된다. On the other hand, in order to achieve the object of the present invention as described above, the step of introducing a fluid containing cells through an inlet port (inlet port), and the valve membrane (Valve diaphragm) is provided with external compressed air to the filter valve (Compressed air) When) is applied, the valve membrane (Valve diaphragm) is deformed, and the outlet surface of the fluid channel formed on the inclined surface connecting the microfluidic channel and the hemispherical fluid chamber is narrowed, blocking the cells, and allowing the fluid to be discharged ( Sieve surface) is generated, the fluid control valve (Vf) that only flows off the fluid, and the cell collection valve (controlling the passage through which the fluid containing the concentrated cells flows to obtain the cell concentrate (Qc) ( By controlling Vc) to ON, respectively, the step of concentrating the cells, the external compressed air applied to the filter valve Vs is released (OFF), and the channel through which the concentrated cells Qc flows are opened and fluidized. To block the channel of (Qf), by controlling the cell collection valve (Vc) OFF, by controlling the fluid control valve (Vf) to ON, the pneumatically driven cell concentrator proceeding, including the step of discharging the concentrated cells to the outside Cell concentration method using is provided.
본 발명은 세포가 농축되는 동안에 내장형 채널(Embedded Channel)을 통하여 유체를 배출함으로써, 세포가 변형되어 채널을 막는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that by draining the fluid through the embedded channel while the cells are concentrated, the cells are deformed to prevent clogging the channels.
또한, 본 발명의 세포 농축방법은 세포의 크기에 따라 거름 밸브(Vs)에 인가하는 압력을 제어함으로써, 밸브막의 변형을 통제하고, 다양한 크기의 세포를 농축할 수 있다. In addition, the cell concentration method of the present invention can control the deformation of the valve membrane and control cells of various sizes by controlling the pressure applied to the manure valve Vs according to the size of the cells.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반구형 유체챔버를 만들기 위한 제1 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제2 단계와, 직각 형태의 내장형 채널을 형성하기 위한 제2 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제4 단계와, 제2 단계에서 경화된 제1 경화수지에서 제1 몰드를 제거하여 공기 공동(air cavity)이 형성된 제1 경화수지를 제4 단계에서 경화된 제2 경화수지에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제5 단계와, 제2 경화수지에서 제2 몰드를 제거하고 본딩된 경화수지를 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제6 단계와, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)의 하부층 제작을 위한 제3 몰드에 액체 수지를 도포한 후 상기 경화수지를 정렬하는 제7 단계와, 제7 단계의 액체 수지를 경화하는 제8 단계와, 닫힌 공간인 공기 공동(air cavity) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지에 복제되는 제9 단계와, 상기 수지 막의 변형의 역상이 복제되면서 경화되어 직각 형태의 내장형 채널이 형성된 미세유체 채널이 완성되는 제10 단계로 이루어지는 공압 구동 방식의 세포 농축기 미세유체 채널의 제조방법이 제공된다.In addition, in order to achieve the object of the present invention as described above, a first step of applying a liquid resin to a first mold for making a hemispherical fluid chamber to a predetermined thickness, and the first step in which the liquid resin is applied in the first step A second step of curing the mold, a third step of applying a liquid resin to a second mold for forming a right-angled embedded channel with a predetermined thickness, and a second mold in which the liquid resin is applied in the third step Atmospheric plasma in the fourth curing step and the first curing resin in which the air cavity is formed by removing the first mold from the first curing resin cured in the second step, and the second curing resin cured in the fourth step A fifth step of bonding using, a second step of removing the second mold from the second cured resin and bonding the bonded cured resin to a glass substrate using atmospheric pressure plasma, and a three-dimensional microfluidic channel Yeah A seventh step of aligning the cured resin after applying a liquid resin to a third mold for manufacturing a lower layer of a 3-dimensional channel network layer, and an eighth step of curing the liquid resin of the seventh step, The ninth step in which the deformed reverse phase is replicated to the liquid resin as the air inside the air cavity, which is a closed space, expands, and the resin film is swollen, and the reverse phase of the deformation of the resin film is cured while being cured to form a right angle. There is provided a method of manufacturing a pneumatically driven cell concentrator microfluidic channel comprising a tenth step in which a microfluidic channel in which an embedded channel is formed is completed.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반구형 유체챔버를 만들기 위한 제1 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제Ⅰ 단계와, 상기 제Ⅰ 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제Ⅱ 단계와, 제2 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제Ⅲ 단계와, 상기 제Ⅲ 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제Ⅳ 단계와, 제Ⅱ 단계에서 경화된 제1 경화수지를 제Ⅳ 단계에서 경화된 제2 경화수지에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩한 후 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제Ⅴ 단계와, 제Ⅴ 단계의 액체 수지를 경화하는 제Ⅵ 단계와, 닫힌 공간인 공기 공동(air cavity) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지에 복제되어 하부 미세 유체 채널 네트워크 층 제작을 위한 몰드 구조와 맞닿게 되어 관통형 구조가 형성되는 제Ⅶ 단계와, 상기 관통형 구조가 경화되어 공압 밸브 구조가 완성되는 제Ⅷ 단계를 포함하는 공압 구동 방식의 세포 농축기 공압 밸브의 제조방법이 제공된다. In addition, in order to achieve the object of the present invention as described above, a first step of applying a liquid resin to a first mold for making a hemispherical fluid chamber with a predetermined thickness, and a first step of applying the liquid resin in the first step Step II for curing the mold, Step III for applying the liquid resin to the second mold with a predetermined thickness, Step IV for curing the second mold coated with the liquid resin in the Step III, and Step II A fifth step of bonding the first cured resin cured in the step to the second cured resin cured in the step using atmospheric pressure plasma, and then bonding the glass substrate to the glass substrate using atmospheric pressure plasma. Step VI to cure the liquid resin of the air, and the air inside the air cavity (air cavity), which is a closed space, expands, and as the resin film swells, the deformed reversed phase is replicated to the liquid resin and the lower fine A pneumatically driven cell concentrator pneumatic comprising a decontamination step in contact with a mold structure for fabricating a fluid channel network layer to form a through structure, and a decontamination step in which the through structure is cured to complete a pneumatic valve structure. A valve manufacturing method is provided.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 작동 유체 내 세포만을 걸러내어 농축하는 Sieve 밸브, 세포를 농축하는 동안 작동 유체만을 배출하는 유체 배출 밸브, 그리고 농축된 세포를 얻기 위한 세포 포집 밸브를 포함하여 공압 구동 방식으로 다수의 세포를 포집 및 농축함으로써, 처리 속도가 빨라 대용량 세포의 농축이 필요한 산업에 전반적으로 응용이 가능한 효과가 있다.According to the present invention as described above, a sieve valve that filters and concentrates only cells in the working fluid, a fluid discharge valve that discharges only the working fluid while concentrating the cells, and a cell collecting valve for obtaining concentrated cells include a pneumatic driving method By collecting and concentrating a large number of cells, the processing speed is fast, and thus, it can be applied to industries that require large-scale cell concentration.
도 1은 본 발명의 공압 구동 방식의 세포 농축기를 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 공압 구동 방식의 세포 농축기를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 유체 및 공압공급 층을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명에서 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 네트워크 층을 상부층과 하부층으로 구분한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브의 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브에 유입된 세포의 농축을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브에서 농축된 세포의 배출을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 미세유체 채널의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 10은 본 발명의 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer) 공압 밸브의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 11은 본 발명의 세포 농축을 위한 농축기의 현미경 사진이다.
도 12는 도 11의 사진에서 세포 포집 채널(Particle collection channel)의 A-A 단면을 나타내는 SEM 사진이다.
도 13은 도 11의 사진에서 세포 포집을 위한 반구형 거름 밸브(Sieve Valve)의 B-B 단면을 나타내는 SEM 사진이다.
도 14는 본 발명의 공압 밸브 동작에 따른 2개의 배출구(outlet port)에서 측정한 유량 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 세포 농축 원리 검증 시험으로서, (a) 초기 상태, (b) 농축 과정, (c) 배출 후를 나타내는 사진이다. 1 is an overall perspective view showing a cell concentrator of the pneumatic drive method of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing a cell concentrator of the pneumatic drive method of the present invention.
3 is a plan view showing a fluid and pneumatic supply layer in the present invention.
4 is a plan view showing a three-dimensional microfluidic channel network layer in the present invention.
5 is a plan view of the network layer of FIG. 4 divided into an upper layer and a lower layer.
Figure 6 is a perspective view showing the structure of the manure valve for cell concentration of the present invention.
7 is a perspective view showing the concentration of cells introduced into the filter of the filter for cell concentration of the present invention.
Figure 8 is a perspective view showing the discharge of the concentrated cells in the manure valve for cell concentration of the present invention.
9 is a process diagram showing a method of manufacturing a microfluidic channel of the present invention.
10 is a process diagram showing a method of manufacturing a three-dimensional microfluidic channel network layer (3-dimensional channel network layer) pneumatic valve of the present invention.
11 is a photomicrograph of a concentrator for cell concentration of the present invention.
FIG. 12 is an SEM photograph showing an AA cross section of a particle collection channel in the photograph of FIG. 11.
FIG. 13 is an SEM photograph showing a BB cross section of a hemispherical filter valve (Sieve Valve) for capturing cells in the photograph of FIG. 11.
14 is a graph showing the results of flow measurement measured at two outlet ports according to the pneumatic valve operation of the present invention.
Figure 15 is a cell concentration principle verification test of the present invention, (a) the initial state, (b) the concentration process, (c) is a photograph showing after discharge.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those skilled in the art is completely It is provided to inform you.
도 1은 본 발명의 공압 구동 방식의 세포 농축기를 도시한 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 공압 구동 방식의 세포 농축기를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에서 유체 및 공압공급 층을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에서 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층을 도시한 평면도이다. 1 is an overall perspective view showing a cell concentrator of a pneumatic drive method of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a cell concentrator of a pneumatic drive method of the present invention, and FIG. 3 shows a fluid and pneumatic supply layer in the
본 발명의 공압 구동 방식의 세포 농축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 세포가 포함된 유체가 주입되는 유입구(Inlet port)(12)와, 상기 유입구(12)를 통해 주입된 유체가 흐르는 미세유체 채널(32)과, 상기 미세유체 채널(32)을 흐르는 세포의 농축, 유체 또는 세포의 흐름을 제어하기 위한 복수개의 공압 밸브(50)(54)(56)와, 상기 공압 밸브(50)(52)(54)를 구동하기 위해 각각의 공압 밸브(50)(52)(54)에 연결되는 공압 연결구(Pneumatic port)(16)(17)(18)와, 상기 공압 밸브를 통과하면서 농축된 세포와 유체를 분리하여 배출하도록 오직 유체만 배출하는 유체 배출구(Of)(14)와, 농축된 세포가 포함된 유체를 배출하는 세포 배출구(Oc)(15)를 포함하는 배출구(Outlet port)(14)(15)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the pneumatically driven cell concentrator of the present invention is an
이와 같은 본 발명의 세포 농축기는 도 2에서 보는 바와 같이, 다층 구조를 가지는 것에 특징이 있으며, 본 발명에서의 실시예는 4개의 층이 결합되어 세포 농축기를 구성한다. As shown in Figure 2, the cell concentrator of the present invention is characterized by having a multi-layer structure, and the embodiment in the present invention constitutes a cell concentrator by combining four layers.
본 발명의 세포 농축기는 크게 유체 및 공압공급 층(pneumatic supply layer)(10)과, 밸브막 층(Valve diaphragm layer)(20)과, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)(30)과, 상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(30)의 하부에 구비되는 추가적인 밀봉 층(Additional sealing layer)(40)을 포함한다. The cell concentrator of the present invention is largely a fluid and pneumatic supply layer (10), a valve diaphragm layer (20), and a three-dimensional microfluidic channel network layer (3-dimensional channel network layer) 30 and an
여기서, 각각의 층은 본 발명의 구성요소들을 포함하는데, 상기 유체 및 공압공급 층(pneumatic supply layer)(10)은 상기 유입구(12), 배출구(14)(15) 및 공압 연결구(17)(18)가 형성되어 외부 유체 연결 및 공압 연결을 할 수 있도록 한다. Here, each layer includes the components of the present invention, the fluid and pneumatic supply layer (pneumatic supply layer) 10 is the
상기 밸브막 층(Valve diaphragm layer)(20)은 상기 공압 밸브(50)(54)(56)의 밸브막 형성을 위한 층이며, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)(30)은 상기 미세유체 채널(32)을 형성하기 위한 층이다.The
본 발명에서의 공압 밸브는 상기 미세유체 채널(32)을 제어하는 소자로써, 작동 유체 내 세포를 걸러내어 농축하는 거름 밸브(Sieve Valve)(Vs)(50)와, 세포가 농축되는 동안 작동 유체(Qf)를 배출하도록 제어하는 유체 제어 밸브(Vf)(56)와, 세포 농축액(Qc)를 얻도록 제어하는 세포 포집 밸브(Vc)(54)로 이루어진다. The pneumatic valve in the present invention is a device that controls the
상기 3개의 밸브는 각각의 미세유체 채널(32)(34)을 제어하며, 작동 유체 내 세포를 걸러내어 농축하는 거름 밸브(Sieve Valve)(Vs)(50)와, 세포가 농축되는 동안 작동 유체(Qf)를 배출하도록 제어하는 밸브(Vf)(56), 그리고 세포 농축액(Qc)를 얻도록 제어하는 밸브(Vc)(54)를 활용하여 유입된 세포의 농축 및 배출한다. The three valves control each microfluidic channel (32, 34), a sieve valve (Vs) 50 to filter and concentrate cells in the working fluid, and a working fluid while the cells are concentrated The valve (Vf) 56 that controls to discharge (Qf) and the valve (Vc) 54 that controls to obtain a cell concentrate (Qc) are utilized to concentrate and discharge the introduced cells.
상기 미세유체 채널(32)은 상기 유입구(12)와 연결되어 세포가 포함된 유체(Qfc)가 유입되는 상부 미세유체 채널(Microfludic channel)(32)과, 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널(34b)과, 농축과정에서 세포가 걸러진 유체(Qf)가 흐르는 유체 채널(34a)로 구분되어 이루어지는 상호연결 채널(interconnection channel)(34)로 이루어진다. The
본 발명에 있어서, 상기 상부 미세유체 채널(32)의 하단부에는 오직 유체만 흐를 수 있는 내장형 채널(embedded channel)(32a)이 일체로 형성되는데, 상기 내장형 채널(32a)은 도 6에서 보는 바와 같이, 직각 형태를 이루며, 상기 내장형 채널(32a)을 통하여 유체가 배출되면서 세포들이 농축된다.In the present invention, the lower portion of the upper
또한, 상부 미세유체 채널(32)은 상기 내장형 채널(32a)을 통하여 유체가 배출되면서 세포들이 농축되도록 적어도 2번 이상의 굴곡부가 형성된 유선형 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the upper
본 발명에서는 유체의 주입 및 배출을 위한 1개의 유입구(Inlet port)(12)와 2개의 배출구(Outlet port)(14)(15)를 구성하며, 오직 유체만 배출하는 유체 배출구(Of)(14)와 농축된 세포가 포함된 유체가 배출되는 배출구(Oc)(15)가 각각 존재한다. In the present invention, one
여기서, 상기 거름 밸브(50)는 외부 압축 공기를 인가 받아 변형이 가능한 밸브막(Valve diaphragm)(20)을 포함하는데, 도 6에서 보는 바와 같이, 반구형 유체 챔버(Dome-shape fluid chamber)(52)의 하단부에 상호연결 채널(interconnection channel)(34)과 연결하기 위한 홀(52a)을 포함하여 구성된다. Here, the
농축 원리Concentration principle
도 6은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브의 구조를 도시한 사시도로서, 본 발명의 핵심 요소인 세포 농축기의 Sieve 밸브 및 유체 채널 네트워크의 구조를 나타낸다. 거름 밸브(Vs)는 외부 압축 공기를 인가 받아 변형이 가능한 밸브막 (Valve diaphragm)(20), 그리고 반구형 유체 챔버(Dome-shape fluid chamber)(52)로 구성된다. 더불어, 같은 평면상에 제작되는 일반적인 공압 밸브구조와는 달리, 본 발명에서는 세포가 포함된 유체(Qfc)가 유입되는 상부 미세유체 채널(Microfludic channel)(32), 상부에서 채널이 세포변형에 의하여 채널이 막히는 것을 방지하기 위한 오직 유체만 흐를 수 있는 내장형 채널(embedded channel)(32a), 그리고 하부에 형성된 2개의 채널(interconnection channel), 즉 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널(34b) 및 농축과정에서 세포가 걸러진 유체(Qf)가 흐르는 채널(34a)로 구성된다. 상부 및 하부에 위치한 3개의 유체 채널은 반구형 유체 챔버(Dome-shape fluid chamber) 제작 과정에서 동시에 제작하여 공정의 효율성을 높인다. Figure 6 is a perspective view showing the structure of the manure valve for cell enrichment of the present invention, showing the structure of the Sieve valve and the fluid channel network of the cell concentrator which is a core element of the present invention. The filter valve (Vs) is composed of a valve membrane (Valve diaphragm) 20 that can be deformed by receiving external compressed air, and a dome-shape fluid chamber (52). In addition, unlike the general pneumatic valve structure manufactured on the same plane, in the present invention, the upper microfluidic channel (32) into which the cell-containing fluid (Qfc) flows, and the channel from the upper side by cell deformation An embedded
도 7은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브에 유입된 세포의 농축을 도시한 사시도로서, 세포 농축시 유체 밸브(Vf), 세포 밸브(Vc) 및 Sieve 밸브(Vs)를 활용한 유입된 유체(Qfc) 내 세포의 농축과 작동 유체만을 배출하는 과정을 나타낸다. Figure 7 is a perspective view showing the concentration of cells introduced to the manure valve for cell concentration of the present invention, the flow of fluid using the fluid valve (Vf), cell valve (Vc) and Sieve valve (Vs) during cell concentration (Qfc) Represents the process of concentrating cells in and discharging only the working fluid.
이와 같은 본 발명에서, 세포가 포함된 유체 혼합물이 유입구(inlet port)(12)를 통하여 세포 농축기로 유입되었을 때, 밸브막(Valve diaphragm)이 구비된 거름 밸브(50)에 외부 압축 공기(Compressed air)를 인가하여 Sieve 밸브를 구동하고, 오직 유체만 흘려보내는 유체 제어 밸브(Vf)를 OFF하고, 세포 농축액(Qc)를 얻도록 농축된 세포가 포함된 유체가 흘러가는 통로를 제어하는 세포 포집 밸브(Vc)를 ON으로 각각 제어함으로써, 세포를 농축하게 된다. In the present invention, when the fluid mixture containing cells is introduced into the cell concentrator through the
이때, 밸브막(Valve diaphragm)이 구비된 거름 밸브에 외부 압축 공기(Compressed air)를 인가하면, 밸브막(Valve diaphragm)(20)이 도 7에서와 같이, 변형하게 되어 미세 유체 채널과 반구형 유체 챔버가 연결되는 경사면에 형성된 유체 채널의 출구면이 좁아지게 된다. 즉, 세포는 차단되지만, 유체는 배출될 수 있는 면(Sieve surface)이 생성되어, 세포만 농축되게 된다. 이때 오직 유체만 흐를 수 있는 내장형 채널(embedded channel)(32a)을 통하여 지속적인 유체 배출이 있기 때문에 세포가 변형되어 채널을 막는 것을 방지한다. 또한, 세포의 크기에 따라 Vs에 인가하는 압력을 제어함으로써, 밸브막의 변형을 통제하고, 다양한 크기의 세포를 농축할 수 있다.At this time, when external compressed air is applied to the filter valve equipped with a valve diaphragm, the valve membrane (Valve diaphragm) 20 is deformed, as shown in FIG. 7, to form a microfluidic channel and a hemispherical fluid. The outlet surface of the fluid channel formed on the inclined surface to which the chamber is connected becomes narrow. That is, the cells are blocked, but a surface (Sieve surface) through which the fluid can be discharged is generated, so that only the cells are concentrated. At this time, since there is continuous fluid discharge through an embedded
반구형 유체 챔버(52)의 곡면이 밸브막(20)의 변형된 형태로부터 복제되었기 때문에, 낮은 압력에서 효율적으로 밸브막(20)의 변형을 제어할 수 있다. 세포 농축을 위한 밸브, Vs를 구동함과 동시에 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널의 차단 및 농축과정에서 세포가 걸리진 유체(Qf)만 흐르는 채널의 차단및 농축과정에서 세포가 걸리진 유체(Qf)만 흐르는 채널을 개방하기 위한 Vp 및 Vf를 각각 제어함으로써, 세포 농축 작업이 수행된다.Since the curved surface of the
도 8은 본 발명의 세포 농축을 위한 거름 밸브에서 농축된 세포의 배출을 도시한 사시도로서, 농축된 세포의 배출과정이다. 세포 농축을 위한 거름 밸브(Vs)에 인가되었던 외부 압축공기를 해제(OFF)하고, 동시에 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널을 개방 및 유체(Qf)의 채널을 차단하기 위하여 세포 포집 밸브(Vc)를 OFF, 유체 제어 밸브(Vf)를 ON으로 제어함으로써, 농축된 세포를 외부로 배출하게 된다.Figure 8 is a perspective view showing the discharge of the concentrated cells in the manure valve for cell concentration of the present invention, the discharge process of the concentrated cells. Cell capture valve (Vc) to release the external compressed air (OFF) that was applied to the filter valve (Vs) for cell concentration, and at the same time open the channel through which the concentrated cells (Qc) flow and block the channel of the fluid (Qf). ) To OFF, and the fluid control valve (Vf) to ON to discharge the concentrated cells to the outside.
도 5는 도 4의 네트워크 층을 상부층과 하부층으로 구분한 평면도로서, 상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(30)은 세포가 포함된 유체의 주입 및 배출을 위한 상부 미세유체 채널(32)이 형성되는 상부층(30a)과, 상기 공압 밸브 간에 상호연결(interconnection) 구조를 형성하기 위한 상호연결 채널(34a)(34b)이 형성되는 하부층(30b)으로 이루어질 수 있다. FIG. 5 is a plan view of the network layer of FIG. 4 divided into an upper layer and a lower layer, wherein the 3D microfluidic
이와 같은 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(30)은 2개의 SU-8 몰드 구조를 활용하고, 본 발명에서 제안하는 공정으로 세포가 포함된 유체의 주입과 유체 및 세포를 각각 배출하기 위하여 3차원 연결 구조를 제작한다.The three-dimensional microfluidic
도 9는 본 발명의 미세유체 채널의 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 10은 본 발명의 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer) 공압 밸브의 제조방법을 도시한 공정도이다. 9 is a process chart showing a method of manufacturing a microfluidic channel of the present invention, and FIG. 10 is a process chart showing a method of manufacturing a 3D microfluidic channel network layer (3-dimensional channel network layer) pneumatic valve of the present invention.
먼저, 미세유체 채널의 제조방법은 반구형 유체챔버를 만들기 위한 제1 몰드(110)에 액체 수지(112)를 소정 두께로 도포하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 상기 액체 수지(112)가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제2 단계와, 직각 형태의 내장형 채널을 형성하기 위한 제2 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 상기 액체 수지(114)가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제4 단계와, 제2 단계에서 경화된 제1 경화수지(112a)에서 제1 몰드를 제거하여 공기 공동(air cavity)(115)이 형성된 제1 경화수지(112a)를 제4 단계에서 경화된 제2 경화수지(114a)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제5 단계와, 제2 경화수지(114a)에서 제2 몰드를 제거하고 본딩된 경화수지(118)를 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제6 단계와, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)의 하부층 제작을 위한 제3 몰드에 액체 수지(117)를 도포한 후 상기 경화수지(118)를 정렬하는 제7 단계와, 제7 단계의 액체 수지를 경화하는 제8 단계와, 닫힌 공간인 공기 공동(air cavity)(115) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지(117)에 복제되는 제9 단계와, 상기 수지 막의 변형의 역상이 복제되면서 경화되어 직각 형태의 내장형 채널이 형성된 미세유체 채널(117a)이 완성되는 제10 단계로 이루어진다. First, a method of manufacturing a microfluidic channel includes a first step of applying a
구체적으로, 본 발명에서 미세유체 채널은 (1) 돔형 유체챔버를 만들기 위한 SU-8 mold에 액체 PDMS를 80㎛ 도포하고, (2) (1)과정의 PDMS가 도포된 SU-8 mold 를 90℃에서 30분간 경화, (3) (1)과는 다른 SU-8에 액체 PDMS를 80㎛ 두께로 도포, (4) (3)과정의 PDMS가 도포된 SU-8 mold 를 90℃에서 30분간 경화, (5) (2)과정에서 경화된 PDMS를 (4)의 과정에서 경화된 PDMS에 상압 플라즈마를 이용하여 bonding, (6) bonding된 PDMS를 가로 및 세로, 각각 18 mm의 Glass substrate에 상압 플라즈마를 이용하여 bonding, (7) 하부 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer) 제작을 위한 SU-8 mold에 액체 PDMS를 0.3 mL 도포한 후 (6)과정의 PDMS mold를 정렬, (8) (7) 과정을 130℃에서 30분간 경화, (9) 닫힌 공간인 air cavity 내부의 공기가 팽창하게 되어, PDMS 막이 부풀어 오르게 되는데, PDMS 막의 변형의 역상이 액상 PDMS에 복제, (10) 제작이 완료된 구조의 형상을 나타낸다. Specifically, in the present invention, the microfluidic channel is (1) 80 µm of liquid PDMS is applied to the SU-8 mold for making a domed fluid chamber, and (2) 90 of the SU-8 mold coated with PDMS in (1) is applied. Cure for 30 minutes at ℃, (3) Apply liquid PDMS to SU-8 different from (1) to a thickness of 80 µm, and (4) Apply SUMS mold with PDMS in (3) process at 90 ℃ for 30 minutes Curing, (5) bonding the PDMS cured in the process (2) using normal pressure plasma to the PDMS cured in the process (4), and (6) bonding the bonded PDMS horizontally and vertically to the glass substrate of 18 mm each. Plasma bonding using plasma, (7) 0.3 mL of liquid PDMS is applied to the SU-8 mold for fabrication of the lower 3-dimensional channel network layer, and then the PDMS mold in the process (6) is aligned. , (8) (7) curing process at 130 ℃ for 30 minutes, (9) the air inside the closed space air cavity expands, and the PDMS membrane swells. Replication in the liquid PDMS, (10) shows the shape of the structure production is completed.
또한, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer) 공압 밸브는 반구형 유체챔버를 만들기 위한 제1 몰드(210)에 액체 수지(212)를 소정 두께로 도포하는 제Ⅰ 단계와, 상기 제Ⅰ 단계에서 상기 액체 수지(212)가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제Ⅱ 단계와, 제2 몰드에 액체 수지(214)를 소정 두께로 도포하는 제Ⅲ 단계와, 상기 제Ⅲ 단계에서 상기 액체 수지(214)가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제Ⅳ 단계와, 제Ⅱ 단계에서 경화된 제1 경화수지(212a)를 제Ⅳ 단계에서 경화된 제2 경화수지(214a)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩한 후 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제Ⅴ 단계와, 제Ⅴ 단계의 액체 수지를 경화하는 제Ⅵ 단계와, 닫힌 공간인 공기 공동(air cavity)(215) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지에 복제되어 하부 미세 유체 채널 네트워크 층 제작을 위한 몰드 구조와 맞닿게 되어 관통형 구조가 형성되는 제Ⅶ 단계와, 상기 관통형 구조가 경화되어 공압 밸브(217a) 구조가 완성되는 제Ⅷ 단계를 포함한다. In addition, the 3D microfluidic channel channel layer (3-dimensional channel network layer) pneumatic valve is a first step of applying a
구체적으로, 본 발명의 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer) 밸브의 제조는 (I) 돔형 유체챔버를 만들기 위한 SU-8 mold에 액체 PDMS를 80㎛ 도포, (II) (I)과정의 PDMS가 도포된 SU-8 mold 를 90℃에서 30분간 경화, (III) (I)과는 다른 SU-8에 액체 PDMS를 80㎛ 두께로 도포, (IV) (III)과정의 PDMS가 도포된 SU-8 mold 를 90℃에서 30분간 경화, (V) (II)과정에서 경화된 PDMS를 (IV)과정에서 경화된 PMDS에 상압 플라즈마를 이용하여 bonding한 후 다시 가로세로 18 mm의 Glass substrate에 상압 플라즈마를 이용하여 bonding, (VI) 130℃에서 30분간 경화, (VII)닫힌 공간인 air cavity 내부의 공기가 팽창되어, PDMS 막이 부풀어 오르게 되는데, PDMS 막의 변형의 역상이 액상 PDMS에 복제, 이때 하부 미세 유체 채널 네트워크 층 제작을 위한 SU-8 mold구조와 맞닿게 되어 관통형 구조가 형성, (VIII) 제작이 완료된 구조의 형상이다. Specifically, the manufacture of the three-dimensional microfluidic channel network layer valve of the present invention includes (I) 80 μm of liquid PDMS applied to the SU-8 mold for making a domed fluid chamber, (II) ( Curing the SU-8 mold coated with PDMS in step I) at 90 ° C for 30 minutes, applying liquid PDMS to SU-8 different from (III) (I) to a thickness of 80 μm, (IV) (III) The SU-8 mold coated with PDMS is cured at 90 ° C for 30 minutes, and the PDMS cured in the (V) (II) process is bonded to the PMDS cured in the (IV) process using normal pressure plasma, and then again 18 mm Bonding using atmospheric pressure plasma on the glass substrate, (VI) curing at 130 ℃ for 30 minutes, (VII) the air inside the closed space air cavity expands, causing the PDMS film to swell, and the reverse phase of the deformation of the PDMS film is liquid PDMS Replicating at this time, in contact with the SU-8 mold structure for fabricating the lower microfluidic channel network layer, forming a through structure, (VIII) This is the shape of the structure that has been produced.
이와 같은 본 발명의 미세유체 채널, 내장형 채널(Embedded channel), 반구형 유체 챔버, 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)은 2개의 SU-8 몰드를 활용하여 각각 반구형 유체 챔버(Half-Spherical dome shape fluid chamber) 구조 형성 및 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)을 제작한다. The microfluidic channel, embedded channel, hemispherical fluid chamber, and three-dimensional microfluidic channel network layer of the present invention utilize two SU-8 molds to form a hemispherical fluid chamber ( Formation of a half-spherical dome shape fluid chamber structure and a 3-dimensional channel network layer are fabricated.
나머지 3개의 PDMS층의 제작방법은 다음과 같다. 외부 유체 및 공압 연결을 위한 층(Fluid & pneumatic supply layer)은 SU-8 mold에 10 mL의 액체 PDMS를 도포 및 경화하여 제작하였다. 그리고 밸브막 (Valve diaphragm layer)은 4 inch 실리콘 wafer 상에 80 ㎛ 두께로 액체 PDMS를 도포 및 경화하여 제작하였다. 추가적인 sealing layer인 경우, 4 inch 실리콘 wafer 상에 10 mL의 액체 PDMS를 도포 및 경화하여 제작하였다. 모든 공정의 경화 조건은 hot plate를 활용하여 90 ℃에서 30분간 경화시켰다. 도 2의 모든 구성품이 제작이 완료되면, 상압 플라즈마를 활용하여 순차적 bonding을 수행하여 플랫폼을 완성한다.The remaining three PDMS layers are fabricated as follows. The layer for external fluid and pneumatic connection (Fluid & pneumatic supply layer) was prepared by applying and curing 10 mL of liquid PDMS to the SU-8 mold. And the valve membrane (Valve diaphragm layer) was prepared by applying and curing liquid PDMS to a thickness of 80 μm on a 4 inch silicon wafer. In the case of an additional sealing layer, it was prepared by applying and curing 10 mL of liquid PDMS on a 4 inch silicon wafer. Curing conditions for all processes were cured at 90 ° C for 30 minutes using a hot plate. When all components of FIG. 2 are completed, sequential bonding is performed using atmospheric pressure plasma to complete the platform.
시제품Prototype
도 11은 본 발명의 세포 농축을 위한 농축기의 현미경 사진이고, 도 12는 도 11의 사진에서 세포 포집 채널(Particle collection channel)의 A-A 단면을 나타내는 SEM 사진이고, 도 13은 도 11의 사진에서 세포 포집을 위한 반구형 거름 밸브(Sieve Valve)의 B-B 단면을 나타내는 SEM 사진이다. FIG. 11 is a micrograph of a concentrator for cell concentration of the present invention, FIG. 12 is an SEM photograph showing an AA cross section of a particle collection channel in the photo of FIG. 11, and FIG. 13 is a cell in the photo of FIG. 11 This is a SEM photograph showing the BB cross-section of a hemispherical filter valve for capture.
도 12는 Cell collection channel (세포 포집 채널)로써, Sieve 밸브 동작 후 세포를 농축하면서 Only fluid channel을 통하여 유체를 배출하는 구조이다. Inlet port channel과 outlet port channel은 Sieve valve 구조 중 dome shape fluid chamber 제작시 동시에 형성되기 때문에 직각 단면이 아닌, 곡면 단면을 갖게 되며, 유체 챔버의 상부와 연결된다(도 13). 12 is a cell collection channel (cell collection channel), a structure that discharges the fluid through the Only fluid channel while concentrating the cells after the Sieve valve operation. Since the inlet port channel and the outlet port channel are simultaneously formed during the production of a dome shape fluid chamber among the Sieve valve structures, they have a curved cross-section, not a right-angle cross-section, and are connected to the top of the fluid chamber (FIG. 13).
사진에서, 1 : 유입구와 연결된 유체 채널, 2 : 유체만 통과 할 수 있는 직각 유체 채널, 3 : 농축 밸브 하부에 위치한 유체 챔버, 4 : interconnection channel과 연결을 위한 hole, 5 : interconnection channel이다. In the photo, 1 is a fluid channel connected to the inlet, 2 is a right-angle fluid channel through which only fluid can pass, 3 is a fluid chamber located under the enrichment valve, 4 is an interconnection channel, and 5 is an interconnection channel.
[표 1]은 주요 구성 요소 명칭 및 SEM을 활용하여 세부 구조의 크기를 나타낸다. [Table 1] shows the size of the detailed structure using the main component names and SEM.
(W : Width, D : Diameter, H : Height, R : Radius of curvature)(W: Width, D: Diameter, H: Height, R: Radius of curvature)
농축 시험Concentration test
도 14는 본 발명의 공압 밸브 동작에 따른 2개의 배출구(outlet port)에서 측정한 유량 측정 결과를 나타내는 그래프로서, [표 2]와 같이 밸브를 동작하였을 경우, 세포 농축기의 2개의 Outlet port에서 유량 센서를 활용하여 유량을 측정한 결과이다. 노트북 컴퓨터를 활용한 Labview 프로그램으로 솔레노이드 밸브를 제어함으로써, 3개의 밸브에 각각 개별적 외부 압축 공기를 인가하였다. 기초 실험시, 유체에 세포가 혼합되어 있을 경우, 유량 센서 동작이 힘들기 때문에, 순수한 물을 사용하여 시험을 수행하였다. 14 is a graph showing the flow measurement result measured at two outlet ports according to the pneumatic valve operation of the present invention, and when the valve is operated as shown in [Table 2], the flow rate from the two outlet ports of the cell concentrator This is the result of measuring the flow rate using a sensor. By controlling the solenoid valve with the Labview program using a laptop computer, each of the three valves was individually applied with external compressed air. In the basic experiment, when cells were mixed in the fluid, the flow sensor was difficult to operate, so the test was performed using pure water.
Sample loading을 위한 상태, a state인 경우, 모든 Valve를 OFF 한 상태(1 Signal)이기 때문에, 2개의 Outlet port에서 유량이 측정된다. 세포 농축을 위한 Sieve Valve (V1)를 작동할 경우 (1 signal & b state ), Sieve 밸브막의 변형으로 Sieve valve chamber로 유입되는 유체 통로가 줄어들기 때문에, 유량이 다소 줄어들게 된다. 이 상태에서 세포 배출을 위한 밸브, 즉 Vc에 공압을 인가할 경우 (3 signal), 세포 배출을 위한 통로가 완벽하게 차단되기 때문에 유입된 모든 유체가 유체 배출을 위한 outlet port로 흐르게 되어, Qf만 측정되고, Qc인 경우에는 0에 근접한 결과를 얻게 된다 (c state). 이와 반대의 경우, Qc만 얻을 수 있게 되고, Qf는 측정이 되지 않는 d state를 구현할 수 있다. For sample loading, in the case of a state, since all valves are off (1 signal), the flow rate is measured at two outlet ports. When operating the Sieve Valve (V1) for cell concentration (1 signal & b state), the flow rate of the Sieve valve chamber is reduced because the fluid passage through the Sieve valve chamber is reduced. In this state, when air pressure is applied to the valve for the cell discharge, that is, Vc (3 signal), the passage for the cell discharge is completely blocked, so all the introduced fluid flows into the outlet port for fluid discharge, so only Qf It is measured, and in the case of Qc, a result close to 0 is obtained (c state). In the opposite case, only Qc can be obtained, and Qf can implement a d state that cannot be measured.
본 실험을 통하여 Sieve 밸브 및 2개의 유체 통로 제어를 위한 Valve가 성공적으로 제작되었음을 확인할 수 있다. Through this experiment, it can be confirmed that the Sieve valve and the valve for controlling two fluid passages were successfully manufactured.
[표 2]은 도 3의 조건의 따른 세포 농축 시험을 위한 공압 밸브 조건을 나타낸다. Table 2 shows the pneumatic valve conditions for the cell concentration test according to the conditions of FIG. 3.
세포 농축 원리 검증Cell concentration principle verification
도 15는 본 발명의 세포 농축 원리 검증 시험으로서, (a) 초기 상태, (b) 농축 과정, (c) 배출 후를 나타내는 사진이다. 15 is a cell concentration principle verification test of the present invention, (a) the initial state, (b) the concentration process, (c) is a photograph showing the discharge.
본 발명에서 제시한 농축 원리를 증명하기 위해 [표 2]의 구동 조건과 같이 실험을 하였다. 본 실험에서는 직경이 약 10 μm인 Heterocapsa triquetra를 사용하였다. 초기 유체(fluid)를 흘려주어 칩 내부에 존재하는 유체 채널을 젖은 상태로 만든 후, 각 outlet port에 1 meter의 튜브를 연결했다. 60 cm H2O의 수두차를 이용하여 세포가 혼합된 유체를 플랫폼 내부로 주입한다 (a). Sieve valve 구동 및 세포와 분리된 유체만을 배출하는 밸브를 열고, 세포 배출을 위한 밸브를 닫을 경우, 세포가 농축 채널에 농축된다(b). 농축 후, 유체 배출 밸브를 닫고, 세포 배출 밸브를 개방할 경우 농축된 세포의 배출하게 된다(c). 3 개의 밸브에 인가한 압력은 16 kPa이다. 사진으로 예측하여 약 4200개의 세포가 농축된 것으로 예측된다.In order to prove the concentration principle suggested in the present invention, experiments were conducted as shown in [Table 2]. In this experiment, Heterocapsa triquetra with a diameter of about 10 μm was used. After flowing the initial fluid to make the fluid channel existing inside the chip wet, a 1 meter tube was connected to each outlet port. A fluid mixed with cells is injected into the platform using a head difference of 60 cm H2O (a). When the valve for driving the Sieve valve and discharging only the fluid separated from the cell is opened, and the valve for discharging the cell is closed, the cells are concentrated in the enrichment channel (b). After concentration, when the fluid discharge valve is closed and the cell discharge valve is opened, the concentrated cells are discharged (c). The pressure applied to the three valves is 16 kPa. Predicted by pictures, it is estimated that about 4200 cells are concentrated.
본 연구에서 제안한 구조를 활용하여 성공적으로 세포를 농축할 수 있었다.Cells could be successfully concentrated using the structure proposed in this study.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.
10: 유체 및 공압공급 층(pneumatic supply layer)
12: 유입구(Inlet port)
14: 유체 배출구(Of)
15: 세포 배출구(Oc)
16, 17, 18: 공압 연결구(Pneumatic port)
20: 밸브막 층(Valve diaphragm layer)
30: 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)
32: 미세유체 채널
34: 상호연결 채널
40: 추가적인 밀봉 층(Additional sealing layer)
50: 거름 밸브(Sieve Valve)(Vs)(50)
54: 세포 포집 밸브(Vc)
56: 유체 제어 밸브(Vf)10: fluid and pneumatic supply layer
12: Inlet port 14: Fluid outlet (Of)
15: cell outlet (Oc)
16, 17, 18: Pneumatic port
20: Valve diaphragm layer
30: 3-dimensional channel channel layer (3-dimensional channel network layer)
32: microfluidic channel 34: interconnection channel
40: additional sealing layer
50: Sieve Valve (Vs) 50
54: cell collection valve (Vc)
56: fluid control valve (Vf)
Claims (13)
상기 유입구를 통해 주입된 유체가 흐르는 미세유체 채널;
상기 미세유체 채널을 흐르는 세포의 농축, 유체 또는 세포의 흐름을 제어하기 위한 복수개의 공압 밸브;
상기 공압 밸브를 구동하기 위해 각각의 공압 밸브에 연결되는 공압 연결구(Pneumatic port); 및
상기 공압 밸브를 통과하면서 농축된 세포와 유체를 분리하여 배출하도록 오직 유체만 배출하는 유체 배출구(Of)와, 농축된 세포가 포함된 유체를 배출하는 세포 배출구(Oc)를 포함하는 배출구(Outlet port);
를 포함하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. An inlet port into which a fluid containing cells is injected;
A microfluidic channel through which the fluid injected through the inlet flows;
A plurality of pneumatic valves for controlling concentration of cells flowing in the microfluidic channel, fluid or flow of cells;
A pneumatic port connected to each pneumatic valve to drive the pneumatic valve; And
Outlet port including a fluid outlet (Of) for discharging only the fluid and a cell outlet (Oc) for discharging the fluid containing the concentrated cells so as to separate and discharge the concentrated cells and fluid while passing through the pneumatic valve. );
Cell concentrator of the pneumatic drive method comprising a.
상기 공압 밸브는 상기 미세유체 채널을 제어하는 소자로써, 작동 유체 내 세포를 걸러내어 농축하는 거름 밸브(Sieve Valve)(Vs);
세포가 농축되는 동안 작동 유체(Qf)를 배출하도록 제어하는 유체 제어 밸브(Vf); 및
세포 농축액(Qc)를 얻도록 제어하는 세포 포집 밸브(Vc);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 1,
The pneumatic valve is an element that controls the microfluidic channel, and sieve valve (Vs) for filtering and concentrating cells in the working fluid;
A fluid control valve (Vf) that controls to discharge the working fluid (Qf) while the cells are concentrated; And
A cell collection valve (Vc) that controls to obtain a cell concentrate (Qc);
Cell concentrator of the pneumatic drive method, characterized in that consisting of.
상기 거름 밸브는 외부 압축 공기를 인가 받아 변형이 가능한 밸브막 (Valve diaphragm);
반구형 유체 챔버(Dome-shape fluid chamber); 및
상기 반구형 유체 챔버의 하단부에 형성되어 상호연결 채널(interconnection channel)과 연결하기 위한 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 2,
The filter valve may be deformed by receiving external compressed air (Valve diaphragm);
Dome-shape fluid chamber; And
It is formed at the lower end of the hemispherical fluid chamber, the pneumatically driven cell concentrator, characterized in that it comprises a hole for connecting with an interconnection channel (interconnection channel).
상기 미세유체 채널은 상기 유입구와 연결되어 세포가 포함된 유체(Qfc)가 유입되는 상부 미세유체 채널(Microfludic channel);
농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널과, 농축과정에서 세포가 걸러진 유체(Qf)가 흐르는 유체 채널로 구분되어 이루어지는 상호연결 채널(interconnection channel);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 1,
The microfluidic channel is an upper microfluidic channel connected to the inlet and into which a cell-containing fluid Qfc flows;
An interconnection channel consisting of a channel through which the concentrated cells Qc flow and a fluid channel through which the cells filtered through the enrichment process Qf flow;
Cell concentrator of the pneumatic drive method comprising a.
상기 상부 미세유체 채널의 하단부에는 오직 유체만 통과할 수 있는 직각 형태의 내장형 채널이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 4,
A cell concentrator of a pneumatic drive method, characterized in that the lower end of the upper microfluidic channel is integrally formed with a right-angled internal channel through which only fluid can pass.
상기 상부 미세유체 채널은 상기 내장형 채널을 통하여 유체가 배출되면서 세포들이 농축되도록 적어도 2번 이상의 굴곡부가 형성된 유선형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 4,
The upper microfluidic channel is a pneumatically driven cell concentrator, characterized in that it is formed in a streamlined shape in which at least two bends are formed so that cells are concentrated while fluid is discharged through the internal channel.
세포 농축기는 다층 구조를 가지며,
상기 유입구, 배출구 및 공압 연결구가 형성되어 외부 유체 연결 및 공압 연결을 위한 유체 및 공압공급 층(pneumatic supply layer);
상기 공압 밸브의 밸브막 형성을 위한 밸브막 층(Valve diaphragm layer);
상기 미세유체 채널이 형성되는 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer); 및
상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층의 하부에 구비되는 추가적인 밀봉 층(Additional sealing layer);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 1,
Cell concentrator has a multi-layer structure,
A fluid and pneumatic supply layer for external fluid connection and pneumatic connection by forming the inlet, outlet, and pneumatic connections;
A valve diaphragm layer for forming a valve membrane of the pneumatic valve;
A three-dimensional microfluidic channel network layer on which the microfluidic channel is formed; And
An additional sealing layer provided below the 3D microfluidic channel network layer;
Cell concentrator of the pneumatic drive method comprising a.
상기 3차원 미세 유체 채널 네트워크 층은 세포가 포함된 유체의 주입 및 배출을 위한 미세유체 채널이 형성되는 상부층과,
상기 공압 밸브 간에 상호연결(interconnection) 구조를 형성하기 위한 상호연결 채널이 형성되는 하부층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기. The method according to claim 7,
The 3D microfluidic channel network layer includes an upper layer in which microfluidic channels are formed for injecting and discharging fluid containing cells,
The pneumatically driven cell concentrator, characterized in that it consists of a lower layer on which an interconnection channel is formed to form an interconnection structure between the pneumatic valves.
밸브막(Valve diaphragm)이 구비된 거름 밸브에 외부 압축 공기(Compressed air)를 인가하면, 상기 밸브막(Valve diaphragm)이 변형하게 되어 미세유체 채널과 반구형 유체 챔버가 연결되는 경사면에 형성된 유체 채널의 출구면이 좁아지면서 세포는 차단되고, 유체는 배출될 수 있는 면(Sieve surface)이 생성되는 단계;
오직 유체만 흘려보내는 유체 제어 밸브(Vf)를 OFF하고, 세포 농축액(Qc)를 얻도록 농축된 세포가 포함된 유체가 흘러가는 통로를 제어하는 세포 포집 밸브(Vc)를 ON으로 각각 제어함으로써, 세포를 농축하는 단계; 및
상기 거름 밸브(Vs)에 인가되었던 외부 압축공기를 해제(OFF)하고, 동시에 농축된 세포(Qc)가 흐르는 채널을 개방 및 유체(Qf)의 채널을 차단하기 위하여 세포 포집 밸브(Vc)를 OFF, 유체 제어 밸브(Vf)를 ON으로 제어함으로써, 농축된 세포를 외부로 배출하는 단계;
를 포함하여 진행되는 공압 구동 방식의 세포 농축기를 이용한 세포 농축방법.A step in which a fluid containing cells is introduced through an inlet port;
When external compressed air is applied to the manure valve equipped with a valve diaphragm, the valve membrane (Valve diaphragm) is deformed to form a fluid channel formed on an inclined surface connecting the microfluidic channel and the hemispherical fluid chamber. As the exit surface is narrowed, the cells are blocked, and a surface where a fluid can be discharged is created (Sieve surface);
By turning off the fluid control valve (Vf) that flows only the fluid, and controlling the cell collection valve (Vc) that controls the passage through which the fluid containing the concentrated cells flows to obtain the cell concentrate (Qc), respectively. Concentrating the cells; And
Turn off (OFF) the external compressed air that was applied to the filter valve (Vs), and at the same time open the channel through which the concentrated cells (Qc) flow, and turn off the cell collection valve (Vc) to block the channels of the fluid (Qf). , By controlling the fluid control valve (Vf) to ON, to discharge the concentrated cells to the outside;
Cell concentration method using a pneumatically driven cell concentrator proceeding, including.
세포가 농축되는 동안에 내장형 채널(Embedded Channel)을 통하여 유체를 배출함으로써, 세포가 변형되어 채널을 막는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기를 이용한 세포 농축방법.The method according to claim 9,
A cell concentration method using a pneumatically driven cell concentrator, characterized in that by discharging a fluid through an embedded channel while the cells are concentrated, cells are deformed and prevent clogging of the channels.
세포의 크기에 따라 거름 밸브(Vs)에 인가하는 압력을 제어함으로써, 밸브막의 변형을 통제하고, 다양한 크기의 세포를 농축하는 것을 특징으로 하는 공압 구동 방식의 세포 농축기를 이용한 세포 농축방법.The method according to claim 9,
Cell concentration method using a pneumatically driven cell concentrator, characterized in that by controlling the pressure applied to the manure valve (Vs) according to the size of the cell, to control the deformation of the valve membrane, and concentrating cells of various sizes.
상기 제1 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제2 단계;
직각 형태의 내장형 채널을 형성하기 위한 제2 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제3 단계;
상기 제3 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제4 단계;
제2 단계에서 경화된 제1 경화수지에서 제1 몰드를 제거하여 공기 공동(air cavity)이 형성된 제1 경화수지를 제4 단계에서 경화된 제2 경화수지에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제5 단계;
제2 경화수지에서 제2 몰드를 제거하고 본딩된 경화수지를 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제6 단계;
3차원 미세 유체 채널 네트워크 층(3-dimensional channel network layer)의 하부층 제작을 위한 제3 몰드에 액체 수지를 도포한 후 상기 경화수지를 정렬하는 제7 단계;
제7 단계의 액체 수지를 경화하는 제8 단계;
닫힌 공간인 공기 공동(air cavity) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지에 복제되는 제9 단계; 및
상기 수지 막의 변형의 역상이 복제되면서 경화되어 직각 형태의 내장형 채널이 형성된 미세유체 채널이 완성되는 제10 단계;
로 이루어지는 공압 구동 방식의 세포 농축기 미세유체 채널의 제조방법.A first step of applying a liquid resin to a first mold for making a hemispherical fluid chamber to a predetermined thickness;
A second step of curing the first mold coated with the liquid resin in the first step;
A third step of applying a liquid resin in a predetermined thickness to a second mold for forming a right-angled embedded channel;
A fourth step of curing the second mold coated with the liquid resin in the third step;
Fifth bonding of the first cured resin in which the air cavity is formed by removing the first mold from the first cured resin cured in the second step using atmospheric pressure plasma to the second cured resin cured in the fourth step step;
A sixth step of removing the second mold from the second cured resin and bonding the bonded cured resin to a glass substrate using atmospheric pressure plasma;
A seventh step of aligning the cured resin after applying a liquid resin to a third mold for manufacturing a lower layer of a three-dimensional microfluidic channel network layer;
An eighth step of curing the seventh step liquid resin;
A ninth step in which the air inside the air cavity, which is a closed space, expands, and the deformed reversed phase is replicated to the liquid resin as the resin film swells; And
A tenth step in which a microfluidic channel in which a right-angled embedded channel is formed is cured while the reverse phase of the deformation of the resin film is duplicated and cured;
Method of manufacturing a microfluidic channel of a cell concentrator of a pneumatically driven method consisting of.
상기 제Ⅰ 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제1 몰드를 경화하는 제Ⅱ 단계;
제2 몰드에 액체 수지를 소정 두께로 도포하는 제Ⅲ 단계;
상기 제Ⅲ 단계에서 상기 액체 수지가 도포된 제2 몰드를 경화하는 제Ⅳ 단계;
제Ⅱ 단계에서 경화된 제1 경화수지를 제Ⅳ 단계에서 경화된 제2 경화수지에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩한 후 유리 기판(Glass substrate)에 상압 플라즈마를 이용하여 본딩하는 제Ⅴ 단계;
제Ⅴ 단계의 액체 수지를 경화하는 제Ⅵ 단계;
닫힌 공간인 공기 공동(air cavity) 내부의 공기가 팽창하게 되어, 수지 막이 부풀어 오르게 되면서 변형된 역상이 액체 수지에 복제되어 하부 미세 유체 채널 네트워크 층 제작을 위한 몰드 구조와 맞닿게 되어 관통형 구조가 형성되는 제Ⅶ 단계; 및
상기 관통형 구조가 경화되어 공압 밸브 구조가 완성되는 제Ⅷ 단계;
를 포함하는 공압 구동 방식의 세포 농축기 공압 밸브의 제조방법.
A first step of applying a liquid resin to a first mold for forming a hemispherical fluid chamber to a predetermined thickness;
A second step of curing the first mold coated with the liquid resin in the first step;
A third step of applying the liquid resin to the second mold in a predetermined thickness;
A fourth step of curing the second mold coated with the liquid resin in the third step;
A fifth step of bonding the first cured resin cured in step II to the second cured resin cured in step IV using atmospheric pressure plasma and then bonding the glass substrate to the glass substrate using atmospheric pressure plasma;
A sixth step of curing the liquid resin of the fifth step;
The air inside the air cavity, which is a closed space, expands, and as the resin film swells, the deformed reversed phase replicates to the liquid resin to make contact with the mold structure for fabricating the lower microfluidic channel network layer, resulting in a through structure. Forming a removing step; And
A step of completing the pneumatic valve structure by curing the through structure;
Method of manufacturing a pneumatic valve of a cell concentrator of a pneumatic drive method comprising a.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20180121573 | 2018-10-12 | ||
KR1020180121573 | 2018-10-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200041760A true KR20200041760A (en) | 2020-04-22 |
KR102127574B1 KR102127574B1 (en) | 2020-06-29 |
Family
ID=70473055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180156525A KR102127574B1 (en) | 2018-10-12 | 2018-12-07 | Pneumatically-driven Cell Concentrator, Cell Concentrate Method, Method of Manufacturing Microfluidic Channel and Method of Manufacturing Pneumatic Valves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102127574B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021206393A1 (en) | 2020-04-06 | 2021-10-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102558147B1 (en) | 2021-09-24 | 2023-07-20 | 울산과학기술원 | Microfluidic film and method for fabricating the microfluidic film |
KR102600749B1 (en) | 2021-09-24 | 2023-11-09 | 울산과학기술원 | Microfluidic module and method for fabricating the microfluidic module |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110037345A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-13 | 한국전자통신연구원 | Array apparatus for separation of single cell |
KR101201939B1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-11-16 | 고려대학교 산학협력단 | Microfluidic platform and preparation method of the same |
KR20130082224A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-19 | 인제대학교 산학협력단 | Method for controlling size of three-dimensional polydimethylsiloxane molds/stamps using thermal shrinkage process |
KR101708990B1 (en) * | 2015-02-24 | 2017-03-08 | 인제대학교 산학협력단 | Micro Valve device and the fabricating method thereof |
-
2018
- 2018-12-07 KR KR1020180156525A patent/KR102127574B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110037345A (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-13 | 한국전자통신연구원 | Array apparatus for separation of single cell |
KR101201939B1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-11-16 | 고려대학교 산학협력단 | Microfluidic platform and preparation method of the same |
KR20130082224A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-19 | 인제대학교 산학협력단 | Method for controlling size of three-dimensional polydimethylsiloxane molds/stamps using thermal shrinkage process |
KR101708990B1 (en) * | 2015-02-24 | 2017-03-08 | 인제대학교 산학협력단 | Micro Valve device and the fabricating method thereof |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
[비특허문헌 1] D. D. Carlo, N. Aghdam, and Luke P. Lee, Anal. Chem., Vol. 78, pp. 4925-4930, 2006. |
[비특허문헌 2] M. Khabiry, B. G. Chung, M. J. Hancock, H. C. Soundararajan, Y. Du, D. Cropek, W. G. Lee, and A. Khademhosseini, Small, Vol. 5, No. 10, pp. 1186-1194, 2009. |
[비특허문헌 3] S. Yamamura, H. Kishi, Y. Tokimitsu, S. Kondo, R. Honda, S. R. Rao, M. Omori, E. Tamiya, and A. Muraguchi, Single-Cell Microarray for Analyzing Cellular Response, Anal. Chem., Vol. 77, pp. 8050-8056, 2005. |
[비특허문헌 4] L. R. Huang, E. C. Cox, R. H. Austin, J. C. Sturm, Continuous particle separation through deterministic lateral displacement, Science. Vol. 304(5673), pp. 987-90, 2004. |
[비특허문헌 5] F. Petersson, A. Nilsson, C. Holm, H. J*?*nsson and T. Laurell, Continuous separation of lipid particles from erythrocytes by means of laminar flow and acoustic standing wave forces. Lab Chip, Vol. 5, 20-22, 2005. |
[비특허문헌 6] P. L. Johansen, F. Fenaroli, L. Evensen, G. Griffiths, and G. Kostera, Optical micromanipulation of nanoparticles and cells inside living zebrafish, Nat Commun. Vol. 7, 10974, 2016. |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021206393A1 (en) | 2020-04-06 | 2021-10-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102127574B1 (en) | 2020-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102127574B1 (en) | Pneumatically-driven Cell Concentrator, Cell Concentrate Method, Method of Manufacturing Microfluidic Channel and Method of Manufacturing Pneumatic Valves | |
JP6591502B2 (en) | Continuous all-chip 3D DEP cell sorter and associated manufacturing method | |
Rapp et al. | LIGA micropump for gases and liquids | |
EP2972405B1 (en) | High-speed on demand microfluidic droplet generation and manipulation | |
EP1474236B1 (en) | Microfluidic separation column devices and fabrication methods | |
WO2011027832A1 (en) | Nucleated red blood cell concentrating/collecting chip and nucleated red blood cell concentrating/collecting method | |
AU2010212376B2 (en) | Microfluidic device for cell separation and uses thereof | |
US20130081757A1 (en) | Valved, microwell cell-culture device and method | |
CN109251841B (en) | Single cell sorting chip, manufacturing method thereof and single cell sorting method | |
US11478754B2 (en) | Peristaltic pump microfluidic separator | |
US20110097793A1 (en) | Cell separation device, cell separation system and cell separation method | |
WO2011123801A1 (en) | Fluidic article fabricated in one piece | |
JP2019512378A (en) | Particle separation device and particle separation method | |
CN109234163B (en) | High-throughput tumor targeted drug concentration screening microfluidic device | |
CN108300640A (en) | A kind of micro-fluidic chip for nucleic acid automation extraction and detection | |
US11447736B2 (en) | Cell separation apparatus for bioreactor | |
Jiang et al. | A multilayer lateral-flow microfluidic device for particle separation | |
CN109097264B (en) | Microfluidic cell adsorption chip for cell patch clamp | |
CN115970781B (en) | Quantitative sample adding structure, concentration gradient micro-fluidic chip and control method thereof | |
TW200531919A (en) | Microfluidic chip | |
Mohan et al. | TANDEM: biomicrofluidic systems with transverse and normal diffusional environments for multidirectional signaling | |
KR102033385B1 (en) | Micro Particle Concentrator of Pneumatically Driven | |
Jiang et al. | Pneumatic microvalves fabricated by multi-material 3D printing | |
Yun et al. | A micro/nano-fluidic chip-based micro-well array for high-throughput cell analysis and drug screening | |
Chen et al. | Reconfigurable 3D-printed Microchannel for Trapping Multi-size Particles. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |