KR20200077125A - 하이브리드 센서 - Google Patents

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KR20200077125A
KR20200077125A KR1020180166332A KR20180166332A KR20200077125A KR 20200077125 A KR20200077125 A KR 20200077125A KR 1020180166332 A KR1020180166332 A KR 1020180166332A KR 20180166332 A KR20180166332 A KR 20180166332A KR 20200077125 A KR20200077125 A KR 20200077125A
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서는, 시료가 공급되는 샘플 패드, 상기 샘플 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 샘플 패드에 공급된 시료를 전달받아 흡수하는 제1 멤브레인부, 흡습 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 제1 멤브레인부로부터 전달받은 시료를 흡수하는 제2 멤브레인부, 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부 상단에 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부를 가압 형성하도록 배치되고, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제1 채널을 포함하는 제1 선형패턴, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제2 채널을 포함하는 제2 선형패턴, 및 상기 제1 선형패턴과 상기 제2 선형패턴 사이에 복수개의 점 형태의 홈을 가지도록 형성되는 도트패턴을 가지고, 투명 재질로 형성되는 기판을 포함하며, 상기 도트패턴 영역에는 복수개의 점 형태의 홈 사이에 시료가 반응하기 위한 바이오 리셉터가 배치된다.

Description

하이브리드 센서{HYBRID SENSOR}
본 발명은 하이브리드 센서에 관한 것이다.
반도체 제조 공정인 미세가공 기술을 이용하여 인체 내 조건과 유사한 조건에서 세포를 배양하는 기술이 있다. 이 중 소위 랩온어칩(lab-on-a-chip)이라고 일컬어지는 기술은 여러 가지 실험 조건들을 하나의 기판(마이크로칩) 안에 조성하여 실험을 실행하는 것으로 칩 위의 실험실을 말한다. 최근에는 포토리소그래피(photolithography) 및 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정 등을 이용하여 기판을 가공하여 실험하기를 원하는 형상의 기판을 제작한 후, 이 기판 상에 반응시료를 가함으로써 실험을 수행하고 있다.
한편, 멤브레인은 모세관 현상에 의해 자발적인 흐름 특성을 가지므로 현장에서 신속하게 진단이 가능하며, 자체적으로 진단이 가능한 이점을 가지고 있다. 임신진단키트, 병원체 진단 등 면역 크로마토그래피 진단을 통한 정성 분석에 멤브레인이 널리 활용되고 있다.
최근 들어 광 신호를 이용한 비표지 분석에 멤브레인을 활용하는 방법이 연구 및 시도되고 있으나, 멤브레인이 가진 불투명 불균일 표면에 의하여 광 반사 또는 산란됨으로써 광 신호를 이용한 정량적인 분석에 사용하기에는 검출 신호의 신뢰성이 보장되지 않는 문제점이 있었다.
KR 10-1691049 B1
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 시료 패드와 결합하는 제1 멤브레인부와 흡습 패드와 결합하는 제2 멤브레인부 사이에 제1 멤브레인부의 상부 일부와 제2 멤브레인부의 상부 일부를 가압하여 형성되고, 그 상부 표면에 미세패턴을 형성하고 투명한 재질로 형성되는 기판을 가지는 하이브리드 센서를 제공하기 위함이다.
본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서는, 시료가 공급되는 샘플 패드, 상기 샘플 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 샘플 패드에 공급된 시료를 전달받아 흡수하는 제1 멤브레인부, 흡습 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 제1 멤브레인부로부터 전달받은 시료를 흡수하는 제2 멤브레인부, 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부 상단에 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부를 가압 형성하도록 배치되고, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제1 채널을 포함하는 제1 선형패턴, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제2 채널을 포함하는 제2 선형패턴, 및 상기 제1 선형패턴과 상기 제2 선형패턴 사이에 복수개의 점 형태의 홈을 가지도록 형성되는 도트패턴을 가지고, 투명 재질로 형성되는 기판을 포함하며, 상기 도트패턴 영역에는 복수개의 점 형태의 홈 사이에 시료가 반응하기 위한 바이오 리셉터가 배치된다.
또한, 상기 제1 선형패턴, 상기 제2 선형패턴 및 상기 도트패턴은 음각으로 식각 형성된다.
또한, 상기 복수개의 제1 채널 사이의 간격은 상기 복수개의 제2 채널 사이의 간격과 동일하다.
또한, 상기 복수개의 제1 채널의 폭 및 상기 복수개의 제2 채널의 폭을 조절하여 상기 기판을 유동하는 시료의 유속 및 유량을 제어한다.
또한, 상기 도트패턴을 구성하는 홈은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성된다.
또한, 상기 도트패턴은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성되는 동일선상 홈패턴, 및 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상 사이에 일정 간격으로 형성되는 비동일선상 홈패턴을 포함한다.
또한, 상기 동일선상 홈패턴과 상기 비동일선상 홈패턴은 시료가 유동하는 방향을 따라 서로 교대로 배치된다.
또한, 상기 도트패턴을 구성하는 복수개의 홈 사이의 간격은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴에서 상기 기판의 중심으로 갈수록 넓게 형성된다.
또한, 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부 사이에는 상기 기판이 배치되고, 상기 기판은 제1 기판영역, 제2 기판영역, 및 제3 기판영역을 가지며, 상기 제1 기판영역, 상기 제2 기판영역, 및 상기 제3 기판영역은 각각 제1 선형패턴, 제2 선형패턴, 도트패턴을 포함하고 상기 각각의 도트패턴 영역에는 시료가 반응하기 위한 서로 다른 바이오 리셉터가 배치된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 멤브레인부에 결합 형성된 흡습 패드는 유체 성분의 시료를 흡수함으로써 제1 멤브레인부를 통해 유동하고 있는 시료에 유체간 인력을 가함으로써 시료 이동이 중단되지 않고 지속적으로 유동할 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 복수개의 제1 채널과 복수개의 제2 채널이 형성됨에 따라 시료는 기판을 통해 유동할 때 전기영동과 같은 외력을 가하지 않고 시료 자체의 모세관력에 따라 제1 채널 및 제2 채널의 벽면에 부착되어 유동하게 하는 이점이 있다.
또한, 복수개의 제1 채널 사이의 간격과 복수개의 제2 채널 사이의 간격을 동일하게 형성함으로써, 각각 등간격으로 형성된 제1 채널 및 제2 채널이 제1 선형패턴 및 제2 선형패턴을 구성하게 되어 시료가 제1 멤브레인부로부터 유입될 때와 제2 멤브레인부로 유출될 때의 유속을 같게 할 수 있으며, 도트패턴 상에서도 일정한 유속 및 유량을 가질 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 제1 선형패턴을 구성하는 복수개의 제1 채널과, 제2 선형패턴을 구성하는 복수개의 제2 채널의 폭을 각각 조절함으로써 멤브레인의 자발적인 유체흐름과 함께 시료의 유속 및 유량의 제어가 가능하게 되므로, 시료의 검사조건을 다양화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판을 광 투과성을 가지는 투명한 재질로 형성함으로써, 기판이 광투과성을 가질 수 있어 하이브리드 센서를 정성분석에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 SPR법(Surface Plasmon Resonance)과 같이 광선을 이용하여 물질의 성분과 양을 측정하는 정량분석의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
또한, 도트패턴을 구성하는 홈이 제1 선형패턴 및 제2 선형패턴이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성됨으로써, 시료가 시료의 진행방향에 대하여 일정한 속도로 유동할 수 있으며, 또한 도트패턴의 존재에 의하여 시료가 균일하게 도트패턴 영역 내에서 확산될 수 있어 바이오 리셉터와 용이하게 반응할 수 있고, 광 신호를 이용한 정량분석에 있어서도 안정적으로 신호를 검출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 동일선상 홈패턴과 비동일선상 홈패턴이 배치됨으로써 모든 도트패턴을 구성하는 복수개의 홈이 제1 선형패턴 및 제2 선형패턴이 연장된 선상에 나란히 배치되는 구성보다 더욱 균일한 시료의 확산을 가능하게 하여 도트패턴 영역에 배치된 바이오 리셉터와의 반응효율을 향상시키는 이점이 있다.
또한, 기판의 중심으로 갈수록 복수개의 홈 사이의 간격이 넓어짐으로써, 복수개의 홈 사이에 바이오 리셉터가 충분히 반응할 수 있는 면적을 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판 중심부에서 다른 영역들보다 시료가 천천히 유동하게 되므로 충분한 시간을 가지고 시료와 바이오 리셉터가 반응할 수 있어 반응효율을 향상시키는 이점도 있다.
또한, 동일한 시료에서 다양한 인자의 검출 실험을 진행하기 위하여 각각 독립된 복수개의 제1 선형패턴, 복수개의 제2 선형패턴, 복수개의 도트패턴, 및 도트패턴 상에 배치된 서로 다른 바이오 리셉터를 가지는 기판을 동일한 제1 멤브레인부와 제2 멤브레인부 사이에 형성함으로써 시료가 유동하기 위한 다중채널을 형성할 수 있고, 하나의 기판 스트립으로 다중 인자 검출이 가능한 하이브리드 센서를 제작하여 진단을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 이러한 기판은 투명 재질로 형성되어 있으므로 다중 인자에 대한 정성분석은 물론 광 신호 검출에 따른 정량분석도 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서의 시료이송 모습에 대한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서에서 기판에 시료가 진행하기 전의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서에서 기판에 시료가 진행한 후의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판의 상면도이다.
도 6은 도트패턴이 부재할 경우의 시료 흐름에 대한 참고도이다.
도 7은 도트패턴이 존재할 경우의 시료 흐름에 대한 참고도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판의 상면도이다.
도 9는 도 5의 A-A' 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서의 상면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서의 상면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서의 시료이송 모습에 대한 참고도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서에서 기판(15)에 시료가 진행하기 전의 모식도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서에서 기판(15)에 시료가 진행한 후의 모식도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판(15)의 상면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 센서는 시료가 공급되는 샘플 패드(11)와, 샘플 패드(11)와 결합되도록 형성되고 샘플 패드(11)에 공급된 시료를 전달받아 흡수하는 제1 멤브레인부(12)를 포함한다. 또한, 흡습 패드(14)와 결합되도록 형성되고 제1 멤브레인부(12)로부터 전달받은 시료를 흡수하는 제2 멤브레인부(13)를 포함한다. 본 발명 하이브리드 센서에서, 샘플 패드(11) 부분에 시료가 공급된다. 시료는 검사하고자 하는 대상이며, 혈액이나 기타 체액이 시료로 기능할 수 있다. 샘플 패드(11)에 공급된 시료는 샘플 패드(11)와 결합 형성된 제1 멤브레인부(12)로 이동한다. 또한, 제1 멤브레인부(12)에 의해 이동된 시료는 제2 멤브레인부(13)로 이동 및 흡수되고, 최종적으로 제2 멤브레인부(13)와 결합 형성된 흡습 패드(14)에 도달하게 된다. 이 때, 제2 멤브레인부(13)에 결합 형성된 흡습 패드(14)는 유체 성분의 시료를 흡수함으로써 제1 멤브레인부(12)를 통해 유동하고 있는 시료에 유체간 인력을 가함으로써 시료 이동이 중단되지 않고 지속적으로 유동할 수 있도록 하는 이점이 있다.
제1 멤브레인과 제2 멤브레인은 다공성 구조를 가져 시료의 자발적인 유체 흐름을 가질 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 멤브레인과 제2 멤브레인은 나이트로셀룰로오스(Nitrocellulose), 나일론(Nylon), 폴리에테르 술폰(Polyethersulfone), 폴리에틸렌(Polyethylene), 용융 실리카(Fumed Silica) 등의 소재로부터 1종 또는 2종의 재질로 형성될 수 있다.
한편, 제1 멤브레인부(12)와 제2 멤브레인부(13) 상단에는 기판(15)이 제1 멤브레인부(12)와 제2 멤브레인부(13)를 가압 형성하도록 배치된다. 기판(15)은 제1 멤브레인부(12)와 제2 멤브레인부(13)의 각 상단 일부분과 겹쳐지도록 배치된다. 이러한 구조에 의하여 제1 멤브레인부(12)가 흡수하고 있던 시료는 제1 멤브레인부(12)와 접하는 기판(15)의 일단으로 이동하여 기판(15) 상에서 유동하게 되고, 기판(15)의 타단과 접하는 제2 멤브레인부(13)로 이동하게 된다.
도 5를 참조하면, 기판(15)은 제1 멤브레인부(12)로부터 제2 멤브레인부(13)로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격(W1')으로 형성되는 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f)을 포함하는 제1 선형패턴(151)을 가질 수 있으며, 이와 함께 제1 멤브레인부(12)로부터 제2 멤브레인부(13)로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격(W2')으로 형성되는 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)을 포함하는 제2 선형패턴(152)을 가질 수 있다. 이 때, 시료가 유동하는 방향이란 제1 멤브레인부(12)와 기판(15)이 접하는 기판(15)의 일측면으로부터 제2 멤브레인부(13)와 기판(15)이 접하는 기판(15)의 타측면으로 향하는 방향을 의미한다. 제1 선형패턴(151)을 구성하는 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f)은 일정한 깊이와 폭을 가지면서 각각의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 간에 일정한 간격을 가지도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 선형패턴(152)을 구성하는 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f) 또한 일정한 깊이와 두께를 가지면서 각각의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f) 간에 일정한 간격을 가지도록 형성될 수 있다. 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f)과 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)이 형성됨에 따라 시료는 기판(15)을 통해 유동할 때 전기영동과 같은 외력을 가하지 않고 시료 자체의 모세관력에 따라 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 및 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)의 벽면에 부착되어 유동하게 하는 이점이 있다.
또한, 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 사이의 간격(W1')은 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f) 사이의 간격(W2')과 동일할 수 있다. 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 사이의 간격(W1')과 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f) 사이의 간격(W2')을 동일하게 형성함으로써, 각각 등간격으로 형성된 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 및 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)이 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)을 구성하게 되어 시료가 제1 멤브레인부(12)로부터 유입될 때와 제2 멤브레인부(13)로 유출될 때의 유속을 동일하게 할 수 있으며, 이는 후술할 도트패턴(153) 상에서도 일정한 유속 및 유량을 가질 수 있도록 하는 이점이 있다.
한편, 제1 선형패턴(151)을 구성하는 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f)의 폭(W1)과, 제2 선형패턴(152)을 구성하는 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)의 폭(W2)을 각각 조절함으로써 멤브레인의 자발적인 유체흐름과 함께 시료의 유속 및 유량의 제어가 가능하게 되므로, 시료의 검사조건을 다양화할 수 있는 이점이 있다.
기판(15)에 형성된 제1 선형패턴(151)과 제2 선형패턴(152) 사이에는 복수개의 점 형태의 홈(153a)을 가지도록 도트패턴(153)이 형성된다. 또한, 복수개의 홈(153a) 사이에는 시료가 반응하기 위한 바이오 리셉터가 배치될 수 있다. 바이오 리셉터는 시료의 특정 인자와 반응하기 위한 작용기를 가지는 항체일 수 있으며, 시료와 바이오 리셉터는 항원-항체 반응에 의하여 시료가 가지고 있는 특정 질병 또는 상태에 대하여 정성적인 검출이 가능하다.
한편, 기판(15)은 광 투과성을 가지는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(15)은 소다라임, 무알칼리, 파이렉스, 사파이어 등 유리 및 산화물 소재, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르 술폰(PES), 폴리아미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아릴레이트(Polyarylate) 등의 플라스틱 소재를 사용할 수 있다. 기판(15)을 광 투과성을 가지는 투명한 재질로 형성함으로써, 기판(15)이 광투과성을 가질 수 있어 SPR법(Surface Plasmon Resonance)과 같이 광선을 이용하여 물질의 성분과 양을 측정하는 정량분석의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.
한편, 제1 선형패턴(151), 제2 선형패턴(152), 및 도트패턴(153)은 음각으로 식각 형성될 수 있다. 이러한 식각 공정은 감광 성질이 있는 포토레지스트를 얇게 도포한 후 마스크 패턴을 올려놓고 빛을 가해 사진을 것과 같은 방법으로 미세채널을 형성하는 포토 리소그래피(photolithography) 공정에 해당할 수 있으며, 제1 선형패턴(151)을 구성하는 복수개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f), 제2 선형패턴(152)을 구성하는 복수개의 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f), 및 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)은 기판(15)의 상부로부터 음각으로 파여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)은 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성될 수 있다. 도면에서는 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)이 5×6의 배열로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성되는 어떠한 배열이라도 가능하다. 또한, 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)도 각각 6개의 제1 채널(151a, 151b, 151c, 151d, 151e, 151f) 및 제2 채널(152a, 152b, 152c, 152d, 152e, 152f)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 시료의 유동에 적합한 수의 채널을 가질 수 있다. 도트패턴(153)을 구성하는 홈(153a)이 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성됨으로써, 시료가 시료의 진행방향에 대하여 일정한 속도로 유동할 수 있으며, 또한 도트패턴(153)의 존재에 의하여 시료가 균일하게 도트패턴(153) 영역 내에서 확산될 수 있어 바이오 리셉터와 용이하게 반응할 수 있고, 광 신호를 이용한 정량분석에 있어서도 안정적으로 신호를 검출할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 도트패턴(153)이 부재할 경우의 시료 흐름에 대한 참고도이며, 도 7은 도트패턴(153)이 존재할 경우의 시료 흐름에 대한 참고도이다.
도 6을 참조하면, 종래의 도트패턴(153)이 부재한 기판(15)을 사용하였을 경우 시료가 기판(15)의 일측면으로부터 타측면까지 균일하게 이동하지 못하고 정체되고 있으나, 도 7의 경우 본 발명의 하이브리드 센서로 복수개의 홈(153a)을 가지는 도트패턴(153)이 기판(15)의 중앙부에 형성됨으로써 시료유체의 유동이 단절되지 않고 균일한 시료의 확산이 유도되고 있는 점을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판(15)의 상면도이다. 도 8을 참조하면, 도트패턴(153)은 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성되는 동일선상 홈패턴(154), 및 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상 사이에 일정 간격으로 형성되는 비동일선상 홈패턴(155)을 포함할 수 있다. 또한, 동일선상 홈패턴(154)과 비동일선상 홈패턴(155)은 시료가 유동하는 방향을 따라 서로 교대로 배치될 수 있다. 시료가 기판(15)의 일측면으로부터 타측면으로 유동하는 과정에서 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)에 담겨지고, 복수개의 홈(153a)으로 지속적으로 시료가 유동하여 옴에 따라 홈(153a)의 전방향으로 시료의 확산이 일어나게 된다. 이 때, 본 발명의 다른 실시예와 같이 동일선상 홈패턴(154)과 비동일선상 홈패턴(155)이 배치됨으로써 모든 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)이 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)이 연장된 선상에 나란히 배치되는 구성보다 더욱 균일한 시료의 확산을 가능하게 하여 도트패턴(153) 영역에 배치된 바이오 리셉터와의 반응효율을 향상시키는 이점이 있다.
도 9는 도 5의 A-A' 단면도이다. 도 9를 참조하면, 전술한 바와 같이 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a)과 제1 선형패턴(151), 및 제2 선형패턴(152)이 기판 상부면에서 하부방향으로 식각 형성되어 형성된다. 시료의 유량과 유속을 제어하기 위해 조절될 수 있다.
또한, 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a) 사이의 간격은 조절되어 도트패턴(153) 사이를 유동하는 시료의 유속 및 도트패턴(153) 상에 배치되는 바이오 리셉터의 면적을 조절할 수 있다. 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a) 사이의 간격이 좁게 형성되면 시료의 신속한 유동이 가능하며, 도트패턴(153)을 구성하는 복수개의 홈(153a) 사이의 간격이 넓게 형성되면 바이오 리셉터가 배치될 수 있는 면적이 넓게 확보되어 시료의 반응성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 제1 선형패턴(151) 및 제2 선형패턴(152)에서 기판(15)의 중심으로 갈수록 넓게 형성될 수 있다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서 중 기판(15)의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 제1 선형패턴(151)으로부터 제2 선형패턴(152)에 이르기까지 복수개의 홀 사이의 간격은 제1 간격(d1), 제2 간격(d2), 제3 간격(d3), 그리고 다시 제3 간격(d3), 제2 간격(d2), 제1 간격(d1)을 가지게 된다. 이 때, 제1 간격(d1)은 제2 간격(d2)보다 좁으며, 제2 간격(d2)은 제3 간격(d3)보다 좁도록 형성될 수 있다. 이와 같이 기판(15)의 중심으로 갈수록 복수개의 홈(153a) 사이의 간격이 넓어짐으로써, 복수개의 홈(153a) 사이에 바이오 리셉터가 충분히 반응할 수 있는 면적을 형성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기판(15) 중심부에서 다른 영역들보다 시료가 천천히 유동하게 되므로 충분한 시간을 가지고 시료와 바이오 리셉터가 반응할 수 있어 반응효율을 향상시키는 이점도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 센서의 상면도이다. 도 11을 참조하면, 제1 멤브레인부(12)와 제2 멤브레인부(13) 사이에는 기판(15)이 배치되고, 기판(15)은 제1 기판영역(15a), 제2 기판영역(15b), 및 제3 기판영역(15c)을 포함할 수 있다. 다만 도면과 같이 3개의 기판영역을 가지는 것으로 한정되는 것은 아니며, 제1 멤브레인부 및 제2 멤브레인부의 크기, 검출하고자 하는 인자의 수 등의 조건에 따라 설계 변경이 가능하다. 기판영역(15a, 15b, 15c) 각각의 도트패턴(153) 영역에는 시료가 반응하기 위한 서로 다른 바이오 리셉터가 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 기판영역(15a)에는 A 바이오 리셉터, 제2 기판영역(15b)에는 B 바이오 리셉터, 제3 기판영역(15c)에는 C 바이로 리셉터가 각각 배치될 수 있다. 동일한 시료에서 다양한 인자의 검출 실험을 진행하기 위하여 각각 독립된 제1 선형패턴(151), 제2 선형패턴(152), 도트패턴(153), 및 도트패턴(153) 상에 배치된 서로 다른 바이오 리셉터를 가지는 복수개의 기판영역을 포함하는 기판(15)을 동일한 제1 멤브레인부(12)와 제2 멤브레인부(13) 사이에 형성함으로써 시료가 유동하기 위한 다중채널을 하나의 기판 스트립으로 형성할 수 있고, 다중 인자 검출이 가능한 하이브리드 센서를 제작하여 진단을 수행할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기판(15)은 투명 재질로 형성되어 있으므로 다중 인자에 대한 정성분석은 물론 광 신호 검출에 따른 정량분석도 가능한 이점이 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 하이브리드 센서는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
11 : 샘플 패드 12 : 제1 멤브레인부
13 : 제2 멤브레인부 14 : 흡습 패드
15 : 기판 15a : 제1 기판영역
15b : 제2 기판영역 15c : 제3 기판영역
151 : 제1 선형패턴 151a : 제1 채널
151b : 제1 채널 151c : 제1 채널
151d : 제1 채널 151e : 제1 채널
151f : 제1 채널 152 : 제2 선형패턴
152a : 제2 채널 152b : 제2 채널
152c : 제2 채널 152d : 제2 채널
152e : 제2 채널 152f : 제2 채널
153 : 도트패턴 153a : 홈
154 : 동일선상 홈패턴 155 : 비동일선상 홈패턴
W1' : 제1 채널간 간격 W2' : 제2 채널간 간격
W1 : 제1 채널의 폭 W2 : 제2 채널의 폭
d1 : 제1 간격 d2 : 제2 간격
d3 : 제3 간격

Claims (9)

  1. 시료가 공급되는 샘플 패드;
    상기 샘플 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 샘플 패드에 공급된 시료를 전달받아 흡수하는 제1 멤브레인부;
    흡습 패드와 결합되도록 형성되며, 상기 제1 멤브레인부로부터 전달받은 시료를 흡수하는 제2 멤브레인부;
    상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부 상단에 상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부를 가압 형성하도록 배치되고, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제1 채널을 포함하는 제1 선형패턴, 상기 제1 멤브레인부로부터 상기 제2 멤브레인부로 시료가 유동하는 방향에 수직하여 등간격으로 형성되는 복수개의 제2 채널을 포함하는 제2 선형패턴, 및 상기 제1 선형패턴과 상기 제2 선형패턴 사이에 복수개의 점 형태의 홈을 가지도록 형성되는 도트패턴을 가지고, 투명 재질로 형성되는 기판;을 포함하며,
    상기 도트패턴 영역에는 복수개의 점 형태의 홈 사이에 시료가 반응하기 위한 바이오 리셉터가 배치되는 하이브리드 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 선형패턴, 상기 제2 선형패턴 및 상기 도트패턴은 음각으로 식각 형성되는 하이브리드 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 제1 채널 사이의 간격은 상기 복수개의 제2 채널 사이의 간격과 동일한 하이브리드 센서.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수개의 제1 채널의 폭 및 상기 복수개의 제2 채널의 폭을 조절하여 상기 기판을 유동하는 시료의 유속 및 유량을 제어하는 하이브리드 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 도트패턴을 구성하는 홈은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성되는 하이브리드 센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 도트패턴은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상에 일정 간격으로 형성되는 동일선상 홈패턴, 및 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴이 연장된 선상 사이에 일정 간격으로 형성되는 비동일선상 홈패턴을 포함하는 하이브리드 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 동일선상 홈패턴과 상기 비동일선상 홈패턴은 시료가 유동하는 방향을 따라 서로 교대로 배치되는 하이브리드 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 도트패턴을 구성하는 복수개의 홈 사이의 간격은 상기 제1 선형패턴 및 상기 제2 선형패턴에서 상기 기판의 중심으로 갈수록 넓게 형성되는 하이브리드 센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 멤브레인부와 상기 제2 멤브레인부 사이에는 상기 기판이 배치되고, 상기 기판은 제1 기판영역, 제2 기판영역, 및 제3 기판영역을 가지며, 상기 제1 기판영역, 상기 제2 기판영역, 및 상기 제3 기판영역은 각각 제1 선형패턴, 제2 선형패턴, 도트패턴을 포함하고 상기 각각의 도트패턴 영역에는 시료가 반응하기 위한 서로 다른 바이오 리셉터가 배치되는 하이브리드 센서.
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