KR20230123514A

KR20230123514A - 미세 액적 생성 방법 및 생성 시스템

Info

Publication number: KR20230123514A
Application number: KR1020237025033A
Authority: KR
Inventors: 한빈 마; 수바오 스; 카이 진; 롱치앤 쉬
Original assignee: 포샨 악셀 보신 테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-08-23
Also published as: AU2021407922A1; JP2024505501A; CA3203394A1; US20240042436A1; EP4268957A1; WO2022134986A1

Abstract

본 출원은 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템을 제공한다. 이 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템으로 대량의 미세 액적을 신속하게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있으며 조작 절차가 간편하다. 또한 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 그리고 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 게다가, 상극판과 하극판의 간격, 흡인점의 수량, 면적, 및 위치를 제어함으로써 형성되는 미세 액적의 부피와 밀도를 조정할 수 있다. 이를 통하여 본 출원은 고밀도 미세 액적을 신속하게 형성할 수 있고, 형성되는 고밀도 미세 액적의 부피 및 밀도를 정확하게 제어할 수 있는 미세 액적 생성 방법 및 미세 액적 생성 시스템을 제공한다.

Description

미세 액적 생성 방법 및 생성 시스템

본 발명은 액적 제어 기술, 특히 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템에 관한 것이다.

일정한 액체를 부피가 균일한 미세 액적으로 분할하는 것은 미세 유체 기술이 해결하려는 핵심적인 문제 중의 하나이자, 액적 디지털 PCR(ddPCR), 디지털 고리 매개 등온 증폭법(dLAMP), 디지털 효소 결합 면역 흡착 검사(dELISA), 단세포 오믹스 등이 포함된 여러 응용 분야의 관건이기도 하다. 현재 나노리터(nL) 액적을 고처리량으로 생성하는 기술 수단으로는 주로 미세 액적 기반의 미세 유체 기술과 마이크로웰 어레이(microwell array) 기반의 미세 유체 기술 등이 있다. 미세 액적 기반의 미세 유체 기술을 잘 활용하는 대표적인 업체는 Bio-Rad와 10XGenomics 등이 있다. 이 기술의 특징은 고정밀 마이크로 펌프로 오일을 제어하고 십자형 구조로 액체 샘플을 연속 압출함으로써 대량의 피코리터(pL) ~ 나노리터(nL)의 미세 액적을 생성하는 것이다. 미세 액적 기반의 미세 유체 기술을 통하여 나노리터(nL) 액적을 고처리량으로 생성하는 방법은 고정밀 마이크로 펌프의 압력 강도에 대한 정확한 제어, 그리고 MEMS를 통한 고정밀 칩 가공 기술과 밀접한 관계가 있다. 생성되는 미세 액적들은 동일한 용기에 보관되고 검측시 각 액적은 마이크로 채널을 통하여 일일이 검측되어야 하므로 관련 장비의 비용이 높을 뿐만 아니라 시스템이 복잡하다. 마이크로웰 어레이 기반의 미세 유체 기술을 잘 활용하는 대표적인 업체는 Thermo Fisher이다. 이 기술의 특징은 기계력으로 액체 샘플을 마이크로웰 어레이에 코팅하여 샘플이 균일하게 각 마이크로웰에 분배되게 하여 피코리터(pL) ~ 나노리터(nL)의 미세 액적을 생성하는 것이다. 마이크로웰 어레이 기반의 미세 유체 기술은 보통 기계력으로 시약을 균일하게 마이크로웰 어레이에 코팅하고 불활성 액체 매체로 마이크로웰의 상하 양면을 메우는 것을 통해야 하므로, 이 방법은 절차가 비교적 복잡하고 자동화의 정도가 낮으며 실험 처리량이 비교적 적고 샘플의 준비 시간이 길다는 등의 단점들이 존재한다.

디지털 미세 유체 기술은 각 미세 액적을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 미세 액적을 고처리량으로 생성하는 또 다른 기술적 수단이 되었다. 특허 WO 2016/170109 Al와 US20200061620S50은 모두 디지털 미세 유체 기술에 기반하여 대량의 미세 액적을 생성하는 방법을 밝혔다. 그러나 상기 특허와 관련된 나노리터(nL)의 미세 액적 생성 방법은 주로 디지털 미세 유체 기술을 통하여 큰 액적을 제어하여 작은 액적을 생성하고 나서 이 작은 액적을 해당 위치로 이송하는 것이다. 이 방법의 주요 단점은 작은 액적을 생성하는 속도가 비교적 느리고 샘플의 준비 시간이 비교적 긴 것이다.

이를 감안하여 본 발명은 작은 액적을 생성할 때 속도가 빠르고 안정적이며 제어가 가능한 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 미세 액적 생성 시스템의 미세 유체 칩과 상기 미세 유체 칩에 연결되는 액적 구동 유닛을 포함하는 것이다. 상기 미세 유체 칩은 상극판과 하극판을 포함하고 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되며 상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성된다. 상기 흡인점은 액적을 흡착하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 상기 유체 채널층에 주입되는 액체가 상기 유체 채널층에서 흐르도록 구동하여 상기 흡인점 위치에서 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함한다. 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층이 대향하여 설치되고 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되며 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극 사이에 켜지지 않은 전극이 배치된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판의 상기 제1 소수층의 상기 도전층과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이를 형성한다. 상기 친수점 어레이의 친수점은 상기 흡인점이고, 인접하는 친수점은 간격을 두고 형성된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층의 상기 전극의 형상은 육각형 및/또는 정사각형이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극과 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극과, 상기 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극 양쪽에 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극과, 상기 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극 양쪽에 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 육각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 상기 정사각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층은 차례로 연결되는, 어레이로 설치되는 복수의 제1 정사각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제1 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 정사각형 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극층은 차례로 연결되는, 어레이로 설치되는 복수의 제1 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 정사각형 전극 또는 상기 정사각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 상기 제2 정사각형 전극의 한 변의 길이는 상기 제1 정사각형 전극의 한 변의 길이의 1/5 ~ 1/2이다. 상기 제1 육각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 상기 제2 육각형 전극의 한 변의 길이는 상기 제1 육각형 전극의 한 변의 길이의 1/5 ~ 1/2이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 액적 구동 유닛은, 전극 구동 유닛이고 상기 전극 구동 유닛은 상기 전극층에 연결되어 상기 전극층의 상기 전극의 온/오프를 제어하며, 상기 유체 채널층에 주입되는 액체가 상기 유체 채널층에서 흐르는 것을 제어하여 상기 흡인점 위치에서 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩의 중심에 용액 주입구가 설치되고, 상기 용액 주입구는 상기 유체 채널층에 액체를 주입하는 데 사용된다. 상기 미세 유체 칩에 복수의 용액 배출구가 설치되고, 상기 용액 배출구는 상기 미세 유체 칩에서 여분의 액체를 배출하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 회전식 구동 유닛이고, 상기 회전식 구동 유닛은 상기 미세 유체 칩을 회전 구동하여, 유체 채널층에 주입되는 액체가 스핀 코팅 방식으로 상기 흡인점에서 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩을 회전시키는 회전 속도는 0rpm 초과 1000rpm 이하이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극의 형상은 육각형이고 상기 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이며, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이의 거리는 5μm ~ 600μm이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩에는 제1 샘플 주입구와, 제1 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제1 샘플 주입구와 상기 제1 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제1 대각선 상에 설치되고, 상기 액적 구동 유닛은 제1 마이크로 펌프와, 제3 마이크로 펌프를 포함하고, 상기 제1 샘플 주입구와 연결되는 상기 제1 마이크로 펌프는 상기 유체 채널층에 액체를 주입하는 데 사용되어 상기 액체가 상기 유체 채널층 전체를 채우도록 만들고, 상기 제1 샘플 배출구와 연결되는 상기 제3 마이크로 펌프는 상기 제1 샘플 배출구에서 흘러나오는 액체 또는 기체를 빼내는 데 사용되어 상기 흡인점 위치에서 미세 액적을 생성한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩에는, 제2 샘플 주입구와, 제2 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제2 샘플 주입구와 상기 제2 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제2 대각선 상에 설치된다. 상기 액적 구동 유닛은 제2 마이크로 펌프와, 제4 마이크로 펌프를 포함한다. 상기 제2 샘플 주입구와 연결되는 상기 제2 마이크로 펌프는 상기 유체 채널층에 매개체를 주입하는 데 사용되며, 상기 제2 샘플 배출구와 연결되는 상기 제4 마이크로 펌프는 상기 제2 샘플 배출구에서 흘러나오는 여분의 액체나 매개체를 빼내는 데 사용되어, 상기 흡인점 위치에서 매개체에 싸인 미세 액적을 얻는다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 커버의 두께는 0.05mm ~ 1.7mm이고, 상기 기판의 두께는 0.05mm ~ 1.7mm이고, 상기 도전층의 두께는 10nm ~ 500nm이고, 상기 유전체층의 두께는 50nm ~ 1000nm이고, 상기 전극층의 두께는 10nm ~ 1000nm이고, 상기 제1 소수층의 두께는 10nm ~ 200nm이며, 상기 제2 소수층의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

미세 액적 생성 시스템의 특징은 상극판과 하극판으로 구성되는 미세 유체 칩에 있다. 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되고, 상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성한다. 상기 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다. 상기 상극판이 위치하는 평면과 하극판이 위치하는 평면 사이에 끼인각을 형성한다. 상기 상극판에 복수의 샘플 주입구가 설치되고 상기 샘플 주입구는 상기 상극판의 가장자리에 위치한다. 상기 샘플 주입구는 액체를 주입하는 데 사용된다. 상기 유체 채널층은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부의 높이는 상기 유체 채널층의 제2 단부의 높이보다 낮다. 상기 샘플 주입구를 통하여 상기 유체 채널층의 제1 단부에 액체를 주입할 시 상기 액체가 계면장력에 의해 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고 상기 흡인점 위치에서 미세 액적이 형성된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판과 하극판 사이의 각도는 0°보다 크고 3°보다 작다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 단부에서 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 거리는 0μm ~ 200μm이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함한다. 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층은 대향하여 설치되고, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되며, 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극 사이에는 켜지지 않은 전극이 배치된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판의 상기 제1 소수층의 상기 도전층과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이를 형성한다. 상기 친수점 어레이의 친수점은 상기 흡인점이고, 인접한 친수점은 간격을 두고 형성된다.

미세 액적 생성 방법의 특징은 다음과 같은 단계를 포함하는 데 있다.

단계 S1에서 미세 유체 칩을 준비한다. 미세 유체 칩은 상극판과 하극판을 포함하고 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되어 있다.

단계 S2에서 상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성하고, 상기 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S3에서 상기 유체 채널층에 액체를 주입한다.

단계 S4에서 액체가 상기 유체 채널층에서 흐르도록 구동하여 상기 미세 유체 칩의 복수의 흡인점 위치에 미세 액적을 형성한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함한다. 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되어 있다.

상기 단계 S2는 다음과 같은 조작을 포함한다. 상기 전극층의 복수의 전극을 켜고, 켜진 상기 전극이 상기 흡인점을 형성하며, 인접한 켜진 상기 전극 사이에 켜지지 않은 상기 전극을 배치한다.

상기 단계 S2는 다음과 같은 조작을 포함한다. 레이저나 플라스마로 상기 제1 소수층의 원하는 위치의 소수성 코팅을 처리하여, 상기 제1 소수층에 친수점을 형성한다. 상기 친수점은 상기 흡인점이고 인접한 상기 친수점은 사이를 띄워서 형성한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 단계 S4는 다음과 같은 조작을 포함한다.

단계 S110에서 제1줄부터 제P줄까지의 전극을 켜서, 액체가 상기 유체 채널층의 제1줄부터 제P줄까지의 전극에 대응하는 위치에서 큰 액적을 형성하도록 한다. 여기서, P는 양의 정수이다.

단계 S120에서 제1줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제1줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 상기 흡인점에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 한다.

단계 S130에서 제2줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제2줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 상기 흡인점에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 하고 상기 제1줄의 흡인점과 제2줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 한다.

단계 S140에서 제n줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제n줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극을 켜서, 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 상기 흡인점에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 하고 제n줄의 흡인점과 제n-1줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 한다. 여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.

단계 S150에서 상기 큰 액적이 소모될 때까지 단계 S140을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩에서 복수의 미세 액적을 형성한다.

단계 S210에서 제1줄부터 제P줄까지의 전극을 켜서, 상기 유체 채널층의 액체가 상기 전극층의 제1줄부터 제P줄까지의 전극에서 큰 액적을 형성하도록 한다. 여기서, P는 양의 정수이다.

단계 S220에서 제1줄의 전극을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 친수점 위치에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다.

단계 S230에서 제2줄의 전극을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 전극층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 친수점 위치에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다.

단계 S240에서 제n줄의 전극을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 전극층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 친수점 위치에서 미세 액적을 형성하도록 구동한다. 여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.

단계 S250에서 상기 큰 액적이 소모될 때까지 단계 S240을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩에서 복수의 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단계 S4는 다음과 같은 조작을 포함한다. 상기 미세 유체 칩을 회전시키고, 상기 유체 채널층의 액체가, 켜진 복수의 상기 전극에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 단계 S4는 다음과 같은 조작을 포함한다. 상기 미세 유체 칩을 회전시키고, 상기 유체 채널층 안의 액체가, 복수의 상기 친수점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 단계 S4에서 상기 미세 유체 칩을 회전시키는 회전 속도가 0rpm 초과 1000rpm 이하이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 단계 S3은 다음과 같은 조작을 포함한다. 상기 미세 유체 칩의 중심에 위치하는 샘플 주입구를 통하여 액체를 주입한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 또한 여분의 액체가 상기 유체 채널층에서 흘러나올 시 상기 미세 유체 칩에 대한 회전을 중지하는 조작도 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판이 위치하는 평면과 하극판이 위치하는 평면 사이에 끼인각을 형성한다. 상기 상극판에 복수의 샘플 주입구가 설치되고 상기 샘플 주입구는 상기 상극판의 가장자리에 위치한다. 상기 샘플 주입구는 액체를 주입하는 데 사용된다. 상기 유체 채널층은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부의 높이는 상기 유체 채널층의 제2 단부의 높이보다 낮다.

상기 단계 S3에서 상기 샘플 주입구를 통하여 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부에 액체를 주입할 시, 상기 액체가 상기 유체 채널층에 주입되어 계면장력에 의해 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고, 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 형성한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단계 S3에서 상기 액체의 주입 속도는 1μL/s ~ 10μL/s이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 단부에서의 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 거리는 0μm ~ 200μm이고 상기 상극판과 하극판 사이의 각도는 0°보다 크고 3°보다 작다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩에는 제1 샘플 주입구와, 제1 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제1 샘플 주입구와 상기 제1 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제1 대각선 상에 설치된다. 상기 제1 샘플 주입구는 제1 마이크로 펌프와 연결되고 상기 제1 샘플 배출구는 제3 마이크로 펌프와 연결된다.

상기 단계 S3에서 제1 마이크로 펌프로 상기 제1 샘플 주입구를 통해 상기 유체 채널층에 액체를 주입한다. 그리고 제3 마이크로 펌프로 상기 제1 샘플 배출구에서 흘러나오는 액체를 빼낸다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 미세 유체 칩에는 제2 샘플 주입구와, 제2 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제2 샘플 주입구와 상기 제2 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제2 대각선 상에 설치된다. 제2 샘플 주입구는 제2 마이크로 펌프와 연결되고 상기 제2 샘플 배출구는 제4 마이크로 펌프와 연결된다.

상기 단계 S4에서 상기 제2 마이크로 펌프로 상기 제2 샘플 주입구를 통해 상기 유체 채널층에 매개체를 주입한다. 비흡인점 위치에 있는 상기 액체가 상기 매개체에 의해 밀려 나온다. 상기 액체가 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 남긴다. 상기 미세 액적은 상기 매개체에 싸여 있고, 제4 마이크로 펌프로 상기 제2 샘플 배출구에서 흘러나오는 매개체를 빼낸다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 간격, 흡인점의 수량, 면적, 및 위치 조절 방식을 제어함으로써 상기 미세 유체 칩에서 형성되는 미세 액적의 부피와 밀도를 조정할 수 있다.

미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

미세 유체 칩을 준비한다. 미세 유체 칩은 상극판과 하극판을 포함하고 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되어 있다. 상기 하극판은 전극층을 포함하고 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함한다.

상기 하극판에 복수의 흡인점을 형성하고 상기 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다. 상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의해 형성되고, 인접한 켜진 상기 전극 사이에 켜지지 않은 상기 전극을 배치한다.

상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입한다. 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 n₁개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₁개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에서 n₂개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

그리고 지속적으로 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₂개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에서 n₃개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

상기 전극의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성한다.

이 가운데, n₁, n₂, 및 n₃은 2 이상의 양의 정수이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고, 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에서 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고, 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에서 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고, 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에서 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극의 형상은 정사각형이나 육각형이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층과 유전체층을 포함하며, 상기 제2 소수층, 유전체층, 및 전극층이 차례로 겹쳐 설치되고, 상기 제1 소수층과 제2 소수층이 대향하여 설치되며, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이의 거리는 5μm ~ 600μm이다.

본 출원은 상기 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템으로 대량의 미세 액적을 신속하게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 대폭으로 단축할 수 있을 뿐만 아니라 조작 절차가 간편한 장점까지 지닌다. 고정밀 마이크로 펌프 등의 장비가 없어도 되므로 시스템 비용을 줄일 수 있다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 또한 상극판과 하극판 사이의 간격, 흡인점의 수, 면적, 및 위치를 조절하는 방식을 제어함으로써 형성되는 미세 액적의 부피와 밀도를 정밀하게 조절할 수 있어, 고밀도 미세 액적을 신속하게 형성할 수 있고, 형성되는 고밀도 미세 액적의 부피와 밀도를 정확하게 제어할 수 있는 미세 액적 생성 방법 및 미세 액적 생성 시스템을 제공한다.

본 출원에서 제시한 미세 액적 생성 방법 및 생성 시스템은 확장성이 강하기 때문에 칩 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 나아가, 전극층은 적어도 2개의 형상이 서로 다르고 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하므로, 전극의 온/오프를 제어하여 큰 액적은 어레이로 설치되고 그 중 하나의 형상으로 이루어지는 복수의 전극에서 미세 액적을 형성하고, 어레이로 설치되고 다른 하나의 형상으로 이루어지는 복수의 전극에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 마칠 수 있다. 이에 의해 액체 샘플 간의 교차 오염을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의해 제공되는 미세 액적 생성 시스템 중 미세 유체 칩의 단면 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의해 제공되는 미세 액적 생성 시스템의 구조 개략도이다.
도 3은 도 1에 제시된 미세 액적 생성 시스템을 사용하여 미세 액적을 생성하는 방법의 절차도이다.
도 4는 큰 액적을 이동시켜 한 개의 미세 액적을 형성하는 절차 개략도이다.
도 5는 큰 액적을 이동시켜 복수의 미세 액적을 형성하는 절차 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1 중의 큰 액적이 미세 유체 칩에서 이동하여 복수의 미세 액적을 형성하는 절차 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1 중의 큰 액적이 미세 유체 칩에서 이동하여 복수의 미세 액적을 형성하는 실제 실험의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1 중의 큰 액적이 미세 유체 칩에서 이동하여 복수의 미세 액적을 형성하는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 1 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 절차도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 2 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시형태 2 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 절차도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 3 중의 미세 액적 생성 시스템을 나타내는 구조 개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 3에 의해 제공되는 미세 액적 생성 시스템의 미세 유체 칩의 단면 구조 개략도이다.
도 16과 도 17은 본 발명의 실시형태 3 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 18은 디지털 Elisa 속 혼합용액의 구성 및 구조를 나타내는 개략도이다.
도 19는 미세 액적 생성 시스템을 이용하여 디지털 Elisa를 구현하는 작업 절차 개략도이다.
도 20과 도 21은 본 발명의 실시형태 3 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 절차도이다.
도 22 내지 도 25는 본 발명의 실시형태 4 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 26과 도 27은 본 발명의 실시형태 4 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 나타내는 절차도이다.
도 28은 본 발명의 실시형태 5에 의해 제공되는 미세 액적 생성 시스템의 미세 유체 칩의 단면 구조 개략도이다. 이는 미세 액적을 생성하는 과정을 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시형태 5에 의해 제공되는 전극층의 첫 번째 구조 개략도이다.
도 30은 본 발명의 실시형태 5에서 첫 번째 구조의 전극층을 사용하였을 때 액적을 이동시켜 미세 액적을 생성하는 개략도이다.
도 31은 본 발명의 실시형태 5에 의해 제공되는 전극층의 두 번째 구조 개략도이다.
도 32는 본 발명의 실시형태 5에서 두 번째 구조의 전극층을 사용하였을 때 액체를 이동시켜 미세 액적을 생성하는 개략도이다.
도 33은 본 발명의 실시형태 5에서 액체를 이동시켜 미세 액적을 생성하는 개략도이다. 이는 상기 미세 액적 생성 방법을 이용하여 세포 선별 실험을 진행하는 과정을 나타낸다.
도 34는 본 발명의 실시형태 5에서 액체를 이동시켜 미세 액적을 생성하는 개략도이다. 이는 피코리터(pL) 스케일의 미세 액적을 생성하는 과정을 나타낸다.
도 35는 본 발명의 실시형태 5에 의해 제공되는 미세 액적 생성 방법의 절차 개략도이다.
도 36은 본 발명의 실시형태 6에 의해 제공되는 미세 액적 생성 방법의 절차 개략도이다.
도 37은 본 발명의 실시형태 6 중의 액체 샘플을 이동시켜 미세 액적을 생성하는 첫 번째 방식의 개략도이다.
도 38은 본 발명의 실시형태 6 중의 액체를 이동시켜 미세 액적을 생성하는 첫 번째 방식의 실험 개략도이다. 이는 피코리터(pL) 스케일의 미세 액적을 생성하는 과정을 나타낸다.
도 39는 본 발명의 실시형태 6 중의 액체를 이동시켜 미세 액적을 생성하는 첫 번째 방식의 단세포 실험의 개략도이다.
도 40은 본 발명의 실시형태 6 중의 액체 샘플을 이동시켜 미세 액적을 생성하는 두 번째 방식의 개략도이다.
도 41은 본 발명의 실시형태 6 중의 액체 샘플을 이동시켜 미세 액적을 생성하는 세 번째 방식의 개략도이다.
도 42는 본 발명의 실시형태 6 중의 액체 샘플을 이동시켜 미세 액적을 생성하는 네 번째 방식의 개략도이다.

본 출원의 목적, 기술적 방안, 및 장점을 보다 명확히 밝히기 위해 이하에서 도면과 실시형태를 결합하여 본 출원에 대해 더욱 자세히 설명하고자 한다. 주목할 점은 여기에서 설명하는 구체적인 실시형태는 이 출원을 설명하는 데만 사용되며 본 출원을 제한하는 데 사용되지 않는 것이다.

실시형태 1

도 1 내지 도 9에서 실시형태 1에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 구체적으로 밝힌다.

구체적으로 보면 상기 미세 액적 생성 시스템은 미세 유체 칩(100)과 이에 연결되는 액적 구동 유닛을 포함하고 상기 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함한다. 상기 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있고 상기 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되며 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 상기 유체 채널층(101)에 주입하는 액체(200)가 상기 유체 채널층(101)에서 흐르도록 구동하여 상기 흡인점 위치에서 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

한층 더 구체적으로 보면 도 1과 같이, 상기 상극판(10)은 차례로 설치된 상부 커버(11), 도전층(12), 제1 소수층(13)을 포함한다. 상기 하극판(20)은 차례로 설치된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 전극층(23)을 포함한다. 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21)은 대향하여 설치되고 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다. 상기 상극판(10)과 상기 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되고 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다. 상기 전극층(23)은 어레이로 설치되는 복수의 전극(24)을 포함한다.

이 실시형태에서 상기 액적 구동 유닛은 전극 구동 유닛이고 상기 전극 구동 유닛은 상기 전극층(23)에 연결되어 상기 전극층(23)의 상기 전극(24)의 온/오프를 제어한다. 나아가 상기 유체 채널층(101)에 주입되는 액체(200)가 상기 유체 채널층(101)에서 흐르는 것을 제어하여 상기 흡인점 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다.

상기 복수의 흡인점의 크기는 동일해도 되고, 달라도 되며, 수량과 위치는 실제 수요에 따라 형성하여, 부피가 같거나 다른 미세 액적(201)을 동시에 생성할 수 있다.

또한, 상기 유체 채널층(101)의 간격, 상기 흡인점의 수량과 위치, 면적을 제어함으로써 상기 미세 유체 칩(100)에서 형성되는 미세 액적(201)의 부피와 밀도를 조정할 수 있다. 이를 통하여 본 출원은 고밀도 미세 액적을 신속하게 형성할 수 있고, 형성되는 고밀도 미세 액적의 부피와 밀도를 정밀하게 제어할 수 있는 미세 액적 생성 방법 및 미세 액적 생성 시스템을 제공한다.

선택적으로, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 흡인점은 상기 전극층(23)에 있는 켜진 전극(241)에 의해 형성될 수 있고 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)이 배치된다.

선택적으로, 상기 전극층(23)의 상기 전극(24)의 형상은 육각형 또는 정사각형일 수 있다. 본 실시형태에서 전극(24)의 형상은 육각형이다. 전극(24)의 형상이 육각형일 때 접촉면이 커져 전극(24)의 이용률이 더욱 높다. 그리고 전극(24)의 형상은 육각형과 정사각형의 조합일 수도 있고, 또는 임의의 기타 형상이나 임의의 기타 형상의 조합일 수도 있다는 것에 대하여 본 출원은 제한을 두지 않는다.

선택적으로, 상기 육각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고 상기 정사각형 전극의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다. 본 출원은 전극(24)의 크기에도 제한을 두지 않는다.

상기 미세 액적 생성 시스템은 큰 액적을 유체 채널층(101)에 주입하고 전극 구동 유닛으로 전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 유체 채널층(101)에 주입된 큰 액적이 전극층(23) 표면을 코팅과 비슷한 방식으로 흐르도록 하고 유체 채널층(101)의 복수의 흡인점에서 미세 액적(201)을 생성하도록 한다. 이를 통하여 간편한 조작 절차로 액적 생성 시간을 크게 단축하고 액적 생성의 안정성을 제고하며 수요에 따라 생성되는 액적의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 고정밀 마이크로 펌프 등의 장비가 필요하지 않아 시스템 비용이 절감된다. 뿐만 아니라 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 보다 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

선택적으로, 도 2와 같이, 본 실시형태를 변형한 실시형태에서 상기 흡인점은 친수점(131)으로 형성될 수도 있다. 보다 구체적으로 보면 상기 상극판(10)의 상기 제1 소수층(13)의 도전층(12)과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이를 형성한다. 상기 친수점 어레이의 친수점(131)은 상기 흡인점이고 인접한 상기 친수점(131)은 사이를 띄워서 형성한다.

상기 친수점 어레이는 상기 제2 소수층(21)에 형성될 수도 있고, 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21) 모두에 친수점(131)이 형성될 수도 있다. 본 출원은 이에 대하여 제한을 두지 않는다.

도 2를 참고하면, 친수성 수식을 통하여 제1 소수층(13)의 도전층(12)과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이가 형성되고 인접한 친수점(131) 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 있다. 전극 구동 유닛은 전극층(23)에 연결되고, 전극 구동 유닛은 큰 액적이 유체 채널층(101)을 흐르게 하는 데 사용되며, 큰 액적이 친수점(131)에서 미세 액적(201)을 형성하도록 한다. 즉 상기 미세 액적 생성 시스템을 통하여 형성되는 미세 액적(201)의 부피는 상기 유체 채널층(101)의 간격인 h와 상기 친수점(131)의 면적에 달려 있다.

상기 미세 액적 생성 시스템은 큰 액적을 유체 채널층(101)에 주입하고 전극 구동 유닛으로 큰 액적이 유체 채널층(101)을 흐르게 함으로써, 큰 액적이 친수점(131)을 지날 때 친수점(131)의 친수성 작용에 의해 친수점(131)에서 미세 액적(201)을 형성한다. 이에 의해 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 그리고 상기 미세 액적 생성 시스템은 전극(24)의 제어를 통하여 미세 액적(201)을 분할할 필요가 없으므로 조작이 보다 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

본 출원은 도 1 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법도 제공한다. 당해 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 전극층(23)을 지날 때 전극층(23)의 복수의 흡인점에서 각각 미세 액적(201)을 생성하도록 한다.

상기 미세 액적 생성 방법으로 전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 전극층(23)을 지날 때 전극층(23)의 복수의 흡인점에서 각각 미세 액적(201)을 생성하도록 한다. 이는 액적 생성 시간을 대폭으로 단축할 수 있고 조작 절차가 간편하다.

상기 복수의 흡인점의 크기는 부피가 서로 다른 미세 액적(201)을 동시에 생성하기 위하여 동일하거나 다를 수 있다.

더 나아가 복수의 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 있다. 복수의 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 있는 것에 의해 미세 액적(201)의 결합을 피할 수 있다. 물론 복수의 흡인점 사이에 두 개의 전극(24)이 있는 것도 좋은 방법이다.

구체적으로 도 3을 참고하면, 전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 전극층(23)을 지날 때 전극층(23)의 복수의 흡인점에서 각각 미세 액적(201)을 생성하도록 하는 단계는 다음과 같다.

단계 S110에서 제1줄부터 제P줄까지의 전극(24)을 켜서 액체(200)가 상기 유체 채널층(101)의 제1줄부터 제P줄까지의 전극에 대응하는 위치에서 큰 액적을 형성하도록 한다. 여기서, P는 양의 정수이다.

단계 S120에서 제1줄의 흡인점의 전극(24)을 켠 채 제1줄의 다른 전극(24)을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극(24)을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 상기 흡인점에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 배치되도록 한다.

단계 S130에서 제2줄의 흡인점의 전극(24)을 켠 채 제2줄의 다른 전극(24)을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극(24)을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 상기 흡인점에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 배치되도록 하고, 상기 제1줄의 흡인점과 제2줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 한다.

단계 S140에서 제n줄의 흡인점의 전극(24)을 켠 채 제n줄의 다른 전극(24)을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극(24)을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 상기 흡인점에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다. 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극(24)이 배치되도록 하고 제n줄의 흡인점과 제n-1줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 한다. 여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.

단계 S150에서 상기 큰 액적이 소모될 때까지 단계 S140을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩(100)에서 복수의 미세 액적(201)이 형성되도록 한다.

단계 S150에서 단계 S140을 반복 실시하는 구체적인 조작은 다음과 같다. n이 3이면 단계 S140을 실시하고, n이 4이면, 단계 S140을 실시하고, n이 5이면 단계 S140을 실시하고 ... 큰 액적이 소모될 때까지 이 조작을 실시한다. 즉 큰 액적이 순서에 따라 제1줄에서 제n줄까지 이동하고 제1줄에서 제n줄까지 모두 복수의 미세 액적(201)이 형성되는 것이다.

그리고 상기 미세 액적 생성 방법의 '줄'은 '열'로 표시할 수 있다. 즉 큰 액적이 순서에 따라 제1열에서 제n열까지 이동하고 제1열에서 제n열까지 모두 복수의 미세 액적(201)이 형성되는 것이다.

일 실시형태에서, 미세 액적(201)의 부피는 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이의 거리와 개별 전극(24)의 크기를 조절하여 제어한다. 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이의 거리와 단일 전극(24)의 크기를 조절함으로써 미세 액적(201)의 부피를 정밀하게 피코리터(pL) ~ 마이크로리터(uL) 사이로 제어할 수 있다.

구체적으로 도 4를 참고하면, 전극(24)으로 구성된 전극 어레이가, 큰 액적이 도면 중의 화살표 방향으로 전극 어레이를 따라 이동하도록 제어한다. 전극 어레이를 제어함으로써 큰 액적에서 한 방울의 미세 액적(201)을 분할할 수 있다. 큰 액적은 지속적으로 화살표 방향으로 이동하는 반면 미세 액적(201)은 제자리에 남는다.

나아가 도 5와 같이, 도 4의 조작을 반복함으로써 큰 액적은 그 이동 경로에서 복수의 미세 액적(201)을 남길 수 있다. 미세 액적(201) 사이에 여러 개의 전극(24)을 배치하여 미세 액적(201)의 결합을 피한다. 미세 액적(201) 하방의 전극(24)이 켜진 상태에서 미세 액적(201)을 제자리에 고정하면 미세 액적(201)을 분할할 수 있다. 큰 액적이 완전히 소모될 때까지 분할 절차를 중지하거나 반복한다.

더 나아가 도 6과 같이, 큰 액적을 도 6(A) 내지 도 6(F)의 순서로 조작하여 그 경로에서 복수의 미세 액적(201)을 남기도록 할 수 있다. 미세 액적(201) 사이에 여러 개의 전극(24)을 배치하여 미세 액적(201)의 결합을 피한다. 미세 액적(201) 하방의 전극(24)이 켜진 상태에서 미세 액적(201)을 제자리에 고정하면 미세 액적(201)을 분할할 수 있다. 큰 액적이 완전히 소모될 때까지 분할 절차를 중지하거나 반복한다. 미세 액적(201)은 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 위치한다. 유체 채널층(101)의 간격인 h와 전극(24)의 크기를 조절함으로써 미세 액적(201)의 부피를 정밀하게 피코리터(pL) ~ 마이크로리터(uL) 사이로 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시형태 1 중의 큰 액적이 미세 유체 칩에서 이동하여 복수의 미세 액적을 형성하는 실제 실험 과정을 보여준다. 상기 큰 액적이 미세 유체 칩에서 이동하여 복수의 미세 액적을 형성하는 과정은 도 6과 일치한다.

도 8을 참고하면, 전극(24)의 크기가 다르거나 인접한 한 개 내지 여러 개의 전극(24)을 동시에 켤 때 전극층(23)에서 크기가 서로 다른 미세 액적(201)을 형성할 수 있다.

그리고 본 출원은 도 2 중의 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법을 제공한다. 당해 방법은 다음과 같다.

전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 전극층(23)을 지날 때 전극층(23)의 친수점 어레이에서 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

일 실시형태에서 미세 액적(201)의 부피는 친수점(131)의 크기 조절로 제어한다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 큰 액적을 유체 채널층(101)에 주입하고, 전극 구동 유닛은 큰 액적이 유체 채널층(101)을 흐르도록 하는 데 사용되며, 큰 액적이 친수점(131)을 지날 때 친수점(131)의 친수성 작용에 의해 친수점(131)에 미세 액적(201)이 남게 된다. 이는 액적 생성 시간을 대폭 단축할 수 있다. 이 밖에 상기 미세 액적 생성 시스템은 전극(24) 제어로 미세 액적(201)을 분할할 필요가 없기 때문에 조작을 더욱 간편하게 만든다.

도 9를 참고하면, 전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 전극층(23)을 지날 때 전극층(23)의 친수점 어레이에서 미세 액적(201)을 형성하도록 하는 단계는 다음과 같다.

단계 S210에서 제1줄에서 제P줄까지의 전극(24)을 켜서, 상기 유체 채널층(101) 안의 액체(200)가 상기 전극층(23)의 제1줄에서 제P줄까지의 전극(24)에서 큰 액적을 형성하도록 한다. 여기서, P는 양의 정수이다.

단계 S220에서 제1줄의 전극(24)을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극(24)을 켬으로써, 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 친수점(131)에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다.

단계 S230에서 제2줄의 전극(24)을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극(24)을 켬으로써, 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 친수점(131)에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다.

단계 S240에서 제n줄의 전극(24)을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극(24)을 켬으로써, 큰 액적을 상기 유체 채널층(101)에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 친수점(131)에서 미세 액적(201)이 형성되도록 구동한다. 여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.

단계 S250에서 상기 큰 액적이 소모될 때까지 단계 S240을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩(100)에서 복수의 미세 액적(201)이 형성되도록 한다.

단계 S250에서 단계 S240을 반복 실시하는 구체적인 조작은 다음과 같다. n이 3이면 단계 S240을 실시하고 n이 4이면 단계 S240을 실시하고 n이 5이면 단계 S240을 실시하고 ... 큰 액적이 소모될 때까지 이 실시를 반복한다. 즉 큰 액적이 순서에 따라 제1줄에서 제n줄까지 이동하고 제1줄에서 제n줄까지 모두 복수의 미세 액적(201)이 형성되는 것이다.

그리고 상기 미세 액적 생성 방법 중의 '줄'은 '열'로 표시할 수 있다. 즉 큰 액적이 순서에 따라 제1열에서 제n열까지 이동하고 제1열에서 제n열까지 모두 복수의 미세 액적(201)이 형성되는 것이다.

상기 미세 액적 생성 방법으로 분할 조작을 반복하면 목표 수량의 액적을 분할할 수 있다.

기존의 디지털 미세 유체 시스템으로 미세 액적(201)을 생성하는 방법은 상기 미세 액적 생성 방법과 달리, 큰 액적을 제어하여 하나의 미세 액적(201)을 생성한 후에 이 미세 액적(201)을 원하는 자리로 이송하는 것이다. 상기 미세 액적 생성 방법에서는 액체(200)가 유체 채널층(101)을 지날 때 전극(24)을 제어함으로써 큰 액적이 지나는 경로에 미세 액적(201)을 남기도록 한다. 또는 상부 커버(11)에 어레이 형태의 친수성 수식을 가하여 큰 액적이 친수점(131)을 지날 때 친수점(131)의 친수성 작용에 의해 친수점(131)에 미세 액적(201)을 남기도록 한다. 디지털 미세 유체 공학으로 미세 액적(201)을 형성하는 기존의 방법과 비교하면 상기 미세 액적 생성 방법은 액적 생성 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 큰 액적을 구동하여 전극층(23)에 코팅과 비슷한 조작을 하고 전극(24)을 제어하거나 상부 커버(11)에 어레이 형태의 친수성 수식을 가함으로써 나노리터(nL) 스케일의 액적을 고처리량으로 생성할 수 있다. 액적의 부피는 전극(24)의 크기, 전극(24) 간의 간격, 또는 친수성 수식점의 크기를 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다. 나노리터(nL) 스케일의 액적을 고처리량으로 분할한 후 디지털 미세 유체 칩에서 관련 실험과 검측을 진행할 수 있다. 본 방법은 광학 검측 모듈과 결합하면 ddPCR, dLAMP, 및 dELISA 단세포 실험을 비롯한 생화학적 응용 기능을 실현할 수 있다. 또는 항온 증폭과 같은 기타 핵산 검측에 적용될 수 있다. 더불어 미세 유체 칩(100)에 있는 모든 미세 액적을 선별하거나 개별 실험을 진행할 수 있고 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장함으로써 보다 많은 미세 액적이나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

실시형태 2

도 10 내지 도 13에서 본 출원의 실시형태 2에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 구체적으로 밝힌다. 실시형태 2는 실시형태 1을 변형한 실시형태이다.

실시형태 2에 있어서 미세 액적 생성 시스템은 미세 유체 칩(100)과 미세 유체 칩(100)에 연결되는 액적 구동 유닛을 포함하고 상기 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함한다. 상기 상극판(10)은 차례로 설치된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하고, 상기 하극판(20)은 차례로 설치된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함한다. 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21)은 대향하여 설치되고 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있고 상기 전극층(23)은 어레이로 설치되는 복수의 전극(24)을 포함한다. 상기 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되며 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 상기 유체 채널층(101)에 주입된 액체(200)가 상기 유체 채널층(101) 안에서 흐르도록 구동하여 상기 흡인점 위치에서 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

실시형태 2에 관한 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 미세 유체 칩(100)의 중심에 용액 주입구(132)가 설치되고, 상기 용액 주입구(132)는 유체 채널층(101)에 액체(200)을 주입하는 데 사용되며, 상기 미세 유체 칩(100)에 여러 개의 용액 배출구(133)가 설치된다. 상기 용액 배출구(133)는 여분의 액체(200)를 상기 미세 유체 칩(100)으로부터 배출하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 회전식 구동 유닛이고, 상기 회전식 구동 유닛은 상기 미세 유체 칩(100)을 회전 구동하여, 유체 채널층(101)에 주입되는 액체(200)가 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 상기 흡인점에서 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

즉 상기 용액 주입구(132)가 상기 미세 유체 칩(100)의 중심에 설치되는 것은 액체(200)를 상기 미세 유체 칩(100)에 균일하게 주입하기 위한 것이다. 이를 통하여 상기 미세 유체 칩(100)을 회전시킬 때 상기 미세 유체 칩(100)에서 균일하게 미세 액적(201)을 형성할 수 있다. 본 출원 중의 일부 실시형태에서 상기 용액 주입구(132)는 상기 미세 유체 칩(100)의 중심에 위치하지 않아도 된다. 이에 대하여 본 출원은 제한을 두지 않는다.

상기 회전식 구동 유닛은 상기 미세 유체 칩(100)을 회전하게 만들 수 있는 회전대와 돌림판 등과 같은 설비이면 된다. 본 출원은 상기 회전식 구동 유닛의 구체적인 구조에 대하여 제한을 두지 않는다.

구체적으로 보면 도 10(A) ~ 도 10(F) 순서에 관한 조작은 다음과 같다. 먼저, 도 10(A)와 같이, 전극(24)으로 구성된 미세 유체 칩(100)에 용액 주입구(132)를 통해 액체(200)를 가득 주입한다. 다음으로 미세 유체 칩(100)은 도 10(B) 중의 제1 화살표(31) 방향으로 회전하여 원심력을 발생시켜, 액체(200)가 도 10(B) 중의 제2 화살표(32) 방향으로 미세 유체 칩(100)을 따라 이동하게 만든다. 도 10(B)와 같이, 미세 유체 칩(100)의 일부 전극(24)을 켜고 인접한 켜진 전극(241) 사이에 하나의 켜지지 않은 전극(242)을 둠으로써, 액체(200)가 한 세트의 미세 액적(201)을 형성한다. 도 10(C) ~ 도 10(F)와 같이, 미세 유체 칩(100)이 지속적으로 회전할 때 액체(200)는 지속적으로 화살표 방향으로 어레이 외곽에 위치하는 용액 배출구(133)로부터 배출되고 미세 액적(201)은 켜진 전극(241)에 남는다. 미세 유체 칩(100)을 지속적으로 회전시켜 원심력을 유지하면, 액체(200)는 그 배출 경로에 여러 세트의 미세 액적(201)을 남길 수 있다. 미세 액적(201) 하방에 있는 전극(24)을 켜진 상태로 하여 미세 액적(201)을 제자리에 고정시키면, 여분의 액체(200)가 완전히 소모될 때까지, 목표 수량의 미세 액적(201)을 분할하고 나서도, 지속적으로 원심력을 유지할 수 있다.

즉 도 11과 같이, 실시형태 2에서의 상기 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S10에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

단계 S20에서 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성하고 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S30에서 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입한다.

단계 S40에서 미세 유체 칩(100)을 회전시키고 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에서 복수의 미세 액적(201)을 형성한다.

S20과 S30의 순서는 S20을 먼저 진행한 후에 S30을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 특정 상황에서 먼저 S30을 진행하고 나서 S20을 진행해도 된다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하고 미세 유체 칩(100)의 회전에 따른 원심력으로 유체 채널층(101)에 액체(200)가 흐르게 한다. 액체(200)가 흡인점을 지날 때 흡인점의 흡인 작용에 의해 흡인점에 대응되는 유체 채널층(101) 안의 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 상기 미세 액적 생성 방법을 통하여 대량의 미세 액적(201)을 빠르게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 상기 방법은 조작 절차가 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

구체적으로 보면 흡인점은 서로 다른 방법으로 형성될 수 있다. 다음으로 미세 액적 생성 방법을 자세히 밝히고자 한다.

본 출원의 실시형태 2에서 상기 흡인점은 상기 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다.

관련하여 도 12와 같이 상기 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S100에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하며, 하극판(20)은 차례로 적층된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함하고, 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함하며, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

단계 S200에서 전극층(23)의 복수의 전극(24)을 켜서, 켜진 전극(241)에서 흡인점이 형성되도록 한다. 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다.

단계 S300에서 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입한다.

단계 S400에서 미세 유체 칩(100)을 회전시켜, 액체(200)가 켜진 복수의 전극(24)에 대응되는 위치에서 복수의 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

S200과 S300의 순서는 S200을 먼저 진행한 후에 S300을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 먼저 S300을 진행하고 나서 S200을 진행해도 된다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하고, 미세 유체 칩(100)의 회전에 따른 원심력으로 액체(200)가 유체 채널층(101)의 켜진 복수의 전극(24)에 대응되는 위치에서 복수의 미세 액적(201)을 형성하게 한다. 상기 미세 액적 생성 방법을 통하여 대량의 미세 액적(201)을 빠르게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 조작 절차가 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

미세 액적(201)을 제조할 때 켜진 전극(241)과 켜지지 않은 전극(242)을 포함하므로 전극층(23)의 전극(24)이 모두 켜지지는 않는다. 미세 액적(201)이 서로 결합되지 않도록 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다. 즉 인접한 켜진 전극(241) 사이에 적어도 하나의 켜지지 않은 전극(242)이 있다. 물론 인접한 켜진 전극(241) 사이에 두 개의 켜지지 않은 전극(242)이 있는 경우도 있다.

특히 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하는 단계를 주목할 필요가 있다. 도 10(A)를 참고하면 미세 유체 칩(100)의 중심에 용액 주입구(132)를 설치함으로써 용액 주입구(132)로 액체(200)를 유체 채널층(101)에 주입한다. 즉 미세 유체 칩(100)의 다른 위치에서 액체(200)를 주입하여 유체 채널층(101) 전체를 채우도록 할 수도 있다. 그리고 미세 유체 칩(100)을 회전시킴으로써 여분의 액체(200)를 배출하면 된다. 물론 액체(200)를 미세 유체 칩(100)의 중심을 통하여 주입하고 미세 유체 칩(100)을 회전시키면, 액체(200)를 중심에서 주변으로 분산시켜, 켜진 전극(241)에서 작은 액체(200)를 형성할 수 있다. 이는 액체(200)의 용량을 효과적으로 줄일 수 있다.

특히 상기 단계 S400에서 여분의 액체(200)가 유체 채널층(101)에서 흘러나올 때 미세 유체 칩(100)에 대한 회전을 중지하는 것을 주목할 필요가 있다. 구체적으로 도 10(B)를 참조하면, 미세 유체 칩(100)의 외곽에 용액 배출구(133)를 설치하고 여분의 액체(200)가 용액 배출구(133)를 통하여 유체 채널층(101)에서 배출된다.

본 출원의 이 실시형태에서, 미세 유체 칩(100)을 회전시키는 회전 속도는 0rpm 초과 1000rpm 이하이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 간의 간격인 h는 5μm ~ 600μm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 전극(24)의 형상은 정육각형이고 전극(24)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다. 전극(24)의 형상은 임의의 형상이나 임의의 형상의 조합일 수 있다. 상기 미세 액적(201)의 부피는 전극(24)의 크기, 전극(24)의 간격 등을 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다.

본 출원의 이 실시형태에서, 상부 커버(11)의 재료는 유리 기판이어도 된다. 상부 커버(11)의 두께는 0.05mm ~ 1.7mm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 도전층(12)의 재료는 ITO 도전층이어도 된다. 도전층(12)의 두께는 10nm ~ 500nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제1 소수층(13)의 재료는 불소 함유 소수성 코팅이어도 된다. 제1 소수층(13)의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제2 소수층(21)의 재료는 불소 함유 소수성 코팅이어도 된다. 제2 소수층(21)의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 유전체층(22)의 재료는 유기 절연층이나 무기 절연층이어도 된다. 유전체층(22)의 두께는 50nm ~ 1000nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 전극층(23)의 재료는 투명한 전도성 유리나 금속이어도 된다. 전극층(23)의 두께는 10nm ~ 1000nm이다.

본 출원의 실시형태 2에서, 상기 흡인점은 친수점(131)에 의해 형성될 수도 있다. 구체적으로 상기 상극판(10)의 상기 제1 소수층(13)의 상기 도전층(12)과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이가 형성된다. 상기 친수점 어레이의 친수점(131)은 상기 흡인점이고, 인접한 상기 친수점(131) 사이를 띄워서 형성한다.

관련하여 도 13과 같이 상기 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S1000에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하며, 하극판(20)은 차례로 적층된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함하고, 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함하며, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

단계 S2000에서 상기 제1 소수층(13)에 친수점(131)을 형성한다. 상기 친수점(131)은 상기 흡인점이며 인접한 상기 친수점(131) 사이를 띄워서 형성한다.

단계 S3000에서 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입한다.

단계 S4000에서 미세 유체 칩(100)을 회전시키고 액체(200)가 친수점(131)에 대응되는 위치에서 복수의 미세 액적(201)을 형성하도록 한다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하고, 미세 유체 칩(100)의 회전에 따른 원심력으로 액체(200)가 유체 채널층(101)을 흐르도록 한다. 큰 액적이 친수점(131)을 지날 때 친수점(131)의 친수성 작용에 의해 유체 채널층(101) 안의 친수점(131)에 대응되는 위치에 미세 액적(201)이 형성된다. 상기 미세 액적 생성 방법을 통하여 대량의 미세 액적(201)을 빠르게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 조작 절차가 간편하다. 상기 미세 액적 생성 방법은 전극(24)을 제어하지 않아도 미세 액적(201)을 분할할 수 있으므로 조작을 더욱 간편하게 만든다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

특히 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하는 단계를 주목할 필요가 있다. 미세 유체 칩(100)의 중심에 용액 주입구(132)를 설치함으로써 용액 주입구(132)로 액체(200)를 유체 채널층(101)에 주입한다. 즉 미세 유체 칩(100)의 다른 위치를 통해 액체(200)를 주입하여 유체 채널층(101) 전체를 채울 수도 있다. 그리고 미세 유체 칩(100)을 회전시킴으로써 여분의 액체(200)를 배출하면 된다. 물론 액체(200)를 미세 유체 칩(100)의 중심을 통하여 주입하고 미세 유체 칩(100)을 회전시키면 액체(200)를 중심에서 주변으로 분산시켜, 켜진 전극(241)에서 작은 액체(200)를 형성할 수 있다. 이는 액체(200)의 용량을 효과적으로 줄일 수 있다.

본 출원의 이 실시형태에서, 상기 단계 S4000에서 여분의 액체(200)가 유체 채널층(101)에서 흘러나올 때 미세 유체 칩(100)에 대한 회전을 중지한다. 구체적으로 미세 유체 칩(100)의 외곽에 용액 배출구(133)를 설치하고 여분의 액체(200)를 용액 배출구(133)를 통하여 유체 채널층(101)에서 배출한다.

본 출원의 이 실시형태에서, 미세 유체 칩(100)을 회전시키는 회전 속도가 0rpm 초과 1000rpm 이하이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 간의 간격은 5μm ~ 600μm이다. 즉 유체 채널층(101)의 간격인 h는 5μm ~ 600μm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 친수점(131)의 제조 방법은 다음과 같다. 레이저나 플라스마로 상기 제1 소수층(13)의 원하는 위치의 소수성 코팅을 처리하면, 상기 친수점(131)을 얻을 수 있다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제1 소수층(13)에 있는 복수의 친수점(131)은 어레이 형식으로 형성한다.

즉 실시형태 2에 있어서의 상기 미세 액적 생성 시스템은 상기 회전 구동 유닛의 회전에 따른 원심력을 통해 전극 어레이 표면에서 스핀 코팅과 비슷한 조작을 실시하고, 전극(24)을 제어하거나 상부 커버(11)에 어레이 형태의 친수성 수식을 실시함으로써, 나노리터(nL) 스케일의 액적을 고처리량으로 생성한다. 액적의 부피는 전극(24)의 크기, 간격, 또는 친수성 수식점의 크기를 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다.

실시형태 3

도 14 내지 도 21에서 본 출원 중의 실시형태 3에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 구체적으로 밝힌다. 실시형태 3은 실시형태 1을 변형한 또 다른 실시형태이다.

실시형태 3 중의 미세 액적 생성 시스템은 미세 유체 칩(100)과 미세 유체 칩(100)에 연결되는 액적 구동 유닛을 포함하고, 상기 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함한다. 상기 상극판(10)은 차례로 설치된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하고, 상기 하극판(20)은 차례로 설치된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함한다. 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21)은 대향하여 설치되고, 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있고, 상기 전극층(23)은 어레이로 설치되는 복수의 전극(24)을 포함한다. 상기 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되며, 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다. 상기 액적 구동 유닛은 상기 유체 채널층(101)에 주입되는 액체(200)가 상기 유체 채널층(101) 안에서 흐르도록 구동하여 상기 흡인점의 위치에서 미세 액적(201)이 형성되도록 한다.

구체적으로 도 14와 도 15에 도시된 바와 같이, 실시형태 1과 달리 상기 미세 유체 칩(100)에 제1 샘플 주입구(134)와 제1 샘플 배출구(135)가 설치된다. 상기 제1 샘플 주입구(134)와 상기 제1 샘플 배출구(135)는 상기 미세 유체 칩(100)의 제1 대각선 상에 설치된다. 상기 액적 구동 유닛은 제1 마이크로 펌프(41)와 제3 마이크로 펌프(43)를 포함한다. 상기 제1 샘플 주입구(134)와 연결되는 상기 제1 마이크로 펌프(41)는 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하는 데 사용되고, 상기 액체(200)가 상기 유체 채널층(101) 전체를 채우도록 만든다. 상기 제1 샘플 배출구(135)와 연결되는 상기 제3 마이크로 펌프(43)는 상기 제1 샘플 배출구(135)에서 흘러나오는 액체(200)를 빼내는 데 사용된다.

특히 제1 샘플 주입구(134)와 제1 샘플 배출구(135)가 대각선 상에 설치되는 것은 액체(200)가 유체 채널층(101) 전체를 채워 기포를 남기지 않기 위한 것이다.

더 나아가 상기 미세 유체 칩(100)에 제2 샘플 주입구(136)와 제2 샘플 배출구(137)가 설치된다. 제2 샘플 주입구(136)와 제2 샘플 배출구(137)는 상기 미세 유체 칩(100)의 제2 대각선 상에 설치된다. 상기 액적 구동 유닛은 제2 마이크로 펌프(42)와 제4 마이크로 펌프(44)를 포함한다. 상기 제2 샘플 주입구(136)와 연결되는 상기 제2 마이크로 펌프(42)는 유체 채널층(101)에 매개체(300)를 주입하는 데 사용된다. 상기 제2 마이크로 펌프(42)가 상기 유체 채널층(101)에 매개체(300)를 주입할 때, 비흡인점 위치에 있는 상기 액체(200)가 상기 매개체(300)에 의해 밀려 나온다. 상기 액체(200)가 상기 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 상기 미세 액적은 상기 매개체(300)에 싸여 있다. 상기 제2 샘플 배출구(137)와 연결되는 상기 제4 마이크로 펌프(44)는 상기 제2 샘플 배출구(137)에서 흘러 나오는 매개체(300)를 빼내는 데 사용된다.

특히 제2 샘플 주입구(136)와 제2 샘플 배출구(137)가 대각선 상에 설치되는 것은 매개체(300)가 전체 유체 채널층(101)의 비흡인점 위치에 있는 액체(200)를 충분히 밀어내기 위한 것이다. 상기 매개체(300)는 공기나 오일 등의 매개체일 수 있다.

또한 제1 마이크로 펌프(41), 제2 마이크로 펌프(42), 제3 마이크로 펌프(43), 그리고 제4 마이크로 펌프(44)는 모두 디지털 주사기 펌프이지만 디지털 주사기 펌프에 한정되지 않는다. 액체(200)의 안정적인 유입과 유출을 실현할 수 있는 펌프면 된다.

본 출원의 이 실시형태에서, 도전층(12)의 재료는 ITO 도전층이어도 된다. 도전층(12)의 두께는 10nm ~ 1000nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제1 소수층(13)의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 제2 소수층(21)의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 전극층(23)의 재료는 금속과 금속의 산화물 전도성 재료여도 된다. 전극층(23)의 두께는 10nm ~ 500nm이다.

본 출원의 이 실시형태에서, 하극판(20)은 기판(25)을 포함한다. 기판(25)은 유전체층(22)과 멀리 떨어진 전극층(23)의 한 측에 설치된다. 기판(25)은 하극판(20)을 보호한다. 일 실시형태에서, 기판(25)의 재료는 유리나 PCB 기판이어도 된다. 기판(25)의 두께는 0.05mm ~ 5mm이다.

상극판(10)이나 하극판(20)에 흡인점을 형성할 수 있다. 또는 상극판(10)과 하극판(20) 모두에 흡인점을 형성할 수 있다. 상극판(10)이나 하극판(20)에 있는 복수의 흡인점은 어레이 형식으로 형성된다.

보다 구체적으로 흡인점은 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 상기 흡인점은 상기 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의하여 형성할 수 있다. 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다.

상기 흡인점은 친수점(131)에 의하여 형성할 수도 있다. 구체적으로 상기 상극판(10)의 상기 도전층(12)과 멀리 떨어진 상기 제1 소수층(13)의 한 측에 친수점 어레이를 형성하고 상기 친수점 어레이의 친수점(131)은 상기 흡인점이다. 인접한 상기 친수점(131) 사이를 띄워서 형성한다. 보다 구체적으로 상기 제1 소수층(13)을 포토리소그래피와 에칭 등의 마이크로 나노 가공 공정을 비롯한 친수성 수식을 실시하여, 상기 제1 소수층(13)에서 원하는 위치의 소수성 코팅을 처리함으로써, 친수점 어레이를 얻는다.

도 16은 상기 미세 액적 생성 시스템으로 액체를 주입하는 과정을 보여준다. 제1 마이크로 펌프(41)를 조절하여 액체(200)가 제1 샘플 주입구(134)로부터 유입되도록 한다. 이와 동시에 제3 마이크로 펌프(43)는 여분의 기체를 추출하는 데 쓰인다. 미세 유체 칩(100) 안에 액체(200)를 가득 채우고 나서 여분의 액체가 제1 샘플 배출구(135)로부터 배출된다. 전 과정에서 미세 유체 칩(100) 안에 액체(200)를 가득 채울 때까지 미세 유체 칩(100)의 압력을 균일하게 유지해야 한다.

도 17은 상기 미세 액적 생성 시스템으로 샘플이 배출되는 과정을 보여준다. 즉 고밀도의 미세 액적 생성 과정이다. 먼저 미세 유체 칩(100) 중 미세 액적(201)을 생성하고자 하는 전극(24)에 선택적으로 전기를 공급한다. 생성된 고밀도 미세 액적(201)들에 방해가 되지 않도록 하기 위하여 미세 액적(201) 사이에 하나의 전극(24)을 배치한다. 즉 전기를 공급하는 전극(24)은 전기를 공급하지 않은 전극(24)에 의해 분리된다. 제2 마이크로 펌프(42)를 조절하여 매개체(300)가 제2 샘플 주입구(136)로부터 미세 유체 칩(100)에 주입된다. 이와 동시에 제4 마이크로 펌프(44)는 액체(200)를 뽑아내는 데 쓰인다. 액체(200)가 제2 샘플 배출구(137)로부터 전부 배출되고 여분의 매개체(300)가 제2 샘플 배출구(137)로부터 배출되고 나서 샘플 배출 과정은 완료된다. 미세 유체 칩(100) 중 선택적으로 전기를 공급한 전극(24)의 위치에 미세 액적(201)을 남기는 동시에 미세 액적(201)이 표적 매개체에 싸이게 된다.

도 18과 도 19는 상기 미세 액적 생성 시스템으로 디지털 Elisa 작업을 실현하는 과정을 보여준다. 도 18과 같이, 혼합용액(50)은 마이크로스피어(51)(자석구슬과 PS 등 포함), 포획 항체(52), 표적 항원(53), 그리고 형광 표지 항체(54)를 포함한다. 이 혼합용액(50)이 면역 반응을 보이고 나서, 표적 항원과 형광 표지 항체를 포함한 제1 마이크로스피어(511)와 표적 항원과 형광 표지 항체를 포함하지 않는 제2 마이크로스피어(512)가 생성된다. 다음으로 마이크로스피어(51)를 세척하여 임의의 비특이적 결합(non-specific binding)의 단백질을 제거하고 기질을 첨가한다. 마지막으로 이 혼합용액(50)을 상기 미세 액적 생성 방법으로 펌프 주입의 방식에 의해 전기습윤 마이크로어레이형 미세 유체 칩(100)에 주입하여, 각 액적이 단 하나 또는 몇 개의 마이크로스페어(51)를 포함한 고밀도 미세 액적 어레이를 형성하게 한다. 미세 액적(201)을 생성한 전기습윤 미세 유체 칩(100)의 단면도는 도 19와 같다. 표적 항원(53)을 포함한 마이크로스페어(51)는 형광 표지 항체(54)가 있어서 형광을 내고 CCD 이미지 기법 시스템으로 디지털 해독을 진행하여 푸아송 분포 이론에 따라 표적 단백질의 농도를 계산한다. 본 알고리즘은 전통적인 Elisa 아날로그 컴퓨팅이 아닌 디지털 컴퓨팅에 속하므로 디지털 Elisa로 불린다.

이 밖에, 서로 다른 흡수 파장과 방사 파장을 지닌 형광 표지로 다른 형광 표지 항체(54)를 표시하면 여러 개의 표적 항원(53)에 대한 검출을 실현할 수 있다.

본 방안은 전형적인 이중 항체 샌드위치 효소 결합 면역 흡착 검사(Elisa) 기법으로서 매우 낮은 함량의 단백질을 정량 검출할 수 있다. 본 방안의 가장 큰 특징은 단분자 검출을 실현할 수 있고 아날로그 컴퓨팅을 활용한 검출 민감도가 전통적 방법보다 훨씬 높다는 것이다. Quanterix 업체의 검출 원리와 비슷하지만 고밀도 어레이식 미세 액적의 생성 방법은 완전히 다르다. Quanterix와 달리, 상기 미세 액적 생성 방법은 전기습윤 기술을 이용하여 고밀도 액적 어레이를 형성하고 형성된 액적에 그 어떠한 조작도 가능하게 만든 것이다.

상기 미세 액적 생성 시스템은 제1 마이크로 펌프(41)를 통하여 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하여 액체(200)가 유체 채널층(101)을 채우도록 한다. 액체(200)는 전기를 공급한 전극(24)에 흡인된다. 제2 마이크로 펌프(42)를 통하여 유체 채널층(101)에 매개체(300)를 주입하고 비흡인점에 있는 액체(200)가 매개체(300)에 의해 밀려서 흘러나오며, 액체(200)가 유체 채널층(101) 안의 전기를 공급한 전극(24)에 대응되는 위치에서 복수의 미세 액적(201)을 형성하고, 미세 액적(201)은 매개체(300)에 싸여 있다. 상기 미세 액적 생성 방법을 통하여 대량의 미세 액적(201)을 빠르게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 상기 방법은 조작 절차가 간편하다.

액적의 부피는, 유체 채널층(101)의 간격과 전극(24)의 크기를 조절하여, 정밀하게 펨토리터(fL) ~ 마이크로리터(uL) 사이로 조정할 수 있다. 미세 액적(201)의 수량은 전극(24)의 밀도와 미세 유체 칩(100) 전체의 크기를 조절하여 조정할 수 있다. 고밀도 나노리터(nL) 액적을 분할하고 나서 디지털 미세 유체 칩에서 액적을 정밀하게 제어할 수 있고 ddPCR, dLAMP, 및 dELISA 단세포 실험 등을 비롯한 관련 실험과 검출을 진행할 수 있다.

고밀도 미세 액적이 관련 실험을 마칠 시 이 시스템은 마이크로 펌프를 통하여 유체 채널층(101)에 세척액을 주입하여 미세 유체 칩(100)을 신속하게 세척할 수 있다. 이로써 미세 유체 칩(100)을 반복하여 사용할 수 있게 된다. 디지털 마이크로 펌프를 조절함으로써 매개체(300)나 세척액을 샘플 주입구로부터 주입하는 동시에 미세 유체 칩(100)의 폐액을 샘플 배출구로부터 배출한다. 이러한 방식은 신속하고 편리하며 조작이 간편하다.

도 20에 도시된 바와 같이, 실시형태 3은 또 다른 미세 액적 생성 방법을 다음과 같이 제공한다.

단계 S61에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

단계 S62에서 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성하고 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S63에서 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하여 액체(200)가 유체 채널층(101) 전체를 채우도록 한다.

단계 S64에서 유체 채널층(101)에 매개체(300)를 주입하고 비흡인점에 있는 액체(200)가 매개체(300)에 의해 밀려서 흘러나오며 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 미세 액적(201)은 매개체(300)에 싸여 있다.

S62와 S63의 순서는 S62를 먼저 진행한 후에 S63을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 특정 상황에서 먼저 S63을 진행하고 나서 S62를 진행해도 된다.

관련하여 도 21과 같이 상기 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S610에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하며, 하극판(20)은 차례로 적층된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함하고, 전극층(23)은 어레이 형식으로 설치된 복수의 전극(24)을 포함하며, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

단계 S620에서 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하여 액체(200)가 유체 채널층(101)을 채우도록 한다.

단계 S630에서 전극층(23)의 복수의 전극(24)을 켠다. 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치하고, 켜진 전극(241)은 흡인점을 형성한다.

단계 S640에서 유체 채널층(101)에 매개체(300)를 주입하고, 비흡인점에 있는 액체(200)가 매개체(300)에 의해 밀려서 흘러나오며 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 미세 액적(201)은 매개체(300)에 싸여 있다.

S620과 S630의 순서는 S620을 먼저 진행한 후에 S630을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 특정 상황에서 먼저 S630을 진행하고 나서 S620을 진행해도 된다.

미세 액적(201)을 제조할 때, 켜진 전극(241)과 켜지지 않은 전극(242)을 포함하므로, 전극층(23)의 전극(24)이 모두 켜지지는 않는 것을 알 수 있다. 미세 액적(201)이 서로 결합되지 않도록 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다. 즉 인접한 켜진 전극(241) 사이에 적어도 하나의 켜지지 않은 전극(242)이 있다. 물론 인접한 켜진 전극(241) 사이에 두 개의 켜지지 않은 전극(242)이 있는 경우도 있다.

즉 실시형태 3에서, 본 출원은 디지털 주사기 펌프를 통하여 샘플을 특정한 부피와 유속으로 디지털 미세 유체 칩에 주입하여 코팅과 비슷한 조작을 실현하고 나서, 디지털 주사기 펌프로 샘플을 배출하고 전극(24)을 제어함으로써, 고밀도 액적 어레이가 전기를 공급한 전극(24)의 위치에 남도록 한다. 미세 액적(201)의 부피는 전극(24)의 수량, 전극(24)의 크기, 간격 등을 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다.

실시형태 4

도 22 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시형태 4에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 구체적으로 밝힌다. 도 22 ~ 도 24와 같이, 실시형태 4에 있어서의, 상기 미세 액적 생성 시스템은 상극판(10)과 하극판(20)으로 구성되는 미세 유체 칩(100)을 포함하고, 상기 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되며, 상기 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되고, 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다. 상기 상극판(10)이 위치하는 평면과 하극판(20)이 위치하는 평면 사이에 끼인각이 형성된다. 상기 상극판(10)에는 복수의 샘플 주입구가 설치되고 상기 샘플 주입구는 상기 상극판(10)의 가장자리에 위치하며 상기 샘플 주입구는 액체(200)를 주입하는데 사용된다. 상기 유체 채널층(101)은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고 상기 유체 채널층(101)의 상기 제1 단부의 높이는 상기 유체 채널층(101)의 상기 제2 단부의 높이보다 낮다. 상기 샘플 주입구를 통하여 상기 유체 채널층(101)의 상기 제1 단부로부터 액체(200)를 주입하면, 상기 액체(200)가 계면장력에 의해 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고 상기 흡인점 위치에 미세 액적(201)을 형성한다.

즉 유체 채널층(101)의 제1 단부의 높이가 유체 채널층(101)의 제2 단부의 높이보다 낮다는 것은 제1 단부에서 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 거리는 가장 짧고, 제2 단부에서 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 거리는 가장 긴 것을 가리킨다.

특히 상기 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 각도는 0°보다 크고 3°보다 작다. 상기 제1 단부에서 상기 상극판(10)과 상기 하극판(20) 사이의 거리는 0μm ~ 200μm이다.

도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 상극판(10)은 차례로 설치된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하고, 상기 하극판(20)은 차례로 설치된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함한다. 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21)은 대항하여 설치되고, 상기 제1 소수층(13)과 상기 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있고, 상기 전극층(23)은 어레이 형식으로 설치되는 복수의 전극(24)을 포함한다.

도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 본 출원은 스페이서로 상극판(10)의 한 쪽을 받침으로써 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 일정한 각도를 형성하여 상극판(10)과 하극판(20)의 거리를 변화시킨다. 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 거리는 오른쪽에서 왼쪽으로 갈수록 점점 커진다. 도 23과 도 24를 참조하면, 액적을 오른쪽으로부터 미세 유체 칩(100)에 주입하면, 액체(200)가 오른쪽에서 간격이 큰 곳인 왼쪽으로 이동한다. 이때 전극층(23)에 전압을 가하면 대응되는 전극(24)의 표면이 친수성으로 변하게 되고, 액체(200)가 전압이 가해진 전극(24)을 지날 때 개별 전극(24) 크기의 복수의 미세 액적(201)으로 분할된다. 미세 액적(201) 사이에 여러 개의 켜진 전극(241)을 배치하여 미세 액적(201) 간의 융합을 피한다. 액체(200)를 주입하는 속도가 빠를수록 미세 액적(201)을 성공적으로 분할할 확률이 더욱 높다.

도 25는 액적이 이동하는 평면도이다. 이는 상기 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 과정을 나타낸다. 본 출원의 이 실시형태에서는, 상부 커버(11)와 전극(24) 표면 사이에 끼인각을 형성하여, 큰 액적이 간격이 큰 구역으로 이동하도록 한 다음에, 전기습윤을 통하여 큰 액적의 방향을 제어하고 흡인점 구역을 스캔하여 나노리터(nL) 스케일의 액적을 생성한다. 액적의 부피는 전극(24)의 크기, 간격, 및 친수성 수식점의 크기를 조절하여 조정할 수 있다. 즉 상기 미세 액적 생성 시스템은 대량의 미세 액적(201)을 신속하게 생성할 수 있고, 계산에 따라 부피가 서로 다른 미세 액적(201)을 생성하여 농도가 서로 다른 샘플을 제조할 수도 있다.

기존의 디지털 미세 유체 시스템은 큰 액적을 제어하여 하나의 미세 액적(201)을 생성한 다음에 이 미세 액적(201)을 대응되는 위치로 이송한다. 상기 미세 액적 생성 방법에서는 유체 채널층(101)의 제1 단부로부터 액체(200)를 주입하면, 주입된 액체(200)가 계면장력에 의해 제1 단부에서 상기 제2 단부로, 즉 도 22 내지 도 24 중의 화살표의 방향을 따라 이동하고, 유체 채널층(101)의 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 이는 액적 생성 시간을 크게 단축한다.

후속 실험에서는 필요한 액적의 수량에 따라 실험을 완성할 수 있다. 나노리터(nL) 스케일의 액적을 고처리량으로 분할하고 나서, 미세 유체 칩(100)에서 ddPCR, dLAMP, 및 dELISA 단세포 실험 등을 비롯한 관련 실험과 검출을 진행할 수 있다. 또는 항온 증폭과 같은 기타 핵산 검측에 적용될 수 있다. 더불어 미세 유체 칩(100)에서 임의의 미세 액적을 선별하거나 개별 실험을 진행해도 되고, 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장함으로써 보다 많은 미세 액적이나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

특히, 전극(24)의 형상은 육각형이나 장사각형이다. 물론 전극(24)의 형상은 육각형이나 장사각형에 제한되지는 않는다. 구체적으로 설명하면 전극층(23)은 n×m의 전극 어레이이고, 그 중, n과 m은 모두 양의 정수이다.

본 출원의 이 실시형태 중, 전극(24)의 형상은 방형이고 한 변의 길이는 50μm ~ 2000μm이다. 즉 전극(24)의 형상은 임의의 형상이나 임의의 형상의 조합일 수 있다.

미세 액적(201)의 부피는 전극(24)의 크기, 복수의 전극(24) 사이의 간격 등을 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다. 크기가 서로 다른 전극(24)을 제어함으로써 부피가 서로 다른 개별 액적을 빠르게 생성할 수 있다.

본 출원의 이 실시형태에서, 상부 커버(11)의 재료는 유리 기판이어도 된다. 상부 커버(11)의 두께는 0.7mm ~ 1.7mm이다.

상극판(10)에 흡인점을 형성해도 되고 하극판(20)에 흡인점을 형성해도 된다. 또는 상극판(10)과 하극판(20) 모두에 흡인점을 형성해도 된다.

구체적으로 흡인점은 다양한 방법에 의해 형성할 수 있다.

본 출원의 이 실시형태에서, 상기 흡인점은 상기 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의해 형성할 수 있고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다.

상기 흡인점은 친수점(131)에 의해 형성할 수도 있다. 구체적으로 상기 상극판(10)의 상기 제1 소수층(13)의 상기 도전층(12)과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이를 형성한다. 상기 친수점 어레이의 친수점(131)은 상기 흡인점이고, 인접한 상기 친수점(131) 사이를 띄워서 형성한다. 더욱 구체적으로 보면 상기 제1 소수층(13)에 친수성 수식을 진행한다. 상기 제1 소수층(13)에서 레이저나 플라즈마 등을 사용하여 원하는 위치의 소수성 코팅을 처리하여, 친수점 어레이를 얻는다.

도 26에 도시된 바와 같이, 실시형태 4 중, 상기 미세 액적 생성 시스템으로 미세 액적을 생성하는 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S51에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)이 위치하는 평면과 하극판(20)이 위치하는 평면이 끼인각을 형성한다. 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성된다. 상극판(10)에는 여러 개의 샘플 주입구가 설치되고 샘플 주입구는 상극판(10)의 가장자리에 위치하며, 샘플 주입구는 액체(200)를 주입하는데 사용된다. 유체 채널층(101)은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 유체 채널층(101)의 제1 단부의 높이는 유체 채널층(101)의 제2 단부의 높이보다 낮다.

단계 S52에서 상극판(10)과 하극판(20) 가운데 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성하고, 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S53에서 샘플 주입구를 통하여 유체 채널층(101)의 제1 단부에 액체(200)를 주입한다.

단계 S54에서 액체(200)를 유체 채널층(101)에 주입하면, 주입된 액체(200)가 계면장력에 의해 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고, 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다.

상기 단계 S54를 구체적으로 밝히면 상기 액체(200)를 상기 유체 채널층(101)에 주입한 다음에 상기 상극판(10)과 상기 하극판(20)을 점차 근접시키면 계면장력에 의해 상기 액체(200)가 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다.

S52와 S53의 순서는 S52를 먼저 진행한 후에 S53을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 특정 상황에서 먼저 S53을 진행하고 나서 S52를 진행해도 된다.

도 27에 도시된 바와 같이, 상기 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S510에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)이 위치하는 평면과 하극판(20)이 위치하는 평면이 끼인각을 형성한다. 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하며, 하극판(20)은 차례로 적층된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함하고, 전극층(23)은 어레이로 배열된 복수의 전극(24)을 포함하며, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다. 유체 채널층(101)은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 유체 채널층(101)의 제1 단부의 높이는 유체 채널층(101)의 제2 단부의 높이보다 낮다. 상극판(10)에는 여러 개의 샘플 주입구가 설치되고, 샘플 주입구는 상극판(10)의 가장자리에 위치하며 샘플을 주입하는데 사용된다.

단계 S520에서 유체 채널층(101)의 제1 단부에 액체(200)를 주입한다.

본 출원의 이 실시형태에서는, 샘플 주입구를 통하여 유체 채널층(101)의 상기 제1 단부에 액체(200)를 주입한다.

단계 S530에서 전극층(23)의 여러 개의 전극(24)을 켜고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다.

단계 S540에서 상극판(10)과 하극판(20)을 점차 접근시켜 액체(200)를 제1 단부에서 점차 제2 단부로 이동시키고 액체(200)가 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적(201)을 형성하게 한다.

S520과 S530의 순서는 S520을 먼저 진행한 후에 S530을 진행하는 것으로 한정되지 않는다. 특정 상황에서 먼저 S530을 진행하고 나서 S520을 진행해도 된다.

상기 미세 액적 생성 방법을 다시 설명하면, 유체 채널층(101)의 제1 단부에 액체(200)를 주입하고 상극판(10)과 하극판(20)을 점차 접근시키면, 액체(200)가 제1 단부에서 점차 제2 단부로 이동하며, 액체(200)가 켜진 여러 개의 전극(24)을 지날 때, 액체(200)가 유체 채널층(101)의 켜진 여러 개의 전극(24)에 대응되는 위치에서 여러 개의 미세 액적(201)을 형성한다. 상기 미세 액적 생성 방법으로 대량의 미세 액적(201)을 신속하게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있으며 상기 방법의 조작은 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

미세 액적(201)을 제조할 때, 켜진 전극(241)과 켜지지 않은 전극(242)을 포함하므로 전극층(23)의 전극(24)이 모두 켜지지는 않는다. 미세 액적(201)이 서로 결합되지 않도록 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다. 즉 인접한 켜진 전극(241) 사이에 적어도 하나의 켜지지 않은 전극(242)이 있다. 물론 인접한 켜진 전극(241) 사이에 두 개의 켜지지 않은 전극(242)이 있는 경우도 있다.

특히 유체 채널층(101)의 제1 단부에 액체(200)를 주입하는 단계에서 액체(200)의 주입 속도는 1μL/s ~ 10μL/s이다.

상기 미세 액적 생성 방법을 다시 설명하면, 유체 채널층(101)의 제1 단부에 액체(200)를 주입하고 상극판(10)과 하극판(20)을 점차 접근시키면, 액체(200)가 제1 단부에서 점차 제2 단부로 이동하며, 액체(200)가 흡인점을 지날 때 흡인점의 흡인 작용에 의해 유체 채널층(101)의 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적(201)을 남긴다. 상기 미세 액적 생성 방법을 통하여 대량의 미세 액적(201)을 빠르게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있다. 또한 상기 방법은 조작 절차가 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩(100)의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다.

상기 미세 액적 생성 방법에서는 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 간격 변경과 전기습윤을 결합하여, 동시에 여러 개의 미세 액적(201)을 빠르게 생성할 수 있다. 게다가 미세 액적(201)의 부피는 상극판(10)과 하극판(20) 사이의 간격과 전극(24)의 크기를 조절하여 조정할 수 있기 때문에 조작 절차가 간편하고 제어성이 높다. 더불어 액적을 자유로이 제어하여 지정하는 위치나 구역에 미세 액적(201)을 남길 수 있다. 게다가 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 미세 액적(201)을 이동시킬 수 있고 전기습윤을 통해 액적을 제어하여 온칩 실험을 완성할 수 있다. 다양한 미세 액적 기반의 생물화학 응용 분야에 적용될 수 있다.

실제적인 테스트에 의하면, 상기 미세 액적 생성 방법으로 대량의 액적을 빠르게 분할할 수 있고 분할된 액적의 이동을 제어할 수 있고 분할 효율을 높일 수 있다.

실시형태 5

도 28 내지 도 35에서 본 출원 중의 실시형태 5에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 구체적으로 밝힌다.

도 28을 참고하면 실시형태 5의 미세 액적 생성 시스템은 다음과 같다.

미세 유체 칩은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고, 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

하극판(20)에는 액체를 흡착하는 여러 개의 흡인점이 형성된다. 액체 샘플은 유체 채널층(101)을 이동하여 흡인점 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다.

하극판(20)은 전극층(23)을 포함하고 전극층(23)은 적어도 두 개의 서로 다른 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함한다.

흡인점은 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)이 배치된다.

나아가 본 출원 실시형태 중의 미세 액적 생성 시스템은 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입하여 액체(200)가 유체 채널층(101)을 채우도록 하고, 액체 샘플이 유체 채널층(101)에서 이동하며 액체 샘플이 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 형성하게 한다. 구체적으로 전극층(23)의 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 전기습윤 원리(전극에 액체가 있고 전극에 전위를 가하면 전극의 해당 위치의 고액계면의 젖음성이 바뀌고 액적과 전극계면의 접촉각이 그에 따라 바뀔 수 있으며, 만약 액적 구역의 전극 간에 전위차가 존재하여 다른 접촉각을 초래하면 수평 방향의 추진력이 생겨 액적이 전극기판에서 수평 방향으로 이동하게 됨)로 액체 샘플은 켜진 전극에 흡인되어, 액체 샘플은 유체 채널층의 여러 개의 켜진 전극에 대응되는 위치에서 여러 개의 미세 액적을 형성하게 된다. 본 미세 액적 생성 시스템은 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있고 액적 생성의 안정성을 제고할 수 있으며 수요에 따라 생성되는 액적의 크기를 조정할 수 있다. 또한 상기 방법은 조작 절차가 간편하다. 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 더 나아가, 본 출원 중 전극층(23)은 적어도 두 개의 서로 다른 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함한다. 예를 들어, 정사각형, 직사각형, 육각형, 오각형, 삼각형, 원형 등의 형상 중 적어도 2개 이상의 서로 다른 형상의 조합의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함한다. 이렇게 전극(24)의 온/오프를 제어하여 큰 액적은 그 중 하나의 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적을 형성하고, 다른 하나의 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 완료할 수 있다. 예를 들어, 정사각형 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적을 형성하고, 다른 하나의 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 완료하여 액체 샘플 간의 교차 오염을 방지할 수 있다.

구체적으로 상기 실시형태에서는, 인접한 켜진 전극(241) 사이에 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다. 물론 인접한 켜진 전극(241) 사이에 적어도 두 개의 켜지지 않은 전극(242)이 있는 경우도 있다.

일부 실시형태에서, 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)과 어레이로 설치된 복수의 육각형 전극(244)을 포함한다. 미세 액적의 크기는 전극의 크기, 간격 등을 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다. 게다가 서로 다른 전극을 제어함으로써 부피가 다른 개별 액적을 신속하게 생성할 수 있다. 예를 들어, 전극의 크기와 간격을 조절하여 미세 액적의 부피를 피코리터(pL) 스케일에 도달시킬 수 있다. 그리고, 켜진 전극의 위치와 수량을 제어하여 미세 액적이 형성되는 위치와 수량을 제어할 수 있다. 즉 미세 액적 형성의 밀도를 정밀하게 제어할 수 있다.

구체적으로 정사각형 전극(243)과 육각형 전극(244)을 서로 교차 배치하거나 실제 필요에 따라 다른 배치 방법을 선택할 수 있다.

일부 실시형태에서는, 도 29를 참고하면, 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 육각형 전극(244)과, 어레이로 설치된 복수의 육각형 전극(244)의 양쪽에 있는 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)을 포함한다.

상기 실시형태에서는, 어레이로 설치된 복수의 육각형 전극(244)은 두 개의 어레이로 설치된 정사각형 전극(243) 사이에 위치한다. 도 30 중의 단계 S1 ~ S4를 참고하면, 육각형 전극(244)에 대응되는 구역에 액체(200)가 있는데 육각형 전극(244)의 온/오프를 제어하여 액체(200)가 미세 액적(201)을 형성하게 한다. 그리고 전극의 온/오프를 제어함으로써 미세 액적(201)을 정사각형 전극(243)에 대응되는 구역으로 이동시켜 액적 분할 과정을 마친다. 더 나아가, 정사각형 전극(243) 구역에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 완료하여 미세 액적과 큰 액적 간의 교차 오염을 방지할 수 있다.

일부 실시형태에서는, 도 31을 참고하면, 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)과, 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)의 양쪽에 있는 어레이로 설치된 복수의 육각형 전극(244)을 포함한다.

상기 실시형태에서는, 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)은 두 개의 어레이로 설치된 육각형 전극(244) 사이에 위치한다. 도 32 중의 단계 S1 ~ S3을 참고하면, 육각형 전극(244)에 대응되는 구역으로 액체(200)가 진입하는데 육각형 전극(244)의 온/오프를 제어하여 액체(200)가 미세 액적(201)을 형성하게 한다. 그리고 전극의 온/오프를 제어함으로써 미세 액적(201)을 정사각형 전극(243)에 대응되는 구역으로 이동시켜 액적 분할 과정을 마친다. 더 나아가, 정사각형 전극(243) 구역에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 완료하여 미세 액적과 큰 액적 간의 교차 오염을 방지할 수 있다.

구체적으로 일부 실시형태에서, 육각형 전극(244)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 정사각형 전극(243)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다. 실제 적용 시 사용 요구에 따라 육각형 전극(244)과 정사각형 전극(243)의 한 변의 길이를 조절할 수 있다.

일부 실시형태에서, 도 33을 참고하면, 전극층(23)은 차례로 연결되는, 어레이로 설치된 제1 정사각형 전극(2431)과, 어레이로 설치된 제1 육각형 전극(2441)과, 어레이로 설치된 제2 육각형 전극(2442)과, 어레이로 설치된 제2 정사각형 전극(2432)을 포함한다.

상기 실시형태에서, 전극층(23)은 두 개의 어레이로 설치된 정사각형 전극과 두 개의 어레이로 설치된 육각형 전극을 포함하고, 정사각형 전극 사이에 육각형 전극이 위치하며 정사각형 전극과 육각형 전극의 한 변의 길이는 서로 다르다. 도 33 중의 단계 S1 ~ S9는 그 중 하나의 실시형태에 따른 구체적인 적용을 보여준다. 복수의 세포(202)를 포함하는 액체(200)가 제1 정사각형 전극(2431)에 대응되는 구역으로 진입하고, 전극의 온/오프를 제어하여 복수의 세포(202)를 포함하는 액체(200)를 제1 육각형 전극(2441)에 대응되는 구역으로 이동시켜, 하나의 세포(202)를 포함하는 미세 액적(201)을 형성한다. 이어서 전극의 온/오프를 제어함으로써 하나의 세포(202)를 포함하는 미세 액적(201)을 최종적으로 제2 정사각형 전극(2432)에 대응되는 구역으로 이동시킨다. 이러한 조작을, 최종적으로 필요한 세포량을 분할할 때까지 진행하여, 복수의 세포(202)를 포함하는 액체(200)로부터 단일의 세포(202)를 포함하는 복수의 미세 액적(201)을 형성하고 나서, 제2 정사각형 전극(2432)에 대응되는 구역에서 관련 세포 실험을 진행한다.

구체적으로 상기 실시형태에서, 제1 정사각형 전극(2431)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 제2 정사각형 전극(2432)의 한 변의 길이는 제1 정사각형 전극(2431)의 1/5 ~ 1/2이다. 제1 육각형 전극(2441)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 제2 육각형 전극(2442)의 한 변의 길이는 제1 육각형 전극(2441)의 1/5 ~ 1/2이다.

일부 실시형태에서, 도 34를 참고하면, 전극층(23)은 차례로 연결되는, 어레이로 설치된 복수의 제1 육각형 전극(2441)과, 어레이로 설치된 복수의 제2 육각형 전극(2442)과, 어레이로 설치된 복수의 정사각형 전극(243)을 포함한다.

구체적으로 도 34 중의 S1 ~ S6은 상기 실시형태의 구체적인 적용을 보여준다. 제1 육각형 전극(2441)에 대응되는 구역으로 액체(200)가 진입하고, 전극의 온/오프를 제어하여 액체(200)가 제2 육각형 전극(2442)에 대응되는 구역에서 부피가 더 작은 액적을 형성한다. 이어서 전극의 온/오프를 제어함으로써 제2 육각형 전극(2442)에 대응되는 구역에 있는 액적은 정사각형 전극(243)에 대응되는 구역에서 부피가 더 작은 복수의 액적을 형성한다. 상기 방법을 통하여 큰 액적은 최종적으로 정사각형 전극(243)에 대응되는 구역에서 20개의 피코리터(pL) 스케일의 미세 액적(201)을 형성하고, 정사각형 전극(243)에 대응되는 구역에서 미세 액적(201)에 관한 실험을 진행한다.

구체적으로 상기 실시형태에서, 정사각형 전극(243)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이고, 제1 육각형 전극(2441)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이며, 제2 육각형 전극(2442)의 한 변의 길이는 제1 육각형 전극(2441)의 1/5 ~ 1/2이다.

일부 실시형태에서, 이어서 도 28을 참고하면, 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11), 도전층(12), 및 제1 소수층(13)을 포함하고, 하극판(20)은 차례로 적층된 제2 소수층(21), 유전체층(22), 및 전극층(23)을 포함한다. 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21)은 대향하여 설치되고 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

일부 실시형태에서, 상부 커버(11)의 두께는 0.05mm ~ 1.7mm이고, 도전층(12)의 두께는 10nm ~ 500nm이고, 유전체층(22)의 두께는 50nm ~ 1000nm이고, 전극층(23)의 두께는 10nm ~ 1000nm이고, 제1 소수층(13)의 두께는 10nm ~ 100nm이고, 제2 소수층(21)의 두께는 10nm ~ 100nm이다.

일부 실시형태에서, 상부 커버(11)의 재료는 유리 기판이어도 되고, 도전층(12)의 재료는 ITO 도전층이어도 되며, 전극층(23)의 재료는 금속과 금속의 산화물 전도성 재료여도 된다.

일부 실시형태에서, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이의 거리는 20μm ~ 200μm이고, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 모두 소수성 재료로 이루어진다. 예를 들어 PTFE, 불소화 폴리에틸렌, 불소화 카본왁스나 기타 합성 불소 함유 폴리머 등의 재료로 이루어지는 소수층이다.

일부 실시형태에서, 미세 유체 칩은 샘플 주입구(도면 중에 표시하지 않음)와 샘플 배출구(도면 중에 표시하지 않음)를 포함한다. 샘플 주입구를 통하여 미세 유체 칩에 액체 샘플과 매개체를 주입할 수 있고, 샘플 배출구를 통하여 액체 샘플과 매개체를 배출할 수 있다. 구체적으로 상극판(10)에 샘플 주입구와 샘플 배출구를 설치할 수 있다.

동일한 발명의 구상에 기반하여 본 출원 중의 실시형태에서 또 다른 미세 액적 생성 방법을 제공한다. 도 35에 도시된 바와 같이 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S11에서 상기 미세 유체 칩을 준비한다.

단계 S12에서 미세 유체 칩의 하극판에 복수의 흡인점을 형성하고, 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S13에서 미세 유체 칩의 유체 채널층으로 액체 샘플을 주입하고, 액체 샘플은 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 형성한다.

단계 S14에서 흡인점은 미세 유체 칩의 전극층의 켜진 전극에 의해 형성되고, 인접한 켜진 전극 사이에는 켜지지 않은 전극이 배치된다.

설명을 더 붙여야 할 부분은 다음과 같다. 본 출원 중의 실시형태에서 보여준 미세 액적 생성 방법에서는 상기 미세 유체 칩을 사용하여 미세 액적을 생성한다. 상기 미세 유체 칩은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성된다. 하극판(20)에 복수의 흡인점이 형성되고 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다. 액체 샘플은 유체 채널층(101)을 흘러 흡인점의 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다. 하극판(20)은 전극층(23)을 포함하고 전극층(23)은 적어도 두 개의 다른 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함한다. 유체 채널층으로 액체 샘플을 주입하면, 액체 샘플은 흡인점에 흡인되고 전기습윤 원리로 액체 샘플은 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 남긴다. 상기 미세 액적 생성 방법으로 고밀도 미세 액적을 신속하게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있으며 상기 방법은 조작 절차가 간편하다. 또한 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 게다가 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 더 나아가, 전극층은 적어도 두 개의 서로 다른 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극을 포함하므로, 전극의 온/오프를 제어하여 큰 액적이 그 중 하나의 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적을 형성하고, 다른 하나의 형상의 어레이로 설치된 복수의 전극(24)에서 미세 액적에 관한 관련 실험을 완성할 수 있다. 이렇게 하면 액체 샘플 간의 교차 오염을 방지할 수 있다.

일부 실시형태에서, 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 단계도 포함한다. 즉 미세 유체 칩의 유체 채널층에 매개체를 주입하여 매개체가 상기 유체 채널층을 채우도록 하는 것이다. 구체적으로 매개체는 공기일 수도 있고 실리콘 오일이나 광물유 등일 수도 있다.

그리고 미세 유체 칩의 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하면, 액체 샘플은 매개체에 싸이며, 액체 샘플은 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 형성한다.

실시형태 6

도 36 내지 도 42에서 본 출원의 실시형태 6에 따른 미세 액적 생성 시스템의 구체적 구조와 미세 액적 생성 방법을 밝힌다.

도 36을 참고하면 본 출원은 미세 액적을 빠르게 생성하는 방법을 제공하며, 당해 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S71에서 미세 유체 칩을 준비한다. 미세 유체 칩은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고 상극판(10)과 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성된다. 하극판(20)은 전극층(23)을 포함하고 전극층(23)은 어레이로 설치된 복수의 전극(24)을 포함한다.

단계 S72에서 하극판(20)에 복수의 흡인점을 형성하고 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용된다. 흡인점은 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에는 켜지지 않은 전극(242)이 배치된다.

단계 S73에서 유체 채널층(101)에 액체 샘플을 주입하고 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체 샘플이 흡인점에 대응되는 위치에서 n₁개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

단계 S74에서 이어서 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₁개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 n₂개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

단계 S75에서 이어서 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₂개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 n₃개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

단계 S76에서 전극(24)의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성한다.

이 가운데, n₁,n₂,및 n₃은 2 이상의 양의 정수이다.

설명을 더 붙여야 할 부분은 다음과 같다. 본 출원 중의 실시형태에서 보여준 미세 액적 생성 방법에서는 유체 채널층(101)에 액체 샘플을 주입하여 액체 샘플이 유체 채널층(101)을 가득 채우도록 하고, 액체 샘플은 유체 채널층(101)을 흐르며, 액체 샘플은 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성한다. 구체적으로 전극층(23)의 전극(24) 온/오프를 제어함으로써, 전기습윤 원리(전극에 액체가 있고 전극에 전위를 가하면 전극의 해당 위치의 고액계면의 젖음성이 바뀌고 액적과 전극계면의 접촉각이 그에 따라 바뀔 수 있으며, 만약 액적 구역의 전극 간에 전위차가 존재하여 접촉각이 다르게 되면 수평 방향의 추진력이 생겨 액적이 전극기판에서 수평 방향으로 이동하게 됨)로 액체 샘플은 켜진 전극에 흡인되고, 액체 샘플은 유체 채널층의 여러 개의 켜진 전극에 대응되는 위치에서 여러 개의 미세 액적을 형성하게 된다. 구체적으로 흡인점은 전극층(23)의 켜진 전극(241)에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극(241) 사이에는 켜지지 않은 전극(242)이 배치되어 전극의 온/오프를 제어함으로써 미세 액적이 이동하게 할 수 있다. 액체 샘플이 미세 액적을 생성하는 구체적인 방식은 다음과 같다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 액체 샘플은 흡인점에 대응되는 위치에서 n₁개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이어서 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₁개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점의 위치에서 n₂개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 그리고 지속적으로 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₂개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점의 위치에서 n₃개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 그리고 전극(24)의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성한다. 이 가운데, n₁,n₂,및 n₃은 2 이상의 양의 정수이다. 구체적으로 n₁,n₂,및 n₃은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 등일 수 있고 n₁,n₂,및 n₃은 같아도 되고, 달라도 된다. 즉 차례로 미세 액적을 생성하는 숫자는 서로 관련이 없고, 한 번에 생성되는 미세 액적의 수가 많을수록 미세 액적 생성의 효율이 더 빠르다. 예를 들어, 액체 샘플이 흡인점에 대응되는 위치에서 10개의 미세 액적을 생성하고 나서 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 10개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 또다시 10개(물론 8개, 11개 등일 수도 있고 수요에 따라 필요한 수량을 형성할 수 있음)의 미세 액적을 형성하도록 한다. 지속적으로 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 10개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 10개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 전극(24)의 온/오프를 제어하는 것을 반복하면 최종적으로 10ⁿ개의 미세 액적을 형성할 수 있다. 본 발명의 미세 액적 생성 방법으로 단시간에 대량의 미세 액적을 형성할 수 있고 신속하게 필요한 수량의 미세 액적을 형성할 수 있으므로 미세 액적 생성의 효율과 처리량을 제고할 수 있다. 본 발명의 미세 액적 생성 방법은 방대한 액적 수에 대한 실험(디지털 PCR, 디지털 Elisa, 단세포 생성)에 이점을 갖는다.

구체적으로 상기 실시형태에서, 인접한 켜진 전극(241) 사이에는 켜지지 않은 전극(242)을 배치한다. 물론 인접한 켜진 전극(241) 사이에 적어도 두 개의 켜지지 않은 전극(242)을 배치할 수도 있다.

일부 실시형태에서는, 유체 채널층(101)에 액체 샘플을 주입하고 전극(24)의 온/오프를 제어하여 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 2개의 미세 액적을 생성하도록 한다.

그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 형성된 2개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 형성된 2개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

전극(24)의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성한다.

상기 실시형태에서는, 도 37을 참고하면, 전극(24)의 형상은 정사각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 2개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적이 또다시 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 4개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 8개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 16개의 미세 액적(201)이 형성된다. 이 과정을 반복하여 최종적으로 2ⁿ개의 미세 액적을 형성한다.

일부 실시형태에서는, 유체 채널층(101)에 액체 샘플을 주입하고 전극(24)의 온/오프를 제어하여 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 3개의 미세 액적을 생성하도록 한다.

그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점의 위치에서 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점의 위치에서 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

상기 실시형태에서는, 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 3개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적이 또다시 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 9개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 27개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 81개의 미세 액적(201)이 형성된다. 이 과정을 반복하여 최종적으로 3ⁿ개의 미세 액적을 형성한다.

일부 실시형태에서는, 유체 채널층(101)에 액체 샘플을 주입하고 전극(24)의 온/오프를 제어하여 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 4개의 미세 액적을 생성하도록 한다.

그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

이어서 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에서 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다.

상기 실시형태에서는, 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 4개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적이 또다시 각각 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 16개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 64개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 4개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 256개의 미세 액적(201)이 형성된다. 이 과정을 반복하여 최종적으로 4ⁿ개의 미세 액적을 형성한다.

일부 실시형태에서는, 전극(24)의 형상은 정사각형이나 육각형이다. 육각형 전극은 6개의 방향으로 액적을 분할할 수 있으므로 4개의 방향으로 액적을 분할하는 정사각형보다 더욱 유리하다. 전극(24)의 형상은 정사각형이나 육각형인 것 외에도 임의의 형상이나 임의의 형상의 조합일 수도 있다.

일부 실시형태에서, 전극(24)의 한 변의 길이는 50μm ~ 2mm이다.

미세 액적의 부피는 전극의 크기, 전극의 간격 등을 조절하여 정밀하게 조정할 수 있다. 크기가 서로 다른 전극을 제어함으로써 부피가 서로 다른 미세 액적을 빠르게 생성할 수 있다. 게다가 켜진 전극의 위치와 수량을 제어함으로써 미세 액적이 형성되는 위치와 수량을 제어할 수 있다. 즉 미세 액적이 생성되는 밀도를 정밀하게 제어할 수 있는 것이다.

도 38은 본 출원의 실시형태 6에 따라 액체가 이동하여 미세 액적을 생성하는 실제적인 실험 과정을 보여준다. 구체적으로 도면 중의 전극(24)은 형상이 정사각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 2개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 4개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 8개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 16개의 미세 액적(201)이 형성된다. 그리고 또다시 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 32개의 미세 액적(201)이 형성된다.

도 39는 본 출원의 실시형태 6에 따라 액체가 이동하여 미세 액적을 생성하는 첫 번째 방식으로 단세포를 분리하는 실험 과정을 보여준다. 구체적으로 도면 중의 전극(24)은 형상이 정사각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 16개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 16개의 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 32개의 미세 액적이 형성된다. 여기까지는 실시형태 6에서의 액체 샘플 이동에 의한 미세 액적 생성에 대응되는 단세포 분리 실험 과정이다. 도 38과 달리, 본 방법은 단세포를 포함하는 액적을 생성하는 것이다.

일부 실시형태에서, 도 40을 참고하면, 도면 중의 전극(24)의 형상은 정사각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 3개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적이 또다시 각각 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 9개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 18개의 미세 액적(201)이 형성된다.

일부 실시형태에서, 도 41을 참고하면, 도면 중의 전극(24)의 형상은 육각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 2개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 4개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 8개의 미세 액적(201)이 형성된다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 16개의 미세 액적(201)이 형성된다.

일부 실시형태에서, 도 42를 참고하면, 도면 중의 전극(24)의 형상은 육각형이다. 전극(24)의 온/오프를 제어함으로써 액체(200)가 이동하고 나서 3개의 미세 액적을 생성하도록 한다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적이 또다시 각각 3개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 9개의 미세 액적이 형성된다. 그리고 나서 전극(24)의 온/오프를 지속 제어함으로써, 형성된 모든 미세 액적이 또다시 각각 2개의 미세 액적을 형성하도록 한다. 이때 총 18개의 미세 액적(201)이 형성된다.

본 출원에 있어서, 실시형태 6의 미세 유체 칩의 구조는 실시형태 5의 구조와 동일하다. 도 28에 도시된 바와 같이 실시형태 6에서 상극판(10)은 차례로 적층된 상부 커버(11)와 도전층(12), 제1 소수층(13)을 포함하고, 하극판(20)은 제2 소수층(21)과 유전체층(22)을 포함하고, 제2 소수층(21), 유전체층(22), 전극층(23)이 차례로 적층되며, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21)이 대향하여 설치되고, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이에 유체 채널층(101)이 형성되어 있다.

일부 실시형태에서, 상부 커버(11)의 두께는 0.05mm ~ 1.7mm이고, 도전층(12)의 두께는 10nm ~ 500nm이고, 유전체층(22)의 두께는 50nm ~ 1000nm이고, 전극층(23)의 두께는 10nm ~ 1000nm이고, 제1 소수층(13)의 두께는 10nm ~ 200nm이고, 제2 소수층(21)의 두께는 10nm ~ 200nm이다.

일부 실시형태에서, 상부 커버(11)의 재료는 유리 기판이어도 되고, 도전층(12)의 재료는 ITO 도전층이어도 되며, 유전체층(22)의 재료는 유기 또는 무기 절연 재료여도 되고, 전극층(23)의 재료는 금속과 금속의 산화물 전도성 재료여도 된다.

일부 실시형태에서, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21) 사이의 거리는 5μm ~ 600μm이고, 제1 소수층(13)과 제2 소수층(21)은 모두 소수성 재료로 이루어진다. 예를 들어 PTFE, 불소화 폴리에틸렌, 불소화 카본왁스나 기타 합성 불소 함유 폴리머 등의 재료로 이루어지는 소수층이다.

일부 실시형태에서, 미세 액적 생성 방법은 다음과 같은 과정을 포함한다.

미세 유체 칩의 유체 채널층에 매개체를 주입하여 매개체를 유체 채널층(101)에 가득 채운다. 그리고 나서 미세 유체 칩의 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하여, 액체 샘플이 매개체에 싸이며 액체 샘플이 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성하도록 한다.

구체적으로 매개체는 공기일 수도 있고 실리콘 오일이나 광물유 등일 수도 있다.

전체적으로 본 출원의 실시형태 1 내지 실시형태 6에 따르면 본 출원은 미세 액적을 생성하는 방법을 제공하며, 당해 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

단계 S1에서 미세 유체 칩(100)을 준비한다. 미세 유체 칩(100)은 상극판(10)과 하극판(20)을 포함하고 상기 상극판(10)과 상기 하극판(20) 사이에 유체 채널층(101)이 형성된다.

단계 S2에서 상기 상극판(10)과 상기 하극판(20) 중, 적어도 하나에 복수의 흡인점을 형성하고, 상기 흡인점은 액체(200)를 흡착하는 데 사용된다.

단계 S3에서 상기 유체 채널층(101)에 액체(200)를 주입한다.

단계 S4에서 액체(200)가 상기 유체 채널층(101)을 흐르도록 구동하여 상기 미세 유체 칩(100)의 복수의 흡인점 위치에서 미세 액적(201)을 형성한다.

본 출원은 상기 미세 액적 생성 방법과 생성 시스템으로 대량의 미세 액적을 신속하게 제조할 수 있고 액적 생성 시간을 크게 단축할 수 있으며 조작 절차가 간편하다. 또한 고정밀 마이크로 펌프와 같은 장비가 필요하지 않으므로 시스템 비용이 절감된다. 그리고 강한 확장성으로 미세 유체 칩의 크기를 확장하여 더 많은 미세 액적을 분할하거나 여러 샘플 세트를 분할할 수 있다. 게다가, 상극판과 하극판의 간격, 흡인점의 수량, 면적, 그리고 위치 조절 방식을 제어함으로써 상기 미세 유체 칩에서 형성되는 미세 액적(201)의 부피와 밀도를 조정할 수 있다. 이를 통하여 본 출원은 고밀도 미세 액적을 신속하게 형성할 수 있고, 형성되는 고밀도 미세 액적의 부피 및 밀도를 정밀하게 제어할 수 있는 미세 액적 생성 방법 및 미세 액적 생성 시스템을 제공한다.

공개된 실시형태에 대한 상기 설명은 본 분야의 전문 기술 인력이 본 출원을 구현하거나 사용할 수 있도록 한다. 이러한 실시형태에 대한 다양한 변형은 본 분야의 전문 기술 인력에게 분명할 것이며, 본문에서 정의한 일반 원리는 본 출원의 정신이나 범위를 벗어나지 않는 경우에 다른 실시형태에 의해서도 구현될 수 있다. 따라서 본 출원은 본문에서 제시한 이러한 실시형태에 국한되는 것이 아니라 본문에서 공개한 원리 및 신규 특성과 일치하는 가장 넓은 범위에 적용해야 한다.

미세 유체 칩(100), 상극판(10), 상부 커버(11), 도전층(12), 제1 소수층(13), 친수점(131), 용액 주입구(132), 용액 배출구(133), 제1 샘플 주입구(134), 제1 샘플 배출구(135), 제2 샘플 주입구(136), 제2 샘플 배출구(137), 하극판(20), 제2 소수층(21), 유전체층(22), 전극층(23), 전극(24), 켜진 전극(241), 켜지지 않은 전극(242), 정사각형 전극(243), 육각형 전극(244), 제1 정사각형 전극(2431), 제2 정사각형 전극(2432), 제1 육각형 전극(2441), 제2 육각형 전극(2442), 기판(25), 유체 채널층(101), 액체(200), 미세 액적(201), 세포(202), 제1 화살표(31), 제2 화살표(32), 제1 마이크로 펌프(41), 제2 마이크로 펌프(42), 제3 마이크로 펌프(43), 제4 마이크로 펌프(44), 매개체(300), 혼합용액(50), 마이크로스피어(51), 제1 마이크로스피어(511), 제2 마이크로스피어(512), 포획 항체(52), 표적 항원(53), 형광 표지 항체(54).

Claims

미세 유체 칩과, 상기 미세 유체 칩에 연결되는 액적 구동 유닛을 포함하는 미세 액적 생성 시스템으로서,
상기 미세 유체 칩은 상극판과 하극판을 포함하고, 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되며,
상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되고, 상기 흡인점은 액적을 흡착하는 데 사용되며,
상기 액적 구동 유닛은 상기 유체 채널층에 주입되는 액체가 상기 유체 채널층에서 흐르도록 구동하여 상기 흡인점의 위치에서 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 시스템.
제1항에 있어서,
상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함하며,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층이 대향하여 설치되고,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되며,
상기 전극층이 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제2항에 있어서,
상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 상기 전극 사이에는 켜지지 않은 전극이 배치되는, 미세 액적 생성 시스템.
제2항에 있어서,
상기 상극판의 상기 제1 소수층의 상기 도전층과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이가 형성되어 있고,
상기 친수점 어레이의 친수점은 상기 흡인점이고, 인접한 상기 친수점은 간격을 두고 형성되어 있는, 미세 액적 생성 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전극층의 상기 전극의 형상이 육각형 및/또는 정사각형인, 미세 액적 생성 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전극층이 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극과 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전극층이, 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극과, 상기 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극의 양쪽에 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극을 포함하는 미세 액적 생성 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전극층이, 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극과, 상기 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극의 양쪽에 어레이로 설치되는 복수의 육각형 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 육각형 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm이고, 상기 정사각형 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm인, 미세 액적 생성 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전극층이, 차례로 연결되는, 어레이로 설치되는 복수의 제1 정사각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제1 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 정사각형 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전극층이, 차례로 연결되는, 어레이로 설치되는 복수의 제1 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 제2 육각형 전극과, 어레이로 설치되는 복수의 정사각형 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 제1 정사각형 전극 또는 상기 정사각형 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm이고, 상기 제2 정사각형 전극의 한 변의 길이가 상기 제1 정사각형 전극의 한 변의 길이의 1/5 ~ 1/2이며,
상기 제1 육각형 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm이고, 상기 제2 육각형 전극의 한 변의 길이가 상기 제1 육각형 전극의 한 변의 길이의 1/5 ~ 1/2인, 미세 액적 생성 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액적 구동 유닛이 전극 구동 유닛이고,
상기 전극 구동 유닛은, 상기 전극층에 연결되어 상기 전극층의 상기 전극의 온/오프를 제어하여, 상기 유체 채널층에 주입되는 액체가, 상기 유체 채널층에서 흐르도록 하고, 상기 흡인점의 위치에서 미세 액적을 형성하도록 하는, 미세 액적 생성 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세 유체 칩의 중심에 용액 주입구가 설치되고, 상기 용액 주입구는 상기 유체 채널층에 액체를 주입하는 데 사용되며,
상기 미세 유체 칩에 복수의 용액 배출구가 설치되고, 상기 용액 배출구는 상기 미세 유체 칩에서 여분의 액체를 배출하는 데 사용되며,
상기 액적 구동 유닛이 회전식 구동 유닛이고, 상기 회전식 구동 유닛은 상기 미세 유체 칩을 회전 구동시켜 상기 유체 채널층에 주입되는 액체가 스핀 코팅 방식으로 상기 흡인점에서 미세 액적을 형성하도록 하는, 미세 액적 생성 시스템.
제14항에 있어서,
상기 미세 유체 칩을 회전시키는 회전 속도가 0rpm 초과 1000rpm 이하인, 미세 액적 생성 시스템.
제14항에 있어서,
상기 전극의 형상이 육각형이고, 상기 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm이며,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이의 거리가 5μm ~ 600μm인, 미세 액적 생성 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세 유체 칩에 제1 샘플 주입구와 제1 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제1 샘플 주입구와 상기 제1 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제1 대각선 상에 설치되며,
상기 액적 구동 유닛이 제1 마이크로 펌프와 제3 마이크로 펌프를 포함하고,
상기 제1 샘플 주입구와 연결되는 상기 제1 마이크로 펌프는 상기 유체 채널층에 액체를 주입하는 데 사용되어 상기 액체가 상기 유체 채널층 전체를 채우도록 하고,
상기 제1 샘플 배출구와 연결되는 상기 제3 마이크로 펌프는 상기 제1 샘플 배출구에서 흘러나오는 액체 또는 기체를 빼내는 데 사용되며,
상기 흡인점의 위치에서 미세 액적을 생성하는, 미세 액적 생성 시스템.
제17항에 있어서,
상기 미세 유체 칩에 제2 샘플 주입구와 제2 샘플 배출구가 설치되고, 상기 제2 샘플 주입구와 상기 제2 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제2 대각선 상에 설치되며,
상기 액적 구동 유닛이 제2 마이크로 펌프와 제4 마이크로 펌프를 더 포함하고,
상기 제2 샘플 주입구와 연결되는 상기 제2 마이크로 펌프는 상기 유체 채널층에 매개체를 주입하는 데 사용되고,
상기 제2 샘플 배출구와 연결되는 상기 제4 마이크로 펌프는 상기 제2 샘플 배출구에서 흘러나오는 액체 또는 매개체를 빼내는 데 사용되며,
상기 흡인점의 위치에서 매개체에 싸인 미세 액적을 생성하는, 미세 액적 생성 시스템.
제17항에 있어서,
상기 상부 커버의 두께가 0.05mm ~ 1.7mm이고, 상기 기판의 두께가 0.05mm ~ 1.7mm이고, 상기 도전층의 두께가 10nm ~ 500nm이고, 상기 유전체층의 두께가 50nm ~ 1000nm이고, 상기 전극층의 두께가 10nm ~ 1000nm이고, 상기 제1 소수층의 두께가 10nm ~ 200nm이고, 상기 제2 소수층의 두께가 10nm ~ 200nm인, 미세 액적 생성 시스템.
상극판과 하극판으로 구성되는 미세 유체 칩을 포함하는 미세 액적 생성 시스템으로서,
상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되고,
상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에 복수의 흡인점이 형성되고, 상기 흡인점은 액적을 흡착하는 데 사용되며,
상기 상극판이 위치하는 평면과 상기 하극판이 위치하는 평면 사이에 끼인각이 형성되고,
상기 상극판에 복수의 샘플 주입구가 설치되고, 상기 샘플 주입구는 상기 상극판의 가장자리에 위치하며, 상기 샘플 주입구는 액체를 주입하는 데 사용되고,
상기 유체 채널층이 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부의 높이는 상기 유체 채널층의 제2 단부의 높이보다 낮고,
상기 샘플 주입구를 통하여 상기 유체 채널층의 제1 단부에 액체를 주입할 시 상기 액체가 계면장력에 의해 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고, 상기 흡인점 위치에서 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 시스템.
제20항에 있어서,
상기 상극판과 상기 하극판 사이의 각도가 0°보다 크고 3°보다 작은, 미세 액적 생성 시스템.
제20항에 있어서,
상기 제1 단부에서 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 거리가 0μm ~ 200μm인, 미세 액적 생성 시스템.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함하며,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층이 대향하여 설치되고, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 상기 유체 채널층이 형성되며,
상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하는, 미세 액적 생성 시스템.
제23항에 있어서,
상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의하여 형성되고, 인접한 켜진 전극 사이에 켜지지 않은 전극이 배치되는, 미세 액적 생성 시스템.
제23항에 있어서,
상기 상극판의 상기 제1 소수층의 상기 도전층과 멀리 떨어진 쪽에 친수점 어레이가 형성되어 있고, 상기 친수점 어레이의 친수점은 상기 흡인점이고, 인접한 상기 친수점은 간격을 두고 형성되어 있는, 미세 액적 생성 시스템.
제23항에 있어서,
상기 전극층의 상기 전극의 형상이 육각형 및/또는 정사각형인, 미세 액적 생성 시스템.
상극판과 하극판을 포함하고 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성된 미세 유체 칩을 준비하는 단계 S1;
상기 상극판과 상기 하극판 중 적어도 하나에, 액체를 흡착하는 데 사용되는 복수의 흡인점을 형성하는 단계 S2;
상기 유체 채널층에 액체를 주입하는 단계 S3; 및
상기 액체가 상기 유체 채널층에서 흐르도록 구동하여 상기 미세 유체 칩의 복수의 흡인점 위치에서 미세 액적을 형성하는 단계 S4;를 포함하는, 미세 액적 생성 방법.
제27항에 있어서,
상기 상극판이 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판이 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함하며,
상기 전극층이 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하고,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되어 있고,
상기 단계 S2에서 상기 전극층의 복수의 전극을 켜서, 켜진 상기 전극이 상기 흡인점을 형성하도록 하며, 인접한 켜진 상기 전극 사이에는 켜지지 않은 상기 전극을 배치하는, 미세 액적 생성 방법.
제27항에 있어서,
상기 상극판이 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고, 상기 하극판이 차례로 설치된 제2 소수층, 유전체층, 전극층, 및 기판을 포함하며,
상기 전극층이 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하고,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되어 있고,
상기 단계 S2에서 레이저나 플라스마로 상기 제1 소수층의 원하는 위치의 소수성 코팅을 처리하여 상기 제1 소수층에 친수점을 형성하고, 상기 친수점이 상기 흡인점이고, 인접한 상기 친수점 사이를 띄워서 형성하는, 미세 액적 생성 방법.
제28항에 있어서,
상기 단계 S4가,
제1줄부터 제P줄까지의 전극을 켜서, 액체가 상기 유체 채널층의 제1줄부터 제P줄까지의 전극에 대응하는 위치에서 큰 액적을 형성하도록 하는(여기서, P는 양의 정수이다.) 단계 S110;
제1줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제1줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 상기 흡인점에 미세 액적이 형성되도록 구동하고, 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 하는 단계 S120;
제2줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제2줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 상기 흡인점에 미세 액적이 형성되도록 구동하고, 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 하고, 상기 제1줄의 흡인점과 제2줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 하는 단계 S130;
제n줄의 흡인점의 전극을 켠 채 제n줄의 다른 전극을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극을 켜서, 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 상기 흡인점에 미세 액적이 형성되도록 구동하고, 인접한 상기 흡인점 사이에 적어도 하나의 전극이 배치되도록 하고, 제n줄의 흡인점과 제n-1줄의 흡인점이 서로 다른 열에 있도록 하는(여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.) 단계 S140;
상기 큰 액적이 소모될 때까지 단계 S140을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩에서 복수의 미세 액적이 형성되도록 하는 단계 S150;
을 포함하는, 미세 액적 생성 방법.
제30항에 있어서,
상기 단계 S4가,
제1줄부터 제P줄까지의 전극을 켜서 상기 유체 채널층의 액체가 상기 전극층의 제1줄부터 제P줄까지의 전극에서 큰 액적을 형성하도록 하는(여기서, P는 양의 정수이다.) 단계 S210;
제1줄의 전극을 끄는 동시에 제P+1줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 유체 채널층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제1줄의 친수점 위치에 미세 액적을 형성하도록 구동하는 단계 S220;
제2줄의 전극을 끄는 동시에 제P+2줄의 전극을 켜서, 상기 큰 액적을 상기 전극층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제2줄의 친수점 위치에 미세 액적을 형성하도록 구동하는 단계 S230;
제n줄의 전극을 끄는 동시에 제P+n줄의 전극을 켜서, 큰 액적을 상기 전극층에서 한 줄 앞으로 이동시키고 제n줄의 친수점 위치에 미세 액적을 형성하도록 구동하는(여기서 n은 3보다 큰 양의 정수이다.) 단계 S240;
상기 큰 액적이 소모될 때까지 상기 단계 S240을 반복 실시하여 상기 미세 유체 칩에서 복수의 미세 액적이 형성되도록 하는 단계 S250;
을 포함하는, 미세 액적 형성 방법.
제28항에 있어서,
상기 단계 S4에서, 상기 미세 유체 칩을 회전시키고, 상기 유체 채널층 안의 액체가 켜진 복수의 전극에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성하도록 하는, 미세 액적 생성 방법.
제30항에 있어서,
상기 단계 S4에서, 상기 미세 유체 칩을 회전시키고, 상기 유체 채널층 안의 액체가 복수의 상기 친수점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 생성하도록 하는, 미세 액적 생성 방법.
제32항 또는 제33항에 있어서,
상기 단계 S4에서 상기 미세 유체 칩을 회전시키는 회전 속도가 0rpm 초과 1000rpm 이하인, 미세 액적 생성 방법.
제32항 또는 제33항에 있어서,
상기 단계 S3에서 상기 미세 유체 칩의 중심에 위치하는 샘플 주입구를 통하여 상기 액체를 주입하는, 미세 액적 생성 방법.
제32항 또는 제33항에 있어서,
여분의 액체가 상기 유체 채널층에서 흘러나올 시 상기 미세 유체 칩에 대한 회전을 중지하는 단계를 더 포함하는, 미세 액적 생성 방법.
제28항 또는 제30항에 있어서,
상기 상극판이 위치하는 평면과 하극판이 위치하는 평면 사이에 끼인각이 형성되어 있고,
상기 상극판에 복수의 샘플 주입구가 설치되어 있고, 상기 샘플 주입구는 상기 상극판의 가장자리에 위치하며, 상기 샘플 주입구는 액체를 주입하는 데 사용되고,
상기 유체 채널층은 대향하여 배치된 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부의 높이는 상기 유체 채널층의 제2 단부의 높이보다 낮고,
상기 단계 S3에서 상기 샘플 주입구를 통하여 상기 유체 채널층의 상기 제1 단부로 상기 액체를 주입하고, 상기 액체가 상기 유체 채널층에 주입되면 계면장력에 의해 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 이동하고 상기 흡인점에 대응되는 위치에서 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 방법.
제37항에 있어서,
상기 단계 S3에서 상기 액체의 주입 속도가 1μL/s ~ 10μL/s인, 미세 액적 생성 방법.
제37항에 있어서,
상기 제1 단부에서 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 거리가 0μm ~ 200μm이고, 상기 상극판과 상기 하극판 사이의 각도가 0°보다 크고 3°보다 작은, 미세 액적 생성 방법.
제28항 또는 제30항에 있어서,
상기 미세 유체 칩에 제1 샘플 주입구와 제1 샘플 배출구가 설치되어 있고, 상기 제1 샘플 주입구와 상기 제1 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제1 대각선 상에 설치되어 있고,
상기 제1 샘플 주입구는 제1 마이크로 펌프와 연결되고 상기 제1 샘플 배출구는 제3 마이크로 펌프와 연결되며,
상기 단계 S3에서 제1 마이크로 펌프로 상기 제1 샘플 주입구를 통해 상기 유체 채널층에 액체를 주입하고, 제3 마이크로 펌프로 상기 제1 샘플 배출구에서 흘러나오는 액체를 빼내는, 미세 액적 생성 방법.
제40항에 있어서,
상기 미세 유체 칩에 제2 샘플 주입구와 제2 샘플 배출구가 설치되어 있고, 상기 제2 샘플 주입구와 상기 제2 샘플 배출구는 상기 미세 유체 칩의 제2 대각선 상에 설치되어 있고,
상기 제2 샘플 주입구는 제2 마이크로 펌프와 연결되고 상기 제2 샘플 배출구는 제4 마이크로 펌프와 연결되며,
상기 단계 S4에서 상기 제2 마이크로 펌프로 상기 제2 샘플 주입구를 통해 상기 유체 채널층에 매개체를 주입하여, 상기 비흡인점 위치에 있는 상기 액체가 상기 매개체에 의해 밀려 나오게 하고, 상기 액체가 상기 흡인점에 대응되는 위치에 미세 액적을 남기도록 하며, 상기 미세 액적은 상기 매개체에 싸여 있고, 상기 제4 마이크로 펌프로 상기 제2 샘플 배출구에서 흘러나오는 매개체를 빼내는, 미세 액적 생성 방법.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상극판과 상기 하극판 사이의 간격, 상기 흡인점의 수량, 면적, 및 위치 조절 방식을 제어함으로써 상기 미세 유체 칩에서 형성되는 미세 액적의 부피와 밀도를 조정하는, 미세 액적 생성 방법.
상극판과 하극판을 포함하고 상기 상극판과 상기 하극판 사이에 유체 채널층이 형성되어 있는 미세 유체 칩으로서, 상기 하극판이 전극층을 포함하고 상기 전극층은 어레이로 설치되는 복수의 전극을 포함하는 미세 유체 칩을 준비하는 단계;
상기 하극판에 복수의 흡인점을 형성하는 단계로서, 상기 흡인점은 액체를 흡착하는 데 사용되고, 상기 흡인점은 상기 전극층의 켜진 전극에 의해 형성되고, 인접한 켜진 상기 전극 사이에는 켜지지 않은 상기 전극이 배치되어 있는, 단계;
상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고, 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에 n₁개의 미세 액적을 형성하도록 하는 단계;
이어서 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₁개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에 n₂개의 미세 액적을 형성하도록 하는 단계;
지속적으로 상기 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 n₂개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 상기 흡인점 위치에 n₃개의 미세 액적을 형성하도록 하는(이 가운데, n₁, n₂, 및 n₃은 2 이상의 양의 정수이다.) 단계;
상기 전극의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성하는 단계;를 포함하는, 미세 액적 생성 방법.
제43항에 있어서,
상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고 상기 전극의 온/오프를 제어하여 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에 두 개의 미세 액적을 생성하도록 하고,
그리고 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 2개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
이어서 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 2개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 2개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
상기 전극의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 방법.
제43항에 있어서,
상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고 상기 전극의 온/오프를 제어하여 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에 3개의 미세 액적을 생성하도록 하고,
그리고 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 3개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
이어서 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 3개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 3개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
상기 전극의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 방법.
제43항에 있어서,
상기 유체 채널층에 액체 샘플을 주입하고 상기 전극의 온/오프를 제어하여 상기 액체 샘플이 상기 흡인점에 대응되는 위치에 4개의 미세 액적을 생성하도록 하고,
그리고 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 4개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
이어서 또다시 전극의 온/오프를 제어함으로써, 형성된 4개의 미세 액적 중 각각의 미세 액적이 흡인점 위치에 4개의 미세 액적을 형성하도록 하고,
상기 전극의 온/오프를 제어하는 것을 반복하여 목표 수량의 미세 액적을 형성하는, 미세 액적 생성 방법.
제43항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극의 형상이 정사각형 또는 육각형인, 미세 액적 생성 방법.
제47항에 있어서,
상기 상극판은 차례로 설치된 상부 커버, 도전층, 및 제1 소수층을 포함하고,
상기 하극판은 차례로 설치된 제2 소수층과 유전체층을 포함하고, 상기 제2 소수층과 유전체층, 전극층이 차례로 적층되어 있고,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층이 대향하여 설치되어 있으며, 상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이에 유체 채널층이 형성되어 있는, 미세 액적 생성 방법.
제47항에 있어서,
상기 전극의 한 변의 길이가 50μm ~ 2mm인, 미세 액적 생성 방법.
제48항에 있어서,
상기 제1 소수층과 상기 제2 소수층 사이의 거리가 5μm ~ 600μm인, 미세 액적 생성 방법.