KR20240058636A - Microfluidic chip and method for controlling micro/nanoparicles - Google Patents
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Abstract
미세유체 칩은 기판과, 기판 위에 제공된 이온교환막과, 기판과 이온교환막을 덮는 채널 지지체를 포함한다. 기판을 향한 채널 지지체의 일면에는 이온교환막의 중앙부를 가로지르는 메인 마이크로 채널과, 이온교환막의 양측 단부를 가로지르는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널이 위치한다. 복수의 전극은 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전기장을 형성하기 위해 제공된다. 메인 마이크로 채널은 미세입자들이 분산된 미세유체의 흐름 경로를 제공하고, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 버퍼용액을 수용한다.The microfluidic chip includes a substrate, an ion exchange membrane provided on the substrate, and a channel support that covers the substrate and the ion exchange membrane. On one side of the channel support facing the substrate, a main micro channel crossing the center of the ion exchange membrane and first and second buffer micro channels crossing both ends of the ion exchange membrane are located. A plurality of electrodes are provided to form an electric field in the main microchannel and each of the first and second buffer microchannels. The main microchannel provides a flow path for microfluidic particles in which the microparticles are dispersed, and the first and second buffer microchannels accommodate the buffer solution.
Description
본 발명은 미세유체 칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노유체 현상을 이용하여 미세입자들을 정렬, 농축, 또는 추출할 수 있는 미세유체 칩 및 이를 이용한 미세입자 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic chip, and more specifically, to a microfluidic chip capable of aligning, concentrating, or extracting microparticles using the nanofluid phenomenon, and a microparticle control method using the same.
전기장을 이용하여 미세입자를 분리하는 기술들 중 '마이크로 자유 유동 전기영동법(micro-Free Flow Electrophoresis, μ-FFE)'이 알려져 있다. 이 방법은 입자의 고유한 전기적 특성, 특히 전기영동 이동도(electrophoretic mobility)에 따른 입자의 거동을 여러 방법을 통해 제어하는 기술이다.Among the technologies for separating fine particles using an electric field, 'micro-free flow electrophoresis (μ-FFE)' is known. This method is a technology that controls the behavior of particles according to their unique electrical properties, especially electrophoretic mobility, through various methods.
유체 내에 존재하는 입자는 대부분 전하를 띠며, 입자에 전기장이 가해지면 입자는 전기장 방향으로 이동하게 된다. 이때 입자에 가해지는 전기력과 반대 방향으로 유체가 입자에 가하는 마찰력이 발생하게 되며, 입자가 전기력에 의해 가속됨에 따라 마찰력이 커져서 결국 두 힘이 평형을 이루게 된다.Most particles existing in a fluid are charged, and when an electric field is applied to the particles, the particles move in the direction of the electric field. At this time, the friction force exerted by the fluid on the particle occurs in the opposite direction to the electric force applied to the particle, and as the particle is accelerated by the electric force, the friction force increases and eventually the two forces reach equilibrium.
미세유체 시스템 내에서는 층류 유동(laminar flow) 상황을 가정하므로, 두 힘의 평형에 의한 입자의 위치를 간단한 수식을 통해 계산할 수 있고, 유체 속도와 전기장의 세기를 조절함으로써 미세 입자들을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 전기장의 세기가 충분하다면, 유동을 따라 흘러가는 입자는 전기장에 의해 마이크로 채널의 한쪽 벽으로 정렬될 수 있다.Since a laminar flow situation is assumed within the microfluidic system, the position of the particles due to the balance of the two forces can be calculated through a simple equation, and the fine particles can be moved to the desired location by adjusting the fluid speed and the strength of the electric field. You can do it. If the strength of the electric field is sufficient, particles flowing along the flow can be aligned to one wall of the microchannel by the electric field.
그러나 전기장의 세기가 커질수록 유체 내에서 전극의 용해 및 물의 전기분해가 발생할 수 있고, 이는 시스템의 대형화나 샘플 처리량 증가에 대한 한계로 작용한다. 또한, 전술한 방법은 입자의 초기 정렬을 위한 보조 유동(sheath flow)이 반드시 필요하다.However, as the strength of the electric field increases, dissolution of the electrode and electrolysis of water may occur within the fluid, which acts as a limit to the enlargement of the system or increase in sample throughput. In addition, the above-described method necessarily requires auxiliary flow (sheath flow) for initial alignment of particles.
보조 유동은 미세 입자가 없는 버퍼 용액으로서 미세 입자들을 한쪽으로 정렬시키기 위해 미세 입자가 있는 용액의 한쪽 또는 양쪽으로 흘려주는 유동이다. 일반적으로 높은 효율의 전기적 입자 제어를 위해서는 보조 유동을 샘플 유동에 대해 10배 이상 많은 양으로 주입해야 하므로, 시스템 처리량 향상에 많은 부담으로 작용한다.Auxiliary flow is a buffer solution without fine particles that flows to one or both sides of the solution with fine particles in order to align the fine particles on one side. In general, for high-efficiency electrical particle control, auxiliary flow must be injected in an amount more than 10 times greater than the sample flow, which places a significant burden on improving system throughput.
본 발명은 보조 유동 없이 미세입자들의 정렬, 농축, 또는 추출 등을 가능하게 하고, 전체 구성을 간소화하면서 샘플 처리량을 증대시킬 수 있고, 미세입자들의 최종 정렬 위치를 자유롭게 조절할 수 있는 미세유체 칩 및 이를 이용한 미세입자 제어방법을 제공하고자 한다.The present invention is a microfluidic chip that enables alignment, concentration, or extraction of microparticles without auxiliary flow, can increase sample throughput while simplifying the overall configuration, and can freely adjust the final alignment position of the microparticles, and the same. We would like to provide a fine particle control method using this method.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩은, (i) 기판, (ii) 기판 위에 제공된 이온교환막, (iii) 기판과 이온교환막을 덮으며, 기판을 향한 일면에 이온교환막의 중앙부를 가로지르는 메인 마이크로 채널과, 이온교환막의 양측 단부를 가로지르는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널이 위치하는 채널 지지체와, (iv) 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전기장을 형성하기 위해 제공된 복수의 전극을 포함한다. 메인 마이크로 채널은 미세입자들이 분산된 미세유체의 흐름 경로를 제공하고, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 버퍼용액을 수용한다.The microfluidic chip according to an embodiment of the present invention includes (i) a substrate, (ii) an ion exchange membrane provided on the substrate, and (iii) a surface that covers the substrate and the ion exchange membrane and crosses the central portion of the ion exchange membrane on one side facing the substrate. a channel support on which the main microchannel and the first and second buffer microchannels crossing both ends of the ion exchange membrane are located; (iv) to form an electric field in the main microchannel and the first and second buffer microchannels, respectively; It includes a plurality of electrodes provided. The main microchannel provides a flow path for microfluidic particles in which the microparticles are dispersed, and the first and second buffer microchannels accommodate the buffer solution.
메인 마이크로 채널은, 미세유체의 주입이 이루어지는 입구부와, 입구부와 연결되며 이온교환막의 중앙부를 가로지르는 메인 채널부와, 메인 채널부의 단부에서 복수개로 나뉘어진 복수의 분기부와, 복수의 분기부 각각의 단부에 연결되며 미세유체의 배출이 이루어지는 복수의 출구부를 포함할 수 있다.The main micro channel includes an inlet where microfluid is injected, a main channel connected to the inlet and crossing the central part of the ion exchange membrane, a plurality of branches divided into a plurality at the end of the main channel, and a plurality of sprays. It is connected to each end of the base and may include a plurality of outlet portions through which microfluid is discharged.
입구부와 복수의 출구부 각각은 채널 지지체의 두께 방향을 따라 채널 지지체를 관통하는 개구로 이루어질 수 있다. 메인 채널부는 일정한 폭을 가진 라인 모양으로 형성될 수 있고, 복수의 분기부 각각의 폭은 메인 채널부의 폭보다 작을 수 있다. 복수의 분기부는 메인 채널부로부터 방사형으로 뻗은 형상으로 이루어질 수 있다.Each of the inlet portion and the plurality of outlet portions may be formed as an opening penetrating the channel support body along the thickness direction of the channel support body. The main channel portion may be formed in a line shape with a constant width, and the width of each of the plurality of branch portions may be smaller than the width of the main channel portion. The plurality of branch parts may have a shape extending radially from the main channel part.
제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 메인 채널부의 양측에서 메인 채널부와 같은 거리를 두고 서로 대칭으로 위치할 수 있다. 제1 버퍼 마이크로 채널의 단부에 제1 포트가 위치할 수 있고, 제2 버퍼 마이크로 채널의 단부에 제2 포트가 위치할 수 있다.The first and second buffer micro channels may be positioned symmetrically to each other at the same distance from the main channel unit on both sides of the main channel unit. A first port may be located at the end of the first buffer micro-channel, and a second port may be located at the end of the second buffer micro-channel.
복수의 전극은, 메인 마이크로 채널의 입구부에 위치하는 제1 전극과, 제1 포트에 위치하는 제2 전극과, 제2 포트에 위치하는 제3 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극과 제2 전극 및 제3 전극 각각은 전원 공급부와 연결될 수 있고, 전원 공급부는 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각의 전류값과 전압값을 개별적으로 제어할 수 있다.The plurality of electrodes may include a first electrode located at the entrance of the main micro channel, a second electrode located at the first port, and a third electrode located at the second port. Each of the first electrode, second electrode, and third electrode may be connected to a power supply, and the power supply may individually control the current and voltage values of the main micro channel and the first and second buffer micro channels.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩을 이용한 미세입자 제어방법은, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널에 버퍼용액을 공급하는 버퍼용액 준비 단계와, 메인 마이크로 채널에 미세입자들이 분산된 미세유체를 공급하는 미세유체 공급 단계와, 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전류-전압을 인가하여 미세입자들의 정렬 위치를 제어하는 제어 단계를 포함한다.The microparticle control method using a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention includes a buffer solution preparation step of supplying a buffer solution to first and second buffer microchannels, and microfluidic particles in which microparticles are dispersed in the main microchannel. It includes a microfluid supply step of supplying and a control step of controlling the alignment position of the microparticles by applying current-voltage to each of the main microchannel and the first and second buffer microchannels.
제어 단계에서, 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전기장이 형성될 수 있고, 전기장의 세기는 전류 제어 방법과 전압 제어 방법 중 어느 하나를 이용하여 조절될 수 있다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 각자의 전기장에 의해 미세입자들을 반대 방향으로 밀어낼 수 있으며, 전기장의 세기에 비례하여 미세입자들을 더 멀리 밀어낼 수 있다.In the control step, an electric field may be formed in each of the main microchannel and the first and second buffer microchannels, and the intensity of the electric field may be adjusted using either a current control method or a voltage control method. The first and second buffer microchannels can push the fine particles in opposite directions by their respective electric fields, and can push the fine particles further in proportion to the strength of the electric field.
제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 전기장의 세기가 같아지도록 전류-전압이 조절될 수 있고, 미세유체 내의 미세입자들은 이온교환막을 지난 후 메인 마이크로 채널의 중앙에서 정렬될 수 있다.The current-voltage of the first and second buffer microchannels can be adjusted so that the electric field intensity is the same, and the microparticles in the microfluid can be aligned in the center of the main microchannel after passing through the ion exchange membrane.
다른 한편으로, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기가 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기보다 크도록 전류-전압이 조절될 수 있고, 미세유체 내의 미세입자들은 이온교환막을 지난 후 메인 마이크로 채널의 중앙과 제2 버퍼 마이크로 채널을 향한 측벽 사이에서 정렬될 수 있다.On the other hand, the current-voltage of the first and second buffer microchannels can be adjusted so that the electric field strength of the first buffer microchannel is greater than the electric field strength of the second buffer microchannel, and the fine particles in the microfluid undergo ion exchange. After passing the membrane, it can be aligned between the center of the main microchannel and the sidewall toward the second buffer microchannel.
다른 한편으로, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기가 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기보다 크도록 전류-전압이 조절될 수 있고, 미세유체 내의 미세입자들은 이온교환막을 지난 후 메인 마이크로 채널의 중앙과 제1 버퍼 마이크로 채널을 향한 측벽 사이에서 정렬될 수 있다.On the other hand, the current-voltage of the first and second buffer microchannels can be adjusted so that the electric field strength of the second buffer microchannel is greater than the electric field strength of the first buffer microchannel, and the fine particles in the microfluid undergo ion exchange. After passing the membrane, it can be aligned between the center of the main micro channel and the side wall toward the first buffer micro channel.
일 실시예의 미세유체 칩은 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각의 전기장 세기 차이에 따라 메인 마이크로 채널 내에서 미세입자들이 정렬되는 위치를 쉽게 조절할 수 있고, 메인 마이크로 채널에 구비된 복수의 출구부 중 어느 하나의 출구부로 미세입자들을 쉽게 모을 수 있다. 일 실시예의 미세유체 칩은 환경, 생명공학, 의료 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.The microfluidic chip of one embodiment can easily adjust the position where the microparticles are aligned in the main microchannel according to the difference in electric field intensity between the first and second buffer microchannels, and can easily adjust the position where the microparticles are aligned among the plurality of outlet portions provided in the main microchannel. Fine particles can be easily collected through any one outlet. The microfluidic chip of one embodiment can be applied to various fields such as the environment, biotechnology, and medicine.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 미세유체 칩의 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 기준으로 절개한 미세유체 칩의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 미세유체 칩의 실험을 위한 장비의 구성도이다.
도 5와 도 6은 도 1에 도시한 미세유체 칩의 부분 확대도이다.
도 7 내지 도 11은 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 12는 도 1의 미세유체 칩을 이용한 미세입자 제어방법의 순서도이다.1 is a plan view of a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the microfluidic chip cut along line II-II in FIG. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the microfluidic chip cut along line III-III in FIG. 1.
FIG. 4 is a configuration diagram of equipment for testing the microfluidic chip shown in FIG. 1.
Figures 5 and 6 are partial enlarged views of the microfluidic chip shown in Figure 1.
7 to 11 are photographs showing experimental results of a microfluidic chip according to an embodiment.
FIG. 12 is a flowchart of a microparticle control method using the microfluidic chip of FIG. 1.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 미세유체 칩의 단면도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 기준으로 절개한 미세유체 칩의 단면도이다.FIG. 1 is a plan view of a microfluidic chip according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the microfluidic chip cut along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view along line III-III of FIG. 1. This is a cross-sectional view of the microfluidic chip cut based on .
도 1 내지 도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 미세유체 칩(100)은 기판(10)과, 기판(10) 위에 제공된 이온교환막(20)과, 기판(10)과 이온교환막(20)을 덮는 채널 지지체(30)를 포함한다. 기판(10)을 향한 채널 지지체(30)의 일면에는 이온교환막(20)의 중앙부를 가로지르는 메인 마이크로 채널(40)과, 이온교환막(30)의 양측 단부를 각각 가로지르는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)이 위치한다.Referring to FIGS. 1 to 3, the
기판(10)은 유리로 제작될 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 이온교환막(20)은 고분자 수지로 제작될 수 있고, 양이온과 음이온 중 한쪽 극성의 이온, 예를 들어 양이온을 통과시키는 이온교환막으로 구성될 수 있다.The
이온교환막(20)은 미세유체 칩(100)의 중앙에서 도면을 기준으로 세로 방향과 나란하게 위치할 수 있으며, 소정의 폭과 소정의 길이를 가지는 직사각 모양으로 형성될 수 있다. 이온교환막(20)의 두께는 대략 1㎛일 수 있고, 폭은 대략 200㎛ 내지 800㎛일 수 있다.The
채널 지지체(30)는 고분자 수지로 제작될 수 있으며, 예를 들어 피디엠에스(PDMS, polydimethylsiloxane 또는 dimethylpolysiloxane)와 같은 규소계 고분자로 제작될 수 있다. PDMS는 투명하고 독성이 낮으며 불연성인 특징을 가진다.The
메인 마이크로 채널(40)과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각은 기판(10)을 향한 채널 지지체(30)의 일면에 음각으로 형성된 오목한 공간으로 이루어진다. 메인 마이크로 채널(40)은 미세입자들이 분산된 미세유체가 흐르는 공간이고, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 62)은 제1 및 제2 버퍼용액이 흐르지 않고 머무는 공간이다.The main
메인 마이크로 채널(40)은 미세유체의 주입이 이루어지는 입구부(41)와, 입구부(41)와 연결되며 이온교환막(20)의 중앙부를 가로지르는 메인 채널부(42)와, 메인 채널부(42)의 단부에서 복수개로 나뉘어진 복수의 분기부(43)와, 복수의 분기부(43) 각각의 단부에 연결되며 미세유체의 배출이 이루어지는 복수의 출구부(44)를 포함한다.The main
입구부(41)와 복수의 출구부(44) 각각은 채널 지지체(30)의 두께 방향을 따라 채널 지지체(30)를 관통하는 개구로 이루어질 수 있다. 미세입자들이 분산된 미세유체는 입구부(41)를 통해 메인 채널부(42)에 주입되고, 분리된 미세입자들을 포함하는 미세유체는 해당 출구부(44)를 통해 미세유체 칩(100)의 외부로 배출된다.Each of the
메인 채널부(42)는 도면을 기준으로 미세유체 칩(100)의 가로 방향과 나란하게 위치하며, 이온교환막(20)의 중앙부를 가로지른다. 메인 채널부(42)는 일정한 폭을 가진 라인 모양일 수 있으며, 메인 채널부(42)의 폭은 대략 500㎛ 내지 700㎛일 수 있다.The
복수의 분기부(43)는 적어도 두 개의 분기부를 포함하며, 각 분기부(43)의 폭은 메인 채널부(42)의 폭보다 작다. 복수의 분기부(43)는 메인 채널부(42)와 나란한 형상이거나 메인 채널부(42)로부터 방사형으로 뻗은 형상으로 구성될 수 있다. 후자의 경우, 복수의 분기부(43)는 메인 채널부(42)와 멀어질수록 서로간 거리가 커지도록 구성되며, 복수의 출구부(44) 사이의 거리를 넓게 확보할 수 있어 미세유체의 배출 작업을 보다 용이하게 할 수 있다. The plurality of
제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)은 도면을 기준으로 메인 채널부(42)의 하측과 상측에 위치하고, 이온교환막(20)의 하측부와 상측부를 가로지른다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)은 메인 채널부(42)와 같은 거리를 두고 메인 채널부(42)와 나란하게 위치할 수 있으며, 양측 단부에 제1 및 제2 버퍼용액의 주입 및 배출을 위한 제1 및 제2 포트(53, 54)가 각각 제공될 수 있다.The first and second buffer
제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)은 각자의 제1 및 제2 포트(53, 54)와 이어지는 양측 단부가 바깥을 향해 절곡된 형상일 수 있으며, 대략 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)은 메인 채널부(42)를 중심으로 상하 대칭으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 폭은 메인 채널부(42)의 폭보다 작다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 폭은 대략 100㎛ 내지 300㎛일 수 있다.The first and second buffer micro-channels 51 and 52 may have both ends connected to their respective first and
일 실시예에 따른 미세유체 칩(100)은 메인 마이크로 채널(40)을 흐르는 미세유체와, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)에 각각 저장된 제1 및 제2 버퍼용액의 전류-전압 제어를 위한 전극 구조를 더 포함한다. 구체적으로, 미세유체 칩(100)은 메인 마이크로 채널(40)에 제공된 제1 전극(61)과, 제1 버퍼 마이크로 채널(51)에 제공된 제2 전극(62)과, 제2 버퍼 마이크로 채널(52)에 제공된 제3 전극(63)을 포함한다.The
제1 전극(61)은 메인 마이크로 채널(40)의 입구부(41)에 위치할 수 있고, 제2 전극(62)은 제1 버퍼 마이크로 채널(51)에 연결된 두 개의 제1 포트(53) 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 제3 전극(63)은 제2 버퍼 마이크로 채널(52)에 연결된 두 개의 제2 포트(54) 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 제1 내지 제3 전극(61, 62, 63)은 기판(10) 상에 형성된 도전막으로 구성될 수 있으며, 점선으로 도시된 배선을 통해 전원 공급부(도시하지 않음)와 연결된다.The
미세유체와 제1 및 제2 버퍼용액은 같은 물질을 포함할 수 있으며, 다음에 설명하는 미세유체 칩(100)의 작동 과정에서 서로 같거나 다른 전류-전압값을 가질 수 있다. 미세유체와 제1 및 제2 버퍼용액은 예를 들어 PBS 1X(Phosphage-Buffered Saline)을 포함할 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 미세유체에 분산된 미세입자들은 나노미터 또는 마이크로미터 단위의 크기를 가질 수 있다.The microfluidic and the first and second buffer solutions may contain the same material, and may have the same or different current-voltage values during the operation of the
도 4는 도 1에 도시한 미세유체 칩의 실험을 위한 장비의 구성도이다.FIG. 4 is a configuration diagram of equipment for testing the microfluidic chip shown in FIG. 1.
도 1과 도 4를 참고하면, 미세유체 칩(100)은 투명한 지지대(71) 위에 배치된다. 시린지 펌프(72)는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)의 제1 및 제2 포트(53, 54)에 각각 제1 및 제2 버퍼용액을 공급하고, 메인 마이크로 채널(40)의 입구부(41)에 미세입자들이 분산된 미세유체를 공급한다.Referring to Figures 1 and 4, the
전원 공급부(73)는 제1 내지 제3 전극(61, 62, 63) 각각의 전류-전압을 개별적으로 제어할 수 있다. 지지대(71)의 아래에는 미세유체 내 입자들의 이동을 관측하기 위한 현미경(74)이 위치한다. 현미경(74)은 광을 제공하는 램프(75)와, 촬영을 위한 이미지 센서(76) 및 컴퓨터(77)와 연결될 수 있다.The
도 5와 도 6은 도 1에 도시한 미세유체 칩의 부분 확대도이다. 도 5는 메인 마이크로 채널(40)과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)에 전기장이 형성되기 전의 상태를 나타내고, 도 6은 메인 마이크로 채널(40)과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 62)에 전기장이 형성된 후의 상태를 나타낸다.Figures 5 and 6 are partial enlarged views of the microfluidic chip shown in Figure 1. Figure 5 shows the state before the electric field is formed in the main
도 1과 도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 및 제2 버퍼용액은 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각에 흐름 없이 정지된 상태를 유지하고, 미세입자들이 분산된 미세유체는 메인 마이크로 채널(40)의 입구부(41)로 공급되어 메인 채널부(42)를 따라 흐른다.Referring to Figures 1, 5, and 6, the first and second buffer solutions are maintained in a stationary state without flow in each of the first and second buffer
도 5를 참고하면, 메인 마이크로 채널(40)과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)에 전류-전압이 인가되지 않아 미세입자들에 외력이 작용하지 않을 때, 이온교환막(20)을 지나가는 미세입자들은 이온교환막(20)을 통과하기 전과 후에 변화를 보이지 않는다.Referring to FIG. 5, when the current-voltage is not applied to the main
도 6을 참고하면, 메인 마이크로 채널(40)에 소정의 전류-전압이 인가되고, 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)에 메인 마이크로 채널(40)의 전류-전압과 다르면서 전류와 전압 중 어느 하나가 동일한 조건의 전류-전압이 인가되면, 미세유체 내의 미세입자들은 이온교환막(20)을 지나면서 가운데로 정렬한다.Referring to FIG. 6, a predetermined current-voltage is applied to the main
이러한 결과는 메인 마이크로 채널(40)에 대해 제1 버퍼 마이크로 채널(51)에 의한 전기적인 영향력과 제2 버퍼 마이크로 채널(52)에 의한 전기적인 영향력이 동일한 것에 기인한다. 이때 전기적인 영향력은 다음에 설명하는 이온농도 분극현상에 기인한 밀어내는 힘, 즉 미세입자들을 반대쪽으로 밀어내는 힘을 의미한다.This result is due to the fact that the electrical influence of the first
채널 안에 전해질 용액이 채워져 있으면 채널의 표면은 한쪽 극성을 띠게 되고, 이 극성을 보상하기 위해 채널의 표면에는 전기 이중층(electric double layer, EDL)이 생성된다. 나노미터 수준의 작은 채널(나노 채널)이 전해질 용액으로 채워진 두 개의 채널을 연결하면, 나노 채널에서는 전기 이중층이 겹쳐져 양이온과 음이온 중 한쪽 극성의 이온만 통과할 수 있는 이온 선택적 교환 채널이 만들어진다.When the channel is filled with an electrolyte solution, the surface of the channel has one polarity, and an electric double layer (EDL) is created on the surface of the channel to compensate for this polarity. When a small channel (nanochannel) at the nanometer level connects two channels filled with an electrolyte solution, electric double layers overlap in the nanochannel, creating an ion-selective exchange channel that allows only ions of either polarity, positive or negative, to pass through.
이온 선택적 교환 채널의 주변에 전기장이 가해질 경우, 전기장의 방향에 따라 한쪽 극성의 이온들이 이온 선택적 교환 채널을 빠르게 통과하게 되어 한쪽 이온의 농도가 크게 증가한다. 따라서 주변 이온 농도에 불균형이 발생하는데, 이러한 현상을 이온농도 분극현상이라 한다. 이온 농도가 주위 환경에 비해 낮은 부분을 이온 결핍 영역(ion depletion region)이라 하고, 높은 부분을 이온 과다 영역(ion enrichment region)이라 한다.When an electric field is applied around the ion selective exchange channel, ions of one polarity rapidly pass through the ion selective exchange channel depending on the direction of the electric field, greatly increasing the concentration of one ion. Therefore, an imbalance occurs in the surrounding ion concentration, and this phenomenon is called ion concentration polarization. The area where the ion concentration is low compared to the surrounding environment is called the ion depletion region, and the area where the ion concentration is high is called the ion enrichment region.
도 1을 참고하면, 일 실시예의 미세유체 칩(100)에서, 메인 마이크로 채널(40)과 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)은 전해질 용액으로 채워진 채널이 되고, 이온교환막(20)은 이온 선택적 교환 채널이 된다. 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52)에 의해 메인 마이크로 채널(40) 및 이온교환막(20)의 상하측에 이온 결핍 영역이 발생한다.Referring to FIG. 1, in the
이온 결핍 영역에서는 한쪽 이온의 결핍을 전기적 중성으로 보상하기 위하여 반대 극성 이온도 이온 결핍 영역의 밖으로 밀어내며, 이때 이온 이외에도 극성을 가진 입자들 또한 이온 결핍 영역의 밖으로 밀리는 힘을 받게 된다.In the ion deficiency region, ions of the opposite polarity are also pushed out of the ion deficiency region in order to compensate for the deficiency of one ion with electrical neutrality. At this time, in addition to the ions, particles with polarity are also pushed out of the ion deficiency region.
예를 들어, 제1 버퍼 마이크로 채널(51)이 발생시킨 이온 결핍 영역이 메인 마이크로 채널(40)을 덮으면 메인 마이크로 채널(40)의 미세입자들은 메인 마이크로 채널(40)의 아래쪽 벽에서부터 강하게 반발하고, 시린지 펌프에서 제공하는 압력 유동과의 합력에 의해 메인 마이크로 채널(40)의 위쪽 벽으로 정렬하여 흐르게 된다.For example, when the ion depletion area generated by the
반대로 제2 버퍼 마이크로 채널(52)이 발생시킨 이온 결핍 영역이 메인 마이크로 채널(40)을 덮으면 메인 마이크로 채널(40)의 미세입자들은 메인 마이크로 채널(40)의 위쪽 벽에서부터 강하게 반발하고, 시린지 펌프에서 제공하는 압력 유동과의 합력에 의해 메인 마이크로 채널(40)의 아래쪽 벽으로 정렬하여 흐르게 된다.Conversely, when the ion-depleted area generated by the
따라서 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 전기장 세기를 조절하는 것에 의해 두 개의 이온 결핍 영역이 만나는 지점의 위치를 조절할 수 있고, 미세입자들의 정렬 위치를 자유롭게 조절할 수 있다. 전기장 세기는 전류-전압에 의해 조절되며, 전류값을 조절하는 전류 제어 방법과 전압값을 조절하는 전압 제어 방법 중 어느 하나가 사용될 수 있다.Therefore, by adjusting the electric field strength of each of the first and second buffer microchannels 51 and 52, the position of the point where the two ion depletion regions meet can be adjusted, and the alignment position of the fine particles can be freely adjusted. The electric field intensity is controlled by current-voltage, and either a current control method that adjusts the current value or a voltage control method that adjusts the voltage value can be used.
도 7 내지 도 11은 일 실시예에 따른 미세유체 칩의 실험 결과를 나타낸 사진이다. 미세유체 칩의 실험에서 미세유체는 적색의 형광 입자들을 포함하며, 메인 마이크로 채널은 5개의 분기부와 5개의 출구부를 포함한다. 편의상 5개의 분기부와 5개의 출구부 각각을 위쪽에서부터 차례로 1번, 2번, 3번, 4번, 5번으로 지칭한다. 아래의 실험에서는 전류값을 조절하는 방법으로 전기장의 세기를 조절하였다.7 to 11 are photographs showing experimental results of a microfluidic chip according to an embodiment. In the microfluidic chip experiment, the microfluid contains red fluorescent particles, and the main microchannel includes five branches and five outlets. For convenience, each of the five branches and five exits is referred to sequentially as No. 1, No. 2, No. 3, No. 4, and No. 5 from the top. In the experiment below, the strength of the electric field was controlled by adjusting the current value.
도 7을 참고하면, 제1 버퍼 마이크로 채널(Ch1)의 전류-전압이 500μA-131V이고, 제2 버퍼 마이크로 채널(Ch2)의 전류-전압이 0μA-40V인 경우, 메인 마이크로 채널을 흐르는 미세유체에 포함된 미세입자들은 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장에 의해 위쪽 벽으로 밀리는 힘을 받으며, 위쪽 벽을 따라 정렬한다. 정렬된 미세입자들은 1번 분기부를 따라 이동하여 1번 출구부(Oultet 1/5)에 모인다.Referring to FIG. 7, when the current-voltage of the first buffer microchannel (Ch1) is 500μA-131V and the current-voltage of the second buffer microchannel (Ch2) is 0μA-40V, the microfluidic fluid flowing through the main microchannel The fine particles contained in are pushed to the upper wall by the electric field of the first buffer microchannel and are aligned along the upper wall. The aligned fine particles move along branch 1 and collect at outlet 1 (Oultet 1/5).
도 8을 참고하면, 제1 버퍼 마이크로 채널(Ch1)의 전류-전압이 350μA-94V이고, 제2 버퍼 마이크로 채널(Ch2)의 전류-전압이 150μA-60V인 경우, 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장은 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장보다 강하다. 따라서 메인 마이크로 채널을 흐르는 미세유체에 포함된 미세입자들은 메인 마이크로 채널의 중앙부와 위쪽 벽 사이의 소정의 위치에서 정렬한다. 정렬된 미세입자들은 2번 분기부를 따라 이동하여 2번 출구부(Outlet 2/5)에 모인다.Referring to Figure 8, when the current-voltage of the first buffer micro channel (Ch1) is 350 μA-94V and the current-voltage of the second buffer micro channel (Ch2) is 150 μA-60V, the electric field of the first buffer micro channel is stronger than the electric field in the second buffer microchannel. Therefore, the fine particles contained in the microfluid flowing through the main microchannel are aligned at a predetermined position between the central part and the upper wall of the main microchannel. The aligned fine particles move along branch 2 and gather at outlet 2 (Outlet 2/5).
도 9를 참고하면, 제1 버퍼 마이크로 채널(Ch1)의 전류-전압이 250μA-85V이고, 제2 버퍼 마이크로 채널(Ch2)의 전류-전압이 250μA-67V인 경우, 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장은 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장과 동일하다. 따라서 메인 마이크로 채널을 흐르는 미세유체에 포함된 미세입자들은 메인 마이크로 채널의 중앙부를 따라 정렬하고, 정렬된 미세입자들은 3번 분기부를 따라 이동하여 3번 출구부(Outlet 3/5)에 모인다.Referring to FIG. 9, when the current-voltage of the first buffer microchannel (Ch1) is 250μA-85V and the current-voltage of the second buffer microchannel (Ch2) is 250μA-67V, the electric field of the first buffer microchannel (Ch1) is 250μA-67V. is equal to the electric field of the second buffer microchannel. Therefore, the microparticles contained in the microfluid flowing through the main microchannel are aligned along the central part of the main microchannel, and the aligned microparticles move along branch 3 and collect at outlet 3 (Outlet 3/5).
도 10을 참고하면, 제1 버퍼 마이크로 채널(Ch1)의 전류-전압이 150μA-61V이고, 제2 버퍼 마이크로 채널(Ch2)의 전류-전압이 350μA-70V인 경우, 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장은 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장보다 약하다. 따라서 메인 마이크로 채널을 흐르는 미세유체에 포함된 미세입자들은 메인 마이크로 채널의 중앙부와 아래쪽 벽 사이의 소정의 위치에서 정렬한다. 정렬된 미세입자들은 4번 분기부를 따라 이동하여 4번 출구부(Outlet 4/5)에 모인다.Referring to Figure 10, when the current-voltage of the first buffer microchannel (Ch1) is 150μA-61V and the current-voltage of the second buffer microchannel (Ch2) is 350μA-70V, the electric field of the first buffer microchannel (Ch1) is 150μA-61V. is weaker than the electric field of the second buffer microchannel. Therefore, the fine particles contained in the microfluid flowing through the main microchannel are aligned at a predetermined position between the central part and the lower wall of the main microchannel. The aligned fine particles move along branch number 4 and gather at outlet number 4 (Outlet 4/5).
도 11을 참고하면, 제1 버퍼 마이크로 채널(Ch1)의 전류-전압이 0μA-39V이고, 제2 버퍼 마이크로 채널(Ch2)의 전류-전압이 500μA-95V인 경우, 메인 마이크로 채널을 흐르는 미세유체에 포함된 미세입자들은 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장에 의해 아래쪽 벽으로 밀리는 힘을 받으며, 아래쪽 벽을 따라 정렬한다. 정렬된 미세입자들은 5번 분기부를 따라 이동하여 5번 출구부(Outlet 5/5)에 모인다.Referring to FIG. 11, when the current-voltage of the first buffer microchannel (Ch1) is 0μA-39V and the current-voltage of the second buffer microchannel (Ch2) is 500μA-95V, the microfluidic fluid flowing in the main microchannel The fine particles contained in are pushed toward the lower wall by the electric field of the second buffer microchannel and are aligned along the lower wall. The aligned fine particles move along branch 5 and gather at outlet 5/5.
이와 같이 일 실시예에 의한 미세유체 칩(100)은 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 전기장 세기를 조절하는 것에 의해 미세입자들의 정렬 위치를 용이하게 결정할 수 있으며, 이러한 원리에 기초하여 나노미터 또는 마이크로미터 단위의 초미세 입자들을 효율적으로 정렬, 농축, 또는 추출할 수 있다.In this way, the
도 12는 도 1의 미세유체 칩을 이용한 미세입자 제어방법의 순서도이다.FIG. 12 is a flowchart of a microparticle control method using the microfluidic chip of FIG. 1.
도 12를 참고하면, 미세입자 제어방법은 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널에 버퍼용액을 저장하는 버퍼용액 준비 단계(S10)와, 메인 마이크로 채널에 미세입자들이 분산된 미세유체를 공급하는 미세유체 공급 단계(S20)와, 메인 마이크로 채널과 제1 및 제2 마이크로 채널 각각에 전류-전압을 인가하여 미세입자들을 원하는 위치로 정렬시키는 미세입자 제어 단계(S30)를 포함한다.Referring to FIG. 12, the microparticle control method includes a buffer solution preparation step (S10) of storing the buffer solution in the first and second buffer microchannels, and a microfluidic process of supplying microfluid with dispersed microparticles to the main microchannel. It includes a supply step (S20) and a fine particle control step (S30) of aligning the fine particles to a desired position by applying current-voltage to the main micro channel and each of the first and second micro channels.
도 1과 도 12를 참고하면, 미세입자 제어 단계(S20)에서 미세입자들의 정렬 위치는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 전기장 세기에 의해 조절된다. 이때 전기장 세기는 전류값을 조절하는 전류 제어 방법과, 전압값을 조절하는 전압 제어 방법 중 어느 하나의 방법에 의해 조절된다.Referring to Figures 1 and 12, in the fine particle control step (S20), the alignment position of the fine particles is adjusted by the electric field strength of each of the first and second buffer
전술한 도 7 내지 도 11을 참고하여 설명한 바와 같이, 제1 버퍼 마이크로 채널(51)의 전기장이 제2 버퍼 마이크로 채널(52)의 전기장보다 강하면, 미세입자들은 제2 버퍼 마이크로 채널(52) 방향으로 밀려 정렬된다. 제1 버퍼 마이크로 채널(51)의 전기장과 제2 버퍼 마이크로 채널(52)의 전기장이 같은 세기이면, 미세입자들은 메인 마이크로 채널(40)의 중앙에서 정렬된다. 제2 버퍼 마이크로 채널(52)의 전기장이 제1 버퍼 마이크로 채널(51)의 전기장보다 강하면, 미세입자들은 제1 버퍼 마이크로 채널(51) 방향으로 밀려 정렬된다.As described above with reference to FIGS. 7 to 11, when the electric field of the first
일 실시예의 미세유체 칩(100)은 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널(51, 52) 각각의 전기장 세기 차이에 따라 메인 마이크로 채널(40) 내에서 미세입자들이 정렬되는 위치를 쉽게 조절할 수 있고, 메인 마이크로 채널(40)에 구비된 복수의 출구부(44) 중 어느 하나의 출구부(44)로 미세입자들을 쉽게 모을 수 있다.The
일 실시예의 미세유체 칩(100)은 환경, 생명공학, 의료 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 특히 환경 분야에서는 폐수 처리, 해수 속 미세 기름입자 분리와 같이 오염물질을 처리하는데 사용될 수 있고, 생명공학 및 의료 분야에서는 약물 제조, DNA와 단백질 및 세포 소기관 분리 등에 매우 유용하게 활용될 수 있다.The
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and can be implemented with various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It is natural that it falls within the scope of .
100: 미세유체 칩
10: 기판
20: 이온교환막
30: 채널 지지체
40: 메인 마이크로 채널
51: 제1 버퍼 마이크로 채널
52: 제2 버퍼 마이크로 채널
41: 입구부
42: 메인 채널부
43: 분기부
44: 출구부
53: 제1 포트
54: 제2 포트
61: 제1 전극
62: 제2 전극
63: 제3 전극100: microfluidic chip 10: substrate
20: ion exchange membrane 30: channel support
40: main micro channel 51: first buffer micro channel
52: second buffer micro channel 41: inlet
42: main channel part 43: branch part
44: outlet 53: first port
54: second port 61: first electrode
62: second electrode 63: third electrode
Claims (14)
상기 기판 위에 제공된 이온교환막;
상기 기판과 상기 이온교환막을 덮으며, 상기 기판을 향한 일면에 상기 이온교환막의 중앙부를 가로지르는 메인 마이크로 채널과, 상기 이온교환막의 양측 단부를 가로지르는 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널이 위치하는 채널 지지체; 및
상기 메인 마이크로 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전기장을 형성하기 위해 제공된 복수의 전극을 포함하며,
상기 메인 마이크로 채널은 미세입자들이 분산된 미세유체의 흐름 경로를 제공하고, 상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 버퍼용액을 수용하는 미세유체 칩.Board;
an ion exchange membrane provided on the substrate;
A channel that covers the substrate and the ion exchange membrane and includes a main micro channel crossing the center of the ion exchange membrane on one side facing the substrate, and first and second buffer micro channels crossing both ends of the ion exchange membrane. support; and
It includes a plurality of electrodes provided to form an electric field in each of the main microchannel and the first and second buffer microchannels,
A microfluidic chip wherein the main microchannel provides a flow path for microfluidic particles in which microparticles are dispersed, and the first and second buffer microchannels accommodate a buffer solution.
상기 메인 마이크로 채널은,
미세유체의 주입이 이루어지는 입구부;
상기 입구부와 연결되며, 상기 이온교환막의 중앙부를 가로지르는 메인 채널부;
상기 메인 채널부의 단부에서 복수개로 나뉘어진 복수의 분기부; 및
상기 복수의 분기부 각각의 단부에 연결되며, 미세유체의 배출이 이루어지는 복수의 출구부를 포함하는 미세유체 칩.According to paragraph 1,
The main micro channel is,
An inlet where microfluidic injection takes place;
a main channel portion connected to the inlet portion and crossing the central portion of the ion exchange membrane;
a plurality of branch parts divided into a plurality of parts at an end of the main channel part; and
A microfluidic chip connected to an end of each of the plurality of branches and including a plurality of outlet parts through which microfluid is discharged.
상기 입구부와 상기 복수의 출구부 각각은 상기 채널 지지체의 두께 방향을 따라 상기 채널 지지체를 관통하는 개구로 이루어지는 미세유체 칩.According to paragraph 2,
A microfluidic chip wherein each of the inlet portion and the plurality of outlet portions is an opening penetrating the channel support along the thickness direction of the channel support.
상기 메인 채널부는 일정한 폭을 가진 라인 모양으로 형성되며,
상기 복수의 분기부 각각의 폭은 상기 메인 채널부의 폭보다 작은 미세유체 칩.According to paragraph 2,
The main channel portion is formed in a line shape with a constant width,
A microfluidic chip wherein the width of each of the plurality of branch parts is smaller than the width of the main channel part.
상기 복수의 분기부는 상기 메인 채널부로부터 방사형으로 뻗은 형상으로 이루어지는 미세유체 칩.According to paragraph 4,
A microfluidic chip in which the plurality of branch portions have a shape extending radially from the main channel portion.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 상기 메인 채널부의 양측에서 상기 메인 채널부와 같은 거리를 두고 서로 대칭으로 위치하며,
상기 제1 버퍼 마이크로 채널의 단부에 제1 포트가 위치하고, 상기 제2 버퍼 마이크로 채널의 단부에 제2 포트가 위치하는 미세유체 칩.According to paragraph 2,
The first and second buffer micro channels are positioned symmetrically to each other at the same distance from the main channel unit on both sides of the main channel unit,
A microfluidic chip wherein a first port is located at an end of the first buffer microchannel and a second port is located at an end of the second buffer microchannel.
상기 복수의 전극은,
상기 메인 마이크로 채널의 입구부에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 포트에 위치하는 제2 전극; 및
상기 제2 포트에 위치하는 제3 전극을 포함하는 미세유체 칩.According to clause 6,
The plurality of electrodes are,
A first electrode located at the entrance of the main micro channel;
a second electrode located in the first port; and
A microfluidic chip including a third electrode located in the second port.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 각각은 전원 공급부와 연결되고, 전원 공급부는 상기 메인 마이크로 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각의 전류값과 전압값을 개별적으로 제어하는 미세유체 칩.In clause 7,
The first electrode, the second electrode, and the third electrode are each connected to a power supply, and the power supply individually controls the current and voltage values of the main micro channel and the first and second buffer micro channels. microfluidic chip.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널에 버퍼용액을 공급하는 버퍼용액 준비 단계;
상기 메인 마이크로 채널에 미세입자들이 분산된 미세유체를 공급하는 미세유체 공급 단계; 및
상기 메인 마이크로 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전류-전압을 인가하여 미세입자들의 정렬 위치를 제어하는 제어 단계를 포함하는 미세입자 제어방법.A method for controlling fine particles using the microfluidic chip according to any one of claims 1 to 8,
A buffer solution preparation step of supplying a buffer solution to the first and second buffer microchannels;
A microfluidic supply step of supplying microfluidic particles dispersed in the main microchannel; and
A fine particle control method comprising a control step of controlling the alignment position of the fine particles by applying a current-voltage to each of the main micro channel and the first and second buffer micro channels.
상기 제어 단계에서, 상기 메인 마이크로 채널과 상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널 각각에 전기장이 형성되고, 전기장의 세기는 전류 제어 방법과 전압 제어 방법 중 어느 하나를 이용하여 조절되는 미세입자 제어방법.According to clause 9,
In the control step, an electric field is formed in each of the main micro channel and the first and second buffer micro channels, and the intensity of the electric field is controlled using either a current control method or a voltage control method.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 각자의 전기장에 의해 미세입자들을 반대 방향으로 밀어내며, 전기장의 세기에 비례하여 미세입자들을 더 멀리 밀어내는 미세입자 제어방법.According to clause 10,
The first and second buffer microchannels push the fine particles in opposite directions by their respective electric fields, and push the fine particles farther in proportion to the strength of the electric field.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 전기장의 세기가 같아지도록 전류-전압이 조절되고, 미세유체 내의 미세입자들은 상기 이온교환막을 지난 후 상기 메인 마이크로 채널의 중앙에서 정렬되는 미세입자 제어방법.According to clause 11,
The current-voltage of the first and second buffer microchannels is adjusted so that the electric field intensity is the same, and the fine particles in the microfluid are aligned at the center of the main microchannel after passing the ion exchange membrane.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 상기 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기가 상기 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기보다 크도록 전류-전압이 조절되고, 미세유체 내의 미세입자들은 상기 이온교환막을 지난 후 상기 메인 마이크로 채널의 중앙과 상기 제2 버퍼 마이크로 채널을 향한 측벽 사이에서 정렬되는 미세입자 제어방법.According to clause 11,
The current-voltage of the first and second buffer microchannels is adjusted so that the electric field strength of the first buffer microchannel is greater than the electric field strength of the second buffer microchannel, and the fine particles in the microfluid pass through the ion exchange membrane. Then, the fine particle control method is aligned between the center of the main micro channel and the side wall toward the second buffer micro channel.
상기 제1 및 제2 버퍼 마이크로 채널은 상기 제2 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기가 상기 제1 버퍼 마이크로 채널의 전기장 세기보다 크도록 전류-전압이 조절되고, 미세유체 내의 미세입자들은 상기 이온교환막을 지난 후 상기 메인 마이크로 채널의 중앙과 상기 제1 버퍼 마이크로 채널을 향한 측벽 사이에서 정렬되는 미세입자 제어방법.According to clause 11,
The current-voltage of the first and second buffer microchannels is adjusted so that the electric field strength of the second buffer microchannel is greater than the electric field strength of the first buffer microchannel, and the fine particles in the microfluid pass through the ion exchange membrane. Then, the fine particle control method is aligned between the center of the main micro channel and the side wall toward the first buffer micro channel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220139562A KR20240058636A (en) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | Microfluidic chip and method for controlling micro/nanoparicles |
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|---|---|---|---|
| KR1020220139562A KR20240058636A (en) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | Microfluidic chip and method for controlling micro/nanoparicles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240058636A true KR20240058636A (en) | 2024-05-03 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20240058636A (en) |
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2022
- 2022-10-26 KR KR1020220139562A patent/KR20240058636A/en unknown
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