WO2013172512A1 - 필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치 및 그 장치의 제조방법 - Google Patents

필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치 및 그 장치의 제조방법 Download PDF

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WO2013172512A1
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electrode
cell
channel
substrate
filter
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PCT/KR2012/007386
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김정엽
장성환
현승민
유영은
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한국기계연구원
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    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices

Definitions

  • Device for measuring impedance of cell having filter type electrode and manufacturing method therefor
  • the present invention relates to an electro-mechanical characteristic measuring apparatus capable of analyzing the characteristics of a cell, and more particularly, to the impedance measurement of a cell having a filter electrode for micro-electrical impedance spectroscopy.
  • a device and a method of manufacturing the device are provided.
  • Cells are largely divided into plasma membrane, nucleus and cytoplasm, and each part of the cell is deformed in terms of mechanical deformability and electrical permittivity according to the type and state of the cell. It becomes visible. Fecal formation is related to elasticity and viscosity and indicates the extent to which the material is intact and altered. The permittivity is the degree to which the material reacts to an external electric field. In the case of cells, measurement of the amount of mullah related to these deformities and heredities can provide the physiological characteristics of the cells such as the difference between the cell and cancer cells and the stage of cancer cell metastasis. In general, in order to study cancer cells, it is necessary to separate normal cells from cancer cells and to identify them and to culture them by analyzing the isolated cancer cells.
  • the present invention provides a device for measuring impedance of a cell having a filter-type electrode having a simple structure and easily analyzing electrical impedance, including a structure for applying cell formation to the electrode itself. It is intended to provide a method of manufacturing the device. .
  • An impedance measuring apparatus for a cell having a filter-type electrode includes an organ, formed on the substrate, having an inlet and an outlet and connected to the inlet and the outlet so that cells can flow.
  • a channel forming layer having a microfluidic channel, and occupying the same layer as the channel forming layer on the substrate, and formed to bolster the microfluidic channel to be spaced apart from each other at an electrode interval.
  • a filter electrode chip including a filter electrode including a first electrode and a second electrode.
  • the filter type electrode has a filter structure through which cells can pass between spaced electrode gaps.
  • the filter type electrode plays a role of microfluidic channel in addition to the inherent role of the electrode for transmitting an electrical signal and a role of applying deformation to the cell.
  • the electrode spacing formed in the filter type electrode may have a predetermined interval along the path direction of the microfluidic channel, and may become narrower along the path direction of the microfluidic channel.
  • the electrode gap may be tapered in a straight line to be gradually narrowed, or tapered in a curved line to be gradually narrowed.
  • the electrode gap may be formed to become narrower stepwise.
  • the microfluidic channel may be formed to have a flat planar shape between the mall inlet and the outlet.
  • the first electrode and the second electrode may extend in a direction perpendicular to the path direction of the microfluidic channel, respectively, and may include electrode pads at ends.
  • the apparatus may further include a suction channel branching from the microfluidic channel connecting the inlet and the outlet.
  • the electrode gap may be formed at a point where the microfluidic channel and the suction channel meet or may correspond to the suction channel.
  • a suction port is formed at the end of the suction channel, the inlet and the outlet are the It is formed so as to be located opposite to the suction port with the electrode gap therebetween.
  • the manufacturing method which manufactures an apparatus for measuring the impedance of the cells, preparing a master pattern having a pattern of the microfluidic channel and a pattern of the filter type electrode, and the master pattern Manufacturing a channel forming layer by coating and curing a polymer material on the substrate; patterning a photoresist for fabricating an electroplating mold on the substrate; and electroplating the photoresist patterned substrate on the filter type.
  • Forming an electrode modifying a surface of the substrate on which the channel forming layer and the filter electrode are formed, and bonding the substrate on which the channel forming layer and the electrode layer are formed.
  • the method may further include a seed patterning step of forming a seed on the substrate and removing a seed of a portion of the filter electrode.
  • the method may further include forming an electrode surface layer by coating gold (, 1 ⁇ 2) on the surface of the filter electrode after removing the photoresist.
  • the manufacturing method which manufactures an apparatus for measuring the impedance of the cells, patterning a first photoresist for fabricating an electroplating mold on the substrate; Electroplating on the patterned substrate to form the filter type electrode, applying a second photoresist for forming the microfluidic channel on the substrate on which the electrode layer is formed, and patterning the pattern according to the pattern of the microfluidic channel. And polishing the second photoresist to be equal to the thickness of the electrode layer to form a channel forming layer, and bonding the cover layer onto the engine on which the electrode layer and the channel forming layer are formed.
  • the method may further include a seed patterning step of forming a seed on the substrate and removing a seed of a portion corresponding to an electrode gap of the filter electrode.
  • the method may further include forming an electrode surface layer by coating gold (Au) on the surface of the filter electrode after removing the first photoresist.
  • Au gold
  • the second photoresist may be CMP (Chemical). Mechanical Polishing) process.
  • the cover layer may be formed of polydimethylsiloxane (PDMS). -[Effective Effect]
  • the device for measuring impedance of a cell using the filter-type electrode of the present invention as described above may have an electrode structure in which strain is applied to the cell when the cell leaves the gap between the filter-type electrodes and the gap between the electrodes becomes narrower. It can also be characteristic that the strain applied to three i increases gradually. Therefore, there is an effect that can measure the electrical properties according to the deformation of the cell with only one electrode.
  • the measuring device of the present invention includes a structure for applying the deformability of the cell to the electrode itself, so that the structure is simple, so the manufacture of the device is easy.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus for measuring impedance of a cell according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a filter electrode chip according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an enlarged plan view of a metal filter electrode part of the filter type electrode chip according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing modified examples of the metal filter electrode part of the filter electrode chip according to the first embodiment of the present invention. .
  • FIG. 5 is a block diagram showing a filter type electrode chip of the cell impedance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a block diagram showing a filter-type 3 ⁇ 4 pole chip of the cell impedance measurement apparatus according to the third embodiment of the present invention. ; .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a filter type electrode chip of an apparatus for measuring impedance of cells according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a filter type front of an impedance measurement value of a cell according to a fifth embodiment of the present invention. It is a process chart which shows the method of manufacturing an electrode chip.
  • FIG. 9 is an enlarged photograph of a metal filter electrode part of a filter electrode chip manufactured by fabricating an impedance measuring apparatus for cells according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an experimental result image of sequentially measuring a single cell trap process using an apparatus for measuring impedance of a cell according to a first embodiment of the present invention.
  • 11 is a graph showing the measurement of the impedance of the cell according to the frequency using the apparatus for measuring the impedance of the cell according to the first embodiment of the present invention.
  • Microfluidic channel 130 Filter type electrodes 131, 231, 331: First electrode 131a: First electrode wiring 131b: First electrode pad
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an impedance measuring apparatus of a cell according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a filter electrode chip according to a first embodiment of the present invention.
  • the device 100 for measuring impedance of a cell according to the present exemplary embodiment includes a filter electrode chip in which a channel forming dance 120 and a filter electrode 130 are formed on a substrate 110.
  • the supply 141 and the impedance meter 143 may be connected to measure the impedance of the cell while supplying the cell.
  • a syringe pump may be provided as the cell supplier 141, and a microscope (not shown) may be provided to observe the deformation of the cells supplied to the filter electrode chip.
  • a microscope not shown
  • the substrate 110 may be formed of a glass substrate, and the channel forming layer 120 may have an inlet 121 and an outlet 123 and may be formed to connect between the inlet 121 and the outlet 123. 125).
  • the substrate 110 may be formed of a material such as silicon (Si), silicon oxide (Si02), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), or poly.mide (PI) in addition to the glass material.
  • Cells may be attracted through the microfluidic channel 125.
  • Filter Type I "pole 130 is formed to occupy the same layer as the channel forming layer 120 in the substrate 110, the cells are first separated from each other so that reogal hole through the electrode-electrode 131 And a second electrode 132.
  • the filter electrode 130 is connected to have the same thickness so as to correspond to the microfluidic channel 125 and simultaneously serves as a microfluidic channel.
  • the first electrode 131 and the second electrode 132 may include a first electrode wiring 131a and a first electrode pad 131b, a second electrode wiring 132a, and a second electrode pad, respectively . 132b and spaced apart from each other with an electrode gap G between the first electrode wiring 131a and the second electrode wiring 132a.
  • the first electrode wiring 131a ' and the second electrode wiring 132a respectively extend in both directions in a direction perpendicular to the path direction of the microfluidic channel 125, and at an end thereof .
  • a first electrode pad 131b and a second electrode pad 132b are provided.
  • An impedance meter 143 and the like are electrically connected to the electrode pads 131b and 132b.
  • the filter type electrode 130 is formed on the substrate 110 and the channel forming layer 120 is formed on the substrate 110. On the opposite side of the substrate 110 of the channel forming layer 120, a groove for forming the microfluidic channel 125 and a first electrode wiring 131a and a second electrode wiring 132a of the filter type electrode 130 are accommodated. Grooves were formed. Therefore, the filter type electrode 130 may be positioned on the same layer as the channel forming layer 120. Inlet 121 and outlet 123 are the microfluidic channel Through holes are formed on both sides of the 125 and the microfluidic channel 125 is formed to have a narrow planar shape between the inlet 121 and the outlet 123.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of a metal filter electrode part of the filter type electrode chip according to the first exemplary embodiment of the present invention. '
  • an electrode gap is formed between the first electrode 131 and the second electrode 132.
  • (G) is formed to be symmetric with the microfluidic channel 125 formed in the channel forming layer 120 so that the cells (C) that are holed through the microfluidic channel 125 are holed through the electrode gap (G). .
  • the electrode gap G formed by the filter type electrode 130 is formed to become narrower along the path direction of the microfluidic channel .125. That is, the electrode gap G is tapered in a straight line shape and gradually narrows. Therefore, the cells C traveling through the microfluidic channel 125 are gradually transformed while passing through the electrode gap G. .
  • FIG. 4 is a plan view showing modified examples of the metal filter electrode part of the filter electrode chip according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows the electrode spacing between the first electrode ratio 1 line 131. 'A and the second electrode wiring 132 ′ a .
  • (G ') is tapered in a curved shape and gradually narrows.
  • 4B is formed such that the electrode gap G ′′ between the first electrode wiring 131 " a and the second electrode wiring 132 " a becomes gradually narrowed step by step. ")
  • Can be narrowed in steps of two or three or more stages, depending on the length of the 4C is formed such that the electrode gap G ′′ between the first electrode wiring 131 ′ 'a and the second electrode wiring 132 ′' b has a constant spacing.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a filter type electrode chip of the cell impedance measuring device according to a second embodiment of the present invention.
  • the filter type electrode chip of the cell impedance measuring apparatus further includes a suction channel 226 branching from the microfluidic channel 225 connecting the inlet 221 and the outlet 223 *.
  • the filter type electrode includes a first electrode 231 and a second electrode 232, and the first electrode 231 and the second electrode 232 are spaced apart from each other with an electrode gap G.
  • the electrode gap G is positioned at the point where the microfluidic channel 225 and the suction channel 226 meet.
  • the electrode gap G is formed to become narrower along the path direction of the suction channel 226.
  • the taper may be formed to be tapered in a straight line to be gradually narrowed, or may be formed to be tapered in a curved shape to be gradually narrowed or gradually narrowed in a stepwise manner.
  • a suction port 228 is formed at an end of the suction channel 226, and the inlet 221 and the outlet 223 are opposite to the suction port 228 with the electrode gap G therebetween. It is formed to.
  • the microfluidic channels formed in the inlet 221 and the outlet 223 share the first and second electrode surfaces, and in this case, the channel forming insect 220 and There is an advantageous aspect that the chip can function even if the alignment of the first electrode 231 and the second electrode 232 is less.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a filter type electrode chip of a cell and an impedance measuring device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the filter type electrode chip of the cell impedance measuring apparatus further includes a suction channel 326 branching from the microfluidic channel 325 connecting the inlet 321 and the outlet 323.
  • the filter type electrode includes a first electrode 331 and a second electrode 332, and the first electrode 331 and the second electrode .
  • the electrodes 332 are formed spaced apart from each other with an electrode gap G.
  • the electrode gap G is formed to correspond to the suction channel 326.
  • the electrode gap G is formed to become narrower along the path direction of the suction channel 326. That is, it may be formed to be tapered in a straight line to be gradually narrowed, or may be formed to be tapered in a curved form to be gradually narrowed, or to be gradually narrowed in a stepwise manner.
  • An inlet 328 is formed at an end of the suction channel 326, and the inlet 321 and the outlet 323 are located opposite to the suction port 328 with the electrode gap G therebetween. Is formed.
  • the microfluidic channels formed at the inlet 321 and the outlet 323 are independent of the first and second electrodes, and there is no fear that unnecessary impedance is generated by the microfluidic channel.
  • the desired cells are selectively positioned at the electrode gap G so that the impedance of the cells is improved. You can measure it.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a filter type electrode chip of an apparatus for measuring impedance of cells according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the filter type electrode chip of the cell impedance measuring apparatus shown in FIGS. 1 to 3 may be manufactured in the order shown in FIG. 7.
  • the cross section shown in FIG. 7 is the cross section which was cut along the AA 'of FIG.
  • a master pattern M having a pattern of a microfluidic channel and a pattern of a filter electrode is manufactured (al).
  • the master pattern (M) of the channel forming layer is required by using an exposure apparatus after spin coating using a SU-8, a kind of photoresist capable of producing a high aspect ratio structure. Only a part is exposed and the master pattern M is formed.
  • an anti-adhesion layer such as SAM (self assembled monolayer) or CF 4 is formed on the surface of the master ' pattern.
  • a polymer material is coated and cured on the master pattern M to prepare the channel forming layer 120 (a2).
  • the polymer material may be PDMS (Polydimethylsiloxane), and after curing the polymer material, the master pattern (M) is separated and bonded to the substrate 110 formed as an electrode through a separate manufacturing process.
  • seed patterning is performed to form a seed (seedKSD) on the substrate 110 and to remove a seed of a portion corresponding to the electrode gap of the filter type electrode 130 (bl).
  • the seed forms a Cr / Au layer or a Ti / Al layer using a sputter, and removes the used photoresist after removing only the necessary portion with an etching solution using a photoresist during seed patterning. Forming and patterning the seed will be omitted Can be.
  • the photoresist PR for forming the electroplating mold is patterned on the seed patterned substrate 110 (b2).
  • the filter type electrode 130 is formed by electroplating the substrate 110 on which the photoresist PR is patterned (b3). .
  • Electroplated materials have low electrical conductivity .
  • Metal materials such as nickel (Ni), nickel cobalt (Ni-Co), gold (Au), silver (Ag), and palladium (Pd) may all be used. .
  • gold (Au) satisfying these conditions may be additionally coated on the electrode surface.
  • the electrode surface layer forming step of coating the gold may be omitted.
  • the electrode layer is formed to complete the filter type electrode chip.
  • the material of the channel forming layer 120 is PDMS and the material of the substrate 110 on which the electrode layer is formed is glass.
  • the surfaces of both materials are subjected to oxygen plasma treatment (surface modification) to form hydroxyl groups (hydroxy 1 group, -OH) on the surfaces.
  • hydroxyl groups hydroxy 1 group, -OH
  • a strong bond such as Si-0-Si can be obtained, and thus bonding can be performed with excellent bonding strength.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a filter type ' electrode chip of an apparatus for measuring impedance of a cell according to a fifth embodiment of the present invention.
  • seed patterning is performed to form a seed (seedKSD) on the substrate 110 and to remove a seed of a portion corresponding to an electrode gap of the filter type electrode (a). Such seed formation and patterning steps may be omitted.
  • a first photoresist (PR1) according to the shape of the electrode for electroplating mold fabricated on the substrate 110 is patterned (SD) (b).
  • the second photoresist PR2 for the channel forming layer is coated on the substrate 110 on which the electrode layer is formed, and the channel is patterned according to the pattern of the microfluidic channel (e).
  • the second photoresist PR2 is polished to be equal to the thickness of the electrode layer to form a channel forming layer 120'a (f).
  • the second photoresist PR2 may be polished through a chemical mechanical polishing (CMP) process.
  • cover layer 120'b is bonded to the substrate 110 on which the electrode layer and the channel forming layer 120 'are formed (g).
  • the cover layer may be made of polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the surfaces of the channel forming layer 120 'and the cover layer 120'b may be surface modified using an oxygen plasma for bonding.
  • FIG. 9 is an enlarged photograph of a metal filter electrode part of a filter electrode chip manufactured by fabricating an impedance measuring apparatus for cells according to a first embodiment of the present invention.
  • the electrode spacing of the metal filter electrode portion is 14 1 at the inlet and 5 at the outlet.
  • FIG. 10 is an experimental result image of sequentially measuring a single cell trap process using an apparatus for measuring impedance of a cell according to a first embodiment of the present invention. That is, as a result of photographing a photograph of the deformed form sequentially when the cell passes the electrode gap (G), it can be seen that the degree of deformation increases when the cell passes the electrode gap (G).
  • 11 is a graph showing the measurement of the impedance of the cell according to the frequency using the apparatus for measuring the impedance of the cell according to the first embodiment of the present invention.
  • the impedance change was measured according to the magnitude of the frequency.
  • the results showed that the impedance was changed according to the position of the cell and the size of the frequency.
  • the extent of cell deformation can be determined from the cell position information.
  • the impedance change of the cell can be measured through the filter-type electrode chip manufactured according to the present invention, and it can be confirmed that physiological information can be obtained through this.

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Abstract

본 기재의 필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치는, 기판과, 상기 기판 상에 형성되고, 유입구와 유출구를 가지며 상기 유입구와 유출구 사이를 연결하도록 형성되어 세포가 흘러갈 수 있는 미세유체채널을 구비한 채널형성층과, 상기 기판 상에서 상기 채널형성층과 동일한 층을 점유하며, 상기 미세유체채널에 대응하도록 형성되어 상기 세포가 흘러갈 수 있는 전극 간격을 두고 서로 이격된 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 필터형 전극을 포함하는 필터형 전극칩을 포함한다. 상기 필터형 전극에 형성되는 상기 전극 간격은 상기 미세유체채널의 경로방향을 따라 갈수록 좁아지거나 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의. 명칭】
필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치 및 그 장치의 제조방법 【기술분야】
본 발명은 세포의 특성을 母석할 수 있는 전기-기계적 특성 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세포의 마이크로 전기 임피던스 분석 (micro-electrical impedance spectroscopy).을 하는 필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치 및 그 장치의 제조방법에 관한 것이다.
【배경기술】
세포는 크게 세포막 (plasma membrane), 핵 (nucleus), 세포질 (cytoplasm)로 나 뉘며 세포의 종류 및 상태에 따라서 세포의 각 부분이 기계작인 변형성 (deformability)과 전기적인 유전율 (permittivity)에 있어서 차아를 보이게 된다. 변 형성은 탄성 (elasticity)과 점성 (viscosi ty)에 관계하며 물질이 손상되지 않고 변경 하는 정도를 나타낸다. 그리고 유전율은 외부의 전기장에 물질이 반응하는 정도를 나 타낸다. 세포의 경우 이러한 변형성과 유전를에 관계하는 물라량을 측정하게 되면 정 상세포와 암세포 간의 차이， 암세포의 전이 단계 판별과 같은 세포의 생리학적 특성 을 얻을 수 있다. ' ' 그리고 일반적으로 암세포를 연구하기 위해서는 정상세포와 암세포를 분리하 고 분리된 암세포의 분석을 통하여 암세포임을 확인하고 이를 배양하는 것이 필요하 다. 정상세포와 암세포의 분리에 있어서 암세포에 특정 항체를 붙여서 구분하는 표지 방식과 세포의 크기와 변형성올 이용하는 기계적 필터 구조를 사용하여 분리하는 비 표지방식이 있다. 그리고 세포 분석의 경우 미.세유체채널에 세포를 홀려주어 전극 사 이로 세포가 지나가도록 한 후 세포의 전기 임피던스를 측정하여 세포의 특성을 검출 하는 방법이 한 예로 사용된다. 그리고 배양에 있어서는 세포에 이산화탄소농도， PH, 온도의 조건을 적정수준으로 유지되게 하여 배양이 잘되는 환경을 만들어주도록 하는 연구가 되고 있다. .
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로， 본 발명은 전극 자체에 세포의 변 형성을 인가하는 구조를 포함하여 구조가 간단하고 전기 임피던스를 쉽게 분석할 수 있는 필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치와 그 장치의 제조방법을 제공하 고자 한다. .
【기술적 해결방법】
본 발명의 일 실시예에 따른 필터형 전극을 갖는 세포의 임피던스 측정장치는, 기관과， 상기 기판 상에 형성되고， 유입구와 유출구를 가지며 상기 유입구와 유출구 사이를 연결하도록 형성되어 세포가 흘러갈 수 있는 미세유체채널을 구비한 채널형성 층과， 상기 기판 상에서 상기 채널형성층과 동일한 층을 점유하며, 상기 미세유체채 널에 대웅하도록 형성되어 상기 세포가 홀러갈 수.있는 전극 간격을 두고 서로 이격 된 제 1 전극과 제 2 전극을 포함하는 필터형 전극을 포함하는 필터형 전극칩을 포함한 다. 상기 필터형 전극은 이격된 전극 간격 사이로 세포가 지나갈 수 있는 필터구조를 가진다. 따라서 상기 필터형 전극은 전기신호를 전달하는 전극 고유의 역할 이외에 미세유체채널의 역할 및 세포에 변형을 인가하는 역할을 .한다. 상기 필터형 전극에 형성되는 상기 전극 간격은 상기 미세유체채널의 경로방향을 따라 일정한 간격을 가 질 수 있으며， 상기 미세유체채널의 경로방향을 따라 갈수록 좁아질 수 있다.
상기 전극 간격은 직선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지거나， 곡선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진작으로 좁아질 수 있다. 상기 전극 간격은 계단 식으로 점점 좁아지도록 형성될 수도 있다.
상기 미세유체채널은 상가 유입구와 상기 유출구 사이에서 잘록한 평면형상을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극과 제 2 전극은 상기 미세유체채널의 경로방향에 대하여 수직한 방향으로 각각 연장되어 단부에 전극패드를 구비할 수 있다.
상기 세포의 임피던스 측정장치는. 상기 유입구와 유출구를 연결하는 상기 미 세유체채널로부터 분기되는 흡입채널을 더 포함할 수 있다. - 상기 전극 간격은 상기 미세유체채널과 상기 흡입채널이 만나는 지점에 형성 되거나， 상기 흡입채널에 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 흡입채널의 끝단부에 흡입구가 형성되고， 상기 유입구와 유출구는 상기 전극 간격을 사이에 두고 상기 흡입구와 서로 반대쪽에 위치하도록 형성된다.
상기한 세포의 임퍼던스 측정장치를 제조하는， 본 발명의 한 실시예에 따른 제조방법은， 상기 미세유체채널의 패턴과 상기 필터형 전극의 패턴을 갖는 마스터 패 턴을 제작하는 단계， 상기 마스터 패턴 상에 고분자 물질을 도포하고 경화하여 상기 채널형성층을 제작하는 단계， 상기 기판 상에 전기도금용 몰드 제작을 위한 포토레지 스트를 패터닝하는 단계， 상기 포토레지스트 패터닝된 기판 상에 전기도금하여 상기 필터형 전극을 형성하는 단계， 상기 채널형성층과 상기 필터형 전극이 형성된 기판의 표면을 개질하는 단계， 및 상기 채널형성층과 상기 전극층이 형성된 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
상기 채널형성층을 제작하는 단계는, 상기 마스터 패턴 상에 PDMS
(Polydimethylsiloxane)을 도포하고 경화시킬 수 있다.
또한， 상기 기판 상에 시드 (seed)를 형성하고 상기 필터형 전극의 전극 간격 에 대웅하는 부분의 시드를 제거하는 시드 패터닝 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트를 제거한 후 상기 필터형 전극의 표면에 금 (,½)을 코팅하여 전극표면층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기한 세포의 임퍼던스 측정장치를 제조하는， 본 발명의 한 실시예에 따른 제조방법은， 상기 기판 상에 전기도금용 몰드 제작을 위한 제 1 포토레지스트를 패터 닝하는 단계， 상기제 1 포토레지스트 패터닝된 기판 상에 전기도금하여 상기 필터형 전극을 형성하는 단계, 상기 전극층이 형성된 기판 상에 상기 미세유체채널 형성을 위한 제 2 포토레지스트를 도포하고 상기 미세유체채널의 패턴을 따라.패터닝하는 단 계, 상기 제 2 포토레지스트를 상기 전극층의 두께와 같아지도록 연마하여 채널형성층 을 형성하는 단계, 및 상기 전극층과 채널형성층이 형성된 기관 상에 덮개층을 합착 하는 단계를 포함한다.
또한， 상기 기판 상에 시드 (seed)를 형성하고 상기 필터형 전극의 전극 간격 에 대응하는 부분의 시드를 제거하는 시드 패터닝 단계를 더 포함할 수 있다.
또한， 상기 제 1 포토레지스트를 제거한 후 상기 필터형 전극의 표면에 금 (Au) 을 코팅하여 전극표면층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 밌다.
상기 채널형성층을 형성하는 단계는, 상기 제 2 포토레지스트를 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 연마할 수 있다.
상기 덮개층은 PDMS (Polydimethylsiloxane)로 형성될 수 있다. - 【유리한 효과】
상기한 바와 같은 본 발명의 필터형 전극을 이용한 세포의 임피던스 측정장치 는 세포가 필터형 전극 사이의 간격을 자나갈 때 세포에 변형이 인가될 수 있으며 전 극 사이의 간격이 점점 좁아지는 전극구조를 가지게 되면 세 i에 인가되는 변형이 점 점 더 증가되도특 할 수 있다. 따라서 전극 하나만으로 세포의 변형성에 따른 전기적 특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한 세포가 직접적으로 전극과 접촉을 하게 되어 불필요한 임피던스가 발생 하지 않아 세포의 전기 임피던스 신호가 좋다.
나아가 본 발명의 측정장치는 전극 자체에 세포의 변형성을 인가하는 구조가 포함되어 그 구조가 간단하기 때문에 장치의 제작이 용이하다.
[도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 도시한 구 성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩을 도시한 분해사시도이 다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분의 변형예들을 도시한 평면도이다. .
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전 극칩을 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 계 3 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 ¾ 극칩을 도시한 구성도이다. ； . .
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전 극칩을 제조하는 방법을 도시한 공정도이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정 치의 필터형 전 극칩을 제조하는 방법을 도시한 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 제작하여 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 이용하여 단일 셀 트랩 (single cell trap) 과정을 순차적으로 측정한 실험결과 이미지이다. 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 이용하여 주파수에 따른 세포의 임피던스를 측정하여 나타낸 그래프이다.
<부호의 설명〉
100 ： 세포의 임피던스 측정장치 110 ： 기판
120， 220， 320 ： 채널형성층 121， 221, 321 ： 유입구
123， 223, 323 ： 유출구 125, 225, 325 ： 미세유체채널 130 ： 필터형 전극 131, 231, 331 ： 제 1 전극 131a ： 제 1 전극배선 131b ： 제 1 전극패드
132, 232, 332 ： 제 2 전극 132a ： 제 2 전극배선
132b ： 제 2 전극패드 141 ： 세포 공급기 . ■ 143 ： 임피던스 측정기 226, 326 ： 흡입채널
228, 328 ： 흡입구 G ： 전극 간격
C :.세포
【발명의 실시를 위한 형태】 이하， 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하 는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다ᅳ 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없 는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서 는 동일한 참조부호를 붙였다. '
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 도시한 구 성도이고， 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩을 도시한 분해사시도 이다. ' 본 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치 (100)는 기판 (110) 상에 채널형성 춤 (120)과 필터형 전극 (130)이 형성된 필터형 전극칩을 포함하고， 상기 필터형 전극 칩에 세포공급기 (141)와 임피던스 측정기 (143)가 연결되어 세포를 공급하면서 세포의 임피던스를 측정할 수 있다. 상기 세포공급기 (141)로 시린지 펌프가 구비될 수 있으 며, 상기 필터형 전극칩에 공급된 세포의 변형을 관찰하기 위하여 현미경 (미도시)이 구비될 수 있다. '
기판 (110)은 유리 가판으로 아루어질 수 있고， 채널형성층 (120)은 유입구 (121)와 유출구 (123)를 가지며 상기 유입구 (121)와 유출구 (123) 사이를 연결하도록 형성되는 미세유체채널 (125)을 구비한다. 상기 기판 (110)은 유리 소재 이외에 실리콘 (Si), 산화실리콘 (Si02), PMMA (Poly Methyl Metharcylate) , PDMS (Polydimethylsiloxane), PI (Polyi.mide)와 같은 소재를 사용할 수 있다. 상기 미세유 체채널 (125)을 통해 세포가 홀러갈 수 있다. 필터형 전'극 (130)은 상기 기판 (110) 상 에서 채널형성층 (120)과 동일한 층을 점유하도록 형성되고， 상기 세포가 전극 사이를 홀러갈 수 있도록 서로 이격된 제 1 -전극 (131)과 제 2 전극 (132)을 구비한다. 필터형 전극 (130)은 상기 미세유체채널 (125)에 대응하도록 같은 두께를 가지면서 연결되어 미세유체채널 역할을 동시에 수행한다. 상기 제 1 전극 (131)과 제 2 전극 (132)은 각각 제 1 전극배선 (131a)과 제 1 전극패드 (131b) 및 제 2 전극배선 (132a)과 제 2 전극패드. (132b)로 이루어지며, 상기 제 1 전극배선 (131a)과 제 2 전극배선 (132a) 사이에 전극 간격 (G)을 두고 이격된다. 상기제 1 전극배선 (131a)'과 제 2 전극배선 (132a)은 상기 미 세유체채널 (125)의 경로방향에 대하여 수직한 방향으로 양쪽으로 각각 연장되며 그 단부에. 제 1 전극패드 (131b)와 제 2 전극패드 (132b)를 구비한다. 전극패드 (131b, 132b) 에는 임피던스 측정기 (143) 등이 전기적으로 연결된다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전극 침에서는. 기판 (110) 상에 필터형 전극 (130)이 형성되고 그 위를 덮도록 채널형성층 (120)이 형성된다. 채널형성층 (120)의 기판 (110) 대향면에는 미세유체채널 (125)을 형 성하기 위한 홈과 필터형 전극 (130)의 제 1 전극배선 (131a)과 제 2 전극배선 (132a)을 수용하기 위한 홈이 형성돤다. 따라서 필터.형 전극 (130)은 상기 채널형성층 (120)과 동일한 층에 위치하게 될 수 있다. 유입구 (121)와 유출구 (123)는 상기 미세유체채널 (125)의 양쪽에 관통홀을 형성하여 위치하며， 상기 미세유체채널 (125)은 상기 유입구 (121)와 유출구 (123) 사이에서 잘록한 평면형상올 가지도록 형성된다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분을 확대하여 도시한 평면도이다. '
도 3을 참조하면， 제 1 전극 (131)과 제 2 전극 (132) 사이에 형성되는 전극 간격
(G)은 채널형성층 (120)에 형성되는 미세유체채널 (125)과 대웅하도록 형성되어 상기 미세유체채널 (125)을 통해 홀러가는 세포 (C)가 상기 전극 간격 (G)을 통해 홀러가게 된다.
본 실시예에서， 필터형 전극 (130)에ᅳ의해 형성되는 전극 간격 (G)은 상기 미세 유체채널 (.125)의 경로방향을 따라 갈수록 좁아지도록 형성된다. 즉， 상기 전극 간격 (G)은 직선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아진다. 따라서 상기 미세유체 채널 (125)을 통해 이동하던 세포 (C)는 상기 전극 간격 (G)을 지나면서 점차로 변형된 다. .
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분의 변형예들을 도시한 평면도이다.
도 4의 (a)는 제 1 전극비 1선 (131.'a)과 계 2 전극배선 (132'a) 사이의 전극 간격
(G')이 곡선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아진다. 도 4의 (b)는 제 1 전 극배선 (131" a)과 제 2 전극배선 (132" a) 사이의 전극 간격 (G" )이 계단식으로 점점 좁 아지도록 형성된다. 상기 전극 간격 (G" )의 길이에 따라 2단 또는 3단 이상의 단계적 으로 좁아질 수 있다. 도 4의 (c)는 제 1 전극배선 (131" 'a)과 제 2 전극배선. (132" 'b) 사이의 전극 간격 (G"')이 일정한 간격을 갖도록 형성된다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전 극칩을 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면， 본 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전극 칩은 유입구 (221)와 유출구 (223)* 연결하는 미세유체채널 (225)로부터 분기되는 흡입 채널 (226)을 더 포함한다. 필터형 전극은 제 1 전극 (231)과 제 2 전극 (232)을 포함하고， 상기 제 1 전극 (231)과 제 2 전극 (232)은 전극 간격 (G)을 두고 이격되어 형성된다. 본 실시예에서 전극 간격 (G)은 미세유체채널 (225)과 흡입채널 (226)이 만나는 지점에 위 치하며， 상기 제 1 실시예 및 그 변형예에서와 유사하게 상기 전극 간격 (G)은 상기 흡 입채널 (226)의 경로방향을 따라 갈수록 좁아지도록 형성된다. 즉， 직선형 로 테이퍼 지게 형성되어 점진적으로 좁아지거나， 곡선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지거나, 계단식으로 점점 좁아지도록 형성될 수 있다. 、 상기 흡입채널 (226)의 끝단부에는 흡입구 (228)가 형성되고, 상기 유입구 (221) 와 유출구 (223)는 상기 전극 간격 (G)을 사이에 두고 상기 흡입구 (228)와 서로 반대쪽 에 위치하도록 형성된다.
'이렇게 하면 다수의 세포가 상기 유입구 (221)와 유출구 (223) 사이를 지나갈 때 원하는 세포만 선별적으로 전극 간격 (G)에 위치하게 하여 세포의 임피던스를 측정 할 수 있게 된다. 도 5의 제 2 실시예에서는 유입구 (221)와 유출구 (223)에 형성되는 미세유체채널이 제 1， 2 전극면을 공유하며 이럴 경우 칩의 제작 및 조립에 있어서 채 널형성충 (220)과 제 1 전극 (231) 및제 2 전극 (232)의 정렬이 덜 되더라도 칩이 기능을 할 수 있는 유리한 측면이 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세포와 임피던스 측정장치의 필터형 전 극칩을 도시한 구성도이다.
도 6을 참조하면， 본 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전극 칩은 유입구 (321)와 유출구 (323)를 연결하는 미세유체채널 (325)로부터 분기되는 흡입 채널 (326)을 더 포함한다. 필터형 전극은 제 1 전극 (331)과 제 2 전극 (332)을 포함하고， 상기 제 1 전극 (331)과 제 2.전극 (332)은 전극 간격 (G)을 두고 이격되어 형성된다. 본 실시예에서 전극 간격 (G)은 흡입채널 (326)에 대응하도록 형성된다. 따라서 흡입채널 (326)을 통해 흡입되는 세포는 상기 전극 간격 (G)을 7ᅵ나게 된다. 상기 제 1 실시예 및 그 변형예에서와 유사하게 상기 전극 간격 (G)은 상기 흡입채널 (326)의 경로방향을 따라 갈수록 좁아지도록 형성된다. 즉, 직선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지거나, 곡선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지거나, 계단식으로 점 점 좁아지도록 형성될 수 있다.
상기 흡입채널 (326)의 단부에는 흡입구 (328)가 형성되고， 상기 유입구 (321)와 유출구 (323)는 상기 전극 간격 (G)을 사이에 두고 상기 흡입구 (328)와 서로 반대쪽에 위치하도톡 형성된다. 이 경우 삼기 제 2 실시예와 비슷하지만 유입구 (321)와 유출구 (323)에 형성되 는 미세유체채널이 제 1， 2 전극에 독립되어 있어 불필요한 임피던스가 미세유체채널에 의해 발생될 우려가 없다. 본 실시예에서도 상기 제 2 실시예에서와 같이 다수의 세포 가 상기 유입구 (321)와 유출구 (323) 사이를 지나갈 때 원하는 세포만 선별적으로 전 극 간격 (G)에 위치하게 하여 세포의 임피던스를 측정 할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전 극칩을 제조하는 방법을 도시한 공정도이다. 상기 도 1 내지 도 3에 도시한 세포의 임피던스 측정장치의 필터형 전극칩은 도 7에 도시한 순서에 따라 제작될 수 있다. 도 7에 나타낸 단면은 도 3의 A-A'따라 잘라서 본 단면이다.
먼저， 채널형성층의 제작을 위하여 미세유체채널의 패턴과 필터형 전극의 패 턴을 갖는 마스터 패턴 (M)을 제작한다 (al).
일반적으로 채널형성층의 마스터 패턴 (M)은 고종횡비 (high aspect ratio) 구조 물 제작을 할 수 있는 포토레지스트의.한 종류인 SU-8을 사용하여 스핀 코팅하여 도 포한 이후 노광장비를 이용하여 필요한 부분만 노광시켜 마스터 패턴 (M)을 형성한다. 또한 마스터 패턴 (M)과복제된 채널형성층간의 분리를 쉽게 하기 위하여 마스터' 패턴 표면에 SAM(self assembled monolayer )또는 CF4와 같은 점착방지막 (ant i -adhesion layer)을 형성시켜준다.
다음으로， 상기 마스터 패턴 (M) 상에 고분자 물질을 도포하고 경화하여 상기 채널형성층 (120)을 제작한다 (a2). 상가고분자 물질은 PDMS (Polydimethylsiloxane)일 수 있으며， 상기 고분자 물질을 경화한 후 상기 마스터 패턴 (M)을 분리하여 별도의 제작과정을 거쳐 제작되는 전극아 형성된 기판 (110)과 합착하게 된다.
아래에는 별도의 제작 과정을 거쳐 제작되는 전.극이 형성된 기판 (110)의 제작 방법을 설명한다.
먼저, 기판 (110) 상에 시드 (seedKSD)를 형성하고 상기 필터형 전극 (130)의 전극 간격에 대응하는 부분의 시드를 제거하는 시드 패터닝을 한다 (bl).
상기 시드는 스퍼터 (sputter)를 이용하여 Cr/Au층 또는 Ti/Al층을 형성시켜주 며 시드 패터닝시 포토레지스트를 사용하여 필요한 부분만 에칭액으로 제거시킨 후 사용한 포토레지스트를 제거한다. 상기 시드를 형성하고 패터닝하는 단계는 생략될 수 있다.
다음으로， 상기 시드 (SD)가 패터닝된 기판 (110) 상에 전기도금용 몰드의 형성 을 위한 포토레지스트 (PR)를 패터닝한다 (b2).
다음으로， 상기 포토레지스트 (PR)가 패터닝된 기판 (110) 상에 전기도금 (electroplating)하여 상기 필터형 전극 (130)을 형성한다 (b3). .
전기도금 되는 재료는 전기 전도성이 낮은. 니켈 (Ni), 니켈코발드 (Ni-Co), 금 (Au), 은 (Ag), 팔라듐 (Pd)과 같은 금속소재가 모두 이용될 수 있다. .
다음으로, 상기 포토레지스트 (PR)와 시드 (SD)를 제거한 후 상기 필터형 전극 의 표면에 금 (Au)을 코팅하여 전극표면층을 형성한다 (b4).
상기 필터형 전극의 소재는 높은 전기 전도도를 가지고 생체 친화적이어야 하 므로 이러한 조건을 만족시키는 금 (Au)을 상기 전극 표면에 추가적으로 코팅할 수 있 다. 상기 금을 코팅하는 전극표면층 형성단계는 생략될 수 있다.
마지막으로'， 상기 채널형성층 (120)과 상기 전극층이 형성된 기판 (110)을 합착 하여 필터형 전극칩을 완성한다. ■
채널형성층 (120)의 재질은 PDMS이고 전극층이 형성된 기판 (110)의 재질은 유 리이다. 이러한 PDMS소재가 포함된 이종재의 접합을 위해서는 양쪽소재의 표면을 산 소 플라즈마 처리 (표면 개질)를 하여 표면에 하이드록실기 (hydroxy 1 group, -OH)가 형 성되도록 한다. 이렇게 되면 Si-0-Si와 같은 강한 결합을 얻을 수 있어 접합강도가 우수한 합착을 할 수 있다.
도 8.은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치의 필터형' 전 극칩을 제조하는 방법을 도시한 공정도이다.
먼저， 기판 (110) 상에 시드 (seedKSD)를 형성하고 필터형 전극의 전극 간격에 대응하는 부분의 시드를 제거하는 시드 패터닝을 한다 (a). 이와 같은 시드 형성 및 패터닝 단계는 생략될 수 있다ᅳ
다음으로， 상가시드 (SD)가 패터닝된 기판 (110) 상에 전기도금용 몰드 제작을 위하여 전극의 형상을 따라 제 1 포토레지스트 (PR1)를 패터'닝한다 (b).
다음으로， 상기 제 1 포토레지스트 (PR1)가 패터닝된 기관 (110) 상에 전기도금 하여 필터형 전극 (130)을 형성한다 (c). 다음으로， 상기 제 1 포토레지스트 (PR1.)흩 제거한 후 상기 필려형 전극의 표면 에 금 (Au)을 코팅하여 전극표면층을 형성한다 (d). 이와 같은 전극표면층 형성단계는 생략될 수 있다. ―
다음으로， 상기 전극층이 형성된 기판 (110) 상에 채널형성층을 위한 제 2 포토 레지스트 (PR2)를 도포하고 미세유체채널의 패턴을 따라 채널을 패터닝한다 (e).
다음으로， 상기 제 2 포토레지스트 (PR2)를 상기 전극층의 두께와 같아지도록 연마하여 .채널형성층 (120'a)을 형성한다 (f). 이 때， CMP (Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해서 상기 제 2 포토레지스트 (PR2)를 연마할 수 있다.
마지막으로, 상기 전극층과 채널형성층 (120')이 형성된 기판 (110) 상에 덮개 층 (120'b)을 합착한다 (g). 상기 덮개층은 PDMS (Polydimethylsiloxane)로 이루어질 수 있다. 채널형성층 (120')과 덮개층 (120'b)의 표면은 합착을 위하여 - 산소 플라즈마를 이용하여 표면 개질할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 제작하여 필터형 전극칩의 금속필터전극 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.
금속필터전극 부분의 전극 간격이 유입부에서는 14 1， 유출부에서는 5 로 형 성되어 있는 것을 볼 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 이용하여 단일 셀 트랩 (single cell trap) 과정을 순차적으로 측정한 실험결과 이미지이다. 즉， 세포가 전극 간격 (G)을 지나갈 때， 변형되는 모습을 순차적으로 캡쳐한 사진 결과로서 세포가 전극 간격 (G)을 지나갈 때 변형의 장도가 증가함을 볼 수 있 다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세포의 임피던스 측정장치를 이용하여 주파수에 따른 세포의 임피던스를 측정하여 나타낸 그래프이다.
세포가 특정 위차에 있을 때 주파수의 크기에 따른 임피던스의 변화를 측정하 였다. 결과를 보면 세포의 위치 및 주파수의 크기에 따라 임피던스의 변화가 있었다. 전극간격이 점점 좁아지고 있기 때문에 세포의 위치 정보로부터 세포 변형의 정도를 - 파악할 수 있다. 본 결과에서는 세포에 변형이 가해짐에 따라 임피던스가 커지다가 변형이 심해져서 세포가 터지면 다시 임피던스가 작아지는 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같이 도 11에서는 본 발명을 실시하여 제작한 필터형 전극칩을 통하여 세포의 임피던스 변화를 측정할 수 있으며 이를'통하여 생리학적인 정보를 얻을 수 있음을 확인하였다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이ᅵ 에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속 하는 것은 당연하다.

Claims

【청구의 범위】 .
【청구항 1]
기판;
상기 기판 상에 형성되고， 유입구와 유출구를 가지며 상기 유입구와 유출구 사이를 연결하도록 형성되어 세포가 홀러갈 수 있는 미세유체채널을 구비한 채널형성 층; 및 "
상기 기판 상에서 상기 채널형성층과 동일한 층을 점유하며, 상기 미세유체채 널에 대응하여 연결되어 유체채널 역할을 하도록 하여 상기 세포가 전극 사이를 흘러 -갈 수 있는 전극 간격을 두고 서로 이격된 제 1 전극과 제 2 전극을 포함하는 필터형 전극;
을 포함하는 필터형 전극칩을 포함하는 세포의 임피던스 측정장치 . '
【청구항 2】
제 1 항에 있어서， '
상기 필터형 전극에 형성되는 상가 전극 간격은 상기 미세유체채널의 경로방 향을 따라 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 .
[청구항 3】
제 2 항에 있어서 ,
상기 전극 간격은 직선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 세포의 임괴던스 측정장치 .
[청구항 4】
제 2 항에 있어서，
상기 전극 간격은 곡선형으로 테이퍼지게 형성되어 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 .
.
[청구항 5】
제 2 항에 있어서，
상기 전극 간격은 계단식으로 점점 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치/
[청구항 6】 제 2 항에 있어서，
상기 미세유체채널은 상기 유입구와 상기 유출구 사이에서 잘록한 평면형상을 갖도록 형성되는 갓을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치. ·
【청구항 7】
- 제 1 항에 있어서'
상기 필터형 '전.극에 형성되는 상기 전극 간격은 상기 미세유체채널의 경로방 향을 따라 일정한 간격을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장 치.
[청구항 8】
제 1 항에 있어서，
상기 '제 1 전극과 제 2 전극은 상기 미세유체채널의 경로방향에 대하여 수직한 방향으로 각각 연장되어 단부에 전극패드를 구비한 것을 특징으로 하는 세포의 임피. 던스 측정장치 .
[청구항 9】
제 1 항에 있어서，
상기 유입구와 유출구를 연결하는 상기 미세유체채널로부터 분기되는 흡입채 널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치.
[청구항 10】
제 9 항에 있어서，
상기 전극 간격은 상기 미세유체채널과 상기 흡입채널이 만나는 지점에 형성 되는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 .
【청구항 11】
제 9 항에 있어서，
상기 전극 .간격은 상기 흡입채널에 대웅하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 .
【청구항 12】
제 9 ᅳ에 있어서,
상기 흡입채널의 단부에 흡입구가 형성되고, 상기 유입구와 유출구는 상기 전 극 간격을 사이에 두고 상기 흡입구와 서로 반대쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징 으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 .
【청구항 13
제 1 항내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 세포의 임퍼던스 측정장치를 5 제조하는 방법에 있어서，
상가 미세유체채널의 패턴과 상기 필터형 전극의 패턴을 갖는 마스터 패턴을 제작하는 단계 ;
상기 마스터 패턴 상에 고분자 물질을 도포하고 경화하여 상기 채널형성층을 제작하는 단계 ;
10. 상기 기판 상에 전기도금용 몰드 제작을 위한 포토레지스트를 패터닝하는 단 계; - ' - ' 상기 포토레지스트 패터닝된 기판 상에 전기도금하여 상기 필터형 전극을 형 성하는 단계;
상기 채널형성층과 상기 필터형 전극이 형성된 기판의 표면을 개질하는 단계;
15 및 —
상기 채널형성층과 상기 전극층이 형성된 기판을 합착하는 단계
를 포함하는 세포의 임피던스 측정장치 제조방법.
【청구항 14】
제 13 항에 있어서，
20 상기 채널형성층을 제작하는 단계는， 상기 마스터 패턴 상에 PDMS
(1 1》' 111^1^1 10>( 6)을 ■ 포하고 경화시키는 것을 특징으로 하는 세포의 임피던스 측정장치 제조방법.
[청구항 15】
제 13 항에 있어서,
5 상기 기판 상에 시드 (seed)를 형성하고 상기 필터형 전극의 전극 간격에 대응 하는 부분의 시드를 제거하는 시드 패터닝 단계
를 더 포함하는 세포의 임피던스 측정장치 제조방법 .
【청구항 16】 제 13 항에 있어서，
상기 포토레지스트를 제거한.후 상기 필터형 전극의 표면에 금 (Au)을 코팅하 여 전극표면층을 형성하는 단계 " 를 더 포함하는 세포의 임피던스 정장치' 제조방법.
【청구항 17】 . ' 제 1 항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 세포의 임퍼던스 측정장치를 제조하는 방법에 '있어서，
■ 상기 기판 상에 전기도금용 몰드 제작을 위한 제 1 포토레지스트를 패터닝하는 단계;
상기 계 1 포토레지스트 패터닝된 기판 상에 전기도금하여 상기 필터형 전극을 형성하는 단계;
상기 전극층이 형성된 기판 상에 상기 미세유체채널 형성을 위한 제 2 포토레 지스트를 도포하고 상기 미세유체채널의 패턴을 따라 패터닝하는 단계;
상기 제 2 포토레지스트를 상기 전극층의 두께와 같아지도록 연마하여 채널형 성층을 형성하는 단계.; 및
상기 전극층과 채널형성층이 형성된 기판 상에 덮개층을 합착하는 단계 를 포함하는 세포의 임피던스 측정장치 제조방법 . .
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