WO2018030780A1 - 비교 실험용 바이오 칩 구조체 - Google Patents

비교 실험용 바이오 칩 구조체 Download PDF

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WO2018030780A1
WO2018030780A1 PCT/KR2017/008608 KR2017008608W WO2018030780A1 WO 2018030780 A1 WO2018030780 A1 WO 2018030780A1 KR 2017008608 W KR2017008608 W KR 2017008608W WO 2018030780 A1 WO2018030780 A1 WO 2018030780A1
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pillar
substrate
protrusions
well
pillar substrate
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이동우
박찬호
김성훈
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엠비디 주식회사
재단법인 의약바이오컨버젼스연구단
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Definitions

  • the present invention relates to a biochip structure for comparative experiments, and more particularly, to perform a comparative experiment of culturing heterologous samples in the same environment, as well as to quickly and accurately carry out heterologous samples to be compared to a plurality of pillars. It relates to a comparative experimental biochip structure that can be placed and facilitates replacement of the experimental or control group.
  • a bio chip is a micro chip that analyzes gene defects, protein distribution, reaction patterns, and the like by placing samples corresponding to biological micromaterials such as DNA, proteins, and cells on a small substrate.
  • the biochip includes a pillar substrate having a plurality of pillars on which a sample is disposed, and a well substrate on which a plurality of wells into which a pillar is inserted is formed.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0084394 Korean Patent Publication No. 10-1218986, and the like
  • the existing technologies have a problem that it is difficult to accurately distinguish and place samples to be compared to each pillar because a plurality of pillars are formed on one substrate.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to perform a comparative experiment of culturing heterologous samples in the same environment, as well as to quickly and accurately arrange the heterologous samples to be compared to a plurality of pillars, and experimental or control group To provide a comparative experimental biochip structure that facilitates the replacement of.
  • a comparative biochip structure includes: a first pillar substrate having at least one first pillar on which a first sample is disposed; A second pillar substrate having at least one second pillar on which a second sample is disposed; And a well substrate having a well into which a first pillar of the first pillar substrate and a second pillar of the second pillar substrate are inserted in at least one pair.
  • the first pillar substrate and the second pillar substrate may have a structure that is mutually matched.
  • first pillar substrate and the second pillar substrate may be coupled to each other by a magnet member.
  • the first pillar substrate may include a plurality of first protrusions each having at least one first pillar, and the plurality of first protrusions such that the plurality of first protrusions are sequentially spaced apart from each other.
  • a first supporting part for supporting wherein the second pillar substrate includes a plurality of second protrusions each having a second pillar corresponding to the plurality of first protrusions, and the plurality of second protrusions are spaced apart from each other in order. It may include a second support for supporting the plurality of second protrusions to be disposed.
  • the plurality of first protrusions and the plurality of second protrusions may be slidingly coupled to each other.
  • At least one of the first protrusions of the plurality of first protrusions has a guide groove or a guide protrusion for guiding sliding engagement
  • the second protrusion corresponding to the first protrusion is the guide groove or It may have a guide protrusion or a guide groove corresponding to the guide protrusion.
  • the first pillar or the second pillar may be tapered toward the distal end side where the sample is disposed on the pillar substrate side.
  • the first pillar substrate further has a first stepped portion between the first pillar
  • the second pillar substrate further has a second stepped portion between the second pillar
  • the first stepped portion and the second stepped portion may have a shape corresponding to an inner surface of the well adjacent to each other when the first pillar substrate and the second pillar substrate are coupled to each other.
  • At least one of the first stepped portion and the second stepped portion may have an air discharge groove for inducing internal air discharge of the well when inserted into the well.
  • a comparative experiment of culturing heterologous samples in the same environment is performed by inserting a pair of pillars to which samples are attached to the same well in a biochip capable of constructing a large number of independent experimental environments.
  • it can improve the reliability and efficiency of comparative experiments.
  • the first and second pillar substrates are mutually coupled and separated, and when the pillar substrates are bonded, the pillars of the first pillar substrate and the pillars of the second pillar substrate are paired and inserted into the same well, Heterologous samples subject to comparative experiments can be placed quickly and accurately on multiple pillars and can facilitate replacement of experimental or control groups.
  • the pillar may be configured to taper toward the distal end side of the pillar where the sample is placed, or the step may be formed between the pillar substrate and the pillar to correspond to the inner surface of the well, and thus, between the pillar and the inner wall of the well generated by external force or vibration. It can mitigate collisions and prevent falling or damaging the sample placed on the pillar.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a biochip structure for a comparative experiment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a separation state of the first pillar substrate and the second pillar substrate illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a pillar insertion state of a biochip structure for a comparative experiment according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a vertical cross-sectional view showing a pillar insertion state of the comparative biochip structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a pillar insertion state of a biochip structure for comparative experiments according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a bonding state of a first pillar substrate and a second pillar substrate illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a perspective view of a comparative biochip structure 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the comparative experimental biochip structure 100 may include a first pillar substrate 110, a second pillar substrate 120, and a well substrate 130.
  • the first pillar substrate 110 may have at least one first pillar 112 on which the first sample is disposed.
  • the second pillar substrate 120 may have at least one second pillar on which the second sample is disposed.
  • the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 may have a structure that is mutually matched.
  • the second pillar substrate 120 may have the second pillar 122 at a position corresponding to the first pillar 112 when the first pillar substrate 110 is coupled to the first pillar substrate 110.
  • the pillar substrates 110 and 120 may have a structure in which a plurality of micro pillars 112 and 122 are formed on one surface of a plate-shaped substrate. Samples containing biological micromaterials such as DNA, proteins, and cells may be disposed at the terminal portions of the pillars 112 and 122, respectively.
  • a layer of dispersion material (not shown) may be applied to the distal ends of the pillars 112, 122.
  • the dispersion layer is made of a porous material through which a solution such as a culture solution or a reagent can permeate.
  • the dispersant layer may include a sol-gel, hydrogel, alginate gel, organic gel, xerogel, collagen, or the like. Can be. In this case, the sample is placed dispersed in the dispersion material layer.
  • first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 may be configured to be coupled to and separated from each other.
  • first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 may be coupled to each other by a magnet member (not shown).
  • the magnet members may be disposed on contact surfaces which are in contact with each other when the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 are coupled to each other.
  • first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 may have a structure that is mutually bonded to each other or may be separated from each other.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a separation state of the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 illustrated in FIG. 1.
  • the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 may have a gear tooth structure that can be coupled to and separated from each other.
  • the first pillar substrate 110 may include a plurality of first protrusions 114 and first supports 116.
  • each of the plurality of first protrusions 114 may have at least one first pillar 112.
  • the first support part 116 may support the plurality of first protrusions 114 such that the plurality of first protrusions 114 are sequentially spaced apart from each other.
  • the second pillar substrate 120 may include a plurality of second protrusions 124 and a second support part 126.
  • the plurality of second protrusions 124 may have second pillars 122 corresponding to the plurality of first protrusions 114 of the first pillar substrate 110, respectively. That is, the second protrusions 124 of the second pillar substrate 120 are configured to have a number corresponding to the first protrusions 114 of the first pillar substrate 110, and the first pillar substrate 110 and the second pillars are formed.
  • the second pillar 122 may be positioned at a position corresponding to the first pillar 112 of the first protrusion 114.
  • the second support part 126 may support the plurality of second protrusions 124 such that the plurality of second protrusions 124 are spaced apart from each other in order.
  • the plurality of first protrusions 114 and the plurality of second protrusions 124 may be slidingly coupled to each other.
  • at least one of the first protrusions 114 of the plurality of first protrusions 114 has a guide groove 118 for guiding sliding engagement, and a second protrusion 124 corresponding to the first protrusion 114.
  • the first protrusion 114 has a guide protrusion for guiding the sliding engagement
  • the second protrusion 124 corresponding to the first protrusion 114 corresponds to the guide protrusion of the first protrusion 114. It may be configured to have a guide groove.
  • the first pillar substrate 110 and 120 are configured to be mutually coupled and separated, so that the first pillar substrate 110 has an A portion. Since only the sample may be disposed and only the B sample may be disposed on the second pillar substrate 120, the samples to be compared may be quickly and accurately distinguished and disposed. In addition, since the first pillar substrate 110 or the second pillar substrate 120 may be separated and other substrates may be combined, the replacement of the experimental group or the control group may be easily performed.
  • the well substrate 130 may include at least one pair of the first pillars 112 of the first pillar substrate 110 and the second pillars 122 of the second pillar substrate 120. It may have a well 132 is inserted into a.
  • each well 132 formed on one surface of the well substrate 130 may include a plurality of pillar pairs each formed by coupling between the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120.
  • 132 may be configured to be inserted one by one, or two or more pairs may be inserted into one well 132. That is, each well 132 may be configured such that one first pillar 112 and one second pillar 122 constituting one pillar pair are inserted according to their position and size.
  • the plurality of first pillars 112 and the plurality of second pillars 122 forming the pillar pair may be inserted.
  • the shape of the well 132 may be configured as a circular groove shape or an elliptical groove shape, and may be configured in various shapes according to the shapes of the pillars 112 and 122.
  • the well substrate 130 may include a spacer member 134.
  • the spacer member 134 may be disposed between the coupling surfaces of the pillar substrate assembly 110 and 120 and the well substrate 130 so that the well 132 may be formed when the pillar substrate assembly 110 and 120 and the well substrate 130 are coupled to each other. The sealing can be prevented.
  • FIG 3 is a vertical cross-sectional view of the pillar insertion state of the comparative experimental biochip structure according to an embodiment of the present invention.
  • a predetermined amount of a solution 134 such as a culture solution or a reagent is dispensed into the well 132 formed on the well substrate 130 to receive a predetermined amount.
  • the pillar substrate assembly 110, 120 may be coupled to the well substrate 130 to place the samples A and B disposed on the pair of pillars 112 and 122 in the solution inside the well 132. have.
  • an A sample A is disposed on the first pillar 112 of the first pillar substrate 110, and a second experiment 122 is performed on the second pillar 122 of the second pillar substrate 120.
  • B sample B may be disposed.
  • the experimenter placed the pillars 112 and 122 on the pillars 112 and 122 with the pillars 112 and 122 coupled to the wells 132 or with the pillars 112 and 122 separated from the wells 132.
  • the state of the sample can be observed and analyzed through a fluorescence microscope or the like.
  • the pillar substrates 110 and 120 may be made of a resin composition material having excellent light transmittance.
  • the pillar substrates 110 and 120 may be made of a resin composition material including polystyrene, maleic anhydride, or the like.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a pillar insertion state of a biochip structure for a comparative experiment according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the first pillars 112a of the first pillar substrate 110 or the second pillars 122 of the second pillar substrate 120 move from the pillar substrate side to the distal end side where the sample is placed. It may be configured to be tapered. In this configuration, even when external force or vibration occurs from the outside, only the substrate-side end portions of the pillars 112 and 122 having a relatively large diameter come into contact with the sidewalls of the wells 132, and thus the pillars 112 and 122 And collision between the sidewalls of the wells 132 and the sidewalls of the wells 132 may be prevented and direct collisions between the samples A and B disposed at the distal ends of the pillars 112 and 122 may be prevented.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the pillar insertion state of the comparative biochip structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a bonding state of the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 illustrated in FIG. 5.
  • the first pillar substrate 110 further has a first stepped portion 119a between the first pillar 112 and the second pillar substrate 120 may have a second pillar.
  • the second step 129a may be further disposed between the 122 and the second step 129a.
  • the first stepped portion 119a and the second stepped portion 129a have a diameter larger than that of the first pillar 112 and the second pillar 122, respectively, and are inserted into the well 132 so that external force, vibration, or the like. In this case, the collision between the pillars 112 and 122 and the sidewalls of the wells 132 is alleviated and the dropping or damage of the samples A and B disposed on the pillars 112 and 122 is prevented.
  • first stepped portion 119a and the second stepped portion 129a are adjacent to each other when the first pillar substrate 110 and the second pillar substrate 120 are joined to correspond to the inner surface of the well 132. It may be configured to have a shape to. For example, when the inner surface of the well 132 has a circular groove shape, each of the first stepped portion 119a and the second stepped portion 129a is formed in a semicircular shape, and thus the first pillar substrate 110 and the second pillar are formed. When the substrate 120 is bonded to each other to be adjacent to each other to form a circular shape.
  • At least one of the first stepped portion 119a and the second stepped portion 129a may be an air discharge groove 119b or 129b which guides internal air discharge of the well 132 when inserted into the well 132. It can have The closer the coupling shape of the first stepped portion 119a and the second stepped portion 129a is to the shape of the well 132, the more the collision mitigation effect can be improved, but the air inside the well 132 becomes harder to escape. Coupling itself between the binders 110 and 120 and the well substrate 130 may be disturbed. Therefore, the air discharge grooves 119b and 129b are formed in the well 132 together with the aforementioned spacer member 134 when the first step 119a and the second step 129a are inserted into the well 132. It can be configured to induce rapid discharge of internal air.
  • a pair of pillars to which samples are attached are inserted into the same well, thereby culturing heterologous samples in the same environment.
  • the reliability and efficiency of the comparison experiments can be improved.
  • the first and second pillar substrates to be mutually coupled and separated, and when the pillar substrates are bonded, the pillars of the first pillar substrate and the pillars of the second pillar substrate are paired and inserted into the same well, Heterologous samples subject to comparative experiments can be placed quickly and accurately on multiple pillars, and replacement of experimental or control groups can be easily performed.
  • the pillar may be configured to taper toward the distal end side of the pillar where the sample is placed, or the step may be formed between the pillar substrate and the pillar to correspond to the inner surface of the well, and thus, between the pillar and the inner wall of the well generated by external force or vibration. It can mitigate collisions and prevent falling or damaging the sample placed on the pillar.
  • the air discharge groove in the stepped portion it is possible to induce a rapid discharge of the air in the well when the stepped portion is inserted into the well.
  • various embodiments according to the present invention may solve various technical problems other than the contents mentioned in the technical field as well as the related art.

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Abstract

비교 실험용 바이오 칩 구조체에 관한 기술이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체는, 제1 시료가 배치되는 적어도 하나의 제1 필라를 가지는 제1 필라 기판; 제2 시료가 배치되는 적어도 하나의 제2 필라를 가지는 제2 필라 기판; 및 상기 제1 필라 기판의 제1 필라 및 상기 제2 필라 기판의 제2 필라가 적어도 하나의 쌍을 이루어 삽입되는 웰을 가지는 웰 기판을 포함하여, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 있음은 물론, 비교 실험 대상이 되는 이종 시료들을 다수의 필라에 신속하고 정확하게 배치할 수 있으며 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 할 수 있다.

Description

비교 실험용 바이오 칩 구조체
본 발명은 비교 실험용 바이오 칩 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 있음은 물론, 비교 실험 대상이 되는 이종 시료들을 다수의 필라에 신속하고 정확하게 배치할 수 있으며 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 바이오 칩(bio chip)이란, 소형 기판상에 DNA, 단백질, 세포 등 생물학적 미세 물질에 해당하는 시료들을 배치하여 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석하는 마이크로 칩(micro chip)을 말한다. 이러한 바이오 칩은, 시료가 배치되는 다수의 필라(pillar)가 형성된 필라 기판과, 필라가 삽입되는 다수의 웰이 형성된 웰 기판을 포함한다.
그러나, 한국 공개특허공보 제10-2013-0084394호, 한국 등록특허공보 제10-1218986호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 필라를 웰에 일대일로 삽입하기 때문에, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 없는 문제가 있다. 또한, 기존 기술들은 다수의 필라들이 하나의 기판 위에 형성되기 때문에, 각각의 필라에 비교 대상 시료들을 정확하게 구별하여 배치하기 어렵다는 문제가 있다.
또한, 기존 기술들은, 단순한 원통형 기둥 구조의 필라에 시료를 배치하고, 해당 필라를 원통형 홈 구조의 웰에 삽입하기 때문에, 외력이나 진동 등에 의해 웰 내부 측벽과 필라 간에 충돌이 발생하게 되고, 그 결과 필라에 배치된 시료가 탈락되거나 손상되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 있음은 물론, 비교 실험 대상이 되는 이종 시료들을 다수의 필라에 신속하고 정확하게 배치할 수 있으며 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체는, 제1 시료가 배치되는 적어도 하나의 제1 필라를 가지는 제1 필라 기판; 제2 시료가 배치되는 적어도 하나의 제2 필라를 가지는 제2 필라 기판; 및 상기 제1 필라 기판의 제1 필라 및 상기 제2 필라 기판의 제2 필라가 적어도 하나의 쌍을 이루어 삽입되는 웰을 가지는 웰 기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필라 기판 및 제2 필라 기판은, 상호 형합되는 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필라 기판 및 제2 필라 기판은, 자석 부재에 의해 상호 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필라 기판은, 각각 적어도 하나의 제1 필라를 가지는 복수의 제1 돌출부, 및 상기 복수의 제1 돌출부가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제1 돌출부를 지지하는 제1 지지부를 포함하고, 상기 제2 필라 기판은, 상기 복수의 제1 돌출부에 각각 대응하여 제2 필라를 가지는 복수의 제2 돌출부, 및 상기 복수의 제2 돌출부가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제2 돌출부를 지지하는 제2 지지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 제1 돌출부 및 복수의 제2 돌출부는, 상호 슬라이딩 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 제1 돌출부 중 적어도 하나의 제1 돌출부는, 슬라이딩 결합을 가이드하는 가이드 홈 또는 가이드 돌기를 가지고, 상기 제1 돌출부에 대응하는 제2 돌출부는, 상기 가이드 홈 또는 가이드 돌기에 대응하는 가이드 돌기 또는 가이드 홈을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필라 또는 상기 제2 필라는, 해당 필라 기판 측에서 시료가 배치되는 말단부 측으로 테이퍼링(tapering)될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필라 기판은, 상기 제1 필라와의 사이에 제1 단차부를 더 가지고, 상기 제2 필라 기판은, 상기 제2 필라와의 사이에 제2 단차부를 더 가지고, 상기 제1 단차부 및 제2 단차부는, 상기 제1 필라 기판과 제2 필라 기판의 결합 시 상호 인접하여 상기 웰의 내부면에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 단차부 및 제2 단차부 중 적어도 하나는, 상기 웰에 삽입되는 경우 상기 웰의 내부 공기 배출을 유도하는 공기 배출 홈을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 독립된 실험 환경을 공간 효율적으로 구성할 수 있는 바이오 칩에서 각각 시료가 부착되는 한 쌍의 필라가 동일 웰에 삽입되도록 함으로써, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 있도록 함은 물론, 비교 실험의 신뢰성과 효율성을 개선할 수 있다.
특히, 제1 및 제2 필라 기판을 상호 결합 및 분리될 수 있도록 구성하고, 필라 기판의 결합 시 제1 필라 기판의 필라와 제2 필라 기판의 필라가 한 쌍을 이루어 동일 웰에 삽입되도록 함으로써, 비교 실험 대상이 되는 이종 시료들을 다수의 필라에 신속하고 정확하게 배치할 수 있으며, 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 할 수 있다.
또한, 시료가 배치되는 필라의 말단부 측으로 갈수록 테이퍼링 되도록 필라를 구성하거나, 필라 기판과 필라 사이에 웰 내부면에 대응하는 형상의 단차부 포함함으로써, 외력이나 진동 등에 의해 발생하는 필라와 웰 내부 측벽 간의 충돌을 완화하고 필라에 배치된 시료의 탈락이나 손상을 방지할 수 있다.
또한, 단차부에 공기 배출 홈부를 형성함으로써, 단차부가 웰 내부에 삽입되는 경우 웰 내부 공기의 신속한 배출을 유도할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 필라 기판과 제2 필라 기판의 분리 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태를 나타낸 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태를 나타낸 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태를 나타낸 수직 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 필라 기판과 제2 필라 기판의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체(100)가 사시도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비교 실험용 바이오 칩 구조체(100)는 제1 필라 기판(110), 제2 필라 기판(120), 및 웰 기판(130)을 포함할 수 있다.
제1 필라 기판(110)은, 제1 시료가 배치되는 적어도 하나의 제1 필라(112)를 가질 수 있다. 제2 필라 기판(120)은, 제2 시료가 배치되는 적어도 하나의 제2 필라를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 필라 기판(110) 및 제2 필라 기판(120)은, 상호 형합되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 제2 필라 기판(120)은, 제1 필라 기판(110)과의 결합 시 제1 필라(112)와 대응하는 위치에, 상기 제2 필라(122)를 가질 수 있다.
일반적으로 필라 기판들(110, 120)은, 판상의 기판 일면에 다수의 마이크로 필라들(112, 122)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 필라(112, 122)의 말단부에는 각각 DNA, 단백질, 세포 등 생물학적 미세 물질을 포함하는 시료가 배치될 수 있다. 시료의 배치를 용이하게 하기 위해, 소정 분산물질 층(미도시)이 필라(112, 122)의 말단부에 도포될 수 있다. 이러한 분산물질 층은 배양액이나 시약 등과 같은 용액이 투과할 수 있는 다공성 물질로 이루어진다. 예컨대, 분산물질 층은 졸-겔(sol-gel), 하이드로겔(hydrogel), 알지네이트 겔(alginate gel), 유기겔(Organogel), 크세로겔(Xerogel), 또는 콜라겐(collagen) 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 시료는 분산물질 층에 분산되어 배치된다.
한편, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)은 상호 결합 및 분리가 가능하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)은 자석 부재(미도시)에 의해 상호 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 자석 부재는 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 결합시 상호 접촉하는 접촉면에 각각 배치될 수 있다.
또한, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)은, 상호 형합되는 구조를 가지고 상호 결합되거나 분리될 수 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 분리 상태가 사시도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)은 상호 결합 및 분리가 가능한 기어 치(gear tooth) 구조를 가질 수 있다.
예컨대, 제1 필라 기판(110)은 복수의 제1 돌출부(114)와 제1 지지부(116)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 돌출부(114)는 각각 적어도 하나의 제1 필라(112)를 가질 수 있다. 제1 지지부(116)는 복수의 제1 돌출부(114)가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제1 돌출부(114)를 지지할 수 있다.
한편, 제2 필라 기판(120)은 복수의 제2 돌출부(124)와 제2 지지부(126)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 제2 돌출부(124)는 제1 필라 기판(110)의 복수의 제1 돌출부(114)에 각각 대응하여 제2 필라(122)를 가질 수 있다. 즉, 제2 필라 기판(120)의 제2 돌출부(124)는 제1 필라 기판(110)의 제1 돌출부(114)와 대응하는 개수로 구성되며, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 결합 시 제1 돌출부(114)의 제1 필라(112)와 대응하는 위치에 제2 필라(122)를 가질 수 있다. 제2 지지부(126)는 이러한 복수의 제2 돌출부(124)가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제2 돌출부(124)를 지지할 수 있다.
이 경우, 복수의 제1 돌출부(114)와 복수의 제2 돌출부(124)는, 상호 슬라이딩 결합될 수 있다. 이를 위해, 복수의 제1 돌출부(114) 중 적어도 하나의 제1 돌출부(114)는 슬라이딩 결합을 가이드 하는 가이드 홈(118)을 가지고, 상기 제1 돌출부(114)에 대응하는 제2 돌출부(124)는 제1 돌출부(114)의 가이드 홈(118)에 대응하는 가이드 돌기(128)를 가질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 돌출부(114)는 슬라이딩 결합을 가이드 하는 가이드 돌기를 가지고, 제1 돌출부(114)에 대응하는 제2 돌출부(124)는 제1 돌출부(114)의 가이드 돌기에 대응하는 가이드 홈을 가지도록 구성될 수도 있다.
이와 같이, 필라 기판들(110, 120)을 상호 결합 및 분리 가능하게 구성하는 경우, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)을 분리하여, 제1 필라 기판(110)에는 A 시료만을 배치하고, 제2 필라 기판(120)에는 B 시료만을 배치할 수 있으므로, 비교 대상 시료들을 신속하고 정확하게 구별하여 배치할 수 있다. 또한, 제1 필라 기판(110) 또는 제2 필라 기판(120)를 분리하여 다른 기판을 결합할 수 있으므로, 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 수행할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 웰 기판(130)은, 제1 필라 기판(110)의 제1 필라(112)와 제2 필라 기판(120)의 제2 필라(122)가 적어도 하나의 쌍(pair)을 이루어 삽입되는 웰(well)(132)을 가질 수 있다. 예컨대, 웰 기판(130)의 일면에 형성되는 각각의 웰(132)은, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120) 간의 결합에 의해 구성되는 다수의 필라 쌍들이 각각 하나의 웰(132)에 한 쌍씩 삽입되도록 구성되거나, 하나의 웰(132)에 2 이상의 쌍이 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 각각의 웰(132)은 그 위치 및 크기에 따라 하나의 필라 쌍을 이루는 하나의 제1 필라(112)와 하나의 제2 필라(122)가 삽입되도록 구성될 수 있음은 물론, 복수의 필라 쌍을 이루는 복수의 제1 필라(112)와 복수의 제2 필라(122)가 삽입되도록 구성될 수도 있다. 또한, 웰(132)의 형상은 원형 홈 형상 또는 타원형 홈 형상으로 구성될 수 있음은 물론, 필라(112, 122) 형상에 따라 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
한편, 웰 기판(130)은 스페이서 부재(134)를 포함할 수 있다. 스페이서 부재(134)는, 필라 기판 결합체(110, 120)와 웰 기판(130)의 결합 면들 사이에 위치하여 필라 기판 결합체(110, 120)와 웰 기판(130) 간의 결합 시 웰(132)이 밀폐되는 것을 방지할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태가 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웰 기판(130)에 형성된 웰(132)의 내부에는 각각 배양액이나 시약 등과 같은 용액(134)이 일정량 분주되어 수용된다. 필라 기판 결합체(110, 120)는 웰 기판(130)과의 결합을 통해 한 쌍의 필라(112, 122)에 배치된 시료들(A, B)을 웰(132) 내부의 용액 내에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 제1 필라 기판(110)의 제1 필라(112)에는 A 시료(A)가 배치되고, 제2 필라 기판(120)의 제2 필라(122)에는 A 시료와의 비교 실험을 위한 B 시료(B)가 배치될 수 있다. 일정 시간 경과 후, 실험자는 필라(112, 122)가 웰(132)에 결합된 상태, 또는 필라(112, 122)가 웰(132)로부터 분리된 상태에서, 필라(112, 122)에 배치된 시료의 상태를 형광 현미경 등을 통해 관찰 및 분석할 수 있다. 이를 위해, 필라 기판들(110, 120)은 광 투과율이 우수한 수지 조성물 소재로 구성될 수 있다. 예컨대, 필라 기판들(110, 120)은 폴리스티렌(Polystyrene), 말레산 무수물(Maleic Anhydride) 등을 포함하는 수지 조성물 소재로 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 동일한 웰(132)에 조성되는 동일한 환경에서 이종 시료들에 대한 비교 실험을 효율적으로 수행할 수 있다.
*도 4에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태가 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 필라 기판(110)의 제1 필라(112a) 또는 제2 필라 기판(120)의 제2 필라(122)는, 해당 필라 기판 측에서 시료가 배치되는 말단부 측으로 테이퍼링(tapering)되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 경우, 외부에서 외력이나 진동 등이 발생하더라도, 직경이 상대적으로 큰 필라(112, 122)의 기판측 단부만이 웰(132)의 측벽에 접촉하게 되어, 필라(112, 122)와 웰(132) 측벽 간의 충돌을 완화함과 동시에 필라(112, 122) 말단부에 배치된 시료들(A, B)의 직접적 충돌을 방지할 수 있게 된다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비교 실험용 바이오 칩 구조체의 필라 삽입 상태가 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 결합 상태가 사시도로 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 필라 기판(110)은 제1 필라(112)와의 사이에 제1 단차부(119a)를 더 가지고, 제2 필라 기판(120)은 제2 필라(122)와의 사이에 제2 단차부(129a)를 더 가질 수 있다. 이러한 제1 단차부(119a)와 제2 단차부(129a)는, 각각 제1 필라(112)와 제2 필라(122)보다 큰 직경을 가지고 웰(132) 내부에 삽입되어, 외력이나 진동 등의 발생 시 필라(112, 122)와 웰(132) 측벽 간의 충돌을 완화하고 필라(112, 122)에 배치된 시료(A, B)의 탈락이나 손상을 방지하게 된다.
이 경우, 제1 단차부(119a)와 제2 단차부(129a)는, 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 결합 시 상호 인접되어 웰(132)의 내부면에 대응하는 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 웰(132)의 내부면이 원형 홈 형상을 가지는 경우, 제1 단차부(119a)와 제2 단차부(129a)는 각각 반원 형상으로 구성되어 제1 필라 기판(110)과 제2 필라 기판(120)의 결합 시 상호 인접됨으로써 원형 형상을 이룰 수 있다.
또한, 제1 단차부(119a) 및 제2 단차부(129a) 중 적어도 하나는, 웰(132)에 삽입되는 경우 상기 웰(132)의 내부 공기 배출을 유도하는 공기 배출 홈(119b, 129b)를 가질 수 있다. 제1 단차부(119a)와 제2 단차부(129a)의 결합 형상이 웰(132)의 형상에 근접할수록 충돌 완화 효과는 개선될 수 있으나, 웰(132) 내부 공기가 빠져나가기 어려워져 필라 기판 결합체(110, 120)와 웰 기판(130) 간의 결합 자체가 방해될 수 있다. 따라서, 공기 배출 홈(119b, 129b)은 제1 단차부(119a)와 제2 단차부(129a)가 웰(132)에 삽입되는 경우, 앞서 언급한 스페이서 부재(134)와 함께 웰(132) 내부 공기의 신속한 배출을 유도하도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 독립된 실험 환경을 공간 효율적으로 구성할 수 있는 바이오 칩에서 각각 시료가 부착되는 한 쌍의 필라가 동일 웰에 삽입되도록 함으로써, 동일 환경에서 이종 시료들을 배양하는 비교 실험을 수행할 수 있도록 함은 물론, 비교 실험의 신뢰성과 효율성을 개선할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 필라 기판을 상호 결합 및 분리될 수 있도록 구성하고, 필라 기판의 결합 시 제1 필라 기판의 필라와 제2 필라 기판의 필라가 한 쌍을 이루어 동일 웰에 삽입되도록 함으로써, 비교 실험 대상이 되는 이종 시료들을 다수의 필라에 신속하고 정확하게 배치할 수 있으며, 실험군 또는 대조군의 교체를 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 시료가 배치되는 필라의 말단부 측으로 갈수록 테이퍼링 되도록 필라를 구성하거나, 필라 기판과 필라 사이에 웰 내부면에 대응하는 형상의 단차부 포함함으로써, 외력이나 진동 등에 의해 발생하는 필라와 웰 내부 측벽 간의 충돌을 완화하고 필라에 배치된 시료의 탈락이나 손상을 방지할 수 있다. 또한, 단차부에 공기 배출 홈부를 형성함으로써, 단차부가 웰 내부에 삽입되는 경우 웰 내부 공기의 신속한 배출을 유도할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 제1 시료가 배치되는 적어도 하나의 제1 필라를 가지는 제1 필라 기판;
    제2 시료가 배치되는 적어도 하나의 제2 필라를 가지는 제2 필라 기판; 및
    상기 제1 필라 기판의 제1 필라 및 상기 제2 필라 기판의 제2 필라가 적어도 하나의 쌍을 이루어 삽입되는 웰을 가지는 웰 기판을 포함하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필라 기판 및 제2 필라 기판은, 상호 형합되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 필라 기판 및 제2 필라 기판은, 자석 부재에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 필라 기판은, 각각 적어도 하나의 제1 필라를 가지는 복수의 제1 돌출부, 및 상기 복수의 제1 돌출부가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제1 돌출부를 지지하는 제1 지지부를 포함하고,
    상기 제2 필라 기판은, 상기 복수의 제1 돌출부에 각각 대응하여 제2 필라를 가지는 복수의 제2 돌출부, 및 상기 복수의 제2 돌출부가 각각 상호 이격되어 차례로 배치되도록 상기 복수의 제2 돌출부를 지지하는 제2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 돌출부 및 복수의 제2 돌출부는, 상호 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제1 돌출부 중 적어도 하나의 제1 돌출부는, 슬라이딩 결합을 가이드하는 가이드 홈 또는 가이드 돌기를 가지고,
    상기 제1 돌출부에 대응하는 제2 돌출부는, 상기 가이드 홈 또는 가이드 돌기에 대응하는 가이드 돌기 또는 가이드 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필라 또는 상기 제2 필라는, 해당 필라 기판 측에서 시료가 배치되는 말단부 측으로 테이퍼링(tapering)되는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필라 기판은, 상기 제1 필라와의 사이에 제1 단차부를 더 가지고,
    상기 제2 필라 기판은, 상기 제2 필라와의 사이에 제2 단차부를 더 가지고,
    상기 제1 단차부 및 제2 단차부는, 상기 제1 필라 기판과 제2 필라 기판의 결합 시 상호 인접하여 상기 웰의 내부면에 대응하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 비교 실험용 바이오 칩 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 단차부 및 제2 단차부 중 적어도 하나는, 상기 웰에 삽입되는 경우 상기 웰의 내부 공기 배출을 유도하는 공기 배출 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 구조체.
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