KR101363544B1 - Method for formating porous membrane for generation of multiple chemical gradients in microchannel using spatially controlled self-assembly of particles and microchannel device - Google Patents
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Abstract
미세채널 장치는 메인챔버, 메인챔버에 방사상으로 이격되게 배치되는 복수개의 유동채널, 유동채널과 메인챔버를 각각 독립적으로 연결하는 연결채널, 및 연결채널 내부에 각각 형성되는 다공성 멤브레인(porous membrane)를 포함하며, 다공성 멤브레인은 미립자를 포함하는 솔루션을 이용하여 미립자를 상호 결집시켜 미립자들로 형성된다.The microchannel device includes a main chamber, a plurality of flow channels radially spaced apart from the main chamber, a connecting channel for independently connecting the flow channel and the main chamber, and a porous membrane formed inside the connecting channel, respectively. And the porous membrane is formed into fine particles by coagulating the fine particles using a solution comprising the fine particles.
Description
본 발명은 공간적으로 제어된 미립자의 자가 응집을 이용하여 미세채널 내의 다중 화학 구배의 발생을 위한 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 미세채널에서 다중 화학 구배의 안정적인 발생을 위한 다공성 멤브레인(porous membrane)을 용이하게 형성할 수 있는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a porous membrane and a microchannel device for generating multiple chemical gradients in a microchannel using self-aggregation of spatially controlled fine particles, and more particularly, to a stable generation of multiple chemical gradients in a microchannel. The present invention relates to a method for forming a porous membrane in a microchannel and a microchannel device capable of easily forming a porous membrane.
일반적으로 폴리머 멤브레인(polymer membrane or polymeric membrane)은 폴리머 상계면(interphase) 형태의 다공성 멤버레인으로서, 특정 성분이나 분자를 선택적으로 반대편으로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 폴리머 멤브레인은 솔루션 또는 기체 등을 분리하고, 특정 성분이나 분자를 전달하기 위한 용도로 생체 적용 분야에 사용될 수 있다.In general, a polymer membrane or polymeric membrane is a porous member in the form of a polymer interphase, and may be used to selectively transfer a specific component or molecule to the opposite side. For example, the polymer membrane may be used in a biological application field for separating a solution or a gas and delivering specific components or molecules.
다공성 멤버레인의 하나로서, 히드로겔(hydrogel) 멤브레인은 천연 조직과 매우 유사한 물리적 특징을 갖기 때문에, 즉, 낮은 생체 독성, 면역 효과, 높은 생체 적합성(biocompatibility)을 갖기 때문에, 바이오 칩(biochip)과 같은 미세채널 장치에 적용하기 위해 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다.As one of the porous members, hydrogel membranes have very similar physical properties to natural tissues, that is, they have low biotoxicity, immune effects, and high biocompatibility, which is why Many researches and developments have been made to apply the same microchannel device.
그런데, 종래 히드로겔 멤브레인은 그 형성이 매우 어렵고, 정교한 작업을 요구하는 반면 그 밀봉이나 제작이 용이하지 않은 문제점이 있다.However, the conventional hydrogel membrane has a problem that its formation is very difficult and requires sophisticated work, but its sealing or fabrication is not easy.
또한, 종래 히드로겔 멤브레인은 멤브레인의 공극률(porosity)을 조절하기 어렵고, 농도 구배를 안정적으로 발생시키기 어려우며, 장기간 사용이 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 종래 히드로겔 멤브레인은 건식 환경(dry environment)에서 신뢰성을 가지기 어렵고, 수분 흡수 수준에 따라 체적이 가변되는 문제점이 있다.In addition, the conventional hydrogel membrane is difficult to control the porosity (porosity) of the membrane, it is difficult to generate a concentration gradient stably, there is a problem that is difficult to use for a long time. Moreover, the conventional hydrogel membrane is difficult to have reliability in a dry environment, there is a problem that the volume is variable according to the moisture absorption level.
이에 따라 최근에는 다공성 멤브레인 제조의 용이함을 제공할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 여러 가지 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, it is possible to provide the ease of manufacturing a porous membrane, and various studies have been made to improve the stability and reliability, but there is still a need for development thereof.
본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치를 제공한다.The present invention provides a method for forming a porous membrane and a microchannel device in a microchannel that can improve stability and reliability.
특히, 본 발명은 공극률을 용이하게 조절할 수 있으며, 신속하고 신뢰성 높은 농도 구배 발생이 가능한 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치를 제공한다.In particular, the present invention provides a method of forming a porous membrane and a microchannel device in a microchannel that can easily control the porosity, and can generate a rapid and reliable concentration gradient.
또한, 본 발명은 높은 생체 적합성(biocompatibility)을 가지며, 건식 환경에서도 사용될 수 있고, 장기간 사용할 수 있는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치를 제공한다.The present invention also provides a method for forming a porous membrane and a microchannel device in a microchannel which has high biocompatibility, can be used in a dry environment, and can be used for a long time.
또한, 본 발명은 제조비용을 절감할 수 있으며, 다양한 미세채널 장치 및 분야에 적용할 수 있는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치를 제공한다.In addition, the present invention can reduce the manufacturing cost, and provides a method of forming a porous membrane and a microchannel device in a microchannel that can be applied to various microchannel devices and applications.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 미세 채널 내부에 확산을 위한 다공성 멤브레인을 형성하는 방법은, 메인챔버, 메인챔버에 인접하게 제공되는 유동채널, 및 유동채널과 메인챔버를 연결하는 연결채널을 포함하는 미세 채널 구조체를 제공하는 단계; 유동채널을 따라 미립자(microsphere)를 포함하는 솔루션(solution)을 공급하는 단계; 유동채널을 따라 공급되는 솔루션을 연결채널로 유도하는 단계; 및 연결채널로 유도된 솔루션에서 미립자를 상호 결집시켜 연결채널 내부에 미립자들 간의 공간으로 특정되는 다공성 멤브레인을 형성하는 단계;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, a method for forming a porous membrane for diffusion in the microchannel, the main chamber, a flow channel provided adjacent to the main chamber, and a flow channel Providing a fine channel structure including a connection channel connecting the main chamber to the main chamber; Supplying a solution comprising microspheres along the flow channel; Directing a solution supplied along the flow channel to the connection channel; And aggregating the microparticles in the solution guided into the linking channel to form a porous membrane that is specified as a space between the particles within the linking channel.
참고로, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 반응물질에 대한 피실험체의 반응을 연구하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 미세채널 장치는 화학유인물질(chemoattractant)에 대한 박테리아의 반응, 및 다중 화학 소스(multiple chemical sources)에 대한 박테리아의 우선적인 주화성(chemotaxis assay)을 연구하기 위해 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 미세채널 장치가 여타 다른 다양한 세포 활동을 연구하기 위해 사용될 수 있으며, 미세채널 장치의 사용 용도에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 다르게는 본 발명에 따른 미세채널 장치가 서로 다른 물질 간의 반응을 연구하기 위해 사용될 수도 있다.For reference, the microchannel device according to the present invention can be used to study the reaction of the test subject to the reactant. As an example, microchannel devices can be used to study bacteria's response to chemoattractants and preferential chemotaxis assays of bacteria against multiple chemical sources. In some cases, microchannel devices may be used to study other various cellular activities, and the present invention is not limited or limited by the use of the microchannel devices. Alternatively, the microchannel device according to the present invention may be used to study the reaction between different materials.
메인챔버 및 각 채널을 포함하는 미세 채널 구조체의 구조 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 메인챔버를 중심으로 복수개의 유동채널이 방사상으로 이격되게 제공될 수 있고, 각각의 유동채널은 연결채널에 의해 독립적으로 메인챔버에 연결될 수 있다. 유동채널의 개수 및 배치 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.The structure and characteristics of the microchamber structure including the main chamber and each channel may be variously changed according to required conditions and design specifications. For example, a plurality of flow channels may be provided radially spaced around the main chamber, and each flow channel may be independently connected to the main chamber by a connecting channel. The number and arrangement of flow channels can be changed as appropriate to the requirements and design specifications.
아울러, 연결채널은 메인챔버를 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있는 바, 메인챔버를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널 중 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인에서는 반응물질이 공급될 수 있고, 메인챔버를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널 중 다른 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인에서는 완충용액이 공급될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 연결채널이 메인챔버를 기준으로 비대칭으로 배치되는 것도 가능하다.In addition, the connecting channels may be symmetrically arranged with respect to the main chamber, and the porous material formed in any one of the connecting channels symmetrical with each other with the main chamber therebetween may supply reactants, and A buffer solution may be supplied from the porous membrane formed in any one of the connection channels symmetric to each other. Of course, in some cases, the connection channel may be asymmetrically disposed with respect to the main chamber.
미세 채널 구조체는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 일 예로, 실리콘 웨이퍼 상에 감광액을 도포한 후, 패터닝을 통해서 커버 구조를 성형하기 위한 몰드를 형성한 후, 액상의 폴리-디메틸록산(PDMS)을 부어 경화시키는 과정을 통해 커버 구조를 제작할 수 있으며, 그 후, 베이스 구조 상에 커버 구조가 적층시킴으로서 미세 채널 구조체를 제작할 수 있다.The micro channel structure can be provided in a variety of ways depending on the desired conditions and design specifications. For example, after the photoresist is applied onto a silicon wafer, a mold for forming the cover structure is formed through patterning, and then a cover structure may be manufactured by curing the poly-dimethylsiloxane (PDMS) by pouring liquid. After that, the cover structure is laminated on the base structure to produce a fine channel structure.
다공성 멤브레인을 형성하기 위한 솔루션으로서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 미립자를 포함하는 다양한 솔루션이 사용될 수 있다. 일 예로, 솔루션은 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자(carboxylated polystyrene microsphere)가 희석되어 제공될 수 있다.As a solution for forming the porous membrane, various solutions including various particulates may be used depending on the required conditions and design specifications. For example, the solution may be provided by diluting carboxyl group-containing polystyrene microspheres in 70% ethanol.
연결채널은 유동채널보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공될 수 있기 때문에, 유동채널을 따라 공급되는 솔루션은 유동채널과 연결채널의 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 연결채널로 안내될 수 있다. 경우에 따라서는 여타 다른 방법에 의해 솔루션이 연결채널로 유도되도록 구성하는 것도 가능하다.Since the connecting channel can be provided to have a relatively lower height than the flow channel, the solution supplied along the flow channel is connected to the connecting channel by a pressure pressure drop generated at the boundary between the flow channel and the connecting channel. May be directed to. In some cases, it is possible to configure the solution to be guided to the connected channel by some other method.
솔루션에서 미립자들 간의 상호 결집은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 연결채널은 광폭 개구부 및 협폭 개구부를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 혼 형태로 형성될 수 있으며, 미립자는 연결채널에 대응되는 형태로 일 방향으로 자가 응집(self-assembled)될 수 있다.The coagulation between the particulates in the solution can be implemented in a variety of ways depending on the conditions and design specifications required. For example, the connection channel may include a wide opening and a narrow opening, and may be formed in a horn shape having a cross-sectional area that gradually decreases from one end to the other end, and the fine particles are formed in a direction corresponding to the connection channel. self-assembled).
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 미세채널 장치는 커버 구조, 커버 구조에 적층되는 베이스 구조, 커버 구조와 베이스 구조의 사이에 형성되는 메인챔버, 커버 구조와 베이스 구조의 사이에 형성되며 메인챔버에 인접하게 제공되는 유동채널, 커버 구조와 베이스 구조의 사이에 형성되며 유동채널과 메인챔버를 연결하는 연결채널, 유동채널과 메인챔버 간의 확산을 유발하도록 연결채널 내부에 형성되는 다공성 멤브레인(porous membrane)을 포함하며, 다공성 멤브레인은 미립자를 포함하는 솔루션을 이용하여 미립자를 상호 결집시켜 미립자들 간의 공간으로 특정되어 형성될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the microchannel device has a cover structure, a base structure stacked on the cover structure, a main chamber formed between the cover structure and the base structure, and formed between the cover structure and the base structure, and the main chamber. A porous membrane formed between the flow channel provided adjacent to the cover structure and the base structure, and a connection channel connecting the flow channel and the main chamber, and formed inside the connection channel to cause diffusion between the flow channel and the main chamber. The porous membrane may be formed by specifying the space between the microparticles by aggregating the microparticles using a solution including the microparticles.
유동채널 중 적어도 어느 하나에는 반응물질이 유동될 수 있고, 반응물질은 다공성 멤브레인을 통한 확산에 의해 메인챔버로 공급될 수 있다. 유동채널에는 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 반응물질이 동시에 또는 순차적으로 유동될 수 있으며, 반응물질의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.At least one of the flow channels may be a reactant flow, the reactant may be supplied to the main chamber by diffusion through the porous membrane. The same kind or different kinds of reactants may be flowed simultaneously or sequentially in the flow channel, and the present invention is not limited or limited by the kind and characteristics of the reactants.
또한, 유동채널 중 적어도 다른 어느 하나에는 완충용액(buffer solution)이 공급될 수 있고, 완충용액은 대응되는 다공성 멤브레인을 통한 확산에 의해 메인챔버로 공급될 수 있다.In addition, a buffer solution may be supplied to at least one of the flow channels, and the buffer solution may be supplied to the main chamber by diffusion through a corresponding porous membrane.
본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법 및 미세채널 장치에 따르면, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the method for forming a porous membrane and the microchannel in the microchannel according to the present invention, stability and reliability can be improved.
특히, 본 발명에 따르면 미세채널 내부에서 미립자들을 상호 결집시켜 다공성 멤브레인을 형성할 수 있다. 미립자의 결집을 이용한 다공성 멤브레인은 신속하고 신뢰성 높은 화학 구배의 발생이 가능한 이점이 있으며, 보다 빠른 확산을 가능하게 한다. 더욱이, 미립자의 결집을 이용한 다공성 멤브레인은 전체적으로 균일한 공극률의 가질 수 있으며, 미립자의 사이즈를 변경함으로써 공극률을 용이하게 조절할 수 있다.In particular, according to the present invention it is possible to form a porous membrane by agglomerating the fine particles within the microchannel. Porous membranes using agglomerates of particulates have the advantage of generating fast and reliable chemical gradients, allowing for faster diffusion. Moreover, the porous membrane using the aggregation of the fine particles can have a uniform porosity as a whole, and the porosity can be easily adjusted by changing the size of the fine particles.
또한, 미립자의 결집을 이용한 다공성 멤브레인은 기존 폴리머 멤브레인보다 생체 적합성(biocompatibility)을 가지며, 건식 환경(dry environment)에서도 사용될 수 있고, 장기간 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the porous membrane using agglomerates of fine particles has biocompatibility than conventional polymer membranes, can be used in a dry environment, and can be used for a long time.
따라서, 다양한 칩 설계가 가능하며, 다공성 멤브레인의 위치 및 조건을 다양하게 조절할 수 있기 때문에 다양한 연구 분야 및 산업 분야에서 응용이 자유롭다.Therefore, various chip designs are possible, and the position and condition of the porous membrane can be adjusted in various ways, thereby freeing applications in various research and industrial fields.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법으로서, 미세 채널 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법에 의해 제작된 미세채널 장치를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 미세채널 장치를 이용한 실험예를 설명하기 위한 도면이다.1 to 6 are views for explaining a method for forming a porous membrane in a microchannel according to the present invention.
7 to 10 illustrate a method of forming a porous membrane in a microchannel according to the present invention and a method of forming a microchannel structure.
11 and 12 illustrate a microchannel device fabricated by the method of forming a porous membrane in the microchannel according to the present invention.
13 and 14 are diagrams for explaining an experimental example using a microchannel device according to the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법으로서, 미세 채널 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.1 to 6 are views for explaining a method for forming a porous membrane in a microchannel according to the present invention, Figures 7 to 10 is a method for forming a porous membrane in a microchannel according to the present invention, a method of forming a microchannel structure It is a figure for demonstrating.
또한, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법에 의해 제작된 미세채널 장치를 도시한 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 미세채널 장치를 이용한 실험예를 설명하기 위한 도면이다.11 and 12 illustrate a microchannel device fabricated by a method of forming a porous membrane in a microchannel according to the present invention, and FIGS. 13 and 14 illustrate experimental examples using the microchannel device according to the present invention. It is a figure for demonstrating.
참고로, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 반응물질에 대한 피실험체의 반응을 연구하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 화학유인물질(chemoattractant)에 대한 박테리아의 반응, 및 다중 화학 소스(multiple chemical sources)에 대한 박테리아의 우선적인 주화성(chemotaxis assay)을 연구하기 위해 사용될 수 있다.For reference, the microchannel device according to the present invention can be used to study the reaction of the test subject to the reactant. As an example, the microchannel device according to the present invention can be used to study the reaction of bacteria to chemoattractants and the preferential chemotaxis assay of bacteria against multiple chemical sources. have.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 미세채널 내의 다공성 멤브레인(160) 형성방법은, 메인챔버(130), 유동채널(140) 및 연결채널(150)을 포함하는 미세 채널 구조체(100)를 제공하는 단계, 상기 유동채널(140)을 따라 미립자(microsphere)(161)를 포함하는 솔루션(solution)을 공급하는 단계, 상기 유동채널(140)을 따라 공급되는 솔루션을 연결채널(150)로 유도하는 단계, 및 상기 연결채널(150)로 유도된 솔루션에서 미립자(161)를 상호 결집시켜 연결채널(150) 내부에 미립자(161)들 간의 공간으로 특정되는 다공성 멤브레인(160)을 형성하는 단계를 포함한다.1 to 6, the method of forming the
먼저, 미세 채널 구조체(100)를 마련한다. 도 1을 참조하면, 상기 미세 채널 구조체(100)에는 메인챔버(130), 유동채널(140) 및 연결채널(150)이 형성된다. 상기 메인챔버(130) 및 각 채널을 포함하는 미세 채널 구조체(100)의 구조 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이하에서는 메인챔버(130)를 중심으로 6개의 유동채널(140)이 방사상으로 이격되게 제공되고, 각각의 유동채널(140)이 연결채널(150)에 의해 독립적으로 메인챔버(130)에 연결된 예를 들어 설명하기로 한다. 아울러, 유동채널(140)의 개수 및 배치 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.First, the
아울러, 상기 연결채널(150)은 메인챔버(130)를 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있는 바, 상기 메인챔버(130)를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널(150) 중 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인(160)에서는 후술할 반응물질이 공급될 수 있고, 상기 메인챔버(130)를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널(150) 중 다른 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인(160)에서는 후술할 완충용액이 공급될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 연결채널이 메인챔버를 기준으로 비대칭으로 배치될 수도 있다.In addition, the
상기 미세 채널 구조체(100)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여, 미세 채널 구조체(100)의 형성방법을 설명하기로 한다.The
도 7을 참조하면, 먼저 실리콘 웨이퍼(10) 상에 에폭시 계열의 감광액(예를 들어, SU-8)을 스핀 코팅으로 도포한 후, 제1패터닝(21) 및 제2패터닝(22)을 통해서 커버 구조(110)를 성형하기 위한 몰드(20)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7, first, an epoxy-based photoresist (eg, SU-8) is coated by spin coating on a
상기 제1패터닝(21)에 의해서는 후술할 연결채널(150)을 형성될 수 있고, 상기 제2패터닝(22)에 의해서는 후술할 유동채널(140) 및 메인챔버(130)가 형성될 수 있다. 상기 제1패터닝(21)은 제2패터닝(22)보다 상대적으로 낮은 높이로 형성될 수 있는 바, 이에 따라 연결채널(150)은 유동채널(140)보다 상대적으로 낮은 높이로 형성될 수 있다. The
아울러, 상기 제1패터닝(21)은 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 일종의 혼(horn) 형태로 형성될 수 있는 바, 이에 따라 연결채널(150)은 유동채널(140)에 연결되는 광폭 개구부(wide opening)(151) 및 메인챔버(130)에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)(152)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 혼 형태로 형성될 수 있다.In addition, the
그 후, 도 8과 같이, 감광액으로 형성된 몰드(20) 상에 커버 구조(110)를 형성할 수 있다. 일 예로, 커버 구조(110)는 액상의 폴리-디메틸록산(PDMS)을 부어 경화시키는 과정을 통해서 제작될 수가 있다. 경화된 커버 구조(110)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 몰드(20)로부터 성형된 커버 구조(110)를 분리함으로써 얻어질 수 있으며, 커버 구조(110)의 저면에는 메인챔버(130), 유동채널(140) 및 연결채널(150)이 높이차를 갖도록 형성될 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 8, the
참고로, 상기 몰드(20)는 통상의 사진식각 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 여타 다른 공정에 의해 형성될 수도 있다. 다르게는 몰드와 유사한 구조를 형성하기 위해 2종 이상의 물질이 사용될 수 있으며, 증착, 스퍼터링 등 다양한 반도체 공정 등이 사용될 수도 있다.For reference, the
다음, 성형된 커버 구조(110)는 저면이 친수성(hydrophilic)을 갖도록 친수성 처리될 수 있다. 일 예로, 성형된 커버 구조(110)의 저면은 산소(O2) 플라즈마 처리될 수 있으며, 산소 플라즈마로 PDMS의 표면을 처리하는 경우, PDMS의 표면은 친수성(hydrophilic)을 가질 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 별도의 플라즈마 처리를 생략할 수도 있다.Next, the molded
다음, 도 10과 같이, 베이스 구조(120) 상에 커버 구조(110)가 적층될 수 있다. 상기 베이스 구조(120)는 슬라이드 글라스와 같은 통상의 유리 소재나 기타 투명 소재를 사용하여 제공될 수 있으며, PDMS로 이루어진 커버 구조(110)는 별다른 접착제 없이 베이스 구조(120)에 바로 상당한 접착력으로 부착될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 커버 구조의 재질 및 베이스 구조와의 결합에 따라 다양한 본딩 방법이 사용될 수도 있다.Next, as shown in FIG. 10, the
아울러, 상기 미세 채널 구조체(100)에는, 메인챔버(130)로 피실험체(예를 들어, 박테리아)가 유입되거나 메인챔버(130)로부터 피실험체가 배출되기 위한 입구 및 출구가 형성될 수 있고, 각 유동채널(140)로 각종 용액(예를 들어, 솔루션 또는 화학유인물질)이 유입되거나 유동채널(140)로부터 용액이 배출되기 위한 입구 및 출구가 형성될 수 있다. 아울러, 상기 유동채널(140) 중 인접한 유동채널(140)은 하나의 출구를 공통적으로 사용할 수 있으나, 경우에 따라서는 각 유동채널에 각각 독립적으로 출구가 형성될 수 있다.In addition, in the
전술한 바와 같이, 메인챔버(130), 유동채널(140) 및 연결채널(150)을 포함하는 미세 채널 구조체(100)가 마련되면, 상기 유동채널(140)을 따라 미립자(microsphere)(161)를 포함하는 솔루션(solution)을 공급한다. 도 2를 참조하면, 입구를 통해 유입된 솔루션은 유동채널(140)의 모세관 압력(capillary pressure)에 의해 유동채널(140)을 따라 유도될 수 있다.As described above, when the
상기 솔루션은 다공성 멤브레인(160)을 형성하기 위한 것으로, 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 미립자(161)를 포함하는 다양한 솔루션이 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 솔루션은 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자(carboxylated polystyrene microsphere)가 희석되어 제공될 수 있다.The solution is for forming the
다음, 상기 유동채널(140)을 따라 공급되는 솔루션을 연결채널(150)로 유도한다. 도 3을 참조하면, 상기 연결채널(150)은 유동채널(140)보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되기 때문에, 상기 유동채널(140)을 따라 공급되는 솔루션은 유동채널(140)과 연결채널(150)의 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 연결채널(150)로 안내될 수 있다. 경우에 따라서는 여타 다른 방법에 의해 솔루션이 연결채널로 유도되도록 구성하는 것도 가능하다.Next, a solution supplied along the
그 후, 연결채널(150)로 유도된 솔루션에서 미립자(161)를 상호 결집시킴으로써, 연결채널(150) 내부에 미립자(161)들 간의 공간으로 특정되는 다공성 멤브레인(160)이 형성될 수 있다. 여기서, 미립자(161)들이 상호 결집된다 함은, 미립자(161)들끼리 서로 달라붙는 상태로 이해될 수 있다.Thereafter, the
상기 솔루션에서 미립자(161)들 간의 상호 결집은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 미립자(161)들이 결집되는 것은 솔루션에서 에탄올이 증발되면서 미립자(161)들끼리 자기조립화(self-assembled)가 일어나면서 결집될 수 있고, 결집력은 반데르 발스 힘(van der Waals force)에 의해 유지될 수 있다.The coagulation between the
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에서는 상기 연결채널(150)이 광폭 개구부(151) 및 협폭 개구부(152)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 혼 형태로 형성되기 때문에, 광폭 개구부(151)보다 협폭 개구부(152)에서 상대적으로 큰 기화 및 모세관 압력이 유발될 수 있고, 결과적으로 미립자(161)는 연결채널(150)에 대응되는 형태로 일 방향으로 자가 응집(self-assembled)되며 결정화(crystallization)될 수 있다.4 to 6, in the present invention, the
아울러, 상기 협폭 개구부(152)와, 협폭 개구부(152)에서 90도로 확장된 메인챔버(130)의 경계에서 모세관 정지 압력(capillary stop pressure)이 최대화되기 때문에, 자가 응집되는 동안 미립자(161)는 협폭 개구부(152)와 메인챔버(130)의 사이 계면에서 메인챔버(130) 측으로 이동하지 않으며, 솔루션의 공급이 중단된 동안, 미립자(161)는 연결채널(150)의 내부에서 자가 응집될 수 있다. In addition, since the capillary stop pressure is maximized at the boundary between the
참고로, 본 발명의 실시예에서는 별도의 경화 단계없이 미립자(161)들간의 상호 결집 상태가 유지되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 자외선, 열, 화학반응 또는 시간 경과 등에 의한 경화 단계가 추가되는 것도 가능하다. 가령, 폴리머 계열의 미립자들을 사용할 경우에는, 열을 가함으로써 폴리머 계열의 미립자를 강력하게 경화시킬 수 있다. 한편, 경우에 따라서는 연결채널이 사각형 형태로 형성될 수도 있으나, 이 경우에는 미립자가 양방향으로 똑같은 힘을 받기 때문에 미립자 간의 결집이 잘 이루어지지 않을 수 있다.For reference, in the embodiment of the present invention has been described with an example configured to maintain the mutual aggregation state between the
또한, 본 발명의 실시예에서는 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자가 희석된 솔루션이 사용된 예를 들어 설명하고 있지만, 다공성 멤브레인은 그 외에도 멤브레인을 형성할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제조 현장에서(in-situ) 바로 제조 가능한 재질 역시 사용이 가능하다. In addition, although the embodiment of the present invention has been described using a solution in which carboxyl group-containing polystyrene fine particles are diluted in 70% ethanol, the porous membrane may be formed of various materials that can form the membrane in addition, In-situ ready-to-use materials are also available.
한편, 이와 같은 방식으로 제작된 미세채널 장치의 일 예는 도 11 및 도 12에서 확인할 수 있다.Meanwhile, an example of the microchannel device manufactured in this manner can be seen in FIGS. 11 and 12.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 커버 구조(110), 상기 커버 구조(110)에 적층되는 베이스 구조(120), 상기 커버 구조(110)와 베이스 구조(120)의 사이에 형성되는 메인챔버(130), 상기 커버 구조(110)와 베이스 구조(120)의 사이에 형성되며 메인챔버(130)에 인접하게 제공되는 유동채널(140), 상기 커버 구조(110)와 베이스 구조(120)의 사이에 형성되며 유동채널(140)과 상기 메인챔버(130)를 연결하는 연결채널(150), 상기 유동채널(140)과 메인챔버(130) 간의 확산을 유발하도록 연결채널(150) 내부에 형성되는 다공성 멤브레인(porous membrane)(160)을 포함하며, 상기 다공성 멤브레인(160)은 미립자(161)를 포함하는 솔루션을 이용하여 미립자(161)를 상호 결집시켜 미립자(161)들 간의 공간으로 특정되어 형성될 수 있다.11 and 12, the microchannel device according to the present invention includes a
상기 메인챔버(130)는 커버 구조(110) 및 베이스 구조(120)로 이루어진 미세 채널 구조체(100)의 대략 중앙 부위에 형성될 수 있고, 상기 유동채널(140)은 메인챔버(130)에 방사상으로 이격되게 6개가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 유동채널(140)은 대략 "V"자 형상으로 절곡된 형태로 형성될 수 있으며, 유동채널(140)의 절곡부위는 메인챔버(130)에 인접하게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 유동채널이 여타 다른 형태로 형성될 수 있으며, 유동채널의 형상 및 배치 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
상기 연결채널(150)은 각 유동채널(140)과 메인챔버(130)를 각각 독립적으로 연결할 수 있다. 일 예로, 상기 연결채널(150)은 메인챔버(130)를 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 연결채널이 메인챔버를 기준으로 비대칭으로 배치될 수 있으며, 연결채널의 배치 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
상기 다공성 멤브레인(160)은 미립자(161)를 포함하는 솔루션을 이용하여 연결채널(150)의 내부에 형성될 수 있는 바, 상기 연결채널(150)은 유동채널(140)보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되기 때문에, 상기 유동채널(140)로 공급된 솔루션은 유동채널(140)과 연결채널(150) 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 연결채널(150)로 유도될 수 있다.The
또한, 상기 연결채널(150)은 유동채널(140)에 연결되는 광폭 개구부(wide opening)(151) 및 메인챔버(130)에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)(152)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 혼 형태로 형성될 수 있으며, 상기 다공성 멤브레인(160)은 연결채널(150)에 대응되는 형태로 미립자(161)가 자가 응집(self-assembled)되며 결정화(crystallization)됨으로써 형성될 수 있다.In addition, the
이와 같이, 상기 다공성 멤브레인(160)은 미립자(161)가 상호 결집됨으로써 형성될 수 있기 때문에, 균일한 다공성을 가질 수 있으며, 미립자(161)의 사이즈를 변경함으로써 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다공성 멤브레인(160)의 공극률을 용이하게 조절할 수 있다.As such, since the
참고로, 본 발명에서 다공성 멤브레인(160)은 멤브레인을 형성할 수 있는 다양한 미립자(161)를 포함하는 솔루션에 의해 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 솔루션은 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자(carboxylated polystyrene microsphere)가 희석되어 제공될 수 있으며, 상기 다공성 멤브레인(160)은 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자가 자가 응집되어 형성될 수 있다.For reference, in the present invention, the
상기 메인챔버(130)에는 피실험체가 유입되거나 배출될 수 있다. 이를 위해 상기 미세 채널 구조체(100)에는 메인챔버(130)로 피실험체가 유입되거나 메인챔버(130)로부터 피실험체가 배출되기 위한 입구 및 출구가 형성될 수 있다.The test chamber may be introduced into or discharged from the
상기 유동채널(140) 중 적어도 어느 하나에는 반응물질이 유동될 수 있고, 상기 반응물질은 다공성 멤브레인(160)을 통한 확산에 의해 메인챔버(130)로 공급될 수 있다.At least one of the
상기 유동채널(140)에는 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 반응물질이 동시에 또는 순차적으로 유동될 수 있으며, 반응물질의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 반응물질은 아스파르트산(aspartate), 리보오스(ribose), 갈락토오스(glactose) 등과 같은 화학유인물질(chemoattractant)을 포함할 수 있다. 이하에서는 6개의 유동채널(140) 중 대략 12시 방향, 4시 방향, 및 8시 방향에 배치되는 연결채널(150)과 연결된 3개의 유동채널(140)에서 반응물질이 유동되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.The same kind or different kinds of reactants may be flowed simultaneously or sequentially in the
또한, 상기 유동채널(140) 중 적어도 다른 어느 하나에는 완충용액(buffer solution)이 공급될 수 있고, 완충용액은 대응되는 다공성 멤브레인(160)을 통한 확산에 의해 메인챔버(130)로 공급될 수 있다. 상기 완충용액으로서는 피실험체와 함께 메인챔버(130)로 유입되는 용액과 동일 또는 유사한 종류의 완충용액이 사용될 수 있으며, 완충용액의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 6개의 유동채널(140) 중 대략 2시 방향, 6시 방향, 및 10시 방향에 배치되는 연결채널(150)과 연결된 3개의 유동채널(140)에서 완충용액이 유동되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.In addition, a buffer solution may be supplied to at least one of the
이와 같이, 상기 메인챔버(130)를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널(150) 중 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인(160)에서는 반응물질이 공급될 수 있고, 상기 메인챔버(130)를 사이에 두고 서로 대칭되는 연결채널(150) 중 다른 어느 하나에 형성된 다공성 멤브레인(160)에서는 완충용액이 공급될 수 있게 함으로써, 메인챔버(130)의 내부에서 반응물질에 대한 피실험체의 반응 환경을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 상기 메인챔버(130)의 대략 12시 방향에서 반응물질이 공급될 경우 대칭되는 메인챔버(130)의 대략 6시 방향에서는 완충용액이 공급될 수 있고, 메인챔버(130)의 대략 2시 방향에서 반응물질이 공급될 경우 대칭되는 메인챔버(130)의 대략 8시 방향에서는 완충용액이 공급될 수 있다.As such, a reactant may be supplied from the
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 미세채널 장치는 반응물질에 대한 피실험체의 반응을 연구하기 위해 사용될 수 있다.As described above, the microchannel device according to the present invention can be used to study the reaction of the test subject to the reactant.
일 예로, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 아스파르트산(aspartate)에 대한 쥐티퓨스균(salmonella typhimurium)의 시공적(spatiotemporally) 반응을 관찰하기 위해 사용될 수 있다.As an example, the microchannel device according to the present invention can be used to observe the spatiotemporally response of salmonella typhimurium to aspartate.
도 13은 상기 메인챔버(130)에 쥐티퓨스균을 주입한 후, 메인챔버(130)의 내부에 시간 및 공간적 차이를 두고 아스파르트산을 공급함에 따른 쥐티퓨스균의 반응을 도시한 시공적 형광 이미지이다. 참고로, 아스파르트산은 전술한 다공성 멤브레인(160)에 의해 매인챔버 내부로 확산될 수 있다.13 is a fluorescence image showing the reaction of rat typhoid bacteria by supplying aspartic acid with time and spatial difference in the interior of the
도 13을 참조하면, 메인챔버(130)의 내부에서 쥐티퓨스균은 아스파르트산이 공급되는 부위로 유인됨을 확인할 수 있다. 즉, 아스파르트산이 메인챔버(130)의 대략 8시 방향에서 공급된 경우에는 쥐티퓨스균이 메인챔버(130)의 대략 8시 방향으로 유인됨을 확인할 수 있고, 아스파르트산이 메인챔버(130)의 대략 4시 방향에서 공급된 경우에는 쥐티퓨스균이 메인챔버(130)의 대략 4시 방향으로 유인됨을 확인할 수 있으며, 아스파르트산이 메인챔버(130)의 대략 12시 방향에서 공급된 경우에는 쥐티퓨스균이 메인챔버(130)의 대략 12시 방향으로 유인됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 13, it can be seen that the rat typhoid bacteria in the
다른 일 예로, 본 발명에 따른 미세채널 장치는 다중 화학 구배(multiple chemical gradients)에서 쥐티퓨스균(salmonella typhimurium)의 반응을 관찰하기 위해 사용될 수 있다.As another example, the microchannel device according to the present invention can be used to observe the reaction of salmonella typhimurium in multiple chemical gradients.
도 14는 상기 메인챔버(130)에 쥐티퓨스균을 주입한 후, 메인챔버(130)의 내부의 서로 다른 부위에서 서로 다른 3가지 반응물질을 동시에 주입함에 따른 쥐티퓨스균의 반응을 도시한 형광 이미지이다. 일 예로, 메인챔버(130)의 대략 12시 방향에서는 아스파르트산(aspartate)이 공급될 수 있고, 메인챔버(130)의 대략 4시 방향에서는 리보오스(ribose)가 공급될 수 있으며, 메인챔버(130)의 대략 8시 방향에서는 갈락토오스(glactose)가 공급될 수 있다. 참고로, 아스파르트산, 리보오스 및 갈락토오스는 각각 대응되는 다공성 멤브레인(160)에 의해 매인챔버 내부로 확산될 수 있다.14 is a fluorescence showing the reaction of rat typhoid bacteria by injecting three different reactants at the same time in different parts of the interior of the
도 14를 참조하면, 메인챔버(130)의 내부에서 쥐티퓨스균은 시간이 경과함에 따라 특정 반응물질이 공급되는 부위로 유인됨을 확인할 수 있다. 즉, 아스파르트산, 리보오스 및 갈락토오스가 메인챔버(130)로 공급되는 환경에서, 쥐티퓨스균은 시간이 경과함에 따라 아스파르트산이 공급되는 메인챔버(130)의 대략 12시 방향으로 유인됨을 확인할 수 있으며, 이를 통해 쥐티퓨스균은 아스파르트산에 대해 양성 화학주성(positive chemotaxis) 가지고, 리보오스 및 갈락토오스에 대해서는 화학주성 반응을 보이지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 14, it can be seen that the rat typhoid bacteria in the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that
100 : 미세 채널 구조체 110 : 커버 구조
120 : 베이스 구조 130 : 메인챔버
140 : 유동채널 150 : 연결채널
160 : 다공성 멤브레인 161 : 미립자100: fine channel structure 110: cover structure
120: base structure 130: main chamber
140: flow channel 150: connection channel
160
Claims (23)
상기 메인챔버에 방사상으로 이격되게 배치되는 복수개의 유동채널;
상기 유동채널보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되며, 상기 유동채널과 상기 메인챔버를 각각 독립적으로 연결하는 연결채널; 및
상기 연결채널 내부에 각각 형성되는 다공성 멤브레인(porous membrane);를 포함하되,
상기 연결채널은 상기 유동채널에 연결되는 광폭 개구부(wide opening), 및 상기 메인챔버에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 제공되고,
상기 다공성 멤브레인은 미립자를 포함하는 솔루션을 이용하여 형성되되,
상기 유동채널로 공급되는 상기 솔루션은 상기 유동채널과 상기 연결채널 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 상기 연결채널로 유도되고,
상기 다공성 멤브레인은 상기 미립자가 상기 협폭 개구부와 상기 메인챔버의 경계에서 최대화되는 모세관 정지 압력(capillary stop pressure)에 의해 상기 메인챔버 측으로의 이동이 정지된 상태에서, 상기 미립자를 상기 연결채널에 대응되는 형태로 자가 응집(self-assembled)시켜 상기 미립자들로 형성된 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.Main chamber;
A plurality of flow channels disposed radially spaced apart from the main chamber;
A connection channel provided to have a relatively lower height than the flow channel and independently connecting the flow channel and the main chamber; And
Including; a porous membrane formed in each of the connection channel;
The connecting channel includes a wide opening connected to the flow channel and a narrow opening connected to the main chamber, and is provided to have a gradually reduced cross-sectional area from one end to the other end,
The porous membrane is formed using a solution containing particulates,
The solution supplied to the flow channel is led to the connection channel by a sudden pressure drop generated at the boundary between the flow channel and the connection channel,
The porous membrane corresponds to the connecting channel in a state in which the movement of the particles to the main chamber is stopped by capillary stop pressure at which the particles are maximized at the boundary between the narrow opening and the main chamber. Micro-channel device characterized in that the self-assembled in the form of the fine particles formed.
상기 다공성 멤브레인 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 공극률(porosity)을 갖는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.The method of claim 1,
At least one of the porous membrane is a microchannel device, characterized in that it has a different porosity (porosity).
상기 커버 구조에 적층되는 베이스 구조;
상기 커버 구조와 상기 베이스 구조의 사이에 형성되는 메인챔버;
상기 커버 구조와 상기 베이스 구조의 사이에 형성되며, 상기 메인챔버에 인접하게 제공되는 복수개의 유동채널;
상기 커버 구조와 상기 베이스 구조의 사이에 형성되며, 상기 유동채널과 상기 메인챔버를 각각 독립적으로 연결하는 연결채널;
상기 유동채널과 상기 메인챔버 간의 확산을 위해 상기 연결채널 내부에 형성되는 다공성 멤브레인(porous membrane);을 포함하되,
상기 다공성 멤브레인은 미립자를 포함하는 솔루션을 이용하여 상기 미립자를 상호 결집시켜 상기 미립자들로 형성되며,
상기 유동채널 중 적어도 어느 하나에는 반응물질이 유동되고, 상기 반응물질은 상기 다공성 멤브레인을 통해 상기 메인챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.Cover structure;
A base structure laminated to the cover structure;
A main chamber formed between the cover structure and the base structure;
A plurality of flow channels formed between the cover structure and the base structure and provided adjacent to the main chamber;
A connection channel formed between the cover structure and the base structure and independently connecting the flow channel and the main chamber;
And a porous membrane formed inside the connection channel for diffusion between the flow channel and the main chamber.
The porous membrane is formed of the fine particles by agglomerating the fine particles using a solution including the fine particles,
Reactant flows in at least one of the flow channels, the reactant is a microchannel device, characterized in that supplied to the main chamber through the porous membrane.
상기 연결채널은 상기 유동채널보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되며,
상기 유동채널로 공급된 상기 솔루션은 상기 유동채널과 상기 연결채널 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 상기 연결채널로 유도되어 상기 다공성 멤브레인을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.5. The method of claim 4,
The connecting channel is provided to have a relatively lower height than the flow channel,
The microchannel supplied to the flow channel is guided to the connection channel by a pressure drop generated at the boundary between the flow channel and the connection channel to form the porous membrane. Device.
상기 연결채널은 상기 유동채널에 연결되는 광폭 개구부(wide opening), 및 상기 메인챔버에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 제공되고,
상기 다공성 멤브레인은, 상기 미립자가 상기 협폭 개구부와 상기 메인챔버의 경계에서 최대화되는 모세관 정지 압력(capillary stop pressure)에 의해 상기 메인챔버 측으로의 이동이 정지된 상태에서, 상기 연결채널에 대응되는 형태로 자가 응집(self-assembled)되어 형성된 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.5. The method of claim 4,
The connecting channel includes a wide opening connected to the flow channel and a narrow opening connected to the main chamber, and is provided to have a gradually reduced cross-sectional area from one end to the other end,
The porous membrane has a shape corresponding to the connecting channel in a state in which the movement of the fine particles at the boundary between the narrow opening and the main chamber is stopped by the capillary stop pressure which is maximized. Microchannel device, characterized in that formed by self-assembled (self-assembled).
상기 반응물질은 적어도 한 종류 이상의 화학유인물질(chemoattractant)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.5. The method of claim 4,
The reactant microchannel device, characterized in that it comprises at least one kind of chemoattractant (chemoattractant).
상기 유동채널 중 적어도 다른 어느 하나에는 완충용액(buffer solution)이 유동되고,
상기 완충용액은 상기 다공성 멤브레인을 통해 상기 메인챔버로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.5. The method of claim 4,
A buffer solution is flowed into at least one of the flow channels,
The buffer solution is a microchannel device, characterized in that supplied to the main chamber through the porous membrane.
상기 연결채널은 상기 메인챔버를 기준으로 서로 대칭되게 배치되며,
상기 메인챔버를 사이에 두고 서로 대칭되는 상기 연결채널 중 어느 하나에 형성된 상기 다공성 멤브레인에서는 상기 반응물질이 공급되고, 상기 메인챔버를 사이에 두고 서로 대칭되는 상기 연결채널 중 다른 어느 하나에 형성된 상기 다공성 멤브레인에서는 상기 완충용액이 공급되는 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.11. The method of claim 10,
The connection channels are arranged symmetrically with respect to the main chamber,
In the porous membrane formed in any one of the connecting channels symmetrical with each other with the main chamber interposed therebetween, the reactant is supplied and the porous material formed in any one of the connecting channels symmetric with each other with the main chamber interposed therebetween. The microchannel device, characterized in that the buffer is supplied from the membrane.
상기 솔루션은 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자(carboxylated polystyrene microsphere)가 희석되어 제공되며,
상기 다공성 멤브레인은 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자가 자가 응집되어 형성된 것을 특징으로 하는 미세채널 장치.5. The method of claim 4,
The solution is provided by diluting carboxylated polystyrene microspheres in 70% ethanol,
The porous membrane is a microchannel device, characterized in that the carboxyl group-containing polystyrene fine particles are formed by self-aggregation.
메인챔버, 상기 메인챔버에 방사상으로 이격되게 배치되는 복수개의 유동채널, 및 상기 유동채널보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되며 상기 유동채널과 상기 메인챔버를 각각 독립적으로 연결하는 연결채널을 포함하는 미세 채널 구조체를 제공하는 단계;
상기 유동채널을 따라 미립자(microsphere)를 포함하는 솔루션(solution)을 공급하는 단계;
상기 유동채널을 따라 공급되는 상기 솔루션을 상기 연결채널로 유도하는 단계; 및
상기 연결채널로 유도된 상기 솔루션의 상기 미립자를 상호 결집시켜 상기 연결채널 내부에 각각 상기 미립자들로 이루어진 다공성 멤브레인(porous membrane)을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 연결채널은 상기 유동채널에 연결되는 광폭 개구부(wide opening), 및 상기 메인챔버에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 제공되고,
상기 유동채널로 공급되는 상기 솔루션은 상기 유동채널과 상기 연결채널 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 상기 연결채널로 유도되고,
상기 다공성 멤브레인은 상기 미립자가 상기 협폭 개구부와 상기 메인챔버의 경계에서 최대화되는 모세관 정지 압력(capillary stop pressure)에 의해 상기 메인챔버 측으로의 이동이 정지된 상태에서, 상기 미립자를 상기 연결채널에 대응되는 형태로 자가 응집(self-assembled)시켜 상기 미립자들로 형성된 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.In the method of forming a porous membrane for causing a reaction between different materials in the microchannel,
A fine chamber including a main chamber, a plurality of flow channels radially spaced apart from the main chamber, and a connection channel provided to have a relatively lower height than the flow channel and independently connecting the flow channel and the main chamber, respectively Providing a channel structure;
Supplying a solution comprising microspheres along the flow channel;
Directing the solution supplied along the flow channel to the connection channel; And
And agglomerating the fine particles of the solution guided to the connecting channel to form a porous membrane each of the fine particles in the connecting channel.
The connecting channel includes a wide opening connected to the flow channel and a narrow opening connected to the main chamber, and is provided to have a gradually reduced cross-sectional area from one end to the other end,
The solution supplied to the flow channel is led to the connection channel by a sudden pressure drop generated at the boundary between the flow channel and the connection channel,
The porous membrane corresponds to the connecting channel in a state in which the movement of the particles to the main chamber is stopped by capillary stop pressure at which the particles are maximized at the boundary between the narrow opening and the main chamber. A method of forming a porous membrane in a microchannel, characterized in that formed by the particles by self-assembled (self-assembled) in the form.
상기 다공성 멤브레인 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 공극률(porosity)을 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.14. The method of claim 13,
At least one of the porous membranes is provided to have a different porosity (porosity).
메인챔버, 상기 메인챔버에 인접하게 제공되는 유동채널, 및 상기 유동채널보다 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 제공되며 상기 유동채널과 상기 메인챔버를 연결하는 연결채널을 포함하는 미세 채널 구조체를 제공하는 단계;
상기 유동채널을 따라 미립자(microsphere)를 포함하는 솔루션(solution)을 공급하는 단계;
상기 유동채널을 따라 공급되는 상기 솔루션을 상기 연결채널로 유도하는 단계; 및
상기 연결채널로 유도된 상기 솔루션의 상기 미립자를 상호 결집시켜 상기 연결채널 내부에 상기 미립자들로 이루어진 다공성 멤브레인을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 연결채널은 상기 유동채널에 연결되는 광폭 개구부(wide opening), 및 상기 메인챔버에 연결되는 협폭 개구부(narrow opening)를 포함하며, 일단에서 타단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 제공되고,
상기 유동채널로 공급되는 상기 솔루션은 상기 유동채널과 상기 연결채널 사이의 경계 부위에서 발생되는 압력 강하(sudden pressure drop)에 의해 상기 연결채널로 유도되고,
상기 다공성 멤브레인은 상기 미립자가 상기 협폭 개구부와 상기 메인챔버의 경계에서 최대화되는 모세관 정지 압력(capillary stop pressure)에 의해 상기 메인챔버 측으로의 이동이 정지된 상태에서, 상기 미립자를 상기 연결채널에 대응되는 형태로 자가 응집(self-assembled)시켜 상기 미립자들로 형성된 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.In the method of forming a porous membrane for diffusion in the microchannel,
Providing a microchannel structure including a main chamber, a flow channel provided adjacent to the main chamber, and a connection channel provided to have a relatively lower height than the flow channel and connecting the flow channel and the main chamber;
Supplying a solution comprising microspheres along the flow channel;
Directing the solution supplied along the flow channel to the connection channel; And
And agglomerating the fine particles of the solution guided to the connecting channel to form a porous membrane made of the fine particles inside the connecting channel.
The connecting channel includes a wide opening connected to the flow channel and a narrow opening connected to the main chamber, and is provided to have a gradually reduced cross-sectional area from one end to the other end,
The solution supplied to the flow channel is led to the connection channel by a sudden pressure drop generated at the boundary between the flow channel and the connection channel,
The porous membrane corresponds to the connecting channel in a state in which the movement of the particles to the main chamber is stopped by capillary stop pressure at which the particles are maximized at the boundary between the narrow opening and the main chamber. A method of forming a porous membrane in a microchannel, characterized in that formed by the particles by self-assembled (self-assembled) in the form.
상기 유동채널은 상기 메인챔버에 방사상으로 이격되게 복수개가 제공되고,
상기 연결채널은 상기 유동채널과 상기 메인챔버를 각각 독립적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.17. The method of claim 16,
The flow channel is provided with a plurality of radially spaced apart in the main chamber,
The connecting channel is a porous membrane forming method in a microchannel, characterized in that for connecting the flow channel and the main chamber each independently.
상기 연결채널은 상기 메인챔버를 기준으로 서로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.20. The method of claim 19,
The connecting channel is a method of forming a porous membrane in a microchannel, characterized in that disposed in the symmetrical with respect to the main chamber.
상기 미세 채널 구조체는,
커버 구조; 및
상기 커버 구조에 적층되는 베이스 구조;를 포함하고,
상기 메인챔버, 유동채널, 및 상기 연결채널은 상기 커버 구조와 상기 베이스 구조의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.17. The method of claim 16,
The fine channel structure,
Cover structure; And
A base structure laminated to the cover structure;
And the main chamber, the flow channel, and the connection channel are formed between the cover structure and the base structure.
상기 커버 구조는 폴리-디메틸실록산(PDMS)을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.22. The method of claim 21,
The cover structure is a porous membrane forming method in a microchannel, characterized in that provided using poly-dimethylsiloxane (PDMS).
상기 솔루션은 70% 에탄올에 카르복실기 함유 폴리스티렌 미립자(carboxylated polystyrene microsphere)가 희석되어 제공되는 것을 특징으로 하는 미세채널 내의 다공성 멤브레인 형성방법.17. The method of claim 16,
The solution is a method of forming a porous membrane in a microchannel, characterized in that the carboxyl group-containing polystyrene microspheres are diluted in 70% ethanol.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120092550A KR101363544B1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method for formating porous membrane for generation of multiple chemical gradients in microchannel using spatially controlled self-assembly of particles and microchannel device |
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|---|---|---|---|
| KR1020120092550A KR101363544B1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method for formating porous membrane for generation of multiple chemical gradients in microchannel using spatially controlled self-assembly of particles and microchannel device |
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| KR1020120092550A KR101363544B1 (en) | 2012-08-23 | 2012-08-23 | Method for formating porous membrane for generation of multiple chemical gradients in microchannel using spatially controlled self-assembly of particles and microchannel device |
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