KR101718491B1 - Liquid patterning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액체 패터닝 장치 및 액체 패터닝 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 미세기둥으로 이루어진 미세 구조물과 액체 사이의 표면장력에 의하여 원하는 위치에 액체의 패터닝이 가능한 비채널형 액체 패터닝 장치, 및 액체 패터닝 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid patterning apparatus and a liquid patterning method, and more particularly, to a non-channel type liquid patterning apparatus capable of patterning a liquid at a desired position by a surface tension between a microstructure composed of a plurality of microstructures and a liquid, To a liquid patterning method.
일반적으로, 액체의 일 예로서 미세유체에 기반한 연구는 더 작은 부피의 제제를 사용하여 더 빠르고 감도 높은 탐지 결과를 제공하기 때문에, 통상적인 연구실 수준의 분석 공정에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있다. In general, microfluidic-based studies as an example of liquids have several advantages over conventional lab-level analytical processes because they provide faster and more sensitive detection results using smaller volume formulations.
이러한 미세유체에 대한 연구는 세포 기반 연구 및 다른 응용 연구의 실시에 점차적으로 사용 빈도가 증가하고 있다.Studies on these microfluidic fluids are increasingly being used more and more in the practice of cell-based studies and other applied studies.
미세유체 기술은 미세유체공학, 유체 분리, 세포 포지셔닝, 3차원 복합세포 배양, 조화된 흐름 및 시공적인 변화를 사용하여 실제 장기를 성공적으로 모방할 수 있다. 고효율 스크리닝 및 장기-온-칩 활용에 대하여, 고정된 관심영역(Region of Interest, ROI)은 자료 분석 및 세포 포지셔닝에 관한 중요한 항목이었다. 기존에는 표면에 화학물질을 코팅하는 화학적 패터닝, 세포외 기질(ECM) 패터닝, 광학적 트위저(tweezer), 액적 형성, 자외선 경화성 물질을 이용한 패터닝, 또는 지속적으로 유체를 흘려주면서 원하는 미세 구조에 세포를 가두는 방법 등의 관심영역(ROI)을 고정시키는 다양한 방법들을 사용하였다. Microfluidic technology can successfully mimic real organs using microfluidics, fluid separation, cell positioning, three-dimensional complex cell culture, harmonized flow, and constructive changes. For high-efficiency screening and long-term-on-chip utilization, the fixed region of interest (ROI) was an important item for data analysis and cell positioning. In the past, it has been known that chemical patterning to coat a surface with chemicals, ECM patterning, optical tweezers, droplet formation, patterning with ultraviolet curable materials, We used various methods to fix the ROI, such as the method.
그러나, 상기 기재된 방법들은 관심영역(ROI)을 효율적으로 고정시킬 수 있으나 추가적인 공정(예, 지속적인 유체의 흐름, 광경화성 물질의 사용) 또는 장비(예, 광 조사 장치)를 필요로 하였다.However, the methods described above can efficiently fix the region of interest (ROI), but require additional processing (e.g., continuous fluid flow, the use of photocurable materials) or equipment (e.g., a light irradiation device).
이러한 문제를 해결하기 위하여, 추가 공정이나 부가 장비 없이 미세구조와 액체의 표면장력만을 사용하여 미세유체 플랫폼 표면의 원하는 위치에 액체를 패터닝하는 채널형 액체 패터닝 방법이 제안되어 있다.In order to solve this problem, a channel type liquid patterning method has been proposed in which a liquid is patterned at a desired position on the surface of a microfluidic platform using only fine structure and liquid surface tension without additional process or additional equipment.
이러한 채널형 액체 패터닝 방법은, 마이크로유체 플랫폼 상의 빠른 액체 패터닝에 대한 새로운 기술은 표면 장력 및 계면 동력학을 사용하여 개발되었다. 특정 기하학을 갖춘 포스트 배열을 포함하는 미세유체 장치를 고안하여 제조하였다. 미세유체 장치를 제조한 후, 마이크로채널에 액체(혼합물)를 채우고, 액체 패터닝 중에, 마이크로채널 안쪽의 액체(혼합물)는 60kPa 압력의 흡인 펌프를 사용하여 흡인하며, 흡인하는 동안, 액체(혼합물)는 포스트 배열 내부에 포획되었으며, 이러한 방법을 사용하여 패턴화된 액체는 추가적인 표면 처리 또는 장비 없이 5초 이내에 획득할 수 있었다.This channel type liquid patterning method has been developed using surface tension and surface dynamics, a new technique for rapid liquid patterning on microfluidic platforms. A microfluidic device containing a post arrangement with specific geometry was devised and made. After the microfluidic device is manufactured, the microchannel is filled with a liquid (mixture), and during liquid patterning, the liquid (mixture) inside the microchannel is sucked using a suction pump of 60 kPa pressure, Was trapped inside the post array, and using this method, the patterned liquid could be obtained in less than 5 seconds without additional surface treatment or equipment.
그러나, 종래의 채널형 액체 패터닝 방법은, 마이크로 채널 내에 액체를 채우게 되므로, 즉, 마이크로 채널 상부가 개방(open)되어 있지 않으므로, 미세유체 장치의 표면은 물에 기반한 액체를 사용하기 위해 친수성이어야 하며, 미세유체와 포스트 재질간 친화도에 따라 패터닝이 균일하지 않게 되며, 패터닝할 수 있는 면적이 마이크로 채널의 크기에 영향을 받게 되므로 패터닝 면적이 상당히 제한적인 문제점이 있었다.However, since the conventional channel-type liquid patterning method fills the microchannel with liquid, i.e., the upper portion of the microchannel is not open, the surface of the microfluidic device must be hydrophilic in order to use a liquid based on water , The patterning becomes uneven due to the affinity between the microfluid and the post material, and the patterning area is affected by the size of the microchannel, so that the patterning area is very limited.
또한, 종래의 채널형 액체 패터닝 방법은, 마이크로 채널 내에 액체를 채운 후, 흡인 펌프를 사용하여 액체를 일정한 압력으로 흡인하여야 하므로, 그 만큼 패터닝이 복잡할 뿐만 아니라 패터닝 시간이 많이 소요되며, 여러 가지 모양과 크기의 액체 패턴을 형성하기 용이하지 않을 뿐만 아니라, 패턴된 액체의 회수가 용이하지 않다는 단점이 있었다.Further, in the conventional channel type liquid patterning method, since the liquid is filled in the microchannel and then the liquid is sucked at a constant pressure by using the suction pump, the patterning is complicated and the patterning time is long, It is not easy to form a liquid pattern of a shape and a size, and recovery of a patterned liquid is not easy.
또한, 종래의 채널형 액체 패터닝 방법에서 2개 이상의 액체를 패터닝 하기 위해서는 마이크로채널에 각각 액체를 채운 후 패터닝 해야 하기 때문에, 그 만큼 패터닝에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 패터닝 작업이 곤란한 문제점이 있었다.Further, in the conventional channel-type liquid patterning method, in order to pattern two or more liquids, each microchannel must be filled with a liquid and then patterned, so that it takes a lot of time for patterning as well as a problem of difficulty in patterning.
본 발명은 기존의 채널형 패터닝 방법에 비하여 빠르고 간단하며 패턴의 형상 및 크기에 제약이 없이 원하는 위치에만 원하는 형태와 크기로 미량의 액체의 패터닝이 가능한 비채널형 액체 패터닝 장치를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a non-channel type liquid patterning apparatus capable of patterning a small amount of liquid in a desired shape and size only at a desired position, without being limited by the shape and size of the pattern, as compared with the conventional channel type patterning method.
또한, 본 발명은 액체, 특히, 미세 유체와 미세 기둥(microstructure)의 재질간 친화도와 무관하게 균일한 패터닝이 가능한 액체 패터닝 장치를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a liquid patterning apparatus capable of uniformly patterning liquids, in particular irregardless of affinity between microfluidic and microstructure materials.
또한, 본 발명은 기존의 채널형에 비하여 상대적으로 대면적으로 패터닝 구현이 가능한 액체 패터닝 장치를 제공하고자 한다. Another object of the present invention is to provide a liquid patterning apparatus capable of patterning with relatively large area as compared with the conventional channel type.
또한, 본 발명은 복수개의 노즐을 이용하여 빠르고 간단하게 2개 이상의 액체 패터닝이 가능한 액체 패터닝 장치를 제공하고자 한다. Further, the present invention is intended to provide a liquid patterning apparatus capable of performing two or more liquid patterning quickly and simply using a plurality of nozzles.
또한, 본 발명은 미세 유체와 미세 기둥(microstructure)의 재질간 친화도와 무관하게 균일한 패터닝이 가능한 액체 패터닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a liquid patterning method capable of uniformly patterning microfluidic and microstructure irrespective of affinity between materials.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 평평한 바닥면과 표면을 갖는 기판(substrate), According to an embodiment of the present invention, there is provided a substrate having at least a flat bottom surface and a surface,
상기 기판의 표면에 수직으로 돌출된 형태로 형성되고, 원하는 하나의 형태를 이루도록 복수개의 단위 미세기둥을 갖는 적어도 하나 이상의 미세구조물, 및 At least one microstructure formed in a shape protruding perpendicularly to the surface of the substrate and having a plurality of unit fine columns to form a desired shape,
상기 기판의 표면에 패터닝 하고자 하는 액체를 미세구조물의 일방향에서 타방향으로 이동시켜 주기 위한 액체 이동부를 포함하는 액체 패터닝 장치가 제공될 수 있다.And a liquid transfer unit for transferring the liquid to be patterned from the one side of the microstructure to the other direction on the surface of the substrate.
상기 액체 패터닝 장치는, 상부가 개방된 형태인 것일 수 있다.The liquid patterning device may have an open top.
상기 단위 미세기둥의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것일 수 있다.The material of the unit micropillar may be a hydrophilic material or a hydrophobic material.
상기 액체 이동부는 상기 기판 표면의 액체를 미세구조물의 단위 미세기둥 위로 와이핑(wiping) 하기 위한 와이퍼(wiper)를 포함하는 것일 수 있다.The liquid moving part may include a wiper for wiping the liquid on the surface of the substrate onto the unit fine pillar of the microstructure.
상기 액체의 패터닝 실시 시 와이퍼가 이동하면서 패터닝 하거나, 와이퍼는 고정되어있고 미세구조물을 포함한 기판 자체가 이동하면서 패터닝 하는 것일 수 있다. In the patterning of the liquid, the wiper may be moved while patterning, or the wiper may be fixed and the substrate including the microstructure may be patterned while moving.
상기 미세구조물의 상부에 제공되어, 상기 기판의 표면에 액체를 분사하기 위한 복수개의 노즐을 포함하는 것일 수 있다.And a plurality of nozzles provided on an upper portion of the microstructure for jetting liquid onto the surface of the substrate.
상기 기판의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것일 수 있다.The material of the substrate may be a hydrophilic material or a hydrophobic material.
상기 기판은 그 표면과 패터닝 하고자 하는 액체가 0° ~ 170°의 접촉각을 갖는 재료로 이루어지는 것일 수 있다.The substrate may be made of a material whose surface and the liquid to be patterned have a contact angle of 0 ° to 170 °.
상기 단위 미세기둥의 모양은 원기둥, 사각기둥, 뿔 형태, 곡면 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 것일 수 있다.The unit micropillar may be formed in at least one of a cylindrical shape, a square pillar, a horn shape, and a curved shape.
상기 와이퍼의 표면은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것일 수 있다.The surface of the wiper may be made of a hydrophilic material or a hydrophobic material.
상기 와이퍼의 재질은 기판 표면에 돌출된 단위 미세기둥과 접촉시 단위 미세기둥을 손상시키지 않을 정도의 일정한 크기의 연성을 갖는 재질로 이루어지는 것일 수 있다.The material of the wiper may be made of a material having a certain degree of ductility so as not to damage the unit fine pillar when it comes in contact with the unit fine pillar protruding from the surface of the substrate.
상기 와이퍼로 패터닝 하고자 하는 액체를 와이핑(wiping)시, 상기 와이퍼와 상기 기판의 표면이 이루는 각도는 0°~90° 사이의 각도를 가지는 것일 수 있다.When the liquid to be patterned by the wiper is wiped, the angle formed by the wiper and the surface of the substrate may be an angle between 0 ° and 90 °.
복수개의 노즐은 동일한 색상의 액체 또는 각각 다른 색상의 액체를 분사하는 것일 수 있다.The plurality of nozzles may be a liquid of the same color or a liquid of a different color.
복수개의 노즐은 동일한 액체 또는 각각 다른 종류의 액체를 분사하는 것일 수 있다. The plurality of nozzles may be injecting the same liquid or each different kind of liquid.
상기 와이퍼의 표면은 평면으로 형성되는 것일 수 있다.The surface of the wiper may be formed as a flat surface.
패터닝 하고자 하는 액체는, 기판과 단위 미세기둥의 변형을 일으킬 수 있는 물질을 제외한 액체, 또는 상기 액체에 세포나 DNA, 및 마이크로 비드 기타 고형물과의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.The liquid to be patterned may be a liquid excluding a substance that can cause deformation of the substrate and the unit micropillar, or a mixture of cells, DNA, microbeads and other solids in the liquid.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 평평한 바닥면과 표면을 갖는 기판(substrate), 및 상기 기판의 표면에 수직으로 돌출된 형태로 형성되고, 원하는 하나의 형태를 이루도록 복수개의 단위 미세기둥을 갖는 적어도 하나 이상의 미세구조물을 포함하는 장치의 상기 미세구조물 내부에 액체를 패터닝하는 방법으로서, 상기 기판의 일방향에서 타방향으로 액체를 이동시켜, 미세구조물의 상부 및 측면에서 발생하는 액체와 미세구조물간의 표면장력을 이용하여, 미세구조물 내부에 액체를 패터닝하는 액체 패터닝 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a substrate having a substrate having at least a flat bottom surface and a surface, and a plurality of unit fine columns formed in a shape protruding perpendicularly to the surface of the substrate, A method of patterning a liquid inside of a microstructure of an apparatus comprising at least one microstructure, the method comprising: moving a liquid in one direction of the substrate in a different direction so that a surface between the microstructure and liquid generated on the upper and side surfaces of the microstructure By using the tension, a liquid patterning method of patterning the liquid inside the microstructure can be provided.
상기 기판은 상부가 개방된 형태인 것일 수 있다.The substrate may be of an open top shape.
상기 단위 미세기둥의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것일 수 있다.The material of the unit micropillar may be a hydrophilic material or a hydrophobic material.
본 실시예에 따르면, 기존의 채널형 패터닝 방법에 비하여 빠르고 간단하며 패턴의 형상 및 크기에 제약이 없으며, 또한, 액체, 특히, 미세 유체와 미세 구조물(microstructure) 재질간 친화도와 무관하게 균일한 패터닝이 가능하고, According to the present embodiment, there is no restriction on the shape and size of the pattern, and it is also possible to provide a patterning method which is faster and simpler than the conventional channel-type patterning method and has a uniform patterning irrespective of the affinity between liquids, particularly microfluidic and microstructure materials. Lt; / RTI >
기존의 채널형에 비하여 상대적으로 대면적으로 패터닝 구현이 가능하며, 또한, 원하는 위치에만 미량의 액체의 패터닝이 가능하다.Patterning can be realized in a relatively large area as compared with the conventional channel type, and patterning of a minute amount of liquid can be performed only at a desired position.
또한, 정해진 위치에만 액체가 패터닝 되므로 세포생물학 및 기타 생물학 실험에 두루 응용될 수 있고, 가장 큰 장점은 패턴된 액체(또는 세포, 물질 등)의 회수가 용이하다는 것이다. In addition, since the liquid is patterned only at a predetermined position, it can be applied to both cell biology and other biological experiments. The biggest advantage is that it is easy to recover the patterned liquid (or cells, substances, etc.).
또한, 복수개의 노즐을 이용하여 빠르고 간단하게 2종류 이상의 액체 패터닝이 가능하다.In addition, two or more types of liquids can be patterned quickly and simply using a plurality of nozzles.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 개략적인 일부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 노즐 적용 상태를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용한 액체의 패터닝 과정 중 액체 흡수(liquid imbibition) 과정을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용한 액체의 패터닝 과정 중 액체 분리(liquid isolation) 과정을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용한 액체의 패터닝 과정 중 액체 흡수(liquid imbibition) 과정을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용한 액체의 패터닝 과정 중 액체 분리(liquid isolation) 과정을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 와이핑시(패터닝시) 단위 미세구조물 간 거리에 따른 최대 와이핑 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 액체 패터닝 하는 상태를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 다양한 패턴 형상과 크기로 형성된 미세구조물를 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 다양한 패턴 형상과 크기로 액체를 패터닝한 결과를 나타낸 사진이다
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 기판 표면에 형성된 액체 패턴을 나타낸 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 액체 패터닝 후 복수의 미세구조물들 사이에 패터닝 된 세포와 하이드로젤의 혼합물을 나타낸 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 액체 패터닝 후 미세구조물 내의 물질을 회수하는 상태를 나타내고 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 액체 패터닝 후 특정 위치의 세포 또는 물질의 좌표를 확인할 수 있는 상태를 나타내고 있다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치가 응용될 수 있는 컴퓨터를 이용한 실험 및 결과 분석 시스템의 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 미세구조물의 위치정보(좌표)를 표시하는 하나의 예시적인 방법에 관한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 패터닝 하는 상태를 나타내고 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 와이핑 속도별 실험 결과를 나타내고 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치에서 여러 개의 노즐을 이용하면 동시에 2종 이상의 액체 패턴을 만들 수 있는 상태를 나타내고 있다.1 is a schematic partial configuration view of a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating a nozzle applying state of a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a liquid imbibition process during the patterning of a liquid using the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing a liquid isolation process during a process of patterning a liquid using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a photograph showing a liquid imbibition process during the patterning of a liquid using the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a liquid isolation process during the patterning process of a liquid using the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a maximum wiping speed and a distance between unit microstructures during wiping (patterning) using the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing liquid patterning using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph showing a microstructure formed in various pattern shapes and sizes of a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph showing a result of patterning a liquid in various pattern shapes and sizes using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention
11 is a photograph showing a liquid pattern formed on a substrate surface using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 is a photograph showing a mixture of a patterned cell and a hydrogel between a plurality of microstructures after liquid patterning using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 illustrates a state in which a material in a microstructure is recovered after liquid patterning using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 shows a state in which coordinates of a cell or a substance at a specific position can be confirmed after liquid patterning using the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 is a schematic diagram of a computer-based experimental and result analysis system to which a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied.
Figure 16 relates to one exemplary method of indicating positional information (coordinates) of a microstructure of a liquid patterning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 shows a state of patterning using a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
18 shows experimental results of the wiping speed of the liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19 shows a state in which two or more kinds of liquid patterns can be simultaneously formed by using a plurality of nozzles in a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. 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 or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 개략적인 일부 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 노즐 적용 상태를 도시한 구성도이고, FIG. 1 is a schematic partial configuration view of a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing a nozzle applying state of a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치는, 액체와 복수의 단위 미세기둥(microstructure)으로 이루어진 미세구조물 사이의 표면장력에 의해 원하는 위치에 액체를 패터닝 하는 장치이다.1 and 2, a liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a device for patterning a liquid at a desired position by surface tension between a liquid and a microstructure composed of a plurality of unit microstructures to be.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치는, 적어도 평평한 바닥면(110)과 표면(120)을 갖는 기판(substrate)(100), A liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 기판(100)의 표면(110)에 수직으로 돌출된 형태로 형성되고, 원하는 하나의 형태를 이루도록 복수개의 단위 미세기둥(210)을 갖는 적어도 하나 이상의 미세구조물(200), 및 At least one
상기 기판(100)의 표면(120)에 패터닝 하고자 하는 액체(300)를 미세구조물 (200)의 일방향에서 타방향으로 이동시켜 주기 위한 액체 이동부(400)를 포함할 수 있다.And a liquid moving
상기 액체 이동부(400)는 기판 상에 도포된 액체에 물리적 힘을 가하여 액체를 이동시킬 수 있는 수단이라면, 모두 동일한 작용을 통해 동일한 효과를 구현할 수 있기 때문에 모두 채용 가능하고, 특정 수단에 한정하는 것은 아니다.If the
액체 이동부(400)는 비한정적인 예시로, 상기 기판 표면의 액체(300)를 미세구조물(200)의 단위 미세기둥(210) 위로 와이핑(wiping) 하기 위한 와이퍼(wiper)를 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예의 액체 패터닝 장치의 구동을 설명하기 위해서, 비한정적인 예시로서 액체 이동부를 와이퍼(wiper)인 경우로 설명한다. 구체적이며 비한정적인 예시로, 기체를 불어서 유체를 이동시키거나, 기름(친수성 액체의 패터닝의 경우)과 같이 액체와 섞이지 않는 유체를 흘려 패터닝하고자 하는 유체를 이동시키는 방식 등의 수단의 채용이 가능함은 물론이다.The
또한, 상기 미세구조물(200)의 상부에 제공되어, 상기 기판(100)의 표면(120)에 액체를 분사하기 위한 복수개의 노즐(미도시)을 포함할 수 있다. The
또한, 효과적인 액체(300)의 패터닝을 위해서는, 상기 각 단위 미세기둥간의 거리(L1)는 미세구조물(300)간 거리(L2)보다 작게 형성될 수 있다.In addition, in order to effectively pattern the liquid 300, the distance L1 between each unit fine pillar may be smaller than the distance L2 between the
상기 액체(300)의 와이핑(wiping)시 상기 와이퍼(410)를 미세구조물 쪽으로 직접 움직여도 되지만, 상기 기판(100)을 와이퍼(410) 방향으로 움직여도 액체의 패터닝이 가능함은 물론이다.Although the
상기 기판(100)의 재질은 기판의 상부에서도 액체가 유입될 수 있게 상부가 개방되어 있으므로 친수성 물질은 물론 소수성 물질도 가능하다.Since the upper portion of the
상기 기판(100)의 재질은, 폴리스티렌 (Polystyrene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 등과 같은 대부분의 폴리머와, SU-8, PEG-DA 등의 광경화성 물질, 알루미늄, 철 등의 금속, 실리콘과 같은 연성 재질의 물질 모두 사용 가능하다.The material of the
또한, 기판(100)은 효과적인 액체(300)의 패터닝을 위해서는 그 표면(120)과 패터닝 하고자 하는 액체(300)가 60°~ 120°의 접촉각을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.The
또한, 상기 기판(100)의 재질은 소성을 갖는 재질 또는 탄성을 갖는 재질 모두 가능하다. In addition, the
상기 미세구조물(200)은 원하는 하나의 형태를 이루면서 상, 하, 좌, 우 매니스커스(meniscus)를 형성할 수 있도록 배열된 복수개의 단위 미세기둥(210)을 포함하며, 상기 단위 미세기둥(210)은 상기 기판(100)의 표면(120)에 수직 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. The
상기 단위 미세기둥(210)의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질 모두 가능하다.The unit
상기 단위 미세기둥(210)의 재질은 기판의 재질과 동일한 물질로서 기판과 한 몸체로 이루어질 수 있지만, 목적(필요)에 따라 기판과 상이한 물질을 사용할 수 있음은 물론이다. The material of the unit micropipes 210 may be the same material as the material of the substrate, but may be a material different from the substrate according to the purpose (need).
또한, 상기 단위 미세기둥(210)의 재질로서 가능한 물질은 상기한 기판의 재질로서 사용한 물질과 동일하다.The material that can be used as the material of the unit micropipes 210 is the same as the material used as the substrate.
상기 미세구조물(200)간 거리는 필요에 따라 동일한 거리 또는 상이한 거리로 형성될 수 있다.The distance between the
또한, 상기 각 단위 미세기둥간의 거리도 필요에 따라 동일한 거리 또는 상이한 거리로 형성될 수 있다. In addition, the distance between each unit fine pillar may be the same or different.
상기 단위 미세기둥(210)은 상기 기판(100)과 일체(하나의 몸체)로 형성되거나, 별개로 제작한 후 기판(100)의 표면(120)에 부착하여도 무방하다. The unit micropipes 210 may be integrally formed with the
상기 단위 미세기둥(210)의 모양은 원기둥에 한정되지 않으며, 사각기둥, 뿔 형태, 곡면 형태 등으로 형성될 수 있으며, 필요한 용도에 따라 여러 가지 모양으로 변경할 수 있음은 물론이다. The shape of the unit
또한, 상기 미세구조물(200)를 구성하는 각각의 단위 미세기둥(210)은 동일한 모양으로 형성될 수 있지만, 필요에 따라 각각 다른 모양으로 형성될 수 있음은 물론이다. In addition, although the unit
상기 단위 미세기둥(210)의 크기, 높이, 및 각 단위 미세기둥(210) 간의 거리는 패터닝 하고자 하는 액체의 종류 및 패터닝 속도에 따라 조절 가능하다.The size, height, and distance between each unit
상기 단위 미세기둥(210)의 모양이 원기둥 형태일 경우, 예컨대 상기 단위 미세기둥(210)의 직경은 100㎛~300㎛이고, 단위 미세기둥(210)의 높이는 100㎛~500㎛이며, 단위 미세기둥 간의 거리 또는 미세구조물 사이의 거리는 100㎛~500㎛이되, 단위 미세기둥간의 거리는 미세구조물 사이의 거리보다 짧을 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 이에 한정하는 것은 아니다.When the unit
또한, 패터닝 하고자 하는 액체(300)의 종류는 크게 제한이 없으나, 지나치게 높은 표면 장력을 갖거나 지나치게 높은 점성을 갖는 액체는 패터닝 효율 및 균일성을 감소시킬 수 있으므로, 패터닝 하고자 하는 액체의 종류 및 패터닝 속도에 따라 표면 장력의 크기와 점성의 점도를 변경(조절)할 수 있다. In addition, the type of the liquid 300 to be patterned is not limited. However, a liquid having an excessively high surface tension or an excessively high viscosity may reduce patterning efficiency and uniformity. Therefore, the kind of liquid to be patterned and the patterning Depending on the speed, the size of the surface tension and the viscosity of the viscosity can be changed (adjusted).
패터닝 하고자 하는 액체(300)의 가능한 물질은, 물, 기름, 하이드로젤 등 기판과 미세구조물의 변형을 일으킬 수 있는 물질을 제외한 대부분의 액체가 사용 가능하며, 특히, 콜라겐, 피브린젤, 마트리젤 등의 하이드로젤, PEG-DA 등의 감광제 및 기타 여러 종류의 액체 상태 물질이 모두 가능하다. 그리고, 패터닝 시 목적(필요)에 따라 액체에 세포나 DNA, 및 마이크로 비드 기타 고형물과의 혼합물도 모두 사용 가능하다.Most of the possible liquids of the liquid 300 to be patterned are water, oil, hydrogel, and other materials that can cause deformation of the substrate and microstructures. In particular, collagen, fibrin gel, A hydrogel of PEG-DA, a sensitizer such as PEG-DA, and various other liquid-state materials. In addition, a mixture of a cell, DNA, microbead, and other solids can be used in the liquid depending on the purpose (need) at the time of patterning.
또한, 상기 액체 이동부(400)의 와이퍼(410)는 패터닝 하고자 하는 액체(300)를 와이핑(이동)하기 위한 것으로, 상기 와이퍼(340)의 표면은 친수성 물질 또는 소수성 물질 모두 가능하다. The
상기 와이퍼(410)의 표면은 효과적인 액체(300)의 패터닝을 위하여 평면으로 형성될 수 있다. The surface of the
상기 액체 이동부(300)의 와이퍼(310)의 재질은 기판 표면에 돌출된 단위 미세기둥과 접촉시 단위 미세기둥을 손상시키지 않을 정도의 일정한 크기의 연성(유연성)을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. The material of the wiper 310 of the
상기 와이퍼(410)의 재질로는 실리콘이나 고무, PET 필름, PS 필름 등 연성 재질이 사용될 수 있다. As the material of the
상기 와이퍼(410)로 패터닝 하고자 하는 액체(300)를 와이핑(wiping)시, 와이퍼와 기판의 표면이 이루는 각도는 0°~90° 사이의 각도를 가질 수 있다. When wiping the liquid 300 to be patterned with the
그리고, 액체 패터닝 장치는 예컨대, 신약 개발 또는 화장품 개발을 위한 세포 독성 테스트, 질병 진단, 중합효소 연쇄 반응 (PCR: polymerase chain reaction), 세포 생물학 연구 등과 같은 분야에 응용 가능하다.The liquid patterning apparatus can be applied to fields such as cytotoxicity test for development of new drugs or cosmetics, diagnosis of disease, polymerase chain reaction (PCR), cell biology research, and the like.
상기 노즐(500)의 크기는 필요에 따라 조절될 수 있으며, 예컨대, 5~10인치의 직경을 가질 수 있다. The size of the
또한, 복수개의 노즐(500)은 필요에 따라 각각 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성될 수도 있다.In addition, the plurality of
복수개의 노즐(500)은 필요에 따라 동일한 색상의 액체 또는 각각 다른 색상의 액체를 분사할 수 있다. The plurality of
또한, 복수개의 노즐(500)은 필요에 따라 동일한 액체 또는 각각 다른 종류의 액체를 분사할 수 있다.In addition, the plurality of
본 발명의 다른 일 실시예는, 적어도 평평한 바닥면과 표면을 갖는 기판(substrate), 및 상기 기판의 표면에 수직으로 돌출된 형태로 형성되고, 원하는 하나의 형태를 이루도록 복수개의 단위 미세기둥을 갖는 적어도 하나 이상의 미세구조물을 포함하는 장치의 상기 미세구조물 내부에 액체를 패터닝하는 방법으로서, 상기 기판의 일방향에서 타방향으로 액체를 이동시켜, 미세구조물의 상부 및 측면에서 발생하는 액체와 미세구조물간의 표면장력을 이용하여, 미세구조물 내부에 액체를 패터닝하는 액체 패터닝 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a substrate having a substrate having at least a flat bottom surface and a surface and a plurality of unit fine columns formed in a shape protruding perpendicularly to the surface of the substrate, A method of patterning a liquid inside of a microstructure of an apparatus comprising at least one microstructure, the method comprising: moving a liquid in one direction of the substrate in a different direction so that a surface between the microstructure and liquid generated on the upper and side surfaces of the microstructure Provided is a liquid patterning method for patterning a liquid in a microstructure using a tension.
이는, 전술한 액체 패터닝 장치에서, 액체 이동부를 제외한 기판, 및 기판 상의 미세구조물을 포함하는 구조의 장치를 이용한 액체 패터닝 방법일 수 있다. This may be a liquid patterning method using a device of a structure including the substrate except for the liquid moving portion and the microstructure on the substrate in the liquid patterning device described above.
이러한 액체 패터닝 방법은, 미세구조물의 측면 뿐 아니라, 상부에서 발생하는 액체와 미세구조물간의 표면장력에 따라 발생하는 매니스커스는 이용할 수 있다. 이에, 측면에서 발생하는 매니스커스와 상부에서 발생하는 매니스커스가 합쳐져 미세구조물 내에 액체가 패터닝 될 수 있으며, 액체와 미세구조물 사이의 친화도와 관 계 없이 액체의 패터닝이 가능하다.Such a liquid patterning method can be applied not only to the side surface of the microstructure, but also to the meniscus generated depending on the surface tension between the liquid and the microstructure generated at the upper side. Thus, the liquid can be patterned in the microstructure by combining the manifold generated at the side and the meniscus generated at the upper side, and the liquid can be patterned regardless of the affinity between the liquid and the microstructure.
상기 기판은 상부가 개방된 형태인 것일 수 있다. 상부가 개방됨으로써, 미세구조물 상부에서의 매니스커스 활용이 용이할 수 있으며, 액체 패터닝 후 회수 또한 용이할 수 있다.The substrate may be of an open top shape. By opening the upper part, the use of the maniskers on the upper part of the microstructure can be facilitated, and recovery after liquid patterning can be facilitated.
상기 단위 미세기둥의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것일 수 있다. 이는, 상부에서 발생하는 매니스커스를 활용함으로써 가능해 지는 것으로서, 액체와의 친화도화 무관하게 단위 미세기둥의 재질은 친수성, 또는 소수성 물질 모두의 사용이 가능하다.The material of the unit micropillar may be a hydrophilic material or a hydrophobic material. This is made possible by utilizing the meniscus generated from the upper part, and it is possible to use hydrophilic or hydrophobic materials as the material of the unit fine pillar irrespective of affinity with the liquid.
이하에서, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치의 작동에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation of the liquid patterning apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 패터닝 장치는, 수직으로 돌출된 형태의 단위 미세기둥(microstructure)(210)을 갖는 복수개의 미세구조물(200)을 갖는 기판(100)의 표면(120)에 패터닝 하고자 하는 예컨대, 액체(300) 또는 히드로겔(hydrogel)을 떨어뜨린 후 평평한 표면을 갖는 액체 이동부(400)의 와이퍼(410)로 상기 기판(100) 표면(120)의 액체 또는 히드로겔을 도 1의 화살표 방향과 같이 상기 기판(100)의 일방향에서 타방향으로 쓸어 주면(wiping) 액체(300) 또는 히드로겔과 단위 미세기둥(microstructure)(210) 사이의 표면장력에 의해 원하는 위치에 액체가 패터닝 되는 것이다.A liquid patterning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
액체 패터닝은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 액체 흡수(liquid imbibition), 액체 분리(liquid isolation)의 2단계로 구분될 수 있다.The liquid patterning can be divided into two steps, liquid imbibition and liquid isolation, as shown in Figs. 3 to 6.
[Phase 1: 액체 흡수(Liquid Imbibition)][Phase 1: Liquid Imbibition]
액체(300)를 와이핑하면 단위 미세기둥(210)과 액체(300) 사이에 매니스커스가 형성되며 액체(300)가 미세구조물(200) 안쪽으로 밀려 들어가게 된다. 이 때, 기판(100)이 소수성 재질일 경우에는, 도 3, 도 5과 같이 미세구조물(200) 가운데 부분으로는 유체가 들어가지 않지만 기판(100) 위쪽에서 밀려 내려오는 매니스커스에 의해 측면 3개의 매니스커스가 합쳐지면서 미세구조물(200) 안쪽이 액체로 다 차게 된다.When the liquid 300 is wiped, a meniscus is formed between the unit micropipes 210 and the liquid 300, and the liquid 300 is pushed into the
또한, 기판(100)과 단위 미세기둥(210)이 친수성 재질일 경우에는, 무조건 액체가 잘 들어가므로 고려할 필요가 없다.In addition, when the
[Phase 2: 액체 분리(Liquid Isolation)][Phase 2: Liquid Isolation]
액체(300)가 미세구조물(200) 안쪽에 들어 찬 이후에 계속 와이핑을 해주면 매니스커스를 형성하면서 액체(300)가 와이핑 방향으로 이동된다. 이 때, 단위 미세기둥(210) 사이에 형성된 매니스커스와 외부의 매니스커스는 모두 같은 크기의 곡률반경을 가지므로 미세구조물(200) 바깥쪽의 매니스커스가 훨씬 빨리, 그리고 멀리 이동하게 되면서 결과적으로는 미세구조물(200) 내에 액체가 패터닝 된다.If the liquid 300 is continuously wiped after the liquid 300 enters the
또한, 본 발명의 액체 패터닝 장치는 액체의 표면장력을 이용한 방법이므로 액체 이동 시 관성의 영향보다 표면장력의 영향이 더 클 경우에만 가능하다. 따라서, 표면장력과 관성력 사이의 관계를 나타내는 웨버넘버 (Weber number)를 이용하면 패터닝이 가능한 유체의 종류, 단위 미세기둥 간의 거리 및 와이핑 속도의 계산 및 예측이 가능하다.Further, since the liquid patterning apparatus of the present invention is a method using liquid surface tension, it is possible only when the effect of surface tension is larger than the influence of inertia upon liquid movement. Therefore, using the Weber number, which shows the relationship between the surface tension and the inertial force, it is possible to calculate and predict the kind of fluid that can be patterned, the distance between the unit fine pillar and the wiping speed.
We=(2)/We = ( 2 ) /
ρ=density of liquid(액체의 밀도)ρ = density of liquid
σ=surface tension of liquid(액체의 표면장력)σ = surface tension of liquid
L=length between two microstructures(2개의 단위 미세기둥 사이의 거리)L = length between two microstructures (distance between two unit microstructures)
u=velocisy of moving liquid (wiping speed)[액체의 이동 속도(와이핑 속도)]u = velocity of moving liquid (wiping speed) [liquid moving speed (wiping speed)]
이 때, 표면장력의 영향이 더 크다는 것은 웨버넘버(Weber number)가 1보다 작다는 의미이므로 We=(2)/≪1At this time, the greater the influence of the surface tension means that the Weber number is smaller than 1, so We = ( 2 ) / 1
을 만족시키는 조건에서만 패터닝이 가능하다.The patterning can be performed only under the conditions that satisfy the following conditions.
예를 들어, 100 um 간격으로 배열된 미세 구조물에 물을 패터닝 할 경우For example, when water is patterned on microstructures arranged at intervals of 100 μm
We=(?^2)/=(1000x100x(10)6x2)/0.07≪1 We = (? ^ 2) / = (1000x100x (10) 6 x 2) /0.07«1
을 만족시켜야 한다..
이 식을 계산하면 100um 간격으로 배열된 미세구조물이(200)에 액체, 예컨대, 물을 패터닝 하려면 와이핑 속도는 약 0.84m/s 보다 느려야 한다는 것을 알 수 있다.Calculating this equation, it can be seen that the wiping speed should be slower than about 0.84 m / s in order to pattern a liquid, for example, water, on the microstructures arranged at intervals of 100 um (200).
이와 같은 방법으로 물 이외의 다른 액체의 패터닝이나 간격이나 크기가 다른 미세구조물(200)에서의 패터닝 시 결과를 예측할 수 있고, 이를 고려하여 액체 패터닝 장치 및 자동 패터닝 시스템을 설계할 수 있다.In this way, the liquid patterning device and the automatic patterning system can be designed in consideration of the patterning of liquid other than water, the result of patterning in the
도 7을 참조하면, 하기와 같이, 단위 미세기둥간 거리가 멀수록 천천히 와이핑(wiping) 해야 하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that as the distance between the unit micro-pillars increases, wiping must be performed slowly as described below.
Umax@100um = 0.8367 m/sU max @ 100um = 0.8367 m / s
Umax@200um = 0.5916 m/sU max @ 200um = 0.5916m / s
Umax@300um = 0.4830 m/sU max @ 300um = 0.4830 m / s
Umax@400um = 0.4183 m/sU max @ 400um = 0.4183 m / s
Umax@500um = 0.3742 m/sU max @ 500 um = 0.3742 m / s
Umax@600um = 0.3416 m/sU max @ 600um = 0.3416 m / s
Umax@700um = 0.3162 m/sU max @ 700um = 0.3162 m / s
Umax@800um = 0.2958 m/sU max @ 800um = 0.2958m / s
Umax@900um = 0.2789 m/sU max @ 900 um = 0.2789 m / s
도 8 내지 도 10을 참고하면, 본 발명의 비채널형 액체 패터닝 장치는 기존의 채널형 액체 패터닝 장치에 비해 빠르고 간단하며 패턴 형상 및 크기의 제한이 없음을 알 수 있다.8 to 10, the non-channel type liquid patterning apparatus of the present invention is faster and simpler than the conventional channel type liquid patterning apparatus, and has no limitation on the pattern shape and size.
도 11은 50 mm X 50 mm 기판 표면에 형성된 8000개 액체 패턴을 나타낸 사진이다.11 is a photograph showing 8000 liquid patterns formed on a 50
도 12는 단위 미세기둥 사이에 패터닝된 Hydrogel+microalgae 혼합물을 나타낸 사진이다. 12 is a photograph showing a Hydrogel + microalgae mixture patterned between unit fine columns.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액체 패터닝 장치를 이용하여 원하는 위치에만 미량의 세포 또는 액체 패터닝 가능함을 알 수 있다(ROI fix, 기존 페트리디쉬 등의 방법에 비해 극소량의 세포 및 액체만 필요).12, it can be seen that a minute amount of cells or liquid can be patterned only at a desired position by using the liquid patterning apparatus of the present invention (ROI fix, only a very small amount of cells and liquid are needed ).
도 13, 및 도 14를 참고하면, 본 발명에 따른 액체 패터닝 장치는 상단이 오픈된 기판 표면 상에서 이루어 지기 때문에, 기존 마이크로 채널 안에서의 패터닝 방법으로는 불가능했던 물질의 회수가 가능하다.13 and 14, since the liquid patterning apparatus according to the present invention is formed on the surface of the substrate with the top opened, it is possible to recover the material that was impossible with the conventional patterning method in the microchannel.
와이핑을 통한 액체 패터닝 후, 현미경으로 관찰하며 원하는 결과를 나타내는 특정 위치의 세포 또는 물질의 좌표를 확인하고 직접 눈으로 보며 좌표의 위치상에 패터닝 된 세포 또는 물질을 피펫(700) 등을 이용하여 회수가 가능하다.After liquid patterning through wiping, the cells are observed with a microscope, and the coordinates of the cells or substances at a specific position showing the desired result are confirmed. The cells or substances patterned on the positions of the coordinates are observed with direct eye, It is possible to recover.
또한, 도 15, 및 도 16과 같이 각 미세구조물마다 고유의 위치 정보 (예 : 좌표)를 표시하여 매 실험시 마다 특정 위치를 찾아야 하는 번거로움을 없앨 수 있으며 컴퓨터를 이용한 패턴 인식을 통해 별도의 모니터링(motorized stage) 없이 정확한 위치를 확인할 수 있으며 이미지의 크기, 밝기, 회전 등 편집이 자동으로 이루어지는 시스템 개발에 이용 가능하다. 또한 실험 결과 분석을 위한 이미지 편집도 자동으로 이루어질 수 있다. In addition, unique position information (e.g., coordinates) may be displayed for each microstructure as shown in FIGS. 15 and 16, thereby eliminating the hassle of finding a specific position for each experiment. It can be used for the development of a system that can check the exact position without monitoring (motorized stage) and automatically edit image size, brightness, rotation etc. Also, image editing for analysis of experimental results can be done automatically.
도 17은 본 발명에 따른 액체 패터닝 장치를 이용하여 패터닝 하는 상태를 나타내고 있으며, 도 18은 본 발명에 따른 액체 패터닝 장치의 와이핑 속도별 실험 결과를 나타내고 있고, 도 19는 본 발명에 따른 액체 패터닝 장치에서 여러 개의 노즐을 이용하면 동시에 2종 이상의 액체 패턴을 만들 수 있는 상태를 나타내고 있다.FIG. 17 shows the state of patterning using the liquid patterning apparatus according to the present invention, FIG. 18 shows the experimental results of the wiping speed of the liquid patterning apparatus according to the present invention, FIG. 19 shows the results of the liquid patterning The use of multiple nozzles in a device indicates that two or more liquid patterns can be made at the same time.
100: 기판 110: 바닥면
120: 표면 300: 액체
400: 액체 이동부 410: 와이퍼
500: 노즐100: substrate 110: bottom surface
120: surface 300: liquid
400: liquid moving part 410: wiper
500: Nozzle
Claims (19)
상기 기판의 표면에 수직으로 돌출된 형태로 형성되고, 원하는 하나의 형태를 이루도록 복수개의 단위 미세기둥을 갖는 적어도 하나 이상의 미세구조물, 및
상기 기판 표면의 패터닝 하고자 하는 액체를 미세구조물의 일방향에서 타방향으로 이동시켜 주기 위한 액체 이동부
를 포함하고,
상기 액체 이동부는 상기 기판 상에 도포된 액체에 물리적 힘을 가하여 액체를 이동시키고,
상기 액체 이동부는 상기 기판 표면의 액체를 미세구조물의 단위 미세기둥 위로 와이핑(wiping) 하기 위한 와이퍼(wiper)를 포함하고,
상기 와이퍼의 재질은 기판 표면에 돌출된 단위 미세기둥과 접촉시 단위 미세기둥을 손상시키지 않을 정도의 일정한 크기의 연성을 갖는 재질로 이루어지고,
상기 복수개의 단위 미세기둥은 상, 하, 좌, 우 매니스커스(meniscus)를 형성할 수 있도록 배열되고,
상기 와이퍼의 표면은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지고,
상기 와이퍼로 패터닝 하고자 하는 액체를 와이핑(wiping)시, 상기 와이퍼와 상기 기판의 표면이 이루는 각도는 0°~90° 사이의 각도를 가지고,
상기 와이퍼의 표면은 평면으로 형성되는 것인 액체 패터닝 장치.A substrate having at least a flat bottom surface and a surface,
At least one microstructure formed in a shape protruding perpendicularly to the surface of the substrate and having a plurality of unit fine columns to form a desired shape,
For moving the liquid to be patterned on the surface of the substrate from one direction to the other direction of the microstructure,
Lt; / RTI >
Wherein the liquid moving unit applies a physical force to the liquid applied on the substrate to move the liquid,
Wherein the liquid moving part includes a wiper for wiping the liquid on the surface of the substrate onto the unit fine pillar of the microstructure,
The material of the wiper is made of a material having a certain degree of ductility so as not to damage the unit fine pillar when it comes in contact with the unit fine pillar protruding from the surface of the substrate,
The plurality of unit fine columns are arranged to form an upper, a lower, a left, and a right meniscus,
The surface of the wiper is made of a hydrophilic substance or a hydrophobic substance,
When the liquid to be patterned by the wiper is wiped, the angle formed by the wiper and the surface of the substrate has an angle between 0 ° and 90 °,
Wherein the surface of the wiper is flat.
상기 액체 패터닝 장치는, 상부가 개방된 형태인 것인 액체 패터닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the liquid patterning device is of an open top shape.
상기 단위 미세기둥의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것인 액체 패터닝 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the material of the unit micropillar is made of a hydrophilic material or a hydrophobic material.
상기 미세구조물의 상부에 제공되어, 상기 기판의 표면에 액체를 분사하기 위한 복수개의 노즐을 포함하는 것인 액체 패터닝 장치.The method according to claim 1,
And a plurality of nozzles provided on the top of the microstructure for jetting liquid onto the surface of the substrate.
상기 기판의 재질은 친수성 물질 또는 소수성 물질로 이루어지는 것인 액체 패터닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is made of a hydrophilic material or a hydrophobic material.
상기 기판은 그 표면과 패터닝 하고자 하는 액체가 60°~ 120°의 접촉각을 갖는 재료로 이루어지는 것인 액체 패터닝 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the surface of the substrate and the liquid to be patterned are made of a material having a contact angle of 60 [deg.] To 120 [deg.].
상기 단위 미세기둥의 모양은 원기둥, 사각기둥, 뿔 형태, 곡면 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 것인 액체 패터닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the shape of the unit fine pillar is formed in at least one of a cylindrical shape, a square pillar, a horn shape, and a curved shape.
복수개의 노즐은 동일한 색상의 액체 또는 각각 다른 색상의 액체를 분사하는 것인 액체 패터닝 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of nozzles eject a liquid of the same color or a liquid of a different color.
복수개의 노즐은 동일한 액체 또는 각각 다른 종류의 액체를 분사하는 것인 액체 패터닝 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of nozzles eject the same liquid or each different kind of liquid.
패터닝 하고자 하는 액체는, 기판과 미세구조물의 변형을 일으킬 수 있는 물질을 제외한 액체, 또는 상기 액체에 세포, DNA, 또는 마이크로 비드를 혼합한 혼합물을 포함하는 것인 액체 패터닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the liquid to be patterned comprises a liquid except a substrate and a substance capable of causing deformation of the microstructure, or a mixture of cells, DNA, or microbeads in the liquid.
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| KR20190096566A (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-20 | 광운대학교 산학협력단 | Apparatus for Separating Particles of Sample with Meniscuss and Method thereof |
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