KR102369629B1 - 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템은 다수의 롤에 의하여 이송되며, 혈액을 검시하는 바이오칩을 다수 제작하는 시스템부와, 상기 바이오칩의 상부에 부착되는 보호커버를 다수의 롤에 의하여 제작하는 커버부와, 상기 시스템부와 상기 커버부를 롤투롤에 의하여 접착시키는 접착부를 포함할 수 있다.

Description

롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템{Biochip Making System using Roll to Roll}
본 발명은 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈액으로 각종 질병을 검시할 수 있는 바이오칩을 롤투롤을 활용하여 대량 생산할 수 있는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 유체시료의 분석은 화학 및 생명공학 분야 외에도 환자로부터 채취한 혈액, 체액의 분석을 통한 진단 분야 등에서 광범위하게 이용되고 있다. 근래에는 이러한 유체시료의 분석을 좀 더 간편하고 효율적으로 수행하기 위하여, 소형화된 다양한 종류의 분석 및 진단 장비들과 기술들이 개발되고 있다.
특히, 랩온어칩(lab-on-a-chip)은 시료의 분리, 정제, 혼합, 표지화, 분석 및 세정 등 실험실에서 수행되는 다양한 실험 과정들을 미세유체역학, 미세유체조작과 같은 관련 기술들을 이용하며, 소형 모터 또는 모세관 현상 등을 구동력으로 사용하여 유체 시료가 칩 내부에 형성된 미세채널을 통하여 이동하게 함으로써 작동된다.
이러한 랩온어칩을 제작함에 있어서 여러 방법이 사용되지만, 제작성형에 의한 제조방법의 경우 금형의 기계가공으로 제조가 가능한 형상의 크기 및 정밀도에는 한계가 있다.
즉, 수십 마이크로 미만 크기의 미세한 폐쇄 채널을 제조함에 있어서, 채널의 모서리 부분을 손실 없이 일정하게 가공하는 것은 용이하지 않으며, 이는 대량 생산 시 규격 및 품질 관리 등에 문제를 일으킬 수 있다. 또한 이러한 채널 구조의 미세한 오차는 유체 흐름을 방해하여, 일관성 없는 분석 결과를 초래하게 된다.
그리고, 미세채널 상에 단차, Pillar 등 필요한 형상을 형성함에 있어서 원하는 나노 또는 마이크로 단위 수치의 정확한 형상을 구현하는 것은 매우 어려운 일이다.
그리고 기존의 기계가공에 의한 금형 제작은 생산 시간이 오래 걸리므로 대량 생산을 진행하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-0961850호(2010.05.31)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 바이오칩을 대량 생산할 수 있는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노 단위의 미세한 조정이 필요한 바이오칩을 생산할 수 있는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템은 다수의 롤에 의하여 이송되며, 혈액을 검시하는 바이오칩을 다수 제작하는 시스템부와, 상기 바이오칩의 상부에 부착되는 보호커버를 롤투롤에 의하여 제작하는 커버부와, 상기 시스템부와 상기 커버부를 롤투롤에 의하여 접착시키는 접착부를 포함할 수 있다.
상기 바이오칩은 혈액이 공급되는 공급홀과, 상기 공급홀을 통해 유입되는 혈액이 이동하는 가이드홈과, 상기 가이드홈을 통해 이동하는 혈액과 상기 시약이 혼합되는 다수의 웰을 구비할 수 있다.
상기 시스템부는 상기 필름이 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 필름을 공급하는 풀림롤과, 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 일면에 투명재질의 코팅재를 공급하는 코팅공급부와, 상기 코팅공급부에서 코팅된 상기 코팅재를 롤투롤에 의하여 압착하여 상기 웰이 형성되는 본체를 생성하는 제 1압착부와, 상기 제 1압착부에서 형성된 다수의 상기 웰에 적어도 하나 이상의 시약을 투입하는 투입부를 구비할 수 있다.
상기 커버부는 상기 필름이 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 필름을 공급하는 풀림롤과, 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 일면에 코팅재를 공급하는 코팅공급부와, 상기 코팅공급부에서 코팅된 상기 코팅재를 롤투롤 사이로 이송시켜 압착시킨 후 경화시킴에 따라 상기 보호커버를 생성하는 제 2압착부와, 상기 제 2압착부에서 이송되는 상기 보호커버의 일면에 접착제를 공급하는 본딩장치를 구비할 수 있다.
상기 코팅공급부는 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 표면에 부착된 이물질 및 정전기를 제거하는 표면정리장치와, 상기 표면정리장치에서 표면이 정리된 상기 필름의 일면에 코팅재를 도포하하는 도포장치와, 액체로 형성된 상기 코팅재를 건조하는 건조장치를 구비할 수 있다.
상기 제 1압착부는 상기 코팅공급부에서 이송되는 상기 코팅재의 표면을 압착하여 다수의 상기 웰을 생성하는 시스템롤과, 상기 시스템롤의 표면에 다수의 상기 웰의 깊이에 따라 각각 다른 길이로 형성되는 다수의 돌기와, 상기 시스템롤과 대응되는 위치에 구비되어 상기 필름을 이송시키는 이송롤과, 다수의 상기 웰이 제작된 상기 본체를 경화시키는 경화장치를 구비할 수 있다.
상기 투입부는 상기 제 1압착부에서 상기 본체에 형성된 다수의 상기 웰에 적어도 하나 이상의 상기 시약을 투입하는 시약투입장치와, 상기 시약투입장치에서 이송되는 상기 바이오칩에 투입된 상기 시약을 건조시키는 시약건조장치를 구비할 수 있다.
상기 접착부는 상기 시스템부에서 제작된 상기 본체와 상기 접착제가 도포된 상기 보호커버를 롤투롤에 의하여 부착시키는 접합장치와, 상기 접합장치에서 이송된 상기 필름이 관통되며, 상기 접착제를 건조시키는 UV건조장치와, 상기 보호커버가 부착된 상기 바이오칩 및 상기 필름을 절단하는 커팅장치를 구비할 수 있다.
상기 커팅장치는 상기 보호커버가 부착된 상기 바이오칩의 일부를 관통하여 상기 혈액이 공급되는 공급홀을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템에 의하면, 롤투롤에 의하여 필름이 이송되며 코팅재가 상부에 도포되어 바이오칩 패턴을 생성하는 것으로 바이오칩을 대량 생산할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 나타낸 사시도.
도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템부를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접착부를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩을 나타낸 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 바이오칩을 나타낸 분해사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템은 다수의 롤에 의하여 이송되며, 혈액을 검시하는 바이오칩(10)을 다수 제작하는 시스템부(100)와, 상기 바이오칩(10)의 상부에 부착되는 보호커버(40)를 다수의 롤에 의하여 제작하는 커버부(200)와, 상기 시스템부(100)와 상기 커버부(200)를 롤투롤에 의하여 접착시키는 접착부(300)를 구비할 수 있다.
롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템은 유연성이 확보된 필름(20)을 롤투롤에 의하여 이송시키며, 이송되는 필름(20)의 일면에 코팅재(70)를 코팅한 후에, 그 위에 바이오칩(10)을 생성한 본체(30)에 보호커버(40)를 부착시켜 생성할 수 있다. 그로 인해, 혈액을 공급시킴에 따라 혈액과 시약(60)이 혼합되어 암 등 각종 질병의 유무나 진행 상태를 알수 있는 의료용 바이오칩(10)을 대량을 생산할 수 있다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 바이오칩(10)은 혈액이 공급되는 공급홀(11)과, 상기 공급홀(11)을 통해 유입되는 혈액이 이동하는 가이드홈(12)과, 상기 가이드홈(12)을 통해 이동하는 혈액과 상기 시약(60)이 혼합되는 다수의 웰(13)을 구비할 수 있다.
상기 공급홀(11)은 바이오칩(10)과 바이오칩(10) 상부에 부착되는 보호커버(40)를 관통하여 소정의 크기로 형성될 수 있으며, 혈액을 떨어뜨리면 가이드홈(12)을 통해 다수의 웰(13)로 공급된다. 이 때, 공급홀(11)에 공급된 혈액은 가이드홈(12)을 통해 흡수된다.
이러한 공급홀(11)은 바이오칩(10)의 하부 필름(20)까지 관통시켜 형성될 수 있으나 바이오칩(10)에 공급된 혈액이 외부로 방출되지 않도록 할 때는 필름(20)은 관통하지 않을 수 있다.
상기 가이드홈(12)은 공급홀(11)과 다수의 웰(13)까지 연결되는 다수의 통로일 수 있으며, 다수의 웰(13)은 가이드홈(12)보다 깊게 형성되어 웰(13)로 공급되는 혈액이 가이드홈(12)을 거쳐 이동할 때 필터링될 수 있다.
다수의 웰(13)은 224개로 형성되나 수량은 다양하게 변동될 수 있으며, 웰(13)에는 시약(60)이 투입되어 혈액과 시약(60)이 혼합됨에 따라 발광하는 빛에 의하여 각종 질병을 판단할 수 있다.
이러한 웰(13)은 원형으로 형성되나 사용 목적 및 혈액의 양에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 시스템부(100)는 엠보싱 및 프린팅 모듈로 형성되며, 상기 필름(20)이 권취된 권취롤(50)의 중심에 구비되어 상기 권취롤(50)을 회전하며 상기 필름(20)을 공급하는 풀림롤(110)과, 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 필름(20)의 일면에 투명재질의 코팅재(70)를 공급하는 코팅공급부(120)와, 상기 코팅공급부(120)에서 코팅된 상기 코팅재(70)를 롤투롤에 의하여 압착하여 상기 웰(13)이 제작되는 본체(30)를 생성하는 제 1압착부(130)와, 상기 제 1압착부(130)에서 제작된 다수의 상기 웰(13)에 적어도 하나 이상의 시약(60)을 투입하는 투입부(140)를 구비할 수 있다.
상기 권취롤(50)은 상기 풀림롤(110)에 의하여 회전하며 풀릴 수 있으며 롤투롤 장치에서 이송될 수 있도록 유동성이 확보되어 유연하며 얇은 재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 필름(20)은 소정의 길이로 형성되거나 길게 형성되어 상기 롤투롤 장치에서 끊기지 않고 이동하며 형성될 수 있다.
상기 권취롤(50)에 코팅된 필름(20)은 PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름(20), PET 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 투명한 실리콘 재질로 형성되어 혈액의 발광을 육안으로 확인할 수 있도록 한다.
상기 코팅공급부(120)는 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 필름(20)의 표면에 부착된 이물질 및 정전기를 제거하는 표면정리장치(121)와, 상기 표면정리장치(121)에서 표면이 정리된 상기 필름(20)의 일면에 코팅재(70)를 도포하는 도포장치(122)와, 액체로 형성된 상기 코팅재(70)를 건조하는 건조장치(123)를 구비할 수 있다.
상기 코팅공급부(120)에서 필름(20)의 표면에 코팅되는 코팅재(70)는 상기 필름(20)과 동일하게 PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름(20), PET 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 얇게 도포될 수 있다.
이와 같은 코팅재(70)를 필름(20)에 도포하기 전에 필름(20)은 표면정리장치(121)에 의하여 이물질이 제거되거나 정전기를 제거할 수 있다. 이 때, 표면정리장치(121)는 하단에서 상기 필름(20)의 표면을 균등하게 하기 위하여 기체 상태의 정리물질(Plasma)이 공급되거나 필름(20)의 표면을 깍거나 바람을 공급하여 정리할 수 있다.
이 때, 기체 상태의 정리물질이 공급될 경우 표면정리장치(121)에 고온으로 기체 상태의 정리물질이 필름(20)의 일면에 균등하게 부착될 수 있다 이에 대해 자세히 설명하면, 표면정리장치(121)는 플라즈마처리기, 이오나이저, 제전바 등으로 형성되며, 소재 표면을 전처리하고 정전기를 제거할 수 있다. 그리고 플라즈마처리의 경우 소재표면에 플라즈마가스가 달라붙어 있으므로 정리물질이 붙어 있을 수도 있다
상기 도포장치(122)는 표면정리장치(121)에서 이송되는 필름(20)의 일면에 바이오칩(10)을 형성하는 코팅재(70)를 도포할 수 있다. 상기 코팅재(70)는 액체 상태로 형성됨에 따라 도포장치(122)에 의하여 도포될 수 있으며, 바이오칩(10)의 폭과 두께에 따라 도포장치(122)에서 코팅재(70)를 도포하는 양이 달라질 수 있다.
이 때, 상기 도포장치(122)에서 도포되는 코팅재(70)는 롤투롤 장치에 의하여 이송되는 필름(20)의 상부에 도포되는 것으로 정량으로 코팅재(70)가 공급되어야 한다.
상기 건조장치(123)는 액체로 도포장치(122)에서 도포된 코팅재(70)를 건조시켜 소정의 크기로 경화시킬 수 있으며, 건조장치(123)의 온도는 다양하게 조절된다.
상기 제 1압착부(130)는 경화된 코팅재(70)를 상부와 하부에 각각 구비되는 시스템롤(131)과 이송롤(133) 사이를 관통하며 코팅재(70)의 상부에 다수의 웰(13)이 제작되는 본체(30)를 생성한다.
이와 같은 상기 제 1압착부(130)는 상기 코팅공급부(120)에서 이송되는 상기 코팅재(70)의 표면을 압착 혹은 인쇄하여 다수의 상기 웰(13)을 생성하는 시스템롤(131)과, 상기 시스템롤(131)의 표면에 다수의 상기 웰(13)의 깊이에 따라 각각 다른 길이로 형성되는 다수의 돌기(132)와, 상기 시스템롤(131)과 대응되는 위치에 구비되어 상기 필름(20)을 이송시키는 이송롤(133)과, 다수의 상기 웰(13)이 제작된 상기 본체(30)를 경화시키는 경화장치(134)를 구비할 수 있다.
상기 시스템롤(131)은 상기 이송롤(133)의 상부에 상기 바이오칩(10)과 동일한 두께로 이격될 수 있으며, 상기 이송롤(133)보다 크기 및 무게가 크게 형성되어 이송되는 코팅재(70)의 상부에 다수의 웰(13) 및 가이드홈(12)을 생성할 수 있다.
이 때, 시스템롤(131)의 외측 표면에는 다수의 웰(13) 및 가이드홈(12)의 깊이와 동일한 돌기(132)가 구비될 수 있으며, 시스템롤(131)이 회전함에 따라 웰(13)이 생성된다.
그리고 돌기(132)는 다수의 웰(13) 및 가이드홈(12)을 코팅재(70)에 생성하기 위하여 시스템롤(131)의 외부에 다양한 길이로 돌출될 수 있으며, 시스템롤(131)이 코팅재(70)를 누르면 돌기(132)에 의하여 웰(13) 및 가이드홈(12)이 형성되는 본체(30)가 생성된다.
상기 경화장치(134)는 필름(20)의 일면에서 이송되며 돌기(132)에 의하여 코팅재(70)에 웰(13) 및 가이드홈(12)이 생성된 본체(30)를 경화시켜 바이오칩(10)의 형태를 유지할 수 있다. 이러한 경화장치(134)는 시스템롤(131)을 감싸거나 시스템롤(131)과 대응되는 위치에 구비되어 코팅재(70)에 돌기(132)가 삽입된 상태로 코팅재(70)를 경화시킴에 따라 형태가 변형되지 않고 본체(30)의 형태가 유지될 수 있다.
이와 같은, 제 1압착부(130)는 기본적으로 열, 압력, 갭을 이용하여 원하는 무늬를 새기는 것을 주요한 공정으로 한다. 이 때, 필름(20)을 손상시키지 않는 범위의 열을 가하여 시약만 가공이 가능한 정도의 열원을 가져야 하고, 적정한 깊이를 유지하되 복원되지 않도록 압력을 가해야 하며, 마지막으로 깊이 눌리게 되어 형상 오차가 생기는 것을 방지하기 위한 갭의 조절을 필요로 한다.
압력과 갭은 상대적위치에 있어, 시약의 눌려지는 압력을 올리기 위해서는 갭을 줄이고, 갭을 다시 늘리기 위해서는 압력이 낮아지는 현상이 발생하기 때문에, 이에 대한 상관관계를 이해하고 적정한 수준에서 압력과 갭을 만족할 수 있도록 하여야 한다.
또한 웰(13)을 원활히 할 수 생성할 수 있도록 적절한 온도의 열을 가해서 시약을 부드럽게 해야 할 필요가 있다.
상기 투입부(140)는 제 1압착부(130)에 의하여 바이오칩(10)의 웰(13)에 시약(60)을 투입할 수 있다. 상기 시약(60)은 혈액과 혼합되어 빛을 발광하는 다양한 시약(60)으로 대체될 수 있다.
상기 투입부(140)는 상기 압착부에서 상기 본체(30)에 형성된 다수의 상기 웰(13)에 적어도 하나 이상의 상기 시약(60)을 투입하는 시약투입장치(141)와, 상기 시약투입장치(141)에서 이송되는 상기 바이오칩(10)에 투입된 상기 시약(60)을 건조시키는 시약건조장치(142)를 구비할 수 있다.
상기 시약투입장치(141)는 필름(20)의 상부에 이격되도록 구비되며, 필름(20)과 함께 이송되는 본체(30)의 웰(13)에 시약(60)을 투입할 수 있다. 이 때, 시약투입장치(141)는 바이오칩(10)의 두께와 유사한 간격으로 이격됨에 따라 정확하게 다수의 웰(13)에 시약(60)을 투입한다.
상기 시약투입장치(141)는 본체(30)의 전체에 다수가 구비되는 다수의 웰(13)에 시약(60)을 투입하기 위하여 본체(30)의 장변 방면으로 다수의 홀이 형성된다. 그리고 시약투입장치(141)는 필름(20)에 등간격으로 배치되는 본체(30)에 시약(60)이 투입되며 가이드홈(12)에는 투입되지 않도록 시약(60)을 공급 및 차단하는 밸브가 구비된다.
상기 시약건조장치(142)는 시약(60)이 투입된 본체(30)가 이송되면 코팅재(70)의 하단에서 다양한 온도의 열기를 공급하여 시약(60)이 본체(30)에 안착될 수 있도록 한다.
이와 같이 시약(60)이 웰(13)에 안착되면 본체(30)가 부착된 필름(20)은 접착부(300)로 이송될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 커버부(200)는 상기 필름(20)이 권취된 권취롤(50)의 중심에 구비되어 상기 권취롤(50)을 회전하며 상기 필름(20)을 공급하는 풀림롤(110)과, 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 필름(20)의 일면에 코팅재(70)를 공급하는 코팅공급부(120)와, 상기 코팅공급부(120)에서 코팅된 상기 코팅재(70)를 롤투롤 사이로 이송시켜 압착시킨 후 경화시킴에 따라 상기 보호커버(40)를 생성하는 제 2압착부(210)와, 상기 제 2압착부(210)에서 이송되는 상기 보호커버(40)의 일면에 접착제(80)를 공급하는 본딩장치(220)를 구비할 수 있다.
상기 풀림롤(110)은 상기 시스템부(100)와 동일하게 권취롤(50)을 공급하여 코팅공급부(120)로 유도할 수 있다.
상기 코팅공급부(120)는 상기 시스템부(100)와 동일하게 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 필름(20)의 표면에 부착된 이물질 및 정전기를 제거하는 표면정리장치(121)와, 상기 표면정리장치(121)에서 표면이 정리된 상기 필름(20)의 일면에 코팅재(70)를 도포하는 도포장치(122)와, 액체로 형성된 상기 코팅재(70)를 건조하는 건조장치(123)를 구비할 수 있다.
이와 같이 코팅공급부(120)에서 코팅된 코팅재(70)는 시스템부(100)에서 생성되는 바이오칩(10)과 동일한 재질로 형성되나 바이오칩(10)보다는 얇은 두께로 형성된다. 그리고 코팅재(70)는 제 2압착부(210)의 이송롤(133)과 압착롤(211)에 의하여 보호커버(40)의 두께가 조절될 수 있으며, 보호커버(40)의 두께가 유지되어 이송되는 코팅재(70)는 경화장치(134)에 의하여 형태를 유지하며 경화된다.
또한, 보호커버(40)는 다수의 웰(13)로 혈액이 원활하게 공급되도록 다수의 공기홀이 형성될 수 있다. 그로 인해 시스템롤(131)과 동일하게 압착롤(211)에 미세한 미세돌기가 구비되어 보호커버(40)가 경화될 때 공기홀이 형성될 수 있다.
이 때, 미세돌기는 코팅재(70)에만 공기홀을 형성하고 필름(20)은 파손되지 않도록 한다.
상기 본딩장치(220)는 상기 제 2압착부(210)에서 이송되는 보호커버(40)의 일면 외측에 접착제(80)를 공급할 수 있다. 본딩장치(220)는 보호커버(40)와 바이오칩(10)이 접할 때 웰(13) 및 가이드홈(12)으로 접착제(80)가 유입되지 않도록 보호커버(40)의 테두리에 구비될 수 있다.
이와 같이 보호커버(40)에 접착제(80)가 도포되면 보호커버(40)는 접착부(300)로 이송될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 접착부(300)는 상기 시스템부(100)에서 제작된 상기 바이오칩(10)과 상기 접착제(80)가 도포된 상기 보호커버(40)를 롤투롤에 의하여 부착시키는 접합장치(310)와, 상기 접합장치(310)에서 이송된 상기 필름(20)이 관통되며, 상기 접착제(80)를 건조시키는 UV건조장치(320)와, 상기 보호커버(40)가 부착된 상기 바이오칩(10) 및 상기 필름(20)을 절단하는 커팅장치(330)와, 상기 바이오칩(10)이 커팅된 상기 필름(20)을 권취하는 권취롤(50)을 구비할 수 있다.
상기 접합장치(310)는 시스템부(100)에서 이송되는 바이오칩(10)과 커버부(200)에서 이송되는 접착제(80)가 도포된 보호커버(40)가 서로 일치하도록 위치시켜 부착시킬 수 있다. 이 때, 접합장치(310)는 상부와 하부에 롤이 구비됨에 따라 그 사이를 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 관통하면 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 부착된다.
그리고 바이오칩(10)과 보호커버(40)는 접합장치(310)를 관통함에 따라 완성된 바이오칩(10)의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 접합장치(310)는 열기가 공급되어 바이오칩(10)과 보호커버(40)의 접착 강도를 높일 수 있다.
상기 UV건조장치(320)는 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 결합된 후 이송될 때 상부와 하부에서 UV 광으로 건조함에 따라 접착제(80)의 접합강도를 높일 수 있다.
상기 커팅장치(330)는 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 결합된 후 바이오칩(10)과 필름(20)을 절단할 수 있다. 바이오칩(10)과 보호커버(40)는 제작 및 접합과정에서 롤투롤 사이를 관통함에 따라 폭 및 크기가 넓어지게 형성되므로 커팅장치(330)에 의하여 정확한 크기로 절단할 수 있다. 또한, 바이오칩(10)과 보호커버(40)는 필름(20)의 일면에서 이송됨에 따라 필름(20)까지 동시에 절단할 수 있다.
이와 같은 커팅장치(330)는 상부와 하부에 롤이 구비되는 롤투롤로 형성되며, 상부에 칼날이 돌출되도록 형성되어 롤투롤 사이를 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 결합된 상태로 이송되면 정확한 크기로 절단될 수 있다.
또한, 커팅장치(330)는 보호커버(40)가 부착된 바이오칩(10)의 일부를 관통하여 혈액이 공급되는 공급홀(11)을 생성할 수 있다. 이 때, 커팅장치(330)는 하부의 필름(20)까지는 관통되지 않도록 길이가 조절될 수 있다.
그리고 커팅장치(330)에서 절단된 바이오칩(10)은 커팅장치(330)에서 이송된 후 하부로 낙하하며 분리될 수 있다.
또한, 바이오칩(10)이 분리된 필름(20)은 권취되어 권취롤(50)로 형성됨에 따라 재활용 되거나 폐기될 수 있다.
이와 같이, 롤투롤을 활용하여 바이오칩(10)을 대량을 제작할 때는 장력, 레지스트리 등 필름(20) 및 코팅재(70)가 이송될 때 속도 및 위치가 변화되지 않도록 제어장치가 더 구비될 수 있다. 제어장치에 의하여 정확한 위치에 돌기(132)가 코팅재(70)에 생성되고 다수의 웰(13)에 시약(60)이 투입될 수 있으며, 보호커버(40)가 본체(30)의 상부에 부착된다. 또한, 커팅장치(330)에서 바이오칩(10)을 절단할 때 다수의 바이오칩(10)의 크기 및 절단 위치가 일치하도록 조절된다.
이하에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 방법을 설명함에 있어 상술한 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 S1100은 시스템부(100)에서 필름(20)에 코팅재(70)를 도포하여 건조시킬 수 있다.
이 때, 필름(20)은 코팅재(70)가 도포되기 전에 이물질 및 정전기를 제거하기 위한 표면정리장치(121)가 구비될 수 있으며, 코팅공급부(120)에서 코팅재(70)가 도포되어 코팅될 수 있다. 그리고 코팅공급부(120)에서 도포된 코팅재(70)가 건조장치(123)에서 건조될 수 있다.
단계 S1200은 건조된 코팅재(70)를 제 1압착부(130)에서 압착하여 다수의 웰(13)을 생성한다.
제 1압착부(130)는 상기 코팅공급부(120)에서 이송되는 상기 코팅재(70)의 표면을 압착하여 다수의 상기 웰(13)을 생성하는 시스템롤(131)과, 상기 시스템롤(131)의 표면에 다수의 상기 웰(13)의 깊이에 따라 각각 다른 길이로 형성되는 다수의 돌기(132)와, 상기 시스템롤(131)과 대응되는 위치에 구비되어 상기 필름(20)을 이송시키는 이송롤(133)과, 다수의 상기 웰(13)이 제작된 상기 본체(30)를 경화시키는 경화장치(134)를 구비할 수 있다.
단계 S1300에서는 제 1압착부(130)에서 생성한 본체(30)의 다수의 웰(13)에 시약(60)을 투입할 수 있다.
시약(60)은 투입부(140)의 시약투입장치(141)와 시약건조장치(142)를 이송하며 다수의 웰(13)에 투입될 수 있다.
단계 S2100에서는 커버부(200)에서 필름(20)에 코팅재(70)를 도포하여 건조시킬 수 있다.
이 때, 필름(20)은 풀림롤(110)에 의하여 풀릴 수 있으며, 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 필름(20)의 표면에 부착된 이물질 및 정전기를 제거하는 표면정리장치(121)와, 상기 표면정리장치(121)에서 표면이 정리된 상기 필름(20)의 일면에 코팅재(70)를 도포하하는 도포장치(122)와, 액체로 형성된 상기 코팅재(70)를 건조하는 건조장치(123)를 구비하는 코팅공급부(120)에서 건조될 수 있다.
단계 S2200은 건조된 코팅재(70)를 제 2압착부(210)에서 압착하여 보호커버(40)의 두께를 형성할 수 있다.
코팅재(70)는 제 2압착부(210)의 이송롤(133)과 압착롤(211)에 의하여 보호커버(40)의 두께가 조절될 수 있으며, 보호커버(40)의 두께가 유지되어 이송되는 코팅재(70)는 경화장치(134)에 의하여 형태를 유지하며 경화된다.
그리고 보호커버(40)는 다수의 웰(13)로 혈액이 원활하게 공급되도록 다수의 공기홀이 형성될 수 있다. 그로 인해 압착롤(211)에 미세한 미세돌기가 구비되어 보호커버(40)가 경화될 때 공기홀이 형성될 수 있다.
단계 S2300에서는 보호커버(40)의 일면에 본딩장치(220)에 의하여 접착제(80)를 도포할 수 있다.
상기 본딩장치(220)는 상기 제 2압착부(210)에서 이송되는 보호커버(40)의 일면 외측에 접착제(80)를 공급할 수 있다. 본딩장치(220)는 보호커버(40)와 바이오칩(10)이 접할 때 웰(13) 및 가이드홈(12)으로 접착제(80)가 유입되지 않도록 보호커버(40)의 테두리에 구비될 수 있다.
단계 S3100에서는 접착부(300)의 접합장치(310)에서 다수의 웰(13)이 형성된 본체(30)와 보호커버(40)를 부착할 수 있다.
상기 접합장치(310)는 시스템부(100)에서 이송되는 바이오칩(10)과 커버부(200)에서 이송되는 접착제(80)가 도포된 보호커버(40)가 서로 일치하도록 위치시켜 부착시킬 수 있다. 이 때, 접합장치(310)는 상부와 하부에 롤이 구비됨에 따라 그 사이를 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 관통하면 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 부착된다.
단계 S3200은 접합장치(310)에서 부착된 바이오칩(10)을 UV 건조장치(123)로 건조할 수 있다.
상기 UV건조장치(320)는 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 결합된 후 이송될 때 상부와 하부에서 UV 광으로 건조함에 따라 접착제(80)의 접합강도를 높이거나 OZON 계열의 가스를 접착제로 사용하여, UV광으로 경화하여 접착성능을 조정하는 것이 바람직하나, 본 발병에서는 PDMS 특성상 접착제 없이도 접착이 가능하다.
단계 S3300은 건조된 바이오칩(10)과 보호커버(40) 및 필름(20)을 커팅장치(330)에서 절단할 수 있다.
상기 커팅장치(330)는 바이오칩(10)과 보호커버(40)가 결합된 후 바이오칩(10)과 필름(20)을 절단할 수 있다. 바이오칩(10)과 보호커버(40)는 제작 및 접합과정에서 롤투롤 사이를 관통함에 따라 폭 및 크기가 넓어지게 형성되므로 커팅장치(330)에 의하여 정확한 크기로 절단할 수 있다. 또한, 바이오칩(10)과 보호커버(40)는 필름(20)의 일면에서 이송됨에 따라 필름(20)까지 동시에 절단할 수 있다.
그리고 커팅장치(330)는 보호커버(40)가 부착된 바이오칩(10)의 일부를 관통하여 혈액이 공급되는 공급홀(11)을 생성할 수 있다. 이 때, 커팅장치(330)는 하부의 필름(20)까지는 관통되지 않도록 길이가 조절될 수 있다.
단계 S3400은 커팅장치(330)에서 이송되는 절단된 바이오칩(10)이 하부로 낙하하며 필름(20)과 분리될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 바이오칩 11: 공급홀
12: 가이드홈 13: 웰
20: 필름 30: 본체
40: 보호커버 50: 권취롤
60: 시약 70: 코팅재
80: 접착제 100: 시스템부
110: 풀림롤 120: 코팅공급부
121: 표면정리장치 122: 도포장치
123: 건조장치 130: 제 1압착부
131: 시스템롤 132: 돌기
133: 이송롤 134: 경화장치
140: 투입부 141: 시약투입장치
142: 시약건조장치 200: 커버부
210: 제 2압착부 211: 압착롤
220: 본딩장치 300: 접착부
310: 접합장치 320: UV건조장치
330: 커팅장치

Claims (9)

  1. 다수의 롤에 의하여 이송되며, 혈액을 검시하는 바이오칩을 다수 제작하는 시스템부와,
    상기 바이오칩의 상부에 부착되는 보호커버를 롤투롤에 의하여 제작하는 커버부와,
    상기 시스템부와 상기 커버부를 롤투롤에 의하여 접착시키는 접착부를 구비하고,
    상기 바이오칩은 혈액이 공급되는 공급홀과,
    상기 공급홀을 통해 유입되는 혈액이 이동하는 가이드홈과,
    상기 가이드홈을 통해 이동하는 혈액과 시약이 혼합되는 다수의 웰을 구비하고,
    상기 접착부는 상기 시스템부에서 제작된 본체와 접착제가 도포된 상기 보호커버를 롤투롤에 의하여 부착시키는 접합장치와,
    상기 접합장치에서 이송된 필름이 관통되며, 상기 접착제를 건조시키는 UV건조장치와,
    상기 보호커버가 부착된 상기 바이오칩 및 상기 필름을 절단하는 커팅장치를 구비하고,
    상기 커팅장치는 상기 보호커버가 부착된 상기 바이오칩의 일부를 관통하여 상기 혈액이 공급되는 공급홀을 생성하고,
    상기 커팅장치는 상기 공급홀에 형성된 상기 필름은 관통되지 않도록 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템부는 상기 필름이 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 필름을 공급하는 풀림롤과,
    상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 일면에 투명재질의 코팅재를 공급하는 코팅공급부와,
    상기 코팅공급부에서 코팅된 상기 코팅재를 롤투롤에 의하여 압착하여 상기 웰이 형성되는 상기 본체를 생성하는 제 1압착부와,
    상기 제 1압착부에서 형성된 다수의 상기 웰에 적어도 하나 이상의 상기 시약을 투입하는 투입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부는 상기 필름이 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 필름을 공급하는 풀림롤과,
    상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 일면에 코팅재를 공급하는 코팅공급부와,
    상기 코팅공급부에서 코팅된 상기 코팅재를 롤투롤 사이로 이송시켜 압착시킨 후 경화시킴에 따라 상기 보호커버를 생성하는 제 2압착부와,
    상기 제 2압착부에서 이송되는 상기 보호커버의 일면에 상기 접착제를 공급하는 본딩장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 코팅공급부는 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 필름의 표면에 부착된 이물질 및 정전기를 제거하는 표면정리장치와,
    상기 표면정리장치에서 표면이 정리된 상기 필름의 일면에 코팅재를 도포하하는 도포장치와,
    액체로 형성된 상기 코팅재를 건조하는 건조장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1압착부는 상기 코팅공급부에서 이송되는 상기 코팅재의 표면을 압착하여 다수의 상기 웰을 생성하는 시스템롤과,
    상기 시스템롤의 표면에 다수의 상기 웰의 깊이에 따라 각각 다른 길이로 형성되는 다수의 돌기와,
    상기 시스템롤과 대응되는 위치에 구비되어 상기 필름을 이송시키는 이송롤과,
    다수의 상기 웰이 제작된 상기 본체를 경화시키는 경화장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 투입부는 상기 제 1압착부에서 상기 본체에 형성된 다수의 상기 웰에 적어도 하나 이상의 상기 시약을 투입하는 시약투입장치와,
    상기 시약투입장치에서 이송되는 상기 바이오칩에 투입된 상기 시약을 건조시키는 시약건조장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤을 활용한 바이오칩 제작 시스템.


  8. 삭제
  9. 삭제
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