KR100230755B1 - Oneway fluid pump - Google Patents
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Abstract
소량의 유체를 정밀하게 이송시킬 수 있는 마이크로 유체펌프를 개시한다. 개시한 마이크로 유체펌프는, 수납공간이 형성된 케이스와, 유입구와 유출구를 가지는 베이스를 포함하여 된 하우징과; 수납공간에 설치되며 그 중앙에 관통공이 형성된 전자석과; 관통공 내에서 승강 운동하는 자석과; 유입구에 설치되며 유체를 유입되는 방향으로 선택적으로 흐르게 하는 제1원웨이밸브와; 유출구에 설치되며 유체를 유출되는 방향으로 선택적으로 흐르게 하는 제2원웨이밸브와; 제1원웨이밸브의 입구와 제2원웨이 밸브의 출구가 수납되며, 자석이 승강됨에 따라 연동되어 탄력 운동을 하는 다이아프램;을 구비하여서, 다이아프램이 압착되면 제1원웨이밸브가 닫혀짐과 동시에 제2원웨이밸브가 열리고, 다이아프램이 원상태로 복원되면 제1원웨이밸브가 열리는 동시에 제2원웨이밸브가 닫혀지는 것을 특징으로 한다.A microfluidic pump capable of precisely transferring a small amount of fluid is disclosed. The disclosed microfluidic pump includes a housing including a case having a receiving space and a base having an inlet and an outlet; An electromagnet installed in the storage space and having a through hole formed in the center thereof; A magnet moving up and down within the through hole; A first one-way valve installed at the inlet and selectively flowing the fluid in the inflow direction; A second one-way valve installed at the outlet and configured to selectively flow the fluid in the outflow direction; An inlet of the first one-way valve and an outlet of the second one-way valve are accommodated, and a diaphragm interlocking and resiliently moving as the magnet is lifted, and the first one-way valve is closed when the diaphragm is compressed. The second one-way valve is opened at the same time, and when the diaphragm is restored to its original state, the first one-way valve is opened and the second one-way valve is closed.
Description
본 발명은 마이크로 유체펌프에 관한 것으로서, 특히 화학 분석기에 사용되는 마이크로 유체펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic pump, and more particularly to a microfluidic pump used in a chemical analyzer.
산업 구조가 복잡해지고 환경의 중요도가 커짐에 따라 화학분석에 대한 수요가 증가하고 있다. 통상적으로 화학분석을 수행하는 화학 분석장치는, 시료를 흡입하고 정량을 취하여 한 가지 혹은 두 가지 이상의 시약과 혼합하여 그 혼합액을 센싱하는 것에 의해 시료의 성분을 알아낸다.As the industrial structure becomes more complex and the importance of the environment increases, the demand for chemical analysis increases. In general, a chemical analyzer that performs chemical analysis finds the components of a sample by aspirating a sample, taking a quantitative amount, mixing it with one or more reagents, and sensing the mixed solution.
이와 같은 화학 분석장치에 있어서, 시료의 성분을 정확히 분석하기 위해서는 시료나 시료에 첨가되는 시약의 양을 정량적으로 미세하게 제어할 필요가 있다. 따라서, 상기 시료나 시약의 흐름을 정밀하게 제어하는데 사용되는 유체펌프는 매우 작게 만들어야 한다. 이러한 소형의 유체펌프를 이른바 마이크로 유체소자(micro fluidics device)라 부른다.In such a chemical analyzer, in order to accurately analyze the components of a sample, it is necessary to quantitatively finely control the amount of the sample or the reagent added to the sample. Therefore, the fluid pump used to precisely control the flow of the sample or reagent must be made very small. Such a small fluid pump is called a micro fluidics device.
상기 마이크로 유체펌프를 제조하기 위해 1980년대 후반 실리콘 웨이퍼를 이용한 마이크로 가공기술이 제안되었다. 즉, 단결정 실리콘을 이용하여 적층함으로써 복잡한 구조의 마이크로 유체펌프를 만들 수 있었다.In order to manufacture the microfluidic pump, microfabrication technology using a silicon wafer was proposed in the late 1980s. That is, by stacking using single crystal silicon, a microfluidic pump having a complicated structure could be produced.
그러나, 실리콘 웨이퍼로 만들어진 유체 펌프는, 실리콘 웨이퍼의 물성의 한계에 의한 문제, 예컨대 깨지기 쉽고, 적층구조에서 각 웨이퍼 사이의 누수가 발생하는 문제, 또는 펌핑 출력이 너무 약하다는 문제가 발생하였다. 이러한 문제들은 극소량의 시료나 시약의 양 또는 그 흐름을 정밀하게 제어하는데 장애가 되었다.However, fluid pumps made of silicon wafers have problems due to limitations in the physical properties of silicon wafers, for example, fragile, leaks between wafers in stacked structures, or problems with pumping power being too weak. These problems have impeded precise control of the amount or flow of very small amounts of sample or reagent.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 극소량의 유체를 정밀하게 이송함으로써 시료 성분을 정밀 분석 가능하게 하는 마이크로 유체펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a microfluidic pump capable of precisely analyzing sample components by precisely transferring a very small amount of fluid.
제1도는 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제1실시예의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a first embodiment of a microfluidic pump according to the present invention.
제2도는 제1도의 마이크로 유체펌프에 채용된 원웨이밸브의 확대 사시도.2 is an enlarged perspective view of a one-way valve employed in the microfluidic pump of FIG.
제3도는 제2도에 도시한 원웨이밸브의 동작 상태도로서, 판막이 열러진 상태를 도시한 도면.3 is an operation state diagram of the one-way valve shown in FIG. 2, showing a state in which the valve is opened.
제4도는 제2도에 도시한 원웨이밸브의 동작 상태도로서, 판막이 닫혀진 상태를 도시한 도면.4 is an operation state diagram of the one-way valve shown in FIG. 2, showing a state in which the valve is closed.
제5도는 제1도에 도시한 마이크로 유체펌프의 동작 상태도로서, 다이아프램이 압착된 상태를 도시한 도면.5 is an operation state diagram of the microfluidic pump shown in FIG. 1, showing a state in which the diaphragm is compressed.
제6도는 제1도에 도시한 마이크로 유체펌프의 동작 상태도로서, 다이아프램이 원상태로 복원된 상태를 도시한 도면.6 is an operational state diagram of the microfluidic pump shown in FIG. 1, showing a state in which the diaphragm is restored to its original state.
제7도는 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제2실시예의 분해 사시도.7 is an exploded perspective view of a second embodiment of a microfluidic pump according to the present invention.
제8도는 제7도에 도시한 마이크로 유체펌프의 동작 상태도로서, 다이아프램이 압착된 상태를 도시한 도면.8 is an operation state diagram of the microfluidic pump shown in FIG. 7, showing a state where the diaphragm is compressed.
제9도는 제7도에 도시한 마이크로 유체펌프의 동작 상태도로서, 다이아프램이 원상태로 복원된 상태를 도시한 도면.9 is an operation state diagram of the microfluidic pump shown in FIG. 7, showing a state in which the diaphragm is restored to its original state.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110, 1110 : 케이스 110a : 제1너트110, 1110: case 110a: first nut
1110b : 플렌지 112 : 커버부재1110b: flange 112: cover member
112a : 제1볼트 112b : 홈112a: First bolt 112b: Groove
120 : 베이스 122, 322 : 유입구120:
123 : 제2볼트 124, 324 : 유출구123:
130 : 하우징 140 : 전자석130
141 : 릴부재 142 : 코일141: reel member 142: coil
144 : 관통공 145 : 밀착부재144: through hole 145: contact member
150 : 자석 160 : 다이아프램150: magnet 160: diaphragm
161 : 밀착플렌지 210 : 제1원웨이밸브161: close flange 210: first one-way valve
220 : 제2원웨이밸브 212 : 제1튜브220: second one-way valve 212: first tube
216 : 제1판막 218 : 제1용접점216: first valve 218: first welding point
222 : 제2튜브 226 : 제2판막222: second tube 226: second valve
228 : 제2용접점 252 : 유입튜브228: second welding point 252: inlet tube
254 : 유출튜브 320a : 동판254: outflow tube 320a: copper plate
320 : 제1기판 520 : 제2기판320: first substrate 520: second substrate
552 : 유입채널 554 : 유출채널552: inflow channel 554: outflow channel
1400 : 납땜1400: soldering
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 유체펌프는, 수납공간이 형성된 케이스와, 유입구와 유출구를 가지는 베이스를 포함하여 된 하우징과; 상기 수납공간에 설치되며 그 중앙에 관통공이 형성된 전자석과; 상기 관통공 내에서 승강 운동하는 자석과; 상기 유입구에 설치되며 유체를 유입되는 방향으로 선택적으로 흐르게 하는 제1원웨이밸브와; 상기 유출구에 설치되며 유체를 유출되는 방향으로 선택적으로 흐르게 하는 제2원웨이밸브와; 상기 제1원웨이밸브의 입구와 제2원웨이밸브의 출구가 수납되며, 상기 자석이 승강됨에 따라 연동되어 탄력 운동을 하는 다이아프램;을 구비하여서, 상기 다이아프램이 압착되면 제1원웨이밸브가 닫혀짐과 동시에 상기 제2원웨이밸브가 열리고, 상기 다이아프램이 원상태로 복원되면 제1원웨이밸브가 열리는 동시에 상기 제2원웨이밸브가 닫혀지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the microfluidic pump according to a preferred embodiment of the present invention, a housing including a case having a receiving space, and a base having an inlet and an outlet; An electromagnet installed in the storage space and having a through hole formed in the center thereof; A magnet moving up and down within the through hole; A first one-way valve installed at the inlet to selectively flow the fluid in the inflow direction; A second one-way valve installed at the outlet and configured to selectively flow the fluid in the outflow direction; An inlet of the first one-way valve and an outlet of the second one-way valve are accommodated, and a diaphragm interlocked and resilient as the magnet is lifted. When the diaphragm is compressed, the first one-way valve is provided. Is closed and the second one-way valve is opened. When the diaphragm is restored to its original state, the first one-way valve is opened and the second one-way valve is closed.
본 발명에 있어서, 상기 베이스와 상기 케이스는 상호 분리 및 결합이 가능하도록 하는 체결부를 각각 가지는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the base and the case each have a fastening portion to enable separation and coupling to each other.
본 발명에 있어서, 상기 베이스는 유입구와 유출구를 가지며 기판이며, 상기 케이스는 그 외주면에 상기 기판에 설치되는 플렌지를 가지는 것이 바람직하다.In the present invention, the base has an inlet and an outlet and is a substrate, and the case preferably has a flange provided on the substrate on its outer circumferential surface.
이때, 상기 자석은 니오드뮴-아이언-보론(NdFeB) 재질로 이루어지며, 상기 제1원웨이밸브는 상기 유입구에 설치되며 소정의 길이를 가지는 제1튜브와, 상기 다이아프램 방향으로 상기 제1튜브의 일측 단부 표면에 일점열용접되어 그 일접열용접된 곳을 중심으로 판막 운동되는 제1판막을 구비하고, 상기 제2원웨이밸브는 상기 유출구에 설치되며 소정의 길이를 가지는 제2튜브와, 상기 다이아프램 반대방향으로 상기 제2튜브의 일측 단부 표면에 일점열용접되어 그 일점열용접된 곳을 중심으로 판막 운동되는 제2판막을 구비하여 되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 튜브 및 판막은 자기 점착성(self cohesion)을 갖는 폴리머, 예컨대 타이곤(TYGON)과 같은 것이 바람직하다.In this case, the magnet is made of a niobium-iron-boron (NdFeB) material, the first one-way valve is installed in the inlet and the first tube having a predetermined length, and the first diaphragm direction And a first valve which is one-point hot-welded on the surface of one end of the tube, and has a first valve that moves in a valve around the one-weld weld. The second one-way valve is installed at the outlet and has a second tube having a predetermined length. Preferably, the second valve is provided with a one-point hot welding on one end surface of the second tube in a direction opposite to the diaphragm, and the second valve is moved around the one-point hot welding. In addition, the tube and the valve are preferably a polymer having a self cohesion, such as Tygon.
이하, 제1도 내지 제6도를 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제1실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of a microfluidic pump according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
도면을 참조하면, 마이크로 유체펌프는, 케이스(110) 및 베이스(120)를 구비하여 된 하우징(130)과, 상기 케이스(110) 내에 수납된 전자석(140)과, 상기 전자석(140) 내에서 승강운동되는 자석(150)과, 상기 베이스(120)에 설치되는 제1원웨이밸브(210) 및 제2원웨이밸브(220)와, 상기 제1원웨이밸브(210)의 입구와 제2원웨이밸브(220)의 출구가 수납되며 상기 자석에 의해 탄력 운동을 하는 다이아프램(160)을 포함한다. 상기 다이아프램(160)의 단부 외주면에는 방사상으로 연장된 밀착플렌지(161)가 형성되어 있고, 이 밀착플렌지(161)는 전자석(140)과 베이스(120) 사이에 설치되는 밀착부재(145)에 의해 상기 베이스(120)의 표면에 밀착되게 눌려진다.Referring to the drawings, the microfluidic pump may include a
상기 제1원웨이밸브(210)는, 소정의 길이를 가지는 제1튜브(212)와, 상기 제1튜브(212)의 일측 단부 표면, 즉 다이아프램(160) 방향으로 향한 단부 표면에 제1용접점(218)을 중심으로 일점열용접된 제1판막(216)으로 구성된다. 상기 제2원웨이밸브(220)는, 소정의 길이를 가지는 제2튜브(222)와, 상기 제2튜브(222)의 타측 단부 표면, 즉 다이아프램(160) 반대방향으로 향한 단부표면에 제2용접점(228)을 중심으로 일점열용접된 제2판막(216)으로 구성된다. 아울러, 상기 튜브 및 판막들은 자기 점착성을 갖는 폴리머, 예컨대 노튼(Norton)사에서 제조하는 타이곤과 같은 것이 바람직하다.The first one-
상기 제1,2판막(216)(226)은 두께 0.05∼0.15㎜의 타이곤필름을 직경 2-3㎜의 디스크 형상으로 만든 후, 제1,2튜브(212)(222)의 단부 표면에 제1,2용접점(218)(228)을 중심으로 일점열용접(Spot Welding) 시킨 것이다. 상기 제1,2판막(216)(226)은 다양한 성질의 유체속에서 끊임없이 운동하므로 제1,2튜브(212)(222)에 강하게 접착되어야 하는데, 공지의 일점열용접법을 이용하여 상기 제1,2판막(216)(226)을 제1,2튜브(212)(222)의 단부 표면에 손쉽고 신뢰성있게 접착할 수 있다. 이렇게 함으로써, 대략 직경이 1∼5㎜ 내외인 초소형 원웨이밸브를 만들 수 있다.The first and
제2도 내지 제4도를 참조하여 상기와 같은 구조의 원웨이밸브(본 실시예에서는 제1원웨이밸브를 예로써 설명)의 동작을 설명한다.The operation of the one-way valve (in this embodiment, the first one-way valve will be described as an example) with the above structure will be described with reference to FIGS.
유체가 순방향(화살표방향)으로 흐르면 유체는 제1판막(216)의 표면에 유동방향으로 유압을 가하게 되고, 그 유압의 일정수준 이상이 되면 제1판막(216)은 용접점(218)을 중심으로 젖혀지면서 제1원웨이밸브(210)를 개방한다.When the fluid flows in the forward direction (arrow direction), the fluid applies hydraulic pressure to the surface of the
한편, 유체가 역방향(역화살표 방향)으로 흐르면 유체는 제1판막(216)이 닫히는 방향으로 유압을 가하여 제1원웨이밸브(210)를 폐쇄한다. 이때, 상기 유체는 그 유압이 강해질수록 제1판막(216)을 제1튜브(212)의 일측 단부 표면에 더욱 견고하게 밀착시키므로, 제1원웨이밸브(210)를 더욱 확실하게 폐쇄한다.On the other hand, when the fluid flows in the reverse direction (the reverse arrow direction), the fluid applies hydraulic pressure in the direction in which the
상기 케이스(110)와 상기 베이스(120)는 각각 체결부를 가진다. 이 체결부는, 예컨대 케이스(110)의 하부측 내주면에 형성된 제2너트(미도시)와, 상기 베이스의 상부 외주면에 형성된 제2볼트(123)이다. 따라서, 이 체결부를 중심으로 케이스(110)와 베이스(120)는 각각 상호 분리 및 결합이 가능하다. 이러한 케이스(110)나 베이스(120)는 비자성체 재질, 예를 들면 플라스틱 소재로 만들어진다.The
상기 케이스(110)에는 수납되는 전자석(140)의 이탈을 방지하기 위한 커버부재(112)가 설치된다. 상기 커버부재(112)는 그 외주면에 제1볼트(112a)가 형성되어 있다. 상기 케이스(110)의 상부측 내주면에는 상기 제1볼트(112a)에 대응되는 제1너트(110a)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1볼트(112a)가 제1너트(110a)에 나사 결합되는 것에 의해 커버부재(112)는 케이스(110)에 체결된다. 이때, 상기 커버부재(112)에는 일반적인 드라이버 팁(미도시)이 끼워지는 홈(112b)이 형성되어 있으므로, 상기 홈(112b)에 드라이버 팁을 끼우고 회전시키는 것에 의해 커버부재(112)를 케이스(110)에 나사 결합시킨다.The
상기 베이스(120)에는 유입구(122)와 유출구(124)가 형성되어 있다. 상기 유입구(122)의 상측부에는 상술한 제1원웨이밸브(210)가 설치되고 하부측에는 유입튜브(252)가 끼워진다. 상기 유출구(124)의 상부측에는 상술한 제2원웨이밸브(220)가 끼워지고 하부측에는 유출튜브(254)가 끼워진다. 이때, 상기 제1,2원웨이밸브(210)(220)는 자기 점착성을 가지고 있으므로, 접착제를 사용하지 않고도 유입구(122) 및 유출구(124)에 밀착되게 끼워진다. 따라서, 제1,2원웨이밸브(210)(220)와 유,출입구(122)(124) 사이로 유체가 새는 것이 방지된다.The
상기 유입튜브(252)는 분석하고자 하는 시료나 시약등과 같은 유체가 유입되는 통로이며, 이 유입튜브(252)를 통하여 유입되는 유체는 제1원웨이밸브(210)를 경우하여 상기 다이아프램(160)의 내부로 유입된다. 상기 다이아프램(160)의 내부로 유입된 유체는 제2원웨이밸브(220)를 경유하여 상기 유출튜브(254)로 유출된다.The
상기 전자석(140)은 자석(150)을 승강 운동시키기 위한 것으로, 그 중앙에 관통공(144)이 형성되어 있는 릴부재(141)에 코일(142)이 감겨진 솔레노이드 형태이다. 이 관통공(144)에는 자석(150)이 승강 가능하게 수납된다. 따라서, 상기 코일(142)에 순방향 또는 역방향으로 전류를 인가하면, 플레밍의 오른손 법칙에 따라 자석(150)은 관통공(144)내에서 승강 운동된다.The
상기 자석(150)은 니오드뮴-아이언-보론(NdFeB) 재질로 된 자석이다. 이 자석(150)은 그 직경이 1㎜∼5㎜ 정도로 매우 작으면서도 자력강도가 일반적인 보통 자석보다 수십∼수백배 강하다(수천 가우스). 따라서, 상기 전자석(140)과 상기 니오드늄-아이언-보론 자석을 이용하여 강력한 액츄에이터를 구성할 수 있으며, 이 액츄에이터를 이용하여 상기 자석(150)을 초당 수회 정도로 왕복 승강 운동시킬 수 있다.The
상기 다이아프램(160)은, 그 내부에 공간이 형성된 반원구 형태의 횡경막으로, 재질은 타이곤을 사용하여 탄력성 및 복원성이 좋다. 이 다이아프램(160)의 최상부측은 상기 자석(150)과 연결되어 있어, 자석(150)이 하강 운동하면 제5도에 도시한 바와 같이 다이아프램(160)은 눌려지고, 반대로 자석(150)이 상승 운동하면 제6도에 도시된 바와 같이 원상태로 복원된다. 이 다이아프램(160)은, 밀착플렌지(161) 밀착부재(145)에 의해 눌려지는 것에 의해 베이스(120)의 표면에 확실하게 밀착되는 동시에 고정되므로, 압착되거나 원상태로 복원되는 과정에서도 다이아프램(160) 내부와 베이스(120)와의 밀봉 상태를 유지하게 된다.The
상기 다이아프램(160)이 압착되는 경우, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체의 유압이 높아지고, 그 유체는 제1판막(216)이 제1튜브(212)의 단부 표면에 밀착되도록 유압을 가하여 제5도에 도시된 바와 같이 제1원웨이밸브(210)를 폐쇄한다. 동시에 유체는 제2판막(226)이 제2튜브(222)에서 젖혀지도록 유압을 가하여 제2원웨이밸브(220)를 개방한다.When the
상기 다이아프램(160)이 원상태로 복원되는 경우, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체의 유압이 낮아지고, 유체는 제1판막(216)이 제1튜브(216)의 단부 표면에서 젖혀지도록 하여 제6도에 도시된 바와 같이 제1원웨이밸브(210)를 개방한다. 동시에 유체는 제2판막(226)이 제2튜브(222)의 단부 표면에 밀착되도록 유압을 가하여 제2원웨이밸브(220)를 폐쇄한다. 즉, 상기 전자석(140)은 자석(150)을 승강운동시킴으로써 상기 다이아프램(160)을 압착하거나 원상태로 복원시켜 제1원웨이밸브(210)와 제2원웨이밸브(220)를 교번적으로 개폐(開閉)한다.When the
이하, 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제1실시예의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the first embodiment of the microfluidic pump according to the present invention will be described in detail.
제5도는 상술한 마이크로 유체펌프에서, 다이아프램이 압착된 상태를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the diaphragm is compressed in the microfluidic pump described above.
상기 전자석(140)에 순방향 전류를 인가하면 자석(150)은 관통공(144)의 하부 위치로 하강한다. 그러면, 자석(150)은 다이아프램(160)을 압착하고, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체는 다이아프램(160) 방향으로 설치된 제1판막(216)의 표면에 유압을 가하여 제1판막(216)을 제1튜브(212)의 단부 표면에 견고하게 밀착시킨다. 따라서, 제1원웨이밸브(210)는 폐쇄되고, 유입튜브(252)에서 유입되는 유체는 다이아프램(160)의 내부로 유입되지 못한다. 동시에, 상기 유체는 제1판막(216)에 대해 반대방향으로 설치된 제2판막(226)에 유압을 가하여 제2판막(226)을 제2튜브(222)에서 젖혀지는 방향, 즉 유체가 유출되는 방향으로 젖히게 된다. 따라서, 상기 제2원웨이밸브(220)는 개방되고, 다이아프램(160) 내부의 유체는 제2원웨이밸브(220) 및 제2유출튜브(254)를 통하여 외부로 배출된다.When the forward current is applied to the
제6도는 상술한 마이크로 유체펌프에서, 다이아프램이 원상태로 복원된 상태를 도시한 도면이다.6 is a view showing a state in which the diaphragm is restored to its original state in the microfluidic pump described above.
상기 전자석(140)에 역방향 전류를 인가하면 자석(150)은 관통공(144)의 상부 위치로 상승한다. 그러면, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체의 유압은 낮아지고, 이 유압은 제1판막(216)을 제1튜브(212)에서 젖혀지도록 하여 제1원웨이밸브(210)를 개방한다. 따라서, 상기 제1유입튜브(252)로 유입되는 유체는 제1원웨이밸브(210를 통하여 다이아프램(160)의 내부 공간으로 유입된다. 동시에, 상기 유압은 제2판막(226)을 제2튜브(222)의 단부 표면에 밀착시켜 제2원웨이밸브(220)를 폐쇄하므로, 다이아프램(160)에 수용된 유체는 제2원웨이밸브(220)를 통해서 유출되지 못한다.When a reverse current is applied to the
다음, 제7도 내지 제9도를 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제2실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, referring to Figures 7 to 9, a second embodiment of a microfluidic pump according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도면을 참조하면, 본 발명의 마이크로 유체펌프는, 제1기판(320)에 고정되는 케이스(1110)와, 그 케이스(1110)에 수납된 전자석(140)과, 상기 전자석(140) 내에서 승강운동되는 자석(150)과, 상기 제1기판(320)에 설치되는 제1원웨이밸브(210) 및 제2원웨이밸브(220)와, 상기 제1원웨이밸브(210)의 입구와 제2원웨이밸브(220)의 출구가 수납되며 상기 자석에 의해 탄력 운동을 하는 다이아프램(160)을 포함한다. 상기 다이아프램(160)의 단부 외주면에는 방사상으로 연장된 밀착플렌지(161)가 형성되어 있고, 이 밀착플렌지(161)는 전자석(140)과 제1기판(320) 사이에 설치되는 밀착부재(145)에 의해 상기 제1기판(320) 표면에 밀착되게 눌려진다.Referring to the drawings, the microfluidic pump of the present invention includes a
상기 케이스(1110)는 제1기판(320)의 동판(320a)에 설치되는 플렌지(1110b)를 가지며, 그 케이스(1110)의 직경은 대략 12㎜인 비자성체 재질, 예컨대 구리(copper)를 사용한다.The
사이 제1기판(320)은 유입구(322)와 유출구(324)를 가지며, 그 표면에는 상기 플렌지(1110b)가 안착되어 고정되는 동판(copper plate)(320a)이 마련되어 있다. 상기 플렌지(1110b)는 상기 동판(320a)에 안착된 상태에서 플렌지(1110b) 주위를 용접, 예컨대 납땜(1400)하는 것에 의해 기판(320)의 동판(320a)에 고정된다. 이러한 제1기판(320)의 유입구(322)에는 제1원웨이밸브(210)가 설치되고, 유출구(324)에는 제2원웨이밸브(220)가 설치된다. 상기 제1기판(320)과 상호 밀착되게 접합되는 제2기판(520)에는 상기 유입구(322)와 연통되는 유입채널(552)과, 상기 유출구(324)와 연통되는 유출채널(554)이 형성되어 있다. 상기 제1기판(320)과 제2기판(520)은 접착제를 이용하거나 초음파를 이용하여 상호 접합할 수 있다.The
상기 케이스(1110)에 수납되는 전자석(140) 및 그 전자석(140)의 이탈을 방지하기 위한 커버부재(112), 상기 전자석(140)에 수납되는 자석(150), 상기 자석(150)에 의해 연동 압축 운동하는 다이아프램(160)은 제1실시예에서 사용된 것과 동일 부재 및 동일 작용을 하므로 자세한 설명은 생략한다.By the
상기 유입구(322)에 설치되는 제1원웨이밸브(210) 및 유출구(324)에 설치되는 제2원웨이밸브(220)는 제1실시예에서 사용된 것과 동일 부재 및 동일 작용을 하므로 그 자세한 설명은 생략한다.The first one-
이하, 본 발명에 따른 마이크로 유체펌프의 제2실시예의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the second embodiment of the microfluidic pump according to the present invention will be described in detail.
제8도는 상술한 마이크로 유체펌프에서, 다이아프램이 압착된 상태를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a state in which the diaphragm is compressed in the microfluidic pump described above.
상기 전자석(140)에 순방향 전류를 인가하면 자석(150)은 관통공(144)의 하부 위치로 하강한다. 그러면, 자석(150)은 다이아프램(160)을 압착하고, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체는 다이아프램(160) 방향으로 설치된 제1판막(216)의 표면에 유압을 가하여 제1판막(216)을 제1튜브(212)의 단부 표면에 견고하게 밀착시킨다. 따라서, 제1원웨이밸브(210)는 폐쇄되고, 유입채널(522)에서 유입되는 유체는 다이아프램(160)의 내부로 유입되지 못한다. 동시에, 상기 유체는 제1판막(216)에 대해 반대방향으로 설치된 제2판막(226)에 유압을 가하여 제2판막(226)을 제2튜브(222)에서 젖혀지는 방향, 즉 유체가 유출되는 방향으로 젖히게 된다. 따라서, 상기 제2원웨이밸브(220)는 개방되고, 다이아프램(160) 내부의 유체는 제2원웨이밸브(220) 및 제2유출채널(554)을 통하여 외부로 배출된다.When the forward current is applied to the
제9도는 상술한 마이크로 유체펌프에서, 다이아프램이 원상태로 복원된 상태를 도시한 도면이다.9 is a view showing a state in which the diaphragm is restored to its original state in the microfluidic pump described above.
상기 전자석(140)에 역방향 전류를 인가하면 자석(150)은 관통공(144)의 상부위치로 상승한다. 그러면, 다이아프램(160) 내부에 수용된 유체의 유압은 낮아지고, 이 유압은 제1판막(216)을 제1튜브(212)에서 젖혀지는 방향, 즉 유체가 유입되는 방향으로 젖히게 하여 상기 제1원웨이밸브(210)를 개방한다. 따라서, 상기 제2기판(520)의 제1유입채널(552)로 유입되는 유체는 제1원웨이밸브(210)를 통하여 다이아프램(160)의 내부 공간으로 유입된다. 동시에, 상기 유압은 제2판막(226)을 제2튜브(222)의 일측 단부 표면에 밀착시켜 제2원웨이밸브(220)를 폐쇄한다. 따라서, 다이아프램(160)에 수용된 유체는 제2원웨이밸브(220)를 통하여 유출되지 못한다.When a reverse current is applied to the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전자석과 니오드늄-아이언-보론 자석을 이용하여 강력한 액츄에이터를 구성하고, 자기 점착성을 가지는 원웨이 밸브 및 다이아프램을 이용하여 강력한 펌핑력을 가지는 동시에 소형인 마이크로 유체펌프를 만들 수 있으므로, 극소량의 시료나 시약의 양 또는 그 흐름을 정밀하게 이송시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, a strong actuator is constructed by using an electromagnet and a niobium-iron-boron magnet, and has a strong pumping force and a small size by using a one-way valve and a diaphragm having self-adhesiveness. Since microfluidic pumps can be made, it is possible to precisely transfer the amount or flow of very small amounts of sample or reagent.
또한, 플라스틱이나 구리등의 재질을 사용하였으므로, 실리콘 웨이퍼의 물성의 한계에 의한 문제, 예컨대 깨지기 쉽고, 적층구조에서 각 웨이퍼 사이의 누수가 발생하는 문제를 해결할 수 있다는 효과가 있다.In addition, since a material such as plastic or copper is used, there is an effect that the problem caused by the limitations of the physical properties of the silicon wafer, for example, it is fragile and the problem of leakage between the wafers in the laminated structure can be solved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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KR1019970033869A KR100230755B1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Oneway fluid pump |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019970033869A KR100230755B1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Oneway fluid pump |
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ID=19515067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019970033869A KR100230755B1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Oneway fluid pump |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101784205B1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-10-11 | 충북대학교 산학협력단 | Micro Pump |
-
1997
- 1997-07-19 KR KR1019970033869A patent/KR100230755B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101784205B1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-10-11 | 충북대학교 산학협력단 | Micro Pump |
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Publication number | Publication date |
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KR19990010960A (en) | 1999-02-18 |
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