KR100427958B1 - 소량의 액체를 혼합하기 위한 장치 - Google Patents

소량의 액체를 혼합하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 매우 소량의 액체라도 매우 효과적으로 균질화시킬 수 있으면서 제조하기 쉬운 장치를 고안하는 것이다. 이는 하기 특징을 제공함으로써 본 발명에 따라 수득된다: 장치는 하나이상의 유입관 및 하나이상의 유출관을 갖는 하나이상의 혼합 부재를 포함한다; 2개이상의 모세관이 유입관으로부터 파생된다(모든 파생관은 하나의 지부 평면상에 위치한다); 모세관은 지부 평면에 대해 90°회전된 평면내의 합류 부재로 향한다; 혼합 부재는 기재 평면 표면에 배열되고, 평면 표면은 차폐물에 의해 용접 밀봉된다. 본 발명은 혼합될 액체가 좁은 관을 통해 유동하면서 혼합되는 액체 혼합용 장치에 관한 것이다.

Description

소량의 액체를 혼합하기 위한 장치{DEVICE FOR MIXING SMALL QUANTITIES OF LIQUIDS}
액체 혼합용 장치는 정적 또는 동적 혼합기의 형태로 종래 분야에서 공지되어 있다. 정적 혼합기는 일반적으로 내부 고정 장치가 있는 파이프 시스템으로 구성된다. 유동 액체의 동적 에너지를 이용함으로써 특정한 유동 경로후에 균질화된다. 동적 혼합기는 회전하는 혼합 기구를 갖는다. 이들은 혼합 생성물이 들어가서 균질화되게 하는 혼합 에너지를 일으킨다. 기구의 크기 때문에, 이러한 유형의 혼합기는 다량의 액체의 경우에만 사용될 수 있다. 그러나, 생성되는 중간 또는 최종 생성물들은 종종 이러한 양으로 요구되지 않는다.
반응 환경이 극도로 축소됨에 따라, 물질을 소량 사용하여 혼합할 수 있게 하는 장치를 제공하려는 시도가 있었다. 이런 혼합기는 액체 입자의 확산 원리에 따라 소량의 액체를 균질하게 혼합시키는 정적 혼합기로서 작동한다.문헌[Proceedings μ-TAS; Enschede 1994; p142-151; ISBN 0-7923-3217-2]에서는, 액체가 좁은 관을 통해 유동하여 상응하게 긴 유동 경로후의 확산에 의해 혼합되는 장치를 개시하고 있다. 이들 장치에서는, 고압 손실 및 낮은 효율이 단점으로 나타났다.
정적 혼합기의 또다른 디자인이 문헌[Proceedings μ-TAS; Enschede 1994; p79]에서 기재되어 있다. 이 장치는 혼합되는 액체가 다른 곳으로 강제 이동되는 다수의 노즐을 갖는다. 이 디자인 역시 고압 손실 및 낮은 효율이 단점이다.
또한, 복잡한 형태의 관을 갖고, 내부 고정 장치에 의해 회전되어 액체가 혼합되고, 각각의 혼합 부재를 거친 후에 액체의 분할이 불리하게 발생되고, 후속의 부재를 거친 후에, 분할이 다시 액체의 기계적 분리에 이르게 하는 혼합기가 공지되어 있다[Proceedings μ-TAS; Enschede 1994; p237-243]. 소량 액체용의 공지된 혼합기는 매우 복잡한 구조이거나 효율이 매우 낮다.
점성이 있는 중합체 물질의 혼합물 또는 용액을 혼합하기에 적합한 정적 혼합기의 특정한 양태가 유럽 특허 공개공보 제 0 495 169 A1 호에 개시되어 있다. 이 혼합기는 상하로 직접적으로 배열된 비교적 얇은 판을 갖고, 상기 판은, 액체 유동을 분할하여 상이한 방향으로 향하게 하고 계속해서 유출구의 개구에서 다시 혼합하기 위한 개구 및 관을 갖는다.
미국 특허 제 4,971,450 호에서는, 유입구가 동일한 평면에 인접하게 위치된 상이한 관의 개구로 액체가 주입됨으로써 혼합이 수행된다. 유출구는 다시 동일한 평면에 인접하게 위치되지만, 상기 평면이 유입구의 평면에 대해 수직으로 배치되는 방식으로, 관은 짧은 경로에 걸쳐 놓여있다. 만약 이런 2개의 장치가 순차적으로 배열된다면, 액체는 부재 사이에서 전개되는 채임버(chamber)의 변화시 혼합된다.
과립 물질을 혼합하기 위한 장치는 프랑스 특허 공개공보 제 2 262 552 호에 개시되어 있다. 이는 순차적으로 연결된 다수의 부재로 구성되며, 각각의 개별적인 부재는 길이를 따라 서로 회전되고, 동시에 직사각형 횡단면이 중간 정도에서 정사각형 횡단면이 되고, 말단에서는 다시 직사각형 횡단면이 되도록 횡단면이 변화하는 2개의 관으로 구성된다. 반면, 시작점에서는, 2개의 관이 서로 인접하고 내부상에서 공통 가장자리를 형성하고, 상기 관은 직사각형 횡단면의 높이의 한 모서리에서만 서로 접촉한다. 여기서부터, 관은, 2개의 직사각형이 말단에서 다시 서로 만나지만, 공통 가장자리가 원래의 것에 대해 수직으로 배치되는 방식으로 횡단면이 일정하게 변화되면서 서로를 지나 진행한다. 혼합 부재로 도입될 때, 혼합된 생성물은 상기 가장자리에서 분리되어, 개별적으로 진행되고, 90°회전되어, 말단에서 방향이 분리 선에 대해 수직인 선 또는 가장자리에서 다시 함께 진행된다. 이 방법은 후속 부재에서도 반복되어, 서로에 대해 90° 회전된 평면에서의 얇은 인접층의 일정한 분리 및 합쳐짐에 의한 혼합 공정이 추정될 수 있다. 이 혼합 부재의 고안은 미세 단위까지 적용되지는 않는다.
2가지 액체를 혼합하기 위한 장치는 프랑스 특허 공개공보 제 2 407 019 호에 개시되어 있고, 이는 매우 소량의 액체가 혼합되도록 한다. 개시된 장치는, 서로를 향해 진행되고 한 점에서 만나고 짧은 경로 후에 다시 분리되기 위해 관의 형태로 계속 진행되고 열편 모양의 루프(lobed loop)를 통해 진행된 후에 다시 혼합되어 관을 형성하는, 2개의 관이 조각된 보다 낮은 편평한 판으로 구성된다. 열편 모양의 루프에서의 통상적인 관의 반복적 분리 후에, 혼합 장치는 관으로 종결된다. 혼합되는 2개의 액체는 상부 밀봉판에 있는 개구를 통해, 서로를 향해 진행되는 2개의 관으로 도입되고, 수득된 액체 혼합물은 혼합 장치의 관의 말단에 인접한 상부 판에 있는 개구를 통해 유출된다. 상부 및 하부 판은 금속 부시(bush)에 의해 서로 고정된다. 이 장치는 매우 낮은 점도를 갖는 소량의 액체를 혼합하기에 적합하다. 대조적으로 높은 점도의 액체는 문제를 일으킨다.
본 발명은 혼합될 액체가 좁은 관을 통해 유동하면서 혼합되는 액체 혼합용 장치에 관한 것이다.
도 1a는 액체의 수직 분리 및 수평 적층용 혼합 부재에 대한 기본 배열을 나타낸다.
도 1b는 액체의 수평 분리 및 인접 수직 적층용 혼합 부재에 대한 기본 배열을 나타낸다.
도 2는 유입 기판, 구조화된 기판 및 덮개(covering) 판을 갖는 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 3은 2개의 구조화된 기판으로 구성된 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 4는 2개의 구조화된 기판, 및 혼합 부재중 측방향으로 배열된 유입구 및 유출구로 구성된 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 5는 2개의 구조화된 기판, 및 혼합 부재중 상부 기판에 배열된 유입구 및유출구로 구성된 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 6은 3개의 구조화된 기판으로 구성된 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 7은 하나의 기판중에 모든 구조물이 구성된 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 8은 2개의 구조화된 기판, 및 측방향으로 배열된 액체 유입구 및 유출구로 구성된 둘 이상의 유체를 혼합시키기 위한 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 9는 2개의 구조화된 기판, 및 상부 기판에 배열된 액체 유입구 및 유출구로 구성된 둘 이상의 유체를 혼합시키기 위한 혼합 부재의 전면도를 나타낸다.
도 10은 3개의 기판을 가지면서, 순차적으로 배열된 다수의 혼합 부재의 가능한 연결의 평면도를 나타낸다.
도 11은 도 10의 배열의 단면을 예시한다.
본 발명은 매우 소량의 액체를 매우 효율적으로 균질화시킬 수 있고 제조가 단순한 장치를 설계하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 하나 이상의 유입관 및 하나 이상의 유출관을 갖는 하나 이상의 혼합 부재로 구성되고,
- 유입관으로부터 2개 이상의 모세관이 파생되고, 모든 파생되는 관이 하나의 지부 평면(branching plane)에 위치하고,
- 모세관이 합류 부재로 향하고, 액체의 유입이 지부 평면에 대해 90°회전되어 배열된 하나의 평면에서 수행되고,
- 혼합 부재가 기판의 표면에 배열되고, 기판의 표면이 덮개에 의해 견고하게 용접 밀봉된 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 목적은 유사하게, 2개 이상의 별개의 균질한 액체의 부분-유동이 개시된 바와 같은 본 발명에 따른 장치에서 함께 위치하고 좁은 관을 통해 유동하는 경우, a) 2개 이상의 부분-유동으로 분리되고, b) 부분-유동이 합류 부재에서 다시 혼합되어 이전에 분리되었던 인접하게 위치된 부분-유동이 상하로 적층되는 방식으로 하나의 액체 유동을 형성하고, c) 단계 a) 및 b)가 경우에 따라 하나 또는 순차적으로 연결된 다수의 혼합 부재중에서 반복해서 수행되며, 혼합이 높은 효율로 수행되는, 2종 이상의 액체를 혼합시키는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 배열의 유리한 세부 사항은 청구범위에서 구체화된다.
본 발명에 따른 장치는 매우 소량의 액체를 고효율로 혼합시키기에 적합하고 매우 작은 크기의 구조물이 특징이다. 특정한 양태는 각 부재가 액체가 혼합되는 2개 이상의 유입관을 갖는다는 사실로 구성된다. 이들 관은 수직 또는 수평면에 배열될 수 있다. 유동 방향에서, 이들 관은 한 점의 합류 부재에서 만난다. 이는 한 평면에 수평 배열된 n개의 유입관을 갖고, 각각 n개의 상이한 수직 평면으로 파생되는 합류점으로부터 n개의 유출관이 파생되는 방식으로 고안된다. n개의 유입관이 수직 평면에 위치한다면, n개의 유출관은 수평 평면의 상기 합류점으로부터 파생된다. 또한 유출관은 후속 혼합 부재의 유입관을 형성한다. 총 배열은 이들 부재의 2개 이상의 다수의 상호 연결로 구성될 수 있다. 액체의 혼합은, 예를 들면 수직 경계 층이 두 액체 사이에서 발생되도록, 수평 유동관에서 유동하는 두 액체가 합류점에서 서로 만나 달성된다. 그런 다음, 2개의 유출관이 서로에 대해 수직으로 배치된 두 평면내의 이 합류점으로부터 파생된다. 이는 전체 유동을 수직 분리시킨다. 제 1 부분 유동은 제 1 평면으로 유동한다. 제 2 부분 유동은 제 2 평면으로 유동한다. 후속 합류점에 도달하기 전에, 2개의 부분-유동은 다시 하나의 평면으로 인도된다. 합류점에서, 3개의 경계 층을 갖는 4개의 액체 층으로 이루어진 액체 유동이 발생된다. 유출관이 또한 이 합류점으로부터 파생되어 다시 수직으로 배열된다. 다시 이들은 후속 합류점의 한 평면상으로 통하게 된다. 이 합류점에서, 액체중의 경계 층의 수는 7이다.
유출관은 각각의 경우에 액체의 유동 경로가 동일한 길이를 갖고 유동 저항이 같도록 고안된다.
부재는 미세 구조화 가능한 물질로 제조된다. 이들은 바람직하게는 미세기술에 의해 단일 결정성 규소 또는 구조화 가능한 유리를 기판 물질로서 구성시킴으로써 제조되며, 특히 모세관 및 개구는 화학 에칭 공정, 레이저 구조화 공정, 사진 형성 공정, 모래 분사 등과 같은 미세 구조화 방법에 의해 규소에서 제조된다. 도 2 내지 11에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치의 다양한 양태는 이런 방식으로 구조화된 다수의 기판을 조합하여 제조될 수 있다. 이 경우에, 중간 층이 기판들 사이에 위치될 수 있고, 이 중간 층은 개별적인 평면 사이의 연결을 위한 개구를 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 이런 장치는 규소 또는 유리의 덮개를 가질 수 있다. 개별적인 혼합 부재는 전후로 또는 상하로 배열될 수 있다. 후속 부재는 선행 부재에 대해 원하는 각, 바람직하게는 90°회전하여 배열될 수 있다.
본 발명은 예시적인 양태를 참고로 하기에 더욱 자세하게 설명된다.
도 1a는 혼합 부재의 기본 배열을 도식적으로 예시한다. 이 혼합 부재의 경우, 균질화되는 액체는 유입구(1)에서 모세관을 통해 혼합 부재로 안내된다. 이 모세관은 모세관(3) 및 (4)가 파생되는 분기점(2)을 갖는다. 분기점(2)에서 가상의 수직선을 따라 액체가 분리된다. 혼합 부재는 여러번 전후로 배열될 수 있다. 출발점에 배열된 혼합 부재의 경우, 혼합되는 액체는 횡단면 영역(1.1) 및 (1.2)를 통해 유입된다. 유입구(1), 횡단면 영역(1.1) 및 (1.2), 분기점(2) 및 모세관(3,4)은 수평면에 위치한다. 후속 모세관은 모세관(6)이 이 평면을 이탈하는 방식으로 배열된다. 모세관(5)은 수평면에 남아있다. 모세관(5) 및 (6)은 합류 부재(7)에서 다시 만나고, 2개의 모세관(5) 및 (6)이 다른 평면에 위치되는 방식으로 배열된다. 따라서, 모세관(5) 및 (6)에서 흘러나온 액체는 가상의 수평선을 따라 합류 부재(7)에서 상하로 적층된다. 액체가 합류 부재(7)를 통과한 후, 이들은 다른 모세관(8)으로 흐른다. 이 모세관(8)은 후속 혼합 부재에 대한 새로운 유입구 형태를 형성하거나, 최종 혼합 부재의 경우는 미세 혼합기의 출구로 이어진다.
도 1b는 균질화될 액체가 유입구(1)의 모세관을 통해 혼합 부재로 안내되는 혼합 부재의 도식적 기본 배열을 예시한다. 이 모세관은 모세관(3) 및 (4)이 파생되는 분기점(2)으로 통한다. 분기점(2)에서는, 액체가 가상의 수평선을 따라 분리된다. 출발점에 배열된 혼합 부재의 경우, 상이한 액체가 횡단면 영역(1.1) 및(1.2)를 따라 유입된다. 이 혼합 부재의 경우, 유입구(1), 횡단면 영역(1.1) 및 (1.2) 및 모세관(3) 및 (4)은 2개의 수평면에 위치한다. 분기점(2)은 성형된 개구를 통해 2개의 수평면을 연결한다. 모세관의 또다른 경로에서, 모세관중의 하나(4)는 수평면에서 이탈하고, 반면 다른 모세관(3)은 거기에 남아있는다. 혼합 모세관(5) 및 (6)은 이들이 합류 부재(7)에서 다시 만나는 방식으로 배열된다. 그러나, 두 모세관(5) 및 (6) 모두가 동일한 수평면에 위치하므로, 모세관(5) 및 (6)에서 흘러나온 액체는 가상의 수직선을 따라 합류 부재(7)에서 인접하게 적층된다. 또다른 모세관(8)은 합류 부재(7)의 다운스트림에 배열된다. 이 모세관은 후속 혼합 부재에 대한 새로운 유입구를 형성하거나, 최종 혼합 부재의 경우에는 미세 혼합기의 출구로 이어진다.
도 2는 평면 기판(10)에 위치된 혼합 부재를 예시한다. 또다른 기판(11)은 기판(10)의 위쪽에 배열된다. 기판(11)은 혼합 부재로의 유입구(12) 및 (13), 및 혼합기 밖의 유출구(14)를 포함한다. 임의의 바람직한 수의 혼합 부재가 기판(10)에 배열될 수 있다. 혼합 부재의 위치에 대한 유입구(12) 및 (13) 및 유출구(14)의 위치는 화살표(15a), (15b) 및 (15c)에 의해 나타낸다. 이 경우, 미세 혼합기의 제 1 혼합 부재에서는, 유입구(12) 및 (13)가 기판(10)의 모세관(16) 및 (17)으로 직접 연결되는 방식으로 기판(11)에 위치된다. 기판(10) 및 (11)은 용접 밀봉 방식에 의해 서로 연결된다. 모세관(16) 및 (17)은 기판(10)에 인접하게 배열된다. 모세관(16) 및 (17)을 통해 공급되는 액체는 모세관(18)에서 적층된다. 2개의 모세관(16) 및 (18)에서 유출되는 액체의 유동은 연결부(19)에서 다시 만나는데, 모세관(16)으로부터의 액체의 유동은 모세관(18)으로부터의 액체의 유동과는 상이한 수평면에서 서로 접하게 위치한다. 연결부(19)에서 출발하여, 모세관(18a)으로부터의 액체 유동은 분기점(20)까지 기판(10)의 제 2 평면상에서 계속된다. 2개의 모세관(21) 및 (22)은 다시 분기점(20)으로부터 파생되어 모세관(22)에서 출발한 액체의 유동은 기판의 제 2 수평면(10)에 남아있는 반면, 모세관(21)에서 출발한 제 2 액체 유동은 이 수평면을 떠나고 기판(10)의 제 1 수평면에서 모세관(23)으로 통한다. 기판(10)의 상이한 수평면에 위치한 모세관(22) 및 (23)으로부터의 2개의 액체 유동은 연결부(24)에서 다시 만나고 관(22)으로부터 흘러나온 액체 유동은 연결부(24)에서 관(23)으로부터 흘러나온 액체 유동과는 상이한 수평면에 위치한다. 연결부(24)에서 파생된 모세관(23a)은 분기점(25)까지 기판(10)의 제 1 평면으로 이어진다. 이 분기점(25)에서, 모세관(16a), (17a)으로부터 흘러나온 2개의 액체 유동이 다시 형성된다. 모세관(16a) 및 (17a)은 또다른 혼합 부재를 위한 유입관이다. 최종 혼합 부재의 경우, 개구는 기판(10)에서 관(23a)에 직접적으로 연결되는 방식으로 기판(11)에 배열된다. 모든 혼합 부재의 구조물이 위치하는 전체 기판(10)은 또 다른 기판(26)에 의해 아래쪽에서 견고하게 용접 밀봉된다.
혼합 부재의 또다른 양태가 도 3에 도시된다. 혼합 부재는 서로 견고하게 용접 밀봉된 2개의 기판(30) 및 (31)에 의해 제공된다. 모세관(32), (33) 및 (34)은 수평면인 기판(31)의 위쪽에서 형성된다. 이들 관의 각각은 기판(31)의 다른 모세관(32), (33) 및 (34)으로부터 분리되어 있다. 상이한 구획을 갖는 모세관 구조물이 또다른 수평면인 기판(30)의 아래쪽에서 유사하게 형성된다. 모세관의 제 1 구획(35)에서, 모세관은 직선으로 형성된다. 분기점(36)은 이 구획에 인접해있다.
이 분기점(36)에서부터 파생되어 2개의 새로운 모세관(37) 및 (38)이 형성된다. 이 경우에, 기판(30)의 모세관은 모세관(32), (33)의 말단이 모세관의 제 1 구획(35)과 직접 접촉하는 방식으로 제 2 기판(31)에 연결된다. 또한, 모세관(37), (38)의 말단은 제 2 기판(31)의 모세관(34)에 의해 차폐될 수 있는 방식으로 배열된다.
기판(31)의 모세관(32), (33)의 말단을 차폐하는 모세관(39)이 기판(30)의 아래쪽에 위치한다. 이 모세관(39)은 혼합될 액체를 위한 입구 표면(40)을 갖는다. 혼합 부재의 유출구는 출구 표면(42)을 갖는 모세관(41)에 의해 형성된다.
액체가 들어오고 나오기 위한 적당한 배열을 도 4에 나타낸다. 제 2 기판(31)의 모세관(53) 및 (54)의 전체 폭을 차폐하는 모세관(47) 및 (48)이 제 1 기판(30)에 위치하고, 모세관(47) 및 (48)의 말단은 유사하게 기판(31)의 모세관(32) 및 (33)을 차폐한다. 제 1 기판(30)의 모세관(47) 및 (48)과 함께 제 2 기판(31)의 모세관(53) 및 (54)은 혼합되는 액체를 위한 입구 표면(45) 및 (46)을 형성한다. 액체 출구는 제 1 기판(30)의 모세관(49) 및 제 2 기판(31)의 모세관(55)을 차폐하여 형성된다. 2개의 모세관(49) 및 (55)의 이러한 차폐에 의해 공통 출구 표면이 수득된다. 유체 접촉의 경우, 기판(30) 및 (31)으로부터 그 둘레에서 밀봉된 모세관성 튜브가 또한 입구 표면(45) 및 (46) 및 출구 표면(50)을 통해 밀려날 수 있다는 사실은 예시되지 않았다.
미세 혼합 부재의 외부 유체 접촉의 또 다른 가능성이 도 5에 예시된다. 기판(30)은 기판(31)상의 모세관(32) 및 (33)의 말단을 차폐하는 성형된 개구(56)를 갖는다. 이들 개구는 혼합 부재로 혼합되는 액체의 유입이 가능한 방식으로 고안된다. 혼합 부재의 출구는 유사하게 기판(30)의 개구(57)에 의해 형성된다. 이 경우, 상기 개구(57)는 기판(31)의 모세관(34)의 말단을 차폐하도록 배열된다. 관이 기판(30)의 표면상에 배열되고, 상기 관의 입구 횡단면이 기판 표면에 평행하게 배열된다는 사실은 예시되지 않았다.
도 6에 따른 다른 예시적인 양태에서는, 총 3개의 기판으로 구성된 혼합 부재가 도시된다. 유입관(63) 및 (64)은 제 1 기판(60)에 위치한다. 상기 유입관의 말단은 차폐시키는 방식으로 제 2 기판(61)의 2개의 모세관 구획(67) 및 (69)에 대해 유동 방향으로 배열된다. 모세관 구획(67) 및 (69)은 합류 부재(68)로 통한다. 합류 부재(68)는 기판(60)의 모세관(65)에 의해 그 위쪽이 차폐되고 제 3 기판(62)의 모세관(66)에 의해 아래쪽이 차폐된다. 모세관(65) 및 (66)은 유동 방향에서 보았을 때 제 2 기판(61)의 모세관 구획(70) 및 (71)과 일치하는 방식으로 형성된다. 모세관 구획(70) 및 (71)은 합류 부재(72)로 통한다. 혼합 부재를 또다른 혼합 부재에 연결시키는 새로운 모세관(73)이 이 지점에서 파생된다.
도 7은 모든 구조물이 기판(75)에 위치하는 혼합 부재를 나타낸다. 액체용 유입관(77)은 기판(75)의 상부 면에 배열된다. 제 2 액체용 유입관(76)은 동일한 기판(75)의 하부 면에 위치된다. 두 모세관은 모두 2개의 새로운 모세관(79) 및(80)이 기판의 하부 면으로 파생되는 방식으로 고안된 합류 부재(78)로 통한다. 이 경우에는, 합류 부재(78)는 기판(75)의 상부 면 및 하부 면을 서로 연결시키는 방식으로 고안된다. 모세관중 하나의 모세관(80)은 기판(75)의 하부 면에서의 또다른 경로에 남아있는다. 제 2 모세관(79)은 기판(75)의 상부 면과 하부 면 사이의 개구(81)로 통한다. 기판(75)의 상부 면의 새로운 모세관(82)이 이 개구(81)로부터 파생되고, 이는 최종적으로 합류 부재(78)와 유사한 디자인의 합류 부재(83)로 다시 통한다. 기판의 상부 면의 합류 부재(83)로부터 다시 2개의 모세관(80) 및 (82)이 파생된다. 이 경우에, 점선은 혼합 부재의 말단 및 새로운 혼합 부재로의 전환을 한정한다. 유입구(76) 및 (77)는 혼합 부재를 조작하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 유출구는 모세관(80) 및 (82)에 의해 형성된다. 혼합 부재의 유입구로서 모세관(80) 및 (82)을 고안하는 것이 가능하다. 이 경우에, 혼합 부재의 유출구는 관(76) 및 (77)에 의해 형성된다.
도 8은 2개 이상의 상이한 액체를 혼합하는데 적합한 혼합 부재를 나타낸다. 모세관(85), (86), (87) 및 (88)은 액체 출입을 위해 고안된다. 이들 관은 개별적인 액체의 적층이 모세관(89)에서 필연적으로 일어나는 방식으로 서로 연결된다. 분기점(90)에서, 모세관은 액체 출입시 형성된 것과 동일한 수의 모세관(92)으로 나누어진다. 모세관(92)은 모세관(91)에 의해 말단에서 서로 연결된다. 출구는 모세관(93)에 의해서 형성된다.
도 9는 2개 이상의 상이한 액체를 혼합하기 위한 또다른 가능성을 나타낸다. 액체 입구(93)는 혼합 부재의 제 2 평면의 모세관(94), (95) 및 (96)으로 연결된다. 모세관(94), (95) 및 (96)은 이들의 말단에서 혼합 부재의 제 1 평면의 모세관(97)으로 통한다. 혼합 부재의 제 2 평면에서 2개 이상, 여기에서는 모세관(99) 및 (100)이 파생되는 분기점(98)은 모세관(97)의 한 말단에 위치한다. 혼합 부재로부터의 출구(102)가 모세관(101)의 한 말단에서 배열된다.
도 10은 다수의 혼합 부재의 상호 연결의 평면도를 나타낸다. 명확하게 하기 위해서, 상부 기판은 도시되지 않았다. 실선(103)은 제 1 평면의 모세관의 구조를 나타낸다. 제 2 평면의 구조는 점선(104)에 의해 나타낸다. 평면들 사이의 개구는 2개의 평면 구조의 차폐점(105)에 위치한다.
도 11은 입구 개구(107) 및 출구 개구(108)를 갖는 덮개 판(106)이 예시된, 도 10의 단면을 나타낸다. 기판(11)의 관 구조물(109) 및 개구(110)가 명확하게 도시된다. 구조화된 기판(111)의 하부는 또다른 기판(112)에 의해 차폐된다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1유입구
1.1, 1.2횡단면 영역
2분기점
3, 4모세관
5, 6모세관
7합류 부재
8모세관
10, 11기판
12, 13유입구
14유출구
15a, b, c화살표
16, 17, 18모세관
18a모세관
19연결부
20분기점
21, 22, 23모세관
24연결부
25분기점
26기판
30, 31기판
32, 33, 34모세관
35모세관의 제 1 구획
36분기점
37, 38, 39모세관
40입구 표면
41모세관
42출구 표면
45, 46입구 표면
47, 48모세관
49덮개
50출구 표면
53, 54모세관
55모세관

Claims (12)

  1. 하나 이상의 유입관 및 하나 이상의 유출관을 갖는 하나 이상의 혼합 부재로 구성되고; 다수의 액체가 유입되는 경우, 유입관은 혼합될 유입 액체가 합쳐지는 모세관 구획에 의해 형성되며, 유입 액체가 합쳐질 때 액체 유동 사이에 가상의 경계 표면이 생성되는 방식으로 유입 액체가 배열되고; 유입관으로부터 2개 이상의 모세관이 파생되고, 이들 모세관을 통해 액체 부분-유동이 유동되고; 파생된 모세관이 다시 유입 부재로 유도되어 액체 부분-유동을 상하로 또는 인접하게 적층시킴으로써 하나 이상의 가상의 경계 층이 형성되고, 이들 경계 층이 액체 유동을 부분-유동으로 분리시킬 때 수득되는 가상의 경계 표면(들)에 수직으로 위치하게 되고; 가상의 액체 층의 수가, 2개 이상의 모세관으로 파생된 후 액체 부분-유동이 상하로 또는 인접하게 적층됨으로써 2배 이상이 되고; 하나 이상의 혼합 부재가, 필요에 따라 유입구 및 유출구를 제외한 표면이 덮개(covering)로 용접 밀봉된 평면 기판에 배열되거나 또는 하나 이상의 혼합 부재가, 필요에 따라 유입구 및 유출구를 제외한 외면이 덮개로 용접 밀봉되고 서로 연결되어 있는 다수의 평면 기판에 배열됨을 특징으로 하는, 모세관을 통해 유동시키면서 소량의 액체를 혼합하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유출관 및 유입관이, 서로 평행하고 평면 사이의 개구에 의해 서로 연결된 상이한평면에 위치함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    연결관에 의해 각각 형성된 합류 부재에서 개구가 후속 평면으로 파생되고, 새로운 혼합관이 이들 개구로부터 파생됨을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    합류 부재로부터 파생된 유출관이 동일한 유동 저항을 갖음을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    다수의 혼합 부재가 연속적으로 배열되고, 후속 혼합 부재가 각각 선행 혼합 부재에 대해 회전되어 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    후속 혼합 부재가 선행 혼합 부재에 대해 90° 회전 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    덮개가 규소 또는 유리로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상이한 평면의 모세관이 개별적인 기판상에 위치됨을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    중간층이 개별적인 평면 사이를 연결하기 위한 개구를 갖고 기판 사이에 위치됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기판 물질이, 현미경 기술에 의해 구조화된 단일 결정성 규소 또는 구조화 가능한 유리임을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모세관 및 개구가 화학적 에칭 공정, 레이저 구조화 공정, 사진 형성 공정, 모래 분사로 이루어진 군으로부터 선택된 현미경 구조화 방법에 의해 형성됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 2개 이상의 별개의 균질한 액체의 부분-유동이 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 장치에 함께 도입되고 좁은 관을 통해 유동할 때, a) 2개 이상의 부분-유동으로 분리되고, b) 부분-유동이 합류 부재에서 다시 혼합되어 이전에 분리되었던 인접하게 위치된 부분-유동을 상하로 적층시키는 방식으로 하나의 액체 유동을 형성하고, c) 단계 a) 및 b)가 경우에 따라 하나의 혼합 부재 또는 순차적으로 연결된 다수의 혼합 부재중에서 반복해서 수행되며, 혼합이 높은 효율로 수행됨을 특징으로 하는 2종 이상의 액체를 혼합하는 방법.
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