KR100970481B1 - 미세유동 구조물 및 미세유동 구조물을 제조하는 방법 - Google Patents

미세유동 구조물 및 미세유동 구조물을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하나 이상의 예시적 구체예는 폴리실록산 층을 포함하는 미세유동 구조물 및 미세유동 구조물을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 폴리실록산 층은 SiO2 층을 통하여 기판에 결합된다.
폴리실록산, 미세유동장치, 실리콘 디옥사이드

Description

미세유동 구조물 및 미세유동 구조물을 제조하는 방법{Microfluidic structure and method for producing same}
본 발명의 하나 이상의 예시적 구체예는 폴리실록산 층을 포함하는 미세유동 구조물 및 미세유동 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
미세유동 장치는 다양한 목적으로 사용되고 있다. 예를 들면, 고효율 (high throughput)의 분석 장치로서 사용되고 있다. 상기 미세 유동 장치는 채널 및 챔버와 같은 미세구조를 포함하고 있다. 이러한 미세유동 장치는 다양한 방법으로 제조된다. 미세유동 장치의 제조에는 리소그래피, 식각, 침적, 미세기계가공 (micromachining), LIGA 기술 등의 미세구조 제작 기술이 사용되고 있다.
미세유동 장치는 서로 다른 기판에 채널과 같은 미세구조를 형성시키고 이러한 기판을 결합시킴으로써 제조되는 것이 있을 수 있다. 예를 들면, 2개의 유리 기판에 미세 구조를 형성하고 이들 두개의 유리 기판을 결합시켜, 미세유동 장치를 형성하는 방법이 있다. 상기 각 기판에는 미세구조의 전부 또는 일부가 포함되어 있다.
종래 기술에 의하면, 상기 기판 상에 미세구조를 효율적으로 형성시킬 수 있 고, 상기 미세구조가 형성된 기판을 효율적으로 결합시키는 방법 및 그에 의하여 제조된 미세유동 장치가 여전히 요구되고 있다.
본 발명의 일 예시적 구체예는 폴리실록산 층을 포함하는 미세유동 구조물을 제공한다.
본 발명의 다른 예시적 구체예는 폴리실록산 층을 이용하여 미세유동 구조물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적 구체예는, 제1 기판; 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 폴리실록산층을 포함하고, 상기 폴리실록산층은 상기 제1 기판 및 제2 기판과 SiO2를 통하여 결합되어 있는 것인 미세유동 구조물을 제공한다.
상기 제1 기판 및 제2 기판은 SiO2가 침적될 수 있는 기판일 수 있다. 상기기판은, 고체 지지체 예를 들면, 플라스틱, 실리콘 및 유리로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 플라스틱은 소수성 또는 친수성 표면을 갖는 것일 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카르보네이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 기판 및 제2 기판 중 하나 이상은 미세 구조가 형성되어 있는 것일 수 있다. 상기 미세 구조는 반드시 마이크로미터 수준의 차원을 갖는 것을 의미하 는 것은 아니며, 작은 차원의 구조를 갖는 것을 의미한다. 예를 들면, 상기 미세 구조는, 적어도 하나의 단면, 즉 직경, 넓이, 높이 등이 10nm 내지 100mm, 또는 10 내지 10mm의 차원을 갖는 것일 수 있다. 상기 미세구조는 유체 흐름의 통로를 제공할 수 있는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 미세구조는 채널, 챔버, 입구, 및 출구로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 미세 구조는 상기 기판의 표면 또는 내부, 또는 표면과 내부에 일부분이 형성되어 있는 것일 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 폴리실록산층을 포함하고, 상기 폴리실록산층은 상기 제1 기판 및 제2 기판과 SiO2를 통하여 결합되어 있다.
상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산 (PDMS) 및 디페닐실록산으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 폴리실록산층은 막의 형태를 갖는 것일 수 있다. 상기 막은 예를 들면, 10 내지 500μm, 또는 100 내지 300μm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
상기 폴리실록산층은 제1 기판과 제2 기판 사이의 실질적으로 전면을 통하여 결합되어 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 폴리실록산층은 단순한 형태의 막으로서 미세구조가 형성되어 있지 않을 것일 수 있다. 상기 폴리실록산층은 또한 제1 기판과 제2 기판 사이의 일부 면을 통하여 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 SiO2는 폴리실록산에 강하게 접착하는 성질을 가지고 있다. 상기 SiO2는 상기 제1 기판 및 제2 기판에 먼저 침적되어 이들 각 기판에 강하게 고정화된 다음, 상기 폴리실록산과 접착되어 있는 것일 수 있다. 상기 제1 기판 및 제2 기판에 SiO2를 침적하는 것은 예를 들면, 액상 침적, 증발, 및 스퍼터링으로 구성된 군으로부터 선택된 방법에 의하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 하나 이상의 미세 구조물을 포함하는 장치를 말한다. "미세 구조"에 대하여는 상기한 바와 같다. 상기 미세물 구조물은 입구와 출구가 하나 이상의 채널을 통하여 연결되어 있는 미세유동 장치일 수 있다. 상기 미세 유동 장치는 밸브, 펌프 및 챔버 등의 추가적인 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 상기 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내의 유체의 흐름을 조절하도록 하는 것일 수 있다. 상기 막은 통상 상기 유체 채널 내의 유체 흐름을 막고 있으며 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내에 유체가 흐르도록 하는 것일 수 있다. 상기 미세유동 구조물은 추가적인 표면 및 막을 포함할 수 있다. 상기 추가적인 표면은 유체흐름을 위한 통로를 제공하기 위한 추가적일 채널일 수 있다. 상기 제2 기판은 유체 흐름을 위한 통로를 제공하기 위한 복수의 바이어스 채널을 포함할 수 있다. 상기 미세유동 구조물은, 펌프의 일부로서 배치된, 상기 막을 사용하여 구현된 복수 개의 밸브를 포함하는 것일 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 복수 개의 공압적으로 스위치가능한 밸브를 활성화시킬 수 있고, 상기 공압적으로 스위치 가능한 밸브는 미세유동장치에서 유체 흐름을 제어할 수 있는 것일 수 있다. 여기서, 상기 제1 기판에는 복수 개의 식각된 채널을 포함하고, 상기 식각된 채널은 상기 막에 가하는 압력을 분산시키는 역할을 할 수 있는 것일 수 있다. 상기 구조물에 있어서, 3개의 연속 공압적으로 스위치 가능한 밸브는 펌프를 형성하도록 기능할 수 있다. 상기 3개의 밸브는 입력 밸브, 다이프램 밸브, 및 출력 밸브일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 구체예는, 미세구조가 형성되어 있는 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계; 상기 제1 기판 및 제2 기판의 각 표면에 SiO2를 침적하는 단계; 및 상기 SiO2가 침적된 제1 기판의 표면과 상기 SiO2가 침적된 제2 기판의 표면 사이에 폴리실록산을 매개하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합시키는 단계를 포함하는, 미세유동 구조물을 제조하는 방법을 제공한다.
상기 방법은 미세구조가 형성되어 있는 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 기판 및 제2 기판의 미세구조는 알려진 방법, 예를 들면, 사출 성형, 포토리소그래피 및 리가 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법 에 의하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 기판은, 고체 지지체 예를 들면, 플라스틱, 실리콘 및 유리로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 플라스틱은 친수성 또는 소수성 표면을 갖는 플라스틱이 포함되며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카르보네이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 미세 구조는 반드시 마이크로미터 수준의 차원을 갖는 것을 의미하는 것은 아니며, 작은 차원의 구조를 갖는 것을 의미한다. 예를 들면, 상기 미세 구조는, 적어도 하나의 단면, 즉 직경, 넓이, 높이 등이 5nm 내지 100mm, 10nm 내지 100mm, 또는 10 내지 10mm의 차원을 갖는 것일 수 있다. 상기 미세구조는 유체 흐름의 통로를 제공할 수 있는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 미세구조는 채널, 챔버, 입구, 및 출구로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 미세 구조는 상기 기판의 표면 또는 내부, 또는 표면과 내부에 일부분이 형성되어 있는 것일 수 있다.
상기 방법은 또한, 상기 제1 기판 및 제2 기판의 각 표면에 SiO2를 침적하는 단계를 포함한다. 상기 침적하는 단계는 알려진 방법, 예를 들면, 액상 침적 (liquid phase deposition: LPD), 증발, 스퍼터링, 및 화학증기 증착 (chemical vapor deposition: CVD으로 구성된 군으로부터 선택된 방법에 의하여 이루어지는 것일 수있다. 상기 액상 침적은 먼저 실리콘 디옥사이드 분말을 34% 히드로플루오실리릭산 (hydrofluosilicic acid: H2SiF6)을 포함하는 수성 용액 중에 용해시켜 실온에서 포화된 히드로플루오실리릭산 수성 용액을 형성하는 단계를 포함한다. 용해되지 않은 실리콘 디옥사이드 분말은 필터 종이에 의하여 포화된 히드로플루오실리릭산 수성 용액로부터 제거될 수 있다. 상기 포화된 히드로플루오실리릭산 수성 용액은 다음으로 상기 포화된 용액에 물, 붕산 (boric acid) 수성 용액, 또는 암모늄 히드록사이드를 첨가함으로써 과포화된 용액으로 전환된다. 다음으로, 기판을 상기 과포화된 용액 중에 담가 침적에 의하여 상기 기판의 표면에 실리콘 디옥사이드 필름을 성장시킨다. 상기 침적은 10℃ 내지 50℃에서 이루어지는 것일 수 있다. 상기 침적은 글로우 방전 (glow discharge)에 의하여 미리 진공으로 되어 있는 (previously evacuated) 챔버 중에서 플라스틱 기판 상에 실리콘 디옥사이드 필름을 침적하는 방법으로서, 유기실리콘 성분을 증발시키고 (evaporizing), 상기 증발된 유기실리콘 성분을 산화제 성분과 불활성 기체 성분과 혼합하여 상기 챔버의 외부에 기체 흐름을 형성하는 단계; 조절가능하게 상기 기체 흐름을 상기 챔버로 흘리는 단계; 상기 기체 흐름으로부터 상기 챔버 중에 글로우 방전 플라즈마를 확립하는 단계; 상기 플라즈마의 일부분 이상을 그 안에 가두면서 상기 기체 흐름을 상기 플라즈마 내로 조절가능하게 흘리는 단계; 상기 기판에 실리콘 디옥사이드의 제1 코팅을 침적시키는 단계; 상기 기판으로부터 외래 표면 입자를 제거 및/또는 재분배하는 단게; 및 상기 단계들을 반복하여, 상기 기판 상에 실리콘 디옥사이드의 제2 코팅을 침적시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 이루어질 수 있다.상기 산화제는 산소일 수 있다. 상기 유기실리콘은 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 헥사메틸디실록산, 비닐트리메틸실란, 메틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시시란 및 헥사메틸디실라잔으로부터 선택되는 것일 수 있다. 그러나, 상기 SiO2를 침적하는 방법은 예시적인 것이며, 그외의 알려진 SiO2를 침적 방법이 본 발명의 하나이상의 구체예에 사용될 수 있다. 상기 침적시키는 단계는 상기 기판 제공 단계 전에 수행될 수 있다. 즉, 상기 기판 상의 미세구조를 형성하기 전에, 상기 SiO2를 침적시키고, 상기 미세구조를 형성시키는 것일 수 있다.
상기 방법은 또한, 상기 SiO2가 침적된 제1 기판의 표면과 상기 SiO2가 침적된 제2 기판의 표면 사이에 폴리실록산을 매개하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합시키는 단계를 포함한다.
상기 결합시키는 단계는 상기 제1 기판의 표면, 폴리실록산 및 제2 기판의 표면을 서로 대응하도록 정렬하고, 압력을 가하여 결합시키는 것일 수 있다.
상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산 (PDMS) 및 디페닐실록산으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 폴리실록산층은 막의 형태를 갖는 것일 수 있다. 상기 막은 예를 들면, 10μm 내지 500μm, 또는 100μm 내지 300μm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
상기 폴리실록산층은 제1 기판과 제2 기판 사이의 실질적으로 전면을 통하여 결합되어 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 폴리실록산층은 단순한 형태의 막으로서 미세구조가 형성되어 있지 않을 것일 수 있다. 상기 폴리실록산층은 또한 제1 기판과 제2 기판 사이의 일부 면을 통하여 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 하나 이상의 미세 구조물을 포함하는 장치를 말한다. "미세 구조"에 대하여는 상기한 바와 같다. 상기 미세물 구조물은 입구와 출구가 하나 이상의 채널을 통하여 연결되어 있는 미세유동 장치일 수 있다. 상기 미세 유동 장치는 밸브, 펌프 및 챔버 등의 추가적인 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 상기 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내의 유체의 흐름을 조절하도록 하는 것일 수 있다. 상기 막은 통상 상기 유체 채널 내의 유체 흐름을 막고 있으며 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내에 유체가 흐르도록 하는 것일 수 있다. 상기 미세유동 구조물은 추가적인 표면 및 막을 포함할 수 있다. 상기 추가적인 표면은 유체흐름을 위한 통로를 제공하기 위한 추가적일 채널일 수 있다. 상기 제2 기판은 유체 흐름을 위한 통로를 제공하기 위한 복수의 바이어스 채널을 포함할 수 있다. 상기 미세유동 구조물은, 펌프의 일부로서 배치된, 상기 막을 사용하여 구현된 복수 개의 밸브를 포함하는 것일 수 있다.
상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 복수 개의 공압적으로 스위치가능한 밸브를 활성화시킬 수 있고, 상기 공압적으로 스위치 가능한 밸브는 미세유동장치에서 유체 흐름을 제어할 수 있는 것일 수 있다. 여기서, 상기 제1 기판에는 복수 개의 식각된 채널을 포함하고, 상기 식각된 채널은 상기 막에 가하는 압력을 분산시키는 역할을 할 수 있는 것일 수 있다. 상기 구조물에 있어서, 3개의 연속 공압적으로 스위치 가능한 밸브는 펌프를 형성하도록 기능할 수 있다. 상기 3개의 밸브는 입력 밸브, 다이프램 밸브, 및 출력 밸브일 수 있다.
본 발명의 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물에 의하면, 제조가 용이하고 효율적이다. 따라서, 다양한 재질의 기판에 대하여 다양한 미세구조를 갖는 미세구조물을 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 미세유동 구조물을 용이하고 효율적으로 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 하나이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 하나이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물의 일예를 나타 내는 도면이다. 도 1에 있어서, A는 측면도이며, B는 A의 분해도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 미세유동 구조물 (10)은 제1 기판 (20), 제2 기판 (30) 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 폴리실록산층 (40)을 포함하고, 상기 폴리실록산층은 상기 제1 기판 및 제2 기판과 SiO2 (50)를 통하여 결합되어 있다. 상기 제1 기판 및 제2 기판 (20,30)은 그 표면에 미세구조, 예를 들면, 채널이 형성되어 있고, 상기 각 표면 상에 SiO2 (50)이 침적되어 있다. 상기 제1 기판 및 제2 기판 (20,30)은 SiO2 (50)을 통하여 폴리실록산층 (40)을 매개로 하여 상호 결합되어 미세유동 구조물을 형성한다. 상기 폴리실록산 (40)은, 폴리디메틸실록산 (PDMS) 및 디페닐실록산으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
도 1B에 있어서, 상기 SiO2 (50)는 미세구조 상에 침적되어 있는 것, 즉 미세구조가 형성된 후에 침적되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 미세유동 구조물은 상기 미세구조가 형성되기 전 또는 상기 상기 미세구조의 형성 과정 중에 상기 기판에 침적되어, 상기 미세구조 부분에 해당하는 부분에 대하여는 침적되어 있지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 방법은 제1 기판 및 제2 기판 (20,30)을 제공한다. 상기 제1 기판 및 제2 기판 (20,30)에는 미세구조가 형성되어 있을 수 있으며, 이러한 미세구조는 사출성형 및 포토리소그래피의 알려진 방법에 의하여 제 조될 수 있다. 상기 제1 기판 및 제2 기판 (20,30)은 플라스틱으로 되어 있고, 상기 미세구조는 사출성형에 의하여 제조된 것일 수 있다. 다음으로, 상기 미세구조가 형성된 제1 및 제2 기판의 표면에 SiO2 (50)를 침적시킨다. 상기 침적은, 액상침적 (liquid phase deposition), 증발, 및 스퍼터링에 의하여 이루어질 수 있다. 다음으로, 상기 SiO2 (50)가 침적된 각 표면의 사이에 폴리실록산 (40)을 정렬시키고, 압력을 가함으로써 결합시켜, 미세유동 구조물을 제조한다.
도 2에 따라 제조된 미세유동 구조물에 있어서, 상기 미세구조는 제1 기판 (20)에 형성된 공압 채널 (24) 및 공압 밸브 (22)이며, 상기 미세구조는 제2 기판 (30)에 형성된 유체 채널 (34) 및 유체 밸브 (32)이며, 제1 및 제2 기판의 결합에 의하여 상기 공압 밸브 (22), 폴리실록산 막 (40) 및 유체 밸브 (32)는 다이아프램 밸브 또는 펌프의 역할을하는 것일 수 있다. 펌프 또는 밸브의 역할을 하는 미세구주에 대하여는 하기 도 3를 통하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물의 일예를 나타내는도면이다. 도 3은 미세유동 장치에 구형될 수 있는 막 밸브를 도식적으로 나타내는 도면이다. 도 3A는 막 밸브의 평면도이고, 도 3B와 3C는 상기 막 밸브가 폐쇄 및 개방된 상태를 각각 나타내는 측면도이다. 상기 미세유동 구조물의 일예는, 두 개의 플라스틱 기판 (30, 20) 사이에 위치하는 폴리실록산 막을 포함한다. 상기 폴리실록산 막은 Bisco사로부터 구입가능한 두께 254μm의 HT-6135 및 HT-6240일 수 있다. 상기 폴리실록산 막은 SiO 층이 침적되어 있는 상기 두 개의 기판 표면에 강하 게 결합한다. 상기 유체 채널 (34)는 유체를 이송시키는데 사용된다. 공압 채널 (24) 및 밸브 영역 (22)은 압력 또는 진공 하에서 상기 밸브를 활성화시키기 위하여 공기 또는 다른 유체를 이송하기 위하여 식각되어 있다. 일반적으로, 공압 채널 (24, 22)은 하나의 기판 (20) (이하 "공압 기판"이라고도 함)에 위치하고, 유체 채널 (34)은 다른 하나의 기판 (30) (이하 "유체 기판"이라고도 함)에 위치한다. 상기 공압 기판은 공압 채널에 압력 또는 진공을 제공하는 포트를 가질 수 있다.
도 3에 나타낸 밸의 제어 기작을 설명하면 다음과 같다. 상기 공압 채널을 통하여 상기 폴리실록산 막 (34)의 밸브 영역 (22)에 활성화 진공을 제공한다. 적용된 진공은 상기 폴리실록산 막 (34)을 상기 유체 채널 불연속 지점으로부터 먼쪽으로 굴절시켜 유체가 흐를 수 있는 통로를 제공한다. 따라서, 상기 밸브는 도 3C에 나타낸 바와 같이 개방된다. 공압을 사용하여 개방 또는 폐쇄될 수 있는 밸브를 이하 스위치 가능한 밸브 (switchable valve) 또는 공압적으로 스위치 가능한 밸브 (pneumatically switchable valve)라고 한다. 진공 또는 압력이 가하여지지 않는 경우, 상기 막은 도 3B에 나타낸 바와 같이 상기 유체 채널을 폐쇄시킨다.
상기 막 밸브는 다양한 유체 제어 기작을 형성할 수 있다. 도 4는 막 밸브를 이용하여 형성된 펌프의 일 예를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 4A 및 B는 막 펌프의 평면도 및 측면도이다. 도 4A 및 B에 나타낸 바와 같이, 연속하여 위치하는 3개의 막 밸브는 다이아프램 펌프 (60)을 형성한다. 펌핑은 5 주기에 따라 밸브를 활성화함으로써 이루어진다. 상기 다이아프램 펌프 (60)는 입력 밸브 (22), 다이아프램 밸브 (60'), 출력 밸브 (22'')를 포함한다. 상기 다이아프램 펌프 (60)는 어느 방향으로도 작동할 수 있기 때문에, 입력 밸브 (22') 및 출력 밸브 (22'')라는 명칭은 임의적인 것이다. 상기 펌프는 식각된 유체 채널 (34)을 가진 유체 기판 (30), 폴리실록산 막 (40), 및 공압 기판 (20)을 포함한다. 상기 폴리실록산 막 (40)은 SiO2 층을 통하여 유체 기판 (30)과 공압 기판 (20)에 각각 결합되어 있다.
펌핑은 일련의 단계로 수행될 수 있다. 1단계로, 출력 밸브 (22'')가 폐쇄되고, 입력 밸브 (22')가 개방된다. 2단계로, 다이아프램 밸브 (60')가 개방된다. 3단계로, 상기 입력 밸브 (22')가 폐쇄된다. 4단계로, 상기 출력 밸브 (22'')가 개방된다. 5단계로, 상기 다이아프램 밸브 (60')가 폐쇄되고, 유체를 상기 개방된 출력 밸브 (22'')를 통하여 펌핑한다. 상기 막 밸브는 펌프, 믹서, 러우터 등으로 기능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적 구체예에 따른 미세유동 구조물의 일예를 나타내는도면이다.
도 4는 막 밸브를 이용하여 형성된 펌프의 일 예를 도식적으로 나타낸 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ...미세유동 구조물 20 ...제1 기판
22 ...공압 밸브 22' ...입력 밸브
22''...출력 밸브 24 ...공압 채널
30 ...제2 기판 32 ...유체 밸브
34 ...유체 채널 40 ...폴리실록산층
50 ...SiO2 층 60 ...다이아프램 펌프
60'...다이아프램 밸브

Claims (21)

  1. 제1 기판;
    제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 폴리실록산층을 포함하고, 상기 폴리실록산층은 상기 제1 기판 및 제2 기판과 SiO2를 통하여 결합되어 있는 것인 미세유동 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 플라스틱, 실리콘 및 유리로구성되는 군으로부터 선택되는 것인 미세유동 구조물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카르보네이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 미세유동 구조물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산 (PDMS)인 것인 미세유동 구조물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 채널을 포함하는 것인 미세유동 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 상기 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내의 유체의 흐름을 조절하도록 하는 것인 미세유동 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 막은 통상 상기 유체 채널 내의 유체 흐름을 막고 있으며 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내에 유체가 흐르도록 하는 것인 미세유동 구조물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산층은 제1 기판과 제2 기판 사이의 전면을 통하여 결합되어 있는 것인 미세유동 구조물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산층은 막의 형태를 가지고 있는 것인 미세유동 구조물.
  10. 미세구조가 형성되어 있는 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제1 기판 및 제2 기판의 각 표면에 SiO2를 침적하는 단계; 및
    상기 SiO2가 침적된 제1 기판의 표면과 상기 SiO2가 침적된 제2 기판의 표면의 표면 사이에 폴리실록산을 매개하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합시키는 단계를 포함하는, 미세유동 구조물을 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제공하는 단계에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판의 미세구조는 사출 성형, 포토리소그래피 및 리가 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의하여 형성되는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 침적하는 단계는 액상 침적, 증발, 및 스퍼터링으로 구성된 군으로부터 선택된 방법에 의하여 이루어지는 것인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 결합시키는 단계는 상기 제1 기판의 표면, 폴리실록산 및 제2 기판의 표면을 서로 대응하도록 정렬하고, 압력을 가하여 결합시키는 것인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 플라스틱, 실리콘 및 유리로구성되는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카르보네이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리디메틸실록산 (PDMS)인 것인 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판의 상기 미세구조는 채널을 포함하는 것인 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 미세구조가 형성되어 있는 제1 기판은 공압 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 미세구조가 형성되어 있는 제2 기판은 유체 채널이 형성되어 있는 표면을 포함하고, 상기 미세유동 구조물은 상기 제1 기판과 제2 기판의 상기 각 표면 사이에 폴리실록산 막이 위치하여 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 상기 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내의 유체의 흐름을 조절하도록 하는 것인 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 막은 통상 상기 유체 채널 내의 유체 흐름을 막고 있으며 상기 공압 채널에 압력 또는 진공을 인가하는 경우 막을 굴절하게 하여 상기 유체 채널 내에 유체가 흐르도록 하는 것인 방법.
  20. 제10항에 있어서, 상기 결합시키는 단계에 있어서 상기 폴리실록산층은 제1 기판과 제2 기판 사이의 전면을 통하여 결합되어 있는 것인 방법.
  21. 제10항에 있어서,상기 폴리실록산층은 막의 형태를 가지고 있는 것인 방법.
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