KR101080044B1 - Fluid mixing system by microchannel with magnet and magnetic particle - Google Patents

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서용권
강상모
전영훈
허영근
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동아대학교 산학협력단
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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명은 서로 다른 성질의 유체 재료가 마이크로 채널을 유동하면서 혼합되도록 하는 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템은 마이크로 채널 내부에 유입되어 유체 재료와 물리적으로 상호작용하게 되는 자성 입자의 집합체와 자성 입자에 자기력을 부여하게 되는 영구자석이 구비되고, 영구자석에 의해 부여되는 자기력의 벡터량이 시간의 경과에 따라 변동되어 자성 입자의 운동이 변동되면서 마이크로 채널 내부로 유입되는 유체 재료의 와류유동을 유도되도록 함으로써 유체 재료의 혼합효율이 증대되도록 한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템은 사용자에 의해 수동으로 영구자석의 왕복운동을 유도하여 자기력을 변동시킴에 따라 별도의 전원장치 및 제어장치가 구비될 필요가 없어져 구성이 단순화되고 혼합기 시스템의 조작이 용이해지는 특징을 가지게 된다.The present invention provides a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles to allow fluid materials of different properties to be mixed while flowing in a microchannel. Such a microchannel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to the present invention is a permanent magnet which is applied to the aggregate and magnetic particles of the magnetic particles are introduced into the microchannel and physically interact with the fluid material. Is provided, the vector amount of the magnetic force applied by the permanent magnet is changed over time to induce the vortex flow of the fluid material flowing into the microchannel as the motion of the magnetic particles is changed to increase the mixing efficiency of the fluid material It was made possible. In particular, the micro-channel fluid mixer system using the permanent magnet and magnetic particles according to the present invention need to be provided with a separate power supply and control device as the magnetic force is changed by inducing a reciprocating motion of the permanent magnet manually by a user. This simplifies the configuration and facilitates the operation of the mixer system.

본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템은 마이크로 채널, 영구자석체, 자성 입자 집합체로 이루어진다. 마이크로 채널은 서로 다른 성질의 유체 재료가 유입되는 유입구와 서로 다른 성질의 유체 재료가 혼합된 혼합 유체가 배출되는 유출구가 양단부에 형성되고, 유입구와 유출구 사이에 유입구를 통해 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료가 유동하게 되는 내부유로가 형성된 것이다. 영구자석체는 마이크로 채널의 외부에 설치되어 마이크로 채널의 내부유로에 자기장이 작용하도록 하되 왕복운동이 가능하도록 설치되어 왕복운동에 의해 자기장의 벡터량이 변동되도록 하는 것이다. 자성 입자 집합체(magnetic particles)는 마이크로 채널의 내부유로에 유입되고, 영구자석체의 자기장을 통해 부여되는 자기력에 의해 마이크로 채널의 내부유로 상에서 운동하게 되는 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체는 왕복운동하면서 자기장이 시간의 경과에 따라 변동되어 자성 입자 집합체의 운동 방향 및 운동 속도가 시간에 따라 달라지도록 하고, 마이크로 채널의 내부유로로 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료는 자성 입자 집합체와의 상호작용에 의해 와류 유동(vortex motion)하게 되면서 서로 혼합되게 된다.The microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention comprises a microchannel, a permanent magnet, and a magnetic particle assembly. The microchannel has an inlet through which inlet fluid materials of different properties are introduced and an outlet port through which a mixed fluid mixed with different materials of fluid is discharged, and a fluid having different properties introduced through the inlet between the inlet and the outlet. An internal flow path through which the material flows is formed. Permanent magnets are installed outside the microchannel so that the magnetic field acts on the inner channel of the microchannel, but the reciprocating motion is installed so that the vector amount of the magnetic field is changed by the reciprocating motion. Magnetic particles are introduced into the inner channel of the micro channel and move on the inner channel of the micro channel by a magnetic force applied through the magnetic field of the permanent magnet. In the microchannel fluid mixer system according to the present invention, the permanent magnet is reciprocated and the magnetic field is changed over time so that the direction of movement and the speed of the magnetic particle aggregate vary with time, and the inside of the microchannel The fluid materials of different properties introduced into the flow path are mixed with each other in vortex motion by interaction with the magnetic particle aggregate.

마이크로 채널, 자성 입자, 나노입자, 영구자석 Micro Channel, Magnetic Particle, Nano Particle, Permanent Magnet

Description

영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템{Fluid mixing system by microchannel with magnet and magnetic particle}Fluid mixing system by microchannel with magnet and magnetic particle}

본 발명은 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 시간의 경과에 따라 변동되는 자기력에 의해 운동하는 자성 입자에 의해 마이크로 채널 내부에 유입된 유체 재료가 혼합되도록 하여 유체 재료의 혼합효율을 증대시키고, 영구자석의 사용으로 구성이 단순해지고 조작이 용이해질 수 있는 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles, and more particularly, to mix fluid materials introduced into a microchannel by magnetic particles moving by a magnetic force that changes over time. The present invention relates to a microchannel type fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles, which can increase the mixing efficiency of fluid materials and simplify the configuration and facilitate the operation by using permanent magnets.

현재, 나노기술의 발달에 힘입어 생체물질 분석이나 화학물질 분석에 마이크로 채널(micro channel)의 이용도 활성화되고 있는데, 이와 같은 마이크로 채널은 일반적으로 유체 재료를 이송시키거나, 서로 다른 성질의 유체 재료를 혼합시키는데 사용된다.At present, with the development of nanotechnology, the use of microchannels for biomaterial analysis or chemical analysis is also activated. Such microchannels generally transfer fluid materials or fluid materials having different properties. It is used to mix.

여기서, 서로 다른 성질의 유체 재료를 혼합시키는데 사용되는 마이크로 채널과 관련된 기술로는 본 발명자에 의해 선출원된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0758362호 및 제10-0818981호의 "마이크로 채널 내 유체 재료의 혼합효과를 높이기 위한 방법", 등록번호 제10-0739023호 및 제10-0739025호의 "마이크로 채널 내 유체 재료의 혼합효과를 높이기 위한 전극의 설치구조" 등이 안출되어 있다. Here, the techniques related to the microchannels used to mix the fluid materials of different properties include those of the fluid materials in the microchannels of Korean Patent Publication Nos. 10-0758362 and 10-0818981. "Method for Enhancing the Mixing Effect", "No. 10-0739023" and "No. 10-0739025", "Installation Structure of Electrode for Enhancing the Mixing Effect of Fluid Material in Micro Channel", and the like have been devised.

상기와 같은 서로 다른 성질의 유체 재료를 혼합시키는데 사용되는 마이크로 채널과 관련된 종래의 기술은 유체의 전기삼투 유동을 이용한 것으로 마이크로 채널의 벽면에 설치되는 전극의 구성과 배치구조를 조절함으로써 마이크로 채널 내부를 유동하게 되는 유체 재료의 혼합효과를 증대시키도록 한 것이다.Conventional techniques related to microchannels used to mix fluid materials of different properties as described above utilize the electroosmotic flow of fluids to control the structure and arrangement of electrodes installed on the walls of the microchannels. It is to increase the mixing effect of the fluid material to flow.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 마이크로 채널의 벽면에 다수개의 전극을 설치하는 구성이 번거로운 문제점이 있었으며, 유체 재료의 혼합효과를 더욱 높이는데에도 한계가 있어 새로운 방식의 유체 혼합기술의 개발이 현재 요구되고 있는 실정이라 하겠다.However, the conventional technology as described above has a problem in that it is cumbersome to install a plurality of electrodes on the wall of the microchannel, and there is a limit to further increase the mixing effect of the fluid material. It is a situation that is required.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 마이크로 채널 내부에 유입되어 유체 재료와 물리적으로 상호작용하게 되는 자성 입자의 집합체와 자성 입자에 자기력을 부여하게 되는 영구자석이 구비되도록 하고, 영구자석에 의해 부여되는 자기력의 벡터량이 시간의 경과에 따라 변동되어 자성 입자의 운동이 변동되면서 마이크로 채널 내부로 유입되는 유체 재료의 와류유동을 유도되도록 하여 유체 재료의 혼합효율이 증대될 수 있는 새로운 형태의 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention improves the problems of the prior art, such that the aggregate of magnetic particles introduced into the microchannel and physically interacting with the fluid material and the permanent magnet which imparts magnetic force to the magnetic particles are provided and permanently. A new type that can increase the mixing efficiency of fluid materials by inducing the vortex flow of the fluid material flowing into the microchannel as the vector amount of the magnetic force applied by the magnet is changed over time to change the motion of the magnetic particles. An object of the present invention is to provide a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles.

특히, 본 발명은 사용자에 의해 수동으로 영구자석의 왕복운동을 유도하여 자기력을 변동시킴에 따라 별도의 전원장치 및 제어장치가 구비될 필요가 없어져 구성이 단순화되고 혼합기 시스템의 조작이 용이해질 수 있는 새로운 형태의 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention does not need to be provided with a separate power supply and control device by varying the magnetic force by inducing a reciprocating motion of the permanent magnet manually by the user can simplify the configuration and facilitate the operation of the mixer system It is an object of the present invention to provide a microchannel fluid mixer system using a new type of permanent magnet and magnetic particles.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 서로 다른 성질의 유체 재료가 마이크로 채널을 유동하면서 혼합되도록 하는 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에 있어서, 서로 다른 성질의 유체 재료가 유입되는 유입구와 서로 다른 성질의 유체 재료가 혼합된 혼합 유체가 배출되는 유출구가 양단부에 형성되고, 상기 유입구와 유출구 사이에 상기 유입구를 통해 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료가 유동하게 되는 내부유로가 형성된 마이크로 채널과; 상기 마이크로 채널의 외부에 설치되어 상기 마이크로 채널의 내부유로에 자기장이 작용하도록 하되 왕복운동이 가능하도록 설치되어 왕복운동에 의해 상기 자기장의 벡터량이 변동되도록 하는 영구자석체 및; 상기 마이크로 채널의 내부유로에 유입되고, 상기 영구자석체의 자기장을 통해 부여되는 자기력에 의해 상기 마이크로 채널의 내부유로 상에서 운동하게 되는 자성 입자 집합체(magnetic particles)를 포함하여, 상기 영구자석체는 왕복운동하면서 자기장이 시간의 경과에 따라 변동되어 상기 자성 입자 집합체의 운동 방향 및 운동 속도가 시간에 따라 달라지도록 하고, 상기 마이크로 채널의 내부유로로 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료는 상기 자성 입자 집합체와의 상호작용에 의해 와류 유동(vortex motion)하게 되면서 서로 혼합되되, 상기 영구자석체는 상기 마이크로 채널의 측방향으로 왕복운동하여 상기 마이크로 채널의 외벽으로부터 이격되는 거리가 달라지면서 상기 자기장의 방향, 자기장의 크기가 달라지도록 하고, 상기 마이크로 채널의 외측에 설치되는 지지대와; 집게형상으로 이루어져 갈라진 양단부에 상기 영구자석체가 고정되고, 중앙부가 상기 지지대에 힌지결합되어 상기 영구자석체의 왕복운동이 가능해지도록 하는 요크(yoke)가 더 구비되어, 상기 영구자석체의 왕복운동이 사용자가 상기 요크를 흔드는 동작에 의해 수동으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a microchannel fluid mixer system in which fluid materials of different properties are mixed while flowing the microchannel, the fluid material of different properties is introduced Outlets are formed at both ends of the inlet and the outlet of the mixed fluid mixed with the fluid material of different properties, and the inner flow path is formed between the inlet and the outlet to allow the fluid material of the different properties flowing through the inlet flows. A channel; A permanent magnet installed outside the micro channel so that a magnetic field acts on the internal flow path of the micro channel, and is installed to allow a reciprocating motion so that the vector amount of the magnetic field is changed by the reciprocating motion; The permanent magnet includes a magnetic particle that flows into the internal channel of the micro channel and moves on the internal channel of the micro channel by a magnetic force applied through the magnetic field of the permanent magnet. As the magnetic field fluctuates over time so that the direction of movement and the speed of movement of the magnetic particle aggregates change over time, fluid materials having different properties introduced into the inner channel of the microchannel are different from the magnetic particle aggregates. The vortex motion is mixed with each other by the interaction of the permanent magnets reciprocating in the lateral direction of the microchannel to change the distance from the outer wall of the microchannel in the direction of the magnetic field, magnetic field So that the size of and the outer side of the micro channel A support installed; The permanent magnet is fixed to the split ends of the tongs, and a yoke is further provided to allow the reciprocating motion of the permanent magnet to be hinged to the support. It is characterized in that the user can be made manually by shaking the yoke.

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이와 같은 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 상기 자성 입자 집합체는 철, 니켈, 코발트와 같은 자성물질이 나노단위의 크기로 미립화된 자기 나노입자(magnetic nanoparticles)의 집합체인 것을 특징으로 한다.In such a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention, the magnetic particle aggregates are formed of magnetic nanoparticles in which magnetic materials such as iron, nickel, and cobalt are atomized to a nano unit size. It is characterized by being an aggregate.

이와 같은 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 상기 자성 입자 집합체를 이루는 각각의 자성 나노입자는 화학적으로 안정되어 상기 마이크로 채널로 유입되는 유체 재료와 화학적으로 반응하지 않는 폴리머(polymer) 소재로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.In the microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention, each magnetic nanoparticle constituting the magnetic particle aggregate is chemically stable and does not chemically react with the fluid material flowing into the microchannel. It is characterized by being coated with a polymer material.

본 발명에 의한 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에 의하면 시간의 경과에 따라 변동되는 자기력에 의해 운동하는 자성 입자 에 의해 마이크로 채널 내부에 유입된 유체 재료가 혼합되어 유체 재료의 혼합효율이 증대되는 효과를 가지게 된다. According to the microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention, the fluid materials introduced into the microchannels are mixed by the magnetic particles moving by the magnetic force which changes with time, and the fluid materials are mixed. The efficiency is increased.

또한, 사용자에 의해 수동으로 왕복운동하게 되는 영구자석의 사용으로 구성이 단순해지고, 조작이 용이해지는 효과를 가지게 될 뿐만 아니라, 별도의 전원장치와 제어장치가 필요없게됨에 따라 혼합기 시스템을 유지하는데 따르는 전력소모가 절감되고 장치의 고장이 최소화되는 효과도 동시에 가지게 된다.In addition, the use of permanent magnets reciprocated manually by the user not only simplifies the configuration and facilitates the operation, but also maintains the mixer system as there is no need for a separate power supply and control device. It also has the effect of reducing power consumption and minimizing device breakdown.

본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템(100)은 서로 다른 성질의 유체 재료가 마이크로 채널(20)을 유동하면서 혼합되도록 하는 것으로, 도 1에서와 같이 마이크로 채널(20)의 내부에 유입되어 유체 재료와 물리적으로 상호작용하게 되는 자성 입자 집합체(60)와 각각의 자성 입자에 자기력을 부여하게 되는 영구자석체(40)가 구비되고, 영구자석체(40)에 의해 부여되는 자기력의 벡터량이 시간의 경과에 따라 변동되어 자성 입자의 운동이 변동되면서 마이크로 채널(20)의 내부로 유입되는 유체 재료의 와류유동을 유도되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템(100)은 사용자에 의해 수동으로 영구자석체(40)의 왕복운동을 유도하여 자기력을 변동시키는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라 별도의 전원장치 및 제어장치가 구비될 필요가 없어져 구성이 단순화되고 혼합기 시스템(100)의 조작이 용이해지게 된다.The microchannel fluid mixer system 100 using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention allows fluid materials of different properties to be mixed while flowing in the microchannel 20, as shown in FIG. 1. ) Is provided with a magnetic particle assembly 60 which is introduced into the interior and physically interacts with the fluid material, and a permanent magnet 40 which imparts a magnetic force to each magnetic particle, and is provided by the permanent magnet 40 It is a technical feature that the vector amount of applied magnetic force is changed over time to induce vortex flow of the fluid material flowing into the microchannel 20 while the motion of the magnetic particles is changed. In addition, the micro-channel fluid mixer system 100 using the permanent magnet and magnetic particles according to the present invention is characterized by varying the magnetic force by inducing a reciprocating motion of the permanent magnet 40 manually by the user. This eliminates the need for a separate power supply and control device, thereby simplifying the configuration and facilitating the operation of the mixer system 100.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. On the other hand, in the drawings and detailed description showing and referring to the construction and operation easily understood by those skilled in the art from the conventional micro-channel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles are briefly or omitted. In particular, in the drawings and detailed description of the drawings, detailed descriptions and illustrations of specific technical configurations and operations of elements not directly related to technical features of the present invention are omitted, and only the technical configurations related to the present invention are briefly shown or described. It was.

도 1은 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 사시도이고, 도 4의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 평면도이며, 도 4의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 측면도이다.1 is a schematic diagram of a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to a preferred embodiment of the present invention. 3 is a perspective view illustrating a structure in which a permanent magnet is fixed in a microchannel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view illustrating a structure in which a permanent magnet is fixed in a microchannel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to a preferred embodiment, and FIG. 4B illustrates a permanent magnet and a permanent magnet according to a preferred embodiment of the present invention. A permanent magnet is fixed in a microchannel fluid mixer system using magnetic particles It is a side view.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템(100)은 도 2에서와 같이 마이크로 채널(20), 영구자석체(40), 자성 입자 집합체(60)로 이루어진다. Micro-channel fluid mixer system 100 according to a preferred embodiment of the present invention is composed of a micro-channel 20, a permanent magnet 40, a magnetic particle assembly 60 as shown in FIG.

마이크로 채널(20)은 유동하는 유체 재료가 통과하게 되는 관체로서, 서로 다른 성질의 유체 재료가 유입되는 유입구(22)와 서로 다른 성질의 유체 재료가 혼합된 혼합 유체가 배출되는 유출구(24)가 양단부에 형성되고, 유입구(22)와 유출구(24) 사이에 유입구(22)를 통해 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료가 유동하게 되는 내부유로(26)가 형성되게 된다.The microchannel 20 is a tube through which the flowing fluid material passes, and the inlet port 22 through which the fluid material of different properties flows and the outlet port 24 through which the mixed fluid in which the fluid material of different properties is mixed are discharged. It is formed at both ends, the inner flow path 26 is formed between the inlet port 22 and the outlet port 24 through which the fluid material of different properties flowing through the inlet port 22 flows.

여기서, 마이크로 채널(20)의 유입구(22)는 서로 다른 성질의 유체 재료가 분리되어 내부유로(26)로 유입될 수 있도록 분기관 형상으로 형성될 수도 있다.Here, the inlet 22 of the microchannel 20 may be formed in a branch pipe shape so that fluid materials having different properties may be separated and introduced into the internal flow path 26.

영구자석체(40)는 마이크로 채널(20)의 외측 둘레에 위치되어 마이크로 채널(20)의 내부유로(26)에 자기장(B)이 작용하도록 하는 것으로, 마이크로 채널(20)의 길이방향을 따라 유입구(22)와 유출구(24) 사이에 설치된다. 이와 같은 영구자석체(40)는 왕복운동이 가능하도록 설치되어 왕복운동에 의해 자기장의 벡터량, 즉 자기장의 방향과 크기가 시간의 경과에 따라 변동되도록 하는데, 이에 따라 마이크로 채널(20)의 내부유로(26) 상에 위치되는 자성 입자 집합체(60)가 시간의 경과에 따라 운동 방향과 운동 속도를 변경시키면서 운동하게 되어 자성 입자 집합체(60)와 물리적으로 상호작용하게 되는 유체 재료의 와류유동이 유도되는 것이다.The permanent magnet 40 is positioned around the outer side of the microchannel 20 so that the magnetic field B acts on the inner channel 26 of the microchannel 20, along the longitudinal direction of the microchannel 20. It is installed between the inlet port 22 and the outlet port 24. The permanent magnet 40 is installed to allow the reciprocating motion to change the vector amount of the magnetic field, that is, the direction and magnitude of the magnetic field over time by the reciprocating motion, according to the internal flow path of the micro channel 20 The magnetic particle assembly 60 located on the (26) moves while changing the direction and speed of movement over time, so that the vortex flow of the fluid material that is physically interacting with the magnetic particle assembly 60 is induced. Will be.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석체(40)는 마이크로 채널(20)의 측방향으로 왕복운동하여 마이크로 채널(20)의 외벽으로부터 이격되는 거리가 달라지면서 자기장의 방향, 자기장의 크기가 달라지도록 하는데, 이를 위한 구성이 도 3과 도 4의 (a) 및 (b)에 도시되어 있다.Here, the permanent magnet 40 according to the preferred embodiment of the present invention is the direction of the magnetic field, the size of the magnetic field by varying the distance from the outer wall of the micro channel 20 by reciprocating in the lateral direction of the micro channel 20 To be different, the configuration for this is shown in Figures 3 and 4 (a) and (b).

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템(100)은 지지대(80)와 요크(82)가 구비되어 영구자석체(40)의 왕복운동을 도모하게 되는데, 지지대(80)는 마이크로 채널(20)의 외측에 설치되는 것으로 'ㄱ'자 형상으로 구부러진 금속밴드가 사용될 수 있다. 그리고, 요크(yoke)(82)는 집게형상으로 이루어져 갈라진 양단부에 영구자석체(40)가 고정되도록 하는 것으로, 요크(82)의 중앙부가 지지대(80)에 고정핀(86)을 통해 힌지결합되면서 영구자석체(40)의 왕복운동이 가능해지도록 한다.That is, the microchannel fluid mixer system 100 using the permanent magnet and the magnetic particles according to the preferred embodiment of the present invention is provided with a support 80 and a yoke 82 for reciprocating motion of the permanent magnet 40. The support 80 is to be installed on the outside of the micro channel 20 may be used a metal band bent in a '-' shape. And, the yoke (yoke) 82 is to make the permanent magnet 40 is fixed to both ends formed in the shape of tongs, the central portion of the yoke 82 is hinged to the support 80 through the fixing pin (86) While being able to reciprocate movement of the permanent magnet 40.

이에 따라, 사용자가 요크(82)를 흔드는 동작에 의해 영구자석체(40)의 왕복운동이 수동으로 이루어질 수 있게 된다.Accordingly, the reciprocating motion of the permanent magnet 40 can be made manually by the user shaking the yoke 82.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석체(40)는 도 3에서 보는 바와 같이 요크(82)에 의해 왕복운동하면서 마이크로 채널(20)이 충돌하게 되므로, 마이크로 채널(20)은 영구자석체(40)와 충돌하더라도 손상되지 않는 재질로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 마이크로 채널(20)가 접촉하게 되는 영구자석체(40)의 바닥면 상에 충격흡수재 등이 부착될 수 있음은 물론이다.Here, since the permanent magnet 40 according to the preferred embodiment of the present invention is to reciprocate by the yoke 82 and collide with the microchannel 20, as shown in FIG. 3, the microchannel 20 is a permanent magnet. It is preferable to be made of a material that is not damaged even when colliding with the sieve 40. In addition, a shock absorber or the like may be attached to the bottom surface of the permanent magnet 40 to which the microchannel 20 is in contact.

한편, 상기와 달리 영구자석체(40)가 마이크로 채널(20)의 측방향으로 왕복운동하지 않고 마이크로 채널(20)의 상하방향으로 왕복운동하도록 구성할 수 있음 은 물론이다.On the other hand, unlike the above, the permanent magnet 40 may be configured to reciprocate in the vertical direction of the micro-channel 20 without reciprocating in the lateral direction of the micro-channel 20 of course.

자성 입자 집합체(60)는 마이크로 채널(20)의 내부유로(26)에 유입되어 영구자석체(40)의 자기장을 통해 부여되는 자기력에 의해 마이크로 채널(20)의 내부유로(26) 상에서 운동하게 되는 것으로, 마이크로 채널(20)의 내부유로(26) 상에 유입되는 유체 재료와 물리적으로 상호작용하면서 유체 재료가 신속하게 와류유동으로 유도될 수 있도록 한다.The magnetic particle assembly 60 flows into the inner channel 26 of the micro channel 20 and moves on the inner channel 26 of the micro channel 20 by a magnetic force applied through the magnetic field of the permanent magnet 40. In this way, the fluid material can be quickly induced into the vortex flow while physically interacting with the fluid material flowing on the inner channel 26 of the microchannel 20.

이와 같은 자성 입자 집합체(60)는 마이크로 채널(20)의 내부유로(26)로 유입되는 유체 재료와 혼합되어 유체 재료와 함께 내부 유로(26)를 통과하게 된다. 여기서, 자성 입자 집합체(60)는 유체 재료와 혼합된 상태에서 마이크로 채널(20)의 내부유로(26)로 유입될 수도 있고, 이와 달리 자성 입자 집합체(60)가 마이크로 채널(20)의 내부유로(26)에 미리 유입된 상태에서 유체 재료가 내부유로(26)로 유입되도록 할 수도 있다. 또한 자성 입자 집합체(60)는 마이크로 채널(20)의 유입구(22)를 통해 내부유로(26)로 유입될 수도 있고, 마이크로 채널(20)에 별도의 유입구가 더 구비되어 자성 입자 집합체(60)가 내부유로(26)로 유입되도록 할 수도 있다.The magnetic particle aggregate 60 is mixed with the fluid material flowing into the internal flow path 26 of the microchannel 20 to pass through the internal flow path 26 together with the fluid material. Here, the magnetic particle aggregate 60 may flow into the internal flow path 26 of the microchannel 20 in a state in which the magnetic particle aggregate 60 is mixed with the fluid material. Alternatively, the magnetic particle aggregate 60 may flow into the internal flow path of the microchannel 20. It is also possible to allow the fluid material to flow into the internal passage 26 in a state of pre-flowing into the (26). In addition, the magnetic particle assembly 60 may be introduced into the internal flow path 26 through the inlet 22 of the microchannel 20, and the magnetic particle assembly 60 may be further provided in the microchannel 20. May be introduced into the internal passage 26.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성 입자 집합체(60)는 철, 니켈, 코발트와 같은 자성물질이 나노단위의 크기로 미립화된 자기 나노입자(magnetic nanoparticles)(64)의 집합체(60)가 사용된다.On the other hand, the magnetic particle assembly 60 according to a preferred embodiment of the present invention is a collection of magnetic nanoparticles (64) in which magnetic materials such as iron, nickel, and cobalt are atomized to a nano unit size Used.

여기서, 자성 입자 집합체(60)를 이루는 각각의 자성 나노입자(64)는 도 2에 서와 같이 화학적으로 안정된 폴리머(polymer)(66) 소재로 코팅되어 마이크로 채널(20)로 유입되는 유체 재료와 화학적으로 반응하지 않고, 오직 물리적으로만 반응하도록 하여 유체 재료의 화학적 성질에 자성 입자 집합체(60)는 영향을 미치지 않게 된다.Here, each of the magnetic nanoparticles 64 constituting the magnetic particle assembly 60 is coated with a chemically stable polymer 66 material as shown in FIG. 2 and a fluid material flowing into the microchannel 20. It does not react chemically, but only physically so that the magnetic particle aggregate 60 does not affect the chemistry of the fluid material.

상기와 같이 구성된 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템(100)는 영구자석체(40)의 왕복운동으로 변동되는 자기장에 의해 자성 입자 집합체(60)의 운동을 변화시키게 되고, 이와 같은 자성 입자 집합체(60)의 운동 변화에 따른 유체 재료의 유동 교란으로 유체 재료의 와류유동을 유도하면서 서로 다른 성질의 유체 재료가 혼합되도록 하게 되는 것이다.The microchannel fluid mixer system 100 using the permanent magnet and the magnetic particles configured as described above changes the movement of the magnetic particle assembly 60 by a magnetic field that is changed by the reciprocating motion of the permanent magnet 40. The flow disturbance of the fluid material according to the change in the motion of the same magnetic particle assembly 60 is to induce the vortex flow of the fluid material and to mix the fluid material of different properties.

여기서, 사용자에 의해 수동으로 영구자석체(40)의 왕복운동을 유도하여 자기력을 변동시킴에 따라 별도의 전원장치 및 제어장치가 구비될 필요가 없어져 구성이 단순화되고 혼합기 시스템(100)의 조작이 용이해질 수 있게 되는 것이다. Here, as the magnetic force is changed by inducing the reciprocating motion of the permanent magnet 40 manually by the user, a separate power supply device and a control device do not need to be provided, so the configuration is simplified and operation of the mixer system 100 is simplified. It will be easy.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the micro-channel fluid mixer system using the permanent magnet and magnetic particles according to the embodiment of the present invention is shown according to the above description and drawings, this is merely an example and the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing.

도 1은 본 발명에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템의 개략도;1 is a schematic diagram of a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles according to the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템의 개략도;2 is a schematic diagram of a microchannel fluid mixer system using permanent magnets and magnetic particles in accordance with a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 사시도;Figure 3 is a perspective view for showing a configuration in which the permanent magnet is fixed in the micro-channel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 평면도;Figure 4 (a) is a plan view showing a configuration in which the permanent magnet is fixed in the micro-channel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에서 영구자석체가 고정되는 구성을 보여주기 위한 측면도이다.Figure 4 (b) is a side view for showing a configuration in which the permanent magnet is fixed in the micro-channel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles according to a preferred embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

20 : 마이크로 채널 22 : 유입구20: micro channel 22: inlet

24 : 유출구 26 : 내부유로24: outlet 26: internal flow path

40 : 영구자석체 60 : 자성 입자 집합체40: permanent magnet 60: magnetic particle aggregate

62 : 자성 나노입자 집합체 64 : 자성 나노입자62: magnetic nanoparticle aggregate 64: magnetic nanoparticle

66 : 폴리머 80 : 지지대66 polymer 80 support

82 : 요크 84 : 고정편82: yoke 84: fixing piece

86 : 고정핀 100 : 유체 혼합기 시스템86: fixed pin 100: fluid mixer system

Claims (5)

서로 다른 성질의 유체 재료가 마이크로 채널을 유동하면서 혼합되도록 하는 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템에 있어서,A microchannel fluid mixer system in which fluid materials of different natures are mixed while flowing in a microchannel, 서로 다른 성질의 유체 재료가 유입되는 유입구와 서로 다른 성질의 유체 재료가 혼합된 혼합 유체가 배출되는 유출구가 양단부에 형성되고, 상기 유입구와 유출구 사이에 상기 유입구를 통해 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료가 유동하게 되는 내부유로가 형성된 마이크로 채널과;Inlets for injecting fluid materials of different properties and outlets for discharging the mixed fluid mixed with fluid materials of different properties are formed at both ends, and fluid materials of different properties introduced through the inlets between the inlets and the outlets. A micro channel having an internal flow path through which flows; 상기 마이크로 채널의 외부에 설치되어 상기 마이크로 채널의 내부유로에 자기장이 작용하도록 하되 왕복운동이 가능하도록 설치되어 왕복운동에 의해 상기 자기장의 벡터량이 변동되도록 하는 영구자석체 및;A permanent magnet installed outside the micro channel so that a magnetic field acts on the internal flow path of the micro channel, and is installed to allow a reciprocating motion so that the vector amount of the magnetic field is changed by the reciprocating motion; 상기 마이크로 채널의 내부유로에 유입되고, 상기 영구자석체의 자기장을 통해 부여되는 자기력에 의해 상기 마이크로 채널의 내부유로 상에서 운동하게 되는 자성 입자 집합체(magnetic particles)를 포함하여,Including the magnetic particles flowing into the inner channel of the micro channel, the magnetic particles are moved on the inner channel of the micro channel by a magnetic force applied through the magnetic field of the permanent magnet, 상기 영구자석체는 왕복운동하면서 자기장이 시간의 경과에 따라 변동되어 상기 자성 입자 집합체의 운동 방향 및 운동 속도가 시간에 따라 달라지도록 하고, 상기 마이크로 채널의 내부유로로 유입된 서로 다른 성질의 유체 재료는 상기 자성 입자 집합체와의 상호작용에 의해 와류 유동(vortex motion)하게 되면서 서로 혼합되되,The permanent magnet is reciprocated and the magnetic field is changed over time so that the direction of movement and the speed of movement of the magnetic particle aggregate vary with time, and fluid materials of different properties introduced into the inner channel of the microchannel. Are mixed with each other while the vortex motion (vortex motion) by the interaction with the magnetic particle aggregate, 상기 영구자석체는 상기 마이크로 채널의 측방향으로 왕복운동하여 상기 마이크로 채널의 외벽으로부터 이격되는 거리가 달라지면서 상기 자기장의 방향, 자기장의 크기가 달라지도록 하고,The permanent magnet is reciprocated in the lateral direction of the micro channel so that the distance from the outer wall of the micro channel is changed so that the direction of the magnetic field, the magnitude of the magnetic field is changed, 상기 마이크로 채널의 외측에 설치되는 지지대와;A support installed outside the micro channel; 집게형상으로 이루어져 갈라진 양단부에 상기 영구자석체가 고정되고, 중앙부가 상기 지지대에 힌지결합되어 상기 영구자석체의 왕복운동이 가능해지도록 하는 요크(yoke)가 더 구비되어,The permanent magnet is fixed to both ends of the tongs in the shape of a tong, and a yoke is further provided to allow a reciprocating motion of the permanent magnet to be hinged to the support. 상기 영구자석체의 왕복운동이 사용자가 상기 요크를 흔드는 동작에 의해 수동으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템.And a reciprocating motion of the permanent magnet to be manually performed by a user by shaking the yoke. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성 입자 집합체는 철, 니켈, 코발트와 같은 자성물질이 나노단위의 크기로 미립화된 자기 나노입자(magnetic nanoparticles)의 집합체인 것을 특징으로 하는 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템.The magnetic particle aggregate is a micro-channel fluid mixer system using a permanent magnet and magnetic particles, characterized in that the magnetic material, such as iron, nickel, cobalt is a collection of magnetic nanoparticles (particles) atomized in the size of nano units. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 자성 입자 집합체를 이루는 각각의 자성 나노입자는 화학적으로 안정되어 상기 마이크로 채널로 유입되는 유체 재료와 화학적으로 반응하지 않는 폴리머(polymer) 소재로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 영구자석과 자성입자를 이용한 마이크로 채널형 유체 혼합기 시스템.Each of the magnetic nanoparticles constituting the magnetic particle aggregates is permanently magnetized and magnetically characterized by being coated with a polymer material which is chemically stable and does not chemically react with the fluid material flowing into the microchannel. Micro channel type fluid mixer system using particles.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005528584A (en) * 2001-08-31 2005-09-22 バッテル・メモリアル・インスティチュート Manipulation of flow-controlled magnetic particles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005528584A (en) * 2001-08-31 2005-09-22 バッテル・メモリアル・インスティチュート Manipulation of flow-controlled magnetic particles
JP2005515455A (en) * 2002-01-23 2005-05-26 エフ．ホフマン−ラ　ロシュ　アーゲー Device for holding magnetic particles in a flow cell

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