KR101095218B1 - 액적 리시버 및 액적 수용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액적 리시버는, 투입부 방향으로 단면적이 감소하는 내부공간을 포함하기 때문에 액적수용부에 투입되는 액적의 리바운싱이 방지되며, 수용된 액적을 외부와 차단하는 차단유체층을 포함하기 때문에 액적수용부에 수용된 액적의 외부오염 및 증발을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
액적, 리시버, 수용, 토출, 리바운싱, 차단유체층

Description

액적 리시버 및 액적 수용 방법{DROPLET RECEIVER AND A METHOD OF RECEIVING DROPLETS}
본 발명은 액적 리시버 및 액적 수용 방법에 관한 것이다.
산업용 잉크젯 프린팅에 사용되는 잉크, 예를 들면, 배선재료의 패터닝에 주로 사용되는 잉크에는 휘발성 유기용제가 함유되어 인쇄하고자 하는 표면에 프린팅된 후 빠른 시간 내에 휘발되며 배선재료가 되는 입자만을 남기게 되고 이 입자들은 소결 등의 공정을 통해 배선된다.
그러나 바이오 분야 등에 이용되는 잉크는 반응물질이 물에 분산되어 잉크로서 표면에 패터닝된 후, 다른 반응물질과 선택적으로 반응하여 원하는 물질을 표면에 고정화하거나 셀렉션(Selection)하게 되는데, 이때 잉크의 증발은 잉크의 반응성 및 활성도를 저하시켜 잉크로서의 특성을 저하시키게 된다.
특히 젯팅이나 피페팅(Pipetting) 등으로 액적을 형성하여 칩에 미세한 양을 전달할 경우, 액적이 토출된 후 시료가 순간적으로 증발되거나 리바운싱되기 쉬운 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 토출된 액적의 증발 및 리바운싱을 방지할 수 있는 액적 리시버의 구조 및 액적 수용 방법을 제안한다.
본 발명에 따른 액적 리시버는, 액적을 수용할 수 있는 내부공간과 상기 내부공간을 개방하는 투입부가 형성된 격벽구조물; 및 상기 내부공간의 바닥면과 이격되어 상기 내부공간의 내부, 외부 또는 내부 및 외부에 걸쳐 위치하는 차단유체층;을 포함하고, 상기 내부공간과 상기 차단유체층에 의해 형성되는 액적 수용부는 상기 차단유체층에 의해 외부와 차단되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 내부공간은 상기 투입부 방향으로 단면적이 감소하는 형상인 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 차단유체층은 흐름을 갖는 기체층 또는 액체층인 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 액적 수용부에 일단이 연결되어 상기 액적 수용부에 수용된 액적의 이동경로를 제공하는 이송관을 더 포함하는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 차단유체층의 유동을 제어하도록 상기 격벽 구조물의 일측에 설치된 유동 제어 장치를 더 포함하는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 이송관에 설치된 유체 이송 장치를 더 포함하는 것에 있다.
본 발명에 따른 액적 수용 방법은, (A) 흐름을 갖는 차단유체층에 의해 외부와 차단된 액적 수용부를 포함하는 액적 리시버를 제공하는 단계; 및 (B) 상기 액적 수용부 내부로 투입되도록 상기 액적 수용부의 투입부 위치 및 상기 차단유체층의 유속을 고려하여 결정된 방향 및 속도로 액적을 토출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 액적 리시버는, 투입부 방향으로 단면적이 감소하는 내부공간을 포함하기 때문에 액적수용부에 투입되는 액적의 리바운싱이 방지되며, 수용된 액적을 외부와 차단하는 차단유체층을 포함하기 때문에 액적수용부에 수용된 액적의 외부오염 및 증발을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 액적 리시버 및 액적 수용 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 상부, 하부 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액적 리시버의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액적 리시버는 액적을 수용할 수 있는 내부공간(110)과 내부공간(110)을 개방하는 투입부(130)가 형성된 격벽구조물(100) 및 수용된 액적을 외부와 차단하는 차단유체층(300)을 포함하는 구성이다.
격벽구조물(100)은 액적을 수용할 수 있는 내부공간(110)을 제공하는 액적 리시버의 외부구조물이다. 격벽구조물(100)을 이루는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 액체 상태의 액적을 수용할 수 있는 어떠한 재료도 될 수 있다. 특별히 바이오 분야에 사용되는 경우에는 예를 들면 PDMS, PMMA, 생체 친화성 플라스틱, 유리계 소재 등의 생체 친화성 재질로 이루어진 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 격벽구조물(100)의 표면에는 세포 고정을 막는 표면처리층 또는 세포 고정을 위한 단백질 표면처리층이 형성될 수 있다.
내부공간(110)은 격벽구조물(100)에 형성된 홈부 형상의 공간으로서 격벽구 조물(100)의 상부에는 내부공간(110)을 개방하는 투입부(130)가 형성되어 있다. 이러한 내부공간(110)은 투입부(130)를 통해 투입된 액적의 리바운싱(rebouncing)이 방지되는 형상으로 설계된다. 도 2는 본 실시예에 따른 액적 리시버의 격벽구조물(100)에 형성된 내부공간(110)을 도시하는 단면도이며, 이에 도시된 바와 같이 내부공간(110)을 투입부(130) 방향으로 단면적이 감소하는 형상으로 구성하면 액적의 리바운싱을 효과적으로 방지할 수 있다. 이때, 내부공간(110)의 측벽의 경사각을 조절하는 것이 가능하며, 도 11에 도시된 바와 같이, 내부공간(110)의 측벽은 곡률반경을 갖는 곡면이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 내부공간(110)의 형상은 제한적이지 않다. 도 3 및 도 4는 격벽구조물(100)의 평면도이고, 이에 도시된 바와 같이 내부공간(110)은 단면이 장방형인 것 또는 원형인 것이 모두 가능하다.
차단유체층(300)은 액적이 외부와 차단되도록 내부공간(110)의 바닥면(150)과 이격되어 내부공간(110)의 내부, 외부 또는 내부 및 외부에 걸쳐 위치한다. 도 5는 차단유체층(300)이 내부공간(110) 내부에 위치한 액적 리시버의 단면도를 도시하고, 도 6은 차단유체층(300)이 내부공간(110) 외부에 위치한 액적 리시버의 단면도를 도시하고, 도 7은 차단유체층(300)이 내부공간(110) 내부 및 외부에 걸쳐 위치한 액적 리시버의 단면도를 도시한다. 차단유체층(300)은 흐름을 갖는 기체층 또는 액체층이며, 차단유체층(300)을 이루는 기체 또는 액체의 종류는 제한적이지 않다. 다만, 액적 수용부(500)에 수용된 액적과 반응하지 않는 비반응성 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
차단유체층(300)에 의해 내부공간(110)의 모든 공간 또는 내부공간(110)의 일부가 외부와 차단되며, 외부와 차단된 공간에 투입된 액적이 수용된다. 내부공간(110) 내에 액적이 수용되는 공간을 특별히 액적 수용부(500)라 명명한다. 차단유체층(300)은 일종의 유체커튼으로서 차단유체층(300)에 의해 형성되는 액적 수용부(500)는 외부와 차단된다. 따라서, 차단유체층(300)에 의해 액적 수용부(500)에 수용된 액적의 이동중 건조가 방지될 수 있으며, 특히 바이오-칩 분야에 응용되는 경우, 액적 수용부(500)를 갖는 바이오-칩 내부에 누적 토출된 시료의 증발을 방지하여 생체물질의 반응성 및 활성도를 유지할 수 있게 된다.
이와 같은 차단유체층(300)의 유동을 제어하기 위해 본 실시예에 따른 액적 리시버는 도 8에 도시된 바와 같이, 격벽구조물(100)의 일측에 설치된 차단유체층(300)의 유동 제어 장치(800)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 유동 제어 장치(800)는 차단유체층(300)의 두께, 속도, 방향을 측정하고 제어하는데 사용된다.
한편, 상술한 차단유체층(300)은 통상적으로 에어-커튼이라 불리는 기체층을 형성하는 장치와 같이 유체의 흐름을 제공하는 공지된 기술에 의해 형성할 수 있으며, 여기에서는 차단유체층(300)을 형성하는 장비에 대한 상세한 서술은 생략한다.
도 9 및 도 10은 차단유체층(300)을 공유하는 복수의 액적 수용부(500)가 형성된 격벽구조물(100)의 실시예를 도시하는 도면이다.
차단유체층(300)은 각각의 액적 수용부(500)에 단독으로 형성하는 것도 가능하지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 동일한 라인에 배열된 복수의 액적 수용부(500)가 차단유체층(300)을 공유하는 형태로 실시가능하며, 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 일정한 면적에 포함된 모든 액적 수용부(500)가 차단유체층(300)을 공유하는 형태로 실시 가능하다.
도 12 및 도 13은 액적의 이동경로를 제공하는 이송관(200)을 더 포함하는 액적 리시버의 단면도이다.
상술한 바와 같은 구성의 액적 리시버는 도 12에 도시된 바와 같이, 수용된 액적(600)을 이송할 수 있는 이송관(200)을 더 포함할 수 있다. 이송관(200)은 액적 수용부(500)에 일단이 연결되어 액적 수용부(500)에 수용된 액적(600)을 다른 장소로 이동할 수 있는 이동경로를 제공한다.
이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 이송관(200)에는 액적의 이동을 유도하는 유체 이송 장치(250)가 설치될 수 있다. 액적 이송 장치(250)는 예를 들면, 펌프, 밸브 등으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 액적 리시버에 따르면, 투입부(130) 방향으로 단면적이 감소하는 내부공간(110)을 포함하기 때문에 액적 수용부(500)에 투입되는 액적의 리바운싱이 방지되며, 수용된 액적을 외부와 차단하는 차단유체층(300)을 포함하기 때문에 액적 수용부(500)에 수용된 액적의 외부오염 및 증발을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
도 14는 액적 리시버를 이용하여 토출된 액적을 수용하기 위한 방법을 서술하기 위한 도면이다. 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 액적 수용 방법을 서술한다.
먼저, 흐름을 갖는 차단유체층(300)에 의해 외부와 차단된 액적 수용부(500)를 포함하는 액적 리시버를 제공한다. 액적 리시버에 대한 구성은 상술한 실시예에서 서술하였으므로 여기에서는 중복되는 서술은 생략한다.
다음, 액적 수용부(500) 내부로 액적을 투입하는 단계이다. 본 실시예에 따른 액적 리시버는 흐름을 갖는 차단유체층(300)을 포함하기 때문에 토출된 액적을 투입부(130)가 좁은 액적 수용부(500)로 투입하기 위해서는 차단유체층(300)의 두께 및 속도를 고려하여 액적을 토출하여야 한다. 알려진 바와 같이, 액적은 일정한 방향 및 속도를 갖도록 토출되므로 액적 수용부(500)의 투입부(130) 위치 및 차단유체층(300)의 두께 및 유속을 고려하여 결정된 방향 및 속도로 액적을 토출한다.
한편, 액적의 토출 단계 이전에 액적 수용부(500)에 토출된 액적을 담기 위한 시료(예를 들면 수용액)을 채우는 단계를 미리 수행할 수 있다.
한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액적 리시버의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액적 리시버의 격벽구조물의 단면도이다.
도 3은 단면이 장방형인 격벽구조물의 평면도이다.
도 4는 단면이 원형인 격벽구조물의 평면도이다.
도 5는 차단유체층이 내부공간 내부에 위치한 액적 리시버의 단면도이다.
도 6은 차단유체층이 내부공간 외부에 위치한 액적 리시버의 단면도이다.
도 7은 차단유체층이 내부공간 내부 및 외부에 걸쳐 위치한 액적 리시버의 단면도이다.
도 8은 차단유체층의 유동 제어 장치를 더 포함하는 액적 리시버의 단면도이다.
도 9 및 도 10은 차단유체층을 공유하는 복수의 액적수용부가 형성된 격벽구조물의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 11은 측벽이 곡면인 액적 리시버의 단면도이다.
도 12 및 도 13은 액적의 이동경로를 제공하는 이송관을 더 포함하는 액적 리시버의 단면도이다.
도 14는 액적 리시버를 이용하여 토출된 액적을 수용하기 위한 방법을 서술하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >
100 격벽구조물 110 내부공간
130 투입부 150 바닥면
200 이송관 250 유체 이송 장치
300 차단유체층 500 액적 수용부
600 액적 800 유동 제어 장치

Claims (7)

  1. 액적을 수용할 수 있는 내부공간과 상기 내부공간을 개방하는 투입부가 형성된 격벽구조물; 및
    상기 내부공간의 바닥면과 이격되어 상기 내부공간의 내부, 외부 또는 내부 및 외부에 걸쳐 위치하는 차단유체층;
    을 포함하고,
    상기 내부공간과 상기 차단유체층에 의해 형성되는 액적 수용부는 상기 차단유체층에 의해 외부와 차단되며, 상기 액적은 상기 투입부를 통해 투입되어 상기 액적 수용부에 수용되는 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부공간은 상기 투입부 방향으로 단면적이 감소하는 형상인 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차단유체층은 흐름을 갖는 기체층 또는 액체층인 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액적 수용부에 일단이 연결되어 상기 액적 수용부에 수용된 액적의 이 동경로를 제공하는 이송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단유체층의 유동을 제어하도록 상기 격벽 구조물의 일측에 설치된 유동 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이송관에 설치된 유체 이송 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 리시버.
  7. 삭제
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