KR101103627B1 - 미세유체소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세유체의 유동 효율 및 유동 제어 효율 향상을 위해 구조가 개선된 미세유체소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세유체소자는 기판과, 기판 상에 적층되며 유체가 수용되는 적어도 한 쌍의 챔버 및 한 쌍의 챔버 사이에 연결되고 한 쌍의 챔버 중 어느 하나에 수용된 유체를 다른 하나로 안내하는 유동채널이 형성된 제1레이어(layer)와, 제1레이어 상에 적층되며 유동채널과 십자 형상을 이루며 배치 형성되고 외부로부터의 가압력에 기초하여 유동채널을 가압 및 가압 해제하는 제어채널을 갖는 제2레이어(layer)를 포함하며, 유동채널은 제어채널에 의해 가압 및 가압 해제되는 유동채널의 중심을 기준으로 각각 상이한 단면적을 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 미세유체가 유동되는 제1유동채널부 및 제2유동채널부가 상이한 단면적을 갖도록 형성하고 단일의 제어채널로 미세유체 유동 흐름을 제어할 수 있으므로, 미세유체소자의 유동 효율을 향상시킬 수 있다.
미세유체, 챔버, 레이어(layer), 유동채널, 제어채널

Description

미세유체소자 및 그 제조방법{MINUTENESS FLUID ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 미세유체소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미세유체의 유동 효율 및 유동 제어 효율 향상과 더불어 구조를 간소화 시킬 수 있도록 구조 및 그 제조방법이 개선된 미세유체소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 미세유체소자는 미세 자동 분석시스템, 예를 들면 바이오센서, 바이오 칩, HTS(High Throughput Screening) 시스템, 조합 화학(Combinatory chemistry) 시스템과 같은 분야에 적용된다.
여기서, 미세유체소자 내부에는 미세유체가 유동될 수 있는 채널이 형성된다. 미세유체소자 내부에 형성된 채널을 통해 미세유체가 유동, 혼합 또는 반응 등이 이루어진다. 또한, 미세유체소자 내부에 유동되는 미세유체는 유체 유동 제어에 의해 유동된다.
한편, 종래의 미세유체소자는 기판과, 기판 상에 적층되며 미세유체가 수용 및 피수용 되는 한 쌍의 챔버 및 챔버들 사이를 연결하는 유동채널이 형성된 제1레 이어와, 제1레이어 상에 적층되며 미세유체의 유동이 발생되도록 제1레이어를 변형시키는 제어채널 및 제어채널에 압력을 제공하는 압력전달부가 형성된 제2레이어를 포함한다.
이러한 종래의 미세유체소자는 일정 간격을 두고 복수의 제어채널이 형성되어, 각각의 제어채널의 작동에 의해 어느 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 유체를 유동시키는 특징을 가지고 있다.
그런데, 종래의 미세유체소자는 챔버들 사이에 유체 유동을 위해 복수의 제어채널이 사용됨으로써, 각각 제어채널에 압력을 제공하는 압력전달장치도 상응되어 마련되거나 각각 제어채널을 선택적으로 작동시킬 수 있는 삼방밸브(3-way)와 같은 부가장치가 필요한 문제점이 있다.
또한, 종래의 미세유체소자는 유체의 유동을 차단하기 위해 한 쌍의 챔버에 각각 별도의 마이크로 밸브 및 밸브구동용 압력장치가 부가되어야 하므로, 전체적으로 구조가 복잡해지고 그 부피 또한 증가하는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단일 제어채널을 사용하여 구조의 간소화와 더불어 복수의 제어채널 사용 시와 같은 미세유체의 유동 효율의 확보를 위해 구조가 개선된 미세유체소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 마이크로 밸브 및 밸브구동용 압력장치를 배제하고 미세유체가 수용 및 피수용 되는 챔버들 사이에서의 미세유체 유동을 차단 할 수 있도록 구조가 개선된 미세유체소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 기판과, 상기 기판 상에 적층되며, 유체가 수용되는 적어도 한 쌍의 챔버 및 상기 한 쌍의 챔버 사이에 연결되고 상기 한 쌍의 챔버 중 어느 하나에 수용된 유체를 다른 하나로 안내하는 유동채널이 형성된 제1레이어(layer)와, 상기 제1레이어 상에 적층되며, 상기 유동채널과 십자 형상을 이루며 배치 형성되고 외부로부터의 가압력에 기초하여 상기 유동채널을 가압 및 가압 해제하는 제어채널을 갖는 제2레이어(layer)를 포함하며, 상기 유동채널은 상기 제어채널에 의해 가압 및 가압 해제되는 상기 유동채널의 중심을 기준으로 각각 상이한 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 미세유체소자에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 유동채널은, 상기 유동채널의 중심과 유체가 수용된 상기 챔버에 연결된 제1유동채널부와, 상기 유동채널의 중심과 유체가 피수용된 상기 챔버에 연결된 제2유동채널부를 포함하며, 상기 제1유동채널부의 단면적은 상기 제2유동채널부의 단면적보다 작은 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게 상기 제1유동채널부의 단면 형상은 곡률을 갖는 구형(球形)으로 형성되고, 상기 제2유동채널부의 단면 형상은 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 한 쌍의 챔버 사이에는 적어도 하나의 상기 유동채널이 연결될 수 있다.
상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 개재되어, 상기 제어채널로부터 가압력을 제공 받아 상기 유동채널을 가압하는 박막층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2레이어에는 상기 제어채널에 연결되며, 외부로부터의 가압력을 상기 제어채널에 전달하는 압력전달부가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, (a) 기판 상에 유체가 수용되는 적어도 한 쌍의 챔버 및 상기 한 쌍의 챔버 중 어느 하나에 수용된 유체를 다른 하나로 안내하도록 상기 한 쌍의 챔버 사이를 연결하는 유동채널이 형성된 제1레이어(layer)를 적층하는 단계와, (b) 상기 제1레이어 상에 외부로부터 가압력을 제공 받아 상기 유동채널을 가압하는 제어채널이 형성된 제2레이어(layer)를 상기 유동채널과 상기 제어채널이 십자 형상을 이루도록 적층하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계에서 상기 유동채널은 상기 제어채널에 의해 가압되는 상기 유동채널의 중심을 기준으로 각각 상이한 단면적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법에 의해서도 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 (a) 단계에서 상기 유동채널의 중심을 기준으로 유체가 수용된 상기 챔버와 연결되는 상기 유동채널의 단면적은 유체가 피수용된 상기 챔버와 연결되는 상기 유동채널의 단면적보다 작은 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게 상기 (a) 단계에서 상기 유동채널의 중심을 기준으로 유 체가 수용된 상기 챔버와 연결되는 상기 유동채널의 단면 형상은 곡률을 갖는 구형(球形)으로 형성하고, 유체가 피수용된 상기 챔버와 연결되는 상기 유동채널의 단면 형상은 다각형 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 바람직하게 상기 (b) 단계에서 상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 상기 제어채널로부터 가압력을 제공 받아 상기 유동채널을 가압하는 박막층을 개재할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 미세유체가 유동되는 제1유동채널부 및 제2유동채널부가 상이한 단면적을 갖도록 형성하고 단일의 제어채널로 미세유체 유동 흐름을 제어할 수 있으므로, 미세유체소자의 유동 효율을 향상시킬 수 있는 미세유체소자 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 단일의 제어채널로 미세유체의 유동 차단 및 펌핑을 동시에 할 수 있으므로, 전체적인 구조의 간소화를 실현시킬 수 있는 미세유체소자 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세유체소자는 제1 및 제2실시 예로 구분되어 설명됨을 미리 알려둔다. 그리고, 본 발명의 제1 및 제2실시 예로 구분되어 설명됨에 있어서 동일한 명칭은 동일 도면부호로 기재되었음도 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직할 실시 예에 따른 미세유체소자의 제1레이어, 제2레이어 및 제1레이어에 제2레이어가 적층된 투시 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세유체소자(1)는 기판(10: 도 2 내지 도 4 및 도 6 내지 도 8 참조), 제1레이어(30) 및 제2레이어(50)를 포함한다.
기판(10)은 유리 또는 실리콘과 같은 재질로 마련된다. 기판(10)은 폴리머(polymer) 재질로 마련된 제1레이어(30) 및 제2레이어(50)의 적층을 지지하기 위 해 마련된다.
다음으로 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자의 'A' 영역의 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 구성도, 그리고 도 4는 도 3에 도시된 마세유체소자의 좌측 및 우측 작동 구성도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1레이어(30)는 제1레이어몸체(32), 한 쌍의 챔버(34) 및 유동채널(36)을 포함한다.
제1레이어몸체(32)는 제1레이어(30)의 외관을 형성하며, 기판(10) 상에 적층 지지된다. 제1레이어몸체(32)는 PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(polymethylmethacrrylate), PC(polycarbonate), PA(polyamide), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PPE(polyphenylene ether), PS(polyvinylchloride), POM(polyoximethylene), PEEK(polyetheretherketone), PTFE(polytetrafluoreothylene), PVC(polyvinylchloride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PBT(polybutyleneterephthalate) 등의 폴리머 재질로 마련된다. 여기서, 제1레이어몸체(32) 내부에는 한 쌍의 챔버(34)와 한 쌍의 챔버(34)를 연결하는 유동채널(36)이 형성된다.
챔버(34)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제1레이어몸체(32)의 내부에 한 쌍으로 형성된다. 챔버(34)는 미세유체를 수용하는 역할을 한다. 챔버(34)는 최초에 미세유체가 주입되었을 때, 한 쌍의 챔버(34) 중 어느 하나에는 유체가 수용되고 다른 하나에는 피수용 된다. 여기서, 미세유체는 후술할 유동채널(36)로 안내되어 유체가 수용된 챔버(34)로부터 유체가 피수용된 챔버(34)로 유동된다. 즉, 챔 버(34)는 최초에 미세유체가 주입되는 제1챔버(34a)와 제1챔버(34a)로부터 유동된 미세유체를 수용하는 제2챔버(34b)를 포함한다.
챔버(34)는 본 발명의 일 실시 예로서, 한 쌍으로 형성되었으나, 본 발명과 달리 두 쌍 이상으로 형성될 수도 있다. 두 쌍 이상의 챔버(34) 형성 시, 각 한 쌍의 챔버(34) 사이에는 미세유체 유동을 안내하는 유동채널(36)이 연결되어야 한다.
유동채널(36)은 본 발명의 일 실시 예로서, 한 쌍의 챔버(34) 사이에 연결된다. 유동채널(36)은 한 쌍의 챔버(34) 중 어느 하나에 수용된 미세유체가 피수용된 다른 하나의 챔버(34)로 유동되도록 미세유체의 유동을 안내한다.
유동채널(36)은 한 쌍의 챔버(34) 사이를 연결하는 길이의 중심을 기준으로 상이한 단면적을 가지고 형성된다. 예를 들어 설명하자면, 유동채널(36)은 유동채널(36)의 중심과 미세유체가 수용된 제1챔버(34a)와 연결된 제1유동채널부(36a)와, 유동채널(36)의 중심과 미세유체가 피수용된 제2챔버(34b)와 연결된 제2유동채널부(36b)로 구분된다. 여기서, 도 3 및 도 4를 참조하여 제1유동채널부(36a)와 제2유동채널부(36b)의 단면적을 대비해 보면, 제1유동채널부(36a)의 단면적은 제2유동채널부(36b)의 단면적보다 작은 것을 알 수 있다. 이렇게 제1유동채널부(36a)의 단면적이 제2유동채널부(36b)의 단면적보다 작음으로써, 제1챔버(34a)로부터의 미세유체가 제2챔버(34b)로 유동된다. 즉, 이러한 제1유동채널부(36a)의 단면적과 제2유동채널부(36b)의 단면적의 상관관계를 수식으로 표현하여 설명하면 다음과 같다.
제1유동채널부(36a)의 중심에 생기는 압력을
Figure 112009059328022-pat00001
, 제1유동채널부(36a)의 유량을 Q1 및 유동저항을 R1이라 하고, 제2유동채널부(36b)의 압력을 P2, 유량을 Q2 및 유동저항을 R2라 할 때,
Figure 112009059328022-pat00002
로 표현된다. 여기서, 제1유동채널부(36a)의 유동저항 R1은 제2유동채널부(36b)의 유동저항 R2보다 크다(R1 > R2). 따라서, 제1유동채널부(36a)의 유량 Q1은 제2유동채널부(36b)의 유량 Q2보다 작기 때문에 제1유동채널부(36a)로부터 제2유동채널부(36b)로 자연적인 미세유체 유동 현상이 발생된다.
한편, 제1유동채널부(36a)의 단면 형상은 곡률을 갖는 구형(球形)으로 형성되고, 제2유동채널부(36b)의 단면 형상은 다각형 형상으로 형성된다. 본 발명의 제1실시 예의 제1유동채널부(36a)는 제2레이어(50)를 향해 볼록한 형상의 반원형의 형상으로 마련되며, 제2유동채널부(36b)는 사각형 단면 형상으로 마련된다. 제1유동채널부(36a)는 곡률을 가진 반원 형상으로 마련되어, 후술할 제어채널(54)의 가압에 의해 단면 전체가 폐쇄된다. 반면, 제2유동채널부(36b)는 제어채널(54)에 의해 가압 시 일부 단면 영역이 개방되어 미세유체가 유동될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미세유체소자(1)는 한 쌍의 챔버(34) 사이에 적어도 하나의 유동채널(36)이 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시 예의 유동채널(36)은 한 쌍의 챔버(34) 사이에 1개가 개재된다. 그러나, 유동 채널(36)은 미세유체의 유동량에 따라 한 쌍의 챔버(34) 사이에 2개 이상으로 개재될 수도 있다.
다음으로 제2레이어(50)는 제2레이어몸체(52), 제어채널(54) 및 압력전달부(56)를 포함한다.
제2레이어몸체(52)는 제2레이어(50)의 외관을 형성하며, 제1레이어몸체(32)와 같이, PDMS, PMMA, PC, PA, PE, PP, PPE, PS, POM, PEEK, PTFE, PVC, PVDF, PBT 등의 폴리머 재질로 마련된다. 제2레이어몸체(52)의 내부에는 제1레이어(30)의 유동채널(36)을 가압 및 가압 해제하는 제어채널(54) 및 외부로부터 압력을 제공받아 제어채널(54)에 전달하는 압력전달부(56)가 형성된다.
제어채널(54)은 압력전달부(56)로부터 제공 받은 압력으로 유동채널(36)을 가압하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시 예에서의 제어채널(54)은 연접하는 제1레이어(30)의 외표면을 가압하여 유동채널(36)의 중심 영역을 가압한다. 이렇게 제어채널(54)에 의해 유동채널(36)이 가압되면 유동채널(36) 내부의 미세유체는 펌핑되어 제2챔버(34b)로 빠르게 유동된다.
즉, 제어채널(54)의 가압력에 의해 유동채널(36)이 가압되면 제1유동채널부(36a)는 폐쇄되어 제1챔버(34a)로부터 제1유동채널부(36a)로 안내된 미세유체의 유동은 차단되고, 일부 단면 영역이 개방된 제2유동채널부(36b)로 미세유체가 펌핑되어 유동채널(36) 내부의 미세유체는 제2챔버(34b)로 유동된다. 이에, 제어채널(54)의 단속적인 작동 또는 반복적인 작동 방식에 따라 제1챔버(34a)로부터의 미세유체 유동 차단과 제2챔버(34b)로의 미세유체 펌핑 기능을 선택적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시 예의 제어채널(54)은 유동채널(36)과 십자 형상을 이루면서 배치된다. 제어채널(54)이 유동채널(36)과 십자 형상을 이루고 배치됨으로써, 제어채널(54)에 의해 제1유동채널부(36a) 및 제2유동채널부(36b)가 연접한 영역이 가압된다.
압력전달부(56)는 제어채널(54)과 연결되며, 외부로부터 압력을 제공 받아 제어채널(54)로 전달하는 역할을 한다. 압력전달부(56)에는 공압펌프(미도시), 주사기 펌프(미도시) 또는 그 외의 압력을 인가하는 공지된 장치가 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의한 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 작동 과정 및 제조 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제1챔버(34a)에 미세유체를 주입하여 유동채널(36)을 채운다. 이때 유동채널(36) 내부에 주입된 미세유체 유동을 제어하기 위해 압력전달부(56)에 압력을 공급한다. 그러면, 제어채널(54)은 압력전달부(56)로부터 제공 받은 압력으로 제1레이어(30)의 외표면을 가압한다. 제어채널(54)에 의해 가압된 제1레이어(30)는 변형되어 유동채널(36)을 폐쇄함으로써 유체유동을 차단한다.
또한, 제어채널(54)은 압력전달부(56)로부터 주기적으로 압력을 제공 방아 제1레이어(30)의 외표면을 주기적으로 가압한다. 제1유동채널부(36a)의 유동저항이 제2유동채널부(36b)의 유동저항보다 크기 때문에, 유동채널(36) 내부의 미세유체는 제2챔버(34b)로 펌핑된다.
한편, 도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자의 제조 흐름도이 다.
도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 챔버(34) 및 상이한 단면적을 갖는 유동채널(36)이 형성된 제1레이어(30)를 기판(10) 상에 적층한다(S100). 이때, 유동채널(36)은 중심을 기준으로 각각 상이한 단면적으로 형성한다.
즉, 유동채널(36)의 중심을 기준으로 미세유체가 수용된 제1챔버(34a)와 연결되는 제1유동채널부(36a)의 단면적은 미세유체가 피수용된 제2챔버(34b)와 연결되는 제2유동채널부(36b)의 단면적보다 작게 형성한다. 또한, 미세유체가 수용된 제1챔버(34a)와 연결되는 제1유동채널부(36a)의 단면 형상은 곡률을 갖는 구형으로 형성하고, 미세유체가 피수용된 제2챔버(34b)와 연결되는 제2유동채널부(36b)의 단면 형상은 사각형 형상으로 형성한다.
제1레이어(30) 상에 제어채널(54) 및 압력전달부(56)가 형성된 제2레이어(50)를 적층한다(S120). 제1레이어(30) 상에 제2레이어(50)를 적층 할 때, 유동채널(36)과 제어채널(54)이 십자 형상을 이루도록 적층 배치한다.
다음으로 도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자의 사시도, 도 7은 도 6에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 구성도, 그리고 도 8은 도 7에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 작동 구성도이다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자(1)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 구성 이외에 박막층(70)을 더 포함한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자의 제1유동채널부(36a) 단면 형상 은 제1실시 예의 제1유동채널부(36a) 단면 형상과 달리, 기판(10)을 향해 볼록한 반원형의 형상으로 형성된다.
본 발명이 제2실시 예의 박막층(70)은 제1레이어(30)와 제2레이어(50) 사이에 개재되어, 제어채널(54)로부터 가압력을 제공 받아 유동채널(36)의 중심 영역을 가압한다. 박막층(70)은 제1유동채널부(36a)와 제2유동채널부(36b)의 경계 영역을 보다 효율적으로 가압한다. 그리고, 박막층(70)은 제1레이어(30) 및 제2레이어(50)와 같이 폴리머 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의한 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 작동 과정 및 제조 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 작동 과정은 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 작동 과정과 유사하다.
그러나, 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자(1)의 작동 과정은 제1실시 예와 달리, 제어채널(54)에 의한 가입 시 박막층(70)과 함께 제1레이어(30)의 외표면이 가압된다.
그러면, 박막층(70)과 제1레이어(30)의 변형에 의해 제1유동채널부(36a)의 유로가 폐쇄되어 제1챔버(34a)로부터 제2챔버(34b)로 유동되는 미세유체가 차단되고, 제2유동채널부의 일부 유로는 개방되어 제2챔버(34b)로 미세유체가 펌핑된다.
한편, 도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자의 제조 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 챔버(34) 및 상이한 단면적을 갖는 유동 채널(36)이 형성된 제1레이어(30)를 기판(10) 상에 적층한다(S300). 이때, 유동채널(36)은 중심을 기준으로 각각 상이한 단면적으로 형성한다. 여기서, 제1유동채널부(36a)는 본 발명의 제1실시 예와는 달리, 기판(10)을 향해 볼록한 형상을 가지고 형성된다. 물론, 본 발명의 제1실시 예와 같이, 제1유동채널부(36a)의 단면적은 제2유동채널부(36b)의 단면적보다 작게 형성한다.
제1레이어(30) 상에 박막층(70)을 적층한다(S320).
박막층(70) 상에 제어채널(54) 및 압력전달부(56)가 형성된 제2레이어(50)를 적층한다(S340). 제1레이어(30) 상에 제2레이어(50)를 적층 할 때, 유동채널(36)과 제어채널(54)이 십자 형상을 이루도록 적층 배치한다.
이에, 미세유체가 유동되는 제1유동채널부 및 제2유동채널부를 상이한 단면적을 갖도록 형성하고 단일의 제어채널로 박막층을 통해 유동채널의 유동 흐름을 제어할 수 있으므로, 미세유체소자의 유동 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 단일의 제어채널로 미세유체의 유동 차단 및 펌핑을 선택적으로 수행할 수 있으므로, 전체적인 구조의 간소화를 실현시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직할 실시 예에 따른 미세유체소자의 제1레이어, 제2레이어 및 제1레이어에 제2레이어가 적층된 투시 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유체소자의 'A' 영역의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 마세유체소자의 좌측 및 우측 작동 구성도,
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 미세유제소자의 제조 흐름도,
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자의 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 구성도,
도 8은 도 7에 도시된 미세유체소자의 좌측 및 우측 작동 구성도,
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 미세유체소자의 제조 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 미세유체소자 10: 기판
30: 제1레이어 34: 챔버
34a: 제1챔버 34b: 제2챔버
36: 유동채널 36a: 제1유동채널부
36b: 제2유동채널부 50: 제2레이어
54: 제어채널 56: 압력전달부
70: 박막층

Claims (12)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 적층되며, 유체가 수용되는 적어도 한 쌍의 챔버 및 상기 한 쌍의 챔버 사이에 연결되고 상기 한 쌍의 챔버 중 어느 하나에 수용된 유체를 다른 하나로 안내하는 유동채널이 형성된 제1레이어(layer)와;
    상기 제1레이어 상에 적층되며, 상기 유동채널과 십자 형상을 이루며 배치 형성되고, 상기 유동채널의 횡단면의 형상 및 면적 중 적어도 하나가 변화되고, 상기 유동채널의 저면에 단차가 형성된 상기 유동채널의 경계를 외부로부터의 가압력에 기초하여 상기 유동채널의 경계를 가압 및 가압 해제하는 제어채널을 갖는 제2레이어(layer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동채널은,
    상기 유동채널의 경계와 유체가 수용된 상기 챔버에 연결된 제1유동채널부와, 상기 유동채널의 경계와 유체가 피수용된 상기 챔버에 연결된 제2유동채널부를 포함하며,
    상기 제1유동채널부의 횡단면의 면적은 상기 제2유동채널부의 횡단면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1유동채널부의 횡단면의 형상은 곡률을 갖는 구형(球形)으로 형성되고, 상기 제2유동채널부의 횡단면의 형상은 다각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 챔버 사이에는 적어도 하나의 상기 유동채널이 연결되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 개재되어, 상기 제어채널로부터 가압력을 제공 받아 상기 유동채널을 가압하는 박막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2레이어에는 상기 제어채널에 연결되며, 외부로부터의 가압력을 상기 제어채널에 전달하는 압력전달부가 형성되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  7. (a) 기판 상에 유체가 수용되는 적어도 한 쌍의 챔버 및 상기 한 쌍의 챔버 중 어느 하나에 수용된 유체를 다른 하나로 안내하도록 상기 한 쌍의 챔버 사이를 연결하는 유동채널이 형성된 제1레이어(layer)를 적층하는 단계와;
    (b) 상기 유동채널의 횡단면의 형상 및 면적 중 적어도 하나가 변화되고, 상기 유동채널의 저면에 단차가 형성된 상기 유동채널의 경계를 외부로부터의 가압력을 제공받아 가압 및 가압 해제하는 제어채널이 형성된 제2레이어(layer)를 상기 유동채널과 상기 제어채널이 십자 형상을 이루도록 상기 제1레이어 상에 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 유동채널의 경계와 유체가 수용된 상기 챔버 사이에 연결되는 상기 유동채널의 횡단면의 면적은 유체가 피수용된 상기 챔버와 상기 유동채널의 경계 사이에 연결되는 상기 유동채널의 횡단면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 유동채널의 경계와 유체가 수용된 상기 챔버 사이에 연결되는 상기 유동채널의 횡단면의 형상은 곡률을 갖는 구형(球形)으로 형성하고, 유체가 피수용된 상기 챔버와 상기 유동채널의 경계 사이에 연결되는 상기 유동채널의 횡단면의 형상은 다각형 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 상기 제어채널로부터 가압력을 제공 받아 상기 유동채널을 가압하는 박막층을 개재하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1유동채널부의 저면은 상기 제2유동채널부의 저면보다 높은 것을 특징으로 하는 미세유체소자.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 유동채널의 경계와 유체가 수용된 상기 챔버 사이에 연결되는 상기 유동채널의 저면은 유체가 피수용된 상기 챔버와 상기 유동채널의 경계 사이에 연결되는 상기 유동채널의 저면보다 높게 형성하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자의 제조방법.
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