KR101176175B1 - 마이크로 믹서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR101176175B1 KR1020100074013A KR20100074013A KR101176175B1 KR 101176175 B1 KR101176175 B1 KR 101176175B1 KR 1020100074013 A KR1020100074013 A KR 1020100074013A KR 20100074013 A KR20100074013 A KR 20100074013A KR 101176175 B1 KR101176175 B1 KR 101176175B1
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    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
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Abstract

본 발명은 마이크로 믹서 내를 유동하는 혼합 대상 유체가 반복하여 분리 및 적층되도록 구성됨으로써 혼합 효과가 우수한 마이크로 믹서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 서로 다른 유체가 각각 주입되는 제1주입구 및 제2주입구; 상기 제1주입구 및 제2주입구로 주입된 각각의 유체가 합류되어 지나는 유입구; 상기 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출구; 및 상기 유입구와 상기 유출구 사이에 하나 이상이 일련으로 배치되는 혼합부;를 포함하고, 상기 혼합부는, 상기 유입구로부터 연장되는 메인유로; 상기 메인유로로부터 분기되어 중단되는 하나 이상의 분기유로; 및 상기 분기유로 및 상기 메인유로와 다른 층에 형성되고, 일단은 상기 분기유로와 연통되며, 타단은 상기 메인유로와 연통되는 보조유로;를 포함한다.

Description

마이크로 믹서 및 이의 제조 방법{Micro mixer and method for fabricating thereof}
본 발명은 마이크로 믹서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 믹서 내를 유동하는 혼합 대상 유체가 반복하여 분리 및 적층되도록 구성됨으로써 혼합 효과가 우수한 마이크로 믹서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 생화학과 생명공학 분야에서 미세유체기계 시스템(microfluidic systems)이 널리 이용되기 시작하였다. 여기에 관련된 응용 과정들로는 샘플의 준비, 청결화, 혼합, 화학반응, 분리 등이 있다. 이러한 일련의 과정들을 하나의 집적 마이크로 시스템 상에서 이루어질 수 있도록 한 것이 Lab-on-a-chip이다. 이것의 장점으로는 대량생산이 가능하며 적은 양의 시료를 사용할 수 있다는 점이다. 따라서 향후 더 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 전망된다.
마이크로 분석 시스템에서 시약이나 샘플을 효과적으로 혼합시키기 위한 혼합기구(mixer)가 필수적이다. 전통적인 매크로 영역에서는 난류생성을 통해 효과적으로 혼합을 할 수 있다. 그러나 마이크로 크기의 유체기구에서는 매우 작은 특성길이와 유동속도로 인해 난류를 생성시키는 것이 불가능하게 된다. 나아가 혼합은 대부분 확산에 의해 일어나므로 매우 느리게 진행된다. 따라서 효과적인 혼합을 위해서는 복잡한 형상을 적용하거나 아주 긴 마이크로 채널을 이용하여야 한다. 이는 큰 압력강하를 수반하게 될 가능성이 있으며, 설계와 제조 공정상의 어려움을 유발할 수 있다. 이를 극복하기 위해서 단순한 형상을 가지며, 혼합되는 경로를 줄이면서 면적은 넓게 하는 것이 효과적인 믹서설계의 전제조건이 된다.
마이크로 믹서는 혼합방법에 따라 크게 동적 방식(Dynamic type)과 정적 방식(Static type)으로 나뉜다. 동적 방식은 여러 가지 외부 입력을 이용하여 강제적인 대류 효과를 생성시키는 방법이다. 이 때문에 혼합 정도를 증가시킬 수는 있으나 제작이 어렵고 추가적인 외부입력을 사용함으로써 비경제적이라 할 수 있다. 이와는 달리 정적 방식은 외부 입력 없이 혼합 경로의 다양한 형상 변화를 통하여 혼합을 증대 시키는 방식이다. 이에 따라 동적 방식에 비해 혼합량은 상대적으로 적으나 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 높은 혼합효율을 가지는 정적 믹서를 개발, 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있다.
하지만 기존의 정적 혼합 방법들의 경우, 마이크로 채널 내부에 많은 장애물들을 설치하여 큰 압력 손실을 유발하는 단점을 안고 있으며, 나아가 점점 복잡한 장애물들을 배치하여 제조 공정을 어렵게 만들고 제조 원가를 상승시키는 단점을 가지고 있다. 이에 정적 혼합 방법을 택하면서 장애물을 도입하지 않아 사출 성형 등의 대량 생산 방법을 통해 쉽게 제작이 가능하며, 분할 및 재배열을 통한 적층 방식의 혼합을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 마이크로 믹서의 개발이 요구된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 별도의 구동수단을 구비하지 않으면서 동시에 채널 내에 장애물이나 분리벽을 도입하지 않아 사출 성형 등의 대량 생산 방법을 통해 쉽게 제작이 가능하며, 채널의 효과적인 디자인을 통해 분리 및 적층을 통한 수직 방향의 혼합을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 마이크로 믹서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 서로 다른 유체가 각각 주입되는 제1주입구 및 제2주입구; 상기 제1주입구 및 제2주입구로 주입된 각각의 유체가 합류되어 지나는 유입구; 상기 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출구; 및 상기 유입구와 상기 유출구 사이에 하나 이상이 일련으로 배치되는 혼합부;를 포함하고, 상기 혼합부는, 상기 유입구로부터 연장되는 메인유로; 상기 메인유로로부터 분기되어 중단되는 하나 이상의 분기유로; 및 상기 분기유로 및 상기 메인유로와 다른 층에 형성되고, 일단이 상기 분기유로와 연통되며, 타단이 상기 메인유로와 연통되는 보조유로;를 포함하는 마이크로 믹서를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 보조유로를 상기 분기유로 및 상기 메인유로와 연통시키는 층간통로를 더 포함할 수 있고, 또한 상기 분기유로와 상기 메인유로는 상기 유입구에 대해 대칭으로 분기될 수 있는 한편, 상기 혼합부로 유입된 유체가 분기 후 다시 합류기하기까지, 상기 메인유로를 통해 이동한 거리와, 상기 분기유로 및 상기 보조유로를 통해 이동한 거리는 서로 동일하게 형성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 혼합부의 입구에서 출구에 이르는 경로는 상기 마이크로 믹서의 길이방향에 대해 대칭으로 형성될 수 있으며, 상기 보조유로가 상기 메인유로와 연통되는 지점에서는, 상기 보조유로와 상기 메인유로가 연장되는 방향이 각각 동일하게 형성될 수 있다.
또한 본 발명은, 상기의 마이크로 믹서를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제1주입구, 상기 분기유로, 상기 메인유로 및 상기 유출구를 포함하는 제1플레이트 및 상기 제2주입구 및 상기 보조유로를 포함하는 제2플레이트를 제조하는 단계; 및 상기 제1플레이트 및 제2플레이트를 면 접합하는 단계;를 포함하는 마이크로 믹서 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 층간통로를 포함하는 제3플레이트를 제조하는 단계;를 더 포함하며, 상기 제1플레이트, 제3플레이트 및 제2플레이트는 차례로 면 접합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 별도의 추가 혼합수단을 장착하지 않고도 간단한 구조의 혼합부를 연속적으로 배열하여 유체를 연속적으로 분리 및 적층시킴으로써 유체간의 경계면을 기하급수적으로 증가시키는 혼합을 유도할 수 있어, 마이크로 믹서의 혼합 성능이 현저히 향상된다.
또한 본 발명에 의하면, 마이크로 믹서의 유로 내부에 분리벽이나 장애물이 없어 압력 손실을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 단순하여 사출 성형 등의 대량 생산 등을 통해 쉽게 제조할 수 있어 제조원가가 낮아서 경제성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 개념을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 표시된 마이크로 믹서의 각 부분에서 일어나는 단면에서의 혼합 거동을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서에 두 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 수치해석 결과를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서를 구성하는 각 플레이트의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 개념을 도시하는 사시도이며, 도 2는 도 1에 표시된 마이크로 믹서의 각 부분에서 일어나는 단면에서의 혼합 거동을 나타내는 모식도이다. 이하에서는 편의상 메인유로(13)를 유동하는 유체를 상부 유체라고 하며, 메인유로(13)로부터 분기되어 보조유로(22)를 유동하는 유체를 하부 유체라고 한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서는 서로 다른 유체가 각각 주입되는 제1주입구(11) 및 제2주입구(21), 제1주입구(11) 및 제2주입구(21)로 주입된 각각의 유체가 합류되어 지나는 유입구(12), 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출구(13) 및 유입구(12)와 유출구(13) 사이에 하나 이상이 일련으로 배치되는 혼합부를 포함하여 구성된다.
또한 혼합부는, 유입구(12)로부터 연장되는 메인유로(13)와, 메인유로(13)로부터 분기되어 중단되는 분기유로(14)와, 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 다른 층에 형성되고 양단이 각각 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 연통되는 보조유로(22)와, 보조유로(22)를 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 연통시키는 층간통로(31)로 구성될 수 있다.
이때 제1주입구(11), 유입구(12), 유출구(13), 메인유로(13) 및 분기유로(14)는 각각 동일한 층에 함께 형성될 수 있고, 제2주입구(21) 및 보조유로(22)는 메인유로(13)와는 다른 층에 함께 형성될 수 있다. 또한 층간통로(31)는 메인유로(13)와 보조유로(22)가 형성되는 층의 사이에 형성될 수 있다.
제1주입구(11)와 제2주입구(21)에는 각각 제1유체(51)와 제2유체(52)가 주입되어 마이크로 믹서의 유로를 따라 유동하게 된다. 제1주입구(11)와 제2주입구(21)에 제1유체(51)와 제2유체(52)가 주입되면 혼합부에 유입되기 전에 서로 합류되어 유입구(12)로 유입된다. 이때 본 실시예와 같이 하층 유로를 따라 유동하는 제2유체(52)가 층간통로(31)를 통해 밀려 올라가면서 상층 유로를 따라 유동하는 제1유체(51) 하부에 적층되는 방식으로 합류될 수 있다.
혼합부는 입구로부터 연장되어 중단되지 않고 이어지는 메인유로(13), 메인유로(13)로부터 분기되어 중단되는 분기유로(14), 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 다른 층에 형성되고, 일단은 분기유로(14)와 연통되며, 타단은 메인유로(13)와 연통되는 보조유로(22), 보조유로(22)를 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 연통시키는 층간통로(31)로 구성될 수 있다.
분기유로(14) 일단은 다른 층에 위치하는 보조유로(22)의 일단과 연통되고, 합류부(16)에는 보조유로(22)의 타단이 메인유로(13)와 합류되도록 구성됨으로써 합류부(16)에서는 층을 달리하여 유동하는 각 유체가 합류되어 수직으로 적층됨으로써 혼합유체를 형성한다.
혼합부는 유입구(12)로부터 유입된 유체를 혼합하여 유출구로 배출시키도록 구성되는데, 유입구(12)와 유출구(13) 사이에 하나 이상이 일련으로 배치된다. 따라서 전 단계의 혼합부의 출구는 다음 단계의 혼합부의 입구와 연통된다. 도 1에는 혼합부가 5개 구비되는 것으로 도시되었으나 혼합부의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
혼합부가 유입구(12)와 유출구(13) 사이에 일련으로 배치됨에 따라 결과적으로 유입구(12)와 유출구(13) 사이가 메인유로(13)에 의해 연통되며, 메인유로(13)는 일정 지점마다 분기유로(14)에 의해 분기되어 보조유로(22)에 의해 합류되는 구조로 형성된다. 따라서 유입구(12)로 유입된 유체는 메인유로(13)를 따라 유동하며, 그 일부는 분기유로(14)에 의해 분기되어 보조유로(22)를 통해 다시 메인유로(13)에 합류하도록 구성된다. 즉, 마이크로 믹서 내를 유동하는 유체는 분기와 합류 과정을 반복함으로써 수직방향으로 혼합된 후 최종적으로 유출구(13)를 빠져나가게 된다.
분기와 합류가 반복되면서 유체의 혼합이 이루어지는데, 제1유체(51)와 제2유체(52)가 처음으로 합류 시에는 서로 다른 종류에 해당하는 유체가 혼합되었지만, 두 번째 합류 시부터는 이미 혼합이 이루어져서 동일한 적층구조를 갖는 혼합유체가 반복적인 재결합 및 분리과정을 거치게 된다.
분기부에서 분기된 유체는 각각 메인유로(13)와 분기유로(14)를 통하여 다음 합류부로 이동하는데, 이 경우 양 유로를 통하여 흐르는 유량은 서로 동일한 양을 이룰 수 있다. 결과적으로 합류부에서 혼합된 유체가 다시 양분되어 절반은 일 측 메인유로(13)를 따라 이동하여 다음 합류 지점으로 이동하고, 나머지 절반은 분기유로(14)를 따라 이동하여 보조유로(22)를 거쳐 다음 합류 지점으로 이동하여 다시 메인유로(13)를 통과하는 유체와 합류한다.
이때 메인유로(13), 분기유로(14) 및 보조유로(22)가 겹쳐져서 이루는 평면 구조는 본 실시예의 경우 마름모 형상을 이루도록 구성되나, 본 실시예에 도시된 구조에 한정되지 아니하고 여러 가지 구조로 변형될 수 있다. 또한 분기부에서 분기되는 분기유로(14)와 메인유로(13) 사이의 분리 각도는 다양한 각도가 가능하며, 본 발명은 특정 각도에 한정되지 않는다.
또한 본 발명을 실시할 경우 메인유로(13)와 분기유로(14) 및 보조유로(22)의 적층 구조는 본 실시예와는 달리, 보조유로(22)가 메인유로(13)와 분기유로(14)의 상층에 위치할 수 있음은 물론이다.
또한 혼합효율을 높이기 위해서는 분기 지점으로부터 다음 합류 지점까지 이르는 양 경로가 동일한 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성되는 경우 분기부(15)에서 분기된 유체가 각각 메인유로(13)와, 분기유로(14) 및 보조유로(22)를 통해 유동하여 합류부(16)에서 재결합 될 때까지 각각 실질적으로 동일한 거리만큼 이동하게 된다. 따라서 분기부(15)에서 분기되어 다른 경로를 따라 이동하는 유체의 유동 진로 길이가 서로 동일하게 됨으로써 유동 속도차에 의해 혼합이 전혀 일어나지 않는 부분이 없어진다. 이는 본 실시예와 같이 혼합부의 분기 지점에서 합류 지점에 이르는 경로가 서로 대칭이 되도록 형성함으로써 간단하게 실현될 수 있다.
본 실시예의 경우 평면상에서 보조유로(22)가 분기유로(14) 및 메인유로(13)와 겹쳐지는 부분의 어느 한 지점에는 층간통로(31)가 형성되며, 특히 합류부(16) 지점의 층간통로(31)는 보조유로(22)와 메인유로(13)가 연장되는 방향이 각각 동일하게 형성되는 부분에 구비된다. 보조유로(22)를 유동하는 유체가 메인유로(13)의 일 측면방향으로부터 유입될 경우 유체가 한쪽으로 치우치면서 혼합되는 문제점이 발생할 수 있으나, 보조유로(22)와 메인유로(13)가 연장되는 방향이 각각 동일하게 형성되는 부분에 층간통로(31)가 구비됨으로써 하부 유체와 상부 유체가 각각 동일한 방향으로 유동하다 유로의 폭 전체에 걸쳐 합류되기 때문에 유체의 치우침이 방지되어 안정적인 적층이 가능하다.
도 1 및 도 2를 참조하여 마이크로 믹서 내의 유체가 서로 분기 및 합류되어 적층되는 과정을 설명한다.
서로 다른 제1주입구(11)와 제2주입구(21)를 통해 주입된 제1유체(51)와 제2유체(52)는 유입구(12)로 유입되기 전에 혼합되는데, 제1주입구(11)로부터 연장되는 유로를 유동하는 제1유체(51)와 제2주입구(21)로부터 연장되는 유로를 유동하는 제2유체(52)는 층간통로(31)에서 최초로 적층되어 혼합된다. 즉, 제1주입구(11)로부터 연장되는 유로를 유동하는 제1유체(51)에 제2주입구(21)로부터 연장되는 유로를 유동하는 제2유체(52)가 밀려 올라오면서 혼합되며, 이때 층간통로(31)가 합류부가 된다. 이후 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 층간통로(31) 중 보조유로(22)와 메인유로(13) 사이에 형성되는 층간통로(31)는 층을 달리하여 유동하는 각 유체가 서로 적층되는 합류부(16)가 된다.
합류지점을 통과한 혼합유체는 수직방향으로 적층되면서 제1유체(51)와 제2유체(52)가 층을 이루는 이층구조를 이룬다. 따라서 도 1의 A부분에서는 도 2의 (a)와 같은 형태로 적층이 이루어진다. 이후 혼합유체는 분기부(15)에서 분기되어 일부는 메인유로(13) 쪽으로 향하고 나머지는 분기유로(14) 쪽으로 향하게 된다. 분기유로(14)는 연속적으로 이어진 형태가 아닌 중단된 형태이므로 분기유로(14) 내의 유체는 층간통로(31)를 통해 분기유로(14)와 다른 층에 형성된 보조유로(22)로 유동한다. 이때 도 1의 B 및 C부분에서는 A부분에서의 적층 형태가 유지됨으로써 각각 도 2의 (b) 및 (c)와 같은 형태를 보인다. 이후 분기부(15)에서 분기되어 각각 보조유로(22) 및 메인유로(13)를 유동하는 혼합유체는 다음 합류부(16)에서 다시 합류되는데, 각각 도 2의 (b) 및 (c)와 같은 적층 형태를 이루는 하부 유체 와 상부 유체가 다음 합류부(16)에서 합류되어 층을 이루게 됨으로써 도 1의 D부분에서는 도 2의 (d)와 같은 적층 형태를 보이게 된다.
이와 같이 메인유로(13)와 보조유로(22)는 서로 층을 달리하여 연결되며, 아래쪽에서 합류되는 하부 유체가 층간통로(31)에서 상부로 이동하면서 상층의 상부 유체 하부에 적층되도록 구성됨으로써 동일 유로 내를 유동하던 유체가 다시 수직방향으로 적층되어 재배치된다. 이때 마이크로 미터 단위의 채널 특성상 두 유체는 혼합과정에서 층류를 형성하고 그 결과 상부 유체와 하부 유체는 두 개의 층을 이루는 형태로 혼합 된다.
이러한 혼합 및 분리과정이 반복되면서, 최종적으로 유출구(13)를 통하여 유출되는 최종 혼합유체는 여러 층을 이루는 혼합유체가 되며, 마이크로 믹서 내에 반복 배열된 분기부 및 합류부의 수에 따라 제1유체와 제2유체가 반복적으로 적층되는 구조를 이루게 된다.
마이크로 믹서 내의 유체가 1번 합류되어 적층될 때마다 혼합유체에는 2n개의 층이 형성된다. 즉 도 2의 도시와 같이 첫 번째 합류 지점에서의 혼합유체에는 21개의 층이 형성되고, 두 번째 합류 지점에서의 혼합유체에는 22개의 층이 형성되며, 세 번째 합류 지점에서의 혼합유체에는 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 23개의 층이 형성된다. 이와 같이, 상층과 하층으로 양분된 유로로 유입된 유체가 상층과 하층을 번갈아 가면서 통과하며 두께 방향의 적층이 이루어짐으로써 양 유체의 경계면이 기하급수적으로 늘어나서 혼합 효율이 급격히 향상된다.
도 3에는 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서에 두 가지 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)의 수치해석 결과가 도시된다. 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로 믹서로 유입된 유체가 상층유로와 하층유로를 통과하면서 빠른 속도로 혼합되어 유출구 부분에서는 거의 대부분이 혼합된 것을 볼 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서를 구성하는 각 플레이트를 도시하는 도 4를 참조하여 본 발명의 마이크로 믹서를 제조하는 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서 제조 방법은, 제1플레이트(10), 제2플레이트(20) 및 제3플레이트(30)를 제조하는 플레이트 제조 단계 및 상기 제1플레이트, 제3플레이트 및 제2플레이트를 차례로 맞대어 면 접합하는 플레이트 접합 단계로 구성된다.
제1주입구(11), 유입구(12), 메인유로(13), 분기유로(14) 및 유출구(13)는 모두 제1플레이트(10)에 형성된다. 또한 제2주입구(21) 및 보조유로(22)는 모두 제2플레이트(20)에 형성되며, 층간통로(31)는 제3플레이트(30)에 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 각 플레이트(10, 20, 30)는 동일한 형상 및 크기의 편평한 판으로 구성될 수 있으며, 각 플레이트(10, 20, 30)에 형성되는 구성 요소는 모두 각 플레이트(10, 20, 30)의 일정 부분이 천공됨으로써 형성된다. 이와 같이 본 발명에 의한 마이크로 믹서는 틀 역할을 하는 플레이트(10, 20, 30)에 일정한 형상의 관통부를 형성시켜 제조하므로 제작이 간단하다.
한편, 각 플레이트(10, 20, 30)는 서로 적층되어 접합되는데 제1주입구(11)와 제2주입구(21)에 각각 유체를 주입하기 위해서는 다양한 방법이 있을 수 있으나, 본 실시예와 같이 접합된 플레이트(10, 20, 30)의 상면으로부터 주입되도록 구성될 수 있다. 따라서 이 경우에는 접합된 플레이트(10, 20, 30)의 상면으로부터 각 주입구(11, 21)까지 관통되는 관통부(17, 32)가 형성된다. 즉, 제1플레이트(10)가 제2플레이트(20)의 상부에 접합되는 경우 제1플레이트(10)와 제3플레이트(20)에는 제2주입구(21)와 대응되는 위치에 각각 관통부(17, 32)가 형성된다. 이와는 반대로 제2플레이트(20)가 제1플레이트(10)의 상부에 접합되는 경우에는 제2플레이트(20)와 제3플레이트(30)에는 제1주입구(11)와 대응되는 위치에 각각 관통부가 형성되어야 할 것이다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 각 플레이트(10, 20, 30)를 가공하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 먼저 폴리머를 이용하여 사출 성형하는 방법이 있고, 또한 핫 엠보싱(hot embossing), UV-몰딩, 주조 등의 대량 생산 방법을 통해 몰딩하는 방법이 있다. 이때 재료가 되는 폴리머는 열가소성, 열경화성 또는 UV경화성 폴리머 수지가 적용될 수 있으며, 일례로 환형 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC) 등이 재료로 이용될 수 있다.
뿐만 아니라, 몰딩기법을 사용하지 않고 마이크로 밀링공정 등의 정밀성형 공정을 통해 제1플레이트 및 제2플레이트를 이루는 폴리머 또는 금속에 채널의 형상을 갖는 관통부를 직접 형성하는 것도 가능하며, 기판 위에 감광재를 패터닝하여 제1플레이트 및 제2플레이트를 식각하여 관통부를 직접 형성하는 것도 가능하다.
플레이트(10, 20, 30)의 제조가 완료되면 각 플레이트(10, 20, 30)를 서로 면 접합한다. 이때 플레이트(10, 20, 30)를 접합하는 순서는 제1플레이트(10), 제3플레이트(30), 제2플레이트(20)의 순서로 접합하거나, 반대로 제2플레이트(20), 제3플레이트(30), 제1플레이트(10)의 순서로 접합할 수 있다. 또한 서로 접합된 플레이트(10, 20, 30)의 상면과 하면에는 하우징 역할을 하는 플레이트(40, 50)를 접합시켜 유체가 외부로 유출되지 않도록 한다. 상부와 하부에 각각 플레이트(40, 50)를 접합시키면 유체가 외부로 유출되지 않고 마이크로 믹서의 유로를 유동할 수 있다. 이 경우 상부에 접합되는 플레이트(40)에는 제1주입구(11) 및 제2주입구(21)와 대응되는 위치에 관통부(41, 42)가 형성될 수 있다.
한편 각 플레이트(10, 20, 30)를 서로 접합하는 방법 또한 여러 가지가 있을 수 있는데, 열 접합(thermal bonding)을 하거나, UV경화제, 에폭시 또는 저온용 폴리머 접착제 등을 포함하는 본드 물질을 이용하여 접합할 수 있으며, 또한 박판 접합(lamination), 초음파 접합 등의 방법을 이용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 제1플레이트 11 : 제1주입구
12 : 유입구 13 : 메인유로
14 : 분기유로 15 : 분기부
16 : 합류부 17 : 유출구
20 : 제2플레이트 21 : 제2주입구
22 : 보조유로 30 : 제3플레이트
31 : 층간통로

Claims (8)

  1. 서로 다른 유체가 각각 주입되는 제1주입구 및 제2주입구;
    상기 제1주입구 및 제2주입구로 주입된 각각의 유체가 합류되어 지나는 유입구;
    상기 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출구; 및
    상기 유입구와 상기 유출구 사이에 하나 이상이 일련으로 배치되는 혼합부;를 포함하고,
    상기 혼합부는,
    상기 유입구로부터 연장되는 메인유로;
    상기 메인유로로부터 분기되어 중단되는 하나 이상의 분기유로;
    상기 분기유로 및 상기 메인유로와 다른 층에 형성되고, 일단은 상기 분기유로와 연통되며, 타단은 상기 메인유로와 연통되는 보조유로; 및
    상기 보조유로를 상기 분기유로 및 상기 메인유로와 연통시키는 층간통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 믹서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분기유로와 상기 메인유로는 상기 유입구에 대해 대칭으로 분기되는 마이크로 믹서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부로 유입된 유체가 분기 후 다시 합류기하기까지, 상기 메인유로를 통해 이동한 거리와, 상기 분기유로 및 상기 보조유로를 통해 이동한 거리는 서로 동일하게 형성되는 마이크로 믹서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부의 분기 지점에서 합류 지점에 이르는 경로는 대칭인 마이크로 믹서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조유로가 상기 메인유로와 연통되는 지점에서는, 상기 보조유로와 상기 메인유로가 연장되는 방향이 각각 동일하게 형성되는 마이크로 믹서.
  7. 제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 마이크로 믹서를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제1주입구, 상기 분기유로, 상기 메인유로 및 상기 유출구를 포함하는 제1플레이트 및 상기 제2주입구 및 상기 보조유로를 포함하는 제2플레이트를 제조하는 단계; 및
    상기 제1플레이트 및 제2플레이트를 면 접합하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 믹서 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 층간통로를 포함하는 제3플레이트를 제조하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 제1플레이트, 제3플레이트 및 제2플레이트는 차례로 면 접합되는 마이크로 믹서 제조 방법.
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