KR101274113B1 - 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 자기력 마이크로밸브는, 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널과, 상기 마이크로채널로의 유체의 유입을 위한 유체입구와, 상기 마이크로채널을 통과한 유체의 유출을 위한 유체출구가 형성된 상부기판; 내부 영역에 국부적으로 트렌치가 형성된 하부기판; 금속볼이 중앙부에 위치하고 PDMS가 상기 금속볼을 둘러싸도록 구성되며, 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입되는 PDMS/금속볼 결합체; 및 상기 상부기판에 형성된 마이크로채널의 상부에 위치하여 자기력을 발생하는 자석을 포함하여 구성된다.
자기력 마이크로밸브, PDMS, 금속볼, PDMS/금속볼 결합체
Description
본 발명은 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PDMS/금속볼 결합체를 하부기판에 국부적으로 배치함으로써 상하부 기판의 접합을 용이하게 하고, 자기력을 이용하여 간편하고 빠르게 제어할 수 있으며, 제조가 용이한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, DNA칩 또는 단백질칩과 같은 생화학적 분석을 위한 바이오칩, 및 미소 유체 제어 기술을 이용한 랩온어칩(lab on a chip) 등에서는 액체 상태의 시료 샘플을 마이크로 채널들에서 정지, 유량 조절, 펌핑, 혼합, 배분 및 분리하는 등의 유동 제어 기술을 필요로 하며, 이를 위한 다양한 제어 방식이 제안되고 있다.
이와 같은 미소 유체의 정지 및 유량 조절의 역할을 하는 것이 마이크로밸브이며, 미소 유체의 펌핑을 수행하는 것은 마이크로펌프라고 통칭한다. 상기 마이크로밸브와 마이크로펌프는 그 구동 방식이 상호 연관되어 있으며, 다양한 방식의 마 이크로밸브 및 펌프가 제안되고 있다.
예를 들어, 마이크로펌프 및 밸브의 구동방식으로서, 기계적 공압식 및 PZT (Piezoelectric effect) 등을 이용한 마이크로 액츄에이터형 구동법 (Microactuating method), 전기영동법 (Electrophoretic method) 및 전기삼투법 (Electroosmotic method)과 같은 전기수력학적(Electro-hydrodynamic; EHD) 구동법, 전기화학적 (Electrochemical) 반응을 이용한 구동법, 파라핀, 젤, 다공성 풀리머 또는 비드의 열적 광학적 및 전기적 특성 변화를 이용한 구동법, 표면장력에 의한 모세관 유동법(Capillary flow method), 표면음파(SAW, Surface Acoustic Wave) 구동법, 원심력 또는 코리올리 힘 (Coriolis force)을 이용한 체적력 제어식 구동법, 열적, 전기적 전하 또는 광학적 표면 재료 특성 변화를 이용한 구동법 등의 다양한 방식이 존재한다.
이처럼, 지금까지 다양한 구동 방식에 의한 다양한 마이크로펌프 및 밸브가 제안되었으나, 종래의 마이크로펌프 및 밸브는 그 구동 방식, 제조 및 제어가 복잡하거나, 실리콘과 같은 고가의 재료를 필요로 하거나, 구동 유량 및 압력 등의 한계를 보이는 경우가 많았다.
또한, 종래의 PDMS(polydimethylsiloxane)을 이용한 PDMS 공압 밸브 또는 PDMS 자기력 밸브의 경우, PDMS 층을 칩의 전면적에 배치시켜야 함에 따라 전극의 설치, 상하기판의 접합, 시료 흡착 등에서 문제가 발생하는 단점이 있었다.
따라서, 제조가 간단하고, 빠르고 간편하게 제어할 수 있으며, 저가로 제조할 수 있는 마이크로밸브가 요구된다. 특히, PDMS를 이용한 마이크로 밸브에서 상 기와 같은 단점을 극복할 수 있는 마이크로밸브가 요구된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, PDMS/금속볼 결합체를 하부기판에 국부적으로 배치함으로써 상하부 기판의 접합을 용이하게 하고, 자기력을 이용하여 간편하고 빠르게 제어할 수 있으며, 제조가 용이한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브는, 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널과, 상기 마이크로채널로의 유체의 유입을 위한 유체입구와, 상기 마이크로채널을 통과한 유체의 유출을 위한 유체출구가 형성된 상부기판; 내부 영역에 국부적으로 트렌치가 형성된 하부기판; 금속볼이 중앙부에 위치하고 PDMS가 상기 금속볼을 둘러싸도록 구성되며, 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입되는 PDMS/금속볼 결합체; 및 상기 상부기판에 형성된 마이크로채널의 상부에 위치하여 자기력을 발생하는 자석을 포함한다.
이때, 상기 PDMS/금속볼 결합체가 삽입되는 영역의 하부에 위치한 상기 하부기판의 일부 영역에 통기구가 형성된다.
또한, 상기 자석은 영구자석 또는 전자석으로 구현될 수 있으며, 상기 자석에 의해 상기 금속볼에 자기력이 가해지는 경우, 상기 금속볼이 상기 상부기판 방 향으로 당겨져서 상기 금속볼을 둘러싼 PDMS에 의해 상기 마이크로채널이 닫히고, 상기 자석에 의한 자기력이 제거되면, 상기 PDMS의 탄성복원력에 의해 상기 마이크로채널이 열린다.
또한, 상기 PDMS/금속볼 결합체는, 상기 금속볼과 상기 PDMS/금속볼 결합체의 상부에 놓여질 상기 마이크로채널 사이에 기 정해진 두께의 PDMS층이 위치하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 기 정해진 두께는 상기 마이크로채널의 높이의 0.1 내지 2 배인 것이 바람직하다.
또한, 상기 PDMS/금속볼 결합체는, 측면과 상부면이 90°가 아닌 임의의 각도를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부기판에 형성되는 상기 트렌치는, 사출성형(injection molding) 또는 핫 엠보싱(hot embossing)을 포함하는 폴리머 복제 기술(polymer replication technique)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 하부기판은, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 사이클로올레핀 코폴리머 (cycloolefin copolymer; COC), 폴리아미드 (polyamide; PA), 폴리에틸렌 (polyethylene; PE), 폴리프로필렌 (polypropylene; PP), 폴리페닐렌 에테르 (polyphenylene ether; PPE), 폴리스티렌 (polystyrene; PS), 폴리옥시메틸렌 (polyoxymethylene; POM), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone; PEEK), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화 에틸렌프로필렌 (fluorinated ethylenepropylene; FEP) 및 퍼플로로알콕시알칸 (perfluoralkoxyalkane; PFA)으로 이루어진 폴리머 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 제조방법은, 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널과 유체출입구가 형성된 상부기판을 형성하는 단계; 내부 영역에 국부적으로 트렌치가 형성된 하부기판을 형성하는 단계; 금속볼이 중앙부에 위치하고 PDMS가 상기 금속볼을 둘러싸도록 구성된 PDMS/금속볼 결합체를 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입하는 단계; 및 상기 상부기판 및 상기 하부기판을 접합하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은, 상기 PDMS/금속볼 결합체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 PDMS/금속볼 결합체를 형성하는 단계는, 상기 하부기판에 형성된 트렌치와 동일한 크기 및 형상을 갖는 틀을 형성하는 단계; 상기 틀 내부에 상기 금속볼을 삽입하는 단계; 상기 금속볼을 고정한 후 상기 틀 내부에 PDMS 용액을 붓는 단계; 상기 틀에 부어진 PDMS 용액의 상부 면을 평탄화하는 단계; 및 상기 금속볼과 상기 금속볼을 둘러싼 PDMS를 함께 고형화하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, PDMS/금속볼 결합체를 마이크로 채널을 덮도록 칩에 국부적으로 설치함으로써 종래의 PDMS를 이용한 마이크로밸브에서 발생하는 단점을 해결할 수 있다.
또한, 영구자석 또는 전자석을 이용하여 간편하고 빠르게 마이크로밸브를 제어할 수 있으며, 더 나아가 PDMS/금속볼 결합체를 별도로 제작하여 기판에 형성된 트렌치에 삽입함으로써 빠르고 간편하게 마이크로밸브를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 구조 및 동작을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로 밸브의 단면도로, (a)는 자기력이 가해지지 않아 마이크로채널이 열린 상태를, (b)는 자기력에 의해 금속볼이 마이크로채널 방향으로 당겨져서 마이크로채널이 닫힌 상태를 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 사시도이다.
본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브는 상부기판(10), 하부기판(20), PDMS/금속볼 결합체(31, 32) 및 자석(40)으로 이루어진다.
상부기판(10)에는 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널(11)이 형성되고, 마이크로채널(11)의 일 단에는 마이크로채널(11)로 유체를 유입하기 위한 유체입구(12)가, 타 단에는 마이크로채널(11)을 통과한 유체를 유출시키기 위한 유체출구(13)가 형성된다.
하부기판(20)에는 트렌치가 형성되고 트렌치에는 PDMS/금속볼 결합체(31, 32)가 삽입된다. 또한, 하부기판(20)에서 PDMS/금속볼 결합체(31, 32)가 삽입되는 영역의 하부에는 통기구(21)가 형성되는 것이 바람직하다. 이는, PDMS/금속볼 결합체(31, 32)에 의해 마이크로채널(11)이 닫힐 때 음압이 걸리는 것을 방지함으로써 마이크로밸브의 동작이 원활히 이루어지도록 하기 위함이다.
하부기판(20)의 내부에 국부적으로 형성되는 트렌치는 일정한 형상과 간편한 제작을 위하여 사출성형(injection molding), 핫 엠보싱(hot embossing) 등의 폴리 머 복제 기술(polymer replication technique)로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 하부기판(20)은 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 사이클로올레핀 코폴리머 (cycloolefin copolymer; COC), 폴리아미드 (polyamide; PA), 폴리에틸렌 (polyethylene; PE), 폴리프로필렌 (polypropylene; PP), 폴리페닐렌 에테르 (polyphenylene ether; PPE), 폴리스티렌 (polystyrene; PS), 폴리옥시메틸렌 (polyoxymethylene; POM), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone; PEEK), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화 에틸렌프로필렌 (fluorinated ethylenepropylene; FEP), 퍼플로로알콕시알칸 (perfluoralkoxyalkane; PFA) 등의 폴리머의 일종으로 형성되는 것이 바람직하다.
상부기판(10)과 하부기판(20)은 열 접합, 접착제 접합 등의 방식에 의해 서로 접합된다.
PDMS/금속볼 결합체(31, 32)는 금속볼(32)이 중앙부에 위치하고 고형화된 PDMS(31)가 금속볼(32)을 둘러싸는 형태로 구성되며, PDMS/금속볼 결합체(31, 32)는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
자석(40)은 상부기판(10)에 형성된 마이크로채널(11)의 상부에 상부기판 (10)과 접촉 또는 소정 거리만큼 이격되어 위치하며, 자성이 일정하게 유지되는 영 구자석이나 자성이 가변하는 전자석 등으로 구현될 수 있다.
자석(40)에 의해 자기력이 가해지면, PDMS(31)로 둘러싸인 금속볼(32)이 자석(40) 방향, 즉 상부기판(10) 쪽으로 당겨지고, 이에 따라 PDMS(31)의 탄성 변형으로 인해 마이크로채널(11)이 닫히게 된다.
반면, 자석(40)에 의한 자기력을 제거하면, 금속볼(32)을 당기는 힘이 없어지므로 PDMS(31)의 탄성 복원력에 의해 마이크로채널(11)이 열리게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 자기력 마이크로 밸브는 PDMS(31)의 내부에 삽입된 금속볼(32)과 마이크로채널(11)의 상부에 위치하는 자석(40)의 상호 작용에 의해 손쉽게 개폐될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 자기력 마이크로 밸브에서 사용되는 PDMS/금속볼 결합체의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 PDMS/금속볼 결합체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 PDMS/금속볼 결합체의 형태를 도시하는 단면도이다.
PDMS/금속볼 결합체는 도 3에 도시된 바와 같이 금속볼(32)이 중앙부에 위치하고 고형화된 PDMS(31)가 금속볼(32)을 둘러싸는 형태로 구성된다.
또한, PDMS/금속볼 결합체는 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이때, 금속볼(32)은 PDMS(31)의 하부층에 삽입되어 PDMS/금속볼 결합체의 상 부에 위치하게 될 마이크로채널과 금속볼(32) 사이에 일정한 두께(a)의 PDMS층이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 일정한 두께(a)는 마이크로채널 높이의 0.1 내지 2배인 것이 바람직하다.
또한, PDMS/금속볼 결합체를 기판과 별도로 제작하여 하부기판의 트렌치에 삽입할 경우, PDMS/금속볼 결합체를 형성하기 위한 틀과 PDMS/금속볼 결합체를 용이하게 분리하기 위해, PDMS/금속볼 결합체의 측면은 상부면과 (90-θ)˚를 이루도록 비스듬하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같은 PDMS/금속볼 결합체의 기하학적 모양, 금속볼의 크기(d), 마이크로채널과 금속볼(32) 사이의 PDMS 층의 두께(a) 및 자석에 의해 가해지는 자기력 세기 등에 따라 마이크로채널의 최대허용압력, 밸브반응시간, 유량 등과 같은 마이크로밸브의 성능을 조절할 수 있다.
예를 들어, 금속볼(32)의 크기(d)를 크게 하고 자석의 자기력 세기를 크게 할수록 최대허용압력을 크게 할 수 있다. 또한, 자석의 자기력 세기를 조절하여 마이크로밸브를 통과하는 유량을 조절할 수 있다.
또한, PDMS/금속볼 결합체는 기판과 별도로 표준화된 크기로 대량 제작되어, 마이크로밸브 형성을 위해 사용될 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 제조 과정을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로 밸브 제조 과정의 흐름도이다.
우선, 마이크로채널과 마이크로채널의 양단에 유체입구 및 유체출구가 각각 형성된 상부기판을 형성한다(S10).
이후, PDMS/금속볼 결합체가 삽입될 트렌치가 형성된 하부기판을 형성한다(S20). 이때, 하부기판에서 PDMS/금속볼 결합체가 삽입될 영역의 하부에 통기구를 추가로 형성하는 것이 바람직하다.
이후, PDMS/금속볼 결합체를 형성하고 형성된 PDMS/금속볼 결합체를 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입한다(S30). PDMS/금속볼 결합체를 형성하는 과정은 도 6을 참조하여 후술한다. 또한, 마이크로밸브의 제조 과정이 시작되기 전에 PDMS/금속볼 결합체만을 별도로 제조해 두었다가, 이미 제조된 PDMS/금속볼 결합체를 이용하여 마이크로밸브를 제조할 수도 있다.
이후, 상부기판 및 하부기판을 열 접합, 접착제 접합 등의 방식에 의해 서로 접합한다(S40).
이와 같은 과정을 통해 형성된 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 구조는 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 바와 같은 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 PDMS/금속볼 결합체 형성 과정의 흐름도이다.
우선, PDMS/금속볼 결합체가 삽입될 하부기판의 트렌치와 동일한 크기 및 형 상을 가진 틀을 형성한다(S31).
이후, 형성된 틀 내부에 금속볼을 삽입하고(S32), 자석 등의 수단을 이용하여 금속볼을 고정한다(S33).
이후, 틀 내부에 PDMS 용액을 붓고 PDMS 용액 위에 무거운 평판을 올리는 등의 방법으로 PDMS 용액의 상부 면을 평탄화한 다음(S34), 금속볼과 PDMS 용액을 함께 고형화시켜(S35) PDMS/금속볼 결합체를 형성한다.
이와 같은 과정을 통해 형성된 PDMS/금속볼 결합체를 틀로부터 분리하여 하부기판의 트렌치에 삽입(S36)함으로써 마이크로밸브를 형성할 수 있으며, 형성된 PDMS/금속볼 결합체의 구조는 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 바와 같은 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로 밸브의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로 밸브의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 PDMS/금속볼 결합체의 사시도,
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 PDMS/금속볼 결합체의 형태를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 측면에 의한 금속볼을 이용한 자기력 마이크로 밸브 제조 과정의 흐름도, 그리고
도 6은 본 발명의 다른 측면에 의한 PDMS/금속볼 결합체 형성 과정의 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 상부기판 11: 마이크로채널
12: 유체입구 13: 유체출구
20: 하부기판 21: 통기구
31: PDMS 32: 금속볼
40: 자석
Claims (13)
- 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널과, 상기 마이크로채널로의 유체의 유입을 위한 유체입구와, 상기 마이크로채널을 통과한 유체의 유출을 위한 유체출구가 형성된 상부기판;내부 영역에 국부적으로 트렌치가 형성된 하부기판;금속볼이 중앙부에 위치하고 PDMS가 상기 금속볼을 둘러싸도록 구성되며, 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입되는 PDMS/금속볼 결합체; 및상기 상부기판에 형성된 마이크로채널의 상부에 위치하여 자기력을 발생하는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 PDMS/금속볼 결합체가 삽입되는 영역의 하부에 위치한 상기 하부기판의 일부 영역에 통기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 자석은 영구자석 또는 전자석으로 구현되는 것을 특징으로 하는 금속볼 을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 자석에 의해 상기 금속볼에 자기력이 가해지는 경우, 상기 금속볼이 상기 상부기판 방향으로 당겨져서 상기 금속볼을 둘러싼 PDMS에 의해 상기 마이크로채널이 닫히는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 4 항에 있어서,상기 자석에 의한 자기력이 제거되면, 상기 PDMS의 탄성복원력에 의해 상기 마이크로채널이 열리는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 PDMS/금속볼 결합체는, 상기 금속볼과 상기 PDMS/금속볼 결합체의 상부에 놓여질 상기 마이크로채널 사이에 기 정해진 두께의 PDMS층이 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 6 항에 있어서,상기 기 정해진 두께는 상기 마이크로채널의 높이의 0.1 내지 2 배인 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 PDMS/금속볼 결합체는, 측면과 상부면이 90°가 아닌 임의의 각도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 1 항에 있어서,상기 트렌치는, 사출성형(injection molding) 또는 핫 엠보싱(hot embossing)을 포함하는 폴리머 복제 기술(polymer replication technique)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 제 9 항에 있어서,상기 하부기판은, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 사이클로올레핀 코폴리머 (cycloolefin copolymer; COC), 폴리아미드 (polyamide; PA), 폴리에틸렌 (polyethylene; PE), 폴리프로필렌 (polypropylene; PP), 폴리페닐렌 에테르 (polyphenylene ether; PPE), 폴리스티렌 (polystyrene; PS), 폴리옥시메틸렌 (polyoxymethylene; POM), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone; PEEK), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화 에틸렌프로필렌 (fluorinated ethylenepropylene; FEP) 및 퍼플로로알콕시알칸 (perfluoralkoxyalkane; PFA)으로 이루어진 폴리머 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브.
- 유체가 이동하는 통로인 마이크로채널과 유체출입구가 형성된 상부기판을 형성하는 단계;내부 영역에 국부적으로 트렌치가 형성된 하부기판을 형성하는 단계;금속볼이 중앙부에 위치하고 PDMS가 상기 금속볼을 둘러싸도록 구성된 PDMS/금속볼 결합체를 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입하는 단계; 및상기 상부기판 및 상기 하부기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 PDMS/금속볼 결합체를 상기 하부기판에 형성된 트렌치에 삽입하는 단계 이전에,상기 PDMS/금속볼 결합체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 PDMS/금속볼 결합체를 형성하는 단계는,상기 하부기판에 형성된 트렌치와 동일한 크기 및 형상을 갖는 틀을 형성하는 단계;상기 틀 내부에 상기 금속볼을 삽입하는 단계;상기 금속볼을 고정한 후 상기 틀 내부에 PDMS 용액을 붓는 단계;상기 틀에 부어진 PDMS 용액의 상부 면을 평탄화하는 단계; 및상기 금속볼과 상기 금속볼을 둘러싼 PDMS를 함께 고형화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속볼을 이용한 자기력 마이크로밸브의 제조방법.
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