KR101570493B1 - 액적 병합 장치 및 이를 이용한 병합 방법 - Google Patents

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KR101570493B1
KR101570493B1 KR1020140153165A KR20140153165A KR101570493B1 KR 101570493 B1 KR101570493 B1 KR 101570493B1 KR 1020140153165 A KR1020140153165 A KR 1020140153165A KR 20140153165 A KR20140153165 A KR 20140153165A KR 101570493 B1 KR101570493 B1 KR 101570493B1
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치는 액적이 주입되는 제1 채널, 제1 채널과 연결되어 있으며, 액적을 병합하기 위한 챔버를 각각 가지는 복수의 미세 병합부를 포함하는 액적 병합부, 액적 병합부와 연결되어 상기 액적 병합부로부터 잉여 액적을 배출시키는 제2 채널, 제2 채널과 연결되어 있는 펌프를 포함한다.

Description

액적 병합 장치 및 이를 이용한 병합 방법{DROPLET MERGING APPARATUS AND METHOD FOR MERGING DROPLETS USING THE SAME}
본 발명은 액적을 병합하기 위한 것으로, 특히 미세유체 환경에서 미세액적(droplet)을 병합하는 액적 병합 장치 및 이를 이용한 병합 방법에 관한 것이다.
미세 유체 기술을 활용한 미세 액적의 합성(synthesis), 제어(handling), 병합(merging) 등을 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
특히 미세 액적의 병합 기술은 바이오 화학 분야에서 그 응용가치가 높게 평가되고 있는데, 미세 액적은 미세환경 내에서 독립적인 미세 생물 반응기(micro bioreactor)로서 활용이 되며, 적은 시약 소모량, 빠른 반응 속도, 반응 결과물의 희석의 최소화 등의 장점을 가지기 때문이다.
기름과 물처럼 서로 섞이지 않는 유체들은 흐름 집속(flow focusing) 또는 T-정션(T-junction)과 같은 네트워크를 가지는 미세채널 내로 흘려주는 것에 의해 연속상(continuous phase)과 분산상(dispersed phase)으로 나뉘어 흐르게 할 수 있으며, 여기서 분산상은 피코(pico)/나노(nano) 리터 수준의 체적을 가지는 미세 액적들로 구성된다.
미세 액적은 다양한 재료로 만들어질 수 있으며, 연속상의 계면 활성제(surfactant)를 통해 액적-주위간의 계면(interface)은 안정화된 상태를 유지하게 되어 액적 간에 원치 않은 병합을 방지한다. 따라서 이러한 액적들을 병합하기 위해서는 안정화되어 있는 액적들의 계면을 불안정하게 만들어, 접촉하고 있는 주위 액적과 맞닿게 하여 병합시켜야 한다.
이처럼, 계면 활성제가 처리되어 안정적으로 격리된 액적은 단순 접촉만으로는 병합되지 않으므로, 채널 네트워크를 이용한 수동적(passive) 방법으로 병합시킬 수 없다. 따라서, 정전력 또는 레이저 등과 같은 추가적인 에너지를 인가함으로써 액적 표면을 불안정하게 변화시켜 병합을 유도하는 능동적 방법을 필요로 한다.
그러나 능동적(active) 방법은 미세 채널 내 패턴된 전극 또는 레이저를 포함하는 복잡하고 값비싼 광학 시스템을 필요로 한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 계면 활성제에 의해서 안정화되어 있는 액적 간의 병합을 수행하는데 있어, 정전력 또는 레이저와 같은 추가적인 에너지를 사용하지 않으면서도 병합할 수 있는 액적 병합 장치 및 그를 이용한 병합 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치는 액적이 주입되는 제1 채널, 제1 채널과 연결되어 있으며, 액적을 병합하기 위한 챔버를 각각 가지는 복수의 미세 병합부를 포함하는 액적 병합부, 액적 병합부와 연결되어 상기 액적 병합부로부터 잉여 액적을 배출시키는 제2 채널, 제2 채널과 연결되어 있는 펌프를 포함한다.
상기 미세 병합부는 상기 챔버로 액적이 유입되는 제1 통로, 챔버를 중심으로 제1 통로의 반대편에 위치하는 제2 통로를 포함하고, 제2 통로의 폭이 제1 통로의 폭보다 좁을 수 있다.
상기 제1 통로는 액적과 맞닿는 곡면 형상의 액적 접촉면을 가질 수 있다.
상기 챔버의 폭은 제1 통로의 폭보다 클 수 있다.
상기 액적이 진행하는 방향의 챔버의 길이는 챔버의 폭보다 클 수 있다.
상기 챔버의 체적은 액적 부피보다 클 수 있으며, 챔버의 체적은 액적 부피보다 2배 초과일 수 있다.
상기 제2 채널은 반복적으로 굽은 굴곡부를 가질 수 있다.
상기의 액적 병합 장치를 이용하여 액적을 병합 하는 방법에 있어서, 제1 통로의 액적 접촉면에 제1 단위 액적을 포획하는 단계, 제1 통로로부터 챔버로 제1 단위 액적이 통과하여 저장되는 단계, 제1 통로의 액적 접촉면에 제2 단위 액적을 포획하는 단계, 제1 단위 액적과 제2 단위 액적의 표면을 불안정하게 하는 단계, 제1 통로로부터 챔버로 제2 단위 액적이 통과하여 저장되는 단계, 제1 단위 액적과 제2 단위 액적을 병합하는 단계를 포함한다.
상기 제1 단위 액적을 포획하는 단계는 펌프를 이용하여 제1 압력을 인가할 수 있다.
상기 제1 단위 액적을 통과시키는 단계는 제1 압력보다 큰 압력의 제2 압력을 인가할 수 있다.
상기 제2 단위 액적을 통과시키는 단계는 제2 압력보다 큰 압력의 제3 압력을 인가할 수 있다.
상기 제1 단위 액적 및 제2 단위 액적의 표면을 불안정하게 하는 단계는 채널을 통해서 옥탄올이 포함된 미네랄 오일을 흘려 제1 단위 액적 및 제2 단위 액적의 표면과 접촉하여 진행할 수 있다.
본 발명에서와 같은 액적 병합 장치를 사용하면, 외부의 추가적인 에너지의 도움 없이 계면 활성제에 의해서 안정화된 액적들도 용이하게 병합할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 미세 병합부의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라서 미세 병합부에 단위 액적이 포획된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적에 가해지는 압력차를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적이 제 1통로를 통과하는 것을 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적이 병합되는 과정을 순서대로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적 병합 과정에서의 장치 내부에 가해지는 압력 변화를 도시한 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적 병합 과정의 중간 단계에서의 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 8a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치 내에서 단위 액적들의 비접촉식 페어링(non-contact pairing) 상태를 도시한 사진이다.
도 8b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치 내에서 단위 액적들의 접촉식 페어링(contact pairing) 상태를 도시한 사진이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b 에 도시한 상태에 따른 병합 시간을 측정한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치의 개략적인 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 미세 병합부의 평면도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 액적 병합 장치(1000)는 입구(droplet inlet)(100), 출구(outlet)(300) 및 입구(100)와 출구(300) 사이에 위치하는 액적 병합부(200)를 포함한다.
입구(100)와 액적 병합부(200) 사이, 출구(300)와 액적 병합부(200) 사이는 각각 액적이 이동할 수 있는 유체 채널로 연결되어 있다. 출구(300)와 연결된 유체 채널은 입구(100)와 연결된 유체 채널에 비해서, 길 수 있으며 반복적으로 굽은 굴곡부를 가질 수 있다. 이처럼, 유체 채널에 굴곡부를 형성하면 유체저항을 증가시켜주는 역할을 하여, 압력 교란(pressure disturbance)에 대해서 덜 민감하게(robust) 만들어 주어 채널 내부의 유체 흐름을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.
액적 병합부(200)는 복수로 형성될 수 있으며, 복수의 액적 병합부(200)는 채널을 통해서 직렬 연결될 수 있다.
각각의 액적 병합부(200)는 일정한 간격을 두고 정렬된 복수의 미세 병합부(20)를 포함한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 미세 병합부(20)는 채널을 통해서 전달되는 단위 액적이 유입되어 포획되는 제1 통로(5)와 챔버 내부로 통과된 단위 액적을 재포획하는 제 2 통로(7)를 포함한다.
제1 통로(5)의 폭(W1)은 제2 통로(7)의 폭(W2)보다 클 수 있으며, 제1 통로(5)와 제2 통로(7) 사이에는 단위 액적이 병합되는 공간인 챔버(9)가 위치한다. 단위 액적은 한 번에 제1 통로(5)를 통해서 챔버(9)에 유입되는 액적의 단위이다.
제1 통로(5)는 단위 액적이 제1 통로(5)의 단부에 밀착되어 용이하게 챔버로 유입될 수 있도록, 단위 액적의 곡면과 맞물리는 액적 접촉면(S)을 가진다.
챔버(9)의 체적은 제1 통로(5)를 통해서 유입되는 단위 액적 부피의 적어도 2배 초과이고, 챔버(9)의 길이(L1)는 챔버(9)내에 위치하는 단위 액적 지름의 2배 초과인 것이 바람직하다. 이때, 챔버(9)의 길이(L1)가 챔버(9)의 폭(L2)보다 커, 챔버(9)는 단위 액적이 이동하는 방향으로 긴 형태일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적을 포획하는 방법에 대해서 도 2와 기 설명한 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라서 미세 병합부에 단위 액적이 포획된 상태를 도시한 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시한 액적 병합 장치의 입구(100)를 통해서 액적을 1차로 주입한다. 이때, 주입되는 액적이 단위 액적이 된다.
단위 액적(30)이 되는 분산상은 DPBS(dulbecco's phosphate buffered saline)이며, 단위 액적을 감싸는 유체인 연속상은 span 80이라는 계면 활성제가 포함된 미네랄 오일(mineral oil)로 섞이지 않는 서로 다른 상(immiscible phase)의 유체를 사용하여 액적을 만들어낼 수 있다.
액적 병합 장치의 출구(300)는 진공 펌프(vacuum pump)(도시하지 않음)에 연결이 되어 있고, 유입된 액적들은 펌프의 음압(negative pressure) 인가에 따라 발생하는 단위 액적 양단의 동유체력 차이(hydrodynamic pressure difference, ΔPH)에 의해서 입구에서 출구 방향으로 흘러가게 된다.
채널을 통해서 흐르는 단위 액적은 액적 병합부에 유입된 후, 도 2에서와 같이 제1 통로(5))에 포획된다. 이때, 단위 액적(30)이 이동하는 쪽에 위치하는 단위 액적(30)의 표면은 제1 통로(5)의 액적 접촉면(S)에 접촉되면서 포획된다.
도 2에서는 포획된 상태의 단위 액적이 정원인 것을 도시하였으나, 액적 접촉면(S)과 접촉하는 단위 액적(30)의 제1 표면의 곡률(curvature)은, 단위 액적(30)의 표면 일부가 제 1 통로 쪽으로 변형됨에 따라, 곡률이 제 1 표면의 반대편에 위치하는 제 2 표면의 곡률보다 커지게 된다. 이와 같이 단위 액적 양단의 곡률이 다름에 따라, 단위 액적은 영-라플라스 방정식(Young-Laplace equation)에 의해 원래 진행방향과 반대방향으로 작용하는 라플라스압력차(Laplace pressure difference, ΔPL)를 받게 된다.
여기서, 동유체력차 및 라플라스압력차는 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.
Figure 112014106785859-pat00001
(P1, P2: 액적 양단의 압력, ΔPH: 동유체력차이, ΔPL: 라플라스압력 차이, γ:계면장력 w: 통로(neck)의 폭, Rdrop: 액적의 반지름)
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적에 가해지는 압력차를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적이 통로를 통과하여 챔버 내부에 저장되는 것을 도시한 도면이다.
도 3에서와 같이, 이 두 가지 압력의 평형(balance)에 의해 단위 액적은 통로 앞에 포획되거나 통로를 통과할 수 있다.
동유체력차(ΔPH)가 라플라스 압력차(ΔPL)에 비해 작을 때는, 단위 액적은 포획된 상태를 유지하게 된다.
반면, 동유체력차(ΔPH)가 라플라스압력차(ΔPL)보다 커질 때는, 도 4에서와 같이, 단위 액적(30)이 변형되면서 제1 통로(5)로를 통과하여 챔버(9)로 들어가게 된다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적이 병합되는 과정을 순서대로 도시한 도면이다.
도 5a에서와 같이, 액적 병합 장치의 입구에 주입된 제1 단위 액적(31)은 채널을 통해서 이동하여 제1 통로(5)의 액적 접촉면(S)에 포획된다. 이하에서는 포획되는 순서대로 제1 단위 액적, 제2 단위 액적이라 한다.
제1 단위 액적(31)이 포획되는 과정은 도 2와 동일하며, 분산상은 DPBS이고, 단위 액적을 감싸는 유체인 연속상은 span 80이라는 계면 활성제(40)가 포함된 미네랄 오일일 수 있다.
이후, 포획된 제1 단위 액적(31)에 작용하는 동유체력이 증가하면 도 5b에서와 같이 제1 단위 액적(31)은 제1 통로(5)로부터 챔버(9)로 유입되고, 도 5c에서와 같이 챔버(9)에 저장(storing)된다.
다음, 도 5d에서와 같이, 제2 단위 액적(33)이 채널을 따라서 이동하다가 제1 통로(5)의 액적 접촉면에 포획된다. 제2 단위 액적(33)도 도 2에서와 같은 과정으로 포획될 수 있다.
이처럼, 제1 통로(5)의 액적 접촉면에 제2 단위 액적(33)이 포획되면, 제1 단위 액적(31)과 제2 단위 액적(33)은 비 접촉식 페어링(non-contact pairing) 상태를 이룬다.
이후, 도 5e에서와 같이 비 접촉식 페어링 상태에서 옥탄올(octanol)이 포함된 미네랄 오일을 채널 내부로 유입시켜준다. 옥탄올의 유입은 액적들을 병합하기 위한 것으로, 옥탄올 분자는 단위 액적의 표면에 작용하여 단위 액적들의 표면을 불안정하게 만듦으로써 단위 액적이 접촉하여 병합될 수 있도록 한다.
이후, 제2 단위 액적(33)에 작용하는 동유체력이 증가하면 도 5f에서와 같이 제2 단위 액적(33)이 제1 통로(5)를 통과하고, 도 5g에서와 같이 통과되어 챔버로 들어온 제2 단위 액적(33)과 제1 단위 액적(31)이 서로 맞닿게 되면 챔버(9)에서 두 액적이 병합(merging)된 액적(50)이 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액적 병합 장치를 이용하면 단위 액적에 가해지는 동유체력만으로 단위 액적을 병합시킬 수 있다. 즉, 액적 병합 장치의 출구와 연결된 펌프를 통해 인가되는 압력의 크기 및 시간을 조절하여 단위 액적을 제어함으로써, 단위 액적을 포획, 포획 후 챔버 내부로 유입 및 병합시킬 수 있다.
이처럼, 펌프를 이용하여 압력의 크기 및 시간을 조절하기 위해서 솔레노이드 밸브(solenoid valve)와 구동회로를 펌프에 결합하여, PC를 통하여 원하는 압력을 원하는 시간만큼 인가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적 병합 과정에서의 장치 내부에 가해지는 압력 변화를 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 단위 액적의 병합은 3개의 압력선을 기준으로 진행할 수 있다. 3개의 압력선은 액적이 병합되는 과정에서 압력을 조절할 때 기준이 되는 압력을 나타내는 것이다. 3개의 압력선은 각각 포획 한계 압력선, 첫번째 통과 문턱 압력선, 두번째 통과 문턱 압력선이다.
포획 한계 압력선은 단위 액적을 안정적으로 포획하기 위해서 인가해주어야 할 압력값의 상한선(trapping limit)을 나타낸다.
포획 한계 압력선을 넘으면 단위 액적이 유입되어 포획되는 과정에서 주위의 단위 액적들에 의해 힘을 받아 포획된 상태로 머무르지 않고, 통로를 통과 하여 포획이 실패하는 경우가 발생할 수 있다.
첫번째 통과 문턱 압력선 및 두번째 통과 문턱 압력선은 포획되어 있는 단위 액적이 제1통로를 통과할 수 있도록 인가해주어야 할 각각의 문턱압력(First, second passage threshold)을 나타낸다.
여기서 두 개의 서로 다른 문턱 압력이 필요한데, 이는 제1 단위 액적이 통과되는 과정에서는 챔버가 빈 공간 상태이나, 제2 단위 액적이 통과되는 과정에서는 챔버에 제1 단위 액적이 저장된 상태이다.
따라서, 제2 단위 액적을 통과시키기 위해서는 제1 단위 액적을 통과시킬 때보다 이겨내야 할 저항력이 증가하여, 더욱 큰 동유체력을 가해야 하기 때문에 제2 단위 액적을 통과시키기 위한 문턱 압력이 커지게 된다.
<실험예>
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 한 실시예에 따라서 액적 병합 과정의 중간 단계에서의 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 7a에서와 같이 출구에 연결된 펌프의 압력은 포획한계보다 낮은 압력을 유지하고, 입구를 통해서 제1 단위 액적(초록색)을 주입한다.
이처럼, 펌프를 통해서 액적 병합 장치에 압력이 인가되면, 복수의 단위 액적들이 액적 병합부로 이동하고, 각각의 미세 병합부마다 하나의 단위 액적들이 포획된다. 미세 병합부에 포획되지 못한 잉여 액적들은 채널을 따라 흘러 출구로 이동하여 버려진다.
다음, 도 7b에서와 같이 펌프의 압력을 첫번째 통과 문턱압력보다 큰 수치로 증가시키면, 포획된 제1 단위 액적은 병합부로 통과시켜 챔버 내부에 저장된다.
이후, 도 7c에서와 같이 제1 단위 액적과 동일한 과정으로, 제2 단위 액적(붉은색)을 각각의 미세 병합부의 제1 통로에 포획한다. 이처럼, 제2 단위 액적이 포획되어 제2 단위 액적과 제1 단위 액적이 비접촉식 페어링(non-contact pairing) 상태가 되면, 옥탄올이 포함된 미네랄 오일을 채널 내부로 흘려주어, 기존 오일 상(phase)을 대체시킨다.
그런 다음, 펌프 압력을 두 번째 통과 문턱 압력보다 큰 수치로 증가시켜 두 단위 액적을 접촉하게 만들어 병합시켜 액적을 형성한다.
도 8a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치 내에서 단위 액적들의 비접촉식 페어링 상태를 도시한 사진이고, 도 8b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액적 병합 장치 내에서 단위 액적들의 접촉식 페어링(contact pairing) 상태를 도시한 사진이다.
도 8a에서는 비접촉식 페어링 상태에서 옥탄올이 포함된 미네랄 오일을 흘려준 후, 포획된 제2 단위 액적을 통과시켜 두 개의 액적을 맞닿게 하여 병합시켰다. 그리고 도 8b에서는 접촉식 페어링 상태에서 옥탄올이 포함된 미네랄 오일을 흘려주어 맞닿은 액적을 병합시켰다.
도 8a 및 도 8b에서와 같이 서로 다른 페어링 상태에서 단위 액적을 병합시킬 때, 액적 쌍의 병합이 발생하는 시간에 차이가 발생한다.
도 9는 도 8a 및 도 8b 에 도시한 상태에서, 인가하는 압력차(Pressure difference )에 따른 평균 병합 지연 시간(Average merging delay time)을 측정한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 도 8a에서와 같이 비접촉식 상태에서 단위 액적 병합을 진행시키면 전체 액적쌍들이 병합하는데 걸리는 시간이 약 2초 이내인 것을 확인할 수 있으며, 병합에 걸리는 시간의 편차가 작은 것을 볼 수 있다. 즉, 액적 병합이 시작되는 시간이 액적 쌍들 간에 비슷하다는 것이므로, 병합 균일성 (merging uniformity) 이 좋음을 알 수 있다.
그러나 도 8b에서와 같이 접촉식 상태에서는 미세 병합부 내에서 액적쌍들의 병합에 걸리는 시간 및 그 편차가 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있다. 진공펌프의 압력을 증가시킴에 따라 병합시간의 편차를 줄이는 것이 가능하긴 하나, 비접촉식 방식만큼 좋은 성능을 내지는 못하는 것을 볼 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 액적 병합 장치를 이용하여 비접촉식 병합을 진행하면 병합 시간을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
5: 제1 통로 7: 제2 통로
9: 챔버 20: 미세 병합부
30: 단위 액적 31: 제1 단위 액적
33: 제2 단위 액적 40: 계면 활성제
50: 액적 100: 입구
200: 액적 병합부 300: 출구

Claims (13)

  1. 액적이 주입되는 제1 채널,
    상기 제1 채널과 연결되어 있으며, 상기 액적을 병합하기 위한 챔버를 각각 가지는 복수의 미세 병합부를 포함하는 액적 병합부,
    상기 액적 병합부와 연결되어 상기 액적 병합부로부터 잉여 액적을 배출시키는 제2 채널,
    상기 제2 채널과 연결되어 있는 펌프
    를 포함하는 액적 병합 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 미세 병합부는 상기 챔버로 상기 액적이 유입되는 제1 통로,
    상기 챔버를 중심으로 상기 제1 통로의 반대편에 위치하는 제2 통로
    를 포함하고,
    상기 제2 통로의 폭이 상기 제1 통로의 폭보다 좁은 액적 병합 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 통로는 상기 액적과 맞닿는 곡면 형상의 액적 접촉면을 가지는 액적 병합 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 챔버의 폭은 상기 제1 통로의 폭보다 큰 액적 병합 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 액적이 진행하는 방향의 상기 챔버의 길이는 상기 챔버의 폭보다 큰 액적 병합 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 챔버의 체적은 상기 액적 부피보다 큰 액적 병합 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 챔버의 체적은 상기 액적 부피보다 2배 초과인 액적 병합 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제2 채널은 반복적으로 굽은 굴곡부를 가지는 액적 병합 장치.
  9. 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액적 병합 장치를 이용하여 액적을 병합 하는 방법에 있어서,
    상기 제1 통로의 액적 접촉면에 제1 단위 액적을 포획하는 단계,
    상기 제1 통로로부터 상기 챔버로 상기 제1 단위 액적이 통과하여 저장되는 단계,
    상기 제1 통로의 액적 접촉면에 제2 단위 액적을 포획하는 단계,
    상기 제1 단위 액적과 상기 제2 단위 액적의 표면을 불안정하게 하는 단계,
    상기 제1 통로로부터 상기 챔버로 상기 제2 단위 액적이 통과하여 저장되는 단계,
    상기 제1 단위 액적과 상기 제2 단위 액적을 병합하는 단계
    를 포함하는 액적 병합 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 단위 액적을 포획하는 단계는
    상기 펌프를 이용하여 제1 압력을 인가하는 액적 병합 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 단위 액적을 통과시키는 단계는
    상기 제1 압력보다 큰 압력의 제2 압력을 인가하는 액적 병합 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 단위 액적을 통과시키는 단계는
    상기 제2 압력보다 큰 압력의 제3 압력을 인가하는 액적 병합 방법.
  13. 제9항에서,
    상기 제1 단위 액적 및 상기 제2 단위 액적의 표면을 불안정하게 하는 단계는
    상기 채널을 통해서 옥탄올이 포함된 미네랄 오일을 흘려 상기 제1 단위 액적 및 상기 제2 단위 액적의 표면과 접촉하여 진행하는 액적 병합 방법.
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US20110174622A1 (en) 2002-05-09 2011-07-21 The University Of Chicago Device and method for pressure-driven plug transport

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