KR101864556B1 - 체결부를 구비한 미세채널소자 - Google Patents

체결부를 구비한 미세채널소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 체결부를 구비한 미세채널소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 체결부를 구비한 미세채널소자는 요부와 철부가 형성된 제 1 기판; 상기 요부와 철부를 마감하여 미세 채널을 형성하는 제 2 기판; 및 상기 요부와 철부를 마감하도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접촉한 상태에서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 외측면과 접촉하여 가압시켜 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 결합시키는 가압부를 포함하고, 상기 가압부는 상기 접촉한 상태의 제 1 기판과 제 2 기판을 수용하는 수용부; 상기 수용부와 힌지 구조로 연결되며, 상기 수용부에 수용된 제 1 기판과 제 2 기판을 덮어 가압하는 덮개부; 및 상기 수용부와 상기 덮개부를 체결하여 고정시키는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

체결부를 구비한 미세채널소자{MICRO_CHANNEL DEVICE WITH FASTENER}
본 발명은 체결부를 구비한 미세채널소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 요부와 철부가 형성된 제 1 기판과 이를 마감하여 덮는 제 2 기판을 결합시켜 마이크로 또는 나노 사이즈의 미세한 채널이 형성되는 체결부를 구비한 미세채널소자에 관한 것이다.
최근에 널리 개발되고 있는 바이오칩(biochip), 진단소자, 랩온어칩(lab on a chip) 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 등에는 유체 상태의 시료가 흐르도록 하는 마이크로 또는 나노 크기의 미세 채널이 형성된다.
이러한 미세 채널이 형성된 미세채널소자를 제작하는 방법으로 요부와 철부가 형성된 제 1 기판과 요부와 철부가 형성된 제 1 기판의 일면을 덮는 제 2 기판을 제작하여 이를 결합시키는 방법이 널리 알려져 있다. 이와 같은 방법에 있어서 두 기판을 결합시키는 패키징 공정은 미세채널소자의 성능 및 생산성 등에 큰 영향을 미친다.
도 1은 종래의 초음파 융착에 의해 두 기판을 결합하여 미세채널소자를 제작하는 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 종래의 기판의 가장자리에 초음파 융착에 의해 두 기판을 결합하여 미세채널소자를 제작하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
종래에는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 요부(112)와 철부(114)가 형성된 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 사이의 접촉면(P)을 초음파 발생기(50)에 의한 초음파 융착을 통해 결합시키거나 접착제를 이용하여 결합시키는 방법으로 미세 채널(C)이 형성된 미세채널소자를 제작하였다. 이와 같이 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법의 경우 미세한 요철 구조물에 변형을 일으켜 불량률이 높아진다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 미세한 요철 구조물에 직접적인 접합을 회피하도록 두 기판(110, 120)의 가장자리에 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법으로 결합시키는 방법을 사용하였다.
하지만, 이 경우에는 가장자리에만 두 기판(110, 120)이 결합됨에 따라서 기판(110, 120)의 변형 등으로 미세 요철 부위에 균일한 접촉 압력을 인가하는 것이 어려워 미세 채널(C)의 기밀성을 유지하는 것이 어렵다는 문제가 발생하였다.
또한, 상기와 같이 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법으로 두 기판(110, 120)을 결합시키는 경우, 두 기판(110, 120)의 접착면(P)에 접착제나 용융물과 같은 부가적인 층이 형성되어, 이 또한 미세 채널(C)의 기밀성 또는 정밀성을 훼손시키는 요인이 되었다.
나아가, 전술한 종래의 방법은 두 기판(110, 120)의 재분리가 용이하지가 않아서 유지 보수가 어렵고 후속 공정에서의 활용이 매우 제한적인 문제점이 있으며, 공정 시간이 많이 소요된다는 문제점도 있다.
공개특허 10-2008-0028211
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 요부와 철부가 형성된 제 1 기판과 제 1 기판을 마감하여 미세 채널을 형성하는 제 2 기판의 외측면에 물리적인 접촉으로 가압하는 가압부를 이용하여 두 기판을 결합시킴으로써 기밀성, 정밀성 및 생산성을 향상시키고 영구적인 결합이 아닌 분리가 가능한 미세채널소자를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 요부와 철부가 형성된 제 1 기판; 상기 요부와 철부를 마감하여 미세 채널을 형성하는 제 2 기판; 및 상기 요부와 철부를 마감하도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접촉한 상태에서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 외측면과 접촉하여 가압시켜 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 결합시키는 가압부를 포함하고, 상기 가압부는 상기 접촉한 상태의 제 1 기판과 제 2 기판을 수용하는 수용부; 상기 수용부와 힌지 구조로 연결되며, 상기 수용부에 수용된 제 1 기판과 제 2 기판을 덮어 가압하는 덮개부; 및 상기 수용부와 상기 덮개부를 체결하여 고정시키는 체결부를 포함하는 체결부를 구비한 미세채널소자에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 덮개부는 상기 수용부에 수용된 제 1 기판과 제 2 기판의 가장자리를 덮어 가압하도록 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 가압부에 의해 가압되지 않고 노출되는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 외측면은 일 방향을 따라서 돌출된 돌출부가 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 가압부에 의해 가압되지 않고 노출되는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 외측면에는 일 방향을 따라서 돌출된 제 1 리브부 및 상기 제 1 리브부와 교차하는 방향으로 상기 제 1 리브부에서 연장되는 제 2 리브부를 포함하는 리브 구조로 형성될 수가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 체결부를 구비한 미세채널소자에 따르면 요부와 철부가 형성된 제 1 기판과 제 1 기판을 마감하여 미세 채널을 형성하는 제 2 기판의 외측면에 물리적인 접촉으로 가압하는 가압부를 이용하여 두 기판을 결합시킴으로써 종래의 초음파 융착 또는 접착제를 이용하는 방법과 비교하여 기밀성, 정밀성 및 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 제 1 기판과 제 2 기판의 외측면에 물리적인 접촉으로 가압하는 가압부를 이용하여 두 기판을 결합시키기 때문에 가압부를 제거한 후 두 기판의 분리가 용이하여, 유지, 보수 및 후속 공정에의 활용이 용이하다는 장점도 있다.
또한, 제 1 기판과 제 2 기판의 체결을 위하여 제 1 기판과 제 2 기판이 접촉한 상태에서 각 기판의 접촉면이 아닌 외측면의 전체 혹은 특정 부분에 압력을 가하여 접촉면에서의 압력 및 접촉 계면의 상태를 균일하게 하거나 필요한 상태로 조절할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 가압부를 투명한 소재로 형성하거나 가압부가 기판의 가장자리만 가압하도록 형성함으로써, 기판에 형성되는 미세 채널을 외부에서 관찰할 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 종래의 초음파 융착에 의해 두 기판을 결합하여 미세채널소자를 제작하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 종래의 기판의 가장자리에 초음파 융착에 의해 두 기판을 결합하여 미세채널소자를 제작하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이다.
도 4는 도 3의 변형례를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이다.
도 6은 도 5의 변형례를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 다른 변형례를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이다.
도 9는 도 8의 변형례를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이다.
도 11은 도 10의 변형례를 도시한 단면도이다.
도 12는 도 10의 다른 변형례를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이다.
도 14는 도 13의 변형례를 도시하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 미세채널소자를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이고, 도 4는 도 3의 변형례를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이고, 도 6은 도 5의 변형례를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 5의 다른 변형례를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이고, 도 9는 도 8의 변형례를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이고, 도 11은 도 10의 변형례를 도시한 단면도이고, 도 12는 도 10의 다른 변형례를 도시한 도면이고, 도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 미세채널소자의 단면도이고, 도 14는 도 13의 변형례를 도시하는 단면도이고, 도 15는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 미세채널소자의 사시도이다.
먼저, 본 발명에 따른 미세채널소자는 도 1 및 도 2를 참조로 전술한 바와 같이 요부(112)와 철부(114)가 형성된 제 1 기판(110), 요부(112)와 철부(114)가 형성된 면을 마감하여 마이크로 또는 나노 사이즈의 미세 채널(C)을 형성하는 제 2 기판(120) 및 가압부를 포함하여 구성될 수가 있다.
제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)은 플라스틱, 유리, 세라믹 등의 재질로 형성될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
요부(112)와 철부(114)가 형성된 제 1 기판(110)은 사출 성형방법 외에 포토리소그래피(Photo Lithography) 방법, 나노임프란트(Nano Imprint) 방법, 블록혼성중합체(Block Co-Polymer) 성형방법, 양극산화알루미늄(AAO: Anodic Aluminum Oxide) 방법 또는 압축 성형방법 등의 공지된 여러 방법을 이용하여 제작할 수가 있다.
가압부는 제 1 기판(110)의 요부(112)와 철부(114)가 형성된 면을 제 2 기판(120)이 마감하여 미세 채널(C)을 형성할 수 있도록 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 외측면을 가압시킴으로써 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 상호 결합시킨다. 즉, 본 발명에서는 초음파 융착이나 접착제 등을 이용하지 않고 물리적인 접촉을 통해 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 외측면을 가압시켜 두 기판(110, 120)을 결합시킴으로써 미세 채널(C)을 형성하게 된다.
이때, 가압부는 두 기판(110, 120)이 형성하는 면 전체를 가압시켜 두 기판(110, 120)을 상호 결합시킬 수도 있고, 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압시켜 두 기판(110, 120)을 상호 결합시킬 수도 있다. 이에 관해서는 후술하기로 한다.
따라서, 본 발명에서는 물리적인 접촉으로 가압시키는 가압부를 제거하면 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 다시 용이하게 분리시킬 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 미세채널소자는 미세 채널(C)에 포집된 세포의 제거 등과 같이 후속 공정을 용이하게 수행할 수가 있다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조로 본 발명에 따른 미세채널소자의 다양한 실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
도 3에 도시되어 있는 것과 같이 가압부는 제 1 기판(110)의 요부(112)와 철부(114)가 형성된 면을 마감하도록 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 전체가 삽입되도록 하는 하우징(130a)으로 형성될 수가 있다.
여기서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 전체를 삽입되도록 하는 것의 의미는 후술할 도 5 내지 도 7을 참조로 설명하는 실시예와 구분하여 설명하기 위한 것으로, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 형성하는 육면체 전부를 포위하도록 삽입한다는 의미와 함께, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 상면, 하면 및 양측면을 둘러싸도록 적어도 일방향으로 연속적으로 형성되는 면 전체를 삽입하는 경우를 포함한다.
하우징(130a)이 딱딱한 소재로 형성되는 경우 두 기판(110, 120)은 억지 끼워 맞춤으로 하우징(130a)에 슬라이딩되어 삽입될 수가 있다. 억지 끼워 맞춤에 의한 응력으로 하우징(130a)은 두 기판(110, 120)의 전면적을 균일하게 가압시켜 두 기판(110, 120)을 견고하게 결합시킬 수가 있다.
이때, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)의 외측면과 하우징(130a)의 내주면에는 각각 요부와 철부로 형성된 요철 형태의 가이드부(135)가 형성될 수가 있다. 도면에서는 기판(110, 120)에 요부가 형성되고 하우징(130a)에 철부가 형성된 경우를 도시하고 있으나, 기판(110, 120)에 철부가 형성되고 하우징(130a)에 요부가 형성될 수 있음은 물론이다. 따라서, 가이드부(135)의 상호 결합에 의해 두 기판(110, 120)과 하우징(130a) 사이의 체결력을 더욱 향상시킬 수가 있다.
나아가, 하우징(130a)은 전체 또는 일부가 탄성 중합체(elastomer)와 같은 탄성 재질로 형성될 수도 있다. 도 3은 결합된 두 기판(110, 120)의 상하부면의 일부에 탄성 재질의 탄성부(134)가 형성되어 있는 것을 도시하고 있는데, 탄성부(134)에 의해 하우징(130a)을 늘려서 두 기판(110, 120)의 삽입을 용이하게 할 수가 있고, 두 기판(110, 120)의 삽입 후에는 탄성부(134)가 수축됨에 따라서 두 기판(110, 120)의 외측면을 균일하게 가압시킬 수가 있다.
또한, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 상호 결합하였을 때 단면적이 원형을 가지도록 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 형성하고, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 외측면에 형성된 나사산(122)과 하우징(130b)의 내측면에 상기 나사산(122)에 대응되도록 형성된 나사골(137)에 의한 나사결합으로 접촉한 상태의 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 하우징(130b) 내부로 회전하여 삽입되도록 하여 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 결합시킬 수도 있다.
도 3 및 도 4의 실시예에서 하우징(130a, 130b)은 접촉된 두 기판(110, 120)에 의해 형성되는 미세 채널(C) 내부를 외부에서 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이후 도 5 내지 도 15를 참조로 설명하는 다른 실시예에 있어서도 가압부를 투명한 재질로 형성되도록 하여 외부에서 미세 채널(C) 내부를 용이하게 관찰할 수 있도록 할 수 있다.
다음, 도 5 내지 도 7을 참조로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
도 5에 도시되어 있는 것과 같이 가압부는 제 1 기판(110)의 요부(112)와 철부(114)가 형성된 면을 마감하도록 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 가장자리가 삽입되도록 하는 하우징(140)으로 형성될 수가 있다. 보다 자세히는, 두 기판(110, 120)이 접촉한 상태에서 상부면과 하부면의 가장자리와 두 기판(110, 120)의 일측면을 둘러싸도록 'ㄷ'자 형태의 하우징(140)으로 형성될 수가 있다.
도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 하우징(140)에는 두 기판(110, 120)이 억지 끼워 맞춤으로 삽입될 수가 있고, 가이드부(145)가 형성될 수도 있다. 또한, 하우징(140)의 전부 또는 적어도 일부는 탄성 재질의 탄성부(144)로 형성될 수가 있다. 이에 관한 구성 및 효과는 전술하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서는 두 기판(110, 120)의 가장자리에 삽입되는 하우징(140)에 의해 두 기판(110, 120)이 결합되기 때문에, 결합된 두 기판(110, 120)의 중앙부에 형성되는 미세 채널(C)의 내부를 용이하게 관찰할 수가 있다.
도 5와 같이 두 기판(110, 120)의 양쪽 가장자리를 하우징(140)에 삽입하여 두 기판(110, 120)을 결합시키는 경우 외부의 힘 등으로 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)에 변형이 발생하여 제 1 기판(110)의 요부(112)와 제 2 기판(114) 사이의 접촉면에 가해지는 접촉 압력에 변화가 발생하여 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 사이의 밀폐 특성이 저하될 수가 있다. 특히, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 얇은 판상 형태로 형성되는 경우 두 기판(110, 120) 사이의 변형이 쉽게 일어날 수가 있다.
따라서, 본 발명에서는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 하우징(140)에 삽입되지 않고 노출되는 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)의 중앙부의 외측면에 하우징(140)의 길이 방향을 따라서 단면이 반원인 돌출부(115)를 형성하도록 하여, 결합된 두 기판(110, 120)의 중앙부에 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 계면 특성을 향상시킬 수가 있다. 돌출부(115)는 하우징(140)에 의해 가압되지 않고 노출되는 기판(110, 120)의 영역을 두껍게 형성하도록 하여 하우징(140)에 의해 두 기판(110, 120)의 가장자리가 가압되었을 때 가압되지 않고 노출되는 영역에서 두 기판(110, 120) 사이의 변형을 방지하기 위한 것으로, 전술한 반원의 형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 하우징(140)에 삽입되지 않고 노출되는 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)의 중앙부의 외측면에는 하우징(140)의 길이 방향을 따라서 가운데 부분이 돌출되는 제 1 리브부(116) 및 제 1 리브부(116)의 양측면에서 양쪽으로 연장되는 복수의 제 2 리브부(117)를 포함하는 리브 구조(118)가 형성될 수가 있다.
도 6의 실시예에서와 마찬가지로 도 7의 실시예에서도 하우징(140)에 삽입되지 않고 노출되는 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)의 중앙부의 외측면에 리브 구조(118)를 형성하도록 하여, 하우징(140)에 의해 두 기판(110, 120)의 가장자리가 가압될 때 두 기판(110, 120) 사이에 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 계면 특성을 향상시킬 수가 있다.
다음, 도 8 및 도 9를 참조로 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
본 실시예에서 가압부는 수용부(152), 덮개부(154a, 154b) 및 체결부(156)를 포함하여 형성될 수가 있다.
수용부(152)는 접촉한 상태의 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 수용한다. 후술할 내용이지만, 수용부(152)는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 가장자리를 지지하며 수용하도록 프레임 형태로 형성될 수도 있다.
덮개부(154a)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 수용부(152)와 힌지 구조(155)로 연결되어, 힌지 구조(155)를 중심으로 회동할 수가 있다. 도 8의 상측에 도시되어 있는 것과 같이 덮개부(154a)를 회동시켜 수용부(152)의 상부가 노출된 상태에서 수용부(152)에 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 접촉시킨 상태로 안착시키고, 도 8의 하측에 도시되어 있는 것과 같이 덮개부(154a)를 회동시켜 수용부(152)에 수용된 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압시킬 수가 있다.
이때, 체결부(156)는 수용부(152)와 덮개부(154a)를 체결하여 고정시킨다. 체결부(156)에 의한 수용부(152)와 덮개부(154a) 사이의 체결이 해제가 되면, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 다시 분리시킬 수가 있다.
덮개부(154a)는 판상의 형태로 접촉된 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 전체를 가압하도록 형성될 수도 있고, 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 덮개부(154b)는 'ㄷ'자 형태의 프레임 형태로 형성되어 수용부(152)에 수용된 제 1 기판(110)과 제 2 기판의 가장자리를 가압하도록 형성될 수도 있다. 이때, 덮개부(154b)의 형태는 'ㄷ'자 뿐만 아니라 'ㅁ'자 또는 'ㄴ'자 형태 등으로 다양하게 변형이 가능하다.
도 9의 실시예에서와 같이 덮개부(154b)가 프레임 형태로 형성될 경우, 기판(120)의 중앙부가 외부로 노출되어 두 기판(110, 120)에 의해 형성되는 미세 채널(C)의 내부를 용이하게 관찰할 수가 있다.
또한, 도 9에는 도시되어 있지 않지만, 덮개부(154b)가 프레임의 형태로 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압하도록 형성되는 경우, 수용부(152)도 덮개부(154b)와 마찬가지로 프레임 형태로 형성될 수도 있다.
나아가, 도 9와 같이 덮개부(154b)가 프레임의 형태로 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압시키는 경우, 두 기판(110, 120)의 구조는 도 6 및 도 7를 전술한 바와 같이 가압되지 않고 노출되는 기판(110, 120)의 중앙부에 단면이 반원인 돌출부(115) 또는 리브 구조(118)를 형성하도록 하여, 결합된 두 기판(110, 120)의 중앙부에 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 계면 특성을 향상시킬 수가 있다.
다음, 도 10 내지 도 12를 참조로 본 발명의 제 4 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
본 실시예에서 가압부는 제 1 접촉구조체(162) 및 제 2 접촉구조체(162)를 포함하여 구성될 수가 있다.
제 1 접촉구조체(162)는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)의 외측면과 접촉하고, 제 2 접촉구조체(164)는 제 2 기판(120)의 외측면과 접촉한다. 이때, 제 1 접촉구조체(162) 또는 제 2 접촉구조체(164) 중 적어도 어느 하나가 이동하여 두 접촉구조체(162, 164) 사이의 거리 변화에 의한 압축으로 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 상호 결합시킬 수가 있다. 이하, 설명에서는 제 2 접촉구조체(164)가 이동하여 두 접촉구조체(162, 164) 사이의 거리 변화에 의한 압축으로 두 기판(110, 120)을 상호 결합시키는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
도 10에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 접촉구조체(162)와 제 2 접촉구조체(164)는 외면의 지지구조체(166)로부터 지지를 받는 상태에서 제 2 접촉구조체(162)를 이동시키는 이동부의 구성에 의해 두 접촉구조체(162, 164) 사이의 거리가 가까워지도록 하여 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압시킬 수가 있다.
이때, 도시되어 있지 않지만 제 2 접촉구조체(162)는 도 9의 덮개부(154b)와 같이 제 2 기판(120)의 가장자리를 가압하는 프레임 형태로 형성될 수도 있다. 제 2 접촉구조체(164)가 프레임의 형태로 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압하도록 형성되는 경우, 제 1 접촉구조체(162)도 제 2 접촉구조체(164)와 마찬가지로 프레임 형태로 형성될 수도 있다.
나아가, 제 2 접촉구조체(164)가 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압시키도록 형성될 경우, 두 기판(110, 120)의 구조는 도 6 및 도 7를 전술한 바와 같이 가압되지 않고 노출되는 기판(110, 120)의 중앙부에 단면이 반원인 돌출부(115) 또는 리브 구조(118)를 형성하도록 하여, 결합된 두 기판(110, 120)의 중앙부에 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 계면 특성을 향상시킬 수가 있다.
도 11은 제 2 접촉구조체(164)를 이송시키는 이송부의 일 예를 도시하고 있는데, 제 2 접촉구조체(164)를 지지하는 지지구조체(167)의 일부에 탄성에 의해 길이가 변화하도록 하도록 하는 탄성부(168)를 형성하여 탄성에 의한 압축으로 제 2 접촉구조체(164)를 이동시켜 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압하여 상호 결합시킬 수가 있다. 도시되어 있지 않지만 지지구조체(167) 전체가 탄성부로 형성될 수도 있다.
또는, 도 12에 도시되어 있는 것과 같이 제 2 접촉구조체(164)의 외측면 쪽에 편심형 또는 타원형의 회전봉(169a, 169b)을 형성하여 회전봉(169a, 169b)의 회전에 따라서 제 2 접촉구조체(164)를 가압하여 이동시키도록 함으로써 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 상호 결합시킬 수가 있다.
다음, 도 13 내지 도 14를 참조로 본 발명의 제 5 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
본 실시예에서 가압부는 도 10 내지 도 12를 참조로 설명한 것과 유사하게 제 1 접촉구조체(172) 및 제 2 접촉구조체(174)를 포함하여 구성될 수가 있다.
제 1 접촉구조체(172)는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)의 외측면과 접촉하고, 제 2 접촉구조체(174)는 제 2 기판(120)의 외측면과 접촉한다. 이때, 본 실시예에서는 제 1 접촉구조체(172) 또는 제 2 접촉구조체(174) 중 적어도 어느 하나가 부피가 변화하여 부피 변화에 의한 압축으로 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 상호 결합시킬 수가 있다. 이하, 설명에서는 제 2 접촉구조체(174)가 이동하여 두 접촉구조체(172, 174) 사이의 부피 변화에 의한 압축으로 두 기판(110, 120)을 상호 결합시키는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
이때, 도시되어 있지 않지만 제 2 접촉구조체(174)도 도 9의 덮개부(154b)와 같이 제 2 기판(120)의 가장자리를 가압하는 프레임 형태로 형성될 수도 있다. 제 2 접촉구조체(174)가 프레임의 형태로 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압하도록 형성되는 경우, 제 1 접촉구조체(172)도 제 2 접촉구조체(174)와 마찬가지로 프레임 형태로 형성될 수도 있다.
나아가, 제 2 접촉구조체(174)가 두 기판(110, 120)의 가장자리를 가압시키도록 형성될 경우, 두 기판(110, 120)의 구조는 도 6 및 도 7를 전술한 바와 같이 가압되지 않고 노출되는 기판(110, 120)의 중앙부에 단면이 반원인 돌출부(115) 또는 리브 구조(118)를 형성하도록 하여, 결합된 두 기판(110, 120)의 중앙부에 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 계면 특성을 향상시킬 수 있음은 물론이다.
이때, 제 2 접촉구조체(174)는 도 13에 도시되어 있는 것과 같이 온도에 따라서 부피가 변화하는 재질로 형성될 수가 있다. 따라서, 온도 조절부(178)에 의해 제 2 접촉구조체(174)의 온도를 조절하여 제 2 접촉구조체(174)의 부피를 조절함으로써 제 1 접촉구조체(172)와 제 2 접촉구조체(174) 사이에 있는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압하여 상호 결합시킬 수가 있다.
도시되어 있지 않지만, 제 2 접촉구조체(174)는 전류 및 전압과 같은 전기 신호에 의해 부피가 변화하는 재질로 형성되고, 전기신호 인가부(미도시)에 의해 인가되는 전기신호를 조절하여 제 2 접촉구조체(174)의 부피를 조절함으로써 제 1 접촉구조체(172)와 제 2 접촉구조체(174) 사이에 있는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압하여 상호 결합시킬 수가 있다.
또한, 제 2 접촉구조체(174)는 도 14에 도시되어 있는 것과 같이 내부에 기체 또는 액체가 유입될 수 있도록 유체에 의한 압력으로 부피가 팽창 또는 수축할 수 있도록 형성될 수가 있다. 제 2 접촉구조체(174)로 튜브를 예를 들 수가 있는데, 압력 조절부(179)에 의해 제 2 접촉구조체(174)의 내부의 압력을 조절하여 제 2 접촉구조체(174)의 부피를 조절함으로써 제 1 접촉구조체(172)와 제 2 접촉구조체(174) 사이에 있는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 가압하여 상호 결합시킬 수가 있다.
다음, 도 15을 참조로 본 발명의 제 6 실시예에 따른 미세채널소자를 설명하기로 한다.
본 실시예에서 가압부는 도 15에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 기판(110)의 요부(112)와 철부(114)가 형성된 면을 마감하도록 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 외측면을 감는 스트링(180)으로 형성될 수가 있다. 스트링(180)은 탄성력을 가지는 튜브, 필름, 줄 등으로 형성될 수 있는데, 도시되어 있는 것과 같이 두 기판(110, 120)의 외측면을 스트링(180)을 이용하여 일정 간격으로 감쌀 때 스트링(180)에 작용하는 후프 응력(hoop stress)으로 두 기판(110, 120)을 가압시켜 상호 결합시킬 수가 있다. 이때, 두 기판(110, 120)의 외측면을 일정 간격으로 균일하게 감아주게 됨에 따라서 두 기판(110, 120)을 균일한 압력으로 가압시킬 수가 있다.
나아가, 제 1 기판(110) 또는 제 2 기판(120)의 외측면에는 스트링(180)을 감을 때 스트링(180)의 위치를 안내하도록 일정한 간격으로 돌출된 안내부(105)가 형성될 수가 있다.
도 3 내지 도 15을 참조로 전술한 실시예들에 있어서, 두 기판(110, 120)의 외측면과 가압부 사이에 탄성변형이 우수한 재질의 압력 분산층(미도시)을 더 부가하여 가압부에 의해 가해지는 압력을 골고루 분산시킴으로써, 접촉면에서의 접촉 압력을 더욱 균일하게 할 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 접촉한 상태에서 각 기판(110, 120)의 접촉면이 아닌 외측면의 전체 또는 특정 부분에 압력을 가하여 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 상호 결합시켜 미세 채널을 형성하는 데, 따라서 가압부에 의해 가해지는 압력의 크기 또는 위치를 조절함으로써 접촉면에서의 접촉 압력 및 접촉 계면의 상태를 균일하게 하거나 필요한 상태로 조절할 수가 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
P: 접촉면 C: 미세 채널
105: 안내부 110: 제 1 기판
112: 요부 114: 철부
115: 돌출부 116: 제 1 리브부
117: 제 2 리브부 118: 리브 구조
120: 제 2 기판 122: 나사산
130a, 130b: 하우징 134: 탄성부
135: 가이드부 137: 나사골
140: 하우징 144: 탄성부
145: 가이드부 152: 수용부
154a, 154b: 덮개부 156: 체결부
162: 제 1 접촉구조체 164: 제 2 접촉구조체
166: 지지구조체 167: 지지구조체
168: 탄성부 169a, 169b: 회전봉
172: 제 1 접촉구조체 174: 제 2 접촉구조체
178: 온도 조절부 179: 압력 조절부
180: 스트링

Claims (4)

  1. 요부와 철부가 형성된 제 1 기판;
    상기 요부와 철부를 마감하여 미세 채널을 형성하는 제 2 기판; 및
    상기 요부와 철부를 마감하도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접촉한 상태에서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 외측면과 접촉하여 가압시켜 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 결합시키는 가압부를 포함하고,
    상기 가압부는 상기 접촉한 상태의 제 1 기판과 제 2 기판을 수용하는 수용부;
    상기 수용부와 힌지 구조로 연결되며, 상기 수용부에 수용된 제 1 기판과 제 2 기판을 덮어 가압하는 덮개부; 및
    상기 수용부와 상기 덮개부를 체결하여 고정시키는 체결부를 포함하는 체결부를 구비한 미세채널소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개부는 상기 수용부에 수용된 제 1 기판과 제 2 기판의 가장자리를 덮어 가압하도록 형성되는 체결부를 구비한 미세채널소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압부에 의해 가압되지 않고 노출되는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 외측면은 일 방향을 따라서 돌출된 돌출부가 형성되는 체결부를 구비한 미세채널소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압부에 의해 가압되지 않고 노출되는 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 외측면에는 일 방향을 따라서 돌출된 제 1 리브부 및 상기 제 1 리브부와 교차하는 방향으로 상기 제 1 리브부에서 연장되는 제 2 리브부를 포함하는 리브 구조로 형성되는 체결부를 구비한 미세채널소자.
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