KR102011569B1 - Device for measuring viscosity of minute volume liquids and method thereof - Google Patents

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KR102011569B1
KR102011569B1 KR1020170111182A KR20170111182A KR102011569B1 KR 102011569 B1 KR102011569 B1 KR 102011569B1 KR 1020170111182 A KR1020170111182 A KR 1020170111182A KR 20170111182 A KR20170111182 A KR 20170111182A KR 102011569 B1 KR102011569 B1 KR 102011569B1
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이만희
제원호
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충북대학교 산학협력단
서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 나노리터 레벨의 액체의 표면장력 영향을 피하면서 점성계수를 정확하게 측정할 수 있는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노 리터 용량의 미소 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 배치되며, 수평으로 이송 가능한 기판부; 상기 기판부 상단에 미소 액체를 분사하는 공급부; 상기 베이스에 배치되며, 수직으로 이송 가능한 가진부; 및 상기 가진부를 가진하며, 가진부의 응답을 특성을 이용하여 미소 액체의 점성을 산출하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a viscosity measuring device for microvolume liquids capable of accurately measuring the viscosity coefficient while avoiding the effect of surface tension of the liquid at the nanoliter level.
In order to achieve the above object, the present invention is a viscosity measuring device for micro-volume liquid for measuring the viscosity of the nano-liter capacity of the micro liquid, the base; A substrate unit disposed on the base and horizontally transportable; A supply unit spraying a micro liquid on an upper end of the substrate unit; An exciter disposed on the base and vertically transportable; And a processing unit having the excitation unit and calculating a viscosity of the micro liquid using the response of the excitation unit.

Description

미소 부피 액체용 점성 측정 장치 및 방법{Device for measuring viscosity of minute volume liquids and method thereof}Device for measuring viscosity and minute volume liquids and method

본 발명은 미소 부피 액체용 점성 측정 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 나노리터 스케일의 부피를 갖는 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to viscous measuring devices and methods for microvolume liquids, and more particularly to viscous measuring devices and methods for microvolume liquids for measuring the viscosity of a liquid having a volume of nanoliter scale.

점성은 액체의 물리적 특성을 나타내는 대표적인 물리량에 해당한다. 통상 액체의 점성 정도는 나타내는 값을 점성계수라 하며, 상기 점성계수에 의하여 해당 액체의 유동 특성을 파악할 수 있으므로, 점성계수 값의 정교한 측정은 해당 액체의 유동 특성 파악을 위한 필연적인 요구사항이다.Viscosity corresponds to a representative physical quantity representing the physical properties of the liquid. In general, the degree of viscosity of a liquid is referred to as a viscosity coefficient, and since the flow characteristic of the liquid can be determined by the viscosity coefficient, precise measurement of the viscosity coefficient value is an indispensable requirement for determining the flow characteristic of the liquid.

상기한 필요에 의하여 액체의 점성계수 또는 점도를 측정하는 다양한 방식들에 제안되었다.It has been proposed in various ways to measure the viscosity or viscosity of a liquid by the above needs.

예를 들면, 등록특허 제1103635호에는 점도를 측정하고자 하는 제 1 유체를 주입하기 위한 제 1 주입구와 제 1 유체와 혼합되지 않고 점도를 알고 있는 제 2 유체를 주입하기 위한 제 2 주입구가 형성되는 유체 주입부, 및 유체 주입부와 연결되며 제 1 유체와 제 2 유체의 점도 차이에 의한 유체 경계면을 표시하기 위해 다수 개의 표시 채널이 형성되는 표시 채널부를 포함하는 유체 점도 측정 장치가 개시되어 있다.For example, Patent No. 1103635 is provided with a first inlet for injecting a first fluid whose viscosity is to be measured and a second inlet for injecting a second fluid whose viscosity is not mixed with the first fluid. Disclosed is a fluid viscosity measuring device including a fluid injecting part and a display channel part connected to the fluid injecting part and in which a plurality of display channels are formed to display a fluid interface due to a difference in viscosity between the first fluid and the second fluid.

또한, 공개특허 제2014-0082124호에는 점성 유체를 포함하는 댐퍼의 감쇠 계수를 측정하기 위한 점성 유체의 감쇠 계수 측정 장치에 있어서, 지면에 고정되어 로드의 상하 진폭과 진동수를 생성하는 가진기; 상기 가진기의 로드의 끝단에 고정되어 로드의 진동 특성과 동일하게 연동하는 베이스; 상기 베이스 상면 중앙에 일면이 고정되고, 내부에 형성된 공간에 점성 유체를 포함하는 댐퍼; 상기 베이스 상면에 상기 댐퍼 주변에 일측이 고정되는 스프링; 상기 댐퍼의 타측과 상기 스프링의 타측에 고정되는 진동부; 상기 진동부에 장착되어 상기 진동부의 상하 이동을 감지하는 센서; 및 상기 센서의 신호를 입력받고, 상기 가진기를 제어하는 제어장치를 포함하는 점성 유체의 감쇠 계수 측정 장치가 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open No. 2014-0082124 discloses a device for measuring the damping coefficient of a viscous fluid for measuring the damping coefficient of a damper including a viscous fluid, the apparatus comprising: an exciter fixed to the ground to generate upper and lower amplitudes and frequencies of the rod; A base fixed to an end of the rod of the exciter and interlocked with the vibration characteristic of the rod; A damper having one surface fixed to a center of the upper surface of the base and including a viscous fluid in a space formed therein; A spring having one side fixed to the upper surface of the base around the damper; A vibrator fixed to the other side of the damper and the other side of the spring; A sensor mounted on the vibrator to sense vertical movement of the vibrator; And a control device for receiving a signal from the sensor and controlling the excitation device.

또한, 공개특허 제2006-0055455호에는 응답 특성의 에릭슨-레슬리 이론치와 실측 치와의 피팅에 의해 점성계수의 값을 결정하는 액정의 점성계수의 측정 방법에 있어서, 호모지니어스 배향의 액정 셀을 측정 대상으로 삼고, 우선 제1단계로서 온 응답 특성을 측정하고 그 결과로 회전 점성계수(γ1)의 값을 결정하고, 이어서 제2단계로서 오프 응답특성을 측정하고 그 결과로부터 미소윗츠의 어긋남 점성계수의 값을 결정하는 액정의 점성계수 측정 방법이 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-0055455 discloses a liquid crystal cell having a homogeneous orientation in a method of measuring the viscosity coefficient of a liquid crystal in which the value of the viscosity coefficient is determined by fitting the Ericsson-Leslie theoretical value of the response characteristic and the measured value. As an object, first, the on-response characteristic is measured as a first step, and as a result, the value of the rotational viscosity coefficient (γ1) is determined, and then the off-response characteristic is measured as a second step, and the misfit viscosity coefficient of the microsuites from the result is A method of measuring the viscosity coefficient of a liquid crystal for determining the value of is disclosed.

한편, 미소 부피(예를들면 나노리터 레벨의 부피)를 갖는 액체의 경우의 액체의 점성 측정 기술은 의학과 생명과학분야에서 그 필요성이 증대되고 있다. 특히 상기 분야는 주로 생명체에서 얻을 수 있는 액체를 그 대상으로 하나, 얻을 수 있는 샘플의 양은 극히 제한적이기 때문이다.On the other hand, in the case of a liquid having a small volume (for example, a volume of nanoliter level), the viscosity measurement technology of liquid is increasing in medical and life sciences. In particular, the field mainly targets liquids that can be obtained from living things, but the amount of samples that can be obtained is extremely limited.

미소 부피의 액체를 대상으로 해당 액체의 점성을 측정하고자 하는 경우, 액체와 시편 등에 작용하는 표면장력의 효과와 해당 액체의 양이 제한적이어서, 상기에 개시된 점성 측정 방식의 적용을 불가능하므로 표면장력 효과를 영향을 받지 않는 새로운 방식의 측정 방법 및 장치가 필요한 실정이다.When the viscosity of the liquid is to be measured in a liquid of a small volume, the effect of the surface tension acting on the liquid and the specimen and the amount of the liquid are limited. There is a need for a new method and method of measurement that is not affected.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 나노리터 레벨의 액체의 표면장력 영향을 피하면서 점성을 정확하게 측정할 수 있는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to overcome the disadvantages of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a viscosity measuring device for micro-volume liquid that can accurately measure the viscosity while avoiding the surface tension effect of the nanoliter liquid It is done.

또한, 나노리터 레벨의 액체의 표면장력 영향을 피하면서 점성을 정확하게 측정할 수 있는 미소 부피 액체용 점성 측정 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a viscosity measuring method for microvolume liquids, which can accurately measure the viscosity while avoiding the surface tension effect of the liquid at the nanoliter level.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노 리터 용량의 미소 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 배치되며, 수평으로 이송 가능한 기판부; 상기 기판부 상단에 미소 액체를 분사하는 공급부; 상기 베이스에 배치되며, 수직으로 이송 가능한 가진부; 및 상기 가진부를 가진하며, 가진부의 응답을 특성을 이용하여 미소 액체의 점성을 산출하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a viscosity measuring device for micro-volume liquid for measuring the viscosity of the nano-liter capacity of the micro liquid, the base; A substrate unit disposed on the base and horizontally transportable; A supply unit spraying a micro liquid on an upper end of the substrate unit; An exciter disposed on the base and vertically transportable; And a processing unit having the excitation unit and calculating a viscosity of the micro liquid using the response of the excitation unit.

바람직하게는, 상기 가진부는: 수정 진동 포크로 이루어진 발진기; 상기 발진기의 몸체의 일단이 부착되며, 상기 발진기를 수직으로 이송하는 수직 이송체; 상기 발진기의 타단에 형성되는 두개의 캔틸레버; 상기 두개의 캔틸레버 중 하나에 부착되는 연장팁; 상기 발진기를 가진하는 신호가 입력되는 가진선; 및 상기 발진기의 응답신호가 출력되는 출력선을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the excitation portion comprises: an oscillator consisting of a crystal vibrating fork; One end of the body of the oscillator is attached, the vertical conveying body for vertically conveying the oscillator; Two cantilevers formed at the other end of the oscillator; An extension tip attached to one of the two cantilevers; An excitation line to which a signal having the oscillator is input; And an output line for outputting a response signal of the oscillator.

더욱 바람직하게는, 상기 연장팁은 원형 단면의 유리 섬유 재질로 길이는 0.8 내지 1.2 mm, 단면의 직경은 100 내지 500㎛인 것을 특징으로 한다.More preferably, the extension tip is a glass fiber material of a circular cross section is 0.8 to 1.2 mm in length, the diameter of the cross section is characterized in that 100 to 500㎛.

더욱 바람직하게는, 상기 처리부는 상기 연장팁의 끝단면과 상기 시료가 접촉하여 브릿지 형태가 되는 경우, 상기 발진기에 가진 신호를 입력하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing unit is characterized in that for inputting a signal with the oscillator, when the end surface of the extension tip and the sample is in the form of a bridge.

더욱 바람직하게는, 상기 처리부는 일정한 주기로 상기 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 진동시키는 신호를 상기 가진선으로 출력하고, 이에 대한 응답 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 미세 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing unit outputs a signal for vibrating the cantilever with the extension tip horizontally to the excitation line at regular intervals, and receives a response signal to the output line to calculate the viscosity of the fine sample. It is characterized by.

바람직하게는, 상기 처리부는 일정한 주기로 상기 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 일정 시간 진동시키는 신호 후 정지 신호를 상기 가진선으로 출력하고, 이에 대한 응답 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 미세 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the processing unit outputs a stop signal to the excitation line after a signal for vibrating the cantilever attached to the extension tip horizontally for a predetermined period of time at a predetermined period, and receives a response signal to the output line of the fine sample It is characterized by calculating the viscosity.

바람직하게는, 상기 처리부는 어떠한 신호도 상기 가진선으로 출력하지 않고, 열적 노이즈 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 미세 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the processing unit does not output any signal to the excitation line, and receives a thermal noise signal to the output line, characterized in that to calculate the viscosity of the fine sample.

또한, 본 발명은 나노 리터 용량의 미소 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 방법에 있어서, 공급부를 통하여 미소 용량의 액체를 기판 상단에 배출하는 시료 준비 단계; 배출된 시료의 위치를 수정 진동 포크를 포함하는 발진기 하단으로 이송하는 시료 이송 단계; 수정 진동 포크의 2개의 캔틸레버 중 하나에 부착된 연장팁이 상기 시료와 브릿지 형태로 접촉하도록 발진기를 하강하는 발진기 하강 단계; 상기 발진기를 가진시킨 후, 상기 연장팁과 시료와의 응답을 감지하는 가진 및 응답 감지 단계; 및 감지된 시료의 응답 특성을 기초로 시료의 점성을 산정하는 점성 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a viscosity measurement method for micro-volume liquid for measuring the viscosity of the nano-liter volume of the micro liquid, comprising: a sample preparation step of discharging the liquid of the small volume to the upper end of the substrate through the supply; A sample transfer step of transferring the position of the discharged sample to a lower part of the oscillator including a quartz vibrating fork; An oscillator lowering step of lowering the oscillator such that the extension tip attached to one of the two cantilevers of the crystal vibrating fork contacts the sample in the form of a bridge; An excitation and response sensing step of sensing a response between the extension tip and the sample after exciting the oscillator; And a viscosity calculation step of calculating the viscosity of the sample based on the response characteristics of the detected sample.

바람직하게는, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 진동시키고, 이에 대한 응답 신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the vibration of the oscillator in the excitation and response sensing step is characterized in that the oscillating cantilever horizontally attached to the extension tip, and detects a response signal thereto.

바람직하게는, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 일정 시간 진동시킨 후 정지시키고, 이에 대한 응답 신호를 감지하는 것을 특징으로 하한다.Preferably, in the excitation and response detection step, the excitation of the oscillator is characterized in that for stopping the oscillating cantilever attached to the extension tip for a predetermined time horizontally, and then detect the response signal thereto.

바람직하게는, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 진동시키지 않고, 이에 대한 열적 노이즈 신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the excitation of the oscillator in the excitation and response detection step is characterized in that it detects a thermal noise signal for this without vibrating the cantilever attached to the extension tip.

본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 장치는 수정 진동자에 부착된 광섬유 팁을 액체와 접촉시킨 후, 팁을 기계적 교란시키고 이에 따른 팁의 반응 특성을 감지하여 미소 부피 액체의 점성을 측정하는 것을 특징으로 하는 것으로, 원자 힘 현미경(AFM)에 장착하여 사용할 수 있어 수 나노 리터 레벨의 액체에 적용할 수 있는 효과를 제공하며, 더 나아가 액체와 기판 사이에 작용하는 표면 장력을 상쇄하여 정교하게 점성을 측정할 수 있는 효과가 있다.Viscosity measuring apparatus for microvolume liquids according to the present invention is characterized in that after measuring the optical fiber tip attached to the crystal oscillator with the liquid, the tip is mechanically disturbed and the response characteristic of the tip is sensed to measure the viscosity of the microvolume liquid. It can be mounted on an atomic force microscope (AFM) to provide an effect that can be applied to liquids on the order of nanoliters, furthermore, to fine-tune viscosity by offsetting the surface tension acting between the liquid and the substrate. There is a measurable effect.

도 1은 본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 장치의 구성을 설명하는 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 공급부의 작동 상태를 나타내는 설명도이며,
도 3은 도 1에 도시된 발진기의 구성을 설명하는 설명도이며,
도 4는 도 1에 도시된 가진부의 구성도이며,
도 5는 시료가 연장팁과 기판 사이에 배치되는 상태를 설명하는 설명도이며,
도 6은 본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 방법의 절차도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram explaining the structure of the viscosity measuring apparatus for microvolume liquids which concerns on this invention,
2 is an explanatory diagram showing an operating state of the supply unit shown in FIG.
3 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the oscillator shown in FIG.
4 is a configuration diagram of the excitation part shown in FIG.
5 is an explanatory diagram illustrating a state in which a sample is disposed between an extension tip and a substrate.
6 is a flow chart of the viscosity measurement method for microvolume liquids according to the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described through exemplary drawings. In describing the reference numerals in the components of each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even though they are shown in different drawings.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected, coupled or connected to the other component, but the component and its other components It is to be understood that another component may be "connected", "coupled" or "connected" between the elements.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 장치를 지지하는 베이스(2), 미소 부피의 액체 시료(1)를 공급하는 공급부(10), 상기 공급부(10)에 의하여 공급된 시료(1)가 위치하는 기판부(20), 상기 기판부(20) 상단에 위치하여 시료에 일부가 접촉하는 가진부(50), 상기 가진부(50)에 전기를 공급하여 가진부(50)에 운동을 발생시키고, 가진부(50)의 운동특성을 감지하는 처리부(90)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the viscosity measuring device 100 for a microvolume liquid according to the present invention includes a base 2 for supporting the entire apparatus, a supply part 10 for supplying a liquid sample 1 of a microvolume, and The substrate part 20 in which the sample 1 supplied by the supply part 10 is located, the excitation part 50 which is located at the upper end of the substrate part 20 and contacts a part of the sample, and the excitation part 50. It is configured to include a processor (90) for supplying electricity to generate a motion in the excitation section 50, and detects the movement characteristics of the excitation section (50).

먼저, 상기 베이스(2)는 전체 장치를 지지하는 구조물 역할을 하는 것으로, 적절한 강성을 가지는 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 필요한 경우, 케이싱 등이 추가될 수 있다.First, the base 2 serves as a structure for supporting the entire apparatus, preferably made of a material having appropriate rigidity, and may be configured in various forms, and if necessary, a casing may be added.

한편, 액체의 점성은 온도에 따라 변하기 때문에 필요한 경우 상기 베이스(2)는 시료(1)가 안착되는 기판부(20)의 온도를 유지하기 위한 온도 조절 장치를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, since the viscosity of the liquid changes depending on the temperature, the base 2 may be configured to include a temperature control device for maintaining the temperature of the substrate portion 20 on which the sample 1 is seated, if necessary.

상기 공급부(10)는 별도로 채취한 액체 시료(1)를 장치에 공급하는 역할을 하는 것으로, 미소 배관, 주사기 등과 같이 액체의 이송 또는 수송을 위한 구성으로, 자동 또는 수동으로 구현될 수 있으며, 상기와 같이 액체의 이송 기능만 구형되는 경우 그 실시 형태는 제한되지 않는다.The supply unit 10 serves to supply the liquid sample 1 separately collected to the device, and may be implemented automatically or manually in a configuration for transporting or transporting a liquid such as a micro pipe or a syringe. When only the conveying function of the liquid is spherical, the embodiment is not limited.

그리고 상기 액체 시료(1)는 나노 리터 정도의 미소 부피를 갖는 것을 그 대상으로 하나, 필요한 경우 낮은 용량의 마이크로 리터 부피를 갖는 액체를 그 대상으로 할 수 있다.The liquid sample 1 has a microvolume of about a nanoliter, but may be a liquid having a microliter volume of a low volume if necessary.

한편, 상기 기판부(20)는 기판(21)과 상기 기판(21)을 수평으로 이송하는 수평 이송체(22)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the substrate portion 20 is configured to include a substrate 21 and the horizontal conveying body 22 for transporting the substrate 21 horizontally.

상기 기판(21)은 상단이 평면 형태로 구성되며, 상기 기판(21) 상단에 액체 시료(1)가 안착되므로, 가능한 한 평면 형태로 구성되고, 또한 표면 조도 역시 낮은값으로 유지되도록 구성한다.Since the upper surface of the substrate 21 is formed in a planar shape, and the liquid sample 1 is seated on the upper surface of the substrate 21, the substrate 21 is configured as flat as possible, and the surface roughness is also maintained at a low value.

그리고 상기 기판(21)의 재질은 친수성 표면 물질이 바람직하나, 평평도를 고려하는 경우 세척된 마이카 기판(freshly cleaved and rinsed mica sheet)이 가장 바람직하다.In addition, the material of the substrate 21 is preferably a hydrophilic surface material, when considering the flatness is most preferably a freshly cleaved and rinsed mica sheet.

상기 수평 이송체(22)는 일단이 상기 베이스(2)에 고정되고, 타단이 상기 기판(21) 하단에 고정되어 외부 전원에 의하여 상기 기판(21)을 좌우로 이송하는 역할을 하며, 필요한 경우 상기 기판(21)의 고정을 위한 별도의 고정 구성이 추가될 수 있다.One end of the horizontal conveying member 22 is fixed to the base 2, and the other end of the horizontal conveying member 22 is fixed to the lower end of the substrate 21 to transfer the substrate 21 to the left and right by an external power source. A separate fixing configuration for fixing the substrate 21 may be added.

상기 수평 이송체(22)는 통상의 전기식 선형 액추에이터, 또는 스크류 방식을 적용할 수 있으며, 필요한 경우 수동으로 동작하는 수동 액추에이터 기구를 적용할 수 있다.The horizontal conveying body 22 may employ a conventional electric linear actuator, or a screw method, and if necessary, a manual actuator mechanism that operates manually.

상기 공급부(10)에 의하여 도출되는 시료(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공급부 하단의 기판(21) 상단에 안착되므로, 점성 측정을 위하여 상기 수평 이송체(22)가 동작(또는 조작)하여 상기 시료(1)를 후술하는 상기 가진부(50) 하단에 위치하도록 한다.As the sample 1 derived by the supply unit 10 is seated on the top of the substrate 21 at the lower end of the supply unit, as shown in FIG. 2, the horizontal carrier 22 is operated (or operated) for viscosity measurement. ) To be positioned at the bottom of the excitation section 50 to be described later.

필요한 경우 전기식 선형 액추에이터를 적용한 수평 이송체(22)는 상기 처리부(90)에 의하여 그 동작이 제어되도록 구성될 수 있다.If necessary, the horizontal carrier 22 to which the electric linear actuator is applied may be configured such that its operation is controlled by the processing unit 90.

한편, 상기 가진부(50)는 수직 이송체(51), 발진기(60) 및 상기 발진기(60)의 일단에 부착되는 연장팁(65)을 포함하여 구성된다.On the other hand, the excitation portion 50 is configured to include a vertical conveying body 51, the oscillator 60 and an extension tip 65 attached to one end of the oscillator 60.

상기 수직 이송체(51)는 일단이 베이스(2)에 고정되고, 타단은 발진기(60)의 일단에 고정된다.One end of the vertical carrier 51 is fixed to the base 2, and the other end thereof is fixed to one end of the oscillator 60.

따라서 상기 수직 이송체(51)가 동작하는 경우, 상기 발진기(60)가 상하로 이송한다.Therefore, when the vertical conveying body 51 operates, the oscillator 60 conveys up and down.

상기 수직 이송체(51) 역시 전기식 선형 액추에이터를 적용하여 구성되며, 필요한 경우 수동으로 동작하는 수동 액추에이터를 적용할 수 있다.The vertical conveying body 51 is also configured by applying an electric linear actuator, it is possible to apply a manually operated actuator if necessary.

이때, 필요한 경우, 전기식 선형 액추에이터가 적용된 수직 이송체(51)는 상기 처리부(90)에 의하여 동작이 제어되도록 구성될 수 있다.At this time, if necessary, the vertical conveying body 51 to which the electric linear actuator is applied may be configured such that the operation is controlled by the processing unit 90.

상기 발진기(60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 수정 진동 포크(quartz tuning fork, QTF)로 구현된다.The oscillator 60 is implemented with a quartz tuning fork (QTF), as shown in FIG.

상기 QTF는 몸체부(61)에 연장형성되는 두개의 캔틸레버(62), 캔틸레버(62)의 가진을 위한 가진선(63)과 캔틸레버(62)의 진동에 따라 발생되는 전기적 신호가 출력되는 출력선(64)을 포함하며, 상기 캔틸레버(62)는 도 3에 도시된 상태에서 수평 방향으로 진동한다.The QTF has two cantilevers 62 extending from the body portion 61, an excitation line 63 for the excitation of the cantilever 62, and an output line for outputting an electrical signal generated by the vibration of the cantilever 62. 64, wherein the cantilever 62 vibrates in the horizontal direction in the state shown in FIG.

즉, 본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 장치(100)에 적용되는 발진기(60)는 가진선(63)을 통하여 전원을 인가하면, 자체의 공진주파수와 연동하여 캔틸레버(62)가 진동하고, 동시에 상기 캔틸레버(62)의 진동에 따른 전기적 신호가 출력선(64)을 통하여 출력되는 가진과 감지를 동시에 수행할 수 있는 QTF를 적용하는 것이 바람직하며, 상기 구성은 캔틸레버(62)의 진동을 측정하는 별도의 측정 장비가 필요치 않아 비교적 간단한 구성으로 점성 측정 장치를 구현할 수 있는 장점이 있다.That is, when the oscillator 60 applied to the viscosity measuring device 100 for microvolume liquid according to the present invention is applied with power through the excitation line 63, the cantilever 62 vibrates in conjunction with its resonance frequency. At the same time, it is preferable to apply a QTF capable of simultaneously performing excitation and sensing in which an electrical signal corresponding to the vibration of the cantilever 62 is output through the output line 64. Since there is no need for a separate measuring device to measure, there is an advantage that the viscosity measuring device can be implemented with a relatively simple configuration.

상기 가진선(61)과 출력선(62)은 상기 처리부(90)에 연결되며, 상기 처리부(90)는 상기 가진선(61)에 교류를 인가하여 발진기(60)의 진동을 제어하고, 또한 발진기(60)의 진동 특성을 상기 출력선(62)의 신호를 이용하여 인식한다.The excitation line 61 and the output line 62 are connected to the processing unit 90, the processing unit 90 controls the vibration of the oscillator 60 by applying an alternating current to the excitation line 61, The vibration characteristic of the oscillator 60 is recognized using the signal of the output line 62.

상기와 같이 가진과 측정을 동시에 수행할 수 있는 QTF는 시중에 다수 출시되어 있으며, 예를 들면 ESC Inc. 사의 ECS-.327-12.5-13X모델을 들 수 있다. 시중에 출시된 서로 다른 제조사의 QTF의 품질과 규격은 거의 표준화 되어 있기 때문에, 본 발명에서는 특정 제조사의 QTF의 사용과는 무관하며, 어떤 QTF를 사용해도 동일한 결과를 얻는다.As mentioned above, many QTFs capable of simultaneously performing excitation and measurement are available on the market. The ECS-.327-12.5-13X model of the company is mentioned. Since the quality and specifications of different manufacturers' QTFs on the market are almost standardized, the present invention is irrelevant to the use of a specific manufacturer's QTF, and the same result is obtained using any QTF.

한편, 상기 발진기(60) 중 하나의 캔틸레버(62)에는 캔틸레버(62)의 길이 방형으로 배치되는 연장팁(65)이 부착된다. 따라서 발진기(60)의 진동은 상기 연장팁(65)으로 전달되며, 상기 연장팁(65)의 하단은 시료(1)와 접촉한다.On the other hand, the cantilever 62 of one of the oscillator 60 is attached to the extension tip 65 which is arranged in a rectangular shape of the cantilever 62. Therefore, the vibration of the oscillator 60 is transmitted to the extension tip 65, the lower end of the extension tip 65 is in contact with the sample (1).

상기 연장팁(65)은 광섬유(optical fiber)를 절단한 후, 캔틸레버(62)에 부착되며, 사용되는 광섬유는 원형 단면으로 길이는 0.8 내지 1.2 mm, 단면의 직경은 100 내지 500㎛가 바람직하다.The extension tip 65 is attached to the cantilever 62 after cutting the optical fiber, the optical fiber used is a circular cross section of 0.8 to 1.2 mm in length, the diameter of the cross section is preferably 100 to 500㎛. .

이때 광섬유의 길이가 0.8mm 미만인 경우에는 발진기(60)에 부착이 어려운 단점이 있으며, 1.2mm를 초과하는 경우에는 길이 방향의 진동이 실제 미세 부피와의 연동에 영향을 발생하여 부적절하다.In this case, when the length of the optical fiber is less than 0.8mm, it is difficult to attach to the oscillator 60. When the length of the optical fiber exceeds 1.2mm, vibration in the longitudinal direction is inappropriate because it affects the interlocking with the actual microvolume.

또한, 상기 광섬유의 직경은 상기한 바와 같이, 100 내지 500㎛ 범위에서 나노 리터의 액체(시료(1))와 접촉 특성이 우수한 장점이 있다.In addition, the diameter of the optical fiber, as described above, has an advantage of excellent contact properties with the liquid (sample 1) of the nanoliter in the range of 100 to 500㎛.

상기 발진기(60)는 수직 액추에이터(51)에 의하여 상하로 이송하고, 상기 처리부(90)에 의하여 상기 발진기(60)에 부착된 연장팁(65)이 진동을 인가하고, 또한 연장팁(65)이 부착된 캔틸레버(62)의 진동에 따라 발생하는 기전력은 상기 처리부(90)에 전송되어 연장팁(65)의 진동 특성을 파악하는 특성을 가진다.The oscillator 60 is moved up and down by the vertical actuator 51, the extension tip 65 attached to the oscillator 60 by the processing unit 90 applies the vibration, and also the extension tip 65 Electromotive force generated by the vibration of the attached cantilever 62 is transmitted to the processing unit 90 and has a characteristic of grasping the vibration characteristic of the extension tip 65.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 시료(1)가 공급부(10)에 의하여 기판(21) 상단에 분사된 경우, 상기 수평 이송체(22)를 구동하여, 상기 시료(1)가 상기 가진부(50)의 연장팁(65) 하단에 위치하도록 한다.On the other hand, as shown in Figure 4, when the sample 1 is injected onto the substrate 21 by the supply unit 10, by driving the horizontal conveying member 22, the sample 1 is the excitation Position the bottom of the extension tip 65 of the portion 50.

이후 상기 수직 이송체(51)를 구동하여 상기 연장팁(65)의 끝단이 상기 시료(1)와 접촉하도록 한다.Thereafter, the vertical conveying member 51 is driven so that the end of the extension tip 65 comes into contact with the sample 1.

상기와 같은 상태에서 상기 시료(1)는 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(21)과 연장팁(65)의 끝단 사이에 브릿지 형태로 변형된다.In the above state, as illustrated in FIG. 5, the sample 1 is deformed into a bridge shape between the substrate 21 and the end of the extension tip 65.

이때 상기 연장팁(65)의 끝단면은 액체 시료(1)와 접촉하도록 구성하며, 일부 시료(1)에 침투하는 경우에는 일정시간 경과 후에는 시료(1)의 증발 등에 의하여 상기와 같은 브릿지 형태로 변경되며, 이후 발진기(60)의 진동은 브릿지 형태의 구성에서 수행한다.At this time, the end surface of the extension tip 65 is configured to be in contact with the liquid sample 1, in the case of penetrating some of the sample (1) after a certain period of time after the evaporation of the sample (1), such as the bridge form The vibration of the oscillator 60 is then performed in a bridge configuration.

본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 장치(100)는 상기와 같은 상태(브릿지 형태)에서 상기 발진기(60)에 특정 주파수의 진동 신호를 입력하고, 실제 연장팁(65)과 상기 시료(1) 사이의 반응에 따른 발진기(60)의 응답 신호를 수신한 후, 상기 입력 신호와 응답 신호를 기초로 하여 시료(1)의 점성을 측정한다.Viscosity measuring apparatus 100 for a microvolume liquid according to the present invention inputs a vibration signal of a specific frequency to the oscillator 60 in the above state (bridge shape), the actual extension tip 65 and the sample (1) After receiving the response signal of the oscillator 60 according to the reaction between), the viscosity of the sample 1 is measured based on the input signal and the response signal.

상기와 같이, 발진기(60)에 진동 신호를 입력하고, 또한 발진기(60)의 응답 신호는 상기 처리부(90)에서 수행하며, 상기 처리부(90)는 컴퓨터, 테이블릿, 전용 보드로 구현될 수 있으며, 물론 사용자 인터페이스를 포함한다.As described above, the vibration signal is input to the oscillator 60, and the response signal of the oscillator 60 is performed by the processor 90, and the processor 90 may be implemented by a computer, a tablelet, or a dedicated board. And of course includes a user interface.

또한 필요한 경우 상기 발진기(60)의 진동 특성을 육안으로 파악하기 위하여 카메라 시스템을 추가할 수 있으며, 이때 상기 카메라 시스템을 이용하여 추가적으로 상기 연장팁(65)의 진동 특성을 실시간으로 파악할 수 있다.In addition, if necessary, a camera system may be added to visually determine the vibration characteristics of the oscillator 60. In this case, the vibration characteristics of the extension tip 65 may be additionally determined in real time using the camera system.

상기 발진기(60)에 인가되는 진동 신호와 반대로 상기 발진기(60)에서 출력되는 기전력을 기초로 상기 처리부(90)는 발진기(60)의 응답 특성을 수신하며, 이때 가진 신호는 다음과 같은 3가지 방식 중 하나이다.The processor 90 receives response characteristics of the oscillator 60 based on the electromotive force output from the oscillator 60 as opposed to the vibration signal applied to the oscillator 60. One of the ways.

방식 1) 발진기(60)의 연장팁(65)에 수평 방향으로 진동 힘을 인가하고, 상기 연장팁(65)의 진동의 진폭과 위상 변동을 측정한다.Method 1) A vibration force is applied to the extension tip 65 of the oscillator 60 in the horizontal direction, and the amplitude and phase variation of the vibration of the extension tip 65 are measured.

방식 2) 발진기(60)의 연장팁(65)에 수평 방향으로 진동 힘을 인가한 후, 바로 인가힘을 0으로 변경하고, 이때의 연장팁(65)의 과도 상태를 측정한다.Method 2) After applying the vibration force to the extension tip 65 of the oscillator 60 in the horizontal direction, immediately change the applied force to 0, and measure the transient state of the extension tip 65 at this time.

방식 3) 연장팁(65), 기판(2) 및 시료(1)가 브릿지 상태로 위치시킨 후, 연장팁(65)의 열적 노이즈 스펙트럼을 측정한다.Method 3) After the extension tip 65, the substrate 2, and the sample 1 are placed in the bridge state, the thermal noise spectrum of the extension tip 65 is measured.

상기 처리부(90)는 상기와 같은 3가지 방식 중 선택된 방식의 응답 특성을 측정하고, 응답 특성의 ‘탄성’계수 성분을 추출한다(일반적으로 응답 신호는 탄성과 댐핑 계수로 분리 가능하다). 구체적으로 방식 1)에 대한 탄성 계수 성분 kint는 아래의 식으로 구할수 있고, 방식 2)와 3)의 응답 신호에서도 마찬가지로 탄성 계수 성분을 추출하는 방정식을 유도할 수 있다.The processor 90 measures the response characteristic of the selected one of the three methods and extracts the 'elastic' coefficient component of the response characteristic (generally, the response signal can be separated into elasticity and damping coefficient). Specifically, the elastic modulus component k int for the method 1) can be obtained by the following equation, and the equation for extracting the elastic modulus component can be derived from the response signals of the methods 2) and 3) as well.

수학식 1]

Figure 112017084724883-pat00001
Equation 1]
Figure 112017084724883-pat00001

여기서 k는 QTF의 자체 탄성계수이고,A0는 연장팁이 결합된 진동자의 공진진동수 f0에서 진폭이며, f는 구동진동수이다. 또한 Q는 광섬유 팁이 부착된 진동자의 퀄리티 팩터(quality factor)이다. A와 θ는 각각 연장팁과 액체시료가 접촉하여 브릿지 형태를 이룰 때, 진폭과 위상 값이다. 위에서 구한 응답 신호의 탄성 계수 성분 kint를 아래 공식에 대입하면 액체의 점성 η를 얻는다.Where k is the QTF's own modulus of elasticity, A 0 is the amplitude at the resonant frequency f 0 of the vibrator coupled with the extension tip, and f is the driving frequency. Q is also the quality factor of the vibrator with the fiber tip attached. A and θ are amplitude and phase values, respectively, when the extension tip and the liquid sample contact each other to form a bridge. Substituting the elastic modulus component k int of the response signal obtained above into the following formula gives the viscosity η of the liquid.

수학식 2]

Figure 112017084724883-pat00002
Equation 2]
Figure 112017084724883-pat00002

여기서 σ는 팁와 액체가 접촉한 면적(통상 연장팁의 밑부분 표면적)이고, ρ는 액체의 밀도이다.Where σ is the area where the tip is in contact with the liquid (usually the bottom surface area of the extension tip), and ρ is the density of the liquid.

즉, 상기 방식 1, 방식 2 또는 방식 3을 통하여 연장팁(65)를 가진하고, 이에 따른 연장팁(65)의 응답성을 측정한 후, 측정된 값을 이용하여 수학식 1을 이용하여 탄성성분 kint값을 구하고(방식 1에 대해서는 수학식 1을 이용하여 kint값을 구함), 계산된 kint값을 사용하여 수학식 2를 통하여 최종적으로 액체의 점성값 η을 계산한다.That is, after measuring the responsiveness of the extension tip 65, and according to the extension tip 65 through the method 1, method 2 or method 3, using the measured value elasticity by using Equation 1 component to obtain the value k int (seek int k values using equation 1 for the method 1), using the calculated k int value and calculates the final value of viscosity η of the liquid through the equation (2).

다음은 본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 방법에 대하여, 상기 기술한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치(100)를 참조하여 구체적으로 설명한다. 다만 일부 중첩되는 내용의 설명은 필요한 경우 생략한다.Next, the viscosity measuring method for the microvolume liquid according to the present invention will be described in detail with reference to the above-described viscosity measuring apparatus 100 for the microvolume liquid. However, description of some overlapping contents is omitted if necessary.

물론, 본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 방법은 상기에 기술한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치를 이용할 수 있으나, 다른 실시예 형태로 구현된 장치를 이용할 수 있으므로, 이에 제한되지 않는다.Of course, the viscosity measuring method for the microvolume liquid according to the present invention may use the above-described viscosity measuring apparatus for the microvolume liquid, but may be used as the device implemented in another embodiment form, it is not limited thereto.

본 발명에 따른 미소 부피 액체용 점성 측정 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 시료 준비 단계(S1), 시료 이송 단계(S2), 발진기 하강 단계(S3), 가진 및 응답 감지 단계(S4) 및 점성 계산 단계(S5)를 포함하여 구성된다.Viscosity measuring method for the micro-volume liquid according to the present invention, as shown in Figure 6, the sample preparation step (S1), the sample transfer step (S2), the oscillator lowering step (S3), the excitation and response detection step (S4) and And a viscosity calculation step S5.

이하 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.

시료 준비 단계(S1)Sample Preparation Step (S1)

시료 준비 단계(S1)는 특정 영역에서 취득된 나노 리터 레벨의 미소 액체를 공급부(10)를 통하여 기판(21) 상단에 배출하는 단계이다.The sample preparation step (S1) is a step of discharging the nano-liquid level liquid obtained in a specific region to the top of the substrate 21 through the supply unit 10.

이때 시료(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(21) 중 공급부(10) 하단에 위치하는 부위에 안착된다.In this case, as shown in FIG. 2, the sample 1 is seated on a portion of the substrate 21 positioned at the lower end of the supply unit 10.

시료 이송 단계(S2)Sample transfer step (S2)

시료 준비 단계(S1)가 완료된 경우 상기 시료(1)는 공급부(10) 하단에 위치하므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(21)을 이송하여 시료(1)가 발진기 하단에 위치하도록 상기 기판(21)을 이송한다.When the sample preparation step (S1) is completed, the sample 1 is located at the bottom of the supply unit 10, as shown in Figure 2, by transporting the substrate 21 so that the sample 1 is located at the bottom of the oscillator The substrate 21 is transferred.

발진기 하강 단계(S3)Oscillator descent stage (S3)

상기 시료 이송 단계(S2)를 수행한 경우, 상기 시료(1)가 상기 발진기(60) 하단에 위치하므로, 이후에는 도 4에 도시된 바와 같이, 발진기(60)에 부착된 연장팁(65)의 하단면이 상기 시료(1) 접촉하도록 상기 발진기(60)를 하강한다.When the sample transfer step S2 is performed, the sample 1 is located at the bottom of the oscillator 60, and as shown in FIG. 4, the extension tip 65 attached to the oscillator 60. The oscillator 60 is lowered so that the bottom surface of the sample 1 contacts the sample 1.

이때 상기 연장팁(65) 하단면과 시료(1) 그리고 기판(21) 상면이 브릿지 형태가 되도록 한다.At this time, the lower end surface of the extension tip 65 and the sample 1 and the upper surface of the substrate 21 are in the form of a bridge.

가진 및 응답 감지 단계(S4)Excitation and response detection step (S4)

가진 및 응답 감지 단계(S4)는 처리기(90)를 통하여 발진기(60)에 가진 신호를 출력하여 상기 발진기(60)를 가진시키고, 이에 따른 발진기(60)의 응답을 감지하는 단계이다.The excitation and response detection step (S4) is a step of outputting an excitation signal to the oscillator 60 through the processor 90 to excite the oscillator 60, thereby sensing the response of the oscillator 60.

이때 가진과 응답 측정은 상기 설명한 3가지 방식 중 하나를 선택한다.The excitation and response measurements then select one of the three methods described above.

점성 계산 단계(S5)Viscosity Calculation Step (S5)

점성 계산 단계(S5)는 상기 가진 및 응답 감지 단계(S4)를 통하여 수신된 발진기(60)의 응답값을 이용하여 최종적으로 점성을 계산하는 단계이다.The viscosity calculation step S5 is a step of finally calculating the viscosity using the response value of the oscillator 60 received through the excitation and response detection step S4.

점성의 계산은 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 최종 계산한다.The viscosity is finally calculated using equations (1) and (2).

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1: 시료 2: 베이스
10: 공급부 20: 기판부
21: 기판 22: 수평 이송체
50: 가진부 51: 수직 이송체
60: 발진기 61: 몸체부
62: 캔틸레버 63: 가진선
64: 출력선 65: 연장팁
90: 처리부 100: 점성 측정 장치
1: sample 2: base
10: supply part 20: substrate part
21: substrate 22: horizontal carrier
50: excitation section 51: vertical conveying body
60: oscillator 61: body
62: cantilever 63: excitation line
64: output line 65: extension tip
90: processing unit 100: viscosity measuring device

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 나노 리터 용량의 미소 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 장치에 있어서,
베이스;
상기 베이스에 배치되며, 제1방향인 수평으로 이송 가능한 기판부;
상기 기판부 상단에 미소 액체를 분사하는 공급부;
상기 베이스에 배치되며, 상기 제1방향에 수직한 제2방향인 수직으로 이송 가능한 가진부; 및
상기 가진부를 가진하며, 가진부의 응답을 특성을 이용하여 액체 시료의 점성을 산출하는 처리부를 포함하되,
상기 가진부는,
수정 진동 포크로 이루어진 발진기;
상기 발진기의 몸체의 일단이 부착되며, 상기 발진기를 수직으로 이송하는 수직 이송체;
상기 발진기의 타단에 형성되는 두개의 캔틸레버;
상기 두개의 캔틸레버 중 하나에 부착되어, 상기 캔틸레버의 하방으로 연장되는 광섬유 재질의 연장팁;
상기 발진기를 가진하는 신호가 입력되는 가진선; 및
상기 발진기의 응답신호가 출력되는 출력선을 포함하고,
상기 연장팁은 원형 단면의 유리 섬유 재질로 길이는 0.8 내지 1.2 mm, 단면의 직경은 100 내지 500㎛이며,
상기 캔틸레버는 상기 액체 시료와 접촉 시, 상기 제1방향에 대응되는 방향인 수평 방향으로 진동하며,
상기 처리부는, 상기 연장팁의 끝단면과 상기 액체 시료가 접촉하여 브릿지 형태가 되는 경우, 상기 발진기에 가진 신호를 입력하며,
상기 처리부는 상기 연장팁의 응답 특성 중 탄성성분(kint) 값을 추출함으로서 상기 액체 시료와 상기 기판부 사이 표면장력을 배제하여, 상기 액체 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치.
A viscosity measuring device for microvolume liquids for measuring the viscosity of a nanoliter capacity microliquid,
Base;
A substrate portion disposed on the base and movable horizontally in a first direction;
A supply unit spraying a micro liquid on an upper end of the substrate unit;
A vertically transferable excitation part disposed on the base and being in a second direction perpendicular to the first direction; And
And a processing unit having the excitation unit and calculating a viscosity of the liquid sample using the response of the excitation unit,
The exciting part,
An oscillator consisting of a crystal oscillating fork;
One end of the body of the oscillator is attached, the vertical conveying body for vertically conveying the oscillator;
Two cantilevers formed at the other end of the oscillator;
An extension tip of an optical fiber material attached to one of the two cantilevers and extending downward of the cantilever;
An excitation line to which a signal having the oscillator is input; And
An output line for outputting a response signal of the oscillator;
The extension tip is a glass fiber material of a circular cross section is 0.8 to 1.2 mm in length, the diameter of the cross section is 100 to 500㎛,
The cantilever vibrates in a horizontal direction which is a direction corresponding to the first direction when contacted with the liquid sample,
The processing unit, when the end surface of the extension tip and the liquid sample is in the form of a bridge, and inputs a signal with the oscillator,
The treatment unit extracts an elastic component (k int ) value among the response characteristics of the extension tip to exclude the surface tension between the liquid sample and the substrate, thereby calculating the viscosity of the liquid sample. Viscosity measuring device.
청구항 4에 있어서, 상기 처리부는 일정한 주기로 상기 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 진동시키는 신호를 상기 가진선으로 출력하고, 이에 대한 응답 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 액체 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치.
The method according to claim 4, wherein the processing unit outputs a signal for vibrating the cantilever attached to the extension tip horizontally at a predetermined period to the excitation line, and receives a response signal to the output line to calculate the viscosity of the liquid sample A viscosity measuring device for microvolume liquids, characterized in that.
청구항 4에 있어서, 상기 처리부는 일정한 주기로 상기 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 일정 시간 진동시키는 신호 후 정지 신호를 상기 가진선으로 출력하고, 이에 대한 응답 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 액체 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치.
The liquid sample of claim 4, wherein the processing unit outputs a stop signal to the excitation line after a signal for vibrating the cantilever with the extension tip horizontally for a predetermined time at a predetermined cycle, and receives a response signal to the output line. A viscosity measuring device for microvolume liquids, characterized in that the viscosity of the liquid is calculated.
청구항 4에 있어서, 상기 처리부는 어떠한 신호도 상기 가진선으로 출력하지 않고, 열적 노이즈 신호를 상기 출력선으로 입력받아 상기 액체 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 장치.
The viscosity measuring device for micro-volume liquid according to claim 4, wherein the processor does not output any signal to the excitation line but receives a thermal noise signal to the output line to calculate the viscosity of the liquid sample.
나노 리터 용량의 미소 액체의 점성을 측정하기 위한 미소 부피 액체용 점성 측정 방법에 있어서,
공급부를 통하여 미소 용량의 액체를 기판 상단에 배출하는 시료 준비 단계;
배출된 시료의 위치를 수정 진동 포크를 포함하는 발진기 하단인 제1방향으로 이송하는 시료 이송 단계;
수정 진동 포크의 2개의 캔틸레버 중 하나에 부착된 연장팁이 상기 시료와 브릿지 형태로 접촉하도록 발진기를 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 하강하는 발진기 하강 단계;
처리부가 상기 발진기를 가진시킨 후, 상기 연장팁과 시료와의 응답을 감지하는 가진 및 응답 감지 단계; 및
감지된 시료의 응답 특성을 기초로 시료의 점성을 산정하는 점성 계산 단계를 포함하되,
상기 캔틸레버는 상기 액체 시료와 접촉 시, 상기 제1방향에 대응되는 방향인 수평 방향으로 진동하며,
상기 연장팁은 원형 단면의 유리 섬유 재질로 길이는 0.8 내지 1.2 mm, 단면의 직경은 100 내지 500㎛이고,
상기 처리부는, 상기 연장팁의 끝단면과 상기 액체 시료가 접촉하여 브릿지 형태가 되는 경우, 상기 발진기에 가진 신호를 입력하며,
상기 처리부는 상기 연장팁의 응답 특성 중 탄성성분(kint) 값을 추출함으로서 상기 액체 시료와 상기 기판부 사이 표면장력을 배제하여, 상기 액체 시료의 점성을 산출하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 방법.
In the viscosity measurement method for a microvolume liquid for measuring the viscosity of a nanoliter capacity of a microliquid,
A sample preparation step of discharging a small volume of liquid to the top of the substrate through a supply unit;
A sample transfer step of transferring the position of the discharged sample in a first direction, which is a lower end of an oscillator including a crystal vibrating fork;
An oscillator lowering step of lowering the oscillator in a second direction perpendicular to the first direction such that an extension tip attached to one of the two cantilevers of the quartz crystal fork is in contact with the sample in the form of a bridge;
An excitation and response sensing step of sensing a response between the extension tip and the sample after the processor excites the oscillator; And
A viscosity calculation step of calculating the viscosity of the sample based on the response characteristics of the detected sample,
The cantilever vibrates in a horizontal direction which is a direction corresponding to the first direction when contacted with the liquid sample,
The extension tip is a glass fiber material of a circular cross section is 0.8 to 1.2 mm in length, the diameter of the cross section is 100 to 500㎛,
The processing unit, when the end surface of the extension tip and the liquid sample is in the form of a bridge, and inputs a signal with the oscillator,
The treatment unit extracts an elastic component (k int ) value among the response characteristics of the extension tip to exclude the surface tension between the liquid sample and the substrate, thereby calculating the viscosity of the liquid sample. How to measure viscosity.
청구항 8에 있어서, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 진동시키고, 이에 대한 응답 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 방법.
The method of claim 8, wherein the excitation of the oscillator in the excitation and response detection step vibrating the cantilever attached to the extension horizontally, and detects a response signal thereto.
청구항 8에 있어서, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 수평으로 일정 시간 진동시킨 후 정지시키고, 이에 대한 응답 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 방법.
The method according to claim 8, wherein the excitation of the oscillator in the excitation and response sensing step for vibrating the cantilever attached to the extension tip for a certain time horizontally and then stop, and detects a response signal for the viscous liquid for micro-volume liquid How to measure.
청구항 8에 있어서, 상기 가진 및 응답 감지 단계에서 상기 발진기의 가진은 연장팁이 부착된 캔틸레버를 진동시키지 않고, 이에 대한 열적 노이즈 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 미소 부피 액체용 점성 측정 방법.
10. The method of claim 8, wherein the excitation of the oscillator in the excitation and response sensing step detects a thermal noise signal thereto without vibrating the cantilever with the extension tip.
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