KR102092725B1 - 3D printed density induced flow focusing device for parallel production of multiple sized droplets - Google Patents

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KR102092725B1
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김동표
황윤호
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a density difference-fluid direct method using a microfluidic device manufactured by a 3D printer, and a parallel production apparatus for droplets of various sizes using the same. The parallel production apparatus for droplets comprises a plurality of droplet generation units providing an accommodating space that provides a hydrophobic surface to create droplets using a non-mixed first fluid and second fluid supplied, and controlling the size of droplets generated by a flow rate ratio of the first fluid and the second fluid; and a first supply pipe and a second supply pipe that simultaneously supply the first fluid and the second fluid to the droplet generation units, respectively.

Description

3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법 및 이를 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치{3D printed density induced flow focusing device for parallel production of multiple sized droplets}Density-fluid direct method using a microfluidic device fabricated in 3D printing and various sized droplet parallel production devices using the same 3D printed density induced flow focusing device for parallel production of multiple sized droplets}

본 발명은 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법 및 이를 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 밀도 유도 유동 포커싱을 이용하여 다중 크기의 액적을 생성할 수 있는 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법 및 이를 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a density difference-fluid direct method using a microfluidic device manufactured by 3D printing and a parallel production apparatus for droplets of various sizes using the same, and more specifically, to generate droplets of multiple sizes using density-induced flow focusing. The present invention relates to a density difference-fluid direct method using a microfluidic device made of a 3D print capable and a parallel production apparatus for droplets of various sizes using the same.

일반적으로, 미세 유체 공학 시스템의 액적은 생물학, 화학, 재료학, 약학, 의학과 같은 학술 연구 및 엔지니어링 응용분야에서 큰 역할을 하고 있다. 이러한 액적 기반 미세 유체 공학 시스템은 화학적 또는 생물학적 시료의 격리된 칸막이, 화학 반응 또는 생물학적 처리의 피포화, 열전달 및 질량의 견지에서 공정의 탁월한 통제에 사용된다.In general, droplets in microfluidic engineering systems play a large role in academic research and engineering applications such as biology, chemistry, materials science, pharmacy, and medicine. These droplet-based microfluidic engineering systems are used for superior control of the process in terms of isolated partitions of chemical or biological samples, encapsulation of chemical reactions or biological treatments, heat transfer and mass.

엔지니어링 응용 분야에 요구되는 고유 기능과 높은 처리 성능에 부합하도록 하기 위하여 미세 유체 공학 시스템에서 액적 형성을 위한 다양한 수동적인 전략이 제안되었다. A variety of passive strategies for droplet formation in microfluidic engineering systems have been proposed in order to meet the inherent functions and high processing performance required for engineering applications.

상기 전략은 주로 다음 원칙을 기반으로 한다. (i) 교차 흐름, 동시 흐름, 유동 집중 구성 등 다양한 구성을 가지는 미세 유체 시스템에서 생성된 전단력에 의해 액체-액체 계면의 변형 및 파쇄. (ii) 단계적 유화 배열 등의 모세관 변화 채널 감금(예 : 단계 유화 구성)의 변화 및 계면 장력에 의해 유도된 액적의 핀치-오프에 의한 압력.The above strategy is mainly based on the following principles. (i) Deformation and fracture of the liquid-liquid interface by shear forces generated in microfluidic systems having a variety of configurations, including cross flow, simultaneous flow, and flow concentration configurations. (ii) Pressure due to the pinch-off of droplets induced by interfacial tension and changes in capillary change channel confinement (eg, step emulsification configuration), such as a stepwise emulsification arrangement.

이와 같은 액적 형성 기술의 개발에서, 액적의 크기와 그 균일성을 정밀하게 제어하는 것은 매우 중요하다. 액적의 크기와 균일성은 최종 제품의 성능과 품질에 결정적인 영향을 주기 때문이다.In the development of such droplet formation technology, it is very important to precisely control the size and uniformity of droplets. This is because the size and uniformity of the droplets have a decisive effect on the performance and quality of the final product.

액적의 크기 및 균일성 제어를 위하여 종래에는 주로 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 및 유리의 소프트 리소그래피(soft lithography)와 같은 정교한 미세 제작 공정을 통해 수백 마이크론 크기의 미세 채널을 사용하는 방식으로 개발이 되었다.In order to control the size and uniformity of droplets, it has been developed by using microchannels of several hundred microns in size through sophisticated microfabrication processes such as poly dimethyl siloxane (PDMS) and soft lithography of glass.

이와 같은 종래 액적 생성 기술은 현재 널리 사용되고 있지만, 작업자의 숙련도와 정교한 실험실 인프라 및 복잡한 공정이 요구된다는 결정적인 기술적 제약이 있다.The conventional droplet generation technology is widely used at present, but there is a critical technical limitation that requires skill of workers and sophisticated laboratory infrastructure and complicated processes.

이러한 기술적 제약은 (i) 산업 응용을 위한 재현 가능한 정밀도를 갖는 장치의 반복적이고 대량 생산에 대한 어려움 및 (ii) 이미 제조된 장치의 디자인을 변경하기가 어렵기 때문에 생성된 액적들의 크기 범위의 유연성 제한의 문제점이 있다.These technical constraints are (i) the difficulty of repetitive and mass production of devices with reproducible precision for industrial applications, and (ii) the flexibility of the size range of the droplets produced because it is difficult to change the design of already manufactured devices. There are limitations.

3차원 프린팅 기술은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 유망한 대안 도구로 부상하고 있으며, 어셈블리가 필요없으며, 신속한 프로토 타입의 구현 및 장치 기능의 손쉬운 조정 등의 장점 덕분에 마이크로 유체 장치의 제조 과정에서 편의성과 유연성을 제공할 수 있다.3D printing technology has emerged as a promising alternative tool to overcome the problems of the prior art, no assembly is required, and thanks to advantages such as rapid prototyping and easy adjustment of device functions, the manufacturing process of microfluidic devices It can provide convenience and flexibility.

이러한 이유로, 마이크로 유체 연구에 대한 3D 인쇄 기술의 접목은 상당한 관심을 끌고 있다. For this reason, the incorporation of 3D printing technology into microfluidic research has attracted considerable interest.

종래 3D 인쇄된 미세 유체 소자를 사용한 액적 형성에 대해 연구된 보고가 있다. There have been reports of droplet formation using conventional 3D printed microfluidic devices.

종래 기술로 "Femmer et al. High-Throughput Generation of Emulsions and Microgels in Parallelized Microfluidic Drop-Makers Prepared by Rapid Prototyping. ACS Applied Materials & Interfaces 7, 12635-12638, doi:10.1021/acsami.5b03969 (2015)"에서는 디지털 광 처리 3D프린터를 사용하여 대구경의 큰 액적(직경 500㎛ 이상)을 대량으로 처리할 수 있도록 병렬화된 미세 유체 흐름 집중 장치에 대하여 기재하고 있다. In the prior art, "Femmer et al . High-Throughput Generation of Emulsions and Microgels in Parallelized Microfluidic Drop-Makers Prepared by Rapid Prototyping.ACS Applied Materials & Interfaces 7 , 12635-12638, doi: 10.1021 / acsami.5b03969 (2015)" A parallel microfluidic flow concentrator has been described so that large-diameter large droplets (500 µm or more in diameter) can be processed in large quantities using a digital light processing 3D printer.

또한, "Kanai et al. Microfluidic devices fabricated using stereolithography for preparation of monodisperse double emulsions. Chemical Engineering Journal 290, 400-404, doi:https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.01.064 (2016)"에는 3D 인쇄 공정을 사용하여 3개의 동축으로 정렬된 원통형 채널 공동 흐름 구성의 3D 인쇄된 미세 유체 장치에 대하여 기재되어 있습니다.Also, "Kanai et al. Microfluidic devices fabricated using stereolithography for preparation of monodisperse double emulsions. Chemical Engineering Journal 290, 400-404, doi: https: //doi.org/10.1016/j.cej.2016.01.064 (2016) "Is described for a 3D printed microfluidic device in a three-coaxially aligned cylindrical channel cavity flow configuration using a 3D printing process.

이러한 종래 기술들은 다수의 내부 액적(직경 ~ 400μm)과 하나의 외부 액적(직경 ~ 1000μm)으로 구성된 이중 유체를 생성할 수 있다. 종래의 미세 제작 또는 3D 인쇄된 액적 생성기의 대부분은 전형적으로 생성된 액적 크기를 조절하기 위해 주입 유체의 유속을 변화시키는 구성이다. These prior art techniques can produce a dual fluid composed of a number of internal droplets (diameter ~ 400 μm) and one external droplet (diameter ~ 1000 μm). Most of the conventional microfabricated or 3D printed droplet generators are typically configured to vary the flow rate of the injected fluid to control the droplet size produced.

그러나 "Riche et al. Flow invariant droplet formation for stable parallel microreactors. Nature Communications 7, 10780, doi:10.1038/ncomms10780""에서는 흐름 속도에 관계없이 출구 튜빙의 직경을 이용하여 액적의 크기를 조정하는 기술이 공개되어 있다.However, "Riche et al . Flow invariant droplet formation for stable parallel microreactors. Nature Communications 7, 10780, doi: 10.1038 / ncomms10780""discloses a technique for resizing droplets using the diameter of the outlet tubing regardless of the flow rate. It is done.

종래 3D 인쇄된 액적 생성기의 개발 기술들은 아래와 같은 문제점이 있다.Development techniques of the conventional 3D printed droplet generator have the following problems.

먼저, 종래에는 더 작은 액적의 생산을 위하여 더 강한 접선 또는 수직 응력을 생성해야 하며, 따라서 수백 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 크기를 가지는 미세한 내부 채널(또는 공동)이 요구된다.First, in the prior art, a stronger tangential or vertical stress must be generated for the production of smaller droplets, so a fine internal channel (or cavity) having a size of several hundred to several tens of micrometers is required.

따라서 고비용의 고해상도 3D 프린터가 사용되어야 하기 때문에 최종 사용자의 가용성과 액세스 가능성이 저하되며, 비용이 증가하는 문제점이 있었다.Therefore, since an expensive high-resolution 3D printer has to be used, the availability and accessibility of end users are reduced, and there is a problem in that the cost is increased.

또한, 종래에는 생성된 액적 크기의 조정을 위하여 하나의 물리적 파라미터(튜빙의 유속 또는 내부 직경)을 변화시키기 때문에 생산 가능한 액적 크기의 범위가 매우 제한되는 문제점이 있었다.In addition, conventionally, there is a problem in that a range of droplet sizes that can be produced is very limited because one physical parameter (flow rate or inner diameter of the tubing) is changed to adjust the generated droplet size.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 3차원 구조의 밀리미터 크기의 공간 구조를 가지는 저해상도 3D 프린터를 사용하여 미세 액적을 생성할 수 있는 액적 생성장치 및 방법을 제공함에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a droplet generating apparatus and method capable of generating fine droplets using a low-resolution 3D printer having a three-dimensional millimeter-sized spatial structure.

또한, 본 발명은 다양한 파라미터를 이용하여 생산 가능한 액적의 크기 범위를 확장할 수 있는 액적 생성장치 및 방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a droplet generating apparatus and method capable of expanding a size range of droplets that can be produced using various parameters.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법은, 수용공간에 비 혼합성의 유체들이 공급되어, 수용공간 상부측의 출구를 통해 배출되도록 하되, 유체들의 유속 비와 수용공간 상부측에서 출구까지의 경사면의 경사각도를 조정하여 출구를 통해 배출되는 액적의 크기를 조정할 수 있다.In order to solve the above problems, the density difference-fluid direct method using a microfluidic device manufactured by 3D printing according to an aspect of the present invention is supplied with a non-mixable fluid to the receiving space, and the outlet on the upper side of the receiving space To be discharged through, the size of the droplets discharged through the outlet can be adjusted by adjusting the flow rate ratio of the fluids and the inclination angle of the inclined surface from the upper side of the receiving space to the outlet.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 수용공간을 정의하는 면은 소수성인 것으로 한다.According to an embodiment of the present invention, it is assumed that the surface defining the accommodation space is hydrophobic.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 경사각도는, 15 내지 60도에서 조정되는 것으로 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inclination angle may be adjusted to 15 to 60 degrees.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 경사각도가 서로 다른 다수의 수용공간을 이용하여 각각 크기가 다른 액적을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, droplets having different sizes may be generated using a plurality of accommodation spaces having different inclination angles.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치는, 소수성 면을 제공하는 수용공간을 제공하여, 공급된 비 혼합성의 제1유체와 제2유체를 이용하여 액적을 생성하되, 제1유체와 제2유체의 유속비에 의해 생성되는 액적의 크기가 제어되는 복수의 액적생성부와, 각각 제1유체와 제2유체를 액적생성부들에 동시에 공급하는 제1공급관 및 제2공급관을 포함할 수 있다.In addition, a parallel production apparatus for droplets of various sizes using a density difference-fluid direct using a microfluidic device made of a 3D print according to another aspect of the present invention provides an accommodation space providing a hydrophobic surface, and is supplied with non-mixed A droplet is generated by using the first and second fluids of the castle, but a plurality of droplet generation units for controlling the size of the droplets generated by the flow rate ratios of the first and second fluids, respectively, the first fluid and the second fluid It may include a first supply pipe and a second supply pipe for simultaneously supplying the fluid to the droplet generating portion.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 상기 액적생성부 각각은, 내부에 수용공간이 마련된 바디와, 상기 제1공급관과 제2공급관 각각에 연통되어 상기 수용공간에 제1유체와 제2유체를 공급하는 공급관로들과, 상기 바디의 상면에서 상기 수용공간과 연통되어 액적을 배출하는 출구와, 상기 수용공간의 상부측으로부터 상기 출구까지 사각뿔 형태의 공간을 형성하는 경사면을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the plurality of the droplet generating parts, the body provided with a receiving space therein, the first supply pipe and the second supply pipe in communication with each of the first fluid and the second fluid in the receiving space It may include supply pipes for supplying, an outlet for communicating with the receiving space on the upper surface of the body to discharge droplets, and an inclined surface for forming a space in the shape of a square pyramid from the upper side of the receiving space to the outlet.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 상기 액적생성부들 각각은 상기 경사면의 경사각도인 꼭지각이 서로 다른 것으로 한다.According to an embodiment of the present invention, it is assumed that each of the plurality of droplet generators has a different apex angle that is an inclination angle of the inclined surface.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 꼭지각은 15 내지 60도일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apex angle may be 15 to 60 degrees.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 바디는, 소수성일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the body may be hydrophobic.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 수용공간은, 밑면의 한 변의 길이가 8~12mm이며, 밑면에 대해 수직인 측면부의 높이가 15~20mm, 상기 경사면의 높이가 14~18mm인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the accommodation space, the length of one side of the bottom surface is 8 ~ 12mm, the height of the side portion perpendicular to the bottom surface may be 15 ~ 20mm, the height of the inclined surface may be 14 ~ 18mm .

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 액적생성부들과 상기 제1공급관 및 제2공급관은 3D프린터로 동시에 일체형으로 인쇄된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the plurality of droplet generating units and the first supply pipe and the second supply pipe may be integrally printed simultaneously with a 3D printer.

본 발명은 공급되는 유체의 유속비, 출구까지의 경사각인 꼭지각 및 소수성 표면을 이용하여 생성되는 액적의 크기를 결정할 수 있어, 미세 채널 장치를 사용하지 않고도 액적의 크기 조정이 가능함으로써, 고가의 3D 인쇄장치 없이도 쉽게 구현이 가능하여 비용을 절감하고, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention can determine the size of the droplets generated using the flow rate ratio of the fluid to be supplied, the apex angle which is the inclination angle to the outlet, and the hydrophobic surface. It can be easily implemented without a printing device, thereby reducing costs and improving user convenience.

또한, 본 발명은 꼭지각이 서로 다른 다수의 액적생성부를 병렬 배치하여 동시에 크기가 다른 액적들을 생성할 수 있어, 다양한 응용분야에 적용 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention can generate droplets having different sizes at the same time by arranging a plurality of droplet generating units having different apex angles in parallel, and thus has an effect applicable to various application fields.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 유체 공학 시스템의 액적 생성장치의 구성도이다.
도 2는 제1액적생성부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 액적 생성 원리를 시험한 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 액적 생성을 위한 구조체를 가지지 않는 내부가 비어있는 액적 생성장치의 시간에 따른 액적 생성과정의 사진이다.
도 5는 초스피드 카메라를 이용한 유체 배출구에서 액적 생성 모습의 사진이다.
도 6은 유속 비율과 꼭지각에 따른 액적 크기 비교도이다.
도 7은 본 발명에 의해 생성된 액적의 현미경 사진과 해석 결과 그래프이다.
1 is a block diagram of a droplet generating apparatus of a microfluidic engineering system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of the first droplet generating unit.
3 is a simulation result of testing the droplet generation principle of the present invention.
4 is a photograph of a droplet generation process over time of an empty droplet generation device having no structure for droplet generation.
5 is a photograph of a droplet generation state at a fluid outlet using a super-speed camera.
6 is a comparison of the droplet size according to the flow rate ratio and the apex angle.
7 is a micrograph of the droplets produced by the present invention and a graph of the results of the analysis.

이하, 본 발명 미세 유체 공학 시스템의 액적 생성장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a droplet generating apparatus and method of a microfluidic engineering system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the embodiments described below may be modified in various other forms, and The scope is not limited to the examples below. Rather, these examples are provided to make the present invention more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. Terms used in this specification are used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and / or “comprising” specifies the shapes, numbers, steps, actions, elements, elements and / or the presence of these groups. And does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, actions, elements, elements and / or groups. As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, regions, and / or parts, it is obvious that these members, parts, regions, layers, and / or parts are not limited by these terms. . These terms do not imply a specific order, top or bottom, or superiority, and are only used to distinguish one member, region or site from another. Accordingly, the first member, region, or site to be described below may refer to the second member, region, or site without departing from the teachings of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the drawings, deformations of the illustrated shape can be expected, for example, according to manufacturing technology and / or tolerances. Therefore, the embodiments of the present invention should not be interpreted as being limited to a specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 유체 공학 시스템의 액적 생성장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a droplet generating apparatus of a microfluidic engineering system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 유체 공학 시스템의 액적 생성장치는, 꼭지각(Apex angle)이 서로 다른 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)와, 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)들에 제1유체를 동시에 공급하는 제1공급관(50)과, 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)들에 상기 제1유체와는 밀도가 다른 제2유체를 동시에 공급하는 제2공급관(60)을 포함하여 구성된다.Referring to Figure 1, the droplet generation apparatus of the microfluidic engineering system according to a preferred embodiment of the present invention, the first to fourth droplet generation unit (10, 20, 30, 40) having a different apex angle (Apex angle), A first supply pipe (50) for simultaneously supplying a first fluid to the first to fourth droplet generating units (10, 20, 30, 40) and a first to fourth droplet generating unit (10, 20, 30, 40) It comprises a second supply pipe 60 for supplying a second fluid having a different density from the first fluid at the same time.

상기 제1공급관(50)과 제2공급관(60)에 의해 상기 제1 내지 제4액정생성부(10,20,30,40)는 서로 병렬로 배치된 구성이 된다.The first to fourth liquid crystal generating units 10, 20, 30, and 40 are configured in parallel to each other by the first supply pipe 50 and the second supply pipe 60.

상기 제1 내지 제4액정생성부(10,20,30,40)는 소수성 표면을 제공하는 것으로 한다.It is assumed that the first to fourth liquid crystal generating parts 10, 20, 30, and 40 provide a hydrophobic surface.

본 발명에서는 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 밀리미터 단위의 공간 구조만으로 구성된 제1 내지 제4액정생성부(10,20,30,40)를 사용하여 미세 유체 공학에 적용할 수 있는 미세 액적을 생성할 수 있도록 하며, 따라서 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)를 인쇄하기 위하여 고성능의 3D 인쇄장치가 요구되지 않는다.In the present invention, in order to solve the conventional problems, the first to fourth liquid crystal generating units 10, 20, 30, and 40 composed of only a millimeter-scale spatial structure are used to generate micro-droplets applicable to microfluidic engineering. Therefore, a high-performance 3D printing device is not required to print the first to fourth droplet generating units 10, 20, 30, and 40.

제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)는 모두 꼭지각이 서로 다른 동일 구도이며, 구체적인 구성예를 도 2에 도시하였다.The first to fourth droplet generating units 10, 20, 30, and 40 have the same composition with different apex angles, and a specific configuration example is illustrated in FIG. 2.

도 2는 제1액적생성부(10)의 구성도로서, 도 2의 (a)는 사시도, 도 2의 (b)는 종단면도, 도 2의 (c)는 횡단면도이다.2 is a configuration diagram of the first droplet generating unit 10, FIG. 2 (a) is a perspective view, FIG. 2 (b) is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 (c) is a cross-sectional view.

도 2를 참조하면 제1액적생성부(10)는 내부에 수용공간(11)을 가지는 바디(12)와, 상기 바디(12)의 서로 반대방향의 측면부 하부측에 마련되어 상기 제1유체와 제2유체가 각각 공급되는 공급관로(13,14)가 마련되고, z축의 방향으로 출구(15)가 형성되며, 수용공간(11)의 출구(15)측에는 소정각도로 경사져 출구(15)로 갈수록 좁아지는 꼭지각을 가지는 경사면(16)으로 이루어진다.Referring to Figure 2, the first droplet generating unit 10 is provided on the lower side of the body 12 having a receiving space 11 therein, and the side portions opposite to each other of the body 12, the first fluid and the 2 Supply pipes (13, 14) for supplying each of the fluids are provided, and an outlet (15) is formed in the direction of the z-axis, and the exit (15) side of the receiving space (11) is inclined at a predetermined angle to the exit (15) It consists of an inclined surface 16 with a narrowing angle.

위에서는 제1액적생성부(10)의 구체적인 형상에 대하여 설명하였으나, 제2액적생성부(20), 제3액적생성부(30) 및 제4액적생성부(40)도 꼭지각을 이루는 경사면의 각도에만 차이가 있을 뿐 제1액적생성부(10)와 동일한 구성을 가진다.The specific shape of the first droplet generating unit 10 has been described above, but the second droplet generating unit 20, the third droplet generating unit 30, and the fourth droplet generating unit 40 also have an inclined surface forming an apex angle. It has the same configuration as the first droplet generating unit 10 only with a difference in angle.

상기 바디(12)는 소수성의 표면을 제공하는 재질로 이루어진다.The body 12 is made of a material that provides a hydrophobic surface.

이하에서는 본 발명의 구체적인 구조에 따른 액적 생성 원리와 본 발명의 구성과 작용에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the principle of droplet generation according to the specific structure of the present invention and the configuration and operation of the present invention will be described in more detail.

본 발명 미세 유체 공학 시스템의 액적 생성장치는 공급된 제1유체와 제2유체 중 무거운 유체가 바닥으로 가라앉고 더 가벼운 유체는 무거운 유체의 위로 올라간다는 점과 소수성 표면을 제공하여 유성 유체의 퍼짐 현상을 유발하는 점을 이용한다.The droplet generation device of the microfluidic engineering system of the present invention provides a point in which the heavy fluid sinks to the bottom of the supplied first and second fluids and the lighter fluid rises above the heavy fluid and provides a hydrophobic surface to spread the oily fluid. Use points that cause.

서로 다른 밀도를 갖는 비 혼화성 유체인 제1유체와 제2유체(예를 들어, 밀도가 낮은 오일과 중질의 물)가 공급되어, 평평한 표면에 수직인 소수성 내 측벽을 갖는 수용공간(11) 내로 연속적으로 공급되는 경우, 유체는 수직 방향으로 점차 높아진다. 이때 오일은 수용공간(11)의 소수성 벽을 따라 흘러내리는 경향이 있고, 소수성 표면에 대한 밀도와 선호도의 차이로 인해 물이 수용공간(11)을 채우면서 수용공간(11) 상부 중앙의 출구(15)로 흘러나가게 된다.The first and second fluids (for example, low-density oil and heavy water), which are immiscible fluids having different densities, are supplied, and the receiving space 11 has hydrophobic inner side walls perpendicular to the flat surface. When continuously fed into the fluid, the fluid gradually increases in the vertical direction. At this time, the oil tends to flow along the hydrophobic wall of the receiving space 11, and due to the difference in density and preference for the hydrophobic surface, water fills the receiving space 11 and the outlet in the upper center of the receiving space 11 ( 15).

전형적인 2상 유동 포커싱 시스템에서 점성이 적은 흐름은 전단 응력과 덜 점성이 있는 흐름에 의한 모세관 압력 사이의 경쟁에 기인한 모세관의 불안정성으로 인해 작은 액적으로 부서지게 된다.In a typical two-phase flow focusing system, the less viscous flow breaks into smaller droplets due to capillary instability due to the competition between shear stress and capillary pressure due to less viscous flow.

따라서, 수직 방향으로 적절한 테이퍼 구조를 제공하는 경사면(16)에 의해 오일 및 물의 수직 흐름을 추가로 집중시키고, 그 후에 이들 사이의 계면에서 모세관 불안정성을 증가시킨다. Thus, the vertical flow of oil and water is further concentrated by the inclined surface 16 providing an appropriate tapered structure in the vertical direction, after which the capillary instability at the interface between them is increased.

도 3은 본 발명의 액적 생성 원리를 시험한 시뮬레이션 결과이다.3 is a simulation result of testing the droplet generation principle of the present invention.

도 3의 (a)는 밀도의 차이가 존재하는 경우의 시뮬레이션 결과로서, 공급된 밀도가 서로 다른 유체는 초기(0 sec)에는 밀도가 높은 유체가 하부, 낮은 유체가 상부에 위치하며, 경사면(16)을 향해 상부로 이동한다. 즉 제1유체와 제2유체의 분산 상(dispersed phase)은 수용공간(11)의 대부분을 채우면서, 수위가 높아지게 된다.3 (a) is a simulation result when there is a difference in density, in which fluids having different density are initially (0 sec), a fluid having a high density is located at the bottom and a fluid having a low fluid is located at the top, and an inclined surface ( 16). That is, the dispersed phase of the first fluid and the second fluid fills most of the receiving space 11, and the water level is increased.

시간이 경과하여 연속 상(continuous phase)의 얇은 흐름은 소수성인 벽면을 따라 소수성 상의 옆을 흐르게 된다(3 sec). Over time, a thin stream of a continuous phase flows along the hydrophobic wall (3 sec) along the hydrophobic phase.

분산 상 흐름이 경사면(16)과 출구(15)를 연결하는 병목구간에 도달하였을 때(3,9 sec), 연속 상에 의해 받는 전단 응력에 의하여 결과적으로(4.5 sec) 모세관 불안정성으로 인해 반복적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 작은 액적이 출구(15)를 통해 배출된다.When the dispersed phase flow reaches the bottleneck connecting the inclined surface 16 and the outlet 15 (3,9 sec), it is repeatedly due to capillary instability as a result (4.5 sec) due to the shear stress received by the continuous phase. Small droplets are discharged through the outlet 15 in a reliable manner.

반면에, 도 3의 (b)와 같이 밀도 차이가 없다면, 분산 상은 중력과 부력의 등급이 동일하기 때문에 수용공간부(11)의 바닥 부분을 채우지 않고 상단 부분으로 흐르게 된다.On the other hand, if there is no density difference as shown in FIG. 3 (b), the dispersed phase flows to the upper portion without filling the bottom portion of the receiving space portion 11 because the gravitational and buoyancy grades are the same.

따라서, 분산 상 흐름은 분산 상 주입을 위한 공급관로 근처에서 파단되어,도 3의 (a)와 같이 밀도를 고려한 액적 형성에 비해 상당히 큰 액적을 생성하게 된다.Therefore, the dispersed phase flow breaks near the supply line for dispersing the dispersed phase, and as shown in FIG. 3 (a), it produces droplets that are considerably larger than droplet formation considering density.

연속 상은 헥사 데칸 오일을 사용할 수 있으며, 분산 상은 물을 사용할 수 있다.Hexadecane oil may be used as the continuous phase, and water may be used as the dispersed phase.

이처럼 본 발명은 미세 액적을 유체의 밀도차와 소수성의 경사진 경사면을 이용하여 형성할 수 있으며, 시중에서 구할 수 있는 저렴한 3D 프린터를 이용하여 용이하게 제작할 수 있다.As described above, the present invention can form fine droplets using an inclined inclined surface having a difference in density and hydrophobicity of a fluid, and can be easily produced using a commercially available inexpensive 3D printer.

도 4는 액적 생성을 위한 구조체를 가지지 않는 내부가 비어있는 액적 생성장치의 시간에 따른 액적 생성과정의 사진이고, 도 5는 초스피드 카메라를 이용한 유체 배출구에서 액적 생성 모습의 사진이다.FIG. 4 is a photograph of a droplet generation process over time of an empty droplet generation device having no structure for droplet generation, and FIG. 5 is a photograph of droplet generation at a fluid outlet using a super-speed camera.

이에 도시한 바와 같이 본 발명은 밀도차에 의해 유도된 유체 집속 방법을 이용하여 액적을 생성할 수 있다.As shown in the present invention, the present invention can generate droplets using a fluid focusing method induced by a density difference.

상기 제1 내지 제4액적생성부(10~40)는 연속 상으로 사용된 헥사 데칸 오일에 소수성, 습윤성 및 내약품성을 제공하는 UV 경화형 메타 크릴 레이트계 수지로 인쇄된 것일 수 있다.The first to fourth droplet generating units 10 to 40 may be printed with UV curable methacrylate-based resins that provide hydrophobicity, wettability and chemical resistance to hexadecane oil used as a continuous phase.

이와 같이 본 발명은 복잡한 마이크로 채널(250μm보다 작음)의 제조를 위해 고해상도 프린터를 필요로하는 종래기술과 비교하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 최종 사용자 편의성면에서 매우 유리하다. Thus, the present invention can reduce the manufacturing cost compared to the prior art requiring a high-resolution printer for the production of complex micro-channels (less than 250 μm), and is very advantageous in terms of end-user convenience.

도 2의 (b)에는 스케일 바(SB)가 도시되어 있으며, 이때 스케일 바는 5mm이다. 즉, 본 발명의 제1 내지 제4액적생성부(10~40)는 수용공간(11)의 밑면의 한 변의 길이가 약 8~12mm이며, 수용공간(11)의 수직인 측면부의 높이가 15~20mm, 경사면의 높이가 14~18mm를 이루는 바디(12)를 통상의 3D 프린터로 용이하게 제작할 수 있다.The scale bar SB is illustrated in FIG. 2B, wherein the scale bar is 5 mm. That is, in the first to fourth droplet generating parts 10 to 40 of the present invention, the length of one side of the bottom surface of the receiving space 11 is about 8 to 12 mm, and the height of the vertical side portion of the receiving space 11 is 15. The body 12 having a height of ~ 20 mm and an inclined surface of 14 to 18 mm can be easily manufactured with a conventional 3D printer.

수용공간(11)의 상부측은 사각뿔 형태 또는 원뿔 형태의 공간이 되도록 한다.The upper side of the receiving space 11 is a square pyramid or a cone-shaped space.

제1 내지 제4액적생성부(10~40)를 이용하여 액적을 생성하는 물리적인 영향 인자는, 연속 상과 분산 상의 흐름 속도비와 수용공간(11)의 4 각뿔 구조에서 꼭지각이 주요한 인자가 된다.The physical influencing factors for generating droplets using the first to fourth droplet generating units 10 to 40 are the main factors in which the apex angle is the main factor in the flow velocity ratio of the continuous phase and the dispersed phase and the quadrangular pyramid structure of the receiving space 11. do.

분산 상과 연속 상 사이의 경계의 시간적인 변화는 고속카메라에 의해 연속적으로 관찰된다. 유속 분포의 동적 특성에 대한 유속비의 영향은 연속 상 유속 (Qc)을 1ml/min로 고정하고, 꼭지각(α)을 15도로 유지하면서, 분산 상 유속(Qd)을 변화시켜 확인할 수 있다.The temporal change of the boundary between the dispersed phase and the continuous phase is continuously observed by a high-speed camera. The influence of the flow rate ratio on the dynamic characteristics of the flow rate distribution can be confirmed by changing the dispersion phase flow rate (Qd) while keeping the continuous phase flow rate (Qc) at 1 ml / min and maintaining the apex angle (α) at 15 degrees.

도 6에 도시된 바와 같이, 유속 비율 (Qc/Qd)에 따라 액적 형성의 두 가지 별개의 모드(즉, 좁아지고 넓어지는 분사 모드)가 나타난다. As shown in Fig. 6, two distinct modes of droplet formation (i.e., narrowing and widening spraying mode) appear depending on the flow rate ratio (Qc / Qd).

큰 유속비을 갖는 좁은 분사 모드(도 6 (a)의 윗줄)에서 분산 상은 초기에 사각뿔 형상 또는 원뿔 형상의 상부로 흐르면서 바닥 부의 대부분의 공간을 채운다. 반면에, 연속 상(continuous phase)의 얇은 흐름은 분산 상의 흐름측면에서 함께 소수성 채널 벽을 흘러간다. 수용공간(11)의 상부측 사각뿔 또는 원뿔을 이루는 경사면(16)과 원통형 출구(15)인 모세관 튜브를 연결하는 병목부분에서 분산 상 흐름에 도달하면 연속 상에 의해 가해지는 전단 응력에 의해 결과적으로 반복적인 모세관 불안정성으로 인해 좁은 분사 모드를 발생시킨다.In a narrow injection mode with a high flow rate ratio (upper line in Fig. 6 (a)), the dispersed phase initially flows to the top of a square pyramid or cone shape, filling most of the space in the bottom. On the other hand, a thin stream of continuous phase flows along the hydrophobic channel wall together in terms of the flow of the dispersed phase. When the dispersion phase flow is reached at the bottleneck portion connecting the capillary tube, which is the cylindrical outlet 15 and the inclined surface 16 constituting the upper side square pyramid or cone of the receiving space 11, as a result of the shear stress applied by the continuous phase Due to repeated capillary instability, a narrow injection mode is created.

한편, 낮은 유속 비를 갖는 넓은 분사 모드(도 6 (a)의 아래 줄)에서는, 분산 상의 흐름은 관성력이 모세관력에 필적하기 때문에 모세관 내부에서 긴 액실을 형성한다. 그 결과, 병목위치의 하향 흐름에서 멀리 떨어진 액적이 생긴다.On the other hand, in the wide injection mode (lower row in Fig. 6 (a)) having a low flow rate ratio, the flow of the dispersed phase forms a long liquid chamber inside the capillary because the inertial force is comparable to the capillary force. As a result, droplets are formed far away from the downward flow of the bottleneck position.

또한, 액적 형성의 동적 특성에 대한 사각뿔 또는 원뿔 구조의 꼭지각을 15에서 60도의 범위로 변화시키면서 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed by changing the apex angle of the square pyramid or conical structure for the dynamic properties of droplet formation in the range of 15 to 60 degrees.

최종적으로, 액적을 안정적이고 균일하게 생산할 수 있는 좁은 분사 모드에서 생성된 액적의 크기와 형성 속도를 유속비와 꼭지각의 함수로 나타낼 수 있다(도 6 (b)).Finally, the size and the rate of formation of the droplets generated in the narrow injection mode capable of producing the droplets stably and uniformly can be expressed as a function of the flow rate ratio and the apex angle (Fig. 6 (b)).

생성된 액적 크기는 유속 비율의 증가와 정점 각도의 증가와 함께 감소한다. 이는 유속비의 제곱근에 대략 반비례하는 것으로 확인되었다.The resulting droplet size decreases with increasing flow rate ratio and increasing vertex angle. This was confirmed to be inversely proportional to the square root of the flow rate ratio.

결과적으로, 매우 높은 단 분산도 (CV <2 %)를 갖는 직경이 36μm와 616μm 인 액적의 라이브러리는 앞서 언급 한두 가지 매개 변수를 변조함으로써 생성될 수 있다.Consequently, a library of droplets with diameters of 36 μm and 616 μm with very high monodispersity (CV <2%) can be generated by modulating the two parameters mentioned above.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명은 액적의 크기 변화의 정도를 확대하기 위하여 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)의 꼭지각을 각각 15도, 30도, 45도, 60도로 하고, 병렬 배치한 액적 생성기를 제안한다.Referring back to FIG. 1, the present invention provides the apex angles of the first to fourth droplet generating units 10, 20, 30, and 40 respectively to enlarge the degree of change in the size of the droplets by 15, 30, and 45 degrees, respectively. We propose a droplet generator arranged at 60 degrees in parallel.

이러한 액적 생성기는 통상의 해상도가 낮은 3D 프린터로 일괄 제작할 수 있다. 병렬화된 액적 생성기는 재료, 화장품 및 의약품과 관련이 있는 산업 분야의 미세 유체 응용 분야에서보다 많은 유용성과 유연성을 제공할 수 있다.Such a droplet generator can be manufactured in a batch with a low-resolution 3D printer. Parallelized droplet generators can provide more usefulness and flexibility in microfluidic applications in industrial applications involving materials, cosmetics and pharmaceuticals.

따라서, 다중 출구 (multiple outlet)가 있는 평행화된 디바이스를 통해 동시에 다양한 크기의 액적을 생성할 수 있다.Thus, it is possible to simultaneously produce droplets of various sizes through a parallelized device with multiple outlets.

특히 이것은 활성 분자의 결정 크기와 입자 모양에 대한 하류 접근법으로 가능해질 수 있는 포인트 오브 케어(point-of-care) 시장에서 중요한 접근 방법이 될 수 있다. 본 발명이 제약 애플리케이션에 적용될 수 있는지 확인하기 위해 활성 제약 성분(API)의 결정화를 수행한다. 연속 및 크기 분포 처리를 위한 API에서 아미노산의 일반적인 예로서 오일 내 물(W/O) 유화액에서 글리신 결정화의 형성을 시험한다.In particular, this can be an important approach in the point-of-care market, which may be possible with a downstream approach to the crystal size and particle shape of the active molecule. Crystallization of the active pharmaceutical ingredient (API) is performed to confirm that the present invention can be applied to pharmaceutical applications. Formation of glycine crystallization in water (W / O) emulsions in oil is tested as a general example of amino acids in APIs for continuous and size distribution processing.

본 발명을 사용하면 직경이 다른 글리신 로디드 에멀젼(glycine-loaded emulsion)을 동시에 얻을 수 있다. 이는 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40) 각각에서 생성된 글리신 로디드 에멀젼 액적의 크기가 서로 다르기 때문이다.Using the present invention, glycine-loaded emulsions of different diameters can be simultaneously obtained. This is because the sizes of the glycine loaded emulsion droplets generated in each of the first to fourth droplet generating units 10, 20, 30 and 40 are different.

여기서, 포화 글리신 용액 및 도데칸(dodecane)은 각각 분산 상 및 연속 상으로 사용된다. 포화 글리신 용액을 공급하고 다음 비 혼합 연속 상으로 구형 응집체로 유화시킨다. 가열된 유리 슬라이드에서 증발 및 후속 핵 형성 과정을 통해 가열된 유리 슬라이드 상의 균일한 핵 형성에 대해 더 작은 액적(<100 μm)이 45μm에서 134μm까지 균일한 구형 결정을 얻을 수 있었다(도 7의 (a)).Here, saturated glycine solution and dodecane are used as the dispersed phase and the continuous phase, respectively. Saturated glycine solution is fed and emulsified into spherical aggregates into the next unmixed continuous phase. Smaller droplets (<100 μm) were able to obtain uniform spherical crystals from 45 μm to 134 μm for uniform nucleation on the heated glass slides through evaporation and subsequent nucleation on the heated glass slides (FIG. 7 ( a)).

이처럼 제1 내지 제4액적생성부(10,20,30,40)의 꼭지각의 차이에 의하여 다양한 크기의 액적을 생성할 수 있으며, 에멀젼의 직경은 밀폐된 유제 내의 핵 형성에 의해 약 50%로 수축되었다(도 7의 (b)).As described above, droplets of various sizes may be generated due to a difference in apex angles of the first to fourth droplet generating units 10, 20, 30, and 40, and the diameter of the emulsion is about 50% by nucleation in a sealed emulsion. Shrinked (Fig. 7 (b)).

결과적인 결정 크기는 에멀젼 크기에 의존하는 것으로 밝혀졌으며, 단일 액적생성부의 유속비와 꼭지각을 변화시킴으로써 제어된다. 또한, 글리신 결정의 결정성은 엑스레이 회절계(XRD)에 의해 확인된다. XRD 패턴 분석 결과(도 7 (c))다형성 형태는 2θ=15도, 19도, 24도 및 30도로 다른 형태보다 상대적으로 우세한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 단 분산 API 결정의 연속 생산 및 결정 핵 생성 및 성장 조건의 고효율 스크리닝을 할 수 있음을 나타낸다.The resulting crystal size has been found to depend on the emulsion size and is controlled by changing the flow rate ratio and vertex angle of a single droplet generation. In addition, the crystallinity of the glycine crystal is confirmed by an X-ray diffractometer (XRD). As a result of XRD pattern analysis (Fig. 7 (c)), the polymorphic form was found to be relatively superior to other forms of 2θ = 15 degrees, 19 degrees, 24 degrees and 30 degrees. These results indicate that continuous production of dispersed API crystals and high efficiency screening of crystal nucleation and growth conditions are possible.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified and modified within a range not departing from the technical gist of the present invention, which is apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. will be.

10:제1액적생성부 11:수용공간
12:바디 13,14:공급관로
15:출구 16:경사면
20:제2액적생성부 30:제3액적생성부
40:제4액적생성부 50:제1공급관
60:제2공급관
10: first droplet generation unit 11: accommodation space
12: Body 13, 14: Supply pipeline
15: Exit 16: Slope
20: second droplet generation unit 30: third droplet generation unit
40: fourth droplet generating unit 50: first supply pipe
60: second supply pipe

Claims (11)

수용공간에 비 혼합성의 유체들이 공급되어, 수용공간 상부측의 출구를 통해 배출되도록 하되,
유체들의 유속 비와 수용공간 상부측에서 출구까지의 경사면의 경사각도를 조정하여 출구를 통해 배출되는 액적의 크기를 조정하는 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법.
Non-mixable fluids are supplied to the receiving space, and discharged through an outlet at the upper side of the receiving space,
Density-fluid direct method using a microfluidic device made of a 3D print that adjusts the flow rate ratio of fluids and the inclination angle of the inclined surface from the upper side of the receiving space to the outlet to adjust the size of droplets discharged through the outlet.
제1항에 있어서,
상기 수용공간을 정의하는 면은 소수성인 것을 특징으로 하는 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법.
According to claim 1,
Density-fluid direct method using a microfluidic device made of a 3D print, characterized in that the surface defining the receiving space is hydrophobic.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 경사각도는,
15 내지 60도인 것을 특징으로 하는 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The inclination angle,
Density-fluid direct method using a microfluidic device manufactured by 3D printing, characterized in that it is 15 to 60 degrees.
제3항에 있어서,
상기 경사각도가 서로 다른 다수의 수용공간을 이용하여 각각 크기가 다른 액적을 생성하는 3D 프린트로 제작된 미세 유체 디바이스를 이용한 밀도차-유체직속 방법.
According to claim 3,
Density-fluid direct method using a microfluidic device made of a 3D print that generates droplets of different sizes using a plurality of receiving spaces having different inclination angles.
소수성 면을 제공하는 수용공간을 제공하여, 공급된 비 혼합성의 제1유체와 제2유체를 이용하여 액적을 생성하되, 제1유체와 제2유체의 유속비에 의해 생성되는 액적의 크기가 제어되는 복수의 액적생성부;
각각 제1유체와 제2유체를 액적생성부들에 동시에 공급하는 제1공급관 및 제2공급관을 포함하되,
복수의 상기 액적생성부 각각은,
내부에 수용공간이 마련된 바디;
상기 제1공급관과 제2공급관 각각에 연통되어 상기 수용공간에 제1유체와 제2유체를 공급하는 공급관로들;
상기 바디의 상면에서 상기 수용공간과 연통되어 액적을 배출하는 출구; 및
상기 수용공간의 상부측으로부터 상기 출구까지 사각뿔 또는 원뿔 형태의 공간을 형성하는 경사면을 포함하는 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
By providing an accommodation space that provides a hydrophobic surface, droplets are generated using the supplied non-mixed first fluid and second fluid, but the size of the droplets generated by the flow rate ratio of the first fluid and the second fluid is controlled. A plurality of droplet generation units;
It includes a first supply pipe and a second supply pipe for supplying the first fluid and the second fluid to the droplet generating units, respectively,
Each of the plurality of the droplet generating portion,
A body having an accommodation space therein;
Supply pipes communicating with each of the first supply pipe and the second supply pipe to supply a first fluid and a second fluid to the accommodation space;
An outlet communicating with the accommodation space on the upper surface of the body to discharge droplets; And
A device for parallel production of droplets of various sizes using a density difference-fluid straightness including an inclined surface forming a square pyramid or cone-shaped space from the upper side of the receiving space to the outlet.
삭제delete 제5항에 있어서,
복수의 상기 액적생성부들 각각은 상기 경사면의 경사각도인 꼭지각이 서로 다른 것을 특징으로 하는 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
The method of claim 5,
Each of the plurality of droplet generation units is a droplet size parallel production device using a density difference-fluid direct current, characterized in that the vertex angle is different from the inclination angle of the inclined surface.
제7항에 있어서,
상기 꼭지각은 15 내지 60도인 것을 특징으로 하는 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
The method of claim 7,
The apex angle is 15 to 60 degrees, characterized in that the density difference-a liquid droplet parallel production apparatus of various sizes using a fluid direct.
제5항에 있어서,
상기 바디는,
소수성인 것을 특징으로 하는 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
The method of claim 5,
The body,
A device for parallel production of droplets of various sizes using density difference-fluid direct, characterized in that they are hydrophobic.
제5항에 있어서,
상기 수용공간은,
밑면의 한 변의 길이가 8~12mm이며, 밑면에 대해 수직인 측면부의 높이가 15~20mm, 상기 경사면의 높이가 14~18mm인 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
The method of claim 5,
The accommodation space,
A device for parallel production of droplets of various sizes using a density difference-fluid straightness, wherein the length of one side of the base is 8 to 12 mm, the height of the side portion perpendicular to the base is 15 to 20 mm, and the height of the slope is 14 to 18 mm.
제5항에 있어서,
복수의 액적생성부들과 상기 제1공급관 및 제2공급관은 3D프린터로 동시에 일체형으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 밀도차-유체직속을 이용한 다양한 크기의 액적 병렬 생산 장치.
The method of claim 5,
A plurality of droplet generation units and the first supply pipe and the second supply pipe are 3D printers simultaneously printing integrally with a variety of sizes of liquid droplets using a density difference-fluid directivity.
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