KR102346313B1 - Modular micro-fluidic chip - Google Patents
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Abstract
한 개의 유체 칩을 이용하여 다양한 용량의 액체 정량이 가능하고, 이를 통해 비용을 절감할 수 있는 모듈형 유체 칩을 개시한다.
모듈형 유체 칩은 복수개의 챔버를 포함하는 코어, 및 코어에 결합되고, 복수개의 챔버 중 적어도 하나와 연결되거나, 복수개의 챔버 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 포함하는 커버를 포함한다.Disclosed is a modular fluid chip capable of quantifying liquids of various capacities using a single fluid chip, thereby reducing costs.
The modular fluid chip includes a core including a plurality of chambers, and a cover coupled to the core and comprising at least one flow path configured to be connected to at least one of the plurality of chambers or to connect at least two or more of the plurality of chambers. include
Description
본 발명은 모듈형 유체 칩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 정량 가능하고, 다른 모듈형 유체 칩과 연결 가능한 모듈형 유체 칩에 관한 것이다.The present invention relates to a modular fluid chip, and more particularly, to a modular fluid chip capable of quantifying a fluid and connectable to other modular fluid chips.
기존의 진단 기법의 단점을 극복하기 위해 랩온어칩(Lab-on-a-chip, LOC) 기술이 각광을 받고 있다. 랩온어칩 기술은 NT, IT, BT의 융합기술의 대표적인 예로 MEMS나 NEMS와 같은 기술을 이용하여 시료의 희석, 혼합, 반응, 분리, 정량 등 시료의 모든 전처리 및 분석 단계를 하나의 칩 위에서 수행하도록 하는 기술을 말한다.Lab-on-a-chip (LOC) technology is in the spotlight to overcome the shortcomings of existing diagnostic techniques. Lab-on-a-chip technology is a representative example of convergence technology of NT, IT, and BT. Using technologies such as MEMS or NEMS, all pre-processing and analysis steps of the sample, such as dilution, mixing, reaction, separation, and quantification, are performed on a single chip. skills that make it happen.
이와 같은, 랩온어칩 기술이 적용된 미세유체 장치(microfluidic devices)는 반응채널을 흐르는 유체 시료의 유동 혹은 반응채널에 공급된 유체 시료와 시약의 반응을 분석 및 진단함은 물론, 유체 시료의 제어와 관련된 여러 단계의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 유리, 실리콘 또는 플라스틱으로 된 수 ㎠ 크기의 소형의 칩 상에 분석에 필요한 다수의 유닛이 구비된 형태로 제작된다.Such microfluidic devices to which the lab-on-a-chip technology is applied analyze and diagnose the flow of a fluid sample flowing through a reaction channel or a reaction between a fluid sample and a reagent supplied to the reaction channel, as well as control and control the fluid sample. It is manufactured in a form in which a plurality of units necessary for analysis are provided on a small chip of several cm2 in size made of glass, silicon, or plastic so that various related steps of processing and manipulation can be performed on a single chip.
구체적으로, 미세유체 장치는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버, 유체가 흐를 수 있는 반응채널, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브, 그리고 유체를 받아 소정의 기능을 수행할 수 있는 여러 가지 기능성 유닛 등을 포함하여 구성된다.Specifically, the microfluidic device includes a chamber capable of confinement of a small amount of fluid, a reaction channel through which the fluid can flow, a valve capable of regulating the flow of the fluid, and various functional units capable of receiving the fluid and performing predetermined functions. and so on.
그러나, 종래의 미세유체 장치는 실험 목적에 따라 다수의 미세유체 장치와 연관된 기능을 가지도록 제작되므로, 하나의 기능에 문제가 생기거나 변동사항이 생겨도 장치 전체를 새로 제작해야만 하고, 이로 인해 제조비용이 증가함은 물론, 관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.However, since the conventional microfluidic device is manufactured to have functions related to a plurality of microfluidic devices according to the purpose of the experiment, even if there is a problem or change in one function, the entire device must be newly manufactured, and thus the manufacturing cost As well as this increase, there was a problem that management was not easy.
또한, 종래의 미세유체 장치는 미리 설정된 하나의 정량값으로만 액체의 정량이 가능하도록 제작됨에 따라, 한 개의 미세유체 장치를 통해 다양한 용량의 액체 정량이 불가능한 문제점이 있었다. In addition, as the conventional microfluidic device is manufactured so that the liquid can be quantified with only one predetermined quantitative value, there is a problem in that it is impossible to quantify the liquid of various capacities through one microfluidic device.
아울러, 다양한 용량의 액체 정량을 수행하기 위하여 정량값이 다르게 적용된 복수개의 미세유체 장치를 별도 구비해야만 함에 따라, 비용이 증가하게되는 문제점이 있었다.In addition, as a plurality of microfluidic devices to which different quantitative values are applied must be separately provided in order to quantify liquids of various capacities, there is a problem in that the cost increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 한 개의 유체 칩을 이용하여 다양한 용량의 액체 정량이 가능하고, 이를 통해 비용을 절감할 수 있는 모듈형 유체 칩을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a modular fluid chip capable of quantifying liquids of various capacities using a single fluid chip, thereby reducing costs. will do
또한, 독립적으로 미리 설정된 기능을 수행할 수 있고, 다른 모듈형 유체 칩과 선택적으로 연결되어 하나의 유체 시스템을 구현할 수 있는 모듈형 유체 칩을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a modular fluid chip capable of independently performing preset functions and selectively connected to other modular fluid chips to implement one fluid system.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 복수개의 챔버를 포함하는 코어; 및 상기 코어에 결합되고, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 하나와 연결되거나, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 포함하는 커버;를 포함한다.A modular fluid chip according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes a core including a plurality of chambers; and a cover coupled to the core and connected to at least one of the plurality of chambers or including at least one flow path configured to connect at least two or more of the plurality of chambers.
상기 코어는, 상기 복수개의 챔버로부터 이격된 위치에 마련되어 상기 적어도 하나의 유로와 연결 가능한 제1 채널; 및 상기 복수개의 챔버 중 적어도 어느 하나에 연결되어 상기 적어도 하나의 유로와 연결 가능한 제2 채널;을 더 포함할 수 있다.The core may include: a first channel provided at a location spaced apart from the plurality of chambers and connectable to the at least one flow path; and a second channel connected to at least one of the plurality of chambers and connectable to the at least one flow path.
각 챔버의 저장용량은 상기 각 챔버와 연결되는 채널의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다.The storage capacity of each chamber may represent a value reflecting the storage capacity of a channel connected to each chamber.
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 상기 복수개의 챔버에 비하여 더 작은 부피로 마련될 수 있다.The first channel and the second channel may have a smaller volume than that of the plurality of chambers.
상기 코어는, 3D 프린팅을 통하여 일체형으로 제작되거나, 사출성형을 통하여 결합 및 분리 가능한 복수개의 모듈형태로 제작될 수 있다.The core may be manufactured integrally through 3D printing or may be manufactured in the form of a plurality of modules that can be combined and separated through injection molding.
상기 적어도 하나의 유로는 저장용량이 큰 순서대로 유체가 충진될 수 있도록 상기 복수개의 챔버를 서로 연결할 수 있다.The at least one flow path may connect the plurality of chambers to each other so that the fluid may be filled in an order of increasing storage capacity.
상기 커버는 상기 코어의 외면에 탈착 가능한 필름 형태로 마련될 수 있다.The cover may be provided in the form of a detachable film on the outer surface of the core.
상기 커버는, 상기 코어의 외면에 탈착 가능하고, 내측에 상기 적어도 하나의 유로가 마련되는 제1 커버부재; 및 상기 제1 커버부재의 외면에 부착되고, 상기 적어도 하나의 유로에 충진된 유체가 외부공간으로 유출되는 것을 방지하도록 구성되는 제2 커버부재;를 포함할 수 있다.The cover may include: a first cover member detachable from the outer surface of the core and having the at least one flow path provided therein; and a second cover member attached to the outer surface of the first cover member and configured to prevent the fluid filled in the at least one flow path from flowing out to an external space.
상기 커버는, 상기 적어도 하나의 유로와 연결되는 복수개의 챔버 중 처음으로 유체가 충진될 제1 챔버와 연결되고, 유체가 주입되는 유체주입구; 및 상기 적어도 하나의 유로와 연결되는 복수개의 챔버 중 마지막으로 유체가 충진될 제2 챔버와 연결되고, 상기 복수개의 챔버에 유체가 충진될 경우 상기 복수개의 챔버 내의 공기가 배출되는 공기배출구;를 포함할 수 있다.The cover may include: a fluid inlet connected to a first chamber to be filled with a fluid first among a plurality of chambers connected to the at least one flow path, and into which a fluid is injected; and an air outlet connected to a second chamber to be filled with a fluid last among a plurality of chambers connected to the at least one flow path, and through which air in the plurality of chambers is discharged when the plurality of chambers are filled with a fluid; can do.
상기 공기배출구에 설치되고, 유체로부터 기포를 제거 가능한 에어필터;를 더 포함할 수 있다.It may further include an air filter installed at the air outlet and capable of removing air bubbles from the fluid.
상기 에어필터는 친수성(hydrophilic) 유체로부터 기포를 제거 가능한 소수성(hydrophobic) 소재로 마련될 수 있다.The air filter may be made of a hydrophobic material capable of removing air bubbles from a hydrophilic fluid.
상기 에어필터는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluore ethylene, PTFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소수성 소재로 마련될 수 있다.The air filter may be made of one or more hydrophobic materials selected from the group consisting of polytetrafluore ethylene (PTFE), polyethylene terephtalate (PET), and polyvinyl chloride.
상기 에어필터는 소수성 유체로부터 기포를 제거 가능한 친수성 소재로 마련될 수 있다.The air filter may be made of a hydrophilic material capable of removing air bubbles from the hydrophobic fluid.
상기 에어필터는 친수성 유체 및 소수성 유체가 혼합된 혼합유체로부터 기포를 제거할 수 있도록 일면에 소수성 소재가 마련되고, 타 면에 친수성 소재가 마련될 수 있다.The air filter may be provided with a hydrophobic material on one surface and a hydrophilic material on the other surface to remove air bubbles from the mixed fluid in which the hydrophilic fluid and the hydrophobic fluid are mixed.
유체를 감지하고, 이를 전기적 신호로 발생시키는 유체감지센서; 및 상기 전기적 신호의 유무에 따라 상기 유체주입구를 개폐하도록 구성되는 개폐밸브;를 더 포함할 수 있다.a fluid sensor for detecting a fluid and generating it as an electrical signal; and an opening/closing valve configured to open and close the fluid inlet according to the presence or absence of the electrical signal.
상기 커버는, 상기 유체주입구와 상기 제1 챔버를 서로 연결하고, 상기 유체주입구를 통해 주입된 유체를 상기 제1 챔버로 안내하는 제1 연결채널; 상기 제1 연결채널로부터 분기되어 외부공간과 상기 제1 챔버를 서로 연결하고, 상기 제1 챔버를 통과하여 내측으로 유입된 유체를 상기 외부공간으로 안내하는 제2 연결채널; 상기 공기배출구와 상기 제2 챔버를 서로 연결하고, 상기 제2 챔버에 충진되는 유체를 상기 공기배출구로 안내하는 제3 연결채널; 및 상기 제3 연결채널로부터 분기되어 상기 외부공간과 상기 제2 챔버를 서로 연결하고, 외부로부터 주입된 공기를 상기 제2 챔버로 안내하는 제4 연결채널;을 포함할 수 있다.The cover may include: a first connection channel connecting the fluid inlet and the first chamber to each other and guiding the fluid injected through the fluid inlet to the first chamber; a second connection channel branched from the first connection channel to connect the external space and the first chamber to each other, and to guide the fluid flowing inward through the first chamber to the external space; a third connection channel connecting the air outlet and the second chamber to each other and guiding the fluid filled in the second chamber to the air outlet; and a fourth connection channel branched from the third connection channel to connect the external space and the second chamber to each other, and guide air injected from the outside to the second chamber.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 적어도 하나의 챔버를 가지는 코어; 및 상기 코어에 결합되고 상기 적어도 하나의 챔버와 연결되도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 가지는 베이스;를 포함한다.A modular fluid chip according to another embodiment of the present invention includes a core having at least one chamber; and a base coupled to the core and having at least one flow path configured to be connected to the at least one chamber.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 적어도 하나의 챔버를 가지는 코어셀 및 솔리드 형태로 마련되는 더미셀을 포함하는 코어; 및 상기 코어셀에 결합되고, 상기 적어도 하나의 챔버와 연결되도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 포함하는 커버;를 포함한다.A modular fluid chip according to another embodiment of the present invention includes a core including a core cell having at least one chamber and a dummy cell provided in a solid form; and a cover coupled to the core cell and including at least one flow path configured to be connected to the at least one chamber.
본 발명의 실시예에 따르면, 코어에 마련되는 복수개의 챔버를 코어의 외면에 탈착 가능한 커버를 이용하여 설정된 정량값에 따라 적어도 하나 또는 둘 이상 연결함으로써, 다양한 저장공간을 생성할 수 있고, 이를 통해 한 개의 유체 칩을 통해 다양한 용량의 액체 정량이 가능할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by connecting at least one or two or more of a plurality of chambers provided in the core according to a set quantitative value using a removable cover on the outer surface of the core, various storage spaces can be created, and through this Liquid quantification of various volumes may be possible through a single fluid chip.
또한, 한 개의 유체 칩을 통해 다양한 용량의 액체 정량이 가능함에 따라, 비용을 절감할 수 있다.In addition, as liquid quantification of various capacities is possible through a single fluid chip, cost can be reduced.
또한, 유체 칩을 모듈 형태로 형성함으로써, 독립적으로 미리 설정된 기능을 수행하거나, 다른 모듈형 유체 칩과 연결되어 다양한 기능이 복합적으로 적용된 하나의 유체 시스템을 구현할 수 있다.In addition, by forming the fluid chip in the form of a module, it is possible to independently perform a preset function or to be connected to another modular fluid chip to implement a single fluid system to which various functions are complexly applied.
또한, 유체 시스템에 적용될 경우, 특정 부분이 변형 또는 파손될 경우에도 해당 부분의 모듈형 유체 칩만을 교체 가능하여 관리가 용이하고, 비용을 절감할 수 있다.In addition, when applied to a fluid system, even when a specific part is deformed or damaged, only the modular fluid chip of the corresponding part can be replaced, so that management is easy and cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 유체가 충진되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 6은 유로와 연결되는 챔버의 단부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ - Ⅷ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 9의 X - X선을 따라 절개한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 11의 분해 사시도이다.1 is a perspective view showing a modular fluid chip according to a first embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a modular fluid chip according to a first embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a process in which a fluid is filled in a modular fluid chip according to a first embodiment of the present invention.
4A and 4B are perspective views illustrating a modular fluid chip according to a second embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a modular fluid chip according to a third embodiment of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating an end structure of a chamber connected to a flow path.
7 is a plan view illustrating a modular fluid chip according to a fourth embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII - VIII of FIG.
9 is a plan view illustrating a modular fluid chip according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X - X of FIG. 9 .
11 is a perspective view illustrating a modular fluid chip according to a sixth embodiment of the present invention.
12 is an exploded perspective view of FIG. 11 ;
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described herein may be variously modified. Certain embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are only provided to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical spirit is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, and it should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above terminology is used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, as used herein, a “module” or “unit” for a component performs at least one function or operation. In addition, a “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of “modules” or a plurality of “units” other than a “module” or “unit” to be performed in specific hardware or to be executed in at least one processor may be integrated into at least one module. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be abbreviated or omitted.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩에 유체가 충진되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a modular fluid chip according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a modular fluid chip according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a first embodiment of the present invention. A diagram schematically illustrating a process in which a fluid is filled in a modular fluid chip according to an embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100)(이하 ‘모듈형 유체 칩(100)’이라 함)은 유체를 정량할 수 있고, 다른 모듈형 유체 칩(미도시)에 선택적으로 연결 가능한 모듈 형태로 마련된다.1 and 2 , the modular fluid chip 100 (hereinafter referred to as 'modular fluid chip 100') according to the first embodiment of the present invention can quantify fluid, and other modular types It is provided in the form of a module selectively connectable to a fluid chip (not shown).
모듈형 유체 칩(100)은 다른 기능을 수행하는 모듈형 유체 칩(미도시)과 연결되어, 다양한 구조의 유체 유동 시스템(미도시)을 구현한다. 예시적으로, 모듈형 유체 칩(100)은 다른 모듈형 유체 칩들과 수평방향 및 수직방향으로 연결되어 하나의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있다.The
모듈형 유체 칩(100)과 다른 모듈형 유체 칩을 통해 구현된 유체 유동 시스템은 체액, 혈액, 타액, 피부세포를 포함하는 액체 시료 등과 같은 유체로부터 샘플 채취, 샘플 파쇄, 채취된 샘플로부터 유전자 또는 단백질 등과 같은 물질 추출, 필터링, 믹싱, 저장, 밸브, RT-PCR 등을 포함하는 중합효소연쇄반응 등을 이용한 증폭, 항원항체반응, 친화크로마토그래피(Affinity Chromatography) 및 전기적 센싱, 전기화학적 센싱, 캐패시터형 전기적 센싱, 형광물질을 포함하거나 포함하지 않는 광학적 센싱 등의 분석/검출 과정을 수행할 수 있다. 그러나, 모듈형 유체 칩(100)을 통해 구현된 유체 유동 시스템은 반드시 상기한 기능으로 한정되는 것은 아니며, 유체 분석 및 진단을 위한 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 유체 유동 시스템은 유체가 진입하여, 유체 내 세포가 파쇄되고, 필터링된 후, 유전자가 증폭되고, 증폭된 유전자에 형광물질이 부착되어 관찰되도록 하는 일련의 처리가 가능하도록 구성될 수 있다. The fluid flow system implemented through the
또한, 유체 유동 시스템은 또 다른 유체 유동 시스템(미도시)과의 연결을 통하여 팩토리온어칩(Factory-on-a-chip) 기술을 구현할 수 있다. 이를 통해 복수의 유체 유동 시스템을 통해서 서로 다른 유체에 관한 분석 및 진단을 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 유체와 관련된 모든 실험(예컨대, 화학반응 및 물질합성 등)을 동시에 수행할 수 있다.In addition, the fluid flow system may implement a factory-on-a-chip technology through connection with another fluid flow system (not shown). Through this, analysis and diagnosis of different fluids can be simultaneously performed through a plurality of fluid flow systems, and all fluid-related experiments (eg, chemical reaction and material synthesis) can be simultaneously performed.
모듈형 유체 칩(100)은 코어(110) 및 커버(120)를 포함한다.The
코어(110)는 3D 프린팅을 통하여 일체형으로 제작되거나, 사출성형을 통하여 결합 및 분리 가능한 복수개의 모듈형태로 마련될 수 있다. 그러나, 코어 (110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, MEMS, CNC가공, 임프린팅(imprinting), 고분자 캐스팅 등과 같은 다양한 기술을 이용하여 제작될 수 있다.The
코어(110)는 외부에서 내부에 흐르는 유체의 유동을 육안으로 확인 할 수 있도록 전체가 투명도를 가지거나, 일부가 투명도를 가지도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 코어(110)는 유리 등과 같은 비결정질(amorphous) 물질, 나무, 고분자 수지, 금속 및 엘라스토머 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 이들의 조합을 통하여 형성될 수 있다. 그러나, 코어(110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 재질로 형성될 수 있다.The
코어(110)는 개별적으로 미리 설정된 저장용량을 갖는 복수개의 챔버(111)를 포함한다.The
복수개의 챔버(111)는 내부에 충진된 유체를 수직방향으로 안내할 수 있도록 수직방향의 길이가 내경보다 더 큰 값을 가지는 구멍의 형태로 형성될 수 있다. The plurality of
복수개의 챔버(111)는 가장 큰 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a), 가장 작은 저장용량을 가지는 제2 챔버(111b) 및 제1 챔버(111a)의 저장용량과 제2 챔버(111c)의 저장용량 사이의 저장용량 값을 가지는 제3 챔버(111c)를 포함할 수 있다. The plurality of
예시적으로, 제1 챔버(111a)는 10μL(마이크로리터)의 저장용량을 가지고, 제2 챔버(111b)는 2μL의 저장용량을 가지며, 제3 챔버(111c)는 5μL의 저장용량을 가질 수 있다. 그러나, 제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b) 및 제3 챔버(111c)의 저장용량은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 값으로 변경되어 적용될 수 있다.Exemplarily, the
제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b) 및 제3 챔버(111c)는 코어(110) 내에 각각 복수개로 마련될 수 있다.The
본 실시예에서는 복수개의 챔버(111)가 모두 여섯 개로 구성되어 있으나, 복수개의 챔버(111)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이보다 더 적거나, 더 많은 수의 챔버들로 구성될 수 있다.In the present embodiment, all of the plurality of
제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b) 및 제3 챔버(111c)는 동일한 내경의 크기를 가질 수 있다. 그리고, 제1 챔버(111a)는 제2 챔버(111b) 및 제3 챔버(111c)에 비하여 가장 긴 수직방향의 길이를 가지며, 제3 챔버(111c)는 제2 챔버(111b)에 비하여 더 긴 수직방향의 길이를 가질 수 있다.The
코어(110)는 복수개의 챔버(111)와 연결되는 복수개의 채널(112)을 더 포함할 수 있다.The
복수개의 채널(112)은 내부에 충진된 유체를 수직방향으로 안내할 수 있도록 수직방향의 길이가 내경보다 더 큰 값을 가지는 구멍의 형태로 형성될 수 있다.The plurality of
복수개의 채널(112)은 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나와 간접적으로 연결되는 제1 채널(112a)과, 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나와 직접적으로 연결되는 제2 채널(112b)을 포함할 수 있다.The plurality of
제1 채널(112a)은 코어(110) 내에서 복수개의 챔버(111)로부터 이격된 위치에 마련되고, 후술할 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)와 연결되어 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.The
일 예로, 제1 채널(112a)은 제1 챔버(111a)와 동일한 길이를 가지며, 커버(120)에 마련된 유로(120a)를 통하여 제1 챔버(111a)에 간접적으로 연결될 수 있다. For example, the
제2 채널(112b)은 복수개의 챔버(111) 중 적어도 어느 하나에 직접적으로 연결될 수 있다. The
일 예로, 제2 채널(112b)은 제1 채널(112a)에 비하여 더 짧은 길이를 가지며, 제2 챔버(111b)와 직접적으로 연결되거나, 제3 챔버(111c)와 직접적으로 연결될 수 있다. 제2 챔버(111b)에 연결되는 제2 채널(112b)은 제1 챔버(111a)의 길이와 제2 챔버(111b)의 길이의 차이와 동일한 길이를 가질 수 있다. 그리고, 제3 챔버(111c)에 연결되는 제2 채널(112b)은 제1 챔버(111a)의 길이와 제3 챔버(111c)의 길이의 차이와 동일한 길이를 가질 수 있다.For example, the
각 챔버(제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b), 제3 챔버(111c))의 저장용량은 각 챔버(제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b), 제3 챔버(111c))와 연결되는 채널(제1 채널(112a), 제2 채널(112b))의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다.The storage capacity of each chamber (the
예를 들어, 도 1의 경우, 제1 챔버(111a)의 저장용량은 제1 챔버(111a) 및 제1 챔버(111a)와 연결된 제1 채널(112a)의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다. 그리고, 제2 챔버(111b)의 저장용량은 제2 챔버(111b) 및 제2 챔버(111b)와 연결된 제1 채널(112a) 및 제2 채널(112b)의 저장용량이 반영된 값을 나타내며, 제3 챔버(111c)의 저장용량은 제3 챔버(111c)및 제3 챔버(111c)와 연결된 제1 채널(112a) 및 제2 채널(112b)의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다.For example, in the case of FIG. 1 , the storage capacity of the
이에 따라, 모듈형 유체 칩(100)에 유체가 주입될 경우, 복수개의 채널(112)에 충진되는 유체에 의한 정량오차가 제거될 수 있다.Accordingly, when the fluid is injected into the
또한, 복수개의 채널(112) 및 적어도 하나의 유로(120a)는 복수개의 챔버(111)에 비하여 더 작은 부피로 마련될 수 있다. 이를 통해, 정량오차를 최소화할 수 있다.In addition, the plurality of
복수개의 채널(112) 및 적어도 하나의 유로(120a)는 동일한 내경의 크기를 가질 수 있다.The plurality of
이를 통해, 유체의 흐름 시 코어(110)와 커버(120) 사이에 유체의 압력이 높아지거나 유체의 흐름이 불안정한 현상을 예방할 수 있다.Through this, it is possible to prevent a phenomenon in which the pressure of the fluid is increased between the core 110 and the
즉, 복수개의 채널(112) 및 적어도 하나의 유로(120a)가 서로 대응되는 형상 및 크기를 가지고 유체의 이동 경로를 형성하는 것은, 유체가 하나의 모듈에서 다른 모듈로 이동될 때 예측 가능한 유속을 가질 수 있게 한다. 종래의 일부 미세 유체 유동 장치들에서는 튜브를 통해서 유체를 이송시킨다. 튜브를 이용하는 미세 유체 유동 장치의 경우, 튜브와 장치가 연결되는 부분에서 채널의 너비에 차이가 생기거나 채널에 공간이 생겨 유체에 볼텍스를 일으킬 수 있다. 이러한 볼텍스는 유속의 급격한 변화를 일으킬 뿐만 아니라 액적의 형상을 변형시킬 수 있다. 또는, 유체 내의 물질들에 물리적 충격을 주거나 물질의 이동을 방해할 수 있다. 따라서, 복수개의 채널(112) 및 적어도 하나의 유로(120a)가 서로 대응되는 형상 및 크기를 가지고 유체의 이동 경로를 형성하는 것은 단순히 모듈들 간의 연결을 보장하는 기능에 더하여 유체의 안정적인 유속과 물질의 안정적인 이동을 가능하게 한다.That is, when the plurality of
일 예로, 복수개의 채널(112) 및 적어도 하나의 유로(120a)는 단면이 원형, 또는 다각형 또는 타원 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 내경의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 크기 및 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.For example, the plurality of
도 6을 참조하면, 유로(120a)와 연결되는 챔버(111)의 단부(p1)는 유로(120a)를 향하여 내경의 크기가 점차 좁아지는 구조로 형성될 수 있다. 예시적으로, 유로(120a)에 접하는 챔버(111)의 개구부는 유로(120a)와 동일한 내경의 크기를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the end p1 of the
이를 통해, 유체의 유동 시 공기가 코어(110) 내에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.Through this, it is possible to prevent air from remaining in the
도 1 및 도 2를 참조하면, 커버(120)는 코어(110)에 결합되고, 적어도 하나의 유로(120a)를 포함한다.1 and 2 , the
적어도 하나의 유로(120a)는 미리 설정된 정량값에 따라 적어도 하나의 챔버(111)와 연결되고, 내부에 흐르는 유체를 수평방향으로 안내한다.The at least one
더 자세하게는, 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)는, 챔버의 저장용량이 미리 설정된 정량값과 일치되도록, 복수개의 챔버(111) 중 적어도 하나와 연결되거나, 복수개의 챔버(111) 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성된다.In more detail, the at least one
일 예로, 정량값이 10μL로 설정될 경우, 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)는 10μL의 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a)와 연결될 수 있다. 보다 자세하게는, 정량값이 10μL로 설정될 경우, 적어도 하나의 유로(120a)는 10μL의 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a) 및 제1 챔버(111a)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a)을 서로 연결할 수 있다.For example, when the quantitative value is set to 10 μL, at least one
다른 예로, 정량값이 19μL로 설정될 경우, 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)는 도 1에 도시된 바와 같이 10μL의 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a), 5μL의 저장용량을 가지는 제3 챔버(111c), 그리고 개별적으로 2μL의 저장용량을 가지는 복수개의 제2 챔버(111b)를 서로 연결할 수 있다. 보다 자세하게는, 정량값이 19μL로 설정될 경우, 적어도 하나의 유로(120a)는, 제1 챔버(111a)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a)과 제1 챔버(111a), 제1 챔버(111a)와 제3 챔버(111c)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a), 제3 챔버(111c)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a)과 제3 챔버(111c), 제3 챔버(111c)에 직접적으로 연결된 제2 채널(112b)과 제2 챔버(111b)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a), 제2 챔버(111b)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a)과 제2 챔버(111b), 제2 챔버(111b) 에 직접적으로 연결된 제2 채널(112b)과 또 다른 제2 챔버(111b)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a), 및 또 다른 제2 챔버(111b)의 일 측에 마련된 제1 채널(112a)과 또 다른 제2 챔버(111b)를 서로 연결할 수 있다.As another example, when the quantitative value is set to 19 μL, at least one
즉, 본 모듈형 유체 칩(100)은 코어(110)에 부착되는 커버(120)의 교체가 가능하고, 커버(120)에 마련되는 유로(120a)가 복수개의 챔버(111) 중 적어도 하나와 연결되거나, 복수개의 챔버(111) 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성됨에 따라, 다양한 용량으로 유체의 정량을 수행할 수 있다.That is, in the
적어도 하나의 유로(120a)는 챔버들의 저장용량의 합이 미리 설정된 정량값에 대응되도록 복수개의 챔버(111) 중 적어도 둘 이상을 서로 연결하되, 저장용량이 큰 순서대로 유체가 충진될 수 있도록 챔버들을 서로 연결할 수 있다.The at least one
일 예로, 도 3을 참조하면, 적어도 하나의 유로(120a)는 모듈형 유체 칩(100)으로 주입된 유체가 가장 큰 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a), 다음으로 큰 저장용량을 가지는 제3 챔버(111c) 및 가장 작은 저장용량을 가지는 제2 챔버(111b)의 순으로 충진될 수 있도록, 제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b) 및 제3 챔버(111c)를 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 유체가 충진되는 챔버(111)가 최소화될 수 있다.For example, referring to FIG. 3 , the at least one
도 1 및 도 2를 참조하면, 커버(120)는 코어(110)의 상면 및 하면에 각각 결합되고, 코어(110)의 외면에 탈착 가능한 필름 형태로 마련될 수 있다.1 and 2 , the
커버(120)는 제1 커버부재(121) 및 제2 커버부재(122)를 포함할 수 있다.The
제1 커버부재(121)는 코어(110)의 외면에 탈착 가능할 수 있다. 그리고, 제1 커버부재(121) 의 내측에는 적어도 하나의 유로(120a)가 마련될 수 있다.The
예시적으로, 제1 커버부재(121)의 일면 및 타면에는 접착층(미도시)이 마련될 수 있다. 이를 통해, 제1 커버부재(121)의 일면은 코어(110)의 외면에 탈착 가능하고, 제1 커버부재(121)의 타면은 후술할 제2 커버부재(122)와 결합될 수 있다. 그리고, 제1 커버부재(121)는 투명 또는 불투명한 재질로 형성될 수 있다.For example, an adhesive layer (not shown) may be provided on one surface and the other surface of the
제2 커버부재(122)는 제1 커버부재(121)의 외형에 대응되는 형상으로 형성되어, 접착층(미도시)이 마련된 제1 커버부재(121)의 외면에 부착될 수 있다. 이를 통해, 제2 커버부재(122)는 적어도 하나의 유로(120a)에 충진되는 유체가 외부공간으로 유출되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.The
예시적으로, 제2 커버부재(122)는 투명한 재질로 형성될 수 있다.For example, the
또한, 커버(120)는 유체주입구(123) 및 공기배출구(124)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 유체주입구(123)는 제1 커버부재(121) 및 제2 커버부재(122)를 관통하여 형성될 수 있다. 그리고, 유체주입구(123)는 적어도 하나의 유로(120a)와 연결되는 복수개의 챔버(111) 중 처음으로 유체가 충진될 제1 챔버(111a)와 연결될 수 있다. 또한, 유체주입구(123)는 다른 모듈형 유체 칩(미도시) 혹은 별도의 유체주입장치(미도시) 등과 연결될 수 있다. 이를 통해 유체주입구(123)에는 다른 모듈형 유체 칩(미도시) 혹은 별도의 유체주입장치(미도시)로부터 배출된 유체가 주입될 수 있다.1 and 2 , the
공기배출구(124)는 제1 커버부재(121) 및 제2 커버부재(122)를 관통하여 형성될 수 있다. 그리고, 공기배출구(124)는 적어도 하나의 유로(120a)와 연결되는 복수개의 챔버(111) 중 마지막으로 유체가 충진될 제2 챔버(111b)와 연결되어 챔버에 흐르는 유체의 유동을 가능하게 한다. 또한, 공기배출구(124)는 복수개의 챔버(111)에 유체가 충진될 경우, 일방향으로 이동되는 챔버 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.The
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(200)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
참고로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(200)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, each configuration for describing the
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.4A and 4B are perspective views illustrating a modular fluid chip according to a second embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(200)(이하 ‘모듈형 유체 칩(200)’이라 함)은 내부에 충진되는 유체로부터 기포를 제거하도록 구성된다.4A, the modular fluid chip 200 (hereinafter referred to as 'modular fluid chip 200') according to the second embodiment of the present invention is configured to remove air bubbles from the fluid filled therein.
모듈형 유체 칩(200)은 공기배출구(124)에 설치되고, 유체로부터 기포를 제거 가능한 에어필터(150)를 더 포함할 수 있다.The
에어필터(150)는 커버(120)의 외면에 부착 가능한 필름 형태로 형성되고, 공기배출구(124)를 가리도록 커버(120)의 외면에 부착될 수 있다.The
에어필터(150)는 복수개의 챔버(111)에 충진되는 유체로부터 기포만을 통과시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 코어(110)로 주입된 유체는 일방향으로 이동하며 복수개의 챔버(111)를 순차적으로 모두 충진시킨 후, 공기배출구(124)에 설치된 에어필터(150)에 가로막혀 자동적으로 유동이 제한될 수 있다.The
일 실시예로, 에어필터(150)는 친수성(hydrophilic) 유체로부터 기포를 제거 가능한 소수성(hydrophobic) 소재로 마련되거나, 표면에 소수성 물질이 코팅된 섬유조직의 형태로 마련될 수 있다. 예시적으로, 에어필터(150)는 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluore ethylene, PTFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소수성 소재로 마련될 수 있다.In one embodiment, the
다른 실시예로, 에어필터(150)는 소수성 유체로부터 기포를 제거 가능한 친수성 소재로 마련되거나, 표면에 친수성 물질이 코팅된 섬유조직의 형태로 마련될 수 있다.In another embodiment, the
또 다른 실시예로, 에어필터(150)는 친수성 유체 및 소수성 유체가 혼합된 혼합유체로부터 기포를 제거할 수 있도록 일면에 소수성 소재가 마련되고, 타 면에 친수성 소재가 마련되는 2중 필터의 형태로 마련될 수 있다.In another embodiment, the
또한, 모듈형 유체 칩(200)은 특정위치에서 챔버(111)에 충진되는 유체를 감지하고, 유체가 감지될 경우 유체의 유입을 차단하여 코어(110)로 주입된 유체의 유동을 제한하도록 구성된다.In addition, the
도 4b를 참조하면, 모듈형 유체 칩(200)은 유체를 감지하고, 이를 전기적 신호로 발생시키는 유체감지센서(160)와, 유체감지센서(160)의 신호 발생 유무에 따라 유체주입구(123)를 개폐하도록 구성되는 개폐밸브(170)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4B , the
도 4b에서는 유체감지센서(160)가 복수개로 마련되어 각 챔버(111a, 111b, 111c)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 유체감지센서(160)는 이에 한정되는 것은 아니며, 코어(110)에 마련되는 챔버의 수량 또는 미리 설정된 유체의 유동경로에 따라 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.In FIG. 4B , a plurality of
또한, 챔버(111)에 설치되는 유체감지센서(160)는 마지막으로 유체가 충진되는 위치에 배치될 수 있다.In addition, the
즉, 유체감지센서(160)는 선택된 챔버에 유체가 정량으로 충진된 상태를 감지할 수 있도록, 선택된 챔버에서 유체가 마지막으로 충진되는 위치에 배치될 수 있다. That is, the
예시적으로, 제1 챔버(111a)에 충진되는 유체를 감지하는 제1 유체감지센서(160a)는 유로(120a)와 연결되는 제1 챔버(111a)의 상단부에 배치되고, 제2 챔버(111b)에 충진되는 유체를 감지하는 제2 유체감지센서(160b)는 제2 챔버(111b)에 마련되어 유로(120a)와 연결되는 제2 채널(112b)의 상단부에 배치되며, 제3 챔버(111c)에 충진되는 유체를 감지하는 제3 유체감지센서(160c)는 제3 챔버(111c)에 마련되어 유로(120a)와 연결되는 제2 채널(112b)의 상단부에 배치될 수 있다. Exemplarily, the first
한편, 복수개의 유체감지센서(160a, 160b, 160c)는 별도의 제어장치(미도시)와 전기적으로 연결되고, 제어장치(미도시)를 통하여 선택적으로 제어될 수 있다. 따라서, 복수개의 유체감지센서(160a, 160b, 160c)는 유체와의 접촉 시, 모두 전기적 신호를 생성하여 제어장치(미도시)로 전송하거나, 선택된 일부만 전기적 신호를 생성하여 제어장치(미도시)로 전송할 수 있다.Meanwhile, the plurality of
또한, 각 유체감지센서(160a, 160b, 160c)는 코어(110)의 내면에 부착 가능하도록 플렉서블(flexible)한 필름 형태의 전극으로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변경될 수 있다.In addition, each fluid detection sensor (160a, 160b, 160c) may be provided as a flexible film-type electrode to be attached to the inner surface of the
개폐밸브(170)는 제어장치(미도시)와 전기적으로 연결되고, 제어장치(미도시)로부터 전송되는 제어신호에 따라 유체주입구(123)를 개폐할 수 있다.The opening/
구체적으로, 개폐밸브(170)는 제어장치(미도시)로부터 제어신호가 전송되지 않은 경우 유체의 유입이 가능하도록 유체주입구(123)를 개방하고, 제어장치(미도시)에 유체감지센서(160)로부터 유체의 감지를 알리는 전기적 신호가 전송되어 제어장치(미도시)로부터 제어신호가 전송될 경우 유체의 유입이 차단되도록 유체주입구(123)를 페쇄할 수 있다. Specifically, the on/off
예시적으로, 개폐밸브(170)는 유체주입구(123)와 연결되는 제1 채널(112a)의 상단부에 설치되며, 직경이 1mm 이하인 제1 채널(112a)의 내측에 설치될 수 있도록 마이크로 밸브로 적용될수 있다.Illustratively, the on/off
상기와 같이, 본 모듈형 유체 칩(200)은 유체감지센서(160)가 챔버에 유체가 정량으로 충진된 상태를 감지하고, 개폐밸브(170)가 유체감지센서(160)의 신호 발생 유무에 따라 유체의 주입이 이루어지는 유체주입구(123)를 개폐함으로써, 유체가 설정된 양만큼 충진될 경우 자동적으로 유체의 유입을 차단하여 유체의 유동을 제한할 수 있다.이하에서는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(300)에 대하여 설명한다.As described above, in this
참고로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(300)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100, 200)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, for each configuration for describing the
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a modular fluid chip according to a third embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(300)(이하 ‘모듈형 유체 칩(300)’이라 함)은 복수개의 챔버(111)에 충진되어 정량된 유체를 회수하도록 구성된다.Referring to FIG. 5 , the modular fluid chip 300 (hereinafter referred to as 'modular fluid chip 300') according to the third embodiment of the present invention is filled in a plurality of
모듈형 유체 칩(200)은 커버(120)에 마련되고, 유체의 주입 및 배출이 가능하고, 공기의 주입 및 배출이 가능한 복수개의 연결채널(125)을 더 포함할 수 있다.The
복수개의 연결채널(125)은 제1 연결채널(125a), 제2 연결채널(125b), 제3 연결채널(125c) 및 제4 연결채널(125d)을 포함할 수 있다.The plurality of
제1 연결채널(125a)은 유체주입구(123)와 제1 챔버(111a)를 서로 연결하고, 유체주입구(123)를 통해 주입된 유체를 제1 챔버(111a)로 안내할 수 있다.The
제2 연결채널(125b)은 제1 연결채널(125a)로부터 분기되어 외부공간과 제1 챔버(111a)를 서로 연결하고, 제4 연결채널(125d)을 통해 주입된 공기로 인해 제1 챔버(111a)를 통과하여 내측으로 유입된 유체를 외부공간으로 안내할 수 있다.The
예시적으로, 제1 챔버(111a)와 연결된 제1 연결채널(125a) 및 제2 연결채널(125b)은 제1 챔버(111a)와 직접적으로 연결되거나, 유로(120a)를 통해 제1 챔버(111a)와 연결된 제1 채널(112a)을 통해 제1 챔버(111a)와 간접적으로 연결될 수 있다. Exemplarily, the
제3 연결채널(125c)은 공기배출구(124)와 제2 챔버(111b)를 서로 연결하고, 제2 챔버(111b)에 충진되는 유체를 에어필터(150)가 설치된 공기배출구(124) 측으로 안내할 수 있다.The
제4 연결채널(125d)은 제3 연결채널(125c)로부터 분기되어 외부공간과 제2 챔버(111b)를 서로 연결하고, 외부로부터 주입된 공기를 제2 챔버(111b)로 안내할 수 있다.The
예시적으로, 제2 챔버(111b)와 연결된 제3 연결채널(125c) 및 제4 연결채널(125d)은 제2 챔버(111b)와 직접적으로 연결되거나, 제2 챔버(111b)에 마련된 제2 채널(112b)을 통해 제2 챔버(111b)와 간접적으로 연결될 수 있다.Exemplarily, the
따라서, 유체주입구(123)를 통하여 주입된 유체는 제1 연결채널(125a)을 통하여 제1 챔버(111a)로 유입된 후, 순차적으로 제1 챔버(111a), 제3 챔버(111c) 및 제2 챔버(111b)에 충진되어 정량될 수 있다. 이때, 제2 연결채널(125b) 및 제4 연결채널(125d)은 각 채널의 단부에 부착되는 별도의 부재를 통하여 폐쇄된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 유체와 함께 일 방향으로 이동중인 챔버(111)내의 공기는 제3 연결채널(125c)로 유입된 후 제3 연결채널(125c)의 단부에 배치된 에어필터(150)를 통해 외부공간으로 배출되고, 제3 연결채널(125c)로 유입된 유체는 제3 연결채널(125c)을 충진시킨 후, 단부에 배치된 에어필터(150)에 지지되어 유동이 제한될 수 있다. Accordingly, after the fluid injected through the
또한, 제4 연결채널(125d)로 공기가 주입될 경우, 복수개의 챔버(111)에 저장된 정량된 유체는 유체가 주입된 방향과 반대되는 방향으로 유동하게 된다. 이를 통해 각 챔버(111a, 111b, 111c)에 저장된 유체는 충진된 순서와 반대되는 순서대로 제2 연결채널(125b)을 통하여 외부공간으로 배출되고, 이에 따라 정량된 유체를 외부에서 온전히 회수할 수 있다. 이때, 제1 연결채널(125a)은 단부에 부착되는 별도의 부재를 통하여 폐쇄된 상태로 유지하게 된다. 그리고, 제3 연결채널(125c)은, 제4 연결채널(125d)로 주입되는 공기에 가압되어 제3 연결채널(125c)에 잔류하고 있는 유체를 통해, 공기의 주입이 멈출 때까지 지속적으로 폐쇄된 상태를 유지하게 된다. In addition, when air is injected into the
이하에서는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(400)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
참고로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(400)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100, 200, 300)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, for each configuration for describing the
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ- Ⅷ선을 따라 절개한 단면도이다.7 is a plan view showing a modular fluid chip according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 7 .
도 7 및 도 8을 참조하면, 모듈형 유체 칩(400)은 코어(110), 커버(120), 하우징(130) 및 연결체(140)를 포함한다.7 and 8 , the
코어(110)는 개별적으로 미리 설정된 저장용량을 갖는 복수개의 챔버(111)를 포함한다.The
복수개의 챔버(111)는 내부에 충진된 유체를 수직방향으로 안내할 수 있도록 수직방향의 길이가 내경보다 더 큰 값을 가지는 구멍의 형태로 형성될 수 있다. The plurality of
복수개의 챔버(111)는 가장 큰 저장용량을 가지는 제1 챔버(111a), 가장 작은 저장용량을 가지는 제2 챔버(111b) 및 제1 챔버(111a)의 저장용량과 제2 챔버(111c)의 저장용량 사이의 저장용량 값을 가지는 제3 챔버(111c)를 포함할 수 있다. The plurality of
코어(110)는 복수개의 챔버(111)와 연결되고, 유체를 수직방향으로 안내하는 복수개의 채널(112)을 더 포함할 수 있다.The
복수개의 채널(112)은 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나와 간접적으로 연결되는 제1 채널(112a)과, 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나와 직접적으로 연결되는 제2 채널(112b)을 포함할 수 있다.The plurality of
제1 채널(112a)은 코어(110) 내에서 복수개의 챔버(111)로부터 이격된 위치에 마련되고, 후술할 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)를 통하여 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.The
제2 채널(112b)은 복수개의 챔버(111) 중 적어도 어느 하나에 직접적으로 연결되고, 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)를 통하여 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.The
각 챔버(제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b), 제3 챔버(111c))의 저장용량은 각 챔버(제1 챔버(111a), 제2 챔버(111b), 제3 챔버(111c))와 연결되는 채널(제1 채널(112a), 제2 채널(112b))의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다.The storage capacity of each chamber (the
또한, 코어(110)는 하우징(130)에 결합되는 연결체(140)의 유로와 연통 가능한 제3 채널(112c)을 더 포함할 수 있다.In addition, the
제3 채널(112c)은 코어(110)가 하우징(130)에 결합될 경우, 연결체(140)의 유로와 연통되어 연결체(140)를 통해 내부로 유입된 유체를 수평방향으로 안내하는 부분과, 유체를 수평방향으로 안내하는 부분으로부터 연장되어 유체를 수직방향으로 안내하는 부분을 포함할 수 있다.When the
제3 채널(112c)은 코어(110)에 복수개로 마련될 수 있다.A plurality of
커버(120)는 코어(110)에 탈착 가능하게 결합되고, 유체를 수평방향으로 안내하는 적어도 하나의 유로(120a)를 포함한다.The
적어도 하나의 유로(120a)는, 챔버의 저장용량이 미리 설정된 정량값과 일치되도록, 복수개의 챔버(111) 중 적어도 하나와 연결되거나, 복수개의 챔버(111) 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성된다.The at least one
커버(120)는 코어(110)의 상면과 하면에 각각 탈착 가능하게 결합될 수 있다. The
코어(110)의 상면과 하면에 탈착 가능하게 결합되는 각 커버(120)는 코어(110)의 외면에 탈착 가능하게 결합되고, 적어도 하나의 유로(120a)를 포함하는 제1 커버부재(121) 및 제1 커버부재(121)의 외면에 탈착 가능하게 결합되는 제2 커버부재(122)를 포함할 수 있다.Each
또한, 커버(120)는 공기배출구(124)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
공기배출구(124)는 복수개의 챔버(111) 중 어느 하나 혹은 복수개의 채널(112) 중 어느 하나와 연통 가능하도록 제1 커버부재(121) 및 제2 커버부재(122)를 관통하여 형성될 수 있다.The
하우징(130)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 코어(110)를 내측에 수용하도록 구성된다.The
하우징(130)은 코어(110)의 하면을 지지하는 제1 파트(131)와, 제1 파트(131)의 상측에 결합되어 코어(110)의 외면을 지지하는 제2 파트(132)로 구성될 수 있다. The
제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 연결체(140)의 외면을 지지하는 복수개의 지지홈(130a)을 포함할 수 있다.The
복수개의 지지홈(130a)은 제1 파트(131)와 제2 파트(132)에 각각 마련되고, 상호 대향 배치될 수 있다. 따라서, 제1 파트(131)와 제2 파트(132)가 결합될 경우 제1 파트(131)와 제2 파트(132) 사이에 수용된 연결체(140)는 상호 대향 배치된 복수개의 지지홈(130a)을 통해 지지되어 안정적으로 고정될 수 있다.The plurality of
제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 자성을 통하여 상호 결합될 수 있다.The
예시적으로, 제1 파트(131)와 제2 파트(132)의 결합 시 제1 파트(131)와 제2 파트(132)가 접촉되는 부위에는 자성체(미도시)가 마련될 수 있다. 그러나, 제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 반드시 자성체를 통해서만 결합되는 것은 아니며, 다양한 방식을 통하여 상호 결합될 수 있다.For example, when the
하우징(130)은 본 모듈형 유체 칩(400)을 다른 모듈형 유체 칩(미도시)에 다양한 방향 및 다양한 각도로 연결시키는 결합부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
예시적으로, 결합부는 하우징(130)의 외면에 마련되는 적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈을 포함할 수 있다. Illustratively, the coupling portion may include at least one protrusion provided on the outer surface of the
적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈은 서로 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(130)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다.The at least one protrusion and the at least one accommodating groove may be formed in a shape corresponding to each other, and may be alternately arranged along the circumference of the
연결체(140)는 하우징(130)에 수용되어 지지되고, 내부에 유로가 구비된 튜브 형태로 형성되어 코어(110)의 제3 채널(112c)과 연결될 수 있다.The
따라서, 본 모듈형 유체 칩(400)이 다른 모듈형 유체 칩(미도시)과 연결될 경우, 연결체(140)는 본 모듈형 유체 칩(400)의 코어(110)와 다른 모듈형 유체 칩의 코어(미도시)를 서로 연통시킬 수 있다.Therefore, when the present
연결체(140)는 탄성체 소재로 형성되고, 타 물체에 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 예시적으로, 연결체(140)는 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성될 수 있다. The
이하에서는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(500)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a
참고로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(500)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100, 200, 300, 400)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, for each configuration for describing the
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이고, 도 10은 도 9의 X - X선을 따라 절개한 단면도이다.9 is a plan view showing a modular fluid chip according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X - X of FIG. 9 .
도 9 및 도 10을 참조하면, 모듈형 유체 칩(500)은 코어(110), 커버(120), 하우징(130) 및 연결체(140)를 포함한다.9 and 10 , the
코어(110)는 적어도 하나의 코어셀(110a)과 적어도 하나의 더미셀(110b)을 포함한다.The
적어도 하나의 코어셀(110a)과 적어도 하나의 더미셀(110b)은 동일한 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 코어셀(110a)과 더미셀(110b)은 각각 코어(110) 전체 크기의 1/n의 크기로 형성될 수 있다. 예시적으로, 본 실시예에서는 코어셀(110a)과 더미셀(110b)이 각각 코어(110) 전체 크기의 1/6의 크기로 형성되고, 하우징(130)에 네 개의 코어셀(110a)과 두 개의 더미셀(110b)이 결합된 상태로 도시되어 있으나, 코어셀(110a)과 더미셀(110b)의 크기 및 수량은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 크기 및 수량으로 변경될 수 있다.At least one
따라서, 하나의 코어(110)는 적어도 하나의 코어셀(110a)과 적어도 하나의 더미셀(110b)의 조합을 통해 이루어지거나, 복수개의 코어셀(110a)들의 조합을 통해 이루어질 수 있다.Accordingly, one
적어도 하나의 코어셀(110a)은 미리 설정된 저장용량을 갖는 챔버(111) 및 챔버(111)의 일 측에 마련되고, 챔버(111)와 함께 내부로 유입된 유체를 수직방향으로 안내하는 채널(112)을 포함할 수 있다.At least one
적어도 하나의 더미셀(110b)은 내측에 유체가 저장될 수 없는 솔리드 형태로 마련되고, 하우징(130)에 결합될 경우 복수개의 코어셀(110a)들을 지지하여 복수개의 코어셀(110a)들을 정렬시킬 수 있다.At least one
이를 통해, 설정된 유체의 정량값에 따라 코어(110)를 신규 제작하지 않고, 챔버(111) 및 채널(112)을 포함하는 코어셀(110a)과, 솔리드 형태의 더미셀(110b)을 조합하여 하우징(130)에 설치함으로써, 데드볼륨(dead volume)을 제거하고, 제조비용을 절감할 수 있다.Through this, the
각 코어셀(110a)에 마련된 채널(112)은 후술할 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)를 통하여 다른 챔버(111)와 연결될 수 있고, 각 코어셀(110a)에 마련된 챔버(111)의 저장용량은 챔버(111)와 연결되는 채널(112)의 저장용량이 반영된 값을 나타낼 수 있다.The
채널(112)은 챔버(111)와 간접적으로 연결되는 제1 채널(112a)과, 챔버(111) 와 직접적으로 연결되는 제2 채널(112b)을 포함할 수 있다.The
제1 채널(112a)은 코어셀(110a) 내에서 복수개의 챔버(111)로부터 이격된 위치에 마련되고, 커버(120)에 마련된 유로(120a)를 통하여 챔버(111) 에 연결될 수 있다.The
제2 채널(112b)은 챔버(111)에 직접적으로 연결되고, 커버(120)에 마련된 적어도 하나의 유로(120a)를 통하여 다른 코어셀(110a)에 마련된 챔버(111)에 연결될 수 있다.The
또한, 코어셀(110a)은 하우징(130)에 결합되는 연결체(140)의 유로와 연통 가능한 제3 채널(112c)을 더 포함할 수 있다.In addition, the
제3 채널(112c)은 코어셀(110a)이 하우징(130)에 결합될 경우, 연결체(140)의 유로와 연통되어 연결체(140)를 통해 내부로 유입된 유체를 수평방향으로 안내하는 부분과, 유체를 수평방향으로 안내하는 부분으로부터 연장되어 유체를 수직방향으로 안내하는 부분을 포함할 수 있다.The
커버(120)는 코어셀(110a)에 탈착 가능하게 결합되고, 유체를 수직 및 수평방향으로 안내하는 적어도 하나의 유로(120a)를 포함한다.The
적어도 하나의 유로(120a)는, 복수개의 코어셀(110a)을 서로 연결하도록 구성된다.At least one
커버(120)는 코어셀(110a)의 상면과 하면에 각각 탈착 가능하게 결합될 수 있다.The
코어셀(110a)의 상면과 하면에 탈착 가능하게 결합되는 각 커버(120)는, 코어셀(110a)의 외면에 탈착 가능하게 결합되고, 챔버(111) 및 채널(112)과 연결되어 유체를 수직방향으로 안내하는 적어도 하나의 제1 유로(120a1)를 포함하는 제3 커버부재(126), 제3 커버부재(126)의 외면에 탈착 가능하게 결합되고, 적어도 하나의 제1 유로(120a1)와 연결되어 유체를 수평방향으로 안내하는 적어도 하나의 제2 유로(120a2)를 포함하는 제1 커버부재(121) 및 제1 커버부재(121)의 외면에 탈착 가능하게 결합되는 제2 커버부재(122)를 포함할 수 있다.또한, 커버(120)는 공기배출구(124)를 더 포함할 수 있다.Each
하우징(130)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 적어도 하나의 코어셀(110a)과 적어도 하나의 더미셀(110b)를 내측에 수용하도록 구성된다.The
하우징(130)은 코어(110)의 하면을 지지하는 제1 파트(131)와, 제1 파트(131)의 상측에 결합되어 코어(110)의 외면을 지지하는 제2 파트(132)로 구성될 수 있다. 제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 연결체(140)의 외면을 지지하는 복수개의 지지홈(130a)을 포함할 수 있다.The
하우징(130)은 본 모듈형 유체 칩(500)을 다른 모듈형 유체 칩(미도시)에 다양한 방향 및 다양한 각도로 연결시키는 결합부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
결합부는 하우징(130)의 외면에 마련되는 적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈을 포함할 수 있다. The coupling part may include at least one protrusion provided on the outer surface of the
적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈은 서로 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(130)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다.The at least one protrusion and the at least one accommodating groove may be formed in a shape corresponding to each other, and may be alternately arranged along the circumference of the
연결체(140)는 하우징(130)에 수용되어 지지되고, 내부에 유로가 구비된 튜브 형태로 형성되어 코어(110)의 제3 채널(112c)과 연결될 수 있다.The
따라서, 본 모듈형 유체 칩(500)이 다른 모듈형 유체 칩(미도시)과 연결될 경우, 연결체(140)는 본 모듈형 유체 칩(500)의 코어(110)와 다른 모듈형 유체 칩의 코어(미도시)를 서로 연통시킬 수 있다.Accordingly, when the present
연결체(140)는 탄성체 소재로 형성되고, 타 물체에 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 예시적으로, 연결체(140)는 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성될 수 있다. The
이하에서는, 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(600)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a
참고로, 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(600)을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(100, 200, 300, 400, 500)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, for each configuration for describing the
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 11의 분해 사시도이다.11 is a perspective view illustrating a modular fluid chip according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an exploded perspective view of FIG. 11 .
도 11 및 도 12를 참조하면, 모듈형 유체 칩(600)은 적어도 하나의 코어(110) 및 적어도 하나의 코어(110)가 결합되는 베이스(120)를 포함한다.11 and 12 , the
코어(110)는 개별적으로 미리 설정된 저장용량을 갖는 적어도 하나의 챔버(111)와 적어도 하나의 챔버(111)와 연결되는 적어도 하나의 채널(112)을 가진다. The
코어(110)는 베이스(120)에 탈착 가능한 모듈 형태로 형성된다.The
따라서, 코어(110)는 설정되는 정량값에 따라 베이스(120)에 적어도 하나 이상 결합될 수 있고, 이를 통해, 코어(110)를 신규 제작하지 않음으로써, 제조비용을 절감할 수 있다.Accordingly, at least one
도면에는 도시되지 않았으나, 코어(110)에는 공기배출구(미도시)가 더 마련될 수 있다.Although not shown in the drawings, an air outlet (not shown) may be further provided in the
베이스(120)는 코어(110)에 결합되고 적어도 하나의 챔버(111)와 연결되도록 구성되는 적어도 하나의 유로(120a)를 가진다. 적어도 하나의 유로(120a)는 내부로 유입된 유체를 수평방향으로 안내할 수 있다.The
예시적으로, 베이스(120)의 상면에는 코어(110)의 단부가 삽입되는 결합홈(120b)이 마련될 수 있다. 이를 통해, 결합홈(120b)에 결합된 코어(110)는 베이스(120)의 상면에 보다 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 베이스(120)는 후술할 하우징(130)의 내측에 수용되는 기판의 형태로 마련될 수 있다.For example, a coupling groove 120b into which an end of the
또한, 본 모듈형 유체 칩(600)은 하우징(130) 및 연결체(140)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
하우징(130)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 베이스(120)를 내측에 수용할 수 있다.The
하우징(130)은 베이스(120)의 하면을 지지하는 제1 파트(131)와, 제1 파트(131)의 상측에 결합되는 제2 파트(132)로 구성될 수 있다. The
제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 연결체(140)의 외면을 지지하는 복수개의 지지홈(130a)을 포함할 수 있다.The
제1 파트(131)와 제2 파트(132)는 자성을 통하여 상호 결합될 수 있다.The
하우징(130)은 본 모듈형 유체 칩(600)을 다른 모듈형 유체 칩(미도시)에 다양한 방향 및 다양한 각도로 연결시키는 결합부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
결합부는 하우징(130)의 외면에 마련되는 적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈을 포함할 수 있다. The coupling part may include at least one protrusion provided on the outer surface of the
적어도 하나의 돌기와, 적어도 하나의 수용홈은 서로 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(130)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다.The at least one protrusion and the at least one accommodating groove may be formed in a shape corresponding to each other, and may be alternately arranged along the circumference of the
연결체(140)는 하우징(130)에 수용되어 지지되고, 내부에 유로가 구비된 튜브 형태로 형성되어 베이스(120)의 유로(120a)와 연결될 수 있다.The
따라서, 본 모듈형 유체 칩(600)이 다른 모듈형 유체 칩(미도시)과 연결될 경우, 연결체(140)는 본 모듈형 유체 칩(600)과 다른 모듈형 유체 칩을 서로 연통시킬 수 있다.Accordingly, when the present
연결체(140)는 탄성체 소재로 형성되고, 타 물체에 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 예시적으로, 연결체(140)는 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성될 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 코어(110)에 마련되는 복수개의 챔버(111)를 코어(110)의 외면에 탈착 가능한 커버(120)를 이용하여 설정된 정량값에 따라 적어도 하나 또는 둘 이상 연결함으로써, 다양한 저장공간을 생성할 수 있고, 이를 통해 한 개의 유체 칩을 통해 다양한 용량의 액체 정량이 가능할 수 있다.The
또한, 한 개의 유체 칩을 통해 다양한 용량의 액체 정량이 가능함에 따라, 비용을 절감할 수 있다.In addition, as liquid quantification of various capacities is possible through a single fluid chip, cost can be reduced.
또한, 유체 칩을 모듈 형태로 형성함으로써, 독립적으로 미리 설정된 기능을 수행하거나, 다른 모듈형 유체 칩과 연결되어 다양한 기능이 복합적으로 적용된 하나의 유체 시스템을 구현할 수 있다.In addition, by forming the fluid chip in the form of a module, it is possible to independently perform a preset function or to be connected to another modular fluid chip to implement a single fluid system to which various functions are complexly applied.
또한, 유체 시스템에 적용될 경우, 특정 부분이 변형 또는 파손될 경우에도 해당 부분의 모듈형 유체 칩만을 교체 가능하여 관리가 용이하고, 비용을 절감할 수 있다.In addition, when applied to a fluid system, even when a specific part is deformed or damaged, only the modular fluid chip of the corresponding part can be replaced, so that management is easy and cost can be reduced.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications are possible by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
100, 200, 300, 400, 500, 600. 모듈형 유체 칩
110. 코어
110a. 코어셀
110b. 더미셀
111. 챔버
111a. 제1 챔버
111b. 제2 챔버
111c. 제3 챔버
112. 채널
112a. 제1 채널
112b. 제2 채널
112c. 제3 채널
120. 커버, 베이스
120a. 유로
120a1. 제1 유로
120a2. 제2 유로
120b. 결합홈
121. 제1 커버부재
122. 제2 커버부재
123. 유체주입구
124. 공기배출구
125. 연결채널
125a. 제1 연결채널
125b. 제2 연결채널
125c. 제3 연결채널
125d. 제4 연결채널
126. 제3 커버부재
130. 하우징
130a. 지지홈
131. 제1 파트
132. 제2 파트
140. 연결체
150. 에어필터
160. 유체감지센서
170. 개폐밸브100, 200, 300, 400, 500, 600. Modular Fluid Chip
110. Core
110a. core cell
110b. dummy cell
111. Chamber
111a. first chamber
111b. second chamber
111c. third chamber
112. Channel
112a. 1st channel
112b. second channel
112c. 3rd channel
120. Cover, base
120a. Euro
120a1. 1st Euro
120a2. 2nd Euro
120b. mating groove
121. First cover member
122. Second cover member
123. Fluid inlet
124. Air outlet
125. Connection channel
125a. 1st connection channel
125b. 2nd connection channel
125c. 3rd connection channel
125d. 4th connection channel
126. Third cover member
130. Housing
130a. support groove
131. Part 1
132. Part 2
140. Linkage
150. Air filter
160. Fluid detection sensor
170. On-off valve
Claims (18)
복수개의 챔버 및 상기 복수개의 챔버와 연결되며 그 내부에 충진되는 유체를 제1 방향으로 안내하는 복수의 채널을 포함하는 코어; 및
상기 코어에 결합되고, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 하나와 연결되거나, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 포함하는 커버; 를 포함하고,
상기 커버는,
상기 코어의 상면에 결합되고, 상기 복수 개의 챔버 중 어느 하나의 상부와 상기 복수 개의 채널 중 어느 하나를 연결하거나, 상기 복수 개의 채널들 사이를 연결하고, 상기 코어의 상측으로부터 유입된 유체를 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 안내하도록 구성되는 상부 커버; 와,
상기 코어의 하면에 결합되고, 상기 복수 개의 챔버 중 어느 하나의 하부와 상기 복수 개의 채널 중 어느 하나를 연결하고, 상기 코어의 하측으로부터 유입된 유체를 상기 제2 방향으로 안내하도록 구성되는 하부 커버;
를 포함하는 모듈형 유체 칩.A modular fluid chip comprising:
a core including a plurality of chambers and a plurality of channels connected to the plurality of chambers and guiding a fluid filled therein in a first direction; and
a cover coupled to the core and connected to at least one of the plurality of chambers or including at least one flow path configured to connect at least two or more of the plurality of chambers; including,
The cover is
coupled to the upper surface of the core, connecting an upper portion of any one of the plurality of chambers and any one of the plurality of channels, or connecting between the plurality of channels, and discharging the fluid introduced from the upper side of the core an upper cover configured to guide in a second direction different from the first direction; Wow,
a lower cover coupled to a lower surface of the core, connecting a lower portion of any one of the plurality of chambers and any one of the plurality of channels, and configured to guide the fluid introduced from the lower side of the core in the second direction;
A modular fluid chip comprising a.
상기 복수개의 채널은,
상기 복수개의 챔버로부터 이격된 위치에 마련되어 상기 적어도 하나의 유로와 연결 가능한 제1 채널; 및
상기 복수개의 챔버 중 적어도 어느 하나에 연결되어 상기 적어도 하나의 유로와 연결 가능한 제2 채널;
을 더 포함하는 모듈형 유체 칩.According to claim 1,
The plurality of channels,
a first channel provided at a location spaced apart from the plurality of chambers and connectable to the at least one flow path; and
a second channel connected to at least one of the plurality of chambers and connectable to the at least one flow path;
A modular fluid chip further comprising a.
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 상기 복수개의 챔버에 비하여 더 작은 부피로 마련되는 모듈형 유체 칩.3. The method of claim 2,
The first channel and the second channel are provided in a smaller volume compared to the plurality of chambers modular fluid chip.
상기 코어는, 3D 프린팅을 통하여 일체형으로 제작되거나, 사출성형을 통하여 결합 및 분리 가능한 복수개의 모듈형태로 제작되는 모듈형 유체 칩.According to claim 1,
The core is a modular fluid chip manufactured integrally through 3D printing or in the form of a plurality of modules that can be combined and separated through injection molding.
상기 적어도 하나의 유로는 저장용량이 큰 순서대로 유체가 충진될 수 있도록 상기 복수개의 챔버를 서로 연결하는 모듈형 유체 칩.According to claim 1,
The at least one flow path is a modular fluid chip for connecting the plurality of chambers to each other so that the fluid can be filled in order of increasing storage capacity.
상기 커버는 상기 코어의 외면에 탈착 가능한 필름 형태로 마련되는 모듈형 유체 칩.According to claim 1,
The cover is a modular fluid chip provided in the form of a detachable film on the outer surface of the core.
상기 커버는,
상기 코어의 외면에 탈착 가능하고, 내측에 상기 적어도 하나의 유로가 마련되는 제1 커버부재; 및
상기 제1 커버부재의 외면에 부착되고, 상기 적어도 하나의 유로에 충진된 상기 유체가 외부공간으로 유출되는 것을 방지하도록 구성되는 제2 커버부재;
를 포함하는 모듈형 유체 칩.8. The method of claim 7,
The cover is
a first cover member detachable from the outer surface of the core and having the at least one flow path provided therein; and
a second cover member attached to the outer surface of the first cover member and configured to prevent the fluid filled in the at least one flow path from flowing out to an external space;
A modular fluid chip comprising a.
상기 커버는,
상기 적어도 하나의 유로와 연결되는 상기 복수개의 챔버 중 처음으로 유체가 충진될 제1 챔버와 연결되고, 유체가 주입되는 유체주입구; 및
상기 적어도 하나의 유로와 연결되는 상기 복수개의 챔버 중 마지막으로 유체가 충진될 제2 챔버와 연결되고, 상기 복수개의 챔버에 상기 유체가 충진될 경우 상기 복수개의 챔버 내의 공기가 배출되는 공기배출구;
를 포함하는 모듈형 유체 칩.According to claim 1,
The cover is
a fluid inlet connected to a first chamber to be filled with a fluid first among the plurality of chambers connected to the at least one flow path and into which the fluid is injected; and
an air outlet connected to a second chamber to be filled with a fluid last among the plurality of chambers connected to the at least one flow path, and through which air in the plurality of chambers is discharged when the fluid is filled in the plurality of chambers;
A modular fluid chip comprising a.
상기 공기배출구에 설치되고, 상기 유체로부터 기포를 제거 가능한 에어필터;를
더 포함하는 모듈형 유체 칩.10. The method of claim 9,
An air filter installed at the air outlet and capable of removing air bubbles from the fluid;
A modular fluid chip further comprising:
상기 에어필터는 친수성(hydrophilic) 유체로부터 기포를 제거 가능한 소수성(hydrophobic) 소재로 마련되는 모듈형 유체 칩.11. The method of claim 10,
The air filter is a modular fluid chip provided with a hydrophobic material capable of removing air bubbles from a hydrophilic fluid.
상기 에어필터는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluore ethylene, PTFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소수성 소재로 마련되는 모듈형 유체 칩.12. The method of claim 11,
The air filter is a modular fluid provided with one or more hydrophobic materials selected from the group consisting of polytetrafluore ethylene (PTFE), polyethylene terephtalate (PET), and polyvinyl chloride (Polyvinyl Chloride). chip.
상기 에어필터는 소수성 유체로부터 상기 기포를 제거 가능한 친수성 소재로 마련되는 모듈형 유체 칩.11. The method of claim 10,
The air filter is a modular fluid chip provided with a hydrophilic material capable of removing the air bubbles from the hydrophobic fluid.
상기 에어필터는 친수성 유체 및 소수성 유체가 혼합된 혼합유체로부터 기포를 제거할 수 있도록 일면에 소수성 소재가 마련되고, 타 면에 친수성 소재가 마련되는 모듈형 유체 칩.11. The method of claim 10,
The air filter is a modular fluid chip in which a hydrophobic material is provided on one surface and a hydrophilic material is provided on the other surface to remove air bubbles from a mixed fluid in which a hydrophilic fluid and a hydrophobic fluid are mixed.
상기 유체를 감지하고, 이를 전기적 신호로 발생시키는 유체감지센서; 및
상기 전기적 신호의 유무에 따라 상기 유체주입구를 개폐하도록 구성되는 개폐밸브;
를 더 포함하는 모듈형 유체 칩.10. The method of claim 9,
a fluid sensor for detecting the fluid and generating it as an electrical signal; and
an opening/closing valve configured to open and close the fluid inlet according to the presence or absence of the electrical signal;
A modular fluid chip further comprising a.
상기 커버는,
상기 유체주입구와 상기 제1 챔버를 서로 연결하고, 상기 유체주입구를 통해 주입된 상기 유체를 상기 제1 챔버로 안내하는 제1 연결채널;
상기 제1 연결채널로부터 분기되어 외부공간과 상기 제1 챔버를 서로 연결하고, 상기 제1 챔버를 통과하여 내측으로 유입된 유체를 상기 외부공간으로 안내하는 제2 연결채널;
상기 공기배출구와 상기 제2 챔버를 서로 연결하고, 상기 제2 챔버에 충진되는 유체를 상기 공기배출구로 안내하는 제3 연결채널; 및
상기 제3 연결채널로부터 분기되어 상기 외부공간과 상기 제2 챔버를 서로 연결하고, 외부로부터 주입된 공기를 상기 제2 챔버로 안내하는 제4 연결채널;
을 포함하는 모듈형 유체 칩.11. The method of claim 10,
The cover is
a first connection channel connecting the fluid inlet and the first chamber to each other and guiding the fluid injected through the fluid inlet to the first chamber;
a second connection channel branched from the first connection channel to connect the external space and the first chamber to each other, and to guide the fluid flowing inward through the first chamber to the external space;
a third connection channel connecting the air outlet and the second chamber to each other and guiding the fluid filled in the second chamber to the air outlet; and
a fourth connection channel branched from the third connection channel to connect the external space and the second chamber, and guide air injected from the outside to the second chamber;
A modular fluid chip comprising a.
복수개의 챔버, 상기 복수개의 챔버와 연결되며 그 내부에 충진되는 유체를 안내하는 복수개의 채널을 포함하는 코어; 및
상기 코어의 상면 및 하면에 각각 결합되고, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 하나와 연결되거나, 상기 복수개의 챔버 중 적어도 둘 이상을 연결하도록 구성되는 적어도 하나의 유로를 포함하는 커버;
를 포함하며,
상기 복수개의 챔버는,
제1 챔버, 상기 제1 챔버보다 작은 저장용량을 가지는 제2 챔버 및 상기 제1 챔버보다 작고 상기 제2 챔버보다 큰 저장용량을 가지는 제3 챔버를 포함하고,
상기 커버는,
상기 적어도 하나의 유로와 연결되는 상기 복수개의 챔버 중 처음으로 상기 유체가 충진될 상기 제1 챔버와 연결되고, 상기 유체가 주입되는 유체주입구를 더 포함하며,
상기 유체주입구를 통해 주입되는 상기 유체는 상기 적어도 하나의 유로 및 복수개의 채널을 통해 상기 복수개의 챔버에 순차적으로 충진될 수 있는, 모듈형 유체 칩.A modular fluid chip comprising:
a plurality of chambers, a core connected to the plurality of chambers and including a plurality of channels for guiding a fluid filled therein; and
a cover coupled to the upper and lower surfaces of the core, respectively, and connected to at least one of the plurality of chambers, or including at least one flow path configured to connect at least two or more of the plurality of chambers;
includes,
The plurality of chambers,
a first chamber, a second chamber having a storage capacity smaller than the first chamber, and a third chamber having a storage capacity smaller than the first chamber and larger than the second chamber,
The cover is
It further comprises a fluid inlet connected to the first chamber to be filled with the fluid for the first time among the plurality of chambers connected to the at least one flow path and into which the fluid is injected,
The fluid injected through the fluid inlet may be sequentially filled in the plurality of chambers through the at least one flow path and a plurality of channels.
적어도 하나의 챔버를 가지는 코어셀 및 솔리드 형태로 마련되는 더미셀을 포함하는 코어; 및
상기 코어셀의 상면과 하면에 각각 결합되고, 유체를 안내하는 적어도 하나의 제1 유로를 포함하는 제1 커버부재,
상기 제1 커버부재의 외면에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 적어도 하나의 제1 유로와 연결되는 적어도 하나의 제2 유로를 포함하는 제2 커버부재 및
상기 제2 커버부재의 외면에 탈착 가능하게 결합되는 제3 커버부재를 포함하는 커버;
를 포함하는 모듈형 유체 칩.
A modular fluid chip comprising:
a core including a core cell having at least one chamber and a dummy cell provided in a solid shape; and
A first cover member coupled to the upper and lower surfaces of the core cell, respectively, and including at least one first flow path for guiding a fluid;
a second cover member detachably coupled to the outer surface of the first cover member and including at least one second flow path connected to the at least one first flow path; and
a cover including a third cover member detachably coupled to an outer surface of the second cover member;
A modular fluid chip comprising a.
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- 2019-08-12 KR KR1020190097961A patent/KR102346313B1/en active IP Right Grant
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |