KR102351381B1 - 고상 추출용 마이크로 디바이스 - Google Patents

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KR102351381B1
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Abstract

본 발명은 고상 추출용 마이크로 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 충진물과 용매를 투입하고 용매의 균일한 흐름을 구현하여 고상 추출법을 수행할 수 있도록 된 마이크로 디바이스로서, 차압이 감소될 수 있는 구조로 보다 용이하게 고상 추출법을 수행할 수 있도록 된 마이크로 디바이스를 제공한다.

Description

고상 추출용 마이크로 디바이스{A Micro device for Solid Phase Extraction}
본 발명은 고상 추출용 마이크로 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 충진물과 용매를 투입하여 고상 추출법을 수행할 수 있도록 된 마이크로 디바이스에 관한 것이다.
고상추출법(solid phase extraction)이란 특정 성질을 가진 충진물, 예를 들면 비즈(beads) 등을 이용하여 목적 물질(target material)을 흡착시키고 용매를 이용하여 정제 및 농축하여 전처리하는 방법이다. 이 때, 충진물을 패킹(packing)하는 디바이스가 필요하며 회수율을 높이고 전처리 시간을 단축하기 위하여 크기가 작은 마이크로 디바이스로 구현되고 있다. 또한, 마이크로 디바이스는 미량의 물질을 검출하는 데에 사용되고 있으며, 마이크로 디바이스를 사용하는 경우 용매 사용량을 단축할 수 있으므로, 친환경적인 장점을 가지고 있다.
종래의 고상 추출용 마이크로 디바이스(1)의 형태는 도 4a 및 3b에 도시된 바와 같다. 마이크로 디바이스(1)의 내부에 댐(dam)(2)이 형성 되어 있어 비즈(3)는 통과하지 못하고 유체만 흐르는 방식이다. 이 때, 댐의 후단부(210b)에 비즈의 충진(packing)에 의하여 유로가 줄어드는 영향으로 차압이 발생하며, 공극의 정도(porosity)가 작을수록 차압이 크게 발생한다. 도 4a 및 3b의 종래의 마이크로 디바이스의 경우 좌, 우, 중앙 쪽에 댐이 형성되어 있다. 따라서, 상대적으로 비즈의 충진 거리가 짧은 좌, 우방향으로 보다 많은 양의 유체가 흐르게 되어 유체의 흐름에 불균일한 분포가 발생하게 된다.
고상 추출용 마이크로 디바이스의 유체의 흐름에 불균일한 분포를 해결하고자, 균일한 유량의 유체가 흐르게 하여 균일한 추출을 구현할 수 있는 한편, 댐을 통과하는 유체에 발생하는 차압을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있는, 새로운 형태의 고상 추출용 마이크로 디바이스가 요구된다.
또한, 고상 추출용 마이크로 디바이스에 충진되는 충진물(예를 들면, 비즈)에 의해 발생하는 압력이 크기 때문에, 고상 추출용 마이크로 디바이스에 용매를 피스톤으로 주입하는 것이 용이하지 않을 수도 있고, 경우에 따라서는 용매 및/또는 비즈의 압력에 의한 고상 추출용 마이크로 디바이스의 내부 구조물의 파손이 발생할 수도 있다. 따라서 동일한 부피의 디바이스를 사용하지만 용매 및/또는 충진물로 인한 차압이 작게 발생하는 신규한 구조의 개발이 요구된다.
본 발명에 따른 고상추출(Solid Phase Extraction)용 마이크로 디바이스(Micro device)에 있어서:
용매가 주입되는 주입구;
상기 용매가 배출되는 출구; 및
상기 주입구와 상기 출구 사이에 위치하는 댐 형성부로서, 상기 용매로부터 목적 물질(target material)의 고상추출(solid phase extraction)이 일어날 수 있도록 충진물이 충진되는 충진부를 포함하는 상기 댐 형성부를 포함하고,
상기 충진부는 격벽 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 격벽 구조는 상기 주입구 및 상기 출구를 연결하는 중심축에 평행으로 연장되는 격벽을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는, 상기 중심축에 수직인 단면이 상기 중심축을 기준으로 동심원 상으로 배열되는 적어도 하나의 제 1 격벽을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는, 상기 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 적어도 하나의 제 2 격벽을 갖는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고, 상기 제 1 격벽은 복수 개로 이루어지고, 상기 제 2 격벽은 복수 개의 제 1 격벽 사이를 연결하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는 상기 중심축에 수직인 단면은 상기 중심축을 기준으로 두 개의 동심원으로 이루어져 각각 내주면과 외주면을 형성하고, 상기 내주면과 상기 외주면 사이에 상기 충진물이 충진되고, 상기 적어도 하나의 제 1 격벽은 상기 내주면과 외주면 사이에 위치하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고, 상기 제 2 격벽은, 상기 내주면과 제 1 격벽 사이를 연결하거나 상기 제 1 격벽과 상기 외주면 사이를 연결하는 것 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고, 상기 제 1 격벽은 복수 개로 이루어지고, 상기 제 2 격벽은 복수 개의 제 1 격벽 사이를 연결하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진부의 최상부는 상기 댐 형성부의 양단부 중 상기 주입구와 연결되는 일단부의 내부면과 접하고, 상기 충진부의 최하부에는 상기 댐 형성부의 양단부 중 상기 출구와 연결되는 타단부의 내부면으로부터 소정거리 이격된 원판형의 막음판이 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 댐의 상기 내주면, 상기 외주면, 및 상기 제 1 격벽은 각각 다공성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 댐의 상기 내주면과 상기 외주면, 및 상기 제 1 격벽은 각각 타공판으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 제 2 격벽은 다공성 물질 또는 타공판으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 격벽은 다공성 물질 또는 타공판으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고상추출용 마이크로 디바이스에 있어서, 상기 충진물은 비즈일 수 있다.
본 발명의 고상 추출용 마이크로 디바이스에 의하면, 고상 추출용 마이크로 디바이스의 중심축을 기준으로 균일한 유량의 유체가 흐르도록 하여 균일한 고상 추출을 구현할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 충진부에 격벽을 충진함으로써, 충진물 사이의 공극, 즉 충진부의 투과성(porosity)을 증가시킬 수 있어, 차압을 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 고상 추출용 마이크로 디바이스로 용매를 보다 용이하게 주입할 수 있고, 고상 추출용 마이크로 디바이스의 내부 구조물의 용매 및/또는 비즈의 압력에 의한 파손 우려를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스의 정면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스의 충진부를 일부 확대하여 도시한다.
도 3a는 도 2b의 충진부의 상면도를 도시하고, 도 3b는 비교예의 경우를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스의 사시도를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 발명에 따른 고상추출(Solid Phase Extraction)용 마이크로 디바이스(Micro device)는:
용매가 주입되는 주입구;
상기 용매가 배출되는 출구; 및
상기 주입구와 상기 출구 사이에 위치하는 댐 형성부로서, 상기 용매로부터 목적 물질(target material)의 고상추출(solid phase extraction)이 일어날 수 있도록 충진물이 충진되는 충진부를 포함하는 상기 댐 형성부를 포함하고,
상기 충진부는 격벽 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)의 정면도를 도시한다. 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)는 주입구(100), 댐(dam) 형성부(200), 및 출구(300)를 포함한다. 주입구(100)를 통해 용매가 주입되고, 주입된 용매는 주입구(100)와 연결된 댐 형성부(200) 내로 이동한 다음, 댐 형성부(200) 내에 위치한 댐(400)을 통과하여, 출구(300)를 통해 빠져 나간다. 댐(400)은 충진물(450)이 충진되어 있고, 이하 "충진부(400)"라고 칭한다. 도 1에서 굵은 화살표들은 용매의 이동을 개략적으로 나타낸다.
본 발명에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)의 댐 형성부(200)는 주입구(100)가 연장되는 방향인 중심축에 수직인 단면이 상기 중심축을 기준으로 하는 원형의 형상을 갖는다. 즉, 원통형(원기둥)의 형상을 갖는다.
댐 형성부(200)는 댐 형성부(200)의 내부에 충진부(400)를 포함한다. 본 발명에 따른 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)의 충진부(400)는 동심원 상에 위치한 내주면(410)과 외주면(420)을 갖는 이중의 원기둥의 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 댐(dam) 형성부(200)의 중심축(예를 들면, 주입구(100)와 출구(300)를 잇는 축)을 기준으로, 충진부(400)의 단면(즉, 상기 댐 형성부(200)의 중심축에 수직인 단면)이 두 개의 동심원으로 이루어져 각각 내주면(410)과 외주면(420)을 형성하는 두 개의 원기둥의 형상으로 되어 있을 수 있다. 이 때, 내주면(410)의 길이와 외주면(420)의 길이는 동일할 수 있고, 내주면(410)의 길이 또는 외주면(420)의 길이는 충진부(400)의 길이일 수 있다. 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이에는 충진물(450)(예를 들면, 비즈)이 충진되어 있을 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 충진부(400)의 구조를 일부 확대하여 도시한다. 도 2b는 도 2a의 변형예이다. 도 2a 및 도 2b의 경우, 충진부(400)는 내부에 격벽(430)을 갖는다. 격벽(430)은 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)의 길이 방향으로 연장된 것일 수 있다. 즉, 격벽(430)은 주입구(100) 및 출구(300)를 연결하는 중심축에 평행일 수 있다.
우선, 충진부(400)는 상술한 바와 같이 단면이 도넛 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420)은 각각 원통형으로 이루어질 수 있다. 다시 말하면, 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420)의 길이 방향에 수직한 단면은 중심축을 기준으로 동심원으로 이루어질 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 충진부(400)의 길이 방향의 축을 중심축으로 하여 단면이 동심원을 이루는 실린더 형의 적어도 하나의 제 1 격벽(431)을 가질 수 있다. 제 1 격벽(431)은 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이에 위치한다. 제 1 격벽(431)의 개수는 한 개 이상으로 구비될 수 있고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 적합한 개수로 구비할 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 내주면(410)과 제 1 격벽(431) 사이, 제 1 격벽(431)과 외주면(420) 사이, 및/또는 복수 개의 제 1 격벽(431)들 사이를 연결하는 적어도 하나의 제 2 격벽(432)들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 2b에 도시된 것에 한정되지 않고, 내주면(410)과 외주면(420) 사이에 제 1 격벽(431)을 구비하지 않고 내주면(410)과 외주면(420) 사이를 연결하는 제 2 격벽(432) 만을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제 1 격벽(431)없이 제 2 격벽(432)만이 방사형으로 배치되는 형상으로 구현될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 격벽(430)은 제 1 격벽(431)과 수직한 방향으로 위치하는 적어도 하나의 제 2 격벽(432)들을 더 포함할 수 있다. 제 2 격벽(432)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 격벽(431)과 수직하면서, 중심축으로부터 방사형으로 연장된 형상일 수 있다. 하지만, 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않고, 제 2 격벽(432)이 내주면(410)과 제 1 격벽(431) 사이, 제 1 격벽(431)과 외주면(420) 사이, 및/또는 복수 개의 제 1 격벽(431)들 사이를 연결하는 것이면 충분하고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 변형, 변경하여 구현할 수 있다.
도 2a 및/또는 도 2b의 경우와 같이, 충진부(400) 내부에 격벽(430)을 구비하고 격벽(430)들로 이루어진 공간에 충진물(300)을 충진하게 되면, 충진물(300) 사이의 공극을 증가시킬 수 있다(하기의 [표 1] 참조).
충진물(300) 사이의 공극으로 인한 충진부(400)의 투과성(porosity)(ε)과 차압과의 관계는 Ergun 식(Ergun equation)을 통해 예측 가능하며 특히 증류(Laminar) 영역에서의 충진부(400)의 투과성(porosity)(ε)과 차압의 관계식은 아래 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112018093767016-pat00001
상기 수학식 1에서 투과성(porosity)(ε)은 분자에서 2차, 분모에서 3차 항으로 표현되기 때문에 투과성(porosity)(ε)이 증가할수록 동일한 충진 길이에서 차압은 감소하게 된다.
도 3a는 충진부(400)에 격벽(430)을 구비하는 경우에 충진부(400)를 위에서 바라본 경우(즉, 도 2a에서 화살표(*)의 방향으로 바라본 경우)의 그림이고, 도 3b는 비교예로서 충진부(400)에 격벽(430)을 구비하지 않은 경우에 충진부(400)를 위에서 바라본 그림이다. 도 3a 및 도 3b에서 충진물(450)은 편의상 도시하지 않았다. 충진부(400)에 격벽(430)을 구비하는 도 3a의 경우와 격벽(430)을 구비하지 않은 도 3b의 경우 이의 비교 결과는 하기의 [표 1]과 같다.
충진물의 임의 충진 밀도
(Random Loose Packing Density)		 투과성(porosity)(ε)
도 3a의 경우 0.537 0.463
도 3b의 경우 0.629 0.371
다시 도 1을 참조하면, 충진부(400)의 최상부는 댐 형성부(200)의 양단부(200a, 200b) 중 주입구(100)로 향하는 일단부(200a)의 내부면과 접하여 있을 수 있다. 즉, 충진부(400)의 최상부에 해당하는 내주면(410), 외주면(420) 및 충진물(450)의 최상부가 댐 형성부(200)의 일단부(200a)의 내부면과 접하여 있을 수 있다. 한편, 충진부(400)의 최하부에는 내주면(410) 및 외주면(420)과 일체로 형성되거나 내주면(410) 및 외주면(420)과 결합될 수 있는 원판형의 막음판(440)이 위치할 수 있다. 즉, 내주면(410), 외주면(420) 및 충진물(450)의 최하부가 막음판(440)과 접하여 있을 수 있다. 또한, 막음판(440)은 댐 형성부(200)의 양단부(200a, 200b) 중 출구(300)로 향하는 타단부(200b)의 내부면으로부터 소정거리 이격되어 있다. 막음판(440)의 지름은 외주면(420)의 지름과 동일하거나 대체로 일치할 수 있다.
주입구(100)에 주입된 용매는 상기 막음판(440)으로 인하여 댐 형성부(200) 내에서 곧바로 출구(300)로 향하는 것이 아니라, 댐 형성부(200) 내에 위치한 충진부(400)를 통과하는데(도 1의 화살표 참조), 이 때 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이에 충진되어 있는 충진물(450)을 통과하면서, 용매 내에 있던 목적 물질이 충진물(450)에 흡착되어 고상 추출이 이루어지게 된다. 충진부(400)를 통과한 용매는 충진부(400)의 외주면(420)과 댐 형성부(200)의 내부면 사이의 공간을 지나고 막음판(440)과 댐 형성부(200)의 내부면 사이의 공간을 지나, 출구(300)를 통하여 배출된다.
한편, 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리는 충진부(400)의 길이보다 작을 수 있다. 또한, 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리는 댐 형성부(200)의 길이(즉, 주입구(100)와 배출구(300) 사이의 거리)보다 작을 수 있다. 그에 따라, 주입구(100)를 통해 댐 형성부(200) 내부로 유입된 용매가 충진부(400)를 통과할 때에 용매의 이동 거리(즉, 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리)가 상대적으로 작으므로, 용매의 충진부(400) 내부에서의 이동에 따른 차압을 줄일 수 있다. 그러나, 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않고, 도 2a 내지 도 3a와 관련하여 후술하는 바와 같이 충진부(400)에 격벽(430)을 포함하는 것이면 충분하고, 충진부(400)의 길이 및 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리는 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게, 변형 및 변경될 수 있다.
한편, 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420)은 예를 들면, 다공성 물질일 수 있거나, 또는 충진물(450)보다 크기가 작은 구멍들을 갖는 타공판이나 충진물(450)이 통과하지 못하는 정도의 그물망 구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 다이옥신을 고상 추출법으로 추출하는 경우, 내주면(410)과 외주면(420)은 폴리프로필렌(Poly Propylene: PP), 시클로 올레핀 코폴리머(Cyclo Olefin Copolymer: COC) 등의 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 내주면(410)과 외주면(420)이 타공판으로 이루어지는 경우, 타공판의 홀(hole, 미도시)의 크기는 예를 들면 충진물(450)의 지름의 30% ~ 80% 일 수 있다.
또한, 격벽(430)은 예를 들면, 다공성 물질일 수 있거나, 또는 충진물(450)보다 크기가 작은 구멍들을 갖는 타공판이나 충진물(450)이 통과하지 못하는 정도의 그물망 구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 다이옥신을 고상 추출법으로 추출하는 경우, 격벽(430)은 폴리프로필렌(Poly Propylene: PP), 시클로 올레핀 코폴리머(Cyclo Olefin Copolymer: COC) 등의 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 격벽(430)이 타공판으로 이루어지는 경우, 타공판의 홀(hole, 미도시)의 크기는 예를 들면 충진물(450)의 지름의 30% ~ 80% 일 수 있다. 경우에 따라서는, 제 1 격벽(431)만이 다공성 물질이나 타공판으로 이루어질 수도 있다. 즉, 제 2 격벽(432)은 중심축을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있으므로, 다공성 물질이나 타공판으로 이루어지지 않을 수도 있다.
격벽(430)이 다공성 물질로 이루어지거나 타공판으로 이루어지는 경우, 주입구(100)로 주입된 용매는 다공성 물질로 이루어지거나 타공판으로 이루어지는 내주면(410)을 지나 다공성 물질로 이루어지거나 타공판으로 이루어지는 제 1 격벽(431)을 거쳐 다공성 물질로 이루어지거나 타공판으로 이루어지는 외주면(430)으로 빠져나와 출구(300)로 배출될 수 있다.
주입구(100) 및 출구(300)는 상술한 바와 같이 댐 형성부(200)에 연결되어 있고 댐 형성부(200)와 일체로 형성되어 있을 수 있다. 주입구(100) 및 출구(300)는 각각 예를 들어 원통형의 형상일 수 있다. 또한, 주입구(100) 및 출구(300)는 각각 댐 형성부(200)의 길이 방향의 중심축을 기준으로 동일한 선상에 위치할 수 있다. 주입구(100) 및 출구(300)의 각각의 직경은 댐 형성부(200)의 직경보다 작다.
한편, 본 발명에 따르면, 댐 형성부(200)의 길이 방향의 중심축으로부터 충진물(450)의 동일한 충진거리는 유사한 차압을 발생시키기 때문에, 고상 추출용 마이크로 디바이스(10) 내에서 용매의 균일한 유량분포를 가질 수 있도록 한다. 따라서, 충진물(450)이 충진되는 거리를 동일하게 하도록, 도 1에 도시된 바와 같이 댐 형성부(200)와 충진부(400)를 중심축으로부터 방사되칭되는 형태로 설계하였고 그에 따라 충진부(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 중심축에 수직인 단면이 디스크 형상이 되며, 주입구(100) 및 출구(300)는 상기의 중심축에 위치시켰다. 즉, 댐 형성부(200)는 주입구(100)가 연장되는 방향의 중심축에 수직인 단면이 상기 중심축을 기준으로 하는 원형의 형상을 가지며, 댐 형성부(200) 내의 충진부(400)에서 충진물(450)이 충진된 부분인 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 부분이 상기 중심축을 기준으로 중심축에 수직인 단면이 디스크 형태가 되도록 하였다. 이와 같이, 단면이 원형으로 제작되었을 때, 충진물(450)이 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)의 중심축으로부터 동일한 분포로 유체 흐름 방향으로 형성되며, 그에 따라, 고상추출용 마이크로 디바이스(10)의 불필요한 부피(volume)를 없애고 고상추출의 효율을 극대화 할 수 있다.
추가적으로, 상술한 바와 같이, 충진부(400)의 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리는 충진부(400)의 길이(또는, 댐 형성부(200)의 길이)보다 작아서, 주입구(100)를 통해 댐 형성부(200) 내부로 유입된 용매가 충진부(400)를 통과할 때에 용매의 이동 거리(즉, 내주면(410)과 외주면(420) 사이의 거리)가 상대적으로 작으므로, 용매가 충진부(400)를 통과할 때의 용매의 이동에 따른 차압을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도 2a 및 도 2b의 경우와 같이, 충진부(400) 내부에 격벽(430)을 구비하고 격벽(430)들로 이루어진 공간에 충진물(300)을 충진함으로써, 충진물(300) 사이의 공극, 즉 충진부(400)의 투과성(porosity)을 증가시킬 수 있고, 그에 따라, 용매 및/또는 충진물로 인한 차압을 감소시킬 수 있다. 그러한 경우, 낮은 차압으로 인하여 고상 추출용 마이크로 디바이스(10)로 용매를 보다 용이하게 주입할 수 있고, 고상 추출용 마이크로 디바이스의 내부 구조물의 용매 및/또는 충진물의 압력에 의한 파손 우려를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 도 1 내지 도 3a에 도시된 실시예의 경우에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 다양한 형상의 충진부(400)에 맞게 격벽 구조를 변형, 변경할 수 있다.
상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어 진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 고상 추출용 마이크로 디바이스
100: 주입구 200: 댐 형성부
300: 출구 400: 충진부
410: 내주면 420: 외주면
430: 격벽 431: 제 1 격벽
432: 제 2 격벽 440: 막음판
450: 충진물

Claims (14)

  1. 고상추출(Solid Phase Extraction)용 마이크로 디바이스(Micro device)에 있어서:
    용매가 주입되는 주입구;
    상기 용매가 배출되는 출구; 및
    상기 주입구와 상기 출구 사이에 위치하는 댐 형성부로서, 상기 용매로부터 목적 물질(target material)의 고상추출(solid phase extraction)이 일어날 수 있도록 충진물이 충진되는 충진부를 포함하는 상기 댐 형성부를 포함하고,
    상기 충진부는 격벽 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 구조는 상기 주입구 및 상기 출구를 연결하는 중심축에 평행으로 연장되는 격벽을 포함하는 것인, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 충진부는, 상기 중심축에 수직인 단면이 상기 중심축을 기준으로 동심원 상으로 배열되는 적어도 하나의 제 1 격벽을 포함하는, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 충진부는, 상기 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 적어도 하나의 제 2 격벽을 갖는, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고,
    상기 제 1 격벽은 복수 개로 이루어지고,
    상기 제 2 격벽은 복수 개의 제 1 격벽들 사이를 연결하는 것인, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 충진부는 상기 중심축에 수직인 단면은 상기 중심축을 기준으로 두 개의 동심원으로 이루어져 각각 내주면과 외주면을 형성하고, 상기 내주면과 상기 외주면 사이에 상기 충진물이 충진되고,
    상기 적어도 하나의 제 1 격벽은 상기 내주면과 외주면 사이에 위치하는, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고,
    상기 제 2 격벽은, 상기 내주면과 제 1 격벽 사이를 연결하거나 상기 제 1 격벽과 상기 외주면 사이를 연결하는 것 중 적어도 어느 하나인, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 충진부는 적어도 하나의 제 2 격벽을 더 포함하고,
    상기 제 1 격벽은 복수 개로 이루어지고,
    상기 제 2 격벽은 복수 개의 제 1 격벽들 사이를 연결하는 것인, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 충진부의 최상부는 상기 댐 형성부의 양단부 중 상기 주입구와 연결되는 일단부의 내부면과 접하고, 상기 충진부의 최하부에는 상기 댐 형성부의 양단부 중 상기 출구와 연결되는 타단부의 내부면으로부터 소정거리 이격된 원판형의 막음판이 위치하는, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 댐의 상기 내주면, 상기 외주면, 및 상기 제 1 격벽은 각각 다공성 물질로 이루어진, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 댐의 상기 내주면과 상기 외주면, 및 상기 제 1 격벽은 각각 타공판으로 이루어진, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 격벽은 다공성 물질 또는 타공판으로 이루어진, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽은 다공성 물질 또는 타공판으로 이루어진, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진물은 비즈인, 고상 추출용 마이크로 디바이스.
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