KR102363459B1 - 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법 - Google Patents

Abstract

다양한 방향으로 유체의 흐름을 제어할 수 있는 모듈형 유체 칩을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 유로를 포함하는 코어; 및 상기 코어에 결합되어 상기 적어도 하나의 유로와 연통되고, 상기 적어도 하나의 유로를 개폐하도록 구성되는 적어도 하나의 밸브유닛을 포함한다.

Description

모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법{Modular micro-fluidic chip and method for controlling micro-fluid using the same}

본 발명은 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 방향으로 유체의 흐름을 제어할 수 있는 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법에 관한 것이다.

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 의미한다.

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.

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.

그러나, 종래의 미세유체 장치에 마련된 밸브는, 채널의 일 구간에 마련되어 사용자가 직접 수동으로 제어하도록 구성되고, 구조가 복잡하여 단일 유로에만 설치 가능한 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 미세유체 장치는 다수의 유체 유동 경로를 형성하기 위하여 미세유체 장치를 추가로 배치해야만 하고, 이로 인해 전체적인 시스템의 구조가 복잡해지고, 비용이 증가하게되는 문제점이 있었다.

또한, 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.

또한, 한번 제작된 미세유체 장치는 설계의 변경이 어렵고, 다른 미세유체 장치와의 호환이 불가능하여 정해진 실험 이외에 다른 실험을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 미세유체 장치는 제작할 수 있는 크기 및 사양이 제한되어 있어서, 구조적인 확장이 불가능하고, 이로 인해 실험의 일부만을 수행한 후, 전체 실험 결과를 예측해야만 하므로 정확한 실험 데이터를 도출할 수 없는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1756982호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 모듈형 유체 칩에서 다양한 유체 유동 경로를 형성하고, 설치 및 유지관리가 용이할 수 있는 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 모듈형 유체 칩으로서, 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 유로를 포함하는 코어; 및 상기 코어에 결합되어 상기 적어도 하나의 유로와 연통되고, 상기 적어도 하나의 유로를 개폐하도록 구성되는 적어도 하나의 밸브유닛을 포함한다.

상기 적어도 하나의 유로는, 제1 유로; 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로; 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제2 유로와 연통되어 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛을 포함할 수 있다.

상기 제2 유로는, 상기 제1 유로로부터 상기 제1 방향으로 분기되어 상기 제1 유로 및 상기 제1 밸브유닛을 연결하도록 구성되는 제2-1 유로; 및 상기 제1 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제2-2 유로를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸브유닛은, 상기 적어도 하나의 유로와 연통되도록 구성되는 연결유로를 포함하는 밸브바디; 및 상기 밸브바디를 상기 코어에 고정시키도록 구성되는 밸브홀더를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 유로는, 동일한 내경의 크기로 마련되는 제1 구간; 및 상기 제1 구간의 단부로부터 상기 연결유로를 향하여 절곡되어 상기 연결유로와 연통되는 제2 구간을 포함할 수 있다.

상기 연결유로의 내경은 상기 제1 구간의 내경 보다 작은 크기로 마련되고, 상기 제2 구간은 상기 연결유로를 향할수록 내경의 크기가 점차 감소하는 구조로 마련될 수 있다.

상기 밸브홀더는, 상기 밸브바디 및 상기 코어를 관통하고, 상기 밸브바디를 가압하여 상기 코어에 밀착시키도록 구성되는 가압부재; 및 상기 가압부재에 체결되어 상기 가압부재를 고정시키도록 구성되는 체결부재를 포함할 수 있다.

상기 코어는, 상기 가압부재를 수용하도록 구성되는 홀더 체결홀; 및 상기 체결부재를 수용하도록 구성되는 홀더 체결홈을 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 적어도 하나의 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 코어를 내부에 수용하고, 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및 상기 코어에 결합되고, 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩의 결합 시 상기 적어도 하나의 유로를 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로와 연통시키도록 구성되는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 결합부는, 상기 하우징의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부; 상기 하우징의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부; 및 상기 돌출부 및 상기 함몰부에 수용되는 자성체를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제3 유로와 연통되어 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 유로는, 상기 제1 유로로부터 상기 제2 방향으로 분기되어 상기 제1 유로 및 상기 제2 밸브유닛을 연결하도록 구성되는 제3-1 유로; 및 상기 제2 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제3-2 유로를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제1 유로와 연통되어 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 유로는, 상기 제3 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제1-1 유로; 및 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 상기 제3 밸브유닛과 연결하도록 구성되는 제1-2 유로를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어; 상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 밸브유닛; 상기 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈; 상기 코어를 내부에 수용하고, 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및 상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어; 상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛; 상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛; 상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈; 상기 코어를 내부에 수용하고, 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및 상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩은 내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어; 상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛; 상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛; 상기 코어에 결합되어 상기 제1 유로와 연통되고, 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛; 상기 제1 밸브유닛, 상기 제2 밸브유닛 및 상기 제3 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제1 밸브유닛, 상기 제2 밸브유닛 및 상기 제3 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈; 상기 코어를 내부에 수용하고, 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및 상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 이용한 유체 제어 방법은 내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어와, 상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛과, 상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛과, 상기 코어에 결합되어 상기 제1 유로와 연통되고, 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛을 포함하는 모듈형 유체 칩을 이용한 유체 제어 방법으로서, 상기 제3 밸브유닛을 제어하여 상기 제1 유로를 개방하고, 상기 제1 유로에 유체를 주입하는 단계; 및 상기 제1 유로를 통과한 유체가 상기 제2 유로 또는 상기 제3 유로 또는 상기 제2 유로와 상기 제3 유로를 통과할 수 있도록 상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛을 제어하여 적어도 하나의 유체 유동 경로를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 밸브유닛을 이용하여 하나의 모듈형 유체 칩에서 다양한 유체 유동 경로를 형성 가능하므로, 유체 유동 시스템의 구조를 단순화 할 수 있고, 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 밸브유닛과 코어는 상호 탈착 가능한 구조로 마련됨에 따라, 다양한 사양의 밸브유닛을 코어에 적용 가능하고, 설치 및 유지관리가 용이하여 편의성이 증대됨은 물론, 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 제어모듈을 이용하여 복수의 밸브유닛을 통합 제어 가능하므로, 제어가 용이하고, 제어모듈을 코어를 수용하는 하우징에 탈착 가능한 구조로 형성하여 휴대 및 보관이 용이할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 기능을 수행할 수 있는 유체 칩을 모듈 형태로 제공함으로써, 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있고, 다양하고 정확한 실험 데이터를 획득할 수 있음은 물론, 특정 부위의 변형 혹은 파손 시 해당 부분의 유체 칩만을 교체 가능하여 제조 및 유지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 다른 모듈형 유체 칩과 결합된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩의 밸브홀더와 코어의 결합구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 이용한 유체 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 ‘직접’이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

또한 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩이 다른 모듈형 유체 칩과 결합된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)(이하 ‘모듈형 유체 칩(1)’이라 함)은 독립적으로 하나의 기능을 수행할 수 있는 모듈 형태로 형성되고, 다른 모듈형 유체 칩(2)과 연결되어 다양한 구조 및 기능을 갖는 유체 유동 시스템을 구현할 수 있다.

구체적으로, 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 결합을 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(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 결합을 통해 구현된 유체 유동 시스템은 반드시 상기한 기능으로 한정되는 것은 아니며, 유체 분석 및 진단을 위한 다양한 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예에서는 유체 유동 시스템이 유체 이동을 위한 기능을 수행하는 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유체 유동 시스템은 유체가 진입하여, 유체 내 세포가 파쇄되고, 필터링된 후, 유전자가 증폭되고, 증폭된 유전자에 형광물질이 부착되어 관찰되도록 하는 일련의 처리가 가능하도록 구성되어질 수 있다.

또한, 모듈형 유체 칩(1)을 통해 구현된 유체 유동 시스템은 또 다른 유체 유동 시스템과의 연결을 통하여 팩토리온어칩(Factory-on-a-chip) 기술을 구현할 수 있다. 이를 통해 각 유체 유동 시스템에서 서로 다른 유체에 관한 유체 분석 및 진단을 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 화학반응 및 물질합성 등과 같은 유체와 관련된 복수의 실험을 동시에 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 모듈형 유체 칩(1)은 코어(10) 및 적어도 하나의 밸브유닛(20)을 포함한다.

코어(10)는 하나의 기능을 수행 가능한 모듈 형태로 형성되고, 하우징(40)에 결합되어 하우징(40)의 내부에 수용되거나, 하우징(40)으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 코어(10)는 MEMS나 3D 프린팅, 사출성형, CNC 가공, 임프린팅(imprinting), 고분자 캐스팅 등의 기술을 이용하여 제작될 수 있다. 그리고, 코어(10)는 외부에서 내부에 흐르는 유체의 유동을 육안으로 확인 할 수 있도록 전체가 투명도를 가지거나, 일부가 투명도를 가지는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 코어(10)는 유리 등과 같은 비결정질(amorphous) 물질, 나무, 고분자 수지, 금속 및 엘라스토머 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 이들의 조합을 통하여 형성될 수 있다.

코어(10)는 유체가 유동 가능한 적어도 하나의 유로(11)를 포함한다.

적어도 하나의 유로(11)는 평면상에서 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 유체의 흐름을 안내할 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 유로(11)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방향으로 유체의 흐름을 안내함은 물론, 유동 중인 유체에 미리 설정된 하나의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 유로(11)는 유체의 흐름을 안내하는 것뿐만 아니라, 유체의 혼합 또는 분배 등과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있고, 구간에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다.

적어도 하나의 유로(11)는 코어(10)에 결합되는 연결부재(50)의 유로(미도시)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 코어(10)에는 연결부재(50)와 결합되어 연결부재(50)의 유로와 코어(10)에 마련된 적어도 하나의 유로(11)를 정렬시키는 연결부재 결합홈(14)이 마련될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 유로(11)는 유체가 하나의 모듈에서 다른 모듈로 이동될 때 예측 가능한 유속을 가질 수 있게 하여 코어(10)와 연결부재(50) 사이에 유체의 압력이 높아지거나 유체의 흐름이 불안정한 현상을 예방할 수 있다. 즉, 종래의 일부 미세 유체 유동 장치들에서는 튜브를 통해서 유체를 이송시킨다. 튜브를 이용하는 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 수도 있다. 또는, 유체 내의 물질들에 물리적 충격을 주거나 물질의 이동을 방해할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 유로(11)와 코어(10)에 결합되어 적어도 하나의 유로(11)와 연통되는 연결부재(50)의 유로가 서로 대응되는 형상으로 형성되는 것은 단순히 모듈들 간의 연결을 보장하는 기능에 더하여 유체의 안정적인 유속과 물질의 안정적인 이동을 가능하게 한다.

적어도 하나의 유로(11)에는 코팅층이 더 형성될 수 있다.

더 자세하게는, 적어도 하나의 유로(11)에는 소수성 또는 친수성 소재의 코팅층이 형성될 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 유로(11)에 형성되는 코팅층은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 하나의 유로(11)를 흐르는 유체의 종류 및 코어(10)의 재질에 따라 다르게 적용될 수 있고, 이를 통해 유체의 유동성능을 개선할 수 있다. 또한, 코팅층은 반드시 적어도 하나의 유로(11)에만 형성되는 것은 아니며, 필요에 따라 코어(10)에 전체에 형성될 수도 있다.

적어도 하나의 유로(11)는 유체가 유입되는 제1 유로(111), 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112) 및 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로(113)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향은 평면상에서 제2 유로(112)가 제1 유로(111)의 단부로부터 수직으로 분기되어 연장되는 방향을 의미하고, 제2 방향은 평면상에서 제3 유로(113)가 제1 유로(111)의 단부로부터 평행하게 연장되는 방향을 의미할 수 있다. 그러나, 제1 방향 및 제2 방향은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방향으로 정의될 수 있다.

적어도 하나의 밸브유닛(20)은 코어(10)에 결합되어 적어도 하나의 유로(11)와 연통된다. 그리고, 적어도 하나의 밸브유닛(20)은 제어모듈(30)과 전기적으로 연결되어 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호에 의해 적어도 하나의 유로(11)를 개폐한다.

적어도 하나의 밸브유닛(20)은 제1 밸브유닛(21), 제2 밸브유닛(22) 및 제3 밸브유닛(23)을 포함할 수 있다.

제1 밸브유닛(21)은 코어(10)에 결합되어 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112)와 연통될 수 있다. 그리고, 제1 밸브유닛(21)은 제어모듈(30)과 전기적으로 연결되어, 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호에 의해 제2 유로(112)를 개폐할 수 있다. 이때, 제2 유로(112)는 제1 밸브유닛(21)에 의해 서로 연결되거나 차단되는 복수의 분할 유로를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 유로(112)는 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되어 제1 유로(111) 및 제1 밸브유닛(21)을 연결하는 제2-1 유로(112A) 및 제1 밸브유닛(21)과 코어(10)의 외부를 연결하는 제2-2 유로(112B)를 포함할 수 있다. 여기서, 코어(10)의 외부라 함은 코어(10)에 결합되어 제2-2 유로(112B)와 연통되는 연결부재(50)를 의미할 수 있다.

제2 밸브유닛(22)은 코어(10)에 결합되어 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로(113)와 연통될 수 있다. 그리고, 제2 밸브유닛(22)은 제어모듈(30)과 전기적으로 연결되어, 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호에 의해 제3 유로(113)를 개폐할 수 있다. 이때, 제3 유로(113)는 제2 밸브유닛(22)에 의해 서로 연결되거나 차단되는 복수의 분할 유로를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제3 유로(113)는 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되어 제1 유로(111) 및 제2 밸브유닛(22)을 연결하는 제3-1 유로(113A) 및 제2 밸브유닛(22)과 코어(10)의 외부를 연결하는 제3-2 유로(113B)를 포함할 수 있다. 여기서, 코어(10)의 외부라 함은 코어(10)에 결합되어 제3-2 유로(113B)와 연통되는 연결부재(50)를 의미할 수 있다.

제3 밸브유닛(23)은 코어(10)에 결합되어 유체가 유입되는 제1 유로(111) 와 연통될 수 있다. 그리고, 제3 밸브유닛(23)은 제어모듈(30)과 전기적으로 연결되어, 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호에 의해 제1 유로(111)를 개폐할 수 있다. 이때, 제1 유로(111)는 제3 밸브유닛(23)에 의해 서로 연결되거나 차단되는 복수의 분할 유로를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 유로(111)는 제3 밸브유닛(23)과 코어(10)의 외부를 연결하는 제1-1 유로(111A) 및 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)를 제3 밸브유닛(23)과 연결하는 제1-2 유로(111B)를 포함할 수 있다. 여기서, 코어(10)의 외부라 함은 코어(10)에 결합되어 제1-1 유로(111A)와 연통되는 연결부재(50)를 의미할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)은 3 way 밸브 구조로 마련됨에 따라, 다양한 방식으로 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 모듈형 유체 칩(1)은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21), 제2 밸브유닛(22) 및 제3 밸브유닛(23)을 제어하여 제1 유로(111), 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)를 모두 개방하고, 이를 통해 제1 유로(111)로 유입된 유체를 제1 방향과 제2 방향으로 동시에 흘려보낼 수 있다. 또한, 모듈형 유체 칩(1)은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21), 제2 밸브유닛(22) 및 제3 밸브유닛(23)을 제어하여 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)만 개방하거나, 제1 유로(111) 및 제3 유로(113)만 개방하고, 이를 통해 제1 유로(111)로 유입된 유체를 제1 방향 또는 제2 방향으로 흘려보낼 수 있다. 또한, 모듈형 유체 칩(1)은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21), 제2 밸브유닛(22) 및 제3 밸브유닛(23)을 제어하여 제1 유로(111), 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)의 개방량을 개별적으로 제어하고, 이를 통해 유체의 유량 및 유속을 제어할 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 모듈형 유체 칩(1)을 세 개의 밸브유닛을 포함하는 3 way 밸브 구조로 설명하고 있으나, 모듈형 유체 칩(1)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식의 밸브 구조로 마련될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 나타낸 평면도이다.

도 5를 참조하면, 모듈형 유체 칩(1)은 하나의 밸브유닛을 포함하는 1 way 밸브 구조로 마련될 수 있다. 구체적으로, 1 way 밸브 구조를 가지는 모듈형 유체 칩(1)은 내부에 제1 유로(111), 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112) 및 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로(113)가 마련되는 코어(10), 제2 유로(112)를 개폐하는 제1 밸브유닛(21), 제1 밸브유닛(21)과 전기적으로 연결되어 제1 밸브유닛(21)의 구동을 제어하는 제어모듈(30), 코어(10)를 내부에 수용하고, 외면에 적어도 하나의 결합부(41)가 마련되는 하우징(40) 및 코어(10)에 결합되고, 제1 유로(111), 제2 유로(112) 및 제3 유로(113) 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재(50)를 포함한다. 여기서, 제1 밸브유닛(21)은 코어(10)에 결합되어 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112)와 연통되고, 제2 유로(112)는 제1 밸브유닛(21)에 의해 서로 연결되거나 차단되는 복수의 분할 유로를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 유로(111) 및 제3 유로(113)는 일직선으로 연결될 수 있다. 따라서, 1 way 밸브 구조의 모듈형 유체 칩(1)은 제1 유로(111)와 제3 유로(113)가 항시 개방된 상태에서 제2 유로(112)만을 개폐하여 유체의 흐름을 제어할 수 있다.

도 6을 참조하면, 모듈형 유체 칩(1)은 두 개의 밸브유닛을 포함하는 2 way 밸브 구조로 마련될 수 있다. 구체적으로, 2 way 밸브 구조를 가지는 모듈형 유체 칩(1)은 내부에 제1 유로(111), 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112) 및 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로(113)가 마련되는 코어(10), 제2 유로(112)를 개폐하는 제1 밸브유닛(21), 제3 유로(113)를 개폐하는 제2 밸브유닛(22), 제1 밸브유닛(21) 및 제2 밸브유닛(22)과 전기적으로 연결되어 제1 밸브유닛(21) 및 제2 밸브유닛(22)의 구동을 제어하는 제어모듈(30), 코어(10)를 내부에 수용하고, 외면에 적어도 하나의 결합부(41)가 마련되는 하우징(40) 및 코어(10)에 결합되고, 제1 유로(111), 제2 유로(112) 및 제3 유로(113) 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재(50)를 포함한다. 여기서, 코어(10)에 결합된 제1 밸브유닛(21)은 제2 유로(112)와 연통되고, 코어(10)에 결합된 제2 밸브유닛(22)은 제3 유로(113)와 연통될 수 있다. 그리고, 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)는 각각 밸브유닛에 의해 서로 연결되거나 차단되는 복수의 분할 유로를 포함할 수 있다. 따라서, 2 way 밸브 구조의 모듈형 유체 칩(1)은 제1 유로(111)가 항시 개방된 상태에서 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)를 개폐하여 유체의 흐름을 제어할 수 있다.

그러나, 모듈형 유체 칩(1)은 상술한 밸브 구조에 한정되는 것은 아니며, 모듈형 유체 칩(1)에 마련된 유로의 구조 및 유로의 수량에 따라 더 많은 밸브유닛을 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 유체 칩의 밸브홀더와 코어의 결합구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 7을 참조하면, 적어도 하나의 밸브유닛(20)은 밸브바디(20A) 및 밸브홀더(20B)를 포함할 수 있다.

밸브바디(20A)는 코어(10)의 상면에 안착되고, 밸브바디(20A)의 내측에는 적어도 하나의 유로(11)와 연통되는 연결유로(20A1)가 마련될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았으나, 밸브바디(20A)는 연결유로(20A1)를 개폐하도록 구성되는 개폐부(미도시) 및 개폐부와 전기적으로 연결되고, 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호에 따라 개폐부의 구동을 제어하도록 구성되는 제어부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 밸브바디(20A)는 공지의 솔레노이드 밸브로 적용될 수 있다. 그러나, 밸브바디(20A)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 공지의 밸브로 적용될 수 있다.

밸브홀더(20B)는 밸브바디(20A)에 결합되어 밸브홀더(20B)를 코어(10)에 고정시킬 수 있다. 구체적으로, 밸브홀더(20B)는 가압부재(20B1) 및 체결부재(20B2)를 포함할 수 있다. 가압부재(20B1)는 밸브바디(20A) 및 코어(10)를 관통하고, 체결부재(20B2)와의 결합을 통해 밸브바디(20A)를 가압하여 코어(10)에 밀착시킬 수 있다. 또한, 가압부재(20B1)는 밸브바디(20A)의 내부에 마련된 개폐부(미도시) 및 제어모듈(30)과 전기적으로 연결되어, 제어모듈(30)로부터 입력된 전기신호를 밸브바디(20A)의 개폐부로 전달할 수 있다. 체결부재(20B2)는 가압부재(20B1)에 체결되어 가압부재(20B1)를 고정시킬 수 있다. 이때, 코어(10)에는 가압부재(20B1)를 수용하는 홀더 체결홀(12)과, 체결부재(20B2)를 수용하는 홀더 체결홈(13)이 마련될 수 있다. 예를 들어, 가압부재(20B1)는 소정의 길이를 갖는 볼트의 형태로 마련되고, 체결부재(20B2) 볼트에 체결되는 너트의 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 가압부재(20B1)와 체결부재(20B2)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 8을 참조하면, 적어도 하나의 유로(11)는 서로 다른 구조를 가지는 복수의 유체 유동 구간을 포함할 수 있다. 구체적으로, 적어도 하나의 유로(11)는 유체의 유동 방향을 따라 동일한 내경의 크기로 마련되는 제1 구간(11A) 및 제1 구간(11A)의 단부로부터 밸브유닛(20)에 마련된 연결유로(20A1)를 향하여 곡선형태로 절곡되어 연결유로(20A1)와 연통되는 제2 구간(11B)을 포함할 수 있다. 이때, 연결유로(20A1)의 내경(d1)은 제1 구간(11A)의 내경(d2) 보다 작은 크기로 마련될 수 있다. 그리고, 제2 구간(11B)은 연결유로(20A1)를 향할수록 내경의 크기가 점차 감소하는 구조를 가질 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 모듈형 유체 칩(1)은 제어모듈(30)을 더 포함할 수 있다.

제어모듈(30)은 적어도 하나의 밸브유닛(20)과 전기적으로 연결되고, 사용자의 조작을 통하여 적어도 하나의 밸브유닛(20)에 전기신호를 전송하여, 적어도 하나의 밸브유닛(20)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어모듈(30)은 적어도 하나의 밸브유닛(20)과 유선 또는 무선 방식으로 연결될 수 있다. 그리고, 제어모듈(30)은 사용자의 조작을 통해 밸브유닛에 전기신호를 전송 가능한 조작부를 구비할 수 있다. 조작부는 버튼 혹은 스위치의 형태로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 적용될 수 있다. 또한, 제어모듈(30)은 코어(10)로부터 이격 배치될 수 있음은 물론, 코어(10)를 수용하는 하우징(40)에 결합 가능한 구조로 마련될 수 있다.

또한, 모듈형 유체 칩(1)은 하우징(40) 및 연결부재(50)를 더 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징(40)은 내부에 수용공간이 형성된 프레임 구조로 형성되어 코어(10)를 내부에 수용하고 외부 충격으로부터 코어(10)를 보호할 수 있다.

또한, 하우징(40)은 분할 및 조립 가능한 복수개의 파트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(40)은 코어(10)를 내부에 수용하는 하부파트와, 하부파트의 상부에 결합되는 상부파트로 구성될 수 있다. 하부파트에는 코어(10)가 안착 되는 안착홈이 형성되고, 상부파트에는 코어(10)의 상면을 외부공간으로 노출시키는 관통공이 형성될 수 있다. 그리고, 하부파트와 상부파트는 자성을 통하여 서로 결합될 수 있다. 그러나, 하부파트와 상부파트는 반드시 자성에 의해서만 결합되는 것은 아니며, 다양한 결합 방식을 통하여 상호 결합될 수 있다.

또한, 하우징(40)의 외면에는 다른 모듈형 유체 칩(2)과의 결합을 위하여 적어도 하나의 결합부(41)가 마련될 수 있다.

적어도 하나의 결합부(41)는 하우징(40)의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 적어도 하나의 돌출부(411)와, 하우징(40)의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 적어도 하나의 함몰부(412)를 포함할 수 있다. 돌출부(411)와 함몰부(412)는 서로 대응되는 형상으로 형성되고, 하우징(40)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다. 그리고, 돌출부(411)와 함몰부(412)에는 다른 모듈형 유체 칩(2)에 구비된 돌출부 및 함몰부를 미리 설정된 위치로 안내하는 경사면이 더 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 모듈형 유체 칩(1)에 다른 모듈형 유체 칩(2)과 결합될 경우, 다른 모듈형 유체 칩(2)은 자동적으로 본 모듈형 유체 칩(1)에 정렬될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 결합부(41)는 돌출부(411) 및 함몰부(412)에 수용되는 복수의 자성체(413)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 자성체(413)는 일 측에 S극, 타 측에 N극이 마련되는 영구자석의 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 자성체(413)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 자성물질로 변경될 수 있다. 따라서, 본 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)은 돌출부(411)와 함몰부(412)의 내부에 구비된 자성체(413)를 통해 서로 밀착된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.

연결부재(50)는 코어(10)에 결합되어 적어도 하나의 유로(11)와 연통될 수 있다. 그리고, 연결부재(50)는 하우징(40)과 다른 모듈형 유체 칩(2)의 결합 시 적어도 하나의 유로(11)를 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로(2a)와 연통시킬 수 있다. 구체적으로, 연결부재(50)는 내부에 유로가 마련된 튜브 형태로 형성되고, 코어(10)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 코어(10)에는 연결부재(50)의 일부가 삽입 가능한 연결부재 결합홈(14)이 마련될 수 있다. 따라서, 연결부재(50)가 연결부재 결합홈(14)에 삽입될 경우, 연결부재(50)에 구비된 유로는 코어(10)에 구비된 적어도 하나의 유로(11)에 정렬되어 서로 연통될 수 있다. 또한, 연결부재(50)는 하우징(40)에 수용되어 지지될 수 있다. 여기서, 하우징(40)에는 연결부재(50)의 외면에 대응되어, 연결부재(50)의 외면을 지지하는 수용홈이 마련될 수 있다.

또한, 연결부재(50)는 코어(10) 및 다른 모듈형 유체 칩 (2)과의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 연결부재(50)는 탄성 변형이 가능한 탄성체 소재로 형성되어 코어(10) 및 다른 모듈형 유체 칩 (2)과의 접촉 시 접촉부위에 계면을 형성할 수 있다. 여기서, 연결부재(50)의 일면 및 타면에는 점착층이 마련될 수 있다. 따라서, 연결부재(50)의 일 측은 코어(10)에 밀착되어 계면을 형성하고, 연결부재(50)의 타 측은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 밀착되어 계면을 형성함에 따라, 유체의 누수를 완벽히 차단할 수 있다. 예를 들어, 연결부재(50)는 엘라스토머(elastomer) 소재로 형성될 수 있다. 더 자세하게는, 연결부재(50)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 연결부재(50)는 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 조건 내에서 다양한 형태 또는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 연결부재(50)를 코어(10)에 탈착 가능한 형태로 설명하고 있으나, 연결부재(50)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 코어(10)에 일체로 마련될 수도 있다. 즉, 연결부재(50)는 이종사출을 통하여 코어(10)에 일체로 마련되거나, 코어(10)와 별도 제작되어 코어(10)에 결합될 수 있다.

또한, 연결부재(50)는 모듈형 유체 칩(1)과 다른 모듈형 유체 칩(2)을 직접적으로 연결할 수 있다. 따라서, 연결부재(50)의 일 측은 모듈형 유체 칩(1)의 코어(10)에 밀착되어 계면을 형성하고, 연결부재(50)의 타 측은 다른 모듈형 유체 칩(2)에 밀착되어 계면을 형성함으로써, 유체의 누수 포인트를 최소화할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 유체 칩(1)을 이용한 유체 제어 방법(이하 ‘유체 제어 방법’이라 함)에 대하여 설명한다.

참고로, 유체 제어 방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 모듈형 유체 칩(1)을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈형 유체 칩을 이용한 유체 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 2, 도 4 및 도 9를 참조하면, 유체 제어 방법은 내부에 제1 유로(111), 제1 유로(111)로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로(112) 및 제1 유로(111)로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로(113)가 마련되는 코어(10)와, 코어(10)에 결합되어 제2 유로(112)와 연통되고, 제2 유로(112)를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛(21)과, 코어(10)에 결합되어 제3 유로(113)와 연통되고, 제3 유로(113)를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛(22)과, 코어(10)에 결합되어 제1 유로(11)와 연통되고, 제1 유로(11)를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛(23)을 포함하는 모듈형 유체 칩(1)을 통해 수행된다.

먼저, 유체 제어 방법은 제3 밸브유닛(23)을 제어하여 제1 유로(111)를 개방하고, 제1 유로(111)에 유체를 주입한다(S110). 구체적으로, 유체 제어 방법은 제어모듈(30)을 통해 제3 밸브유닛(23)에 전기신호를 전송하여 제1 유로(111)를 개방한 후, 외부로부터 제1 유로(111)에 유체를 주입한다.

다음으로, 유체 제어 방법은 제1 유로(111)를 통과한 유체가 제2 유로 (112) 또는 제3 유로(113) 또는 제2 유로(112)와 제3 유로(113)를 통과할 수 있도록 제1 밸브유닛(21) 및 제2 밸브유닛(22)을 제어하여 적어도 하나의 유체 유동 경로를 형성한다(S120). 구체적으로, 유체 제어 방법은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21) 및 제2 밸브유닛(22)에 전기신호를 전송하고, 이를 통해 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)의 개폐를 제어하여 적어도 하나의 유체 유동 경로를 형성한다. 예를 들어, 유체 제어 방법은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21)에 전기신호를 전송하여 제2 유로(112)를 폐쇄시키고, 이에 제1 유로(111)를 통과한 유체가 제3 유로(113)를 통과하도록 제어할 수 있다. 또한, 유체 제어 방법은 제어모듈(30)을 통해 제2 밸브유닛(22)에 전기신호를 전송하여 제3 유로(113)를 폐쇄시키고, 이에 제1 유로(111)를 통과한 유체가 제2 유로(112)를 통과하도록 제어할 수 있다. 또한, 유체 제어 방법은 제어모듈(30)을 통해 제1 밸브유닛(21) 및 제2 밸브유닛(22)에 전기신호를 전송하여 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)를 모두 개방시키고, 이에 제1 유로(111)를 통과한 유체가 제2 유로(112) 및 제3 유로(113)를 모두 통과하도록 제어할 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 밸브유닛(20)을 이용하여 하나의 모듈형 유체 칩(1)에서 다양한 유체 유동 경로를 형성 가능하므로, 유체 유동 시스템의 구조를 단순화 할 수 있고, 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 밸브유닛(20)과 코어(10)는 상호 탈착 가능한 구조로 마련됨에 따라, 다양한 사양의 밸브유닛을 코어(10)에 적용 가능하고, 설치 및 유지관리가 용이하여 편의성이 증대됨은 물론, 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 제어모듈(30)을 이용하여 복수의 밸브유닛(20)을 통합 제어 가능하므로, 제어가 용이하고, 제어모듈(30)을 코어(10)를 수용하는 하우징(40)에 탈착 가능한 구조로 형성하여 휴대 및 보관이 용이할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 기능을 수행할 수 있는 유체 칩을 모듈 형태로 제공함으로써, 필요에 따라 서로 다른 기능을 수행 가능한 복수개의 유체 칩을 서로 연결하여 형상 혹은 크기의 제약 없이 다양한 구조의 유체 유동 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 다양하고 정확한 실험 데이터를 획득할 수 있음은 물론, 특정 부위의 변형 혹은 파손 시 해당 부분의 유체 칩만을 교체 가능하여 제조 및 유지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1. 모듈형 유체 칩
10. 코어
11. 유로
11A. 제1 구간
11B. 제2 구간
111. 제1 유로
111A. 제1-1 유로
111B. 제1-2 유로
112. 제2 유로
112A. 제2-1 유로
112B. 제2-2 유로
113. 제3 유로
113A. 제3-1 유로
113B. 제3-2 유로
12. 홀더 체결홀
13. 홀더 체결홈
14. 연결부재 결합홈
20. 밸브유닛
20A. 밸브바디
20A1. 연결유로
20B. 밸브홀더
20B1. 가압부재
20B2. 체결부재
21. 제1 밸브유닛
22. 제2 밸브유닛
23. 제3 밸브유닛
30. 제어모듈
40. 하우징
41. 결합부
411. 돌출부
412. 함몰부
413. 자성체
50. 연결부재
2. 다른 모듈형 유체 칩
2A. 유로

Claims (20)

1. 모듈형 유체 칩으로서,
   유체가 유동 가능한 적어도 하나의 유로를 포함하는 코어; 및
   상기 코어에 결합되어 상기 적어도 하나의 유로와 연통되고, 상기 적어도 하나의 유로를 개폐하도록 구성되는 적어도 하나의 밸브유닛; 및
   상기 코어를 내부에 수용하고, 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징;을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 결합부는,
   상기 하우징의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부;
   상기 하우징의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부; 및
   상기 돌출부 및 상기 함몰부에 수용되고 상기 하우징에 일체로 형성되는 자성체를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유로는,
   제1 유로;
   상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로; 및
   상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제2 유로와 연통되어 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛을 포함하는, 모듈형 유체 칩.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 유로는,
   상기 제1 유로로부터 상기 제1 방향으로 분기되어 상기 제1 유로 및 상기 제1 밸브유닛을 연결하도록 구성되는 제2-1 유로; 및
   상기 제1 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제2-2 유로를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
5. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 밸브유닛은,
   상기 적어도 하나의 유로와 연통되도록 구성되는 연결유로를 포함하는 밸브바디; 및
   상기 밸브바디를 상기 코어에 고정시키도록 구성되는 밸브홀더를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유로는,
   동일한 내경의 크기로 마련되는 제1 구간; 및
   상기 제1 구간의 단부로부터 상기 연결유로를 향하여 절곡되어 상기 연결유로와 연통되는 제2 구간을 포함하는, 모듈형 유체 칩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 연결유로의 내경은 상기 제1 구간의 내경 보다 작은 크기로 마련되고,
   상기 제2 구간은 상기 연결유로를 향할수록 내경의 크기가 점차 감소하는 구조로 마련되는, 모듈형 유체 칩.
8. 제5항에 있어서,
   상기 밸브홀더는,
   상기 밸브바디 및 상기 코어를 관통하고, 상기 밸브바디를 가압하여 상기 코어에 밀착시키도록 구성되는 가압부재; 및
   상기 가압부재에 체결되어 상기 가압부재를 고정시키도록 구성되는 체결부재를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
9. 제8항에 있어서,
   상기 코어는,
   상기 가압부재를 수용하도록 구성되는 홀더 체결홀; 및
   상기 체결부재를 수용하도록 구성되는 홀더 체결홈을 더 포함하는, 모듈형 유체 칩.
10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 적어도 하나의 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈을 더 포함하는, 모듈형 유체 칩.
11. 제1항에 있어서,
    상기 코어에 결합되고, 상기 하우징과 상기 다른 모듈형 유체 칩의 결합 시 상기 적어도 하나의 유로를 상기 다른 모듈형 유체 칩에 구비된 유로와 연통시키도록 구성되는 연결부재를 더 포함하는, 모듈형 유체 칩.
12. 삭제
13. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제3 유로와 연통되어 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛을 더 포함하는, 모듈형 유체 칩.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 유로는,
    상기 제1 유로로부터 상기 제2 방향으로 분기되어 상기 제1 유로 및 상기 제2 밸브유닛을 연결하도록 구성되는 제3-1 유로; 및
    상기 제2 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제3-2 유로를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
15. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밸브유닛은 상기 제1 유로와 연통되어 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛을 더 포함하는, 모듈형 유체 칩.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 유로는,
    상기 제3 밸브유닛과 상기 코어의 외부를 연결하도록 구성되는 제1-1 유로; 및
    상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 상기 제3 밸브유닛과 연결하도록 구성되는 제1-2 유로를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
17. 모듈형 유체 칩으로서,
    내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어;
    상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 밸브유닛;
    상기 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈;
    상기 코어를 내부에 수용하고, 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및
    상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 결합부는,
    상기 하우징의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부;
    상기 하우징의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부; 및
    상기 돌출부 및 상기 함몰부에 수용되고 상기 하우징에 일체로 형성되는 자성체를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
18. 모듈형 유체 칩으로서,
    내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어;
    상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛;
    상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛;
    상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈;
    상기 코어를 내부에 수용하고, 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및
    상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 결합부는,
    상기 하우징의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부;
    상기 하우징의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부; 및
    상기 돌출부 및 상기 함몰부에 수용되고 상기 하우징에 일체로 형성되는 자성체를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
19. 모듈형 유체 칩으로서,
    내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어;
    상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛;
    상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛;
    상기 코어에 결합되어 상기 제1 유로와 연통되고, 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛;
    상기 제1 밸브유닛, 상기 제2 밸브유닛 및 상기 제3 밸브유닛과 전기적으로 연결되어 상기 제1 밸브유닛, 상기 제2 밸브유닛 및 상기 제3 밸브유닛의 구동을 제어하도록 구성되는 제어모듈;
    상기 코어를 내부에 수용하고, 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외면에 적어도 하나의 결합부가 마련되는 하우징; 및
    상기 코어에 결합되고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로 중 적어도 어느 하나와 연통되는 연결부재를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 결합부는,
    상기 하우징의 외면으로부터 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부;
    상기 하우징의 외면으로부터 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부; 및
    상기 돌출부 및 상기 함몰부에 수용되고 상기 하우징에 일체로 형성되는 자성체를 포함하는, 모듈형 유체 칩.
20. 내부에 제1 유로, 상기 제1 유로로부터 제1 방향으로 분기되는 제2 유로 및 상기 제1 유로로부터 제2 방향으로 분기되는 제3 유로가 마련되는 코어와, 상기 코어에 결합되어 상기 제2 유로와 연통되고, 상기 제2 유로를 개폐하도록 구성되는 제1 밸브유닛과, 상기 코어에 결합되어 상기 제3 유로와 연통되고, 상기 제3 유로를 개폐하도록 구성되는 제2 밸브유닛과, 상기 코어에 결합되어 상기 제1 유로와 연통되고, 상기 제1 유로를 개폐하도록 구성되는 제3 밸브유닛과, 상기 코어를 내부에 수용하고 다른 모듈형 유체 칩과의 결합을 위하여 외부로 볼록하게 돌출되는 돌출부와 내부로 오목하게 함몰되는 함몰부와 상기 돌출부와 상기 함몰부에 수용되는 자성체를 포함하는 포함하는 모듈형 유체 칩을 이용한 유체 제어 방법으로서,
    상기 제3 밸브유닛을 제어하여 상기 제1 유로를 개방하고, 상기 제1 유로에 유체를 주입하는 단계; 및
    상기 제1 유로를 통과한 유체가 상기 제2 유로 또는 상기 제3 유로 또는 상기 제2 유로와 상기 제3 유로를 통과할 수 있도록 상기 제1 밸브유닛 및 상기 제2 밸브유닛을 제어하여 적어도 하나의 유체 유동 경로를 형성하는 단계를 포함하는, 유체 제어 방법.

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