KR20020095145A - 마이크로 점도계 및 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미소량의 시료액에 대한 점도측정에 관한 방법 및 점도계에 관한 것으로서, 구성장치에는 유동저항관(flow restrictor tube), 샘플 저장실, 폐샘플 저장실, 고압저장용기, 압력계(pressure transducer) 등이 있다. 본 발명은 샘플 저장실 및 유동저항관에 채워진 샘플 액체를 고압저장용기에 형성된 압력으로 구동시켜 폐샘플 저장실로 이송시키면서 고압저장용기의 내부 압력이 강하되면서 밀폐된 페샘플 저장실과의 압력 평형을 이루기까지의 압력 변화를 시간에 따라 측정하여 이를 이용하여 유체의 점도 및 전단률을 결정하는 것이다. 본 발명은 특징은 매우 짧은 시간내에 미소량의 시험유체에 대한 점도 측정이 가능하며, 넓은 범위의 전단률에 대한 각각의 점도를 한 번의 측정을 통해서 얻을 수 있다는 점이다. 따라서 생명체의 혈액에 대해서도 아무런 항응고제 없이도 점도 측정이 가능하며, 고가의 시험유체에 대한 미소 샘플링으로의 점도 측정이 가능하다. 또한 점도계의 유체접촉 부위의 부품을 일회용으로 사용할 수 있어 세척이 필요없으며 작동이 매우 간편함을 특징으로 한다.

Description

마이크로 점도계 및 측정방법{Micro viscometer and method of measurement}
본 발명은 모세관 및 슬릿 형태의 점도 측정에 관한 발명으로서 기존의 모세관 점도계와는 달리 시간에 따라 감소하는 구동 압력에 대해 매 순간 압력을 측정하여 준평형 상태에서의 점도를 측정하는 방식에 관한 것이다.
점도계를 분류하면 크게 두가지로 구분하는데, 쿠엣(Couette) 장치와 같이 고정된 면과 운동 면 사이에 전단이 발생하는 형태의 저항유동(drag flow)형 점도계와, 관(tube) 양단 간에 압력차에 의하여 발생하는 전단 형태의 압력구동유동(pressure-driven flow)형 점도계가 있다. 모세관 점도계는 압력구동 유동형태의 점도계에 속하며 손쉽게 제작 가능하여 가장 널리 사용되고 있는데, 이는 모세관 점도계가 지닌 특성, 즉 단순성, 정확성, 실제 유동과의 유사성, 자유표면 부재 등의 고유한 장점을 갖고있기 때문이다.
그러나, 오늘날 대부분의 모세관 점도계는 한번 실험에 하나의 전단률에 대한 한 개의 점도값만을 측정할 수 있기 때문에, 비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)와 같이 전단률에 따라 점도가 변하는 유체의 경우, 여러 전단률에서의 점도 측정이 필수적이다. 따라서 관심 있는 전단률 영역에서의 점도를 측정하기 위해서는 구동압력을 변화시킨다든지 또는 모세관 크기를 변화시켜 반복적인 실험을 수행해야 한다. 이러한 실험 수행에는 상당한 시간과 노력이 소요되고 또한 많은 양의 시료가 요구된다. 그러므로 관심영역의 전단률 범위에 대한 점도 측정을 한번의 실험을 통해 측정이 가능한 새로운 개념의 모세관 점도계 개발이 요구되어왔다.
이를 위해 개발된 점도계로서 미국 특허(6,402,703) Dual riser/single capillary viscometer는 한번의 측정을 통해 관심영역의 전단률 범위에 대한 점도 측정이 가능한 연속측정형 모세관 점도계 형태이다. 이는 U-튜브 형태에서 고저차(height difference)를 이용해 상부에 부착된 저장탱크에서 유체가 연결관(transfer tube)를 통해 흘러 수평으로 놓여진 모세관에 유입되고 이후 다시 수직으로 세워진 상승관(rising tube)로 유입된다. 이 때, 유체가 상승관에 유입되기 시작하면 저장탱크와의 고저차가 점차로 줄어들면서 구동압력이 감소하며 이에 따라 유체의 속도가 감소되고 따라서 전단률이 감소된다. 오랜 시간이 경과하면 저장탱크와 상승관의 수두차가 없어지게 되고 이후에는 더 이상의 유체 흐름이 없게 된다. 이와 같은 방식의 점도계는 한번의 실험을 통하여 관심영역의 전단률에 대한 점도를 다량 측정할 수 있다. 그러나, 상기와 같이 개발된 점도계는 구동력이 중력에 의한 수두차에 의존하기 때문에 고점도 유체에는 적합치 못하며, CCD Sensor를 사용하기 때문에 투명한 유체의 점도 측정은 불가능하다.
또한, 신 등은 미국 특허(6,412,336) “Single riser/single capillary blood viscometer using mass detection or column height detection”의 정밀 저울을 이용한 점도계를 발표하였다. 이는 위의 특허(US 6,402,703)에서 CCD 센서 대신에 정밀 저울로 바꾼 형태이다. 그러나, 상기와 같이 개발된 점도계는 여전히 구동력이 중력에 의한 수두차에 의존하기 때문에 고점도 유체에는 적합치 못하며 많은 양(5ml 이상)의 샘플량을 필요로 하는 단점이 있다.
한편, 미국 특허 (5,257,529) “Method and device for measurement of viscosity of liquids”는 진공을 이용하여 샘플 시험관에 유체를 모세관을 통하여 저장관으로 이송시키면서 저장 탱크에 가해진 진공압력이 서서히 해제되는 것을 압력센서로 측정하여 이를 점도로 환산하는 점도계를 발표하였다. 그러나, 상기와 같이 개발된 점도계는 모세관 및 저장관, 샘플 시험관등이 수직으로 연결되어있어, 유체의 수직 상승으로 인한 수두차(head difference)가 발생하여 압력계의 많은 범위를 수두차가 차지하게 되어 압력센서의 전체 압력 구간을 사용하지 못하는 단점이 있을 뿐 아니라 광범위한 압력센서를 필요로 하기 때문에 정밀도(precision) 또한 저감된다. 또한, 많은 양(10ml 이상)의 샘플량을 필요로 하는 단점이 존재한다.
본 발명은 위의 사정을 배경으로서 이루어진 것으로, 미소 샘플량에 대한 빠른 비뉴턴성 유체의 점도 측정에 적용할 수 있는 점도계로서 한번의 측정을 통해 관심영역의 전단률 범위에 대한 연속 점도 측정이 가능하면서 동시에 물과 같이 낮은 점도를 갖는 유체에서부터 페인트와 같은 고점도 유체에 이르기까지 모든 액체에 대해서 빠른 시간 내에 편리한 작동 메커니즘에 의해 점도 측정이 가능하며 또한 혈액 또는 액정(liquid crystal)과 같이 극소량의 샘플을 이용해 짧은 시간 내에 측정해야 하는 액체에 대해서 점도를 측정할 수 있는 마이크로 점도계 및 측정 방법을 발명하는 기술적 과제를 대상으로 한다.
본 발명의 또 하나의 기술적 과제는 구조가 간단하며 작동이 매우 쉽고 생산 단가가 저렴하여 일회용으로 사용될 수 있는 점도 측정계 및 관련 측정 방법을 발명하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 기술적 구성에 의하여 액체의 점도를 측정하는 방법을 제공함으로써 해결될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 점도계의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 시간에 따른 압력변화를 나타내는 그래프
도 3은 제1도에 도시된 점도장치의 실시예에 따른 점도계의 단면도
도 4는 제3도에 도시된 점도정치의 평면도
도 5는 제1도에 도시된 점도장치의 또 다른 실시예에 따른 점도계의 단면도
도 6은 제1도에 도시된 점도장치의 또 다른 실시예에 따른 점도계의 단면도
도 7는 제6도에 도시된 점도장치의 실시예에 따라 항복응력이 있는 샘플 액체에 대한 시간-압력 그래프
본 발명은 가변 구동압(variable driving pressure)과 연계된 마이크로 점도계(micro-viscometer)에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 하나의 액체 샘플(20)이 주입되어 저장되는 샘플 저장실(21), 저장실과 한 쪽 끝이 연결되어 액체 샘플이 유입되어 큰 유동저항을 발생시키며 통과하는 유동 저항관(22), 유동 저항관의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 유동 저항관을 통해 빠져 나오는 샘플 액체를 저장하는 폐 샘플저장실(23), 연결관 및 밸브 장치(33)를 통해 샘플 저장실(21)에 높은 압력을 제공하는 고압 저장 용기(32), 한 쪽 끝이 샘플 저장실에 연결되어 있으며 압력 변화를 시간에 따라 연속적으로 측정하는 압력계(31), 압력계에서 측정한 값을 자료 저장, 계산하는 프로세서(34), 그 계산 결과를 출력하는 출력장치(35) 등으로 구성되는 것에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 압력-연속측정식 모세관 점도계의 개략적인 구성도를 도 1에 나타내었다. 도 2는 본 발명에 따라 측정된 시간-압력의 그래프이다. 이는 고압저장용기와 연결된 샘플 저장실의 압력을 시간에 따라 측정한 것으로, 초기의 높은 압력으로부터 점차 압력이 강하되면서 측정이 완료되는 시점에서 압력은 폐샘플 저장실의 압력과 평형을 이루게 된다. 이를 차압(differential pressure) 측정계를 이용하여 측정할 수도 있다.
한편, 도 3은 제1도에 도시된 점도 장치의 실시예에 따른 점도계 구성도이다. 이를 참조하여 구체적으로 본 발명의 마이크로 점도계의 작동 원리 및 점도 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 샘플 액체를 샘플 저장실(21)에 주입한다. 이 때, 샘플 저장실에 주입된 일부 액체는 모세관 효과(capillary effect)로 인하여 샘플 저장실에 연결된 유동 저항관(22)으로 유입되어 폐샘플 저장실(23)과 연결된 유동 저항관의 끝 단까지 채워진다. 이 때, 샘플 저장실의 주입구를 마개(24)로 밀봉한다. 다음, 밸브 장치(33)에 의하여 고압저장용기(32)가 연결관을 통해 압력 센서(31)와 샘플 저장실(21)에 개방되면, 고압의 구동력이 샘플 액체를 샘플 저장실로부터 유동저항관을 통해 폐샘플 저장실(23)로 밀어낸다. 이 때, 폐샘플 저장실은 밀폐된 용기이기 때문에 점차로 유동저항관을 거쳐 나온 샘플 액체가 유입될수록 압력이 증가하면서 마지막에는 폐샘플 저장실의 압력이 고압저장용기에 연결된 샘플 저장실의 압력과 동일해진다. 이 때, 유체의 유동은 멈추게 된다. 이 과정 동안 압력 센서로부터 측정된 각 시간에 따른 압력 값은 프로세서(34)에 저장되고 이를 점도로 계산하여 화면과 같은 출력장치(35)에 값을 표시하게 된다.
측정된 압력은 샘플 저장실 또는 폐샘플 저장실과 최소한 하나 이상의 압력이거나 또는 샘플 저장실과 폐샘플 저장실의 차압을 측정하여 얻어진 값을 통해 공기에 대한 이상기체 상태방정식을 이용하여 체적(volume)을 계산하고 이를 통해 시간에 따른 체적 변화율이 임의 순간의 유량(flow rate)으로 환산할 수 있다. 따라서, 구동력에 해당하는 압력 차(pressure difference)와 그에 따른 유량(flow rate)을 이용하여 이미 공지된 계산식을 이용하여 전단률 및 점도를 계산할 수 있다.
제 3도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치 구성 중 샘플 액체가 직접적으로 접촉하는 부분(20)은 샘플 저장실(21), 유동 저항관(22), 폐샘플 저장실(23) 등은 마이크로 구조물 가공 공정에 의하여 일체형이면서 일회용으로 제작이 가능하다. 즉, 플라스틱 소재를 모재(substrate)로하여 마이크로 인젝션(micro-injection) 공법을 이용하여 제 3도에 도시된 바와 같은 마이크로 채널 및 저장 챔버를 쉽게 가공할 수 있다. 이러한 플라스틱 모재물은 일회용으로 사용하기에 매우 경제적으로 적합하여 혈액과 같이 병원체의 오염 등이 우려되는 경우 측정 후 폐기할 수 있어 매우 편리하다.
도 4는 제 3도에 도시된 점도 장치의 실시예에 따른 점도계의 단면도이다. 이를 참조하여 샘플 액체의 유동을 설명하면, 샘플이 샘플 저장실(21)에 주입되면 앞서 설명한 바와 같이 모세관효과로 인하여 사각형의 마이크로 채널 또는 원형 마이크로 크기의 모세관에 인위적인 힘을 가하지 않아도 저절로 유입되어 폐샘플 저장실에 연결된 유동저항관(22)의 끝 단까지 샘플 액체가 충진(filling)된다. 이후에, 고압 저장 용기가 샘플저장실에 개방되어 연결되면 유동저항관을 통하여 샘플 액체가 폐샘플 저장실로 유입되고 따라서 밀폐된 폐샘플 저장실내 존재하는 공기는 점차로 압축되어 압력은 상승하게 된다. 마지막 시점에서는 폐샘플 저장실의 압력과 샘플저장실의 압력이 평형을 이루면서 유동이 멈추게 되면 실험이 종료된다.
도 5는 제 1도에 도시된 점도장치의 실시예에 따른 또 다른 점도계의 구조도이다. 즉, 샘플 저장실의 압력을 측정하는 대신에 폐샘플 저장실의 압력을 측정하는 방식이다. 나머지 구동 원리는 동일하다.
도 6은 제 1도에 도시된 점도장치의 실시예에 따른 또 다른 점도계의 구조도이다. 즉, 샘플 저장실 또는 폐샘플 저장실의 압력을 측정하는 대신에 동시에 샘플 저장실과 폐샘플 저장실의 차압을 측정하는 방식이다. 나머지 구동 원리는 동일하다. 이 때, 측정 종료시점에서 폐샘플 저장실과 샘플저장실의 차압이 0이 아니면 항복응력을 지닌 유체로서 점도 뿐 만 아니라 항복응력까지도 측정이 가능하다.
도 7은 제 6도에 도시된 점도장치의 실시예에 따른 본 발명에 따라 측정된 시간-압력의 그래프이다. 특히, 항복 응력이 존재하는 경우에 대해서 시간-압력 선도를 나타내었다.
본 발명에서 측정된 압력을 점도로 계산하는 원리를 제 2도에 도시된 시간-압력 그래프를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 측정된 압력이 샘플저장실의 압력(Ps)일 경우는 다음과 같다. 임의의 시간에 측정된 샘플 저장실의 압력(Ps(t)) 와 최종 시간에서의 샘플 저장실의 압력(Ps,∞)값을 이용하면, 폐샘플 저장실의 압력은 도 2에 도시된 바와 같이 압력 값이 폐샘플 저장실의 최종 압력을 지나며 횡축인 시간축과 평행한 선에 대칭인 특성을 이용하여 폐샘플 저장실의 압력을 구할 수 있다. 즉, 폐샘플 저장실의 압력은 다음과 같이 구해진다.
P w(t) =P s,∞- [P s(t) -P s,∞]
마찬가지 방법으로, 측정된 압력이 폐샘플 저장실의 압력(Pw)일 경우는 다음과 같다. 임의의 시간에 측정된 폐샘플 저장실의 압력 (Pw(t))과 폐샘플 저장실의 최종 압력(Pw,)값을 이용하면, 샘플 저장실의 압력은 도 2에 도시된 바와 같이 압력 값이 샘플 저장실의 최종 압력 지나며 횡축인 시간축과 평행한 선에 대칭인 특성을 이용하여 샘플 저장실의 압력을 구할 수 있다. 즉, 샘플 저장실의 압력 곡선식은 다음과 같다.
P s(t) =P w,∞- [P w,∞-P w(t)]
이와 같은 방법으로 측정 및 환산된 압력을 이용하여 폐샘플 저장실 공기의 압력과 초기의 폐샘플 저장실의 체적에 대하여 이상기체 상태방정식을 적용하면 각각의 시간에 해당하는 내부 체적(V)을 계산할 수 있다.
PwiVwi= Pw(t) Vw(t)
샘플 액체가 유동 저항관을 통하여 폐샘플 저장실로 이송되면서 밀폐된 폐샘플 저장실의 압력, P w (t)는 시간에 따라 점차 증가하면서 내부의 공기 체적, V w (t)는 감소하게 된다. 이 때, P w (t)는 압력 센서에 의하여 측정되거나 환산되는 값이므로 결국, 위 식을 이용하여 매 순간의 폐샘플 저장실의 공기 체적,Vw(t)을 계산할 수 있다. 위에서 구한 폐샘플 저장실의 공기의 내부체적의 감소는 샘플 액체의 유입 체적증가 와 동일하다.
ΔVw,air= ΔVliq
한편, 시간에 따른 샘플 액체의 체적변화를 시간에 대해 1차 미분하면 단위시간당 모세관을 통과하는 시험유체의 체적 유량(volume flow rate, Q)이 된다.
Q = [ΔVliq /Δt ]
이때, 유동저항관의 양단에 걸린 구동 압력과 유량을 이용하여 주어진 유동 저항관을 모세관으로 가정하고 그 직경과 길이를 각각 D와 L이라 하면, 이에 상응하는 전단률 및 유체의 점도를 계산하는 식은 다음과 같다.
γ= [8Q/(πD3)] [3 + {d(ln Q)/ d(lnτ)} ]
여기서 τ = [ΔP(t) D /(4L)].
η = [(πD4)/(128 L)] [ΔP(t) /Q(t)]
한편, 항복 응력이 있는 액체인 경우, 제 7도에 도시된 시간-압력의 그래프와 같이 최종 시간에서의 차압이 0값이 아닌 값을 갖는다. 이 경우에는 측정된 압력이 샘플저장실과 폐샘플 저장실의 차압(P)일 경우는 다음과 같이 각각 샘플 저장실 및 폐샘플 저장실의 압력을 구할 수 있다. 임의의 시간에 측정된 차압(P(t)), 최종 시간에서의 차압(P), 및 초기의 폐샘플 저장실의 압력인 대기압 값을 이용하면, 폐샘플 저장실의 압력은 차압(P(t)) 에서 최종 차압(P) 만큼 빼어준 후, 이를 다시 수평축에 대칭 이동시킨 후, 초기값이 대기압에 위치하도록 수직축에 평행 이동시키면 된다. 도 7에 도시된 바와 같이 압력 값이 폐샘플 저장실의 최종 압력(Pw,)을 지나며 횡축인 시간축과 평행한 선에 대칭인 특성을 이용하여 폐샘플 저장실의 압력을 구할 수 있다. 이 때, 항복응력은 아래의 식으로부터 구하여 진다.
τy= [ΔPD /(4L)]
이러한 항복응력 유체에 대해서는 Herschel-Bulkley모델 또는 Casson 모델 등을 이용하여 점도를 제시할 수도 있다.
위에서의 점도 계산식은 유동저항관(22)이 원형 관에 대해서만 유도되었으나, 직사각 채널 또는 슬릿(slit)과 같은 관에 대해서도 전단률, 점도 및 항복을 계산하는 공학식들은 이미 공지되었으며 이를 사용하여 같은 원리에 의하여 계산할 수 있다.
한편,액체의 점도는 온도에 따라 크게 달라지는 특성을 지니고 있기 때문에 측정 온도를 제어할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 구성에서도 모재(substrate)의 온도를 가열하거나 냉각시킬 수 있는 water-jacket이 연결된 열교환기에 모재를 삽입하거나 또는 직접 열전소자(thermo-electric component)를 모재에 부착하여 미리 정한 온도(predetermined temperature)로 예열할 수 있는 것을 구성할 수 있다.
이상의 구성 및 작용에 의하면 본 발명은 압력 센서 하나로 압력 및 유량을 동시에 측정하는 효과를 거두며 미소 체적의 샘플 액체에 대해서 매우 빠른 짧은 시간동안 광범위한 전단률에 대한 점도를 일괄 측정하는 효과를 거두게 된다. 따라서, 샘플 액체가 비싼 경우, 매우 유리하며 또한 측정 시간에 따라 물성이 바뀌는 혈액과 같은 액체의 경우에도 매우 짧은 측정 시간의 특성 때문에 항응고제(anti-coagulant) 없이도 혈액 점도를 측정할 수 있다. 특히, 상기 발명된 장치에서 센서는 샘플 액체가 직접적으로 접촉이 되지않고, 샘플 액체가 접촉하는 부분은 모두 일회용 플라스틱 재료 등으로 제작이 가능하기 때문에 bio 액체 등의 적용에 매우 유리하다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 시간에 따라 감소하는 압력을 측정하여 다수의 전단률(plural shear rates)에 대하여 비뉴턴성 유체 및 생명체의 순환 혈액의 점도를 측정하는 장치로서 상기 장치의 구성은 다음과 같다.
    모재(substrate);
    상기 모재(substrate)에 위치한 최소한 하나 이상의 유동저항관;
    상기의 유동저항관의 한쪽 끝단에 연결되어 액체 샘플이 주입되고 저장되는 샘플 저장실;
    상기 유동저항관의 다른 한쪽 끝단에 연결되어 유동저항관을 통해 흘러나오는 샘플 액체를 받아 저장하는 밀폐된 폐샘플 저장실;
    샘플 저장실과 폐샘플 저장실과 연결되어 최소한 하나 이상의 차압을 측정하는 차압계;
    대기압 보다 높은 압력을 갖고있는 고압저장용기;
    상기의 압력계와 연결되어 있으며 시간에 따른 압력 신호를 이용하여 주어진 기하학적 파라메터와 압력간의 관계로부터 시험유체의 유량 및 점도를 다수의 전단률에 따라 계산하는 프로세서;
    상기의 프로세서로부터 계산된 점도 및 결과를 나타내주는 출력장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  2. 시간에 따라 감소하는 압력을 측정하여 다수의 전단률(plural shear rates)에 대하여 비뉴턴성 유체 및 생명체의 순환 혈액의 점도를 측정하는 장치로서 상기 장치의 구성은 다음과 같다.
    최소한 하나의 유동저항관;
    상기의 유동저항관의 한쪽 끝단에 연결되어 액체 샘플이 주입되고 저장되는 샘플 저장실;
    상기 유동저항관의 다른 한쪽 끝단에 연결되어 유동저항관을 통해 흘러나오는 샘플 액체를 받아 저장하는 밀폐된 폐샘플 저장실;
    샘플 저장실과 폐샘플 저장실과 연결되어 최소한 하나 이상의 차압을 측정하는 차압계;
    대기압 보다 높은 압력을 갖고있는 고압저장용기;
    상기의 압력계와 연결되어 있으며 시간에 따른 압력 신호를 이용하여 주어진 기하학적 파라메터와 압력간의 관계로부터 시험유체의 유량 및 점도를 다수의 전단률에 따라 계산하는 프로세서;
    상기의 프로세서로부터 계산된 점도 및 결과를 나타내주는 출력장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  3. 제 1 항 내지 2항에 있어서,
    상기 유동저항관이 원형인 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  4. 제 1 항 내지 2항에 있어서,
    상기 유동저항관이 직사각 채널인 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재의 재질이 실리콘, 석영, 실리카, 유리, 레이저 가공 가능한 폴리머,사출성형 폴리머 및 세라믹 등의 후보 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  6. 제 1 항 내지 2항에 있어서,
    상기 모재는 샘플액체를 받기 전에 미리 정한 온도(predetermined temperature)로 예열할 수 있는 히터(heater) 및 온도 센서가 부착되어 있는 것을 특징으로하는 마이크로 점도계.
  7. 제 1 항 내지 2항에 있어서,
    샘플 액체와 직접 접촉하는 부분을 일회용(disposable)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 점도계
  8. 유동저항을 크케 유발시키는 최소한 하나 이상의 유동저항관이 배열되어 있고;
    최소한의 체적량을 가진 하나의 액체가 샘플저장실에 주입되고;
    샘플저장실이 대기와 밀폐되고 프로세서에 의하여 고압저장용기와 연결된 밸브가 개방되고;
    샘플저장실에 주입된 유체가 고압저장용기의 고압에 의하여 유동저항관에 흐르게 되고,
    유동저항관의 다른 한쪽 끝 단에 연결된 폐샘플 저장실에 샘플 액체가 저장되고;
    밀폐된 폐샘플 저장실의 유입되는 샘플 액체에 의하여 내부 압력이 증가하여 마지막에는 구동압력과 평형을 이루어 유동이 멈추게되고;
    이 때, 전과정 동안 샘플 저장실이나 폐샘플 저장실과 최소한 하나 이상 연결되어 차압계를 통해서 최소한 하나 이상의 차압을 측정하게되고;
    이를 프로세서에 의한 연산으로 점도를 η = [(πD4)/(128 L)] [ΔP(t) /Q(t)]t으로 산출하는 것을 특징으로 하는 점도 측정 방법
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100958447B1 (ko) * 2009-11-16 2010-05-18 (주)바이오비스코 자동 점도측정장치
KR101103626B1 (ko) * 2009-10-08 2012-01-09 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
KR101103635B1 (ko) * 2009-10-07 2012-01-11 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
CN102320552A (zh) * 2011-06-10 2012-01-18 西安交通大学 一种基于注氧隔离技术的黏度传感器芯片的制备方法
KR101123959B1 (ko) * 2010-02-23 2012-03-23 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
KR101123960B1 (ko) * 2009-10-07 2012-03-23 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
WO2015089004A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 Texas Tech University System Smart phone based multiplexed viscometer for high throughput analysis of fluids

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101103635B1 (ko) * 2009-10-07 2012-01-11 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
KR101123960B1 (ko) * 2009-10-07 2012-03-23 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
KR101103626B1 (ko) * 2009-10-08 2012-01-09 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
KR100958447B1 (ko) * 2009-11-16 2010-05-18 (주)바이오비스코 자동 점도측정장치
KR101123959B1 (ko) * 2010-02-23 2012-03-23 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치
CN102320552A (zh) * 2011-06-10 2012-01-18 西安交通大学 一种基于注氧隔离技术的黏度传感器芯片的制备方法
WO2015089004A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 Texas Tech University System Smart phone based multiplexed viscometer for high throughput analysis of fluids
JP2017504007A (ja) * 2013-12-09 2017-02-02 テキサス テック ユニヴァーシティー システムTexas Tech University System 流体の高スループット分析のためのスマートフォンベースの多重化粘度計
US10209171B2 (en) 2013-12-09 2019-02-19 Texas Tech University System Smart phone based multiplexed viscometer for high throughput analysis of fluids

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