KR20040069496A - Microfluidic mixer and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20040069496A KR1020030005916A KR20030005916A KR20040069496A KR 20040069496 A KR20040069496 A KR 20040069496A KR 1020030005916 A KR1020030005916 A KR 1020030005916A KR 20030005916 A KR20030005916 A KR 20030005916A KR 20040069496 A KR20040069496 A KR 20040069496A
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장성환
서영호
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코스모지놈 주식회사
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers

Abstract

PURPOSE: A microfluidic mixer and a manufacturing method thereof are provided to lessen a pressure loss, to shorten a distance to be required by a mixing and to apply to various fluidic elements. CONSTITUTION: The microfluidic mixer comprises a flowing channel that at lest two fluids flows and are mixed in, wherein the channel has a plurality of flowing zones interconnected in the direction that the fluid flows in, and the channel of the adjacent flowing zones have the same cross section area but different forms so that the fluids gradually rotate while flowing. The cross section(40) of the flowing zones are divided into a basic cross section(40a) and at least one strain section(40b,40c,40d,40e).

Description

미소유체 혼합기 및 그 제조방법{Microfluidic mixer and manufacturing method thereof}Microfluidic mixer and manufacturing method thereof

본 발명은, 미소유체 혼합기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미소 화학반응기나 바이오 소자 등과 같이 유체가 섞여 혼합되거나 생화학 반응이 일어나는 장치에서 혼합 효율 또는 반응 효율을 높이기 위해 사용되거나 잉크젯프린터용 헤드 어레이(array) 등과 같이 유체의 흐름을 제어하기 위한 미소유체 소자에 적용될 수 있는 미소유체 혼합기 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic mixer, and more particularly, to a head array for an inkjet printer or to increase the mixing efficiency or the reaction efficiency in a device in which a fluid is mixed or a biochemical reaction occurs such as a microchemical reactor or a bio device. The present invention relates to a microfluidic mixer that can be applied to a microfluidic device for controlling the flow of a fluid such as an array and the like, and a method of manufacturing the same.

미소유체에 근간한 시스템 예를 들면 생화학적 분석시스템에서, 서로 다른 종류의 액체 샘플간의 혼합은 반응시간을 단축시키기 위하여 반드시 포함되어야 하는 필수적인 과정인 동시에 가장 어려운 작업 중의 하나인 것으로 알려져 왔다. 이러한 액체 샘플의 혼합에서는, 요구되는 정도의 혼합을 달성하기 위해 액체가 유동하게 되는 거리인 혼합거리를 줄이는 것과, 액체의 유동 시에 압력손실을 줄이는것이 중요한 목표 중의 하나이다.In microfluidic-based systems, for example biochemical analytical systems, mixing between different types of liquid samples has been known to be one of the most difficult tasks and an essential process that must be included to shorten the reaction time. In the mixing of such liquid samples, one of the important goals is to reduce the mixing distance, which is the distance that the liquid flows to achieve the required degree of mixing, and to reduce the pressure loss during the liquid flow.

미소유체에 근간한 시스템과 달리 일반적인 매크로 시스템 레벨(Macro-System level)에서의 둘 이상의 유체 혼합은 매우 쉽게 일어나는데, 예를 들어, 커피에 우유를 첨가하였을 때 이를 혼합하기 위하여 티스푼으로 몇 번만 휘저어주면 곧 균일하게 혼합된 밀크 커피를 얻을 수 있는데서 알 수 있다. 그러나, 미소유체에 근간한 시스템 즉 마이크로 시스템에서의 둘 이상의 유체를 혼합시키는 것은, 매크로 시스템(Macro-System)에서와 같은 방법을 사용하는 것이 불가능할 뿐 아니라 미소유체 유동의 대부분이 매우 낮은 레이놀즈(Reynolds)수를 지니는 층류 유동(laminar flow)의 특성을 가져 분자 확산(molecular diffusion)에만 의존하기 때문에 매크로 시스템에서와 같이 쉬운 일이 아니며, 이 때에 전술한 혼합거리와 압력손실을 줄이는 문제가 소형화와 관련하여 중요한 문제로 대두되는 것이다.Unlike systems based on microfluidics, mixing of two or more fluids at the usual macro-system level is very easy, for example, when you add milk to coffee, you only need to stir it a few times with a teaspoon to mix it. Soon it can be seen that a uniformly mixed milk coffee can be obtained. However, mixing two or more fluids in a microfluidic-based system, ie a microsystem, is not only possible using the same method as in the Macro-System, but also by Reynolds where the majority of the microfluidic flow is very low. It is not as easy as in the macro system because it has the characteristic of laminar flow with water, and it is not as easy as in the macro system, and the problem of reducing the mixing distance and pressure loss described above is related to miniaturization. This is an important issue.

이러한 점들 때문에 최근 이 분야에 대한 연구에 관심이 모아지고 있으며, 몇 가지의 미소유체 혼합기 제안되었다. 제안된 미소유체 혼합기에서 유체를 혼합하는 기존의 방법은, 유체가 흐르는 유로 안에 미소 구조물을 형성하여 유체를 나누어지게 하여 서로 맞닿는 면적을 증가시키는 방법과, 유로 내부를 흐르는 유체의 유동이 복잡하게 되도록 함으로써 상호 다른 유체끼리 맞닿는 면적이 증가되도록 유로를 3차원으로 구불구불하게 형성하는 방법으로 대별된다.Because of these points, there is a recent interest in research in this field, and several microfluidic mixers have been proposed. The conventional method of mixing fluids in the proposed microfluidic mixer is a method of forming a microstructure in the flow path through which the fluid flows to divide the fluid to increase the contact area with each other, and to complicate the flow of the fluid flowing inside the flow path. As a result, the flow paths are roughly formed in three dimensions in such a way that the area in which the different fluids come into contact with each other increases.

우선 유로 안에 미소 구조물을 설치하는 방법을 살펴보면, 이 방법은, 미소슬릿(microslit)과 미소 체(microplume)등의 마이크로머시닝 기법으로 형성된 미소 구조물들을 유로 내에 설치하여 이 미소 구조물에 의해 유로 내를 흐르는 유체가잘게 분리되도록 하는 것이므로 점성이 큰 유체에 대해서도 효과적으로 적용이 가능하다. 그러나 이러한 미소 구조물에 의한 종래의 미소유체 혼합기는, 유체 혼합효과를 증가시키기 위해 구조물을 세밀하고 복잡하게 만들수록 유동저항이 증가되어 미소유체 혼합기의 구동 압력을 증가시켜야 하므로 소형화가 곤란한 문제점이 있다.First, a method of installing microstructures in a flow path is described. This method installs microstructures formed by micromachining techniques such as microslit and microplume in a flow path and flows through the flow path by the microstructures. Since the fluid is separated finely, it can be effectively applied to highly viscous fluids. However, the conventional microfluidic mixer using such a microstructure has a problem that it is difficult to miniaturize the microfluidic mixer because the flow resistance is increased to increase the driving pressure of the microfluidic mixer as the structure is detailed and complicated to increase the fluid mixing effect.

다음으로, 유로를 3차원으로 구불구불하게 제작하여 이 유로를 흐르는 유체의 유동이 복잡하게 되도록 함으로써 서로 다른 유체의 혼합을 증가시키는 방법은, 유체 혼합을 증가시키기 위해 미소구조물을 세밀하게 만들 필요가 없으므로 비교적 압력 감소가 크지 않은 장점이 있으나, 유동의 복잡성을 증가시키기 위하여 특정 이상의 유량조건이 필요하게 되므로 흐르는 유체의 동작 영역이 제한을 받게 되는 문제점이 있다.Next, a method of increasing the mixing of different fluids by creating a three-dimensional winding of the flow path to complicate the flow of the fluid flowing through the flow path needs to refine the microstructure in order to increase the fluid mixing. Since there is an advantage that the pressure reduction is not relatively large, there is a problem in that the operating region of the flowing fluid is limited because a specific flow rate condition is required to increase the complexity of the flow.

상기한 방법들이 적용된 개개의 기술들을 살펴보면, 2000년 "Journal of MEMS"에 Robin H. Liu 등이 발표한 3차원 굴곡 파이프형의 미소유체 혼합기는, 3차원적으로 형성된 구불구불한 파이프 형태의 유로로 인해 유체가 흐르면 나선 모양으로 회전하는 유동이 생기고 굴곡 부분에서 이차 유동(secondary flow)이 생기게 하여 유동의 복잡성을 만들어 내었다. 그러나 이 방법에서는 이차 유동이 일어나도록 하는 데 한계적인 유량 조건이 필요하게 되어 일정 이상의 유량 조건이 만족되어야만 혼합이 잘 일어나게 되는 문제점이 있었다.Looking at the individual techniques to which the above methods are applied, the three-dimensional curved pipe type microfluidic mixer, published by Robin H. Liu et al. In the Journal of MEMS in 2000, is a three-dimensionally serpentine pipe-shaped flow path. As a result of this, the fluid flows in a spiral shape and a secondary flow occurs in the bend, which creates the complexity of the flow. However, this method requires a limited flow condition to allow the secondary flow to occur, there is a problem that mixing occurs only when a certain flow rate condition or more is satisfied.

또한, 2001년 MEMS 학회에서 Arnaud Bertsch 등이 발표한 미소유체 혼합기에는, 스테레오리소그래피(Stereolithography) 방법을 사용하여 유동의 복잡성을 증가시키기 위한 3차원 형태의 유로를 형성하였다. 이 미소유체 혼합기는 이미 식품 혼합, 폴리머 가공 등의 분야에서 사용하고 있는 상용의 수동 유체혼합기를 크기를 줄여서 만든 것인데, 스테레오리소그래피(Stereolithography) 방법을 사용하여 제작하여야 하므로, 대량 생산이 어려워 다른 요소, 이를테면 미소 펌프 등과 집적하기가 곤란한 문제점이 있다.In addition, the microfluidic mixer presented by Arnaud Bertsch et al. In 2001 at the MEMS Society used stereolithography to form a three-dimensional flow path to increase the flow complexity. This microfluidic mixer is made by reducing the size of a commercially available manual fluid mixer, which is already used in food mixing, polymer processing, etc .. Since it must be manufactured using stereolithography method, it is difficult to mass-produce other elements, For example, there is a problem that is difficult to integrate with a micro pump.

한편, 2001년 μ-TAS 학회에서 S.Bohm 등이 발표한 미소유체 혼합기는, 회전을 이용하여 서로 다른 유체끼리 맞닿는 면적을 증가시키는 방법을 사용하였는데, 이 유체혼합기도 유체를 강력하게 회전시키기 위해 큰 압력손실이 발생하는 문제점이 있었으며, 또한 실제로 1축 방향의 회전만으로는 유선의 꼬임을 기대할 수 없어 유동의 복잡성이 크게 나타나지 않는 문제점이 있었다.On the other hand, the microfluidic mixer presented by S.Bohm et al. At the μ-TAS conference in 2001 used a method of increasing the contact area between different fluids by using a rotation. There was a problem that a large pressure loss occurs, and there is also a problem that the complexity of the flow does not appear significantly because the twist of the wireline can not be expected only by the rotation in one axis direction.

그리고, 2002년 MEMS 학회에서 김 준호(Joon-Ho Kim) 등이 발표한 미소유체 혼합기는, 2가지 경로를 가지는 박층화 유로를 제작하여 유체의 흐름을 분할하였다가 결합시키는 분기유로를 구성하여 서로 다른 유체끼리 맞닿는 면적을 증가시키는 방법을 사용하였다. 이 미소유체 혼합기 역시 유체끼리 맞닿는 면적을 증가시킬 수는 있으나 유선의 꼬임은 크게 기대할 수 없기 때문에 유동의 복잡성에 의한 유체 혼합 정도의 개선은 크지 못한 문제점이 있었다.In addition, the microfluidic mixer presented by Joon-Ho Kim et al. At the MEMS Conference in 2002, made a branched flow path that separates and combines the flow of fluid by making a two-layered flow path. The method of increasing the area where the other fluids contact each other was used. This microfluidic mixer can also increase the area in which the fluids are in contact with each other, but since the twisting of the streamline cannot be greatly expected, the improvement of the fluid mixing degree due to the complexity of the flow has not been significant.

마지막으로, 2002년 1월, SCIENCE에 Abraham D. Stroock 등이 발표한 미소유체 혼합기는, 유로 바닥에 물고기 가시(herring bone) 모양의 빗살 무늬의 홈(groove)을 형성하여 유체를 회전시켜 유체 상호 간의 혼합을 촉진하고자 한 것이다. 여기서는, 한쪽 방향의 회전에 의한 효과만으로 유동의 복잡성이 크게 나타나지 않았기 때문에 홈을 1/3은 오른 쪽으로 비스듬하게, 2/3은 왼쪽으로 비스듬하게 배치하고 이것을 주기적으로 서로 반대로 배치하도록 하여 주기적으로 뒤틀린 회전을 만들어 내었다. 이를 통하여 유동의 복잡성을 증가시키고, 유체 혼합기가 동작하는 유량 조건의 한계 값도 낮추었으나, 홈이 패인 곳의 유동저항이 작아 홈이 패인 곳을 따라 유동이 생기게 되므로, 유로 안에서 유체의 회전이 생기도록 하기 위해서는 여러 번의 홈을 지나야 하므로 혼합이 일어나는 거리를 길게 하고 혼합 시간을 증대되는 문제점이 있으며, 유량이 커질 경우 홈을 따라 회전 하게되는 유동보다 축 방향으로 진행하게 되는 유동이 우세하게 되어 뒤틀린 회전에 의한 유동의 복잡성은 커지지 않아 혼합정도가 감소하는 경향이 있는 문제점이 있었다.Finally, in January 2002, Abraham D. Stroock et al., Published in SCIENCE, used a microfluidic mixer at the bottom of the flow path to form a herring bone-shaped comb-shaped groove to rotate the fluid. It is intended to promote mixing between them. In this case, since the complexity of the flow did not show much due to the effect of rotation in one direction, the grooves should be arranged obliquely to the right by 1/3 and to the left by 2/3, and periodically opposite to each other. Created a rotation. This increases the complexity of the flow and lowers the limit value of the flow condition under which the fluid mixer operates, but because the flow resistance in the groove is small, flow occurs along the groove, so that the rotation of the fluid occurs in the flow path. In order to make it pass through several grooves, there is a problem of lengthening the mixing distance and increasing the mixing time, and when the flow rate increases, the flow that proceeds in the axial direction prevails over the flow that rotates along the groove. Due to the complexity of the flow does not increase there was a problem that tends to decrease the mixing degree.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 미소유체 혼합기들이 가지는 단점인 압력손실을 줄이고 혼합에 필요한 거리를 단축하며 유체 혼합이 잘 일어나는 유량의 범위를 늘일 수 있어 다양한 유체 소자에 적용 가능한 미소유체 혼합기를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention, in order to solve this problem in the prior art, it is possible to reduce the pressure loss, the short distance required for mixing, and to increase the range of the flow rate of fluid mixing well, which is a disadvantage of the conventional microfluidic mixers. It is to provide a microfluidic mixer applicable to a fluid element.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 여러 가지 미세가공기술을 응용하여 구조를 만들 수 있고 제작 공정이 단순하며 대량 생산이 가능한 미소유체 혼합기의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for producing a microfluidic mixer that can be made by applying a variety of microfabrication techniques, the production process is simple and mass production.

도 1a는 본 발명의 제1실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로를 도시한 사시도,Figure 1a is a perspective view showing a flow path of the microfluidic mixer according to the first embodiment of the present invention,

도 1b는 도 1a의 유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도,Figure 1b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed with a flow path groove for the flow path of Figure 1a,

도 2a는 도 1a의 유로 중 반시계방향회전유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도,Figure 2a is an enlarged perspective view showing an enlarged cycle of one counterclockwise rotation flow path of the flow path of Figure 1a,

도 2b는 도 2a의 반시계방향회전유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도,Figure 2b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed flow path groove for the counterclockwise rotation flow path of Figure 2a,

도 2c는 도 2b의 유체의 흐름 방향에 따른 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도,FIG. 2C is a cross-sectional view sequentially illustrating a cross section of a flow path in the flow direction of the fluid of FIG. 2B;

도 3a는 도 1a의 유로 중 시계방향회전유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도,3A is an enlarged perspective view illustrating one cycle of a clockwise rotation flow path of the flow path of FIG. 1A;

도 3b는 도 3a의 시계방향회전유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도,3B is a perspective view of an upper plate and a lower plate formed with a flow path groove for the clockwise rotation flow path of FIG. 3A;

도 3c는 도 3b의 유체의 흐름 방향에 따른 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도,3C is a cross-sectional view sequentially illustrating a flow path cross section in the flow direction of the fluid of FIG. 3B;

도 4a는 도 1a의 유로 중 분기유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도,4A is an enlarged perspective view showing an enlarged view of one cycle of the branch flow path in the flow path of FIG. 1A;

도 4b는 도 4a의 분기유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도,Figure 4b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed with a flow path groove for the branch flow path of Figure 4a,

도 4c는 도 4b의 유체의 'A'흐름 방향에 따라 수평으로 분기되는 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도,4C is a cross-sectional view sequentially illustrating a cross-sectional view of a flow path that is horizontally branched along the 'A' flow direction of the fluid of FIG. 4B;

도 4d는 도 4b의 유체의 'B'흐름 방향에 따라 수평으로 분기되는 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도,FIG. 4D is a cross-sectional view sequentially illustrating a flow path section that is horizontally branched along the 'B' flow direction of the fluid of FIG. 4B;

도 5a는 본 발명의 제2실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도,Figure 5a is an enlarged perspective view showing an enlarged view of one cycle of the flow path of the microfluidic mixer according to the second embodiment of the present invention,

도 5b는 도 5a의 유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도,5B is a perspective view of an upper plate and a lower plate on which a flow path groove for the flow path of FIG. 5A is formed;

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 상판 및 하판의 사시도,6 is a perspective view of the upper and lower plates of the microfluidic mixer according to the third embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 상판 및 하판의 사시도,7 is a perspective view of the upper and lower plates of the microfluidic mixer according to the fourth embodiment of the present invention;

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 미소유체 혼합기의 상판 및 하판을 제조하기 위한 공정개념도이다.8A to 8C are process conceptual diagrams for manufacturing the upper and lower plates of the microfluidic mixer of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 상판 11 : 반시계방향회전유로부 상판10: upper plate 11: counterclockwise rotation flow path upper plate

12 : 분기유로부 상판 13 : 시계방향회전유로부 상판12: branch flow path top plate 13: clockwise rotation flow path top plate

14 : 상판유로홈 20 : 하판14: top plate euro home 20: bottom plate

21 : 반시계방향회전유로부 하판 22 : 분기유로부 하판21: counterclockwise rotation flow path lower plate 22: branch flow path lower plate

23 : 시계방향회전유로부 하판 24 : 하판유로홈23: clockwise rotation flow path lower plate 24: bottom plate euro groove

30 : 유로 31 : 반시계방향회전유로30: Euro 31: counterclockwise rotation euro

33 : 분기유로 33 : 시계방향회전유로33: branch flow path 33: clockwise rotation flow path

40 : 유로단면 40a : 제1단면40: flow path cross section 40a: first cross section

40b : 제2단면 40c : 제3단면40b: second section 40c: third section

40d : 제4단면 40e : 제5단면40d: fourth section 40e: fifth section

51 : 저항체 53 : 저항체51: resistor 53: resistor

상기 목적은, 본 발명에 따라, 유체가 유동하는 유로를 가지며 상기 유로에 둘 이상의 유체가 흐르면서 혼합되는 미소유체 혼합기에 있어서, 상기 유로는, 유체가 흐르는 방향을 따라 상호 연결된 복수개의 유동구간을 가지며, 상기 유체가 흐르면서 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상호 인접한 상기 각 유동구간의 유로단면이 실질적으로 동일한 면적을 가지나 형상이 상호 다른 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기에 의해 달성된다.According to the present invention, in the microfluidic mixer in which a fluid flows and two or more fluids are mixed while the fluid flows, the flow path has a plurality of flow sections interconnected along a flow direction of the fluid. The microfluidic mixer is characterized in that the flow path cross-sections of the adjacent adjacent flow sections have substantially the same area but different in shape so that the fluid can gradually rotate in flow.

여기서, 상기 복수개의 유동구간의 유로단면은, 기본단면과, 상기 기본단면을 가로로 지나는 가로축에 의해 구분되는 상부유로단면과 하부유로단면 중 적어도 어느 하나가 상기 기본단면의 중심을 세로로 지나는 세로중심선으로부터 상기 기본단면의 폭의 절반 미만으로 가로로 위치 변경되어 형성되는 적어도 하나의 변형(變形)단면을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the flow path cross section of the plurality of flow section, the vertical cross-section is at least one of the upper flow path cross section and the lower flow path cross section divided by the horizontal axis passing through the basic cross section vertically passing through the center of the basic cross section vertically. It is preferable to include at least one deformation | transformation cross section formed transversely and less than half of the width | variety of the said basic cross section from a center line.

그리고, 상기 기본단면과 상기 변형(變形)단면은, 유로홈이 각각 형성되는 상판 및 하판이 상호 대향되게 접촉 배치되어 마련되며, 상기 기본단면은 대략 사각 형상의 제1단면이며, 상기 변형(變形)단면은 상기 제1단면에서 상기 상부유로단면이 우측으로 위치 변경된 제2단면과, 상기 제1단면에서 상기 하부유로단면이 우측으로 위치 변경된 제3단면과, 상기 제1단면에서 하부유로단면이 좌측으로 위치 변경된 제4단면과, 상기 제1단면에서 상부유로단면이 좌측으로 위치 변경된 제5단면으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.The basic cross section and the deformed cross section are provided in contact with each other such that the upper plate and the lower plate on which the flow path grooves are formed are opposed to each other, and the basic cross section is the first cross section having a substantially rectangular shape. The cross section includes a second cross section in which the upper flow path cross section is positioned to the right in the first cross section, a third cross section in which the lower flow path cross section is positioned to the right in the first cross section, and a lower flow cross section in the first cross section. More preferably, the fourth cross-section repositioned to the left and the fifth cross-section relocated to the left from the first cross section.

또한, 상기 유로는, 유체가 유로를 흐르면서 유체의 흐름방향상 상류 측에서 보았을 때 반시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상기 복수 개의 유동구간의 유로단면이 상기 제1단면으로부터 상기 제5단면까지 순차적으로 적어도 1 사이클(cycle) 배열되는 반시계방향회전유로를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the flow path has a flow path section of the plurality of flow sections so that the fluid flows gradually in the counterclockwise direction when viewed from the upstream side in the flow direction of the fluid flow through the flow path from the first cross section to the fifth cross section It is preferable to include a counterclockwise rotation flow path that is arranged at least one cycle sequentially.

그리고, 상기 유로는, 유체가 유로를 흐르면서 유체의 흐름방향상 상류 측에서 보았을 때 시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상기 복수 개의 유동구간의 유로단면이 상기 제1단면, 상기 제2단면, 상기 제5단면, 상기 제4단면, 상기 제3단면으로 순차적으로 적어도 1 사이클(cycle) 배열되는 시계방향회전유로를 더 구비하며, 상기 반시계방향회전유로와 상기 시계방향회전유로가 적어도 1회 직렬로 연결되게 구성될 수 있다.The flow paths may include a flow path cross section of the plurality of flow sections such that the fluid flows gradually in a clockwise direction when viewed from an upstream side in the flow direction of the fluid while the fluid flows through the first cross section, the second cross section, And a clockwise rotation passage which is arranged at least one cycle sequentially in the fifth section, the fourth section, and the third section, wherein the counterclockwise rotation channel and the clockwise rotation channel are at least once. It can be configured to be connected in series.

또한, 상기 유로를 흐르는 유체의 가열을 위하여 상기 유로 내에 배치되는 저항체와, 상기 저항체를 전원에 연결시키는 전기연결선을 더 포함하도록 구성하면 유로를 흐르는 유체에 열을 가할 수 있게 된다.In addition, if it is configured to further include a resistor disposed in the flow path for heating the fluid flowing through the flow path, and the electrical connection line for connecting the resistor to a power source it is possible to apply heat to the fluid flowing through the flow path.

그리고, 상기 유로는 유체의 흐름방향상 상류측에서 보았을 때 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 어느 한 방향으로 상호 이격되어 복수 개 마련되는 것이 한번에 많은 유체를 혼합할 수 있게 된다.In addition, a plurality of the flow paths may be spaced apart from each other in at least one of up, down, and left and right directions when viewed from an upstream side in the flow direction of the fluid, so that a plurality of fluids may be mixed at one time.

또한, 상기 유로는, 복수 개로 상호 이격되게 분할된 후 다시 합쳐지는 분기유로를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.In addition, it is more preferable that the flow path further includes a branch flow path that is divided into a plurality of spaced apart from each other and then merged again.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 복수 개의 유동구간의 유로단면은 기본단면과, 상기 기본단면을 가로로 지나는 가로축에 의해 구분되는 상부유로단면과 하부유로단면 중 적어도 어느 하나가 상기 기본단면의 중심을 세로로 지나는 세로중심선으로부터 상기 기본단면의 폭의 절반 미만으로 가로로 위치 변경되어 형성되는 적어도 하나의 변형(變形)단면을 포함하며 상판과 하판을 대향되게 접촉 결합하였을 때에 상기 복수 개의 유동구간의 유로단면을 갖는 유로가 형성되도록 상기 상판의 하면과 상기 하판의 상면에 실질적으로 동일한 깊이로 유로홈을 각각 마련하는 단계와; 상기 상판의 하면과 상기 하판의 상면을 상호 대향되도록 배치시킨 뒤 상기 상판과 하판을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기의 제조방법이 제공된다.On the other hand, according to another field of the present invention, the flow path cross section of the plurality of flow section is at least one of the upper cross section and the lower flow cross section is divided by the base cross section and the transverse axis transverse to the base cross section of the base cross section The plurality of flow sections including at least one deformable cross section formed by translating the transverse position from the longitudinal center line vertically passing through the center to less than half the width of the basic section, and when the upper and lower plates are opposed to each other. Providing flow path grooves each having substantially the same depth on a lower surface of the upper plate and an upper surface of the lower plate such that a flow path having a flow path cross section of the upper plate is formed; There is provided a method of manufacturing a microfluidic mixer, comprising the step of placing the lower surface of the upper plate and the upper surface of the lower plate to face each other and then combining the upper plate and the lower plate.

여기서, 상기 기본단면은 거의 사각 형상의 제1단면이며, 상기 변형(變形)단면은 상기 제1단면에서 상기 상부유로단면이 우측으로 이동하는 제2단면과, 상기 제1단면에서 상기 하부유로단면이 우측으로 이동하는 제3단면과, 상기 제1단면에서 하부유로단면이 좌측으로 이동하는 제4단면과, 상기 제1단면에서 상부유로단면이 좌측으로 이동하는 제5단면으로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the basic cross section is a first cross section of a substantially rectangular shape, the deformed cross section is a second cross section in which the upper flow path cross section moves to the right from the first cross section, and the lower flow path cross section from the first cross section It is preferable that the third cross section moves to the right side, the fourth cross section moves the lower flow path cross section to the left side from the first cross section, and the fifth cross section moves the upper flow path cross section to the left side from the first cross section.

그리고, 상기 상판과 상기 하판을 결합하기 전에 상기 유로 내에 배치되는 저항체와 상기 저항체를 전원에 연결시키는 전기연결선을 상기 상판과 상기 하판 사이에 마련하는 단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다.The method may further include providing a resistor disposed in the flow path and an electrical connection line connecting the resistor to a power source before coupling the upper plate and the lower plate between the upper plate and the lower plate.

한편, 상기 상판의 상면과 하판의 하면 중 적어도 어느 하나의 면에 상기 유로홈을 더 마련하는 단계를 더 포함하도록 구성하면 복수의 유로가 상하방향으로 형성되는 어레이(array) 형태의 미소혼합기 제작이 보다 효율적으로 된다.On the other hand, if the configuration further comprises the step of further providing the flow path groove on at least one surface of the upper surface and the lower surface of the upper plate is to produce an array-type micromixer in which a plurality of flow paths are formed in the vertical direction Become more efficient.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명의 제1실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로를 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 미소유체 혼합기는, 소정 깊이로 함몰 형성된 하판유로홈(24)이 형성된 하판(20)과,하판유로홈(24)의 깊이와 실질적으로 동일한 깊이로 형성되는 상판유로홈(14)을 가지며 상판유로홈(14)이 하판(20)의 하판유로홈(24)과 상호 대향되게 접촉 배치되어 하판(20)과 결합되는 상판(10)을 구비한다. 본 실시 예에서는 미소유체 혼합기가 하나의 상판(10)과 하나의 하판(20)이 상호 대향되게 접촉 배치되어 결합되는 것이지만, 이러한 상판(10)과 하판(20)이 복수 개로 적층되어 하나의 미소유체 혼합기를 구성할 수도 있음은 물론이다. 이 경우에 상판(10)의 상면과 하판(20)의 하면에도 유로홈(14,24)을 형성하여 상판(10)의 윗면은 하판(20)의 역할을, 하판(20)의 아랫면은 상판(10)의 역할을 하도록 적층하면 보다 효율적으로 유로를 형성할 수 있게 된다.1A is a perspective view illustrating a flow path of the microfluidic mixer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view of an upper plate and a lower plate on which a flow path groove for the flow path of FIG. 1A is formed. As shown in these drawings, the microfluidic mixer according to the first embodiment of the present invention, the lower plate 20 and the lower plate euro groove 24 formed with a depression formed in a predetermined depth and the depth of the lower plate euro groove 24 and An upper plate 10 having an upper plate flow path groove 14 formed to have substantially the same depth, and the upper plate flow path groove 14 being disposed in contact with the lower plate flow path groove 24 of the lower plate 20 to be coupled to the lower plate 20. ). In the present embodiment, the microfluidic mixer is combined with one upper plate 10 and one lower plate 20 so as to be opposed to each other, but the upper plate 10 and the lower plate 20 are stacked in plural numbers, and one microplate is mixed. It is of course possible to construct a fluid mixer. In this case, flow path grooves 14 and 24 are formed on the upper surface of the upper plate 10 and the lower surface of the lower plate 20, so that the upper surface of the upper plate 10 serves as the lower plate 20, and the lower surface of the lower plate 20 is the upper plate. When laminated so as to play the role of (10), the flow path can be formed more efficiently.

도 1a에는 도 1b에 도시된 상판과 하판의 상호 대향되게 접촉 배치되어 결합되는 경우에 그 내부에 형성되는 유로(30)를 도시하고 있는데, 이 유로(30)는, 유체가 유로(30)를 흐르면서 유체의 흐름상 상류 측에서 보았을 때 반시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있는 반시계방향회전유로(31)와, 유체가 유로(30)를 흐르면서 유체의 흐름상 상류 측에서 보았을 때 시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있는 시계방향회전유로(33)와, 반시계방향회전유로(31)와 시계방향회전유로(33) 사이에 배치되며 상류 측에서 하나로 합쳐있던 유로(30)가 둘로 상호 이격되게 분할된 후 하류 측에서 다시 합쳐지는 분기유로(32)를 구비한다. 반시계방향회전유로(31), 시계방향회전유로(33) 및 분기유로(32)는 각각 복수 개의 유동구간을 가지며 각 유동구간의 유로단면(40)은, 면적이 실질적으로 동일하나 형상이 다른데, 기본단면과, 기본단면을 가로로 지나는 가로축에 의해 구분되는상부유로단면(41)과 하부유로단면(42) 중 적어도 어느 하나가 기본단면의 중심을 세로로 지나는 세로중심선으로부터 기본단면의 폭의 절반 미만으로 가로로 위치 변경하는 변형단면으로 이루어져 있다. 기본단면과 변형단면에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.FIG. 1A shows a flow path 30 formed therein when the upper plate and the lower plate shown in FIG. 1B are disposed in contact with each other so as to be opposed to each other. In this flow path 30, a fluid is connected to the flow path 30. Counterclockwise rotary flow path 31 which can gradually rotate in counterclockwise direction as seen from the upstream side of the fluid while flowing, and clockwise when viewed from the upstream side of the fluid as the fluid flows through the flow path 30. Clockwise rotation flow path 33 which can gradually rotate and flow with the counterclockwise rotation flow path 31 and the clockwise rotation flow path 33 are disposed between the two flow paths (30) that are combined in one upstream It is provided with a branching flow path 32 that is divided apart and then merged again on the downstream side. The counterclockwise rotation flow passage 31, the clockwise rotation flow passage 33 and the branch flow passage 32 each have a plurality of flow sections, and the flow path cross section 40 of each flow section has substantially the same area but different shapes. At least one of the upper cross-section 41 and the lower flow-path cross section 42, which is divided by the basic cross section and the horizontal axis passing transversely to the basic cross section, has a width of the basic cross section from a longitudinal center line vertically passing through the center of the basic cross section. It consists of a deformation section that changes its position horizontally in less than half. The basic section and the deformation section will be described later in detail.

도 2a는 도 1a의 유로 중 반시계방향회전유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 반시계방향회전유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도이며, 도 2c는 도 2b의 유체의 흐름 방향에 따른 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도이다. 도 2a에서 반시계방향회전유로(31)의 윗부분은 반시계방향회전유로부 상판(11)의 상판유로홈(14)에 의하여 형성되는 것이고 반시계방향회전유로(31)의 아랫부분은 시계방향회전유로부 하판(21)의 하판유로홈(24)에 의하여 형성되는 것이다.Figure 2a is an enlarged perspective view showing an enlarged cycle of the counterclockwise rotation flow path of the flow path of Figure 1a, Figure 2b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed with a flow path groove for the counterclockwise rotation flow path of Figure 2a, Figure 2c FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially illustrating a flow path cross section in the flow direction of the fluid of FIG. 2B. In FIG. 2A, the upper portion of the counterclockwise rotation flow passage 31 is formed by the upper plate flow path groove 14 of the upper plate 11 of the counterclockwise rotation flow passage portion, and the lower portion of the counterclockwise rotation flow passage 31 is clockwise. It is formed by the lower plate flow path groove 24 of the rotary flow path lower plate (21).

도 2c는 도 2b의 a-a'선, b-b'선, c-c'선, d-d'선, e-e'선, f-f'선에 따른 유로단면을 도시한 것으로서, 이에 도시된 바와 같이, 반시계방향회전유로(31)의 복수 개의 유동구간의 유로단면(40)은 전술한 바와 같이 기본단면과 변형단면으로 이루어지는데, 본 실시 예에서 기본단면은 대략 사각 형상의 제1단면(40a)이며, 변형단면은, 제1단면(40a)에서 상부유로단면(41)이 제1단면(40a)의 세로중심선으로부터 제1단면(40a)의 폭의 1/4만큼 우측으로 위치 변경된 제2단면(40b)과, 제1단면(40a)에서 하부유로단면(42)이 제1단면(40a)의 세로중심선으로부터 제1단면(40a)의 폭의 1/4만큼 우측으로 위치 변경된 제3단면(40c)과, 제1단면(40a)에서 하부유로단면(42)이 제1단면(40a)의 세로중심선으로부터 제1단면(40a)의 폭의1/4만큼 좌측으로 위치 변경된 제4단면(40d)과, 제1단면(40a)에서 상부유로단면(41)이 제1단면(40a)의 세로중심선으로부터 제1단면(40a)의 폭의 1/4만큼 좌측으로 위치 변경된 제5단면(40e)으로 구성된다. 도 2c에서 제1단면(40a)은 a-a'선과 f-f'선에 따른 유로단면(40)이고 제2단면(40b)은 b-b'선에 따른 유로단면(40)이며 제3단면(40c)은 c-c'선에 따른 유로단면(40)이고 제4단면(40d)은 d-d'선에 따른 유로단면(40)이며 제5단면(40e)은 e-e'선에 따른 단면에 해당한다. 그리고 반시계방향회전유로(31)는 이와 같은 제1단면(40a) 내지 제5단면(40e)이 순차적으로 배열된 경우에 형성되는 것으로서, 이러한 반시계방향회전유로(31)를 유체가 흐르면 점진적으로 반시계방향으로 회전되게 된다. 여기서 제1단면(40a) 내지 제5단면(40e)의 면적이 실질적으로 동일함을 쉽게 알 수 있다.FIG. 2C is a cross-sectional view of a flow path taken along a-a 'line, b-b' line, c-c 'line, d-d' line, e-e 'line, and f-f' line of FIG. As shown in the drawing, the flow path cross section 40 of the plurality of flow sections of the counterclockwise rotation flow passage 31 has a basic cross section and a deformation cross section as described above. In this embodiment, the basic cross section has a substantially rectangular shape. The first end face 40a is a deformed end face, in which the upper flow path end face 41 is right by one fourth of the width of the first end face 40a from the longitudinal center line of the first end face 40a. The second cross section 40b and the lower flow cross section 42 in the first cross section 40a are moved to the right by a quarter of the width of the first cross section 40a from the longitudinal center line of the first cross section 40a. The repositioned third end face 40c and the lower flow path end face 42 in the first end face 40a are positioned to the left by a quarter of the width of the first end face 40a from the longitudinal center line of the first end face 40a. The changed fourth end face 40d and the upper flow path end at the first end face 40a. 41 is composed of a fifth section (40e) by a width 1/4 the changed position to the left of the first end face (40a) a first end face (40a) from the longitudinal center line of the. In FIG. 2C, the first cross section 40a is the flow path cross section 40 along the a-a 'line and the f-f' line, and the second cross section 40b is the flow path cross section 40 along the b-b 'line and the third cross section. The cross section 40c is the channel section 40 along the line c-c ', the fourth section 40d is the channel section 40 along the line d-d' and the fifth section 40e is the line e-e '. Corresponds to the cross section according to. The counterclockwise rotation flow path 31 is formed when the first end surfaces 40a to the fifth end surfaces 40e are sequentially arranged, and when the fluid flows through the counterclockwise rotation flow path 31. Rotate counterclockwise. Here, it can be easily seen that the areas of the first end face 40a to the fifth end face 40e are substantially the same.

도 3a는 도 1a의 유로 중 시계방향회전유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 시계방향회전유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도이며, 도 3c는 도 3b의 유체의 흐름 방향에 따른 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 시계방향회전유로부 상판(13) 및 하판(23)의 결합에 의하여 형성되는 시계방향회전유로(33)는 제1단면(40a), 제2단면(40b), 제5단면(40e), 제4단면(40d), 제3단면(40c)의 순으로 순차적으로 배열된 경우로서, 이러한 시계방향회전유로(33)를 유체가 흐르면 점진적으로 시계방향으로 회전되게 된다.Figure 3a is an enlarged perspective view showing an enlarged cycle of the clockwise rotation flow path of the flow path of Figure 1a, Figure 3b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed with a flow path groove for the clockwise rotation flow path of Figure 3a, Figure 3c It is sectional drawing which shows the flow path cross section along the flow direction of the fluid of 3b sequentially. As shown therein, the clockwise rotation passage 33 formed by the combination of the upper plate 13 and the lower plate 23 of the clockwise rotation flow passage part may include a first end face 40a, a second end face 40b, and a fifth end face. In the case where the end face 40e, the fourth end face 40d, and the third end face 40c are sequentially arranged, the clockwise rotation passage 33 gradually rotates clockwise as the fluid flows.

도 4a는 도 1a의 유로 중 분기유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 분기유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도이며, 도 4c는 도 4b의 유체의 'A'흐름 방향에 따라 수평으로 분기되는 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도이고, 도 4d는 도 4b의 유체의 'B'흐름 방향에 따라 수평으로 분기되는 유로단면을 순차적으로 도시한 단면도이다. 분기유로부 상판(12) 및 하판(22)의 결합에 의하여 형성되는 분기유로(32)에 의하여, 유체의 흐름 방향이 'A'와 같을 때, 도 4c에서 a-a'선의 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 아래 및 위로 유입된 서로 다른 유체가 b-b'선에 따른 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 분리되었다가 c-c'선에 따른 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 결합되어 아래 및 위로 들어온 서로 다른 유체가 수평면을 기준으로 하여 박층화가 일어나게 된다. 만약 유체의 흐름 방향이 'B'와 같고 도 4d의 a-a'선의 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 좌, 우로 서로 다른 유체가 유입되면, 유입된 유체는 b-b'선에 따른 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 분리되었다가 c-c'선에 따른 유로단면(40)을 갖는 유동구간에서 결합되게 되어 좌, 우로 유입된 서로 다른 유체가 수직면을 기준으로 하여 박층화가 일어나게 된다.Figure 4a is an enlarged perspective view showing an enlarged one cycle of the branch flow path of the flow path of Figure 1a, Figure 4b is a perspective view of the upper plate and the lower plate formed with a flow path groove for the branch flow path of Figure 4a, Figure 4c is a view of the fluid of Figure 4b FIG. 4D is a cross-sectional view sequentially illustrating a flow path cross section horizontally branched along the 'A' flow direction, and FIG. 4D is a cross-sectional view sequentially illustrating a flow path cross section horizontally branched along the 'B' flow direction of the fluid of FIG. 4B. Branch flow path 40 of the a-a line in FIG. 4C when the flow direction of the fluid is the same as 'A' by the branch flow path 32 formed by the combination of the branch flow path upper plate 12 and the lower plate 22. Flows with flow path cross section 40 along the line c-c 'are separated from the flow section with flow path cross section 40 along the line b-b' The different fluids coming in from the bottom and up are combined in the section and the thinning occurs with respect to the horizontal plane. If the flow direction of the fluid is the same as 'B' and different fluids flow left and right in the flow section having the flow path section 40 of the a-a 'line of Figure 4d, the introduced fluid is along the line b-b' Separated in the flow section having the flow path cross-section 40 and coupled to the flow section having the flow path cross-section 40 along the c-c 'line so that different fluids flowing into the left and right flows in a thin layer with respect to the vertical plane. do.

도 5a는 본 발명의 제2실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로의 한 사이클을 확대 도시한 확대 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 유로를 위한 유로홈이 형성된 상판 및 하판의 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로(30a)는 반시계방향회전유로(31a)와 시계방향회전유로(33a)가 직렬로 연결되어 있는데, 이를 위한 유로홈(14a,24a)이 하판(20a) 및 상판(10a)에 형성되어 있다. 이에 의하여 유로(30a)를 흐르는 유체는 반시계방향회전유로(31a)를 통과하면서 반시계방향으로 점진적으로 회전하고시계방향회전유로(33a)를 통과하면서 시계방향으로 점진적으로 회전하게 되어 반시계방향과 시계방향을 교차적으로 회전하게 된다.5A is an enlarged perspective view illustrating one cycle of a flow path of the microfluidic mixer according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a perspective view of an upper plate and a lower plate on which a flow path groove for the flow path of FIG. 5A is formed. As shown in these figures, in the flow path 30a of the microfluidic mixer according to the second embodiment of the present invention, the counterclockwise rotation channel 31a and the clockwise rotation channel 33a are connected in series. Flow path grooves 14a and 24a are formed in the lower plate 20a and the upper plate 10a. As a result, the fluid flowing through the flow path 30a gradually rotates counterclockwise while passing through the counterclockwise rotation flow path 31a, and gradually rotates clockwise while passing through the clockwise rotation flow path 33a, thereby counterclockwise. And rotate clockwise alternately.

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 상판 및 하판의 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 상판(10b)과 하판(20b)에는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 유로(30)가 두 개 병렬로 배치되도록 유로홈(14b,24b)이 병렬로 형성된다. 이에 의하여 유체의 혼합이 병렬로 배치된 두 개의 유로(30)에서 동시에 일어날 수 있게 된다.6 is a perspective view of an upper plate and a lower plate of the microfluidic mixer according to the third embodiment of the present invention. As shown therein, the upper plate 10b and the lower plate 20b of the microfluidic mixer according to the third embodiment of the present invention. ), Flow path grooves 14b and 24b are formed in parallel so that two flow paths 30 of the microfluidic mixer according to the first embodiment of the present invention are arranged in parallel. This allows the mixing of fluids to occur simultaneously in two flow paths 30 arranged in parallel.

도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 미소유체 혼합기의 상판 및 하판의 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 미소유체 혼합기는, 유로홈(14c,24c)이 형성된 상판(10c)과 하판(20c), 그리고 유로를 흐르는 유체의 가열을 위하여 유로 내에 배치되는 저항체(51)와, 저항체(51)를 전원에 연결시키는 전기연결선(53)을 구비한다. 이에 의하여 유로(30)를 흐르는 유체에 열을 공급할 수 있어 둘 이상의 유체의 혼합을 촉진시킬 수 있게 된다.7 is a perspective view of an upper plate and a lower plate of the microfluidic mixer according to the fourth embodiment of the present invention. As shown therein, the microfluidic mixer according to the fourth embodiment of the present invention includes flow path grooves 14c and 24c. The formed upper plate 10c and lower plate 20c, a resistor 51 disposed in the flow path for heating the fluid flowing through the flow path, and an electrical connection line 53 connecting the resistor 51 to a power source. As a result, heat may be supplied to the fluid flowing through the flow path 30, thereby facilitating mixing of two or more fluids.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 미소유체 혼합기의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.With this configuration, the manufacturing method of the microfluidic mixer according to the present invention will be described.

우선 필요에 따라 시계방향회전유로(33), 반시계방향회전유로(31), 분기유로(32) 각각의 유로나 이들을 적절한 순서로 배치하여 연결한 유로(30)를 형성할 수 있도록 상판(10)과 하판(20)에 유로홈(14,24)을 형성한다. 이 때에 상판(10)과 하판(20)에 형성되는 유로홈(14,24)은 실질적으로 동일한 깊이가 되도록 하는 것이 바람직하며, 복수의 유로(30)가 상하 방향으로 형성되는 어레이(array) 형태의 미소유체 혼합기를 제작하고자 하는 경우에는 상판(10)의 하면과 하판(20)의 상면뿐만 아니라 필요에 따라 상판(10)의 상면과 하판(20)의 하면에도 유로홈(14,24)을 형성한다.First, if necessary, the upper plate 10 may form a flow path of each of the clockwise rotation flow passage 33, the counterclockwise rotation flow passage 31, and the branch flow passage 32, or a flow path 30 in which these are arranged in an appropriate order. ) And flow path grooves 14 and 24 in the lower plate 20. At this time, it is preferable that the flow path grooves 14 and 24 formed in the upper plate 10 and the lower plate 20 have substantially the same depth, and an array form in which the plurality of flow paths 30 are formed in the vertical direction. In order to manufacture the microfluidic mixer of the flow path grooves 14 and 24 not only on the lower surface of the upper plate 10 and the upper surface of the lower plate 20, but also the upper surface of the upper plate 10 and the lower surface of the lower plate 20 as necessary. Form.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 미소유체 혼합기의 상판 및 하판을 제조하기 위한 공정개념도로서, 이에 도시된 바와 같이, 여러 가지 방법으로 상판(10)과 하판(20)에 유로홈(14,24)을 형성할 수 있다. 도 8a와 같이, 실리콘기판(61)을 ICP 에칭 시스템(Etching system) 즉 DRIE나, KOH 에칭 등의 실리콘 식각 방법을 이용하여 직접 가공하는 방법이나, 도 8b와 같이, 두꺼운 포토레지스트(PR:photoresist)(62)를 이용하여 실리콘기판(61) 위에 전기도금을 하는 방법이나, 실리콘 식각방법으로 또는 두꺼운 포토레지스트(PR:photoresist)(62)를 이용한 전기도금방법으로 도 8c와 같이 주형을 제작하고 각종 폴리머(63)로 성형하는 방법 등이 있다. 주형을 제작하는 경우 여러 가지 폴리머 계열의 물질들로 성형할 수 있기 때문에 대량 생산에 용이하다.8A to 8C are process conceptual diagrams for manufacturing the upper and lower plates of the microfluidic mixer of the present invention. As shown therein, the flow path grooves 14 and 24 in the upper plate 10 and the lower plate 20 in various ways. ) Can be formed. As shown in FIG. 8A, the silicon substrate 61 is directly processed using an ICP etching system, that is, a silicon etching method such as DRIE or KOH etching, or as shown in FIG. 8B, a thick photoresist (PR: photoresist). By using the (62) and the electroplating method on the silicon substrate 61, the silicon etching method or the electroplating method using a thick photoresist (PR: photoresist) (62) to produce a mold as shown in Figure 8c The method of shape | molding with the various polymer 63, etc. are mentioned. Molds can be molded from a variety of polymer materials to facilitate mass production.

상판(10)과 하판(20)에 유로홈(14,24)을 형성한 다음에는, 필요한 경우에, 유로(30) 내에 배치되는 저항체(51)와, 저항체(51)를 전원에 연결시키는 전기연결선(53)을 상판(10)과 하판(20) 사이에 배치시킨다.After the flow path grooves 14 and 24 are formed in the upper plate 10 and the lower plate 20, if necessary, the resistor 51 disposed in the flow path 30 and the electric power for connecting the resistor 51 to a power source. The connecting line 53 is disposed between the upper plate 10 and the lower plate 20.

그리고 상판유로홈(14)과 하판유로홈(24)이 상호 대향되도록 상판(10)과 하판(20)을 접촉 배치시킨 뒤 결합시킨다.And the upper plate flow path groove 14 and the lower plate flow path groove 24 is arranged to contact the upper plate 10 and the lower plate 20 so as to face each other and then coupled.

이상과 같이, 유체가 흐르는 방향을 따라 상호 연결된 복수 개의 유동구간의유로단면(40)이 실질적으로 동일한 면적을 가지나 형상이 상호 다르도록 상판(10)과 하판(20)에 유로홈(14,24)을 형성하고 대응되는 유로홈(14,24)이 상호 대향되도록 상판(10)과 하판(20)을 접촉 배치시켜 결합시켜 유로(30)를 형성한 미소유체 혼합기는, 유로(30) 내부의 미소구조물에 의한 미소유체 혼합기들이 가지는 단점인 압력손실을 줄이고 혼합에 필요한 거리를 단축하며 유체 혼합이 잘 일어나는 유량의 범위를 늘일 수 있어 다양한 유체 소자에 적용 가능하게 된다.As described above, the flow path grooves 14 and 24 in the upper plate 10 and the lower plate 20 so that the flow path cross-sections 40 of the plurality of flow sections connected to each other along the flow direction of the fluid have substantially the same area but differ in shape. ) And a microfluidic mixer in which the upper plate 10 and the lower plate 20 are contacted to each other so that the corresponding flow path grooves 14 and 24 are opposed to each other, thereby forming the flow path 30. It is possible to reduce the pressure loss, shorten the distance required for mixing, and increase the range of flow rate in which fluid mixing is well performed.

전술한 실시 예에서는, 기본단면이 대략 사각 형상인 단면에 대하여 상술하였으나 기본단면은 원 형상의 단면일 수도 있고 육각 형상인 단면일 수 있음은 당연하다.In the above-described embodiment, the basic cross section has been described with respect to a cross section having a substantially rectangular shape, but the basic cross section may be a circular cross section or a hexagonal cross section.

그리고, 전술한 실시 예에서는 유로(30)가 하나 또는 두 개의 유로(30)가 병렬로 형성된 것에 대하여 상술하였으나 두 개 이상의 유로(30)가 병렬로 형성될 수 있음은 물론이고 복수의 유로(30)가 상하방향으로 적층된 어레이(array) 형태의 미소유체 혼합기를 구성할 수 있음도 당연하다.In the above-described embodiment, the flow path 30 has been described above in which one or two flow paths 30 are formed in parallel, but of course, two or more flow paths 30 may be formed in parallel. Of course, it is also possible to configure a microfluidic mixer in the form of an array (array) stacked in the vertical direction.

또한, 전술한 실시 예에서는, 반시계방향회전유로(31), 분기유로(32) 및 시계방향회전유로(33)가 순차적으로 연결되거나 반시계방향회전유로(31)와 시계방향회전유로(33)가 직렬로 연결된 유로(30)에 대하여 상술하였으나, 반시계방향회전유로(31), 분기유로(32) 및 시계방향회전유로(33)를 다양하게 조합할 수도 있으며 반시계방향회전유로(31), 분기유로(32) 및 시계방향회전유로(33)만으로 구성되게 할 수도 있음은 물론이며, 전술한 실시 예에서는 유로(30) 내에 반시계방향회전유로(31), 분기유로(32) 및 시계방향회전유로(33)가 반드시 한 사이클을 이룬 것이 포함된 경우에 대하여 상술하였으나 1/2 사이클 씩 연결되는 것과 같이 필요에 따라 적절히 연결될 수 있음은 당연하다.In addition, in the above-described embodiment, the counterclockwise rotation passage 31, the branch passage 32 and the clockwise rotation passage 33 are sequentially connected or the counterclockwise rotation passage 31 and the clockwise rotation passage 33 ) Has been described above with respect to the flow path 30 connected in series, the counterclockwise rotation flow passage 31, the branch flow passage 32 and the clockwise rotation flow passage 33 may be variously combined, and the counterclockwise rotation flow passage 31 ), The branch flow path 32 and the clockwise rotation flow path 33 may be configured, of course, in the above-described embodiment, the counterclockwise rotation flow path 31, the branch flow path 32, and The case in which the clockwise rotation flow path 33 necessarily includes one cycle is described above, but may be properly connected as necessary, such as being connected every 1/2 cycle.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 미소유체 혼합기들이 가지는 단점인 압력손실을 줄이고 혼합에 필요한 거리를 단축하며 유체 혼합이 잘 일어나는 유량의 범위를 늘일 수 있어 다양한 유체 소자에 적용 가능하도록 한 미소유체 혼합기가 제공된다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the pressure loss which is a disadvantage of the conventional microfluidic mixers, to shorten the distance required for mixing, and to increase the range of flow rates in which fluid mixing is well performed, thereby making it applicable to various fluid elements. Microfluidic mixers are provided.

또한, 여러 가지 미세가공기술을 응용하여 구조를 만들 수 있고 제작 공정이 단순하며 대량 생산이 가능하도록 한 미소유체 혼합기의 제조방법이 제공된다.In addition, there is provided a method of manufacturing a microfluidic mixer that can be made by applying a variety of microfabrication techniques, the production process is simple and mass production is possible.

Claims (12)

유체가 유동하는 유로를 가지며 상기 유로에 둘 이상의 유체가 흐르면서 혼합되는 미소유체 혼합기에 있어서,In a microfluidic mixer having a fluid flow path and mixed with two or more fluids flowing in the flow path, 상기 유로는, 유체가 흐르는 방향을 따라 상호 연결된 복수개의 유동구간을 가지며, 상기 유체가 흐르면서 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상호 인접한 상기 각 유동구간의 유로단면이 실질적으로 동일한 면적을 가지나 형상이 상호 다른 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.The flow path has a plurality of flow sections interconnected along the direction in which the fluid flows, and the cross-sections of the flow paths of the adjacent flow paths have substantially the same area but differ in shape from each other so that the fluid may gradually rotate in flow. Microfluidic mixer, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수개의 유동구간의 유로단면은, 기본단면과, 상기 기본단면을 가로로지나는 가로축에 의해 구분되는 상부유로단면과 하부유로단면 중 적어도 어느 하나가 상기 기본단면의 중심을 세로로 지나는 세로중심선으로부터 상기 기본단면의 폭의 절반 미만으로 가로로 위치 변경되어 형성되는 적어도 하나의 변형(變形)단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.The flow path cross section of the plurality of flow sections may include a base cross section and a vertical center line in which at least one of an upper flow cross section and a lower flow cross section divided by a horizontal axis passing through the basic cross section passes vertically through the center of the basic cross section. A microfluidic mixer comprising at least one deformable cross-section formed transversely to less than half the width of the basic section. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 기본단면과 상기 변형(變形)단면은, 유로홈이 각각 형성되는 상판 및 하판이 상호 대향되게 접촉 배치되어 마련되며,The basic cross section and the deformed cross section are provided so that the upper plate and the lower plate on which the flow path grooves are formed are in contact with each other. 상기 기본단면은 대략 사각 형상의 제1단면이며, 상기 변형(變形)단면은 상기 제1단면에서 상기 상부유로단면이 우측으로 위치 변경된 제2단면과, 상기 제1단면에서 상기 하부유로단면이 우측으로 위치 변경된 제3단면과, 상기 제1단면에서 하부유로단면이 좌측으로 위치 변경된 제4단면과, 상기 제1단면에서 상부유로단면이 좌측으로 위치 변경된 제5단면으로 이루어지는 것을 특징으로 미소유체 혼합기.The basic cross section is a first cross section having a substantially rectangular shape, and the deformed cross section includes a second cross section in which the upper flow path cross section is positioned to the right in the first cross section, and the lower flow cross section is right in the first cross section. And a third cross-section relocated to a second cross-section, a fourth cross-section relocated from the first cross-section to the left side, and a fifth cross-section relocated to the left from the first cross-section. . 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 유로는, 유체가 유로를 흐르면서 유체의 흐름방향상 상류 측에서 보았을 때 반시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상기 복수 개의 유동구간의 유로단면이 상기 제1단면으로부터 상기 제5단면까지 순차적으로 적어도 1 사이클(cycle) 배열되는 반시계방향회전유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.The flow path has a flow path section of the plurality of flow sections sequentially from the first cross section to the fifth cross section so that the fluid flows gradually in a counterclockwise direction when viewed from the upstream side in the flow direction of the fluid. Microfluidic mixer comprising a counterclockwise rotary flow passage arranged in at least one cycle. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 유로는, 유체가 유로를 흐르면서 유체의 흐름방향상 상류 측에서 보았을 때 시계방향으로 점진적으로 회전 유동할 수 있도록 상기 복수 개의 유동구간의 유로단면이 상기 제1단면, 상기 제2단면, 상기 제5단면, 상기 제4단면, 상기 제3단면으로 순차적으로 적어도 1 사이클(cycle) 배열되는 시계방향회전유로를 더 구비하며, 상기 반시계방향회전유로와 상기 시계방향회전유로가 적어도 1회 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.The flow path has a flow path cross section of the plurality of flow sections such that the fluid flows gradually in a clockwise direction when viewed from an upstream side in the flow direction of the fluid while the fluid flows through the first cross section, the second cross section, and the first cross section. And a clockwise rotation flow passage arranged in at least one cycle sequentially in the fifth section, the fourth section and the third section, wherein the counterclockwise rotation flow passage and the clockwise rotation flow passage are at least once in series. Microfluidic mixer, characterized in that connected. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로를 흐르는 유체의 가열을 위하여 상기 유로 내에 배치되는 저항체와, 상기 저항체를 전원에 연결시키는 전기연결선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.And a resistor disposed in the passage for heating the fluid flowing through the passage, and an electrical connection line connecting the resistor to a power source. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유로는 유체의 흐름방향상 상류 측에서 보았을 때 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 어느 한 방향으로 상호 이격되어 복수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.And a plurality of flow paths spaced apart from each other in at least one of up, down, left, and right directions when viewed from an upstream side in the flow direction of the fluid. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 유로는, 복수 개로 상호 이격되게 분할된 후 다시 합쳐지는 분기유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기.The flow path, the microfluidic mixer further comprises a branched flow path is divided into a plurality of spaced apart from each other and then merged again. 복수 개의 유동구간의 유로단면은 기본단면과, 상기 기본단면을 가로로 지나는 가로축에 의해 구분되는 상부유로단면과 하부유로단면 중 적어도 어느 하나가 상기 기본단면의 중심을 세로로 지나는 세로중심선으로부터 상기 기본단면의 폭의 절반 미만으로 가로로 위치 변경되어 형성되는 적어도 하나의 변형(變形)단면을 포함하며 상판과 하판을 대향되게 접촉 결합하였을 때에 상기 복수 개의 유동구간을 갖는 유로가 형성되도록 상기 상판의 하면과 상기 하판의 상면에 실질적으로 동일한 깊이로 유로홈을 각각 마련하는 단계와;The flow path cross section of the plurality of flow sections is the basic cross-section and at least one of the upper flow path cross section and the lower flow path cross section divided by the horizontal axis passing through the basic cross section from the longitudinal center line vertically passing through the center of the basic cross section; The lower surface of the upper plate includes at least one deformable end surface formed by changing the horizontal position to less than half of the width of the cross section, so that a flow path having the plurality of flow sections is formed when the upper plate and the lower plate are opposed to each other. Providing flow path grooves on the upper surface of the lower plate and having substantially the same depth; 상기 상판의 하면과 상기 하판의 상면을 상호 대향되도록 배치시킨 뒤 상기 상판과 하판을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기의 제조방법.And arranging the lower surface of the upper plate and the upper surface of the lower plate to face each other and then coupling the upper plate and the lower plate to each other. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기본단면은 거의 사각 형상의 제1단면이며, 상기 변형(變形)단면은 상기 제1단면에서 상기 상부유로단면이 우측으로 이동하는 제2단면과, 상기 제1단면에서 상기 하부유로단면이 우측으로 이동하는 제3단면과, 상기 제1단면에서 하부유로단면이 좌측으로 이동하는 제4단면과, 상기 제1단면에서 상부유로단면이 좌측으로 이동하는 제5단면으로 이루어지는 것을 특징으로 미소유체 혼합기의 제작방법.The basic cross section is a first cross section having a substantially rectangular shape, and the deformed cross section includes a second cross section in which the upper flow cross section moves to the right from the first cross section, and the lower flow cross section is right in the first cross section. A third cross section moving to the first cross section, a fourth cross section moving the lower flow path cross section from the first cross section to the left side, and a fifth cross section moving the upper flow cross section cross section to the left side from the first cross section; How to make. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 상판과 상기 하판을 결합하기 전에 상기 유로 내에 배치되는 저항체와 상기 저항체를 전원에 연결시키는 전기연결선을 상기 상판과 상기 하판 사이에 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기의 제작방법.The method of manufacturing a microfluidic mixer further comprises providing a resistor disposed in the flow path and an electrical connection line connecting the resistor to a power source before the upper plate and the lower plate are coupled between the upper plate and the lower plate. . 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 9 to 11, 상기 상판의 상면과 하판의 하면 중 적어도 어느 하나의 면에 상기 유로홈을 더 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소유체 혼합기의 제작방법.The method of manufacturing a microfluidic mixer further comprising the step of further providing the flow path groove on at least one surface of the upper surface and the lower surface of the upper plate.
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