KR20050015405A - 미소량의 유체 혼합장치 - Google Patents
미소량의 유체 혼합장치Info
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Abstract
마이크로미터 이하의 크기를 갖는 관을 통해 흐르는 유체의 흐름인 층상흐름(laminar flow)을 이용하여 두 유체를 빠르고, 효율적으로 혼합시킨다.
마이크로미터 이하의 크기를 가지는 관에서 유체의 특징인 층상흐름을 관의 단면을 기준으로 세로 방향으로 분할하였다가 다시 합쳐지도록 하여 두 유체가 만날 수 있는 면적을 넓힘으로써 유체의 확산이 보다 빠르게 진행되어 두 용액이 잘 섞이도록 하는 것으로서 혼합할 두 유체가 각기 유입되는 제 1 및 제 2 유입구와, 상기 제 1 및 제 2 유입구로 유입된 두 유체를 혼합하는 혼합부와, 상기 혼합부 내에 위치되고 상호간에 교차되면서 좌우 양측에 유체통로가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막으로 구성된다.
Description
본 발명은 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 미세 채널에서 유체의 특성인 층상흐름(laminar flow)을 이용하여 두 유체를 효율적으로 혼합할 수 있는 미소량의 유체 혼합장치에 관한 것이다.
생명과학의 발전과 더불어 사람들의 혈액이나 유전자들을 분석하고, 분석한 유전자를 이용하여 암이나, 당뇨병을 비롯한 각종 전염병의 진단이나 치료에 활용할 수 있는 기술을 개발하는데 많은 관심이 집중되고 있다.
혈액 등의 체액을 사용하는 진단 기술은 대부분 용액 상태로 분석이 이루어지고 있으며, 환자들의 고통을 줄이기 위하여 보다 적은 양의 체액으로 보다 많은 생체 정보를 얻고자 노력하고 있다.
이러한 노력의 일환으로 랩온어칩 기술이 등장하였다. 상기 랩온어칩 기술은 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 미세한 관에서 유체의 흐름을 이용하는 것으로 적은 양의 혈액 등의 샘플로부터 분석에 필요한 유전자 등을 추출하고, 정제 및 농축하며, 이를 특정 시약과 반응시켜 원하는 생체 정보를 얻는 것이다.
그러나 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 관에서는 층상흐름이라는 독특한 유체의 흐름이 발생하여 난류(turbulence)가 발생하지 않으므로 두 가지 이상의 유체의 혼합이 전적으로 유체의 확산에 의존하게 된다.
그러므로 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 유체 유입구(100)(110)로 각기 유입되는 유체들이 혼합되는 혼합부(120)를 지그재그로 형성하면서 길이를 길게 하여 유체가 혼합부(120)를 통과하면서 충분히 확산 및 혼합되도록 하고 있다.
그러나 상기한 종래의 기술은 혼합부(120)의 길이가 길어지면서 필요한 유체의 양의 많아지고, 전반적인 농도 희석이 되는 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명의 목적은 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 관을 통해 유체가 흐를 경우에 발생되는 층상흐름을 이용하여 두 유체를 빠르고, 효율적으로 혼합시킬 수 있는 미소량의 유체 혼합장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 미소량의 유체 혼합장치는, 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 관에서 유체의 특징인 층상흐름을 관의 단면을 기준으로 세로 방향으로 분할하였다가 다시 합쳐지도록 하여 두 유체가 만날 수 있는 면적을 넓힘으로써 유체의 확산이 보다 빠르게 발생되어 두 용액이 잘 섞이도록 한다.
그러므로 본 발명의 미소량의 유체 혼합장치는, 혼합할 두 유체가 각기 유입되는 제 1 및 제 2 유입구와, 상기 제 1 및 제 2 유입구로 유입된 두 유체를 혼합하는 혼합부와, 상기 혼합부 내에 위치되고 상호간에 교차되면서 좌우 양측에 유체통로가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 미소량의 유체 혼합장치는 혼합할 두 유체가 각기 유입되는 제 1 및 제 2 유입구와 유입된 두 유체를 혼합하는 혼합부가 구비되는 하부기판과, 상기 하부기판의 상부에 일체로 부착되고 상기 하부기판의 제 1 유입구, 제 2 유입구 및 혼합부와 일체로 연통되는 제 1 유입구, 제 2 유입구 및 혼합부를 구비하는 상부기판과, 상기 하부기판 및 상부기판의 각각의 혼합부 내에 위치되고, 상호간에 교차되면서 좌우 양측에 유체통로가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막으로 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2 차단막은, 혼합부 내에 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 미소량의 유체 혼합장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 혼합장치의 구성을 보인 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 혼합장치의 결합 구성을 보인 사시도이다. 여기서, 부호 200은 하부 기판이고, 부호 210은 상기 하부기판(200)의 상부에 위치되는 상부 기판이다. 상기 하부기판(200) 및 상부기판(210)은 유리, 폴리카보네이트(Polycarbonate ; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylmethacrylate ; PMMA), 실리콘 웨이퍼, 폴리디메틸실로산(polydimethylsiloxane ; PDMS), 에폭시계열 수지 또는 실리콘 고무 계열 등으로 이루어진다.
상기 하부기판(200) 및 상부기판(210)은, 혼합할 유체가 유입되는 제 1 유입구(201)(211)와, 제 2 유입구(203)(213)와, 유입된 유체가 혼합되는 혼합부(205)(215)를 구비하고, 상기 혼합부(205)(215) 내에는 유체의 흐름을 차단하고, 하부기판(200) 및 상부기판(210)을 결합할 경우에 상호간에 교차되며, 교차된 부위의 좌우 양측에 각기 유체 통로(209)(219)가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막(207)(217)이 각기 구비된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 혼합장치는 하부기판(200)의 상부에 상부기판(210)을 위치시키고, 일체로 접합한다. 이 때, 하부기판(200)과 상부기판(210)의 접합은, 그 하부기판(200)과 상부기판(210)을 제조한 재질에 따라 열 융합, 양극 접합(anodic bonding) 또는 표면 산화후의 화학 결합 등을 이용하여 일체로 결합한다.
상기 하부기판(200)과 상부기판(210)을 일체로 결합한 본 발명의 혼합장치는 소정의 유체를 혼합할 경우에 제 1 유입구(201)(211)와 제 2 유입구(203)(213)로 두 유체를 각기 유입시킨다.
그러면, 상기 유입시킨 두 유체는 제 1 유입구(201)(211)와 제 2 유입구(203)(213)를 각기 흐르면서 혼합부(205)(215)로 유입되어 제 1 및 제 2 차단막(207)(217)에 부딪치게 된다.
그러면, 도 4a에 도시된 바와 같이 제 1 유입구(201)(211)의 상부 측으로 유입되어 제 2 차단막(217)에 부딪치는 유체는 그 차단막(217)을 따라 흐르면서 제 2 유입구(203)(213)의 상부 측으로 유입되어 제 2 차단막(217)에 부딪치는 유체와 혼합되고, 그 혼합된 유체는 유체통로(219)를 통해 제 1 차단막(207)의 후방으로 내려가 확산된다.
또한 도 4b에 도시된 바와 같이 제 2 유입구(203)(213)의 하부 측으로 유입되어 제 1 차단막(207)에 부딪치는 유체는 그 제 1 차단막(207)을 따라 흐르면서 제 1 유입구(201)(211)의 하부 측으로 유입되어 제 1 차단막(207)에 부딪치는 유체와 혼합되고, 그 혼합된 유체는 유체통로(209)를 통해 제 2 차단막(217)의 후방으로 올라가 확산된다.
이러한 본 발명은 제 1 유입구(201, 211)와 제 2 유입구(203, 213)로 각기 유입되는 두 유체가 혼합부(205, 215)로 유입되면서 제 1 및 제 2 차단막(207, 217)에 부딪쳐 혼합되고, 혼합된 두 유체는 유체 통로(209, 219)를 통과한 후 빠르게 확산되면서 합쳐지는 것으로서 유체의 확산이 매우 원활하게 이루어지고, 두 유체의 혼합이 빠르고, 원활하게 이루어진다.
도 5는 본 발명의 혼합장치의 다른 실시 예를 보인 평단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예는 하부기판(200) 및 상부기판(210)에 상호간에 교차되어 좌우 양측으로 각기 유체통로(209a, 209b, 209c)(219a, 219b, 219c)가 형성되게 하는 복수의 제 1 및 제 2 차단막(207a, 207b, 207c)(217a, 217b, 217c)을 각기 구비하였다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 혼합장치의 다른 실시 예는 제 1 유입구(201, 211) 및 제 2 유입구(203, 213)로 유입되는 두 유체는 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 차단막(207a, 217a)(207b, 217b)(207c, 217c)의 위치를 통과하면서 상호간에 혼합 및 확산을 반복하게 되고, 이로 인하여 두 유체의 혼합이 보다 잘 이루어지게 된다.
여기서, 상기 하부기판(200)에 구비되는 복수의 제 1 차단막(207a, 207b, 207c)은 순차적으로 지그재그로 배열하고, 상부기판(210)에 구비되는 복수의 제 2 차단막(217a, 217b, 217c)도 지그재그로 배열하여 복수의 제 1 차단막(207a, 207b, 207c)과 복수의 제 2 차단막(217a, 217b, 217c)이 상하로 엇갈리면서 교차되게 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 혼합장치의 또 다른 실시 예를 보인 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예는 혼합부(205, 215)에 복수의 제 1 차단막(207a, 207b, 207c, 207d) 및 복수의 제 2 차단막(217a, 217b, 217c, 217d)을 상호간에 엇갈리면서 수직으로 배치하였다.
여기서, 상기 복수의 제 1 차단막(207a, 207b, 207c, 207d) 및 복수의 제 2 차단막(217a, 217b, 217c, 217d)은 외부에서 실리콘이나 유리 또는 폴리머 등으로 제작한 후 혼합부(205, 215)에 삽입하여 고정하거나 또는 제 1 차단막과 제 2 차단막을 각기 구비하는 복수의 기판을 형성하고, 그 복수의 기판을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.
이러한 본 발명의 혼합장치의 다른 실시 예는 제 1 유입구(201, 211) 및 제 2 유입구(203, 213)로 유입되는 두 유체는 상술한 바와 같이 수직으로 배치된 제 1 및 제 2 차단막(207a, 217a)(207b, 217b)(207c, 217c)(207d, 217d)의 위치를 통과하면서 상호간에 혼합 및 확산하게 되는 것으로서 두 유체는 원활하게 혼합된다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 제작이 용이하도록 하부기판 및 상부기판으로 나누어 구성한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 하부기판 및 상부기판으로 나누지 않고, 일체로 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 제 1 및 제 2 유입구로 유입되는 두 유체를 혼합하고, 유체통로를 통과시킨 후 확산하는 것으로서 두 유체의 혼합이 원활하게 이루어지고, 이로 인하여 혼합부의 길이를 짧게 형성하여도 되어 두 유체를 혼합할 경우에 필요한 유체의 양의 적어도 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 혼합장치의 구성을 보인 정면도.
도 2는 본 발명의 혼합장치의 구성을 보인 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 혼합장치의 결합 구성을 보인 평단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 혼합장치에서 두 유체가 혼합되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 혼합장치의 다른 실시 예를 보인 평단면도.
도 6은 본 발명의 혼합장치의 또 다른 실시 예를 보인 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 하부기판 210 : 상부기판
201, 211 : 제 1 유입구 203, 213 : 제 2 유입구
205, 215 : 혼합부 207, 217 : 차단막
209, 219 : 유체 통로
Claims (4)
- 혼합할 두 유체가 각기 유입되는 제 1 및 제 2 유입구;상기 제 1 및 제 2 유입구로 유입된 두 유체를 혼합하는 혼합부; 및상기 혼합부 내에 위치되고 상호간에 교차되면서 좌우 양측에 유체통로가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막으로 구성된 미소량의 유체 혼합장치.
- 혼합할 두 유체가 각기 유입되는 제 1 및 제 2 유입구와 유입된 두 유체를 혼합하는 혼합부가 구비되는 하부기판;상기 하부기판의 상부에 일체로 부착되고 상기 하부기판의 제 1 유입구, 제 2 유입구 및 혼합부와 일체로 연통되는 제 1 유입구, 제 2 유입구 및 혼합부를 구비하는 상부기판;상기 하부기판 및 상부기판의 각각의 혼합부 내에 위치되고, 상호간에 교차되면서 좌우 양측에 유체통로가 형성되는 제 1 및 제 2 차단막으로 구성된 미소량의 유체 혼합장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 차단막은;혼합부 내에 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 미소량의 유체 혼합장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 차단막은;상기 혼합부내에 수직으로 복수 개가 적층 형성되는 것을 특징으로 하는 미소량의 유체 혼합장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-2003-0054202A KR100510943B1 (ko) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 미소량의 유체 혼합장치 |
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| KR10-2003-0054202A KR100510943B1 (ko) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 미소량의 유체 혼합장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR100510943B1 KR100510943B1 (ko) | 2005-08-30 |
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ID=37226199
Family Applications (1)
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| KR10-2003-0054202A KR100510943B1 (ko) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 미소량의 유체 혼합장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100510943B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100729812B1 (ko) * | 2006-01-09 | 2007-06-19 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 질소 가스의 폭발적 배출을 이용한 미세 유체 흡입 펌프 |
-
2003
- 2003-08-05 KR KR10-2003-0054202A patent/KR100510943B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100729812B1 (ko) * | 2006-01-09 | 2007-06-19 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 질소 가스의 폭발적 배출을 이용한 미세 유체 흡입 펌프 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100510943B1 (ko) | 2005-08-30 |
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