KR20050107011A - 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 - Google Patents
마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050107011A KR20050107011A KR1020040032139A KR20040032139A KR20050107011A KR 20050107011 A KR20050107011 A KR 20050107011A KR 1020040032139 A KR1020040032139 A KR 1020040032139A KR 20040032139 A KR20040032139 A KR 20040032139A KR 20050107011 A KR20050107011 A KR 20050107011A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- field
- microfluidic device
- concentration
- channel
- measuring
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims abstract description 24
- YTCQFLFGFXZUSN-BAQGIRSFSA-N microline Chemical compound OC12OC3(C)COC2(O)C(C(/Cl)=C/C)=CC(=O)C21C3C2 YTCQFLFGFXZUSN-BAQGIRSFSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
- G01N21/6404—Atomic fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/59—Transmissivity
- G01N21/5907—Densitometers
- G01N2021/5957—Densitometers using an image detector type detector, e.g. CCD
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
본 발명은 마이크로 유체소자의 채널 내부로 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광 파장특성을 가지는 형광염료와 입자를 주입하여 레이저 평면빔을 조사한 다음, 상기 형광염료와 입자 이미지를 각각 선택적으로 획득하여 이를 처리하도록 함으로써 마이크로 유체소자 내부의 농도장 및 속도장을 동시에 측정이 가능하도록 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 마이크로 유체소자의 채널 내부로 형광염료와 입자를 주입하거나 채널 내부의 유동에 변화를 주기 위한 구동부와; 레이저 광원으로부터 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 평면빔을 조사하기 위한 마이크로 라인 발생기와; 확대부를 통하여 상기 마이크로 유체소자 내부의 유체 농도분포를 측정하기 위한 농도장 측정기와, 상기 확대부와 일체형으로 형성되어 상기 마이크로 유체소자 내부 유체의 속도분포를 측정하기 위한 속도장 측정기로 이루어진 이미지 획득부와; 상기 이미지 획득부의 각 측정기에 이미지 획득을 위한 제어신호를 발생시키고, 획득된 이미지를 전송받아 이를 분석하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 상기 측정기와 마이크로 라인 발생기의 동작을 동기화시키는 동기부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로 유체소자의 채널 내부로 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광 파장특성을 가지는 형광염료와 입자를 주입하여 레이저 평면빔을 조사한 다음, 상기 형광염료와 입자 이미지를 각각 선택적으로 획득하여 이를 처리하도록 함으로써 마이크로 유체소자 내부의 농도장 및 속도장을 동시에 측정이 가능하도록 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 마이크로 유체소자(microfluidic component)는 유체를 이송, 정지시키거나 이송속도를 조절할 수 있는 마이크로 펌프 및 밸브를 포함한 능동형 소자(active microfluidic component) 및 유로나 챔버의 표면 개질이나 형상 변화를 통하여 유체를 이송, 정지시키거나 이송속도를 조절할 수 있는 수동형 소자(passive microfluidic component)들을 포함한다.
이러한 유체소자들은 미세하고 정확한 유동제어가 필요한 단백질 칩, DNA 칩, 약물주입기, 미세 생물/화학 반응기(micro biological/chemical reactor)를 포함한 바이오 소자 등 다양한 분야에 채용될 수가 있어 현재 그 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
그러나 유체소자의 경우, 관성력보다 점성력에 대한 영향이 크고, 표면 대 체적비(surface-to-volume ratio)가 크기 때문에 일반적인 유체가 보이는 현상과 다른 경향을 보이게 되므로 미세유체를 기반으로 하는 마이크로 유체소자에서는 많은 물리적 이론 및 특성들이 새로 정립될 필요성이 대두되게 된다.
또한 이와 같은 유체소자들이 보다 많은 시스템에 응용되기 위해서는, 적당한 시간 안에 두 가지 혹은 그 이상의 유체들을 완전히 혼합 시킬 수 있어야 하나, 디자인에 있어서의 제약과 낮은 레이놀즈 수(Reynolds Number) 때문에 기계적 장치(mechanical actuator)나 난류(turbulence)를 이용하는 일반적인 방법을 사용할 수가 없게 된다.
이와 같은 특성을 가지는 유체소자가 보다 더 많이 응용되기 위해서는 무엇보다도 마이크로 유체소자 채널 내부에 수용되는 유체의 물성치, 예를 들면 농도, 속도, 온도와 같은 값들을 정확하게 측정하는 것이 가장 중요한 문제라 할 수가 있다.
그러나 종래 방식의 경우에 의하면, 마이크로 유체소자의 채널 내부에 조명이 전체적으로 조사됨으로써 신호 대 노이즈 비(signal-to-noise ratio)가 상당히 높게 나타나며, 마이크로 단위의 측정영역 한계로 인하여 대물렌즈의 초점 허용영역에 영향을 받아서 일반적으로 사용되는 대물렌즈의 초점 허용영역이 5 내지 10㎛ 정도이나, 이는 마이크로 유체소자 채널의 일반적인 높이인 50 내지 100㎛와 비교하여 볼 때 5 내지 20% 정도의 큰 값을 가지게 되어 측정값에 큰 영향을 미치게 된다.
또한 채널의 높이 방향으로 급격한 유속구배를 가지는 유동의 경우 계산된 값에 많은 노이즈가 실리게 되어 실제 값과 많은 차이가 나타나게 되며, 주변의 흐릿한 영상으로 인한 많은 에러가 함께 포함되어 있어 정확한 속도장을 측정하는데 많은 문제점이 있어 왔다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마이크로 유체소자의 채널 내부로 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광 파장특성을 가지는 형광염료와 입자를 주입하여 레이저 평면빔을 조사한 다음, 상기 형광염료와 입자 이미지를 각각 선택적으로 획득하여 이를 처리하도록 함으로써 마이크로 유체소자 내부의 농도장 및 속도장을 동시에 측정이 가능하도록 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 장치에 있어서, 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 형광염료와 입자를 주입하거나 채널 내부의 유동에 변화를 주기 위한 구동부와; 레이저 광원으로부터 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 평면빔을 조사하기 위한 마이크로 라인 발생기와; 확대부를 통하여 상기 마이크로 유체소자 내부의 유체 농도분포를 측정하기 위한 농도장 측정기와, 상기 확대부와 일체형으로 형성되어 상기 마이크로 유체소자 내부 유체의 속도분포를 측정하기 위한 속도장 측정기로 이루어진 이미지 획득부와; 상기 이미지 획득부의 각 측정기에 이미지 획득을 위한 제어신호를 발생시키고, 획득된 이미지를 전송받아 이를 분석하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 상기 측정기와 마이크로 라인 발생기의 동작을 동기화시키는 동기부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기가 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 마이크로 라인 발생기을 통하여 평면빔을 조사한 상태에서 형광염료의 농도별 이미지와 그 강도와의 관계식을 도출하기 위한 농도장 보정단계와; 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광파장을 가지는 형광염료와 입자를 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 주입한 다음, 레이저광과 동기되는 농도장 측정기와 속도장 측정기를 사용하여 동일 시간대의 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계와; 상기 단계를 통하여 획득된 이미지로부터 이미지 강도를 읽은 다음, 상기 농도장 보정단계에서 얻어진 관계식을 토대로 해당 농도를 추출함과 동시에 소정시간 간격으로 획득된 형광입자의 이미지를 입자 추적을 통한 입자의 이동 변위를 추출하는 농도장 및 속도장 추출단계; 및 상기 단계에서 계산된 이미지값을 실제 거리에 해당하는 물리적 단위로 변환한 다음, 농도 및 속도장에서의 좌표축과의 원점이 일치되도록 위치를 보정하는 변환단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치의 개략도를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 마이크로 유체소자(10)의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 장치에 있어서, 구동부(20), 마이크로 라인 발생기(30), 확대부(40), 이미지 획득부(50), 제어부(60) 및 동기부(70)을 포함하여 구성된다.
상기 마이크로 유체소자(10)는 내부에 미세 유체가 수용되는 채널을 구비한 것으로, 그 일측부에는 상기 채널 내부의 유체 유동에 변화를 주기 위한 구동부(20)가 형성되며, 상기 구동부(20)는 마이크로 시스템 내부의 마이크로 펌프에 의해 구성되거나 아니면 일반적인 주사기 펌프로 구성될 수가 있다.
그리고 상기 구동부(20)에는 소정액의 형광염료와 입자를 포함하도록 형성되는데, 이때 마이크로 유체소자의 채널 내부로 주입되는 형광염료와 입자는 후술하는 형광필터에 의해 선택적으로 이미지가 획득되도록 하기 위하여 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광 파장특성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 마이크로 라인 발생기(30)는 레이저 광원으로부터 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 평면빔을 조사하기 위한 것으로, 상기 라인 발생기(30)에 의해 수 마이크로미터 단위의 폭을 가지는 평면빔이 형성되게 되어 마이크로 유체소자(10)의 채널 내부로 조사되게 된다.
상기 이미지 획득부(50)는 마이크로 유체소자(10)의 채널 내부의 유체 물성치 변화에 대한 이미지를 획득하기 위한 것으로, 상기 이미지는 확대부(40)를 통하여 상기 마이크로 유체소자(10) 내부의 유체 농도분포를 측정하기 위한 농도장 측정기(도 2의 52 참조)와, 상기 확대부(40)와 일체형으로 형성되어 상기 마이크로 유체소자 내부 유체의 속도분포를 측정하기 위한 속도장 측정기(도 2의 54 참조)에 의해 각각 독립적으로 획득되어 진다.
여기서, 상기 각 측정기는 레이저 평면빔내의 소정영역에 대한 영상을 이미지로 획득하기 위한 것으로, CCD(Charged Coupled Device) 카메라로 구성되게 된다.
상기 확대부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정배율을 가지는 광학현미경(42)과, 상기 광학현미경(42)에 장착되어 농도장 측정기(52)와 속도장 측정기(54)로 빛을 각각 분리하여 나누어 주는 빔 분할기(44)와, 상기 농도장 측정기(52) 및 속도장 측정기(54)로 유도되는 빛을 필터링 하는 형광필터(46, 48)로 구성된다.
여기서, 상기 농도장 측정기(52)의 입구측에 위치한 형광필터(46)는 레이저광에 의해 여기된 형광염료의 형광파장만 통과시키는 역할을 하고, 속도장 측정기(54)의 입구측에 위치한 형광필터(48)는 레이저 광에 의해 여기된 형광입자의 형광파장만 통과시키는 역할을 하도록 적절한 주파수대에서 선정되어 진다.
상기 제어부(40)는 이미지 획득부(50)의 각 측정기에 이미지 획득을 위한 제어신호를 발생시키고, 획득된 이미지를 전송받아 이를 분석하도록 마이크로 프로세서와 프레임 그래버(frame grabber)가 탑재된 컴퓨터 시스템으로 구성되며, 이때 제어부(40)는 필요할 경우 유체소자 채널 내부의 유체 유동 변화를 제어하도록 구동부(20)에 제어신호를 전달할 수도 있다.
그리고 상기 제어부(60)로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 상기 측정기(52, 54)와 마이크로 라인 발생기(30)의 동작을 동기화시키기 위한 동기부(70)가 연결되어 있어 동일시간대에 이미지를 획득할 수가 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하여 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 방법에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 농도장 보정단계(100), 이미지 획득 단계(200), 농도장 및 속도장 추출단계(300) 및 변환단계(400)를 포함하여 구성된다.
본 발명에서는 형광의 여기 광원으로 레이저를 사용하는, 소위 레이저 여기 형광(Laser Induced Fluorescence, LIF)법을 사용하는데, 이 방법은 형광물질을 여기 상태로 만들고 다시 바닥상태로 이동되면서 나오는 형광의 세기를 측정하며 각 형광의 세기로부터 농도를 알 수 있도록 하는 방법으로, 감도와 선택성이 높기 때문에 복잡한 생체 혼합물 내에 극미량으로 존재하는 생화합물을 분석하는 데에 매우 유용하게 사용될 수가 있다.
먼저, 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부의 미세 유체의 농도를 측정하기 위하여 사전단계로써, 마이크로 라인 발생기을 통하여 평면빔을 조사한 상태에서 형광염료의 농도별 이미지와 그 강도와의 관계식을 도출하기 위한 농도장 보정단계(100)를 수행하게 된다.
따라서, 상기 단계(100)에서는 농도별로 희석된 작동유체를 순서대로 주입하여 레이저광에 의해 여기된 형광염료의 형광파장만 통과시키는 형광필터를 구비한 농도장 측정기에 의해 보정용 형광이미지를 각 농도별로 획득을 하게 된다.
이렇게 하여 획득된 상기 이미지를 각각의 픽셀 별로 평균하여 각각의 픽셀별 평균 이미지 강도를 구하고, 이를 농도의 함수로 하여 관계식을 도출하는데 도 4는 하나의 픽셀에 대한 평균 이미지 강도와 농도와의 관계식의 예를 나타낸 것이다.
그 다음, 측정하고자 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부로 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광파장을 가지는 형광염료와 입자를 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 주입한 다음 레이저 평면빔을 조사하게 되면, 레이저광과 동기되는 농도장 측정기와 속도장 측정기에 의해 동일 시간대의 이미지를 각 측정기로 선택적으로 획득되는 단계(200)가 수행되게 된다.
상기 단계를 통하여 획득된 이미지로부터 이미지 강도를 읽은 다음, 상기 농도장 보정단계에서 얻어진 관계식을 토대로 해당 농도를 추출함과 동시에 소정시간 간격으로 획득된 형광입자의 이미지를 입자추적을 통한 입자의 이동변위를 추출하는 농도장 및 속도장 추출단계(300)가 수행되게 된다.
이때 상기 농도장은, 형광염료의 농도별 이미지에 대한 강도를 수식화하여 프로그램화한 제어부에 의해 실시간으로 계산되게 된다.
그리고 속도장 측정기의 입구측에 위치한 형광필터에 의해 레이저 광에 의해 여기된 형광입자의 형광파장만 통과되어 일정시간 간격을 두고 획득된 한쌍의 형광입자의 이미지를 토대로 하여 형광입자의 이동 변위를 계산하게 된다.
이때 상기 이동 변위는, 상기 한쌍의 이미지를 추적구간을 나누고 2-프레임 상호 상관(2-frame cross-correlation)을 이용하여 픽셀단위의 입자변위를 구하거나, 아니면 각각의 입자를 추적하여 경계추출 등을 통해 입자의 중심간 이동거리를 구해 입자변위를 구하는 방법이 선택되어 질 수가 있으며, 이는 농도장과 마찬가지로 상기 방법이 프로그램화 되어 입자의 이동 변위를 추출하는 제어부에 의해 실시간으로 계산되게 된다.
이와 같이 하여 이미지 단위인 픽셀단위로 계산된 상기 이미지값을 물리적 단위인 실제 거리로 변환하고, 그리고 좌표축과의 원점을 일치시키기 위한 변환단계(400)가 수행되게 된다.
상기 단계(400)는, 먼저 실제 거리로 변환은 하나의 픽셀당 실제 거리를 계산하여 X, Y축의 값을 농도 및 속도가 추출된 위치를 나타내는 픽셀값에 곱하게 되며, 그리고 픽셀단위인 입자변위 값을 곱하고 이미지 획득시 시간간격으로 나누어 물리적 속도로 환산하게 된다.
그 다음 각각의 측정기를 통해 획득된 특정부분이 표시된 위치보정용 이미지를 통하여 표시 위치의 간격을 확인한 후, 이를 농도장에서의 좌표축 원점과 일치하도록 원점을 보정하는 것으로 이루어지게 된다.
이렇게 하여 마이크로 유체소자의 채널 내부로 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광 파장특성을 가지는 형광염료와 입자를 주입하여 레이저 평면빔을 조사한 다음, 상기 형광염료와 입자 이미지를 각각 선택적으로 획득하여 이를 처리하도록 함으로써 마이크로 유체소자 내부의 농도장 및 속도장을 동시에 측정이 가능해 지게 되는 것이다.
본 발명은 단지 농도장과 속도장을 동시에 측정하는 장치 및 방법에 대하여 한정하여 설명하고 있으나, 필요한 경우 농도장 대신에 온도장을 속도장과 동시에 측정을 할 수 있는데, 가령 온도별 형광이미지를 획득하여 온도별 이미지 강도를 계산하고 이를 열전대 등으로 계측한 온도와의 관계식을 구할 경우에 충분히 달성가능한 것으로 볼 때, 상기 실시예는 본 발명의 설명을 위해 예시한 것에 불과하므로 본 발명은 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 마이크로 유체소자의 채널 내부의 미세 유체의 농도장과 속도장을 동시에 측정될 수가 있는 장치 및 방법을 제공할 수가 있게 되며, 측정된 결과는 미세유체를 기반으로 하는 마이크로 열교환기나 마이크로 혼합기의 개발을 위한 데이터로 제공될 수가 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치의 개략도를 도시한 도면
도 2은 도 1에 따른 확대부를 상세히 도시한 도면
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 측정방법의 개략도를 도시한 도면
도 4은 본 발명의 실시예에 의한 농도보정의 예를 나타낸 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10....마이크로 유체소자 20....구동부
30....마이크로 라인 발생기 40....확대부
50....이미지 획득부 60....제어부
70....동기부
Claims (7)
- 마이크로 유체소자(10)의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 장치에 있어서,상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 형광염료와 입자를 주입하거나 채널 내부의 유동에 변화를 주기 위한 구동부(20)와;레이저 광원으로부터 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 평면빔을 조사하기 위한 마이크로 라인 발생기(30)와;확대부(40)를 통하여 상기 마이크로 유체소자 내부의 유체 농도분포를 측정하기 위한 농도장 측정기와, 상기 확대부와 일체형으로 형성되어 상기 마이크로 유체소자 내부 유체의 속도분포를 측정하기 위한 속도장 측정기로 이루어진 이미지 획득부(50)와;상기 이미지 획득부의 각 측정기에 이미지 획득을 위한 제어신호를 발생시키고, 획득된 이미지를 전송받아 이를 분석하는 제어부(60); 및상기 제어부로부터 발생되는 구동 제어신호의 입력에 따라 상기 측정기와 마이크로 라인 발생기의 동작을 동기화시키는 동기부(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동부(20)는, 마이크로 펌프이거나 피스톤 펌프인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 확대부(40)는, 소정배율을 가지는 광학현미경(42)과, 상기 광학현미경에 장착되어 농도장 측정기와 속도장 측정기로 빛을 각각 분리하는 빔 분할기(44)와, 상기 농도장 측정기 및 속도장 측정기로 유도되는 빛을 필터링 하는 형광필터(46, 48)로 구성되는 것을 특징으로 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 농도장은, 형광염료의 농도별 이미지에 대한 강도를 수식화하여 프로그램화한 제어부(60)에 의해 실시간으로 계산되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 속도장은, 소정시간 간격으로 획득된 형광입자의 이미지를 입자 추적을 통한 입자의 이동 변위를 추출하여 제어부(60)에 의해 실시간으로 계산되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 주입되는 형광염료와 입자는 레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광파장특성을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정장치.
- 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장을 동시에 측정하기 위한 방법에 있어서,상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 마이크로 라인 발생기을 통하여 평면빔을 조사한 상태에서 형광염료의 농도별 이미지와 그 강도와의 관계식을 도출하기 위한 농도장 보정단계(100)와;레이저광에 여기된 후 서로 다른 형광파장을 가지는 형광염료와 입자를 상기 마이크로 유체소자의 채널 내부로 주입한 다음, 레이저광과 동기되는 농도장 측정기와 속도장 측정기를 사용하여 동일 시간대의 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계(200)와;상기 단계를 통하여 획득된 이미지로부터 이미지 강도를 읽은 다음, 상기 농도장 보정단계에서 얻어진 관계식을 토대로 해당 농도를 추출함과 동시에 소정시간 간격으로 획득된 형광입자의 이미지를 입자 추적을 통한 입자의 이동 변위를 추출하는 농도장 및 속도장 추출단계(300); 및상기 단계에서 계산된 이미지값을 실제 거리에 해당하는 물리적 단위로 변환한 다음, 농도 및 속도장에서의 좌표축과의 원점이 일치되도록 위치를 보정하는 변환단계(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장 및 속도장 동시 측정방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040032139A KR100575428B1 (ko) | 2004-05-07 | 2004-05-07 | 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040032139A KR100575428B1 (ko) | 2004-05-07 | 2004-05-07 | 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050107011A true KR20050107011A (ko) | 2005-11-11 |
| KR100575428B1 KR100575428B1 (ko) | 2006-05-03 |
Family
ID=37283680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040032139A KR100575428B1 (ko) | 2004-05-07 | 2004-05-07 | 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100575428B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087220A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-08 | 江苏大学 | 液体混合浓度场检测方法 |
| CN105628666A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-01 | 大连理工大学 | 一种基于动态荧光粉浓度确定均匀扁平微通道平均流速和剪切力的方法 |
| CN106018280A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-12 | 江苏大学 | 一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法 |
| CN109115273A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-01 | 哈尔滨工程大学 | 一种可视化流场与温场耦合测量实验系统 |
| KR102515270B1 (ko) * | 2022-08-24 | 2023-03-29 | 주식회사 팍스웰 | 바이오 칩을 이용한 세포 분석 장치 |
| KR102553905B1 (ko) * | 2022-08-24 | 2023-07-10 | 주식회사 팍스웰 | 세포 분석을 위한 바이오 칩 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101052494B1 (ko) | 2009-06-30 | 2011-07-29 | 한양대학교 산학협력단 | 이머젼 오일 기술을 적용한 마이크로 입자영상속도계 시스템 및 미세유동칩을 이용한 전자 인쇄용 잉크의 유동특성 측정방법 |
| KR101680179B1 (ko) | 2014-08-13 | 2016-11-28 | 국민대학교산학협력단 | 입자 계수용 시료 챔버 카트리지 |
| KR102616211B1 (ko) * | 2021-06-03 | 2023-12-19 | 서울대학교산학협력단 | 흐름 분석 장치 및 방법 |
-
2004
- 2004-05-07 KR KR1020040032139A patent/KR100575428B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087220A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-08 | 江苏大学 | 液体混合浓度场检测方法 |
| CN105628666A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-01 | 大连理工大学 | 一种基于动态荧光粉浓度确定均匀扁平微通道平均流速和剪切力的方法 |
| CN105628666B (zh) * | 2016-03-11 | 2018-04-10 | 大连理工大学 | 一种基于动态荧光粉浓度确定均匀扁平微通道平均流速和剪切力的方法 |
| CN106018280A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-12 | 江苏大学 | 一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法 |
| CN106018280B (zh) * | 2016-07-19 | 2018-12-14 | 江苏大学 | 一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法 |
| CN109115273A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-01 | 哈尔滨工程大学 | 一种可视化流场与温场耦合测量实验系统 |
| CN109115273B (zh) * | 2018-09-25 | 2023-12-05 | 哈尔滨工程大学 | 一种可视化流场与温场耦合测量实验系统 |
| KR102515270B1 (ko) * | 2022-08-24 | 2023-03-29 | 주식회사 팍스웰 | 바이오 칩을 이용한 세포 분석 장치 |
| KR102553905B1 (ko) * | 2022-08-24 | 2023-07-10 | 주식회사 팍스웰 | 세포 분석을 위한 바이오 칩 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100575428B1 (ko) | 2006-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220143617A1 (en) | Manipulation of microfluidic droplets | |
| Wu et al. | Hydrodynamic focusing in microchannels under consideration of diffusive dispersion: theories and experiments | |
| EP3198243B1 (en) | Imaging flow cytometer using spatial-temporal transformation | |
| US6875973B2 (en) | Auto focus for a flow imaging system | |
| US8314933B2 (en) | Optofluidic microscope device with photosensor array | |
| DE69729808T2 (de) | Gleichzeitige bestimmung eines analyts und referenzausgleich für vorrichtungen mit referenz-t-sensoren | |
| US20090139576A1 (en) | Microfluidic systems, devices and methods for reducing noise generated by mechanical instabilities | |
| Jiang et al. | Visualizing millisecond chaotic mixing dynamics in microdroplets: A direct comparison of experiment and simulation | |
| CN106461548A (zh) | 对液体和气体调制的流体分析器 | |
| KR100575428B1 (ko) | 마이크로 유체소자의 채널 내부에 수용되는 유체의 농도장및 속도장 동시 측정장치 및 방법 | |
| EP1630546A1 (en) | Spectroscopic analyzer apparatus | |
| JP2005331506A (ja) | マイクロチップ、及び該マイクロチップを備えた蛍光粒子計数装置 | |
| JP2007010524A (ja) | 微小流路内速度分布計測装置及び方法 | |
| Garbe et al. | An optical flow MTV based technique for measuring microfluidic flow in the presence of diffusion and Taylor dispersion | |
| Ichiyanagi et al. | Optically sliced measurement of velocity and pH distribution in microchannel | |
| Roetmann et al. | Micro-flow analysis by molecular tagging velocimetry and planar Raman-scattering | |
| Wellhausen et al. | Combined measurement of concentration distribution and velocity field of two components in a micromixing process | |
| Iyer et al. | Visualization of recirculation zones over a perforated plate: An optical flow technique for characterization of fluid dynamics in structured packing | |
| Han et al. | Diffractive beam shaper for multiwavelength lasers for flow cytometry | |
| Pedrol et al. | Microfluidic device with dual-channel fluorescence acquisition for quantification/identification of cancer cells | |
| Curran et al. | Spectral intensity mapping and analysis of dyed microflows | |
| Cairone | Models and Systems for the control of two-phase processes in microfluidics | |
| Kim et al. | Micro-imaging techniques for evaluation of plastic microfluidic chip | |
| Wang et al. | Velocity measurement of flow in the microchannel with barriers using Micro-PIV | |
| Dou et al. | A microfluidic based optical particle detection method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100412 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |