KR20060094659A - 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마이크로 믹서는, 유입채널과 유출채널 사이에서 이들과 연결되면서 연이어 배치되어 상기 주입된 유체를 혼합시키는 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛을 구비하는 혼합부를 포함한다.

상기 제1 혼합유닛은, 유입채널로부터 분지(分枝)되어 유입채널 진행방향에 대한 제1 측편을 향해 연장되는 적어도 한 쌍의 1차 분할채널과, 상기 1차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 1차 분할채널의 각 끝단과 연통되는 1차 합류채널을 포함하며, 상기 제2 혼합유닛은, 1차 합류채널로부터 분지(分枝)되어 상기 제1 측편과 반대방향인 제2 측편을 향해 연장되는 적어도 한 쌍의 2차 분할채널과, 상기 2차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 2차 분할채널의 각 끝단과 연통되는 2차 합류채널을 포함하고, 상기 2차 합류채널은 상기 유출채널로 이어진다. 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛은 전체적으로 3차원 나선형 유로를 형성하게 되어, 상기 주입된 유체를 이를 통하여 이송하면서 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘과 카오스 이류의 카오스 혼합 메커니즘을 결합하여 혼합시킨다.

마이크로 믹서, 혼합유닛, 분할채널, 합류채널, 카오스, 3차원 나선형 유로

Description

나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서{SERPENTINE LAMINATING CHAOTIC MICROMIXER}

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 개념을 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 표시된 위치에서 일어나는 단면에서의 혼합 거동을 나타내는 모식도이다.

도 2a 및 도 2b는 각각 동일한 특성 길이 및 유동 조건 하에 T-형상의 마이크로 믹서에 두 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 수치해석 결과, 및 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서에 두 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 수치해석 결과를 보여주는 도면들이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 각각 레이놀드 수 (Reynolds number)가 0.28, 2.8, 및 27.99일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 1차 병합채널의 단면에서 이루어지는 혼합 거동에 대한 수치해석 결과를 나타내는 도면들이다.

도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 제조방법, 특히 사출 성형 등의 대량 생산을 통한 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 순서도로서, 각 단계에서의 단면도와 평면도를 함께 도시하였다.

도 5는 분할채널이 3개 이상인 혼합유닛이 연속적으로 배열되어 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 믹서를 도시한 부분 평면도이다.

도 6은 혼합유닛의 기하학적 형상의 변화가 있는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 믹서를 도시한 부분 평면도이다.

도 7a는 실제로 제작된 T-형상 마이크로 믹서를 이용하여 수행한 혼합 실험 결과를 나타내는 사진이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서를 이용하여 수행한 혼합 실험 결과를 나타내는 사진이다.

본 발명은 마이크로 믹서(micromixer) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 F-자 형상의 혼합 유닛을 연속적으로 배열하여 분할/재결합 및 카오스 이류를 유발함으로써 보다 높은 수준으로 유체의 카오스 혼합(chaotic mixing)을 유도할 수 있는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 분석기술의 소형화에 따라 많은 시료와 시약을 작은 단위로 처리, 분석이 가능한 초소형 장치에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있으며, 바이오 칩, 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 및 마이크로 통합 분석시스템(Micro-Total-Analysis-System) 등의 기술이 이러한 범주에 속한다. 바이오 칩, 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 및 마이크로 통합 분석시스템(Micro-Total-Analysis-System) 등의 초소형 장치는 분석에 필요한 모든 과정들이 하나의 작은 칩 위에서 수행될 수 있도록, 여러 개의 채널이나 미세 구조물들을 포함한다. 이 때 이러한 초소형 장치에서 분석 혹은 (생)화학 반응을 위해 마이크로 채널에 의해 운반되는 시료와 시약 등의 효과적인 혼합은 필수적이라 할 수 있다.

기존의 대규모 시스템의 경우, 유체 내에서 프로펠러를 돌리거나, 자기 구슬(magnetic bead) 등의 움직이는 파트를 유체 내에 도입할 경우 레이놀드(Reynolds) 수가 충분히 큼으로 난류(turbulent flow)를 유발하는 것이 가능하여, 유체의 혼합을 얻을 수 있었다. 하지만 미세 유체공학 시스템의 경우, 레이놀드 수가 크게 줄어들어 층류(laminar flow) 외에 난류가 형성되지 않으므로, 확산(diffusion)에 의한 혼합 밖에 기대할 수 없게 되어 결과적으로 균일한 유체의 혼합물을 얻기가 힘들어진다.

이에 대규모 시스템의 혼합 성능을 기대하여 마이크로 채널 내부에 움직이는 파트를 도입함으로써 능동 혼합(active mixing) 방법을 통해 혼합 성능의 향상을 가져오기도 하지만, 이 경우 마이크로 채널 내부의 미세 소량 유체의 누출 가능성과 함께 제조가 어려워 제조 원가가 비싸게 되며, 사용, 세척 및 다른 마이크로 장치들과의 통합에 상당한 어려움이 따르게 된다.

이와 달리 마이크로 채널 내부에 정적인 여러 미세 구조를 도입함으로써 유체가 섞일 수 있게 유도하는 수동 혼합(passive mixing) 방법도 있다. 이 경우 위의 능동 혼합 방법보다 혼합 성능은 떨어질 수 있으나, 능동 혼합 방법의 많은 문제점들을 해결할 수 있으며 특히 제조 원가가 크게 떨어지고, 다른 마이크로 장치들과의 통합을 용이하게 하는 장점을 가질 수 있다. 이러한 요구에 발맞추어 여러 가지 수동 혼합 방법을 이용한 마이크로 믹서들이 보고되고 있다. 하지만 기존 기술의 수동 혼합 방법들의 경우, 마이크로 채널 내부에 많은 장애물들을 설치하여 큰 압력 손실을 유발하게 되는 단점을 안고 있으며 게다가 점점 복잡한 장애물들을 세우게 되어 제조 공정을 어렵게 만들고 제조 원가를 상승시키는 단점을 가지고 있다.

이에 Branebjerg 등은 "Fast mixing by lamination"에서 MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 공정을 통해 실리콘 기판을 식각하여 마이크로 채널과 함께 마이크로 채널 내부에 "분리 벽"을 도입함으로써 분할 및 재배열을 통해 유체 유동을 적층(lamination)하여 카오스 혼합을 유도하였다. 또한 Schonfeld 등은 "An optimized split-and-recombine micro-mixer with uniform 'chaotic' mixing"에서 분할 및 재배열을 통한 카오스 혼합을 위해서는 채널 내부에 분리 벽이 도입되어야 함을 강조하였으며, 이를 보이기 위해 밀링 공정을 통해 제작된 채널에 레이저로 가공한 스테인리스 스틸 분리 벽을 도입하여 카오스 혼합을 이루어낸 바 있다.

하지만 이렇게 분리 벽을 도입하여 카오스 혼합을 유도하는 마이크로 믹서의 경우, 분리 벽이 충분한 강도를 가지고 있지 못할 경우나 일정량 이상의 유량을 사용할 경우 파손의 위험이 따른다. 또한 "분리 벽"이 마이크로 채널 내부에 삽입되어야 하기 때문에 분리 벽을 독립하여 제작한 후 작은 마이크로 채널에 끼워 넣어야 하는 어려움이 생긴다. 만약 분리 벽을 마이크로 채널과 같이 제작하려면 Branebjerg 등이 사용한 실리콘 기판 식각 공정을 통해야만 하며 이 경우 사출 성형 등의 대량 생산 방법으로는 제작의 한계가 있다.

또한 Schwesinger 등은 "A modular microfluid system with an integrated micromixer"에서 두 장의 실리콘 기판을 식각하여 각 실리콘 기판 표면에 포크 형상의 혼합 유닛을 식각하여 패터닝하고, 식각된 두 장의 실리콘 기판을 접합하여, 포크 형상의 혼합 유닛을 교대로 배열함으로써, 분할 및 재배열을 통한 혼합을 얻은 바 있다. 하지만 이 경우, 포크 형상의 혼합 유닛이 가지는 형상의 특징에 의해 두 개의 채널로 분할된 두 유체 유동이 가지는 유동 진로 길이가 차이가 나게 되어, 자칫 혼합이 전혀 일어나지 않은 부분(unmixed dead volume)을 생기게 할 수 있는 단점이 있다.

게다가 위에서 설명한 바와 같이 Schonfeld 등은 마이크로 채널 내부에 분리 벽이 없을 경우 분할 및 재배열을 통한 적층(lamination)이 잘 일어나지 않는다고 발표하였으나, Schwesinger 등의 연구의 경우 실리콘으로 제작된 마이크로 채널들을 사용하여 실험이 이루어졌기 때문에 마이크로 채널 내부에서 일어나는 혼합 양상을 파악할 수 없어, 분할 및 재배열이 잘 일어나고 있는지 파악할 수 없었다.

또한 일반적으로 MEMS 공정을 통해 제작되는 마이크로 채널의 경우 두께가 얇고 너비가 넓어 두께 방향의 분할 및 재배열을 통한 적층 방식이 가장 효과적인 혼합 방법이 되나, Schwesinger 등의 연구의 경우 실리콘 기판의 이방성 식각(anisotropic bulk etching)을 통해 제작된 마이크로 채널의 특징상 채널의 단면이 삼각형이 되어 두께 방향 적층의 효과를 제대로 볼 수 없는 단점이 있었다.

이에 수동 혼합 방법을 택하면서 분리 벽을 도입하지 않아 사출 성형 등의 대량 생산 방법을 통해 쉽게 제작이 가능하며, 분리 벽 없이도 분할 및 재배열을 통한 적층 방식의 카오스 혼합을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 마이크로 믹서의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 분리 벽을 도입하지 않아 사출 성형 등의 대량 생산 방법을 통해 쉽게 제작이 가능하며, 채널의 효과적인 디자인을 통해 카오스 이류를 일으켜 분리 벽 없이도 분할 및 재배열을 통한 두께 방향 적층 방식의 카오스 혼합을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 마이크로 믹서를 제공하는 것이다.

즉 두 가지 카오스 혼합 메커니즘을 효과적으로 결합하여 보다 높은 수준의 새로운 카오스 혼합 메커니즘을 적용한 마이크로 믹서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 마이크로 믹서의 형태가 간단하여 대량 생산 방식으로 제작이 용이하여 가격 경쟁력이 있으면서, 보다 높은 수준의 카오스 혼합을 얻을 수 있는 마이크로 믹서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서는, 서로 다른 유체가 각각 주입되는 적어도 한 쌍의 주입구를 구비하며 주입된 유체가 합류되어 지나는 유입채널과, 상기 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출채널과, 상기 유입채널과 유출채널 사이에서 이들과 연결되면서 연이어 배치되어 상기 주입된 유체를 혼합시키는 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛을 구비하는 혼합부를 포함한다.

상기 제1 혼합유닛은, 상기 유입채널로부터 분지(分枝)되어 상기 유입채널 진행방향에 대한 제1 측편을 향해 연장되면서 상기 합류된 유체가 재분할되어 지나는 적어도 한 쌍의 1차 분할채널과, 상기 1차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 1차 분할채널의 각 끝단과 연통되어 분할된 유체가 합류되어 지나는 1차 합류채널을 포함한다.

상기 제2 혼합유닛은, 상기 1차 합류채널로부터 분지(分枝)되어 상기 제1 측편과 반대방향인 제2 측편을 향해 연장되면서 상기 합류된 유체가 재분할되어 지나는 적어도 한 쌍의 2차 분할채널과, 상기 2차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 2차 분할채널의 각 끝단과 연통되어 분할된 유체가 합류되어 지나는 2차 합류채널을 포함한다.

그리고 상기 2차 합류채널은 상기 유출채널로 이어지면서 혼합된 유체를 배출한다. 이 때 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛은 전체적으로 3차원 나선형 유로를 형성하도록 배열되어 상기 주입된 유체를 이를 통하여 이송하며 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘과 카오스 이류의 카오스 혼합 메커니즘을 결합하여 혼합시킨다.

1차 분할채널과 2차 분할채널은 각각, 상기 유입채널과 나란한 방향으로 이어지는 주채널과, 상기 제1 측편을 향해 상기 주채널의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각 방향으로 꺾어져 형성되는 분지채널을 포함한다.

또한 상기 제1 혼합유닛의 1차 분할채널은 상기 제2 혼합유닛의 2차 분할채널과 서로 다른 층으로 형성되고, 상기 제1 혼합유닛의 1차 합류채널은 상기 제2 혼합유닛의 2차 합류채널과 서로 다른 층으로 형성되며, 상기 제1 혼합유닛의 1차 합류채널은 상기 제2 혼합유닛의 2차 분할채널과 같은 층에 형성될 수 있다.

상기 1차 및 2차 분할채널과 상기 1차 및 2차 합류채널은, 상기 각 분할채널을 통하여 분할된 유체가 상기 각 합류채널을 통해 재결합 지점까지 이송되는 동안 각각 실질적으로 동일한 거리만큼 이동하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 혼합부는 연이어 배치되는 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛이 교번하여 다수 반복되어 구비될 수 있다.

한편, 상기 혼합유닛의 합류채널에는 협착부가 형성될 수 있으며, 상기 협착부는 상기 혼합유닛의 합류채널이 상기 분할채널과 만나는 지점에 형성될 수 있고, 상기 합류채널과 만나는 상기 분할채널의 끝단에 협착부가 형성될 수도 있다.

본 발명에 따른 마이크로 믹서를 제조하는 방법은, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 마이크로 믹서를 제조기 위하여, 상기 제1 혼합유닛 형상 홈을 포함하는 제1 판을 제조하는 단계와, 상기 제2 혼합유닛 형상 홈을 포함하는 제2 판을 제조하는 단계, 및 상기 제1 판과 제2 판을 맞대어 접합하는 단계를 포함한다.

상기 제1 판과 제2 판을 맞대어 접합하는 단계는, 열 접합(thermal bonding), 본드물질을 통한 접합, 박판 접합(lamination), 초음파 접합 중에서 선택되는 어느 하나의 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 각 판을 제조하는 단계는, 상기 혼합유닛 형상의 금형 인서트를 형성하는 과정과, 상기 금형 인서트에 폴리머를 몰딩하는 과정, 및 상기 몰딩한 폴리머를 취출하는 과정을 포함한다.

이 때, 상기 금형 인서트를 형성하는 과정은, 기판에 감광재를 도포하여 혼합유닛 공간을 사진 식각 공정을 통해 형성하고, 상기 기판상의 혼합유닛 공간에 금속을 형성한 다음, 상기 기판으로부터 감광재를 제거하여 금형 인서트를 형성할 수 있으며, 전기도금(electroplating) 또는 전주(electroforming) 공정을 거쳐 상기 혼합유닛 공간에 금속을 형성할 수 있다.

한편, 상기 폴리머를 몰딩하는 과정은, 사출 성형, 핫 엠보싱(hot embossing), UV-몰딩, 주조 중에서 선택되는 어느 하나의 공정으로 이루어질 수 있으며, 상기 폴리머는 COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PS (polystyrene), PC (polycarbonate), PDMS (polydimethylsiloxane), Teflon (Polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinylchloride) 등의 (열)가소성 혹은 (열 또는 UV)경화성 폴리머 수지를 포함하여 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에서 제시된 마이크로 믹서의 이론적 근거 및 수치해석 결과와 이에 근거하여 제작된 마이크로 믹서를 통해 구현된 카오스 혼합에 대해 설명하고자 한다.

우선 도 1a 및 도 1b를 통해 본 발명에서 제안된 마이크로 믹서의 구조와 혼합의 기본 개념을 설명한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 개념을 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 표시된 위치에서 일어나는 단면에서의 혼합 거동을 나타내는 모식도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서(10)는 서로 다른 유체가 유입되는 한 쌍의 주입구(12a, 12b)를 구비하며 주입된 유체가 합류되어 지나는 유입채널(12)과, 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출채널(13), 및 유입채널(12)과 유출채널(13) 사이에 형성되어 이들을 연결하면서 상기 주입된 유체를 혼합시키는 혼합부(15)로 구성된다. 상기 혼합부(15)는 연이어 배치되는 제1 혼합유닛(20)과 제2 혼합유닛(30)을 포함한다.

제1 혼합유닛(20)은, 상기 유입채널(12)로부터 분지(分枝)되는 한 쌍의 1차 분할채널(210, 220)과, 이 1차 분할채널(210, 220)의 각 끝단과 연통되는 1차 합류채널(230)을 포함한다. 1차 분할채널(210, 220)은 상기 유입채널(12) 진행방향에 대한 제1 측편을 향해 연장되면서 상기 유입채널(12)에서 합류된 유체가 재분할되어 지나게 된다. 1차 합류채널(230)은 상기 1차 분할채널(210, 220)과는 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 1차 분할채널(210, 220)에서 분할된 유체가 합류되어 지나게 된다.

제2 혼합유닛(30)은, 상기 1차 합류채널(230)로부터 분지(分枝)되는 한 쌍의 2차 분할채널(310, 320)과, 이 2차 분할채널(310, 320)의 각 끝단과 연통되는 2차 합류채널(330)을 포함한다. 2차 분할채널(310, 320)은 상기 제1 측편과는 반대방향인 제2 측편을 향해 연장되면서 상기 1차 합류채널(230)에서 합류된 유체가 재분할되어 지나게 된다. 2차 합류채널(330)은 상기 2차 분할채널(310, 320)과는 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 2차 분할채널(310, 320)에서 분할된 유체가 합류되어 지나게 된다.

본 실시예에서 1차 분할채널(210, 220)은 상기 유입채널(12)의 진행방향에 대하여 좌측편을 향하도록 형성되고 있으며, 2차 분할채널(310, 320)은 상기 유입채널(12)의 진행방향에 대하여 우측편을 향하도록 형성되고 있다. 이 때, 상기 1차 분할채널(210, 220)은 상기 유입채널(12)의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각인 방향으로 꺾여져 형성되며, 2차 분할채널(310, 320) 또한 상기 유입채널(12)의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각인 방향으로 꺾여져 형성된다. 그러나 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 상기 1차 분할채널(210, 220)이 우측편을 향하고, 2차 분할채널(310, 320)이 좌측편을 향하도록 형성되는 것도 가능하다.

1차 분할채널(210, 220)은 상기 유입채널(12)과 나란한 방향으로 이어지는 주채널과, 상기 제1 측편을 향해 상기 주채널의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각 방향으로 꺾어져 형성되는 분지채널로 구분할 수 있다. 한 쌍의 분지채널을 구비함으로써 본 실시예의 분할채널은 F-자 형상을 갖게 된다. 분할채널의 개수가 늘어나는 경우에 상기 주채널은 길이가 더 길어지고 분지채널은 개수가 더 늘어난다. 마찬가지로 2차 분할채널(310, 320)도 상기 유입채널(12)과 나란한 방향으로 이어 지는 주채널과, 상기 제2 측편을 향해 상기 주채널의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각 방향으로 꺾어져 형성되는 분지채널로 구분할 수 있다.

상기 혼합부(15)는 연이어 배치되는 제1 혼합유닛(20)과 제2 혼합유닛(30)의 구조가 교번하여 다수 반복되어 구비될 수 있다. 도 1a에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서는 유출채널(13)에 이르기까지 제1 혼합유닛(20)과 제2 혼합유닛(30)의 구조가 2번씩 반복되어 형성되고 있다. 이 때, 최종 합류채널(510)은 유출채널(13)과 연결되면서 균질하게 혼합된 유체를 유출하게 된다.

한편, 연이어 배치되는 혼합유닛에서 분할채널과 합류채널은 층을 서로 바꾸어가며 형성된다. 즉 제1 혼합유닛(20)의 1차 분할채널(210, 220)은 제2 혼합유닛(30)의 2차 분할채널(310, 320)과 서로 다른 층으로 형성되고, 제1 혼합유닛(20)의 1차 합류채널(230)은 제2 혼합유닛(30)의 2차 합류채널(330)과 서로 다른 층으로 형성된다. 그리고 상기 1차 합류채널(230)은 2차 분할채널(310, 320)과 같은 층에 형성되며 서로 연결되고, 다시 상기 2차 합류채널(330)은 상기 1차 분할채널(210, 220)과 같은 층에 형성된다. 이와 같이 구비되는 제1 혼합유닛(20)과 제2 혼합유닛(30)에 의하여 3차원 나선형 유로를 형성하게 되며, 주입된 서로 다른 유체는 이를 통하여 이송되면서 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘과 카오스 이류(chaotic advection)의 카오스 혼합 메커니즘이 결합되어 균질하게 혼합될 수 있다.

이 때, 상기 1차, 2차 분할채널(210, 220, 310, 320)과 1차, 2차 합류채널(230, 330)은, 각 분할채널을 통하여 분할된 유체가 상기 각 합류채널을 통해 재결합 지점까지 이송되는 동안 각각 실질적으로 동일한 거리만큼 이동하도록 형성된 다.

그리고 상기 1차 합류채널(230)과 이로부터 분지되는 2차 분할채널(310, 320)의 시점에는 확장부(312)를 형성하여 유체의 유동을 원활하게 할 수 있다.

이상과 같은 마이크로 채널 내부의 유체들의 유동 구동을 위해서 마이크로 채널 재료의 선택을 통해 압력을 이용한 압력 구동 유동 또는 전기장을 통한 전기 삼투 유동 등 어떠한 유체 유동 구동원도 적용 가능하다.

이하에서는 도 1b를 참조하여 주입된 유체가 분할되는 과정을 설명한다.

한 쌍의 주입구(12a, 12b)를 통해 주입되어 유입채널(12)에서 합류된 유체 유동은 제1 혼합유닛(20)을 만나게 될 경우 1차 분할채널(210, 220)을 통해 두 유동으로 분할되며, 1차 합류채널(230)에서 다시 결합한다. 즉 주입구(12a, 12b)를 통해 각각 주입된 제1 유체(17)와 제2 유체(18)는 도 1a의 A구간에서 도 1b의 A와 같이 만나게 되며, 1차 분할채널(210, 220)에서 분할되어 각각 도 1b의 B, C와 같이 분할된다. 분할된 두 유체(17, 18)는 1차 합류채널(230)에서 본 실시예에 따른 제1 혼합유닛(20)의 배열 방식 때문에 두께 방향으로 결합하게 되어 재결합 양상은 도 1b의 D와 같은 적층이 이루어진다. 이러한 혼합 메커니즘에 의해 도 1a의 D, G, J, K에서 두께 방향의 적층이 이루어져 유체의 경계 면을 기하급수적으로 늘려 카오스 혼합을 유도하게 된다.

이 때, Schonfeld 등의 연구에서 보여지듯이 재결합 구간에서 분리 벽이 존재하지 않을 경우 도 1b의 이상적인 적층은 기대하기 어렵지만, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(10)는 전체적인 마이크로 채널의 유동 진로가 3차원 나선형 형상(3- dimensional serpentine)을 띄고 있기 때문에, 유체 유동이 마이크로 믹서(10)의 유출채널(13) 방향으로 진행할 때 카오스 이류(chaotic advection)를 유도하게 되어 각 합류채널(230, 330)에서 회전 운동량을 야기하게 되며, 결과적으로 도 1b에서 보인 이상적인 적층을 이루어 낼 수 있게 된다.

따라서 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(10)는 분리 벽이 없이도 이상적인 적층을 유도하게 되어, 두 유체간의 경계 면을 기하 급수적으로 늘려 보다 효과적인 카오스 혼합을 야기하게 된다. 특히 분리 벽이 존재하지 않아 사출 성형 등의 대량 생산 방법을 통해 저렴한 가격에 제조가 가능해지는 장점을 가지고 있다. 또한 일반적인 MEMS 공정을 통해 제작되는 일반적인 사각 단면을 가지는 마이크로 채널들이 가지는 특징인, 채널의 너비가 두께보다 상당히 큰 형상에 대해, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(10)는 얇은 방향인 두께 방향으로 적층을 유도하여 유체의 확산 길이를 보다 효과적으로 줄이는 큰 장점을 가진다. 마지막으로 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(10)의 연속적으로 배열된 제1, 제2 혼합유닛(20, 30)은 유입되어 분할된 유동의 유동 진로 길이를 동일하게 하여 혼합이 전혀 일어나지 않는 부분을 없앨 수 있는 장점 또한 가지고 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로 믹서(10)의 효과적인 카오스 혼합을 증명하기 위하여 수행된 CFD (Computational Fluid Dynamics) 수치해석 결과를 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 각각 동일한 특성 길이 및 유동 조건 하에 T-형상의 마이크로 믹서에 두 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 수치해석 결과, 및 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서에 두 유체가 유입될 경우 일어나는 혼합 양상에 대한 수치해석 결과를 보여주는 도면들이다.

도 2a에서 보여지듯이, T-형상의 마이크로 믹서(40)의 두 주입구(41, 42)로 제1 유체(45)와 제2 유체(46)가 유입될 경우 T-자 합류점(T-junction)(48)에서 두 유체(45, 46)가 만나 경계면, 즉 혼합 구간(49)이 형성되는 것을 확인할 수 있으며, T-형상의 마이크로 믹서(40)의 출구(43)에서 알 수 있듯이 혼합이 거의 전무한 상태로 빠져 나오는 것을 볼 수 있다.

하지만 도 2b에서 동일한 조건에서 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서(50)에 대해 수행된 CFD 수치해석 결과에서 보여지듯이, 마이크로 믹서(50)의 주입구(51, 52)를 통해 유입된 제1 유체(45)와 제2 유체(46)는 T-자 합류점(48)에서 두 유체간의 경계면, 즉 혼합 구간(49)이 형성되어 채널 하류로 갈수록 빠른 속도로 혼합되어 출구(53)에서는 거의 대부분이 혼합된 것을 볼 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(50)를 이용하면 도 2a와 같이 마이크로 채널 내부에서 얻기 힘든 혼합을 효과적인 카오스 혼합을 통해 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 3차원 나선형 구조적 형상에 따라 유발되는 카오스 이류가 이상적인 유체 유동의 적층에 긍정적인 효과를 주고 있음을 설명한다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 각각 레이놀드 수 (Reynolds number)가 0.28, 2.8, 및 27.99일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 1차 합류채널의 단면에서 이루어지는 혼합 거동에 대한 수치해석 결과를 나타내는 도면들이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서(50)의 주입구(51, 52)를 통해 유입된 제1 유체(45)와 제2 유체(46)가 마이크로 믹서(50)의 하류 방향으로 흘러갈 때, 1차 합류채널(55)의 단면에서의 혼합 거동을 파악하게 되면, F-자 형상의 분할채널을 갖는 혼합유닛이 연속적으로 배열된 마이크로 믹서(50)의 "주기성"에 의해 2차, 3차, … 합류채널에서의 혼합 양상을 예측하는 것이 가능하다.

도 3a에서 보여지듯이 레이놀드수가 작을 경우, 관성력의 영향을 받는 카오스 이류의 회전 운동량이 작게 되고, 분할 및 재결합의 혼합 메커니즘만이 주요하게 작용하게 되어 이상적인 적층은 이루어지지 않는 것을 알 수 있다. 하지만 레이놀드 수가 증가할수록 도 3b 및 도 3c에서 보여지는 바와 같이 카오스 이류의 회전 운동량이 주요해지면서 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘과 결합되어 분리 벽 없이도 이상적인 적층에 다가가는 것을 확인할 수 있다.

즉 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(50) 내부에서는 레이놀드 수가 작은 구간에서는 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘이 주요한 역할을 하지만, 레이놀드 수가 커질수록 분할 및 재배열의 카오스 혼합 메커니즘에 카오스 이류의 혼합 메커니즘이 더하여져 보다 높은 수준의 카오스 혼합이 야기된다.

한편, 도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 제조방법, 특히 사출 성형 등의 대량 생산을 통한 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 순서도로서, 각 단계에서의 단면도와 평면도를 함께 도시하였다.

먼저, 도 4a 내지 도 4e는 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 상판 제조 과정을 순차적으로 보여준다.

우선 기판(60), 예를 들어, 니켈 금속 기판을 표면 세척 공정을 통해 세척한 후, 도 4a와 같이 감광재(62), 일례로 SU-8 등을 도포하여 마이크로 채널 및 F-자 형상 혼합유닛 공간(63)을 일반적인 자외선 사진 식각 공정 등을 통해 형성한다.

다음으로, 도 4b와 같이 전기 도금(electroplating) 혹은 전주(electroforming) 등의 과정을 통해 기판에 마이크로 채널 및 F-자 형상 혼합유닛 공간(63)에 니켈, 구리 등의 금속(65)을 형성한다.

다음으로, 도 4c와 같이 형성되어 있는 SU-8 등의 감광재(62)를 식각 등의 공정을 통해 없애면, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 상판 제조를 위한 금형 인서트(66)를 형성할 수 있다.

이제 도 4d와 같이 사출 성형, 핫 엠보싱(hot embossing), UV-몰딩, 주조 등의 대량 생산 방법을 통해 폴리머(67)를 몰딩한다. 이 때, 폴리머(67)는 (열)가소성 또는 (열, UV)경화성 폴리머 수지가 적용될 수 있으며, 일례로 COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PS (polystyrene), PC (polycarbonate), PDMS (polydimethylsiloxane), Teflon (Polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinylchloride) 등의 폴리머(67)를 몰딩할 수 있다.

이제 몰딩한 폴리머(67)를 취출하면, 도 4e에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 상판(68)을 얻을 수 있다.

도 4f 내지 도 4j는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서의 하판 제조 과정을 순차적으로 보여준다.

우선 기판(70), 예를 들어, 니켈 금속 기판을 표면 세척 공정을 통해 세척한 후, 도 4f와 같이 SU-8 등의 감광재(72)를 도포하여 마이크로 채널 및 F-자 형상 혼합유닛 공간(73)을 일반적인 자외선 사진 식각 공정 등을 통해 형성한다.

다음으로, 도 4g와 같이 전기 도금(electroplating) 혹은 전주(electroforming) 등의 과정을 통해 기판에 마이크로 채널 및 F-자 형상 혼합유닛 공간(73)에 니켈, 구리 등의 금속(75)을 형성한다.

다음으로, 도 4h와 같이 형성되어 있는 SU-8 등의 감광재(72)를 식각 등의 공정을 통해 없애면, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 하판 제조를 위한 금형 인서트(77)를 형성할 수 있다.

이제 도 4i와 같이 사출 성형, 핫 엠보싱(hot embossing), UV-몰딩, 주조 등의 대량 생산 방법을 통해 폴리머(77)를 몰딩한다. 이 때, 폴리머(77)는 (열)가소성 또는 (열, UV)경화성 폴리머 수지가 적용될 수 있으며, 일례로 COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PS (polystyrene), PC (polycarbonate), PDMS (polydimethylsiloxane), Teflon (Polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinylchloride) 등의 폴리머(77)를 몰딩할 수 있다.

이제 몰딩한 폴리머(77)를 취출하면, 도 4j에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 하판(78)을 얻을 수 있다.

마지막으로 도 4k와 같이 열 접합(thermal bonding), 본드 물질을 통한 접합, 박판 접합(lamination), 초음파 접합 등의 접합 방법 등을 통해 본 실시예에 따른 마이크로 믹서의 제조를 위한 상판(68)과 하판(78)을 접합하면 마이크로 믹서(80)를 제작할 수 있다.

즉, 도 4c와 도 4h에 도시된 과정을 통해 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(80)의 제조를 위한 금형 인서트(66, 76)를 제작할 수 있으며, 도 4e와 도 4j에 도시된 과정을 통해 본 실시예에 다른 마이크로 믹서(80)의 제조를 위한 상판(68)과 하판(78)을 제작할 수 있다. 마지막으로 도 4k에 도시된 바와 같이 상판(68)과 하판(78)의 접합을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 믹서(80)를 제작할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 믹서는 밀링 등의 정밀 성형 공정을 통해 폴리머에 직접 형성하는 것도 가능하다. 또한 몰딩 기법을 이용하지 않고 감광재를 이용하여 마이크로 믹서의 마이크로 채널 및 F-자 형상의 분할채널을 갖는 혼합유닛을 패터닝하여 제작하는 것도 가능하며, 혹은 실리콘 등의 기판을 직접 식각하여 제작하는 것도 가능하다. 마지막으로 감광재를 기판 위에 패터닝하여 패터닝된 감광재를 직접 금형 인서트로 사용하는 것도 가능하다.

도 5는 분할채널이 3개 이상인 혼합유닛이 연속적으로 배열되어 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 믹서를 도시한 부분 평면도이다.

본 실시예에 따르면, 분할채널이 3개 이상인 상판 혼합유닛(111)과 하판 혼합유닛(112)을 연속적으로 배열하여, 분할채널이 3개 이상인 혼합유닛이 연속적으로 배열되어 이루어진 마이크로 믹서(110)를 제조할 수 있다

도 6은 혼합 유닛의 기하학적 형상의 변화가 있는 본 발명의 또 다른 실시예 에 따른 마이크로 믹서를 도시한 부분 평면도이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 재배열 구간의 채널 형상을 적절히 조절하여 기하학적으로 변형된 상판 혼합유닛(121)과 하판 혼합유닛(122)을 연속적으로 배열하여 보다 이상적인 적층을 유도할 수 있는 마이크로 믹서(120)를 제조할 수 있다.

즉 혼합유닛(121, 122)의 합류채널(124, 127)에 협착부(124a, 127a)를 형성할 수 있으며, 이러한 협착부(124a, 127a)는 상기 혼합유닛(121, 122)의 합류채널(124, 127)이 분할채널(123)과 만나는 지점에 형성할 수 있다. 이 때, 상기 합류채널(127)과 만나는 분할채널(123)의 끝단에도 협착부(123a)를 형성할 수 있다.

마지막으로 도 5와 도 6에 도시된 기하학적 변형을 동시에 가지는 마이크로 믹서를 제조하는 것도 가능하다.

[실험예]

이제 위에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 믹서와 그 제조 방법에 근거하여 구현된 마이크로 믹서를 이용한 혼합 실험 결과들을 설명한다.

도 7a는 실제로 제작된 T-형상 마이크로 믹서를 이용하여 수행한 혼합 실험 결과를 나타내는 사진이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예, 특히 도 1에 도시한 바와 같은 마이크로 믹서를 이용하여 수행한 혼합 실험 결과를 나타내는 사진이다.

T-형상 마이크로 믹서(130)와 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(150)의 주입구들로는 0.3mol/L의 농도를 가지며 99% 에틸 알코올에 녹아있는 페놀프탈레인 용액(141)과 NaOH 용액(142)이 각각 유입되었다. 두 유체는 섞이기 이전에 무색이었다가 섞인 후 빨간색으로 색이 변해간다. 실제로 도 7a에서 볼 수 있듯이 주입구 근처에서 무색이었다가 T-자 합류점에서 처음으로 형성된 두 유체의 경계면(145)에서 빨간색으로 색이 변한 것을 확인할 수 있었다.

하지만 도 7b에서 보여지듯이 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(150)의 주입구 근처에서는 T-형상 마이크로 믹서와 같이 경계면(145)이 형성되어 출구(153)에서는 거의 완전한 혼합이 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 실제로 도 2a와 도 2b에서 수치해석으로 보인 바와 같이, 도 7b의 실험 결과로부터 T-형상 마이크로 믹서(130)보다 본 실시예에 따른 마이크로 믹서(150)의 혼합 성능이 월등히 향상된 것을 확인할 수 있다. 이로써 본 발명에 따른 마이크로 믹서를 통해 보다 높은 수준의 카오스 혼합을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서에 의하면, F-자 형상 혼합유닛을 연속적으로 간단히 배열하여 형성되는 마이크로 믹서를 통해 유체간의 경계면을 기하급수적으로 증가시키는 카오스 혼합을 유도할 수 있어, 혼합 성능이 크게 떨어지는 마이크로 채널 내부의 혼합 성능을 현저히 상승시킬 수 있다.

특히 본 발명에서 제시된 마이크로 믹서는 분할/재배열과 카오스 이류의 두 가지 카오스 혼합 메커니즘이 효과적으로 결합시킴으로써 현재까지 제시된 기존의 카오스 믹서들보다 월등한 혼합 성능을 얻어내는 것뿐 아니라 전 영역의 레이놀드 수에 대해 사용이 가능해진다.

또한 일반적인 MEMS공정을 통해 제작되는 일반적인 사각 단면을 가지는 마이크로 채널들이 가지는 특징인, 채널의 너비가 두께보다 상당히 큰 형상에 대해, 마이크로 믹서는 얇은 방향인 두께 방향으로 적층을 유도하여 유체의 확산 길이를 보다 효과적으로 줄여 보다 높은 수준의 카오스 혼합을 유도하는 장점을 가진다.

마지막으로 마이크로 채널 내부에 분리 벽 없이 단지 F-자 형상 혼합유닛만으로 보다 높은 수준의 카오스 혼합을 유도할 수 있어, 압력 손실을 크게 줄일 뿐 아니라, 사출 성형 등의 대량 생산 등을 통해 쉽게 제조할 수 있는 장점 또한 가지고 있다.

특히 본 발명에서 제시된 마이크로 믹서는 다른 기능을 수행하는 다른 구조와 함께 바이오 칩 등의 초소형 장치 제조 공정에 도입하는 것이 용이할 것이다.

Claims (24)

1. 서로 다른 유체가 각각 주입되는 적어도 한 쌍의 주입구를 구비하며 주입된 유체가 합류되어 지나는 유입채널;

   상기 주입된 유체가 혼합되어 유출되는 유출채널;

   상기 유입채널과 유출채널 사이에서 이들과 연결되면서 연이어 배치되어 3차원 나선형 유로를 형성하면서 상기 주입된 유체를 혼합시키는 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛을 구비하는 혼합부

   를 포함하고,

   상기 제1 혼합유닛은, 상기 유입채널로부터 분지(分枝)되어 상기 유입채널 진행방향에 대한 제1 측편을 향해 연장되면서 상기 합류된 유체가 재분할되어 지나는 적어도 한 쌍의 1차 분할채널과, 상기 1차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 1차 분할채널의 각 끝단과 연통되어 분할된 유체가 합류되어 지나는 1차 합류채널을 포함하며,

   상기 제2 혼합유닛은, 상기 1차 합류채널로부터 분지(分枝)되어 상기 제1 측편과 반대방향인 제2 측편을 향해 연장되면서 상기 합류된 유체가 재분할되어 지나는 적어도 한 쌍의 2차 분할채널과, 상기 2차 분할채널과 서로 다른 층으로 배치되면서 상기 2차 분할채널의 각 끝단과 연통되어 분할된 유체가 합류되어 지나는 2차 합류채널을 포함하고,

   상기 2차 합류채널은 상기 유출채널로 이어지면서, 상기 주입된 유체를 3차 원 나선형 유로를 통하여 이송하며 분할 및 재배열과 카오스 이류의 카오스 혼합 메커니즘을 결합하여 혼합시키는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 분할채널은, 상기 유입채널과 나란한 방향으로 이어지는 주채널과, 상기 제1 측편을 향해 상기 주채널의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각 방향으로 꺾어져 형성되는 분지채널을 포함하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 분할채널은, 상기 유입채널과 나란한 방향으로 이어지는 주채널과, 상기 제2 측편을 향해 상기 주채널의 진행방향에 대하여 실질적으로 직각 방향으로 꺾어져 형성되는 분지채널을 포함하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합부는 연이어 배치되는 제1 혼합유닛과 제2 혼합유닛이 교번하여 다수 반복되어 구비되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 혼합유닛의 1차 분할채널은 상기 제2 혼합유닛의 2차 분할채널과 서로 다른 층으로 형성되고, 상기 제1 혼합유닛의 1차 합류채널은 상기 제2 혼합유 닛의 2차 합류채널과 서로 다른 층으로 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 혼합유닛의 1차 합류채널은 상기 제2 혼합유닛의 2차 분할채널과 같은 층에 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 및 2차 분할채널과 상기 1차 및 2차 합류채널은, 상기 각 분할채널을 통하여 분할된 유체가 상기 각 합류채널을 통해 재결합 지점까지 이송되는 동안 각각 실질적으로 동일한 거리만큼 이동하도록 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합유닛의 합류채널에 협착부가 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 협착부는 상기 혼합유닛의 합류채널이 상기 분할채널과 만나는 지점에 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 합류채널과 만나는 상기 분할채널의 끝단에 협착부가 형성되는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    압력 구동원을 적용하여 상기 주입되는 유체를 구동시키는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    전기 삼투 구동원을 적용하여 상기 주입되는 유체를 구동시키는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서.
13. 상기 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따르는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서를 제조하는 방법에 있어서,

    상기 제1 혼합유닛 형상 홈을 포함하는 제1 판을 제조하는 단계;

    상기 제2 혼합유닛 형상 홈을 포함하는 제2 판을 제조하는 단계; 및

    상기 제1 판과 제2 판을 맞대어 접합하는 단계

    를 포함하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제1 판과 제2 판을 맞대어 접합하는 단계는,

    열 접합(thermal bonding), 본드물질을 통한 접합, 박판 접합(lamination), 초음파 접합 중에서 선택되는 어느 하나의 공정으로 이루어지는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 각 판을 제조하는 단계는,

    (a) 상기 혼합유닛 형상의 금형 인서트를 형성하는 과정;

    (b) 상기 금형 인서트에 폴리머를 몰딩하는 과정; 및

    (c) 상기 몰딩한 폴리머를 취출하는 과정

    을 포함하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 금형 인서트를 형성하는 과정은,

    기판에 감광재를 도포하여 혼합유닛 공간을 사진 식각 공정을 통해 형성하고, 상기 기판상의 혼합유닛 공간에 금속을 형성한 다음, 상기 기판으로부터 감광재를 제거하여 금형 인서트를 형성하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 혼합유닛 공간에 금속을 형성하는 과정은,

    전기도금(electroplating) 또는 전주(electroforming) 공정을 거쳐 형성하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 폴리머를 몰딩하는 과정은,

    사출 성형, 핫 엠보싱(hot embossing), UV-몰딩, 주조 중에서 선택되는 어느 하나의 공정으로 이루어지는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
19. 제 15 항에 있어서,

    상기 폴리머는 가소성 또는 경화성 폴리머 수지로 이루어지는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
20. 제 15 항에 있어서,

    상기 폴리머는 COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PS (polystyrene), PC (polycarbonate), PDMS (polydimethylsiloxane), Teflon (Polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinylchloride)를 포함하여 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
21. 제 15 항에 있어서,

    상기 금형 인서트를 형성하는 과정은,

    마이크로 밀링공정을 거쳐 형성하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
22. 제 15 항에 있어서,

    상기 금형 인서트를 형성하는 과정은,

    상기 기판 위에 감광재를 패터닝하여 금형 인서트로 사용하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
23. 제 13 항에 있어서,

    상기 각 판을 제조하는 단계는,

    정밀 성형 공정을 통해 폴리머 또는 금속에 혼합유닛 패턴을 직접 형성하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.
24. 제 13 항에 있어서,

    상기 각 판을 제조하는 단계는,

    기판을 직접 식각하여 혼합유닛 패턴을 형성하는 나선형 라미네이션 카오스 마이크로 믹서 제조방법.

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