KR20080097763A - 미세유동 시스템 및,이의 제조방법 - Google Patents

미세유동 시스템 및,이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080097763A
KR20080097763A KR1020070043026A KR20070043026A KR20080097763A KR 20080097763 A KR20080097763 A KR 20080097763A KR 1020070043026 A KR1020070043026 A KR 1020070043026A KR 20070043026 A KR20070043026 A KR 20070043026A KR 20080097763 A KR20080097763 A KR 20080097763A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
substrate
channel
microfluidic system
lens
Prior art date
Application number
KR1020070043026A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101258434B1 (ko
Inventor
박종면
이정건
유정석
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070043026A priority Critical patent/KR101258434B1/ko
Priority to EP08155480A priority patent/EP2030686B1/en
Priority to US12/114,214 priority patent/US7981385B2/en
Publication of KR20080097763A publication Critical patent/KR20080097763A/ko
Priority to US13/157,816 priority patent/US8221704B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101258434B1 publication Critical patent/KR101258434B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N35/00069—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides whereby the sample substrate is of the bio-disk type, i.e. having the format of an optical disk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
    • F16K99/0032—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member using phase transition or influencing viscosity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
    • F16K99/0036—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations
    • F16K99/004—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations using radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0803—Disc shape
    • B01L2300/0806—Standardised forms, e.g. compact disc [CD] format
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
    • F16K2099/0078—Fabrication methods specifically adapted for microvalves using moulding or stamping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
    • F16K2099/008—Multi-layer fabrications

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

본 발명은, 기판; 상기 기판 내부에 형성된, 유체를 이송하기 위한 채널; 상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브; 및, 상기 전자기파가 상기 밸브에 조사되는 조사 영역을 조정하기 위하여 상기 기판에 마련된 렌즈;를 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은, 유체를 이송하기 위한 채널(channel)이 내부에 형성되고, 전자기파가 입사(入射)되는 측면에 렌즈가 마련된 기판을 형성하는 단계; 및, 상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위하여, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브를 상기 기판 내부에서 상기 렌즈를 통과하는 전자기파가 조사되는 영역 안에 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법을 제공한다.

Description

미세유동 시스템 및,이의 제조방법{Microfluidic system and fabricating method of the same}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 미세유동 시스템을 부분적으로 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2를 III-III'을 따라 절개하여 도시한 종단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 미세유동 시스템의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 부분적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5를 IV-IV'를 따라 절개하여 도시한 종단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...미세유동 시스템 102 ...스핀들 모터
105 ...레이저 광원 110 ...미세유동 장치
111 ...기판 112, 113 ...상부, 하부 플레이트
115 ...챔버 117 ...채널
120 ...밸브 122 ...볼록렌즈
125 ...밸브 형성 물질 수용부 127, 128 ...제1, 제2 드레인
본 발명은 미세유체공학(microfluidics)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 흐름을 제어하는 밸브를 포함하는 미세유동 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 시스템의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 미세유체공학 분야에서 소량의 유체를 이용한 작업에 사용되는 미세유동 장치에는 소량의 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널과, 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 포함된다. 소형의 칩(chip) 상에서 생화학적 반응을 포함한 시험을 수행할 수 있도록 제작된 장치를 바이오칩(bio-chip)이라 하고, 특히 여러 단계에 걸친 유체의 처리 및 조작을 하나의 칩에서 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a-chip)이라 한다.
미세유동 장치 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 챔버 및 채널을 배치한 디스크 형상의 미세유동 장치를 회전시켜 원심력에 의해 유체를 구동하는 원심력 기반의 미세유동 장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어씨디(Lab-on-a-CD)라 하기도 한다.
2004년 발행된 Anal. Chem. Vol. 76의 1824~1831 페이지에 공지된 생화학 반응용 미세유동 장치와, 동일 문헌의 3740~3748 페이지에 공지된 미세유동 장치는 파라핀 왁스만으로 이루어진 밸브를 구비하며, 상기 파라핀 왁스를 용융시키기 위한 히터를 구비한다. 그런데, 채널을 폐쇄하기 위하여 상당히 많은 양의 파라핀 왁스가 소요되고, 상기 많은 양의 파라핀 왁스를 용융시키기 위하여 상당한 대용량의 히터를 구비하여야 하므로 미세유동 장치를 소형화 및 집적화하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 파라핀 왁스의 용융까지 가열 시간이 많이 소요되고, 채널 개방 시점의 정밀한 제어가 어렵다는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기파 조사에 의해 용융되어 유체의 흐름을 제어하는 밸브를 구비한 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 시스템의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 밸브 일부분의 용융 불량으로 인한 유체 흐름 제어 불량이 방지되도록 개선된 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 시스템의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기판; 상기 기판 내부에 형성된, 유체를 이송하기 위한 채널; 상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브; 및, 상기 전자기파가 상기 밸브에 조사되는 조사 영역을 조정하기 위하여 상기 기판에 마련된 렌즈;를 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 채널에서 경화(硬化)되어 상기 채널을 폐쇄하고, 상기 전자기파의 에너지를 흡수하고 용융되어 상기 채널을 개방하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 채널에 유입 가능하게 채널 주변에 마련되고, 상기 전자기파의 에너지를 흡수하고 용융되어 상기 채널에 유입되고, 상기 채널에서 경화(硬化)되어 상기 채널을 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 상부 플레이트와 하부 플레이트를 구비하고, 상기 렌즈는 상기 상부 플레이트 또는 하부 플레이트와 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 상기 기판의 윗면 또는 아랫면에 상기 밸브와 겹쳐지는 위치에 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 전자기파를 집속(集束)하는 볼록렌즈 또는 전자기파를 발산(發散)하는 오목렌즈일 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산되며, 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세 발열입자는 소수성(疏水性) 캐리어 오일에 분산된 상태로 상기 상전이 물질과 혼합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세 발열입자는 미세 금속 산화물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 상전이 물질은 왁스, 겔, 또는 열가소성 수지일 수 있다.
바람직하게는, 상기 왁스는, 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 및 천연 왁스(natural wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 겔은, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 열가소성 수지는, COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 일 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유동 장치는 상기 기판 내부에 형성된, 유체를 수용할 수 있는 챔버(chamber)를 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유동 시스템은 상기 기판과 이격되게 위치한, 상기 밸브에 전자기파를 조사하기 위한 에너지원;을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에너지원은 레이저(laser)를 투사하는 레이저 광원을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 미세유동 시스템은 원심력에 기반한 유체 구동 압력을 상기 기판에 제공하기 위하여 상기 기판을 회전시키는 모터(motor)를 더 구비할 수 있다.
또한 본 발명은, 유체를 이송하기 위한 채널(channel)이 내부에 형성되고, 전자기파가 입사(入射)되는 측면에 렌즈가 마련된 기판을 형성하는 단계; 및, 상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위하여, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브를 상기 기판 내부에서 상기 렌즈를 통과하는 전자기파가 조사되는 영역 안에형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판을 형성하는 단계는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 준비하는 단계와, 상기 상부 플레이트의 아랫면과 상기 하부 플레이트의 윗면을 본딩(bonding)하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 밸브를 형성하는 단계는, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트가 본딩되기에 앞서서 용융된 밸브 형성 물질을 상기 상부 플레이트의 아랫면 또는 상기 하부 플레이트의 윗면에 마련되고 상기 채널과 연결된 밸브 챔버에 주입하는 단계와, 상기 밸브 형성 물질을 경화(硬化)시켜 개방된 밸브를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 장치와, 이를 구비한 미세유동 시스템과, 상기 미세유동 장치의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 미세유동 시스템을 부분적으로 확대 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2를 III-III'을 따라 절개하여 도시한 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템(100)은 회전 가능한 디스크형의 기판(111)을 구비한 미세유동 장치(110)와, 상기 미세유동 장치(110)를 지지하고 회전시키기 위한 스핀들 모터(102)와, 상기 기판(111)과 이격되게 위치한 레이저 광원(105)을 구비한다.
상기 미세유동 장치(110)는 기판(110) 내부에 유체를 수용할 수 있는 챔버(115)와, 유체를 이송하기 위한 채널(channel, 117)과, 상기 채널(117)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브(120)를 구비한다. 미세유동 장치(110)는 예컨대, 유체 시료의 원심 분리, 면역 혈청 반응, 유전자 분석 등 생화학 분야 의 특정 용도에 적합하게 챔버(115), 채널(117) 및, 밸브(120)의 배치가 결정된다. 즉, 미세유동 장치(110)는 도 1에 도시된 챔버(115), 채널(117) 및, 밸브(120)의 배치 형태에 한정되지 않으며, 그 용도에 따라 다양한 형태로 설계될 수 있다.
상기 스핀들 모터(102)는 미세구동 장치(110)의 챔버(115) 또는 채널(117)에 남겨져 있는 유체에 원심력에 기반한 구동 압력을 가하기 위하여 상기 미세유동 장치(110)를 회전시킨다. 상기 스핀들 모터(102)의 회전에 의해 상기 미세구동 장치(110)에 남겨진 유체는 기판(111)의 외주부를 향한 방향으로 펌핑(pumping)된다.
상기 레이저 광원(105)은 밸브(120)에 전자기파를 조사하기 위한 에너지원의 일 예로서, 전자기파의 일종인 레이저(L)를 상기 미세유동 장치(110)의 밸브(120)를 향해 투사하여 상기 밸브(120)에 에너지를 공급한다. 상기 레이저 광원(105)은 레이저 다이오드(LD: laser diode)를 포함할 수 있다. 상기 밸브(120)는 레이저(L) 형태로 공급되는 전자기파 에너지를 흡수하여 용융된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 밸브(120)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 유체가 흐를 수 없도록 상기 채널(117)을 폐쇄하고 있는, 소위 '폐쇄된 밸브(normally closed valve)' 이다. 상기 밸브(120)는 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)과, 상기 상전이 물질에 분산되며, 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함한다.
상기 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 상기 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변하며, 부피 팽창한다. 상기 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다.
한편, 상기 상전이 물질은 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수도 있다. 상기 겔로는, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 또는 폴리비닐아미드(polyvinylamides) 등이 채용될 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지로는, COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등이 채용될 수 있다.
상기 미세 발열입자는 대략 0.1 mm 깊이와 1 mm 폭을 갖는 미세한 채널(117)을 자유롭게 통과할 수 있게 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 갖는다. 상기 미세 발열입자는 예컨대 레이저(L) 조사와 같은 방법으로 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 상기 미세 발열입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 미세 발열입자는 Fe로 이루어진 코어와, 상기 Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 분자구조를 가질 수 있다.
통상적으로, 상기 미세 발열입자들은 캐리어 오일(carrier oil)에 분산된 상태로 보관된다. 소수성 표면구조를 갖는 상기 미세 발열입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성인 것이 바람직하다. 용융된 상전이 물질에 상기 미세 발열입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합함으로써 밸브(120)를 형성하기 위한 밸브 형성 물질(M, 도 4a 참조)을 제조할 수 있다.
상기 미세 발열입자는 상기 예로 든 중합체(polymer) 입자에 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead)의 형태도 가능하다. 또한, 상기 미세 발열입자는 예컨대, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는 HfO2 와 같은 미세 금속 산화물일 수 있다. 한편, 밸브(120)는 미세 발열입자를 반드시 포함하여야 하는 것은 아니며, 미세 발열입자 없이 상전이 물질만으로 이루어질 수도 있다.
상기 기판(111)은 서로 본딩(bonding)되는 상부 플레이트(112)와 하부 플레이트(113)를 구비하여 이루어진다. 상부 플레이트(112)와 하부 플레이트(113)는 초음파 융착에 의해, 또는 양면 접착 테이프를 양 자(112, 113) 사이에 개재하여 본딩할 수 있다. 상기 상부 플레이트(112) 및 하부 플레이트(113)는 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조할 수 있다.
상기 미세유동 시스템(100)은 미세유동 장치(110)의 상측에 레이저 광원(105)을 구비하므로, 레이저(L)는 상부 플레이트(112)를 통과하여 밸브(120)에 입사된다. 따라서, 전자기파의 통과가 용이하도록 적어도 상부 플레이트(112)는 투명한 것이 바람직하다. 한편, 상기 미세유동 장치(110)는 레이저 광원(105)으로부터 투사된 레이저(L)를 밸브(120) 측으로 집속(集束)시켜 밸브(120)의 용융 불량을 방지하는 볼록렌즈(122)를 구비한다. 상기 볼록렌즈(122)는 상기 기판(111)의 윗면에 상기 밸브(120)와 겹쳐지는 위치에 형성된다. 상기 볼록렌즈(122)는 열가소성 수지의 사출 성형에 의해 상부 플레이트(112)와 일체로 형성된다. 그러나, 본 발명은 상부 플레이트(112)와 일체로 형성된 렌즈(122)를 구비한 미세유동 장치(110)에 한정되는 것은 아니며, 기판에 부착된 렌즈를 구비한 미세유동 장치도 포함한다. 또한, 에너지원이 미세유동 장치의 아래측에 위치하고, 이에 대응하여 렌즈가 하부 플레이트에 마련된 미세유동 시스템도 본 발명에 포함된다.
상기 미세유동 장치(110)는 기판(111) 내부에 용융된 상태의 밸브(120)를 적어도 일부 수용할 수 있는 제1 및 제2 드레인(127, 128)을 구비한다. 상기 한 쌍의 드레인(drain, 127, 128)은 밸브(120)를 사이에 두고 양 측에 형성된다. 또한, 상기 미세유동 장치(110)는 채널(117)과 연결되나 채널(117)을 통한 유체 흐름을 방해하지 않는 위치에 형성된 밸브 형성 물질 수용부(125)를 구비한다. 구체적으로, 상기 밸브 형성 물질 수용부(125)는 상부 플레이트(112)의 아랫면에 그루브(groove) 형태로 형성된다. 상기 밸브 형성 물질 수용부(125)를 상기 밸브(120)를 형성하기 위해 필요한 부분으로 상세한 용도는 후술한다.
상기 레이저 광원(105)을 이용하여 채널(117)을 폐쇄하고 있는 상기 밸브(120)에 잠시동안 레이저(L)를 조사하면, 상기 밸브(120)에 포함된 미세 발열입자가 급속히 발열하여 상전이 물질이 급속히 가열된다. 따라서, 밸브(120)가 급속히 용융되어 채널(117)이 개방되고, 유체가 채널(117)을 따라 흐를 수 있는 상태가 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 미세유동 시스템(100)에서는 볼록렌즈(122) 가 레이저 광원(105)에서 투사된 레이저(L)를 밸브(120)로 집속(集束)시켜 주므로 밸브(120)의 일부분이 용융되지 않아 채널(117)이 완전히 개방되지 않는 작동 불량이 방지된다. 또한, 레이저(L)가 집속(集束)되므로 비교적 저출력의 레이저 광원(105)을 채용한다 하더라도 밸브(120)의 신뢰성 있는 밸브(120) 작동이 보장된다. 또한, 레이저 광원(105) 측에 렌즈 및 경통을 장착할 필요가 없고, 렌즈(122)는 사출 성형에 의해 상부 플레이트(112)와 일체로 형성할 수 있으므로 미세유동 시스템(100)의 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 미세유동 시스템의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템(100, 도 3 참조)을 제조하기 위하여 하부 플레이트(113)와 상부 플레이트(112)를 준비한다. 상기 하부 플레이트(113)는 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조할 수 있다. 상기 하부 플레이트(113)의 윗면에는 채널(117)과, 상기 채널(117) 상에서 일정 간격 이격된 한 쌍의 드레인(127, 128)을 형성한다.
상기 상부 플레이트(112)는 윗면(112a)에 볼록렌즈(122)가 일체로 형성되도록 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조한다. 상기 볼록렌즈(122)는 상부 플레이트(112)와 하부 플레이트(113)를 접착하였을 때 한 쌍의 드레인(127, 128) 사이에 배치된다. 상기 상부 플레이트(112)의 아랫면(112b)에는 밸브 형성 물질 수용부(125)를 형성한다. 상기 밸브 형성 물질 수용부(125)에는 용융된 밸브 형성 물질(M)을 주입한 후 경화(硬化)시킨다. 상술한 바와 같이 밸브 형성 물질(M)은 용융 된 상전이 물질과 미세 발열입자를 혼합하여 제조되며, 경화되면 밸브 형성 물질 수용부(125)에 들러붙는다.
도 4c를 참조하면, 상기 상부 플레이트(112)의 아랫면과 하부 플레이트(113)의 윗면이 서로 대면하도록 상부 플레이트(112)와 하부 플레이트(113)를 본딩(bonding)하여 기판(111)을 형성한다. 상술한 바와 같이 본딩 방법은 초음파 융착에 의하거나 양면 접착 테이프를 이용할 수 있다. 상기 밸브 형성 물질 수용부(125)는 제1 드레인(127)과는 겹쳐지지 않고, 제2 드레인(128)과는 부분적으로 겹쳐지게 위치한다. 이로 인해 상기 채널(117) 상에서 제1 드레인(127)과 밸브 형성 물질 수용부(125) 사이에는 밸브 갭(valve gap, G)이 형성된다. 다음으로, 상기 기판(111)을 가열하는 등의 방법으로 상기 기판(111)에 에너지(E)를 공급하여 상기 밸브 형성 물질(M)을 용융시킨다. 용융된 밸브 형성 물질(M)은 채널(117)로 유입되어 일부는 밸브 갭(G)에 남겨지고, 나머지는 드레인(127, 128)으로 배출된다. 도 4d를 참조하면, 상기 밸브 갭(G)에 남겨진 밸브 형성 물질(M)이 경화되어 채널(117)을 폐쇄하는 밸브(120)가 형성된다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템을 부분적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5를 IV-IV'를 따라 절개하여 도시한 종단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 미세유동 시스템(200)은 미세유동 장치(210)와, 상기 미세유동 장치(210)와 이격되게 위치한 레이저 광원(205)을 구비한다. 상기 미세유동 장치(210)는 기판(211)과, 상기 기 판(211) 내부에 형성된 채널(217)과, 상기 채널(217)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브(220)를 구비한다.
상기 밸브(220)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 채널(217)을 폐쇄하지 않으나 전자기파 에너지를 흡수하면 상기 채널(217)을 폐쇄하는, 소위 '개방된 밸브(normally opened valve)' 이다. 상기 밸브(220)는 상전이 물질(phase transition material)과, 상기 상전이 물질에 분산되며 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함한다. 상기 밸브(220) 및 이를 형성하는 밸브 형성 물질은 도 2 및 도 3의 미세유동 시스템(100)에서 채용된 밸브(120) 및 밸브 형성물질(M)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 기판(211)은 서로 본딩(bonding)되는 상부 플레이트(212)와 하부 플레이트(213)를 구비하여 이루어진다. 상부 플레이트(212)와 하부 플레이트(213)는 초음파 융착에 의해, 또는 양면 접착 테이프를 양 자(212, 213) 사이에 개재하여 본딩할 수 있다. 상기 상부 플레이트(212) 및 하부 플레이트(213)는 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조할 수 있다. 상기 기판(211)의 내부에는 채널(217) 주변에 배치된 밸브 챔버(225)와, 상기 밸브 챔버(225)와 채널(217)을 연결하는 연결부(226)가 구비된다. 상기 밸브 챔버(225)는 밸브(220)가 수용되는 장소이다. 도 5 및 도 6에 도시된 미세유동 장치(210)에서 상기 채널(217), 밸브 챔버(225) 및, 연결부(226)는 하부 플레이트(213)의 윗면에 형성된다. 그러나, 본 발명은 도시된 것에 한정되지 않으며, 채널, 밸브 챔버 및, 연결부 중의 적어도 하나가 상부 플레이트에 형성될 수도 있다.
상기 밸브(220)는 도 2 및 도 3에 도시된 밸브(120)와 달리 기판(211) 내에서 비교적 넓은 영역을 점유하고 있다. 따라서, 레이저 광원(205)의 광 투사 단면이 밸브(220)의 점유 영역보다 좁은 경우(예컨대, 레이저 광원(205)이 하나의 레이저 다이오드를 포함하는 경우) 밸브(220)가 일부분만 용융되어 밸브 작동 불량이 야기될 수 있다. 본 발명의 미세유동 장치(210)는 이러한 밸브 작동 불량을 방지하기 위하여 레이저 광원(205)으로부터 투사된 레이저(L)를 발산시키는 오목렌즈(222)를 구비한다. 상기 오목렌즈(222)는 상기 기판(211)의 윗면에 상기 밸브(220)와 겹쳐지는 위치에 형성된다. 상기 오목렌즈(222)는 열가소성 수지의 사출 성형에 의해 상부 플레이트(212)와 일체로 형성된다. 그러나, 본 발명은 상부 플레이트(212)와 일체로 형성된 렌즈(222)를 구비한 미세유동 장치(210)에 한정되는 것은 아니며, 기판에 부착된 렌즈를 구비한 미세유동 장치도 포함한다. 또한, 에너지원이 미세유동 장치의 아래측에 위치하고, 이에 대응하여 렌즈가 하부 플레이트에 마련된 미세유동 시스템도 본 발명에 포함된다.
상기 레이저 광원(205)을 이용하여 상기 밸브(220)에 잠시동안 레이저(L)를 조사하면, 상기 밸브(220)에 포함된 미세 발열입자가 급속히 발열하여 상전이 물질이 급속히 가열된다. 따라서, 밸브(220)가 급속히 용융 팽창되어 연결부(226)를 통해 채널(217)로 유입되고 여기서 경화(硬化)되어 채널(217)이 폐쇄된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 미세유동 시스템(200)에서는 오목렌즈(222)가 레이저 광원(205)에서 투사된 레이저(L)를 발산시켜 밸브(220)의 모든 영역에 레이저(L)가 입사되게 해주므로 밸브(220)의 일부분이 용융되지 않아 채널(217)이 폐쇄되지 않 는 작동 불량이 방지된다. 따라서, 레이저 광원(205)을 구성하는데 필요한 레이저 다이오드의 개수를 줄일 수 있다. 또한, 레이저 광원(205) 측에 렌즈 및 경통을 장착할 필요가 없고, 렌즈(222)는 사출 성형에 의해 상부 플레이트(212)와 일체로 형성할 수 있으므로 미세유동 시스템(200)의 제조 비용이 절감될 수 있다.
상기 미세유동 장치(210)는 채널(217), 연결부(226), 및 밸브 챔버(225)를 구비한 하부 플레이트(213)와, 오목렌즈(222)를 구비한 상부 플레이트(212)를 준비하고, 상기 하부 플레이트(213)의 밸브 챔버(225)에 용융된 밸브 형성 물질(M, 도 4b 참조)를 주입한 후 경화시켜 밸브(22)를 형성하며, 상기 상부 플레이트(212)의 아랫면과 하부 플레이트(213)의 윗면이 서로 대면하도록 상부 플레이트(212)와 하부 플레이트(213)를 본딩(bonding)하여 제조한다. 상기 본딩 방법은 초음파 융착에 의하거나 양면 접착 테이프를 이용할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 미세유동 시스템은 전자기파를 조사하여 채널을 개방하거나 폐쇄하는 밸브를 구비하여 반응 시간이 빠른 밸브를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판에 렌즈를 구비하여 밸브 일부분의 용융 불량으로 인한 유체 흐름 제어 불량이 방지된다. 또한, 렌즈를 기판에 형성함으로 인해 전자기파 를 투사하는 에너지원에는 렌즈, 경통 등의 구성을 생략할 수 있다. 따라서, 미세유동 시스템의 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (35)

  1. 기판;
    상기 기판 내부에 형성된, 유체를 이송하기 위한 채널;
    상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브; 및,
    상기 전자기파가 상기 밸브에 조사되는 조사 영역을 조정하기 위하여 상기 기판에 마련된 렌즈;를 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 채널에서 경화(硬化)되어 상기 채널을 폐쇄하고, 상기 전자기파의 에너지를 흡수하고 용융되어 상기 채널을 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 채널에 유입 가능하게 채널 주변에 마련되고, 상기 전자기파의 에너지를 흡수하고 용융되어 상기 채널에 유입되고, 상기 채널에서 경화(硬化)되어 상기 채널을 폐쇄하도록 구성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상부 플레이트와 하부 플레이트를 구비하고, 상기 렌즈는 상기 상부 플레이트 또는 하부 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 기판의 윗면 또는 아랫면에 상기 밸브와 겹쳐지는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 전자기파를 집속(集束)하는 볼록렌즈 또는 전자기파를 발산(發散)하는 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산되며, 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 소수성(疏水性) 캐리어 오일에 분산된 상태로 상기 상전이 물질과 혼합되는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 미세 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 미세 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 상전이 물질은 왁스, 겔, 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 왁스는, 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 및 천연 왁스(natural wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 겔은, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는, COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스쳄.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 내부에 형성된, 유체를 수용할 수 있는 챔버(chamber)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 이격되게 위치한, 상기 밸브에 전자기파를 조사하기 위한 에너지원;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 에너지원은 레이저(laser)를 투사하는 레이저 광원을 포함한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  20. 제1 항에 있어서,
    원심력에 기반한 유체 구동 압력을 상기 기판에 제공하기 위하여 상기 기판을 회전시키는 모터(motor)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템.
  21. 유체를 이송하기 위한 채널(channel)이 내부에 형성되고, 전자기파가 입사(入射)되는 측면에 렌즈가 마련된 기판을 형성하는 단계; 및,
    상기 채널을 따라 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위하여, 전자기파 에너지에 의해 용융되는 상전이 물질(phase transition material)을 포함하는 밸브를 상기 기판 내부에서 상기 렌즈를 통과하는 전자기파가 조사되는 영역 안에 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 기판의 표면에 부착되거나, 상기 기판과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 기판을 형성하는 단계는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 준비하는 단계와, 상기 상부 플레이트의 아랫면과 상기 하부 플레이트의 윗면을 본딩(bonding)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 밸브를 형성하는 단계는, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트가 본딩되기에 앞서서 용융된 밸브 형성 물질을 상기 상부 플레이트의 아랫면 또는 상기 하부 플레이트의 윗면에 마련되고 상기 채널과 연결된 밸브 챔버에 주입하는 단계 와, 상기 밸브 형성 물질을 경화(硬化)시켜 개방된 밸브를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  25. 제23 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 상부 플레이트 또는 하부 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 렌즈 및 이와 일체로 형성된 상부 플레이트 또는 하부 플레이트는 열가소성 수지를 성형하여 만드는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  27. 제21 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 상전이 물질에 분산되며, 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 소수성(疏水性) 캐리어 오일에 분산된 상태로 상기 상전이 물질과 혼합되는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 미세 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 미세 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  31. 제27 항에 있어서,
    상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  32. 제21 항에 있어서,
    상기 상전이 물질은 왁스, 겔, 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 왁스는, 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁 스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 및 천연 왁스(natural wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 겔은, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
  35. 제32 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는, COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone), 및 PVDF(polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 시스템의 제조방법.
KR1020070043026A 2007-05-03 2007-05-03 미세유동 시스템 및,이의 제조방법 KR101258434B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070043026A KR101258434B1 (ko) 2007-05-03 2007-05-03 미세유동 시스템 및,이의 제조방법
EP08155480A EP2030686B1 (en) 2007-05-03 2008-04-30 Microfluidic Device and Microfluidic System with the Same
US12/114,214 US7981385B2 (en) 2007-05-03 2008-05-02 Microfluidic device and microfluidic system with the same
US13/157,816 US8221704B2 (en) 2007-05-03 2011-06-10 Microfluidic device and microfluidic system with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070043026A KR101258434B1 (ko) 2007-05-03 2007-05-03 미세유동 시스템 및,이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080097763A true KR20080097763A (ko) 2008-11-06
KR101258434B1 KR101258434B1 (ko) 2013-05-02

Family

ID=39939657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070043026A KR101258434B1 (ko) 2007-05-03 2007-05-03 미세유동 시스템 및,이의 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US7981385B2 (ko)
EP (1) EP2030686B1 (ko)
KR (1) KR101258434B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100898022B1 (ko) * 2007-12-21 2009-05-19 한국전기연구원 랩온어칩
KR100955481B1 (ko) * 2008-05-14 2010-04-30 삼성전자주식회사 밸브 유닛, 이를 구비한 미세유동장치, 및 상기 밸브유닛의 제조방법
WO2013069942A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic apparatus and microfluidic system having the same
WO2014088312A1 (ko) * 2012-12-05 2014-06-12 성균관대학교산학협력단 유공 폐쇄막을 이용한 박막 밸브 장치

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8715446B2 (en) * 2004-10-13 2014-05-06 Rheonix, Inc. Latent solvent-based microfluidic apparatus, methods, and applications
KR101258434B1 (ko) * 2007-05-03 2013-05-02 삼성전자주식회사 미세유동 시스템 및,이의 제조방법
GB2468111A (en) * 2009-02-23 2010-08-25 Univ Dublin City Multilayer Fluidic Device
KR101130698B1 (ko) * 2009-11-03 2012-04-02 삼성전자주식회사 밸브 유닛과 이를 구비한 미세유동장치 및 밸브 유닛의 구동방법
KR20110056168A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 삼성전자주식회사 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법
KR101422573B1 (ko) * 2009-11-26 2014-07-25 삼성전자 주식회사 원심력기반의 미세유동장치 및 이를 이용한 면역혈청검사방법
TWI456196B (zh) 2012-04-24 2014-10-11 Ind Tech Res Inst 檢體免疫分析檢測裝置
TWI499779B (zh) 2013-07-04 2015-09-11 Ind Tech Res Inst 檢測晶片及其使用方法
KR102176587B1 (ko) 2013-10-15 2020-11-10 삼성전자주식회사 시료분석장치, 시료분석방법, 및 밸브의 동적 작동 방법
USD841186S1 (en) * 2015-12-23 2019-02-19 Tunghai University Biochip
CN109982731B (zh) 2016-10-03 2022-08-19 泰尔茂比司特公司 离心流体分离设备
CA3045334C (en) * 2016-12-01 2023-11-21 Berkeley Lights, Inc. Apparatuses, systems and methods for imaging micro-objects
WO2019187294A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 富士フイルム株式会社 チップ、混合装置及び混合方法
CN108591610B (zh) * 2018-04-27 2024-04-23 湖南乐准智芯生物科技有限公司 一种微流控系统及微阀、控制方法
CN108679301B (zh) * 2018-09-06 2019-01-08 湖南乐准智芯生物科技有限公司 一种微阀与液体之间的隔离系统、控制方法及生物芯片
CN111558402B (zh) * 2020-03-10 2021-05-11 青岛英赛特生物科技有限公司 一种气压驱动的离心式微流控检测芯片
CN111205966B (zh) 2020-04-18 2020-07-21 博奥生物集团有限公司 样本提取芯片和生物反应装置
KR102559413B1 (ko) * 2020-10-19 2023-07-26 한국과학기술원 미세유체칩용 왁스 밸브, 이를 포함하는 미세유체칩 및 미세유체칩을 이용한 시료 분석 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3469585B2 (ja) * 1997-05-23 2003-11-25 ガメラ バイオサイエンス コーポレイション ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法
US6100541A (en) 1998-02-24 2000-08-08 Caliper Technologies Corporation Microfluidic devices and systems incorporating integrated optical elements
US6375901B1 (en) 1998-06-29 2002-04-23 Agilent Technologies, Inc. Chemico-mechanical microvalve and devices comprising the same
US6778724B2 (en) * 2000-11-28 2004-08-17 The Regents Of The University Of California Optical switching and sorting of biological samples and microparticles transported in a micro-fluidic device, including integrated bio-chip devices
WO2002046721A2 (en) * 2000-12-08 2002-06-13 Burstein Technologies, Inc. Optical discs for measuring analytes
JP3548858B2 (ja) 2001-01-22 2004-07-28 独立行政法人産業技術総合研究所 流量の制御方法及びそれに用いるマイクロバルブ
EP1434685A1 (en) * 2001-10-08 2004-07-07 California Institute Of Technology Microfabricated lenses, methods of manufacture thereof, and applications therefor
US20030156991A1 (en) * 2001-10-23 2003-08-21 William Marsh Rice University Optomechanically-responsive materials for use as light-activated actuators and valves
US6679279B1 (en) * 2002-07-10 2004-01-20 Motorola, Inc. Fluidic valve having a bi-phase valve element
WO2004050242A2 (en) * 2002-12-04 2004-06-17 Spinx, Inc. Devices and methods for programmable microscale manipulation of fluids
US20070092409A1 (en) 2005-10-21 2007-04-26 Beatty Christopher C Reconfigurable valve using optically active material
KR100851980B1 (ko) * 2006-09-05 2008-08-12 삼성전자주식회사 열 활성 유닛을 구비한 원심력 기반의 미세유동 장치, 이를포함하는 미세유동 시스템 및 상기 미세유동 시스템의구동방법
KR101258434B1 (ko) * 2007-05-03 2013-05-02 삼성전자주식회사 미세유동 시스템 및,이의 제조방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100898022B1 (ko) * 2007-12-21 2009-05-19 한국전기연구원 랩온어칩
KR100955481B1 (ko) * 2008-05-14 2010-04-30 삼성전자주식회사 밸브 유닛, 이를 구비한 미세유동장치, 및 상기 밸브유닛의 제조방법
WO2013069942A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic apparatus and microfluidic system having the same
WO2014088312A1 (ko) * 2012-12-05 2014-06-12 성균관대학교산학협력단 유공 폐쇄막을 이용한 박막 밸브 장치
KR101439483B1 (ko) * 2012-12-05 2014-09-15 매쓰파워 주식회사 유공 폐쇄막을 이용한 박막 밸브 장치
US10307758B2 (en) 2012-12-05 2019-06-04 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Thin film valve apparatus using a fluid hole closing membrane
US10682646B2 (en) 2012-12-05 2020-06-16 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Thin film valve apparatus using a fluid hole closing membrane

Also Published As

Publication number Publication date
US20110262321A1 (en) 2011-10-27
KR101258434B1 (ko) 2013-05-02
US20080274015A1 (en) 2008-11-06
EP2030686A2 (en) 2009-03-04
EP2030686B1 (en) 2011-10-26
EP2030686A3 (en) 2009-09-23
US8221704B2 (en) 2012-07-17
US7981385B2 (en) 2011-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101258434B1 (ko) 미세유동 시스템 및,이의 제조방법
EP1920843B1 (en) Valve unit, microfluidic device with the valve unit, and microfluidic substrate
KR101578149B1 (ko) 미세유체 제어용 밸브 유닛, 및 이의 제조방법
KR101130698B1 (ko) 밸브 유닛과 이를 구비한 미세유동장치 및 밸브 유닛의 구동방법
US8191715B2 (en) Centrifugal force-based microfluidic device and microfluidic system including the same
JP5171153B2 (ja) バルブユニット、これを備えた反応装置、及びチャンネルにバルブを形成する方法
US8119079B2 (en) Microfluidic apparatus having fluid container
US8105551B2 (en) Microfluidic device and method of fabricating the same
KR100763924B1 (ko) 밸브 유닛, 이를 구비한 반응 장치 및, 채널에 밸브를형성하는 방법
KR101391736B1 (ko) 미세유동 밸브, 상기 미세유동 밸브의 제조 방법 및 상기미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 장치
EP2119505B1 (en) Method of fabricating a valve unit
KR101473871B1 (ko) 미세유체 제어용 밸브 유닛의 제조방법, 미세유체 제어용밸브 유닛 및, 상기 밸브 유닛을 구비한 미세유동 장치

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: 20160330

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 7