KR20090014871A - Microfluidic valve, manufacturing process of the microfluidic valve and microfluidic device comprising the microfluidic valve - Google Patents

Microfluidic valve, manufacturing process of the microfluidic valve and microfluidic device comprising the microfluidic valve Download PDF

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Abstract

A microfluidic valve, a method for preparing the microfluidic valve, and a microfluidic apparatus containing the microfluidic valve are provided to minimize the effect of the manufacturing process of a microfluidic valve on other elements by omitting the heating process of the entire platform. A microfluidic valve(10) comprises a platform(100) which comprises two substrates(110, 120) adhered so as to face each other; a channel(20) which is formed in a first depth so as to allow fluid to flow between the two substrates; a valve gap which is arranged in at least some segment of section of the channel and has a second depth shallow than the first depth; and a valve plug(33) which is arranged in so as to fill the valve gap and comprises a valve material comprising a plurality of heat radiating particles, wherein the heat radiating particles absorbs the electromagnetic wave on a phase transfer material of solid stage to radiate heat in such an amount for melting the phase transfer material.

Description

미세유동 밸브, 상기 미세유동 밸브의 제조 방법 및 상기 미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 장치{Microfluidic valve, manufacturing process of the microfluidic valve and microfluidic device comprising the microfluidic valve} Microfluidic valve, manufacturing process of the microfluidic valve and microfluidic device comprising the microfluidic valve

본 발명은 미세유동 밸브에 관한 것으로, 더 상세하게는 플랫폼 내의 구조물을 따라 흐르는 유체의 흐름을 통제하기 위한 미세유동 밸브와 상기 미세유동 밸브의 제조 방법, 그리고 상기 미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a microfluidic valve, and more particularly, to a microfluidic valve for controlling the flow of a fluid flowing along a structure in a platform, a method of manufacturing the microfluidic valve, and a microfluidic device including the microfluidic valve. It is about.

일반적으로 작은 부피의 유체를 조작하여 생물학적 또는 화학적인 반응을 수행하는 장치를 미세유동 장치라 한다. 미세유동 장치는 칩, 디스크 등 다양한 형상의 플랫폼 내에 배치된 미세유동 구조물을 포함하고, 미세유동 구조물은 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널 및 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브를 포함하고, 이들의 다양한 조합에 의해 만들어질 수 있다.In general, a device that performs a biological or chemical reaction by manipulating a small volume of fluid is called a microfluidic device. Microfluidic devices include microfluidic structures disposed in platforms of various shapes, such as chips and discs, and microfluidic structures include chambers capable of confining fluids, channels through which fluids can flow, and valves capable of regulating the flow of fluids. It may include, and be made by various combinations thereof.

소형의 칩(chip) 내에서 생화학적 반응을 포함한 실험을 수행할 수 있도록, 칩 형태의 플랫폼에 미세유동 구조물을 배치하고 여러 단계의 유체 처리 및 조작을 수행할 수 있도록 제작된 장치를 랩온어칩(lab-on-a chip)이라 한다. 미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하기 위해서는 구동 압력이 필요한데, 구동 압력으로서 모세관압이 이용되기도 하고, 별도의 펌프에 의한 압력이 이용되기도 한다. 최근에는 디스크 형상의 플랫폼에 미세유동 구조물을 배치하고 원심력을 이용하여 유체를 이동시키며 일련의 작업을 수행하는 디스크형 미세유동장치들이 제안되고 있다. 이를 일컬어 랩씨디(Lab CD) 또는 랩온어디스크(Lab-on a disk)라 하기도 한다. In order to perform experiments involving biochemical reactions in a small chip, a lab-on-a-chip is designed to place microfluidic structures on a chip-like platform and perform various stages of fluid processing and manipulation. It is called a lab-on-a chip. The driving pressure is required to transfer the fluid in the microfluidic structure. Capillary pressure may be used as the driving pressure, or a pressure by a separate pump may be used. Recently, disc-type microfluidic devices have been proposed for disposing a microfluidic structure on a disc-shaped platform, moving a fluid using centrifugal force, and performing a series of operations. This is also known as a Lab CD or a Lab-on a disk.

랩온어칩 또는 랩온어디스크 등의 미세유동 장치에서 복잡한 작업을 수행하기 위해서는 여러 부분에 배치되어 유체의 흐름을 개별적으로 제어할 수 있는 다수의 미세유동 밸브가 요구된다. 아울러, 미세유동 장치를 양산하기 위해서는 챔버, 채널 등의 다른 구조물과 함께 상기 미세유동 밸브를 효율적으로 제조할 수 있는 제조 방법이 요구된다. In order to perform complex tasks in a microfluidic device such as a lab-on-a-chip or a lab-on-a-disc, a plurality of microfluidic valves which are disposed at various parts and individually control the flow of fluid are required. In addition, in order to mass-produce a microfluidic device, a manufacturing method capable of efficiently manufacturing the microfluidic valve together with other structures such as a chamber and a channel is required.

한편, 상온에서 고체이고 고온에서 용융되는 상전이 물질을 이용하여 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 제안되고 있다. 2004년 발행된 Anal. Chem. Vol. 76의 1824~1831 페이지에 게재된 생화학 반응용 기판과, 동일 문헌의 3740~3748 페이지에 게재된 생화학 반응용 기판은 파라핀 왁스만으로 이루어진 밸브를 구비하며, 상기 파라핀 왁스를 용융시키기 위한 가열 수단을 구비한다. 그런데, 여기에 구비된 밸브는 미세 채널을 폐쇄하기 위하여 상당히 많은 양의 파라핀 왁스가 소요되고, 상기 많은 양의 파라핀 왁스를 용융시키기 위하여 큰 가열 수단을 구비하여야 하므로 생화학 반응용 기판을 소형화 및 집적화하기 어렵다. 또한, 파라핀 왁스의 용융까지 가열 시간이 많이 소요되고, 채널 개방 시점을 정밀하게 제어하기가 어렵다. On the other hand, a valve for controlling the flow of the fluid using a phase change material that is solid at room temperature and melted at high temperature has been proposed. Anal. Published in 2004. Chem. Vol. The substrate for biochemical reaction published on pages 1824 to 1831 of 76 and the substrate for biochemical reaction published on pages 3740 to 3748 of the same document are provided with a valve consisting of only paraffin wax and provided with heating means for melting the paraffin wax. do. However, the valve provided therein requires a considerable amount of paraffin wax to close the microchannel, and a large heating means must be provided to melt the large amount of paraffin wax, thereby miniaturizing and integrating the substrate for biochemical reaction. it's difficult. In addition, it takes a lot of heating time to melt the paraffin wax, and it is difficult to precisely control the channel opening time.

본 발명은 플랫폼 내의 구조물을 따라 흐르는 유체의 흐름을 통제하는 동작을 외부의 전자기파 에너지원에 의해 신속하고 정확하게 수행하는 미세유동 밸브 및 이를 포함하는 미세유동 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a microfluidic valve and a microfluidic device including the same, which quickly and accurately perform an operation of controlling a flow of a fluid flowing along a structure in a platform by an external electromagnetic wave energy source.

또한, 본 발명은 상기 미세유동 밸브의 신뢰성을 높이면서도 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 특히, 본 발명은 상기 미세유동 밸브가 적용된 미세유동 장치를 제조할 때 상기 미세유동 밸브의 제조를 위한 공정이 다른 구성요소에 미칠 수 있는 영향을 최소화하는 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a method of efficiently manufacturing while increasing the reliability of the microfluidic valve. In particular, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method for minimizing the effect that the process for manufacturing the microfluidic valve may have on other components when the microfluidic valve is applied.

본 발명에 따른 미세유동 밸브는, 서로 마주보게 접합된 두 개의 기판을 포함하는 플랫폼; 상기 두 기판 사이에 유체가 흐를 수 있도록 제1 깊이로 형성된 채널; 상기 채널의 적어도 일부 구간에 배치되고, 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이로 형성된 밸브 간극; 및 상기 밸브 간극을 메우도록 배치되고, 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 밸브 물질로 이루어진, 밸브 플러그를 포함한다.The microfluidic valve according to the present invention includes a platform including two substrates bonded to each other; A channel formed to a first depth to allow fluid to flow between the two substrates; A valve gap disposed in at least a portion of the channel and formed to a second depth shallower than the first depth; And a valve plug disposed to fill the valve gap, the valve plug including a plurality of exothermic particles mixed with a plurality of exothermic particles absorbing electromagnetic waves in a phase change material having a solid state at room temperature to release heat to melt the phase change material. It includes.

상기 두 개의 기판은 적어도 상기 채널 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합될 수 있다. 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 채널 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합될 수도 있다. The two substrates may be bonded to each other at least a portion including the outer periphery of the channel. At least one of the two substrates may have a protruding pattern formed along the outer periphery of the channel, and the surface of the protruding pattern may be bonded to the surface of the opposing substrate.

한편, 상기 미세유동 밸브는 상기 채널에 인접하게 배치되어 상기 밸브 플러그를 형성할 밸브 물질을 수용하고 용융된 상기 밸브 물질이 이동할 수 있도록 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 두 개의 기판은 적어도 상기 채널 및 상기 밸브 물질 챔버의 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합될 수 있다. 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 채널 및 상기 밸브 물질 챔버의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합될 수도 있다.On the other hand, the microfluidic valve may further include a valve material chamber disposed adjacent to the channel to receive valve material to form the valve plug and to be connected to the valve gap to allow the molten valve material to move. In this case, the two substrates may be joined to each other at least a portion including the channel and the outside of the valve material chamber. At least one of the two substrates has a protruding pattern formed along the periphery of the channel and the valve material chamber, and the surface of the protruding pattern may be bonded to the surface of the opposing substrate.

상기 상전이 물질은 왁스(wax), 겔(gel), 또는 열가소성 수지일 수 있다. 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. 상기 겔은 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 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 하나일 수 있다.The phase change material may be a wax, a gel, or a thermoplastic resin. The wax may be at least one selected from the group consisting of paraffin wax, microcrystalline wax, synthetic wax, and natural wax. The gel may be at least one selected from the group consisting of polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, and polyvinylamides. The thermoplastic resin is COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), POM (polyoxymethylene), PFA (perfluoralkoxy), PVC (polyvinylchloride), PP (polypropylene), PET (polyethylene terephthalate) ), At least one selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polysulfone (PSU), and polyvinylidene fluoride (PVDF).

상기 발열 입자는 금속 산화물 입자일 수 있다. 상기 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)일 수도 있다. The exothermic particles may be metal oxide particles. The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, and HfO 2 . The micro heating particles may be polymer particles, quantum dots, or magnetic beads.

본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 방법은, 서로 마주보는 두면 사이에 제1 깊이의 채널과 상기 채널의 적어도 일부 구간에 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이의 밸브 간극이 형성되도록 하는 입체 구조물을 갖는 상부 및 하부 기판을 마련하는 단계 (a); 상기 하부 기판의 상기 밸브 간극에 대응되는 위치에 용융된 밸브 물질을 배치하고 응고시키는 단계 (b); 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 서로 접합하여 플랫폼을 형성하는 단계 (c); 상기 플랫폼 외부로부터 상기 밸브 물질에 전자기파를 조사하여 상기 밸브 물질을 용융시켜 상기 밸브 간극을 메우게 한 후 다시 응고시켜 밸브 플러그를 형성하는 단계 (d)를 포함한다. 여기서 상기 밸브 물질은 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 것일 수 있다. The method of manufacturing a microfluidic valve according to the present invention includes a three-dimensional structure in which a channel gap having a first depth and a valve gap having a second depth shallower than the first depth is formed in at least a portion of the channel between two surfaces facing each other. (A) preparing an upper and a lower substrate having a; Disposing and solidifying the molten valve material at a position corresponding to the valve gap of the lower substrate; (C) bonding the upper substrate and the lower substrate to each other to form a platform; (D) irradiating electromagnetic material to the valve material from outside the platform to melt the valve material to fill the valve gap, and then solidify the valve material to form a valve plug. Here, the valve material may be a mixture of a plurality of exothermic particles absorbing electromagnetic waves in a phase change material having a solid state at room temperature to release heat to melt the phase change material.

상기 단계 (a)에서, 상면에 상기 채널 및 상기 밸브 간극을 형성하는 입체 구조물이 형성된 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련할 수 있다. 또한, 상기 단계 (a)에서, 상면에 상기 채널, 상기 밸브 간극 및 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 형성하는 입체 구조물이 형성된 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고, 상기 단계 (b)에서, 상기 밸브 물질 챔버 내에 밸브 물질을 배치하고, 상기 단계 (d)에서, 상기 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 간극으로 이동하여 상기 밸브 간극을 메우도록 할 수도 있다.In the step (a), a lower substrate having a three-dimensional structure forming the channel and the valve gap is formed on the upper surface, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure. Further, in the step (a), a lower substrate having a three-dimensional structure formed on the upper surface to form a valve material chamber connected to the channel, the valve gap and the valve gap, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure; And in step (b), dispose the valve material in the valve material chamber, and in step (d), the molten valve material may move into the valve gap to fill the valve gap.

상기 상부 및 하부 기판 접합의 신뢰성을 높이기 위한 첫 번째 방안으로, 상기 단계 (a)에서, 상기 입체 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 더 포함하는 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물과 상기 돌출 패턴을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고, 상기 단계 (c)에서, 상기 하부 기판의 돌출 패턴 표면에 접착제를 도포하고 상기 상부 기판으로 상기 하부 기판을 덮어 접착할 수 있다. 두 번째 방안으로는, 상기 단계 (a)에서, 상기 입체 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 더 포함하는 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물과 상기 돌출 패턴을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고, 상기 단계 (c)에서, 상기 상부 기판에 상기 돌출 패턴에 대응되는 형태로 접착제를 도포하고 상기 상부 기판으로 상기 하부 기판을 덮어 접착할 수도 있다. 이 경우, 상기 단계 (c)에서 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 접착제를 도포할 수 있다.As a first method for increasing the reliability of the upper and lower substrate bonding, in the step (a), the lower substrate further comprises a protrusion pattern formed along the periphery of the three-dimensional structure, at least the three-dimensional structure and the protrusion pattern An upper substrate may be provided to cover an area including the upper substrate, and in step (c), an adhesive may be applied to a surface of the protruding pattern of the lower substrate, and the lower substrate may be covered and adhered to the upper substrate. In a second method, in step (a), a lower substrate further comprising a protrusion pattern formed along the outer periphery of the three-dimensional structure, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure and the protrusion pattern, In the step (c), an adhesive may be applied to the upper substrate in a form corresponding to the protruding pattern, and the upper substrate may be covered with the upper substrate and bonded. In this case, the adhesive may be applied using the inkjet printing method in the step (c).

한편, 밸브 물질 챔버를 구비한 형태의 미세유동 밸브의 제조에 있어서는, 상기 단계 (d)에서, 상기 밸브 물질 챔버 내의 밸브 물질 중 일부가 기화될 때까지 전자기파를 조사하고, 기화된 증기의 압력에 의해 용융된 밸브 물질을 상기 밸브 간극으로 이동시킬 수 있다. On the other hand, in the manufacture of a microfluidic valve having a valve material chamber, in step (d), electromagnetic waves are irradiated until some of the valve material in the valve material chamber is vaporized, and the pressure of the vaporized vapor is reduced. The molten valve material can thereby be moved into the valve gap.

본 발명에 따른 미세유동 장치는, 서로 마주보게 접합된 두 개의 기판을 포함하는 플랫폼; 및 상기 플랫폼 내에 배치되고 미세유체의 조작을 위한 챔버, 채널 및 미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 구조물을 포함하고, 상기 미세유동 밸브는, 상기 두 기판 사이에 유체가 흐를 수 있도록 제1 깊이로 형성된 채널; 상기 채널의 적어도 일부 구간에 배치되고, 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이로 형성된 밸브 간극; 및 상기 밸브 간극을 메우도록 배치되고, 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 밸브 물질로 이루어진, 밸브 플러그를 포함한다.Microfluidic device according to the present invention, a platform comprising two substrates bonded to each other; And a microfluidic structure disposed within the platform and including a chamber, a channel and a microfluidic valve for manipulation of the microfluid, wherein the microfluidic valve is formed at a first depth to allow fluid to flow between the two substrates. channel; A valve gap disposed in at least a portion of the channel and formed to a second depth shallower than the first depth; And a valve plug disposed to fill the valve gap, the valve plug including a plurality of exothermic particles mixed with a plurality of exothermic particles absorbing electromagnetic waves in a phase change material having a solid state at room temperature to release heat to melt the phase change material. It includes.

상기 두 개의 기판은 적어도 상기 미세유동 구조물의 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합된 것일 수 있다. 나아가, 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 미세유동 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합된 것일 수 있다. The two substrates may be bonded to each other at least a portion including the outer periphery of the microfluidic structure. Furthermore, at least one of the two substrates may have a protruding pattern formed along the periphery of the microfluidic structure, and the surface of the protruding pattern may be bonded to the surface of the opposing substrate.

한편, 상기 채널에 인접하게 배치되어 상기 밸브 플러그를 형성할 밸브 물질을 수용하고 용융된 상기 밸브 물질이 이동할 수 있도록 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 더 포함할 수 있다. The valve material chamber may further include a valve material chamber disposed adjacent to the channel to receive the valve material to form the valve plug and to be connected to the valve gap to allow the molten valve material to move.

상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상을 가지고, 상기 플랫폼의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하는 것일 수 있다. The platform has a rotatable disk shape, and may transfer fluid in the microfluidic structure by centrifugal force due to the rotation of the platform.

본 발명에 따르면, 플랫폼 내의 구조물을 따라 흐르는 유체의 흐름을 통제하 는 동작을 외부의 전자기파 에너지원에 의해 신속하고 정확하게 수행하는 미세유동 밸브 및 이를 포함하는 미세유동 장치를 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of providing a microfluidic valve and a microfluidic device including the same to quickly and accurately perform the operation of controlling the flow of the fluid flowing along the structure in the platform by an external electromagnetic wave energy source.

또한, 본 발명은 상기 미세유동 밸브의 신뢰성을 높이면서도 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 상기 미세유동 밸브가 적용된 미세유동 장치를 제조할 때 플랫폼을 전체적으로 가열하는 공정을 배제함으로써 상기 미세유동 밸브의 제조를 위한 공정이 다른 구성요소에 미칠 수 있는 영향을 최소화하는 효과가 있다. In addition, the present invention provides a method of efficiently manufacturing while increasing the reliability of the microfluidic valve. In particular, the present invention has the effect of minimizing the effect that the process for the production of the microfluidic valve can affect other components by excluding the process of heating the platform as a whole when manufacturing the microfluidic device to which the microfluidic valve is applied. have.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;

도 1은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 한 실시예를 보이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 실시예의 단면을 보인다. 상기 도면들은 플랫폼(100) 내에서 미세유체를 조작하여 생물학적 또는 화학적 반응을 수행할 수 있는 미세유동 장치에 채용될 수 있는 미세유동 밸브(10)의 한 예를 보인다. 상기 플랫폼(100)은 직사각형의 칩(chip) 형태에서부터 디스크(disk) 형태, 부채꼴 형태 또는 사다리꼴 형태 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 상기 미세유동 밸브(10)의 채널(20) 양측은 이와 같은 플랫폼(100) 내에 배치된 챔버나 다른 채널 등의 구조물과 연결될 수 있다(도 9 참고). 1 shows an embodiment of a microfluidic valve according to the invention, and FIG. 2 shows a cross section of the embodiment shown in FIG. 1. The figures show an example of a microfluidic valve 10 that can be employed in a microfluidic device capable of manipulating a microfluid within the platform 100 to perform a biological or chemical reaction. The platform 100 may be provided in various forms such as rectangular chip form, disk form, fan form or trapezoidal form. Both sides of the channel 20 of the microfluidic valve 10 may be connected to a structure such as a chamber or another channel disposed in the platform 100 (see FIG. 9).

상기 플랫폼(100)은 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴(PMMA), PDMS, PC 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공에 적합한 소재이면 충분하다. 상기 플랫폼(100)은 두 개의 기판(110, 120)으로 이루어질 수 있다. 상부 기판(110)과 하부 기판(120)이 서로 마주보는 면에 챔버(미도시)나 채널(20) 등에 해당하는 입체 구조물(예를 들면, 음각으로 형성된 입체 구조물)을 만들고 이들을 접합함으로써 상기 플랫폼(100) 내부에 유체가 저장되거나 흐를 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 두 기판(110, 120)의 접합은 접착제 또는 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 솔벤트 본딩(solvent bonding) 초음파 용접, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. The platform 100 may be made of a plastic material such as acrylic (PMMA), PDMS, PC, etc., which is easy to mold and whose surface is biologically inert. However, the present invention is not limited thereto, and a material suitable for chemical, biological stability, optical transparency, and mechanical processing is sufficient. The platform 100 may be formed of two substrates 110 and 120. The platform is formed by forming a three-dimensional structure (for example, a three-dimensional structure formed in an intaglio) corresponding to a chamber (not shown) or a channel 20 on a surface where the upper substrate 110 and the lower substrate 120 face each other, and bonding them. It may provide a space in which the fluid can be stored or flow inside the (100). Bonding of the two substrates 110 and 120 may be performed by various methods, such as adhesive or solvent bonding ultrasonic welding or laser welding using an adhesive or a double-sided adhesive tape.

본 실시예에 따르면, 미세유동 밸브(10)는 제1 깊이(D1)의 채널(20)과 상기 채널(20)의 일부 구간에 배치되고, 상기 제1 깊이(D1)보다 앝은 제2 깊이(D2)를 갖는 밸브 간극(G)을 포함한다. 상기 밸브 간극(G)은 상기 채널(20)의 바닥으로부터 융기된 밸브 간극 형성부(21)의 상면과 상기 플랫폼(100)의 상부 기판(120)의 저면에 의해 정의된다. 상기 밸브 간극(G)의 깊이(D2)는 추후 상술할 밸브 물질이 용융되었을 때 모세관현상에 의해 상기 밸브 간극(G)을 메울 수 있을 정도의 크기일 수 있다. 상기 제2 깊이(D2)의 구체적인 값은 용융된 밸브 물질과 상기 상부 및 하부 기판(110, 120) 사이의 접촉각 등 여러 가지 요소를 고려하여 정해질 수 있다. 하나의 예로서, 상기 채널(20)의 깊이(D1)가 1mm 일 때, 상기 밸브 간극(G)의 깊이(D2)는 0.1mm일 수 있다.According to the present embodiment, the microfluidic valve 10 is disposed in the channel 20 of the first depth D1 and a partial section of the channel 20, and has a second depth smaller than the first depth D1. A valve gap G having a D2. The valve gap G is defined by an upper surface of the valve gap forming portion 21 raised from the bottom of the channel 20 and a bottom surface of the upper substrate 120 of the platform 100. The depth D2 of the valve gap G may be large enough to fill the valve gap G by capillary action when the valve material to be described later is melted. The specific value of the second depth D2 may be determined in consideration of various factors such as a contact angle between the molten valve material and the upper and lower substrates 110 and 120. As an example, when the depth D1 of the channel 20 is 1 mm, the depth D2 of the valve gap G may be 0.1 mm.

상기 밸브 간극(G) 내에는 상기 밸브 간극(G)을 통한 유체의 흐름을 차단하는 밸브 플러그(33)가 배치된다. 상기 밸브 플러그(33)는 상기 미세유동 밸브(10)의 제조 과정 중에 상기 밸브 간극(G) 내에 배치된 밸브 물질이 상기 플랫폼(100) 외부로부터 조사된 전자기파의 에너지에 의해 용융된 후 다시 응고되는 과정에서 상기 밸브 간극(G)을 폭 방향으로 가로질러 메우게 된다. In the valve gap G, a valve plug 33 for blocking the flow of fluid through the valve gap G is disposed. The valve plug 33 is solidified again after the valve material disposed in the valve gap G is melted by the energy of electromagnetic waves radiated from the outside of the platform 100 during the manufacturing process of the microfluidic valve 10. In the process, the valve gap G is filled across the width direction.

상기 밸브 플러그(33)를 이루는 밸브 물질은 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 것이다. 상기 상전이 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 상기 왁스는 가열되면 용융하여 액체 상태로 변한다. 상기 왁스로는, 예컨대 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 합성 왁스(synthetic wax), 또는 천연 왁스(natural wax) 등이 채용될 수 있다. The valve material constituting the valve plug 33 is a mixture of a plurality of exothermic particles absorbing electromagnetic waves and dissipating heat to melt the phase change material in a phase change material having a solid state at room temperature. The phase change material may be a wax. The wax melts when heated to turn into a liquid state. As the wax, for example, a paraffin wax, a microcrystalline wax, a synthetic wax, a natural wax, or the like can be employed.

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. The phase change material may be a gel or a thermoplastic resin. As the gel, polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polyvinylamides, or the like may be employed. In addition, the thermoplastic resin, COC (cyclic olefin copolymer), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), POM (polyoxymethylene), PFA (perfluoralkoxy), PVC (polyvinylchloride), PP (polypropylene), Polyethylene terephthalate (PET), polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polysulfone (PSU), and polyvinylidene fluoride (PVDF) may be employed.

상기 발열 입자는 상기 밸브 간극(G) 내에서 자유롭게 이동할 수 있게 1 nm 내지 100 ㎛ 의 직경을 가질 수 있다. 상기 발열 입자는 예컨대 레이저 조사와 같은 방법으로 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 왁스에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 상기 발열 입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 발열 입자는 Fe로 이루어진 코어와, 상기 Fe에 결합되어 Fe를 감싸는 복수의 계면활성성분(surfactant)을 구비한 입자 구조를 가질 수 있다. The exothermic particles may have a diameter of 1 nm to 100 μm to move freely in the valve gap G. The exothermic particles have a property of rapidly generating a high temperature when the electromagnetic wave energy is supplied by a method such as laser irradiation, and evenly dispersing the wax. The exothermic particles may have a core including a metal component and a hydrophobic surface structure to have these properties. For example, the exothermic particle may have a particle structure having a core made of Fe and a plurality of surfactants that are bonded to the Fe to surround the Fe.

통상적으로, 상기 발열 입자들은 캐리어 오일(carrrier oil)에 분산된 상태로 보관된다. 소수성 표면구조를 갖는 상기 발열 입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성인 것이 바람직하다. 용융된 상전이 물질에 상기 발열 입자들이 분산된 캐리어 오일을 부어 혼합함으로써 상기 밸브 물질을 제조할 수 있다. Typically, the exothermic particles are stored dispersed in a carrier oil. The carrier oil is also preferably hydrophobic so that the exothermic particles having a hydrophobic surface structure can be evenly dispersed. The valve material may be prepared by pouring and mixing a carrier oil in which the exothermic particles are dispersed in a molten phase change material.

상기 발열 입자는 특정한 재료로 한정되는 것은 아니며, 퀀텀 도트(quantum dot) 또는 자성비드(magnetic bead)의 형태도 가능하다. 또한, 상기 발열 입자는 예컨대, Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 또는, HfO2 와 같은 금속 산화물 입자일 수 있다. The heating particles are not limited to a specific material, and may also be in the form of quantum dots or magnetic beads. In addition, the exothermic particles may be, for example, metal oxide particles such as Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, or HfO 2 .

플랫폼(100)을 이루는 상기 상부 기판(120)과 하부 기판(110)은 서로 마주보는 면 중 일부분이 접합된 접합부(115)를 갖는다. 상기 접합부(115)는 전술한 상기 채널(20) 내의 유체가 누출되지 않도록 상기 채널(20)의 외곽을 포함한다. 상기 접합부(115)는 상기 채널(20)의 외곽을 따라 띠 형태로 형성될 수 있다. 상기 접합부(115)는 상기 두 기판(110, 120)을 접합하는 방법에 따라 여러 가지 방법에 의해서 전술한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 접착제를 이용하는 경우, 상기 상부 기판(120)의 저면 또는 상기 하부 기판(110)의 상면 중 어느 한 쪽에 잉크젯 프린 팅 등의 패터닝 방법을 이용하여 전술한 형태로 접착제를 도포하고 상기 두 기판(110, 120)을 포개어 접합할 수도 있다. The upper substrate 120 and the lower substrate 110 constituting the platform 100 has a junction portion 115 to which a portion of the surfaces facing each other are bonded. The junction 115 includes an outer portion of the channel 20 to prevent leakage of the fluid in the channel 20 described above. The junction 115 may be formed in a band shape along the outer periphery of the channel 20. The junction 115 may be formed in the above-described form by various methods depending on a method of bonding the two substrates 110 and 120. For example, in the case of using an adhesive, the adhesive is coated on the one of the bottom surface of the upper substrate 120 or the upper surface of the lower substrate 110 by using a patterning method such as inkjet printing and the like. The substrates 110 and 120 may be stacked and bonded together.

한편, 상기 접합부(115)는 상기 채널(20)의 외곽을 둘러싸도록 형성된 돌출 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 하부 기판(110) 상면에 상기 채널(20)을 정의하는 음각 구조물을 형성하고, 그 외곽을 포함하는 띠 형태의 부분이 나머지 부분보다 높게 돌출된 돌출 패턴(미도시)을 마련하고 상기 돌출 패턴의 표면이 상기 상부 기판(120)이 저면과 접합되도록 할 수 있다. 이러한 실시 형태의 특징은 이하의 도 7 내지 도 9에 대한 설명에 의해 더 명확해질 수 있을 것이다. On the other hand, the junction 115 may include a protrusion pattern (not shown) formed to surround the outer periphery of the channel 20. For example, an intaglio structure defining the channel 20 is formed on an upper surface of the lower substrate 110, and a strip-shaped portion including an outer portion thereof protrudes higher than the remaining portion to provide a protruding pattern (not shown). The surface of the protruding pattern may allow the upper substrate 120 to be bonded to the bottom surface. Features of this embodiment will become more apparent from the description of FIGS. 7 to 9 below.

전술한 미세유동 밸브(10)는 열림 밸브(normally closed valve)이다. 즉, 작동 전에는 상기 밸브 간극(G)을 막아 상기 채널(20)을 통한 유체의 흐름을 차단하고, 작동 후에는 상기 밸브 간극(G)을 개방하여 유체가 통과할 수 있도록 한다. 상기 미세유동 밸브(10)의 작동을 위해서는 상기 밸브 플러그(33)의 형성에 사용된 것과 동일한 전자기파 에너지원(미도시)을 이용할 수 있다. 상기 밸브 플러그(33)에 예컨대, 레이저 빔과 같은 전자기파를 조사하면 상기 밸브 플러그(33) 내에 분산되어 있는 발열 입자들이 그 에너지를 흡수하여 급격히 발열하고, 그 열에 의해 상기 상전이 물질이 용융되어 상기 밸브 플러그(33)를 이루던 밸브 물질이 유동성을 갖게 되고, 이때 상기 채널(20)의 일 측에 압력이 가해지면 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 간극(G) 바깥의 깊이가 더 깊은 부분으로 이동한다. 그 결과 상기 채널(20)을 통해 유체가 흐를 수 있게 된다. The microfluidic valve 10 described above is a normally closed valve. That is, the valve gap G is blocked before operation to block the flow of fluid through the channel 20, and after operation, the valve gap G is opened to allow the fluid to pass. For the operation of the microfluidic valve 10 may use the same electromagnetic energy source (not shown) used in the formation of the valve plug 33. When the valve plug 33 is irradiated with electromagnetic waves such as, for example, a laser beam, the heating particles dispersed in the valve plug 33 absorb the energy and rapidly generate heat, and the phase change material is melted by the heat, and the valve The valve material forming the plug 33 becomes fluid, and when pressure is applied to one side of the channel 20, the molten valve material moves to a deeper portion outside the valve gap G. As a result, fluid may flow through the channel 20.

전술한 미세유동 밸브(10)의 반응 시간을 측정한 실험의 결과는 다음과 같 다. 실험을 위한 테스트 칩에서 작동 유체의 압력은 46kPa로 유지하였다. 압력 유지를 위해 시린지 펌프(Havard PHD2000, USA)와 압력 센서(MPX 5500DP, Freescale semiconductor Inc., AZ, USA)를 사용하였다. 상기 전자기파 에너지원(미도시)으로는 방출파장이 808nm이고, 출력이 1.5W인 레이저 광원을 사용하였다. 미세유동 밸브(10)의 반응 시간에 관한 데이터는 고속촬영 장치(Fastcam-1024, Photron, CA, USA)의 결과물 분석을 통해 얻었다. 상기 밸브 물질로는 발열 입자로서 평균 직경 10nm의 자성 비드가 캐리어 오일에 분산된 이른바 자성유체(ferrofluid)와 파라핀 왁스를 1 대 1의 비율로 혼합한, 즉 자성 유체의 부피비가 50%인 이른바 자성 왁스를 사용하였다. 대체로 자성유체의 부피비(volume fraction)가 커지면 반응 시간이 짧아지는 추이를 보인다. 그러나, 이와 별개로 자성유체의 부피비가 70% 이상으로 커지면 밸브 플러그의 최대 허용압력(maximum hold-up pressure)이 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상기 미세유동 밸브(10)에서 밸브 플러그(33)에 포함될 자성유체의 부피비는 반응 시간에 대한 요구와 최대 허용압력에 대한 요구의 절충을 통해 정해질 수 있다. The results of the experiment measuring the reaction time of the aforementioned microfluidic valve 10 are as follows. The working fluid pressure was maintained at 46 kPa on the test chip for the experiment. A syringe pump (Havard PHD2000, USA) and a pressure sensor (MPX 5500DP, Freescale semiconductor Inc., AZ, USA) were used to maintain the pressure. As the electromagnetic wave energy source (not shown), a laser light source having an emission wavelength of 808 nm and an output power of 1.5 W was used. Data on the reaction time of the microfluidic valve 10 was obtained through analysis of the results of the high speed photographing apparatus (Fastcam-1024, Photron, CA, USA). The valve material is a so-called magnetic material, in which magnetic beads having an average diameter of 10 nm as ferrofluid dispersed in a carrier oil are mixed with ferrofluid and paraffin wax in a ratio of 1 to 1, that is, the volume ratio of magnetic fluid is 50%. Wax was used. In general, as the volume fraction of the magnetic fluid increases, the reaction time is shortened. However, apart from this, when the volume ratio of the magnetic fluid increases to 70% or more, the maximum hold-up pressure of the valve plug tends to be lowered. Therefore, the volume ratio of the magnetic fluid to be included in the valve plug 33 in the microfluidic valve 10 may be determined through a compromise between the demand for reaction time and the demand for maximum allowable pressure.

상기 미세유동 밸브(10)의 밸브 플러그에 레이저 빔을 조사하기 시작한 때로부터 상기 밸브 플러그가 용융되어 채널이 열릴 때까지의 반응 시간은 0.012초였다. 종래의 왁스 밸브의 반응 시간이 2 내지 10 초였던 점에 비교하면 월등히 빠른 반응임을 알 수 있다. The reaction time from the time when the valve plug of the microfluidic valve 10 was irradiated with a laser beam until the valve plug was melted to open the channel was 0.012 seconds. It can be seen that the reaction time of the conventional wax valve was much faster than the reaction time was 2 to 10 seconds.

도 3은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 다른 실시예를 보이고, 도 4는 상기 도 3에 도시된 실시예의 단면을 보인다. 본 실시예에 따른 미세유동 밸브(11)는 밸 브 플러그(34)를 이루게 될 밸브 물질을 저장하는 밸브 물질 챔버(22)를 더 포함할 수 있다. 상기 밸브 물질 챔버(22)는 상기 밸브 간극(G)에 인접하게 배치되고, 상기 밸브 간극(G)과 연결된다. 미세유동 밸브(11)의 제조 과정에서 상기 밸브 물질 챔버(22)에 채워진 상기 밸브 물질은 상기 플랫폼(100) 외부의 전자기파 에너지원(미도시)에 의해 용융된 상태로 상기 밸브 간극(G) 내로 이동하여 다시 응고되면서 밸브 플러그(34)를 형성한다. 이 경우, 상기 접합부(115)는 챔버(20)와 상기 밸브 물질 챔버(22)의 외곽을 따라 형성되는 것이 바람직하다. Figure 3 shows another embodiment of the microfluidic valve according to the present invention, Figure 4 shows a cross section of the embodiment shown in Figure 3 above. The microfluidic valve 11 according to the present embodiment may further include a valve material chamber 22 for storing the valve material to form the valve plug 34. The valve material chamber 22 is disposed adjacent to the valve gap G and is connected to the valve gap G. In the manufacturing process of the microfluidic valve 11, the valve material filled in the valve material chamber 22 is melted by an electromagnetic energy source (not shown) outside the platform 100 into the valve gap G. It moves and solidifies again to form the valve plug 34. In this case, the junction 115 is preferably formed along the periphery of the chamber 20 and the valve material chamber 22.

본 실시예에 따른 미세유동 밸브(11)는 상기 도 1의 실시예에 따른 미세유동 밸브(10)와 마찬가지로 열림 밸브(normally closed valve)로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 닫힘 밸브(normally open valve)로 이용될 수도 있다. 닫힘 밸브로 이용될 경우에 상기 미세유동 밸브(11)는 상기 밸브 간극(G)이 개방되고, 밸브 물질이 상기 밸브 물질 챔버(22)에 충전된 상태로 제공될 수 있다. 상기 채널(20)을 통한 유체의 흐름을 막고자 할 때, 상기 밸브 물질 챔버(22) 내의 밸브 물질에 전자기파 에너지를 가하여 용융시킨다. 상기 밸브 물질의 부피 팽창에 따른 압력으로 인해 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 간극(G)으로 이동하여 유체의 흐름을 막는다. 이때 상기 밸브 물질 챔버(22) 내의 밸브 물질에 가해지는 에너지의 양은 밸브 물질 중 일부가 기화되어 그 부피가 급격히 팽창할 수 있을 정도일 수 있다. The microfluidic valve 11 according to the present embodiment may be used as a normally closed valve as well as the microfluidic valve 10 according to the embodiment of FIG. 1, as well as a normally open valve. It may be used as. When used as a closed valve, the microfluidic valve 11 may be provided with the valve gap G open and the valve material filled in the valve material chamber 22. When trying to block the flow of fluid through the channel 20, electromagnetic energy is applied to the valve material in the valve material chamber 22 to melt. The pressure due to the volume expansion of the valve material causes the molten valve material to move into the valve gap G to block the flow of fluid. In this case, the amount of energy applied to the valve material in the valve material chamber 22 may be such that a portion of the valve material may be vaporized and its volume may expand rapidly.

이하에서는 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 방법을 설명한다. 아래의 미세유동 밸브의 제조 방법은 본 발명에 따른 미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 장치의 제조에도 적용될 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing a microfluidic valve according to the present invention will be described with reference to Examples. The method of manufacturing a microfluidic valve below may be applied to the production of a microfluidic device including a microfluidic valve according to the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 상기 도 1의 실시예에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정을 보인다. 먼저 하부 기판(110)과 상부 기판(120)을 마련한다. 하부 기판(110)의 상면에는 상기 채널(20)과 상기 밸브 간극 형성부(21)를 제공하는 입체 구조물이 마련한다. 상기 입체 구조물은 도면에 도시된 바와 같이 음각 구조물일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것이 아니라 전술한 채널(20)과 밸브 간극 형성부(21)의 폭과 깊이를 정의할 수 있는 구조물이면 충분하다. 상기와 같은 입체 구조물을 갖는 하부 기판(120)은 평판 형태의 기판을 식각 또는 절삭하여 마련할 수도 있고, 금형을 이용하여 성형할 수도 있다. 상기 상부 기판(120)은 평판 형태의 기판을 그대로 채용할 수 있다. 상기 상부 기판(120)은 전자기파에 대한 투과율이 높은 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 광학적으로 투명한 기판을 채용할 수 있다. 상기 상부 기판(120)은 적어도 상기 밸브 간극 형성부(21)와 마주보는 영역에 구멍을 가지지 않도록 한다. 상기 상부 기판(120)에서 구멍을 배제함으로써 상기 상부 기판(120)의 성형을 용이하게 하고, 구멍을 통해 유체의 누출이나 압력 손실을 방지할 수 있다.5a to 5c show the manufacturing process of the microfluidic valve according to the embodiment of FIG. First, the lower substrate 110 and the upper substrate 120 are prepared. The upper surface of the lower substrate 110 is provided with a three-dimensional structure for providing the channel 20 and the valve gap forming portion 21. The three-dimensional structure may be an intaglio structure, as shown in the figure. However, the present invention is not limited thereto, and a structure capable of defining the width and depth of the channel 20 and the valve gap forming unit 21 may be sufficient. The lower substrate 120 having the three-dimensional structure as described above may be prepared by etching or cutting a substrate having a flat plate shape, or may be molded using a mold. The upper substrate 120 may adopt a flat substrate. The upper substrate 120 preferably has a high transmittance with respect to electromagnetic waves, and more preferably, may be an optically transparent substrate. The upper substrate 120 does not have a hole at least in an area facing the valve gap forming portion 21. By removing the holes from the upper substrate 120, the molding of the upper substrate 120 may be facilitated, and leakage of the fluid or pressure loss may be prevented through the holes.

그런 다음, 상기 밸브 간극 형성부(21) 위에 소정 양의 용융된 밸브 물질(31)을 분배한다. 이때 상기 밸브 물질(31)의 양은 전술한 밸브 간극의 깊이와 폭, 그리고 요구되는 내압을 고려하여 정해질 수 있다. 밸브 물질(31) 분배 작업을 상온에서 수행할 수 있으며, 분배된 액체 상태의 밸브 물질(31)은 응고된다. Then, a predetermined amount of molten valve material 31 is dispensed onto the valve gap forming portion 21. At this time, the amount of the valve material 31 may be determined in consideration of the above-described depth and width of the valve gap, and the required internal pressure. The dispensing operation of the valve material 31 can be performed at room temperature, and the valve material 31 in the dispensed liquid state is solidified.

다음으로, 상기 상부 기판(120)과 상기 하부 기판(110)을 접합한다. 접합 방법은 전술한 바와 같이 접착제 또는 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 솔벤트 본딩(solvent bonding) 초음파 용접, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 여기서는 접착제를 이용한 방법을 예로 들어 설명한다. 상기 채널(20)의 외곽을 포함하는 접합부(115)에 접착제를 도포한다. 이때 접착제를 도포하는 면은 상기 하부 기판(110)의 상면일 수도 있고 상기 상부 기판(120)의 저면일 수도 있다. 접착제를 도포한 후에는 상기 두 기판(110, 120)을 포개고 밀착시켜 접착함으로써 플랫폼(100)을 형성한다. Next, the upper substrate 120 and the lower substrate 110 are bonded. As described above, the bonding method may be performed by various methods such as adhesion using adhesive or double-sided adhesive tape, solvent bonding ultrasonic welding, laser welding, or the like. Here, the method using an adhesive is demonstrated as an example. An adhesive is applied to the bonding portion 115 including the outside of the channel 20. In this case, the surface on which the adhesive is applied may be an upper surface of the lower substrate 110 or a bottom surface of the upper substrate 120. After applying the adhesive, the two substrates 110 and 120 are stacked and adhered to form the platform 100.

그런 다음, 상기 플랫폼(100) 외부에 마련된 전자기파 에너지원(50)을 이용하여 밸브 간극을 포함하는 영역(50A)에 전자기파를 조사한다. 상기 전자기파 에너지원(50)은 예컨대 레이저 광원일 수 있다. 그 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 상기 레이저 광원에서 조사되는 레이저는 상기 플랫폼(100) 내의 구조물 및 상기 밸브 물질을 변성시키지 않을 정도의 에너지를 가지는 것으로서, 적어도 1 mJ/pulse 이상의 출력을 가지는 펄스 레이저일 수 있고, 이와 달리 적어도 14 mW 이상의 출력을 갖는 연속파동 레이저일 수도 있다. 상기 레이저 광원에서 조사되는 레이저는 400 내지 1300 ㎚ 의 파장을 갖는 것일 수 있다. Then, the electromagnetic wave is irradiated to the region 50A including the valve gap using the electromagnetic wave energy source 50 provided outside the platform 100. The electromagnetic wave energy source 50 may be, for example, a laser light source. In that case, it may include at least one laser diode. The laser irradiated from the laser light source has an energy that does not denature the structure in the platform 100 and the valve material, and may be a pulse laser having an output of at least 1 mJ / pulse, alternatively at least 14 mW It may be a continuous wave laser having the above output. The laser irradiated from the laser light source may have a wavelength of 400 to 1300 nm.

다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자기파 에너지원(50)으로는 마이크로웨이브, 적외선, 가시광선, 자외선 및 X-선 등 다양한 파장의 전자기파 중에서 선택된 소정 파장대의 전자기파를 조사할 수 있는 장치를 적용할 수 있다. 또한, 이러한 전자기파를 근거리의 표적에 집중적으로 조사할 수 있는 장치이면 더 바람직하다. 상기 전자기파 에너지원(50)의 파장은 상기 밸브 물질에 포함된 발열 입자에 의해 흡수가 잘 되는 범위인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 전자기파 에너지 원(50)에서 전자기파를 발생시키는 소자는 발열 입자의 소재 및 표면 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto. As the electromagnetic wave energy source 50, a device capable of irradiating electromagnetic waves of a predetermined wavelength selected from electromagnetic waves having various wavelengths, such as microwave, infrared, visible light, ultraviolet ray, and X-ray, may be applied. Moreover, it is more preferable if it is the apparatus which can irradiate this electromagnetic wave intensively to a near target. The wavelength of the electromagnetic wave energy source 50 is preferably a range that is well absorbed by the heating particles contained in the valve material. Therefore, the device for generating electromagnetic waves in the electromagnetic wave energy source 50 may be appropriately selected according to the material and surface conditions of the heating particles.

상기 전자기파 에너지원(50)을 이용하여 상기 밸브 물질(31)을 밸브 간극 내에서 용융시키면 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 간극 형성부(21)와 상기 상부 기판(110) 사이에서 모세관 현상에 의해 상기 밸브 간극을 폭 방향으로 가로질러 메우고, 더 이상의 에너지가 가해지지 않으면 다시 응고되며 유체의 흐름을 막을 수 있는 밸브 플러그(33)가 형성된다. 다만, 상기 밸브 물질(31)이 밸브 플러그(33)를 형성하도록 하기 위하여, 상기 밸브 간극을 포함하는 영역(50A)에 국소적으로 열을 가하는 방법은 전술한 한 가지 방법에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 열판과 같은 열원을 상기 밸브 간극을 포함하는 영역(50A)에 국소적으로 접촉시켜 열전도에 의해 상기 밸브 물질(31) 및 상기 밸브 간극을 가열할 수도 있다.When the valve material 31 is melted in the valve gap using the electromagnetic wave energy source 50, the molten valve material may be formed by capillary action between the valve gap forming part 21 and the upper substrate 110. A valve plug 33 is formed which fills the valve gap across the width direction and solidifies again and stops the flow of fluid when no more energy is applied. However, in order for the valve material 31 to form the valve plug 33, the method of locally applying heat to the region 50A including the valve gap is not limited to the above-described one method. For example, a heat source such as a hot plate may be locally contacted with the region 50A including the valve gap to heat the valve material 31 and the valve gap by heat conduction.

도 6a 내지 도 6c는 상기 도 3의 실시예에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정을 보인다. 전술한 실시예와 마찬가지로 먼저 상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 마련한다. 하부 기판(110)을 마련할 때는 전술한 채널(20) 및 밸브 간극 형성부(21) 외에 밸브 물질 챔버(22)를 정의하는 입체 구조물을 더 가지도록 한다. 상기 밸브 물질 챔버(22) 역시 음각 구조물에 의해 제공될 수 있다. 다음으로, 소정 양의 용융된 밸브 물질(32)을 상기 밸브 물질 챔버(22) 내에 분배한다. 이 과정 역시 상온에서 이루어질 수 있다. 6a to 6c show the manufacturing process of the microfluidic valve according to the embodiment of FIG. As in the above-described embodiment, first, the upper substrate 120 and the lower substrate 110 are prepared. When the lower substrate 110 is provided, the lower substrate 110 may further include a three-dimensional structure defining the valve material chamber 22 in addition to the channel 20 and the valve gap forming portion 21 described above. The valve material chamber 22 may also be provided by an intaglio structure. Next, a predetermined amount of molten valve material 32 is dispensed into the valve material chamber 22. This process can also be done at room temperature.

그런 다음, 상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 접합하여 플랫폼(100)을 형성한다. 이때 상기 두 기판(110, 120)이 접합되는 접합부(115)는 적어도 상기 채 널(20) 및 상기 밸브 물질 챔버(22)의 외곽을 포함하도록 한다. 상기 미세유동 밸브(11)를 닫힘 밸브로서 채용하는 경우에는 이것으로 공정을 마칠 수 있다. Then, the upper substrate 120 and the lower substrate 110 are bonded to form the platform 100. In this case, the junction 115 to which the two substrates 110 and 120 are bonded may include at least an outer portion of the channel 20 and the valve material chamber 22. In the case where the microfluidic valve 11 is employed as the closing valve, the process can be completed.

상기 미세유동 밸브(11)를 열림 밸브로서 채용하는 경우에는 접합 공정을 마친 다음, 상기 플랫폼(100) 외부의 전자기파 에너지원(50)을 이용하여 상기 밸브 물질 챔버(22)를 포함하는 영역(50A)에 전자기파를 조사한다. 상기 밸브 물질 챔버(22) 내의 밸브 물질이 용융되어 상기 밸브 간극 형성부(21)와 상기 상부 기판(120)의 사이, 즉 밸브 간극으로 이동하도록 한다. 이때, 상기 밸브 물질 챔버(22) 내부에서 상기 밸브 물질(32) 중 일부가 기화될 때까지 에너지를 가하여 급격한 부피 팽창에 따른 압력에 의해 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 물질 챔버(22) 밖으로 빠져나가도록 할 수도 있다. 밸브 간극을 메운 밸브 물질은 에너지 공급이 중단되면 다시 응고되면서 밸브 플러그(34)를 형성한다. 이 경우 역시, 상기 밸브 물질(32)이 밸브 플러그(34)를 형성하도록 하기 위하여, 상기 밸브 간극을 포함하는 영역(50A)에 국소적으로 열을 가하는 방법은 전술한 한 가지 방법에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 열판과 같은 열원을 상기 밸브 간극을 포함하는 영역(50A)에 국소적으로 접촉시켜 열전도에 의해 상기 밸브 물질(32) 및 상기 밸브 간극을 가열할 수도 있다. In the case of employing the microfluidic valve 11 as an open valve, the region 50A including the valve material chamber 22 using the electromagnetic energy source 50 outside the platform 100 after completing the bonding process. ) To investigate electromagnetic waves. The valve material in the valve material chamber 22 is melted to move between the valve gap forming portion 21 and the upper substrate 120, that is, the valve gap. At this time, energy is applied to the inside of the valve material chamber 22 until some of the valve material 32 is vaporized, and the molten valve material is released out of the valve material chamber 22 by the pressure due to the rapid volume expansion. You can also The valve material filling the valve gap solidifies again when the energy supply is interrupted to form the valve plug 34. In this case, too, the method of locally applying heat to the region 50A including the valve gap in order for the valve material 32 to form the valve plug 34 is limited to one of the above-described methods. no. For example, a heat source such as a hot plate may be locally contacted with the region 50A including the valve gap to heat the valve material 32 and the valve gap by thermal conduction.

도 7은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정 중 상부 기판과 하부 기판을 접합하는 방법의 한 예를 보인다. 상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 접합할 때 그 접합부 내에 기포가 발생하면 유체의 누출이나 압력 손실이 일어나기 쉽고, 접합부가 다시 분리될 위험이 있다. 이를 방지하기 위한 것으로서, 상기 하부 기 판(110)을 마련할 때, 상기 채널(20) 및 밸브 물질 챔버(22)이 외곽을 포함하는 부분에 돌출 패턴(115P)을 형성할 수 있다. 상기 돌출 패턴(115P)은 상기 하부 기판(110)의 나머지 부분보다 높게 형성되고, 평평한 표면을 가지도록 한다. 상기 돌출 패턴(115P)은 상기 채널(20) 및 상기 밸브 물질 챔버(22)의 외곽을 따라 띠 형태로 형성될 수 있다. 상기 돌출 패턴(115P)의 높이는 전술한 입체 패턴과 함께 상기 채널(20)의 폭과 깊이를 정의한다. 7 shows an example of a method of bonding the upper substrate and the lower substrate during the manufacturing process of the microfluidic valve according to the present invention. When bubbles are generated in the junction when the upper substrate 120 and the lower substrate 110 are bonded, leakage of fluid or loss of pressure is likely to occur, and there is a risk that the junction is separated again. In order to prevent this, when the lower substrate 110 is provided, the protruding pattern 115P may be formed in a portion where the channel 20 and the valve material chamber 22 include an outer portion. The protruding pattern 115P is formed higher than the rest of the lower substrate 110 and has a flat surface. The protruding pattern 115P may be formed in a band shape along the periphery of the channel 20 and the valve material chamber 22. The height of the protrusion pattern 115P defines the width and depth of the channel 20 together with the three-dimensional pattern described above.

이때, 상부 기판(120)은 평판 형태의 기판을 그대로 채용하거나, 그 저면(120R)에 상기 하부 기판(110)의 돌출 패턴(115P)에 대응되는 또 하나의 돌출 패턴(미도시)을 갖도록 할 수도 있다. In this case, the upper substrate 120 may adopt a flat substrate, or have another protrusion pattern (not shown) corresponding to the protrusion pattern 115P of the lower substrate 110 on the bottom surface 120R. It may be.

상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 마련한 다음에는 상기 돌출 패턴(115P)의 표면에 접착제(115A)를 도포할 수 있다. 이때 접착제(115A)로는 액체 상태인 것을 사용할 수 있고, 잉크젯 프린팅 방법 등의 패터닝 방법을 이용하여 접착제를 상기 돌출 패턴(115P)의 표면에만 선택적으로 도포할 수 있다. After preparing the upper substrate 120 and the lower substrate 110, an adhesive 115A may be applied to the surface of the protruding pattern 115P. In this case, a liquid may be used as the adhesive 115A, and the adhesive may be selectively applied only to the surface of the protruding pattern 115P by using a patterning method such as an inkjet printing method.

도 8은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정 중 상부 기판과 하부 기판을 접합하는 방법의 다른 예를 보인다. 전술한 도 7의 실시예와 마찬가지로 돌출 패턴(115P)이 형성된 하부 기판(110)과 평판 형태의 상부 기판(120)을 마련한다. 그런 다음, 접착제(115A)를 상기 상부 기판(120)의 저면(120R)에 상기 돌출 패턴(115P)에 대응되는 형태로 도포한다. Figure 8 shows another example of a method for bonding the upper substrate and the lower substrate during the manufacturing process of the microfluidic valve according to the present invention. As in the embodiment of FIG. 7 described above, the lower substrate 110 having the protruding pattern 115P and the upper substrate 120 having a flat plate shape are prepared. Then, the adhesive 115A is applied to the bottom surface 120R of the upper substrate 120 in a form corresponding to the protrusion pattern 115P.

이 경우 역시, 접착제(115A)로는 액체 상태인 것을 사용할 수 있고, 잉크젯 프린팅 방법 등의 패터닝 방법을 이용하여 접착제를 도포할 수 있다. 잉크젯 프린 팅 시에는 토출되는 액상 접착제 액적의 부피를 1pl 내지 100㎕로 할 수 있다. 또한 상기 접착제(115A)는 예컨대 UV경화성 접착제일 수 있다. 이 경우, 접착제를 도포한 후 상기 두 기판(110, 120) 포개어 밀착시키면서 접합부에 자외선을 조사한다. 이때 상기 두 기판(110, 120)을 밀착시키는 방향으로 힘을 가하면, 압력이 상기 돌출 패턴(115P)의 표면과 상기 상부 기판 저면(120R)의 그에 대응되는 부분에 집중되어 접합의 신뢰성이 향상된다. 한편, 접착제의 종류에 따라 또는 접합 방법의 종류에 따라 접합부에 가하는 에너지의 종류를 달리할 수 있다. In this case, too, a liquid state can be used as the adhesive 115A, and the adhesive can be applied using a patterning method such as an inkjet printing method. During inkjet printing, the volume of the liquid adhesive droplets discharged may be 1 pl to 100 µl. In addition, the adhesive 115A may be, for example, a UV curable adhesive. In this case, after the adhesive is applied, ultraviolet rays are irradiated to the junction while the two substrates 110 and 120 are stacked and adhered to each other. In this case, when a force is applied in a direction in which the two substrates 110 and 120 are in close contact with each other, pressure is concentrated on the surface of the protruding pattern 115P and a corresponding portion of the upper substrate bottom surface 120R to improve the reliability of the bonding. . In addition, the kind of energy applied to a joining part can be changed according to the kind of adhesive agent, or the kind of joining method.

상기와 같이 상부 기판(120)의 저면에 접착제(115A)를 도포하는 방법은 접착제를 도포하는 과정에서 접착제가 채널(20)이 내로 들어가 유로를 좁히거나, 상기 하부 기판(110) 내의 챔버(미도시)에 미리 주입된 반응액 등과 섞이는 것을 방지해 준다. As described above, in the method of applying the adhesive 115A to the bottom of the upper substrate 120, the adhesive enters the channel 20 to narrow the flow path in the process of applying the adhesive, or the chamber in the lower substrate 110 (not shown). Prevent mixing with the reaction solution pre-injected.

도 9는 본 발명에 따른 미세유동 장치의 실시예를 보인다. 본 실시예는 상기 플랫폼(100)이 디스크 형상을 가지고, 상기 플랫폼(100) 내에 다수의 미세유동 밸브(10)와 채널(20) 및 챔버(41, 42)를 포함하는 미세유동 구조물을 배치한 것이다. 상기 플랫폼(100)은 회전할 수 있고, 회전에 따른 원심력에 의해 상기 미세유동 구조물 내에서 유체가 이송된다. 9 shows an embodiment of a microfluidic device according to the present invention. In this embodiment, the platform 100 has a disk shape, and has a microfluidic structure including a plurality of microfluidic valves 10, channels 20, and chambers 41 and 42 in the platform 100. will be. The platform 100 may rotate, and fluid is transported in the microfluidic structure by centrifugal force due to the rotation.

상기 플랫폼(100)은 서로 접합된 상부 기판(120)과 하부 기판(110)으로 이루어진다. 상기 하부 기판(110)에는 챔버(41, 42), 채널(20) 및 밸브 간극 형성부(21)를 제공하는 입체 구조물이 마련되고, 상기 미세유동 구조물의 외곽을 따라 돌출 패턴(115P)이 마련될 수 있다. 상기 돌출 패턴(115P)은 띠 형태로 형성될 수 있으나, 그 폭이 항상 일정해야 하는 것도 아니고, 반드시 띠 형태를 가질 필요는 없다. The platform 100 includes an upper substrate 120 and a lower substrate 110 bonded to each other. The lower substrate 110 is provided with a three-dimensional structure for providing the chamber (41, 42), the channel 20 and the valve gap forming portion 21, the protrusion pattern 115P is provided along the outer periphery of the microfluidic structure Can be. The protruding pattern 115P may be formed in a band shape, but the width of the protrusion pattern 115P does not always have to be constant and does not necessarily have a band shape.

다수의 챔버들(41, 42) 중 플랫폼(100)의 중심부에 가까운 것을 시료 챔버(41)라 할 때, 상기 상부 기판(120)에는 상기 시료 챔버(41)와 연결되는 시료 주입구(41A)가 마련될 수 있다. When the sample chamber 41 is located near the center of the platform 100 among the plurality of chambers 41 and 42, the upper substrate 120 includes a sample inlet 41A connected to the sample chamber 41. Can be prepared.

이러한 미세유동 장치를 제조함에 있어서는, 전술한 바와 같은 하부 기판(110)과 상부 기판(120)을 각각 마련하고, 하부 기판(120) 상의 밸브 간극 형성부(21) 에는 밸브 물질(31)을 분배하고, 반응 챔버(42) 에는 반응액을 주입한다. 그런 다음, 상기 상부 기판(120)과 상기 하부 기판(110)을 접합할 때, 전술한 도 8의 실시예와 마찬가지로 상기 상부 기판(120)의 저면에 상기 하부 기판(110)의 돌출 패턴(115P)에 대응되는 접착제 패턴을 형성한다. 그 후 상기 두 기판(110, 120)을 포개어 밀착시키면서 접합에 필요한 에너지를 가하면 전술한 플랫폼(100)이 만들어진다. 그런 다음, 상기 미세유동 밸브(10)에 전자기파를 조사하여 상기 밸브 물질(31)을 용융 및 응고시킴으로써 미세유동 장치를 제공할 수 있다. In manufacturing the microfluidic device, the lower substrate 110 and the upper substrate 120 as described above are respectively provided, and the valve material 31 is distributed to the valve gap forming portion 21 on the lower substrate 120. Then, the reaction liquid is injected into the reaction chamber 42. Then, when bonding the upper substrate 120 and the lower substrate 110, the protrusion pattern 115P of the lower substrate 110 on the bottom surface of the upper substrate 120, as in the embodiment of FIG. Form an adhesive pattern corresponding to). Thereafter, when the two substrates 110 and 120 are stacked and adhered to each other and the energy required for bonding is applied, the aforementioned platform 100 is formed. Then, the microfluidic valve 10 may be irradiated with electromagnetic waves to melt and solidify the valve material 31 to provide a microfluidic device.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 한 실시예를 보인다. 1 shows an embodiment of a microfluidic valve according to the present invention.

도 2는 상기 도 1에 도시된 실시예의 단면을 보인다. Figure 2 shows a cross section of the embodiment shown in Figure 1 above.

도 3은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 다른 실시예를 보인다. Figure 3 shows another embodiment of a microfluidic valve according to the present invention.

도 4는 상기 도 3에 도시된 실시예의 단면을 보인다. 4 shows a cross section of the embodiment shown in FIG. 3.

도 5a 내지 도 5c는 상기 도 1의 실시예에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정을 보인다. 5a to 5c show the manufacturing process of the microfluidic valve according to the embodiment of FIG.

도 6a 내지 도 6c는 상기 도 3의 실시예에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정을 보인다. 6a to 6c show the manufacturing process of the microfluidic valve according to the embodiment of FIG.

도 7은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정 중 상부 기판과 하부 기판을 접합하는 방법의 한 예를 보인다. 7 shows an example of a method of bonding the upper substrate and the lower substrate during the manufacturing process of the microfluidic valve according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 미세유동 밸브의 제조 과정 중 상부 기판과 하부 기판을 접합하는 방법의 다른 예를 보인다. Figure 8 shows another example of a method for bonding the upper substrate and the lower substrate during the manufacturing process of the microfluidic valve according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 미세유동 장치의 실시예를 보인다. 9 shows an embodiment of a microfluidic device according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10, 11: 미세유동 밸브 유닛 20: 채널10, 11: microfluidic valve unit 20: channel

21: 밸브 간극 형성부 22: 밸브 물질 챔버21: valve gap forming portion 22: valve material chamber

31, 32: 밸브 물질 33, 34: 밸브 플러그31, 32: valve material 33, 34: valve plug

41: 시료 챔버 42: 반응액 챔버41: sample chamber 42: reaction liquid chamber

50: 전자기파 에너지원 100: 플랫폼50: electromagnetic energy source 100: platform

110: 하부 기판 115: 접합부110: lower substrate 115: bonding portion

120: 상부 기판 120: upper substrate

Claims (34)

서로 마주보게 접합된 두 개의 기판을 포함하는 플랫폼;A platform comprising two substrates bonded to each other; 상기 두 기판 사이에 유체가 흐를 수 있도록 제1 깊이로 형성된 채널;A channel formed to a first depth to allow fluid to flow between the two substrates; 상기 채널의 적어도 일부 구간에 배치되고, 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이로 형성된 밸브 간극; 및A valve gap disposed in at least a portion of the channel and formed to a second depth shallower than the first depth; And 상기 밸브 간극을 메우도록 배치되고, 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 밸브 물질로 이루어진, 밸브 플러그를 포함하는 미세유동 밸브.The valve plug is formed so as to fill the valve gap, the valve plug is made of a valve material mixed with a plurality of exothermic particles absorbing electromagnetic waves in a phase-transfer material in a solid state at room temperature to release the heat to melt the phase-transfer material Containing microfluidic valve. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 두 개의 기판은 적어도 상기 채널 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The two substrates are microfluidic valve, characterized in that at least a portion including the outer channel is bonded to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 채널 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.At least one of the two substrates has a protruding pattern formed along the outer periphery of the channel, the microfluidic valve characterized in that the surface of the protruding pattern is bonded to the surface of the facing substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 채널에 인접하게 배치되어 상기 밸브 플러그를 형성할 밸브 물질을 수용하고 용융된 상기 밸브 물질이 이동할 수 있도록 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브. And a valve material chamber disposed adjacent said channel to receive valve material to form said valve plug and associated with said valve gap to allow said molten valve material to move. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 두 개의 기판은 적어도 상기 채널 및 상기 밸브 물질 챔버의 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.Wherein said two substrates are joined to each other at least a portion comprising said channel and an outer portion of said valve material chamber. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 채널 및 상기 밸브 물질 챔버의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.At least one of the two substrates has a protruding pattern formed along the periphery of the channel and the valve material chamber, the surface of the protruding pattern being bonded to the surface of the opposing substrate. 제1항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 상전이 물질은 왁스(wax), 겔(gel), 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The phase change material is a wax (wax), gel (gel), or a microfluidic valve, characterized in that the thermoplastic resin. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 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 밸브.The wax may be at least one selected from the group consisting of paraffin wax, microcrystalline wax, synthetic wax, and natural wax. Flow valve. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 겔은, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The gel is at least one selected from the group consisting of polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polymethacrylates, and polyvinylamides. . 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 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 밸브.The thermoplastic resin is a cyclic olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), perfluoralkoxy (PFA), polyvinylchloride (PVC), polypropylene (PP), PET (polyethylene) terephthalate, polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polysulfone (PSU), and polyvinylidene fluoride (PVDF). 제1항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 발열 입자는 금속 산화물 입자인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The exothermic particle is a microfluidic valve, characterized in that the metal oxide particles. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The metal oxide micro flow valve comprising at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, and HfO 2 . 제1항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 1 or 4, 상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브.The micro heating particle is a microfluidic valve, characterized in that the polymer particles, quantum dot (quantum dot), or magnetic beads (magnetic bead). 서로 마주보는 두면 사이에 제1 깊이의 채널과 상기 채널의 적어도 일부 구간에 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이의 밸브 간극이 형성되도록 하는 입체 구조물을 갖는 상부 및 하부 기판을 마련하는 단계 (a);(A) providing an upper and a lower substrate having a three-dimensional structure having a channel having a first depth and a valve gap having a second depth shallower than the first depth in at least some sections of the channel between two facing surfaces; ; 상기 하부 기판의 상기 밸브 간극에 대응되는 위치에 용융된 밸브 물질을 배치하고 응고시키는 단계 (b);Disposing and solidifying the molten valve material at a position corresponding to the valve gap of the lower substrate; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 서로 접합하여 플랫폼을 형성하는 단계 (c);(C) bonding the upper substrate and the lower substrate to each other to form a platform; 상기 플랫폼 외부로부터 상기 밸브 물질에 국소적으로 열을 가하여 상기 밸브 물질을 용융시켜 상기 밸브 간극을 메우게 한 후 다시 응고시켜 밸브 플러그를 형성하는 단계 (d)를 포함하고, (D) locally heating the valve material from outside the platform to melt the valve material to fill the valve gap and then solidify again to form a valve plug, 상기 밸브 물질은 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법. The valve material is a method of manufacturing a microfluidic valve, characterized in that a plurality of exothermic particles are absorbed by the phase-transfer material in a solid state at room temperature to emit heat to melt the phase-transfer material. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 단계 (a)에서, 상면에 상기 채널 및 상기 밸브 간극을 형성하는 입체 구조물이 형성된 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법. In the step (a), manufacturing a microfluidic valve, characterized in that the upper substrate is provided with a lower substrate having a three-dimensional structure forming the channel and the valve gap, and an upper substrate covering at least the region containing the three-dimensional structure Way. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 단계 (a)에서, 상면에 상기 채널, 상기 밸브 간극 및 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 형성하는 입체 구조물이 형성된 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고, In the step (a), a lower substrate having a three-dimensional structure is formed on the upper surface and forming a valve material chamber connected to the channel, the valve gap and the valve gap, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure and , 상기 단계 (b)에서, 상기 밸브 물질 챔버 내에 밸브 물질을 배치하고, In step (b), dispose a valve material in the valve material chamber, 상기 단계 (d)에서, 상기 용융된 밸브 물질이 상기 밸브 간극으로 이동하여 상기 밸브 간극을 메우도록 하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법. In said step (d), said molten valve material moves to said valve gap to fill said valve gap. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 단계 (a)에서, 상기 입체 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 더 포함하는 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물과 상기 돌출 패턴을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고,In the step (a), to provide a lower substrate further comprising a projection pattern formed along the outer periphery of the three-dimensional structure, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure and the protrusion pattern, 상기 단계 (c)에서, 상기 하부 기판의 돌출 패턴 표면에 접착제를 도포하고 상기 상부 기판으로 상기 하부 기판을 덮어 접착하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법. In the step (c), a method of manufacturing a microfluidic valve characterized in that the adhesive is applied to the surface of the protruding pattern of the lower substrate and the lower substrate is covered with the upper substrate. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 단계 (a)에서, 상기 입체 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 더 포함하는 하부 기판과, 적어도 상기 입체 구조물과 상기 돌출 패턴을 포함하는 영역을 덮는 상부 기판을 마련하고,In the step (a), to provide a lower substrate further comprising a projection pattern formed along the outer periphery of the three-dimensional structure, and an upper substrate covering at least the region including the three-dimensional structure and the protrusion pattern, 상기 단계 (c)에서, 상기 상부 기판에 상기 돌출 패턴에 대응되는 형태로 접착제를 도포하고 상기 상부 기판으로 상기 하부 기판을 덮어 접착하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법. In the step (c), the method of manufacturing a microfluidic valve characterized in that the adhesive is applied to the upper substrate in the form corresponding to the protruding pattern and the lower substrate is covered with the upper substrate. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 단계 (c)에서 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 접착제를 도포하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.Method of producing a microfluidic valve, characterized in that for applying the adhesive using the inkjet printing method in the step (c). 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 단계 (d)에서, 상기 밸브 물질 챔버 내의 밸브 물질 중 일부가 기화될 때까지 전자기파를 조사하고, 기화된 증기의 압력에 의해 용융된 밸브 물질을 상기 밸브 간극으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.In step (d), the microfluidic is irradiated with electromagnetic waves until some of the valve material in the valve material chamber is vaporized, and the molten valve material is moved to the valve gap by the pressure of vaporized vapor. Method of manufacturing the valve. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 단계(d)에서, 상기 밸브 물질 및 상기 밸브 간극을 포함하는 영역에 국소적으로 전자기파를 조사하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.In the step (d), the method of producing a microfluidic valve, characterized in that for irradiating the electromagnetic wave locally to the region including the valve material and the valve gap. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 단계(d)에서, 상기 밸브 물질 및 상기 밸브 간극을 포함하는 영역에 국소적으로 열원을 접촉시켜 가열하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.In the step (d), the method of manufacturing a microfluidic valve, characterized in that for heating by contacting a heat source locally to the region including the valve material and the valve gap. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 상전이 물질은 왁스(wax), 겔(gel), 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.The phase change material is a wax, a gel, or a method for producing a microfluidic valve, characterized in that the thermoplastic resin. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 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 밸브의 제조 방법.The wax is at least one selected from the group consisting of paraffin wax, microcrystalline wax, synthetic wax, and natural wax. Method of manufacturing the valve. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 겔은, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates) 및, 폴리비닐아미드(polyvinylamides)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.The gel is at least one selected from the group consisting of polyacrylamide, polyacrylates, polymethacrylates, polymethacrylates, and polyvinylamides. Method of preparation. 제23항에 있어서, The method of claim 23, wherein 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 밸브의 제조 방법.The thermoplastic resin is a cyclic olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), perfluoralkoxy (PFA), polyvinylchloride (PVC), polypropylene (PP), PET (polyethylene) terephthalate), PEEK (polyetheretherketone), PA (polyamide), PSU (polysulfone), PVDF (polyvinylidene fluoride) at least any one selected from the group consisting of a microfluidic valve manufacturing method. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 발열 입자는 금속 산화물 입자인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.The exothermic particle is a method for producing a microfluidic valve, characterized in that the metal oxide particles. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 금속 산화물은 Al2O3, TiO2, Ta2O3, Fe2O3, Fe3O4 및, HfO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.The metal oxide is Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 And, at least one selected from the group consisting of HfO 2 Preparation of microfluidic valve Way. 제14항에 있어서, The method of claim 14, 상기 미세 발열입자는 중합체 입자, 퀀텀 도트(quantum dot), 또는 자성비드(magnetic bead)인 것을 특징으로 하는 미세유동 밸브의 제조 방법.The micro heating particle is a method of producing a microfluidic valve, characterized in that the polymer particles, quantum dots (magnetic dots), or magnetic beads (magnetic bead). 서로 마주보게 접합된 두 개의 기판을 포함하는 플랫폼; 및A platform comprising two substrates bonded to each other; And 상기 플랫폼 내에 배치되고 미세유체의 조작을 위한 챔버, 채널 및 미세유동 밸브를 포함하는 미세유동 구조물을 포함하고,A microfluidic structure disposed within the platform and including a chamber, a channel and a microfluidic valve for manipulation of the microfluid; 상기 미세유동 밸브는,The microfluidic valve, 상기 두 기판 사이에 유체가 흐를 수 있도록 제1 깊이로 형성된 채널;A channel formed to a first depth to allow fluid to flow between the two substrates; 상기 채널의 적어도 일부 구간에 배치되고, 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이로 형성된 밸브 간극; 및A valve gap disposed in at least a portion of the channel and formed to a second depth shallower than the first depth; And 상기 밸브 간극을 메우도록 배치되고, 상온에서 고체 상태를 띠는 상전이 물 질에 전자기파를 흡수하여 상기 상전이 물질을 용융시킬 정도의 열을 방출하는 다수의 발열 입자가 혼합된 밸브 물질로 이루어진, 밸브 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치.A valve plug, which is arranged to fill the valve gap, is made of a valve material in which a plurality of exothermic particles are mixed, which absorbs electromagnetic waves in a phase change material having a solid state at room temperature and releases heat to melt the phase change material. Microfluidic device comprising a. 제30항에 있어서, The method of claim 30, 상기 두 개의 기판은 적어도 상기 미세유동 구조물의 외곽을 포함하는 부분이 서로 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 장치.The two substrates are microfluidic device characterized in that at least a portion including the outer portion of the microfluidic structure bonded to each other. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나는 상기 미세유동 구조물의 외곽을 따라 형성된 돌출 패턴을 가지고, 상기 돌출 패턴의 표면이 마주보는 기판의 표면과 접합된 것을 특징으로 하는 미세유동 장치.At least one of the two substrates has a protruding pattern formed along the outer periphery of the microfluidic structure, the microfluidic device characterized in that the surface of the protruding pattern is bonded to the surface of the facing substrate. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 미세유동 밸브는, The microfluidic valve, 상기 채널에 인접하게 배치되어 상기 밸브 플러그를 형성할 밸브 물질을 수용하고 용융된 상기 밸브 물질이 이동할 수 있도록 상기 밸브 간극과 연결된 밸브 물질 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치. And a valve material chamber disposed adjacent said channel to receive valve material to form said valve plug and associated with said valve gap to allow said molten valve material to move. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 플랫폼은 회전 가능한 디스크 형상을 가지고, 상기 플랫폼의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 미세유동 구조물 내에서 유체를 이송하는 것을 특징으로 하는 미세유동 장치.The platform has a rotatable disk shape, microfluidic device, characterized in that for transporting the fluid in the microfluidic structure by the centrifugal force according to the rotation of the platform.
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