KR20110037507A - 유체 점도 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비뉴턴(non-Newtonian) 및 뉴턴(Newtonian) 거동을 갖는 유체와 다양한 전단률 상에서의 유체의 점도 측정을 할 수 있는 휴대 가능한 유체 점도 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체 점도 측정 장치는 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와, 제1유체주입부 및 제2유체주입부를 상호 연결하며 기준유체 및 측정 대상 유체의 유로를 형성하는 유동저항관과, 유동저항관에 일정 간격으로 연통 배치되고 유동저항관 유로 상으로 유동되는 기준유체 및 측정 대상 유체를 각각 수령하여 기준유체 및 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 유동저항관에 일정 간격으로 표시채널부를 배치하여 기준유체 및 측정 대상 유체의 유동 거리의 시인성을 향상시킴과 더불어 표시채널부의 개수비를 이용하여 측정 대상 유체의 점도를 산출할 수 있고, 이에 따라 구조를 슬림화하여 휴대성을 향상시킬 수 있다.
비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid), 뉴턴 유체(Newtonian fluid), 점도(viscosity), 전단률(shear rate), 유동거리, 점성 계수

Description

유체 점도 측정 장치{FLUID VISCOMETER}
본 발명은, 유체 점도 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 비뉴턴(non-Newtonian) 및 뉴턴(Newtonian) 거동을 갖는 유체의 점도 측정 및 다양한 전단률(shear rate) 조건에서의 점도 측정을 할 수 있는 휴대 가능한 유체 점도 측정 장치에 관한 것이다.
유체의 점도를 측정하는 유체 점도 측정 장치는 고정된 면과 운동 면 사이에 전단력이 발생하는 형태의 저항유도(drag flow)형 및 관 양측단 사이의 압력차에 의하여 발생하는 전단력이 압력 구동유동(pressure-driven flow)형으로 크게 분류된다.
여기서, 일반적으로 유체 점도 측정 장치는 혈액의 점도를 측정하는 데 많이 사용되고 있다. 유체 점도 측정 장치는 기준 점도를 갖는 기준유체와 혈액 등과 같은 점도 측정 대상 유체를 상호 비교함으로써, 측정 대상 유체의 점성 계수를 산출할 수 있다.
예를 들어, 유체 점도 측정 장치에 의해 측정된 혈액의 점도는 인체의 질병 등을 판단하는 데 유용한 자료로 사용된다.
그래서, 혈액의 점도를 측정하여 인체의 발병 또는 질병 등을 진단할 수 있는 유체 점도 측정 장치는 어느 장소나 사용될 수 있는 휴대용 방식이 더 유용할 수 있다. 물론, 휴대용 방식의 유체 점도 측정 장치는 그 크기 및 부피의 축소를 위해 최소한의 구동 장치로 마련되는 것이 요구되고 있다.
또한, 혈액 등과 같은 유체는 전단률의 변화에 따라 그 점도가 변화되는 비뉴턴 유체이므로, 다양한 전단률 조건에서의 점도를 측정할 수 있는 유체 점도 측정 장치가 요구되고 있는 추세이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 휴대용으로 사용하기 위해 크기 및 부피가 축소되도록 구조가 개선된 유체 점도 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 다양한 전단률 조건에서의 점도를 측정할 수 있도록 구조가 개선된 유체 점도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하며, 상기 기준 유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하는 유동저항관과, 상기 유동저항관에 일정 간격으로 연통 배치되고 상기 유동저항관 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 각각 수령하여, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 표시채널부 사이에 각각 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브를 더 포함할 수 있다.
한 쌍의 상기 밸브는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 동시에 유동되도록 상기 유동저항관의 유로를 동시에 개방하는 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게 상기 표시채널부들은 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동 방향의 가로 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게 상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체가 수령된 상기 표시채널부의 개수비를 이용하여 상기 측정 대상 유체의 점도를 측정할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 측정 대상 유체의 점성 계수는 이하 수학식에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure 112009061337339-PAT00001
Figure 112009061337339-PAT00002
: 기준유체의 점성 계수
Figure 112009061337339-PAT00003
: 측정 대상 유체의 점성 계수
Figure 112009061337339-PAT00004
: 기준유체와 유동저항관 사이의 표면장력
Figure 112009061337339-PAT00005
: 측정 대상 유체와 유동저항관 사이의 표면장력
Figure 112009061337339-PAT00006
: 기준유체와 유동저항관 사이의 접촉각
Figure 112009061337339-PAT00007
: 측정 대상 유체와 유동저항과 사이의 접촉각
Figure 112009061337339-PAT00008
: 기준유체를 수령하는 표시채널부의 개수
Figure 112009061337339-PAT00009
: 측정 대상 유체를 수령하는 표시채널부의 개수
상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체의 경계면을 유지하기 위해 상기 기준유체에 대한 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00010
)과 상기 측정 대상 유체에 대한 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00011
) 비가 2이하인 것이 바람직하다.
상기 기준유체는 전단률(shear rate)에 관계없이 일정 점도를 갖는 뉴턴 유체(Newtonian Fluid)를 포함하고, 상기 측정 대상 유체는 전단률에 따라 점도가 변화되는 비뉴턴 유체(non-Newtonian Fluid)를 포함할 수 있다.
상기 기준유체는 인산완충식식염수(phosphor buffered seline: PBS)이고, 상기 측정 대상 유체는 혈액(blood)인 것이 바람직하다.
상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체는 전단률에 관계없이 일정 점도를 갖는 뉴턴 유체를 포함할 수 있다.
상기 기준유체는 초순수(DI water)이고, 상기 측정 대상 유체는 SDS 용액(SDS solution)인 것이 바람직하다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하며, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하는 유동저항관과, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 유동저항관의 유로 상에 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브와, 한 쌍의 상기 밸브 사이의 상기 유동저항관에 일정 간격으로 연통 배치되고 상기 유동저항관 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 각각 수령하여, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치에 의해서도 이루어진다.
반면, 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하고 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하며, 각각 상이한 단면적을 갖는 복수의 유동저항관과, 상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 유동저항관의 유로 상에 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브와, 한 쌍의 상기 밸브 사이의 복수의 상기 유동저항관 유로 상에 일정 간격으로 각각 연통 배치되고 상기 유동저항관의 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 각각 수령되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유 동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치에 의해서도 이루어진다.
여기서, 한 쌍의 상기 밸브는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 동시에 복수의 상기 유동저항관으로 각각 유동되도록 복수의 상기 유동저항관의 유로를 동시에 개방하는 것이 바람직하다.
또한, 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부와, 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되며, 기 제1유체주입부에 대해 원주 방향으로 연장되어 상기 측정 대상 유체의 유로가 형성된 연장관을 갖는 제2유체주입부와, 상기 제1유체주입부 및 상기 연장관 사이를 방사상으로 상호 연결하고 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 유로를 형성하는 적어도 하나의 유동저항관과, 상기 유동저항관 유로 상에 일정 간격으로 각각 연통 배치되고 상기 유동저항관의 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 각각 수령되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치에 의해서도 이루어진다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 기준유체와 측정 대상 유체의 모세관 운동에 의하여 각각 유동 저항관 내부로 유동시킴에 따라 기준유체와 측정 대 상 유체의 유동을 위한 부가장치가 불필요하게 되고, 이에 따라 유체 점도 측정 장치의 슬림화를 구현하여 휴대성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유동저항관에 일정 간격으로 표시채널부를 배치하여 기준유체 및 측정 대상 유체의 유동 거리의 시인성을 향상시킴과 더불어 표시채널부의 개수비를 이용하여 측정 대상 유체의 점도를 산출할 수 있고, 이에 따라 구조를 슬림화하여 휴대성을 향상시킬 수 있는 유체 점도 측정 장치가 제공된다.
더불어, 각각 상이한 단면적을 갖는 복수의 유동저항관을 구비하여 다양한 전단률 조건하에서도 측정 대상 유체의 점도를 산출할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치는 1개의 유동저항관을 갖는 제1실시 예, 복수의 유동저항관을 갖는 제2실시 예, 그리고 연장관을 마련된 제2유체주입부를 갖는 제3실시 예로 구분되어 있음을 미리 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치는 동일 명칭에 대해 동일 도면 부호로 기재하였으나, 본 발명의 제2 및 제3실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 경우 복수의 유동저항관을 가지므로 복수의 유동저항관에 대해 각각 상이한 도면 부호로 기재하였음도 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 구성 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)는 본체(10), 유체주입부(30), 유동저항관(40), 표시채널부(50), 밸브(60), 밸브구동부(70), 입력부(80), 출력부(90) 및 제어부(100)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시 예는 밸브구동부(70), 입력부(80), 출력부(90) 및 제어부(100)를 포함하는 자동 방식의 유체 점도 측정 장치(1)이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시 예와 달리, 수동 방식의 유체 점도 측정 장치(1)일 경우 밸브구동부(70), 입력부(80), 출력부(90) 및 제어부(100)는 생략될 수 있다.
본체(10)는 유체 점도 측정 장치(1)의 외관을 형성한다. 본체(10)의 내부에는 유체주입부(30), 유동저항관(40), 표시채널부(50), 밸브(60), 밸브구동부(70) 및 제어부(100)가 수용된다. 그리고, 본체(10)의 외부에는 작동 신호를 인가하는 입력부(80)와 측정 점도 등을 출력하는 출력부(90)가 배치된다. 한편, 본체(10) 내부에는 본 발명에는 도시되어 있지 않지만, 밸브구동부(70) 및 출력부(90) 등을 구동하기 위한 배터리 또는 충전지가 수용될 수도 있다.
다음으로 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제1작동도, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제2작동도, 그리고 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제3작동도이다.
유체주입부는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1유체주입부(32) 및 제2유체주입부(34)를 포함한다.
제1유체주입부(32)는 기준 점도(viscosity)(A)를 갖는 기준유체(A)가 주입된다. 제1유체주입부(32)에 주입되는 기준유체(A)는 전단률의 변화와는 무관하게 점도를 유지하는 뉴턴 유체(Newtonian fluid)가 사용된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 제1유체주입부(32)에 주입되는 기준유체(A)는 인산완충식염수(phosphor buffered seline: PBS) 또는 초순수(DI water)와 같은 뉴턴 유체가 사용된다.
제2유체주입부(34)는 측정하고자 하는 점도를 갖는 측정 대상 유체(B)가 주입된다. 제2유체주입부(34)에 주입되는 측정 대상 유체(B)는 전단률에 따라 점도가 변화되는 비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)와 전단률에 관계없이 일정 점도를 갖는 뉴턴 유체 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예로서, 제2유체주입부(34)에 주입되는 측정 대상 유체(B)는 전단률에 따라 점도가 변화되는 비뉴턴 유체인 혈액으로 설명한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 제2유체주입부(34)에 주입되는 측정 대상 유체(B)로는 뉴턴 유체인 SDS(Sodium Dodecyl Sulfate) solution 등과 같은 유체가 이용될 수도 있다.
유동저항관(40)은 제1유체주입부(32)와 제2유체주입부(34) 사이를 상호 연결한다. 유동저항관(40)은 내부에 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)의 유로가 형성되는 관(tube) 형상으로 마련된다. 유동저항관(40)은 본 발명의 일 실시 예로서, 사각 단면 형상을 갖는 사각통 형상으로 마련되나, 본 발명과 달리 원형 단면 형상 및 다각형 단면 형상을을 갖는 원통 및 다각통 형상으로 마련될 수도 있다.
여기서, 제1유체주입부(32)와 제2유체주입부(34)를 상호 연결하는 유동저항관(40)의 내부에서는 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)의 준평형, 즉 압력 평형이 이루어진다. 유동저항관(40) 내부에서 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)는 준평형에 의해 상호 경계면을 유지한다. 이렇게 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)가 준평형에 의해 상호 안정적인 경계면을 유지할 때, 측정 대상 유체(B)의 점도를 측정할 수 있다.
한편, 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)가 표면장력에 대해 유동저항관(40) 내부에서 상호 안정적인 경계면을 유지하는 실험예는 다음의 <표>와 같다.
<표>
Figure 112009061337339-PAT00012
상기 <표>에 기재된 바와 같이, 볼드체로 표시된 영역의 비율을 살펴보면 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)의 표면장력 비가 2 이상인 경우, 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)의 상호 경계면이 불안정 상태가 된다. 이와 같이 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)의 경계면 상태가 불안정해질 경우, 측정 대상 유체(B)의 정확한 점도 측정의 곤란성이 발생한다. 이에, 기준유체(A) 사용 시 측정 대상 유체(B)에 대한 기준유체(A)의 표면장력 비를 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, <표>에 기재된 바와 같이, 혈액과 같은 측정 대상 유체(B)에 대한 기준으로 2이하의 표면장력 비율을 갖는 PBS가 기준유체(A)로 사용될 수 있다.
다음으로 표시채널부(50)는 유동저항관(40)에 일정 간격으로 연통 배치되고 유동저항관(40) 유로 상으로 유동되는 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)를 각각 수령하도록 복수개로 마련된다. 표시채널부(50)는 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)의 유동 방향의 가로 방향, 즉 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 유동저항관(40)의 수직 방향으로 배치된다. 표시채널부(50)는 각각 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)를 수령하여 기준유체(A)와 측정 대상 유체(B)의 유동 거리의 시인성을 증대시킨다. 기준유체(A)가 수령된 표시채널부(50)의 개수와 측정 대상 유체(B)가 수령된 표시채널부(50)의 개수의 비율을 이용하여 측정 대상 유체(B)의 점도를 산출할 수 있다.
이러한 측정 대상 유체(B)의 점도를 구하는 방법은 다음의 <식> 들에 의해 유도된다.
도 2를 참조하면, 최초 제1유체주입부(32) 및 제2유체주입부(34)로부터 유동되는 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)는 유동저항관(40) 내부에서 선형을 이루며 유동된다. 여기서, 기준유체(A)의 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00013
)은 곡률(
Figure 112009061337339-PAT00014
) 및 기준유체(A) 내외부의 압력 차이에 의해 유도되고, 측정 대상 유체(B)의 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00015
)은 곡률(
Figure 112009061337339-PAT00016
) 및 측정 대상 유체(B) 내외부의 압력 차이에 의해 유도된다. 표면장력을 유도하는 식은 라플라스 법칙(Laplace Law)에 의해 유도되므로, 상세한 과정은 생략한다.
상술한 기준유체(A)의 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00017
), 접촉각(
Figure 112009061337339-PAT00018
) 및 유동 거리(
Figure 112009061337339-PAT00019
)와 측정 대상 유체(B)의 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00020
), 접촉각(
Figure 112009061337339-PAT00021
) 및 유동 거리(
Figure 112009061337339-PAT00022
)를 고 려한 측정 대상 유체(B)의 점성 계수(
Figure 112009061337339-PAT00023
)는 다음은 같은 <식 1>로 유도된다.
Figure 112009061337339-PAT00024
<식 1>
그런데, 기준유체(A)의 유동 거리(
Figure 112009061337339-PAT00025
)는 기준유체(A)가 수령된 표시채널부(50) 개수(
Figure 112009061337339-PAT00026
)에 비례하고, 측정 대상 유체(B)의 유동 거리(
Figure 112009061337339-PAT00027
)는 측정 대상 유체(B)가 수령된 표시채널부(50) 개수(
Figure 112009061337339-PAT00028
)에 비례한다.
그러므로, <식 1>은 표시채널부(50) 개수비에 대응하는 다음과 같은 <식 2>로 유도된다.
Figure 112009061337339-PAT00029
<식 2>
여기서, 기준유체(A) 및 측정 대상 유체의 접촉각(
Figure 112009061337339-PAT00030
,
Figure 112009061337339-PAT00031
) 및 표면장력(
Figure 112009061337339-PAT00032
,
Figure 112009061337339-PAT00033
)은 고유한 일정값이므로,
Figure 112009061337339-PAT00034
된다. 따라서, 측정 대상 유체(B)의 점성 계수(
Figure 112009061337339-PAT00035
)는 기준유체(A)의 점성 계수(
Figure 112009061337339-PAT00036
) 및 기준유체(A)의 표시채널부(50)와 측정 대상 유체(B)의 표시채널부(50) 개수비에 의해 산출될 수 있다.
밸브(60)는 제1밸브(62) 및 제2밸브(64)를 포함한다. 제1밸브(62)는 제1유체주입부(32)와 제1유체주입부(32)에 인접한 표시채널부(50) 사이에 개재되어 제1유체주입부(32)에 주입된 기준유체(A)의 유로를 개폐한다. 제2밸브(64)는 제2유체 주입부(34)와 제2유체주입부(34)에 인접한 표시채널부(50) 사이에 개재되어 제2유체주입부(34)에 주입된 측정 대상 유체(B)의 유로를 개폐한다. 제1밸브(62) 및 제2밸브(64)는 기준유체(A) 및 측정 대상 유체(B)가 동시에 유동저항관(40) 내부로 유동되도록 동시에 작동된다.
밸브구동부(70)는 후술할 제어부(100)의 제어 신호에 의해 작동된다. 밸브구동부(70)는 제1밸브(62) 및 제2밸브(64)가 동시에 기준유체(A)의 유로 및 측정 대상 유체(B)의 유로를 개폐하도록 작동된다.
입력부(80) 및 출력부(90)는 각각 유체 점도 측정 장치(1)의 작동 신호 인가 및 측정 대상 유체(B)의 점도를 출력 표시하도록 마련된다. 입력부(80)는 스위치와 같은 공지된 장치가 사용될 수 있고, 출력부(90)는 LCD와 같은 공지된 디스플레이가 사용될 수 있다.
제어부(100)는 입력부(80)에 의해 인가된 신호에 기초하여 제1밸브(62) 및 제2밸브(64)가 동시에 작동되도록 밸브구동부(70)의 작동을 제어한다. 또한, 제어부(100)는 표시채널부(50)의 개수비를 산출하여 산출된 측정 대상 유체(B)의 점도를 출력 표시하도록 출력부(90)를 제어할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)의 개략 작동도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)와 달리, 복수의 유동저항관(242, 244, 246, 248)을 포함한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)는 상이한 단면적을 가진 제1유동저항관(242), 제2유동저항관(244), 제3유동저항관(246) 및 제4유동저항관(248)으로 구성되어 있으므로, 전단률 조건 변경에 따른 측정 대상 유체(B)의 점도를 측정할 수 있는 장점을 가진다.
물론, 제1유동저항관(242), 제2유동저항관(244), 제3유동저항관(246) 및 제4유동저항관(248)의 단면 형상은 동일해야 된다. 예를 들면, 제1유동저항관(242)의 단면 형상이 직사각형일 때, 제2유동저항관(244), 제3유동저항관(246) 및 제4유동저항관(248)은 그 단면적만 상이할 뿐 동일한 직사각형 단면 형상을 가져야 한다.
마지막으로 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 작동도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)는 본 발명의 제1 및 제2실시 예와 달리, 제1유체주입부(32)를 중심에 두고 원주 방향으로 연장된 연장관(34b)을 갖는 제2유체주입부(34)가 개시된다.
제2유체주입부(34)는 측정 대상 유체(B)가 주입되는 주입부몸체(34a) 및 주입부몸체(34a)로부터 원주 방향으로 연장된 연장관(34b)을 포함한다. 주입부몸체(34a)에 주입된 측정 대상 유체(B)는 모세관 현상에 의해 연장관(34b)으로 유동된다. 이때, 연장관(34b) 유로 상에 측정 대상 유체(B)의 유동이 완료될 경우, 밸브(60)를 작동하여 기준유체 및 측정 대상 유체(B)의 유로를 개방한다.
그리고, 제1유체주입부(32)과 연장관(34b) 사이를 상호 연결하는 유동저항관(40)이 배치된다. 본 발명의 제3실시 예에서의 유동저항관(40)은 일 실시 예로 서, 제1유체주입부(32)와 연장관(34b) 사이에 방사상으로 배치된 제1유동저항관(342), 제2유동저항관(344) 및 제3유동저항관(346)을 포함한다. 여기서, 제1유동저항관(342), 제2유동저항관(344) 및 제3유동저항관(346)은 각각 상이한 단면적을 가지므로, 본 발명의 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치(1)와 같이 전단률 조건 변경에 따른 측정 대상 유체의 점도를 측정할 수 있다.
이에, 기준유체와 측정 대상 유체의 모세관 운동에 의하여 각각 유동 저항관 내부로 유동시킴에 따라 기준유체와 측정 대상 유체의 유동을 위한 부가장치가 불필요하게 되고, 이에 따라 유체 점도 측정 장치의 슬림화를 구현하여 휴대성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유동저항관에 일정 간격으로 표시채널부를 배치하여 기준유체 및 측정 대상 유체의 유동 거리의 시인성을 향상시킴과 더불어 표시채널부의 개수비를 이용하여 측정 대상 유체의 점도를 산출할 수 있고, 이에 따라 구조를 슬림화하여 휴대성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 각각 상이한 단면적을 갖는 복수의 유동저항관을 구비하여 다양한 전단률 조건하에서도 측정 대상 유체의 점도를 산출할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제1작동도,
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제2작동도,
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 제3작동도,
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 작동도,
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 유체 점도 측정 장치의 개략 작동도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30: 유체주입부 32: 제1유체주입부
34: 제2유체주입부 40: 유동저항관
34a: 주입부몸체 34b: 연장관
50: 표시채널부 60: 밸브
62: 제1밸브 64: 제2밸브
80: 입력부 90: 출력부
100: 제어부 242: 제1유동저항관
244: 제2유동저항관 246: 제3유동저항관
248: 제4유동저항관 342: 제1유동저항관
344: 제2유동저항관 346: 제3유동저항관

Claims (15)

  1. 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와;
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하며, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하는 유동저항관과;
    상기 유동저항관에 일정 간격으로 연통 배치되고 상기 유동저항관 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 각각 수령하여, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 표시채널부 사이에 각각 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    한 쌍의 상기 밸브는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 동시에 유동되도록 상기 유동저항관의 유로를 동시에 개방하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표시채널부들은 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동 방향의 가로 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체가 수령된 상기 표시채널부의 개수비를 이용하여 상기 측정 대상 유체의 점도를 측정하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정 대상 유체의 점성 계수는 이하 수학식에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 유체 점도계.
    Figure 112009061337339-PAT00037
    Figure 112009061337339-PAT00038
    : 기준유체의 점성 계수
    Figure 112009061337339-PAT00039
    : 측정 대상 유체의 점성 계수
    Figure 112009061337339-PAT00040
    : 기준유체와 유동저항관 사이의 표면장력
    Figure 112009061337339-PAT00041
    : 측정 대상 유체와 유동저항관 사이의 표면장력
    Figure 112009061337339-PAT00042
    : 기준유체와 유동저항관 사이의 접촉각
    Figure 112009061337339-PAT00043
    : 측정 대상 유체와 유동저항과 사이의 접촉각
    Figure 112009061337339-PAT00044
    : 기준유체를 수령하는 표시채널부의 개수
    Figure 112009061337339-PAT00045
    : 측정 대상 유체를 수령하는 표시채널부의 개수
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체의 경계면을 유지하기 위해 상기 기준유체에 대한 표면장력(
    Figure 112009061337339-PAT00046
    )과 상기 측정 대상 유체에 대한 표면장력(
    Figure 112009061337339-PAT00047
    ) 비가 2이하인 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준유체는 전단률(shear rate)에 관계없이 일정 점도를 갖는 뉴턴 유체(Newtonian Fluid)를 포함하고,
    상기 측정 대상 유체는 전단률에 따라 점도가 변화되는 비뉴턴 유체(non-Newtonian Fluid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기준유체는 인산완충식식염수(phosphor buffered seline: PBS)이고, 상기 측정 대상 유체는 혈액(blood)인 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기준유체와 상기 측정 대상 유체는 전단률에 관계없이 일정 점도를 갖는 뉴턴 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준유체는 초순수(DI water)이고, 상기 측정 대상 유체는 SDS 용액(SDS solution)인 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
  12. 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와;
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하며, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하는 유동저항관과;
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 유동저항관의 유로 상에 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브와;
    한 쌍의 상기 밸브 사이의 상기 유동저항관에 일정 간격으로 연통 배치되고 상기 유동저항관 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 각각 수령하여, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  13. 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부 및 점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되는 제2유체주입부와;
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부를 상호 연결하고 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 형성하며, 각각 상이한 단면적을 갖는 복수의 유동저항관과;
    상기 제1유체주입부 및 상기 제2유체주입부에 인접한 상기 유동저항관의 유로 상에 배치되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유로를 개폐하는 한 쌍의 밸브와;
    한 쌍의 상기 밸브 사이의 복수의 상기 유동저항관 유로 상에 일정 간격으로 각각 연통 배치되고 상기 유동저항관의 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 각각 수령되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  14. 제13항에 있어서,
    한 쌍의 상기 밸브는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 동시에 복수의 상기 유동저항관으로 각각 유동되도록 복수의 상기 유동저항관의 유로를 동시에 개방하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정장치.
  15. 기준 점도(viscosity)를 갖는 기준유체가 주입되는 제1유체주입부와;
    점도를 측정하고자 하는 측정 대상 유체가 주입되며, 기 제1유체주입부에 대해 원주 방향으로 연장되어 상기 측정 대상 유체의 유로가 형성된 연장관을 갖는 제2유체주입부와;
    상기 제1유체주입부 및 상기 연장관 사이를 방사상으로 상호 연결하고 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체를 유로를 형성하는 적어도 하나의 유동저항관과;
    상기 유동저항관 유로 상에 일정 간격으로 각각 연통 배치되고 상기 유동저항관의 유로 상으로 유동되는 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체가 각각 수령되어, 상기 기준유체 및 상기 측정 대상 유체의 유동거리를 표시하는 복수개의 표시채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 점도 측정 장치.
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