KR20110048241A - 유체특성 측정방법 및 그 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유체특성 측정방법은, 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체와 유체특성이 기측정된 비교유체를 각각의 미세채널에 유동시켜, 상기 대상유체와 비교유체의 유량비율 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정한다.
유체특성, 대상유체, 비교유체, 유동저항, 점성도, 비율검사채널, 저항검사채널

Description

유체특성 측정방법 및 그 측정장치{Method and Apparatus for determining characteristics of fluid}
본 발명은 유체특성 측정방법 및 그 측정장치로서, 기준이 되는 저항검사채널과 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체들의 유량비율 또는 너비비율을 이용하여, 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체의 특성, 즉 유동저항 및 점성도를 측정할 수 있는 유체특성 측정방법 및 그 측정장치에 관한 것이다.
마이크로타스(μ-TAS, micro total analysis systems)는 바이오 시료를 분석하기 위해 시료의 전처리(혼합, 분리, 3차원 포커싱 등)를 거쳐 이에 대한 결과를 검출 해내는 과정을 일괄적으로 처리하는 집적화된 소형 분석시스템을 말한다.
최근 생명과학의 발전으로 신약개발이나 진단 등의 분야에서 분석해야 하는 표적물질이 증가하고 있고, 이에 따라 고가의 시약이나 시료를 다량으로 필요하게 됨으로써 극미량 분석을 통한 비용절감의 필요성이 높아지고 있다.
이에, 극미량의 시료나 시약을 다루는 일의 비중이 증가하면서 각광받게 된 것이, 이 시스템을 하나의 칩 안에 집적화시켜 구현하는 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 기술이다. 랩온어칩은 반도체 분야에서 널리 사용되는 사진식각인쇄(photolithography) 기술이나 미세가공기술 (micromachining)을 이용하여 유리, 실리콘 또는 플라스틱으로된 수 내지 수십 마이크로미터 크기의 미세채널을 형성하고, 형성된 미세채널 내에 흐르는 유체의 유동특성을 이용하는 미세유체역학(microfluidics) 기술을 사용함으로써 유체를 혼합 및 분리 등의 역할을 할 수 있는 미세유체 소자를 개발하고 이들 개발된 미세유체 소자를 통해 구현되고 있다.
최근, 이들 개발된 미세유체 소자들은 상호간의 결합을 통해서 랩온어칩을 완벽히 구현하는 시도들이 있지만, 개발된 미세유체 소자들의 결합시 원활한 동작을 위해 각 소자 간의 유동저항 등을 고려해야 하는데, 종래에는 이들 미세유체 소자의 유동저항을 측정하는 방법으로 압력계를 이용하여 측정을 하였다.
그러나, 압력계를 이용하는 방식은 압력계를 설치하고 측정하는 과정에서 그 과정이 복잡하고 어려우며, 또한 압력계 등의 외부의 장비들을 준비해야되는 등의 문제점들이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기준이 되는 저항검사채널과 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체들의 유량비율 또는 너비비율을 이용하여, 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체의 특성, 즉 유동저항 및 점성도를 측정할 수 있는 유체특성 측정방법 및 그 측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체특성 측정방법은, 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체와 유체특성이 기측정된 비교유체를 각각의 미세채널에 유동시켜, 상기 대상유체와 비교유체의 유량비율 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정한다.
이때, 상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 미세채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체를 제1 유체주입구에 주입하고, 유체특성이 기측정된 비교유체를 제2 유체주입구에 주입하는 유체주입단계; 상기 제1 유체주입구와 제2 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사 채널에서, 주입된 상기 대상유체와 비교유체의 유량을 특정비율로 조절하는 유량조절단계; 상기 비율검사채널에 연결된 제1 저항검사채널과 제2 저항검사채널에, 상기 대상유체와 비교유체가 분기되는 분기단계; 및 상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 유량과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 유체특성 결정단계;를 포함하는 유체특성 측정방법이 제공된다.
다른 실시예로서, 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체를 제1 유체주입구에 주입하고, 유체특성이 기측정된 비교유체를 제2 유체주입구에 주입하는 유체주입단계; 상기 제1 유체주입구와 제2 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널에서, 주입된 상기 대상유체와 비교유체의 유량을 특정비율로 조절하는 유량조절단계; 상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율을 확인하는 너비비율 확인단계; 상기 비율검사채널에 연결된 제1 저항검사채널과 제2 저항검사채널에, 상기 대상유체와 비교유체가 분기되는 분기단계; 및 확인된 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 유체특성 결정단계;를 포함하는 유체특성 측정방법이 제공된다.
이때, 상기 유량조절단계에서, 상기 특정비율은, 상기 대상유체가 상기 제1 저항검사채널에, 상기 비교유체가 상기 제2 저항검사채널에 각각 유입되도록 설정 된 비율인 것이 바람직하다.
또한, 상기 너비비율 확인단계에서, 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율은, 상기 비율검사채널에서 상기 대상유체와 비교유체 각각이 차지하는 단면적에 의한 비율인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유체특성 결정단계에서, 상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 제1 저항검사채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 유체특성 결정단계에서, 상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여 상기 대상유체의 상기 제1 저항검사채널에 대한 유동저항 또는 점성도를 결정하는 것은, 하기의 수학식이 활용되는 것이 바람직하다.
Figure 112009067234106-PAT00001
(Q:유량, △P:압력차, R:유동저항)
Figure 112009067234106-PAT00002
(Rx:대상유체의 제1 검사채널에서의 유동저항, Rref:비교유체의 제2 검사채널에서의 유동저항, Q1:제1 유체주입구에 주입된 대상유체의 유량, Q2:제2 유체주입구에 주입된 비교유체의 유량)
Figure 112009067234106-PAT00003
(R:유동저항, fR2:프릭션 상수(friction constant), μ:점성계수, L:채널길이, Dh:채널의 수력직경, A:채널의 단면적)
Figure 112009067234106-PAT00004
(Q:유량, △P:압력차, μ:점성계수)
Figure 112009067234106-PAT00005
1:대상유체의 점성계수, μ2:비교유체의 점성계수, Q1:대상유체의 유량, Q2:비교유체의 유량)
여기에서, 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치는, 상기 비교유체의 상기 제2 저항검사채널에서의 유동저항값인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상유체와 비교유체가 각각 주입되는 복수의 유체주입구; 상기 복수의 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널; 상기 유체주입구와 대응되는 수만큼 상기 비율검사채널로부터 분기되어 형성된 복수의 저항검사채널; 및 상기 복수의 저항검사채널로부터 연결되어 합쳐지며, 상기 대상유체와 비교유체가 외부로 배출되는 유체배출구;를 포함하며, 상기 비율검사채널에서 특정비율로 조절된 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치에 의해, 상기 대상유체의 유체특성이 결정되는 유체특성 측정장치가 제공된다.
이때, 상기 특정비율은, 상기 대상유체와 비교유체가 별도로 각각 상기 저항검사채널에 유입되도록 설정된 비율인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율은, 상기 비율검사채널에서 상기 대상유체와 비교유체 각각이 차지하는 단면적에 의한 비율인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 저항검사채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 비율검사채널에서 특정비율로 조절된 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여 상기 대상유체의 상기 저항검사채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도를 결정하는 것은, 하기의 수학식이 활용되는 것이 바람직하다.
Figure 112009067234106-PAT00006
(Q:유량, △P:압력차, R:유동저항)
Figure 112009067234106-PAT00007
(Rx:대상유체의 제1 검사채널에서의 유동저항, Rref:비교유체의 제2 검사채널에서의 유동저항, Q1:제1 유체주입구에 주입된 대상유체의 유량, Q2:제2 유체주입구에 주입된 비교유체의 유량)
Figure 112009067234106-PAT00008
(R:유동저항, fR2:프릭션 상수(friction constant), μ:점성계수, L:채널길이, Dh:채널의 수력직경, A:채널의 단면적)
Figure 112009067234106-PAT00009
(Q:유량, △P:압력차, μ:점성계수)
Figure 112009067234106-PAT00010
1:대상유체의 점성계수, μ2:비교유체의 점성계수, Q1:대상유체의 유량, Q2:비교유체의 유량)
여기에서, 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치는, 상기 비교유체의 상기 저항검사채널에서의 유동저항값인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유체특성 측정방법 및 그 측정장치는, 기준이 되는 저항검사채널과 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체들의 유량비율 또는 너비비율을 이용하여, 알고자 하는 저항검사채널을 흘러가는 유체의 특성, 즉 유동저항 및 점성도를 측정할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체와 유체특성이 기측정된 비교유체를 각각의 미세채널에 흘려서, 대상유체와 비교유체의 유량비율 또는 너비비율과 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 대상유체의 유체특성을 결정하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 대상유체의 유체특성은 대상유체의 미세채널에 대한 유동저항 또는 대상유체의 점성도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체특성 측정장치를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 유체특성 측정장치의 비율검사채널에서의 대상유체와 비교유체의 유량 및 너비를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체특성 측정방법을 나타낸 순서도이다.
도면을 참조하면, 유체특성 측정장치는 복수의 유체주입구(10)(20), 비율검사채널(40), 복수의 저항검사채널(60)(70), 및 유체배출구(90)를 포함하며, 이와 같은 구성요소들은 랩온어칩 기술로서 하나의 칩 구조인 본체(100)에 형성된다.
상기 복수의 유체주입구(10)(20)는 대상유체와 비교유체가 각각 주입되는 구멍으로서 본체(100)에 형성된다.
여기에서, 대상유체가 주입되는 유체주입구는 제1 유체주입구(10)이며, 비교유체가 주입되는 유체주입구는 제2 유체주입구(20)로 지칭하기로 한다.
또한, 상기 비율검사채널(40)은 복수의 유체주입구(10)(20)로부터 각각 연결되어 합쳐진 구조이다. 즉, 비율검사채널(40)은 하나의 채널로서 복수의 유체주입구(10)(20) 각각으로부터 연통된 통로들이 이어진다.
아울러, 상기 복수의 저항검사채널(60)(70)은 유체주입구와 대응되는 수만큼 상기 비율검사채널(40)로부터 분기되어 형성된다.
여기에서, 대상유체가 유입되는 저항검사채널은 제1 저항검사채널(60)이며, 비교유체가 유입되는 저항검사채널은 제2 저항검사채널(70)로 지칭하기로 한다.
그리고, 상기 유체배출구(90)는 복수의 저항검사채널(60)(70)로부터 연결되어 합쳐진 구조이다. 즉, 유체배출구(90)는 복수의 저항검사채널(60)(70) 각각으로부터 연통된 통로들이 이어지며, 대상유체와 비교유체가 외부로 배출되는 구멍이다.
이와 같이 구성되는 유체특성 측정장치는, 상기 비율검사채널(40)에서 특정비율로 조절된 대상유체와 비교유체의 유량(Q1)(Q2) 또는 너비비율(W1/W2)과 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치에 의해, 대상유체의 유체특성이 결정될 수 있는 장치다.
그러면, 상기 유체특성 측정장치를 활용하여, 대상유체의 유체특성을 측정하는 측정방법에 대해서 알아보기로 한다.
먼저, 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체를 제1 유체주입구(10)에 주입하고, 유체특성이 기측정된 비교유체를 제2 유체주입구(20)에 주입한다.
이어서, 상기 제1 유체주입구(10)와 제2 유체주입구(20)로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널(40)에서, 주입된 상기 대상유체와 비교유체의 유량(Q1)(Q2)을 특정비율로 조절한다.
여기에서, 상기 특정비율은, 대상유체가 제1 저항검사채널(60)에, 비교유체가 제2 저항검사채널(70)에 각각 유입되도록 설정된 비율이다.
즉, 실험자가 비율검사채널(40)에서 제1 저항검사채널(60)과 제2 저항검사채널(70)로 분기되는 부분을 모니터하면서, 대상유체가 제2 저항검사채널(70)에 유입되지 않고, 비교유체가 제1 저항검사채널(60)에 유입되지 않도록 유량을 조절한다.
참고로, 상기 비율검사채널(40)은 미세한 채널이기 때문에, 내부에서 유동되는 유체들은 혼합되지 않는다.
다음으로, 상기 비율검사채널(40)에 연결된 제1 저항검사채널(60)과 제2 저항검사채널(70)에, 대상유체와 비교유체가 분기되어 유동된다.
마지막으로, 상기 특정비율에서의 대상유체와 비교유체의 유량(Q1)(Q2)과 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 대상유체의 유체특성을 결정한다.
여기에서, 상기 대상유체의 유체특성은 대상유체의 제1 저항검사채널(60)에서의 유동저항 또는 대상유체의 점성도이다.
그러면, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
비율검사채널(40)을 확인하여, 제2 저항검사채널(70)의 유동저항(Rref)이 제1검사채널의 유동저항(Rx)보다 클 경우, 제2 저항검사채널(70)로 비교유체가 이동하 는데 있어서 저항이 상대적으로 더 크기 때문에 비교유체는 덜 유입되게 되지만, 제1 검사채널(60)로 유체가 이동하는데 있어서 저항이 상대적으로 더 작기 때문에 대상유체는 더 많이 유입되게 된다.
이에 따라, 제1 유체주입구(10)에 주입된 유체의 유량(Q1)은 제2 유체주입구(20)에 주입된 유체의 유량(Q2)보다 크게 되며, 비율검사채널(40) 내에서 두 유체가 채널 내 차지하는 비율은 제1 유체주입구(10)에서 주입된 유체의 너비(W1)가 제2 유체주입구(20)에서 주입된 유체의 너비(W2)보다 크게 된다.
이에 반해, 제2 저항검사채널(70)의 유동저항(Rref)이 제1 저항검사채널(60)의 유동저항(Rx)보다 작을 경우, 제2 저항검사채널(70)로 유체가 이동하는데 있어서 저항이 상대적으로 더 작기 때문에 비교유체는 더 많이 유입되게 되지만, 제1 저항검사채널(60)로 유체가 이동하는데 있어서 저항이 상대적으로 더 크기 때문에 대상유체는 덜 유입이 되게 된다.
이에 따라, 제1 유체주입구(10)에 주입된 대상유체의 유량(Q1)은 제2 유체 주입구에 주입된 비교유체의 유량(Q2)보다 작게 되며, 비율검사채널(40) 내에서 두 유체가 채널 내 차지하는 비율은 제1 유체주입구(10)에서 주입된 대상유체의 너비(W1)가 제2 유체주입구(20)에서 주입된 비교유체의 너비(W2)보다 작게 된다.
상기 유량(Q)은 다음과 같이 채널 길이에서의 압력차(△P)와 유동저항(R)으 로 정의가 된다.
Figure 112009067234106-PAT00011
제1 채널검사채널(60)과 제2 저항검사채널(70)은 병렬연결되어 있기 때문에, 압력차는 서로 같게 되며, 이를 통해 대상유체의 제1 저항검사채널(60)에서의 유동저항(Rx)과 비교유체의 제2 저항검사채널(70)에서의 유동저항(Rref)은 다음과 같이 제1 유체주입구(10)에 주입된 대상유체의 유량(Q1)과 제2 유체주입구(20)에 주입된 비교유체의 유량(Q2)과의 관계로 표현할 수 있다.
Figure 112009067234106-PAT00012
비교유체의 제2 저항검사채널(70)에서의 유동저항(Rref)은 이미 측정/계산되어 이미 알고 있는 값을 이용하며, 제1 유체주입구(10)와 제2 유체주입구(20)에 주입된 대상유체와 비교유체의 유량(Q1)(Q2)은 비율검사채널(40)을 통하여 모니터링 하면서 유량을 조절함으로써 확인을 할 수 있기 때문에, 알고자 하는 대상유체의 제1 저항검사채널(60)에서의 유동저항(Rx)을 알아낼 수 있다.
한편, 유동저항(R)은 다음과 같이, 프릭션상수(friction constant, fRe), 점 성계수(μ), 채널길이(L), 채널의 수력직경(Dh), 채널의 단면적(A)로 정의 된다.
Figure 112009067234106-PAT00013
프릭션 상수(fRe)는 채널의 구조적 특성에 따라 변하며, 채널의 구조적 특성을 나타내는 채널길이(L), 채널의 수력직경(Dh), 채널의 단면적(A)이 제1 저항검사채널(60)과 제2 저항검사채널(70)이 같다면, 유량(Q)은 다음과 같이 압력차(△P), 점성계수(μ)로 표현할 수 있다.
Figure 112009067234106-PAT00014
이는, 제1 유체주입구(10)에 주입된 점성도(μ1)을 가진 대상유체의 유량(Q1)과 제2 유체주입구(20)에 주입된 점성도(μ2)를 가진 비교유체의 유량(Q2)과의 관계로 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009067234106-PAT00015
이때, 제2 유체주입구(20)에 주입된 비교유체의 점성도(μ2)는 이미 측정/계 산된 값을 이용하며, 제1 유체주입구(10)와 제2 유체주입구(20)에 주입된 대상유체 및 비교유체의 유량(Q1)(Q2)은 비율검사채널(40)을 통하여 모니터링 하면서 유량을 조절함으로써 확인을 할 수 있기 때문에, 알고자 하는 제1 유체주입구(10)에 주입된 대상유체의 점성도(μ1)를 알아낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 유체주입구(10)와 제2 유체주입구(20)에 주입된 대상유체 및 비교유체의 유량(Q1)(Q2) 및 그 유량비(Q1/Q2)를 통해 알고자 하는 대상유체의 제1 저항검사채널(60)에서의 유동저항(Rx) 및 제1 유체주입구(10)에 주입된 대상유체의 점성도(μ1)를 측정할 수 있지만, 주입된 유량비(Q1/Q2)는 채널 내 유체가 차지하는 비율(W1/W2)와 같기 때문에, 주입된 대상유체와 비교유체의 유량(Q1)(Q2)을 확인할 수 없을 경우, 비율검사채널(40) 내에서 두 유체가 채널내 차지하는 너비(W1)(W2) 및 그 너비비율(W1/W2)을 통해서 알고자 하는 대상유체의 제1 저항검사채널(60)에서의 유동저항(Rx) 및 제1 유체주입구(10)에 주입된 대상유체의 점성도(μ1)를 측정할 수도 있다.(도 3 참조)
이때, 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율(W1/W2)은, 상기 비율검사채널(40)에서 상기 대상유체와 비교유체 각각이 차지하는 단면적에 의한 비율이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체특성 측정장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 유체특성 측정장치의 비율검사채널에서의 대상유체와 비교유체의 유량 및 너비를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체특성 측정방법을 나타낸 순서도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제1 유체주입구 20 : 제2 유체주입구
40 : 비율검사채널 60 : 제1 저항검사채널
70 : 제2 저항검사채널 90 : 유체배출구
100 : 본체

Claims (15)

  1. 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체와 유체특성이 기측정된 비교유체를 각각의 미세채널에 유동시켜, 상기 대상유체와 비교유체의 유량비율 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 미세채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  3. 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체를 제1 유체주입구에 주입하고, 유체특성이 기측정된 비교유체를 제2 유체주입구에 주입하는 유체주입단계;
    상기 제1 유체주입구와 제2 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널에서, 주입된 상기 대상유체와 비교유체의 유량을 특정비율로 조절하는 유량조절단계;
    상기 비율검사채널에 연결된 제1 저항검사채널과 제2 저항검사채널에, 상기 대상유체와 비교유체가 분기되는 분기단계; 및
    상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 유량과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 유체특성 결정단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  4. 유체특성을 측정하고자 하는 대상유체를 제1 유체주입구에 주입하고, 유체특성이 기측정된 비교유체를 제2 유체주입구에 주입하는 유체주입단계;
    상기 제1 유체주입구와 제2 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널에서, 주입된 상기 대상유체와 비교유체의 유량을 특정비율로 조절하는 유량조절단계;
    상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율을 확인하는 너비비율 확인단계;
    상기 비율검사채널에 연결된 제1 저항검사채널과 제2 저항검사채널에, 상기 대상유체와 비교유체가 분기되는 분기단계; 및
    확인된 상기 대상유체와 비교유체의 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여, 상기 대상유체의 유체특성을 결정하는 유체특성 결정단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유량조절단계에서,
    상기 특정비율은, 상기 대상유체가 상기 제1 저항검사채널에, 상기 비교유체가 상기 제2 저항검사채널에 각각 유입되도록 설정된 비율인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 너비비율 확인단계에서,
    상기 대상유체와 비교유체의 너비비율은, 상기 비율검사채널에서 상기 대상유체와 비교유체 각각이 차지하는 단면적에 의한 비율인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유체특성 결정단계에서,
    상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 제1 저항검사채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체특성 결정단계에서,
    상기 특정비율에서의 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여 상기 대상유체의 상기 제1 저항검사채널에 대한 유동저항 또는 점성도를 결정하는 것은, 하기의 수학식이 활용되는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
    Figure 112009067234106-PAT00016
    (Q:유량, △P:압력차, R:유동저항)
    Figure 112009067234106-PAT00017
    (Rx:대상유체의 제1 검사채널에서의 유동저항, Rref:비교유체의 제2 검사채널에서의 유동저항, Q1:제1 유체주입구에 주입된 대상유체의 유량, Q2:제2 유체주입구에 주입된 비교유체의 유량)
    Figure 112009067234106-PAT00018
    (R:유동저항, fR2:프릭션 상수(friction constant), μ:점성계수, L:채널길 이, Dh:채널의 수력직경, A:채널의 단면적)
    Figure 112009067234106-PAT00019
    (Q:유량, △P:압력차, μ:점성계수)
    Figure 112009067234106-PAT00020
    1:대상유체의 점성계수, μ2:비교유체의 점성계수, Q1:대상유체의 유량, Q2:비교유체의 유량)
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치는, 상기 비교유체의 상기 제2 저항검사채널에서의 유동저항값인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정방법.
  10. 대상유체와 비교유체가 각각 주입되는 복수의 유체주입구;
    상기 복수의 유체주입구로부터 각각 연결되어 합쳐진 비율검사채널;
    상기 유체주입구와 대응되는 수만큼 상기 비율검사채널로부터 분기되어 형성된 복수의 저항검사채널; 및
    상기 복수의 저항검사채널로부터 연결되어 합쳐지며, 상기 대상유체와 비교유체가 외부로 배출되는 유체배출구;를 포함하며,
    상기 비율검사채널에서 특정비율로 조절된 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치에 의해, 상기 대상유체의 유체특성이 결정되는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 특정비율은, 상기 대상유체와 비교유체가 별도로 각각 상기 저항검사채널에 유입되도록 설정된 비율인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 대상유체와 비교유체의 너비비율은, 상기 비율검사채널에서 상기 대상유체와 비교유체 각각이 차지하는 단면적에 의한 비율인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 대상유체의 유체특성은 상기 대상유체의 상기 저항검사채널에서의 유동 저항 또는 상기 대상유체의 점성도인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비율검사채널에서 특정비율로 조절된 상기 대상유체와 비교유체의 유량 또는 너비비율과 상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치를 이용하여 상기 대상유체의 상기 저항검사채널에서의 유동저항 또는 상기 대상유체의 점성도를 결정하는 것은, 하기의 수학식이 활용되는 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
    Figure 112009067234106-PAT00021
    (Q:유량, △P:압력차, R:유동저항)
    Figure 112009067234106-PAT00022
    (Rx:대상유체의 제1 검사채널에서의 유동저항, Rref:비교유체의 제2 검사채널에서의 유동저항, Q1:제1 유체주입구에 주입된 대상유체의 유량, Q2:제2 유체주입구에 주입된 비교유체의 유량)
    Figure 112009067234106-PAT00023
    (R:유동저항, fR2:프릭션 상수(friction constant), μ:점성계수, L:채널길이, Dh:채널의 수력직경, A:채널의 단면적)
    Figure 112009067234106-PAT00024
    (Q:유량, △P:압력차, μ:점성계수)
    Figure 112009067234106-PAT00025
    1:대상유체의 점성계수, μ2:비교유체의 점성계수, Q1:대상유체의 유량, Q2:비교유체의 유량)
  15. 제10항에 있어서,
    상기 비교유체의 기측정된 유체특성 결과치는, 상기 비교유체의 상기 저항검사채널에서의 유동저항값인 것을 특징으로 하는 유체특성 측정장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101521879B1 (ko) * 2013-11-29 2015-05-20 한국과학기술연구원 다중 분지형 마이크로플루이딕 채널에서 용액의 유동 특성 센싱 방법 및 장치
KR20180137280A (ko) * 2017-06-16 2018-12-27 한양대학교 산학협력단 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03248683A (ja) * 1990-02-27 1991-11-06 Victor Co Of Japan Ltd ビデオカメラ
JPH087132A (ja) * 1994-06-20 1996-01-12 Nippon Signal Co Ltd:The 自動改札機
KR101103626B1 (ko) * 2009-10-08 2012-01-09 광주과학기술원 유체 점도 측정 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101521879B1 (ko) * 2013-11-29 2015-05-20 한국과학기술연구원 다중 분지형 마이크로플루이딕 채널에서 용액의 유동 특성 센싱 방법 및 장치
KR20180137280A (ko) * 2017-06-16 2018-12-27 한양대학교 산학협력단 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램

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