KR20130058654A - 평행한 공압 계면판을 갖춘 마이크로 유체 카트리지 - Google Patents

평행한 공압 계면판을 갖춘 마이크로 유체 카트리지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일회용 카트리지 내의 유체 작동을 위한 마이크로 유체 카트리지(100) 및 기기(102) 사이의 계면판(101)의 설계에 관한 것이다. 공압 작동은 기기와 카트리지 사이의 가역적 공압 결합을 통해 수행된다. 공압 구동체는 저비용 및 신뢰성 있는 해결책에 의해 기기 내에 일체로 결합된다. 카트리지 내의 유체의 작동은 상기 기기에 부착되었을 때에만 폐쇄된 구획실을 형성하는 일회용 카트리지의 주 표면에 부착되는 가요성 박막(105)에 의해 달성된다. 이들 구획실 내의 압력은 유체를 작용시키는 박막의 편향을 결정한다. 이 해결책은 고성능 및 큰 행정의 공압 작동을 달성할 수 있음과 동시에 일회용 카트리지를 단순하고 저비용으로 유지하고 계면판에 열 또는 음향 진동과 같은 기타의 물리적 전달물을 용이하게 도입할 수 있는 장점이 있다. 공압 작동을 위해 배관과 같은 개별 고정물이 필요하지 않으므로 다수의 액츄에이터를 평평한 계면판 내에 용이하게 결합시킬 수 있다.

Description

평행한 공압 계면판을 갖춘 마이크로 유체 카트리지{Microfluidic cartridge with parallel pneumatic interface plate}
본 발명은 마이크로 유체 카트리지 내의 유체 작동에 관한 것이다. 본 발명은 특히 공압 기기의 평행한 공압 계면판 내에 삽입하기 위한 마이크로 유체 카트리지, 마이크로 유체 카트리지 및 공압 기기의 사이에서 계면을 형성하기 위한 계면판, 카트리지 및 계면판을 포함하는 마이크로 유체 카트리지의 내부의 유체의 작동을 위한 시스템 및 공압 기기에 관한 것이다.
바이오센서는 생체 시료, 예를 들면 단백질 또는 진단을 위한 DNA 내의 분자를 검출하기 위해 사용된다. 이것은 또 혈액, 소변 또는 타액 내의 약물, 치료제 또는 중독을 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 이 같은 시험은 예를 들면 의료적 적용시나, 노상에서의 약물 오용 검사와 같은 많은 다양한 상황과 환경에서 사용되도록 개발되었다. 어떠한 경우라도 견고하고, 신뢰성 있고, 검출력이 우수한 장치가 필요하고, 또 시험 후에는 폐기시켜야 하므로 가격도 저렴해야 한다.
이 같은 생화학 분석의 수행시 어느 정도의 유체의 작동이 필요하고, 적어도 샘플 유체를 목표 분자들이 센서의 표면에 부착할 수 있도록 검출 장치 내에 주입해야 한다. 분석의 종류에 따라 정도의 차이는 있으나 복잡한 마이크로 유체 시스템이 설계된다. 시료는 오염되므로 기기에 접촉되면 안 되고 측정 중 및 측정 후에 카트리지 내에 안전하게 보관되어야 한다.
최근 완전 일체형 마이크로 유체 온칩(on chip) 생화학 시스템 또는 랩온칩(lab on a chip) 시스템이 개발되었다. 이들 마이크로 유체 시스템의 문제점은 상이한 반응실 사이에서 유체를 이동시키는 것인데, 이것을 위해 펌프 및 밸브와 같은 마이크로 액츄에이터가 필요하다. 펌프 작용 및 밸브 작용은 수많은 방법으로 실행될 수 있다. 사용처(예를 들면, 분석의 유형), 성능의 조건, 및 비용 조건에 따라, 예를 들면 시약 용해를 위한 유체의 작동, 배양, 결합 및 세척은 다양한 방법으로 수행된다. 제어의 정도와 단순성 사이에는 상반되는 관계가 있고, 여기서 단순성은 저비용과 동일시된다. 유체는 피스톤을 이용한 기계적인 측량을 통해 직접적으로 유동되거나 소위 수동적 구동력(passive driving)인 모세관의 힘에 의해 유동된다.
후자는 비용면에서 효율적인 해결책이지만 유동의 반전이 불가능하고, 유속이 제한되고, 거리에 따라 그리고 가장 중요하게는 유체의 점성 및 표면장력에 따라 유속이 일정하지 않다. 시스템의 유연성을 저하시키는 일회용 하드웨어 내에서 필요한 유동 특성 변화가 수행되어야 한다. 다른 한편 기계적 구동은 매우 유연하지만 물리적 접촉이 필요하므로 기기의 작동 수명 및 오염의 문제(즉, 세척의 문제)를 일으킨다.
그러므로 마이크로 유체 시스템 특히 바이오센서와 같은 의료용 일회용품을 위한 대안적인 저비용 유체 작동 기술에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 마이크로 유체 카트리지 내의 개선된 유체 작동법을 제공하는 것이다.
기재된 실시예들은 단순히 마이크로 유체 카트리지, 공압 계면판, 마이크로 유체 카트리지 및 공압 계면판을 포함하는 시스템 및 공압 기기에 관한 것이다. 비록 본 명세서에서 상세히 기술하지 않았으나 상기 실시예들의 다양한 조합에 의해 상승효과들이 발생할 수 있다.
본 발명의 제1의 실시예에 따르면 공압 기기의 평행한 공압 계면판 상에 설치되는 마이크로 유체 카트리지가 제공된다. 카트리지는 공압 기기의 공압 펌핑에 의해 유체가 이송되는 3차원 유체 통로를 포함한다. 더욱 이 마이크로 유체 카트리지는 가요성 박막을 포함하고, 이 가요성 박막은 하나의 평면을 커버하고, 또 이 가요성 박막은 카트리지의 외면을 형성한다. 또한 상기 3차원 유체 통로는 카트리지의 내벽 및 가요성 박막에 의해 3차원으로 공간적으로 형성되고, 이 가요성 박막은 이것에 압력이 가해지지 않거나 진공상태인 경우에 기저상태(ground state)가 된다. 상기 가요성 박막은 카트리지를 평행한 공압 계면판 상에 설치했을 때 공압에 의해 기저 상태로부터 가요성 박막의 평면에 수직한 2개의 방향으로 편향될 수 있다.
다시 말하면 유체는 평평한 표면상에서 이송되지 않고 상기 3차원 유체 통로를 따라 이동된다.
더욱 상기 가요성 박막은 카트리지의 외면의 일부의 영역들 내에서 공압에 의해 편향될 수 있다. 다시 말하면, 가요성 박막은 제1의 영역에서 유체 통로에 연장되어 있고, 이 제1의 영역은 카트리지의 외면의 일부이다. 본 실시예에 의해 가요성 박막은 카트리지의 외면의 하측의 제2의 영역 내로 더욱 연장할 수 있고, 그 결과 박막은 제2의 영역 내의 카트리지의 외측으로부터 접근할 수 없다.
더욱 "가요성 박막의 기저 상태"는 가요성 박막에 압력 가해지지 않고 또는 진공인 상태를 의미한다. 가요성 박막은 이 상태로부터 카트리지의 내부를 향해 편향될 수 있고, 또 카트리지로부터 이격되는 방향으로 편향될 수도 있다. 이것은 예를 들면 도 1에서 볼 수 있다. 즉 도 1에서 가요성 박막이 그 박막을 따라 다양한 위치들에서 상방 및 하방으로 편향됨으로써 원하는 액체 수송을 달성한다. 다시 말하면, 가요성 박막은 2개의 방향, 즉 유체 통로를 향해 접근하는 방향 및 유체 통로로부터 이격되는 방향으로 편향될 수 있다. 그러나 프리스트레스(prestressed)된 가요성 박막 또는 사전 편향(predeflected)된 가요성 박막도 배제되지 않는다.
카트리지는 본 실시예 및 임의의 다른 실시예에서 예를 들면 일회용 카트리지로서 공압 기기 및 카트리지 사이의 가역적 공압 상호 접속을 통해 공압 작동을 실행할 수 있다. 상기 상호 접속은 가요성 박막에 의해 형성된다. 공압 구동체는 카트리지의 저비용 및 신뢰성 있는 해결책을 위해 기기 내에 결합될 수 있다. 카트리지 내의 유체 통로 내에 수용되는 유체의 작동은 카트리지의 주 표면에 부착될 수 있는 가요성 박막의 편향에 의해 달성된다. 따라서 카트리지가 공압 계면판에 부착되거나 공압 계면판 내에 삽입되었을 때 카트리지의 가요성 박막 및 공압 계면판의 부분들에 의해 구획실들이 형성된다. 구획실들 내의 압력은 별체의 공압 기기에 의해 생성될 수 있는 것으로서 가요성 박막의 편향을 결정하고, 이 편향은 유체를 작동시켜 유동을 유발한다.
이 마이크로 유체 카트리지는 공압 작동의 고출력 및 큰 행정을 이용함과 동시에 카트리지를 단순화하고 저비용에 유지하고, 계면판을 통해 열 또는 음향 진동과 같은 기타 물리적 전달물을 용이하게 도입할 수 있다.
더욱 공압 작동을 위해 배관과 같은 개별적인 고정물이 불필요하므로 평평한 공압 계면판 내에 많은 수의 액츄에이터를 결합시킬 수 있다.
다시 말하면, 공압 배관 요소들 및 압력 또는 진공 발생 요소들이 마이크로 유체 카트리지에 존재하지 않고, 대응하는 상호 접속 계면판에 존재하지 않으므로 많은 수의 액츄에이터를 계면판 내에 용이하게 결합시킬 수 있다. 다시 말하면, 평판상 공압 계면판과 결합하여 카트리지 내에 배관의 필요성이 없고 카트리지 내에서 편리하고 신뢰성 있게 유체를 공압 구동할 수 있는 평판상의 마이크로 유체 카트리지가 제공된다. 더욱 이것은 많은 수의 공압 요소들로 용이하게 확장시킬 수 있을 뿐 아니라 열판, 음향판 또는 기타 계면판들을 동일 평면 내에 결합하는 것이 단순화될 수 있다.
본 발명 상기 실시예 및 모든 기타 실시예에서 공압 요소라는 용어는 가요성 박막이 공기역학적으로 작동되는 위치들, 즉 밸브 및 펌프 또는 더 일반적으로는 상호 작용 영역을 기술한다. 또한 이것은 위치 변화의 유연성 및 본 발명의 이점인 극히 근접한 위치를 가질 수 있는 유연성이다.
제공된 마이크로 유체 카트리지의 중요한 특성으로서 공압 기기에 의해 카트리지 내에서 유체의 작동을 실현하는 것을 볼 수 있다. 공압 구동에 의해 가요성 카트리지의 박막을 사용할 수 있고 또 박막의 하측에 공압실이 가역적으로 조립된다는 사실이 중요하다. 이것은 카트리지 및 공압 기기 사이에 분리면이 공압실을 횡단한다는 것을 의미한다.
다시 말하면 카트리지가 제거되면 공압 공급 통로, 공압 통로 및 공압실들이 개방된다. 작동되는 박막의 하측의 실(chambers)은 카트리지와 기기 상의 계면판의 결합에 의해 형성된다. 카트리지를 들어올리면, 본 발명에 따라 박막 작동용으로 사용되지 않는 그리고 기계적으로 고정되는 배관과 달리 박막으로 더 이상 압력이 전달될 수 없다.
마이크로 유체 카트리지는 공압 구동용 공급 통로를 수용하고 또 유체 통로를 수용하는 마이크로 유체 카트리지를 향해 실질적으로 평평한 계면판을 수용하는 공압 기기와 결합하여 사용될 수 있다. 유체 통로들은 카트리지를 기기에 설치했을 때 작동이 가능한 가요성 층에 의해 형성된다. 가요성 박막을 상하방향으로 이동시키는 것에 의해 카트리지 내부의 체적이 변화되고, 박막은 통로를 폐쇄시켜 유체 통로 내에서 밸브 기능을 제공할 수 있다.
박막의 편향의 행정은 예를 들면 하기의 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 공압 기기의 공압 계면판에 접촉했을 때의 박막의 위치 및/또는 카트리지 내의 박막의 상면(제어 특징부)에 기판실(substrate chamber)이 접촉했을 때의 위치의 사이에 높이에 기초한다.
다시 말하면, 마이크로 유체 카트리지는 유체 경로를 커버하는 가요성 박막을 포함한다. 따라서 가요성 박막은 복수의 유체 경로를 수용할 수 있는 전체 유체 통로를 커버한다. 이것이 모든 곳의 전체 외면일 필요는 없다. 그러나 카트리지의 전체 외면을 형성하는 일 실시예도 가능하다. 그러나, 가요성 박막은 항상 카트리지에 부착된다. 카트리지를 공압 기기 내에 삽입한 후, 박막은 기기 상의 공압에 의해 국부적으로 편향됨으로써 유체는 카트리지 내의 유체 경로를 따라 이동된다. 박막은 국부적으로 카트리지로부터 이격되는 방향으로 흡인되거나 카트리지에 접근하는 방향으로 흡인되어 유체 경로의 체적을 변화시키고 체적이 변화하는 박막의 하부에서 유체는 카트리지를 통해 이송된다. 더욱 카트리지는 벽들을 포함하고, 이 벽들은 가요성 박막과 함께 변화하는 체적부를 형성하고, 이것을 통해 유체가 이송될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의해 카트리지와 이 카트리지를 처리하기 위한 기기의 사이에 비교적 단순한 구조의 계면판을 사용하여 마이크로 유체 카트리지 내에서 유체를 이송시킬 수 있다. 공압 배관을 결합시키는 대신, 카트리지와 기기의 사이에 계면판이 가요성 박막에 의해 형성되고, 이 박막은 카트리지 내부에서 유체가 이송되도록 기기에 의해 편향된다.
카트리지는 공압 및 전기 요소가 없으므로 저가격 및 신뢰성 있는 방법으로 제작될 수 있다.
가요성 박막과 계면판을 결합하는 것에 의해 카트리지를 공압력 만으로 계면판 상에 고정할 수 있다.
그러므로 예를 들면 나사와 같은 다른 고정 매체가 불필요하고, 공압 기기에 의해 발생되는 공압력만이 필요하다. 이것으로 인해 공압 계면판을 평행 계면이라고 부른다. 다시 말하면 가요성 박막의 편향은 카트리지 및 계면판을 포함하는 폐쇄된 공압 시스템에 의해 생성되고, 편향에 의해 고정이 이루어진다. 박막의 흡인에 의해 고정이 형성된다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 카트리지는 6개의 주요 외면을 갖는 실질적인 입방체 형상을 갖고, 여기서 가요성 박막은 카트리지의 주요 표면들 중의 하나를 형성하고, 또 이 가요성 박막은 유체 통로의 전체에 걸쳐 연장한다.
이 예시적 실시예는 예를 들면 도 2a 뿐 아니라 예를 들면 도 8에서 볼 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면 유체 통로 및 가요성 박막은 다음과 같이 상호 배열되어 있다. 즉, 공압 기기의 공압 펌핑에 의해 가요성 박막을 따라 복수의 위치에서 가요성 박막을 편향시키는 것에 의해 유체가 유체 통로의 입구로부터 출구로 이송될 수 있도록 배열된다.
따라서, "공압 펌핑(pneumatic pumping)" 및 "공압 구동(pneumatic driving)"이라는 용어는 첫째 마이크로 유압 카트리지를 계면판 상에 그에 따라 공압 기기 상에 고정하고, 둘째 카트리지 내의 유체 통로 내부의 유체 수송이 달성되도록 카트리지의 가요성 박막을 편향시키기 위해 가요성 박막의 표면에 과도한 압력 및/또는 과소한 압력을 가하는 것을 포함한다. 다시 말하면, 박막은 마이크로 유체 카트리지로부터 이격되는 방향으로 또는 마이크로 유체 카트리지의 내측을 향해 접근하는 방향으로 국부적으로 흡인될 수 있고, 이것에 의해 유체 통로 및 또한 가요성 박막의 하측의 용적의 변화가 발생한다.
공압 펌핑에 의해 가요성 박막의 이동을 유발하는 것에 의해 카트리지 내의 유체가 이송된다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따라, 박막은 공압 기기의 공압 펌핑에 의해 편향됨으로써 박막이 밸브 기능을 제공하도록 유체 통로를 폐쇄시킬 수 있다.
다시 말하면, 마이크로 유체 카트리지를 공압 계면판 및 공압 기기와 결합함으로써 과도한 압력 및/또는 과소한 압력이 박막에 가해질 수 있고, 그 결과 유체 경로는 편향되는 박막에 의해 폐쇄될 수 있다. 다시 말하면, 유체 경로는 상이한 섹션들로 공간적으로 분할될 수 있고, 여기서 제1의 섹션은 유체를 수용할 수 있고, 제2의 섹션은 유체를 수용하지 않을 수 있다. 이들 섹션은 밸브 기능을 제공하는 것에 의해 공간적으로 분리될 수 있다.
상기 밸브의 기능은 다음과 같이 수행된다. 즉 박막이 계면판의 공압 통로를 폐쇄시키고, 즉 박막이 판을 향해 흡인되고, 이것이 또한 이하에서 상술되는 바와 같이 카트리지를 계면판 상에 고정하기 위해 사용되도록 수행된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라 카트리지는 공압제어 요소들 및 공압 배관 요소들을 갖고 있지 않다.
다시 말하면, 최신기술에 비해 본 발명은 필요한 전기 및 공압 발생 및 제어 요소들을 갖춘 공압 계면판을 포함하고 있는 기기와 마이크로 유체 카트리지 사이에 유익한 물리적 분리를 제공한다. 카트리지는 나사 또는 고정 매체가 불필요하므로 신속하고 용이하게 교체할 수 있다.
본 발명의 이 예시적 실시예에 따라 과도한 압력, 과소한 압력 또는 진공의 생성 및 적용의 기능성은 카트리지로부터 완전히 제거되고, 예를 들면 공압 계면판을 갖는 외부의 공압 기기에 설치될 수 있다. 이것은 일회용 마이크로 유체 카트리지 시스템에서 극히 중요한 카트리지의 비용을 절감시킬 수 있다. 더욱 기술적으로 복잡하지 않으므로 카트리지의 신뢰도가 증대될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따라 마이크로 유체 카트리지는 제어 특징부를 포함하고, 이 제어 특징부는 공압 기기에 의한 공압 펌핑 중에 가요성 박막의 작동 행정을 제어하기에 적합하다.
더욱, 본 발명의 상기 실시예 및 모든 다른 실시예의 제어 특징부는 또한 가요성 박막의 편향시 생성되는 밸브 기능을 개선하도록 적합되어 있다.
예를 들면 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 제어 특징부는 유체 통로를 따른 특정의 지점들에서 가요성 박막과 이것에 대향하는 유체 통로의 공간 경계부 사이에 특정한 간격을 결정한다. 다시 말하면 이들 제어 특징부들은 유체 통로에 걸쳐 연장된다. 전술된, 그리고 후술될, 그리고 예를 들면 도 1에 개시된 바와 같이 카트리지와 공압 계면판을 결합하는 것에 의해, 가요성 박막의 상하측의 제어 특징부의 릴리프(relief)가 제공되고, 이것에 의해 계면판 내의 공압실을 통하여 가요성 박막 상에 과도한 압력 또는 과소한 압력을 가하는 것에 의해 박막의 원하는 특수한 편향을 유발시킬 수 있다.
또한 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면 고무 프레임은 마이크로 유체 카트리지의 일부에 불과하다. 따라서, 이 고무 프레임은 예를 들면 마이크로 유체 카트리지 상에 배치될 수 있다. 이것은 예를 들면 평탄한 계면판과 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면 고무 프레임과 요홈들은 카트리지 및 계면판의 양자에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 전술한 실시예들 중의 하나에 따라 마이크로 유체 카트리지와 계면을 형성하기 위한 그리고 마이크로 유체 카트리지에서 공압 펌핑을 가하기 위한 공압 기기의 사이의 공압 계면판이 제공된다. 이 공압 계면판은 전술한 실시예들 중의 하나에 따라 마이크로 유체 카트리지의 사이 및 마이크로 유체 카트리지에서 공압 펌핑을 가하기 위한 공압 기기의 사이에 삽입될 수 있다. 삽입이 가능한 계면판에 의해 단일 공압 기기를 구비하는 상이한 계면판들을 사용할 수 있고, 그 결과 다양한 설계의 다양한 계면판들을 사용할 때 더 융통성이 더 커질 수 있다. 공압 계면판은 계면판을 기기 내에 삽입했을 때 기기에 대면하는 기기 대면측을 포함한다. 더욱 계면판은 카트리지를 계면판 내에 삽입했을 때 카트리지에 대면하는 카트리지 대면측을 포함한다. 이 계면판은 공압 기기의 공압 유체를 기기 대면측으로부터 카트리지 대면측으로 연결시켜 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막의 공압 구동이 가능하게 하는 공압 통로를 포함하고, 카트리지 대면측은 카트리지의 가요성 박막 내에서 흡입을 위한 하나 이상의 요홈을 가진다.
다시 말하면 계면판의 카트리지 대면측은 첫째 공압력에 의해 카트리지를 고정할 수 있고, 둘째 공압 펌핑을 가능하게 하는 폐쇄된 공압 시스템이 형성되도록 카트리지를 수용하기에 적합하다. 따라서 카트리지를 계면판 및 기기에 연결하기 위한 나사 또는 기타 고정구가 불필요하다. 그러므로 공압 계면판을 평행한 계면이라고 부른다. 더욱, 카트리지는 카트리지에서 과소한 압력 흡인의 역전(turning)에 의해 제거될 수 있다.
따라서 흡인(sucking in)은 가요성 박막의 편향을 허용하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 요홈도 카트리지의 일부일 수 있다.
본 발명의 상기의 실시예 및 모든 다른 실시예의 공압 계면판은 마이크로 유체 카트리지의 일부일 수 있지만 또한 공압 기기의 일부일 수도 있다.
하기의 그리고 전술한 공압 계면판의 실시예들은 또한 전술한 바와 같은 그리고 후술되는 공압 계면판과 같은 마이크로 유체 카트리지를 포함하는 시스템의 일부일 수도 있다는 것에 주목해야 한다.
공압 계면판은 공압 기기 내에 결합되어야 할 실질적으로 단일의 물리적 요소일 수 있다는 것에 주목해야 한다. 또한 전술한 그리고 후술될 공압 계면판들은 이와 같은 공압 기기의 실질적 부품이고 또 이와 같은 공압 기기 내에 완전히 일체로 결합될 수 있다.
공압 계면판과 마이크로 유체 카트리지의 결합에 의해 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 박막의 하측에 공압실을 조립할 수 있다. 다시 말하면, 일회용 카트리지일 수 있는 카트리지와 기기 사이의 분리면이 공압실을 횡단한다.
이들 공압실은 유체의 가열 또는 초음파 작동과 같은 다양한 기능을 위해 극히 중요한 계면판과 카트리지 사이의 양호한 열적 기계적 접촉을 보장하기 위해 계면판 상에 카트리지를 고정하기 위해 사용될 수도 있다.
또한 공압 작동 지점들 또는 열전달 영역들과 같은 다수의 상호작용 영역 또는 요소등을 마이크로 유체 카트리지, 공압 기기 및 공압 계면판과 결합하여 일체화시킬 수 있다. 이것은 이들 요소가 마이크로 유체 카트리지 내의 액츄에이터의 하측에 배치되므로 여분의 설치면적이 불필요하기 때문이다. 따라서, 상기 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 회피되는 여분의 설치면적에 대한 설명은 배관 연결 및 공압 작동이 발생되어야 하는 위치를 향하는 별개의 공급 통로가 구비되는 상황과 대비된다. 그러나, 본 발명에 따른 공압 연결은 단순히 계면판 내의 공압 통로를 개재하므로 여분의 공간이 불필요하다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 공압 계면판의 카트리지 대면측 및 기기 대면측 중의 적어도 하나는 실질적으로 평탄하다.
예를 들면, 공압 계면판의 카트리지 대면측은 실질적으로 평탄하고, 따라서 공압 계면판을 이와 같은 마이크로 유체 카트리지의 실질적으로 평탄하고 가요성인 박막과 결합할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 공압 계면판은 열 발생 장치, 알루미늄제의 열 전달 요소, 구리제의 열 전달 요소, 알루미늄 및/또는 구리 합금제의 열 전달 요소, 상기 마이크로 유체의 카트리지까지 연장하는 열 전달 요소들을 갖는 열 발생 장치, 음향 에너지 발생 장치, 집속 초음파 또는 비집속 초음파를 사용하여 상기 유체를 처리하기 위한 장치, 압전 액츄에이터, 기계식 액츄에이터, 자기 액츄에이터, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함한다.
다시 말하면, 카트리지 내에 수용되는 유체의 가열의 기능성은 공압 계면판 내에 단순히 결합될 수 있고, 그 결과 마이크로 유체 카트리지를 저렴하고 신뢰성 있고 용이하게 제작할 수 있다. 하나의 공압 기기를 구비하는 이와 같은 공압 계면판의 일회의 결합에 의해 다중 카트리지를 사용할 수 있다. 이와 같은 기능성이 감소되는 카트리지를 통해 마이크로 유체 카트리지의 신속한 교체가 실현될 수 있다.
예를 들면, 가열 요소들은 강철을 기초로 하는 공압 계면판의 열절연 재료에 의해 분리될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 공압 계면판은 강, 스텐레스강, 기타 화학적 내성 및 중정도의 열전도성 재료, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 재료로 제작된다.
또한 다른 예시적 실시예에 따라 공압 계면판은 또 다양한 공압실들의 사이에 시일을 제공하기 위해 공압 요소들의 주위에 고무 특징부 및/또는 압축이 가능한 특징부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 제어 특징부를 포함하는 공압 계면판이 제공되고, 이 제어 특징부는 공압 기기에 의한 공압 펌핑 중에 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막의 작동 행정을 제어하도록 되어 있다.
또한, 제어 특징부는 압력이 가해졌을 때 밸브가 이들 제어 특징부들의 주위에 절첩(fold)되므로 밸브를 더욱 양호하게 폐쇄시킬 수 있도록 되어 있다.
예를 들면 도 1 및 도 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 제어 특징부들은 사각형 또는 직사각형을 가질 수 있고, 또 공압 펌핑이 가해졌을 때 카트리지의 박막의 편향의 공간 구획체로서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 마이크로 유체 카트리지의 내부의 유체 작동을 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 전술한 실시예들 중의 하나에 따른 마이크로 유체 카트리지를 포함하고, 또 전술한 실시예들 중의 하나에 따른 공압 계면판을 포함하고, 카트리지의 가요성 박막은 유체 통로 내의 유체가 유체 통로를 따라 이동할 수 있도록 계면판의 공압 통로를 통한 공압 펌핑에 이해 편향될 수 있다.
이 시스템에 의해 예를 들면 일회용일 수 있는 카트리지 내의 유체 작동이 가능해진다. 유체의 공압 작동은 카트리지 내의 유체를 기기 내의 공압 유체와 분리하는 가용성 박막을 통해 실행된다. 공압 구동체는 이 시스템의 저비용 및 신뢰성 있는 해결책을 위해 공압 기기 내에 결합시킬 수 있다.
제공된 시스템의 중요한 특징으로서 카트리지 내의 유체는 외부의 공압 기기에 의해 작동 또는 구동 즉 이송될 수 있고, 또 공압 구동에 의해 카트리지의 일부인 가요성 박막을 사용하고, 또 공압 계면판 내의 가요성 박막의 하측에 형성되는 공압실이 가역적으로 조립될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 카트리지와 외부 공압 기기 사이의 분리면이 공압실들을 횡단한다.
다른 예시적 실시예에 따라 카트리지 및 공압 계면판은 오직 공압력에 의해서만 유체 작동을 위해 가역적으로 상호 고정되는 2개의 물리적으로 분리된 부품이다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 가요성 박막 및 계면판의 카트리지 대면측은 조합 상태에서 공압 계면판의 공압 통로를 통해 과소한 압력을 가하는 것에 의해 카트리지가 계면판에 완전히 고정되도록 된다.
따라서 시스템의 일부에 불과한 공압 기기에 의해 생성되는 공압력 외에 나사 등과 같은 다른 고정 매체가 불필요하다. 다시 말하면, 가요성 박막의 편향은 카트리지 및 계면판을 포함하는 폐쇄된 공압 시스템 내에서 형성되고, 이 편향에 의해 고정이 이루어진다. 박막의 흡인에 의해 고정이 생성된다.
다른 예시적 실시예에 따라, 시스템은 마이크로 유체 카트리지에 공압 펌핑을 생성하기 위한 공압 기기를 포함한다.
따라서 공압 펌핑은 과대한 압력 및 과소한 압력을 생성 및 적용하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 카트리지 및 계면판은 가요성 박막 및 계면판의 카트리지 대면측을 개재하여 상호 기계적으로 연결되어 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 유체 통로 내의 유체 수송은 공압 통로들을 통한 공압 펌핑에 의해서만 개시된다.
이 예시적 실시예는 첨부된 도면 중 예를 들면 도 1로부터 볼 수 있다. 반면에 카트리지 및 계면판이 물리적으로 결합되었을 때 폐쇄형 다수의 공압실이 조립되거나 형성될 수 있다. 가요성 박막의 하측에 위치하는 이들 공압실들은 공압 계면판의 요홈들의 내측이다.
또 이들 공압실은 다수의 기능성에 극히 중요한 공압 계면판과 카트리지 사이의 양호한 열적 및 기계적 접촉을 보장하기 위해 공압 계면판 상에 카트리지를 고정하기 위해서 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 상기 시스템은 제어 특징부를 포함하고, 이 제어 특징부는 가요성 박막의 상하측에 배치되고, 가요성 박막의 상측의 제어 특징부는 카트리지의 유체 통로 내부의 유체 수송의 장해물로서 배치되어 있다. 더욱, 가요성 박막은 유체가 상기 장해물을 통과할 수 있도록 공압 펌핑 중에 박막이 편향되도록 제어 특징부에 의해 기계적으로 지지된다.
다시 말하면, 가요성 박막의 종방향 연장부를 따른 제어 특징부들의 공간 분포 또는 공간 배치에 의해 특정의 제어 특징부들은 공압실 내에 과도한 압력을 가하는 것에 의해 박막이 상기 특징부들에 대해 이완된 상태 또는 가압된 상태일 때 유체의 이송을 위한 유체 통로를 차단하게 된다. 대응하는 공압 펌핑을 가하면, 즉 계면판 내의 대응하는 공압 통로들에 과대한 압력 및/또는 과소한 압력을 가하면 제어 특징부에 의해 차단되지 않은 상태의 유체 통로를 따라 유체가 이송될 수 있도록 박막이 편향되게 된다. 다시 말하면, 유체는 유체 통로 내에 존재하는 제어 특징부들의 주위로 이송될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 상기 시스템은 공압실들을 포함하고, 가요성 박막과 공압실들의 계면판 사이에서 가역적으로 조립된다.
다시 말하면, 공압 계면판의 카트리지 대면측의 표면과 결합하여 카트리지 외면을 형성하는 카트리지의 가요성 박막의 상호 연결된 표면은 박막의 하측 및 공압 계면판에 연결되는 외부의 공압 장치에 의해 박막 상에 과도한 압력 및/또는 과소한 압력을 가하기 위해 사용될 수 있는 공압 장치 내에 특정의 요홈들을 형성한다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 상기 시스템은 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막의 공압 구동이 가능하도록 기기의 대면측으로부터 카트리지 대면측까지 공압 기기의 공압 유체를 연결하기 위한 복수의 공압 통로를 포함하는 계면판을 포함한다. 따라서, 가요성 박막과 계면판 사이의 상호 연결은 압력의 적용 및 과소한 압력의 적용을 포함하는 교대로 이루어지는 공압 펌핑에 의해 유체 통로를 따르는 유체의 이송이 유발되게 된다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 마이크로 유체 카트리지 내부의 유체 수송을 위해 마이크로 유체 카트리지에 대한 공압 펌핑을 생성하기 위한 공압 기기가 제공된다. 공압 기기는 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막을 공기역학적으로 작동시키기 위한 수단 및 전술한 그리고 후술 될 실시예들 중의 하나에 따른 공압 계면판을 포함한다. 상기 공압 기기에서 상기 공압 계면판을 분리하게 되면, 본 발명에 따른 공압 계면판을 수용하기에 적합하면서 또한 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막을 공기역학적으로 작동시킬 수 있는 수단을 포함하는 기기가 된다.
본 발명의 요지로서 가요성 박막에 의해 형성되는 마이크로 유체 카트리지의 외면이 공압 기기에 의해 생성되는 과도한 압력 또는 과소한 압력을 박막에 제공하는 공압 계면판에 의해 작동되는 마이크로 유체 카트리지 및 공압 계면판의 결합이 제공되는 것을 볼 수 있다. 그 결과 대응하는 박막의 편향이 발생되고, 이 편향에 의해 카트리지 내의 유체 통로를 통해 카트리지 내에 수용되어 있는 유체의 이송이 개시된다.
본 발명의 실시예들은 상이한 주제들에 관해 기술되었다는 것에 주목해야 한다. 특히, 일부의 실시예들은 카트리지 청구항에 관해 기술된 반면 다른 실시예들은 공압 계면판 청구항, 시스템 청구항 또는 기기 청구항에 관해 기술되었다. 그러나, 당업자는 다른 통지가 없는 한 주제의 하나의 유형에 속하는 임의의 조합 또는 특징들에 더하여 상이한 주제들에 관련된 특징들간의 임의의 조합이 본 출원에 개시된 것으로 보아야한다는 것을 전술한 설명 및 후술되는 설명으로부터 추측할 수 있다.
본 발명에 의해 마이크로 유체 카트리지 내의 개선된 유체 작동법이 제공된다.
전술한 본 발명의 실시양태 및 추가의 실시양태, 특징들 및 이점들은 이하에 기재되는 예시적 실시예들로부터도 발생될 수 있고, 또한 예시적 실시예들을 참조하여 설명된다. 이하에서 본 발명을 예시적 실시예들에 관련하여 더욱 상세히 설명하지만 이들이 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적 일 실시예에 의한 마이크로 유체 카트리지, 공압 계면판 및 공압 기기의 개략도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 예시적 일 실시예에 의한 마이크로 유체 카트리지 및 공압 계면판의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 의한 마이크로 유체 카트리지 및 공압 계면판을 갖춘 공압 기기의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 예시적 실시예에 의한 마이크로 유체 카트리지 및 공압 계면판을 일체로 구비하는 기기의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 예시적 실시예에 의한 마이크로 유체 카트리지의 개략도이다.
다수의 도면 중에서 유사하거나 관련되는 부품들은 동일한 참조번호로 표시되었다. 도면은 개략도로서 완전한 실축척에 따른 것이 아니다.
도 1의 상측의 도면은 제1의 상태에 있는 마이크로 유체 카트리지(100)의 내부의 유체 작동을 위한 시스템(121)을 도시하고, 도 1의 하측의 도면은 카트리지의 내부에 수용된 유체(104)가 이송된 후의 제2의 상태에 있는 시스템(121)을 도시한다. 도시된 양 시스템(121), 즉 상측 및 하측의 시스템은 동일한 요소들로 구성된다.
도 1은 공압 기기의 평행한 공압 계면판(101) 내에 삽입되도록 된 마이크로 유체 카트리지(100)를 도시한 것으로서, 여기서 카트리지는 유체(104)가 이송되는 3차원 유체 통로(103)를 포함한다. 또한 이 카트리지는 하나의 평면에 걸쳐 연장하는 가요성 박막(105)을 포함한다. 이 평면은 방향(107)을 따라 연장한다. 더욱, 이 가요성 박막은 카트리지의 외면을 형성하고, 여기서 유체 통로는 카트리지의 벽과 가요성 박막에 의해 공간적으로 형성된다. 더욱, 이 가요성 박막은 이 가요성 박막에 과대 압력, 과소 압력 가해지지 않거나 또는 진공인 상태면 이완된 상태에 있다. 이 가요성 박막은 2개의 방향으로 가요성 박막의 평면에 수직하게 이완 상태로부터 공압에 의해 편향될 수 있다. 다시 말하면, 박막(105)은 방향(106)에서 처음에 상방으로 다음에 하방으로 배향될 수 있다.
더욱, 가요성 박막은 공압 펌핑(108)에 의해 다수의 지점(109, 110, 111, 114)에서 편향된다. 이것은 공압 펌핑은 과도한 압력 및/또는 과소한 압력이 공압실(예, 137) 내의 박막에 가해지는 것을 의미한다. 외부 공압 기기(102)가 이 같은 공압 펌핑(108)을 생성할 수 있다. 공압 계면판(101) 내의 2개의 공압 통로(122, 123)에 대응하는 과소 압력을 가하는 것에 의해 가요성 박막(105)은 이들 공압 통로 상의 요홈 내에 흡인된다. 도 1의 하측의 도면에 도시된 바와 같이 공압 계면판의 공압 통로 내의 압력 상태를 변화시키는 것에 의해, 가요성 박막은 카트리지의 중간 공압 통로에서 카트리지의 내측을 향해 가압된다. 또 과소한 압력이 공압 통로(138)에서 우측에 가해지면 유체는 유체 통로의 내부에서 도 1의 좌측으로부터 도 1의 우측으로 이송된다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 계면판의 기기 대면측(119)은 이 계면판을 기기(102) 내에 삽입했을 때 기기에 대면한다. 더욱, 계면판의 카트리지 대면측(120)은 카트리지를 계면판 내에 삽입했을 때 카트리지에 대면한다. 공압 통로(122, 123, 138)는 예를 들면 공기와 같은 공압 유체를 기기 대면측으로부터 카트리지 대면측으로 연통시킴으로써 마이크로 유체 카트리지의 가요성 박막을 공압 구동시킬 수 있다. 상기 요홈(124 내지 126)에 의해 가요성 박막이 이들 요홈 내에 흡인될 수 있다. 도 1의 하측의 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 중간 공압 통로(122)에서 박막은 유체 통로를 폐쇄시킴으로써 유체 통로의 내측에 밸브(114)를 형성한다.
이런 방법에 해당 방법으로 과도한 압력 및/또는 과소한 압력을 순차적으로 적용함에 의해 유체는 마이크로 유체 카트리지 내의 유체 통로의 입구(112)로부터 유체 통로의 출구(113)로 이송된다.
계면판의 카트리지 대면측이 공압 통로 및 요홈을 단면도로 보았을 때 T자 형태로 형성되는 요홈 및 공압 통로를 갖춘 계단형 표면을 가지는 것을 볼 수 있다.
다시 말하면, 이 실시예는 유체 통로를 커버하는 외측의 가요성 박막을 포함하는 카트리지를 제공한다. 기기 내에 카트리지가 삽입된 후 박막은 유체가 그 유체 통로를 따라 이송되도록 기기의 공기역학에 의해 국부적으로 편향된다. 박막은 흡인력에 의해 국부적으로 카트리지로부터 이격되거나 카트리지를 향해 접근함으로써 유체가 카트리지를 통과하는 박막의 하부의 유체 통로의 체적을 변화시킨다. 이 카트리지의 벽들과 가요성 박막은 유체가 이송될 수 있는 체적이 변화될 수 있는 통로를 형성한다.
도 2는 마이크로 유체 카트리지(100) 및 공압 계면판(101)을 포함하는 시스템(121)을 도시한다. 공압 기기(도시 생략)도 포함될 수 있다.
이 계면판은 실질적으로 평평할 수 있고, 또 공압실의 시일을 개선하기 위한 특징부 및/또는 카트리지의 가요성 박막의 작동 행정(actuation stroke)를 제어하는 특징부를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 대안적 실시예에서, 이들 행정 제어 특징부(127, 128, 129, 130, 115, 116)가 카트리지에 일체화되어 있다.
도 3은 공압 계면판(101)의 카트리지 대면측 상의 행정 제어 특징부(127
도 4는 카트리지(100) 및 계면판(101)을 갖춘 시스템(121)을 도시한다. 여기서 고무 프레임(139)은 계면판의 일부이고 요홈(140, 141)의 일부는 카트리지에 다른 일부는 계면판에 존재한다.
또한 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면 고무 프레임은 마이크로 유체 카트리지의 일부로서만 구성될 수 있다. 이 경우 고무 프레임은 예를 들면 마이크로 유체 카트리지 상에 배치될 수 있다. 예를 들면 이것은 평평한 계면판과 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면 고무 프레임 및 요홈들은 카트리지 및 계면판의 양측에 존재할 수 있다.
도 5로부터 볼 수 있는 바와 같이, 기기의 계면판을 통한 액츄에이터들 사이의 영역 내가 진공(131)상태인 것에 의해 전술된 그리고 후술될 계면판을 사용하여 카트리지를 파지할 수 있다. 또한 공압 계면판(101)의 카트리지 대면측 상에 도 8에서 볼 수 있는 고무 프레임(139)이 가해진다. 이들 고무 프레임에 의해 공압실은 긴밀하게 시일될 수 있다. 액츄에이터들은 카트리지(100)의 저면측(기기 대면측) 상에서 공압실에 부착된다. 이것에 의해 액츄에이터들은 박막이 공압 시스템에 의해 역방향으로 편향되는 모든 위치를 취한다. 진공에 의해 카트리지를 파지하고자 하는 영역에서 박막은 편향되지 않는다. 또한 진공압에 의한 박막의 박리를 방지하기 위해 (박막의 상면의) 외측 상에 다른 하나의 층을 적층시킬 수 있다.
도 6은 공압 계면판(101)을 포함하는 공압 기기(102)를 도시한다. 이 기기는 도시된 박스의 내부에 일체화되어 있는 공압 스위치 및 히터를 가질 수 있다. 또한 공압 배관이 기기(102)의 내부에 포함되어 있고, 또 공압 스위치 및 히터가 이와 같은 기기 내에 일체화되어 있다.
도 7은 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 시스템(121)을 도시한다. 이 시스템은 공압 기기(102) 및 마이크로 유체 카트리지(여기서는 도시 생략, 도 8에 도시됨)를 수용하도록 된 공압 계면판(101)으로 구성된다. 다수의 히터(135, 136)들이 계면판의 내측에 도시되어 있고, 또 공압실(122, 123, 138)이 도시되어 있다. 또한 요홈(124, 125, 126)을 도 7로부터 볼 수 있다. 도시된 공압 계면판(101)은 도 2에 도시된 계면판에 대응한다. 고무 프레임(139)은 도 5에 도시되고 기술된 것으로서 명확하게 볼 수 있다.
도 8은 예를 들면 도 7의 계면판(101) 상에 일체화될 수 있는 따라서 도시된 기기(102) 내에 삽입될 수 있는 마이크로 유체 카트리지(100)를 도시한다. 이 도 7의 기기(102)의 대응하는 카트리지는 도 7에 도시된 기기에 의해 구동될 수 있는 14개의 개별적으로 접근할 수 있는 밸브를 갖는다. 따라서 구동이라는 용어는 공압 펌핑을 의미한다.
예를 들면, 밸브들은 최대 1.5 bar의 과압을 이들 밸브에 적용하는 것에 의해 폐쇄될 수 있고, 이것에 의해 개별 구획실들은 확실히 시일될 수 있다. 1 ml/10초를 초과하는 펌핑 속도가 달성될 수 있다. 이들은 단지 예시적인 값일 뿐이다. 이보다 높거나 낮은 기타의 압력들 및 이보다 빠르거나 느린 기타의 펌핑 속도도 달성할 수 있다.

Claims (15)

  1. 공압 기기(102)의 평행한 공압 계면판(101) 상에 설치되도록 된 마이크로 유체 카트리지(100)로서, 상기 카트리지가
    유체(104)가 이송되는 3차원 유체 통로(103), 및
    가요성 박막(105)을 포함하고,
    상기 가요성 박막이 일 평면에 걸쳐 연장하고,
    상기 가요성 박막이 상기 카트리지의 외면의 일부이고,
    상기 3차원 유체 통로가 상기 카트리지의 내벽들 및 상기 가요성 박막에 의해 3차원 공간 내에 형성되고,
    상기 가요성 박막은 상기 가요성 박막에 압력이 가해지지 않거나 진공일 때 기저 상태에 있고,
    상기 가요성 박막은 상기 카트리지가 상기 평행한 공압 계면판 상에 설치되었을 때 2개의 방향으로 상기 가요성 박막의 상기 평면에 대해 수직한 방향(106)으로 상기 기저 상태로부터 공압에 의해 편향되는, 마이크로 유체 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 통로 및 상기 가요성 박막은 상기 공압 기기의 공압 펌핑(108)에 의해 상기 가요성 박막을 따라 수개의 지점(109, 110, 111, 114)에서 상기 가요성 박막을 편향시키는 것에 의해 상기 유체가 상기 유체 통로의 입구(112)로부터 상기 유체 통로의 출구(113)로 이송될 수 있도록 상호 배치되어 있는, 마이크로 유체 카트리지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 박막은 상기 박막이 상기 유체 통로를 폐쇄시켜 밸브(114) 기능을 제공하도록 상기 공압 기기의 공압 펌핑에 의해 편향될 수 있는, 마이크로 유체 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지는 공압 제어 요소들 및 공압 배관 요소(133)들이 없는, 마이크로 유체 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 마이크로 유체 카트리지(100)와 상기 마이크로 유체 카트리지를 공기역학적으로 고정하기 위한 공압 기기(102) 사이에 계면을 형성함과 동시에 상기 마이크로 유체 카트리지에서 공압 펌핑을 가하기 위한 공압 계면판(101)으로서, 이 계면판이
    상기 계면판이 상기 기기 내에 삽입되었을 때 상기 기기에 대면하는 기기 대면측(119),
    상기 카트리지가 상기 계면판 상에 설치되었을 때 상기 카트리지에 대면하는 카트리지 대면측,
    상기 마이크로 유체 카트리지의 상기 가요성 박막을 공압 구동할 수 있도록 상기 공압 기기의 공압 유체를 상기 기기 대면측으로부터 상기 카트리지 대면측으로 연통시키기 위한 공압 통로(122, 123, 138)를 포함하는, 공압 계면판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카트리지 대면측은 과소한 압력이 상기 박막에 가해졌을 때 상기 카트리지의 상기 가요성 박막을 내부로 흡인하기 위한 하나 이상의 요홈(124, 125, 126)을 갖는, 공압 계면판.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 계면판이 열 발생 장치(135, 136), 알루미늄제의 열 전달 요소, 구리제의 열 전달 요소, 알루미늄 및/또는 구리 합금제의 열 전달 요소, 상기 마이크로 유체의 카트리지까지 연장하는 열 전달 요소들을 갖는 열 발생 장치, 음향 에너지 발생 장치, 집속 초음파 또는 비집속 초음파를 사용하여 상기 유체를 처리하기 위한 장치, 압전 액츄에이터, 기계식 액츄에이터, 자기 액츄에이터, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함하는, 공압 계면판.

  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계면판이 강, 스텐레스강, 유리, 일레스토머, 폴리머, 기타 화학적 내성 및 중정도의 열전도성 재료, 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 재료로 제작되는, 공압 계면판.
  9. 마이크로 유체 카트리지의 내측에서의 유체 작동을 위한 시스템(121)으로서, 이 시스템이
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 마이크로 유체 카트리지,및
    제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 공압 계면판을 포함하고,
    상기 카트리지의 상기 가요성 박막이 상기 유체 통로 내의 유체가 상기 유체 통로를 따라 이동할 수 있도록 상기 계면판의 공압 통로를 통한 공압 펌핑에 의해 편향될 수 있는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 카트리지 및 공압 계면판이, 공압력에 의해서만 유체 작동을 위해 가역적으로 상호 결합되는 2개의 물리적으로 분리되는 부품인, 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 계면판의 가요성 박막 및 카트리지 대면측은, 상기 공압 계면판의 공압 통로를 통해 과소한 압력을 가해 상기 카트리지가 상기 계면판에 완전히 고정되도록함으로써 상호 결합되도록 구성되는, 시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템이 상기 마이크로 유체 카트리지에 공압 펌핑을 생성하기 위한 공압 기기를 더 포함하는, 시스템.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템이 제어 특징부(115, 116)를 더 포함하고,
    상기 제어 특징부들이 상기 가요성 박막의 상측 및 하측에 배치되고,
    상기 가요성 박막의 상측의 제어 특징부들은 상기 유체 통로의 내부에서 유체 이송에 대한 장해물로서 배치되고,
    상기 가요성 박막은 상기 유체가 상기 장해물을 통과할 수 있도록 공압 펌핑 중에 상기 박막이 편향되도록 상기 제어 특징부에 의해 기계적으로 지지되는, 시스템.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 박막 및 상기 계면판의 사이에서 공압실들이 가역적으로 조립되는, 시스템.
  15. 마이크로 유체 카트리지 내부의 유체 이송을 위한 마이크로 유체 카트리지(100)에 공압 펌핑을 발생시키기 위한 공압 기기(102)로서, 이 공압 기기가
    상기 마이크로 카트리지의 가요성 박막을 공기역학적으로 작동시키기 위한 수단 및 제5항 내지 제8항에 따른 공압 계면판을 포함하는, 공압 기기.
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