KR20230156554A - Microfluidic system - Google Patents

Microfluidic system Download PDF

Info

Publication number
KR20230156554A
KR20230156554A KR1020220056096A KR20220056096A KR20230156554A KR 20230156554 A KR20230156554 A KR 20230156554A KR 1020220056096 A KR1020220056096 A KR 1020220056096A KR 20220056096 A KR20220056096 A KR 20220056096A KR 20230156554 A KR20230156554 A KR 20230156554A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow rate
microfluidic
microfluidic system
microfluid
height
Prior art date
Application number
KR1020220056096A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이창수
손희성
Original Assignee
충남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충남대학교산학협력단 filed Critical 충남대학교산학협력단
Priority to KR1020220056096A priority Critical patent/KR20230156554A/en
Publication of KR20230156554A publication Critical patent/KR20230156554A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16Reagents, handling or storing thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 미세유체의 유속을 간편하고 정밀하게 제어하는 미세유체 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나 또는 복수개의 유체 레저버; 상기 유체 레저버와 연통되는 하나 또는 복수개의 미세유로 유출구를 가지는 미세유체칩; 상기 미세유로 유출구에 일대일로 연결된 하나 또는 복수개의 배출튜브; 및 상기 하나 또는 복수개 배출튜브의 출구측 말단높이를 조절하는 승하강수단;을 포함하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic system that simply and precisely controls the flow rate of microfluidics, and more specifically, to a microfluidic system that includes one or a plurality of fluid reservoirs; a microfluidic chip having one or more microchannel outlets in communication with the fluid reservoir; One or more discharge tubes connected one to one to the micro-channel outlet; and a raising and lowering means for adjusting the height of the outlet end of the one or more discharge tubes. It relates to a microfluidic system that controls the flow rate of microfluid using potential energy, including a.

Description

미세유체 시스템{Microfluidic system}Microfluidic system {Microfluidic system}

본 발명은 미세유체의 유속을 간편하고 정밀하게 제어하는 미세유체 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic system that simply and precisely controls the flow rate of microfluids, and more specifically, to a microfluidic system that controls the flow rate of microfluids using potential energy.

미세유체 시스템(microfluidic system)은 소량의 시료와 시약만을 사용, 반응시간의 단축, 다양한 조건의 실험을 하나의 칩에서 한 번에 수행함으로써 고효율적인 스크리닝(high-throughput screening)이 가능하기 때문에 적은 시약과 에너지 소비, 높은 휴대성과 신속성, 우수한 해상도와 민감도 등의 장점을 가지고 있다.The microfluidic system uses only a small amount of samples and reagents, shortens the reaction time, and performs experiments under various conditions at once on one chip, enabling high-throughput screening with fewer reagents. It has advantages such as low energy consumption, high portability and speed, and excellent resolution and sensitivity.

미세유체 시스템에서 원하는 결과 획득을 위해서는 사용되는 미세유체의 유속(즉, 단위시간당 첨가량)을 정교하게 제어하는 것이 필수적인데, 미세유체 시스템에서의 미세유체의 수송은 통계적 수송(statistical transport)과 유도 수송(directed transport)의 두 가지 방식으로 이루어지고 있다. 통계적 수송은 농도구배에 의한 확산 기작으로 유체가 이동되는 것인데 초기(유입구에서)의 유체 농도가 확정되어 있는 것이 일반적이어서 이에 의한 미세유체 유속 제어는 실질적으로 매우 어렵다. 유도 수송은 유체에 일(work)을 가하여 유체를 이동시키는 것으로, 대부분의 미세유체시스템에서는 압력조절 방식으로 유속을 조절하고 있다. In order to obtain the desired results in a microfluidic system, it is essential to precisely control the flow rate (i.e., the amount added per unit time) of the microfluid used. The transport of microfluid in a microfluidic system is divided into statistical transport and induced transport. It is done in two ways: (directed transport). Statistical transport is the movement of fluid through a diffusion mechanism caused by a concentration gradient, and since the initial fluid concentration (at the inlet) is generally determined, controlling the microfluidic flow rate is very difficult in practice. Induced transport moves the fluid by applying work to the fluid, and in most microfluidic systems, the flow rate is controlled by pressure control.

US 2019/0064158(Microfluidic device, system and method)에서는 모세관 힘과 기액계면상에 작용하는 가스압을 활용하여 유체의 유속을 제어하고 있으며, CN 103667057(미세 흐름 제어 칩에 기초한 세포가 창후 세포 마이그레이션 생물학적 행동을 모니터링하는 방법)에서는 레저버에 미세유체를 첨가하여 액면 압력차를 발생시킴으로써 미세유체의 유속을 제어한다. CN 110479391(고체 추적 식각 나노홀에 기초한 저전압 고성능 전기침투 마이크로 펌프 칩)에서는 고성능 전기 삼투 펌프를 이용하여 미세유체 유속을 제어하고 있다. US 2019/0064158 (Microfluidic device, system and method) controls the flow rate of fluid by utilizing capillary force and gas pressure acting on the gas-liquid interface, and CN 103667057 (cell migration biological behavior after window based on microflow control chip) In the monitoring method, the flow rate of the microfluid is controlled by adding microfluid to the reservoir to generate a liquid level pressure difference. In CN 110479391 (low-voltage high-performance electroosmotic micropump chip based on solid-state tracked etched nanoholes), a high-performance electroosmotic pump is used to control the microfluidic flow rate.

이러한 압력조절방식에 의하면 고가의 정밀장비(전용 특수 밸브, 펌프 등)가 필요할 뿐 아니라 디바이스에 장착된 레저버가 강하게 본딩되어야 하는 단점이 있고, 미세유체의 유속제어가 '직감적으로' 이루어지기 어렵다. This pressure control method not only requires expensive precision equipment (dedicated special valves, pumps, etc.), but also has the disadvantage that the reservoir mounted on the device must be strongly bonded, and it is difficult to control the flow rate of microfluidics 'intuitively'. .

한편, 대기압을 이용해 높은 곳의 액체를 낮은 곳으로 이동시키는 사이펀(Siphon) 현상은 널리 알려져 있지만 현재까지 이러한 사이펀 현상을 미세유체 시스템에 적용하여 미세유체의 유속을 제어하는 사례는 제시된 바 없다. Meanwhile, the siphon phenomenon, which uses atmospheric pressure to move liquid from a high place to a low place, is widely known, but to date, no case has been presented for applying this siphon phenomenon to a microfluidic system to control the flow rate of microfluidics.

US 2019/0064158US 2019/0064158 CN 103667057CN 103667057 CN 110479391CN 110479391

본 발명은 단순하고 경제적인 방법으로 미세유체의 유속을 미세하게 조절할 수 있는 시스템과 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a system and method that can finely control the flow rate of microfluidics in a simple and economical manner.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 The present invention to achieve the above-mentioned purpose

하나 또는 복수개의 유체 레저버; 상기 유체 레저버와 연통되는 하나 또는 복수개의 미세유로 유출구를 가지는 미세유체칩; 상기 미세유로 유출구에 일대일로 연결된 하나 또는 복수개의 배출튜브; 및 상기 하나 또는 복수개 배출튜브의 출구측 말단높이를 조절하는 승하강수단;을 포함하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템인 것을 특징으로 한다. One or more fluid reservoirs; a microfluidic chip having one or more microchannel outlets in communication with the fluid reservoir; One or more discharge tubes connected one to one to the micro-channel outlet; and a raising and lowering means for adjusting the height of the outlet end of the one or more discharge tubes. It is characterized as a microfluidic system that controls the flow rate of microfluid using potential energy.

이상과 같이 본 발명에 의하면 미세유체칩의 유체 배출튜브의 출구측 높이를 조절하는 것을 통해 간편하고 단순한 방식으로 미세유체의 유속을 제어하게 된다. As described above, according to the present invention, the flow rate of microfluid is controlled in a simple and simple manner by adjusting the height of the outlet side of the fluid discharge tube of the microfluidic chip.

이러한 본 발명에 의하면 종래 압력조절방식에서 필요했던 고가의 정밀장비 대신에 미세유체 배출튜브의 높이를 조절하는 승하강장비를 활용하여 미세유체의 유속을 간편하게 제어할 수 있게 된다.According to the present invention, the flow rate of microfluid can be easily controlled by using a raising and lowering device that adjusts the height of the microfluidic discharge tube instead of the expensive precision equipment required in the conventional pressure control method.

본 발명에 의하면 단순하고 경제적인 방식으로 미세유체의 유속을 정교하게 제어할 수 있게 되므로 진단용 칩, 유기합성, 세포배양, 마이크로 반응기 등, 생물학에서부터 고분자, 화학 등에 이르기까지 다양한 분야의 화학/바이오 연구 및 의료 현장 등에서 미세유체 시스템의 실험적 또는 산업적 이용의 활성화에 기여하는 등 미세유체 시스템에 대한 접근성과 활용도를 대폭 증대시킬 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to precisely control the flow rate of microfluids in a simple and economical manner, so it can be used for chemical/bio research in various fields ranging from biology to polymers, chemistry, etc., such as diagnostic chips, organic synthesis, cell culture, and microreactors. It will be possible to significantly increase the accessibility and utilization of microfluidic systems, contributing to the activation of experimental or industrial use of microfluidic systems in medical settings, etc.

도 1a은 선행기술(A)과 본 발명(B)에 의한 유속제어 방식의 차이를 보여주는 개념도.
도 1b는 높이조절에 의해 유속이 제어될 수 있음을 보여주는 개념도.
도 2는 유체 유속 조절 실증을 위해 제작한 본 발명에 의한 미세유체 시스템의 사진과 개념도.
도 3a는 미세유체 유속측정을 위한 미세유체칩의 개념도.
도 3b는 본 발명에 의한 실시예에서 배출튜브 출구측 말단의 높이차이(ΔZ)에 따라 유속이 증가함을 보여주는 사진.
도 3c는 본 발명에 의한 실시예에서 배출튜브 출구측 말단의 높이차이(ΔZ)와 유속의 상관관계를 보여주는 도표.
Figure 1a is a conceptual diagram showing the difference between the flow rate control method according to the prior art (A) and the present invention (B).
Figure 1b is a conceptual diagram showing that the flow rate can be controlled by height adjustment.
Figure 2 is a photograph and conceptual diagram of the microfluidic system according to the present invention manufactured to demonstrate fluid flow rate control.
Figure 3a is a conceptual diagram of a microfluidic chip for measuring microfluidic flow velocity.
Figure 3b is a photograph showing that the flow rate increases according to the height difference (ΔZ) at the outlet end of the discharge tube in the embodiment according to the present invention.
Figure 3c is a chart showing the correlation between the height difference (ΔZ) at the outlet end of the discharge tube and the flow rate in an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면과 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings and examples. However, these drawings and examples are merely examples for easily explaining the content and scope of the technical idea of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited or changed thereby. Based on these examples, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

전술하였듯이 본 발명은, 미세유체 레저버, 미세유체칩 및 통상적인 공기펌프 또는 액체펌프형 미세유체 유속 제어수단을 가지는 미세유체 시스템에서 공기펌프 또는 액체펌프형 미세유체 유속 제어수단 대신 배출튜브의 출구측 말단높이를 조절하는 승하강수단을 가지고 있어, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 미세유체 시스템에서 미세유체의 유속을 제어하는 것에 관한 것이므로 미세유체칩 자체의 규격이나 특성, 용도 등에 제약됨 없이 본 발명을 적용할 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야의 지식인에게 당연할 것이다. As described above, the present invention, in a microfluidic system having a microfluidic reservoir, a microfluidic chip, and a typical air pump or liquid pump type microfluidic flow rate control means, uses an outlet of the discharge tube instead of an air pump or liquid pump type microfluidic flow rate control means. It relates to a microfluidic system that has a lifting and lowering means for adjusting the side end height and controls the flow rate of microfluidic using potential energy. Since the present invention relates to controlling the flow rate of microfluidics in a microfluidic system, it is obvious to those skilled in the art that the present invention can be applied without restrictions on the specifications, characteristics, or uses of the microfluidic chip itself. will be.

도 1a에 선행기술(A)과 본 발명(B)에 의한 유속제어 방식의 차이를, 도 1b에 본 발명에 의한 소위 '사이펀 효과'를 활용하는 방식에 의해 유속제어가 가능함을 개념적으로 도시하였다. In Figure 1a, the difference between the flow rate control method according to the prior art (A) and the present invention (B) is conceptually shown, and in Figure 1b, the flow rate control is possible by utilizing the so-called 'siphon effect' according to the present invention. .

본 발명에서 상기 레저버는 미세유체칩에 사용되는 각종 용액이 담겨진 작은 컨테이너로서, 하나 또는 복수개 설치된다. 전술하였듯이, 선행기술에 의하면 펌프 작동에 의한 공기압 또는 액체 공급에 의한 가압이 레저버 내부에 가해지므로 레저버와 미세유체칩 사이에 약한 결합부위가 있는 경우 미세유체의 누설이 발생할 수 있으므로 상당히 단단하게 고정되어 있어야 한다. 이에 반하여 본 발명에서는 가압이 발생하는 것이 아니기 때문에 레저버와 미세유체칩 사이의 결합에 크게 신경쓰지 않아도 된다.In the present invention, the reservoir is a small container containing various solutions used in a microfluidic chip, and is installed one or more. As mentioned above, according to the prior art, air pressure by pump operation or pressurization by liquid supply is applied to the inside of the reservoir, so if there is a weak bond between the reservoir and the microfluidic chip, leakage of microfluid may occur, so it must be made quite firmly. It must be fixed. In contrast, in the present invention, since no pressurization occurs, there is no need to pay much attention to the coupling between the reservoir and the microfluidic chip.

본 발명에서 상기 미세유체칩은, 널리 알려진 바와 같이 미세반응이 수행되는 공간으로 상기 유체 레저버와 연통되는 하나 또는 복수개의 미세유로 유출구를 가진다. 본 발명은 미세유체칩 자체에 관한 것이 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. In the present invention, the microfluidic chip, as is widely known, has one or a plurality of microchannel outlets that communicate with the fluid reservoir as a space where microreactions are performed. Since the present invention does not relate to the microfluidic chip itself, detailed description thereof will be omitted.

본 발명에서 상기 배출튜브는, 상기 미세유로 유출구에 일대일로 연결된 하나 또는 복수개의 튜브로서 상기 유체 레저버에서 공급되어 미세유체칩의 유로를 거쳐 외부로 배출되는 반응후 미세유체의 배출통로이다. 종래기술에 의하면 배출튜브가 필수적인 것은 아니며, 배출튜브가 존재한다고 하더라도 반응액을 수집하는 용도이지 유체의 유속제어와는 무관하다.In the present invention, the discharge tube is one or a plurality of tubes connected one to one to the microfluidic outlet and is a discharge passage for the post-reacted microfluid supplied from the fluid reservoir and discharged to the outside through the passage of the microfluidic chip. According to the prior art, an exhaust tube is not essential, and even if an exhaust tube exists, its purpose is to collect the reaction liquid and has nothing to do with controlling the flow rate of the fluid.

본 발명에서 상기 승하강수단은, 상기 하나 또는 복수개 배출튜브의 출구측 말단높이를 조절하는 소정의 장치이다. 실제 배출튜브의 출구측 말단은 배출되는 반응액을 담기 위한 소정의 배출용기 내에 위치하게 되는 것이 일반적이므로, 승하강수단은 결국 배출용기의 높이를 조절하는 것이라 할 수 있다. In the present invention, the raising and lowering means is a device that adjusts the height of the outlet end of one or more discharge tubes. Since the outlet end of the actual discharge tube is generally located within a predetermined discharge container to contain the discharged reaction liquid, the raising and lowering means ultimately controls the height of the discharge container.

본 발명에서 상기 승하강수단은, 도 1a와 도 2에서 나타낸 바와 같이 수동 또는 전동식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있음은 당연하다. 예를 들면 상기 승하강수단은, 배출튜브의 출구측 말단이 연결된 배출용기가 올려지는 안착대와, 상기 안착대를 상하로 이동시키는 전동장치 및 소정의 방식으로 상기 전동장치의 구동을 제어하는 제어부 등으로 이루어질 수 있을 것이다. 이때 상기 제어부는, 배출튜브로 배출되는 미세유체의 종류 및 배출튜브의 규격에 따라 사전에 정의된 높이와 유속의 상관관계에 의해 상기 전동장치의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is natural that the raising and lowering means can be implemented in various ways, such as manual or electric, as shown in FIGS. 1A and 2. For example, the raising and lowering means includes a mounting base on which the discharge container to which the outlet end of the discharge tube is connected is placed, an electric device that moves the mounting table up and down, and a control unit that controls the operation of the electric device in a predetermined manner. etc. can be achieved. At this time, the control unit preferably controls the driving of the electric device based on a correlation between height and flow rate defined in advance according to the type of microfluid discharged into the discharge tube and the standard of the discharge tube.

미세유체칩의 용도와 특성에 따라서 유출구에 일대일로 연결된 배출튜브는 하나일 수도 있고 복수개일 수도 있다. 배출튜브가 복수개인 경우 필요에 따라 배출튜브의 일부가 독립적으로 높낮이 제어가 될 수 있을 것이다. 즉, 승하강수단을 제어함으로써 전술한 본 발명에 의한 미세유체 시스템의 개별 미세유체 유속을 제어하는 방법이 가능해진다.Depending on the purpose and characteristics of the microfluidic chip, there may be one or multiple discharge tubes connected one-to-one to the outlet. If there are multiple discharge tubes, some of the discharge tubes may be independently height controlled as needed. In other words, a method of controlling the individual microfluidic flow rate of the microfluidic system according to the present invention described above is possible by controlling the raising and lowering means.

이하 본 발명에 의한 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템을 제작하고 테스트한 실시예를 설명한다.Hereinafter, an example of manufacturing and testing a microfluidic system that controls the flow rate of microfluidic fluid using potential energy according to the present invention will be described.

[실시예][Example]

1. 시스템의 구성1. System composition

도 2에 첨부된 사진처럼, 본 발명에 의한 미세유체 시스템을 구현하였다. As shown in the photo attached to Figure 2, a microfluidic system according to the present invention was implemented.

내경 7㎜ PDMS 재질의 레저버, 8개의 미세유로 유출구를 가지는 미세유체칩을 포함하는 시스템에서 2개의 유출구에 내경 0.5㎜ 실리콘 재질의 배출튜브를 연결하였고, 배출튜브의 출구측 말단 높이는 수동으로 조절하였다. In a system including a reservoir made of PDMS material with an inner diameter of 7 mm and a microfluidic chip with eight microchannel outlets, a discharge tube made of silicone material with an inner diameter of 0.5 mm was connected to the two outlets, and the height of the outlet end of the discharge tube was manually adjusted. did.

2. 배출튜브 출구측 말단 높이 변화에 따른 미세유체 유속 제어 테스트2. Microfluidic flow rate control test according to change in height at the outlet end of the discharge tube

미세유체의 유속을 측정하기 위하여 미세유체칩 자체를 도 3a에 도시한 것처럼 '유속측정장치' 형태로 제작하였다. 유속측정장치는 수평이며, 그림에서 우상 방향 입구가 레저버와, 좌하 방향 출구가 배출튜브와 연결되었다. 배출튜브의 하부 출구측 말단은 승하강수단에 의해 그 높이를 조절할 수 있도록 하였다. In order to measure the flow velocity of microfluidics, the microfluidic chip itself was manufactured in the form of a 'flow velocity measuring device' as shown in Figure 3a. The flow measurement device is horizontal, and in the picture, the upper right inlet is connected to the reservoir, and the lower left outlet is connected to the discharge tube. The lower outlet end of the discharge tube can be adjusted in height by means of raising and lowering.

레저버에 '증류수 + 20% magneta pigment'의 미세유체 300㎕를 담고, 레저버 바닥과 배출튜브 출구측 말단의 높이차이(ΔZ)를 변화시키면서 유속의 변화를 확인할 수 있도록 사진을 확보하였고(도 3b) 높이차이(ΔZ)와 미세유체 유속과의 상관관계(도 3b)를 분석하였다.300㎕ of microfluid of 'distilled water + 20% magneta pigment' was placed in the reservoir, and photographs were obtained to confirm the change in flow rate by changing the height difference (ΔZ) between the bottom of the reservoir and the outlet end of the discharge tube (Figure 3b) The correlation between height difference (ΔZ) and microfluidic flow rate (Figure 3b) was analyzed.

도 3b는 유속측정장치에서 유체가 위에서 아래로 흐르는 모습의 사진으로 사진 '전'은 0초일 때 각 위치를 통일하여 관찰한 사진이며, 사진 '후'는 0초로부터 정확히 1초가 지난 시점에 다시 관찰한 사진이다. 도면에서 개략적으로 확인할 수 있듯이, 높이차이(ΔZ)가 증가할수록 단위 시간당 유체의 이동거리가 증가하였다. Figure 3b is a photo of fluid flowing from top to bottom in a flow measurement device. The 'before' photo is a photo observed at each position at 0 seconds, and the 'after' photo is again taken exactly 1 second after 0 second. This is an observation photo. As can be seen roughly in the drawing, as the height difference (ΔZ) increases, the distance the fluid moves per unit time increases.

도 3b에서 얻어진 데이터로 높이차이(ΔZ)에 따른 1분당 흐른 유체 유량을 선형 회귀분석하여 도 3c에 그래프로 나타내었다. 도 3c에서 볼 수 있듯이, 높이차이(ΔZ) 0 ~ 85.5cm 구간에서 Y=0.25257X에 약 98%의 선형성을 보였으며, 0 ~ 25.5cm 구간에서 Y=0.11552X에 약 99%의 선형성을 나타내었다. 높이차이(ΔZ) 약 30cm를 기준으로 전후로 다른 선형 특성을 보이는 것은 본 실시예 진행 환경에서 높이차이(ΔZ) 약 30cm 이하에서는 유체와 미세유로 벽면과의 shear stress가 심화 되어 drag force 작용에 의한 것으로 조사되었다(도시 생략). Using the data obtained in FIG. 3b, the fluid flow rate per minute according to the height difference (ΔZ) was subjected to linear regression analysis and shown in a graph in FIG. 3c. As can be seen in Figure 3c, in the height difference (ΔZ) range of 0 to 85.5 cm, linearity of approximately 98% was shown at Y = 0.25257 It was. The reason why different linear characteristics are shown before and after a height difference (ΔZ) of about 30 cm is due to the action of drag force as the shear stress between the fluid and the microchannel wall increases when the height difference (ΔZ) is less than about 30 cm in the environment of this example. investigated (not shown).

이러한 실시예 결과는, 본 발명의 미세유체 시스템에 의하면 배출튜브의 말단의 높이를 조절함으로써 micro/nano 수준에서 미세유체의 유속을 제어할 수 있음을 증명해주는 것이다. The results of this example prove that the microfluidic system of the present invention can control the flow rate of microfluidic at the micro/nano level by adjusting the height of the end of the discharge tube.

Claims (5)

하나 또는 복수개의 유체 레저버;
상기 유체 레저버와 연통되는 하나 또는 복수개의 미세유로 유출구를 가지는 미세유체칩;
상기 미세유로 유출구에 일대일로 연결된 하나 또는 복수개의 배출튜브; 및
상기 하나 또는 복수개 배출튜브의 출구측 말단높이를 조절하는 승하강수단;을 포함하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템.
One or more fluid reservoirs;
a microfluidic chip having one or more microchannel outlets in communication with the fluid reservoir;
One or more discharge tubes connected one to one to the micro-channel outlet; and
A microfluidic system that controls the flow rate of microfluid using potential energy, including; raising and lowering means for adjusting the height of the outlet end of the one or more discharge tubes.
청구항 1에 있어서,
상기 승하강수단은,
상기 하나 또는 복수개 배출튜브 전체의 출구측 말단높이를 조절하는 것을 특징으로 하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템.
In claim 1,
The means for raising and lowering is,
A microfluidic system that controls the flow rate of microfluid using potential energy, characterized in that the height of the outlet end of all of the one or plurality of discharge tubes is adjusted.
청구항 1에 있어서,
상기 승하강수단은,
상기 하나 또는 복수개 배출튜브 각각의 출구측 말단높이를 조절하도록 하나 또는 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템.
In claim 1,
The means for raising and lowering is,
A microfluidic system that controls the flow rate of microfluid using potential energy, characterized in that one or more discharge tubes are installed to adjust the height of the outlet end of each discharge tube.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승하강수단은,
배출튜브로 배출되는 미세유체의 종류 및 배출튜브의 규격에 따라 사전에 정의된 높이와 유속의 상관관계에 의해 제어되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치에너지를 이용하여 미세유체의 유속을 제어하는 미세유체 시스템.
The method of any one of claims 1 to 3,
The means for raising and lowering is,
Controlling the flow rate of microfluid using potential energy, characterized in that it includes a control unit controlled by the correlation between the height and flow rate defined in advance according to the type of microfluid discharged into the discharge tube and the specifications of the discharge tube. microfluidic system.
승하강수단을 제어하여 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 의한 미세유체 시스템의 개별 미세유체 유속을 제어하는 방법.A method of controlling the individual microfluidic flow rate of the microfluidic system according to any one of claims 1 to 3 by controlling the raising and lowering means.
KR1020220056096A 2022-05-06 2022-05-06 Microfluidic system KR20230156554A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056096A KR20230156554A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Microfluidic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220056096A KR20230156554A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Microfluidic system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230156554A true KR20230156554A (en) 2023-11-14

Family

ID=88745065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220056096A KR20230156554A (en) 2022-05-06 2022-05-06 Microfluidic system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230156554A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103667057A (en) 2013-12-30 2014-03-26 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Micro-fluidic chip-based method for monitoring cell migration biological behavior after cells are wounded
US20190064158A1 (en) 2012-04-11 2019-02-28 Quidel Cardiovascular Inc. Microfluidic device, system and method
CN110479391A (en) 2019-08-05 2019-11-22 湖北医药学院 A kind of low-voltage high-performance electric osmose Micropump chip based on solid-state track etching nano-pore

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190064158A1 (en) 2012-04-11 2019-02-28 Quidel Cardiovascular Inc. Microfluidic device, system and method
CN103667057A (en) 2013-12-30 2014-03-26 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Micro-fluidic chip-based method for monitoring cell migration biological behavior after cells are wounded
CN110479391A (en) 2019-08-05 2019-11-22 湖北医药学院 A kind of low-voltage high-performance electric osmose Micropump chip based on solid-state track etching nano-pore

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6805841B2 (en) Liquid pumping system
EP1192437B1 (en) Pneumatic control of formation and transport of small volume liquid samples
JP4639189B2 (en) Microfluidic device
Guan et al. The use of a micropump based on capillary and evaporation effects in a microfluidic flow injection chemiluminescence system
JPWO2009008236A1 (en) Micro inspection chip liquid mixing method and inspection apparatus
US20050005684A1 (en) Multi-reservoir pressure control system
Zhang et al. A portable plug-and-play syringe pump using passive valves for microfluidic applications
US10107403B2 (en) Pinch flow regulator
WO2007052471A1 (en) Microreactor and method of liquid feeding making use of the same
JP2006266923A (en) Micro-synthetic analyzing system
CN112076807A (en) Micro-fluidic chip and device capable of spontaneously forming water-in-oil droplets
CN112007705A (en) Micro-droplet generating device
JP6366226B2 (en) Microchip reactor
JP2007117883A (en) Micro-reactor and micro-analysis system
KR20230156554A (en) Microfluidic system
JP2009115732A (en) Micro-inspection chip, method for micro-inspection chip to determine quantity of a liquid, and inspection method
van der Schoot et al. Micro-instruments for life science research
CN212595791U (en) Micro-droplet generating device
JPWO2009022496A1 (en) Micro inspection chip and inspection device
JP2008122234A (en) Micro-integrated analysis chip and micro-integrated analysis system
JP4604834B2 (en) Microchip for inspection and inspection apparatus using the same
CN111692400A (en) Micro valve for controlling flow velocity of micro-fluidic chip based on piezoelectric film feedback
CN210385907U (en) Micro-fluidic chip for multi-index detection
EP4434627A1 (en) Device and method for producing a combinatorial microcompartment within a carrier phase
Bai et al. A handheld, wide-range pressure pump for portable microfluidic applications