KR20240038232A - 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐은 밸브와 배관이 연결되기 위해 직육면체의 형태로 제작된 상부 플레이트(10), 액체(L)가 토출되기 위해 사각 평판 형태의 마이크로 채널로 제작되어 하부 플레이트(20) 및 상기 상부 플레이트(10)와 상기 하부 플레이트(20) 사이에 사각 평판의 형태로 제작되어 상기 하부 플레이트(20)에서 액체가 토출되도록 움직이는 멤브레인(30)을 포함하고, 상기 상부 플레이트(10)는 직육면체 형태로 제작되어 상기 상부 플레이트(10)의 하우징인 상부 몸체(11), 공기의 흐름을 조절하여 상기 상부 몸체(11) 내부의 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브(12) 및 토출되기 위한 액체(L)가 인입되는 액체 인입구(13)를 포함하고, 상기 하부 플레이트(20)는 액체 인입구(13)와 연결되어 상면에 가공된 홈(H)에 액체(L)가 주입되는 마이크로 채널(21), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부 저면에서 상기 하부 플레이트(20)를 관통하도록 마련되어 액체(L)가 토출되는 가변 노즐(22), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부에 상기 가변 노즐(22)를 둘러싸도록 형성된 범프 및 상기 범프로 구분된 공간으로 액체(L)가 역류하는 것을 방지하기 위한 챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액적이 토출되는 노즐의 중간에 능동적으로 크기를 제어할 수 있는 능동 밸브가 포함되어 용액을 분주하는 경우에는 노즐의 크기를 키우고, 용액을 분주하지 않는 경우에는 노즐의 크기를 줄여 분주의 오차를 감소시키고 노즐 막힘 문제를 해소하며 대기 시간에 용액이 흐르지 않도록 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐에 관한 것이다.
최근 코로나19라는 특수한 상황으로 진단 키트가 많은 관심을 받았다. 특히 진단 키트의 여러 검출 방법 중에서 마이크로 크기의 구형 입자에 항원과 항체를 부착하여 결합 여부를 확인하는 방법을 많이 이용하였다. 이러한 진단 키트의 제조 과정에서 마이크로 입자가 포함된 용액을 진단용 칩의 정확한 위치에 정확한 양을 분주하는 과정은 필수적이다.
이와 같이 입자를 포함한 용액을 분주하기 위해서는 노즐의 크기가 용액에 포함된 입자의 크기보다 커야하며, 노즐의 크기가 커지면 최소 분주 용량 또한 커지게 된다. 또한, 노즐의 크기가 커질수록 용액이 노즐의 입구에 멈춰있지 못하고 밖으로 흘러나오는 문제가 발생하였다. 용액이 노즐에서 흘러나와 분주 전에 노즐 주위가 용액으로 젖어있게 되면, 분주의 정확성 또는 분주 용액의 직진성이 나빠져 분주에 오차가 발생하는 문제가 있었다.
그리고, 이러한 문제를 방지하기 위해 노즐의 크기를 작게하면 용액에 포함된 입자들과 노즐 벽면의 상호작용으로 인해 노즐이 막히는 현상이 자주 발생한다는 문제가 있었다.
따라서, 용액이 분주되는 경우에는 노즐의 크기가 용액의 입자보다 큰 것이 바람직하고, 용액이 분주되지 않는 대기시간 또는 분주 후 다음 분주 사이의 지연시간에는 노즐의 크기가 작은 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 액적이 토출되는 노즐의 중간에 능동적으로 크기를 제어할 수 있는 능동 밸브가 포함되어 용액을 분주하는 경우에는 노즐의 크기를 키우고, 용액을 분주하지 않는 경우에는 노즐의 크기를 줄여 분주의 오차를 감소시키고 노즐 막힘 문제를 해소하며 대기 시간에 용액이 흐르지 않도록 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명에 의한 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐은 밸브와 배관이 연결되기 위해 직육면체의 형태로 제작된 상부 플레이트(10), 액체(L)가 토출되기 위해 사각 평판 형태의 마이크로 채널로 제작되어 하부 플레이트(20) 및 상기 상부 플레이트(10)와 상기 하부 플레이트(20) 사이에 사각 평판의 형태로 제작되어 상기 하부 플레이트(20)에서 액체가 토출되도록 움직이는 멤브레인(30)을 포함하고, 상기 상부 플레이트(10)는 직육면체 형태로 제작되어 상기 상부 플레이트(10)의 하우징인 상부 몸체(11), 공기의 흐름을 조절하여 상기 상부 몸체(11) 내부의 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브(12) 및 토출되기 위한 액체(L)가 인입되는 액체 인입구(13)를 포함하고, 상기 하부 플레이트(20)는 액체 인입구(13)와 연결되어 상면에 가공된 홈(H)에 액체(L)가 주입되는 마이크로 채널(21), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부 저면에서 상기 하부 플레이트(20)를 관통하도록 마련되어 액체(L)가 토출되는 가변 노즐(22), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부에 상기 가변 노즐(22)를 둘러싸도록 형성된 범프 및 상기 범프로 구분된 공간으로 액체(L)가 역류하는 것을 방지하기 위한 챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 가변 노즐(22)은 외주연에 상기 가변 노즐(22)에 압력을 작용하여 상기 가변 노즐(22)의 안지름을 조절하기 위한 능동 밸브(23)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 능동 밸브(23)는 공압 방식, 전기적 방식 및 기계적 방식 중 어느 하나의 방식으로 작동되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 가변 노즐(22)은 상기 능동 밸브(23)에 의해 압력이 가해지면, 상기 가변 노즐(22)의 내부가 부풀어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 작아지고, 상기 능동 밸브(23)에 의해 가해지는 압력이 제거되면, 부풀었던 상기 가변 노즐(22)의 내부가 원래의 크기로 줄어들어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 원래대로 돌아오는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 액적이 토출되는 노즐의 중간에 능동적으로 크기를 제어할 수 있는 능동 밸브가 포함되어 있다. 능동 밸브는 원하는 순간에 노즐의 크기를 조절할 수 있으므로 용액을 분주하는 경우에는 노즐의 크기를 키우고, 용액을 분주하지 않는 경우에는 노즐의 크기를 줄일 수 있다.
따라서, 종래에 노즐의 크기가 커서 발생하는 분주의 정확성 저하 및 분주 오차 발생의 문제와 노즐의 크기가 작아서 발생하는 노즐 막힘의 문제를 해소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 노즐을 포함한 디스펜서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때의 가변 노즐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때의 가변 노즐의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때의 가변 노즐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때의 가변 노즐의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 노즐을 포함한 디스펜서의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐은 밸브와 배관이 연결되기 위해 직육면체의 형태로 제작된 상부 플레이트(10), 액체(L)가 토출되기 위해 사각 평판 형태의 마이크로 채널로 제작되어 하부 플레이트(20) 및 상기 상부 플레이트(10)와 상기 하부 플레이트(20) 사이에 사각 평판의 형태로 제작되어 상기 하부 플레이트(20)에서 액체가 토출되도록 움직이는 멤브레인(30)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 플레이트(10)는 직육면체 형태로 제작되어 상기 상부 플레이트(10)의 하우징인 상부 몸체(11), 공기의 흐름을 조절하여 상기 상부 몸체(11) 내부의 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브(12) 및 토출되기 위한 액체(L)가 인입되는 액체 인입구(13)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상부 몸체(11)는 상기 솔레노이드 밸브(12)에 양압을 제공하는 양압구 및 음압을 제공하는 음압구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 하부 플레이트(20)는 액체 인입구(13)와 연결되어 상면에 가공된 홈(H)에 액체(L)가 주입되는 마이크로 채널(21), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부 저면에서 상기 하부 플레이트(20)를 관통하도록 마련되어 액체(L)가 토출되는 가변 노즐(22), 상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부에 상기 가변 노즐(22)를 둘러싸도록 형성된 범프 및 상기 범프로 구분된 공간으로 액체(L)가 역류하는 것을 방지하기 위한 챔버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변 노즐(22)은 외주연에 상기 가변 노즐(22)에 압력을 작용하여 상기 가변 노즐(22)의 안지름을 조절하기 위한 능동 밸브(23)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 능동 밸브(23)는 공압 방식, 전기적 방식 및 기계적 방식 중 어느 하나의 방식으로 작동될 수 있다.
여기서, 상기 기계적 방식은 모터 또는 와이어를 이용한 방식일 수 있다.
또한, 상기 능동 밸브(23)는 분주 시 액체(L)에 가해지는 압력에 의해 수동적으로 상기 가변 노즐(22)의 크기가 확대되는 수동 밸브로 대체될 수 있으며, 상기 가변 노즐(22)은 내부 벽면이 주름을 포함한 유연한 소재로 제작될 수 있고, 상기 능동 밸브(23)가 포함된 상기 가변 노즐(22)의 내부 벽면의 일측만이 주름을 포함한 유연한 소재로 제작될 수 있다.
그리고, 상기 멤브레인(30)은 폴리디메틸실록산, 폴리이미드 및 폴리우레탄 중 어느 하나의 폴리머로 제작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때의 가변 노즐의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 열렸을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때의 가변 노즐의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 능동 밸브가 닫혔을 때에 가변 노즐을 아래에서 본 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 가변 노즐(22)은 상기 능동 밸브(23)에 의해 압력이 가해지면, 상기 가변 노즐(22)의 내부가 부풀어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 작아지고, 상기 능동 밸브(23)에 의해 가해지는 압력이 제거되면, 부풀었던 상기 가변 노즐(22)의 내부가 원래의 크기로 줄어들어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 원래대로 돌아올 수 있다.
상기 가변 노즐(22)에 압력이 가해지지 않아 상기 가변 노즐(22)의 내부가 부풀지 않으면, 상기 가변 노즐(22)의 내부에 있던 입자(P)를 포함한 액체(L)이 정상적인 액적의 형태로 분주될 수 있다.
이때, 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 액체(L)에 포함된 입자(P)보다 크기 때문에 입자(P)와 노즐 벽면의 상호작용으로 인해 노즐이 막히는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 가변 노즐(22)에 압력이 가해져 상기 가변 노즐(22)의 내부가 부풀면, 액체(L)을 분주하지 않는 대기시간 또는 분주 후 다음 분주 사이의 지연시간에 상기 가변 노즐(22)의 내부에 있던 입자(P)를 포함한 액체(L)가 외부로 흘러나오지 않고 멈춰있어 분주의 정확성 또는 분주 용액의 직진성이 나빠져 분주에 오차가 발생하는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
따라서, 본 발명은 종래에 노즐의 크기가 작아서 발생하였던 문제 또는 종래에 노즐의 크기가 커서 발생하였던 문제를 모두 해소할 수 있어 작업을 용이하게 하는 효과적인 발명이다.
10: 상부 플레이트
11: 상부 몸체
12: 솔레노이드 밸브 13: 액체 인입구
20: 하부 플레이트 21: 마이크로 채널
22: 가변 노즐 23: 능동 밸브
30: 멤브레인 L: 액체
P: 입자 H: 홈
12: 솔레노이드 밸브 13: 액체 인입구
20: 하부 플레이트 21: 마이크로 채널
22: 가변 노즐 23: 능동 밸브
30: 멤브레인 L: 액체
P: 입자 H: 홈
Claims (4)
- 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐에 있어서,
밸브와 배관이 연결되기 위해 직육면체의 형태로 제작된 상부 플레이트(10);
액체(L)가 토출되기 위해 사각 평판 형태의 마이크로 채널로 제작되어 하부 플레이트(20); 및
상기 상부 플레이트(10)와 상기 하부 플레이트(20) 사이에 사각 평판의 형태로 제작되어 상기 하부 플레이트(20)에서 액체가 토출되도록 움직이는 멤브레인(30);을 포함하고,
상기 상부 플레이트(10)는
직육면체 형태로 제작되어 상기 상부 플레이트(10)의 하우징인 상부 몸체(11);
공기의 흐름을 조절하여 상기 상부 몸체(11) 내부의 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브(12); 및
토출되기 위한 액체(L)가 인입되는 액체 인입구(13);를 포함하고,
상기 하부 플레이트(20)는
액체 인입구(13)와 연결되어 상면에 가공된 홈(H)에 액체(L)가 주입되는 마이크로 채널(21);
상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부 저면에서 상기 하부 플레이트(20)를 관통하도록 마련되어 액체(L)가 토출되는 가변 노즐(22);
상기 마이크로 채널(21)의 홈(H) 내부에 상기 가변 노즐(22)를 둘러싸도록 형성된 범프; 및
상기 범프로 구분된 공간으로 액체(L)가 역류하는 것을 방지하기 위한 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐. - 제 1항에 있어서,
상기 가변 노즐(22)은
외주연에 상기 가변 노즐(22)에 압력을 작용하여 상기 가변 노즐(22)의 안지름을 조절하기 위한 능동 밸브(23)가 구비되는 것을 특징으로 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐. - 제 2항에 있어서,
상기 능동 밸브(23)는
공압 방식, 전기적 방식 및 기계적 방식 중 어느 하나의 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세입자가 포함된 용액의 분주 노즐. - 제 3항에 있어서,
상기 가변 노즐(22)은
상기 능동 밸브(23)에 의해 압력이 가해지면, 상기 가변 노즐(22)의 내부가 부풀어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 작아지고, 상기 능동 밸브(23)에 의해 가해지는 압력이 제거되면, 부풀었던 상기 가변 노즐(22)의 내부가 원래의 크기로 줄어들어 상기 가변 노즐(22)의 안지름이 원래대로 돌아오는 것을 특징으로 하는 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐.
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| KR1020220116736A KR20240038232A (ko) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240038232A true KR20240038232A (ko) | 2024-03-25 |
Family
ID=90473895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220116736A KR20240038232A (ko) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 능동 밸브를 포함한 가변 노즐을 이용한 미세 입자가 포함된 용액의 분주 노즐 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240038232A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0135000B1 (ko) | 1995-01-14 | 1998-04-20 | 문정환 | 용액 분사장치의 노즐 |
| KR101734430B1 (ko) | 2015-10-15 | 2017-05-11 | 포항공과대학교 산학협력단 | 액체 분주기 |
-
2022
- 2022-09-16 KR KR1020220116736A patent/KR20240038232A/ko unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0135000B1 (ko) | 1995-01-14 | 1998-04-20 | 문정환 | 용액 분사장치의 노즐 |
| KR101734430B1 (ko) | 2015-10-15 | 2017-05-11 | 포항공과대학교 산학협력단 | 액체 분주기 |
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