WO2017164636A1 - 미세 입자 제조 장치 - Google Patents

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조효창
전형진
김문정
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Definitions

  • the present invention relates to a fine particle production apparatus, and more particularly to a fine particle production apparatus capable of mass production of fine particles of uniform size.
  • Fine particles such as spherical microparticles and nanoscale nanoparticles having a diameter of several hundreds to hundreds of micrometers are used in various fields such as drug delivery systems, small electronic circuits, and optical devices. In order to be utilized, it is very important to prepare uniformly.
  • the fine particles formed of the polymer can minimize the consumption of thermal energy during the molding process and minimize the defect rate due to the generation of bubbles and can be coated on the surface of the functional thin film, breathable molded body, permeable filter, porous body Since the application range of the adsorption sheet, antistatic sheet, etc. is very wide, the situation that mass production of uniform size is required.
  • fine particles formed of polymers are manufactured by general mechanical grinding, mechanical stirring, high speed spraying, and thermo-electrospinning, these conventional methods have the advantage of being capable of mass production.
  • the large size distribution entails a post-treatment process for classification or difficult control of the size of the fine particles.
  • Capsule-shaped fine particles having a structure are used for analysis, measurement or treatment.
  • Such capsule-type fine particles are manufactured using a prilling method, a spray, an emulsion, etc., but these methods make it difficult to manufacture fine particles of a certain size and have a limitation in mass production.
  • One object of the present invention is to provide a fine particle production apparatus that can control the size of the spherical fine particles through a simple process and can be commercially mass-produced in a uniform size.
  • An apparatus for producing fine particles for an object of the present invention includes a first injection port disposed at a first height on a first side and injected with a continuous phase solution, and a second phase disposed at a second height different from the first height on the first side A second injection hole into which the solution is injected, and a second side facing the first side, the same as any one of the first height and the second height, or between the first height and the second height And a first microchannel and a second region arranged at a third height having a value and branched from each other to connect the first inlet and the second inlet from the confluence region.
  • a particle generating unit including a unit structure in which two microchannels are formed, and connected to the confluence region of the particle generating unit and formed by confluence of the continuous phase solution and the dispersed phase solution in the confluence region; Particle discharge micro-channel portion for flowing three particles in one direction to discharge to the outside, wherein the first micro-channel is connected to the first sub-channel and the second sub-channel branched in the confluence region, the second micro channel Is connected to a third subchannel disposed between the first and second subchannels in the confluence region, and the continuous phase solution and the dispersed phase solution are separated in the confluence region by the first to third subchannels.
  • the first microchannel in the confluence region, may be connected with two branched end channel portions, and each of the two end channel portions may be connected with each of the first and second subchannels.
  • the two end channel portions are formed at the first height, and among the two end channel portions, the first end channel portion is connected to the first sub channel in the vertical direction, and the second full channel portion is the second sub channel portion. And may be connected in the vertical direction.
  • the unit structure may include a lower plate on which the first injection hole and the first micro channel are formed, and face the lower plate, and an upper plate on which the second injection hole and the second micro channel are formed, and the An intermediate plate may be interposed between the lower and upper plates, and the first to third subchannels may be formed.
  • the lower plate, the intermediate plate and the upper plate in the unit structure may be connected to each other by bonding.
  • each of the first inlet, the second inlet, the first microchannel, the second microchannel, and the confluence region is formed in the unit structure by x, wherein x is a natural number of two or more.
  • x confluence regions are arranged in a line at the second side of the unit structure, and x first microchannels connected to each of the x confluence regions are spaced apart from each other in parallel in one direction and have x One injection holes are arranged in a line, and the x second micro channels connected to each of the x confluence regions are spaced apart from each other in parallel in a direction different from the one direction so that the x second injection holes are arranged in a line with each other. Can be arranged.
  • the channel lengths of the x first micro channels may be the same and the channel lengths of the x second micro channels may be the same.
  • the unit structure may be disposed between the first region on the first side where x first injection holes are formed and the second region on the first side where x second injection holes are formed. It may include a separation groove to separate the.
  • the particle generating unit includes at least two or more unit structures, two or more unit structures may be sequentially stacked, and the fine particle device may be formed at the same flow rates as the first injection holes of the two or more unit structures.
  • the method may further include a first solution supply part supplying the continuous phase solution and a second solution supply part supplying the dispersed phase solution to the second inlets of the two or more unit structures at the same flow rate.
  • the outlet of the first solution supply portion for discharging the continuous phase solution to the first inlets has a structure engaged with all of the first inlets simultaneously, and the second solution for discharging the dispersed phase solution to the second inlets.
  • the outlet of the supply portion may have a structure engaged with both of the second inlets.
  • the particle generating unit may include at least two or more unit structures, and two or more unit structures may be sequentially stacked.
  • the unit structures may be joined to each other.
  • the unit structures may be connected to each other by diffusion jointing or brazing.
  • the fine particle manufacturing apparatus the first solution supply unit is connected to the first injection port to supply the continuous phase solution
  • the second solution supply unit is connected to the second injection port to supply the dispersed phase solution It may further include.
  • the particle discharge micro-channel portion may include a discharge pipe connected to the confluence region.
  • the fine particle manufacturing apparatus of the present invention it is possible to produce spherical fine particles through a simple process using the flow characteristics of the droplets, it is possible to easily control the size of the fine particles at this time and uniform size Can be mass produced commercially. It can be applied to all technical fields requiring mass production of spherical fine particles, such as polymer particles and microcapsules, to improve the productivity of the fine particles and to improve the manufacturing reliability of the fine particles.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a fine particle manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 to 4 are views for explaining the particle generating unit of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a fine particle manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a structure of the particle generation unit viewed from the raw material supply unit of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view illustrating a structure of a particle generation unit viewed from a raw material supply unit of a fine particle manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a structure viewed from the particle discharge unit side of the particle generation unit of FIG. 7.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a fine particle manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for preparing fine particles 501 may include a particle generator 101 and a particle discharge microchannel unit 310.
  • the fine particle manufacturing apparatus 501 may further include a first solution supply part 210 and a second solution supply part 220.
  • the particle generating unit 101 is a part for generating fine particles using the continuous phase solution and the dispersed phase solution, and receives the continuous phase solution through the first solution supply part 210 and the dispersed phase through the second solution supply part 220. Solution may be supplied. Continuous phase solution refers to the dispersion medium in the liquid state, the dispersed phase solution refers to the dispersoid in the liquid state.
  • the particle generator 101 will be described later in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the apparatus for preparing fine particles 501 is a system for preparing fine particles using a continuous phase solution and a dispersed phase solution based on a microfluidic system, and the first and second solution supplies 210 and 220 are provided in a first direction D1. ) And the continuous phase solution and the dispersed phase solution are respectively supplied to the particle generating unit 101.
  • the fine particles formed in the particle generating unit 101 flow in the first direction D1 through the particle discharge micro channel unit 310 and are discharged to the outside.
  • the first and second solution supply parts 210 and 220 may be spaced apart from each other in a second direction D2 crossing the first direction D1.
  • the particle discharge micro channel unit 310 is connected to the particle generation unit 101 and flows the fine particles formed in the particle generation unit 101 in one direction to discharge to the outside, and may include at least one discharge pipe. .
  • the fine particles formed in the particle generating unit 101 along the discharge pipe flows in the first direction D1 to remove the dispersion medium, the solvent, etc. so that only the solid fine particles may be discharged to the outside.
  • FIG. 2 to 4 are views for explaining the particle generating unit of FIG.
  • FIGS. 2 to 4 (a) is an exploded perspective view of the particle generating unit 101, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2 (a), and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 3A, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line III-III' of FIG. 4A. .
  • the particle generator 101 includes a first injection hole 112, a second injection hole 132, a confluence region 122, and first and second microchannels 114. 132, and first to third subchannels 124a, 124b, and 124c.
  • the first injection hole 112 is disposed on the first side of the particle generator 101, is disposed at the first height h1 on the first side, and a continuous solution is injected.
  • the first inlet 112 may be connected to the first solution supply unit 210.
  • the first height h1 of the first injection hole 112 refers to the distance between the center of the first injection hole 112 from the reference plane on which the particle generator 101 is disposed, and the center of the first injection hole 112 is formed of the first height h1. 1 may be a half point of the longitudinal length of the injection hole (112).
  • the second injection hole 132 is disposed on the first side, and is disposed on the first side at a second height h2 different from the first height h1, and the dispersed phase solution is injected.
  • the second injection hole 132 may be connected to the second solution supply part 220.
  • the second height h2 of the second injection hole 132 means a distance between the center of the second injection hole 132 from the reference plane, the center of the second injection hole 132 is the longitudinal direction of the second injection hole 132 It may be one half of the length.
  • the confluence region 122 is disposed on the second side of the particle generating unit 101 facing the first side, is disposed at the third height h3 on the second side, and the continuous phase solution and the dispersed phase solution are joined. It is an area to do.
  • the third height h3 also means a distance between the center of the confluence region 122 and the reference plane, which may be defined as a half of the longitudinal length of the confluence region 122.
  • the third height h3 may be equal to the first height h1 or the second height h2.
  • the third height h3 may have a value between the first height h1 and the second height h2.
  • the confluence region 122 is connected to the first to third subchannels 124a, 124b, and 124c, and the first and second subchannels 124a and 124b are connected to the first microchannel 114.
  • the third sub channel 124c is connected with the second micro channel 132.
  • the first and second subchannels 124a and 124b are formed branched from the confluence region 122, and the third subchannel 124c is disposed between the first and second subchannels 124a and 124b. .
  • the first and second subchannels 124a and 124b receive the continuous phase solution from the first microchannel 114 and the third subchannel 124c receives the dispersed phase solution from the second microchannel 132. In the confluence region 122, the continuous phase solution and the dispersed phase solution are joined.
  • the first microchannel 114 is connected to the first injection hole 112 and the confluence region 122, and is connected to the confluence region 122 through the first and second subchannels 124a and 124b. Specifically, the first micro channel 114 is connected to two terminal channel portions 116a and 116b branched in the confluence region 122, each of the two terminal channel portions 116a and 116b being the first and the second. It may be connected to each of the subchannels 124a and 124b.
  • the first inlet 112, the first microchannel 114 and the two end channel portions 116a, 116b are all formed at a first height h1 from the reference plane, and the first and second subchannels 124a , 124b and the confluence region 122 are all formed at the third height h3 from the reference plane, and the two terminal channel portions 116a and 116b and the first and second subchannels 124a and 124b are vertically Can be connected to each other in a direction.
  • the second micro channel 134 is connected to the second injection hole 132 and the confluence region 122, but is connected to the confluence region 122 through the third sub-channel 124c.
  • the second microchannel 134 may be connected to the end channel portion 136 adjacent to the confluence region 122, and the end channel portion 136 may be connected to the third subchannel 124c.
  • the second inlet 132, the second microchannel 134, and the end channel portion 136 are all formed at a second height h2 from the reference plane, and the third subchannel 124c is at a third height from the reference plane. Is formed in (h3), the end channel portion 136 and the third sub-channel 124c may be connected to each other in the vertical direction.
  • the continuous phase solution may be formed. It may be provided to the confluence region 122 by the first and second sub-channels 124a and 124b via the one micro channel 114 via the two end channel portions 116a and 116b. At the same time, the dispersed phase solution may be provided to the confluence region 122 by the third sub-channel 124c through the second channel 136 through the second micro channel 134.
  • the continuous phase solution flows along the first microchannel 114 and moves from the bottom of the particle generating unit 101 to the top, and the dispersed phase solution flows along the second microchannel 134 and then the particle generating unit 101. Move from top to bottom and join in confluence region 122.
  • first injection holes 112 may be formed in the particle generator 101.
  • the x first injection holes 112 (where x is two or more natural numbers) may be spaced apart from each other in a line along the second direction D2.
  • x second injection holes 132 may also be formed in the same number as the first injection holes 112, and each of the first and second microchannels 114 and 134 and the joining region 122 may be formed by x.
  • the particle discharge micro channel unit 310 may also include x discharge pipes.
  • the x confluence regions 122 are arranged in a line on the second side of the particle forming portion 101, and the x first microchannels 114 connected to each of them are spaced apart in parallel in one direction.
  • the x first injection holes 112 are arranged in a row on the first side, and the x second micro channels 134 are spaced apart from each other in parallel to each other in a direction different from the one direction (intersecting direction).
  • the x second injection holes 132 may be arranged in a line on the first side.
  • the flow path lengths of the x first microchannels 114 are the same and the flow path lengths of the x second microchannels 132 are the same.
  • Euro flow length means the length of the flow path that can flow from the portion of the one solution is injected to the discharged portion, in the case of the first micro channel 114 from the first inlet 112 to the end channel portion ( The distance to 116a and 116b and the second microchannel 134 may be the distance from the second inlet 132 to the distal channel portion 136.
  • the continuous phase solution supplied to the first inlet 112 may be supplied to the confluence region 122 at substantially the same flow rate.
  • the disperse phase solvent supplied to the second inlet 132 may be supplied to the confluence region 122 at substantially the same flow rate. .
  • the first area A1 on the first side where the x first injection holes 112 are formed and the second area A2 on which the x second injection holes 132 are formed are separated from each other and disposed on the same plane.
  • a separation groove DA may be formed between the first area A1 and the second area A2 on the first side to physically distinguish these areas from each other.
  • the first area A1 divided by the separation groove DA may be inserted into the first solution supply part 210 to connect the first solution supply part 210 and the first area A1, and the second area A2.
  • the outlet of the first solution supply unit 210 is engaged with all of the x first inlets 112 simultaneously, and the outlet of the second solution supply unit 220 is simultaneously engaged with all of the x second inlets 132.
  • the x first inlets 112 may be supplied with the continuous phase solutions at the same flow rate, and the x second inlets 132 may be supplied with the dispersed phase solutions at the same flow rate.
  • the particle generator 101 may be composed of three plates 110, 120, and 130.
  • the lower plate 110 and the upper plate 130 may be disposed to face each other, and the intermediate plate 120 may be interposed therebetween.
  • the lower, middle, and upper plates 110, 120, and 130 may be formed of a metal, an alloy, or the like, respectively, and in this case, they may be joined to each other and connected. As one method for joining, diffusion jointing may be used.
  • a first injection hole 112 and a first micro channel 114 are formed in the lower plate 110 .
  • the first injection hole 112 and the first microchannel 114 may be formed by partially etching the lower plate 110 corresponding to the region. Accordingly, structures are formed by etching toward the opposite surface from the etching surface, which is one surface of the lower plate 110, so that the etching surface of the region corresponding to the first injection hole 112 and the first microchannel 114 is opened. .
  • the opposite surface of the etching surface of the lower plate 110 may remain, and the opposite surface of the remaining lower plate 110 may be disposed on the reference surface such that the bottom surface of the lower plate 110 is present.
  • first and second terminal channel portions 116a and 116b are also formed in the lower plate 110.
  • the first and second terminal channel portions 116a and 116b may be connected to the first and second subchannels 124a and 124b of the intermediate plate 120 in the vertical direction.
  • the first injection holes 112 are arranged in a line along the second direction D2 in the lower plate 110.
  • the first microchannels 114 may be spaced apart from each other in parallel to the lower plate 110.
  • the first injection holes 112 are disposed only in the first area A1.
  • the confluence region 120 and the first to third subchannels 124a, 124b, and 124c are formed and disposed on the lower plate 110.
  • the first sub-channel 124a and the second sub-channel 124b have an open lower surface of the intermediate plate 120 so as to be perpendicular to the first and second end channel portions 116a and 116b of the lower plate 110.
  • the third sub-channel 124c is disposed up and down with the end channel portion 136 connected to the second microchannel 134 of the upper plate 130 by opening the upper surface, which is an etched surface of the intermediate plate 120 in the corresponding region. Are superimposed in direction.
  • the first and second subchannels 124a and 124b having an open bottom surface are disposed to overlap the first and second end channel portions 116a and 116b so that the first and second subchannels ( 124a and 124b and the first and second terminal channel portions 116a and 116b may be connected to each other in the vertical direction.
  • the confluence regions 120 may also be arranged in a line along the second direction D2.
  • the etching surface of the lower plate 110 corresponding to the first microchannel 114 is Although opened, the opposite surface of the etched surface of the intermediate plate 120 remains and is disposed to face the etched surface of the lower plate 110 so that the first microchannel 114 becomes an independent flow path and is separated in the vertical direction. Only the first and second terminal channel portions 116a and 116b allow the up and down flow.
  • a second injection hole 132 and a second micro channel 134 are formed, and an end channel portion 136 connected to the second micro channel 134 is also formed in the upper plate 130.
  • the second injection hole 132 and the second micro channel 134 may be formed by partially etching the upper plate 130. Accordingly, each structure is formed by etching toward the opposite surface of the etching surface from the etching surface of the upper plate 130, and the opposite surface of the upper plate 130 remains, and the opposite surface of the remaining upper plate 130
  • An etching surface of the upper plate 110 may be disposed on the intermediate plate 120 to be in contact with the intermediate plate 120 so as to be an upper surface of the upper plate 130.
  • the etching surface of the upper plate 110 is coupled to face the etching surface of the intermediate plate 120.
  • the third sub-channel 124c is disposed to overlap the end channel portion 136 connected to the second micro channel 134 so that the end channel portion 136 and the third sub connected to the second micro channel 134 are disposed.
  • the channels 124c may be connected to each other in the vertical direction.
  • the etching surface of the upper plate 130 is disposed downward with respect to the reference plane, the etching surface of the intermediate plate 120 facing the second microchannel 134 of the upper plate 130 is flat without opening.
  • the up-and-down flow is possible only in the end channel portion 136 of the upper plate 130, and in another area, it becomes an independent flow path.
  • the second injection holes 132 are arranged in a line along the second direction D2 in the upper plate 130.
  • the two microchannels 134 may be spaced apart from each other in parallel to the top plate 130.
  • the second injection holes 132 are disposed only in the second area A2.
  • each portion has a first height (h1), a second height (h2) and the first 3 may be arranged to have a height (h3).
  • one particle forming unit 101 may form a microfluidic system capable of forming a plurality of fine particles, it is possible to easily mass-produce fine particles of uniform size. .
  • structures in which the dispersed phase solution and the continuous phase solution are injected and flow into the lower, middle and upper plates 110, 120 and 130, respectively, may be manufactured through an etching process, and the lower, middle and upper plates 110, 120, 130) are joined together to form a single structure.
  • the opposite surface of the etching surface is formed by partially etching the lower, middle, and upper plates 110, 120, and 130, respectively, into which the dispersed phase solution and the continuous phase solution may be injected and flow. The remaining one is illustrated and described as an example.
  • each plate is etched in the vertical direction as a whole, ie, each structure is formed so as to penetrate in the vertical direction by etching all the surfaces from the etching surface to the opposite surface of the etching surface, and a flat base substrate at the bottom of the lower plate 110.
  • the particle forming portion 101 can also be configured by combining with each other. That is, the independent flow path of the first microchannel 114 in the lower plate 110 may be configured by the separate flat base substrate and the intermediate plate 120 disposed thereon to block the flow of solution in the vertical direction.
  • the independent flow path of the two microchannels 134 may be constructed by blocking the solution flow in the up and down direction by the intermediate plate 120 and other substrates disposed thereon.
  • the particle forming unit 101 described with reference to FIGS. 2 to 4 includes a first injection hole 112, a second injection hole 132, a confluence region 122, and first and second microchannels 114 and 132.
  • a microfluidic system capable of mass production of fine particles may be configured by stacking the unit structures in at least two or more. This will be described later with reference to FIGS. 5 to 8, and descriptions overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted, and descriptions will be made based on differences.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a fine particle manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view illustrating a structure of the particle generating unit viewed from the raw material supply unit of FIG. 5.
  • the raw material supply side means one side of the particle forming unit 102 is coupled to the first and second solution supply (210, 220).
  • the apparatus for producing fine particles 502 may include a particle forming unit 102 and a particle discharge micro channel unit 310, and may include first and second solution supply units 210 and 220. It may further include. Since the particle ejection microchannel part 310 is substantially the same as the fine particle manufacturing apparatus 501 described with reference to FIGS. 1 to 4 except for the structure of the particle forming part 102 and the plurality of discharge pipes, the overlap Detailed description thereof will be omitted.
  • the particle forming unit 102 includes at least two unit structures UNT, and the unit structures UNT have a stacked structure in the vertical direction.
  • the unit structure UNT may be configured of three plates 110, 120, and 130, as described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the unit structures UNT are disposed such that the first regions A1 in which the first injection holes 112 are formed overlap each other in the vertical direction, and the second regions A2 in which the second injection holes 132 are formed in the vertical direction. It is arranged to overlap.
  • the outlet of the first solution supply unit 210 supplying the continuous phase solution to the first inlets 112 is disposed to engage with all of the first inlets 112 at the same time, and the dispersed phase solution is transferred to the second inlets 132.
  • the outlet of the second solution supply part 220 to be supplied may be coupled to the structure engaged with all of the second inlet 132 at the same time.
  • the three plates 110, 120, and 130 may be connected to each other by diffusion bonding.
  • the unit structures UNT may also be connected to each other through diffusion bonding.
  • each unit structure UNT includes three first and second inlets 112 and 132, and the three unit structures UNT are stacked to be connected to a total of nine discharge pipes.
  • the particle discharge micro channel unit 310 is illustrated as an example, as illustrated in FIGS. 7 and 8, by changing the number of the first and second injection holes 112 and 132, a plurality of fine particles may be manufactured at the same time. By discharging through the discharge pipes, mass production of fine particles can be achieved.
  • FIG. 7 is a view illustrating a structure of the particle generation unit viewed from the raw material supply unit side of the apparatus for manufacturing fine particles according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view of the structure of the particle generation unit of FIG. 7 viewed from the particle discharge unit side.
  • the brazing sheet 400 is interposed between the unit structures UNT included in the particle forming unit 103.
  • the unit structures UNT may be brazed by the brazing sheet 400.
  • the brazing sheet may be interposed between the unit structures UNT, and then heat may be applied to connect the unit structures UNT to each other.
  • the brazing sheet 400 may be used to more firmly connect the unit structures UNT.

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Abstract

본 발명의 미세 입자 제조 장치는 입자 생성부와 입자 배출 마이크로 채널부를 포함하는데, 입자 생성부는 제1 측의 제1 높이에 배치되고 연속상 용액이 주입되는 제1 주입구와, 제1 측의 제1 높이와 다른 제2 높이에 배치되고 분산상 용액이 주입되는 제2 주입구와, 제1 측과 마주하는 제2 측에 배치되고, 제1 높이 및 제2 높이 중 어느 하나와 동일하거나, 제1 높이와 제2 높이의 사이값을 갖는 제3 높이에 배치되며, 연속상 용액과 분산상 용액이 합류하는 합류 영역과, 합류 영역으로부터 제1 주입구와 제2 주입구 각각과 연결되도록 분기된 제1 마이크로 채널 및 제2 마이크로 채널이 형성된 단위 구조체를 포함한다.

Description

미세 입자 제조 장치
본 발명은 미세 입자 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 균일한 크기의 미세 입자를 대량 생산할 수 있는 미세 입자 제조 장치에 관한 것이다.
직경이 수 내지 수백 마이크로미터의 크기를 갖는 구형의 마이크로 입자나 나노 스케일의 나노 입자와 같은 미세 입자는 약물 전달시스템이나 소형 전자 회로, 광학 소자 등의 다양한 분야에 활용되는데, 이러한 분야들에 효율적으로 활용되기 위해서는 균일하게 제조하는 것이 매우 중요하다.
일례로, 고분자로 형성되는 미세 입자는 성형 과정에서 열에너지의 소모를 최소화하고 기포 발생으로 인한 불량률을 최소화할 수 있으며 그 표면에 기능성 박막의 코팅이 가능한 장점이 있어, 통기성 성형체, 투과 필터, 다공질체, 흡착 시트, 대전 방지시트 등 그 응용 범위가 매우 넓으므로, 균일한 크기의 대량 생산이 필요한 실정이다. 고분자로 형성되는 미세 입자를 일반적인 기계적 분쇄법이나, 기계 교반, 고속 스프레이, 열-전기 방사 등을 이용하여 제조하고 있으나, 이러한 종래의 방법들은 대량 생산이 가능하다는 장점이 있는 반면, 제조된 입자의 크기 분포가 커서 분급을 위한 후처리 공정이 수반되거나, 미세 입자의 크기를 제어하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 생명공학, 의약, 생화학 등의 분야에서, 세포 등의 생체 물질로 구성되는 코어와 그 표면을 보호하는 보호층으로 이루어진 구조나, 코어인 담지체의 표면에 담지된 활성 물질층을 포함하는 구조를 갖는 캡슐형의 미세 입자를 분석, 측정 또는 치료 등에 이용하고 있다. 이러한 캡슐형의 미세 입자는 프릴법(prilling method)이나 스프레이, 에머젼 등을 이용하여 제조하고 있으나, 이들 방법에 의해서는 일정한 크기의 미세 입자 제조가 어렵고 대량 생산에 한계가 있다.
따라서, 여러 기술 분야에서 간단한 공정을 통해서 미세 입자의 크기를 제어할 수 있고 미세 입자의 크기 균일도를 향상시킬 수 있는 동시에 상업적으로 대량 생산할 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 일 목적은 간단한 공정을 통해서 구형의 미세 입자의 크기를 제어할 수 있고 균일한 크기로 상업적으로 대량 생산할 수 있는, 미세 입자 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 미세 입자 제조 장치는 제1 측의 제1 높이에 배치되고 연속상 용액이 주입되는 제1 주입구와, 상기 제1 측의 제1 높이와 다른 제2 높이에 배치되고 분산상 용액이 주입되는 제2 주입구와, 상기 제1 측과 마주하는 제2 측에 배치되고, 상기 제1 높이 및 상기 제2 높이 중 어느 하나와 동일하거나, 상기 제1 높이와 상기 제2 높이의 사이값을 갖는 제3 높이에 배치되며, 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액이 합류하는 합류 영역과, 상기 합류 영역으로부터 상기 제1 주입구와 상기 제2 주입구 각각과 연결되도록 분기된 제1 마이크로 채널 및 제2 마이크로 채널이 형성된 단위 구조체를 포함하는 입자 생성부, 및 상기 입자 생성부의 상기 합류 영역과 연결되고, 상기 합류 영역에서 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액의 합류로 형성된 미세 입자를 일 방향으로 유동시켜 외부로 배출하는 입자 배출 마이크로 채널부를 포함하되, 상기 제1 마이크로 채널은 상기 합류 영역에서 분기된 제1 서브 채널 및 제2 서브 채널과 연결되고, 상기 제2 마이크로 채널은 상기 합류 영역에서 상기 제1 및 제2 서브 채널들 사이에 배치된 제3 서브 채널과 연결되며, 상기 제1 내지 제3 서브 채널들에 의해서 상기 합류 영역에서 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액이 합류된다.
일 실시예에서, 상기 합류 영역에서 상기 제1 마이크로 채널은 분기된 2개의 말단 채널부들과 연결되고, 2개의 말단 채널부들 각각은 상기 제1 및 제2 서브 채널들 각각과 연결될 수 있다. 이때, 2개의 말단 채널부들은 상기 제1 높이로 형성되고, 2개의 말단 채널부들 중에서 제1 말단 채널부는 상기 제1 서브 채널과 상하 방향으로 연결되며, 제2 만단 채널부는 상기 제2 서브 채널부와 상하 방향으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단위 구조체는 상기 제1 주입구와 상기 제1 마이크로 채널이 형성된 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트와 마주하여 배치되고, 상기 제2 주입구와 상기 제2 마이크로 채널이 형성된 상부 플레이트, 및 상기 하부 및 상부 플레이트들 사이에 개재되고, 상기 제1 내지 제3 서브 채널들이 형성된 중간 플레이트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 단위 구조체에서 상기 하부 플레이트, 상기 중간 플레이트 및 상기 상부 플레이트는 접합으로 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단위 구조체에는 상기 제1 주입구, 상기 제2 주입구, 상기 제1 마이크로 채널, 상기 제2 마이크로 채널 및 상기 합류 영역 각각이 x개(이때, x는 2 이상의 자연수)씩 형성되고, x개의 합류 영역들은 상기 단위 구조체의 제2 측에서 일렬로 배열되고, x개의 합류 영역들 각각과 연결된 x개의 제1 마이크로 채널들이 일 방향으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제1 주입구들끼리 일렬로 배열되고, x개의 합류 영역들 각각과 연결된 x개의 제2 마이크로 채널들이 상기 일 방향과 다른 방향으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제2 주입구들끼리 일렬로 배열될 수 있다. 이때, x개의 제1 마이크로 채널들의 유로 길이는 서로 동일하고, x개의 제2 마이크로 채널들의 유로 길이는 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 단위 구조체는 x개의 제1 주입구들이 형성된 상기 제1 측의 제1 영역과 x개의 제2 주입구들이 형성된 상기 제1 측의 제2 영역 사이에 배치되어 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 구분하는 분리 홈부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 입자 생성부는 상기 단위 구조체를 적어도 2 이상 포함하고, 2개 이상의 단위 구조체들이 순차적으로 적층될 수 있고, 상기 미세 입자 장치는 2 이상의 단위 구조체의 제1 주입구들에 서로 동일한 유속으로 상기 연속상 용액을 공급하는 제1 용액 공급부 및 2 이상의 단위 구조체의 제2 주입구들에 서로 동일한 유속으로 상기 분산상 용액을 공급하는 제2 용액 공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 주입구들로 상기 연속상 용액을 방출하는 상기 제1 용액 공급부의 배출구는 상기 제1 주입구들 모두와 동시에 맞물린 구조를 갖고, 상기 제2 주입구들로 상기 분산상 용액을 방출하는 상기 제2 용액 공급부의 배출구는 상기 제2 주입구들 모두와 동시에 맞물린 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자 생성부는 상기 단위 구조체를 적어도 2 이상 포함하고, 2개 이상의 단위 구조체들이 순차적으로 적층될 수 있다. 이때, 단위 구조체들은 서로 접합되어 연결될 수 있다. 예를 들어, 확산 접합(diffusion jointing)이나 브레이징(brazing)되어 상기 단위 구조체들이 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미세 입자 제조 장치는, 상기 제1 주입구와 연결되어 상기 연속상 용액을 공급하는 제1 용액 공급부와, 상기 제2 주입구와 연결되어 상기 분산상 용액을 공급하는 제2 용액 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자 배출 마이크로 채널부는 상기 합류 영역과 연결된 배출관을 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 미세 입자 제조 장치에 따르면, 액적의 유동 특성을 이용하여 간단한 공정을 통해서 구형의 미세 입자를 제조할 수 있고, 이때의 미세 입자의 크기를 용이하게 제어할 수 있으며 균일한 크기로 상업적으로 대량 생산할 수 있다. 고분자 입자나 마이크로캡슐 등, 구형의 미세 입자의 대량 생산이 필요한 모든 기술 분야에 적용되어 미세 입자의 생산성을 향상시키는 동시에, 미세 입자의 제조 신뢰성 또한 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 입자 생성부를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5의 원료 공급부 측에서 입자 생성부를 바라본 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치의 원료 공급부 측에서 입자 생성부를 바라본 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 입자 생성부를 입자 배출부 측에서 바라본 구조를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 미세 입자 제조 장치(501)는 입자 생성부(101) 및 입자 배출 마이크로 채널부(310)를 포함한다. 미세 입자 제조 장치(501)는 제1 용액 공급부(210) 및 제2 용액 공급부(220)를 더 포함할 수 있다.
입자 생성부(101)는 연속상 용액과 분산상 용액을 이용하여 미세 입자를 생성하는 부분으로서, 제1 용액 공급부(210)를 통해서 연속상 용액을 공급받고, 제2 용액 공급부(220)를 통해서 분산상 용액을 공급받을 수 있다. 연속상 용액은 액상 상태의 분산매를 의미하고, 분산상 용액은 액상 상태의 분산질을 의미한다. 입자 생성부(101)에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.
미세 입자 제조 장치(501)는 마이크로 유체 시스템에 기반하여 연속상 용액과 분산상 용액을 이용하여 미세 입자를 제조하는 시스템으로서, 제1 및 제2 용액 공급부들(210, 220)은 제1 방향(D1)으로 입자 생성부(101)로 연속상 용액과 분산상 용액을 각각 공급한다. 입자 생성부(101)에서 형성된 미세 입자는 입자 배출 마이크로 채널부(310)를 통해 제1 방향(D1)으로 유동하여 외부로 배출된다. 이때, 제1 및 제2 용액 공급부들(210, 220)은 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
입자 배출 마이크로 채널부(310)는 입자 생성부(101)와 연결되어 입자 생성부(101)에서 형성된 미세 입자를 일 방향으로 유동시켜 외부로 배출하는 부분으로서, 적어도 1개의 배출관을 포함할 수 있다. 상기 배출관을 따라서 입자 생성부(101)에서 형성된 미세 입자가 제1 방향(D1)으로 유동하여 분산매나 용매 등이 제거되어 고체상의 미세 입자만이 외부로 배출될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 입자 생성부를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 내지 도 4 각각에서 (a)는 입자 생성부(101)의 분해 사시도를 나타내고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 I-I’ 라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 II-II’ 라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 III-III’ 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1과 함께 도 2 내지 도 4를 참조하면, 입자 생성부(101)는 제1 주입구(112), 제2 주입구(132), 합류 영역(122), 제1 및 제2 마이크로 채널들(114, 132), 제1 내지 제3 서브 채널들(124a, 124b, 124c)을 포함한다.
제1 주입구(112)는 입자 생성부(101)의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 측에 제1 높이(h1)로 배치되며, 연속상 용액이 주입된다. 제1 주입구(112)가 제1 용액 공급부(210)와 연결될 수 있다. 제1 주입구(112)의 제1 높이(h1)는 입자 생성부(101)가 배치된 기준면으로부터 제1 주입구(112)의 중심부 사이의 거리를 의미하고, 제1 주입구(112)의 중심부는 제1 주입구(112)의 세로 방향 길이의 1/2 지점일 수 있다.
제2 주입구(132)는 상기 제1 측에 배치되고, 상기 제1 측에 제1 높이(h1)와 다른 제2 높이(h2)로 배치되며, 분산상 용액이 주입된다. 제2 주입구(132)가 제2 용액 공급부(220)와 연결될 수 있다. 제2 주입구(132)의 제2 높이(h2)는 상기 기준면으로부터 제2 주입구(132)의 중심부 사이의 거리를 의미하고, 제2 주입구(132)의 중심부는 제2 주입구(132)의 세로 방향 길이의 1/2 지점일 수 있다.
합류 영역(122)은 상기 제1 측과 마주하는 입자 생성부(101)의 제2 측에 배치되고, 상기 제2 측에 제3 높이(h3)로 배치되며, 연속상 용액과 분산상 용액이 합류하는 영역이다. 이때, 제3 높이(h3) 또한 합류 영역(122)의 세로 방향 길이의 1/2의 지점으로 정의될 수 있는 합류 영역(122)의 중심부와 상기 기준면 사이의 거리를 의미한다. 일례로, 제3 높이(h3)는 제1 높이(h1) 또는 제2 높이(h2)와 동일할 수 있다. 이와 달리, 제3 높이(h3)는 제1 높이(h1)와 제2 높이(h2)의 사이값을 가질 수 있다. 합류 영역(122)이 제3 높이(h3)에 배치된 경우, 상기 배출관 또한 상기 제2 측에서 제3 높이(h3)로 배치될 수 있다.
합류 영역(122)은 제1 내지 제3 서브 채널들(124a, 124b, 124c)과 연결되고, 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)이 제1 마이크로 채널(114)과 연결되며, 제3 서브 채널(124c)이 제2 마이크로 채널(132)과 연결된다. 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)은 합류 영역(122)에서 분기되어 형성되고, 제3 서브 채널(124c)이 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b) 사이에 배치된다. 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)이 제1 마이크로 채널(114)로부터 연속상 용액을 공급받고, 제3 서브 채널(124c)이 제2 마이크로 채널(132)로부터 분산상 용액을 공급받아, 합류 영역(122)에서 연속상 용액과 분산상 용액이 합류된다.
제1 마이크로 채널(114)은 제1 주입구(112) 및 합류 영역(122)과 연결되되, 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)을 통해 합류 영역(122)과 연결된다. 구체적으로, 제1 마이크로 채널(114)은 합류 영역(122)에서 분기된 2개의 말단 채널부들(116a, 116b)과 연결되고, 2개의 말단 채널부들(116a, 116b) 각각이 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b) 각각과 연결될 수 있다. 제1 유입구(112), 제1 마이크로 채널(114) 및 2개의 말단 채널부들(116a, 116b)은 상기 기준면으로부터 모두 제1 높이(h1)에 형성되고, 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)과 합류 영역(122)은 상기 기준면으로부터 모두 제3 높이(h3)에 형성되며, 2개의 말단 채널부들(116a, 116b)과 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)은 상하 방향으로 서로 연결될 수 있다.
또한, 제2 마이크로 채널(134)은 제2 주입구(132) 및 합류 영역(122)과 연결되되, 제3 서브 채널(124c)을 통해 합류 영역(122)과 연결된다. 구체적으로, 제2 마이크로 채널(134)은 합류 영역(122)과 인접한 말단 채널부(136)와 연결되고, 말단 채널부(136)가 제3 서브 채널(124c)과 연결될 수 있다. 제2 유입구(132), 제2 마이크로 채널(134) 및 말단 채널부(136)는 상기 기준면으로부터 모두 제2 높이(h2)에 형성되고, 제3 서브 채널(124c)은 상기 기준면으로부터 제3 높이(h3)에 형성되되, 말단 채널부(136)와 제3 서브 채널(124c)는 상하 방향으로 서로 연결될 수 있다.
일례로, 제2 높이(h2)가 제1 높이(h1)보다 높고, 제3 높이(h3)는 제1 및 제2 높이들(h1, h2)의 사이값을 갖는 경우, 연속상 용액은 제1 마이크로 채널(114)을 통해서 2개의 말단 채널부들(116a, 116b)을 거쳐 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)에 의해 합류 영역(122)으로 제공될 수 있다. 동시에, 분산상 용액은 제2 마이크로 채널(134)을 통해서 말단 채널부(136)를 거쳐 제3 서브 채널(124c)에 의해서 합류 영역(122)으로 제공될 수 있다. 즉, 연속상 용액은 제1 마이크로 채널(114)을 따라 유동하다가 입자 생성부(101)의 하부에서 상부로 이동하고, 분산상 용액은 제2 마이크로 채널(134)을 따라 유동하다가 입자 생성부(101)의 상부에서 하부로 이동하여 합류 영역(122)에서 합류될 수 있다.
일 실시예에서, 입자 생성부(101)에는 제1 주입구(112)가 적어도 2개 이상으로 형성될 수 있다. x개(이때, x는 2 이상의 자연수)의 제1 주입구(112)는 제2 방향(D2)을 따라 일렬로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 제2 주입구(132) 또한 제1 주입구(112)와 같은 개수로 x개가 형성될 수 있고, 제1 및 제2 마이크로 채널(114, 134) 및 합류 영역(122) 각각도 x개씩 형성될 수 있다. 또한, 입자 배출 마이크로 채널부(310)도 x개의 배출관들을 포함할 수 있다.
이때, x개의 합류 영역들(122)은 입자 형성부(101)의 상기 제2 측에 일렬로 배열되고, 이들 각각과 연결된 x개의 제1 마이크로 채널들(114)이 일 방향으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제1 주입구들(112)끼리 일렬로 배열되고, x개의 제2 마이크로 채널들(134)이 상기 일 방향과 다른 방향(교차하는 방향)으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제2 주입구들(132)끼리 일렬로 배열될 수 있다. x개의 제1 마이크로 채널들(114)의 유로 길이는 서로 동일하고, x개의 제2 마이크로 채널들(132)의 유로 길이는 서로 동일한 것이 바람직하다. “유로 길이”는 1종의 용액이 주입된 부분부터 배출되는 부분까지의 유동할 수 있는 유로의 길이를 의미하며, 제1 마이크로 채널(114)의 경우 제1 주입구(112)에서부터 말단 채널부(116a, 116b)까지의 거리이고 제2 마이크로 채널(134)의 경우 제2 주입구(132)로부터 말단 채널부(136)까지의 거리일 수 있다. x개의 제1 마이크로 채널들(114)의 유로 길이가 서로 동일하게 디자인함에 따라서 제1 주입구(112)로 공급되는 연속상 용액이 합류 영역(122)으로 실질적으로 서로 동일한 유속으로 공급될 수 있다. 또한, x개의 제2 마이크로 채널들(134)의 유로 길이가 서로 동일하게 디자인함에 따라서 제2 주입구(132)로 공급되는 분산상 용매가 합류 영역(122)으로 실질적으로 서로 동일한 유속으로 공급될 수 있다.
x개의 제1 주입구들(112)이 형성된 제1 측의 제1 영역(A1)과 x개의 제2 주입구들(132)이 형성된 제2 영역(A2)은 서로 구분되되 동일한 평면상에 배치되고, 상기 제1 측에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이에는 이들 영역들을 서로 물리적으로 구분하는 분리 홈부(DA)가 형성될 수 있다. 분리 홈부(DA)에 의해서 구분되는 제1 영역(A1)이 제1 용액 공급부(210) 내로 삽입되어 제1 용액 공급부(210)와 제1 영역(A1)이 연결될 수 있고, 제2 영역(A2)이 제2 용액 공급부(220) 내로 삽입되어 제2 용액 공급부(220)와 제2 영역(A2)이 연결될 수 있다. 제1 용액 공급부(210)의 배출구가 x개의 제1 주입구들(112) 모두와 동시에 맞물린 구조를 갖고, 제2 용액 공급부(220)의 배출구가 x개의 제2 주입구들(132) 모두와 동시에 맞물린 구조를 가짐으로써 x개의 제1 주입구들(112)에는 연속상 용액이 서로 동일한 유속으로 공급되고 x개의 제2 주입구들(132)에는 분산상 용액이 서로 동일한 유속으로 공급될 수 있다.
일 실시예로서, 입자 생성부(101)는 3개의 플레이트들(110, 120, 130)로 구성될 수 있다. 하부 플레이트(110)와 상부 플레이트(130)가 서로 마주하도록 배치되고, 그들 사이에 중간 플레이트(120)가 개재될 수 있다. 하부, 중간 및 상부 플레이트들(110, 120, 130)은 각각 금속이나 합금 등으로 형성될 수 있고, 이때 이들은 서로 접합되어 연결될 수 있다. 접합을 위한 일 방법으로서, 확산 접합(diffusion jointing)을 이용할 수 있다.
하부 플레이트(110)에, 제1 주입구(112)와 제1 마이크로 채널(114)이 형성된다. 제1 주입구(112)와 제1 마이크로 채널(114)는 그 영역에 해당하는 하부 플레이트(110)를 부분 식각하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 하부 플레이트(110)의 일면인 식각면에서 반대면을 향해서 식각되어 구조들이 형성되어 제1 주입구(112) 및 제1 마이크로 채널(114)에 해당하는 영역의 식각면은 개구되도록 형성된다. 하부 플레이트(110)의 식각면의 반대면은 잔류하게 되며, 잔류하는 하부 플레이트(110)의 반대면이 하부 플레이트(110)의 바닥부가 되도록 기준면 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b) 또한 하부 플레이트(110)에 형성된다. 이에 따라, 하부 플레이트(110)에 형성된 부분들은 모두 상기 기준면에 대해서 동일한 높이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)은 중간 플레이트(120)의 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)와 상하 방향으로 연결될 수 있다. 제1 주입구(112)와 제1 마이크로 채널(114)이 각각 x개로 복수개 형성되는 경우, 제1 주입구들(112)은 하부 플레이트(110)에 제2 방향(D2)을 따라 일렬로 배열되고, 제1 마이크로 채널들(114)은 하부 플레이트(110)에서 서로 평행하게 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 제1 주입구들(112)은 제1 영역(A1)에만 배치된다.
중간 플레이트(120)에, 합류 영역(120) 및 제1 내지 제3 서브 채널들(124a, 124b, 124c)이 형성되어, 하부 플레이트(110) 상에 배치된다. 제1 서브 채널(124a) 및 제2 서브 채널(124b)은 중간 플레이트(120)의 하부면이 개구되어 하부 플레이트(110)의 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)과 상하방향으로 중첩되어 연결된다. 제3 서브 채널(124c)은 그에 해당하는 영역의 중간 플레이트(120)의 식각면인 상부면이 개구되어 상부 플레이트(130)의 제2 마이크로 채널(134)과 연결된 말단 채널부(136)와 상하 방향으로 중첩되어 연결된다. 즉, 하부면이 개구된 형태의 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)이 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)과 중첩되도록 배치됨으로써 제1 및 제2 서브 채널들(124a, 124b)과 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)이 상하 방향으로 서로 연결될 수 있다. 합류 영역(120)이 x개로 복수개 형성되는 경우, 합류 영역들(120)도 제2 방향(D2)을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)에 해당하는 영역을 제외한 하부 플레이트(110)의 다른 영역에 있어서, 특히 제1 마이크로 채널(114)에 해당하는 하부 플레이트(110)의 식각면은 개구되지만, 중간 플레이트(120)의 식각면의 반대면이 잔류하여 하부 플레이트(110)의 식각면과 마주하도록 배치됨으로써 제1 마이크로 채널(114)은 독립적인 유로가 되어 상하방향으로 분리되고, 제1 및 제2 말단 채널부들(116a, 116b)에서만 상하방향의 유동이 가능하게 된다.
상부 플레이트(130)에, 제2 주입구(132)와 제2 마이크로 채널(134)이 형성되고, 제2 마이크로 채널(134)과 연결된 말단 채널부(136) 또한 상부 플레이트(130)에 형성된다. 제2 주입구(132)와 제2 마이크로 채널(134)는 상부 플레이트(130)를 부분 식각하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 상부 플레이트(130)의 식각면에서 식각면의 반대면을 향해서 식각되어 각 구조들이 형성되고, 상부 플레이트(130)의 반대면은 잔류하게 되며, 잔류하는 상부 플레이트(130)의 반대면이 상부 플레이트(130)의 상부면이 되도록 상부 플레이트(110)의 식각면이 중간 플레이트(120)와 맞닿도록 중간 플레이트(120) 상에 배치될 수 있다. 이때, 상부 플레이트(110)의 식각면은 중간 플레이트(120)의 식각면과 마주하도록 결합되게 된다. 이에 따라, 제3 서브 채널(124c)이 제2 마이크로 채널(134)과 연결된 말단 채널부(136)과 중첩되도록 배치됨으로써 제2 마이크로 채널(134)과 연결된 말단 채널부(136)과 제3 서브 채널(124c)이 상하 방향으로 서로 연결될 수 있다. 이때, 상부 플레이트(130)의 식각면이 기준면에 대해서 아래 방향으로 배치되기는 하지만, 상부 플레이트(130)의 제2 마이크로 채널(134)과 마주하는 중간 플레이트(120)의 식각면은 개구되지 않고 평평한 영역이 되므로, 상부 플레이트(130)의 말단 채널부(136)에서만 상하방향의 유동이 가능하고 다른 영역에서는 독립적인 구조의 유로가 된다. 제2 주입구(132)와 제2 마이크로 채널(134)이 x개로 복수개 형성되는 경우, 제2 주입구들(132)은 상부 플레이트(130)에 제2 방향(D2)을 따라 일렬로 배열되고, 제2 마이크로 채널들(134)은 상부 플레이트(130)에서 서로 평행하게 이격되어 배치될 수 있다. 제2 주입구들(132)은 제2 영역(A2)에만 배치된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 3중층으로 플레이트들(110, 120, 130)이 순차적으로 적층된 구조를 가지고, 상부 및 하부 플레이트들(110, 130)에 형성된 말단 채널부들(116a, 116b, 136)이 중간 플레이트(120)의 제1 내지 제3 서브 채널들(124a, 124b, 124c)과 상하 방향으로 연결되도록 구성됨으로써 각각의 부분이 제1 높이(h1), 제2 높이(h2) 및 제3 높이(h3)를 가지도록 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 바에 따르면, 1개의 입자 형성부(101)가 복수개의 미세 입자들을 형성할 수 있는 마이크로 유체 시스템을 구성할 수 있으므로, 크기가 균일한 미세 입자들을 용이하게 대량 생산할 수 있다.
한편, 하부, 중간 및 상부 플레이트들(110, 120, 130)에 분산상 용액과 연속상 용액 각각이 주입되고 유동할 수 있는 구조들을 식각 공정을 통해서 제조하고, 하부, 중간 및 상부 플레이트들(110, 120, 130)을 서로 접합하여 단일 구조체를 제조한다. 도 2 내지 도 4에서는 분산상 용액과 연속상 용액 각각이 주입되고 유동할 수 있는 구조들 각각을 하부, 중간 및 상부 플레이트들(110, 120, 130)에 부분 식각하여 형성함으로써 식각면의 반대면은 잔류하는 것을 일례로 들어 도시하고 설명하였다. 하지만, 이와 달리 각 플레이트를 상하방향으로 전체적으로 식각하여, 즉 식각면으로부터 상기 식각면의 반대면까지 모두 식각하여 상하방향으로 관통하도록 각 구조를 형성하고, 하부 플레이트(110)의 하부에는 평평한 베이스 기재를 결합시킴으로써 입자 형성부(101)를 구성할 수도 있다. 즉, 하부 플레이트(110)에서 제1 마이크로 채널(114)의 독립적인 유로는 별도의 평평한 베이스 기재와 그 위에 배치되는 중간 플레이트(120)가 상하방향의 용액 유동을 차단함으로써 구성될 수 있고, 제2 마이크로 채널(134)의 독립적인 유로는 중간 플레이트(120)와 그 위에 배치되는 다른 기재에 의해서 상하방향의 용액 유동을 차단함으로써 구성될 수 있을 것이다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 입자 형성부(101)는 제1 주입구(112), 제2 주입구(132), 합류 영역(122), 제1 및 제2 마이크로 채널들(114, 132)를 포함하는 1개의 단위 구조체(UNT, 도 6 참조)를 포함하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 단위 구조체를 적어도 2 이상으로 적층하여 미세 입자를 대량 생산할 수 있는 마이크로 유체 시스템을 구성할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술하기로 하며, 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략하고, 차이점 위주로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5의 원료 공급부 측에서 입자 생성부를 바라본 구조를 도시한 도면이다. 이때, 원료 공급부 측은 제1 및 제2 용액 공급부들(210, 220)이 결합된 입자 형성부(102)의 일 측을 의미한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 미세 입자 제조 장치(502)는 입자 형성부(102) 및 입자 배출 마이크로 채널부(310)를 포함하고, 제1 및 제2 용액 공급부들(210, 220)을 더 포함할 수 있다. 입자 배출 마이크로 채널부(310)가 다수개의 배출관들을 포함하는 것과 입자 형성부(102)의 구조를 제외하고는, 도 1 내지 도 4에서 설명한 미세 입자 제조 장치(501)과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 도 2 내지 도 4와 함께 참조하면, 입자 형성부(102)는 단위 구조체(UNT)를 적어도 2 이상을 포함하고, 단위 구조체(UNT)는 상하 방향으로 적층된 구조를 갖는다. 이때, 단위 구조체(UNT)는 도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이 3장의 플레이트들(110, 120, 130)로 구성될 수 있다. 단위 구조체들(UNT)은 제1 주입구들(112)이 형성된 제1 영역(A1)끼리 상하 방향으로 중첩되도록 배치되고, 제2 주입구들(132)이 형성된 제2 영역(A2)끼리 상하 방향으로 중첩되도록 배치된다. 제1 주입구들(112)로 연속상 용액을 공급하는 제1 용액 공급부(210)의 배출구가 제1 주입구들(112) 모두와 동시에 맞물리도록 배치되고, 제2 주입구들(132)로 분산상 용액을 공급하는 제2 용액 공급부(220)의 배출구는 제2 주입구들(132) 모두와 동시에 맞물린 구조로 결합될 수 있다.
단위 구조체(UNT)에서 3장의 플레이트들(110, 120, 130)은 서로 확산 접합으로 서로 연결될 수 있다. 또한, 2개 이상의 단위 구조체들(UNT)을 포함하는 경우, 단위 구조체들(UNT)도 서로 확산 접합을 통해서 서로 연결될 수 있다.
도 5 및 도 6에서는, 각 단위 구조체(UNT)가 3개씩의 제1 및 제2 주입구들(112, 132)을 포함하고, 이러한 단위 구조체(UNT) 3개가 적층됨으로서 총 9개의 배출관들과 연결된 입자 배출 마이크로 채널부(310)를 일례로 도시하여 설명하였으나, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 제1 및 제2 주입구들(112, 132)의 개수를 변경함으로써 동시에 많은 미세 입자들을 제조하여 배출관들로 배출하여 미세 입자의 대량 생산을 도모할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 입자 제조 장치의 원료 공급부 측에서 입자 생성부를 바라본 구조를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 입자 생성부를 입자 배출부 측에서 바라본 구조를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 입자 형성부(103)에 포함된 단위 구조체들(UNT) 사이에 브레이징 시트(400)가 개재된다. 브레이징 시트(400)에 의해서 단위 구조체들(UNT)은 브레이징(brazing) 연결될 수 있다. 브레이징 시트를 단위 구조체들(UNT) 사이에 개재시킨 후 열을 가하여 단위 구조체들(UNT)을 서로 연결시킬 수 있다. 단순히 확산 접합만으로 단위 구조체들(UNT)을 결합시키는데 한계가 있는 경우, 브레이징 시트(400)를 이용함으로써 단위 구조체들(UNT)을 보다 견고하게 연결시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 측의 제1 높이에 배치되고 연속상 용액이 주입되는 제1 주입구와, 상기 제1 측의 제1 높이와 다른 제2 높이에 배치되고 분산상 용액이 주입되는 제2 주입구와, 상기 제1 측과 마주하는 제2 측에 배치되고, 상기 제1 높이 및 상기 제2 높이 중 어느 하나와 동일하거나, 상기 제1 높이와 상기 제2 높이의 사이값을 갖는 제3 높이에 배치되며, 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액이 합류하는 합류 영역과, 상기 합류 영역으로부터 상기 제1 주입구와 상기 제2 주입구 각각과 연결되도록 분기된 제1 마이크로 채널 및 제2 마이크로 채널이 형성된 단위 구조체를 포함하는 입자 생성부; 및
    상기 입자 생성부의 상기 합류 영역과 연결되고, 상기 합류 영역에서 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액의 합류로 형성된 미세 입자를 일 방향으로 유동시켜 외부로 배출하는 입자 배출 마이크로 채널부를 포함하되,
    상기 제1 마이크로 채널은 상기 합류 영역에서 분기된 제1 서브 채널 및 제2 서브 채널과 연결되고, 상기 제2 마이크로 채널은 상기 제1 및 제2 서브 채널들 사이에 배치된 제3 서브 채널과 연결되며, 상기 제1 내지 제3 서브 채널들에 의해서 상기 합류 영역에서 상기 연속상 용액과 상기 분산상 용액이 합류되는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합류 영역에서 상기 제1 마이크로 채널은 분기된 2개의 말단 채널부들과 연결되고,
    2개의 말단 채널부들 각각은 상기 제1 및 제2 서브 채널들 각각과 연결된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    2개의 말단 채널부들은 상기 제1 높이로 형성되고,
    2개의 말단 채널부들 중에서 제1 말단 채널부는 상기 제1 서브 채널과 상하 방향으로 연결되며, 제2 만단 채널부는 상기 제2 서브 채널부와 상하 방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 구조체는
    상기 제1 주입구와 상기 제1 마이크로 채널이 형성된 하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트와 마주하여 배치되고, 상기 제2 주입구와 상기 제2 마이크로 채널이 형성된 상부 플레이트; 및
    상기 하부 및 상부 플레이트들 사이에 개재되고, 상기 제1 내지 제3 서브 채널들이 형성된 중간 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위 구조체에서
    상기 하부 플레이트, 상기 중간 플레이트 및 상기 상부 플레이트는 접합되어 서로 연결된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 주입구와 상기 제1 마이크로 채널은 상기 하부 플레이트를 식각면에서부터 반대면으로 부분 식각하여 식각면이 개구되고 반대면은 잔류하도록 형성되고,
    상기 제2 주입구와 상기 제2 마이크로 채널은 상기 상부 플레이트를 식각면에서부터 반대면으로 부분 식각하여 식각면이 개구되고 반대면은 잔류하도록 형성되고,
    상기 제1 내지 제3 서브 채널들은 상기 중간 플레이트를 식각면에서부터 반대면으로 부분 식각하여 식각면이 개구되고 반대면은 잔류하도록 형성되고,
    상기 하부 플레이트의 식각면이 상기 중간 플레이트의 식각면의 반대면과 마주하도록 결합되고, 상기 상부 플레이트의 식각면이 상기 중간 플레이트의 식각면과 마주하도록 결합된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 주입구와 상기 제1 마이크로 채널은 상기 하부 플레이트의 상하 방향으로 관통되도록 전체 식각하여 형성되고,
    상기 제2 주입구와 상기 제2 마이크로 채널은 상기 상부 플레이트의 상하 방향으로 관통되도록 전체 식각하여 형성되며,
    상기 제1 내지 제3 서브 채널들은 상기 중간 플레이트의 상하 방향으로 관통되도록 전체 식각하여 형성된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단위 구조체에는 상기 제1 주입구, 상기 제2 주입구, 상기 제1 마이크로 채널, 상기 제2 마이크로 채널 및 상기 합류 영역 각각이 x개(이때, x는 2 이상의 자연수)씩 형성되고,
    x개의 합류 영역들은 상기 단위 구조체의 제2 측에서 일렬로 배열되고,
    x개의 합류 영역들 각각과 연결된 x개의 제1 마이크로 채널들이 일 방향으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제1 주입구들끼리 일렬로 배열되고,
    x개의 합류 영역들 각각과 연결된 x개의 제2 마이크로 채널들이 상기 일 방향과 다른 방향으로 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 측에 x개의 제2 주입구들끼리 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    x개의 제1 마이크로 채널들의 유로 길이는 서로 동일하고,
    x개의 제2 마이크로 채널들의 유로 길이는 서로 동일한 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단위 구조체는
    x개의 제1 주입구들이 형성된 상기 제1 측의 제1 영역과 x개의 제2 주입구들이 형성된 상기 제1 측의 제2 영역 사이에 배치되어 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 구분하는 분리 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 입자 생성부는 상기 단위 구조체를 적어도 2 이상 포함하고,
    2개 이상의 단위 구조체들이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    2 이상의 단위 구조체의 제1 주입구들에 서로 동일한 유속으로 상기 연속상 용액을 공급하는 제1 용액 공급부; 및
    2 이상의 단위 구조체의 제2 주입구들에 서로 동일한 유속으로 상기 분산상 용액을 공급하는 제2 용액 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 주입구들로 상기 연속상 용액을 방출하는 상기 제1 용액 공급부의 배출구는 상기 제1 주입구들 모두와 동시에 맞물린 구조를 갖고,
    상기 제2 주입구들로 상기 분산상 용액을 방출하는 상기 제2 용액 공급부의 배출구는 상기 제2 주입구들 모두와 동시에 맞물린 구조를 갖는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 입자 생성부는 상기 단위 구조체를 적어도 2 이상 포함하고,
    2개 이상의 단위 구조체들이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    단위 구조체들은 서로 접합되어 상하 방향으로 적층된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    단위 구조체들은 서로 확산 접합되거나, 브레이징(brazing) 연결된 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주입구와 연결되어 상기 연속상 용액을 공급하는 제1 용액 공급부; 및
    상기 제2 주입구와 연결되어 상기 분산상 용액을 공급하는 제2 용액 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 입자 배출 마이크로 채널부는
    상기 합류 영역과 연결된 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    미세 입자 제조 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201622024D0 (en) * 2016-11-14 2017-02-08 Inventage Lab Inc Apparatus and method for large scale production of monodisperse, microsheric and biodegradable polymer-based drug delivery
US10964660B1 (en) 2018-11-20 2021-03-30 Flex Ltd. Use of adhesive films for 3D pick and place assembly of electronic components
KR102173231B1 (ko) * 2018-11-23 2020-11-03 부산대학교 산학협력단 고분자 입자 제조용 마이크로유체시스템 및 이를 이용한 고분자 입자 제조 방법
KR102232562B1 (ko) 2019-08-14 2021-03-26 (주)인벤티지랩 대량 생산용 다채널 미소구체 제조부
CN111346578B (zh) * 2020-03-30 2021-04-13 青岛科技大学 一种具有储能结构的微通道反应器
JP7562468B2 (ja) * 2021-04-05 2024-10-07 Ckd株式会社 マイクロミキサ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09225291A (ja) * 1996-02-20 1997-09-02 Natl Food Res Inst エマルションの製造方法及びエマルションの製造装置
KR19990067311A (ko) * 1995-11-06 1999-08-16 포르슝스첸트룸 칼스루에 게엠베하 분산물의 제조 방법 및 분산상에서의 화학반응의 수행 방법
JP2002119841A (ja) * 2000-10-13 2002-04-23 National Food Research Institute マイクロスフィアの製造方法および製造装置
KR20080020954A (ko) * 2006-09-01 2008-03-06 도소 가부시키가이샤 미소유로 구조 및 그것을 사용한 미소입자 제조 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7718099B2 (en) * 2002-04-25 2010-05-18 Tosoh Corporation Fine channel device, fine particle producing method and solvent extraction method
US7837379B2 (en) * 2007-08-13 2010-11-23 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Devices for producing a continuously flowing concentration gradient in laminar flow

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990067311A (ko) * 1995-11-06 1999-08-16 포르슝스첸트룸 칼스루에 게엠베하 분산물의 제조 방법 및 분산상에서의 화학반응의 수행 방법
JPH09225291A (ja) * 1996-02-20 1997-09-02 Natl Food Res Inst エマルションの製造方法及びエマルションの製造装置
JP2002119841A (ja) * 2000-10-13 2002-04-23 National Food Research Institute マイクロスフィアの製造方法および製造装置
US6576023B2 (en) * 2000-10-13 2003-06-10 Japan As Represented By Director Of National Food Research Institute, Ministry Of Agriculture, Forestry And Fisheries Method and apparatus for manufacturing microspheres
KR20080020954A (ko) * 2006-09-01 2008-03-06 도소 가부시키가이샤 미소유로 구조 및 그것을 사용한 미소입자 제조 방법

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