KR101389369B1 - 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭, 그리고 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 결합방법 - Google Patents

미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭, 그리고 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 결합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효율적이고 편리한 미세 유체 제어를 위한 미세유체 디바이스 어셈블리 기술을 개시한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭 그리고, 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 형성방법은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 공정 및 튜빙 조작 및 에너지 없이도 미세 유체의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 블럭 단위로 제작 및 설계 변경이 용이함으로 미세 유체 유동장치를 쉽고 간편하게 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭을 이용해 미세 유체의 유동을 정밀하게 제어할 수 있음에 따라 이와 같은 제어 기능을 필요로 하는 단백질 칩, 디엔에이 칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석 시스템 및 생화학 반응기 등을 포함하는 다양한 바이오 랩온어칩(Lab-On-a-Chip)에 대한 적용이 가능하게 한다.

Description

미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭, 그리고 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 결합방법{Microfluidic Floating Block, Microfluidic Sealing Block, and An Combining Method of Microfluidic Floating Device by Using These}
본 발명은 효율적이고 편리한 미세 유체 제어를 위한 미세유체 디바이스 어셈블리 기술에 관한 것으로, 특히 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 공정 및 튜빙 조작 및 에너지 없이도 미세 유체의 흐름을 효율적으로 제어하는 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭 그리고, 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 바이오 미세 전자기계 시스템(Bio-Micro Electro Mechanical Systems : Bio-MEMS) 분야에서, 질병의 조기 진단 또는/및 화학 분석 등과 같은 과정을 작은 칩(chip) 상에서 수행하기 위해서는 가능한 한 초미량의 유체를 이송, 정지, 혼합 및 반응시킬 수 있는 미세 유체 제어와 질병에 관련된 바이오마커(biomarker, 예를 들어, 단백질, 디엔에이(DeoxyriboNucleic Acid : DNA) 등)를 고감도로 감지하는 센서가 집적되는 것이 반드시 요구된다.
바이오 미세 전자기계 시스템 분야에서, 특히 화학 분석 또는/및 질병 조기 진단 등에 사용되는 마이크로 시스템, 예를 들어, 바이오 랩온어칩(bio lab on a chip) 분야에서는 소형화, 저가격화, 집적화, 자동화 및 실시간 진단이 가능한 방향으로 연구가 진행되고 있다. 이는 범용 시약의 가격이 대체로 고가인 경우가 많기 때문에, 꼭 필요한 최소량의 생체 시료를 사용하면서 외부 환경으로부터의 오염이 없는 화학 분석을 재현성 있게 수행하기 위한 것이다.
이에 따라, 저렴한 가격의 미세 유체 제어 시스템(microfluidic control system)이 많은 관심을 끌고 있다
현재 생명공학은 미생물, 동식물등의 유전체 해석 및 기능 연구뿐만 아니라 단백질, 핵산, DNA 구조등 생체분자들의 상호작용 분석 또는 세포조직에 대한 일련의 현상 해석 등을 취급하고 있다. 이러한 연구를 최근에는 손톱크기의 작은 공간에서 이루려고 하고 있는 바, 이러한 것을 랩온어칩(lap-on-a-chip)이라고 부른다. 이것을 이용하면, 짧은 시간내에 분석이 가능하며 시료 및 시약의 소모량을 최소로 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 마이크로 채널에서의 혼합에 관해서는 국내 특허 공개 번호 제03-12725에 개시되어 있다. 마이크로 채널 내부의 벽면에 나선 유동을 유발하는 불균일한 벽면 전위 패턴을 형성하고, 마이크로채널 내부의 상부 또는 하부 벽면에 채널 길이 방향으로 적어도 1개 이상의 배리어가 주기적 혹은 비주기적으로 배치한다. 그리고, 채널의 길이 방향으로 전기장이 가해지면, 채널 내부 벽면에 형성된 나선 유동을 유발하는 불균일한 벽면 전위패턴에 따라 전기 삼투현상이 일어나 3차원의 나선 유동이 생성된다. 이때, 채널 내부의 상부 또는 하부 벽면에 적어도 1개 이상의 배리어가 주기적 또는 비주기적으로 배치되어 있기 때문에 채널 내부를 통해서 흐르는 액체의 나선 운동에 주기적 또는 비주기적인 교란이 일어나 결국 마이크로 채널 내부에서 액체의 난류 유동을 유발시키고, 이 난류 유동에 의해 혼합성능이 대폭적으로 향상된 마이크로 채널을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 발명은 마이크로 채널의 내부에 불균일한 벽면 전위패턴을 형성한다는 점에 의해 그 제조방법이 복잡하다는 문제점이 발생되고, 채널의 길이 방향으로 전기장을 가하여 나선 유동을 발생시킨다는 점에서 그 작동 방법이 복잡하고 많은 비용이 발생한다는 문제가 있다. 또 다른 방법으로서, 스트룩(Strook)은 2002년 발행된 '마이크로 채널을 이용한 카오스 혼합기(chaotic mixer for microchannels)'에서 채널 내에 주기적인 그루브(groove)를 만들어 일정거리가 지난 후 액체의 혼합특성을 실험한 것을 발표했으며, 아레프(Aref)는 2002년 발행된 '혼돈적 교반의 개발(the development of chaotic advection)'에서 혼돈적 교반(chaotic advection)을 이용하여 저 레이놀즈 수에서 여러가지 채널 모양에 대한 혼합효과의 연구결과를 발표하였다. 그러나, 이들 연구에서의 마이크로 채널은 그 형상이 복잡하고, 또한 제조가 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭 그리고, 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 형성방법은 앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 블럭 단위로 제작 및 설계 변경이 용이함으로 미세 유체 유동장치를 쉽고 간편하게 형성시킬 수 있기 위함이다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭을 이용해 미세 유체의 유동을 정밀하게 제어할 수 있음에 따라 이와 같은 제어 기능을 필요로 하는 단백질 칩, 디엔에이 칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석 시스템 및 생화학 반응기 등을 포함하는 다양한 바이오 랩온어칩(Lab-On-a-Chip에 대해 적용할 수 있게 하기 위함이다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭(block)은, 미세 유체를 유동시키는 유동 블럭(block)의 몸체를 형성하는 바디(body)부; 복수개 마련된 상기 유동 블럭 간을 서로 연결하는 결합부; 상기 유동 블럭의 내부에 형성되어 상기 미세 유체의 유동을 가이드(guide)하는 유동부; 및 상기 결합부에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 실링(sealing)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 유체 밀봉 블럭(block)은 미세 유체의 유동을 막고 누설을 방지하는 미세 유체 밀봉 블럭(block)으로, 상기 미세 유체 밀봉 블럭의 몸체를 형성하는 바디(body)부; 미세 유체 밀봉 블럭과 연결하는 결합부; 및 상기 결합부에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 실링(sealing)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭(block)들 간의 결합 방법은 양 블럭간의 결합 방법으로, (1)미세 유체가 지나가는 유동경로를 형성하는 유동 채널(channel)을 구비하는 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 준비되는 단계; (2)상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 각기 다른 형태를 갖는 유동 채널들이 서로 연결될 수 있도록 배열되어 조립이 실시되는 단계; (3)상기 조립시, 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 존재하는 실링부의 밀봉홈이 실링부재를 수렴하는 단계; (4)상기 실링부재가 상기 밀봉홈에 삽입된 상태에서 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 어느 하나에 존재하는 결합부의 결합 돌기가 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 다른 하나에 존재하는 상기 결합부의 결합홈에 끼워져 결합하는 단계; 및 (5)상기 결합에 의해, 상기 미세 유체가 상기 유동경로를 통해 경유하게 되는 유동 채널 라인이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법은 양 블럭 간의 결합방법으로, (1)상기 미세 유체 유동 블럭(block)과 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)이 선택 준비되는 단계; (2)상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 밀봉홈 및 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 밀봉홈 중 선택된 하나가 실링부재를 수렴하는 단계; 및 (3)상기 실링부재가 상기 밀봉홈에 삽입된 상태에서 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기가 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 1 결합 방식이 실시되거나, 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기가 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 2 결합 방식이 실시되는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법은, 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)과 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)을 이용하여 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법으로, (1)미세 유체의 유동 반응을 위한 제 1 유동경로를 형성하는 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비되는 단계; (2)상기 미세 유체의 다른 유동 반응을 위한 제 2 유동경로를 형성하는 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비되는 단계; (3)상기 제 1 유동경로를 형성하는 상기 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열되고 상기 제 2 유동경로를 형성하는 상기 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열되는 단계; (4)상기 다수의 제 1 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 실링부재가 삽입되는 단계; (5)상기 실링부재가 상기 선택된 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 상기 선택된 하나의 결합 돌기가 상기 다수의 제 2 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 다른 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합하는 단계; (6)상기 선택된 다른 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 다른 실링부재가 삽입되는 단계; 및 (7)상기 다른 실링부재가 상기 선택된 다른 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 상기 선택된 다른 하나의 결합 돌기가 상기 선택된 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래의 미세유체유동장치는 원하는 기능을 실현하기 위해 복잡한 유로를 초기단계에서부터 설정하여 일체화된 형상을 갖는 반면, 본 발명은 비교적 간단한 유로가 형성된 다양한 유동 채널을 갖는 기본 블럭들로 이루어져, 사용자가 원하는 대로 이를 결합하여 다양한 기능을 구현할 수 있고, 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 제어할 수 있으며, 블럭 단위로 제작 및 설계 변경이 용이함으로 미세 유체 유동장치를 쉽고 간편하게 형성시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭을 이용해 미세 유체의 유동의 변경과 제어가 간편하게 이루어 질 수 있어, 단백질 칩, 디엔에이 칩, 약물 전달 시스템, 미세 생물/화학 분석 시스템 및 생화학 반응기 등의 넓은 범위의 용도에 사용될 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 밀봉 블럭을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭 간의 결합 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭 간의 결합 과정을 도시한 다른 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭들 간의 결합과 미세 유체 밀봉 블럭들과의 결합을 모두 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭들 간의 결합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)과 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)을 이용하여 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭을 도시한 도면이다.
도 1를 참조하면, 미세 유체 유동 블럭(1000)은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어하는 구조체로, 바디부(100), 결합부(200), 유동부(300) 및 실링부(400)를 포함한다.
먼저, 바디(body)부(100)는 미세 유체를 유동시키는 유동 블럭(block)의 몸체를 형성하는 요부 중 하나로, 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 혹은, 각 부위에 따라 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 어느 하나를 각기 다르게 선택하여 서로 다른 물질로 구성될 수도 있다.
결합부(200)는 복수개 마련된 유동 블럭 간을 서로 연결하는 요부 중 하나로, 유동 블럭을 다른 유동 블럭(block)과 결합시키는 결합돌기(210) 및 결합돌기(220)와 대응되는 형상과 크기를 갖는 결합홈(220)을 포함하며, 결합돌기(210) 및 결합홈(220)은 바디(body)부(100)의 적어도 어느 하나의 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
유동부(300)는 유동 블럭의 내부에 형성되어 미세 유체의 유동을 가이드(guide)하는 요부 중 하나로, 적어도 하나의 유입구(310), 적어도 하나의 유동 채널(channel : 320) 및 적어도 하나의 배출구(330)을 포함한다.
유동 채널(channel : 320)은 적어도 하나의 직선형 채널(channel), 적어도 하나의 곡선형 채널(channel), 적어도 하나의 나선형 채널(channel) 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 특히, 측면에 유입구와 배출구가 형성된 것 뿐만이 아니라, 넓은 면적을 갖는 상부 또는 하부에 유입구 또는 배출구가 형성될 수 있음은 물론이다.
실링(sealing)부(400)는 결합부(200)에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 요부 중 하나로, 유동부(300)의 유입구(310)와 배출구(330) 주위에 형성되고 미세 유체의 누설을 방지하는데 사용되는 실링부재(420) 및 실링부재(420)를 삽입하는 밀봉홈(410)으로 구성된다.
실링부재(420)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상이거나 또는 마개형상일 수 있으며, 특히, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세 유체 밀봉 블럭을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 미세 유체 밀봉 블럭(2000)은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어함과 더불어, 미세 유체의 유동을 막고 누설을 방지하는 구조체로, 바디부(1100), 결합부(1200) 및 실링부(1300)를 포함한다.
먼저, 바디(body)부(1100)는 미세 유체 밀봉 블럭(2000)의 몸체를 형성하는 요부 중 하나로, 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중의 어느 하나로 이루어진다. 혹은, 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중의 어느 하나가 바디(body)부(1100)의 각 부위별로 각기 다르게 지정됨에 따라 바디(body)부(1100)의 각 부위는 서로 다른 물질로 구성된다.
결합부(1200)는 미세 유체 밀봉 블럭(2000)과 연결하는 요부 중 하나로, 미세 유체 밀봉 블럭(block)(2000)과 결합하는 결합돌기(미도시) 또는 결합돌기에 대응되는 형상과 크기를 갖는 결합홈(미도시)로 구성되며, 결합돌기(미도시) 또는 결합홈(미도시)은 바디(body)부의 적어도 어느 하나의 면 이상에 형성된다.
실링(sealing)부(1300)는 결합부(1200)에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 요부 중 하나로, 미세 유체의 누설을 방지하는 실링부재(1310) 및 실링부재(1310)를 삽입하기 위한 밀봉홈(1320)을 포함한다.
실링부재(1310)는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상이거나 또는 마개형상일 수 있으며, 특히, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌디메틸, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 아미드계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지 및 니트릴-부타디엔계 고무 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭들 간의 결합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6를 참조하면, 미세 유체 유동 블럭들 간의 결합 방법은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어하기 위한 결합 방법이다.
미세 유체가 지나가는 유동경로를 형성하는 유동 채널(channel)을 구비하는 미세 유체 유동 블럭(block)은 다수개 준비된다(S10).
다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 각기 다른 형태를 갖는 유동 채널들이 서로 연결될 수 있도록 배열되어 조립된다(S20).
조립시, 다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 존재하는 실링부의 밀봉홈은 실링부재를 수렴한다(S30).
실링부재는 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 어느 하나에 존재하는 결합부의 결합 돌기는 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 다른 하나에 존재하는 결합부의 결합홈에 끼워져 결합한다(S40).
결합 구현은 도 3에서 보여지는 바와 같이, 결합 돌기를 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입한 후 결합 돌기를 90°회전시킴으로써 결합 돌기와 결합 홈을 서로 결탁시킨다.
다만, 본 발명은 도 3의 실시예에 국한되지 않고 도 4에서 보여지는 바와 같이 결합 돌기를 결합홈 상부에 적층시킬 수 있는 방식을 채택할 수 있음으로 결합 돌기와 결합 홈을 서로 결탁시키는 다른 실시예의 구현 가능하다 할 것이다.
따라서, 도 3의 실시예 혹은, 도 4의 다른 실시예에 따른 본 발명의 결합 동작에 의해 형성된 유동 채널 라인은 미세 유체를 유동경로를 통해 경유시키는 역할을 수행함으로, 도 5에서 보여지는 바과 같이 다양하면서 정형화된 형태로 조립된다(S50).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7를 참조하면, 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어하는 위한 다른 결합방법이다.
미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block)이 선택 준비된다(S10').
미세 유체 유동 블럭(block)의 밀봉홈 및 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 밀봉홈 중 선택된 하나는 실링부재를 수렴한다(S20').
실링부재가 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기는 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 1 결합 방식이 실시되거나, 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기는 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 2 결합 방식이 실시된다(S30').
제 1 결합 방식은 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기를 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입된 후 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기를 90°회전시키는 방식으로, 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기와 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈을 서로 결탁시킨다.
제 2 결합 방식은 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기를 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입된 후 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기를 90°회전시키는 방식으로 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기와 미세 유체 유동 블럭(block) 결합홈을 서로 결탁시킨다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)과 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)을 이용하여 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8를 참조하면, 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법은 미세 유체를 유동시키는 블럭들의 형상을 맞춤식 형태로 설계하여 추가적인 조작 및 에너지 없어도 미세 유체의 흐름을 정량적으로 제어하기 위한 것으로, 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)과 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)을 배열 및 조립함에 의해 형성된다.
미세 유체의 유동 반응을 위한 제 1 유동경로를 형성하는 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비된다(S10").
미세 유체의 다른 유동 반응을 위한 제 2 유동경로를 형성하는 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비된다(S20").
제 1 유동경로를 형성하는 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열되고 제 2 유동경로를 형성하는 상기 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열된다(S30", S40").
실링부재는 다수의 제 1 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 삽입된다(S50").
실링부재는 선택된 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 선택된 하나의 결합 돌기가 다수의 제 2 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 다른 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합한다(S60").
또한, 다른 실링부재는 선택된 다른 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 삽입된다(S70").
마지막으로, 다른 실링부재가 선택된 다른 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 선택된 다른 하나의 결합 돌기는 선택된 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합한다(S80").
여기서, 본 발명은 도 3의 실시예 혹은, 도 4의 다른 실시예를 통한 결합에 의해, 미세 유체를 유동경로를 통해 경유시키는 유동 채널 라인이 도 5에서 보여지는 것과 같이 다양하면서 정형화된 형태로 설계 및 제작 가능함에 유의한다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
1000 : 미체 유체 유동 블럭 100 : 미체 유체 유동 블럭의 바디부
200 : 미체 유체 유동 블럭의 결합부
300 : 미체 유체 유동 블럭의 유동부
400 : 미체 유체 유동 블럭의 실링부
210 : 결합돌기 220 : 결합홈
310 : 유입구 320 : 유동 채널
330 : 배출구
410 : 미체 유체 유동 블럭의 밀봉홈
420 : 미체 유체 유동 블럭의 실링부재
2000 : 미체 유체 밀봉 블럭 1100 : 미체 유체 밀봉 블럭의 바디부
1200 : 미체 유체 밀봉 블럭의 결합부
1300 : 미체 유체 밀봉 블럭의 실링부
1310 : 미체 유체 밀봉 블럭의 실링부재
1320 : 미체 유체 밀봉 블럭의 밀봉홈

Claims (18)

  1. 미세 유체를 유동시키는 유동 블럭(block)의 몸체를 형성하는 바디(body)부;
    복수개 마련된 상기 유동 블럭 간을 서로 연결하는 결합부;
    상기 유동 블럭의 내부에 형성되어 상기 미세 유체의 유동을 가이드(guide)하는 유동부; 및
    상기 결합부에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 실링(sealing)부를 포함하고,
    상기 유동부는 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 배출구를 포함하며,
    상기 실링(sealing)부는, 상기 유입구와 배출구의 주위에 형성되고 상기 미세 유체의 누설을 방지하는데 사용되는 실링부재 및 상기 실링부재를 삽입하는 밀봉홈을 포함하며, 상기 실링부재는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상이거나 또는 마개형상인 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디(body)부는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어지거나, 상기 바디(body)부는 각 부위에 따라 상기 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 어느 하나를 각기 다르게 선택하여 서로 다른 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 유동 블럭을 다른 유동 블럭(block)과 결합시키는 결합돌기 및 상기 결합돌기와 대응되는 형상과 크기를 갖는 결합홈을 포함하며, 상기 결합돌기 및 결합홈은 상기 바디(body)부의 적어도 어느 하나의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유동부는,
    상기 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 배출구 외에
    적어도 하나의 유동 채널(channel)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유동 채널(channel)은,
    적어도 하나의 직선형 채널(channel), 적어도 하나의 곡선형 채널(channel), 적어도 하나의 나선형 채널(channel) 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block).
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 미세 유체의 유동을 막고 누설을 방지하는 미세 유체 밀봉 블럭(block)으로,
    상기 미세 유체 밀봉 블럭의 몸체를 형성하는 바디(body)부;
    미세 유체 밀봉 블럭과 연결하는 결합부; 및
    상기 결합부에서 누설될 수 있을 미세 유체를 미리 차단하는 실링(sealing)부를 포함하고,
    상기 실링(sealing)부는, 상기 미세 유체의 누설을 방지하는데 사용되는 실링부재 및 상기 실링부재를 삽입하는 밀봉홈을 포함하며, 상기 실링부재는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 중심부에 홀이 형성된 원형 또는 다각형의 링(ring) 형상이거나 또는 마개형상인 것을 특징으로 하는 미세 유체 밀봉 블럭(block).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바디(body)부는 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중의 어느 하나로 이루어지거나, 상기 고분자 수지, 비결정질(amorphous) 물질, 금속 중의 어느 하나가 상기 바디(body)부의 각 부위별로 각기 다르게 지정됨에 따라 상기 바디(body)부의 각 부위는 서로 다른 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 밀봉 블럭(block).
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)과 결합하는 결합돌기 또는 상기 결합돌기에 대응되는 형상과 크기를 갖는 결합홈로 구성되며, 상기 결합돌기 또는 결합홈은 상기 바디(body)부의 적어도 어느 하나의 면 이상에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 밀봉 블럭(block).
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 미세 유체 유동 블럭(block)들 간의 결합 방법으로,
    (1)미세 유체가 지나가는 유동경로를 형성하는 유동 채널(channel)을 구비하는 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 준비되는 단계;
    (2)상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 각기 다른 형태를 갖는 유동 채널들이 서로 연결될 수 있도록 배열되어 조립이 실시되는 단계;
    (3)상기 조립시, 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block)마다 존재하는 실링부의 밀봉홈이 실링부재를 수렴하는 단계;
    (4)상기 실링부재가 상기 밀봉홈에 삽입된 상태에서 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 어느 하나에 존재하는 결합부의 결합 돌기가 상기 다수의 미세 유체 유동 블럭(block) 중 다른 하나에 존재하는 상기 결합부의 결합홈에 끼워져 결합하는 단계; 및
    (5)상기 결합에 의해, 상기 미세 유체가 상기 유동경로를 통해 경유하게 되는 유동 채널 라인이 형성되는 단계를 포함하고,
    상기 (4)단계의 결합은 상기 결합 돌기를 상기 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입한 후 상기 결합 돌기를 90°회전시킴으로써, 상기 결합 돌기와 결합 홈을 서로 결탁시키는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block) 간의 결합방법.
  14. 삭제
  15. 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법으로,
    (1)상기 미세 유체 유동 블럭(block)과 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)이 선택 준비되는 단계;
    (2)상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 밀봉홈 및 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 밀봉홈 중 선택된 하나가 실링부재를 수렴하는 단계; 및
    (3)상기 실링부재가 상기 밀봉홈에 삽입된 상태에서 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기가 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 1 결합 방식이 실시되거나, 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기가 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합홈에 끼워지는 제 2 결합 방식이 실시되는 단계를 포함하고,
    상기 (3)단계의 제 1 결합 방식은 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기를 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입된 후 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기를 90°회전시키는 방식으로 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합 돌기와 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합홈을 서로 결탁시키는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 (3)단계의 제 2 결합 방식은 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기를 상기 미세 유체 유동 블럭(block)의 결합홈에 수직이 되는 방향으로 삽입된 후 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기를 90°회전시키는 방식으로 상기 미세 유체 밀봉 블럭(block)의 결합 돌기와 상기 미세 유체 유동 블럭(block) 결합홈을 서로 결탁시키는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동 블럭(block)과 미세 유체 밀봉 블럭(block) 간의 결합방법.
  18. 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)과 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)을 이용하여 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법으로,
    (1)미세 유체의 유동 반응을 위한 제 1 유동경로를 형성하는 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비되는 단계;
    (2)상기 미세 유체의 다른 유동 반응을 위한 제 2 유동경로를 형성하는 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 선택 준비되는 단계;
    (3)상기 제 1 유동경로를 형성하는 상기 제 1 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열되고 상기 제 2 유동경로를 형성하는 상기 제 2 미세 유체 유동 블럭(block)이 다수개 배열되는 단계;
    (4)상기 다수의 제 1 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 실링부재가 삽입되는 단계;
    (5)상기 실링부재가 상기 선택된 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 상기 선택된 하나의 결합 돌기가 상기 다수의 제 2 미세 유체 유동 블럭(block) 중 선택된 다른 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합하는 단계;
    (6)상기 선택된 다른 하나의 실링부에 속하는 밀봉홈에 다른 실링부재가 삽입되는 단계; 및
    (7)상기 다른 실링부재가 상기 선택된 다른 하나의 밀봉홈에 삽입된 상태에서, 상기 선택된 다른 하나의 결합 돌기가 상기 선택된 하나의 결합홈에 끼워져 서로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유동장치를 형성하는 방법.
KR1020120082323A 2012-07-27 2012-07-27 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭, 그리고 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 결합방법 KR101389369B1 (ko)

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