KR101966001B1 - Micro and nano-droplet production device using impeller - Google Patents

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KR101966001B1
KR101966001B1 KR1020180002673A KR20180002673A KR101966001B1 KR 101966001 B1 KR101966001 B1 KR 101966001B1 KR 1020180002673 A KR1020180002673 A KR 1020180002673A KR 20180002673 A KR20180002673 A KR 20180002673A KR 101966001 B1 KR101966001 B1 KR 101966001B1
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droplet
impeller
droplet production
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produced
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KR1020180002673A
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오종현
정진무
장영석
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전북대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing micro- and nano-droplets using an impeller. According to the present invention, it is possible to provide a droplet production apparatus which comprises: a frame; a droplet production chamfer installed in the frame and containing an oil phase therein; the impeller installed inside the droplet production chamfer to rotate the oil phase; a motor connected to the lower side of the impeller; and at least one needle for injecting water into the droplet production chamfer, wherein droplets of the water phase are produced by shear stress of the oil phase rotated by rotation of the impeller.

Description

임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치{Micro and nano-droplet production device using impeller}Technical Field The present invention relates to a micro and nano-droplet production device using an impeller,

본 발명은 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 임펠라의 회전에 의해 유상(Oil phase)의 유체를 회전시켜 유체의 회전운동에 의해 발생하는 전단응력을 이용하여 액적을 생산할 수 있고, 마이크로에서 나노크기까지 다양한 크기로 액적을 대량 생산할 수 있는 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller, and more particularly, to an apparatus and a method for manufacturing micro- and nano-droplets by using a shear stress generated by a rotational motion of a fluid by rotating a fluid of an oil phase by rotation of an impeller And to a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller capable of mass production of liquid droplets in various sizes ranging from micro to nano size.

미세유체기술을 이용한 기존에 마이크로 액적을 제작하는 방법은 계면활성제와 서로 섞이지 않는 두 유체의 유속을 조작하여 제작하는 방법으로 마이크로 채널의 구조에 따라 플로우 포커싱(Flow-Focusing) 법과 T-정션(T-junction)법 등이 있다. Conventional microdroplet fabrication using microfluidic technology is a fabrication method by manipulating the flow rate of two fluids that do not mix with surfactants. The flow-focusing method and the T-junction (T -junction) method.

두 유체의 계면장력 및 물리적 특성을 고려하여 유상(Oil phase)이 수상(Water phase)을 전단력에 의해 끊어 주어 오일 내에 수상(Water phase)의 액적이 연속적으로 빠르게 생성된다. Considering the interfacial tension and physical properties of the two fluids, the oil phase breaks the water phase by the shear force, and the droplets of the water phase are continuously and rapidly generated in the oil.

이러한 종래의 마이크로 액적을 만드는 디바이스 중 플로우 포커싱방법에 해당하는 것은 하나의 주 채널(수상, Water phase)과 두 개 이상의 보조 채널(유상, Oil phase)로 구성되어 있으며, 이 디바이스는 마이크로 액적을 효과적으로 생성할 수 있지만, 다음과 같은 단점을 가지고 있다.One of the conventional micro-droplet producing devices, which is a flow focusing method, is composed of one main channel (water phase) and two or more auxiliary channels (oil phase) However, it has the following disadvantages.

먼저, 마이크로 액적을 형성하기 위해 각 유체의 유속들 간에 균형(Balance)을 맞추는 과정이 복잡하다.First, the process of balancing the flow rate of each fluid to form a microdroplet is complicated.

또한, 다양한 재료의 점도에 따라 유체 유량 조절이 어려워 다양한 크기의 마이크로 액적 생성이 어렵다. Further, it is difficult to control the flow rate of the fluid according to the viscosity of various materials, and it is difficult to produce microdroplets of various sizes.

또한, 다양한 크기의 마이크로 액적을 제작하기 위해서는 채널의 크기를 변경하기 위해 리소그래피 공정이나 3D 프린터를 이용하여 디바이스를 다시 제작해야하는 번거로움이 있다.In addition, in order to manufacture microdroplets of various sizes, it is troublesome to re-manufacture a device using a lithography process or a 3D printer in order to change the size of a channel.

또한, 마이크로 유체 기술의 한계로 나노 크기의 액적 제작이 불가능하다.Also, due to the limitations of microfluidic technology, it is impossible to make nanoscale droplets.

최근 이를 해결하기 위해 레이저와 전기장 등의 외부 자극으로 액적을 만드는 방법도 있지만 추가적인 별도의 장비가 필요하며 동시 다발적으로 대량 생산에 어려움이 있다.In order to solve this problem, there is a method of making droplets by external stimulation such as laser and electric field, but additional additional equipment is required and it is difficult to mass-produce simultaneously.

따라서, 액적의 크기를 다양하게 제어 가능하고 대량생산이 가능하며 기존의 복잡한 제작 공정이 요구되는 마이크로 채널 기반 액적 디바이스의 한계를 극복하는 새로운 방법 및 장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a new method and apparatus that can control the size of the droplet in various ways, can mass-produce the droplet, and overcome the limitations of the microchannel-based droplet device, which requires a complicated manufacturing process.

상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 임펠라의 회전에 의해 유상(Oil phase)의 유체를 회전시켜 유체의 회전운동에 의해 발생하는 전단응력을 이용하여 액적을 생산할 수 있고, 마이크로에서 나노크기까지 다양한 크기로 액적을 대량 생산할 수 있는 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치에 관한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention can produce a droplet by using the shear stress generated by the rotational motion of the fluid by rotating the fluid of the oil phase by rotation of the impeller, To a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller capable of mass production of droplets in various sizes.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치는 프레임; 상기 프레임에 설치되며 내부에 유상이 수용되어 있는 액적 생산 챔퍼; 상기 액적 생산 챔퍼 내부에 설치되어 상기 유상을 회전시키는 임펠라; 상기 임펠라에 연결되는 모터 및 상기 액적 생산 챔퍼에 수상을 주입하는 적어도 하나 이상의 니들을 포함하고, 상기 임펠라의 회전에 의해 회전된 상기 유상의 전단응력에 의해 상기 수상의 액적이 생산되는 것을 특징으로 하는 액적 생산 장치를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing micro and nano-droplets using an impeller, comprising: a frame; A droplet production chamfer installed in the frame and containing an oil phase therein; An impeller installed inside the droplet production chamber to rotate the oil phase; A motor connected to the impeller and at least one needle for injecting a water phase into the droplet production chamfer, wherein droplets of the water phase are produced by shear stress of the oil phase rotated by rotation of the impeller A droplet production apparatus can be provided.

또한, 상기 액적 생산 장치는 상기 액적이 생산되는 것을 모니터링하기 위한 카메라를 더 포함할 수 있다.The droplet production apparatus may further include a camera for monitoring that the droplet is produced.

또한, 상기 액적 생산 장치는 상기 모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 모터의 회전속도에 따라 생산되는 상기 액적의 크기가 달라지는 것을 특징으로 한다. The droplet production apparatus may further include a controller for controlling a rotation speed of the motor, wherein a size of the droplet produced according to the rotation speed of the motor is varied.

또한, 상기 액적 생산 장치는 상기 임펠라 외측에 형성되는 가이드통을 더 포함하며, 상기 가이드통은 상기 유상의 전단응력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.Further, the droplet production apparatus may further include a guide cylinder formed outside the impeller, wherein the guide cylinder improves the shearing stress of the oil phase.

또한, 상기 액적 생산 장치는 생산된 상기 액적을 광가교시키는 경화장치를 더 포함할 수 있다.The droplet production apparatus may further include a curing device for photo-crosslinking the produced droplet.

본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치는 임펠라의 회전에 의해 유상(Oil phase)의 유체를 회전시켜 유체의 회전운동에 의해 발생하는 전단응력을 이용하여 마이크로 액적을 용이하게 생산할 수 있다.The apparatus for producing micro- and nano-droplets using an impeller according to an embodiment of the present invention can easily produce micro droplets by rotating shear stress generated by rotational motion of an oil phase by rotating the impeller Can be produced.

또한, 별도의 장치 교체나 변경없이 임펠라의 회전 속도만을 조절함으로써 생산되는 액적의 크기를 마이크로에서 나노크기까지 다양한 크기로 자유롭게 조절할 수 있다.In addition, it is possible to freely adjust the size of the droplets produced by varying the rotation speed of the impeller without changing or changing the apparatus, from micro to nano size.

또한, 액적을 만드는 니들을 여러 개 삽입하는 것으로 생산되는 액적의 양을 용이하게 제어할 수 있어 대량 생산이 가능하다.In addition, it is possible to easily control the amount of droplets to be produced by inserting a plurality of needles for making droplets, thereby enabling mass production.

또한, 액적 생산 장치의 구조가 단순하여 휴대 이동이 간편한 장점이 있다.In addition, the structure of the droplet production apparatus is simple, and it is advantageous in that it is portable.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치의 유상의 회전 방향을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치에 가이드통 및 경화장치를 도시한 사시도.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치의 회전 속도에 따른 액적 크기를 관찰한 사진.1 is a perspective view illustrating a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view illustrating a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing the rotation direction of an oil phase of a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a guide barrel and a curing device in a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.
5 (a) and 5 (b) are photographs showing droplet sizes according to rotation speeds of a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to a specific embodiment, and various transformations can be applied and various embodiments can be made. It is to be understood that the following description covers all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, the terms first, second, and the like are used to describe various components and are not limited to their own meaning, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numerals used throughout the specification denote like elements.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms " comprising, "" comprising, "or" having ", and the like are intended to designate the presence of stated features, integers, And should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 attached herewith.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치를 도시한 정면도이다.2 is a front view showing a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치의 유상의 회전 방향을 도시한 예시도이다.3 is an exemplary view showing the rotation direction of an oil phase of a micro- and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치에 가이드통 및 경화장치를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a guide tube and a curing device in a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치의 회전 속도에 따른 액적 크기를 관찰한 사진이다.5 (a) and 5 (b) are photographs showing droplet sizes according to rotation speeds of a micro and nano-droplet production apparatus using an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치(1)(이하 '액적 생산 장치')는 매우 단순한 구조로 이루어진 임펠라(30)를 이용하여 유상(Oil phase)의 유체(이하 '유상')의 전단응력(회전 속도)을 제어하여 액적의 크기를 다양하게 제어 가능하고, 대량 생산이 가능한 장치로써, 이를 위해 프레임(10), 액적 생산 챔퍼(20), 임펠라(30), 모터(40), 니들(50), 카메라(60) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.1 and 3, a micro- and nano-droplet production apparatus 1 (hereinafter, referred to as 'droplet production apparatus') using an impeller according to an embodiment of the present invention includes an impeller 30 having a very simple structure, (10), a droplet production chamber (10), and a droplet production chamber (10) for controlling the size of the droplet by controlling the shear stress (rotation speed) of the fluid in the oil phase 20, an impeller 30, a motor 40, a needle 50, a camera 60, and a control unit 70.

프레임(10)은 액적 생산 장치(1)의 틀로, 다른 구성들이 설치될 수 있다. 이러한 프레임(10)은 강도가 있는 다양한 소재로 형성될 수 있으나, 투명하면서 강도가 있는 투명 아크릴 등과 같은 소재로 형성되는 것이 바람직하다.The frame 10 is a frame of the droplet production apparatus 1, and other structures can be installed. Such a frame 10 may be formed of various materials having strength, but it is preferable that the frame 10 is formed of a material such as transparent acrylic having transparency and strength.

더욱 구체적으로, 프레임(10)은 상판, 중판, 하판 및 지지기둥을 포함할 수 있고, 여기서 지지기둥은 상판 및 중판 사이와 중판 및 하판 사이에 형성되어 지지할 수 있다. More specifically, the frame 10 may include an upper plate, a middle plate, a lower plate, and support columns, wherein the support columns are formed between the upper plate and the middle plate and between the middle plate and the lower plate.

또한, 상판은 적어도 하나 이상의 니들(50)이 설치될 수 있도록 다수개의 주입홀을 포함할 수 있고, 지지기둥에서 분리시킬 수 있다.In addition, the upper plate may include a plurality of injection holes so that the at least one needle 50 can be installed, and may be separated from the support pillars.

또한, 하판은 하면에 고정부재가 구비되어 진동 또는 힘에 액적 생산 장치(1)가 쉽게 이동되거나 움직이지 않도록 고정시켜줄 수 있다.Further, the lower plate may be provided with a fixing member on the lower surface thereof to fix the droplet production apparatus 1 to vibration or force so as not to be easily moved or moved.

액적 생산 챔퍼(20)는 프레임(10)에 설치되며 내부에 유상이 수용될 수 있다.The droplet production chambers 20 are installed in the frame 10, and the droplets can be received in the droplets.

또한, 액적 생산 챔퍼(20)는 프레임(10)의 상판 및 하판 사이에 설치되며, 상단이 상판에 의해 덮어질 수 있고 하판에서 분리가 가능할 수 있다.Further, the droplet production chambers 20 are installed between the upper plate and the lower plate of the frame 10, and the upper end thereof can be covered by the upper plate and detachable from the lower plate.

이러한 액적 생산 챔퍼(20)는 원기둥 형상의 통으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 형성될 수 있다.The droplet production chambers 20 are preferably formed in a cylindrical shape, but are not limited thereto and may be formed in various shapes.

또한, 액적 생산 챔퍼(20) 내부에서 액적이 생산되는 것을 관찰할 수 있도록 강도가 있고 투명한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to be formed of a transparent and strong material so that droplets can be observed to be produced in the droplet production chambers 20.

액적 생산 챔퍼(20)에 수용된 유상은 임펠라(30)에 의해 회전력이 발생할 수 있다.The oil phase contained in the droplet production chambers 20 may be rotated by the impeller 30.

임펠라(30)는 액적 생산 챔퍼(20) 내부에 설치되어 유상을 회전시킬 수 있다. 즉, 임펠라(30)는 액적 생산 챔퍼(20)의 내부 하단에 설치되고 회전되어 유상에 회전력을 부여할 수 있다.The impeller 30 can be installed inside the droplet production chambers 20 to rotate the oil phase. That is, the impeller 30 is installed at the lower end of the droplet production chambers 20 and can be rotated to impart rotating force to the oil phase.

이때, 유상은 도 3에 도시된 바와 같은 회전 방향으로 회전되어 회전력이 발생할 수 있다.At this time, the oil phase may be rotated in the rotation direction as shown in FIG. 3 to generate a rotational force.

액적 생산 챔퍼(20) 내부에서 임펠라(30)가 하단에 위치하여 회전되어야 상기와 같은 회전 방향으로 유상이 회전하고, 이에 따라 상단에서 니들(50)에 의해 주입되는 수상(Water phase)의 유체(이하 '수상')를 전단응력으로 끊어 주어 액적을 생산하기에 바람직하다.The impeller 30 is rotated at the bottom of the droplet production chambers 20 so that the oil phase is rotated in the same direction as described above so that the fluid of the water phase injected by the needle 50 at the upper end Hereinafter referred to as " water phase ") with shear stress to produce droplets.

모터(40)는 임펠라(30)에 연결되어 임펠라(30)를 회전시킬 수 있고, 임펠라(30)와 결합 및 분리가 가능할 수 있다. 이에 따라, 액적 생산 장치(1)에서 액적 생산 챔퍼(20)를 임펠라(30)가 설치된 채로 분리시킬 수 있다.The motor 40 may be connected to the impeller 30 to rotate the impeller 30 and may be coupled to and separated from the impeller 30. Thus, the droplet production chambers 20 can be separated from the droplet production apparatus 1 while the impeller 30 is installed.

또한, 회전 속도에 따라 임펠라(30)의 회전 속도를 제어할 수 있다.Further, the rotational speed of the impeller 30 can be controlled according to the rotational speed.

니들(50)은 액적 생산 챔퍼(20)에 수상(액적의 원재료)를 주입할 수 있다. 이때, 니들(50)로부터 주입되는 수상은 연속적으로 끊기지 않고 주입하고, 수상의 유량을 조절하여 생산되는 액적의 크기를 조절할 수 있다.The needle 50 can inject an aqueous phase (liquid droplet raw material) into the droplet production chambers 20. [ At this time, the water injected from the needle 50 can be injected continuously without interruption, and the size of droplets produced can be controlled by adjusting the flow rate of the water.

이러한 니들(50)은 적어도 하나 이상이 프레임(10)에 설치되어 액적 생산 챔퍼(20)에 삽입될 수 있고, 프레임(10)에 착탈이 가능하여 액적 생산량에 따라 니들(50)의 수를 용이하게 변경할 수 있다.At least one of the needles 50 can be installed in the frame 10 and inserted into the droplet production chambers 20 and can be attached to and detached from the frame 10 to facilitate the number of the needles 50 .

또한, 니들(50)은 착탈이 가능하여 니들(50)의 직경을 교체하는 것으로 생산되는 액적의 크기를 미세하게 조절할 수 있다.Also, the needle 50 can be attached and detached, and the diameter of the droplet produced by changing the diameter of the needle 50 can be finely adjusted.

이와 같이 니들(50)에 의해 주입되는 수상이 회전되는 유상의 전단응력에 의해 끊어져 수상의 액적이 생산될 수 있다.As described above, the water phase injected by the needle 50 is broken by the shearing stress of the oil phase which is rotated, and the droplet of the water phase can be produced.

여기서, 수상을 주입하는 것은 수용되어 있는 유상과의 계면장력 및 물리적 특성을 고려한 것이다.Here, the injection of the water phase takes into account the interfacial tension and the physical characteristics with the stored oil phase.

카메라(60)는 프레임(10)에 설치되어 액적이 생산되는 것을 모니터링 할 수 있도록 한다. 또한, 카메라(60)는 프레임(10)에서 착탈이 가능할 수 있다.The camera 60 is installed in the frame 10 to monitor the droplet production. In addition, the camera 60 can be removably attached to the frame 10.

이를 통해, 액적 생산 챔퍼(20)에서 생산되는 액적의 크기 및 생산량을 실시간으로 관찰할 수 있다.Thus, the size and production amount of droplets produced in the droplet production chambers 20 can be observed in real time.

제어부(70)는 모터(40)의 회전속도를 제어할 수 있고, 액적 생산 장치(1)의 온/오프를 제어할 수 있다.The control unit 70 can control the rotation speed of the motor 40 and can control on / off of the droplet production apparatus 1. [

즉, 제어부(70)는 모터(40)의 회전속도를 제어하여 임펠라(30)의 회전속도를 제어하고 유상의 회전속도를 제어할 수 있다. 이는 유상의 전단응력을 제어하는 것으로, 이를 통해 생산되는 액적의 크기를 제어할 수 있다.That is, the controller 70 can control the rotation speed of the impeller 30 and the rotation speed of the oil phase by controlling the rotation speed of the motor 40. This controls the shear stress of the oil phase, which can control the size of droplets produced.

더욱 구체적으로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 모터(40)의 회전 속도가 빨라 유상의 회전 속도가 커질 경우 유상의 전단응력이 커져 생산되는 액적의 크기가 작아진다.More specifically, as shown in FIG. 5 (a), when the rotational speed of the motor 40 is increased and the rotational speed of the oil phase is increased, the shear stress of the oil phase becomes larger and the size of the droplet to be produced becomes smaller.

또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, (a)의 경우보다 모터(40)의 회전 속도가 느려져 유상의 회전 속도가 작아질 경우 유상의 전단응력이 작아져 생산되는 액적의 크기가 커지는 것을 알 수 있다.5 (b), when the rotation speed of the motor 40 is slower than that of the motor 40, the shear stress of the oil phase is reduced and the size of the droplet produced is .

또한, 제어부(70)는 카메라(60) 및 경화장치(90)의 작동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모니터링 하고자 할 때 또는 액적을 광가교시키고자 할 때에만 작동시킬 수 있다.In addition, the control unit 70 can control the operation of the camera 60 and the curing device 90. [ Accordingly, it can be operated only when it is desired to monitor or when the liquid drop is to be bridged.

또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치(1)는 가이드통(80) 및 경화장치(90)를 더 포함할 수 있다.4, the micro- and nano-droplet production apparatus 1 using the impeller according to the embodiment of the present invention may further include a guide cylinder 80 and a curing apparatus 90. [

가이드통(80)은 임펠라(30) 외측에 형성될 수 있다. 즉, 임펠라(30)가 내부에 위치하도록 설치되어 임펠라(30)의 회전에 따라 회전될 수 있다.The guide tube (80) can be formed outside the impeller (30). That is, the impeller 30 may be installed so as to be positioned inside and rotated according to the rotation of the impeller 30.

또한, 가이드통(80)은 원기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.Further, the guide cylinder 80 is preferably formed in a cylindrical shape.

이러한 가이드통(80)은 액적 생산 챔퍼(20) 내부에 설치되어 유상에 전달되는 회전력을 높이는 것으로, 유상의 회전력을 높여 유상의 전단응력을 향상시킬 수 있다.The guide cylinder 80 is installed inside the droplet production chambers 20 to increase the rotational force transmitted to the oil phase, thereby increasing the torque of the oil phase and improving the shearing stress of the oil phase.

경화장치(90)는 생산된 액적을 광가교시킬 수 있고, 자외선이 가지고 있는 광화학적 특징을 이용하여 액체를 경화시키는 UV 경화기로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 UV 경화기와 같은 다양한 경화장치로 구비될 수 있다.The curing device 90 may be a UV curing device that can photo-crosslink the produced droplet and cure the liquid using the photochemical characteristics of the ultraviolet ray. However, the present invention is not limited to this, and various curing devices such as a UV curing device .

경화장치(90)로 UV 경화기가 구비되고 수상이 UV에 의해 경화되는 소재일 경우, 액적이 생산되자마자 UV 경화기로 광가교시켜 액적의 모양이 깨지지 않고 유지되도록 할 수 있다.In the case where the curing device 90 is provided with a UV curing device and the water phase is cured by UV, the droplet may be photo-crosslinked by a UV curing device as soon as the droplet is produced so that the shape of the droplet is maintained unbroken.

이러한 경화장치(90)는 프레임(10)에서 카메라(60)를 분리하고 대신 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 카메라(60)와는 별도로도 설치될 수 있다.The curing device 90 may be installed separately from the camera 60, but not limited thereto, instead of separating the camera 60 from the frame 10.

또한, 경화장치(90)는 카메라(60)와 같이 액적 생산 챔퍼(20) 외측에 설치될 수 있고, 액적 생산 챔퍼(20)의 내부에 설치되어 직접적으로 UV 등을 조사할 수 있다.The curing device 90 may be installed outside the droplet production chambers 20 such as the camera 60 and may be installed inside the droplet production chambers 20 to directly irradiate UV light or the like.

이와 같이 생산된 액적들은 유상보다 밀도가 가벼워 위로 떠오르게 되어 원심분리를 통해 유상과 분리하여 추출할 수 있다.The droplets thus produced are lighter than the oil phase and float over the oil phase, so that they can be separated from the oil phase by centrifugation and extracted.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 임펠라를 이용한 마이크로 및 나노 액적 생산 장치는 임펠라의 회전에 의해 유상(Oil phase)의 유체를 회전시켜 유체의 회전운동에 의해 발생하는 전단응력을 이용하여 마이크로 액적을 용이하게 생산할 수 있다.As described above, in the apparatus for producing micro and nano-droplets using the impeller according to the embodiment of the present invention, by rotating the oil phase by rotating the impeller, shear stress generated by the rotational motion of the fluid is utilized So that a microdroplet can be easily produced.

또한, 별도의 장치 교체나 변경없이 임펠라의 회전 속도, 니들의 직경크기, 니들로 주입되는 수상의 유량만을 조절함으로써 생산되는 액적의 크기를 마이크로에서 나노크기까지 다양한 크기로 자유롭게 조절할 수 있다.In addition, it is possible to freely adjust the size of droplets produced by varying the rotational speed of the impeller, the diameter of the needle, and the flow rate of the water injected into the needle without changing or changing the apparatus, from micro to nano size.

또한, 액적을 만드는 니들을 여러 개 삽입하는 것으로 생산되는 액적의 양을 용이하게 제어할 수 있어 대량 생산이 가능하다.In addition, it is possible to easily control the amount of droplets to be produced by inserting a plurality of needles for making droplets, thereby enabling mass production.

또한, 액적 생산 장치의 구조가 단순하여 휴대 이동이 간편한 장점이 있다.In addition, the structure of the droplet production apparatus is simple, and it is advantageous in that it is portable.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

1: 액적 생산 장치
10: 프레임
20: 액적 생산 챔퍼
30: 임펠라
40: 모터
50: 니들
60: 카메라
70: 제어부
80: 가이드통
90: 경화장치1: droplet production device
10: frame
20: Droplet Production Chamfer
30: Impeller
40: motor
50: Needle
60: camera
70:
80: guide tube
90: Curing device

Claims (5)

프레임;
상기 프레임에 설치되며 내부에 유상이 수용되어 있는 액적 생산 챔퍼;
상기 액적 생산 챔퍼 내부 하단에 설치되어 상기 유상을 회전시키는 임펠라;
상기 임펠라에 연결되는 모터 및
상기 프레임에 착탈 가능하게 설치되어 상기 액적 생산 챔퍼에 상기 액적 생산 챔퍼의 내벽과 근접되게 삽입되고, 상기 액적 생산 챔퍼에 수상을 주입하는 적어도 하나 이상의 니들을 포함하여,
상기 임펠라의 회전에 의해 회전된 상기 유상의 전단응력에 의해 상기 수상의 액적이 생산되고,
상기 모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
상기 모터의 회전속도, 니들의 직경크기 및 니들로부터 주입되는 수상의 유량에 따라 생산되는 상기 액적의 크기를 마이크로에서 나노까지의 크기로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 액적 생산 장치.
frame;
A droplet production chamfer installed in the frame and containing an oil phase therein;
An impeller installed at a lower end of the droplet production chamber and rotating the oil phase;
A motor connected to the impeller and
At least one needle removably installed in the frame and inserted into the droplet production chambers in close proximity to the inner wall of the droplet production chambers and injecting a water phase into the droplet production chambers,
A droplet of the water phase is produced by the shear stress of the oil phase rotated by the rotation of the impeller,
And a control unit for controlling the rotational speed of the motor,
Wherein the size of the droplet produced according to the rotational speed of the motor, the diameter of the needle, and the flow rate of water injected from the needle can be adjusted from micro to nano.
제1항에 있어서,
상기 액적 생산 장치는,
상기 액적이 생산되는 것을 모니터링하기 위한 카메라를 더 포함하는 액적 생산 장치.
The method according to claim 1,
The droplet production apparatus includes:
And a camera for monitoring that the droplet is produced.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 액적 생산 장치는,
상기 임펠라 외측에 형성되는 가이드통을 더 포함하며,
상기 가이드통은,
상기 유상의 전단응력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 액적 생산 장치.
The method according to claim 1,
The droplet production apparatus includes:
Further comprising a guide cylinder formed outside the impeller,
The guide barrel
Thereby improving the shear stress of the oil phase.
제1항에 있어서,
상기 액적 생산 장치는,
생산된 상기 액적을 광가교시키는 경화장치를 더 포함하는 액적 생산 장치.
The method according to claim 1,
The droplet production apparatus includes:
And a curing device for photo-crosslinking the produced droplet.
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