WO2018186539A1

WO2018186539A1 - 박막을 이용하여 분리 가능한 구조를 갖는 미세 유체 유속 측정장치

Info

Publication number: WO2018186539A1
Application number: PCT/KR2017/009069
Authority: WO
Inventors: 한기호; 김진호
Original assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Inje University
Current assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Inje University
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: US20200033376A1; US12019094B2; KR101852719B1

Abstract

본 발명은 박막(Ultra Thin Film)을 이용하여 분리 가능한 구조를 갖는 미세 유체 유속 측정 장치에 관한 것으로서, 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널과, 상기 제1 패널과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 제2 패널과, 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하는 박막을 포함하며, 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴하고, 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널은 반복하여 여러 번 사용이 가능하도록 하여 일회용이 아닌 영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

박막을 이용하여 분리 가능한 구조를 갖는 미세 유체 유속 측정장치

본 발명은 박막(Ultra Thin Film)을 이용하여 분리 가능한 구조를 갖는 미세 유체 유속 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막을 이용하여 시료가 흐르는 채널을 포함하는 패널과, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널이 서로 분리 가능하게 이루어짐으로써, 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴하고, 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 패널을 영구적으로 사용할 수 있는 미세 유체 유속 측정 장치에 관한 것이다.

최근 마이크로 유체 구조에서 유체의 유속을 측정하는 방법은 통상 양단에 측정센서를 위치시키고 히터를 중간에 위치하는 구조를 사용하고 있다. 이에 대한 측정원리는 히터 위에 있는 유체는 주위의 유체 온도보다 높게 되는데 유체가 흐르지 않을 경우 히터 양쪽에 있는 두 측정부위 채널에 있는 유체의 온도는 같은 반면, 채널을 통해 유체가 흐를 경우 히터 뒤의 온도 측정센서와 히터 앞의 온도 측정센서에서 측정된 온도의 차이가 발생하고, 이러한 온도차이에 의해 양쪽 측정센서의 저항차이가 발생하며 이를 전기적으로 측정함으로써 유체의 유속을 측정하는 방법이다.

종래의 기술에서, 일반적인 대부분의 유체 유속 측정장치는 유체의 채널과 히터 및 측정센서가 하나의 구조물에 제작된 일체형 구조를 가진다. 이로 인해 유체 유속 측정장치는 일반적으로 제작이 까다롭고 가격이 비싸며, 특히 바이오 시료를 사용하는 경우 재사용이 불가능하여 일 회만 사용하고 버려야 하므로 비용적인 측면에서 낭비가 심한 문제가 있다. 그 중에서도 미세 유체 유속 측정장치는 하나당 약 300만원 정도의 가격을 형성하고 있으므로 일회용으로 사용하고 버리기엔 너무 고가인 단점이 있다.

또한, 현재 상용화되어있는 유체 유속 측정장치의 경우, 유체가 흐르는 채널의 단면적 및 유속을 측정하는 히터와 측정부의 구조에 따라 측정 가능한 유속의 범위가 제한된다. 따라서, 유체 유속 측정장치별로 측정 가능한 유속 측정범위가 제한되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 박막을 이용하여 유속 측정 구조물을 포함하는 패널과, 시료가 통과하는 미세 구조를 포함하는 패널이 분리되는 구조를 가짐으로써, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널을 반복하여 여러 번 사용할 수 있는 미세 유체 유속 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴한 미세 유체 유속 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 분리된 패널들 사이에 진공을 인가하여 흡착하는 진공 결합방법에 의해 분리된 패널들을 결합함으로써, 성능이 매우 우수한 고성능의 유체 유속 측정을 가능하게 하는 미세 유체 유속 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널과, 시료가 통과하는 미세 구조를 포함하는 패널이 분리 가능하므로, 시료가 통과하는 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있으므로 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 미세 유체 유속 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널과, 상기 제1 패널과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 제2 패널과, 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하는 박막을 포함하며, 상기 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널은 반복하여 여러 번 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치가 제공된다.

상기 유속 측정 구조물은 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료에 열을 가하기 위한 히터와, 상기 히터에서 발생한 열에 의해 상기 시료의 온도가 상승하면 시료의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정하도록 상기 히터의 전후로 설치되는 2개의 온도 측정 전극을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치는 상기 제1 패널과 제2 패널을 진공 흡착하기 위해 진공을 인가하는 진공흡착수단을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 진공흡착수단은 상기 제1 패널과 제2 패널의 접하는 면에 형성되는 진공홈과, 상기 진공홈과 연통되어 진공을 인가함으로써, 상기 제1 패널과 제2 패널 사이에 공기층을 완전히 제거하도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 진공 흡착시키는 진공흡입부로 이루어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 진공홈은 상기 제2 패널의 하면에 형성되고, 상기 진공흡입부는 상기 제2 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 진공홈은 상기 제1 패널의 상면에 형성되고, 상기 진공흡입부는 상기 제1 패널의 하면 또는 측면에 연통되도록 형성될 수도 있다.

이 경우, 상기 진공홈은 상기 미세 유체 채널을 감싸는 형상 및 위치로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 박막의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 미세 유체 채널은 시료를 주입하기 위한 유체 주입구와, 상기 유체 주입구에서 유입된 시료가 흐르는 유체 채널과, 상기 유체 채널을 흐른 시료가 배출되는 유체 배출구를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 상기 제1 패널과 제2 패널이 분리 가능하므로, 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 상기 제2 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용함으로써, 제1 패널을 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에서는 박막을 이용하여 유속 측정 구조물을 포함하는 패널과, 시료가 통과하는 미세 구조를 포함하는 패널이 분리되는 구조를 가짐으로써, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널을 반복하여 여러 번 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴할 뿐만 아니라, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널은 거의 영구적으로 사용이 가능하므로 종래의 기술에 비해 비용적인 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

또한, 분리된 패널들 사이에 진공을 인가하여 흡착하는 진공 결합방법에 의해 분리된 패널들을 결합함으로써, 성능이 매우 우수한 고성능의 유체 유속 측정이 가능하다.

또한, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널과, 시료가 통과하는 미세 구조를 포함하는 패널이 분리 가능하므로, 시료가 통과하는 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있으므로 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 전체 사시도이다.

도 2는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치가 설치되는 일예를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 단면도로서, 제1 실시예를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 단면도로서, 제2 실시예를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 단면도로서, 제3 실시예를 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 단면도로서, 제4 실시예를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 유속 측정장치를 사용하여 유체의 유속을 측정한 일 예를 도시한 그래프이다.

도 9는 유체의 측정범위에 따라 제2 패널을 교환하여 유체의 유속을 측정한 일 예를 도시한 그래프이다.

도 10은 종래의 유속 측정장치와 본 발명의 유속 측정장치의 비교 측정값을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명에서는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널과, 상기 제1 패널과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 제2 패널과, 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하는 박막을 포함하며, 상기 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널은 반복하여 여러 번 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치가 제공된다.

여기서, 상기 유속 측정 구조물은 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료에 열을 가하기 위한 히터와, 상기 히터에서 발생한 열에 의해 상기 시료의 온도가 상승하면 시료의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정하도록 상기 히터의 전후로 설치되는 2개의 온도 측정 전극을 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치가 설치되는 일예를 도시한 사시도이다.

본 발명의 미세 유체 유속 측정 장치는 박막(Ultra Thin Film)(300)을 이용하여 2개의 패널(100)(200)이 분리 가능한 구조를 갖도록 구성되는 것으로, 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널(100)과, 상기 제1 패널(100)과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 제2 패널(200)과, 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 분리하는 박막(300)을 포함한다.

이와 같은 본 발명은 유체의 유속을 측정하기 위한 제1 패널(100)과, 시료가 통과하는 제2 패널(200)을 분리하여 구성하고, 상기 시료가 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 접하는 부분에 박막(300)을 구성하는데 그 특징이 있다.

종래의 기술에서는 시료가 히터에 직접 닿게 하지 않도록 히터나 유속 측정센서 위에 코팅을 하고, 히터 및 측정센서가 하나의 구조물에 제작된 일체형 구조를 사용하였으나, 본 발명은 2개의 패널로 분리하고 그 분리된 면에 시료가 히터나 유속 측정센서에 직접 닿지 않도록 하기 위해 상기 박막(300)을 적용하여 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널(100)은 영구적으로 사용할 수 있도록 하였다.

상기 제1 패널(100)에 설치되는 상기 유속 측정 구조물은 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료에 열을 가하기 위한 히터(110)와, 상기 히터(110)에서 발생한 열에 의해 상기 시료의 온도가 상승하면 시료의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정하도록 상기 히터(110)의 전후로 설치되는 2개의 온도 측정 전극(120)(130)을 포함한다.

즉, 상기 히터(110)의 일측에는 제1 온도 측정 전극(120)이 설치되고, 히터(110)의 타측에는 제2 온도 측정 전극(130)이 설치되어, 시료가 흐르는 방향으로 상기 히터(110)의 전후에 각각 온도 측정 전극이 설치되어, 제2 패널(200)의 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 히터(110)에서 발생한 열에 의해 온도가 상승하면 시료의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정하는 것이다.

이 경우, 상기 제1 패널(100)에서 히터(110) 및 온도 측정 전극(120)(130)은 다양한 구조 및 형상으로 적용가능하고, 시료의 온도를 측정할 수 있는 구성이라면 본 발명의 도면에 도시한 구조에 한정되지 않음은 물론이다.

한편, 상기 제2 패널(200)은 시료가 흐를 수 있는 미세 유체 채널이 구비되는데, 상기 미세 유체 채널은 시료를 주입하기 위한 유체 주입구(220)와, 상기 유체 주입구(220)에서 유입된 시료가 흐르는 유체 채널(210)과, 상기 유체 채널(210)을 흐른 시료가 배출되는 유체 배출구(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 유체 주입구(220)와 유체 배출구(230)가 제2 패널(200)의 상면에 연통되게 형성되고, 상기 유체 주입구(220)와 유체 배출구(230)의 하부 일단을 상기 유체 채널(210)이 연결하여 시료의 흐름이 '└┘' 형상으로 이루어지도록 하였으나, 상기 유체 주입구(220)와 유체 배출구(230)가 형성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 제2 패널(200)의 측면 등에 연통되게 형성될 수도 있다.

상기 유체 채널(210)은 제2 패널(200)의 하면에 형성되며, 상기 유체 채널(210)을 통해 흐르는 시료가 상기 히터(110)의 열을 받아 열에 의한 유속을 측정할 수 있도록 하면서도 상기 시료가 히터(110)나 온도 측정 전극(120)(130)에 직접 닿지 않도록 하기 위해 상기 박막(300)을 제2 패널(200)의 하면에 부착시킨다.

상기 박막(300)은 열전도가 잘 될 수 있도록 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 박막(300)의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치는 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 진공 흡착하기 위해 진공을 인가하는 진공흡착수단을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 진공흡착수단은 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)의 접하는 면에 형성되는 진공홈(240)과, 상기 진공홈(240)과 연통되어 진공을 인가하는 진공흡입부(250)로 이루어질 수 있다.

상기 진공홈(240)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 미세 유체 채널(210)(220)(230)을 감싸는 형상 및 위치로 형성된다. 즉, 상기 유체 주입구(220), 유체 채널(210) 및 유체 배출구(230)가 형성되는 영역을 모두 포함하도록 바람직하게는 4각형으로 형성되는 것이 좋다.

상기 진공흡입부(250)는 외부의 기기에 연결되어 진공을 인가함으로써, 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200) 사이에 공기층을 완전히 제거하여 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 진공 흡착되도록 한다.

도 4는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 제1 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 진공홈(240)은 상기 제2 패널(200)의 하면에 형성되고, 상기 진공흡입부(250)는 상기 제2 패널(200)의 상면에 연통되도록 형성되어 상기 진공흡입부(250)를 통해 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200) 사이에 공기층을 완전히 제거하여 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 진공 흡착되도록 한다.

도 5는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 제2 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 진공홈(240)은 상기 제2 패널(200)의 하면에 형성되고, 상기 진공흡입부(250)는 상기 제2 패널(200)의 측면에 연통되도록 형성될 수 있다.

상기 진공홈(240)은 제2 패널(200) 뿐만 아니라 제1 패널(100)에 형성됨도 가능하다.

도 6은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 제3 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 진공홈(240)은 상기 제1 패널(100)의 상면에 형성되고, 상기 진공흡입부(250)는 상기 제1 패널(100)의 하면에 연통되도록 형성되어 상기 진공흡입부(250)를 통해 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200) 사이에 공기층을 완전히 제거하여 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 진공 흡착되도록 한다.

도 7은 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 제4 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 진공홈(240)은 상기 제1 패널(100)의 상면에 형성되고, 상기 진공흡입부(250)는 상기 제1 패널(100)의 측면에 연통되도록 형성될 수도 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 미세 유체 유속 측정장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 보는 바와 같이, 유속 측정 구조물이 설치된 제1 패널(100)을 유속 측정 시스템에 설치한 후, 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 적당한 미세 유체 채널이 형성된 제2 패널(200)을 설치하여 유체의 유속을 측정할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 제1 패널(100)과 제2 패널(200)의 분리가 가능하므로 제1 패널(100)은 유속 측정 시스템에 설치한 그대로 사용하고 제2 패널(200)만 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있다.

따라서, 유속 측정 구조물을 포함하는 패널을 반복하여 여러 번 사용이 가능하여 거의 영구적으로 사용 가능하고, 제2 패널(200)의 구조가 간단하여 제작이 용이하므로 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴하여 비용적인 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

상기 제1 패널(100)에 제2 패널(200)을 부착한 후에는, 상기 진공흡입부(250)를 통해 진공을 인가하여 상기 진공홈(240)이 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 진공 흡착되도록 한다.

이후, 히터(110)에서 열을 발생하게 되면 유체 채널(210) 내에서 히터(110) 위를 흐르는 시료의 온도가 상승하게 되고 히터(110) 앞의 온도 측정 전극(120)과 히터(110) 뒤의 온도 측정 전극(130)이 유체의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정함으로써 유체의 유속이 측정 가능하다.

이와 같은 본 발명은 분리된 패널들 사이에 진공을 인가하여 흡착하는 진공 결합방법에 의해 분리된 패널들을 결합함으로써, 성능이 매우 우수한 고성능의 유체 유속 측정이 가능하다.

한편, 본 발명의 유속 측정장치는 시료가 통과하는 제2 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있으므로 제1 패널을 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 유속 측정장치를 사용하여 유체의 유속을 측정한 일 예를 도시한 그래프로서, X축은 제1 패널(100)에서 히터(110) 및 온도 측정 전극(120)(130) 위를 지나는 유체의 유속을 나타내고, Y축은 측정 전극(120)(130)에서 감지한 측정전압을 나타낸다.

도 8을 살펴보면, 0㎖/h 부터 1.0㎖/h 정도까지는 전압 값이 증가함을 보이지만 1.0㎖/h 이후 전압 값이 saturation되어 큰 변화를 나타내지 않고 있다. 따라서 데이터 상으로 볼 때 이 유속 측정장치의 측정 가능한 유속은 0 ~ 1.0㎖/h 정도를 가진다고 판단할 수 있다.

종래의 제품 및 기술도 이와 같이 측정 가능한 유속의 범위가 제한되는 한계점이 있었고, 본 출원인은 이러한 한계점을 극복하기 위해 시료가 통과하는 제2 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있도록 하여, 제1 패널을 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 미세 유체 유속 측정장치를 제공하고자 본 발명을 안출한 것이다.

도 9는 유체의 측정범위에 따라 제2 패널을 교환하여 유체의 유속을 측정한 일 예를 도시한 그래프로서, 도 8의 그래프를 검정색 동그라미로 표시하였다.

도 8에서 실험한 유속 측정장치의 유체 채널 높이는 50㎛, 폭은 1mm로서, 도 8에 명시한 바와 같이 유속 측정 범위의 한계를 가지므로 3mm 폭을 가지는 제2 패널을 제작하여 측정하였으며, 도 9의 빨간색 세모 그래프로 표시하였다.

도 9의 빨간색 그래프를 살펴보면, 제2 패널의 구조가 변경됨에 따라 1mm 폭의 데이터와는 다르게 측정 전압이 saturation되지 않고 계속 증가하는 것을 볼 수 있다. 따라서 제2 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있고, 이에 따라 제1 패널을 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 것이다.

도 10은 종래의 유속 측정장치와 본 발명의 유속 측정장치의 비교 측정값을 나타내는 그래프로서, 유속을 200㎕/h 에서 500㎕/h로 반복적으로 변화하였을 때 본 발명의 유속 측정장치의 응답 속도와 그 값을 측정하였다. 도 10의 그래프에서 볼 수 있듯이 본 발명의 유속 측정장치는 기존의 유속 측정장치에 상응하는 performance를 가지는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 시료가 통과하는 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용할 수 있으므로 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명에 따른 미세 유체 유속 측정장치는 구조가 간단하여 제작이 용이할 뿐 아니라 기존의 유체 유속 측정장치에 비해 제조원가가 저렴하므로 경제성 및 시장성이 매우 우수하여 산업상 이용가능성이 있다.

또한, 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 패널을 교환하여 사용함으로써, 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널;

상기 제1 패널과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 제2 패널; 및

상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하는 박막; 를 포함하며,

상기 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널은 반복하여 여러 번 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 유속 측정 구조물은 상기 미세 유체 채널을 통과하는 시료에 열을 가하기 위한 히터; 및

상기 히터에서 발생한 열에 의해 상기 시료의 온도가 상승하면 시료의 온도 변화에 따른 저항 차이를 측정하도록 상기 히터의 전후로 설치되는 2개의 온도 측정 전극;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 패널과 제2 패널을 진공 흡착하기 위해 진공을 인가하는 진공흡착수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 3에 있어서,

상기 진공흡착수단은 상기 제1 패널과 제2 패널의 접하는 면에 형성되는 진공홈과,

상기 진공홈과 연통되어 진공을 인가함으로써, 상기 제1 패널과 제2 패널 사이에 공기층을 완전히 제거하도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 진공 흡착시키는 진공흡입부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 4에 있어서,

상기 진공홈은 상기 제2 패널의 하면에 형성되고,

상기 진공흡입부는 상기 제2 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 4에 있어서,

상기 진공홈은 상기 제1 패널의 상면에 형성되고,

상기 진공흡입부는 상기 제1 패널의 하면 또는 측면에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 4에 있어서,

상기 진공홈은 상기 미세 유체 채널을 감싸는 형상 및 위치로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 박막의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 고분자 플라스틱, 유리 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 미세 유체 채널은 시료를 주입하기 위한 유체 주입구;

상기 유체 주입구에서 유입된 시료가 흐르는 유체 채널; 및

상기 유체 채널을 흐른 시료가 배출되는 유체 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 패널과 제2 패널이 분리 가능하므로,

시료가 통과하는 미세 유체 채널을 포함하는 상기 제2 패널을 사용자가 측정하고자 하는 유체 유속 측정범위에 따라 교환하여 사용함으로써, 상기 제1 패널을 측정 가능한 유속의 범위를 제한하지 않고 범용적으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 미세 유체 유속 측정장치.