WO2020055152A1

WO2020055152A1 - 다양한 종류의 박막을 이용하여 압력의 변화에 일정한 민감도를 갖는 일회용 유속측정장치와 다공성 박막에 돌출된 서포트 패턴을 이용하여 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스 및 그 제조방법

Info

Publication number: WO2020055152A1
Application number: PCT/KR2019/011810
Authority: WO
Inventors: 한기호; 조형석; 김진호
Original assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Inje University
Current assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Inje University
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: US20210123941A1; US20250258191A1; US20240280604A1; US12105116B2; US12332274B2

Abstract

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물이 형성되고, 상기 유속 측정 구조물 주위에 미세 돌기 패턴이 추가되는 제1 패널과, 상기 제1 패널과 분리되고 시료가 통과하는 유체 채널을 포함하는 제2 패널과, 상기 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하면서 상기 유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 공기방울을 제거하기 위한 다공성 박막과, 상기 다공성 박막의 일부 영역에 형성되는 비(非)다공성 박막과, 상기 제1 패널과 제2 패널을 흡착하기 위해 음압을 인가하는 음압 형성수단을 포함하는 일회용 유속측정장치가 제공된다.

Description

다양한 종류의 박막을 이용하여 압력의 변화에 일정한 민감도를 갖는 일회용 유속측정장치와 다공성 박막에 돌출된 서포트 패턴을 이용하여 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스 및 그 제조방법

본 발명은 다양한 종류의 박막(Ultra-Thin Films)을 이용하여 분리 가능한 구조를 갖는 일회용 유속측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 다공성 박막에 돌출된 서포트 패턴을 이용하여 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스 및 그 제조방법에 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 유속측정장치는 유체의 채널과 히터 및 측정센서가 하나의 구조물에 제작된 일체형 구조를 가진다.

이로 인해 유체 유속측정장치는 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 유속측정장치는 일회용으로 사용하고 버리기엔 너무 고가인 단점이 있다.

또한, 현재 상용화되어있는 유체 유속측정장치의 경우, 유체가 흐르는 채널의 단면적 및 유속을 측정하는 히터와 측정부의 구조에 따라 측정 가능한 유속의 범위가 제한된다.

따라서, 유체 유속측정장치별로 측정 가능한 유속 측정범위가 제한되는 단점이 있다.

한편, 마이크로 플루이딕 디바이스에서 마이크로 단위의 미세 채널에 형성되는 버블이나 공기의 막힘은 디바이스의 성능저하에 영향을 미친다.

예를 들어, 마이크로 PCR(Polymerized Chain Reaction), 칩 기반의 세포 배양(Cell culture), 세포 분리(Cell separation), 입자 분리(Particle separation), 마이크로 유체 펌프(Micro-pump), 마이크로 유체 믹서(Micro-mixer), 유체 센서(Fluid senser) 등의 다양한 기능을 하는 칩의 중요 채널 부분에 트랩된 공기방울은 칩의 고유의 기능을 저하시키고 효율 저하의 원인이 된다.

따라서, 칩의 사용 도중 유입되는 공기방울을 실시간으로 칩 외부로 방출시키는 기능이 필수적으로 요구되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유체 채널 내에 발생하는 미세 공기방울의 제거가 가능하고, 유속측정장치의 히터나 전극으로 인한 열에도 유체 채널의 구조가 안정적으로 유지될 수 있는 일회용 유속측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 유속측정장치의 히터 및 측정 전극과 박막 사이에 잔여 공간을 없게 하여, 압력에 따라서 변화되는 공간이 없기 때문에 유속 측정의 민감도가 달라지지 않고 안정적인 일회용 유속측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들의 내에 칩의 사용도중 유입되는 공기방울을 실시간으로 칩 외부로 방출시켜 채널 내에서 유체의 흐름이 방해되거나 유체가 차지해야 할 부피를 미세 버블이 차지하는 것을 방지함으로써, 분석, 분리, 측정 등 특정 기능의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 마이크로 플루이딕 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 마이크로 PCR(Polymerized Chain Reaction), 칩 기반의 세포 배양(Cell culture), 세포 분리(Cell separation), 입자 분리(Particle separation), 마이크로 유체 펌프(Micro-pump), 마이크로 유체 믹서(Micro-mixer), 유체 센서(Fluid senser) 등의 다양한 기능을 하는 칩의 중요 채널 부분에 트랩된 공기방울을 실시간으로 방출하여 칩의 고유의 기능 및 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 유체가 통과하는 마이크로 플루이딕 채널을 포함하는 상부 패널, 상기 마이크로 플루이딕 채널 하면에 부착되어 상기 상부 패널과 일체화되며 상기 마이크로 플루이딕 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴이 형성되는 다공성 박막, 상기 상부 패널 및 상기 다공성 박막의 하면에 접촉하는 하부 패널 및 상기 다공성 박막이 부착된 마이크로 플루이딕 채널과 상기 하부 패널 사이에 음압 형성을 위한 음압형성수단이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 유체 채널 내에 발생하는 미세 공기방울의 제거가 가능하고, 유속측정장치의 히터나 전극으로 인한 열에도 유체 채널의 구조가 안정적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 유속측정장치의 히터 및 측정 전극과 박막 사이에 잔여 공간을 없게 하여, 압력에 따라서 변화되는 공간이 없기 때문에 유속 측정의 민감도가 달라지지 않고 안정적인 일회용 유속측정장치를 제공할 수 있다.

또한, 마이크로 플루이딕 기술 기반의 센서, 분리, 측정, 세포 배양, 분석 등의 디바이스들의 유체 채널 내에 발생하는 미세 버블을 제거하여, 채널 내에서 유체의 흐름이 방해되거나 유체가 차지해야 할 부피를 미세 버블이 차지하는 것을 방지함으로써, 분석, 분리, 측정 등 특정 기능의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 마이크로 플루이딕 디바이스 자체로 유체 내 버블을 실시간으로 제거함으로써, 유체 내 버블 제거 및 디바이스의 구동이 동시에 가능하므로, 버블을 제거하기 위한 별도의 장치가 불필요하여 종래의 기술에 비해 비용적인 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

또한, 유체 내 버블을 제거하는 구조가 간단하여 제작 및 양산이 용이하므로, 다양한 기술에서 범용적으로 사용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일회용 유속측정장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일회용 유속측정장치의 단면도로서, 제1 패널과 제2 패널의 분리된 상태를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일회용 유속측정장치의 결합 단면도이다.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 일회용 유속측정장치의 기능을 설명하기 위한 단면 확대도이다.

도 6은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7은 도 6의 종래 기술에서의 압력에 따른 측정 민감도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명에서의 압력에 따른 측정 민감도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예를 직접 제작한 사진이다.

도 11은 본 발명의 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 분해 사시도이다.

도 12는 도 11에 도시한 일실시예의 결합 사시도이다.

도 13은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 상부 패널과 하부 패널을 분리하여 도시한 단면도이다.

도 14는 도 12에서의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.

도 15는 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 요부를 확대도시한 단면도이다.

도 16은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

도 17은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법의 공정 순서를 도시한 단면도이다.

도 1은 본 발명의 일회용 유속측정장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일회용 유속측정장치의 단면도로서, 제1 패널과 제2 패널의 분리된 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일회용 유속측정장치의 결합 단면도이다.

본 발명의 일회용 유속측정장치는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물(110)(120)(130)이 형성되고, 상기 유속 측정 구조물 주위에 미세 돌기 패턴(140)이 추가되는 제1 패널(100)과, 상기 제1 패널(100)과 분리되고 시료가 통과하는 미세 유체 채널(210)을 포함하는 제2 패널(200)을 포함한다.

또한, 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 분리하면서 상기 유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 공기방울을 제거하기 위한 다공성 박막(300)을 포함한다.

또한, 상기 다공성 박막(300)의 일부 영역에 상기 다공성 박막과는 다른 종류의 재질로 형성되는 비다공성 박막(310)과, 상기 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 흡착하기 위해 음압을 인가하는 음압 형성수단을 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 다공성 박막(300)을 구성하여 유속 측정 구조물을 포함하는 제1 패널(100)은 영구적으로 사용할 수 있도록 하는 장점이 있다.

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 채널(210)을 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.

여기서, 본 발명의 상기 제1 패널(100)은 상기 유속 측정 구조물 주위에 미세 돌기 패턴(140)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세 돌기 패턴(140)은 상기 제1 패널(100) 표면 위에 수 마이크로미터 사이즈의 높이로 형성되어 상기 다공성 박막(300)과 제1 패널(100) 사이에 수 마이크로미터 사이즈의 공간을 형성하게 되고, 이 공간을 통해 상기 다공성 박막(300)을 통과한 미세 공기방울이 외부로 원활히 빠져나갈 수 있는 통로를 마련한다.

이 경우, 상기 미세 돌기 패턴(140)은 3 내지 7㎛의 높이를 갖도록 형성함이 바람직하며, 상기 미세 돌기 패턴(140)들은 상기 제1 패널(100) 표면 위에 일체로 형성되거나, 패터닝된 박막을 부착하여 형성될 수 있다.

상기 미세 돌기 패턴(140)들을 상기 제1 패널(100) 표면 위에 일체로 형성하는 방법은 공지의 기술이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

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 하였다.

그러나, 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.

본 발명에 있어서, 상기 유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 공기방울은 상기 다공성 박막(300)을 통하여 빠져나올 수 있는 구조를 갖는다.

상기 다공성 박막(300)은 상기 미세 유체 채널(210) 하면에 부착되어 상기 미세 유체 채널(210)을 통과하는 유체에 포함된 미세 공기방울을 제거하기 위한 것이다.

상기 다공성 박막(300)은 상기 미세 유체 채널(210)을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세 공기방울만 통과되어 상기 제1 패널(100) 측으로 빠져나오도록 소수성을 갖는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 유체가 미세 유체 채널(210)을 흐르면서 상기 다공성 박막(300) 위를 지나갈 때 상기 박막(200)은 소수성이기 때문에 상기 미세 유체 채널(210)을 흐르는 유체는 다공성 박막(300)의 기공을 통하여 빠져 나가지 않고 그대로 흐른다.

이에 반해, 유체 내의 미세 공기방울은 소수성의 다공성 박막(300)의 기공을 통하여 빠져나가는 것이다.

본 발명에서, 상기 다공성 박막(300)은 소수성 재질로 이루어지거나 상기 다공성 박막(300) 표면에 소수성 물질의 처리를 통해 소수성을 갖게 할 수도 있다.

상기 다공성 박막(300)은 유리, 폴리머, 종이 등 다양한 재질의 것이 모두 적용가능하며, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.

본 발명에서는 상기 다공성 박막(300)으로 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane)을 적용하였다.

상기 다공성 박막(300)을 통하여 빠져나오는 미세 공기방울은 제1 패널(100) 위에 모이게 되고, 따라서, 상기 제1 패널(100)에는 미세 공기방울을 외부로 배출하기 위한 통로가 마련되어야 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 제1 패널(100)의 표면 위에 일정한 간격으로 미세 돌기 패턴(140)들이 돌출형성되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 다공성 박막(300)의 일부 영역에 상기 다공성 박막과는 다른 종류의 재질로 형성되는 비다공성 박막(310)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 비다공성 박막(310)은 상기 히터 및 2개의 측정전극 위에 위치하며, 이와 같이 상기 비다공성 박막(310)이 유속 측정 구조물의 위치에 대응되는 상기 다공성 박막(300)의 상부에 설치됨으로써, 2단으로 박막이 구성되는 것이다.

이는 상기 히터 및 2개의 측정전극 위에 다공성 박막(300)이 위치하는 경우, 히터의 열에 의하여 다공성 박막(300)이 팽창하여 공기방울 뿐 아니라 유체까지도 투과시켜 유체 주입구로 주입된 샘플 유체의 손실이 발생하게 되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 비다공성 박막(310)은 공기방울 및 유체가 통과하지 못하는 특성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 등으로 이루어질 수 있다.

상기 비다공성 박막(310)은 상기 다공성 박막(300)과는 달리 세공(細孔, pore)이 형성되지 않는 특성을 가지므로, 히터의 열을 받더라도 공기방울이나 유체가 박막을 통해 투과되는 것을 완벽하게 방지할 수 있다.

바람직하게는 상기 비다공성 박막(310)은 PET 재질로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 비다공성 박막(310)의 위치에 대응되는 제1 패널(100)에는 상기 유속 측정 구조물이 구비되므로, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 미세 돌기 패턴(140)이 생략된다.

또한, 상기 제1 패널(100)은 상기 제2 패널(200) 및 상기 다공성 박막(300)의 하면에 접촉하도록 설치되며, 상기 다공성 박막(300)이 부착된 미세 유체 채널(210)과 진공상태로 부착되어야 하고, 상기 다공성 박막(300)을 통하여 빠져나오는 미세 공기방울을 외부로 배출하기 위한 통로가 구비되어야 한다.

상기 다공성 박막(300)이 부착된 미세 유체 채널(210)과 제1 패널(100)을 진공상태로 부착하기 위해, 본 발명에서는 진공을 인가하는 음압 형성수단을 포함한다.

여기서, 상기 음압 형성수단은 상기 제2 패널(200)의 하면에 형성되는 음압형성홈(240)과, 상기 음압형성홈(240)과 연통되어 상기 다공성 박막(300)이 부착된 미세 유체 채널(210)이 상기 제1 패널(100)과 진공상태로 부착되도록 상기 음압형성홈(240)에 진공을 인가하는 진공흡입부(250)를 포함할 수 있다.

상기 음압형성홈(240)은 상기 미세 유체 채널(210) 및 상기 다공성 박막(300)의 주변을 감싸는 형태로 형성된다.

즉, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 음압형성홈(240)은 상기 미세 유체 채널(210) 및 상기 다공성 박막(300)이 형성되는 영역을 모두 포함하도록 바람직하게는 4각형으로 형성되는 것이 좋다.

상기 진공흡입부(250)는 양단이 상기 음압형성홈(240)과 상기 제2 패널(200)의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되며, 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.

본 발명에서는 도 1 내지 도 3을 통해 상기 진공흡입부(250)가 제2 패널(200)의 상면에 연통되도록 형성된 것을 나타내었다.

그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 진공흡입부(250)가 상기 제2 패널(200)의 측면에 연통되어 외부에서 진공흡입부(250)을 통해 음압형성홈(240) 내의 공기를 빨아들일 수 있는 구조로 함도 가능하다.

이와 같은 구조로 인해, 상기 제1 패널(100)과 채널(110) 사이는 상기 음압형성홈(240)을 통해 탈착이 가능하다.

즉, 상기 음압형성홈(240)에 진공을 인가하면 상기 제1 패널(100)과 채널(110) 사이가 진공으로 인해 부착되지만, 상기 음압형성홈(240)에 인가된 진공을 해제하면 상기 제1 패널(100)과 채널(110) 사이가 떨어지게 되어 분리가 가능하다.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 일회용 유속측정장치의 기능을 설명하기 위한 단면 확대도이고, 도 6은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.

이를 참고하여 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일회용 유속측정장치는 기본적으로 박막(Ultra-thin film)을 통해 제1 패널(100)과 제2 패널(200)을 분리하는 구조이고, 박막의 전체를 구성하고 있는 것은 다공성 박막(300)이다.

상기 다공성 박막(300)은 PDMS(Polydimethylsiloxane)의 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 다공성 박막(300)의 일부 영역에 국지적으로 2단으로 구성되는 비다공성 박막(310)은 PET 재질로 이루어진다.

도 4에 도시한 바와 같이, 유체 채널(210)내에는 유체 뿐만 아니라 미세의 공기방울(10)이 항상 잔재해 있으며, 이러한 공기방울(10)은 유체나 입자의 흐름을 방해하기 때문에 마이크로 플루이딕 분야에서는 아주 치명적인 문제점이다.

제1 패널(100)에 형성된 미세 돌기 패턴(140)과 제2 패널(200)에 형성된 다공성 박막(300)을 음압을 이용하여 결합하면, 도 4의 확대도에서 보는 바와 같이, 다공성 박막(300)은 아주 말랑말랑한 재질이므로 음압을 이용한 결합시에 미세 돌기 패턴(140) 사이로 살짝 밴딩되어 결합을 하게 된다.

하지만 미세 돌기 패턴(140) 사이에 작은 공간이 남아있게 되며, 따라서 유체 채널 내에 공기방울이 잔재해 있을 경우 공기방울(10)은 음압의 힘으로 인해 다공성 박막(300)을 통과(화살표)하여 작은 공간으로 빠져나가게 된다.

하지만, 이러한 구조가 히터(110) 및 2개의 측정전극(120)(130)에 이루어질 경우 히터(110)의 열에 의하여 다공성 박막(300)이 더욱더 팽창하게 된다.

이렇게 팽창된 다공성 박막(300)은 공기뿐만이 아닌 유체까지도 투과시켜 유체 주입구로 주입된 샘플 유체의 손실이 발생하게 되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 상기 히터(110) 및 2개의 측정전극(120)(130) 부분에만 미세 돌기 패턴(140)을 없애고 2단으로 구성된 박막을 구성하였다.

이와 같은 본 발명은 온도 측정 부분에는 비록 박막이 2단으로 형성되었지만 도 5와 같이, 제1 패널(100)에 미세 돌기 패턴(140)이 없더라도 다공성 박막(300)을 통하여 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 음압을 이용하여 결합시에 발생되는 기포(10)들은 다공성 박막(300)을 통하여 측면으로 배출될 수 있어 측정 민감도에는 영향을 미치지 않는 것이다.

또한, 본 발명의 가장 큰 장점은 제1 패널(100)과 제2 패널(200)이 결합하기 위한 음압의 강도에 따라서 측정 전극에서 측정되는 유속측정장치의 민감도가 변하지 않는다는 것이다.

종래에는 단단한 재질의 PET 박막을 이용하여 제1 패널과 제2 패널을 분리함에 따라, 음압을 인가하여 제1 패널과 제2 패널을 결합하였을 때 경계면에서 조그만 잔여 공간이 발생하게 되고, 이 잔여 공간은 진공도에 따라서 크기가 변하긴 하지만 특정 진공압 이후에는 크기는 줄어들지않고 잔여 공간 안에 있는 공기만 없어져 진공의 상태가 되게 된다.

이러한 결과 발생되는 단점은 진공의 강도를 높이면 높일수록 잔여 공간의 크기는 줄어들지 않지만 잔여 공간안의 공기만 없어서 진공의 상태가 되므로 도 6에 도시한 바와 같이, 히터에서 발생하는 열을 유체 채널내의 유체로 전달할 매질(공기)이 없어져 도 7에서 보는 것처럼, 민감도가 떨어진다는 점이다.

따라서, 본 발명에서 제안하는 구조를 이용하면 도 5와 같이, 히터 및 측정전극과 제2 패널(200)의 박막(300) 사이의 잔여 공간이 없으므로 압력에 따라 변화되는 공간이 없기 때문에 음압에 변화에 따라서 도 8과 같이 유속 측정의 민감도가 달라지지 않는다는 장점이 있다.

도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예를 직접 제작한 사진으로서, 본 발명의 유속측정장치에 의하면 유체 채널 내의 미세 공기방울의 제거가 가능하면서도 유속측정장치의 히터 및 측정 전극과 박막 사이에 잔여 공간을 없게 하여, 압력에 따라서 변화되는 공간이 없기 때문에 유속 측정의 민감도가 달라지지 않고, 히터나 전극으로 인한 열에도 유체 채널의 구조가 안정적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 11은 본 발명의 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스의 일실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시한 일실시예의 결합 사시도이고, 도 13은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스의 상부 패널과 하부 패널을 분리하여 도시한 단면도이며, 도 14는 도 12에서의 A-A' 단면을 나타내는 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 크게 상부 패널(100), 다공성 박막(200) 및 하부 패널(300)을 구비한다.

상기 상부 패널(100)은 유체가 통과하는 마이크로 플루이딕 채널(110)을 포함하는 것으로서, 실리콘 고무(PDMS), 플라스틱 등의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 마이크로 플루이딕 채널(110)은 시료가 되는 유체가 통과하는 채널로서, 유체를 주입하기 위한 유체 주입구(112)와, 상기 유체 주입구(112)에서 유입된 유체가 흐르는 유로(114)와, 상기 유로(114)를 흐른 유체가 배출되는 유체 배출구(116)를 포함한다.

여기서, 상기 유로(114)는 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이로 형성되는 홈 형상으로 이루어진다.

즉, 상기 유로(114)는 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이의 홈으로 이루어지고, 상기 다공성 박막(200)이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써 유체가 흘러갈 수 있는 유로(114)가 형성되는 것이다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 상부 패널(100)의 상면에 연통되게 형성되고, 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)의 하단을 상기 유로(114)가 연결하여 유체의 흐름이 '└┘' 형상으로 이루어지도록 하였다.

그러나, 이는 본 발명의 일실시예에 불과하며 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 형성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 경우에 따라서는 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 상부 패널(100)의 측면 등에 연통되게 형성될 수도 있고, 상기 유로(114) 역시 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

다시 말해서, 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)의 유로(114)가 상기 상부 패널(100)의 하면에 소정 깊이의 홈으로 이루어지고, 상기 다공성 박막(200)이 상기 홈의 하면에 부착된다.

이로 인해 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)을 통해 유체가 흘러갈 때 상기 다공성 박막(200)을 통해 유체 내의 미세 버블이 빠져나오는데 특징이 있으며, 상기 유로(114)의 형상 및 상기 유체 주입구(112)와 유체 배출구(116)가 형성되는 위치는 다양하게 적용될 수 있는 것이다.

한편, 상기 다공성 박막(200)은 상기 마이크로 플루이딕 채널(110) 하면에 부착되어 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 제거하기 위한 것이다.

상기 다공성 박막(200)은 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세 버블만 통과되어 상기 하부 패널(300) 측으로 빠져나오도록 소수성을 갖는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 유체가 마이크로 플루이딕 채널(110)을 흐르면서 상기 다공성 박막(200) 위를 지나갈 때 상기 박막(200)은 소수성이기 때문에 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)을 흐르는 유체는 다공성 박막(200)의 기공을 통하여 빠져 나가지 않고 그대로 흐르며, 이에 반해, 유체 내의 미세 버블은 소수성의 다공성 박막(200)의 기공을 통하여 빠져나가는 것이다.

본 발명에서, 상기 다공성 박막(200)은 소수성 재질로 이루어지거나 상기 다공성 박막(200) 표면에 소수성 물질의 처리를 통해 소수성을 갖게 할 수도 있다.

상기 다공성 박막(200)은 유리, 폴리머, 종이 등 다양한 재질의 것이 모두 적용가능하며, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함할 수 있다.

이와 같은 다공성 박막(200)은 주로 폴리머(PET, PI, PP, PMMA 등)에 나노사이즈의 기공이 형성된 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 다공성 박막(200)은 상기 상부 패널(100)과 일체화되며 상기 마이크로 플루이딕 채널(110)을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴(210)이 형성되는 것에 특징이 있다.

즉, 본 발명에서는 상기 다공성 박막(200)을 상부 패널(100)의 하부에 부착 및 본딩시켜 일체화한다.

상기 다공성 박막(200)의 하부에 돌출된 서포트 패턴(210)을 형성하여 마이크로 플루이딕 채널(110)을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 실시간으로 제거하는 구성을 갖는다.

상기 서포트 패턴(210)은 하부 패널(300)과 접합시 공기가 빠져나갈 수 있도는 통로가 형성되게 한다.

상기 돌출된 서포트 패턴(210)은 후술할 공정과정을 통해 일체형으로 다공성 박막(200)과 동시에 제작이 가능하고 또는 다공성 박막(200)에 따로 공정된 돌출된 서포트 패턴(210)을 부착한 형태로도 사용이 가능하다.

상기 서포트 패턴(210)은 상기 다공성 박막(200) 표면에 수 마이크로미터 사이즈의 높이로 형성되어 상기 다공성 박막(200)과 하부 패널(300) 사이에 수 마이크로미터 사이즈의 공간을 형성하게 되고, 이 공간을 통해 상기 다공성 박막(200)을 통과한 미세 버블이 외부로 원활히 빠져나갈 수 있는 통로가 마련되는 것이다.

상기 다공성 박막(200)을 통해 밑으로 빠져나오는 미세 버블은 상기 하부 패널(300)의 표면에 접하게 된다.

상기 하부 패널(300)은 상부 패널(100)을 접합시키기 위한 기판의 역할을 하는 것으로, 상기 상부 패널(100) 및 상기 다공성 박막(200)의 하면에 접촉하도록 설치되며, 상기 다공성 박막(200)이 부착된 마이크로 플루이딕 채널(110)과 부착되어 상기 다공성 박막(200)을 통하여 빠져나오는 미세 버블을 외부로 배출하도록 한다.

상기 다공성 박막(200)이 부착된 마이크로 플루이딕 채널(110)과 하부 패널(300)을 부착하기 위해, 본 발명에서는 음압을 형성하는 음압형성수단을 포함한다.

여기서, 상기 음압형성수단은 상기 상부 패널(100)의 하면에 형성되는 공기제거 통로(120)와, 상기 공기제거 통로(120)과 연통되어 상기 다공성 박막(200)이 부착된 마이크로 플루이딕 채널(110)이 상기 하부 패널(300)과 진공상태로 부착되도록 상기 공기제거 통로(120)에 진공을 인가하는 음압인가홀(130)을 포함할 수 있다.

상기 음압인가홀(130)에는 진공 펌프(도시안함)가 연결되어 상기 진공 펌프가 작동하면 음압인가홀(130)을 통해 상기 공기제거 통로(120)의 공기를 빨아들이게 된다.

상기 공기제거 통로(120)는 상기 마이크로 플루이딕 채널(110) 및 상기 다공성 박막(200)의 주변을 감싸는 형태로 형성된다.

즉, 도 11에서 보는 바와 같이, 상기 공기제거 통로(120)은 상기 마이크로 플루이딕 채널(110) 및 상기 다공성 박막(200)이 형성되는 영역을 모두 포함하도록 바람직하게는 4각형으로 형성되는 것이 좋다.

상기 음압인가홀(130)은 양단이 상기 공기제거 통로(120)과 상기 상부 패널(100)의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성된다.

외부의 기기에 연결되어 음압을 인가함으로써, 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100) 사이에 공기층을 완전히 제거하여 상기 하부 패널(300)과 상부 패널(100)이 진공 흡착되도록 한다.

본 발명에서는 도 11 내지 도 14를 통해 상기 음압인가홀(130)이 상부 패널(100)의 상면에 연통되도록 형성된 것을 나타내었다.

그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 음압인가홀(130)이 상기 상부 패널(100)의 측면에 연통되어 외부에서 음압인가홀(130)을 통해 공기제거 통로(120) 내의 공기를 빨아들일 수 있는 구조로 함도 가능하다.

이와 같은 상기 하부 패널(300)과 채널(110) 사이는 상기 공기제거 통로(120)를 통해 탈착이 가능하다.

즉, 상기 공기제거 통로(120)에 음압을 인가하면 상기 하부 패널(300)과 채널(110) 사이가 진공으로 인해 부착되지만, 상기 공기제거 통로(120)에 인가된 음압을 해제하면 상기 하부 패널(300)과 채널(110) 사이가 떨어지게 되어 분리가 가능한 것이다.

상기 진공 펌프가 작동하면 음압인가홀(130)을 통해 상기 공기제거 통로(120)의 공기를 빨아들이게 되고, 음압은 채널(110)을 둘러싼 공기제거 통로(120)에 형성되어 상부 패널(100)과 하부 패널(300)을 접합시킬 뿐만 아니라 돌출된 서포트 패턴(210)들 사이에도 형성된다. 즉, 다공성 박막(200) 아래에 음압을 형성시키게 된다.

따라서, 채널(110)에 미세 버블이나 공기가 트랩이 되면 실시간으로 다공성 박막(200)과 돌출된 서포트 패턴(210) 아래로 공기만 빠져나가고 상기 다공성 박막(200)을 통하여 빠져나오는 미세 버블은 서포트 패턴(210)으로 형성된 공간으로 모인 후 최종적으로 음압이 형성된 공기제거 통로(120)로 나가게 된다.

한편, 상기 하부 패널(300)은 아무런 기능이 없는 패널 형태일 수도 있고, 하부 패널(300) 내부에 자기장, 전기장, 열발생 등의 기능을 발휘할 수 있는 특정 기능의 패턴 등을 포함하는 패널일 수도 있다. 이러한 기능을 통해 발생된 에너지 필드들은 상기 다공성 박막(200)을 투과하여 채널에 전달이 될 수 있다.

하부 패널(300)은 단순히 디바이스의 작동(상부 패널과 하부 패널의 접합)을 위해 존재하지만 필요에 따라 디바이스의 특정 기능을 위한 패터닝(310)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 패터닝의 종류(재료, 패턴형태)에 따라 전기장 혹은 자기장, 열, 등을 발생시킬 수 있어 유체 채널에 에너지를 인가할 수 있다.

이러한 에너지 인가를 통해 디바이스의 특정 목적을 위한 기능이 가능하다. 이는 매우 얇은 두께의 다공성 박막(200)과 돌출된 서포트 패턴(210)를 사용하기 때문에 하부 패널(300)에서 발생된 에너지는 쉽게 투과하여 채널(110)에 형성이 가능하기 때문이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 상기 하부 패널(300)과 부착된 마이크로 플루이딕 채널(110)에 유체와 가스를 일정한 간격으로 주입하는 경우 채널 내부로 들어간 가스는 사라지고 유체만 흐르는 것을 확인 할 수 있다.

상기 유체 내 미세 버블이 빠져나가는 속도는 상기 다공성 박막의 두께, 상기 하부 패널의 패턴의 높이, 상기 공기제거 통로에 인가한 진공의 강도 및 상기 다공성 박막에 형성된 구멍의 크기에 따라 조절될 수 있다.

따라서, 상기 유체 내 미세 버블을 빨리 제거하기 위해서는 상기 다공성 박막의 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다.

이외에도 상기 유체 내 미세 버블이 빠져나가는 속도는 상기 다공성 박막의 두께, 상기 하부 패널의 패턴의 높이, 상기 공기제거 통로에 인가한 진공의 강도 및 상기 다공성 박막에 형성된 구멍의 크기에 따라 조절할 수 있다.

도 17은 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법의 공정 순서를 도시한 단면도로서, 본 발명의 마이크로 플루이딕 디바이스는 후술하는 공정 순서에 따라 제조될 수 있다.

먼저, 일면에 서포트 패턴(12)이 패터닝된 몰드(10)를 준비한다(도 17(a)).

액체 상태의 다공성 박막 형성용 물질을 상기 서포트 패턴이 형성된 상기 몰드에 붓는다.

여기서, 상기 다공성 박막 형성용 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 물질을 포함할 수 있다.

이후, 상기 몰드(10)에 부은 다공성 박막 형성용 물질의 평탄화 과정을 거친 후 열처리하여 다공성 박막(200)을 제조한다(도 7(b)).

이때, 평탄화 과정은 스핀 코팅 및 평평화 과정을 통해 매우 얇고 평평한 상태로 만들고, 상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 이루어질 수 있다.

본 출원인이 실험한 결과, 다공성 박막(200)의 형성을 위한 열처리 공정은 75℃ 에서 1시간 정도를 굽는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다.

이후, 다공성 박막(200) 위에 마이크로 플루이딕 채널(112. 114), 공기제거 통로(120)가 형성된 상부 패널(100)을 부착한다(도 17(c)).

여기서, 다공성 박막(200)과 상부 패널(100)은 산소 플라즈마 공정을 통해 부착하며, 플라즈마 처리 시간은 2분 정도가 소요된다.

상기 상부 패널(100)과 다공성 박막(200)을 부착한 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 상부 패널(100)과 다공성 박막(200)을 본딩한다.

이 경우에도 상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 이루어질 수 있으며, 가장 바람직하기로는 75℃ 에서 1시간 정도를 굽는 것이다.

이후, 상기 상부 패널(100)에서 상기 몰드(10)를 떼어내어 마이크로 플루이딕 채널 하부에 서포트 패턴이 형성된 다공성 박막(200)을 일체화한다(도 17(d)).

이와 같이, 상기 상부 패널(100)에서 상기 몰드(10)를 떼어내면, 마이크로 플루이딕 채널 하부에 다공성 박막(200)과 같이 형성된 돌출된 서포트 패턴(210)이 노출된다.

상기 다공성 박막(200)의 불필요한 부분을 제거하고 나서(도 17(e)), 음압형성수단을 사용하여 상부 패널(100)과 하부 패널(300)을 접합시킨다(도 17(f)).

Claims

유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정 구조물이 형성되고, 상기 유속 측정 구조물 주위에 미세 돌기 패턴이 추가되는 제1 패널;

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

상기 유체 채널을 통과하는 시료가 상기 유속 측정 구조물에 직접 닿지 않도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 접하는 부분에 형성되어 상기 제1 패널과 제2 패널을 분리하면서 상기 유체 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 공기방울을 제거하기 위한 다공성 박막;

상기 다공성 박막의 일부 영역에 형성되는 비다공성 박막; 및

상기 제1 패널과 제2 패널을 흡착하기 위해 음압을 인가하는 음압 형성수단;

을 포함하는 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 비다공성 박막은 상기 유속 측정 구조물의 위치에 대응되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 2에 있어서,

상기 비다공성 박막은 상기 유속 측정 구조물의 위치에 대응되는 상기 다공성 박막의 상부에 설치되어 2단으로 박막이 구성되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 3에 있어서,

상기 비다공성 박막의 위치에 대응되는 제1 패널에는 상기 미세 돌기 패턴이 생략되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 비다공성 박막은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 미세 돌기 패턴은 상기 다공성 박막을 통하여 빠져나오는 미세 공기방울을 외부로 배출하기 위한 통로가 마련되도록 상기 제1 패널의 표면 위에 일정한 간격으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 6에 있어서,

상기 미세 돌기 패턴은 3 내지 7㎛의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 다공성 박막은 상기 유체 채널을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세 공기방울만 통과되어 상기 제1 패널 측으로 나오도록 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 8에 있어서,

상기 다공성 박막은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 유속 측정 구조물은 상기 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 일회용 유속측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 음압 형성수단은 상기 제1 패널과 제2 패널의 접하는 면에 형성되는 음압형성홈과,

상기 음압형성홈과 연통되어 음압을 인가함으로써, 상기 제1 패널과 제2 패널 사이에 공기층을 완전히 제거하도록 상기 제1 패널과 제2 패널이 음압으로 흡착시키는 진공흡입부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 11에 있어서,

상기 음압형성홈은 상기 제2 패널의 하면에 형성되고,

상기 진공흡입부는 상기 제2 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
청구항 11에 있어서,

상기 음압형성홈은 상기 유체 채널을 감싸는 형상 및 위치로 형성되는 것을 특징으로 하는 일회용 유속측정장치.
유체가 통과하는 마이크로 플루이딕 채널을 포함하는 상부 패널;

상기 마이크로 플루이딕 채널 하면에 부착되어 상기 상부 패널과 일체화되며 상기 마이크로 플루이딕 채널을 통과하는 유체에 포함된 미세 버블을 실시간으로 제거하기 위한 돌출된 서포트 패턴이 형성되는 다공성 박막;

상기 상부 패널 및 상기 다공성 박막의 하면에 접촉하는 하부 패널; 및

상기 다공성 박막이 부착된 마이크로 플루이딕 채널과 상기 하부 패널 사이에 음압 형성을 위한 음압형성수단;

을 포함하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 14에 있어서,

상기 음압형성수단은 음압의 형성을 위하여 마이크로 플루이딕 채널 주위에 형성되는 공기제거 통로;

상기 공기제거 통로와 연통되어 상기 다공성 박막이 부착된 마이크로 플루이딕 채널이 상기 하부 패널과 부착되도록 상기 공기제거 통로에 음압을 인가하는 음압인가홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 15에 있어서,

상기 음압형성수단은 상기 음압인가홀에 연결되는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 15에 있어서,

상기 공기제거 통로는 상기 마이크로 플루이딕 채널 및 상기 다공성 박막의 주변을 감싸는 형태로 상기 상부 패널의 하면에 형성되고,

상기 음압인가홀은 상기 상부 패널의 상면 또는 측면에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 14에 있어서,

상기 하부 패널은 디바이스의 특정 기능을 위한 패터닝이 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 14에 있어서,

상기 다공성 박막은 상기 마이크로 플루이딕 채널을 흐르는 유체는 통과시키지 않으면서 유체 내 포함된 미세 버블만 통과되어 상기 하부 패널 측으로 나오도록 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 19에 있어서,

상기 다공성 박막은 소수성 재질로 이루어지거나 상기 다공성 박막 표면에 소수성 물질의 처리를 통해 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 20에 있어서,

상기 다공성 박막의 재질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 14에 있어서,

상기 마이크로 플루이딕 채널은 유체를 주입하기 위한 유체 주입구;

상기 유체 주입구에서 유입된 유체가 흐르는 유로; 및

상기 유로를 흐른 유체가 배출되는 유체 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 22에 있어서,

상기 유로는 상기 상부 패널의 하면에 소정 깊이로 형성되는 홈으로 이루어지고, 상기 다공성 박막이 상기 홈의 하면에 부착됨으로써 유체가 흘러갈 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
청구항 14에 있어서,

상기 유체 내 미세 버블이 빠져나가는 속도는 상기 다공성 박막의 두께, 상기 서포트 패턴의 높이, 상기 음압인가홀에 인가한 음압의 강도 및 상기 다공성 박막에 형성된 구멍의 크기에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스.
일면에 서포트 패턴이 패터닝된 몰드를 준비하는 단계;

액체 상태의 다공성 박막 형성용 물질을 상기 서포트 패턴이 형성된 상기 몰드에 붓는 단계;

상기 몰드에 부은 다공성 박막 형성용 물질의 평탄화 과정을 거친 후 열처리하여 다공성 박막을 제조하는 단계;

상기 다공성 박막 위에 마이크로 플루이딕 채널, 공기제거 통로가 형성된 상부 패널을 부착하는 단계;

상기 상부 패널과 다공성 박막을 부착한 상태에서 소정의 온도범위에서 열처리를 하여 상기 상부 패널과 다공성 박막을 본딩하는 단계;

상기 상부 패널에서 상기 몰드를 떼어내어 마이크로 플루이딕 채널 하부에 서포트 패턴이 형성된 다공성 박막을 일체화하는 단계;

상기 다공성 박막의 불필요한 부분을 제거하는 단계; 및

음압형성수단을 사용하여 상부 패널과 하부 패널을 접합하는 단계;

를 포함하는 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법.
청구항 25에 있어서,

상기 다공성 박막 위에 상부 패널을 부착하는 단계에서는 상기 다공성 박막의 표면과 상부 패널의 일면을 산소 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법.
청구항 25에 있어서,

상기 다공성 박막 형성용 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethyl siloxane), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리스티렌 (polystyrene), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 고분자 플라스틱, 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 어느 하나 이상의 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법.
청구항 25에 있어서,

상기 열처리는 65 ~ 110℃의 범위 내에서 30분 내지 1시간 30분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 플루이딕 디바이스 제조방법.