초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치
APPARATUS FOR SEPARATING MICRO-NANO SCALE PARTICLE USING FIELD-FLOW FRACTIONATION BASED ON ACOUSTIC WAVE
특허 요약
본 발명은 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세입자 분리장치는 상호 상이한 크기의 미세입자가 포함한 유체 샘플이 유입되어 유동하되, 상기 유체 샘플이 층류 유동 가능한 간극으로 형성된 미세 채널을 갖는 미세 유동 칩과; 상기 미세 유동 칩의 간극 방향 일측에 상기 층류 유동 방향을 따라 설치되고, 상기 미세입자가 크기에 비례하여 상기 간극 방향으로 배열되도록 상기 미세 채널 내부에 상기 간극 방향으로 초음파 진동장을 형성하여, 상기 미세입자가 그 크기에 따라 상호 상이한 층류를 따라 유동하게 하는 초음파 진동장 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 장-흐름 분획 기법을 적용하여 마이크로 또는 나노 스케일의 미세입자를 분리하는데 있어, 전기적 영향 등과 같은 미세입자의 특성과 무관하게 범용적으로 사용 가능하면서도 미세입자의 분리 특성을 높일 수 있다.
청구항
번호청구항
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제7항에 있어서,상기 미세 유동 칩은상기 미세 채널에 대응하는 형상으로 상기 간극 방향 양측으로 개방된 채널 형성 공간이 형성된 스페이서와,상기 미세 채널이 형성되도록 상기 스페이서를 사이에 두고 상기 스페이서의 상기 간극 방향 양측에 각각 부착되는 제1 플레이트부 및 제2 플레이트부를 포함하며;상기 제1 유입구, 상기 제2 유입구 및 상기 배출구는 상기 스페이서와 연통되도록 상기 제1 플레이트부에 상기 간극 방향으로 타공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치에 있어서,상호 상이한 크기의 미세입자가 포함한 유체 샘플이 유입되어 유동하되, 상기 유체 샘플이 층류 유동 가능한 간극으로 형성된 미세 채널을 갖는 미세 유동 칩과;상기 미세 유동 칩의 간극 방향 일측에 상기 층류 유동 방향을 따라 설치되고, 상기 미세입자가 크기에 비례하여 상기 간극 방향으로 배열되도록 상기 미세 채널 내부에 상기 간극 방향으로 초음파 진동장을 형성하여, 상기 미세입자가 그 크기에 따라 상호 상이한 층류를 따라 유동하여 상기 미세입자가 그 크기에 따라 상기 층류의 형성 방향과 상기 층류의 유동 방향으로 분리되게 하는 초음파 진동장 형성부를 포함하고,상기 미세 유동 칩은 상기 층류 유동의 말단 측에 형성되어 상기 미세 채널을 유동한 상기 유체 샘플이 배출되는 하나의 배출구를 포함하며,상기 층류 유동에 따라 상기 미세 채널로 이동하는 상기 미세입자는 초음파 진동장에 의해 상기 미세 채널의 간극 방향으로의 중앙에 위치하는 미세입자부터 시간의 순에 따라 상기 배출구를 통해 순차적으로 배출되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제1항에 있어서,상기 미세 유동 칩은 상기 간극 방향이 중력 방향으로 형성되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제2항에 있어서,상기 초음파 진동장 형성부는 상기 미세 유동 칩의 상기 중력 방향의 상부 측에 설치되어 상기 미세 채널의 상부에서 하부 방향으로 초음파 진동장을 인가하고;상기 미세 채널의 바닥면은 초음파를 반사하지 않는 소재로 마련되며;상기 미세입자는 하부 방향으로 인가되는 초음파 진동장에 의해 상기 미세 채널의 바닥면으로부터 크기가 큰 순서로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제2항에 있어서,상기 초음파 진동장 형성부는 상기 미세 유동 칩의 상기 중력 방향의 상부 측에 설치되어 상기 미세 채널의 상부에서 하부 방향으로 초음파 진동장을 인가하고;상기 미세 채널의 바닥면은 초음파를 반사하는 소재로 마련되고;하부 방향으로 인가되는 초음파 진동장과 상기 미세 채널의 바닥면으로부터 반사되는 초음파 진동장이 상쇄되는 압력점이 상기 미세 채널 내부에 형성되되, 상기 미세 채널의 바닥면에 인접하게 형성되며;상기 미세입자 중 크기가 클수록 초음파 진동장에 의해 상기 압력점 방향으로 이동하고, 상기 미세입자 중 크기가 작을수록 확산 운동에 의해 상기 압력점으로부터 벗어나 상기 간극 방향으로 크기에 비례하여 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제2항에 있어서,상기 초음파 진동장 형성부는 상기 미세 유동 칩의 상기 중력 방향의 하부 측에 설치되어 상기 미세 채널의 하부에서 상부 방향으로 초음파 진동장을 인가하고;상기 미세 채널의 상부면은 초음파를 반사하지 않는 소재로 마련되며;상기 미세입자는 상부 방향으로 인가되는 초음파 진동장에 의해 상기 미세 채널의 바닥면으로부터 크기가 작은 순서로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제2항에 있어서,상기 초음파 진동장 형성부는 상기 미세 유동 칩의 상기 중력 방향의 하부 측에 설치되어 상기 미세 채널의 하부에서 상부 방향으로 초음파 진동장을 인가하고;상기 미세 채널의 바닥면은 초음파를 반사하는 소재로 마련되고;상부 방향으로 인가되는 초음파 진동장과 상기 미세 채널의 상부면으로부터 반사되는 초음파 진동장이 상쇄되는 압력점이 상기 미세 채널 내부에 형성되되, 상기 미세 채널의 바닥면으로부터 기 설정된 거리 만금 이격되어 형성되며;상기 미세입자는 크기가 클수록 초음파 진동장에 의해 상기 압력점 방향으로 이동하여 상기 압력점으로부터 크기 순으로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제1항에 있어서,상기 유체 샘플은 상기 미세입자가 포함된 입자 유체와, 상기 입자 유체의 상기 미세 채널 내에서의 유동을 유도하는 버퍼 유체를 포함하고;상기 미세 유동 칩은상기 층류 유동의 시작 측에 형성되어 상기 입자 유체 및 상기 버퍼 유체를 각각 상기 미세 채널로 투입하기 위한 제1 유입구 및 제2 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제8항에 있어서,상기 제1 플레이트부는상기 스페이서의 상기 간극 방향 일측에 부착되어 상기 스페이서의 상기 채널 형성 공간의 일측을 차단하는 제1 칩 플레이트와,상기 제1 칩 플레이트의 외측면에 부착되는 제1 프레임 플레이트를 포함하고;상기 제2 플레이트부는상기 스페이서의 상기 간극 방향 타측에 부착되어 상기 스페이서의 상기 채널 형성 공간의 타측을 차단하는 제2 칩 플레이트와,상기 제2 칩 플레이트의 외측면에 부착되는 제2 프레임 플레이트를 포함하며;상기 초음파 진동장 형성부는 상기 제1 칩 플레이트 및 제2 칩 플레이트 중 어느 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.

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제8항에 있어서,상기 미세 유동 칩은상기 미세 채널 내부의 상기 층류 유동의 시작 측에 상기 미세 채널의 폭 방향으로 압력점이 형성되도록 상기 층류 유동 방향으로 이격된 상태로 상기 제2 플레이트부에 설치되는 한 쌍의 압전 소자를 더 포함하며;상기 제1 유입구를 통해 유입되는 상기 입자 유체에 포함된 상기 미세입자는 상기 압력점을 따라 포커싱되어 상기 층류 유동을 따라 유동하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동장 기반의 장-흐름 분획 기법을 이용한 미세입자 분리장치.