자성유체를 이용한 연속식 마이크로 연동 펌프 개발 = (A) Continuous Peristaltic Micropump Using Magnetic Fluid
저자
발행사항
서울 : 西江大學校 大學院, 2003
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서강대학교 대학원: 기계공학과 2003. 8
발행연도
2003
작성언어
한국어
주제어
KDC
551.11 판사항(4)
DDC
621.8 판사항(21)
발행국(도시)
서울
형태사항
ix, 60p. : 삽도 ; 26cm
일반주기명
참고문헌: p. 59-60
소장기관
본 논문에서는 고부가가치를 가진 MEMS의 의료 응용 분야 중 Lab on a chip의 핵심 기술이 되는 micropump 적용을 목적으로 기존의 구동 방식과 다른 자성 유체를 이용한 고리형 연동식 micropump를 제안하였다.
마이크로 펌프의 개발을 위해 자성유체를 이용한 초소형 구동기 실험이 선행 되었으며 그 결과를 바탕으로 연동펌프를 설계하였다. 이 연동 펌프는 고리형 미소 채널에 들어있는 자성유체를 자력으로 제어하여 미소 채널을 덮고 있는 실리콘 러버 박막을 변형시킴으로써 유체가 들어있는 또 다른 채널에 구동력을 발생시킨다. 펌프는 웨이퍼를 양면 얼라인 하여 박막을 생성하는 간단한 공정으로 희생층의 공정 없이 쉽게 제작 되었다. 따라서 복잡한 기계적인 구동 부분이 없으며 자성유체를 이용하므로 고체 구조물을 통해 구동력을 얻는 다른 방식에 비해 신뢰성 및 내구성을 보장할 수 있다. 또한 여러 개의 cavity의 시퀀스 구동인 기존의 연동펌프와는 다른 연속식 연동 구동으로써 더 뛰어난 정류효율을 얻을 수 있다. 자성유체의 제어를 위해 초소형 영구자석과 스테핑모터를 이용하므로 펌프의 유동량 및 속도를 제어할 수 있으며 저전력으로 구동이 가능하고 열의 발생이 적다는 장점이 있다.
자성유체에 의해 변형된 박막의 밸브 역할 수행이 가능하다는 실험 결과가 나왔으며 유체 이송 실험 결과 스테핑 모터의 회전속도가 4rpm 에서 2.8㎕/min 의 이송 능력을 8rpm에서는 3.8㎕/min의 이송 능력을 보였다. 이송 효율은 예상에 미치지 못했으나 새로운 형태로 고안되어 최초로 제작한 마이크로 펌프로 유체 이송이 가능했다는 점에 큰 가치를 둘 수 있을 것이다.
This paper proposes a new design of peristaltic MF micropump for the purpose of applications of 'Lab on a chip' which is the core technology of the medical & biological fields.
In this device magnetic fluids are gathered in the round-shaped channels by magnetic force, which is applied by the external permanent magnet. The concentrated MF lump can deform the silicone rubber diaphragm and then deformed diaphragm pushed the fluids in the other microchannel. The Micropump was fabricated by general ICP RIE process on the both side of Silicon substrate without sacrificial layer. It has no complicated moving-part and uses fluids as a driving source, so we can guarantee more reliability and durability than the other style micropumps. The driving method of our 'continuous peristaltic' micropump is different from those using cavity sequence and brings out significant improvements in the performance.
Furthermore, it can not only pump in forward and backward directions, but also can control flow rate by adjusting the external permanent magnet. This MF lump also serves as valves if the stepping motor of micropump is stopped. From the result of experiments, the maximum flow rate was 2.8㎕/min at 4rpm and 3.8㎕/min at 8rpm.
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