PDMS로 제작된 열공압형 peristaltic micropump의 거동 특성 및 성능에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 PDMS와 유리 기판을 이용하여 열공압으로 구동하는 마이크로 연동 펌프를 제작하였다. 마이크로 펌프는 마이크로 히터가 설치되어 있는 세 개의 액추에이터 챔버와 마이크로 채널로 연결된 펌프 챔버, 입구부와 출구부로 구성되어 있다. 펌프의 작동 원리는 액추에이터 챔버 내부의 온도 변화에 따른 박막의 팽창 및 수축을 이용한 것으로, 박막을 연속적으로 움직여 유체를 이송하게 된다. 박막의 거동 특성을 파악하기 위하여 전압과 duty ratio에 따른 박막의 변위를 레이저 변위 측정기를 이용하여 측정하였으며, 전압과 주파수에 대한 펌프의 유량은 출구부에 연결된 모세관 내부를 지나는 유면을 현미경에 설치된 디지털 카메라로 촬영하여 거리의 차를 측정하여 계산하였다. 본 연구에서 제작한 마이크로 펌프는 실험조건 하에서 인가전압 9 V, 주파수 0.333 Hz일 때 1.19 ㎕/min의 최대 유량을 나타내었다.; A thermopneumatic peristaltic micropump for controlling micro litters of fluid is designed and fabricated from multi-stack PDMS structure on the glass substrate. The micropump consists of the three peristaltic-type actuator chambers with microheaters on the glass substrate and microchannel connecting the chambers and inlet/outlet port. In microchannel, fluid is controlled and pumped by peristaltic motion of actuation diaphragm. Actuation diaphragm can bend up and down by exploiting air expansion that is induced by increasing heater temperature. The micropump characteristics is measured as a function of applied voltage and frequency. The flow rate is determined by periodically recording the motion of fluid at the output and by computing the flow volume from length difference between consecutive records. The maximum flow rate of the micropump is found to be about 1.19 ㎕/min at 0.333 Hz for the zero hydraulic pressure difference when the three-phase input voltage is 9 V.