• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제52권10호
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• pp.487-491
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• 2003

The low-cost, simple structured micropump which is actuated by piezoelectric-discs, is fabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) and the performances of the micropump, such as pump rate and backpressure, are characterized. The PDMS micropump with diffusers instead of passive check valves as a flow-rectifying element was fabricated. The deflection of glass diaphragm measured by atomic force microscope (AFM) is about 0.4$\mu\textrm{m}$ when applying a 150V square wave voltage at 300Hz across a 300${\mu}\ell$ thick piezoelectric disc. While the square wave driving voltage is applied to the piezoelectric disc of the actuator, the flow rate is measured by fluid displacement variation of the outlet tube. The flow rate of micropump increases with enhancing the applied voltage due to the increase of diaphragm deflection. The flow rate and the backpressure of the micropump with diffusers are about 32.9${\mu}\ell$/min and 173Pa respectively for the above mentioned deflection conditions.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제53권6호
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• pp.342-346
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• 2004

A thermopneumatic-actuated polydimethylsiloxane (PDMS) micropump has been fabricated and their properties are characterized. The diffusers are used as a flow-rectifying element instead of passive check valves. The advantages of the proposed microvalve are of the low cost fabrication process and the transparent optical property using PDMS and indium tin oxide (ITO) glass. We presented the PDMS micropump that is easily integrated with the in-channel PDMS microvalves on the same substrate. The flowrate of the micropump increases linearly as the applied pulse voltage to the ITO heater increases. The fabricated ITO heater resistance is 6.54k$\Omega$. The peak of the flow rate is observed at the duty ratio of 10% for the applied pulse voltage of 55V at 6Hz and the maximum flow rate of 78nl/min is measured.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권2호
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• pp.649-654
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• 2005

This paper presents fabrication and drive test of a peristaltic PDMS micropump actuated by the thermopneumatic force. The micropump consists of the three peristaltic-type actuator chambers with microheaters on the glass substrate and a microchannel connecting the chambers and the inlet/outlet port. The micropump is fabricated by the spin-coating process, the two-step curing process, the JSR (negative PR) molding process, and etc. The diameter and the thickness of the actuator diaphragm are 2.5 mm and $30{\mu}m$, respectively. The meniscus motion in the capillary tube is observed with a video camera and the flow rate of the micro pump is calculated through the frame analysis of the recorded video data. The maximum flow rate of the micropump is about $0.36\;{\mu}L/sec$ at 2 Hz for the zero hydraulic pressure difference when the 3-phase input voltage is 20 V.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1926-1928
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• 2003

The low-cost, simple structured micropump which is actuated by piezoelectricdiscs, is fabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) and the performances of the micropump, such as pump rate and backward pressure, are characterized. The PDMS micropump with diffusers instead of passive check valves as a flow-rectifying element was fabricated. While the square wave driving voltage is applied to the piezoelectric disc of the actuator, the flow rate is measured by fluid displacement variation of the outlet tube. The flow rate of micropump increases with enhancing the applied voltage due to the increase of diaphragm deflection. The flow rate and the backward pressure of the micropump with diffusers are about $32.9{\mu}{\el}$/min and 173Pa respectively for the above mentioned deflection conditions.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.116-118
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• 2005

열공압 방식으로 동작하는 마이크로 펌프와 밸브가 집적된 (polydimethylsiloxane)PDMS 미 세 유체 시스템을 제작하였다. 본 실험에서 제안한 미세 유체 시스템은 PDMS 마이크로 채널, PDMS membrane, 열공압 챔버, indium tin oxide(ITO) 히터로 구성되어 있다. 마이크로 펌프의 경우 가해주는 펄스 전압의 변화를 통해 유속을 최적화 하였고 마이크로 밸브의 경우 가해주는 직류 전압을 변화시켜 유체의 흐름을 제어할 수 있었다. 미세 유체 시스템의 최적화된 조건은 마이크로 펌프의 경우 duty 4%와 주파수 4Hz에서 최대 pumping rate을 나타냈고 그때의 pumping rate 68nl/min이었다. 마이크로 밸브의 유체를 closing 전력은 450mW이었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제55권2호
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• pp.88-92
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• 2006

We present a microfluidic system with microvalves and a micropump that are easily integrated on the same substrate using the same fabrication process. The fabricated microfluidic system is suitable for use as a disposable device and its characteristics are optimized for use as a micro chemical analysis system (micro-TAS) and lab-on-a-chip. The system is realized by means of a polydimethylsiloxane (PDMS)-glass chip and an indium tin oxide (ITO) heater. We demonstrate the integration of the micropump and microvalves using a new thermopneumatic-actuated PDMS-based microfluidic system. A maximum pumping rate of about 730 nl/min is observed at. a duty ratio of 1 $\%$ and a frequency of 2 Hz with a fixed power of 500 mW. The measured power at flow cut-off is 500 mW for the microvalve whose channel width, depth and membrane thickness were 400 $\mu$m, 110 $\mu$m, and 320 $\mu$m, respectively.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권1호
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• pp.7-13
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• 2008

본 논문에서는 유한요소법을 기반으로 한 소프트웨어 COMSOL Multiphysics를 이용하여 압전 복합재료 작동기를 이용하여 제작한 무밸브 마이크로펌프의 성능을 연구하였다. 압전 마이크로펌프는 4층의 경량 압전 복합재료 작동기, PDMS으로 된 챔버와 2개의 디퓨저로 이루어졌다. 시뮬레이션에서는 압전 재료 영역, 구조 영역과 유체 영역을 완전 연성하여 해를 계산하였다. 물을 유체로 사용하였으며, 유량을 마이크로펌프의 구조적 파라미터에 대하여 계산하였다. 이 연구에 기초하여 보다 성능이 좋은 마이크로펌프를 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권4호
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• pp.302-307
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• 2007

본 연구에서는 이온성 폴리머-금속 복합재료 (IPMC) 작동기를 사용한 플랩 밸브 마이크로 펌프의 설계, 제작 및 실험적 특성 규명을 수행하였다. 나피온/실리케이트 층과 나피온/실리카 나노복합재료를 기반으로 한 다층형 IPMC를 마이크로 펌프의 작동층으로 사용하였다. 마이크로 펌프의 핵심 요소인 IPMC 다이아프램의 주위를 유연한 폴리디메틸실옥산(PDMS)을 사용하여 지지하도록 함으로써 상당히 큰 작동 변위를 내도록 설계하였다. 이렇게 개발된 마이크로 펌프의 크기는 $20{\times}20{\times}5$ ${mm}^3$ 이고, 최대 유량은 760 l/min, 최대 배압은 1.5 kPa이었다. 본 연구에서 개발한 마이크로 펌프는 간단하고 효율적인 설계를 수행하여 제작이 용이할 뿐 아니라, 동작 전압이 1-3V라는 장점이 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2374-2376
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• 2005

본 연구에서 제안한 microfluidic system은 열공압 방식으로 구동되고 indium tin oxide (ITO) 및 polydimethylsiloxane(PDMS)로 제작하여 공정이 간단하고 비용이 저렴하여 일회용으로 사용이 가능하며 투명한 장점을 갖는다. 또한 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 동일한 공정으로 제작하였다. 제안된 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 같은 기판 위에 쉽게 집적하여 제작할 수 있다. 마이크로 펌프의 pumping rate는 인가 펄스 전압의 주파수와 duty비를 변화시켜 최적화하였다. Duty 비가 1%이고 주파수가 2 Hz일 때 최대 pumping rate를 보였으며 이때 pumping rate는 26.18nl/min이였다. 마이크로 밸브는 ITO 히터에 전력을 인가함으로서 유량의 on/off 제어가 잘 됨을 확인할 수 있었고 유체를 closing하기 위해 필요한 전력은 100mW이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1458-1459
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• 2008

미세 유체 제어 시스템 (마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 채널, 마이크로 믹서 등)의 집적은 화학 및 바이오 유체를 제어하는 Lab-on-a-chip 의 일부분으로서 사용되며 이러한 시스템의 집적은 Lab-on-a-chip 개발을 위해 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이러한 microchip을 구현하기 위해서 초미세 유체 제어 소자인 마이크로 펌프와 마이크로 밸브를 같은 기판 위에 Polydimethylsiloxane (PDMS)와 indium tin oxade (ITO)를 사용하여 집적하였다. 그리고 밸브의 반복 작동 시 계속적인 유량의 감소를 줄이기 위해 PDMS 의 혼합비를 달리하여 PDMS membrane 의 기계적 특성을 강화시켰다.