A 3D printer was used to fabricate a micro-TAS system for biomedical applications. A polymeric medical device fabrication based on a 3D printer can be performed at atmospheric conditions. A CAD- and CAM-based system is a flexible method to design medical components, and a 3D printer is a suitable device to perform this task. In this research, a 100-micron-wide fluidic channel was fabricated with a high-aspect ratio. A cross-sectional SEM image confirmed its possible usage in a micro-reactor using 3D printers. CNC-machined samples were compared to 3D printer-fabricated samples, and the advantages and disadvantages were discussed. Based on the SEM images, the surface roughness of the 3D printed reactor was not affected by wet or dry conditions due to its manufacturing principle. An aspect ratio of 5 to 1 was achievable with 100-${\mu}$ m-wide fluid channels. No melting was found, and the shape of channels was straight enough to be used for micro reactors.
We wish to develop micro-total analysis system (TAS) on a chip, and to make a trial approach to solve the important problem that is to detect ions separated by the electric field. We propose an idea, which is as for rotational motions of dipolar ions, which are affected by the ion atmosphere in outer regions. This is a new kind of the ion-sensitive field effect transistor (ISFET). We wish to develop the ISFET chips, and give more effective, fast and sensitive, capillary electrophoresis is designed in near future.
The hitherto existing gap in the field of chromatographic methods has been filled by the direct coupling of a suitable oven (TAS-oven) with TLC. The sample to be examined is heated either isothermally or linearly within the temperature gradient of $50{\sim}450^{\circ}C$. The volatile and/or thermolytically evolved substances are fractionated on the TLC-layer and subsequently chromatographed under standard conditions. Transport mechanisms from the sample to the TLC-layer, applications of the TAS-procedure and further developments are discussed. Thermofractography, developed from the TAS-procedure, is demonstrated on different groups of natural substances such as alkaloids, amino acids, nucleic acids. nucleosides, nucleotides, triglycerides and other lipids, pyrone glycosides and aglycon. Experimental work and results on the thermolysis of macromolecular natural and synthetic substances, natural polyphenols, tanning agents and leather and the possibilities of differentiating various lignins, carbohydrate and synthetic polymers are reported. Further, it is shown that classical reactions in the microgram range, e.g. zinc dust distillation, sulphur-and selenium dehydrogenation and catalytic dehydrogenation, can be coupled directly with TLC. Also described is a method which allows to investigate the gaseous compounds evolved during thermofractography in the range of up to $450^{\circ}C$. Thermal procedures coupled with TLC open up the following new possibilities for chemical microanalysis: fractionated separation of distillable and sublimable components, fractionated thermolysis and carrying out of thermal reactions in the ultra micro range.
Micro-fluidics is one of the major technologies used in developing micro-total analytical systems (${\mu}$-TAS), also known as “lab-on-a-chip”. With this technology, the analytical capabilities of room-size laboratories can be put on one small chip. In this paper, we will briefly introduce materials that can be used in micro-fluidic systems and a few modules (mixer, chamber, and sample prep. modules) for lab-on-a-chip to analyze biological samples. This is because a variety of fields have to be combined with micro-fluidic technologies in order to realize lab-on-a-chip.
This study was conducted for obtaining the optimized data to build the mixer or micro fluid device as measuring the three dimensions flow field in micro mixer. To acquire the rapid diffusion on the region of low Reynolds (Re < 100), the staggered herringbone mixer using chaotic advection was selected in this case. At first, by conducting the numerical analytical virtual experiment using CFD-ACE+, three dimensions flow field in the micro mixer was estimated As this flow field was proven using defocusing particle tracing method, the behavior of micro flow with three dimensional aspects could be analyzed. Numerical analysis and flow pattern in the micro mixer by experimental verification made to be able to analyze the chaotic advection. These can be important sources for building more optimized form. Verifying the information of three dimensional flow structure, these information can be used as the data for developing and improving the $\mu$ -TAS.
For controlling micro-flows inside a LOC (lab-on-a-chip) a syringe pump or an electronic device for EOF(electro-osmotic flow) have been used in general. However, these devices are so large and heavy that they are burdensome in the development of a portable micro-TAS (total analysis system). In this study, a new flow control system employing pressure chambers, digital switches and speed controllers was developed. This system could effectively control the micro-scale flows inside a LOC without any mechanical actuators or electronic devices We also checked the feasibility of this new control system by applying it to a LOC of micro-mixer type. Performance tests show that the developed control system has very good performance. Because the flow rate in LOC is controlled easily by throttling the speed controller, the flows in complicate microchannels network can be also controlled precisely.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제2권2호
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pp.135-143
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2004
Recently, high throughput screening for microorganisms with desired characteristics from a large heterogeneous population has become possible. Single cell separation has taken on increasing significance in recent years, and several different methods have been proposed so far. In this paper, we introduce several cell manipulation methods aiming at single cell separation and investigation. At first, methods for the separation of microorganisms are classified. Then, we introduce two different approaches, that is, (1) indirect manipulation using laser trapped microtools and (2) thermal gelation.
A miniaturized fluorescence detection system based on total internal reflection (TIR) configuration, which is applicable to detecting the presence of biological materials labeled with fluorescence dye in micro total analysis systems (${\mu}TAS$), is proposed. In conventional fluorescence testing and analysis devices, interference between the excitation light beam and the emitted light from dyes is unavoidable. This paper presents a fluorescence detection system based on TIR configuration that allows the excitation light beam and the emitted light to be spatially perpendicular to each other so as to minimize the interference where fluorescence emission is detected at the orthogonal angle to the excitation beam. We achieved the limit of detection of about 5 nmol/L with a high linearity of 0.994 over a wide range of 6-FAM mol concentration, being comparable to that in earlier studies.
This study is about how to lower the driving voltage that enables to move the micro droplet by the EWOD (Electro Wetting On Dielectric) mechanism. EWOD is well known that it is used ${\mu}-TAS$ digital micro fluidics system. As the device which is fabricated with dielectric layer between electrode and micro droplet is applied voltage, the hydrophobic surface is changed into the hydrophilic surface by electrical property. Therefore, EWOD induces the movement of micro droplet with reducing contact angle of micro droplet. The driving voltage was depended on the dielectric constant of dielectric layer, thus it can be reduced by increase of dielectric constant. Typically, very high voltage ($100V{\sim}$) is used to move the micro droplet. In previous study, we used $Ta_{2}O_{5}$ as the dielectric layer and driving voltage was 23V that reduced 24 percent compared with $SiO_2$. In this study, we used $BZN(Bi_{2}O_{3}ZnO-Nb_{2}O_{5})$ layer which had high dielectric constant. It was operated the just 12V. And micro droplet was moved within Is on 15V. It was reduced the voltage until 35 percents compare with $Ta_{2}O_{5}$ and 50 percents compare with $SiO_2$. The movement of micro droplet within 1s was achieved with BZN (ferroelectrics)just on 15V.
MEMS 기술의 향상과 함께 $\mu$-TAS(Micro Total Analysis System)가 개발 되어 의료 및 생물학 분야가 급속하게 성장했다. $\mu$-TAS의 한 분야로 Chip 위에서 소량의 sample과 반응물을 가지고 혼합공정과 분석공정이 이루어지는 LOC(Lab on a chip)에 관한 연구는 활발하게 연구되어진다. LOC는 마이크로 펌프 와 마이크로 믹서와 같은 microfluidic 장치들로 구성된다. Microfluidic 시스템의 유동이 층류 유동이므로 유체상태의 반응물들을 효율적으로 혼합하고 공급하는 것이 어렵다. 본 논문은 이송 및 혼합이 동시에 이루어지는 MHD micropump의 설계와 제작에 관해 제시하였다. 최종 개선사양은 상용 CFD 프로그램의 해석결과를 통하여 결정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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