The microfluidics channel were fabricated using thermal roll-imprinting process on plastic substrates. As rollimprinting surface is heated directly at $100^{\circ}C$ and printing process proceed 380/400 kgf pressure, we fabricated microfluidic patterns separated line of $40.04{\mu}m$, serpentine line of $113.89{\mu}m$ and depth of imprint pattern is $15.35{\mu}m$, it means to get fine pattern has more than 70% imprint rate in designed mask.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.1
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pp.137-141
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2008
Biochip, which implements bioanalytical process on a tiny surface, is one of candidates for medical diagnosis, drug screening, and molecular sensing. In general, a type of biochip based on microfluidics is composed of microcomponents including microchannel, pump, and valve, which require complicated processes. In this study, gray-scale photolithography(GSPL) was applied to fabricate a biochip with multiple layers. A mould for casting PDMS(polydimethylsiloxane) channel, was fabricated using GSPL. A gray-photomask was prepared by printing gray patterns on a high-quality glossy paper followed by photoreducing by 10:1 onto the photo-film. The formation of multiple layers was studied according to the change of gray level of pattern and the developing time. A biochip composed of a weir(multiple layer structure) and a reaction chamber in a single microchannel was fabricated in a glass plate. Finally, we investigated the application of biochip to antigen-antibody reaction by packing the microbead coated with antibody.
Chang, Jong-Hyeon;Kim, Dong-Sik;Pak, James Jung-Ho
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.6
no.3
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pp.402-407
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2011
The current paper describes a simpler ground-type, single-plate electrowetting configuration for droplet transport in digital microfluidics without performance degradation. The simplified fabrication process is achieved with two photolithography steps. The first step simultaneously patterns both a control electrode array and a reference electrode on a substrate. The second step patterns a dielectric layer at the top to expose the reference electrode for grounding the liquid droplet. In the experiment, a $5{\mu}m$ thick photo-imageable polyimide, with a 3.3 dielectric constant, is used as the dielectric layer. A 10 nm Teflon-AF is coated to obtain a hydrophobic surface with a high water advancing angle of $116^{\circ}$ and a small contact angle hysteresis of $5^{\circ}$. The droplet movement of 1 mM methylene blue on this simplified device is successfully demonstrated at control voltages above the required 45 V to overcome the contact angle hysteresis.
Electrocoalescence is an active technique in petroleum industry, formation of raindrop in cloud, and digital microfluidics. In the present work, electrocoalescence of two droplets under the constant electric potential in air was studied. Through this experiment, we found that the electrocoalescence process could be divided three phases; deformation, formation of liquid bridge, and merging. And the condition for formation of liquid bridge between two droplets was obtained. For the connection of experimental result in constant potential condition with general case in constant charge condition, relationship of charge and potential difference was deduced by numerical computation. In high electric potential case, flat interfaces after recoiling were observed. It was interpreted through a numerical simulation of electric field.
The control of microstructure is critical for the porous fuel particles used for infiltrating actinide nuclides. This study concerns the effect of heating processes on properties and microstructure of the fuel particles. The uniform gel precursor beads were synthesized by a microfluidic sol-gel process and then the porous $CeO_2$ microspheres, as a surrogate for the ceramic nuclear fuel particles, were obtained by heating treatment of the gel precursors. The fabricated $CeO_2$ microspheres have a narrow size distribution and good sphericity due to the feature of microfluidics. The effects of heating processes parameters, such as heating mode and peak temperatures on the properties of microspheres were studied in detail. An optimized heating mode and the peak temperature of $650^{\circ}C$ were selected to produce porous $CeO_2$ microspheres. The optimized heating mode can avoid the appearance of broken or crack microspheres in the heating process, and as-prepared porous microspheres were of suitable pore size distribution and pore volume for loading minor actinide (MA) solution by an infiltration method that is used for fabrication of MA-bearing nuclear fuel beads. After the infiltration process, $1000^{\circ}C$ was selected as the final temperature to improve the compressive strength of microspheres.
Munir, Ahsan;Zhu, Zanzan;Wang, Jianlong;Zhou, H. Susan
Smart Structures and Systems
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v.12
no.1
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pp.1-22
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2013
Magnetic nanoparticle based bioseparation in microfluidics is a multiphysics phenomenon that involves interplay of various parameters. The ability to understand the dynamics of these parameters is a prerequisite for designing and developing more efficient magnetic cell/bio-particle separation systems. Therefore, in this work proof-of-concept experiments are combined with advanced numerical simulation to design and optimize the capturing process of magnetic nanoparticles responsible for efficient microfluidic bioseparation. A low cost generic microfluidic platform was developed using a novel micromolding method that can be done without a clean room techniques and at much lower cost and time. Parametric analysis using both experiments and theoretical predictions were performed. It was found that flow rate and magnetic field strength greatly influence the transport of magnetic nanoparticles in the microchannel and control the capturing efficiency. The results from mathematical model agree very well with experiments. The model further demonstrated that a 12% increase in capturing efficiency can be achieved by introducing of iron-grooved bar in the microfluidic setup that resulted in increase in magnetic field gradient. The numerical simulations were helpful in testing and optimizing key design parameters. Overall, this work demonstrated that a simple low cost experimental proof-of-concept setup can be synchronized with advanced numerical simulation not only to enhance the functional performance of magneto-fluidic capturing systems but also to efficiently design and develop microfluidic bioseparation systems for biomedical applications.
Kim, Kanghyun;Kim, Jong Hyun;Nam, Hyoryung;Kim, Suhyeon;Lim, Geunbae
Journal of Sensor Science and Technology
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v.30
no.3
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pp.170-174
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2021
As the rising attention to the medical and healthcare issue, Bio-MEMS (Micro electro mechanical systems) platform such as bio sensor, cell culture system, and microfluidics device has been studied extensively. Bio-MEMS platform mostly has high resolution structure made by biocompatible material such as polydimethylsiloxane (PDMS). In addition, three dimension structure has been applied to the bio-MEMS. Lithography can be used to fabricate complex structure by multiple process, however, non-rectangular cross section can be implemented by introducing optical apparatus to lithography technic. X-ray lithography can be used even for sub-micron scale. Here in, we demonstrated lines with round shape cross section using the tilted gold absorber which was deposited on the oblique structure as the X-ray mask. This structure was used as a mold for PDMS. Molded PDMS was applied to the cell culture platform. Moreover, molded PDMS was bonded to flat PDMS to utilize to the sub-micro channel. This work has potential to the large area bio-MEMS.
Emotion is composed of various feelings such as pleasure, sorrow, comfortability, and so on. The complicated process of the measurement has long been recognized as a major hindrance for the studies of emotion. Previously, individuals' emotion has mainly been measured by means of self-report, interview, EEG (electroencephalogram), ECG (electrocardiogram), EOG (electroculography), and body temperature. With thanks to nano/micro technologies, the possibility in the development of emotion-on-a-chip (EOC) has begun to be proposed. EOC will make it possible to analyze one's psychological status by taking a drop of blood. Discovery of emotional biomarkers in body fluids, understanding of the correlation between those biomarkers and the results from brain science are prerequisites to validate the EOC technology. In this paper, paper microfluidics are introduced as a good candidate for the EOC. As paper microfluidics is cost-effective and easy to use it is expected to be a useful device for the emotion measurement. We present the design and fabrication process for the simple paper-based microfluidic device and discuss the possible application in the field of measuring the human emotion.
Electrowetting is a versatile tool to handle tiny droplets and forms a backbone of digital microfluidics. Numerical analysis is necessary to fully understand the dynamics of electrowetting, especially in designing electrowetting-based devices, such as liquid lenses and reflective displays. We developed a numerical method to analyze the general contact-line problems, incorporating dynamic contact angle models. The method is based on the conservative level set method to capture the interface of two fluids without loss of mass. We applied the method to the analysis of spreading process of a sessile droplet for step input voltages and oscillation of the droplet for alternating input voltages in electrowetting. The result was compared with experimental data. It is shown that contact line friction significantly affects the contact line motion and the oscillation amplitude. The pinning process of contact line was well represented by including the hysteresis effect in the contact angle models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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