Inertial microfluidics has attracted significant attention in recent years due to its superior benefits of high throughput, precise control, simplicity, and low cost. Many inertial microfluidic applications have been demonstrated for physiological sample processing, clinical diagnostics, and environmental monitoring and cleanup. In this review, we discuss the fundamental mechanisms and principles of inertial migration and Dean flow, which are the basis of inertial microfluidics, and provide basic scaling laws for designing the inertial microfluidic devices. This will allow end-users with diverse backgrounds to more easily take advantage of the inertial microfluidic technologies in a wide range of applications. A variety of recent applications are also classified according to the structure of the microchannel: straight channels and curved channels. Finally, several future perspectives of employing fluid inertia in microfluidic-based cell sorting are discussed. Inertial microfluidics is still expected to be promising in the near future with more novel designs using various shapes of cross section, sheath flows with different viscosities, or technologies that target micron and submicron bioparticles.
Most microfluidic devices such as heat sinks for cooling micro-chips, DNA chip, Lab-On-Chip, and micro pumps etc. have microchannels of various size. Therefore, the design of practical microfluidics demands detail information on flow structure inside the microchannels. However, detail velocity field measurements are rare and difficult to carry out. In addition, as the microfluidics expands, accurate understanding of microscale transport phenomena becomes very important. In this research, micro-PIV system was employed to measure the velocity fields of flow inside a micro-channel. We carried out PIV measurements for several microchannels with varying channels width, inlet and outlet shape, filters, CCD camera and ICCD camera, etc. For effective composition of micro-PIV system, first of all, it is essential to understand optics related with micro-imaging of particles and the particle dynamics encountered in micro-scale channel flows. In addition, it is necessary to find the optimal condition for given experimental environment and? micro-scale flow to be investigated. The problems encountered in measuring velocity field of micro-channel flows are discussed in this paper.
한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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pp.1472-1475
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2009
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.
A chromogenic biosensor employing microfluidics on a chip has been developed for the determination of high-density lipoprotein (HDL) cholesterol (HDL-C) in human serum. We have investigated a plain and effective method to immobilize enzymes within the microchip without chemically modifying micro-channel or technically micro-fabricating column reactor and fluid channel network. In assessing risk factors of coronary heart disease, a micro-chip system would minimize requirements of instrument and reagent handling.
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.
Due to extremely small device size and velocity scale, mixing in microchannel take place very slowly by way of molecular diffusion transport. Mixing enhancement becomes a central issue in microfluidics for biomedical and chemical applications. In this work, The optimization results and validation through experiment and fabrication. In this efficient micromixer design, it is essential to evaluate mixing efficiency with good precision. Mixing efficiency for Y-channel micromixer is measured by fluorescence intensity using LIF(Laser Induced Fluorescence) Confocal Microscope. The Y-channel micromixers are fabricated with polydimethylsiloxane(PDMS). Nile Blue A is injected into the micromixer as a fluorescence dye for measuring of fluorescence intensity by He/Ne laser. Throughout the experiments and computer simulation, accurate mixing efficiency evaluation process for a PDMS Y-channel micromixer is established.
We conducted a numerical study of AC-electroosmotic (alternating current) effect on the fluid flow and mixing in a 3-D microchannel. The microchannel used as an efficient micro-mixer is composed of a channel and a series of pairs of electrodes attached in zigzag pattern on the bottom wall. The AC electric field is applied to the electrodes so that a steady flow current takes place around the electrodes. This current is flowing across the channel and thus contributing to the mixing of the fluid within the channel. We performed numerical simulations by using a commercial code to obtain a steady flow field. This steady flow is then used in evaluation of the mixing performance via the concept of mixing index. It was found that good combination of two kinds of electrode, which gave us a good mixing, is not simple harmonic. And when the length ratio of these two kinds of electrode is 2:1, we can get the best mixing effect.
We investigate the slippage effect in a micro-channel depending on the surface characteristics; hydrophilic, hydrophobic, and super-hydrophobic wettabilities. The micro-scale grooves are fabricated on the vertical wall to make the super-hydrophobic surfaces, which enable us visualize the flow fields near walls and directly measure the slip length. Velocity profiles are measured using micro-particle image velocimetry (Micro-PIV) and compared those in the hydrophilic glass, hydrophobic PDMS, and super-hydrophobic PDMS micro-channels. To directly measure the velocity in the super-hydrophobic micro-channel, the transverse groove structures are fabricated on the vertical wall in the micro-channel. The velocity profile near the wall shows larger slip length and, if the groove structure is high and wide, the liquid meniscus forms curves into the valley so that the wavy flow is created after the grooves.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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