Development and analysis of the microfluidic gradient device
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정봉근
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000062821
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
We developed a simple multi-layer microfluidic gradient generator to create molecular gradients on the centimeter scale with a wide range of flow rates. To create the concentration gradients, a main channel (MC) was orthogonally intersected with vertical side microchannel (SC) in a multi-layer microfluidic device. Through sequential dilution from the SC, a spatial gradient was generated in the MC. Two theoretical models were created to assist in the design of the multi-layer microfluidic gradient generator and to compare its performance against a single layer equivalent. A first mass balance model was used to predict the steady state concentrations reached, while a second computational fluid dynamic (CFD) model was employed to predict spatial development of the gradient by considering convective as well as diffusive mass transport. Furthermore, the theoretical simulations were verified through experiments to create molecular gradients in a multi-layer microfluidic gradient generator.
more초록/요약
농도 구배를 형성하기 위하여 다층 형태의 단순한 구조를 가진 미세유체칩을 개발하였다. 2층으로 이루어진 구조에서 주 채널 (Main Channel, MC) 과 측면 마이크로 채널 (Side Channel, SC) 이 교차하여 SC의 샘플과 MC의 완충용액이 순차적으로 혼합하며 MC에서 3차원적으로 농도 구배가 형성되도록 설계하였다. 단층 및 다층 구조의 칩의 농도 구배의 형성을 최적화하기 위하여 대류 및 확산 물질 전달을 고려하여 전산 유체 역학 (CFD) 모델을 사용하였다. 또한, CFD 모델을 통해 최적화된 미세유체채널과 구조를 바탕으로 다층 구조 농도 구배 미세유체칩을 제작하였으며, 실험을 통해 안정적으로 농도 구배를 형성하는 것을 확인하였다. 따라서, 이러한 다층 구조 미세유체칩을 이용하여 기계, 화학, 생물학 등 다양한 분야에서 응용할 수 있다.
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