マイクロフルイディクスとは、動作、正確な制御、および操作を指します。これらの流体は、幾何学的にサイズが狭い範囲(通常はサブミリメートル)に制限され、その範囲内で毛細血管の浸透が質量伝達を制御します。これは、工学、物理学、化学、生化学、ナノテクノロジー、およびバイオテクノロジーを含む学際的な分野です。少量の流体を処理して多重伝送、自動化、およびハイスループットスクリーニングを実現するシステムの設計に実用的なアプリケーションがあります。マイクロ流体技術は1980年代初頭に登場し、インクジェットプリントヘッド、、シングルチップ実験室技術、マイクロ推進およびマイクロ熱技術の開発に使用されました。

一般に、マイクロ流体システムは、流体を輸送、混合、分離、またはその他の方法で処理します。さまざまなアプリケーションは、流れ抵抗やフローアクセラレータと同様に、毛細管流動調整要素の形で毛細管力を使用するパッシブ流体制御に依存しています。いくつかの用途では、外部作動装置が、媒体の方向性輸送のために追加的に使用される。たとえば、ロータリードライブは遠心力を加えてパッシブチップ上で流体を移動させます。アクティブマイクロフルイディクスとは、アクティブ(マイクロ)コンポーネント(マイクロポンプやマイクロバルブなど)を介した作動油の定義された操作を指します。マイクロポンプは、連続的に液体を供給するか、計量に使用されます。マイクロバルブは、汲み上げられた液体の方向または動きを決定します。一般に、実験室で実行されるプロセスは通常、シングルチップ上で小型化されるため、効率と移動性が向上し、cat5eと試薬の量が削減されます。

マイクロフルイディクス

表面張力、エネルギー散逸、流体抵抗などの要因がシステムを支配し始めるため、微視的スケールでの流体の動作は「大きな流体」の動作とは異なる場合があります。マイクロフルイディクスは、これらの振る舞いがどのように変化するか、そしてそれらを解決する方法、または新しい用途のためにそれらを開発する方法を研究します。

小規模(チャネルサイズは約100ナノメートルから500ミクロン)では、いくつかの興味深い、時には直感的でない機能が表示されます。特に、レイノルズ数(流体の運動量の影響と粘度の影響を比較)が非常に低くなる可能性があります。重要な結果は、流れが乱流ではなく層流になるため、並流流体が従来の意味で必ずしも混合しないことです。それらの間の分子輸送は通常、拡散によるものでなければなりません。

また、化学的および物理的特性(濃度、pH、温度、せん断力など)の高い特異性を確保して、シングルステップおよびマルチステップ反応でより均一な反応条件と高レベルの生成物を得ることができます。

マイクロ流体の流れは、幾何学的な長さのスケールによってのみ制限される必要があります-この幾何学的な制約を達成するために使用される方法と方法は、ターゲットアプリケーションに大きく依存します。従来、マイクロ流体の流れは、断面積が約10μmx10μmの閉じたチャネル内で生成されます。これらの方法にはそれぞれ、安定した流体の流れを維持するための独自の関連技術があり、これらの技術は数年前から開発されてきました。

マイクロフルイディクスの主なタイプには、オープンマイクロフルイディクス、連続フローマイクロフルイディクス、液滴ベースのマイクロフルイディクス、デジタルマイクロフルイディクス、紙ベースのマイクロフルイディクス、粒子検出マイクロフルイディクス、およびマイクロ流体支援磁気泳動が含まれます。

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