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마이크로유체시스템에서 동전기적 혼합

전문가 제언: ○ 마이크로유체 개발에서 동전기학의 응용은 지난 10년간 널리 인기가 있었다. 동전기적 장치는 일반적으로 외부의 기계적 가동부분이 필요 없고 작은 배터리로 동력 공급을 대체해서 휴대할 수 있게 한다. 그래서 동전기 기반 마이크로유체 시스템은 생화학 분석에 사용하기 위한 랩-온-어-칩(LOC)이나 마이크로종합분석시스템(TAS) 개발에 실용적인 도구로 사용할 수 있다.

○ 분석용 혼합 및 시약은 LOC를 실현시키는데 있어서 중요한 단계이다. 이 단계는 마이크로스케일 장치에서 낮은 레이놀즈수의 유동으로 인해서 어렵다. 그래서 마이크로혼합을 강화하기 위한 여러 계획들이 과거에 제안되었다. 이 해설논문은 유전체의 전기습윤(EWOD), 유전전기영동(DEP) 및 전기삼투(EO)를 포함한 DC 및 AC 동전기학에 근거한 마이크로혼합계획에서 최근의 발전을 설명하고 있다.

– 이들 동전기학 기반 혼합 접근법은 본질적으로 활동적이거나 수동적으로 구분된다. 활동적 혼합기는 혼합을 수행하기 위하여 시간의존(AC 또는 DC 장 전환) 또는 시간 독립적(DC 장)인 외부 전기장을 사용한다. 수동적 혼합기는 기하학적 위상과 표면 성질, 또는 동전기학적 불안정 유동에 의해서 DC 장에서 혼합을 수행한다.

○ 무질서한 혼합은 어떤 방법으로 달성될 수 있고 큰 Peclet수 영역에서 혼합하는데 도움이 된다. 이 리뷰는 LOC 사용자나 동전기 기반 기술의 연구자에게 마이크로종합분석시스템분야 응용을 위한 가장 유리한 혼합계획 선택을 제공한다.

○ 수동 마이크로혼합기는 외부 에너지를 필요로 하지 않고 혼합 과정은 확산 또는 무질서한 이류에만 의존한다. 능동 마이크로혼합기는 혼합 과정을 위하여 동전기학, 음향학, 자기유체역학 등의 외부로부터 에너지 입력을 사용한다. 마이크로 혼합기를 포함한 마이크로 펌프 및 마이크로 밸브기술은 생명과학과 분석과학에 상당한 영향을 줄 진정한 집적 마이크로유체 칩의 출현에 큰 역할을 할 것이다.

저자: Chih-Chang Chang, Ruey-Jen Yang
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