Vad är Mikrofluidik?

February 19

Mikrofluidik är tekniken för design och tillverkning av produkter som kan kanalisera mycket små vätskeflöden, i mikroliter / nanoliter intervall. En mikroliter och en nanometer är en miljon och miljarddels liter, respektive. För referens, är en droppe vatten ca 25 mikroliter.

Olika intressanta egenskaper uppstår när det handlar om så små mängder vätska. Egenskaper som ytspänning, som inte tenderar att roll när det handlar om vattenvolymer vi är vana vid, börjar dominera dynamiken på dessa skalor. Reynolds tal, som bestämmer turbulensen hos flödet, är extremt låg vid små skalor, vilket innebär att fluidflödet förblir ganska mycket laminärt. Detta gör att vissa aspekter av mikrofluidik bekvämare och förutsägbara, och andra lite mer utmanande. Till exempel kan du inte lita på turbulens att blanda ihop två flöden, utan måste förlita sig på diffusion ensam, som det cellulära maskineriet i kroppen.

System som använder mikrofluidik måste tillverkas mycket exakt. Glas är ett vanligt material, men plast och silikon är också populära medier. Traditionella litografiska tekniker kan användas för att bygga upp små kanaler på ytan av anordningar som liknar ett datorchip. Alla vätskor måste vara relativt ren och fri från partiklar som täpper upp dessa känsliga kanaler. Mikrofluidiksystem kräver kompetenta vätske fysiker för design och test.

Mikrofluidik finner tillämpningar inom biologi och kemi. DNA microarrays, som låter biologer köras samtidigt miljontals tester på ett visst protein eller gensekvens, utnyttja mikrofluidik. Kemiska separations maskiner kan använda kombinationer av centrifuger och mikroflödes marker för att analysera den kemiska sammansättningen av ett visst ämne. De kan användas för att framställa biologiska prover för testning. Eftersom de flesta mikroflödes marker har mönster som inte kan konfigureras, begränsar detta mer ambitiösa program, men forskningen är på gång för att kringgå detta.

En spännande nytt forskningsområde är integrationen av mikrofluidik med MEMS (mikroelektromekaniska system) teknik. Genom att inkludera små pumpar eller elektriska apparater på en mikrofluidik chip, kraftigt utökar den mängd olika applikationer. Framtida mikrofluidik enheter kan levereras med miljontals små grindar som låter användare manipulera flödet i komplexa och användbara sätt. Regeringen har varit intresserad av att använda mikrofluidik marker att undersöka förekomsten av biologiska och kemiska vapen.

  • Forskare använder microfluids när de kör tester på proteiner eller gensekvenser.
  • Kemiska separations maskiner kan använda kombinationer av centrifuger och mikroflödes marker.