- 學位論文
應用微液珠於十字交疊流道內流場行為進行濃度調配
Concentration Proportioning and Flow Behavior of Droplets by Fission and Fusion in the Overlapped Microchannel
摘要
本研究以micro-PIV分析液珠於流道中的流場行為，並探討液珠於十字交疊流道中的切割及融合行為，進行高通量液珠濃度調配。本研究之成果將可高通量產生多種濃度之液珠，並應用於細胞對藥物反應之檢測。 本研究調整連續相與分散相之黏性比比流量比，探討不同操作條件對液珠內部流場以及傳輸行為的影響，以做為液珠濃度調控設計之參考。在固定分散相及連續相黏性比時，降低分散相及連續相流量比將使液珠內部速度場增強；固定分散相及連續相流量比時，減少分散相及連續相黏性比將使得液珠內部渦度及環流量增大。在調配濃度方面，本研究所設計之流道可對液珠進行三階段的操控：首先利用T型流道生成液珠，並經過分岔流道加速；接著在兩流道的十字交疊流處，因流速差而改變流場分布，進而使液珠轉向，分割出不同大小的液珠；最後利用漸擴/漸縮流道將各自經過分割的液珠進行融合。此設計可使不同大小的藥物液珠與緩衝液液珠融合，達到含有目標藥物濃度之液珠。本研究最終可調控出原始濃度的28%~72%範圍內之液珠。 本研究以micro-PIV得到液珠內部流場資訊，並將其應用於液珠濃度之調控，未來可更深入探討十字交疊流道之流場變化機制，並將此研究成果應用於生醫與製藥等領域，將有助於減少浪費昂貴的試劑，以及高通量快速生成所需的濃度比例，若有多種濃度配比需求，則依需求調整流率以快速改變產生液珠之濃度。
參考文獻
45. 方偉峰, Fang WF, Yang JT, Yeh MK 微生化反應器之研發與物種速度暨濃度場之同步診測.
46. 吳楚翔 (2010) 蜿蜒型流道之三維速度場與濃度場同步量測分析機械工程學研究所 國立臺灣大學, 台北市, pp. 94.
47. 徐靖雯 (2013) DNA濃縮暨分離之液珠式微流體晶片機械工程學研究所 國立臺灣大學, 台北市, pp. 81.
1. Anna SL, Bontoux N, Stone HA (2003) Formation of dispersions using “flow focusing” in microchannels. Applied Physics Letters 82: 364-366
2. Aristotle GK, Dimitris SM, Sokrates T (1999) Microscope PIV for velocity-field measurement of particle suspensions flowing inside glass capillaries. Measurement Science and Technology 10: 1037