Mikrofluidika se týká chování, přesného řízení a manipulace s tekutinami, které jsou geometricky omezeny na malé měřítko (obvykle submilimetrové), v němž povrchové síly převažují nad objemovými. Jedná se o multidisciplinární obor, který zahrnuje inženýrství, fyziku, chemii, biochemii, nanotechnologii a biotechnologii. Má praktické využití při navrhování systémů, které zpracovávají malé objemy tekutin za účelem dosažení multiplexování, automatizace a vysoce výkonného screeningu. Mikrofluidika se objevila na počátku 80. let 20. století a používá se při vývoji inkoustových tiskových hlav, DNA čipů, technologie laboratoře na čipu, mikropohonu a mikrotermických technologií.
Obvykle mikro znamená jednu z následujících vlastností: Malé objemy (μL, nL, pL, fL). Malá velikost Nízká spotřeba energie Mikrodoménové efekty
Mikrofluidní systémy obvykle transportují, míchají, oddělují nebo jinak zpracovávají tekutiny. Různé aplikace se spoléhají na pasivní řízení tekutin pomocí kapilárních sil v podobě kapilárních prvků modifikujících proudění, podobných rezistorům a urychlovačům proudění. V některých aplikacích se k usměrněnému transportu média navíc používají externí ovládací prostředky. Příkladem jsou rotační pohony uplatňující odstředivé síly pro dopravu tekutiny na pasivních čipech. Aktivní mikrofluidika se týká definované manipulace s pracovní tekutinou pomocí aktivních (mikro) komponent, jako jsou mikropumpy nebo mikrozávory. Mikročerpadla přivádějí kapaliny kontinuálním způsobem nebo se používají k dávkování. Mikroventily určují směr proudění nebo způsob pohybu čerpaných kapalin. Procesy běžně prováděné v laboratoři jsou často miniaturizovány na jeden čip, což zvyšuje účinnost a mobilitu a snižuje objemy vzorků a činidel.
Chování kapalin v mikroměřítku
Chování kapalin v mikroměřítku se může lišit od "makrofluidního" chování tím, že v systému začínají převládat faktory, jako je povrchové napětí, rozptyl energie a odpor kapaliny. Mikrofluidika studuje, jak se tyto faktory mění a jak je lze obejít nebo využít k novým účelům.
V malých měřítkách (velikost kanálků přibližně 100 nanometrů až 500 mikrometrů) se objevují některé zajímavé a někdy neintuitivní vlastnosti. Zejména Reynoldsovo číslo (které porovnává vliv hybnosti kapaliny s vlivem viskozity) může být velmi nízké. Klíčovým důsledkem je, že se souběžně proudící kapaliny nemusí nutně mísit v tradičním smyslu, protože proudění se stává spíše laminárním než turbulentním; molekulární transport mezi nimi musí často probíhat difuzí.
Lze také zajistit vysokou specifičnost chemických a fyzikálních vlastností (koncentrace, pH, teplota, smyková síla atd.), což vede k jednotnějším reakčním podmínkám a vyšší kvalitě produktů v jedno- i vícestupňových reakcích.
Odkazy
Reference
Externí odkazy
Kategorie:Integrované obvody Kategorie:Nanotechnologie Kategorie:Biomedicínské inženýrství Kategorie:Bioinformatika