Concentration Proportioning and Flow Behavior of Droplets by Fission and Fusion in the Overlapped Microchannel

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。