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Mikrofluidik: Wie kann Mikrofluidik den COVID19-Impfstoff beschleunigen?
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eBook535 Seiten3 Stunden

Mikrofluidik: Wie kann Mikrofluidik den COVID19-Impfstoff beschleunigen?

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Über dieses E-Book

Was ist Mikrofluidik


Mikrofluidik bezieht sich auf das Verhalten, die präzise Steuerung und Manipulation von Flüssigkeiten, die geometrisch auf einen kleinen Maßstab beschränkt sind, bei dem Oberflächenkräfte volumetrische Kräfte dominieren. Es ist ein multidisziplinäres Gebiet, das Ingenieurwissenschaften, Physik, Chemie, Biochemie, Nanotechnologie und Biotechnologie umfasst. Es hat praktische Anwendungen beim Design von Systemen, die geringe Flüssigkeitsvolumina verarbeiten, um Multiplexing, Automatisierung und Screening mit hohem Durchsatz zu erreichen. Mikrofluidik entstand Anfang der 1980er Jahre und wird bei der Entwicklung von Tintenstrahldruckköpfen, DNA-Chips, Lab-on-a-Chip-Technologie, Mikroantrieb und mikrothermischen Technologien eingesetzt.


So profitieren Sie


(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:


Kapitel 1: Mikrofluidik


Kapitel 2: Tröpfchenbasierte Mikrofluidik


Kapitel 3: Digitale Mikrofluidik


Kapitel 4: Papierbasierte Mikrofluidik


Kapitel 5: Mikrofluidische Zellkultur


Kapitel 6: Elektroosmotische Pumpe


Kapitel 7: Materialwissenschaft


(II) Beantwortung der öffentlichen Top-Fragen zur Mikrofluidik.


(III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz von Mikrofluidik in vielen Bereichen.


(IV) 17 Anhänge zur kurzen Erläuterung von 266 neuen Technologien in jeder Branche, um ein umfassendes 360-Grad-Verständnis der Mikrofluidik-Technologien zu erhalten.


Für wen dieses Buch ist


Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und diejenigen, die über grundlegendes Wissen oder Informationen für jede Art von Mikrofluidik hinausgehen möchten.

SpracheDeutsch
Erscheinungsdatum27. Jan. 2022
Mikrofluidik: Wie kann Mikrofluidik den COVID19-Impfstoff beschleunigen?

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    Buchvorschau

    Mikrofluidik - Fouad Sabry

    Andere Bücher von The Author

    1 - Plasmaantrieb

    2 - Impuls-Detonationsmotor

    3 - Agrarrobotik

    4 - Geschlossene ökologische Systeme

    5 - Kultiviertes Fleisch

    6 - Vertikale Landwirtschaft

    7 - Autonome Fahrzeuge

    8 - Autonome Drohnen

    9 - Autonome Robotik

    10 - Autonome Waffen

    11 - Arcologie

    12 - 4D-Druck

    13 - Kuppelstadt

    14 - Verteiltes Ledger

    15 - Digitale Währung

    16 - Dezentrale Finanzierung

    17 - Intelligente Maschinen

    18 - Aerogel

    19 - Amorphes Metall

    20 - Biokunststoff

    21 - Leitfähiges Polymer

    22 - Kryogene Behandlung

    23 - Dynamische Rüstung

    24 - Fulleren

    25 - Graphen

    26 - Labor auf einem Chip

    27 - Hochtemperatur-Supraleitung

    28 - Magnetische Nanopartikel

    29 - Magnetorheologische Flüssigkeit

    30 - Mikrofluidik

    31 - Suprafluidität

    32 - Metamaterial

    33 - Metallschaum

    34 - Multifunktionsstruktur

    35 - Nanomaterialien

    36 - Programmierbare Materie

    37 - Quantenpunkt

    38 - Silicän

    39 - Superlegierung

    40 - Synthetischer Diamant

    41 - Zeitkristall

    42 - Transluzenter Beton

    43 - Gehirn-Computer-Schnittstelle

    44 - Schwarmintelligenz

    Serie von The Author

    Neue Technologien in der Luft- und Raumfahrt

    1 - Plasmaantrieb

    2 - Impuls-Detonationsmotor

    Neue Technologien in der Landwirtschaft

    1 - Agrarrobotik

    2 - Geschlossene ökologische Systeme

    3 - Kultiviertes Fleisch

    4 - Vertikale Landwirtschaft

    Neue Technologien für autonome Dinge

    1 - Autonome Fahrzeuge

    2 - Autonome Drohnen

    3 - Autonome Robotik

    4 - Autonome Waffen

    Neue Technologien im Bauwesen

    1 - Arcologie

    2 - 4D-Druck

    3 - Gewölbte Stadt

    Neue Technologien im Finanzwesen

    1 - Verteiltes Ledger

    2 - Digitale Währung

    3 - Dezentrale Finanzierung

    Neue Technologien in der Informationstechnologie

    1 - Intelligente Maschinen

    Neue Technologien in den Materialwissenschaften

    1 - Aerogel

    2 - Amorphes Metall

    3 - Biokunststoff

    4 - Leitfähiges Polymer

    5 - Kryogene Behandlung

    6 - Dynamische Rüstung

    7 - Fulleren

    8 - Graphen

    9 - Labor auf einem Chip

    10 - Hochtemperatur-Supraleitung

    11 - Magnetische Nanopartikel

    12 - Magnetorheologische Flüssigkeit

    13 - Mikrofluidik

    14 - Suprafluidität

    15 - Metamaterial

    16 - Metallschaum

    17 - Multifunktionsstruktur

    18 - Nanomaterialien

    19 - Programmierbare Materie

    20 - Quantenpunkt

    21 - Silicän

    22 - Superlegierung

    23 - Synthetischer Diamant

    24 - Zeitkristall

    25 - Transluzenter Beton

    Neue Technologien in den Neurowissenschaften

    1 - Gehirn-Computer-Schnittstelle

    Neue Technologien in der Robotik

    1 - Schwarmintelligenz

    Eine Milliarde Sachkundige

    Mikrofluidik

    Wie kann die Mikrofluidik den COVID19-Impfstoff beschleunigen?

    Fouad Sabry

    Urheberrecht

    Microfluidics Copyright © 2021 von Fouad Sabry. Alle Rechte vorbehalten.

    Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form oder durch elektronische oder mechanische Mittel, einschließlich Informationsspeicher- und -abrufsysteme, ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert werden. Die einzige Ausnahme ist von einem Rezensenten, der kurze Auszüge in einer Rezension zitieren kann.

    Cover entworfen von Fouad Sabry.

    Dieses Buch ist ein Werk der Fiktion. Namen, Charaktere, Orte und Ereignisse sind entweder Produkte der Phantasie des Autors oder werden fiktiv verwendet. Jede Ähnlichkeit mit tatsächlichen Personen, lebenden oder toten, Ereignissen oder Orten ist völlig zufällig.

    Bonus

    Sie können eine E-Mail an 1BKOfficial.Org+Microfluidics@gmail.com mit der Betreffzeile Mikrofluidik: Wie kann Mikrofluidik den COVID19-Impfstoff beschleunigen? senden und Sie erhalten eine E-Mail, die die ersten Kapitel dieses Buches enthält.

    Fouad Sabry

    Besuchen Sie die 1BK-Website unter

    www.1BKOfficial.org

    Vorwort

    Warum habe ich dieses Buch geschrieben?

    Die Geschichte des Schreibens dieses Buches begann 1989, als ich Schüler der Secondary School of Advanced Students war.

    Es ist bemerkenswert wie die MINT-Schulen (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik), die jetzt in vielen fortgeschrittenen Ländern verfügbar sind.

    MINT ist ein Lehrplan, der auf der Idee basiert, Schüler in vier spezifischen Disziplinen - Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik - in einem interdisziplinären und angewandten Ansatz auszubilden. Dieser Begriff wird typischerweise verwendet, um eine Bildungspolitik oder eine Lehrplanwahl in Schulen anzugehen. Es hat Auswirkungen auf die Personalentwicklung, nationale Sicherheitsbedenken und die Einwanderungspolitik.

    Es gab einen wöchentlichen Unterricht in der Bibliothek, in dem jeder Schüler jedes Buch frei wählen und 1 Stunde lang lesen konnte. Ziel des Kurses ist es, die Schüler zu ermutigen, andere Fächer als den Lehrplan zu lesen.

    In der Bibliothek, als ich mir die Bücher in den Regalen ansah, bemerkte ich riesige Bücher, insgesamt 5.000 Seiten in 5 Teilen. Der Name des Buches ist The Encyclopedia of Technology, der alles um uns herum beschreibt, vomabsoluten Nullpunkt bis zu Halbleitern, fast jede Technologie wurde zu dieser Zeit mit bunten Illustrationen und einfachen Worten erklärt. Ich fing an, die Enzyklopädie zu lesen, und natürlich war ich nicht in der Lage, sie in der 1-stündigen wöchentlichen Klasse zu beenden.

    Also überzeugte ich meinen Vater, die Enzyklopädie zu kaufen. Mein Vater hat zu Beginn meines Lebens alle Technologie-Tools für mich gekauft, den ersten Computer und die erste Technologie-Enzyklopädie, und beide haben einen großen Einfluss auf mich und meine Karriere.

    Ich habe die gesamte Enzyklopädie in den gleichen Sommerferien dieses Jahres beendet, und dann habe ich angefangen zu sehen, wie das Universum funktioniert und wie man dieses Wissen auf alltägliche Probleme anwendet.

    Meine Leidenschaft für die Technologie begann vor mehr als 30 Jahren und die Reise geht weiter.

    Dieses Buch ist Teil von The Encyclopedia of Emerging Technologies, was mein Versuch ist, den Lesern die gleiche erstaunliche Erfahrung zu bieten, die ich in der High School hatte, aber anstelle von Technologien des²⁰. Jahrhunderts interessiere ich mich mehr für die aufkommenden Technologien, Anwendungen und Branchenlösungen des 21.Jahrhunderts.

    The Encyclopedia of Emerging Technologies wird aus 365 Büchern bestehen, wobei sich jedes Buch auf eine einzige aufstrebende Technologie konzentriert. Sie können die Liste der aufkommenden Technologien und ihre Kategorisierung nach Branchen im Teil Coming Soon am Ende des Buches lesen.

    365 Bücher, um den Lesern die Möglichkeit zu geben, ihr Wissen über eine einzige aufstrebende Technologie jeden Tag innerhalb eines Jahres zu erweitern.

    Einleitung

    Wie habe ich dieses Buch geschrieben?

    In jedem Buch von The Encyclopedia of Emerging Technologies versuche ich, sofortige, rohe Sucheinblicke zu erhalten, direkt aus den Köpfen der Menschen, um ihre Fragen über die aufkommende Technologie zu beantworten.

    Es gibt 3 Milliarden Google-Suchen jeden Tag, und 20% davon wurden noch nie zuvor gesehen. Sie sind wie ein direkter Draht zu den Gedanken der Menschen.

    Manchmal ist das Wie entferne ich Papierstau. Zu anderen Zeiten sind es die zermürbenden Ängste und geheimen Sehnsüchte, die sie immer nur mit Google teilen würden.

    In meinem Bestreben, eine unerschlossene Goldmine von Content-Ideen über Mikrofluidik zu entdecken, verwende ich viele Tools, um In-Autocomplete-Daten von Suchmaschinen wie Google zu hören, und kurbele dann schnell jede nützliche Phrase und Frage aus, die die Leute um das Keyword Mikrofluidik fragen.

    Es ist eine Goldgrube an Einblicken in die Menschen, die ich nutzen kann, um frische, äußerst nützliche Inhalte, Produkte und Dienstleistungen zu erstellen. Die freundlichen Leute, wie du, die wirklich wollen.

    Die Personensuche ist der wichtigste Datensatz, der jemals über die menschliche Psyche gesammelt wurde. Daher ist dieses Buch ein Live-Produkt und wird ständig durch immer mehr Antworten auf neue Fragen zum Thema Mikrofluidik aktualisiert, die von Menschen wie Ihnen und mir gestellt werden, die sich über diese neue aufkommende Technologie wundern und mehr darüber erfahren möchten.

    Der Ansatz für das Schreiben dieses Buches besteht darin, ein tieferes Verständnis dafür zu bekommen, wie Menschen in der Mikrofluidik suchen, Fragen und Fragen aufzudecken, die ich nicht unbedingt aus dem Kopf denken würde, und diese Fragen in super einfachen und verdaulichen Worten zu beantworten und das Buch auf einfache Weise zu navigieren.

    Wenn es also darum geht, dieses Buch zu schreiben, habe ich sichergestellt, dass es so optimiert und zielgerichtet wie möglich ist. Dieser Buchzweck hilft den Menschen, ihr Wissen über Mikrofluidik weiter zu verstehen und zu erweitern. Ich versuche, die Fragen der Leute so genau wie möglich zu beantworten und viel mehr zu zeigen.

    Es ist eine fantastische und schöne Möglichkeit, Fragen und Probleme, die die Völker haben, zu erforschen und direkt zu beantworten und dem Inhalt des Buches Einblicke, Validierung und Kreativität hinzuzufügen - sogar Pitches und Vorschläge. Das Buch deckt reiche, weniger überfüllte und manchmal überraschende Forschungsbereiche auf, die ich sonst nicht erreichen würde. Es besteht kein Zweifel, dass erwartet wird, dass es das Wissen der Köpfe der potenziellen Leser erhöht, nachdem sie das Buch mit diesem Ansatz gelesen haben.

    Ich habe einen einzigartigen Ansatz angewendet, um den Inhalt dieses Buches immer frisch zu machen. Dieser Ansatz hängt davon ab, den Köpfen der Menschen zuzuhören, indem sie die Such-Listening-Tools verwenden. Dieser Ansatz hat mir geholfen:

    Treffen Sie die Leser genau dort, wo sie sind, damit ich relevante Inhalte erstellen kann, die einen Nerv treffen und mehr Verständnis für das Thema fördern.

    Halten Sie meinen Finger fest am Puls der Zeit, damit ich Updates erhalten kann, wenn Menschen auf neue Weise über diese aufkommende Technologie sprechen, und Trends im Laufe der Zeit überwachen kann.

    Entdecken Sie versteckte Schätze von Fragen, die Antworten auf die aufkommende Technologie benötigen, um unerwartete Einblicke und versteckte Nischen zu entdecken, die die Relevanz des Inhalts steigern und ihm einen Gewinnvorteil verschaffen.

    Hören Sie auf, Zeit mit Bauchgefühl und Rätselraten über den von den Lesern gewünschten Inhalt zu verschwenden, und füllen Sie den Buchinhalt mit dem, was die Leute brauchen, und verabschieden Sie sich von den endlosen Inhaltsideen, die auf Spekulationen basieren.

    Treffen Sie solide Entscheidungen und gehen Sie weniger Risiken ein, um in der ersten Reihe zu dem zu gelangen, was die Leute lesen und wissen möchten - in Echtzeit - und verwenden Sie Suchdaten, um mutige Entscheidungen darüber zu treffen, welche Themen einbezogen und welche Themen ausgeschlossen werden sollen.

    Optimieren Sie meine Content-Produktion, um Content-Ideen zu identifizieren, ohne einzelne Meinungen manuell durchsuchen zu müssen, um Tage und sogar Wochen an Zeit zu sparen.

    Es ist wunderbar, den Menschen zu helfen, ihr Wissen auf einfache Weise zu erweitern, indem sie nur ihre Fragen beantworten.

    Ich denke, der Ansatz des Schreibens dieses Buches ist einzigartig, da es die wichtigen Fragen, die von den Lesern in Suchmaschinen gestellt werden, sammelt und verfolgt.

    Bestätigungen

    Ein Buch zu schreiben ist schwieriger als ich dachte und lohnender, als ich es mir jemals hätte vorstellen können. Nichts davon wäre ohne die Arbeit renommierter Forscher möglich gewesen, und ich möchte ihre Bemühungen würdigen, das Wissen der Öffentlichkeit über diese aufstrebende Technologie zu erhöhen.

    Widmung

    An die Erleuchteten, diejenigen, die die Dinge anders sehen und wollen, dass die Welt besser wird - sie mögen den Status quo oder den bestehenden Staat nicht. Du kannst mit ihnen zu sehr nicht einverstanden sein, und du kannst noch mehr mit ihnen streiten, aber du kannst sie nicht ignorieren, und du kannst sie nicht unterschätzen, weil sie immer Dinge verändern ... sie treiben die Menschheit voran, und während einige sie als die Verrückten oder Amateure sehen, sehen andere Genies und Innovatoren, weil diejenigen, die erleuchtet genug sind, um zu denken, dass sie die Welt verändern können, diejenigen sind, die es tun und die Menschen zur Erleuchtung führen.

    Epigraph

    Mikrofluidik bezieht sich auf das Verhalten, die präzise Kontrolle und die Manipulation von Flüssigkeiten, die geometrisch auf einen kleinen Maßstab beschränkt sind, in dem Oberflächenkräfte volumetrische Kräfte dominieren. Es ist ein multidisziplinäres Feld, das Ingenieurwissenschaften, Physik, Chemie, Biochemie, Nanotechnologie und Biotechnologie umfasst. Es hat praktische Anwendungen bei der Entwicklung von Systemen, die kleine Flüssigkeitsmengen verarbeiten, um Multiplexing, Automatisierung und Hochdurchsatz-Screening zu erreichen. Die Mikrofluidik entstand Anfang der 1980er Jahre und wird bei der Entwicklung von Tintenstrahldruckköpfen, DNA-Chips, Lab-on-a-Chip-Technologie, Mikroantrieben und mikrothermischen Technologien eingesetzt.

    Inhaltsverzeichnis

    Mikrofluidik

    Andere Bücher von The Author

    Serie von The Author

    Mikrofluidik

    Urheberrecht

    Bonus

    Vorwort

    Einleitung

    Bestätigungen

    Widmung

    Epigraph

    Inhaltsverzeichnis

    Kapitel 1: Mikrofluidik

    Kapitel 2: Tröpfchenbasierte Mikrofluidik

    Kapitel 3: Digitale Mikrofluidik

    Kapitel 4: Papierbasierte Mikrofluidik

    Kapitel 5: Mikrofluidische Zellkultur

    Kapitel 6: Elektroosmotische Pumpe

    Kapitel 7: Materialwissenschaften

    Epilog

    Über den Autor

    Demnächst

    Anhänge: Neue Technologien in jeder Branche

    Kapitel 1: Mikrofluidik

    Mikrofluidik ist das Studium, die Präzisionskontrolle und die Manipulation von Flüssigkeiten, die geometrisch auf einen kleinen Maßstab (normalerweise Submillimeter) begrenzt sind, wobei die Oberflächenkräfte die volumetrischen Kräfte überwiegen. Ingenieurwissenschaften, Physik, Chemie, Biochemie, Nanotechnologie und Biotechnologie sind alle an diesem multidisziplinären Bereich beteiligt. Es ist nützlich bei der Entwicklung von Systemen, die kleine Mengen an Flüssigkeiten verarbeiten, um Multiplexing, Automatisierung und Hochdurchsatz-Screening zu erreichen. Die Mikrofluidik erschien erstmals in den frühen 1980er Jahren und wird heute bei der Herstellung von Tintenstrahldruckköpfen, DNA-Chips, Lab-on-a-Chip-Technologie, Mikroantrieben und mikrothermischen Technologien eingesetzt.

    Typischerweise bedeutet Mikro eines der folgenden Merkmale:

    Kleine Volumina (μL, nL, pL, fL)

    Kleinformat

    Geringer Energieverbrauch

    Microdomain-Effekte

    Mikrofluidische Systeme übertragen, mischen, trennen oder verarbeiten häufig Flüssigkeiten. Verschiedene Anwendungen basieren auf kapillaren strömungsmodifizierenden Geräten wie Strömungswiderständen und Strömungsbeschleunigern, um den Flüssigkeitsfluss passiv zu modulieren. Externe Betätigungstechniken werden in einigen Anwendungen auch für die gerichtete Medienbewegung verwendet. Beispiele hierfür sind Rotationsmotoren, die Zentrifugalkräfte nutzen, um Flüssigkeiten auf passiven Chips zu bewegen. Die Manipulation des Arbeitsmediums durch aktive (Mikro-)Komponenten wie Mikropumpen oder Mikroventile wird als aktive Mikrofluidik bezeichnet. Mikropumpen werden zur kontinuierlichen Flüssigkeitszufuhr oder zur Dosierung eingesetzt. Die Strömungsrichtung oder Bewegungsart von gepumpten Flüssigkeiten wird durch Mikroventile bestimmt. Prozesse, die normalerweise in einem Labor durchgeführt werden, werden oft auf einem einzigen Chip miniaturisiert, was die Effizienz und Mobilität erhöht und gleichzeitig die Proben- und Reagenzmengen verringert.

    Mikroskaliges Verhalten von Flüssigkeiten

    A picture containing diagram Description automatically generated

    Mikrofluidikgeräte aus Silikonkautschuk und Glas. Oben: ein Foto der Geräte. Unten: Phasenkontrastmikroskopische Aufnahmen eines Serpentinkanals ~15 μm breit.

    Das Flüssigkeitsverhalten auf der Mikroskala unterscheidet sich vom makrofluidischen Verhalten dadurch, dass Oberflächenspannung, Energiedissipation und fluidischer Widerstand das System zu dominieren beginnen. Die Mikrofluidik untersucht, wie sich diese Verhaltensweisen verändern und wie sie vermieden oder für neue Anwendungen genutzt werden können.

    Einige faszinierende und manchmal unerwartete Merkmale treten auf kleinen Skalen (Kanalgrößen von 100 Nanometern bis 500 Mikrometern) auf. Insbesondere die Reynolds-Zahl (die die Wirkung des Impulses einer Flüssigkeit mit der Wirkung der Viskosität vergleicht) kann extrem niedrig sein. Da die Strömung eher laminar als turbulent wird, vermischen sich kofließende Flüssigkeiten nicht unbedingt im üblichen Sinne; Molekültransfer zwischen ihnen muss oft durch Diffusion erfolgen.

    Bei ein- und mehrstufigen Reaktionen kann auch eine große Spezifität der chemischen und physikalischen Parameter (Konzentration, pH-Wert, Temperatur, Scherkraft usw.) sichergestellt werden, was zu gleichmäßigeren Reaktionsbedingungen und höherwertigen Produkten führt.

    Verschiedene Arten von mikrofluidischen Strömungen

    Mikrofluidische Strömungen müssen nur durch geometrische Längenskala eingeschränkt werden - die Modalitäten und Methoden, die verwendet werden, um eine solche geometrische Randbedingung zu erreichen, hängen stark von der angestrebten Anwendung ab. Traditionell wurden mikrofluidische Strömungen in geschlossenen Kanälen erzeugt, wobei der Kanalquerschnitt in der Größenordnung von 10 μm x 10 μm lag. Jede dieser Methoden verfügt über eigene Techniken, um einen robusten Flüssigkeitsfluss aufrechtzuerhalten, der über mehrere Jahre gereift ist.

    Offene Mikrofluidik

    Um 2005 herum wurden Das Flüssigkeitsverhalten und die Kontrolle in offenen Mikrokanälen entwickelt und in der Luft-Flüssigkeitsprobenentnahme und -chromatographie angewendet. Offene Mikrofluidik beinhaltet das Entfernen von mindestens einer Systemgrenze, wodurch die Flüssigkeit Luft oder einer anderen Grenzfläche(d. H. Flüssigkeit) ausgesetzt wird. Zu den Vorteilen der offenen Mikrofluidik gehören ein einfacher Zugang zur strömenden Flüssigkeit für Eingriffe, eine größere Flüssiggasoberfläche und weniger Blasenbildung. Ein weiterer Vorteil der offenen Mikrofluidik ist die Möglichkeit, offene Systeme mit einem oberflächenspannungsgetriebenen Flüssigkeitsstrom zu integrieren, wodurch externe Pumpmethoden wie Peristaltik- oder Spritzenpumpen überflüssig werden. Fräsen, Thermoformen und Heißprägen machen offene mikrofluidische Geräte einfach und kostengünstig herzustellen. Darüber hinaus entfällt durch die offene Mikrofluidik das Kleben oder Verkleben einer Geräteabdeckung, die für Kapillarströme schädlich sein könnte. Beispiele für offene Mikrofluidik umfassen Die Offenkanal-Mikrofluidik, die schienenbasierte Mikrofluidik, die papierbasierte Mikrofluidik und die fadenbasierte Mikrofluidik. Zu den Nachteilen offener Systeme gehören Verdampfung, Verschmutzung und eine begrenzte Durchflussrate.

    Continuous-Flow-Mikrofluidik

    Die Kontinuierliche Strömungsmikrofluidik basiert auf der Steuerung eines stationären Flüssigkeitsflusses durch enge Kanäle oder poröse Medien, hauptsächlich durch Beschleunigung oder Hemmung des Flüssigkeitsflusses in Kapillarelementen. Kapillarbauteile können in der papierbasierten Mikrofluidik durch einfaches Ändern der Querschnittsgeometrie erzeugt werden. Im Allgemeinen werden externe Druckquellen, externe mechanische Pumpen, integrierte mechanische Mikropumpen oder Kombinationen von Kapillarkräften und elektrokinetischen Mechanismen zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses verwendet. Die Mainstream-Technik ist der mikrofluidische Continuous-Flow-Betrieb, da sie einfach zu implementieren und weniger anfällig für Protein-Fouling-Probleme ist. Continuous-Flow-Geräte eignen sich für viele gut definierte und einfache biochemische Anwendungen sowie für bestimmte Aufgaben wie die chemische Trennung, sind jedoch weniger für Aufgaben geeignet, die ein hohes Maß an Flexibilität oder Flüssigkeitsmanipulationen erfordern. Da die Parameter, die das Strömungsfeld steuern, entlang des Strömungspfades variieren, der Fluidstrom an einem beliebigen Ort von den Eigenschaften des gesamten Systems abhängt, sind diese geschlossenen Kanalsysteme von Natur aus schwer zu integrieren und zu skalieren. Dauerhaft geätzte Mikrostrukturen sind zudem in Rekonfigurierbarkeit und Fehlertoleranz eingeschränkt. In den letzten Jahren wurden computergestützte Designautomatisierungsansätze für die Continuous-Flow-Mikrofluidik vorgeschlagen, um den Designaufwand zu reduzieren und Skalierbarkeitsprobleme zu lösen.

    Mikrofluidsensor

    Prozessüberwachungsfunktionen in Continuous-Flow-Systemen können mit sehr empfindlichen mikrofluidischen Durchflusssensoren auf Basis der MEMS-Technologie mit Auflösungen von bis zum Nanoliterbereich erreicht werden.

    Tröpfchenbasierte Mikrofluidik

    File:Gas4psi LONDs26uLmin-1 50kfps x10lens.webm

    Die Microbubble-Pinch-Off-Erstellung in einem strömungsfokussierenden mikrofluidischen Gerät wird in einem Film mit hoher Bildrate dargestellt.

    Die Tröpfchenbasierte Mikrofluidik ist eine Unterkategorie der Mikrofluidik im Gegensatz zur kontinuierlichen Mikrofluidik; Die Tröpfchenbasierte Mikrofluidik manipuliert diskrete Flüssigkeitsvolumina in nicht mischbaren Phasen mit niedriger Reynoldszahl und laminaren Strömungsregimen. Das Interesse an tröpfchenbasierten Mikrofluidiksystemen ist in den vergangenen Jahrzehnten stark gewachsen. Mikrotröpfchen ermöglichen die bequeme Handhabung von Miniaturvolumina (μl bis fl) von Flüssigkeiten, bieten ein besseres Mischen, Verkapseln, Sortieren und Erfassen und eignen sich für Experimente mit hohem Durchsatz. Um die Vorteile der Tröpfchen-basierten Mikrofluidik effizient nutzen zu können, ist ein tiefes Verständnis der Tröpfchenerzeugung erforderlich, um verschiedene logische Operationen wie Tröpfchenmanipulation, Tropfensortierung, Tropfenzusammenführung und Tröpfchenaufschluss durchzuführen.

    Digitale Mikrofluidik

    Neuartige offene Strukturen, die diskrete, individuell gesteuerte Tröpfchen auf einem Substrat mittels Elektrobenetzung manipulieren, sind Alternativen zu den oben genannten geschlossenen Kanal-Durchflusssystemen. Diese Methode wird als digitale Mikrofluidik bezeichnet, nach Analogie zur digitalen Mikroelektronik. Die Verwendung von elektrokapillaren Kräften, um Tröpfchen auf einer digitalen Spur zu bewegen, wurde von Le Pesant et al. entwickelt. Der bahnbrechende Fluidtransistor von Cytonix hatte ebenfalls Auswirkungen. Die Duke University fuhr fort, die Technik zu kommerzialisieren. Eine mikrofluidische Funktion kann durch die Verwendung von diskreten Volumentröpfchen auf eine Sammlung wiederholter grundlegender Aktionen vereinfacht werden, z. B. durch den Transport einer Flüssigkeitseinheit über eine Entfernungseinheit. Diese Digitalisierungsmethode erleichtert die Anwendung einer hierarchischen und zellbasierten Strategie für das Design

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