(기계공학 실험) Fluorescent bead, fluidic pattern 실험

목차

1. 실험 목표
2. 실험 방법
3. 과제
4. 토의
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목표
Fluorescent bead와 형광현미경을 사용한 fluidic pattern 및 fluid 속도측정에 대하여 실습한다.

2. 실험 방법
1) Project 1에서 제작된 micro channel과 fluorescent bead가 들어간 주사기와 tubing을 사용하여 연결한다.
2) 주사기를 microsyringe pump에 연결 후, 일정유량을 설정한 후 채널 내로 유체를 주입한다.
3) 형광 카메라의 노출시간을 설정한 후, 형광카메라로 채널 내의 fluorescent bead의 이미지를 얻는다.

3. 과제
1) 위에서 얻어진 이미지를 이용하여 photoshop이나 기타 이미지 프로그램을 활용하여, fluorescent bead에 의해 형성된 선의 길이 data를 얻어낸다.(채널 내에서 고루 10개 이상의 data를 확보하여 excel등으로 정리)
◼ 이미지 프로그램으로 얻어진 fluorescent bead에 의해 형성된 선의 길이 (단위 pixel)

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이와 다르게, 마이크로단위의 매우 미소한 scale인 channel에서의 속도분포는 channel과 유체가 서로 맞닿는 부분(y=0)에서 u=0이 되고, 그 외 구간에서는 (y>0) 유체의 속도가 channel 높이에 상관없이 일정한 형태를 보인다. 이와 같이 일반 평판사이의 유체속도분포와 미소scale 평면사이의 유체속도분포는 큰 차이를 보이는데, 이러한 차이의 원인은 유동의 미분해석으로 살펴보면 그 해답을 알 수 있다.
먼저 왼쪽 그림과 같이 수평으로 놓인 평행평판 사이의 유동을 생각해보자. 여기서 유동은 비압축성의 이상유체라 가정하고, 한 방향으로 만 흐르는 정상유동이라 가정한다.(,와방향에 대한 변화는 없다) 유동에 따라 유체입자는 평판과 평행하게 x방향으로 이동하고, 정상유동으로 가정하였으므로 y와 z방향으로는 속도가 없다. 즉, 및 이다. 이러한 조건들을 Navier-Stokes방정식에 대입하면, 다음과 같이 된다.

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참고자료

· Fundamentals of Fluid Mechanics 6th ed, willey by Munson, Young, Okiishi and Huebsch, 2010 pp.418~430.
· Microfluidics for Biotechnology 2nd ed, ArtechHouse by Berthier, Jean, Silberzan, Pascal, 2010 pp112~123
· 마이크로 유동 내 생체모사익의 추력발생 및 효율의 연구, 기계공학연구정보센터 by 최종혁, 2010 pp.2~3