Cascade impactor is widely used for bioaerosol sampling and separation according to the aerodynamic diameter by inertial effect of the aerosol stream. However, conventional cascade impactor has disadvantages such as unhandiness, low cost-efficiency, and complicated manufacturing process. The present micro cascade impactor system, which was fabricated in a microchannel using a soft-lithography process, shows the portability, suitability for compact design, and cost-efficiency. In this study, design and characterization of microfluidic cascade impactor was demonstrated. The present system consists of three impaction stages, and rectangular-shaped jet nozzle was employed. It is designed to operate with 0.5 L/min air flow rate. To evaluate collection efficiency of each stage, polystyrene latex particle (PSL) (0.2-2.5 μm) and ammonium sulfate (10-700 nm) were used. From the theoretical analysis, 50% cutpoints of each stage are 1.06, 0.55, and 0.26 μm in aerodynamic diameter, respectively. Experimental results show that they are 1.15, 0.48, and 0.24 μm, respectively. To reduce the bounce and re-entrainment phenomena of the particle at the impaction zone, microchannel is coated with silicon oil by spin coating method. It is shown that particle losses in a microchannel are less than 10% for 0.2-2.5 μm particle and 9-12% for 0.05-0.20 μm particle, respectively.
다단임팩터는 에어로졸이 가지는 관성을 이용하여 입자를 포집하거나 분리하는 장치로써 바이오에어로졸 샘플링과 공기역학경에 따라 입자를 분리하는 곳에 널리 사용된다. 그러나 기존의 다단임팩터의 경우 휴대성이 떨어지고, 가격효율성이 낮으며, 제조방법이 복잡하다는 단점이 있다. 이러한 기존 다단임팩터의 단점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 미소 채널에서 소프트-리소그래피 방법을 사용하여 다단임팩터를 제작하는 것을 목표로 한다. 이러한 방법을 통하여 다단임팩터를 제안함으로써 휴대성과 경제성이 보장된다. 본 연구에서 제안된 다단임팩터는 총 3단으로 이루어져있으며 작동 유량은 0.5 L/min 이다. 또한 각각의 단에서 다단임팩터의 효율은 PSL 입자와 황산암모늄을 통하여 측정되었다. 이론적 접근을 통한 다단임팩터의 절단경은 공기역학경을 기준으로 1.06, 0.55, 0.26 μm 이며, 실험적으로 측정된 다단임팩터의 절단경은 1.15, 0.48, 0.24 μm 이다. 충돌판에서 입자의 되튀김을 최소화 하기위하여 미소 채널은 실리콘 오일로 코팅되었다. 또한, 다단임팩터 내부에서 입자의 손실은 0.2~2.5 μm 의 크기의 입자의 경우 10%미만으로 측정되었으며, 0.05~0.20 μm 크기의 입자의 경우 9~12%로 측정되었다.
