Since microfluidic systems can contain more than two kinds of microscale objects, such as cells and microparticles, separation of a sample is one of the important prerequisites for analysis. A control of the positions of microscale objects is crucial for practical applications in not only continuous-flow-based but also droplet-based systems. To date, there have been a few studies on the position control of particles in a moving droplet, but they are limited to practical applications since they are either separation of microparticles with one size or separation relying on particles' specific properties (i.e., magnetism and electric polarity). In this study, we achieved an on-demand, label free, in-droplet separation based on the size utilizing an acoustic method. We demonstrated a lateral position control, which is related to a direction of channel width, of polystyrene particles of 5 and 10 μm in diameter inside the moving water-in-oil droplet using travelling surface acoustic waves. The location of the in-droplet particles in the direction of channel width was manipulated by acoustic radiation force of travelling surface acoustic waves, thereby being moved laterally in the direction of the wave propagation. With two frequencies of travelling surface acoustic waves, two-different-sized particles were translocated at the different lateral positions in the droplet. After droplet splitting at a Y-junction, in-droplet separation was then realized.
여러 마이크로스케일의 물체를 포함하는 미세유체시스템에서 샘플의 분리는 시스템의 분석을 위한 중요한 선행 과정 중 하나이다. 마이크로스케일의 물체의 위치를 제어하는 것은 연속흐름기반 시스템뿐 아니라 액적기반 시스템에서도 중요하다. 지금까지 이동하는 액적 내에서 입자 제어에 관한 몇몇 연구가 있었지만 그들은 한 가지 크기의 입자를 대상으로 하거나 입자의 자성이나 극성 등에 특별한 성질에 기반하는 경우였다. 이번 연구에서 우리는 이동하는 액적내부에서 즉각적이며 표지를 사용하지 않는 음향적 방법을 활용하여 크기 기반의 입자 분리를 수행하였다. 표면탄성파를 이용하여 이동하는 물-기름 액적 내부에서 지름 5, 10 마이크론의 폴리스타이렌 입자의 채널 폭 방향 위치를 제어하였다. 액적 내부의 입자들은 진행표면탄성파의 음향방사력에 의해 제어되어 음향파의 진행방향으로 움직였다. 두 주파수의 진행표면탄성파를 이용하여 두 가지 다른 크기의 입자가 액적 내부에서 서로 다른 채널 폭 방향 위치로 옮겨졌고, Y형 분기점에서 액적이 쪼개짐으로써 액적내 분리가 실현되었다.
