For next-generation healthcare, lab-on-a-chip devices for liquid biopsy are important to conduct medical examination without skillful medical professionals and expensive diagnostic equipment. Precise control of microscale droplets and particles is fundamental to the development of lab-on-a-chip systems. This thesis describes acoustofluidic technologies and platforms to precisely control microscale droplets and particles based on high-frequency surface acoustic waves. Surface acoustic wave-driven acoustic radiation, acoustic streaming, acoustothermal phenomena are extensively utilized for droplet sorting, steering, sorting, and in-droplet microparticle washing and enrichment. The working mechanism of each acoustofluidic technology and its operation is thoroughly investigated from a fluid dynamics perspective.
차세대 헬스케어 서비스를 구현하기 위해서는 액상의 인체유래물을 이용해 숙련된 의료진과 고가의 진단 장비 없이 건강상태를 진단 및 분석하는 액체생검 플랫폼으로서의 랩온어칩 개발이 필수적이다. 이러한 랩온어칩 시스템 구현을 위한 필수조건은 마이크로스케일의 유동과 물체를 정교하게 제어하는 미세유체역학 기술 개발이다. 본 학위논문은 고주파수 표면탄성파를 기반으로 마이크로스케일 액적과 입자를 정교하게 제어할 수 있는 음향미세유체역학 기술과 이를 위한 플랫폼을 다룬다. 표면탄성파에서 기인하는 음향방사현상, 음향흐름현상, 음향열적가열현상을 기반으로 마이크로스케일 액적의 크기와 위치를 제어하고 액적 내 마이크로스케일 입자의 매개용액을 교체하고 농축시키는 음향미세유체역학 기술에 대해 서술하고 각 기술의 작동원리를 유체역학적 관점에서 고찰하고자 한다.
