Micro-total-analysis-system ($\mu TAS$) or lab-on-a-chip technology is an integrated system that miniaturizes all sequences of lab processes on a single wafer. A number of advantages of $\mu TAS$ including a fast analysis time, reduced reagent consumption, high-throughput and automatic capability, and portability have garnered much attention from the chemical and biological society. Up to now, a variety of microfluidic plat-forms such as pressure or capillary-driven platforms, electro-kinetic operation, and centrifugal-based devices have been developed to realize the integrated $mu TAS$. Among the microfluidic platforms, the centrifugal microfluidic device holds several strengths in term of simple operation by a rotational motor without need of external syringe pumps and microvalves for fluidic manipulation. In addition, fluidic operation units such as valving, mixing, and splitting can be executed by utilizing a sophisticated microfluidic design and centrifugal force, and high degree of symmetry on a single disc allows us to synchronize multiple chemical reactions.
In this thesis, four types of novel centrifugal microfluidic devices are presented: two are for the integrated genetic analysis systems and the others are for high-throughput chemical synthesis platforms, while taking full advantages of the rapidity, consistency, integration, and high-throughput capability of centrifugal microfluidics.
미세종합분석시스템 혹은 랩온어칩 기술은 연구실에서 수행되는 일련의 실험과정을 단일 웨어퍼에 소형화시키고 통합시킨 시스템을 의미한다. 미세종합분석시스템의 빠른 분석시간, 적은 시료의 소요, 고속 고효율 분석 및 자동화된 공정 능력과 같은 장점은 화학 및 생물학을 연구하는 구성원 들로부터 많은 관심을 받아왔다. 현재까지, 압력, 모세관력, 전기력 그리고 원심력에 이르는 다양한 형태의 미세유체 플랫폼이 진정한 통합형 미세종합분석시스템을 구축하기 위해 개발되어왔다. 다양한 미세유체 플랫폼 중에서도, 원심력 기반의 마이크로디바이스는 외부의 펌프나 유체 제어를 위한 밸브장치 없이 회전력으로 작동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 밸브, 혼합, 분배와 같은 유체 제어를 미세유체채널 디자인과 원심력을 이용하여 구동시킬 수 있고, 단일 원형 디스크의 높은 대칭성은 여러가지 화학반응을 동시에 수행하는 것이 가능하다.
본 학위 논문에서는, 네가지 형태의 새로운 원심력 미세유체 디바이스가 제시되었다. 원심력 미세유체 플래폼의 신속성, 일관성, 통합성, 고속처리능력의 장점을 최대한 이용하여, 두가지 마이크로디바이스는 통합형 유전자 분석 시스템을 위한 용도로 제작되었고, 나머지 두가지 마이크로디바이스는 고속 고효율 화학합성 플랫폼을 위한 용도로 제작되었다.
