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Séance de cours

Flux laminaires: Microfluidique et applications

Dans cours

MICRO-560: BioMEMS

This course covers the main applications of micro devices for life science and biomedical applications. The course is organized by application topic. It is also covering the basic physical, biological, chemical, technological concepts, which are presented ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de flux laminaires dans les dispositifs microfluidiques, où le flux est stable et facile à calculer en raison du faible nombre de Reynolds. Il traite des avantages des flux laminaires, tels que l'écoulement stable sans turbulence et le mélange par diffusion. La séance de cours explore également les profils d'écoulement dans les canaux circulaires et rectangulaires, les combinaisons d'écoulements laminaires pour la focalisation hydrodynamique, et l'utilisation de l'écoulement laminaire pour la bio-impression et la lyse cellulaire sélective en microfluidique. En outre, il se penche sur l'application de la focalisation hydrodynamique dans le tri des cellules à flux assisté par fluorescence (FACS) pour l'analyse et le tri des populations cellulaires.

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Enseignant·e

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Mécanique (science): Mécanique des fluides

Concepts associés (30)

Écoulement laminaire

En mécanique des fluides, l'écoulement laminaire est le mode d'écoulement d'un fluide où l'ensemble du fluide s'écoule plus ou moins dans la même direction, sans que les différences locales se contrarient (par opposition au régime turbulent, fait de tourbillons qui se contrarient mutuellement). L'écoulement laminaire est généralement celui qui est recherché lorsqu'on veut faire circuler un fluide dans un tuyau (car il crée moins de pertes de charge), ou faire voler un avion (car il est plus stable, et prévisible par les équations).

Microfluidique

La microfluidique est la science et la technique des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre. George Whitesides définit la microfluidique comme « la science et la technologie des systèmes qui manipulent de petits volumes de fluides ( à ), en utilisant des canaux de la dimension de quelques dizaines de micromètres ». Selon Patrick Tabeling, Tabeling précise qu'il entend essentiellement par « nouvelles techniques » la microfabrication héritée de la micro-électronique.

Dynamique des fluides

La dynamique des fluides (hydrodynamique ou aérodynamique), est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquides ou gazeux. Elle fait partie de la mécanique des fluides avec l'hydrostatique (statique des fluides). La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande de calculer diverses propriétés des fluides comme la vitesse, la viscosité, la densité, la pression et la température en tant que fonctions de l'espace et du temps.

Droplet-based microfluidics

Droplet-based microfluidics manipulate discrete volumes of fluids in immiscible phases with low Reynolds number and laminar flow regimes. Interest in droplet-based microfluidics systems has been growing substantially in past decades. Microdroplets offer the feasibility of handling miniature volumes (μl to fl) of fluids conveniently, provide better mixing, encapsulation, sorting, sensing and are suitable for high throughput experiments.

Nombre de Reynolds

En mécanique des fluides, le , noté , est un nombre sans dimension caractéristique de la transition laminaire-turbulent. Il est mis en évidence en par Osborne Reynolds. Le nombre de Reynold est applicable à tout écoulement de fluide visqueux, et prévoit son régime. Pour des petites valeurs de , le régime est dominé par la viscosité et l'écoulement est laminaire. Pour les grandes valeurs de , le régime est dominé par l'inertie et l'écoulement est turbulent.

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Diffusion et transport de convection

Explore la description microscopique de la diffusion et du transport de convection, en mettant l'accent sur les similitudes entre la diffusion chimique et la conduction thermique.

Diffusion dans les fluides : comprendre le transport de masse

Couvre la diffusion, en se concentrant sur le transport de masse dans les fluides et sa formulation mathématique.

Mécanique des fluides : fondements et applications

Couvre les fondements de la mécanique des fluides, en se concentrant sur les descriptions et les solutions de problèmes d'écoulement.

Turbulence et symmétrie

Introduit la turbulence et la symétrie dans la dynamique des fluides, explorant les effets du nombre de Reynolds sur les schémas d'écoulement.

Inviscid Flows : Comprendre la dynamique des fluides

Explore les flux d'invisides, l'importance du nombre de Reynolds, les déformations linéaires et les changements de volume dans la dynamique des fluides.

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