بررسی پارامترهای موثر در به دام اندازی ذرات به کمک جریان های ثانویه در میکروکانال های با مقطع مستطیلی متغیر

در سالیان اخیر، میکروفلوییدیک اینرسیایی (استفاده از نیروهای اینرسی در میکروکانال ها) توجهات بسیاری را در حوزه ی جداسازی ذرات به خود جلب کرده است. مزیت این روش نسبت به سایر شیوه های جداسازی و غنی سازی، قابلیت استفاده در دبی های بالا و ارزان بودن آن می باشد. در پژوهش حاضر با هدف غنی سازی سیال از ذرات با قطر بیش از ۱۵ میکرون، میکروکانال مستطیلی با مقاطع عریض و باریک در نظر گرفته شد که در آن، بخش های عریض (مخزن ها) وظیفه ی به دام اندازی ذرات با قطر بزرگ را بر عهده دارند. به کمک روش المان محدود و با حل معادلات ناویر-استوکس، خطوط جریان و شکل گردابه ها محاسبه گردید. مشاهده شد که به ازای دبی های ورودی در محدوده ی ۲۵/۰ تا ۵/۰ میلی لیتر بر دقیقه (مطابق با محدوده دبی های به کار گرفته شده در پژوهش های تجربی)، بیشترین درصد به دام اندازی ذرات با قطرهای بیش از ۱۰ میکرون در نزدیکی دبی ۳۵/۰ میلی لیتر بر دقیقه رخ می دهد. همچنین اثر پارامترهایی همچون ارتفاع کانال، تعداد مخازن و طول اولیه ی مقطع باریک نیز بر درصد به دام اندازی سنجیده شد. در نهایت، در راستای نزدیک شدن به کاربردهای عملی، اثر تغییر لزجت ناشی از جایگزینی سیال خون به جای آب نیز مورد بررسی قرار گرفت که منجر به شکل گیری گردابه ها در دبی های بالاتر شد. به طور کلی، گردابه های ایجاد شده در بخش عریض که شدت و ضعف آن ها وابسته به پارامترهای ذکر شده می باشد، نقش غالب را در جداسازی ذرات ایفا نموده، در حالی که نیروهای لیفت اینرسیایی بیشتر در نقش هدایت کننده ی ابتدایی برای جداسازی به شمار می روند.

کلیدواژه ها:

میکروفلوییدیک ، متمرکزسازی اینرسیایی ، میکروکانال ، جریان ثانویه ، سرطان ، آزمایشگاه روی تراشه