20720

۲۰۷۲۰

طراحي و ساخت المان اختلاط ورتكسي براي افزايش كيفيت اختلاط در سيستم هاي مبتني بر ميكروسيالات دوراني

كارشناسي ارشد

مكانيك

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۱/۲۸

دكتر مهدي نويدبخش - دكتر ساسان آسيايي

مكانيك

امروزه تمايلات زيادي به استفاده از ميكروسيستم‌هاي تحليلي در زمينه تشخيص‌هاي مولكولي و ميكروسيالاتي به دليل نياز به فضاي كم، كاهش ميزان مصرف نمونه و معرف و كاهش زمان تحليل، مي‌باشد. ميكروسيالات دوراني يك زير شاخه از شاخه ميكروسيالات است كه با بهره‌گيري از نيروهاي گريز از مركز باعث حركت سيال در شبكه‌هاي محصورشده در سيستم‌هاي ديسك شكل دوار مي‌گردد. از جمله مهم‌ترين قسمت‌ها در سيستم ميكروسيالات، فرآيند اختلاط مي‌باشد. اختلاط متداول در فرآيندهاي آزمايشگاهي استاندارد ماكروسكوپي، بيشتر توسط به هم زدن، تكان دادن يا ايجاد گردابه انجام مي‌شود. در يك پلتفرم ميكروسيالاتي، اختلاط به‌ سختي انجام مي‌شود. براي حجم‌هاي سيالي در محدوده چند صد نانوليتر تا چند ميلي‌ليتر، اختلاط توسط ديفيوژن خالص نسبتاً غير مؤثر است. با توجه به معايب مخلوط‌كن‌هايي كه فرآيند اختلاط در داخل مخزن ديسك انجام مي‌شود، اين مشكل، پژوهش حاضر را به سمت برطرف كردن آن جهت‌دهي كرد. در اين تحقيق يك مدل جديد مخلوط‌كن براي انجام فرآيند اختلاط در داخل مخزن يك ديسك با روش ساخت آسان، بازدهي بالا و مدت‌زمان كوتاه اختلاط ارائه‌شده است. از ديگر مزيت‌هاي اين مخلوط‌كن نسبت به مخلوط‌كن‌هاي ارائه‌شده در سيستم ميكروسيالات گريز از مركز، اختلاط سيالات با ويسكوزيته بالا مي‌باشد. در مدل ارائه‌شده در اين تحقيق، ديسك مي‌چرخد و آهن‌رباها ثابت مي‌باشد و در اثر ميدان مغناطيسي ناشي از آهن‌رباها، پره‌هاي موجود در مخزن ديسك، مي‌چرخند. از اين مكانيزم براي اختلاط كامل آب با آب همراه با رنگ خوراكي در مدت‌زمان كمتر از 1 ثانيه در سرعت زاويه‌اي 20orpm و سپس اختلاط كامل سيال ويسكوز گليسيرين با آب همراه با رنگ خوراكي در مدت‌زمان كمتر از 2 ثانيه در سرعت زاويه‌اي 20orpm استفاده‌شده است. قدرت اين مخلوط‌كن بسيار بالا بوده و فرآيند اختلاط به‌صورت تكرارپذير انجام مي‌شود.

1398/04/19

Designing and manufacturing of vortex mixing element for increasing the mixing quality in rotary microfludics

4/17/2019 12:00:00 AM

Today, there is a strong tendency to use analytical micro-systems in the field of molecular and microfluidics diagnostics due to the need for low space, reduced sample consumption and reagent consumption, and reduced analysis time. The rotary microfluidics is a sub-branch of the microfluidics, which utilizes the centrifugal forces to move the fluid into the networks enclosed in rotating disk systems. One of the most important parts of the microfluidics system is the mixing process. The common mixing in macroscopic standard laboratory processes is mostly done by stirring, shaking, or vortexing. In microfluidics platform, mixing is difficult. For fluid volumes in the range of several hundred nanoliters to several milliliters, the mixing is relatively ineffective by pure diffusion. Due to the disadvantages of micromixers that mixing process are done inside the disc reservoir, this problem directs the present study to solve it. In this research, a new micromixer is proposed to perform the mixing process inside the reservoir of a disc with easy manufacturing method, high efficiency and short mixing time. Another advantage of this micromixer compared to micromixers in the centrifugal microfluidics system is the mixing of high viscosity fluids. In presented model, the disk rotates and the magnets are fixed. The blades in the disk reservoir rotate through the magnetic field caused by the magnets. This mechanism was used to completely mix dye water in less than 1 second at an angular velocity of 200 rpm and mixing glycerin as a viscous fluid with dye water in less than 2 seconds at an angular velocity of 20orpm. The strength of this mixer is very high and the mixing process is repeatable.