شماره ركورد
34668
پديد آورنده
مرضيه رزمجو خلاري
عنوان
تاثير هندسه ميكروكانالهاي سرپانتين بر تمركز و جداسازي ذرات باردار
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي گرايش فرايند هاي جداسازي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/11/13
استاد راهنما
دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي شيمي نفت و گاز
چكيده
دستكاري دقيق و بدون جريان بافر اجزاي ميكروسكوپي همچنان يكي از چالشهاي اساسي در ريزسيالش به شمار ميرود، به ويژه در سامانههاي آزمايشگاه روي ديسك كه در آنها اثرات اينرسي، چرخشي و الكتروسينتيكي به طور هم زمان حضور دارند. اين پاياننامه يك راهبرد دو مرحلهاي براي كنترل حركت ذرات ارائه ميكند كه تمركزدهي اينرسيِ تقويت شده با دوران را با جداسازي ديالكتروفورزي با فركانس بالا درون ميكروكانالهاي مارپيچ تركيب ميكند. در مرحله اول، سه هندسه كانال، سينوسي نامتقارن، سينوسي متقارن و مستطيلي، بهصورت نظام مند مورد ارزيابي قرار گرفتند تا توانايي آنها در مقيدسازي ذرات d_p=3 μm با استفاده از نيروي ليفت اينرسي، گردابههاي دين ، و نيروهاي گريز از مركز و كوريوليس ناشي از دوران تعيين شود. طرح سينوسيِ نامتقارن قويترين نظم يافتگي هيدروديناميكي را ايجاد كرد و به بازدهي تمركز بيش از ٪96 دست يافت؛ به ويژه هنگامي كه با افزايش سرعت ورودي، كاهش عرض كانال و افزايش تعداد انحناهاي مارپيچ همراه شد. نيروي چرخشي تمركزدهي را بيشتر بهبود داد، بهطوري كه اثر تركيبي نيروهاي گريز از مركز و كوريوليس عملكرد را از حدود ٪34 (بدون دوران) به حدود ٪64 در ω=800 rad/s افزايش داد. در مرحله دوم، دوران حذف شد و جريان پيش تمركزدهي شده به آرايه الكترودي ديالكتروفورز هدايت گرديد تا جداسازي بدون برچسب سلولهاي قرمز خون و پلاكتها انجام شود. در اين بخش، هندسه مستطيلي، با وجود اينكه ضعيفترين طرح در تمركزدهي اينرسي بود، با تثبيت مسير حركت ذرات پيش از ورود به نواحي داراي گراديان تند ∇|E|^2 عملكردي بهتر از كانالهاي سينوسي نشان داد. در اعمال ولتاژ |20| ولت و تحريك f=10 GH، سامانه به جداسازي حدود ٪95 پلاكتها همراه با انحراف هم زمانِ حدود ٪25 گلبولهاي قرمز دست يافت؛ در حاليكه افزايش سرعت ورودي، به دليل كاهش زمان ماند ديالكتروفورز، موجب كاهش جداسازي شد. نتايج تركيبي اين پژوهش يك سازوكار يكپارچه اينرسي-ديالكتروفورز براي كنترل بسيار دقيق و بدون پمپِ اجزاي خوني در سامانههاي آزمايشگاه روي ديسك ارائه ميكند و قواعد طراحي لازم براي نسل بعدي پلتفرم هاي هماتولوژي نقطه مراقبت را فراهم ميسازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/24
عنوان به انگليسي
Effect of Serpentine Microchannel Geometry on the Focusing and Separation of Charged Particles
تاريخ بهره برداري
2/2/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مرضيه رزمجوخلاري
چكيده به لاتين
Precise, sheathless manipulation of blood microscale components remains a central challenge in microfluidics, particularly for Lab on a Disc (LOD) platforms where inertial, rotational, and electrokinetic effects coexist. This study proposes a two phase particle handling strategy that integrates rotation assisted inertial focusing with high frequency dielectrophoretic (DEP) sorting inside serpentine microchannels. In Phase I, three channel geometries an asymmetric sinusoidal, symmetric sinusoidal, and rectangular layout were systematically evaluated to determine their ability to confine 3 µm particles using inertial lift, Dean vortices, and rotation induced centrifugal and Coriolis forces. The asymmetric sinusoidal design produced the strongest hydrodynamic ordering, achieving focusing efficiencies above 96%, especially when combined with higher inlet velocity, narrow channel width, and increased serpentine turns. Rotational actuation further enhanced focusing, with the combined centrifugal Coriolis contribution improving performance from ~34% (no rotation) to ~64% at 800 rad/s. In Phase II, rotation was removed and the pre focused stream was directed into a DEP electrode array for label free separation of red blood cells (RBCs) and platelets (PLTs). Here, the rectangular geometry despite being the weakest inertial focuser outperformed the sinusoidal channels by stabilizing particle trajectories before entering regions of steep ∇|E|². Under |20| V and 10 GHz actuation, the device achieved ~95% platelet isolation with concurrent ~25% RBC diversion, while higher inlet velocities reduced separation due to shorter DEP residence times. The combined findings establish a unified inertial DEP mechanism for high precision, pump free blood component handling on LOD systems and provide design rules for next generation point of care hematology platforms.
كليدواژه هاي فارسي
ميكروكانالهاي مارپيچ , ريزسيالش , جداسازي سلولي , نيروي ديالكتروفورز
كليدواژه هاي لاتين
Serpentine Microchannel , Flow Focusing , Cell Separation , Dielectrophoresis Force
Author
Marziye Razmjoo
SuperVisor
Dr. Ashrafizade