طراحي، ساخت و مطالعه آزمايشگاهي ميكروكانال مارپيچي جداساز ذرات در سيستم‌هاي ميكروسيالات گريز از مركز

Design, Fabrication and Experimental Study of Spiral Microchannel Particle Separator on Centrifugal Microfluidic Platforms

امروزه تمايل بسياري به استفاده از ميكروسيستم‌ها‌‌‌ي تحليلي در زمينه‌‌‌ي تشخيص‌‌‌هاي مولكولي و ميكروسيالاتي وجود دارد‌ چراكه مزايايي مانند فضاي كم، كاهش ميزان مصرف نمونه و كاهش زمان تحليل دارند. ميكروسيالات دوراني يك زير شاخه از حوزه‌ي ميكروسيالات است كه با بهره‌گيري از نيروهاي گريز از مركز باعث حركت سيال در شبكه‌هاي محصور شده در سيستم‌ها‌‌‌ي ديسك شكل دوار مي‌گردد‌. المان جداسازي يكي از پركاربردترين المان‌هاي به‌كار رفته در اين سيستم‌ها مي‌باشد كه به‌منظور جداسازي ذرات موجود در نمونه به‌كار مي‌رود. در اين پژوهش روش هندسي جديدي براي جداسازي ذرات معلق در يك نمونه سيال به روش منفعل ارائه شده است. هندسه مارپيچ شكل به‌كار رفته در اين مدل باعث مي‌شود نيروي گريز از مركز محلي ناشي از انحناي كانال علاوه بر نيروهاي گريز از مركز و كوريوليس ناشي از دوران ديسك به فرايند جداسازي كمك كند. در ابتدا روند جداسازي ذرات در كانال مطالعه مي‌شود و سپس تاثير پارامترهاي طول كانال و سرعت دوران بر بازدهي المان بررسي مي‌گردد. نتايج حاصل از آزمايش‌ها بازدهي جداسازي بالاي 90 درصد را نشان دادند كه حاكي از پتانسيل بالاي اين المان در فرايند جداسازي مي‌باشد. همچنين افزايش سرعت دوراني و طول كانال مارپيچ باعث بهتر شدن فرايند جداسازي و افزايش بازدهي مي‌گردد.

Nowadays there are a lot of tendencies to use analytical micro-systems in the field of molecular and microbial diagnostics, because of benefits such as less required space, reduced sample and reagent consumption and reduced analysis time. The rotational microfluidic is a sub-branch of the microfluidic systems which by using centrifugal forces, causes the fluid to flow in the networks enclosed in disk-shaped rotating systems. These networks can carry out chemical or biological tests and lead to create more capable devices replaced with current regular devices for medical diagnosis. One of the most commonly used elements in microfluidic systems is the separation element. This element is used to separate particles in the sample by considering mechanical, chemical and electrical specifications. In this study, a novel geometry designed to separate particles passively in microfluidic systems. The spiral microchannel geometry imports the local centrifugal force caused by the curvature of the channel in addition to the centrifugal and the Coriolis forces, to affect the particles and increase the efficiency of the separation. The particle separation process in the proposed channel was studied. The results of the experiments showed high separation efficiency, which indicates the high potential of this element in the separation process.