Mikrofluidisk sortering av deformerbara partiklar finner många tillämpningar, till exempel medicintekniska produkter för celler. Deterministiska sidoförskjutningar (DLD) är en av dem. Partikelsortering via DLD bygger endast på hydrodynamiska krafter. För styva sfäriska partiklar är denna separation till en stor utsträckning förstådd och kan tillskrivas storleksskillnader: stora partiklar tränger undan i lateral riktning med avseende på flödet medan små partiklar rör sig i flödesriktningen med försumbar sidoförskjutning. Separationen av icke-sfäriska deformerbara partiklar såsom röda blodkroppar (RBC) är dock mer komplicerad än stela partiklar. Till exempel, är det möjligt att separera deformerbara partiklar som har samma storlek men olika mekaniska egenskaper? Vi studerar deformerbarhetsbaserad sortering av RBC i samma storlek via DLD med hjälp av en inbyggd ekvationslösare för vesikleflöden i två dimensioner. Vårt mål är att kvantitativt karakterisera de fysiska mekanismer som möjliggör cellseparationen. I detta syfte undersöker vi systematiskt effekterna av en cells inre vätskeviskositet och membranelasticitet på dess beteende. I synnerhet, Vi anser djupa anordningar där en cell kan visa rik dynamik såsom att ta en särskild vinkelorientering beroende på dess mekaniska egenskap. Vi har upptäckt att celler som rör sig med en tillräckligt hög positiv lutningsvinkel i förhållande till flödesriktningen förskjuts i sidled medan de med mindre vinklar färdas med flödet effektiviseras. Därmed är deformerbarhetsbaserad cellsortering möjlig. Den underliggande mekanismen här är cellmigration på grund av cellens positiva lutning och skjuvgradient. Ju högre lutningen är, desto längre kan cellen färdas i sidled. Vi bedömer också effektiviteten i tekniken för täta fjädringar. Det visar sig att de flesta celler i täta fjädringar inte tränger undan i den laterala riktningen oavsett deras deformerbarhet. Som ett resultat av detta blir det svårare att separera celler med hjälp av en DLD-enhet. • Vi undersöker celldynamiken i DLD-flödet, dvs. vi studerar cellens lutningsvinkel och lateral hastighet i avsnitten 3.1 och 3.2. • Vi jämför dessa cell-in-DLD dynamik med enkla flöden såsom en fri skjuvning och en begränsad Poiseuille flöden i avsnitten 4.1 och 4.2. • För att kvantifiera migrationen beräknar vi en ny kvantitet i avsnitt 4.3, som vi kallar "pseudolift", som visar sig vara ett mått på migration. • Slutligen presenterar vi fasdiagram för transportsätten i avsnitt 3.3 och undersöker separationen i täta RBC-upphängningar i avsnitt 3.4 för olika viskositetskontraster, kapillärnummer och enhetskonfigurationer. Effektiviteten hos DLD för täta suspensioner i djupa enheter har inte studerats experimentellt och numeriskt. Det är dock viktigt att undersöka det täta fjädringssystemet eftersom de djupa anordningarna med täta fjädringar ger högre genomströmning än de grunda anordningarna med utspädda fjädringar. Metodologi. Vi använder en standard 2D mekanisk modell för RBCs [33, 40, 43]. Vi modellerar en RBC som en vesikle med en reducerad area på 0,65 som motstår deformation på grund av böjning och spänning. Det är ogenomträngligt att flöda och lokalt oåtkomligt. Eftersom RBC och vesiklarna har liknande dynamiska egenskaper och
Vi hänvisar läsaren till REF för granskning av relaterade arbete med deformerbarhetsbaserad cellsortering och detaljerna i vårt numeriska system för cellflödessimuleringar.
Sorting same-size red blood cells in deep deterministic lateral displacement devices
{'venue': None, 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Physics']}