شبیه سازی و ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای تولید قطرات میکرونی

تولید قطرات در ابعاد میکرومتر کاربردهای گستردهای در علوم زیستی، پزشکی و مهندسی دارد. ظهور علم میکروفلوییدیک طی سالهای اخیر و پیشرفت آن در روشهای مختلف تولید قطرات ریز تحول شگرفی را در این زمینه ایجاد کرده است. در این مقاله، یک تراشه میکروفلوییدیکی با قابلیت تولید قطره در ابعاد میکرومتر با مکانیزم تمرکز جریان، طراحی، ساخته و ارزیابی شد. در این ریزتراشه قطرات آب درون بستر سیال روغن ایجاد می شوند. تولید قطره در این تراشه به صورت عددی در فضای سه بعدی شبیه سازی شد. اعتبار سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی عددی برای قطرات تولید شده به صورت تجربی، خطایی کمتر از %7 را در اندازه متوسط قطر قطرات نشان میدهد. حداکثر فرکانس تولید قطره در این تراشه که منجر به تولید قطرات پایدار میشود، حدود 300 قطره بر ثانیه است. با توجه به ظرفیت تقریبی ده هزار قطره ای تراشه، تراشه در مدت حداکثر 35 ثانیه کاملا پر میشود. به ازای دبی 50 میکرولیتر بر دقیقه، قطر متوسط قطرات 210 میکرون است . نتایج شبیه سازی عددی و آزمایشات تجربی انجام شده در این تحقیق نشان میدهد که اندازه و پایداری قطرات تولید شده به شدت به مقدار دبی جریان و ترکیب ماده فعال سطحی بستگی دارد. قطرات میکرونی تولید شده در این تراشه، میتوانند در تحقیقات زیستی متعددی از جمله شناسایی و تکثیر DNA، تشخیص جهش های نادر، کنترل، درمان و مطالعات مربوط به سرطان به کار گرفته شوند.

Keywords:

تولید قطره , شبیه سازی عددی , تراشه میکروفلوئیدیکی