بررسی عددی جداسازی میکروذرات در میکروکانال با استفاده از گردابه های ناشی از پدیده ICEK

یکی از زمینه های مطالعه در حوزه میکروسیالات، کنترل، به دام انداختن و جداسازی ریزذرات معلق در سیال است. در سال های اخیر تحقیقات زیادی در این زمینه آغاز شده است. برخی از کاربردهای آن مربوط به جابجایی سلول، شناسایی ویروس ها و باکتری ها، بررسی و آنالیز سلول های بیولوژیکی و مولکول های DNA، آزمایش کیفیت آب یا بررسی ناخالصی های موجود در آب است. یکی از روش های جدید در این زمینه استفاده از پدیده الکتروکینتیک القایی (ICEK) و نیروی دی الکتروفورز است. در پدیده ی الکتروکینتیک القایی، خاصیت پلاریزاسیون یک سطح رسانا واقع در میدان الکتریکی باعث ایجاد گردابه بر روی صفحه رسانا در سیال می شود. این صفحه رسانا الکترود شناور نامیده می شود. در تحقیق حاضر با در نظر گرفتن پدیده الکتروکینتیک القایی، نیروی دی الکتروفورز و ایجاد یک خروجی بر روی سقف میکروکانال در محل برخورد دو گردابه پدیده ICEK (خروجی ثانویه)، میکروذرات داخل سیال از هم جدا می شوند. جداسازی به این صورت است که پس از رسیدن میکروذرات به الکترود شناور، در گردابهای پدیده ICEK محبوس شده و از طریق یک کانال ثانویه جدا می شوند که این کانال به صورت متقاطع و غیرهمسطح بالای کانال اصلی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، میکروذرات مخمر معلق  در محلول الکترولیت KCl توسط پمپ سرنگی به میکروکانال تزریق می شوند. تنظیم دلخواه درصد هدایت و جداسازی میکروذرات به سمت خروجی ثانویه با تنظیم پارامترهای ولتاژ اعمالی و سرعت ورودی سیال به ریزتراشه، یکی از نوآوری های تحقیق حاضر است. در نتایج شبیه سازی مشاهده کردیم که برای سرعت های ورودی (20-120) (μm)/s، به ترتیب، با ولتاژ اعمالی (150-330) ولت (برای ایجاد میدان الکتریکی در الکترود شناور)، 100 درصد ذرات را می توان به سمت خروجی ثانویه هدایت و جداسازی کرد. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی، نتایج به دست آمده از روش شبیه سازی پژوهش حاضر با نتایج کارهای قبلی مقایسه شده است.