acoustofluidics

У статті представлено результати чисельного моделювання та експериментального прототипування акустофлюїдної мікроканальної системи для розділення зважених у рідині мікрочастинок. На основі побудованої двовимірної моделі досліджено вплив геометричних і фізичних параметрів пристрою на формування акустичного поля в мікроканалі та ефективність процесу розділення частинок різних типів. Особливу увагу приділено конфігурації зустрічно-штирьових перетворювачів (ЗШП), ширині каналу, товщині п’єзоелектричної підкладки та відстані ЗШП від каналу.

Розроблено математичну модель процесу розділення зважених мікрочастинок у дисперсійній суміші в 2-розгалуженому каналі мікрофлюїдного лабораторії під дією акустичного поля. Модель реалізовано в середовищі COMSOL Multiphysics з використанням термов’язкої акустики, повзучого потоку, відстеження частинок у потоці рідини та мультифізичних інтерфейсів взаємодії рідини та частинок. Наведено приклади розділення двох типів мікрочастинок, зважених у рідині, що відрізняються за густиною та розміром.

У статті розроблено моделі та проаналізовано різні варіанти конструкції та топології ЗШП для акустофоретичного керування переміщенням мікрочасток в мікроканалах лаб-чипів. Новизна роботи полягає в розробленні математичних моделей для нових конфігурацій ЗШП, придатних для фокусування, сортування та концентрування різнорідних мікрочасток. Розроблені моделі реалізовані в середовищі COMSOL, що дає змогу проєктувальнику використовувати їх для розрахунку заданих конструкцій ЗШП в реальних акустофлюїдних лаб-чипах.