شبیه سازی، ارزیابی و بهبود تراشه ریزسیالی جهت جداسازی اسپرم های متحرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی و نفت - دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشگاه صنعتی شریف

10.22034/ijche.2023.393441.1303

چکیده

سامانه‌های ریزسیال، سیستم‌هایی هستند که در آن ها مقادیر بسیار کم سیال توسط کانال‌هایی در ابعاد میکرومتر کنترل می-شود. در این پژوهش، کارکرد یک سامانه ریز سیال برای جداسازی اسپرم‌های متحرک با شبیه‌سازی توسط روش دینامیک سیالات محاسباتی و استفاده از ماژول جریان دو فازی، بررسی شده‌است. این تراشه، دارای سه کانال ورودی و سه کانال خروجی می‌باشد که در این هندسه، عرض کانال اصلی در انتهای کانال نسبت به ابتدای آن افزایش یافته است. در ادامه، به جهت بهبود بازدهی تراشه، عرض کانال جمع‌آوری بافر تغییر داده شده است تا از هدررفت بافر حاوی اسپرم‌های متحرک جلوگیری شده و بازدهی جداسازی افزایش یابد. مشاهده‌شده است که با 4 برابر کردن عرض کانال خروجی بافر نسبت به عرض کانال‌های ورودی، حجم بافر در کانال خروجی نمونه به 1 درصد کاهش پیدا می‌کند و این طرح به عنوان طرح مناسب برای جداسازی اسپرم‌های متحرک انتخاب شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation, Assessment, and Improvement of a Microfluidic Chip Used for Motile-Sperms Separation

نویسندگان [English]

  • Laya Dalir 1
  • Saeed Omidi 1
  • M. Saadatmand 2
  • Faranak Heidari 1
1 Department of chemical and petroleum engineering, sharif university of technology
2 SHARIF
چکیده [English]

Microfluidic devices are systems that control the movement of minute amounts of fluid using channels in micrometer dimensions, which have a wide range of applications. This technology can help to enhance the quality of sorted sperm and be applied to boost our knowledge of sperm behavior and effects of different sperm selection mechanisms within the ART. Here, the efficiency of a microfluidic device having an application in the separation of motile sperm was studied using computational fluid dynamics method and its two-phase-flow module. Laminar flow and Level-set modules were used in this simulation. The mentioned device has three input and three output channels, two channels for sample media and one for buffer. Furthermore, it has a main separation channel, which width becomes wider gradually from the beginning to the end. Thus, output channels have wider width. After simulation, the results were validated using the results of previous experimental and simulation works in this matter. Afterward, to increase the device’s efficiency, the width of the output channel used for the buffer is being altered which prevents the wasting of the motile sperm in buffer. Simulation has shown that increasing the buffer output’s width by 4 times of input fluids channel’s width would cause decreasing the volume fraction of buffer in sample’s outlet to 1%. Therefore, this geometry is presented as the appropriate geometry for separation of motile sperm. In further studies, it is suggested that the last device be manufactured and studied to be validated its efficiency by experiment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microfluidics
  • Infertility
  • Motile Sperms
  • Simulation
  • Two-Phase Flow