طراحی و شبیه‌سازی سامانه مگنتوفورتیک با میدان مغناطیسی چرخان برای هدایت و جداسازی ریزذرات مغناطیسی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 57، شماره 12، اسفند 1404، صفحه 1537-1550 اصل مقاله (1.33 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2026.25348.7943 | ||
| نویسندگان | ||
| اتابک محمدی معاضد؛ روزبه عابدینی نسب* | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، یک سامانه نوین مبتنی بر تراشه‌های مگنتوفورتیک برای هدایت و جداسازی کنترل شده ذرات مغناطیسی میکرومتری در محیط میکروفلویدیک بر اساس اندازه آن‌ها طراحی و شبیه‌سازی شده است. این سیستم شامل فیلم‌های نانومتری مغناطیسی به صورت دیسک‌های به هم پیوسته با یک شکاف جداساز و میدان مغناطیسی چرخانی است که توسط آهن‌رباهای دائمی ایجاد می‌شود. سامانه تولید میدان مغناطیسی با استفاده از یک استپر‌موتور و کنترلر آردوینو، امکان تنظیم فرکانس چرخش میدان را فراهم می‌کند. طراحی سه‌بعدی با نرم‌افزار سالیدورکس انجام شده و توزیع انرژی مغناطیسی بر روی تراشه توسط نرم‌افزار کامسول شبیه‌سازی گردیده است. همچنین، با بهره‌گیری از کدهای توسعه‌داده‌شده در محیط متلب، نیروهای وارد بر ذرات و مسیر حرکت آن‌ها تحلیل شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی، جهت اعتبارسنجی، با داده‌های تجربی مطالعات پیشین مقایسه گردید و تطابق مناسب مسیر حرکت ذرات (با میانگین خطای %2/61 در فاصله شعاعی) دقت خوب شبیه‌سازی‌ها را نمایان نمود. سپس با استفاده از این مدل تأییدشده، عملکرد سامانه طراحی‌شده در جداسازی ذرات ارزیابی شد و مشخص گردید با انتخاب شکاف‌های 2 تا 7 میکرومتری، در میدان با شدت‌های 50 و 100 ارستد و با تنظیم فرکانس، می‌توان ذرات میکرومتری با اندازه‌های مختلف را از یکدیگر جدا نمود. با حذف چالش‌هایی نظیر پیچیدگی مدارهای سیم‌پیچی و گرمایش ناخواسته در روش‌های پیشین، این مطالعه راهکاری کارآمد، ساده و قابل اطمینان را با کاربردهای زیستی و پزشکی فراهم می‌سازد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آزمایشگاه روی تراشه؛ آنالیز تک‌سلولی؛ جداسازی ذرات؛ دستکاری ذرات مغناطیسی؛ مدارهای مگنتوفورتیک | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 768 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 453 |
||