Introduccio a la microfluidica
Páginas: 8 (1950 palabras)
Publicado: 31 de agosto de 2014
PRÀCTICA 4: INTRODUCCIÓ A LA MICROFLUÍDICA
Data: 10 de Juny 2013
Departament: Física fonamental
En aquesta pràctica estudiarem el comportament de fluids en canals micromètrics per a la construcció d' un dispositiu que ens permeti comptar el nombre de molècules o partícules de dimensions micromètriques. En la pràctica, quan volem dissenyar dispositius d'aquest tipus, ens trobem amb dosproblemes: hem d' aconseguir controlar els efectes de difusió i les amplades dels fluids amb els que estem treballant. Així doncs, el que volem és demostrar que controlant el cabal dels fluids que circulen en un mateix canal podem determinar les amplades d'aquests i a més, que si els cabals aplicats son elevats, els efectes de difusió es tornen més patits. Ho farem en un cas particular, quan tenimtres fluids circulant per un mateix i el que voldrem és controlar l' amplada del fluid central.
In this experiment we are going to study the behavior of the fluids when they are circulating inside micrometric cannonades. We are doing that because we want to design a dispositive that allows us to count the number of micrometric things such as molecules. When we are trying to do that we find twoproblems, on is that we have to be able to control the diffusion effects and the other one it’s that we have to control the width of the fluids. So, we want to show, that if we can control the fluids flow that are circulating inside the same cannonade, we can determinate the width of the central fluid, and if the flow it’s big the diffusion effects become insignificants.
1Introducció
Volem estudiar el disseny de dispositius microfluids. Ens centrarem en l’ estudi del comportament dels fluids al circular en contacte amb altres fluids per a un mateix canal.
1.1 Fonament teòrica de la pràctica
Com és ben sabut, si treballem amb fluids amb nombres de Reynolds baixos, podem aproximar el flux d’ aquest com si tingués un comportament laminar. Un exemple d’aquestescondicions el tenim en un fluid que circula per una canonada de dimensions micromètriques. Ja que, per calcular el nombre de Reynolds utilitzem la següent relació: Re = ρvsD/ν, on ρ és la densitat del fluid, vs la velocitat característica del fluid, D és el diàmetre de la canonada i ν la viscositat cinemàtica del fluid.
En aquestes condicions, si tenim dos o més fluids circulant en contacteentre ells, per a un mateix canal, aquests només es podran barrejar per difusió.
Així doncs, si aconseguim controlar els efectes de difusió i les amplades de diferents fluids que circulen en un mateix canal, podrem dissenyar dispositius amb diferents aplicacions, com per exemple comptar molècules de mesures micromètriques.
Pel que fa la difusió, sabem que aquesta és deguda al moviment Brownia(moviment que s’ observa en algunes partícules que es troben en un medi fluid). Sabem que la longitud característica de difusió és:
Equació 1.1
on D és el coeficient de difussió del fluid i t el temps que està en contacte.
Pel que fa el control de les amplades, primer hem de definir el dispositiu que utilitzem per fer l' experiment. Aquest és un xip de focalització amb tres canals d'entrada i un de sortida (fig 1). fig 1.1
Si disposem d' aquest dispositiu podem demostrar que l' amplada del fluid central (Ws) va donat en funció dels cabal del flux central (Qs), de la suma dels cabals dels fluxos laterals (Qf) i de l' amplada total W.
Equació 1.2
La funció g (λ) per a canals 2D, com el del nostre cas, és igual a 1.
D'aquesta manera, controlant els cabals dels diferentscanals, podem determinar l' amplada del flux central.
2 Metodologia
El que volem és poder controlar el cabal de fluid que passa per cada un del tres canals d' entrada del xip. D'aquesta manera sabrem els cabals que tindran aquest després de la convergència dels tres canals. Així, al canal de sortida, tindrem tres fluids diferents circulant amb cabals coneguts.
2.1 Dispositiu...
Data: 10 de Juny 2013
Departament: Física fonamental
En aquesta pràctica estudiarem el comportament de fluids en canals micromètrics per a la construcció d' un dispositiu que ens permeti comptar el nombre de molècules o partícules de dimensions micromètriques. En la pràctica, quan volem dissenyar dispositius d'aquest tipus, ens trobem amb dosproblemes: hem d' aconseguir controlar els efectes de difusió i les amplades dels fluids amb els que estem treballant. Així doncs, el que volem és demostrar que controlant el cabal dels fluids que circulen en un mateix canal podem determinar les amplades d'aquests i a més, que si els cabals aplicats son elevats, els efectes de difusió es tornen més patits. Ho farem en un cas particular, quan tenimtres fluids circulant per un mateix i el que voldrem és controlar l' amplada del fluid central.
In this experiment we are going to study the behavior of the fluids when they are circulating inside micrometric cannonades. We are doing that because we want to design a dispositive that allows us to count the number of micrometric things such as molecules. When we are trying to do that we find twoproblems, on is that we have to be able to control the diffusion effects and the other one it’s that we have to control the width of the fluids. So, we want to show, that if we can control the fluids flow that are circulating inside the same cannonade, we can determinate the width of the central fluid, and if the flow it’s big the diffusion effects become insignificants.
1Introducció
Volem estudiar el disseny de dispositius microfluids. Ens centrarem en l’ estudi del comportament dels fluids al circular en contacte amb altres fluids per a un mateix canal.
1.1 Fonament teòrica de la pràctica
Com és ben sabut, si treballem amb fluids amb nombres de Reynolds baixos, podem aproximar el flux d’ aquest com si tingués un comportament laminar. Un exemple d’aquestescondicions el tenim en un fluid que circula per una canonada de dimensions micromètriques. Ja que, per calcular el nombre de Reynolds utilitzem la següent relació: Re = ρvsD/ν, on ρ és la densitat del fluid, vs la velocitat característica del fluid, D és el diàmetre de la canonada i ν la viscositat cinemàtica del fluid.
En aquestes condicions, si tenim dos o més fluids circulant en contacteentre ells, per a un mateix canal, aquests només es podran barrejar per difusió.
Així doncs, si aconseguim controlar els efectes de difusió i les amplades de diferents fluids que circulen en un mateix canal, podrem dissenyar dispositius amb diferents aplicacions, com per exemple comptar molècules de mesures micromètriques.
Pel que fa la difusió, sabem que aquesta és deguda al moviment Brownia(moviment que s’ observa en algunes partícules que es troben en un medi fluid). Sabem que la longitud característica de difusió és:
Equació 1.1
on D és el coeficient de difussió del fluid i t el temps que està en contacte.
Pel que fa el control de les amplades, primer hem de definir el dispositiu que utilitzem per fer l' experiment. Aquest és un xip de focalització amb tres canals d'entrada i un de sortida (fig 1). fig 1.1
Si disposem d' aquest dispositiu podem demostrar que l' amplada del fluid central (Ws) va donat en funció dels cabal del flux central (Qs), de la suma dels cabals dels fluxos laterals (Qf) i de l' amplada total W.
Equació 1.2
La funció g (λ) per a canals 2D, com el del nostre cas, és igual a 1.
D'aquesta manera, controlant els cabals dels diferentscanals, podem determinar l' amplada del flux central.
2 Metodologia
El que volem és poder controlar el cabal de fluid que passa per cada un del tres canals d' entrada del xip. D'aquesta manera sabrem els cabals que tindran aquest després de la convergència dels tres canals. Així, al canal de sortida, tindrem tres fluids diferents circulant amb cabals coneguts.
2.1 Dispositiu...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.