Моделювання та дослідження розділення дисперсної суміші двох типів зважених частинок під дією акустичного поля

Simple item page
dc.citation.epage171
dc.citation.issue2
dc.citation.journalTitleКомп’ютерні системи проектування. Теорія і практика
dc.citation.spage158
dc.citation.volume6
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorСтахів, Володимир
dc.contributor.authorStakhiv, Volodymyr
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2025-12-15T08:11:12Z
dc.date.created2024-08-10
dc.date.issued2024-08-10
dc.description.abstractРозроблено математичну модель процесу розділення зважених мікро- частинок у дисперсійній суміші в дворозгалуженому каналі мікрофлюїдної лабораторії під дією акустичного поля. Модель реалізовано в середовищі COMSOL Multiphysics з викорис- танням 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. Наукові результати, отримані в цьому дослідженні, становлять теоретичну основу для розроблення конструкцій лабораторії на чипі для розділення мікрочастинок, зважених у рідині, за допомогою акустичного поля, а також для виготовлення прототипів акусто- форетичних лабораторій.
dc.description.abstractA mathematical model of the process of separating suspended microparticles in a dispersed mixture within a 2-branched channel of a microfluidic lab-chip under the influence of an acoustic field has been developed. The model is implemented in the environment of COMSOL Multiphysics, using thermoviscous acoustics, creeping flow, particle tracking in a fluid flow, and fluid-particle interaction multiphysics interfaces. Examples of separation of two types of microparticles suspended in a liquid, which differ in density and size, are shown. The scientific results obtained in this research form the theoretical basis for the development of lab-onchip designs for separating microparticles suspended in a liquid using an acoustic field, as well as for the fabrication of prototypes of acoustophoretic lab-chips.
dc.format.extent158-171
dc.format.pages14
dc.identifier.citationСтахів В. Моделювання та дослідження розділення дисперсної суміші двох типів зважених частинок під дією акустичного поля / Володимир Стахів // Комп’ютерні системи проектування. Теорія і практика. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2024. — Том 6. — № 2. — С. 158–171.
dc.identifier.citation2015Стахів В. Моделювання та дослідження розділення дисперсної суміші двох типів зважених частинок під дією акустичного поля // Комп’ютерні системи проектування. Теорія і практика, Львів. 2024. Том 6. № 2. С. 158–171.
dc.identifier.citationenAPAStakhiv, V. (2024). Modeliuvannia ta doslidzhennia rozdilennia dyspersnoi sumishi dvokh typiv zvazhenykh chastynok pid diieiu akustychnoho polia [Simulation and research of the separation of two types of suspended particles in a dispersed mixture under the influence of an acoustic field]. Computer Systems of Design. Theory and Practice, 6(2), 158-171. Lviv Politechnic Publishing House. [in Ukrainian].
dc.identifier.citationenCHICAGOStakhiv V. (2024) Modeliuvannia ta doslidzhennia rozdilennia dyspersnoi sumishi dvokh typiv zvazhenykh chastynok pid diieiu akustychnoho polia [Simulation and research of the separation of two types of suspended particles in a dispersed mixture under the influence of an acoustic field]. Computer Systems of Design. Theory and Practice (Lviv), vol. 6, no 2, pp. 158-171 [in Ukrainian].
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.23939/cds2024.02.158
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/124050
dc.language.isouk
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofКомп’ютерні системи проектування. Теорія і практика, 2 (6), 2024
dc.relation.ispartofComputer Systems of Design. Theory and Practice, 2 (6), 2024
dc.relation.references[1] 1. van Voorthuizen, E., Zwijnenburg, A., van der Meer, W. & Temmink, H. “Biological black water treatment combined with membrane separation”. Water Res., 42, 4334–4340 (2008).
dc.relation.references[2] Harrison, D. J., Fluri, K., Seiler, K., Fan, Z., Effenhauser, C. S. & Manz, A. “Micromachining a miniaturized capillary electrophoresis-based chemical analysis system on a chip”. Science, 261, 895–897 (1993).
dc.relation.references[3] Sumi S, A. K. & Yoshida, K. Separation methods applicable to prostate cancer diagnosis and monitoring therapy. J. Chromatogr. B: Biomed. Sci. Appl., 764, 445–455 (2001).
dc.relation.references[4] Wu, M. et al. “Acoustofluidic separation of cells and particles”. Microsyst. Nanoeng., 5, 32 (2019).
dc.relation.references[5] Scott, L. & Friedman, F. J. R. “Isolation and culture of hepatic lipocytes, Kupffer ceils, and sinusoidal endothelial cells by density gradient centrifugation with Stractan”. Anal. Biochem., 161, 207–218 (1987). Fan et al. Microsystems & Nanoengineering (2022), 8:94, p. 14 of 16.
dc.relation.references[6] Blackburn, Cd. W., Patel, P. D. & Gibbs, P. A. “Separation and detection of salmonellae using immunomagnetic particles. Biofouling”, 5, 143–155 (1991).
dc.relation.references[7] Bhagat, A. A. S. et al. “Microfluidics for cell separation”. Med. Biol. Eng. Comput. 48, 999–1014 (2010).
dc.relation.references[8] Gossett, D. R. et al. “Label-free cell separation and sorting in microfluidic systems”. Anal. Bioanal.Chem., 397, 3249–3267 (2010).
dc.relation.references[9] Wyatt Shields Iv, C., Reyes, C. D. & López, G. P. “Microfluidic cell sorting: A review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation”. Lab Chip, 15, 1230–1249 (2015).
dc.relation.references[10]Fan Y, Wang X, Ren J, Lin F, Wu J. “Recent advances in acoustofluidic separation technology in biology” Microsystems & Nanoengineering (2022).
dc.relation.references[11]Connacher, W. et al. “Micro/nano acoustofluidics: Materials, phenomena, design, devices, and applications”. Lab Chip, 18, 1952–1996 (2018).
dc.relation.references[12]Riley, N. “Steady streaming”. Annu. Rev. Fluid Mech., 33, 43–65 (2001).
dc.relation.references[13]Skowronek, V., Rambach, R. W., Schmid, L., Haase, K. & Franke, T. “Particle deflection in a poly(dimethylsiloxane) microchannel using a propagating surface acoustic wave: Size and frequency dependence”. Anal. Chem., 85, 9955–9959 (2013).
dc.relation.references[14]Whitworth, G., Grundy, M. A. & Coakley, W. T. “Transport and harvesting of suspended particles using modulated ultrasound”. Ultrasonics, 29, 439–444 (1991).
dc.relation.references[15]Mohapatra, A. R., Sepehrirahnama, S. & Lim, K. M. “Experimental measurement of interparticle acoustic radiation force in the Rayleigh limit”. Phys. Rev. E, 97, 053105 (2018).
dc.relation.references[16]Ma, Z., Collins, D. J. & Ai, Y. “Single-actuator bandpass microparticle filtration via traveling surface acoustic waves”. Colloid Interface Sci. Commun., 16, 6–9 (2017).
dc.relation.references[17]Simon, G. et al. “Bandpass sorting of heterogeneous cells using a single surface acoustic wave transducer pair”. Biomicrofluidics, 15, 014105 (2021).
dc.relation.references[18]Liu, G. et al. “Separation of particles using the focused acoustic sorting chip based on the wettability treatment”. AIP Adv. https://doi.org/10.1063/5.0042866 (2021).
dc.relation.references[19]Xie, Y. et al. “Acoustic cell separation based on density and mechanical properties”. J. Biomech. Eng.,142, 031005 (2020).
dc.relation.references[20]Bai, X. et al. “Postoperative evaluation of tumours based on label-free acoustic separation of circulating tumour cells by microstreaming”. Lab Chip, 21, 2721–2729 (2021).
dc.relation.references[21]Ahmed, H., Destgeer, G., Park, J., Afzal, M. & Sung, H. J. “Sheathless focusing and separation of microparticles using tilted-angle traveling surface acoustic waves”. Anal. Chem., 90, 8546–8552.
dc.relation.references[22]Liu, G. et al. “Continuous separation of particles with different densities based on standing surface acoustic waves”. Sensors Actuators A: Phys. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113589 (2022).
dc.relation.references[23]Bruus H. “Theoretical Microfluidics”, Oxford University Press, 2010.
dc.relation.referencesen[1] 1. van Voorthuizen, E., Zwijnenburg, A., van der Meer, W. & Temmink, H. "Biological black water treatment combined with membrane separation". Water Res., 42, 4334–4340 (2008).
dc.relation.referencesen[2] Harrison, D. J., Fluri, K., Seiler, K., Fan, Z., Effenhauser, C. S. & Manz, A. "Micromachining a miniaturized capillary electrophoresis-based chemical analysis system on a chip". Science, 261, 895–897 (1993).
dc.relation.referencesen[3] Sumi S, A. K. & Yoshida, K. Separation methods applicable to prostate cancer diagnosis and monitoring therapy. J. Chromatogr. B: Biomed. Sci. Appl., 764, 445–455 (2001).
dc.relation.referencesen[4] Wu, M. et al. "Acoustofluidic separation of cells and particles". Microsyst. Nanoeng., 5, 32 (2019).
dc.relation.referencesen[5] Scott, L. & Friedman, F. J. R. "Isolation and culture of hepatic lipocytes, Kupffer ceils, and sinusoidal endothelial cells by density gradient centrifugation with Stractan". Anal. Biochem., 161, 207–218 (1987). Fan et al. Microsystems & Nanoengineering (2022), 8:94, p. 14 of 16.
dc.relation.referencesen[6] Blackburn, Cd. W., Patel, P. D. & Gibbs, P. A. "Separation and detection of salmonellae using immunomagnetic particles. Biofouling", 5, 143–155 (1991).
dc.relation.referencesen[7] Bhagat, A. A. S. et al. "Microfluidics for cell separation". Med. Biol. Eng. Comput. 48, 999–1014 (2010).
dc.relation.referencesen[8] Gossett, D. R. et al. "Label-free cell separation and sorting in microfluidic systems". Anal. Bioanal.Chem., 397, 3249–3267 (2010).
dc.relation.referencesen[9] Wyatt Shields Iv, C., Reyes, C. D. & López, G. P. "Microfluidic cell sorting: A review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation". Lab Chip, 15, 1230–1249 (2015).
dc.relation.referencesen[10]Fan Y, Wang X, Ren J, Lin F, Wu J. "Recent advances in acoustofluidic separation technology in biology" Microsystems & Nanoengineering (2022).
dc.relation.referencesen[11]Connacher, W. et al. "Micro/nano acoustofluidics: Materials, phenomena, design, devices, and applications". Lab Chip, 18, 1952–1996 (2018).
dc.relation.referencesen[12]Riley, N. "Steady streaming". Annu. Rev. Fluid Mech., 33, 43–65 (2001).
dc.relation.referencesen[13]Skowronek, V., Rambach, R. W., Schmid, L., Haase, K. & Franke, T. "Particle deflection in a poly(dimethylsiloxane) microchannel using a propagating surface acoustic wave: Size and frequency dependence". Anal. Chem., 85, 9955–9959 (2013).
dc.relation.referencesen[14]Whitworth, G., Grundy, M. A. & Coakley, W. T. "Transport and harvesting of suspended particles using modulated ultrasound". Ultrasonics, 29, 439–444 (1991).
dc.relation.referencesen[15]Mohapatra, A. R., Sepehrirahnama, S. & Lim, K. M. "Experimental measurement of interparticle acoustic radiation force in the Rayleigh limit". Phys. Rev. E, 97, 053105 (2018).
dc.relation.referencesen[16]Ma, Z., Collins, D. J. & Ai, Y. "Single-actuator bandpass microparticle filtration via traveling surface acoustic waves". Colloid Interface Sci. Commun., 16, 6–9 (2017).
dc.relation.referencesen[17]Simon, G. et al. "Bandpass sorting of heterogeneous cells using a single surface acoustic wave transducer pair". Biomicrofluidics, 15, 014105 (2021).
dc.relation.referencesen[18]Liu, G. et al. "Separation of particles using the focused acoustic sorting chip based on the wettability treatment". AIP Adv. https://doi.org/10.1063/5.0042866 (2021).
dc.relation.referencesen[19]Xie, Y. et al. "Acoustic cell separation based on density and mechanical properties". J. Biomech. Eng.,142, 031005 (2020).
dc.relation.referencesen[20]Bai, X. et al. "Postoperative evaluation of tumours based on label-free acoustic separation of circulating tumour cells by microstreaming". Lab Chip, 21, 2721–2729 (2021).
dc.relation.referencesen[21]Ahmed, H., Destgeer, G., Park, J., Afzal, M. & Sung, H. J. "Sheathless focusing and separation of microparticles using tilted-angle traveling surface acoustic waves". Anal. Chem., 90, 8546–8552.
dc.relation.referencesen[22]Liu, G. et al. "Continuous separation of particles with different densities based on standing surface acoustic waves". Sensors Actuators A: Phys. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113589 (2022).
dc.relation.referencesen[23]Bruus H. "Theoretical Microfluidics", Oxford University Press, 2010.
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1063/5.0042866
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113589
dc.rights.holder© Національний університет „Львівська політехніка“, 2024
dc.rights.holder© Стахів В., 2024
dc.subjectматематична модель
dc.subjectакустофлюїдика
dc.subjectlab-chip
dc.subjectмікрочастинка
dc.subjectсортування
dc.subjectmathematical model
dc.subjectacoustofluidics
dc.subjectlab-chip
dc.subjectmicroparticle
dc.subjectsorting
dc.titleМоделювання та дослідження розділення дисперсної суміші двох типів зважених частинок під дією акустичного поля
dc.title.alternativeSimulation and research of the separation of two types of suspended particles in a dispersed mixture under the influence of an acoustic field
dc.typeArticle

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
2024v6n2_Stakhiv_V-Simulation_and_research_158-171.pdf
Size:
1.76 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.76 KB
Format:
Plain Text
Description:
Download

Collections

Комп'ютерні системи проектування теорія і практика. – 2024. – Том 6, № 2