- Tytuł:
-
Numerical modelling of microflow and μPIV measurementin microfluidic cell culture device
Modelowanie numeryczne mikroprzepływu i pomiar μPIV w mikroprzepływowej hodowli komórek - Autorzy:
- Loska, Michał
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/101687.pdf
- Data publikacji:
- 2019
- Wydawca:
- Politechnika Śląska. Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki. Instytut Techniki Cieplnej
- Tematy:
-
microflow
CFD
microfluidics
cell culture
μPIV
mikroprzepływy
mikrourządzenia
hodowla komórek - Opis:
-
Microfluidics is a relatively young field of study and production of microfluidic devices still has roomfor improvement. Microfluidic devices can be found in many applications, especially in biology due toimmense capabilities to mimic physiological conditions of a living organism. To make the productionmore convenient and predict the conditions in designed microdevice CFD modelling can be used. Itallows predicting, among the others, flow pattern through microchannels and thermal conditions. It cansave expensive and time-consuming trial and error method in microdevice prototyping as a modificationof geometry and working conditions is much simpler in CFD modelling. In this work construction of the CFD model of flow through microfluidic cell culture device is presented. To verify the CFD modelan analytical solution was used. The CFD model results were very close to analytical ones, the averagerelative difference between the flow velocity was equal to 2.57%. Analysis of flow field results indicatedpossible improvement of medicine transport to cell culture chambers. The attempt to use simplified μPIV measurement was also a part of the research. These results were compared to the analytical model, the average relative error was equal to 34.55%. The main purpose of measurement attempt was to gainexperience inμPIV measurement so the average relative error value was still tolerable. Thanks to this attempt, useful conclusions were drawn allowing for more accurate measurements in the future.
Badania nad urządzeniami mikroprzepływowymi to stosunkowo młoda dziedzina nauki, a w produkcji urządzeń mikroprzepływowych wci ̨a ̇z jest miejsce na poprawę. Urządzenia mikroprzepływowe znajdują wiele zastosowań, zwłaszcza w biologii ze względu na ogromne możliwości w naśladowaniu warunków fizjologicznych ̇żywego organizmu. Aby ułatwić produkcję i przewidzieć warunki panujące w projektowanym mikrourządzeniu, można zastosować modelowanie CFD. Pozwala ono przewidzieć m.in. warunki przepływu przez mikrokanały oraz warunki termodynamiczne w nich panujące. Modelowanie CFD pozwala zaoszczędzić na kosztownej i czasochłonnej metodzie prób i błędów w produkcji mikrourządzeń, ponieważ ̇z modyfikacja geometrii i warunków pracy jest znacznie prostsza w modelowaniu CFD. W tej pracy przedstawiono konstrukcję modelu CFD przepływu przez mikroukład w systemie mikro przepływowej hodowli komórek. Aby zweryfikować model CFD, skonstruowano model analityczny. Wyniki modelu CFD były bardzo zbliżone do wyników analitycznych, ponieważ średnia względna różnica między profilami prędkości przepływu wynosiła 2,57%. Analiza wyników polowych wskazała na możliwą poprawę efektywności dostarczenia leku do komór hodowlanych. Opracowanie wyników próbnego pomiaru μPIV było równie ̇z częścią tego badania. Po opracowaniu wyników, porównano je z wynikami modelu analitycznego - średni błąd względny wyniósł 34,55%. Głównym celem próbnego pomiaru było zdobycie doświadczenia w pomiarze μPIV, więc średnia wartość błędu względnego była nadal dopuszczalna. Dzięki tej próbie wyciągnięto użyteczne wnioski pozwalające na dokładniejsze pomiary w przyszłości. - Źródło:
-
Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej; 2019, 6; 55-72
2451-277X - Pojawia się w:
- Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł