kth.sePublications KTH
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Particle focusing and separation in curved microchannels using elasto-inertial microfluidics
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Applied Physics.
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Partikelfokusering och separation i krökta mikrokanaler med hjälp av elasto-tröghetsmikrofluidik (Swedish)
Abstract [en]

The passive particle separation method of elasto-inertial microfluidics have greatpotential in the field of physics, biology and chemistry. The objective of thisdegree project was to understand particle behavior in curved microchannels fornon-Newtonian fluids. This in order to optimize the separation of 1 µm and 2 µmparticles where the end goal is to create an efficient sample preparation method fordiagnosing sepsis. Fluorescent beads were spiked into PEO solutions of differentconcentrations and used in microfluidic PDMS-glass chips with various radii toexamine the influence of curvature and elasticity as well as the flow rate. Theresult indicated an independence of both curvature and elasticity. Reynoldsnumber and Dean number are dependent on the flow rate which results in atrade-off between a high and low flow rate. A low Reynolds number is not enoughto create Dean vortices that can be used to separate particles while a highReynolds number creates strong Dean vortices that can obstruct the focusing.

Later, microfluidic silicon-glass chips were used to separate 1 µm and 2 µm beads.The 2 µm particles were able to focus in two different PEO concentrations whereasthe 1 µm particles did not have time to focus entirely. This makes it possible toseparate 2 µm particles along with some 1 µm particles towards one outlet whileleaving another outlet with only 1 µm particles. This is a promising start butfurther optimization is required before being applied to real bacteria separation.

Abstract [sv]

Den passiva partikelseparationsmetoden elastisk tröghetsmikrofluidik har storapotential inom fysik, biologi och kemi. Målet med examensarbetet var att förståpartiklars förflyttning i krökta mikrokanaler för icke-newtonska vätskor. Dettagjordes för att optimera separering av 1 µm och 2 µm partiklar där slutmålet är attskapa en effektiv provberedningsmetod för att diagnostisera sepsis. Fluorescerandepartiklar tillsatta i PEO-l¨osningar av olika koncentrationer anv¨andes imikrofluidiska PDMS-glas chip med olika radier för att undersöka inverkan avkrökning och elasticitet samt flödeshastigheten. Resultatet indikerade ettoberoende av både krökning och elasticitet. Reynolds nummer och Deans nummerär beroende av flödeshastigheten vilket resulterar i en avvägning mellan en hög ochlåg flödeshastighet. Ett lågt Reynolds nummer är inte tillräckligt för att skapaDean virvlar vilket kan utnyttjas för att separera partiklar medan ett högtReynolds nummer framkallar starka Dean virvlar vilket kan hindra fokuseringen.

Sedan användes mikrofluidiska kisel-glas chip för att separera 1 µm and 2 µmpartiklar. 2 µm partiklarna lyckades fokusera i två olika PEO-koncentrationermedan partiklarna av 1 µm inte fokuserade fullt ut. Detta gör det möjligt attseparera 2 µm partiklar tillsammans med ett antal 1 µm partiklar mot ett utloppsamtidigt som ett annat utlopp endast innehåller 1 µm partiklar. Det är enlovande start men ytterligare optimering krävs innan det kan tillämpas på faktiskbakterieseparation.

Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2022:043
Keywords [en]
Elasto-inertial microfluidics, particle focusing, particle separation, nanobiotechnology
Keywords [sv]
Elastisk tröghetsmikrofluidik, partikelfokusering, partikelseparation, nanobioteknologi
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-315275OAI: oai:DiVA.org:kth-315275DiVA, id: diva2:1679305
Subject / course
Physics
Educational program
Master of Science - Engineeering Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2022-06-30 Created: 2022-06-30 Last updated: 2022-06-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2026 kB)330 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2026 kBChecksum SHA-512
bc29544811571ea57c7009ee261cbeb4e297fca2ee92dc1cd2266037f8da276624aec847adc67ebe42935aaa4f18c2fecfb6cf872ed755dc97244d62dbf418e7
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Applied Physics
Physical Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 332 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 514 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf