Orientador: Osvaldir Pereira Taranto

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Os dispositivos point of care são essenciais na corrida por diagnósticos mais rápidos e realizar o monitoramento de parâmetros do sangue. Assim como ocorre para diabéticos com o glicosímetro, é possível utilizar dispositivos microfluídicos para avaliar outros parâmetros como a concentração...

Resumo: Os dispositivos point of care são essenciais na corrida por diagnósticos mais rápidos e realizar o monitoramento de parâmetros do sangue. Assim como ocorre para diabéticos com o glicosímetro, é possível utilizar dispositivos microfluídicos para avaliar outros parâmetros como a concentração de interleucinas. Os dispositivos microfluídicos são importantes nesse contexto por permitir um aumento na concentração de determinado parâmetro ao retirar outros interferentes, como as células. O principal método de separação na microfluídica é a separação inercial, onde a movimentação do fluido cria condições específicas de equilíbrio hidrodinâmico nas partículas, alinhando as mesmas em uma localização específica no canal. Portanto, nesse trabalho realizou-se uma simulação numérica de dispositivos microfluídicos variando a geometria desses para obter o melhor resultado utilizando o método de microfluídica inercial. Para a simulação foi necessário criar pelo menos 3 malhas numéricas para cada microdispositivo que passaram pelo teste de independência de malha para determinar a malha a ser utilizada. As análises foram realizadas para determinar a separação em cada dispositivo, a formação do vórtex secundário e a sua evolução ao longo do processo e avaliar a mudança da vazão e do tamanho das partículas na entrada do dispositivo. Os resultados do primeiro dispositivo confirmam o método computacional como forma de prever dados experimentais, com erro de 5% entre os dados e possibilitando observar a ação do vórtex secundário no resultado da separação, que foi de aproximadamente 66%. Os outros dispositivos foram otimizações que geraram respostas de separação melhores com o acréscimo de curvas devido ao efeito do vórtex secundário. Em ambos os dispositivos a separação foi superior a 98%, comprovando o efeito da otimização dos resultados e no tamanho do microdispositivo. Por fim, o estudo evidencia que dispositivos microfluídicos inerciais são importantes para a separação de células com tamanhos inferiores a 10 µm, podendo ser comprovado em outras pesquisas com o desenvolvimento em laboratório do microdispositivo

Abstract: Point of care devices are essential in the race for faster diagnosis and monitoring of blood parameters. As it happens for diabetics with the glucometer, it is possible to use microfluidic devices to evaluate other parameters such as the concentration of interleukins. Microfluidic devices...

Abstract: Point of care devices are essential in the race for faster diagnosis and monitoring of blood parameters. As it happens for diabetics with the glucometer, it is possible to use microfluidic devices to evaluate other parameters such as the concentration of interleukins. Microfluidic devices are important in this context as they allow an increase in the concentration of a given parameter by removing other interferers, such as cells. The main method of separation in microfluidics is inertial separation, where the movement of the fluid creates specific conditions of hydrodynamic equilibrium in the particles, aligning them at a specific location in the channel. Therefore, in this work a numerical simulation of microfluidic devices was performed, varying the geometry of each to obtain the best result using the inertial microfluidic method. For the simulation it was necessary to create at least 3 numerical meshes for each microdevice that passed the mesh independence test to determine the mesh to be used. Analyzes were carried out to determine the separation in each device, the formation of the secondary vortex and its evolution throughout the process, to evaluate the change in flow rate and particle size at the entrance of the device. The results of the first device confirm the computational method as a way to predict experimental data, with an error of 5% between the data and making it possible to observe the action of the secondary vortex in the separation result, which was approximately 66%. The other devices were optimizations that generated better separation responses with the addition of curves due to the secondary vortex effect. In both devices the separation was greater than 98%, proving the effect of optimizing the results and microdevice size. Finally, the study shows that inertial microfluidic devices are important for the separation of cells with sizes smaller than 10 µm, which can be proven in other researches with the development of the microdevice in the laboratory

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