要約
液体ビー玉の正確な操作は、ラボオンチップシステム、ドラッグデリバリー、バイオテクノロジーなどのさまざまな用途において大きな可能性を秘めており、研究者にとっては課題となっています。
磁性流体大理石 (FM) は、磁場によって簡単に操作できる磁性流体コアを備えた大理石です。
FM には正確な位置決めと操作の大きな可能性がありますが、これまでのところ、これらのビー玉は磁気デジタル マイクロ流体工学で正確に制御されていません。
この研究では、一対のヘルムホルツコイルと永久磁石を使用した磁気駆動の新しい方法が初めて提案されています。
FM 位置を制御するための支配方程式が調査され、加えられる磁力を調整するための 3 つの異なる戦略があることが示されました。
次に、提案手法の機能を実証するために実験が行われます。
この目的のために、FM を操作するためのさまざまな磁気セットアップが提案されています。
これらのセットアップは、さまざまな周波数にわたるエネルギー消費と追跡能力の観点から比較されます。
この研究では、制御可能な往復位置決め、2 つの FM の同時位置制御、FM を使用した非磁性液体ビー玉の輸送、FM の液体コアからのサンプル抽出方法など、精密な FM 位置制御のいくつかの応用例を紹介します。
要約(オリジナル)
Precise manipulation of liquid marbles has significant potential in various applications such as lab-on-a-chip systems, drug delivery, and biotechnology and has been a challenge for researchers. Ferrofluid marble (FM) is a marble with a ferrofluid core that can easily be manipulated by a magnetic field. Although FMs have great potential for accurate positioning and manipulation, these marbles have not been precisely controlled in magnetic digital microfluidics, so far. In this study for the first time, a novel method of magnetic actuation is proposed using a pair of Helmholtz coils and permanent magnets. The governing equations for controlling the FM position are investigated, and it is shown that there are three different strategies for adjusting the applied magnetic force. Then, experiments are conducted to demonstrate the capability of the proposed method. To this aim, different magnetic setups are proposed for manipulating FMs. These setups are compared in terms of energy consumption and tracking ability across various frequencies. The study showcases several applications of precise FM position control, including controllable reciprocal positioning, simultaneous position control of two FMs, the transport of non-magnetic liquid marbles using the FMs, and sample extraction method from the liquid core of the FM.
arxiv情報
| 著者 | Mohammad Hossein Sarkhosh,Mohammad Hassan Dabirzadeh,Mohamad Ali Bijarchi,Hossein Nejat Pishkenari |
| 発行日 | 2024-12-03 21:50:01+00:00 |
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