Deterministic lateral displacement (DLD) is a microfluidic method of separating particles by size. DLD relies on precise flow patterns to deliver high-resolution particle separation. These patterns determine which particles are displaced laterally, and which follow the flow direction. Prior research has demonstrated that the lateral array boundaries can be designed to improve the uniformity of the critical size and hence separation performance. A DLD device with an invariant critical size throughout is yet unknown. In this work, we propose a 3D design approach. We first represent the flow through the DLD as a 2D lattice of resistors. This is used to determine the relative flow resistances at the boundaries that will deliver the correct flux patterns. We then use the lattice Boltzmann method to simulate fluid flow in a 3D unit cell of the DLD and measure the fluidic resistance for a range or typical dimensions. The results of this work are used to create a new equation for fluidic resistance as a function of post size, post height, and post spacing. We use this equation to determine array geometries that should have the appropriate resistances. We then design and simulate (in COMSOL) complete devices and measure fluid fluxes and first flow-lane widths along the boundaries. We find that the first flow-lane widths are much more uniform than in any devices described previously. This work provides the best method for designing periodic boundaries, and enables narrower, shorter, and higher throughput DLD devices.

确定性横向位移（DLD）是一种按尺寸分离颗粒的微流体方法。DLD依靠精确的流型来实现高分辨率的颗粒分离。这些模式确定哪些粒子横向移位，以及哪些遵循流动方向。先前的研究表明，可以设计横向阵列边界以提高临界尺寸的均匀性，从而提高分离性能。始终未知的临界尺寸的DLD设备仍是未知的。在这项工作中，我们提出了一种3D设计方法。我们首先将流经DLD的流量表示为电阻的2D晶格。这用于确定在边界处的相对流动阻力，以传递正确的通量模式。然后，我们使用格子Boltzmann方法来模拟DLD的3D晶胞中的流体流动，并测量一定范围或典型尺寸的流体阻力。这项工作的结果被用来创建一个流体阻力的新方程，该方程是柱尺寸，柱高度和柱间距的函数。我们使用该方程式确定应具有适当电阻的阵列几何形状。然后，我们设计并仿真（在COMSOL中）完整的设备，并测量沿边界的流体通量和第一流道宽度。我们发现，第一流道宽度比以前描述的任何设备都更加均匀。这项工作为设计周期性边界提供了最好的方法，并实现了更窄，更短和更高吞吐量的DLD设备。这项工作的结果被用来创建一个流体阻力的新方程，该方程是柱尺寸，柱高度和柱间距的函数。我们使用该方程式确定应具有适当电阻的阵列几何形状。然后，我们设计并仿真（在COMSOL中）完整的设备，并测量沿边界的流体通量和第一流道宽度。我们发现，第一流道宽度比以前描述的任何设备都更加均匀。这项工作为设计周期性边界提供了最好的方法，并实现了更窄，更短和更高吞吐量的DLD设备。这项工作的结果被用来创建一个流体阻力的新方程，该方程是柱尺寸，柱高度和柱间距的函数。我们使用该方程式确定应具有适当电阻的阵列几何形状。然后，我们设计并仿真（在COMSOL中）完整的设备，并测量沿边界的流体通量和第一流道宽度。我们发现，第一流道宽度比以前描述的任何设备都更加均匀。这项工作为设计周期性边界提供了最好的方法，并实现了更窄，更短和更高吞吐量的DLD设备。然后，我们设计并仿真（在COMSOL中）完整的设备，并测量沿边界的流体通量和第一流道宽度。我们发现，第一流道宽度比以前描述的任何设备都更加均匀。这项工作为设计周期性边界提供了最好的方法，并实现了更窄，更短和更高吞吐量的DLD设备。然后，我们设计并仿真（在COMSOL中）完整的设备，并测量沿边界的流体通量和第一流道宽度。我们发现，第一流道宽度比以前描述的任何设备都更加均匀。这项工作为设计周期性边界提供了最好的方法，并实现了更窄，更短和更高吞吐量的DLD设备。