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Cross-sectional focusing of red blood cells in a constricted microfluidic channel.
Soft Matter ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-01-02 , DOI: 10.1039/c9sm01740b Asena Abay 1 , Steffen M Recktenwald , Thomas John , Lars Kaestner , Christian Wagner
Soft Matter ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-01-02 , DOI: 10.1039/c9sm01740b Asena Abay 1 , Steffen M Recktenwald , Thomas John , Lars Kaestner , Christian Wagner
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Constrictions in blood vessels and microfluidic devices can dramatically change the spatial distribution of passing cells or particles and are commonly used in biomedical cell sorting applications. However, the three-dimensional nature of cell focusing in the channel cross-section remains poorly investigated. Here, we explore the cross-sectional distribution of living and rigid red blood cells passing a constricted microfluidic channel by tracking individual cells in multiple layers across the channel depth and across the channel width. While cells are homogeneously distributed in the channel cross-section pre-contraction, we observe a strong geometry-induced focusing towards the four channel faces post-contraction. The magnitude of this cross-sectional focusing effect increases with increasing Reynolds number for both living and rigid red blood cells. We discuss how this non-uniform cell distribution downstream of the contraction results in an apparent double-peaked velocity profile in particle image velocimetry analysis and show that trapping of red blood cells in the recirculation zones of the abrupt construction depends on cell deformability.
中文翻译：
狭窄的微流通道中红细胞的横截面聚焦。
血管和微流控设备中的收缩会极大地改变通过的细胞或颗粒的空间分布，通常用于生物医学细胞分选应用中。然而，在通道横截面中的细胞聚焦的三维性质仍然缺乏研究。在这里，我们通过追踪通道深度和通道宽度中多层的单个细胞，探索通过狭窄微流通道的活血和刚性红细胞的横截面分布。虽然单元格在收缩前的通道横截面中均匀分布，但我们观察到强烈的几何形状诱导的收缩后朝向四个通道面的聚焦。对于活的和刚性的红细胞，横截面聚焦效应的大小都随雷诺数的增加而增加。我们讨论了收缩下游的这种不均匀的细胞分布如何在颗粒图像测速分析中导致明显的双峰速度分布，并表明在突变结构的再循环区域中捕获红细胞取决于细胞的可变形性。
更新日期：2020-01-02
中文翻译：
狭窄的微流通道中红细胞的横截面聚焦。
血管和微流控设备中的收缩会极大地改变通过的细胞或颗粒的空间分布，通常用于生物医学细胞分选应用中。然而，在通道横截面中的细胞聚焦的三维性质仍然缺乏研究。在这里，我们通过追踪通道深度和通道宽度中多层的单个细胞，探索通过狭窄微流通道的活血和刚性红细胞的横截面分布。虽然单元格在收缩前的通道横截面中均匀分布，但我们观察到强烈的几何形状诱导的收缩后朝向四个通道面的聚焦。对于活的和刚性的红细胞，横截面聚焦效应的大小都随雷诺数的增加而增加。我们讨论了收缩下游的这种不均匀的细胞分布如何在颗粒图像测速分析中导致明显的双峰速度分布，并表明在突变结构的再循环区域中捕获红细胞取决于细胞的可变形性。
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