Simulationsergebnisse von einem numerischen raum- und zeitdiskreten MINAPSO Meeting 22.01.13 Simulationsergebnisse von einem numerischen raum- und zeitdiskreten Logistik-Modell F. Schreiber, D. Erni Allgemeine und Theoretische Elektrotechnik (ATE) Universität Duisburg-Essen, D-47048 Duisburg

Übersicht Rückblick Änderung der Sortierphilosophie 2/16 MINAPSO Übersicht Rückblick Orbikulares Bahnmodell Änderung der Sortierphilosophie Einführung Modelldarstelllung Realisierbarkeit der Dreiteilung Simulationsergebnisse Variablenvariation Vergleich mit orbikularem Bahnmodell Offene Fragen

Orbikulares Bahnmodell 1 3/16 MINAPSO Rückblick Orbikulares Bahnmodell 1

Orbikulares Bahnmodell 2 4/16 MINAPSO Rückblick Orbikulares Bahnmodell 2 Vorteile Feine Sortierung Vollständiges Aussortieren von eingeführten Partikeln Schnelle PBS-Zufuhr Nachteile Bis zur Entstehung von Tropfen mit aussortierten Partikeln müssen Starttropfen erst n-mal geteilt werden Zahlreiche Transportvorgänge Provisorische Reservoirs Ungünstige Tropfenposition für Analyse

Änderung der Sortierphilosophie 5/16 MINAPSO Änderung der Sortierphilosophie Einführung 1 Ziel Reduzierung der Anzahl von den Tropfenteilungen Reduzierung der Transportvorgängen - Erhöhung der Sortiergeschwindigkeit Erschaffung von nötigen Plätzen auf der Chipfläche für die Reservoirs Günstigere Tropfenposition in Hinsicht auf die Analyse

Änderung der Sortierphilosophie 6/16 MINAPSO Änderung der Sortierphilosophie Einführung 2 Modifikation 2-stufige Starttropfenteilung (4-Teilung und 3-Teilung) Partikelkonzentration wird in einer Ausgangslösung vorbereitet Reduzierte Elektrodenanzahl zwischen zwei Teilstationen Während eines Mixvorganges sind sämtliche Vorbereitungen für den nächsten Transport abzuwickeln Der Analysebereich ist auf der Chipmitte konzentriert Chipdaten Matrix: 41 x 42 Aktive Pads: 465 Reservoir mit gemischten Partikel: ca. 524 nl PBS-Reservoir: 2 x ca. 281 nl

Änderung der Sortierphilosophie 7/16 MINAPSO Änderung der Sortierphilosophie (4-3) Modelldarstelllung 1 Reservoir mit gemischten Partikeln PBS-Reservoir 4-Teilung Mix und 3-Teilung Nicht interessierende aussortierte Partikel Interessierende aussortierte Partikel

Änderung der Sortierphilosophie 8/16 MINAPSO Änderung der Sortierphilosophie (4-3) Modelldarstelllung 2

Änderung der Sortierphilosophie 9/16 MINAPSO Änderung der Sortierphilosophie Realisierbarkeit der Dreiteilung 1 Tropfen → 5.7 nl ≈ 350 x 543 x 30 µm → 1.5 Elektrode 2 Tropfen → 11.4 nl → 3 Elektrode 3 Tropfen → 17.1 nl → 4.5 Elektrode Für die 3-Teilung sind wegen der Viskosität der PBS-Lösung 6 Elektroden nötig! Mögliche Lösung Kreuz-Teilung Verformung bzw. Verkleinerung der Elektroden im Teilungsbereich

Simulationsergebnisse 10/16 MINAPSO Simulationsergebnisse Variablenvariation 1

Simulationsergebnisse 11/16 MINAPSO Simulationsergebnisse Variablenvariation 2

Simulationsergebnisse 12/16 MINAPSO Simulationsergebnisse Variablenvariation 3

Simulationsergebnisse 13/16 MINAPSO Simulationsergebnisse Variablenvariation 4

Simulationsergebnisse 14/16 MINAPSO Simulationsergebnisse Vergleich mit orbikularem Modell Modell Max. aussortierte Partikel pro Takt Nicht aussortierte Partikel pro Takt Orbikulares 0.3 0.05 4-3 0.6 Mit: 16 Partikeln in Starttropfen 50% von interessierenden Partikeln Fazit 2-fache Steigerung der max. Sortiergeschwindigkeit

Offene Fragen 15/16 Reale Reservoirgröße Reale Elektrodengröße MINAPSO Offene Fragen Reale Reservoirgröße Reale Elektrodengröße Aufbau der Dreiteilungsstation Untersuchung der Mischhomogenität Ansteuerung der Elektroden und Softwareentwicklung (Matlab / Labview) Analysebereich und Tropfenverfolgung auf der gesamten Chipfläche Einstellung der Partikelkonzentration in der Ausgangslösung

16/16 MINAPSO Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!