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Purification of complex samples: Implementation of a modular and reconfigurable droplet-based microfluidic platform with cascaded deterministic lateral displacement separation modules

机译：复杂样品的纯化：模块化和可重构的基于液滴的微流控平台的实现，该平台具有级联确定性横向位移分离模块

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摘要

Particle separation in microfluidic devices is a common problematic for sample preparation in biology. Deterministic lateral displacement (DLD) is efficiently implemented as a size-based fractionation technique to separate two populations of particles around a specific size. However, real biological samples contain components of many different sizes and a single DLD separation step is not sufficient to purify these complex samples. When connecting several DLD modules in series, pressure balancing at the DLD outlets of each step becomes critical to ensure an optimal separation efficiency. A generic microfluidic platform is presented in this paper to optimize pressure balancing, when DLD separation is connected either to another DLD module or to a different microfluidic function. This is made possible by generating droplets at T-junctions connected to the DLD outlets. Droplets act as pressure controllers, which perform at the same time the encapsulation of DLD sorted particles and the balance of output pressures. The optimized pressures to apply on DLD modules and on T-junctions are determined by a general model that ensures the equilibrium of the entire platform. The proposed separation platform is completely modular and reconfigurable since the same predictive model applies to any cascaded DLD modules of the droplet-based cartridge.
机译：微流体装置中的颗粒分离是生物学中样品制备的常见问题。确定性横向位移（DLD）可有效地实现为基于尺寸的分馏技术，以分离特定尺寸附近的两个粒子群。然而，真实的生物样品包含许多不同大小的组分，并且仅一个DLD分离步骤不足以纯化这些复杂的样品。当串联连接多个DLD模块时，每一步DLD出口处的压力平衡对于确保最佳分离效率至关重要。当将DLD分离连接到另一个DLD模块或另一个微流体功能时，本文介绍了一个通用的微流体平台来优化压力平衡。通过在连接到DLD出口的T型结处产生液滴，可以实现这一点。液滴充当压力控制器，同时执行DLD分选颗粒的封装和输出压力的平衡。适用于DLD模块和T型接头的最佳压力由确保整个平台平衡的通用模型确定。所提出的分离平台是完全模块化和可重新配置的，因为相同的预测模型适用于基于液滴的盒的任何级联DLD模块。

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