چکیده: در دهه‌های اخیر، سیستم‌های میکروفلوئیدیک در حوزه‌های درمانی و صنایع کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. از جمله کاربردهای عمده آن‌ها می‌توان به تشخیص بیماری، دارورسانی، ژن‌درمانی و حرارت درمانی اشاره کرد. از این سیستم‌ها می‌توان برای اهداف مختلف مانند جمع‌آوری، جداسازی، مخلوط کردن، مرتب کردن و متمرکز کردن میکروذرات یا سلول‌ها بهره گرفت. در این پژوهش یک سیستم میکروفلوئیدیک مبتنی بر مگنتوفورسیس ارائه شده است که با استفاده از آن می‌توان ذرات مغناطیسی را درون یک میکروکانال هدایت کرد. در مگنتوفورسیس برای هدایت ذرات، نیروی مغناطیسی نیاز است و از آنجا که این نیرو از گرادیان میدان مغناطیسی ناشی می‌شود، ایجاد گرادیان در میدان مغناطیسی درون میکروکانال یک چالش اساسی در این سیستم‌ها است. در این میان استفاده از الکترود و جریان الکتریکی یک ایده نوین، به منظور ایجاد نیروی موضعی است. در این سیستم طرحی نوین برای ایجاد گرادیان در میدان مغناطیسی با قابلیت کنترل دقیق شدت آن ارائه شده است. به‌منظور ایجاد میدان مغناطیسی یک الکترود در کف کانال قرار گرفته و جریان الکتریکی از آن عبور می‌یابد. با ایجاد حفره درون این الکترود، سطح مقطعی که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند تغییر کرده و نسبت جریان به سطح به‌صورت موضعی تغییر می‌کند که این کار منجر به ایجاد گرادیان موضعی درون میکروکانال می‌شود. با استفاده از این سیستم می‌توان ذرات مغناطیسی را درون میکروکانال هدایت کرد. از آنجا که شدت جریان الکتریکی در این طرح قابل کنترل است، می‌توان از این سیستم برای سلول‌ّها و ذرات با اندازه‌ّهای گوناگون و دبی‌های جریان مختلف استفاده کرد و آن‌ها را به اندازه دلخواه جابه‌جا کرد. در این پژوهش، سیستم ارائه شده ابتدا به کمک حل عددی تجزیه و تحلیل شده و با استفاده از نتایج عددی چیپ آزمایشگاهی ساخته شده است. در حل عددی پارامترهای سیستم شناسایی شده و با استفاده از نرم‌افزار کامسول مولتی‌فیزیکس اثر این پارامترها بر میزان جابه‌جایی سه مدل میکروذره مغناطیسی M-280، M-450 و مگنتیت (Fe3O4) بررسی شده است. از جمله پارامترهای مهم این مسئله می‌توان به اندازه حفره، فاصله بین حفره‌ها، زاویه راستای حفره‌ها با راستای طول کانال، شدت جریان عبوری از الکترود و دبی سیال نیز اشاره کرد. با بررسی نتایج عددی و تعیین نحوه اثر پارامترها، مدل با بهترین عملکرد و بازده انتخاب شده است. به منظور حل عددی مسئله فرضیاتی در نظر گرفته شده‌ است که این فرضیات عبارتند از: صرفنظر از نیروهای ثانویه مانند شناوری و گرانش، کوچک بودن و صرفنظر از نیروی برهمکنش بین ذرات، آرام بودن جریان سیال درون میکروکانال، کروی بودن ذرات و ثابت بودن خواص مواد در طول فرایند. طبق نتایج حل عددی مدل آزمایشگاهی جهت ساخت انتخاب شده تا عملکرد سیستم ارائه شده به‌منظور جداسازی میکروذرات مغناطیسی به‌صورت عملی مورد بررسی قرار گیرد. با آزمودن تجربی سیستم بر روی میکروذرات مگنتیت، مشخص شد که این طرح در عمل نیز کارآمد بوده و با استفاده از آن می‌توان ذرات مغناطیسی را درون میکروکانال هدایت و از سیال حامل جدا کرد. در اینجا ذرات مغناطیسی مگنتیت با قطر تقریبی 7٫5 میکرومتر و سیال حامل آب انتخاب شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که برای زاویه شیار 5 درجه با جریان الکتریکی ۳ آمپر و دبی 168 میکرولیتر بر دقیقه بازده جداسازی ذرات 80٪ است. این نتایج با حل عددی اختلافی در حدود ۴٪ داشته و نتیجه می‌دهد که حل عددی نیز قابل اعتماد است و می‌توان از آن به‌عنوان مرجع استفاده کرد. نتایج تجربی همچون نتایج عددی نشان داد که دبی سیال و شدت جریان و زاویه شیار تأثیر مهمی در جداسازی دارند به‌طوری‌که در زاویه ۵ درجه و دبی 168 میکرولیتر بر دقیقه و جریان ۳ آمپر، سیستم بهترین عملکرد و بازدهی را خواهد داشت.