Spatiotemporal Dynamics of Dilute Red Blood Cell Suspensions in Low-Inertia Microchannel Flow

Microfluidic technologies are commonly used for the manipulation of red blood cell (RBC) suspensions and analyses of flow-mediated biomechanics. To enhance the performance of microfluidic devices, understanding the dynamics of the suspensions processed within is crucial. We report novel, to our knowledge, aspects of the spatiotemporal dynamics of RBC suspensions flowing through a typical microchannel at low Reynolds number. Through experiments with dilute RBC suspensions, we find an off-center two-peak (OCTP) profile of cells contrary to the centralized distribution commonly reported for low-inertia flows. This is reminiscent of the well-known “tubular pinch effect,” which arises from inertial effects. However, given the conditions of negligible inertia in our experiments, an alternative explanation is needed for this OCTP profile. Our massively parallel simulations of RBC flow in real-size microfluidic dimensions using the immersed-boundary-lattice-Boltzmann method confirm the experimental findings and elucidate the underlying mechanism for the counterintuitive RBC pattern. By analyzing the RBC migration and cell-free layer development within a high-aspect-ratio channel, we show that such a distribution is co-determined by the spatial decay of hydrodynamic lift and the global deficiency of cell dispersion in dilute suspensions. We find a cell-free layer development length greater than 46 and 28 hydraulic diameters in the experiment and simulation, respectively, exceeding typical lengths of microfluidic designs. Our work highlights the key role of transient cell distribution in dilute suspensions, which may negatively affect the reliability of experimental results if not taken into account

Specific features of ore formation of Barun-Shiveinskoe tungsten deposit (Eastern Transbaikalia)

Актуальность исследования состоит в необходимости расширения минеральной сырьевой базы России. Восточное Забайкалье является одним из старейших горнорудных регионов страны. Барун-Шивеинское месторождение относится к ртутно-сурьмяно-вольфрамовой рудной формации. Для региона остро стоит вопрос о поисках и обнаружении новых рудных месторождений. Для успешного выполнения такой задачи необходимы данные детального изучения уже известных рудных месторождений, которые могут быть использованы для разработки научно обоснованных критериев поиска рудных месторождений и прогноза оруденения. К числу таких данных относится определение источников рудоносных расплавов и условий формирования месторождений ртутно-сурьмяно-вольфрамовой рудной формации. Целью исследования является доказательство участия в рудообразовании нескольких рудоносных источников с разными характеристиками на основании данных изотопного состава кислорода рудоносного кварца и серы сульфидов, а также сравнительного анализа элементного состава кварц-вольфрамитовых руд Барун-Шивеинского месторождения с элементным составом руд кварц-вольфрамитовых руд вольфрамовых месторождений Восточного Забайкалья. Объектом исследования является Барун-Шивеинское вольфрамовое месторождение, расположенное в Восточном Забайкалье. Методы. Для определения элементного состав пород использовался рентгенфлуоресцентный метод и стандартный химический анализ в Геологическом институте Сибирского отделения Российской Академии Наук (ГИН СО РАН, г. Улан-Удэ). Определение изотопного состава кислорода проводилось в аналитическом центре (ГИН СО РАН, г. Улан-Удэ) с использованием установки MIR 10-30 системы лазерного нагрева с лазером CO2 мощностью 100 ватт и длиной волны 10,6 мкм в инфракрасной области, в присутствии реагента BrF5 по методу Z.D. Sharp (1990). Изучение состава минералов производилось в ГИН СО РАН на растровом электронном микроскопе LEO-1430VP с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 350 (OxfordInstruments) при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда меньше 0,5 нA, размере зонда 0,1 мкм. В режиме анализа время набора спектров составило 50 с. Изучение изотопного состава серы сульфидов проведено в центре коллективного пользования многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (г. Новосибирск). Результаты. Изотопный состав кислорода во флюиде в равновесии с кварцем продуктивного этапа при 210-150 °С составляет 4,25-14,22 ‰, что соответствует водному флюиду магматической природы. Установлен изотопный состав серы киновари, заключительной рудной стадии формирования месторождения, соответствующий мантийным значениям. Узкий интервал значений серы киновари [delta] 34S, ‰ CDT от -3,5 до -4,5 указывает на их единый источник. Впервые на месторождении определено наличие редких минералов киновари (метацинобарит, кордероит), образующихся в зонах окисления ртутных месторождений при низкотемпературных условиях. Определен их элементный состав. В кварц-вольфрамитовых рудах вольфрамовых месторождений Восточного Забайкалья, в том числе Барун-Шивеинского, выявлена тесная корреляционная связь (r - 0,53-0,96) с рядом элементов (As, Ta, Nb, Hf), свидетельствующая об единых источниках их формирования. Формирование руд Барун-Шивеинского месторождения проходило из разноуровневых рудоносных источников. Образование вольфрамитов происходило за счет корового источника, ртути - мантийного.The relevance of the study is in the need to expand the mineral resource base of Russia. Eastern Transbaikalia is one of the oldest mining regions of the country. Barun-Shiveinskoe field is mercury-antimony-tungsten ore formations. For the region, there is an urgent need to search for and discover new ore deposits. For successful completion of such a task, the data are needed from a detailed study of already known ore deposits, which can be used to develop scientifically reasonable criteria for searching for ore deposits and forecasting mineralisation. Such data includes determination of sources of ore-bearing melts and conditions of formation of mercury-antimony-tungsten ore formation deposits. The aim of the study is to prove participation in ore formation of several ore-bearing sources with different characteristics based on the data of isotopic composition of oxygen of ore-bearing quartz and sulphur sulfides, as well as comparative analysis of elemental composition of quartz-wolframite ores of Barun-Shiveinskoe deposit with quartz-wolframite ores of tungsten deposits in Eastern Transbaikalia. Object of the study is Barun-Shiveinskoe tungsten deposit located in Eastern Transbaikalia. Methods. To determine the elemental composition of rocks, the X-ray fluorescence method and standard chemical analysis were used at the Geological Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (GIN SB RAS, Ulan-Ude). Oxygen isotopic composition was determined at the analytical centre (GIN SO RAS, Ulan-Ude) using a MIR 10-30 laser heating system with a 100 Watt CO2 laser and a 10,6 [mu]m wavelength in the infrared region, in the presence of the BrF5 reagent using the Z.D. Sharp method (1990). Mineral composition study was carried out in GIN SO RAS on the LEO-1430VP scanning electron microscope with the INCA Energy 350 energy dispersion spectrometer (Oxford Instruments) at an accelerating voltage of 20 kV, probe current is less than 0,5 nA, probe size is 0,1 µm. In the analysis mode, the spectral set time was 50 s. Isotope composition of sulphur sulfides study was carried out at the collective use centre for multi-element and isotope studies of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Novosibirsk). Results. The isotopic composition of oxygen in the fluid was determined in equilibrium with quartz of the productive stage at 210-150 °C, varying from 4,25 to 14,22 ‰, which corresponds to aqueous fluid of magmatic nature. The isotopic composition of sulfur cinnabar, the final ore stage of the deposit formation, corresponding to mantle values, has been established. A narrow interval of [delta] 34S, ‰ CDT values for cinnabar sulphur from -3,5 to to -4,5 indicates a single source. For the first time, a rare cinnabaric minerals (metacinobarite, corderoite) formed in the oxidation zones of mercury deposits under low-temperature conditions were identified at the deposit. Their elemental composition was determined. In quartz-wolframite ores from tungsten deposits in Eastern Transbaikalia, including Barun-Shiveinskoe, a close correlation relation (r - 0,53-0,96) with a number of elements (As, Ta, Nb, Hf) was identified, indicating common sources of their formation. Ore formation at Barun-Shiveinskoe deposit was carried out from different levels of ore-bearing sources. Wolframites were formed from a crust source and mercury - from a mantle one