19751

۱۹۷۵۱

طراحي و تحليل جريان در ميكروچيپ هوشمند جهت فرآيند جداسازي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۶/۲۴

دكتر مهدي مقيمي

مكانيك

جداسازي ذرات معلق در جريان سيال و يا در حوزه مهندسي پزشكي جداسازي سلولهاي سرطاني از جريان خون و يا جداسازي پلاسما از خون و مثالهايي از اين قبيل به عنوان يكي از موضوعات مهم در اين عرصه مطرح مي باشند. تجزيه و تحليل اجزاي خون يك گام تشخيصي مهم و كليدي در تشخيص بيماري است. در نتيجه جداسازي سلول هاي سرطاني از سلول هاي خوني براي بهبود دقت و صحت تست هاي تشخيصي و درماني بسيار مهم و اساسي مي باشد. استفاده از تكنيكهاي ميكرو سيالات مي تواند به عنوان روشي موثر در اين حوزه مطرح باشد كه داراي قابليت و دقت زيادي است. در ابتداي تحقيق به مقدمه و سپس دسته بندي انواع روش هاي جداسازي ارائه شده و جداسازي به روش هيدروديناميكي به صورت خاص انتخاب و نحوه عملكرد، محدوديتها، مزايا و مشكلات آن مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه تلاش شده مقالات، پژوهشها و پيشرفتهايي كه تا كنون در زمينه جداسازي سلول هاي سرطاني صورت گرفته بطور اجمالي مرور و ارائه شود. در گام بعدي طراحي چيپ بطور مفصل بيان مي شود. اين چيپ متشكل از دو مرحله مي باشد، مرحله اول طراحي ميكروميكسر با راندمان بالا و مرحله دوم طراحي فيلتراسيون هيدروديناميكي با درصد دستگيري بالا ذرات معرفي مي شود. در اين بخش سعي بر آن شده است كه راجب طرح كلي كه با استفاده از يك طراحي جديد در مدلسازي عددي، فرايند اختلاط و جداسازي بهبود يافته صحبت شود. ويژگي هاي بارز اين طراحي شامل كوچك بودن اندازه نمونه، افزايش سرعت انجام فرآيند، قابليت كنترل دقيق محيط هاي واكنش نام برد. در گام بعدي انواع روشهاي ساخت در مقياس ميكرو مورد بررسي قرار گرفته و يك روش ساخت با ماده PDMS براي چيپ انتخاب شده است. از جمله مزاياي اين روش ساخت ميتوان به كاهش چشم گير هزينه و زمان ساخت، امكان ساخت چندين چيپ فقط با يك قالب، امكان چند ارتفاعي بودن كانال در كل مجموعه، امكان تعبيه در ساختارهاي ميكروسيالاتي براي استفاده در يك دستگاه كامل، امكان ايجاد هندسه هاي مختلف در مقطع كانال، امكان كوچك سازي ميكروكانالها تا 15 ميكرومتر و حتي در برخي از مكان ها به 5 ميكرومتر، شفافيت PDMS و امكان مشاهده اتفاقات درون ميكروكانال اشاره كرد. در نهايت چيپ ساخته شده براي صحت و بررسي داد ها بصورت آزمايشگاهي مطالعه پارامتري را انجام گرفته است كه بصورت تفضيلي بيان شده است.

1397/09/10

Design and fabrication of smart microchips for detection and isolation of cancer cells

12/1/2018 12:00:00 AM

The separation of suspended particles in the fluid flow or in the medical engineering field is the separation of cancer cells from the bloodstream or the separation of plasma from the blood and examples such as one of the important issues in this field. The analysis of blood components is an important diagnostic step in the diagnosis of the disease. As a result, the isolation of cancer cells from blood cells is critical to improving the accuracy and accuracy of diagnostic and therapeutic tests. The use of micro-fluid techniques can be considered as an effective way in this area, which has great functionality and accuracy. At the beginning of the research, the introduction and then the categorization of different isolation methods were presented and the hydrodynamic separation was selected in a specific way, and its operation, limitations, advantages, and problems were investigated. In the following, attempts have been made to review and present the articles, researches, and advances made so far in the isolation of cancer cells. In the next step, the design of the chip is described in detail. This chip consists of two steps, the first stage of high-efficiency micromixer design and the second stage of the design of hydrodynamic filtration with a high percentage of arrests of particles is introduced. In this section, we have tried to discuss the overall design, which is discussed using a new design in numerical modeling, mixing process and improved isolation. The prominent features of this design include a small sample size, increased process speed, and the ability to control precisely the reaction environments. In the next step, a variety of micro-scale fabrication methods have been investigated and a fabrication method with PDMS for chip has been selected. One of the advantages of this construction method is the significantly reduction in cost and construction time, the ability to build multiple chips with only one template, the multiplicity of the channel in the entire set, the possibility of embedding in microfluidic structures for use in a complete device, the possibility of creating geometries Different at the channel stage, it is possible to minimize microchannel up to 15 micrometers, and even in some places to 5 micrometers, PDMS transparency and the possibility of viewing events within the microchannel. Finally, the built-in chip for verifying and analyzing the data is done in a laboratory with a parametric study, which is described in detail.