مبينا فرجي قلعه شاهرخي

Design, Optimization an‎d Fabrication of Wearable Sensors in Microfluidic Channels

حسگرهاي پوشيدني ميكروسيال براي پايش غيرتهاجمي و مداوم س مت از طريو تحليل نشانگرهاي زيستي پتانسيل بالايي دارند. با اين حال، استفاده از مواد مقرونبهصرفه و مناسب براي توليد انبوه مانند پلي‌متيل‌متاكريلات (PMMA) به دليل خاصيت آبگريزي ذاتي سطح آن با چالش روبروست كه منجر به كاهش كارايي جريان سيال ميشود. هدف اصلي اين پژوهش، طراحي، ساخت و بهينهسازي هندسي ميكروكانالهاي PMMAبا سطح آبدوست شده توسا نانوذرات، به منظور به حداكثر رساندن سرعت انتقال سيال است. در اين راستا، تراشه‌هاي ميكروسيال با هندسههاي متفاوت با استفاده از روش فرزكاري دقيق (CNC) بر روي بستر PMMA ساخته شدند. سطح داخلي كانالها با بهره‌گيري از نانوذرات آگاروز و از طريق روش پوشش‌دهي غوطه‌وري، آبدوست گرديد. سپس، تأثير پارامترهاي هندسي (طول در دو سطح 10و 15 ميليمتر؛ عمق در سه سطح 200 ،100و 300ميكرون؛ و شكل كانال خروجي در سه حالت مختلف) بر سرعت سيال به صورت تجربي اندازه‌گيري شد. در نهايت، از روش طراحي آزمايشها (DoE) با متد-Box Behnkenبراي تحليل آماري نتايج و يافتن شرايا بهينه استفاده گرديد. نتايج تجربي نشان داد كه برخلاف انتظار تئوري‌هاي ساده، سرعت سيال در ميكروكانالهاي با طول 15 ميليمتر به طور ميانگين بيشتر از نمونه‌هاي 10ميليمتري بود كه اين امر به اهميت اثرات ورودي و توسعه جريان در كانالهاي كوتاه‌تر اشاره دارد. تحليل طراحي آزمايشها نيز تأييد كرد كه شرايط بهينه براي دستيابي به حداكثر سرعت، در كانالي با طول 15ميليمتر، عمق 300ميكرون و نوع خروجي 1 حاصل ميشود. اين پژوهش نشان ميدهد كه بهينه‌سازي عملكرد حسگرهاي پوشيدني نيازمند يك رويكرد يكپارچه است كه هم مهندسي سطح با نانوذرات براي دستيابي به خواص مطلوب و هم بهينه‌سازي آماري هندسه براي حداكثر كردن كارايي هيدروديناميكي را در بر گيرد. يافته‌هاي اين تحقيق ميتواند به عنوان پايه‌اي براي توسعه نسل جديد حسگرهاي پوشيدني با كارايي و قابليت اطمينان بالاتر مورد استفاده قرار گيرد.

حسگر پوشيدني , ميكروسيال , PMMA , آب دوستي , نانوذرات آگاروز , طراحي آزمايش ها (DoE)