19619

۱۹۶۱۹

تشخيص ميزان نيتريت موجود در بزاق به كمك روش گريس و با بهره‌گيري از اختلاط بهينه در ميكروميكسر كاغذي

كارشناسي ارشد

بيومكانيك

۱۳۹۷/۰۳/۰۵

دكتر ساسان آسيايي - دكتر مهدي مقيمي

مكانيك

ميكروسيالات مبتني بر كاغذ به‌عنوان يك زمينه تحقيقاتي روبه رشد، بستر مناسبي را براي استفاده از كاغذها در كاربردهاي مختلف ايجاد كرده و به دليل خصوصيات منحصربه‌فردي كه دارد، در دو دهه اخير بسيار موردتوجه محققان واقع‌شده است. يكي از بنيادي‌ترين كاربردهاي ميكروسيالات مبتني بر كاغذ، در زمينه تشخيص كلينيكي است كه در اين راستا ميكروسيالات كاغذي با قابليت ساخت ساده‌تر و كم‌هزينه‌تر و عدم نياز به نيروي محرك خارجي توانسته‌است در تشخيص بسياري از بيماري‌ها موفق ظاهر شود. نيتريت نيز يكي از مواردي است كه حضور غير طبيعي آن در بزاق مي‌تواند نشاني از بيماري باشد. بنابراين تشخيص نيتريت در بزاق به كمك ميكروسيالات كاغذي مي‌تواند امكان بهره‌بري را به همه مردم با هر سطحي از توانايي مالي بدهد. همچنين استفاده از بزاق بجاي خون به علت خصوصيت غيرتهاجمي، كارآيي و كاربرد ميكروپد را بالا مي برد. قابليت اختلاط سيالات مختلف يكي از مزاياي ميكروسيالات است كه لازمه‌ي بسياري از واكنش‌هاي شيميايي و بيولوژيكي به‌حساب مي‌آيد. بنابراين بهبود اختلاط مي‌تواند به صورت كاملا مستقيم بر سرعت و دقت انجام واكنش‌ها اثر بگذارد. در اين پايان‌نامه هدف، پيدا كردن ميكروميكسري است كه با اختلاطي بهينه در تشخيص برمبناي رنگ‌سنجي نيتريت موجود در بزاق به كمك واكنش گريس به كار رود. بدين ترتيب با بهره‌گيري از اختلاط مناسب حد تشخيص دستگاه بهتر مي‌شود. در اين كار ابتدا پنج هندسه متفاوت ساده، مارپيچ، زيگزاگ، شكسته قائم و شكسته مايل براي بخش اختلاط در ميكروميكسر طراحي شده‌اند. به منظور داشتن ديدي مناسب، در نرم‌افزار ANSYS CFX با مدل جريان دوفازي همگن در محيط متخلخل شبيه‌سازي صورت گرفته‌است. سپس در كنار حل عددي ميكروميكسرها كه با برش ليزر ارزان‌قيمت و با طراحي ساده آماده شده‌اند به كمك واكنش گريس مورد تست قرار گرفتند. در نهايت ميكروميكسر شكسته مايل با بهبود 38.99 و 44.24 درصدي نسبت به ميكروميكسر ساده به ترتيب در تست و شبيه‌سازي، بهترين بازده اختلاط را داشته‌است. سنجش معيار اختلاط بر مبناي انحراف غلظت تعريف شده‌است، به طوري كه هرچه انحراف از مقداري مشخص كمتر باشد، عمل اختلاط با موفقيت بيشتري صورت مي‌گيرد. در ادامه به كمك ميكروميكسر شكسته مايل در محدوده تشخيص5-1000 µmolL^(-1) حد تشخيص 5.7 µmolL^(-1) بدست آمده‌است. در اين محدوده شدت رنگ ارزيابي‌شده به كمك پردازش تصوير در نرم‌افزار متلب، بر حسب مقادير لگاريتيمي غلظت نيتريت خطي مي‌باشد كه اين مساله به مصرف‌كنندگان اين ميكروپد اين امكان را مي‌دهد كه در بازه وسيعي ميزان غلظت نيتريت را بر اساس شدت رنگ منطقه تشخيص ميكروپد، به صورت كمي مشخص كنند.

1397/04/17

Detection of Nitrite in Saliva using Griess Method in Paper-based Micromixers

7/7/2019 12:00:00 AM

Paper-based microfluidics as a growing research field has created a suitable platform for using papers use in a variety of applications and because of its unique characteristics, has been of great concern to the researchers in the past two decades. One of the most fundamental applications of paper-based microfluidics is the clinical diagnosis. Paper-based microfluidics with the ability to make it easier and less costly, and no need to external stimulus forces, has succeeded in detecting many diseases. Nitrite is also one of the cases where its abnormal presence in saliva can be a sign of disease. Therefore, the detection of nitrite in saliva with the help of paper-based microfluidics can enable all people with any level of financial ability to use easily. Also, the use of saliva instead of blood due to non-invasive properties increases the efficiency and application of the µpad. The ability of different fluids mixing is one of the benefits of microfluidics, which is required in many chemical and biological reactions. So mixing improvement can directly affect the speed and accuracy of the reactions. The purpose of this thesis is to find a micromixer that can be used with optimal mixing in the colorimetric nitrite detection in the saliva using the Griess reaction. As a result, the device's limit of detection will improve. First, 5 different geometries, straight, curved, zigzag, square wave and hexagonal are designed for the micromixer mixing section. In order to have a proper view, the simulation was carried out in the ANSYS CFX software with a homogeneous multiphase flow model in porous media. Then, along with the numerical solution, micromixers, which were prepared with a simple and low-cost laser cut, were tested by Griess reaction. Finally, the hexagonal micromixer with 38.99 and 44.24% improving than the straight micromixer in experiment and simulation, respectively, had the best mixing efficiency. The mixing index has been defined based on the concentration deviation so that the deviation from a certain amount is less, the mixing operation is performed more successfully. In following, using hexagonal micromixer under optimum conditions the limit of detection of 5.7 µmolL^(-1) has been obtained in the linear detection range of 5-1000 µmolL^(-1). In this range, the color intensity is evaluated linearly in terms of logarithmic nitrite concentration, which allows the consumers of this µpad to quantitatively determine the concentration of the nitrite based on the color intensity of the detection area of the µpad in a wide range.