Geri Dön

Real-time impedimetric microfluidic droplet measurement: iDM

Gerçek zamanlı impedimetrik mikroakışkan damlacık ölçümü: IDM

  1. Tez No: 577052
  2. Yazar: ABTIN SAATEH
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 110

Özet

Damlacık temelli mikroakışkan sistemler, damlacık fiziksel özellikleri üzerinde kesin bir kontrol gerektirir. Bu yüzden, yüksek hassasiyetli analiz elde etmek için, damlacıkların morfolojik özelliklerinin ölçümü kritik bir öneme sahiptir. Böylesi ölçümleri gerçek zamanlı gerçekleştirebilme yetisi, daha önce üzerinde durulmamış diğer bir özelliktir. Bu çalışmada, boyut ve hızın impedimetrik ölçümü için farklı ölçüm modlarında düzlemsel elektrotlar kullanılmıştır. Damlacıkların boyutunu elde etmek için, sistemin detaylı 3 boyutlu sonlu eleman analizi gerçekleştirilmiştir. Homojen olmayan elektrik alan ile damlacıkların etkileşimi araştırılmıştır. Elektrot geometri optimizasyon adımları tanımlanmış ve tasarım kuralları ortaya konmuştur. 300 - 1500 µm uzunluktaki damlacıklar için yapılan simülasyonlara dayanarak elektrot boyutları optimize edilmiştir. Anlık istatistiksel analiz sonuçlarıyla birlikte damlacıkların uzunluk ve hızlarının gerçek zamanlı incelenmesi için, kullanıcı dostu bir bilgisayar uygulaması geliştirilmiştir. İmpedimetrik ve optiksel ölçüm gereçlerinin detaylı bir karşılaştırması yapılmıştır. Son olarak, gerçek zamanlı analize sahip olmanın faydalarını göstermek açısından, deneysel çalışmalar için iDM kullanılmıştır. Birinci çalışma, şırınga ve basınç pompa kullanan damlacık oluşturma cihazlarının yanıt zamanlarıdır. Bu analiz, kullanıcının damlacık oluşturma sistemlerindeki ısınma zamanının değerlendirmesini olanaklı kılar ki bu zamanı takiben damlacıklar testlerde gereksinim duyulan kararlı hal boyutuna ulaşırlar. İkincil olarak, damlacık uzunluk değişimleriyle birlikte, etkin faktörlerin ve bunların etkileşiminin araştırılması için bir değerlendirme çipi geliştirilmiştir. Detaylı bir deney tasarım metodu kullanılmıştır. Elde edilen sonuçların analizi, her faktörün ve bunların etkileşiminin etkisini ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmadaki sonuçlar, eş dağılımlı mikroakışkan damlacık oluşumuna katkı sunmaktadır. Eş dağılımlı damlacık üretiminin potansiyelini biyokimyasal sentez/analiz ler de göstermek için, eş dağılımlı polietilen glikol polimer parçacıkları sentezlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Droplet-based microfluidic systems require a precise control on droplet physical properties, hence measuring the morphological properties of droplets is critical to obtain high sensitivity analysis. The ability to perform such measurements in real-time is another demand which has not been addressed yet. In this study, coplanar electrodes were used, and configured in differential measurement mode for impedimetric measurement of size and velocity. To obtain the size of the droplets, detailed 3D finite element simulations of the system were performed. The interaction of the non-uniform electric field and the droplet was investigated. The electrode geometry optimization steps were described and design guideline rules were laid out. Size of the electrodes was optimized based on the simulations for droplet lengths ranging from 300 to 1500 µm. A user-friendly software was developed for real-time observation of droplet length and velocity together with in-situ statistical analysis results. A detailed comparison between impedimetric and optical measurement tools is given. Finally, to illustrate the benefit of having real-time analysis, iDM was used for experimental studies. First study case is the response time of the syringe pump and pressure pump driven droplet generation devices. This analysis allows one to evaluate the 'warm-up' time for a droplet generator system after which droplets reach the desired stead-state size required by the assay of interest. Second, an evaluation chip was designed to investigate effective factors and their interplay with droplet length variation. A comprehensive design of experiment (DoE) method is utilized. Analyzing the obtained results, revealed effect of each factor and their interactions. Exploiting results of this study contributes to monodisperse microfluidic droplet generation. Monodisperse polymeric particles of polyethylene glycol were synthesized to demonstrate the potentials of monodisperse droplet generation in biochemical synthesis/analysis.

Benzer Tezler

  1. Dimerkaprol ile zenginleştirilmiş jelatin temelli katı elektrolitli impedimetrik elektrokimyasal sensör ile içme sularında arsenik tespiti

    Detection of arsenic in drinking waters using impedimetric electrochemical sensor with gelatin-based solid electrolyte enriched by dimercaprol

    KÜBRA KESER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyomühendislikErciyes Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÇAĞRI SOYLU

  2. Metabolit tayinine yönelik biyoesinlenmiş nanomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulamaları

    Development and applications of bioinspired nanomaterials for metabolite detection

    ERDOĞAN ÖZGÜR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    BiyokimyaHacettepe Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADİL DENİZLİ

    DOÇ. DR. LOKMAN UZUN

  3. Jelatin ve kitosan biyopolimerlerinin kullanılmasıyla immünoglobülin g tayini için protein a immünosensörü geliştirilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

    Development and investigation of electrochemical properties of protein a immunosensor using gelatin and chitosan biopolymers for immunoglobulin g detection

    GİZEM ÖZBEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    BiyokimyaAnkara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMEL EMREGÜL

  4. Tümör tanı ve izlemi için dolaşımdaki serbest DNA'nın tayinine yönelik spesifik bir biyosensör sistemi geliştirilmesi

    Development of A specific biosensor system for the determination of circulating free DNA for tumor diagnosis and monitoring

    ZİHNİ ONUR UYGUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyokimyaEge Üniversitesi

    Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERHAN GİRGİN SAĞIN

  5. Real-time implementation of 2400 BPS melp with TMS320C3X

    2400 BPS iletişim hızındaki melp'in TMS320C3X ile gerçekleşmesi

    İZZET ÖZÇELİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BUYURMAN BAYKAL