Real-time impedimetric microfluidic droplet measurement: iDM
Gerçek zamanlı impedimetrik mikroakışkan damlacık ölçümü: IDM
- Tez No: 577052
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2023
BiyomühendislikErciyes ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇAĞRI SOYLU
- Metabolit tayinine yönelik biyoesinlenmiş nanomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development and applications of bioinspired nanomaterials for metabolite detection
ERDOĞAN ÖZGÜR
Doktora
Türkçe
2016
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL DENİZLİ
DOÇ. DR. LOKMAN UZUN
- 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
- 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
2020
BiyokimyaEge ÜniversitesiTıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAN GİRGİN SAĞIN
- Real-time implementation of 2400 BPS melp with TMS320C3X
2400 BPS iletişim hızındaki melp'in TMS320C3X ile gerçekleşmesi
İZZET ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BUYURMAN BAYKAL