عنوان پایان‌نامه
طراحی شبیه سازی و ساخت یک تجهیز بایو ممز به منظور تشخیص سرطان و بیماری های خونی با استفاده از خواص مکانیکی سلول های منفرد
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3638;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3638;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82013;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82013
- تاریخ دفاع
- ۲۲ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- سیدایمان اسحق حسینی
- استاد راهنما
- مهدی مقیمی زند
- چکیده
- امروزه بررسی خواص مکانیکی سلول های زیستی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. زیرا به کمک آن نه تنها می توان از بیمار بودن این سلول ها اطلاع یافت، بلکه می توان میزان بیشرفت بیماری و میزان تاثیر گذاری آن بر سلول ها را مورد بررسی قرار داد. روش های بسیار متنوعی تا به حال جهت انجام این امر ارائه شده است. هر یک از این روش ها مزیت ها و معایب هایی دارند که محققان را بر این امر داشته تا روش هایی نوین ، جهت تعدیل این معایب، ارائه دهند. در این پروژه یکی از جدید ترین روش ها، که بر پایه تکنولوژی میکرو الکترو مکانیک سیستم ها می باشد، مورد ارزیابی قرار گرفته است و روش هایی جهت بهبود این مدل ارائه شده است. پارامترهای طراحی مختلف برای رسیدن به طراحی بهینه مورد مطالعه قرار گرفته است و تأثیر این پارامترها بر نیروی وارد بر سلول های زیستی مشخص گردیده است. با توجه به جدید بودن موضوع روابط پایه ای برای این روش ارائه شده که بر آن هستیم که این روش جایگزینی برای روش های پیشیشن می باشد تا بتوان جهت تشخیص سرطان و بیماری های خونی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل هزینه زیاد جهت بررسی پارامتر مختلف بر عملکرد تجهیز بایو ممز به صورت آزمایشگاهی، از شبیه‌سازی برای فهم بهتر و کاهش تعداد طراحی‌ها استفاده گردیده است. میکرو الکترو مکانیک سیستم طراحی گشته شامل الکترود های لایه نشانی شده بر روی صفحه شیشه ای زیرین و یک میکروکانال که بر روی صفحه شیشه ای قرار می گیرد، می باشد. با اتصال منبع ولتاژ به الکترود ها میدان الکتریکی بین الکترود ها حاصل می شود. گرادیان میدان باعث ایجاد نیرو بر ذرات زیستی می شود. با توجه به هندسه ذره، آرایش الکترودها، خواص الکتریکی محیط، ذره دچار تغییر شکل، چرخش و جایجایی می شود. در این پروژه از تغییر شکل جهت بررسی سلامت ذرات استفاده گردیده است. طراحی ساده و صفحه‌ای این تجهیز بایو ممز، استفاده از این دستگاه‌ها را در فنّاوری آزمایشگاه بر روی تراشه ممکن می‌سازد. پس از شبیه‌سازی، چندین طراحی ساخته‌شده و با استفاده از سلول‌های گلوبول قرمز مورد بررسی قرارگرفته و پس از آزمایش بهترین طراحی انتخاب گردیده است.
- Abstract
- Nowadays, evaluation of mechanical properties of human cells is an important issue, and many studies are conducted in this field. Mechanical properties of cells not only provides beneficial information about the healthy and diseased cells but also the status of cancer and the effect of drugs can be evaluated. Various methods have been presented for assessment of mechanical properties of cells. Each method has pros and cons which restricts the application of the method. As a results, scientists are looking for a new method to eliminate the restrictions. In this project, a new method, based on Dielectrophoresis (DEP) and Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS), has been used and the quality of systems has been increased. The effect of various parameters on DEP force has been studied. An equation for relation between elongation and mechanical properties is derived. We think, with this assistance of the equation, the method can be used instead of previous methods for diagnosis of cancer and blood disease. Due to the high cost of experimental study of the effect of various parameters, modeling is used to reduce the number of experiments which have been done and to better understand the different parameters. The Bio-MEMS device consists of two parts: one of them is related to the electrodes and another one is related to the microchannel that bio particles move through. By applying a potential deference to electrodes, an electric field will be produced between electrodes. The electric filed applies the DEP force to Bio-particles. The DEP force is dependent on the design of electrodes, the size of Bio-particles, the electric properties of DEP buffer and the Bio-particles. The simple fabrication process of these Bio-MEMS devices provides the opportunity to use the devices in Lab-On-a-Chip (LOC) devices. Different devices experimented and the best one is chosen. Keywords: Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS, Bio-MEMS, Cell Deformation, Dieletrophoresis, DEP, Mechanical properties of Cells, Optimization
