Paper based integrated microfluidic system usingelectro-osmotic pumps with liquid bridges
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Bu tezde, daha önce yapılmamış, kağıt tabanlı elektro osmotik pompaların sıvı köprüleri ile mikroakışkan sistemlere tümleştirilmesi anlatılmıştır. Sistem dizayn edilip, simülasyonlar yardımıyla en verimli hale getirilmiş, üretilmiş ve analiz edilmiştir. Optimizasyon işlemi alan içinde ilk defa COMSOL sonlu element çözüm programı ile yapılmış ve 12 kat daha iyi performans elde edilmiştir. Lazer ile kesme, silikon eritilmesi, balmumu çizimi ve lazer ile kanal açma gibi farklı üretim yöntemleri kolay, ucuz ve çevre dostu mikroakışkan çipler oluşturulmasını sağlamıştır. Saf su kullanılarak, 113 V/cm elektrik alan altında 50 $/mu$m/s elektrik osmotik akış elde edilmesi ve 70 $/mu$a elektrik akımı altında 1 L/dakika hacimsel sıvı akışı 2 mM tuzlu su ile elde edilmesi, tezin sonuçları arasında gösterilebilir. Ayrıca, sürekli kanal tümlemesi ilk defa yapılmış ve burada 50 mM tuzlu su kullanılarak, 30 nL hacimsel sıvı akışı, 82 V/cm elektrik alanı altında elde edilmiştir. Bununla birlikte farklı tuzluluk oranlarına sahip çözeltiler ile elektrik alan ve hacimsel sıvı akış deneyleri yapılmıştır. Kağıdın porlu yapısı esas alınarak, farklı por yapısındaki kağıtlar ile hidrolik direnç 57 kat artırılmıştır. Son olarak, kağıt bazlı kanal, hareket kontrolü, devam eden mikroakışkan kanal, ölçme ve karıştırma birimlerinin tümleştirilmesi gösterilmiştir. Gelecek çalışmalarda ise kontrol mekanizmasının arttırılması, pH ilişkisinin anlamlandırılması, çoklu pompa sistemlerinin anlaşılma ve uygulanması ile kağıdın ıslatılmasına ilişkin alanlarda araştırma ve deney yapılması planlanmıştır. This thesis demonstrates a novel paper based microfluidic device with electro-osmotic pumping mechanism that was designed, optimized, simulated, fabricated and analyzed. Optimization of paper based electro-osmotic pumping was demonstrated for the first time using multi-physic finite element solver COMSOL, enabling 12 times better performance. Different fabrication methodologies were implemented, such as laser cutting, silicone melting, wax printing, and laser micromachining, providing easy, cost effective, and eco-firendly microfluidic chips. Results show that a 113 V/cm electric field creates a 50 $/mu$m/s electro-osmotic velocity with purified water and a 70 $/mu$A electrical current creates 1 $/mu$L/min volumetric flow rate with 2 mM NaCl solution in paper based channel. Moreover, continuous channel of paper based electro-osmotic pumps was implemented for the first time, where a 30 nL volumetric flow rate was created by 82 a V/cm electric field using 50 mM NaCl solution. Furthermore, electric field and volumetric fluid flow tests were done with solutions od different salinity. Hydraulic resistance was increased 57 times using papers with different porous structures. Finally, integration of paper based electro-osmotic pumps were demonstrated for the first time, including the paper based channel, motion control, continuous channel, mixing and metering units. Following the concludig remarks, necessary researches and experiments in order to improve control mechanism, understanding pH relations, integration of multiple pumping and wetting systems are discussed as a future work.
Collections