Lab-on-a-chıp uygulamaları için mikro kanal tasarımı ve3B baskısı
Design and 3D printing of micro channels for lab-on-a-chip applications
- Tez No: 752486
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN KÜRŞAD SEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro akışkanlar, Tasarım, Üç boyutlu biyoyazıcılar, Microfluidics, Design, Three-dimensional bioprinter
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Geleneksel imalat yöntemlerine göre tasarım esnekliği, hızlı üretim ve uygun maliyet gibi avantajlar sunan 3B baskı olarak da bilinen eklemeli imalat (Eİ) teknolojileri birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Katlanarak artan teknolojik gelişmeler ile mikron düzeyinde karmaşık yapılar üretilebilmekte ve özellikle kişiye özel uygulamalarda kullanılabilmektedir. Eİ'nin umut verici benzersiz bir uygulaması, Lab-on-a-chip (LOC) cihazlarıdır. Bu mikro akışkan içeren cihazlar; biyomedikal, kimya ve klinik vakalarda çok küçük ölçekte gerçekleştirilen laboratuvar deneylerinde etkin bir şekilde kullanılabilmektedir. Litografi ve PDMS-cam yapıştırma gibi geleneksel 2B mikrofabrikasyon teknolojileri ile zaman alıcı, uzmanlık gerektiren ve üretilmesi pahalı olan LOC sistemleri, Eİ yöntemleri ile kolayca üretilebilir hale gelmiştir. Mikro akışkanların 3B baskısında kullanılabilecek birçok farklı Eİ yöntemi olmasına rağmen, Multi Jet Printing (MJP) yöntemi yüksek hassasiyeti ve boyutsal doğruluğu nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. MJP teknolojisi, fotopolimer reçinelerin 16 µm kalınlığa kadar bir tabaka püskürtülmesi ve ardından UV ışığı ile kürlenmesine dayanmaktadır. Bu tez, özellikle MJP tabanlı teknolojiler için mikro akışkanların 3B baskısında kullanılan ilgili yöntemleri ve malzemeleri eleştirel bir şekilde gözden geçirmektedir. Ayrıca UV LCD tabanlı bir 3B baskı yöntemi kullanılarak örnek bir uygulama çalışması yapılmıştır. Çeşitli mikro kanal yapılarına sahip 3B baskılı mikro akışkan çipler, ticari bir malzeme jet tabanlı 3B yazıcı (Objet 30 Prime – Stratasys) kullanılarak üretilmiştir. 3B baskılı numuneler, profilometre analizi ile yüzey pürüzlülüğü ve boyutsal doğruluk açısından incelenmiştir. Çalışmada kullanılan model malzemeye ek olarak çeşitli fotopolimer reçinelerin kürleme dalga boyları spektrofotometre analizi ile belirlenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda mikro kanallarda sıkışan destek yapılarının kaldırılması ve yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi tartışılmıştır. Sonuçlar, mikro akışkanların 3B baskısının, genellikle yeni uygulamalar için umut verici bir alan olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Additive manufacturing (AM) technologies, also known as 3D printing, which offer advantages such as design flexibility, fast production and cost-effectiveness compared to traditional manufacturing methods, are used in many different areas. With the exponentially increasing technological developments, complex structures at the micron level can be produced and can be used especially in personalized applications. One promising unique application of AM is Lab-on-a-chip (LOC) devices. These devices containing microfluidics; It can be used effectively in laboratory experiments performed on a very small scale in biomedical, chemistry and clinical cases. Lab-on-chip systems, which are time-consuming, specialization-required, and expensive to produce with traditional 2D microfabrication technologies such as lithography and PDMS-glass bonding, have become easily producible with AM methods. Although there are many different AM methods can be used in 3D printing of microfluidics, Multi Jet Printing (MJP) method is frequently preferred because of its high sensitivity and dimensional accuracy. MJP AM technology is based on spraying photopolymer resins to a layer thickness of down to 16 µm, then curing with UV light. This thesis critically reviews the relevant methods and materials used for 3D printing of microfluidics, especially for the MJP-based technologies. In addition, a case study was conducted using a UV LCD-based 3D printing method. 3D-printed microfluidic chips with various microchannel structures were fabricated using a commercial material jet-based 3D printer (Objet 30 Prime – Stratasys). 3D printed samples were examined for surface roughness and dimensional accuracy by profilometer analysis. In addition to the model material used in the study, the curing wavelengths of various photopolymer resins were determined by spectrophotometer analysis. In line with the data obtained, the removal of the support structures stuck in the micro-channels and the improvement of the surface properties were discussed. The results show that the 3D printing of microfluidics is a promising area for often novel applications.
Benzer Tezler
- Simulation of continous polystyrene particle manipulation with dielectrophoresis using comsol
Alternatif akım kutupsal devinim ile sürekli akışta polistren parçacıkların yönlendirilmesinin comsol simulasyonu
YAVUZ GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Numerical investigation of inertial focusing of micro andnanoparticles in curvilinear microchannels
Eğrisel mikrokanallarda mikro ve nanopartiküllerin ataletsel odaklanmasının sayısal incelenmesi
AHMET TURAN ALDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Investigation and experimental verification of untethered microrobot motion behavior subject to laminar flow
Laminer akış altındaki temassız bir mikrorobotun hareket davranışının incelenmesi ve deneysel doğrulanması
ALİ ANIL DEMİRÇALI
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ÜVET
- Multimode microwave sensors for microdroplet and single-cell detection
Çok modlu mikrodalga sensörleri ile mikrodamlacık ve tek hücre saptanması
HANDE AYDOĞMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Microcantilever based lab-on-a-chip sensor for real-time mass, viscosity, density and coagulation measurements
Gerçek zamanlı kütle, özkütle, viskozite ve pıhtılaşma ölçümleri için mikroçubuk tabanlı mikroakışkan algılayıcılar
ONUR ÇAKMAK
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY