Biyomedikal uygulamalar için lazer ile mikroakışkan çip üretimi
Microfluidic chip production for biomedical applicationsusing laser
- Tez No: 976045
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN AKMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Biyomühendislik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Bioengineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikroakışkan çip teknolojisi, biyomedikal uygulamalarda sunduğu hızlı ve hassas analiz olanakları sayesinde modern tıp ve laboratuvar uygulamalarında önemli bir yer edinmiştir. CNC Freze gibi bazı geleneksel üretim yöntemlerinde kanal geometrisinin hassas işlenmesi, kontrolü ve yüzey pürüzlülüklerinin istenilen değerlerde elde edilememesi gibi çeşitli zorluklarla karşılaşılmaktadır. Ancak günümüzde alternatif yöntemlerden birisi olan lazer teknolojisindeki gelişmeler, CNC gibi yöntemlerin sınırlamalarını aşarak üretim ve optimizasyon süreçlerini geleneksel yöntemlere göre daha verimli hale getirmiştir. Bu bağlamda, CO₂ lazer teknolojisi doğrudan yazma (direct writing) yöntemiyle mikroakışkan çip üretiminde yeni olanaklar sunmaktadır. Bu çalışmada, CO₂ lazer ile mikroakışkan çip üretiminde Lazer işlem parametrelerinin kanal derinliği, genişliği ve ısıdan etkilenmiş bölge (IEB) üzerindeki etkileri incelenerek, parametrelerin optimizasyonu ile kontrol edilmeye çalışılmıştır. Gerçekleştirilen işlemin Foto-ısısal bir ablasyon (aşındırma) yöntemi olması nedeniyle kanal duvarlarında oluşan gözeneklerin lazer işlem parametrelerine bağlı değişimi belirlenmiştir. PMMA malzeme üzerinde gerçekleştirilen deneylerde, çip kanallarının geometrisi, gözenek yoğunluğu ve boyutlarının; lazer gücü, tekrar sayısı ve odaklama koşullarına bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Özellikle yüksek lazer gücü ve artan tekrar sayısının, IEB genişliği ve bu bölgedeki gözenek yapısı üzerinde belirgin etkiler yarattığı belirlenmiştir. Optik ve konfokal mikroskoplarla elde edilen görüntüler ve ölçümler, yüzey pürüzlülüğü ve gözenek oluşumunun lazer parametrelerinin optimizasyonu ile azaltılabileceğini göstermiştir. Sonuç olarak, CO₂ lazerle doğrudan yazma yöntemi kullanılarak yüksek hassasiyet ve işlem hızlarında mikroakışkan çip üretimi gerçekleştirilebilmekte; ayrıca, ısı etkisiyle oluşan gözeneklerin lazer işlem parametreleriyle kontrol edilebileceği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Microfluidic chip technology has become a key component in modern medical and laboratory applications due to its ability to perform rapid and precise analyses in biomedical fields. Conventional fabrication techniques, such as CNC milling, face challenges in achieving precise channel geometries, maintaining dimensional control, and attaining the desired surface roughness. In contrast, advances in laser-based technologies have addressed these limitations, offering more efficient and scalable alternatives. Among them, CO₂ laser direct writing has emerged as a promising method for fabricating microfluidic chips. This study investigates the effects of laser processing parameters—specifically channel depth, width, and heat-affected zone (HAZ)—in the fabrication of microfluidic structures using CO₂ laser ablation, with the aim of enabling their control through parameter optimization. Due to the photothermal nature of the process, the formation and distribution of pores on channel walls were found to be strongly influenced by laser parameters. Experimental procedures were conducted on PMMA (polymethyl methacrylate), and variations in channel geometry, pore size, and density were observed depending on laser power, number of passes, and focusing conditions. High laser power and increased repetition resulted in significant changes in HAZ width and pore morphology. Optical and confocal microscopy revealed that optimizing laser parameters can effectively minimize surface roughness and pore formation. Ultimately, this work demonstrates that microfluidic chips can be fabricated with high precision and speed via CO₂ laser direct writing, and that thermally induced defects, such as pore formation, can be controlled by fine-tuning the processing parameters.
Benzer Tezler
- Enrichment of MCF7 breast cancer cells from leukocytes through continuous flow dielectrophoresis
Dielektroforez yöntemi ile sürekli akış altında MCF7 meme kanseri hücrelerinin akyuvar hücrelerinden zenginleştirilmesi
ZEYNEP ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
- Reduced hardware complexity for viscosity measurements by optical knife-edge detection on micropillar-based microfluidic chips
Mikrosütun tabanlı mikroakışkan çipler üzerindeki optik bıçak kenarı tespiti ile viskozite ölçümleri için azaltılmış donanım karmaşıklığı
EZGİ ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Young's modulus characterization of polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic chips for viscosity measurements
Viskozite ölçümleri için tasarlanmış polidimetilsiloksan (PDMS) mikroakışkan çiplerinin young modülü karakterizasyonu
CEYDA KÖKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
DOÇ. ONUR FERHANOĞLU
- Development of microfluidic chip for impedance-based detection of liver cancer biomarkers
Karaciğer kanseri biyobelirteçlerinin empedans bazlı tespiti için mikroakışkan çip geliştirilmesi
ARDA DURER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Design and fabrication of glass-based microchannels and micropillars for microfluidic applications
Mı̇kroakışkan uygulamaları ı̇çı̇n cam bazlı mı̇krokanalların ve mı̇krosütunların tasarımı ve üretı̇mı̇
ŞİRİN SAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL