Loading...

Design and Fabrication of a Spiral Microchannel for High Resolution Blood Cell Separation

Mehran, Amir Hossein | 2020

2959 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 52593 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Saeedi, Mohammad Saeed; Taghipoor, Mojtaba
  7. Abstract:
  8. In medical science, preparing a high purity sample of certain kinds of cells plays an important role in studying the characteristics and functionality of cells, detecting in vitro harmful pathogens and helping to find ways of preventing and treating diseases that cause cellular disorders in the human body. The goal of this research is to improve the spiral microchannel with stair-like cross section in order to separate white blood cells from whole blood. First, the efficiency of this method was evaluated numerically, using a developed finite element model. Then, the desired microchannel mold was made using the micromiling method, and we fabricated the chip using soft lithography and pasting the PDMS layer containing the microchannels on a glass. In the next step, chip performance was evaluated practically with inlet flow rates from 2 up to 8 ml/min using three set of samples containing 10 ml blood with 5%, 2% and 1% hematocrits each in order to analyse the isolation efficiency of white blood cells, red blood cells and platelets from whole blood via particle counting at microchip outlet. The results show that white blood cells in 1% hematocrit blood sample are separated from whole blood with an efficiency of 89% with 5 ml/min flow rate which is the best among the other testing conditions.Also red blood cells and platelets are separated from whole blood with 90.4% and 91.3% efficiency respectively
  9. Keywords:
  10. Isolation ; Passive Methods ; Microfluidic System ; Spiral Microchannel ; Blood Cells Counting

 Digital Object List

 Bookmark

  • عنوان پایان نامه
  • نگارش
  • استاد راهنما
  • استاد راهنمای همکار
  • تشکر و قدردانی
  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول ها
  • فهرست شکل ها
  • فصل 1 معرفی پژوهش
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 اهمیت موضوع
    • 1-3 اهداف پژوهش
    • 1-4 خلاصه فصل ها
  • فصل 2 مفاهیم اولیه و مروری بر پیشینه پژوهش
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 خون و اجزای تشکیل دهنده آن
      • 2-2-1 خون
      • 2-2-2 پلاسما
      • 2-2-3 گلبول قرمز
      • 2-2-4 گلبول سفید
      • 2-2-5 پلاکت
      • 2-2-6 سلول سرطانی در گردش
      • 2-2-7 جمع بندی و خلاصه ای از ابعاد سلول های خونی
    • 2-3 جريان ثانويه ، جريان دین و عدد دین
    • 2-4 نیروی برآ اینرسی
      • 2-4-1 فيزيك نيروي برآ ناشي از تنش برشي و دیواره کانال
      • 2-4-2 مطالعات تجربی پیرامون نیروی اینرسی وارد بر ذرات
    • 2-5 روش های جداسازی سلولی
      • 2-5-1 روشهاي فعال
      • 2-5-2 روش هاي غيرفعال
    • 2-6 پارامترهای جداسازی
      • 2-6-1 بازده جداسازي
      • 2-6-2 سرعت جداسازي
      • 2-6-3 وضوح / دقت جداسازي
    • 2-7 مروري بر پژوهشهای پیشین در زمينه جداسازي سلولی
      • 2-7-1 روش های فعال
        • 2-7-1-1 دی الکتروفورسیس (DEP)
        • 2-7-1-2 آکوستوفورسیس
        • 2-7-1-3 پادتن -مگنتوفورسیس
        • 2-7-1-4 پادتن-درون تنی
      • 2-7-2 روش های غیرفعال
        • 2-7-2-1 میکروفیلتراسیون
        • 2-7-2-2 گریز از مرکز
        • 2-7-2-3 تمرکز ماند
    • 2-8 جمع بندی و نتیجه گیری
  • فصل 3 تخمین اولیه پارامترهای تراشه و معرفی حل عددی
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 نیروهای وارد بر ذرات در داخل میکروکانال مارپیچ
      • 3-2-1 نیروی پسا ناشی از جریان ثانویه
      • 3-2-2 نیروی برآ ناشی از نزدیک شدن به خط مرکزی و دیواره میکروکانال
    • 3-3 معرفی هندسه پژوهش
    • 3-4 تخمین اولیه پارامترهای هندسی میکروکانال
    • 3-5 محدودیت ها در انتخاب هندسه میکروکانال
    • 3-6 شبیه سازی حرکت ذرات در داخل میکروکانال مارپیچ
      • 3-6-1 روش لاگرانژی BBO
      • 3-6-2 نرم افزار کامسول
      • 3-6-3 الگوریتم دی کارلو
    • 3-7 جمع بندی و نتیجه گیری
  • فصل 4 فرایند حل عددی و بحث در نتایج
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 گام های حل عددی
      • 4-2-1 حل عددی جریان سیال به منظور استخراج پروفایل سرعت
      • 4-2-2 محاسبه نیروی برآ اینرسی وارد بر ذره درون میکروکانال
        • 4-2-2-1 حدس اولیه سرعت خطی و سرعت های زاویه ای ذره در میکروکانال
        • 4-2-2-2 شرایط مرزی و پارامترهای همگرایی حل
        • 4-2-2-3 شبکه بندی میکروکانال با در نظر گرفتن ذره
    • 4-3 نتایج حل عددی
      • 4-3-1 راستی آزمایی حل عددی
      • 4-3-2 استقلال از شبکه
        • 4-3-2-1 استقلال از شبکه برای شبکه بندی چهارگوشه در قسمت میانی
        • 4-3-2-2 استقلال از شبکه برای شبکه بندی مثلثی روی سطح ذره
      • 4-3-3 نتایج حل عددی در سطح مقطع پله ای
  • فصل 5 فرایند ساخت و بررسی کارکرد تراشه
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 ساخت تراشه
      • 5-2-1 طراحی قالب تراشه
      • 5-2-2 ساخت قالب با ماشینکاری CNC
      • 5-2-3 قالب گیری تراشه با طرح نگاری نرم
    • 5-3 بررسی کیفیت چسبندگی بین کانال ها و شیشه
    • 5-4 بررسی فرایند جداسازی سلول های خونی
      • 5-4-1 تهیه نمونه خون
      • 5-4-2 تست نمونه خون بر روی تراشه
      • 5-4-3 بررسی اثر دبی بر بازده جداسازی
      • 5-4-4 بررسی اثر هماتوکریت خون بر بازده جداسازی
    • 5-5 اتمام کار
    • 5-6 نتیجه گیری و جمع بندی
  • فصل 6 نتیجه گیری و پیشنهادات
    • 6-1 نتیجه گیری
    • 6-2 پیشنهادات
  • مراجع
  • مقاله پیوست
...see more