2013
műszaki
Mikrokeverők tervezése és összehasonlítása a COMSOL modell segítségével
Témavezető:
Dr. Fürjes Péter, Dr. Iván Kristóf
Dr. Fürjes Péter, Dr. Iván Kristóf
Összefoglaló
Az orvosi diagnosztikában alkalmazott tesztek egyre több betegség, elváltozás kimutatását teszik lehetővé, ugyanakkor laboratóriumi körülményeket, speciális képzettséget, infrastruktúrát, gyakran drága laboratóriumi eszközöket igényelnek. A mikrofluidika egyik célja integrálható, hordozható, kevés mintával dolgozó diagnosztikai eszközök létrehozása, a drága és időigényes laboratóriumi vizsgálatok helyettesítésére. Az úgynevezett Lab-On-a-Chip eszközök egyetlen chipen számos laboratóriumi feladatot ellátnak, amelyek alapját a minta mozgatása, reagáltatása és keverése jelenti.
A mikrokeverők tervezése új mérnöki feladat, hiszen a 10-100 µm-es mérettartományba eső mikrocsatornákban az áramlás mindig lamináris, a meglévő makroskálájú keverőket nem lehet egyszerűen lekicsinyíteni mikroskálájú eszközökhöz. A dolgozatban 3 különböző mikrokeverő struktúrával (T-, halszálka- és az ún. beharapott keverő) végzett számítógépes szimulációk segítségével bemutatjuk a leghatékonyabb eszközöket, és javaslatot teszünk a geometria tökéletesítésére a minél hatékonyabb keverés érdekében. Több módszert bemutatunk a keverés jóságának vizuális és számszerű értékelésére, a különböző felépítésű keverők eredményeinek összehasonlítására. A sikeres számítógépes tervezés után az MTA TTK MFA MEMS laborjában megépített keverővel végzett fluoreszcens mérések eredményei alapján verifikáljuk a numerikus modellt. Az eredményeink hozzájárulnak a mikrokeverővel integrált Lab-On-a-Chip eszközök további fejlődéséhez, hatékonyságuk növeléséhez.
A mikrokeverők tervezése új mérnöki feladat, hiszen a 10-100 µm-es mérettartományba eső mikrocsatornákban az áramlás mindig lamináris, a meglévő makroskálájú keverőket nem lehet egyszerűen lekicsinyíteni mikroskálájú eszközökhöz. A dolgozatban 3 különböző mikrokeverő struktúrával (T-, halszálka- és az ún. beharapott keverő) végzett számítógépes szimulációk segítségével bemutatjuk a leghatékonyabb eszközöket, és javaslatot teszünk a geometria tökéletesítésére a minél hatékonyabb keverés érdekében. Több módszert bemutatunk a keverés jóságának vizuális és számszerű értékelésére, a különböző felépítésű keverők eredményeinek összehasonlítására. A sikeres számítógépes tervezés után az MTA TTK MFA MEMS laborjában megépített keverővel végzett fluoreszcens mérések eredményei alapján verifikáljuk a numerikus modellt. Az eredményeink hozzájárulnak a mikrokeverővel integrált Lab-On-a-Chip eszközök további fejlődéséhez, hatékonyságuk növeléséhez.
Dr. Fürjes Péter
Dr. Iván Kristóf