شماره راهنما :
1577 دكتري
پديد آورنده :
سعيدي، داود
عنوان :
بررسي تجربي نيروي ثانويه اكوستيكي بين سلول-ذره در يك تراشه ميكروفلويديك
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، [101]ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور، شقايق حق جوي
توصيفگر ها :
نيروي پرتو اكوستيكي , نيروي ثانويه اكوستيكي , ميكروفلويديك , امواج اكوستيكي , ميكروكانال
استاد داور :
ابراهيم شيراني، محسن دوازده امامي، پيمان مصدق، حسين احمدي كيا
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/03/27
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/03/27
چكيده فارسي :
3 چكيده استفاده از امواج اكوستيكي و در نتيجه آن اعمال نيروهاي اكوستيكي به عنوان يك روش بسيار كارآمد در جداسازي ذرات انباشت ذرات و سلولها و دستكاري ذرات و سلولها شناخته ميشود عدم تماس با سيال محدوده كاربرد زياد قابليت مدوله شدن با ديگر سيستمها و قابليت استفاده در سرعتهاي جريان بالا از جمله مهمترين ويژگيهاي سيستمهاي اكوستيكي است هدف اصلي اين رساله بررسي الگوي حركتي ذرات و سلولها در فاصله نزديك نسبت به يكديگر در ميدان اكوستيكي ايستا است عمده نيروهاي موثر در تعيين حركت سلولها در ميدان اكوستيكي نيروي اوليه اكوستيكي نيروي ثانويه اكوستيكي و نيروهاي جرياني حاصل از وجود امواج اكوستيكي است هر چند تحقيقات زيادي بر روي اندازه گيري و استفاده عملي از نيروي اوليه اكوستيكي و همچنين نيروي جرياني اكوستيكي انجام شده است مشاهدات و تحقيق هاي انجام شده بر روي نيروي ثانويه اكوستيكي تنها محدود به حباب هوا در آب بوده و پيش از اين تنها در گره فشار اندازهگيري شده است در رساله حاضر براي اولين بار اندركنش نيروهاي بين ذرهاي در ذرات جامد و سلول در ميدان اكوستيكي گزارش و روشي براي اندازه گيري تجربي اين نيرو در خارج از گره فشار ارائه گرديده است امواج اكوستيكي توسط روش بالك توليد شد BAW و كانال مورد استفاده از جنس سيليكون و آب بند شده توسط لايه شيشه ميباشد فركانس تشديد در ميكروكانال 52 1 مگاهرتز براي عرض كانال 573 ميكرومتر بدست آمده است نتايج حاصل با روابط ارائه شده توسط گروشل مقايسه شده و نتايج نشان دهنده انطباق خوب نتايج تجربي و دادههاي تحليلي ميباشد ذرات پلي استايرن با اندازه قطر 4 1 m و 25 m به منظور مشاهده اوليه اين نيرو انتخاب شد و پس از آن گلبولهاي قرمز و سلولهاي سرطاني 7 MCF به منظور بررسي نيروي ثانويه اكوستيكي در سلول زنده مورد مطالعه قرار گرفت نتايج نشان دهنده وجود اين نيرو در سلولهاي زنده نيز بود كه اين امر براي اولين بار مشاهده شده است در ادامه كار نيروهاي وارد شده بر سلول در ميدان اكوستيكي به كمك روش پردازش تصوير استخراج شد و با استفاده از اين روش مقدار انحراف سلول از مسير حركتش در زماني كه سلول ويا ذره در نزديكي يك ذره ديگر باشد بررسي گرديد همچنين جهت بررسي دقيقتر رفتار ذرات در كنار يكديگر جدايش ذرات پس از برخورد به هم و وابستگي آنها به زاويه در هنگام عبور از كنار يكديگر مطالعه شده است كلمات كليدي نيروي پرتو اكوستيكي نيروي ثانويه اكوستيكي ميكروفلويديك امواج اكوستيكي ميكروكانال
چكيده انگليسي :
Experimental investigation of secondary acoustic force between particle cell in a microfluidic device Davood Saeidi d saedi@me iut ac ir Jan 21th 2020 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran1st Supervisor M Saghafian Assoc Prof saghafian@iut ac ir 1st Advisor A R Pishevar Prof apishe@iut ac ir 2st Advisor Sh Haghjooy Javanmard Assoc Prof sh haghjoo@med mui ac ir Department Graduate program coordinator R Tikani Assoc Prof r tikani@iut ac ir Abstract A method is presented for measurements of secondary acoustic radiation forces acting on solid particles and biological cells in a plain ultrasonic standing wave The method allows for measurements of acoustic interaction forces between particles cells located in arbitrary positions such as in between a pressure node and a pressure anti node By utilizing a model that considers both density and compressibility dependent effects the observed particle particle cell interaction dynamics can be well understood Two differently sized polystyrene micro particles 4 8 m and 25 m respectively a silica particle with 20 m diameter red blood cells RBCs and MCF 7 cells were used in order to achieve pronounced interaction effects The particulate was subjected to a 2 MHz ultrasonic standing wave in a microfluidic channel such as commonly used for acoustophoresis Observation of deflections in the particle cell pathways shows that the acoustic interaction force is not negligible under this circumstance and has to be considered in accurate particle cell manipulation applications The effect is primarily pronounced when the distance between two particles is small the sizes of the particles are different and the acoustic properties of the particles are different relative to the media As predicted by theory we also observe that the interaction forces are affected by the angle between the inter particle centerline and the axis of the standing wave propagation direction Key words Microfluidic Secondary acoustic force Primary acoustic force Particle cell interactionIntroduction In recent decades a multitude of microfluidic devices utilizing acoustic forces for cell manipulation and separation in biomedical applications has been developed Gr schl 1998 Antfolk and Laurell 2017 In such devices acoustic effects originating from either primary radiation forces secondary radiation forces or acoustic streaming are combined in order to determine the final particle trajectories during manipulation The secondary radiation force can be influential in the case where two or more particles are close to each other Gr schl 1998 Silva and Bruus 2014 presented a theoretical expression for inter particle forces between small spherical particle much smaller than the acoustic wavelength in an ideal fluid The method that they presented is applicable for either standing waves or traveling plane waves Their results show that in the wave propagation direction an aggregation region
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور، شقايق حق جوي
استاد داور :
ابراهيم شيراني، محسن دوازده امامي، پيمان مصدق، حسين احمدي كيا
