Real-time impedimetric microfluidic droplet measurement: iDM

Damlacık temelli mikroakışkan sistemler, damlacık fiziksel özellikleri üzerinde kesin bir kontrol gerektirir. Bu yüzden, yüksek hassasiyetli analiz elde etmek için, damlacıkların morfolojik özelliklerinin ölçümü kritik bir öneme sahiptir. Böylesi ölçümleri gerçek zamanlı gerçekleştirebilme yetisi, daha önce üzerinde durulmamış diğer bir özelliktir. Bu çalışmada, boyut ve hızın impedimetrik ölçümü için farklı ölçüm modlarında düzlemsel elektrotlar kullanılmıştır. Damlacıkların boyutunu elde etmek için, sistemin detaylı 3 boyutlu sonlu eleman analizi gerçekleştirilmiştir. Homojen olmayan elektrik alan ile damlacıkların etkileşimi araştırılmıştır. Elektrot geometri optimizasyon adımları tanımlanmış ve tasarım kuralları ortaya konmuştur. 300 - 1500 µm uzunluktaki damlacıklar için yapılan simülasyonlara dayanarak elektrot boyutları optimize edilmiştir. Anlık istatistiksel analiz sonuçlarıyla birlikte damlacıkların uzunluk ve hızlarının gerçek zamanlı incelenmesi için, kullanıcı dostu bir bilgisayar uygulaması geliştirilmiştir. İmpedimetrik ve optiksel ölçüm gereçlerinin detaylı bir karşılaştırması yapılmıştır. Son olarak, gerçek zamanlı analize sahip olmanın faydalarını göstermek açısından, deneysel çalışmalar için iDM kullanılmıştır. Birinci çalışma, şırınga ve basınç pompa kullanan damlacık oluşturma cihazlarının yanıt zamanlarıdır. Bu analiz, kullanıcının damlacık oluşturma sistemlerindeki ısınma zamanının değerlendirmesini olanaklı kılar ki bu zamanı takiben damlacıklar testlerde gereksinim duyulan kararlı hal boyutuna ulaşırlar. İkincil olarak, damlacık uzunluk değişimleriyle birlikte, etkin faktörlerin ve bunların etkileşiminin araştırılması için bir değerlendirme çipi geliştirilmiştir. Detaylı bir deney tasarım metodu kullanılmıştır. Elde edilen sonuçların analizi, her faktörün ve bunların etkileşiminin etkisini ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmadaki sonuçlar, eş dağılımlı mikroakışkan damlacık oluşumuna katkı sunmaktadır. Eş dağılımlı damlacık üretiminin potansiyelini biyokimyasal sentez/analiz ler de göstermek için, eş dağılımlı polietilen glikol polimer parçacıkları sentezlenmiştir.