Microfluidic device with 3d electrode structure for high throughput dielectrophoretic applications

Mikro-akışkanlar-dinamiği kimyasal ve biyolojik süreçlerin mikro/nano ölçekte kontrolü, manipülasyonu ve ölçümlerine imkan veren, mikro/nano üretim tekniklerinin mikro seviyedeki akış davranışı ile beraber kullanıldığı bir disiplindir. Biyo-parçacıkların sınıflandırılması ve ayrılması birçok tanı ve biyolojik analizlerde kullanımaktadır. Mikro ölçekteki akış karakteristiğinin uygulanması ile dielektroforez (DEP), mikro-akışkanlar-dinamiği tabanlı cihazlar için önemli avantajlar sağlamaktadır. DEP uygulamaları için düzlemsel veya 3-boyutlu (3B) asimetrik elektrotlar düzgün olmayan elektrik alan oluşturmak için kullanılabilmektedir. 3B elektrotlar kanal yüksekliği boyunca düzgün bir elektrik alan yarattılarından yüksek işlem hacmine sahip DEP uygulamaları için önemli bir anahtar çözüm oluşturmaktadır. Bütün bu avantajlara rağmen, 3B dikey elektrotların üretimi bazı çözülmesi gereken sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında 3B elektrotların düzlemsel elektrotlara karşı avantajlarını göstermek üzere bir dizi simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Yapılan sümülasyon çalışmalarında kullanılan model ile DEP cihazının bazı tasarım parametrelerine karar verilmiştir. Cihaz üretimi için iki farklı yöntem önerilmiştir. Birinci yöntemde hem kalıp hem de elektrot yapılarının üretimi yüksek hassasiyetli işleme yöntemi ile yapılmıştır. İkinci yöntemde ise yan duvarları eğimli kalıp, yüksek hassasiyetli işleme yöntemi üretildikten sonra tel erozyon yöntemiyle üretilen gölge maske yardımıyla duvarın yan kanallarına elektrot depozit edilmiştir. Her iki yöntemin de sağlam ve tekrarlanabilirliğinin yüksek olduğu değerlendirilmiştir. Deneysel çalışmalarda sadece negatif-DEP tepkisi veren parçacıkların manipülasyonu gösterilmiş ve 10^5 parçacık/dak işlem hacmine ulaşılmıştır.