عنوان
شبيه‌سازي فرايند انتقال مايعات در توالي‌يابي DNA با استفاده از ابزار پين و بررسي عوامل تأثيرگذار بر سرعت انتقال و حجم قطره
نويسنده اصلي
فهيم پور، احمدرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
جابه‌جايي مايعات نقشي اساسي در آزمايشگاه‌هاي علوم زيستي ايفا مي‌كند. در آزمايش‌هايي مانند تعيين توالي ژن، تبلور پروتئين، آزمايش آنتي‌بادي و غربال‌گري دارو، نمونه‌هاي زيستي مايع اغلب بايد بين ظروف با اندازه‌هاي مختلف منتقل شوند و يا روي بسترهايي با انواع مختلف توزيع شوند. حجم نمونه معمولاً كوچك است، در سطح ميكرو يا نانوليتر و تعداد نمونه‌هاي انتقال‌يافته در هنگام بررسي شرايط تركيبي وسيع مي‌تواند بسيار زياد باشد. انتقال مايعات براي افزودن معرف‌ها، رقيق‌سازي نمونه‌ها، مخلوط‌كردن محلول‌ها، استخراج نمونه‌ها يا انتقال نمونه‌ها به سيستم‌هاي اندازه‌گيري تحليلي مورد نياز است. تحت اين شرايط، جابه‌جايي مايعات با دست خسته كننده، زمان‌بر و غير عملي است. در نتيجه، تقاضاي زيادي براي روش‌هاي خودكار جابه‌جايي مايعات مانند سيستم‌هاي روباتيك يكپارچه حسگر وجود دارد. در اين پژوهش، فرايند انتقال مايعات آزمايشگاهي به وسيله ابزار پين (كه به عنوان يك ابزار توزيع تماسي عمل مي‌كند) و با استفاده از نرم‌افزار كامسول شبيه‌سازي شده است. در اين تحقيق براي حل معادلات جريان دوفازي از روش ميدان فاز و براي مدل‌سازي حركت رفت و برگشتي پين از ديناميك مش كمك گرفته شده است.
هدف اصلي اين پژوهش، بررسي عددي پارامترهاي مؤثر بر حجم قطره استخراج شده و در مرحله بعد، قراردادن نمونه روي سطح مي‌باشد. در اين فرايند به منظور بررسي سرعت خارج شدن پين از مخزن نمونه، قطر پين، چگالي، ويسكوزيته و كشش سطحي مايع از اعداد بدون بعد رينولدز و مويينگي استفاده شد و مدل‌سازي دوبعدي متقارن محوري در 4 عدد رينولدز و 6 عدد مويينگي متفاوت انجام گرفت. نتايج نشان‌دهنده نسبت مستقيم افزايش حجم قطره با عدد رينولدز و نسبت عكس با عدد مويينگي است. براي تحليل انرژي سطح پين و تأثير آن بر حجم قطره، زاويه تماس‌هاي متفاوت براي سطح پين با مايع، مورد بررسي قرار گرفت. كاهش زاويه تماس از 60 تا 25 درجه، باعث افزايش 5 برابري حجم قطره شكل گرفته در نوك پين مي‌شود. همچنين براي بررسي تأثير حركت شتاب‌دار پين در لحظه جدايش بر حجم قطره، حركت پين با شتاب‌هاي مختلف مدل‌سازي شد و براي بررسي تأثير شيار در نوك پين، مدل‌سازي سه‌بعدي براي پين با حجم شكاف 10 و 20 نانوليتري انجام گرفت. با مقايسه پارامترهاي مؤثر بر حجم قطره مشخص شد كه شتاب حركت پين مي‌تواند بيشترين تأثير را بر حجم قطره برداشته شده از مخزن داشته باشد به‌طوري‌كه با افزايش شتاب از 1/0 تا 100 متر بر مجذور ثانيه، حجم قطرات بصورت پيوسته افزايش مييابد. همچنين افزايش 10 نانوليتري حجم شكاف در نوك پين باعث افزايش 2 برابري حجم قطره استخراج شده مي‌شود. در نهايت عوامل مؤثر بر حجم نمونه قرار داده شده روي سطح بستر مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهاي سرعت حركت پين براي تحويل نمونه، خواص سطح گيرنده (آب‌دوست و آب‌گريز بودن صفحه) و شياردار بودن پين، با ايجاد يك مدل مناسب بررسي شد. نتايج نشان داد كه آب‌دوست كردن سطح بستر و كاهش سرعت پين در مرحله تحويل نمونه مي‌تواند باعث افزايش حجم نمونه تحويلي شود. مقايسه پين جامد و شكاف‌دار در عدد رينولدز يكسان نشان داد كه ميانگين حجم نمونه تحويلي از 70 درصد حجم اوليه براي پين جامد به 45 درصد براي پين شكاف‌دار كاهش يافت. تا حد زيادي، برداشت و توزيع تمركز اصلي در اين فرايند است؛ زيرا هسته اصلي اكثر آزمايش‌ها در علوم زيستي مي‌باشد؛ بنابراين، در اين مطالعه به بررسي راهكارها و عواملي كه باعث افزايش دقت و صحت در توزيع نمونه‌ها در روي سطح مي‌شود پرداخته شده است.
شماره ركورد
228178
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان