معرفی میکروفلوییدیک
 | پیشنهاد شده است که این مقاله در ریزسیالشناسی ادغام شود. (بحث) پیشنهاد شده از فوریه ۲۰۱۸. |
معرفی و تاریخچه :
علم میکروفلوئیدیک که علم جدیدی محسوب می‌شود، در اوایل دهه 1980 پدیدار شد. میکروفلوئیدیک از دو کلمه میکرو نشان دهنده واحد میکرون و فلوئیدیک به معنای سیال ، تشکیل شده است؛ در واقع ما با سیالاتی در واحد بسیار ریز سروکار داریم. همانطور که می دانیم سیالات شامل مایعات و گازها می‌باشند؛ به عنوان یکی از ویژگی‌های سیالات میتوان گفت که آن‌ها به شکل ظرفی که در آن ریخته می‌شود در می آیند. میکروفلوئیدیک اشاره به علم وفن آوری سیستم هایی دارد که حجم بسیار کوچکی از سیال را (در ابعاد 10-9تا 10-12 لیتر) در کانال هایی با ابعادی در گستره ی چند میکرومتر تا چند صد میکرومتر کنترل میکند.میکروفلوئیدیک علمی میان رشته‌ای محسوب می‌شود که پذیرای طیف گسترده‌ای از رشته‌های علمی، از جمله پزشکی، شیمی، فیزیک، زیست شناسی، علم مواد، بیو تکنولوژی، نانو تکنولوژی، مهندسی مکانیک و مهندسی الکترونیک است.
فواید میکروفلوئیدیک[ویرایش]
کاهش اندازه در فرآیندهای میکروفلوئیدیک، ویژگی‌های جذاب زیادی را فراهم میکند؛ برای مثال باعث استفاده ی بسیار کم تری از حجم نمونه‌ها و واکنش دهنده‌ها می‌شود که در نتیجه تولید ضایعات بسیار کم تر در پی خواهد داشت (لازم به ذکر است که برخی ضایعات شیمیایی بسیار خطرناک هستند). اندازه‌گیری‌ها و زمان تجزیه و هم چنین دقت بیشتر و امکان تکرارپذیری بیشتر آزمایشات را فراهم میکند. با استفاده از این تراشه‌ها نیروی انسانی و هزینه‌ها نیز به‌طور قابل توجهی کاهش می یابد
میکروفلوئیدیک با توجه به فوایدش کاربردهای فراوانی دارد که این کاربرد‌ها موجب اهمیت میکروفلوئیدیک در دنیا شده است؛ از جمله کاربردهای آن تا به امروز میتوان سنتز نانو ذرات، سنتز میکرو ذرات، سنتز پروتئین، جدا سازی ذرات مختلف با سایز‌های خیلی کوچک که در حالت عادی با روش‌های معمول قابل جداسازی نیستند( برای مثال جداسازی گلبول قرمز از گلبول سفید در خون)، کشت سلولی، تولید قطرات میکرونی، شکل‌گیری ذرات و کپسول‌ها در صنایع مواد غذایی و داروسازی، تشخیص انواع بیماریهاو...
پس با استفاده از سیستم‌ها میکروفلوئیدیکی میتوان یک یا چند فرآیند آزمایشگاهی را (از نمونه برداری تا بازخوانی مستقیم و تجزیه و تحلیل خروجی) روی یک تراشه کوچک انجام داد. در واقع یک آزمایشگاه قابل حمل داریم که کوچک‌تر از یک تلفن همراه است و از آن به عنوان «سیستم تجزیه و تحلیل کلی میکرونی » یا « آزمایشگاه رو یک تراشه » یاد می‌شود.
قابل حمل بودن این تراشه این مزیت را دارد که در هر مکانی حتی در مناطق دور افتاده و بدون امکانات نیز میتوان از آن استفاده کرد.
مفهوم مکانیک سیالات و عدد رینولد و کاربرد آن :
مکانیک کلاسیک یکی از قدیمی‌ترین و آشناترین شاخه‌های فیزیک است. این شاخه با اجسام در حال سکون و حرکت، تحت تأثیر نیروهای داخلی و خارجی سرو کار دارد. قوانین مکانیک به تمام گستره اجسام، اعم از میکروسکوپی از قبیل الکترونها در اتمها و سیارات در فضا یا حتی به کهکشان‌ها در بخش‌های دور دست جهان اعمال می‌شود. یکی از شاخه‌های مکانیک کلاسیک، مکانیک محیط‌های پیوسته است که به مطالعه ی رفتار جامدات، و سیالات می‌پردازد.
جریان آرام در اعداد رینولدز پایین (با توجه به مقیاس کوچک طول و یا سرعت کم سیال)، جایی که نیروهای ویسکوزیته غالب هستند رخ می دهد، و توسط حرکت صاف و ثابت مایع مشخص شده می‌شود؛ جریان آشفته در اعداد رینولدز بالا رخ می دهد جایی که نیروهای اینرسی غالب هستند، که تمایل به تولید گرداب‌ها و دیگر ناپایداریهای جریان دارند.
میکروفلوییدیک در زندگی روزمره:
برای ساخت این وسیله‌ها لزوما به آزمایشگاه مجهز و وسایل پیچیده احتیاج نداریم بلکه میتوان با استفاده از یکسری مواد ساده نمونه‌های کوچکی تهیه کرد و با آن‌ها رفتار سیالات ( که تابع قوانین مکانیک سیالات است ) را بررسی کرد که عمده ی بحث ما نیز روی همین مبحث است ...
سه نوع ماده به‌طور معمول برای ایجاد تراشه‌های میکروسیالی مورد استفاده قرار می‌گیرند: سیلیکون ، شیشه ، و پلیمرها. هر ماده خاصیت‌های شیمیایی و فیزیکی ویژه‌ای دارد. انتخاب مواد مورد ساخت بستگی به نیازها و شرایط کاربردهای متنوع ما دارد (برای مثال سازگاری جنس تراشه با نوع سیال برای ما بسیار حائز اهمیت است) ؛ در ضمن طراحی تراشه شما متناسب با بودجه شماست. از ویژگی‌های شیشه میتوان به شفافیت نوری برتر و مقاومت فشار بالا اشاره کرد. شیشه زیست سازگار، از لحاظ شیمیایی بی‌اثرو آبدوست است. سیلیکون از لحاظ نوری شفاف نمی باشد. مانع اصلی برای استفاده از این مواد هزینه نسبتا بالای آن‌ها است. پلیمرها یک گزینه جذاب به جای شیشه و سیلیکون هستند به عنوان ماده‌ای ارزان تر، قوی و نیاز به فرآیندهای ساخت سریع تر است هستند . بسیاری از پلیمرهای مورد استفاده برای ساخت تراشه ها پلی استیرن (PS)، پلی کربنات (PC)، پی وی سی (PVC) ، پلی متاکریلات (PMMA) و پلی دی متیل سیلوکزان (PDMS) هستند.
معرفی میکروفلوئیدیک کاغذی:
میکروفلوئیدیک کاغذی یا آزمایشگاه روی کاغذ به عنوان یک زمینه تحقیقاتی جدید از سال 2007 آغاز شده و رو به رشد است؛
میکروفلوئیدیک کاغذی یک سیستم جدید برای حمل سیال و تجزیه و تحلیل آن برای انواع کاربردهاست. علت استفاده از کاغذ برای سیستم‌های میکروسیالی عبارتست از:
این ماده در همه جا حاضر و بسیار ارزان است.
سازگاری بسیاری با مواد شیمیایی، بیوشیمیایی و پزشکی دارد.
انتقال مایعات در کاغذ با استفاده از نیروهای مویینگی بدون کمک نیروهای خارجی و پمپ‌ها صورت می‌گیرد. انواع کانال میکروسیالی دو بعدی و حتی سه بعدی بر روی کاغذ ایجاد شده است، که قادر به انتقال مایعات در مسیر ایجاد شده بر روی کاغذ است. در حال حاضر، سیستم میکروسیالی مبتنی بر کاغذ که ادعا می‌شود کم هزینه، آسان برای استفاده، یکبار مصرف، و بدون تجهیزات است، یک تکنولوژی در حال گسترش به منظور بهبود بهداشت، درمان بیماری، غربالگری در جهان، به خصوص برای مناطق کم زیرساخت به‌شمار می‌رودکه آموزش پزشکی و سلامت به‌طور همگانی داده نشده است.
فرآیند ساخت
کاغذ مورد نظر در این روش ساخت کاغذصافی می‌باشد.
در حالت کلی بسیار آب دوست است و اگر یک قطره محلول آبی روی آن را بریزید بلا فاصله در کل سطح پخش می‌شود. آب دوست بودن برای سطح کانال برای ما گزینه خوبی است ولی باید با استفاده از دیواره‌های آب گریز کانال، کانال را از سایر قسمت‌های سطح جدا کرد.
دیواره‌های کانال مورد نظر را با استفاده از مداد شمعی (پارافین) روی کاغذ می کشیم. در این قسمت برای حرارت دادن به منظور ذوب کردن موم از یک هات پلیت استفاده می کنیم دما را روی 70 درجه سانتیگراد تنظیم می کنیم سپس کاغذ را با احتیاط روی هات پلیت قرار می دهیم بعد از گذشت دو دقیقه توسط یک پنس کاغذ را از روی آن برمیداریم.
سپس توسط پیپت یا سرنگ انسولین چند قطره رنگ روی ورودی می ریزیم و شاهد حرکت سیال در کانال ساخته شده خواهیم بود. در این قسمت برای ورود کم تر سیال بهتر است از سرنگ انسولین استفاده کنیم تا سیال به مقدار زیادی وارد کاغذ نشود و باعث پارگی کاغذ یا نشتی از دیواره ی آن شود. در ضمن حرکت سیال در کانال‌های کاغذی بسیار آهسته است.
به منظور ساخت کانال‌های چند لایه‌ای کاغذی میتوان چندین لایه کاغذ را روی نوار چسب قرار داد، و به وسیله ایجاد یک سوراخ لایه‌های مختلف را به هم مربوط ساخت و در نهایت یک ساختار سه بعدی داشت. این نوع از ساختار سه بعدی اجازه ایجاد طرح‌های پیچیده تر که در یک لایه امکان پذیر نیست را می دهد.
و درنهایت با استفاده از این دستگاه و دانستن قوانینی که در ابتدا گفته شد میتوان سیالات مختلف را براساس خصوصیاتشان دسته بندی کرد و در تحقیق‌های مرتبط از آن‌ها استفاده کرد .
This article "معرفی میکروفلوییدیک" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:معرفی میکروفلوییدیک. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
