Browsing by Author "潘昱辰"

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    設計與製作微流體螺旋結構元件應用於細胞顆粒捕捉之研究
    (2017) 潘昱辰; Pan, Yu-Chen
    本研究主要設計與製作微流體螺旋結構元件(Microfluidic spiral structure device)於細胞顆粒(Cell particles)行為之探討，以有限元素法(Finite element method, FEM)分析不同設計的微流體幾何結構元件，包括分散(Separation)、聚集(Aggregation)與渦流溢放(Vortex shedding)流場行為及特性。本研究於微流體元件結構分析重點分為三部份：在第一部份單螺旋式微流體結構中，該微流道設計寬度300 μm、環(Loop)間距450 μm與深寬比(h/w) 0.167條件下，產生迪安流(Dean flow)之擺甩運動，並進行相異尺寸細胞顆粒相對位置之研究，其顆粒分散的位置距離微流道內壁面(Inner)分別為55 ± 25 μm (粒徑: 18 μm) 及155 ± 55 μm (粒徑: 5 μm)。第二部份為非對稱式三道分叉流道，為導引分離後不同大小之細胞顆粒至指定微流道元件中，該設計顯示在設計寬度分別為95 μm及120 μm下，針對大/小細胞顆粒導引效率分別為90±1.84%及93±0.79%，以達到分離後即時篩選之效果。第三部份為設計I型柱狀、圓形柱狀以及混合柱狀之微流體結構，為了降低細胞顆粒在微流體系統中之流速，以增加碰撞柱狀結構的機率及聚集調控，達到即時偵測和原位捕捉的能力。本實驗結果顯示以相同流速 1.83 × 10-5 m/s下，細胞顆粒環繞在混合柱狀微流體結構旁之時間達19 sec，相較於I型柱狀與圓形柱狀結構其停留時間提升44%。進一步，本實驗亦以軟微影技術(Soft lithography)製作微流體元件，並投入聚甲基丙烯酸甲酯(Poly methyl methacrylate, PMMA)之微米尺度顆粒，結果顯示實際與模擬顆粒數據於分散效果可達到82%，其聚集效果與模擬數據提升20%。本研究證實了單螺旋式及柱狀結構設計，會有助於提升不同大小之細胞顆粒分散與聚集效果，亦能應用於生物晶片細胞捕抓設計，將能在生醫微流體檢測研究給予重要參考。