Bảng trên cho thấy tỷ lệ phần trăm thông qua của vi kênh. Kênh đơn 80m không khả dụng do cả hệ thống in và quy trình liên kết. Hầu hết các kênh 200m cho thấy chất lượng tốt. Kênh 100 m có thể sử dụng được nhưng cần cải tiến nhiều hơn để tối ưu hóa quy trình. Kết quả của sự tắc nghẽn trong lòng kênh dẫn có thể do quá trình thao tác gắn kênh hoàn toàn bằng thủ công, điều này dẫn đến hiện tượng PDMS tràn vào lòng kênh gây ra giảm kích thước chiều cao của kênh dẫn và tắc kênh.
4.2. Kết quả đo thực nghiệm và thảo luận
Chúng tôi tạo ra bong bóng khí làm đối tượng để đo bằng cách sử dụng cấu trúc chữ Y. Nước là dung môi và không khí được cung cấp qua một máy bơm siêu nhỏ vào hai cửa hút .Bong bóng khí được tạo ra có chiều dài khoảng từ 200m đến 600m bên trong vi kênh. Khi một đối tượng di chuyển dọc theo vi kênh đi qua tụ điện đón, nó tạo ra điện dung không cần bằng giữa tụ điện đón và tụ điện tham chiếu. Tín hiệu đảo ngược pha khi đối tượng di chuyển ra khỏi vùng hiệu dụng của tụ điện.
0% 20% 40% 60% 80% 100% 80um… 100um… 200um… 500um-200um… 500um-100um… 600um-200um… 600um-100um… 800um-200um… 800um-100um… 80um S-C 100umS-C 200umS-C 500um- 200um Y-c 500um- 100um Y-c 600um- 200um Y-c 600um- 100um Y-c 800um- 200um Y-c 800um- 100um Y-c Pass 0 4 4 3 1 5 3 4 2 Blocked 5 4 1 2 4 2 4 1 5
Hình 4.11 : Tín hiệu đầu ra thay đổi khi bọt khí đi qua vùng hiệu dụng của cảm ứng.
Hình 4.12 : Hiện tượng bọt khí di chuyển trong kênh dẫn đi qua vùng cảm biến Nhận xét: Từ kết quả thực nghiệm đo được ta thấy tín hiệu nhận được thay đổi Nhận xét: Từ kết quả thực nghiệm đo được ta thấy tín hiệu nhận được thay đổi rõ rệt khi bọt khí đi qua vùng cảm biến, chứng tỏ hệ thống đã chế tạo hoạt động tốt, có thể phát hiện các vật thể trong dòng chất lỏng. Biểu đồ thể hiện hai xung có hướng ngược nhau và không đối xứng. Sự khác biệt này so với kết quả mô phỏng có thể do
quá trình chế tạo các vi điện cực không lý tưởng dẫn đến sự chênh lệch về trở kháng giữa điện cực kích thích và 2 điện cực thu ở điều kiện ban đầu.
Ngoài ra, hệ thống đề xuất được sử dụng để khảo sát sự phụ thuộc của dạng tín hiệu đầu ra khi thay đổi tốc độ di chuyển của bọt khí di chuyển trong kênh dẫn lỏng.
Hình 4.13 : Tín hiệu đầu ra của sensor khi tốc độ bơm 80.0l/min
Hình 4.14 : Tín hiệu đầu ra của sensor khi tốc độ bơm 163.0l/min
Nhận xét: Dựa vào dạng và biên độ tín hiệu đầu ra của sensor có thể thấy kênh truyền dạng chữ Y có thể tạo ra giọt (đối tượng) đồng nhất với tốc độ của dòng nước và lưu lượng không khí là như nhau.
0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 Ampl it ud e (V) Time (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 20 25 30 Ampl it ud e (V) Time (s)
Luận văn này trình bày thiết kế, chế tạo thử nghiệm và đo kiểm một kênh vi lưu tích hợp cảm biến dựa trên cơ sở là phương pháp chế tạo mẫu nhanh in 3D. Hệ thống cảm biến bao gồm kênh dẫn chế tạo bằng khuôn in 3D được hàn gắn trên đế PCB với các điện cực cảm biến. Kênh dẫn với các kích thước và hình dáng khác nhau đã được chế tạo thử. Các thí nghiệm thực nghiệm đã được tiến hành nhằm khảo sát đánh giá hoạt động của hệ thống cảm biến.
Hệ thống cảm biến thực nghiệm hoạt động tốt cho thấy khả năng sử dụng công nghệ in 3D thay thế cho phương pháp chế tạo sử dụng công nghệ vi chế tạo truyền thống cho một số ứng dụng trong lĩnh vực y sinh.
Thực tế trong y học có chứng nghẽn mạch do bọt khí tức là không khí lọt vào tĩnh mạch trong khi truyền máu sẽ hình thành nghẽn mao mạch, hệ tĩnh mạch chủ. Máu bị tắc nghẽn gây ra hiện tượng tiểu cầu kết dính rồi đông máu trong lòng mạch, các cục máu đông này tiếp tục lang thang gây ra đông máu rải rác và nghẽn mạch ở nhiều nơi trong cơ thể, hậu quả vô cùng nghiêm trọng và nguy hiểm cho người bệnh. Hiện nay, các bác sĩ và y tả thường sử dụng kĩ thuật chuyên môn (bơm thừa một lượng thuốc ra ngoài kim tiêm, đường truyền) để tránh bọt khí mà chưa thực sự có một hệ thống phát hiện đặc thù nào, chính vì vậy phương hướng phát triển của đề tài là ứng dụng trong hệ thống phát hiện bọt khí trong đường truyền, kim tiêm trước khi truyền thuốc, máu cho bệnh nhân.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
[1] S. Waheed, J. M. Cabot, N. P. Macdonald, T. Lewis, R. M. Guijt, and M. C. Breadmore, book “Lab on a Chip,” 2016.
[2] Vania Silverio and Susana Cardoso de Freitas, "Microfabrication Techniques for Microfluidic Devices", pp.25-51, May 2018.
[3] KangNing Ren, JianHua Zhou and HongKai Wu, "Materials for Microfluidic Chip Fabrication", Hong Kong, 2012.
[4] Pamela N.Nge, Chad l.Rogers and Adam T.Woolley,"Advances in Microfluidic Materials, Functions, Integration and Applications", in 2013 Bioanalytical Chemistry,
pp.2550-2583, Feb 2013.
[5] Yun Chen, Luyan Zhang and Gang Chen ''Fabrication, modification and application of poly (Methyl methacrylate) microfluidic chips" , in Electrophoresis vol 29, pp.1801-1814, 2008.
[6] Kamei K1, Mashimo Y, Koyama Y, Fockenberg C, Nakashima M, Nakajima M, Li J, Chen Y, "3D printing of soft lithography mold for rapid production of polydimethylsiloxane-based microfluidic devices for cell stimulation with concentration gradients", in Biomedical Microdevices, pp.17-36, 2015 Apr
[7] Michael Moody, "Advancing Tissue Engineering : The State of 3D Bioprinting",Nov 2014.
[8] Thomas, Daniel "Could 3D bioprinted tissues offer future hope for microtia treatment?" , International Journal of Surgery, 2017.
[9] Yong He, Yan Wu, Jian-zhong Fu, Qing Gao and Jing-jiang Qiu "Developments of 3D printing Microfluidics and Applications in Chemistry and Biology : a Review", in Electroanalysis vol 28, pp.1-22, 2016.
[10] Vijay Laxmi Kalyani, Divya Bansal, “Future communication technology: A comparison between Claytronics and 3D printing”, in Journal of Management Engineering and Information Technology (JMEIT) vol 03, pp.8-23, Aug 2016.
[11] Q. L. Do, T. T. Bui, T. T. H. Tran, K. Kikuchi, M. Aoyagi, and T. C. Duc,
“Differential capacitively coupled contactless conductivity detection (DC 4 D) sensor for detection of object in microfluidic channel,” 2015 Ieee Sensors, pp. 1–4, 2015. [12] C. Elbuken, T. Glawdel, D. Chan, and C. L. Ren, “Detection of microdroplet size and speed using capacitive sensors,” in Sensors Actuators, A Phys., vol. 171, no. 2, pp.55–62, 2011.
[13] J. C. Mcdonald, D. C. Duffy, J. R. Anderson, and D. T. Chiu, “Review General Fabrication of microfluidic systems in poly ( dimethylsiloxane )” in Electrophoresis vol 21, pp.27-40, January 2000.
[14] Elveflow, “PDMS thickness VS spin-coating speed,” vol. 1, pp. 2–3, 2013.
[15] F. K. Balagaddé, “Long-Term Monitoring of Bacteria Undergoing Long-Term Monitoring of Bacteria Undergoing Programmed Population Control in a Microchemostat,” vol. 137, no. 2005, 2010.
[16] Yang Guo, Huseini S. Patanwala ,Brice Bognet and Anson W.K.Ma, “Inkjet and inkjet-based 3D printing: Connecting fluid properties and printing performance”, in Rapid prototyping journal Vol 23, pp.562-576 , April 2017.
Tài liệu tham khảo tiếng Việt
[17] Nguyen Thi Kim Ngan, “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cảm biến vi hạt trong dòng chảy chất lỏng dựa trên cấu trúc cặp điện dung vi sai đồng phẳng phát hiện dẫn không tiếp xúc,” Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2017.