نام پژوهشگر: علی مهربان

شبیه سازی فرآیند تزریق سلول زنده
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه یزد - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  علی مهربان   محمد مهدی جلیلی

منظور از شبیه سازی یک سلول تحت میکروتزریق، بدست آوردن نیروی مناسب تزریق، پیش بینی تغییر شکل آن در هر لحظه از عملیات و نیز محاسبه ی میزان نفوذ سوزن تزریق کننده در سلول به منظور یک تزریق سالم است. در پژوهش حاضر به منظور مدل سازی سلول ها و حل معادلات از روش عددی اجزاء محدود استفاده شده است. مدل سازی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی برای سلول صورت گرفته است. حل معادلات، ترسیم نمودارها و شکل ها در نرم افزار متلب انجام شده است. از آنجا که برخی از سلول ها مانند پلاکت های خونی را می توان با ساختاری دو بعدی تقریب زد، مدل دو بعدی از شبیه سازی رفتار مکانیکی در این پژوهش ارائه شده است. به دلیل نبودن اطلاعات فیزیکی و مکانیکی لازم از این نوع سلول ها از مدل سلول تخمک انسان به منظور بررسی نتایج و عملکرد برنامه استفاده شده است. با توجه به اینکه سلول تخمک انسان تقریباً کروی شکل است؛ بنابراین در این حالت تنها به بررسی کیفی نتایج پرداخته شده است. در حالت سه بعدی سلول تخمک انسان، سلول رویان ماهی زبرا و ماهی مداکا برای مدل سازی انتخاب شده اند. این سه مدل را با تقریب مناسبی می توان به صورت یک کره کامل در نظر گرفت که در ابعاد، تقسیم بندی لایه ها و بخش های تشکیل دهنده با هم تفاوت دارند. در سلول های مورد نظر، هدف از تزریق، رسیدن سوزن تزریق کننده به داخلی ترین بخش سلول است. اطراف این بخش با توجه به نوع سلول، چندین لایه وجود دارد. با توجه به اینکه ضخامت لایه های اطراف بخش مرکزی سلول قابل ملاحظه اند برای اولین بار در این پژوهش ضخامت این لایه ها در نظر گرفته شده و نفوذ سوزن در لایه های اطراف بخش مرکزی نیز شبیه سازی شده است. برای اعتبارسنجی مدل ارائه شده در این پایان نامه نیروی لازم برای تزریق در سلول های رویان ماهی زبرا و مداکا حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه شده اند. نتایج خروجی از برنامه نشان از این دارد که در نظر گرفتن ضخامت لایه های اطراف بخش مرکزی سلول و نفوذ سوزن در این لایه ها، باعث افزایش دقت در محاسبه ی نیرو و محل مناسب برای تزریق می شود.