Applikation von Strömungen in miniaturisierten Fluidstrukturen und Mikrosystemen

Horn, Denny

Abstract The specification of biological cells can be influenced by specifc mechanical loading. Over the years many methods for mechanical cellstimulation have been developed. In this case a basis for the investigation of specification of biological cells because of systematic current stimuli in Microsystems is acquired. Thereto tests are conducted in miniaturized systems as well as in the Microsystem. A particular measurement setup is built, in which the reaction well of the Microsystem is simulated in the miniaturized system by a Petri dish with 30 mm of diameter. Over a capillary system the current is discharged in different operating states. Thereby its behaviour with increasing distance to the face surface of capillary is analyzed as well as its behaviour transverse to the flow direction. Additionally the measurements are accomplished in different levels of vertical direction. With exiguous modifications the miniaturized system can be substituted by the Microsystem to accomplish similar measurements.The examination of the conducted tests shows the possibility for the measurement of current with the used equipment. Furthermore the obtained information about the behaviour of current can be transmitted into the Microsystem.

Zusammenfassung:
Biologische Zellen können in ihrer Ausdifferenzierung durch gezielte Applikation mechanischer Kräfte beeinflusst werden. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden zur mechanischen Zellstimulation entwickelt. In der vorliegenden Arbeit wird eine Basis für die Erforschung der Ausdifferenzierung von biologischen Zellen aufgrund gezielter Strömungsreize im Mikrosystem erarbeitet. Dazu werden Versuche in einem miniaturisierten System sowie im Mikrosystem durchgeführt. In einem speziell entworfenen Messaufbau simuliert im miniaturisierten System eine Petrischale mit 30 mm Durchmesser die Reaktionskammer des Mikrosystems. Die Strömung wird über Kapillarbündel durch verschiedene Betriebszustände eingeleitet. Dabei wird das Verhalten der Strömung sowohl mit zunehmendem Stirnflächenabstand der durchströmten Kapillaren, als auch in die Breite, quer zur Strömungsrichtung untersucht. Zusätzlich werden die Messungen in verschiedenen horizontalen Ebenen in vertikaler Richtung betrachtet. Durch geringfügige Modifikation kann das miniaturisierte System durch ein Mikrosystem ausgetauscht werden und ähnliche Messungen durchgeführt werden. Die Auswertung der Versuche zeigt zunächst, dass es möglich ist mit dieser Vorrichtung Strömungen im Mikrosystem zu messen. Weiterhin können die gewonnenen Informationen über das Verhalten der Strömung vom miniaturisierten System auf das Mikrosystem übertragen werden.

Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

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Horn, Denny: Applikation von Strömungen in miniaturisierten Fluidstrukturen und Mikrosystemen. 2008.

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