طراحی بهینه مکانیکی یک حسگر زیستی چند منظوره مولکولی

هدف از انجام این رساله مدل سازی, طراحی و ساخت حسگر بیولوژیکی و شیمیایی از نوع میکروکانتیلور با حساسیت بالا و با روشهای تولید میکرو/نانومتری است. در این رساله تمام مراحل طراحی از طراحی مفهومی, تا ساخت حسگر و مدارات قرائت تقویت کننده و کالیبراسیون حسگر همراه با آزمایشات شیمیایی انجام شده است. برای افزایش کارایی و حساسیت حسگر میکروکانتیلوری سه راهکار اصلی در رساله پیش رو مشخص شده اند عبارتند از: 1- از روش تولید جدید در ابعاد میکرو/نانومتری برای ساخت حسگر میکروکانتیلور پلیمری استفاده شده است. در این روش برای اولین بار با استفاده از آشکارساز پیزومقاومتی 100 نانومتری از جنس تیتانیومی, امکان ساخت حسگر با دقت بالا فراهم می شود. این روش تولید پس از مطالعات و آزمون و خطاهای فراوان با تمام کمبودها و تحریم ها خلق شده است. 2- با استفاده از روش تولید ابداعی و کارایی و قابلیت بالای این روش به کمک بهینه سازی مهاجرت اعضاء شکل بهینه میکروکانتیلور طراحی شده است. با این روش حساسیت حسگر به 5 برابر افزایش می یابد. حسگر طراحی بهینه شده ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. 3- در نهایت با ارائه طرحی ابداعی برای اولین بار اثبات شد که استفاده از پیش تحریک الکترواستاتیکی تا نقاط نزدیک به ولتاژ قطع می تواند حساسیت حسگر میکروکانتیلوری در مد کاری استاتیکی را تا 100 برابر افزایش دهد. این نوع حسگر میکروکانتیلوری با قابلیت پیش تحریک الکترواستاتیکی هم در این رساله با استفاده از روش ساخت ارائه شده, تولید شد. در کنار این سه دستاورد اصلی اقدامات زیر هم صورت گرفت: 1- انجام آزمایشات مکانیکی برای یافتن مقدار ضریب حساسیت حسگر 2- انجام آزمایشات پایداری برای یافتن حداقل مقدار کشش سطحی قابل اندازه گیری حسگر 3- انجام آزمایشات حساسیت سنجی حسگر به ترکیبات آلی فرار با کاربردهایی در تشخیص بیماری قند و مصرف مشروبات الکلی بدون نیاز به هدفمند سازی 4- ارائه مدل کارآمدتر و دقیقتر از مدل استونی برای شبیه سازی کشش سطحی حسگرهای میکروکانتیلوری. این مدل به کمک مدلهای مقالات دیگر و همینطور مدلهای غیرخطی بررسی شده و قابلیت آن صحه گذاری شده است.