مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

طراحی، ساخت و کالیبراسیون میکرو پمپ سرنگی برای کاربرد‌های میکروفلوئیدیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه زیست شناسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 عضو هیئت‌علمی، گروه زیست شناسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
4 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
چکیده
امروزه دستگاه‌های میکروفلوئیدیک پتانسیل خودکارسازی طیف گسترده‌ای از عملیات شیمیایی و بیولوژیکی را ارائه می‌دهند که برای کاربرد‌های تشخیصی و درمانی مورداستفاده قرار می‌گیرند. در کاربرد میکرو فلوئیدیک، میکرو پمپ ابزاری ضروری برای کنترل حجم کم سیال در ابعاد میکرو لیتر بوده، لذا توسعه میکرو پمپ اخیراً بسیار موردتوجه قرارگرفته است. پژوهش‌های زیادی در حوزه میکروفلوئیدیک درحال‌توسعه است که در زمینه‌های مختلف مانند زیست‌شناسی، شیمی و پزشکی-بالینی مورداستفاده قرار می‌گیرند. در کاربردهای میکروفلوئیدیک، یکی از عناصر مهم میکرو پمپ‌ها می‌باشند. میکرو پمپ‌ها نقش کلیدی را در این کاربردها ایفا می‌کنند. اخیراً طراحی و ساخت میکرو پمپ‌ها توسعه پیداکرده و انواعی از این پمپ‌ها ارائه‌شده که از چالش‌های مهم این پمپ‌ها هزینه، دقت در تزریق/مکش و یکنواختی حرکت است. در این پژوهش یک میکرو پمپ سرنگی طراحی و ساخته و با الگوریتم سینماتیکی حرکت با شتاب ثابت ارائه‌شده است. که از دستاوردهای این پمپ دقت بالا در تزریق و یکنواختی درحرکت که باعث ایجاد جریان یکنواخت در تزریق سیال می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design, manufacturing and calibration of a micro syringe pump for micro-fluidics applications

نویسندگان English

Mohammad Azaran 1
Sajjad Mazloom Baghsiahi 2
Maryam Moghaddam Matin 3
Behnam Moetakef Imani 4
1 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 MSc Student, Department of Biology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Faculty Member, Department of Biology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

Today, micro fluidic devices offer the potential to automate a wide range of chemical and biological operations used for diagnostic and therapeutic applications. In the micro-fluidics, the micro-pump is an essential equipment to control the micro volume of fluid in scale of micro-liter , so the development of the micro-pump has recently received much attention.Many research work are being developed in the field of micro-fluidic devises, which are used in various fields such as biology, chemistry, and clinical medicine. In micro-fluidic applications, the most important elements is declared to the micro-pump. Micro pumps play a key role in these applications. Recently, the design and construction of micro pumps have been developed and various types of these pumps have been designed, and the most important challenges of these pumps are cost,, injection/suction accuracy, and the uniformity of movement. In this research, a syringe micro-pump is designed and manufactured. In addition, the kinematic algorithm of movement with constant acceleration is thoroughly explained. One of the achievements of this pump is high accuracy in injection and uniformity in movement, which creates a uniform flow in fluid injection.

کلیدواژه‌ها English

Syringe Pump
Microfluidic
Calibration
Micropump
[1] Zida Li, Sze Yi Mak, Alban Sauret, Ho Cheung Shum. Syringe-pump-induced fluctuation in all-aqueous microfluidic system implications for flow rate accuracy. Lab Chip. 2014 January 14; 14(4):744-749. doi: 10.1039/c3lc51176f
[2] Aziz A A, Mohd Azmi M A, Mohd Nazri M N A, Zainal M H F, Khalfan M A, Bahrain A K. Fabrication of micropump for microfluidics application. AIP Conference Proceedings. 2019 July 30; 2129(1):020140. doi: 10.1063/1.5118148
[3] Lake JR, Heyde KC, Ruder WC. Low-cost feedback-controlled syringe pressure pumps for microfluidics applications. PLoS One. 2017 Apr 3; 12(4): e0175089. doi: 10.1371/journal.pone.0175089
[4] Iverson, Brian D, Garimella, Suresh V. Recent advances in microscale pumping technologies: a review and evaluation. Microfluid Nanofluid. 2008 August 01; 5(2):145–174. doi: 10.1007/s10404-008-0266-8
[5] Huber, Josef F. Instrumentation for high-performance liquid chromatography. Conference Proceedings.1978.
[6] Glawdel T, Elbuken C, Ren C L. Droplet Generation in Microfluidics. Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics. 2014 May 06. doi: 10.1007/978-3-642-27758-0_1713-1
[7] Akkoyun F, ÖZÇELİK A. A Simple Approach for Controlling an Open-Source Syringe Pump. European Mechanical Science. 2020 December 20; 4(4):166-70. doi: 10.26701/ems.769837
[8] Supriyanto A, Anggriani R, Suciyati S, Surtono A, Junaidi J.  A control system on the syringe pump based on Arduino for electrospinning application. Journal of Physical Science. 2021 April 25; 32(1):1–12. doi: 10.21315/jps2021.32.1.1
 [9] Bellini A, Concari C, Franceschini G, Toscani A. Mixed-Mode PWM for High-Performance Stepping Motors.  IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2007 December 10; 54(6):3167-3177. doi: 10.1109/TIE.2007.905929
[10] Samokhin, A S. Syringe Pump Created using 3D Printing Technology and Arduino Platform. Journal of Analytical Chemistry. 2020 March 01; 75(3): 416–421. doi: 10.1134/S1061934820030156