Problematyka i realizacja przepływów cieczy w zautomatyzowanych stanowiskach mikrodozowania

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_247/67

send Klaudia Woźniak *, Mariusz Olszewski ** * Politechnika Warszawska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa ** Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki, Instytut Automatyki i Robotyki, ul. św. Andrzeja Boboli 8, 02-525 Warszawa

Download Article

Streszczenie

Celem opisanego w artykule projektu było opracowanie założeń do automatycznego prowadzenia w inżynierii biomedycznej procesów mikrodozowania cieczy o objętości porcji rzędu 0,5 μl. Przedstawiono budowę wybranych do badań typowych, katalogowych dozowników, niegwarantujących jednak osiągnięcia objętości wymienionej porcji cieczy. Podano zestaw najważniejszych zależności, zjawisk i współczynników charakteryzujących mikroprzepływy cieczy oraz ich zapis, wykorzystany w kalkulatorze procesorowego sterownika zautomatyzowanym procesem mikrodozowania. Opisano budowę stanowiska pomiarowego procesu mikrodozowania, pozwalającego na eksperymentalną weryfikację jakości mikrodozowania cieczy z wykorzystaniem typowych dozowników, opracowanych zależności oraz procesorowego sterownika tego procesu. W podsumowaniu podano rozbieżności między znanymi w elektrohydraulice i hydrotronice formułami teoretycznymi i ich modelami a obserwowanymi w praktyce zjawiskami mikroprzepływu tych cieczy przez przebadane głowice dozowników oraz wyniki zautomatyzowanego mikroporcjowania, spełniające wszystkie podane założenia tego procesu.

Słowa kluczowe

automatyzacja mikrodozowania, inżynieria biomedyczna, mikrodozowanie cieczy

Problems and Implementation of Liquid Flows in Automated Microdispensing Stations

Abstract

The aim of the project described in the article was to develop assumptions for the automatic management of liquid microdosing processes with a volume of 0.5 μl in biomedical engineering. The structure of typical, catalog dispensers selected for testing, which does not guarantee the achievement of the volume of the mentioned portion of liquid, is presented. A set of the most important dependencies, phenomena and coefficients characterizing liquid microflows and their record, used in the calculator of the processor controller for the automated microdosing process, was given. The construction of a micro-dosing process measuring station, allowing for experimental verification of the quality of micro-dosing of liquids with the use of typical dispensers, developed dependencies and a processor controller of this process, was described by tested dispenser heads and the results of automated microportioning, meeting all the given assumptions of this process.

Keywords

automation of microdispensing, biomedical engineering, microdispensing of liquids

Bibliography

  1. Helduser S., Mednis W., Olszewski M., Elementy i układy hydrauliczne. Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009.
  2. Olszewski M., Barczyk J., Bartyś M., Kościelny W.J., Mednis W., Sierota A., Szaciłło-Kosowski J., Podstawy mechatroniki (podręcznik opracowany pod kierunkiem Mariusza Olszewskiego). Wyd. REA, Warszawa 2006.
  3. Olszewski M., Basics of Servopneumatics. VDI Verlag, Düsseldorf 2007.
  4. Olszewski M., Garbarczyk B., Auslegung und Erprobung eines servopneumatischen Antriebes für eine Abfüllpumpe. Inst. für Hydraul. und Pneum. Antriebe und Steuerungen der RWTH Aachen, Forschungsbericht 1987.
  5. Olszewski M., Hydraulika. Aktuatoryka hydrauliczna i elektrohydrauliczna. „Automatyka“, 4(12), 2020, 79-92.
  6. Olszewski M., Mechatronika. „Automatyka“, 2(1–2), 2018, 97–99.
  7. Olszewski M., Mechatronizacja produktu i produkcji – Przemysł 4.0. „Pomiary Automatyka Robotyka”, Vol. 20, No. 3, 2016, 13-28.
  8. Olszewski M., Pneumatyka. Cyfryzacja aktuatoryki pneumatycznej. „Automatyka“, 4(5-6), 2020, 135–149.
  9. Olszewski M., Sterowanie pozycyjne pneumatycznego napędu siłownikowego. Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.
  10. Pizoń A., Elektrohydrauliczne urządzenia automatyki. Cz. I-II. Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 1992.
  11. PN-EN ISO 13485:2016-04, Wyroby medyczne. Systemy zarządzania jakością. Wymagania do celów przepisowych prawnych. Polski Komitet Normalizacyjny, 2016.
  12. PN-EN ISO 14971:2020-05, Wyroby medyczne. Zastosowanie zarządzania ryzykiem do wyrobów medycznych. Polski Komitet Normalizacyjny, 2020.
  13. PN-EN ISO/IEC 17025:2018-2, Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących. Polski Komitet Normalizacyjny, 2018.
  14. Stoll W., Bionik. Lernen von der Natur – Impulse für Innovation. Edition Festo, Esslingen 2018.
  15. Stryczek J., Fundamentals of Designing Hydraulic Gear Machines. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2020.
  16. Stryczek S., Napęd hydrostatyczny t. 1 i 2. WNT, Warszawa 2005.
  17. Woźniak K., Eksperymentalna i teoretyczna weryfikacja sterowanych procesów mikrodozowania w inżynierii biomedycznej. Praca dyplomowa magisterska (promotor M. Olszewski). Politechnika Warszawska, Warszawa 2022.
  18. https://www.festo.de – Festo SE & Co. KG., Dispense Head VTOE, 04/2022.
  19. https://www.festo.de – Festo SE & Co. KG., Media Separated Solenoid Valves VYKA, 06/2022.
  20. https://www.festo.de – Festo SE & Co. KG., Pressure and Vacuum Generator PGVA, 06/2021.
  21. https://www.festo.de – Festo SE & Co. KG., Fitting NLFA, 12/2021.
  22. https://www.festo.com.pl/pl/app/customer/account – Festo Polska Sp. z o.o., Komponenty dla technologii medycznej i automatyzacji prac laboratoryjnych. LifeTech, 135890 pl2019/10.
  23. https://www.festo.com.pl/pl/app/customer/account – Festo Polska Sp. z o.o., Zestaw igieł dozujących VAVN-N-A1.6-06- 30-V1-P10, Karta danych. 2022.