پديد آورنده :
جزيني، محمدجواد
عنوان :
كنترل دبي پمپ سرنگي بر اساس مشاهدهگر حالت و اختلال به منظور كاربرد در چاپ سهبعدي زيستي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 79ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
چاپ سهبعدي زيستي , چاپ زيستي مبتني بر اكستروژن , كنترل دبي , كنترلكننده خطي ساز ورودي-خروجي , مشاهدهگر اغتشاش غيرخطي , مشاهدهگر حالت غيرخطي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/02/19
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/02/19
چكيده فارسي :
چاپ سه بعدي زيستي به عنوان يك روش نوين جايگزين كشت كلاسيك سلول در سالهاي اخير توجه پژوهشگران زيادي را به خود جلب كردهاست. آسيب به بافتهاي بدن يكي از مشكلات رايجي است كه سالانه سبب رنجش تعداد زيادي از انسانها ميشود، حال آنكه با پيشرفت در حوزه چاپ زيستي ميتوان اميد داشت كه از اين آلام كاسته شود. نتيجهبخش بودن محصول نهايي چاپ زيستي وابسته به اين اصل است كه بافت چاپشده چقدر به بافت طبيعي بدن شباهت دارد تا سلولهايي كه در آن رشد خواهند كرد هرچه بيشتر بافت طبيعي بدن را بازيابي كنند. به دليل گستردگي در نوع بافتهاي بدن، جوهرهاي مورد استفاده در فرآيند چاپ زيستي بسيار متنوع هستند و پژوهشگران بدون توقف در حال توسعه مواد جديد با خواص و كاربردهاي جديد هستند. همين امر باعث شدهاست كه توجه كمتري به سمت ارزيابي محصول نهايي چاپ زيستي منعطف گردد. يكي از عوامل مهم در كيفيت ساخت محصول نهايي در فرآيند چاپ زيستي، دبي خروجي از نازل است كه تعيينكننده خواص داربست چاپشده نظير تخلخل ميباشد. از اين رو در اين پژوهش با تمركز بر فرآيند چاپ زيستي مبتني بر اكستروژن، ابتدا يك مدل رياضي براي اين فرآيند ارائه شد. سپس يك كنترلكننده خطيساز ورودي-خروجي بر مبناي مشاهدهگر اغتشاش جهت كنترل دبي طراحي شد. پس از انجام مراحل طراحي، عملكرد اين كنترلكننده به صورت نرمافزاري شبيهسازي شد. با تاييد عملكرد كنترلكننده در شبيهسازيها نوبت به پيادهسازي ميرسد. به منظور فراهم آوردن امكان پيادهسازي يك دستگاه چاپگر زيستي با سامانه تزريق مكانيكي (پمپ سرنگي) ساخته شد. ميز ساخت اين دستگاه براي اندازهگيري دبي به وسيله حسگر وزن مناسبسازي شد و در نهايت با انتخاب سختافزار مناسب، پيادهسازي كنترلكننده انجام شد و نتايج حاصل از شبيهسازي و پيادهسازي ارائه گرديد.
چكيده انگليسي :
3D bioprinting as a novel substitute for classical cell culture has attracted the attention of many researchers in recent years. Damage to tissues is one of the common difficulties that causes pain for many people around the world every year. Although, it is hoped that, by evolution of the bioprinting technology these pains will be eliminated. Effectiveness of the final bio-printed product is highly dependent on the acuuracy of the printing process. The more the printed tissue resembles the original one the higher ability of cells to retrieve the native tissue. Due to the variety in body tissues, scientists are developing new bioinks with different applications and specifications. This is why evaluation of the final product has received less cosideration. One of the most significant factors that affects quality of the printed tissue is the flow rate out of the nozzle. Therefore, in this study with the focus on the extrusion-based bioprinting, a mathematical model of the syringe pump has been derived. Thereupon, a disturbance observer based input-output linearization controller for the flow rate of the syringe pump has been designed. This controller has successfully simulated and the results have met the requirements. In order to make implementation possible, a 3D bioprinter with syringe pump as its fluid dispensing unit has been constructed. The build plate has equipped with a loadcell to measure the flow rate. Finally with a proper chioce of hardware, implementation of the controller has been carried out and the results were provided.
استاد راهنما :
محمد دانش , مهدي كاروان
استاد مشاور :
احسان فروزمهر
استاد داور :
مهدي كشميري , مهدي كاروان