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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/1821| Diseño y fabricación de sistema de microválvula-bomba para control de microfluidos | |
| Mauricio Daniel Calderon Zamora | |
| CLAUDIA REYES BETANZO | |
| Acceso Abierto | |
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| Micropump Electrostatics Passive valves | |
| In the field of study of microuidics, micropumps are one of the devices with a great importance since they are able to move small amounts of uid (10⁻⁹ - 10⁻⁸ litres) through uid channels with dimensions about tens or hundreds of microns. These devices are of outmost importance in Micro Total Analysis Systems (μTAS) or Labon-a-chip developing, which have a wide variety of applications, particularly in the fields of medicine (e.g. for the transport of minute volumes of substances to be analysed) and biology (e.g. for the continuous and controlled supply of a certain drug). The main objective of this work is to design and manufacture a microvalve-pump system for microuidics control. The proposed design makes use of the electrostatic attraction to deect a exible membrane made with silicon carbide (α - SiC) for causing volume changes inside the pump chamber to move the working uid (meant to be water) across the system. Nozzle/diffuser elements were used as uid rectifiers to promote the uid displacement in a preferential direction. COMSOL Multiphysics was used to simulate the behaviour of the proposed model and to obtain results about the output's ow rate and the membrane's maximum deection during the operation of the device. Subsequently, a device's manufacturing plan was designed taking into account current technologies in microfabrication and in development of micro-electromechanical systems (MEMS) making use of the results of past research in the field of microuidic devices manufacturing carried out at INAOE. For the manufacturing process, two substrates were used, a silicon substrate containing the uid channels, the passive valves and the pumping chamber. And, a glass substrate containing the device's inlet and outlet and the exible membrane. During the final manufacture stage, both substrates were bonded to complete the whole device. Dentro de la microfluídica, uno de los dispositivos con una gran importancia son las microbombas, las cuales son capaces de desplazar pequeñas cantidades de uido (10⁻⁹ - 10⁻⁸ litros) a través de canales con dimensiones de decenas o cientos de micrómetros. Estos dispositivos son de vital importancia para el desarrollo de microsistemas de análisis completo (μTAS) o Lab-on-a-chip, los cuales tienen una amplia variedad de aplicaciones, principalmente en campos como medicina y biología donde son empleados para el transporte de pequeñas cantidades de sustancias que deben ser analizadas o para la administración controlada y continua de ciertos medicamentos. El objetivo de este trabajo de investigacion es disenar y fabricar un sistema de microváalvula-bomba para ser empleado para el control de microuidos. El diseño propuesto emplea la atracción electrostática para deexionar una membrana exible de carburo de silicio (α - SiC) y provocar los cambios de volumen dentro de la cámara de bombeo que a su vez generan una presión sobre el uido de trabajo, el cual será agua, y así poder desplazarlo desde la entrada hacia la salida. Se utilizaron elementos nozzle/diffuser para realizar la rectificación de uido y promover el desplazamiento del uido en una dirección preferente. Se utilizó el software COMSOL Multiphysics para simular el comportamiento del modelo propuesto y obtener resultados de la razón de ujo en la salida y la deflexión máxima de la membrana durante el funcionamiento. Posteriormente, se diseño un plan de fabricación para el dispositivo tomando en cuenta las tecnologías de microfabricación y de desarrollo de sistemas micro-electromecánicos (MEMS) empleando los resultados de investigaciones previas en el área de fabricación de dispositivos de microfluídica realizados en el INAOE. Para la fabricación, se emplearon dos sustratos, un sustrato de silicio conteniendo los canales de paso del uido, las válvulas pasivas y la cámara de bombeo; y un sustrato de vidrio, el cual posee los puertos de acceso, así como la membrana exible. En la fase final de fabricación, se unen ambos sustratos para formar el dispositivo completo. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| 2019-08 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Calderón Zamora, M. D., Diseño y fabricación de sistema de microválvula-bomba para control de microfluidos, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Maestría en Electrónica |
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