طراحی و شبیه سازی microgripper با استفاده از تکنولوژی mems برای جابجایی اجسام در ابعاد میکرومتری

هدف از اجرای این پایان نامه، طراحی و شبیه سازی یک میکروگریپر با استفاده از تکنولوژی میکروماشین و به منظور جابجایی اجسام در ابعاد میکرومتری می باشد. این میکروگریپر، به طور خاص، برای کاربرد در مصارف پزشکی و در زمینه ی روش های کمک باروری طراحی شده است. ساختار پیشنهادی، دارای سیستم های محرکی می باشد که وظیفه ی جابجایی بازوها را در دو جهت x و y بر عهده دارند. با توجه به محاسنی که محرک های الکترواستاتیک شانه ای جانبی، نسبت به محرک های دیگر دارند، هر سه محرک، از این نوع انتخاب شده اند. همچنین به دلیل آسیب پذیر بودن جسمی که توسط بازوها برداشته می شود (سلول تخمک)، از یک سنسور نیروی خازنی شانه ای شکل متقاطع متصل به بازوی سمت راست استفاده می کنیم که در این صورت، می توانیم ماکزیمم نیروی وارد شده به جسم را کنترل کنیم. نحوه ی عملکرد ساختار طراحی شده بدین صورت است که با جابجایی بازوی سمت چپ، توسط سیستم محرک جهت x، جسمی که بین آن بازو و بازویی که به سنسور نیرو متصل است، برداشته می شود. عمل تزریق اسپرم نیز توسط سوزن میکرونی و از طریق جابجایی بازوها در جهت y، به وسیله ی سیستم های محرک دیگری که به این منظور تعبیه شده اند، صورت می گیرد. ساختار محرک ها، سنسور، ابعاد و میزان جابجایی بازوها و همچنین قطر سوزن میکرونی، با توجه به مشخصات فیزیکی سلول های جنسی نر و ماده تعیین می شوند. با توجه به این موضوع، میزان جابجایی محور محرک جهت x، 25 میکرومتر و به صورت خطی می باشد که با تقویت مکانیکی آن به وسیله ی تیغه های فنری، بیشینه جابجایی دورانی 100 میکرومتری در رأس بازوی متصل به آن، ایجاد می شود. رنج جابجایی محور محرک جهت y نیز 100 میکرومتر است که بدون تقویت، به بازوها انتقال می یابد. سنسور نیز به نحوی طراحی شده است که بتواند نیروی 6/7467 میکرونیوتونی را در رأس بازوی متصل به آن، آشکارسازی کند. قطر داخلی سوزن میکرونی در حدود 5 میکرومتر و قطر بیرونی آن نیز 15 میکرومتر می باشد. لازم به ذکر است که با توجه به کوچک بودن ساختار و انجام عمل تزریق به صورت خودکار و بدون نیاز به جابجایی و تنظیم سوزن میکرونی توسط کاربر، دقت در عمل تزریق، بسیار بالا خواهد بود که می تواند جهش چشم گیری در روش icsi (intra cytoplasmic sperm injection) ایجاد کند. نوآوری دیگری نیز در طراحی سیستم های محرک وجود دارد که قسمت های محرک را نیز از ساختارهای مشابه دیگر متمایز می کند و با ساختار بسیار ساده ای، باعث افزایش 57 درصدی نیرو نسبت به حالت های معمول می شود.