Biyomedikal ve çip üstü laboratuvar uygulamaları için 3D baskılı akustoakışkan mikropompanın tasarımı ve üretimi

Bu tez çalışması, masaüstü bir füzyon biriktirmeli imalat (FDM) yazıcısında tamamen üretilebilen, valfsiz nozzle–difüzör yapılı bir akustofluidik mikropompanın tasarımını, katmanlı imalatını ve deneysel doğrulamasını sunar. Pompa gövdesi %100 dolgulu PLA malzemeyle basılmış; Ø 20 mm, 113 kHz rezonanslı ticari bir sis üreteci dönüştürücü, paslanmaz çelik zarındaki konik mikrodelikler (nozul yüzünde 6 μm, difüzör yüzünde 50 μm) akustik akımı doğrultacak şekilde gövdeye epoksiyle sızdırmaz olarak yerleştirilmiştir. 0,5 mm × 0,5 mm cam kapilerde yapılan parçacık-izlemeli velocimetri, net akışın ≈ 5–6 V'ta başladığını ve 12 V'ta 515 μL dak⁻¹ değerine neredeyse lineer olarak yükseldiğini, bu esnada elektriksel güç tüketiminin 1,80 W olduğunu göstermiştir. 12 V'ta 20 dakikalık kesintisiz çalışmada akımda sapma gözlenmemiştir. Düşük statik basınçlı sızdırmazlık testi epoksi bağlantının su geçirmez olduğunu, güç kesildiğinde geriye akış oluşmadığını doğrulamıştır. Boyut seçiciliği göstermek amacıyla 5 μm ile 20–40 μm polistiren boncuk karışımı kullanıldı; 12 V ile üç dakika pompalamanın ardından çıkışta hiç büyük boncuk tespit edilmedi ve bu durum 20–40 μm fraksiyonunun tamamen tutulduğunu gösterdi. Yarım mililitre-dakika debiyi 2 W'tan düşük güçle elde etmesi, üç saatten kısa baskı-montaj süresi ve yüksek gerilim elektroniği gerektirmemesi sayesinde bu cihaz, batarya beslemeli tanı kartuşları, çevresel örnekleme kitleri ve giyilebilir ilaç dağıtım platformları için düşük maliyetli ve kolayca çoğaltılabilir bir pompa elemanı sunar.