BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  23,925,377
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

31

Kỹ thuật hoá dược

Trần Thanh Hằng, Trần Như Chí, Lê Văn Chiều, Bùi Thanh Tùng(1), Nguyễn Thị Thanh Vân

Nghiên cứu phát triển bộ điều khiển học lặp cho hệ thống tạo vi giọt chất lỏng theo yêu cầu (d-roplet-on-demand)

Development of an iterative learning control for the microfluidic d-roplet-on-demand generation system for the microfluidic d-roplet-on-demand generation system

Khoa học & công nghệ Việt Nam

2023

08B

56 - 60

1859-4794

Bộ điều khiển, Học lặp (ILC), Hệ thống tạo giọt, Hệ thống vi lỏng, Kênh tiếp giáp chữ Y

D-roplet-on-demand, Iterative learning control (ILC), Microfluidic system, Y-junction channel

Sự phát triển của hệ thống vận chuyển thuốc và hóa chất vào trong cơ thể đòi hỏi độ chính xác cao nhằm nâng cao hiệu quả và giảm độc tính cùng với các tác dụng phụ của thuốc. Để tạo ra các giọt chất lỏng kích thước chính xác, công nghệ vi lỏng (microfluidic) được biết đến như là phương pháp hiệu quả nhất. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã phát triển một thiết bị tạo giọt với kích thước mong muốn sử dụng bộ điều khiển học lặp (Iterative learning control - ILC) thay đổi giá trị điều khiển dựa trên sai số đo được sau các lần thử nghiệm trước đó và tạo ra kích thước giọt mong muốn trong kênh vi lỏng tiếp giáp chữ Y dựa trên công nghệ vi lỏng. Hoạt động của ILC đã được kiểm chứng thông qua các thử nghiệm tạo giọt theo yêu cầu về thể tích. Kết quả chỉ ra rằng, hệ thống có thể tạo ra giọt với thể tích mong muốn sau 6-7 lần lặp. Những kết quả đạt được thể hiện sự phù hợp của việc tích hợp bộ học lặp trong hệ thống tạo vi giọt theo kích thước yêu cầu. Hệ thống có thể được hoàn thiện để sử dụng trong các hệ như truyền thuốc hay trộn hóa chất.

The development of systems to deliver drugs and chemicals into the body requires high accuracy to improve efficiency and reduce toxicity and adverse effects of drugs. In order to generate microd-roplets, microfluidic technology is emerged as one of the most effective methods. In this paper, the authors proposed a d-roplet-on-demand generation system based on the Y-junction microfluidic structure with the generated d-roplet sizes adjusted by the iterative learning control (ILC) method. The ILC can modify the current control input based on the error information measured during earlier experimental procedures, resulting in the desired d-roplet size in the proposed Y-junction microfluidic channel. The effectiveness of the ILC method was validated by experiments. The obtained results showed that the proposed system can generate the required d-roplet size after 6 to 7 iterations. The results also proved the potential of integrating the ILC technique in the microd-roplet generation system. The proposed system can be extended to apply in the drug delivery systems for patients in hospitals or chemical mixing systems.

TTKHCNQG, CVv 8

Xem toàn văn
  • [1] S. Arimoto; S. Kawamura; F. Miyazaki (1984), Bettering operation of robots by learning.,J. Robot. Syst., 1(2), pp.123-140, DOI: 10.1002/ rob.4620010203.
  • [2] M. Uchiyama (1978), Formation of high-speed motion pattern of a mechanical arm by trial.,Trans. Soc. Instrum. Control Eng., 14(6), pp.706-712, DOI: 10.9746/sicetr1965.14.706.
  • [3] W. He; X. He; M. Zou; H. Li (2019), PDE model-based boundary control design for a flexible robotic manipulator with input backlash.,IEEE Trans. Control Syst. Technol., 27(2), pp.790-797, DOI: 10.1109/TCST.2017.2780055.
  • [4] A. Lashkaripour; J. Lippai; D.M. Densmore (2021), Machine learning enables design automation of microfluidic flow-focusing d-roplet generation.,Nat. Commun., 12(1), pp.634-676, DOI: 10.1038/s41467-020-20284-z.
  • [5] S. Motaghi; M. Nazari; M. Nazari (2021), Control of d-roplet size in a two-phase microchannel using PID controller: A novel experimental study.,Amirkabir (Journal of Science and Technology), 53(7), pp.2020-2022, DOI: 10.22060/MEJ.2020.18250.6783.
  • [6] Z. Liu; M. Chai; X. Chen (2021), Emulsification in a microfluidic flow-focusing device: Effect of the dispersed phase viscosity.,Fuel, 283, DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119229.
  • [7] L. Do Quang; H.T. Thanh; T.V. Quoc (2019), Development of a flow focusing d-roplet generation microfluidic system based on rapid prototyping Technique.,Proceeding of The 7th International Workshop on Nanotechnology and Application - IWNA 2019.
  • [8] L.P. Xuan; T.T. Bui; T.C. Duc (2020), Development of a microfluidic flow-focusing d-roplet generating device utilising rapid prototyping technique.,Int. J. Nanotechnol., 17(7-10), DOI: 10.1504/IJNT.2020.111335.
  • [9] W. Chou; P. Lee; C. Yang; W. Huang (2015), Recent advances in applications of d-roplet microfluidics.,Micromachines, 6(9), pp.1249-1271, DOI: 10.3390/mi6091249.
  • [10] Sujit S. Datta; Alireza Abbaspourrad; Esther Amstad (2014), 25th anniversary article: Double emulsion templated solid microcapsules: Mechanics and controlled release.,Adv. Mater., 26(14), pp.2205-2218, DOI: 10.1002/ adma.201305119.
  • [11] T.Y. Lee; T.M. Choi; T.S. Shim (2016), Microfluidic production of multiple emulsions and functional microcapsules.,Lab Chip, 16(18), pp.3415-3440, DOI: 10.1039/c6lc00809g.
  • [12] R. Samanipour; Z. Wang; A. Ahmadi; K. Kim (2016), Experimental and computational study of microfluidic flow-focusing generation of gelatin methacrylate hydrogel d-roplets.,J. Appl. Polym. Sci., 133(29), pp.24-26, DOI: 10.1002/app.43701.
  • [13] S. Mashaghi; A. Abbaspourrad; D.A. Weitz; A.M. Van Oijen (2016), D-roplet microfluidics: A tool for biology, chemistry and nanotechnology.,TrAC - Trends Anal. Chem., 82, pp.118-125, DOI: 10.1016/j.trac.2016.05.019.
  • [14] D. Guzey; D.J. McClements (2006), Formation, stability and properties of multilayer emulsions for application in the food industry.,Adv. Colloid Interface Sci., 128(130), pp.227-248, DOI: 10.1016/j.cis.2006.11.021.