تاریخ شروع : 1402/04/10
مهلت ارسال : 1402/05/10
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
طراحی و ساخت دستگاه تمام اتوماتیک آنالیز آب برای تعیین کیفیت آب مصرفی صنایع حساس
خلاصه فناوری:
به دلیل نیاز گسترده به آنالیز آب و فاضلاب و نظارت بر اکوسیستم آبی، کوچک‌سازی دستگاه‌های اندازه‌گیری نقش بسیار اساسی ایفا می‌کند. این امر با استفاده روزافزون از حسگرها و حسگرهای زیستی یکپارچه و همچنین طراحی آنالایزرهای فلو آشکار می‌شود. دستگاه‌های اندازه‌گیری برای نظارت مستمر بر اکوسیستم‌های آبی نیز باید قوانین شیمی تجزیه سبز را در طراحی خود تا آنجا که از نظر فناوری ممکن است، به‌ویژه از نظر محدودیت مصرف معرف و تولید زباله در نظر بگیرند. در این زمینه، به خصوص روش‌های آنالیز تزریق جریان (FIA) مناسب در نظر گرفته می‌شوند. روش FIA جایگاه بسیار محکمی در شیمی تجزیه مدرن دارد. در میان کاربردهای مختلف FIA، کاربرد آن در آنالیز آب بسیار گسترده است. این روش قبل از هر چیز به دلیل تقاضای گسترده برای انجام آنالیز کنترل کیفیت آب برای نیازهای شهری، برای نظارت صنعتی و همچنین برای تولید مواد غذایی مورد توجه و علاقه است. آب ماتریس نسبتاً ساده‌ای برای انجام آنالیز جریان سریع می‌باشد، زیرا به‌جز آب دریا و پساب‌ها، نیاز به پردازش نمونه پیچیده قبل از انجام عملیات تعیین غلظت ندارند. مزایای اصلی استفاده از روش‌های مختلف FIA شامل مکانیزه کردن روش‌های آنالیز است که منجر به تحلیل‌های کارآمدتر و بهبود در دقت تعیین می‌شود. امکان انجام پردازش نمونه لازم در حالت آنلاین که منجر به ساده‌سازی کل فرآیند چند مرحله‌ای می‌شود، از جذابیت خاصی برخوردار است. اخیراً سیستم‌های میکروفلوئیدیک آنالیز آب به روش FIA مورد توجه قرار گرفته‌اند. به نظر می‌رسد یکی از ابزارهای جدید در زمینه آنالیز آب در سال‌های اخیر، افزایش علاقه به ساخت سیستم‌های میکروفلوئیدیک است که تا کنون بیشتر برای تعیین الکتروفورتیک مویینگی و برای شناسایی مارکرهای بالینی و بیوشیمیایی استفاده شده‌اند. از این سیستم‌ها می‌توان برای اندازه گیری FIA در مقیاس بسیار کوچکتر، از نظر حجم نمونه مورد نیاز و مصرف معرف، استفاده کرد. با این حال، باید توجه داشت که در مرحله کنونی توسعه آنها، تراشه‌های میکروفلوئیدیک معمولاً جایگزین بخش هیدرولیک سیستم جریان می‌شود که در نهایت شامل واحدهای تشخیص فلو مینیاتوری یکپارچه یا ماژول پردازش نمونه می‌شود.
ضرورت مسئله:
آنالیز آب به وفور در صنایع مختلف به‌صورت روزانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اغلب این آنالیزها بر پایه رنگ‌سنجی می‌باشد و معمولاً به‌صورت چشمی انجام می‌شود. این رویه منجر به بالا بردن احتمال خطای انسانی و همچنین تحمیل هزینه نیروی انسانی آموزش دیده می‌شود. در نتیجه توسعه سنسورهای نورسنجی آنالیز آب حائز اهمیت است. يكی از چالش‌های موجود در باب توسعه سنسورهای نورسنجی قابل حمل، آماده سازی نمونه و تبديل آن به نمونه قابل تجزيه توسط سنسور است. اين عمل معمولاً با افزدون يك يا چند معرف به نمونه انجام می‌شود. مقدار معرف مورد استفاده بسته به سل دستگاه نورسنج تعيين مي‌شود. برای ساخت سنسورهای كوچك نياز است كه مقدار نمونه و در نتيجه مقدار معرف مورد استفاده كم باشد. اما كار كردن با مقادير كم برای كاربر دشوار بوده و ميزان خطای شخصی را زياد می‌كند. بنابراین، توسعه يك پلتفرم نورسنجی اتوماتیک كه سيستم توزیع واکنشگر(ها) در آن تعبيه شده است و مي تواند حجم‌های كم از واکنشگر(ها) را با نمونه مورد آنالیز به‌صورت کنترل شده مخلوط کند و به درون سل كوچكی حاوی اجزای سنسور هدایت کند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
مسئله اصلی تحقیق :
طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی دستگاه آنالیز اتوماتیک تک‌کاناله در این هسته انجام شده است. نوآوری‌های مختلفی در بخش‌های زیر جهت کاهش هزینه ثابت و درگردش با حفظ دقت و صحت مورد نیاز لحاظ گردیده است:
به دلیل نیاز گسترده به آنالیز آب و فاضلاب و نظارت بر اکوسیستم آبی، کوچک‌سازی دستگاه‌های اندازه‌گیری نقش بسیار اساسی ایفا می‌کند. این امر با استفاده روزافزون از حسگرها و حسگرهای زیستی یکپارچه و همچنین طراحی آنالایزرهای فلو آشکار می‌شود. دستگاه‌های اندازه‌گیری برای نظارت مستمر بر اکوسیستم‌های آبی نیز باید قوانین شیمی تجزیه سبز را در طراحی خود تا آنجا که از نظر فناوری ممکن است، به‌ویژه از نظر محدودیت مصرف معرف و تولید زباله در نظر بگیرند. در این زمینه، به خصوص روش‌های آنالیز تزریق جریان (FIA) مناسب در نظر گرفته می‌شوند. روش FIA جایگاه بسیار محکمی در شیمی تجزیه مدرن دارد. در میان کاربردهای مختلف FIA، کاربرد آن در آنالیز آب بسیار گسترده است. این روش قبل از هر چیز به دلیل تقاضای گسترده برای انجام آنالیز کنترل کیفیت آب برای نیازهای شهری، برای نظارت صنعتی و همچنین برای تولید مواد غذایی مورد توجه و علاقه است. آب ماتریس نسبتاً ساده‌ای برای انجام آنالیز جریان سریع می‌باشد، زیرا به‌جز آب دریا و پساب‌ها، نیاز به پردازش نمونه پیچیده قبل از انجام عملیات تعیین غلظت ندارند. مزایای اصلی استفاده از روش‌های مختلف FIA شامل مکانیزه کردن روش‌های آنالیز است که منجر به تحلیل‌های کارآمدتر و بهبود در دقت تعیین می‌شود. امکان انجام پردازش نمونه لازم در حالت آنلاین که منجر به ساده‌سازی کل فرآیند چند مرحله‌ای می‌شود، از جذابیت خاصی برخوردار است. اخیراً سیستم‌های میکروفلوئیدیک آنالیز آب به روش FIA مورد توجه قرار گرفته‌اند. به نظر می‌رسد یکی از ابزارهای جدید در زمینه آنالیز آب در سال‌های اخیر، افزایش علاقه به ساخت سیستم‌های میکروفلوئیدیک است که تا کنون بیشتر برای تعیین الکتروفورتیک مویینگی و برای شناسایی مارکرهای بالینی و بیوشیمیایی استفاده شده‌اند. از این سیستم‌ها می‌توان برای اندازه گیری FIA در مقیاس بسیار کوچکتر، از نظر حجم نمونه مورد نیاز و مصرف معرف، استفاده کرد. با این حال، باید توجه داشت که در مرحله کنونی توسعه آنها، تراشه‌های میکروفلوئیدیک معمولاً جایگزین بخش هیدرولیک سیستم جریان می‌شود که در نهایت شامل واحدهای تشخیص فلو مینیاتوری یکپارچه یا ماژول پردازش نمونه می‌شود.
ضرورت مسئله:
آنالیز آب به وفور در صنایع مختلف به‌صورت روزانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اغلب این آنالیزها بر پایه رنگ‌سنجی می‌باشد و معمولاً به‌صورت چشمی انجام می‌شود. این رویه منجر به بالا بردن احتمال خطای انسانی و همچنین تحمیل هزینه نیروی انسانی آموزش دیده می‌شود. در نتیجه توسعه سنسورهای نورسنجی آنالیز آب حائز اهمیت است. يكی از چالش‌های موجود در باب توسعه سنسورهای نورسنجی قابل حمل، آماده سازی نمونه و تبديل آن به نمونه قابل تجزيه توسط سنسور است. اين عمل معمولاً با افزدون يك يا چند معرف به نمونه انجام می‌شود. مقدار معرف مورد استفاده بسته به سل دستگاه نورسنج تعيين مي‌شود. برای ساخت سنسورهای كوچك نياز است كه مقدار نمونه و در نتيجه مقدار معرف مورد استفاده كم باشد. اما كار كردن با مقادير كم برای كاربر دشوار بوده و ميزان خطای شخصی را زياد می‌كند. بنابراین، توسعه يك پلتفرم نورسنجی اتوماتیک كه سيستم توزیع واکنشگر(ها) در آن تعبيه شده است و مي تواند حجم‌های كم از واکنشگر(ها) را با نمونه مورد آنالیز به‌صورت کنترل شده مخلوط کند و به درون سل كوچكی حاوی اجزای سنسور هدایت کند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
مسئله اصلی تحقیق :
طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی دستگاه آنالیز اتوماتیک تک‌کاناله در این هسته انجام شده است. نوآوری‌های مختلفی در بخش‌های زیر جهت کاهش هزینه ثابت و درگردش با حفظ دقت و صحت مورد نیاز لحاظ گردیده است:
- سیستم توزیع واکنشگرها
- چیپ میکروفلودیک
- سیستم دتکشن
- سیستم پردازش سیگنال
- پمپ
در فاز دوم این پروژه جهت طراحی و ساخت دستگاه آنالیز اتوماتیک چند کاناله به جز سیستم دتکشن و سیستم توزیع نمونه، اغلب موارد بالا قابل استفاده می‌باشد. این دو بخش اجزای اساسی دستگاه آنالیز اتوماتیک چند کاناله می‌باشند و قیمت تمام‌شده آنها قیمت نهایی دستگاه را تعیین می‌کند. به منظور طراحی و ساخت سیستم دتکشن دو رویه مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در رویه اول به ازای تعداد آنلایت‌ها (کانال‌ها) یک سیستم دتکشن استفاده می‌شود. در این رویه سیستم توزیع نمونه ساده‌تر می‌باشد ولی هزینه سیستم دتکشن افزایش می‌یابد. در رویه دوم تنها از یک سیستم دتکشن استفاده می‌شود و سیستم توزیع نمونه در اینجا بسیار پیچیده‌تر می‌باشد. در این طرح هر دو رویه دنبال می‌شود و رویه بهینه به لحاظ عملکرد و قیمت تمام‌شده انتخاب خواهد شد.
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| مظاهر احمدی | شیمی تجزیه/ دکتری | مجری | عضو هیئت‌علمی دانشکده شیمی دانشگاه بوعلی سینا |
| مرتضی بهرامی | مهندسی کامپیوتر/ کارشناسی | همکار | دانشجوی کارشناسی‌ارشد مهندسی کامپیوتر دانشگاه بوعلی سینا |
| مجید روشنایی | مهندسی برق/ کارشناسی ارشد | همکار | دانشجوی دکتری مهندسی برق دانشگاه علم و صنعت ایران |
| محمد رضا باستان | دندانپزشکی/ کارشناسی ارشد | همکار | دانشجوی دکتری حرفه‌ای دندانپزشکی دانشگاه علوم‌پزشکی همدان |
| سمیرا آقاجانی | شیمی تجزیه/ کارشناسی ارشد | همکار | کارشناس آزمایشگاه شیمی دانشگاه صنعتی همدان |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی:
تیم متشکل از افراد با رشته‌های مختلف برای انجام یک پروژه بین رشته‌ای می‌باشد. اعضای این تیم شامل آقای دکتر احمدی، آقای بهرامی، آقای روشنایی و آقای باستان، به مدت یکسال با محوریت طرح شهید احمدی روشن بنیاد ملی نخبگان بر روی پلتفرم دستگاه کار مشترک انجام داده‌اند و در حال حاضر این ارتباط بر روی پروژه‌های جدید همچنان حفظ شده است. اعضای تیم در حال حاضر در صدد ثبت دو اختراع داخلی می‌باشند. خانم آقاجانی همراه آقای دکتر احمدی در مهندسی معکوس و تهیه کیت‌های جدید جهت آنالیز شیمیایی و بیوشیمیایی فعالیت مستمر دارند.
- کاهش خطای شخصی
- افزایش سرعت آنالیز
- انعطاف‌پذیری پلتفرم با توجه به نیاز مصرف‌کننده نهایی
- کاهش هزینه هر تست
- آنالیز آب‌های صنعتی از قبیل نیروگاه‌های برق، پتروشیمی‌ها و پالایشگاه‌ها
- آنالیز آب شهری
- آنالیز آب گلخانه‌های هیدروپونیک
- بومی‌سازی تکنولوژی‌های موجود
- طراحی سیستم دتکشن چند کاناله جهت آنالیز آلودگی‌ها آب
- فرمولاسیون مجدد کیت‌های موجود آنالیز فلزات سنگین و آنیون‌های مهم جهت همخوانی با سیستم طراحی شده
- تولید دانش فنی قابل ثبت
- طراحی پلتفرم قابل آداپته شدن با نیاز مصرف‌کننده نهایی
- هزینه اجرای طرح حدود 300 میلیون تومان برآورد می‌شود که حداکثر 70 درصد این مبلغ تا سقف 300 میلیون تومان، از محل حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی تامین خواهد شد.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد می‌شود.
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
شماره تماس:
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@