Desenvolvimento de um dispensador de serrim em ambiente laboratorial para jaulas de ratos de laboratório

Abstract

Os roedores são os animais mais utilizados em experiencias laboratoriais e são alojados em caixas com um material cama no fundo. Este material pode ser serrim, carolo de milho ou outros derivados de madeira e deve ser substituído em períodos regulares, gerando um ciclo de remoção da cama velha, lavagem da jaula, enchimento da jaula com cama nova e posterior esterilização. O objetivo desta dissertação de mestrado foi desenvolver um equipamento simples e de funcionamento completamente manual, capaz de dosear o material cama e o dispensar nas jaulas, com a possibilidade de o transformar posteriormente em semiautomático, envolvendo o mínimo de alterações possíveis ao equipamento. Este deveria ainda possuir um sistema de aspiração de poeiras e um mecanismo de transporte do material entre dois reservatórios a níveis de altura diferentes, com vista a facilitar o carregamento da máquina. A máquina foi dividida em vários módulos principais e secundários. Os módulos principais são os seguintes: sistema doseador, cuja função é dosear e dispensar o serrim nas jaulas; sistema de elevação que deve elevar o material de um reservatório inferior para um superior e sistema de aspiração para criar uma corrente de ar capaz de recolher partículas de dimensões reduzidas libertadas durante a descarga do material. Com base nesta divisão, foram criados vários concepts para cada módulo e fez-se a sua avaliação, através de uma matriz de decisão. Numa fase mais avançada cada concept foi desenvolvido detalhadamente onde se criam modelações tridimensionais dos vários componentes dos módulos, selecionam-se os materiais, processos de fabrico e também componentes normalizados. Em seguida foi realizado o projeto paramétrico para se determinar dimensões exatas de alguns componentes críticos. Simulações numéricas realizadas com o software SolidWorks permitiram analisar a estrutura da máquina e otimizar a geometria do sistema de aspiração. Ainda neste capítulo são apresentados os princípios de funcionamento estudados para o controlo da máquina. Na fase final desta dissertação são apresentados os protótipos realizados, que com base em testes reais de funcionamento permitiram encontrar falhas que de outra forma foi impossível prever durante o projeto. Com base nesses testes foram feitas as alterações necessárias e posterior construção de uma segunda versão do protótipo, verificando-se a resolução dos problemas encontrados.

Rodents are the most commonly used animals in laboratory experiments and they are kept in cages with a material called bed, in the bottom of the cage. This material may be sawdust, corn cobs or other wood products, and it must be replaced at regular periods intervals, generating a cycle of old bed removal, cage washing, filling the cage with new bed material and finally cage sterilization. The purpose of this mechanical engineering thesis was to develop a simple and completely manual equipment, that was able to measure and dispense the bed in to the cage, with the possibility of adapting it later into a semiautomatic machine, implicating the minimum changes in the original equipment. This equipment should also have a dust extraction system and an elevator mechanism, allowing the transportation of the bed between two reservoirs at different levels, to facilitate the loading of the machine. The machine was divided into several modules primary and secondary. The primary modules include the dosing system, whose function is to measure and dispense the bed into the cage; the elevator system to lift the material of a down to an upper level; the aspiration system in order to create a current of air capable of retain small particles released during the discharge of material. Thus, based on this division, some concepts were created for each module and its evaluation was taken through a decision matrix. Afterwards each concept was thoroughly developed, in which tridimensional models of the components were created, as well as the selection of its materials and manufacturing processes and the selection of standard components. Then, the parametric design was made to determinate the exact dimensions of some critical components and the numerical simulations (using the Solidworks software) allowed the analysis of the tubular structure and the optimization of the aspiration system’s geometry. Even in this chapter, the machine working operating systems studied are presented. In the final phase of this thesis are presents the prototypes performed, that based in real operating tests, allowed to find failures, that otherwise it was impossible to foresee in the design. Based in this tests, necessary changes were made in the new version and it was produced, to verifying the resolution of the problems found.