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嘉峪檢測網 2021-10-18 22:30
隨著體外診斷設備逐漸向小型化便捷化的趨勢發展,微流控技術由于其可在微小空間內精確控制流體運動,成為了現在眾多體外診斷企業爭相嘗試的一項創新技術,其在醫學診斷,藥物篩查,單分子研究中的應用為科學家解決了很多難題。
微流控技術是涉及流體物理,化學,微電子,生物學,新材料和生物醫學工程等多學科領域的新興技術。微流控把功能集中在一塊小小的芯片上,最大程度的縮短反應時間,減少樣品和試劑用量,并且有效避免了由于人為操作所帶來的誤差和交叉污染的風險。
由于微/納升規模上發生的流體現象不同,微流控產品的設計與其他醫療診斷產品設計有一些差異。但是診斷產品和微流控設計都是在開發有形的可交付成果,所以在這兩個領域也有相互重合,互相借鑒之處。
ITL和Vivacta合作開發了用于快速診斷過敏性哮喘的POCT設備和微流控芯片,并完成了原型機的制造。ITL利用客戶原有的壓電薄膜技術,將其應用擴展到檢測生物流體。
這款原型機的開發包括以下幾個方面:
芯片的設計以適應客戶的試劑系統
開發一套復雜的光學解決方案用以激發試劑
設計在芯片和設備交互的電氣接觸系統
震動隔離機制以控制環境噪聲的影響,并通過南安普頓大學聲與震動研究所(ISVR)的檢測和評估
設計一款微流控芯片和設備專用的流體泵機制以便在儀器內運送和混合試劑
開發相機芯片級別的定制條形碼,其目標成本僅為行業標準的十分之一
研究和實施防止偽造和耗材重復使用的方法
開發PanOpSys系統
最終50臺工程原型機成功交付,這批原型機已經基本符合大批量生產的標準。
20年來ITL在為客戶交付成功的微流控產品的同時,我們研究了很多新穎的設計方案,積累了寶貴的經驗。以下方案可做參考:
方案一 改變幾何結構-在保持功能的同時改變組件的預期的幾何形式。這有助于重新定義用戶交互或設備功能。微流控裝置的加工通常使用光/蝕刻技術的微加工工藝來在基板上刻印圖形。光刻技術涉及到在矩形流體通道中涂布、曝光和顯影光刻膠。若裝置采用圓形通道,不同于典型的矩形通道,這種類似血管的幾何形狀可以更好地控制壁面剪應力和流動條件。而使用錐形通道來控制移動流體的速度,通常在被動流動條件下,由于毛細管作用,流體的速度會隨著流體的前進而降低,但是通過減小通道的橫截面積,流體可以勻速運動。
方案二改變表面相互作用-樣品可通過改變疏水性或者行使分子捕獲來與芯片裝置相互作用,從而提高功能性和可用性。例如抗體可被覆蓋在裝置表面以捕獲血液循環腫瘤細胞。另外,超疏水的裝置表面由于疏水作用,其表面張力可驅動液體流動,而無需額外的泵的設計。
方案三增加流動-這可以改善功能或改變用戶交互。例如設計具有旋轉平臺的裝置,可將流體從一個腔室運送到下一個腔室,而不采用泵來輸送流體。帶有振動馬達設計的芯片可協助混合水溶液。
方案四多層設計-采用相同或者不同材料的層疊設計,可提供多種功能。例如具有膜片閥的多層微流控裝置,可在不同片層中的獨立流道內控制液體流動。
來源:ITL創新器械開發