재기록 가능한 Lab-on-a-Chip 장치용 음파 전송 액적

엔지니어들은 음파를 사용하여 기름에 터널을 만들어 액적을 터치 없이 조작하고 운반하는 다목적 미세 유체 랩온어칩을 시연했습니다. 이 기술은 현장 진단 또는 실험실 연구를 가능하게 하기 위해 완전히 재사용할 수 있는 소규모의 프로그래밍 가능하고 재기록 가능한 생체의학 칩의 기초를 형성할 수 있습니다. 시스템은 액적의 디지털 논리 제어에 필수적인 기능인 최소한의 외부 제어로 액적의 재기록 가능한 라우팅, 정렬 및 게이팅을 달성합니다.

자동 유체 처리는 임상 진단 및 대규모 화합물 스크리닝과 같은 많은 과학 분야의 발전을 주도했습니다. 현대 생물의학 연구 및 제약 산업에 널리 퍼져 있지만 이러한 시스템은 부피가 크고 비싸며 소량의 액체를 잘 처리하지 못합니다.

랩온어칩 시스템은 이 공간을 어느 정도 채울 수 있었지만 대부분은 표면 흡수라는 한 가지 주요 단점으로 인해 방해를 받았습니다. 이러한 장치는 단단한 표면에 의존하기 때문에 운반되는 샘플은 필연적으로 오염으로 이어질 수 있는 흔적을 뒤에 남깁니다. 새로운 lab-on-a-chip 플랫폼은 비활성, 비혼화성 오일의 얇은 층을 사용하여 물방울이 자신의 흔적을 남기지 않도록 합니다. 오일 바로 아래에 있는 압전 변환기 그리드는 전기가 통과할 때 진동합니다. 서브우퍼의 표면과 마찬가지로 이러한 진동은 그 위의 얇은 오일 층에 음파를 생성합니다.

이러한 음파는 칩의 상단과 하단에서 튕겨 나올 때와 서로 부딪힐 때 복잡한 패턴을 형성합니다. 변환기 설계를 세심하게 계획하고 파동을 일으키는 진동의 주파수와 강도를 제어함으로써 연구원들은 결합될 때 장치 표면을 따라 어떤 방향으로든 물방울을 밀고 당길 수 있는 터널을 형성하는 소용돌이를 생성할 수 있습니다. .

새로운 시스템은 두 가지 다른 스트리밍 패턴을 기반으로 x 또는 y 축을 따라 액적을 전송할 수 있는 이중 모드 변환기를 사용합니다. 이중 모드 변환기를 사용하여 연구원들은 전자 장치의 복잡성을 4배 줄이는 동시에 두 축을 따라 액적을 이동할 수 있었습니다. 또한 트랜스듀서의 작동 전압을 이전 시스템보다 3~7배 낮출 수 있어 8개의 액적을 동시에 제어할 수 있었습니다. 그리고 마이크로컨트롤러를 설정에 도입함으로써 연구원들은 많은 액적 움직임을 프로그래밍하고 자동화할 수 있었습니다.

컴퓨터 칩에서 발견되는 논리 시스템과 유사한 방식으로 액적을 제어하는 ​​능력은 다양한 임상 및 연구 절차에 필수적입니다. 다음 단계는 대규모 통합 및 동적 계획을 위해 소형화된 무선 주파수 전원 공급 장치와 제어 보드를 결합하는 것입니다.