Mikrofluidiske behandlingspunktanalyser er et hett tema nå for tiden, og det er mye buzz rundt hvordan man lager rimelige, raske og pålitelige patroner.
Et område som får mindre fokus er hvordan man utformer aktiverings- og kvantifiseringsmekanismene i instrumentet eller leseren.
Utfordringen her er å flytte så mye av kompleksiteten inn i leseren, samtidig som man oppnår en liten, kostnadseffektiv og pålitelig formfaktor som er egnet for bruk på stedet. Innen du har jobbet gjennom risikostyring og redusert alle feilmoduser og kanttilfeller som er vanlige i komplekse automatiserte systemer som dette, har antallet diskrete grensesnitt mellom instrumentet og kassetten vokst omfattende: elektriske, mekaniske, pneumatiske, fluidiske , optisk, termisk og akustisk for å nevne noen.
I denne bloggen vil jeg utforske måter å utnytte PCB-monterte komponenter for å støtte målet om kompakt, pålitelig interaksjon med mikrofluidkassetter. Min favorittarkitektur er å tett integrere i en enkelt enhet, et PCB med pneumatikken og andre grensesnittmekanismer, sammen med en mikrokontroller for å administrere det hele. En fordel med denne tilnærmingen er at sammenstillingen lett kan kontrolleres av en PC under utvikling og senere overgang til en innebygd CPU når resten av instrumentet er designet for sluttproduktet.
Jeg har nevnt tidligere blogger som jeg ikke er noen stor fan av kompliserte ledningssammenstillinger i medisinsk utstyr. Microfluidic patronlesere er en spesielt tilfredsstillende mulighet til å realisere de fleste elektriske tilkoblinger ved å bruke PCB i stedet for diskrete ledninger. Selv komponenter som inkluderer en kablet tilkobling kan dra nytte av en kort ledning som kobles til en praktisk plassert PCB-montert kontakt. Dette er spesielt hyggelig når komponenten leveres med en forhåndsterminert kontakt.
Når alt dette er sagt, er det på tide å begynne å snakke om komponentene. Det er to hovedkategorier: aktivering og sensing. Den første kategorien gir energi til kortet og sistnevnte måler energi fra kortene. Jeg skal for det meste brenne gjennom en stor liste for å inspirere dine kreative safter. Jeg overlater til deg å forestille deg hva du kan gjøre med alle disse mulighetene.
I aktiveringskategorien er det noen åpenbare valg som motorer og magnetventiler. PCB-monterte eller monterbare varianter er tilgjengelige og kan gi en ganske kompakt og lettprodusert totalenhet. Noen mindre åpenbare aktuatorer inkluderer vibratorer, ultralydsvingere og elektromagneter. Lysdioder kan brukes til å støtte bildebehandling, kvantifisering, væskeregistrering, fotoaktivering og herding. Varmere for termisk kontroll kan oppnås ved å bruke kobberspor i selve PCB-en eller med overflatemonterte motstander. Hvis kjøling også er et krav, kan Peltier-moduler brukes.
I sensorkategorien har vi termistorer, mikrobrytere, optiske avbrytere, nærhetssensorer, potensiometre, fargesensorer, trykksensorer og kvadraturkodere. Andre muligheter inkluderer elektroder, gasssensorer, fuktighetssensorer, fotodioder, hallsensorer, akselerometre, silisiumfotomultiplikatorer og skredfotodioder.
En spesiell sensortype som har flere bruksområder er kamerasensorer, både PCB-enheter og PCB-monterte IC-er. Kameraer kan brukes til kvantifisering, overvåking av væskefremdrift, posisjonsregistrering, strekkodeskanning og kvalitetskontroll. Kamera IC-er er nå så rimelige at det ikke er utelukket å legge til noen få av dem.
Jeg har brukt en haug av disse komponentene i mikrofluidiske instrumenter og en haug flere av dem vil jeg sannsynligvis bruke snart. Jeg er sikker på at når du tenker på det, vil du tenke på mange flere.
Neste gang du drømmer om et mikrofluidisk diagnostisk instrument, utfordrer jeg deg til å sette så mye kassettgrensesnittfunksjonalitet på et enkelt PCB som mulig!
Kenneth MacCallum, PEng, er en teknisk ingeniørfysiker ved StarFish Medical. Han jobber med Innovasjon av medisinsk utstyr for en rekke områder, inkludert mikrofluidiske patronsystemer og ultralydapplikasjoner. Kenneth liker å høre fra leserne om deres designtips, utfordringer og erfaringer.
[Innebygd innhold]
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Bil / elbiler, Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- BlockOffsets. Modernisering av eierskap for miljøkompensasjon. Tilgang her.
- kilde: https://starfishmedical.com/blog/pcb-mounted-microfluidic-cartridge/