Новая статья в журнале "Датчики и системы"

30 августа 2021 года

Проблема управления потоками малых объемов жидкостей является лимитирующим фактором для эксплуатации микрофлюидной лаборатории-на-чипе в биомедицинских устройствах нового поколения. В статье описано современное состояние разработок в области микрофлюидных лабораторий. Проведена классификация физических эффектов, лежащих в основе систем управления потоком микрофлюидных лабораторий-на-чипе. Разработана система поддержания давления с точностью не хуже +/- 1 мбар, являющаяся одним из основных блоков систем управления микрофлюидными лаборатория-на-чипе. Экспериментально подтверждено двукратное улучшение точности поддержания давления разработанной системы в сравнении с коммерческими аналогами ведущих мировых производителей.

Развитие микрофлюидных технологий позволило создать принципиально новый класс устройств типа «лаборатория-на-чипе», нацеленных осуществление многостадийных биохимических реакций в рамках одиночного микрофлюидного чипа. В статье приведен обзор и дана классификация существующих микрофлюидных систем, а также физических эффектов, лежащих в основе построения системы управления потоком в микрофлюидной лаборатории-на-чипе. Для реализации блока управления давлением разработана структурная схема системы, а также осуществлен подбор элементной базы, отвечающей требованиям к компактности и энергоэффективности. Для анализа выходных параметров разработанной системы поддержания давления изготовлен макетный образец, на котором выполнена серия экспериментов, нацеленных на исследование быстродействия системы, ее реакции на ступенчатое воздействие и точности поддержания давления.

По результатам проведенных экспериментов установлено, что спроектированная в НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы система поддержания давления для микрофлюидной лаборатории-на-чипе обладает следующими характеристиками:

  • Диапазон поддержания давления 0…500 мбар;
  • Точности поддержания давления не хуже +/-1 мбар;
  • Быстродействие системы при накачке давления от 0 до 500 мбар – 4,78 с;
  • Быстродействие системы при накачке давления от 0 до 100 мбар – 0,94 с;
  • Предельное количество каналов до 16 шт.

Таким образом, динамические характеристики разработанной системы не хуже аналогических характеристики лучших зарубежных образцов, а показатели точности превосходят их в два раза.

Данные публикации:

Прецизионная автоматизированная система поддержания давления для микрофлюидной лаборатории-на-чипе

Ечеистов В.В., Зверев А.В., Рыжков В.В., Рыжиков И.А., Макарчук В.В., Шахнов В.А., Родионов И.А.

Датчики и системы, №1 (254), январь – февраль 2021

DOI: 10.25728/datsys.2021.1.5

Все новости