Разработан микрофлюидный безмембранный датчик теплового потока для микрофлюидики

Команда НОЦ ФМН разработала и представила сенсор потока, интегрированный в микрофлюидный чип из кремния и стекла. Сенсор изготовлен по технологиям микроэлектроники и МЭМС на пластинах 100 мм и отличается тем, что микроканалы и сквозные отверстия сформированы в кремнии, а тепловые сенсоры изолированы от жидкости на внешней стороне стекла без мембраны.

Лаборатории-на-чипе лежат в основе портативных аналитических систем нового поколения, позволяя управлять сверхмалыми потоками жидких реагентов и проводить многоступенчатые реакции на микрофлюидном чипе, но требуют надёжного и точного инструмента для контроля потоков жидкостей на чипе. При этом современные измерители потока не могут быть изготовлены в одном технологическом цикле с микрофлюидным чипом, или же требуют дополнительных средств измерения, значительно увеличивающих размеры устройства.

Благодаря отсутствию прямого контакта чувствительных элементов с жидкостью, микрофлюидный сенсор, изготовленный в НОЦ ФМН, способен измерять потоки коррозионно-активных жидких реагентов, что важно при работе с биологическими пробами. В статье, опубликованной авторитетным научным журналом “Lab On Chip”, представлены результаты многопараметрической оптимизации конструкции сенсора для достижения максимальной чувствительности и диапазона измерений, а также описан способ для автоматизированной калибровки устройства.

Разработанный микрофлюидный сенсор потока апробирован для измерения потока деионизированной воды в течение сотен часов и показал безупречную стабильность работы. Устройство обладает точностью не хуже 5% в диапазоне 0-30 мкл/мин, что соответствует отдельно стоящим коммерческим аналогам, но при этом может быть интегрирован в микрофлюидный канал, не добавляя мёртвый объем к чипу.

Данные публикации:

Integrated membrane-free thermal flow sensor for silicon-on-glass microfluidics

Vitaly V. Ryzhkov, Vladimir V. Echeistov, Aleksandr V. Zverev, Dmitry A. Baklykov, Tatyana Konstantinova, Evgeny S. Lotkov, Pavel G. Ryazantcev, Ruslan Sh. Alibekov, Aleksey K. Kuguk, Andrey R. Aleksandrov, Elisey S. Krasko, Anastasiya A. Barbasheva, Ilya A. Ryzhikova and Ilya A. Rodionov

Lab on a chip, Issue 12, 2023 (ImF 7,517)

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/LC/D3LC00061C