В рамках проекта ЕС d-Liver была разработана микрожидкостная микросхема, которая должна позволить пациентам с хроническими заболеваниями печени определять до шести параметров крови параллельно с каплей цельной крови в домашних условиях. Затем результаты должны быть отправлены лечащему врачу, который затем может оценить развитие функции печени пациента и быстро отреагировать на любые изменения. Особой инновацией стала разработка микрофлюидной структуры, пассивной камеры микродилюции, которая позволяет объединять две жидкости друг с другом без пузырьков с минимальными усилиями во время управления процессом. В проекте камера для микроразведения использовалась для разбавления плазмы крови в пробоподготовке на чипе.
Литье пластмасс под давлением позволяет получить недорогую стружку для односторонних систем
В системах «лаборатория на кристалле» (LOC) анализ, который обычно выполняется в лаборатории, миниатюризируется и автоматизируется на полимерном чипе. При диаметре канала от нескольких микрометров до миллиметра объем образца падает до нескольких микрон или ниже пиколитров. Это не только экономит место в системах, но и позволяет легко распараллеливать их, а благодаря небольшим объемам и малой диффузионной длине позволяет минимизировать использование реагентов и сократить время анализа. Недорогое изготовление стружки при литье пластмасс под давлением позволяет использовать односторонние системы, что особенно выгодно для медицинских испытаний.
Fraunhofer IMM имеет многолетний практический опыт в производстве микроструктурированных пластиковых компонентов, таких как B. микрожидкостные чипы, полимерные волноводы или микролинзы. В собственной машине для литья под давлением структурирование, сборка и укупорка микрожидкостных систем из полимеров осуществляются для широкого спектра проектов.
Соедините две жидкости без контроля жидкости без пузырьков
При разработке камеры пассивного разбавления целью было обеспечить соединение двух жидкостей в микрофлюидальных системах, одновременно обходясь без сложных контуров клапана или других регуляторов жидкости без захвата воздуха. Задача, которая на первый взгляд кажется простой, но представляет собой проблему в миниатюрной лаборатории, поскольку физические эффекты и силы, которые являются незначительными в макромире, становятся доминирующими в микрофлюидных каналах и функциональных единицах. Хотя силы инерции перевешивают вязкие силы, поверхностное натяжение и капиллярные эффекты в больших каналах, они играют решающую роль в микрофлюидике. Сильно смачивающие жидкости, такие как сыворотка крови, создают капиллярные силы в микроканалах,которые даже позволяют транспортировать жидкость без помощи микронасосов.
Воздушные подушки негативно влияют на дальнейший процесс
Этот эффект часто используется, но может стать недостатком при необходимости разбавления жидкости. Для этой цели два количества жидкости должны быть приведены в контакт друг с другом с высокой точностью, без образования воздушных карманов при внезапном соединении поверхностей. Воздушные подушки могут прилипать к неблагоприятным точкам при дальнейшем контроле процесса и, например, деактивировать датчик и предотвращать смешивание жидкостей - это, однако, важно для анализа на чипе.
Геометрия камеры влияет на поверхностное натяжение
Блок пассивного разбавления содержит линию для жидкости, которая расширяется в поперечном направлении в точке, указывающей направление потока. Две жидкости могут быть собраны в полученной камере через один и тот же вход. Чтобы не создавать воздушную подушку, первая жидкость должна успокоиться в камере, а воздух в выемке камеры должен быть направлен через нее (обход воздуха), пока вторая жидкость не достигнет камеры. Как только вторая жидкость касается жидкости, уже расположенной в камере, две жидкости объединяются, воздушный перепускной канал закрывается, и общий объем без пузырьков может покинуть камеру без остатка. Точная координация геометрии камеры с поверхностным натяжением жидкостей имеет решающее значение.
Большим преимуществом является простое управление процессом: ни жидкости не должны активно позиционироваться, ни точная хронологическая последовательность не должны соблюдаться. Конструкция камер совместима с возможностями литья под давлением, так что нет никаких производственных ограничений при использовании технологии.