マイクロ流体ポイントオブケアアッセイは最近注目の話題であり、安価で迅速かつ信頼性の高いカートリッジを作成する方法について多くの話題が飛び交っています。
あまり注目されていない領域の XNUMX つは、機器またはリーダー内の作動および定量化メカニズムをどのように設計するかです。
ここでの課題は、複雑さをできるだけリーダーに移しながら、同時にポイントオブケアでの使用に適した小型でコスト効率が高く信頼性の高いフォームファクターを実現することです。 リスク管理に取り組み、このような複雑な自動化システムによくあるすべての故障モードとエッジ ケースを軽減するまでに、機器とカートリッジ間の個別インターフェイスの数は、電気、機械、空気圧、流体など広範囲に増加しています。いくつか例を挙げると、光学、熱、音響などです。
このブログでは、PCB 実装コンポーネントを活用して、マイクロ流体カートリッジとのコンパクトで信頼性の高い相互作用という目標をサポートする方法を探っていきたいと思います。 私のお気に入りのアーキテクチャは、空気圧やその他のインターフェース機構を備えた PCB と、それらすべてを管理するマイクロコントローラーを単一のアセンブリに緊密に統合することです。 このアプローチの利点は、開発中にアセンブリを PC で容易に制御でき、その後、機器の残りの部分が最終製品用に設計された後に組み込み CPU に移行できることです。
以前にも触れましたが ブログ 私は大ファンではないのですが 複雑な配線アセンブリ 医療機器において。 マイクロ流体カートリッジ リーダーは、個別のワイヤではなく PCB を使用してほとんどの電気接続を実現できる特に満足のいく機会です。 有線接続を含むコンポーネントであっても、便利な位置にある PCB に取り付けられたコネクタに接続する短いリードの恩恵を受けることができます。 これは、コンポーネントに事前終端コネクタが付属している場合に特に快適です。
ここまで述べたところで、コンポーネントについて話し始めます。 アクチュエーションとセンシングという XNUMX つの主要なカテゴリがあります。 最初のカテゴリはカードにエネルギーを与え、後者はカードからのエネルギーを測定します。 皆さんの創造力を刺激するために、膨大なリストを詳しく見ていきたいと思います。 これらすべての可能性に対して何ができるかは、皆さんのご想像にお任せします。
作動のカテゴリには、モーターやソレノイドバルブなどの明らかな選択肢があります。 PCB 実装型または実装可能な種類が利用可能で、非常にコンパクトで製造が容易なアセンブリ全体を実現できます。 あまり目立たないアクチュエーターには、バイブレーター、超音波トランスデューサー、電磁石などがあります。 LED は、イメージング、定量化、流体感知、光活性化、硬化をサポートするために使用できます。 熱制御用のヒーターは、PCB 自体内の銅配線を使用するか、表面実装抵抗を使用して実現できます。 冷却も必要な場合は、ペルチェ モジュールを使用できます。
センシング カテゴリには、サーミスター、マイクロスイッチ、光インタラプタ、近接センサー、ポテンショメータ、カラー センサー、圧力センサー、直角位相エンコーダーがあります。 その他の可能性としては、電極、ガスセンサー、湿度センサー、フォトダイオード、ホールセンサー、加速度計、シリコン光電子増倍管、アバランシェフォトダイオードなどがあります。
複数の用途がある特別なセンサー タイプは、PCB アセンブリと PCB に実装された IC の両方のカメラ センサーです。 カメラは、定量化、流体の進行状況の監視、位置検出、バーコードのスキャン、および品質管理に使用できます。 現在、カメラ IC は非常に安価なので、いくつか追加することは問題外ではありません。
私はこれらのコンポーネントをマイクロ流体機器で多数使用してきましたが、近いうちにさらに多くのコンポーネントを使用することになるでしょう。 きっと、真剣に考えてみると、もっとたくさんのことが思い浮かぶと思います。
次回、マイクロ流体ポイントオブケア診断機器を夢想しているときは、できるだけ多くのカートリッジ インターフェイス機能を XNUMX つの PCB に実装するよう挑戦してください。
ケネス・マッカラム、ペン、 StarFishMedicalの主任エンジニアリング物理学者です。 彼は取り組んでいます 医療機器の革新 マイクロ流体カートリッジ システムや超音波アプリケーションなどのさまざまな分野に適しています。 Kenneth は、読者からデザインのヒント、課題、経験について聞くことを楽しみにしています。
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- 情報源： https://starfishmedical.com/blog/pcb-mounted-microfluidic-cartridge/
