Mikrofluidiska point-of-care-analyser är ett hett ämne nuförtiden och det finns massor av buzz kring hur man gör billiga, snabba och pålitliga patroner. 

Ett område som får mindre fokus är hur man utformar aktiverings- och kvantifieringsmekanismerna i instrumentet eller läsaren. 

Utmaningen här är att flytta så mycket av komplexiteten till läsaren samtidigt som man uppnår en liten, kostnadseffektiv och pålitlig formfaktor som lämpar sig för användning på vårdcentralen. När du har arbetat igenom riskhantering och mildrat alla fellägen och kantfall som är vanliga i komplexa automatiserade system som detta, har antalet diskreta gränssnitt mellan instrumentet och kassetten vuxit omfattande: elektriska, mekaniska, pneumatiska, fluidiska , optisk, termisk och akustisk för att nämna några.

I den här bloggen skulle jag vilja undersöka sätt att utnyttja PCB-monterade komponenter för att stödja målet om kompakt, pålitlig interaktion med mikrofluidiska patroner. Min favoritarkitektur är att tätt integreras i en enda enhet, ett PCB med pneumatik och andra gränssnittsmekanismer, tillsammans med en mikrokontroller för att hantera allt. En fördel med detta tillvägagångssätt är att sammansättningen lätt kan styras av en PC under utveckling och senare övergång till en inbyggd CPU när resten av instrumentet har designats för slutprodukten.

Jag har nämnt tidigare bloggar som jag inte är ett stort fan av  komplicerade ledningsenheter i medicintekniska produkter. Mikrofluidpatronläsare är en särskilt tillfredsställande möjlighet att realisera de flesta elektriska anslutningarna med hjälp av PCB snarare än diskreta ledningar. Även komponenter som inkluderar en trådbunden anslutning kan dra nytta av en kort ledning som ansluts till en bekvämt placerad PCB-monterad kontakt. Detta är särskilt trevligt när komponenten kommer med en förterminerad kontakt.

Med allt detta sagt är det dags att börja prata om komponenterna. Det finns två huvudkategorier: aktivering och avkänning. Den första kategorin ger energi till kortet och den senare mäter energi från korten. Jag kommer mest att bränna igenom en stor lista för att inspirera dina kreativa juicer. Jag överlåter åt dig att föreställa dig vad du kan göra med alla dessa möjligheter.

I aktiveringskategorin finns det några självklara val som motorer och magnetventiler. PCB-monterade eller monterbara varianter är tillgängliga och kan ge en ganska kompakt och lätttillverkad helhet. Några mindre uppenbara ställdon inkluderar vibratorer, ultraljudsgivare och elektromagneter. Lysdioder kan användas för att stödja avbildning, kvantifiering, vätskeavkänning, fotoaktivering och härdning. Värmare för termisk styrning kan uppnås genom att använda kopparspår i själva PCB:n eller med ytmonterade motstånd. Om kylning också är ett krav kan Peltier-moduler användas.

I avkänningskategorin har vi termistorer, mikrobrytare, optiska brytare, närhetssensorer, potentiometrar, färgsensorer, trycksensorer och kvadraturgivare. Andra möjligheter inkluderar elektroder, gassensorer, fuktsensorer, fotodioder, hallsensorer, accelerometrar, kiselfotomultiplikatorer och lavinfotodioder.

En speciell sensortyp som har flera användningsområden är kamerasensorer, både PCB-enheter och PCB-monterade IC:er. Kameror kan användas för kvantifiering, övervakning av vätskeförlopp, positionsavkänning, streckkodsskanning och kvalitetskontroll. Kamera-IC:er är nu så billiga att det inte är uteslutet att lägga till några av dem.

Jag har använt ett gäng av dessa komponenter i mikroflödesinstrument och ett gäng fler av dem kommer jag förmodligen att använda snart. Jag är säker på att när du tänker på det kommer du att tänka på många fler.

Nästa gång du drömmer om ett mikrofluidiskt diagnostiskt instrument för behandlingsställe, utmanar jag dig att lägga så mycket patrongränssnittsfunktionalitet på ett enda PCB som du kan!

Kenneth MacCallum, PEng, är en teknisk ingenjörsfysiker vid StarFish Medical. Han jobbar vidare Innovation inom medicinsk utrustning för en mängd olika områden inklusive mikrofluidpatronsystem och ultraljudstillämpningar. Kenneth tycker om att höra från läsarna om deras designtips, utmaningar och erfarenheter.

[Inbäddat innehåll]

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Fordon / elbilar, Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• BlockOffsets. Modernisera miljökompensation ägande. Tillgång här.
• Källa: https://starfishmedical.com/blog/pcb-mounted-microfluidic-cartridge/