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| 特定的技术的例子:集成血细胞计数器 | |||
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加强和鼓励现有的小型化IVDs范式,一种新的微流体接口标准,半ms9 - 0611已经发表。 1 本标准描述了界面设计和材料选择,提供了一组空间需求所需的组件组合在一起,指定几何图形,并支持工具和服务提供商开发有效的处理和组装系统。 的目的是支持经济增长和改善生产基地将建立小型电子射流系统在缩短设计周期,降低成本。半ms9 - 0611适用于一个相对狭窄的细分市场的高密度永久微流控设备之间的连接。 即使在如此狭窄的范围,标准可以使用显著改善和修改,和公司更好的生产和质量的措施。半MS9规范的部分有两种类型的需求,第一个更灵活和更少的规范,需要制造商选择接口的第二个维度从一个简短的可能值的列表。标准品
一个集成MEMS-microfluidics生物传感器设备(规模:~大约20:1至)。 蓝绿色矩形感应区域可以看到通过两层丙烯酸微流体结构和一些粘合剂。 硅基生物传感器芯片是绿色印刷电路板电连接。 four-tube接口是连接到右侧。制造商希望遵守甲方的标准必须发布关于他们的产品尺寸和材料信息。 同时,他们必须设计他们的产品一般与接口规范兼容。 这是一个最小集的详细规格要求,制造商必须包括产品数据表来描述产品的接口与外部世界。 规格包括端口尺寸(内径或ID),端口间距,端口位置、数量的连续港口或数组,任何物理对齐功能,和材料组成的湿流路径。
制造商希望遵守乙方必须选择特定端口的设置间距和尺寸。 一个典型的接口可以有八个平行射流管center-to-center间距为0.500毫米和0.250毫米的ID。一个四个端口的例子是图1所示。
中间的红色矩形的上表面之间的密封平面两个永久连接设备。 四个圆形港口所示红色的表面,每个携带不同的流体进口或出口。 的大型绿色矩形电路板electrofluidic设备。 浅灰色的区域周围的红色中心keep-out卷,其顶面共面与红色的密封面。 这两个定位孔的两端都有电路板允许光——或者基于pin对齐使用自动化组装设备。
微流体所需标准组件的制造商。 是由技术需求的需要,重建、可靠性、组装、测试,每一个都可以显著影响成本、开发时间,再现性,兼容性,和质量。 对于一些关键的应用程序,指定的材料和表面处理是很重要的,不要与流体相互作用。 我们也可以看看油管的连接不同大小的挑战当双向流动是必需的和未扫过的卷是不可取的,或者截留的空气
的丙烯酸微流体装置集成MEMS的微流体生物传感器设备(规模:~大约20:1至)。 在的中心是一个四个端口廖四聚乙烯管测量直径850微米保税。
一个问题。 解决方案还知道可能不是在微流体行业的应用。 小漏或气泡会导致医疗器械开发时血液凝结。 这样的影响可能是灾难性的,公差设计和制造的配件和接口最小化此类缺陷是很重要的。 识别关键的制造参数及其控制范围最初是必需的。 重要的是执行仪器校准在制造业以及保持良好的过程控制的关键参数。 最后,油管的连接和连接类型或接口应该被设计来满足应用程序的需要。
一般来说,标准需要提供可行的接口尺寸和附件的定义方法,多数制造商可以提供独特的技术以最少的工程工作。 这些接口需要有足够的定义,制造商可以,事实上,使用它们,但足够的灵活性,允许各种应用程序适应总体方案。 界面设计应该是可伸缩的一系列射流通道尺寸和并行通道。 另一个步骤是为制造和组装服务提供商提供足够的信息,他们可以开发自动化装配工具和流程。 此外,设计应该使用材料和过程不破坏车载生化分子和利用塑料成型和焊接的属性。
表面测量大约8 x 13毫米。这个标准使油井的密度,增加了系统的总数量增加从六到3456年。 然而,总面积的盘子没有改变,和微型板块标准并不提供任何电子设备集成到井。 结合其他功能如阀门、泵、传感器进行没有普遍接受行业格式。
一些研究人员试图提供一个集成的格式可以接受行业,作为推力开发实验室芯片技术的一部分。 1998年出版的早期例子使用了印刷电路板(PCB)建设标准,以及标准间距包电,作为微流控设备集成的标准化的基础。 3 这个概念提供了所需的所有元素集成应用流体学的电子产品。 然而,它是基于一个旧金属化孔PCB设计格式,需要更新。 PCB技术已迅速萎缩在小型化设计规则,因为它是范例。 通孔技术让位于表面装配,要求,和倒装芯片封装方法,需要对多氯联苯的空间量继续减少。 自电子包装行业正在迅速改善其磁录密度、射流接口标准也必须增加他们的磁录密度达到商业相关的接口尺寸。 最近芯片级实验室标准评论文章提供了一个最新的从流体的角度考虑这方面。 4
这增加磁录密度并不是一个问题,如果社会能够接受的标准可伸缩设计,规则的必要性。 即微流控互连概念应用at-length尺度从10000微米到1.0纳米,如下。 表我总结了微流控标准在所有规模的技术准备制度。
表即第一列将小型化范式划分为三大类:内消旋,微型和纳米。 另一列显示趋势,成本等参数和集成。 最后一列表明,使用相对较少的标准是在纳米尺度上与中尺度相比。接口的挑战与流体广泛的术语描述电子”指南为接口设计和材料微流体系统”(MS6 2008)。 5 而导游没有一个规范的量化精度,它包含术语和接口描述,形成进一步工作的基础。 本指南涵盖了范围广泛的可能的材料和应用程序,包括超高纯、高压力、真空系统、陶瓷和钢夹具。 潜在的试管应用总数的一小部分应用程序空间。
集成的电子和流体层和设备访问这两种。 半MEMS标准MS7 20076较为详细地描述了这些层,系统地给他们的名字射流路由卡,电路路由卡,分别和MEMS electrofluidic集成电路。 它还提供了详细的设计包括一个用于64 -通道射流MEMS Electro-Fluidic集成电路(EFIC)和交配射流路由卡设备。 标准命名法被证明是有益的,但尚未验证。 几个问题需要解决,包括
将高性能biodetection系统集成到更小和更便宜的形式因素需要射流界面设计和标准化的技术进步。 ,5一个代表性的例子,这样的系统是一个流动细胞计数器,或者血细胞计数器。 如图2所示的框图说明执行的主要功能。 功能块是通过流体线和电线连接。 每个射流、电线和数据接口可以受益于增加标准化。
目前,cytometers包含硬件生成和测量流量和压力;传感器计数细胞;执行器偏转计算细胞;样品进口和出口处理传入的液体和排序传出的材料。 虽然这些系统的活跃的计算量约1毫米 3 ,系统总量是10 6 。 使用的空间不是有效的一个原因是许多射流之间的连接器需要多种类型的硬件。 另一个原因是,每个射流连接器可能只携带一个管或流路径。 另一个是系统中的电子元件没有很好的整合,但相反,
许多研究小组正积极致力于整合cytometers。 两个最近演示了cytometers电子探测器内部的微流体流动通道。 一个例子使用CMOS光子探测器; 7 另一方面,磁阻的探测器。 8
显然,高级技术工作是发生在实验室芯片技术。 这种技术适应行业需要额外的计划和资源,包括标准。 上述现有标准提供了一个良好的基础,然而,他们有点广泛推进试管小型化和实验室芯片行业的特定需求。
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