書き換え可能なLab-on-a-Chipデバイス用の音波輸送液滴

エンジニアは、音波を使用して油中にトンネルを作成し、液滴をタッチフリーで操作および輸送する、用途の広いマイクロ流体ラボオンチップを実証しました。この技術は、現場での診断や実験室での研究を可能にするために完全に再利用可能な、小規模でプログラム可能な書き換え可能な生物医学チップの基礎を形成する可能性があります。このシステムは、液滴のデジタルロジック制御に不可欠な機能である最小限の外部制御で、液滴の書き換え可能なルーティング、並べ替え、およびゲーティングを実現します。

自動化された流体処理は、臨床診断や大規模な化合物スクリーニングなど、多くの科学分野の開発を推進してきました。現代の生物医学研究や製薬業界では広く普及していますが、これらのシステムはかさばり、高価であり、少量の液体をうまく処理できません。

ラボオンチップシステムはこのスペースをある程度埋めることができましたが、ほとんどの場合、表面吸収という1つの大きな欠点があります。これらのデバイスは固体表面に依存しているため、輸送されるサンプルは必然的にそれら自体の痕跡を残し、汚染につながる可能性があります。新しいラボオンチッププラットフォームは、不活性で非混和性のオイルの薄層を使用して、液滴が痕跡を残さないようにします。オイルのすぐ下では、圧電トランスデューサのグリッドが電気を通すと振動します。サブウーファーの表面と同じように、これらの振動はその上のオイルの薄層に音波を発生させます。

これらの音波は、チップの上下で跳ね返るときや、互いにぶつかるときに複雑なパターンを形成します。トランスデューサーの設計を綿密に計画し、波を引き起こす振動の周波数と強度を制御することにより、研究者は渦を作成し、それらを組み合わせると、デバイスの表面に沿って任意の方向に液滴を押したり引いたりできるトンネルを形成できます。。

新しいシステムは、2つの異なるストリーミングパターンに基づいて、x軸またはy軸に沿って液滴を輸送できるデュアルモードトランスデューサーを使用します。デュアルモードトランスデューサを使用することにより、研究者は2つの軸に沿って液滴を移動させると同時に、電子機器の複雑さを4分の1に減らすことができました。また、トランスデューサーの動作電圧を以前のシステムの3〜7分の1に下げることができ、8つの液滴を同時に制御できるようになりました。また、セットアップにマイクロコントローラーを導入することで、研究者は液滴の動きの多くをプログラムおよび自動化することができました。

コンピュータチップ上に見られる論理システムと同様の方法で液滴を制御する能力は、多種多様な臨床および研究手順に不可欠です。次のステップは、小型化された高周波電源と制御ボードを組み合わせて、大規模な統合と動的な計画を行うことです。

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