表面张力关闭的 Microfluidic 设备 - 新产品

乔治亚技术研究所的物理学家展示了控制非常流体的小的数量流的一个新的光学技术在固定的表面的。 技术,依靠在表面张力上的变化由光学被生成的热量梯度提示了,可能为动态地可再程序化的 microfluidic 设备的新一代提供这个基础。

描述这个技术的文件是日记帐实际复核信函的 8月 1日问题的封面故事。 国家科学基金会和 Research 支持这个研究 Corporation。

现有的 microfluidic 设备,亦称 “实验室在筹码”,使用微小的通道或管道被铭刻到硅或其他基体材料操作非常流体的小的数量。 这样 “micropipe”设备开始出现在这个市场。

乔治亚技术创新可能允许 microfluidic 设备的一个新类型的生产,无需铭刻通道。 反而,激光或光学系统类似于用于 LCD 放映机的那些将导致变化强度光的复杂模式在平面的基体材料的。 光的吸收将导致在基体的有差别的热化,创建热量梯度的模式。 表面张力,在微米范围缩放比例的一股相对地主力,然后将造成流体的 nanoliter 数量从冷静区流经到更加温暖的区 thermocapillary 活动。

“我们构想这可能移动多个小滴或同时流体包,允许下落同时移动在多个地点”,说迈克尔 Schatz,物理乔治亚技术副教授。 “我们可能避免放置在这个基体上的详细结构。 反而,我们会利用在光电子学的小型化的预付款仿造基体用表面张力强制”。

由于温度差将由计算机控制的轻的模式形成,可能迅速更改小滴的路,允许重新配置不可能对现有的 microfluidic 设备。 并且,因为表面张力作用是严格在微米缩放比例,他们可能导致流速高于基于通道的微阵列,必须解决大摩擦力。 终于,这个基体能容易地被清洗在用途之间,避免污秽。

在他们的文件, Schatz 和同事罗马 Grigoriev 和尼古拉斯 Garnier 报告他们的研究的热量梯度如何影响硅油薄膜在玻璃表面的。 这块玻璃的底层是吸收光的被绘的黑色,并且吸热器提供防止过度加热。

这个技术可能理论上也使用液体表面,不溶的液体小滴在 “基体”流体间将被移动由同样表面张力强制。 在液体在液体系统,基础流体也将移动,允许更高的流速。

在生物应用,流体利益在水基础上,但是 Schatz 说光学原则可能适用于多数液体。 “此技术可能适用于许多可变的系统,因为它在接近每流体有 Â 表面张力温度依赖性的一个固有特性编译”,他注意。

虽然许多技术障碍依然存在, Schatz 和他的合作者相信他们的技术可能是为用于基因或生物化学的测试的一个小型化的实验室在筹码的基本类型在这个域。 容易地重新可配置的系统能运输,合并,混合和被分裂的流可变流在一个平面间。

“如果我们可以建立移动流体在小规模用一个重新可配置的方式的设备,然后原则上我们可以执行在这个域的各种各样的检验在非常高密”, Schatz 解释了。 “此途径在很多不同的情况能被运用”。

最终, microfluidic 设备的小型化可能为流体处理执行什么现代半导体技术为电子执行,允许检验,化学制品学习和其他大规模进程变得更小,更加便宜和快速地。 “收缩使用 microfluidics 的设备可能是一样革命的对我们的日常生活,象微电子学”, Schatz 说。

不同于微电子学,然而,使 microfluidic 设备更小的驱动器和更加密集的表面一个立即根本限额 Â 细胞、脱氧核糖核酸范例或者蛋白质分子的范围。 如果那些将被移动以可变的形式,微阵列功能小于一些微米不可能。

在挑战中向前编译的光学主导的 microfluidic 设备的控制蒸发,开发在物理学校连接获得液体的微小的数量在表面和选择基体和吸热器的正确组合上的提供明显的温度差模式,无需过度加热流体,附注 Grigoriev,一位助理教授。

“我们是在修建的构件测试方法,很象微电子学晶体管”,他说。 “一旦那些部分到位,它将是更加直接的一起带领他们进入一个运转的 microfluidic 设备”。

张贴 2003年th 8月 5日

Date Added: Nov 25, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 01:38

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