Výzkum mechanismu zástrčky PCB a účinné metody řízení

Tlakové mikrokomory

Tlaková mikrokomora je účinným prostředkem pro dopravu kapaliny v zařízeních typu lab-on-PCB. Funguje tak, že uchovává pneumatickou energii a uvolňuje ji otvorem v mikrozávěru. Mikroventil se aktivuje elektricky pomocí zlatého drátu o průměru asi 25 m.

Zařízení Lab-on-PCB jsou v současné době vyvíjena pro širokou škálu biomedicínských aplikací, ale zatím nejsou komerčně dostupná. Výzkum v této oblasti se však rychle rozvíjí a existuje zde značný potenciál pro získání zařízení, která by bylo možné uvést na trh. Byly vyvinuty různé metody řízení průtoku, včetně elektroléčby na dielektrikách, elektroosmotického řízení průtoku a řízení průtoku na základě fázových změn.

Použití externích zdrojů pro pohyb kapalin uvnitř systémů lab-on-PCB se ve výzkumu používá již dlouho, ale pro přenosný systém to není příliš praktické řešení. Externí injekční pumpy také snižují přenosnost zařízení. Poskytují však zajímavou příležitost k integraci senzorů a aktuátorů do mikrofluidního zařízení.

Elektroosmotická čerpadla jsou také běžně integrována do desek plošných spojů pro manipulaci s kapalinami. Nabízejí levný kontinuální průtok kapaliny bez pulzů, ale vyžadují úzké mikrokanálky a externí zásobníky kapaliny. Nevhodná aktivace může vést k elektrolýze a zablokování mikrokanálků. Měděné elektrody navíc nejsou ideální, protože mohou způsobit kontaminaci kapaliny a zablokování mikrokanálů. Měděné elektrody navíc vyžadují další výrobní kroky a zvyšují náklady.

Laboratoř na PCB

Laboratoř na desce plošných spojů (LoP) je typ zařízení, které integruje elektronický obvod na desku plošných spojů. Tento typ zařízení se používá k provádění různých experimentů v elektronických obvodech. Používá se také v aplikacích, které vyžadují integraci různých materiálů. Tato zařízení jsou kompatibilní s technikami průtokového řízení a lze je také vyrábět fotolitografickými nebo suchými rezistovými metodami. Kromě toho tato zařízení obsahují také elektronické součásti namontované na povrchu, které jsou určeny k měření dat. Jedním z takových příkladů je zařízení, které integruje vestavěnou modrou LED diodu a integrovaný teplotní senzor.

Další možností pohybu kapalin v laboratořích Lab-on-PCB je použití tlakových mikrokomor. Tlakové komory mohou uchovávat pneumatickou energii a mohou být uvolněny otevřením mikrozávěru. Mikroventily se aktivují elektricky. Jednou z výhod tohoto typu mechanismu je, že je přenosný a lze jej použít vícekrát. Navíc vydrží vysoké tlaky.

Jedním z hlavních problémů při implementaci mikroventilu do desek plošných spojů je obtížnost jeho integrace do desky plošných spojů. Obtížná je také integrace aktuátorů s pohyblivými částmi do desky plošných spojů. Výzkumníci však vyvinuli mikropumpy, které jsou na bázi DPS, a využili piezoelektrické aktuátory.

Proces použití laboratoří na PCB pro kontrolu kapalin je velmi složitý a může být poměrně obtížný. Tato metoda má řadu nevýhod a hlavní obtíží je složitý výrobní proces. Kromě toho ke složitosti zařízení přispívá i způsob montáže LoP.