Forskning i PCB-plug-mekanisme og effektiv kontrolmetode

Mikrokamre under tryk

Et mikrokammer under tryk er et effektivt middel til at transportere væske i lab-on-PCB-enheder. Det fungerer ved at lagre pneumatisk energi og frigive den gennem en åbning i en mikroventil. Mikroventilen aktiveres elektrisk ved hjælp af en guldtråd på ca. 25 m i diameter.

Lab-on-PCB-apparater er i øjeblikket under udvikling til en lang række biomedicinske anvendelser, men de er endnu ikke kommercielt tilgængelige. Forskningen på dette område er dog i hastig vækst, og der er et stort potentiale for at udvikle enheder, der kan markedsføres. Der er blevet udviklet forskellige flow-driving-metoder, herunder elektrowetting på dielektrikum, elektroosmotisk flow-driving og faseændringsbaseret flow-driving.

Brugen af eksterne kilder til at flytte væsker i lab-on-PCB-systemer har længe været brugt i forskning, men det er ikke en særlig praktisk løsning til et bærbart system. Eksterne sprøjtepumper reducerer også enhedens bærbarhed. Men de giver en interessant mulighed for at integrere sensorer og aktuatorer i en mikrofluidisk enhed.

Elektroosmotiske pumper er også almindeligt integreret på PCB'er til væskemanipulation. De giver et billigt, pulsfrit kontinuerligt flow af væske, men kræver smalle mikrokanaler og eksterne væskereservoirer. Uhensigtsmæssig aktivering kan resultere i elektrolyse og blokering af mikrokanaler. Desuden er kobberelektroder ikke ideelle, fordi de kan forårsage væskeforurening og blokering af mikrokanaler. Desuden kræver kobberelektroder ekstra fremstillingstrin og øger omkostningerne.

Laboratorie-om-PCB'er

Laboratory-on-PCBs (LoP) er en type enhed, der integrerer et elektronisk kredsløb på et printkort. Denne type enhed bruges til at udføre forskellige eksperimenter i elektroniske kredsløb. Den bruges også i applikationer, der kræver integration af forskellige materialer. Disse enheder er kompatible med flow-driving-teknikker og kan også fremstilles med fotolitografiske metoder eller dry resist-metoder. Desuden indeholder disse enheder også overflademonterede elektroniske komponenter, der er designet til at måle data. Et eksempel er en enhed med en indlejret blå LED og en integreret temperatursensor.

En anden mulighed for at flytte væsker i Lab-on-PCB'er er at bruge mikrokamre under tryk. De tryksatte kamre kan lagre pneumatisk energi og kan frigives ved at åbne en mikroventil. Mikroventilerne aktiveres elektrisk. En fordel ved denne type mekanisme er, at den er bærbar og kan bruges flere gange. Desuden kan den modstå høje tryk.

En af de største udfordringer ved at implementere mikroventiler i printkort er vanskeligheden ved at integrere dem i printkortet. Det er også svært at integrere aktuatorer med bevægelige dele i et printkort. Forskere har dog udviklet mikropumper, der er PCB-baserede, og gjort brug af piezoelektriske aktuatorer.

Processen med at bruge lab-on-PCB'er til at kontrollere væsker er meget kompleks og kan være ret vanskelig. Der er mange ulemper ved denne metode, og den største vanskelighed er den komplekse fremstillingsproces. Desuden gør metoden til samling af LoP'er også enheden mere kompleks.