Forschung zum Mechanismus des PCB-Steckers und zur effektiven Kontrollmethode

Unter Druck stehende Mikrokammern

Eine unter Druck stehende Mikrokammer ist ein wirksames Mittel zum Transport von Flüssigkeiten in Lab-on-PCB-Geräten. Sie funktioniert, indem sie pneumatische Energie speichert und sie durch eine Öffnung in einem Mikroventil freisetzt. Das Mikroventil wird elektrisch mit einem Golddraht von etwa 25 m Durchmesser aktiviert.

Lab-on-PCB-Geräte werden derzeit für ein breites Spektrum biomedizinischer Anwendungen entwickelt, sind aber noch nicht auf dem Markt erhältlich. Die Forschung auf diesem Gebiet nimmt jedoch rasch zu, und es besteht ein erhebliches Potenzial für die Entwicklung marktfähiger Geräte. Es wurden verschiedene Methoden zur Strömungssteuerung entwickelt, darunter Elektrobenetzung auf Dielektrika, elektroosmotische Strömungssteuerung und auf Phasenwechsel basierende Strömungssteuerung.

Die Verwendung externer Quellen für die Bewegung von Flüssigkeiten in Lab-on-PCB-Systemen wird in der Forschung seit langem eingesetzt, ist aber für ein tragbares System keine besonders praktische Lösung. Externe Spritzenpumpen schränken zudem die Tragbarkeit des Geräts ein. Sie bieten jedoch eine interessante Möglichkeit, Sensoren und Aktoren in ein mikrofluidisches Gerät zu integrieren.

Auch elektroosmotische Pumpen werden häufig auf Leiterplatten zur Flüssigkeitsmanipulation eingesetzt. Sie bieten einen kostengünstigen, impulsfreien kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, erfordern jedoch enge Mikrokanäle und externe Flüssigkeitsbehälter. Eine unsachgemäße Aktivierung kann zu Elektrolyse und Verstopfung der Mikrokanäle führen. Außerdem sind Kupferelektroden nicht ideal, da sie eine Verunreinigung der Flüssigkeit und eine Blockierung der Mikrokanäle verursachen können. Außerdem erfordern Kupferelektroden zusätzliche Herstellungsschritte und erhöhen die Kosten.

Labor auf PCBs

Laboratory-on-PCBs (LoP) ist eine Art von Gerät, das eine elektronische Schaltung auf einer Leiterplatte integriert. Diese Art von Gerät wird verwendet, um verschiedene Experimente mit elektronischen Schaltungen durchzuführen. Er wird auch bei Anwendungen eingesetzt, die die Integration verschiedener Materialien erfordern. Diese Bauelemente sind mit Flow-Driving-Techniken kompatibel und können auch durch fotolithografische oder Trockenresist-Verfahren hergestellt werden. Darüber hinaus enthalten diese Bauelemente auch oberflächenmontierte elektronische Komponenten, die für die Messung von Daten bestimmt sind. Ein Beispiel dafür ist eine Vorrichtung, die eine eingebettete blaue LED und einen integrierten Temperatursensor enthält.

Eine weitere Möglichkeit, Flüssigkeiten in Lab-on-PCBs zu bewegen, ist die Verwendung von Mikrokammern, die unter Druck stehen. Die unter Druck stehenden Kammern können pneumatische Energie speichern und durch Öffnen eines Mikroventils freigegeben werden. Die Mikroventile werden elektrisch betätigt. Ein Vorteil dieser Art von Mechanismus ist, dass er tragbar ist und mehrfach verwendet werden kann. Außerdem kann er hohen Drücken standhalten.

Eine der größten Herausforderungen bei der Implementierung von Mikroventilen in Leiterplatten ist die Schwierigkeit, sie in die Leiterplatte zu integrieren. Es ist auch schwierig, Aktoren mit beweglichen Teilen in eine Leiterplatte zu integrieren. Forscher haben jedoch Mikropumpen entwickelt, die auf Leiterplatten basieren und piezoelektrische Aktoren verwenden.

Die Verwendung von Lab-on-PCBs zur Kontrolle von Flüssigkeiten ist sehr komplex und kann recht schwierig sein. Diese Methode hat zahlreiche Nachteile, wobei das Hauptproblem der komplexe Herstellungsprozess ist. Darüber hinaus trägt auch die Art der Montage von LoPs zur Komplexität des Geräts bei.