PCBプラグのメカニズムと効果的な制御方法に関する研究

加圧マイクロチャンバー

加圧マイクロチャンバーは、ラボ・オン・PCB装置で液体を輸送する効果的な手段です。空気圧エネルギーを蓄え、マイクロバルブの開口部から放出することで機能する。マイクロバルブは、直径約25mの金線を用いて電気的に作動させる。

Lab-on-PCBデバイスは現在、幅広い生物医学的応用のために開発されているが、まだ市販されていない。しかし、この分野の研究は急速に進展しており、市販可能なデバイスが得られる可能性は大きい。誘電体上のエレクトロウェッティング、電気浸透流駆動、相変化に基づく流駆動など、さまざまな流駆動法が開発されている。

ラボ・オン・PCBシステム内で液体を移動させるために外部ソースを使用することは、長い間研究において使用されてきたが、ポータブルシステムにとっては特に実用的なソリューションではない。外部シリンジポンプも装置の可搬性を低下させる。しかし、外部シリンジポンプは、センサーとアクチュエーターをマイクロ流体デバイスに統合する興味深い機会を提供する。

電気浸透圧ポンプもまた、流体操作のためにPCBに統合されるのが一般的である。このポンプは低コストでパルスフリーの連続的な流体フローを提供するが、狭いマイクロチャンネルと外部液体リザーバーが必要である。不適切な作動は、電気分解やマイクロチャンネルの閉塞を引き起こす可能性があります。さらに、銅電極は流体の汚染やマイクロチャンネルの閉塞を引き起こす可能性があるため、理想的ではありません。さらに、銅電極は追加の製造工程を必要とし、コストアップにつながる。

ラボ・オン・PCB

LoP（Laboratory-on-PCB）とは、プリント基板上に電子回路を集積した装置の一種である。このタイプのデバイスは、電子回路のさまざまな実験を行うために使用される。また、異なる材料を統合する必要がある用途にも使用される。これらのデバイスは、フロードライブ技術に対応しており、フォトレジスト法やドライレジスト法でも製造可能である。さらに、これらの装置には、データを測定するために設計された表面実装電子部品も組み込まれている。そのような例として、内蔵青色LEDと内蔵温度センサーを統合したデバイスがある。

Lab-on-PCBで液体を移動させるもう一つのオプションは、加圧マイクロチャンバーを使用することである。加圧チャンバーは空気圧エネルギーを蓄えることができ、マイクロバルブを開くことで解放することができる。マイクロバルブは電気的に作動する。このタイプのメカニズムの利点のひとつは、持ち運びが可能で何度も使用できることだ。さらに、高い圧力にも耐えることができる。

マイクロバルブをPCBに実装する際の主な課題の1つは、PCBへの組み込みの難しさです。また、可動部を持つアクチュエータをPCBに組み込むことも難しい。しかし、研究者たちはPCBベースのマイクロポンプを開発し、圧電アクチュエータを利用しました。

ラボオンPCBを使って液体を制御するプロセスは非常に複雑であり、かなり困難である。この方法には多くの欠点があり、主な難点は複雑な製造工程である。さらに、LoPの組み立て方法もデバイスの複雑さに拍車をかけている。