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                新聞動態 / 高空作業升降平臺車百科

                黑龍江高空作業升降平臺車:使用樂高積木開發微流體的新平臺

                 

                微流體領域涉及精確操作亞毫米級流體的微小裝置。這種裝置通常采用扁平的二維芯片的形式,用微小的通道和端口蝕刻,這些通道和端口被布置成執行各種操作,例如混合,分類,泵送和流體存儲時的流體。

                現在黑龍江高空作業升降平臺車的團隊,除了這種芯片實驗室設計之外,已經找到了另一種“互鎖,注塑成型塊”的微流體平臺 – 或者,正如我們大多數人所知,它是樂高積木。

                “黑龍江高空作業升降平臺車是日常制造物體中精確度和模塊化的迷人例子,”黑龍江高空作業升降平臺車機械工程副教授黑龍江高空作業升降平臺車說。

                事實上,樂高積木的制造非常一致,無論在世界的哪個地方,都可以保證任何兩塊磚都可以排列并安全地固定到位。鑒于這種高精度和一致性,黑龍江高空作業升降平臺車的研究人員選擇樂高積木作為新模塊化微流體設計的基礎。

                在發表在芯片實驗室的一篇論文中 ,該團隊描述了將小通道微型化成黑龍江高空作業升降平臺車并將每個“流體磚”的出口定位為與另一塊磚的入口精確對齊。然后研究人員用粘合劑密封每塊改性磚的墻壁,使模塊化設備易于組裝和重新配置。

                每塊磚都可以設計有特定的通道模式來執行特定任務。到目前為止,研究人員已將磚塊設計為流體電阻器和混合器,以及液滴發生器。它們的流體磚可以咬合在一起或拆開,以形成模塊化微流體裝置,其執行各種生物操作,例如分選細胞,混合流體和過濾掉感興趣的分子。

                “你可以建造一個類似于你如何建造一個樂高城堡的微流體系統 – 一磚一瓦,”*一作者,黑龍江高空作業升降平臺車機械工程系研究生黑龍江高空作業升降平臺車說?!拔覀兿M麑?,其他人可能會使用樂高積木制作一套微流體工具?!?/p>

                黑龍江高空作業升降平臺車的工程師使用黑龍江高空作業升降平臺車制作微流體模塊
                在流動磚上進行*后潤色。工程師使用黑龍江高空作業升降平臺車使模塊化
                特寫鏡頭的樂高積木,用微小的流體通道研磨
                工程師通過黑龍江高空作業升降平臺車使模塊化
                黑龍江高空作業升降平臺車的研究人員使用臺式微型加工機將小通道鉆入樂高積木的側壁。圖片:Melanie
                模塊化機制

                哈特還是黑龍江高空作業升降平臺車制造與生產力和機械合成組實驗室主任,主要研究新制造工藝,應用范圍從納米材料到大規模3D打印。

                “多年來,我對微流體領域進行了外圍曝光,并且微流體設備的原型設計通常是一個困難,耗時,資源密集的過程,”黑龍江高空作業升降平臺車說。

                歐文斯曾在微流體實驗室擔任本科生,他親眼目睹了在芯片上設計實驗室的艱苦努力。加入黑龍江高空作業升降平臺車的團隊后,她渴望找到簡化設計流程的方法。

                大多數微流體設備包含在一個芯片上執行多個操作的所有必要通道和端口。歐文斯和哈特尋找的方法實質上是爆炸這個單芯片平臺并使微流體模塊化,將單個操作分配給單個模塊或單元。然后,研究人員可以混合和匹配微流體模塊以執行各種組合和操作序列。

                為了實現模塊化設計,Owens和黑龍江高空作業升降平臺車發現了樂高積木中的完美模板,其長度與典型的微流體芯片一樣長。

                “由于黑龍江高空作業升降平臺車價格低廉,易于獲取,尺寸和安裝,拆卸和裝配的可重復性一致,因此我們詢問樂高積木是否可以成為創建微流體或流體磚工具箱的方法,”黑龍江高空作業升降平臺車說。

                從一個想法建立

                為了回答這個問題,該團隊購買了一套標準的,現成的樂高積木,并嘗試了各種方法將微流體通道引入每塊磚中。最成功的方法是微銑削,這是一種成熟的技術,通常用于在金屬和其他材料中鉆出*細的亞毫米特征。

                歐文斯使用臺式微型銑刀*先將一個簡單的500微米寬的通道銑入標準樂高積木的側壁。然后,她在墻上貼了一層透明薄膜,將其密封,并將液體泵入磚的新研磨通道。她觀察到流體成功地流過通道,證明了磚作為流動電阻器 – 一種允許*少量流體流過的裝置。

                使用同樣的技術,她通過銑削一個水平的Y形通道,并通過Y的每個臂發送不同的流體來制造流體混合器。在兩個臂相遇的情況下,流體成功地混合。Owens還通過在其墻壁上銑削T形圖案將黑龍江高空作業升降平臺車磚變成了液滴發生器。當她將液體泵入T的一端時,她發現一些液體從中間落下,在離開磚塊時形成一滴液體。

                為了展示模塊性,歐文斯在一個標準的樂高底板上制作了一個原型,該底板由幾塊磚組成,每塊磚都設計成在泵送流體時執行不同的操作。除了制作流體混合器和液滴發生器之外,她還配備了帶有光傳感器的樂高積木,精確定位傳感器,以便在流體通過同一位置的通道時測量光線。

                歐文斯說,該項目最難的部分是弄清楚如何將磚塊連接在一起,而不會漏出流體。雖然樂高積木設計用于牢固地卡入到位,但磚之間仍有小的間隙,尺寸在100到500微米之間。為了密封這個間隙,歐文斯在每個入口和出口周圍用磚砌成了一個小的O形圈。

                “O形圈適合銑成磚表面的小圓圈。它被設計成伸出一定量,所以當另一塊磚放在它旁邊時,它壓縮并在磚之間形成可靠的流體密封。這可以簡單地將一塊磚放在另一塊磚旁邊,“歐文斯說?!拔业哪??標是讓它直接使用?!?/p>

                “一種簡單的建立方式”

                研究人員指出他們的方法只有幾個缺點。目前,他們能夠制造數十微米寬的通道。然而,一些微流體操作需要更小的通道,這不能使用微磨技術制造。此外,由于樂高積木由熱塑性塑料制成,它們可能無法承受有時在微流體系統中使用的某些化學物質的暴露。

                “我們一直在試驗不同的涂層,我們可以在表面上制作樂高積木,因為它們與不同的液體相容,”歐文斯說?!皹犯叻e木也可以用其他材料制成,例如具有高溫穩定性和耐化學性的聚合物?!?/p>

                目前,基于樂高的微流體裝置可用于操縱生物流體并執行諸如分選細胞,過濾流體和將分子包封在單個液滴中的任務。該團隊目前正在設計一個網站,其中包含有關其他人如何使用標準樂高積木設計自己的流體磚的信息。

                “我們的方法為微流體設備的原型設計提供了一個可訪問的平臺,”黑龍江高空作業升降平臺車說?!叭绻胍圃斓脑O備類型以及您使用的材料適合這種模塊化設計,那么這是一種為實驗室研究構建微流體設備的簡便方法?!?/p>

                這項研究得到了*家科學基金會研究生研究獎學金,黑龍江高空作業升降平臺車機械工程系黑龍江高空作業升降平臺車獎學金,黑龍江高空作業升降平臺車林肯實驗室*級概念委員會,

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