测试时间。有一个“高科技”技术,有一个非常不寻常的不对称。在一个应用领域,这船巨大的卷向消费者和企业。这是它唯一的大容量发挥日期。与此同时,大量使用这种技术的开发项目都是一个绝对与大容量空间。

它是什么?(不公平看标题的线索。)

它的“微流体。“自学习流体力学的一个子集,,因为这些系统通常是电子方面,你会经常看到它作为一种MEMS技术,虽然如果你参加一个会议如微流体2012显示,发生在最近,你也许会原谅被惊讶与微机电系统。

还记得化学实验室吗?就像:烧杯、烧瓶和吸量管滴定和化学计量学这些乱七八糟的东西,我们中的许多人竞选一个数字实验室。你可以测量的结果反应100倍和100稍微不同的结果,需要统计出来,同时,在另一边的跟踪,你可以衡量一个与非门的输出100次,它总是一样的。

但是,很显然,跑不过我,没有逃避。我设法把几十年的缓刑,但现在回来,我不得不对付"的概念。这不仅带来了更多的化学实验室的恐怖;跟随它是生物学,ultra-messy生命的东西。,即使微流体的畅销应用在喷墨印刷(所有的墨盒,加起来,远远成本打印机本身),研究和开发领域绝大多数倾向医学应用。

为什么会这样的讨论归结为反应试剂。如果你做宏观生物化学,那么你需要宏观量的所有输入到流程中。那些可能涉及物质“捐赠”,一个人血液,也许。我们都知道这是多么有趣采购。所以需要的越少,越少我们不喜欢它;微流体减少数量级所需要的材料数量。(不仅仅是喜欢或不喜欢的问题;我们可能不可以访问大量的一些物质,如细菌样本。)

是典型的会议致力于这样一个新兴的技术,有讨论轻轻推动解决方案以及提出挑战。和在整个事情整理我的思绪,似乎整个问题可分为五个方面:

• 建立一个液体的地方去
• 使液体移动
• 控制流的详细级别
• 使某种有用的反应
• 获得可见性反应的结果

第一个主题开始技术更适合老派,油腻腻的黑手方法如铣、热压花,注射成型,铸造。该死的,我感觉阳刚,只是阅读。这些方法和其他变体已经得到了改进,允许创建更好的特性,但到目前为止,只有你可以和他们一起去。最常见的地方你会发现越来越(对我们)照相平版印刷的方法。

硅和玻璃可以作为基质,但它们更贵,有很多与有机物所做的工作,降低成本,是这样的电子产品。的材料听起来更奇特,比如PMMA(我们看到被用于定向自组装)和环氧光刻胶表-物质可能被用作祭祀的材料在一个集成电路,但这里是用作结构材料。

事实上,在小的展览区域显示,面具公司可能是不成比例;他们认为这是一种多元化业务的时候大集成电路晶圆代工厂也日益关注内部工序。

ICs相比,微流控器件的特征尺寸大、相对简单;混合渠道,直接液体,也许,也许分裂(一会儿),也许蜿蜒着,但没有什么现代soc已成为竞争对手的多层次的噩梦。这也是比MEMS简单加工;在大多数情况下,没有任何微小的移动部件构建和发布。

这有几个原因。成本是一个很大的一个:许多应用程序设想长期涉及广泛使用的消耗品或一次性的设备。(尽管一个奇迹在医院里“低成本”是什么意思,知道一个简单的阿司匹林成本。)生物相容性是另一个问题:结构和材料越多越复杂,越难创造的东西可以安全食用或植入或集成到一个活的有机体。

另一个重要的材料考虑是流体通道的关系。机械的渠道应该是免费的缺陷和障碍,这样的任何液体不要让她的老公知道或慢下来。试剂的分子亲和力也很重要——你想要“湿”的流体通道吗?英吉利海峡无意中成为反应的一部分?

一旦你有液体的地方去,你必须让他们移动。和动机力量的鼻祖液体可以在这里发挥突出。就像电子和其他机械现象改变行为当维度可笑的小,所以做流体行为。和毛细管力”是最明显的证据。水树的顶端,它有助于血液流经我们-咄毛细血管。和一些微流控设备,所有你需要做的就是提供一个试剂在输入和大自然的休息,吸液体通过毛细管作用。

然而,有一个问题:你做的任何事都基于毛细管作用是单向的和不可逆转的。你真的没有控制。惠普提出一长串可能的替代微型泵技术,其中有许多挑战与成本或系统集成。这些包括互惠、旋转、气动、膜electro-osmotic,位移,声、电润湿,和压电式泵。

惠普进一步描述自己的的工作,使用泡沫。加热器创建一个泡沫液体,泡沫崩溃后。如果空间是不对称的(泡沫是比另一个靠近一面墙),那么由此产生的惯性力将更多的在一个方向上。不断创建和销毁泡沫逐渐所需的液体的方向移动。

一旦你得到了流体移动,你需要控制它的流动。这可能意味着把两种不同的液体,或者它可能意味着流动的细胞,例如,和排序他们根据一些财产。有各种各样的方法根据排序机制。森林的柱子可以通过细胞大小进行排序。光学设备可以识别一个细胞一本或另一个,和一个电场可以被用来直接细胞到相应的垃圾箱。

下一个问题是反应发生。在最简单的情况下,这包括推动液体过去“官能团的特性。“虽然在微流体设备的材料简单的结构,关键领域可能是化学改性,使它们在其他方面有用。这是相当于”,不要只是坐在那里看漂亮;做点什么!“所以分子可能被添加到识别或吸引特定物质流中——也许一个特定的蛋白质。在这种情况下,反应发生在流体和一些固定结构的一部分。

另一种方法是混合试剂,有一个有趣的想法被开发来提高反应和他们的利率。而不是使用的试剂,试剂是封装在液体滴在一个“反对”。滴亲水物质(水混相)可能是悬浮在疏水液体像油(反之亦然)。这是看似简单的背后的想法:反应速率与试剂密度成正比。更高的密度意味着更快的结果。你可以增加密度通过添加更多的试剂到现有的体积或减少体积。和一个液滴体积很小。

举个例子,你可以把两个水滴,每个包含一个不同的试剂,然后让他们融合,混合反应的试剂,使微小的液滴相结合。水滴也可以与某种程度的成功,他们可以直接就像血细胞。他们还提供一定程度的隔离,更难外部材料(“野生”物种)反应或污染,在细胞生长的情况下,竞争所需的细胞。

最后,检测到的结果可以差别很大,根据手边的问题。一种常见的方法是添加一个荧光“标签”细胞提供一个光信号。细胞和水滴可以排序,如前所述。还有其他的排序机制,利用粘附,甚至低级磁场。

所有这一切都成什么感觉就像一个全新的世界数码居民喜欢我。设备看起来不同,应用程序是不同的,和底层技术有不同的根源,但它以同样的方式融合,MEMS对类似的制造技术,也许,对集成电子尽可能缩小加热器或泵的实现以及检测结果。我们会密切关注这是我们整体的一部分MEMS的报道。

*好,事情变得更统计甚至缩小数字逻辑的事情荒谬的小,但是没关系,现在…

更多信息在会议参加者:

微流体2012

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