Pneumatische Fluidsteuerung für Mikrofluidik Kartuschen

Mikrofluidische Chips und Kartuschen ermöglichen eine kontaminationsfreie Probenanalyse im Miniaturformat mit reduzierten Reagenzienmengen. Dies ermöglicht leichter zugängliche molekulare Tests für die medizinische Diagnose und das Screening und verkürzt die Zeit bis zum Erhalt der Ergebnisse.

Das pneumatische Kartuschensteuerungssystem, das wir hier vorstellen, ist für die Steuerung von Flüssigkeiten in hochentwickelten mikrofluidischen Kartuschen für die In-vitro-Diagnostik (IVD), das Arzneimittel-Screening, die Umweltanalyse und viele andere Anwendungen mit außergewöhnlich kleinen Abmessungen konzipiert.

Dieses kompakte Fluidiksystem von memetis hat die Größe einer Visitenkarte (55 mm x 85 mm) und ermöglicht den Betrieb von acht Einweg-Ventilen oder -Pumpen auf dem Chip mit Über- und Unterdruck. Je nachdem, wie die mikrofluidische Kartusche gestaltet ist, können mehrere Funktionen auf der Kartusche gesteuert werden.

So können beispielsweise bis zu acht parallele mikrofluidische Kanäle mit der Probe, Reagenzien und Puffern versorgt werden. Alternativ können die On-Chip-Ventile und -Pumpen angetrieben werden, um Reagenzien zu mischen, bevor sie zur Probe transportiert werden. Oder das pneumatische System kann den Flüssigkeitsfluss steuern, um die Oberflächen innerhalb des Chips vor der Probenanalyse zu funktionalisieren.

Die Möglichkeiten mit dieser besonders platzsparenden, leichten und energieeffizienten pneumatischen Steuerung sind vielfältig.

Der hohe Miniaturisierungsgrad des Moduls wird durch die Verwendung der kleinsten auf dem Markt erhältlichen fluidischen Steuerkomponenten erreicht. Der Luftdruck wird durch eine Lee-Scheibenpumpe erzeugt und der Über- und Unterdruck wird mit memetis Formgedächtnislegierungs-Ventilen (FGL) geschaltet. Diese Kombination bietet einen Arbeitsbereich von -0,5 bis 0,8 bar Druck, und die On-Board-Elektronik (5 V) ermöglicht eine vollautomatische Fluidsteuerung mit dem Pneumatikmodul. In diesem fluidischen Systemmodell werden insgesamt 16 memetis 2/2-Wege-Mikroventile verwendet, um die Versorgung von Über- und Unterdruck an acht Anschlüssen zu gewährleisten, die mit der Einwegkartusche verbunden sind. Das Steuersystem kann jedoch für 4 bis 16 Anschlüsse angepasst werden, indem die Anzahl der integrierten Ventile angepasst wird, und die Größe der Ventilanordnung kann bei Bedarf weiter reduziert werden.

Spezifikationen:

Größe einer Visitenkarte (55 mm x 85 mm)
Geräuschlos
Extrem stromsparend
Leichtgewichtig
bis zu 0.8 bar und -0.5 bar
anpassbar für 4 - 16 Anschlüsse

Die Eigenschaften dieses pneumatischen Kartuschensteuerungssystems machen es besonders geeignet für Point-of-Care (PoC) und tragbare Point-of-Need-Testgeräte. Die zusätzliche Eigenschaft des geräuschlosen Betriebs, die für die FGL-Technologie typisch ist, macht die patientennahe Nutzung des Geräts sehr komfortabel.

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