Los ensayos de microfluidos en el punto de atención son un tema candente hoy en día y hay mucho revuelo en torno a cómo fabricar cartuchos económicos, rápidos y confiables.
Un área que recibe menos atención es cómo diseñar los mecanismos de actuación y cuantificación dentro del instrumento o lector.
El desafío aquí es mover la mayor parte de la complejidad al lector y al mismo tiempo lograr un factor de forma pequeño, rentable y confiable adecuado para el uso en el punto de atención. En el momento en que haya trabajado en la gestión de riesgos y mitigado todos los modos de falla y casos extremos que son comunes en sistemas automatizados complejos como este, la cantidad de interfaces discretas entre el instrumento y el cartucho se ha incrementado: eléctrica, mecánica, neumática, fluídica. , ópticas, térmicas y acústicas por nombrar algunas.
En este blog, me gustaría explorar formas de aprovechar los componentes montados en PCB para respaldar el objetivo de una interacción compacta y confiable con cartuchos de microfluidos. Mi arquitectura favorita es la integración estrecha en un solo ensamblaje, una PCB con la neumática y otros mecanismos de interfaz, junto con un microcontrolador para administrarlo todo. Una ventaja de este enfoque es que el ensamblaje puede controlarse fácilmente mediante una PC durante el desarrollo y la transición posterior a una CPU integrada una vez que el resto del instrumento se haya diseñado para el producto final.
he mencionado en anteriores Blogs que no soy un gran fan de ensamblajes de cableado complicados en dispositivos médicos. Los lectores de cartuchos de microfluidos son una oportunidad particularmente satisfactoria para realizar la mayoría de las conexiones eléctricas utilizando PCB en lugar de cables discretos. Incluso los componentes que incluyen una conexión por cable pueden beneficiarse de un cable corto que se conecta a un conector montado en PCB convenientemente ubicado. Esto es especialmente agradable cuando el componente viene con un conector preterminado.
Dicho todo esto, es hora de empezar a hablar de los componentes. Hay dos categorías principales: actuación y detección. La primera categoría imparte energía a la tarjeta y la segunda mide la energía de las tarjetas. Voy a quemar principalmente una gran lista para inspirar tus jugos creativos. Te dejo que imagines lo que podrías hacer con todas estas posibilidades.
En la categoría de actuación hay algunas opciones obvias como motores y válvulas de solenoide. Las variedades montables o montadas en PCB están disponibles y pueden producir un conjunto general bastante compacto y fácil de fabricar. Algunos actuadores menos obvios incluyen vibradores, transductores de ultrasonido y electroimanes. Los LED se pueden utilizar para respaldar la obtención de imágenes, la cuantificación, la detección de fluidos, la fotoactivación y el curado. Los calentadores para el control térmico se pueden lograr mediante el uso de trazas de cobre dentro de la propia placa de circuito impreso o con resistencias de montaje en superficie. Si la refrigeración también es un requisito, se pueden utilizar módulos Peltier.
En la categoría de detección tenemos termistores, microinterruptores, interruptores ópticos, sensores de proximidad, potenciómetros, sensores de color, sensores de presión y codificadores de cuadratura. Otras posibilidades incluyen electrodos, sensores de gas, sensores de humedad, fotodiodos, sensores Hall, acelerómetros, fotomultiplicadores de silicio y fotodiodos de avalancha.
Un tipo de sensor especial que tiene múltiples usos son los sensores de cámara, tanto ensamblajes de PCB como circuitos integrados montados en PCB. Las cámaras se pueden utilizar para la cuantificación, el seguimiento del progreso de fluidos, la detección de posición, el escaneo de códigos de barras y el control de calidad. Los circuitos integrados de cámara ahora son tan económicos que agregar algunos de ellos no está fuera de discusión.
He usado muchos de estos componentes en instrumentos de microfluidos y probablemente usaré muchos más pronto. Seguro que cuando te lo propongas, se te ocurrirán muchos más.
La próxima vez que sueñe con un instrumento de diagnóstico microfluídico para el punto de atención, ¡lo desafío a poner tanta funcionalidad de interfaz de cartucho en una sola PCB como pueda!
Kenneth MacCallum, Peng, es un físico ingeniero principal en StarFish Medical. El trabaja en Innovación en dispositivos médicos para una variedad de áreas que incluyen sistemas de cartuchos de microfluidos y aplicaciones de ultrasonido. Kenneth disfruta escuchar a los lectores sobre sus consejos de diseño, desafíos y experiencias.
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- Fuente: https://starfishmedical.com/blog/pcb-mounted-microfluidic-cartridge/
