ラボを作成するためのマイクロ流体バルブを使用した空気圧回路として実装された有限状態マシン

2023年6月5日レポート

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ボブ・イルカ著、Phys.org

カリフォルニア大学アーバイン校の生化学技術者、Siavash Ahrar、Manasi Raje、Irene Lee、Elliot Hui のグループは、マイクロ流体バルブを使用した空気圧回路として実装された有限状態マシン (FSM) を開発し、実験室を構築しました。 -チップ。 彼らの研究は、Science Advances 誌に掲載されています。

過去数年にわたって、生化学技術者や機械技術者は、現在手作業で行われている化学プロセスの多くを自動化するという目標に向かって取り組んできました。たとえば、訓練を受けた研究室技術者は、ピペットを使用して液体に溶解した化学物質の濃度を測定します。 このようなタスクを自動化すれば、コストが下がるだけでなく、作業がスピードアップし、医療検査の結果が数時間ではなく数分で得られる可能性があります。 この目的を達成するために、エンジニアはラボオンチップと呼ばれるものの構築に取り組んできました。 この新たな取り組みにおいて、研究チームはこの問題に空気圧を応用しました。

多くの化学プロセスには液体の移動が含まれます。 研究者らは、潜在的なラボオンチップで使用する回路を構築する際に、電気の代わりに水圧を使用しようとしました。 彼らは、パンとしてガラス板、内装としてシリコンシートを使った小さなサンドイッチを作りました。 しかし、サンドイッチを作る前に、液体が通過できるようにガラス板をエッチングし、ガラス板の溝を接続するためにシリコンシートに穴を開けました。

FSM で使用されるよく知られたゼロと 1 を表すために、チームは圧力を使用しました。通常の大気圧はゼロを表し、真空によって引き起こされた圧力は 1 を表します。 コーディングプログラムは、コンピュータの初期に使用されたパンチカードを彷彿とさせるシリコンシートに穴を開けることによって達成されました。

次にチームは、段階希釈を実行して溶液中の化学物質の濃度を測定するようにプログラムされた、シンプルな 4 ビットのラボオンチップを作成して、アイデアをテストしました。 研究チームは、彼らのようなマイクロ流体デバイスが、血液をSARS-CoV-2のようなウイルスだけでなくその濃度を検査するなどの目的にもいつの日か使用できる可能性があることを示した。

詳しくは： Siavash Ahrar 他、マイクロ流体工学の組み込み制御のための空気圧コンピューター、Science Advances (2023)。 DOI: 10.1126/sciadv.adg0201

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