Transportasi Titik Acak Dorakan Gelombang Suara untuk Perangkat Lab-on-a-Chip yang Dapat Ditulis Ulang
Insinyur telah menunjukkan mikrofluida lab-on-a-chip serbaguna yang menggunakan gelombang suara untuk membuat terowongan dalam minyak untuk memanipulasi dan mengangkut titik tanpa sentuhan. Teknologi ini dapat menjadi dasar dari chip biomedis kecil, dapat diprogram, dan dapat ditulis ulang yang sepenuhnya dapat digunakan ulang untuk memungkinkan diagnostik di lokasi atau penelitian laboratorium. Sistem ini mencapai routing, pengurutan, dan pintu gerbang titik yang dapat ditulis ulang dengan kontrol eksternal minimal, yang merupakan fungsi penting untuk kontrol logika digital titik.
Pengendalian otomatis fluida telah mendorong perkembangan banyak bidang ilmiah, seperti diagnostik klinis dan penyaringan senyawa skala besar. Sementara luas dalam penelitian biomedis modern dan industri farmasi, sistem ini besar, mahal, dan tidak menangani volume cairan kecil dengan baik.
Sistem lab-on-a-chip telah dapat mengisi ruang ini hingga beberapa extent tetapi sebagian besar dihalangi oleh satu kekurangan utama: absorpsi permukaan. Karena perangkat ini bergantung pada permukaan padat, sampel yang diangkut secara tak terhindarkan akan meninggalkan jejak mereka di belakang yang dapat menyebabkan kontaminasi. Platform lab-on-a-chip baru menggunakan lapisan minyak iners dan tidak bercampur untuk menghentikan titik dari meninggalkan jejak apa pun dari mereka. Tepat di bawah minyak, jaringan transducer piezoelectrik getir saat listrik dilewatkan melalui mereka. Sama seperti permukaan subwoofer, getiran ini menciptakan gelombang suara di lapisan minyak tipis di atas mereka.
Gelombang suara ini membentuk pola kompleks saat memantul dari atas dan bawah chip serta saat bertabrakan satu sama lain. Dengan merencanakan desain transducer dengan hati-hati dan mengontrol frekuensi dan kekuatan getiran yang menyebabkan gelombang, peneliti dapat membuat vortex yang, saat digabungkan, membentuk terowongan yang dapat mendorong dan menarik titik dalam arah mana pun di permukaan perangkat.
Sistem baru menggunakan transducer dual-mode yang dapat mengangkut titik di sumbu x atau y, berdasarkan dua pola streaming yang berbeda. Dengan menggunakan transducer dual-mode, peneliti dapat memindahkan titik di dua sumbu sambil sekaligus mengurangi kompleksitas elektronika empat kali lipat. Mereka juga dapat mengurangi tegangan operasional transducer tiga hingga tujuh kali lebih rendah dari sistem sebelumnya, yang memungkinkan untuk mengontrol sekaligus delapan titik. Dan dengan memperkenalkan mikrokontroler ke dalam setup, peneliti dapat memprogram dan mengotomatisasi sebagian besar pergerakan titik.
Kemampuan untuk mengontrol titik dengan cara yang mirip dengan sistem logika yang ditemukan pada chip komputer adalah penting untuk berbagai macam prosedur klinis dan penelitian. Langkah selanjutnya adalah menggabungkan suplidan daya radio-frequency miniaturisasi dan papan kontrol untuk integrasi skala besar dan perencanaan dinamis.
