Extending the Versatility of Chemical Microchips by Improved Integration of Functional Elements

Abstract

Ideen bag Lab-on-a-chip systemer er at integrere alle nødvendige funktioner for udførelsen af en komplet biokemisk analyse i et enkelt apparat. Efter næsten to årtiers forskning er antallet af tilgængelige teknologier der kombinerer de forskellige kerne funktioner, såsom mikrofluid håndtering, processering og detektion, stadig meget begrænset. Det er alment kendt at mikroteknologi har vist sin berettigelse inden for biologi og kemi, men da forskningen hovedsageligt fokuserer på enkelte funktioner eller fænomener, løses problemer med inkompatible materiale- og fabrikationsprocesser ikke, hvilket forhindrer en højere grad af integration. Derudover er der et stort behov for engangsanalyser, hvilket nødvendiggør udvikling af billige produktionsteknikker, såsom massefremstilling i plastik. Derfor er det nødvendigt at udvikle nye massefremtillingsmetoder, som alternativ til den traditionelle MEMS fabrikationsteknologi. Denne rapport beskriver bestræbelserne på at udvikle komponenter der opfylder kravene til en komplet TAS platform. Nye elementer blev udviklet og nye fremstillingsmetoder blev undersøgt. En ny form for variabel passiv ventil med meget gode diode egenskaber blev udviklet og disse blev brugt i en effektiv mikropumpe. Derudover blev et nyt aktivt ventil princip opfundet, som baseres på en simplificering af den mikrofluide væskehåndtering på chip niveau. Udvikling af alternative massefabrikationsmetoder til integrerede planare bølgeleder som er transparente i hele det visuelle spektrum er beskrevet. Disse blev kombineret med andre optiske komponenter for at muliggøre detektion på chippen. Alle komponenter blev designet med massefremstilling og hurtig prototypefremstilling for øje, for at kunne holde komponentprisen og udviklingsomkostningerne nede. Diverse teknikker, såsom mikrofræsning og støbning blev ligeledes undersøgt og forskellige bondemetoder blev sammenlignet for at opnå en effektiv chip produktion. Derudover blev der udviklet en metode til effektivt at forbinde chippen til omverdenen ved hjælp af små rør brugt som væske tilslutninger. De opnåede resultater kan ses som en værktøjskasse der gør os i stand til at kombinere de forskellige delkomponenter for at realisere et funktionsdygtigt lab-on-a-chip system