Основные принципы и дизайн

Система микроточечной жидкости обеспечивает точное распределение жидкости на основе технологии управления поверхностным натяжением ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌. Его основной принцип регулирует скорость точечного клея, диаметр кончика иглы, расстояние до точечного клея и вязкость клея и другие параметры, контролирует образование и форму капель. Например, контактный метод точечного клея с использованием динамического баланса поверхностного натяжения и вязкости может образовывать однородные клеевые пятна с точностью микрон, и эксперименты показывают, что его успешность может достигать 92,7%. Общая пассивная технология образования капель (например, Т - образная структура, метод текучей конвергенции) в конструкции микроуправления потоком может быть реализована путем оптимизации геометрических параметров канала для подготовки высокопоточных монодисперсных капель.

II. Состав системы и ключевые технологии

1) Аппаратная архитектура

• Модуль точечного клея ‌: содержит прецизионную иглу для переноса жидкости, систему управления давлением и блок управления температурой для обеспечения стабильности вязкости клея и соответствия точечного клея.

• Модуль наблюдения ‌: Интегрированная система микровизуализации, захватывающая процесс формирования капель в режиме реального времени и качество клеевого пятна, поддерживает динамическую настройку параметров.

• Микроуправляемый чип ‌: использование многослойной структуры PDMS или технологии 3D - печати, интегрированной системы генерации, смешивания и промывки капель для удовлетворения потребностей многоступенчатой реакции.

2) Интеллектуальные технологии управления

• Алгоритмы машинного обучения применяются для автоматизации проектирования капель, прогнозирования оптимальных эксплуатационных параметров с помощью модели обучения историческим данным и значительного сокращения цикла разработки.

• Система обратной связи с замкнутым контуром в сочетании с датчиками давления и анализом изображений обеспечивает адаптивное регулирование размера и распределения капель.

III. Основные проблемы и решения

• Стабильность капель: снижение риска слияния и разрыва капель путем оптимизации соотношения концентрации поверхностно - активных веществ и скорости двухфазного потока.

• Контроль за остаточными остатками: использование плавной конструкции внутренней стенки и импульсной промывки для уменьшения воздействия остаточного клея в микроканалах на последующие операции.

• Интеграция сложных процессов ‌: разработка блока « микромоечная машина» для достижения динамической замены жидкостей в каплях, поддержки многоступенчатого процесса биологического обнаружения.

4 Типичный сценарий применения

• 1 Биомедицинская ‌

• В одноклеточном транскрипционном групповом анализе микрокапли используются в качестве независимых реактивных контейнеров для обеспечения высокопроизводительного секвенирования генов и скрининга лекарств.

• Микроскопический полигистологический анализ образцов крови (10 мкл), который повышает чувствительность к обнаружению путем упаковки капель и поддерживает точный мониторинг здоровья.

2) Точное изготовление

• Область упаковки микроэлектронов, нано - покрытие для межклеевых коллоидов чипов для обеспечения электрических свойств и тепловой стабильности устройства.

• Подготовка монодисперсных наночастиц для контроля размеров и формы материала с помощью шаблонов капель.

V. Будущие направления развития

• Сложные операции с каплями ‌: Разработка многоступенчатой технологии встраивания капель для достижения контроля пространственно - временной изоляции химических реакций и биологических культур.

• Технология обнаружения слияния ‌: Интеграция флуоресцентных маркеров, спектра Рамана и других средств обнаружения на месте для улучшения возможностей мониторинга реакций в каплях в режиме реального времени.

• Зеленое производство ‌: Содействие разлагаемым микропотоковым микросхемным материалам для снижения загрязнения окружающей среды в медицинских и промышленных приложениях.