Optimisation du mélange microfluidique de fluides visqueux
Une compréhension approfondie de la technologie microfluidique sous-jacente permet aux entreprises de fabrication sous contrat avancées de se démarquer au service de l'industrie. Les entreprises peuvent acheter des outils de fabrication numérique pour fabriquer des conceptions spécifiées par le client, mais c'est un partenaire qui comprend de manière complète et expérimentale les rigueurs sous-jacentes à la technologie microfluidique qui peut innover dans les processus pour améliorer la conception des appareils des clients et aider à mettre sur le marché des produits optimisés.
Chez Potomac, l'innovation repose sur notre engagement à aller au-delà de la simple fabrication de puces microfluidiques pour développer des processus qui amènent les produits aux niveaux de performance les plus élevés. L'une de nos innovations récentes fait exactement cela en optimisant le mélange de fluides visqueux dans les dispositifs microfluidiques.
Mélangeurs microfluidiques personnalisés innovants
Grâce à nos travaux visant à répondre aux spécifications exigeantes des appareils des clients, Potomac a reconnu que le mélange de liquides visqueux est difficile pour les processus de flux laminaire dans les dispositifs microfluidiques. La capacité à mélanger des liquides est particulièrement importante car de nombreuses applications nécessitent des échantillons de sang, qui peuvent être assez visqueux. Bien que les mélangeurs soient disponibles dans le commerce, le manque de capacités de personnalisation limite la capacité d'un nouveau produit à être optimisé pour des applications spécifiques, ce qui réduit le succès commercial.
Grâce au financement du programme SBIR de la National Science Foundation, l'équipe R&D de Potomac a entrepris de développer une nouvelle technologie de mélange microfluidique qui pourrait être adaptée aux nouveaux produits biotechnologiques, environnementaux et de santé pendant la phase de prototypage. Le concept consiste à combiner la focalisation hydrodynamique du flux [HDFF] avec des microstructures pour perturber le fluide lorsqu'il s'écoule dans les canaux d'une puce.
HDFF est un moyen de manipuler le profil de mélange de plusieurs liquides, permettant un contrôle précis de la concentration. Les fluides plus visqueux présentent des défis dans le processus de mélange, réduisant la précision des résultats des tests. Cependant, les géométries complexes dans les canaux des dispositifs microfluidiques peuvent perturber le flux pour améliorer l'uniformité de la concentration de l'échantillon.
L'innovation du Potomac
En utilisant un motif en chevrons de structures de 50 microns, Potomac a réussi à démontrer le mélange de fluides visqueux dans des canaux microfluidiques d'environ 100 microns de hauteur. Les structures créent une advection chaotique, un phénomène de mélange diffusif, qui se traduit par un mélange plus rapide et plus complet des constituants du fluide.
Abhay Andar, scientifique en recherche et développement chez Potomac, explique que le projet a démontré le nombre d'ensembles de structures à chevrons qui sont optimaux pour des applications spécifiques. En utilisant des processus de fabrication numérique qui peuvent être modifiés dans un logiciel de conception assistée par ordinateur [CAO], il est rapide et facile d'ajuster la fabrication des structures pour répondre aux besoins changeants des applications.
Prochaines étapes
Les techniques innovantes de fabrication de dispositifs microfluidiques de Potomac permettent une personnalisation dans la phase de prototypage rapide du développement de nouveaux produits. Ensuite, l'automatisation et d'autres méthodologies permettront de faire évoluer les nouveaux mélangeurs sur puce vers des volumes de production élevés avec un coût réduit et une livraison rapide.
Les applications de diagnostic au point de service de plus en plus disponibles qui utilisent des fluides hautement visqueux comme le sang nécessitent des innovations telles que le mélangeur microfluidique sur puce Potomac afin de conquérir les marchés grand public et de sauver des vies.
