PCB 뉴스 - LoC 및 LoPCB 기술의 covid-19 진단에서의 응용

오늘 나는 Lopcb기술의 전염병발생상황에서의 일부 응용에 대해 이야기해보겠다. 신형바이러스가 폭발한후 반드시 재빨리 류행병학과 림상조사를 진행해야 한다. 그러나 covid-19의 출현은 사람들로 하여금 이 바이러스의 전파방식, 엄중정도, 림상증상과 위험요소를 절박하게 료해하게 했다.효과적인 검사는 인체가 바이러스에 감염되였는가를 확인할수 있을뿐만아니라 질병이 폭발하는 지리적위치, 정도와 전파도 지시할수 있다.

많은 covid-19를 검사하고 진단하는 방법이 개발단계에 처해있는데 그중 일부 방법은 특이적으로 이 새로운 바이러스를 검사할수 있다.유전자가 비슷한 다른 바이러스주는 검출할 수 있다.최근 개발된 검사 키트는 MERS-CoV, SARS-CoV, 2019 코로나바이러스 병을 한 번의 검사에서 검사, 식별 및 구분할 수 있는 휴대용 칩 랩(LoC) 플랫폼 기반 기술을 사용했다.바이러스의 경우, 이 키트는 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 과 DNA 미세 배열 선별 검사라는 두 가지 분자 생물학 응용 프로그램을 통합합니다.기존의 PCR 코로나 바이러스 검사 키트는 검사 결과를 얻기 위해 하루가 걸리지만, 최신 LoC 검사 키트는 2시간이면 결과를 얻을 수 있는데, LoC 기술은 강력한 신형 진단 기기와 실시간 검사 장비를 개발한 결과일 수 있다.본질.

LoC는 단일 집적 회로에 하나 이상의 랩 기능을 통합하는 장치입니다.LoC 장비는 마이크로 전기 시스템 (MEMS) 장비로서"미시 전체 분석 시스템"(미시 전체 분석 시스템, 약칭 µTAS) 의 역할을 합니다.일반적으로 그것은 미량의 액체를 제어하기 위해 마이크로 유체 제어의 원리를 사용합니다.사실 마이크로 유체는 자연 상태를 시뮬레이션하기 위해 소규모 화학 실험을 수행하는 기술입니다.생물의학 마이크로컴퓨터 시스템 (BioMEMS) 은 이미 MEMS 부품의 한 갈래로 발전하여 생물의학 연구와 의료 마이크로부품에 사용되며 기계소자와 마이크로제조기술에 전념하고있다.구체적인 응용에는 질병검측, 화학검측 및 약물배달이 포함된다.바이오 MEMS 기술의 시장 발전은 매우 빠르다.많은 BioMEMS 장비가 출시되었습니다.가장 흔한 것은 혈당 센서다.마이크로 유체 기반 LoC 기술도 대규모 상업화의 큰 잠재력을 가지고 있다.

LoC는 새로운 기술이 아닙니다.실제로 1990년대 말 초소형 제조 기술의 발전에 따라 이 업계는 샘플 제조, 유체 조작, 생화학 분석을 통합하는 완전 자동화 LoC를 개발했다.반도체 제조 기술에서 유래한 방법은 실험 및 분석 프로토콜을 상호 연결 메모리와 경로를 포함하는 칩 구조로 변환 할 수 있습니다 (그림 2).전동 힘이나 압력을 사용하여 선택된 경로를 통과하는 유체의 흐름을 제어하는 것은 분배, 혼합, 배양, 반응, 시료 분할 및 검사를 포함하여 작업을 완료할 수 있는 밸브와 펌프를 만드는 것과 같습니다. 시장에서 최초의 상업용 LoC 제품은 1999년에 출시되었습니다.DNA 및 RNA 생체 분자, 단백질 및 세포 분석을 분석하는 데 사용되며 전 세계적으로 7000 대 이상 판매되었습니다.이 LoC 바이오 분석기는 샘플 시약과 칩을 사용하여 핵산, 단백질 및 세포를 동일한 플랫폼에서 처리하고 RNA 분석 및 시퀀싱에 대한 업계 표준을 설정합니다.화학 분석과 생화학 분석이 결합된 LoC 기술은 지난 10 년 동안 빠르게 발전했습니다.이 기술은 주로 의료에 사용되지만 다양한 분석 기능 및 모니터링 기능에 적용되는 기본 기술은 논리적으로"연결 세계"의 개념에 부합합니다.

유리, 강성 폴리머 및 탄성체를 포함한 다양한 재료로 미세 유체 장치를 만드는 데 사용될 수 있습니다.기존 기술에는 디지털 밀링, 사출 및 포토레지스트가 포함됩니다.사용할 수 있는 원자재는 실리콘이다. 제조 기술은 반도체 제조에서 비롯되고 특정 재료의 성능에 대한 요구로 생산 원가를 낮추고 샘플 제조를 가속화했기 때문에 현재 각종 대체 공정이 개발되었다.이 업계는 점점 더 복잡한 칩을 전시하고 있지만 성숙한 상업 제조 기술이 부족하기 때문에 소수의 칩만 출시할 수 있다.3D 프린팅 기술은 최근 유체 설비를 제조하는 대체 방법이 되었고, 소프트 마이크로 식각 기술을 대체하여 빠른 샘플 제조의 가장 좋은 방법이 될 수 있다.그러나 기존의 기술은 통일되지 않아 최종적으로 어떤 공예와 재료를 사용하여 대량의 진단을 진행할지는 여전히 불확실하다.

LoC의 기본 구성 요소

LoC의 구성 요소는 (그림 3): 1입니다.전기 수영: 분리기둥 2.미세 유체: 채널, 밸브, 펌프 및 혼합기 3.생화학 탐지기와 센서 4.마이크로 흐름 제어 칩

1.전기 수영

전기장의 작용하에 류사한 분자의 혼합은 부동한 매체 (예를 들면 종이, 유리, 겔, 액체) 의 액체전극 (양극 또는 음극) 에 물류되여 대분자 (즉 DNA조각, 혈액 또는 기타 단백질) 를 분리한다.이 방법은 이미 생물 분자를 분리하고 순화하는 데 사용되었다.전하와 그 크기에 따라, 각 분자는 서로 다른 속도로 매체를 흐르고, 최종적으로 독특한 속도로 양극이나 음극으로 흐른다.

그림 4: 마이크로 유체에서 전기 수영을 사용하는 LoC 분석 시퀀스

2.마이크로 유체 유체 기술의 맞춤형 응용은 전통적인 정밀 가공 기술과 결합, 예를 들면 습법 식각, 건식 식각, 심반응 이온 식각, 사출, 양극 결합과 용접 등, 각종 LoC, 화학 탐지기, 모세관, 혼합기, 필터를 분리하는 유체 동력학 통로와 유체 센서를 제조한다.펌프와 밸브 (그림 4).

마이크로채널에서의 흐름은 층류로서 마이크로채널, 진열 또는 생화학반응중의 세포를 선택적으로 처리할수 있다.마이크로 전자, 미시 역학 및 마이크로 광학 기술을 동일한 기판에 통합하여 장비 자동 제어를 실현하고 인위적인 오류와 운영 비용을 줄입니다.

생화학 탐지기 및 센서 탐지기, 센서 및 전극은 화학 또는 생물 분자에 민감하도록 특수 필름 또는 확산을 가진 ChemFET 및 BioFET C-MOS 장치일 수 있습니다.센서와 전극은 각종 화학분자나 생물분자에 민감한 전기소자이며 금, 은, 백금 또는 팔라듐 등과 상응한 금속염으로 도금한다

4.마이크로 흐름 제어 칩마이크로 흐름 제어 칩은 재료 (유리, 실리콘 또는 PDMS 등 중합체) 에 식각 또는 모조하는 마이크로 채널 세트로 필요한 기능 (혼합, 펌프, 분류, 생물 화학 환경 제어 등) 을 실현한다.마이크로채널 (미시세계와 거시세계의 인터페이스) 으로 형성된 네트워크 (미시세계와 거시세계의 인터페이스) 는 칩에 구멍이 뚫린 입력 (입구) 과 출력 (수출) 을 통해 외부와 연결된다.

LoC 재료

지난 몇 년 동안이 산업은 다양한 LoC 소재를 개발했습니다.최초의 재료는 1990년대 말 실리콘이었다.마이크로일렉트로닉스는 에어백 센서의 가속도계를 만드는 데 사용되는 다양한 실리콘(MEMS) 정밀가공법을 개발했다.그 후 재료는 실리콘 조각에서 유리와 그 후의 폴리머로 발전했다.최근에는 PCB와 각종 종이 재료의 사용이 더욱 유행하고 있다.

LoC를 제조할 때 실리콘과 유리를 사용하는 것은 장점이 많지만 비용도 가장 높다.폴리머 특히 PCBs는 시장에서 다양한 재료를 찾을 수 있으며 전자 제품과 다양한 인쇄 기술을 통합할 수 있기 때문에 새로운 선택이되었습니다.