PDMS-based opto uidic systems
Al llarg de la tesis, diversos elements òptics i fluidics s’han aconseguit integrar en sistemes optofluidics completament funcionals. La integració d’aquests s’ha realitzat fent servir la tècnica de soft-lithography i el PDMS com material constituent per garantir el baix cost i la felxibilitat dels...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2014 |
| País: | España |
| Recursos: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/284136 |
| Acesso em linha: | http://hdl.handle.net/10803/284136 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Optofluidic PDMS Lab-on-a-chip Ciències Experimentals 535 |
| Resumo: | Al llarg de la tesis, diversos elements òptics i fluidics s’han aconseguit integrar en sistemes optofluidics completament funcionals. La integració d’aquests s’ha realitzat fent servir la tècnica de soft-lithography i el PDMS com material constituent per garantir el baix cost i la felxibilitat dels sistemes LOC. Els elements desenvolupats s’han caracteritzat individualment i els LOCs s’han testat i caracteritzat com a eines per a l’analisis bioquímic per sobrepassar problemes actuals. Es resalta el diseny, optimització, fabricació i caracterització dels elements optics individuals. Els elements òptics es divideixen en dos grups, passius i actius. Els passius són aquells que no necessiten cap font d’energia externa per funcionar. Primerament, els més simples, i.e., lents col·limadores i estructures d’autoalineament, necessàries per crear estructures més complexes. Aquests elements s’havien publicat prèviament, però l’optimització feta així com el desenvolupament d’estructures auxiliars tot fabricat utilitzant la mateixa tecnologia i sense augmentar el passos necessaris doten els elements d’una gran robustesa i ens permeten crear estructures més complexes. Miralls d’aire i lents s’han combinat per formar divisors de feix. El principal problema dels divisors de feix és la desviació entre la intensitat als canals de sortida. Aquest problema indica que pot haver-hi un desalineament en la posició de les fibres, les lents col·limadores o els miralls d’aire. Utilitzant variacions de la tecnologia MIMIC un nou element òptic passiu s’ha dissenyat, fabricat i caracteritzat. PDMS dopat amb 3 pigments diferents s’ha utilitzat per crear filtres amb stopbands al llarg de l’espectr visible. Finalment, un element actiu, un emissor integrat, s’ha redissenyat utilitzant software de simulació òptica. Els resultats suggereixen que hi ha volums morts dins l’estructura i per tant, es proposa una reducció de tamany i un canvi de forma. La integració de molts d’aquests elements més alguns de fluídics es detalla. Primerament, connectors entre mòduls es dissenyen i testegen. L’emissor redissenyat es manufactura i caracteritza. El seu comportament concorda amb les simulacions i suggereig que encara es podria rediu més el volum. Tots els mòduls es fabriquen de dues repliques de PDMS. Cada mòdul és elàstic i pot ser connectat amb els altres en qualsevol substrat, les connexions entre mòduls no són permanents i es poden fer i desfer sense cap coneixement previ sobre microfluidica o LOC. Per tant, el sistema modular té prou flexibilitat per crear LOC a la carta a investigadors sense els coneixements necessaris per crear-los des de zero. Per provar-ho diversos mòduls s’han unit i utilitzat per determinar la concentració de Cristall violeta. Les lents col·limadores ja reportades s’han integrat monolíticament en un generador de microgotes monodisperses. S’han proposat dues configuracions òptiques per possibilitar les mesures en fluorescència i absorbància de les microgotes. Ambdues s’han testejat i comparat amb el set up previ demostrant resultats equiparables. A més, les configuracions proposades poden detectar gotes no etiquetades, una fet que no era possible amb el set up previ, amb la mateixa precisió i fiabilitat. Malgrat tot, degut a les nostres lents col·limadores i els equips de lectura, la velocitat de detecció de gotes està limitada a 160 gotes/s. Finalment, la determinació del medi interior de la gota s’ha demostrat experimentalment per primer cop en un sistema optofluidic. Finalment, s’ha contruit un FCOR comapcte i integrables utilitzant tècniques de soft-lithography i utilitzant únicament PDMS i aire per assegurar baix cost i robustesa. S’han utilitzat phaseguides per crear un FCOR amb un mirall mòbil sense parts mòbils. Aquest LOC és repetitiu i té una llarga durabilitat (no s’aprecia degradació o baixada de rendiment en tot l’espectre visible durant setmanes). Per últim, FCOR s’ha integrat amb dos LOC reportats amb anterioritat per fer mesures en paral·lel de glucosa i lactat amb una única font de llum. Un cop calibrat el sistema, el FCOR permet la mesura de glucosa i lactat amb coherència amb resultats previs. Validant, per tant, el FCOR per anàlisis en paral·lel. |
|---|