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Aug 30, 2023

Machine à états finis implémentée sous forme de circuit pneumatique utilisant des vannes microfluidiques pour créer un laboratoire

Rapport du 5 juin 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

Rapport du 5 juin 2023

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publication évaluée par des pairs

source fiable

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par Bob Yirka, Phys.org

Un groupe d'ingénieurs biochimiques, Siavash Ahrar, Manasi Raje, Irene Lee et Elliot Hui de l'Université de Californie à Irvine, a développé une machine à états finis (FSM) mise en œuvre sous la forme d'un circuit pneumatique utilisant des vannes microfluidiques pour construire un laboratoire sur un -ébrécher. Leurs travaux sont publiés dans la revue Science Advances.

Au cours des dernières années, les ingénieurs biochimiques et mécaniques ont travaillé dans le but d’automatiser de nombreux processus chimiques actuellement effectués à la main – des techniciens de laboratoire formés utilisant des pipettes pour déterminer la concentration d’un produit chimique dissous dans un liquide, par exemple. L’automatisation de telles tâches les rendrait non seulement moins coûteuses, mais pourrait également accélérer les choses, offrant potentiellement des résultats de laboratoire médical en quelques minutes plutôt qu’en quelques heures. À cette fin, les ingénieurs ont travaillé à la construction de ce qu’ils appellent un laboratoire sur puce. Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a appliqué la pneumatique au problème.

De nombreux processus chimiques impliquent le mouvement de liquides. Les chercheurs ont cherché à utiliser la pression de l’eau au lieu de l’électricité lors de la construction de circuits destinés à un éventuel laboratoire sur puce. Ils ont créé un petit sandwich comprenant des vitres comme pain et une feuille de silicone comme intérieur. Mais avant de préparer leur sandwich, ils ont gravé les vitres pour laisser passer un liquide et ont percé des trous dans la feuille de silicone pour relier les canaux dans les vitres.

Pour représenter les zéros et les uns familiers utilisés dans les FSM, l’équipe a utilisé la pression : la pression atmosphérique normale représentait un zéro et la pression induite par le vide représentait un un. Les programmes de codage ont été réalisés en perçant des trous dans la feuille de silicone qui rappellent les cartes perforées utilisées aux débuts des ordinateurs.

L’équipe a ensuite testé son idée en créant un simple laboratoire sur puce de quatre bits, programmé pour effectuer une dilution en série, déterminant la concentration d’un produit chimique dans une solution. L’équipe a montré que des dispositifs microfluidiques comme le leur pourraient un jour être utilisés à des fins telles que tester le sang non seulement pour détecter des virus comme le SRAS-CoV-2, mais aussi pour détecter leurs concentrations.

Plus d'information: Siavash Ahrar et al, Ordinateurs pneumatiques pour le contrôle embarqué de la microfluidique, Science Advances (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adg0201

Informations sur la revue :Avancées scientifiques

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