Для проведения экспериментов с микрофлюидными устройствами был разработан 4-х канальный контроллер давления, который позволяет осуществлять ввод жидкостей из лабораторных пробирок при постоянном давлении в диапазоне 0 – 100 или 0 – 500 кПа.  Для этого он комплектуется специально разработанными пневмоинтерфейсами для пробирок c реагентами объемом от 1,5 мл до 50 мл. В основе контроллера лежат компактные и недорогие электропневматические регуляторы серии SMC ITV00X0. Контроль за давлением в пробирках осуществляется с помощью датчиков давления MPX5050GP или MPX5700GP (Freescale Semiconductor, США), обладающих с максимальной погрешностью 2,5%.

 

Дополнительно контроллер давлений имеет вакуумный насос для ввода жидкостей при отрицательном давлением, релейные выходы, цифровые входы/выходы, аналоговые входы, шину I2C и UART для подключения внешних функциональных элементов: клапаны, расходомеры, нагреватели, источники высокого напряжения и т.д.

 

Мощное программное обеспечение позволяет управлять всеми функциями контроллера давлений с персонального компьютера как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме. Кроме того, присутствует возможность работы с контроллером без подключения к ПК с помощью пяти дисплеев и энкодера. Такой широкий функционал позволяет собирать комплексные экспериментальные стенды, тестировать микрофлюидные устройства и проводить сложные биохимические анализы в них. Также контроллер давлений может использоваться для автоматизации биохимических экспериментов в стандартных колбах или пробирках.

 

Разработанный микрофлюидный контроллер давлений был применен для генерации монодисперсных эмульсий «вода-в-масле» и «вода-масло-вода» диаметром от 5 до 500 мкм в микрофлюидных устройствах с фокусировкой потока. Эксперименты показали, что он обеспечивает стабильное формирование эмульсии на протяжении более 4х часов (коэффициент вариации менее 1.3%) и позволяет плавно менять диаметр капель в широком диапазоне в одном устройстве.

 

Более подробно о нашей разработке можно прочитать в статьях в журнале IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement и в журнале Micromachines. Метод формирования эмульсии и гидрогелевых микрочастиц отрицательным давлением защищен патентом RU 199373 U1

Видео, демонстрирующее работу контроллера давлений.

 

Проект выполнен при поддержке гранта РНФ № 20-74-10117