Design and realization of a microfluidic capillary sensor based on a silicon structure and disposable optrodes

摘要

In this paper a new design and technology of microfluidic capillary sensors is presented. Those sensors can be applied for in situ classification of biological and chemical liquids. The principle of work of capillary sensors is based on changes of light transmission within capillary filled the liquid subject to a local heating pulse. An example of its application can be instant determining of biofuel usability at a filling station. The main advantages of microfluidic capillary sensors are the small sample volume of about 3 mm~3 and a short time of examination, below 2 minutes. The microfluidic capillary sensor head has been designed as a 3D hybrid structure working in conjunction with disposable optical capillary optrodes. The hybrid structure consists of ceramic base (DBC) and a silicon substrate. The silicon substrate is fabricated using MEMS micromachining processes.%W artykule przedstawiono projekt i omówiono realizację optycznego mikrocieczowego czujnika kapilarnego, przeznaczonego do badań cieczy chemicznych i biologicznych. Zasada ich działania oparta jest na wykorzystaniu zmian sygnału świetlnego przechodzącego przez kapilarę wypełnioną badaną cieczą. Sygnały optyczne wychodzące z czujnika są przetwarzane w obwodach optoelektronicznych i przekazywane do komputera. Przy analizowaniu sygnałów wykorzystywane są sztuczne sieci neuronowe. Dla poprawienia dokładności pomiarowej, czujnik pracuje w układzie wielopa-rametrycznym, rejestrując informacje o podstawowych parametrach cieczy. Główną zaletą tych czujników jest mała ilość cieczy potrzebnej do badań i krótki czas pomiaru Optoelektroniczne czujniki kapilarne znajdują zastosowanie w biotechnologii, diagnostyce medycznej, w wykrywaczach narkotyków oraz w badaniach właściwości użytkowych biopaliw.