آزمایشگاه بیولوژیکی بر روی تراشه الکترونیکی: طراحی، ساخت و نتایج تجربی
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترابراهیم غفارزاده 1 , محمد ساوان 2
1 - دانشگاه McGillکانادا
2 - دانشگاه پلی‌تکنیک مونترال کانادا
کلید واژه:
چکیده مقاله :
این مقاله به معرفی یکی از کاربردهای جدید تراشه‌های الکترونیکی در عرصه علوم زیستی می‌پردازد. جای‌دادن یک آزمایشگاه بیولوژیکی بر روی یک تراشه کوچک، موضوعی است که در سال‌های اخیر امیدهای بسیاری را جهت تشخیص بیماری‌ها به کمک دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل به‌وجود آورده است. ما نیز در این مقاله به شرح تکنیک‌های ساخت سیستمی می‌پردازیم که ضمن فراهم‌آوردن محیطی در ابعاد کمتر از یک‌صدم میلی‌متر مکعب جهت رشد باکتری‌ها، قادر است برآوردی از رشد باکتری را نیز به‌صورت تابعی از زمان ارائه نماید. این سیستم از دو بخش الکترونیکی و میکروفلوئیدیکی تشکیل شده است. بخش الکترونیکی این سیستم را یک حسگر خازنی تشکیل می‌دهد که تغییرات خازنی ناشی از رشد باکتری را به سیگنالی الکتریکی تبدیل می‌کند و بخش میکروفلوئیدیکی آن را یک کانال به قطری در حدود یکصد میکرومتر تشکیل می‌دهد که در بالای سطح تراشه حسگر ساخته می‌شود. این مقاله ضمن ارائه نتایج ساخت سیستم طراحی‌شده، منحنی‌های رشد باکتری "E.Coli" با غلظت‌های اولیه 10^6 و 10^7 در یک میلی‌لیتر از ماده نگهدارنده را به نمایش می‌گذارد.
In this paper, a complementary metal–oxide semiconductor (CMOS) based Laboratory-on-Chip platform is presented for bacteria growth monitoring. This platform integrates a 0.18 µm CMOS chip with two microfluidic channels. The proposed CMOS chip manufactured by Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) features a differential capacitive sensor along with two reference and sensing interdigitized electrodes. Two microfluidic channels are thereafter implemented atop the electrodes through a direct-write assembly technique. These microchannels are filled with pure Luria-Bertani (LB) medium and Escherichia Coli (E. Coli) bacteria suspended in the LB medium, respectively. We demonstrate and discuss the experimental results by using two different bacteria concentrations in the order of 10^6 and 10^7 per 1 mL in the LB medium.
