В МТИ из Lego построили модульную микрогидродинамическую систему

Микрогидродинамические устройства позволяют манипулировать жидкостями в субмиллиметровом масштабе. Обычно они выглядят как плоские двухмерные микросхемы с нанесенными каналами и портами, предназначенными для смешивания, сортировки и движения жидкостей. Конструкция большинства из них неразборная, то есть все необходимые каналы прорезаны на одной подложке. Идея специалистов МТИ заключалась в том, чтобы сделать устройство модульным: каждый отдельный блок отвечает за свою операцию. Так исследователь мог бы составлять необходимый инструмент из отдельных модулей для выполнения разнообразных задач.

Для того чтобы реализовать свой замысел, профессор Анастасиос Харт и Кристал Оуэнс обратились к конструктору Lego, длина «кирпичиков» которого приблизительно равна обычному микрофлюидному чипу. Купив обычный набор Lego, инженеры попробовали расположить каналы наилучшим образом. Проще всего оказалось нанести их фрезами малого диаметра на боковую поверхность кирпичика. Затем они заклеили канал сверху прозрачной лентой и закачали внутрь жидкость. Убедившись, что механизм работает, они прорезали также Y- и T-образные соединения каналов.

Затем настало время привнести в конструкцию модульность. Высверлить разные элементы каналов в блоках было не сложно. Основная трудность, по словам Оуэнс, заключалась в том, чтобы соединить элементы вместе, не допустив протечки. Расстояния между двумя блоками Lego, равное обычно 100 — 500 микрон, хватает, чтобы вся система вышла из строя. Поэтому инженеры изготовили уплотнительное кольцо на каждом конце канала, которое слега выступает по бокам «кирпичика» и не дает жидкости вытекать.

Сейчас система позволяет делать каналы в несколько микрон шириной, пишет Phys.org. Однако для некоторых задач требуются отверстия меньшего размера. Поэтому специалисты МТИ экспериментируют с другими покрытиями, из которых можно было бы изготовить блоки наподобие Lego.

Помимо органов на чипах, микрогидродинамика позволяет создавать, например, одежду, которая почти всегда остается сухой. Микрофлюидальная ткань направляет влагу по крошечным трехмерным каналам, и выводит наружу точно там, где нужно.