» Wybrane mikrosystemy opracowane w Zakładzie Mikroinżynierii i Fotowoltaiki Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej – przegląd ostatnich osiągnięć
|
|
Jan A. Dziuban 
Na jednego Amerykanina w 2002 roku przypadały 3, a w roku
2012 około 27 mikrosystemów. W najbliższym otoczeniu Wydziału
Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki na którym pracuję -
w zwykłym dniu, kiedy studenci i pracownicy przybywają do swej
Alma Mater, znajduje się co najmniej 2000 sztuk różnych mikrosystemów
- w samochodach, systemach ogrzewania budynków,
telefonach komórkowych, komputerach, itd. Wiadomo, że rynek
globalny urządzeń mikrosystemowych wynosi ok. 74 mld USD
i rośnie średnio o 20% rocznie, nieprzerwanie od początku lat
dziewięćdziesiątych. Tendencja ta utrzyma się przez co najmniej
następne 20 lat. Technologia mikrosystemów może wykorzystywać
pełną gamę materiałów i technik wytwarzania, jakie charakteryzują
mikroelektronikę, z której się wywodzi. Wiodący udział
mają tu jednak mikrosystemy krzemowe, tak zwane MEMSy,
czyli trójwymiarowe mechanoelektryczne systemy zintegrowane,
w których wykorzystuje się elektryczne/elektroniczne, jak i mechaniczne
właściwości krzemu monokrystalicznego.
MEMSy są tak popularne ponieważ, jako wyroby mikroelektroniczne
są tanie, małe, mają małe zapotrzebowanie energetyczne
na etapie wytwarzania jak i pracy, są niezawodne, wielofunkcyjne,
łatwe do integracji z elektroniką klasyczną i zintegrowaną.
Ponadto, MEMSy nie podlegają ograniczeniom rozwoju wynikającym
z prawa Moore’a, co powoduje, że kapitał międzynarodowy
chętnie inwestuje w długofalowe plany ich rozwoju.
Integracja czysto mikroelektronicznych struktur planarnych
stała się bazą do rozwoju techniki mikrosystemów MEMS, a przy
okazji technik mikroinżynieryjnych o znacznie szerszym wymiarze
technicznym. Pozwoliło to na miniaturyzację podzespołów i urządzeń
w optyce (tzw. MEOMSy), mechanice (mikromaszyny, mikromechatronika),
chemii (tzw. mikrosystemy chemiczne), wreszcie
w biochemii i medycynie (technika lab-on-chipów) i w wielu
innych obszarach nowoczesnej techniki. W efekcie, nowe wyroby
mikromechaniczno-elektryczno-elektron[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2012/2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Miniaturowy system do żelowej kapilarnej elektroforezy DNA z detekcją fluorescencyjną
|
|
Wojciech KUBICKI Rafał WALCZAK Jan A. DZIUBAN
W pracy przedstawiono wyniki badań nad miniaturowym systemem do elektroforetycznej separacji DNA, wykorzystującym układ
detekcji fluorescencyjnej. Opisano technologię całkowicie szklanego biochipa z krzyżową konfiguracją kanałów mikrofluidycznych. W opracowanym
stanowisku laboratoryjnym przeprowadzono elektroforezę żelową DNA znakowanego barwnikami "czerwonymi" (Cy5, TO-PRO-3) z detekcją
fluorymetryczną w czasie rzeczywistym. Sygnał detektora przetworzono cyfrowo, uzyskując charakterystyki intensywności fluorescencji w funkcji
czasu.
Abstract. In the paper, miniature system with fluorometric detection for electrophoretic separation of DNA is reviewed. Technology of all-glass
biochip with cross-shaped microfluidic channels is described. Gel electrophoresis of DNA labeled with red-line markers (Cy5, TO-PRO-3) was
conducted in laboratory set-up with real-time fluorometric detection. Detection signal was processed into time-graphs of fluorescence intensity.
(Miniature system for capillary gel electrophoresis of DNA with fluorescence detection).
Słowa kluczowe: biochip, elektroforeza żelowa, DNA, fluorescencja.
Keywords: biochip, gel electrophoresis, DNA, fluorescence.
Wstęp
Elektroforeza żelowa jest powszechnie stosowaną,
niezwykle czułą techniką analizy materiału genetycznego,
umożliwiającą m.in. sekwencjonowanie DNA, analizę
produktu amplifikacji metodą PCR lub wykrywanie
potencjalnie onkogennych mutacji genetycznych. Zasada
działania elektroforezy żelowej opiera się na rozdzieleniu
cząsteczek różniących się wielkością/masą podczas ich
migracji przez żel w polu elektrycznym. Ze względu na
sitową strukturę żelu, cząstki DNA ulegają separacji na
"frakcje" o różnej szybkości migracji elektroforetycznej.
W powszechnie stosowanych urządzeniach do
elektroforezy płytowej (slab-gel) separację przeprowadza
się w warstwie żelu, otrzymując - po wybarwieniu - obraz
prążków DNA. Badany materiał genetyczny charakteryzuje
się na podstawie szerokoś[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Komórka cezowa MEMS dla mikrozegara atomowego
|
|
PAWEŁ KNAPKIEWICZ JAN A. DZIUBAN CHRISTOPE GORECKI PIOTR DZIUBAN RAFAŁ WALCZAK LUCA MAURI
Uważa się powszechnie, że mikrozegar atomowy jest kluczowym
podzespołem elektronicznym w skali globalnej (tak zwany
killing component), którego roczna produkcja w perspektywie
najbliższych 10-15 lat wyniesie około 50 mln sztuk. Według
szacunków europejskich, tylko w powszechnie użytkowanym
sprzęcie, na przykład karty bankomatowe, transmisje pomiędzy
bankami, karty kodowe, etc.), w 2015 roku będzie się stosować
mikrozegary atomowe w liczbie kilku milionów sztuk.
Zbudowanie takiego zegara o milimetrowych wymiarach,
konsumpcji mocy w zakresie kilkuset miliwatów i dokładności
około 1 μs/rok jest możliwe tylko w formie mikrosystemu, metodami
mikroinżynieryjnymi.
Pierwszą wersję prototypu "przedprodukcyjnego" [4, 5]
cezowego mikrozegara atomowego, wykorzystującego zjawisko
koherentnego pochłaniania (CPT) w parach cezu dla
zmodulowanego częstotliwościowo (~4,6 GHz) światła podczerwonego
o długości odpowiadającej linii absorpcji D1 (D2),
przedstawiła firma Symmetricom (USA) w końcu 2009 roku.
Zaprezentowany prototyp to efekt prac badawczych rozpoczętych
w grupie profesora Kitchinga [2, 3] w NIST (Boulder,
Colorado, USA) na przełomie XX i XXI wieku, w ramach wielomilionowego
finansowania zapewnionego przez DARPA.
Prace nad europejskim cezowym mikrozegarem atomowym
rozpoczęto równolegle we Francji i Szwajcarii około
2004 r. [7]. W 2008 r. powołano konsorcjum [6], którego celem
jest opracowanie i wdrożenie produkcyjne cezowego mikrozegara
atomowego.
W niniejszym artykule przedstawiono wycinek prac nad
europejskim zegarem atomowym, dotyczący sposobu wytwarzania
komórki cezowej MEMS, która jest jednym z czterech
podstawowych elementów zegara atomowego (rys. 1).
Komórkę cezową MEMS muszą charakteryzować:
- małe wymiary (< 1 cm3),
- absolutna próżnioszczelność (szczelność helowa),
- czysta atmosfera wewnętrzna z gazem buforującym o znanych
i kontrolowanych parametrach (skład, ciśnienie),
Komórka cezowa MEMS dla mikrozegara atomowe[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
» Łączenie podłoży szklanych metodą bondingu anodowego
|
|
|
PAWEŁ KNAPKIEWICZ BARTŁOMIEJ CICHY WITOLD POSADOWSKI KATARZYNA KRÓWKA WOJCIECH KUBICKI JAN A. DZIUBAN
Szkło, jako materiał obojętny chemicznie, przezroczysty, umożliwiający
łatwe czyszczenie jest chętnie stosowane do budowy
chipów fluidycznych [1]. Są to struktury najczęściej wykonane
z dwóch warstw szkła, które po odpowiedniej obróbce mechanicznej
lub chemicznej (wytworzenie mikrokanałów, otworów
przelotowych), łączone są ze sobą w procesie bondingu fuzyjnego
w temperaturze bliskiej temperaturze mięknięcia szkła [2
- 5]. Wybrane przykłady szklanych chipów fluidycznych (mikroreaktorów
chemicznych) przedstawiono na rys. 1.
naniesieniu cienką warstwę poddawano odpowiedniej obróbce
termicznej (formowanie warstwy). Następnie, dwa podłoża
szklane łączono w procesie bondingu anodowego przez cienką
warstwę uformowanego PSi (rys. 2). Formowanie warstwy PSi
jest kluczowym krokiem technologicznym w opisywanej tu metodzie:
zwiększa adhezję warstwy PSi do szkła i zdecydowanie
zwiększa wytrzymałość mechaniczną połączenia szkło-szkło.
Rys. 1. Szklane mikroreaktory chemiczne wytworzone przez firmę
Mikroglas (a), Dolomite (b), Micronit (c)
Fig. 1. Glass mic[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
|
Strona 1
Następna strona »
|
Twój Profil
Twój koszyk
