集成流体动力门控与丝网印刷传感器的低成本分子通信微流控测试平台
新兴技术
2025-02-03 v1
摘要
分子通信（MC）通过化学信号传输信息，有望在生物纳米物联网（IoBNT）框架内实现变革性的医疗应用。尽管在实现实用MC系统方面取得了有希望的进展，但由于实验测试平台成本高昂、难以定制且需要劳动密集型制造，进展受到限制。在这里，我们通过引入一个低成本（约1美元/单元）、快速制造（<1小时）且高度可定制的微流控测试平台来解决这些挑战，该平台集成了流体动力门控和丝网印刷电位传感器。该平台能够对化学信号进行精确的时空控制，并支持可重构的通道架构以及按需传感器功能化。作为概念验证，我们演示了一个基于pH的MC系统，该系统结合了用于实时信号检测的聚苯胺（PANI）功能化传感器和作为发射器的可编程流体动力门控架构（图案化在双面胶带上）。通过动态混合磷酸盐缓冲盐水（PBS）与酸性溶液（pH 3），该测试平台可靠地生成pH编码脉冲。实验结果证实了对脉冲幅度和脉冲宽度的稳健控制，使得能够使用4元浓度移位键控（CSK）调制模拟端到端MC场景。通过在不牺牲可定制性的情况下结合经济性和快速原型制作，该平台有望加速MC概念向实际IoBNT应用的转化。
引用
@article{arxiv.2501.19341,
title = {Low-cost Microfluidic Testbed for Molecular Communications with Integrated Hydrodynamic Gating and Screen-printed Sensors},
author = {Maide Miray Albay and Eren Akyol and Fariborz Mirlou and Levent Beker and Murat Kuscu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.19341},
year = {2025}
}