31. Zintegrowany demonstrator układu optycznej detekcji z

Produkty końcowe projektu POIG 01.03.01-02-002/08
31. Zintegrowany demonstrator układu optycznej detekcji
z biochipem LOC II
Opis:
Aspekty innowacyjne i główne zalety:
Jest to zintegrowane, miniaturowe urządzenie, które służy do
detekcji fluorescencji – sygnału optycznego pojawiającego się
podczas procesu powielania DNA. Sygnał fluorescencyjny
rośnie wraz ze wzrostem ilości specyficznego produktu PCR.
Demonstrator składa się z:
 układu optycznej detekcji, który zawiera kamerę CCD z
obiektywem i filtrem, źródło światła (dioda laserowa) oraz
układy zasilające;
 przenośnego
komputera
z
opracowanym
oprogramowaniem (zbieranie sygnału optycznego, jego
obróbka, obrazowanie wyników do postaci odpowiedniego
wykresu);
 biochipa wykonanego w technologii LTCC (LOC II),
zintegrowanego z układem grzejnym, współpracującego z
zespołem zasilaczy i układów sterujących jego pracą za
pomocą odpowiedniego oprogramowania.
Biochip LTCC LOC II umieszczony jest w specjalnym
uchwycie umożliwiającym integrację z układem optycznej
detekcji.
1. Przenośny
system
z
możliwością
zasilania
akumulatorowego.
2. Niska cena. Koszt wytworzenia demonstratora układu
optycznego z biochipem LTCC wynosi ok. 6350 zł.
3. Krótki czas analizy, proces real-time PCR: trwa ok. 40
minut.
Parametry techniczne:












Profil temperatury: 95°C – 3 min; 45 cykli: 95°C – 5 s,
60°C – 20 s;
Objętość mikroreaktora: 10 µl;
Laboratoryjne warunki pracy demonstratora (20−30°C);
Moduł laserowy HLDP-532-03, 3 mW, 12 VDC, 500 mA;
Kamera CCD typu LC-1/3 Sony 480 TVL, 0,1 lux, 12
VDC, 1000 mA;
Moduł przechwytu obrazu Grand AV USB 2.0 V/A
CaptureBoxPro;
Filtr górnoprzepustowy FEL550, Thorlabs;
Elementy mocujące firmy Thorlabs;
Zasilacz zewnętrzny (impulsowy, stabilizowany): 18 V,
3300 mA;
Elektronika sterująca (liniowy, stabilizowany): 5 V, 1000
mA;
Czas pracy: 3 miesiące (zależy od trwałości kamery CCD
oraz modułu laserowego). Po wymianie elementów
układu optycznego oraz po upływie 3 miesięcy pracy
biochip wymaga kalibracji temperatury a moduł laserowy
doboru parametrów zasilania;
Wymiary: 101020 cm3.
Obszary zastosowań:
Ochrona środowiska, biotechnologia, medycyna, wykrywanie
zagrożeń biologicznych.
Stan rozwoju:
Etap początkowy, wymaga
długoterminowych testów.
Elementy
układu
detekcji
Obudowa
metalowa dla
elektroniki
dalszej
optymalizacji
Biochip LTCC LOC II
+ termocykler LTCC
Elektronika
LOC II
Zintegrowany demonstrator układu optycznej detekcji
z biochipem ceramicznym LOC II
Dane kontaktowe:
Zakład Mikroinżynierii i Fotowoltaiki
Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki
Nazwa instytucji: Politechnika Wrocławska
Adres: Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,
Osoba kontaktowa : dr hab. inż. Anna Górecka-Drzazga
66
Telefon: 71 321 65 76
Faks:
71 328 35 04
E-mail: [email protected]
oraz
The final products of the project POIG 01.03.01-02-002/08
31. Integrated demonstrator of the optical detection
system with biochip LOC II
Description:
It is an integrated, miniaturized device which is used for
detection of fluorescence - an optical signal which appears
during the process of DNA replication. The fluorescent signal
increases with increasing levels of the specific production of
real-time PCR.
The demonstrator consists of:
 optical detection system, which includes a CCD camera
with lens and filter, a light source (laser diode) and supply
system;
 a laptop computer with specialist software (optical signal
collection, processing and imaging of results to a S-type
graph);
 LTCC biochip LOC II integrated with heating system,
power supply unit and control system of its work).
LTCC biochip LOC II is placed in a special holder that allows
the integration with the detection system.
Innovative Aspects and Main
Advantages:
1. Portable system with possibility of battery supply.
2. Low price. Cost of production of the demonstrator with the
optical detection system is about 6350 PLN.
3. Short analysis process, real-time PCR process takes
about 40 min.
Areas of Applications:
Environmental protection, biotechnology, medicine, biological
threat detection.
Stage of Development:
Product development is at the demonstration stage, requires
further optimization and long-term tests.
Technical parameters:












Temperature profile: 95 °C – 3 min, 45 cycles of 95 °C – 5
s, 60 °C – 20 s;
The volume of the microreactor: 10 µl;
Demonstrator laboratory conditions (20−30 °C);
Laser module: HLDP-532-03, 3 mW, 12 VDC, 500 mA;
CCD camera: LC-1/3 Sony 480 TVL, 0.1 lux, 12 VDC,
1000 mA;
Image capture module Grand AV USB 2.0 V/A
CaptureBoxPro;
Thorlabs FEL550 high-pass filter;
Mounting for Thorlabs filter;
External power supply (switching, stabilized): 18V,
3300 mA;
Electronics control (linear, stabilized): 5V, 1000 mA;
Running time: 3 months (depending on the stability of the
CCD camera and laser module). After replacing the
elements of the optical system, and after 3 months of
work, the LTCC microreactor requires recalibration of
temperature and the laser module requires power supply
selection;
Dimensions: 101020 cm3.
Elements of
detection
system
Metallic
housing for
electronics
LTCC biochip
+ thermocycler
LTCC
LOC II
electronics
The integrated demonstrator of the optical detection system
with ceramic LOC II biochip
Contact Details:
Institute of Microengineering and Photovoltaics
Faculty of Microsystem Electronics and Photonics
Name of Institution: Wroclaw University of Technology
Address: Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland
Contact person: Anna Gorecka-Drzazga, PhD, DSc
Phone:
Fax:
E-mail:
+48 71 321 65 76
+48 71 328 35 04
[email protected]
67