ฮาร์ดแวร์ราคาไม่แพงมีเหนือกว่ารุ่นระดับไฮเอนด์ในปัจจุบัน และมีศักยภาพที่จะนำไปสู่อุปกรณ์ตรวจสอบสุขภาพที่บ้านที่คุ้มต้นทุนในอนาคต
เครดิต: ภาพ: ได้รับความอนุเคราะห์จากนักวิจัย
แมสสเปกโตรเมตรีเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการระบุองค์ประกอบทางเคมีในตัวอย่าง ซึ่งมีประโยชน์ในการติดตามการเจ็บป่วยเรื้อรัง เช่น ภาวะไทรอยด์ทำงานต่ำ อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายสูงซึ่งมักจะสูงถึงหลายแสนดอลลาร์ ทำให้จำกัดการใช้งานในห้องปฏิบัติการ ส่งผลให้การจัดการโรคเรื้อรังมีความซับซ้อน
นักวิจัยของ MIT ได้สร้างความก้าวหน้าด้วยการพิมพ์ 3D เครื่องสร้างประจุไอออนราคาประหยัด ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของแมสสเปกโตรมิเตอร์ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่ารุ่นที่มีอยู่ อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดนี้สามารถผลิตได้จำนวนมากและรวมเข้ากับสเปกโตรมิเตอร์โดยใช้การประกอบด้วยหุ่นยนต์ ทำให้คุ้มค่ากว่าเครื่องสร้างประจุไอออนแบบเดิม กระบวนการพิมพ์ 3 มิติช่วยให้สามารถควบคุมรูปร่างของอุปกรณ์ได้อย่างแม่นยำและการใช้วัสดุพิเศษเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
ฮาร์ดแวร์ต้นทุนต่ำ
นักวิจัยใช้การพิมพ์ 3 มิติและการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกลยุทธ์เพื่อสร้างตัวปล่อยอิเล็กโทรสเปรย์ราคาประหยัดสำหรับแมสสเปกโตรเมทรีซึ่งเหนือกว่าประสิทธิภาพของไอออไนเซอร์ที่ล้ำสมัย พวกเขาประดิษฐ์ตัวปล่อยจากโลหะโดยใช้เครื่องพ่นสารยึดเกาะ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างวัตถุทีละชั้นโดยการพ่นกาวที่มีโพลีเมอร์ผ่านหัวฉีดขนาดเล็กลงบนเตียงที่ทำด้วยวัสดุที่เป็นผง จากนั้นวัตถุจะถูกให้ความร้อนเพื่อระเหยกาวและรวมตัวของผง ต่อจากนี้ ตัวปล่อยจะถูกขัดเงาด้วยไฟฟ้าเพื่อเพิ่มความคมชัดและเคลือบด้วยเส้นลวดนาโนซิงค์ออกไซด์ ซึ่งให้ความพรุนที่จำเป็นสำหรับการกรองและการขนส่งของเหลวที่มีประสิทธิภาพ
คิดนอกกรอบ
ทีมงานได้จัดการกับปัญหาการระเหยของของเหลวในตัวปล่อยสเปรย์ด้วยไฟฟ้า ซึ่งอาจทำให้เกิดการอุดตัน โดยเปลี่ยนให้เป็นประโยชน์ พวกเขาออกแบบตัวปล่อยพลังงานให้เป็นกรวยแข็งที่ป้อนจากภายนอกโดยมีมุมเฉพาะที่ใช้การระเหยเพื่อควบคุมการไหลของของเหลว ส่งผลให้ได้สเปรย์ที่มีอัตราส่วนโมเลกุลที่บรรทุกประจุสูงกว่า พวกเขายังออกแบบเคาน์เตอร์อิเล็กโทรดใหม่เพื่อป้องกันการอาร์ก ซึ่งช่วยให้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้เพิ่มขึ้นอย่างปลอดภัย ส่งผลให้โมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนมากขึ้นและประสิทธิภาพดีขึ้น นอกจากนี้ พวกเขายังได้พัฒนาแผงวงจรพิมพ์ราคาประหยัดที่มีไมโครฟลูอิดิกดิจิทัลในตัวเพื่อการขนส่งหยดที่มีประสิทธิภาพ
ทีมงานวางแผนที่จะสร้างต้นแบบที่รวมเครื่องสร้างประจุไอออนเข้ากับตัวกรองมวลที่พิมพ์แบบ 3 มิติ และกำลังดำเนินการปรับปรุงปั๊มสุญญากาศที่พิมพ์แบบ 3 มิติ ซึ่งจำเป็นสำหรับแมสสเปกโตรมิเตอร์ขนาดกะทัดรัด