Mikrorendszerek

Home Kutatás Mikrorendszerek

Mikrorendszerek Laboratórium

Mikrorendszerek Laboratórium

Osztályvezető: Fürjes Péter
Kapcsolat: furjes@mfa.kfki.hu, 392-2222/3887
Weboldal: www.biomems.hu, www.mems.hu

Technológiai lehetőségek listája

A Stratégiai Kutatási Infrastruktúra hozzáférési szabályzata

Az intézet kutatási feladatainak megfelelően a 2018-ban még Mikrotechnológiai Laboratóriumként működő szervezeti egység szakmai alapon szerveződve kettévált, így 2019-ben közös központi infrastruktúra (tiszta tér) kezelése mellett elkezdte működését a Nanoérzékelők, valamint a Mikrorendszerek Laboratórium.

 

A Mikrorendszerek Laboratórium munkatársai olyan mikro és nanorendszerek, érzékelő szerkezetek fejlesztésén, kialakításán és integrációján dolgoztak, amelyek alkalmazása új perspektívákat nyithat az orvosi diagnosztika, a Minimálisan Invazív Műtéti eljárások, ill. az energia-hatékony autonóm rendszerek (szenzorhálózatok, önvezető autók) alkalmazásának területén is. Emellett kutatásaik az optikai alkalmazások (spektroszkópia), és a környezetanalitikai és –biztonsági (gázérzékelő) szenzorok területére is kiterjednek. 2019-es eredményeik:

  • MEMS / smart sensors: Igazolták, hogy a szilícium tömbi mikro-gépészettel előállított kalorimetrikus gázérzékelők alkalmasak olcsó és kis fogyasztású szenzorok előállítására. Az aktuális kutatások célja olyan prototípus gázérzékelők kifejlesztése, amelyek élettartamukban, érzékenységükben és stabilitásukban is eleget tesznek a szigorú kereskedelmi követelményeknek. A Moszkvai National Research Nuclear University-vel való közös együttműködésben mikrofűtőtestek konstrukciós kérdéseinek részletes tisztázásához végeztek kísérleteket és meghatározták az eszköz degradációjának kulcselemeit. Eredményeik alapján a szenzor stabil működéséhez szükséges homogén (±5 oC) hőmérsékletű fűtött felületet tudtak kialakítani.
  • BioMEMS, orvosi alkalmazások: A Philips által vezetett európai ECSEL projektben katéter hegyébe építhető, a „FLEX to RIGID (F2R)” technológiai platformmal kompatibilis erőmérő szenzort fejlesztek. Elkészítették az első, kapacitív kiolvasási elven működő teszt chipeket, majd funkcionális vizsgálattal meghatározták a projekt végén bemutatandó végleges technológiát és szerkezetet. Ugyanebben a projektben a Természettudományi Kutatóközpont munkatársaival közösen olyan anyagvizsgálatokat végeztek, amelyekkel kiválaszthatók azok a vékony– és vastagréteg technikák, ill. anyagkombinációk, amelyek alkalmasak arra, hogy az emberi szervezetbe beültetve, a szervezetet nem zavarva, megfelelő védelmet nyújtsanak az integrált elektronikai chipek és érzékelők számára az aktív eszköz teljes élettartama alatt.
  • Agyszövetbe ültethető mikroelektród fejlesztésében vettek részt, melynek rugalmassági modulusza szobahőmérsékletről testhőmérsékletre helyezve 2GPa-ról 300MPa-ra csökken. A tiolén-akrilát alapú eszköz mikromegmunkálásán túl a szerelés-technológiáját úgy tökéletesítették, hogy hosszú távú vizsgálatokra is alkalmas legyen, elektrokémiai tulajdonságai ne változzanak.
  • Demonstrálták egy olyan multimodális mikroimplantátum in vitro és in vivo működését, mely tartalmaz egy monolitikusan integrált infravörös hullámvezetőt, egy hőmérsékletszenzort és elektrofiziológiai mérőfelületeket. Bizonyították, hogy az eszköz az idegszövet háttér hőmérsékletének megemelésével – agyi régiótól és sejttípustól függően – alkalmas a környezetében található idegsejtek aktivitásának reverzibilis serkentésére vagy gátlására.
  • Lab-on-a-Chip / Organ-on-a-Chip alkalmazások: A 77 Elektronika Kft.-vel együttműködve továbbra is olyan mikrofluidikai rendszer fejlesztésén dolgoznak, amely képes vérminta megfelelő sebességű autonóm szállítására, és megfelelő felület-funkcionalizálás alkalmazásával kardiovaszkuláris marker fehérjék kimutatására Point-of-Care diagnosztikai eszközben. A céggel közösen vesznek részt a Pécsi Tudomány Egyetem által vezetett projektben, amelynek célja emberi mesterséges megtermékenyítés hatékonyságának javítása. A legfontosabb feladatuk a fluidikai kazetták hosszú távú felületmódosításának kidolgozása, valamint a funkcionális mikrofluidikai rendszer tervezése, fejlesztése, gyártása és tesztelése.
  • Mikrofluidikai rendszert definiáltak, amely a funkcionalitását tekintve alkalmas a mérőműszerben való későbbi felhasználásra, és el tudja látni a mérési módszernek megfelelő mintakezelés és minta-előkészítés egyes részfeladatait. A kazetta olyan részegységeinek definiálására koncentráltak, amelyek passzív hidrodinamikai elvek alapján képesek a vizeletminta alakos elemeinek megfelelő szűrésére, illetve laterális pozícionálására. Ennek megfelelően a nagyobb, mint 6µm karakterisztikus méretekkel rendelkező részecskék mikrofluidikai környezetben megvalósítható nagy áteresztőképességű szűrését, illetve az áteresztett baktériumok érzékelési terület fölötti laterális fókuszálását megvalósító mikroszerkezeteket tervezték és vizsgálták. Elkészültek az első egycsatornás küvetták, amelyek alkalmasak az optikai rendszer éles mintaoldattal (baktérium szuszpenzió) történő tesztelésére.
  • SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, felületerősített Raman spektroszkópia): Együttműködésben (Wigner Fizikai Kutatóközpont, Aedus Space Kft.) mikromechanikai technológiákkal megvalósítható SERS hordozókat hoznak létre és tesztelnek, melyek jól integrálhatóak kis térfogatú folyadék minták kezelésére alkalmas mikrofluidikai rendszerbe. Adott időszakban a SERS hordozók karakterizálására (erősítési tényező, szerkezet, morfológia) koncentráltak.
  • Infravörös LED fejlesztés: Szemben a több aktív eszközt tartalmazó hagyományos vegyület félvezető LED mátrix megoldással, kutatóik új eszközt fejlesztettek, melyben egy aktív réteg több hullámhosszon emittál fényt. A széles hullámhossz-tartományban sugárzó LED fényforrások az elsődleges aktív emittáló rétegszerkezeten túl további (1-3) fotolumineszcencián alapuló konverziós rétegszerkezetet is tartalmaznak. A rétegszerkezetek készítése, karakterizálása és finomhangolása az értékesítésre szánt standard LED-ek gyártása mellett párhuzamosan zajlik. Folyamatban van egy szelektív spektroszkópiai szenzor fejlesztése, ami saját készítésű, speciális két közeli infravörös hullámhosszon sugárzó LED-chipet és két különböző hullámhossz-tartományra érzékeny fotodiódát tartalmaz, és alkalmas lehet pl. víz-alkohol koncentráció mérésére.
  • Technológia, FEM / Multifizikai modellezés: A mikrocsatornákban áramló oldat vagy szuszpenzió keresztmetszeti koncentrációjának eloszlása a csatornák geometriájának, morfológiájának és felületi tulajdonságainak (hidrofilitás) modellekben kialakított variációit és a működés közbeni viselkedését nagy elemszámú komplex szimulációk útján a kitűzött analitikai, diagnoszikai cél-funkció szempontjából optimalizálják. A megvalósított eszközök mikroszkopikus viselkedésének tervezettől/ideálistól való eltéréseinek további szimulációk útján való értelmezésével a tapasztalatokat a modellekben visszacsatolva válik lehetővé a kitűzött célokat megvalósító prototípusok előállítása, gyártásba vihető technológiák kialakítása.