Design of a point-of-care incubation and fluorescence detection unit for microfluidic lab-on-a-chip applications

Abstract

Some parts of the world are underdeveloped and lack access to complete laboratory facilities. Where there is access, laboratory testing is an expensive and time consuming process. The team at Weibel Lab addressed the matter by designing a microfluidic testing system, a device to perform multiple pathogen detection tests using minimal sample size in a short time. This work focused on designing a portable device capable of incubating and extracting data from microfluidic devices, specifically the Quick Chip, a device that simplifies genetic identification processes through RPA and fluorescent indicators but requires the use of a benchtop fluorescence reader. Device design thus required an optical detection mechanism as well as an excitation system to trigger sample emission. Using an equivalent concentration designated by the team at Weibel Lab, data capture centered on the use of a color CMOS camera using a series of filters. Data was then manually extracted by using ImageJ software.

Algunas partes del mundo están poco desarrolladas y no tienen acceso a facilidades de laboratorio completas. En los lugares que si las tienen, las pruebas de laboratorio son costosas y toman mucho tiempo. El equipo en Weiblel Lab se tomó la tarea de atacar el problema diseñando un sistema de pruebas microfluídico capaz de realizar múltiples ensayos de detección de patógenos en corto tiempo y con una cantidad mínima de muestra, el Quick Chip, un sistema que simplifica la identificación de genes utilizando un método de RPA junto con marcadores fluorescentes, pero se limita por el uso de una máquina de lectura de laboratorio. El diseño de este dispositivo requirió de un sistema óptico de detección además de un sistema de excitación para activar la emisión. Utilizando una equivalencia de muestra designada por el equipo en Weibel Lab, la captura de data se centralizó en el uso de una cámara de color CMOS y un arreglo de filtros mientras que la data se extrajo manualmente utilizando el programa de ImageJ.