کنار گذاشتن فرهای حرارتی: روشی هوشمندانه برای ساخت بیوسنسورها
ساخت بیوسنسورها معمولاً نیازمند فرآیندهای زیادی مانند خشک کردن و تثبیت مواد است. سالهاست که ما از فرهای حرارتی برای این کار استفاده کردهایم؛ اما مشکل اینجاست که این فرها مصرف انرژی بسیار زیادی دارند. آنها نیمی از زمان خود را صرف گرم کردن هوا و دیوارههای محفظه میکنند، در حالی که هنوز به محصول دست نزدهاند. این کار، اتلاف انرژی است.
به همین دلیل، ما به استفاده از لامپهای مادون قرمز روی آوردهایم. به جای گرم کردن کل اتاق، ما فقط نقطه مورد نظر را گرم میکنیم.
گرم کردن دقیق نقطه مورد نظر
لامپهای مادون قرمز به شکل متفاوتی کار میکنند؛ آنها از تابش برای ارسال انرژی مستقیماً به سطح مورد نظر استفاده میکنند. وقتی با لایههایی با ضخامت چند میکرومتر سروکار داریم، نمیتوانیم منتظر گرم شدن کل اتاق باشیم. با استفاده از لامپهای مادون قرمز، میتوانیم انرژی را مستقیماً روی ویفر یا ماتریس سنسور قرار دهیم؛ بدون نیاز به انتظار یا اتلاف انرژی.
تعادل در استفاده از انرژی
البته، این کار به اندازه روشن کردن یک چراغ ساده، آسان نیست. برای اطمینان از گرم شدن یکنواخت کل سطح، نیاز به شدت نور بالایی وجود دارد؛ اما نمیتوانیم از حد شدت نور فراتر رویم. اگر مواد بیولوژیکی را بیش از حد گرم کنیم، محصولاتمان خراب خواهند شد.
برای کنترل این موضوع، از کنترلکنندههای PID و ترموکوپلهای پاسخ سریع استفاده میکنیم. هدف، دستیابی به تعادل در استفاده از انرژی است.
لامپهای با توان بالا برای کارهای سریع و در حجم زیاد مناسب هستند؛ اما میتوانند باعث آسیب به مواد شوند. اگر نتوانیم شدت نور را کنترل کنیم، ممکن است مواد دچار تغییر شکل یا استرس حرارتی شوند. برای کنترل این موضوع، نیاز به سیستم سرمایشی مناسبی داریم؛ در غیر این صورت، مشخصات فنی محصولاتمان مختل خواهد شد.
تمیز کردن فضای کارخانه
بهترین بخش این روش این است که ظاهر آزمایشگاه نیز تغییر میکند؛ میتوانیم فرهای حجیم و ناکارآمد را حذف کرده و آنها را با تونلهای مادون قرمز جایگزین کنیم.
این کار باعث صرفهجویی در فضا میشود؛ همچنین، چون انرژی اضافی کمتری وارد اتاق میشود، سیستم تهویه مطبوع نیاز کمتری به کار کردن دارد.
این روش، راهحل سادهای در سطح سختافزاری است؛ کمترین اتلاف، تجهیزات کوچکتر، و چرخههای کاری سریعتر… این همان راهی است که میتوانیم با آن به سمت آزمایشگاههای بدون انتشار گازهای گلخانهای حرکت کنیم.