Métodos de empaquetado de prototipos microfluídicos rápidos y de bajo costo de alto rendimiento

Resumen

En este artículo describimos diferentes técnicas para plataformas de prototipado rápido microfluídico. Las técnicas propuestas se basan en epoxis sensibles a los rayos ultravioleta (UV) y de curado por temperatura, tubos a base de polidimetilsiloxano (PDMS), unión de alambres y películas adhesivas anisotrópicas. Los procedimientos de ensamblaje presentados están desarrollados tanto para dispositivos de un solo uso como para sistemas microfluídicos reutilizables.

Resumen

En este trabajo se presentan 3 técnicas diferentes de empaquetado y montaje. Se pueden clasificar en dos categorías: técnicas de embalaje de un solo uso y reutilizables.

La técnica de empaquetado de un solo uso emplea epoxis basados en UV y de curado a temperatura para conectar microtubos a los orificios de acceso, unión de cables para conexiones de circuitos integrados y epoxi de plata para conexiones eléctricas. Este método se basa en una técnica de ensamblaje robusta que puede soportar una presión relativamente alta cercana a 1 psi y no necesita ningún soporte para fortalecer la arquitectura microfluídica.

Las técnicas de embalaje reutilizable consisten en interconectores de microtubos basados en PDMS y películas adhesivas anisotrópicas para conexiones eléctricas. Estos dispositivos son más sensibles y frágiles. En consecuencia, se añade un soporte de plexiglás a la estructura microfluídica para mejorar el contacto eléctrico cuando se utilizan películas adhesivas anisotrópicas, y también para reforzar la arquitectura microfluídica. Además, se necesita un micromanipulador para mantener los tubos mientras se usa una capa delgada de PDMS para conectarlos a los orificios de acceso. Se prueban diferentes espesores de capa de PDMS, que van desde 0,45 a 3 mm, para comparar la mejor adherencia con las tasas de inyección. Las tasas de inyección aplicadas varían de 50-300 μl/h para capas de PDMS de 0,45-3 mm, respectivamente. Estas técnicas son principalmente aplicables para aplicaciones de baja presión. Sin embargo, se pueden extender para los de alta presión a través del proceso de plasma-oxígeno para sellar permanentemente el PDMS a sustratos de vidrio. La principal ventaja de esta técnica, además de ser reutilizable, consiste en mantener el dispositivo observable cuando la longitud del microcanal es muy corta (en el rango de 3 mm o menos).

Introducción

Los avances recientes en la microfabricación han llevado a dispositivos microfluídicos más complejos que incluyen una gran cantidad de electrodos y diferentes tipos de algoritmos de control. Sin embargo, estos avances pusieron de manifiesto nuevos retos en el envasado. Además, Lab-on-Chip (LoC) es un concepto multidisciplinario en el que se conectan dispositivos microfluídicos, sistemas microelectromecánicos (MEMS), chips microelectrónicos, entre otras partes. En consecuencia, es imposible desarrollar un proceso de empaquetado sin tener en cuenta las diferentes limitaciones de los componentes de LoC, como la microelectrónica, la sensibilidad y protección de los circui....

Protocolo

1. Interconector extraíble basado en PDMS para aplicaciones microfluídicas de baja presión^15-16

1. Preparación
   En esta sección se describen los diferentes pasos para preparar el vidrio y el PDMS con el fin de producir el interconector.
   1. Prepare el PDMS: Mezcle el PDMS y el agente de curado con una proporción (10:1).
   2. Asegúrese de que la temperatura del horno se estabilice a una temperatura constante de 80 °C. Dependiendo del horno, utilice un dispositivo de medición para detectar la temperatura del horno y luego controlarla manualmente.
   3. Limpie a fondo la placa de Petri con etanol.
   4. L....

Resultados

Figura 3 ilustra un esquema detallado de la técnica de encapsulado propuesta. La solución de encapsulado se probó con varios espesores y tamaños de PDMS para caracterizar un proceso de encapsulado transparente y eficiente para microsistemas híbridos de microelectrónica/microfluídica, como se muestra en las Figuras 4 y 5. Las dimensiones de la capa diseñada del interconector de PDMS son 6 mm x 6 mm y se utiliza para conectar dos orificios de acceso. Sin embargo, con los c.......

Discusión

El interconector PDMS está diseñado para aplicaciones de baja presión, se debe evitar la fuga de líquido en el orificio de acceso al chip cuando el interconector PDMS se coloca posteriormente en el orificio de acceso. Por lo tanto, el grosor recomendado de PDMS es inferior a 2 mm. Un mayor espesor puede inducir una débil adhesión del PDMS a la superficie del chip microfluídico y no se recomienda. Se realizó un ensayo fallido con un espesor de 4 mm. Este trabajo se centra en la adherencia del interconector PDMS al vidrio .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Epoxi 731	Epotek	731
PDMS	Dow Corning	SYLGARD 184
UV Epoxi	Epotek	OG159
Microbomba	Harvard Aparato	PHD Ultra
PCB	Circuitos
avanzados Plexiglás	Ecole Polytechnique
Adhesivo conductor película	3M	9703