النهج خطوة واحدة إلى اختﻻق بولي دايمثيل سيلوكسان موائع جزيئية القنوات الأقسام الهندسية المختلفة بعمليات الحفر الرطب متسلسلة

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في توفير تقنيات التصنيع الرئيسية في مجال الموائع الدقيقة مثل تصنيع القنوات ذات المقاطع العرضية الهندسية المختلفة في جهاز الموائع الدقيقة بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تصنيع قنوات الموائع الدقيقة من خلال نهج من خطوة واحدة عن طريق عمليات النقش الرطب المتسلسلة دون إجراءات مملة ومحاذاة واسعة النطاق. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو تطوير أنظمة الموائع الدقيقة المعقدة لأنه يمكن تبسيط عمليات التصنيع للقنوات ذات المقاطع غير المستطيلة أو الارتفاعات المختلفة بشكل كبير باستخدام هذه الطريقة.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لتصنيع جهاز الموائع الدقيقة ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على ظروف البيئة المكروية الأخرى المرغوبة مثل توزيع التدفق أو خليط المادة في القنوات. ابدأ الإجراء بقالب رئيسي معد. في هذه الحالة ، يكون القالب السالب الذي تم إنشاؤه باستخدام مقاوم للضوء على رقاقة سيليكون بحجم أربعة بوصات.

فيما يلي صورة تصميم بمساعدة الكمبيوتر للمخطط المقلوب لتخطيطات القناة. استمر في الجمع بين PDMS والمحفز في كوب بلاستيكي نظيف وخلطه في محرك كهربائي. عندما يكون الخليط متجانسا ، ضع الكوب في مجفف متصل بمضخة تفريغ لمدة 60 دقيقة.

بعد استرداد خليط PDMS ، اصطحبه إلى القالب الرئيسي. صب 20 جراما من الخليط فوق القالب. حاول ألا تدخل أي فقاعات.

بعد ذلك ، احصل على طبق بتري واسكب 30 جراما من خليط PDMS فيه. ضع القالب المغطى وطبق بتري في مجفف للتخلص من الفقاعات. بعد 60 دقيقة ، انقل القالب المغطى وطبق بتري إلى فرن 60 درجة مئوية للعلاج لمدة أربع ساعات.

بعد خطوة المعالجة ، اترك PDMS يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، استخدم مشرطا وملاقطا لفصل PDMS المعالج عن القالب. استمر في تقطيع طبقة PDMS باستخدام المشرط بحيث يغطي تخطيط القناة.

استخدم لكمة الخزعة لفتح منافذ الوصول إلى القناة. الآن ، اعمل مع PDMS في طبق بتري. استخدم مشرطا وملاقط لإزالته من الطبق.

ثم قم بقص طبقة PDMS بنفس أبعاد الطبقة المصبوبة. خذ طبقات PDMS إلى آلة معالجة الأسطح. قم بتوجيه الطبقات لكشف القنوات المصممة لطبقة PDMS والسطح الخالي من الملامح للطبقة الأخرى.

قم بتعريض الطبقات لبلازما الأكسجين لمدة 40 ثانية. عند الانتهاء ، يجب ربط السطحين. اربط الطبقتين عن طريق وضع أسطحهما المعالجة على اتصال.

بعد ذلك ، ضع طبقات PDMS المستعبدة في فرن 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة على الأقل. قم بإعداد جهاز ميكروفلويديك لتوصيف النقش الرطب PDMS. استخدم تصميما بسيطا بطبقة واحدة وقناة مستطيلة مستقيمة.

يوجد في هذا الجهاز منفذ نفايات واحد ومدخل واحد. لاحظ أن طبقات PDMS العلوية والسفلية مصورة على أنهما منفصلتان في هذه الصورة. قم بإعداد الجهاز بحيث يمكن ملاحظته وتصويره بالمجهر.

بالنسبة لمحلول الحفر ، استخدم TBAF و NMP بنسبة حجم إلى حجم من واحد إلى 10. ارسم النقش في حقنة سعة 10 ملليلتر بإبرة حادة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ضع المحقنة على مضخة حقنة بالقرب من المجهر.

ثم قم بتوصيله بمدخل الجهاز. قم بتوجيه الإخراج من المخرج إلى حاوية النفايات. قم بتشغيل مضخة الحقنة مع الحفر بمعدل تدفق 150 ميكرولتر في الدقيقة.

استخدم طرق عرض مجهر المجال الساطع للتأكد من أن القناة المحفورة على طول اتجاه التدفق لها عرض موحد وللمساعدة في تأكيد معدل التدفق وتكوين الحفر التقط صورا للسلاسل الزمنية للمقطع العرضي للقناة بتكبير أربع مرات أثناء عملية النقش للتحليل. قم بإعداد مجهر لعرض جهاز الموائع الدقيقة وتصويره.

في هذه الحالة ، صمم الجهاز بحيث تتدفق مداخل الحفر والمخزن المؤقت إلى مناطق مختلفة. فيما يلي رسم تخطيطي لمداخل وقنوات الجهاز من الأعلى وفي المقطع العرضي. بمرور الوقت ، سيؤدي الإجراء المختلف للنقش مقابل المخزن المؤقت إلى إنشاء مقطع عرضي جديد ، كما هو موضح في هذا الرسم التخطيطي للمقطع العرضي النهائي وصورة المنظر العلوي.

ضع الجهاز على مرحلة المجهر. قم بإعداد محلول حفر من TBAF و NMP ومحلول مخزن مؤقت NMP. املأ حقنتين سعة 10 مليلتر بمحلول عازل وواحدة بالثقب.

ضع المحاقن في موضعها على مضخة حقنة بالقرب من الجهاز. قم بإجراء التوصيلات المناسبة للجهاز ، بما في ذلك تلك الخاصة بإزالة النفايات. قم بتشغيل مضخة الحقنة مع الحفر بمعدل تدفق 50 ميكرولتر في الدقيقة.

في هذا الفيديو ، يتم الكشف عن هندسة القناة الأولية بصبغة حمراء. بمرور الوقت ، يتسبب الحفر في اختلاف سمك جدار القناة. حدد وقت عملية النقش الرطب للتأكد من أن العملية تنتج هندسة القناة المناسبة.

قم بإعداد المجهر باستخدام مضخة الحقنة في مكان قريب. هذا هو التصميم المستخدم لإنشاء قنوات PDMS لخلاط الموائع الدقيقة بأقسام مختلفة. لديها هندسة مقطعية متناوبة متناوب يصعب تحقيقها مع العمليات القياسية.

قم بإعداد الجهاز على المجهر وقم بتوصيله بمضخة الحقنة. قدم حل حفر TBAF NFP في منفذ المنفذ المميز. راقب قناة الموائع الدقيقة أثناء تطور الغرفة بمرور الوقت ، كما هو الحال في هذه الصور المصورة العلوية المسجلة على مدار ساعتين.

حدد وقت عملية النقش الرطب لضمان هندسة القناة المناسبة. عند الانتهاء ، قم بتمييز الجهاز. تحضير حقنة بالماء المقطر وأخرى بمحلول ملح الصوديوم الفلوريسين لوضعها في مضخة المحقنة.

ضع جهاز الموائع الدقيقة على المجهر وقم بتوصيله بكل حقنة بمدخل بمعدل تدفق 20 ميكرولتر في الدقيقة. اسحب النفايات من المخرج. التقط صورا مجهرية مضان للقناة من الأعلى في مواضع محددة مسبقا.

للمقارنة ، سجل الصور في نفس الظروف باستخدام نسخة غير محفورة من جهاز الموائع الدقيقة. من الممكن تصنيع قنوات الموائع الدقيقة ذات المقاطع العرضية الهندسية المختلفة مع النقش الرطب المتسلسل. تلخص هذه اللوحة ترتيب مداخل الحفر في قنوات PDMS أحادية الطبقة لإنتاج المقطع العرضي المتقاطع الموضح في هذا الفيديو.

لاحظ أن الحفر يذهب إلى القناة المركزية والمخزن المؤقت إلى القنوات الجانبية. ينتج عن نفس ترتيب القنوات ، جنبا إلى جنب مع تبديل القنوات التي تحمل الحفر والمخزن المؤقت ، مقطعا عرضيا على شكل دمبل. ينتج ترتيب قناة مختلف مشابه لخلاط الموائع الدقيقة مقطعا عرضيا على شكل جرس باستخدام الحفر فقط.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر مع مداخل الأجهزة لتجنب تسرب الحفر وزيادة إحداث تسرب PDMS عند المداخل. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تنفيذ نهج من خطوة واحدة لتصنيع أجهزة الموائع الدقيقة PDMS بنجاح مع مقطع عرضي هندسي مختلف للقنوات مع عمليات النقش الرطب المتسلسلة.