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

El objetivo general de este procedimiento es presentar diferentes opciones para plataformas de prototipado rápido microfluídico. Esto se logra fabricando primero un interconector extraíble mediante PDMS. El segundo paso es asegurar los microtubos en el interconector o directamente al chip microfluídico.

A continuación, se ensamblan los chips microfluídicos y se conectan a una interfaz eléctrica. En última instancia, el fluido fluye a través del interconector y hacia el chip microfluídico a diferentes velocidades. Para evaluar la resistencia del interconector PDMS, primero tuve la idea de este método al diseñar un chip microfluídico de alta entrada eléctrica, y necesitaba un interconector fácilmente extraíble para probar diferentes patrones de propagación del campo eléctrico del canal ENC con una gran cantidad de electrodos de canal ENC.

Para comenzar, prepare el PDMS mezclando el PDMS y el agente de curado en una proporción de 10 a uno, y luego desgasifique la mezcla colocándola bajo un vacío bajo durante 60 minutos. A continuación, precalienta y calienta el horno a 80 grados centígrados y espera a que la temperatura se estabilice mientras el horno se calienta. Limpie la superficie del chip microfluídico donde se colocará el interconector PDMS utilizando etanol.

Deje que se seque en un área libre de polvo. Transfiera el plato de PDMS al horno precalentado y deje que el PDMS polimerice ligeramente a 80 grados centígrados durante 12 a 15 minutos, coloque el chip microfluídico al que se realizará la conexión en el horno con la capa de PDMS para que esté a la misma temperatura después de 15 minutos. Retire el PDMS y el chip microfluídico del horno de curado.

A continuación, utiliza una cuchilla de afeitar para cortar un trozo de PDMS de cinco por cinco milímetros. A continuación, perfore dos agujeros de dos milímetros a través de la capa PDMS. Retire el PDMS de las placas de Petri y colóquelo sobre el chip microfluídico.

Tenga cuidado de alinear con precisión los orificios y luego presione suavemente el PDMS en su lugar. Con el interconector en su lugar, recorte tubos de teflón de dos milímetros de diámetro con un diámetro interior de 100 micras, utilizando una cuchilla nueva para que el borde del microtubo termine cortado perpendicular a su longitud. El tubo debe ser lo suficientemente largo como para conectarlo a una bomba de jeringa sin aplicar ninguna tensión sobre el interconector.

Usando un micro posicionador, inserte los tubos a través de la capa de interconector del PDMS si es necesario, agregue epoxi entre el tubo y el PDMS para una mejor adherencia. A continuación, conecte el otro extremo de los tubos al sistema de inyección de líquido. Como alternativa al interconector basado en PDMS, se puede usar epoxi para asegurar permanentemente los microtubos en su lugar.

Para lograr esto, use el microposicionador para colocar con cuidado el microtubo en el orificio de acceso del chip microfluídico. A continuación, aplique un epoxi estándar o de curado UV alrededor de los orificios de acceso y cúrelo de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Para comenzar, suelde los conectores eléctricos de clavijas múltiples de montaje en superficie a una placa de circuito impreso.

A continuación, inspeccione las almohadillas eléctricas del chip microfluídico y limpie cualquier contaminación de la superficie exponiéndola al oxígeno plasmático durante unos 10 minutos con más o menos tiempo, dependiendo de la cantidad de limpieza requerida. Si no se encuentra contaminación en la superficie, simplemente limpie las almohadillas con etanol. A continuación, utilice una cuchilla afilada para cortar la cinta conductora en trozos pequeños de dos milímetros por un milímetro para que tengan las mismas dimensiones que los chips microfluídicos.

Almohadillas eléctricas. A continuación, utilice pinzas limpias para colocar la cinta conductora en la placa de circuito impreso sobre las almohadillas eléctricas. Alinee el chip microfluídico con el interconector que ya está colocado sobre la placa de circuito impreso.

Con una máquina de alineación, coloque una capa aislante como papel en la placa de circuito impreso para evitar cortocircuitos y, a continuación, fije el soporte metálico con tornillos y tuercas con el ensamblaje completo. Comience a probar las configuraciones individuales haciendo fluir agua desionizada a través de la bomba de jeringa. Aumente la velocidad de la bomba lentamente hasta que el sistema comience a tener fugas, momento en el que se haya alcanzado la presión máxima.

Después de su experimento, retire los tornillos de la máquina, las tuercas y los soportes metálicos. A continuación, separe suavemente el chip microfluídico y la placa de circuito impreso. Finalmente, use etanol para quitar el adhesivo de la cinta conductora de las almohadillas eléctricas de la placa de circuito impreso y el chip microfluídico antes de volver a ensamblar.

En la tabla que se muestra aquí se comparan tres técnicas diferentes de fijación de tubos de interconexión. El interconector PDMS se sugiere para su uso con aplicaciones de baja presión cuando el diseño microfluídico debe descubrirse y requiere la creación rápida de prototipos. El epoxi estándar y UV proporciona una fuerte interconexión y se puede usar para aplicaciones de baja y alta presión, pero crea un sello permanente con el dispositivo, lo que puede ser no deseado.

Aquí se muestran los interconectores PDMS en comparación con algunas de las configuraciones de interconectores más comunes. El interconector PDMS de un milímetro de grosor puede soportar tres veces la presión del interconector de 0,45 milímetros de grosor. Esto se relaciona con cinco veces el caudal del interconector de un milímetro de espesor en comparación con el interconector de 0,45 milímetros Una vez dominada, esta técnica se puede completar en 10 a 20 minutos si se hace correctamente.