Méthodes d’emballage de prototypage microfluidique à haut débit, rapide et à faible coût

L’objectif global de cette procédure est de présenter différentes options pour les plateformes de prototypage rapide microfluidique. Pour ce faire, il suffit d’abord de fabriquer une interconnexion amovible à l’aide d’un PDMS. La deuxième étape consiste à fixer les microtubes dans l’interconnecteur ou directement à la puce microfluidique.

Ensuite, les puces microfluidiques sont assemblées et connectées à une interface électrique. En fin de compte, le fluide s’écoule à travers l’interconnecteur et dans la puce microfluidique à différentes vitesses. Pour évaluer la résistance de l’interconnecteur PDMS, j’ai d’abord eu l’idée de cette méthode lors de la conception d’une puce microfluidique à haute entrée électrique, et j’avais besoin d’une interconnexion facilement amovible pour tester différents modèles de propagation du champ électrique du canal ENC avec un grand nombre d’électrodes de canal ENC.

Pour commencer, préparez le PDMS en mélangeant le PDMS et l’agent de durcissement dans un rapport de 10 pour un, puis dégazez le mélange en le plaçant sous vide doux pendant 60 minutes. Ensuite, préchauffez la température du four à 80 degrés Celsius et attendez que la température se stabilise pendant que le four chauffe. Nettoyez la surface de la puce microfluidique où l’interconnexion PDMS sera placée à l’aide d’éthanol.

Laissez-le sécher dans un endroit à l’abri de la poussière. Transférez le plat de PDMS dans le four préchauffé et laissez le PDMS polymériser légèrement à 80 degrés Celsius pendant 12 à 15 minutes, placez la puce microfluidique à laquelle la connexion sera établie dans le four avec la couche PDMS afin qu’elle soit à la même température après 15 minutes. Retirez le PDMS et la puce microfluidique du four de durcissement.

Ensuite, utilisez une lame de rasoir pour découper un morceau de PDMS de cinq par cinq millimètres. Percez ensuite deux trous de deux millimètres à travers la couche PDMS. Retirez le PDMS des boîtes de Pétri et placez-le sur la puce microfluidique.

Prenez soin d’aligner précisément les trous, puis d’appuyer doucement sur le PDMS pour le mettre en place. Une fois l’interconnecteur en place, coupez des tubes en téflon de deux millimètres de diamètre avec un diamètre intérieur de 100 microns, à l’aide d’une nouvelle lame de sorte que le bord du microtube finisse par être coupé perpendiculairement à sa longueur. Le tube doit être suffisamment long pour être connecté à un pousse-seringue sans appliquer de pression sur l’interconnexion.

À l’aide d’un micro-positionneur, insérez les tubes à travers la couche d’interconnexion PDMS si nécessaire, ajoutez de l’époxy entre le tube et le PDMS pour une meilleure adhérence. Connectez ensuite l’autre extrémité des tubes au système d’injection de liquide. Comme alternative à l’interconnecteur basé sur le PDMS, l’époxy peut être utilisé pour fixer de manière permanente les microtubes en place.

Pour ce faire, utilisez le micropositionneur pour placer soigneusement le microtube dans le trou d’accès de la puce microfluidique. Appliquez ensuite un époxy UV durcissable ou standard autour des trous d’accès et polymérisez-le selon les spécifications du fabricant. Pour commencer, soudez des connecteurs électriques multibroches à montage en surface à une carte de circuit imprimé.

Ensuite, inspectez les coussinets électriques de la puce microfluidique et nettoyez toute contamination de surface en exposant à l’oxygène plasma pendant environ 10 minutes avec plus ou moins de temps, en fonction de la quantité de nettoyage requise. Si aucune contamination de surface n’est trouvée, nettoyez simplement les tampons avec de l’éthanol. Ensuite, à l’aide d’une lame tranchante, coupez le ruban conducteur en petits morceaux de deux millimètres sur un millimètre afin qu’ils aient les mêmes dimensions que les puces microfluidiques.

Coussinets électriques. Ensuite, à l’aide d’une pince propre, placez le ruban conducteur sur la carte de circuit imprimé sur les coussinets électriques. Alignez la puce microfluidique avec l’interconnecteur déjà en place au-dessus de la carte de circuit imprimé.

À l’aide d’une machine d’alignement, placez une couche isolante telle que du papier sur la carte de circuit imprimé pour éviter les courts-circuits, puis fixez le support métallique à l’aide de vis à métaux et d’écrous une fois l’assemblage terminé. Commencez à tester les configurations individuelles en faisant couler de l’eau désionisée à travers le pousse-seringue. Augmentez lentement la vitesse de la pompe jusqu’à ce que le système commence à fuir, moment où la pression maximale a été atteinte.

Après votre expérience, retirez les vis mécaniques, les écrous et les supports métalliques. Ensuite, séparez délicatement la puce microfluidique et la carte de circuit imprimé. Enfin, utilisez de l’éthanol pour retirer l’adhésif du ruban conducteur des coussinets électriques de la carte de circuit imprimé et de la puce microfluidique avant de les remonter.

Trois techniques différentes de fixation de tubes d’interconnexion sont comparées dans le tableau présenté ici. L’interconnecteur PDMS est suggéré pour une utilisation avec des applications à basse pression lorsque la conception microfluidique doit être découverte et nécessite un prototypage rapide. L’époxy standard et l’époxy UV offrent une interconnexion solide et peuvent être utilisés pour des applications à basse et haute pression, mais créent une étanchéité permanente avec l’appareil, ce qui peut être indésirable.

Les interconnexions PDMS sont présentées ici par rapport à certaines des configurations d’interconnexion les plus courantes. L’interconnecteur PDMS d’un millimètre d’épaisseur peut résister à trois fois la pression de l’interconnecteur de 0,45 millimètre d’épaisseur. Cela correspond à cinq fois le débit de l’interconnecteur d’un millimètre d’épaisseur par rapport à l’interconnecteur de 0,45 millimètre Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 10 à 20 minutes si elle est bien faite.