תכנון ופיתוח מתאם יישור מסיכת מיקרוסקופ תלת מימדי לייצור התקנים מיקרופלואידיים רב שכבתיים

פרוטוקול זה הוא משמעותי כפי שהוא מאפשר את הייצור של פלטפורמה חסכונית וקלה לשימוש המסייעת בייצור של תבניות מאסטר מיקרופלואידיות רב שכבתיות מדויקות. היתרון העיקרי של הטכניקה הוא שהיא דורשת רק שימוש בפלטפורמה המודפסת בתלת-ממד ובציוד מעבדה סטנדרטי שנמצא בדרך כלל במעבדות המייצרות מכשירים מיקרופלואידיים. הדגמה חזותית של פרוטוקול זה היא קריטית כדי להדגים כיצד להתאים אישית ולהשתמש מתאם יישור מסיכת מיקרוסקופ מודפס 3D.

השג את מידות המגש של מערכת פליטת אור UV הזמינה להיות הגבול העליון למידות של מחזיק רקיק. מדוד את הקוטר של השפה המעגלית הפנימית, את הגובה הפנימי של מגש מערכות פליטת אור UV, את הרוחב והאורך הכולל של המגש. באמצעות יישום עיצוב מחשב, להחיל ממדים אלה כדי להתאים אישית את מחזיק רקיק כדי להתאים בתוך מגש מערכות פליטת אור UV.

מדוד את האורך בין הברגים ורוחב הברגים בשלב המיקרוסקופ הזקוף הזמין שמחזיק את מחזיק השקופית במקומו. באמצעות יישום עיצוב מחשב, להחיל ממדים אלה כדי להתאים אישית את המחזיק המגנטי כדי להתאים את המיקרוסקופ הזמין כדי לאפשר קיבוע קל ומדויק של MMAA למיקרוסקופ. השתמש רקיק סיליקון ארבעה אינץ איתך התנגדות תמונה מתאימה כדי ליצור את השכבה הראשונה של עובש מאסטר, להבטיח כי העובי גדול יותר מהשכבות הבאות לזיהוי קל של סמני היישור.

השתמשו בעט סמן בצבע בהיר כדי לצבוע את סמני היישור של השכבה הראשונה בכל ארבעת הצדדים. באמצעות התמונה להתנגד להוראות היצרן, ליזום את השכבה השנייה של עובש מאסטר על ידי ספין ציפוי התמונה להתנגד על הוופל וביצוע האפייה הרכה. הכנס את הוופל המצולף למחזיק הופל של MMAA ותקן את הוופל המצולף ל- MMAA באמצעות סרט הדבקה.

חבר את מחזיק הוופל למיקרוסקופ הזקוף הזמין באמצעות מחבר המיקרוסקופ המגנטי. הזז את המיקום של MMAA באמצעות ידיות הכיוון X ו- Y של שלב המיקרוסקופ עד שאחד מסומני היישור הצבעוניים על הוופל מוצג דרך עדשת המיקרוסקופ. מוציאים את מחזיק הוופל משלב המיקרוסקופ ומכניסים את מסיכת הצילום של השכבה השנייה למחזיק הוופל מעל הוופל המצולם.

ודא שניתן לראות חלקית את סמני היישור הצבעוניים של השכבה הראשונה דרך סמני היישור במסיכת התמונה וכי הקצה הישר של מסיכת התמונה מונח על גבי הקצה הישר של רקיק הסיליקון. חבר את מחזיק הוופל בחזרה לבמת המיקרוסקופ וחבר את מסכת התמונה למעלית מספריים דרך אחד מגזרות הצד עם סרט הדבקה. השתמש בהרמת המספריים כדי להתאים את מיקום כיוון Z של מסכת התמונה עד שהוא שוכב ממש מעל הוופל המצולם.

תוך שמירה על מסכת התמונה דוממת, הסתכל דרך עדשת המיקרוסקופ וזיהה את סמני היישור הצבעוניים של השכבה הראשונה מתחת לסמני היישור של מסכת הצילום באמצעות ידיות הכיוון X ו- Y של שלב המיקרוסקופ כדי להזיז את המיקום של MMAA. התאם את המיקום של MMAA עד שסמן היישור במסיכת התמונה יונח על גבי סמן היישור הצבעוני בשכבה הראשונה. יש למרוח בזהירות כוח קל על מסכת הצילום ולהשתמש בקלטת כדי לאבטח את מסכת התמונה במקום על גבי הוופל המצופה.

נתק את מסיכת התמונה מהרמת המספריים והבטח שכל ארבעת סמני היישור במסיכת התמונה תואמים את ארבעת סמני היישור בשכבה הראשונה. יישור פוסט, בזהירות לנתק את מחזיק רקיק משלב המיקרוסקופ. הכנס את צלחת הזכוכית העליונה על גבי רקיק ומסכת תמונה כדי להקטין את הפער בין שני החלקים.

מניחים את כל מחזיק הוופל במערכת החשיפה הזמינה לאור UV ומבצעים חשיפה של השכבה השנייה. הסר את מחזיק רקיק ממערכת החשיפה לאור UV, ולאחר מכן להסיר את רקיק מצופה מן מחזיק רקיק לנתק את מסכת תמונה מן רקיק. השלם את הפוסט-אפייה והתפתחות השכבה השנייה בעקבות ההוראות של היצרן להתנגד לתמונה.

יש לאחזר את תבנית האב ולהניח אותה על במת המיקרוסקופ הזקוף כדי לקבוע את מרחק הפער בין השכבה הראשונה לשכבה השנייה. מדוד את המרחק שבאמצעותו השכבה השנייה מוזזת ומזוהה מהשכבה הראשונה במבני המיקרו-אנל. השתמש במיקרוסקופ הזקוף כדי לקבוע אם שבב PDMS מכיל קירות ערוץ ישרים עם קצוות התקן ברורים.

בנוסף, בדוק את שבב PDMS לאיתור פגמים אפשריים שעלולים לעכב את פונקציונליות ההתקן. באמצעות אופטימיזציה ושימוש של MMAA, תבניות מאסטר רב שכבתיות עם שגיאת יישור מינימלית היו מפוברקות. מערכת זו והפרוטוקול המתואר שימשו ליישור הסמנים במסיכת התמונה עם הסמנים בשכבה הראשונית של תבנית הבסיס.

תבנית הבסיס SU-8 בשכבה הכפולה עבור מכשיר מיקרופלואידי עם תבנית הרינגבון הייתה מפוברקת והוכח שיש לה מרחק פער של פחות מחמישה מיקרומטרים בין שתי השכבות. תבנית האב של שתי השכבות שימשה אז לייצור שבבי PDMS. סריקת תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים מראה כי המכשיר microfluidic עם דפוס הרינגבון מכיל קצוות ברורים, קירות ערוץ ישר, ושכבות מיושרות היטב, אשר חיוניים לפונקציונליות המכשיר הנכון.

בנוסף, תבנית מאסטר ארבע שכבות עם תכונות מעגליות פשוטות נוצר באמצעות MMAA כדי להציג יישור מוצלח של תבנית מאסטר רב שכבתית. נתוני פרופילומטר מאשרים את ארבע השכבות המובהקות של תבנית המאסטר. חשוב שתהיה סבלנות ולעבוד לאט בעת יישור סמני היישור של השכבות הראשונה והשנייה ותוך כדי תיקון מסכת התמונה לופל המצולף.

הליך זה יכול לשמש לייצור תבניות מאסטר רב שכבתיות רבות ושונות, המאפשר לחוקרים ממעבדות קטנות יותר לחקור עיצובי מכשירים מיקרופלואידיים מורכבים יותר.