Bonding solvente per la fabbricazione di PMMA e COP dispositivi microfluidici

Sommario

Il legame con solvente è un metodo semplice e versatile per fabbricare dispositivi microfluidici termoplastici con legami di alta qualità. Descriviamo un protocollo per ottenere legami forti e otticamente chiari nei dispositivi microfluidici in PMMA e COP che preservano i dettagli delle microcaratteristiche, mediante una sapiente combinazione di pressione, temperatura, un solvente appropriato e la geometria del dispositivo.

Abstract

dispositivi microfluidici termoplastici offrono molti vantaggi rispetto a quelli a base di elastomeri di silicone, ma le procedure di incollaggio devono essere sviluppate per ogni termoplastico di interesse. bonding solvente è un metodo semplice e versatile che può essere utilizzato per fabbricare dispositivi da una varietà di plastiche. Viene aggiunto un solvente appropriato tra due strati di dispositivo da incollare, e il calore e pressione vengono applicati al dispositivo per facilitare l'incollaggio. Utilizzando una combinazione appropriata di solvente, di plastica, il calore e la pressione, il dispositivo può essere sigillato con un legame di alta qualità, caratterizzato come avere una copertura ad alta legame, forza di adesione, la chiarezza ottica, durata nel tempo, e bassa deformazione o danni microfeature geometria. Descriviamo la procedura per dispositivi incollaggio realizzati due termoplastici popolari, poli (metil-metacrilato) (PMMA), e polimeri ciclo-olefina (COP), così come una varietà di metodi per caratterizzare la qualità delle obbligazioni risultanti, e strategie a troubleshoot obbligazioni di bassa qualità. Questi metodi possono essere usati per sviluppare nuovi protocolli bonding solvente per altri sistemi plastica-solvente.

Introduzione

Microfluidica è emerso nel corso degli ultimi venti anni come la tecnologia adatta per lo studio chimica e fisica alla microscala ^1, e con crescente promessa di contribuire in modo significativo alla ricerca di biologia ^2-4. La maggior parte dei dispositivi microfluidici stata storicamente fatta da poli (dimetilsilossano) (PDMS), un elastomero siliconico che è facile da usare, poco costoso, e offre alta qualità funzionalità di replica ^5. Tuttavia, PDMS ha carenze ben documentato ed è incompatibile con elevati volumi di fabbricazione processi ^6,7, e come tale, c'è stata una crescente tendenza fabbri....

Protocollo

Si noti che tutti i passi descritti di seguito sono stati sviluppati ed eseguito in un ambiente non-camera sterile. I passi bonding solvente può certamente essere eseguite in una camera sterile, se disponibile, ma questo non è necessario.

1. Preparazione di termoplastici microfluidici Livelli dispositivo

1. Progettare e fabbricare strati dispositivo microfluidica dalla termoplastico di scelta, utilizzando un metodo di fabbricazione adeguato (per esempio, micromilling ^15, goffratura ^{16 - 18,} stampaggio ad iniezione).
2. Visivamente strati di dispositivi per assicurare che ....

Risultati

Uno schema del procedimento generale di incollaggio con solvente è mostrato in Figura 1. Il modo più semplice per valutare la qualità del collegamento è ispezionare visivamente la copertura del collegamento, poiché una scarsa copertura risulta facilmente evidente come aree di plastica non incollata e indica un collegamento debole. Tali aree si trovano tipicamente in prossimità di bordi liberi (ad es., periferia del dispositivo o vicino a porte aperte o microcanal.......

Discussione

La fattibilità di potenziali strategie di incollaggio dipende dalle attrezzature disponibili. Mentre le piastre riscaldanti sono relativamente comuni e i pesi liberi possono essere acquistati a buon mercato, le strategie ad alta pressione richiedono l'uso di una pressa riscaldata. Ad esempio, la nostra ricetta ottimale di incollaggio del PMMA richiede un'alta pressione per legarsi con l'etanolo (vedere la Tabella 1) e la pressione richiesta non è raggiungibile per le dimensioni tipiche dei dispositivi ch.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
COP	Zeonor	604Z1020R080	20 kg Pellet COP - 1020R. È possibile utilizzare più fornitori, ma possono influire sulle caratteristiche di adesione.
Lamiera di PMMA	McMaster Carr	8560K173	1,5 mm per le nostre applicazioni tipiche. È possibile utilizzare più fornitori, ma possono influire sulle caratteristiche di adesione.
Cicloesano	Sigma-Aldrich	227048	Cicloesano, anidro, 99,5%. È possibile utilizzare più fornitori. Tossico, richiede cappa fumaria.
Etanolo	Sigma-Aldrich	24102	Etanolo, assoluto, ≥ 99,8% (GC). È possibile utilizzare più fornitori.
Acetone	Sigma-Aldrich	179124	Acetone, reagente ACS, ≥ 99.5%. È possibile utilizzare più fornitori.
2-propanolo	Sigma-Aldrich	278475	2-propanolo, anidro, 99,5%. È possibile utilizzare più fornitori.
Piastra riscaldanteTorrey	Pines Scientific	HP60	Piastra riscaldante digitale completamente programmabile. È possibile utilizzare più fornitori.
Pesi liberi	Cap Barbell	RPG#2	Piastra standard in ghisa. È possibile utilizzare più fornitori e pesi diversi.
Pressa riscaldata	Carver	Auto CH	Pressa idraulica riscaldata serie Auto. È possibile utilizzare più fornitori. Una pressa che si inserisce in una cappa aspirante consentirebbe la massima flessibilità (questo modello no).
Fresatrice CNC	Tormach	PCNC 770	Fresa CNC a 3 assi. È possibile utilizzare più fornitori.
Frese	a candela Varie	Varie	Le dimensioni richieste dipendono dai disegni. È possibile utilizzare più fornitori.

spessore