Name: High Throughput Microfluidic Rapid en Low Cost Prototyping Verpakking (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-23T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Leer microfluidische rapid prototyping met PDMS-interconnectoren voor biologische toepassingen. Deze methode maakt snelle ontwikkeling van herbruikbare microfluidische systemen met gecontroleerde vloeistofstroming mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs erkennen de financiële steun van NSERC en de Canada Research Chair in Smart Medical Devices, en zijn dankbaar voor de verschillende tools geleverd door CMC Microsystems en ReSMiQ. Dank is verschuldigd aan Laurent Mouden, voor zijn bijdragen aan dit werk.

1. Verwijderbare PDMS-gebaseerde interconnector voor microfluïdische toepassingen met lage druk15-16
<ol>
	<li>Voorbereiding 
	Deze sectie beschrijft verschillende stappen om het glas en PDMS voor te bereiden om de interconnector te produceren.
	<ol>
		<li>Bereid de PDMS voor: Meng de PDMS en het verhardingsmiddel met een verhouding van (10:1).</li>
		<li>Zorg ervoor dat de temperatuur van de oven is gestabiliseerd op een constante temperatuur van 80 °C. Afhankelijk van de oven, gebruik een meetinstrument om de temperatuur van de oven te meten en bewaak deze vervolgens handmatig.</li>
		<li>Reinig de petrischaal grondig met ethanol.</li>
		<li>Reinig het oppervlak van de microfluïdische toegangsgaten waar de PDMS-interconnector zal worden geplaatst.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Fabricage 
	De interconnector die in dit artikel wordt beschreven, is in wezen een compliante afdichting. Deze afdichting is gevormd uit PDMS en bevat gaten waarin microbuizen kunnen worden geplaatst. Het hecht zichzelf aan het oppervlak van een microfluïdische chip om een lekdichte afdichting te vormen tussen de microbuis en toegangsgaten naar microkanalen in de chip. 
	Gebruik de volgende stappen om de interconnector te fabriceren.
	<ol>
		<li>Plaats een dunne laag (ongeveer 2 mm) van de PDMS (vloeibaar) in een petrischaal.</li>
		<li>Laat de PDMS gedurende 12-15 minuten licht polymeriseren bij een temperatuur van 80 °C in de oven. Plaats de microfluïdische chip waarop de verbinding zal worden gemaakt op hetzelfde moment in de oven, zodat deze dezelfde temperatuur zal hebben.</li>
		<li>Wanneer de PDMS begint te polymeriseren, haalt u het uit de verhardingsoven.</li>
		<li>Gebruik een 
		biopsie-pons om gaten van het gewenste diameter in het oppervlak van de microfluïdische chip te vormen.</li>
		<li>Snijd het vereiste stuk PDMS met behulp van de kling. 
		Opmerking: Het wordt aanbevolen om aanvankelijk een groter stuk materiaal uit te snijden dan uiteindelijk nodig zal zijn. Om het gebruik van meerdere connectoren te vermijden, is het wenselijk dat een bepaalde PDMS-interconnector in een vierkante vorm wordt gesneden en gaten worden geponst, zodat deze overeenkomt met het grootste aantal mogelijke gaten op de chip van de gebruiker.</li>
		<li>Houd de gaten iets kleiner dan de buitendiameter van de microbuis.</li>
		<li>Verwijder de PDMS snel uit de petrischalen en plaats deze op de microfluïdische chip.</li>
		<li>Zorg ervoor dat er geen stof op zowel de PDMS als de chip zit en zorg ervoor dat de toegangsgaten op de microfluïdische chip zijn uitgelijnd met die van de PDMS.</li>
		<li>Gebruik een micropositieerde om buizen (bijv. Teflon buizen) door de PDMS-interconnector te steken. De buizen moeten 110% van de diameter van het microfluïdische toegangsgat zijn om vloeistoflekkage te voorkomen. Dezelfde buizen kunnen worden aangesloten op het vloeistofinspuitsysteem, afhankelijk van de toepassing van de gebruiker. 
		Opmerking: Plaats de buizen altijd met behulp van een micropositieerde, de PDMS-laag is niet erg dik en kan losraken als de buizen worden gedraaid.</li>
		<li>Voeg indien nodig epoxy tussen de buis en de PDMS toe voor een betere hechting. 
		Een voorbeeld van de voltooide interconnector is te zien in de figuren en in Ghallab en Badawy2.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Microbuizen verbinden in microfluïdische toepassingen met epoxy17 
Zorg er bij het fabriceren van een interconnector voor dat de rand van de microbuis correct is gesneden. Gebruik een nieuw scherp mes om de rand van de microbuis recht te snijden en om ervoor te zorgen dat het contact tussen microbuizen en toegangsgat uniform is.
<ol>
	<li>Gebruik de micropositieerde om de microbuis voorzichtig in het toegangsgat van de microfluïdische chip te plaatsen.</li>
	<li>Oefen een kleine druk uit op de epoxydispenser om epoxy op de toegangsgaten af te zetten of plaats deze handmatig.</li>
	<li>Laat de epoxy uitharden volgens de volgende stappen:
	<ol>
		<li>UV-hardende epoxy: Blootstel de UV-epoxy gedurende 3-10 minuten aan een UV-bron, afhankelijk van de hoeveelheid gebruikte epoxy. Raadpleeg de epoxyspecificaties voor meer details.</li>
		<li>Standaard epoxy: Als de microfluïdische substraat alleen bij RT wordt gebruikt, laat epoxy gedurende 24 uur bij RT uitharden. Als het substraat hoge temperaturen moet kunnen weerstaan, laat de epoxy snel uitharden door het bloot te stellen aan 100 °C met behulp van een oven of een verwarmingselement, afhankelijk van de toepassing. Raadpleeg de epoxyspecificaties voor meer details.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Montagetechniek voor herbruikbare microfluïdische chips met elektrische interface17
<ol>
	<li>Assembleren van de componenten 
	Figuur 2 toont de verbindingen tussen de elektrische connectoren op de PCB en de elektrische pads op de microfluïdische chip. Om de PCB/microfluïdische chip/Plexiglas-componenten te assembleren, volgt u deze stappen: 
	VOORSICHT: Vermijd overmatige compressiedruk, die de microfluïdische chip kan breken.
	<ol>
		<li>Soldeer de oppervlaktemontage elektrische multipin-connectoren op de PCB.</li>
		<li>Als er oppervlakteverontreiniging op de elektrische pads van de microfluïdische chip aanwezig is, reinig met plasmazuurstof; anders reinig de pads met ethanol.</li>
		<li>Gebruik een scherp mes om het geleidende tape in kleine stukjes te snijden met dezelfde afmetingen als de elektrische pads van de microfluïdische chip, zoals weergegeven in Figuur 1 en Figuur 2.</li>
		<li>Gebruik een pincet om het geleidende tape op de elektrische pads van de PCB te plaatsen.</li>
		<li>Lign en plaats vervolgens de microfluïdische chip op de PCB.

<ol><li>Pamme, N., Wilhelm, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+sorting+of+magnetic+cells+via+on-chip+free-flow+magnetophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Continuous sorting of magnetic cells via on-chip free-flow magnetophoresis.</a> Lab Chip. 6, 974-980 (2006).</li>
<li>Ghallab, Y., Badawy, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensing+methods+for+dielectrophoresis+phenomenon%3A+from+bulky+instruments+to+lab-on-a-chip%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Circuits+Syst.+Mag%22%5BJournal%5D)">Sensing methods for dielectrophoresis phenomenon: from bulky instruments to lab-on-a-chip.</a> IEEE Circuits Syst. Mag. 4, 5-15 (2004).</li>
<li>Hwang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CMOS+Microelectrode+Array+for+Electrochemical+Lab-on-a-Chip+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Sensors%22%5BJournal%5D)">CMOS Microelectrode Array for Electrochemical Lab-on-a-Chip Applications.</a> IEEE J. Sensors. 9, 609-615 (2009).</li>
<li>Dürr, M., Kentsch, J., Müller, T., Schnelle, T., Stelzle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdevices+for+manipulation+and+accumulation+of+micro-+and+nanoparticles+by+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Microdevices for manipulation and accumulation of micro- and nanoparticles by dielectrophoresis.</a> Electrophoresis. 24, 722-731 (2003).</li>
<li>Chuang, C. H., Huang, Y. W., Wu, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoretic+chip+with+multilayer+electrodes+and+micro-cavity+array+for+trapping+and+programmably+releasing+single+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Microdev%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoretic chip with multilayer electrodes and micro-cavity array for trapping and programmably releasing single cells.</a> Biomed. Microdev. 14, 271-278 (2012).</li>
<li>Xie, L., Premachandran, C., Chew, M., Chong, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Disposable+Bio-Microfluidic+Package+With+Reagents+Self-Contained+Reservoirs+and+Micro-Valves+for+a+DNA+Lab-on-a-Chip+%28LOC%29+Application%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Adv.+Packag%22%5BJournal%5D)">Development of a Disposable Bio-Microfluidic Package With Reagents Self-Contained Reservoirs and Micro-Valves for a DNA Lab-on-a-Chip (LOC) Application.</a> IEEE Trans. Adv. Packag. 32, 528-535 (2009).</li>
<li>J. Beebe, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+hydrogel+structures+for+autonomous+flow+control+inside+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Lett.+Nat%22%5BJournal%5D)">Functional hydrogel structures for autonomous flow control inside microfluidic channels.</a> Lett. Nat. 404, 588-590 (2000).</li>
<li>Howlader, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+microfluidics+packaging+using+sequential+plasma+activation+process%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Adv.+Packag%22%5BJournal%5D)">Room-temperature microfluidics packaging using sequential plasma activation process.</a> IEEE Trans. Adv. Packag. 29, 448-456 (2006).</li>
<li>Farris, S., Vitek, J., Giroux, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+hardware+complications%3A+The+role+of+electrode+impedance+and+current+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Mov.+Disord%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation hardware complications: The role of electrode impedance and current measurements.</a> Mov. Disord. 23, 755-760 (2008).</li>
<li>Nelson, M. J., Pouget, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+Electrode+Properties+Create+a+Problem+in+Interpreting+Local+Field+Potential+Recordings%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Do Electrode Properties Create a Problem in Interpreting Local Field Potential Recordings.</a> J. Neurophysiol. 103, 2315-2317 (2010).</li>
<li>Han, K. H., Frazier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+aspects+of+packaging+and+integration+technology+for+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Dev.+Mat.+Rel%22%5BJournal%5D)">Reliability aspects of packaging and integration technology for microfluidic systems.</a> IEEE Trans. Dev. Mat. Rel. 5, 452-457 (2005).</li>
<li>Ye, X., Kim, W. S., Rubakhin, S. S., Sweedler, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+nitric+oxide+by+4%2C5-diaminofluorescein+without+interferences%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Measurement of nitric oxide by 4,5-diaminofluorescein without interferences.</a> Analyst. 129, 1200-1205 (2004).</li>
<li>Hwang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CMOS+Microelectrode+Array+for+Electrochemical+Lab-on-a-Chip+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Sensors%22%5BJournal%5D)">CMOS Microelectrode Array for Electrochemical Lab-on-a-Chip Applications.</a> IEEE J. Sensors. 9, 609-615 (2009).</li>
<li>Kaler, K. V. I. S., Dalton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cost+effective%2C+re-configurable+electrokinetic+microfluidic+chip+platform%5BTitle%5D)+AND+%22Sens.+Actuators+B+Chem%22%5BJournal%5D)">A cost effective, re-configurable electrokinetic microfluidic chip platform.</a> Sens. Actuators B Chem. 123, 628-635 (2007).</li>
<li>Miled, M. A., Sawan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interconnecting+Microtubes+in+Microfluidic+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22CMC+application+note%22%5BJournal%5D)">Interconnecting Microtubes in Microfluidic Applications.</a> CMC application note. , (2012).</li>
<li>Galliano, A., Bistac, S., Schultz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesion+and+friction+of+PDMS+networks%3A+molecular+weight+effects%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Adhesion and friction of PDMS networks: molecular weight effects.</a> J. Colloid Interface Sci. 265, 372-379 (2003).</li>
<li>Miled, M. A., Sawan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removable+PDMS-based+Interconnector+for+Low-pressure+Microfluidic+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22CMC+application+note%22%5BJournal%5D)">Removable PDMS-based Interconnector for Low-pressure Microfluidic Applications.</a> CMC application note. , (2012).</li>
<li>Miled, M. A., Sawan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Assembly+Technique+for+Reusable+Microfluidic+Chips+with+Electrical+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22CMC+application+note%22%5BJournal%5D)">An Assembly Technique for Reusable Microfluidic Chips with Electrical Interface.</a> CMC application note. , (2012).</li>
<li>Li, S., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polydimethylsioxane+fluidic+interconnects+for+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Adv.+Packag%22%5BJournal%5D)">Polydimethylsioxane fluidic interconnects for microfluidic systems.</a> IEEE Trans. Adv. Packag. 26, 242-247 (2003).</li>
<li>Lee, E., Howard, D., Liang, E., Collins, S., Smith, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removable+tubing+interconnects+for+glass-based+micro-fluidic+systems+made+using+ECDM%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Removable tubing interconnects for glass-based micro-fluidic systems made using ECDM.</a> J. Micromech. Microeng. 14, 535-541 (2004).</li>
<li>Kua, C. H., Lam, Y. C., Yang, C., youcef-Toumi, K., Rodriguez, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+of+dielectrophoretic+force+for+moving+dielectrophoresis+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrostat%22%5BJournal%5D)">Modeling of dielectrophoretic force for moving dielectrophoresis electrodes.</a> J. Electrostat. 66, 514-525 (2008).</li>
<li>Saarela, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Re-usable+multi-inlet+PDMS+fluidic+connector%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Sens.+Actuators+B+Chem%22%5BJournal%5D)">Re-usable multi-inlet PDMS fluidic connector.</a> J. Sens. Actuators B Chem. 114, 552-557 (2006).</li>
<li>Pattekar, A., Kothare, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+microfluidic+interconnectors+for+high+temperature+and+pressure+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Novel microfluidic interconnectors for high temperature and pressure applications.</a> J. Micromech. Microeng. 13, 337-345 (2003).</li>
<li>Gray, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+interconnection+technologies+for+integrated+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Sens.+Actuators+A+Phys%22%5BJournal%5D)">Novel interconnection technologies for integrated microfluidic systems.</a> J. Sens. Actuators A Phys. 77, (1999).</li>
<li>Miled, M. A., Sawan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode+robustness+in+artificial+cerebrospinal+fluid+for+dielectrophoresis-based+LoC%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Eng.+Med.+Biol.+Conf%22%5BJournal%5D)">Electrode robustness in artificial cerebrospinal fluid for dielectrophoresis-based LoC.</a> IEEE Eng. Med. Biol. Conf. , 1390-1393 (2012).</li>
</ol>

Er is niets te onthullen.

De PDMS-interconnector is bedoeld voor toepassingen met lage druk, vloeistoflekkage in het chiptoegangsgat wanneer de PDMS-interconnector vervolgens op het toegangsgat wordt geplaatst, moet worden voorkomen. Daarom is de aanbevolen dikte van PDMS minder dan 2 mm. Een grotere dikte kan een zwakke hechting van de PDMS aan het oppervlak van de microfluïdische chip veroorzaken en wordt niet aanbevolen. Een onsuccesvolle poging werd gedaan met een dikte van 4 mm. Dit werk richt zich op de hechting van de PDMS-interconnector a...

Recente vorderingen in microfabricage hebben geleid tot meer complexe microfluïdische apparaten met een groot aantal elektroden en verschillende soorten besturingsalgoritmen. Deze vooruitgang benadrukte echter nieuwe uitdagingen bij het verpakken. Bovendien is Lab-on-Chip (LoC) een multidisciplinair concept waarbij microfluïdische apparaten, micro-elektromechanische systemen (MEMS), micro-elektronische chips en andere onderdelen met elkaar verbonden zijn. Daarom is het onmogelijk om een verpakkingsproces te ontwikkelen zonder rekening te houden met verschillende beperkingen van LoC-onderdelen, zoals de gevoeligheid en bescherming van micro-elektronische schakelingen, leidingen en mechanische aspecten. Bovendien is het verpakken van de componenten van een bepaald LoC nauw verbonden met de toepassing1,2. Als voorbeeld, in optische toepassingen is de transparantie van het apparaat cruciaal, vooral voor testdoeleinden. Daarom is het belangrijk om het systeemgedrag te bewaken door het apparaat waarneembaar te houden. In toepassingen met betrekking tot cel- of deeltjemanipulatie zijn lage-spanningstechnieken aantrekkelijker, met de opkomst van nieuwe microfabricagetechnologieën die kleinere elektrodebematingen mogelijk maken (van enkele micrometer tot submicron-schaal3-5), maar het aantal elektroden aanzienlijk verhogen tot 100 of meer.
Aan de andere kant vereisen LoC's gewijd aan chemische en biologische analyses langetermijnobservatie. Daarom moet de systeemverpakking en testbank biologische besmetting vermijden, evenals elke storing in de elektronische apparaten van LoC, naast het waarneembaar houden van het systeem.
In onlangs gepubliceerde artikelen zijn microfluïdica en MEMS de hoofdonderdelen van een LoC, maar andere modules kunnen worden gebruikt voor het bewaken van het systeem. Bijgevolg werd het testen en valideren van microfluïdische architecturen een uitdagend probleem met de nieuwe microfabricagebenaderingen en de hoge complexiteit en doorvoerarchitecturen. Tot nu toe zijn er geen standaardtestplatforms of ondersteuningen voor microfluïdische systemen, zoals het geval is voor micro-elektronische chips.
Onderzoekers hebben verschillende verpakkingstechnieken voor specifiek gebruik voorgesteld, zoals Xie et al.6 die een bio-microfluïdische verpakking ontwierp inclusief een micro-elektronische chip om DNA-scheiding in microfluïdische kanalen te controleren. Beebe et al.7 ontworp een microfluïdisch kanaal met geïntegreerde vloeistofreserves en stimuli-responsieve hydrogelkleppen om vloeistofmonsters te manipuleren. Andere systemen stellen het gebruik van elektrolytisch op basis van luchtbellen flowsensoren voor om drukken te detecteren door een elektrisch veld om luchtbellen te genereren en de corresponderende druk te meten8. Het sensorsysteem meet de impedantie van de luchtbel en bepaalt vervolgens de druk, wat een speciale verpakking vereist die is ontworpen om interferentie in de metingen te voorkomen. In een ander werk werd een microfluïdische verpakkingsmethode op kamertemperatuur geïntroduceerd op basis van een sequentieel plasma-activeringsproces9. Ondanks het feit dat dit proces kan leiden tot een sterk geassembleerd apparaat, heeft het beperkingen wanneer het wordt gebruikt voor prototypedoeleinden of wanneer het apparaat meerdere keren wordt gebruikt. Dit laatste kan frequente vervanging van sommige delen van het systeem impliceren. Bovendien introduceerden Lee et al. een nieuwe verpakkingstechniek, Biolab-on-IC genaamd, gebaseerd op het gebruik van magnetische velden voor individuele magnetische parelmanipulatie, waarbij de microfluïdische architectuur is ontworpen bovenop de geïntegreerde schakeling10. Daarnaast zijn de betrouwbaarheid van verpakking en integratie van microfluïdische systemen, met inachtneming van de systeemmaat, optische aspecten en verbindingsonderdelen, kritische kwesties zoals gedetailleerd door Han en Frazier11. Dit laatste werk weerspiegelt een typische aanpak voor LoC-systemen, waarbij verschillende parameters precies vast moeten worden gesteld en gemeten tijdens de verpakking.
Consequentie, microfluïdische verpakking is een uitdagend probleem voor een nieuwe generatie microfluïdische apparaten. Verpakking omvat heterogene delen zoals leidingen, elektrische verbindingen en microfluïdische ondersteuning. Voor leidingen is de belangrijkste kwestie de zeer beperkte ruimte die beschikbaar is om de buizen aan te sluiten om toegang te krijgen tot de microfluïdische gaten. De diameter van de huidige commercieel verkrijgbare connectoren is in het bereik van 6 mm; de afstand tussen de twee toegangsgaten wordt echter kleiner met de vermindering van de totale systeemafmetingen12-13. Daarom hebben we een leidingtechniek gebaseerd op PDMS voorgesteld. Dit leidingproces is speciaal uitgewerkt voor de prototypefase. In feite is het vanwege de chemische beperking verplicht om de verbindingsbuis na elk gebruik te vervangen om vloeistoflekkage binnen de microstructuur te voorkomen en te minimaliseren en de microkanalen te reinigen. Voor deze doeleinden is het beschreven proces in dit artikel bijzonder toepasbaar voor een snel prototypeontwerp.
Aan de andere kant zijn elektrische verbindingen cruciaal voor microfluïdische apparaten die directe of indirecte elektrische manipulatie of meting gebruiken. Vanwege het brede scala aan microfluïdische toepassingen kunnen apparaatfabrieksmaten, vorm en aantal elektrische contacten aanzienlijk variëren. Daarom is een veelzijdige methode vereist die voor verschillende toepassingen kan worden gebruikt. Kaler et al. berichtten resultaten van hun microfluïdische snelle prototypeplatform, dat is gebaseerd op zero insertion force (ZIF) connectoren14. In plaats van deze latere connectoren, gebruiken de gepresenteerde methoden een anisotroop adhesieve geleidende film, die gemakkelijk aan elke vorm kan worden aangepast.
Veel onderzoekers houden geen rekening met de testbeperkingen bij het ontwerpen van hun microfluïdische apparaat. In de micro-elektronica zijn er veel ondersteuningen die worden gebruikt voor prototype- en testdoeleinden, die IC-houders worden

<table><tbody><tr><td>Epoxy 731</td><td>Epotek</td><td>731</td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>UV Epoxy</td><td>Epotek</td><td>OG159</td><td></td></tr><tr><td>Micropump</td><td>Harvard Apparatus</td><td>PHD Ultra</td><td></td></tr><tr><td>PCB</td><td>Advanced Circuits</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plexiglass</td><td>Ecole Polytechnique</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adhesive conductive film</td><td>3M</td><td>9703</td><td></td></tr></tbody></table>

high throughput microfluidic rapid en low cost prototyping verpakking

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

In dit werk worden 3 verschillende verpakkings- en assemblagetechnieken gepresenteerd. Ze kunnen worden ingedeeld in twee categorieën: eenmalige gebruikstechnieken en herbruikbare verpakkingstechnieken.
De eenmalige gebruikstechniek voor verpakking maakt gebruik van UV-gebaseerde en temperatuurhardende epoxy om microbuizen op toegangsgaten te verbinden, draadverbinding voor geïntegreerde circuitverbindingen en zilveren epoxy voor elektrische verbindingen. Deze methode is gebaseerd op een robuuste assemblagetechniek die relatief hoge druk tot nabij 1 psi kan ondersteunen en geen enkele ondersteuning nodig heeft om de microfluïdische architectuur te versterken.
Herbruikbare verpakkingstechnieken bestaan uit PDMS-gebaseerde microbuisverbinders en anisotroop klevende films voor elektrische verbindingen. Deze apparaten zijn gevoeliger en fragieler. Bijgevolg wordt Plexiglas-ondersteuning toegevoegd aan de microfluïdische structuur om de elektrische contacten te verbeteren wanneer anisotrope klevende films worden gebruikt, en ook om de microfluïdische architectuur te versterken. Bovendien is een micromanipulator nodig om buizen te onderhouden terwijl een dunne PDMS-laag wordt gebruikt om ze te verbinden met de toegangsgaten. Verschillende PDMS-laagdiktes, variërend van 0,45-3 mm, worden getest om de beste hechting te vergelijken met injectiesnelheden. Toegepaste injectiesnelheden variëren van 50-300 μl/hr voor 0,45-3 mm PDMS-lagen, respectievelijk. Deze technieken zijn voornamelijk toepasbaar voor lagedruktoepassingen. Ze kunnen echter worden uitgebreid voor hogedruktoepassingen door middel van een plasma-zuurstofproces om de PDMS permanent op glazen substraten te verzegelen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek, naast het feit dat deze herbruikbaar is, bestaat uit het feit dat het apparaat waarneembaar blijft wanneer de lengte van de microkanaal erg kort is (in het bereik van 3 mm of minder).

Figuur 3 illustreert een gedetailleerd schema van de voorgestelde inkapselingstechniek. De inkapselingsoplossing is getest met verschillende PDMS-diktes en -afmetingen om een transparant en efficiënt inkapselingsproces voor hybride micro-elektronische/microfluïdische microsystemen te karakteriseren, zoals getoond in Figuur 4 en Figuur 5. De afmetingen van de ontworpen PDMS-interconnectorlaag zijn 6 mm x 6 mm en deze wordt gebruikt om twee toegangsgaten te verbinden. Echt...

In dit artikel beschrijven we verschillende technieken voor microfluïdische snelle prototypeplatforms. De voorgestelde technieken zijn gebaseerd op ultraviolet (UV) gevoelige en temperatuurgeharde epoxyharsen, op polydimethylsiloxaan (PDMS) gebaseerde buizen, draadverbinding en anisotrope kleeffolies. De gepresenteerde assemblageprocedures zijn ontwikkeld voor zowel eenmalig gebruik als herbruikbare microfluïdische systemen.

High Throughput Microfluidic Rapid en Low Cost Prototyping Verpakking

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

Het algemene doel van deze procedure is om verschillende opties te presenteren voor microfluïdische snelle prototypeplatforms. Dit wordt bereikt door eerst een verwijderbare interconnector te fabriceren met behulp van PDMS. De tweede stap is om microbuisjes in de interconnector of rechtstreeks op de microfluïdische chip te bevestigen.Vervolgens worden de microfluïdische chips geassembleerd en aangesloten op een elektrische interface. Uiteindelijk stroomt vloeistof met verschillende snelheden door de interconnector en de microfluïdische chip in. Om de sterkte van de PDMS-interconnector te evalueren, kreeg ik voor het eerst het idee voor deze methode bij het ontwerpen van een microfluïdische chip met hoge elektrische in- en uitgang, en had ik een gemakkelijk verwijderbare connector nodig om verschillende patronen van ENC-kanaal elektrische veldpropagatie te testen met een groot aantal ENC-kanaal elektroden.Om te beginnen bereidt u het PDMS voor door de PDMS en het verhardingsmiddel in een verhouding van 10 tot 1 te mengen en demixtuur vervolgens te ontgassen door het 60 minuten onder een lage vacuüm te plaatsen. Vervolgens verwarmt u de oventemperatuur voor op 80 graden Celsius en wacht u tot de temperatuur stabiel is terwijl de oven opwarmt. Reinig het oppervlak van de microfluïdische chip waar de PDMS-interconnector zal worden geplaatst met behulp van ethanol.Laat het drogen in een stofvrije ruimte. Breng de schaal met PDMS over in de voorverwarmde oven en laat de PDMS gedurende 12 tot 15 minuten licht polymeriseren bij 80 graden Celsius, plaats de microfluïdische chip waarop de verbinding zal worden gemaakt in de oven met de PDMS-laag, zodat deze na 15 minuten op dezelfde temperatuur staat. Verwijder de PDMS en de microfluïdische chip uit de verhardingsoven.Snijd vervolgens met behulp van een scheermesje een stuk PDMS van vijf bij vijf millimeter uit. Prik vervolgens twee twee millimeter gaten door de PDMS-laag. Verwijder de PDMS van de petrischalen en plaats deze op de microfluïdische chip.Zorg ervoor dat de gaten precies op elkaar zijn uitgelijnd en druk de PDMS voorzichtig op zijn plaats. Met de connector op zijn plaats, trimt u Teflon-buisjes met een diameter van twee millimeter en een binnendiameter van 100 micron met behulp van een nieuw mes, zodat de rand van de microbuis haaks op de lengte komt te staan. De buis moet lang genoeg zijn om te worden aangesloten op een spuitpomp zonder enige stress op de connector uit te oefenen.Gebruik indien nodig een micropositioner om buisjes door de PDMS-connectorlaag te steken, voeg eventueel epoxy toe tussen de buis en de PDMS voor betere hechting. Verbind vervolgens het andere uiteinde van de buizen met het vloeistofinjectiesysteem. Als alternatief voor de PDMS-gebaseerde connector kan epoxy worden gebruikt om de microbuisjes permanent op hun plaats te bevestigen.Gebruik de micropositioner om de microbuis voorzichtig in het toegangsgat van de microfluïdische chip te plaatsen. Breng vervolgens een UV-uithardende of standaard epoxy aan rond de toegangsgaten en laat deze uitharden volgens de specificaties van de fabrikant. Begin met het solderen van oppervlaktegemonteerde elektrische connectoren met meerdere pinnen op een printplaat.Controleer vervolgens de elektrische pads van de microfluïdische chip en reinig eventuele oppervlakteverontreiniging door ze ongeveer 10 minuten bloot te stellen aan plasmazuurstof, met meer of minder tijd, afhankelijk van de vereiste hoeveelheid reiniging. Als er geen oppervlakteverontreiniging wordt gevonden, reinigt u de pads eenvoudig met ethanol. Gebruik vervolgens een scherp mes om geleidend tape in kleine stukjes van twee bij één millimeter te snijden, zodat ze dezelfde afmetingen hebben als de microfluïdische chips.Elektrische pads. Gebruik vervolgens schone pincetten om de geleidende tape op de printplaat te plaatsen boven de elektrische pads. Lijn de microfluïdische chip uit met de connector die al op de printplaat boven de printplaat is geplaatst.Gebruik een uitlijnmachine om een isolatielaag zoals papier op de printplaat te plaatsen om kortsluiting te voorkomen en bevestig vervolgens de metalen beugel met behulp van machineschroeven en moeren. Voltooi de assemblage. Begin met het testen van de individuele setups door gedeïoniseerd water door de spuitpomp te laten stromen. Verhoog de pompsnelheid langzaam totdat het systeem begint te lekken, waarna de maximale druk is bereikt.Na uw experiment verwijdert u de machineschroeven en moeren en de metalen beugels. Scheid vervolgens voorzichtig de microfluïdische chip en de printplaat. Gebruik ten slotte ethanol om het kleefmiddel van de geleidende tape van de elektrische pads op de printplaat en de microfluïdische chip te verwijderen voordat u ze weer in elkaar zet.Drie verschillende technieken voor het bevestigen van de connectorbuis worden vergeleken in de tabel die hier wordt getoond. De PDMS-connector wordt aanbevolen voor gebruik bij lagedruktoepassingen wanneer het microfluïdische ontwerp moet worden ontdekt en snelle prototyping vereist. Standaard en UV-epoxy bieden een sterke verbinding en kunnen worden gebruikt voor zowel lage als hoge druktoepassingen, maar creëren een permanente verzegeling met het apparaat, wat ongewenst kan zijn.De PDMS-connectoren worden hier vergeleken met enkele van de meest voorkomende connectoropstellingen. De één millimeter dikke PDMS-connector kan drie keer de druk weerstaan van de 0,45 millimeter dikke connector. Dit komt overeen met vijf keer de stroomsnelheid voor de één millimeter dikke connector in vergelijking met de 0,45 millimeter dikke connector. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in 10 tot 20 minuten worden voltooid als deze correct wordt uitgevoerd.

high-throughput-microfluidic-rapid-low-cost-prototyping-packaging

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Druppel op basis van microfluïdische platforms zijn veelbelovende kandidaten voor high throughput experimenten, omdat zij in staat zijn om goedkoop te genereren picoliter, self-gecompartimenteerde schepen op kHz tarieven. Door integratie met snelle, gevoelige en een hoge resolutie fluorescentie spectroscopische methoden, kunnen de grote hoeveelheden informatie uit die in deze systemen efficiënt kunnen worden geëxtraheerd, aangewend en gebruikt.

Fluorescentie detectiemethoden voor microfluïdische druppel platforms

We een microfluïdische benadering voor de expressie van eiwit arrays. De inrichting bestaat uit duizenden reactiekamers gecontroleerd door micro-mechanische kleppen. De microfluïdische apparaat is gekoppeld aan een microarray-gedrukte gen bibliotheek. Deze genen worden vervolgens getranscribeerd en getranslateerd on-chip, resulterend in een eiwit array klaar voor experimenteel gebruik.

High-throughput eiwit expressie Generator Met behulp van een Microfluïdische Platform

We hebben een methode ontwikkeld voor lage kosten en snelle prototyping van vloeibare elastomeer rubber spuitgiet apparaten bedacht door gesmolten Deposition Modeling 3D-printers voor schimmels design en een gewijzigde exsiccator als een vloeibaar injectiesysteem.

Snelle en Low-cost Prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-Gedrukt Mallen voor Liquid Injection Molding

Hier presenteren we een protocol voor het isoleren en kweken van enkele cellen met een microfluïdische platform, dat een nieuw microwell-ontwerpconcept gebruikt om hoogwaardige isolatie van enkele cellen en langdurige klonale kweek mogelijk te maken.

Een microfluïdische platform voor High-throughput Single-cell Isolatie en Cultuur

Hier presenteren we een protocol voor het ontwerpen en fabriceren van aangepaste microfluïdische apparaten met minimale financiële en tijd investeringen. Het doel is het faciliteren van de invoering van microfluïdische technologieën in biomedische onderzoekslaboratoria en onderwijsinstellingen.

Snelle fabricage van aangepaste Microfluïdische apparaten voor onderzoeks-en educatieve toepassingen

We presenteren een microfluïdisch systeem voor studies met hoge doorvoer op complexe levensmachines, dat bestaat uit 1500 kweekeenheden, een reeks verbeterde peristaltische pompen en een on-site mengmodulus. De microfluïdische chip maakt de analyse van de zeer complexe en dynamische micromilieuomstandigheden in vivo mogelijk.

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

Microfluïdica is een krachtig hulpmiddel voor de ontwikkeling van diagnostische tests. Dure apparatuur en materialen, evenals bewerkelijke fabricage- en handlingtechnieken, zijn echter vaak vereist. Hier beschrijven we het fabricageprotocol van een acryl microfluïdisch apparaat voor magnetische micro- en nanodeeltjesgebaseerde immunoassays in een goedkope en eenvoudig te gebruiken omgeving.

Computer numerieke controle Micromilling van een microfluïdisch acrylapparaat met een gespreide beperking voor magnetische immunoassays op basis van nanodeeltjes

De fabricage van een dubbellaags apparaat op basis van polydimethylsiloxaan (PDMS) voor de productie van combinatorische bibliotheken in water-in-olie-emulsies (pluggen) wordt hier gepresenteerd. De benodigde hardware en software die nodig zijn om de productie van stekkers te automatiseren, worden gedetailleerd beschreven in het protocol en de productie van een kwantitatieve bibliotheek van fluorescentiestekkers wordt ook gedemonstreerd.

Dubbellaags microfluïdisch apparaat voor de productie van combinatorische pluggen

Een innovatieve methode voor het vervaardigen van microfluïdische apparaten met behulp van polyethyleentereftalaat (PET) laminering vermindert de kosten en complexiteit van het vangen en afbeelden van meerdere levende zebravisembryo's aanzienlijk.

Goedkope Polyethyleentereftalaat Laminering Microfluidics Ontwerpen voor Gemultiplexte Zebravis Beeldvorming

Dit protocol beschrijft het ontwerp en de fabricage van een microfluïdisch apparaat dat geschikt is voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren. De synthese van microfabricage, geautomatiseerde stroomregeling en computationele modelleringstechnieken maakt een flexibel systeem mogelijk dat bij uitstek geschikt is om het cellulaire cytoskelet in vitro te onderzoeken.

Ontwikkeling van een op microfluïdica gebaseerde benadering voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren

Leer microfluidische rapid prototyping met PDMS-interconnectoren voor biologische toepassingen. Deze methode maakt snelle ontwikkeling van herbruikbare microfluidische systemen met gecontroleerde vloeistofstroming mogelijk.

High Throughput Microfluidic Rapid en Low Cost Prototyping Verpakking

Meer video's verkennen