Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Multi-steg varierande höjd Fotolitografi för Ventilförsedda Multilayer Mikrofluidikanordningar

Published: January 27, 2017 doi: 10.3791/55276
Automatic Translation
*1,2,4, *1,2, 1,2,3,4
1Department of Bioengineering, Stanford University, 2Microfluidic Foundry, Stanford University, 3Department of Genetics, Stanford University, 4Chem-H Institute, Stanford University
* These authors contributed equally

Introduction

Under de senaste 15 åren, har mikrofluidik som ett fält genomgått en snabb tillväxt, med en explosion av ny teknik som möjliggör manipulering av vätskor på mikrometerskala 1. Mikroflödessystem är attraktiva plattformar för våt laboratorie funktionalitet eftersom små volymer har potential att förverkliga ökad hastighet och känslighet, medan samtidigt dramatiskt öka genomströmningen och minska kostnaderna genom att utnyttja skalfördelar två, tre. Multilayer mikroflödessystem har gjort särskilt betydande effekter i hög genomströmning biokemiska analysapplikationer såsom enda cell analys 4, 5, 6, enda molekyl analys (t.ex. digital PCR 7), proteinkristallografi 8, transkriptionsfaktor bindningsanalyserf "> 9, 10, och cellulära screening 11.

Ett centralt mål för mikrofluidik har varit utvecklingen av "lab on a chip" enheter som kan utföra komplexa fluid manipulationer inom en enda enhet för total biokemisk analys 12. Utvecklingen av flerskikts mjuk litografitekniker har hjälpt förverkliga detta mål genom att möjliggöra skapandet av on-chip ventiler, blandare och pumpar för att aktivt styra vätskor i små volymer 13, 14, 15. Trots sina fördelar och visat program, många av dessa mikroflödesteknik fortfarande till stor del outnyttjad av icke-specialister användare. Utbredd har varit utmanande delvis på grund av begränsad tillgång till mikrotillverkningsanläggningar, men också på grund av bristande kommunikation av tillverkningstekniker. Detta gäller särskilt for skiktsmikroflödes enheter med strukturer för ventiler eller komplexa geometrier: bristen på detaljerade, praktisk information om viktiga designparametrar och tillverkningstekniker avskräcker ofta nya forskare från att gå ombord på projekt som omfattar design och skapande av dessa enheter.

Denna artikel syftar till att åtgärda detta kunskapsluckorna genom att presentera en komplett protokoll för att göra flerskiktsmikroflödessystem enheter med ventiler och varierande höjd funktioner, från designparametrar och rör sig genom alla tillverkningssteg. Genom att fokusera på de inledande fotolitografiska stegen tillverkning kompletterar detta protokoll andra mikrofluidik protokoll 16 som beskriver nedströms steg för gjutning enheter från formar och kör specifika experiment.

Mikrofluidanordningar med monolitisk on-chip ventiler består av två skikt: ett "flöde" skikt, där fluiden av intresse manipuleras i mikrokanaler, och en "kontroll" skikt, där mikrokanaler som innehåller luft eller vatten selektivt kan modulera fluidflödet i flödesskiktet 14. Dessa två skikt är vardera tillverkade på en separat kiselformnings mästare, som därefter används för polydimetylsiloxan (PDMS) replika gjutning i en process som kallas "mjuk litografi 17." För att bilda en flerskiktsanordning, är var och en av PDMS skikten gjutna på deras respektive formnings mästare och sedan i linje med varandra, för att därigenom bilda en komposit PDMS enhet med kanaler i varje skikt. Ventiler är utformade på platser där flödes- och styrkanalerna korsar varandra och är åtskilda av endast ett tunt membran; trycksättning av styrkanalen deflekterar detta membran för att täppa flödeskanalen och lokalt förskjuta fluid (Figur 1).

Aktiva on-chip ventiler kan tillverkas på flera olika sätt, beroende på den önskade slutliga tillämpningen. ventilerkan konfigureras i antingen en "push down" eller "push up" geometri, beroende på om kontrollskiktet är över eller under den flödesskiktet (Figur 1) 15. "Push up" geometrier möjliggöra lägre stängningstryck och högre stabilitet enheten mot delaminering, medan "push down" geometrier möjliggöra flödeskanalerna att vara i direkt kontakt med det bundna substratet, som ger fördelen av selektiv funktionalisering eller mönstring av substratytan för senare funktionalitet 18, 19.

Ventiler kan också vara antingen avsiktligt läckande "sikt" ventiler eller fullständigt förslutbar, beroende på tvärsnittsprofilen av strömningskanalen. Sikt ventiler är användbara för infångande pärlor, celler eller andra macroanalytes 1, och är tillverkade genom användning av typiska negativa fotoresister (dvs., SU-8-serien), som have rektangulära profiler. När en styrkanal trycksättes över dessa ventil regioner, PDMS membranet mellan manöverorganet och strömningsskikt böjer isotropiskt i den rektangulära profilen av ventilen utan att klistras hörnen, som tillåter fluidflöde men fånga makrokalkpartiklar (figur 1). Omvänt är fullt förseglingsbara mikroflödesventiler tillverkas genom att inkludera en liten lapp av rundade fotoresist på ventil platser. Med denna geometri, trycksättning av styrkanalen böjer membranet mot den rundade strömningsskikt för att fullständigt försegla kanalen, stoppa vätskeflöde. Rundade profiler i flödesskiktet genereras via smältning och omsmältning av positiv fotoresist (t.ex. AZ50 XT eller SPR 220) efter typiska fotolitografiska steg. Vi har tidigare visat att efter återflöde höjder av ventil regioner beroende på valda funktionen dimensioner 21. Detta protokoll visar tillverkningen av båda ventil geometrier medi en vulst syntesanordning.

Figur 1
Figur 1: Multilayer mikroflödes Valve geometrier. Typiska "push up" enhetsarkitekturer för sil och fullt förseglingsbara ventiler före (överst) och efter (nederst) tryck. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Enheter kan också innehålla komplexa passiva funktioner såsom kaotiska bländare 13 och on-chip motstånd 20 som kräver funktioner i flera olika höjder inom ett enda flöde skikt. För att uppnå en höjd flödesskikt variabel har olika grupper användes många metoder inklusive kretskort etsning 22 skikts PDMS lättnad justering 23, eller flerstegs photolithography 24. Vår grupp har funnit flerstegsfotolitografi på ett enda formnings master för att vara ett effektivt och reproducerbart förfarande. För att göra detta, är en enkel fotolitografiteknik för att bygga tjocka kanaler med negativ fotoresist (t.ex. SU-8-serien fotoresister) i skikt utan utveckling mellan tillämpningen av varje skikt som används. Varje lager är spunnen i negativ fotoresist enligt dess tjocklek med användning av tillverkarens instruktioner 25 på kisel mastern. Dragen av denna höjd är mönstras sedan på skiktet med hjälp av en särskild genomskinlighetsmask (Figur 2) fäst vid en glas mask platta och anpassas till den tidigare spunna skiktet före exponering. I flerstegsfotolitografi, är exakt inriktning mellan skikt kritiska i att bilda en komplett variabel höjd flödeskanalen. Efter justering, är varje lager utsätts för en tjocklek beroende efter exponering baka. Utan utveckling, är nästa skikt similarly mönstrad. På detta sätt kan höga funktioner byggas upp på ett enda flöde wafer skikt-vid-skikt via användningen av flera masker. Genom att hoppa utveckling mellan varje steg, kan tidigare fotoresistskikten användas för att generera sammansatta höjd funktioner (dvs kan två 25 nm skikt gör en 50 pm funktion) 24. Dessutom kan kanalgolv funktioner som kaotisk mixer fiskbensspår 13 göras med hjälp av lager med tidigare exponerade funktioner. Ett slutligt utvecklingssteg avslutar processen, skapa en enda flödesskiva med funktioner av varierande höjd (Figur 3).

Här är en komplett protokoll för flerstegsfotolitografi som innehåller exempel på alla förfaranden som är nödvändiga för att tillverka on-chip ventiler och flödeskanaler med flera höjder tillhandahålls. Denna tillverkningsprotokoll presenteras i samband med en flerskiktsmikroflödes pärla synthesizer som kräver ventiler och variable-höjd funktioner för dess funktionalitet. Denna anordning innefattar T-korsningar för att generera vattendroppar i en oljemantel, on-chip motstånd att modulera flödeshastigheter genom att styra Poiseuille motstånd, en kaotisk mixer för homogenisering droppkomponenter, och båda helt förslutning och sikt ventiler för att möjliggöra automatiserade arbetsflöden som involverar flera reagens ingångar. Med hjälp av flerstegsfotolitografi, kan dessa var tillverkade på ett annat lager enligt höjd eller fotoresist; följande skikt är konstruerade på detta protokoll: (1) Flödes Round ventilskikt (55 um, AZ50 XT) (2) Flow Låg skikt (55 um, SU-8 2050) (3) Flödes Hög skikt (85 um, SU- 8 2025, 30 um tillsats höjd), och (4) Fiskbens Grooves (125 um, SU-8 2025 40 pm tillsats höjd) (Figur 3).

Hydrogel pärlor kan användas för en mängd olika tillämpningar, inklusive selektiv yta funktionalisering för analyser nedströms, drog inkapsling, radiotracing och avbildnings analyser och cell införlivandet; vi tidigare använt en mer komplex version av dessa enheter för att producera spektralt kodade PEG hydrogel pärlor innehållande lantanid- nanophosphors 20. De mönster som diskuteras här ingår i Ytterligare resurser för alla lab att använda i sina forskningsinsatser om så önskas. Vi räknar med att detta protokoll kommer att ge en öppen resurs för specialister och icke-specialister både intresserade av att göra flera lager mikroflödessystem enheter med ventiler eller komplexa geometrier att sänka hinder för inträde i mikrofluidik och öka chanserna att tillverknings framgång.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Flera lager Device Design

OBS: Funktioner av olika höjder och / eller fotoresister måste läggas sekventiellt till skivan under olika tillverkningssteg för att skapa slutliga kompositfunktioner. Därför mönster för varje separat höjd och fotoresist som skall finnas på en skiva skall tryckas på sin egen mask (Figur 4).

  1. Hämta en datorstödd konstruktion (CAD) utarbeta program (t.ex. AutoCAD Educational Version).
  2. Definiera 4 "wafer område genom att dra en 4" cirkel. Wafer mönster (Figur 4, Ytterligare resurser) ges som ett exempel.
  3. Inne i 4 "wafer kontur, gränsar plats enheten med 300 um polylinje rektanglar. Använd dessa enhetsgränserna för inriktning under fotolitografi.
  4. Skapa olika lager för varje annan höjd eller fotoresist som behövs för den slutliga utformningen (dvs flöde runt, flöde låg, flöde hög,och kontroll i utformningen) med hjälp av panelen Lager.
    1. Konstruktionsegenskaperna hos en särskild önskad höjd på motsvarande lager. Exemplet design visar 4 olika aktiva skikt, vart och ett med sin egen färg (Figur 4).
      OBS: Enhets gränser, global text och skiv kontur ska göras på sitt eget lager (dvs en-negativ i de mönster), som senare kommer att visas på alla lager för global anpassning. Dragen av olika fotoresist (t.ex. fullt förseglingsbara ventiler som måste tillverkas med positiv resist) måste finnas på olika lager, oavsett höjd.
  5. Använda stängt noll-bredd polylinjer, design enhetens funktioner inom enhetsgränserna.
    1. Överväga konstruktionsparametrar i tabell 1 för att öka chanserna för framgångsrik tillverkning.
    2. För varje höjd väljer lagret på panelen Lager och lägga till alla funktioner i den höjden.
  6. Redodesigner för OH-film utskrift med hjälp av grund Mask fil (Ytterligare resurser) där varje 4 "wafer cirkel är införd i en 5" rektangulär gränsen. Varje lager ska skrivas ut på en separat OH-film för sekventiell tillsats av varje fotoresistskikt.
    OBS: Denna grundläggande maskfil representerar de slutliga utformningar som används för utskrift.
    1. För att slutföra konstruktion, stänga alla lager av utom en negativa och ventilskiktet AZ50 XT. Kopiera hela skivan med det aktiva lagret (det vill säga, ventiler) och globala funktioner (dvs.., Enhets gränser).
    2. Öppna grundmaskfilen och klistra in den här designen i rektangel med titeln AZ50 XT ventiler. Använd den yttre skivan gränsen för justering och därefter ta bort den efter inklistring.
    3. Upprepa för resten av lagren (t.ex. i exemplet utformning: flöde fyrkantig låg, flöde kvadrat hög, och kontroll). Exempel öppenhet filer finns (Ytterligare resurser).
    4. Skicka filer till en comkommersiell tryckeri (t.ex. Fineline Imaging) för utskrift på OH-film. Använd 32.000 DPI för utskrift> 10 um funktioner och upp till 50.000 DPI för mindre funktioner. Om funktioner mindre än 7 pm behövs, beställa en Chrome mask i stället för en OH-film.

Tabell 1: konstruktionsparametrar och förslag. Design överväganden för att undvika vanliga fallgropar under CAD designprocessen av mikroflödessystem enheter. Klicka här för att se tabellen. (Högerklicka för att ladda ner.)

2. Förbered en oblat för fotolitografiska

OBS: Dessa steg visas dessutom i tabell-format i tabell 2.

  1. I renrum eller utsedda rent område, ren och torka en 4 "test-grade kiselskiva (enkelsidigt polished).
    1. Skölj skivan väl med metanol.
      OBS: Det behövs ingen ytterligare rengöring steg om du använder SU-8 adhesionsskikt beskrivs nedan. Andra vidhäftningsskikt som avviker från detta protokoll (t.ex.., HMDS) kräver ofta mer grundlig rengöring, såsom Piranha etsning.
    2. Blås torrt med N2 eller tryckluft.
    3. Baka på ett aluminiumvärmeplatta vid 95 ° C under 10 min för att fullständigt indunsta lösningsmedlet.
  2. Tillverka en enhetlig 5 | j, m tjockt skikt av SU-8 2005 för att förbättra vidhäftningen för efterföljande fotoresistskikten.
    1. Placera den rengjorda skivan på en spinnbeläggare, slå på vakuum att fästa det till spinn chucken, och blåsa bort damm med N2 eller tryckluft.
    2. Applicera 1-2 ml SU-8 2005 negativ fotoresist i mitten av skivan och snurra på följande sätt: spread: 500 rpm, 10 sek, 133 rpm / s acceleration; cast: 3000 rpm, 40 sek, 266 rpm / s acceleration.
    3. avlägsna waferoch mjuk baka genom omkoppling wafer mellan två värmeplattor inställda på 65 ° C och 95 ° C enligt följande program: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 3 min, 65 ° C: 2 min.
    4. Låt skivan svalna till RT.
    5. Placera wafer i chucken av en UV-mask aligner och exponera utan en mask ( "exponerings översvämning ') för en total energi avsättning av 124 mJ (här, 20 sek vid ~ 6,2 mW / cm 2 lampans intensitet). Om det är tillgängligt, väljer hård kontakt läge för att uppnå en 300 pm wafer: maskera separation.
    6. Ta bort skivan och efter exponering baka genom omkoppling av skivan mellan två värmeplattor inställda på 65 ° C och 95 ° C enligt följande: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 4 min, 65 ° C: 2 min.

Fabricating Rundade Ventiler

  1. Använd nätet AZ50 XT ventil prediktor resurs 26 för att planera spin hastigheter för önskade ventil dimensioner och höjder.
    OBS: Följande steg depositta en 55 um skikt av positiv fotoresist för ventil definition och reflow avrundning.
  2. Placera skivan på en spinnbeläggare, slå på vakuum för att fästa det till spinn chucken, och blåsa bort damm med N2 eller tryckluft.
  3. Applicera 2-3 ml AZ50 XT positiv fotoresist till centrum av skivan. Spin enligt följande: spread: 200 rpm, 10 s, 133 rpm / s acceleration; cast: 1200 rpm, 40 sek, 266 rpm / s acceleration; Snap spinn för att ta bort kant pärla: 3400 rpm, en sekund, 3400 rpm / s acceleration.
  4. I en 5 "petriskål, fastställa skivan noga och låt slappna av i 20 minuter.
  5. Mjuk baka rånet på en värmeplatta: 65 ° C - 112 ° C, 22 min, 450 ° C / h ramphastighet.
  6. Ta bort skivan och låt vila över natten vid RT i en petriskål för omgivande rehydrering.
  7. Tejp Flow Round öppenhet mask till 5 "glasskiva med utskriftssidan nedåt (närmast wafer) och ladda in mask läges av UV-mask Aligner. Exponera skivan till 930 mJ av UV i 6 cykler ( cm2 lampans intensitet, 30 s väntetid mellan exponeringarna).
  8. Utveckla wafer omedelbart genom nedsänkning i ett omrört bad av 25 ml AZ500k 1: 3 Utvecklare i sex "glasskål för 3-5 minuter eller tills bad vänder lila och funktioner fram.
    1. Ta bort skivan och skölj väl med avjoniserat vatten.
    2. Bedöm pre-reflow höjden med en profilometer (penna kraft 10,5 mg).
      OBSERVERA: Manövrera profilometer enlighet med tillverkarens anvisningar, noggrant positionera den kraft pennan intill en funktion kanal på det önskade skiktet före profilering. Inställningar som används i detta protokoll var följande: pennan kraft 10,5 mg, längd 1000 um, hastighet 200 pm / s, regim ner upp.
  9. Reflow hårt baka skivan att smälta och runda ventil funktioner enligt följande: 65 ° C - 190 ° C, 15 h, 10 ° C / h ramphastighet.
  10. Låt skivan svalna till RT. Bedöma post-reflow höjd med hjälp av en profilometer (penna kraft 10,5 mg). Höjder av 55 pm ± 2 um bör förväntas för denna enhet geometri.

3. Förfalskning varierande egenskaper Höjd i Tandem

  1. Fortsätt till varierande höjd tillverkning med den utvecklade skivan med Flow Låg, Flow Höga och Fiskbens Mixer OH av Bead Synthesizer design.
  2. För att justera protokollet för design, använd tillverkar datablad 25 för att bestämma exponeringen energi, centrifugeringshastigheter och baka tidsparametrar, vilket möjliggör ± 5% tolerans.
    OBS: Detta protokoll tillverkar en 55 um lång Flow Låg lager med SU-8 2050 negativ fotoresist snurrade över ventilfunktioner.
  3. Placera den rengjorda skivan på spinnbeläggare, slå på vakuum att fästa det till spinn chucken, och blåsa bort damm med N2 eller tryckluft.
    1. Applicera 1-2 ml SU-8 2050 negativ fotoresist till centrum av skivan och snurra på följande sätt: spread: 500 rpm, 10 sek, 133 rpm / s acceleration; cast: 3000 rpm, 40 sek, 266 rpm / s acceleration. Spin fotoresist över utvecklade ventilfunktioner.
  4. Placera försiktigt spunna skivan i 5 "petriskål och låt slappna av i 20 minuter på plant underlag eller tills någon strimmor mönster blekna.
  5. Ta bort skivan och mjuka baka genom att placera sig på två kokplattor inställda på 65 ° C och 95 ° C enligt följande: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 8 min, 65 ° C: 2 min.
  6. Göra det möjligt för skivan att kylas till RT.
  7. Tejpa Flow låg transparens mask till en kvarts 5 "glasskiva med utskriftssidan nedåt (närmast skivan) och ladda in i masken läges av UV-mask Aligner.
  8. Placera skivan i UV mask Aligner chuck och med hjälp av mikroskop okular eller kamera, noggrant rikta nya Flow Låga lagerfunktioner för att Flödesventil skikt Runda funktioner. Börja med att rikta horisontella, vertikala och tippaxlar enhets gränser enhetens gränsfunktioner på masken. Härnäst tvär hår funktioner betlan skikten. Slutligen bekräftar att ventilfunktioner skär Flow Low har i förekommande fall.
  9. Utsättas för 170 mJ UV deponering (28 sek vid ~ 6,2 mW / cm 2).
  10. Ta bort skivan och efter exponering baka genom att växla mellan två värmeplattor inställda på 65 ° C och 95 ° C enligt följande: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 9 min, 65 ° C: 2 min.
  11. Utan att utveckla, låta skivan svalna till RT och vidare till tillverkning av Flow Hög skikt. Detta flöde Hög lager kommer att lägga 30 um av fotoresist till outvecklade 55 um fotoresistskiktet för att ge 85 um funktioner i tidigare oexponerade platser.
  12. Upprepa steg från 3,3 till 3,10 med hjälp av SU-8 2025 och Flow höga lagermasken med dessa ändringar för spin coat inställningar: spridning: 500 rpm, 10 sek, 133 rpm / s acceleration; cast: 3500 rpm, 40 sek, 266 rpm / s acceleration.
    1. Utsättas för 198 mJ UV deponering (32 s vid ~ 6,2 mW / cm 2).
  13. utan developing, låta skivan svalna till RT och vidare till tillverkning av kaotiska Mixer Fiskbens skikt. Slut funktioner i detta skikt kommer att ha en totalhöjd på 125 pm: 55 pm från Flow Låg skiktet 30 pm från Flow Square skiktet, och 40 pm från denna kaotiska Mixer Fiskbens lager (se figur 3) och omfattar 35 um fiskbensspår .
  14. Upprepa steg från 3,3 till 3,10 med hjälp av SU-8 2025 och fiskbenslagermasken med följande ändringar, se till att fiskbensspår är helt inom Flow Hög kanal konturer.
    1. Använd följande mjuka baka program: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 7 min, 65 ° C: 2 min.
    2. Utsättas för 148 mJ UV deponering (24 s vid ~ 6,2 mW / cm 2).
  15. Efter det att alla skikten har slutförts, utveckla genom nedsänkning av skivan i ett omrört bad av 25 ml av SU-8 utvecklare i en 6 "glas skålen för 3,5 min eller tills funktioner tydligt fram. Kontrollera att features har tydliga, definierade funktionsgränser med hjälp av en stereoskop.
  16. Hårt baka skivan för att stabilisera alla fotoresist funktioner på en varm platta som följer: 65 ° C - 165 ° C, 2 tim 30 min, 120 ° C / h ramphastighet.
  17. Bedöm funktion höjd i alla skikt med hjälp av en profilometer (penna kraft 10,5 mg).

4. Kontroll Wafer Fabrication

  1. Ren, torka, och tillverka en 5 um vidhäftningsskikt på en ny 4 "kiselskiva som i avsnitt 4.
  2. Tillverka en 25 nm kontrollskikt med hjälp av SU-8 2025 negativ fotoresist.
  3. Placera skivan på en spinnbeläggare, slå på vakuum för att fästa det till spinn chucken, och blåsa bort damm med N2 eller tryckluft.
  4. Applicera 1-2 ml av SU-8 2025 negativ fotoresist i centrum av skivan och snurra på följande sätt: spread: 500 rpm, 10 sek, 133 rpm / s acceleration; cast: 3500 rpm, 40 sek, 266 rpm / s acceleration.
  5. Ta bort skivan och mjuka baka genom att växla mellantvå kokplattor inställd på 65 ° C och 95 ° C enligt följande: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 5 min, 65 ° C: 2 min.
  6. Göra det möjligt för skivan att kylas till RT.
  7. Rikta öppenheten kontroll masken till en 5 "glasplatta och ladda in UV mask Aligner.
  8. Placera skivan i chuck UV mask Aligner och utsättas för 155 mJ UV deponering (25 sek vid ~ 6,2 mW / cm2 lampans intensitet).
  9. Ta bort skivan och efter exponering baka genom att växla mellan två värmeplattor inställda på 65 ° C och 95 ° C enligt följande: 65 ° C: 2 min, 95 ° C: 6 min, 65 ° C: 2 min.
  10. Utveckla genom nedsänkning av skivan i ett omrört bad av 25 ml SU-8 Developer i sex "glasskål under 1 min eller tills funktioner fram. Kontrollera funktioner med hjälp av en stereoskop.
  11. Hård baka rånet att stabilisera fotoresist funktioner enligt följande: 65 ° C - 165 ° C, 2 tim 30 min, 120 ° C / h ramphastighet.

5. Silan Wafer Treatment för Easy PDMS Lift-off

  1. Placera de färdiga skivorna i skivställ inom en klock jar vakuumexsickator inuti ett dragskåp fri från vatten eller vattenlösliga reagens.
  2. Under huven, använd en pipett för att tillämpa en droppe triklor (1H, 1H, 2H, 2H -perfluorooctyl) silan (PFOTS) till en glasskiva och plats inne i exsickator.
  3. Stäng exsickatorn locket och anbringa vakuum under 1 minut.
  4. Efter en minut, stänga vakuum utan att behöva tryck eller evakuera glaskupa.
  5. Låt blandningen stå i 10 minuter medan aerosolform PFOTS rockar skivans yta.
  6. Öppna burken locket klockan och ta bort skivan med pincett. Placera i en petriskål för PDMS replik gjutning. Avyttra silanbelagda objektglas i rätt farligt avfall.
    OBS: Rån belagda med fluorerade silaner kan användas hundratals till tusentals gånger utan att behöva behandling. Ett offerskikt av 1:10 PDMS kan gjutas på skivor, botade, och kasseras efter den första silanbehandling för att avlägsna eXcess silangrupper från skivytan.

6. PDMS Replica Molding

  1. Tillverka flerskiktsmikroflödessystem enheter i en "push up" geometri på glas i enlighet med gällande öppen åtkomstprotokoll 16.
    OBS: Ett detaljerat protokoll kan dessutom hittas på webbplatsen 27.
  2. Genom visuell inspektion, se till att alla ventiler är rätt inriktade för att styra linjer och alla vikar (på både flödes- och styrlager) stansas helt innan du fortsätter.

7. Framställning av hydrogel pärlor från Droppar

  1. Anslut slang (t.ex. Tygon) laddad med vatten till en flödeskontrollsystem (t.ex. sprutpumpar, fluidic styrenheter, eller ett open-source magnetventil array med reservoarer 28).
  2. Anslut metallstift till slangen och ansluta till enhetens portar på styrledningen inlopp. Tryck enhet styrledningar genom att ställa in flödes fortsrol valfrihetssystem till 25 psi för varje rad. Se till att ventilerna nära och åter öppna genom inspektion under mikroskop.
    OBS: Följ tillverkarens anvisningar för kontroll flödessystem val. I detta arbete, en anpassad mjukvarustyrt pneumatiskt system applicerar tryck på varje rad med hjälp av magnetventiler som växla mellan 25 psi tryckluft (tryck) och atmosfärstryck (trycklöst). Detaljer om detta system kan hittas i diskussion.
  3. Förbered anpassade mikroflödes tryckkärl för reagens och olja lastning.
    1. Med hjälp av en push-pin, stansa två hål i toppen av en kryogen flaska rör sätter kapillär PEEK slang i ett hål och sätt en metallstift som är ansluten till slangen i det andra hålet.
    2. Täta rör på plats med epoxi. Låt torka i en timme.
  4. Väntan, i ett mikrocentrifugrör, suspendera 3,9 mg LAP fotoinitiator i 100 pl av DI-vatten ([LAP] = 39 mg / ml) för att framställa fotoinitiatorlösning som används för polymerisation av små droppar för att hydrogelsträngar. Skyddas från ljus.
  5. I ett andra mikrocentrifugrör, tillsätt 132 | il avjoniserat vatten, 172 mikroliter PEG-diakrylat, 12 | j, l LAP-lösning och 85 | il HEPES-buffert för att göra hydrogel dropplösning.
  6. Överför hydrogel dropplösning till den färdiga kryogena rör fartyg.
    OBS: Tillsatser för andra applikationer såsom nanokristaller, magnetiska partiklar eller biologiska molekyler kan inkluderas i HEPES komponenten.
  7. Ansluta slangen av den kryogena röret kärlet till en styrbar tryckkälla och ansluter PEEK slangen till anordningen reagensinlopp.
  8. Förbereda 10 ml lätt mineralolja med 2% volym / volym nonjoniskt ytaktivt medel (t.ex. Spän 80) och 0,05% EM90 för oljedroppemulsion. Filter med en 0,22 um sprutfilter och lasten 1 ml i en andra kryogen rör fartyg.
  9. Sätt PEEK slang vid enheten utlopp för uppsamling av droppar.
  10. Avlägsna luft bubbles från enheten genom tryck olja, vatten, eller PEG-blandningen inlopp (4 psi driftstryck). Slå på alla ventiler. Sekventiellt stänga varje ventil i en vätska väg efter en minut eller tills luftbubblor har trängt igenom PDMS-enheten. Till exempel, att de-bubblan fiskbens blandare, slå på ventiler Inlet 1, Mix 1 och Mix avfall. Då tryckavlasta Inlet 1 Blanda 1 och Mix avfall tills alla bubblor är borta.
  11. När enheten är åter under efter avbubbling, trycklöst Ro1 oljeventilen och ställ oljetryck till 10 psi.
  12. Ställa PEG-blandningen tryck till 9 psi, depressure uppströms ventilerna (Inlet 1, droppar 1) och justera vid behov för att producera droppar av den önskade storleken. Droppstorleken kan bestämmas via mikroskopi med hjälp av en kamera med 50 fps eller högre.
  13. När dropparna har stabiliserats, placera en 5 mm fläck från en UV-ljuskälla (t.ex. en UV-fläck härdningssystem med flytande ljusledare (LLG) eller en fokuserad UV LED) över polymerisationen regionen av dEvice och tillämpa 100 mW / cm 2 UV (365 nm) från UV-källan.
  14. Tryck pärla sikt ventil för att titta polymeriserade pärlor samla in och se till att dropparna har hårdnat i pärlor. Justera LLG som krävs för att uppnå full polymerisation.
  15. Tryckavlasta bead siktventilen och samla pärlor i röret genom utlopps PEEK-slang.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Här visar vi tillverkning av ventilförsedda, variabel höjd flerskiktade mikroflödes formar genom att göra anordningar som kan alstra poly etylenglykol (PEG) hydrogelsträngar från droppar (Figur 2). En översikt över hela tillverkningsprocessen ingår i Figur 3. Använda designelement från tidigare arbete, sysselsätter pärla synthesizer 4 höjder i sitt flöde skikt innefattande (1) rundade AZ50 XT ventiler för laminärt flöde modulering (55 nm) (2) flöde låga kanaler för införande av reagenser vid högre motstånd (55 ^ m) (3) flödes höga kanaler för att rikta flöde vid lägre motstånd mot utloppen och omrörare (85 pm), och (4) ett fiskbens advektion bländare (125 ^ m) för blandning av PEG och tvärbindningsmedlet till en homogen lösning (figurerna 4A och 4B). En tabell över konstruktionsparametrar och föreslagna konstruktionskrav som används för att konstruera dettautformning ingår i Tabell 1. Design filer och mask överföra filer ingår i material tabell.

Detta protokoll visar avrundning flödesventiler och bygga flera höjder på samma flödesskiva via tandem fotolitografiska steg utan utveckling mellan varje steg (tabell 2). En typisk post-reflow ventil avrundning profil från en profilometer och stereoscope bilder av våra ventiler efter återflöde visas i figurerna 5A och 5B. Resulterande uppmätta tillverkningshöjder från vår fler höjd fotolitografi listas i tabell 3. Heights mättes vid 10 platser per varje skikt över alla enheter i ett enda flöde rån, bedömer både enhet till enhet och över wafer variation. Alla funktioner observer <2% CV över skivan. Tillverkare fotoresist datablad föreslår typiska höjdvariationer på ± 5% vid konstruktion av flerskikts funktioner, så denna tolerans bör beaktas om detta protokoll justeras för en annan konstruktion.

Som med alla tillverkningsprocess, kan fel resultera i varje steg, om tillverkningsparametrar såsom centrifugeringshastighet eller exponering inte är optimerade för det önskade mönstret höjd och geometri. Många resurser finns tillgängliga för felsökning korrekt exponering och utvecklingstider, inklusive en webbplats vår anläggning upprätthåller 27. Avvikelser från föreslagna mjuka och hårda baka tider, temperaturer och ramp avgiften kan generera sprickor, bubblor eller ofullständig funktioner. Dessutom är rehydrering av AZ50 XT positiv fotoresist före exponering kritisk. Rån utan ordentlig rehydrering kan visas spruckna eller innehåller bubblor i ventilområden. Om detta inträffar, med användning av en "våt låda" (en sluten låda med en skål innehållande avjoniserat vatten) för att hysa wafers för natten rehydrering kan hjälpa. Kortare rehydrering gånger (~ 5-6 timmar) kan användas för AZ50 XT funktioner under 50 um med liknande resultat, men högre funktioner kräver natten vätskeersättning för att minska risken för funktionen förlust under exponering och utveckling. Nyare positiv resist alternativ (t.ex. AZ40XT) kan eliminera behovet av natten rehydratisering; Men vi har inte testat dessa formuleringar.

Som ett proof-of-concept, var PEG-diakrylat hydrogel droppar från pärlan synthesizer Utrustning (figur 6A). Figurerna 5C och 5D visar representativa bilder av ventildrift och stängning på enheten när tryck och tryckavlastning ventiler. Vanliga fel lägen för ventiltryck inkluderar: användning av lågt tryck (ventiler kommer inte helt nära, vilket kan kontrolleras genom att flöda livsmedelsfärg), inloppsslang insättning (flöde kommer att hämmas omslangar eller metallstift trycks ned för långt och enheten delaminering kan leda till), och införlivande av damm eller fibrer under tillverkningsprocessen (kanaler kan inneslutas eller anordningen kan delamineras). Att felsöka dessa fel lägen, bör användarna upprätthålla renrumsförhållanden under tillverkning och systematiskt testa varje ventil innan du fortsätter till en enhet kör. Om enheten delaminering presenterar som ett vanligt problem i experiment, kan detta åtgärdas genom antingen körs enheter lägre tryck (<15 psi) eller minska silanisering gånger.

Figur 6A visar vulsten syntetiserare anordningen i drift med produktion av hydrogel droppar i en oljeemulsion vid T-korsningen droppgenerator och Figur 6B visar pärlor fångad av on-chip-sikt ventil. Om polymerisationen är inte lyckas, kommer pärlor passerar genom en sikt ventil. Om detta inträffar, kan UV-källan intensitet och höjd från anordningen mod ified att förbättra polymerisationen. Hydrogelsträngar producerades vid flödeshastigheter på 10 psi (olja) och 9 psi (reagensblandning) med hjälp av ~ 100 mW / cm2 makt över en polymerisations område 5 mm i diameter (figurerna 6C och 6D). Resulterande pärlor mätt 52,6 ± 1,6 pm (medelvärde ± std). Storlekar analyserades med avseende 2,992 pärlor med hjälp av en Houghtransformen (MATLAB) i ljusa fält bilder (figurerna 6C och 6D) med en fastställd storlek filter på ± 3 std (28 extremvärden, 0,94% av pärlor). Hela vår hårdvara inställning för dropp produktion visas i figur 7.

Tabell 2: Multi-Step fotolitografiska parametrar. En tabellform av alla fotolitografi steg med tillämpliga parametrar, bland annat centrifugeringshastighet, mjuka baka gånger, exponerings energier och hårda baka gånger. 2.xlsx "target =" _ blank "> Klicka här för att se tabellen. (Högerklicka för att ladda ner.)

2 ">
Flödes Layer Feature funktionen Höjd
Rundade ventiler (Flow rundan) 54,43 m (1,05 um std., 1,9% CV)
Flödeskanaler (Flow Låg) 84,22 m (0,91 um std., 1,1% CV)
Flödeskanaler (Flow Hög) 54,10 m (1,24 um std., 2,3% CV)
Fiskbensspår (Mixer) 124,19 m (1,89 um std., 1,5% CV)

Tabell 3: Profilometer Heights Post-Fabrication. Totala funktionen höjd efter tillverkning för vart och ett av skikten tillverkade via flerstegsfotolitografi.

figur 2
Figur 2: Översikt över tillverkningsprocessen. En schematisk anger stegen i flerskiktsKomponentFramställning från design till test av enheten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

5276 / 55276fig3.jpg "/>
Figur 3: Schematisk av flerstegsfotolitografi. Översikt över ventil avrundning och varierande höjd funktionen tillverkning i fotolitografi för att skapa en flerskiktsmikroflödessystem enhet. Här ingår åtgärder för tillverkning av pärlan synthesizer enheten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4: Bead Synthesizer Device Design och bilder. (A) CAD Design av Bead Synthesizer anordning med skikt som indikeras av olika färger. (B) Bild av PDMS skikts Bead Synthesizer enhet. Styrledningar visas i orange, flödeskanaler visas i blått och grönt.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5: Ventil profiler och bilder. (A) representant ventil höjdprofil som bedöms av en profilometer. (B) Representativa bilder av ventiler och omgivande kanaler i kisel formhuvudflödesskiva. (C, D) Bilder av slutlig ventildrift på flerskikts PDMS enheten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 6
Figur 6: Produktion av PEG-diakrylat hydrogel droppar. (A) Bild av hydrogel dropp produktion vid T-korsning droppgenerator. (B) Bild av pärlor efter polymerisation fångade på sikten ventil när ventilen är trycksatt. (C) Brightfield bild av hydrogel pärlor produceras i pärlan synthesizer (4X). (D) Storleksfördelning av hydrogelsträngar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 7
Figur 7: Enhet drift setup. Bild med anteckning av all hårdvara som krävs för enhetens funktion. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Detta arbete visar en komplett flerstegsfotolitografi protokoll för en flerskiktsmikroflödessystem enhet med ventiler och varierande höjd geometri som kan ställas in för varje applikation med enkla ändringar av tillverkningsparametrar baserade på våra onlineverktyg 26 och tillverkarens instruktioner 25. Detta protokoll är avsett att avmystifiera skiktsfotolitografi för forskare som vill bygga mikroflödessystem enheter bortom enkla, passiva ett lager formar.

Multilayer mikrofluidikanordningar möjliggöra utövandet av avancerad funktionalitet i en enda mjuk polymer anordning för lab på chip "tillämpningar som sträcker sig från en enda cell analys till hög genomströmning biokemiska analyser 1. Pärlan synthesizer anordning konstruerad här visar flera höjder med ett enda flöde skikt och båda fullt lutningsbara och sil ventil geometrier att producera hydrogel droppar att Cen polymeriseras till polymerpärlor. Förekomsten av ventiler möjliggör automatiserad, programmerbar kontroll över chip funktion som lätt kan genomföras med något skriptspråk (dvs MATLAB, LabVIEW eller Python) som samverkar med en lab kontrollflödesmoduler (dvs sprutpumpar och / eller tryckregulatorer ). I denna demonstration, anpassade MATLAB programvara (kod som i referens 28) kommunicerar med Modbus-styrda ventil arrayer magnet i en anpassad pneumatisk installation 28 och en MFC flödesstyrsystem för att trycksätta vätskor på enheten, men många andra alternativ för flödeskontroll är kommersiellt tillgängliga. Design och ytterligare förslag ingår att maximera framgång för första gången mikroflödes ingenjörer.

Tillverknings steg som skulle visa sig i allmänhet anpassas till ett brett utbud av fotolitografisk mönstring för mikroflödessystem enheter. I ett av stegen (Flow Hög), 30um funktioner har lagts till lägre fotoresistskiktet (Flow låg, 55 pm) för att skapa en sammansatt höjd av 85 um. Detta steg kan användas för att göra tjocka funktioner utan behov av mer viskösa fotoresister (som är svårare att arbeta med). I ytterligare ett steg (Fiskbens) har funktioner framställts ovanpå en tidigare tvärbunden kanal, skapar mönstrade spår på botten av en mikro när replik formas till PDMS. Detta steg kan anpassas av användare att skapa komplexa geometrier inklusive väl inom brunnar arkitekturer, om så önskas.

Framgången för denna tillverkningsprocessen demonstreras genom användning av vulsten syntetiserare anordningen för att producera polymerpärlor från PEG-diakrylat droppar. Utforska olika flödestryck kan modulera dropp regimen för att producera pärlor av olika storlek. Vidare kan tillsatser ingå lätt inom polymerblandningen. Dessa hydrogel pärlor kan användas för en mängd olika syften, inklusivespektral kodning genom inkorporering av fluorescerande eller självlysande fosfor, drug delivery, eller cellulära analyser via ytan funktionalisering.

Om detta protokoll antas att konstruera en annan mikroflödessystem enhet än pärlan synthesizer som presenteras här, bör det noteras vissa åtgärder är avgörande för att uppnå en hög chans att lyckas på den första tillverkningsförsöket. Vi och andra har observerat att optimera mjuk baka temperatur, varaktighet, och ramphastigheten är avgörande för att förhindra kvarhållande av kvarvarande lösningsmedel i resistfilmen via krustbildning (vilket kan leda till bubblande instängd kvävgas under exponeringen) 29. Dessutom förbättrar en övernattning vätskeersättning steg reproducerbarhet av exponeringstider som krävs för tjocka AZ50 XT lager och minskar rumslig variabilitet i hastigheter av utvecklingen över skivan. Slutligen, en lång (14-15 timmar) efter exponering baka med en långsam ramp rundor rektangulära fotoresist funktioner för att bilda valves utan att deformera ventil geometrier för en mängd olika testade fotoresist tjocklekar.

Flera av de procedurer som fram här för att tillverka lager från negativ fotoresist inkluderar små skillnader från tillverkarens instruktioner. Vi föreslår en trestegs mjuk baka process som flyttar wafers mellan kokplattor som vid 65 ° C, 95 ° C, och 65 ° C. Vi har funnit att gradvis uppvärmningen av rån minskar uppkomsten av brister vid exponering till följd av bristning av gasbubblor fångade inom fotoresist via bildandet av en "skorpa" under mjuk bakning. Omvänt kan en gradvis avkylning av skivor efter mjuk bakning minska fotoresist sprickbildning. Slutligen har vi funnit att en ökning fotoresist relaxationstider till ~ 20 min reducerar små variationer i resist höjd över skivan.

På grund av flexibiliteten hos detta tillverkningsprotokoll, förväntar vi oss att det kommer att ha en bred användbarhet för olika enheter över disciplines. Även om alternativ som 3D-utskrifter, glas etsning och prägling kan också uppnå mikroflödes tillverkning, kan litografisk mönstring uppnå mer komplexa funktioner, såsom ventiler, att andra metoder ännu inte har uppnått i stor skala. Den största begränsningen av detta protokoll är design till testning tid, som tar ~ 3 dagar (främst på grund av åtgärder som krävs för att tillverka rundade ventiler).

Vi hoppas att öppna spridning av protokoll i mikrofluidik, särskilt när det gäller komplicerade fotolitografiska steg, kommer att uppmuntra fortsatt innovation inom området och att denna proof-of-concept demonstration kommer att hjälpa till att hjälpa användare att felsöka tillverkningsfrågor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Materials
Mylar Transparency Masks, 5" FineLine Plotting
5" Quartz Plates United Silica  Custom
4" Silicon Wafers, Test Grade University Wafer 452
SU8 2005, 2025, 2050 photoresist Microchem Y111045, Y111069, Y111072
Az50XT  Integrated Micromaterials AZ50XT-Q
SU8 Developer Microchem Y020100
AZ400K 1:3 Developer Integrated Micromaterials AZ400K1:3-CS
Pyrex 150 mm glass dish Sigma-Aldrich CLS3140150-1EA
Wafer Petri Dishes, 150 mm VWR 25384-326
Wafer Tweezers  Electron Microscopy Sciences (EMS) 78410-2W
Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane (PFOTS) Sigma-Aldrich 448931-10G
2" x 3" glass slides Thomas Scientific  6686K20
RTV 615 elastomeric base and curing agent PDMS set Momentive  RTV615-1P
Tygon Tubing, 0.02" O.D.  Fischer Scientific  14-171-284
Capillary PEEK tubing, 510 μm OD, 125 μm ID Zeus Custom 360 μm PEEK is readily available by Idex (catalog number: 1571)
Cyro 4 ml tube Greiner Bio-One 127279
Epoxy, 30 min Permatex 84107
Metal Pins, 0.025" OD, .013" ID New England Small Tube NE-1310-02
Poly(ethylene glycol) diacrylate, Mn 700 Sigma-Aldrich 455008-100ML
Lithium Phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate photoinitator  Tokyo Chemical Industry Co. L0290 We typically synthesize LAP in-house. 
HEPES Sigma-Aldrich H4034-25G
Light mineral oil Sigma-Aldrich 330779-1L
Span-80 Sigma-Aldrich 85548
ABIL EM 90 UPI Chem 420095  
 
Name  Company Catalog Number Comments
Equipment Equivalent equiptment or homebuilt setups will work equally as well
Mask Aligner Karl Suss MA6
Profilometer KLA-Tencor Alpha-Step D500
Spin Coater Laurell Technologies WS-650-23 Any spincoater can be used that accepts 100 mm wafers
Vacuum Dessicator, Bell-Jar Style Bel-Art 420100000
Oven Cole-Palmer WU-52120-02
UV Spot Curing System with 3 mm LLG option Dymax 41015 UV LEDs, Xenon Arc Lamps, or other UV sources of the same intensity work equally as well
MFCS Microfluidic Fluid Control System Fluidgent MFCS-EZ Syringe pumps, custom pneumatics or other control systems can also be used
Automated control scripting MATLAB
Hotplate Tory Pines Scientific HP30 Any hotplate with uniform heating (i.e., aluminum or ceramic plates) will suffice.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Duncombe, T. A., Tentori, A. M., Herr, A. E. Microfluidics: reframing biological enquiry. Nat. Rev. Mol. Cell Bio. 16 (9), (2015).
  2. Squires, T. M., Quake, S. R. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Rev.Mod. Phys. 77 (3), (2005).
  3. Whitesides, G. M. The origins and the future of microfluidics. Nature. 442 (7101), (2006).
  4. Kalisky, T., Blainey, P., Quake, S. R. Genomic Analysis at the Single-Cell Level. Ann. Rev. of Genetics. 45 (1), (2011).
  5. Finkel, N. H., Lou, X., Wang, C., He, L. Peer Reviewed: Barcoding the Microworld. Anal. Chem. 76 (19), (2004).
  6. Lecault, V., White, A. K., Singhal, A., Hansen, C. L. Microfluidic single cell analysis: from promise to practice. Curr. Opin. in Chem. Bio. 16 (3-4), (2012).
  7. White, A. K., Heyries, K. A., Doolin, C., VanInsberghe, M., Hansen, C. L. High-Throughput Microfluidic Single-Cell Digital Polymerase Chain Reaction. Anal. Chem. 85 (15), (2013).
  8. Hansen, C. L., Classen, S., Berger, J. M., Quake, S. R. A Microfluidic Device for Kinetic Optimization of Protein Crystallization and In Situ Structure Determination. J. Am. Chem. Soc. 128 (10), (2006).
  9. Maerkl, S. J., Quake, S. R. A Systems Approach to Measuring the Binding Energy Landscapes of Transcription Factors. Science. 315 (5809), (2007).
  10. Fordyce, P. M., Gerber, D., et al. De novo identification and biophysical characterization of transcription-factor binding sites with microfluidic affinity analysis. Nat. Biotech. 28 (9), (2010).
  11. Fan, R., et al. Integrated barcode chips for rapid, multiplexed analysis of proteins in microliter quantities of blood. Nat. Biotech. 26 (12), (2008).
  12. Kovarik, M. L., Gach, P. C., Ornoff, D. M., Wang, Y. Micro total analysis systems for cell biology and biochemical assays. Anal. Chem. , (2011).
  13. Stroock, A. D., Dertinger, S. K. W., Ajdari, A., Mezić, I., Stone, H. A., Whitesides, G. M. Chaotic Mixer for Microchannels. Science. 295 (5555), 647-651 (2002).
  14. Unger, M. A., Chou, H. -P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. Monolithic Microfabricated Valves and Pumps by Multilayer Soft Lithography. Science. 288 (5463), 113-116 (2000).
  15. Thorsen, T., Maerkl, S. J., Quake, S. R. Microfluidic Large-Scale Integration. Science. 298 (5593), (2002).
  16. Li, N., Sip, C., Folch, A. Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays. JoVE. (8), e296 (2007).
  17. Kim, P., et al. Soft lithography for microfluidics: a review. Biochip. J. 2 (1), 1-11 (2008).
  18. Studer, V., Hang, G., Pandolfi, A., Ortiz, M., Anderson, W. F., Quake, S. R. Scaling properties of a low-actuation pressure microfluidic valve. J. Appl. Phys. 95 (1), 393-398 (2004).
  19. Kartalov, E. P., Scherer, A., Quake, S. R., Taylor, C. R., Anderson, W. F. Experimentally validated quantitative linear model for the device physics of elastomeric microfluidic valves. J. Appl. Phys. 101 (6), 064505 (2007).
  20. Gerver, R. E., Gómez-Sjöberg, R., et al. Programmable microfluidic synthesis of spectrally encoded microspheres. Lab. Chip. 12 (22), 4716-4723 (2012).
  21. Fordyce, P. M., Diaz-Botia, C. A., DeRisi, J. L., Gómez-Sjöberg, R. Systematic characterization of feature dimensions and closing pressures for microfluidic valves produced via photoresist reflow. Lab. Chip. 12 (21), 4287-4295 (2012).
  22. Li, C. -W., Cheung, C. N., Yang, J., Tzang, C. H., Yang, M. PDMS-based microfluidic device with multi-height structures fabricated by single-step photolithography using printed circuit board as masters. The Analyst. 128 (9), 1137-1142 (2003).
  23. Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device. Lab. Chip. 12 (4), 802-807 (2012).
  24. Mata, A., Fleischman, A. J., Roy, S. Fabrication of multi-layer SU-8 microstructures. JMM. 16 (2), 276 (2006).
  25. Microchem. SU-8 2000 Series Data Sheet. , Microchem. Available from: http://www.microchem.com/pdf/SU-82000DataSheet2025thru2075Ver4.pdf (2016).
  26. Fordyce, P. M., DeRisi, J. L., Gómez-Sjöberg, R. AZ50 XT Feature Height Calculator. , Available from: http://derisilab.ucsf.edu/software/AZ50XT/AZ50XTToolInput.html (2016).
  27. Foundry, S. M. Stanford Microfluidics Foundry Website. , Available from: > http://web.stanford.edu/group/foundry/Microfluidic%20valve%20technology.html (2016).
  28. Sjöberg, R. Rafael's Microfluidics Site. , Available from: https://sites.google.com/site/rafaelsmicrofluidicspage/valve-controllers (2016).
  29. Wanat, S., Plass, R., Sison, E., Zhuang, H., Lu, P. -H. Optimized Thick Film Processing for Bumping Layers. Proc. SPIE. , 1281-1288 (2003).

Tags

Bioteknik Microfluidics pneumatiska ventiler fotolitografi Droppar hydrogeler varierande höjd funktioner
Multi-steg varierande höjd Fotolitografi för Ventilförsedda Multilayer Mikrofluidikanordningar
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Brower, K., White, A. K., Fordyce,… More

Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices. J. Vis. Exp. (119), e55276, doi:10.3791/55276 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter