Name: Yüksek Verimli Mikroakışkan Hızlı ve Düşük Maliyetli Prototipleme Paketleme Yöntemleri (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-23T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Öğrenin mikroakışkan hızlı prototipleme yöntemlerini PDMS kullanarak. Bu teknik, çıkarılabilir bağlayıcılar üreterek düşük maliyetli ve esnek mikroakışkan cihaz testleri için araştırmacılara pratik çözümler sunar.

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

Yazarlar, NSERC ve Kanada Akıllı Tıbbi Cihazlar Araştırma Başkanı'nın finansal desteğini kabul ediyor ve CMC Microsystems ve ReSMiQ tarafından sağlanan çeşitli araçlar için minnettarlar. Bu çalışmadaki katkılarından dolayı Laurent Mouden'e teşekkür ederiz.

1. Düşük Basınçlı Mikroakışkan Uygulamaları için Çıkarılabilir PDMS Tabanlı Ara Bağlantı15-16
<ol>
	<li>Hazırlık 
	Bu bölüm, ara konektörü üretmek için camı ve PDMS'yi hazırlamak için farklı adımları açıklar.
	<ol>
		<li>PDMS'yi hazırlayın: PDMS ve sertleştiriciyi (10:1) oranında karıştırın.</li>
		<li>Fırın sıcaklığının 80 °C'lik sabit bir sıcaklıkta sabitlendiğinden emin olun. Fırına bağlı olarak, fırının sıcaklığını algılamak için bir ölçüm cihazı kullanın ve ardından manuel olarak izleyin.</li>
		<li>Petri kabını etanol ile iyice temizleyin.</li>
		<li>PDMS ara konektörünün yerleştirileceği mikroakışkan erişim deliklerinin yüzeyini temizleyin.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Fabrikasyon 
	Bu belgede açıklanan ara bağlantı, esasen uyumlu bir contadır. Bu conta PDMS'den oluşturulmuştur ve içine mikrotüplerin yerleştirilebileceği delikler içerir. Mikrotüp ile çipteki mikro kanallara erişim delikleri arasında sızdırmaz bir sızdırmazlık oluşturmak için mikroakışkan bir çipin yüzeyine kendi kendine yapışır. 
	Ara konektörü üretmek için aşağıdaki adımları kullanın.
	<ol>
		<li>İnce bir tabaka (yaklaşık 2 mm) PDMS'yi (sıvı) bir Petri kabına dökün.</li>
		<li>PDMS'nin fırında 80 °C sıcaklıkta 12-15 dakika hafifçe polimerize olmasına izin verin. Bağlantının yapılacağı mikroakışkan çipi aynı sıcaklıkta olacak şekilde aynı anda fırına yerleştirin.</li>
		<li>PDMS polimerleşmeye başladığında, kürleme fırınından çıkarın.</li>
		<li>Mikroakışkan çip yüzeyinde istenen çapta delikler oluşturmak için bir biyopsi zımbası kullanın.</li>
		<li>Bıçağı kullanarak gerekli PDMS. parçasını kesin
		Not: Başlangıçta, sonunda gerekli olacak olandan daha büyük bir malzeme parçasının kesilmesi önerilir. Birden fazla konektör kullanmaktan kaçınmak için, herhangi bir PDMS ara konektörünün, kullanıcının çipindeki mümkün olan maksimum delik sayısına uyacak şekilde kare şeklinde kesilmesi ve deliklerin açılması arzu edilir.</li>
		<li>Delikleri mikrotüpün dış çapından biraz daha küçük tutun.</li>
		<li>PDMS'yi Petri kaplarından hızlı bir şekilde çıkarın ve mikroakışkan çipin üzerine yerleştirin.</li>
		<li>PDMS veya çip üzerinde toz olmadığından emin olun ve mikroakışkan çip üzerindeki erişim deliklerinin PDMS'ninkilerle hizalandığından emin olun.</li>
		<li>Bir mikro konumlandırıcı kullanarak, tüpleri (örn. Teflon tüpler) PDMS ara konektöründen geçirin. Sıvı sızıntısını önlemek için tüpler mikroakışkan erişim deliği çapının %110'u kadar olmalıdır. Kullanıcının uygulamasına bağlı olarak aynı tüpler sıvı enjeksiyon sistemine bağlanabilir. 
		not: Tüpleri her zaman bir mikro konumlandırıcı kullanarak yerleştirin, PDMS tabakası çok kalın değildir ve tüpler bükülürse ayrılabilir.</li>
		<li>Gerekirse, daha iyi yapışma için tüp ile PDMS arasına epoksi ekleyin. 
		Tamamlanan ara bağlantının bir örneği şekillerde ve Ghallab ve Badawy2'de gösterilmiştir.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Mikroakışkan Uygulamalarda Mikrotüplerin Epoksi17 ile Birbirine Bağlanması
Bir ara bağlantı üretirken, mikrotüpün kenarının doğru şekilde kesildiğinden emin olun. Mikrotüpün kenarını düz bir şekilde kesmek ve mikrotüpler ile erişim deliği arasındaki temasın eşit olmasını sağlamak için yeni bir keskin bıçak kullanın.
<ol>
	<li>Mikrokonumlandırıcıyı kullanarak, mikrotüpü mikroakışkan çipin erişim deliğine dikkatlice yerleştirin.</li>
	<li>Epoksiyi erişim deliklerine bırakmak için epoksi dağıtıcıya küçük bir baskı uygulayın veya manuel olarak yerleştirin.</li>
	<li>Aşağıdaki adımları kullanarak epoksinin kürlenmesine izin verin:
	<ol>
		<li>UV ile kürlenebilen Epoksi: Kullanılan epoksi miktarına bağlı olarak UV epoksiyi 3-10 dakika bir UV kaynağına maruz bırakın. Daha fazla ayrıntı için epoksi özelliklerine bakın.</li>
		<li>Standart epoksi: Mikroakışkan substrat yalnızca RT'de kullanılacaksa, RT'de 24 saat boyunca epoksi kürlemeye devam edin. Alt tabakanın yüksek sıcaklıklara dayanması gerekiyorsa, uygulamaya bağlı olarak epoksiyi bir fırın veya ısıtıcı kullanarak 100 °C'ye maruz bırakarak hızla katılaştırın. Daha fazla ayrıntı için epoksi özelliklerine bakın.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Elektrik Arayüzlü Yeniden Kullanılabilir Mikroakışkan Çipler için Montaj Tekniği17
<ol>
	<li>Bileşenlerin Montajı 
	Şekil 2, PCB üzerindeki elektrik konektörleri ile mikroakışkan çip üzerindeki elektrik pedleri arasındaki bağlantıları göstermektedir. PCB/mikroakışkan çip/Pleksiglas bileşenlerini monte etmek için şu adımları izleyin: 
	Dikkat: Mikroakışkan çipi kırabilecek aşırı sıkıştırma basıncından kaçının.
	<ol>
		<li>Yüzeye monte çok pinli elektrik konektörlerini PCB'ye lehimleyin.</li>
		<li>Mikroakışkan çipin elektrik pedlerinde yüzey kirliliği varsa, plazma oksijeni ile temizleyin; aksi takdirde pedleri etanol ile temizleyin.</li>
		<li>İletken bandı, Şekil 1 ve 2'de gösterildiği gibi, mikroakışkan çipin elektrik pedleriyle aynı boyutlara sahip küçük parçalara kesmek için keskin bir bıçak kullanın.</li>
		<li>Forseps kullanarak, iletken bandı PCB elektrik pedlerinin üzerine yerleştirin.</li>
		<li>Mikroakışkan çipi hizalayın ve ardından PCB. üzerine yerleştirin
		not: Yerleştirme hassasiyeti için bir hizalama makinesi kullanın.</li>
		<li>PCB izlerinin konumuna bağlı olarak, metal braketleri takmadan önce kısa devreleri önlemek için PCB'nin üzerine bir yalıtım katmanı (kağıt gibi) yerleştirin.</li>
		<li>Makine vidalarını ve somunlarını kullanarak metal braketi takın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Sökülmesi
	<ol>
		<li>Makine vidalarını, somunlarını ve metal braketleri çıkarın.</li>
		<li>Mikroakışkan çipi ve PCB'yi nazikçe ayırın.</li>
		<li>Yeniden montajdan önce PCB ve mikroakışkan çip üzerindeki elektrik pedlerinden iletken bant yapıştırıcısını çıkarmak için etanol kullanın.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<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>

Açıklanacak bir şey yok.

PDMS ara bağlantısı, düşük basınçlı uygulamalar için tasarlanmıştır, PDMS ara konektörü daha sonra erişim deliğine yerleştirildiğinde çip erişim deliğine sıvı sızıntısı önlenmelidir. Bu nedenle, önerilen PDMS kalınlığı 2 mm'den azdır. Daha büyük bir kalınlık, PDMS'nin mikroakışkan çip yüzeyine zayıf bir şekilde yapışmasına neden olabilir ve önerilmez. 4 mm kalınlık kullanılarak başarısız bir deneme yapıldı. Bu çalışma, şırınga pompaları sıvı enjeksiyonunu kontrol ederken PDMS ara bağlantısının cama yapışmasına odaklanmak...

Mikrofabrikasyondaki son gelişmeler, çok sayıda elektrot ve farklı türde kontrol algoritmaları içeren daha karmaşık mikroakışkan cihazlara yol açmıştır. Bununla birlikte, bu gelişmeler ambalajlamadaki yeni zorlukların altını çizdi. Ayrıca, Lab-on-Chip (LoC), diğer parçaların yanı sıra mikroakışkan cihazların, mikroelektromekanik sistemlerin (MEMS), mikroelektronik çiplerin birbirine bağlandığı multidisipliner bir kavramdır. Sonuç olarak, mikroelektronik, devre hassasiyeti ve koruması, borular ve mekanik yönler gibi LoC bileşenlerinin farklı kısıtlamalarını dikkate almadan bir paketleme işlemi geliştirmek imkansızdır. Ek olarak, belirli bir LoC'nin bileşenlerinin paketlenmesi, uygulama1,2 ile yakından ilgilidir. Örnek olarak, optik uygulamalarda, cihazın saydamlığı, özellikle test amaçları için çok önemlidir. Bu nedenle, cihazı gözlemlenebilir tutarak sistem davranışını izlemek önemlidir. Hücre veya parçacık manipülasyonları ile ilgili uygulamalarda, düşük voltajlı tekniklerin kullanılması, azaltılmış elektrot boyutlarını (birkaç mikrometreden mikron altı ölçek3-5'e kadar) kolaylaştıran ancak elektrot sayısını önemli ölçüde 100 veya daha fazlasına çıkaran yeni mikrofabrikasyon teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla daha çekici hale gelmiştir.
Öte yandan, kimyasal ve biyolojik analizlere ayrılmış LoC'ler uzun süreli gözlem gerektirir. Bu nedenle, sistem paketlemesi ve test tezgahı, sistemi gözlemlenebilir tutmanın yanı sıra biyolojik kontaminasyonun yanı sıra LoC'nin elektronik cihazlarındaki herhangi bir arızayı da önlemelidir.
Yakın zamanda yayınlanan makalelerde, mikroakışkan ve MEMS bir LoC'nin ana parçalarıdır, ancak sistemin izlenmesi için diğer modüller kullanılabilir. Sonuç olarak, mikroakışkan mimarilerin test edilmesi ve doğrulanması, yeni mikrofabrikasyon yaklaşımları ve yüksek karmaşıklık ve verim mimarileri ile zorlu bir konu haline geldi. Şimdiye kadar, mikroelektronik kalıplarda olduğu gibi, mikroakışkan sistem için standart bir test platformu veya desteği yoktur.
Araştırmacılar, Xie ve diğerleri gibi belirli kullanımlar için farklı paketleme teknikleri önerdiler.6 DSÖ, mikroakışkan kanallarda DNA ayrılmasını kontrol etmek için bir mikroelektronik çip içeren bir biyo-mikroakışkan ambalaj tasarladı. Beebe ve ark.7, sıvı örneklerini manipüle etmek için entegre sıvı rezervuarları ve uyaranlara duyarlı hidrojel valfleri olan bir mikroakışkan kanal tasarladı. Diğer sistemler, hava kabarcıkları oluşturmak ve karşılık gelen basıncı ölçmek için bir elektrik alanı boyunca basınçları tespit etmek için elektrolitik kabarcık tabanlı akış sensörlerinin kullanılmasını önermektedir8. Algılama sistemi, kabarcığın empedansını ölçer ve ardından basıncı belirler, bu da ölçümlere herhangi bir parazit girmesini önlemek için tasarlanmış özel paketleme gerektirir. Başka bir çalışmada, sıralı plazma aktivasyon işlemine dayalı olarak oda sıcaklığında bir mikroakışkan paketleme yöntemi tanıtıldı9. Bu işlemin güçlü bir şekilde monte edilmiş bir cihaza yol açabilmesine rağmen, prototipleme amacıyla kullanıldığında veya cihaz birkaç kez kullanıldığında sınırlamaları vardır. İkincisi, sistemin bazı parçalarının sık sık değiştirilmesi anlamına gelebilir. Ayrıca, Lee ve ark. mikroakışkan mimarinin entegre devre10'un üstünde tasarlandığı, bireysel manyetik boncuk manipülasyonu için manyetik alanların kullanılmasına dayanan, Biolab-on-IC adı verilen yeni bir paketleme tekniği tanıttı. Ek olarak, sistem boyutu, optik yönler ve bağlantı parçaları göz önüne alındığında, mikroakışkan sistemlerin paketlenmesi ve entegrasyonunun güvenilirliği, Han ve Frazier11 tarafından detaylandırıldığı gibi kritik konulardır. Bu son çalışma, paketleme sırasında çeşitli parametrelerin hassas bir şekilde sabitlenmesi ve ölçülmesi gereken LoC sistemleri için tipik bir yaklaşımı yansıtmaktadır.
Sonuç olarak, mikroakışkan paketleme, yeni nesil mikroakışkan cihazlar için zorlu bir konudur. Ambalaj, boru, elektrik bağlantıları ve mikroakışkan desteği gibi heterojen parçaları içerir. Borular için asıl sorun, mikroakışkan deliklere erişmek için tüpleri bağlamak için mevcut olan çok sınırlı alandır. Mevcut ticari olarak mevcut konektörlerin çapı 6 mm aralığındadır; Bununla birlikte, iki erişim deliği arasındaki mesafe, genel sistem boyutlarının12-13 azaltılmasıyla küçülmektedir. Bu nedenle, PDMS'ye dayalı bir boru tekniği önerdik. Bu boru işlemi, prototipleme aşaması için özel olarak detaylandırılmıştır. Aslında, kimyasal kısıtlama nedeniyle, mikro yapı içindeki sıvı sızıntısını önlemek ve en aza indirmek ve mikro kanalları temizlemek için her kullanımdan sonra bağlantı borusunun değiştirilmesi zorunludur. Bu amaçlar için, bu yazıda açıklanan süreç özellikle hızlı bir prototipleme tasarımı için geçerlidir.
Öte yandan, elektrik bağlantıları, doğrudan veya dolaylı elektriksel manipülasyon veya ölçüm kullanan mikroakışkan cihazlar için kritik öneme sahiptir. Çok çeşitli mikroakışkan uygulamaları nedeniyle, cihaz boyutları, şekli ve elektrik kontaklarının sayısı önemli ölçüde değişebilir. Bu nedenle, farklı uygulamalar için kullanılabilecek çok yönlü bir yöntem gereklidir. Kaler ve ark. sıfır yerleştirme kuvveti (ZIF) konektörlerine dayanan mikroakışkan hızlı prototipleme platformlarından elde edilen sonuçları bildirdiler14. Bu sonraki konektörler yerine, sunulan yöntemler, herhangi bir şekle kolayca uyarlanabilen anizotropik bir yapışkan iletken film kullanır.
Birçok araştırmacı, mikroakışkan cihazlarını tasarlarken test kısıtlamalarını dikkate almaz. Mikroelektronikte, prototipleme ve test için kullanılan ve IC tutucular olarak adlandırılan birçok destek vardır. Bunlar esas olarak prototipleme ve test sürelerini azaltmak için tasarlanmıştır ve araştırmacılara ve mühendislere arıza durumunda cihazları değiştirmenin kolay bir yolunu sunar. Mikroelektroniğe benzer şekilde, 45 mm x 90 mm cihaz boyutuyla sınırlı mikroakışkan cihazlar için yeni bir test paketi de öneriyoruz.
Önerdiğimiz teknikler çok sayıda mikroakışkan cihaz ve uygulamayı kapsamayı hedefliyor. Bu yöntemler diğer uygulamalara uyarlanabilir, genişletilebilir ve yükseltilebilir. Mikroakışkan manipülasyonlar için optimize edilmiş mikroakışkan cihazlar için ilk çok yönlü paketleme yöntemlerinden birini sağlamayı amaçlıyoruz. Örneğin, bu tekniklerle paketlenen cihazlar için bir son uygulama, polistiren ve karboksil modifiye mikrokürelerin yapay beyin omurilik sıvısı ile ayrılmasıdır. Bununla birlikte, farklı çözümlerle diğer uygulamalarda kullanılabilirler.
Bu makalenin geri kalanında, üç farklı boru tekniği, 2 elektriksel bağlantı yöntemi ve bir mikroakışkan paketleme yöntemi sunulmuş ve karşılaştırılmıştır.

<table><tbody><tr><td>Epoksi 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 Epoksi</td><td>Epotek</td><td>OG159</td><td></td></tr><tr><td>Mikropompa</td><td>Harvard Aparatı</td><td>PHD Ultra</td><td></td></tr><tr><td></td><td>PCB Gelişmiş Devreler</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pleksiglas</td><td>Ecole Politeknik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Yapıştırıcı iletken film</td><td>3M</td><td>9703</td><td></td></tr></tbody></table>

yüksek verimli mikroakışkan hızlı ve düşük maliyetli prototipleme paketleme yöntemleri

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

Bu çalışmada 3 farklı paketleme ve montaj tekniği sunulmuştur. İki kategoriye ayrılabilirler: tek seferlik kullanım ve yeniden kullanılabilir paketleme teknikleri.
Tek kullanımlık paketleme tekniği, mikrotüpleri erişim deliklerine bağlamak için UV bazlı ve sıcaklıkta kürlenen epoksiler, entegre devre bağlantıları için kablo bağlama ve elektrik bağlantıları için gümüş epoksi kullanır. Bu yöntem, 1 psi'ye yakın nispeten yüksek basıncı destekleyebilen ve mikroakışkan mimariyi güçlendirmek için herhangi bir desteğe ihtiyaç duymayan sağlam bir montaj tekniğine dayanmaktadır.
Yeniden kullanılabilir paketleme teknikleri, PDMS tabanlı mikrotüp ara bağlantılardan ve elektrik bağlantıları için anizotropik yapışkan filmlerden oluşur. Bu cihazlar daha hassas ve kırılgandır. Sonuç olarak, anizotropik yapışkan filmler kullanıldığında elektrik temasını iyileştirmek ve ayrıca mikroakışkan mimariyi güçlendirmek için mikroakışkan yapıya Pleksiglas desteği eklenir. Ek olarak, tüpleri erişim deliklerine bağlamak için ince bir PDMS katmanı kullanırken tüpleri korumak için bir mikromanipülatöre ihtiyaç vardır. 0,45-3 mm arasında değişen farklı PDMS katman kalınlıkları, en iyi yapışma ile enjeksiyon oranlarını karşılaştırmak için test edilir. Uygulanan enjeksiyon hızları 0.45-3 mm PDMS tabakaları için sırasıyla 50-300 μl/saat arasında değişmektedir. Bu teknikler esas olarak düşük basınçlı uygulamalar için geçerlidir. Bununla birlikte, PDMS'yi cam yüzeylere kalıcı olarak sızdırmaz hale getirmek için plazma-oksijen işlemi yoluyla yüksek basınçlı olanlar için genişletilebilirler. Bu tekniğin temel avantajı, tekrar kullanılabilir olmasının yanı sıra, mikrokanal uzunluğu çok kısa olduğunda (3 mm veya daha düşük aralıkta) cihazı gözlemlenebilir tutmaktan oluşur.

Şekil 3, önerilen paketleme tekniğinin ayrıntılı bir şemasını göstermektedir. Hibrit mikroelektronik/mikroakışkan mikro sistemler için şeffaf ve verimli bir paketleme sürecini karakterize etmek amacıyla, paketleme çözümü Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterildiği gibi çeşitli PDMS kalınlıkları ve boyutlarıyla test edilmiştir. Tasarlanan PDMS ara bağlantı katmanının boyutları 6 mm x 6 mm'dir ve iki erişim deliğini birbirine bağlamak için kullanılır. Bununla birlikte, ticari olara...

Bu makalede, mikroakışkan hızlı prototipleme platformları için farklı teknikleri açıklıyoruz. Önerilen teknikler, ultraviyole (UV) duyarlı ve sıcaklıkta kürlenen epoksiler, polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı borular, tel bağlama ve anizotropik yapışkan filmlere dayanmaktadır. Sunulan montaj prosedürleri, hem tek kullanımlık cihazlar hem de yeniden kullanılabilir mikroakışkan sistemler için geliştirilmiştir.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Hızlı ve Düşük Maliyetli Prototipleme Paketleme Yöntemleri

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

Bu prosedürün genel amacı, mikroakışkan hızlı prototipleme platformları için farklı seçenekler sunmaktır. Bu, önce PDMS kullanılarak çıkarılabilir bir ara bağlantı üretilerek gerçekleştirilir. İkinci adım, mikro tüpleri ara bağlantıda veya doğrudan mikroakışkan çipe sabitlemektir.Daha sonra, mikroakışkan çipler monte edilir ve bir elektrik arayüzüne bağlanır. Sonuç olarak, sıvı ara bağlantıdan ve mikroakışkan çipe farklı hızlarda akar. PDMS Ara Konektörünün gücünü değerlendirmek için, ilk olarak yüksek elektrik giriş çıkışlı bir mikroakışkan çip tasarlarken bu yöntem için fikrim vardı ve çok sayıda ENC kanal elektrotu ile farklı ENC kanalı elektrik alanı yayılımını test etmek için kolayca çıkarılabilir bir ara bağlantıya ihtiyacım vardı.Başlamak için, PDMS'yi ve kürleme maddesini 10'a bir oranında karıştırarak PDMS'yi hazırlayın ve ardından karışımı 60 dakika boyunca düşük bir vakum altına koyarak gazını alın. Ardından, önceden ısıtın ve fırın sıcaklığını 80 santigrat dereceye getirin ve fırın ısınırken sıcaklığın dengelenmesini bekleyin. PDMS ara konektörünün yerleştirileceği mikroakışkan çipin yüzeyini etanol kullanarak temizleyin.Tozsuz bir yerde kurumaya bırakın. PDMS kabını önceden ısıtılmış fırına aktarın ve PDMS'nin 80 santigrat derecede 12 ila 15 dakika hafifçe polimerize olmasına izin verin, bağlantının yapılacağı mikroakışkan çipi PDMS tabakası ile fırına yerleştirin, böylece 15 dakika sonra aynı sıcaklıkta olacaktır. PDMS'yi ve mikroakışkan çipi kürleme fırınından çıkarın.Ardından, beş x beş milimetrelik bir PDMS parçasını kesmek için bir tıraş bıçağı kullanın. Ardından PDMS katmanından iki adet iki milimetrelik delik açın. PDMS'yi Petri kaplarından çıkarın ve mikroakışkan çipin üzerine yerleştirin.Delikleri tam olarak hizalamaya dikkat edin ve ardından PDMS'yi yavaşça yerine bastırın. Ara bağlantı yerindeyken, 100 mikron iç çapa sahip iki milimetre çapındaki Teflon tüpleri, mikro tüpün kenarı uzunluğuna dik olarak kesilecek şekilde yeni bir bıçak kullanarak kesin. Boru, ara bağlantı üzerine herhangi bir baskı uygulamadan bir şırınga pompasına bağlanacak kadar uzun olmalıdır.Gerekirse bir mikro konumlandırıcı kullanarak tüpleri PDMS ara bağlantı katmanından geçirin, daha iyi yapışma için tüp ile PDMS arasına epoksi ekleyin. Ardından tüplerin diğer ucunu sıvı enjeksiyon sistemine bağlayın. PDMS bazlı ara bağlantıya alternatif olarak, mikro tüpleri kalıcı olarak yerine sabitlemek için epoksi kullanılabilir.Bunu başarmak için, mikro tüpü mikroakışkan çipin erişim deliğine dikkatlice yerleştirmek için mikro konumlandırıcıyı kullanın. Daha sonra erişim deliklerinin etrafına UV ile kürlenebilen veya standart bir epoksi uygulayın ve üretici spesifikasyonlarına göre kürleyin. Lehimlemeye başlamak için yüzeye monte edin, elektrik konektörlerini bir baskılı devre kartına bağlayın.Daha sonra mikroakışkan çipin elektrikli pedlerini inceleyin ve gerekli temizlik miktarına bağlı olarak daha fazla veya daha az süre ile yaklaşık 10 dakika plazma oksijenine maruz bırakarak herhangi bir yüzey kirliliğini temizleyin. Yüzey kirliliği bulunmazsa, pedleri etanol ile temizlemeniz yeterlidir. Daha sonra, iletken bandı mikroakışkan çiplerle aynı boyutlarda olacak şekilde iki milimetreye bir milimetrelik küçük parçalar halinde kesmek için keskin bir bıçak kullanın.Elektrikli pedler. Ardından, iletken bandı baskılı devre kartına elektrik pedlerinin üzerine yerleştirmek için temiz forseps kullanın. Mikroakışkan çipi, baskılı devre kartının üzerinde zaten yerinde olan ara bağlantı ile hizalayın.Bir hizalama makinesi kullanarak, kısa devreleri önlemek için baskılı devre kartına kağıt gibi bir yalıtım katmanı yerleştirin ve ardından montaj tamamlandığında makine vidaları ve somunlarını kullanarak metal braketi takın. Şırınga pompasından deiyonize su akıtarak bireysel kurulumları test etmeye başlayın. Sistem sızıntı yapmaya başlayana kadar pompa hızını yavaşça artırın, bu noktada maksimum basınca ulaşıldı.Deneyinizin ardından makine vidalarını, somunlarını ve metal braketleri çıkarın. Ardından mikroakışkan çipi ve baskılı devre kartını nazikçe ayırın. Son olarak, yeniden montajdan önce baskılı devre kartı ve mikroakışkan çip üzerindeki elektrik pedlerinden iletken bant yapıştırıcısını çıkarmak için etanol kullanın.Burada gösterilen tabloda üç farklı ara bağlantı borusu bağlantı tekniği karşılaştırılmıştır. PDMS ara konektörünün, mikroakışkan tasarımın ortaya çıkarılması gerektiğinde ve hızlı prototipleme gerektirdiğinde düşük basınçlı uygulamalarla kullanılması önerilir. Standart ve UV epoksi, güçlü bir ara bağlantı sağlar ve hem düşük hem de yüksek basınçlı uygulamalar için kullanılabilir, ancak cihazla istenmeyen kalıcı bir sızdırmazlık oluşturur.PDMS ara bağlantıları, daha yaygın ara bağlantı kurulumlarından bazılarıyla karşılaştırıldığında burada gösterilmektedir. Bir milimetre kalınlığındaki PDMS ara bağlantısı, 0,45 milimetre kalınlığındaki ara konektörün üç katı basınca dayanabilir. Bu, 0,45 milimetre ara bağlantıya kıyasla bir milimetre kalınlığındaki ara bağlantı için akış hızının beş katı ile ilgilidir Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik düzgün bir şekilde yapılırsa 10 ila 20 dakika içinde tamamlanabilir.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Damlacık tabanlı mikroakışkan platformları kHz oranları ucuza pikolitrelik, kendi kendine bölümlere damarları oluşturmak mümkün olduğundan yüksek kapasiteli deney için umut vaat eden adaylardır. Hızlı, hassas ve yüksek çözünürlüklü floresans spektroskopik yöntemleri ile entegrasyon sayesinde, bu sistemler içinde üretilen bilgilerin büyük miktarda verimli, ayıklanır, harnessed ve kullanılan olabilir.

Mikroakışkan damlacık platformları için Floresan algılama yöntemleri

Biz protein dizilerin ifade etmek için bir mikroakışkan bir yaklaşım sunuyoruz. Cihaz, mikro-mekanik vana ile kontrol reaksiyon odaları binlerce oluşur. Mikroakışkan cihaz bir mikro baskılı gen kütüphanesi ile birleştirilmiştir. Bu genler daha sonra transkripsiyonu ve deneysel kullanıma hazır bir protein dizisi sonucunda, on-chip çevrilir.

Bir mikroakışkan Platform kullanarak Yüksek throughput Protein Ekspresyonu Jeneratör

Biz bir sıvı enjeksiyon sistemi olarak kalıp tasarımı ve modifiye desikatöre için erimiş birikimi modelleme 3D yazıcılar kullanarak düşük maliyetli ve sıvı elastomer kauçuk enjeksiyon kalıp cihazların hızlı prototipleme için bir yöntem geliştirdiler.

Sıvı Enjeksiyon için 3D Baskılı Kalıpları Kullanma Tıbbi Cihazlar hızlı ve düşük maliyetli Prototip

Burada, yüksek verimli tek hücre izolasyonu ve uzun süreli klonal kültüre izin vermek için yeni bir mikro kuyu tasarım konseptini kullanan mikroakışkan bir platformla tek hücreleri izole etmek ve kültürlemek için bir protokol sunuyoruz.

Yüksek verim Tek hücreli İzolasyonu ve Kültür mikroakışkan Platformu

Burada en az finansal ve zaman yatırımı ile özel mikroakışkan cihazlar tasarlamak ve imal etmek için bir protokol salıyoruz. Amaç, biyomedikal araştırma laboratuvarlarında ve eğitim ortamlarında mikroakışkan teknolojilerin benimsenmesini kolaylaştırmaktır.

Araştırma ve Eğitim Uygulamaları için Özel Mikroakışkan Cihazların Hızlı İmalatı

1500 kültür ünitesi, bir dizi gelişmiş peristaltik pompa ve yerinde karıştırma modülünden oluşan karmaşık yaşam makineleri üzerinde yüksek verimli çalışmalar için mikroakışkan bir sistem sunuyoruz. Mikroakışkan çip, vivodaki son derece karmaşık ve dinamik mikro çevresel koşulların analizini sağlar.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Cihaz Kullanarak Dinamik ÇevreSel Koşulların Üretilmesi

Mikroakışkanlar, tanısal testlerin geliştirilmesi için güçlü bir araçtır. Bununla birlikte, pahalı ekipman ve malzemelerin yanı sıra zahmetli imalat ve taşıma teknikleri de sıklıkla gereklidir. Burada, manyetik mikro ve nanopartikül bazlı immünotahliller için akrilik bir mikroakışkan cihazın üretim protokolünü düşük maliyetli ve kullanımı kolay bir ortamda detaylandırıyoruz.

Manyetik Nanopartikül Bazlı İmmünoassaylar için Kademeli Bir Kısıtlama ile Mikroakışkan Akrilik Cihazın Bilgisayar Sayısal Kontrol Mikrofrezelenmesi

Yağda su emülsiyonlarında (tapalar) kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı iki katmanlı bir cihazın imalatı burada sunulmaktadır. Fiş üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım protokolde detaylandırılmıştır ve kantitatif bir floresan fiş kütüphanesinin üretimi de gösterilmiştir.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Polietilen tereftalat (PET) laminasyonu kullanarak mikroakışkan cihazlar üretmek için yenilikçi bir yöntem, birden fazla canlı zebra balığı embriyosunu yakalamanın ve görüntülemenin maliyetini ve karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.

Çoğullanmış Zebra Balığı Görüntüleme için Düşük Maliyetli Polietilen Tereftalat Laminasyon Mikroakışkan Tasarımları

Bu protokol, mikrotübül polimer mekaniğini araştırmak için uygun bir mikroakışkan cihazın tasarımını ve üretimini detaylandırır. Mikrofabrikasyon, otomatik akış kontrolü ve hesaplamalı modelleme tekniklerinin sentezi, hücresel hücre iskeletini in vitro olarak araştırmak için ideal olan esnek bir sistem sağlar.

Mikrotübül Polimer Mekaniğinin İncelenmesi için Mikroakışkan Tabanlı Bir Yaklaşımın Geliştirilmesi

Öğrenin mikroakışkan hızlı prototipleme yöntemlerini PDMS kullanarak. Bu teknik, çıkarılabilir bağlayıcılar üreterek düşük maliyetli ve esnek mikroakışkan cihaz testleri için araştırmacılara pratik çözümler sunar.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Hızlı ve Düşük Maliyetli Prototipleme Paketleme Yöntemleri

Daha fazla video keşfet