Name: design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices
Uploaded: 2021-01-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices at JoVE.com

ويود المؤلفون أن يعترفوا بمركز التجارب الجامعية التحويلية من جامعة تكساس للتكنولوجيا لتوفيره التمويل لهذا المشروع. كما يود المؤلفون الاعتراف بدعم قسم الهندسة الكيميائية في جامعة تكساس للتكنولوجيا.

1. تصميم مجلس العمل المتحد
<ol><li>الحصول على أبعاد علبة نظام انبعاث الأشعة فوق البنفسجية المتاحة لتكون الحد الأعلى لأبعاد حامل رقاقة (أو وحدة التعرض للأشعة فوق البنفسجية) هو مبين في الشكل 1. كما هو مبين في الشكل 2A، قياس قطر (د) من الحافة الدائرية الداخلية ، والا...

<ol>
	<li>Betancourt, T., Brannon-Peppas, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+and+nanofabrication+methods+in+nanotechnological+medical+and+pharmaceutical+devices.">Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices.</a> International Journal of Nanomedicine. 1 (4), 483-495 (2006).</li><li>Wheeler, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+device+for+single-cell+analysis.">Microfluidic device for single-cell analysis.</a> Analytical Chemistry. 75 (14), 3581-3586 (2003).</li><li>Kong, D. S., Carr, P. A., Chen, L., Zhang, S., Jacobson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+gene+synthesis+in+a+microfluidic+device.">Parallel gene synthesis in a microfluidic device.</a> Nucleic Acids Research. 35 (8), 61 (2007).</li><li>Yang, M., Li, C. -. W., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+docking+and+on-chip+monitoring+of+cellular+reactions+with+a+controlled+concentration+gradient+on+a+microfluidic+device.">Cell docking and on-chip monitoring of cellular reactions with a controlled concentration gradient on a microfluidic device.</a> Analytical Chemistry. 74 (16), 3991-4001 (2002).</li><li>Keles, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+robust+and+reusable+microreactor+employing+laser+based+mid-IR+chemical+imaging+for+the+automated+quantification+of+reaction+kinetics.">Development of a robust and reusable microreactor employing laser based mid-IR chemical imaging for the automated quantification of reaction kinetics.</a> Organic Process Research &amp; Development. 21 (11), 1761-1768 (2017).</li><li>Losey, M. W., Jackman, R. J., Firebaugh, S. L., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+microfluidic+devices+for+multiphase+mixing+and+reaction.">Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 11 (6), 709-717 (2002).</li><li>Kobayashi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+for+conducting+gas-liquid-solid+hydrogenation+reactions.">A microfluidic device for conducting gas-liquid-solid hydrogenation reactions.</a> Science. 304 (5675), 1305-1308 (2004).</li><li>Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+organ-,+body-,+and+disease-on-a-chip+systems.">Advances in organ-, body-, and disease-on-a-chip systems.</a> Lab on a Chip. 19 (1), 9-10 (2019).</li><li>Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ/body-on-a-chip+based+on+microfluidic+technology+for+drug+discovery.">Organ/body-on-a-chip based on microfluidic technology for drug discovery.</a> Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 33 (1), 43-48 (2018).</li><li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pumpless+Multi-Organ-on-a-Chip+(MOC)+combined+with+a+Pharmacokinetic-Pharmacodynamic+(PK-PD)+model.">A pumpless Multi-Organ-on-a-Chip (MOC) combined with a Pharmacokinetic-Pharmacodynamic (PK-PD) model.</a> Biotechnology and Bioengineering. 114 (2), 432-443 (2017).</li><li>Kang, S. -. W., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+soft+lithography+for+nano+functional+devices.">Application of soft lithography for nano functional devices.</a> Lithography. , 403-426 (2010).</li><li>Challa, P. K., Kartanas, T., Charmet, J., Knowles, T. P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+fabricated+using+fast+wafer-scale+LED-lithography+patterning.">Microfluidic devices fabricated using fast wafer-scale LED-lithography patterning.</a> Biomicrofluidics. 11, 014113 (2017).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desktop+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidic+devices.">Desktop aligner for fabrication of multilayer microfluidic devices.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (7), 075008 (2015).</li><li>Pham, Q. L., Tong, N. -. A. N., Mathew, A., Voronov, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+compact+low-cost+low-maintenance+open+architecture+mask+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidics+devices.">A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices.</a> Biomicrofluidics. 12 (4), 044119 (2018).</li><li>Ravi, T., Ranganathan, R., Shunmugam, M. S., Kanthababu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topology+and+build+path+optimization+for+reducing+cost+in+FDM+uPrint+SE.">Topology and build path optimization for reducing cost in FDM uPrint SE.</a> Advances in Additive Manufacturing and Joining. , 189-198 (2019).</li><li>SU-8 Permanent Negative Epoxy Photoresist. Kayaku Advanced Materials Available from: <a target="_blank" href="https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf">https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf</a> (2020)</li></ol>

يحدد البروتوكول المذكور أعلاه الإجراء الخاص بطباعة 3D ل MMAA واستخدام النظام لإنشاء قالب رئيسي دقيق ومتعدد الطبقات وميكروفلويديك للجهاز. على الرغم من أن الجهاز سهل الاستخدام ، إلا أن هناك خطوات حاسمة داخل البروتوكول تتطلب الممارسة والرعاية لضمان المحاذاة المناسبة لطبقات العفن الرئيسية. ال...

مجال متطور وواعد في البحوث الهندسية هو التصنيع الدقيق بسبب المساحة الشاسعة من التطبيقات التي تستخدم منصات microfluidic. التصنيع الدقيق هو عملية حيث يتم إنتاج الهياكل مع ميزات μm- أو أصغر الحجم باستخدام مركبات كيميائية مختلفة. كما تطورت البحوث microfluidic على مدى السنوات ال 30 الماضية، أصبحت الطباعة الحجرية الناعمة تقنية التصنيع الدقيق الأكثر شعبية التي لإنتاج رقائق مصنوعة من البولي (ثنائي ميثيلسيل أوكسان) (PDMS) أو مواد مماثلة. وقد استخدمت هذه الرقائق على نطاق واسع لتصغير الممارسات المختبرية الشائعة1،2،3،4 وأصبحت أدوات بحثية قوية للمهندسين لمحاكاة عمليات التفاعل5،6،7، آليات رد فعل الدراسة ، وتقليد الأعضاء الموجودة في جسم الإنسان في المختبر (على سبيل المثال ، الجهاز على رقاقة)8و9و10. ومع ذلك ، مع زيادة تعقيد التطبيق ، فمن المعتاد أن تصميم جهاز microfluidic أكثر تعقيدا يسمح بتكرار أفضل لنظام الحياة الحقيقية الذي يهدف إلى تقليده.
يتضمن إجراء الطباعة الحجرية الناعمة الأساسية طلاء الركيزة بمادة مضادة للضوء ووضع قناع ضوئي فوق الركيزة المغلفة قبل إخضاع الركيزة للأشعة فوق البنفسجية11. تحتوي قناع الصورة على مناطق شفافة تحاكي النمط المطلوب لقنوات الأجهزة الدقيقة. عند إخضاع الركيزة المغلفة للأشعة فوق البنفسجية ، تسمح المناطق الشفافة للضوء الأشعة فوق البنفسجية بالاختراق من خلال قناع ضوئي ، مما يؤدي إلى ربط الممتص الضوئي. بعد خطوة التعرض ، يتم غسلها من قبل un-crosslinked photoresist بعيدا باستخدام المطور ، وترك هياكل صلبة مع النمط المقصود. كما تعقيد الأجهزة microfluidic يصبح أكبر، فإنها تتطلب بناء متعدد الطبقات مع أبعاد دقيقة للغاية. عملية التصنيع المجهري متعدد الطبقات أصعب بكثير مقارنة بالتحضير الدقيق من طبقة واحدة.
يتطلب التصنيع المجهري متعدد الطبقات محاذاة دقيقة لميزات الطبقة الأولى مع التصاميم على القناع الثاني. عادة، يتم تنفيذ هذه العملية باستخدام قناع المحاذاة التجارية، والتي هي مكلفة ويتطلب التدريب لتشغيل الآلات. وهكذا، فإن عملية التصنيع المجهري متعدد الطبقات عادة ما تكون بعيدة المنال بالنسبة للمختبرات الصغيرة التي تفتقر إلى الأموال أو الوقت لمثل هذه المساعي. في حين تم تطوير العديد من أجهزة محاذاة القناع الأخرى المصممة خصيصا ، فإن هذه الأنظمة غالبا ما تتطلب شراء وتجميع أجزاء مختلفة كثيرة ويمكن أن تكون معقدة جدا12و13و14. وهذا ليس مكلفا للمختبرات الصغيرة فحسب، بل يتطلب أيضا وقتا وتدريبا لبناء النظام وفهمه واستخدامه. وسعى جهاز محاذاة القناع المفصل في هذه الورقة إلى التخفيف من حدة هذه المسائل حيث لا حاجة لشراء معدات إضافية، ولا يتطلب سوى معدات موجودة بالفعل عادة في المختبرات التي تنتج وتستخدم أجهزة ميكروفلويديك. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيع جهاز محاذاة القناع من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي مع التقدم الأخير لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أصبحت متاحة بسهولة لمعظم المختبرات والجامعات بتكلفة معقولة.
يهدف البروتوكول المفصل في هذه الورقة إلى إنشاء جهاز محاذاة أقنعة بديل فعال من حيث التكلفة وسهل التشغيل. يمكن لمصفف القناع المفصل هنا أن يجعل التصنيع المجهري متعدد الطبقات ممكنا لمختبرات الأبحاث دون مرافق التصنيع التقليدية. باستخدام محول محاذاة قناع المجهر (MMAA) ، يمكن تحقيق الرقائق الدقيقة الوظيفية ذات الميزات المعقدة باستخدام مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية العادي والمجهر البصري ومعدات المختبر الشائعة. تظهر النتائج أن MMAA يؤدي بشكل جيد مع نظام مثال باستخدام المجهر المستقيم وصندوق التعرض للأشعة فوق البنفسجية. تم استخدام MMAA المنتجة باستخدام عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للحصول على قالب رئيسي ثنائي الطبقة لجهاز microfluidic الرنجة مع الحد الأدنى من أخطاء المحاذاة. باستخدام القالب الرئيسي المصنعة مع MMAA المطبوعة 3D، تم إعداد أجهزة microfluidic مع هياكل متعددة الطبقات التي تحتوي على أخطاء محاذاة من <10 ميكرومتر. خطأ المحاذاة من <10 ميكرومتر هو الحد الأدنى بما يكفي لعدم عرقلة تطبيق الجهاز microfluidic.
بالإضافة إلى ذلك، تم تأكيد المحاذاة الناجحة لقالب رئيسي من أربع طبقات تم إنتاجه باستخدام MMAA، وتم تحديد أخطاء المحاذاة لتكون <10 ميكرومتر. وظيفة الجهاز microfluidic والحد الأدنى من أخطاء المحاذاة التحقق من صحة التطبيق الناجح لMMAA في إنشاء أجهزة microfluidic متعدد الطبقات. يمكن تخصيص نظام MMAA ليناسب أي نظام للتعرض للمجهر والأشعة فوق البنفسجية عن طريق إجراء تغييرات طفيفة على الملف في الطابعة ثلاثية الأبعاد. يحدد البروتوكول التالي الخطوات اللازمة لضبط MMAA لتناسب المعدات المتاحة في كل مختبر وطباعة 3D MMAA مع المواصفات المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، يفصل البروتوكول كيفية تطوير قالب رئيسي متعدد الطبقات باستخدام النظام ثم إنتاج أجهزة PDMS microfluidic باستخدام القالب الرئيسي. جيل من العفن الرئيسي ورقائق microfluidic ثم يسمح للمستخدم لاختبار فعالية النظام.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), 3D Printing Filament</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Provided by the Texas Tech University 3D printing facility</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BX53, Upright Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form 2, Stereolithography 3D printer</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced Hot Plate Stirrer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97042-642</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoproyl Alcohol, 70% (v/v)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH7999-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Colored Marker</td>
			<td>Sharpie</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnets, 3 mm x 3 mm</td>
			<td>WOTOY</td>
			<td></td>
			<td>ASIN #: B075PLVW8W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>DOW</td>
			<td>4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish, 150 mm x 15 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25384-326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed Photomasks</td>
			<td>CAD/Art Services, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Support Jack - 8&#34; x 8&#34;, Scissor Lift</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12620-904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication Bath</td>
			<td>Branson</td>
			<td>CPX3800H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Laurell Technologies Corporation</td>
			<td>Model WS-650MZ-23NPPB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STRATASYS SR-30</td>
			<td>MakerBot Industries, LLC</td>
			<td>SR-30</td>
			<td>Dissolvable support material for 3D printing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stratasys uPrint SE 3D Printer</td>
			<td>Computer Aided Technology, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 50</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131269 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 100</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131273 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 Developer</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y020100 4000L1PE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Gorilla Glue</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape</td>
			<td>Scotch</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form Cure, UV Curing Chamber</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>FH-CU-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-KUB2, UV Light-Exposure Box</td>
			<td>Kloe</td>
			<td>UV-KUB2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices

يهدف هذا المشروع إلى تطوير منصة سهلة الاستخدام وفعالة من حيث التكلفة لتصنيع أجهزة دقيقة متعددة الطبقات ذات طبقات دقيقة ، والتي لا يمكن تحقيقها عادة إلا باستخدام معدات مكلفة في أجواء غرفة نظيفة. الجزء الرئيسي من المنصة هو محول محاذاة قناع المجهر المطبوع ثلاثي الأبعاد (MMAA) المتوافق مع المجاهر البصرية العادية وأنظمة التعرض للأشعة فوق البنفسجية (UV). وقد تم تبسيط العملية الشاملة لإنشاء الجهاز إلى حد كبير بسبب العمل المنجز لتحسين تصميم الجهاز. وتنطوي العملية على إيجاد الأبعاد المناسبة للمعدات المتاحة في المختبر وطباعة 3D MMAA مع المواصفات الأمثل. تظهر النتائج التجريبية أن MMAA الأمثل المصممة والمصنعة من قبل الطباعة ثلاثية الأبعاد تؤدي بشكل جيد مع المجهر المشترك ونظام التعرض للضوء. باستخدام قالب رئيسي أعده MMAA المطبوع ثلاثي الأبعاد ، تحتوي الأجهزة الدقيقة الناتجة ذات الهياكل متعددة الطبقات على أخطاء محاذاة تبلغ 10 ميكرومترات < ، وهو ما يكفي للرقائق الدقيقة الشائعة. على الرغم من أن الخطأ البشري من خلال نقل الجهاز إلى نظام التعرض للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يسبب أخطاء أكبر في التصنيع ، فإن الحد الأدنى من الأخطاء التي تحققت في هذه الدراسة يمكن تحقيقها مع الممارسة والرعاية. وعلاوة على ذلك، يمكن تخصيص MMAA لتناسب أي المجهر والأشعة فوق البنفسجية نظام التعرض عن طريق إجراء تغييرات على ملف النمذجة في نظام الطباعة 3D. ويوفر هذا المشروع للمختبرات الصغيرة أداة بحثية مفيدة لأنه لا يتطلب سوى استخدام معدات متاحة بالفعل عادة للمختبرات التي تنتج وتستخدم أجهزة ميكروفلويد. يحدد البروتوكول التفصيلي التالي عملية التصميم والطباعة ثلاثية الأبعاد ل MMAA. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الخطوات لشراء قالب رئيسي متعدد الطبقات باستخدام MMAA وإنتاج رقائق متعددة (dimethylsiloxane) (PDMS) microfluidic هو أيضا وصف هنا.

من خلال التحسين واستخدام MMAA (الشكل 1) ، تم تلفيق قوالب رئيسية متعددة الطبقات مع الحد الأدنى من خطأ المحاذاة. تم تصنيع MMAA النهائي باستخدام تصنيع خيوط تنصهر (FFF) عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد(الشكل 2). تمنح عملية FFF دقة متزايدة لأبعاد الجهاز المطلوبة. يتكون MMAA من ?...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices at JoVE.com

Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices

يسمح هذا المشروع للمختبرات الصغيرة بتطوير منصة سهلة الاستخدام لتصنيع أجهزة دقيقة متعددة الطبقات ذات طبقات دقيقة. تتكون المنصة من محول محاذاة قناع مجهر مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام أجهزة microfluidic متعددة الطبقات مع أخطاء محاذاة <10 ميكرومتر.

تصميم وتطوير محول محاذاة قناع مجهر مطبوع ثلاثي الأبعاد لتصنيع أجهزة Microfluidic متعددة الطبقات

This project aims to develop an easy-to-use and cost-effective platform for the fabrication of precise, multilayer microfluidic devices, which typically ...

هذا البروتوكول مهم لأنه يسمح لتوليد منصة فعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام التي تساعد في إنتاج قوالب رئيسية دقيقة متعددة الطبقات microfluidic. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها لا تتطلب سوى استخدام المنصة المطبوعة ثلاثية الأبعاد والمعدات المختبرية القياسية الموجودة عادة في المختبرات التي تنتج أجهزة ميكروفلويديك. العرض التوضيحي المرئي لهذا البروتوكول أمر بالغ الأهمية لتوضيح كيفية تخصيص واستخدام محول محاذاة قناع المجهر المطبوع ثلاثي الأبعاد.الحصول على أبعاد علبة من نظام الانبعاثات ضوء الأشعة فوق البنفسجية المتاحة لتكون الحد العلوي لأبعاد حامل رقاقة. قياس قطر الحافة الدائرية الداخلية، والارتفاع الداخلي لأنظمة الأشعة فوق البنفسجية أنظمة الانبعاثات، والعرض الإجمالي وطول الدرج. باستخدام تطبيق تصميم الكمبيوتر، وتطبيق هذه الأبعاد لتخصيص حامل رقاقة لتناسب داخل علبة أنظمة الأشعة فوق البنفسجية الانبعاثات الخفيفة.قياس الطول بين مسامير وعرض مسامير على مرحلة المجهر تستقيم المتاحة التي تعقد حامل الشريحة في مكان. باستخدام تطبيق تصميم الكمبيوتر، وتطبيق هذه الأبعاد لتخصيص حامل المغناطيسي لتناسب المجهر المتاحة للسماح لتثبيت سهلة ودقيقة من MMAA إلى المجهر. استخدام رقاقة السيليكون أربعة بوصة معك مقاومة الصورة المناسبة لإنشاء الطبقة الأولى من القالب الرئيسي، وضمان أن سمك أكبر من الطبقات اللاحقة لتحديد سهل من علامات المحاذاة.استخدم قلم علامة فاتح اللون لتلوين علامات محاذاة الطبقة الأولى على جميع الجوانب الأربعة. باستخدام تعليمات مقاومة الصورة الشركة المصنعة، والشروع في الطبقة الثانية من القالب الرئيسي عن طريق طلاء تدور مقاومة الصورة على رقاقة وأداء خبز لينة. إدراج رقاقة المغلفة في حامل رقاقة من MMAA وإصلاح رقاقة المغلفة إلى MMAA باستخدام الشريط.قم بإرفاق حامل الرقاقة بالمجهر المستقيم المتوفر باستخدام مثبت المجهر المغناطيسي. حرك موضع MMAA باستخدام مقابض الاتجاه X و Y لمرحلة المجهر حتى تظهر إحدى علامات المحاذاة الملونة على الرقاقة من خلال عدسة المجهر. إزالة حامل رقاقة من مرحلة المجهر وإدراج قناع الصورة الطبقة الثانية في حامل رقاقة على رأس رقاقة المغلفة.تأكد من أن علامات المحاذاة الملونة للطبقة الأولى يمكن رؤيتها جزئيا من خلال علامات المحاذاة على قناع الصورة وأن الحافة المستقيمة لقناع الصورة يتم تركيبها مع الحافة المستقيمة لرقائق السيليكون. إرفاق حامل رقاقة مرة أخرى على مرحلة المجهر وإرفاق قناع الصورة إلى رفع مقص من خلال واحدة من القواطع الجانبية مع الشريط. استخدم المقص لضبط موضع اتجاه Z لقناع الصورة حتى يقع فوق الرقاقة المغلفة مباشرة.مع الحفاظ على قناع الصورة لا يزال، ننظر من خلال عدسة المجهر وتحديد علامات المحاذاة الملونة الطبقة الأولى تحت علامات المحاذاة من قناع الصورة باستخدام المقابض اتجاه X و Y من مرحلة المجهر لتحريك موقف MMAA. اضبط موضع MMAA حتى يتم تركيب علامة المحاذاة على قناع الصورة مع علامة المحاذاة الملونة على الطبقة الأولى. تطبيق بعناية قوة طفيفة على قناع الصورة واستخدام الشريط لتأمين قناع الصورة في مكان على رأس رقاقة المغلفة.افصل قناع الصورة عن رفع المقص وتأكد من أن جميع علامات المحاذاة الأربعة الموجودة على قناع الصورة تتم محاذاتها مع علامات المحاذاة الأربعة في الطبقة الأولى. محاذاة آخر، فصل بعناية حامل رقاقة من مرحلة المجهر. أدخل اللوحة العلوية الزجاجية أعلى الرقاقة وقناع الصورة لتقليل الفجوة بين القطعتين.ضع حامل الرقاقة بالكامل في نظام التعرض للأشعة فوق البنفسجية المتاح واؤدي التعريض الضوئي للطبقة الثانية. قم بإزالة حامل الرقاقة من نظام التعرض للأشعة فوق البنفسجية، ثم قم بإزالة الرقاقة المغلفة من حامل الرقاقة وفصل قناع الصورة عن الرقاقة. إكمال ما بعد خبز وتطوير الطبقة الثانية بعد الصورة مقاومة تعليمات الشركة المصنعة.استرداد القالب الرئيسي ووضعه على خشبة المسرح من المجهر تستقيم لتحديد المسافة الفجوة بين الطبقة الأولى والطبقة الثانية. قياس المسافة التي يتم نقل الطبقة الثانية وتضليلها من الطبقة الأولى على هياكل القنوات الدقيقة. استخدم المجهر المستقيم لتحديد ما إذا كانت شريحة PDMS تحتوي على جدران قنوات مستقيمة مع حواف جهاز واضحة.بالإضافة إلى ذلك، تحقق من شريحة PDMS لأي عيوب محتملة قد تعيق وظائف الجهاز. من خلال التحسين واستخدام MMAA ، تم تلفيق قوالب رئيسية متعددة الطبقات مع الحد الأدنى من خطأ المحاذاة. تم استخدام هذا النظام والبروتوكول الموصوف لمحاذاة العلامات على قناع الصورة مع علامات على الطبقة الأولية من القالب الرئيسي.تم تصنيع الطبقة المزدوجة SU-8 الرئيسية لجهاز microfluidic مع نمط الرنجة وتبين أن لديها مسافة فجوة أقل من خمسة ميكرومترات بين الطبقتين. ثم تم استخدام طبقة اثنين من العفن الرئيسي لتصنيع رقائق PDMS. تظهر صور المجهر الإلكتروني المسح الضوئي أن الجهاز microfluidic مع نمط الرنجة يحتوي على حواف واضحة وجدران قناة مستقيمة وطبقات متوائمة بشكل جيد ، والتي تعتبر ضرورية لوظائف الجهاز المناسبة.بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء قالب رئيسي من أربع طبقات مع ميزات دائرية بسيطة باستخدام MMAA لإظهار المحاذاة الناجحة لقالب رئيسي متعدد الطبقات. تؤكد بيانات مقياس التنميط الطبقات الأربع المتميزة للقالب الرئيسي. من المهم التحلي بالصبر والعمل ببطء عند محاذاة علامات محاذاة الطبقتين الأولى والثانية وفي حين تحديد قناع الصورة إلى الرقاقة المغلفة.يمكن استخدام هذا الإجراء لإنتاج العديد من القوالب الرئيسية متعددة الطبقات المختلفة ، مما يسمح للباحثين من مختبرات أصغر باستكشاف تصاميم أجهزة microfluidic أكثر تعقيدا.

Research

JoVE Journal

Engineering

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

تصميم وتصنيع، والتجريبية توصيف Plasmonic بواعث تيراهيرتز موصل كهربائي بفعل الضوء

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

في انهيار العزل الكهربائي الموضعي الوقت المعتمد في نقل الكترون المجهر: إمكانية لفهم آلية الفشل في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

تقنيات القياس الحرارية في تحليلي الأجهزة ميكروفلويديك

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

أساليب لقياس التوجيه ودوران معدل الجسيمات في الاضطرابات 3D-طباعة

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

تصنيع وتشغيل Acoustofluidic أجهزة دعم السائبة موجات الصوتية الدائمة للSheathless التركيز من الجسيمات

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

تصنيع الحل بالكامل معالجتها غير العضوية النانوية الأجهزة الضوئية

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

الرابطة المذيبات لتصنيع PMMA وCOP أجهزة ميكروفلويديك

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

ديليكتروفوريسيس ساعد تدفق: طريقة منخفضة تكلفة لتصنيع الأجهزة عالية الأداء الحل مفهرسة أسلاك متناهية الصغر

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

تصميم وتصنيع الألياف الضوئية مصنوعة من الماء

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...