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

Författarna vill erkänna Center for Transformative Undergraduate Experiences från Texas Tech University för att tillhandahålla finansiering för detta projekt. Författarna vill också erkänna stöd från Chemical Engineering Department vid Texas Tech University.

1. Designa MMAA
<ol><li>Erhåll måtten på brickan på det tillgängliga UV-ljusemissionssystemet så att det är det övre gränssystemet för de mått på skivarhållaren (eller UV-exponeringsenheten) som visas i figur 1. Som visas i figur 2A, mät diametern (d) på den inre cirkulära fälgen, den inre höjden (h) på UV-ljusemissionssystemets fack, brickans totala bredd (w) och brickans längd (l). OBS: Som ett exempel hade det tillgängliga UV-ljusexp...

<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>

Det ovannämnda protokollet beskriver proceduren för 3D-utskrift av en MMAA och använder systemet för att skapa en exakt, multilayer, mikrofluidisk enhets masterform. Även om enheten är lätt att använda finns det kritiska steg i protokollet som kräver övning och omsorg för att säkerställa korrekt justering av de stora mögellagren. Det första kritiska steget är utformningen av MMAA. Det är viktigt när du utformar MMAA för att bestämma de exakta mätningarna för enheten som möjliggör en korrekt passfo...

Ett välutvecklat och lovande område inom ingenjörsforskning är mikrotillverkning på grund av den stora vidden av applikationer som använder mikrofluidiska plattformar. Mikrotillverkning är en process där strukturer produceras med μm- eller mindre egenskaper med hjälp av olika kemiska föreningar. Eftersom mikrofluidisk forskning har utvecklats under de senaste 30 åren har mjuk litografi blivit den mest populära mikrotillverkningstekniken för att producera mikrochips gjorda av poly (dimetylsiloxan) (PDMS) eller liknande ämnen. Dessa mikrochips har använts i stor utsträckning för miniatyrisering av vanliga laboratoriemetoder1,2,3,4 och har blivit kraftfulla forskningsverktyg för ingenjörer att efterlikna reaktionsprocesser5,6,7,studiereaktionsmekanismer och efterlikna organ som finns i människokroppens in vitro (t.ex. organ-på-ett-chip)8,9,10. Men när programmets komplexitet ökar är det typiskt att en mer komplex mikrofluidisk enhetsdesign möjliggör bättre replikering av det verkliga systemet som det är avsett att imitera.
Det grundläggande mjuka litografiförfarandet innebär att man belägger ett substrat med ett fotoresistiskt ämne och placerar en fotomask över det belagda substratet innan substratet utsätts förUV-ljus 11. Fotomasken har transparenta regioner som efterliknar det önskade mönstret för de mikrofluidiska enhetskanalerna. När det belagda substratet utsätts för UV-ljus tillåter de genomskinliga regionerna UV-ljuset att tränga igenom fotomasken, vilket gör att fotoresisten korslänkas. Efter exponeringssteget tvättas den olänkade fotoresisten bort med hjälp av en utvecklare, vilket lämnar fasta strukturer med det avsedda mönstret. När komplexiteten hos de mikrofluidiska enheterna blir större kräver de flerskiktskonstruktion med extremt exakta dimensioner. Processen med mikrotillverkning med flera lager är mycket svårare jämfört med mikrotillverkning i ett lager.
Mikrotillverkning med flera lager kräver exakt justering av de första lagerfunktionerna med designerna på den andra masken. Normalt utförs denna process med hjälp av en kommersiell maskjusterare, vilket är dyrt och kräver utbildning för att driva maskinen. Således är processen med mikrotillverkning med flera skikt vanligtvis ouppnåelig för mindre laboratorier som saknar medel eller tid för sådana ansträngningar. Medan flera andra specialbyggda mask aligners har utvecklats, kräver dessa system ofta inköp och montering av många olika delar och kan fortfarande vara ganska komplexa12,13,14. Detta är inte bara dyrt för mindre laboratorier, utan kräver också tid och utbildning för att bygga, förstå och använda systemet. Mask aligner som beskrivs i detta dokument försökte lindra dessa problem eftersom det inte finns något behov av inköp av ytterligare utrustning, vilket endast kräver utrustning som vanligtvis redan finns i laboratorier som producerar och använder mikrofluidiska enheter. Dessutom tillverkas mask alignern av 3D-utskrift, som med den senaste utvecklingen av 3D-utskriftsteknik har blivit lätt tillgänglig för de flesta laboratorier och universitet till en överkomlig kostnad.
Protokollet som beskrivs i detta dokument syftar till att skapa en kostnadseffektiv och lättanvänd alternativ maskjusterare. Mask aligner detaljerad häri kan göra multilayer mikrotillverkning genomförbart för forskningslaboratorier utan konventionella tillverkningsanläggningar. Med hjälp av MMAA (Microscope Mask Alignment Adapter) kan funktionella mikrochips med komplexa egenskaper uppnås med hjälp av en vanlig UV-ljuskälla, optiskt mikroskop och gemensam laboratorieutrustning. Resultaten visar att MMAA fungerar bra med ett exempelsystem med hjälp av ett upprätt mikroskop och en UV-ljusexponeringslåda. MMAA som produceras med hjälp av 3D-utskriftsprocessen användes för att förvärva en bilayer master mögel av en fiskben mikrofluidic enhet med minimal justering fel. Med hjälp av masterformen som är tillverkad med en 3D-printad MMAA, förbereddes mikrofluidiska enheter med flerskiktade strukturer som innehåller justeringsfel på <10 μm. Justeringsfelet för < μm är minimalt nog för att inte hindra tillämpningen av den mikrofluidiska enheten.
Dessutom bekräftades den framgångsrika justeringen av en masterform i fyra lager som producerats med hjälp av MMAA, och justeringsfel bestämdes vara <10 μm. Mikrofluidiska enheters funktionalitet och minimala justeringsfel validerar MMAA:s framgångsrika tillämpning för att skapa mikrofluidiska enheter med flera skikt. MMAA kan anpassas för att passa alla mikroskop och UV-exponeringssystem genom att göra mindre ändringar i filen i 3D-skrivaren. I följande protokoll beskrivs de steg som krävs för att finjustera MMAA så att den passar den utrustning som finns tillgänglig i varje laboratorium och 3D-printa MMAA med de nödvändiga specifikationerna. Dessutom beskriver protokollet hur man utvecklar en flerskikts masterform med hjälp av systemet och producerar därefter PDMS mikrofluidiska enheter med hjälp av huvudformen. Generering av masterformen och mikrofluidiska chips gör det sedan möjligt för användaren att testa systemets effektivitet.

<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

Detta projekt syftar till att utveckla en lättanvänd och kostnadseffektiv plattform för tillverkning av exakta mikrofluidiska enheter med flera skikt, vilket vanligtvis bara kan uppnås med hjälp av dyr utrustning i renrumsinställning. Den viktigaste delen av plattformen är en tredimensionellt (3D) tryckt mikroskopmaskjusteringsadapter (MMAA) kompatibel med vanliga optiska mikroskop och ultravioletta (UV) ljusexponeringssystem. Den övergripande processen för att skapa enheten har förenklats avsevärt på grund av det arbete som gjorts för att optimera enhetens design. Processen innebär att hitta rätt dimensioner för den utrustning som finns i laboratoriet och 3D-utskrift av MMAA med optimerade specifikationer. Experimentella resultat visar att den optimerade MMAA som designats och tillverkats av 3D-utskrift fungerar bra med ett gemensamt mikroskop- och ljusexponeringssystem. Med hjälp av en masterform som framställs av den 3D-printade MMAA innehåller de resulterande mikrofluidiska enheterna med flerskiktade strukturer justeringsfel på <10 μm, vilket är tillräckligt för vanliga mikrochips. Även om mänskliga fel genom transport av enheten till UV-ljusexponeringssystemet kan orsaka större tillverkningsfel, är de minimala fel som uppnås i denna studie uppnåeliga med övning och omsorg. Dessutom kan MMAA anpassas för att passa alla mikroskop och UV-exponeringssystem genom att göra ändringar i modellfilen i 3D-utskriftssystemet. Detta projekt ger mindre laboratorier ett användbart forskningsverktyg eftersom det endast kräver användning av utrustning som vanligtvis redan är tillgänglig för laboratorier som producerar och använder mikrofluidiska enheter. I följande detaljerade protokoll beskrivs design- och 3D-utskriftsprocessen för MMAA. Dessutom beskrivs stegen för att skaffa en flerskikts masterform med hjälp av MMAA och producerar poly (dimetylsiloxan) (PDMS) mikrofluidiska chips också häri.

Genom optimering och användning av MMAA (Figur 1), flerskikt master mögel med minimal justering fel tillverkades. Den slutliga MMAA tillverkades med hjälp av den sammansmälta glödtrådstillverkningsprocessen (FFF) 3D-printing(figur 2). FFF-processen ger ökad noggrannhet för önskade enhetsdimensioner. MMAA består av två huvuddelar(figur 3):basstycket och det anpassade fästelementet. Basstycket består av UV-exponeringsenh...

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

Detta projekt gör det möjligt för små laboratorier att utveckla en lättanvänd plattform för tillverkning av exakta mikrofluidiska multilagerenheter. Plattformen består av en tredimensionellt tryckt mikroskopmaskjusteringsadapter med vilken flerskiktsmikrofluidiska enheter med justeringsfel på <10 μm uppnåddes.

Design och utveckling av en tredimensionellt tryckt mikroskopmaskjusteringsadapter för tillverkning av mikrofluidiska enheter med flera lager

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

Detta protokoll är betydelsefullt eftersom det möjliggör generering av en kostnadseffektiv och lättanvänd plattform som hjälper till att producera exakta multilagermikrofluidiska masterformar. Den största fördelen med tekniken är att den endast kräver användning av den 3D-printade plattformen och standard laboratorieutrustning som vanligtvis finns i laboratorier som producerar mikrofluidiska enheter. Visuell demonstration av det här protokollet är avgörande för att visa hur du anpassar och använder det 3D-utskrivna justeringskortet för mikroskopmask.Få dimensionerna på brickan på det tillgängliga UV-ljusemissionssystemet som den övre gränsen för waferhållarens dimensioner. Mät diametern på den inre cirkulära fälgen, den inre höjden på UV-ljusemissionssystembrickan, brickans totala bredd och längd. Använd en datordesignapplikation för att anpassa waferhållaren så att den passar i UV-ljusemissionssystemens fack.Mät längden mellan skruvarna och skruvarna på det tillgängliga upprätt mikroskopsteget som håller glidhållaren på plats. Använd en datordesignapplikation för att anpassa magnethållaren så att den passar det tillgängliga mikroskopet så att MMAA enkelt och exakt fixeras på mikroskopet. Använd en fyra tums kiselskiva med lämpligt fotomotstånd för att skapa det första lagret av huvudformen, vilket säkerställer att tjockleken är större än de efterföljande lagren för enkel identifiering av justeringsmarkörerna.Använd en ljusmarkörpenna för att färglägga det första lagrets justeringsmarkörer på alla fyra sidorna. Med hjälp av fotomotståndstillverkarens instruktioner, initiera det andra lagret av huvudformen genom att snurra beläggningen fotot motstår på skivan och utför den mjuka bakningen. Sätt in den belagda skivan i MMAA:s skiva och fäst den belagda skivan på MMAA med tejp.Fäst skivarhållaren på det tillgängliga upprätt mikroskopet med hjälp av magnetmikroskopfästet. Flytta MMAA:s position med hjälp av mikroskopets X- och Y-riktningsknappar tills en av de färgade justeringsmarkeringarna på skivan visas genom mikroskoplinsen. Ta bort waferhållaren från mikroskopsteget och sätt in den andra lagerfotomasken i skivans hållare ovanpå den belagda skivan.Se till att det första lagrets färgade justeringsmarkörer delvis kan ses genom justeringsmarkeringarna på fotomasken och att fotomaskens raka kant läggs ovanpå kiselskivans raka kant. Fäst waferhållaren på mikroskopstadiet igen och fäst fotomasken på en saxlyft genom en av sidoutskärningarna med tejp. Använd saxlyften för att justera fotomaskens Z-riktningsposition tills den ligger precis ovanför den belagda skivan.Medan du håller fotomasken stilla, titta igenom mikroskoplinsen och identifiera det första lagrets färgade justeringsmarkörer under justeringsmarkörerna för fotomasken med hjälp av mikroskopets X- och Y-riktningsknappar för att flytta MMAA: s position. Justera MMAA:s position tills justeringsmarkören på fotomasken läggs ovanpå den färgade justeringsmarkören på det första lagret. Applicera försiktigt en liten kraft på fotomasken och använd tejp för att fästa fotomasken på plats ovanpå den belagda skivan.Ta bort fotomasken från saxlyften och se till att alla fyra justeringsmarkeringarna på fotomasken är i linje med de fyra justeringsmarkeringarna på det första lagret. Sätt tillbaka justeringen, lossa försiktigt skivarhållaren från mikroskopstadiet. Sätt in glasskivan ovanpå skivan och fotomasken för att minska avståndet mellan de två delarna.Placera hela waferhållaren i det tillgängliga UV-ljusexponeringssystemet och utför exponering av det andra skiktet. Ta bort waferhållaren från UV-ljusexponeringssystemet och ta sedan bort den belagda skivan från waferhållaren och lossa fotomasken från skivan. Slutför efterbakningen och utvecklingen av det andra lagret enligt fotomotståndstillverkarens instruktioner.Hämta masterformen och placera den på scenen i det upprättstående mikroskopet för att bestämma mellanrumsavståndet mellan det första lagret och det andra lagret. Mät det avstånd med vilket det andra skiktet flyttas och feljusteras från det första skiktet på mikrokanalstrukturerna. Använd det upprättstående mikroskopet för att avgöra om PDMS-chippet innehåller kanalväggar som är raka med tydliga enhetskanter.Kontrollera dessutom PDMS-chippet efter eventuella defekter som kan hindra enhetens funktionalitet. Genom optimering och användning av MMAA tillverkades flerskikts masterformar med minimalt justeringsfel. Detta system och det beskrivna protokollet användes för justering av markörerna på fotomasken med markörerna på det ursprungliga lagret av huvudformen.Dubbelskiktet SU-8 master mögel för en mikrofluidisk enhet med ett fiskben mönster var fabricerad och visat sig ha ett mellanrum på mindre än fem mikrometer mellan de två lagren. Tvåskikts masterformen användes sedan för att tillverka PDMS mikrochips. Skanning av elektronmikroskopbilder visar att den mikrofluidiska enheten med fiskbensmönstret innehåller tydliga kanter, raka kanalväggar och väljusterade lager, som är nödvändiga för korrekt enhetsfunktionalitet.Dessutom skapades en fyra lager master mögel med enkla cirkulära funktioner med hjälp av MMAA för att visa framgångsrik justering av en flerskikts master mögel. Profilometerdata bekräftar de fyra distinkta lagren av masterformen. Det är viktigt att ha tålamod och arbeta långsamt när man justerar det första och andra lagrets justeringsmarkörer och samtidigt fixar fotomasken till den belagda skivan.Denna procedur kan användas för produktion av många olika flerskikts masterformar, vilket gör det möjligt för forskare från mindre laboratorier att utforska mer komplexa mikrofluidiska enhetsdesigner.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Konstruktion, tillverkning, och experimentell karakterisering av Plasmoniska photoconductive terahertz sändare

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

Tillverkning och testning av Microfluidic optomechanical oscillatorer

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

In Situ Tidsberoende dielektriska genombrottet i transmissionselektronmikroskop: En möjlighet att förstå mekanismen Fel i Microelectronic Devices

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

Termiska mätteknik i Analytisk mikroflödessystem enheter

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

Metoder för att mäta Orientering och rotationshastighet av 3D-tryckt Partiklar i Turbulence

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

Tillverkning och användning av Acoustofluidic Devices Stöd Bulk Acoustic stående vågor för Sheathless Fokusering av partiklar

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

Tillverkning av helt Lösning bearbetade oorganiska nanokristall Solceller Devices

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

Lösningsmedelsbindning för framställning av PMMA och COP Mikrofluidikanordningar

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

Flöde-assisted Dielectrophoresis: En låg kostnad metod för tillverkning av högpresterande lösning-bearbetningsbar nanotråd enheter

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

Konstruktion och tillverkning av en optisk Fiber gjord av vatten

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 ...