PDMS芯片的实验室工作流程

1 - 上半部分的成型

1. 否定：激光切割粘附在醋酸纤维上的胶带。小心地移除剩余的胶带。通道和腔室以及输入和输出都被切割，并且已经创建了负片。有关此处涉及的协议的更多信息。



2. 成型箱 :(在我们的github中找到聚合室）。一旦产生负片，就应该将乙酸酯与聚合室中的标记对齐。根据所选的配置，将穿孔底座放在醋酸纤维的底部可能是值得的。

3. PDMS铸造：PDMS铸造大多数时间在实验室烘箱内进行。固化时间取决于所选择的干燥方法。有关此处涉及的协议的更多信息。

2 - 下半部分的成型

在没有模具的负面部分的情况下重复该过程。

3 - 固定两半

所选择的固定两半的方法是等离子体粘合。有关此处涉及的协议的更多信息。

4 - 创建输入和输出

我们通常习惯用针打孔PDMS入口/出口。但我们用针内固化PDMS作为成型的另一个负面体积。更多关于这里涉及的方案的信息。

5-将流体注入芯片

自动控制微体积压力泵专为我们的微流体芯片开发。泵设计的具体计划可以在我们的github中找到。

制造PMMA芯片

虽然我们为开发功能性PDMS芯片实施了经济实惠的工作流程感到自豪，但我们使用微加工技术制造了PMMA芯片。

我们的大学有一个机械车间，通常用于加工真空室，机器的金属部件，弯曲铝板等。我们参观了车间，并询问工人们如何微加工PMMA芯片，高度接近0.2毫米，通道宽度为0.8。我们购买了0.4毫米的尖端直径，并使制造适用于其他可用的工具。

输入和输出需要修改，我们使用21G针（0.8毫米）作为入口和出口。用高效液相色谱（HPLC）0.8mm管进行配合。它们足够紧，以避免泄漏。

芯片内部的流体力学行为

一旦工作流程被设计和实施，我们就专注于设计可以证明我们的系统正确的微流体概念。在这方面，我们想要试验一些流体力学概念。这就是我们创建以下实验的原因：

1. 我们的混合器：在芯片内部，流体以层流方式运行。关于这个主题的论文很多。我们想通过实验来测试。这就是我们创建混音器的原因。我们可以研究流体在混合器条件下的表现。我们的混合器只是微流体元件如何小到可以串联或并联模块化组装成电子元件的一个例子。



2. 流动分离测试：我们设计了四个实验来研究不同情况下流动的行为。流动朝向三角形，圆形，喉部和心脏的形状循环。这将向我们展示在特定情况下流动的行为。其直接后果影响室的设计或任何微通道扩宽。



3. 液滴生成测试：生成液滴是微流体的里程碑之一。液滴是小体积的样品，以排列和谐的方式作为小液滴移动。它不仅仅是美丽的。该芯片的主要任务是研究流体和气压梯度如何在同一房间内协同工作。该设计将我们设备的可用功能推向了极限。



4. 树和混合器测试：我们设计了一个大型PMMA芯片，作为流体分离到树的不同分支时流体如何表现的样本。这个实验的目的是研究层流，以及它到达中心室时的表现。在恰恰相反的一侧，将产生负相对压力以研究其在替代“负相对压力”树中的行为。在这个实验中，芯片有两面。它们都在实验上是等价的。



5. 适用于Dropsens GNP110电极的芯片：我们通过常规CNC铣削制造，适用于微加工，Dropsens GNP110电极的外壳。一篇论文证明我们的安排是有效的。我们制造了一个两部分芯片。上部用0.4 mm工具进行微磨，使用定制电路注入蛋白质溶液，铁氰化物和缓冲溶液。我们整合Dropsens电极，期待复制实验室中获得的结果：

 
将适体结合到电极上

等离子键合

在设置微波炉用于处理具有等离子体的芯片之后，我们得到一些结果可以作为该过程的说明。其他文档可以在这里找到。正如我们在协议部分中解释的那样，我们使用700W微波炉，根据协议部分的说明进行了修改，以满足我们的要求：

我们最终将微波炉配置成近一半的功率，插入100毫升的水和20秒的处理。建立这些参数后，我们得到以下结果。

显示等离子体正确处理PDMS的指标之一是改变PDMS表面上的水的表面张力。

注射

第二个原型相对于初始的改进之一是压力系统。它具有以微升量级排出液体体积的能力。我们的压力泵具有独特的布置，其设计经济实惠且精确到足以控制微流体力学中涉及的物理参数。

更多信息可以在我们的Github中找到。

进一步改进

虽然微流控芯片与我们认为的最终版本非常相似，但我们希望向想要复制我们设置的任何人发出警告。

微流体并不总是像我们期望的那样。DIY制造业接近手工业。达到预期可复制性的程度很难。掌握该技术需要大量的时间和精力。

PDMS对DIY制造商有一个非常积极的一面：它价格实惠且具有弹性。它易于理解，是学习微流体的好方法。

另一方面，PMMA微加工和精密制造涉及更高的成本和对机械车间的依赖性。您不会使用我们为PDMS开发的工作流程，激光，等离子体粘合和聚合室，尽快实施设计。

我们很乐意与大家分享一个项目，以最实惠和最优的方式复制微流体芯片。DIY工具是反复无常的，有时它们不像我们期望的那样表现。

通过修复和改进DIY工具，我们学到了很多机器设计，制造和生物设计设计。我们认为DIY是学习任何东西的最佳方式。这就是为什么我们愿意分享我们的精神并鼓励任何有兴趣的人克服这些困难并体验设计，制造和搜索的满足感，超越眼前的现实。