پياده‌سازي و مشخصه‌يابي يك ريزشير كواك با استفاده از مواد گرما نرم براي كاربردهاي آزمايشگاه روي تراشه

Implementation and Characterization of a Quake Microvalve Using Thermoplastic Materials for Lab on a Chip Applications

در سال‌هاي اخير توجه روز افزوني به توسعه‌ي روش‌هاي جديدي براي ساخت تراشه‌هاي ريزسيالاتي با استفاده از مواد جديدي از خانواده‌ي گرمانرم‌ها، شده است. علت اصلي آن ويژگي‌هاي بسيار خوب مواد گرمانرم است كه مي‌تواند معايبي كه ماده‌ي پلي دي متيل سيلوكسان (PDMS) دارد را برطرف كند. در اين مقاله، يك روش ساخت بهينه‌شده، ارزان و سريعي را براي ساخت تراشه‌هاي ريزسيالاتي با استفاده از مواد گرمانرم گزارش شده است كه براي ساخت آن از روش ريزماشين‌كاري ليزري و پيوند حرارتي استفاده مي‌شود. از روش ريزماشين‌كاري ليزري براي حكاكي و بريدن صفحات آكريليك و فيلم نازك پلي اورتانِ گرمانرم (TPU) استفاده شده است. پس از قراردادن لايه‌ها بر روي يكديگر با استفاده از پيوند حرارتي لايه‌ها به يكديگر پيوند يافته و در نهايت يك ريزشير كواك براي كاربردهاي ريزسيالاتي ساخته شده است. آزمايش‌هاي تكرارپذيري، قابليت اطمينان و نشتي براي فشارهاي مايع و كنترلي مختلف مورد مطالعه قرار گرفته‌اند كه مشخص شد شيرهاي ساخته‌شده توانايي مسدودكردن كانال را بدون هيچگونه نشتي، دارا مي‌باشند. در نهايت، اثر تداخل عملكرد شيرهاي يك كانال روي كانال مجاور نيز، به هدف توسعه‌ي كار براي كاربردهاي آزمايشگاه روي تراشه مورد مطالعه قرار گرفته است.

In recent years, there has been an increasing attention in developing inexpensive and easy microfluidic chips fabrication techniques using new materials from thermoplastic group. This is because of excellent properties of thermoplastics which can overcome the issues associated to poly(dimethylsiloxane). In the current investigation, an inexpensive, easy and rapid fabrication method was introduced and optimized to develop microfluidic chips using thermoplastic materials in which laser micromachining and thermal fusion bonding were used. Laser micromachining was used for cutting and engraving of poly(methyl methacrylate) sheets and thermoplastic polyurethane film. After alignment of layers, thermal fusion bonding was used to bond the layers and a Quack microvalve was successfully implemented for microfluidic applications. Repeatability, reliability and leakage free tests were done for various liquid and control pressures in which, results show that fabricated microvalve can block liquid channel without any leakage. Finally, interference effect of a channel’s valves on the neighboring channel was also studied to extend this work for lab on a chip design and applications.