マイクロ流体空気圧ケージ：インチップクリスタルトラッピング、操作のための新しいアプローチと管理化学治療

注：二層マイクロ流体デバイスの2つの層は、描画ソフトを使用して設計例えば 、AutoCADと5ミクロンの特徴の精度限界で、高解像度の膜マスクを形成するために印刷されています。マスター金型は構造高さが50μmの生産を可能にする、4 "シリコンウエハ上にSU-8リソグラフィによって作成されます。 SU-8フォトリソグラフィ技術を用い1.マスタ金型製作脱水する10分間200℃に設定したホットプレート上にシリコンウェーハを配置します。 注：シリコンウエハ脱水はより良好な接触を提供し、スピンコート工程の間にSU-8フォトレジストの拡散を確実にします。 3分かけて室温に脱水ウエハをクールダウン。 スピンコーターと預金ウェハの中心でSU-8フォトレジスト（基板のインチあたりのSU-8の約1ミリリットル）の4ミリリットルの上にウエハをロードします。 まず、500 revolutiでゆっくりと堆積SU-8を広めます10秒間分（rpm）アドオン。このような回転速度は、SU-8カバレッジがウエハ表面全体にわたって増加されることを保証します。 第二に、より高い速度で基板を回転させることによってSU-8の厚さを制御します。現在の実験では、高さ50μmのSU-8の機能を生成するために、30秒間回転数3000rpmの回転速度を使用しています。 綿で慎重にウェーハのエッジビーズを拭き低回転（典型的には100 rpm）で回転させながら拭いてください。 SU-8（ すなわち 、「ソフトベーク」）から残留溶媒を除去するために、15分間95℃のホットプレート上にスピンコートされたウェハを加熱します。 注意：レジスト層内のパターンや「しわ」の存在は、溶媒の除去が不完全を示しています。 バックダウン室温に焼いたウエハを冷却し、露光前にウェハとフォトマスクのエマルジョン印刷面にお問い合わせください。 UVランプと露光ユニットの電源を入れ、システムが10メートルにわたって安定させで、UV-オプトメータを用いて365 nmでのランプ強度を測定し、（365 nmでの時間=露光エネルギー/強度に応じて）必要な露光時間を推定します。 注：現在の実験における露光エネルギーを250ミリジュール/ cm 2であると計算されました。 前のステップで推定時間UV光にスピンコートされたウエハ上のフォトマスクを公開します。ここでは、79.6秒のために公開しています。 露光直後に、1分間、続いて95℃で5分間65℃のホットプレート上で露光されたウエハを焼きます。このステップでは、反応は、UV – 光によって開始され、焼成後に完了しました。 3分かけて室温まで冷却するためにポストベークウェハを残します。 非架橋SU-8を開発するウェハ上を8分間にわたってSU-8現像液に溶解することによって。非架橋SU-8の完全な除去を確実にするために、2つのステップに処理を分割します。 最初に、再度、5分間現像液にウェハを浸漬非架橋SU-8の大部分を移動させます。 その後、残りの非架橋SU-8を溶解する3分間の現像剤の新鮮な溶液中のウエハを浸す（典型的には架橋構造の間に閉じ込められました）。 イソプロパノールで開発されたウェーハを洗浄し、パターン化された構造を有するウエハ（以下、「マスター型」と呼ばれる）を乾燥させるために放置しました。マスターモールドを洗浄する際に乳白色の残留物を観察すると、開発が不完全であることを示しています。 「ハードベーク」、レジストにおける基板およびアニール潜在的な亀裂に2-5分間200℃のホットプレート上で乾燥させたマスターモールドを加熱します。 製造されたマスターモールドを室温まで冷却させます。 ヒュームフードの内側（真空ポンプに接続）デシケーター中でマスターモールドを配置します。 ガラスビーカーに塩化トリメチルシリル（TMCS）を100μlを入れ、デシケーター内部にこれを配置します。 注意：TMCSは可燃性で、corrosiveと有毒。このように、取り扱い手順は保護手袋、ゴーグルと白衣を身に着けているユーザーと、換気フードの下で実行する必要があります。 真空下でデシケーターを入れ、TMCS蒸気がマスタ金型表面上に堆積することを可能にするために少なくとも1時間を待ちます。 1時間後、ゆっくりデシケーターおよび大気に開放内の圧力を平衡化します。 注意：オープンデシケーターの上に直接吸い込まないでください。 シラン化されたマスターを削除し、デシケーターを閉じます。 ダブルレイヤーマイクロ流体デバイスの2製作注：このプロトコルは、時間と温度に特に敏感です。故障は、時間枠に追従し、温度が結合非ので、非機能性デバイスの製造をもたらし得ます。 使い捨て計量皿に：（重量で1〜5）と完全にプラスチック製のヘラで混ぜるPDMSエラストマーと硬化剤の混合物を注ぎます。現在の実験では、sが、PDMS層の高さ19,26で約5ミリメートルを形成するためにエラストマーの50グラムと硬化剤の10グラムを使用します。 脱気真空下でデシケーター中でよく混合PDMSを置き、15分間閉じ込められた気泡を除去。 PDMSエラストマーと硬化剤（20：重量の1）を混ぜ使い捨て計量皿に（ 例えば 、10グラムのエラストマーと0.5グラムの硬化剤）19,26。 （現在の実験では、11ミリメートルラウンドポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、リング）のフレームにおける「制御層「マスターモールドを修正しました。 脱気用真空下でデシケーター中1 PDMS混合物：15分後に、20を配置します。 デシケーターから1 PDMS混合物と丸い枠の内側に配置されている「制御層」マスターモールド上にこれを注ぐ：前のステップと同時に、5を取り出します。同様に真空下でデシケーター中にPDMSとマスターモールドを含むフレームを配置します。余剰PDMSを保管してください。 45分（30分後の後にパット）デシケーターに両方のPDMSの混合物をる、デシケーターのうち、両方のPDMSの混合物を取り、5含むフレーム配置：1 PDMS、80℃のオーブン中で「制御層「マスターモールドを。 1 PDMS混合物：同時に、20でコート」を流体層」マスターモールドを回転し始めます。スピンコーティングのための回転速度は、所望の高さに基づいて決定され、そして他の場所27に報告されています。 60分でスピンコーティングを終了し、残留PDMSを維持することを目指しています。 80℃のオーブンに1 PDMS：60分後、20で被覆された「流体層」マスターモールドスピンを置きます。 75分では、オーブンから両方のマスター金型を取ります。 ピールオフのみ5：「制御層「マスターモールドから1 PDMSは、ブレードで基板をダイシングし、設計で決定された入口位置での1ミリメートル生検パンチャーで制御層用の穴を開ける。ここでは、制御層は、長さ24 mmであり、幅が24 mmです。 R粘着テープを使用して、さいの目に切ったチップからemoveの破片。 手動でダイスカットを組み立てると20の上に制御層チップをパンチ：500倍の倍率で実体顕微鏡を用いて、「流体層」マスターモールド（ 図1）上にコーティングされた1 PDMSスピン。 厚いPDMS層を作り、それによってエンドで結合流体とコントロール層の除去を容易にするために組み立てられたチップの周り残留PDMSを注ぐと描きます。 80℃のオーブンで2層デバイスを含む「流体層」マスターモールドを置き、一晩保管してください。 翌日、オーブンから硬化したアセンブリを取り出し、それを室温まで冷却することを可能にします。 「流体層」マスターモールドからPDMSアセンブリをはがし、ブレード（長さ24ミリメートル、幅24ミリメートル）で作製した二層デバイスをダイシングし、1.5ミリメートル生検パンチャーとパンチ流体インレット/アウトレット。 OPEでチップの表面を処理Nチャネルおよびカバーガラス（40ミリメートル×24ミリメートル）コロナ放電と、すぐにそれらを一緒に接着。 1分以上のPDMSスラブとカバーガラスの上にコロナ放電を移動することによって扱います。また、接合を容易にするために、ベンチトッププラズマシステムを使用しています。 少なくとも4時間、70〜80℃のオーブンで結合した二層チップを保管してください。 3.マイクロ流体システムの組立てマイクロ流体デバイスを組み立てた後、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）チューブ（1.3ミリメートルID）を用いて、流体リザーバ（シリンジ）へのチップの流体層の入口を接続します。 1.6mmで外径を有するシリコーンゴムチューブと金属コネクタを使用して制御層入口の圧力供給源を接続します。 開いて、手動で操作された圧力源を用いて、3バールで加圧された空気を適用することにより、バルブを閉じます。コンピュータ制御のシリンジポンプのシリーズを使用して、チャンネルへの供給流体。 倒立顕微鏡に搭載された高解像度カメラでバルブの作動とデバイスの動作を可視化します。 63X倍率に5Xを使用してください。 空気圧ケージ作動によって層流レジームの4マニピュレーション注：流体層の幅が広いメインチャンネル300μmの、幅150μmである2つの入口合流流路で構成されています。そして、制御層は、メイン流体チャネルの上に配置されている同一の長方形のバルブ（200ミクロン×25​​0ミクロン）のシリーズがあります。 セットアップは、シリンジポンプと空気圧制御システムに接続された後、20μL/分の流速で入口チャネルのうちの1つを介して水性染料の流れを導入します。 3バーでそれを作動させることにより、バルブを閉じます。 流体は依然としてバルブの周りを流れることがあるので注意してください。この機能は、トラップされた構造体18,25の制御された化学処理を達成するのに重要です</ SUP>。 圧力を解放することによってバルブを開きます。 色素溶液は、最初のチャネルを通って流れる間、20μL/分での第2の入口チャネルに別の水性流体を注入します。 2水性の流れとの間のインタフェースを伴うマイクロ流体デバイス内に存在する層流領域に形成さ​​れています。 3バーでそれを作動させることにより、バルブを閉じます。この場合、バルブの作動は、二つの水の流れのインターフェースを変更します。 CP（ 下記参照 ）18,28の形成中に合成経路を変更するために使用することができる結果。 30μL/分および10μL/ minに流体の流量を変更し、二つの流体の間に生成されたインターフェイスの案内下方または上方シフトを観察します。 微粒子の5.ローカライゼーションシリンジポンプと空気圧制御システムに製造された二層のチップを接続します。 10重量％のポリスチレンを含有する水溶液を調製蛍光粒子（それぞれ直径5ミクロン、468 nmおよび508 nmでの励起および発光最大、）。 488ナノメートルの波長で動作するレーザー励起源を使用してください。 20μL/分の総流量で、2つの入口チャネルに粒子を含んだ流体を導入。 安定した流れが確立されるまで2分間待ちます。 それを閉じるには、3バーでバルブを作動させます。いくつかの粒子は、弁の下に閉じ込められ、流れが維持されている間、表面にローカライズされます。 6.ジェネレーション・調整ポリマーの制御された還元（CP） 硝酸銀（AgNO 3を）の2.5 mMの水溶液を準備します。 システインの2.5 mMの水溶液（システイン）を準備します。 エタノール18で飽和アスコルビン酸溶液を準備します。 の流量でそれぞれ同一の二層チップを使用して、2つの入口チャネルに（入口ごとに試薬）を2つの試薬を注入します50μL/分。 2人の共同流れる水蒸気の界面での銀およびシステイン（銀（I）のCys）のCPの形成を観察します。 アクチュエイトトラップへの3バーに形成されたAg（I）バルブの下のCysのCPのバルブ。 合成プロセスの間に使用される余分な試薬を洗い流すことを50μl/分の流速で入口チャネルに蒸留水をフラッシュします。 圧力を解放し、バルブを開きます。生成されたCPはストップフロー条件の下でバルブの下に残ります。 捕捉されたAg（I）のCysのCPの制御された化学的還元を行うために、1バールバルブ圧力を解放/分10μlの流速にて、エタノール中の飽和アスコルビン酸溶液を洗い流します。 アスコルビン酸18により金属銀（Ag（0））へのAg（I）の減少に起因する明確な色の変化を観察します。