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新型键合技术助力微流控芯片的规模化生产

来源:麦姆斯咨询 2019-10-23 12:43

 

 

成本低廉、一次性、卡片大小的塑料微流控芯片制备技术有望彻底改革即时诊断(point-of-care)医疗,因为这些芯片能够从一滴血中当场诊断出一系列疾病。一项简单的键合技术将助力上述设想变为现实。

微流控芯片

微流控技术已经经过多年研发,由于键合芯片塑料部分的任务困难且昂贵而受到一定的限制,因为微流控芯片需要保持微通道的完整性才能实现其诊断功能。

A*STAR新加坡制造技术研究院(Singapore Institute of Manufacturing Technology, SIMTech)的研究人员与新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)、韩国首尔国立科学技术大学(Seoul National Universityof Science and Technology)的同事合作,开发出了一项能够克服现有键合方法诸多缺点的键合技术。

新加坡制造技术研究院团队的研究员Gary Sum Huan Ng解释道,“微流控器件商业化的一大关键挑战是降低制造成本。键合过程中,对微通道的密封通常是微流控制造难以突破的瓶颈。”

微流控装置通常由塑料刻蚀的微通道构成,这些微通道将生物流体样本运送到流体或基底的存储槽,样本中的分析物依旧能保持活跃。研究人员尝试了多种方法将微流控器件的各个部位结合起来,大多数工作的展开都缓慢且艰辛,也无法进入大规模量产。超声焊接技术运用高频振动以创建固态焊接,有望扩大微流控芯片的生产规模。因为该技术生产时长短,结合紧密,并使用紧凑型自动化设备。然而,由于过量引起的融化和气泡滞留,通过超声焊接产生的结合质量难以控制。

研究人员已经表明,在两个待键合的塑料部件之间夹复合薄膜能够非常有效地防止超声焊接过程中产生的气泡和熔体流动。技术的关键是将热塑微球纳入复合薄膜,帮助限定和控制熔融。

Ng表示,“热塑微球将分散在弹性基质内以形成复合薄膜,当施加超声波能并产生焊缝时,它会作为微能量引向器帮助完成器件的熔融和塌陷。超声引向器受弹性基质约束,能够有效防止不受控制的熔体流动和被捕获气泡的生成。该方法能够克服微流控器件大规模量产过程中的关键键合问题。”(生物谷Bioon.com)


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