PMMAおよびCOPマイクロ流体デバイスの作製のための溶剤接着
Summary
溶剤結合は、高品質の結合を有する熱可塑性マイクロ流体デバイスを製造するための簡単で汎用性の高い方法です。私たちは、PMMAに強い、光学的に透明な債券や圧力、温度、適切な溶媒、およびデバイスの幾何学的形状の賢明な組み合わせによって、微細の詳細を保存するCOPマイクロ流体デバイスを実現するためのプロトコルについて説明します。
Abstract
熱可塑性マイクロ流体デバイスは、シリコーンエラストマーから作られたものよりも多くの利点を提供していますが、ボンディング手順は、関心のある各熱可塑性のために開発されなければなりません。溶剤接着は、プラスチックの様々なデバイスを製造するために使用することができる単純で汎用性の高い方法です。適当な溶媒は、接合すべき2つのデバイス層の間に追加され、熱および圧力は、ボンディングを容易にするために、デバイスに適用されます。溶媒、プラスチック、熱及び圧力の適切な組み合わせを使用することにより、装置は、高品質の結合で密封することができ、微細に高い接着被覆、接着強度、光学的透明性、経時的耐久性、及び低変形または損傷を有することを特徴とジオメトリ。我々は、接合2つの一般的な熱可塑性樹脂から作られたデバイス、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）、およびシクロオレフィンポリマー（COP）、ならびに得られた結合の品質を特徴付けるための種々の方法、および戦略のための手順を記述しトゥルへ低品質の結合をbleshoot。これらの方法は、他のプラスチック、溶媒系のための新たな溶剤結合プロトコルを開発するために使用することができます。
Introduction
4 –マイクロフルイディクスは、マイクロスケール1で、大幅生物学研究に2を貢献する成長約束で化学と物理学を研究するのに適し技術として、過去20年間に浮上しています。マイクロ流体デバイスの大部分は、歴史的に、（PDMS）、ポリ（ジメチルシロキサン）から、使いやすく安価なシリコーンエラストマーを行い、高品質の特徴の複製5が提供されています。しかし、PDMSはよく文書欠点を有しており、高容量の製造は6,7を処理すると互換性がありません、そのようなものとして、ため大量生産、したがって、商業化のための彼らの潜在的なのは、熱可塑性材料からマイクロ流体デバイスを作製するに向かって成長している傾向がありました。
プラスチック微細加工の広い普及に対する大きな障壁の一つは、プラスチック装置の容易な、高品質の接合を達成されています。現在の戦略はトンを採用しますhermal、接着剤、溶媒結合技術は、多くの重要な課題に悩まされます。接着剤技術はステンシル、慎重な位置合わせを必要とし、最終的にマイクロ流路10に露出した接着剤の厚さを残しながら、11 –熱結合は自己蛍光8が増大し、多くの場合、マイクロチャネルの形状9を変形させます。 14 –溶剤接着は、そのシンプルさ、同調性、および低コスト10,12に魅力的です。具体的には、その同調性は、マイクロ構造14の変形を最小限に抑え、一貫性のある高品質な接合を得ることができる様々なプラスチックのための最適化を可能にします。
溶剤接合時、溶媒露出が接合界面を横切る鎖の相互拡散を可能にする、プラスチックの表面付近のポリマー鎖の移動度を増大させます。これは、拡散チェーンの機械的連結を介して絡み合いを生じ、およびAPにおける結果hysicalボンド10。熱接合は、同様に機能するが、連鎖移動性を増加させるだけで、高温に依存します。溶媒の使用が大幅に結合するために必要な温度を低下させる、従って、不要な変形を低減することができ、一方、このように、熱的方法は、ポリマーのガラス転移点付近またはそれ以上の温度を必要とします。
私たちは、PMMAとCOPデバイスの両方を結合するための特定のプロトコルを提供します。しかしながら、このプロトコルおよび方法は、溶媒、他のプラスチック材料に適合させることができる熱可塑性マイクロ流体デバイスのボンディング、溶剤、および利用可能な機器のための簡単な、一般的な方法を記載しています。私たちは、債券の品質を評価するための多数の方法を説明する（ 例えば 、結合カバレッジ、接着強度、接着耐久性、及び微細形状の変形）、およびこれらの共通の課題に対処するためのトラブルシューティングのアプローチを提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
潜在的なボンディング戦略の実現可能性は、利用可能な機器に依存します。ホットプレートは、比較的一般的であり、フリーウェイトが安価に購入することができますが、高圧戦略は、加熱プレス機の使用が必要になります。例えば、我々の最適なPMMA結合レシピエタノール（ 表1参照）と結合するために高い圧力を必要とし、必要な圧力は、フリーウェイトを使用する典型的な?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、自然科学とカナダの工学研究評議会（NSERC、＃436117から2013）、癌研究学会（CRS、＃20172）、骨髄腫カナダ、グランドチャレンジカナダからの財政支援を認めます。
Materials
| COP | Zeonor | 604Z1020R080 | 20 kg COP Pellets – 1020R. Multiple suppliers can be used, but may affect bonding characteristics. |
| PMMA | McMaster Carr | 8560K173 | 1.5 mm sheet thickness for our typical applications. Multiple suppliers can be used, but may affect bonding characteristics. |
| Cyclohexane | Sigma-Aldrich | 227048 | Cyclohexane, anhydrous, 99.5%. Multiple suppliers can be used. Toxic, requires fumehood. |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 24102 | Ethanol, absolute, ≥99.8% (GC). Multiple suppliers can be used. |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 179124 | Acetone, ACS reagent, ≥99.5%. Multiple suppliers can be used. |
| 2-Propanol | Sigma-Aldrich | 278475 | 2-Propanol, anhydrous, 99.5%. Multiple suppliers can be used. |
| Hot plate(s) | Torrey Pines Scientific | HP60 | Fully programmable digital hotplate. Multiple suppliers can be used. |
| Free weights | Cap Barbell | RPG#2 | Standard cast iron plate. Multiple suppliers and different weights can be used. |
| Heated press | Carver | Auto CH | Auto series heated hydraulic press. Multiple suppliers can be used. A press that fits in a fumehood would allow the most flexibility (this model does not). |
| CNC Milling Machine | Tormach | PCNC 770 | 3 Axis CNC mill. Multiple suppliers can be used. |
| Endmills | Various | Various | Required sizes depend on designs. Multiple suppliers can be used. |
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